JPS5960853A - 電子銃アセンブリ - Google Patents

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】 この発明はＸ線ＩＪ　）グラフィに、さらに特定化すれ
ばそれと共に用いられるのに適した電子銃アセンブリに
関するものである。

従来、種々型式のＩＪ　）グラフィが、集積化された半
導体回路の製造において用いられてきた。

フォトレジストが半導体ウェファの表面上に付着させら
れ、次にウェファは光学的に露光される。しかし、小型
化の要求の結果としてリトグラフィは、良好な分解能や
小さな形状寸法を得るのに必要な、より短かい波長に向
って進歩してきた。それが特に短かい波長を有するもの
であるために、Ｘ線リトグラフィは分解能の問題の解決
策として提案されてきた。このようなリトグラフィにお
いては、その上に望ましいＡターンを持っているマスク
は、放射源と、ノぞターンがその上に露光されるべきレ
ジストを有する半導体基板との間に挿入される。

高出力密度の電子源は軟Ｘ線発生のために必要とされて
おり、例えばそれは可変できることが望ましいが１　ｔ
ｎｍのスポット直径中に１０に■において２０ＫＷの密
度である。

従来、適切な環状形状のダイオ−Ｐは低いターゲットポ
テンシャルにおいては十分な電流を供給できなかった。

トライオーｒが配慮されたがそれらは製造上の複雑さ、
より複雑で安定の良い電源を必要とすること、後方散乱
電子による中間アノ−ｒの過熱、および電極と支持絶縁
物を冷却する困難さなどをもたらすものであった。

本発明の目的は、従来技術の電子銃組立体ないしアセン
ブリの前述の数々の問題点を克服または少なくとも緩和
させる、しかもそれが高ダイオートノξ−ビアンスを有
する、新しいしかも改善された電子銃組立体、それは他
のあらゆる用途よりも特にＸ線リトグラフ法における用
途に適当な電子銃組立体ないしアセンブリを提供するこ
とである。

概略的に言って、本発明は、その１つの形態において、
Ｘ線リトグラフに用いられる新しいまた改善された電子
銃組立体を提供することを意図するもので、その組立て
は電子放出型組立、電子放出器組立部に接近して設けら
れるビーム形成装置、電子放出器組立部に関して空間を
隔てるように配置されたターゲットプレーン、を結合し
た形で有するものである。加えて、本発明によれば、デ
フレクタ−装置は電子放出型組立から放出された電子の
通路に接近して設けられ、擬似アノードはデフレクタ−
装置および前記電子放出型組立ならびに前記ターゲット
プレーンに関して空間を隔てて取付られ、電子放出型組
立は擬似アノ−Ｐとターゲットプレーンの間に挿入され
ている。

本発明の１つの構成要件によれば、電子放出器組立部、
ビーム形成装置およびデフレクタ−装置の総ては第１の
前もって選択された電圧に実質的に維持され、また前記
ターゲットプレーンと擬似アノ−ｒは第２の前もって選
択された電圧に実質的に維持される。

本発明の他の構成の態様によれば、電子の後方散乱とタ
ーゲットプレーンからの発散を防ぐためにデフレクタ−
装置の近くに円形膜シールドが取付られる。

本発明のさらに別の態様によれば、電子放出型組立の視
軸からフォーカススポットを隠すために、ターゲットプ
レーンの近くに環状さん孔プレートが設けられる。

本発明の詳細な説明は後述されるためさらに良く理解さ
れるであろうこと、および技術への貢献もさらに良く評
価されるであろうことから、ここでは本発明のより重要
な特質について概要を記した。当然ながら本発明の付加
的特質はこの後に十分に説明される。当業技術者は、こ
の開示が基礎としている概念は、本発明のいくつかの目
的を達成するための他の装置においても基礎として容易
に用いることができることに気付くであろう。その故に
、この開示は本発明の精神または視点から離れることの
ない、そのような等価装置を含んで配慮されることが重
要である。

本発明のいくつかの実施例は図示および説明の目的で選
択されて付属図面に示されており、それらは明細書の１
部をなしている。

第１図に見られるように、本発明による電子銃組立体（
アセンブリ）は１０で示される垂直または装置軸を有し
ている。水平軸は真アノードまたはターゲットプレーン
１２であり、これは垂直軸１０においてフォーカルス２
ツト１３を有している。環状カッ−Ｐまたは電子放出型
組立１４は実質的に装置軸１０上にその中心を有してい
る。

環状ビーム形成ゾレートまたはグリフｌ’１６はサンド
イッチ状にカン−１１４をとり囲み、また付加的環状路
または擬似アノ−１’　１　’８は装置軸上に実質的に
設けられたその中心に関して配置されるように取付られ
る。デフレクタ−コーン２０は軸１０に関して中心的に
設けられ、またその壁は前記ターゲットフォーカルスポ
ット１３から離れる方向で外側にテーノξ−がつれられ
ている。

♂−ム形成組立工６のプラスまたはマイナス側電位のい
ずれかの、デフレクタ−コーンの電位変化によって、焦
点合わせされるスポット１３は環状に広がり、その直径
は望みの通りに調整し得る。

さらに第１図を見ると、等電位面が２２によって示され
ており、また電子軌道が２４によって示されている。

動作においては、電子は熱電子励起によってカソード表
面１４から自由となり、アノード１２と擬似アメ−ド１
８の両方によって発生された誘引静電力によって表面か
ら離れさせられる。

初期的収束として、電子束２４はクローロン力が束を分
岐させ始める位置において、直ちに最小直径に達する。

次に、デフレクタ−コーン２０に近づくにつれて束２４
は、真のアノ−Ｐまたはターゲット１２に向って働く作
用力を受けて偏向し、電子銃の軸１０においてフォーカ
ススポット１３でさえぎられる。

本発明の１つの例においては、全フォーカルスポット直
径は電極１４．１６および２０がアノ−ｒ１２および１
８に対して１．ＯＫＶである時１ミリメートルがそれ以
下である。そのような条件下で流れる電流は約２．３８
アンペアである。

ノξ−ビアンスは２．３８マイクロパービアンスである
。

第２図において良く見られるように、円周上に配置され
た複数のステアタイト絶縁物２６はデフレクタ−コーン
２０と擬似アノ−￥１８を固定して隔て、互いに他に対
して電気的に絶縁された関係に保持する働きをする。機
械ネジ２８はデフレクタ−コーン２０を絶縁物の１端に
接続し、また機械ネジ３０は他端において擬似アメ−ｒ
１８を接続する。円周上に配置された複数のステアタイ
ト絶縁物３２は擬似アノード１８とビーム形成プレー）
１６を固定して隔て、互いに他に対して電気的に絶縁さ
れた関係に保持する。

機械ネジ３４は擬似アノ−ｒ１８を絶縁物３２の１端に
接続し、また機械ネジ３５は形成プレート１６を絶縁物
の他端に接続する。特に第２図を参照すると、円錐形デ
フレクションコーン２０には出張りまたは肩（ショルダ
ー）３６が設けられ、メツシュまたは薄い円形膜シール
ド３８を受けてこれを支持しており、３８はフォーカル
スポット１３からの電子の後面散乱と発散を防いでいる
。第２図において４０で示されるように、ビーム形成プ
レート１６の間にはスロットと金属スペーサーが形成さ
れており、前に整列された電極中に電子放出器組立部を
容易に挿入および交換できるようにしている。

２つまたはそれ以上の、放射形に設けられた溝４１は電
極１６の内面に設けられており、薄いセラミツクロッ「
を含み、前記ロッドはリゼン４２．４４と電極１６との
間の、ショック、振動またはリゼン４２．４４のたわみ
による接触を防ぐよう働いている。

熱電子放出器組立部には、第３図中の１５によって示さ
れる、容易に接続できる電気的端子が設けられている。

あらゆる適当な電子源、例えば第２図において良く示さ
れているような、抵抗性の加熱されるダブルリヂン形状
のエミッター、を利用することができ、それはトリウム
タングステンで製造された内側フープ状すデンループ４
２と、タングステンで製造された直列接続外側フープ状
すゼンルーゾ４４とを含むものである。タンタルもまた
いくつかの装置にとって適当なものである。他の例とし
ては、加工されたマトリクスカッ−ｒが電子源として用
いられ、これは間接加熱のためその加工されたゼデイ内
に埋め込まれたコイル線を使用するものである。

このようなカソードは、あらゆる適当な材料、例えばノ
々リウム／タングステンのような材料、から製作される
。

高圧安全性に関するいくつかの実際的理由によって、Ｘ
線源の電源は通常、止端接地で動作する。これは大地電
位で動作している擬似アノ−￥１８は、その真空外周で
ある外界に関して直接的に、または電気的な導体である
液体冷却回路を通して熱吸収されることを意味する。

この特長は、射突された、例えばタングステンのような
大原子構成素子に伴う、高エネルギー後方散乱された電
子のむだによる熱的損傷に対して組立を保護する働きを
なす。

偶然にも、擬似アノ−１１８の下側を１次射突した後方
散乱として発生されるあらゆるＸ線は、マスクウェファ
セットへの到達を電極構造によってスクリーンされるこ
ととなる。

ここでイオンの作用による電子銃に関して配慮するが、
イオンは電子衝突および熱によるイオン化のいずれによ
っても発生される。環状電子銃中の最大イオン密度と最
もエネルギーを有するイオンは両方とも軸の付近で生ず
るがこれは、電流密度がそこ、即ち実効フォーカルスポ
ットで最大となっており、空間電位がそこで最も正とな
っているからである。第１図に見られるように、軸１０
からカソード半径の半分以内のビーム路中で発生した総
ての正イオンは実際上、電界によって中心コーンに向わ
せられる。

ここではそれらは損害を受けない。カソード半径の半分
より外側からのイオンは、もっばら衝突によって発生し
たものであり、またｌ０ＫＶのダイオード電位の場合に
おいて４　ＫｅＶ以下のエネルギーを持っている。それ
らがカソードやビーム形成電極に衝突したとしても、そ
の数とエネルギーは比較的小さなものである。最大の損
害をもたらすのはカソードの正イオン損害である。

後方散乱電子エネルギーの熱的消滅を扱う手法およびエ
ミツ々−の局部的圧イオン保護などは本発明の予期せぬ
利得である。

ダイオード電圧は望むまま変化させられること、また供
給電力は電圧によって直接的に２．５乗（２，５ｐｏｗ
ｅｒ）　　まで変化することは明らかである。

その上限は高電圧によるアークの発生、またはターゲッ
トの蒸発／溶解降伏である。

いくつかの設置においては、第１図および第２図におけ
る穴あきプレート４６を、カソード面４２．４４の視軸
からフォーカススポット１３を隠すように、アノーＰプ
レーン１２中または近くに加えることが望ましい。第１
図に見られるように、穴あきプレート４６は中心開口部
４７を有しており、開口の半径は最大限界と最小限界の
間にあるよう決められる。最大限界は、エミッター先端
ＡからフォーカルスポットＢの末端部を結ぶ線によって
規定される。最小限界は電子ビームの下側エン４０−ゾ
Ｃによって規定される。

この穴あきプレート４６は、例えば平板、皿状板、他の
ような、あらゆる適切な形状にして良い。この受動素子
はターゲットまたはカソードのいずれかからの蒸発によ
る相互汚染を防止するための働きをする。

こうして、本発明は前の部分で記した目的に効果的に合
致する、Ｘ線リトグラフに用いられる新しいまた改善さ
れた電子銃組立を、実際に提供したことは理解されるで
あろう。

本発明のある特定の実施例が説明のためにここで開示さ
れているとはいえ、本明細を十分に調べるならば本発明
に関する当業技術者には、さらに多くの変形が明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビームの通路と電界を示す、電子銃アセン
ブリの垂直断面図であり、 第２図は本発明によって構成された電子銃アセンブリの
拡大した垂直断面図であり、第３図は第２図の電子銃ア
センブリの透視図である。 １０・・・装置軸、１２・・・アノ−Ｐ１１３・・・フ
ォーカルスポット、１４・・・電子放出器組立部、１５
・・・端子、１６・・・グリッド、１８・・・擬似アノ
−１，２０・・・デフレクタ−コーン、２２・・・等電
位面、２４・・・電子軌道、２６・・・絶縁物、２８．
３０・・・ネジ、３２・・・絶縁物、３４．３５・・・
ネジ、３６・・・ショルダー、３８・・・シールド、４
１・・・溝、４２．４４・・・リジン、４６・・・穴あ
きプレート、４７・・・開口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　Ｘ線リトグラフ装置に用いるための電子銃アセ
   ンブリにおいて、電子放出器組立部と、前記電子放出器
   組立部に接近して設けられるビーム形成装置と、前記電
   子放出器組立部に関して空間を隔てて設けられるターゲ
   ットプレーンと、前記電子放出器組立部から放出される
   電子の通路に接近して設けられたデフレクタ−装置と、
   前記デフレクタ−装置および前記電子放出器組立ならび
   に前記ターゲットプレーンに関して空間を隔てて取付ら
   れている擬似アノ−ｒとを有し、前記電子放出器組立部
   は前記擬似アノードと前記ターゲットプレーンとの間に
   挿入されていることを特徴とする電子銃アセンブリ。 ２、前記電子放出器組立部、ビーム形成装置およびデフ
   レクタ−装置の総てが実質的に第１の前もって選択され
   た電圧に維持され、また前記ターゲットプレーンおよび
   擬似アノ−Ｐが実質的に第２の前もって選択された電圧
   に維持されているような、特許請求の範囲第１項記載の
   電子銃アセンブリ。 ３、　ターゲットプレーンからの電子後方散乱と蒸発を
   防ぐために前記デフレクタ−装置に接近して取付られた
   円形膜状シールｒ装置をさらに含むような、特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の′電子銃アセンブリ。 ４、　フォーカススポットを電子放出器組立部の視軸か
   ら隠すためにターゲットプレーンに接近して設けられた
   環状穴あきプレートをさらに有するような、特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の電子銃アセンブリ。 ５、　　Ｘ線リトグラフに用いるための電子銃アセンブ
   リにおいて、装置軸に垂直に、また実質的に装置軸上に
   その中心を持つように設けられている環状電子放出器組
   立部と、サン１インチ状に前記電子放出器組立部を取り
   囲み、さらに装置軸に垂直に、また実質的に装置軸上に
   その中心を持つ環状ビーム形成プレート装置と、装置軸
   に垂直でしかも前記電子放出器組立部に関して装置軸方
   向に空間を隔てているターゲットプレーンと、装置軸上
   にその軸を有しまたその壁は前記ターゲットプレーンか
   ら離れる方向で外側にテーノξ−している７”７Ｌ／ク
   ターコーンとを有し、前記デフレクタ−コーンの下端は
   実質的に前記電子放出器組立部の中心に接近しており、
   前記電子放出器組立部は前記デフレクタ−コーンから半
   径方向に外側に隔てられており、さらにまた装置軸に垂
   直な、また実質的に装置軸上にその中心を持つ環状擬似
   アノ−ｒを有し、前記擬似アノ−ｒは前記デフレクタ−
   コーンに関して半径方向に外側に設けられており、また
   前記電子放出器組立部に関して装置軸に沿ってターゲッ
   トプレーンから離れる方向に空間を隔てられていること
   を特徴とする、電子銃アセンブリ。 ６、電気的絶縁装置が、前記デフレクタ−コーンと前記
   擬似アメ−１との間に、それらを１方を他方に固定的に
   接続するために挿入されているような、特許請求の範囲
   第５項記載の電子銃アセンブリ。 ７、電気的絶縁装置が、前記擬似アノ−ｒおよび前記電
   子放出器組立部さらに環状ビーム形成プレート装置との
   間に、それらを１方を他方に固定的に接続するために挿
   入されているような、特許請求の範囲第５項または第６
   項記載の電子銃アセンブリ。 ６、前記電子放出器組立部、ビーム形成プレート装置お
   よびデフレクタ−コーンの総てが実質的に第１の前もっ
   て選択された電圧に維持され、また前記ターゲットプレ
   ーンと擬似アノードとが実質的に第２の前もって選択さ
   れた電圧に維持されているような、特許請求の範囲第５
   項記載の電子銃アセンブリ。 ９、前記第２の前もって選択された電圧が大地電位であ
   るような、特許請求の範囲第８項記載の電子銃アセンブ
   リ。 １０、　　前記第１の前もって選択された屯田と前記第
   ２の前もって選択された電圧との差異が約１０ＫＶであ
   るような、特許請求の範囲第８項記載の電子銃アセンブ
   リ。 １１、　　前記７’フレクターコーンに内部的ショルダ
   ーが形成され、円形膜シールドがターゲットプレーンか
   らの電子後方散乱と蒸発とを防ぐために前記ショルダー
   上に取付られているような、特許請求の範囲第５項記載
   の電子銃アセンブリ。 １２、　　さらに、電子放出器組立部の視軸からフォー
   カススポットを隠すように、前記ターゲットプレーンに
   接近して設けられた環状穴あきプレートを含むような、
   特許請求の範囲第５項、第６項、第１１項いずれかに記
   載の電子銃アセンブリ。