JP2000228352A - 電子銃及びそれを備える電子線転写装置 - Google Patents
電子銃及びそれを備える電子線転写装置Info
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- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より一様な強度分布の大ビームを放出でき、
主カソードから放出される電子線の曲がりを極力低減で
きる電子銃を提供する。 【解決手段】 本電子銃は、電子放出面７９を有する板
状の主カソード７７と、その裏面側に配置された副カソ
ード８１を有する。副カソードは主カソードに電子衝撃
を与えて加熱する。副カソード８１は、２重螺旋状に巻
かれたフィラメント８３、８５からなる。副カソード８
１の径は主カソード７７の径よりも大きい。
主カソードから放出される電子線の曲がりを極力低減で
きる電子銃を提供する。 【解決手段】 本電子銃は、電子放出面７９を有する板
状の主カソード７７と、その裏面側に配置された副カソ
ード８１を有する。副カソードは主カソードに電子衝撃
を与えて加熱する。副カソード８１は、２重螺旋状に巻
かれたフィラメント８３、８５からなる。副カソード８
１の径は主カソード７７の径よりも大きい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線転写装置に
適した高エミッタンスの電子ビームを放出することので
きる電子銃に関する。また、そのような電子銃を備える
電子線転写装置に関する。
適した高エミッタンスの電子ビームを放出することので
きる電子銃に関する。また、そのような電子銃を備える
電子線転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線描画装置における電子銃を例にと
って従来技術を説明する。図４は、電子線描画装置の一
般的な構成を模式的に示す図である。電子銃１２２はカ
ソード１２３、ウェーネルト１２４及びアノード１２６
から構成されている。電子銃１２２から放出された電子
ビームは、アライメントコイル１２７によりビーム中心
が光軸に調節され、第１アパーチャ１２８で周辺のボケ
部分がカットされる。さらに、電子ビームは、縮小レン
ズ系１２９を経てビーム径が縮小され、対物レンズ１３
１により描画面１３２上に集束される。なお、図示しな
い偏向電極が、第２アパーチャ１３０と描画面１３２の
間に設けられている。
って従来技術を説明する。図４は、電子線描画装置の一
般的な構成を模式的に示す図である。電子銃１２２はカ
ソード１２３、ウェーネルト１２４及びアノード１２６
から構成されている。電子銃１２２から放出された電子
ビームは、アライメントコイル１２７によりビーム中心
が光軸に調節され、第１アパーチャ１２８で周辺のボケ
部分がカットされる。さらに、電子ビームは、縮小レン
ズ系１２９を経てビーム径が縮小され、対物レンズ１３
１により描画面１３２上に集束される。なお、図示しな
い偏向電極が、第２アパーチャ１３０と描画面１３２の
間に設けられている。
【０００３】上記カソード１２３は、例えば１，２００
℃といった高温に加熱されているとともに、１０〜１０
０kVのマイナス電圧が印加されている。アノード１２６
の電位は通常０Ｖである。カソード１２３からは、アノ
ード１２６に向けて電子線が放出される。ウェーネルト
１２４は、カソード１２３よりもやや低い（絶対値）マ
イナス電圧が印加されており、カソード１２３からアノ
ード１２６方向に向かう電子線を光軸に寄せるような電
界を形成する。アノード１２６の中央部には孔が開いて
おり、カソード１２３から出た電子線は、アノード１２
６方向に加速され、アノード１２６の中央孔を通過して
下方に進行する。
℃といった高温に加熱されているとともに、１０〜１０
０kVのマイナス電圧が印加されている。アノード１２６
の電位は通常０Ｖである。カソード１２３からは、アノ
ード１２６に向けて電子線が放出される。ウェーネルト
１２４は、カソード１２３よりもやや低い（絶対値）マ
イナス電圧が印加されており、カソード１２３からアノ
ード１２６方向に向かう電子線を光軸に寄せるような電
界を形成する。アノード１２６の中央部には孔が開いて
おり、カソード１２３から出た電子線は、アノード１２
６方向に加速され、アノード１２６の中央孔を通過して
下方に進行する。
【０００４】このような、いわゆる一筆書きの描画用の
電子線露光装置では、電子銃としては、高輝度を得るた
めにカソードの先端の電子放出面（部）がとがったもの
が用いられていた。その後、いわゆるセルプロジェクシ
ョン方式の電子線露光装置では、小面積（レチクル上で
一例５×５μm ）の投影転写露光が行われるので、次第
に、高エミッタンス特性が得られるよう電子放出面が広
く平坦なもの（一例電子放出面径０．２mm）も開発され
ている。
電子線露光装置では、電子銃としては、高輝度を得るた
めにカソードの先端の電子放出面（部）がとがったもの
が用いられていた。その後、いわゆるセルプロジェクシ
ョン方式の電子線露光装置では、小面積（レチクル上で
一例５×５μm ）の投影転写露光が行われるので、次第
に、高エミッタンス特性が得られるよう電子放出面が広
く平坦なもの（一例電子放出面径０．２mm）も開発され
ている。
【０００５】上記カソード（主カソード）を加熱する手
段として、主カソードの裏面側に副カソードを置いて、
副カソードからの電子衝撃を主カソードの裏面に与える
方法が知られている。主カソードから出る電子線が曲げ
られるのを防止するため、副カソードは極力無誘導巻き
に巻いたフィラメントからなる。さらに、主カソードの
厚さｔを、ｔ＞Ｑａ2 ／５κＴ（ａ：主カソード半径、
Ｑ：主カソードに入る熱量密度、κ：主カソード材の熱
伝導率）と比較的厚くとって、主カソードへの入熱の不
均一性があった場合にもできるだけ電子放出面の温度分
布を均一にすることも知られている（電子イオンビーム
ハンドブック 2.2.1 (2)、p.23、 24）。
段として、主カソードの裏面側に副カソードを置いて、
副カソードからの電子衝撃を主カソードの裏面に与える
方法が知られている。主カソードから出る電子線が曲げ
られるのを防止するため、副カソードは極力無誘導巻き
に巻いたフィラメントからなる。さらに、主カソードの
厚さｔを、ｔ＞Ｑａ2 ／５κＴ（ａ：主カソード半径、
Ｑ：主カソードに入る熱量密度、κ：主カソード材の熱
伝導率）と比較的厚くとって、主カソードへの入熱の不
均一性があった場合にもできるだけ電子放出面の温度分
布を均一にすることも知られている（電子イオンビーム
ハンドブック 2.2.1 (2)、p.23、 24）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、４ＧＤＲＡ
Ｍ等の次世代半導体デバイスの露光工程での使用が検討
されている分割転写方式の電子線転写装置では、レチク
ル上での照明ビーム寸法の一例は１mm×１mmである。こ
の電子線転写装置用として検討されている電子銃の電子
放出面径は８mmであり、レチクルにおけるビーム電流は
１００μA 、エミッタンスは２mm・mradである。このよ
うな電子線転写装置用の電子銃としては、本発明者の知
見によれば、カソード周辺部からの放電電流を中央より
もやや高くした方が、レチクルを照明するビームの強度
分布をより一様にできる場合が多い。しかしながら、上
記従来の電子銃では、カソードの温度分布をコントロー
ルして一様な強度分布を持つ大ビームを得るとの提案は
なされていなかった。
Ｍ等の次世代半導体デバイスの露光工程での使用が検討
されている分割転写方式の電子線転写装置では、レチク
ル上での照明ビーム寸法の一例は１mm×１mmである。こ
の電子線転写装置用として検討されている電子銃の電子
放出面径は８mmであり、レチクルにおけるビーム電流は
１００μA 、エミッタンスは２mm・mradである。このよ
うな電子線転写装置用の電子銃としては、本発明者の知
見によれば、カソード周辺部からの放電電流を中央より
もやや高くした方が、レチクルを照明するビームの強度
分布をより一様にできる場合が多い。しかしながら、上
記従来の電子銃では、カソードの温度分布をコントロー
ルして一様な強度分布を持つ大ビームを得るとの提案は
なされていなかった。
【０００７】また、上記ハンドブックの図２．４に記載
されている副カソードのフィラメントは２本の線を添わ
せて同心円状に巻いたものであるが、この構造では無誘
導性が不十分である。
されている副カソードのフィラメントは２本の線を添わ
せて同心円状に巻いたものであるが、この構造では無誘
導性が不十分である。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、より一様な強度分布の大ビームを放出でき
る電子銃を提供することを目的とする。また、主カソー
ドから放出される電子線の曲がりを極力低減できる電子
銃を提供することを目的とする。さらには、そのような
電子銃を備える電子線転写装置を提供することを目的と
する。
れたもので、より一様な強度分布の大ビームを放出でき
る電子銃を提供することを目的とする。また、主カソー
ドから放出される電子線の曲がりを極力低減できる電子
銃を提供することを目的とする。さらには、そのような
電子銃を備える電子線転写装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するため、本発明の第１態様の電子銃は、
電子放出面を有する板状の主カソードと、 この主カ
ソードの反電子放出面（裏面）側に配置された、主カソ
ードに電子衝撃を与えて加熱する副カソードと、 を具
備する電子銃であって； 上記副カソードが、２重螺旋
状に巻かれたフィラメントからなることを特徴とする。
２重螺旋形状のフィラメントは、隣り合う２本のフィラ
メント間で磁場を打ち消し合うので、無誘導性が良好で
ある。
記課題を解決するため、本発明の第１態様の電子銃は、
電子放出面を有する板状の主カソードと、 この主カ
ソードの反電子放出面（裏面）側に配置された、主カソ
ードに電子衝撃を与えて加熱する副カソードと、 を具
備する電子銃であって； 上記副カソードが、２重螺旋
状に巻かれたフィラメントからなることを特徴とする。
２重螺旋形状のフィラメントは、隣り合う２本のフィラ
メント間で磁場を打ち消し合うので、無誘導性が良好で
ある。
【００１０】本発明の第２態様の電子銃は、 電子放出
面を有する板状の主カソードと、この主カソードの反電
子放出面（裏面）側に配置された、主カソードに電子衝
撃を与えて加熱する副カソードと、 を具備する電子銃
であって； 上記主カソードの電子放出面の温度が、外
周部で高いことを特徴とする。カソード周辺部の温度が
高いと、温度制限領域で使っている電子銃では、カソー
ド周辺部から若干強い電子流が放出される。このことに
より、一様な温度分布のときに周辺部で強度が小さいと
いう通常の特性が改善され、レチクル上で一様な照明が
可能となる。例えば、Ｔａ製の主カソードを１５００°
ｋで作動させる場合、周辺部を例えば３〜１５°ｋ程度
高くする。あるいは、ＬａＢ6 製の主カソードを１２０
０°ｋで作動させる場合、周辺部を例えば２〜１０°ｋ
程度高くする。
面を有する板状の主カソードと、この主カソードの反電
子放出面（裏面）側に配置された、主カソードに電子衝
撃を与えて加熱する副カソードと、 を具備する電子銃
であって； 上記主カソードの電子放出面の温度が、外
周部で高いことを特徴とする。カソード周辺部の温度が
高いと、温度制限領域で使っている電子銃では、カソー
ド周辺部から若干強い電子流が放出される。このことに
より、一様な温度分布のときに周辺部で強度が小さいと
いう通常の特性が改善され、レチクル上で一様な照明が
可能となる。例えば、Ｔａ製の主カソードを１５００°
ｋで作動させる場合、周辺部を例えば３〜１５°ｋ程度
高くする。あるいは、ＬａＢ6 製の主カソードを１２０
０°ｋで作動させる場合、周辺部を例えば２〜１０°ｋ
程度高くする。
【００１１】本発明の第３態様の電子銃は、 電子放出
面を有する板状の主カソードと、この主カソードの反電
子放出面（裏面）側に配置された、主カソードに電子衝
撃を与えて加熱する副カソードと、 を具備する電子銃
であって； 上記主カソードが円板状であり、 上記副
カソードが、２重螺旋状に巻かれたフィラメントからな
り、 該フィラメントの２重螺旋の外径と主カソードの
直径との比が、副カソードか主カソードに流れる電流の
密度、又は主カソード電子放出面温度の半径方向依存性
を最適化するように選択されていることを特徴とする。
面を有する板状の主カソードと、この主カソードの反電
子放出面（裏面）側に配置された、主カソードに電子衝
撃を与えて加熱する副カソードと、 を具備する電子銃
であって； 上記主カソードが円板状であり、 上記副
カソードが、２重螺旋状に巻かれたフィラメントからな
り、 該フィラメントの２重螺旋の外径と主カソードの
直径との比が、副カソードか主カソードに流れる電流の
密度、又は主カソード電子放出面温度の半径方向依存性
を最適化するように選択されていることを特徴とする。
【００１２】本発明の電子銃においては、上記主カソー
ドの厚さｔが次式を満たすように選択されていることが
好ましい。 ｔ＜５Ｑａ2 ／κＴ ａ：主カソード半径、Ｑ：主カソードに入る熱量密度、
κ：主カソード材の熱伝導率 主カソードの厚さを比較的薄くすることにより、電子放
出面に半径方向に温度分布を与えやすくなる。なお、主
カソードの厚さの下限値は、温度分布が極端にならない
こと等を考慮して決定できる。
ドの厚さｔが次式を満たすように選択されていることが
好ましい。 ｔ＜５Ｑａ2 ／κＴ ａ：主カソード半径、Ｑ：主カソードに入る熱量密度、
κ：主カソード材の熱伝導率 主カソードの厚さを比較的薄くすることにより、電子放
出面に半径方向に温度分布を与えやすくなる。なお、主
カソードの厚さの下限値は、温度分布が極端にならない
こと等を考慮して決定できる。
【００１３】本発明の電子線転写装置は、 感応基板に
転写すべきパターンを有するレチクルを電子線照明する
照明光学系と、 レチクルを通過した電子線を感応基板
上に投影結像させる投影光学系と、 を具備する電子線
転写装置であって； 照明光学系が、上記電子銃を備え
ることを特徴とする。比較的広い露光領域にわたって高
精度の転写を行うことができる高スループットの電子線
転写装置が得られる。
転写すべきパターンを有するレチクルを電子線照明する
照明光学系と、 レチクルを通過した電子線を感応基板
上に投影結像させる投影光学系と、 を具備する電子線
転写装置であって； 照明光学系が、上記電子銃を備え
ることを特徴とする。比較的広い露光領域にわたって高
精度の転写を行うことができる高スループットの電子線
転写装置が得られる。
【００１４】以下、図面を参照しつつ説明する。電子銃
の詳しい電子線転写装置全体図３は、本発明の１実施例
に係る電子線転写装置の光学系全体における結像関係を
示す図である。光学系の最上流に位置する電子銃１は、
下方に向けて電子ビームを放射する。この電子銃１は、
副カソード１ｂ、主カソード１ａ、ウェーネルト１ｃ及
びアノード１ｄの４つの電極を有する。
の詳しい電子線転写装置全体図３は、本発明の１実施例
に係る電子線転写装置の光学系全体における結像関係を
示す図である。光学系の最上流に位置する電子銃１は、
下方に向けて電子ビームを放射する。この電子銃１は、
副カソード１ｂ、主カソード１ａ、ウェーネルト１ｃ及
びアノード１ｄの４つの電極を有する。
【００１５】主カソード１ａには、一例として−１００
kVの負電圧（加速電圧）が印加される。副カソード１ｂ
は、２重螺旋のフィラメントからなり、主カソードに電
子衝撃を与えて加熱する。この主カソード及び副カソー
ドの詳細構造例については後述する。アノード１ｄは、
中央に電子線の通過する孔を有し、通常、０Ｖ（グラウ
ンドレベル）である。ウェーネルト１ｃは、リング状に
カソード１ａを囲んでおり、−１００．０２kVの負電圧
が印加されている。このウェーネルト１ｃは、カソード
１ａから放出される電子線を光軸方向に寄せる作用をす
る。
kVの負電圧（加速電圧）が印加される。副カソード１ｂ
は、２重螺旋のフィラメントからなり、主カソードに電
子衝撃を与えて加熱する。この主カソード及び副カソー
ドの詳細構造例については後述する。アノード１ｄは、
中央に電子線の通過する孔を有し、通常、０Ｖ（グラウ
ンドレベル）である。ウェーネルト１ｃは、リング状に
カソード１ａを囲んでおり、−１００．０２kVの負電圧
が印加されている。このウェーネルト１ｃは、カソード
１ａから放出される電子線を光軸方向に寄せる作用をす
る。
【００１６】この電子銃１は、主カソード下面の電子放
出面からビームを放射し、該ビームはアノード１ｄ直下
にクロスオーバ５を作る。電子銃の下方には、２段のコ
ンデンサレンズ６、７が配置されている。上記クロスオ
ーバ５から出たビームは、コンデンサレンズ６でビーム
放出方向を拡大し、コンデンサレンズ７の内部に設けた
成形開口８を通してクロスオーバを２段で拡大し、後述
するビーム成形開口１０を照射する。
出面からビームを放射し、該ビームはアノード１ｄ直下
にクロスオーバ５を作る。電子銃の下方には、２段のコ
ンデンサレンズ６、７が配置されている。上記クロスオ
ーバ５から出たビームは、コンデンサレンズ６でビーム
放出方向を拡大し、コンデンサレンズ７の内部に設けた
成形開口８を通してクロスオーバを２段で拡大し、後述
するビーム成形開口１０を照射する。
【００１７】成形開口８の下方には、コンデンサレンズ
９、照明ビームの外形を成形する開口１０及びコンデン
サレンズ１１が設けられている。ビーム外形成形開口１
０の像は、レチクル１２上の一つの副視野（サブフィー
ルド、パターン小領域）に結像される。またビーム外形
成形開口１０上でのクロスオーバ寸法は、コンデンサレ
ンズ７と９のズーム作用で拡大率を制御される。レチク
ルを照明するのはクロスオーバ像であるから、カソード
表面での電流密度に場所変動があってもレチクルは均一
に照明できる。また、カソードは温度制限条件で使える
ので、輝度はカソード温度で調整できる。
９、照明ビームの外形を成形する開口１０及びコンデン
サレンズ１１が設けられている。ビーム外形成形開口１
０の像は、レチクル１２上の一つの副視野（サブフィー
ルド、パターン小領域）に結像される。またビーム外形
成形開口１０上でのクロスオーバ寸法は、コンデンサレ
ンズ７と９のズーム作用で拡大率を制御される。レチク
ルを照明するのはクロスオーバ像であるから、カソード
表面での電流密度に場所変動があってもレチクルは均一
に照明できる。また、カソードは温度制限条件で使える
ので、輝度はカソード温度で調整できる。
【００１８】ビーム外形成形開口１０の下方には、図示
せぬ副視野選択偏向器が配置されており、主に照明光を
図の横方向に順次走査して、レチクル上の偏向を含む光
学的視野内の全ての副視野の照明を行う。さらに、レチ
クルステージとウエハステージを走査して、光学系の視
野を越える広い領域を露光することもできる。
せぬ副視野選択偏向器が配置されており、主に照明光を
図の横方向に順次走査して、レチクル上の偏向を含む光
学的視野内の全ての副視野の照明を行う。さらに、レチ
クルステージとウエハステージを走査して、光学系の視
野を越える広い領域を露光することもできる。
【００１９】レチクル１２の下方には、投影レンズ１
３、１４、コントラスト開口１５及び偏向器（図示され
ず）が設けられている。そして、レチクル１２の一つの
副視野が電子ビーム照射され、レチクル１２でパターン
化された電子ビームは、投影レンズ１３、１４によって
縮小されるとともに偏向され、ウエハ１６上の所定の位
置に結像される。ウエハ１６上には、適当なレジストが
塗布されており、レジストに電子ビームのドーズが与え
られてレチクル像の縮小パターンがウエハ１６上に転写
される。
３、１４、コントラスト開口１５及び偏向器（図示され
ず）が設けられている。そして、レチクル１２の一つの
副視野が電子ビーム照射され、レチクル１２でパターン
化された電子ビームは、投影レンズ１３、１４によって
縮小されるとともに偏向され、ウエハ１６上の所定の位
置に結像される。ウエハ１６上には、適当なレジストが
塗布されており、レジストに電子ビームのドーズが与え
られてレチクル像の縮小パターンがウエハ１６上に転写
される。
【００２０】投影レンズ１３、１４間を縮小率で内分す
る位置には、コントラスト開口１５が配置されている。
このコントラスト開口１５は、上述のビーム成形開口８
と光学的に共役な面に設けられている。このコントラス
ト開口１５は、レチクル１２で散乱された非パターンビ
ームがウエハ１６に到達しないよう遮断する。
る位置には、コントラスト開口１５が配置されている。
このコントラスト開口１５は、上述のビーム成形開口８
と光学的に共役な面に設けられている。このコントラス
ト開口１５は、レチクル１２で散乱された非パターンビ
ームがウエハ１６に到達しないよう遮断する。
【００２１】図１は、本発明の１実施例に係る電子銃の
カソードを示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、
（Ｂ）は副カソードの底面図である。図２は、本発明の
１実施例に係る電子銃の副カソードの斜視図である。こ
のカソードは、主カソード部７１と副カソード８１を備
える。主カソード部７１は、主カソード（本体）７７、
スペーサ７５等を有する。
カソードを示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、
（Ｂ）は副カソードの底面図である。図２は、本発明の
１実施例に係る電子銃の副カソードの斜視図である。こ
のカソードは、主カソード部７１と副カソード８１を備
える。主カソード部７１は、主カソード（本体）７７、
スペーサ７５等を有する。
【００２２】主カソード７７はＴａ製等の円板である。
主カソード７７の周囲は、ＢＮ等の熱伝導率の低い材質
からなるスペーサ７５で支持されている。カソード７７
の下面とスペーサ７５の下面は面一でフラットになって
いる。カソード７７の下面の中央部は電子放出面７９と
なっている。電子放出面７９の周囲のカソード７７の下
面は、Ｉｒの薄膜７３でコーティングされている。Ｉｒ
は、カソード７７の材料のＴａよりも１．２eVも仕事関
数が大きい。このＩｒ薄膜７３でカソード電子放出面の
直径（実効直径）を決めている。
主カソード７７の周囲は、ＢＮ等の熱伝導率の低い材質
からなるスペーサ７５で支持されている。カソード７７
の下面とスペーサ７５の下面は面一でフラットになって
いる。カソード７７の下面の中央部は電子放出面７９と
なっている。電子放出面７９の周囲のカソード７７の下
面は、Ｉｒの薄膜７３でコーティングされている。Ｉｒ
は、カソード７７の材料のＴａよりも１．２eVも仕事関
数が大きい。このＩｒ薄膜７３でカソード電子放出面の
直径（実効直径）を決めている。
【００２３】カソード７７の電子放出面７９の反対面
（裏面）には、ある間隔を隔てて副カソード８１が対向
するように配置されている。副カソード８１は、Ｗ等の
金属線からなるフィラメント８３、８５を有する。この
フィラメントは、元々一本の線であるが、それぞれ螺旋
形に巻かれて、中央部でつながっている。両フィラメン
ト８３、８５の線間の幅はいずれの部位でもほぼ等し
い。フィラメント８３、８５の部分は通電されて赤熱し
電子を放出する。放出された電子はカソード７７の裏面
に電子衝撃を与え、カソードが加熱される。
（裏面）には、ある間隔を隔てて副カソード８１が対向
するように配置されている。副カソード８１は、Ｗ等の
金属線からなるフィラメント８３、８５を有する。この
フィラメントは、元々一本の線であるが、それぞれ螺旋
形に巻かれて、中央部でつながっている。両フィラメン
ト８３、８５の線間の幅はいずれの部位でもほぼ等し
い。フィラメント８３、８５の部分は通電されて赤熱し
電子を放出する。放出された電子はカソード７７の裏面
に電子衝撃を与え、カソードが加熱される。
【００２４】フィラメント８３、８５は外周部の支持線
８７、８９で支持されている。支持線８７、８９はフィ
ラメント８３、８５より太くなっている。支持線８７、
８９にも通電されるので両線の間隔に比例した磁場が発
生する。この磁場を小さくするために、支持線８７−８
９の間隔はできるだけ小さくすることが望ましい。ある
いは、図１（Ａ）に示すように、互いに螺旋状にからん
だ“撚り線”とすることも好ましい。
８７、８９で支持されている。支持線８７、８９はフィ
ラメント８３、８５より太くなっている。支持線８７、
８９にも通電されるので両線の間隔に比例した磁場が発
生する。この磁場を小さくするために、支持線８７−８
９の間隔はできるだけ小さくすることが望ましい。ある
いは、図１（Ａ）に示すように、互いに螺旋状にからん
だ“撚り線”とすることも好ましい。
【００２５】副カソード８１には直流電流を流し、十分
電子放出が起る温度に加熱する。カソード７７よりさら
に数kV低い電圧が副カソードに印加され、この電圧を制
御することによってカソード温度を制御する。この電子
銃においては、副カソード８１の直径が主カソード７７
の直径より大きいため、主カソード裏面は周辺の方が大
きい電流密度の電子衝撃を受ける。したがって主カソー
ド温度は周辺の方が中央部より若干高温にすることが可
能である。図１（Ｂ）で矢印で示す方向にフィラメント
加熱電流を流した場合に発生する磁場は、図１（Ａ）の
線９１、９３で示すように、フィラメント８３、８５の
回りのみに局在し、カソード面より上にはほとんど出て
こないので、磁場が電子銃電流に影響を与えることはほ
とんどない。
電子放出が起る温度に加熱する。カソード７７よりさら
に数kV低い電圧が副カソードに印加され、この電圧を制
御することによってカソード温度を制御する。この電子
銃においては、副カソード８１の直径が主カソード７７
の直径より大きいため、主カソード裏面は周辺の方が大
きい電流密度の電子衝撃を受ける。したがって主カソー
ド温度は周辺の方が中央部より若干高温にすることが可
能である。図１（Ｂ）で矢印で示す方向にフィラメント
加熱電流を流した場合に発生する磁場は、図１（Ａ）の
線９１、９３で示すように、フィラメント８３、８５の
回りのみに局在し、カソード面より上にはほとんど出て
こないので、磁場が電子銃電流に影響を与えることはほ
とんどない。
【００２６】主カソードの厚さｔは上式を満たす十分薄
い厚さとすれば、主カソード裏面の電子衝撃の電流密度
をある程度反映した温度分布が表面側で生じる。図１に
示すように、副カソードは主カソードより十分大きく、
主カソードの周辺部には大電流密度の電子衝撃が与えら
れるので周辺部の温度が高くなり、従来のような周辺部
で強度が低下する強度分布が改善される。
い厚さとすれば、主カソード裏面の電子衝撃の電流密度
をある程度反映した温度分布が表面側で生じる。図１に
示すように、副カソードは主カソードより十分大きく、
主カソードの周辺部には大電流密度の電子衝撃が与えら
れるので周辺部の温度が高くなり、従来のような周辺部
で強度が低下する強度分布が改善される。
【００２７】実際の電子銃に近いモデルを作製し、計算
機シミュレーションによって主カソード直径と副カソー
ド直径の比を変えたときのカソード表面の温度分布、電
子銃電流密度分布等をシミュレーションし、上記比を最
適化させることができる。さらに、電子銃構造もシミュ
レーションに取り入れ、クロスオーバからの放出電流の
角度依存性が平坦になるようなカソード電流密度分布を
求めるとさらに良い結果が得られる。
機シミュレーションによって主カソード直径と副カソー
ド直径の比を変えたときのカソード表面の温度分布、電
子銃電流密度分布等をシミュレーションし、上記比を最
適化させることができる。さらに、電子銃構造もシミュ
レーションに取り入れ、クロスオーバからの放出電流の
角度依存性が平坦になるようなカソード電流密度分布を
求めるとさらに良い結果が得られる。
【００２８】なお、カソードの各数値の具体例は以下の
とおりである。 主カソード：厚さｔ＝３mm、径Ｄ2 ＝１０mm、電子放出
面径Ｄ1 ＝８mm、熱伝導率κ＝６０Ｗ／ｍＫ 、駆動温
度Ｔ＝１５００°ｋ、熱量密度Ｑ＝１８０Ｗ／（５×１
０-3）2 ｍ、副カソード：径Ｄ3 ＝１２mm、
とおりである。 主カソード：厚さｔ＝３mm、径Ｄ2 ＝１０mm、電子放出
面径Ｄ1 ＝８mm、熱伝導率κ＝６０Ｗ／ｍＫ 、駆動温
度Ｔ＝１５００°ｋ、熱量密度Ｑ＝１８０Ｗ／（５×１
０-3）2 ｍ、副カソード：径Ｄ3 ＝１２mm、
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、より一様な強度分布の大ビームを放出できる
電子銃を提供できる。また、主カソードから放出される
電子線の曲がりを極力低減できる電子銃を提供できる。
さらには、そのような電子銃を備える単位露光領域の広
い高スループットの電子線転写装置を提供できる。
によれば、より一様な強度分布の大ビームを放出できる
電子銃を提供できる。また、主カソードから放出される
電子線の曲がりを極力低減できる電子銃を提供できる。
さらには、そのような電子銃を備える単位露光領域の広
い高スループットの電子線転写装置を提供できる。
【図１】本発明の１実施例に係る電子銃のカソードを示
す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は副カ
ソードの底面図である。
す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は副カ
ソードの底面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るカソードの副カソード
の斜視図である。
の斜視図である。
【図３】本発明の１実施例に係る電子ビーム転写装置の
光学系全体における結像関係を示す図である。
光学系全体における結像関係を示す図である。
【図４】電子線描画装置の一般的な構成を模式的に示す
図である。
図である。
１ 電子銃 １ａ 主カソード １ｂ 副カソード １ｃ ウェーネルト １ｄ アノード ５ クロスオーバ ６，７ コンデンサレンズ ８ 成形開口 ９ コンデンサレンズ １０ 照明ビーム外形
成形開口 １１ コンデンサレンズ １２ レチクル １３，１４ 投影レンズ １５ コントラスト
開口 １６ ウエハ ７１ 主カソード部 ７３ Ｉｒ薄膜 ７５ スペーサ ７７ 主カソード
本体 ７９ 電子放出面 ８１ 副カソード ８３，８５ フィラメント ８７，８９ 支持
線
成形開口 １１ コンデンサレンズ １２ レチクル １３，１４ 投影レンズ １５ コントラスト
開口 １６ ウエハ ７１ 主カソード部 ７３ Ｉｒ薄膜 ７５ スペーサ ７７ 主カソード
本体 ７９ 電子放出面 ８１ 副カソード ８３，８５ フィラメント ８７，８９ 支持
線
Claims (6)
- 【請求項１】 電子放出面を有する板状の主カソード
と、 この主カソードの反電子放出面（裏面）側に配置され
た、主カソードに電子衝撃を与えて加熱する副カソード
と、 を具備する電子銃であって；上記副カソードが、２重螺
旋状に巻かれたフィラメントからなることを特徴とする
電子銃。 - 【請求項２】 電子放出面を有する板状の主カソード
と、 この主カソードの反電子放出面（裏面）側に配置され
た、主カソードに電子衝撃を与えて加熱する副カソード
と、 を具備する電子銃であって；上記主カソードの電子放出
面の温度が、外周部で高いことを特徴とする電子銃。 - 【請求項３】 上記副カソードが、上記主カソードの外
周よりも外側に広がるように設けられていることを特徴
とする請求項１又は２記載の電子銃。 - 【請求項４】 電子放出面を有する板状の主カソード
と、 この主カソードの反電子放出面（裏面）側に配置され
た、主カソードに電子衝撃を与えて加熱する副カソード
と、 を具備する電子銃であって；上記主カソードが円板状で
あり、 上記副カソードが、２重螺旋状に巻かれたフィラメント
からなり、 該フィラメントの２重螺旋の外径と主カソードの直径と
の比が、副カソードか主カソードに流れる電流の密度、
又は主カソード電子放出面温度の半径方向依存性を最適
化するように選択されていることを特徴とする電子銃。 - 【請求項５】 上記主カソードの厚さｔが次式を満たす
ように選択されていることを特徴とする請求項１〜４い
ずれか１項記載の電子銃。 ｔ＜５Ｑａ2 ／κＴ ａ：主カソード半径、Ｑ：主カソードに入る熱量密度、
κ：主カソード材の熱伝導率 - 【請求項６】 感応基板に転写すべきパターンを有する
レチクルを電子線照明する照明光学系と、 レチクルを通過した電子線を感応基板上に投影結像させ
る投影光学系と、 を具備する電子線転写装置であって；照明光学系が、請
求項１〜５いずれか１項記載の電子銃を備えることを特
徴とする電子線転写装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030921A JP2000228352A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電子銃及びそれを備える電子線転写装置 |
| PCT/JP2000/000669 WO2000048224A1 (fr) | 1999-02-09 | 2000-02-08 | Canon electronique et dispositif d'exposition a faisceau electronique |
| US09/890,959 US6707240B1 (en) | 1999-02-09 | 2000-02-08 | Electron gun and electron beam exposure device |
| AU23276/00A AU2327600A (en) | 1999-02-09 | 2000-02-08 | Electron gun and electron beam exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030921A JP2000228352A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電子銃及びそれを備える電子線転写装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228352A true JP2000228352A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12317166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11030921A Pending JP2000228352A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電子銃及びそれを備える電子線転写装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6707240B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000228352A (ja) |
| AU (1) | AU2327600A (ja) |
| WO (1) | WO2000048224A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691405C2 (ru) | 2014-03-21 | 2019-06-13 | Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. | Генератор пучка электронов и устройство электронно-лучевой стерилизации |
| US10297413B2 (en) * | 2015-03-10 | 2019-05-21 | North-Western International Cleaner Production Centre | Method and device for the production of highly charged ions |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3983443A (en) * | 1975-03-24 | 1976-09-28 | Rca Corporation | Vacuum electron device having directly-heated matrix-cathode-heater assembly |
| US4611146A (en) * | 1981-12-31 | 1986-09-09 | Raytheon Company | Indirectly heated cathode |
| JPS59105759U (ja) | 1982-12-29 | 1984-07-16 | 新日本無線株式会社 | 電子管用ヒ−タ |
| NL8500596A (nl) * | 1985-03-04 | 1986-10-01 | Philips Nv | Inrichting voorzien van een halfgeleiderkathode. |
| JPH0451438A (ja) | 1990-06-18 | 1992-02-19 | Fujitsu Ltd | 電子ビーム露光装置及び露光方法 |
| JPH05174702A (ja) | 1991-12-24 | 1993-07-13 | Laser Noushiyuku Gijutsu Kenkyu Kumiai | 長尺カソードの加熱装置 |
| US5416381A (en) * | 1993-08-03 | 1995-05-16 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self aligning electron beam gun having enhanced thermal and mechanical stability |
| JP2607612Y2 (ja) | 1993-11-29 | 2002-03-04 | 三菱重工業株式会社 | スポット型カソード装置 |
| JP3697810B2 (ja) * | 1996-12-18 | 2005-09-21 | 株式会社ニコン | 電子線を用いた転写装置 |
| JPH10223164A (ja) | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Nikon Corp | 電子銃 |
| US6590216B1 (en) | 2000-01-27 | 2003-07-08 | Nikon Corporation | Servo control for high emittance electron source |
| US6456019B1 (en) | 2001-02-03 | 2002-09-24 | Nikon Corporation | Real time measurement of leakage current in high voltage electron guns |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11030921A patent/JP2000228352A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-08 AU AU23276/00A patent/AU2327600A/en not_active Abandoned
- 2000-02-08 US US09/890,959 patent/US6707240B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-08 WO PCT/JP2000/000669 patent/WO2000048224A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000048224A1 (fr) | 2000-08-17 |
| US6707240B1 (en) | 2004-03-16 |
| AU2327600A (en) | 2000-08-29 |
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Legal Events
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