《電子技術(shù)應(yīng)用》
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热场发射电子枪在电子束光刻机中的应用研究
2022年电子技术应用第4期
郝晓亮，赵英伟，孙 虎，王秀海，曹 健，马培圣，任泽生
中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄050051
摘要： 介绍了电子枪的分类与特点，重点介绍了热场发射电子枪的原理、结构、特点及在电子束光刻机中的应用。阐述了电子束光刻机束流与电子枪提取极电流之间关系，并分析了热场发射电子枪各个参数对提取极电流的影响。研究了热场发射电子枪的调校对电子束光刻工艺的影响，并通过实验得出束斑与束流的关系。最后通过调整电子枪参数，制备了不同的光刻图形，满足了不同的光刻工艺要求，验证了分析的结论。
中圖分類號： TN405
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212245
中文引用格式： 郝曉亮，趙英偉，孫虎，等. 熱場發(fā)射電子槍在電子束光刻機(jī)中的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：44-47，52.
英文引用格式： Hao Xiaoliang，Zhao Yingwei，Sun Hu，et al. Research on the application of thermal field emission gun in electron beam lithography[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：44-47，52.
Research on the application of thermal field emission gun in electron beam lithography
Hao Xiaoliang，Zhao Yingwei，Sun Hu，Wang Xiuhai，Cao Jian，Ma Peisheng，Ren Zesheng
The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shijiazhuang 050051，China
Abstract： The classification and characteristics of electron gun are introduced, with emphasis on the principle, structure and characteristics of thermal field emission gun and its application in electron beam lithography machine. The relationship between the beam current of the electron beam lithography machine and the extractor current of the electron gun is described, and the influence of the parameters of the thermal field emission gun on the extractor current is analyzed. The influence of the adjustment of the thermal field emission gun on the electron beam lithography process is studied, and the relationship between the beam spot and the beam current is obtained through experiments. Finally, by adjusting the parameters of the electron gun, different lithography patterns are prepared to meet the requirements of different lithography processes, and the conclusions of the analysis are verified.
Key words : thermal field emission(TFE)gun；electron beam current；electron beam spot；electron beam lithography machine

0 引言

    光刻工藝是半導(dǎo)體加工領(lǐng)域的核心工藝，光刻工藝的水平體現(xiàn)了半導(dǎo)體工藝的發(fā)展水平。光刻機(jī)作為光刻工藝的關(guān)鍵加工設(shè)備，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

    電子束光刻是利用電子束在涂有感光膠的晶片上直接描繪圖形的技術(shù)[1]，它的優(yōu)點是分辨率高，焦深比較深，圖形容易修改；缺點是生產(chǎn)效率低。電子束光刻機(jī)主要應(yīng)用在掩膜版的制造領(lǐng)域和芯片的納米級的加工領(lǐng)域，特別是近年來二、三代半導(dǎo)體的發(fā)展為電子束光刻機(jī)提供了更廣闊的應(yīng)用前景；另外由于變光柵在光波導(dǎo)和激光器領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，電子束光刻機(jī)成為了此領(lǐng)域必備的加工設(shè)備。

    電子束光刻機(jī)主要包含真空系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、電子光學(xué)系統(tǒng)，其中電子光學(xué)系統(tǒng)是核心部分，它的性能好壞直接影響著設(shè)備的性能指標(biāo)。

    電子光學(xué)系統(tǒng)主要部件包括電子槍、對中系統(tǒng)、束、光闌、電子透鏡、偏轉(zhuǎn)線圈、消像散器和背散射電子探測器等，其功能是產(chǎn)生電子束，將電子束加速，并聚焦成極小的電子束束斑，打在需要曝光的位置[2]。

    電子槍作為電子光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對系統(tǒng)的性能指標(biāo)有重要影響。




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作者信息：

郝曉亮，趙英偉，孫  虎，王秀海，曹  健，馬培圣，任澤生

(中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北 石家莊050051)




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