JP2018032861A - 陰極構成体、電子銃、及びこのような電子銃を有するリソグラフィシステム - Google Patents
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Abstract
Description
長手方向に電子を放出するための、放出周縁で境界が定められた放出表面を収容している陰極本体と、
横断方向に陰極本体を少なくとも部分的に囲み、動作中に放出表面によって放出された電子を集束させるために放出表面の近くに電子透過アパーチャを有する集束電極とを具備し、アパーチャは、アパーチャ周縁で境界が定められている。
出願当初の特許請求の範囲に記載された事項をそのまま以下に付記する。
[1]電子を放出するための放出表面(32)が設けられた放出部分(30)と、加熱されたとき、前記放出部分に向かって拡散して前記放出表面から第1の蒸発速度(Φc)で発せられる仕事関数低下粒子(70)を放出する材料を保持するためのリザーバー(38)とを有する熱電子陰極と、前記陰極の前記放出表面(32)から放出された前記電子を集束させるための集束表面(42)を有する集束電極(40)と、前記集束表面上への仕事関数低下粒子の蓄積が防止される温度(Te)に前記集束表面を保つように構成された調整可能な熱源(50)とを具備する陰極構成体(20)。
[2]電子を放出するための放出表面(32)が設けられた放出部分(30)と、加熱されたとき、前記放出部分に向かって拡散して前記放出表面から第1の蒸発速度(Φc)で発せられる仕事関数低下粒子(70)を放出する材料を保持するためのリザーバー(38)とを有する熱電子陰極と、前記陰極の前記放出表面の近くに設けられ、前記陰極の前記放出表面から放出された前記電子を集束させるための集束表面(42)を有する集束電極(40)と、閾値温度(Te−)を上回る温度(Te)に前記集束電極の前記集束表面を保つように構成された調整可能な熱源(50)とを具備し、前記閾値温度では、第2の蒸発速度(Φe)における前記集束表面からの仕事関数低下粒子の放出が、前記集束表面における仕事関数低下粒子の到達速度に等しい、又は前記第1の蒸発速度(Φc)に等しい、特に[1]に記載の陰極構成体(20)。
[3]前記熱電子陰極は、さらに、前記放出部分及び前記リザーバーを収容している陰極本体(22)を有し、前記集束電極(40)は、さらに、前記陰極本体の少なくとも一部分に面し、使用中に前記陰極本体によって放出された熱放射(Q)を受け取るように配置された熱捕集表面(52)を有し、前記熱捕集表面は、前記集束表面(42)と熱伝達をし、好ましくは、前記集束電極は、主に前記陰極本体からの熱放射によって加熱される[1]又は[2]に記載の構成体。
[4]半径方向の隙間(58)が、前記熱捕集表面(52)と前記陰極本体(22)の外表面(36)との間に規定されている[3]に記載の構成体。
[5]前記調整可能な熱源(50)は、前記陰極本体(22)を加熱するように構成されている[3]又は[4]に記載の構成体。
[6]前記調整可能な熱源(50)は、ヒーター陰極(50)を有する[1]ないし[5]のいずれか1に記載の構成体。
[7]前記調整可能な熱源(50)は、前記仕事関数低下粒子(70)が前記放出部分(30)に向かって拡散して前記放出表面(32)から前記第1の蒸発速度(Φc)で発せられるように、前記リザーバー(38)を加熱するように配置されている[1]ないし[6]のいずれか1に記載の構成体。
[8]前記調整可能な熱源(50)は、前記陰極本体(22)内に、又は前記陰極本体によって形成されたレセプタクル(25)内に配置されている[3]ないし[5]又は[7]のいずれか1に記載の構成体。
[9]前記集束電極(40)は、前記陰極本体(22)を少なくとも部分的に囲んでいるシェル(54)を有し、前記シェルには、少なくともその一部分が前記熱捕集表面(52)を形成している内側表面(54a)が設けられている[3]ないし[8]のいずれか1に記載の構成体。
[10]前記シェル(54)は、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を支持構造(62)に対して制限するための制限構成体(64)を収容するための角度方向隙間(56a−56c)を有する[9]に記載の構成体。
[11]前記放出部分(30)には、前記放出表面(32)を囲んでいる非放出表面(34)が設けられ、前記集束電極(40)は、前記放出部分に面している内側電極表面(46)を有し、前記内側電極表面と前記非放出表面との少なくとも一方には、前記集束電極と前記放出部分との間にスペーシングを設けるための3つのスペーシング構造(48)が設けられている[1]ないし[10]のいずれか1に記載の構成体。
[12]支持構造(62)をさらに具備し、前記支持構造には、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を前記支持構造に対して制限するための制限構成体(64)が設けられている[1]ないし[11]のいずれか1に記載の構成体。
[13]前記制限構成体は、各々が陰極構成体の表面領域に面しているエンドストップ(65a、65b)を有する[12]に記載の構成体。
[14]前記仕事関数低下粒子(70)は、バリウム(Ba)を含む[1]ないし[13]のいずれか1に記載の構成体。
[15]前記調整可能な熱源(50)は、900Kを上回る前記集束表面温度(Te)を保つように構成されている[14]に記載の構成体。
[16]前記調整可能な熱源(50)は、さらに、1300Kを下回る前記集束表面温度を保つように構成されている[14]又は[15]に記載の構成体。
[17]前記集束表面(42)には、電子放出を抑制するためのコーティングが設けられている[1]ないし[16]のいずれか1に記載の構成体。
[18]前記集束電極は、前記放出部分に面している内側電極表面(46)を有し、前記集束表面(42)は、前記内側電極表面に対してある角度で外表面に配置され、これにより、前記集束表面及び前記内側電極表面が透過アパーチャ(44)のところに収束している[1]ないし[17]のいずれか1に記載の構成体。
[19]前記集束電極(40)は、放出表面領域よりも小さな領域を規定している透過周縁(45)を備えた透過アパーチャ(44)を有する[1]ないし[18]のいずれか1に記載の構成体。
[20]前記調整可能な熱源は、前記集束電極を直接的に加熱するように配置されている[1]、[2]、[6]、[7]、[11]ないし[19]のいずれか1に記載の構成体。
[21]陰極本体(22)を収容するためのキャビティを規定している円筒形シェル(54)と、外側に集束表面(42)を備えた円形の電子透過アパーチャ(44)が設けられた前面カバーとを具備し、熱捕集表面(52)が、前記円筒形シェルの内側表面に設けられ、前記円筒形シェル(54)は、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を支持構造(62)に対して制限するための制限構成体(64)を収容するための角度方向隙間(56a−56c)を有する集束電極(40)。
[22]前記集束表面は、前記前面カバーの内側電極表面(46)に対してある角度で方向付けられ、これにより、前記集束表面及び前記内側電極表面が前記透過アパーチャのところに収束している[20]に記載の集束電極。
[23]前記内側電極表面(46)に、前記集束電極と前記陰極本体との間にスペーシングを設けるための3つのスペーシング構造(48)が設けられている[20]又は[21]に記載の集束電極。
[24]半径方向スペーサ(59)が、前記円筒形シェルの前記内側表面と前記陰極本体(22)との間に半径方向の隙間(58)を設けるために設けられている[20]ないし[22]のいずれか1に記載の集束電極。
[25]電子ビーム(4)を生成するための電子銃(2)であって、複数の電子を生成するための、[1]ないし[19]のいずれか1に記載の陰極構成体(20)と、前記生成された電子を前記電子ビームに成形するための少なくとも1つの成形電極(6a−6c)とを具備する電子銃。
[26]少なくとも1つの電子ビームレット(5)を使用してターゲット(18)を露光するための電子ビームリソグラフィシステム(1)であって、前記少なくとも1つの電子ビームレットを生成するためのビームレット生成器(2、12、13)と、少なくとも1つの変調されたビームレットを形成するために前記少なくとも1つの電子ビームレットをパターニングするためのビームレット変調器(14、15)と、前記少なくとも1つの変調されたビームレットを前記ターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器(16、17)とを具備し、前記ビームレット生成器は、[24]に記載の電子銃(2)を有する電子ビームリソグラフィシステム(1)。
[27]表面からの仕事関数低下粒子(70)の放出を調節するための方法であって、[1]ないし[19]のいずれか1に記載の陰極構成体を用意することと、前記陰極の前記放出表面(32)から発せられる仕事関数低下粒子の蒸発速度(Φc)に等しい蒸発速度(Φe)における前記集束表面(42)からの仕事関数低下粒子の放出に対応する閾値温度(Te−)を上回るように前記集束電極の前記温度(Te)を保つこととを具備する方法。
[28]前記集束表面(42)からの電子の放出によって作り出される第1の電子電流密度に対応するさらなる閾値温度(Te+)を下回るように前記集束電極の前記温度(Te)を保つことをさらに具備し、前記第1の電流密度は、前記陰極の前記放出表面(32)からの電子の放出によって作り出される第2の電流の0.01〜0.1%である[26]に記載の方法。
[29]前記仕事関数低下粒子(70)は、バリウム(Ba)を含み、この方法は、前記陰極構成体の使用中に前記集束電極の前記温度(Te)を900Kないし1300Kに保つことを含む[26]又は[27]に記載の方法。
Claims (29)
- 電子を放出するための放出表面(32)が設けられた放出部分(30)と、加熱されたとき、前記放出部分に向かって拡散して前記放出表面から第1の蒸発速度(Φc)で発せられる仕事関数低下粒子(70)を放出する材料を保持するためのリザーバー(38)とを有する熱電子陰極と、
前記陰極の前記放出表面(32)から放出された前記電子を集束させるための集束表面(42)を有する集束電極(40)と、
前記集束表面上への仕事関数低下粒子の蓄積が防止される温度(Te)に前記集束表面を保つように構成された調整可能な熱源(50)とを具備する陰極構成体(20)。 - 電子を放出するための放出表面(32)が設けられた放出部分(30)と、加熱されたとき、前記放出部分に向かって拡散して前記放出表面から第1の蒸発速度(Φc)で発せられる仕事関数低下粒子(70)を放出する材料を保持するためのリザーバー(38)とを有する熱電子陰極と、
前記陰極の前記放出表面の近くに設けられ、前記陰極の前記放出表面から放出された前記電子を集束させるための集束表面(42)を有する集束電極(40)と、
閾値温度(Te−)を上回る温度(Te)に前記集束電極の前記集束表面を保つように構成された調整可能な熱源(50)とを具備し、前記閾値温度では、第2の蒸発速度(Φe)における前記集束表面からの仕事関数低下粒子の放出が、前記集束表面における仕事関数低下粒子の到達速度に等しい、又は前記第1の蒸発速度(Φc)に等しい、特に請求項1に記載の陰極構成体(20)。 - 前記熱電子陰極は、さらに、前記放出部分及び前記リザーバーを収容している陰極本体(22)を有し、
前記集束電極(40)は、さらに、前記陰極本体の少なくとも一部分に面し、使用中に前記陰極本体によって放出された熱放射(Q)を受け取るように配置された熱捕集表面(52)を有し、
前記熱捕集表面は、前記集束表面(42)と熱伝達をし、
好ましくは、前記集束電極は、主に前記陰極本体からの熱放射によって加熱される請求項1又は2に記載の構成体。 - 半径方向の隙間(58)が、前記熱捕集表面(52)と前記陰極本体(22)の外表面(36)との間に規定されている請求項3に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、前記陰極本体(22)を加熱するように構成されている請求項3又は4に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、ヒーター陰極(50)を有する請求項1ないし5のいずれか1に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、前記仕事関数低下粒子(70)が前記放出部分(30)に向かって拡散して前記放出表面(32)から前記第1の蒸発速度(Φc)で発せられるように、前記リザーバー(38)を加熱するように配置されている請求項1ないし6のいずれか1に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、前記陰極本体(22)内に、又は前記陰極本体によって形成されたレセプタクル(25)内に配置されている請求項3ないし5又は7のいずれか1に記載の構成体。
- 前記集束電極(40)は、前記陰極本体(22)を少なくとも部分的に囲んでいるシェル(54)を有し、前記シェルには、少なくともその一部分が前記熱捕集表面(52)を形成している内側表面(54a)が設けられている請求項3ないし8のいずれか1に記載の構成体。
- 前記シェル(54)は、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を支持構造(62)に対して制限するための制限構成体(64)を収容するための角度方向隙間(56a−56c)を有する請求項9に記載の構成体。
- 前記放出部分(30)には、前記放出表面(32)を囲んでいる非放出表面(34)が設けられ、前記集束電極(40)は、前記放出部分に面している内側電極表面(46)を有し、前記内側電極表面と前記非放出表面との少なくとも一方には、前記集束電極と前記放出部分との間にスペーシングを設けるための3つのスペーシング構造(48)が設けられている請求項1ないし10のいずれか1に記載の構成体。
- 支持構造(62)をさらに具備し、前記支持構造には、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を前記支持構造に対して制限するための制限構成体(64)が設けられている請求項1ないし11のいずれか1に記載の構成体。
- 前記制限構成体は、各々が陰極構成体の表面領域に面しているエンドストップ(65a、65b)を有する請求項12に記載の構成体。
- 前記仕事関数低下粒子(70)は、バリウム(Ba)を含む請求項1ないし13のいずれか1に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、900Kを上回る前記集束表面温度(Te)を保つように構成されている請求項14に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源(50)は、さらに、1300Kを下回る前記集束表面温度を保つように構成されている請求項14又は15に記載の構成体。
- 前記集束表面(42)には、電子放出を抑制するためのコーティングが設けられている請求項1ないし16のいずれか1に記載の構成体。
- 前記集束電極は、前記放出部分に面している内側電極表面(46)を有し、
前記集束表面(42)は、前記内側電極表面に対してある角度で外表面に配置され、これにより、前記集束表面及び前記内側電極表面が透過アパーチャ(44)のところに収束している請求項1ないし17のいずれか1に記載の構成体。 - 前記集束電極(40)は、放出表面領域よりも小さな領域を規定している透過周縁(45)を備えた透過アパーチャ(44)を有する請求項1ないし18のいずれか1項に記載の構成体。
- 前記調整可能な熱源は、前記集束電極を直接的に加熱するように配置されている請求項1、2、6、7、11ないし19のいずれか1に記載の構成体。
- 陰極本体(22)を収容するためのキャビティを規定している円筒形シェル(54)と、
外側に集束表面(42)を備えた円形の電子透過アパーチャ(44)が設けられた前面カバーとを具備し、
熱捕集表面(52)が、前記円筒形シェルの内側表面に設けられ、
前記円筒形シェル(54)は、前記集束電極(40)と前記陰極本体(22)との少なくとも一方を支持構造(62)に対して制限するための制限構成体(64)を収容するための角度方向隙間(56a−56c)を有する集束電極(40)。 - 前記集束表面は、前記前面カバーの内側電極表面(46)に対してある角度で方向付けられ、これにより、前記集束表面及び前記内側電極表面が前記透過アパーチャのところに収束している請求項20に記載の集束電極。
- 前記内側電極表面(46)に、前記集束電極と前記陰極本体との間にスペーシングを設けるための3つのスペーシング構造(48)が設けられている請求項20又は21に記載の集束電極。
- 半径方向スペーサ(59)が、前記円筒形シェルの前記内側表面と前記陰極本体(22)との間に半径方向の隙間(58)を設けるために設けられている請求項20ないし22のいずれか1に記載の集束電極。
- 電子ビーム(4)を生成するための電子銃(2)であって、
複数の電子を生成するための、請求項1ないし19のいずれか1に記載の陰極構成体(20)と、
前記生成された電子を前記電子ビームに成形するための少なくとも1つの成形電極(6a−6c)とを具備する電子銃。 - 少なくとも1つの電子ビームレット(5)を使用してターゲット(18)を露光するための電子ビームリソグラフィシステム(1)であって、
前記少なくとも1つの電子ビームレットを生成するためのビームレット生成器(2、12、13)と、
少なくとも1つの変調されたビームレットを形成するために前記少なくとも1つの電子ビームレットをパターニングするためのビームレット変調器(14、15)と、
前記少なくとも1つの変調されたビームレットを前記ターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器(16、17)とを具備し、
前記ビームレット生成器は、請求項24に記載の電子銃(2)を有する電子ビームリソグラフィシステム(1)。 - 表面からの仕事関数低下粒子(70)の放出を調節するための方法であって、
請求項1ないし19のいずれか1に記載の陰極構成体を用意することと、
前記陰極の前記放出表面(32)から発せられる仕事関数低下粒子の蒸発速度(Φc)に等しい蒸発速度(Φe)における前記集束表面(42)からの仕事関数低下粒子の放出に対応する閾値温度(Te−)を上回るように前記集束電極の前記温度(Te)を保つこととを具備する方法。 - 前記集束表面(42)からの電子の放出によって作り出される第1の電子電流密度に対応するさらなる閾値温度(Te+)を下回るように前記集束電極の前記温度(Te)を保つことをさらに具備し、前記第1の電流密度は、前記陰極の前記放出表面(32)からの電子の放出によって作り出される第2の電流の0.01〜0.1%である請求項26に記載の方法。
- 前記仕事関数低下粒子(70)は、バリウム(Ba)を含み、
この方法は、前記陰極構成体の使用中に前記集束電極の前記温度(Te)を900Kないし1300Kに保つことを含む請求項26又は27に記載の方法。
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