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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Elektronenquellenmodule, die für: die Verwendung in elektronischen
Einrichtungen anpaßbar
sind, und insbesondere mehrschichtige Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
sowie Anwendungseinrichtungen, bei denen diese verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch dreischichtige Metall-Isolator-Metall-(MIM)- oder
dreischichtige Metall-Isolator-Halbleiter(MIS)-Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
und ihre Anwendungseinrichtungen, einschließlich eines Anzeigegeräts und eines
Elektronenstrahl-(EB)-Lithographiegeräts, ist jedoch nicht auf diese
beschränkt.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Herkömmlicherweise weisen Dünnfilm-Elektronenemissionsmodule
eine Dreischichtstruktur in der Art der MIM- oder der MIS-Struktur
auf, welche aus einem Laminat dreier Dünnfilme besteht, nämlich einer
oberen Elektrode, einer zwischenstehenden oder "mittleren" Isolierschicht und einer unteren Elektrode
oder "Basiselektrode". Beim Anlegen eines
externen Potentials zwischen der oberen Elektrode und der Basiselektrode,
wobei die obere Elektrode eine positive Polarität aufweist, emittieren diese
MIM- und MIS-Elektronenemissionsvorrichtungen Elektronen von der
Oberfläche
der oberen Elektrode in ein Vakuum oder setzen sie in ein Vakuum
frei. Bis heute wurden verschiedene Typen von Elektronenemissionsvorrichtungen
vorgeschlagen, welche jene vom MIM-Typ, wobei ein Metall für die obere
Elektrode und die Basiselektrode verwendet wird, und jene vom MIS-Typ,
wobei ein Halbleiter für
wenigstens eine dieser Elektroden verwendet wird, einschließen. Eine typische
MIM-Elektronenemissionsvorrichtung ist beispielsweise in der veröffentlichten
ungeprüften
japanischen Patentanmeldung (PUJPA) 7-65710 offenbart.
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Grundsätzlich arbeiten Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
folgendermaßen:
Beim Anlegen einer Treiberspannung zwischen die obere Elektrode
und die Basiselektrode, während
potentiell ein elektrisches Feld innerhalb einer isolierenden oder
dielektrischen Schicht, die dazwischen angeordnet ist, auf 1 bis 10
Megavolt je Zentimeter (MV/cm) oder einen größeren Wert gelegt wird, werden
Elektronen, welche sich in der Nähe
des Fermi-Niveaus in der Basiselektrode befinden, potentiell aktiviert,
so daß sie
durch den Tunneleffekt einen Wall durchdringen und in das Leitungsband
der dielektrischen Schicht injiziert werden, woraufhin diese Elektronen
beschleunigt werden, so daß sie
weiter in das Leitungsband der oberen Elektrode injiziert werden
und sich als die sogenannten "heißen" Elektronen verhalten.
Von diesen heißen
Elektronen werden bestimmte, deren Energie die Austrittsarbeit ϕ der
oberen Elektrode überschreitet,
in das Vakuum abgegeben und emittiert. Beispielsweise wurde eine
Elektronenemission auf der Grundlage des vorstehenden Prinzips in einer
dreischichtigen laminierten Elektrodenstruktur aus Au-Al2O3-Al beobachtet.
Dieser Typ einer Elektronenemissionsvorrichtung bietet natürliche Vorteile
hinsichtlich der Leistungsfähigkeit
und der Zuverlässigkeit.
Ein Vorteil besteht darin, daß die
Elektronenemissionseigenschaften selbst dann im wesentlichen konstant
gehalten werden, wenn sich die Austrittsarbeit ϕ infolge
des Auftretens von Verunreinigungen an der Oberfläche der oberen
Elektrode ändert,
welche beispielsweise durch Absorption von Umgebungsgas in dieser
hervorgerufen werden. Hierdurch werden sie erwartungsgemäß zu einer
der hochentwickelten Elektronenemissionsvorrichtungen, welche bei
mehreren Anwendungen immer wichtiger werden.
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Leider tritt bei den Elektronenemissionsvorrichtungen
aus dem Stand der Technik ein ernstes Problem auf, das darin besteht,
daß, weil
es erforderlich ist, an die dielektrische Schicht ein verhältnismäßig starkes elektrisches
Feld anzulegen, dessen Intensität
einen hohen Wert von 1 bis 10 MV/cm aufweist, möglicherweise eine Beeinträchtigung
der dielektrischen Schicht auftritt, welche zu dem sogenannten "Formungsphänomen" führt, wie
beispielsweise in PUJPA 7-226146
dargelegt ist, woraus sich wiederum der Nachteil ergibt, daß in dem
sich ergebenden Fluß emittierter
Elektronen oder dem "Elektronenstrom" Rauschen und Rauschmischungen
auftreten, während
gleichzeitig elektrische Fehler oder Durchbrüche hervorgerufen werden, welche
im schlimmsten Fall zum Zerstören
von Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
führen
können.
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Der hier verwendete Begriff "isolierende oder
dielektrische Schicht" schließt Halbleiter
ein, falls ihr spezifischer Widerstand hoch genug ist, um dem hohen
elektrischen Feld standzuhalten. Ein Beispiel solcher Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
besteht aus Silicium für
die Basiselektrode, porösem
Silicium für den
Isolator und Metall für
die obere Elektrode, wie in Japanese Journal of Applied Physics,
Band 34, Teil 2, Nr. 6A, S. L705–L707 (1995) beschrieben ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht daher darin, eine neue und verbesserte mehrschichtige Struktur
bereitzustellen, die für
eine Verwendung als ein Basislaminat in Elektronenemissionsquellenmodulen
anpaßbar
ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Elektronenquellenvorrichtung und ein Gerät, bei dem
diese verwendet wird, bereitzustellen, wobei die im Stand der Technik
auftretenden Probleme vermieden werden können.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine verbesserte Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
bereit zustellen, die in der Lage ist, eine Beeinträchtigung
der darin verwendeten Isolierschicht sowie der diese einsetzenden
elektronischen Anwendungsgeräte
zu unterdrücken
oder zu beseitigen.
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Die vorstehenden Aufgaben können durch
die Grundgedanken der in Anspruch 1 definierten vorliegenden Erfindung
gelöst
werden, indem eine spezifische mehrschichtige Dünnfilmstruktur bereitgestellt
wird, die eine obere und eine untere Elektrode aufweist, wobei dazwischen
eine isolierende oder dielektrische Schicht angeordnet ist, während die
obere Elektrode aus einem Laminat aus drei Schichten, nämlich in
dieser Reihenfolge einer Oberflächenschicht,
einer Zwischenschicht oder "mittleren" Schicht und einer
Grenzflächenschicht
besteht. Es ist sehr wichtig, daß die mittlere Schicht aus
einem gewählten
Material besteht, dessen Sublimationsenthalpie größer ist
als bei der Oberflächenschicht,
jedoch kleiner ist als bei der Grenzflächenschicht.
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Wenn der spezifische elektrische
Widerstand der oberen Elektrode ausreichend niedrig bleibt, ist
die Oberflächenschicht
nicht immer erforderlich, und die obere Elektrode kann in diesen
Fällen
eine Zweischicht- oder Doppelschichtstruktur sein, die im wesentlichen
aus der Grenzflächenschicht
und der mittleren Schicht besteht. Der hier verwendete Begriff "ausreichend niedrig" kann einen bestimmten
Grad des spezifischen Widerstands bezeichnen, der abhängig von
mehreren Entwurfsanforderungen hinsichtlich der Vorrichtungsstruktur
von Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen,
der gewünschten
Emissionsstromdichte, der Flächengleichmäßigkeit
der Elektronenemission und dergleichen bestimmbar ist. Es ist insbesondere
zulässig,
daß der Wert
des elektrischen Widerstands der oberen Elektrode bei einer Verringerung
seiner Nettofläche
oder bei einer Verringerung der Emissionsstromdichte bei Bedarf
erhöht
wird. Alternativ kann in Situationen, in denen die Flächengleichmäßigkeit
des Emissionsstroms bei den Entwurfsanforderungen nicht so entscheidend
ist, in gewissem Maße
eine leichte Erhöhung
des spezifischen Widerstands der oberen Elektrode zugelassen werden.
In diesen Fällen
wird der spezifische Widerstand der oberen Elektrode als "ausreichend niedrig" angesehen, ohne
daß die
darauf ausgebildete Oberflächenschicht
eingesetzt werden müßte.
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Vorzugsweise kann die Zwischenschicht
aus Platin (Pt) bestehen, weil es schon an sich zu einem erforderlichen
gleichmäßigen Dünnfilm geformt
werden kann.
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Ein erheblicher Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß eine
verbesserte Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
vom MIM- oder MIS-Typ erreicht werden kann, die von dem Risiko des
Auftretens einer Beeinträchtigung,
wenn sie langzeitlich verwendet wird, frei ist. Dies liegt daran,
daß die
obere Elektrode spezifisch aus einem dreischichtigen Laminat von
Dünnfilmen
einschließlich
der Grenzflächenschicht,
der mittleren Schicht und der Oberflächenschicht aufgebaut ist,
wobei die mittlere Schicht eine Sublimationsenthalpie aufweist,
die größer ist
als diejenige der Oberflächenschicht,
jedoch kleiner als diejenige der Grenzflächenschicht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß in
jedem Fall infolge der Optimierung der Dicke der Grenzflächenschicht
eine erhöhte
Emissionsstromdichte bei einer erhöhten Zuverlässigkeit und Stabilität erhalten
werden kann.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß in
Fällen,
in denen die Entwurfsanforderungen hinsichtlich des Beibehaltens
der erhöhten
Leitfähigkeit
der oberen Elektrode nicht so streng sind, die obere Elektrode nur
zwei Schichten aufweisen darf, nämlich
die Grenzflächenschicht
und die mittlere Schicht, wobei die Oberflächenschicht nicht verwendet
wird. Hierbei besteht die mittlere Schicht aus Pt, während die
Grenzflächenschicht
aus einem gewählten
Material besteht, dessen Sublimationsenthalpie größer als
diejenige von Pt ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß die
so angeordnete Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung für eine Verwendung
beim Bilden mehrerer Typen hochentwickelter elektronischer Geräte, einschließlich hochauflösender Anzeigefelder
verringerter Dicke, wodurch verbesserte Beleuchtungseigenschaften
erhalten werden, während
gleichzeitig die Lebensdauer vergrößert wird, und eines EB-Lithographiegeräts, wodurch
eine Arbeitsgeschwindigkeit erreicht wird und die Lebensdauer vergrößert wird,
anpaßbar
ist, wobei sie jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden eingehenderen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die anhand der anliegenden Zeichnung erläutert werden,
verständlich
werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung zur Erklärung des Arbeitsprinzips einer
Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung.
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2 ist
eine Graphik, in der die Beziehung der Elektronenemissionswirksamkeit
der Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
in Abhängigkeit
von der Treiberspannung dargestellt ist, welche die Abhängigkeit der
vorgenannten von den Materialien der oberen Elektrode zeigt.
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3A zeigt
einen Querschnitt einer MIM-Elektronenemissionsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, und 3B zeigt
eine Draufsicht der Elektronenemissionsvorrichtung.
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4 ist
eine als Beispiel dienende Wellenform eines an die in den 3A und 3B dargestellte Elektronenemissionsvorrichtung
angelegten Treiberspannungssignals.
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5 ist
eine Graphik, in der die Stabilität des Emissionsstroms in der
MIM-Elektronenemissionsvorrichtung aus den 3A–3B dargestellt ist.
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6A zeigt
eine Schnittansicht einer MIM-Elektronenemissionsvorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, und 3B zeigt
eine Draufsicht von dieser.
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7 zeigt
im Querschnitt eine MIM-Elektronenemissionsvorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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8 zeigt
eine Schnittansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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9 zeigt
eine Planare Struktur der in 8 dargestellten
Anzeigevorrichtung.
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10 ist
ein Schaltplan der in der in 8 dargestellten
Anzeigevorrichtung eingesetzten elektrischen Treiberschaltungsanordnung.
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11 ist
eine Darstellung eines Zeitablaufdiagramms, in dem die Impulsfolge
von Treiberspannungssignalen für
den Betrieb der Anzeigevorrichtung aus den 8–10 dargestellt ist.
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Die 12A und 12B zeigen jeweils eine Schnittansicht
einer Anzeigevorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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13 ist
eine Draufsicht der Anzeigevorrichtung aus den 12A–12B zur Darstellung der Leuchtstoffebenenposition,
und 14 zeigt eine andere
Draufsicht von dieser.
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Die 15A bis 15G zeigen einige der wesentlichen
Schritte bei der Herstellung einer Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
für die
Verwendung in der Anzeigevorrichtung aus den 12A bis 14.
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16 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines EB-Lithographiegeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
eine typische Dünnfilm-Elektronenemissionsquellen-Vorrichtung
als ein Modell zum Analysieren ihres Funktionsprinzips nur zu Erklärungszwecken
dargestellt. Wie vorstehend im einleitenden Teil der Beschreibung
erwähnt
wurde, weist die Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
eine mehrschichtige Struktur auf, die typischerweise aus einer oberen
Elektrode 11 und einer unteren Elektrode 13 mit
einer dazwischen angeordneten isolierenden oder dielektrischen Schicht 12 besteht.
Die obere Elektrode 11 und die untere Elektrode 13 sind
elektrisch mit einer zugeordneten Gleichstrom-(DC)-Spannungsquelleneinheit 20 gekoppelt,
um davon eine Treiberspannung zu empfangen. Beim Legen einer solchen
Treiberspannung zwischen die obere Elektrode 11 und die
untere Elektrode 13, während
das elektrische Feld innerhalb der dielektrischen Schicht 12 auf
einen Wert von mehr als 1 bis 10 MV/cm gelegt ist, versuchen Elektronen,
die sich in der Nähe
oder um das Fermi-Niveau in der unteren Elektrode 13 befinden,
durch den Tunneleffekt durch einen Potentialwall hindurchzutreten,
woraufhin sie durch Injektion in das Leitungsband der dielektrischen
Schicht 12 fließen,
und diese Elektronen werden daraufhin zur weiteren Injektion in
das Leitungsband der oberen Elektrode 11 beschleunigt,
die als eine Aufnahme sogenannter "heißer" Elektronen wirkt.
Diese heißen
Elektronen können
spezifische Elektronen einschließen, deren Energie größer ist
als die Arbeitsfunktion ϕ der oberen Elektrode 11,
und falls dies der Fall ist, werden diese "aktiven" heißen Elektronen nach außen in ein
Vakuum, das in 1 mit einer
Bezugszahl 10 bezeichnet ist, abgegeben oder freigesetzt.
Hierbei kann die Wirksamkeit des Fließens emittierter Elektronen
oder die "Stromwirksamkeit", also die Elektronenemissionswirksamkeit,
durch das Verhältnis
zwischen einem Diodenstrom Id, der von der unteren Elektrode 13 in
die obere Elektrode 11 fließt, und einem Emissionsstrom
Ie, der ein Strom ist, der tatsächlich
in ein Vakuum 10 abgegeben wird, bestimmt werden, wobei
die Wirksamkeit Ie/Id von 10–3 bis 10–5 reichen
kann.
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Es sei auf 3 verwiesen, worin eine Schnittansicht
einer Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist, welche die obere Elektrode 11 mit
einer dreischichtigen Struktur einer Grenzflächenschicht 16, einer
Zwischenschicht oder "mittleren" Schicht 17 und
einer Oberflächenschicht 18 aufweist.
Wie dargestellt ist, besteht ein kennzeichnendes Merkmal der Elektronenemissionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
darin, daß die
obere Elektrode 11 durch Laminieren dreier Schichten aufgebaut
ist, nämlich
der Grenzflächenschicht 16,
der mittleren Schicht 17 und der Oberflächenschicht 18, die
in dieser Reihenfolge nacheinander auf oder über die darunterliegende dielektrische
Schicht 12 geschichtet sind.
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Die Grenzflächenschicht 16 wird
nachfolgend zuerst in Zusammenhang mit der Darstellung in den 3A und 3B beschrieben. Bei der dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung besteht die Grenzflächenschicht 16 aus
einem spezifisch gewählten
Material mit einer erhöhten
Sublimationsenthalpie ΔHs.
Der Grund für
diese Auswahl eines Materials mit einem hohen ΔHs-Wert ist der folgende:
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Wie einem Fachmann auf dem Gebiet
der Halbleiter leicht verständlich
sein wird, könnte
angenommen werden, daß der
Mechanismus für
das- Auftreten einer Beeinträchtigung
der dielektrischen Schicht 12 beim Anlegen eines starken
elektrischen Felds an diese auf der "Elektromigration des Typs, bei dem die
die Elektrode bildenden Atome infolge des elektrischen Felds versuchen,
in dielektrische Schichten zu wandern oder sich zu bewegen", beruht. Dieser
Mechanismus für
das Auftreten einer Elektromigration kann als ein Modell behandelt
werden, so daß beim
Anlegen einer positiven Spannung an die obere Elektrode 11 Atome,
die diese bilden, durch ein infolge einer Vorspannung erzeugtes
elektrisches Feld gezwungen werden, zu sublimieren, wodurch isolierte
Atome oder ein isolierter Atomzustand herbeigeführt wird, und sie können dann
durch das elektrische Feld innerhalb der dielektrischen Schicht 12 ionisiert
werden, wodurch ermöglicht
wird, daß sich
die sich ergebenden Ionen infolge dieses vorhandenen elektrischen
Felds bewegen oder wandern.
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Je größer dementsprechend die Energie
ist, die die die obere Elektrode bildenden Atome benötigen, um
zu sublimieren (d. h. die Sublimationsenthalpie ΔHs), desto geringer ist die
Wahrscheinlichkeit, daß eine Beeinträchtigung
der dielektrischen Schicht 12 auftritt. Dies ist der Grund
dafür,
daß für die Grenzflächenschicht 16 der
oberen Elektrode 11 sorgfältig ausgewählte Materialien mit einer
erhöhten
Sublimationsenthalpie ΔHs
eingesetzt werden.
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Wie später in Zusammenhang mit 5 vollständiger beschrieben wird, haben
unsere Experimente praktisch gezeigt, daß in einem Fall, in dem mehrere
MIM-Elektronenemissionsvorrichtungen gemessen werden, bei denen
für die
obere Elektrode 11 verschiedene Materialarten verwendet
werden, die Betriebsstabilität bei
einer Erhöhung
der Sublimationsenthalpie ΔHs
des in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 12 stehenden Materials
erhöht
wird.
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Zusätzlich wurde dieser Elektromigrationserzeugungsmechanismus
in näheren
Einzelheiten beispielsweise in Journal of Electrochemical Society,
Band 133, Nr. 6, S. 1242–1246
erörtert.
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Der Aufbau der mittleren Schicht 17 ist
der Folgende: Im allgemeinen bleibt die Grenzflächenschicht 16 nicht
mehr als ein zusammenhängender
Film bestehen, wenn ihre Dicke kleiner oder gleich 3 Nanometer (nm)
ist, und sie neigt dann dazu, während
der Kristallisation in Form von Inseln zu wachsen. Die Grenzflächenschicht 16 versucht
prinzipiell, mögliche
Zwischenräume
zwischen diesen Inseln aufzufüllen
oder zu begraben, wodurch verhindert wird, daß die Oberflächenschicht 18 in
Kontakt mit der dielektrischen Schicht 12 gebracht wird.
Genauer gesagt, versuchen in Situationen, in denen die Oberflächenschicht 18,
die aus Gold (Au) oder Äquivalenten
davon besteht, direkt, ohne die dazwischen liegende Mittelschicht 17 auf
die Grenzflächenschicht 16 laminiert
ist, Au-Atome oder
Ionen mit kleinerer Sublimationsenthalpie ΔHs durch Zwischenräume zwischen
Filminseln in die dielektrische Schicht 12 herauszudiffundieren,
wodurch eine Beeinträchtigung
der Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
hervorgerufen wird. Zum Beseitigen dieser Ausdiffusion ist die Mittelschicht 17 spezifisch
bereitgestellt, welche eine höhere
Sublimationsenthalpie ΔHs
aufweist als die Oberflächenschicht 18.
Die nachstehende Tabelle 1 ist angegeben, um die Sublimationsenthalpie ΔHs und den spezifischen
elektrischen Widerstand sowie andere relevante Materialeigenschaftswerte
für verschiedene
Metallarten darzustellen.
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Wie der vorstehenden Tabelle 1 entnommen
werden kann, weisen Materialien mit einer hohen Sublimationsenthalpie ΔHs gewöhnlich einen
verhältnismäßig hohen
spezifischen elektrischen Widerstand auf.
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Es sei auf 2 verwiesen. In dieser Graphik sind bestimmte
experimentelle Ergebnisse dargestellt, welche die Beziehung zwischen
der Elektronenemissionswirksamkeit (Stromemissionswirksamkeit) Ie/Id
in Abhängigkeit
von einer Treiberspannung in der Elektronenemissionsvorrichtung
gemäß der erläuterten
Ausführungsform
zeigen, wobei die obere Elektrode 11 verwendet wird, die
aus einem Laminat der Grenzflächenschicht 16 mit
einer Dicke von 3 nm und der Au-Oberflächenschicht 18 mit
einer Dicke von 6 nm besteht. In dieser Graphik ist als ein Vergleichsbeispiel
die gleiche Beziehung auch für
eine Elektronenemissionsvorrichtung dargestellt, deren obere Elektrode
aus einem Au-Film mit einer Dicke von lediglich 9 nm besteht. Die Grenzflächenschicht 16 jeder
Probe kann hierbei aus Wolfram (W), Iridium (Ir) oder Platin (Pt)
bestehen. Die dielektrische Schicht 12 weist eine Dicke
von 5,5 nm auf. Die dielektrische Schicht 12 und die obere
Elektrode 11 bleiben bei allen betrachteten Proben in der
Dicke konstant, wodurch gewährleistet
wird, daß mögliche Differenzen
in der Elektronenemissionswirksamkeit zwischen Proben erfolgreich
die Transmissionsdifferenz heißer
Elektronen zwischen jeweiligen Filmen reflektieren, die jeweils
in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 12, also W-,
Ir-, Pt- und Au-Filmen mit einer Dicke von 3 nm, stehen. Beim Anlegen
einer Treiberspannung von 6,5 Volt (V) war die Elektronenemissionswirksamkeit
Ie/Id derart, daß Au
(9 nm) ein Maximalwert von 0,3% aufwies, Pt (3 nm) – Au (6
nm) 0,1% betrug, Ir (3 nm) – Au
(6 nm) 0,035 betrug und W (3 nm) – Au (6 nm) 0,0055 betrug.
Dies zeigt, daß die
Elektronenemissionswirksamkeit Ie/Id bei einer Verringerung der
Gruppennummer von Metallen im Periodensystem der Elemente prozentual
abnimmt. Diese Tendenz ergibt sich daraus, daß der Transmissionsgrad heißer Elektronen
in bezug auf die obere Elektrode der Elektronenemissionsvorrichtung durch
Elektronen-Elektronen-Streuung bestimmt ist, die innerhalb von Metallen
auftritt. Wegen des Energieerhaltungssatzes nimmt der Querschnitt
der Elektronen-Elektronen-Streuung mit der Zustandsdichte der oberen Elektrode
zu. Wenn die kinetische Energie der heißen Elektronen insbesondere
Eo ist (in bezug auf das Fermi-Niveau der oberen Elektrode gemessen),
ist der Streuquerschnitt durch die Dichte der Zustände im Energiebereich
von –E0 bis E0 bestimmt.
Die Zustandsdichte in der Umgebung des Fermi-Niveaus ist hauptsächlich dadurch
bestimmt, wie die d-Orbitale, die in der Energie lokalisiert sind,
in dem Metall belegt sind, so daß sie von der Elektronenkonfiguration
des Metalls abhängt.
Die Zustandsdichte in der Nähe
des Fermi-Niveaus und demgemäß der Streuquerschnitt ändern sich
in aufsteigender Reihenfolge, so daß im Periodensystem gilt: Gruppen
1b und 2b < Gruppe
8 < Gruppe 7a < Gruppen 6a, 5a,
4a und 3a. Typischerweise gehören
bestimmte Metalle mit einer hohen Sublimationsenthalpie ΔHs zu den Übergangsmetallen,
die die Gruppen 3a bis 8 umspannen, deren Elektronenemissionswirksamkeit
Ie/Id kleiner bleibt als diejenige der Metalle der Gruppe 1b, wie
Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu) und dergleichen. Die als Beispiel
dienende Elektronenemissionsvorrichtung gemäß der Erfindung hat eine spezifische
Filmlaminationsstruktur, wobei diese mittlere Schicht zwischen die
obere und die untere Elektrodenschicht gelegt ist.
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Eine Möglichkeit zum Erhalten eines
hohen Emissionsstroms Ie besteht darin, die Grenzflächenschicht 16 dünner zu
machen. Der Transmissionsgrad heißer Elektronen innerhalb metallischer
Dünnfilme kann
durch exp(–d/λ) dargestellt
werden, wobei d die Dicke eines Metalldünnfilms ist und λ die mittlere
freie Weglänge
heißer
Elektronen ist. Falls dabei die Dicke der erwähnten Grenzflächenschicht 16 verringert
wird, so daß sie
beispielsweise 1 nm mißt,
kann der Transmissionsgrad der sich ergebenden heißen Elektronen
auf das in etwa Sieben- bis Achtfache erhöht werden. Wenn daher die Ir(1
nm)-Au(6 nm)-Stapelstruktur für
die obere Elektrode
11 statt der Ir(3 nm)-Au(6 nm)-Stapelstruktur
eingesetzt wird, welche bei der Struktur aus 2 verwendet wurde, liegt die sich ergebende
Elektronenemissionswirksamkeit Ie/Id zwischen 0,2 und 0,25%, welche
im wesentlichen derjenigen des Au-Metalls (9 nm) gleicht. Alternativ
kann Ie/Id bei Verwendung einer W(1 nm)-Au(6 nm)-Legierung auf bis
zu 0,035 bis 0,04% ansteigen. Offensichtlich ist die Elektronenemissionswirksamkeit
Ie/Id umso größer, je
kleiner die Dicke d des Metalldünnfilms
ist. Auf diese Weise kann das Problem der Elektronenemissionswirksamkeit
Ie/Id selbst in Fällen,
in denen Metallfilme mit einer verhältnismäßig hohen Sublimationsenthalpie ΔHs, wie Ir,
W oder dergleichen, verwendet werden, erfolgreich vermieden werden,
indem die Filmdicke d verringert wird. Wenngleich die Grenzflächenschicht 16 in
diesen Fällen dazu
neigt, zu Inseln zu wachsen, tritt infolge des Vorhandenseins der
mittleren Schicht 17 zwischen der oberen Elektrode 11 und
der unteren Elektrode 13, wie am besten in 3A dargestellt ist, in der sich ergebenden Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
auf keinen Fall eine Beeinträchtigung
auf.
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Es sei hier bemerkt, daß Pt für die mittlere
Schicht bevorzugter ist, wobei dieses in dem Experiment aus 2 für die mittlere Schicht 17 eingesetzt
wurde. Wie aus 2 leicht
ersichtlich ist, ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer
Streuung heißer
Elektronen bei Pt geringer als bei Mo und Ir. Weiterhin liegt es
in der Natur von Pt, daß es
gewöhnlich
gleichmäßig wächst, selbst
wenn seine Dicke erheblich verringert ist, und dies dient folglich
vorteilhaft dazu, zu verhindern, daß das Material der Oberflächenschicht
versehentlich in Kontakt mit der darunterliegenden dielektrischen
Schicht 12 gebracht wird, weil das Pt zwischen oder in
Zwischenräumen
der inselartig gewachsenen Grenzflächenschicht 16 vorhanden
ist.
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Die Beschreibung wird nun auf bestimmte
Fälle gerichtet,
in denen es nicht erforderlich ist, die Oberflächenschicht 18 zu
bilden. Beispielsweise sei der Fall betrachtet, in dem eine Schicht
zum Definieren elektrischer Leiterdrähte zur ausschließlichen
Verwendung als Versorgungsleitungen (d. h. Busleitungen) so angeordnet
ist, daß sie
in physikalischem Kontakt mit der oberen Elektrode 11 steht,
um sie mit der erforderlichen Versorgungsspannung zu versorgen,
wodurch die technischen Anforderungen hinsichtlich des spezifischen elektrischen
Widerstands für
die obere Elektrode 11 abgeschwächt oder aufgeweicht werden.
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Es sei bemerkt, daß eine bekannte
Zweischichtstruktur für
die obere Elektrode beispielsweise in PUJPA 2-306520 offenbart ist,
wobei zwei Schichten nacheinander auf die dielektrische Schicht 12 laminiert
sind, wobei die erste Schicht aus einem negativ ionisierbaren Material,
wie Aluminium (Al), Cadmium (Cd), Blei (Pb) oder dergleichen besteht
und die zweite Schicht aus einem gegen mikroelektronische Herstellungsprozesse chemisch
stabilen Material, wie Silber (Ag), Molybdän (Mo), Tantal (Ta), Chrom
(Cr) und Gold (Au), besteht. Leider tritt bei diesem Verfahren aus
dem Stand der Technik das Problem auf, daß das zur Bildung der ersten Schicht
ausgewählte
Material eine kleinere Sublimationsenthalpie ΔHs, wie 78,7 Kilokalorien (kcal)
für Al,
26,7 kcal für
Cd und 46,78 kcal für
Pb, erhält,
und daß,
was schwerwiegender ist, das vorstehend erwähnte Material sogar eine noch
kleinere Sublimationsenthalpie als Au (88 kcal) aufweist, welches
eines der Materialien ist, die bevorzugt für die zweite Schicht eingesetzt
werden, und dennoch das repräsentative
Material zur bevorzugten Verwendung für die Oberflächenschicht 18 gemäß der erläuterten
Ausführungsform
der Erfindung ist. Hierdurch kann die vorliegende Erfindung in Hinblick
auf das prinzipielle Konzept patentierbar vom vorstehend erwähnten Stand
der Technik abgesetzt werden.
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Es sollte beachtet werden, daß die Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
für eine
Verwendung bei verschiedenen Typen elektronischer Anwendungen einschließlich eines
hochauflösenden
Anzeigegeräts
mit verringerter Dicke, eines Elektronenstrahl-(EB)-Photolithographiegeräts und anderer
Geräte,
weitverbreitet anwendbar ist. Weil in Hinblick auf ein solches Anwendungsgerät oder eine
solche Einrichtung die Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
in der Lage ist, stabil einen Elektronenfluß oder einen Strom hoher Dichte zu
emittieren, während
gleichzeitig das Erreichen einer Anordnung von Zeilen und Spalten
von Elektronenemissionsvorrichtungen ermöglicht wird, können eine
lange Lebensdauer und eine hohe Leuchtkraft sowohl für das Anzeigegerät als auch
für ein
EB-Lithographiegerät
erreicht werden.
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Ein Beispiel besteht darin, daß das Gerät, das die
Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
anwendet, unter Verwendung eines Substrats angeordnet wird, auf
dem sich eine zweidimensionale (2D) oder flächenförmige Anordnung von Elektronenemissionsvorrichtungen
befindet, wobei dieses Substrat mit einer Flächenplatte (nachstehend als "Frontplatte" bezeichnet), auf
deren Oberfläche
Leuchtstoffe aufgebracht sind, laminiert wird, während die sich ergebende Laminatstruktur
in eine Vakuumumgebung gedichtet eingebracht wird.
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Ein anderes Beispiel besteht darin,
daß die
Anwendung der Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung in
Gestalt einer EB-Lithographieeinrichtung ein dreischichtiges strukturiertes
Dünnfilm-Elektronenemissionsmodul
als Elektronenquelle und eine diesem wirkungsmäßig zugeordnete Elektronenlinse
aufweist. In diesem Fall kann das Elektronenemissionsmodul ein Substrat
aufweisen, das eine Oberfläche
aufweist, auf der mehrere Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
in einer zweidimensionalen oder flächenförmigen Matrixform angeordnet
sind, wodurch die Möglichkeit
einer gleichzeitigen Übertragung
eines vorgesehenen Musters einer integrierten Schaltung (IC) auf
einen Zielwafer geboten ist.
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Es werden nun mehrere Ausführungsformen
der Erfindung vollständig
mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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In den 3A und 3B ist ein Hauptteil einer
Dünnfilm-Elektronenquelle
dargestellt, die nachstehend als die "Elektronenemissionsvorrichtung" bezeichnet wird. 3B zeigt eine Draufsicht
der Elektronenemissionsvorrichtung, während 3A einen entsprechenden Querschnitt von
dieser entlang einer Linie A-B in 3B zeigt.
Die Elektronenemissionsvorrichtung weist ein isolierendes Substrat 14 auf,
das aus Glas oder dergleichen besteht. Das Glassubstrat 14 hat
eine Oberfläche,
auf der ein leitender Film 13, der aus Aluminium (Al) bestehen
kann, mit einer vorgegebenen Dicke von beispielsweise 100 nm ausgebildet
ist. Dieser Al-Film wirkt als eine untere Elektrode oder "Basiselektrode". Hierbei können Hochfrequenz-(HF)-Magnetronsputtertechniken
zur Bildung des Al-Basiselektrodenfilms 13 eingesetzt werden.
Der Al-Film 13 wird dann auf seiner freiliegenden Oberfläche einer
anodischen Oxidations- oder Eloxierbehandlung unterzogen, wodurch
darauf eine isolierende oder dielektrische Schicht 12 mit
einer Dicke von 5,5 nm gebildet wird. Der Eloxierstrom für dieses
Eloxieren ist in seiner Größe beschränkt, wodurch
ermöglicht
wird, daß eine
hohe Filmqualität
für den dielektrischen
Film 12 erhalten bleibt. Daraufhin wird ein ausgewähltes dielektrisches
Material, wie SiO2, Al2O3 oder dergleichen durch HF-Magnetronsputtertechniken
bis zu einer Dicke von 50 nm aufgebracht, um eine Schutzschicht 15 bereitzustellen.
Nachfolgend wird ein anderer Al-Film durch ähnliche Sputtertechniken in
einer Vakuumatmosphäre
kontinuierlich gebildet, wodurch eine obere Elektrode der dreischichtigen
Laminatstruktur bereitgestellt wird. Es werden zu dieser Zeit drei
Filme der Reihe nach gebildet, nämlich
ein Ir-Film mit einer Dicke von 1 nm als eine Grenzflächenschicht 16,
ein Pt-Film mit einer Dicke von 2 nm als eine Zwischenschicht oder "mittlere" Schicht 17 und
ein Au-Film mit einer Dicke von 3 nm als eine Oberflächen schickt 18.
Die sich ergebende dreischichtige Laminatstruktur weist eine Dicke
von insgesamt 6 nm auf. Schließlich wird
eine strukturierte Au-Schicht bereitgestellt, welche ein Busleitungsmuster 32 für die obere
Elektrode 11 bereitstellt.
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Daraufhin wird die sich ergebende
Struktur bei einem gewählten
Vakuumgrad von 10–7 Torr in eine Vakuumkammer
(nicht dargestellt) eingebracht, um eine Impulsspannung an die Basiselektrode 13 anzulegen, wobei
das Potential der Busleitungen 32 der oberen Elektrode
geerdet ist, wodurch die Betriebsstabilität gewährleistet wird. Wie in 4 dargestellt ist, weist
die verwendete Impulsspannung einen Zug von Impulskomponenten negativer
Polarität
in konstanten Intervallen t1 bei einer Wiederholungsperiode T auf,
wobei jede ein auf –9
V gelegtes Potentialniveau von –Vd1
aufweist und ihre Impulsbreite tw auf 64 Mikrosekunden (μs) gelegt ist.
Hierbei kann jedes Intervall t1 zwischen benachbarten Impulsen 16,54
Millisekunden (ms) betragen. Mit anderen Worten wird zuerst eine
pulsierende Spannung von –Vd1
= –9 V
für die
vorgewählte
-Impulsbreite tw = 64 μs
angelegt und daraufhin eine Spannung von Vd2 = 0 V für einen
Zeitraum von 16,54 ms angelegt. Dieser Impulszyklus wird mit einer
Periode T = 16,6 ms wiederholt. Es sei bemerkt, daß der Wert
der Wiederholungsperiode T und derjenige der Impulsbreite tw bei
Bedarf geändert
werden kann, wobei die Periode T beispielsweise von 2 μs bis 1000
ms reichen kann, während
tw = 1 μs
bis 500 ms beträgt.
In dieser Hinsicht wird, wie das vorstehend erwähnte PUJPA 7-226146 lehrt,
die Stabilität
der MIM-Elektronenemissionsvorrichtung weiter verbessert, indem
die Spannung Vd2 modifiziert wird, so daß ihr Potential sicher innerhalb
eines Bereichs von Vd2 = +1 bis +5 Volt abfällt.
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5 ist
eine Graphik, in der ein Ergebnis einer Alterungstestmessung dargestellt
ist, welches die Beziehung zwischen der Spitzen-Emissionsstromdichte
Je der sich ergebenden MIM-Elektronenemissionsvorrichtung gemäß der Erfindung
in Abhängigkeit
von der verstrichenen Zeit zeigt, die in 5 mit "Ir-Pt-Au" bezeichnet ist. Zum Vergleich wurden
auch andere Emissionsproben einem ähnlichen Alterungstest unterzogen, wobei
eine eine zweischichtige laminierte obere Elektrodenstruktur aufweist,
die aus einer 3 nm dicken Pt-Grenzflächenschicht und einer 3 nm
dicken Au-Oberflächenschicht
besteht, welche mit "Pt-Au" bezeichnet ist,
und wobei die andere, die mit "Au" bezeichnet ist,
eine einschichtige obere Elektrodenstruktur aufweist, welche ausschließlich aus
einem 6 nm dicken Au-Film besteht. Für diese drei verschiedenen
MIM-Elektronenemissionsvorrichtungen wurde die angelegte Spannung
auf feste Niveaus gelegt, um zu gewährleisten, daß der Diodenstrom
Id bei ihnen konstant gehalten wird, und es ist gleichzeitig das
an die dielektrische Schicht 12 jeder Probe angelegte elektrische
Feld gleich dem der anderen. Wie ein Fachmann der Graphik aus 5 leicht entnehmen kann,
neigt die Stromdichte Je bei der Au-Einzelschichtstruktur, wenngleich
sie infolge der Signifikanz ihrer Elektronenemissionswirksamkeit
Ie/Id anfänglich
einen hohen Wert Je aufweist, zur zeitlichen Abnahme, und die Elektronenemission
hört nach
Ablauf von 50 Minuten schließlich
auf. Wenngleich bei der Pt-Au-Zweischichtstruktur
die anfängliche
Spitzen-Emissionsstromdichte Je einen hohen Wert von 2 Milliampere
je Quadratzentimeter (mA/cm2) aufweist,
fällt sie
nach Ablauf von in etwa 400 Minuten steil ab. Auf diese Weise weist
die zweischichtige strukturierte obere Pt-Au-Elektrode eine stark
verlängerte
Lebensdauer gegenüber
der einschichtigen oberen Au-Elektrode auf, es ist jedoch, insbesondere
wenn ein höherer
Emissionsstrom erforderlich ist, keine ausreichende Lebensdauer
mehr erreichbar. Weil dagegen bei der dreischichtigen Ir-Pt-Au-Struktur
gemäß der Erfindung
die Grenzflächenschicht 16 spezifisch
aus Ir besteht, bleibt ihre anfängliche
Spitzen-Emissionsstromdichte Je bei einem verhältnismäßig niedrigen Wert von etwa
2,5 mA/cm2, die Stabilität ist jedoch drastisch verbessert,
was dazu führt,
daß selbst
nach Verstreichen von 400 Minuten keine Verringerung der Emissionsstromdichte
Je beobachtet wird. Dies liegt daran, daß sich durch die Verwendung von
Ir, das eine höhere
Sublimationsenthalpie als Pt aufweist, für die Grenzflächenschicht 16 der
Vorteil eines weiteren Unterdrückens
des Auftretens einer unerwünschten
Wanderung der die obere Elektrode 11 bildenden Atome zur
dielektrischen Schicht 12 ergibt.
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Es sei bemerkt, daß bei dieser
Ausführungsform
die Eigenschaften der durch Eloxieren gebildeten dielektrischen
Schicht 12 durch die Verwendung hochorientierter Filme
oder einkristalliner Filme für
die Basiselektrode 13 weiter verbessert sind, wodurch sich
MIM-Elektronenemissionsvorrichtungen mit sehr hoher Leistungsfähigkeit
erreichen lassen. Zusätzlich
kann die dielektrische Schicht 12 alternativ durch Sputter-
oder Abscheidungstechniken statt durch Eloxieren gebildet werden.
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Es sei auch bemerkt, daß wenngleich
sich das vorstehend Erwähnte
auf eine spezifische Ausführungsform
bezieht, wobei die Grenzflächenschicht 16 aus
Ir besteht, ähnliche
Vorteile erhalten werden, falls die Grenzflächenschicht 16 aus
anderen Materialien mit einer höheren
Sublimationsenthalpie, wie Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Ruthenium
(Ru), Molybdän
(Mo), Niob (Nb), Tantal (Ta), Rhenium (Re), Osmium (Os), Wolfram
(W) oder einer Legierung mehrerer daraus ausgewählter Elemente besteht, wenn
die mittlere Schicht 17 aus Pt besteht.
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Zweite Ausführungsform
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Gemäß der vorstehend dargelegten
ersten Ausführungsform
wird die Oberflächenschicht 18 nicht
unbedingt gebildet. Diese Schicht 18 ist nicht erforderlich,
wenn die obere Elektrode 11 an sich einen "ausreichend" niedrigen spezifischen
elektrischen Widerstand aufweist, ohne daß die Oberflächenschicht 18 vorhanden
wäre. Eine
zweite Ausführungsform,
die in den 6A und 6B dargestellt ist, folgt
diesem Ansatz, wobei 6B eine
Draufsicht ist, während 6A eine Schnittansicht entlang
einer Linie A- B ist. Wie in 6A dargestellt
ist, ist die dargestellte Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
aus einem Laminat aus der Grenzflächenschicht 16 und
der mittleren Schicht 17 auf der dielektrischen Schicht 12 aufgebaut.
In diesem Fall ist der sich ergebende spezifische elektrische Widerstand
der oberen Elektrode 11 über denjenigen der vorstehend erwähnten ersten
Ausführungsform
hinaus erhöht.
Um dies zu kompensieren, ist die obere Elektrode 11 elektrisch über Busleitungen 32 mit
zugeordneten Leistungsversorgungs-Anschlußknoten gekoppelt, wodurch
jegliche Probleme vermieden werden, die andernfalls möglicherweise
in gewissem Maße
auftreten würden,
wenn die obere Elektrode 11 einen hohen spezifischen Widerstand
aufweist.
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Dritte Ausführungsform
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Eine MIS-Elektronenemissionsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist in 7 dargestellt.
Wie dargestellt ist, wird ein n-leitendes Siliciumsubstrat (Si-Substrat)
einer Oxidation durch thermische Eloxiertechniken unterzogen, wodurch
darauf die dielektrische Schicht 12 gebildet wird. Daraufhin wird
ein SiO2-Film durch chemische Dampfabscheidung
(CVD) oder Sputtertechniken bis zu einer spezifizierten Dicke von
beispielsweise 50 nm aufgebracht, wodurch eine Schutzschicht 15 gebildet
wird. Als nächstes wird
eine dreischichtige obere Elektrode 11 durch HF-Magnetronsputtern
darauf sequentiell gebildet und laminiert. Bei der Bildung von drei
Filmen während
dieses Prozesses wird ein Ir-Film mit einer Dicke von 1 nm als Grenzflächenschicht 16 gebildet,
ein Pt-Film mit einer Dicke von 2 nm als mittlere Schicht 17 gebildet
und ein Au-Film mit einer Dicke von 3 nm als Oberflächenschicht 18 gebildet.
Das sich ergebende dreischichtige Laminat ist insgesamt 6 nm dick.
Schließlich
wird eine strukturierte Au-Schicht gebildet, wodurch das Busleitungsmuster 32 für die obere
Elektrode 11 bereitgestellt wird.
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Es wird nun eine Anwendungseinrichtung
erklärt,
bei der eine oder mehrere Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
gemäß der Erfindung
verwendet werden.
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Vierte Ausführungsform
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In den 8 und 9 ist eine Ausführungsform
eines Anzeigegeräts
dargestellt. 8 zeigt
einen Querschnitt einer in 9 dargestellten
planaren Struktur, welche eine Draufsicht einer Anordnung von Elektrodenzeilen
und -spalten von Elektronenemissionsvorrichtungen auf einem isolierenden
Substrat eines Anzeigegeräts
ist. Das Substrat ist in 9 nicht
sichtbar und in 8B mit
einer Bezugszahl 14 bezeichnet. Das Substrat 14 kann
ein Glassubstrat sein, auf dem die Basiselektrode 13 durch
ein HF-Sputterverfahren gebildet wird. Während dieses Prozesses wird
eine Strukturierung, wie in 9 dargestellt
ist, unter Verwendung einer geeigneten Maske oder einer Kombination
von Photolithographie- und Ätztechniken
ausgeführt.
Nachfolgend wird die dielektrische Schicht 12 durch Eloxieren
gebildet. Als nächstes
wird die Schutzschicht 15 aus einem gewählten dielektrischen Material,
hier SiO2, durch HF-Sputtern gebildet. Die
Schutzschicht 15 erhöht
die Lebensdauer der Vorrichtung durch Beseitigen des Auftretens
dielektrischer Durchbrüche,
die andernfalls infolge der lokalen Konzentration des elektrischen
Felds an den Seitenkanten oder Eckabschnitten der Basiselektrode 13 stattfinden.
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Als nächstes wird ein Sputtern ausgeführt, wodurch
nacheinander drei laminierte Filme für die obere Elektrode 11 gebildet
werden. Zu dieser Zeit werden ein 1 nm dicker Ir-Film als Grenzflächenschicht 16 gebildet,
ein 2 nm dicker Pt-Film
als mittlere Schicht 17 gebildet und ein 6 nm dicker Au-Film als eine Oberflächenschicht 18 gebildet.
Das sich ergebende dreischichtige Laminat weist demgemäß insgesamt
eine Dicke von 9 nm auf. Wie in 9 dargestellt
ist, wird jedes Laminat der Grenzflächenschicht 16, der
mittleren Schicht 17 und der Oberflächenschicht 18 selektiv
nur an einem entsprechenden Schnittpunkt mit der Basiselektrode 13 gebildet.
Nachfolgend wird ein gewähltes
Material mit einer hohen Leitfähigkeit,
wie Au, mit einer Dicke von 500 nm gebildet, so daß es das
in 8B dargestellte bestimmte
Muster aufweist. Der sich ergebende strukturierte Film wird als
Busleitungen 32 für
die obere Elektrode verwendet. Wie in 8B dargestellt
ist, wird dafür
gesorgt, daß die
Breite jeder Busleitung 32 an allen Stellen, die von der
aus den Schichten 16–18 bestehenden
oberen Elektrode 11 verschieden sind, kleiner ist als diejenige
der oberen Elektrode 11, wodurch es möglich wird, die natürlich vorhandene
Streukapazität
zwischen den Busleitungen 32 der oberen Elektrode und den
Basiselektroden 13 zu verringern, wodurch das Erreichen
eines schnellen Vorrichtungsbetriebs ermöglicht wird.
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Wie in 8 dargestellt
ist, besteht eine Frontplatte 110 aus einem starren transparenten
Material, wie Glas, und ihre Innenfläche, auf der eine isolierende
transparente Beschleunigungselektrode 112 aus Indiumzinnoxid
(ITO) ausgebildet ist, ist vollständig durch Sputtern gebildet.
Ein Leuchtstoffilm 114 wird durch Abscheiden auf die ITO-Beschleunigungselektrode 112 aufgebracht.
Der Leuchtstoffilm 114 kann aus einem spezifischen Material
bestehen, das selbst bei den verwendeten niederenergetischen Elektronenstrahlen
eine hohe Luminanz und eine hohe Helligkeit aufweist, wobei ZnO
: Zn bevorzugt ist. Die Frontplatte 110, die die Beschleunigungselektrode 112 und
den Leuchtstoffilm 114 auf ihrer Innenfläche aufweis,
ist mit dem Anzeigesubstrat 14 zusammengesetzt, auf dem
sich eine Anordnung von Elektronenemissionsvorrichtungen befindet, wobei
ein 200 μm
dickes bestimmtes Abstandselement (nicht dargestellt) verwendet
wird, das seine Periphere umgibt, und die sich ergebende Struktur
wird dann unter Verwendung von Glasfritte gedichtet. Der zwischen dem
Substrat 14 und der Frontplatte 110 definierte
Innenraum wird als nächstes
abgepumpt, wodurch das Anzeigefeld 100 des Anzeigegeräts fertiggestellt
wird.
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Eine elektrische Schaltungsanordnung
des so hergestellten Anzeigefelds 100, die wirkungsmäßig mit einer
zugeordneten Treiberschaltung gekoppelt ist, ist in 10 dargestellt. Die Basiselektroden 13 sind
mit Basis-Elektrodentreiberschaltungen 41 verbunden,
während
Busleitungen 32 der oberen Elektrode mit jeweiligen Treiberschaltungen 42 für die obere
Elektrode verbunden sind. Die Beschleunigungselektrode 112 ist
wirkungsmäßig mit
einer Treiberschaltung 43 für die Beschleunigungselektrode
gekoppelt. Es sei bemerkt, daß ein
Punkt an einer Kreuzung zwischen der n-ten Basiselektrode 13,
beispielsweise Kn, und der m-ten Busleitung 32Cm der oberen Elektrode
nachstehend mit (n, m) bezeichnet wird, wobei "n" und "m" ganze Zahlen sind.
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Es sei auf 11 verwiesen, worin Wellenformen mehrerer
wesentlicher Spannungssignale dargestellt sind, die an Knoten jeweiliger
Treiberschaltungen erzeugt werden. Wenngleich dies in diesem Wellenformdiagramm
aus 11 nicht spezifisch
angegeben ist, wird konstant eine Spannung von 400 V an die Beschleunigungselektrode 112 angelegt.
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Wie aus 11 ersichtlich ist, befindet sich jede
Elektrode zu einem Zeitpunkt t0 bei null Volt, was dazu führt, daß von ihr
keine Elektronen emittiert werden, so daß der Leuchtstoffilm 114 keine
Lichtstrahlen emittiert.
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Zu einer Zeit t1 in 11 wird an eine Basiselektrode 13K1 eine
Spannung –V1 angelegt, während die mit C1 und C2 bezeichneten
Busleitungen 32 der oberen Elektrode eine Spannung von
+V2 empfangen. Eine bestimmte Spannung (V1 + V2) wird zwischen
die Basiselektroden 13 und die oberen Elektroden 11 der
Punkte (1, 1) und (1, 2) gelegt,
weshalb durch Legen dieser Spannung (V1 +
V2) auf ein vordefiniertes Potential, das höher als
das Elektronenemissions-Startpotential ist, ermöglicht werden kann, daß diese
beiden Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
Elektronen in den Vakuumraum 10 des Anzeigefelds 100 emittieren oder
freisetzen. Die emittierten Elektronen werden dann durch die an die
Beschleunigungselektrode 112 angelegte Spannung beschleunigt,
und sie treffen auf den Leuchtstoffilm 114, so daß er Licht
emittiert.
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Daraufhin wird zur Zeit t2 aus 11 eine Spannung –V1 an die Basiselektrode 13K2 angelegt, während gleichzeitig
eine Spannung V2 an eine Busleitung 32C1 der oberen Elektrode angelegt
wird, wodurch bewirkt wird, daß ein
Punkt (2, 1) eingeschaltet wird und Licht emittiert.
Durch Anlegen eines Satzes der Spannungswellenformen aus 11 auf diese Weise wird
ermöglicht,
daß einige
in 10 schraffiert dargestellte ausgewählte Punkte
ausschließlich
eingeschaltet werden.
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Es wird in der vorstehend dargelegten
Weise möglich,
alle beliebigen gewünschten
Bilder oder Informationen durch Ändern
oder Modifizieren der an die Busleitungen 32 der oberen
Elektrode angelegten Signale anzuzeigen. Es ist weiterhin möglich, mehrere
Graustufenbilder anzuzeigen, indem die Intensität des an die Busleitungen 32 der
oberen Elektrode angelegten Spannungssignals V1 abhängig vom
erforderlichen Bildsignal geeignet geändert wird.
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Unter Verwendung der Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
gemäß der Erfindung
können
Anzeigefelder mit einer hohen Helligkeit und einer langen Lebensdauer
hergestellt werden, weil eine erhöhte Emissionsstromdichte mit
einer erhöhten
Stabilität
und Zuverlässigkeit
erhalten werden kann.
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Fünfte Ausführungsform
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Nun werden andere Beispiele, bei
denen der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
in Zusammenhang mit den 12–15 beschrieben. 13 ist eine Draufsicht eines
Anzeigefelds bei Betrachtung von der Frontplattenseite aus, während 14 eine Draufsicht eines
Anzeigesubstrats 14 bei Betrachtung von der Frontplattenseite
aus ist. In 12A ist
eine Schnittansicht von jeder der Strukturen aus den 13 und 14 entlang einer Linie A- B dargestellt,
während
in 12B ein Querschnitt
entlang einer Linie C-D in bezug auf die linke Hälfte davon dargestellt ist.
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Ein Herstellungsverfahren für Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen,
die auf dem Anzeigesubstrat zu bilden sind, wird nachstehend beschrieben.
Es sei auf die 15A bis 15G verwiesen, worin einige wesentliche
Schritte bei der Herstellung solcher Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
auf dem Anzeigesubstrat 14 dargestellt sind. Es sei hier
bemerkt, daß zu
Erklärungszwecken
jede dieser Figuren eine Kombination zweier verschiedener Darstellungen
aufweist, wobei die rechte Seite eine Draufsicht ist und die linke Seite
den zugeordneten Querschnitt zeigt, der demjenigen entlang der Linie
A-B in den 13 und 14 entspricht. Es sei auch
bemerkt, daß wenngleich
in den 15A–15G zu Erläuterungszwecken
spezifisch nur eine Elektronenemissionsvorrichtung dargestellt ist,
Fachleute leicht verstehen werden, daß ähnliche Vorrichtungen bereitzustellen
und in Form einer zweidimensionalen Matrix auf demselben Anzeigesubstrat
zu organisieren sind, wie in den 12 und 14 dargestellt ist, wenn
eine praktische Anwendung erfolgt.
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Zuerst wird, wie in 15A dargestellt ist, ein isolierendes
Substrat 15 aus Glas oder dergleichen hergestellt, und
es wird dann ein metallischer Dünnfilm
in der Art eines Al-Films als die Basiselektrode 13 bis
zu einer Dicke von beispielsweise 300 nm auf dem Substrat 14 gebildet.
Die Bildung dieses Al-Films kann durch Sputtern, Abscheiden mit
einem Widerstandsheizer, Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder dergleichen
erfolgen. Als nächstes
wird dieser Al-Film durch photolithographische Resistbildung und
eine nachfolgende Ätzbehandlung
strukturiert, wodurch darin ein streifenförmiges Muster zur Bildung jeder
Basiselektrode 13 definiert wird. Der hier verwendete Resist
kann aus beliebigen Materialarten bestehen, sofern sie zur Verwendung
mit Ätzbehandlungen
geeignet sind, welche wiederum beliebige Naß- und Trockenätztechniken
sein können.
Die Basiselektrode 13 wird einem Eloxierprozeß unterzogen,
durch den eine dielektrische Schicht 12 gebildet wird, die
eine Dicke von 5 bis 10 nm aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform
wird die Eloxierspannung zur Bildung einer 5,5 nm dicken dielektrischen
Schicht auf 4 V gelegt. Die sich ergebende Struktur entspricht der
in 15A dargestellten.
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Als nächstes wird, wie in 15B dargestellt ist, ein
Resist aufgebracht und zur Strukturierung mit Ultraviolettstrahlen
bestrahlt, um dadurch strukturierte Resistmaske 501 aus 15B zu erhalten. Ein positives Resistmaterial
auf Quinondiazidbasis kann für
die Maske verwendet werden. Während
die strukturierte Resistmaske 501 darauf verbleibt, wird
wiederum ein Eloxieren ausgeführt,
wodurch eine Schutzschicht 15 gebildet wird. Während dieses
zweiten Eloxierprozesses ist der Eloxierstrom auf etwa 50 V gelegt,
um zu ermöglichen, daß der Schutzfilm 15 eine
Dicke von 70 nm aufweist. Dies ist der in 15C dargestellte Zustand.
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Nachdem die Resistmaske 501 unter
Verwendung eines gewählten
organischen Lösungsmittels,
wie Aceton, entfernt wurde, wird ein ähnlicher Prozeß angewendet,
um eine andere strukturierte Resistmaske 502 zu bilden,
wie in 15D dargestellt
ist. Es wird dann ein Metallfilm als die Busleitungen 32 der
oberen Elektrode auf der gesamten Oberfläche des Substrats 14 ausgebildet.
Vorzugsweise wird dieser Metallfilm strukturiert, um darin Busleitungen 32 auszubilden,
und er weist eine mehrschichtige Laminatstruktur auf, die eine untere
Schicht aus einem bestimmten Metall, das eine ausgezeichnete Haftung
mit dem Substrat 14 aufweist, wie Mo, und eine obere Schicht
aus schwer oxidierbaren Metallen mit einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit aufweist,
wobei diese Schichten der Reihe nach durch Sputtern oder Abscheiden
gebildet werden. Die untere Mo-Schicht kann alternativ aus anderen
Metallen, einschließlich
Cr, bestehen, die eine erhöhte
Haftfähigkeit an
dielektrischen Materialien, wie Ta, W, Nb oder dergleichen, aufweisen.
Als das Material für
die obere Schicht kann außer
Au Pt, Ir, Rh, Ru oder dergleichen verwendet werden. Es ist bei
Verwendung dieser Metalle möglich,
einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt mit einer später zu bildenden
Grenzflächenschicht 16 aufrechtzuerhalten.
Es sei hier bemerkt, daß die
Dicke des die Busleitungen 32 der oberen Elektrode bildenden Metallfilms
entsprechend fallweisen Anforderungen hinsichtlich des spezifischen
elektrischen Widerstands von Leitungsdrähten modifizierbar ist. Beispielsweise
wies gemäß dieser
Ausführungsform
der Mo-Film eine Dicke von 30 nm auf, während der Au-Film 100 nm dick
war. Danach wird die Resistmaske 502 durch bekannte Abhebetechniken
unter Verwendung einer organischen Lösung, wie Aceton, entfernt,
wodurch sich die in 15E dargestellte
Struktur erhalten wird.
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Nachfolgend wird eine strukturierte
Resistmaske 503 gebildet, wie in 15F dargestellt ist. Die sich ergebende
Struktur wird dann in eine gewählte
Eloxierflüssigkeit
gegeben, um das Eloxieren auszuführen.
Der Eloxierstrom kann hier ein ähnliches
Potential wie bei der Bildung der dielektrischen Schicht 12,
gemäß dieser Ausführungsform
4 Volt, aufweisen. Die dielektrische Schicht 12 könnte durch
Anwenden aktiver Chemikalien, wie der Entwicklungslösung, durch
mehrere Resiststrukturierungs-Prozeßschritte, die sie bis hier
erfahren hat, etwas beschädigt
worden sein. Um diese Schicht auszuheilen, wird die sich ergebende
Struktur wieder einem Eloxieren unterzogen, bevor ihre darüberliegende
obere Elektrode gebildet wird. Danach werden die Grenzflächenschicht 16,
die mittlere Schicht 17 und die Oberflächenschicht 18 in
dieser Reihenfolge gebildet. Zur Bildung dieser Filme ist ein Sputtern
zu verwenden, während
gewährleistet
wird, daß jede
Schicht zusammenhängend
gebildet wird, ohne daß die
Vakuumumgebung zerstört
oder gestört
werden müßte. Gemäß -dieser Ausführungsform
wird ein Ir-Film mit einer Dicke von 1 nm als die Grenzflächenschicht 16 gebildet,
ein Pt-Film mit einer Dicke von 2 nm als die mittlere Schicht 17 gebildet
und ein Au-Film mit einer Dicke von 3 nm als die Oberflächenschicht 18 gebildet.
Alternativ kann ebenso wie bei dieser Ausführungsform in Fällen, in
denen die Busleitungen 32 zum ausschließlichen Anlegen einer Spannung
an die obere Elektrode spezifisch eingesetzt werden, während die
obere Elektrode eine kleinere Fläche
behält,
die obere Elektrode zwei Schichten aufweisen, welche beispielsweise
die 1 nm dicke Ir-Grenzflächenschicht 16 und
die 2 nm dicke mittlere Pt-Schicht 17 sind, wobei die Oberflächenschicht 18 fortgelassen
ist.
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Nachfolgend wird der zuletzt gebildete
Resist durch Abhebetechniken unter Verwendung einer organischen
Lösung,
wie Aceton, entfernt, wodurch eine vorgesehene Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung fertiggestellt
wird, wie sie in 15G dargestellt
ist. Durch die Verwendung des vorstehend erwähnten Herstellungsschemas wird
die Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtung
erfolgreich auf dem Anzeigesubstrat 14 gebildet. Diese
Elektronenemissionsvorrichtung emittiert Elektronen von einem bestimmten
Bereich (von bestimmten Bereichert), wie durch das Resistmuster 501 definiert
ist. Weil der dicke dielektrische Film gebildet wird, welcher Randabschnitte
dieses Elektronenemissionsteils als die Schutzschicht 15 bedeckt,
versucht ein zwischen der oberen Elektrode und der Basiselektrode
erzeugtes elektrisches Feld nicht mehr, sich an den Seitenkanten
und/oder Ecken der Basiselektrode lokal zu konzentrieren, wodurch
wiederum das Erreichen stabiler und zuverlässiger Elektronenemissionseigenschaften über einen
längeren
Zeitraum ermöglicht
wird.
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Mit Bezug auf die 12A und 12B sei
bemerkt, daß die
Frontplatte 110 aus transparenten Materialien, einschließlich Glas,
bestehen kann. Zuerst wird eine schwarze Matrix 120 gebildet,
wie in 12B dargestellt
ist. Die schwarze Matrix 120 wird mit einem solchen Layout
versehen, daß sie
zwischen benachbarten in 13 dargestellten
Leuchtstoffen 114 liegt, wenngleich dies in 13 nicht sichtbar ist.
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Die schwarze Matrix 120 kann
folgendermaßen
hergestellt werden: Auf die Vorderplatte 120 wird eine Lösung aus
einer Mischung von Graphitteilchen mit Polyvinylalkohol (PVA) und
Ammoniumdichromat aufgebracht, ausgewählte Abschnitte werden zur
photographischen Belichtung mit UV-Strahlen bestrahlt, wobei auf jedem
von diesen die schwarze Matrix 120 zu bilden ist, und die
nicht belichteten Abschnitte werden daraufhin davon entfernt.
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Anschließend wird ein rotes Leuchtstoffmaterial 114A gebildet.
Nachdem auf die Oberfläche
der Frontplatte 110 eine Lösung aus einer Mischung fluoreszierender
Teilchen mit PVA und Ammoniumdichromat aufgebracht wurde, werden
UV-Strahlen zur Belichtung auf ausgewählte Abschnitte eingestrahlt,
die einer Leuchtstoffmaterialbildung unterzogen werden, und alle
nicht belichteten Abschnitte werden danach unter Verwendung einer
Wasserströmung
entfernt. Auf diese Weise wird das rote Leuchtstoffmaterial 114A strukturiert.
Das sich ergebende definierte Muster ist in 13B dargestellt. Das dargestellte Muster
ist lediglich ein Beispiel, und es kann abhängig von verschiedenen Entwurfsanforderungen
an die Anzeige frei modifiziert werden, wobei es beispielsweise
das sogenannte "RGBG"-Muster sein könnte, bei
dem vier benachbarte Punkte für
ein einziges Bildelement oder "Pixel" verwendet werden.
Der Leuchtstoffilm entspricht in der Dicke 1,4 bis 2 Schichten von
Leuchtstoffteilchen. Ein grünes
Leuchtstoffmaterial 114B und ein blaues Leuchtstoffmaterial 114C werden
in ähnlicher
Weise wie vorstehend erörtert
gebildet. Beispielsweise kann das rote Leuchtstoffmaterial Y2O2 : Eu (P22-R)
sein, das grüne
Zn2SiO4 : Mn (P1-G1)
sein und das blaue ZnS : Ag (P22-B) sein. Alternativ ist der rote
Leuchtstoff YP0,65V0,35O4 : Eu, der grüne Zn2SiO4 : Mn (P1-G1) und der blaue (Y, Gd)P0,85V0,15O4.
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Als nächstes wird nach einer Filmbildung
unter Verwendung eines Nitrozellulosefilms oder dergleichen ein
Al-Beschichtungsfilm
bis zu einer Dicke von etwa 50 bis 300 mm vollständig auf die Frontplatte 110 aufgebracht,
wodurch eine schwarze Rückseite 122 bereitgestellt
wird. Danach wird die Platte 110 auf bis zu etwa 400°C erwärmt, wodurch
das Hydrolisieren des Filmbildungsfilms und des organischen Films,
beispielsweise aus PVA, ermöglicht
wird, wodurch die Frontplatte 110 fertiggestellt wird.
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Die sich ergebende Frontplatte 110 und
das Anzeigesubstrat 14 werden zusammengesetzt, wobei ein geeignetes
Abstandselement am Rand sandwichförmig dazwischen angeordnet
ist, und sie werden unter Verwendung von Glasfritte gedichtet. Die
Positionsbeziehung zwischen der Frontplatte 110 und dem
Substrat 14 für
das Layout ist in 13 dargestellt.
In 14 ist das planare
Layout der so auf dem Substrat 14 gebildeten Dünnfilm-Elektronenemissionsanordnung
in einer Weise dargestellt, die derjenigen aus 13 entspricht, wenngleich die Schutzschicht 15 und
die Oberflächenschicht 18 der
oberen Elektrode nur zu Darstellungszwecken fortgelassen sind.
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Der Abstand zwischen der beabstandeten
Frontplatte 14 und dem Substrat 14 liegt zwischen
1 und 3 mm. Ein Abstandselement 60 ist dazwischen eingefügt, um eine
Zerstörung
des Anzeigefelds durch Anwenden einer äußeren Kraft unter einem Atmosphärendruck
zu verhindern, wenn und nachdem die Innenseite dieses Felds abgepumpt
wird. Im Fall der Herstellung des Anzeigegeräts, dessen Anzeigefläche kleiner
oder gleich 4 cm (Breite) × 9
cm (Länge)
ist, unter Verwendung einer 3 mm dicken Glasplatte für die Frontplatte 110 ist
dementsprechend das Abstandselement 60 nicht mehr erforderlich.
Dies kann gesagt werden, weil die Platte 110 und das Substrat 14 mit
dieser Größe infolge
ihrer eigenen -mechanischen oder physikalischen Stärke in der
Lage sind, dem Ausüben
dieses Atmosphärendrucks
zu widerstehen. Das Abstandselement 60 weist bei der Verwendung
die in 13 dargestellte
Form auf. Hierbei ist ein Abstands-Trägerelement für jeden
rote (R), grüne
(G) und blaue (B) Lichtkomponenten emittierenden Punktsatz, d. h.
für jeden
Satz von drei Spalten von oberen Elektroden, bereitgestellt, die
Anzahl dieser Träger
kann jedoch verringert werden, solange die erforderliche mechanische
Stärke
erwartet werden kann. Dieses Abstandselement 60 kann hergestellt
werden, indem unter Verwendung eines Sandstrahlverfahrens Öffnungen
oder Löcher
einer gewünschten
Form in einer dielektrischen Platte, beispielsweise aus Keramik
oder Glas, definiert werden.
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Das dichtend verbundene Anzeigefeld
wird zum dichtenden Verpacken bis auf 1 × 10–7 Torr
abgepumpt, wodurch das Anzeigefeld fertiggestellt wird, bei dem
mehrere Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
gemäß der Erfindung
verwendet werden.
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Weil gemäß dieser Ausführungsform
der Abstand zwischen der Frontplatte 110 und dem Substrat 14 erhebliche
1 bis 3 mm beträgt,
wird es möglich,
die Beschleunigungsspannung der metallischen Rückseite 122 auf bis
zu 3 bis 6 kV zu erhöhen.
Demgemäß können, wie
vorstehend erwähnt
wurde, gegenwärtig
verfügbare Leuchtstoffmaterialien
zur Verwendung in Kathodenstrahlröhren-Einheiten (CRT-Einheiten)
für das
Leuchtstoffmaterial 114 verwendet werden. Die Spannungswellenformen
mehrerer Treibersignale, welche gemäß dieser Ausführungsform
verwendet werden, ähneln
jenen gemäß der vierten
Ausführungsform,
wobei die Beschleunigungsspannung hier durch ein hohes Potential
von 3 bis 6 kV ersetzt ist.
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Sechste Ausführungsform
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Ein EB-Lithographiegerät gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung ist in 16 dargestellt.
Wenngleich bei diesem EB-Lithographiegerät wenigstens eine Elektronenemissionsvorrichtung
als Elektronenquelle verwendet werden kann, ist diese Ausführungsform
speziell dafür
ausgelegt, eine Mehrelektronen-Emissionsanordnung 200 zu
verwenden, die eine flächenhafte
oder zweidimensionale Matrix von Zeilen und Spalten von Dünnfilm-Elektronenemissionsvorrichtungen
aufweist.
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Die Mehrelektronen-Emissionseinheit 200 ähnelt hinsichtlich
des elektrischen Ansteuerverfahrens dem Anzeigegerät gemäß den vorstehend
erwähnten
Ausführungsformen
vier und fünf
und dient dem Emittieren und Richten eines Elektronenstrahls, der
ein vordefiniertes Muster darstellt, das der gewünschten IC-Schaltungsanordnung
entspricht, auf einen Ziel-Halbleiterwafer 240. Der emittierte
Elektronenstrahl wird dann so geleitet, daß er durch eine Einheit 210 läuft, woraufhin
der sich ergebende Strahl von der Elektronenlinse 220 durch
eine Durchmesserverkleinerung von 1/1000 kondensiert wird und ein
Punktstrahl mit einem verringerten Durchmesser bereitgestellt wird,
der dann durch ein Ablenkungssystem 230 abgelenkt wird
und als nächstes
auf den Wafer 240 projiziert wird, so daß das Muster
der IC-Schaltungsanordnung
darauf übertragen
wird. Bei dem dargestellten EB-Lithographiegerät zur gleichzeitigen IC-Musterübertragung
bleibt die Resistbelichtungszeit kürzer, weil die Emissionsstromdichte
hoch ist und mehrere IC-Muster gleichzeitig auf den Wafer 240 übertragen
werden können.
Hierdurch kann der Durchsatz verglichen mit EB-Systemen aus dem
Stand der Technik stark verbessert werden.
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Alle Veröffentlichungen und Patentanmeldungen,
die in dieser Beschreibung erwähnt
sind, seien hier in gleichem Maße
aufgenommen, als ob jede von ihnen hier spezifisch und einzeln durch
Bezug aufgenommen wäre.
Weiterhin sei die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
JP-A-8-314502, die
am 26. November 1996 eingereicht wurde, einschließlich ihrer
Beschreibung, ihrer Ansprüche,
ihrer Zeichnung und ihrer Zusammenfassung hier durch Bezug aufgenommen.
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Wenngleich die Erfindung mit Bezug
auf bevorzugte Ausführungsformen
speziell dargestellt und beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß der Schutzumfang
der Erfindung nicht durch die hier beschriebenen spez-iellen Ausführungsformen
eingeschränkt
sein soll, sondern ausschließlich
in den anliegenden Ansprüchen
definiert ist.