JPH076723A - 機械的に安定な放出銃構体 - Google Patents
機械的に安定な放出銃構体Info
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- JPH076723A JPH076723A JP5023170A JP2317093A JPH076723A JP H076723 A JPH076723 A JP H076723A JP 5023170 A JP5023170 A JP 5023170A JP 2317093 A JP2317093 A JP 2317093A JP H076723 A JPH076723 A JP H076723A
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- 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
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/12—Lenses electrostatic
-
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-
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放出銃構体において粒子ビーム源の機械的な
振動を減少することにある。 【構成】 改良された電子またはイオン銃支持体構造は
粒子ビーム源構体を粒子ビーム源運動リングに堅固に接
続するために中空シリンダを含み、粒子ビーム源カソー
ドおよび関連のレンズがシリンダの中空部分に延在す
る。銃はかくして非常に安定したかつ外部振動を受け難
くされる。
振動を減少することにある。 【構成】 改良された電子またはイオン銃支持体構造は
粒子ビーム源構体を粒子ビーム源運動リングに堅固に接
続するために中空シリンダを含み、粒子ビーム源カソー
ドおよび関連のレンズがシリンダの中空部分に延在す
る。銃はかくして非常に安定したかつ外部振動を受け難
くされる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、とくに半導体マスク製
造のごときフオトリソグラフイ用途に使用されるよう
な、粒子ビーム源、電子またはイオン(電界放出)銃用
の機械的に安定な構造に関する。
造のごときフオトリソグラフイ用途に使用されるよう
な、粒子ビーム源、電子またはイオン(電界放出)銃用
の機械的に安定な構造に関する。
【0002】
【従来の技術】電子またはイオン銃は良く知られてい
る。代表的には電子銃は電子ビームを焦点合わせするた
めに磁気または静電レンズ構体に固定関係において保持
される電子ビーム源(またカソードと呼ばれる)を含ん
でいる。静電レンズ構体は電子ビームを焦点合わせする
ための1組の環状電極である。電子ビーム源およびその
支持体構造は固定レンズに対して電子ビーム位置の小さ
な調整のための電子ビーム源−運動リングに接続され
る。
る。代表的には電子銃は電子ビームを焦点合わせするた
めに磁気または静電レンズ構体に固定関係において保持
される電子ビーム源(またカソードと呼ばれる)を含ん
でいる。静電レンズ構体は電子ビームを焦点合わせする
ための1組の環状電極である。電子ビーム源およびその
支持体構造は固定レンズに対して電子ビーム位置の小さ
な調整のための電子ビーム源−運動リングに接続され
る。
【0003】従来の1つの電子ビーム源支持体構造は電
子ビーム源−運動リングと電子ビーム源自体がそれから
懸架される電子ビーム源取着円板との間に垂直に延在す
る1組の3本のロツドを使用する。図1はかかる従来技
術の電子銃を分解図において示し、該電子銃は銃モジユ
ール取り付け板(基板)1、電子ビーム源−運動リング
2、3本の電子ビーム源支持体ロツド3、レンズ構体
4、レンズ5、抽出器キヤツプ6、開口クランプ7、ワ
イヤ8、ばね構体9、抑制子10、抑制子リングクラン
プ11、高電圧カラー12、電子ビーム源取着円板1
3、高電圧カバーコネクタ14、フイラメントコネクタ
15、ばね構体16、ばね17、ネジ18、ネジ19、
ワツシヤ20、開口21、エミツタ22、ネジ23、ネ
ジ24、オクトポール25、ビームスカート26、ネジ
27,28、キヤツプネジ29,30、ばね構体コネク
タ31、ワツシヤ31,32,33,34、およびワイ
ヤ35を含んでいる。垂直ロツド3は電子ビーム源−運
動リング2と電子ビーム源取着円板との間に延在する。
代替的な従来の電子ビーム源支持体構造は長いロツドま
たは片持ち支持体を含んでいる。
子ビーム源−運動リングと電子ビーム源自体がそれから
懸架される電子ビーム源取着円板との間に垂直に延在す
る1組の3本のロツドを使用する。図1はかかる従来技
術の電子銃を分解図において示し、該電子銃は銃モジユ
ール取り付け板(基板)1、電子ビーム源−運動リング
2、3本の電子ビーム源支持体ロツド3、レンズ構体
4、レンズ5、抽出器キヤツプ6、開口クランプ7、ワ
イヤ8、ばね構体9、抑制子10、抑制子リングクラン
プ11、高電圧カラー12、電子ビーム源取着円板1
3、高電圧カバーコネクタ14、フイラメントコネクタ
15、ばね構体16、ばね17、ネジ18、ネジ19、
ワツシヤ20、開口21、エミツタ22、ネジ23、ネ
ジ24、オクトポール25、ビームスカート26、ネジ
27,28、キヤツプネジ29,30、ばね構体コネク
タ31、ワツシヤ31,32,33,34、およびワイ
ヤ35を含んでいる。垂直ロツド3は電子ビーム源−運
動リング2と電子ビーム源取着円板との間に延在する。
代替的な従来の電子ビーム源支持体構造は長いロツドま
たは片持ち支持体を含んでいる。
【0004】
【発明が解決すべき課題】かかる従来のすべての構造は
外部の振動に対して望ましくなく弱く、電子ビームの確
度を減少する。
外部の振動に対して望ましくなく弱く、電子ビームの確
度を減少する。
【0005】本発明の目的は粒子ビーム源の機械的な振
動を減少することにある。
動を減少することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、粒子ビーム
源およびレンズを含む機械的に安定な放出銃構体におい
て、前記粒子ビーム源に一端で取着され、そして前記レ
ンズを収容するための中央キヤビテイを画成する筒状環
状粒子ビーム源支持体;前記粒子ビーム源支持体の他端
に取着される粒子ビーム源−運動リング;および前記粒
子ビーム源−運動リングに取着しかつ前記レンズを支持
する基板からなることにより達成される。
源およびレンズを含む機械的に安定な放出銃構体におい
て、前記粒子ビーム源に一端で取着され、そして前記レ
ンズを収容するための中央キヤビテイを画成する筒状環
状粒子ビーム源支持体;前記粒子ビーム源支持体の他端
に取着される粒子ビーム源−運動リング;および前記粒
子ビーム源−運動リングに取着しかつ前記レンズを支持
する基板からなることにより達成される。
【0007】克服されるべき問題点は、とくに精密な焦
点、高いビーム解像度用途における、電子ビーム源の繊
細な機械的振動に対するかかる電子ビーム源の高い感度
である。これらの振動は比較的大きな(単一体)銃また
は(装置が追加のレンズを有するとき)その場合に目標
での電子ビームの結果として生じる運動により目標へ機
械的な運動を直接伝達するコラム倍率を有する電子光学
用途において悪化させられる。本発明はそれゆえ、とく
に電界放出型源とともに、大きなコラム倍率を使用し、
かつまた非常に精密なビーム制御を要求する電子ビーム
リソグラフイ用途においてとくに重要である。本発明に
より得られる主な利点は、それにより装置の確度および
度量衡を増大する、コラムの目標での非常に改善された
ビーム安定性である。
点、高いビーム解像度用途における、電子ビーム源の繊
細な機械的振動に対するかかる電子ビーム源の高い感度
である。これらの振動は比較的大きな(単一体)銃また
は(装置が追加のレンズを有するとき)その場合に目標
での電子ビームの結果として生じる運動により目標へ機
械的な運動を直接伝達するコラム倍率を有する電子光学
用途において悪化させられる。本発明はそれゆえ、とく
に電界放出型源とともに、大きなコラム倍率を使用し、
かつまた非常に精密なビーム制御を要求する電子ビーム
リソグラフイ用途においてとくに重要である。本発明に
より得られる主な利点は、それにより装置の確度および
度量衡を増大する、コラムの目標での非常に改善された
ビーム安定性である。
【0008】粒子ビーム源は該粒子ビーム源をレンズに
堅固に接続しかつレンズに対するその運動を抑制する大
きな断面率の筒状支持体によりレンズに対してその電子
光軸上に堅固にかつ有効に支持される。シリンダは屈曲
ねじれ、剪断および軸方向圧縮を受けつけない粒子ビー
ム源支持体であり、それにより振動モードを制限しかつ
低い質量および高い断面モーメントの筒状支持体構造の
その有効な使用によりそれらの周波数を増大する。従来
技術の電子ビーム源支持体は円柱形、ロツド形状、また
は片持ち形状でありかつこれらの振動モードを非常に受
け易い。このの製造簡単なかつ非常に有効な支持体構造
はその振動の受け易さを低減しかつその特徴的な周波数
を増大することにより電界放出銃の性能を顕著に改善す
る。
堅固に接続しかつレンズに対するその運動を抑制する大
きな断面率の筒状支持体によりレンズに対してその電子
光軸上に堅固にかつ有効に支持される。シリンダは屈曲
ねじれ、剪断および軸方向圧縮を受けつけない粒子ビー
ム源支持体であり、それにより振動モードを制限しかつ
低い質量および高い断面モーメントの筒状支持体構造の
その有効な使用によりそれらの周波数を増大する。従来
技術の電子ビーム源支持体は円柱形、ロツド形状、また
は片持ち形状でありかつこれらの振動モードを非常に受
け易い。このの製造簡単なかつ非常に有効な支持体構造
はその振動の受け易さを低減しかつその特徴的な周波数
を増大することにより電界放出銃の性能を顕著に改善す
る。
【0009】以下に、本発明を例として添付図面に基づ
き詳細に説明する。
き詳細に説明する。
【0010】
【実施例】図2はカソード(エミツタ)を保持する粒子
ビーム源構体を含む電界放出(電子)銃を示す。カソー
ドは物理的な電子源でかつレンズモジユール基板に対し
て堅固に保持されることができる要素であり、それによ
りまた基板に堅固に取着されるレンズ構体に対して粒子
ビーム源の相対的な運動を減少する。両立し得るレンズ
構体は同時係属のかつ共同所有の特許出願(「低収差電
界放出電子銃」の名称で1991年3月4日にマーク・
エー・ゲスレイにより出願された、出願第07/67
1,425号)に記載されている。本発明はまた他のレ
ンズ構体と両立し得る。
ビーム源構体を含む電界放出(電子)銃を示す。カソー
ドは物理的な電子源でかつレンズモジユール基板に対し
て堅固に保持されることができる要素であり、それによ
りまた基板に堅固に取着されるレンズ構体に対して粒子
ビーム源の相対的な運動を減少する。両立し得るレンズ
構体は同時係属のかつ共同所有の特許出願(「低収差電
界放出電子銃」の名称で1991年3月4日にマーク・
エー・ゲスレイにより出願された、出願第07/67
1,425号)に記載されている。本発明はまた他のレ
ンズ構体と両立し得る。
【0011】図2に示されるような銃構成要素は基板4
1、粒子ビーム源運動リング42、筒状粒子ビーム源支
持体43、レンズ構体がその上に積み重ねられる円板4
4、ワイヤ45、抽出器キヤツプ46、開口クランプ4
7、高電圧カラー48、電子ビーム源取着円板49、高
電圧コネクタカバー50、フイラメントコネクタ51、
ばね構体コネクタ52、ばね構体53、取り付けばね5
4、止めネジ55、開口56、止めネジ57、高電圧ス
カート58、キヤツプネジ59,60,61、ソケツト
ヘツドネジ62、キヤツプネジ63、エミツタ64、ワ
ツシヤ65、およびコラム取り付けネジ66および67
である。図2は点線で示された組立てにより分解図であ
る。筒状粒子ビーム源支持体43の上方部分の3つの切
り欠きは電気リード線アクセスおよび高温計観察アクセ
ス用である。筒状粒子ビーム源支持体43の下方部分の
切り欠きは図示のごとく組立てネジの収容用である。
1、粒子ビーム源運動リング42、筒状粒子ビーム源支
持体43、レンズ構体がその上に積み重ねられる円板4
4、ワイヤ45、抽出器キヤツプ46、開口クランプ4
7、高電圧カラー48、電子ビーム源取着円板49、高
電圧コネクタカバー50、フイラメントコネクタ51、
ばね構体コネクタ52、ばね構体53、取り付けばね5
4、止めネジ55、開口56、止めネジ57、高電圧ス
カート58、キヤツプネジ59,60,61、ソケツト
ヘツドネジ62、キヤツプネジ63、エミツタ64、ワ
ツシヤ65、およびコラム取り付けネジ66および67
である。図2は点線で示された組立てにより分解図であ
る。筒状粒子ビーム源支持体43の上方部分の3つの切
り欠きは電気リード線アクセスおよび高温計観察アクセ
ス用である。筒状粒子ビーム源支持体43の下方部分の
切り欠きは図示のごとく組立てネジの収容用である。
【0012】粒子ビーム源構体はこのようにマコール
(商標)製(市場で入手可能な機械加工可能なセラミツ
ク)粒子ビーム源取着円板49に堅固に取着される。こ
の円板49は筒状粒子ビーム源支持体43(同様にマコ
ールからなるが他の機械的に堅固なかつ電気的に絶縁の
材料であつても良い)に堅固に取着され、支持体43は
粒子ビーム源運動リング42の外径により画成される厚
さおよび可動の粒子ビーム源運動構体全体(粒子ビーム
源構体、カソード46、粒子ビーム源支持体円板44、
筒状粒子ビーム源支持体43、および粒子ビーム源運動
リング42からなる)の並進運動を許容することに加え
てレンズ構体外径を収容するように寸法付けられた内径
を有する環状断面を有し、前記並進運動は一般的には1
mmである。レンズ(円板44上に積み重ねられた)は
ネジ66により基板41に取着される。
(商標)製(市場で入手可能な機械加工可能なセラミツ
ク)粒子ビーム源取着円板49に堅固に取着される。こ
の円板49は筒状粒子ビーム源支持体43(同様にマコ
ールからなるが他の機械的に堅固なかつ電気的に絶縁の
材料であつても良い)に堅固に取着され、支持体43は
粒子ビーム源運動リング42の外径により画成される厚
さおよび可動の粒子ビーム源運動構体全体(粒子ビーム
源構体、カソード46、粒子ビーム源支持体円板44、
筒状粒子ビーム源支持体43、および粒子ビーム源運動
リング42からなる)の並進運動を許容することに加え
てレンズ構体外径を収容するように寸法付けられた内径
を有する環状断面を有し、前記並進運動は一般的には1
mmである。レンズ(円板44上に積み重ねられた)は
ネジ66により基板41に取着される。
【0013】図3、図4、図5および図6は図2の筒状
粒子ビーム源支持体43を示す図である。図3は切り欠
きおよびネジ孔の角度的配置を示す平面図である。図4
は点線で示されたネジ孔を有する同一構造の側面図であ
る。寸法は以下の通りである。すなわち、寸法a(高
さ)は1.675インチ;寸法b(ネジ孔の深さ)は
0.325インチ;寸法c(上方切り欠きの深さ)は
0.675インチ;寸法d(下方切り欠きの合計深さ)
は0.75インチ;および寸法e(下方切り欠きの幅お
よび下方切り欠きの上方深さ)は0.30インチであ
る。
粒子ビーム源支持体43を示す図である。図3は切り欠
きおよびネジ孔の角度的配置を示す平面図である。図4
は点線で示されたネジ孔を有する同一構造の側面図であ
る。寸法は以下の通りである。すなわち、寸法a(高
さ)は1.675インチ;寸法b(ネジ孔の深さ)は
0.325インチ;寸法c(上方切り欠きの深さ)は
0.675インチ;寸法d(下方切り欠きの合計深さ)
は0.75インチ;および寸法e(下方切り欠きの幅お
よび下方切り欠きの上方深さ)は0.30インチであ
る。
【0014】図5は筒状粒子源支持体43の底部の端面
図である。寸法f(全体外径)は2.50インチであ
る。寸法g(内径)は1.65インチである。図6は図
5の線AAに沿う断面図でありそして図示のごとく切り
欠きの端部に角度を置くように形成される下方切り欠き
の各々の詳細を示す。切り欠きの内方部分での材料の厚
さは0.06インチである寸法hである。種々のネジ孔
が関連のネジのネジ山を収容するようにネジ山が切られ
る。筒状支持体構体43は好都合にはマコール材料から
機械加工される。
図である。寸法f(全体外径)は2.50インチであ
る。寸法g(内径)は1.65インチである。図6は図
5の線AAに沿う断面図でありそして図示のごとく切り
欠きの端部に角度を置くように形成される下方切り欠き
の各々の詳細を示す。切り欠きの内方部分での材料の厚
さは0.06インチである寸法hである。種々のネジ孔
が関連のネジのネジ山を収容するようにネジ山が切られ
る。筒状支持体構体43は好都合にはマコール材料から
機械加工される。
【0015】この構体の重要な利点はそれが屈曲に抗す
る最も有効な構造を提供するということである。粒子ビ
ーム源支持体の筒状幾何学形状(ジオメトリ)は、あら
ゆるジオメトリの、可能な最大断面率、すなわち屈曲モ
ーメント/印加屈曲応力を有する。環状シリンダジオメ
トリはまた放出された粒子ビームを焦点合わせする銃構
体のレンズ部分を容易に収容する。屈曲抵抗は印加され
た外力がより小さい粒子ビーム源位置変位を生じるため
画像面においてより大きなビーム位置安定性に移動させ
る。構造の効率はまた代表的には画像、リソグラフイお
よび度量衡用途においてより少ない作用を有するより高
い自然周波数を生じる軽量の構体を意味する。かくし
て、振動の揺動モードの影響はこの構造においては作用
を減じられる。
る最も有効な構造を提供するということである。粒子ビ
ーム源支持体の筒状幾何学形状(ジオメトリ)は、あら
ゆるジオメトリの、可能な最大断面率、すなわち屈曲モ
ーメント/印加屈曲応力を有する。環状シリンダジオメ
トリはまた放出された粒子ビームを焦点合わせする銃構
体のレンズ部分を容易に収容する。屈曲抵抗は印加され
た外力がより小さい粒子ビーム源位置変位を生じるため
画像面においてより大きなビーム位置安定性に移動させ
る。構造の効率はまた代表的には画像、リソグラフイお
よび度量衡用途においてより少ない作用を有するより高
い自然周波数を生じる軽量の構体を意味する。かくし
て、振動の揺動モードの影響はこの構造においては作用
を減じられる。
【0016】堅固な、環状の筒状ジオメトリを使用する
他の利点は振動のねじれモードが、従来技術のロツド状
支持体を使用することに比べて、抑制された自由度のた
め非常に減じられるということである。
他の利点は振動のねじれモードが、従来技術のロツド状
支持体を使用することに比べて、抑制された自由度のた
め非常に減じられるということである。
【0017】この構造の他の重要な利点は粒子ビーム現
支持体43の筒状ジオメトリにより付与される粒子ビー
ム源取着円板49と筒状粒子ビーム源支持体43との間
の、かつまた粒子ビーム源運動リング42と筒状粒子ビ
ーム源支持体43との間の接触領域の増加である。この
方法において剪断および揺動モードがさらに減少され
る。粒子ビーム支持体43の切り欠きの領域の数は最小
に保持される。シリンダ43は基板41に示されるよう
な内部ばね54およびネジ59,62により緊張下に保
持される粒子ビーム源運動リング42に堅固に取着され
る(図2参照)。上記において、「粒子ビーム源」を付
して説明された支持体、運動リング、取着円板等は単に
「源」支持体、「源」運動リング、「源」取着円板等と
理解されたい。
支持体43の筒状ジオメトリにより付与される粒子ビー
ム源取着円板49と筒状粒子ビーム源支持体43との間
の、かつまた粒子ビーム源運動リング42と筒状粒子ビ
ーム源支持体43との間の接触領域の増加である。この
方法において剪断および揺動モードがさらに減少され
る。粒子ビーム支持体43の切り欠きの領域の数は最小
に保持される。シリンダ43は基板41に示されるよう
な内部ばね54およびネジ59,62により緊張下に保
持される粒子ビーム源運動リング42に堅固に取着され
る(図2参照)。上記において、「粒子ビーム源」を付
して説明された支持体、運動リング、取着円板等は単に
「源」支持体、「源」運動リング、「源」取着円板等と
理解されたい。
【0018】この開示は例示でありかつ限定しているも
のでなく、さらに他の変更はこの開示および特許請求の
範囲に鑑みて当該技術に普通の熟練を有する者には明ら
かである。例えば、他の実施例において筒状粒子ビーム
源支持体は基板に堅固に取着され、粒子ビーム源運動リ
ングを省略する。
のでなく、さらに他の変更はこの開示および特許請求の
範囲に鑑みて当該技術に普通の熟練を有する者には明ら
かである。例えば、他の実施例において筒状粒子ビーム
源支持体は基板に堅固に取着され、粒子ビーム源運動リ
ングを省略する。
【0019】叙上のごとく、本発明は、粒子ビーム源お
よびレンズを含む機械的に安定な放出銃構体において、
一端で前記粒子ビーム源に取着し、かつ前記レンズを収
容するための中央キヤビテイを画成する筒状環状粒子ビ
ーム源支持体;および前記粒子ビーム源支持体の他端に
取着されかつ前記レンズを支持する基板からなる構成と
したので、粒子ビーム源の機械的な振動を減少すること
ができる粒子ビーム源およびレンズを含む機械的に安定
な放出銃構体を提供することができる。
よびレンズを含む機械的に安定な放出銃構体において、
一端で前記粒子ビーム源に取着し、かつ前記レンズを収
容するための中央キヤビテイを画成する筒状環状粒子ビ
ーム源支持体;および前記粒子ビーム源支持体の他端に
取着されかつ前記レンズを支持する基板からなる構成と
したので、粒子ビーム源の機械的な振動を減少すること
ができる粒子ビーム源およびレンズを含む機械的に安定
な放出銃構体を提供することができる。
【図1】従来の電子銃を示す分解図である。
【図2】本発明による電子銃を示す分解図である。
【図3】切り欠きとネジ孔を示す平面図である。
【図4】点線で示したネジ孔を有する図3と同一構造を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図5】筒状粒子ビーム源支持体を示す底面図である。
【図6】図5の線AAに沿う断面図である。
41 基板 42 粒子ビーム源運動リング 43 筒状粒子ビーム源支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ビー・デブラ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94022、 ロス・アルトス、スターダスト・レーン 630
Claims (4)
- 【請求項1】 粒子ビーム源およびレンズを含む機械的
に安定な放出銃構体において、 前記粒子ビーム源に一端で取着され、そして前記レンズ
を収容するための中央キヤビテイを画成する筒状環状粒
子ビーム源支持体;前記粒子ビーム源支持体の他端に取
着される粒子ビーム源−運動リング;および前記粒子ビ
ーム源−運動リングに取着しかつ前記レンズを支持する
基板からなることを特徴とする機械的に安定な放出銃構
体。 - 【請求項2】 前記粒子ビーム源支持体が機械加工可能
なセラミツクから形成されることを特徴とする請求項1
に記載の機械的に安定な放出銃構体。 - 【請求項3】 粒子ビーム源およびレンズを含む機械的
に安定な放出銃構体において、 一端で前記粒子ビーム源に取着し、かつ前記レンズを収
容するための中央キヤビテイを画成する筒状環状粒子ビ
ーム源支持体;および前記粒子ビーム源支持体の他端に
取着されかつ前記レンズを支持する基板からなることを
特徴とする機械的に安定な放出銃構体。 - 【請求項4】 前記粒子ビーム源支持体が機械加工可能
なセラミツクから形成されることを特徴とする請求項3
に記載の機械的に安定な放出銃構体。
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