微型阵列束闸设计与实验

微型阵列束闸是多束电子束曝光系统的关键部件,用于控制多束电子束的开/关,实现复杂图形的快速曝光。对3×3微型阵列束闸进行了设计与制作,并进行了多束电子束偏转实验研究。对阵列束闸结构进行了优化设计,并基于MEMS加工工艺成功制备了阵列束闸。针对阵列束闸的控制要求,设计了可单独控制的阵列束闸控制器。将控制器与阵列束闸进行连接,验证了控制器的偏转速度与功能完整性。最后,在多束电子束测试平台对阵列束闸进行了偏转实验,研究串扰对电子束偏转的影响。实验结果表明:阵列束闸控制器的偏转速度达到43.5 MHz,大于设计值10 MHz;阵列束闸成功实现了单独控制电子束开和关,束闸的偏转距离在25~30μm之间,小于计算值43.29μm;串扰程度均小于3%。该阵列束闸已经具备多束电子束开/关控制功能,但在偏转精度,设计和加工工艺等方面还需进一步优化和完善。

微型阵列束闸电子束偏转特性研究

为了降低微型阵列式束闸边缘场和邻近电场对多束电子束的偏转影响和串扰,本文以3×3阵列束闸为研究对象,利用COMSOL Multiphysics中的静电和带电粒子追踪模块,研究束闸长宽比、隔离接地极和束闸上方增加接地层对电子束偏转的影响。研究表明,在长宽比不变的情况下,边缘场对电子束偏转的影响在总偏转量中的占比与偏转电压无关;而偏转极板的长宽比越大越有利于精确控制电子束的偏转;通过优化隔离接地电极结构与参数,可减小束闸之间的串扰引起的束斑模糊问题。为了减小边缘场和邻近电场对电子束偏转的影响,本研究分析得出,如果束闸上方接地层的作用范围小于100μm,可在一定程度上抑制串扰的影响。同时,分析表明将接地层上圆孔改为方孔后,也在一定程度上减小了不平衡电场带来的影响。