專利名稱：儲備式陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電子陰極，特別是用于光刻中的熱電子陰極，也特別涉及多重束光刻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱電子陰極，更特別地，受控多孔性儲備型(dispenser type)熱電子陰極是本領(lǐng)域公知的。這些儲備式陰極(dispenser cathode)通常用于電視，計算機監(jiān)視器和微波爐。這樣的儲備式陰極通常包括帶有儲腔(reservoir)和發(fā)射表面的陰極主體，該儲腔包括填充有功函數(shù)降低材料的空腔，和加熱元件，其用于生成需要引起功函數(shù)降低粒子從儲腔中擴散到發(fā)射表面上發(fā)射區(qū)域所必須的熱，以及產(chǎn)生熱電子發(fā)射所必須的發(fā)射。一般地，整個發(fā)射表面被用作發(fā)射區(qū)域。
本領(lǐng)域中公知幾種類型的儲腔。第一種類型的儲腔中，空腔被填充有多孔的基體且該基體的孔被填充有功函數(shù)降低顆粒，如堿土金屬化合物，如Ba，Ca和Sr。在這些儲備式陰極中，通常一個多孔基體的表面用作發(fā)射表面。加熱該陰極將從多孔基體中釋放功函數(shù)降低顆粒至發(fā)射表面，并將引起熱電子發(fā)射。
在第二種類型的儲腔中，功函數(shù)降低材料出現(xiàn)在多孔基體后面的空間內(nèi)。在工作功函數(shù)降低顆粒，如Ba或BaO在孔內(nèi)生成或釋放的過程中，它們從多孔基體后的空間供應，且然后經(jīng)多孔基體的孔中遷移，從而以足夠量供應至發(fā)射表面以維持良好發(fā)射表面覆蓋，該發(fā)射表面確保了從發(fā)射表面足夠的發(fā)射。
為了增加這些類型的陰極的亮度，在多孔基體的頂部，通常在金屬基體的整個表面上沉積涂層。因此，整個發(fā)射表面變成發(fā)射區(qū)域。涂層通常有幾個層，至少一個層包括功函數(shù)降低材料?，F(xiàn)在，用于該涂層的最廣泛使用的功函數(shù)降低材料包括含鈧(scandate)化合物。適當?shù)闹圃旒夹g(shù)和這些含鈧儲備式陰極的成分是美國專利4007393，4350920，4594220，5064397，5261845，5264757，5314364，5407633和6348756中揭示的例子，所有這些文獻包括在此以供參考。
在這些公知的陰極中，孔間的連接是隨機生成的。固有的后果是活性材料必須遷移到達發(fā)射表面的路程長度可比基體層的厚度大的多。這限制了這些傳統(tǒng)儲備式陰極的壽命和發(fā)射。而且，發(fā)射表面上這些孔出口總體形成相對大的發(fā)射區(qū)域。
美國專利US-A-4101800揭示受控的多孔性儲備式陰極，其在基體層頂上提供有穿孔的箔。該箔由難熔金屬組成。活性材料遷移經(jīng)過穿孔箔中的孔以覆蓋箔的表面。因此，箔用作陰極的發(fā)射表面。在陰極中，整個發(fā)射表面是發(fā)射區(qū)域。
該設(shè)計思想的進一步的改進揭示于美國專利US-A-4310603中。該文獻中揭示的儲備式陰極包括陰極主體，其包括具有功函數(shù)降低材料的儲腔和位于該儲腔一側(cè)的陰極主體內(nèi)的加熱元件。儲腔的相對側(cè)定義發(fā)射側(cè)表面。儲腔的發(fā)射側(cè)表面提供有箔，該箔帶有覆蓋儲腔的孔，該箔焊接到陰極主體上并優(yōu)選由鎢或鉬組成。部分箔提供有涂層，該涂層包括限定發(fā)射區(qū)域的功函數(shù)降低材料，且部分箔提供有定義陰影柵的非發(fā)射材料。功函數(shù)降低涂層建立較低的功函數(shù)Φ和發(fā)射區(qū)域因此增強的發(fā)射率。在該陰極中，所有孔都位于大發(fā)射區(qū)域中。
在上述這些受控多孔性儲備式陰極中，這些孔之間間距的尺寸定義活性材料的路徑長度。然而，發(fā)射表面中孔也會誘導嚴重的陰極發(fā)射不均勻性。而且，幾乎整個發(fā)射表面用作發(fā)射區(qū)域。
本發(fā)明進一步涉及如光刻系統(tǒng)，電子顯微鏡，檢測系統(tǒng)的電子束曝光設(shè)備中儲備型陰極的使用。在這些電子束設(shè)備中，通常采用LaB6源，場發(fā)射器或Schotky型發(fā)射器。大多數(shù)這些設(shè)備要求相對低的電流，而且這些設(shè)備要求相對小尺寸的均勻的電子源。因此電子束設(shè)備中高亮度儲備式陰極的使用不是無關(guān)緊要的。現(xiàn)有技術(shù)的儲備式陰極的直徑比場發(fā)射器源的LaB6源的直徑大，例如100-1000倍。因此，對于電子束設(shè)備，發(fā)射電流太大。而且，因為更多的電子在同一時間被發(fā)射，當使用公知的儲備式陰極時，庫侖作用降低設(shè)備的分辨率。
特別地，在單源多重電子束系統(tǒng)中這個問題是相對的。為了克服這個問題，特別在單源多重電子束系統(tǒng)中，使用有限發(fā)射區(qū)域的發(fā)散電子束。這樣系統(tǒng)的例子揭示于，如佳能的美國專利5834783，5905267和5981954，和本申請人的美國臨時申請60422758中，它們給出的全部內(nèi)容包括在此以供參考。所謂的三極管裝備常被用來實現(xiàn)發(fā)散電子束。由發(fā)射陰極表面彼此鄰近并荷相反電荷的兩個電極僅用部分發(fā)射的電子產(chǎn)生的電場線產(chǎn)生膨脹的電子束。然而，在電子發(fā)散之前，它們每個軌跡線首先會聚并通過轉(zhuǎn)線軌道(crossover)。這導致較強的庫侖作用并因此增加能量擴展度。因此該抽取方法提出了一個問題，特別在高分辨率系統(tǒng)，如電子束光刻系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種電子源，其提供時間和空間上都均勻的電子束。
本發(fā)明進一步的目的是提供具有相對小發(fā)射區(qū)域的電子源。
本發(fā)明還有一個目的是提供具有窄能量分布的電子源。
為了這個目的，本發(fā)明提供了一種儲備式陰極，其包括-包括至少一個用于發(fā)射電子的發(fā)射表面和至少一個覆蓋有發(fā)射抑制材料的非發(fā)射區(qū)域，該非發(fā)射區(qū)域圍繞每個發(fā)射區(qū)域；-用于當被加熱時，釋放功函數(shù)降低顆粒的材料的儲腔，和-至少一個連接所述儲腔和所述發(fā)射表面的通道，以便允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔中擴散到所述發(fā)射表面，所述至少一個通道出現(xiàn)在所述非發(fā)射區(qū)域，并在從發(fā)射區(qū)域開始的擴散長度距離內(nèi)，以便允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射區(qū)域。
通過應用具有明確邊界和向發(fā)射區(qū)域外部開口的通道的發(fā)射區(qū)域，證明了可以獲得儲備式陰極，其在空間上是均勻的，且適于應用在高分辨率電子束系統(tǒng)中。
在一個實施例中，發(fā)射區(qū)域包括用于阻擋功函數(shù)降低顆粒的阻擋層。該阻擋層防止功函數(shù)降低顆粒不通過通道到達發(fā)射區(qū)域。以該方式，發(fā)射區(qū)域不被破壞并保持勻質(zhì)。從而導致空間上均勻的電子束。
在進一步的實施例中，儲備式陰極包括覆蓋所述儲腔發(fā)射側(cè)的膜，所述膜基本不滲透功函數(shù)降低顆粒。以這種方式可產(chǎn)生良好界定的發(fā)射區(qū)域和良好界定的非發(fā)射區(qū)域。
在另一個實施例中，膜具有發(fā)射側(cè)表面和陰極側(cè)表面(即，指向儲腔的側(cè))，所述具有至少一個發(fā)射區(qū)域和至少一個非發(fā)射區(qū)域的發(fā)射側(cè)表面，該所述非發(fā)射區(qū)域圍繞至少一個非發(fā)射區(qū)域，其中所述發(fā)射區(qū)域涂覆有功函數(shù)降低材料，而所述非發(fā)射區(qū)域涂覆有發(fā)射抑制材料。
在具有膜的儲備式陰極實施例中，膜是覆蓋所述儲腔發(fā)射表面?zhèn)鹊慕饘倌ぃ⒃谒龇前l(fā)射區(qū)域提供有穿孔從而為所述功函數(shù)降低顆粒提供通道。
在一個實施例中，通道出口鄰近所述發(fā)射區(qū)域。優(yōu)選地，在該實施例中，通道出口鄰近發(fā)射區(qū)域。這使得功函數(shù)降低顆粒易于到達發(fā)射區(qū)域，并使得擴散易于控制。
在本發(fā)明儲備式陰極實施例中，儲備式陰極包括多個通道，所有通道出口在所述非發(fā)射區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明儲備式陰極另一個實施例中，發(fā)射表面具有至少一個凸起表面。這幫助產(chǎn)生發(fā)散束。在進一步的實施例中，發(fā)散表面會聚在發(fā)散區(qū)域的位置。當儲備式陰極被用在高分辨率電子束系統(tǒng)中時，優(yōu)選使用發(fā)散電子束，以便避免電子束交叉，電子束交叉引起電子束能量分布函數(shù)的加寬。
在本發(fā)明儲備式陰極的另一個實施例中，還提供了用來支撐所述發(fā)射區(qū)域的支撐結(jié)構(gòu)。以該方式，發(fā)射區(qū)域在操作過程中保留良好界定。在一個實施例中，支撐結(jié)構(gòu)包括位于發(fā)射區(qū)域的支柱，其到達所述儲腔。支柱提供給出良好界定的發(fā)射區(qū)域的方式。
在進一步的實施例中，支柱具有頂部，其形成部分所述發(fā)射表面。在進一步的實施例中，所述支柱的頂部形成發(fā)射區(qū)域。
在帶有支柱的儲備式陰極的進一步實施例中，通道離開所述支柱的一側(cè)。在該實施例中，一個容易地實現(xiàn)這一點的方式是通過在儲腔中提供自立式或基本自立的支柱。以這種方式，支柱的側(cè)壁提供通道的側(cè)壁。該方式，支柱有兩個功能第一功能是限定發(fā)射區(qū)域。其第二功能是限定用于功函數(shù)降低顆粒通道的邊界。
本發(fā)明的第二個方面考慮了儲備式陰極，其包括-用于當被加熱時，釋放功函數(shù)降低顆粒的材料的儲腔；-包括至少一個用于發(fā)射電極的發(fā)射區(qū)域的發(fā)射表面，包括用于阻擋功函數(shù)降低顆粒的阻擋層，和至少一個覆蓋有發(fā)射抑制材料并圍繞每個發(fā)射區(qū)域的非發(fā)射區(qū)域，和-至少一個連接所述儲腔和所述發(fā)射表面的通道，該發(fā)射表面用于允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射表面。
阻擋層防止功函數(shù)降低顆粒經(jīng)其它路徑到達發(fā)射區(qū)域，這些路徑由通道限定。以這種方式，在操作的過程中，發(fā)射區(qū)域保持良好地限定。
在儲備式陰極的實施例中，至少一個通道在所述非發(fā)射區(qū)域內(nèi)開口(或拍出，留出)，且在從擴散區(qū)域開始的擴散長度距離內(nèi)，該擴散區(qū)域用于功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射區(qū)域。
在另一個實施例中，本發(fā)明的儲備式陰極進一步包括提供于發(fā)射區(qū)域上的提取電極(extractor electrode)，所提供的提取電極在操作中提供靜電場，其用作發(fā)射電子的負透鏡。
在上述儲備式陰極的實施例中，進一步包括壁體，其基本圍繞發(fā)射表面。添加該壁體以增加電子束的一致性。在一個實施例中，壁體圍繞發(fā)射表面和所述通道或在從所述發(fā)射區(qū)域開始的擴散長度距離內(nèi)的通道。在一個實施例中，所述側(cè)壁以約20到25度，優(yōu)選以Pierce角從所述發(fā)射區(qū)域延伸。以該特定的角度，該壁體的具體優(yōu)點是提高了發(fā)射一致性，這是由于更一致的E電場。實際上，發(fā)射區(qū)域盡可能連續(xù)地并入到壁體，以便產(chǎn)生平滑的E電場。一個實施例中，在該壁體中，壁體穿過發(fā)射區(qū)域的位置處提供有一個或多個溝道的通道。
在儲備式陰極的一個實施例中，發(fā)射表面位于所述表面凹槽中儲備式陰極表面水平以下。在該實施例中，所述凹槽的壁體相對發(fā)射表面成20到25度，優(yōu)選Pierce角。
在本發(fā)明的一個實施例中，儲備式陰極進一步包括至少一個用于加熱所述發(fā)射區(qū)域的加熱器。
在該實施例或另一個實施例中，儲備式陰極進一步包括至少一個用于加熱所述功函數(shù)降低顆粒的加熱器。
本發(fā)明進一步涉及包括用于發(fā)射電子的發(fā)射區(qū)域的陰極，所述發(fā)射區(qū)域并入到圍繞所述發(fā)射區(qū)域的壁體中，所述壁體是導電的。在一個實施例中，所述壁體覆蓋有發(fā)射抑制并導電的材料。在進一步的實施例中，壁體是電導體，或覆蓋有電導體。
在該陰極實施例中，所述壁體基本以相對發(fā)射區(qū)域約20到25度延伸。
在進一步實施例中，所述陰極進一步包括至少一個儲腔，其包括功函數(shù)降低顆粒，和至少一個通道或溝道，其具有用于允許所述儲腔中功函數(shù)顆粒進入所述通道的入口，和所述發(fā)射區(qū)域擴散長度距離的所述壁體中的出口的。
本發(fā)明進一步涉及電子源，其用于發(fā)生多個電子束，包括多個儲備式陰極或如上所述的陰極。
本發(fā)明進一步涉及光刻系統(tǒng)，其包括本發(fā)明的儲備式陰極。
在實施例中，光刻系統(tǒng)進一步包括束分裂器裝置，其用于將由儲備式陰極產(chǎn)生的電子束分裂成多個電子微束，和控制裝置，其用于控制所述調(diào)制器裝置以便按照預定圖案調(diào)制微束。


本發(fā)明將參考下面

，這些附圖僅用于說明本發(fā)明優(yōu)選實施例而不用于限制保護范圍。
圖1示出本發(fā)明陰極的橫截面；
圖2a，2b示出圖1中陰極發(fā)射表面的頂視圖，它們指示出本發(fā)明的不同方面；圖3示出本發(fā)明陰極的橫截面，該陰極具有支撐發(fā)射區(qū)域的支撐結(jié)構(gòu)；圖4示出圖3中陰極的頂視圖；圖5示出本發(fā)明陰極的發(fā)射部件的橫截面，其具有多孔性金屬儲腔；圖6示出本發(fā)明陰極另一個實施例的橫截面視圖；圖7示出具有凸起發(fā)射表面的陰極的橫截面；圖8示出帶有彎曲發(fā)射表面的陰極另一個實施例的橫截面；圖9示出本發(fā)明陰極的一個實施例，該陰極具有Pierce角P中的圍繞壁體；圖10示出圖9中陰極的另一個實施例，其帶有支柱。
具體實施例方式
在附圖中，相似標識號表示相似或相應的部件。
圖1示出本發(fā)明儲備式陰極的第一實施例。儲備式陰極具有陰極主體1，其上部形成儲腔，該儲腔中填充化合物2，當由加熱元件3加熱時，其向儲腔2的發(fā)射側(cè)表面4分發(fā)至少一種功函數(shù)降低顆粒。儲腔1的發(fā)射側(cè)表面4被分成兩類區(qū)域，如圖2a和2b所示，示出了圖1的儲備式陰極頂視圖。
發(fā)射側(cè)表面4的第一類區(qū)域是發(fā)射區(qū)域9，其負責電子發(fā)射。發(fā)射區(qū)域通常涂覆有功函數(shù)降低材料，如銥，鋨或其它鉑族金屬，或鈧化物。這些材料或復合物是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
發(fā)射表面4的第二類區(qū)域是非發(fā)射區(qū)域8，其圍繞每個發(fā)射區(qū)域9。非發(fā)射區(qū)域涂覆有發(fā)射抑制材料，如鋯或石墨。
圍繞每個發(fā)射區(qū)域的非發(fā)射區(qū)域被提供用來限制發(fā)射區(qū)域的面積。以這種方式，可以提供具有源的陰極，該源具有受限的尺寸。實用中，發(fā)射區(qū)域的尺寸約為100微米×100微米或更小。
在儲備式陰極儲腔1的發(fā)射側(cè)表面上提供有膜6，優(yōu)選為金屬膜。該膜確保電子發(fā)射的均勻性。在發(fā)射區(qū)域9中膜6的兩側(cè)之間沒有直接的連接。在發(fā)射區(qū)域9的位置處，膜基本對儲腔中的功函數(shù)降低顆粒是不可滲透的。例如，這可通過制做金屬膜實現(xiàn)，該金屬膜基本對功函數(shù)降低材料是不可滲透的。另一個實施例在發(fā)射區(qū)域的位置提供具有基本不滲透層的膜。
膜6具有一個或多個通道7，優(yōu)選為孔，通過膜6連接儲腔1和膜6的發(fā)射表面?zhèn)?。通道7允許儲腔中的功函數(shù)降低顆粒從儲腔1擴散到發(fā)射區(qū)域9以增強電子發(fā)射。
在發(fā)射側(cè)，膜6提供有功函數(shù)降低材料9的層，其定義發(fā)射區(qū)域，和發(fā)射抑制材料8的層，其定義非發(fā)射區(qū)域。
該配置的頂視圖描繪于圖2a中。此外，選擇至少一個通道7和處于發(fā)射區(qū)域9中的任何位置之間適當?shù)木嚯x，確保連續(xù)供應功函數(shù)降低材料2。該距離應小于儲腔2中功函數(shù)降低顆粒的最大擴散長度。進一步的發(fā)射增強是通過用至少一個功函數(shù)降低材料層9涂覆第一區(qū)域而實現(xiàn)的。
圖2b示出膜6的頂視圖。膜6具有穿孔，其距發(fā)射區(qū)域為擴散長度，并優(yōu)選為金屬膜。合適的金屬包括難熔金屬，如鎢和鉬。從儲腔向發(fā)射表面擴散的功函數(shù)降低顆粒僅能通過孔7通過。
使用加熱器，功函數(shù)降低顆粒是從儲腔釋放的。這些顆粒擴散通過膜中的孔到達發(fā)射區(qū)域。電子在發(fā)射區(qū)域發(fā)射。用抽取電極加速電子。
圖3示出本發(fā)明的第二實施例。儲備式陰極包括陰極主體1，其上部形成儲腔2，和加熱元件3。儲備式陰極發(fā)射表面4包括發(fā)射區(qū)域9和非發(fā)射區(qū)域8，它們和本發(fā)明的第一實施例中儲備式陰極工作原理相同，即電子是從發(fā)射區(qū)域9發(fā)射的，而功函數(shù)降低顆粒經(jīng)圍繞發(fā)射區(qū)域9的非發(fā)射區(qū)域8供應到發(fā)射區(qū)域9。然而，在該特定實施例中，通過直接位于發(fā)射表面4下面的支撐結(jié)構(gòu)10形成用于功函數(shù)降低顆粒的發(fā)射區(qū)域的非多孔性，而非膜6。支撐結(jié)構(gòu)10優(yōu)選為支柱狀的，且延伸通過儲腔。在該實施例中，通道出口鄰近發(fā)射區(qū)域。
在該實施例中，儲腔2填充有多孔材料，該多孔材料的孔中包含功函數(shù)降低材料。這增強功函數(shù)降低顆粒向表面分配。非發(fā)射區(qū)域8涂覆有至少一個發(fā)射抑制材料層8，因此急劇減小該區(qū)域的電子發(fā)射。為了進一步增強電子發(fā)射，在發(fā)射支柱10上提供功函數(shù)降低材料的涂層9。該實施例的頂視圖描繪于圖4中。
支柱10基本自立的結(jié)構(gòu)，因此提供繞支柱的通道。在圖4的頂視圖中，可以清楚看到通道7圍繞這個支柱10及因此整個發(fā)射區(qū)域9。
支柱結(jié)構(gòu)10優(yōu)選包括金屬。潛在的候選者是難熔金屬，如鉬和鎢。
圖5示出本發(fā)明儲備式陰極的實施例，其示出包括功函數(shù)降低材料1的多孔材料。在該實施例中，多孔鎢被用于包含功函數(shù)降低材料。在儲腔的發(fā)射側(cè)，膜6被提供有孔或穿孔7。膜包括涂覆有發(fā)射抑制材料的非發(fā)射區(qū)域8和涂覆有功函數(shù)降低材料的發(fā)射區(qū)域9。在該實施例中，形成用于功函數(shù)降低顆粒的通道孔7直接提供于發(fā)射區(qū)域的附近。而且，抽取電極11被圖示于發(fā)射表面附近，因此提供發(fā)射發(fā)散電子束的源。所示的整個區(qū)域約為1毫米寬，而發(fā)射區(qū)域9約40微米寬。
圖6示出本發(fā)明儲備式陰極的另一個實施例。在該實施例中，發(fā)射表面是彎曲表面，該彎曲表面是凸起的。儲腔包括多孔鎢，孔中有功函數(shù)降低材料1。多孔鎢提供有鎢膜6，其對功函數(shù)降低顆?；臼遣豢赏高^的。膜提供有孔7，該孔為功函數(shù)降低顆粒提供通道。而且，發(fā)射區(qū)域9涂覆有功函數(shù)降低材料，如鈧化物。膜6余下的區(qū)域8涂覆有涂覆有發(fā)射抑制材料。使用凸起的表面，儲備式陰極發(fā)射幾乎完美的發(fā)散電子束，其具有一個虛擬原點。
圖7示出按照本發(fā)明的儲備式陰極實施例，其儲腔中具有自立式鎢支柱10，該儲腔填充有多孔鎢，該多孔鎢的孔1中提供有功函數(shù)降低材料。由于支柱10是自立的，功函數(shù)降低顆?？裳刂е?0的側(cè)邊7通過，因此支柱10提供通道7以便允許顆粒擴散到整個發(fā)射區(qū)域9。
圖8示出按照本發(fā)明儲備式陰極的另一個實施例。在該實施例中，錐形陰極提供有自立式鎢支柱10。繞該自立式支柱，儲腔被提供有多孔鎢1。而且，孔包含功函數(shù)降低材料，其是用未示出的加熱器釋放的。由于錐形，提供了凸起的表面，也由于發(fā)射區(qū)域9的小尺寸，該源提供發(fā)散的電子束。支柱10優(yōu)選具有環(huán)行圓柱形狀。發(fā)射區(qū)域側(cè)邊頂部9涂覆有功函數(shù)降低材料，例如鈧化物。余下的區(qū)域8涂覆有發(fā)射抑制材料。
圖9示出本發(fā)明陰極的一個實施例，其具有發(fā)射區(qū)域9，該陰極涂覆有功函數(shù)降低材料并被通道7包圍，該通道7用于功函數(shù)降低材料到達發(fā)射區(qū)域9。在該特定實施例中，陰極具有凹入的或錐形壁體8，該錐形壁體8包圍發(fā)射區(qū)域，且其涂覆有上述發(fā)射抑制材料或由發(fā)射抑制材料制成。優(yōu)選地，壁體涂覆有導電材料或由導電材料制成。以這樣的方式，電場E電場如9那樣延伸，其提供了產(chǎn)生更窄束的透鏡效應。
壁體的角P優(yōu)選等于Pierce角。在大多數(shù)情形中，角P在20到25度之間，更優(yōu)選在22到23度之間。在優(yōu)選實施例中，角P約等于22.5度。
圖10示出陰極的另一個實施例，其中發(fā)射區(qū)域位于陰極的總表面12下面，這里發(fā)射區(qū)域在支柱9上。發(fā)射區(qū)域由錐形壁體約以相對發(fā)射區(qū)域9成Pierce角P包圍。而且，施加的E電場將如描繪的那樣延伸，導致透鏡效應。優(yōu)選，壁體具有電導表面并且是發(fā)射抑制的。
該實施例中壁體8幾乎連續(xù)地融合到發(fā)射區(qū)域。用于功函數(shù)降低顆粒的通道或溝道優(yōu)選盡可能小地影響E電場(電場)。實際上，在所考慮的實施例中，發(fā)射區(qū)域平滑地融合到壁體中。在該壁體中，其中發(fā)射區(qū)域轉(zhuǎn)變并融合到壁體中，具有功函數(shù)降低顆粒的儲腔中到處都是某些小孔。
上述多個陰極可以組合而導致多束陰極。
可以理解，上述說明書是用來說明優(yōu)選實施例的操作的，而并不意味著限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍將僅由下面的權(quán)利要求被限制。從上面的討論可以看出，許多變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯然的，它們將涵蓋在本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種儲備式陰極，其包括-發(fā)射表面，其包括至少一個用于發(fā)射電子的發(fā)射區(qū)域和至少一個涂覆有發(fā)射抑制材料并包圍每個發(fā)射區(qū)域的非發(fā)射區(qū)域。-被加熱時，用于釋放功函數(shù)降低顆粒材料的儲腔；和-至少一個通道，其連接所述儲腔和所述發(fā)射表面，該通道用于允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射表面，所述至少一個通道在所述非發(fā)射區(qū)域開口，并在距離發(fā)射區(qū)域擴散長度范圍內(nèi)，以允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的儲備式陰極，其中所述發(fā)射區(qū)域包括用于阻擋功函數(shù)降低顆粒的阻擋層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲備式陰極，包括覆蓋所述儲腔發(fā)射側(cè)的膜，所述膜基本對功函數(shù)降低顆粒不透過。
4.如權(quán)利要求2所述的儲備式陰極，其中所述膜具有發(fā)射側(cè)表面和陰極側(cè)表面，所述發(fā)射側(cè)表面具有至少一個發(fā)射區(qū)域和至少一個圍繞所述至少一個發(fā)射區(qū)域的非發(fā)射區(qū)域，其中所述發(fā)射區(qū)域涂覆有功函數(shù)降低材料，且所述非發(fā)射區(qū)域涂覆有發(fā)射抑制材料。
5.如權(quán)利要求3或4所述的儲備式陰極，其中所述膜是金屬膜，該膜覆蓋所述儲腔的發(fā)射表面，且該膜在所述非發(fā)射區(qū)域提供有穿孔，為所述功函數(shù)降低顆粒提供通道。
6.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，其中所述通道開口挨著所述發(fā)射區(qū)域。
7.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，其包括多個通道，且基本所有通道在所述非發(fā)射區(qū)域中開口。
8.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，其中所述發(fā)射表面具有至少一個凸起的表面。
9.如權(quán)利要求8所述的儲備式陰極，其中所述發(fā)射表面在發(fā)射區(qū)域的位置是凸起的。
10.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，而且提供有用于支撐所述發(fā)射區(qū)域的支撐結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的儲備式陰極，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括位于發(fā)射區(qū)域的位置的支柱并達到通過所述儲腔。
12.如權(quán)利要求11所述的儲備式陰極，其中所述支柱具有頂部，該頂部形成部分所述發(fā)射表面。
13.如權(quán)利要求12所述的儲備式陰極，其中所述支柱的頂部形成發(fā)射區(qū)域。
14.如權(quán)利要求11到13所述的儲備式陰極，其中所述通道沿所述支柱的一側(cè)延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的儲備式陰極，其中所述支柱具有側(cè)壁，所述側(cè)壁提供通道的壁體。
16.一種儲備式陰極，其包括-被加熱時，用于釋放功函數(shù)降低顆粒材料的儲腔；-發(fā)射表面，其包括至少一個用于發(fā)射電子的發(fā)射區(qū)域，包括用于阻擋功函數(shù)降低顆粒的阻擋層，和至少一個覆蓋有發(fā)射抑制材料和圍繞每個發(fā)射區(qū)域的非發(fā)射區(qū)域；和-至少一個通道，其連接所述儲腔和所述發(fā)射表面，該通道用于允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射表面。
17.如權(quán)利要求16所述的儲備式陰極，所述至少一個通道其在所述非發(fā)射區(qū)域中開口并在距離發(fā)射區(qū)域的擴散長度范圍內(nèi)，該通道用于允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射區(qū)域。
18.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，進一步包括在所述發(fā)射區(qū)域上提供的抽取電極，所述抽取電極用來在操作中提供靜電場，該靜電場用作發(fā)射電子的負透鏡。
19.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，進一步包括基本包圍所述發(fā)射區(qū)域的壁體。
20.如權(quán)利要求19所述的儲備式陰極，其中所述發(fā)射區(qū)域融合到所述壁體中。
21.如權(quán)利要求19或20所述的儲備式陰極，其中所述壁體包圍所述發(fā)射表面和所述通道或多個通道，這些通道在距離所述發(fā)射區(qū)域擴散長度的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求19，20或21所述的儲備式陰極，其中所述壁體從所述發(fā)射區(qū)域以約20到25度角，優(yōu)選地以約Pierce角延伸。
23.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，其中所述發(fā)射表面在所述儲備式陰極的表面水平下，該儲備式陰極在所述表面的凹槽中。
24.如權(quán)利要求23所述的儲備式陰極，其中所述凹槽的壁體約為20到25度，優(yōu)選約為Pierce角。
25.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，進一步包括至少一個用于加熱所述發(fā)射區(qū)域的加熱器。
26.如前述權(quán)利要求中任一條所述的儲備式陰極，進一步包括至少一個用于加熱所述功函數(shù)降低顆粒的加熱器。
27.一種陰極，其包括用于發(fā)射電子的發(fā)射區(qū)域，所述發(fā)射區(qū)域融合到包圍所述發(fā)射區(qū)域的壁體中，所述壁體是導電的。
28.如權(quán)利要求27所述的陰極，其中所述壁體基本以相對所述發(fā)射區(qū)域成20到25度角延伸。
29.如權(quán)利要求28所述的陰極，其中所述陰極包括至少一個包括功函數(shù)降低顆粒的儲腔、和通道，該通道具有用于允許所述儲腔中功函數(shù)降低顆粒進入所述通道的入口，和在所述壁體中處于所述發(fā)射區(qū)域的擴散長度處的出口。
30.一種用于發(fā)生多個電子束的電子源，包括按照前述權(quán)利要求中任一條的多個儲備式陰極。
31.一種光刻系統(tǒng)，其包括至少一個按照前述權(quán)利要求中任一條的儲備式陰極。
32.如權(quán)利要求31所述的光刻系統(tǒng)，進一步包括束分裂器裝置，其用于將由儲備式陰極發(fā)生的電子束分裂成多個電子微束；調(diào)制器裝置，其用于各別地調(diào)制基本上每個電子微束；和控制裝置，其用于控制所述調(diào)制器裝置以便按照預定圖案調(diào)制微束。
33.一種半導體晶片，其用按照前述權(quán)利要求中任一條所述的光刻系統(tǒng)處理。
34.一種用于處理半導體晶片的方法，其使用按照前述權(quán)利要求中任一條所述的光刻系統(tǒng)。
全文摘要
一種儲備式陰極，其包括發(fā)射表面，當被加熱時，用于釋放功函數(shù)降低顆粒材料的儲腔，和至少一個用于允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射表面的通道，所述發(fā)射表面包括至少一個發(fā)射區(qū)域和至少一個非發(fā)射區(qū)域，該非發(fā)射區(qū)域涂覆有發(fā)射抑制材料并包圍每個發(fā)射區(qū)域，所述非發(fā)射區(qū)域包括至少一個通道，該通道連接所述儲腔和所述非發(fā)射區(qū)域，并在距離發(fā)射區(qū)域擴散長度的范圍內(nèi)開口，以便允許功函數(shù)降低顆粒從所述儲腔擴散到所述發(fā)射區(qū)域。
文檔編號H01J1/28GK1830051SQ200480007122
公開日2006年9月6日 申請日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者皮特·克魯特, 斯蒂恩·W·H·K·斯蒂恩布林克 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司