DD220452A1

DD220452A1 - Vorrichtung zur erzeugung nichtrotationssymmetrischer felder fuer korpuskularoptische abbildungen

Info

Publication number: DD220452A1
Application number: DD25897583A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Guenzel; Dietmar Janssen
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-03-27

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINE VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG NICHTROTATIONSSYMMETRISCHER FELDER FUER KORPUSKULAROPTISCHE ABBILDUNGEN, VORZUGSWEISE FUER DIE HERSTELLUNG VON MIKROSTRUKTUREN. ZIEL DER ERFINDUNG IST DIE GEWAEHRLEISTUNG EINER KORPUSKULAROPTISCHEN ABBILDUNG BEI MOEGLICHST GERINGEN GEOMETRISCHEN UND PARASITAEREN ABERRATIONEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD VON EINER MIT RECHTECKIGEN DURCHBRUECHEN VERSEHENEN ROHRFOERMIGEN ELEKTRODE AUSGEGANGEN, DIE DURCHBRUECHE WERDEN MIT DECKELN KREISRINGSEGMENTFOERMIGEN QUERSCHNITTS ISOLIEREND ABGEDECKT UND ROHRELEKTRODE UND DECKEL DURCH EINEN RING MECHANISCH STABIL MITEINANDER VERBUNDEN, WOBEI ROHRELEKTRODE UND DECKEL AUF UNTERSCHIEDLICHEM POTENTIAL LIEGEN. KORPUSKULAROPTISCHE ELEMENTE MIT UNTERSCHIEDLICHER ANZAHL VON DURCHBRUECHEN MIT DECKELN WERDEN IN ERFORDERLICHER KOMBINATION IN AXIALER RICHTUNG MITEINANDER VERBUNDEN, WOBEI DIESE ELEMENTE GLEICHES ODER UNTERSCHIEDLICHES POTENTIAL AUFWEISEN.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung nichtrotationssymmetrischer Felder für korpuskularoptische Abbildungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung nichtrotationssymmetrischer Felder für die Korrektur der geometrischen Aberrationen bei der Übertragung einer Abbildung mittels Ionen- oder Elektronenstrahlen, vorzugsweise zur Herstellung von Mikrostrukturen, bei der die korpuskularoptische Abbildung durch die alleinige oder zusätzliche Anwendung nichtrotationssymmetrischer Felder gewährleistet wird»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei korpuskularoptischen Anlagen werden zur Gewährleistung der Abbildung meist rotationssymmetrisch^ elektrische oder magnetische Felder, die durch entsprechende Bauelemente erzeugt werden, verwendet· Bei Verwendung rotationssymmetrischer Linsen treten jedoch unvermeidliche Linsenfehler, die geometrischen Aberrationen, auf· So lassen sich der öffnungsfehler 3· Ordnung und der axiale Farbfehler 1. Ordnung mit rotationssymmetrischen Feldern nicht beseitigen· Bedingt durch Ungenauigkeiten bei der Fertigung und Justierung der Linsen entstehen durch die zusätzlich zu den rotationssymmetrischen Feldern auftretenden nichtrotationssymmetrischen Feldanteile zusätzliche, parasitäre Bildfehler,

Andererseits können theoretisch mit nichtrotationssymmetrischen elektrischen oder magnetischen Feldern ..' die Aberrationen vermieden werden '[Scherzer, Optik 2 (194-7) 114_/. Aas der Literatur ist beispielsweise eine Anzahl korpuskularoptischer Systeme bekannt, bei denen durch die Verwendung nichtrotationssymmetriseher elektrostatischer und/oder magnetischer Felder der Ö.ffnungsfehler 3· Ordnung nicht mehr auftritt. Der größte Teil der korpuskularoptischen Systeme mit nichtrotationssymmetrischen Elementen weist Elektrodenflächen hyperbe If örmigen Querschnitts auf /~Eose, Optik (i97i) 285; Pöhner, Optik 45 (1976) 443 /· Aufgrund des derzeitigen Standes der Technik bewirken jedoch die un- , vermeidlichen Fertigungs- und Justierungenauigkeiten, daß die zur Korrektur der rotationssymmetrischen Linsen verwendeten nicht rotationssymraetrischen Slemente auch zusätzliche, parasitäre Aberrationen erzeugen· Die zusätzlichen parasitären Aberrationen liegen in der gleichen Größenordnung wie die ohne Korrektur bei rotationssymmetrischen Linsen auftretenden geometrischen Aber— rationen. In der Praxis werden mit korrigierten Linsensystemen keine Verringerungen der Aberrationen erreicht· Bine Möglichkeit zur Erzeugung von' unrunden Linsen, die keine hyperbelförmigen Elektroden aufweisen, wird in der Patentschrift GB 889 005 am Beispiel einer Quadrupollinse erläutert· Der dort vorgeschlagene Aufbau gestattet eine präzise Fertigung der Linse, wodurch parasitäre Bildfehler weitgehend vermieden werden· Das Ziel der oben angegebenen Patentschrift besteht in der !Realisierung einer verbesserten Quadrupollinse, jedoch wird auf den axialen Feldverlauf, der zum Entstehen von Feldanteilen höherer als zweiter.Ordnung führt /"vgl. Glaser, Grundlagen der Elektronenoptik, Wien (1952) J₉ nicht eingegangen· Die Vernachlässigung dieser Anteile führt dazu, daß mit einer Quadrupollinse der angegebenen Bauart keine besseren

Abbildungseigenschaften erzielt werden, als mit Quadrupolen hyperbolischen Querschnitts.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Gewährleistung einer korpuskularoptischen Abbildung bei möglichst geringen geometrischen und parasitären Aberrationen durch die alleinige oder zusätzliche Anwendung nichtrotations-

•—, symmetrischer elektrischer Felder·

Darlegung des Wesens der Erfindung' .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung nichtrotationssymmetrischer Felder für ' korpuskularoptische Abbildungen zu erzeugen, deren Herstellung so genau erfolgen kann, daß die verbleibenden parasitären Bildfehler kleiner sind als die geometrischen Bildfehler. Die Vorrichtung soll gleichzeitig so beschaffen sein, daß die korpuskularoptischen Eigenschaften, insbesondere der Verlauf des Achsenpotentials, mit der erforderlichen Genauigkeit berechnet werden können. "^) Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine röhrförmige Elektrode rechteckige Durchbrüche aüfweist_r welche mit Deckeln kreisringsegmentförmigen Querschnitts isolierend abgedeckt sind. Die Rohrelektrode und die Deckel sind mechanisch stabil durch einen Ring aus leitfähigem Material miteinander verbunden. Der Innendurchmesser der Rohrelektrode und der der Deckel sind gleich, wodurch eine genaue Berechnung der korpuskularoptischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine Fourieranalyse um den Winkel y^ möglich wird. Die Breite der Durchbrüche ist vorteilhaft so gewählt, daß der Kreisbogen am Innendurchmesser der Rohrelektrode und des Deckels eine definierte Länge, entsprechend einem Winkel oc um die Achse der Sohrelektrode, aufweist.

- Zj. -

Zwischen Rohrwandung und Deckel befindet sich am Innendurchmesser ein definierter Abstand, entsprechend einem' Winkel β , um die Achse der Rohrelektrode♦ Die Länge der Durchbrüche und Deckel-in axialer Richtung wird durch die Erfordernisse der Verringerung der geometrischen Bildfehler bei der korpuskularoptischen Abbildung bestimmt· - _

In einer Ausgestaltung der Erfindung-sind mehrere Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unterschiedlicher Anzahl Ton Durchbrüchen mit Deckeln in erforderlicher Kombination miteinander verbunden·

In.einer weiteren Ausgestaltung-der Erfindung weisen die miteinander kombinierten Elemente gleiches oder unterschiedliches Potential auf. ' _ Wird an der Rohrelektrode und (über den aus leitendem Material bestehenden Ring) · an den Deckeln eine Spannung U^ bzw. TJ 2 angelegt, so wird im Innern des erfindungsgemäßen korpuskularoptischen Elements ein nichtrotationssymmetrisches Feld erzeugt, das eine Ablenkung eines zur Übertragung einer Abbildung verwendeten Korpuskularstrahls bewirkt. Durch Veränderung der Anzahl der^Durchbrüche in der Rohrelektrode und Variation der^Breite der Durchbrüche und Deckel können korpuskularoptische Elemente hergestellt werden, .die MuItipolfeider beliebiger Zähligkeit erzeugen und , somit auch eine Korrektur der geometrischen Aberrationen 3. Ordnung bei einer korpaskularoptischen Abbildung ermöglichen· Erfindungsgemäß.sind mehrere korpuskularoptische Elemente mit unterschiedlicher Anzahl-von Durchbrüchen mit Deckeln in erforderliches? Kombination in axialer Rich-

tung miteinander verbunden· Dabei weisen-die miteinander kombinierten korpuskularpptischen Elemente gleiches oder unterschiedliches Potential auf. Durch.geeignete Kombination unterschiedlicher korpuskularoptischer Elemente wird eine Abbildung erreicht, deren.geometrische Bildfehler geringer sind als die bekannter-rotationssymmetrischer -Linsen·

- ^ Allsführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand zweier Zeichnungen in einem Aasführungsbeispiel erläutert.

Dabei zeigen Fig. 1 einen Querschnitt B-B eines erfindungsgemäßen Qu.adru.pols und Fig. 2 einen Querschnitt A-A des Quadrupole·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung nichtrotationssymmetrischer Felder für korpuskularoptische

V-··'¹ Abbildungen besteht aus einer rohrförmigen Elektrode 1, die an zwei gegenüberliegenden Seiten zwei rechteckige Durchbrüche 2 aufweist. Die Elektrode 1 befindet sich auf dem Potential U,.. Die Durchbrüche 2 werden durch metallische Deckel 3 kreisringsegmentförmigen Querschnitts' verschlossen, die den gleichen Innendurchmesser wie die rohrförmige Elektrode 1 aufweisen. Die Deckel 3 befinden sich auf dem Potential Up and sind durch Isolatoren 4-elektrisch von der rohrförmigen Elektrode 1 getrennt. Durch einen Ring 5 werden die Deckel 3 mechanisch stabil mit der Elektrode 1 verbunden, wobei der Ring 5 vorzugsweise aus leitendem Material besteht, so daß das Potential

*-v über den Ring $ an die Deckel 3 angelegt wird· _v Die Länge der Durchbrüche 2 und Deckel 3 ia- axialer Richtung wird durch die Erfordernisse der Verringerung der geometrischen Bildfehler bei der korpuskularoptischen Abbildung bestimmt· Die Breite der Durchbrüche 2 wird vorteilhaft so gewählt, daß am Innendurchmesser die rohrförmige Elektrode 1 und die Deckel 3 die gleiche Kreisbogenlänge, entsprechend einem Winkel oC um die Achse der Rohrelektrode 1, aufweisen· Zwischen der Wand der rohrförmigen Elektrode 1 und der Wand der Deekel 3 befindet sich ein Spalt, entsprechend einem Winkel um. die Achse der Rohrelektrode 1. *

Wird U₁ = OY, U₂ = 17 und oC - 74,3° gewählt, so ergibt

eine Fourieranalyse um den Winkel qj für den Bereich des RohrInnendurchmessers:

T Ci? ) = 1,2309254 cos Z<ft - 0,3073182 cos 6^⁷' + 8,87 . 10~2 cos 10^ - ... (1)

Die angegebene Anordnung enthält daher neben dem Quadrupolfeld-auch einen Feldanteil mit 6-zähliger Symmetrie und weiteren, höherzähligen Anteilen.

Soll eine Korrektur der geometrischen Bildfehler 3« Ordnung bei gleichzeitiger Berücksichtigung der geometrischen Bildfehler 5· Ordnung erfolgen, genügt ,es, nur die beiden ersten Glieder in (1) zu berücksichtigen. '

IT ach Bestimmung des Ashsenpotentials der einzelnen MuItipolanteile /"Ohiwa, I. 7ac: Sc. and Techn. 19 (1981) Λ, 1074J können die korpuskulaxoptischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Quadrupole berechnet werden. Durch Veränderung der Anzahl der Durchbrüche 2 in der rohrförmigen Elektrode 1 und Variation der Breite der Durchbrüche 2 und Deckel .3 können korpuskularoptische Elemente hergestellt werden,^die Multipolfeider beliebigerV Zähligkeit erzeugen und somit auch eine Korrektur der geometrischen Aberrationen 3« Ordnung bei einer korpuskularoptischen Abbildung ermöglichen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung zur Erzeugung nichtrotationssymmetrischer Felder für korpuskularoptische Abbildungen mittels einer mit Durchbrüchen versehenen rohrförmigen Elektrode, vorzugsweise zur Herstellung von Mikrostrukturen, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchbrüche (2) der rohrförmigen Elektrode (1) mit metallischen Deckeln (3) kreisringsegmentförmigen Querschnitts isolierend abgedeckt und daß die rohrförmige Elektrode (1) und die Deckel (3) mechanisch stabil durch einen Ring (5) aus leitfähigem Material miteinander verbunden sind.

2· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innendurchmesser der rohrförmigen Elektrode (1) und der der Deckel (3) gleich sind·

3·„ Torrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß sich zwischen der Wand der rohrförmigen Elektrode (1) und der Wand des Deckels (3) am Innendurchmesser ein definierter Abstand, entsprechend einem Winkel β r~~.j um die Achse der rohrförmigen Elektrode (1), befindet.

4· Torrichtung nach Punkt 1, 2 und 3» gekennzeichnet dadurch, daß der Kreisbogen am Innendurchmesser der rohrförmigen Elektrode (1) und der des Deckels (3) eine definierte Länge, entsprechend einem Winkel cC && ι die Achse der rohrförmigen Elektrode (1), aufweisen.

5. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchbrüche (2) mit Deckel (3) in axialer Eichtung.eine definierte Länge aufweisen.

-S-

Vorrichtung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Elemente der erfindungsgemäßen Torrichtung mit unterschiedlicher Anzahl von Durchbrüchen (2) mit Deckeln (3) in erforderlicher Kombination in axialer Richtung miteinander verbunden sind·

Torrichtung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die miteinander kombinierten Elemente der erfindungsgemäßen Torrichtung gleiches oder unterschiedliches Potential aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung