Электронно-оптическая система микрозондового устройства

 

Оп ИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕЙИЯ

Союз Советских

Социалистических

Веспублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 130781 (21) 3315249/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет.

Опубликовано 150283. Бюллетень йо 6 (И) М. Ка.з

Н 01 J 37/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (33) УДК 621.385. .833 (088.8) Дата опубликования описания 150?83 (72) Автор изобретения

Г.В. Дер-й1варц (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИИКРОЗОНДОВОГО

УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и можут быть использовано в мнкрозондовых устройствах для изготовления микрорисуиков на изделии, а также в микрозондовых устройствах для исследования объектов.

Известна электронно-оптическая система (ЭОС) мнкрозондового устройства, например, для изготовления микрорисунков на изделии, содержащая разме ценные соосно источник термоэлектронов, две конденсорные линзы, Формирующую линзу, апертурную диафрагму, бланкирующую систему и двухъярусную - 15 отклоняющую систему. Данная электронно-оптическая система. позволяет Формировать электронный пучок (зонд) диа-, метром 500 А при ускоряющем напряжении 20 кВ с током 1-5 ° 10 А fl)

<о

Недостатком этой ЭОС является ма лое значение тока электронного пучка в плоскости обработки, что не позволяет использовать ее для прямого изготовления изделий методом плаларной технологии вследствие малой произво« дительност и.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является ЭОС микрозондового устройства для изготов- 0 ления микрорисунков, содержащая соосно расположенные автоэмиссионный ис- . точник электронов, два анода, конденсорную линзу с двумя полюсными баниаками, формирующую линзу, отклоняющую систему и апертурную диаФрагму (2) .

Эта ЭОС позволяет сканировать элеKTpoHHbN пучком площадь 4х4 мм, цриC чем ток пучка составляет 3-4 10 А, а диаметр сечения пучка в плоскости обработки равен 500 л. Однако величина тока, пучка формируемого данной

ЭОС, также. недостаточна для обеспечения необходимой производительности при непосредственном экспонировании электроиорезистов в процессе изготовления микрорисунков на изделии. кроме того, данная ЭОС не позволяет независимо изменять энергию взаимодействия электронов пучка с объектом обработки, поскольку фокусировка пучка в плоскости изделия обеспечивается только при определенном отношении потенциала второго анода к потенциалу первого анода, а потенциал первого анода определяется током автоэлектронной эмиссии катода.

Целью изобретения является повышение тока электронного пучка формиру"

Таким образом, предлагаемая электронно-оптическая система микроэондового устройства позволяет за счет максимального приближения конденсорной линзы к плоскости виртуального изображения источника электронов и сооТветствующего размещения дополнительных электродов, регулирующей конечную энергию пучка, получить максимальный ток пучка зонда при заданном диаметре его сечения в плоскости образца, при этом обеспечить возможность;независимой регулировки энергии электроемого ЭОС при обеспечении независимой регулировки энергии.

Указанная цель достигается тем, что электронно-оптическая система, содержащая соосно расположенные автоэмиссионный источник электронов, два 5 анода, конденсорную линзу с двумя полюсными башмаками, формирующую лин,зу, отклоняющую систему и апертурную ,диафрагму, снабжена по крайней мере одним дополнительным электродом, раз-!О мещенным в области промежуточного изображения источника электронов между кондЬнсорной и формующей линзами, а аноды размещены внутри конденсорной линзы у ее первого по ходу пучка по- !5 люсного башмака.

На чертеже показана схема устройства.

ЭОС микрозондового устройства содержит размещенные соосно автоэмисси-20 онный источник 1 электронов, два анода 2 и 3, образующие ускоряющий промежуток, магнитную конденсорную линзу 4 с двумя полюсными башмаками 5 и 6. Аноды 2 и 3 размещены в конден- 25 сорной Линзе 4, причем первый из них

2 установлен в непосредственной близости от первого полюсного башмака 5..

В главной. плоскости формирующей лин" зы 7 размещена апертурная диафрагма -З0

8, а перед формирующей линзой 7 введены подключенные к источнику 9 напряжения один или несколько дополнительных электродов 10, размещенных в области промежуточного изображения источника 1 электронов. За формирующей линзой 7 расположен образец 11, а вее пределах — отклоняющая система 12, Устройство работает следующим образом. 40

Автоэмиссионный источник 1 электронов эмиттирует пучок электронов либо в результате холодной автоэлектронной эмиссии, либо в результате смешанной, автотермоэмиссии. В последнем случае 45 катод подогревается до температуры поряцка 1500 С. В обоих случаях эмиссия обеспечивается наложением разности потенциалов между катодом 1 и первым.анодом 2 ускоряющего промежутка, который находится под более положи» тельным потенциалом, чем катод.,Электроны, вышедшие из источника 1, ускоряются, начиная с момента их выхода иэ катода и кончая моментом. выхода из поля ускоряющего промежутка, при этом5

55 второй анод 3 находится под .положительным потенциалом относительно первого анода 2. Однако ускоряющий. промежуток работает в таком режиме, что он формирует только виртуальное изоб-60 ражение источника электронов, расположенное на небольшом расстоянии.

Расположение анодов 2 и 3 внутри конденсорной линзы 4, в непосредственной близости от первого полюсного g5 башмака 5 конденсорной линзы 4, обеспечивает максимальное приближение виртуального изображения источника 1 электронов к конденсорной линзе 4, которая преобразует это виртуальное иэображение в действительное промежуточное изображение источника электронов. При минимальных потерях тока пучка коэффициенты центральных аберраций ускоряющего промежутка и магнитной конденсорной линзы 4 будут. малыми вследствие того, что упомянутое виртуальное изображение расположено близ о (5-7 мм) от внешней граничной поверхности полюсного башмака 5 .конденсорной линзы 4 и входного отверстия первого анода 2. Действительное промежуточное изображение, сформированное системой ускоряющий промежуток — конденсорная линза располагается на оптической оси в области дополнительных электродов 10. При прохождении электронным пучком электродов 10 энергия электронов пучка может быть изменена в соответствии с требуемой энергией взаимодействия с образцом ll. Пучок может ускоряться или замедляться путем регулировки напряжения, подаваемого от источника 9 на указанные электроды. При этом их положение по оТношению к действительному промежуточному изображению источника 1 электронов гарантирует малое влияние. собственных центральйых аберраций на размер этого изображения вследствие того, что углы схождения электронов малы и траектории электронов, Формирующих это действительное изображение, фактически параксиальны. Действительное промежуточное изображение источника электронов отображается с умень-ь шением посредством формирующей линзы

7 на поверхность образца 11. Апертурная диафрагма 8, ограничивающая пу-, чок электронов и установленная в главной плоскости формирующей линзы 7, обеспечивает .получение заданного диаметра сечения электронного зонда в плоскости образца 11. Отклоняющая система 12 производит перемещение сформированного электронного пучка по поверхности образца 11 в соответствии с программой обработки или исследования.

-997135 нов пучка до требуемой величины поотношению к энергии электронов на выходе из ускоряющего промежутка. Ilpoведенные расчеты показывают, что при диаметре пучка в плоскости изделия порядка 500-1000 A предлагаемая ЭОС позволяет полнить ток пучка зонда

1 5 ° 10 A при угловой плотности тока эмиссии в 130. 10 А/стер, токов эмиссии 10 10 6A/ñòåð и энергии электронов пучка в 20 кэВ. Это примерно,в 10

l00 раз больше, чем .в ЭОС, взятой за . прототип, и при этом во столько же раз повышается производительность уст ройства для изготовления микрорисунков на изделии. 35

Предлагаемая ЭОС может быть широ- ко использована в электроннолучевых икрозондовых приборах для. исследова» ния обработки объектов, где она позволяет эа .счет увеличения тока формы-;И руемого пучка при обеспечении независимой регулировки его энергии s плоскости взаимодействия с образцом новысить качество и йроизводительность нсследований и обработки.Формула изобретения

Электронно-оптическая система микрозондового устройства, содерЖащая

4 соосно расположенные автоэмиссионный источник электронов, два анода, конденсорную линзу с двумя полюснъми башмаками, формирующую линзу, отклоняющую систему и апертурную диафраг» му, о т.л и ч а .ю щ а я с я тем, что, с целью повышения тока электронного пучка при обеспечении независимой регулировки энергии электронов, она снабжена по крайней мере однйм допол нительньм электродом, размещеннъм в области промежуточного иэображения источника электронов между коиденсорной и формирующей линзами, а аноды . размещены внутри конденсорной линзы у ее первого по ходу пучка полюсного барака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 3 Chang, В. Иа11аапп. Acomputer

controled electron beam machine Хог

microcircuit ЕаЬгХса Хоп. XEK+ Trans

Electron Devices, ч.ED-12, 1977, р. 629-635.

2. G. Sllle, В. Astrand. A fietd

emitter electron beam exposure system, Phys. Scripta, ч. 18-, 1978, р. 367-

371 (прототип) w9/135

Составитель В. Гаврюшин

Техред A.Áàáèíåö Корректор М. Демчик

Редактор М, Дылын

Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 (Заказ 94 б/7 2

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4