DE3219573C2 - Elektronenstrahlunterbrecher - Google Patents

Abstract

Ein Elektronenstrahlunterbrecher für den Einsatz in Elektronenstrahl-Lithographiesystemen erlaubt Belichtungsfrequenzen in der Größenordnung von 300 MHz bei Strahlströmen von etwa 600 nA. Eine Kondensatorlinse und ein Stigmator bündeln den Elektronenstrahl auf ein kleines Bild in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung. Eine goldbeschichtete aus Silizium geätzte Schneide ist in dieser Bildebene in unmittelbarer Nähe des Strahls angeordnet, so daß der Strahl scharf abgeschnitten wird, wenn er über die Schneide geführt wird. Eine Ablenkplattenanordnung erzeugt ein elektromagnetisches Feld, dessen Geometrie sicherstellt, daß die Geschwindigkeit eines Elektrons des Strahls beim Austritt aus dem Feld im wesentlichen direkt proportional zum Positionsvektor des unabgelenkten Elektrons relativ zum Strahlbrennpunkt in der Bildebene der Kondensatorlinse ist. Da die Bildebene der Kondensatorlinse die Objektebene für eine Objektivlinse ist, die den Belichtungspunkt auf der strahlungsempflindlichen Schicht bildet, eliminiert die genannte Geo metrie im wesentlichen eine Punktbewegung während der Einschaltzeit des Unterbrechers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlunterbrecher gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige Elektronenstrahlunterbrecher werden beispielsweise in Elektronenstrahl-Lithografievorrichtungen zum Ein- und Austasten des Elektronenstrahls benötigt Diese Elektronenstrahl-Lithografievorrichtungen werden beispielsweise zum Erzeugen von Masken für die Herstellung integrierter Schaltungen oder zur direkten Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen verwendet. Dabei erzeugt ein Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von weniger als einem Mikrometer ein vorbestimmtes Muster entweder auf der Maske oder auf einem mit einer Deckschicht versehenen Halbleiterplättchen.

Die Belichtungszeit pro Bildpunkt ist begrenzt durch die Geschwindigkeit, mit der der Elektronenstrahl abgelenkt werden kann, und durch die zum vollständigen Ein- bzw. Ausschalten des Elektronenstrahls benötigte Zeit.

Ein Elektronenstrahlunterbrecher gemäß dem Oberbegriff ist bekannt aus IEEE Transactions on Electron Devices, Band ED-22, 1975, Seite 385—392. Bei diesem bekannten Unterbrecher wird der von einer Elektronenquelle emittierte Elektronenstrahl durch eine Elektronenlinse in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Bildebene abgebildet. Um diese Bildebene sind zwei elektrostatische Ablenkplatten parallel zur Strahlachse angeordnet, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Ablenken des Strahles aus der Strahlachse um einen gewünschten Winkel bewirken. Hinter den Ablenkplatten ist symmetrisch zur Strahlachse ein Strahlauffänger mit einer Öffnung derart angeordnet, daß bei ungeladenen Ablenkplatten der Elektronenstrahl ungehindert durch die Öffnung hindurchtreten kann und daß bei geladenen Platten der Strahl auf den Auffänger gelenkt wird.
Der bekannte Elektronenstrahlunterbrecher ist ausgelegt für Belichtungsfrequenzen von etwa 10 MHz, also für Belichtungszeiten pro Bildpunkt von etwa 100 ns. Bei wesentlich höheren Belichtungsfrequenzen, etwa bei 300 MHz, würde die vergleichsweise große Anstiegszeit beim Unterbrechen des Strahles zu Fehlbelichtungen der Maske bzw. des Halbleiterchips führen, da während der Ablenkphase Teile des Elektronenstrahls auch auf nicht zu belichtende Punkte auftreffen würden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenstrahlunterbrecher gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu schaffen, welcher Belichtungsfrequenzen von 300 MHz und mehr ermöglicht, ohne daß es zu Fehlbelichtungen kommt.

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bu L~ric3c nuigauc wuu ei liiiuuitgagciuau gctusi uuilii die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1. Im Unterschied zu den Elektronenslrahlunterbrechern gemäß dem Stand der Technik wird der Auffänger bei der Erfindung nicht entfernt von der Ablenkein-6^r> richtung, sondern innerhalb dieser Ablenkeinrichtung angeordnet, und /war in der Bildebene der Elcktronenlinse. Dadurch ist ein rascheres Ablenken des Strahls auf den Auffänger möglich, welcher bei der Erfindung als

Schneide ausgebildet ist

An sich ist aus DE-OS 27 Q5 417 eine Anordnung zum Ein- und Austasten eines Elektronenstrahls bekannt, welche Belichtungsfrequenzen von 300 MHz und mehr ermöglicht Dies wird jedoch abweichend von der Erfindung dadurch erreicht daß die Spaltbieite der aus zwei zur Elektronenstrahlachse parallelen Platten bestehenden Ablenkeinrichtung den reellen Durchmesser des Elektronenstrahls vor dem Eintritt in die Ablenkeinrichtung nicht wesentlich übersteigt und die Ablenkplatten entsprechend beschaltet sind.

Gemäß Anspruch 2 erzeugt die Ablenkeinrichtung ein derartiges elektromagnetisches Feld, daß Elektronen, die beim Ablenken nicht von der Schneide aufgefangen werden, so geführt werden, als ob sie von dem unabgelenkten Strahlbrennpunkt in der Bildebene ausgehen würden. Damit wird sichergestellt, daß diese nicht aufgefangenen Elektronen auf den unmittelbar vor dem Strahlablenken belichteten Punkt des Ha'.bleiterchips bzw. der Maske auftreffen, so daß auch hiermit Fehlbelichtungen während der Anstiegszeit der Ablenkeinrichtung vermieden werden.

Gemäß Anspruch 3 ist zur Vermeidung von Fehlbelichtungen die Ablenkeinrichtung als Wellenleitung ausgebildet, welche derart gestaltet ist, daß die mittlere Phasengeschwindigkeit des elektromagnetischen Feldes etwa gleich der Geschwindigkeit der Elektronen ist. Dabei ist zwar aus DE-OS 27 43 200 die Ablenkung eines Elektronenstrahles mittels Wellenleitungen bekannt, jedoch weist diese bekannte Vorrichtung im Unterschied zur Erfindung keine in der Bildebene angeordnete Schneide zum Unterbrechen des Elektronenstrahls auf.

In den Ansprüchen 4 und 5 sind mechanisch einfache Anordnungen für die leitenden Platten angegeben.

Gemäß Anspruch 6 ist der Auffänger aus einem Halblciterplättchen gebildet, in welches ein spitz zulaufendes Loch mit einer sehr scharfen geraden Kante geätzt ist, über die der Elektronenstrahl beim Ablenken geführt wird.

In der Ausführungsform gemäß Anspruch 7 wird sichergestellt, daß die auf den Auffänger auftreffenden Elektronen abgeleitet werden können, so daß es nicht zu elektrostatischen Aufladungen kommt.

Gemäß Anspruch 8 ist ein Stigmator vorgesehen, der dafür sorgt, daß der auf die Bildebene fokussierte Elektronenstrahl im wesentlichen frei von Astigmatismus ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die allgemeine Konfiguration der Säule eines Elektronenstrahl-Lithografiesystems;

F i g. 2 Details einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlunterbrechers,

F i g. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform für die Plattenanordnung des Unterbrechers;

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Unterbrecherschneidenblende von unten; und

F i g. 5 den Querschnitt einer Schneide.

Für ein allgemeines Verständnis der Erfindung ist es hilfreich, die Beziehung zwischen dem Unterbrecher und den anderen Elementen einer Säule für die Elektronenstrahl-Lithographie zu betrachten. In F i g. 1 ist dazu ein Beispiel einer typischen Säule für die Elektronenstrahl-Lithographie dargestellt, wobei die relative Position des Unterbrechers in der Säule ersichtlich ist.

Elektronen werden in der Säule mittels einer Kathode 5 erzeugt. Es handelt sich dabei um eine Zirkoniat-Wolfram-Feldemission-Elektronenquelle, wie sie z. B. in der US-PS 33 74 386 beschrieben ist. Die Kathode 5 ist oberhalb einer Anode 10 befestigt Die Anode 10 dient zur Steuerung und effektiven Ko.'limierung des Strahls und liefert einen genau definierten Halbwinkel des Strahls. Die Elektronen treten im allgemeinen in die Säule durch eine öffnung der Anode 10 mit einer Energie von ungefähr 20 kV ein.

Wenn sich die Elektronen von der Anode nach unten durch die Säule bewegen, gelangen sie in eine erste Linse 15, die dazu dient, den Strahl auf den Mittelpunkt eines Unterbrechers 25 zu fokussieren. Längs dieses Weges richtet ein Ausrichtungsablenker und Stigmator 20 den Strahl mit der optischen Achse aus und bündelt den Strahl zur richtigen Form, bevor die Elektronen in den Unterbrecher eintreten. Der Unterbrecher 25 unterbricht dann den Strahl zum passenden Zeitpunkt, so daß die Belichtung auf einer unterhalb liegenden Zielfläche 65 gesteuert wird. Ein zweiter Ausrichtungsablenker 30 ist vorgesehen, um den Strahl wieder auszurichten, nachdem er den Unterbrecher 25 passiert hat

Nach der Wiederausrichtung tritt der Strahl in eine letzte Linse 35 ein, die ihn auf die Zielfläche 65 fokussiert, wobei die Objektivebene der Linse 35 der Strahlbrennpunkt in der Mitte des Unterbrechers 25 ist Ein weiteres Element 40 ist innerhalb der Linse 35 angeordnet, und dient als dritter Ausrichtungsablenker und zweiter Stigmator. Dieses Element wird zur Kompensierung von Aberrationen in der Linse 35 benutzt und ist insbesondere wichtig für die Erzeugung eines astigmatismusfreien Systems unterhalb des Strahlenkreuzpunkts. Das nächste Element weiter unten in der Säule ist eine dynamische Fokussierungsspule 45. Diese kleine Spule in der optischen Achse dient als Feinfokussierung für den Strahl 60, wenn er zur passenden Stelle auf der Zielfläche 65 mittels eines Hochgeschwindigkeitsablenkers 50 und eines Präzisionsablenkers 55 abgelenkt wird. Ein Element 70 ist ein Elektronenszintillator, der mit einem Lichtleiter und einem Photovervielfacher 75 verbunden ist, die dazu dienen, die Vorrichtung beim Schreiben genau zu überwachen.

In F i g. 2 ist eine Konfiguration des Unterbrechers 25 in Verbindung mit einer ersten Ausführungsform der Ablenkplatten dargestellt. Das elektromagnetische Feld zum Ablenken des Strahls wird durch eine langsame Wellenleitungsstruktur erzeugt, die zwei identische, senkrecht ausgerichtete goldplattierte Beryllium-Kupfer-Platten 260 aufweist, die etwa 2,5 mm voneinander entfernt sind wobei jede Platte im wesentlichen U-förmig ist und in Richtung von oben nach unten symmetrisch ist, d. h. spiegelsymmetrisch bezüglich einer horizontalen Ebene durch die Mittellinie der Vorrichtung. Elektromagnetische Energie tritt in diese langsame Wellenstruktur als Rechteckwelle von einer externen computergesteuerten Stromquelle (nicht dargestellt) durch die beiden Leitungen am Punkt A ein, durchquert eine Übergangsregion, die sich von der schmalen Breite der Leitungen auf die volle Breite der Platten erweitert, läuft längs der Flanke des U in dessen obere Hälfte, wird an der Biegung reflektiert, läuft längs der Flanke der unteren Hälfte des U, durchquert einen weiteren Ubergangsbereich, der mit dem ersten identisch ist, und verläßt aie Leitungen am Punkt B. Die Abmessungen der Unterbrecherplatten bei dieser Ausführungsform sind so gewählt, daß bei dem verfügbaren Platz in der Säule eine maximale Plattenfläche erreicht wird.

Typischerweise beträgt die Länge d 1 des Unterbrechers 85.9 mm und ist im wesentlichen durch die se-

wünschte elektrische Weglänge bestimmt. Ein Winkel A 1 entsteht durch das Abschneiden von rechtwinkligen Ecken zur Vermeidung von Reflexionen. Experimentell wurde für A 1 ein Optimum von 32° gefunden. In ähnlicher Weise wurde ein Winkel A 2 mit etwa 15° gewählt. Auch sind die Kanten der Platten abgeschrägt mit etwa 30°, wo daß Randfeldeffekte vermieden werden. Dies ist ein besonders wichtiges Merkmal zur Eliminierung von Übersprechen zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil jeder Platte, da diese nur einen geringen Abstand d5 von 2,4 mm haben.

Die Platten haben eine konstante Dicke von 1,6 mm mit Ausnahme der Übergangsbereiche 270, wo sie sich zur Aufrechterhaltung enes konstanten Wellenwiderstandes von 50 Ohm von 1,6 mm auf 2,5 mm erweitern, wo sie an den Leitungen befestigt sind. Die Übergangsbereiche 270 haben in der Ebene der Platten eine Trapezform, wobei die Basis des Trapezes der 14 mm betragenden Breite d3 und d4 der Platten angepaßt ist, während die Breite der Oberseite des Trapezes der Breite d2 der Leitungen von 3,8 mm entspricht. Die Höhe des Trapezes entspricht der Länge d6 des Übergangsbereichs und wurde zur Vermeidung von Reflexionen zurück auf die Leitung mit etwa 18,9 mm gewählt.

Um die Elektronen abzufangen, die durch die Platten abgelenkt werden, ist eine Schneide 280 zwischen den Platten mittels einer Schneidenstütze 290 in der Mitte des U aufgehängt, wobei die Orientierung der Schneide senkrecht zu der durch die Platten definierten Ebene ist. Typischerweise ist die genaue Position der Schneidenstütze so gewählt, daß sich eine elektrische Weglänge von 74,9 mm von der Schneide um die Biegung des U herum zurück zur Schneide ergibt Die der elektromagnetischen Welle zugeordnete Transitzeit auf diesem Weg entspricht ungefähr der Zeit, die ein Elektron des Strahls braucht, um die Breite i/3 der oberen Hälfte der Platten sowie die Hälfte des Spaltes dS zu passieren, d. h. die mittlere Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle ist ungefähr gleich der Elektronengeschwindigkeit Dadurch, daß diese Verzögerung im elektromagnetischen Feld von der oberen Hälfte der Platte zur unteren Hälfte vorgesehen ist, ist ein in den Unterbrecher eintretendes Elektron im wesentlichen oberhalb und unterhalb des Strahlbrennpunktes dem gleichen Feld ausgesetzt, jedoch unterhalb zeitverzögert, und der Mittelpunkt der Ablenkung bleibt am unabgelenkten Strahlbrennpunkt. Dies ist wesentlich für die Eliminierung einer Punktbewegung während der Anstiegszeit des elektromagnetischen Feldes, d. h. der Unterbrecheranstiegszeit Es muß jedoch betont werden, daß die Elektronengeschwindigkeit und die mittlere Phasengeschwindigkeit des elektromagnetischen Feldes nur annähernd gleich sind, da die elektrische Weglänge absichtlich länger gemacht wurde als für eine genaue Anpassung dieser Geschwindigkeiten erforderlich gewesen wäre, damit eine Kompensation der nicht vollständigen langsamen Wellenstruktur der Ablenkplatten erfolgt In der Praxis wird die benötigte genaue Verzögerung, d. h. die elektrische Weglänge mittels eines Optimierungsschemas berechnet wobei der Mittelpunkt der Ablenkung der die Anordnung bei verschiedenen Phasen passierenden Elektronen bezüglich der die Ablenkplatten überquerenden elektromagnetischen Welle ausgerechnet wird.

Wie bereits angedeutet wurde, ist die spezielle Geometrie dieser ersten Ausführungsform so gewählt, daß über die gesamte Anordnung ein konstanter Wellenwiderstand aufrecht erhalten wird, damit das benötigte Hochfrequenzverhalten erreicht wird. Auch die Befestigungsvorrichtungen, die die Platten an ihrem Platz fixieren, ändern diesen Wellenwiderstand nicht wesentlich. Bei dieser Ausführungsform sind die Ablenkplatten 260 in der Säule mittels elektrischer Anschlußleitungen A und B und mittels zweiter Befestigungslöcher 271 befestigt, die sich in jeder Platte befinden. Typischerweise wird durch jedes Loch 271 eine Metallschraube hinduchgeführt und mit einem zylindrischen Ständer verbunden. Dieser Ständer ist so ausgeführt, daß er eine Befestigung niedriger Kapazität mit einem Ende einer keramischen Stütze bewerkstelligt, die die Ablenkplattenanordnung von anderen Leitern in der Säule isoliert. Typischerweise ist das andere Ende der keramischen Stütze mittels eines anderen metallischen Ständers niedriger Kapazität mit der Säule verbunden.

In F i g. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Form der Ablenkplatten dargestellt, die als Verzögerungsleitung ausgebildet sind. Betriebsmäßig weist der Unterbrecher zwei solcher Platten 262 auf, die zueinander parallel sind und derart beabstandet sind, daß sich der gewünschte Wellenwiderstand ergibt. Bei dieser Konfiguration stellt der Pfeil D die Richtung des Elektronenstrahls dar, und die Ebene P ist die Symmetrie-Ebene der Platten, wo sich die Schneide befindet. Elektromagnetische Energie wird am Punkt A' in die Anordnung eingespeist und wirkt mit dem Elektronenstrahl im wesenlichen nur in den vertikalen Abschnitten zusammen, wo die elektromagnetische Welle sich in vertikaler Richtung bewegt Die elektromagnetische Welle verläßt die Struktur B'. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld in der gleichen Richtung zur Unterbrechungsablenkung beitragen, wodurch gegenüber der ersten Ausführungsform eine erhöhte Empfindlichkeit erreicht wird. Dafür sind allerdings die Randeffekte deutlicher spürbar.

Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Länge der Verzögerungsleitung bei dieser zweiten Ausführungsform so gewählt, daß die Zeit, die eine elektromagneti- sehe Welle vom Punkt A' zur Ebene P benötigt, etwa gleich der Zeit ist, die ein Elektron des Strahls benötigt, um von der Oberseite der Anordnung zur Ebene P zu gelangen. Es ist allerdings zu beachten, daß bei dieser Geometrie die Phasengeschwindigkeil der elektromagnetischen Welle nicht gleich der Elektronengeschwindigkeit ist, sondern im Gegensatz zur ersten Ausführungsform in entgegengesetzter Richtung verläuft.

Beide vorstehend genannten Ausführungsformen geben den Elektronen im Strahl einen derartigen impuls, daß für die Elektronen, die nicht vollständig abgefangen wurden, wie es während der Anstiegszeit des Unterbrechers der Fall ist, der Geschwindigkeitsvektor eines Elektrons beim Austritt aus der Ablenkplattenanordnung im wesentlichen dieselbe Richtung hat wie der vom Strahlbrennpunkt für den unabgelenkten Elektronenstrahl zum jeweiligen Ort des Elektrons beim Austritt aus der Ablenkplattenanordnung reichende Ortsvektor. Da die Objektebene der letzten Linse 35 sich beim unabgelenkten Strahlbrennpunkt befindet, eliminiert die obengenannte Beziehung zwischen dem Ortsvektor und dem Geschwindigkeitsvektor des Elektrons im wesentlichen eine Punktbewegung auf der darunter befindlichen strahlungsempfindlichen Schicht während der Anstiegszeit des Unterbrechers (selbstverständlich vorausgesetzt daß die Säule unterhalb des unabgelenkten Strahlbrennpunktes astigmatismusfrei ist). Obwohl beide oben beschriebenen Ausführungsformen spicgclsymmetrisch zur Bildebene der ersten Linse 15 im Bc-

reich der Wechselwirkung mit dem Elektron sind, ist diese Symmetrie zum Erzielen des gewünschten Ergebnisses nicht erforderlich. In der Tat ist für die schnellen Unterbrecher-Anstiegszeiten bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen eine solche Symmetrie nicht einmal eine hinreichende Bedingung, da die Geometrie des Unterbrechers auch die richtige Verzögerung in der Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes von der Oberseite der Anordnung zur Unterseite erzeugt. Dieses Merkmal unterscheidet sich wesentlich von den be- ίο kannten langsameren Unterbrechersystemen, bei denen eine solche strukturelle Symmetrie relativ zum Strahlbrennpunkt während der Anstiegszeit des Unterbrechers eine kleine oder keine Punktbewegung auf der strahlungsempfindlichen Schicht sicherstellte. Es sind daher auch andere Ausführungsformen möglich, die nicht symmetrisch sind. Zum Beispiel könnte die gewünschte Beziehung zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und dem Ortsvektor eines Elektrons im Strahl durch zwei separate Paare von Ablenkplatten erreicht werden, von denen sich eines oberhalb und das andere unterhalb des Strahlbrennpunktes befindet, wobei jedes Paar von einem separaten Verstärker angesteuert wird und verschiedene Feldstärken erzeugt werden. Selbstverständlich müssen die Ausgangssignale dieser Verstärker richtig aufeinanderfolgend erscheinen, damit vom oberen zum unteren Ende die geeignete Verzögerungszeit entsteht.

Die spezifischen Details der Geometrie der Schneide 280 sind in F i g. 4 und 5 dargestellt. Allgemein ist die Schneide durch das anisotrope Ätzen eines Lochs 285 durch eine Eiiikristall-Siliziumscheibe 286 der Kristallorientierung (100) hergestellt. Die sich daraus ergebende Struktur ist eine genau definierte pyramidenstumpfförmige Aushöhlung, die von den vier konvergenten (111) Ebenen 281, 282, 283 und 284 begrenzt wird. F i g. 4 zeigt eine Ansicht dieser pyramidenstumpfförmigen Struktur von unten, während F i g. 5 ein Querschnitt durch die Aushöhlung mit einer Orientierung zeigt, wie sie in der Elektronenstrahlsäule angeordnet ist. Die durch den Pfeil D angedeutete Richtung ist die des einfallenden Elektronenstrahls und entspricht außerdem der (100) -Richtung des Kristalls. Ein Winkel A 280 ist charakteristisch für die Kristallstruktur und beträgt 54,74°.

Nach der Herstellung des Lochs 285 wird das Siliziumplättchen 286 mit Gold beschichtet, so daß auftreffende Elektronen abgefangen werden. Wenn also der Strahl über die scharfe Kante des Lochs auf das Plättchen abgelenkt wird, ergibt sich eine genau definierte Unterbrechung.

Typische Abmessungen sind 0,51 mm für die Dicke des Siliziumplättchens, ungefähr 0,1 mm² für das Loch und 100 nm für die Dicke der Goldbeschichtung. Außerdem ist es wichtig, daß die Goldschicht nicht so dick ist, daß die Schärfe der Schneide zerstört wird, da eine genau definierte Schneide kritisch für das Arbeitsprinzip ist

In der Praxis ist die obere Ebene des Plättchens am Strahlbrennpunkt (erzeugt durch die erste Linse 15 in F i g. 1) angeordnet, wo der Strahl einen Durchmesser in der Größenordnung von nur einem Zehntel μΐη hat Um ein symmetrisches Schalten zwischen vorhandenem und unterbrochenem Strahl zu ermöglichen, ist die Position der Schneide in der horizontalen Ebene am Strahlbrennpunkt auf halben Wege zwischen der Position des Strahls bei maximaler Ablenkung und der Position des Strahls ohne Ablenkung. Wegen des kleinen Durchmessers des Strahls beim Brennpunkt kann die Schneide bis 3 μπι an den unabgelenkten Strahl herangerückt werden, wobei noch genügend Abstand zwischen dem Strahl und der Schneide für mechanische Toleranzen und elektrische Instabilitäten vorhanden ist. Bei dieser Anordnung beträgt die Spannung für die Strahlunterbrechung ungefähr 6 Volt. Zum Vergleich benötigt eine ansonsten gleiche Vorrichtung mit einer Lochblende gemäß dem Stand der Technik eine Mindestspannung von 36 V zwischen den Platten zur Unterbrechung des Strahls.

Die Wichtigkeit der Möglichkeit, sehr kleine Spannungen zur Strahlenunterbrechung zu benutzen, wird leicht ersichtlich, wenn man in Erwägung zieht, daß die benötigten Unterbrecher-Anstiegszeiten für eine genaue Punktbelichtung bei Strahlströmen in der Größenordnung von 600 nA sich in der Größenordnung von einer ns befinden, und zwar auch bei der hier beschriebenen neuen Geometrie. Dies ist schon schwer bei diesen ziemlich niedrigen Spannungen mit bekannten elektronischen Schaltungen zu erreichen, ohne daß die höheren Spannungen und kürzeren Anstiegszeiten erzeugt werden müssen, die für eine genaue Belichtung bei der bekannten Geometrie mit Standard-Ablenkplatten und Lochblende benötigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlunterbrecher zum wahlweisen Unterbrechen eines Elektronenstrahls mit einer vorgegebenen Anfangsstrahlrichtung, mit einer Elektronenlinse zum Erzeugen eines Strahlbrennpunktes in einer zur Anfangsstrahlrichtung senkrechten Bildebene,

mit einer Ablenkeinrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes zum Ablenken des Elektronenstrahles aus der Anfangsstrahlrichtung, in deren Innerem die Bildebene der Elektronenlinse liegt, und

mit einem Elektronenauffänger zum Stoppen derjenigen Elektronen, die soweit abgelenkt sind, daß sie a»f den Elektronenauffänger auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenauffänger an seinem Rande eine Schneide (280) aufweist, über welche der Elektronenstrahl beim Ablenken geführt wird, und daß die Schneide in der Bildebene der Elektronenlinse (15) angeordnet ist

2. Elektronenstrahlunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung ein derartiges elektromagnetisches Feld erzeugt, daß der Geschwindigkeitsvektor eines abgelenkten, aber nicht vom Elektronenauffänger abgefangenen Elektrons beim Verlassen der Ablenkeinrichtung im wesentlichen dieselbe Richtung hat wie der vom Strahlbrennpunkt für den unabgelenkten Elektronenstrahl zum jeweiligen Ort des Elektrons beim Verlassen der Ablenkeinrichtung reichende Ortsvektor.

3. Elektronenstrahlunterbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung zwei parallele, voneinander beabstandete leitende Platten (260, 262) aufweist, zwischen denen der Elektronenstrahl hindurchläuft, daß die Platten Teil einer Wellenleitung zum Führen einer elektromagnetischen Welle zum Ablenken des Elektronenstrahls sind, und daß die Weüenleitung so ausgelegt ist, daß die elektromagnetische Welle eine mittlere Phasengeschwindigkeit hat, die etwa gleich der Geschwindigkeit der Elektronen im Elektronenstrahl ist.

4. Elektronenstrahlunterbrecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (260) symmetrisch bezüglich der Bildebene sind.

5. Elektronenstrahlunterbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (260, 262) der Wellenleitung im wesentlichen U-förmig ist, wobei die eine Seite des U oberhalb und die andere Seite des U unterhalb der Bildebene liegt, und daß die Platten (260, 262) derart geformt sind, daß sie einen im wesentlichen konstanten Wellenwiderstand aufweisen.

6. Elektronenstrahlunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffänger aus einem Halbleiterplättchen (286) gebil-

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eingeätzt ist, das wenigstens eine als Schneide ausgebildete scharfe gerade Kante definiert.

7. Elektronenstrahlunterbrecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterplättchen mit elektrisch leitendem Material (287,288) beschichtet ist.

8. Elektronenstrahlunlerbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stigmator (20) zum Erzeugen eines im wesentlichen astigmatismusfreien Elektronegstrahles im Bereich des Strahlbrennpunktes vorgesehen ist