磁浸式电子枪的制作方法

本公开涉及一种用于电子束系统的电子枪，且特定来说，本公开涉及一种具有磁透镜的电子枪。

背景技术：

1、半导体制造业的演进对良率管理且尤其对度量及检验系统提出更高要求。关键尺寸不断缩小，但行业需要减少达成高良率、高价值生产的时间。最小化从检测到良率问题到将其解决的总时间确定半导体制造商的投资回报率。

2、制造例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常包含使用大量制程处理半导体晶片或euv掩模以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从倍缩光罩转印到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制程。半导体制程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(cmp)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可依布置制造于单个半导体晶片上，半导体晶片经分离成个别半导体装置。

3、在半导体制造期间的各种步骤中使用检验过程来检测晶片上的缺陷以促成制程的较高良率且因此促成较高利润。检验一直是制造例如集成电路(ic)的半导体装置的重要部分。然而，随着半导体装置的尺寸减小，检验对可接受半导体装置的成功制造变得更重要，因为更小缺陷可引起装置失效。例如，随着半导体装置的尺寸减小，检测减小大小的缺陷变得必要，因为即使相对较小缺陷也会引起半导体装置中的非想要像差。

4、用于检验过程的一个装置是电子束系统。在电子束系统中，电子从聚焦到目标上的电子枪的阴极尖端发射。阴极尖端使用由载流发夹式灯丝加热器加热以产生电子。使用磁透镜将电子聚焦成电子束射向目标。特定来说，磁透镜产生将电子从阴极尖端引向目标的磁场。

5、在先前设计中，磁场可将磁力施加于加热器的载流灯丝。此磁力可引起阴极尖端的立即偏转。例如，立即偏转可引起阴极尖端位移几微米。另外，阴极尖端可经历高温蠕变，其可引起阴极尖端随时间在相同于立即偏转的方向上缓慢移动。例如，高温蠕变可引起阴极尖端在1年内位移高达40微米。当位移超过2微米时，需要阴极重新对准。阴极尖端的重复重新对准降低工具可用性且增加服务成本。电子枪的使用寿命缩短，其需要更频繁更换。

6、因此，需要一种不易受由磁偏转及高温蠕变引起的位移影响的电子枪。

技术实现思路

1、本公开的实施例提供一种磁浸式电子枪。所述电子枪可包括：磁透镜，其形成磁场；阴极尖端，其安置于所述磁场中；及多灯丝加热器，其经配置以直接加热所述阴极尖端以通过所述磁透镜发射电子。所述多灯丝加热器包括在每一端处连接到电源的第一正极端子及第二正极端子的第一灯丝及在每一端处连接到所述电源的第一负极端子及第二负极端子的第二灯丝。所述第一正极端子、所述第二正极端子、所述第一负极端子及所述第二负极端子可围绕所述阴极尖端交替布置，使得所述第一灯丝及所述第二灯丝相交于所述阴极尖端处且由所述磁场施加于所述第一灯丝及所述第二灯丝的磁力抵消以减小施加于所述阴极尖端的合成磁力。

2、根据本公开的实施例，所述第一灯丝及所述第二灯丝可具有相同横截面，可由相同材料制成，且可载送相同电流。所述材料可为包含高达27％铼的钨铼合金。

3、根据本公开的实施例，所述第一灯丝可由第一材料组成，所述第二灯丝可由不同于所述第一材料的第二材料组成，且所述第一灯丝的横截面及所述第二灯丝的横截面与所述第一材料的比电阻及所述第二材料的比电阻成反比。所述第一材料可为包含高达5％铼的钨铼合金，且所述第二材料可为包含从20％到27％铼的钨铼合金。

4、根据本公开的实施例，所述第一灯丝及所述第二灯丝可正交。

5、根据本公开的实施例，所述多灯丝加热器可经配置以直接将所述阴极尖端加热到1600k到1900k之间的温度。

6、根据本公开的实施例，所述磁场可具有100高斯(gauss)到1000高斯之间的磁通量密度。

7、本公开的另一实施例提供一种磁浸式电子枪。所述电子枪可包括：磁透镜，其形成磁场；阴极尖端，其安置于所述磁场中；及多灯丝加热器，其经配置以直接加热所述阴极尖端以通过所述磁透镜发射电子。所述多灯丝加热器可包括在每一端处连接到电源的正极端子及负极端子的第一灯丝及第二灯丝，且所述第一灯丝及所述第二灯丝可相交于所述阴极尖端处。

8、根据本公开的实施例，所述第一灯丝及所述第二灯丝可依锐角相交。

9、本公开的实施例提供一种使用磁浸式电子枪产生电子束的方法。所述方法可包括将电流从电源施加于多灯丝加热器的第一灯丝及第二灯丝。所述第一灯丝可在每一端处连接到所述电源的第一正极端子及第二正极端子，且所述第二灯丝可在每一端处连接到所述电源的第一负极端子及第二负极端子。

10、所述方法可进一步包括使用所述第一灯丝及所述第二灯丝加热阴极尖端。所述第一灯丝及所述第二灯丝可相交于所述阴极尖端处，且所述第一正极端子、所述第二正极端子、所述第一负极端子及所述第二负极端子可围绕所述阴极尖端交替布置。

11、所述方法可进一步包括使电子从所述阴极尖端通过磁透镜发射向目标。所述阴极尖端可安置于由所述磁透镜形成的磁场中，且由所述磁场施加于所述第一灯丝及所述第二灯丝的磁力可抵消以减小施加于所述阴极尖端的合成磁力。

12、根据本公开的实施例，将电流从电源施加于所述第一灯丝及所述第二灯丝可包括将第一电流施加于所述第一灯丝及将一第二电流施加于所述第二灯丝。所述第一电流等于所述第二电流。

13、根据本公开的实施例，使用所述第一灯丝及所述第二灯丝加热所述阴极尖端可包括使用所述第一灯丝及所述第二灯丝将所述阴极尖端加热到1600k到1900k之间的温度。

技术特征：

1.一种磁浸式电子枪，其包括：

2.根据权利要求1所述的磁浸式电子枪，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝具有相同横截面，由相同材料制成，且载送相同电流。

3.根据权利要求2所述的磁浸式电子枪，其中所述材料是包含高达27％铼的钨铼合金。

4.根据权利要求1所述的磁浸式电子枪，其中所述第一灯丝由第一材料组成，所述第二灯丝由不同于所述第一材料的第二材料组成，且所述第一灯丝的横截面及所述第二灯丝的横截面与所述第一材料的比电阻及所述第二材料的比电阻成反比。

5.根据权利要求4所述的磁浸式枪，其中所述第一材料是包含高达5％铼的钨铼合金，且所述第二材料是包含从20％到27％铼的钨铼合金。

6.根据权利要求1所述的磁浸式枪，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝是正交的。

7.根据权利要求1所述的磁浸式枪，其中所述多灯丝加热器经配置以直接将所述阴极尖端加热到1600k到1900k之间的温度。

8.根据权利要求1所述的磁浸式枪，其中所述磁场具有100高斯到1000高斯之间的磁通量密度。

9.一种磁浸式电子枪，其包括：

10.根据权利要求9所述的磁浸式电子枪，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝具有相同横截面，由相同材料制成，且载送相同电流。

11.根据权利要求10所述的磁浸式电子枪，其中所述材料是包含高达27％铼的钨铼合金。

12.根据权利要求9所述的磁浸式电子枪，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝依锐角相交。

13.一种使用磁浸式电子枪产生电子束的方法，其包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中将电流从电源施加于所述第一灯丝及所述第二灯丝包括：

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝由包含高达27％铼的钨铼合金组成。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一灯丝由第一材料组成，所述第二灯丝由不同于所述第一材料的第二材料组成，且所述第一灯丝的横截面及所述第二灯丝的横截面与所述第一材料的比电阻及所述第二材料的比电阻成反比。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一材料是包含高达5％铼的钨铼合金，且所述第二材料是包含从20％到27％铼的钨铼合金。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一灯丝及所述第二灯丝是正交的。

19.根据权利要求13所述的方法，其中使用所述第一灯丝及所述第二灯丝加热所述阴极尖端包括：

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述磁场具有100高斯到1000高斯之间的磁通量密度。

技术总结
本公开提供一种磁浸式电子枪及一种使用磁浸式电子枪产生电子束的方法。所述电子枪包含：磁透镜，其形成磁场；阴极尖端，其安置于所述磁场中；及多灯丝加热器，其经配置以直接加热所述阴极尖端以通过所述磁透镜发射电子。所述多灯丝加热器包含在每一端处连接到电源的第一及第二正极端子的第一灯丝及在每一端处连接到所述电源的第一及第二负极端子的第二灯丝。所述第一正极端子、所述第二正极端子、所述第一负极端子及所述第二负极端子围绕所述阴极尖端交替布置，使得所述第一灯丝及所述第二灯丝相交于所述阴极尖端处且减小施加于所述阴极尖端的合成磁力。

技术研发人员：N·朱邦,M·布鲁特沙赫,L·S·何登
受保护的技术使用者：科磊股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11