CN109698102B - 电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置 - Google Patents

电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种电子枪，所述电子枪包括：枪体及电子抑制结构，所述枪体具有一发射端，所述电子抑制结构固设于所述发射端，并位于所述发射端的开口的径向外侧，所述电子抑制结构用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体产生的电子束自所述发射端发射，所述电子抑制结构吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。于是，借助于所述电子抑制结构，有效改善了电子束经目标后反复反弹的状况，降低了对目标的影响。由此进行的掩膜版制备，可以有效降低电子束对掩膜版的影响，提高掩膜版的精度。

Description

电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置。
背景技术
光刻工艺是半导体制造加工过程中的重要环节之一，其主要过程是借助于精密仪器将制备在掩膜版(亦称为光罩)上的图形经一定倍率后放大至基底上，从而实现电路器件的制备。
由于光刻过程中涉及图形尺寸很小，受光学效应影响的可能性较大，因此，如何使得掩膜版图形更为精确，就成为了业界一直在关注和攻坚的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置，改善电子束对掩膜版的影响，提高掩膜版的质量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电子枪，包括：
枪体及电子抑制结构，所述枪体具有一发射端，所述电子抑制结构固设于所述发射端，并位于所述发射端的开口的径向外侧，所述电子抑制结构用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体产生的电子束自所述发射端发射，所述电子抑制结构吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构呈环状，套装于所述发射端。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构的开口面积大于所述发射端的开口面积。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构呈圆环状。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构的内径为5cm～10cm，宽度为1cm～1.5cm。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构可拆卸安装于所述发射端，或者，所述电子抑制结构永久性安装于所述发射端。
可选的，对于所述的电子枪，所述发射端突出于所述电子抑制结构5cm～10cm。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构的材质为导体。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构的材质为碳及其合金中的至少一种。
可选的，对于所述的电子枪，所述电子抑制结构上具有若干沿环绕所述电子束的方向间隔排列的凹陷。
可选的，对于所述的电子枪，所述凹陷朝向所述目标。
可选的，对于所述的电子枪，所述凹陷为凹槽。
本发明还提供一种掩膜版制造方法，利用所述的电子枪进行图形制备。
本发明还提供一种半导体装置，包括所述的电子枪。
本发明提供的电子枪中，所述电子枪包括：枪体及电子抑制结构，所述枪体具有一发射端，所述电子抑制结构固设于所述发射端，并位于所述发射端的开口的径向外侧，所述电子抑制结构用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体产生的电子束自所述发射端发射，所述电子抑制结构吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。于是，借助于所述电子抑制结构，有效改善了电子束经目标后反复反弹的状况，降低了对目标的影响。由此进行的掩膜版制备，可以有效降低电子束对掩膜版的影响，提高掩膜版的精度。
附图说明
图1为一种掩膜版的示意图；
图2为一种电子枪对掩膜版进行加工时的示意图；
图3为本发明一个实施例中电子枪的示意图；
图4为本发明一个实施例中电子抑制结构的平面示意图；
图5为本发明另一个实施例中电子枪的示意图；
图6为本发明一个实施例中枪体的示意图；
图7为本发明一个实施例中电子枪对掩膜版进行加工时的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的电子枪、掩膜版制备方法及半导体装置进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
发明人经过长期研究后发现，如图1所示，掩膜版10包括图案区11，图案区11通常采用电子枪制备，例如，可以采用由上至下等规律性的制备顺序。图1中示意性的示出了先制备上半部分111，然后制备下半部分112。如图2所示，电子枪的枪体20发射出电子束24，以在掩膜版10上形成所需图案。在电子束24与掩膜版10接触时，会存在一些电子被反弹，例如反弹至电子枪发射端21上，并经由发射端21继续反弹至掩膜版10。那么在这一过程中，随着反射的电子不断持续，会对掩膜版10造成损伤，不论是未被加工的区域，还是已经形成图案的区域，都会受到影响。
基于此，发明人改善了电子枪，在一个实施例中，如图3所示，本发明的电子枪包括：
枪体20及电子抑制结构30，所述枪体20具有一发射端21，所述电子抑制结构30固设于所述发射端21，并位于所述发射端的开口22的径向外侧，所述电子抑制结构30用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体20产生的电子束自所述发射端21发射，所述电子抑制结构30吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。
所述发射端21可以是呈锥形，即在锥形的顶端为发射端的开口22，当然，所述发射端21的开口22具有一尺寸，因而该锥形具体可以为削顶锥形。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30呈环状，套装于所述发射端21。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30可拆卸安装于所述发射端21。
例如，可以是通过一固定装置31安装于所述发射端21上，所述固定装置可以是螺栓。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30还可以安装在其他处，例如安装在枪体20上，并延伸至所述发射端21。
相比而言，采用安装在发射端21上能够降低所占据的面积，且同时具有较好的电子吸附效果。
借助于固定装置31，可以实现电子抑制结构30的拆卸，例如进行清洗、更换等，可以节省电子枪的成本。
在一个实施例中，所述发射端21突出于所述电子抑制结构30的间距H为5cm～10cm。可选的，使得所述发射端21的开口22突出所述电子抑制结构30，具体突出的间距可以由实际工作情况进行调节。基于此，所述固定装置31还可以调整伸缩长度，以控制所述电子抑制结构30与所述开口22的相对位置。
可以理解的是，所述电子抑制结构30的开口面积大于所述发射端21的开口22面积，从而可以实现套装设计。
进一步的，请结合图4，可知例如所述电子抑制结构30呈圆环状。在一个实施例中，所述电子抑制结构30的内径D2为5cm～10cm，所述发射端21的开口22直径D1为50μm～200μm，此外，所述电子抑制结构30的宽度W为1cm～1.5cm。可以通过对内径和宽度的调节，改变电子抑制结构30的面积，以提高或降低对反射电子的吸附能力。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30上还可以具有凹陷，例如，所述凹陷可以是在所述电子抑制结构30上排布有的多个凹槽32，从而增大电子抑制结构30的面积，同时并未改变电子抑制结构30所占据的体积。
进一步的，可以是若干沿环绕所述电子束的方向间隔排列的所述凹槽32。
进一步的，所述凹槽32可以是并未穿透所述电子抑制结构30。
进一步的，所述凹槽32均匀排布，以使得所述电子抑制结构30在吸附电子时更均匀，效果更好。
此外，所述凹槽32可以是一圈、多圈，或者是多个弧形的凹槽等。
文中所称的凹槽，包括多种形状，例如，可以是如图4所示的孔洞状结构，也可以是长条状的结构，以及其他不规则状结构，亦包含在本发明的思想之内。
在一个实施例中，所述凹陷朝向目标处，从而可以更好的实现对反射电子的吸附效果。可以理解的是，依据实际需求，可以灵活调整凹陷的数量及朝向，以提高或降低对反射电子的吸附能力。
所述电子抑制结构30可以选择为导体，例如，可以是导电良好且性能稳定的材质，例如，所述电子抑制结构30的材质为碳(C)，或者可以是其合金等，当然，所述电子抑制结构30还可以是其他材质，上述举例并不是对本发明中电子抑制结构30材质的限定。
由此可见，本发明中通过设置一电子抑制结构，并且使得电子抑制结构接地，则可以有效吸收反射的电子，降低多次反射电子的数量。
在一个实施例中，如图5所示，本发明的电子枪包括：
枪体20及电子抑制结构30，所述枪体20具有一发射端21，所述电子抑制结构30固设于所述发射端21，并位于所述发射端的开口22的径向外侧，所述电子抑制结构30用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体20产生的电子束自所述发射端21发射，所述电子抑制结构30吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30呈环状，套装于所述发射端21。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30永久性安装于所述发射端21上。
例如，所述电子抑制结构30可以是与所述发射端21一体成型，也可以是通过卡合等形式固定在所述发射端21上，例如所述发射端21周围即前端表面21上具有卡口，将所述电子抑制结构30通过卡口固定在发射端21上；也可以是采用螺纹结构拧合在所述发射端21上。例如图5中示出的为所述电子抑制结构30可以是与所述发射端21一体成型的情况。
相比图3所示结构，图5所示结构降低了电子抑制结构30与发射端21之间的距离，也即是省去了固定装置31，从而节省了发射端21周边的空间，也使得整个电子枪更为简单。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30还可以永久性安装在其他处，例如安装在枪体20上，并延伸至所述发射端21。
相比而言，采用安装在发射端21上能够降低所占据的面积，且同时具有较好的电子吸附效果。
在一个实施例中，所述发射端21突出所述电子抑制结构30的间距H为5cm～10cm。
可以理解的是，所述电子抑制结构30的开口面积大于所述发射端21的开口22面积，从而可以实现套装设计。
进一步的，请结合图4，可知例如所述电子抑制结构30呈圆环状。在一个实施例中，所述电子抑制结构30的内径D2为5cm～10cm，所述发射端21的开口22直径D1为50μm～200μm，此外，所述电子抑制结构30的宽度W为1cm～1.5cm。可以通过对内径和宽度的调节，改变电子抑制结构30的面积，以提高或降低对反射电子的吸附能力。
在一个实施例中，所述电子抑制结构30上还可以具有凹陷，例如，所述凹陷可以是在所述电子抑制结构30上排布有的多个凹槽32，从而增大电子抑制结构30的面积，同时并未改变电子抑制结构30所占据的体积。
进一步的，可以是若干沿环绕所述电子束的方向间隔排列的所述凹槽32。
进一步的，所述凹槽32可以是并未穿透所述电子抑制结构30。
进一步的，所述凹槽32均匀排布，以使得所述电子抑制结构30在吸附电子时更均匀，效果更好。
此外，所述凹陷32可以是一圈、多圈，或者是多个弧形的凹槽等。
文中所称的凹槽，包括多种形状，例如，可以是如图4所示的孔洞状结构，也可以是长条状的结构，以及其他不规则状结构，亦包含在本发明的思想之内。
在一个实施例中，所述凹陷朝向目标处，从而可以更好的实现对反射电子的吸附效果。可以理解的是，依据实际需求，可以灵活调整凹陷的数量及朝向，以提高或降低对反射电子的吸附能力。
所述电子抑制结构30可以选择为导体，例如，可以是导电良好且性能稳定的材质，例如，所述电子抑制结构30的材质为碳(C)，或者可以是其合金等，当然，所述电子抑制结构30还可以是其他材质，上述举例并不是对本发明中电子抑制结构30材质的限定。
由此可见，本发明中通过设置一电子抑制结构，并且使得电子抑制结构接地，则可以有效吸收反射的电子，降低多次反射电子的数量。
请参考图6，对例如图3、5中所述枪体20进行示意性描述。
在一个实施例中，所述枪体20采用了光加热方式。
在一个实施例中，采用能量密度较高的光，例如从由蓝宝石等构成的圆筒状的光导波路201的一端部(图中远离电子束24的一端)入射，并入射至被设置在光导波路201的相反侧的端部(顶端部)上的保持件202。例如，所述保持件202由基部侧的圆筒部分和顶端侧的圆锥部分而构成，且整体可以由铼构成。在所述保持件202的基部侧形成有圆筒状的凹部，在所述凹部中收纳有所述光导波路201的顶端部。
所述保持件202的圆锥部分形成为其顶端部被切除了的圆锥台状，在该顶端面上朝向内侧形成有凹部，并且形成有通过该凹部进一步朝向基部侧延伸的裂缝。并且，在所述凹部中，以扩张裂缝的方式从顶端侧插入有电子枪阴极203，从而利用所述保持件202的弹力而夹持该电子枪阴极203。
光例如通过光纤等而从光源被导入至所述光导波路201，并入射至所述保持件202而被吸收，并且经由所述保持件202而将所述电子枪阴极203加热至高温。因此，通过对光强度进行调节，能够获得从电子枪阴极203向真空中射出电子的条件。
所述光导波路201为光的传输通道，将从入射端部入射的光通过侧面而全反射，并引导至前方，从而无散逸地向所述保持件202进行传输。
例如，所述光导波路201的材料可以是使光通过且具有较高的熔点的蓝宝石、红宝石、钻石、石英玻璃等。同时，由于这些材料具有较高的绝缘性，因此可以在所述光导波路201的表面上蒸镀铼薄膜，或者通过溅射法而在所述光导波路201的表面上附着厚度为几百纳米左右的金属膜。此外，也可以利用离子射入技术而向所述光导波路201的表面层射入从溴、氮、氧、氟、铝、燐、硫黄、氯、镓、砷中选择的一种离子，由此对所述光导波路201赋予导电性。
此外，也可以利用其它的导线而向电子枪阴极203供给电子。
所述光导波路201的形状优选为，具有容易从光纤入射的直径的圆柱形状，所述光纤用于将光从光源传输至所述光导波路201。另外，也可以为带有越趋向于顶端越变细的锥形的圆锥状。而且，也可以为如下的构造体，所述构造体通过改变材质和形状，而使光在金属的中空的筒的内表面进行反射，从而向顶端部传输光。
所述保持件202为入射并吸收光的发热体，也为对所述电子枪阴极203进行支承的构造体。
在一个实施例中，所述保持件202的形状如下：如上所述基部侧为具有与光导波路201的直径相比较大的直径的圆筒，并在端部具有供光导波路201插入嵌合的孔(凹部)，并且顶端侧为圆锥台状，并在顶端具有供电子枪阴极203插入嵌合的孔(凹部)。
所述电子枪阴极203可以从作为在高温下放射热电子或热电场放射电子的材料的、LaB6或者CeB6等的六硼化镧化合物中选择一种材料来使用。
在所述电子枪阴极203的顶端的前方开有电子束24的通道，并在其周边设置有所述抑制电极204。所述抑制电极204相对于所述电子枪阴极203为0电位，并对从所述光导波路201的侧面的电子射出进行抑制。
在所述抑制电极204的前方同样开有所述电子束24的通道，并设置有引出电极205。可以在所述引出电极205上施加电压从而朝向电子枪阳极206放射电子。
第一绝缘基座207为氧化铝陶瓷的圆板，将所述光导波路201固定于圆板上。第二绝缘基座208具有与第一绝缘基座207相比较大的直径，并从下侧对所述第一绝缘基座207进行保持，并且在中心对所述光导波路201进行支承，而且在所述第一绝缘基座207的外侧将所述抑制电极204、所述引出电极205的基部以呈同心圆状相互分离的方式进行保持。另外，所述第二绝缘基座208使所述引出电极205和所述光导波路201绝缘。
可以理解的是，本发明中的枪体20并不限于上文中例如对图6所示结构的描述，其他类型的枪体同样可以使用于本发明中。
请参考图7，本发明还提供一种掩膜版制造方法，利用本发明所述的电子枪进行图形制备。
如图7所示，当掩膜版10和电子枪到位后，使得枪体20发射电子束24，自所述前端表面21所具有的开口发射至所述掩膜版10。如上文所述，电子束24发射至掩膜版10上后，除了进行图案制备外，还存在部分电子被反射，可以理解的是，由于电子束24通常为垂直入射掩膜版10，因此反射角不大，即电子抑制结构30设置在发射端21上即可，而对于个别反射角偏大的情况，由于数量较少，也基本不会对掩膜版产生较大影响。当反射后的电子反射至电子抑制结构30上时，由于电子抑制结构30接地，因此可以有效的吸附电子，降低二次反射电子的数量，由此使得后续多次反射的电子数量大大降低。从而改善反射的电子对掩膜版10造成的不良影响，提高掩膜版的精度。
本发明采用现有电子枪和本发明的电子枪进行试验后发现，采用本发明的电子枪制备的掩膜版，实际图形相比理论图形的偏移量为4.5nm，而采用现有电子枪制备的掩膜版，实际图形相比理论图形的偏移量为6nm，即相差1.5nm，在实际偏移量并不大的情况下，这一改善非常显著，提高了掩膜版的精度。
进一步的，本发明还提供一种半导体装置，包括如上所述的电子枪。
综上所述，本发明提供的电子枪中，所述电子枪包括：枪体及电子抑制结构，所述枪体具有一发射端，所述电子抑制结构固设于所述发射端，并位于所述发射端的开口的径向外侧，所述电子抑制结构用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体产生的电子束自所述发射端发射，所述电子抑制结构吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。于是，借助于所述电子抑制结构，有效改善了电子束经目标后反复反弹的状况，降低了对目标的影响。由此进行的掩膜版制备，可以有效降低电子束对掩膜版的影响，提高掩膜版的精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种电子枪，其特征在于，包括：
枪体及电子抑制结构，所述枪体具有一发射端，所述电子抑制结构固设于所述发射端，并位于所述发射端的开口的径向外侧，所述电子抑制结构用于在所述电子枪使用时接地，所述枪体产生的电子束自所述发射端发射，所述电子抑制结构吸收所述电子束发射至目标后反弹的电子。
2.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构呈环状，套装于所述发射端。
3.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构的开口面积大于所述发射端的开口面积。
4.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构呈圆环状。
5.如权利要求4所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构的内径为5cm～10cm，宽度为1cm～1.5cm。
6.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构可拆卸安装于所述发射端，或者，所述电子抑制结构永久性安装于所述发射端。
7.如权利要求6所述的电子枪，其特征在于，所述发射端突出于所述电子抑制结构5cm～10cm。
8.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构的材质为导体。
9.如权利要求8所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构的材质为碳及其合金中的至少一种。
10.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述电子抑制结构上具有若干沿环绕所述电子束的方向间隔排列的凹陷。
11.如权利要求10所述的电子枪，其特征在于，所述凹陷朝向所述目标。
12.如权利要求10或11所述的电子枪，其特征在于，所述凹陷为凹槽。
13.一种掩膜版制造方法，其特征在于，利用如权利要求1-12中任一项所述的电子枪进行图形制备。
14.一种半导体装置，其特征在于，包括如权利要求1-12中任一项所述的电子枪。
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