TW548678B

TW548678B - Electrostatically focused addressable field emission array chips (AFEA's) for high-speed massively parallel maskless digital e-beam direct write lithography and scanning electron microscopy

Info

Publication number: TW548678B
Application number: TW089106338A
Authority: TW
Inventors: Clarence E Thomas; Larry R Baylor; Edgar Voelkl; Michael L Simpson; Michael J Paulus
Original assignee: Lockheed Martin Energy Res Cor
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2003-08-21
Also published as: WO2000060632A2; US6498349B1; AU4042300A; US20030038244A1; JP2002541623A; KR100679378B1; CN1351756A; US6917043B2; WO2000060632A3; KR20010109345A

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 -----—____ B7 五、發明說明（1 ) 相關發明之參考本發明係根據第3 5法典（美國專利法）第1 2 0 條以及37CFR 1，371之審查中之PCT/ u S 9 8 /〇1 8 5 0之接續專利，該，0 1 8 5 0號專利係申請於1 9 9 8年2月1 9日而爲另一美國專利號 5 ’ 892 ，231 (申請於1997年2月5日，美國序號爲第08/795，003號）之接續專利，本案並爲美國第3 5法典之第1 2 0條下，而爲審查中之美國專利序號第6/128，196 (申請於1999年4月7 曰）。對於本發明在美國聯邦政府所支持而硏發之聲明本發明係在美國能源部與Lockheed Martin能源硏究所且/或Lockheed Martin能源系統公司之合約而在美國政府之支持下而作成。美國政府因而當然享有本發明之權利。發明背景發明領域本發明係相關於電子束（即/5放射束）之領域。特別是，本發明係關於一種可定址場發射器陣列，其可產生一空間模組電子束陣列。特別是，本發明之較佳實施例係相關於一種數位可定址場發射器陣列，與一靜電加速柵（ gnd )以及一磁性透鏡組，該透鏡組包括一遠心（ telecentric )磁性透鏡系統，以及一修正透鏡系統，該修正本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - -----------裝-------- 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2) 透鏡系統縮小投射至一標的晶圓之空間模組電子束矩陣，以直接寫入具有最小散設之電子電阻。本發明因而相關於可稱爲石板印刷式之可定址場發射器陣列。相關技藝之描述本申請案中，許多個出版物係以括弧內之阿拉伯數字而稱之。對於這些引例，以及其他，可在本說明書之申請專利範圍之前而找到。所有該些出版物之揭示實體，係作爲對於本發明之背景以及展示相關技藝之目的而揭示。之前，半導體晶圓生產之光學石板印刷係受限所使用之光源的波長而影響其解析度。在任何特殊光線波長，繞射限制光束之聚焦度於一約等於光源波長之直徑圓。於是，製造工業已發展數種光學石板印刷光源，每種使用一較之前爲小之波長。由於微電子之特性不斷變化，光學石板印刷之解析度係對於進一步增加晶片特性密度之一障礙，因爲靜止較短波長之適當光源尙未具備。因此需要增加石板印刷之解析度。一種之前被認可之解決方法，已經使用於一電子束，以將之暴露於一覆蓋於半導體晶圓表面之上的電子電阻，藉此使一圖樣經由形成於接續顯像（devoloped )電阻中之孔而飩刻於該晶圓之表面。電子束技術已經是對於石板印刷製造具有約爲0 . 1微米大小之線寬的半導體裝置的理想方式。以約爲8 0 A之電子束成影解析已經發表。（2 > 對於熟知此技藝者，此處所考慮之習知技藝電子束裝 -----------裝--------訂---------^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 548678 A7 B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置類型，一般稱爲電子槍。習知電子束一般之產生係藉由在真空中對於適當材質予以電阻加熱以產生一電子流。此電子流之後經由靜電且/或磁性聚焦。兩種特定之習知電子束裝置，係爲陰極射線管（C R T )以及掃瞄式電子顯微鏡（SEM)，兩者皆在真空中之產生以及聚焦電子束〇例如，參考圖1，係展示具有一雙電位透鏡結構之習知CRT電子槍，其中一電子束1 1 〇係在電位¥3(1)下而入射於一螢幕1 2 0。此習知之電子槍，係包括一陰極 1 3 0以及一第一孔柵1 4 0，該孔柵係以對於該陰極維持爲負，並控制來自於陰極之電子流量。一第二孔柵 1 5 0係位於一交叉點之下游，並對於陰極1 3 0而設定在一正電壓，以吸引該電子並形成該束1 1 〇。一聚焦電子1 6 0對於該束1 1 〇而聚焦。該解析度係藉由使用一電磁焦點而增進，而不是使用聚焦電子1 6 0。參考圖2，係展示電子束之電子偏向理論，其中電子經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 1 0之通量係以一偏向波幅（amplitude )而入射於一螢幕2 2 0。一電磁偏向線圏2 3 0係由兩個垂直繞組，以產生在垂直以及水平平面上之垂直於電子束軌跡（ trajectory )之電磁場。長度1之場係施加於垂直於電子 2 1 0之流通’該流通之前係被加速至速度vB。該電子 2 1 0之流通（假設場強度係均句的且具有長度 1 ) 而偏向至半徑r。偏向之該對應角度係爲θ，使得本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） -6 - 548678 A7 B7 五、發明說明（4 )

Sin0- Ni (《）/2-68D /^7 其中N係產生磁場之安培匝的數目，D係產生該場之圓柱繞組的直徑，1則爲場之長度，而V B係爲以伏特爲單位表示之加速電壓。雖然，由習知電子束裝置所產生之電子束中的電子係具有一波長，且一由繞射（diffraction)所生之一對應解析度，但是在實務上，該電子波長係短的，使得電子之繞射並不限制電子束的解析度。此係因爲習知技藝之電子束系統，皆包括靜電透鏡且/或產生雜散場（stray field )之磁透鏡。該些雜散場係電磁光行差（abberration )而會導致至少爲毫微米因次大小之電子束形狀失真（distortion ) 。該些失真係較電子波長爲大。因此，該習知技藝裝置之電磁光行差，在理論繞射限制乘爲一項要素之前，限制該光束之最大解析度。所以，所需要的是減少在電子束石板印刷之解析度上之電磁光行差。且，在過去，因爲習知技藝電子束只照射一單一區域，且必須有組織的掃瞄以寫入各種圖像，使得電子電阻成像係相對無效率。例如，參考圖3，一種習知的固定式電子數310，係被一束形遮罩320所截取（truncate )。遮罩3 2 0包括一長方形孔。該遮罩3 2 0係作爲/3輻射遮蔽，並使該電子束唯一長方形剖面（使在對電子電阻曝光時更爲有用。之後，該長方形束藉由一透鏡透鏡3 3 0 而成形，而之後在碰擊具有電子電阻覆蓋其上之標的晶圓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7- 548678 A7 B7 五、發明說明（5 ) 3 5 0之前’而由一掃瞄偏向器3 4 0而偏向。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 仍請參考圖3，爲掃瞄所示之τ形圖樣，看是電子束必須藉由操作掃瞄偏向器（deflector ) 3 4 0，或者則必須移動標的晶圓3 5 0。在任何一種情形下，此甚至對於一簡單積體電路（I C )皆必須一長時間對於電路之成像。由於積體電路（I C)之複雜性漸增，有更多之需求在於半導體電路設計規則需要對應之較小電子束點大小。在點大小較小時’更需要完成給定圖像之掃猫所需時間。因此，電子束石板印刷之速度因此減慢，而且較昂貴。因此，需要一種具有較高效能之電子電阻寫入方法。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製仍參考圖3，在電子束石板印刷有另一問題，其在於使用一截取電子束係牽涉在可自螢幕電子通量吸收顯著能量之遮罩3 2 0之使用。而該遮罩3 2 0之熱能管理係一種問題。此將避免使用任何最簡化之遮蔽遮罩，因爲具有任何一種遮罩將由於其Θ射線遮蔽，而快速變形以及融化。由於使用具有較短波長之高能量電子，而使情況惡化，而所需散逸之熱能亦增加。因此，必須在不使用遮罩下而修改電子束之剖面。以下參考之美國專利係揭示滿足所要達成目的之實施例。以下參考之習知美國專利案之揭示實體，係作爲參考，以表現本發明之目的，包括（但不限制 )於標示本發明之背景以及展示習知技藝。美國專利案第3，6 6 5，2 4 1 ，係揭示一種場離子器，以及場發射陰極結構以及製造方法。美國專利案第 5，3 6 3，0 2 1號專利係揭示一大塊平行陣列陰極。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- 548678 A7 __ B7 五、發明說明（6 ) 發明之簡要敘述舉例而言’本發明係關於一種數位可定址場發射器陣列（例如，一種空間模組^輻射源）。該陣列可與一種包括一遠心（telecentric )磁性透鏡系統以及一磁性透鏡系統之磁透鏡組裝相結合，該二系統經整合以減低在直接曝光電子電阻之標的晶圓上的場發射束陣列。藉由於一透鏡組裝之前，額外提供一相對高之靜電加速場，可最小化藉由透鏡而造成之雜散磁場的光行差效應。本發明之一非預期性的效果（其係爲一實質的進步）在於提供一種一低失真可變異性的製造工具，而作爲一可程式虛擬遮罩。本發明之主要目的在於提供一種裝置，以生產一種電子束（電子束矩陣）之數位式可定址陣列。本發明之另一目的在於提供一種裝置，其可藉由一磁性透鏡組裝而減低電子束矩陣之磁性，並減少由於透鏡組裝所造成之在矩陣中的光行差的失真效應。本發明之另一目的在提供一種裝置，其可藉由對於矩陣偏向，而塡滿晶圓圖素。本發明之另一目的在提供一種裝置，其可節省費用。本發明之另一目的在於提供一種裝置，其係堅固以及可靠，藉此以減少時間以及操作成本。本發明之另一目的在於提供一種裝置，其具有一*個或更多之上述特徵’但是藉由裝備之最小里而在製造以及組裝上簡化。本發明之第一個觀點係在於，該目的之實現係藉由提供一種數位直接寫入電子束石板印刷系統，包含：I ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 _ B7 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 數位可定址場發射陣列，包括·· A ) —數位電腦介面；B )多數個場發射器，連接至該數位電腦介面；以及C ) 一靜電偏柵，可經操作連接至該多數個場發射器；Π ) —靜電加速器柵，可經操作而連接至該可定址場發射陣列；瓜 )一磁性透鏡組裝，可經操作連接至該靜電加速器柵，該磁性透鏡組裝包括：A ) —遠心磁性透鏡系統；以及B ) 一修正磁性透鏡系統；以及IV ) —組靜電偏向板，可經操作而連接至該磁性透鏡組裝。在一實施例中，該矩陣系統進一步包括V ) —標的晶圓，經由所有該靜電加速器柵、該磁性透鏡組裝以及該組靜電偏向板而電連接至該多數個場發射器。本發明之另一目的在於提供一種方法，其可經使用以一短暫的時間而直接寫入一圖樣至一電子電阻中，而不需要遮罩。本發明之另一目的在於提供一種一可預期以及一可再生產之方法，藉此，以減少變異以及操作成本。本發明之另一目的在於提供一種方法，該方法具有一個或更多之上述特徵，而可相對簡化於設定以及操作。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明之第二個觀點在於，這些目的之實現，係藉由提供一種方法，包含可城市以及可定址場發射發射陣列；以及之後產生一具有該可定址場發射陣列之空間模組電子束矩陣；以即以一磁性透鏡組裝而對於該可空間模組電子束矩陣予以聚焦。在一實作上，該方法進一步包含一對於該可定址場發射器陣列之可程式化。本發明之這些以及其他的觀點以及目的，在結合以下 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 描述以及附圖而考慮下，將更爲正確認識。應知，然而，以下標示本發明之較佳實施例以及各種特定細節之描述，係作爲表示，而非爲其限制。許多改變以及修改可再不離開本發明之精神下而在本發明之範圍下進行，而本發明應包括所有該等修改。圖式之簡要敘述本發明之優點以及特徵的詳細觀念，以及具有本發明之傳統機構的建構以及操作，藉由參考實例、展示在圖式中以及說明書中的實施例而變得更爲淸楚，而不是限制，其中類似的參考號係指定相同的元件，其中：圖1係展示標示爲"習知技藝"之習知電子槍的結構圖 y 圖2係展示標示爲"習知技藝"之習知電磁電子束偏向處理的結構圖；圖3係展示標示爲"習知技藝〃之習知電子電阻寫入組態的結構圖；圖4係展示作爲本發明之實施例的數位直接寫入電子束矩陣系統裝置的結構圖；圖5係標示本發明實施例之數位可定址場發射器陣列之結構圖；圖6係本發明之一實施例之A F E A晶片的結構圖，其中該邏輯、記憶體以及控制電路係包括該電流-源電路本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - -----------·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 548678 A7 B7 五、發明說明（9 ) 圖7係展示本發明之一實施例的對於平面A F E A發射器所設計之靜電聚焦堆疊設計之結構圖’其中該焦距係爲自最後柵其爲3 0微米；圖8係本發明之一實施例’展示大塊平行靜電聚焦 E B D W系統結構之結構立體圖；圖9係展示本發明之一實施例的A F E A控制電子區塊圖；圖1 0係展示本發明之一實施例的現行記憶體格之電路結構；圖1 1係展示本發明之一實施例的監視圖素操作的發 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製射器/偵測器組態的結構圖° 元件對照表 D L C 鑽石般之碳 C N T 碳微米管 C V D 化學蒸汽沈積 E A 發射陣列 F E A 場發射陣列 A F E A 可定址場發射陣列 I C 積體電路 L M C 邏輯以及記憶體控制 E B M 電子束矩陣 4 10 遠端電腦控制 4 2 0 目標晶圓 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 548678 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（10) 4 3 0 4 3 5 4 4 0 4 4 5 4 8 0 4 6 0 4 6 3 4 6 7 4 7 0 U Η V 4 3 1 - 4 3 4 4 4 1 - 4 4 4 5 3 0 5 2 0 S Ε Μ E B D W CCD 7 10 7 2 0 7 3 0 7 4 0 8 10 8 2 0 8 3 0 發射器陣列直接數位電腦柵場發射陣列電子束矩陣磁性透鏡組裝遠心磁性修正磁性透鏡系統靜電偏向板超高真空可定址發射器柵元件連接 L M C 掃瞄電子顯微鏡 e束直接寫入充電連接裝置直徑發射器發射器束 A F Ε A終柵電位表面陣列靜電聚焦A F Ε A晶片源光纖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝--------訂--------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 548678 A7 B7 五、發明說明（11) 8 4 0 C P U 8 5 0 R a i d 磁碟系 8 6 0 晶圓 8 7 0 晶圓級 9 1 0 邏輯移位暫存器 9 2 0 電流調整器電路 9 3 0 閂鎖 1 0 0 0 電流記憶體格 1 1 0 0 偵測器 1 1 1 0 發射器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製較佳實施例的詳細描述本發明以及其各種詳細特徵以及優點，將參考附圖以及說明書中的非限制性實施例而詳細描述。應知，附圖中的特徵並未單一尺寸而畫。本發明以及其各種詳細特徵以及優點，將參考附圖以及說明書中的非限制性實施例而詳細描述。應知，附圖中的特徵並未一尺寸而畫。已知構件以及製程技術已被刪除，而使本案簡化。系統總觀上述對於高解析度以及快速圖樣寫入對於習知的電子束槍而言係相互矛盾，無法同時滿足。然而，根據本發明之一種數位寫入電子束矩陣系統可同時滿足該等需求，因爲該系統可包括一數位可定址場發射器陣列，其可產生一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- 548678 A7 B7 五、發明說明（⑵ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 空間模組/5輻射（即，電子）束矩陣’該矩陣係使用作爲在一短時間內，對於在電子電阻中之電路圖樣而直接曝光，而不需要遮罩。特別是，該陣列係可程式化的，以允許在一秒的時間內，對於電子束矩陣予以重新組態，因而使本發明爲一理想的可變動製造工具。以下之定義適用於本發明申請中。一發射器係定義爲一電位電子發射物質，像是鑽石般的碳（DLC)。其他的電子發射物質可以係根據碳毫微管（C N T )、在矽中之非定形鑽石且/或化學蒸汽沈積（C V D )沈積非定形碳。一發射表示係定義爲在假如具有足夠強度之電場時，電子發射處之發射器的表面。一發射陣列（E A )係表示爲發射器等之陣列。一場發射陣列（F E A )係定義爲一 E A加上一對應偏柵。一可定址場發射陣列（A F E A ) 係定義爲一 F E A加上包括邏輯以及記憶體控制器（ LMC )之支持積體電路。對於電子束本身，電子束陣列本身係定義爲一電子束矩陣（EBM)。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 ·較佳實施例的詳細描述參考圖4，本發明之一直接寫入電子束矩陣石板印刷系統，具有許多層以及一遠端電腦控制4 1 〇。該系統亦包括一標的晶圓4 2 0，其可預先覆蓋一電子電阻。該系統之第一層包括一發射器陣列4 3 0 ( E A )。一發射器陣列（E A )係爲一使用作爲電子束源之最小化陰極之二維陣列。該E A 4 3 0可以係一緊密封裝之發射本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13) 器陣列，以達成較高資訊密度。E A 4 3 0之該程式化一再程式化可經由一連接至遠端電腦控制4 1 0之直接數位電腦介面4 3 5而達成。一小EA可包含一 1 〇χ 1 〇之場發射裝置陣列，每個裝置具有多重電腦控制連接。對於此種小E A之程式化，需要較1 〇毫秒（m s )，而一單一中央處理單元（CPU)可控制多數個此種AFEA。該個別場發射裝置可以覆蓋類似鑽石之碳或鑽石膜所製。該系統之第二層包括一靜電偏柵4 4 0。該靜電偏柵 4 4 0可以係一金屬層，而與EA 4 3 0積體結合。亦可，該柵4 4 0可以係一與EA4 3 0分離（但鄰接設置）之結構。應注意，所需自鑽石般碳（或鑽石）發射電子之啓動電壓之大小約爲每微米3伏特。且，E A 4 3 0以及柵4 4 0構成一場發射陣列4 4 5 ( F E A )。該擴散自 FEA445之電子束陣列可稱爲一電子束矩陣480 ( E B Μ )。系統之第三層包括一靜電加速器柵4 5 0，期使在 ΕΜΒ之電子上升幾伏特之能量，從約1 0 0 kV至約 200kV。幾伏特之能量，從約100kV至約200 k V。應注意，此高能量位準可優勢的使該電子免於任何由於小雜散磁場且/或電場所引起之接續面對之聚焦錯誤。特別是，再在高能量時，該由於小雜散磁場所造成之電子曲率半徑，將變的可忽略。且，應注意，此些高能量亦可使該電子’適當的穿透覆盖在該標的晶H4 2 0上之該石板印刷電阻材質。 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（14) 系統之桌四層包括一磁透鏡組裝4 6 0，其可成像且 /或減少實質撞擊至該標的晶圓4 2 0上之E B Μ 4 8 0 。該磁性透鏡組裝4 6 0包括一遠心磁性透鏡系統4 6 3 以及一修正磁性透鏡系統4 6 7，兩系統可一起減少至該標的晶圓之Ε Β Μ 4 8 0。該磁性透鏡組裝4 6 0可以使用在G A T A Ν濾像器上’該濾像器係爲一已商業化之G A T A N公司（於加州之P 1 e a s a n t ο η )之磁性透鏡。該濾像器使用圓柱磁性透鏡，而不是圓形透鏡。且，此濾像器造成該等電子沿著一直線而不是在一橫跨點而橫跨。該濾像器之使用最好包括接續垂直線交叉之產生。該修正十個系統4 6 7 係根據十六電極修正器透鏡。該十六電極修正器係在當四電極變成雙電極時，而變成一四電極修正器。在當四電極變成雙電極時，而變成一四電極修正器。該電極透鏡組裝 4 6 0可包括自超導材質所製之線圈，以使雜散場最小化。且，該線圈可以超導氧化物所製，使得廉價之氮氣可提供足夠操作系統之冷卻。該系統之第五層係包括一組毫微米大小偏向之靜電偏向板4 7 0。該毫微米大小之偏向，可以係爲了在標的晶圓4 2 0之表面上塡入寫入圖素。因此’寫入圖素之大小可以被界定爲在標的晶圓之表面爲較大（在每個個別電子束之剖面）。此將使得得到以下之完整寫入’例如， lOOnmxlOOnm 圖素，具有 30nm°C30nm 之電子束，具有約爲1 〇 nm之精確度。 -----------裳--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 _______ B7 五、發明說明（15) 該系統之第一層（該場發射陣列）係優勢的設置在超高真空（U Η V )艙室，以減少因爲離子撞擊（ bombardment )所帶來對於個別場發射器裝置之損害。然而 ’當個別場發射器裝置係以D L C所製時，對於離子之損害而言，係屬堅固，而不需要UHV環境之作用。一般而言，系統之其他不需要U Η V環境之作用，且系統之平衡可設置於高真空艙室之內。此二艙室可以藉由一包括多數個連續孔而由一凸緣（flange )所分離，經由該多數個孔使個別電子束通過。因此，此處可以有差動泵跨過於此凸緣。此艙室可以是已知的石板印刷分節器（stepper )，而使本發明修整測試。應注意，圖4所示之結構係以結構形式而表示，以增進瞭解。雖然圖4所示之實施例包括兩磁性透鏡，對於熟知此技藝者應知，本發明可提供具有與磁性且/或靜電透鏡之結合之類型的系統。且，對於熟知此技藝者應知，本發明可提供任何類型且/或結合靜電柵且/或偏向器之系統。同樣的，該系統可提供一光學遮罩以過濾較寬角度。參考圖5，該包括EA4 3 0以及靜電偏柵4 4 0之 F E A 4 4 5將被詳細描述。可確認激賞在於，圖5所示之FEA445以及EA430以及柵440。一確實的發射器陣列，可包括數百、數千或甚至數百萬之個別發射器。同樣的，一對應偏柵可包含一對應開口組，經有該等開口組可使個別電子束通過。 EA4 3 0係包括多數個可定址發射器4 3 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 548678 A7 B7 五、發明說明（16) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434，其可自一發射表面發射電子。當然，EA430 可包括教徒5所示之四個發射器爲更多之發射器。且，所有發射器界定一發射器陣列（EA)。該靜電偏柵4 4 0 係包括多數個柵元件441 一 444，當偏向時，可造成該等發射器4 3 1 — 4 3 4發射電子。當然，該偏柵 4 4 0可包括許多之元件。該偏柵4 4 0係爲在F EA 4 4 5之最後一金屬層，而應具有一相對小之電容，使得其可在約爲一微米大小或更小（使用一適當電源）之切換時間而有數伏特之正偏向電壓或負偏向電壓，藉此使 F EA 4 4 5之該整體寫入電流作動且/或不作動。且， E A 4 3 0以及偏柵4 4 0構成該場發射陣列4 4 5，以產生可在覆蓋有一適當電子電阻材質之半導體晶圓上直接寫入一石板印刷圖樣。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製電子束矩陣4 8 0之控制係以如下方式而提供。接通或斷開整個場發射陣列係藉由個別由負到正或由正到負而切換該偏柵4 4 0。應注意，一個別偏壓可施加於每個發射器43 1 - 434。特別是，每個發射器431 -4 3 4係經由關於個別發射器之偏壓而經一連接5 3 0而個別可定址。因此，該來自於每個發射器陰極之個別束可定址。當偏柵4 4 0係爲"接通"（正偏壓），根對於 4 4 0柵爲負偏壓之發射器將發射。因此，本發明允許圖樣在該圖樣被寫入至標的晶圓4 2 0之前，而被程式化於該 FEA445 中。當F E A 4 4 5係接通，藉由偏柵4 4 0整體，該施本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 ____B7 五、發明說明（l7) 加至構成E A 4 3 0之個別發射器4 3 1 - 4 3 4的個別偏壓將決定是否特殊發射器係經程式化爲寫入或不寫入。假如，個別發射器寫入，則該發射器將發射幫助自F E A 4 4 5所發射之整體電子束矩陣之電子束。假如一個別發射器係爲不寫入，則矩陣部份將爲實質沒有電子。因此，每個在寫入狀態或非寫入狀態下之個別發射器，將決定有 F E A 4 4 5所產生之整體電子束矩陣之組態。例如，該偏柵4 4 0係機械的連接至E A 4 3 0。 F E A 4 4 5之每個圖素包括一發射器端以及一提取（ extraction )柵部份，該二部份整合以提供需要起使電子發射之電場。如上述，在操作上，每個發射器經被程式化爲寫入或非寫入。正偏壓），相對於440柵爲負偏壓之發射器將發射。因此，本發明允許圖樣在該圖樣被寫入至標的晶圓4 2 0之前，而被程式化於該F EA4 4 5中。當FEA445係接通，藉由偏柵440整體，該施加至構成E A 4 3 0之個別發射器4 3 1 — 4 3 4的個別偏壓將決定是否特殊發射器係經程式化爲寫入或不寫入。假如，個別發射器寫入，則該發射器將發射幫助自F E A 4 4 5所發射之整體電子束矩陣之電子束。假如一個別發射器係爲不寫入，則矩陣部份將爲實質沒有電子。因此，每個在寫入狀態或非寫入狀態下之個別發射器，將決定有 F E A 4 4 5所產生之整體電子束矩陣之組態。例如，該偏柵4 4 0係機械的連接至E A 4 3 0。 F E A 4 4 5之每個圖素包括一發射器端以及一提取（ -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（I8) extraction )柵部份，該二部份整合以提供需要起使電子發射之電場。如上述，在操作上，每個發射器經被程式化爲寫入或非寫入。此可藉由將發射器表面接至柵440 (非寫入狀態）或施加一相對負偏壓至該發射器表面（寫入狀態），而界定關於至少足夠使電子自發射器表面發射之偏柵的電場。該F E A 4 4 5可微建構於包含邏輯以及記憶體晶片 520 (LMC)之矽積體電路510上。該LMC 5 2 0係需要個別控制每個發射器。一起，該F EA 44 5、積體電路5 1 0以及LMC 5 2 0係構成一可定址場發射陣列（A F E A )。最好是，該可定址場發射陣列係爲數位式可定址場發射陣列，以允許快速重新程式化〇應注意，對幫助暸解，發射器以及偏柵係在圖5中以簡化之方塊以及T形結構而表示。雖然圖5之較佳實施例係包括四個方塊形狀的發射器以及四個T形柵元件，其對於熟知此技藝者應知本發明在提供任何數目之發射器陣列，或任何適當的組態。相同的，對於熟知此技藝者應知本發明在提供任何形狀之發射器以及柵元件，以及生產一適合之發射場。被非限制於任何特殊執行標示者，本發明之較佳實施例可藉由測試亮度以及低雜散而在一時間內被辨識。該亮度測試可在該場發射陣列上執行，而不需要有使用簡單而習知之電子通量偵測實驗之不適當實驗。對於低雜散之測本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裳—----訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -21 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 B7 五、發明說明（19) 試之執行可藉由對磁性透鏡組裝’而不需要使用簡單而習知之磁場偵測實驗之不當實驗。本發明可以一簡單可程式場發射陣列而同時寫入數百萬的電子束，在1秒之時間因次中’以〇 · 1微米之線寬而寫入整個1 cmx 1 cm之晶片。本發明之線寬係可至較小之因次（例如1 〇毫微米）。本發明免除實際當石板印刷製程時，遮罩之需要。此外可快速寫入大區域中’本發明可優勢的數位化可程式虛擬遮罩，其可在數毫秒內，對新層而重新程式化’而不需移動元件。例子本發明之特殊實施例將藉由以下非限制之例子（作爲說明顯著的一些詳細特徵）而加以解釋。該等例子只係作爲本發明之實作，而使熟知此技藝者可以實作。且，該等例子並非作爲本發明之限制。許多之前發表之方式的問題在於其需要非常大、精確、昂貴磁性透鏡裝置，且由於通過磁性透鏡系統之交叉點之電流而限制其速度。當太大之電流通過一小體積時，該電流將遇到一物理現象，稱之爲"空間電荷放大"。該電流之電流密度使得粒子碰撞，而相互排斥而變成失焦。本發明包括一晶片上靜電堆疊。該堆疊使電流自每個毫微陰極而聚焦。該聚焦堆疊可以作爲A F E A晶片本身製程之部分，而藉此整合至該晶片中。該晶片上聚焦堆疊包括多數個靜電元件，每個係對應於每個毫微陰極。該晶本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------•裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2〇) 片上靜電聚焦堆疊可與A F E A之距離在約2 0至約 1 0 0微米（實際距離牽涉在焦距中之e -束光點大小之選定）而可對來自於毫微陰極之電流聚焦。藉此，此處沒有交叉點，使所有毫微陰極電流加疊上 ’而因爲來自於每個毫微陰極之電流係在聚焦距離上爲小於空間電荷放大之起始値，因此每有空間電荷方大，且並不限制可藉由加上額外晶片或於每個晶片中加上更多毫微陰極而實現的電流。大塊平行E B DW ( e -束直接寫入 )石板印刷系統之花費可實質減少，而由A F E A晶片靜電聚焦部份而增加速度。額外，電流調整電路確保晶圓之均勻石板印刷曝光，使得可沖洗出良好控制之石板印刷製程。此允許免除大而昂貴的磁性透鏡系統，而可允許藉由靜電聚焦而對整體爲3 0 Omm之半導體晶圓，以 A F E A晶片而石板印刷曝光。該晶片之陣列可作爲背平面而組裝，而該晶圓可在精確的線性移動級（例如，在石板印刷分節器）而通過該陣列之下方。藉由適當對於每個毫微陰極之電流程式化，並建構該等晶片’使得該等將被曝光於晶圓上之圖素之每個行，在穿過A F E A陣列之下方時，以約爲1 0或1 2個陰極，而通過其下’而整個 3 0 0 — m m之晶圓，可在約爲3 0秒之時間內，而藉由來自於AF EA陰極之電子束而石板印刷曝光。當然，亦可有其他組態。本發明包括一電流拷貝器，或記憶體電路’而作爲整 -----------裝--------訂--------- ΜΨ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（21) 合於可定址場發射陣列晶片（A F E A ' s )之控制電路、邏輯以及記憶體。對於每個毫微陰極’係具有一個電流拷貝器電路。該電流拷貝器電路使得每個在A F E A晶片之毫微陰極，可實質發射相同之電流。此電流拷貝器電路’ 可直接與每個毫微陰極之控制電路、邏輯以及記憶體而直接建構於該晶片上。因此，所有的電路可整合於該晶片設計中，而以毫微陰極而在晶片本身而製造石板印刷。本發明包括（爲實質完美可靠度或以大塊平行掃瞄電子顯微鏡）以偵測器置換一些發射器（例如，大約爲一半 )所佔用之空間。最好是，此些偵測器係爲電子偵測器且 /或光偵測器（光偵測器將需要在該基底上具有發光光阻或層）。在電子偵測器中，此種系統可使用作爲一大塊平行S E Μ (掃瞄電子顯微鏡）。該電子偵測器等或光偵測器可測量背反射或撞擊之後標的之表面的電子數目，而藉此使建立表面幾何之圖形，如在標準S Ε Μ實作，但係以大塊平行之方式。此種系統可使用在對於整個晶圓之瑕疵的快速掃瞄，例如，以在約6 0秒內或更短。所需確實掃瞄之時間，取決於所使用晶片之數目，系統之時脈以及被掃瞄晶圓之實際大小。其優點在於以電子偵測器或光偵測器置換一半之 A F Ε Α發射器，可允許實質完全確認每個在一半導體晶圓上之圖素係已曝光。如上述，假如偵測器係爲一電子偵測器’則該相同系統可使用作爲一超快速大塊平行低電壓本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裳--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -24 - 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（22) S E Μ (掃瞄電子顯微鏡），以檢視半導體晶圓之瑕庇。根據半導體工業協會1 9 9 7之、、半導體國家技術路圖〃，沒有任何對於特徵大小爲1 3 0毫微米以及更小之圖樣化半導體晶圓之高速檢視（每小時1 0，〇〇〇 c m 2 )之解決方案。本發明因爲可允許大至約爲每小時 8 5，0 0 0 c m 2之檢視速率，而而提供一好的解決方案 0 本發明亦包括一種大塊平行e束直接寫入（EBDW )半導體石版印刷之系統設計。每個陰極可以一類似於藉由電荷連接裝置，C C D，照相機等之桶一旅（ bucket-bragade )邏輯構成（scheme )而予以數位定址（以 0等以及1等而通過，而不是以電荷）。本發明之一些實施例，可在單一 1公分之積體電路中具有超過1 〇6個個別可定址場發射陰極。對於A F E A石版印刷設計之光擴展，包括個別電流-源，以驅動每個發射器，而緊密控制電荷運送，而額外之晶片上靜電，對於每個發射器予以聚焦 (相反於磁性透鏡聚焦）。藉由晶片上靜電聚焦，停置於在一半導體晶圓上之背平面2 0至1 0 0微米之上之此等晶片之3 0 0個陣列（平均1 0個深度具有3 0個，即， 3〇xl〇)，可在30秒內，對於整個300mm之晶圓，曝光4 0 nm之圖素。該晶片上靜電聚焦，可包括額外柵等，以產生石版印刷，之上於發射器，以及第一控制柵，而由靜電（一般爲低溫S i〇2)層而分離。舉一個石版印刷系統之例子，介於該等靜電堆疊柵之間的分離距離本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -25- -----------•裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23) 以及電壓，可經設計爲對於對應於2 0 n m點大小之每個多數個2 0 0 n m陰極，在離開該晶片約3 0微米之距離而聚焦。也可，該等柵可被設計爲以約爲介於該AF EA 晶片陣列以及待曝光晶圓之間約爲6 0微米之工作距離，而對於一 4 0 n m點大小予以聚焦。參考圖6，係展示A F E A晶片之結構例。該固態發射器陰極6 1 0係大約在直徑上爲2 0 0 n m，而建構於一大約4微米間距之上。大多數介於該等陰極之間之區域係使用作爲邏輯、記憶體以及控制電路（L M C )，其可控制該個別圖素是否接通或斷開。該整個陣列係藉由調整在陰極上之第一柵6 2 0 (例如，在圖6中爲10V)而接通或斷開，使得單一晶片不但可整體以第一柵6 2 0而接通或斷開，而且每個個別發射器可個別以L M C而程式化接通或斷開。此允許每個在晶圓上之圖素，在當晶圓通過A F Ε Α陣列之下方時，而被個別的寫入。假如發射器之密度，在對於工作組件之設計規則下，而在A F Ε A中爲高密度，而使晶片等稍微偏向晶圓（相對於2 0 n m聚焦點大小之線性移動級爲4微米下2 0 nm之角度，而對於40nm之聚焦點爲在4微米）。藉由此種建構，在A F Ε A陣列上之多重發射器，可以在 3 0 〇mm晶圓上之每4 0 nm圖素，而個別定址。此允許多於之發射器在晶圓上定址任何圖素，假如特殊發射器失敗，且開啓光阻之灰度照明之可能。灰度照明可藉由對於整個A F Ε A晶片之定時模組化，而達成。接收特殊照本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -26 - 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 ___ 五、發明說明（24) 明之圖素係一需要而程式化於灰度照明上。參考圖7，係展示靜電聚焦柵之堆疊之佈局例。在此特殊例子，該柵堆疊係約爲4微米身，而有2 0 0 nm之直徑發射器7 1 0。該發射器7 1 〇可以係一平坦均勻發射陰極。該堆疊可藉由傳統之石版印刷方法而製造，而使該發射器置於位在圖5所示之LMC頂部之墊上。參考圖7，在此特殊例中，該經發射之光束7 2 0，係以算自A F EA最終柵7 3 0爲3 0微米之工作距離，而聚焦於一小於2 0 n m直徑FWHM (—半最大之全寬度）之點。而在該等柵間有一表面電位740。假如要有1 0 0%之可靠度，每個間隔之發射/陰極可以一電子偵測器或光偵測器取代，以辨識在每個脈波上之每個發射器之操作。在光偵測器之情形下，本發明之較佳實施例，係使用一照明層於該電阻或標的上。假如使用一電子偵測器，此該允許系統亦可以大塊平行掃瞄電子顯微鏡（S E Μ )而操作。藉由對於一電阻予以定時脈一在每次陣列發送而由每個偵測器接收之電荷，可建立在陣列底下之基底之影像。此係大塊平行，而晶圓係藉由一級而線性掃瞄，而不是電子掃瞄該電子束。本發明可避免空間電荷之限制。因爲電流是如此之小，該1 0 0 ρΑ發射器束，將不會超過1 0 0微米之長度。每個晶片將自超過1 0 6個陰極，產生時間平均電流爲1 爲安培之電流（在1微秒內在每個毫微陰極有- 1 〇〇 ΡΑ，時間平均超過1至2kHz之頻率）。每個加入至 -----------裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -27- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（25) 系統之晶片，係增加另一平均電流之微安培，大至該晶圓完全覆蓋該等晶片。此意指，該最大可能時間平均電流，在對於上述於一單一 3 0 Omm直徑晶圓上，違約7 0 0 微安培。然而，此使當陰極必度增加，而增加產生具有較小大小之A F E A晶片，而具有超過一個的晶圓可在任何單一時間下，而通過該陣列之下。晶圓寫入速度可藉由級速度，以及將被裝設之A F E A晶片模組數目而被限制，而不由習知磁性聚焦e束石版印刷之有效電流所限制。本發明可具有模組化。例如，系統可在增加1 c m之晶片上而設計。速度以及花費可經權衡，以使系統設計最佳化。多個晶片，將有更快的系統，而較少之晶片將有較廉價之系統。該資料處理亦可被模組化。每秒十億位元之一光纖可對單一晶片提供適當之資料。每個晶片可藉由其個別之C P U以及R A I D資料磁片陣列而驅動。本發明具有極高之資料流通量。對於在一 4微米間隔上具有發射器之晶片，聚焦至晶圓上之4 〇 n m圖素，時脈在每一發射器爲每秒1 〇〇〇!個電子時脈，3 0個晶片寬陣列乘上1 0個晶片高（平均），該實施例可藉由以1 c m / s e c而在陣列下線性拉引晶圓，而在3 〇秒內寫入整個3 0 0 m m之晶圓。本發明可具有大深度之聚焦：例如圖7所示，焦距深度係優異的。特別是，焦距深度可以係4微米之大小（實際焦距爲在每側係2微米）。穿透（熱）電子速度以及圓形光行差在此例中，係限制實際聚焦點大小。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26) 圖8係展示具有靜電聚焦AF EA晶片源8 2 0之陣列8 1 〇之一石版印刷系統的立體圖。每個晶片源8 2 〇係連接至一光纖8 3 0。藉由此光纖之資料傳輸率大約係爲每個光纖爲十億位元組。每個光纖8 3 0接續連接至一 CPU840，以及一對應Ra i d磁片陣列850。該 A F E A晶片陣列在其最大寬度點係爲3 0個晶片（對於一 3 0 〇mm之晶圓，在1 cm下3 0個晶片將覆蓋住該晶圓），而平均係爲1 0個晶片厚度。圖8展示3列，其係個別爲1 3，1 1以及5個晶片。在該晶圓之緣部， 1 0個晶片可能太深（只要一些晶片對於曝光晶圓之最外部份即已適當），所以在每個行中之確實數目晶片可對於特殊系統或晶圓大小而計算。在此特殊例中，每個晶片係可發射1 0 6個小光束。圖8係展示來自於三個晶片之小光束。由於極高密度以及多餘之該等發射器，因而係需要線性移動級（以單一標頭箭頭表示X移動級移動）。不需要在y方向上需要移動。假如只要較少之A F E A模組（例如爲了較少之成本，較低之流通量），則可僅使用X - y 分節器/移動級。在圖8所示之特殊例中，位於晶圓級8 7 0上之晶圓 8 6 0係自該陣列8 1 0算起約爲3 0微米。在此特殊例中，在晶圓級8 7 0以及該陣列8 1 0之間具有約爲〇 · 3度之偏移角度。因爲輕微之偏移，序向相鄰晶片之小光束，在當晶圓8 6 0由該及8 7 0而移動時，當晶圓 8 6 0由該級8 7 0而移動時，可多餘地照射（撞擊）壓本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------•裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -29- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（27) 膜（d i e )(工作片）立即上游。邏輯、記憶體以及控制電路 AF EA可藉由如圖9所示在一小幾何CM〇S 1C 製程中製作之一邏輯移位暫存器9 1 0以及電流調整電路9 2 0而被控制。該移位暫存器9 1 0允許 > 接通〃或 > 斷開〃圖素之圖樣被儲存於該A F E A晶片上，而電流調整器電路9 2 0係補償在皆通電壓下之圖素至圖素變異，並維持圖素電流之良好對應。最好最小化製作該電路所需之區域（房地產）。爲了最小化實現該電路所需之區域，構成移位暫存器9 1 0之閂鎖9 3 0可以梯級（cascaded )動態記憶體格而實現。參考圖1 0，一電流記憶體格1 0 0 0可使用作爲電流調整電路。此電路基本上係一動態記憶體，其輸出電流係由一參考電流所設定。假如相同之參考電流使用在 A F E A之所有記憶體中，而藉由設計可使電荷脫出以及輸出阻抗之效果可被最小化，則可確保於圖素間之適當對應。參考圖1 1 ，發射器操作之即時偵測，可藉由監視來自於位於將被曝光之半導體晶圓上之光阻之螢光或第二發射電子或被反射而得到。一偵測器1 1 0 0可以如圖1 1 所示而以一環繞於一發射器1110周圍之一分離環而建構。假如不是用一電子偵測器，亦可使用一光偵測器’而該偵測器係在控制電路基底中之一淺η形或p形擴散區’ -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -30- 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（28) 而可得到一'在聚焦堆K中之光學淸晰分離環開口。或者是，在聚焦堆疊之頂不知一偏壓金屬分離環，可經使用以偵測第二電子。該偵測器電路可取代大約一半之L M C電路，而可整合至該晶片中。信號可以筒-旅之方式而通過，係類似於C C D讀出之方式，而在曝光基底時，保留由偵測器1 1 0 0所接收之電荷。本發明之許多特徵係有其他之版本。有許多另外對於石版印刷積體靜電聚焦光學之不同電壓、柵開口大小以及柵分離等之版本。對於將A F Ε Α晶片接合至一背平面而以石版印刷或掃瞄電子顯微鏡而處理一基底，對於晶片數目、晶片之設置等係有許多之變數。該積體數位可定址毫微陰極本身，係處於許多可能之幾何或發射器材質之變數。亦具有在具有一負電位於中心電極上之靜電聚焦堆疊設計之版本。此對於可避免正離子免於進入該堆疊以及撞擊該陰極係有利的。可能有許多對於大塊平行S Ε Μ之偵測幾何之版本。本發明之優點包括一整合至該晶片上之靜電聚焦堆疊、所產生之石版印刷，對於每個在晶片上之整合陰極的一聚焦堆疊。之前已述關於電子或離子之方法，細微離散聚焦方法。沒有任何一之前所述之方法，係整合至該晶片上，也沒有任何前述之方法具有將個別數位化可定址毫微-陰極予以整合於該晶片上。本發明之一優點在於可避免空間電荷之爆開。 SCALPEL(5)，微米行（micro-columns)(4)，以及離子束（7 ) -----------•裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -31 - 548678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（29) 等技術，係藉由空間電荷而限制電流。具有靜電聚焦之大塊平行A F E A可藉由級速度而限制，而不是由有效電流所限制。本發明之一優點，係在於執行具有非常小之尺寸大小的高速石版印刷。之前所述之任何方法（4 - 1 ^ 沒有小尺寸（1 0 0 nm或更小）而高速（大於每分鐘3 〇〇 m m晶圓）之能力。之前所述之任何方法，沒有具有以 5 0 n m之印刷尺寸大小以及更小而有任何合理流通量之能力。該之前所述之方法，係由充電粒子光學（ S CAL P E L，微米行（micro-columns )，以及離子束 )或光子光學（EUV以及X光）而限制。本發明之一優點，在於作爲半導體晶圓檢視之大塊平行S E Μ系統之能力。以偵測器以及偵測器電路，而取代每個間隔陰極以及其L M C電路，係允許以較微米行或標準S Ε Μ技術所完成爲快數個磁性因次，而使系統檢視該晶圓。現有之已知藝術，並無任何如此晶圓檢視速度（大至對於單一大塊平行A F E A S Ε Μ系統，每小時 85，000 cm2，或更快之速度）。本發明之優點係在提供對於圖素間之電流等效之電流拷貝器電流。該對於圖素間之電流等效的電流拷貝電流並不適用於任何其他石版印刷系統。本發明之優點，係在於只需要單一掃瞄級（單一方向 )。所有之前所述之方法，係需要至少二維之掃瞄以及控制。該之前所述之掃瞄即，係需要以毫微米大小之精確性本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裳--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -32- 548678 A7 B7 五、發明說明（30) ，而interfermoetrically驅動，而變得極貴。消除該等級中之一，確是大大減少系統之成本。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之一優點，在於可避免大（昂貴）之聚焦光學。所有之前所述之方法，皆需要非常大、精確之聚焦光學。對於A F E A之光學係石版印刷且廉價的整合於該晶片上。因此，可大大減少本系統之成本。本發明之優點在於該等實施例可簡易的升級至下一代。系統之晶片取代以及軟體之生即，對於系統升級至下一代之石版印刷而言係屬必須。可藉由電腦控制系統而維持。然而，必須升級硬體，以完成粒子下世代A F E A晶片之完全速度（即，資料時脈之速率等）。然而，其可藉由 A F E A晶片之取代以及軟體之生即，而完全適合於升級系統至一（較小）之尺寸大小。而所有其他之硬體可以再使用。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明之優點在於該技術不需遮罩。EUV(8)， XRPL(6)，IPL(7)以及 SCALPEL(5)等技術皆需要遮罩。在不論其技術下，遮罩很快將成爲半導體石版印刷中最貴的元件。在本環境下，數位可程式無遮罩技術，具有一在成本上之巨大優勢。本發明之實際應用本發明之實際應用於技術領域，係在寫入圖樣於電子電阻中。且，本發明可使用在與石版印刷分節器連接（像是使用爲半導體石版印刷之目的）或在與大塊平行掃瞄電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -33- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548678 A7 __ B7 五、發明說明（31) 子顯微鏡連接（像是使用爲檢視之目的）等。本發明之應用有很多，在此不多述。本發明之所揭示之實施例，可在沒有不當實驗下，而以習知材料、子構件以及子構成程序而執行。雖然以上係揭示較佳實施例，但是本發明並不限於此。可在不違背本發明之精神下，而對本發明予以修改。而根據以下之申請專利範圍，而界定本發明之權利範圍。例如，電子束矩陣源，可藉由提供額外靜電柵且/或磁性透鏡且/或偏向板而增進。同樣的，雖然最好在發射表面使用鑽石類之碳（D I C )，但是任何場發射材質可使用在其處。此外，不需自所揭示之材質而製造該個別構件，而可自任何適當材質製造。且，個別之構件不需以所揭示之形狀構成，亦不需以所揭示之組態組裝，而可以任何形狀、組裝或組態而結合，其影響電子，而提供一可定址場發射陣列。且，雖然此處之可定址場發射陣列細微一實體分離之模組，但是該陣列亦可整合於本設備中。且，每個所揭示之實施例的所有特徵可藉由組合或取代而與每個其他所揭示實施例之特徵相結合，除非該特徵係爲互斥。藉由申請專利範圍而界定本案之權利範圍。 -----------·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -34- 548678 A7 B7 五、發明說明（32) 參考附錄 1 · The Electrical Engineering Handbook, CRC' Press, (Richard C. Dorf et al. eds,, 1W3)· 2. Thin Film Processes, Academic Press, Tr^c., (John L. Vossen aL edS., 197S). 3. Van Noatrond's Scientific Encyclupedia, 8th cd., Van Nostrand Reinhold, (Douglas M- Considinc ct al. eds,* 19951. 4. T.H.P. Chang» ct alM ''Electron-Beam Micruculanxi^ for Lithography and Related Applications,,T .1. Vac. Sci. Technol. B, v« 14, no, 6,1996, pp. 3774^3781. 5. Lloyd R. Harriott, ''Scattering With Angiilax Limitation Projection Election Beam Lithography,1* J. Vue. Sci. Technol B. v. 15, no. 6? 1997, pp. 2130-2135.

6. ycott Heclur, et al.s nX-ray Lithography for <^100 mn Ground Rules in Coaiplex rattcmR", J. Vac. Sci. Tech. B, V. 15s no, 6,1997, pp. 2517-252L 7. J. Mclngailis, nA Review of ion ?i*ojecdon Uthography,M J. Vac. Sci. Tcchnol. B, - - ; v. 16, no.3,1998, pp. 927-957. 8. C.W, Gwyn* et al., nExtremc T.iltraviolet Lithography,,r J. Vac. Sci, Tcchnol. B, v. 16» 1998, pp. 3142-3149. 9. Standard SEM» c*g.f rtScanmng Electron Microsoopy"» by P.R. Tliomton, 1968, Chapman and Hall. London. 10· ΜΛ. Sturans, et al.} f?EL5： One Tool for Advcmccd Y-ray and Chrome on Glass Mask Making；1 J. Vac* Sci. Technol. B, v. 16, no. 6, pp. 3164-316?. -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims

548678 第089106338號專利申請案 ^ 中文申請專利範圍替換本(92年6月）$ 138 申請專利範圍修正補充 1. 一種可定址場發射陣列，包含：多數個可定址發射器；以及一設置在晶片上之靜電聚焦堆疊，與該多數個可定址發射器耦合，該設置在晶片上之靜電聚焦堆疊包括至少一電位表面以及一最終閘 2. 如申請專利範圍第1項之可定址場發射陣列，其中該多數個可定址發射器，係藉由使用一邏輯移位暫存器以及電流調整電路而控制。如申請專利範圍第1項之可定址場發射陣列，進一步包含多數個偵測器，耦合至該多數個可定址發射器。 -广 I r yfiS 4.如申請專利範圍第3項之可定址場發射陣列，進一步包含多數個電流拷貝器電路，每個該多數個電流拷貝器電路，係電連接於該多數個可定址發射器中之一個。正JL· ?本 .5 . —種無遮罩數位電子束直接寫入石板印刷系統，包括如申請專利範圍第1項所述之可定址場發射陣列。 6· —種操作可定址場發射陣列之方法，包含：自多數個發射器，產生多數個電子束，該多數個發射器構成該可定址場發射陣列；以及以位在晶片上之靜電聚焦堆疊，而聚焦該多數個電子束之至少一個，該堆疊包括至少一電位表位以及一最終閘。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中該多數個可定址發射器係由多數個電流拷貝電路所供電，每個該多數個電流拷貝電路，係電連接於該多數個可定址發射器中至少本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 548678

之一個。 8·如申請專利範圍第6项之方法，進一步包偵剛器，而接收由該多數個電子束所引出之=夕數個偵測為係摘合於該多數個可定址發射器。，4二 9·如申請專利範圍第6項之方法，進一步包、人;、多數個發射器予以個別定址。、万；母固該 10·^申請專利範圍第9項之方法，進—步包括以邏輯移位 I存器以及電流調整電路，而控制該多數個發射器。、

裝訂雜 -2- 長尺度適用中ΐ國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) ^ _____