專利名稱：面輻射型電子源和繪制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等倍地統(tǒng)一進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制的面輻射型電子源 和繪制裝置，特別涉及即使在繪制區(qū)域大的情況下也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行使 用電子射線的圖形繪制的面輻射型電子源和繪制裝置。
背景技術(shù)：
最近普遍通過掃描電子射線從而在基板等上繪制規(guī)定的圖形。但是，在 掃描電子射線來進(jìn)行繪制的情況下消耗繪制時(shí)間。因此，使用電子射線在基 板上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的圖形。
現(xiàn)在，提出了各種在基板上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的圖形的電子射線曝光 裝置和該電子射線曝光裝置所使用的電子源(例如，參照專利文獻(xiàn)1~專利
文獻(xiàn)6 )。
專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開了如圖23所示的電子射線源200。該電 子射線源200在表面電極202上形成有電子通過層204。該電子通過層204 由多個(gè)納米級的半導(dǎo)體微結(jié)晶206構(gòu)成，該半導(dǎo)體微結(jié)晶206的表面上形成 有膜厚比半導(dǎo)體微結(jié)晶206的結(jié)晶粒直徑還小的氧化膜208。從表面電極202 的表面202a輻射電子，該表面電極202的表面202a作為電子輻射面。
在該專利文獻(xiàn)1、2中，電子射線源200在配置在真空中的狀態(tài)下，電子 e通過強(qiáng)電場在由半導(dǎo)體微結(jié)晶206構(gòu)成的電子通過層204中加速，在表面電 極202的表面202a附近，電子e的運(yùn)動(dòng)能量提高，在獲得了超越制約電子運(yùn) 動(dòng)的電壁壘的能量之后，向真空中輻射電子。
專利文獻(xiàn)3中公開了在絕緣基板上具有至少由1原子層以上10原子層以 下的厚度的A1N層或AlGaN層(其中，Al ( x) Ga ( 1 - x) N,且x>0.3 )， 以及5原子層以上50原子層以下的厚度的GaN層構(gòu)成的多重壁壘層的氮化 物半導(dǎo)體共振隧穿(tunnel)電子輻射元件。
專利文獻(xiàn)4中公開了一種電子射線源，其特征在于由以下部分構(gòu)成，包 括在基才反上形成的多個(gè)電子輻射源；引出電極，其具有朝向上述電子輻射源的一個(gè)而形成為凸型的前端部，并且具有使電子射線通過的開口部；以及 移動(dòng)部件，在形成上述電子輻射源的基板和上述引出電才及之間移動(dòng)相對位置。
在專利文獻(xiàn)5的量子化電子射線發(fā)生裝置中，在n+型InP基板上分別形 成包含1 x l019/cm3濃度的硅的n +型InGaAs層、AlAso.56Sb。.44層以及 In0.53Ga0.47As層。此夕卜，在從In0.53Ga0.47As層到n +型InGaAs層的上層部中， 在平面矩形形狀區(qū)域的周圍，形成有絕緣性的隔離區(qū)(isolation)。被隔離區(qū) 包圍的矩形區(qū)域的AlAs線Sbo.44層為勢壘層，此外，其上的Ino.53Ga。.47As層為 勢阱層。而且，露出勢阱層的炸面圈狀的電極隔開l~2|um的間隔配置在 In0.53Gao.47As層上，通過在該炸面圈狀的電4及和n+型InP基板下面的電極之 間施加電壓，從而在勢阱上產(chǎn)生電場。
專利文獻(xiàn)6的電子射線源具有松散質(zhì)(bulk)區(qū)域、與該松散質(zhì)區(qū)域相 鄰并且電勢比松散質(zhì)區(qū)域高的壁壘區(qū)域、與該壁壘區(qū)域相鄰并且電勢比壁壘 區(qū)域低的阱區(qū)域、為了使與該阱區(qū)域相鄰的空間電勢傾斜而對空間施加電場 的電場施加部件，壁壘區(qū)域和阱區(qū)域的厚度被形成為使松散質(zhì)區(qū)域的電子透 過壁壘區(qū)域和空間的透過率的峰值為100%。
專利文獻(xiàn)l:(日本)特開2005 -317657號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2006 - 40725號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:(日本)特開2006- 147518號公報(bào)
專利文獻(xiàn)4:(日本)特開平7-296755號公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:(日本)特開平5 - 74333號公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:(日本)特開平10 - 79222號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
在專利文獻(xiàn)l、 2所公開的電子射線源200中，如圖23所示，構(gòu)成電子 通過層204的各納米級的半導(dǎo)體微結(jié)晶206與包含對于面輻射型電子源100 的表面電極202的表面202a (電子輻射面)水平的分量的方向也接觸。
在該專利文獻(xiàn)1、 2所公開的電子射線源200中，如圖24的能量帶圖所 示，在電子e被注入到電子通過層204之后(區(qū)域D2Q4 (參照圖24))，由于 電子e的運(yùn)動(dòng)能量級別低于在半導(dǎo)體微結(jié)晶206界面形成的電壁壘小30，因此 電子e在包含對于電子輻射面(表面電極202的表面202a)水平的分量的方
8向的運(yùn)動(dòng)被制約并且直進(jìn)。
但是，如圖24的能量帶圖所示，在半導(dǎo)體微結(jié)晶206 (參照圖23 )接觸 的點(diǎn)附近，在獲得超越由覆蓋半導(dǎo)體微結(jié)晶206的氧化膜208 (參照圖23 ) 所引起的電壁壘d)3o的能量的時(shí)刻，在相鄰的某個(gè)半導(dǎo)體^B吉晶206中可能散射。
在專利文獻(xiàn)l、 2中，在電子輻射面(表面電極202的表面202a)附近的 半導(dǎo)體微結(jié)晶206層內(nèi)，在獲得電子從表面電極202 (參照圖23 )輻射所需 的、與表面電極202的工作函數(shù)(1)31相當(dāng)?shù)哪芰康膮^(qū)域0202、區(qū)域D205內(nèi)， 電子的能量值一定超過電壁壘(J)3()。即，電子獲得超越在半導(dǎo)體微結(jié)晶206 的界面形成的電壁壘小30的能量。由此，對電子e不產(chǎn)生量子封閉效應(yīng)，電 子e被向相鄰的任何一個(gè)微結(jié)晶散射。因此，存在這樣的問題，即除了直進(jìn) 的電子er以外還以某一概率發(fā)生不直進(jìn)而被散射的電子es。因此，電子在所 有方向受到散射后被輻射。
由此，在專利文獻(xiàn)l、 2中，存在以下問題，即除了作為彈道電子直進(jìn)而 被輻射的電子之外，還同時(shí)輻射以大的角度被散射的高速電子。由于這樣的 以大的角度被散射的電子，在電子射線曝光時(shí)，曝光圖形的分辨率受到制約。
此外，使用專利文獻(xiàn)l、 2所公開的電子射線源200,例如，為了得到超 微以上的分辨率，對電子射線進(jìn)行聚束而需要統(tǒng)一強(qiáng)度的垂直強(qiáng)磁場(0.1T 以上)等。但是，由于在晶片這樣的大面積上得到統(tǒng)一的強(qiáng)磁場是很困難的， 因此對等倍電子射線曝光的應(yīng)用受到制約。
而且在專利文獻(xiàn)l、 2中，在面輻射型電子源上沒有以下結(jié)構(gòu)，即將作為 從垂直于電子輻射面的方向向外側(cè)擴(kuò)展的繞射波而擴(kuò)散的電子聚束到垂直于 電子輻射面的方向上的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，在專利文獻(xiàn)l、 2中，在面輻射型電子源 上沒有對輻射電子的直進(jìn)性進(jìn)行電控制的結(jié)構(gòu)，也沒有用于控制對于輻射電 子的直進(jìn)性產(chǎn)生很大影響的電子源溫度的結(jié)構(gòu)。
而被輻射到真空中的結(jié)構(gòu)，其電子輻射特性依賴于電場強(qiáng)度，但現(xiàn)實(shí)中也存 在以下問題，即可以通過熱能量來跳過包含在電子通過層中的幾處結(jié)構(gòu)缺陷， 得到熱能量的輔助而被輻射到真空中的電子混入到輻射電子中的問題。這樣， 具有各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)量矢量，同時(shí)擴(kuò)展輻射電子的能量分布，從而降低曝光 的分辨率，同時(shí)成為面電子射線的色像差的原因。
9而且，在專利文獻(xiàn)l、 2中，為了將從面輻射型電子源輻射的面電子射線
進(jìn)行圖形化，而變化表面電極的形狀，或者在表面電極上設(shè)置圖形化了的掩 模，但這些成為在與相對的曝光對象之間形成同樣電場的障礙。這是由于， 如果表面電極的形狀為局部性，則面輻射型電子源和曝光對象之間的電力線 成為局部集中在該表面電極上的形狀，電場成為局部，曝光像歪斜。此外， 在從掩模的開口部輻射電子射線時(shí)，在掩模的開口部一端產(chǎn)生電子射線的繞 射，曝光分辨率惡化。此外，還因?yàn)樵诒砻骐姌O上設(shè)置掩模的方法中，有掩 模的部分為凸?fàn)睿蔀殡娏€集中在此的形狀，電場成為局部，曝光圖像歪 斜。
專利文獻(xiàn)3所公開的電子射線曝光裝置用的面輻射型電子源通過與專利 文獻(xiàn)l、 2類似的原理進(jìn)行電子輻射，在元件表面附近，電子的運(yùn)動(dòng)能量提高， 不存在制約電子向包含對于電子輻射面水平的分量的方向的運(yùn)動(dòng)的電壁壘。 因此，存在以下問題，即獲得了高的能量的電子被允許在表面附近向所有方 向散射，結(jié)果產(chǎn)生以大的角度被散射的高速電子。
專利文獻(xiàn)4、 5、 6所公開的電子射線曝光裝置用的面輻射型電子源中， 結(jié)構(gòu)為在平面上隔離配置的各點(diǎn)電子源各自附近配置有用于將電子取出到真 空能級的各電極，從各電極的開口取出電子。因此，存在以下的問題，即由 于輻射電子從各點(diǎn)電子源向電極的開口圓錐狀地?cái)U(kuò)散，因此要轉(zhuǎn)印的圖形的 分辨率受到制約。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于消除基于所述現(xiàn)有技術(shù)的問題，即使在 繪制區(qū)域大的情況下，也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制的面 輻射型電子源和繪制裝置。
用于解決課題的手段
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一方式為一種面輻射型電子源，其特征 在于，具有平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè)置的平面狀的第二 電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以及對所述 第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī)定 的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻射電子，所述量子 細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延伸，所述量子細(xì)線 由硅構(gòu)成，所述量子細(xì)線在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的 部分。此外，本發(fā)明的第二方式為一種面輻射型電子源，其特征在于，具有 平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè)置的平面狀的第二電極；設(shè)置在 所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以及對所述第二電極和所 述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置 多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻射電子，所述量子細(xì)線在從所述 第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延伸，所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，在 所述第二電極和所述電子通過層之間，形成由絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層，在 所述第二電極的背面，在與所述各量子細(xì)線匹配的位置上，對于所述量子細(xì) 線形成凸部。
在本發(fā)明中所述量子細(xì)線優(yōu)選在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗 細(xì)度細(xì)的部分。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有將所述電子通過層保持在室溫以下的溫度 的溫度調(diào)節(jié)部。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還在所述第二電極和所述電子通過層之間，形成 由絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層，在所述第二電極的背面，在與所述各量子細(xì)線 匹配的位置上，對于所述量子細(xì)線形成凸部。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選由所述量子細(xì)線中的所述細(xì)的部分劃分的區(qū)域構(gòu) 成量子點(diǎn)(dot)。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有由多個(gè)管狀部件捆綁而成的多孔部件以及 平面狀的面電極，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè) 端部的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第一開口部向所述第二開口部 而單調(diào)地增大，所述平面狀的面電極與所述多孔部件的所述第二開口部側(cè)相 連，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第二電 極的表面上，使得所述第一開口部朝向所述第二電極的表面。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有多孔部件，由多個(gè)管狀部件捆綁而成， 所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端部的第二開口部 更寬，并且直徑隨著^v所述第一開口部向所述第二開口部而單調(diào)地增大；電 極，設(shè)置在所述多孔部件的各所述管狀部件上；第二電源部，在所述第二電 極和所述電極之間施加電壓；以及控制部，對所述第二電源部的施加電壓進(jìn) 行控制，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第 二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向所述第二電極的表面。此外，在本發(fā)明中優(yōu)選所述第一電極在與從所述第二電極的表面輻射電 子的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域配置導(dǎo)電體，在輻射電子的部分以外配置絕緣體。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選在所述第二電極的表面設(shè)有被形成為規(guī)定圖形的 電子吸收體。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選在所述第一電極上設(shè)置多個(gè)開關(guān)元件，所述開關(guān) 元件連接到一個(gè)量子細(xì)線或多個(gè)量子細(xì)線，并可以設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀 態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，并且所述各開關(guān)元件連接到所述電源部，所述面輻射型電 子源還包括開關(guān)控制部，用于使所述各開關(guān)元件中、設(shè)置在與從所述第二電
此外，在本發(fā)明中在所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成的情況下，優(yōu)選所述量子細(xì)
線的4且細(xì)度為5nm以下。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選所述量子細(xì)線的間隔為構(gòu)成所述量子細(xì)線的物質(zhì) 的原子間隔以上。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有》茲場施加部，在與所述第二電極的表面 垂直方向上施加^t場；電子輻射角^f企測器，纟企測在由所述電源部施加了電壓 時(shí)，從所述第二電極的表面輻射的電子的輻射角；以及控制部，基于所述電 子輻射角檢測器對所述電子的輻射角的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)所述磁場施加部的磁 場強(qiáng)度。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有脈沖磁場施加部，在與所述第二電極的表 面垂直方向上施加脈沖石茲場，所述電源部對所述第二電才及和所述第一電極施 加脈沖電壓，在由所述脈沖石茲場施加部施加所述脈沖^茲場的期間，所述電源 部對所述第二電極和所述第 一 電極施加脈沖電壓。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選在所述量子細(xì)線的所述第二電極側(cè)的前端部形成 有電子吸收層，所述電子吸收層電連接到所述第二電極。
此外，本發(fā)明的第三方式提供一種繪制裝置，其特征在于，具有面輻 射型電子源，其包括平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè)置的平面 狀的第二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以 及對所述第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中， 隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻射電子， 所述量子細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延伸；以及 臺，與所述面輻射型電子源的所述第二電極相對設(shè)置，并且在其表面上放置繪制對象物，所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，所述量子細(xì)線 在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
本發(fā)明的第四方式提供一種繪制裝置，其特征在于，具有面輻射型電 子源，其包括平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè)置的平面狀的第 二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以及對所 述第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī) 定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻射電子，所述量 子細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延伸；以及臺，與 所述面輻射型電子源的所述第二電極相對設(shè)置，并且在其表面上放置繪制對 象物，所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，在所述面輻射型電子 源的所述第二電極和所述電子通過層之間，形成由絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層， 在所述第二電極的背面，在與所述各量子細(xì)線匹配的位置上，對于所述量子 細(xì)線形成凸部。
在本發(fā)明中，優(yōu)選所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線在所述第一方向 上以身見定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選所述面輻射型電子源還具有磁場施加部，在與 所述第二電極的表面垂直方向上施加磁場；電子輻射角檢測器，檢測在由所 述電源部施加了電壓時(shí)，從所述第二電極的表面輻射的電子的輻射角；以及 控制部，基于所述電子輻射角檢測器對所述電子的輻射角的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié) 所述磁場施加部的磁場強(qiáng)度。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有檢測器，檢測從放置所述繪制對象物的 區(qū)域外的所述面輻射型電子源輻射的電子；以及控制部，基于所述檢測器對 電子的^f企測量來調(diào)節(jié)所述電源的電壓。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選由所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線中的所述 細(xì)的部分劃分的區(qū)域構(gòu)成量子點(diǎn)。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選還具有將所述面輻射型電子源的所述電子通過層 保持在室溫以下的溫度的溫度調(diào)節(jié)部。
在本發(fā)明中優(yōu)選所述面輻射型電子源還具有由多個(gè)管狀部件捆綁而成的 多孔部件以及平面狀的面電極，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部 相比，另一個(gè)端部的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第一開口部向所 述第二開口部而單調(diào)地增大，所述平面狀的面電極與所述多孔部件的所述第二開口部側(cè)相連，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接 到所述第二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向所述第二電極的表面。
在本發(fā)明中優(yōu)選所述面輻射型電子源還具有多孔部件，由多個(gè)管狀部 件捆綁而成，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端部 的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第 一開口部向所述第二開口部而單 調(diào)地增大；電極，設(shè)置在所述多孔部件的各所述管狀部件上；第二電源部， 在所述第二電極和所述電極之間施加電壓；以及控制部，對所述第二電源部 的施加電壓進(jìn)行控制，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件 連接到所述第二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向所述第二電極的表 面。
在本發(fā)明中優(yōu)選所述面輻射型電子源的所述第一電極在與從所述第二電 極的表面輻射電子的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域配置導(dǎo)電體，在輻射電子的部分以外配 置絕緣體。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選在所述面輻射型電子源的所述第二電極的表面設(shè) 有被形成為規(guī)定圖形的電子吸收體。
此外，在本發(fā)明中優(yōu)選在所述面輻射型電子源的所述第一電極上設(shè)置多 個(gè)開關(guān)元件，所述開關(guān)元件連接到一個(gè)量子細(xì)線或多個(gè)量子細(xì)線，并可以設(shè) 為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，并且所述各開關(guān)元件連接到所述電 源部，所述面輻射型電子源還包括開關(guān)控制部，用于使所述各開關(guān)元件中、
為導(dǎo)通狀態(tài)。 ' 發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的面輻射型電子源和繪制裝置，具有設(shè)置在第 一 電極和第二 電極之間的電子通過層；以及對第二電極和第一電極施加電壓的電源部，電 子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從第二電極的表面輻 射電子，所述量子細(xì)線在從第一電極朝向第二電極的第一方向上延伸。在該 情況下，抑制了以下情況，即在電子通過層中，量子細(xì)線中的電子的移動(dòng)由 于量子封閉效應(yīng)而被限制在第一方向，因此電子跳過量子細(xì)線間，從其它的 量子細(xì)線輻射電子。由此，由于從第一方向輻射電子，因此可以提高從第二 電極的表面輻射的電子射線的直進(jìn)性。由此，即使在繪制區(qū)域大的情況下， 也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
1

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
圖2 (a)是在縱軸上取電子的能量，在橫軸上取位置，用于說明本發(fā)明 的第一實(shí)施方式的面輻射型電子源的作用的能量帶圖，圖2 (b)是在縱軸上 取電子的能量，在橫軸上取位置，用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的面輻射 型電子源的作用的能量帶圖。
圖3是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
圖4(a)是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖4 (b)是圖4 (a)的示意側(cè)視圖。
圖5 (a)是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的面輻射型電子源的變形例的示 意立體圖，圖5 (b)是圖5 (a)的示意側(cè)^L圖。
圖6(a)是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖6 (b)是圖6 (a)的示意側(cè)視圖。
圖7 (a)是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的動(dòng)作的 示意局部放大圖，圖7 (b)是在縱軸上取電子的能量，在橫軸上取位置，用 于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的動(dòng)作的能量帶圖。
圖8(a)是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖8 (b)是將圖8 (a)的要部放大表示的示意截面圖。
圖9 (a)是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的面輻射型電子源的第一變形例 的示意圖，圖9 (b)表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的面輻射型電子源的第二變 形例的示意圖。
圖10(a)是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖10 (b)表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖11 (a)是圖10 (a)所示的本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源 的背面電極的放大圖，圖11 (b)是圖11 (a)所示的背面電極的要部放大圖， 圖11 (c)是圖11 (a)所示的背面電極的要部部分截面圖。
圖12是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。 圖13是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。 圖14是表示本發(fā)明的第九實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。 圖15是表示本發(fā)明的第十實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。圖16是表示本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
圖17是表示本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。 圖18是表示本發(fā)明的第十三實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。 圖19是表示本發(fā)明的第十四實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。 圖20是表示本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。 圖21是用于說明本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的繪制裝置的繪制方法的示 意圖。
圖22 (a)是表示本實(shí)施方式的繪制方法的標(biāo)記(mark)檢測結(jié)果的一 例的曲線圖，圖22 (b)是表示本實(shí)施方式的繪制方法的標(biāo)記檢測結(jié)果的另 一例的曲線圖。
圖23是表示專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所公開的電子射線源的示意圖。 圖24是在縱軸上取電子的能量，在橫軸上取位置，專利文獻(xiàn)l和專利文 獻(xiàn)2所公開的電子射線源中的能量帶圖。 符號說明
10、 10a、 10b、 10c、 10d面輻射型電子源
12、 62表面電招^
12a、 14a、 52a、 62a表面
12b、 14b背面
14、 52背面電^L
16電子通過層
18電源部
20量子細(xì)線
22量子點(diǎn)
30溫度調(diào)節(jié)部
32冷卻單元
34冷卻器
36氣體提供部
38力口熱單元
38a、 38b加熱部
39劃分部
40力口熱控制部50背面輔助電極
54a、 54b、 54c導(dǎo)電體 56絕緣體
58a、 58b、 58c區(qū)i或
60基板
64凸部
66層
68凹部
72多孔部件
74電子飛3夭管
76第一面電極
77第一電場施加部
77a第二電場施加部
78開口部
79第二面電極
80、 80a、 80b繪制裝置
82真空室(chamber)
84臺
86基板
88檢測傳感器
90乘法部
92比較部
94電源4空制部
200電子射線源
202表面電極
204電子通過層
206半導(dǎo)體微結(jié)晶
208氧化膜
s間隔
S繪制區(qū)域
具體實(shí)施例方式
以下，基于附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明的面輻射型電子 源和繪制裝置。
這里，圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
圖l所示的面輻射型電子源IO具有平面狀的表面電極(第二電極)12、 平面狀的背面電極(第一電極)14、電子通過層16、電源部18,表面電極 12和背面電極14相對配置，在表面電極12和背面電極14之間形成有電子 通過層16。表面電極12、背面電極14、電子通過層16相連。
此外，電源部18用于對表面電極12和背面電極14施加直流電壓，表面 電極12側(cè)為正電位。由此，從表面電極12的表面12a輻射電子e。
表面電極12和背面電極14只要是平面狀，則其形狀不特別限定。
作為表面電極12和背面電極14的材料，例如可以使用金屬、半導(dǎo)體、 碳、碳化合物以及導(dǎo)電性材料。
電子通過層16中隔開規(guī)定的間隔s設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線20,所述量子細(xì)線 20在從背面電極14朝向表面電極12的第一方向X上延伸。
在電子通過層16中，由于量子細(xì)線20具有從背面電極14的表面Ma到 表面電極12的背面12b的長度，量子細(xì)線20對于背面電極M的表面Ma以 及表面電極12的背面12b分別垂直連接。如后所述，由于從各量子細(xì)線20 輻射電子e，因此通過電子通過層16中的量子細(xì)線20的配置狀態(tài)決定繪制的 分辨率。
在本實(shí)施方式中，在量子細(xì)線20上，例如在第一方向X上，以規(guī)定的 間隔例如形成三個(gè)粗細(xì)度不同的區(qū)域。該粗細(xì)度不同的區(qū)域中，第一方向上 的粗細(xì)度細(xì)的部分成為端部20a,構(gòu)成由各端部20a劃分的量子點(diǎn)22。
在量子細(xì)線20中，例如形成三個(gè)量子點(diǎn)22，通過在量子細(xì)線20的兩端 施加電壓使各量子點(diǎn)22中的電子能量能級的值一致，從而產(chǎn)生量子點(diǎn)22間 的共振隧穿效應(yīng)引起的電子的傳導(dǎo)。
此外，在量子細(xì)線20中，例如通過氧、氮、碳、氫或氯等的原子對表面 進(jìn)行終端，從而可以實(shí)現(xiàn)電傳導(dǎo)的經(jīng)時(shí)穩(wěn)定性。
量子細(xì)線20由粗細(xì)度具有使量子效應(yīng)顯著化的大小的細(xì)線狀的導(dǎo)電體 構(gòu)成，量子細(xì)線20例如由金屬、碳、碳化合物、電荷移動(dòng)絡(luò)合物、導(dǎo)電性高 分子或半導(dǎo)體構(gòu)成。該量子細(xì)線20的粗細(xì)度在最粗處例如為10nm以下，在量子細(xì)線20由 硅構(gòu)成的情況下，在最粗處，量子細(xì)線20的粗細(xì)度為5nm以下。
此外，量子細(xì)線20的間隔s根據(jù)構(gòu)成量子細(xì)線20的物質(zhì)而不同，例如， 為構(gòu)成量子細(xì)線20的物質(zhì)的原子間隔以上，優(yōu)選為0.5nm以上。在本實(shí)施方 式中，通過量子細(xì)線20的間隔s決定繪制的分辨率。
表面電極12在本實(shí)施方式中使表面12a和背面12b平坦化，但不限定于 此。例如，為了提高從表面12a輻射后的電子e的直進(jìn)性，對于表面電極12， 也可以在與各量子細(xì)線20的上部匹配的區(qū)域局部設(shè)為凹面形狀。
此外，各量子細(xì)線20并不限定于與表面電極12或背面電極14連接，即 直接電性接觸，也可以各量子細(xì)線20其周圍由納米級的絕緣體覆蓋，電載流 子通過隧穿效應(yīng)在表面電極12或背面電極14和各量子細(xì)線20之間傳導(dǎo)。
此外，構(gòu)成電子通過層16的量子細(xì)線20中也可以不形成量子點(diǎn)22而粗 細(xì)度為一定。在該情況下，量子細(xì)線20的粗細(xì)度d僅僅是量子細(xì)線20的粗 細(xì)度。
在本發(fā)明中，納米級是lnm 100nm,是指發(fā)現(xiàn)量子封閉效應(yīng)的大小。
以下，說明本實(shí)施方式的面輻射型電子源IO的作用。
這里，圖2 (a)所示的能量帶圖中所示的參照符號D^表示相當(dāng)于表面 電極12的區(qū)域，參照符號D，4表示相當(dāng)于背面電極14的區(qū)域，參照符號D,6 表示相當(dāng)于電子通過層16的區(qū)域。另外，假設(shè)表面電極12的表面Ua與真 空空間Sv^妄觸。
此外，在圖2(a)中，4)21表示量子細(xì)線20中的電子的最低能量。電子 e通過Fowler-Nordheim型隧道或來自背面電極14側(cè)的紫外光照射等從背面 電極14 ^皮注入到電子通過層16中。
在本實(shí)施方式中，如圖2(a)所示，在以相當(dāng)于表面電極12的區(qū)域D,2 的費(fèi)米(fermi)能級作為電位基準(zhǔn)的情況下，可以使量子細(xì)線20的真空能級 4)20成為電子從表面電極12的表面12a(電子輻射面)輻射到真空空間Sv所 需的能量E2。以上。因此，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10中，在量子細(xì) 線20的電傳導(dǎo)體(導(dǎo)電體)中，電子不會散射到包含對于電子輻射面水平的 分量的方向上。即，可以得到直進(jìn)性高的電子射線。
此外，圖2 (a)中，繪制為在真空空間Sv中存在電場，但該電場不一 定是必須的。此外，由于量子細(xì)線20的量子封閉效應(yīng)，電子e所允許的運(yùn)動(dòng)
19為直進(jìn)或向正后方退回的某一個(gè)，電子e的移動(dòng)受限制，不能以其它的大角 度被散射。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖2 (b)所示的能量帶圖這樣，也可以設(shè)置 由存在于真空空間Sv中的電場形成的三角勢能Pt，從而通過隧穿效應(yīng)使電子 e透過。由于該方法的優(yōu)點(diǎn)，可以不需要以往的電場輻射型電子源所不可缺的、 用于從電子源取出電子的高真空空間和強(qiáng)電場。這是由于在電子e被輻射到 真空空間之前，被加速到與相當(dāng)于形成電子輻射面的物質(zhì)的工作函數(shù)的能量 相同程度的級別。
溫從而將電子取出到真空中的方式相比較，不需要加熱，可以得到穩(wěn)定的長 壽命的電子輻射。
這樣，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10中，可以通過電子通過層16 的量子細(xì)線20的結(jié)構(gòu)，對于各量子細(xì)線20，可以從表面電極12的表面12a (電子輻射面)在大致垂直方向上取出直進(jìn)性高的電子e。因此，通過使用面 輻射型電子源10，可以使用直進(jìn)性高的電子射線以高的分辨率等倍地統(tǒng)一進(jìn) 行圖形繪制。進(jìn)而，通過變化面輻射型電子源10的表面電極12 (電子通過 層16)的大小，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪 制。這樣，通過使用面輻射型電子源10，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可 以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、而且高分辨率地進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
此外，在本實(shí)施方式中，由于可以從表面電極12的表面12a (電子輻射 面)在大致垂直方向上取出電子e，因此，以往為了形成電子射線而必須在電 子源外部設(shè)置電子透鏡，但在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10中，不一定需 要，可以簡化結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10中，電子的散射由于電子通過 層16的結(jié)構(gòu)而受到抑制，因此要被輻射的電子已經(jīng)成為具有高直進(jìn)性的電 子，不需要用于校正輻射電子的方向的磁場，或者小于0.1T的強(qiáng)度的弱磁場 就足夠，其統(tǒng)一性也不必很嚴(yán)密。因此，可以簡化結(jié)構(gòu)。
此外，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10中，由于不需要加熱，因此與 以往的將電子源加熱到高溫后將電子取出到真空中的熱陰極電場輻射型電子 源相比，也可以得到穩(wěn)定的長壽命的電子輻射，進(jìn)而，由于不需要加熱，因 此可以簡化結(jié)構(gòu)。另外，圖1所示的面輻射型電子源也可以變形，以與大面積的曝光對象 保持同一距離。例如，在塑料基板(未圖示)上設(shè)置面輻射型電子源IO的背
面基板14，通過使塑料基板變形從而可以與大面積的曝光對象保持同一距離。 接著，說明本實(shí)施方式的面輻射型電子源IO的制造方法。 首先，例如在石英基板(未圖示)上，例如通過熱CVD法形成厚度為
300nm的鴒的薄膜。將該鴒的薄膜作為背面電極14 (參照圖1)。
接著，在該背面電極14上例如將間隙s設(shè)為約lnm，通過硅形成量子細(xì)
線20 (參照圖1)。
在該情況下，最初將基板14導(dǎo)入CVD用真空室內(nèi)，然后，例如通40
秒SiH4氣體，通過SiH4氣體的熱分解，例如在背面電極14上成長直徑約3nm
的硅粒。然后，停止向CVD用真空室內(nèi)導(dǎo)入SiH4氣體，回到原來的真空狀 太
心o
接著，例如，照射60秒氧等離子體，從而使得硅粒表面氧化。由此，在 照射氧等離子體之前，即使相鄰的硅粒接觸，也從硅粒界面起優(yōu)先進(jìn)行氧化， 在相鄰的硅粒之間形成氧化膜。在該情況下，在各硅粒界面上形成約lnm的
氧化膜。
反復(fù)進(jìn)行通過SiH4氣體的熱分解使硅粒的成長以及硅粒表面的氧化處 理，在背面電極14表面被硅粒填滿的時(shí)刻，通過CF4氣體的反應(yīng)性離子蝕刻 而除去最表面的硅氧化膜。由此，在硅形成膜的表面形成硅粒的最上部露出 的結(jié)構(gòu)。另外，在除去最表面的硅氧化膜的情況下，硅粒間的氧化膜不除去。 這樣，形成由硅粒填滿的第一層。這里，硅粒的成長幾乎各向同性。
接著，第二層以后也與第一層同樣形成。例如，導(dǎo)入SiH4氣體，在第一 層的硅粒上產(chǎn)生由其熱分解引起的硅粒的成長。在硅粒成長后，通過進(jìn)行氧 等離子體的照射將硅粒表面氧化。反復(fù)進(jìn)行硅粒的成長和硅粒表面的氧化， 在第二層被硅粒填滿的時(shí)刻，通過CF4氣體的反應(yīng)性離子蝕刻，僅除去最表 面的硅氧化膜。另外，在硅氧化膜上成長了的硅粒的核通過該反應(yīng)性離子蝕 刻處理而與硅氧化膜一 同^C除去。
重復(fù)上述工序例如直到形成IO層為止。在形成第IO層之后，使用基于 HF水溶液的濕蝕刻，將存在于硅細(xì)線間的硅氧化膜除去。在該時(shí)刻得到多個(gè) 直徑為3nm的細(xì)線狀的硅分離并立的結(jié)構(gòu)。這樣，由直列堆積的硅粒形成硅 細(xì)線，得到量子細(xì)線20。另外，量子細(xì)線20的長度即最終的電子通過層16的厚/變例如為約50nm。
可以得到以下結(jié)構(gòu)，即各量子細(xì)線20和與其相鄰的量子細(xì)線20的間隙 s設(shè)為約lnm，對各量子細(xì)線20延伸的第一方向X (參照圖1 )進(jìn)行排列， 使其與背面電極14的表面14a和作為電子輻射面的表面電極12的表面12a 大致垂直。在該狀態(tài)下，在電子通過層16的上部通過真空蒸鍍法形成10nm 的厚度的金的鍍膜，從而形成表面電極12。
例如，將通過上述制造方法制造的本實(shí)施方式的面輻射型電子源10配置 在真空室內(nèi)，將表面電極12設(shè)為正，然后在其與背面電極14之間施加電位 差時(shí)，電子從背面電極14被注入到由多個(gè)量子細(xì)線20構(gòu)成的電子通過層16， 并由背面電極14和表面電極12的電位差加速。由金薄膜形成的表面電極12 的工作函數(shù)在該情況下例如為5eV,所以在電子通過層16中，在獲得大致等 于5eV的能量后，從表面電極12的表面12a輻射電子e。
接著，說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。
圖3是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電
子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以同一符號，并省略其詳細(xì)的說明。
圖3所示的面輻射型電子源10a與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO(參
照圖1)相比，不同之處在于具有使電子通過層16保持在室溫以下的溫度的
溫度調(diào)節(jié)部30，除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10的結(jié)
構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)說明。
這里，本發(fā)明中的室溫以下的溫度是指以下的溫度T！和溫度T2。
首先，室溫以下的溫度T,是在將量子細(xì)線20內(nèi)離散化的電子能量能級
設(shè)為S!時(shí)，對于該s,，使得s^k' T!的溫度。另外，k是波爾茲曼常數(shù)。 此外，室溫以下的溫度丁2是在將存在于電子通過層16的電子的阱能級
和量子細(xì)線20內(nèi)的電子能量能級間的能量設(shè)為s2時(shí)，對于該￡2，使得s
2>k . 丁2的溫度。
如圖3所示，溫度調(diào)節(jié)部30具有冷卻單元32、加熱單元38。 冷卻單元32例如具有焦耳_湯姆孫效應(yīng)型的冷卻器34,以及對該焦耳
-湯姆孫效應(yīng)型的冷卻器34提供高壓氣體的氣體提供部36。該氣體提供部
36中例如被填充了氮?dú)狻?br> 加熱單元38被設(shè)置在背面基板14的背面14b上。該加熱單元38具有加熱器和熱電偶一體形成的加熱部38a、 38b和加熱控制部40，所述加熱控制部 40基于各加熱部38a、 38b的各熱電偶的檢測溫度，對各加熱部的發(fā)熱量進(jìn)行 調(diào)整。另外，加熱部38a、 38b通過劃分部39而熱絕緣。在本實(shí)施方式中，例如從氣體提供部36向冷卻器34提供高壓氮?dú)鈺r(shí)， 可以通過焦耳-湯姆孫效應(yīng)將面輻射型電子源10a冷卻到77K為止。但是， 單純進(jìn)行冷卻的話，由于驅(qū)動(dòng)面輻射型電子源10a所產(chǎn)生的熱的影響或者通 過對面輻射型電子源10a進(jìn)行固定的保持器等傳導(dǎo)的熱的影響，面輻射型電 子源10a的全部區(qū)域不會成為統(tǒng)一的溫度。此外，從面輻射型電子源10a輻射的電子e的量依賴于從背面電極14注 入到電子通過層16中的電子的量。但是，從背面電極14注入電子通過層16 的電子的量具有溫度依賴性，因此產(chǎn)生以下情況，即電子的輻射量根據(jù)面輻 射型電子源10a的表面電極12的表面12a的場所而不同。進(jìn)而，由于構(gòu)成面輻射型電子源IO的材料的體積依賴于溫度而改變，如 果在面輻射型電子源10a中溫度不統(tǒng)一，則構(gòu)成面輻射型電子源10a的材料 的體積的變化不同，即體積的變化不統(tǒng)一，面輻射型電子源10a也可能產(chǎn)生 歪斜。為了消除由這樣的溫度不均引起的不便，對面輻射型電子源10a的背 面電才及14設(shè)置多個(gè)加熱部38a、 38b。如圖3所示，在本實(shí)施方式中，加熱部38a、 38b的數(shù)為2但不限于2。 在本實(shí)施方式中，也可以設(shè)置更多的加熱部。在本實(shí)施方式中，例如也可以將面輻射型電子源10a"i殳為方形，將背面 電極14的背面14b上的區(qū)域按照二維矩陣狀劃分為縱100 x橫100的坐標(biāo)區(qū) 域，在各劃分中分別設(shè)置加熱部(加熱器以及熱電偶的組)。這里，對各劃分中的各坐標(biāo)區(qū)域設(shè)為(縱的坐標(biāo)、橫的坐標(biāo))=(i、 j)， 將各坐標(biāo)區(qū)域中的溫度表示為T(i、 j)?；谟蔁犭娕紲y定的溫度的值，通 過加熱控制部40求與鄰接于規(guī)定的坐標(biāo)區(qū)域(i、 j)的各坐標(biāo)區(qū)域的溫度差 之和、-4x丁(i、j) +T(i-l、j) +T(i+l、j) +T(i、j-1) +T(i、 j+l)。而且，通過坐標(biāo)區(qū)域(i、 j )的加熱器提供與該溫度差之和成比例的熱量。 在全部坐標(biāo)區(qū)域中溫度統(tǒng)一的狀態(tài)下，來自全部加熱器的熱的提供消失，達(dá) 到統(tǒng)一的溫度分布。在本實(shí)施方式中，在使用高壓氮?dú)獾那闆r下，通過該方法，在電子通過23層16中得到約100K的統(tǒng)一的溫度分布。此外，在電子通過層16中，在要得到更低溫度的情況下，變更提供給冷 卻器34的高壓氣體的種類即可。另夕卜，在本實(shí)施方式中，冷卻器34設(shè)為利用焦耳-湯姆孫效應(yīng)的冷卻器， 但不限定于此，例如，只要是到達(dá)溫度為77K左右的冷卻器，也可以使用其 它方式的冷卻器。作為冷卻器34，例如可以-使用吉福特-麥克馬洪冷凍^L。在本實(shí)施方式中，從面輻射型電子源10a輻射的電子的量依賴于從背面 電極14注入電子通過層16的電子量，并且具有溫度依賴性，有時(shí)電子輻射 量根據(jù)面輻射型電子源10a的表面電極12的表面12a的位置而不同。而且， 由于構(gòu)成面輻射型電子源的材料的體積依賴于溫度而不同，因此面輻射型電 子源中也可能發(fā)生歪斜。但是，在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置溫度調(diào)節(jié)部30來 抑制溫度的不統(tǒng)一，從而抑制面輻射型電子源10a的場所引起的電子輻射量 的偏差，進(jìn)而也抑制面輻射型電子源10a中的歪斜的產(chǎn)生。此外，現(xiàn)實(shí)中，電子可能由于熱能量而跳過包含在電子通過層16中的幾 個(gè)形成結(jié)構(gòu)缺陷的能量能級間。這樣的電子很多情況下得不到被輻射到真空 中的足夠的能量而成為無效的電流。此外，具有各種運(yùn)動(dòng)量矢量和能量的電 子受到熱能量的幫助而被輻射到真空中，從而降低從電子輻射面輻射的電子 射線的分辨率，同時(shí)在面輻射型電子源和曝光對象的相對位置變動(dòng)了的情況 下，面電子射線產(chǎn)生色像差。但是，對此，在本實(shí)施方式中，也通過設(shè)置溫 度調(diào)節(jié)部30來抑制溫度的不統(tǒng)一，從而不會降低電子射線的分辨率，而且還 能抑制色像差的發(fā)生。此外，通過對于在量子細(xì)線20內(nèi)離散化的電子能量能級間的能量s ，將 電子源的溫度T統(tǒng)一調(diào)整為s>k T， ^^而可以不產(chǎn)生該電子能量能級間的 聲子散射，有助于電子射線的分辨率的提高。在本實(shí)施方式中，將面輻射型電子源10a導(dǎo)入真空室內(nèi)，將表面電極12 設(shè)為正，然后在從電源部18對表面電極12和背面電極14之間施加電壓的情 況下，電子從背面電4及14注入到由多個(gè)量子細(xì)線20構(gòu)成的電子通過層16, 并且電子由背面電極14和表面電極12的電位差加速。在該情況下，可以通過溫度調(diào)節(jié)部30使電子通過層16例如成為約100K 的統(tǒng)一的溫度分布。在該狀態(tài)下，電子輻射量的偏差被抑制，面輻射型電子 源10a中的歪斜的發(fā)生也被抑制，進(jìn)而色像差的發(fā)生也被抑制。因此，與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO相比，可以使用直進(jìn)性更高的電子射線以高分辨率且等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。此外，通過改變面輻射型電子源10a的 表面電極12 (電子通過層16)的大小，從而即使在繪制區(qū)域大的情況下，也 可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。另外，通過使用本實(shí)施方式的面輻射型電子 源10a,從而即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、而且以高 分辨率進(jìn)行使用了直進(jìn)性更高的電子射線的圖形繪制，這是不言而喻的。此外，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10a的制造方法中，僅僅安裝溫 度調(diào)節(jié)部30的工序不同，其它工序與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10的 制造方法相同，因此省略其詳細(xì)的:說明。接著，說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。圖4(a)是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖4 (b)是圖4 (a)的示意側(cè)視圖。另外，在圖4(a)中，將各部件分離繪 制，但這是為了說明而進(jìn)行的分離，實(shí)際上各部件相連。此外，電源部18的 圖示被省略。此外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電 子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號并省略其詳細(xì)的說明。圖4 (a)和圖4 (b)所示的面輻射型電子源10b與第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源10 (參照圖1)相比，背面電極52形成在背面輔助電極50上， 同時(shí)背面電才及52的結(jié)構(gòu)不同，而且電源部18與表面電才及12和背面輔助電^L 50連接的點(diǎn)不同，除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10b相 同，因此省略其詳細(xì)說明。在本實(shí)施方式中，背面電極52具有以任意圖形設(shè)置的導(dǎo)電體54a、 54b、 54c和設(shè)置在導(dǎo)電體54a、 54b、 54c以外的部分的絕緣體56。背面電極52連 接到背面輔助電極50的表面50a。該導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的構(gòu)成只要是具 有導(dǎo)電性的金屬、合金等，不特別限定。此外，絕緣體56例如為SiN或Si02。在本實(shí)施方式中，將面輻射型電子源10b導(dǎo)入到真空室內(nèi)，將表面電極 12設(shè)為正，然后在從電源部18對表面電極12和背面輔助電極50之間施加 電壓的情況下，電子從背面電極52經(jīng)由背面輔助電極50被注入到由多個(gè)量 子細(xì)線20構(gòu)成的電子通過層16,并且電子由背面電極52和表面電極12的 電^立差力口速。在該情況下，通過電子通過層16的量子細(xì)線20的電子e不會向包含對于表面電極12的表面12a (電子輻射面)水平的分量的方向散射，因此在保 持著由配置在背面電極52上的導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的形狀所表示的二維圖 形的形狀的狀態(tài)下，可以從與導(dǎo)電體54a、 54b、 54c對應(yīng)的表面電極12的各 區(qū)域58a、 58b、 58c作為直進(jìn)性高的圖形化面電子射線e"皮輻射。因此，在 對繪制對象形成規(guī)定的圖形的情況下，可以提高通過電子射線的繪制圖形的 分辨率。而且，以往，為了使電子射線圖形化而改變表面電極的形狀或者在表面 電極上設(shè)置掩模，但在本實(shí)施方式中，不必向以往那樣來改變表面電極的形 狀，而且也不必在表面電極12上設(shè)置掩模，可以簡化結(jié)構(gòu)。另外，在本實(shí)施方式中，除了上述效果以外，當(dāng)然也可以得到與第一實(shí) 施方式的面輻射型電子源10同樣的效果。此外，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10b的制造方法中，僅背面電極 52的制造方法不同，其它工序與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10的制造 方法相同，因此省略其詳細(xì)說明。另外，背面電極52例如使用半導(dǎo)體基板形成。在對背面電極52使用了 半導(dǎo)體基板的情況下，通過在成為導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的部分添加發(fā)現(xiàn)導(dǎo) 電性的程度的量的雜質(zhì)來制作。另外，背面電極52例如使用絕緣性基板形成。在對背面電極52使用了 絕緣性基板的情況下，通過在成為導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的部分層疊金屬或 合金等具有導(dǎo)電性的材料來制作。此外，在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，也可以如圖5 (a)和圖5 (b)所示 的面輻射型電子源10c這樣，對背面輔助電極50設(shè)置基板60。在該情況下，面輻射型電子源10c使背面電極52的形狀為任意的二維圖 形，并在沒有導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的部分設(shè)置絕緣體。進(jìn)而，在背面電極 52和基板60之間設(shè)置背面輔助電極50。背面輔助電極50和背面電極52電 接觸。如果在背面輔助電極50和表面電極12之間施加電壓，則從背面電極 52注入的電子通過電子通過層16的量子細(xì) 線20, ia在電子通過層16中，如 上所述，由于電子不會向包含對于電子輻射面水平的分量的方向上散射，因 此在由背面電極52的形狀所表示的二維圖形保持其形狀的狀態(tài)下，在表面電 極12中，從與導(dǎo)電體54a、 54b、 54c對應(yīng)的各區(qū)域58a、 58b、 58c作為圖形 化電子射線ep被輻射。在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的變形例的面輻射型電子源10c中，也無需為 了使電子射線圖形化而改變表面電極的形狀，而且也不必在表面電極上設(shè)置 掩模，因此在面輻射型電子源和曝光對象之間形成大致完全一樣的電場，可 以提高電子射線曝光時(shí)的曝光圖形的分辨率。另外，在該情況下，當(dāng)然也可以得到與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10同樣的效果。接著，說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式。圖6(a)是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖6 (b)是圖6 (a)的示意側(cè)視圖。另外，在圖6 (a)中，將各部件分離繪 制，但這是為了說明而進(jìn)行的分離，實(shí)際上各部件相連。此外，電源部18以 及層66的圖示^L省略。此外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電 子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并省略其詳細(xì)的說明。圖6 (a)以及圖6(b)所示的面輻射型電子源10d與第一實(shí)施方式的面 輻射型電子源10 (參照圖1)相比，不同之處在于在基板5上形成背面電極 14,以及表面電極62的結(jié)構(gòu)，而且在表面電極62和電子細(xì)線20之間形成層 66這一點(diǎn)也不同，除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10的 結(jié)構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)的說明。在本實(shí)施方式中，基板5由石英玻璃等玻璃基板、半導(dǎo)體基板、塑料基 板、以及金屬板等構(gòu)成。如圖6 (b)所示，表面電極62與第一實(shí)施方式的表面電極12不同之處 在于在與量子細(xì)線20匹配的位置上形成了凸部64,除此以外的結(jié)構(gòu)與第一 實(shí)施方式的表面電極12的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)的說明。此外，層66形成在表面電極62和電子通過層16的量子細(xì)線20之間， 由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成。層66形成有與表面電極62的凸部64匹配的凹部 68，凸部64嵌入到凹部68。在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10d中，電源部18與表面電極62以及 背面電極14連接。設(shè)表面電極62為正，若通過電源部18對表面電極62和 背面電極14施加電壓時(shí)，則電子e在電子通過層16的各量子細(xì)線20中加速， 并從表面電極62的表面62a輻射電子e。這里，圖7 (a)是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的動(dòng)作的示意局部放大圖，圖7 (b)是縱軸取電子的能量，橫軸取位置，用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的面輻射型電子源的動(dòng)作的能量帶圖。
另外，圖7 (b)所示的能量帶圖中所示的參照符號062表示與表面電極
62相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，參照符號d68表示與量子細(xì)線20和凸部64之間的凹部68相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，參照符號D2o表示與電子通過層16的量子細(xì)線20相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。
此外，在本實(shí)施方式中，通過在量子細(xì)線20和表面電極62之間設(shè)置凹部68，可以調(diào)整使從量子細(xì)線20向表面電極62運(yùn)動(dòng)的電子e的方向聚集，并且從表面電極62向真空中輻射電子e之后的電子e的方向與表面電極62大致垂直，如圖7 (b)所示，所述凹部68使得對于在量子細(xì)線20是金屬的情況下由該金屬的費(fèi)米能級測得的真空能級的能量EQ，以及在量子細(xì)線20是半導(dǎo)體或絕緣體的情況下由該半導(dǎo)體或絕緣體的傳導(dǎo)帶底部測得的真空能
級的能量E,，從構(gòu)成凹部68的絕緣體或半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶的底部測得的真空能級的能量E2為E2<Eq或者E2<E,。
在量子細(xì)線20中，被加速到真空能級的能量Eo的電子的電子波的波長如果^^注入凹部68則其波長延伸。因此，在/人量子細(xì)線20的前端部20b向表面電極62運(yùn)動(dòng)的電子e為從垂直于表面電極62的方向向外側(cè)擴(kuò)散輻射的電子ea的情況下，電子ea通過凹部68而向垂直于表面電極62的方向聚集，得到聚集了的電子ee。
另外，通過改變從絕緣體或半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶底部測得的真空能級的能量E2的值或凹部68的曲率或凹部的厚度來調(diào)整聚集的程度。此外，通過調(diào)整層66和量子細(xì)線20之間的電位差或凸部64和層66之間的電位差，從而可以改變電子e的聚集程度。
例外，如果對表面電極62側(cè)也設(shè)為凹面形狀，則對于在構(gòu)成表面電極62的材料是金屬的情況下由該金屬的費(fèi)米能級測得的真空能級的能量E3，以及在構(gòu)成表面電極62的材料是半導(dǎo)體的情況下由該半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶底部測得的真空能級的能量E4 ，設(shè)為E2<E3或者E2<E4 ，可以進(jìn) 一 步增強(qiáng)電子的聚集，并且與第一實(shí)施方式相比，可以進(jìn)一步提高從表面電極62的表面62a輻射的電子e的直進(jìn)性。
在本實(shí)施方式中，將面輻射型電子源10a導(dǎo)入真空室內(nèi)，將表面電極62設(shè)為正，然后通過從電源部18對表面電極62和背面電極14之間施加電位差時(shí)，電子從背面電極14被注入到由多個(gè)量子細(xì)線20構(gòu)成的電子通過層16，并且電子由背面電極14和表面電極62的電位差加速。電子通過層16中獲得與表面電極62的工作函數(shù)相等的能量后，從表面電極62的表面62a輻射電子。在該電子輻射時(shí)，電子射線通過凹透鏡形狀的凹部68的結(jié)構(gòu)被聚集，使得電子e在對于表面電極12的水平方向上不具有運(yùn)動(dòng)分量。
由此，在本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO相比，可以使用直進(jìn)性更高的電子射線以高的分辨率等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。此外，通過改變面輻射型電子源10d的表面電極62 (電子通過層16)的大小，從而即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。另外，通過使用本實(shí)施方式的面輻射型電子源10d，即使繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、而且以高分辨率進(jìn)行使用直進(jìn)性更高的電子射線的圖形繪制，這是不言而喻的。
此外，在本實(shí)施方式中，采用在表面電極62上形成凸部64并填充到凹部68中的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以不設(shè)置凸部而將表面電極62減薄，從而表面電極62的表面的形狀局部凹陷。
接著，說明本實(shí)施方式的面輻射型電子源10d的制造方法。
在本實(shí)施方式中，到形成電子通過層16的工序?yàn)橹古c第一實(shí)施方式的工序同樣，因此省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式中，例如在由石英玻璃構(gòu)成的基板5上形成厚度為300nm的鎢的薄膜并得到背面電極14。在該背面電極14的表面14a上形成電子通過層16。
該電子通過層16作為量子細(xì)線20例如使用硅細(xì)線，如圖6 (b)所示，各量子細(xì)線20和與其鄰接的量子細(xì)線20的間隙s例如為lnm。此外，各量子細(xì)線20的粗細(xì)度d在最大處為10nm。
此外，電子通過層16形成由硅粒填滿的第一層，進(jìn)而在該第一層的硅粒子上成長硅粒。反復(fù)進(jìn)行該硅粒的成長，例如成長10層硅粒。由此，通過直列積累的硅粒形成硅細(xì)線即量子細(xì)線。
在形成了第10層硅粒后，即，在形成了電子通過層16后，通過使用HF水溶液的濕蝕刻將存在于硅細(xì)線間的硅氧化膜除去。在該時(shí)刻得到多個(gè)直徑約3nm的細(xì)線狀的硅分離并立的結(jié)構(gòu)。
各量子細(xì)線(硅細(xì)線)的上部前端為半球狀。
接著，對量子細(xì)線(硅細(xì)線)的上部前端的表面進(jìn)行氧等離子體照射，
29形成厚度約lnm的氧化膜。此時(shí)，各量子細(xì)線(硅細(xì)線)之間，僅上部前端由氧化膜填充。
接著，通過CF4氣體的反應(yīng)性離子蝕刻而除去僅最表面的硅氧化膜。此時(shí)，硅細(xì)線間的氧化膜不除去。
接著，例如導(dǎo)入SiH4氣體，在硅粒上產(chǎn)生通過其熱分解引起的硅粒的成長。此時(shí)，成長的硅粒的直徑約為3nm。
在硅粒的成長后，通過進(jìn)行氧等離子體照射來對硅粒表面進(jìn)行氧化。此時(shí)，在比形成電子通過層16時(shí)的氧化條件長的時(shí)間進(jìn)行氧等離子體照射，在先形成的硅細(xì)線的上端和硅粒之間形成厚度約為2nm的硅氧化膜。從而，通過本實(shí)施方式的制造方法，形成的硅粒與量子細(xì)線不連接。
接著，在電子通過層16的表面被硅粒的填滿的時(shí)刻，如上所述，通過CF4氣體的反應(yīng)性離子蝕刻除去最表面的硅氧化膜而不除去硅粒間的硅氧化膜。另外，在硅氧化膜上成長了的硅粒的核通過該反應(yīng)性離子蝕刻處理與硅氧化膜一同被除去。由此，在電子通過層16的表面上形成露出了硅粒的最上部的結(jié)構(gòu)。這樣，在硅粒和硅細(xì)線上端之間形成兩側(cè)具有大致球面的凹透鏡形狀的凹部的層66 (氧化層)。
接著，通過CCU氣體的反應(yīng)性蝕刻除去硅粒。然后，在形成了凹透鏡形狀的凹部的層66的上部，通過真空蒸鍍法形成10nm厚度的金的薄膜作為表面電極12。此時(shí)， 一邊進(jìn)行加熱一邊進(jìn)行真空蒸鍍，在凹透鏡形狀的凹部68填充金。這樣，形成如圖6 (a)以及圖6 (b)所示的面輻射型電子源10d。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10d中，例如以50kV的電壓加速從面輻射型電子源10d輻射的電子，通過電子射線在涂敷了電子射線抗蝕劑PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)后的半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行繪制時(shí)的分辨率可以為約5nm。
接著，說明本發(fā)明的第五實(shí)施方式。
圖8(a)是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖，圖8 (b)是將圖8(a)的要部放大表示的示意剖面圖。
另外，在圖8(a)中，將各部件分離繪制，但這是為了說明而分離的，實(shí)際上各部件相連。
此外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同標(biāo)號，并省略其詳細(xì)說明。圖8 (a)以及圖8 (b)所示的面輻射型電子源10e與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖1)相比，不同之處在于，在第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO(參照圖1)的表面電極12的表面12a上設(shè)置多孔部件72、第一面電極76以及第二面電極79,除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)的說明。
在本實(shí)施方式中，如圖8(a)所示，多孔部件72由多個(gè)電子飛躍管(管狀部件)74捆綁而成，所述電子飛i 天管中，與一個(gè)端部的第一開口部74a相比，另一個(gè)端部的第二開口部74b更寬，并且直徑隨著,人第一開口部74a向第二開口部74b而單調(diào)地增大。該電子飛躍管74例如由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成。
多孔部件72設(shè)置在表面電極12的表面12a上，使得第一開口部74a朝向表面電纟及12的表面12a。
此外，第一面電極76在多孔部件72的第二開口部74b側(cè)與多孔部件72連接。該第一面電極76為平面狀，并且在與多孔部件72的電子飛躍管74的第二開口部74b匹配的位置上形成開口部78。該第一面電極76例如可以使用金屬、半導(dǎo)體、碳或碳化合物。
另外，第一面電極76如果可以從其表面76a輻射在多孔部件72的電子飛躍管74內(nèi)加速的電子，則不一定要形成開口部78。
此外，第二面電極79為平面狀，形成多個(gè)插入電子飛躍管74的開口部79a。該第二面電極79的各開口部79a中插入電子飛躍管74,第二面電極79設(shè)置在多孔部件72中。
與第一面電極76同樣，第二面電極79例如也可以使用金屬、半導(dǎo)體、碳或碳化合物。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，具有在面輻射型電子源10的表面電極12和第一面電極76之間施加電場(電位差)的第一電場施加部77a和第二電場施加部77b。該第一電場施加部77a和第二電場施加部77b例如具有與電源部18同樣的結(jié)構(gòu)。
另夕卜，在本實(shí)施方式中，采用設(shè)置了第一電場施加部77a和第二電場施加部77b的兩個(gè)電場施加部的結(jié)構(gòu)，^f旦本發(fā)明不限定于此，電場施加部至少設(shè)置一個(gè)即可。
在本實(shí)施方式中，將面輻射型電子源10e配置在真空中，通過第一電場施加部77a在面輻射型電子源10的表面電極12和第一面電極76之間施加電場(電位差)，進(jìn)而，通過第二電場施加部77b在面輻射型電子源10的表面電極12和第二面電極79之間施加電場(電位差)，如圖8 (b)所示，從面輻射型電子源10e向電子飛躍管74內(nèi)輻射電子e，在電子飛躍管74的內(nèi)面75反射，從而可以使電子的運(yùn)動(dòng)方向聚集到與第一面電極76的表面76a大致垂直方向上。
此外，在本實(shí)施方式中，也可以在電子飛if夭管74的內(nèi)面75上形成導(dǎo)電性膜，并使該導(dǎo)電性膜與第一面電極76或第二面電極79連接。由此，可以抑制在內(nèi)面75上附著了電子e的情況下等引起的充電。
這里，各電子飛躍管74排列的間隔w由通過電子飛躍管74的電子的運(yùn)動(dòng)能量制約。例如，為了提高電子射線曝光的分辨率，將電子飛躍管74的間隔收縮到納米級時(shí)，以高于真空能級的能量運(yùn)動(dòng)的電子侵入到構(gòu)成電子飛躍管74的絕緣體或半導(dǎo)體內(nèi)之后，可能穿越到相鄰的電子飛躍管74內(nèi)的真空空間。在這樣的條件下，恐怕從第一面電極76輻射的電子得不到充分的直進(jìn)性，使得電子射線曝光的分辨率惡化。
因此，在電子飛躍管74中，設(shè)定為相鄰的兩個(gè)電子飛躍管74的間隔w對于構(gòu)成電子飛躍管74的絕緣體或半導(dǎo)體的電子的吸收系數(shù)ia為w〉1/m。這里，吸收系數(shù)ja與電子的速度的平方大致成反比。
另夕卜，多孔部件72例如可以使用通過對半導(dǎo)體基板進(jìn)行陽極氧化而得到的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，該多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的孔分別為電子飛躍管74。
此外，多孔部件72例如可以采用通過反應(yīng)性離子蝕刻法在半導(dǎo)體基板、石英基板或塑料基板上制作多個(gè)貫通孔的產(chǎn)物。這多個(gè)貫通孔分別為電子飛躍管74。
在本實(shí)施方式中，通過電子飛躍管74的第二開口部74b的直徑?jīng)Q定面輻射型電子源10e的分辨率。
在本實(shí)施方式中，將面輻射型電子源10e配置在真空中，從面輻射型電子部(第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10)向電子飛躍管74內(nèi)的真空中輻射電子e的情況下，通過由電子飛躍管74的內(nèi)面75反射該電子e，可以使電子e的運(yùn)動(dòng)方向聚集到與第一面電極76的表面76a大致垂直的方向上，并向外部輻射電子e。
在本實(shí)施方式中，采用設(shè)置第二面電極79的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以對每個(gè)電子飛躍管74獨(dú)立進(jìn)行電子e的運(yùn)動(dòng)方向的控制。在該情況下，也可以代替本實(shí)施方式的第二面電極79，如圖9 (a)所示 的本實(shí)施方式的第一變形例這樣，對每個(gè)電子飛躍管74設(shè)置包圍該電子飛躍 管74的環(huán)狀的電極95,進(jìn)而設(shè)置用于對該電極95和表面電極12之間提供 電位差的第二電場施加部96。
另外，圖9(a)僅示出要部，第一面電極76、第一電場施加部77a以及 面輻射型電子源10的圖示省略。此外，在圖9(a)中，由于對于第二電場施 加部96省略了一部分圖示，因此示出6個(gè)電子飛躍管74，第二電場施加部 96僅示出3個(gè)。在圖9 (a)中，對于未連接第二電場施加部96的電子飛躍 管74，也只是未圖示第二電場施加部96,當(dāng)然與第二電場施加部96連接。
各電極95分別包圍電子飛躍管74,因此被設(shè)置在多孔部件72內(nèi)。
各電極95例如可以使用金屬、半導(dǎo)體、碳或碳化合物。此外，電子飛躍 管74例如由絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成。
第二電場施加部96對一個(gè)電極95具有一個(gè)電場施加部97，該電場施加 部97與電極95、表面電極12連接。
電場施加部97具有電場施加元件97a和電容器97b。該電容器97b與電 場施加元件97a并聯(lián)連接。
電容器97b作為電容設(shè)置，在本發(fā)明中，只要是起到電容功能的器件， 并不限定于電容器97b。
此外，電場施加元件97a對電極95和表面電極12提供電位差，例如， 具有與電源部18同樣的結(jié)構(gòu)。此外，通過電容器97b (電容)保持各電極95 和表面電才及12之間的電4立差。
在本第一變形例中，對每個(gè)電子飛躍管74設(shè)置有電極95,由于對各電 極95設(shè)有一個(gè)電場施加部97,因此在電子飛躍管74中，可以互相獨(dú)立地提 供電極95和表面電極12的電位差。因此，與本實(shí)施方式的設(shè)置第二面電極 79的結(jié)構(gòu)相比，可以互相獨(dú)立地控制各電子飛躍管74中的電子e的運(yùn)動(dòng)方向， 并且可以進(jìn)一步聚集在與第一面電極76的表面76a大致垂直的方向上來向外 部輻射電子e。
此外，在本實(shí)施方式中，由于對每個(gè)電子飛i!夭管74獨(dú)立進(jìn)行電子e的運(yùn) 動(dòng)方向的控制，因此除了圖9 (a)所示的第一變形例以外，也可以是如圖9 (b)所示的本實(shí)施方式的第二實(shí)施例這樣，設(shè)置包圍電子飛躍管74的環(huán)狀 的電極95 (第二電極)，而且設(shè)置用于在電極95和表面電極12之間提供電
33位差的第二電場施加部96a的結(jié)構(gòu)。
在該情況下，電極95和電子飛躍管74的結(jié)構(gòu)和組成與第一變形例同樣。 另外，圖9(b)中，為了說明而僅示出了一個(gè)電子飛躍管74，但在多孔
部件72中當(dāng)然形成了多個(gè)電子飛躍管74，在各個(gè)電子飛躍管74中當(dāng)然設(shè)置
了電極95。
第二電場施加部96a具有由電阻98a、 FET98b、電容器98c所構(gòu)成的元 件單元98，而且具有在電極95和表面電極12之間提供電位差的電源部99 (第二電源部)。對各電極95設(shè)有一個(gè)元件單元98。此外，對多個(gè)電極95 設(shè)有一個(gè)電源部99，電源部99連接到各電極95。
該電源部99用于對電極95和表面電極12之間提供電位差，例如具有與 電源部18同樣的結(jié)構(gòu)。
元件單元98中，電阻98a與FET98b串聯(lián)連接，電容器98c與FET98b 并聯(lián)連接。該元件單元98用于控制電極95和表面電極12之間的電位差， FET98b經(jīng)由端子98d連接到控制電路98e (控制部)。該控制部98e也對多個(gè) 電極95設(shè)置一個(gè)。
通過從控制電路98e輸入各FET98b的端子98d的信號(例如，規(guī)定的 施加電壓)，可以將各FET98b設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài)或電阻高的半導(dǎo)通 狀態(tài)，控制各電極95和表面電極12之間的電位差。這里，半導(dǎo)通狀態(tài)是導(dǎo) 通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)的中間狀態(tài)，是電阻雖高但流過電流的狀態(tài)。
控制電路98e用于控制各電子飛躍管74中的電子e的輻射量和電子射線 聚束的強(qiáng)度，并控制各FET98b的導(dǎo)通。該控制電路98e例如對應(yīng)于曝光的 圖形的各部分，控制各FET98b的導(dǎo)通，從而使電子射線產(chǎn)生的電流密度作 為連續(xù)量變化。
因此，在本第二變形例中，即使在電子射線曝光中，由于周邊圖形的有 無或者圖形的尺寸而產(chǎn)生了圖形尺寸變動(dòng)這樣的接近效應(yīng)的情況下，通過根 據(jù)要曝光的圖形來改變電子射線的電流密度，從而能夠抑制接近效應(yīng)。
此外，在元件單元98中，也通過電容器98c (電容)來保持各電極95 和表面電極12之間的電位差。
另外，電容器98c作為電容設(shè)置，在本發(fā)明中，只要是作為電容工作的 器件，不限定于電容器98c。
在本第二變形例中，通過電源部99提供電極95和表面電極12之間的電位差的狀態(tài)下，通過控制電路98e的從各FET98b的端子98d輸入的信號， FET98b的導(dǎo)通狀態(tài)改變，各電極95和表面電極12之間的電位差被控制。
在本第二變形例中，對每個(gè)電子飛躍管74設(shè)有電極95，并對各電極95. 設(shè)有一個(gè)電場施加部97，因此在電子飛躍管74中，可以互相獨(dú)立地提供電 極95和表面電極12的電位差。因此，與本實(shí)施方式的設(shè)置第二面電極79的 結(jié)構(gòu)相比，可以互相獨(dú)立地控制各電子飛躍管74中的電子e的運(yùn)動(dòng)方向，并 且可以進(jìn)一步聚集在與第一面電極76的表面76a大致垂直的方向上來向外部 輻射電子e。
這里，考慮以二維排列的多個(gè)電子飛躍管為要素的二維矩陣，對各行分 別連接一個(gè)用于施加電壓的電源部99,而且對各列分別連接一個(gè)用于同時(shí)控 制連接到該列的電子飛躍管74的全部FET98b的控制電路，從而也可以構(gòu)成 二維的有源矩陣結(jié)構(gòu)。另外，在電容器98c中保持電位時(shí)，本實(shí)施方式所說 明的電源部99成為高電阻，防止電容器98c的放電。
如以上這樣，在本實(shí)施方式以及本實(shí)施方式的第 一 變形例和第二變形例 中，通過設(shè)置多孔部件72,與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO相比，可 以使用直進(jìn)性更高的電子射線以高的分辨率等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。此外， 通過改變面輻射型電子源10e的表面電極12 (電子通過層16)的大小，即使 在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。另外，通過使用 本實(shí)施方式的面輻射型電子源10e，即使在繪制區(qū)域大的情況下，當(dāng)然也可以 等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、且以高分辨率進(jìn)行使用直進(jìn)性更高的電子射線的圖形繪制。
另外，在本實(shí)施方式以及本實(shí)施方式的第一變形例和第二變形例中，作 為面輻射型電子源部，例示了使用第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10的情 況，但本發(fā)明不限定于此，也可以使用上述第二實(shí)施方式的面輻射型電子源 10a、第三實(shí)施方式的面輻射型電子源10b及其變形例的面輻射型電子源10c。
接著，說明本發(fā)明的第六實(shí)施方式。
圖10(a)是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意立體圖， 圖10 (b)是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源的結(jié)構(gòu)的方框圖。
此外，圖11 (a)是圖10 (a)所示的本發(fā)明的第六實(shí)施方式的面輻射型 電子源的背面電極的放大圖，圖11 (b)是表示圖11 (a)所示的背面電極的 要部放大圖，圖11 (c)是表示圖11 (a)所示的背面電極的要部部分剖面圖。
此外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并省略其詳細(xì)的說明。
圖10 (a)所示的本實(shí)施方式的面輻射型電子源10f與第一實(shí)施方式的面 輻射型電子源10 (參照圖1 )相比，不同之處在于背面電極100為有源矩陣 結(jié)構(gòu)，而且如圖10 (b)所示，不同點(diǎn)在于為了驅(qū)動(dòng)背面電極100而具有第 一控制電路112、第二控制電路114以及圖形生成部116，除此以外的結(jié)構(gòu)與 第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖1)同樣，因此省略其詳細(xì)的說 明。另外，通過第一控制電路112、第二控制電路114以及圖形生成部116 構(gòu)成本發(fā)明的開關(guān)控制部。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10f中，可以從電子通過層16的量子細(xì) 線20中任意的量子細(xì)線20輻射電子e，并且可以以規(guī)定的二維圖形輻射電子 射線。
另夕卜，如第三實(shí)施方式的面輻射型電子源10b(參照圖4(a)和圖4(b)) 這樣，本實(shí)施方式的面輻射型電子源10f中照射的電子射線的圖形并不固定。
背面電極100具有有源矩陣結(jié)構(gòu)。該背面電極100例如包括連接到一個(gè) 量子細(xì)線20的開關(guān)元件102。該各開關(guān)102可以設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài) 或電阻高的半導(dǎo)通狀態(tài)。這里，電阻高的半導(dǎo)通狀態(tài)是導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀 態(tài)的中間狀態(tài)，是電阻雖高但是流過電流的狀態(tài)。
該背面電極100通過開關(guān)元件102的導(dǎo)通狀態(tài)局部作為導(dǎo)電體、絕緣體 或電阻體工作。
另外，在使用如硫族半導(dǎo)體這樣在局部作為導(dǎo)電體或電阻體工作的材料 作為開關(guān)元件102的情況下，各開關(guān)元件102也可以是空間上連接的元件。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10f中，如圖11 (a)所示，具有開關(guān)元 件102、驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件102的第一控制電極Yl ~ Y4、驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件102的第 二控制電極X1 ~X4。
另外，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10f中，對在縱向Lp橫向L2分 別有4個(gè)共計(jì)16個(gè)量子細(xì)線20配置成格子狀態(tài)的例子進(jìn)行說明。另外，在 本實(shí)施方式中，是有16個(gè)開關(guān)元件102、 4個(gè)第一控制電極Y1 ~ Y4， 4個(gè)第 二控制電極X1 X4的結(jié)構(gòu)，但它們的數(shù)也不限定于此。
另外，在本實(shí)施方式中，采用了對一個(gè)量子細(xì)線20設(shè)置開關(guān)元件102的 結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限定于此。例如也可以采用根據(jù)要繪制的圖像的分辨率而 對多個(gè)量子細(xì)線20設(shè)置一個(gè)開關(guān)元件102的結(jié)構(gòu)。
36開關(guān)元件102是浮置柵極(floatinggate)結(jié)構(gòu)的晶體管。各開關(guān)元件102 的結(jié)構(gòu)全部相同，因此僅對一個(gè)進(jìn)行說明。
開關(guān)元件102可以設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)，由此對各量子細(xì)線20控 制電壓的開關(guān)。
該開關(guān)元件102例如具有在兩端部分別形成源極部104a和漏纟及部104b 的四角柱狀的半導(dǎo)體104和用于控制源極104a和漏極104b之間的導(dǎo)通的柵 極部106。
源極部104a和漏極部104b分別通過在半導(dǎo)體104中以適當(dāng)?shù)臐舛葥诫s 雜質(zhì)而形成。
4冊極部106例如具有在中心部形成開口的形狀為四角的開口部108a的平 板狀絕緣體108,以及在該絕緣體108的內(nèi)部由包圍著開口部108a而設(shè)置的 框狀的導(dǎo)電體所構(gòu)成的浮置柵極110。
在開關(guān)元件102中，在4冊極部106的開口部108a中插入四角柱狀的半導(dǎo) 體104。
此外，在開關(guān)元件102中，半導(dǎo)體104的源極部104a上連接有第一控制 電極Yl。此外，柵極部106的絕緣體108的表面108b上連接有第二控制電 極X1。
半導(dǎo)體104的漏極部104b連接到量子細(xì)線20的表面電極12側(cè)的前端部 20a (參照圖10 U))的相反側(cè)的后端部20c。
在開關(guān)元件102中，經(jīng)由第一控制電極Yl在源極部104a施加^見定的電 壓，進(jìn)而經(jīng)由第二控制電極XI施加規(guī)定的電壓，從而對4冊極部106的浮置 柵極110注入電荷，源極104a和漏極104b之間導(dǎo)通。即，開關(guān)元件102成 為導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)。本實(shí)施方式的開關(guān)元件102具有浮置柵極110， 因此一旦成為導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，則其狀態(tài)維持到電荷被從浮置柵極110 抽走為止。
另夕卜，作為開關(guān)元件102，也可以是通過抽走柵極部106的浮置柵極110 的電荷，從而源極104a和漏極104b之間導(dǎo)通。
在本實(shí)施方式中，在縱向"，配置在同一行的開關(guān)元件102上，在各源 極部104a連接有第一控制電極Yl。同樣，在第一控制電極Y2、第一控制電 極Y3以及第一控制電極Y4中，也連接到縱向L,中的同一行中配置的各開 關(guān)元件102的各源4及部104a。第一控制電極Yl ~ Y4連接到第一控制電路112。第一控制電路112可以 對各第一控制電極Yl ~ Y4的任何一個(gè)任意的施加》見定的電壓。
此外，在本實(shí)施方式中，在橫向L2中，對于配置在同一列上的開關(guān)元件 102，在各柵極部106的絕緣體108的表面108b上連接有第二控制電極Xl。 同樣，在第二控制電極X2、第二控制電極X3以及第二控制電極X4中，也 連接到橫向L2的配置在同一列的各開關(guān)元件102的各柵極部106的絕緣體 108的表面108b上。
第二控制電極X1 X4連接到第二控制電路114。第二控制電路114可以 對各第二控制電極X1 X4的任何一個(gè)任意的施加規(guī)定的電壓。
在本實(shí)施方式中，例如對于格子狀配置的各開關(guān)元件102,可以將連接 的各第一控制電極Y1 Y4以及各第二控制電極XI-X4的組作為坐標(biāo) (Xn,Yn)。另外，n是整數(shù)。
通過第一控制電路112和第二控制電路114,在與從表面電極12的表面 12a輻射電子e的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域中的開關(guān)元件102上施加規(guī)定電壓，使其成 為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，背面電極100局部作為導(dǎo)通體或絕緣體工作，量子細(xì)線 20的導(dǎo)通被控制。
此外，第一控制電路112和第二控制電路114連接到圖形生成部116。
圖形生成部116基于從表面電極12表面12a輻射的電子射線的圖形，選 擇坐標(biāo)，并選擇從第一控制電極Yl ~ Y4的哪一個(gè)施加規(guī)定的電壓，并對第 一控制電路112輸出用于指示對所選擇的第一控制電極Yl ~ Y4施加規(guī)定的 電壓的指示信號。
此外，圖形生成部116對于第二控制電極X1 ~X4,也選擇從第二控制電 極XI ~X4的哪一個(gè)施加規(guī)定的電壓，并對第二控制電路114輸出用于指示 對所選擇的第二控制電極XI ~ X4施加規(guī)定的電壓的指示信號。
這樣，可以通過圖形生成部116以規(guī)定的二維圖形使背面電極100的開 關(guān)元件102成為導(dǎo)通狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，可以形成如第三實(shí)施方式所示 的導(dǎo)電體54a、 54b、 54c的區(qū)域。
第一控制電路112和第二控制電路114基于來自圖形生成部116的指示 信號，通過所選擇的第一控制電極Yl ~ Y4以及所選擇的第二控制電極X1 ~ X4對開關(guān)元件102施加關(guān)見定的電壓。
此外，在本實(shí)施方式中，電源部18連接到表面電極12和第一控制電極Y1 Y4，該電源部18經(jīng)由開關(guān)元件102與量子細(xì)線20連接。
如果由電源部18施加規(guī)定的電壓，則從某一個(gè)第一控制電極Y1 Y4對 選擇了的開關(guān)元件102施加規(guī)定的電壓，電子被注入到被選擇了的量子細(xì)線 20 ，電子被加速后將與規(guī)定的圖形對應(yīng)的電子射線作為圖形化面電子射線從 表面電極12輻射。
在本實(shí)施方式中，基于從表面電極12輻射到外部的電子射線的圖形，在 圖形生成部116中，選擇要輻射電子的量子細(xì)線20,并且為了從該量子細(xì)線 20輻射電子，根據(jù)圖形來選擇成為導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件102。然后，基于所 選才奪的開關(guān)元件102的坐標(biāo)，來選擇由第一控制電路112對第一控制電極 Y1 ~ Y4的哪個(gè)施加電壓，并且選擇由第二控制電路114對第二控制電極X1 ~ X4的。那個(gè)施力口電壓。
接著，從第一控制電路112和第二控制電路114對所選擇的第一控制電 極Yl ~ Y4和所選纟奪的第二控制電極XI ~ X4施加規(guī)定的電壓。此時(shí)，電源 部18也為了對開關(guān)元件102和表面電極12之間提供電位差而在所選擇的第 一控制電極Yl ~ Y4上施加規(guī)定的電壓。由此，可以根據(jù)乂人表面電極12的表 面12a輻射電子e的區(qū)域，即規(guī)定的二維圖形，從表面電極12的表面12a輻 射電子e。
如上所述，在本實(shí)施方式中，不是如第三實(shí)施方式那樣，圖形-故固定， 而是通過開關(guān)元件102的導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)，可以改變電子e的輻射位 置從而改變電子射線的圖形。
此外，在本實(shí)施方式中，由于可以使開關(guān)元件102成為導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo) 通狀態(tài)以外的半導(dǎo)通狀態(tài)，因此可以連續(xù)地改變電子e的輻射量。即，通過 使開關(guān)元件102的導(dǎo)通成為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，從而可以 將電子e的輻射量作為連續(xù)量來改變。
由此，在本實(shí)施方式中，由于可以連續(xù)地改變電子e的輻射量，因此即 使在曝光的圖形中產(chǎn)生上述的接近效應(yīng)，也可以對應(yīng)于曝光的圖形的各部分， 使電子射線的電流密度作為連續(xù)量來變化，從而校正曝光的圖形的接近效應(yīng)。
此外，在本實(shí)施方式中，為了將面輻射型電子源10f導(dǎo)入真空室內(nèi)，并 以規(guī)定的圖形進(jìn)行繪制，而通過圖形生成部116，經(jīng)由第一控制電路112和第 二控制電路114使各開關(guān)元件102成為導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。
而且，將表面電極12設(shè)為正，從電源部18在表面電極12和背面電極
39100之間施加了電壓的情況下，從導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件102對量子細(xì)線20注 入電子，電子由背面電極IOO和表面電極12的電位差加速。
在該情況下，通過了電子通過層16的量子細(xì)線20的電子e不會向包含 對于表面電極12的表面12a (電子輻射面)水平的分量的方向散射，因此可 以在保持由所選擇的開關(guān)元件102即所選擇的量子細(xì)線20所表示的二維圖形 的形狀的狀態(tài)下，從與所選擇的量子細(xì)線20 (開關(guān)元件102)對應(yīng)的表面電 極12的各區(qū)域作為直進(jìn)性高的圖形化面電子射線輻射。因此，在對繪制對象 形成規(guī)定的圖形的情況下，可以提高電子射線的繪制圖形的分辨率。
而且，以往，為了使電子射線圖形化而改變表面電極的形狀或者在表面 電極上設(shè)置掩模，但在本實(shí)施方式中，不必向以往那樣來改變表面電極的形 狀，而且也不必在表面電極12上設(shè)置掩模，可以簡化結(jié)構(gòu)。而且，在本實(shí)施 方式中，也可以根據(jù)繪制對象來改變電子射線的圖形。
接著，說明本發(fā)明的第七實(shí)施方式。
圖12是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電 子源同 一結(jié)構(gòu)的部件附以同 一標(biāo)號，并省略其詳細(xì)說明。
圖12所示的面輻射型電子源10g與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖l)相比，不同之處在于，包括在垂直于表面電極12的表面12a (電子輻射面)的方向(以下僅稱作垂直方向)上施加》茲場的f茲場施加部120， 以及檢測從表面電極12的表面12a輻射的電子e的輻射角的電子輻射角檢測 器126,除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO的結(jié)構(gòu)相同， 因此省略其詳細(xì)的說明。此外，上述垂直的方向與第一方向X平行。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10g中，石茲場施加部120具有第一;茲場 發(fā)生用線圈122a、第二磁場發(fā)生用線圈122b、磁場強(qiáng)度控制部124。
第一磁場發(fā)生用線圏122a被巻成環(huán)狀，其開口部與背面電極14的背面 14b相對而配置。此外，第二》茲場發(fā)生用線圏122b被巻成環(huán)狀，其開口部與 表面電極12的表面12b相對而配置。這些第一-茲場發(fā)生用線圈122a和第二 ;茲場發(fā)生用線圈122b^皮連4妻到；茲場強(qiáng)度控制部124。
該磁場強(qiáng)度控制部124對第一磁場發(fā)生用線圈122a和第二石茲場發(fā)生用線 圏122b施加規(guī)定的電流，此外，可以調(diào)整施加的電流量?？梢酝ㄟ^該,茲場強(qiáng) 度控制部124對第一石茲場發(fā)生用線圈122a和第二-茲場發(fā)生用線圈122b施加^見定的電流，>&而在垂直方向上產(chǎn)生;茲場。
電子輻射角檢測器126例如在盡可能屏蔽了電磁場的半球狀的外殼126a 內(nèi)設(shè)有多個(gè)電子檢測元件128。此外，設(shè)有蓋126b以封閉該外殼126的開口 部，該蓋126b上形成有開口 126c。多個(gè)電子檢測元件128分別用于檢測電子。 此外，多個(gè)電子檢測元件128分別被預(yù)先設(shè)定了與開口 126c的位置關(guān)系。
在電子輻射角檢測器126中，電子從開口 126c進(jìn)入外殼126a的內(nèi)部， 由電子檢測元件128檢測出電子?？梢愿鶕?jù)檢測出電子的電子檢測元件128 的位置而得到進(jìn)入了的電子對于開口 126c的角度P的信息。
此外，電子輻射角檢測器126朝向表面電極12的表面12a而配置有蓋 126b。而且，電子輻射角檢測器126被設(shè)為對于表面電極12的表面12a可后 退。因此，電子輻射角檢測器126在調(diào)查電子的直進(jìn)性時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn) 入與表面電極12的表面12a相對的位置。
可以通過該電子輻射角檢測器126來調(diào)查從表面電極12的表面12a輻射 的電子的直進(jìn)性。
此外，多個(gè)電子檢測元件128分別連接到磁場強(qiáng)度控制部124。如后所 述，磁場強(qiáng)度控制部124根據(jù)電子檢測元件128的電子的一企測結(jié)果，調(diào)節(jié)對 第一石茲場發(fā)生用線圈122a和第二磁場發(fā)生用線圈122b施加的電流，并且調(diào) 節(jié)磁場的強(qiáng)度。
在本實(shí)施方式中，例如在使電子輻射角檢測器126進(jìn)入與表面電極12的 表面12a相對的位置的狀態(tài)下，通過電源部18在表面電4及12和背面電極14 之間施加直流電壓。此時(shí)，由電子輻射角檢測器126測定從表面電極12的表 面12a輻射的電子e的直進(jìn)性。
基于該電子的直進(jìn)性的結(jié)果,磁場強(qiáng)度控制部124根據(jù)電子檢測元件128 的電子的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)對第一磁場發(fā)生用線圈122a和第二磁場發(fā)生用線圈 122b施加的電流。在調(diào)節(jié)了施加電流之后，再次通過電子輻射角檢測器126 來測定電子的直進(jìn)性，并根據(jù)其結(jié)果，來調(diào)節(jié)對第一磁場發(fā)生用線圏122a和 第二^茲場發(fā)生用線圈122b施加的電流。這樣，本實(shí)施方式的電子源10g可以 進(jìn)一 步提高輻射的電子的直進(jìn)性。
這里，例如，構(gòu)成電子通過層16的量子細(xì)線20根據(jù)制造過程中的制造 條件等，有時(shí)形成量子細(xì)線20的延伸方向與表面電極12的表面12a不垂直 的量子細(xì)線21。 ^v該量子細(xì)線21輻射的電子ep以與表面電極12的表面12a不垂直(90° )的角度輻射。即，輻射出直進(jìn)性差的電子。
在本實(shí)施方式中，通過磁場施加部120對垂直于表面電極12的表面12a 的方向施加》茲場。量子細(xì)線21內(nèi)產(chǎn)生的電子eh由于該垂直-茲場而與量子細(xì)線 21的壁面多次沖撞，因此遷移率降低。由此，可以抑制與表面電極12的表 面12a平行方向上的電子的運(yùn)動(dòng)量分量，同時(shí)可以通過施加了的垂直^f茲場來 抑制從表面電極12的表面12a輻射的電子的擴(kuò)散。
進(jìn)而，如上所述，通過電子輻射角檢測器126測定電子的直進(jìn)性，并根 據(jù)該結(jié)果調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度控制部124對第一磁場發(fā)生用線圏122a以及第二磁場 發(fā)生用線圈122b施加的電流，從而調(diào)節(jié)施加磁場的強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行該施加磁 場的強(qiáng)度的調(diào)節(jié)直到得到規(guī)定的電子的直進(jìn)性為止，從而能夠得到所期望的 電子射線繪制的分辨率。這樣，在本實(shí)施方式的電子源10g中，即使形成了 不是垂直的量子細(xì)線21也可以提高輻射的電子的直進(jìn)性，并且能夠得到所期 望的電子射線繪制的分辨率。
另外，在本實(shí)施方式中，除了以上效果以外，當(dāng)然也可以得到與第一實(shí)
施方式同樣的效果。
此外，作為用于產(chǎn)生》茲場的才幾構(gòu)，；茲場施加部120采用以上下兩個(gè)線圈 (第一磁場發(fā)生用線圈122a以及第二磁場發(fā)生用線圈122b)夾持表面電極 12、電子通過層16以及背面電極14的方式，但不限定于此，只要能夠在表 面電極12和與該表面電極12相對配置的曝光對象物之間的空間中，在垂直 于表面電極12的表面12a即第一方向X上產(chǎn)生一樣的磁場即可。因此，磁場 施加部120可以使用超導(dǎo)磁鐵、永磁鐵。
接著，說明本發(fā)明的第八實(shí)施方式。
圖13是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電 子源同 一結(jié)構(gòu)的部件附以同一標(biāo)號，并省略其詳細(xì)"^兌明。
圖13所示的面輻射型電子源10h與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖1)相比，不同之處在于，電源部18是脈沖電壓發(fā)生部134、具有 在垂直于表面電極12的表面12a (電子輻射面)的方向上施加磁場的磁場施 加部120a、以及具有同步部136，除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻射 型電子源IO的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)的說明。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10h中，-茲場施加部120a具有第一磁場發(fā)生用線圈122a、第二磁場發(fā)生用線圏122b、脈沖磁場發(fā)生部130、外部電 源132。
第一;茲場發(fā)生用線圈122a被巻成環(huán)狀，其開口部與背面電極14的背面 i4b相對而配置。此外，第二^f茲場發(fā)生用線圈122b被巻成環(huán)狀，其開口部與 表面電極12的表面12b相對而配置。這些第一》茲場發(fā)生用線圈122a和第二 石茲場發(fā)生用線圈122b纟皮連接到脈沖》茲場發(fā)生部130，該脈沖石茲場發(fā)生部(脈 沖石茲場施加部)130連接到外部電源132。
此外，脈沖磁場發(fā)生部130例如具有電容器(未圖示)以及晶閘管(未 圖示)，電容器、晶閘管、第一磁場發(fā)生用線圈122a以及第二磁場發(fā)生用線 圈122b串聯(lián)連接。由此，通過脈沖磁場發(fā)生部130的電容器和第一磁場發(fā)生 用線圈122a以及第二石茲場發(fā)生用線圏122b形成串耳關(guān)電路。電容器由外部電 源132充電。
在脈沖》茲場發(fā)生部130中對電容器進(jìn)行^見定時(shí)間的充電，并停止充電。 然后，使晶閘管成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，在第一磁場發(fā)生用線圈122a和第二;茲 場發(fā)生用線圈122b中流過脈沖電流，此時(shí)，在與由上述電容器、晶閘管、第 一磁場發(fā)生用線圈122a和第二磁場發(fā)生用線圈122b構(gòu)成的串聯(lián)電路的諧振 頻率的倒數(shù)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間期間，在垂直方向上產(chǎn)生脈沖磁場。即，對電子通過 層16在垂直方向上施加脈沖^茲場。
脈沖電壓發(fā)生部134在表面電極12和背面電極14之間施加脈沖電壓， 使得從表面電極12的表面12a輻射電子e。
同步電路136用于調(diào)整脈沖磁場發(fā)生部130、脈沖電壓發(fā)生部134的動(dòng) 作定時(shí)。通過該同步電^各136,使用脈沖》茲場發(fā)生部130在與由f茲場發(fā)生電 路130的電容器、第一》茲場發(fā)生用線圈122a以及第二it場發(fā)生用線圏122b 所構(gòu)成的串聯(lián)電路的諧振頻率的倒數(shù)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在垂直方向上發(fā)生脈沖磁 場，使用脈沖電壓發(fā)生部134在與該倒數(shù)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間期間，即發(fā)生脈沖磁場 的期間，在表面電極12和背面電極14之間施加脈沖電壓。由此，產(chǎn)生電子 輻射的期間，成為始終施加垂直石茲場的狀態(tài)。因此，在本實(shí)施方式的面輻射 型電子源10h中，可以將從表面電極12的表面12a輻射的電子在平行于該表 面12a的方向上的擴(kuò)散抑制在納米級。
此外，上述效果以外，本實(shí)施方式當(dāng)然可以得到與第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源10同樣的效果。
43另夕卜，在本實(shí)施方式中，由于使用了脈沖》茲場，因此可以產(chǎn)生10~ 100T 左右的比較強(qiáng)的磁場。
接著，說明本發(fā)明的第九實(shí)施方式。
圖14是表示本發(fā)明的第九實(shí)施方式的面輻射型電子源的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻射型電 子源同 一結(jié)構(gòu)的部件附以同 一標(biāo)號，并省略其詳細(xì)說明。
圖14所示的面輻射型電子源10j與第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖l)相比，不同之處在于，在各量子細(xì)線20的前端部20b的表面形 成有具有導(dǎo)電性的電子吸收層140,除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源IO的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10j中，電子吸收層140形成在各量子 細(xì)線20的前端部20b,并且電連"J妻到表面電才及12。
電子吸收層140用于防止在將電子e加速到真空能級的能量以上并取出 到真空中時(shí)，由于量子細(xì)線20中存在的聲子或結(jié)構(gòu)缺陷等散射原因，電子e 的運(yùn)動(dòng)方向?qū)τ诹孔蛹?xì)線20的延伸方向(第一方向X)具有垂直分量，從而 向鄰接的量子細(xì)線20或表面電極12的表面12a(電子輻射面)飛出。通過該 電子吸收層140可以進(jìn)一步提高輻射電子的直進(jìn)性。由此，在表面電極12的 表面12a側(cè)(電子輻射面?zhèn)?的前端部20b的表面上形成電子吸收層140。
電子吸收層140由具有導(dǎo)電性的材料形成，例如由無定形碳、無定形硅 形成。
該電子吸收層140例如可以通過以下方法形成。
首先，在形成表面電極12之前，在電子輻射面?zhèn)鹊牧孔蛹?xì)線20的前端 部表面通過真空蒸鍍法等堆積導(dǎo)電性材料。然后，將量子細(xì)線20的前端部表 面或量子細(xì)線20整體加熱到量子細(xì)線20不會熔融、破壞的程度的溫度。導(dǎo) 電性材料通過該加熱在量子細(xì)線20表面擴(kuò)散、移動(dòng)，從而形成電子吸收層 140。
這里，如果量子細(xì)線20均勻形成，則在某一量子細(xì)線20中電子^皮散射， 即使不引起電子輻射，如果時(shí)間積分，則任何一個(gè)量子細(xì)線20都得到大致相 同的電子輻射量。但是，如果在電子吸收層140中殘留電子，則存在成為新 的電子的散射原因的可能性。在本實(shí)施方式中，由于將具有導(dǎo)電性的電子吸 收層140與具有電子輻射面的表面電極12電連接，因此防止帶電。這樣，在本實(shí)施方式的面輻射型電子源10j中，與第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源10相比，可以提高輻射電子的直進(jìn)性。
另外，除了上述效果以外，本實(shí)施方式當(dāng)然也可以得到與第一實(shí)施方式 的面輻射型電子源10同樣的效果。
而且，在第二實(shí)施方式的面輻射形電子源10a~第八實(shí)施方式的面輻射形 電子源10h中，也可以釆取以下結(jié)構(gòu)，即在各量子細(xì)線20的前端部20b形成 電子吸收層140,并且與表面電極12電連接。
接著，說明本發(fā)明的第十實(shí)施方式。
圖15是表示本發(fā)明的第十實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置80中，對于與圖l所示的第一實(shí)施方式 的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以同一符號，并省略其詳細(xì)的說明。
圖15所示的繪制裝置80以第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 (參照圖 1 )作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源10 (參照圖1 )省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80中，在真空室82內(nèi)部配置面輻射型電子源 10，使得表面電極12的表面12a與臺84的表面84a相對。在該臺84的表面 84a上放置基板86。該基板86例如為4英寸以上的硅晶片。另外，在真空室 82中設(shè)有真空泵等真空排氣裝置(未圖示)，可以使真空室82內(nèi)部成為規(guī)定 的真空度。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80中，通過面輻射型電子源IO可以從表面電 極12的表面12a (電子輻射面)沿大致垂直方向取出直進(jìn)性高的電子e。由 此，可以對臺84的規(guī)定的繪制區(qū)域S大致垂直照射電子e，即對基板86的 表面86a上垂直照射電子e。因此，在繪制裝置80中，在表面電極12上，表 面12a和基板86的表面86a之間設(shè)置規(guī)定的圖形的掩模，從表面電極12的 表面12a大致垂直地對基板86的表面86a照射電子e，使用直進(jìn)性高的電子 射線，以高的分辨率在基板86上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的圖形。進(jìn)而，通過改 變面輻射型電子源10的表面電極12 (電子通過層16)的大小，即使在繪制 區(qū)域大的情況下，也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。這樣，通過使用面輻射 型電子源IO,即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、并且以 高的分辨率進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，也可以與第二實(shí)施方式的面輻射型電子源10a同樣，具有將電子通過層16保持在室溫以下的溫度的溫度調(diào)節(jié)部30 (參照 圖3)。
接著，說明本發(fā)明的第十一實(shí)施方式。
圖16是表示本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置中，對于與圖1所示的第一實(shí)施方式的 面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以同 一符號，并省略其詳細(xì)的說明。
圖16所示的繪制裝置80a以第一實(shí)施方式的面輻射型電子源IO(參照圖 1 )作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于圖1所示的第一實(shí)施方式的面輻 射型電子源10 (參照圖1)省略其詳細(xì)說明。
此外，本實(shí)施方式的繪制裝置80a與第七實(shí)施方式的繪制裝置80相比， 具有檢測部85，設(shè)置在臺84上，將繪制區(qū)域S中的電子e的量作為電流 值(IEXP)進(jìn)行檢測；檢測傳感器88，對從面輻射型電子源IO輻射的電子中
檢測；乘法部90,計(jì)算電子e的全部輻射電子量中所占據(jù)的可允許的散射電 子量的比例Q和檢測部85所檢測出的朝向臺84 (基板86 )輻射的電子的量 (Iexp)之積；比較部92，對乘法部90的輸出結(jié)果(積Q IEXP)以及檢測 傳感器88的;^測結(jié)果(電流值Is)進(jìn)行比較；以及電源控制部94，根據(jù)比 較部92的比較結(jié)果，調(diào)整電源部18的施加電壓。
檢測部85將從面輻射型電子源10朝向臺84 (基板86 )輻射的電子例如 作為電流值lEXP進(jìn)行檢測。檢測部85例如測定繪制時(shí)的臺84中的電流值， 將該電流值作為從面輻射型電子源10向臺84 (基板86)輻射的電子的量進(jìn) 行檢測。作為該檢測部85可以使用公知的電流測定裝置。
檢測傳感器88將從面輻射型電子源10輻射的散射電子&作為電流值Is 進(jìn)行檢測。該檢測傳感器88例如可以由閃爍器和光電子增倍管構(gòu)成。另外， 作為檢測傳感器88 ，由于是用于檢測散射電子es的，因此在檢測散射電子es 時(shí)，只要是不產(chǎn)生成為噪聲的二次電子的器件，則其結(jié)構(gòu)不特別限定。
此外，檢測傳感器88例如設(shè)置在面輻射型電子源IO和臺84之間并且繪 制區(qū)域S外。
另外，乘法部90中，電子e的全部輻射電子量中所占據(jù)的可允許的散射 電子量的比例Q通過要繪制的圖形中的加工精度等適當(dāng)設(shè)定。該電子e的全 部輻射電子量中所占據(jù)的可允許的散射電子量的比例Q例如預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等求出。
比較部92對乘法部90的輸出結(jié)果(積Q IEXP )和檢測傳感器88的檢 測結(jié)果(電流值Is)進(jìn)行比較的結(jié)果，在Q IBXP<Is的情況下，對電源控制 部94輸出表示降低來自電源部18的輸出電壓的第一信號。此外，進(jìn)行比較 的結(jié)果，在Q . IEXP〉Is的情況下，對電源控制部94輸出表示提高來自電源部 的輸出電壓的第二信號。
在電源控制部94中，在從比較部92輸入了第一信號的情況下，降低來 自電源部18的輸出電壓，另一方面，在從比較部92輸入了第二信號的情況 下，提高來自電源部18的輸出電壓。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80a中，通過檢測在輻射的電子中包含的不直 進(jìn)的散射電子的比例，可以控制對面輻射型電子源IO施加的電壓，并且進(jìn)一 步提高輻射的電子的直進(jìn)性，并且提高電子射線繪制時(shí)的分辨率。
此外，在本實(shí)施方式的繪制裝置80a中，通過將施加到面輻射型電子源 的電壓降低到彈道電子輻射所需的最低限的值附近，從而通過表面電極和在 表面電極以及基板間的空間(真空空間)之間形成的電屏障進(jìn)行反射，從而 抑制在含有與電子輻射面水平的分量的方向上運(yùn)動(dòng)的電子。
在本實(shí)施方式中，可以得到與第七實(shí)施方式同樣的效果，在表面電極12 上，表面電極12a和基板86的表面86a之間設(shè)置規(guī)定的圖形的掩模，從表面 電極12的表面12a大致垂直地對基板86的表面86a照射電子e，與第七實(shí)施 方式相比，可以使用直進(jìn)性更高的電子射線，以高的分辨率等倍地統(tǒng)一在基 板86上繪制規(guī)定的圖形。
接著，說明本發(fā)明的第十二實(shí)施方式。
圖17是表示本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置中，對于與圖3所示的第二實(shí)施方式的 面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并且省略其詳細(xì)iJt明。
圖17所示的繪制裝置80b以第二實(shí)施方式的面輻射型電子源10a (參照 圖3)作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于圖3所示的第二實(shí)施方式的 面輻射型電子源10a (參照圖3)省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80b中，由于使用了面輻射型電子源10a,因此 例如在電子通過層16中，得到約100K的統(tǒng)一的溫度分布。
此外，在本實(shí)施方式的繪制裝置80b中，由于使用了面輻射型電子源10a,
47因此可以抑制溫度的不統(tǒng)一，并且抑制電子輻射量的偏差，進(jìn)而也抑制面輻
射型電子源10a中的歪斜的產(chǎn)生。因此，在繪制裝置80b中，也沒有繪制區(qū) 域S中的電子輻射量的偏差，面輻射型電子源10a的歪斜的發(fā)生也得到抑制， 因此與第七實(shí)施方式相比能夠以更高的精度進(jìn)行繪制。
此外，在上述第十實(shí)施方式的繪制裝置80 第十二繪制裝置80b中，都 可以將圖8所示的多孔部件72設(shè)置在表面電極12的表面12a上，而且也可 以將圖9 (a)、圖9 (b)所示的結(jié)構(gòu)設(shè)置在表面電極12的表面12a上。
此外，也可以采用在上述第八實(shí)施方式的繪制裝置80a中組裝第八繪制 裝置80b，并且在第八實(shí)施方式的繪制裝置80a中具有溫度調(diào)節(jié)部30的結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而，也可以使用第六實(shí)施方式的面輻射型電子源10f形成繪制裝置。 如上所述，面輻射型電子源lOf可以在保持規(guī)定的二維圖形其形狀的狀態(tài)下， 輻射直進(jìn)性高的圖形化面電子射線。因此，在繪制對象上形成規(guī)定的圖形的 情況下，可以提高電子射線的繪制圖形的分辨率。
而且，以往，為了使電子射線圖形化而改變表面電極的形狀或者在表面 電極上設(shè)置掩模，但在本實(shí)施方式中，不必向以往那樣來改變表面電極的形 狀，而且也不必在表面電極12上設(shè)置掩模，可以簡化結(jié)構(gòu)。而且，在本實(shí)施 方式中，也可以根據(jù)繪制對象來改變電子射線的圖形。
接著，說明本發(fā)明的第十三實(shí)施方式。
圖18是表示本發(fā)明的第十三實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置80c中，對于與圖12所示的第七實(shí)施方 式的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并且省略其詳細(xì)說明。
圖18所示的繪制裝置80c以第七實(shí)施方式的面輻射型電子源10g (參照 圖12)作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于圖12所示的第七實(shí)施方式 的面輻射型電子源10g (參照圖12)省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80c中，在真空室82內(nèi)部配置面輻射型電子源 10g,使得表面電極12的表面12a與臺84的表面84a相對。在該臺84的表 面84a上放置基板86。該基板86例如為4英寸以上的硅晶片。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80c中，通過面輻射型電子源10g可以從表面 電極12的表面12a (電子輻射面)取出比第一實(shí)施方式的面輻射型電子源10 直進(jìn)性更高的電子e。由此，可以對臺84的規(guī)定的繪制區(qū)域S大致垂直照射 電子e,即對基板86的表面86a垂直照射電子e。因此，在繪制裝置80c中，在表面電極12上、表面12a和基板86的表面86a之間設(shè)置規(guī)定的圖形的掩 模，從表面電極12的表面12a大致垂直地對基板86的表面86a照射電子e， 使用直進(jìn)性高的電子射線，以高的分辨率在基板86上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的 圖形。進(jìn)而，通過改變面輻射型電子源10g的表面電極12 (電子通過層16) 的大小，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。這 樣，通過使用面輻射型電子源10，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍 地統(tǒng)一進(jìn)行、并且以高的分辨率進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
接著，說明本發(fā)明的第十四實(shí)施方式。
圖19是表示本發(fā)明的第十四實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置80d中，對于與圖13所示的第八實(shí)施方 式的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并且省略其詳細(xì)說明。
圖19所示的繪制裝置80d以第八實(shí)施方式的面輻射型電子源10h (參照 圖13)作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于圖13所示的第八實(shí)施方式 的面輻射型電子源10h (參照圖3)省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80d中，在真空室82內(nèi)部配置面輻射型電子源 10h，使得表面電極12的表面12a與臺84的表面84a相對。在該臺84的表 面84a上放置基板86。該基板86例如為4英寸以上的硅晶片。
在本實(shí)施方式的繪制裝置80d中，通過面輻射型電子源10h可以取出在 與表面電極12的表面12a平行的方向中的擴(kuò)散被抑制到納米級的直進(jìn)性更高 的電子e。由此，可以對臺84的規(guī)定的繪制區(qū)域S大致垂直照射電子e，即 對基板86的表面86a垂直照射電子e。因此，在繪制裝置80d中，在表面電 極12上、表面12a和基板86的表面86a之間設(shè)置規(guī)定的圖形的掩^C從表 面電極12的表面12a大致垂直地對基板86的表面86a照射電子e,能夠使用 直進(jìn)性更高的電子射線，以高的分辨率在基板86上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的圖 形。進(jìn)而，通過改變面輻射型電子源10h的表面電極12 (電子通過層16)的 大小，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。這樣， 通過使用面輻射型電子源10h，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地 統(tǒng)一進(jìn)行、并且以高的分辨率進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
接著，說明本發(fā)明的第十五實(shí)施方式。
圖20是表示本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的繪制裝置的示意圖。圖21是用 于說明本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的繪制裝置的繪制方法的示意圖。圖22 (a)
49是表示本實(shí)施方式的繪制方法的標(biāo)記的檢測結(jié)果的一例的曲線圖，圖22 (b) 是表示本實(shí)施方式的繪制方法的標(biāo)記的檢測結(jié)果的其它例子的曲線圖。
另外，在本實(shí)施方式的繪制裝置81e中，對于與圖10 (a)、圖10 (b) 所示的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源相同結(jié)構(gòu)的部件附以相同符號，并且 省略其詳細(xì)iJi明。
圖20所示的繪制裝置80e以第六實(shí)施方式的面輻射型電子源10f (參照 圖10(a)、圖10 (b))作為面輻射型電子源來設(shè)置。因此，對于參照圖10 (a)、圖10(b)所示的第六實(shí)施方式的面輻射型電子源10f(參照圖lO(a)、 圖10 (b))省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施方式的繪制裝置81e中，在真空室82內(nèi)部配置面輻射型電子源 10f，使得表面電極12的表面12a與臺84的表面84a相對。在該臺84的表 面84a上放置基板86。該基板86例如為4英寸以上的硅晶片。
該繪制裝置81e中，檢測部88a設(shè)置在真空室82內(nèi)部的基板86的上方， 該才企測部88a連4妻到圖形生成部116。
檢測部88a例如用于檢測在基板86的表面86a上產(chǎn)生的二次電子或反射 電子，例如由閃爍器和光電子增倍管構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的繪制裝置81e中，通過面輻射型電子源10f可以根據(jù)規(guī) 定的二維圖形從表面電極12的表面12a輻射電子e,而且作為輻射電子，可 以從表面電極12的表面12a (電子輻射面)沿大致垂直方向取出直進(jìn)性高的 電子。因此，在繪制裝置80e中，在表面電極12上、表面12a和基板86的 表面86a之間不用設(shè)置規(guī)定的圖形的掩模，而可以使用直進(jìn)性更高的電子射 線，以高的分辨率在基板86上等倍地統(tǒng)一繪制規(guī)定的圖形。進(jìn)而，通過改變 面輻射型電子源10f的表面電極12 (電子通過層16)的大小，即使在繪制區(qū) 域大的情況下，也能夠等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。這樣，通過使用面輻射型 電子源10f，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行、并且以高 的分辨率進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
接著，關(guān)于本實(shí)施方式的繪制裝置81e的繪制方法，如圖21所示，以通 過面輻射型電子源10f繪制基板86的表面86a的矩形的繪制區(qū)域150為例進(jìn) 行說明。
繪制區(qū)域150例如為正方形的區(qū)域。在該繪制區(qū)域150中，在相對的平 行的兩組邊內(nèi)， 一組與在基板86的表面86a上正交的P,方向和P2方向中的P,方向平行，其余一組與P2方向平行。
在基板86的表面86a上，在繪制區(qū)域150的外側(cè)，向P,方向遠(yuǎn)離，同 時(shí)在P2方向，在相同位置上設(shè)有校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154。與基板86的表面86a 相比，該;&準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的電子反射率、二次電子輻射率不同。因此，通 過才企測部88a纟企測來自校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的反射電子或二次電子。
在面輻射型電子源10f中，在表面電極12中，對應(yīng)于可輻射電子e的區(qū) 域中例如繪制區(qū)域150，可以設(shè)定為了繪制而輻射電子e的區(qū)域。因此，對應(yīng) 于繪制區(qū)域150而設(shè)定電子輻射區(qū)域160。
在該情況下，即使是電子輻射區(qū)域160的外側(cè)的區(qū)域，只要是可輻射電 子e的區(qū)域，則可以通過規(guī)定的圖形輻射電子e。
另外，電子輻射區(qū)域160是與繪制區(qū)域150相同形狀并且相同大小的區(qū) 域。在電子輻射區(qū)域160中，同樣在相對的平行的兩組邊內(nèi)， 一組與在表面 電極12的表面12a上正交的Px方向和Py方向中的Py方向平行，其余一組與 Py方向平行。
在面輻射型電子源10f中，如上所述，從電子輻射區(qū)域160輻射與要在 繪制區(qū)域150繪制的繪制圖形對應(yīng)的電子e來進(jìn)行繪制。
此時(shí)，首先需要使繪制區(qū)域150和電子輻射區(qū)域160的位置對齊。
在本實(shí)施方式中，以繪制區(qū)域150的中心150a和電子輻射區(qū)域160的中 心160a偏離，而且互相偏離角度Y的情況為例進(jìn)行說明。
在繪制時(shí)，首先，在固定了面輻射型電子源10f的狀態(tài)下，在電子輻射 區(qū)域160的Py方向的外側(cè)產(chǎn)生兩個(gè)電子束列群162、 164。各電子束列群162、 164分別具有3列在Py方向上延伸的電子束列162a~ 162c、 164a~ 164c，對 于各電子束列群162、164,在Px方向以掃描速度Vs來掃描各電子束列162a~ 162c、 164a 164c。即，在保持各電子束列162a~ 162c、 164a 164c的狀態(tài) 下，在Px方向以掃描速度Vs來依次移動(dòng)輻射電子e的量子細(xì)線20。
此時(shí)，電子束列162a和電子束列164a、電子束列162b和電子束列164b、 電子束列162c和電子束列164c在Px方向的坐標(biāo)分別相同。
在以往的標(biāo)記位置檢測中， 一般通過以單一的點(diǎn)束掃描標(biāo)記時(shí)得到的反 射電子量或二次電子輻射量的脈沖信號的發(fā)生時(shí)刻等來求標(biāo)記位置。
在本實(shí)施方式中，例如決定Px方向的掃描開始坐標(biāo)，掃描電子束列162a~ 162c、 164a 164c，利用在電子束列162a~ 162c、 164a~ 164c來到校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154上時(shí)，反射電子量或二次電子輻射量的信號以脈沖狀變化的情況， 求從掃描開始時(shí)刻到脈沖出現(xiàn)為止的時(shí)間t，從而可以才艮據(jù)已知的束掃描速度 Vs檢測各校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的位置。脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻例如表示脈沖信號超 越特定的閾值Pth時(shí)的時(shí)刻。
這里， 一般來說，如圖22(a)所示，反射電子量或二次電子輻射量的信 號170不急劇，脈沖的上升時(shí)間1容易發(fā)生誤差52。此外，反射電子量或二 次電子輻射量的信號170有時(shí)也產(chǎn)生檢測部88a的誤差5！。在本實(shí)施方式的 標(biāo)記位置4企測方法中，通過使用電子束列162a~162c、 164a 164c,從而能 夠高速且高精度地進(jìn)行位置檢測。
在本實(shí)施方式中，例示了通過脈沖出現(xiàn)為止的時(shí)間來4企測校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的位置來進(jìn)行說明，但在將得到脈沖的最大值為止的時(shí)間或者到相當(dāng)于 脈沖的中間的時(shí)刻為止的時(shí)間等用于位置檢測的方法中也同樣。這里，反射 電子量或二次電子輻射量的檢測部88a僅設(shè)置一個(gè)。
圖22 (b)表示在圖21中電子束列162a~ 162c、 164a~ 164c掃描校準(zhǔn)標(biāo) 記152、 154時(shí)所得到的反射電子量或二次電子輻射量的脈沖信號172、 174、 176的列。
首先，圖22 (b)的最下側(cè)的脈沖信號176的列是電子束列162a~ 162c、 164a 164c同時(shí)掃描^f交準(zhǔn)標(biāo)記152、 154時(shí)得到的信號的列，來自^f交準(zhǔn)標(biāo)記 152、 154的信號重疊出現(xiàn)。
如后所述，如果將掃描方向的束寬充分縮窄，則可以分離來自校準(zhǔn)標(biāo)記 152的信號和來自校準(zhǔn)標(biāo)記154的信號。
此外，也可以分別進(jìn)行4交準(zhǔn)標(biāo)記152和校準(zhǔn)標(biāo)記154的掃描，但在該情 況下，二次掃描中有什么位置變動(dòng)的情況下，則成為檢測位置的誤差。
在本實(shí)施方式中，為了說明來自校準(zhǔn)標(biāo)記152的脈沖信號172和來自校 準(zhǔn)標(biāo)記154的脈沖信號174的列而分開考慮。在^^測部88a中，不出現(xiàn)這些 脈沖信號172、 174。
圖22 (b)的第二行的曲線表示電子束列164a~ 164c掃描校準(zhǔn)標(biāo)記154 時(shí)所得到的脈沖信號174的列，成為相對于等間隔m的電子束列164a~ 164c 的掃描速度Vs,以時(shí)間、m/ ( Vs . cosy )的間隔發(fā)生的脈沖信號174的列。
如果要從某一脈沖信號174出現(xiàn)的時(shí)刻起檢測標(biāo)記位置，則產(chǎn)生與圖22 (a)所示的同樣的誤差，所以如果對各脈沖信號174的間隔進(jìn)行測定、平均，
52從而求從掃描開始坐標(biāo)到脈沖出現(xiàn)為止的時(shí)間，則可以高精度地檢測標(biāo)記位置。
此外，圖22 (b)的上側(cè)的曲線圖表示電子束列162a~ 162c掃描校準(zhǔn)標(biāo) 記152時(shí)所得到的脈沖信號172，與校準(zhǔn)標(biāo)記154同樣能夠高精度地進(jìn)行位
置檢測。
此外，來自4交準(zhǔn)標(biāo)記154的脈沖信號174和來自校準(zhǔn)標(biāo)記152的脈沖信 號172的各脈沖信號172、 174的相位差Pm由面輻射形電子源和繪制對象的 相對角度產(chǎn)生，通過對各脈沖信號172、 174的相位差Pm進(jìn)行平均，從而能 夠短時(shí)間、高精度地檢測相對角度。此外，各脈沖信號172、 174的列的時(shí)間 間隔依賴于相對角度的增加而延長，因此可以由脈沖信號172、 174的列的間 隔同時(shí)檢測相對角度和標(biāo)記位置。在該情況下，電子束列、標(biāo)記各有一個(gè)即 可。
此外，關(guān)于Py方向的校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的位置檢測可以使用與Px方向 同才羊的方法。
但是，在Py方向中的校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的位置檢測中，如圖21所示， 與Px方向中的位置檢測不同之處在于，使用包括三個(gè)在Px方向上延伸的電子 束列165a、 165b、 165c的一個(gè)電子束列群165，在Py方向上對繪制區(qū)域150 進(jìn)行橫切掃描，以及在繪制區(qū)域150中，為了不從電子束列165a、 165b、 165c 照射電子e而對束列165a、 165b、 165c施加空白(blanking)。關(guān)于除此以外 的校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的檢測方法與Px方向上的位置檢測方法同樣，因此省 略其詳細(xì)"i兌明。
另外，通過將電子束列162a~ 162c、 164a~ 164c的掃描方向(Px方向) 中的電子束列162a~162c、 164a ~ 164c的寬度設(shè)定為面輻射型電子源可輻射 的最小寬度，從而得到最高檢測精度。此外，束的Py方向(垂直于束的掃描 方向的方向)的寬度采用對于面輻射型電子源和曝光對象的相對角度、相對 位置的偏離充分大的值，可以可靠地掃描標(biāo)記上。
根據(jù)如以上這樣檢測出的校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的Px方向和Py方向的位置 的檢測結(jié)果，進(jìn)行繪制圖形的坐標(biāo)變換，使得能夠通過圖形生成部116在繪 制區(qū)域150適當(dāng)?shù)匦纬衫L制圖形。從電子輻射區(qū)域160輻射與坐標(biāo)變換后的 繪制圖形對應(yīng)的電子e來進(jìn)行繪制。由此，可以在繪制區(qū)域150中高精度地 形成繪制圖形。
53此外，臺84采用在平面方向上可平移和旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)校準(zhǔn)標(biāo)記152、 154的位置檢測，對于臺84將旋轉(zhuǎn)、或平移、或旋轉(zhuǎn)和平移進(jìn)行組合，從而 移動(dòng)臺84，使得繪制圖形在繪制區(qū)域150內(nèi)為恰當(dāng)?shù)奈恢?。由此，也可以?精度地在繪制區(qū)域150中形成繪制圖形。
上述任一實(shí)施方式的面輻射型電子源和繪制裝置能夠良好地利用于存儲 器等各種半導(dǎo)體器件、DVD等光盤母盤、硬盤和微型機(jī)械等各種產(chǎn)品的制造。
以上，詳細(xì)說明了本發(fā)明的面輻射型電子源和繪制裝置，但本發(fā)明不限 定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以進(jìn)行各種變 更和改良。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的面輻射型電子源和繪制裝置通過具有量子細(xì)線的電子通過層的 量子細(xì)線的結(jié)構(gòu)，對于每個(gè)量子細(xì)線，可以從表面電極的表面(電子輻射面) 沿大致垂直方向取出直進(jìn)性高的電子。因此，可以使用直進(jìn)性高的電子射線 以高分辨率等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖形繪制。進(jìn)而，通過改變面輻射型電子源的表 面電極的大小，從而即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行圖 形繪制。這樣，即使在繪制區(qū)域大的情況下，也可以等倍地統(tǒng)一進(jìn)行并且高 分辨率地進(jìn)行使用電子射線的圖形繪制。
權(quán)利要求
1.一種面輻射型電子源，其特征在于，具有平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè)置的平面狀的第二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以及對所述第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻射電子，所述量子細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延伸，所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，所述量子細(xì)線在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
2. —種面輻射型電子源，其特征在于，具有 平面狀的第一電極；與所述第 一 電極相對設(shè)置的平面狀的第二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通過層；以及對所述第二電極和所述第 一 電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所迷第 二電極的表面輻射電子，所述量子細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極 的第一方向上延伸，所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，在所述第二電極和所述電子通過層之間，形成 由絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層，在所述第二電極的背面，在與所述各量子細(xì)線 匹配的位置上，對于所述量子細(xì)線形成凸部。
3. 如權(quán)利要求2所述的面輻射型電子源，其中，所述量子細(xì)線在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
4. 如權(quán)利要求1 ~ 3的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 還具有將所述電子通過層保持在室溫以下的溫度的溫度調(diào)節(jié)部。
5. 如權(quán)利要求1 ~4的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中，還具有由多個(gè)管狀部件捆綁而成的多孔部件以及平面狀的面電極，所述 管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端部的第二開口部更寬， 并且直徑隨著從所述第一開口部向所述第二開口部而單調(diào)地增大，所述平面狀的面電極與所述多孔部件的所述第二開口部側(cè)相連， 所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向 所述第二電極的表面。
6. 如權(quán)利要求1 ~4的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中，還具有 多孔部件，由多個(gè)管狀部件捆綁而成，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端部的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第一 開口部向所述第二開口部而單調(diào)地增大；電極，設(shè)置在所述多孔部件的各所述管狀部件上；第二電源部，在所述第二電極和所述電極之間施加電壓；以及控制部，對所述第二電源部的施加電壓進(jìn)行控制，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向 所述第二電極的表面。
7. 如權(quán)利要求1 ~6的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 所述第一電極在與從所述第二電極的表面輻射電子的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域配置導(dǎo)電體，在輻射電子的部分以外配置絕緣體。
8. 如權(quán)利要求1 ~6的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 在所述第二電極的表面設(shè)有被形成為規(guī)定圖形的電子吸收體。
9. 如權(quán)利要求1 ~ 8的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 在所述第一電極上設(shè)置多個(gè)開關(guān)元件，所述開關(guān)元件連接到一個(gè)量子細(xì)線或多個(gè)量子細(xì)線，并可以設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，并且 所述各開關(guān)元件連接到所述電源部，所述面輻射型電子源還包括開關(guān)控制部，用于使所述各開關(guān)元件中、設(shè) 置在與從所述第二電極的表面輻射電子的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域中的開關(guān)元件成為 導(dǎo)通狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求1 ~9的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 所述量子細(xì)線的凈且細(xì)度為5nm以下。
11. 如權(quán)利要求1 ~ 10的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 所述量子細(xì)線的間隔為構(gòu)成所述量子細(xì)線的物質(zhì)的原子間隔以上。
12. 如權(quán)利要求1 ~ 11的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中，還具有石茲場施加部，在與所述第二電極的表面垂直方向上施加》茲場； 電子輻射角4企測器，檢測在由所述電源部施加了電壓時(shí)，從所述第二電 極的表面輻射的電子的輻射角；以及調(diào)節(jié)所述磁場施加部的磁場強(qiáng)度。
13. 如權(quán)利要求1 ~ 11的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 還具有脈沖磁場施加部，在與所述第二電極的表面垂直方向上施加脈沖磁場，所述電源部對所述第二電極和所述第 一 電極施加脈沖電壓， 在由所述脈沖磁場施加部施加所述脈沖磁場的期間，所述電源部對所述 第二電極和所述第 一 電極施加脈沖電壓。
14. 如權(quán)利要求1和3~ 13的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 由所述量子細(xì)線中的所述細(xì)的部分劃分的區(qū)域構(gòu)成量子點(diǎn)。
15. 如權(quán)利要求1 ~ 14的任何一項(xiàng)所述的面輻射型電子源，其中， 在所述量子細(xì)線的所述第二電極側(cè)的前端部形成有電子吸收層，所述電子吸收層電連接到所述第二電極。
16. —種繪制裝置，其特征在于，具有面輻射型電子源，其包括平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè) 置的平面狀的第二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通 過層；以及對所述第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通 過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻 射電子，所述量子細(xì)線在從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向上延 伸；以及臺，與所述面輻射型電子源的所述第二電極相對設(shè)置，并且在其表面上 放置繪制對象物，所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，所述量子細(xì)線在所述第 一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
17. —種繪制裝置，其特征在于，具有-.面輻射型電子源，其包括平面狀的第一電極；與所述第一電極相對設(shè) 置的平面狀的第二電極；設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的電子通 過層；以及對所述第二電極和所述第一電極施加電壓的電源部，所述電子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從所述第二電極的表面輻 射電子，所述量子細(xì)線在從所述第一電極朝向'所述第二電極的第一方向上延伸；以及臺，與所述面輻射型電子源的所述第二電極相對設(shè)置，并且在其表面上 放置繪制對象物，所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線由硅構(gòu)成，在所述面輻射型電子源的所述第二電極和所述電子通過層之間，形成由 絕緣體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層，在所述第二電極的背面，在與所述各量子細(xì)線匹 配的位置上，對于所述量子細(xì)線形成凸部。
18. 如權(quán)利要求17所述的繪制裝置，其中，所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線在所述第一方向上以規(guī)定間隔形成 多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
19. 如權(quán)利要求16-18的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，所述面輻射型 電子源還具有磁場施加部，在與所述第二電極的表面垂直方向上施加磁場； 電子輻射角檢測器，；險(xiǎn)測在由所述電源部施加了電壓時(shí)，從所述第二電極的表面輻射的電子的輻射角；以及控制部，基于所述電子輻射角檢測器對所述電子的輻射角的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)所述磁場施加部的磁場強(qiáng)度。
20. 如權(quán)利要求16 ~ 19的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中， 還具有將所述面輻射型電子源的所述電子通過層保持在室溫以下的溫度的溫度調(diào)節(jié)部。
21. 如權(quán)利要求16 ~ 20的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，所述面輻射型電子源還具有由多個(gè)管狀部件捆綁而成的多孔部件以及平 面狀的面電極，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端 部的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第一開口部向所述第二開口部而 單調(diào)地增大，所述平面狀的面電極與所述多孔部件的所述第二開口部側(cè)相連，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第二電極的表面上，使得所述第一開口部朝向 所述第二電極的表面。
22. 如權(quán)利要求16-20的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，所述面輻射型電子源還具有多孔部件，由多個(gè)管狀部件捆綁而成，所述管狀部件中，與一個(gè)端部的第一開口部相比，另一個(gè)端部的第二開口部更寬，并且直徑隨著從所述第一開口部向所述第二開口部而單調(diào)地增大；電極，設(shè)置在所述多孔部件的各所述管狀部件上；第二電源部，在所述第二電極和所述電極之間施加電壓；以及控制部，對所述第二電源部的施加電壓進(jìn)行控制，所述管狀部件由半導(dǎo)體或絕緣體構(gòu)成，所述多孔部件連接到所述第二電極的表面上，使得所述第 一開口部朝向所述第二電極的表面。
23. 如權(quán)利要求16-22的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，所述面輻射型電子源的所述第一電極在與從所述第二電極的表面輻射電子的區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域配置導(dǎo)電體，在輻射電子的部分以外配置絕緣體。
24. 如權(quán)利要求16 ~ 22的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，在所述面輻射型電子源的所述第二電極的表面設(shè)有被形成為規(guī)定圖形的電子吸收體。
25. 如權(quán)利要求16 ~ 22的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，在所述面輻射型電子源的所述第一電極上設(shè)置多個(gè)開關(guān)元件，所述開關(guān)元件連接到一個(gè)量子細(xì)線或多個(gè)量子細(xì)線，并可以設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)、非導(dǎo)通狀態(tài)或半導(dǎo)通狀態(tài)，并且所述各開關(guān)元件連接到所述電源部，所述繪制裝置還包括開關(guān)控制部，用于使所述各開關(guān)元件中、設(shè)置在與態(tài)。 '5 、、Z':、'。、、、 、、'''
26. 如權(quán)利要求16和18 ~ 25的任何一項(xiàng)所述的繪制裝置，其中，由所述面輻射型電子源的所述量子細(xì)線中的所述細(xì)的部分劃分的區(qū)域構(gòu)成量子點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的面輻射型電子源具有平面狀的第一電極；與第一電極相對設(shè)置的平面狀的第二電極；設(shè)置在第一電極和第二電極之間的電子通過層；以及對第二電極和第一電極施加電壓的電源部。電子通過層中，隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置多個(gè)量子細(xì)線，并從第二電極的表面輻射電子，量子細(xì)線在從第一電極朝向第二電極的第一方向上延伸。量子細(xì)線由硅構(gòu)成，同時(shí)在第一方向上以規(guī)定間隔形成多個(gè)粗細(xì)度細(xì)的部分。
文檔編號H01J1/312GK101657875SQ200880011889
公開日2010年2月24日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者大井英之, 小島明 申請人:株式會社克萊斯泰克