JPH03127816A - マルチ電子源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えばレジスト描画用装置、電子ビーム記録
用装置等のように、例えばショットキー型半導体電子源
から放出する電子ビームを用いて微細かつ高密度の電子
ビーム照射を行なうべく使用されるマルチ電子源に関す
るものである。

［従来技術］ 従来、この種のマルチ電子源としては、例えば米国特許
第４２５９６７８号明細書、米国特許４３０３９３０号
明細書に記載されているようなものが知られている。こ
れによると、マルチ電子源は、多数の電子源が縦列およ
び横列のマトリクス状に基板上に配置され、各前記電子
源を順次−方向に駆動するようにして成り、各電子源の
横の配列方向（Ｘ方向）と縦の配列方向（ｙ方向）との
なす角度が直交したいわゆる単純マトリクスで配置した
構成となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術の構成では、Ｘ方向とｙ方
向とのなす角度が直交しているので、例えば被照射体た
る移動物体に向けて各電子源から電子ビームを放出する
場合、電子ビームを移動物体上で連続的に照射させるよ
うにしようとすると、各電子源は固定されていることか
ら、移動物体の移動距離に応じて各電子源を一個ずつ個
別に制御（いわゆる点順次駆動制御）しなければならな
い。換言すれば、従来技術の構成は、制御用に読み込ま
せるデータが多岐になること、電子ビームの放出制御が
複雑であること、電子ビームの放出のタイミング的余裕
度が極めて制約される等の問題があり実用性に乏しいも
のである。

本発明は、簡単な改良を加えることにより、特に移動物
体に対する電子ビームの照射を容易に行なえるようにし
たマルチ電子源を提供すること目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成すべく本発明は、それぞれ電子ビームを
放出する多数の電子源を縦列および横列のマトリクス状
に基板上に配置し、放出された電子ビームを被照射体に
照射すべく各前記電子源を順次駆動するようにして成る
マルチ電子源において、前記縦列に沿う前記電子源の配
列方向と前記横列に沿う前記電子源の配列方向とを直交
させないように設定したことを特数とする。

［作用］ 基板上に配置されたマトリクス状電子源の横列方向と縦
列方向とが直交しないので、各電子源から移動物体上に
連続的に電子ビームを照射する場合、移動物体が一つの
電子源とこれに隣接する電子源との間を移動する時間内
に、−の列の全部のマトリクス電子源を次々と駆動（線
順次駆動）させるという単純な制御で行なえる。

［実施例］ 第１図乃至第３図は第１の実施例を示すものである。図
中１は例えば半絶縁性のＧａＡｓ基板であり、該基板１
上にはＰ型のイオン注入領域２が横方向（Ｘ方向）に所
定間隔を置いて直線状に注入形成され、該各イオン注入
領域２の表面部には電子源を構成するＰ壁高濃度イオン
注入領域３が横方向（各Ｘ方向Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・）
に沿い所定間隔を置いて形成され、該各イオン注入領域
３上にはショットキー電極、１０が形成され、各イオン
注入領域３は全体としてマトリクス状に配置されている
。ここで、高濃度イオン注入領域３は各Ｘ方向Ａ、Ｂ％
Ｃ，Ｄ・・・毎に所定距離だけ順次シフトしている。ま
た、各前記イオン注入領域２上には、配線用の階段状に
形成された板状電極４が各イオン注入領域２と交・叉す
るように、すなわち縦方向（各ｙ方向ａ、ｂ、ｃ、ｄ・
・・）に形成されている。したがって、各ｙ方向ａ、ｂ
、ｃ％　ｄ・・・における各高濃度イオン注入領域３を
結ぶ線と各Ｘ方向Ａ、Ｂ、Ｃ％Ｄ・・・における各高濃
度イオン注入領域３を結ぶ線とのなす角度は直交してい
ない（Ｘ方向に沿う線ＣＸ−Ｘ線、）とＹ’−Ｙ’線と
のなす角度θは９０度よりも小である）。

さらに、前記イオン注入領域２上には、前記高濃度イオ
ン注入領域３から放出された電子を上方に案内するべく
脚状の電極５を介して平屋根状の電極６が形成されてい
る。

各前記イオン注入領域２の端部の表面部にはそれぞれ高
濃度拡散層７が形成され、各高濃度拡散層７上にはオー
ミックコンタクト部８が夫々形成され、各オーミックコ
ンタクト部８上には電極９がそれぞれ接続されている。

また、各前記板状電極ｆの端部にはそれぞれ電極１１が
接続されている。

従って、マトリクス状に配列された各電子源は、各Ｘ方
向Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・の所定の電極９と各ｙ方向ａ％
ｂ％ｃ、ｄ・・・の所定の電極１０との間に逆バイアス
電圧を印加すると、該画電極の交点位置にある電子源で
ある高濃度イオン注入領域３がＯＮ状態となってアバラ
ンシェ増幅が生じ、当該高濃度イオン注入領域３からス
ポット状の電子が放出される。

なお、本実施例では電子源としてショットキー型半導体
電子源を用いているが、特にショットキー型半導体電子
源である必要はなく、ＰＮ接合、ＮＥＡ　（負の電子親
和力）等の各種の半導体電子源を用いることが出来る。

次に、本実施例により電子ビームを移動物体に照射し、
連続的なビーム照射領域を形成するための手順につき述
べる。

まず、電子ビームが照射されるべき領域をマトリクス電
子源に対向した位置に置く、この場合、例えばＸ方向Ａ
の電極２と各ｙ方向ａ、ｂ、ｃ。

ｄ・・・の電極４との交点位置の電子源をＯＮ状態にす
るかＯＦＦ状態にするかは予め何らかの方法で決められ
ており、電極２と各Ｘ方向ａ、ｂ、ｃ。

ｄ・・・の電極４との間への逆バイアス電圧印加により
、Ｘ方向Ａの各電子源から順次電子放出が生じる。

次に同様な方法で他のＸ方向Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・の電極２
と各Ｘ方向ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・の電極４との間への逆
バイアス電圧印加によりそれぞれ線順次駆動する。

全部のマトリクス位置の電子源を駆動し終えた後に、−
の電子源とこれに隣接する他の電子源との間の距離だけ
移動物体を従前の移動方向と直交する方向に９０度の方
向に移動させ、再び各Ｘ方向Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ−・・と各
Ｘ方向ａ、ｂ、ｃ、ｄ−との交点位置の電子源を順次駆
動する。かかる電子源駆動を繰り返すことにより、移動
物体の被照射面を電子ビームにより全面照射することが
できる。

第４図は、マルチ電子源を電子ビームメモリに適用した
場合を示している。１２は上記第１の実施例で述べたと
同様な構成のマルチ半導体電子源、１３はフォトダイオ
ード、１４は光を真空容器へ入れるための導入部、１５
は光信号を送るためのファイバー　１６は高圧電源、１
７は電子源を駆動させるための電源、１８は電子線記録
媒体である。該記録媒体１８としてはＳｉのＭＯ３構造
、アモルファス状のＳ　ｉ　０２構造、ＡＡｘＯ，。

膜および５ｉＮＷＡ等の多層膜構造のものがある。

上記のように構成されているので、マルチ電子源１２の
駆動用の制御信号は、搬送りロックと同時に多重させ光
信号として光ファイバー１５を介して伝達され、フォト
ダイオード１３で再び電気信号に戻される。マルチ電子
源１２は高圧電源１６が接続されることにより高電圧に
なっているが、制御信号は光媒介としており、電気的に
絶縁されているので耐ノイズ性に優れている。

マルチ電子源１２の光制御信号は、フォトダイオード１
３で電気信号に変換され電気制御信号としての復調制御
信号となる。該制御信号はマルチ電子源を駆動させる水
平信号（Ｘ方向）と垂直信号（Ｘ方向）とにさらに分離
され、媒体の回転信号と伺期して任意の水平方向および
垂直方向の電子源をＯＮ状態とすることで、記録媒体の
任意の場所へ電子ビームを照射し書き込みを行う。本実
施例の場合、例えば水平信号で書き込み用トラックの選
択、垂直信号でデータ書込をそれぞれ受けもつように構
成され、順次線駆動を行うことにより複数トラックへの
同時書き込みが行える。再生は、同様な方法で２次電子
あるいはＰＮ接合電流を用いて任意の場所を検出するこ
とにより行なえる。

第５図は、マルチ電子源を電子ビーム描画装置に適用し
た場合を示している。同図において、マルチ半導体電子
源１２は上記第１の実施例で述べたと同様な構成のもの
である。１９は半導体ウェハーであり、２０はレジスト
上に描かれた電子ビーム照射領域である。

前記マルチ電子源１２の駆動手順は上記第２実施例とほ
ぼ同様であるが、該電子源１２の駆動制御はウェハー１
９のステージ移動に応じ、描画すべき全エリアにおいて
電子源１２を順次線駆動を行う。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、それぞれ電子ビームを放
出する多数の電子源を縦列および横列のマトリクス状に
基板上に配置し、放出された電子ビームを被照射体に照
射すべく各前記電子源を順次駆動するようにして成るマ
ルチ電子源において、前記縦列に沿う前記電子源の配列
方向と前記横列に沿う前記電子源の配列方向とを直交さ
せないように設定する構成としたので、従前の構成に極
めて単純な手段を請じるだけで、連続した電子ビーム照
射領域を形成できると共に、制御のための信号設定が単
純化でき、この単純化により制御回路が簡略化すること
ができる。

さらに、マルチ電子源をマトリクス状に構成して順次線
駆動するため、移動体に同一の電子ビームの照射領域を
形成しようとする場合、電子源が一次元配列である場合
に比べて、移動体の移動速度を低下することができ、該
電子ビームの照射領域が楕円変形するのを小さくするこ
とができる。

また、電子ビームの照射領域を連続かつ高密度で形成で
きるので、電子線メモリ、描画装置の他、電子線プリン
ター等の広範囲の応用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものであり
、第１図はマルチ電子源の平面図、第２図は第１図のＩ
Ｉ　−ＩＩ線に沿う断面図、第３図は第１図のｍ　−Ｉ
ＩＩ線に沿う断面図、第４図は電子ビームメモリ装置へ
の応用例を示す平面図、第５図は電子ビーム描画装置へ
の応用例を示す平面図である。 １・・・基板、３・・・Ｐ壁高濃度イオン注入領域（電
子源）、１０・・・ショットキー電極（電子源）、１２
・・・マルチ電子源。 第 ２ 図 第 図 第 図 平Ｆ＆２年　２月　６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ電子ビームを放出する多数の電子源を縦列およ
   び横列のマトリクス状に基板上に配置し、射出された電
   子ビームを被照射体に照射すべく各前記電子源を順次駆
   動するようにして成るマルチ電子源において、前記縦列
   に沿う前記電子源の配列方向と前記横列に沿う前記電子
   源の配列方向とを直交させないように設定したことを特
   徴とするマルチ電子源。