SU997135A1

SU997135A1 - Optronic system for microprobe device

Info

Publication number: SU997135A1
Application number: SU813315249A
Authority: SU
Inventors: Георгий Владимирович Дер-Шварц
Original assignee: Предприятие П/Я А-7638
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-02-15

Description

емого ЭОС при обеспечении независимой регулировки энергии.EOS while ensuring independent energy regulation.

Указанна цель достигаетс тем, что электронно-оптическа система, содержаща соосно расположенные автоэмиссионный источник электронов, два анода, конденсорную линзу с двум полюсными башмаками, формирук цую линЗУ , отклон ющую систему и апертурную ,диафрагму, снабжена по крайней мере эдним дополнительным электродом, размещенным в области промежуточного изображени источника электронов между кондёнсорной и формующей nnasatftt, а аноды размещены внутри кондёнсорной линзы у ее первого по ходу пучка полюсного башмака.This goal is achieved by the fact that an electron-optical system containing a coaxially arranged field emission source of electrons, two anodes, a condenser lens with two pole shoes, a forming lens, a deflecting system, and an aperture diaphragm are equipped with at least one additional electrode placed in the area of the intermediate image of the electron source between the condenser and forming nnasatftt, and the anodes are placed inside the condenser lens at its first pole shoe along the beam.

На чертеже показана схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

ЭОС микрозондового устройства содержит размещенные соосно автоэмиссионный источник 1 электронов, два анода 2 и 3, образующие ускор ющий промежуток , магнитную конденсорную линзу 4 с двум полюсными башмаками 5 и 6. Аноды 2 и 3 размещены в конденсорной Линзе 4, причем первый из ник 2 установлен в непосредственной близости от первого полюсного башмака 5, В главной, плоскости формирукацей линзы 7 размещена апертурна диафрагма 8, а перед формирующей линзой 7 введены подключенные к источнику 9 напр жени один или несколько дополнительных электродов 10, размещенных в области промежуточного изображени источника 1 электронов.За формирую111ей линзой 7 расположен образец 11, а в ее пределах - отклон када система 12,The microprobe EOS device contains a coaxially autoemission source 1 of electrons, two anodes 2 and 3, which form an accelerating gap, a magnetic condenser lens 4 with two pole shoes 5 and 6. The anodes 2 and 3 are placed in a condenser Lens 4, the first of which is installed In the immediate vicinity of the first pole shoe 5, the aperture diaphragm 8 is placed in the main, plane of the lens 7, and one or more additional electrically connected to the source 9 are inserted in front of the forming lens 7 One 10 placed in the area of the intermediate image of the electron source 1. For forming a lens 7, there is a sample 11, and within it is the deviation of each kada system 12,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Автоэмиссионный источник 1 электронов эмиттирует пучок электронов либо в результате холодной автоэлектронной эмиссии, либо в результате смешанной автотермоэмиссии. В последнем случае катод подогреваетс до температуры пор дка . В обоих случа х эмисси обеспечиваетс наложением разности потенциалов между катодом i и первым анодом 2 ускор ющего промежутка, который находитс под более положительным потенциалом, чем катод, .электроны , вышедшие из источника 1, ускор ютс , начина с момента их выхода из катода и конча моментом, выхода из пол ускор кщего промежутка, при этом второй анод 3 находитс под .положительным потенциалом относительно первого анода 2. Однако ускор ющий, промежуток работает в таком режиме, что он формирует только виртуальное изображение источника электронов, расположенное на небольшом рассто нии. Расположение анодов 2 и 3 внутри конденсорной линзы. 4, в непосредствен- ной близости от первого полюсного The field emission source 1 of electrons emits a beam of electrons, either as a result of cold field emission or as a result of mixed autothermal emission. In the latter case, the cathode is heated to a temperature of the order of. In both cases, the emission is ensured by the superposition of the potential difference between cathode i and the first anode 2 of the accelerating gap, which is at a more positive potential than the cathode, the electrons emerging from source 1 are accelerated, starting from the moment they exit the cathode and ending the moment when the accelerating gap leaves the field, the second anode 3 is under a positive potential relative to the first anode 2. However, the accelerating gap works in such a mode that it forms only a virtual image of the source is located at a short distance. The location of the anodes 2 and 3 inside the condenser lens. 4, in the immediate vicinity of the first pole

башмака 5 кондёнсорной линзы 4, обеспечивает максимальное приближение виртуального изображени источника 1 электронов к кондёнсорной линзе 4, котора преобразует это виртуальное изображение в действительное промежуточное изображение источника электронов . При минимальных потер х тока пучка коэффициенты центральных аберраций ускор ющего промежутка и магнитной кондёнсорной линзы 4 будут, малыми вследствие того, что упом нутое виртуальное изображение расположено близро (5-7 мм) от внешней граничной поверхности полюсного башмака 5 .кондёнсорной линзы 4 и входного отверсти первого анода 2. Действительное промежуточное изображение, сформированно системой ускор ющий промежуток - конденсорна линза располагаетс на оптической оси в области дополнительных электродов 10. При прохождении электронным пучком электродов 10 энерги электронов пучка может быть изменена в соответствии с требуемой энергией взаимодействи с образцом 11. Пучок может ускор тьс - или замедл тьс путем регулировки напр жени , подаваемого от источника 9 на указанные электроды . При этом их положение по отношению к действительному промежуточному изображению источника 1 электронов гарантирует малое вли ние.собственных центральных аберраций на размер этого изображени вследствие того , что углы схождени электронов ма лы и траекторий электронов, формирующих это действительное изображение, фактически параксиальны. Действительное промежуточное изображение источника электронов отображаетс с умень .шением посредством формирующей линзы 7 на поверхность образца 11. Апертурна диафрагма 8, ограничивакада пу-. чок электронов и установленна в главной плоскости формирующей линзы 7, обеспечивает получение заданного диаметра сечени электронного зонда в плоскости образца 11. Отклон юща система 12 производит перемещение сформированного электронного пучка по поверхности образца 11 в соответствии с программой обработки или исследовани .Shoe 5 of the condenser lens 4, provides the maximum approximation of the virtual image of the electron source 1 to the condenser lens 4, which converts this virtual image into a real intermediate image of the electron source. With a minimum beam current loss, the coefficients of the central aberrations of the accelerating gap and the magnetic condenser lens 4 will be small due to the fact that the virtual image is located close (5-7 mm) from the outer boundary surface of the pole shoe 5. Condensing lens 4 and the inlet the first anode 2. The actual intermediate image, formed by the system, the accelerating gap - the condenser lens is located on the optical axis in the area of the additional electrodes 10. With the passage of electric ronnym electrodes beam 10 energy electron beam can be changed in accordance with the required energy reacting with the sample 11. The beam may be accelerated - or retard accomplished by adjusting the voltage applied from the source 9 to said electrodes. At the same time, their position relative to the actual intermediate image of the electron source 1 ensures a small influence of their own central aberrations on the size of this image due to the fact that the convergence angles of the small electrons and the trajectories of the electrons forming this real image are actually paraxial. The actual intermediate image of the electron source is displayed with a decrease by means of the forming lens 7 on the surface of the sample 11. The aperture diaphragm 8 is limited by the gap. Electrons and set in the main plane of the forming lens 7, provides a specified diameter of the cross section of the electronic probe in the plane of the sample 11. The deflecting system 12 moves the formed electron beam along the surface of the sample 11 in accordance with the processing or research program.

Таким образом, предлагаема электронно-оптическа система микрозондового устройства позвол ет за счет максимального приближени кондёнсорной линзы к плоскости виртуального изображени источника электронов и соответствующего размещени дополнительных электродов, регулирующей конечную энергию пучка, получить максимальный ток пучка зонда при заданном диаметре его сечени в плоскости образца, при этом обеспечить возможноЬть -независимой регулировки энергии электронов пучка до требуемой величины по отношению к энергии Электронов на выходе из ускор ющего промежутка. Проведенные расчеты показывают, что при диаметре пучка в плоскости издели пор дка 500-1000 предлагаема ЭЮС позвол ет ПОЛУЧИТЬ ток пучка зонда А при угловой плотности тока эмиссии в 130.-10 А/стер, токов эмиссии 1010 А/стер и энергии электронов пучка в 20 кэВ. Это примерно ,в 100 раз больше, чем вЭОС, вз той за прототип, и при этом во столько же раз повышаетс производительность устройства дл изготовлени микрорнсунков на изделии.Thus, the proposed electron-optical system of the microprobe device allows, by maximizing the condenser lens to the virtual image plane of the electron source and appropriate placement of additional electrodes that regulate the final beam energy, to obtain the maximum probe beam current for a given diameter of its cross section in the sample plane, with To do this, it is possible to independently control the electron beam energy to the required value with respect to the electron energy. at the outlet of accelerant gap. Calculations show that, with a beam diameter in the product plane of about 500-1000, the proposed ELU allows GETTING the probe A beam current at an angular emission current density of 130.-10 A / ster, emission currents of 1010 A / ster and electron beam energy 20 keV. This is approximately 100 times more than the VEOS taken as a prototype, and at the same time, the productivity of the device for making microcircuits on the product increases by the same amount.

Предлагаема ЭОС может быть широко использована в электроннолучевых микрозондовых приборах дл исследовами обработки объектов, где она позвол ет з.а счет увеличев формируемого пучка при обеспечении независимой регулировки его энергии в niKtcкобти взаимодействи с образцом повысить качество и производительность ксследований и обработки. . Форлула изобретени The proposed EOS can be widely used in electron beam microprobe instruments for investigating the processing of objects, where it allows one to increase the beam being formed while ensuring independent control of its energy in niKt scopes of interaction with the sample to improve the quality and performance of research and processing. . Formula of invention

Электронно-оптическа система микрозондового устройства, содер)11саща Electron-optical system of the microprobe device containing

соосно расположённые автоэмиссионный источник электронов, два анода, конденсорную линзу с двум полюсными башмаками, фОЕМ ирукхцую линзу, отклон ющую систему и апёртурную диафраг му, о т. л и ч а ю щ а с тем, что с целью повышени тока электронного пучка при обеспечении независимой регулировки энергии электронов, она снабжена по крайней мере одним допол нительным электродом, размещенным в области промежуточного изображени источника электронов между конденсор ной и формирующей линзами, а аноды . размещены внутри, конденсориой линзы у ее гГервого по ходу пучка полюсного башмака.coaxially located field emission electron source, two anodes, a condenser lens with two pole shoes, a FOEM and hand-held lens, a deflecting system and aperture diaphragm, in order to increase the electron beam current while providing independent regulation of the electron energy; it is equipped with at least one additional electrode located in the region of the intermediate image of the electron source between the condenser and forming lenses, and the anodes. placed inside the lens condenser at her head in the course of the beam pole shoe.

Источники информации, . прин тые во внимание при экспертизеInformation sources, . taken into account in the examination

1. Chang, В. Wallntann. Acomputer controled electron beam maqhine for microcircuit fabrication. Trans Electron Devices, v.ED-12, 1977, p. 629-635.1. Chang, V. Wallntann. Computer controled electron beam for microcircuit fabrication. Trans Electron Devices, v. ED-12, 1977, p. 629-635.

2. G. Sille, B. Astrand. A fietd emitter electron beam exposure system Phys. Scripta, v. Ifr, 1978, p. 367371 (прототип).2. G. Sille, B. Astrand. Electron beam emitter electron beam exposure system Phys. Scripta, v. Ifr, 1978, p. 367371 (prototype).

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electron-optical microprobe device system comprising a coaxially located field emission electron source, two anodes, a condenser lens with two pole shoes, a lens forming a deflecting system and an aperture diaphragm, so on and so on that, in order to increase the electron beam current while providing independent regulation of electron energy, it is equipped with at least one additional electrode located in the region of the intermediate image of the electron source I wait for the condenser and forming lenses, and the anodes. placed inside the condenser lens at its first in the course of the beam of the pole shoe.