Электронно-лучевое устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (И 01 Д 37 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, "электроника", 1977, т.50, В 10, с, 24-37.2. Авторское свидетельство СССР Р 980560, кл. Н О 1 Л 37/30, 1982.3. Лопгпа 1 Час. Яс. ТесЬпо 1 В 15 Ч 13 з 198 ь рр 849-852 (прототип).(54)(57) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные в ва-. куумной камере электронную пушку,1 отклоняющую систему, немагнитныйобъектодержатель, а также электромагнитную формирующую линзу, координатный стол и систему сканированияэлектронного 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 камерыс противоположной от электроннойпушки стороны объектодержателя ивведен блок синхронизации системысканирования электронного пучка икоординаты формирующей линзы.1 О Известно также электронно-лучевое устройство, содержащее вакуумную камеру, электронную пушку, отклоняю.щую систему, формирующую линзу и объект обработки 21,Такое устройство предназначено для термической обработки неподвижИзобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и может быть использовано для создания и контроля схеммикроэлектроники и интегральной оптики. 5Известны растровые электронно-лучевые установки ( ЗЛУ, содержащие электронную пушку, Фиксирующе-отклоняющую систему и узел Ъеремещения объекта Г 13В 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 внутривакуум,ной камеры вызывает значительные технические трудности, При шаговом движении стола объект неподвижен.во время экспонирования рисункапутем отклонения электронного пучка по квадратному .полю, величина которого ограничивается аберрациями Формирующей линзы и отклоняющих систем. Поэтому к параметрам электронной оптики и отклоняющих систем предъявляются жест 30 кие требования для того чтобы получить максимальное поле сканирования 5 х 5 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 двккется 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 экспонировать рисунки на площади диаметром в несколько сантиметров, что необходийо для решения многих задач микроэлектроники и интегральной оптики, 5 О ных объектов, а расположенная вне вакуумной камеры Формирующая линза осуществляет Фокусировку электронного пучка после его поворота отклоняющей 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,. отклоняюпуюсистему, немагнитный объект, а такжеэлектромагнитную Форпярующую линзу,координатный стол и систему сканиро -вания,Отклоняющая система в устройствесостоит из седлообразных отклоняющих катушек и осесимметричной магнитной линзы без магннтопровода составленной из восьми частей. При изменении тока возбуждения частей смещается ось линзы н синхронно отклоняется пучок, что позволяет значительно уменьшить аберрации отклонения В углу лля сканирования5 х 5 мм были получены аберрации отклонения 0,35 мкм, для пучка с апертурой 1 Орад 3,Недостатком этого устройства является сложность конструкции Формирующей линзы. Кроме того, для работы с объектами большого диаметранеобхсдим шаговый стол, связанныйс 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, немагнитныйобъектодержатель, а также электромагнитную Формирующую линзу ,координатный стол и систему сканированияэлектронного пучка, Формирующая линза размещена на координатном столевне вакуумной камеры с противоположной от электронной пушки стороныобъектодержателя и введен блоксинхронизации системы сканированияэлектронного пучка и координаты Формирующей линзы.Ка чертеже схематически показанФпример выполнения предлагаемого устройства.1137545 ВНИИПИ Заказ 10535/40 Тираж 679 Подписное Филиал ППП ффйатеитф, 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 1 п координатного стола 8 расположены внутри вакуумной камеры 5, а Формирующая линза 3 вынесена за пределыкамеры 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 20 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 ФЛ вне вакуумной камеры фокусирующее магнитное поле которое проникает через немагнитные объектодержатели30 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-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 использовании автокатода, который представляет собой точечный источник, что позволяет получить практически параллельный пучок с апертурой 1 О рад.Предлагаемое электронно-лучевое устройство увеличивает поле сканирования при высокой плотности зонда за счет применениякомбинированного, 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 РЭК. 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 подушкеВ устройстве можно использовать короткоФокусные линзы до 5 мм, что значительно меньше, чем в известных электронно-лучевых установках-прототипах и даже в большинстве серийных РЭМ. Это позволяет рассчитывать на получение дополнительного положительного эффекта в виде достижения . более высокой плотности тока пучка.