Устройство для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой сечения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 б 7773 1)5 Н 01,3 37/30 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бмакс 2де 1- расстояние мдмакс максимер пучка после ди- требуемая у диафрагмый попереч гмы, м; ность тока и,м;й раз альн афра плот в пучкеи ионная) яркость резкость края, равВ - электронная (исветителя А/(м . стер Р - относительная н акс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПУЧКАЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ИЗМЕНЯЕМОЙФОРМОЙ СЕЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроннооптическим и ионно-оптическим устройствам с изменяемой формой сечения пучка иможет быть использовано в установках Изобретение относится к электронно- оптическим 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, систеэлектронно- 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 условия10 20 25 30 35 40 45 50 55 3 - допустимая ширина зоны полутени, м.В частности, при этом ярусы системыотклонения выполнены удовлетворяющимиусловиям1О - г з а 4 О аг,й аз (2)1.4 - з .г а 11.2 а 1.3 а 4где О 1, Ог, Оз, 04 - соответственно чувствительность отклонения (по углу) первого, второго, третьего и четвертого ярусов системыотклонения;ОЛ.г,О,.4 - расстояние от центра соответственно первого, второго, третьего и четвертого яруса до ближайшей диафрагмы.Математическое выражение (1) получено (с учетом инвариантности электроннойяркости) из известных формул, одна из которых определяет плотность тока в пучкечерез апертурный угол и электронную яркость, а вторая - величину размытия краятеневого изображения в зависимости отапертурного угла и расстояния до точки наблюдения,Минимальное значение отношенияопределяется возможностями изгодмакстовления устройства, а также значениямикоэффициентов аберраций используемыхотклоняющих систем и техническими требованиями к устройству для формированияпучка в части резкости края пучка и допускана отклонение формы пучка от заданной,Выражение (2) получено из формул геометрической оптики, исходя из требованияпостоянства угла входа пучка в уменьшающую систему, при использовании одного источника отклоняющего тока (илинапряжения) для питания всех четырех ярусов системы отклонения.На фиг,1 показана схема устройства; нафиг.2 - сечения пучка в разных плоскостях,Устройство для создания пучка заряженных частиц с изменяемой формой егосечения содержит осветитель 1, создающийпучок заряженных частиц 2, четырехъярус. ную систему 3 отклонения пучка, две фигурные диафрагмы 4, 5 и уменьшающуюсистему 6. Система отклонения пучка состоит из последовательно расположенных походу пучка 2 ярусов 7 - 10, каждый из которых выполнен в виде двухкоординатного отклоняющего элемента. Соседние ярусысистемы 3 отклонения включены противофазно. Между средними ярусами 8 и 9 системы 3 отклонения размещены фигурныедиафрагмы 4 и 5,Устройство работает следующим образом.Осветитель 1 создает пучок заряженныхчастиц 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 Я).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 доста 1677734точно малым (например, 1 мм), так как ононе определяется (как в прототипе) продольной протяженностью размещаемой междудиафрагмами отклоняющей системы, Выбор расстояния между диафрагмами в соответствии с входящим в формулуматематическим выражением (1) позволяет при сохранении той же резкости краяиэображения, что и в известных устройствах, повысить плотность тока в пучке, а 10следовательно, и производительностьпримерно на два порядка за счет увеличения апертуры освещающего пучка на порядок,Другим преимуществом предлагаемого 15устройства является то, что в нем практически отсутствуют ограничения нч осевуюпротяженность отклоняющих элементов,используемых во всех ярусах отклоняющейсистемы. Это позволяет использовать в устройстве малоаберрационные элементы,имеющие большую осевую протяженность,и снизить, в результате этого искажениеформы пучка (по сравнению с прототипом)при изменении формы пучка до пренебрежимо малого уровня,При использовании для питания системы отклонения восьми независимо управляемых источников питания (например,управляемых от ЭФМ цифроаналоговых 30преобразователей) требуемый режим работы устройства может быть реализован припроизвольных расстояниях ярусов системыотклонения от фигурных диафрагм и произвольных значениях чувствительности отклонения каждого яруса. Однако, если наразмещение ярусов отклонения и их чувствительность наложено условие (2), тодля обеспечения работы устройства достаточно двух источников питания (по одному на каждую координату). При этомпри использовании магнитного отклонения все ярусы, работающие по одной координате, должны быть включены (сучетом приведенной в формуле изобретения фазировки) последовательно с источником питания, а при использованииэлектростатического 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 условияР( -бмакс 2 )где - расстояние между диафрагмами, м;бмакс - максимальный поперечный размер пучка после диафрагмы, м;- требуемая плотность тока в пучке, А/м;В - электронная (или ионная) яркость осветителя, А/(м, стер);Р - относительная нерезкость края, равная Р = сЯбмаксЯ - 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 условиямЬ 1 - 1-2 ) 3 04 1 02 14 0 З Г4 - 1.3 1.2 011.2 01И 04где О 1, 02, Оз, СМ - соответственно чувствительность отклонения (по углу) первого, второго, третьего и четвертого ярусов системы отклонения;01, 1 2, з, О - расстояние от центра соответственно первого, второго, третьего и четвертого яруса до ближайшей диафрагмы,-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производств каз 3116 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5