Vynález se týká projekční soustavy elektronového litografu určené k formování tvaru elektronového svazku emitovaného autoemisní katodou.The invention relates to an electron beam lithograph system for forming an electron beam shape emitted by an auto-emission cathode.
Jedním ze základních typů uspořádání projekčního systému elektronových litografů je takové, které umožňuje v požadovaném sledu formovat tvar elektronového svazku, vycházejícího z elektronové trysky. Systém umožňující formování obrazce je konstrukčně závislý na typu použitého zdroje elektronů. Doposud používaná úspořádání pracují se zdroji termoemisními, které pracují se dvěma tvarovanými clonami, mezi kterými je umístěna čočka zobrazující rovinu horní formovací clony do roviny clony spodní a dále vychylovací ústrojí, které odkláněním svazku mezi clonami dosahuje vytvoření elektronového svazku požadovaného tvaru v úrovni spodní formovací clony. Tato rovina je potom zmenšeně zobrazována další elektronově optickou soustavou na povrch substrátu. Takto vytvořená soustava nedosahuje dostatečně velké proudové hustoty ve formovaném svazku. Dále je tato soustava relativně složitá a málo variabilní. Seřízení soustavy je komplikované vzhledem ke stáčení obrazu v závislosti na buzení přenášecí čočky. Přenášecí čočka pracuje v pevném režimu daném vzdáleností obou clon, což komplikuje situaci, protože je třeba zároveň splnit požadavek, aby křižiště této čočky leželo přesně ve středu vychylovacího systému, aby poloha spodní clony byla fixní. Tato okolnost vyžaduje další seřizovači prvek. Systémy pracující s termoemisní katodou bez přenášecí čočky využívají také jistým způsobem bodové projekce, ale na úkor velkého rozostření zobrazení hran, protože osvětlovací zdroj je relativně veliký. Tyto systémy mají jen velice malý rozsah rozměrů tvarování svazku. Oba uvedené systémy potřebují pro posouzení seřízení systému clon vybavení přístroje dalším pozorovacím zařízením, většinou elektronově optického typu, které znovu zmenšenou projekci zvětší na pozorovatelnou velikost a umožní zásahy do seřízení.One of the basic types of electron lithography projection system arrangement is one that allows the shape of the electron beam emanating from the electron gun to be shaped in a desired sequence. The pattern forming system is structurally dependent on the type of electron source used. The arrangements used so far work with thermo-emitting sources which operate with two shaped orifice plates, between which a lens showing the plane of the upper molding orifice is placed into the plane of the lower orifice, which deflects the beam between the orifices to form an electron beam of desired shape at the lower molding orifice. . This plane is then diminished by another electron optical system on the surface of the substrate. The system thus formed does not reach a sufficiently high current density in the formed beam. Furthermore, this system is relatively complex and little variable. Adjustment of the system is complicated with respect to image rotation depending on the excitation of the transfer lens. The transfer lens operates in a fixed mode given by the distance of the two apertures, which complicates the situation because at the same time it is necessary to meet the requirement that the cross of the lens lie exactly in the center of the deflection system for the bottom aperture to be fixed. This circumstance requires an additional adjustment element. Systems using a thermo-emitting cathode without a transfer lens also make use of point projections in some way, but at the expense of a large blur in the edge display because the illumination source is relatively large. These systems have only a very small range of beam forming dimensions. Both systems need to be equipped with an additional observation device, mostly of the electron-optical type, to assess the adjustment of the orifice system, which increases the reduced projection back to an observable size and permits adjustment interventions.
Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje projekční soustava elektronového litografu určená k formování tvaru elektronového svazku, emitovaného autoemisní katodou, jejíž podstatou je, že střed formovacího systému, který sestává z vychylovacího ústrojí pro vychylování elektronového svazku, který je umístěn mezi dvěma navzájem stavitelnými formovacími clonami, je určen křižištěm čočky, uspořádané v ose elektronového svazku pod emisní katodou.These previous drawbacks are overcome by an electron beam lithography projection system designed to shape the shape of an electron beam emitted by an autoemission cathode, the center of the molding system being comprised of an electron beam deflection device disposed between two mutually adjustable molding orifices. a cross-section of the lens arranged in the axis of the electron beam under the emission cathode.
Předností projekční soustavy je využití autoemisní katody k získání bodové projekce, která zaručuje, že do roviny spodní formovací clony je přenesen obraz horní formovací clony prakticky zostřený, protože rozostření je úměrné pouze velikostí křižiště mezi oběma clonami a poloviční vzdáleností clon. Autoemisní zdroj elektronů je zanedbatelně malý a dovoluje při využití bodové projekce konstrukci formovacího zařízení bez přenášecí čočky a zjednodušení vychylovacího ústrojí. Bodové projekce lze současně využít k přímému mnohonásobně zvětšenému zobrazení tvarovaného svazku. Systém clon lze tímto způsobem snadno seřídit za přímého optického pozorování optickou lupou a tím odstranit nutnost dalšího přídavného zařízení ke zvětšování původně zmenšených struktur při seřizování formovaných obrazců.The advantage of the projection system is the use of an auto-emission cathode to obtain a point projection that ensures that the image of the upper flare is practically sharpened to the plane of the lower flare because the blur is proportional only to the size of the cross between the two flaps and half the aperture. The auto-emission electron source is negligibly small and allows the design of the molding device without a transfer lens and simplifies the deflection device when using spot projection. Spot projections can also be used to directly view the multiplied shape of the beam. The aperture system can be easily adjusted in this manner under direct optical observation by an optical magnifying glass, thereby eliminating the need for an additional device to enlarge the initially reduced structures when adjusting the formed patterns.
Vynález blíže objasní přiložený výkres, kde je znázorněno optické schéma základního uspořádání projekční soustavy.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in more detail by the accompanying drawing, in which an optical scheme of a basic configuration of a projection system is shown.
Projekční soustava naznačená na přiloženém obrázku sestává z autoemisní katody 1, přičemž v ose elektronového svazku je pod ní umístěna čočka 2 vytvářející křižiště 3, které tvoří střední a osový bod formovacího systému. Formovací systém tvoří vychylovací ústrojí 5 pro vychylování elektronového svazku, které je uspořádáno mezi horní stavitelnou formací clonou 6 a spodní formovací clonou 7. Elektronový svazek emitovaný autoemisní katodou 1 vychází prakticky z bodového zdroje elektronů, jehož rozměr je řádově desítky Á. Této výhodné vlastnosti autoemisní katody 1 se využívá v projekční soustavě, kde pomocí čočky 2 se přenáší bodový svazek emitovaný autóemisní katodou 1 do místa daného křižištěm 3, kde s minimálními vadami zobrazuje fiktivní elektronový zdroj do místa, které je prakticky středem formovacího systému. Požadovaný obrazec se potom vytvoří pomocí horní a spodní formovací clony 6 a 7. Posuv obrazce kolem optické osy je vyvoláván vychylovacím ústrojím 5, které je řízeno povely z řídicího počítače. Obrazec je zpracován další optickou soustavou a promítán na povrch substrátu.The projection system shown in the enclosed figure consists of an auto-emission cathode 1, with a lens 2 forming a crossover 3 forming the central and axial point of the molding system below it in the axis of the electron beam. The forming system comprises an electron beam deflection device 5 which is arranged between the upper adjustable formation by the orifice 6 and the lower forming orifice 7. The electron beam emitted by the auto-emission cathode 1 is practically based on a point source of electrons, the size of which is of the order of tens. This advantageous feature of the autoemission cathode 1 is utilized in a projection system where the lens 2 transmits the point beam emitted by the autoemission cathode 1 to a location given by the cross-over 3, where with minimal defects it displays a dummy electron source to virtually the center of the molding system. The desired pattern is then formed by the upper and lower molding apertures 6 and 7. The movement of the pattern around the optical axis is caused by a deflection device 5, which is controlled by commands from the control computer. The image is processed by another optical system and projected onto the substrate surface.
Projekční soustava je určena zejména pro elektronově optické litografy a jim podobné elektronově optické přístroje.The projection system is intended especially for electron optical lithographs and similar electron optical instruments.