JPH0536369A - 電子ビーム装置及びその駆動方法 - Google Patents
電子ビーム装置及びその駆動方法Info
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- JPH0536369A JPH0536369A JP3268356A JP26835691A JPH0536369A JP H0536369 A JPH0536369 A JP H0536369A JP 3268356 A JP3268356 A JP 3268356A JP 26835691 A JP26835691 A JP 26835691A JP H0536369 A JPH0536369 A JP H0536369A
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- 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
- H01J37/063—Geometrical arrangement of electrodes for beam-forming
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- H01J1/02—Main electrodes
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- H01J1/308—Semiconductor cathodes, e.g. cathodes with PN junction layers
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- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
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- H01J2237/061—Construction
- H01J2237/062—Reducing size of gun
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- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06325—Cold-cathode sources
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- H01J2237/10—Lenses
- H01J2237/12—Lenses electrostatic
- H01J2237/1202—Associated circuits
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ターゲット面上でビーム径をサブミクロン以
下まで収束することができ、構成が単純で低価格とする
ことができ、重量を小さくすることが可能で、空間容量
が小さく、特に高さが低く、制御・電源機器を収納する
ラック類の数も少なくてすみ、調整箇所も少なく、装置
性能を出すための調整が簡単で、部品点数が少なく、高
信頼性を有する電子ビーム装置を提供する。 【構成】 電子源２０１からの電子ビーム２０３をター
ゲット２０４上に照射する電子ビーム装置において、平
行又は実質的に平行に電子ビームを放出する電子源２０
１とターゲット２０４との間に１枚の電極２０２が配置
されており、該電極に所望の電位を与える電源２０７を
備えている。電子ビーム２０３は電極２０２により加速
されると共に最終収束されてターゲット２０４へ到達す
る。
下まで収束することができ、構成が単純で低価格とする
ことができ、重量を小さくすることが可能で、空間容量
が小さく、特に高さが低く、制御・電源機器を収納する
ラック類の数も少なくてすみ、調整箇所も少なく、装置
性能を出すための調整が簡単で、部品点数が少なく、高
信頼性を有する電子ビーム装置を提供する。 【構成】 電子源２０１からの電子ビーム２０３をター
ゲット２０４上に照射する電子ビーム装置において、平
行又は実質的に平行に電子ビームを放出する電子源２０
１とターゲット２０４との間に１枚の電極２０２が配置
されており、該電極に所望の電位を与える電源２０７を
備えている。電子ビーム２０３は電極２０２により加速
されると共に最終収束されてターゲット２０４へ到達す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム装置及びその
駆動方法に関し、特に電子ビームを加速させる機能を有
する電極の静電レンズ作用を利用して、電子ビームをタ
ーゲット面に照射させる電子ビーム装置及びその駆動方
法に関する。
駆動方法に関し、特に電子ビームを加速させる機能を有
する電極の静電レンズ作用を利用して、電子ビームをタ
ーゲット面に照射させる電子ビーム装置及びその駆動方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の微細化に伴い、微細パター
ンを形成する為の手段として電子ビーム露光法が用いら
れている。
ンを形成する為の手段として電子ビーム露光法が用いら
れている。
【０００３】電子ビーム露光法における電子ビームの加
速電圧は、感光体薄膜（レジスト）の解像度、感度等に
起因して、数kV〜数１０kVの範囲の値が特に重要性を増
してきている。又、半導体素子の微細化が進み、４メガ
ビットDRAM以降の加工寸法はサブミクロンとなり、これ
に伴い電子ビーム露光装置の電子ビーム径もサブミクロ
ン以下が要求される様になってきている。
速電圧は、感光体薄膜（レジスト）の解像度、感度等に
起因して、数kV〜数１０kVの範囲の値が特に重要性を増
してきている。又、半導体素子の微細化が進み、４メガ
ビットDRAM以降の加工寸法はサブミクロンとなり、これ
に伴い電子ビーム露光装置の電子ビーム径もサブミクロ
ン以下が要求される様になってきている。
【０００４】一方、電子源の研究も進み、従来の熱陰極
を利用した電子放出素子以外にもいくつかの型の素子が
提案されている。たとえば、特開昭54-111272 号公報
(USP4259678 に対応) や特開昭56-15529号公報(USP 430
3930に対応) 等に開示されているように、ＰＮ接合に逆
バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめ素
子外へと電子を放出する型のものや、Inst. Phys.Conf.
Ser.No.99,1989年,６５〜６８ページに記載されている
ように、ショットキー障壁接合に逆バイアス電圧を印加
し、電子なだれ降伏現象を生ぜしめ素子外へと電子を放
出する型のものや、金属−絶縁体層−金属層の構成を有
し該２つの金属の間に電圧を印加することによりトンネ
ル効果で絶縁体層を通過してきた電子を金属層から素子
外へと放出する型（ＭＩＭ型）のものや、高抵抗薄膜に
その膜厚方向と直交する方向に電圧印加し該薄膜表面か
ら素子外へと電子を放出させる表面伝導型（ＳＣＥ型）
のものや、電界集中の生じ易い形状の金属に対し電圧を
印加して局所的に高密度の電界を発生させ該金属から素
子外へと電子を放出させる電界効果型（ＦＥ型）のもの
や、Ｐ型半導体層上に仕事関数低下材層を形成し、真空
準位がＰ型半導体の伝導帯より低いエネルギー準位にあ
るようなＮＥＡ（負の電子親和力）状態を用いることに
よって電子放出を行う方式のものや、その他のものが提
案されている。
を利用した電子放出素子以外にもいくつかの型の素子が
提案されている。たとえば、特開昭54-111272 号公報
(USP4259678 に対応) や特開昭56-15529号公報(USP 430
3930に対応) 等に開示されているように、ＰＮ接合に逆
バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめ素
子外へと電子を放出する型のものや、Inst. Phys.Conf.
Ser.No.99,1989年,６５〜６８ページに記載されている
ように、ショットキー障壁接合に逆バイアス電圧を印加
し、電子なだれ降伏現象を生ぜしめ素子外へと電子を放
出する型のものや、金属−絶縁体層−金属層の構成を有
し該２つの金属の間に電圧を印加することによりトンネ
ル効果で絶縁体層を通過してきた電子を金属層から素子
外へと放出する型（ＭＩＭ型）のものや、高抵抗薄膜に
その膜厚方向と直交する方向に電圧印加し該薄膜表面か
ら素子外へと電子を放出させる表面伝導型（ＳＣＥ型）
のものや、電界集中の生じ易い形状の金属に対し電圧を
印加して局所的に高密度の電界を発生させ該金属から素
子外へと電子を放出させる電界効果型（ＦＥ型）のもの
や、Ｐ型半導体層上に仕事関数低下材層を形成し、真空
準位がＰ型半導体の伝導帯より低いエネルギー準位にあ
るようなＮＥＡ（負の電子親和力）状態を用いることに
よって電子放出を行う方式のものや、その他のものが提
案されている。
【０００５】これらの電子源のうち特に、ＰＮ接合に逆
バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめる
素子、ショットキー障壁接合に逆バイアス電圧を印加し
電子なだれ降伏現象を生ぜしめる素子、ＭＩＭ型素子及
びＮＥＡ状態を用いる素子、の４種の電子源は、得られ
る電子ビームが平行性に優れ、かつ半導体プロセス技術
により微小領域に造り込むことができるという特長があ
る。
バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめる
素子、ショットキー障壁接合に逆バイアス電圧を印加し
電子なだれ降伏現象を生ぜしめる素子、ＭＩＭ型素子及
びＮＥＡ状態を用いる素子、の４種の電子源は、得られ
る電子ビームが平行性に優れ、かつ半導体プロセス技術
により微小領域に造り込むことができるという特長があ
る。
【０００６】ところで、電子ビーム露光装置に対する既
述の要求、即ち加速電圧数kV〜数１０kVの範囲において
ターゲット面上のビームスポット径がサブミクロン以下
という要求を満たす為に、従来の装置では、図８に示す
如く数段の電磁レンズが用いられているのが現状であ
る。
述の要求、即ち加速電圧数kV〜数１０kVの範囲において
ターゲット面上のビームスポット径がサブミクロン以下
という要求を満たす為に、従来の装置では、図８に示す
如く数段の電磁レンズが用いられているのが現状であ
る。
【０００７】図８に示されている電子ビーム装置は、電
子銃１０１から出射された電子ビーム１１１をテーブル
１０８上に配されたターゲット１１０に照射する間に電
子ビーム１１１を所望のスポット径に収束させるための
多段の電磁レンズ１０２と、電子ビームをＯＮ，ＯＦＦ
するためのブランキング電極１０３及び電子ビームを偏
向させるための偏向電極１０４を通過するように構成さ
れる。又、テーブル１０８上に配されたターゲット１１
０の正確な位置に電子ビーム１１１を照射するために、
レーザー干渉計１０５によって位置を測定し、それに基
づいてターゲット１１０をモータ１０７によって所望位
置に移動させるように構成されている。ターゲット１１
０はオートフィーダ１０６によって電子ビーム装置内へ
の搬入・搬出がなされる。そして、精密で正確な電子ビ
ーム照射を行うため、これらは防振架台１０９上に配置
され、外部等からの振動による悪影響を防止している。
子銃１０１から出射された電子ビーム１１１をテーブル
１０８上に配されたターゲット１１０に照射する間に電
子ビーム１１１を所望のスポット径に収束させるための
多段の電磁レンズ１０２と、電子ビームをＯＮ，ＯＦＦ
するためのブランキング電極１０３及び電子ビームを偏
向させるための偏向電極１０４を通過するように構成さ
れる。又、テーブル１０８上に配されたターゲット１１
０の正確な位置に電子ビーム１１１を照射するために、
レーザー干渉計１０５によって位置を測定し、それに基
づいてターゲット１１０をモータ１０７によって所望位
置に移動させるように構成されている。ターゲット１１
０はオートフィーダ１０６によって電子ビーム装置内へ
の搬入・搬出がなされる。そして、精密で正確な電子ビ
ーム照射を行うため、これらは防振架台１０９上に配置
され、外部等からの振動による悪影響を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような数段の電磁レンズを有する電子ビーム装置で
は、次のような問題点があった。 （１）構成要素が多く装置が高価格である。 （２）構成要素が多く防振架台を含めて装置重量が大き
い。 （３）構成要素が多く、装置の占める空間容量が大き
い。特に、装置の高さが高く（あるいは長さが長く）、
制御・電源機器を収納するラック類の数も多い。 （４）構成要素が多く、従って調整箇所も多く、装置性
能を出すための調整が複雑で難しい。 （５）構成要素が多く、従って異常が発生する要素の数
が多いことに基づき、装置が故障する確率が高く、充分
な信頼性に欠ける。
たような数段の電磁レンズを有する電子ビーム装置で
は、次のような問題点があった。 （１）構成要素が多く装置が高価格である。 （２）構成要素が多く防振架台を含めて装置重量が大き
い。 （３）構成要素が多く、装置の占める空間容量が大き
い。特に、装置の高さが高く（あるいは長さが長く）、
制御・電源機器を収納するラック類の数も多い。 （４）構成要素が多く、従って調整箇所も多く、装置性
能を出すための調整が複雑で難しい。 （５）構成要素が多く、従って異常が発生する要素の数
が多いことに基づき、装置が故障する確率が高く、充分
な信頼性に欠ける。
【０００９】又、通常用いられている電子銃から射出さ
れる電子は発散的であるため、それを収束させたビーム
とし、特にサブミクロンオーダーでターゲット上に照射
するためには、多段の電磁レンズを用いる必要があっ
た。
れる電子は発散的であるため、それを収束させたビーム
とし、特にサブミクロンオーダーでターゲット上に照射
するためには、多段の電磁レンズを用いる必要があっ
た。
【００１０】しかしながら、最終的に収束された電子ビ
ームは電子銃から射出された電子の全てが使用できるわ
けではなく、効率的な面からみても充分なものではなか
った。
ームは電子銃から射出された電子の全てが使用できるわ
けではなく、効率的な面からみても充分なものではなか
った。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記諸点に鑑
みてなされたものであって、ターゲット面上でビーム径
をサブミクロン以下まで収束しうる電子ビーム装置を提
供することを目的とする。
みてなされたものであって、ターゲット面上でビーム径
をサブミクロン以下まで収束しうる電子ビーム装置を提
供することを目的とする。
【００１２】又、本発明は、構成が単純で装置を低価格
とすることができ、装置重量を小さくすることが可能
で、装置の占める空間容量を小さく、特に高さが低く、
制御・電源機器を収納するラック類の数も少なくてす
み、調整箇所も少なく、装置性能を出すための調整が簡
単で、部品点数が少なく、高信頼性を有する電子ビーム
装置を提供することを目的とする。
とすることができ、装置重量を小さくすることが可能
で、装置の占める空間容量を小さく、特に高さが低く、
制御・電源機器を収納するラック類の数も少なくてす
み、調整箇所も少なく、装置性能を出すための調整が簡
単で、部品点数が少なく、高信頼性を有する電子ビーム
装置を提供することを目的とする。
【００１３】上記目的を達成する本発明の電子ビーム装
置は、電子源からの電子ビームをターゲット面上に照射
する電子ビーム装置において、電子源とターゲット配置
位置との間に１枚の電極が配置されており、該電極に所
望の電位を与える電源を備えている。
置は、電子源からの電子ビームをターゲット面上に照射
する電子ビーム装置において、電子源とターゲット配置
位置との間に１枚の電極が配置されており、該電極に所
望の電位を与える電源を備えている。
【００１４】また、本発明の電子ビーム装置は、電子源
からの電子ビームをターゲット面上に照射する電子ビー
ム装置において、電子源とターゲット配置位置との間に
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配している。
からの電子ビームをターゲット面上に照射する電子ビー
ム装置において、電子源とターゲット配置位置との間に
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配している。
【００１５】即ち、本発明の電子ビーム装置は、電子源
からの電子ビームをターゲット面上に照射する電子ビー
ム装置において、平行又は実質的に平行に電子ビームを
放出する（平行性に優れる）、例えば半導体電子源のよ
うな電子源とターゲット配置位置との間に電極が配置さ
れており、該電極には半導体電子源から放出される電子
ビームが通過可能なアパーチャーが形成されており、上
記電極に所望の電位を与える電源を備えている。
からの電子ビームをターゲット面上に照射する電子ビー
ム装置において、平行又は実質的に平行に電子ビームを
放出する（平行性に優れる）、例えば半導体電子源のよ
うな電子源とターゲット配置位置との間に電極が配置さ
れており、該電極には半導体電子源から放出される電子
ビームが通過可能なアパーチャーが形成されており、上
記電極に所望の電位を与える電源を備えている。
【００１６】平行性に優れるビームを放出する電子源と
しては、その放出原理については制限がないが、より好
ましい例としては、電子源が、ＰＮ接合に逆バイアス電
圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電子を放出
する型のもの、電子源が、ショットキー障壁接合に逆バ
イアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電
子を放出する型のもの、電子源がＭＩＭ型のもの、電子
源が、ＮＥＡ状態を用いることによって電子を放出する
型のものであることは好ましい。
しては、その放出原理については制限がないが、より好
ましい例としては、電子源が、ＰＮ接合に逆バイアス電
圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電子を放出
する型のもの、電子源が、ショットキー障壁接合に逆バ
イアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電
子を放出する型のもの、電子源がＭＩＭ型のもの、電子
源が、ＮＥＡ状態を用いることによって電子を放出する
型のものであることは好ましい。
【００１７】尚、本発明の電子ビーム装置において、電
子源と電極との距離が５００Å〜５０μm の範囲で、か
つ電極とターゲット面との距離が５００μm 〜１００mm
の範囲となる様にターゲット配置位置が設定されること
は好ましい。
子源と電極との距離が５００Å〜５０μm の範囲で、か
つ電極とターゲット面との距離が５００μm 〜１００mm
の範囲となる様にターゲット配置位置が設定されること
は好ましい。
【００１８】又、電子源と電極との距離をｄ［μｍ］、
電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とターゲット面との距
離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の電位をＶM
［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位をＶa
［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に照射され
ている状態において、 Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM を満たすことは望ましい。
電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とターゲット面との距
離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の電位をＶM
［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位をＶa
［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に照射され
ている状態において、 Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM を満たすことは望ましい。
【００１９】又、電子源と電極との距離をｄ［μｍ］、
電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とターゲット面との距
離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の電位をＶM
［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位をＶa
［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に照射され
ている状態において、 ｛Ｄ／（ｄ＋ｔ）｝・（１＋α）＝Ｖa ／ＶM （ここで、０＜α＜１．０） を満たすことは望ましい。
電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とターゲット面との距
離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の電位をＶM
［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位をＶa
［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に照射され
ている状態において、 ｛Ｄ／（ｄ＋ｔ）｝・（１＋α）＝Ｖa ／ＶM （ここで、０＜α＜１．０） を満たすことは望ましい。
【００２０】又、電子源とターゲット配置位置との間に
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配してなる電子源からの電子ビームをターゲット面上
に照射する電子ビーム装置において、各基本構成におけ
る電子源と電極との距離をｄi ［μｍ］、電極の厚さを
ｔi ［μｍ］、電子源とターゲット面との距離をＤi
［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・・・基本構成の
数）、電子源に対するターゲット面の電位をＶa ［Ｖ］
とする時、各電子源に対する各電極電位ＶMiが ＶMi＜｛（ｄi ＋ｔi ）／Ｄi ｝・Ｖa を満たすことは望ましい。
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配してなる電子源からの電子ビームをターゲット面上
に照射する電子ビーム装置において、各基本構成におけ
る電子源と電極との距離をｄi ［μｍ］、電極の厚さを
ｔi ［μｍ］、電子源とターゲット面との距離をＤi
［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・・・基本構成の
数）、電子源に対するターゲット面の電位をＶa ［Ｖ］
とする時、各電子源に対する各電極電位ＶMiが ＶMi＜｛（ｄi ＋ｔi ）／Ｄi ｝・Ｖa を満たすことは望ましい。
【００２１】又、電子源とターゲット配置位置との間に
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配してなる電子源からの電子ビームをターゲット面上
に照射する電子ビーム装置において、各基本構成におけ
る電子源と電極との距離をｄi ［μｍ］、電極の厚さを
ｔi ［μｍ］、電子源とターゲット面との距離をＤi
［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・・・基本構成の
数）、電子源に対するターゲット面の電位をＶa ［Ｖ］
とする時、電子ビームがターゲット面に照射されている
状態において、各電子源に対する各電極電位ＶMiを ＶMi＝Ｖa ・（ｄi ＋ｔi ）／｛Ｄi ・（１＋α）｝ （ここで、０＜α＜１．０） で決定することは望ましい。
配置された１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える
電源とからなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数
個配してなる電子源からの電子ビームをターゲット面上
に照射する電子ビーム装置において、各基本構成におけ
る電子源と電極との距離をｄi ［μｍ］、電極の厚さを
ｔi ［μｍ］、電子源とターゲット面との距離をＤi
［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・・・基本構成の
数）、電子源に対するターゲット面の電位をＶa ［Ｖ］
とする時、電子ビームがターゲット面に照射されている
状態において、各電子源に対する各電極電位ＶMiを ＶMi＝Ｖa ・（ｄi ＋ｔi ）／｛Ｄi ・（１＋α）｝ （ここで、０＜α＜１．０） で決定することは望ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の電子ビーム装置について、よ
り詳しく説明する。
り詳しく説明する。
【００２３】本発明装置では、電子源とターゲット配置
位置との間に配した１枚の電極により、電子源からの電
子ビームは加速されると共に最終収束されて、ターゲッ
ト面上へ到達する。
位置との間に配した１枚の電極により、電子源からの電
子ビームは加速されると共に最終収束されて、ターゲッ
ト面上へ到達する。
【００２４】本発明は、近年利用可能となった、ビーム
の平行性に優れ、かつ微細な電子放出部を有する電子源
を使用することにより、収束作用の比較的弱い単極レン
ズでも、電子ビーム径をサブミクロンのオーダーに収束
させることが出来、電子ビーム露光に直接適用できるこ
とを見出したことに基づくものである。
の平行性に優れ、かつ微細な電子放出部を有する電子源
を使用することにより、収束作用の比較的弱い単極レン
ズでも、電子ビーム径をサブミクロンのオーダーに収束
させることが出来、電子ビーム露光に直接適用できるこ
とを見出したことに基づくものである。
【００２５】本発明に用いるビームの平行性に優れた電
子源としては、先に上げた電子源を好適に使用すること
ができるが、なかでも発散角が１５°以内、より好まし
くは１０°以内である電子源を用いることが望ましい。
電子源から射出された電子は電子源とターゲットとの間
に配した１枚の電極によって、レンズ作用を受ける。電
子源側の当該電極近傍における電場の強さをＥe とし、
ターゲット側の当該電極近傍における電場の強さをＥt
とする時、Ｅe ＞Ｅt の場合には当該電極の開孔部近傍
における等電位面はターゲット側に凸となり電子ビーム
は発散するが、Ｅe ＜Ｅt の場合には、当該電極の開孔
部近傍における等電位面は電子源側に凸となり電子ビー
ムは収束する。
子源としては、先に上げた電子源を好適に使用すること
ができるが、なかでも発散角が１５°以内、より好まし
くは１０°以内である電子源を用いることが望ましい。
電子源から射出された電子は電子源とターゲットとの間
に配した１枚の電極によって、レンズ作用を受ける。電
子源側の当該電極近傍における電場の強さをＥe とし、
ターゲット側の当該電極近傍における電場の強さをＥt
とする時、Ｅe ＞Ｅt の場合には当該電極の開孔部近傍
における等電位面はターゲット側に凸となり電子ビーム
は発散するが、Ｅe ＜Ｅt の場合には、当該電極の開孔
部近傍における等電位面は電子源側に凸となり電子ビー
ムは収束する。
【００２６】本発明の電子ビーム装置の概略的構成を説
明するための概略的構成を示す図１を用いて、本発明の
電子ビーム装置の一構成例につき説明する。
明するための概略的構成を示す図１を用いて、本発明の
電子ビーム装置の一構成例につき説明する。
【００２７】図１に示される電子ビーム装置において、
２０１は電子発生手段を持った電子源、２０２は加速・
収束用電圧を印加される電極、２０３は電子ビーム、２
０４は該ビームがその上に収束されるターゲット面、２
０７は加速・収束用電圧を発生させる電源、２０８は最
終加速電圧を発生させる電源、２１１は最終加速電圧を
印加される高電圧部分である。
２０１は電子発生手段を持った電子源、２０２は加速・
収束用電圧を印加される電極、２０３は電子ビーム、２
０４は該ビームがその上に収束されるターゲット面、２
０７は加速・収束用電圧を発生させる電源、２０８は最
終加速電圧を発生させる電源、２１１は最終加速電圧を
印加される高電圧部分である。
【００２８】高電圧部分２１１は、電子源２０１及びそ
の駆動回路２１０と、それを基準として電源２０７によ
る正電圧を印加された電極２０２とから成る。この高電
圧部分２１１には、接地レベルにあるターゲット面２０
４より負の電圧が、電源２０８により印加される。
の駆動回路２１０と、それを基準として電源２０７によ
る正電圧を印加された電極２０２とから成る。この高電
圧部分２１１には、接地レベルにあるターゲット面２０
４より負の電圧が、電源２０８により印加される。
【００２９】以上の構成において、電源２０８により印
加される最終加速電圧と、電源２０７により印加される
電極電圧とを適当に選ぶことにより、ターゲット面２０
４上で収束電子ビームを得ることができる。
加される最終加速電圧と、電源２０７により印加される
電極電圧とを適当に選ぶことにより、ターゲット面２０
４上で収束電子ビームを得ることができる。
【００３０】又、図１において、電子源と電極との距離
をｄ［μｍ］、電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とター
ゲット面との距離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の
電位をＶM ［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位
をＶa ［Ｖ］とすると、 Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM なる式を満たす時に、電子ビームを効率よく所望のスポ
ットに収束させることができる。特に、上式において、 ｛Ｄ／（ｄ＋ｔ）｝・（１＋α）＝Ｖa ／ＶM （ここで、０＜α＜１．０） のときには、より一層効果的なビームスポットをターゲ
ット上で得ることができる。
をｄ［μｍ］、電極の厚さをｔ［μｍ］、電子源とター
ゲット面との距離をＤ［μｍ］、電子源に対する電極の
電位をＶM ［Ｖ］、電子源に対するターゲット面の電位
をＶa ［Ｖ］とすると、 Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM なる式を満たす時に、電子ビームを効率よく所望のスポ
ットに収束させることができる。特に、上式において、 ｛Ｄ／（ｄ＋ｔ）｝・（１＋α）＝Ｖa ／ＶM （ここで、０＜α＜１．０） のときには、より一層効果的なビームスポットをターゲ
ット上で得ることができる。
【００３１】ここで、図２を用いて説明する。図２は、
ｄ＝５［μｍ］、ｔ＝０．５［μｍ］、Ｄ＝３０００
［μｍ］、Ｖa ＝１００００［Ｖ］、電子開孔径＝５
［μｍ］の場合について、電極電位ＶM ［Ｖ］、従って
αを変化させた時の、電子源から測った焦点距離ｆ［μ
ｍ］を示している。図２より、この系においては、α＝
０．２６のときに焦点距離ｆと電子源−ターゲット間距
離Ｄとが一致することが分る。
ｄ＝５［μｍ］、ｔ＝０．５［μｍ］、Ｄ＝３０００
［μｍ］、Ｖa ＝１００００［Ｖ］、電子開孔径＝５
［μｍ］の場合について、電極電位ＶM ［Ｖ］、従って
αを変化させた時の、電子源から測った焦点距離ｆ［μ
ｍ］を示している。図２より、この系においては、α＝
０．２６のときに焦点距離ｆと電子源−ターゲット間距
離Ｄとが一致することが分る。
【００３２】又、図２より、αが１より小さい領域にな
ると、焦点距離ｆが大きく変化し、距離Ｄに近づくこと
からもわかるように、αの範囲を０＜α＜１とすること
は効率的に所望の大きさのビームスポットを得るために
好ましい条件である。又、図２に示した例の場合、αの
範囲を０＜α＜０．７とすることはより好ましいことで
あり、０＜α＜０．５とすることは更に好ましいことで
ある。一般的に、αの範囲については、、図２に示した
例と同様な傾向がある。このとき、最適なαの値は、電
極の厚さｔによっても変化するが、上記のとおりであ
る。
ると、焦点距離ｆが大きく変化し、距離Ｄに近づくこと
からもわかるように、αの範囲を０＜α＜１とすること
は効率的に所望の大きさのビームスポットを得るために
好ましい条件である。又、図２に示した例の場合、αの
範囲を０＜α＜０．７とすることはより好ましいことで
あり、０＜α＜０．５とすることは更に好ましいことで
ある。一般的に、αの範囲については、、図２に示した
例と同様な傾向がある。このとき、最適なαの値は、電
極の厚さｔによっても変化するが、上記のとおりであ
る。
【００３３】尚、電子源から電極までの距離ｄと電極の
厚さｔとの関係についていえば、実際に作製される電子
ビーム装置を考えると、（ｄ＋ｔ）≦２５［μｍ］とさ
れることが好ましい。
厚さｔとの関係についていえば、実際に作製される電子
ビーム装置を考えると、（ｄ＋ｔ）≦２５［μｍ］とさ
れることが好ましい。
【００３４】更に、電極のアパーチャーの径ａと上記距
離ｄとの関係はｄ／ａ≦３とされることが好ましい。
離ｄとの関係はｄ／ａ≦３とされることが好ましい。
【００３５】加えて、電子源の電子放出面の面積Ｓe と
電極のアパーチャーの面積Ｓa とはＳe ＜Ｓa とされる
ことが一般的には好適である。これは、Ｓe ＞Ｓa であ
ると、放出された電子ビームを全て使用することができ
ず、またアパーチャー近傍を通過する電子の流れに乱れ
が生じやすいためである。電子源と電極との間に絶縁層
を介する場合は、その絶縁層のチャージアップによる電
子の流れの乱れや不安定さを考慮して、絶縁層の開口の
大きさを決めることが望ましく、通常の場合は電子源の
電子放出面の面積Ｓe より大きな開口とすることが望ま
しい。
電極のアパーチャーの面積Ｓa とはＳe ＜Ｓa とされる
ことが一般的には好適である。これは、Ｓe ＞Ｓa であ
ると、放出された電子ビームを全て使用することができ
ず、またアパーチャー近傍を通過する電子の流れに乱れ
が生じやすいためである。電子源と電極との間に絶縁層
を介する場合は、その絶縁層のチャージアップによる電
子の流れの乱れや不安定さを考慮して、絶縁層の開口の
大きさを決めることが望ましく、通常の場合は電子源の
電子放出面の面積Ｓe より大きな開口とすることが望ま
しい。
【００３６】平行性に優れない電子ビームを、本発明の
単電極で収束しようとすると、発散角の異なる電子線ご
とに焦点位置が大きく異なり、このためターゲット上で
の電子ビーム径は広がり、電子ビーム露光に直接適用で
きる電子ビームを得ることは難しい。
単電極で収束しようとすると、発散角の異なる電子線ご
とに焦点位置が大きく異なり、このためターゲット上で
の電子ビーム径は広がり、電子ビーム露光に直接適用で
きる電子ビームを得ることは難しい。
【００３７】又、平行性に優れない電子ビームを用いた
場合には、ターゲット上のビームの強度分布が好ましい
ものでなくなる。具体的にはビームの強度分布がブロー
ドになり、特にサブミクロンオーダーで所望のパターン
を形成しようとする場合、パターンの切れが悪くなり、
より正確で微細なパターン形成性が低下する。
場合には、ターゲット上のビームの強度分布が好ましい
ものでなくなる。具体的にはビームの強度分布がブロー
ドになり、特にサブミクロンオーダーで所望のパターン
を形成しようとする場合、パターンの切れが悪くなり、
より正確で微細なパターン形成性が低下する。
【００３８】以下、本発明のより具体的な実施例につい
て例を挙げて説明する。
て例を挙げて説明する。
【００３９】実施例１
本実施例の電子ビーム装置は、図１で説明した電子ビー
ム装置の構成例に従って作製された。本実施例において
は、電子源２０１と電極２０２との間隔ｄを２０μm 、
電極２０２の厚さｔを５μm 、電子源２０１とターゲッ
ト面２０４との間隔Ｄを１mm、電極２のアパーチャー直
径を１０μm とした。即ち、本実施例では、Ｄ／（ｄ＋
ｔ）＝４０であった。
ム装置の構成例に従って作製された。本実施例において
は、電子源２０１と電極２０２との間隔ｄを２０μm 、
電極２０２の厚さｔを５μm 、電子源２０１とターゲッ
ト面２０４との間隔Ｄを１mm、電極２のアパーチャー直
径を１０μm とした。即ち、本実施例では、Ｄ／（ｄ＋
ｔ）＝４０であった。
【００４０】この系において、加速電源２０８の電圧Ｖ
a を1.2kV とした時に、電源２０７の電圧を変化させる
ことにより、電子ビーム焦点距離がどのように変化する
かを図３に示す。ただし図３中、電子源２０１の位置を
原点とした電子ビームの焦点距離をＬF 、電源２０７の
電圧をＶM で表示してある。実験系において、ＶM ＝2
1.6Ｖとした場合（即ち、Ｖa ／ＶM ≒５５．６）、電
子源２０１から発生した直径１μm の電子ビームは、タ
ーゲット面２０４上で、直径0.7 μm 以下の収束ビーム
として観測された（Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM ，α＝
０．３９）。又、電源２０７の電圧を２２Ｖとした時の
加速電源２０８の電圧による電子ビーム焦点距離の変化
を図４に示す。ただし図４中、Ｖa は加速電源２０８の
電圧を示す。この場合においても、Ｖa ＝1210Ｖとした
場合（Ｖa ／ＶM ＝５５）、電子源２０１から発生した
直径１μm の電子ビームは、ターゲット面２０４上で、
直径0.7 μm 以下の収束ビームとして観測された（Ｄ／
（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM ，α＝０．３７５）。
a を1.2kV とした時に、電源２０７の電圧を変化させる
ことにより、電子ビーム焦点距離がどのように変化する
かを図３に示す。ただし図３中、電子源２０１の位置を
原点とした電子ビームの焦点距離をＬF 、電源２０７の
電圧をＶM で表示してある。実験系において、ＶM ＝2
1.6Ｖとした場合（即ち、Ｖa ／ＶM ≒５５．６）、電
子源２０１から発生した直径１μm の電子ビームは、タ
ーゲット面２０４上で、直径0.7 μm 以下の収束ビーム
として観測された（Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM ，α＝
０．３９）。又、電源２０７の電圧を２２Ｖとした時の
加速電源２０８の電圧による電子ビーム焦点距離の変化
を図４に示す。ただし図４中、Ｖa は加速電源２０８の
電圧を示す。この場合においても、Ｖa ＝1210Ｖとした
場合（Ｖa ／ＶM ＝５５）、電子源２０１から発生した
直径１μm の電子ビームは、ターゲット面２０４上で、
直径0.7 μm 以下の収束ビームとして観測された（Ｄ／
（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM ，α＝０．３７５）。
【００４１】以上の様に、本実施例によれば、図８に示
す電子ビーム装置のように複雑な構成ではなく、単純な
構成により収束ビームを得ることができた。
す電子ビーム装置のように複雑な構成ではなく、単純な
構成により収束ビームを得ることができた。
【００４２】尚、本実施例の電子源としては、電子放出
部形状が円型であるGaAsショットキー型電子放出素子を
用いた。電子源部の製造方法について図５（ａ）〜図５
（ｄ）を参照しながら説明する。電子源部の基板として
は、８×１０18原子／cm3 のキャリアを持つZnドープｐ
型ヒ化ガリウム基板３２１に５×１０16原子／cm3 のキ
ャリアを持つBeドープｐ型エピタキシャル層３２２をＭ
ＢＥ成長（モレキュラービームエピタキシー）で形成し
た基板を原材料として用いた。
部形状が円型であるGaAsショットキー型電子放出素子を
用いた。電子源部の製造方法について図５（ａ）〜図５
（ｄ）を参照しながら説明する。電子源部の基板として
は、８×１０18原子／cm3 のキャリアを持つZnドープｐ
型ヒ化ガリウム基板３２１に５×１０16原子／cm3 のキ
ャリアを持つBeドープｐ型エピタキシャル層３２２をＭ
ＢＥ成長（モレキュラービームエピタキシー）で形成し
た基板を原材料として用いた。
【００４３】この基板に、図５(a) に示したように、チ
ッ化シリコン膜３３３ａをＣＶＤ法で2000Å付着した
後、ｎ形領域を形成するためにチッ化シリコン膜３３３
ａを適当にパターニング形成し、Siイオンをフォーカス
ドイオンビーム装置を用いて１６０keV と８０keV との
２つの異なる電圧でSiイオン濃度が表面からゆるやかに
減少するように（傾斜接合が得られるように）注入し、
同時に、Beイオンを８０keV でチッ化シリコン膜３３３
ａを通して注入した。このように注入することで、図５
(b) に示されるようにｎ形領域３２３を深さ5000Åまで
形成し、同時に高濃度ｐ型領域３２４を深さ2000Åに径
１μm φの領域で得た。
ッ化シリコン膜３３３ａをＣＶＤ法で2000Å付着した
後、ｎ形領域を形成するためにチッ化シリコン膜３３３
ａを適当にパターニング形成し、Siイオンをフォーカス
ドイオンビーム装置を用いて１６０keV と８０keV との
２つの異なる電圧でSiイオン濃度が表面からゆるやかに
減少するように（傾斜接合が得られるように）注入し、
同時に、Beイオンを８０keV でチッ化シリコン膜３３３
ａを通して注入した。このように注入することで、図５
(b) に示されるようにｎ形領域３２３を深さ5000Åまで
形成し、同時に高濃度ｐ型領域３２４を深さ2000Åに径
１μm φの領域で得た。
【００４４】次いでチッ化シリコン膜３３３を残したま
ま図５(b) に示されるようにイオン打込部を適当にアニ
ールした後、Alをコンタクト電極３３２として、上記チ
ッ化シリコン膜の上方から蒸着した。この方法により、
ｎ型層形成部をセルフアラインでコンタクト電極３３２
と接続した。また、基板の裏面にオーミック電極３２８
を形成した。
ま図５(b) に示されるようにイオン打込部を適当にアニ
ールした後、Alをコンタクト電極３３２として、上記チ
ッ化シリコン膜の上方から蒸着した。この方法により、
ｎ型層形成部をセルフアラインでコンタクト電極３３２
と接続した。また、基板の裏面にオーミック電極３２８
を形成した。
【００４５】さらに、図５(c) に示されるように高濃度
ｐ型層上のAlだけを適当なマスクを用いてリン酸で取り
除いてシリコン酸化物３３３ｂ及びチッ化シリコン膜３
３１を堆積し、さらに続いて電極３２７として金を蒸着
した。次にレジストを用いて電子源の上部に開口部を形
成し、即ち最初にヨウ化カリウムとヨウ素との混合エッ
チャントでコンタクト電極３２７の金を溶解したのち、
CF4 プラズマエッチングによりチッ化シリコン膜３３１
をパターニングし、次に弗化水素と弗化アンモニウムと
のウェットエッチングにてシリコン酸化物３３３ｂを取
り除いた。この時チッ化シリコンとシリコン酸化物との
ウェットエッチングによるエッチレートが大きく異なる
ことを利用して引き出し電極３２７の下部に良好なテー
パー形状を形成した。
ｐ型層上のAlだけを適当なマスクを用いてリン酸で取り
除いてシリコン酸化物３３３ｂ及びチッ化シリコン膜３
３１を堆積し、さらに続いて電極３２７として金を蒸着
した。次にレジストを用いて電子源の上部に開口部を形
成し、即ち最初にヨウ化カリウムとヨウ素との混合エッ
チャントでコンタクト電極３２７の金を溶解したのち、
CF4 プラズマエッチングによりチッ化シリコン膜３３１
をパターニングし、次に弗化水素と弗化アンモニウムと
のウェットエッチングにてシリコン酸化物３３３ｂを取
り除いた。この時チッ化シリコンとシリコン酸化物との
ウェットエッチングによるエッチレートが大きく異なる
ことを利用して引き出し電極３２７の下部に良好なテー
パー形状を形成した。
【００４６】さらに再びCF4 のプラズマエッチングにて
高濃度ｐ型領域上のチッ化シリコン膜を取り除いた後、
続いてBaB6膜３２５を電子ビーム蒸着にて堆積した。Ba
B6は上記の様に形成された開口部をマスクとしてコンタ
クト電極３３２に接続されるように堆積し良好なショッ
トキー接合を形成した。最後にレジストとともに不要な
部分のBaB6を取り除いて、図５(d) に示されるショット
キー型の電子源及び電極を作製した。
高濃度ｐ型領域上のチッ化シリコン膜を取り除いた後、
続いてBaB6膜３２５を電子ビーム蒸着にて堆積した。Ba
B6は上記の様に形成された開口部をマスクとしてコンタ
クト電極３３２に接続されるように堆積し良好なショッ
トキー接合を形成した。最後にレジストとともに不要な
部分のBaB6を取り除いて、図５(d) に示されるショット
キー型の電子源及び電極を作製した。
【００４７】実施例２
本発明の実施例２を、図６を参照しながら説明する。図
６において、２０６は電極２０２に印加する電圧を電源
２０７の電圧とするか電源２０９の電圧とするかを選択
するスイッチ、２０９は電極２０２に電子源２０１を基
準にして負の電圧を印加するための電源を示す。
６において、２０６は電極２０２に印加する電圧を電源
２０７の電圧とするか電源２０９の電圧とするかを選択
するスイッチ、２０９は電極２０２に電子源２０１を基
準にして負の電圧を印加するための電源を示す。
【００４８】スイッチ２０６により電源２０７の電圧が
電極２０２に印加されれば、実施例１において説明した
如く、ターゲット面２０４上で電子ビームは収束され、
電源２０９の電圧が電極２０２に印加されれば、電子ビ
ームはターゲット面２０４上に到達しない。
電極２０２に印加されれば、実施例１において説明した
如く、ターゲット面２０４上で電子ビームは収束され、
電源２０９の電圧が電極２０２に印加されれば、電子ビ
ームはターゲット面２０４上に到達しない。
【００４９】本実施例によればターゲット面２０４上の
収束電子ビームをON／OFF することができた。
収束電子ビームをON／OFF することができた。
【００５０】実施例３
本発明の実施例３を、図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照し
ながら説明する。本実施例においては、ショットキー型
電子放出素子と電極とを１つの単位とし、これを複数
個、半絶縁性基板上に造り込んだものを、不図示のステ
ージ上のターゲット面に対向させたものである。図７
(a) は部分平面図であり、図７(b),(c) はそれぞれその
Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。これらの図におい
て、３４２ａはGaAs基板、３４２ｂは素子分離領域、３
２２，３４１，３４３はｐ型領域、３２３はｎ型領域、
３２４は高濃度ｐ型領域、３２５はショットキー電極、
３２７は電極、３２８はオーミック電極、２０７は電極
電源である。２１０は電子源駆動電源である。
ながら説明する。本実施例においては、ショットキー型
電子放出素子と電極とを１つの単位とし、これを複数
個、半絶縁性基板上に造り込んだものを、不図示のステ
ージ上のターゲット面に対向させたものである。図７
(a) は部分平面図であり、図７(b),(c) はそれぞれその
Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。これらの図におい
て、３４２ａはGaAs基板、３４２ｂは素子分離領域、３
２２，３４１，３４３はｐ型領域、３２３はｎ型領域、
３２４は高濃度ｐ型領域、３２５はショットキー電極、
３２７は電極、３２８はオーミック電極、２０７は電極
電源である。２１０は電子源駆動電源である。
【００５１】尚、図７(a),(c) では、高濃度ｐ型領域３
２４及びショットキー電極３２５が、複数単位のそれぞ
れについて３２４ａ〜３２４ｈ及び３２５ａ〜３２５ｈ
で示されている。
２４及びショットキー電極３２５が、複数単位のそれぞ
れについて３２４ａ〜３２４ｈ及び３２５ａ〜３２５ｈ
で示されている。
【００５２】次に、本実施例の電子放出素子及び電極部
の製造方法について図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照しな
がら説明する。
の製造方法について図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照しな
がら説明する。
【００５３】図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、半
絶縁性のGaAs(100) 基板３４２ａにBeを１０18(cm-3)ド
ープしながら、Al 0.5Ga 0.5Asのｐ+ 層３４３をエピタ
キシャル成長させ、次いでBeを１０16(cm-3)ドープしな
がらAl 0.5Ga 0.5Asのｐ層３２２をエピタキシャル成長
させた。
絶縁性のGaAs(100) 基板３４２ａにBeを１０18(cm-3)ド
ープしながら、Al 0.5Ga 0.5Asのｐ+ 層３４３をエピタ
キシャル成長させ、次いでBeを１０16(cm-3)ドープしな
がらAl 0.5Ga 0.5Asのｐ層３２２をエピタキシャル成長
させた。
【００５４】次いでＦＩＢ（フォーカスドイオンビー
ム）にて、ｐ++層３４１の不純物濃度が１０19(cm-3)に
なるようにBeを約１８０keV で深い層に打ち込み、ｐ+
層３２４の不純物濃度が５×１０17(cm-3)になるように
Beを約４０keV で比較的薄い層に打ち込んだ。さらにｎ
層３２３の不純物濃度が１０18(cm-3)になるようにSiを
約６０keV で打ち込んだ。また、プロトン又はホウ素イ
オンを２００keV 以上の加速電圧で打ち込んで、素子分
離領域３４２ｂを形成した。
ム）にて、ｐ++層３４１の不純物濃度が１０19(cm-3)に
なるようにBeを約１８０keV で深い層に打ち込み、ｐ+
層３２４の不純物濃度が５×１０17(cm-3)になるように
Beを約４０keV で比較的薄い層に打ち込んだ。さらにｎ
層３２３の不純物濃度が１０18(cm-3)になるようにSiを
約６０keV で打ち込んだ。また、プロトン又はホウ素イ
オンを２００keV 以上の加速電圧で打ち込んで、素子分
離領域３４２ｂを形成した。
【００５５】次に８００℃、３０分でアルシン＋N2＋H2
気流中でアニールを行い、適当なマスキングを行った後
に、BaB6 (φWk＝3.4eV)を約１００Å蒸着し、温度６０
０℃で３０分アニールすることによりショットキー電極
３２５を形成した。図５（ａ）〜図５（ｄ）に示した実
施例１の場合と同様に電極３２７を形成し、最後に表面
酸化処理を行って、BaB6の表面の1/3 を酸化してBaO(φ
Wk＝1.8eV)を形成した。
気流中でアニールを行い、適当なマスキングを行った後
に、BaB6 (φWk＝3.4eV)を約１００Å蒸着し、温度６０
０℃で３０分アニールすることによりショットキー電極
３２５を形成した。図５（ａ）〜図５（ｄ）に示した実
施例１の場合と同様に電極３２７を形成し、最後に表面
酸化処理を行って、BaB6の表面の1/3 を酸化してBaO(φ
Wk＝1.8eV)を形成した。
【００５６】本実施例の構成によれば、電子ビームによ
るパターン露光が可能となった。
るパターン露光が可能となった。
【００５７】更に、本実施例では、電極３２７を各電子
源共通としたが、これをパターニングして、各電子源に
対して独立に駆動することも可能であった。
源共通としたが、これをパターニングして、各電子源に
対して独立に駆動することも可能であった。
【００５８】尚、上記実施例において好ましい例として
アパーチャー形状を円形とした例を示したが、該アパー
チャー形状は円形に限られることはなく、楕円形や多角
形等の所望の形状とすることができる。
アパーチャー形状を円形とした例を示したが、該アパー
チャー形状は円形に限られることはなく、楕円形や多角
形等の所望の形状とすることができる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 （１）構成が単純で装置が低価格となる。 （２）構成が単純で装置重量が小さい。 （３）構成が単純で装置の占める空間容量が小さい。特
に高さが低く、制御・電源機器を収納するラック類の数
も少なくてすむ。 （４）構成が単純で、従って調整箇所も少なく、装置性
能を出すための調整が簡単である。 （５）構成が単純で部品点数が少ない為、信頼性が向上
する。 （６）構成が単純でありながら、ターゲット面上では収
束ビームが得られる。
のような効果がある。 （１）構成が単純で装置が低価格となる。 （２）構成が単純で装置重量が小さい。 （３）構成が単純で装置の占める空間容量が小さい。特
に高さが低く、制御・電源機器を収納するラック類の数
も少なくてすむ。 （４）構成が単純で、従って調整箇所も少なく、装置性
能を出すための調整が簡単である。 （５）構成が単純で部品点数が少ない為、信頼性が向上
する。 （６）構成が単純でありながら、ターゲット面上では収
束ビームが得られる。
【００６０】特に、半導体プロセス技術により微小領域
に造り込むことができ、得られる電子ビームが平行性に
優れている半導体電子源を用いることにより、アパーチ
ャーを有する１枚の電極との組み合わせという簡単な構
成で、ターゲット面上で電子ビームをサブミクロンオー
ダー以下まで十分に収束させることができるという優れ
た効果が得られる。
に造り込むことができ、得られる電子ビームが平行性に
優れている半導体電子源を用いることにより、アパーチ
ャーを有する１枚の電極との組み合わせという簡単な構
成で、ターゲット面上で電子ビームをサブミクロンオー
ダー以下まで十分に収束させることができるという優れ
た効果が得られる。
【図１】本発明による電子ビーム装置を示す概略構成図
である。
である。
【図２】本発明による電子ビーム装置の特性を示すグラ
フである。
フである。
【図３】本発明による電子ビーム装置の特性を示すグラ
フである。
フである。
【図４】本発明による電子ビーム装置の特性を示すグラ
フである。
フである。
【図５（ａ）】本発明による電子ビーム装置の電子源部
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図５（ｂ）】本発明による電子ビーム装置の電子源部
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図５（ｃ）】本発明による電子ビーム装置の電子源部
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図５（ｄ）】本発明による電子ビーム装置の電子源部
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図６】本発明による電子ビーム装置を示す概略構成図
である。
である。
【図７（ａ）】本発明による電子ビーム装置の部分平面
図である。
図である。
【図７（ｂ）】図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７（ｃ）】図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】従来の電子ビーム装置を示す概略構成図であ
る。
る。
２０２ 電極
２０３ 電子ビーム
２０４ ターゲット面
２０７ 電極電源
２０８ 加速電源
２０９ 電源
２１１ 高電圧部分
Claims (18)
- 【請求項１】 電子源からの電子ビームをターゲット面
上に照射する電子ビーム装置において、平行又は実質的
に平行に電子ビームを放出する電子源とターゲット配置
位置との間に１枚の電極が配置されており、該電極に所
望の電位を与える電源を備えていることを特徴とする電
子ビーム装置。 - 【請求項２】 電子源からの電子ビームをターゲット面
上に照射する電子ビーム装置において、平行又は実質的
に平行に電子ビームを放出する電子源とターゲット配置
位置との間に配置された１枚の電極と、該電極に所望の
電位を与える電源とからなる構成を基本構成とし、該基
本構成を複数個配してなることを特徴とする電子ビーム
装置。 - 【請求項３】 前記電子源と電極との距離が５００Å〜
５０μm の範囲で、かつ電極とターゲット面との距離が
５００μm 〜１００mmの範囲となる様にターゲット配置
位置が設定されていることを特徴とする請求項１に記載
の電子ビーム装置。 - 【請求項４】 前記電子源と電極との距離が５００Å〜
５０μｍの範囲で、かつ電極とターゲット面との距離が
５００μｍ〜１００ｍｍの範囲となるようにターゲット
配置位置が設定されている請求項２に記載の電子ビーム
装置。 - 【請求項５】 電子源が、ＰＮ接合に逆バイアス電圧を
印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電子を放出する
型のものであることを特徴とする請求項１に記載の電子
ビーム装置。 - 【請求項６】 電子源が、ショットキー障壁接合に逆バ
イアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電
子を放出する型のものであることを特徴とする請求項１
に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項７】 電子源がＭＩＭ型のものであることを特
徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項８】 電子源が、ＮＥＡ状態を用いることによ
って電子を放出する型のものであることを特徴とする請
求項１に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項９】 前記平行又は実質的に平行に電子ビーム
を放出する電子源の電子ビームの発散角は１５°以内で
ある請求項１に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項１０】 電子源が、ＰＮ接合に逆バイアス電圧
を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて電子を放出す
る型のものであることを特徴とする請求項２に記載の電
子ビーム装置。 - 【請求項１１】 電子源が、ショットキー障壁接合に逆
バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現象を生ぜしめて
電子を放出する型のものであることを特徴とする請求項
２に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項１２】 電子源がＭＩＭ型のものであることを
特徴とする請求項２に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項１３】 電子源が、ＮＥＡ状態を用いることに
よって電子を放出する型のものであることを特徴とする
請求項２に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項１４】 前記平行又は実質的に平行に電子ビー
ムを放出する電子源の電子ビームの発散角は１５°以内
である請求項２に記載の電子ビーム装置。 - 【請求項１５】 電子源からの電子ビームをターゲット
面上に照射する電子ビーム装置の駆動方法において、平
行又は実質的に平行に電子ビームを放出する電子源とタ
ーゲット配置位置との間に１枚の電極が配置されてお
り、該電極に所望の電位を与える電源を備え、前記電子
源と前記電極との距離をｄ［μｍ］、前記電極の厚さを
ｔ［μｍ］、前記電子源と前記ターゲット面との距離を
Ｄ［μｍ］、前記電子源に対する前記電極の電位をＶM
［Ｖ］、前記電子源に対する前記ターゲット面の電位を
Ｖa ［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に照射
されている状態において、 Ｄ／（ｄ＋ｔ）＜Ｖa ／ＶM を満たす電子ビームの駆動方法。 - 【請求項１６】 前記Ｄ／（ｄ＋ｔ）とＶa ／ＶM との
関係が以下の式を満足する請求項１５に記載の電子ビー
ム装置の駆動方法。 ｛Ｄ／（ｄ＋ｔ）｝・（１＋α）＝Ｖa ／ＶM ， ０＜α＜１．０ - 【請求項１７】 平行又は実質的に平行に電子ビームを
放出する電子源とターゲット配置位置との間に配置され
た１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える電源とか
らなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数個有し、
各基本構成における電子源と電極との距離をｄi ［μ
ｍ］、電極の厚さをｔi ［μｍ］、電子源とターゲット
面との距離をＤi ［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・
・・基本構成の数）、電子源に対するターゲット面の電
位をＶa ［Ｖ］とする時、各電子源に対する各電極電位
ＶMiが ＶMi＜｛（ｄi ＋ｔi ）／Ｄi ｝・Ｖa を満たすことを特徴とする電子ビーム装置の駆動方法。 - 【請求項１８】 平行又は実質的に平行に電子ビームを
放出する電子源とターゲット配置位置との間に配置され
た１枚の電極と、該電極に所望の電位を与える電源とか
らなる構成を基本構成とし、該基本構成を複数個有し、
各基本構成における電子源と電極との距離をｄi ［μ
ｍ］、電極の厚さをｔi ［μｍ］、電子源とターゲット
面との距離をＤi ［μｍ］（ここで、ｉ＝１，２，・・
・・基本構成の数）、電子源に対するターゲット面の電
位をＶa ［Ｖ］とする時、電子ビームがターゲット面に
照射されている状態において、各電子源に対する各電極
電位ＶMiを ＶMi＝Ｖa ・（ｄi ＋ｔi ）／｛Ｄi ・（１＋α）｝ （ここで、０＜α＜１．０） とされてなる電子ビーム装置の駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3268356A JPH0536369A (ja) | 1990-09-25 | 1991-09-19 | 電子ビーム装置及びその駆動方法 |
| US07/764,772 US5233196A (en) | 1990-09-25 | 1991-09-24 | Electron beam apparatus and method for driving the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-251790 | 1990-09-25 | ||
| JP25179090 | 1990-09-25 | ||
| JP3268356A JPH0536369A (ja) | 1990-09-25 | 1991-09-19 | 電子ビーム装置及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536369A true JPH0536369A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=26540353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3268356A Pending JPH0536369A (ja) | 1990-09-25 | 1991-09-19 | 電子ビーム装置及びその駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5233196A (ja) |
| JP (1) | JPH0536369A (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0959485A1 (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Barco N.V. | Cold cathode electron-emitting device |
| US7084407B2 (en) * | 2002-02-13 | 2006-08-01 | The Regents Of The University Of California | Ion beam extractor with counterbore |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3581151A (en) * | 1968-09-16 | 1971-05-25 | Bell Telephone Labor Inc | Cold cathode structure comprising semiconductor whisker elements |
| NL184549C (nl) * | 1978-01-27 | 1989-08-16 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van een elektronenstroom en weergeefinrichting voorzien van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
| NL184589C (nl) * | 1979-07-13 | 1989-09-01 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van een elektronenbundel en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
| GB2109160B (en) * | 1981-11-06 | 1985-05-30 | Philips Electronic Associated | Semiconductor electron source for display tubes and other equipment |
| GB2109159B (en) * | 1981-11-06 | 1985-05-30 | Philips Electronic Associated | Semiconductor electron source for display tubes and other equipment |
| JPS61264640A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像表示装置 |
| JPS63950A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Canon Inc | 電子放出装置 |
| JP2612572B2 (ja) * | 1987-04-14 | 1997-05-21 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子 |
| US4904895A (en) * | 1987-05-06 | 1990-02-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron emission device |
| US4956578A (en) * | 1987-07-28 | 1990-09-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface conduction electron-emitting device |
| DE68917310T2 (de) * | 1989-12-13 | 1995-03-09 | Ibm | Delta-phi-Mikrolinse für Teilchenstrahlen niedriger Energie. |
| US5155412A (en) * | 1991-05-28 | 1992-10-13 | International Business Machines Corporation | Method for selectively scaling a field emission electron gun and device formed thereby |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3268356A patent/JPH0536369A/ja active Pending
- 1991-09-24 US US07/764,772 patent/US5233196A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5233196A (en) | 1993-08-03 |
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