Электронно-лучевое устройство

 

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТЮ , содержащее расположенные в вакуумной камере электронную пушку, / f IvIfl-Jа«Г .«жо -X . -«.J отклоняющую систему, немагнитный объектодержатель, а также электромагнитную формирующую линзу, координатный стол и систему сканирования электронного пучка, отличающееся тем, что, с целью расширения поля сканирования электрического пучка и упрощения конструкции, формирующая линза размещена на координатном столе вне вакуумной камеры с противоположной от электронной пушки стороны объектодержателя и введен блок синхронизации системы сканирования электронного пучка и координаты формирующей линзы. (Л со Сл сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 4(51 Н 01 J 37 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538832/24-21 (22) 11.01.83 . (46) 30.01.85. Бюл. Ф 4 (72) В.Д.Гелевер (53) 621.387{088.8) (56) 1. Электроника", 1977, т.50, В 10, с. 24-37.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 980560, кл. Н 01 J 37/30, 1982.

3. Journal Vac. Sci. Technol

В 15, Ч 13, 19?8, рр.849-852 (прототип). (54)(57) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные в ва-. куумной камере электронную пушку, 1 отклоняющую систему, немагнитный объектодержатель, а также электромагнитную формирующую линзу, координатный стол и систему сканирования электронного пучка, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расши- . рения поля сканирования электрического пучка и упрощения конструкции, формирующая линза размещена на координатном столе вне вакуумной камеры с противоположной от электронной пушки стороны объектодержателя и введен блок синхронизации системы сканирования электронного пучка и координаты формирующей линзы.

l 137545

Изобретение относигся к электронно-оптическому приборостроению и может быть использовано для создания и контроля схем микроэлектроники и интегральной оптики. 5

Известны растровые электронно-лучевые установки (ЗЛУ), содержащие электронную пушку, фиксирующе-отклоняющую систему и узел ггеремещеиия объекта Pl)

В этих устройствах для экспонирования и точного размещения рисунков на поверхности объекта (шаблон или пластина ) используется шаговый или непрерывно движущийся координатный стол. Одним из наиболее сложных и дорогостоящих элементов ЭЛУ является стол, так как перемещение объекта большого диаметра с высокой скоростью и точностью внутри вакуум,ной камеры вызывает значительные технические трудности. При шаговом движении стола объект неподвижен.во время экспонирования рисункапутем отклонения электг>онного пучка гго квадратному д5 .полю, величина которого orраничивается аберрациями формирующей линзы и отклоняющих систем. Поэтому к параметрам электронной оптики и отклоняющих систем предъявляются жест30 кие требования для того, чтобы получить максимальное поле сканирования (5x5 мм ).

Более простые электронно — оптические системы используются в установках с непрерывно движущимся столом, но они менее распространены из-за большой сложности и стоимости такого стола. При этом методе стол двюкется непрерывно в одном направлении, 3 О

:а электронный пучок сканируется в другом направлении, отклоняясь только на малые углы относительно оси формирующей линзы, Благодаря этому поле сканирования определяется только характеристиками стола и можно экспо-45 нировать рисунки на площади диаметром в несколько сантиметров, что необходийо для решения многих задач микроэлектроники и интегральной oriтики. 5О

Известно также электронно-лучевое устройство, содержащее вакуумную камеру, электронную пушку, отклоняю.щую систему, формирующую линзу и объект обработки $2).

Такое устройство предназначено для термической обработки неподвижных объектов, а расположенная вне вакуумной камеры формирующая линза осуществляет фокусировку электронного пучка после его поворота откло— няющей системой, Программная обработка поверхности в данном устройстве невозможна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электронно-лучевое устройство, содержащее расположенные в вакуумной каиере электронную пушку,. отклоняюо„ую систему, немагниткый объект, а также электромагнитную форгярующую линзу, координатный стол и систег.гу сканиро— вания, Отклонягощая система в устройстве состоит из седлообразных отклоняющих катушек и осесимметричной магнитной линзы без магнггтопровода,. составленной из восьми частей. При Hs менении тока возбуждения частей смещается ось линзы н синхронно отклоняется пучок, что позволяет значительно уменьшить аберрации отклонения В углу поля сканирования

5х5 мм бь>ли получены аберрации отклонения 0,35 мкм, для пучка с апертурой O р д (З).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции формирующей линзы. Кроме того, для работы с объектами большого диаметра необходим шаговый стол, связанный с вакуумной камерой.

Целью изобретения является расширение поля сканирования для неподвижного объекта при упрощении конструкции электронно-лучевого устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в электронно — лучевом устройстве, содержащем расположенные в вакуумной камере электронную пушку, отклоняющую систему, немагнитный объектодержатель, а также электромагнитную формирующую линзу „.координатный стол и систему сканирования электронного пучка, формирующая линза размещена на координатном столе вне вакуумной камеры с противоположной oò электронной n","øêè стороны объектодержателя и введен блок синхронизации системы сканирования электронного пучка и координаты формирующей линзы.

Ка чертеже схематически показан пример выполнения .тредлагаемого устройства.

1137545

ВНИИПИ Заказ 10535/40 ираж 679 Подписное

CrrrmrrI ППП ™Патшшт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство содержит электронную пушку 1, конденсорную линзу 2, формирующую линзу 3, отклоняющую систему 4, вакуумную камеру 5, немагнитный объектодержатель 6, объект 7, координатный стол 8, апертурную диафрагму 9, блок синхронизации системы сканирования электронного пучка и координаты формирующей линзы. Все элементы, кроме формирующей линзы и координатного стола 8 расположены внутри вакуумной камеры 5, а формирующая линза 3 вынесена за пределы камеры и установлена на координатном столе 8. Расходящийся электронный пучок, который выходит. из пушки 1, превращается конденсорной линзой 2 в параллельный. Первоначально формирующая линза 3 находится на одной оси с конденсорной.линзой 2 2б и фокусирует пучок на поверхности объекта 7. При смещении линзы 3 столом на пучок соответственно воздействует отклоняющая система 4, чтобы пучок входил в поле линзы вблизи 25 оси с минимальными аберрациями. При перемещении формирующей линзы (ФЛj вне вакуумной камеры фокусирующее магнитное поле„ которое проникает через немагнитные объектодержатели

30 и объект, смещается внутри камеры перед объектом. Отклоняющие системы синхронно воздействуют на электронный пучок так, чтобы он входил в поле линзы вблизи оси. При больших углах отклонения пучка относительно оси всей электронно-оптической системы аберрации отклоняющих систем можно скомпенсировать полевыми аберрациями линзы, изменяя угол входа в нее пучка соответственно уг- 40 лу отклонения. Это позволяет увеличить поле сканирования для неподвижного объекта. Электронный пучок может сканировать небольшой растр нли линию одновременно с синхронным движением относительно ФЛ. Координатный стол, обеспечивающий непрерывное движение линзы с высокой скоростью и точностью:вне вакуумной камеры, гораздо проще, чем в установках с движением объекта в вакуумной камере. Дополнительно аберрации уменьшаются за счет малой апертуры параллельного пучка. Наибольший эффект может быть получен при использова —. нии автокатода, который представляет собой точечный источник, что позволяет получить практически параллельный пучок с апертурой 1О рад.

Предлагаемое электронно-лучевое устройство увеличивает поле сканирования при высокой плотности зонда за счет применения комбинированного, электронно-механического способа сканирования, когда синхронно с отклонением пучка смещается координат ным столом короткофокусная линза, находящаяся под объектом вне вакуумной камеры. Синхронная связь обеспечивает минимальные аберрации отклонения за счет того, что пучок всегда входит в поле линзы по оси линзы. Снижение аберраций отклонения позволяет первоначально увеличить поле сканирования до диаметра 40 мм, сейчас есть экспериментальные данные,что поле может быть увеличено до .ф =70 мм с диаметром зонда 200 А, это по разрешению соответствует среднему уровню выпускаемых отечественных

РЗМ. В настоящее время нет ограничений, кроме чисто конструктивных ограничений в макете, для получения и большего поля сканирования.

В результате значительно упрощается конструкция вакуумной камеры, уменьшаются ее объем и поверхность по сравнению с прототипом, уменьшается экранировка пучка от наводок, Координатный стол перемещает линзу на воздухе без механической связи с вакуумной камерой. Он уже не влияет на эксплуатационные параметры установки и сам, в свою очередь, становится проще во всех отношениях.

Поэтому можно использовать серийные высокопроизводительные столы, в частности, на воздушной подушке ° В устройстве можно использовать короткофокусные линзы до 5 мм, что значительно меньше, чем в известных электронно-лучевых установках-прототипах и даже в большинстве серийных РЭМ. Зто позволяет рассчитывать на получение дополнительного положительного эффекта в виде достижения . более высокой плотности тока пучка.