熱場發射電子槍在電子束光刻機中的應用研究
2022年電子技術應用第4期
郝曉亮，趙英偉，孫 虎，王秀海，曹 健，馬培圣，任澤生
中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊050051
摘要： 介紹了電子槍的分類與特點，重點介紹了熱場發射電子槍的原理、結構、特點及在電子束光刻機中的應用。闡述了電子束光刻機束流與電子槍提取極電流之間關系，并分析了熱場發射電子槍各個參數對提取極電流的影響。研究了熱場發射電子槍的調校對電子束光刻工藝的影響，并通過實驗得出束斑與束流的關系。最后通過調整電子槍參數，制備了不同的光刻圖形，滿足了不同的光刻工藝要求，驗證了分析的結論。
中圖分類號： TN405
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212245
中文引用格式： 郝曉亮，趙英偉，孫虎，等. 熱場發射電子槍在電子束光刻機中的應用研究[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212245
中文引用格式： 郝曉亮，趙英偉，孫虎，等. 熱場發射電子槍在電子束光刻機中的應用研究[J].電子技術應用，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
光刻工藝是半導體加工領域的核心工藝，光刻工藝的水平體現了半導體工藝的發展水平。光刻機作為光刻工藝的關鍵加工設備，發揮著至關重要的作用。
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[1]，它的優點是分辨率高，焦深比較深，圖形容易修改；缺點是生產效率低。電子束光刻機主要應用在掩膜版的制造領域和芯片的納米級的加工領域，特別是近年來二、三代半導體的發展為電子束光刻機提供了更廣闊的應用前景；另外由于變光柵在光波導和激光器領域內的廣泛應用，電子束光刻機成為了此領域必備的加工設備。
電子束光刻機主要包含真空系統、運動控制系統、電子控制系統、電子光學系統，其中電子光學系統是核心部分，它的性能好壞直接影響著設備的性能指標。
電子光學系統主要部件包括電子槍、對中系統、束、光闌、電子透鏡、偏轉線圈、消像散器和背散射電子探測器等，其功能是產生電子束，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系統的關鍵部件，對系統的性能指標有重要影響。
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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
(中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊050051)
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