《電子技術(shù)應(yīng)用》
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熱場(chǎng)發(fā)射電子槍在電子束光刻機(jī)中的應(yīng)用研究
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
郝曉亮，趙英偉，孫 虎，王秀海，曹 健，馬培圣，任澤生
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北 石家莊050051
摘要： 介紹了電子槍的分類與特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了熱場(chǎng)發(fā)射電子槍的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及在電子束光刻機(jī)中的應(yīng)用。闡述了電子束光刻機(jī)束流與電子槍提取極電流之間關(guān)系，并分析了熱場(chǎng)發(fā)射電子槍各個(gè)參數(shù)對(duì)提取極電流的影響。研究了熱場(chǎng)發(fā)射電子槍的調(diào)校對(duì)電子束光刻工藝的影響，并通過實(shí)驗(yàn)得出束斑與束流的關(guān)系。最后通過調(diào)整電子槍參數(shù)，制備了不同的光刻圖形，滿足了不同的光刻工藝要求，驗(yàn)證了分析的結(jié)論。
中圖分類號(hào)： TN405
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(chǎng)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(diǎn)是分辨率高，焦深比較深，圖形容易修改；缺點(diǎn)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(jí)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(yùn)動(dòng)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(duì)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(cè)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(duì)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(guó)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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