DE69400562T2 - Herstellungsverfahren für Mikrospitzenkaltkathoden - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines Herstellungsverfahrens für Mikrospitzenkaltkathoden. Sie ermöglicht, die Gleichmäßigkeit und/oder die Reproduzierbarkeit der Emission der Mikrospitzenkathoden zu verbessern und die Herstellungsspannungen bzw. -zwänge zu lockern.
• Die Mikrospitzen-Emissionskathoden sind Elektronenquellen, die insbesondere auf dem Gebiet der optischen Anzeige und vor allem für flache Bildschirme benutzt werden. Sie können auch in Elektronenkanonen oder noch in Unterdruckmessern eingesetzt werden.
• Das Dokument FR-A-2 593 953 beschreibt ein Herstellungsverfahren einer Kathodolumineszenz-Anzeigevorrichtung, erregt durch Feldemission. Die Elektronenquelle ist eine Mikrospitzenkathode, abgeschieden auf einem Glassubstrat und mit einer Matrixstruktur.
• Die Dokumente FR-A-2 623 013 und FR-A-2 663 462 beschreiben Verbesserungen dieser Mikrospitzenkathode. Sie beziehen sich insbesondere auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Emission, indem sie den Strom in den Spitzen begrenzen, die am meisten emittieren. Dieses Resultat wird erzielt durch die Einführung eines Widerstands in Serie mit den Mikrospitzen. Dieser Widerstand wird gebildet durch eine resistive Schicht, kontinuierlich oder nicht. Die Figur 1 stellt schematisch eine bekannte Mikrospitzen-Emissionskathoden-Elektronenquelle dar, detailliert beschrieben in dem vorerwähnten Dokument FR-A-2 623 013. Diese Quelle hat eine Matrixstruktur und umfaßt eventuell auf einem Substrat 2, z.B. aus Glas, eine dünne Schicht 4 aus Siliciumdioxid. Auf dieser Siliciumdioxidschicht 4 sind eine Vielzahl von Elektroden 5 in Form von parallelen leitfähigen Streifen ausgebildet, die die Rolle von Kathodenleitern spielen und die Spalten der Matrixstruktur bilden. Die Kathodenleiter sind überzogen mit einer resistiven Schicht 7, die durchgehend sein kann (außer an den Enden, um die Verbindung der Kathodenleiter mit den Vorspannungseinrichtungen 20 zu ermöglichen). Eine elektrisch isolierende Schicht 8 aus Siliciumdioxid bedeckt die resistiven Schichten 7. Über der isolierenden Schicht 8 sind eine Vielzahl Elektroden 10 ausgebildet, ebenfalls in Form von parallelen leitfähigen Streifen. Diese Elektroden 10 sind senkrecht zu den Elektroden 5 und spielen die Rolle von Gittern, die die Zeilen der Matrixstruktur bilden. Eine resistive Schicht kann eventuell über oder unter den Elektroden 10 abgeschieden werden.
• Das Dokument EP-A-0 461 990 schlägt die Verwendung von Elektroden (Z.B. die Kathodenleiter) in Gitterform vor, so daß die Mikrospitzen in den Gitteröffnungen dieser Elektroden angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration hängt der Durchbruchs- bzw. Überschlagswiderstand in erster Linie nicht mehr von der Dicke der resistiven Schicht ab, sondern von dem Abstand zwischen dem Kathodenleiter und der Mikrospitze.
• Eine weitere Verbesserung bei diesen Mikrospitzenkathoden schlägt das Dokument EP-A-0 558 393 im Namen des vorliegenden Erfinders vor. Diese Verbesserung besteht darin, die Kurzschlußrisiken zwischen den Zeilen und Spalten durch die Mikrospitzen zu reduzieren. Dazu reduziert man maximal die Überdeckungszonen der beiden Elektrodenserien. Dies wird durch die beigefügten Zeichnungen 2 und 3 veranschaulicht.
• Die Figur 2 ist eine schematische Draufsicht der Elektronenquelle, und die Figur 3 ist ein vergrößerter Schnitt entsprechend der Achse III-III der Figur 2. Diese Matrixstruktur umfaßt ein Substrat 1, z.B. aus Glas, und eventuell eine dünne Siliciumdioxidschicht 6. Auf der Siliciumdioxidschicht 6 ist eine Serie paralleler Elektroden 3 ausgebildet, jede eine Gitterstruktur aufweisend und die Rolle von Kathodenleitern spielend. Dies sind die Spalten der Matrixstruktur.
• Die Kathodenleiter 3 sind überzogen von einer resistiven Schicht 9 aus Silicium und einer isolierende Schicht 11 aus Siliciumdioxid. Über der isolierenden Schicht 11 ist eine weitere Serie paralleler Elektroden ausgebildet, ebenfalls eine durchbrochene aber unterschiedliche Struktur aufweisend, konstruiert um die Überdeckungszonen mit den Kathodenleitern zu minimieren. Diese Elektroden sind senkrecht zu den Kathodenleitern und bilden die Gitter. Dies sind die Zeilen der Matrixstruktur.
• Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Detail eines der Gitter der Vorrichtung. Das Gitter, welches das Gesamtbezugszeichen 13 trägt, umfaßt parallele Leiterbahnen 14, die sich mit anderen parallelen Leiterbahnen 15 parallel schneiden. An den Schnittpunkten der Leiterbahnen 14 und 15 weist das Gitter verbreiterte Zonen 17 auf, hier von quadratischer Form. Man sieht in Figur 2, daß die Überdeckungszonen 16 der Kathodenleiter 3 und der Leiterbahnen 14 und 15 des Gitters eine sehr geringe Fläche haben. Die verbreiterten Zonen 17 befinden sich in der Mitte der die Kathodenleiter bildenden Maschen.
• In den Kreuzungszonen der Kathodenleiter und der Gitter sind in der Dicke des Gitters und der Isolierschicht 11 Mikrolöcher 18 ausgebildet. Die Mikrospitzen 19 sind in diesen Löchern abgeschieden und ruhen auf der resistiven Schicht 9. Eine Einheit aus Mikroloch und Mikrospitze bildet einen Elektronen-Mikroemitter. Die Mikroemitter besetzen die zentralen Bereiche der Maschen des Gitters des Kathodenleiters und die verbreiterten und quadratischen Zonen 17 des Gitters. In dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Fall umfaßt jedes der Gitter des Kathodenleiters oder jede verbreiterte Zone des Gitters 16 Mikroemitter.
• Die Abmessungen der Mikroemitter werden optimiert, um die beste Emission zu erhalten. Es handelt sich um den Durchmesser, die Geometrie der Spitzen, die Dicke der Isolierschicht und die Dicke des Gitters. Der Emissionsstrom hängt nämlich sehr von diesen Abmessungen ab. Er ist umgekehrt proportional zum Durchmesser der Löcher. Er ist optimal, wenn die Löcher kreisrund sind, und nimmt ab, wenn die Löcher diese Kreisform verlieren, z.B. wenn sie oval werden. Der Emissionsstrom ist noch optimal, wenn die Spitze der Mikrospitzen sich innerhalb der Dicke des Gitterleiters befindet. Er nimmt sehr schnell ab, wenn die Spitzen hoch sind und über das Gitter hinausragen oder wenn sie niedrig sind und ihre Spitze sich unterhalb des Gitters befindet. Die Lage der Spitze der Punkte ist abhängig von der Dicke der Isolierschicht, in die die Löcher geätzt sind, und von der Geometrie der Spitzen, vor allem von dem Winkel des Konus, den sie bilden.
• Wenn beispielsweise die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
• - Dicke der Isolierschicht 11 1µm,
• - Durchmesser der Löcher 18 = 1,3µm,
• - Molybdänspitzen 19, abgeschieden durch Verdampfung, senkrecht zu Oberfläche,
• - Dicke des Gitters in der verbreiterten Zone = 0,4µm,
• dann befindet sich die Spitze der Mikrospitze innerhalb der Dicke des Gitters.
• Trotz der Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Emission, die man durch die in den oben angeführten Dokumenten vorgeschlagenen Verbesserungen erreicht hat, wurden Inhomogenitäten festgestellt, verbunden mit Fehlern in der Struktur der Mikrospitzenkathoden. Diese Fehler können durch Mängel der Herstellungsverfahren der Mikroemitter verursacht werden. Sie können ebenfalls durch eine mangelhaften Planheit des Substrats verursacht werden, auf dem man die Kathode herstellt.
• Unter den festgestellten Fehlern kann man nennen:
• - die mangelhafte Gleichmäßigkeit des Durchmessers oder der Form der Mikrolöcher, oder die schlechte Reproduzierbarkeit dieser Parameter (Durchmesser, Form) von einem Schirm zum nächsten,
• - die schlechte Ausrichtung zwischen den emittierenden Spitzen und den Gittern, so daß gewisse Spitzen nicht emittieren.
• Dies ist zurückzuführen auf die schlechte Kontrolle der Herstellungsparameter und/oder auf die Mängel der benutzten Gerätschaften. Sobald die Spitze der Mikrospitze innerhalb der Dicke des Gitters bleibt und der Durchmesser der Löcher konstant ist, ist der emittierte Strom konstant. Wenn innerhalb einer Kathode oder von einer Kathode zur nächsten der Durchmesser der Löcher unkontrolliert variiert, oder wenn die Spitzen die Dicke des Gitters verlassen, ändert sich der emittierte Strom oder seine Reproduzierbarkeit ist nicht mehr gewährleistet. Das heißt, daß die Emission beeinträchtigt wird, wenn die Herstellungsparameter den zulässigen Toleranzbereich zum Herstellen der für die Mikrospitzen erforderlichen Abmessungen verlassen.
• Nun sind die zur Herstellung der Emissionskathode benutzten Gerätschaften nicht vollkommen und ihre Leistungen sind nur innerhalb einer gewissen Toleranz optimal und reproduzierbar. Wenn diese Toleranz größer ist als die der emittierenden Struktur, werden die Emissionscharakteristika berührt. Andrerseits werden gewisse Fehler durch das Substrat verursacht oder verstärkt, vor allem durch seine mangelhafte Planheit.
• Die Erfindung ermöglicht, diese Nachteile zu beseitigen durch einen Eingriff an einer Maske, die bei der Herstellung der Mikrospitzenkathoden dazu benutzt wird, absichtlich gleichmäßig verteilte Fehler zu erzeugen, einer Periodizität entsprechend, die ausreichend fein ist um sie unsichtbar zu machen, und dies innerhalb eines Bereichs von Abmessungen oder Formen, der ausreichend groß ist, um alle Fehler (absichtliche und unabsichtliche) zu verschlucken.
• Die Erfindung hat also ein Herstellungsverfahren einer Mikrospitzen-Elektronenquelle zum Gegenstand, wobei die Mikrospitzen elektrisch mit wenigstens einem Kathodenleiter verbunden sind und sich in Löchern befinden, die in wenigstens einem Elektronenextraktionsgitter vorgesehen sind, wobei das Verfahren einen Maskierschritt benutzt, um die Löcher des Gitters mittels einer Maske herzustellen, die entsprechende Löcher aufweist und die Löcher der Maske so festgelegte Abmessungen und Formen aufweisen, daß die in dem Gitter hergestellten Löcher theoretisch Abmessungen, Formen und Positionen innerhalb der festgelegten Toleranzen haben und die Spitzen der Mikrospitzen sich dabei innerhalb der Dicke des Gitters befinden, dadurch gekennzeichnet, daß, nach dem Herstellen einer Elektronenquelle nach diesem Verfahren:
• - man bewertet, ob die Quelle eine ausreichend homogene und/oder bei einer anderen Quelle reproduzierbare Emission hat,
• - wenn die Emission der Quelle als inhomogen und/oder nicht reproduzierbar beurteilt wird, man die Fehler feststellt, die die Ursache dieser inhomogenen und/oder nicht reproduzierbaren Emission sind und die zurückzuführen sind auf Formen, Abmessungen oder Positionen von Löchern, die außerhalb der Toleranzen liegen, oder auf die Tatsache, daß die Spitzen der Mikrospitzen sich nicht innerhalb der Dicke des Gitters befinden,
• - man dann die verwendeten Masken korrigiert, um die zukünftigen, durch dieses Verfahren erzeugten Quellen homogen und/oder reproduzierbar zu machen, wobei die Korrektur darin besteht, die Formen und/oder die Abmessungen von wenigstens einer gewissen Anzahl von Löchern zu verändern um die vorhergehend festgestellten Fehler zu kompensieren, indem man absichtlich Fehler und/oder zusätzliche Löcher schafft, gleichmäßig verteilt über die Emissionsfläche, so daß man immer dieselbe Anzahl optimal emittierender Mikrospitzen hat, gleichmäßig verteilt über die Gesamtheit der Quelle. Man verseht unter Reproduzierbarkeit der Emission das Niveau und/oder die Gleichmäßigkeit der Emission.
• Wenn die Fehler auf eine Veränderung außerhalb der Toleranzen des Durchmessers der Löcher des Gitters zurückzuführen sind, korrigiert man die Maske, um sie über ihre gesamte Fläche mit Löchern unterschiedlicher Durchmesser entsprechend einer Verteilung zu versehen, die ermöglicht, diese Herstellungsfehler einzuschließen.
• Wenn die Fehler auf das Vorhandensein von ovalen Löchern zurückzuführen sind, korrigiert man die Maske, um sie auf ihrer gesamten Fläche mit runden Löchern und ovalen Löchern zu versehen, deren Hauptachsen die Richtung der Nebenachsen der ovalen Löcher der mangelhaften Gitter aufweisen, wobei die runden Löcher und die ovalen Korrekturlöcher gleichmäßig gemischt sind in der Maske.
• Wenn die Fehler auf schlechte Positionierung der Löcher in bezug auf das Gitter zurückzuführen sind, erhöht man die Anzahl der Löcher in der Maske derart, daß das Gitter der zukünftigen Quellen mit einer Anzahl Löcher versehen ist, die einer guten Positionierung der Löcher in bezug auf das Gitter entspricht.
• Das Herstellungsverfahren der Löcher kann vorteilhafterweise ein lithographisches Verfahren sein.
• Die Erfindung wird verständlicher und weitere Besonderheiten und Vorteile treten in Erscheinung durch die nachfolgende, beispielhafte und keinesfalls einschränkende Beschreibung, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
• - die Figur 1 stellt schematisch eine Mikrospitzen-Emissionkathoden-Elektronenguelle der bekannten Art dar;
• - die Figuren 2 und 3 zeigen eine Mikrospitzen-Elektronenquelle, bei der die Kathodenleiter und die Gitter eine Netz- bzw. Gitterform aufweisen;
• - die Figuren 4 und 5 stellen Maskenteile dar, wie sie bei der Anwendung des erfindungsgemäßen verbesserten Verfahrens benutzt werden;
• - die Figur 6 zeigt Formen von Löchern, reproduziert in einer Masche der Emissionsstruktur nach der Anwendung des erfindungsgemäßen verbesserten Verfahrens;
• - die Figur 7 zeigt einen Strukturfehler bei einer Mikrospitzen- Elektronenquelle der vorhergehenden Technik;
• - die Figuren 8 und 9 zeigen Resultate, erhalten bei einer Elektronenquelle nach der Anwendung des erfindungsgemäßen verbesserten Verfahrens.
• Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Emissionsstruktur kann vorteilhafterweise durch ein in der Folge kurz resümiertes Verfahren hergestellt werden.
• Auf einem isolierenden Substrat 1, z.B. aus Glas, überzogen mit einer feinen Siliciumdioxidschicht von ca. 1000 Angström scheidet man eine Metallschicht ab, z.B. durch Sputtern. Diese Metallschicht kann eine Niobiumschicht von 2000 Angström Dicke sein.
• In dieser Metallschicht stellt man gitterförmig die Kathodenleiter 3 her. Dies kann mittels Photolithographie und reaktivem lonenätzen geschehen.
• Anschließend scheidet man z.B. durch Sputtern die resistive Schicht 9 aus dotiertem Silicium ab. Die Dicke dieser Schicht kann 5000 Angström betragen.
• Auf der resistiven Schicht 9 scheidet man mittels CVD oder Sputtern eine Isolierschicht 11 ab, z.B. aus Siliciumdioxid. Man benutzt vorzugsweise die CVD-Technik, die ermöglicht, eine Oxidschicht homogener Qualität und konstanter Dicke zu erhalten.
• Auf der Isolierschicht 11 erzeugt man z.B. mittels Vakuumverdampfung eine Niobiumschicht von 400nm Dicke, in der man mittels Photolithographie und reaktivem lonenätzen die Gitterleiter ausbildet.
• Die zur Aufnahme der Mikrospitzen bestimmten Löcher werden durch ein Photolithographieverfahren gebildet. Dazu wird auf den Gitterleitern oder den freigelegten Zonen der Isolierschicht 11 eine Harzschicht ausgebreitet und dann im Ofen getrocknet. Die Harzschicht wird bestrahlt mit ultravioletten Strahlen, durch eine opake Maske, in der Löcher angebracht sind, die den in den Gitterleitern und der Isolierschicht herzustellenden Löchern entsprechen. Dazu wird die Maske bezüglich des Substrats positioniert, um die Löcher des Gitters an den gewünschten Stellen zu erhalten.
• Für alle Substrate wird dieselbe Löchermaske verwendet. Im Falle einer Bestrahlung aus der Nähe wird diese Maske im Maßstab 1:1 hergestellt und überdeckt die gesamte emissive Oberfläche. Im Falle einer Bestrahlung durch Photoverstärker (photo-répéteur) kann der Maßstab 1:5 betragen und nur einen Teil der emissiven Oberfläche überdecken. Der elementare Bestrahlungsschritt wird dann soviele Male wiederholt, wie für die gesamte emissive Oberfläche nötig ist.
• Nach der Bestrahlung wird das Substrat zum Öffnen der Löcher in dem Harz in ein Entwicklungsbad getaucht. Ein Trockenätzverfahren ermöglicht, die Löcher in die Gitterleiter und dann in die Isolierschicht 11 zu ätzen, wobei die Harzschicht als Maske dient. Schließlich wird die Harzschicht entfernt, z.B. durch ein naßchemisches Verfahren.
• Die Bildung der Mikrospitzen erfolgt in drei Schritten. Man dampft zunächst unter Vakuum eine Nickelschicht auf, unter einem großen Einfallwinkel bezüglich der Substrat-Normalen, so daß Nickel sich nur auf der Oberseite der Struktur abscheidet und auf den Flanken der Löcher des vorhergehend in die Struktur geätzten Gitters, aber nicht auf dem Boden der in dem Isoliermaterial hergestellten Löcher. Durch Vakuumverdampfung scheidet man das zur Erzeugung der Spitzen 19 dienende Material in einer zum Substrat senkrechten Richtung ab, um dieses Material auf der vorher abgeschiedenen Nickelschicht und ebenfalls auf dem Boden der Löcher abzuscheiden. In dem Maße wie diese neue Schicht (z.B. aus Molybdän) wächst, setzen sich die Löcher nach und nach zu und es bildet sich in jedem Loch ein Konus (eine Mikrospitze). Die Abscheidung wird beendet, wenn die Löcher zu sind.
• Die Nickelschicht wird anschließend durch ein elektrochemisches Verfahren aufgelöst, was ermöglicht, die Molybdänschicht zu evakuieren, die sie auf der Oberseite der Struktur trägt, und dabei die Spitzen in den Löchern zu bewahren. Die Spitzen sind also automatisch zentrisch in den Löchern. Ihre Höhe hängt ab von dem Winkel des Konus, der von den Abscheidungsparametern und ebenfalls vom Durchmesser der Löcher abhängig ist. Bei konstantem Konuswinkel sind die Spitzen um so höher, je breiter die Löcher sind, und umgekehrt.
• Eine inhomogene Emission einer Mikrospitzenkathode kann verbunden sein mit einer zu großen Veränderung des Durchmessers der Löcher in der die Kathode bildenden Struktur. Wenn z.B. die Bestrahlung mit einem Photoverstärker (photo-répéteur) durchgeführt wurde, der sich bei jedem Schritt neu einstellt, kann diese Einstellung lokal gestört werden durch Planheitsfehler des Substrats. Daraus resultiert zum Beispiel, daß gewisse Zonen der Struktur sich außerhalb der Feldtiefe befinden und die Löcher folglich zu klein werden. Um diesen Mangel zu beseitigen, mischt man auf der emissiven Oberfläche Löcher mit verschiedenen Durchmessern derart, daß man immer eine bestimmte Anzahl Mikroemitter hat, die auf maximalem Niveau emittieren. Das Gesamtemissionsniveau wird verringert, ist aber gleichmäßig.
• Die an der Maske vorzunehmende Korrektur besteht also darin, sie mit Löchern unterschiedlicher Durchmesser zu versehen, regelmäßig verteilt über die Emissionsfläche. Die Figur 4 zeigt einen Teil einer Maske 30, bestimmt zum Herstellen von Mikrolöchern in einer Mikrospitzen-Kathodenstruktur für einen Fluoreszenzschirm. Dieser Teil der Maske umfaßt drei benachbarte Löchereinheiten 31, 32 und 33, drei benachbarten Maschen entsprechend, die durch die Kathodenleiter auf der Kathode definiert werden. Diese drei Maschen bilden eine Elementargruppe. Zur Bildung eines Pixels benötigt man mehrere dieser Elementargruppen.
• Jede Masche umfaßt z.B. sechzehn Mikroemitter, die auf ihrem optimalen Niveau emittieren, wenn der Durchmesser der Mikrolöcher 1,3µm beträgt, wie weiter oben angegeben.
• In der Maske wird die Einheit 31 gebildet durch Löcher mit 1,1µm Durchmesser, was auf der Emissionsstruktur theoretisch zu Löchern mit 1,1µm führt. Die Einheit 32 wird gebildet durch Löcher mit 1,3µm Durchmesser, was auf der Emissionsstruktur theoretisch zu Löchern mit 1,3µm führt. Die Einheit 33 wird gebildet durch Löcher mit 1,5µm Durchmesser, was auf der Emissionsstruktur theoretisch zu Löchern mit 1,5µm führt. Die Emissionsstruktur umfaßt also eine gleichmäßig aufgeteilte Verteilung von Einheiten wie 31, 32 und 33.
• In den Zonen der Emissionsstruktur, wo die Übertragung der Löcher der Maske korrekt durchgeführt wurde, sind es die den Einheiten 32 entsprechenden Mikroemitter, die optimal emittieren. Die anderen Mikroemitter, die den Einheiten 31 und 33 entsprechen, haben eine stark reduzierte Emission. Wenn in den anderen Zonen der Emissiosstruktur die Übertragung der Löcher der Maske schlecht ist, und wenn daraus eine Vergrößerung des Durchmessers der Mikrolöcher der Elektronenquelle von 0,2µm resultiert, sind es die den Einheiten 31 entsprechenden Mikoremitter, die optimal emittieren. Dieselbe Überlegung kann fortgesetzt werden für die Einheiten 33 im Falle der Verkleinerung des Durchmessers von 0,2µm. Daraus resultiert, daß man immer dieselbe Anzahl gleichmäßig über die gesamte Quelle verteilter, optimal emittierender Mikroemitter hat, die so auf homogene Weise emittieren.
• Selbstverständlich kann man im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehr als drei verschiedene Lochdurchmesser in der Maske mischen.
• Eine inhomogene Emission einer Mikrospitzenkathode kann auch zusammenhängen mit einer Veränderung der Form der auf die Emissionsstruktur übertragenen Löcher. Eine Aberration der Optik des Bestrahlungsgeräts kann zu ovalen, z.B. um 45º nach links geneigten Löchern führen. So kann man, ausgehend von einer Maske mit gleichmäßig runden Löchern, auf der Emissionsstruktur Zonen mit runden Löchern erhalten, die einer Optik ohne Aberration entsprechen, und Zonen mit ovalen und ebenfalls geneigten Löchern, zurückzuführen auf eine Optik mit Aberration.
• Die an der Maske vorzunehmende Korrektur besteht dann darin, auf der gesamten Maskenfläche runde Löcher zu mischen mit um 45º nach rechts geneigten ovalen Löchern. Die Figur 5 zeigt einen Teil einer solchen Korrekturmaske und stellt eine Einheit von sechzehn Löchern dar, einer Masche der Emissionsstruktur entsprechend. Man stellt fest, daß diese Einheit acht runde Löcher 41 und acht nach rechts geneigte ovale Löcher 42 umfaßt, wobei die runden und die ovalen Löcher regelmäßig verteilt sind. Bei dieser Maske sind alle Löchereinheiten identisch mit den in Figur 5 dargestellten.
• Beim Übertragen auf die Emissionsstruktur, in den einer Optik ohne Aberration entsprechenden Zonen, sind die auf der Emissionsstruktur reproduzierten Löcher mit denen des entsprechenden Maskenteils identisch. In den einer Optik mit Aberration entsprechenden Zonen sind die auf der Emissionsstruktur reproduzierten Löcher deformiert in bezug auf die des entsprechenden Maskenteils. Die Figur 6 zeigt in diesem Fall die Formen von Löchern, reproduziert in einer Masche 45 der Emissionsstruktur durch die Löcher der Maske 40 der Figur 5. Den kreisrunden Löchern 41 der Maske entsprechen auf der Emissionsstruktur ovale, nach links geneigte Löcher 46. Den ovalen, nach rechts geneigten Löchern 42 entsprechen auf der Emissionsstruktur kreisrunde Löcher 47.
• Die Bilanz der Löcher auf der Gesamtheit der Emissionsstruktur ergibt ebensoviele ovale geneigte Löcher wie runde Löcher, wobei die ovalen, nach links und rechts geneigten Löcher für die Mikroemitter dasselbe Emissionsniveau ergeben. Man versteht gut, daß das Emissionsniveau der Kathode homogen ist über die gesamte Emissionsfläche.
• Eine inhomogene Emission einer Mikrospitzenkathode kann noch durch eine allzu schlechte Positionierung der Gitter in bezug auf die Mikrospitzen verursacht werden. In gewissen Fällen ist die Fluchlinienabweichung so groß (über 2µm), daß die Löcher sich außerhalb der verbreiterten Zonen befinden, die in dem Gitter für sie vorgesehen sind. Die Figur 7 zeigt ein Beispiel einer solchen Fluchtlinienabweichung. Die verbreiterte und quadratische Zone 17 befindet sich nicht zentrisch in der durch den Kathodenleiter 3 definierten Masche 21. Von den sechzehn dargestellten Mikroemittern befinden sich sieben außerhalb der Zone 17 und emittieren nicht.
• Um diesen Nachteil zu beseitigen, vergrößert man in der Masche die Zone, die außerhalb der quadratischen Zone 17 durch die Löcher 18 eingenommen wird, so daß, wenn diese Zone 17 in der Masche dezentrisch ist, sie trotzdem weiterhin dieselbe Anzahl Mikrospitzen überdeckt. Dazu genügt es, die Zahl der Löcher in der Maske zu erhöhen, um die gewünschte Anzahl Löcher zu übertragen. Um beispielsweise immer sechzehn Mikroemitter in Betrieb zu haben, kann man pro Masche 36 Löcher vorsehen, quadratisch angeordnet auf dem entsprechenden Teil der Maske. Die Figur 8 zeigt das Resultat für eine in der Masche 21 zentrische quadratischen Zone 17. Die Figur 9 zeigt das Resultat für eine bezüglich der Masche 21 dezentrische quadratische Zone 17. In beiden Fällen sind immer sechzehn Mikroemitter in Betrieb.
• Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann man ggf. an einer Maske die verschiedenen an ein und derselben Maske zum Lösen mehrerer Probleme vorzunehmenden Korrekturen kombinieren, z.B. um Fehler zu korrigieren, die auf einen Planheitsmangel des Substrats zurückzuführen sind, und jene, die auf einer Aberration der Optik des Bestrahlungsgeräts oder auf Problemen der Fluchtlinienabweichung beruhen.
• Außerdem, wenn auch anhand eines Beispiels mit gitterförmigen Elektroden beschrieben, ist die Erfindung selbstverständlich auf alle Arten von Mikrospitzen-Elektronenquellen anwendbar.

Claims (5)

1. Herstellungsverfahren für Mikrospitzenkaltkathoden, wobei die Mikrospitzen (19) elektrisch verbunden sind mit wenigstens einem kathodischen Leiter (3) und sich in Löchern (18) befinden, die in wenigstens einem Elektronenextraktionsgitter (13) vorgesehen sind, das Verfahren einen Maskierungsschritt benutzt, um die Löcher des Gitters mittels einer Maske (30, 40) herzustellen, die entsprechende Löcher aufweist, und die Löcher der Maske festgelegte Abmessungen und Formen aufweisen, um theoretisch zur Herstellung von Löchern mit Abmessungen, Formen und Lagen innerhalb bestimmter Toleranzen in dem Gitter zu führen, wobei die Spitzen (19) der Mikrospitzen sich innerhalb der Dicke des Gitters (13) befinden müssen,

dadurch gekennzeichnet,

daß, anschließend an die Herstellung einer Elektronenquelle nach diesem Verfahren:

- man bewertet, ob die Quelle eine Emission hat, die ausreichend homogen und/oder reproduzierbar ist bei einer anderen Quelle,

- wenn die Emission der Quelle als inhomogen und/oder nicht-reproduzierbar beurteilt wird, man die Fehler feststellt, die Ursache dieser inhomogenen und/oder nicht-reproduzierbaren Emission sind und die zurückzuführen sind auf Formen, auf Abmessungen oder auf Lagen von Löchern, die außerhalb der Toleranz liegen, oder auf die Tatsache, daß die Spitzen der Mikrospitzen sich nicht innerhalb der Dicke des Gitters befinden,

- man dann die verwendeten Masken korrigiert, um die zukünftigen, durch dieses Verfahren entwickelten Quellen homogen und/oder reproduzierbar zu machen, wobei die Korrektur darin besteht, die Formen und/oder die Abmessungen von wenigstens einer gewissen Anzahl von Löchern der Maske und/oder die Anzahl der Löcher der Maske zu verändern, um die vorhergehend festgestellten Fehler zu kompensieren, indem man absichtlich Fehler und/oder zusätzliche Löcher schafft, gleichmäßig verteilt über die Emissionsfläche, so daß man immer dieselbe Anzahl optimal emittierender Mikrospitzen hat, gleichmäßig verteilt über die Gesamtheit der Quelle.

2. Verbesserung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Fehler hervorgerufen werden durch eine Veränderung des Durchmessers der Löcher des Gitters außerhalb der Toleranzen, man die Maske (30) korrigiert, um sie über ihre gesamte Fläche mit Löchern (31,32,33) variierender Durchmesser zu versehen, entsprechend einer Verteilung, die ermöglicht, diese Herstellungsfehler einzuschließen bzw. zu umfassen.

3. Verbesserung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Fehler zurückzuführen sind auf das Vorhandensein von ovalen Gitterlöchern, man die Maske (40) korrigiert, um sie über ihre gesamte Fläche mit runden Löchern (41) und ovalen Löchern (42) zu versehen, deren Hauptachsen sich in der Richtung der Nebenachsen der fehlerhaften ovalen Gitterlöcher befinden, wobei die runden und die ovalen Korrekturlöcher gleichmäßig gemischt sind auf der Maske.

4. Verbesserung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Fehler durch eine schlechte Positionierung der Löcher bezüglich des Gitter (17) verursacht werden, man die Anzahl an Löchern (18) in der Maske erhöht, so daß das Gitter der zukünftigen Quellen mit einer Löcherzahl versehen ist, die einer guten Positionierung der Löcher bezüglich des Gitters entspricht.

5. Verbesserung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Löcherherstellungsverfahren ein photolithgraphisches Verfahren ist.