Устройство для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой сечения

 

Изобретение относится к электроннооптическим и ионно-оптическим устройствам с изменяемой формой сечения пучка и может быть использовано в установках электроннои ионно-лучевой литографии. Целью изобретения является повышение производительности устройства и уменьшение искажений формы пучка. Устройство содержит две фигурные диафрагмы и многоярусную систему отклонения пучка. Система отклонения выполнена четырехъярусной . Между средними ярусами размещены фигурные диафрагмы, причем расстояние между диафрагмами выбрано из условия, приведенного в описании. Изменение формы пучка осуществляется за счет прохождения пучка через две диафрагмы под различными углами. Изменение угла прохождения пучка через диафрагмы обеспечивается четырехъярусной системой отклонения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 01 J 37/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659047/21 (22) 02.03,89 (46) 15,09.91. Бюл, М 34 (72) Б,Н.Васичев, Л,Б,Розенфельд и Е.П.Михэльцов (53) 621.387(088,8) (56) Патент Японии М 53 — 37711, кл. Н 01 1 21/26, Патент Ф P Г М 3138896, кл. Н 01 J 37/30, опублик. 14.04.83. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПУЧКА

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ИЗМЕНЯЕМОЙ

ФОРМОЙ СЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроннооптическим и ионно-оптическим устройствам с изменяемой формой сечения пучка и может быть использовано в установках

Изобретение относится к электроннооптическим и ионна-оптическим устройствам с изменяемой формой сечения пучка и может быть использовано, например, в установках электронно- и ионно-лучевой литографии.

Целью изобретения является повышение производительности устройства и уменьшение искажений формы пучка.

Для этого в устройстве для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой его сечения, содержащем осветитель, две фигурные диафрагмы, многоярусную систему отклонения пучка, состоящую из последовательно расположенных по ходу пучка ярусов, каждый из которых выполнен в виде двухкоординатного отклоняющего элемента, и уменьшающую систему, систе„„5Ц „„1677734 А1 электронно- и ионно-лучевой литографии, Целью изобретения является повышение производительности устройства и уменьшение искажений формы пучка. Устройство содержит две фигурные диафрагмы и многоярусную систему отклонения пучка, Система отклонения выполнена четырехьярусной. Между средними ярусами размещены фигурные диафрагмы, причем расстояние между диафрагмами выбрано из условия, приведенного в описании. Изменение формы пучка осуществляется за счет прохождения пучка через две диафрагмы под различными углами. Изменение угла прохождения пучка через диафрагмы обеспечивается четырехьярусной системой отклонения, ма отклонения выполнена четырехьярусной, при этом соседние ярусы системы отклонения включены противофазно, а между средними ярусами размещены фигурные диафрагмы, причем расстояние между диафрагмами выбрано из условия

Р .7г В (1) омакс где! — расстояние между диафрагмами, м; дмакс — максимальный поперечный размер пучка после диафрагмы, м;

i — требуемая плотность тока в пучке, А/м;

 — электронная (или ионная) яркость осветителя А/ (м2. стер);

Р -относительная нерезкость края, равная Р=

S омакс

1677734

20

30

S — допустимая ширина эоны полутени, м.

Вчастности,,при этом ярусы системы отклонения выполнены удовлетворяющими условиям 1 L2 L3 04 .1 02, L4 03 (2)

L4 — L3 L2 01 12 01 L3 04 где Q1, Q2, Оз, Q4 — соответственно чувствительность отклонения (по углу) первого, второго, третьего и четвертого ярусов системы отклонения;

L1,L2,,(з,L4 — расстояние от центра соответственно первого, второго, третьего и четвертого яруса до ближайшей диафрагмы.

Математическое выражение (1) получено (с учетом инвариантности электронной яркости) иэ известных формул, одна из которых определяет плотность тока в пучке через апертурный угол и электронную яркость, а вторая — величину размытия края теневого изображения в зависимости от апертурного угла и расстояния до точки наблюдения, Минимальное значение отношения определяется возможностями изгоI омакс товления устройства, а также значениями коэффициентов аберраций используемых отклоняющих систем и техническими требованиями к устройству для формирования пучка в части резкости края пучка и допуска на отклонение формы пучка от заданной, Выражение (2) получено из формул геометрической оптики, исходя из требования постоянства угла входа пучка в уменьшающую систему, при использовании одного источника отклоняющего тока (или напряжения) для питания всех четырех ярусов системы отклонения.

На фиг,1 показана схема устройства; на фиг.2 — сечения пучка в разных плоскостях, Устройство для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой его сечения содержит осветитель 1, создающий пучок заряженных частиц 2, четырехъярус. ную систему 3 отклонения пучка, две фигурные диафрагмы 4, 5 и уменьшающую систему 6. Система отклонения пучка состоит из последовательно расположенных по ходу пучка 2 ярусов 7 — 10, каждый из которых выполнен в виде двухкоординатного отклоняющего элемента. Соседние ярусы системы 3 отклонения включены противофазно. Между средними ярусами 8 и 9 системы 3 отклонения размещены фигурные диафрагмы 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Осветитель 1 создает пучок заряженных частиц 2 круглого сечения 11. При отсутствии возбуждения в системе отклонения ось этого пучка проходит через центры фигурных (например, квадратных) диафрагм 4 и 5 и совпадает с осью уменьшающей системы

6.

Освещающий диафрагму 4 пучок заряженных частиц 2 формируется таким, чтобы его диаметр существенно превышал поперечный размер диафрагмы 4, что обеспечивает постоянство плотности тока в пределах формируемого пучка, Вследствие ограничения пучка диафрагмой 4 пучок, имевший перед диафрагмой круглое сечение 11, после нее приобретает фигурную (например, квадратную) форму 12. При отсутствии наклона освещающего пучка заряженных частиц расположенная эа диафрагмой 4 фигурная диафрагма 5 не ограничивает сформированный диафрагмой 4 пучок и он свободно проходит в уменьшающую систему б, формирующую на обрабатываемом изделии уменьшенное изображение фигурной диафрагмы 4 (например, квадратное пятно). Для изменения формы пучка возбуждается четырехьярусная отклоняющая система 3, Например, возбуждены элементы, обеспечивающие отклонение по одной координате. Тогда ярус 7 отклоняет пучок 2 от оптической оси системы, и ярус 8 возвращает его к оси таким образом, чтобы ось освещающего пучка 2 пересекла оптическую ось системы вблизи от плоскости диафрагмы 4, что обеспечивает постоянство плотности тока в формируемом пучке при любом изменении его формы, При наклоне пучка 2, выходящего из диафрагмы 4, пучок смещается относительно диафрагмы 5, вследствие чего диафрагма 5 обрезает часть пучка, прошедшего через диафрагму 4. При этом сечение пучка приобретает форму 13. Величина обреэаемой части пучка растет с ростом наклона пучка, что позволяет изменять ширину пучка от максимальной величины практически до нуля (до заданной малой величины S).

Ярус 9 наклоняет сформированный пучок к оси так, что ось пучка пересекается с осью системы вблизи от центра яруса 10, а ярус 10 выводит ось пучка на оптическую ось уменьшающей системы б, формирующей на обрабатываемом изделии прямоугольное пятно 14.

Аналогичным образом производится изменение формы пучка по второй координате путем отклонения пучка в перпендикулярной плоскости, В результате того, что в предлагаемом устройстве (в отличие от прототипа) все ярусы отклоняющей системы размещаются вне зазора между фигурными диафрагмами, расстояние между указанными диафрагмами может быть сделано доста1677734 точно малым (например, 1 мм), так как оно не определяется (как в прототипе) продольной протяженностью размещаемой между диафрагмами отклоняющей системы, Выбор расстояния между диафрагмами в соот- 5 ветствии с входящим в формулу математическим выражением (1) позволяет при сохранении той же резкости края иэображения, что и в известных устройствах, повысить плотность тока в пучке, а 10 следовательно, и производительность примерно на два порядка за счет увеличения апертуры освещающего пучка на порядок, Другим преимуществом предлагаемого 15 устройства является то, что в нем практически отсутствуют ограничения нч осевую протяженность отклоняющих элементов, используемых во всех ярусах отклоняющей системы. Это позволяет использовать в уст- 20 ройстве малоаберрационные элементы, имеющие большую осевую протяженность, и снизить, в результате этого искажение формы пучка (по сравнению с прототипом) при изменении формы пучка до пренебре- 25 жимо малого уровня.

При использовании для питания системы отклонения восьми независимо управляемых источников питания (например, управляемых от ЭФМ цифроаналоговых 30 преобразователей) требуемый режим работы устройства может быть реализован при произвольных расстояниях ярусов системы отклонения от фигурных диафрагм и произвольных значениях чувствительности откло- 35 нения каждого яруса. Однако, если на размещение ярусов отклонения и их чувствительность наложено условие (2), то для обеспечения работы устройства достаточно двух источников питания (по од- 40 ному на каждую координату). При этом при использовании магнитного отклонения все ярусы, работающие по одной координате, должны быть включены (c учетом приведенной в формуле изобре- 45 тения фазировки) последовательно с источником питания, а при использовании электростатического отклонения — параллельно.

Формула изобретения

1. Устройство для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой сечения, содержащее осветитель, дне фигурные диафрагмы, многоярусную систему отклонения пучка, состоящую из последовательно расположенных по ходу пучка ярусов, каждый из которых выполнен в виде двухкоординатного отклоняющего элемента, и уменьшающую систему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства и уменьшения искажений формы пучка, система отклонения выполнена четырехьярусной, с противофазным включением соседних ярусов, фигурные диафрагмы размещены между средними ярусами, причем расстояние между диафрагмами выб ано из условия ! Р а— о макс 2 где! — расстояние между диафрагмами, м; бмакс — максимальный поперечный размер пучка после диафрагмы, м; — требуемая плотность тока в пучке, А/м;

 — электронная (или ионная) яркость осветителя, А/(м, стер);

P — относительная нерезкость края, равная Р = с

Омакс

S — допустимая ширина зоны полутени, м.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения управления системой отклонения за счет уменьшения количества источников питания, ярусы системы отклонения при малых углах отклонения выполнены удовлетворяющими условиям -1 L2) Q 04 L1 02 L4 03 Г

L4 — бэ L2 01 L2 01 И 04 где Q1, 02, Оз, Q4 — соответственно чувствительность отклонения (по углу) первого, второго, третьего и четвертого ярусов системы отклонения;

L1, L2, бз, L4 — расстояние от центра соответственно первого, второго, третьего и четвертого яруса до ближайшей диафрагмы, 1677734

Составитель С. Григорьев

Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5