电磁复合透镜结构及其极靴自清洁方法和装置、电子束扫描系统与流程

本技术涉及电子光学设备领域，特别是涉及一种电磁复合透镜结构及其极靴自清洁方法和装置、电子束扫描系统。

背景技术：

1、电子束扫描系统在半导体器件的设计开发、工艺调试及工艺控制中发挥着日益关键的作用。电子束扫描系统中的物镜作为决定电子束聚焦性能和成像质量的核心部件，物镜通常采用磁透镜或电磁复合透镜构成。然而，在长期使用过程中，物镜极靴表面容易吸附并累积来自真空腔室内的残余气体分子、光刻胶挥发物以及样品本身散逸的颗粒污染物。这些污染物会改变物镜极靴表面的电场和磁场分布，导致电子束主轨迹常偏离电子束扫描系统的电子光学轴线，从而会激发显著的像散、慧差及畸变现象，导致有效束斑的直径明显增大且成像分辨率下降。

技术实现思路

1、基于此，本技术实施例提供了一种电磁复合透镜结构及其极靴自清洁方法和装置、电子束扫描系统，能够实现物镜极靴的在线自清洁，从而有效提升电子束扫描系统的成像精度和成像稳定性。

2、为了实现上述目的，一方面，本技术一些实施例提供了一种电磁复合透镜结构，包括：物镜以及设置于物镜用于靠近样品一侧的清洁电极。物镜连接电流源，物镜用于在清洁模式时响应电流源提供的第一清洁控制信号，于物镜的极靴处产生变化磁场。清洁电极连接信号发生器，清洁电极用于在清洁模式时响应信号发生器提供的第二清洁控制信号，向极靴施加第一交变电场。其中，所述变化磁场和所述第一交变电场用于清洗极靴处的污染物。

3、在本技术一些实施例中，电磁复合透镜结构还包括辅助电极。辅助电极设置于清洁电极的周侧并连接样品台，用于响应样品台提供的第三清洁控制信号，向极靴施加第二交变电场，以对极靴进行辅助清洁。其中，第一交变电场和第二交变电场的电场方向不同。

4、在本技术一些实施例中，清洁电极包括：外环电极、内环电极和连接电极。外环电极平行于极靴的表面。内环电极具有中心孔，沿平行外环电极的方向位于外环电极的环内侧且沿电子束传输方向位于外环电极背离物镜的一侧。连接电极连接外环电极的内边和内环电极的外边。

5、在本技术一些实施例中，电磁复合透镜结构还包括如下至少一种方案：

6、外环电极与极靴之间沿电子束传输方向的距离不小于3mm；

7、内环电极的中心孔孔径小于极靴的中心孔孔径；

8、极靴和内环电极二者中心孔孔径的差值不小于3mm；

9、清洁电极与样品之间沿电子束传输方向的距离不小于1.5mm；

10、第一交变电场的电压值范围包括0v~5000v；

11、电磁复合透镜结构还包括辅助电极时，第二交变电场的电压值范围包括0v~1000v。

12、另一方面，本技术一些实施例还提供了一种电磁复合透镜结构的极靴自清洁方法，包括：

13、电流源响应清洁指令提供第一清洁控制信号，物镜响应第一清洁控制信号于极靴处产生变化磁场；

14、信号发生器响应清洁指令提供第二清洁控制信号，清洁电极响应第二清洁控制信号向极靴施加第一交变电场；

15、其中，所述变化磁场和所述第一交变电场用于清洗极靴处的污染物。

16、在本技术一些实施例中，电磁复合透镜结构还包括设置于清洁电极的周侧并连接样品台的辅助电极。所述极靴自清洁方法还包括：样品台响应清洁指令提供第三清洁控制信号，辅助电极响应第三清洁控制信号向极靴施加第二交变电场，以对极靴进行辅助清洁；其中，第一交变电场和第二交变电场的电场方向不同。

17、在本技术一些实施例中，极靴自清洁方法还包括：

18、采集清洁前检测图像；

19、分析清洁前检测图像的成像质量；

20、响应清洁前检测图像的成像质量未满足预设条件，生成清洁指令。

21、在本技术一些实施例中，极靴自清洁方法还包括：

22、采集清洁后检测图像；分析清洁后检测图像的成像质量；响应清洁后检测图像的成像质量未满足预设条件，重新生成清洁指令以再次清洁；以及，响应清洁后检测图像的成像质量满足预设条件，终止清洁指令；

23、和/或，实时监测电磁复合透镜结构所在真空腔室的真空度；响应真空度大于预设阈值，终止清洁指令，生成报警指令。

24、又一方面，本技术一些实施例还提供了一种电磁复合透镜结构的极靴自清洁装置，用于实施如上一些实施例中的极靴自清洁方法。极靴自清洁装置包括：电磁复合透镜结构、电流源、信号发生器和控制单元。

25、电磁复合透镜结构包括：物镜以及设置于物镜用于靠近样品一侧的清洁电极。

26、电流源连接物镜，用于响应清洁指令提供第一清洁控制信号，以使物镜响应第一清洁控制信号于极靴处产生变化磁场。

27、信号发生器连接清洁电极，用于响应清洁指令提供第二清洁控制信号，以使清洁电极响应第二清洁控制信号向极靴施加第一交变电场。

28、控制单元连接电流源和信号发生器，用于生成清洁指令。

29、由上，所述变化磁场和所述第一交变电场用于清洗极靴处的污染物。

30、在本技术一些实施例中，电磁复合透镜结构还包括设置于清洁电极的周侧的辅助电极。极靴自清洁装置还包括样品台。样品台连接控制单元和辅助电极，用于响应清洁指令提供第三清洁控制信号，以使辅助电极响应第三清洁控制信号向极靴施加第二交变电场，对极靴进行辅助清洁。其中，第一交变电场和第二交变电场的电场方向不同。

31、在本技术一些实施例中，极靴自清洁装置还包括：图像采集单元和成像质量分析单元。

32、图像采集单元连接控制单元，用于采集清洁前检测图像和/或清洁后检测图像。

33、成像质量分析单元连接图像采集单元和控制单元，用于分析清洁前检测图像和/或清洁后检测图像的成像质量。

34、相应地，控制单元还用于：响应清洁前检测图像的成像质量未满足预设条件，生成清洁指令；以及，响应清洁后检测图像的成像质量未满足预设条件，重新生成清洁指令以再次清洁；响应清洁后检测图像的成像质量满足预设条件，终止清洁指令。

35、在本技术一些实施例中，极靴自清洁装置还包括：连接控制单元的安全保护单元。安全保护单元包括：真空度监测模块和示警模块。其中，真空度监测模块用于实时监测电磁复合透镜结构所在真空腔室的真空度。控制单元还用于：响应真空度大于预设阈值，终止清洁指令，生成报警指令。示警模块用于根据所述报警指令进行示警。

36、又一方面，本技术一些实施例还提供了一种电子束扫描系统，包括如上任一些实施例中所述的电磁复合透镜结构；或，如上任一些实施例中所述的极靴自清洁装置。

37、本技术实施例可以/至少具有以下优点：

38、本技术实施例中，在物镜靠近样品的一侧增加清洁电极，使物镜和清洁电极共同构成电磁复合透镜结构，并使物镜连接电流源，以在清洁模式下响应电流源提供的第一清洁控制信号于极靴处产生变化磁场，同时使清洁电极连接信号发生器，以在清洁模式下响应信号发生器提供的第二清洁控制信号向极靴施加第一交变电场，从而不仅利于通过清洁电极的阻挡减小极靴处颗粒污染物的附着率，还能够通过变化磁场在极靴处的磁场振荡与第一交变电场在极靴处的电场振荡二者在场空间和场强度上复合协同作用，使因磁场振荡产生的磁力和涡流力以及因电场振荡产生的电场力和机械振动在瞬间同时达到最大值并从多个物理维度合力作用，以最大限度地破坏极靴处的颗粒污染物和/或其他附着污染物，在线高效且无损地实现极靴处的清洁，进而确保提升电子束扫描系统的成像精度和成像稳定性。

39、本技术的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本技术的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。