JPS6367742B2 - - Google Patents
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- JPS6367742B2 JPS6367742B2 JP56080761A JP8076181A JPS6367742B2 JP S6367742 B2 JPS6367742 B2 JP S6367742B2 JP 56080761 A JP56080761 A JP 56080761A JP 8076181 A JP8076181 A JP 8076181A JP S6367742 B2 JPS6367742 B2 JP S6367742B2
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- Japan
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- electron beam
- beam source
- cone
- light
- cathode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/073—Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電界放射形電子線源に関するもので、
特に露光装置用として好適な薄膜電界放射形のパ
ターン形成用電子線源に関するものである。
特に露光装置用として好適な薄膜電界放射形のパ
ターン形成用電子線源に関するものである。
従来の薄膜電界放射形電子線源行列の代表的構
造の一例を第１図に示す。この種の電子線源につ
いては、シー エー スピント（C.A.Spindt）
等により詳細に報告されている〔“Physical
properties of thin―film field emission
cathodes with molybdenum cones”，J.Appl.
Phys.，Vol.47，No.12，p.5248（1976）参照〕。
造の一例を第１図に示す。この種の電子線源につ
いては、シー エー スピント（C.A.Spindt）
等により詳細に報告されている〔“Physical
properties of thin―film field emission
cathodes with molybdenum cones”，J.Appl.
Phys.，Vol.47，No.12，p.5248（1976）参照〕。
従つてここでは、その構成と動作を簡単に説明
する。
する。
第１図は一部断面を示す斜視図で、１はアノー
ド用電極、２は絶縁層、３は錐体状カソード、４
は導電層電極、５はアノード用電極の開孔であ
る。上記カソード３は導電層電極４上に設けたモ
リブデン（Mo）の錐体（cone）で、例えば
10μmピツチでマトリツクス状に多数のものが排
列されている。導電層電極４は例えば高不純物濃
度の半導体層、もしくはサフアイア基板上に電子
ビーム蒸着で形成したMo層（厚さ0.4μm程度）
等が用いられている。絶縁層２は上記導電層電極
４上に例えば二酸化ケイ素（SiO2）を蒸着等に
より形成（厚さ2μm程度）したものである。アノ
ード用電極１は上記絶縁層２上に電子ビーム蒸着
等で形成したMo層（厚さ0.4μm程度）が用いら
れホトリソグラフイによつてカソードに対向する
開孔５（径2μm程度）が設けられている。上記ア
ノード用電極１と導電層電極４上に設けたカソー
ド３間に電圧印加すると、カソード尖端より強電
界（＞107V／cm）により電子放射が得られる。
ド用電極、２は絶縁層、３は錐体状カソード、４
は導電層電極、５はアノード用電極の開孔であ
る。上記カソード３は導電層電極４上に設けたモ
リブデン（Mo）の錐体（cone）で、例えば
10μmピツチでマトリツクス状に多数のものが排
列されている。導電層電極４は例えば高不純物濃
度の半導体層、もしくはサフアイア基板上に電子
ビーム蒸着で形成したMo層（厚さ0.4μm程度）
等が用いられている。絶縁層２は上記導電層電極
４上に例えば二酸化ケイ素（SiO2）を蒸着等に
より形成（厚さ2μm程度）したものである。アノ
ード用電極１は上記絶縁層２上に電子ビーム蒸着
等で形成したMo層（厚さ0.4μm程度）が用いら
れホトリソグラフイによつてカソードに対向する
開孔５（径2μm程度）が設けられている。上記ア
ノード用電極１と導電層電極４上に設けたカソー
ド３間に電圧印加すると、カソード尖端より強電
界（＞107V／cm）により電子放射が得られる。
上述した従来の電子線源は、その構造からも明
らかなように多数のカソード尖端から同時に電子
放射が行なわれるものであり、大電流ビームを作
るには適しているが、露光装置用電子線源等への
用は不可能であつた。
らかなように多数のカソード尖端から同時に電子
放射が行なわれるものであり、大電流ビームを作
るには適しているが、露光装置用電子線源等への
用は不可能であつた。
本発明は個々のカソードからの電子放射をそれ
ぞれ独立して制御できる構造の薄膜電界放射形パ
ターン形成用電子線源を提供することを目的と
し、それによつて露光装置等への応用を可能なら
しめたものである。
ぞれ独立して制御できる構造の薄膜電界放射形パ
ターン形成用電子線源を提供することを目的と
し、それによつて露光装置等への応用を可能なら
しめたものである。
上記の目的を達成するために本発明の薄膜電界
放射形電子線源では、カソードとなるMoの錐体
を光導電層上に設ける、アノード用電極を光導電
層を介して個別にカソード尖端に対向して配設し
た構造とし、カソード又はアノードへの電圧印加
が所望の位置への光の照射により上記光導電層制
御して個別にスイツチングされるように構成し
た。
放射形電子線源では、カソードとなるMoの錐体
を光導電層上に設ける、アノード用電極を光導電
層を介して個別にカソード尖端に対向して配設し
た構造とし、カソード又はアノードへの電圧印加
が所望の位置への光の照射により上記光導電層制
御して個別にスイツチングされるように構成し
た。
以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明の電子線源の一実施例で、その
一部断面形状を示した斜視図である。図におい
て、前出のものと同一符号のものは同一または均
等部分を示すものとする。６は光導電層、７は光
を通す導電層電極である。光を通す導電層電極７
の下には、光を通す基板（図示せず）が通常設置
されている。上記光導電層６には三硫化アンチモ
ン，硫化鉛、硫化カドミウム等を、光を通す導電
層電極７には二酸化錫，二酸化チタン，金などの
薄膜などを使用する。これを動作するにはカソー
ド３の近傍の光導電層６へ光を通す導電層電極７
の側から光を光学レンズで縮小投影し、光導電層
６における照射部分の抵抗を少なくすることによ
つて光を通す導電層電極７とカソード３とを導通
させてカソード３とアノード用電極１の間に電圧
を加え、カソード３の先端からエミツシヨン電流
を取り出す。したがつて光の点滅によつて高密度
電界放射形電子線源行列の各電子線源を独立に作
動させることができる。また照射光の強度によつ
てエミツシヨン電流を制御できる。
一部断面形状を示した斜視図である。図におい
て、前出のものと同一符号のものは同一または均
等部分を示すものとする。６は光導電層、７は光
を通す導電層電極である。光を通す導電層電極７
の下には、光を通す基板（図示せず）が通常設置
されている。上記光導電層６には三硫化アンチモ
ン，硫化鉛、硫化カドミウム等を、光を通す導電
層電極７には二酸化錫，二酸化チタン，金などの
薄膜などを使用する。これを動作するにはカソー
ド３の近傍の光導電層６へ光を通す導電層電極７
の側から光を光学レンズで縮小投影し、光導電層
６における照射部分の抵抗を少なくすることによ
つて光を通す導電層電極７とカソード３とを導通
させてカソード３とアノード用電極１の間に電圧
を加え、カソード３の先端からエミツシヨン電流
を取り出す。したがつて光の点滅によつて高密度
電界放射形電子線源行列の各電子線源を独立に作
動させることができる。また照射光の強度によつ
てエミツシヨン電流を制御できる。
次に、上記本発明の電子線源の製造方法を第３
図を用い、その工程順に図面と対応させて説明す
る。主要製造工程は前述した従来のものとほとん
ど同じである。
図を用い、その工程順に図面と対応させて説明す
る。主要製造工程は前述した従来のものとほとん
ど同じである。
(a)：光を通す基板（例えばガラス）８上に、例え
ば金の薄膜蒸着して光を通す導電層電極７を形
成し、その上に光導電層（例えばSb2S3層蒸着
する。）６と、絶縁層（例えばSiO2）２を約１
〜2μmの厚さに形成し、更にその上にMoを0.4
〜0.5μmの厚さに電子ビーム蒸着で積層し、ア
ノード用電極１を形成する。その後レジスト塗
布しホトリソグラフイによつてアノード用電極
１にカソードに対向する径約2μmの開孔５をマ
トリツクス状に配設し、更にその開孔５を通し
絶縁層２に光導電層６に達する穴をエツチング
によつて形成する。
ば金の薄膜蒸着して光を通す導電層電極７を形
成し、その上に光導電層（例えばSb2S3層蒸着
する。）６と、絶縁層（例えばSiO2）２を約１
〜2μmの厚さに形成し、更にその上にMoを0.4
〜0.5μmの厚さに電子ビーム蒸着で積層し、ア
ノード用電極１を形成する。その後レジスト塗
布しホトリソグラフイによつてアノード用電極
１にカソードに対向する径約2μmの開孔５をマ
トリツクス状に配設し、更にその開孔５を通し
絶縁層２に光導電層６に達する穴をエツチング
によつて形成する。
(b)：上記工程を経た基板を真空蒸着装置の回転テ
ーブルに乗せ、表面に対し垂直な面で回転させ
ながら、斜め方向からアルミニウム（もしくは
SuO2）を蒸着し前記Mo層（アノード用電極
１）の開孔５の径を縮小させる。
ーブルに乗せ、表面に対し垂直な面で回転させ
ながら、斜め方向からアルミニウム（もしくは
SuO2）を蒸着し前記Mo層（アノード用電極
１）の開孔５の径を縮小させる。
(c)：上記開孔の上方、垂直方向よりMoを電子ビ
ーム蒸着する。この工程により、開孔５は引続
き径を縮小するが、それと同時に光導電層６上
に錐体（カソード３）が形成される。
ーム蒸着する。この工程により、開孔５は引続
き径を縮小するが、それと同時に光導電層６上
に錐体（カソード３）が形成される。
(d)：上記工程後、アノード用電極１上のレジスト
膜及び錐体形成のために堆積されたアルミニウ
ム（もしくはSiO2）膜、Mo膜を溶解除去す
る。
膜及び錐体形成のために堆積されたアルミニウ
ム（もしくはSiO2）膜、Mo膜を溶解除去す
る。
以上の工程により本発明の電子線源が得られ
る。第４図は本発明の第２の実施例で、その一部
断面形状を示した斜視図である。９はアノード用
共通端子、１０はアノード用個別電極、１１は光
導電性物質、１２は光を通す絶縁層である。アノ
ード用共通端子９とアノード用個別電極１０には
Moなど導電性金属を、光導電性物質１１には三
硫化アンチモン、硫化鉛、硫化カドミウムなど
を、光を通す絶縁層１２にはSiO2などを使用す
る。これを動作するにはアノード用個別電極１０
の近傍の光導電性物質１１へ光を通す導電層電極
７の側から光を縮小投影し、該光導電性物質１１
を高抵抗から導電性に変えてアノード用個別電極
１０に電圧を加え、該電圧によつてカソード３の
先端からエミツシヨン電流を取り出す。したがつ
て光の点滅によつて高密度電界放射形電子線源行
列の各電子線源を独立に作動させることができ
る。
る。第４図は本発明の第２の実施例で、その一部
断面形状を示した斜視図である。９はアノード用
共通端子、１０はアノード用個別電極、１１は光
導電性物質、１２は光を通す絶縁層である。アノ
ード用共通端子９とアノード用個別電極１０には
Moなど導電性金属を、光導電性物質１１には三
硫化アンチモン、硫化鉛、硫化カドミウムなど
を、光を通す絶縁層１２にはSiO2などを使用す
る。これを動作するにはアノード用個別電極１０
の近傍の光導電性物質１１へ光を通す導電層電極
７の側から光を縮小投影し、該光導電性物質１１
を高抵抗から導電性に変えてアノード用個別電極
１０に電圧を加え、該電圧によつてカソード３の
先端からエミツシヨン電流を取り出す。したがつ
て光の点滅によつて高密度電界放射形電子線源行
列の各電子線源を独立に作動させることができ
る。
本実施例の電子線源の製造方法は、前述した第
１の実施例の場合に準じて行なわれるが、アノー
ド用個別電極１０取り巻く光導電性物質１１は最
終工程〔第３図ｄ〕のレジスト除去前に、ホトリ
ソグラフイにより光を通す絶縁層１２に達する穴
明けと、光導電性物質を蒸着することにより形成
される。
１の実施例の場合に準じて行なわれるが、アノー
ド用個別電極１０取り巻く光導電性物質１１は最
終工程〔第３図ｄ〕のレジスト除去前に、ホトリ
ソグラフイにより光を通す絶縁層１２に達する穴
明けと、光導電性物質を蒸着することにより形成
される。
以上説明した両実施例とも、高密度電界放射形
電子線源行列に対応した光源行列の光源として発
光ダイオードまたはレーザ・ダイオード使用し、
個々の光源を同期を取つて点滅することによつて
二次元パターンを発生させ、時間的に変化するパ
ターンを光学レンズで高密度電界放射形電子線源
行列の所定の位置へ縮小投影し、各電子線源を個
別に動作させる。電子線源の不安定な間、すなわ
ち光源の立上り、立下り、およびエミツシヨンの
立上りに要する間は、電子線源行列から発生した
エミツシヨン電流をブランカーにより遮へいし、
総ての電子線源のエミツシヨン電流が安定な場合
のみ電子ビームによる一括露光行う。電磁レンズ
または静電レンズで電子ビーム・パターンの倍率
を変化するこによつて所定のパターン分解能を出
し、デフオーカスの程度によつて隣接する最小パ
ターン間の接続を最適とする。最小パターンの電
流密度が不足する場合はＮ×Ｎ個の電子線源で最
小パターン構成すればよい。ただしＮ＝２，３，
４，……。このとき倍率は１／Ｎに縮小しなけれ
ばならない。
電子線源行列に対応した光源行列の光源として発
光ダイオードまたはレーザ・ダイオード使用し、
個々の光源を同期を取つて点滅することによつて
二次元パターンを発生させ、時間的に変化するパ
ターンを光学レンズで高密度電界放射形電子線源
行列の所定の位置へ縮小投影し、各電子線源を個
別に動作させる。電子線源の不安定な間、すなわ
ち光源の立上り、立下り、およびエミツシヨンの
立上りに要する間は、電子線源行列から発生した
エミツシヨン電流をブランカーにより遮へいし、
総ての電子線源のエミツシヨン電流が安定な場合
のみ電子ビームによる一括露光行う。電磁レンズ
または静電レンズで電子ビーム・パターンの倍率
を変化するこによつて所定のパターン分解能を出
し、デフオーカスの程度によつて隣接する最小パ
ターン間の接続を最適とする。最小パターンの電
流密度が不足する場合はＮ×Ｎ個の電子線源で最
小パターン構成すればよい。ただしＮ＝２，３，
４，……。このとき倍率は１／Ｎに縮小しなけれ
ばならない。
第５図は高密度電界放射形電子線源行列の一部
に作成したパターンの一例であつて、１３は“オ
ン状態”の電子線源、１４は“オフ状態”の電子
線源である。“オン状態”はエミツシヨン電流が
出ている状態であり、“オフ状態”はエミツシヨ
電流が出ていない状態である。第５図のパターン
は“IC”いう文字パターンであるが、各電子線
源の“オン―オフ”は任意に制御できるので任意
のパターンを発生できる。
に作成したパターンの一例であつて、１３は“オ
ン状態”の電子線源、１４は“オフ状態”の電子
線源である。“オン状態”はエミツシヨン電流が
出ている状態であり、“オフ状態”はエミツシヨ
電流が出ていない状態である。第５図のパターン
は“IC”いう文字パターンであるが、各電子線
源の“オン―オフ”は任意に制御できるので任意
のパターンを発生できる。
以上説明したように、本発明の電子線源は、ス
イツチングを光で行なうため非接触スイツチとな
ることと、その光スポツト領域をその光の波長程
度にまで狭くできることから個別作動用の電子線
源行列における配列のピツチを短縮できるという
利点がある。また二次元的に電子ビームのパター
ン発生できるから露光時間を短縮できるという利
点がある。なお電子線源が電界放射形であるから
デフオーカスによるパターンのボケは少ない。
イツチングを光で行なうため非接触スイツチとな
ることと、その光スポツト領域をその光の波長程
度にまで狭くできることから個別作動用の電子線
源行列における配列のピツチを短縮できるという
利点がある。また二次元的に電子ビームのパター
ン発生できるから露光時間を短縮できるという利
点がある。なお電子線源が電界放射形であるから
デフオーカスによるパターンのボケは少ない。
第１図は従来の薄膜電界放射形電子線源行列の
一部断面を示す斜視図、第２図及び第４図はそれ
ぞれ本発明の電子線源の実施例で、その一部断面
を示した斜視図、第３図ａ〜ｂは本発明の電子線
源の製造工程説明図、第５図は本発明のパターン
形成用電子線源の一部に作成したパターンの例を
示す平面図である。 １…アノード用電極、２…絶縁層、３…錐体状
カソード、４…導電層電極、５…開孔、６…光導
電層、７…光通す導電層電極、８…光通す基板、
９…アノード用共通端子、１０…アノード用個別
電極、１１…光導電性物質、１２…光を通す絶縁
層、１３…“オン状態”の電子線源、１４…“オ
フ状態”の電子線源。
一部断面を示す斜視図、第２図及び第４図はそれ
ぞれ本発明の電子線源の実施例で、その一部断面
を示した斜視図、第３図ａ〜ｂは本発明の電子線
源の製造工程説明図、第５図は本発明のパターン
形成用電子線源の一部に作成したパターンの例を
示す平面図である。 １…アノード用電極、２…絶縁層、３…錐体状
カソード、４…導電層電極、５…開孔、６…光導
電層、７…光通す導電層電極、８…光通す基板、
９…アノード用共通端子、１０…アノード用個別
電極、１１…光導電性物質、１２…光を通す絶縁
層、１３…“オン状態”の電子線源、１４…“オ
フ状態”の電子線源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光を通す導電層電極と、該導電層電極上に形
成した光導電層と、該光導電層に底面が接しかつ
各々が電気的に絶縁されて配列された複数個の錐
体状カソードと、該錐体状カソードの中心と大略
中心を同じくする複数個の開孔を設けかつ錐体状
カソードの各頂点を取り囲むように電気的に分離
して設置したアノード用電極とを有してなる複数
個の電子線源を備えた電界放射形電子線源行列を
構成し、さらに、個々の電子線源に対応するよう
に発光素子を配置し、所定位置の該発光素子を点
滅してその像を前記電界放射形電子線源行列の光
を通す導電層電極側から所定の錐体状カソード近
傍の光導電層に結ばせ、上記光を通す導電層電極
と錐体状カソードを導通させ、該錐体状カソード
とアノード用電極の間に電圧を加え所定の電子線
源から電子を放出させることを特徴とするパター
ン形成用電子線源。 ２ 光を通す導電層電極と、該導電層電極上に形
成した複数個の錐体状カソードと、該錐体状カソ
ードの中心と大略中心を同じくする開孔を有し錐
体状カソードの各頂点を取り囲むように電気的に
分離して光を通す絶縁層上に設置した複数個のア
ノード用個別電極と、個々の該アノード用個別電
極と電気的に分離され光を通す絶縁層上に設置し
たアノード用共通端子と、該共通端子と上記アノ
ード用個別電極とをつなぐ光導電性物質とを有し
てなる複数個の電子線源を備えた電界放射形電子
線源行列を構成し、さらに、個々の電子線源に対
応するように発光素子を配置し、所定位置の該発
光素子を点滅してその像を前記電界放射形電子線
源行列の光を通す導電層電極側から所定の錐体状
カソードの近傍の光導電性物質に結ばせ、上記ア
ノード用個別電極と共通端子とを導通させ、該ア
ノード用個別電極と錐体状カソード間に電圧を加
え所定の電子線源から電子を放出させることを特
徴とするパターン形成用電子線源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080761A JPS57196461A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Electron-ray source for pattern formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080761A JPS57196461A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Electron-ray source for pattern formation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196461A JPS57196461A (en) | 1982-12-02 |
| JPS6367742B2 true JPS6367742B2 (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=13727394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56080761A Granted JPS57196461A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Electron-ray source for pattern formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57196461A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07111944B2 (ja) * | 1987-04-28 | 1995-11-29 | キヤノン株式会社 | 荷電ビ−ム装置 |
| JP2595882B2 (ja) * | 1993-11-29 | 1997-04-02 | 日本電気株式会社 | 電子線露光装置 |
| JP2615411B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1997-05-28 | 工業技術院長 | 多重電子ビーム照射装置および照射方法 |
| JP5590485B2 (ja) * | 2010-03-02 | 2014-09-17 | 国立大学法人東北大学 | 光スイッチング電子源及びそれを用いた電子線描画装置 |
-
1981
- 1981-05-29 JP JP56080761A patent/JPS57196461A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57196461A (en) | 1982-12-02 |
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