DE2856782C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenoptik-Objektiv nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Solche Objektive finden insbesondere bei der Mikrolithogra­ phie Anwendung und enthalten im allgemeinen eine Elektronen­ linse und ein Ablenksystem aus Spulen, die es ermöglichen, je nach der Stärke des sie durchfließenden elektrischen Stromes den Elektronenstrahl in einer vorbestimmten Richtung abzulenken, wobei die Stärke der Ablenkung von der Strom­ stärke abhängt.

Aus der US-PS 38 01 791 ist ein gattungsgemäßes Elektronen­ optik-Objektiv bekannt, bei dem die Ablenkeinrichtung aus zwei Gruppen von Magnetspulen besteht, deren jede Ablenk­ gruppe den Elektronenstrahl in einer bestimmten Richtung ab­ lenkt, wobei diese Richtungen aufeinander senkrecht stehen.

Bei den bekannten Objektiven treten Aberrationen auf, z. B. durch nichtlineare Ablenkung des Elektronenstrahls.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem vorste­ hend genannten Ablenksystem Aberrationen möglichst klein zu machen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Elektronenop­ tik-Objektiv durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Ob­ jektivs;

Fig. 2 die Kurve der Änderung des axialen Magnetfeldes entlang der optischen Achse der Linse und die je­ weilige Lage der Spulensysteme auf dieser Achse;

Fig. 3 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Spulensystems und

Fig. 4 eine Seitenansicht von zwei Spulensystemen, wobei die Winkelverschiebung dazwischen dargestellt ist.

Das Objektiv ist in bezug auf seine Achse z z′ rotationssym­ metrisch. Es enthält einen aus zwei Teilen 1, 2 gebildeten Kern, wovon der eine den anderen umgibt.

Der innere Teil 2 ist aus Ferrit und enthält einen zylindri­ schen Teil 21, der mit zwei Kegelstümpfen 22, 23 verbunden ist, die in der Nähe der Austrittspupille 3 eine Aufweitung bilden.

Der äußere Teil 1 aus Weicheisen umgibt eng anliegend den Teil 2. Der äußere Teil ist durch einen Luftspalt von dem Teil 2 getrennt und schließt sich über die Austrittspupille. Die Austrittspupille wird durch einen Aufbau 5 aus Dural ge­ haltert, der wiederum von dem unteren Teil des Polstücks ge­ halten wird. Erfindungsgemäß sind als Ablenkeinrichtung zwei magnetische Spulensysteme 6, 7 vorgesehen, von denen das Sy­ stem 6 stromaufwärts in dem Teil 21 der Linse und das andere auf der Höhe des Kegelstumpfes 22 angeordnet ist und welche zur Achse z z′ senkrechte Magnetfelder erzeugen.

Eine auf der Einlaßseite des Objektivs angeordnete Eintritts­ pupille 8 begrenzt den Durchmesser des Elektronenstrahls.

Eine Wicklung 9 umgibt die Teile 1 und 2.

Fig. 2 zeigt als Beispiel die Änderung der Intensität des Magnetfeldes, das durch die Linse entlang ihrer Achse er­ zeugt wird, wobei der Ursprung z = 0 in der Ebene der Aus­ trittspupille liegt und die Abszisse in Zentimetern und die Ordinate in Gauß unterteilt ist. Das strahlaufwärts liegende Spulensystem 6 liegt in einem Bereich, wo das Feld 10 Gauß nicht überschreitet, und das andere Spulensystem 7 liegt strahlabwärts in einem Bereich, wo das Feld zwischen 100 und 200 Gauß variiert. Das Magnetfeld erreicht mit einer relativ geringen Steigung seinen Maximalwert von 300 Gauß bei unge­ fähr z = -1 cm und fällt für z = 0 auf den Wert Null ab.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines der Spulensysteme, wobei das andere gleich ausgebildet ist, und Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht der beiden Spulensysteme. Aus Gründen der Klarheit ist in Fig. 4 nur ein Teil jedes Spulensystems ge­ zeigt.

Gemäß Fig. 3 enthält jedes Spulensystem zwei Teile 61 und 62 bzw. 71 und 72, wovon das eine zur x-Ablenkung und das ande­ re zur y-Ablenkung bestimmt ist. Jedes Teil ist in zwei be­ züglich der Achse z z′ symmetrische Wicklungen unterteilt, die in Reihe geschaltet sind. Jede dieser Wicklungen ist, wie in Fig. 4 gezeigt, um einen Drehzylinderabschnitt mit einem Öffnungswinkel von 120° gewickelt.

Die zwei Teile sind so angeordnet, daß ihre transversalen Symmetrieachsen zueinander senkrecht sind.

Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die gemeinsame Höhe der Zylinder 3 cm, der Durchmesser des inneren Zylinders liegt in der Größenordnung von 2,4 cm und der Durchmesser des äußeren Zylinders liegt in der Größenordnung von 5 cm.

Jede Spulensystemhälfte 61, 62 bzw. 71, 72 wird von einem variablen Strom durchlaufen. Die die Wicklungen 61, 71 bzw. 62, 72 durchlaufenden Ströme sind jeweils proportional den Ablenkungsamplituden des Elektronenstrahls entlang der bei­ den zueinander senkrechten Achsen Ox und Oy, die zusammen mit der z z′-Achse ein dreidimensionales rechtwinkliges Be­ zugskoordinatensystem bilden, wobei die Achsen Ox und Oy in der Ebene des abzutastenden Objektes liegen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 sind die beiden Spulensyste­ me gegeneinander um einen Winkel R = 180° + α verdreht, wo­ bei α zwischen 35° und 45° liegt. Das Intensitätsverhältnis der beiden Spulensysteme ist konstant und beträgt etwa zwei.

Durch Versuche und Rechnung kann folgendes gezeigt werden:

• a) Durch die Trennung des Ferritteils 2 von dem Mittelteil 1 wird das Auftreten von Wirbelströmen verhindert, die den Aufbau des Magnetfeldes in der Mitte der Ablenkeinrich­ tung verzögern, wenn ein Stromimpuls durch die Wicklungen geschickt wird. Durch das Vorhandensein eines Weicheisenpolstücks wird jedoch jegliche Sättigung des Ferritteils dann verhindert, wenn die Linse eine starke Konvergenz aufweist.
• b) Die Ablenkung durch zwei aufeinanderfolgende Ablenkstufen und deren gegenseitige Winkelversetzung ermöglicht die Erzielung minimaler Aberrationen, insbesondere dann, wenn das obere Spulensystem in einem Bereich angeordnet ist, wo das Axialfeld schwach ist, und das zweite Spulensystem in einem Bereich angeordnet ist, wo das Axialfeld stark ist. Das zweite Spulensystem muß von der Austrittspupille und den aus Eisen gebildeten Polstücken weit genug ent­ fernt sein, damit das davon erzeugte transversale Feld sich nicht in dem unteren Polstück schließt.

Claims (4)

1. Elektronenoptik-Objektiv mit einer rotationssymmetri­ schen magnetischen Linse, die entlang ihrer optischen Achse ein axiales Magnetfeld erzeugen kann, das von der Eintritts­ blende zur Austrittsblende variiert, und mit einer aus paar­ weise einander diametral gegenüberliegenden Magnetspulen ge­ bildeten Ablenkeinrichtung, die Magnetfelder variabler In­ tensität senkrecht zur optischen Achse erzeugt und die Ab­ lenkung des Elektronenstrahls in zwei verschiedenen Richtun­ gen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrich­ tung zwei Spulensysteme (6, 7) mit je zwei Spulenpaaren (61, 62; 71, 72) aufweist, daß das eine Spulensystem (6) in der Nähe der Eintrittspupille (8) in einem Bereich angeordnet ist, wo das axiale Magnetfeld ungefähr ein Zehntel seines Maximalwertes aufweist, und das zweite Spulensystem (7) in der Nähe der Austrittspupille (3) in einem Bereich angeord­ net ist, wo das axiale Magnetfeld ungefähr die Hälfte dieses Maximalwertes beträgt, daß das axiale Magnetfeld von der Eintritts­ pupille (8) zur Austrittspupille (3) hin mit einer relativ geringen Steigung zunimmt, seinen Maximalwert in der unmit­ telbaren Nähe vor der Austrittspupille (3) annimmt und in der Ebene der Austrittspupille verschwindet und daß die beiden Spulensysteme (6, 7) einander gleich sind und um einen be­ stimmten Winkel R gegeneinander um die optische Achse (Z, Z′) verdreht sind.

2. Elektronenoptik-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkel R zwischen 215° und 225° liegt.

3. Elektronenoptik-Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (61, 62, 71, 72) jedes Spu­ lensystems (6, 7) auf Abschnitte eines Zylinders aufge­ wickelt sind, dessen Rotationssymmetrieachse die optische Achse (Z Z′) ist.

4. Verwendung eines Elektronenoptik-Objektivs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß es in einem Mikro­ lithographiesystem zur Anwendung kommt.