电子探测器及电子束检测装置的制作方法

本申请属于半导体制造，尤其是涉及一种电子探测器及电子束检测装置。

背景技术：

1、扫描电镜具有分辨率高、放大倍率宽、三维立体效果好、样品制备简单、综合分析能力强及操作容易等的特点，在半导体关键尺寸、缺陷检测中得到了广泛应用。

2、扫描电镜利用精细聚焦电子束以静止或光栅扫描的方式照射在样品表面，电子束与样品相互作用产生各种信号电子，主要包括二次电子(secondary electron，简称se)和背散射电子(backscattered electron，简称bse)，以用于检测样品表面的形貌和化学成分。

3、需要指出的是，扫描电镜具备电子枪以发射电子束，着陆能量是指电子束在样品表面着陆时所具备的能量，较高的着陆能量能够形成更深地穿透样品，以获得更深入的特性信息。着陆能量一般由电子枪与样品之间的电势差决定。

4、扫描电镜设有电子探测器，用于收集和处理这些信号电子，并转变为可以通过显示器读取的直观图像和数据。现有的电子探测器难以对信号电子进行筛选，导致成像功能单一。

5、另外，二次电子的能量远低于背散射电子的能量，为保证二次电子可触发生成可识别信号，需要在样品与电子探测器之间形成强度较高的加速电场以加速二次电子。如此需给样品加载一定大小的负电压以用于加速二次电子，相应地也需给电子枪加载负电压电压以确保具备合适的着陆能量，从而增加对电子枪和样品所需具备的耐高压设计难度。

技术实现思路

1、本申请提供了一种电子探测器及电子束检测装置，以解决现有电子探测器难以筛选信号电子，对电子枪和样品的耐高压属性要求较高的技术问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种电子探测器，包括轴组、光子激发组件及电子筛选组件；轴组设有沿轴向贯通的过孔并沿轴向依次贯穿光子激发组件及电子筛选组件，光子激发组件及电子筛选组件在轴向间隔设置；电子筛选组件设置于光子激发组件与样品之间，电子筛选组件用于与样品之间形成第一电场、与光子激发组件之间形成第二电场，第一电场用于调整信号电子的能量，以使对应的信号电子能够进入第二电场。

3、在本申请可选的方案中，光子激发组件包括闪烁体及导电环，闪烁体沿轴向与导电环贴合堆叠布置；导电环、闪烁体及电子筛选组件之间形成第二电场。

4、在本申请可选的方案中，电子筛选组件包括筛选极板及支撑板，筛选极板在轴向堆叠贴合于支撑板；筛选极板与样品之间形成第一电场，筛选极板、导电环及闪烁体之间形成第二电场。

5、在本申请可选的方案中，还包括屏蔽壳组，屏蔽壳组设置为接地并形成有屏蔽室，屏蔽室收容轴组、光子激发组件及电子筛选组件。

6、在本申请可选的方案中，屏蔽壳组包括屏蔽罩及窗口板；窗口板连接于屏蔽罩在轴向上远离光子激发组件的一端，并形成连通屏蔽室的窗口。

7、在本申请可选的方案中，还包括偏转消隐结构，偏转消隐结构连接于屏蔽壳组且在轴向上位于轴组的上方，偏转消隐结构形成有连通过孔的通道，偏转消隐结构用于偏转消隐电子束。

8、在本申请可选的方案中，偏转消隐结构包括偏转电极对、绝缘座及法拉第杯；绝缘座连接于屏蔽壳组并位于屏蔽壳组外，偏转电极对连接于绝缘座，法拉第杯嵌入于屏蔽壳组的壳壁并相接于轴组；偏转电极对、绝缘座及法拉第杯均具备沿轴向贯通的中空结构以形成通道。

9、在本申请可选的方案中，还包括信号转换组件，信号转换组件的至少部分收容于屏蔽壳组内并连接于光子激发组件，以将光子激发组件产生的光信号转换成电信号。

10、在本申请可选的方案中，轴组包括中心轴、绝缘轴套及长隔套；中心轴设有过孔且两端分别连接于屏蔽罩及窗口板，绝缘轴套外套于中心轴，长隔套外套于绝缘轴套。

11、根据本申请的另一个方面，提供了一种电子束检测装置，该电子束检测装置包括上述的电子探测器。

12、综上所述，本申请提供的电子探测器及电子束检测装置至少具有以下有益效果：

13、该电子探测器包括轴组、光子激发组件及电子筛选组件，光子激发组件、电子筛选组件及样品均可加载不同电压且在轴组的轴向上由上而下间隔布置。如此，电子筛选组件与样品之间具备电势差以形成第一电场，电子筛选组件与光子激发组件之间具备电势差以形成第二电场。信号电子需先经由第一电场后才能进入第二电场以入射于光子激发组件上。

14、第一电场用于减速信号电子，以筛选出能量较低的信号电子，具体可筛选出二次电子，仅让背散射电子进入第二电场加速以入射于光子激发组件后形成光信号，以用于实现成像。或者通过第一电场调节进入第二电场的信号电子中二次电子及背散射电子比例，第二电场用于加速二次电子和背散射电子，使得二者能够入射于光子激发组件上后形成光子信号，实现混合成像，成像功能更丰富。

15、另外，由于第二电场能够加速信号电子，如此降低了在样品处所需加载电压大小，甚至可以不加电压，如此更易调整电子枪与样品之间的电势差，使得着陆能量具备更大的可调整范围，也降低了电子枪和样品耐高压设计难度。

技术特征：

1.一种电子探测器，其特征在于，包括轴组、光子激发组件及电子筛选组件；

2.根据权利要求1所述的电子探测器，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的电子探测器，其特征在于，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子探测器，其特征在于，还包括屏蔽壳组，所述屏蔽壳组设置为接地并形成有屏蔽室，所述屏蔽室收容所述轴组、所述光子激发组件及所述电子筛选组件。

5.根据权利要求4所述的电子探测器，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的电子探测器，其特征在于，还包括偏转消隐结构，所述偏转消隐结构连接于所述屏蔽壳组且在所述轴向上位于所述轴组的上方，所述偏转消隐结构形成有连通所述过孔的通道，所述偏转消隐结构用于偏转消隐电子束。

7.根据权利要求6所述的电子探测器，其特征在于，所述偏转消隐结构包括偏转电极对、绝缘座及法拉第杯；

8.根据权利要求4所述的电子探测器，其特征在于，还包括信号转换组件，所述信号转换组件的至少部分收容于所述屏蔽壳组内并连接于所述光子激发组件，以将所述光子激发组件产生的光信号转换成电信号。

9.根据权利要求5所述的电子探测器，其特征在于，所述轴组包括中心轴、绝缘轴套及长隔套；

10.一种电子束检测装置，其特征在于，所述电子束检测装置包括根据权利要求1至9中任一项所述的电子探测器。

技术总结
本申请属于半导体制造技术领域，尤其是涉及一种电子探测器及电子束检测装置。该电子探测器包括轴组、光子激发组件及电子筛选组件；轴组设有沿轴向贯通的过孔并沿轴向依次贯穿光子激发组件及电子筛选组件，光子激发组件及电子筛选组件在轴向间隔设置；电子筛选组件设置于光子激发组件与样品之间，电子筛选组件用于与样品之间形成第一电场、与光子激发组件之间形成第二电场，第一电场用于调整信号电子的能量，以使对应的信号电子能够进入第二电场。该电子探测器具有筛选及加速信号电子功能，使得成像功能更丰富，使得着陆能量具有更大的可调整范围，并且降低了电子枪和样品耐高压设计难度。

技术研发人员：李帅辰,赵文成
受保护的技术使用者：东方晶源微电子科技（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31