JP2003506823A

JP2003506823A - 電子ビーム源用のパターン化された熱伝導フォトカソード

Info

Publication number: JP2003506823A
Application number: JP2001514446A
Authority: JP
Inventors: アンドレスファーナンデツ，; マリアンマヌコス，; ツァイ−ホン，フィリップチャン，; キムリー，; スティーヴン，ティ．コイル，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2003-02-18
Also published as: US6376984B1; KR20020026532A; WO2001009913A3; WO2001009913A2; EP1200977A2; AU6238000A

Abstract

(57)【要約】突出部を画定するようにパターン化された光学的に伝達可能な基板と、突出部を囲む空間を占める熱伝達材料と、突出部にわたったフォトエミッタ層とを有する、電子ビーム源としてのフォトカソードエミッタが提供される。フォトエミッタは、照明が入射する表面と反対側にある基板側に配置され、基板上にパターン化された突出部の上部と接触する照射領域と、照射領域の反対側にある放出領域とを有し、これらの領域は、照明の経路により画定される。突出部の周囲にある熱伝導材料は、このようにフォトカソードに集束された照明領域から熱を伝導する。金、銅および白金等の熱伝導性材料の熱伝率は、フォトカソードに通常使用される基板である溶融シリカの少なくとも２００倍よりも大きい。これにより、照射領域／放出領域のインタフェースから効率的に熱が外へ伝導されるため、より高い電流がフォトカソードから得られる。これにより、電子ビームリソグラフィを含む応用において、より高いスループット速度が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、電子ビーム源に関し、さらに詳しくは、電子ビームを発生させるフ
ォトカソードに関する。

【０００２】（背景技術）走査型電子顕微鏡、欠陥検出器具、ＶＬＳＩテスト用機器および電子ビーム（
ｅビーム）リソグラフィを含むいくつかの分野において、電子ビーム（ｅビーム
）源が使用されている。一般的に、ｅビームシステムは、電子ビーム源と電子光
学系とを含む。電子は、電子ビーム源から加速され、ターゲットに像を画定する
ように集束される。これらのシステムは、通常、高輝度の物理的に小型の電子源
を使用する。

【０００３】近年の光学リソグラフィ技術における改良により、集積回路の回路構成要素の
ライン幅が大幅に減少した。光学的な方法では、近いうちに分解能の限界を迎え
ることになるであろう。ライン幅がより小さい集積回路構成要素（すなわち、約
０．１μｍ未満のライン幅をもつもの）を製造するためには、Ｘ線やｅビームリ
ソグラフィなどの新技術が必要となり、このような技術では、Ｘ線や電子に関連
する波長がより短いため、１μｍを十分に下回る分解能が得られることになる。

【０００４】ｅビームリソグラフィ（荷電粒子ビームリソグラフィとも呼ばれる）では、例
えば、電子源からの電子のビームが基板に向けられる。電子は、基板表面上にあ
るレジスト層（この場合、電子感受性レジスト）を露光する。電子ビームリソグ
ラフィは、いわゆる、「電子レンズ」を用いて電子ビームを集束させる。これら
は、光学的な（光）レンズではないが、静電気的または磁気的のいずれかのもの
である。通常、電子ビームリソグラフィは、マスク作成に使用されるが、半導体
ウエハの直接露光用に使用することもできる。

【０００５】最新のリソグラフィシステムでは、高分解能に加え、高速の描画時間（高スル
ープット比）を達成しなければならないため、これらのシステムの電子ビームは
高輝度のものでなければならず、電子ビームの場合、高輝度には高い電流密度が
必要となる。この特性は、いわゆる直接描画の応用に特に重要であり、この場合
、電子ビームは迅速に走査され調節されて、非常に複雑な回路像を半導体チップ
基板上に直接投影される。

【０００６】電子ビームリソグラフィシステムにおいてマルチビームを用いる主要な動機は
、各ビームでの空間電荷効果を最小限に抑えながら、デリバリー可能な総電流を
増大させることである。図１は、いわゆる「ハイブリッド」マルチｅビームリソ
グラフィの１つのタイプの側面図を示し、この場合、それぞれの強度が個別の調
整可能な光ビームのアレイを伝送モードにおいてフォトカソード上に集束させる
ことにより、マルチ電子ビームが作り出される（フォトカソードは、光電子放出
層上に集束される光ビームで後方照明される）。その後、光電子放出層から放出
された電子ビームは、従来の電子光学カラムを用いて、加速、集束されて、ウエ
ハまたはマスクにわたって走査される。

【０００７】フォトリソグラフィで現在使用されているタイプの従来のマスク１１８（レク
チル）は、従来のステージ１２４上に配置される。該ステージは、フォトリソグ
ラフィサブシステムのタイプに応じて、図示したｘ軸およびｙ軸の一方または両
方に沿って移動可能でも不可能でもよい。光源は、例えば、従来のＵＶ光源や、
フォトリソグラフィで現在使用されているタイプのレーザ照明システム１１４で
あり、このような光源により、例えば、マスク１１８の透明部分を通過するレー
ザ照明の比較的直径が大きなビーム１１６が与えられる。マスクは、入射光１１
６に対して透明な基板であり、その上には不透明領域があるものと理解されたい
。基板の透明な部分は、マスク１１８により伝達されることになる像を画定する
。通常、このようなマスクの１つは、単一の集積回路ダイの１つの層のパターン
全体を含む。マスクは、一般的に、そのＸ次元とＹ次元の点で、結像される実際
のダイの大きさの数倍のものである。

【０００８】光-光学レンズ系１２８（実際、多数の個々のレンズ部品を含むレンズ系であ
る）が、マスク１１８を通過した光１２６を集束する。光-光学レンズ系１２８
は、１：１のレンズ系または縮小レンズ系のいずれかであり、この縮小レンズ系
は、レンズ系に入射する像１２６を、例えば、４倍または５倍縮小して、対象物
に入射する像１３０を形成する。マスクサイズが制限されている場合、１：１の
比がより好ましい。この場合、半導体基板ではない対象物が、光電子放出カソー
ド１３２の感光性裏面である。光電子放出カソード１３２は、例えば、０．５マ
イクロメートル以下の最小特徴サイズを画定し、この最小特徴サイズは、レンズ
系のパラメータに依存することは言うまでもない。光電子放出カソード１３２は
、例えば、透明な基板上に設けられる薄い金（または他の金属）の層である。

【０００９】光電子放出カソード１３２（本願の他の構成要素と同様に簡潔に図示）は、入
射光子１２６を吸収する光電子放出カソード層１３４を含み、光電子放出層１３
４に存在する電子を真空レベルを超えるまで励起させる。光電子放出層１３４か
ら逃れるのに十分なエネルギーを保持する電子１３８の一部が、光電子放出層１
３４から下流にある光電子放出カソードの真空部分１４０に放出される。光電子
放出カソード１３２に関連する抽出電極（extraction electrode）１４２に、電
圧（通常、数キロボルトから数十キロボルト）が印加される。抽出電極１４２は
、光電子放出層１３４から逃れた電子１３８を抽出し、それらを加速する。この
ようにして、加速された電子１４６は、入射光子１３０の虚像を形成する。実際
、光電子放出カソード１３２と抽出電極１４２は、発散レンズ（divergent lens
）を形成する。

【００１０】また、抽出電極１４２のすぐ下流に、収差を低減させるための磁気（または静
電）レンズ（図示せず）が設けられてもよい。（磁気レンズとは、従来通り、コ
イルおよび磁極片のセットと、電子ビームを集束させるヨークである。）このよ
うな電子ビーム系では、１０ｎｍを下回る分解能が得られることが分かっている
。この電子ビーム系の部分のすぐ後（下流）には、１以上の電子レンズと、アラ
インメント、偏向およびブランキング系１５２（図１には略図的にしか図示せず
）からなる従来の電子光学レンズ系１５０がある。

【００１１】このレンズ系は、所望の最小特徴サイズを得るように決定された倍率で、ウエ
ハ１５８の主表面の面である描画面で虚像１４６をさらに縮小する。例えば、０
．５μｍの最小特徴サイズが光電子放出カソードで分解されると、ウエハ１５８
で１００ナノメートルの最小特徴サイズを得るには、５倍の電子ビーム縮小倍率
が必要になる。言い換えると、ウエハ１５８上に、１ｍｍ×１ｍｍの全照明領域
が露光される場合、光電子放出カソード層１３４上には、５ｍｍ×５ｍｍの全照
明領域が必要になる。これに関連して、縮小比率が４：１の場合、マスク１８上
には、２０ｍｍ×２０ｍｍの領域が照明され、比率が１：１の場合、５ｍｍ×５
ｍｍの領域が照明される。これらは、例示的なパラメータにすぎないことは言う
までもない。

【００１２】所望の最小特徴サイズとスループットを得るために、全縮小倍率と露光ウエハ
領域は変更可能である。電子ビームレジスト層１６０を含むウエハ１５８は、従
来通り、ｘ、ｙ、ｚ軸に可動のステージ１６４に通常支持される。公知のもので
ある光子および電子ビームサブシステムの両方の他の構成要素は図示していない
が、例えば、ステージ上でのマスクとステージ上でのウエハの正確な位置を決定
するためのレーザ干渉計を使用する位置決め測定システム、真空システム、ステ
ージ用のエアベアリング支持体、周囲への影響を軽減するためのさまざまな振動
吸収隔離機構、およびリソグラフィ分野で公知のタイプのすべての適切な制御シ
ステムを含む。

【００１３】偏向システム１５２は、マスク／ウエハのミスアラインメント、振動、加熱お
よび他の影響に起因する位置的な誤差を補償するために使用されてよく、非常に
小さな偏向の大きさしか用いない。

【００１４】図２は、光透過性基板２０１と光電子放出層２０２とを備えるフォトカソード
２００の一部分の側面断面図を示す。フォトカソードアレイ２００は、照射領域
２０５で光電子放出層２０２に集束された光（レーザ）ビーム２０３（図示のよ
うな画定された包絡線をもつ）で後方照明される。光電子放出層２０２への後方
照明の結果、各照射領域２０５の反対側にある放出領域２０８で、電子ビーム２
０４が発生する。フォトエミッタが前面照明される、すなわち、電子ビームが放
出されるフォトエミッタの表面上に光ビームが入射する他のシステムが知られて
いる。

【００１５】光電子放出層２０２は、光で照射されるときに電子を放出する任意の材料から
作られる。これらの材料は、金属製のフィルム（金、アルミニウムなど）を含み
、負の親和性（ＮＥＡ）のフォトカソードの場合、半導体材料（特に、ガリウム
ヒ素などのＩＩＩ族およびＶ族元素からなる化合物）を含む。Ｂａｕｍ（米国特
許第５，６８４，３６０号）に、負の電子親和性のフォトカソードにある光電子
放出層が記載されている。

【００１６】材料の仕事関数より大きいエネルギーをもつ光子で照射されると、光電子放出
層２０２が電子を放出する。その結果得られる電子ビームは、領域２０８の下に
示されており、領域２０８で交差する線で示す横方向の長さをもつ。通常、光電
子放出層２０２は、電子が補給されるように接地される。また、放出領域２０８
から放出される電子ビームの照射制御を良好にするために、光電子放出層２０２
は、放出領域２０８に形作られてもよい。

【００１７】光ビーム２０３の光子は、光電子放出層２０２の少なくとも仕事関数のエネル
ギーをもつ。放出電子の数は、光ビームの強度に直接比例する。光電子放出層２
０２は十分に薄く、光ビーム２０３の光子のエネルギーは、照射領域２０３で発
生する多数の電子が移動し、放出層２０８から最終的に放出されるような大きさ
である。

【００１８】透明な基板２０１は、光ビームに対して透過性のものであり、従来のカラムま
たはマイクロカラムであってよい電子ビームカラム内でフォトカソードデバイス
を支持する。また、透明な基板２０１は、光ビーム２０３の集束レンズを与える
ために、光ビーム２０３が入射する表面で形作られてもよい。通常、透明な基板
２０１はガラスであるが、サファイアまたは溶融シリカなどの他の基板材料も使
用される。

【００１９】高電流を特徴とするマルチ電子ビームリソグラフィにおいて、電子ビーム源と
してフォトカソードを開発するさいに非常に困難な問題の１つは、フォトカソー
ド上の集束照明領域から熱を外へ伝達させる能力である。一定のビーム電流を発
生させるのに必要なレーザパワーは、フォトカソード材料の変換効率に左右され
る。光電子放出プロセスの変換効率が比較的低いことから、かなりの量の単位面
積当たりのエネルギーがこれらの領域で消失する。例えば、光電子放出層２０２
として、厚みが約１５ｎｍの金フィルムが使用されると、変換効率は約５×１０ ^-5 であり、言い換えれば、１００ｎＡ電子ビームを発生させるために、５ｍＷの
レーザビームパワーが必要になる。

【００２０】この量のパワーが、薄いフィルム上の小さなスポット（直径約１μｍ）に集束
される場合、熱流の伝導は、カソード支持材料を介してのものに制限される。こ
の伝導経路は、溶融シリカ（ガラス）などの光学的に透明な一般的基板材料の熱
伝導性が一般的に低いため、非効率的である。その結果、フォトカソードで、著
しい温度上昇が生じることになる。溶融シリカ基板と１μｍのスポットサイズの
場合、およそ１０００℃で、１５ｎｍの金フィルム（フォトエミッタとして使用
される）が加熱されることになる。十分に冷却されなければ、その結果生じる温
度上昇は、フォトカソードを劣化または破壊させることにもなりうる。このこと
は、各ビームに発生しうる総電流に厳しい制限を課し、リソグラフィシステムの
全スループットを制限することがある。明確に言えば、フォトカソードを十分に
冷却する必要性がある。

【００２１】フォトカソードを冷却するための熱電デバイスの使用が考えられてきたが（熱
電デバイスは、フォトカソードに直接固定されるか、または電気的に絶縁性のも
のであるが熱的に伝導性の材料からなる層が、熱電デバイスとフォトカソードと
の間に挿間される。Ａｃｅの米国特許第３，７５７，１５１号を参照）、これら
のデバイスの物理的なサイズにより、ｅビームリソグラフィでそれらを使用する
ことができない。

【００２２】（発明の開示）本発明によれば、適切な光で照明されると高電流密度のマルチ電子ビームを放
出するフォトカソードデバイスが動作可能であり、また、光電子放出カソードを
含み且つ半導体リソグラフィシステムに適切である関連電子ビーム発生器がある
。フォトカソードデバイスは、突出物をもつようにパターン化された光学的に伝
達可能な基板材料を含む。突出部の間にある空間は、高熱伝導率の材料（例えば
、銅、金または白金）で少なくとも部分的に満たされている。フォトエミッタは
、突出部上に設けられている。

【００２３】フォトエミッタは、照明を受け入れる表面の反対側にある基板表面上に配置さ
れることにより、光学的に伝達可能な基板との接触領域にある照射領域と、照射
領域の反対側にある放出領域とを有し、これらの領域は、光ビームの軸により画
定される。このインタフェースで入射する光ビームにより、熱が発生する。一実
施形態における突出部の先端の直径は、放出領域の面積を画定する。

【００２４】この構造の利点として、突出部間の空間が高熱伝導率の材料（例えば、銅、金
または白金）で占められることが挙げられる。熱伝達材料の厚みが基板上の突出
物の直径に対して大きければ、照射領域／放出領域のインタフェースから離れる
熱伝導は、伝導材料の横方向の熱流で占められる。銅、金および白金の熱伝導率
は、フォトカソードの代替基板材料である溶融シリカの熱伝導率よりも、少なく
とも２００倍大きいものである。したがって、所与の入射パワーおよびレーザス
ポットサイズに対して、光電子放出層の照射領域では、比例的に低い温度上昇が
予想される。これにより、照射領域／放出領域のインタフェースから離れる熱が
効率的に伝達されるため、フォトカソードからより高い動作電流が得られる。こ
れにより、電子ビームリソグラフィを含む応用において、より高いスループット
を得ることができる。

【００２５】本発明の構造は、標準的なマイクロ加工技術を用いて組み立てられることが好
ましい。例えば、基板の突出部は、従来のマイクロリソグラフィ後に反応性イオ
ンエッチングを施すことによりパターン化されてよい。熱伝導材料は、例えば、
スパッタリングまたは熱蒸着により堆積されてよい。突出部の先端から熱伝導材
料を除去するために、化学機械研磨が用いられてよい。この代わりとして、熱伝
導材料は、電気メッキを施すことにより堆積されてよい。最終的なステップは、
フォトエミッタを堆積することである。従来のマイクロ加工技術を用いることに
より、放出スポットサイズ（基板上の突出部先端と一致する）は、直径が１μｍ
未満まで小さくされてよい。このように放出スポットサイズが小さい場合、ター
ゲットウエハで所与のビームサイズを達成するために、より低いカラム縮小が必
要になる。より短いカラムでは、より低いカラム縮小が達成され、これにより、
電子と電子の相互作用に起因する全体的な不鮮明さが低減するという利点が得ら
れる。したがって、より多数の放出ポイントが使用される場合、より高いスルー
プットが実現され、またはターゲットウエハのより大きな領域が一回で描画され
る。

【００２６】以下の図面および添付の記載を用いて、本発明およびさまざまな実施形態につ
いて述べる。

【００２７】（実施形態の詳細な説明）図３は、本発明によるフォトカソード３００の単一のエミッタの一実施形態の
側面断面図を示す（従来の関連する支持体、真空ハウジング、電気線などは図示
せず）。単一のフォトカソードは、このようなエミッタを多数有するであろうこ
とを理解されたい。フォトエミッタ３０２を支持する基板３０１は、先端部３１
２を有する突出部３１０を画定するようにパターン化されている。熱伝導材料３
０６により、突出部を囲む空間が占められる。突出部３１０の上には、フォトエ
ミッタ３０２がある。突出部は、例えば、平面図では円形である（図４を参照）
。透明な基板３０１の上面に、光ビーム３０３が入射し、照射領域３０５でフォ
トエミッタ３０２により吸収される。レーザおよび関連するビーム分岐、集束お
よび調節光学系は、従来通り、光ビーム源である。例えば、周波数が２倍にされ
たＡｒレーザおよび２５７ｎｍのレージング波長が使用可能であるが、他の構成
も可能である。光ビーム３０３が照射領域３０５に入射するとき、照射領域３０
５の反対側にあるフォトエミッタ３０２の表面である放出領域３０８から、フォ
トエミッタ３０２が電子３０４を放出する。照射領域３０５と放出領域３０８は
、インタフェースで接触し、このインタフェースに入射する光ビームにより熱が
発生する。基板の突出部３１０の円形先端部３１２の直径は、放出領域の面積を
画定する。

【００２８】基板３０１は、照射領域３０５に最大量の光が入射可能なように、光ビーム３
０３に対して光学的に透過性のものである。基板３０１の厚みは、例えば、０．
２μｍ〜１ミリメートルの範囲のものか、またはそれよりも厚いものである。一
実施形態において、基板の突出部３１０の先端３１２は、通常、１μｍの直径の
円形のものである。適切な基板材料は、ガラス、溶融シリカ、またはサファイア
であるが、これに限定されるものではない。

【００２９】熱伝導材料３０６は、基板３０１上にパターン化された円錐状の突出部間の空
間を占める。熱伝導材料３０６は、銅、金または白金からなることが好ましく、
またはダイアモンドなどの高熱伝導率の他の材料（金属または別の材料）である
（「ＤｉａｍｏｎｄＳｕｐｐｏｒｔｅｄＰｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅｆｏｒ
ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｏｕｒｃｅｓ」、事件整理番号第Ｍ−５４８８号、発明
者、ＡｎｄｒｅｓＦｅｒｎａｎｚｅｚ、ＴｉｍＴｈｏｍａｓ、Ｘｉａｏｌａ
ｎＣｈｅｎ、ＳｔｅｖｅｎＴ．Ｃｏｙｌｅ、ＭｉｎｇＹｕ、Ｍａｒｉａｎ
Ｍ．Ｍａｎｋｏｓ、特許出願第号であって、本願明細書中に参考文献とし
て組み込まれている、本出願に関連する同時係属中の特許出願を参照されたい）
。熱伝導材料３０６の厚みは、１μｍ〜１０μｍの範囲のものか、またはそれよ
りも厚いものであってよいが、基板の突出部３１０の先端３１２の直径の少なく
とも１０倍のものが好ましい。この寸法の比率の場合、照射領域／放出領域のイ
ンタフェースからの熱伝導は、伝導材料３０６において横方向の熱流により示さ
れる。これにより、照射領域／放出領域のインタフェースでの温度上昇が大幅に
小さくなる。例えば、金の熱伝導率は、ｅビームリソグラフィフォトカソード用
の代替基板材料である溶融シリカの２００倍よりも大きいものである。照射領域
から伝達される熱量が、基板材料の熱伝導率に比例するため、所与の入射パワー
およびレーザスポットサイズに対して、フォトカソードでの比例的により低い温
度上昇が予想される。基板上にパターン化された突出部の断面は、円錐形または
円形である必要はない。

【００３０】フォトエミッタ３０２は、照明時に電子を放出する任意の材料である。光電子
放出材料の例は、金および炭化物材料を含む。さらに、ＧａＡｓなどのＩＩＩ族
およびＶ族の元素からなる多数の化合物が、適切なフォトエミッタ材料である。

【００３１】フォトエミッタ３０２の仕事関数は、フォトエミッタ３０２の材料により決定
される。仕事関数は、材料から電子を引き離すのに必要な最小エネルギーである
。光ビーム３０３の光子は、フォトエミッタ３０２が電子を放出するように、仕
事関数と少なくとも同じ大きさのエネルギー有していなければならない。

【００３２】光ビーム３０３は、照射領域３０５を介して、基板から真空表面にフォトエミ
ッタ３０２により吸収される。この点で、放出される電子は、仕事関数を引いた
光子エネルギーに等しい運動エネルギーをもつ。フォトエミッタ３０２の材料内
での衝突に対して、電子が非常に多くのエネルギーを失っていなければ、これら
の電子は、照射領域３０５から放出領域３０８に移動し、放出領域３０８で放出
される。このように、フォトエミッタ３０２の厚みは、光ビーム３０３を吸収す
るのに十分なものでなければならないが、著しい数の発生する自由電子を再度吸
収するような厚みのものではない。フォトエミッタ３０２は、金からなり、約１
５ナノメートルの厚みをもつことが好ましい。しかしながら、フォトエミッタは
、例えば、１ｎｍ〜１ｍｍの厚みの範囲のものであってよい。本発明は、任意の
特定の光電子放出材料または寸法に限定されるものではない。

【００３３】図４は、図３に示すタイプのフォトカソードの平面図である。熱伝導材料４０
６は、基板４０１に円錐状の突出部を収容する。突出部は、円形の先端で終端す
る。フォトエミッタ４０２は、この先端部のすぐ下にある。照射領域４０５に光
（レーザ）ビーム４０３が入射すると、円形である放出領域４０８から電子が放
出される。放出領域の直径は、０．１μｍ〜５μｍの範囲のものが好ましい。放
出領域に関して、他の形状が可能であることは言うまでもない。

【００３４】図５は、複数の放出領域５０８を有する図３に示すタイプのフォトカソード５
００の側面断面図である。複数の照射領域５０５が照明されると、各放出領域５
０８は、電子ビームを発生する。

【００３５】図６Ａ〜６Ｅは、図３に示すフォトカソードを製造するステップを示す。図６
Ａにおいて、光学的に伝達可能な基板６０１に、公知のフォトリソグラフィおよ
びエッチング技術を施して、その表面上に突出部をパターン化する。突出部をパ
ターン化するために、暗視野マスクとネガ型フォトレジストが使用されてよく、
または明視野マスクとポジ型フォトレジストが使用されてよい。基板の選択され
た表面６０１ａの一部分に、フォトレジスト６００の層が適用される。基板６０
１の主平面６０１ａは、マスクを通して紫外線光に露光される。図６Ｂは、露光
されたフォトレジストを現像した後に続くエッチングステップを示している。こ
こで、エッチャントにより除去された基板の上面の部分は、現像されたフォトレ
ジストで被覆されていない。これにより、基板６０１の選択された表面６０１ａ
に突出部６０２が得られ、この突出部６０２は先端６０３を有する。このエッチ
ングステップは、例えば、反応性イオンエッチングである。

【００３６】図６Ｃは、基板６０１の主平面上にコンフォーマルに熱伝導材料６０５が堆積
される次のステップを示す。熱伝導材料は、例えば、スパッタリングまたは熱蒸
着により堆積される。この代わりとして、熱伝導材料は、電気メッキにより堆積
されてよく、この場合、図６Ｄに示すステップは不要になる。

【００３７】図６Ｄは、突出部６０２の先端６０３が熱伝導材料６０５と平坦になるように
、熱伝導材料６０５と基板６０１が平坦化される次のステップを示す。この平坦
化ステップは、例えば、化学機械研磨である。

【００３８】図６Ｅは、基板６０１上の突出部６０２の先端６０３と熱伝導層６０５にわた
って、例えば、熱蒸着またはスパッタリングによりフォトエミッタ６１０が形成
される最終ステップを示す。

【００３９】本発明の記載は、例示的なものであって制限的なものではない。さらなる変更
は、当業者に明らかであろうし、特許請求の範囲内のものと意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による電子ビームリソグラフィシステムを示す図である。

【図２】従来技術による複数の放出領域をもつフォトカソードを示す図である。

【図３】本発明の実施形態によるフォトカソードの側面図である。

【図４】図３によるフォトカソードの平面図である。

【図５】複数の放出領域をもつ図３によるフォトカソードを示す図である。

【図６】図３によるフォトカソードを組み立てるさいのステップを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者マヌコス，マリアンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンフランシスコ，プレシディオアヴェニュー 333 ナンバー３ (72)発明者チャン，ツァイ−ホン，フィリップアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フォスターシティ，ニミッツレーン 1105 (72)発明者リー，キムアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，ベンチマークアヴェニュー 2672 (72)発明者コイル，スティーヴン，ティ．アメリカ合衆国，カリフォルニア州，ニューアーク，ロシェル 6515 Ｆターム(参考） 5C027 EE01 EE07 5C030 CC02 5F056 AA23 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトカソードデバイスであって、照明に対して光学的に伝達可能な基板であって、入射照明を受け入れる背面及
び対抗する前面を有する、前記基板と、前記前面上の熱伝導材料であって、前記熱伝導材料は前記基板の突出部を収容
し、前記突出部は先端部で終端する、前記熱伝導材料と、前記先端部にわたったフォトエミッタであって、前記フォトエミッタは、前記
基板に照射領域及び前記照射領域の反対側に放出領域を有するものであって、前
記照明に露光されると電子ビームを放出する、前記フォトエミッタと、を備える、フォトカソードデバイス。
【請求項２】前記フォトエミッタの厚みは１ｎｍ〜１μｍの範囲である、
請求項１に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項３】前記基板の厚みは１μｍ〜１ｍｍの範囲である、請求項１に
記載のフォトカソードデバイス。
【請求項４】前記フォトエミッタは金からなる、請求項１に記載のフォト
カソードデバイス。
【請求項５】前記フォトエミッタの厚みは約１５ｎｍである、請求項２に
記載のフォトカソードデバイス。
【請求項６】前記熱伝導材料の厚みは１μｍ〜１０μｍの範囲である、請
求項１に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項７】前記熱伝導材料は、銅、金、白金またはダイアモンドである
、請求項１に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項８】前記放出領域の断面は円形である、請求項１に記載のフォト
カソードデバイス。
【請求項９】前記放出領域の直径は０．１μｍ〜５μｍである、請求項１
に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項１０】前記熱伝導材料の厚みと、前記突出部の前記先端部の直径
との比は少なくとも１０対１である、請求項１に記載のフォトカソードデバイス
。
【請求項１１】前記フォトエミッタは、レーザビームに露光されると電子
を放出する、請求項１に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項１２】同一の二次元面に配置された、複数の前記照射領域および
前記放出領域をさらに備える、請求項１に記載のフォトカソードデバイス。
【請求項１３】フォトカソードの製造方法であって、光学的に伝達可能な基板を設けるステップと、前記基板上に突出部を画定するように前記基板の主平面をエッチングするステ
ップであって、前記突出部パターンは先端部で終端する前記ステップと、前記基板の前記主平面上に熱伝導材料を形成するステップであって、前記先端
部が前記熱伝導材料と平面的になる前記ステップと、前記突出部の前記先端部にわたってフォトエミッタ材料を形成するステップと
、を含む、フォトカソードの製造方法。
【請求項１４】前記フォトエミッタは前記熱伝達材料にわたっても形成さ
れる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】前記エッチングは反応性イオンエッチングである、請求項
１３に記載の方法。
【請求項１６】前記形成ステップは、スパッタリングおよび平坦化により
仕上げられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】前記形成ステップは、熱蒸着および平坦化により仕上げら
れる請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】前記形成ステップは電気メッキにより仕上げられる、請求
項１３に記載の方法。
【請求項１９】前記平坦化ステップは化学機械研磨である、請求項１３に
記載の方法。
【請求項２０】電子ビーム発生器であって、照明源と、前記照明源により照明される、部分的に不透明なマスクを保持する支持体と、前記マスクを通過する照明を集束するように配置された光学レンズと、集束された照明を受け入れ、該照明を電子ストリームに変換するように配置さ
れたフォトカソードデバイスであって、前記フォトカソードデバイスは、照明に対して光学的に伝達可能な基板であって、入射照明を受け入れる背面及
び対抗する前面を有する、前記基板と、前記前面上の熱伝導材料であって、前記熱伝導材料は前記基板の突出部を収容
し、前記突出部は先端部で終端する、前記熱伝導材料と、前記先端部にわたったフォトエミッタであって、前記フォトエミッタは、前記
基板に照射領域を、前記照射領域の反対側に放出領域を有するものであって、前
記照明に露光されると電子ビームを放出する、前記フォトエミッタと、を備える
前記フォトカソードデバイスと、電子ストリームをビームに集束するように配置された電子レンズと、基板のための支持体であって、前記基板のための前記支持体は、電子ビームが
前記基板の表面上に入射するように配置されている、前記支持体と、を備える、電子ビーム発生器。