JP4168989B2

JP4168989B2 - 電子線露光用電子源

Info

Publication number: JP4168989B2
Application number: JP2004219301A
Authority: JP
Inventors: 勉櫟原; 宜志竹川; 卓哉菰田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: JP2006040725A

Description

本発明は、電子線露光装置などに用いる電子線露光用電子源に関するものである。

従来の電子線露光装置では電子線露光用電子源として点電子源が用いられているので、スループットが低いという問題があった。これに対して、解像度が高く焦点深度が広いという電子線露光の特徴を維持したままスループットを向上させることを目的として、電子線露光用電子源としてＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）型の面電子源から真空中に放出される電子線を電子レンズにより集束してウェハ表面の電子線レジスト層に照射するようにした電子線露光装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平６−１７７０２０号公報

ところで、上記特許文献１に開示された電子線露光装置では、点電子源を用いる場合に比べてスループットを向上させることができるが、実用レベルにおいて高い解像度を得ることができない、焦点深度が狭いという問題があり、電子線露光用電子源の電子放出角をより狭くすることが要求されている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができる電子線露光用電子源を提供することにある。

請求項１の発明は、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側とする駆動電圧が印加されたときに電子が通過する電子通過層を有し表面電極を通して電子線を放出する面電子源部と、面電子源部の電子を収束する収束電極とが同一の素子形成基板に設けられてなり、面電子源部は、電子通過層が多数のナノメータオーダの半導体微結晶および各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する弾道電子面放出型の電子源からなり、収束電極は、面電子源部内を移動する電子を収束可能な位置に設けられるものであり、電子通過層よりも表面電極側で表面電極の側方に設けられ面電子源部における電子放出領域を規定する開口部が形成された絶縁層に埋設されてなることを特徴とする。

この発明によれば、面電子源部と同一の素子形成基板に設けられた収束電極によって電子が収束されるので、面電子源部から放出される電子の進行方向が表面電極の法線方向に揃いやすくなり、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができる。また、この発明によれば、面電子源部が弾道電子面放出型の電子源からなるので、面電子源部としてＭＩＭ型の電子源を採用する場合に比べて面電子源部の大面積化が容易となり、電子線レジスト層に対する露光領域の大面積化を図れるから、スループットを向上させることが可能となるという利点や、大面積のデバイスの製造時に当該デバイスに対する転写パターンの露光を１度で行えるように転写パターンを形成することにより処理時間の短縮およびパターン精度の向上を図ることも可能となるという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出角が小さいとともに電子放出特性の再現性が良いので、露光特性が安定するという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出特性の真空度依存性が小さいので、電子線露光装置をより低真空で使用することが可能となり、電子線露光装置の低コスト化を図ることができるとともに、取り扱いやメンテナンスが容易になる。

また、請求項１の発明では、収束電極は、面電子源部内を移動する電子を収束可能な位置に設けられているので、面電子源部内を移動する電子を収束電極によって収束することができる。

また、請求項１の発明では、収束電極は、電子通過層よりも表面電極側で表面電極の側方に設けられ面電子源部における電子放出領域を規定する開口部が形成された絶縁層に埋設されているので、電子通過層の厚み方向において表面電極側で電子を収束することができる。

請求項２の発明は、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側とする駆動電圧が印加されたときに電子が通過する電子通過層を有し表面電極を通して電子線を放出する面電子源部と、面電子源部の電子を収束する収束電極とが同一の素子形成基板に設けられてなり、収束電極は、面電子源部内を移動する電子を収束可能な位置に設けられるものであり、電子通過層内に設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、面電子源部と同一の素子形成基板に設けられた収束電極によって電子が収束されるので、面電子源部から放出される電子の進行方向が表面電極の法線方向に揃いやすくなり、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができる。また、この発明によれば、電子通過層を通過する電子を収束電極によって収束することができる。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記面電子源部は、前記電子通過層が多数のナノメータオーダの半導体微結晶および各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する弾道電子面放出型の電子源からなることを特徴とする。
この発明によれば、前記面電子源部としてＭＩＭ型の電子源を採用する場合に比べて面電子源部の大面積化が容易となり、電子線レジスト層に対する露光領域の大面積化を図れるから、スループットを向上させることが可能となるという利点や、大面積のデバイスの製造時に当該デバイスに対する転写パターンの露光を１度で行えるように転写パターンを形成することにより処理時間の短縮およびパターン精度の向上を図ることも可能となるという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出角が小さいとともに電子放出特性の再現性が良いので、露光特性が安定するという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出特性の真空度依存性が小さいので、電子線露光装置をより低真空で使用することが可能となり、電子線露光装置の低コスト化を図ることができるとともに、取り扱いやメンテナンスが容易になる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記収束電極から前記電子通過層の厚み方向に離間して設けられ前記面電子源部の電子を収束する別の収束電極を少なくとも１つ有することを特徴とする。

この発明によれば、前記面電子源部から放出される電子の進行方向が前記表面電極の法線方向により揃いやすくなる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記表面電極の平面形状が電子線レジスト層への転写パターンを規定する形状に形成され、前記収束電極の平面形状が前記表面電極に対応する形状に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記表面電極の平面形状によって転写パターンを規定することができ且つ前記収束電極によって電子を収束することができる。

請求項１の発明では、面電子源部と同一の素子形成基板に設けられた収束電極によって電子が収束されるので、面電子源部から放出される電子の進行方向が表面電極の法線方向に揃いやすくなり、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の電子線露光用電子源１は、図１（ａ）に示すように、表面電極７を通して電子線を放出する面電子源部１０と、面電子源部１０の電子を収束する収束電極８とが、同一の素子形成基板１１に設けられている。ここに、素子形成基板１１としては、絶縁性基板（例えば、絶縁性を有するガラス基板、絶縁性を有するセラミック基板など）を用いる。

面電子源部１０は、下部電極１２と、下部電極１２上に形成されたノンドープの多結晶シリコン層３と、ノンドープの多結晶シリコン層３の一部に後述のナノ結晶化プロセスおよび酸化プロセスを施すことにより形成された強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６上に形成された単層構造ないし多層構造の金属薄膜からなる表面電極７とで構成されており、強電界ドリフト層６上と後述の素子分離層３ｂ上とに跨って形成された絶縁層９の開口部を通して表面電極７が強電界ドリフト層６上に形成されている。したがって、面電子源部１０における電子放出領域は絶縁層９の開口部により規定されることとなる。ここに、表面電極７の厚さは１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度に設定されている。なお、本実施形態では、強電界ドリフト層６と、上記多結晶シリコン層３のうち強電界ドリフト層６と下部電極１２との間に介在する部分からなるノンドープ半導体層３ａとで電子が通過する電子通過層を構成し、上記多結晶シリコン層３のうち電子通過層以外の部分が素子分離層３ｂを構成しているが、下部電極１２と強電界ドリフト層６との間にノンドープ半導体層３ａを設けずに強電界ドリフト層６のみで電子通過層を構成してもよい。また、下部電極１２は、絶縁性基板からなる素子形成基板１１の一表面側に形成した導電性層（例えば、金属層、高不純物濃度の多結晶シリコン層など）により構成しているが、半導体基板（例えば、ｎ形シリコン基板など）と半導体基板の裏面に形成したオーミック電極とにより下部電極１２を構成してもよく、この場合には、半導体基板が素子形成基板１１を構成する。

面電子源部１０の強電界ドリフト層６は、上述のナノ結晶化プロセスおよび酸化プロセスを行うことにより形成されており、図１（ｂ）に示すように、少なくとも、下部電極１２の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、各シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜である多数のシリコン酸化膜（絶縁膜）６４とから構成されると考えられる。ここに、各グレイン５１は、下部電極１２の厚み方向に延びている。

上述の面電子源部１０から電子を放出させるには、図２に示すように、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に駆動電源Ｖpsから駆動電圧を印加すれば、下部電極１２から強電界ドリフト層６へ注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図１（ｂ），図２中の上向きの矢印は表面電極７を通して放出される電子ｅ⁻の流れを示す）。ここに、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。なお、本実施形態における面電子源部１０では、上記駆動電圧を１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができ、駆動電圧が大きいほど放出電子電流（エミッション電流）が大きくなる。

本実施形態における面電子源部１０の構成は弾道電子面放出型の電子源として周知であり、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極７と下部電極１２との間に表面電極７を高電位側として電圧を印加することにより、下部電極１２から強電界ドリフト層６へ電子ｅ⁻が注入される。一方、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子ｅ⁻はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層６におけるグレイン５１の間の領域を表面に向かって図１（ｂ）中の矢印の向き（図１（ｂ）における上向き）へドリフトし、表面電極７をトンネルし放出される。しかして、強電界ドリフト層６では下部電極１２から注入された電子がシリコン微結晶６３でほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜６４にかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極７を通して放出され（弾道型電子放出現象）、強電界ドリフト層６で発生した熱がグレイン５１を通して放熱されるから、電子放出時にポッピング現象が発生せず、安定して電子を放出することができる。また、本実施形態における面電子源部１０では、従来のＭＩＭ型の電子源に比べて、大面積化が容易であるという利点や、電子放出特性の真空度依存性が小さいという利点や、電子放出角が小さい（電子の直進性が優れている）という利点を有している。

また、面電子源部１０では、図２に示すように、表面電極７に対向配置されるコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に加速用電源Ｖｃから加速電圧を印加すれば、面電子源部１０から放出された電子がコレクタ電極２１へ向かって加速される。なお、表面電極７と下部電極１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉeと呼ぶことにすれば、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉeの比率が大きいほど電子放出効率が高くなる。

以下、強電界ドリフト層６の形成方法の一例について説明する。

強電界ドリフト層６の形成にあたっては、まず、下部電極１２上に所定膜厚（例えば、１．５μｍ）のノンドープの多結晶シリコン層３を例えばＬＰＣＶＤ法などにより形成した後、当該多結晶シリコン層３のうち強電界ドリフト層６の形成予定領域に対して上述のナノ結晶化プロセスを行うことにより、多結晶シリコンの多数のグレイン５１（図１（ｂ）参照）と多数のシリコン微結晶６３（図１（ｂ）参照）とが混在する複合ナノ結晶層（以下、第１の複合ナノ結晶層と称す）を形成する。ここにおいて、ナノ結晶化プロセスでは、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において多結晶シリコン層３に白金電極よりなる陰極を対向配置して、５００Ｗのタングステンランプからなる光源により多結晶シリコン層３の主表面に光照射を行いながら、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が１２ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を所定時間（例えば、１０秒）だけ流すことによって、多結晶シリコンのグレイン５１およびシリコン微結晶６３を含む第１の複合ナノ結晶層を形成する。

ナノ結晶化プロセスが終了した後に、上述の酸化プロセスを行うことで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、図１（ｂ）のような構成の複合ナノ結晶層（以下、第２の複合ナノ結晶層と称す）からなる強電界ドリフト層６を形成する。酸化プロセスでは、例えば、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において第１の複合ナノ結晶層に白金電極よりなる陰極を対向配置して、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を流し陽極と陰極との間の電圧が２０Ｖだけ上昇するまで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、上述のグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４を含む第２の複合ナノ結晶層からなる強電界ドリフト層６を形成するようになっている。なお、本実施形態では、上述のナノ結晶化プロセスを行うことによって形成される第１の複合ナノ結晶層においてグレイン５１、シリコン微結晶６３以外の領域はアモルファスシリコンからなるアモルファス領域となっており、強電界ドリフト層６においてグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４以外の領域がアモルファスシリコン若しくは一部が酸化したアモルファスシリコンからなるアモルファス領域６５となっているが、ナノ結晶化プロセスの条件によってはアモルファス領域６５が孔となり、このような場合の第１の複合ナノ結晶層は多孔質多結晶シリコン層とみなすことができる。

なお、上述の強電界ドリフト層６では、シリコン酸化膜６４が絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセスないし酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン酸窒化膜となる。

ところで、上述の収束電極８は、絶縁層９に埋設されており、表面電極７の側方に位置している。ここに、絶縁層９は、強電界ドリフト層６上と素子分離層３ｂ上とに跨ってパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜９ａと、第１の絶縁膜９ａと第１の絶縁膜９ａ上の収束電極８とを覆うようにパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜９ｂとで構成されている。要するに、収束電極８は、電子通過層よりも表面電極７側で表面電極７の側方に設けられており、面電子源部１０内を移動する電子を収束可能となっている。言い換えれば、収束電極８は面電子源部１０内を移動する電子を収束可能な位置に設けてある。

以上説明した本実施形態の電子線露光用電子源では、面電子源部１０と、面電子源部１０の電子を収束する収束電極８とが同一の素子形成基板１１に設けられており、収束電極８の電位を適宜制御することにより、面電子源部１０と同一の素子形成基板１１に設けられた収束電極８によって電子が収束されるので、面電子源部１０から放出される電子の進行方向が表面電極７の法線方向に揃いやすくなり、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができる。ここに、本実施形態では、収束電極８が面電子源部１０内を移動する電子を収束可能な位置に設けられているので、面電子源部１０内を移動する電子を収束電極８によって収束することができ、しかも、収束電極８が電子通過層よりも表面電極７側で表面電極７の側方に設けられているので、電子通過層の厚み方向において表面電極７側で電子を収束することができる。また、本実施形態では、面電子源部１０が弾道電子面放出型の電子源からなるので、従来のＭＩＭ型の電子源に比べて面電子源部１０の大面積化が容易となり、電子線レジスト層に対する露光領域の大面積化を図れるから、スループットを向上させることが可能となるという利点や、大面積のデバイスの製造時に当該デバイスに対する転写パターンの露光を１度で行えるように転写パターンを形成することにより処理時間の短縮およびパターン精度の向上を図ることも可能となるという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出角が小さいとともに電子放出特性の再現性が良いので、露光特性が安定するという利点がある。また、弾道電子面放出型の電子源はＭＩＭ型の電子源に比べて電子放出特性の真空度依存性が小さいので、電子線露光装置をより低真空で使用することが可能となり、電子線露光装置の低コスト化を図ることができるとともに、取り扱いやメンテナンスが容易になる。

本実施形態の電子線露光用電子源１を用いた電子線露光装置については図示していないが、例えば、以下のように構成される。

すなわち、上述の電子線露光装置は、少なくとも、電子線露光用電子源１と、電子線レジスト層が塗布された被転写基板（例えば、ウェハ）と、被転写基板と表面電極７との間に被転写基板を高電位側として加速電圧を印加する加速用電源と、表面電極７と下部電極１２との間に表面電極７を高電位側として駆動電圧を印加する駆動電源と、電子線露光用電子源１と被転写基板との間に配置され電子線露光用電子源１から放出された電子線を集束する電子レンズとを備える。要するに、電子線レジスト層を塗布した被転写基板が真空中において電子線露光用電子源１に対向して配置され、電子線用露光電子源１から放出させた電子を電子レンズ２により集束して被転写基板の電子線レジスト層へ照射する。なお、電子線レジスト層には電子線露光用電子源１から放出されて加速電圧により加速された電子線が照射される。電子レンズ２としては、電子線を電界によって集束させる静電型の電子レンズ（電界レンズ）を用いてもよいし、電子線を磁界によって集束させる電磁型の電子レンズ（磁界レンズ）を用いてもよい。

ところで、電子線露光用電子源１における表面電極７の平面形状を図３に示すように電子線レジスト層３１への転写パターン３２を規定する形状に形成し、収束電極８の平面形状を表面電極７に対応する形状（ここでは、表面電極７の側方で表面電極７を全周に亙って囲む平面形状）に形成しておけば、表面電極７の平面形状によって転写パターン３２を規定することができ且つ収束電極８によって電子を収束することができる。なお、図３中の下向きの矢印は電子線露光用電子源１から放出された電子線の流れを示している。

（実施形態２）
本実施形態の電子線露光用電子源１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図４に示すように、収束電極８を設けている位置が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の電子線露光用電子源１では、絶縁層９が単層構造であり、強電界ドリフト層６とノンドープ半導体層３とからなる電子通過層内に設けた絶縁層５に収束電極８を埋設してある。ここに、絶縁層５は、下部電極１２上にパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜５ａと、第１の絶縁膜５ａと第１の絶縁膜５ａ上の収束電極８とを覆うようにパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜５ｂとで構成されている。要するに、収束電極８は、電子通過層内に設けられており、面電子源部１０内を移動する電子を収束可能となっている。言い換えれば、収束電極８は面電子源部１０内を移動する電子を収束可能な位置に設けてある。

しかして、本実施形態の電子線露光用電子源１では、収束電極８の電位を適宜制御することにより、実施形態１と同様に、面電子源部１０と同一の素子形成基板１１に設けられた収束電極８によって電子が収束されるので、面電子源部１０から放出される電子の進行方向が表面電極７の法線方向に揃いやすくなり、高スループット、高解像度、広い焦点深度が要求される電子線露光装置に用いることができる。また、本実施形態の電子線露光用電子源１では、収束電極８が電子通過層内に設けられているので、電子通過層を通過する電子を収束電極８によって収束することができる。

なお、実施形態１，２では、収束電極８によって面電子源部１０内の電子を収束するようになっているが、収束電極８は、面電子源部１０から放出された電子を収束可能な位置（例えば、絶縁層９上）に設けるようにしてもよく、このような位置に収束電極８を設けるこにより、面電子源部１０から放出された電子を収束電極８によって収束することができる。

（実施形態３）
本実施形態の電子線露光用電子源１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、強電界ドリフト層６とノンドープ半導体層３とからなる電子通過層内に設けた絶縁層５にも収束電極８を埋設してある点が相違する。要するに、本実施形態では、収束電極８が電子通過層の厚み方向に離間して複数（２つ）設けられている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

ここに、絶縁層５は、下部電極１２上にパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜５ａと、第１の絶縁膜５ａと第１の絶縁膜５ａ上の収束電極８とを覆うようにパターン形成されたシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜５ｂとで構成されている。要するに、絶縁層５に埋設された収束電極８は、電子通過層内に設けられており、面電子源部１０内を移動する電子を収束可能となっている。言い換えれば、絶縁層５に埋設された収束電極８は面電子源部１０内を移動する電子を収束可能な位置に設けてある。

しかして、本実施形態の電子線露光用電子源では、２つの収束電極８が電子通過層の厚み方向に離間して設けられている（つまり、収束電極８が２段設けられている）ので、面電子源部１０から放出される電子の進行方向が表面電極７の法線方向により揃いやすくなる。なお、本実施形態では、収束電極８が２段設けられているが、２段に限らず、３段以上であってもよい。

実施形態１を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部説明図である。同上における面電子源部の動作説明図である。同上を用いた電子線露光装置の概略構成図である。実施形態２を示す概略断面図である。実施形態３を示す概略断面図である。

符号の説明

１電子線露光用電子源
３ａノンドープ半導体層
６強電界ドリフト層
７表面電極
９絶縁層
９ａ第１の絶縁膜
９ｂ第２の絶縁膜
１１素子形成基板
１２下部電極
５１グレイン
５２シリコン酸化膜
６３シリコン微結晶
６４シリコン酸化膜

Claims

表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側とする駆動電圧が印加されたときに電子が通過する電子通過層を有し表面電極を通して電子線を放出する面電子源部と、面電子源部の電子を収束する収束電極とが同一の素子形成基板に設けられてなり、面電子源部は、電子通過層が多数のナノメータオーダの半導体微結晶および各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する弾道電子面放出型の電子源からなり、収束電極は、面電子源部内を移動する電子を収束可能な位置に設けられるものであり、電子通過層よりも表面電極側で表面電極の側方に設けられ面電子源部における電子放出領域を規定する開口部が形成された絶縁層に埋設されてなることを特徴とする電子線露光用電子源。
表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側とする駆動電圧が印加されたときに電子が通過する電子通過層を有し表面電極を通して電子線を放出する面電子源部と、面電子源部の電子を収束する収束電極とが同一の素子形成基板に設けられてなり、収束電極は、面電子源部内を移動する電子を収束可能な位置に設けられるものであり、電子通過層内に設けられてなることを特徴とする電子線露光用電子源。
前記面電子源部は、前記電子通過層が多数のナノメータオーダの半導体微結晶および各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する弾道電子面放出型の電子源からなることを特徴とする請求項２記載の電子線露光用電子源。
前記収束電極から前記電子通過層の厚み方向に離間して設けられ前記面電子源部の電子を収束する別の収束電極を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子線露光用電子源。
前記表面電極の平面形状が電子線レジスト層への転写パターンを規定する形状に形成され、前記収束電極の平面形状が前記表面電極に対応する形状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子線露光用電子源。