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。
中图分类号： TN405
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212245
中文引用格式： 郝晓亮，赵英伟，孙虎，等. 热场发射电子枪在电子束光刻机中的应用研究[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212245
中文引用格式： 郝晓亮，赵英伟，孙虎，等. 热场发射电子枪在电子束光刻机中的应用研究[J].电子技术应用，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
光刻工艺是半导体加工领域的核心工艺，光刻工艺的水平体现了半导体工艺的发展水平。光刻机作为光刻工艺的关键加工设备，发挥着至关重要的作用。
电子束光刻是利用电子束在涂有感光胶的晶片上直接描绘图形的技术[1]，它的优点是分辨率高，焦深比较深，图形容易修改；缺点是生产效率低。电子束光刻机主要应用在掩膜版的制造领域和芯片的纳米级的加工领域，特别是近年来二、三代半导体的发展为电子束光刻机提供了更广阔的应用前景；另外由于变光栅在光波导和激光器领域内的广泛应用，电子束光刻机成为了此领域必备的加工设备。
电子束光刻机主要包含真空系统、运动控制系统、电子控制系统、电子光学系统，其中电子光学系统是核心部分，它的性能好坏直接影响着设备的性能指标。
电子光学系统主要部件包括电子枪、对中系统、束、光阑、电子透镜、偏转线圈、消像散器和背散射电子探测器等，其功能是产生电子束，将电子束加速，并聚焦成极小的电子束束斑，打在需要曝光的位置[2]。
电子枪作为电子光学系统的关键部件，对系统的性能指标有重要影响。
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作者信息：
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)
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