电子束曝光机说明书

VOYAGER
普通用户操作说明和高级用户维护细则（20171212 整理）
一、普通用户进入：
Raith service administer 和Voyager 的工作界面是常开的。

用户不再细分，统一用管理员指定电压/光阑组合进行操作。

50KeV 对于A2 950K/200K的PMMA Area Dose 最佳值342.5μC/cm2, 500也可以。

1.找样品和设置基本条件
(a)检查样品室内有无样品，若有则unload sample（耗时8分钟，界面不
能有其它操作）。

进样：更换新乳胶手套，使用塑料镊子和标配样品盒，将样品夹到1-6号夹子下方，然后连带holder放入导轨，放下样品盖。

然后点击load（通过机柜或voyager工作界面均可），直至自检结束。

(b)在XYZ坐标系，Z栏输入18, 单位mm，absolute状态，然后点击go.
(c)File/open sample holder map/150 mm USH holder.
(d)加高压：在Column control状态栏中选择EHT/Mode（LC，MC，HMC，HC）
/Apr搭配组合，点击状态栏上方激活按钮。

(e)开CCV：在Column control状态栏下方右键CCV，选择open.
2.检查样品上方各区的聚焦/像散情况
(a)Height control/sample/USH
(b)Stage Control/position/Align Foc/stigmator/go
(c)打开Voyager的工作界面上方扫描按钮，调节joystick的Z轴（调样品台
高度）初步聚焦。

(d)打开voyager的工作界面上方齿轮1，Beam/focus进行单区自动聚焦。

(e)打开齿轮2，输入3，点击go，将会自动调3*3共9个图，执行完毕，在
Column control界面点击保存按钮。

说明：如果此步执行完毕，9个图都比较清晰，可以直接进入第3步，无需再做下边的像散及全场校准步骤。

补充：像散和全场校准：
(a)打开齿轮1，Beam/stigmatior，开始自动调节像散，此过程可以同步手动辅
以亮暗/对比度调节。

(b)齿轮1，点击Field /focus，自动结束后，再点击Field /stigmator，最后Field
/focus，结束后在Column control界面点击保存按钮。

3.测束流
(a)Voyager右侧状态栏进入Beam current 界面，选择Faraday cup on holder 点
击measure
(b)Parameter一栏输入相应的step size 和dose等参量。

4.矫写场（型变形校准）
(a)Stage control/ position/chessy/go （注意此时sample也是USH状态）
(b)Write alignment 界面点击Reset键，目的清除上一次校准结果。

(c)齿轮1，点击position fine，此布如果效果不好，可以补充一步positon corse
自动结束后，点击position final，结束后，在该界面图片上方检查status/FOM 值，小于14，即可用，最佳值曾小于4。

越小越好。

(d)Column control界面点击保存按钮。

5.Level 用户sample
(a)Height control界面sample 选择用户对应夹子。

(b)在基片三个比较远的位置上插旗：点击level界面蓝色旗，然后鼠标移动到
基片相应位置，再点击左键，点击read，即完成插旗。

(c)点击center
(d)点击level，系统自动移动到第一个旗子位置，手动调节focus（在focus任
务条上边左键按住左右拖动直到图像清晰，然后accept，系统自动到第二点，第三点，操作雷同。

补充说明：
如果系统提示错误，说明样品太小，在Height control界面选sample/USH，即回到系统默认水平状态。

如果每个旗子部位没有mark，衬底也不容易看清楚，可以打开Voyager左下方隐藏的CCD control界面，此时每到一个旗子部位，调节focus直到CCD 信号高于基准线。

然后accept。

(e)Level执行完毕后，需要在focus任务条上方按E，然后输入20（对于50KeV
工作距离需要一直保持20mm，对于30KeV需要一直保持20.17mm，对于20KeV需要一直保持24mm），然后点击enter键。

6. A. 对于非套刻情况曝光，执行打点并自动写场校准
(a)打点：在用户基片要曝光的位置附近，点击Voyager上方状态栏的打点按
钮，两三次，辅以方法二，打开状态栏上方的Beam Blank持续扫描半分钟，也可以ctrl+B，此时Blank会频繁开关，该方法可以加快打点速度。

(b)Joystick+Z 聚焦，再打点，直到打点直径小于40nm（tool中的），越小越
好。

也可以辅以齿轮1中的自动focus。

(c)Write alignment
在打点（两三个点，有大小，但不能对称）位置，Voyager/XY-UV图标scan manager中选择Writefield Alignment Procedure/WF-Auto ALWF 1μm Marks 右键Execute。

备注：在Voyager下边状态栏的翻页图标进入Raith Protocol Tool可以检查写场校准结果，要求只有末位变化，最佳接近1的浮动，Delta rot末位小于3.
(d)在Voyager右侧电子枪状态界面下writefield Manager中点击save键保存校
准结果。

(e)到Voyager右侧电子枪column control中点击保存
B．对于套刻情况曝光
(a) Voyager 右侧XY-UV图标下进入stage control界面, 定原点。

在angle
correction界面，read左下角，手动移到右下角，点击read，最后点adjust。

(b) 三点矫正：找到片子上第一个mark，将global坐标切换成local坐标，在
三点坐标中输入GDSII图形坐标UV值，点击read，adjust。

依次输入第二个和第三个mark的UV值，点击read，adjust。

分别Drive到三点，单扫模式，ctrl+右键，将样品移到中心位置，分别二次read并adjust。

7. 曝光：
(a) 打开Voyager/File/new positionlist从Voyager右侧状态栏GDSII图标界面打开
预先拷贝到桌面shortcut GDSII文件夹中的GDSII图形。

(b) 依次拖入曝光图形到positionlist中，选择working area，点击position
对于套刻的情况，拖入曝光层之前，前边加1条63层manual mark, working
area 和position同曝光层设置方法。

为了精确，还可以在63层和曝光层中间加一层61层line scan.
(c) 在positionlist界面点击Insert a newpositionlist after current图标，在工作条
下边添加一条item，输入打点位置或者样品左下角位置）
说明：此步仅适用于曝光完毕不及时取样品以防散射电子打到曝光区的情况。

(d) 检查exposure parameter （原则：Dwell time > 100ns）
(e) 检查曝光设计和时间Voyager 状态栏Filter/Pattern Consistency check/Run.
(f) Voyager状态栏上方Scan/from current此时曝光从标记item开始执行后边的所有item。

8. unload样品
如果不出样，确保检查电压在50KeV档，CCV左键切换成OFF。

如果出样，点击状态栏上方出样图标，此时CCV自动关闭。

特别申明：30KeV和20KeV的调节方法有别于50KeV，如果此次demo样品测试结果表明三个电压档都对样品没有损伤，以后就不再允许用户切换电压，此说明书不包含该部分的操作方法。

该设备最佳状态就是50KeV，最高分辨率，最大电流和曝光速度。

9. 特殊曝光模式FBMS（适用于波导类的长沟道无写场拼接曝光）
(a) 画图
a-1）在GDSII Database中create new database, 其中database unit默认值1nm，该设备最大精度0.5nm.
a-2）路径类：从Voyager 状态栏上方，Add/FBMS/path，在database中左键确认起始点，按ctrl打直路径，右键确定终点。

在路径上方右键选property，可以编辑起始点、终点、line width和layer。

也可以add note 输入坐标，可以延长该路径。

曲线路径画法：Attribute：□√Arc curvature值即是冠的高度。

a-2）circle类：从Voyager 状态栏上方，Add/FBMS/circle （比一般写场大）(b) 参数设置
点击手型按钮，Enhanced Parameter setting/FBMS
输入参量，step size 如：0.01
Calculation width 如：1μm 即所画图形中最小线宽值
Cycle time通过计算得到。

Pattern Parameter/□√FBMS Areas
点击计算器按钮，Area Dose 输入500
自动计算stage speed 得0.09mm/s (原则需要< 0.2mm/s)
(c)measurement current
(d)position/auto focus stig/go 齿轮1，执行auto focus/stig
(e)检查chessy
(f)Auto WF alignment（可不做）
(g)拖入曝光层，检查参数，曝光。

10. 特殊曝光模式MBMS
(a) 画图：
a-1) GDSII database中新建一层，编辑base element，比如小circle，star。

a-2) 再建一层工作层，Add/MBMS path 在工作层内左键定起始点，ctrl打直路径，再左键定终点。

a-3) 在路径上方右键property编辑
起始点、终点坐标
Base element：右侧下拉选择插入的base element
Pitch parallel to the path输入路径内插满base element的单元间隔值
Pitch perpendicular to the path: 输入周期数
(b) 参数设置
电流一栏pattern parameter □√MBMS elements
进入计算器按钮，□√Equal steps 勾选line or areas
如果选择了area，需要Area step size 输入值如：0.01μm
Area dose 输入500μC/cm2
Area Dwell time 通过右侧计算器计算得到如果选择了line，因为area中计算已经锁定了Dwell time值，此处只需要计算line dose 输入。

Line step size 通过计算得到
最后计算stage speed 如：0.092mm/s (理论要求> 1μm/s )
(c) measurement current
(d) position/auto focus stig/go 齿轮1，执行auto focus/stig
(e) 检查chessy
(f) Auto WF alignment （可不做）
(g) 拖入曝光层，检查参数，曝光。