Способ для наклонной установки поверхностных лучевых зондов и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H01J37/30 

но к отклоняющим системам 29, 30 включены дополнительные отклоняющие системы 40, 41. 8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дополни1111215 тельная линза 26 состоит из двух частичных обмоток 27, 28,причём вторая частичная обмотка 28 соединена с генератором тока 43, который вырабатывает постоянный ток регулируемой силы.

1. Способ наклонной установки поверхностных лучевых зондов, при котором сформированное поперечное сечение луча отражают в плоскость объекта по меньшей мере одной электромагнитной передающей линзой и проектируют плоскость объекта на . экран, отличающийся тем, что перед передающей линзой создают воздействующее на сформированный лз параллельное к оптической оси магнитное поле переменной полярности, для установки центра переполюсовки на угол обработки поверхности перпендикулярно к оптической оси создают отклоняющее поле с регулируемыми силой и направлением, полярность которого меняют синхронно с полем, параллельным оси. 2. Способ по П.1, отлич а ю-г щ и и с я тем, что создают другое отклоняющее поле, параллельное оси, переменное по величине и направлению, полярность которого меняют синхронно с полем, параллельным оси. /IJр I S 5 ЬЛ807МА 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что накладывают на магнитное поле, параллельное оси, магнитное постоянное поле с регулируемой напряженностью. 4.Способ по П.1, отличающийся тем, что осуществляют анализ критериев, создаваемьгх при отображении плоскости облучения на экран, путем периодического изменения углового положения, формата или позиционирования поперечного сечения луча. 5.Устройство для наклонной установки поверхностных лучевых зондов, содержащее систему генерации 1 электронного луча, генераторы 33, 38 управляющих сигналов, электромагнитную передающую ли11,зу 17, диафрагму 8 и отклоняющую систему 29,30, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введена дополнительная линза 26, состоящая из нескольких круговых витков проволоки, которая расположена коаксиально к оптической оси между диафрагмой 8, ограничивающей луч, и передающей линзой 17 и через переключатель перейолюсовки 32 соединена с генератором тока 33, и по крайней мере с одного торца дополнительной линзы 26 расположена отклоняющая система 29,соединенная через переключатель пере- полюсовки 36 с генератором тока 38. 6.Устройство по п.5, отличающееся тем, что отклоняющие системы 29,30 размещены на обоих торцах дополнительной линзы. 7.Устройство по пп. 5 и 6, отличающееся тем, что встреч

Изобретение относится к электрон ной технике, в частности к электрон но-лучевым установкам, предназначен ным для обработки поверхности, которые имеют как устройство для отклонения электронного пучка, так и устройство ,для формирования сечения электронного луча на поверхности. Электронно-лучевые установки такого рода применяются, например д получения запрограммированного . экспонируемого рисунка на покрытой слоем фоторезиста полупроводниковой пластинке при изготовлении полу проводниковых приборов. В электронно-лучевых установках, относящихся к указанной области применения,элек тронный луч образует на поверхности освещаемое поле, получаемое с помощью ограничивающих диафрагм и фокусировки с помощью электронных линз, и отклоняется отклоняющей сис , темой в точку, оп)еделяемую управ ляющей программой. Известны установки, в кчторых сечение луча на объекте имеет форму прямоугольника, причем возможно электронное регулирование длины сто рон прямоугольника, что дает возмож ность значительно увеличить скорост экспонирования по сравнению с электронно-лучевыми установками, создаю щими электронный луч с постоянным поперечным сечением. Элементарная ячейка электронного луча на поверхности представляет собой квадрат, величина которого равна величине наименьшей экспонируемой детали структуры, причем стрроны квадрата всегда ориентированы параллельно направле- , ниям отклонения X и у . В этих направлениях в течение нескольких микросекунд растянуть форму луча - без потерь интенсивности излучения . . ф- до прямоугольника, размеры которого определяются управляющей программой. На практике при проектировании интегральных микросхем кроме экспонируемых рисунков, которые мб/(шо с хорощей точностью разложить на совокупность параллельных друг другу прямоугольников в изображении электронного луча,на поверхности встречаются также структуры, для которых скорость экспонирования значительно снижается,так как сечение луча необходимо отрегулировать на величину наименьшего элемента таких структур. Структурами такого рода являются, например, наклонные токоведущие дОрожки. Желательно расширять совокупность поверхностных лучевых зондов прямоугольными формами с углом наклона , например 45. Дпя создания поверхностных лучевых зондов, которые могут принимать также форму круговых поверхностей или наклонных прямоугольников, связывают принцип смещаемого отображения первой диафрагмы на вторую, который лежит в основе установок с поверхностными лучевыми зондами, с принципом отображения шаблонов (DD- 126 438). Трудностью при этом является то, что казвдая дополнительная форма должна быть представлена отверстием соответствующей формы во второй диафрагме, выполненной в виде шаблона. Возможно дополнение расположенных под прямым углом ограничивающих луч ножей первой или второй диафрагмы лучевых установок другими ножами, расположенными в форме ломаной линии, таким образом, чтобы при наложении отображений обеих диафрагм на объект можяго было бы получать сечения луча в Аорме наклонных прямоугольников (Т)В - OS 2 647 855). 3 Недостаток такого решения состои в том, что равномерно освещаемое по ле должно быть значительно больше, чем наибольшее прямоугольное сечени луча, которое можно установить, вследствие чего снижается плотность тока луча. Возможен поворот изображения на любой угол с помощью магнитной линзы, расположенной между второй диафрагмой и объектом. Этот метод до сих пор. не удалось реализовать, так как с поворотом изображения неизбежно связаны дефокусировка и большое отклонение, несовместимые с требованием вы сокой точности. Чтобы исключить дефокусировку, возникающую с поворотом изображения комбинируют магнитную линзу с злектростатической, устанавливая у магнитной линзы цилиндрический электро и подавая на него напряжение, завис щее от возбуждения магнитной линзы (DB-OS 2721704). Такое решение не создает лучших условий для поворота изображения без отклонения. Цель изобретения - создание способа и устройства для его осуществл ния, которые снимают ограничения поверхностных лучевых зондов, образующих совокупность прямоугольных форм первого класса, параллельных друг другу, и дополняют эту совокутт .ность бторым классом, содержащим, в свою очередь, прямоугольные формы параллельные друг другу, причем отличие первого класса от второго сос тоит в том, что прямоугольные формы второго класса повернуты на угол предпочтительно 45 по Ьтношению к прямоугольным формам первого класса. Преимущество изобретения состоит в том, что без ограничения точности с высокой скоростью экспонирования можно проводить микрогравировку наклонных токоведущих дорожек, имею щих, в частности, угол наклона 45 , вследствие чего значительно расширяю ся возможности и повьппается производительность электронно-лучевых установок с поверхностными лучевыми зондами. Задачей изобретения является создание способа и реализующего его устройства, которое позволяет г 154 с высокой точностью поворачивать поверхностный лу гевой зонд с изменяемой прямоугольной формой на угол предпочтительно 45, а также обеспечивать поворот поверхностного лучевого зонда вокруг верпшны угла без его смещения. Время перестройки с одного класса на другой без потери резкости и точности должно составлять менее 1 мс. .Согласно способу для наклонной электронно-лучевой обработки поверхности, в частности, в электрон- но-лучевой установке, в которой ограничение поперечного сечения электронного луча в плоскости обрабатываемой поверхности, называемой поверхностным лучевьм зондом, осуществляется с помощью отображения диафрагм или ножей, формирующих луч, которое передается по меньшей мере одной электромагнитной линзой, и в котором поверхность объекта отображается на экране с помощью проекционной системы, для наклонной установки поверхностного лучевого зонда отображение диафрагм, формирующих луч, поворачивается в плоскости обрабатываемой поверхности путем создания магнитного поля, воздействующего на сформированньй луч, параллельного оптической оси перед передающей линзой в направлении луча, и изменения его полярности. Для установки центра изменения полярности при повороте изображения на вершину угла поверхностного лучевого зонда, которая является точкой фиксации при изменении формата, осуществляется отклонение его изображения в плоскости обрабатываемой поверхности путем создания магнитного поля, перпендикулярного оптической оси, и изменения его полярности синхронно с изменением Полярностей магнитного поля, параллельного оптической оси, и путем такой регулировки величины и направления отклонения, чтобы точка фикса1щи при изменении формата являлась также точкой фиксацией при изменении полярности. Дпя исключения сферической аберрации в апертурной диафрагме при изменении полярности необходимо пучок отклонять путем создания другого перпендикулярного оси отклоняющего поля и его переполюсовки синхронно с магнитным полем,параллельным оси,устанавливая его напряженность и направление таким образом, чтобы компенсировать отклонения пучка. Для предотвращения дефокусировки поверхностного лучевого зонда в плос кости обрабатываемой поверхности це лесообразно при изменении полярности магнитного поля накладывать на него магнитное поле постоянного тока, напряженность которого можно регулировать. Дпя регулировки амплитуды переполюсовки магнитного поля,амплитуд переполюсоьки первого и второго отклоняющих полей и амплитуды магнитного поля постоянного тока целесообразно выводить на индикацию и характер поведения поверхностного лучевого зонда в плоскости обрабатываемой поверхности, а поведения пучка в апертурной диафрагме, путем отображения плоскости обработки или плоскости апертурной диафрагмы на экране с помощью проекционной системы. Дпя реализации способа для наклонной установки поверхностных лучевых зондов используется электроннолучевая установка, которая для форми рования поперечного сечения луча име ет первую и вторую диафрагмы, ограни чивающие луч, по меньшей мере одну электромагнитную передающую линзу для отображения диафрагм, ограничивающих луч, в плоскость обработки и отображающую систему для проектирования плоскости обработки на экран, В такой электронно-лучевой установке между второй диафрагмой, ограничивающей луч, и передающей линзой коаксиально. к оптической оси располагается дополнительная линза, состоящая из нескольких круговых прово лочных витков, и соединяется через переключатель полярности с генератором тока. Путем изменения полярности тока изменяется также полярность магнитного поля, создаваемого этим электрическим током, вследствие чего также поворачивается изображение диафрагмы, формирующей луч, т.е. поверхностного лучевого зонда.Кроме этого, на торцах дополнительной линзы размещается отклоняющая система для фиксации центра переполюсовки на точке фиксации при изменении . формата и при необходимости другая отклоняющая система для предотвращения сферической аберрации в апертурной диафрагме, которая соединяется с генератором тока через переключатель полярности. К ОТКЛОНЯЮ1ЦИМ системам можно встречно подкгхючать дополнительные отклоняющие системы, чтобы устанавливать точки опрокидывания отклонения луча в желаемой плоскости. Дпя ограничения поля в пространстве дополнительная линза может быть заключена в ферритовую оболочку, а в качестве отклоняющей системы может быть использована тороидальная отклоняющая система с ферритовым тороидом. Переключение полярности тока в дополнительной линзе и в отклоняющих системах электронное. Так как при переполюсовке тока дополнительной линзы могут возникать нежелательные явления де- . фокусировки, предпочтительно Накладывать на дополнительную линзу вторую коаксиальную обмотку, питаемую пос тоянным током. Возможно также к току переполюсовки в обмотке возбуждения дополнительной линзы добавлять постоянный ток. Кроме того, возможно добавлять к току переполюсовки в обмотках возбуждения отклоняющей системь не изменяю1циеся при изменении поля1)ности постоянные токи,регулируемые с целью изменения центровки электронного луча. На фиг.1 приведено схематическое изображение электронно-лучевой установки; на фиг.2 - электрическая схема устройства; фиг.З служит для пояснения настройки регулировочного устройства для наклонной установки поверхностного лучевого зонда. Выходящий из точки фокусирования 1 системы генерации луч 2 формируется расположенными вертикально друг на друге ножами 3 и 4 первой диафрагмы 5, ограничивающей луч, и расположенными вертикально друг на друге ножами 6 и 7 второй диафрагмы 8,ограничивающей луч, таким образом, что в плоскости второй диафрагмы 8, ограничивающей луч, поперечное сечение луча имеет форму прямоугольника, путем дополнительного отражения с помощью конденсорных линз 9 и 10 диафрагмы 5 на диафрагму 8. Формат прямоугольного поперечного сечения луча можно регулировать, перемещая перпендикулярно к оси изображение первой диафрагмы 5 в плоскости второй диафрагмы 8 с помощью отклонения, луча отклоняющей по формату системой 11. Чтобы при регулировке формата в плоскости апертурной диафрагмы 12 не смещалось и ображение точки фокусирования 1, так называемого кроссовера, на высоте виртуальной плоскост 9прокидьшания отклоняющей по формату системы 11 формируешься промежуточное изображение 13 точки фокусирования с помощью конденсорной линзы 9, отоб ражаемое конденсорной линзой 10 в плоскость 14 второго промежуточного пятна, Ki-Topoe оптически передается через промежзггочную линзу 15 к плоскости апертурной диафрагмы 12. Промежуточная линза 15 отображает с уменьшением в промежуточной плоскости 16 поперечное сечение луча прямо- угольной формы с регулируемым форматом в плоскости второй диафрагмы 8 с постоянной ориентировкой сторон, а состоящий из передающей линзы 17 и отклоняющей системы 18 отклоняющий объектив 19 передает это поперечное сечение луча на любое место в пределах рабочего поля в плоскости 20 обрабатьшающей поверхности путем отображения плоскости 16 на плоскость 20 с помощью линзы 1/ и отклонения луча отклоняющей системой 18. Направляющие сторон прямоугольного поверхностного лучевого зонда расположены оптически параллельно направлениям отклонения ;с и у отклоняющей системы 18, путем предварительной механической юстировки ножей диафрагм 5 и 8, ограничивающих луч, с учетом поворота изображения линзами 15 и 17. Отклоняющая система 21 обеспечивает возможность центровки пятна на середину апертурной диафрагмы 12. Система из линз 22 23 и 24 служит для отображения плоскости 20 или апертурной диафрагмы 12 на экране 25. I Вращение поверхностного лучевого зонда в принципе возможно путем изме нения возбуяздения промежуточной линзы 15. Однако при этом вследствие дефокусирующего воздействия промежуточной линзы 15 возникают осевые сме щения плоскостей 16 и 20 изображения сопряженных с плоскостью диафрагмы 8, ограничивающей луч, и осевое смещение пятна. Чтобы компенсировать связанные с этим нежелательные побоч ные эффекты, необходимо вновь провес ти регулировку возбзгждения линз 17 1 158 и 10, что вызывает расстройку формата, которая обуславливает необходимость новой настройки и калибровки формата. Так как при изменении возбуждения линзы 15 изображение точки пересечения обоих ножей 6 и 7 второй диафрагмы 8, ограничивающей луч, в плоскости 20 может сместиться, то после каждого поворота формата необходимо вновь производить позиционирование, что однако не просто, так как параллельность поверхностного ключевого зонда к краю метки первого позиционирования не регистрируется. Кроме того,при изьенении возбуждения линзы 15 концентрическое положение пятна по- отношению к отверстию апертурной диафрагмы 12 изменяется, так что необходимо проводц,ть новую настройку, компенсируя возникающее смещение пятна путем отклонения луча с помощью отклоняющей системы 21. Дпя усовершенствования способа функция наклонной установки поверхностного лучевого зонда передается дополнительной линзе 26, которая размещается между второй диафрагмой 8, ограничивающей ЛУЧ. и промежуточной линзой 15. Через обмотку возбуждения 27 дополнительной линзы 26 постоянно протекает, электрический ГОК, и наклонная установка поверхностного лучевого зонда осуществляетсй путем изменения полярности этого тока. Первая юстировка электроннооптической системы происходит таким образом уже при возбужденной дополнительной линзе 26. При изменении полярности тока дополнительной линзы 26 могут возникать незначительные явления дефокусировки вследствие того, что в окрестности оси дополнительной линзы 26 существует постоянное магнитное поле, которое не создается обмоткой возбуждения 27. Чтобы исключить этот мешающий эффект, создается неизменное по сравнению с магнитным полем переполюсования обмотки возбуждения 27 магнитное поле постоянного тока путем добавления к току переполюсовки обмотки возбуждения 27 неизменного постоянного тока либо путем введения второй обмотки возбуждения 28, запитьшаемой неизменным постоянным током. Величина и направление постоянного тока подбираются таким образом, чтобы исключить дефокусировку поверхностного лучевого зонда как в нормальном, так и в нак лонном положении.Для того,чтобы точ ка пересечения ножей 6 и 7 в изобра жении диафрагмы 8 являлась точкой поворота поверхностного лучевого зо да при переходе от нормального поло жения к наклонному и наоборот, предусмотрена отклоняющая система 29, запитываемая током, полярность кото рого изменяется синхронно с поворотом поверхностного лучевого зонда. Сила тока настраивается таким образом, чтобы отклонение, возникающее при переполюсовке отклоняющей системы 29, компенсировало смещение на ванного угла диафрагмы 8, возникающее при переполюсовке обмотки возбуждения 27. Изменение полярности поля отклоняющей системы может производиться также путем наложения на ток переполюсовки неизменного постоянного тока отклоняющей системы. Аналогичным образом обеспечивается сохранение центровки пятна по отношению к апертурной диафрагме при по вороте поверхностного лучевого зонда путем использования отклоняющей системы 30, запитываемой током, направление которого меняется синхронно с поворотом поверхностного лучевого зонда. Ток подбирается т,аким образом, чтобы отклонение, возникающее при переполюсовке отклоняющей системы 30, компенсиро вало смещение пятна, возникающее при переполюсовке обмотки возбуждения 27. На фиг.2 представлена обмотка возбуждения 27, соединенная проводами 31 черезпере1спючатель полярности 32 с генератором тока 33. То но также отклоняющие системы 29 и 30 соединены проводами 34 или 35 и через переключатели полярности 36 или 37 с генераторами тока 38 или Каждая из отклоняющих систем 29 и 30 состоит из двух дефлекторов с раздельной регулировкой, один из к торых предназначен для направления отклонения х , а второй - для направления отклонения U . Каждьй из дефлекторов для направления отклонения vj не предста ленный на фиг.2, такж соединен проводами через переключатель полярности с соответствующим генератором тока. По команде, вьщаваемой управляющей программой, производит одновременное переключение пяти переключателей полярности. Точки опрокидывания отклонения луча с помощью отклоняющих систем 29 и 30 целесообразно располагать в плоскость 14 промежуточного пятна или второй Диафрагмы 8, ограничивающей луч, путем встречного включения дополнительных отклоняющих систем 40 и 41 к отклоняющим системам 29 или 30. Обмотка возбзгдцения 28 соединяется проводом 42 с генератором 43 тока. Сила и направление тока генеpavopoM тока регулируется. Для юстировки регулирующего устройства для наклонной электронно-лучевой обработки поверхности можно по управляющей программе периодически изменять, например, с частотой 50 Гц параметры поперечного сечения луча, положения, формата и/или местонахождения. Можно с помощью проекционной системы отображать на зкране 25 в виде устойчивого изображения соответствующую периодическую последовательность состояний поперечного сечения луча. На фиг. За-Зе на примерах поясняются различные возможности. На фиг.За изображен квадратный исходньй фор- мат 44 поверхностного лзгчевого зонда в нормальном положении, которьй ползгаается при отсутствии возбуждения отклоняющих систем по формату 11 и позиционированию 18. При переполюсовке возбужденной обмотки 27 исходный формат принимает положение 45. Изображение точки 46 пересечения ножей 6 и 7 при повернутом состоянии поверхностного лучевого зонда отклонено в точку 47 изображения. Синхронно переполюсовьюаемые поля отклоняющей системы 29 устанавливаются по величине и направлению таким образом, чтобы обе точки изображения 46 и 47 совпадали, как это представлено на фиг.3& Если дополнительно к повороту изменяется также формат способом, показанным на фиг.ЭЬ, то получают критерий настройки возбуждения обмотки 27. На фиг.З угол поворота меньше заданного угла 45, а на фиг.Зг. УГОЛ поворота равен точно 45. Критерии настройки для амплитуды возбуждения обмотки 27 можно получать согласно примерам, представленным на фиг.З ив. 15)и этом служащие для калибровки формата последовательности позиционирования исходного формата поворачиваются на 45° или на заданный угол с помощью поворота направления отклонения Системы позиционирования, как это показано на фиг.Зж ну и используются для повернутого исходного формата. На фиг.Зд угол поворот исходного формата меньше, а на фиг.Зв больше, чем заданный угол, который определяется электронным поворотом отклоняющего направления ситемы 18 позиционирования, кроме того данная позицця позволяет установить угол.наклонного положения поверхностного лучевого зонда путем исключения неосвещенной пов,ерхности 48.

Регулировку целесообразно прово-. дить, если циклы последовательности позиционирования, согласно фиг.Зж и периодически следуют друг за другом и, создают устойчивое изображние на экране 25. При настройке амплитуды переполюсовки обмотки 27 на исключение части поверхности 48 исходный формат поворачивается в нормальное положение, вследствие чего в цикле позиционирования нормального положения, согласно фиг.Зж часть поверхности за счет контраста Бьщеляется от окрестности. Эту часть можно исключить путем поворота изображения, подбирая возбузвдение промежуточной линзы 15.

Отклонение пятна в апертурной диафрагме 12 можно непосредственно просматривать путем отображения

гапертурной диафрагмы на экране или оценивать косвенно путем сравнения яркости четырех углов исходного фор

мата, примыкрющих друг к другу 8центре последовательноёти позиционирования . Корректировкаотклонения пятна ocJf цecтвляeтcя путем настройки силы и направления поля синзфонно переполюсованной отклоняющей системы 30. Различия в резкости краев поверхностного лучевого зонда в нормальном и наклонном положниях устраняются регулировкой возбуж(ения обмотки 28. . ,

Признано изобретеиием по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

-Ц

19

(PUi.f

фиг.2

эл

I

т

т

ж /

L-jT-J