Фокусирующая электростатическая линза для ионного источника

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««966787

CoIo3 Севетсиик

Сецмапистнчесинк

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву

{22) Заявлено 06.01;&1 {21) 3232999/18 — 21 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

Н 01 J 29f46

Ркуааратвааыа каютат

CCCP ао Аман взабратенвВ и вткрытв1

Опубликовано 15.10.82. Бюллетень М 38 (23) Приоритет (53) УДК 6213..037 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.82 (72) Авторы изобретения

M. 3. Коган и В.Н. Степаков

Р{;Г{)1ОИАЯ

11ттц, 0

TEХИИЕС АЙ (71) Заявитель

ЬМЬЛИОТЕКА (54) ФОКУСИР (10ШАЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА

ДЛЯ ИОННОГО ИСТОЧНИКА

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к фокусирующим устройст, вам для ионных источников, применяемых в электронно — ионных приборах, а также в технологическом оборудовании для электронной

5 промышленности.

Известно фокусирующее устройство для ионного источника, состоящее иэ конического экспандера (вытягивающего электрода) и нескольких электростатических линз в виде кони- то ческих диафрагм (1). Указанное устройство обеспечивает достаточно хорошую фокусировку ионного пучка, но при этом имеет место большой разброс энергий ионов, в пучке. 15.

Известна также фокусирующая электростатическая линза, выполненная в виде полого тела вращения 121.

Однако и в этом устройстве разброс энергий ионов в пучке все еще значительный. Это ограни- 2о чивает применение устройств, напримеп, для ионных источников, используемых для технологических целей в производстве микроэлектронных иэделий, поскольку наличие в пучке зиачительного количества ионов с высокими энергиями приводит к локальным разрушениям указанных иэделий и, следовательно, к увеличению технологического брака.

Цель изобретения — повышение однородности энергетического спектра ионного пучка.

Указанная цель достигается тем, что в фокусирующей электростатической линзе для ионного источника, выполненной в виде полого тела вращения,. образующая упомянутого тела вращения имеет форму экспоненты. При этом длина линзы в зависимости от требуемого фокусного расстояния определяется в соответствии с выражением

1 = /f — К/1 д где 1 — длина линзы, мм;

f — фокусное расстояние, мм;

" — параметр, определяемый экспериментально и рэвный 289 мм; д — наибольший диаметр линзы, мм.

Значение постоянной величины k получено в результате обработки экспериментальных данных.

966787

4 ний показывают, что ионный источник, оснащенный линзой с экспоненциальной образую-. щей, позволяет получить практически моноэнергетичный пучок ионов. Это подтверждается тем, что экспериментальные зависимости меж. ду отношением при1мцений количества ионов к энергни ионов и относительной энерЬЕЕ гней ионов в пучке Е показывает,что шириЕ иск на энергетического спектра, сфокусированного экспоненциальной линзой, а среднем в

2,5 раза меньше, чем при использовании цилиндрической линзы. Так, например, при

ЬМ вЂ” — 0,5 ширина спектра. в случае экспоненциальной линзы составляет 1,6 от максимальной энергии, а в случае цилиндрической линзы

4;

Ионные пучки с узким энергетическим спектрам, получаемым с помощью экспоненциальной линзы, запробированы в технологическйх установках для иойного травления фотошаблонов и дифракционных оптических элементов. Отсутствие в указанных пучках высокоэнергетичных ионов позволяет резко снизить дефектность данных изделий, r. e. повысить их качество.

Фокусирующая электростатическая линза для ионного источника, выполненная в виде. полого тела вращения, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения однородности энергетического спектра .ионного ну ь ка, образующая упомянутого тела вращения имеет форму экспоненты, а длина линзы определена в соответствии с выражением .a=/ — 1/W d, где Ъ вЂ” длина линзы, мм;

f — фокусное расстояние линзы, мм;

d — наибольший диаметр линзы, мм;, k — параметр, определенный экспериментально и равный 289,мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Brooks N. В. е.а. Яечч. Scientific

Instruments, 1964, . v. 85, р. 894.

2. Huiaenda В. в. à. Physic Letters 1965, 14, р. 103.

- Поскольку"распределение энергий ионов в пучке подчиняется закону, близкому к экспоненциальцому, особенно в области высоких энергий, то наличие электрического поля с

1 напряженностью, меняющейся по логарифмичес- Ф кому закону, приводит. к перераспределению,. энергий ионов в пучке за счет торможения ионой с высокими энергиями, что,в конечном счете, позволяет получить почти моноэнергетич-., ный пучок. При этом эффект выравнивания 16 энергетического спектра ионного пучка зависит . во-первых,от того, насколько точно. этот спектр приближается к. экспоненте (особенно в области высоких энергцй). и, во — вторых, насколько точно изменение напряженности фокусирующего поля подчиняется логарифмическому закону.

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое фокусирующее устройство; на. фиг. 2 — представлены спектры распределения энергии ионов в пучке, полученные при использовании цилиндрической (кривая 1) и экспоненциальной (кривая .2) фокусирующих

Фокусирующее устройство представляет собой электростатическую линзу, выполненную в виде полого тела вращения 1 с экспоненциальной образующей 2. Двина линзы 1 опре- Ф о р м ч л а и з î 6 р е т е н и я деляется с помощью приведенного выше мате; магического выражения в зависимости от требуемого фокусного. расстояния f, определяющего точку сходимости ионного пучка 3, и наибольшего диаметра линзы d.

Проводят сравнительные испытания фокусирующего устройства с цилиндрической и экспоненциальной линзаы в паре с ионным И источником типа ИМ-4-015. Начальный диаметр пучка, испускаемого данным источником, составляет 80 мм. Ускорящее напряжение на экстракторе источника варьируется s пределах

1,5-6 кВ. Напряжение на линзах — в пределах

200 — 600 В. Обе линзы выполнены из алюминиевого сплава. Диаметр цилиндрической линзы

100 мм, а.длина 200 мм . Фокусное расстояние при этом. 250 — 270 мм. Наибольший диаметр экспоненциальной линзы d также выбран равным 100 мм, а длина t, составляет

180 мм, что обеспечивает получение фокусного расстояния, равное 250 мм.

Энергию исследуют зондом Ленгмюра в сфокусированном пучке. Результаты accnegoaa- эо

966787 ,Ф Э

Ап и мй

ВИИИПИ Заказ 7889/71 Тираж 76l Подписное .)

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнвя, 4