一种电子束偏转模组、电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体

本发明涉及电子束，尤其涉及一种电子束偏转模组、电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体。

背景技术：

1、电子束光柱体是电子束光刻机的核心系统。电子束光柱体的基本功能和要求是发射电子束，通过透镜或物镜聚焦获得高分辨率聚焦束斑。通过偏转器使电子束在样品上扫描进行二维光刻、或获得二维图像。为实现高效率光刻或成像，通常要求较大的扫描场。然而，电子束光柱体的像差随着扫描场尺寸增加而变大。实现高分辨的基本方法是减小电子束光柱体像差。为了在较大扫描场内实现较小的像差，ohiwa提出“移动物镜”概念，该方法进一步由众多科学家发展为变轴物镜，变轴浸没物镜，摇摆物镜等多种复合聚焦偏转系统。尽管这些技术具有不同表现形式，但都基于“移动物镜”概念，共性关键技术之一是如何实现偏转场与物镜轴上磁场良好匹配。在目前基于“移动物镜”概念的复合聚焦偏转系统中采用的偏转器是上下内径一致的“圆柱形”偏转器，这对于物镜上下极靴内径尺寸相等的结构是合适的（偏转器靠近电子枪的那侧为上，远离电子枪的那侧为下，上下极靴的位置关系同理）。但是，对于上下极靴内径不相等的非对称物镜，常规的上下内径一致的“圆柱形”偏转器的偏转场与物镜轴上磁场难以实现良好匹配，这将导致基于上下极靴内径不相等的非对称物镜和“圆柱形”偏转器的电子束光柱体像差较大。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种电子束偏转模组、电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体，以解决现有技术中采用上下极靴内径不相等的非对称物镜的电子束光柱体存在的像差大的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种电子束偏转模组，用于设置在上下极靴内径不一致的物镜中，包括沿着物镜的轴向方向依次设置的至少两个偏转组件，所述偏转组件设置为其内径沿其长度方向呈函数变化，整体电子束偏转模组设置为其偏转场与物镜轴上磁场的一阶导数匹配。

3、本发明的电子束偏转模块通过采用多个偏转组件组合形成，多个偏转组件各自能够根据实际应用的物镜而设计其内径的尺寸，进而能够实现对每个偏转组件自身的偏转场的调整，同时本发明将物镜轴上磁场的一阶导数划分为与多个偏转组件对应的若干段，并分别设计与之对应的偏转组件，使得每个偏转组件的偏转场都能够与物镜轴上磁场的一阶导数的相应段匹配，使得整体电子束偏转模块的偏转场的分布能够与上下极靴内径不一致的物镜的物镜轴上磁场的分布进行叠加与匹配，从而有效降低偏转像差，降低像差，提高精度。

4、在一些实施方式中，电子束偏转模组包括沿着物镜的轴向方向依次设置的第一偏转组件和第二偏转组件，所述第一偏转组件和所述第二偏转组件均设置为其内径沿其长度方向呈函数变化，所述第一偏转组件设置为其偏转场与物镜轴上磁场一阶导数的前半段匹配，所述第二偏转组件通设置为其偏转场与物镜轴上磁场一阶导数的后半段匹配，所述物镜轴上磁场一阶导数的前半段和后半段以物镜轴上磁场一阶导数的曲线中的过零点为分界。

5、由此，通过这样设计，能够将物镜轴上磁场划分为由轴上磁场一阶导数的曲线中的过零点为分界的前后两段，进而采用两个偏转组件组合形成整体电子束偏转模组，使得整体电子束偏转模组的偏转场能够与上下极靴内径不一致的物镜的物镜轴上磁场分布实现匹配。

6、在一些实施方式中，所述第一偏转组件设置为其偏转场与物镜轴上磁场一阶导数的前半段匹配时，是通过调节其内径、光轴方向上长度、设置位置以及激励值参数实现的；

7、所述第二偏转组件设置为其偏转场与物镜轴上磁场一阶导数的后半段匹配时，是通过调节其内径、光轴方向上长度、设置位置以及激励值参数实现的。

8、由此，通过这样设置，能够利用对第一偏转组件和第二偏转组件的内径、光轴方向上的长度以及激励值参数调整实现对第一偏转组件和第二偏转组件的偏转场的调整，令组合形成的电子束偏转模块的偏转场能够与上下极靴内径不一致的物镜更加匹配。

9、在一些实施方式中，所述第一偏转组件设置为其内径沿着朝向第二偏转组件的方向逐渐减小或其内径沿着朝向第二偏转组件的方向逐渐增大；

10、所述第二偏转组件设置为其内径沿着朝向第一偏转组件的方向逐渐减小或其内径沿着朝向第一偏转组件的方向逐渐增大。

11、由此，通过这样设置，能够实现通过对偏转组件的内径的调节，对偏转组件的偏转场调整，通过对两个偏转组件

12、在一些实施方式中，所述第一偏转组件的内径设置为沿着朝向第二偏转组件的方向逐渐减小；

13、所述第二偏转组件的内径设置为沿着朝向第一偏转组件的方向逐渐减小。

14、由此，通过这样设置，使得整体电子束偏转模组形成“沙漏型”的结构，从而能够使得整体电子束偏转模块的偏转场的分布与物镜的物镜轴上磁场的分布更加匹配。

15、在一些实施方式中，所述第一偏转组件包括第一静电偏转器和/或第一磁偏转器，所述第二偏转组件包括第二静电偏转器和/或第二磁偏转器。

16、由此，通过这样设置，能够利用对静电偏转器或磁偏转器的偏转场调整实现对整体电子束偏转模块的偏转场的调整。

17、在一些实施方式中，所述第一偏转组件包括第一静电偏转器和第一磁偏转器，所述第一静电偏转器嵌套在所述第一磁偏转器中；

18、所述第二偏转组件包括第二静电偏转器和第二磁偏转器，所述第二静电偏转器嵌套在所述第二磁偏转器中。

19、由此，通过这样设置，能够通过同时设置有静电偏转器和磁偏转器实现形成具有复合偏转组件的电子束偏转模组，进而能够有效提高像差精度，又能够提高扫描速度，并且嵌套的结构设计能够使得整体光柱体更加紧凑，减小光柱体的长度，有效缓解电荷效应带来的束斑质量变差的问题。

20、根据本发明的第二方面，提供了一种电子束聚焦偏转系统，包括上下极靴内径不一致的物镜，以及上述第一方面所述的电子束偏转模组，所述电子束偏转模组设置在物镜中。

21、本发明的电子束聚焦偏转系统采用了上述第一方面的电子束偏转模块，因而整体电子束聚焦偏转系统中的偏转场分布与物镜的物镜轴上磁场分布能够实现良好的叠加与匹配，从而能够有效降低偏转色差像差，提高精度。

22、根据本发明的第二方面，提供了一种电子束光柱体，包括

23、电子枪，用于发射出电子束；

24、上述第二方面所述的电子束聚焦偏转系统，设置在电子枪与样品之间，用于将电子枪发射出的电子束射至样品上并使样品发射出信号电子；

25、聚光镜，设置在电子枪与电子束聚焦偏转系统之间，用于将电子枪发射出的电子束汇聚射入至所述的电子束聚焦偏转系统中；

26、信号电子探测器，用于采集样品信号电子。

27、本发明的电子束光柱体采用了上述第二方面所述的电子束聚焦偏转系统，从而使得该电子束光柱体能够有效降低偏转色差，降低像差，提高电子束光柱体的精度，提高分辨率。

28、在一些实施方式中，还包括束闸和光阑，束闸设置在电子束射出路径上，光阑设置在束闸与电子束聚焦偏转系统之间，光阑包括有设置在电子束射出路径上的带孔挡板，束闸包括一对能够使电子束偏转射至挡板上的平行电极。

29、由此，通过这样设置，能够利用对束闸的两个电极施加电压，以使得电子束发生偏转，令电子束射至光阑孔或挡板上，实现对电子束通断的控制。