JPH0226342B2 - - Google Patents
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- JPH0226342B2 JPH0226342B2 JP56039299A JP3929981A JPH0226342B2 JP H0226342 B2 JPH0226342 B2 JP H0226342B2 JP 56039299 A JP56039299 A JP 56039299A JP 3929981 A JP3929981 A JP 3929981A JP H0226342 B2 JPH0226342 B2 JP H0226342B2
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- JP
- Japan
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- electron beam
- electrode
- generation system
- beam generation
- crossover
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 51
- 230000005405 multipole Effects 0.000 claims description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 1
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Classifications
-
- 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, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電子を放出する第１の電極、電子
を加速する第２の電極および第１の電極と第２の
電極の間に備えられた電子ビーム断面形状を成形
する装置を有する電子ビーム発生系に関する。こ
の電子ビーム発生系は特に電子ビーム露出装置用
として適している。
を加速する第２の電極および第１の電極と第２の
電極の間に備えられた電子ビーム断面形状を成形
する装置を有する電子ビーム発生系に関する。こ
の電子ビーム発生系は特に電子ビーム露出装置用
として適している。
熱電子放出、シヨツトキ又は冷陰極放出等の電
子放出過程において放出電子のエネルギーの拡が
りを小さくすることはビーム電流が小さい範囲内
だけで可能であることは実験的に認められてい
る。電流が大きくなるにつれて電子エネルギーの
分布範囲が拡がるがこれは高い電子密度の区域、
すなわち特にクロスオーバーにおいて電子間のク
ーロン相互作用によるものとして説明される。放
出電子が速度が低い陰極区域においては電子はク
ーロン相互作用に対して特に敏感である。
子放出過程において放出電子のエネルギーの拡が
りを小さくすることはビーム電流が小さい範囲内
だけで可能であることは実験的に認められてい
る。電流が大きくなるにつれて電子エネルギーの
分布範囲が拡がるがこれは高い電子密度の区域、
すなわち特にクロスオーバーにおいて電子間のク
ーロン相互作用によるものとして説明される。放
出電子が速度が低い陰極区域においては電子はク
ーロン相互作用に対して特に敏感である。
H.Roseの計算によれば（第19回ドイツ電子顕
微鏡学会会議報告）単一エネルギー電子ビーム内
のエネルギーの拡がりは非収差のクロスオーバー
におけるよりも無収差のクロスオーバーにおける
方が遥かに大きい。
微鏡学会会議報告）単一エネルギー電子ビーム内
のエネルギーの拡がりは非収差のクロスオーバー
におけるよりも無収差のクロスオーバーにおける
方が遥かに大きい。
テレビジヨン受像管において電子ビーム発生系
の実像クロスオーバーのエネルギーの拡がりを低
減させるためスリツトを持つ格子電極によりクロ
スオーバーの代りに電子流密度の低い二つのクロ
スオーバーを投像することは公知である。格子電
極のスリツトの位置を大きさによりクロスオーバ
ーの位置と寸法が決定される。
の実像クロスオーバーのエネルギーの拡がりを低
減させるためスリツトを持つ格子電極によりクロ
スオーバーの代りに電子流密度の低い二つのクロ
スオーバーを投像することは公知である。格子電
極のスリツトの位置を大きさによりクロスオーバ
ーの位置と寸法が決定される。
この発明の目的は冒頭に挙げた電子ビーム発生
系を、クロスオーバー領域の位置と形状が簡単に
変えられそれによつて電子ビーム源の動作条件に
適合させることができるように構成することであ
る。この目的は電子ビーム発生系の電子ビーム断
面形状を成形する装置として円柱レンズを設ける
ことによつて達成される。その際、円柱レンズと
は光学における円柱レンズが光に及ぼす作用と同
様の作用を電子に対して及ぼすような電子レンズ
であると理解することができる。二つの円柱レン
ズを互に直角に組合わせた簡単な二重円柱レンズ
によつても一つの円柱レンズから他の円柱レンズ
に切り換えることにより線形のクロスオーバーを
90゜回転させることができる。線形クロスオーバ
ーの可能な方位位置の数は使用されている円柱レ
ンズの個数に対応する。公知のスリツトを持つ格
子電極は単一の円柱レンズで置き換えることがで
きる。
系を、クロスオーバー領域の位置と形状が簡単に
変えられそれによつて電子ビーム源の動作条件に
適合させることができるように構成することであ
る。この目的は電子ビーム発生系の電子ビーム断
面形状を成形する装置として円柱レンズを設ける
ことによつて達成される。その際、円柱レンズと
は光学における円柱レンズが光に及ぼす作用と同
様の作用を電子に対して及ぼすような電子レンズ
であると理解することができる。二つの円柱レン
ズを互に直角に組合わせた簡単な二重円柱レンズ
によつても一つの円柱レンズから他の円柱レンズ
に切り換えることにより線形のクロスオーバーを
90゜回転させることができる。線形クロスオーバ
ーの可能な方位位置の数は使用されている円柱レ
ンズの個数に対応する。公知のスリツトを持つ格
子電極は単一の円柱レンズで置き換えることがで
きる。
この発明の目的は静電多重極素子を設けること
によつても達成される。単純な四重極素子はほぼ
二重円柱レンズ系に対応する。有利な拡張は互に
45゜回転して組合わされた二つの四重極素子から
成る八重極素子である。これらの四重極素子の電
位は互に無関係に変化させることができる。この
ような八重極素子を使用すると線形クロスオーバ
ーを二つの四重極素子の電位の比を選ぶことだけ
によつて任意の向きに回転させることができる。
更にクロスオーバーの長さと幅もこれらの電位の
選定によつてある範囲内で変えることができる。
によつても達成される。単純な四重極素子はほぼ
二重円柱レンズ系に対応する。有利な拡張は互に
45゜回転して組合わされた二つの四重極素子から
成る八重極素子である。これらの四重極素子の電
位は互に無関係に変化させることができる。この
ような八重極素子を使用すると線形クロスオーバ
ーを二つの四重極素子の電位の比を選ぶことだけ
によつて任意の向きに回転させることができる。
更にクロスオーバーの長さと幅もこれらの電位の
選定によつてある範囲内で変えることができる。
目的を達成する更に別の方法としては電極を非
強磁性材料で作りこれに電子ビーム通過用の孔を
設け、この電極の近くに電子ビームに垂直に電磁
型多重極素子を設ける。この構造によつてもクロ
スオーバーの位置と形状を変えることができる。
この装置の改良として八重極素子を二つの互に
45゜回転した四重極素子から構成しこれらの互に
無関係に調整することができる電流を流すことも
可能である。この八重極素子を使用するとクロス
オーバーの角位置を任意に回転させることができ
る。スタテイツク型又はダイナミツク型の六重極
素子によつても任意に回転可能の四重極場を作り
クロスオーバーを任意に回転させることができる
ことをここで特に明らかにしておく。
強磁性材料で作りこれに電子ビーム通過用の孔を
設け、この電極の近くに電子ビームに垂直に電磁
型多重極素子を設ける。この構造によつてもクロ
スオーバーの位置と形状を変えることができる。
この装置の改良として八重極素子を二つの互に
45゜回転した四重極素子から構成しこれらの互に
無関係に調整することができる電流を流すことも
可能である。この八重極素子を使用するとクロス
オーバーの角位置を任意に回転させることができ
る。スタテイツク型又はダイナミツク型の六重極
素子によつても任意に回転可能の四重極場を作り
クロスオーバーを任意に回転させることができる
ことをここで特に明らかにしておく。
この発明の電子ビーム発生系は可変形状のゾン
デ断面又は第８回国際会議の電子およびイオンビ
ーム技術シンポジウム報告に記載されているよう
な特殊模様形のゾンデ断面を使用する電子ビーム
露光装置に対して特に有利である。
デ断面又は第８回国際会議の電子およびイオンビ
ーム技術シンポジウム報告に記載されているよう
な特殊模様形のゾンデ断面を使用する電子ビーム
露光装置に対して特に有利である。
この公知の電子ビーム露光装置では半導体板全
面の露光に要する時間が特殊形状の電子ビームゾ
ンデの使用により著しく短縮される。多数の集積
回路半導体板を経済的に製作するためこの操作時
間を更に短縮することはレジスト材料の感度を不
変として電子ビーム電流を大きくすることによつ
て可能である。その際露光系の分解能従つて形成
された構造の縁端の鮮鋭度を低下させないために
は電子ビームの電子ができるだけ等しいエネルギ
ーを持つていなければならない。この点でこの発
明によるエネルギーの拡がりが小さい大電流電子
源は特にすぐれている。クロスオーバー領域の位
置とその形の変化が簡単に実施されることにより
所望の断面形状の電子ビームを作るためのマスク
がビームを絞る型の部分だけ電子照射を受けるよ
うにすることができる。従来の電子源を使用する
とマスクの不必要な部分まで照射されるため最後
の投像面においての電子流密度が低下する。
面の露光に要する時間が特殊形状の電子ビームゾ
ンデの使用により著しく短縮される。多数の集積
回路半導体板を経済的に製作するためこの操作時
間を更に短縮することはレジスト材料の感度を不
変として電子ビーム電流を大きくすることによつ
て可能である。その際露光系の分解能従つて形成
された構造の縁端の鮮鋭度を低下させないために
は電子ビームの電子ができるだけ等しいエネルギ
ーを持つていなければならない。この点でこの発
明によるエネルギーの拡がりが小さい大電流電子
源は特にすぐれている。クロスオーバー領域の位
置とその形の変化が簡単に実施されることにより
所望の断面形状の電子ビームを作るためのマスク
がビームを絞る型の部分だけ電子照射を受けるよ
うにすることができる。従来の電子源を使用する
とマスクの不必要な部分まで照射されるため最後
の投像面においての電子流密度が低下する。
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳
細に説明する。第１図は電子ビーム露光装置の構
成を示す概念図である。電子ビーム発生系１は陰
極２、ウエーネルト電極３および陽極４からな
り、非強磁性材料のウエーネルト電極３の回りに
は電磁型の六重極素子３０が六個のコイルと共に
配置されている。この素子により陰極室内にクロ
スオーバー５を任意の方位角位置をもつて作るこ
とができる。矢印で示した第一照射レンズ６によ
りこのクロスオーバーが第一絞り７上に投像さ
れ、レンズ６の前焦点面近くに置かれた静電偏向
系８により破線で示したクロスオーバーの像５１
の位置を移動させることができる。
細に説明する。第１図は電子ビーム露光装置の構
成を示す概念図である。電子ビーム発生系１は陰
極２、ウエーネルト電極３および陽極４からな
り、非強磁性材料のウエーネルト電極３の回りに
は電磁型の六重極素子３０が六個のコイルと共に
配置されている。この素子により陰極室内にクロ
スオーバー５を任意の方位角位置をもつて作るこ
とができる。矢印で示した第一照射レンズ６によ
りこのクロスオーバーが第一絞り７上に投像さ
れ、レンズ６の前焦点面近くに置かれた静電偏向
系８により破線で示したクロスオーバーの像５１
の位置を移動させることができる。
第二の偏向系９とレンズ１０により絞り７が第
二の絞り１１の上に絞り７の像と絞り１１が部分
的に重なり合うように投像される。この重なり合
い区域１２は偏向系９によつて調整される。クロ
スオーバー像５１の像５２は絞り１１の表面に破
線で示されている。この図から分るようにこの重
なり合い区域１２は線形クロスオーバーによつて
最大限に照射され縮小レンズ１３と投像レンズ１
４によつてウエーハー面１５に投像される。この
投像は１２０および１２１として示されている。
コイル１６と１７は投影構造をウエーハー面１５
上で移動させるための偏向系である。
二の絞り１１の上に絞り７の像と絞り１１が部分
的に重なり合うように投像される。この重なり合
い区域１２は偏向系９によつて調整される。クロ
スオーバー像５１の像５２は絞り１１の表面に破
線で示されている。この図から分るようにこの重
なり合い区域１２は線形クロスオーバーによつて
最大限に照射され縮小レンズ１３と投像レンズ１
４によつてウエーハー面１５に投像される。この
投像は１２０および１２１として示されている。
コイル１６と１７は投影構造をウエーハー面１５
上で移動させるための偏向系である。
この発明の装置に使用するレンズは単一レンズ
に限らずレンズ系であつてもよく、又偏向系は静
電偏向系と磁気偏向系のいずれであつてもよい。
に限らずレンズ系であつてもよく、又偏向系は静
電偏向系と磁気偏向系のいずれであつてもよい。
電子ビーム発生系１においてクロスオーバー５
は電子エネルギーの無用の拡がりを防ぐため一つ
の線の形にひずんでいる。このひずみは必要に応
じて続くレンズに円柱レンズを使用することによ
り元に戻すことができる。
は電子エネルギーの無用の拡がりを防ぐため一つ
の線の形にひずんでいる。このひずみは必要に応
じて続くレンズに円柱レンズを使用することによ
り元に戻すことができる。
第２ａ図は公知の電子ビーム発生系のxZ面
（Ｚは電子ビーム方向）に沿つた断面を示す。２
は尖端陰極、３１はウエーネルト電極、３２はビ
ーム通過孔、４は陽極である。第２ｂ図はウエー
ネルト電極のxy面に沿つた断面でビーム通過孔
３２が細長い矩形であることが示されている。第
２ｃ図はウエーネルト電極３１の非点収差フオー
カシング特性によつて作られたクロスオーバー５
を示す。ここでは電子の速度が猶低くクーロン相
互作用が小さくなつている。ここに示した公知の
電子ビーム発生系によつてクロスオーバーをxy
面内で回転させようとすればビーム発生系全体を
回転するか少くともウエーネルト電極３１を回転
する必要があり、大電流電子流源に機械的に介入
することになる。
（Ｚは電子ビーム方向）に沿つた断面を示す。２
は尖端陰極、３１はウエーネルト電極、３２はビ
ーム通過孔、４は陽極である。第２ｂ図はウエー
ネルト電極のxy面に沿つた断面でビーム通過孔
３２が細長い矩形であることが示されている。第
２ｃ図はウエーネルト電極３１の非点収差フオー
カシング特性によつて作られたクロスオーバー５
を示す。ここでは電子の速度が猶低くクーロン相
互作用が小さくなつている。ここに示した公知の
電子ビーム発生系によつてクロスオーバーをxy
面内で回転させようとすればビーム発生系全体を
回転するか少くともウエーネルト電極３１を回転
する必要があり、大電流電子流源に機械的に介入
することになる。
第３ａ図はこの発明の実施例の電子ビーム発生
系の第２ａ図に対応する断面図である。この実施
例のウエーネルト電極は二つの交差した円柱レン
ズ３３，３４から成る。これらの円柱レンズはそ
れぞれ二つの針金で構成しそれらをウエーネルト
電位に接続してもよい。第３ｂ図はウエーネルト
電極の平面図である。一方の円柱レンズ３３から
他方の円柱レンズ３４に切り換えることにより線
形のクロスオーバー５を第３ｃ図に破線で示した
ように90゜回転させることができる。
系の第２ａ図に対応する断面図である。この実施
例のウエーネルト電極は二つの交差した円柱レン
ズ３３，３４から成る。これらの円柱レンズはそ
れぞれ二つの針金で構成しそれらをウエーネルト
電位に接続してもよい。第３ｂ図はウエーネルト
電極の平面図である。一方の円柱レンズ３３から
他方の円柱レンズ３４に切り換えることにより線
形のクロスオーバー５を第３ｃ図に破線で示した
ように90゜回転させることができる。
第４ａ，ｂ，ｃ図は互に45゜回転している４個
の円柱レンズ３３乃至３６から構成されるウエー
ネルト電極とそれによつて方位角0゜、45゜、90゜お
よび135゜に作られる線形クロスオーバーを示す。
の円柱レンズ３３乃至３６から構成されるウエー
ネルト電極とそれによつて方位角0゜、45゜、90゜お
よび135゜に作られる線形クロスオーバーを示す。
第５ａ，ｂ，ｃ図は四重極素子２０をウエーネ
ルト電極とする電子ビーム発生系の実施例を示
す。この構造は作用の点で第３図の円柱レンズ２
個に対応する。ここでも四重極素子２１乃至２４
を２対に分けて切換えることによりクロスオーバ
ーを回転させることができる。
ルト電極とする電子ビーム発生系の実施例を示
す。この構造は作用の点で第３図の円柱レンズ２
個に対応する。ここでも四重極素子２１乃至２４
を２対に分けて切換えることによりクロスオーバ
ーを回転させることができる。
第６ａ，ｂ，ｃ図は八重極素子２５を使用する
実施例を示す。ここでも組合わされて八重極素子
を構成する二つの四重極素子に加えられる電圧の
大きさをU1，U2としてその比U2／U1を適当に選
定することにより任意の角θだけクロスオーバー
を回転させることができる。
実施例を示す。ここでも組合わされて八重極素子
を構成する二つの四重極素子に加えられる電圧の
大きさをU1，U2としてその比U2／U1を適当に選
定することにより任意の角θだけクロスオーバー
を回転させることができる。
第７ａ，ｂ，ｃ図は第１図に使用されているも
のと同様であるが円形のビーム通過孔を持つウエ
ーネルト電極３とこの電極を取巻いて一平面内に
対称的に配置され直列に接続された４個のコイル
を持つ電磁型四重極素子３８から構成された電子
ビーム発生系の実施例を示す。電流方向を反転す
ることによりクロスオーバー５の方向を90゜回転
させることができる。電流の大きさによりクロス
オーバーの形が変えられる。
のと同様であるが円形のビーム通過孔を持つウエ
ーネルト電極３とこの電極を取巻いて一平面内に
対称的に配置され直列に接続された４個のコイル
を持つ電磁型四重極素子３８から構成された電子
ビーム発生系の実施例を示す。電流方向を反転す
ることによりクロスオーバー５の方向を90゜回転
させることができる。電流の大きさによりクロス
オーバーの形が変えられる。
第８ａ，ｂ，ｃ図は電磁型八重極素子３９を使
用する実施例を示す。この場合もクロスオーバー
５の方向は任意に回転させることができる。
用する実施例を示す。この場合もクロスオーバー
５の方向は任意に回転させることができる。
既に第１図について説明したように線形のクロ
スオーバーの形を保持してその方向と大きさを続
いて投影する構造に適合させることが多くの場合
に有利である。
スオーバーの形を保持してその方向と大きさを続
いて投影する構造に適合させることが多くの場合
に有利である。
第１図は電子ビーム発生系を備えた電子ビーム
露光装置の原理的構成を示す見取図、第２図は公
知の電子ビーム発生系、第３図乃至第８図はこの
発明による電子ビーム発生系の五種類の実施例を
示す。第３図乃至第８図において２：尖端陰極、
３３乃至３６：円柱レンズ、５：クロスオーバ
ー。
露光装置の原理的構成を示す見取図、第２図は公
知の電子ビーム発生系、第３図乃至第８図はこの
発明による電子ビーム発生系の五種類の実施例を
示す。第３図乃至第８図において２：尖端陰極、
３３乃至３６：円柱レンズ、５：クロスオーバ
ー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子を放出する第１の電極、電子を加速する
第２の電極および第１の電極と第２の電極の間に
備えられた電子ビーム断面形状を成形する装置を
有する電子ビーム発生系において、前記電子ビー
ム断面形状を成形する装置として、少なくとも１
つの円柱レンズが備えられることを特徴とする電
子ビーム発生系。 ２ 電子を放出する第１の電極、電子を加速する
第２の電極および第１の電極と第２の電極の間に
備えられた電子ビーム断面形状を成形する装置を
有する電子ビーム発生系において、前記電子ビー
ム断面形状を成形する装置として、静電型多重極
素子が備えられることを特徴とする電子ビーム発
生系。 ３ 互いに45゜回転して組合わされ電位を互いに
無関係に変えることができる二つの四重極素子か
らなる八重極素子が多重極素子として設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の電子ビーム発生系。 ４ 電子を放出する第１の電極、電子を加速する
第２の電極および第１の電極と第２の電極の間に
備えられた電子ビーム断面形状を成形する装置を
有する電子ビーム発生系において、非磁性材料か
ら成り電子ビーム通過孔を有する第３の電極が備
えられ、第３の電極の平面内に配置された電磁型
多重極素子が前記電子ビーム断面形状を成形する
装置として備えられることを特徴とする電子ビー
ム発生系。 ５ 多重極素子として、互いに45゜回転して組合
わされ互いに無関係に調整される電流が流れる二
つの四重極素子からなる八重極素子３９が設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の電子ビーム発生系。 ６ 電子ビーム発生系に続いて結像系が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の電子ビーム発生系。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3010815A DE3010815C2 (de) | 1980-03-20 | 1980-03-20 | Hochstrom-Elektronenquelle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56145640A JPS56145640A (en) | 1981-11-12 |
| JPH0226342B2 true JPH0226342B2 (ja) | 1990-06-08 |
Family
ID=6097832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3929981A Granted JPS56145640A (en) | 1980-03-20 | 1981-03-18 | Large current electron source |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4393308A (ja) |
| EP (1) | EP0036618B1 (ja) |
| JP (1) | JPS56145640A (ja) |
| DE (1) | DE3010815C2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3138896A1 (de) * | 1981-09-30 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektronenoptisches system mit vario-formstrahl zur erzeugung und messung von mikrostrukturen |
| DE3204897A1 (de) * | 1982-02-12 | 1983-08-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Korpuskularstrahlerzeugendes system und verfahren zu seinem betrieb |
| AT388628B (de) * | 1986-01-31 | 1989-08-10 | Ims Ionen Mikrofab Syst | Einrichtung fuer projektionsgeraete |
| EP0152502B1 (de) * | 1984-02-18 | 1989-05-17 | Leybold Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Untersuchung von Kristalloberflächen nach der LEED-Technik |
| JP3046452B2 (ja) * | 1992-05-18 | 2000-05-29 | 株式会社東芝 | パルスビーム発生方法および発生装置 |
| US6455863B1 (en) * | 1999-06-09 | 2002-09-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for forming a charged particle beam of arbitrary shape |
| US8604443B2 (en) * | 2009-11-13 | 2013-12-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | System and method for manipulating an ion beam |
| JP6377572B2 (ja) * | 2015-05-11 | 2018-08-22 | 株式会社リガク | Ｘ線発生装置、及びその調整方法 |
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| EP0036618A1 (de) | 1981-09-30 |
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| EP0036618B1 (de) | 1985-01-09 |
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