电子束扫描系统及电子束扫描方法与流程

本申请涉及电子束成像领域，特别是涉及一种电子束扫描系统及电子束扫描方法。

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。目前，随着半导体器件在复杂性和垂直尺寸上的持续增加，制造缺陷的减少与控制也面临着严峻的挑战，对电子束扫描成像的灵敏度提出了更高要求。例如，在半导体器件的制造过程中，需要进行微观缺陷观察，但需要检测的微观缺陷不仅来自半导体器件的表面，也来自半导体器件的内部。x射线虽然具有一定的穿透能力，但是其分辨能力无法达到检测需求。电子束扫描成像的分辨能力强，但是也很难穿透芯片内部来检查线路缺陷。

技术实现思路

1、基于此，本申请实施例提供了一种电子束扫描系统及电子束扫描方法，既能满足大束流扫描，提高检测效率，又能确保实现高分辨率检测，提升检测精度。

2、为了实现上述目的，一方面，本申请一些实施例提供了一种电子束扫描系统，包括电子发射源模组、固定光阑以及设置于电子发射源模组和固定光阑之间的束张角控制模块。电子发射源模组用于发射电子束。束张角控制模块用于控制电子束发射时的束张角大小，以使电子束在预扫描模式下全部通过固定光阑，在成像模式下部分通过固定光阑。

3、在本申请一些实施例中，束张角控制模块包括三电极静电透镜或双电极静电透镜。

4、在本申请一些实施例中，束张角控制模块包括三电极静电透镜。三电极静电透镜包括：均具有中心孔且沿电子束发射方向依序间隔排列的第一静电极板、第二静电极板和第三静电极板；其中，第一静电极板的电位与第三静电极板的电位相同，第一静电极板的电位与第二静电极板的电位不同；和/或，第三静电极板连接接地电压端。

5、在本申请一些实施例中，第一静电极板、第二静电极板和第三静电极板中的任两个静电极板之间设有电绝缘陶瓷。

6、在本申请一些实施例中，束张角控制模块包括双电极静电透镜。双电极静电透镜包括：均具有中心孔且沿电子束发射方向依序间隔排列的第一静电极板和第二静电极板；其中，第二静电极板连接接地电压端。

7、在本申请一些实施例中，电子束扫描系统还包括：设置于固定光阑背离束张角控制模块一侧且沿电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜和多孔径光阑。一级预聚焦磁透镜用于使电子束全部汇聚并通过多孔径光阑，且在成像模式下与多孔径光阑共同作用，以使电子束形成目标分辨率图像。

8、可选地，在预扫描模式下，一级预聚焦磁透镜处于工作状态，束张角控制模块用于使电子束在固定光阑处形成焦点。

9、或，可选地，在预扫描模式下，一级预聚焦磁透镜处于非工作状态，束张角控制模块用于使电子束在多孔径光阑处形成焦点。

10、在本申请一些实施例中，电子束扫描系统还包括：设置于固定光阑背离束张角控制模块一侧且沿电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜、二级预聚焦磁透镜和多孔径光阑；其中，束张角控制模块用于在预扫描模式下使电子束在固定光阑和一级预聚焦磁透镜靠近二级预聚焦磁透镜的一侧形成焦点；一级预聚焦磁透镜用于调节电子束的发散角；二级预聚焦磁透镜用于在成像模式下与多孔径光阑共同作用，以使电子束形成目标分辨率图像。

11、在本申请一些实施例中，一级预聚焦磁透镜和电子发射源模组之间的距离为目标优化值；目标优化值用于使成像模式下的成像分辨率连续调节范围不低于目标阈值。

12、另一方面，本申请一些实施例还提供了一种电子束扫描方法，应用于如上一些实施例中所述的电子束扫描系统。所述电子束扫描方法包括：

13、电子发射源模组发射电子束；

14、束张角控制模块通过控制电子束发射时的束张角大小，使电子束在预扫描模式下全部通过固定光阑，在成像模式下部分通过固定光阑。

15、在本申请一些实施例中，电子束扫描系统还包括：设置于固定光阑背离束张角控制模块一侧且沿电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜和多孔径光阑。电子束扫描方法还包括：一级预聚焦磁透镜使电子束全部汇聚并通过多孔径光阑，且在预扫描模式下，一级预聚焦磁透镜处于工作状态，束张角控制模块使电子束在固定光阑处形成焦点，以及在成像模式下，一级预聚焦磁透镜与多孔径光阑共同作用，以使电子束形成目标分辨率图像。

16、或，在本申请另一些实施例中，电子束扫描系统还包括：设置于固定光阑背离束张角控制模块一侧且沿电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜和多孔径光阑。电子束扫描方法还包括：一级预聚焦磁透镜使电子束全部汇聚并通过多孔径光阑，且在预扫描模式下，一级预聚焦磁透镜处于非工作状态，束张角控制模块使电子束在多孔径光阑处形成焦点，以及在成像模式下，一级预聚焦磁透镜与多孔径光阑共同作用，以使电子束形成目标分辨率图像。

17、或，在本申请又一些实施例中，电子束扫描系统还包括：设置于固定光阑背离束张角控制模块一侧且沿电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜、二级预聚焦磁透镜和多孔径光阑。电子束扫描方法还包括：一级预聚焦磁透镜调节电子束的发散角；在预扫描模式下，束张角控制模块使电子束在固定光阑和一级预聚焦磁透镜靠近二级预聚焦磁透镜的一侧形成焦点；以及，在成像模式下，二级预聚焦磁透镜与多孔径光阑共同作用，以使电子束形成目标分辨率图像。

18、本申请实施例可以/至少具有以下优点：

19、本申请实施例中，束张角控制模块通过控制电子束发射时的束张角大小，可以对束流大小进行调节，以在预扫描模式下使电子束全部通过固定光阑，实现大束流预扫描，提高检测效率，以及在成像模式下使电子束部分通过固定光阑，实现高分辨率成像，提升检测精度。

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

1.一种电子束扫描系统，其特征在于，包括：电子发射源模组、固定光阑以及设置于所述电子发射源模组和所述固定光阑之间的束张角控制模块；所述电子发射源模组用于发射电子束；所述束张角控制模块用于控制所述电子束发射时的束张角大小，以使所述电子束在预扫描模式下全部通过所述固定光阑，在成像模式下部分通过所述固定光阑。

2.根据权利要求1所述的电子束扫描系统，其特征在于，所述束张角控制模块包括三电极静电透镜或双电极静电透镜。

3.根据权利要求2所述的电子束扫描系统，其特征在于，所述束张角控制模块包括三电极静电透镜；所述三电极静电透镜包括：均具有中心孔且沿所述电子束发射方向依序间隔排列的第一静电极板、第二静电极板和第三静电极板；其中，

4.根据权利要求3所述的电子束扫描系统，其特征在于，所述第一静电极板、所述第二静电极板和所述第三静电极板中的任两个静电极板之间设有电绝缘陶瓷。

5.根据权利要求2所述的电子束扫描系统，其特征在于，所述束张角控制模块包括双电极静电透镜；所述双电极静电透镜包括：均具有中心孔且沿所述电子束发射方向依序间隔排列的第一静电极板和第二静电极板；其中，所述第二静电极板连接接地电压端。

6.根据权利要求1所述的电子束扫描系统，其特征在于，还包括：设置于所述固定光阑背离所述束张角控制模块一侧且沿所述电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜和多孔径光阑；所述一级预聚焦磁透镜用于使所述电子束全部汇聚并通过所述多孔径光阑，且在所述成像模式下与所述多孔径光阑共同作用，以使所述电子束形成目标分辨率图像；其中，

7.根据权利要求1所述的电子束扫描系统，其特征在于，还包括：设置于所述固定光阑背离所述束张角控制模块一侧且沿所述电子束发射方向依序间隔排列的一级预聚焦磁透镜、二级预聚焦磁透镜和多孔径光阑；其中，

8.根据权利要求6或7所述的电子束扫描系统，其特征在于，所述一级预聚焦磁透镜和所述电子发射源模组之间的距离为目标优化值；所述目标优化值用于使所述成像模式下的成像分辨率连续调节范围不低于目标阈值。

9.一种电子束扫描方法，其特征在于，应用于电子束扫描系统，所述电子束扫描系统包括：电子发射源模组、固定光阑以及设置于所述电子发射源模组和所述固定光阑之间的束张角控制模块；所述电子束扫描方法包括：

10.根据权利要求9所述的电子束扫描方法，其特征在于，