JPS6047417A - 光電陰極型電子線リソグラフィー装置 - Google Patents
光電陰極型電子線リソグラフィー装置Info
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- JPS6047417A JPS6047417A JP59122157A JP12215784A JPS6047417A JP S6047417 A JPS6047417 A JP S6047417A JP 59122157 A JP59122157 A JP 59122157A JP 12215784 A JP12215784 A JP 12215784A JP S6047417 A JPS6047417 A JP S6047417A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- mask
- wafer
- projection
- photocathode
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
- H01J37/3175—Projection methods, i.e. transfer substantially complete pattern to substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06325—Cold-cathode sources
- H01J2237/06333—Photo emission
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/151—Electrostatic means
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
- H01J2237/31777—Lithography by projection
- H01J2237/31788—Lithography by projection through mask
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電子線投射リソグラフィー装置に関するもの
であり、特に投射マスクを露出表面から短い距離に設け
た電子線リソグラフィー装置に関するものである。
であり、特に投射マスクを露出表面から短い距離に設け
た電子線リソグラフィー装置に関するものである。
[従来技術]
集積回路の小型化にともない、導体の幅等をさらに小さ
くする必要性が生じている。現存専ら使用されているフ
ォトリソグラフィーは約1μの構造までに限られている
。これは回折効果、および被写界深度が非常に小さいこ
とによるものである。
くする必要性が生じている。現存専ら使用されているフ
ォトリソグラフィーは約1μの構造までに限られている
。これは回折効果、および被写界深度が非常に小さいこ
とによるものである。
たとえば電子線またはイオン線を用いた素粒子線光学リ
ソグラフィー法によれば、さらに微細な構造を作製する
ことが可能であるが、これを実際に用いることは多くの
技術的、経済的問題により困難である。これらの問題に
は、露出すべき半導体ウェハの処理能力の高いことが必
要であること、必要とする装置、マスクとウェハの相対
位置の調整などがある。現在検討されている装置および
方法については、H,Braunの” Lithogr
aphj、e m1tLicht−、Elektron
en−und Roentgenstrahlen”
1nPhysik in unserer Zeit、
Vol、 10.1979. No、 3゜p、68
以下に述べられている。
ソグラフィー法によれば、さらに微細な構造を作製する
ことが可能であるが、これを実際に用いることは多くの
技術的、経済的問題により困難である。これらの問題に
は、露出すべき半導体ウェハの処理能力の高いことが必
要であること、必要とする装置、マスクとウェハの相対
位置の調整などがある。現在検討されている装置および
方法については、H,Braunの” Lithogr
aphj、e m1tLicht−、Elektron
en−und Roentgenstrahlen”
1nPhysik in unserer Zeit、
Vol、 10.1979. No、 3゜p、68
以下に述べられている。
素粒子線光学装置のうち、最も広く用いられているのは
電子線で作動するものである。フォトリソグラフィーを
用いたマスクの製造等、大量の用途には、マスクを用い
ずに作動し、テレビジョン演像の方法で、またはいわゆ
る高速ベクトル走査法により所定の形状を作成する、走
査システムと呼ばれるものを使用する。しかし、集積回
路の大有生産にはかかるシステムでは遅すぎる。
電子線で作動するものである。フォトリソグラフィーを
用いたマスクの製造等、大量の用途には、マスクを用い
ずに作動し、テレビジョン演像の方法で、またはいわゆ
る高速ベクトル走査法により所定の形状を作成する、走
査システムと呼ばれるものを使用する。しかし、集積回
路の大有生産にはかかるシステムでは遅すぎる。
申請中のドイツ特許P27 39 502.4号明細書
、またはH,Bohlenらの9th Int。
、またはH,Bohlenらの9th Int。
Conf+Electron and Ion Bea
m 5cience andTechnology、
Vol、 80−6.1980. p、244に開示さ
れた。投影を用いた電子線リソグラフィー装置(近似印
刷)によれば、従来のフォトリソグラフィーと同様、ウ
ェハ上にマスク全体の像を作るため。
m 5cience andTechnology、
Vol、 80−6.1980. p、244に開示さ
れた。投影を用いた電子線リソグラフィー装置(近似印
刷)によれば、従来のフォトリソグラフィーと同様、ウ
ェハ上にマスク全体の像を作るため。
ウェハの処理能力は高くなるが、マスク各部で電子線を
偏向させるには、特に比較的大型のマスクを用いる場合
、高価な電子線ガイドおよび制御装置を必要とする。
偏向させるには、特に比較的大型のマスクを用いる場合
、高価な電子線ガイドおよび制御装置を必要とする。
他の、電子線を用いる投射法は、陰極投射の名称で知ら
れており、T 、 W 、 O’ Keeffeらが、
5olid 5tate Electronics、
Vol、 12.1969. p、841以下で開示し
ている。この方法では、電子透過性のマスクの代りに、
マスクパターンにより構成される大面積の光電陰極を備
え、紫外線照射の際に出る電子が、電子光学影像フィー
ルドの助けによりウェハ上に像を作る。
れており、T 、 W 、 O’ Keeffeらが、
5olid 5tate Electronics、
Vol、 12.1969. p、841以下で開示し
ている。この方法では、電子透過性のマスクの代りに、
マスクパターンにより構成される大面積の光電陰極を備
え、紫外線照射の際に出る電子が、電子光学影像フィー
ルドの助けによりウェハ上に像を作る。
[発明が解決しようとする問題点]
この方法は、簡単に見えるが、実際上は影像誤差により
必要な正確さが得られないので、実用化されていない。
必要な正確さが得られないので、実用化されていない。
かかる誤差の生じる原因のひとつはウェハである。なぜ
なら、ウェハ自身がこのシステムの陽極を構成し、この
ウェハをどうしても平担にできないため、影像特性をそ
こなっているからである。
なら、ウェハ自身がこのシステムの陽極を構成し、この
ウェハをどうしても平担にできないため、影像特性をそ
こなっているからである。
[問題を解決するための手段]
したがって、本発明の目的は、構造が簡単で、しかも影
像の忠実度が高く、露出するウェハの処理能力の高い、
電子線投射システムを提供することにある。
像の忠実度が高く、露出するウェハの処理能力の高い、
電子線投射システムを提供することにある。
本目的は、投射マスクを露出表面から短い距離に設けた
電子線リソグラフィー装置において、マスクが大面積の
自由な光電陰極より放射される均質な平行電子線(ho
mogeneous collimatedelect
ron veam)を受けるようにしたことを特徴とす
る装置により達成される。
電子線リソグラフィー装置において、マスクが大面積の
自由な光電陰極より放射される均質な平行電子線(ho
mogeneous collimatedelect
ron veam)を受けるようにしたことを特徴とす
る装置により達成される。
本発明の実施例では、従来の陰極投影装置を次のように
改良している。即ち、電界の作用でウェハの直前に設け
た電子透過性のマスク上に平行に放射される大直径の均
質な電子線を、紫外線照射の際に放射するような、自由
な形状の光電陰極を使用する。
改良している。即ち、電界の作用でウェハの直前に設け
た電子透過性のマスク上に平行に放射される大直径の均
質な電子線を、紫外線照射の際に放射するような、自由
な形状の光電陰極を使用する。
したがって本装置は、高価な手段を用いた影像電子光学
システムを必要とせず、このようなシステムでは避ける
ことのできない影像誤差を除くことができる。影像誤差
は一般に個々の露出装置に固有なため、従来のリソグラ
フィー装置は容易に交換することができない。本発明に
よる装置ではそのようなことはなく、大直径のマスクを
使用することができるため、一般的に非常に簡単で小型
の電子線リソグラフィー装置が得られ、しかも高い処理
能力を持たせることができる。本発明の実施例によれば
、マスクとウェハの微細な位置合わせが可能であり、こ
れは光電陰極から放射される電子線を電子的に傾斜させ
ることにより可能となる。本発明による装置で、ウェハ
の一部のみを露出し、ウェハを段階的に移動させる(い
わゆるスチップ・アンド・リピート法)ことができるリ
ソクラフィー装置および方法が実現される。本発明によ
る装置で得られる線の太さは0.5μのオーダーである
。
システムを必要とせず、このようなシステムでは避ける
ことのできない影像誤差を除くことができる。影像誤差
は一般に個々の露出装置に固有なため、従来のリソグラ
フィー装置は容易に交換することができない。本発明に
よる装置ではそのようなことはなく、大直径のマスクを
使用することができるため、一般的に非常に簡単で小型
の電子線リソグラフィー装置が得られ、しかも高い処理
能力を持たせることができる。本発明の実施例によれば
、マスクとウェハの微細な位置合わせが可能であり、こ
れは光電陰極から放射される電子線を電子的に傾斜させ
ることにより可能となる。本発明による装置で、ウェハ
の一部のみを露出し、ウェハを段階的に移動させる(い
わゆるスチップ・アンド・リピート法)ことができるリ
ソクラフィー装置および方法が実現される。本発明によ
る装置で得られる線の太さは0.5μのオーダーである
。
[実施例]
本発明の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する
。図は自由な形状の光電陰極を有する電子線リソグラフ
ィー装置の代表的な設計を示したものである。
。図は自由な形状の光電陰極を有する電子線リソグラフ
ィー装置の代表的な設計を示したものである。
コネクタ18を経由して適当な真空ポンプに接続した真
空チェンバ10の中に、半導体ウェハ11が置かれてい
る。このウェハの片面は、電子線に露出することにより
溶解性が変化するフォトレジストの薄膜12で覆われて
いる。フォトレジスト膜12中に作成する形状は、ウェ
ハの表面の近くに、ウェハに平行に設けた透過マスク1
3の穴13aによって決まる。ウェハ表面とマスクの距
離は通常0.5圃である。
空チェンバ10の中に、半導体ウェハ11が置かれてい
る。このウェハの片面は、電子線に露出することにより
溶解性が変化するフォトレジストの薄膜12で覆われて
いる。フォトレジスト膜12中に作成する形状は、ウェ
ハの表面の近くに、ウェハに平行に設けた透過マスク1
3の穴13aによって決まる。ウェハ表面とマスクの距
離は通常0.5圃である。
透過マスク13は非常に薄いシリコン層からなり、その
周辺部は機械的安定性を高めるため厚くしである。電子
に対して透過な部分13aは、たとえばイオン・エツチ
ングによりシリコン層に設4 けた穴からなるものとす
る。かかる電子線リソグラフィー用マスクは衆知のもの
であり、たとえば、J、 Greschnerらの9t
h Ir+t、 Conf、 Electron an
dIon Beam 5cience and Tec
hnology、 Vol、 80−6.1980、
P、152以下または申請中のドイツ特許p29 22
416.6号明細書に開示されている。
周辺部は機械的安定性を高めるため厚くしである。電子
に対して透過な部分13aは、たとえばイオン・エツチ
ングによりシリコン層に設4 けた穴からなるものとす
る。かかる電子線リソグラフィー用マスクは衆知のもの
であり、たとえば、J、 Greschnerらの9t
h Ir+t、 Conf、 Electron an
dIon Beam 5cience and Tec
hnology、 Vol、 80−6.1980、
P、152以下または申請中のドイツ特許p29 22
416.6号明細書に開示されている。
かかるマスクを使用した、すでに提唱されている投影法
では、マスク全体よりはるかに小さい直径の電子線を使
用する。マスク全体を露出するには。
では、マスク全体よりはるかに小さい直径の電子線を使
用する。マスク全体を露出するには。
この電子線はマスクの形に偏向させなければならなかっ
た。したがって、電子線の直径の大きい電子線光学装置
は、衆知のごとく相当の手段と費用を必要とする。
た。したがって、電子線の直径の大きい電子線光学装置
は、衆知のごとく相当の手段と費用を必要とする。
これに反し、本発明によれば、透過マスク13の大面積
の照射を、相当する大面積を有する光電陰極を用いるこ
とにより行うことができる。この光電陰極は、たとえば
ヨウ化パラジウムまたはセシウム等の、光電子放出の高
い材料の薄層16からなる。この薄層16は、後部から
感光層に照射される(たとえば真空チェンバ10に設け
た適当な穴を通って)紫外線19に対して透明な担体1
7上に配置されている。
の照射を、相当する大面積を有する光電陰極を用いるこ
とにより行うことができる。この光電陰極は、たとえば
ヨウ化パラジウムまたはセシウム等の、光電子放出の高
い材料の薄層16からなる。この薄層16は、後部から
感光層に照射される(たとえば真空チェンバ10に設け
た適当な穴を通って)紫外線19に対して透明な担体1
7上に配置されている。
感光層16と、ウェハ11の間に、5〜10kvの直流
電圧を印加すると、感光層は陰極として作用し、これか
ら放出される光電子(矢印15で示す)は、生じた均質
な電界(矢印14で示す)により加速される。平面状の
電界14は同時に電子線15を平行にし、このため電子
線はマスクに直角に入射し、半影部のないシャープな影
像をつくる。マスク13が平面状の均質な電界をさまた
げることのないように、たとえば分圧器20等を用いて
、マスクを電界14の等電位部に相当する電位に接続す
る。
電圧を印加すると、感光層は陰極として作用し、これか
ら放出される光電子(矢印15で示す)は、生じた均質
な電界(矢印14で示す)により加速される。平面状の
電界14は同時に電子線15を平行にし、このため電子
線はマスクに直角に入射し、半影部のないシャープな影
像をつくる。マスク13が平面状の均質な電界をさまた
げることのないように、たとえば分圧器20等を用いて
、マスクを電界14の等電位部に相当する電位に接続す
る。
本発明による装置と、従来の陰極線投射装置との根本的
な相違は、光電子放出層から分離したマスクにある。光
電子放出層は完全に自由な形状であり、均質につくられ
ている。露出用マスクをウェハの直前に置くことにより
、感光層16からの電子がウェハ11の表面までの比較
的長い距離にわたってドツトごとに像をつくる場合、満
たすのが困難な条件は見られない。平行な電子線をつく
る電界14の効果以外には、電子光学投影手段は必要な
い。
な相違は、光電子放出層から分離したマスクにある。光
電子放出層は完全に自由な形状であり、均質につくられ
ている。露出用マスクをウェハの直前に置くことにより
、感光層16からの電子がウェハ11の表面までの比較
的長い距離にわたってドツトごとに像をつくる場合、満
たすのが困難な条件は見られない。平行な電子線をつく
る電界14の効果以外には、電子光学投影手段は必要な
い。
図に示す光電陰極の大きさが実質的にマスクの大きさに
相当する構成は、特にたとえばバブルと呼ばれる磁気領
域記憶等の、1回のマスク工程だけを必要とするリソグ
ラフィー・プロセスに好都合である。しかし、他のリソ
グラフィーを用いた製造工程、特に半導体技術では、ウ
ェハ上にすでに存在する構造にマスクを合わせた後、時
間を変えて数個のマスクを同一ウェハ上に投影する必要
がある8このような整合を容易にするため、真空チェン
バ10にはさらに静電偏向電極19aおよび19bを電
界の方向に平行に設け、これらに適当な大きさの電位を
供給することができる。この装置により、光電陰極から
放出される均質な電子線は全体として傾斜し、マスクの
影像は偏向電圧に比例した距離だけウェハ11上を変位
する。このようにして、高速で精密な整合が可能になる
。
相当する構成は、特にたとえばバブルと呼ばれる磁気領
域記憶等の、1回のマスク工程だけを必要とするリソグ
ラフィー・プロセスに好都合である。しかし、他のリソ
グラフィーを用いた製造工程、特に半導体技術では、ウ
ェハ上にすでに存在する構造にマスクを合わせた後、時
間を変えて数個のマスクを同一ウェハ上に投影する必要
がある8このような整合を容易にするため、真空チェン
バ10にはさらに静電偏向電極19aおよび19bを電
界の方向に平行に設け、これらに適当な大きさの電位を
供給することができる。この装置により、光電陰極から
放出される均質な電子線は全体として傾斜し、マスクの
影像は偏向電圧に比例した距離だけウェハ11上を変位
する。このようにして、高速で精密な整合が可能になる
。
さらに整合を容易にするために、光電陰極の大きさをマ
スク13全体の大きさでなく、後でチップを形成する1
個または数個の回路のみの大きさに選択する。このよう
にすれば、ウェハ11の全面は露出装置をウェハの表面
に対して段階的に移動させることにより、露出させるこ
とができる。
スク13全体の大きさでなく、後でチップを形成する1
個または数個の回路のみの大きさに選択する。このよう
にすれば、ウェハ11の全面は露出装置をウェハの表面
に対して段階的に移動させることにより、露出させるこ
とができる。
(いわゆるステップ・アンド・リピート法)。露出の前
に、偏向電極19の助けにより、微細整合を行う。これ
によって、局部ひずみも補償される。
に、偏向電極19の助けにより、微細整合を行う。これ
によって、局部ひずみも補償される。
整合には従来技術による方法、たとえば特別な整合マー
クからの電子線によりトリガされるX線の検出等を用い
てもよい。
クからの電子線によりトリガされるX線の検出等を用い
てもよい。
[発明の効果コ
ウェハの不均一性による電界の変形は、本発明による透
過マスクの電位により大幅に防止することができる。
過マスクの電位により大幅に防止することができる。
このように1本発明による装置は、利点を相乗するばか
りでなく、従来の電子線投射装置の欠点を除去する。す
なわちマスク投射の精度が高く、陰極投射が簡単である
。
りでなく、従来の電子線投射装置の欠点を除去する。す
なわちマスク投射の精度が高く、陰極投射が簡単である
。
図は、本発明による電子線リソグラフィー装置の断面図
である。 13 ゛°−、透過マス9.16・、、光電陰極。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 岡 1) 次 生 (外1名)
である。 13 ゛°−、透過マス9.16・、、光電陰極。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 岡 1) 次 生 (外1名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 投射マスクを露出表面近くに設ける電子線リソグラフィ
ー装置において、 前記マスクに対向して光電陰極を設け、当該光電陰極か
ら発生した電子線を前記マスクに当てるようにしたこと
を特徴とする前記装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP83107926A EP0134269B1 (de) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | Elektronenstrahl-Projektionslithographie |
EP83107926.4 | 1983-08-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6047417A true JPS6047417A (ja) | 1985-03-14 |
JPH0515057B2 JPH0515057B2 (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=8190626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59122157A Granted JPS6047417A (ja) | 1983-08-11 | 1984-06-15 | 光電陰極型電子線リソグラフィー装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4554458A (ja) |
EP (1) | EP0134269B1 (ja) |
JP (1) | JPS6047417A (ja) |
DE (1) | DE3375252D1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH021301U (ja) * | 1988-06-16 | 1990-01-08 | ||
JPH02248548A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-04 | Nitta Ind Corp | 建造物用免震装置 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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GB2159322A (en) * | 1984-05-18 | 1985-11-27 | Philips Electronic Associated | Electron image projector |
US5064681A (en) * | 1986-08-21 | 1991-11-12 | International Business Machines Corporation | Selective deposition process for physical vapor deposition |
AT393925B (de) * | 1987-06-02 | 1992-01-10 | Ims Ionen Mikrofab Syst | Anordnung zur durchfuehrung eines verfahrens zum positionieren der abbildung der auf einer maske befindlichen struktur auf ein substrat, und verfahren zum ausrichten von auf einer maske angeordneten markierungen auf markierungen, die auf einem traeger angeordnet sind |
JP2977098B2 (ja) * | 1990-08-31 | 1999-11-10 | 忠弘 大見 | 帯電物の中和装置 |
US5940678A (en) * | 1997-01-14 | 1999-08-17 | United Microelectronics Corp. | Method of forming precisely cross-sectioned electron-transparent samples |
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US6476401B1 (en) | 1999-09-16 | 2002-11-05 | Applied Materials, Inc. | Moving photocathode with continuous regeneration for image conversion in electron beam lithography |
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