JPS6092617A - 電子像投影器 - Google Patents

電子像投影器

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JPS6092617A
JPS6092617A JP59199670A JP19967084A JPS6092617A JP S6092617 A JPS6092617 A JP S6092617A JP 59199670 A JP59199670 A JP 59199670A JP 19967084 A JP19967084 A JP 19967084A JP S6092617 A JPS6092617 A JP S6092617A
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electron
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ロドニイ・ワード
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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】 本発明は、陰極によって放出せしめられた電子ビームを
ほぼ均一な電界および磁界作用の下でターゲット上にほ
ぼ1の倍率で投射する電子像投影器であって、前記の電
子ビームは前記の電界に対し交差するように延在する所
定の空間パターンを有するようにした電子像投影器に関
するものである。
電子像投影器は、半導体装置のような高解像度の超小型
固体装置の製造に際し、基板上に設けられた電子感応レ
ジスト層中にパターンをリソグラフ的に規定するのにも
ちいることができる。陰極によって放出しめられたパタ
ーン化した電子ビームはレジスト層上に投射され、この
レジスト層中に電子ビームのパターンを再生するパター
ンを規定する。電子ビームの投射後レジスト層が現象さ
れ、これにより形成されたパターン化しジス) IMは
基板の後の処理中固体装置を形成する型として用いられ
る。
しかし、倍率が1のこの既知の電子像投影器は、ターゲ
ット、すなわちレジスト被jff基板が陽極を構成し、
作動中陰極と陽極との間に大きな電位差(代表的に20
KV) が印加されて電界が形成され、この電界の作用
の下で電子ビーl、が陰極からターゲット上に投射され
るという欠点を有する。これが為、ターゲットの付近に
おける電界、従って電子の軌道を過度に歪まさないよう
にする為に、基板に厳しい平面条件が課せられる。電界
は必然的に基板の周辺に、ある歪を生ぜしめるものであ
り、後の処理工程に対してこのエツジ効果を無くす為に
は、電子像投影器において後の各電子投射に対して大き
な精度で基板を配置する必要がある。
これらの問題を無くした倍率lの電子像投影器の変形例
は英国特許出願第8323769号明細書に記載されて
いる。この変形例の電子像投影器には電子再透過領域の
アレイを有するグリッドを具える新規な陽極が設けられ
ており、このアレイは陰極によって放出された電子の空
間パターンと少なくとも同じ広がりとなっ′Cいる。グ
リッドは陰極とターゲットとの間に11つこれらに対し
平行に配置されている。作動中、陰極とターゲットとの
間にはほぼ均一な電界が生じる。また、電界に対し平行
でほぼ均一な磁界を生ぜしめ、電子のパターン化ビーム
をターゲット上に集束せしめる手段が設けられている。
この変形した電子像投影器には、ターゲットの形状およ
び配置の双方またはいずれか一方に対する電子軌道の依
存性を減少せしめうるという利点がある。
陰極によって放出せしめられた電子は、電界および磁界
に対し平行で且つ互いに平行な直線でターゲットに向け
られるということに注意する必要がある。陰極に対して
垂直でない角度で放出される一層正確な電子は集束磁界
に対し−12行な軸線を中心とするらせんを描く。描か
れる回転数は角度に依存しない。従って、陰極と陽極グ
リッドとの間の距離および陽極グリッドとターゲットと
の間の距離は、(電界および磁界の値に依存して)回転
数が整数、例えばlとなるよに選択しうる。このように
することにより、陰極に対し垂直な線の付近の角度範囲
で陰極上の特定ないかなる点からも放出された電子は磁
界によって集束され、陽極グリッドおよびターゲット上
の対応する1個の点に衝突する。この状態では、陽極グ
リッドおよびターゲットは磁界の焦点にあるといえる。
陰極および陽極グリッド間で描かれる回転数が1である
場合には、陽極グリッドは第1磁界焦点にあるといえる
。陰極とターゲットとの間での回転数が2である場合に
は、ターゲットは第2磁界焦点にある。従って、陰極に
おける電子放出パターンは陽極グリッドおよびターゲッ
トにおける焦点で1の倍率で再生せしめうる。個々の電
子は上述したようにらせん路を追従しうるも、一般的な
移動方向は電界および磁界に対し平行な直線である。
前述の英国特許出第8323769号明細書で認めてい
るように、この明細書に記載されている変形電子像投影
器の利点は、グリッドとターゲットとの間に配置した検
出器を用いてターゲットからの後方散乱電子を検出する
ことにより、ターゲットを陰極に対し迅速且つ有効に整
合せしめうるということである。この整合には、パター
ン化された電子ビームを偏向させることをも含まれる。
既知の電子像投影器においては、このパターン化電子ビ
ームの偏向は、偏向磁界を集束磁界に対し交差させて与
える空心偏向コイルを用いることにより磁気的に達成さ
せられる。偏向磁界の強度、従って偏向量は偏向コイル
中を流れる電流を変えることにより変えることができる
。しかし、不運にも、磁界を均一にする為には、偏向コ
イルを必ず電子像投影器の全寸法に可成り影響を及ぼす
仕較的大型の構成素子とする必要がある。これによって
1尋られる磁界は大きな体積に亘って延在する。
この点は不利益なことである。その理由は、上記の体積
を、予想できなきい磁界変化により悪影響を受ける電子
顕微鏡或いは他の電子像投影器或いは電子ビームパター
ン発生器のような他の装置が占めることができない為で
ある。従って、他のこのような装置を当該電子像投影器
にいかに接近させて配置しうるかに関して制限が課せら
れる。この問題は三次元的な問題であり、jl’tに 
次元的な問題ではないこと勿論であるっ従って、電子1
′象投影器を複数階のビルディンク内に設置する場合に
は、この設置が上方の階であろうと下方の階てあろうと
、この電子像投影器によって同じ階のみならず、他の階
にも影響を及ぼす。また、(1)偏向コイルの固有自己
インダクタンス(2)変化する磁界に応答するうず電流
の不所望な発生 の為に、偏向速度が影響を受ける傾向にある。従って不
運にも、磁界を上述したような大きな体積に亘って十分
急速に変えることにより可成りの量の電力が消費されて
しまうおそれがある。
本発明の目的は、上述した欠点のない電子像投影器を提
供せんとするにある。
本発明は、陰極によって放出せしめられた電子ビームを
ほぼ均一な電界の作用の下でターゲット上にほぼlの倍
率で投射する電子像投影器であって、前記の電子ビーム
は前記の電界に対し交差するように延在する所定の空間
パターンを有するようにしただ電子像投影器において、
該電子像投影器は電子放出陰極と、電子再透過領域のア
レイを持つグリッドを有する陽極とを具えており、前記
のアレイは前記の空間パターンと少なくとも同じ広がり
となっており、前記のグリッドは陰極とターゲットとの
間に且つこれらに平行に配置されており、これにより作
動中電界が陰極と陽極クリッドとの間に生ぜしめられ、
前記の電子像投影器は更に、前記の電界に対し平行でほ
ぼ均一な磁界を生ぜしめ、電子のパターン化ビームをク
ーゲット上に集束せしめる手段き、ビームの電子を前記
の電磁界に対し交差する方向に偏向せしめる偏向手段と
を具えており、該偏向手段は電子ビームが陰極に面する
グリッドの表面からターゲットに流れている際にこの電
子ビームの少なくとも一部分を偏向させるように配置し
た静電偏向板を合していることを特徴とする。
本発明による電子像投影器においては、電子投射と偏向
との双方が電界によって行われるばがりではなく、作動
中電子投射用の電界が陰極とこの陰極に面するグリッド
の表面きの間に形成され、偏向用の電界がターゲットと
陰極に而するクリッドの表面との間の領域中で電子投射
用の電界に交差して形成されるという点でこれら双方の
電界が空間的に別個のものとなる。偏向用の電界は静電
偏向板間に形成されるものであり、これら静電偏向板は
偏向コイルに比べ−C仕較的コンパクトであり、電子像
投影器の全寸法に影響を及ぼさない。
さらに、電界は電子像投影型装置の境界内で得られる為
、1mの同種の電子像投影器(或いは変化する磁界に感
応する他の装置1ff) を近接して配置しても、その
作動により前者の電子像投影器は悪影響を受けない。ま
た、静電偏向は比較的はんのわずかの電力消費で高速と
なる利点がある。
陰極に面する陽極グリッドの表面は磁界の焦点とほぼ一
致させるのが好ましい。この場合、ターゲットをもほぼ
磁界焦点に位置させれば、このようにしない場合に導入
されるおそれのあるいかなる歪みも磁界により最適に補
償される。
偏向能力を最大にする為には、静電偏向板を、ビームの
電子を2.つの互いに直角な方向に偏向させるように配
置することができる。この場合、Xおよびy軸方向にそ
れぞれ偏向を行う2対の偏向板を電子像投影器が有する
ようにすることができる。
しかし、2つの互いに直角な方向の各々における偏向に
対して数組の電極対を用いることができる。この場合、
電子再透過グリッドは複数の部分を有し、これらの各部
分はそれぞれ関連する静電偏向板の組を有する。この場
合、同じ電界強度に対し、偏向板間に印加される電圧差
を減少させることができるという利点が得られる。その
理由は、偏向板をより一層近接して配置することができ
る為である。
陽極グリッドが、比較的電子を透過しうる領域と、比較
的電子を透過しえない領域とのアレイを有する実施例で
は、電子を透過しうる領域の各々にそれぞれ静電偏向板
の組を関連させることにより、偏向板にまたがって印加
される電圧を所定の電界強度に対して最小とすることが
できる。
電子像投影器には、グリッドを電子の運動方向に交差す
る方向に移動させる手段を設け、電子投射によりターゲ
ット上に生ぜしめられるパターンにより、グリッドのア
レイを再生ずることなく電子ビームのパターンを再生さ
せるようにすることができる。この場合、静電偏向板を
電子可透過陽極グリッドに対し剛固に固定するのが好ま
しい。
この目的の為には、電子を透過しうる領域がグリッド中
の孔の形態をしている場合に、偏向板を例えば後に詳細
に説明するように方向性蒸着によりこれらの孔の壁部上
に設けることができる。或いはまた、偏向板自体を以て
電子再透過陰極グリッドに剛固に連結された他のグリッ
ドの一部を構成することができる。2方向への偏向を必
要とする場合には、1方向に対する偏向板を陽極グリッ
ド上に設け、直角な方向に対する偏向板を以て他のグリ
ッドの一部分を構成することができる。或いはまた、■
方向に対する偏向板を他のグリッドの1つの主表面に設
け、直角方向に対する偏向板をこの他のグリッドの反対
側の主表面に設けることができる。
他の実施例では、電子可透過陽極グリッドが、電子ビー
ムの一部分を第1方向に偏向させるように向けられた関
連の静電偏向板を有する少なくとも1つの領域と、電子
ビームの他の一部分を前記の第1方向とは異なる第2の
方向に同時に偏向させるように向けられた関連の偏向板
を有する少なくとも1つの他の領域とを有しているよう
にする。
この構成によれば、ビームの一部分を1つの周波数で一
方向に発振的に偏向させ、ビームの他の一部分を異なる
周波数或いは位相で異なる方向に発振的に偏向させるこ
とができる。後に説明するように、この機能は、ターゲ
ット上の基準マーカと電子ビームの対応するパターン化
部分とを用いてターゲットを陰極と整合させる位相感応
検出方法に用いることができる。
図面につき本発明を説明する。
図面の各部の寸法は実際のものに正比例するものではな
い。
第1図に示す電子像投影器は光電陰極マスク1と、後に
説明する均一電界の下でこの光電陰極マスク1からパタ
ーン化した電子ビームが照射されるターゲット3とを有
する。ターゲット3は光電陰極マスク1に対し平行であ
る。これらの間にはグリッド2が配置されており、この
グリッドの主表面は光電陰極マスク1およびターゲット
2に対し平行である。光電陰極マスク1、グリッド2お
よびターゲット3は真空室8内に入れられており、この
真空室内は作動中例えばIfl−5)ルの低圧に維持さ
れる。
光電陰極マスクは、例えば直径をl15n1m、厚さを
3 mmとしうる石英円板4を有する。グリッド2に対
向する石英円板4の表面7上には紫外線に対し不透明な
材料より成るパターン化された層5、例えば1000へ
の厚さのクロム層が存在する。この不透明なパターン化
層と表面7の露出領域とは例えば200 人の厚さの連
続な光電子放出層6で被覆されている。帯電効果を無く
す為に、不透明なパターン化層5と円板4の露出部分と
の上に連続な薄肉導電層、例えば200 人の厚さのク
ロム層が設けられる。図面を明瞭とする為に、光学的に
透明となる程度に薄肉のこの導電りD ノ、層は第1図
に図示しない。
グリッド2は、以下に詳細に説明するようにこのグリッ
ド2と光電陰極マスク1との間に電界を形成する為の電
位を印加しうる陽極を構成する。
グリッド2は導電性且つ非磁性であり、例えば、(1)
薄肉な有孔銅板、 (2)導電層で被覆された薄肉な有孔プラスチック板、 (3)有孔珪素ウェファ (4)ガラスチャネル板 (5)一方の主表面が金属化されたホトエッチンク可能
な有孔ガラス板 のいずれかより成り、電子を比較的透過する領域と電子
を比較的透過しない領域とが交互に配置された規則的な
アレイを以って構成されている。これらの形態のグリッ
ドは英国特許出願第832376 !1号に詳細に説明
されている。このグリッドはこの英国特許出願明細書に
説明されているように投影器内で支持された導電性リン
グ9上に装着されており、この導電性リングは移動手段
Mによりこのリングの面内で移動せしめうる。
ターゲト3は半導体ウェファ11上に存在する電子感応
レジスト層10を有しており、この半導体ウェファ11
はチャック12、例えば英国特許第GB1443215
 号明細書或いは欧州特許出願第UP O,074,6
91号明細書に記載されているような静電チャックによ
り保持されている。
真空室8の外部には紫外線ランプI3が位置しており、
この紫外線ランプはグリッド2側とは反対側の光電陰極
マスク1の表面を照射しうる。紫外線は窓14を経て真
空室内の光電陰極マスクに達する。
作動に当たっては、例えば20kvの大きな電位差■を
光電陰極マスクlとグリッド2との間に(リング9を介
して)印加し、これらの間に電界Eを形成する。この電
界Eの作用の下で、不透明なバクーン化層5を覆ってい
ない従ってランプ13から紫外線が照射された光電子放
出層60部分から放出された電子が、電界Eに刻し交差
する方向に延在する空間パターンをイjする電子ビーム
として陽極グリッドに投射される。電子ビームのパター
ンは、不透明なパターン化H5が存在しない光電子放出
層6の部分によって決る光電陰極マスク1のパターンに
相当する。
パターン化した電子ビームを集束させるほぼ均一な磁界
Hは真空室を囲む空心ソレノイド15により既知のよう
にして生ぜしめられる為、磁界Hは電界Eに対し平行で
少なくとも光電陰極マスク1とターゲット3との間の全
領域内に存在する。磁界の強度は例えば2KGとするこ
とができる。この場合電子は一般に互いに平行な直線で
光電陰極マスク1からターゲット3の方向に向かう。
光電陰極マスク1と陽極グリッド2との間の間隔は、光
電陰極マスク1に対向するグリッド2の表面が前述した
ように陰極に関する第1磁界焦点とほぼ一致する位置に
あるように選択する。この場合、集束された電子像がほ
ぼ陰極に対向するクリッドの表面に、すなわちグリッド
の入射面内に形成される。しかしこの場合、磁界焦点と
クリッドの入射面とは正確に一致させずにわずかにずら
し、陰極が磁界焦点に対するよりもほんのわずかだけグ
リッドの入射面に近づくようにするのが好ましいことに
注意ずべきである。
グリッド2の孔、すなわち電子再透過領域を通りうる電
子はグリッド2とターゲット3との間の領域内に入る。
クーゲット3とグリッド2との間には電位差を生ぜしめ
ず、電子感応レジスト層が被覆さている半導体ウェファ
がグリッド2と同じ電位■に保持されるようにするのが
好ましい。しかし、わずかな不正確さをNli正する為
に、投影電圧■よりも著しく少ない小電圧δv1例えば
投影電圧の数%以下(約5%以下)の電圧を第1図に破
線で示すようにクリッド2とターゲット3との間に印加
し、パターン化した電子ビームがターゲツト面内に正し
く集束するようにすることができる。
電子ビームがクリッド2を通過すると、依然として磁界
14の影響の下にある電子ビームの電子は、これらが半
導体ウェファll上にあるレジスト層10に衝突するま
で、これら電子がグリッド2に入った時とほぼ同じ速度
で一般にカーいに平行な直線で移動し続ける。レジスト
層が被覆された半導体ウェファは光電陰極マスク1に関
する第2磁界焦点に配置する。個々の電子は、光電陰極
マスク1に対して垂直以外の角度で放出される場合には
磁界焦点の為に実際に磁気力線を中心とするらせん路を
追従する。電子が磁界Hによる影響の下でらせんの1回
転を描いている間にこれら電子が磁界11に対し平行な
方向に移動する距離はこれら電子の速度に比例し、グリ
ッド2とターゲット3との間での電子の速度は光電陰極
マスク1とグリッド2との間でのこれら電子の速度の平
均のほぼ2倍−Cある為、ターゲット3とグリッド2と
の間隔はグリッド2と光電陰極マスクJ吉の間隔のほぼ
2 Q″;にすることができる。この場合磁界強度を2
K];とし、電界強度を20にVとすると、光電陰極マ
スク1とグリッド2との間14Wを7冊11、クリッド
2とターゲット3との間隔を14mmとすることができ
る。
グリッド2はこれを通過する電子を偏向させる傾向にあ
る電子レンズとして作用するおそれがあることに注意す
べきである。この点を検査しないと、この偏向によりタ
ーゲット上に投影される電子像を歪ませるおそれがある
。より詳細に言えば、電子レンズ効果により電子に追加
の横方向速度成分を与え、これにより電子が1’&i 
<らせん路の半径を変える。しかし、グリッドおよびタ
ーゲットをそれぞれ第1及び第2磁界焦点に配置すると
、グリッドからターゲットに移動する電子はらせんの完
全な1回転を描き、従って電子が受ける正味の偏向は零
となり、電子像は殆ど歪みなくターゲット3上に投影さ
れる。
超小型固体装置、例えば集積回路のような半導体装置を
製造するに当たっては、ターゲットを数回照射しく電子
ビーム露光)、各照射での電子ビームは異なるパターン
にする必要がある。これらの照射間では他の処理工程を
行う為にターゲットは電子像投影器がら除去される。
従って、順次のパターンの位置合ゎせを行う為に整合の
容易さが必要きなる。整合には一般に2つの工程、すな
わちターゲット3と光電陰極マスク1との間に何らかの
位置的誤差があるか否がを決定し、位置的誤差がある場
合にはどの程度かを決定する工程と、このような誤差を
補正する工程とが含まれる。実際にはこれら2つの整合
工程は例えばサーボシステムを用いて同時に行うことが
できる。
第1の整合工程は、装置の全製造処理中ターゲット上に
維持されている基準マーカパターンを用いて行われる。
この製造処理中に用いられる光重陰極マスクの各々にも
対応するパターンが設けられている。基準マーカパター
ンの位「は、グリッド2とターゲット3との中間で投影
電子が占める領域の外部に位置する電子検出器りを用い
て、基準マーカパターンから後方散乱する電子を検出す
ることにより確認することができる。ターゲットが電子
感応レジスト層を被覆した半導体ウェファである場合に
は、ターゲット上の基JQiマーカパターンを例えば二
酸化珪素のバー(細長部)がら形成するか、或いは半導
体ウェファの表面に設けた形状部、特にピット(孔)を
以て構成しうる。電子検出器りの出力は、第2の整合工
程を行うのに、すなわちパターン化した電子ビームを横
方向に偏向させてこの電子ビームがターゲット上の正し
い位置に入射されるようにすることにより位置誤差を補
正するのに用いることができる。
第1の整合工程には後に詳細に説明するようパターン化
した電子ビームを偏向させることも含めることができる
ことに注意する必要がある。
第1図に線図的に示されるように、グリッド2とターゲ
ット3との間は静電偏向板16a、16bが設けられ、
パターン化された電子ビームがグリッド2からターゲッ
ト3まで通過する際に静電的に偏向されるようになって
いる。図示されているように、グリッドの番孔ずなわら
各電子再透過部分には一対の偏向板が関連しており、ビ
ームは$1の方向に偏向される。番孔には偏向板16a
、 16b に対し直角に配置した他の対の偏向板を関
連させ、ビームを前記の’;Is 1の方向に対し直角
な方向に偏向させるようにすることができる。偏向は隣
接の偏向[16a、16b間に適当な電位差を印加する
ことにより達成される。偏向の程度は隣接の偏向板16
a。
16b にまたがる電界強度に依存し、この電界強度は
これら偏向板間の電位差および間隔の双方に依存する。
グリッド2の孔すなわち電子再透過領域のピッチを例え
ば200 μmとする場合には、隣接の偏向板16a、
 16b の間隔は例えば100 μm とすることが
できる。適切な偏向静電界は] fl V・Cnl ’
程度であり、この場合隣接の偏向板間には10v のみ
の電位差を印加する必要がある。偏向板16a、1fi
llの8対には同じ偏向電界を印加する必要がある為、
すべての対応する偏向板16a を互いに電気的に接続
し、同様にすべての対応する。偏向板] [i lIを
lj、いに電気的に接続することができる。直角に配置
した他の偏向板に対しても同じことが成立つこと勿論で
あり、これら他の偏向板は偏向板1fia、Ifibか
ら電気的に分離する必要があるも、対応するこれら他の
偏向板を電気的に相11″、接続し、異なる電界強度を
互いに直角な2つの方向に1−jえ、これにより完全な
偏向能力が1.ヒられるようにすることができる。偏向
の量および方向の双方は静電偏向板の長さLlおよびグ
リッド2からのこれら偏向板の分離距離L2に依存する
。この点を第2a、2b および2(7図面の簡単な説
明する。これらの図は、静電偏向板をターゲット3とク
リッド2との間の種々の位置に設けた場合の電子ビーム
の偏向程度および方向を定性的に示す。これらの図には
直角座標軸が示されており、z軸は図面の面に対し垂直
で図面の面からその裏側に向がって延在する。各々の場
合、電子ビームはz軸の正方向に、すなわち図面の面の
表側から裏側に直線的に移動するものとする。磁界Hの
方向も電子ビームと同じ方向である。各々の場合、偏向
静電界口、はy軸の負方向に印加される。第2a図は、
静電偏向板をL2−o−d(ここにdはターゲット3と
グリッド2との間の間隔である)に配置した場合、すな
わち偏向板がグリッドの入射面と一致する場合の仮定状
態を示す。この状態では、電子ビームはターゲットに衝
突するまで磁界Hによる影響の下でらせんの完全な1回
転を1品き、正味の偏向効果は零となる。
1.2=’/4d(第2b図)の場合には、電子ビーム
はターゲットに衝突するまで、静電偏向力を受けた後磁
界Hによる影響の下でらせんの1回転のうちの3/4の
みを描く。従らて全体の偏向は正のy軸およびy軸の双
方に対し45°の方向にある。偏向の量は矢印りの長さ
で示す。第2c図は、静電偏向板を12=’/2d の
位置に配置した場合の状態を示す。
この場合、電子ビームはターゲットに衝突するまで静電
偏向力Bd を受けた後磁界l]による影響の下でらせ
んの半回転を描く。この場合、正味の偏向は正のy軸方
向にあり、この場合偏向の量は矢印りの長さによって示
すように所定の電界強度Bd に対し最大となる。
上述したところから明らかなように、偏向方向は静電偏
向板の向きによるばかりではなく、グリッドおよびター
ゲットに対するこれら偏向板の位置によっても決定され
るものである。それにもがかわらず、2対の静電偏向板
を常に、電子ビームが互いに直角な方向に偏向されるよ
うに向け、これによりグリッドおよびターゲットに対す
るこれら偏向板の位置にかかわらず最大の偏向能力が1
1)られるようにすることができる。
特定の一例を考慮した計算から明らかなように、偏向感
度を約0,14μm /Vとする場合、隣接偏向板の間
隔を100 μmとすると、偏向板の長さり、は約10
0 μmとなり、偏向板とグリッドL2との間隔は約3
.0mmとなる。10μm程度の代表的な偏向量を必要
とする場合、この条件は偏向感度を0.14μm /V
とし、隣接の偏向板間の電圧差を35ボルトとすること
により達成しうる。
前述したように、グリッドは電子照射中このグリッド自
体の平面内で移動する。グリッドを光電陰極マスク1に
対し正確に平行に且つ光電陰極マスク1からの一定の距
離に維持するようにこのグリッドを移動させる適当な装
着法は前記の英国特許出願第8323769号明細書に
詳細に説明されている。グリッドの移、動は、ベローズ
を介して真空室の外部から或いは1個以上のブルドン管
を用いて真空室内で空気圧力的に行うことができる。グ
リッドを移動させる他の手段は前述した英国特許出願第
8323769号明細書に記載されている。
本例の場合、偏向板16a、16bが陽極グリッドに剛
固に連結されている為、偏向板とグリッド中の孔との相
対位置は固定状態に維持される。従って、グリッドを通
過するビームの電子はすべて等しく偏向される。第1図
では、偏向板16a、 16b とグリッド2との間に
延在する電気絶縁性の分離手段17として前記の剛固な
連結を示しである。異なる構成とした偏向板、グリッド
および分離手段の例は後に詳細に説明する。
静電偏向は、前述したように第2整合工程でターゲット
に対する電子ビームの位置を補正するのに用いることが
できること明らかである。これに加え或いはこれに代え
て静電偏向を第1整合工程で何らかの位置的誤差および
その量が決定された際に用いるようにすることもできる
。この目的の為に、基準マーカパターン、例えば長さが
100 μmで、幅が5μmで、互いに5μmだけ離間
され、X軸方向に延在する10本のバーの列と、y軸方
向に延在する10本のバーの同様な列とをターゲット上
に設ける。これらのバーは例えば1μmの1′7.さの
二酸化珪素或いは0.1 μmの厚さの珪化タンクルを
以て構成するか、または半導体装置を製造する場合には
半導体ウェファの表面に約2μmの深さで形成したピッ
トを以て構成することができる。
光電陰極マスク1は、ターゲット上の基準マーカパター
ンに相当するパターン化部分を生じるようにパターン化
させる。パターン化された電子ビームがターゲットに対
して正確に整合されると、基準マーカパターンに相当す
るパターン化部分はターゲット上の基準マーカパターン
上に入射される。
電子検出器りを用いて、基i(C!マーカパターンから
後方散乱する電子を検出することによりいかなる整合誤
りをも決定することができる。パターン化された電子ビ
ームをX軸およびy軸方向に発振的に偏向させその発振
周波数或いは位相を2方向で異ならせるようにした変調
技術を用いて位置的誤差を決定することは既知である。
この場合、位相検出技術を用いて2つの直角方向におけ
る偏移間の判別を行い、2つの軸方向における整合を同
時に行うようにすることができる。この変調技術は英国
特許第1.467、 O’79号明細書で詳細に説明さ
れている。既知の電子像投影器では変調が磁気的に行わ
れているが、本発明の電子像投影器では、前述した寸法
の場合約15ボルトの発振振幅を有する変調電圧差を偏
向板に印加することにより変調を静電的に達成すること
ができる。電圧差の大きさによって決定される変調の振
幅は偏向板16a、 16bの組とこれに対し直角に向
けた1周向板の組との双方に対し同じにすることができ
るも、変調の周波数或いは位相はそれぞれの偏向板の組
に対し異ならせる必要がある。静電4H向の場合、パタ
ーン化さた電子ビームは磁気偏向を用いた場合に可能な
よりも可成り高い周波数で変調せしめることができる。
例えば、静電偏向の場合の変調周波数はキロヘルツのオ
ーダにすることができ、一方の軸方向における周波数は
代表的にこれに対し直角な他方の軸方向における周波数
の2倍にすることができる。このようにすることにより
位置誤差情報を一層迅速に得ることができる。従って、
前述しすこ後方散乱電子検出技術と関連して全整合処理
を極めて短い時間で終了させることができる。
静電偏向は双方の整合工程で用いる必要はないことに注
意する必要がある。静電偏向は第1整合工程でのみ用い
て迅速な変調を行うことができるのに対し、通常の偏向
コイルを用いる磁気偏向は第2整合工程で位置誤差を補
正するのに用いられている。
静電変調のみを用いる為には、静電偏向板をグリッドの
全面積に亘って設ける必要はなく、偏向させる必要のあ
る基準マーカパターンに相当するビームの部分のみに設
ければよい。第3図に線図的に示すように、偏向板11
6a、11.6bは陽極のグリッドのターゲット側の面
上の2つの個別の領域AおよびBにのみそれぞれ設ける
。光電陰極マスクおよびターゲットには第1図と同様に
符号1および3をそれぞれ付した。領域AおよびBはタ
ーゲット上の基準マーカパターンCおよびDにそれぞれ
対応する。マーカパターンAはX軸の方向に対する位置
情報を得る為にy軸方向に延在する例えば10本の平行
なバーの列を有し、マーカパターンBはy軸方向に対す
る位置情報を得る為にX軸方向に延在するバーの同様な
列を有する。
図面を明瞭とする為に第3図には、マーカパターンを上
述した4本のみのバーを有するように示しである。マー
カパターンAにおける偏向板116aは電子ビームの一
部分をX軸方向でマーカパターンCに亘って偏向させる
ように向け、マーカパターンBにおける偏向板116b
は電子ビームの一部分をy軸方向でマーカパターンDに
亘って偏向させるように向ける。残りの領域では、電子
ビームは偏向されずにターゲット上に衝突する。基準マ
ーカパターンCおよびDは既知のように回転情報が追加
的に得られるように互いに離間させる。
偏向板116a、 116b の向きは前述したように
陽極グリッドに対するこれら偏向板の位置によって決ま
る。これら偏向板は同一平面内にある為、偏向板116
aは互いに直角な偏向が111られるように偏向板11
6bに対し直角とする。第3図では、偏向板116bを
正のX軸および正のX軸の双方に対して45゜に向ける
。偏向板116aは正のX軸および負のy4’ll+に
対し45°に向ける。これらの向きの場合、(JAf向
板はグリッド2とターゲット3との間でターゲットに対
するよりもグリッド2に対して近い1/4 の位置に位
置させる。従ってこの場合L2=1八となる。
次に第4aおよび第4b図を参照して、第1図の電子像
投影器に用いる為の静電偏向装置を説明する。
この場合、偏向板のシステムは陽極グリッドと一体にな
っており、電子ビームを第4a図に矢印で示す磁界1(
に対し交差する一方向に偏向させる。第4aおよび4b
図は偏向装置の一部分のみを示す。電子の投射方向は磁
界I」と同一方向であることに注意する必要がある。
陽極グリッド2はホトエツチングしろるガラス、例えば
Corning社から市販されているホトポルム(Fo
toform:登録商標)の21111+1厚の板がら
造る。このガラスにはホ) IJソゲラフ技術および腐
食技術を用いて孔20を形成する。これらの孔2oは横
方向寸法が例えば150 μmとした正方形(横断面で
)とすることができる。隣接する孔2oの間隔は例えば
50μmとすることができ、従っ−C孔2oのピッチは
約200 μmとなる。第4a図では一定の孔を有する
ように示したが、これらの孔がテーパーを有し、幅狭端
部がグリッド2・の入射面に位置するようにすることが
できる。
有孔ガラス板の表面31上には例えばクロムを2000
人の厚さに蒸着することにより陽極金属化層30を設け
、グリッド2の周辺には第1図に線図的に示すように導
電性リング9を介して電気接点を形成する。陽極金属化
層30はクリッドの入射面を構成する。
グリッド2と一体の偏向板16a、16bは、入射面側
とは反対側のグリッドの側で孔20の各々の2つの対向
する壁部20a、 2Ob上にクロムを例えば2000
人の厚さに蒸着することにより形成する。孔20の対向
する壁部20a、 2Ob上への蒸着は第4a図に矢印
Alおよび^2で示す2方向での方向性蒸着により達成
する。隣接する孔20間のグリッド2の残存部分21が
影となるシャドウ効果により、偏向板が延在する深さが
制限される。蒸着方向は例えば第4a1glに示すよう
に有孔ガラス板の主表面32に対し45゜の角度とし、
偏向板16a、 16bが表面32から孔20内に約1
50μmだけ延在するようにすることができる。蒸着の
方向が他の2つの壁部20c、 20d に対し平行と
なるようにするか或いは蒸着を望まない2つの壁部20
c、 20dを蒸着前に例えば腐食により表面32から
削減するか、またはこれらの双方を行うことにより、孔
20内でのクロムの蒸着を2つの壁部20a、 20b
 に制限することができる。方向性蒸着中、クロムは有
孔ガラス板の全表面32上に層として堆積される。従っ
て、このクロム層を通常のホトリソグラフおよびlll
K食技術を用いてパターン化し、偏向板16aを偏向板
16bがら電気的に分離するとともにすべての(Jri
l向板1にa を、またすべての偏向板1611をそれ
ぞれ互いに電気的に接続するクロムの相互接続部22a
 および22b(第4b図)を形成する。偏向板16a
、 16bを表面32上に約15μmだけ延在させるこ
とにより、隣接する偏向板16a、 16bが20μm
だけ互いに離間し、相互接続部22a、 22bの幅が
15μmとなるようにすることができる。また相互接続
部22a および221)間に電位差を与えることによ
り、等しい強度で同じ方向の電界を偏向板16a、 1
6bの各対間に形成する。
本例では、グリッドの多孔を一対の静電偏向板と関連さ
せて電子ビームを磁界1]に対し交差する方向に偏向さ
せることができる。しがし前述した点で、偏向板16a
、 16b はグリッド2の孔2oの各々に設ける必要
はないこと明らかである。特に電子ビームを整合の目的
で変調させる必要がある場合には、偏向板をグリッドの
ある領域のみに設けるようにすることができる。この場
合、ターゲット上の基準マーカパターンに対応する1領
域を設けて同様にパターン化した電子ビーム部分を第1
方向に偏向させ、ターゲット上の他の基準マーカパター
ンに対応する他の領域を設けて同様にパターン化した電
子ビームを前記の第1方向に対し直角な方向に同時に偏
向させることができる。偏向板の向きは前述したように
グリッドがらのこれら偏向板の距離に依存するも、■領
域における偏向板は他の領域における偏向板に対し直角
となる。前述したところから明らがなように、この構造
は、金属化を必要としない領域をマスクして関連の領域
に偏向板材料の適切な方向性蒸着を行い旧っすツクラフ
技術によるパターン化を行うことにより得ることができ
る。
次に第5a〜5c図を参照して、第1図の電子像投影器
に用いられる静電偏向装置であって、磁界(第5a図に
矢印1」で示す)に対し交差する2つの互いに直角な方
向に電子ビームを偏向させる静電偏向装置につき説明す
る。この場合も電子の投射方向は磁界Hと同じ方向であ
ることに注意する必要がある。
この偏向装置はあらゆる点で第4a及び4b図につき説
明したクリッドに等価である陽極グリッドGを有してお
り、従って同様に電子ビームを一方向に偏向させる一体
の偏向板16a、 16bを有している。
第5C図は、グリッドGの1個の孔を、偏向板16a。
16bが存在する側から見た平面図である。前述したよ
うに偏向板16a、 16b は孔20の2つの対向す
る壁部20a、 2Ob 上にある。
陽極金属化層30の側とは反対側のグリッドGの側には
他のグリッドFを設ける。これら2つのグリッドは絶縁
材料、例えばP’rli[i(ポリテトラフルオルエチ
レン)より成る環状離間部材25により剛固に連結し、
これらクリットを離間関係に賄持する。グリッドFと陽
極グリッドGとの間隔は例えば3 mmとすることがで
きる。
グリッドFは、陽極グリッドGの寸法と同じ寸法でホト
エツチングしうるガラスより成る有孔板35を有するよ
うにすることができる。有孔板35の孔200 の対向
する壁部200c、 2(Ifld 上には、陽極グリ
ッドGの偏向板16a、 16b に対するように方向
性蒸着およびこれに続くホ) IJソゲラフ技術を用い
て偏向板16c、 16d を設ける。第Fib図はグ
リッドFの1個の孔を、偏向板16c、 f6clが存
在する側から見た平面図である。偏向板16F:、 1
aid は陽極クリッド上に形成された偏向板16a、
 16b に対し、電子ビームがほぼ互いに直角な2つ
の方向に偏向されるように向ける。前述したところから
明らかなように、偏向板の相対的な向きはグリッドFお
よびGの間隔によって決まる。この間隔は異なる厚さの
離間部材25を用いることにより簡単に変えることがで
きる。
しかし、グリノFは、偏向板16c、 16d がグリ
ッドG側とは反対側の有孔ガラス板35の表面に位置す
るように構成することができ、この場合偏向板16a、
 16b と偏向板16c、 ]6d との間隔はガラ
ス板35の厚さにも依存することに注意する必要がある
この場合所望に応じ、離間部材25を完全に省略するこ
とができる。その理由は、ガラス板35が偏向板16a
、 16bを偏向板16c、16d から電気的に絶縁
する為である。
これら双方の場合、クリッドFは陽極金属化層を必要と
しないという点を除いてグリッドGを造る場合と同様に
して造ることができる。
第6a〜60図は第1図の電子像投影器に用いられる偏
向装置の変形例を示し、この場合も電子ビームを2つの
互いに直交する方向に偏向させる。この場合陽極グリッ
ドG*はその上に偏向板が存在しないという点を除いて
第5a図につき説明した陽極グリッドGに類似させるこ
とができる。その代わり、互いに直角な偏向板][1(
la、160bおよび160c。
160dの2つの組を他のグリッドF*の互いに対向す
る主表面にそれぞれ設ける。偏向板160aおよび16
0bも方向性蒸着およびリンクラフ技術により、陽極グ
リッドG*側とは反対側にある主表面においてグリッド
F*の孔200 の対向壁部200 aおよび200b
上にそれぞれ設ける。第6b図は1個の孔200 およ
びこれに関連する偏向板を陽極クリッドG*側とは反対
側のグリッドF*の側から見たNli面図である。偏向
板160cおよび160dは同様な方向性蒸着およびリ
ングラフ技術を用いて陽極クリッドG*に対向する主表
面においてグリッドF*の孔200 の互いに対向する
壁fil< 200 cおよび200d l二にそれぞ
れ設ける。偏向板160c、 16[]dを設ける為の
蒸着方向は偏向板16(la、 1G[]bを設ける為
の蒸着方向に対し直角とする。第6c図は1個の孔2 
(l fl およびこれに関連する偏向板を陽極クリッ
ドG*に対向するグリッドF*の側から見たili面図
である。
偏向板160a、 160b および160c、 16
0d の双方の組は同じグリッドF*の一部を構成し且
つ陽極グリッドG*から電気的に絶縁されている為、陽
極グリッドG*は例えば有孔銅板のような導電性材料て
形成することができる。
第6a〜60図に示ず孔2 +10 は正方形の横断面
を有するも、これらを正確に正方形とせずに、これらの
孔が偏菱形の横断面を有し、孔の対向壁部上に設けられ
た偏向板が互いに517行となるも隣接の壁部上の偏向
板に対し直角とならないようにするのも好ましい。この
ようにすることにより、偏向板160a、 160bお
よびHEc、 l[1lbl の異なる組の長手方向の
間隔に対し補償を行い、電子ビームを2つの互いに直角
な方向に偏向ぜしめうるようにすることがてきる。偏菱
形の孔の隣接壁部間の正確な角度はグリッドF*を形成
する板の厚さに依存する。
この板がホトエツチング可能なガラスではなく(110
)珪素を有する場合には、例えばエチレンジアミンと、
ピロカテコールと、水との混合液を腐食剤として用いて
異方性腐食を行い、珪素板の厚さ全体に亘って垂直壁お
よび偏菱形横断面を有する孔を形成することができる。
珪素の異方性腐食自体は周知の技術であり、特別な腐食
に関する一層詳細な情報としては“1. B、 [i、
ε、 T r a n s。
旧ec、 ロevices”、Vol、8025. 1
0 、+11]、1185−93(1978年)の[1
ean氏による論文を参照しうる。前述したように珪素
の厚さは、孔の隣接する壁部の相対的な傾きに依存して
2つの互いに直角な偏向方向が得られるように決定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電子像投影器の一例を示す線図
的断面図、 第2a〜20図は第1図の電子像投影器における静電偏
向効果を示す線図的説明図、 第3図は、電子像投影器の数個の構成素子を示す線図的
斜視図、 第4a図は、本発明の1実施例における陽極グリッドの
一部分と静電偏向板の数個とを示す線図的断面図、 第4b図は、第4a図の偏向板の面側から見た平面図、 第5a図は、本発明の他の実施例における陽極グリッド
の一部分と静電偏向板の数個とを示す線図的断面図、 第5hおよび50図は、第5a図における偏向板の対を
示す平面図、 第6a図は、更に他の実施例における陽極グリッドの一
部分と偏向板の数個とを示す線図的断面図、第68およ
び6(:図は、第6a図における偏向板の対を示す平面
図である。 l・・・光電陰極マスク 2・・・グリッド3・・ター
ゲット 4・・・石英円板 5・・・パターン化層 6・・・光電子放出層8・・・
真空室 9・・・導電性リンク10・・・電子感応レジ
スト層 11・・・半導体ウェファ 12・・・チャック13・
・・紫外線ランプ 1(ia、161,1fic、16d、116a、11
6b、16Ga、160b、16(lc。 160d・・静電偏向板 17・・分離手段 2()・・・孔 22a、 221+・・・相互接続部 25・・・離間部材 :lO・・・陽極金属化層35・
・・有孔板 G、G*・・・陽極グリッドF’、F*・
・・グリッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、 陰極によって放出せしめられた電子ビームをほぼ
    均一な電界の作用の下でターゲット上にほぼlの倍率−
    C投射する電子像投影器であって、前記の電子ビームは
    前記の電界に対し交差するように延在する所定の空間パ
    ターンを有するようにした電子像投影器において、該電
    子像投影器は電子放出陰極と、電子再透過領域のアレイ
    を持つグリッドを有する陽極とを具えており、前記のア
    レイは前記の空間パターンと少なくとも同じ広がりとな
    っており、前記のクリッドは陰極とターゲットとの間に
    月つこれらにζ11行に配置されており、これにより作
    動中電界が陰極と陽極グリッドとの間に生ぜしめられ、
    前記の電子像投影器は更に、前記の電界に対し平行でほ
    ぼ均一な磁界を生ぜしめ、電子のパターン化ビームをタ
    ーゲット上に集束せしめる手段と、ビームの電子を前記
    の電磁界に対し交差する方向に偏向せしめる偏向手段と
    を具えており、該偏向手段は電子ビームが陰極に面する
    グリッドの表面からターゲットに流れている際にこの電
    子ビームの少なくとも一部分を偏向させるように配置し
    た静電偏向板を有していることを特徴とする電子像投影
    器。 2、特許請求の範囲1記載の電子像投影器において、陰
    極に面するクリッドの表面は磁界の焦点とほぼ一致する
    ように配置されていることを特徴とする電子像投影器。 3、 特許請求の範囲1または2に記載の電子像投影器
    において、前記の静電偏向板はビーl、の電子を2つの
    互いにほぼ直角な方向に偏向せしめるように配置されて
    いることを特徴とする電子像投影器。 4、 特許請求の範囲1〜3のいずれか1つに記載の電
    子像投影器において、電子再透過陽極グリッドは複数の
    部分を具え、これらのr81−分の各々はそれぞれ関連
    する静電偏向板の組を具えていることを特徴とする電子
    像投影器。 5. 特許請求の範囲1〜4のいずれが1つに記載の電
    子像投影器において、前記の陽極グリッドは比較的電子
    を透過しうる領域と、比較的電子を透過しえない領域と
    のアレイを有しており、電子を透過しうる各領域はそれ
    ぞれ関連する静電偏向板の組を有していることを特徴と
    する電子像投影器。 6、 特許請求の範囲1〜5のいずれが1つに記載の電
    子像投影器において、この電子像投影器が電子の移動方
    向に対し交差する方向にグリッドを移動させる手段を具
    えており、静電偏向板が電子再透過陽極グリッドに対し
    て剛固に固定されていることを特徴とする電子像投影器
    。 7、 特許請求の範囲1〜6のいずれか1つに記載の電
    子像投影器において、ビームを少なくとも一方向に偏向
    させる偏向板が、陽極グリッドに剛固に連結されている
    他のグリッドの一部分を形成していることを特1敷とす
    る電子像投影器。 8、 特許請求の範囲1〜7のいずれが1つに記載の電
    子像投影器において、陽極クリッドが有孔絶縁部材を具
    え、ビームを少なくとも一方向に偏向させる偏向板が前
    記の絶縁部材中の孔の壁部上に設けられていることを特
    徴とする電子像投影器。 9、 陽極グリッドが有孔絶縁部材を具え、ビームを少
    なくとも一方向に偏向させる偏向板が前記の絶縁部材中
    の孔の壁部上に設けられている特許請求の範囲7記載の
    電子像投影器において、前記の他のグリッドが有孔絶縁
    部材を具え、ビームを一方向に偏向させる偏向板が陽極
    グリッドの絶縁部材中の孔の壁部」二に存在し、ビーム
    を11に角方向に偏向させる偏向板が前記の他のグリッ
    ドの絶縁部材中の孔の壁部上に存在しているこきを特徴
    とする電子像投影器。 10、特許請求の範囲7記載の電子像投影器において、
    前記の他のグリッドが有孔絶縁部材を具え、ビームを一
    方向に偏向させる偏向板が前記の他のグリッドの絶縁部
    材の一主表面でこの絶縁部材中の孔の壁部上に存在し、
    ビームを直角方向に偏向させる偏向板が前記の他のグリ
    ッドの絶縁部材の反対側の主表面でこの絶縁部材中の孔
    の壁部上に存在していることを特徴とする電子像投影器
    。 11、特許請求の範囲1〜8のいずれか1つに記載の電
    子像投影器において、電子再透過陽極グリッドが、電子
    ビームの一部分を第1方向に偏向させるように向けられ
    た関連の静電偏向板を有する少なくとも1つの領域と、
    電子ビームの他の一部分を前記の第1方向とは異なるf
    J! 2の方向に同時に偏向させるように向けられた関
    連の偏向板をイ1する少なくとも1つの他の領域とを有
    しCいることを特徴とする電子像投影器。
JP59199670A 1983-09-26 1984-09-26 電子像投影器 Pending JPS6092617A (ja)

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EP0139325A1 (en) 1985-05-02
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