NL8702570A

NL8702570A - Geladen deeltjes bundel apparaat.

Info

Publication number: NL8702570A
Application number: NL8702570A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1989-05-16
Also published as: EP0314216A1; KR890007356A; JPH01159957A; US5001349A

Description

%

J

¢- ΡΗΝ 12.296 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Geladen deeltjes bundel apparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een geladen deeltjes bundel apparaat met een deeltjesbron, een systeem voor bundel focussering en een bundel begrenzend diafragma.

Een dergelijk geladen deeltjes apparaat in de vorm van 5 een elektronenbundel schijf apparaat is bekend uit ÖS 4,524,277. In dergelijke apparaten, maar bijvoorbeeld ook in elektronen microscopen, elektronen inspectie apparaten, ionen inplantatie apparaten enz. is het vaak gewenst over een bundel met een relatief hoge en over een gegeven dwarsdoorsnede een relatief homogene stroomdichtheid te beschikken. Bij 10 gebruikelijke apparaten wordt daartoe veelal een zodanig bundelbegrenzend diafragma of een beamshaper gebruikt dat, op een daarvoor geschikte plaats in de bundelweg van een bundel met bijvoorbeeld een gauss vormige stroomdichtheidsverdeling een centraal gedeelte wordt uitgesneden. Een groote gedeelte van de bundelstroom gaat 15 daarbij voor effectief gebruik verloren met vele nadelige gevolgen zoals een hoge cathodestroom, hoge ruimteladingseffecten, veel contaminatie in het apparaat enz. Ook is de stroomdichtheid over een dergelijk centraal bundel gedeelte nog verre van homogeen.

De uitvinding beoogt genoemde bezwaren te ondervangen en 20 daartoe heeft een geladen deeltjes bundel apparaat van de in de aanvang genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat het apparaat is uitgerust met een bundelopdeelinrichting en met een samengesteld bundelrichtsysteem voor individuele richting beïnvloeding van individuele of groepen deelbundels.

25 Doordat in een apparaat volgens de uitvinding deelbundels onderling onafhankelijk zichtbaar zijn, kan aan een totaalbundel ter plaatse van bijvoorbeeld een diafragma, van een nauwste doorsnede, van een target enz. een meer vlakke stroomdichtheidsverdeling worden gegeven. Hierdoor kan een beduidend groter gedeelte van de totaalstroom 30 van de bundel effectief worden gebruikt en kan de door de bron te leveren totale stroomsterkte beduidend worden gereduceerd. Een aldus opgedeelde bundel fungeert verder in het optisch systeem als een in 8702570 't v PHN 12.296 2 feite enkelvoudig voorwerp met locaal hoekafhankelijk instelbare intensiteitsverdeling.

In een voorkeursuitvoering bevat het bundelrichtstysteem, in een orthogonaal of een cirkelsymmetrisch stelsel gegroepeerde bundel 5 afbuigelementen. Worden daarbij meer niet axiaal gelegen deelbundels bijvoorbeeld minder sterk naar een optische as toe gebogen dan voor optimale focussering nodig is, dan wordt ter plaatse een relatief vlakke stroomdichtheidsverdeling over een relatief groot oppervlak gerealiseerd.

In een verdere voorkeursuitvoering is het apparaat 10 uitgerust met een matrix elektronen emitters en zijn tusse, respectievelijk om de emitters gate elektroden aangebracht waarmede zodanige afbuigvelden aanlegbaar zijn, dat een individuele of groepsgebonden deelbundelafbuiging kan worden gerealiseerd. In het bijzonder zijn de emitters gerangschikt in concentrische ringen en zijn 15 deelbundels van de emitters per ring onafhankelijk richtbaar.

Opgemerkt wordt, dat een elektronen bundel apparaat uitgerust met een matrix van elektronen emitters op zich bekend is uit EP 213 664. Hierbij wordt beoogd de elektronenbundel over een beduidend gedeelte van de bundelweg in het apparaat in deelbundels op te delen 20 waardoor aldaar een sterke reductie in storende elektronen - elektroneninteracties wordt verkregen. De hoge totaalstroom blijft daar evenwel gehandhaafd, terwijl de stroomsterkte verdeling in de totaalbundel niet wordt verbeterd.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende 25 enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont:

Figuur 1 een bundelschrijfapparaat volgens de uitvinding,

Figuur 3 een schematische voorstelling van een deeltjes optisch systeem volgens de uitvinding en, 30 Figuur 3 schematische voorstellingen van de dichtheidsverdeling van bundels geladen deeltjes ter plaatse van bijvoorbeeld een diafragma.

Van een elektronen- of ionenbundel apparaat zijn in figuur 1, opgenomen in een huis 2, weergegeven, een stralenbron 4, een 35 condensorlens systeem 8, een bundelbegrenzend diafragma 10 een lens systeem 12, een samengestelde objectieflens 14, een bundelafbuiginrichting 16, en een objectdrager 20 met daarop een te 8702570 * PHN 12.296 3 bestralen object 22, bijvoorbeeld een te beschrijven siliciumschijf of een maskerplaat. In het geval van een ionenbundelschrijver bevat de inrichting 4 bijvoorbeeld ook een ionen massa selectie element.

Een groot gedeelte van het optisch systeem is verder 5 althans voor zover relevant voor de uitvinding afgezien van aanpassingen aan de polariteit en de massa-ladings verhouding van de onderscheiden deeltjes substantieel gelijk. Om der wille van de eenvoud zal het apparaat verder dan ook hoofdzakelijk als elektronen bundelschrijf apparaat beschreven worden. De stralenbron wordt voor elektronen bij 10 voorkeur gevormd door een solid-state elektronen emitter of veldemetter en voor een multi-beam apparaat door een verzameling van individuele solid-state emitters of veldemitters. Voor het besturen van de bestralingsbron en in het bijzonder de verzameling individuele emitters is een stralingsbron besturingsinrichting 24 opgenomen die is 15 aangesloten op een centrale stuurinrichting 25. Aan de centrale . stuurinrichting zijn eveneens aangesloten een regelinrichting 28 voor het diafragma 10, een stuurinrichting 30 voor de aftastinrichting 16, een instelinrichting 34 en een meetinrichting 36 voor de objectdrager 20 en stuurinrichtingen 38, 40, 42 voor respectievelijk het 20 objectieflenssysteem 14, de lens systeem 12 en het condensor lens systeem 8. Verder is aan de centrale stuurinrichting een geheugen-leesinrichting 44 aangesloten voor het opslaan van gegevens respectievelijk hét uitlezen van, voor het bewerken van de trefplaat relevante gegevens. De uitvoering en functie van de onderscheiden 25 elementen van het apparaat worden in het navolgende, voor zover van belang voor de uitvinding, nader beschreven.

Opdeling van een bundel geladen deeltjes kan in principe overal in het apparaat worden doorgevoerd. Een voorbeeld van een bundelopdeelinrichting wordt bijvoorbeeld beschreven in EP 213 664. Een 30 voor toepassing van de uitvinding te verkiezen bundelopdeling is die waarbij de emitter een verzameling deelbundels produceert doordat de emitter een verzameling individuele emitterende elementen bevat. Voor een elektronenbundel apparaat zoals weergegeven in figuur 2 wordt de emitter bij voorkeur gevormd door een verzameling solid-state emitters 35 bijvoorbeeld zoals beschreven in Philips Journal of Research, Vol. 39,

No. 3, 1984, pages 51-60 of door de verzameling veldemitters bijvoorbeeld zoals beschreven in Journal Appl. Physics, Vol. 47, No. 12, 8702.570 « PHN 12.296 4

Dec. 1976 , pag. 5248-5263.

Een dergelijke verzameling emitters bevat bijvoorbeeld enkele tot enkele tientallen individuele emitters bijvoorbeeld in een matrix van 5x5 emitters of in een ringvormige geometrie met bijvoorbeeld 5 tot 5 concentrische ringen met emitters die per ring ook een gesloten emitter mogen vormen. Juist door de bouw van dit type emitters kan vrijwel willekeurig worden gekozen in zowel het aantal als in de onderlingen positionering van de emitters. Om bijvoorbeeld groepen van deelbundels afzonderlijk te kunnen besturen, dienen die ter plaatse een 10 daartoe voldoende grote onderlinge afstand van elkaar te hebben.

Een elektronen optische kolom voor een bestralingsapparaat. bijvoorbeeld voor het in figuur 1 aangegeven apparaat is weergegeven in figuur 2 en bevat een samengestelde bron 80 die bijvoorbeeld een matrix 82 of een matrix 84 van individuele emitters 15 86 bevat. Elk van de emitters heeft bijvoorbeeld een actief oppervlak, dat is een oppervlak waar daadwerkelijk elektronen emissie op kan

O

treden van bijvoorbeeld 1 pm . De onderlinge afstand van de individuele emitters bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 3 tot 100 pm.

De kolom is hier verder uitgerust met een condensorlens 20 systeem 8, een beamshaping systeem 88 met een diafragma 90, een tweede diafragma 92, een lens systeem 12 en een objectieflens 14 met een afbuitinrichting 96. In het shaping systeem 88 is een afbuiginrichting 98 opgenomen voor eventuele richtingaanpassing van de bundel.

De matrix 82 is door cirkelvormige elektroden 100 25 opgedeeld in 5 groepen emitters die elk voor zich een array van in een cirkel gerangschikte emitters bevatten. Een centrale groep bevat hier maar een enkele emitter 104 of 106. Uiteraard kan ook met groepen met meerdere ringen elektroden worden gewerkt. Een cirkelvormige matrix is gunstig indien met rotatie symmetrische bundels wordt gewerkt. Voor 30 rechthoekige of vierkante bundels, bijvoorbeeld daar waar een rechthoekige beamshaper is opgenomen, is ook de rechthoekige matrix 84 geschikt. Ook daar zijn de emitters opgedeeld in groepen door, hier substantieel vierkante ringelektroden 102 die afgeronde hoeken kunnen vertonen. Aan de elektroden 100 en 102 wordt bijvoorbeeld naar het 35 centrum afnemende spanning gelegd waardoor meer naar buiten gelegen bundels minder worden gefocusseerd en aldus ter plaatse van een diafragma een stuurbare bundel vormen.

870 2.570 ♦ PHN 12.296 5

De grafieken in figuur 3 tonen de intensiteitsverdeling I als functie van de bundelstraal R van respectievelijk een enkelvoudige bundel 110 en van een samengestelde bundel 112 gemeten in een vlak van bijvoorbeeld een diafragma in de bundelweg. Een diafragma begrenzing is 5 aangegeven met stippellijnen 114 en 116 en is gelijk voor beide bundels.

Gedeelten 118 en 120 van de bundels passeren het diafragma, geciteerde gedeelten 122 en 124 worden door het diafragma ingevangen en zijn dus voor verdere gebruik verloren.

Het is duidelijk van de grafieken af te lezen dat, met op 10 zijn best een gelijk verlies aan bundelstroom, de homogeniteit van de doorgelaten samengestelde bundel 120 veel beter is dandie van de enkelvoudige bundel 118. De variatie in intensiteit is in de figuur aangegeven met respectievelijk H2 en H1.

Anderzijds kunnen bundeldorsneden worden gerealiseerd 15 waarvoor de homogeniteit voor de samengestelde bundel ten minste net zo goed is als voor de enkelvoudige bundel, maar waarbij dan een veel groter gedeelte van de bundelstroom voor de samengestelde bundel het diafragma passeert en dus effectief kan worden gebruikt. Door instelling van de locale afbuiginrichtingen van de locale afbuiginrichtingen kan 20 elk compromis tussen beide genoemde situaties worden geraliseerd en aldus of wel de homogeniteit of de efficiency worden geoptimaliseerd.

8702570

Claims

1. Geladen deeltjes bundel apparaat met een deeltjesbron, een systeem voor bundelfocussering en een bundel begrenzend diafragma, met het kenmerk, dat het apparaat is uitgerust. met een bundel opdeelinrichting en met een samengesteld bundelrichtsysteem voor 5 individuele richting beïnvloeding van individuele of groepen deelbundels.

2. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deeltjes bron is opgebouwd uit een matrix individuele emitters met bundelafbuigelektroden voor 10 individuele of groepsgewijze richting beïnvloeding van, door individuele emitters uitgezonden bundels.

3. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de bundelrichtingmiddelen worden gevormd door in de matrix aangebrachte elektroden.

4. Geladen deeltjes bundel volgens één der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de bundelopdeling in meerdere concentrische cirkels is doorgevoerd.

5. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens één der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de bundelopdeling in een 20 orthogonaal stelsel is doorgevoerd.

6. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat individuele emitters halfgeleider elektronen emitters zijn.

7. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens één der 25 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat dit is uitgerust met een rond bundelbegrenzed diafragma en een in cirkels georiënteerde matrix van individuele emitters bevat.

8. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens één der conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat dit is uitgerust met een 30 rechthoekig beam shaping diafragma en een orthogonaal georiënteerde matrix van individuele emitters bevat.

9. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bundelrichtingbelnvloeding zodanig is uitgevoerd, dat of axis bundels 35 minder dan voor optimale focussering in een vlak van een bundelbegrenzend diafragma worden gefocusseerd. 8702570