К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Диаметр пучка ат дпя ряда процессов необходимо уве- личить ини уменьштпь с тем, чтобы пучок электронов в зоне действия имел требуемый размер Да и определенную плотность тока яа или определенную удельную мощность Руд . Значит, величина М мохет быль как положительной, так и отирицательной. Без учета диафрымирования пучка справедливы следующие соотношения: 1 . 1 1 /а = Уь' па = пь' Рупа = Ртаь М2 ' М ' М2 здесь индекс "Ь" относится к электронной пушке, а индекс "а" - к плоскости взаимодействия пучка с мишенью. Электронные линзы переносят изображение из плоскости обьекта в плоскость изображения а некоторыми погрешностями, называемыми аберрациями.
Аберрации размывают и искажают юобряжение. В некоторых технологических установках допустимо пренебречь этими погрешностями, в других нх необходимо учитывать. Аберрации увеличиваются а увеличением апертуры лучю. Апертуру пучка можно регулировать с помощью диафрагм. Электронно- оптическая сисюма за счет диафрамирования пучка уменьшает общее число электронов в пучке, а за счет фокусирования пучка повышаег плотносп тока в фокусном шпне. Оптимальный вариант выбирают методом численного моделирования электронно-оптической системы. Плотность тока и удельную мощность пучка на мишени с учетом потрешностей изображения, создаваемого линзой, рааачитывают по значениям идеального диаметра 4> и аберраций, выражаемых кружками размытия изобрюкення. Метод расчета основан иа квааратичной ауперпозиштн идеального диаметра туа и диаметра а'; кружков аберраций туа =аО+ )' ты.
Более точные результаты получаются при выполнении траекторного аналюа. Созданы методы расчета широкоугольных систем. В многолннзовой системе наибольший вклад в искажение изображения вносит объективная линза, т.е. линза, которая ближе всех МЕТОДЫ ВЫБОРА Й РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЬТК ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ 22 расположена к мишени. В первую очередь, как правило, оценивают аберрации именно этой ЛИНЗЫ. Из всех аберраций наибольший вклвш вносит сферическая аберрация, хотя в некоторых случаях другие аберрации влияют не меньше. Если учитывать только сферическую аберрацию линзы, то диаметр пучка «а =«0+1/4[М+1) Ссфаь, (г.пй) нли с учетом электронной яркости с 2 2 2+ — (М+1) С,фа„, 2 4 1ь 1 1 8 2 6 я2 Еа2 4 где Ссф - коэффициент сферической аберрации.
При учею 1 аберраций сила тока в таком пгчкс Если учитывшь только сферичекую аберрацию обьектнвной линзы, то сила тока в пуч- 2 гг= — *, ь*.'[с--'1я+4'с,' 4) Для линзы с заданными параметрами диаметр пучка «можно минимизировать, подбирая ооотвегствующую апертуру пучка. Расчет такого минимального диаметра лучка, а также максимальных плотности тока и удельной поверхностной мощности пучка в нем с учетом аберраций осущеспшяют на ЭВМ, пользуясь опециальными программами.
Из уравнения (2.1.2) оптимальная апертура 1/8 у1/8 (2.1.3) (,1 а минимальный диаметр пучка /3/8(2«+ 1)С1/4 лм1 = 3/8 3/8 Зя Х Следовательно, максимальная удельная мощносп лучка на образце с учетом а)юрической аберрации 33 / 4 1/2 21/4/-1/4(/ Руяомх = (2.1.5) (М +1)2С1/2 Влияние большинства аберраций можно уменьшить путем их коррекции. Разработаны специальные корректоры. Например, хроматические аберрации корректируют путем стабилизации ускоряющего напряжения и силы тока линзы, асппъитизм - применяя стипяаторьь аберрации отклонения пучка - динамической коррекцией отклонения.
МаксимальнаЯ сила тока пУчка 14амх пропорциональна минимальному диаметру «;„в степени 8/3. Отоюда следует, что с уменьшением диаметра пучка в 2 раза сила его тока уменьшается почти в 8 рвз. Достижимые значенвш силы тока, фокусируемого на мишени, состввюпот в установках Лля термической обработки при диаметре пучка 10 мкм около 10 в А, а в установках для неюрмической обработки при диаметре пучка 0,1 мкм - около 10 в - 10 т А. Минимальное фокусное расстояние /л;л зависит не только от ускоряющего напрюкения, но и от магиитодвижущей силы. Минимальное фокусное расстояние лин- зы г -, Р+Т71ЗТ лостишется при мажитодвижущей силе воз- буждения /)//з1 = 13,5((/") 1/4, где 8 - магнитный зазор, и; 4) - внутренний диаметр линзы, и; Ф- число витков катушки; Е„- сила тока электромагнитной линзы, А; 1/* - ускоряющее напряжение с релятивистской поправкой, В.
С ростом фокусного расстояния увеличивается сферическая аберрация, т.е. чем больше увеличение линзы, тем меньше сферическая аберрация. Малые значения втой аберрации у дщннофокусных линз получаются лишь при больших полюсных зазорах и отверстиях каналов: 8 / Ю = 1.
Для фокусных расстояний от ста до нескольких сотен миллиме1ров целесообразно делать линзы с диаметром канала 100 мм и более. Погрешности за счет хроматической аберрации у магнитных линз возникают потому, что фокусное расстояние зависит от энергии электронов. Поэтому любое изменение энергии электронов приводит к появлению хроматической аберрации. Фокусное расстояние изменяетгл также при колебаниях токов возбуждения линз. Диаметр кружка размытня пучка, вызванного хроматической аберрацией, « Ь С 8(/ 28/ где Ь - расстояние от центра линзы до мишени; С„р — коэффициент хроматической аберрации. Гааза 2.1, ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА Исходя из этого, в установках, предназначенных ди обработки материалов, вюпочая электронную литографию, лля относительного изменения напряжения во времени и дпя резного рода флуктуаций должно выполняться условие ЬЮэ / (/э (10 г ...
10 з) а также для ЬГ/, / Г/, < 10-2, д и парения материалов Ь Ц / Ц < 5 ° 10 2 ... 10'. Требования к кратковременной и длительной стабильности ди разного типа оборудования различны. Это накладывает отпечаток на конструкции вторичных источников питания, используемых в электронно-лучевом оборудовании.
Из-за неполной осевой симметрии конструкции линзы возникает естлтматическая погрешность фокусного расстояния (Ь/), и диаметр пучка увеличивается и - Я Гггг Астигматизм электронно-опгической системы обусловлен не только и не столько астигматизмом линзы, сколько не со о снастью пучка электронов и линзы, погрешностью отклоняющих и цеитрирующих элементов. Результирующий астигматизм корректируют с помогпью стигматоров. Для отклонения электронного пучка ат оптической оси используются магнитные и электростатические отклоняющие системы, т.е. катушки или пластины.
Электростатические системы в технологических уашновках применяются редко. Разработаны различные юзнструкщги электромагнитных отклоняющих систем. Мапппный двухполюсник создает поле- речное магнитное поле, в катарам апектронный пучок изменяет свое направление. В качестве мапппопровода в отклоняющих системах используют материалы с высокой магнитной проницаемостью. Магнитная индукция в зазоре мапопопровода определяется по формуле ~г~з В=ц — ', Я где р — магнитная проницаемость. В высокочастотных отклоняющих системах для снижения патера на вихревые токи магнитопровод уже дпя работы при частоте 50 Гц набирают из листовой трансформаторной стели, а при высоких частотах — изготовляют из тонколистового пермалгая или из ферритов. Потери на вихревые токи возникают и в электропроводннх деталах, находящихся в зоне действия паля, в частности, в стенках лучевода и лигюы.
В быстродействующих отклоняющих системах, которые используют в установках дпя электронной литографии, не- обходимо поддерживать незавиаимость амплитуды отклонения ат частоты в широком диапазоне частот. В этом случае в отклоняющей системе вихревых токов вообще не дшскно быть. Для этого отклоняющие катушки в вшге стержней монтируют на изоляторах, т.е.
без магнитных сердечников. Для отклонении пучка в современных быстродействующих и прецизионных установках для эяекгранной литографии используют стало шло щие системьь обмотки которых представляют собой не обычные дпя телевидения катушки, а атержни, по которым протекают токи. Такая конструкция позволила повысить частоту тока до 25 МГц. Дпя отклонения электронных пучков по двум координатам используют скрещенные двухполюсники. Двухполюслики располыаются в одной плоскости. Их поля направлены перпендик)сирно друг другу. Необходимо, чтобы магнитные ицпукции в каждой отюгоняющей системе были одинаковы н угол между их полями был равен 90 ', а центр всей системы бьгл строго совмещен с оптической осью электронно-оптической системы. В противном случае имеют место аберрации отклонения.
Для коррекции аберраций отклонения используют карректорьг, в которых на отклоняющие системы подаются сигналы разного функционального назначения. Иногда эти сигналы смешиваются с аипюлами, подаваемыми дги отклонения пучка. Основными показателями качества электронно-лучевых установок югя электронной литографии являются разрешающая способность, минимально возможная площадь сеченги пучка, размер поля обработки этим пуч-. ком при неподюпкном изделии и погрешность совмещении.
Размер паж зависит от максимально возможного угла отклонении, при котором аберрации отклонеши еще не настолько велики, чтобы могли исказить заданный рисунок топологического слоя. Максимально возможное поле обработки при минимальном сечении пучка можно обеспечить с помощью функциональных узлов, где совмещены поля электронных линз и отклоняющих систем. Электронно-лучевые установки с такими объективами позволяют формировать рисунки топологических слоев интегральных схем с размерами апементов рисунка до 0,1 з 0,1 мкм на поле до 10 з 10 и далге до 20 з 20 мм при неподюпкном кристалле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
