[发明专利]一种电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统及方法。本发明采用主控制器、静电偏转信号控制器和静电偏转信号发生器，实现了静电偏转器的系统控制，采用层级控制关系，通过层级的控制信号传递控制参数，系统采用统一的通讯协议和接口，用户可仅掌握顶层控制命令即可实现系统操控；静电偏转信号发生器中信号的线性放大增益可调，使得系统功能设计和性能调整具有很大的自由度；此外，系统在控制参数作用下，将原始的扫描信号实时转化生成为静电偏转器各个偏转电极上施加所需的高压偏转信号，保证了扫描信号生成速度，实现了各个偏转电极上高压偏转信号的系统控制。

技术领域

本发明涉及应用于电子束曝光机的电子束静电偏转器控制，具体涉及一种电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统及其控制方法。

背景技术

电子束曝光技术是利用高能电子束，投影刻写或扫描刻写旋涂在基片上的化学高分子抗刻蚀剂薄膜，从而在基片表面上获得微纳米结构的微纳结构图形转移技术。电子束曝光机是实现电子束曝光技术的专业仪器装置。

为实现电子束扫描刻写功能，需要对电子束实现精确可控的偏转，进而通过不断改变偏移位置获得扫描图形。电子束偏转可以采用磁场或者电场实现。当电子束穿过空间中磁场时，运动电子受到垂直于磁场的洛伦兹力的作用而改变运动方向，使得投影到基片上的电子束产生位置偏移。当电子束穿过空间中的电场时，运动电子将受到平行于电场的静电力作用而增加平行于电场方向的动量，改变运动方向，同样可以使得投影到基片上的电子束产生位置偏移，进而获得扫描图形。

在电子显微镜当中，以上两种偏转技术均有运用，磁偏转技术应用更为广泛。磁偏转技术应用在电子显微镜成像中具有结构参数容忍度高，控制信号处理简单，扫描场畸变低等特点；然而，磁偏转受到扫描线圈磁滞效应的影响，扫描速度受到限制，无法应用在扫描速度需求更高的技术中。而静电偏转是利用电场和电子间的静电相互作用，无滞后效应，能够实现很高的扫描速度，例如点扫描速度能够达到200MHz以上。静电偏转技术难点除了偏转器结构设计外，主要在于多路偏转电压扫描信号的高速生成。静电偏转所需要的偏转电压往往高于100～200V，对于高能电子束将达到千伏量级。如何在静电偏转器各个偏转电极上施加所需的高压偏转信号，如何实现高压偏转信号的控制，从而生成基于静电偏转器的电子束扫描控制信号，是静电偏转器应用中的关键技术。

发明内容

为了在电子束曝光机系统中实现电子束静电偏转器的应用，本发明提出了一种电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统及其控制方法，作为电子束静电偏转器的控制系统，实现电子束高压扫描信号的高速生成和控制，进而实现电子束的精确扫描定位。

本发明的一个目的在于提出一种电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统。

图形扫描发生器属配合本发明的电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统使用的其他部件。电子束静电偏转器应用于电子束曝光机系统中，电子束静电偏转器包括上静电偏转器和下静电偏转器，上静电偏转器和相应的下静电偏转器组合为一对，每一个上静电偏转器和下静电偏转器分别包括一组或多组偏转电极，每一组偏转电极对应四个偏转电极。对于一对上静电偏转器和相应的下静电偏转器的每一组偏转电极采用一套电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统。

本发明的电子束曝光机用电子束静电偏转器控制系统包括：主控制器、静电偏转信号控制器和静电偏转信号发生器；其中，主控制器根据静电偏转器控制系统预定义的通讯协议发送顶层控制指令至静电偏转信号控制器；静电偏转信号控制器负责对顶层控制指令进行解释和翻译，将顶层控制指令编译成静电偏转信号发生器能够接收的底层控制信号，再将底层控制信号发送至静电偏转信号发生器；由静电偏转信号发生器执行底层控制信号，生成与电子束静电偏转器各个偏转电极上相应的扫描偏转电压信号，输入至电子束静电偏转器；

主控制器采用具有通讯接口的计算机，内部设置有相应的顶层控制程序；顶层控制程序根据用户控制命令，将通讯协议编制生成顶层控制指令，将顶层控制指令实时发送至计算机的通讯接口，传输至静电偏转信号控制器；