JPS63950A - 電子放出装置 - Google Patents
電子放出装置Info
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- JPS63950A JPS63950A JP61141389A JP14138986A JPS63950A JP S63950 A JPS63950 A JP S63950A JP 61141389 A JP61141389 A JP 61141389A JP 14138986 A JP14138986 A JP 14138986A JP S63950 A JPS63950 A JP S63950A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/027—Construction of the gun or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
-
- 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 or ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
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］
本発明は電子放出装置に関し、特に電圧印加により電子
放出が誘起される電子放出装置に関する．この様な電子
放出装ｌはたとえば電子ビーム露光装置等の電子ビーム
応用装置の電子ビーム発生源として好適に利用される． ［従来の技術］ 電子発生源としては従来熱陰極からの熱電子放出が用い
られていた．この様な熱陰極を利用した電子放出は、加
熱によるエネルギーロスが大きい点、加熱手段の形成が
必要である点、及び予備加熱にかなりの時間を要する点
や熱により系が不安定化しやすいという点で問題があっ
た．そこで，加熱によらない電子放出素子の研究が進め
られ，いくつかの型の素子が提案されている。
放出が誘起される電子放出装置に関する．この様な電子
放出装ｌはたとえば電子ビーム露光装置等の電子ビーム
応用装置の電子ビーム発生源として好適に利用される． ［従来の技術］ 電子発生源としては従来熱陰極からの熱電子放出が用い
られていた．この様な熱陰極を利用した電子放出は、加
熱によるエネルギーロスが大きい点、加熱手段の形成が
必要である点、及び予備加熱にかなりの時間を要する点
や熱により系が不安定化しやすいという点で問題があっ
た．そこで，加熱によらない電子放出素子の研究が進め
られ，いくつかの型の素子が提案されている。
たとえば、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、金屈一絶縁体層一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′ｉＪｉ過してきた電子を金属層から素子外へと
放出する型ＣＭＩＭ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を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のものや、電界集
中の生じ易い形状の金居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、その他のもの
が提案されている．これら電子放出素子の応用例として
、該素子を複数配列して電子放出装近を構成し、各素子
からの電子放出のＯＮ−ＯＦＦを制御することにより所
望のパターン状に電子放出を行なわせて被加工物表面に
衝突させ電子ビーム露光により表面加工または表面変質
を行なうことが考えられる．［発明が解決しようとする
問題点］ 上記の様な電子放出装ことしては、′Ｉテ子放出素子を
２次元的に配列してなるものが考えられる，この様な電
子放出装ｔによれば被加工物を単に対向配置せしめた上
で各電子放出素子をＯＮ−ＯＦＦ￥ｉＩ御することによ
り２次元パターン状に被加工物表面の電子ビーム露光を
行なうことができる．しかしながら、以上の様な電子放
出装ｔにおいては、各素子の構成上素子全面を電子放出
用とすることは困難であるので、電子放出の２次元パタ
ーンはドット間に空白のあるドットマトリックスパター
ンであり、連続パターンを形成することができないとい
う難点がある。
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、金屈一絶縁体層一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′ｉＪｉ過してきた電子を金属層から素子外へと
放出する型ＣＭＩＭ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を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のものや、電界集
中の生じ易い形状の金居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、その他のもの
が提案されている．これら電子放出素子の応用例として
、該素子を複数配列して電子放出装近を構成し、各素子
からの電子放出のＯＮ−ＯＦＦを制御することにより所
望のパターン状に電子放出を行なわせて被加工物表面に
衝突させ電子ビーム露光により表面加工または表面変質
を行なうことが考えられる．［発明が解決しようとする
問題点］ 上記の様な電子放出装ことしては、′Ｉテ子放出素子を
２次元的に配列してなるものが考えられる，この様な電
子放出装ｔによれば被加工物を単に対向配置せしめた上
で各電子放出素子をＯＮ−ＯＦＦ￥ｉＩ御することによ
り２次元パターン状に被加工物表面の電子ビーム露光を
行なうことができる．しかしながら、以上の様な電子放
出装ｔにおいては、各素子の構成上素子全面を電子放出
用とすることは困難であるので、電子放出の２次元パタ
ーンはドット間に空白のあるドットマトリックスパター
ンであり、連続パターンを形成することができないとい
う難点がある。
［問題点を解決するための千段］
木発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、第１の方向に延びている細艮い電子放出
パターンをもつ電子放出素子を複数有し、隣接する素子
が上記第１の方向を横切る第２の方向にずれて配列され
ていることを特徴とする、電子放出装置が提供ざれる． ［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する． ．Ｉｉ図（ａ）は本発明による電子放出装置の一実施例
を示す部分平面図であり、第１図（ｂ）及び第１図（Ｃ
）はそれぞれそのＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図である
． 第１図において、２は絶縁基板であり、該基板はたとえ
ばガラス、セラミックス，結晶等からなる．該基板２上
には表面伝導型の電子放出素子４が多数配列されている
． 各電子放出素子４は、基板２上に付された高抵抗薄膜６
及び電極８，９を有している．高抵抗薄膜６はたとえば
Ｐｔ ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｃ，Ｐｄ等の金属薄膜やＳｎ０２
，Ｉｎ２ ０３ ，ＴｉＯ等の金屈酸化物薄膜に
高温通電して膜破壊を生ぜしめることにより形成される
．該高抵抗ｇ膜６の厚さはたとえば１００〜１００００
人程度であり、その抵抗はたとえば数ＫΩ〜数百ＭΩ程
度である．図示される様に，高抵抗薄膜６はＢ−Ｂ方向
に細長い形状をなしており、その両端に電極８，９が接
続されている．該電極はたとえばＰｔＡｕ，Ａｇ等の金
属からなる一般的な薄膜電極である．基板ｚ上には、上
記高抵抗ＦＩＷ２６の上方の部分を除いて、電極８．９
をも覆う様に絶縁層１０が形成されている．該絶縁層は
たとえばＳｉ０２，ＳｉＮ，Ｓｉ３ Ｎ４ ，Ａｌ２
０３ ，ＡＩＮ．ＢＮ等からなる。Ｍ！．縁層１０上
には上記高抵抗薄膜６に近接する位置において該薄膜の
両側に平行に引出し電極１２．１３が配置されている．
該引出し電極も上記電極８，９と同様の材料からなる．
第１図（ｂ）に示される様に、電極８と９との間には電
極８側が正となる様な電圧印加のための電源１４が接続
されている．また、電極８と引出し電極１２．１３との
間には引出し電極１２，１３側が正となる様な電圧印加
のための電源１６が接続されている． 第１図（ｂ）には本実施例装置の使用状態における被加
工物のｆｆｌＺｉも示されている．第１図（ｂ）におい
て、１８は被加工物たとえばシリコンウエハであり，該
ウエハは基板２とモ行になる様に配置されている．そし
て、該ウエハと上記引出し電極１２．１３との間にはウ
ェハ１８側が正となる様な電圧印加のための電１ｔＡ２
０が接続されている． 以上の様な本実施例装乙においては、電源ｌ４により電
極８．９間にしきい値以上の電圧（たとえば数Ｖ−数Ｋ
Ｖ）を印加することにより高抵抗？ｉｖ６から電子が放
出される。かくして放出された電子は引出し電極１２．
１３により上方へと引出され更にウエハ１８がより高い
電位であることから加速されて該ウェハ而に衝突し、か
くして電子ビーム露光が行なわれる． 第１図（ａ）に示される様に、各電子放出素子４はＢ−
Ｂ方向にとびとびに２列に配列されており、且つ各列の
素子配列ピッチは高抵抗薄膜６の長さの２倍であり、ま
た２つの列において各素子がちょうど互い違いに（いわ
ゆる千鳥調に）なりＣ−Ｃ方向に関し各素子の高抵抗薄
膜６が重ならず且つ間隙を生じない様な配ことなってい
る．更に、２つの列の間の高抵抗薄膜６の配列ピッチは
該ｇ膜の長さと等しく設定されている．本実施例装置に
おいては、各電子放出素子６からの電子放出は電源１４
の電圧を制御することにより独立に実現することができ
る．即ち、電源１４の電圧をしきい値以上とすることよ
り電子が放出され、該電源の電圧を該しきい値以下とす
る（たとえばスイッチＯＦＦにより電源ＯＦＦとする）
ことにより電子放出が停止する．そして、本実施例装置
においては電子放出素子４からの電子放出パターンは高
抵抗薄膜６の形状に対応する細長いパターンとなる． 以上の様な本実施例装置の使用にあたっては、ウエハ１
８を相対的κＣ−Ｃ方向に移動させながら適時適宜の電
子放出素子４から電子を放出させる．これにより、ウエ
ハ１８に対し、所望の２次元パターン形状にて電子ビー
ム露光を行なうことができる． 第２図（ａ）．（ｂ）はこの様なパターン露光下程の一
例を示す模式図である． 第２図において．６ａは上記第１図（＆）の下側の列の
素子４の高抵抗薄膜６に対応する部分を示し、６ｂは上
記第１図（ａ）の上側の列の素子の高抵抗薄膜６に対応
する部分を示す．ここで、ウエハｌ８は第２図（ａ）及
び第２図（ｂ）において下から上へと移動するものとす
る．先ず、下側列の全素子４から電子を放出させながら
２つの列の高抵抗Ｑ膜の間の配列ピッチ分だけウェハ１
８をＣ−Ｃ方向に移動させる．これにより、第２図（ａ
）に示される領域２０ａが露光される．次いで、下側列
の全素子４からの電子放出を停止し且つ上側列の全素子
４から電子を放出させながら同様にして２つの列の高抵
抗薄膜の配列ピッチ分だけウエハ１８をＣ−Ｃ方向に移
動させる．これにより第２図（ｂ）に示される領域２０
ｂが露光される．かくして、ウエハ１８にはＢ−Ｂ方向
に延びた線状の露光部分が形成される． ウエハ１８にＣ−Ｃ方向に延びた線状の露光部分を形成
するには、所望の電子放出票子４から電子を放出させな
がら所望の距離ウエハをＣ−Ｃ方向に移動させればよい
。
るものとして、第１の方向に延びている細艮い電子放出
パターンをもつ電子放出素子を複数有し、隣接する素子
が上記第１の方向を横切る第２の方向にずれて配列され
ていることを特徴とする、電子放出装置が提供ざれる． ［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する． ．Ｉｉ図（ａ）は本発明による電子放出装置の一実施例
を示す部分平面図であり、第１図（ｂ）及び第１図（Ｃ
）はそれぞれそのＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図である
． 第１図において、２は絶縁基板であり、該基板はたとえ
ばガラス、セラミックス，結晶等からなる．該基板２上
には表面伝導型の電子放出素子４が多数配列されている
． 各電子放出素子４は、基板２上に付された高抵抗薄膜６
及び電極８，９を有している．高抵抗薄膜６はたとえば
Ｐｔ ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｃ，Ｐｄ等の金属薄膜やＳｎ０２
，Ｉｎ２ ０３ ，ＴｉＯ等の金屈酸化物薄膜に
高温通電して膜破壊を生ぜしめることにより形成される
．該高抵抗ｇ膜６の厚さはたとえば１００〜１００００
人程度であり、その抵抗はたとえば数ＫΩ〜数百ＭΩ程
度である．図示される様に，高抵抗薄膜６はＢ−Ｂ方向
に細長い形状をなしており、その両端に電極８，９が接
続されている．該電極はたとえばＰｔＡｕ，Ａｇ等の金
属からなる一般的な薄膜電極である．基板ｚ上には、上
記高抵抗ＦＩＷ２６の上方の部分を除いて、電極８．９
をも覆う様に絶縁層１０が形成されている．該絶縁層は
たとえばＳｉ０２，ＳｉＮ，Ｓｉ３ Ｎ４ ，Ａｌ２
０３ ，ＡＩＮ．ＢＮ等からなる。Ｍ！．縁層１０上
には上記高抵抗薄膜６に近接する位置において該薄膜の
両側に平行に引出し電極１２．１３が配置されている．
該引出し電極も上記電極８，９と同様の材料からなる．
第１図（ｂ）に示される様に、電極８と９との間には電
極８側が正となる様な電圧印加のための電源１４が接続
されている．また、電極８と引出し電極１２．１３との
間には引出し電極１２，１３側が正となる様な電圧印加
のための電源１６が接続されている． 第１図（ｂ）には本実施例装置の使用状態における被加
工物のｆｆｌＺｉも示されている．第１図（ｂ）におい
て、１８は被加工物たとえばシリコンウエハであり，該
ウエハは基板２とモ行になる様に配置されている．そし
て、該ウエハと上記引出し電極１２．１３との間にはウ
ェハ１８側が正となる様な電圧印加のための電１ｔＡ２
０が接続されている． 以上の様な本実施例装乙においては、電源ｌ４により電
極８．９間にしきい値以上の電圧（たとえば数Ｖ−数Ｋ
Ｖ）を印加することにより高抵抗？ｉｖ６から電子が放
出される。かくして放出された電子は引出し電極１２．
１３により上方へと引出され更にウエハ１８がより高い
電位であることから加速されて該ウェハ而に衝突し、か
くして電子ビーム露光が行なわれる． 第１図（ａ）に示される様に、各電子放出素子４はＢ−
Ｂ方向にとびとびに２列に配列されており、且つ各列の
素子配列ピッチは高抵抗薄膜６の長さの２倍であり、ま
た２つの列において各素子がちょうど互い違いに（いわ
ゆる千鳥調に）なりＣ−Ｃ方向に関し各素子の高抵抗薄
膜６が重ならず且つ間隙を生じない様な配ことなってい
る．更に、２つの列の間の高抵抗薄膜６の配列ピッチは
該ｇ膜の長さと等しく設定されている．本実施例装置に
おいては、各電子放出素子６からの電子放出は電源１４
の電圧を制御することにより独立に実現することができ
る．即ち、電源１４の電圧をしきい値以上とすることよ
り電子が放出され、該電源の電圧を該しきい値以下とす
る（たとえばスイッチＯＦＦにより電源ＯＦＦとする）
ことにより電子放出が停止する．そして、本実施例装置
においては電子放出素子４からの電子放出パターンは高
抵抗薄膜６の形状に対応する細長いパターンとなる． 以上の様な本実施例装置の使用にあたっては、ウエハ１
８を相対的κＣ−Ｃ方向に移動させながら適時適宜の電
子放出素子４から電子を放出させる．これにより、ウエ
ハ１８に対し、所望の２次元パターン形状にて電子ビー
ム露光を行なうことができる． 第２図（ａ）．（ｂ）はこの様なパターン露光下程の一
例を示す模式図である． 第２図において．６ａは上記第１図（＆）の下側の列の
素子４の高抵抗薄膜６に対応する部分を示し、６ｂは上
記第１図（ａ）の上側の列の素子の高抵抗薄膜６に対応
する部分を示す．ここで、ウエハｌ８は第２図（ａ）及
び第２図（ｂ）において下から上へと移動するものとす
る．先ず、下側列の全素子４から電子を放出させながら
２つの列の高抵抗Ｑ膜の間の配列ピッチ分だけウェハ１
８をＣ−Ｃ方向に移動させる．これにより、第２図（ａ
）に示される領域２０ａが露光される．次いで、下側列
の全素子４からの電子放出を停止し且つ上側列の全素子
４から電子を放出させながら同様にして２つの列の高抵
抗薄膜の配列ピッチ分だけウエハ１８をＣ−Ｃ方向に移
動させる．これにより第２図（ｂ）に示される領域２０
ｂが露光される．かくして、ウエハ１８にはＢ−Ｂ方向
に延びた線状の露光部分が形成される． ウエハ１８にＣ−Ｃ方向に延びた線状の露光部分を形成
するには、所望の電子放出票子４から電子を放出させな
がら所望の距離ウエハをＣ−Ｃ方向に移動させればよい
。
第３図は本発明による電子放出装置の電子放出素子配列
の他の例を示すモ而図である．ここでは、各電子放出素
子４は高抵抗Ｆ＃Ｊ膜６の長さ方向に対し斜めに階段状
に配Ａされている．木例の場合も上記千鳥調配列の場合
と同様にして２次元パターン露光を行なうことができる
． また、この様な階段状配列と千鳥調配列とを適宜混合し
た配列でもよい． 上記実施例においては電子放出素子が表面伝導型である
場合が示されているが、本発明においては電子放出素子
は他のたとえばＰＮ接合型やＭｌＭ！その他であっても
よいことはもちろんである． ［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、被加工物を相対的に移動さ
せながら適時適宜の電子放出素子から電子を放出させる
ことにより連続的な２次元パターン状の電子ビーム露光
を行なうことができる。
の他の例を示すモ而図である．ここでは、各電子放出素
子４は高抵抗Ｆ＃Ｊ膜６の長さ方向に対し斜めに階段状
に配Ａされている．木例の場合も上記千鳥調配列の場合
と同様にして２次元パターン露光を行なうことができる
． また、この様な階段状配列と千鳥調配列とを適宜混合し
た配列でもよい． 上記実施例においては電子放出素子が表面伝導型である
場合が示されているが、本発明においては電子放出素子
は他のたとえばＰＮ接合型やＭｌＭ！その他であっても
よいことはもちろんである． ［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、被加工物を相対的に移動さ
せながら適時適宜の電子放出素子から電子を放出させる
ことにより連続的な２次元パターン状の電子ビーム露光
を行なうことができる。
第１図（ａ）は本発明電子放出装置の部分平面図であり
、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）はそれぞれそのＢ−Ｂ
断面図及びＣ−Ｃ断面図である．第２図（ａ）．（ｂ）
はパターン露光工程を示す模式図である。 第３図は電子放出素子の配列を示す乎而図である． ２：基板、 ４：′准子放出素子，６：高抵抗
薄膜、 ８．９二電極、 １０：絶縁層、 １２．１３＋引出し電極、 １４，１６，２０：電源、 １８：ウエハ． 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図（０） 第１図（ｂ）
、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）はそれぞれそのＢ−Ｂ
断面図及びＣ−Ｃ断面図である．第２図（ａ）．（ｂ）
はパターン露光工程を示す模式図である。 第３図は電子放出素子の配列を示す乎而図である． ２：基板、 ４：′准子放出素子，６：高抵抗
薄膜、 ８．９二電極、 １０：絶縁層、 １２．１３＋引出し電極、 １４，１６，２０：電源、 １８：ウエハ． 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図（０） 第１図（ｂ）
Claims (2)
- （１）第１の方向に延びている細長い電子放出パターン
をもつ電子放出素子を複数有し、隣接する素子が上記第
１の方向を横切る第２の方向にずれて配列されているこ
とを特徴とする、電子放出装置。 - （２）隣接する素子が互い違いに千鳥調に配列されてい
る、特許請求の範囲第１項の電子放出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141389A JPS63950A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 電子放出装置 |
| US07/060,238 US4825082A (en) | 1986-06-19 | 1987-06-11 | Electron emitting apparatus |
| EP87108715A EP0249968B1 (en) | 1986-06-19 | 1987-06-16 | Electron emitting apparatus |
| DE8787108715T DE3784560T2 (de) | 1986-06-19 | 1987-06-16 | Elektronen emittierende vorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141389A JPS63950A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 電子放出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63950A true JPS63950A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15290854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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