集積化ショットキー型マルチ電子源

集成肖特基多电子源

基本信息

批准号：
06J05084
负责人：
蔡晴翔
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では将来のマスクレスで高速な電子線リソグラフィーに応用するため、低電圧、高輝度、かつ安定および長寿命な電子源アレイを開発することである。本年度では、電子ビーム露光装置に向けたアレイ状の電子銃を開発した。MEMS技術によって,電子銃と集束用レンズを一体化すると共に,これらをアレイ状に多数配列している。一体化によって電子放出部分の構造を小型にでき,アレイ化によって露光時のスループットを高められる。電子銃として,ダイヤモンドを使ったショットキー・エミッタを採用した。ダイヤモンドをヒーターで熱して電子を放出し,放出した電子を静電レンズで集束する。ダイヤモンドを使ったのは,負の電子親和力を持つことから比較的低い温度で電子を放出しやすいこと,さらに化学的に安定していることによる。ショットキー・エミッタによる電子銃を採用したのは,長時間使用しても出力が低下しないことによる。電子銃部分と静電レンズ部分は,それぞれ別のSiウエーハで形成し,これらをガラス基板を挟んで接合して一体化する。ガラス基板は,両者を絶縁する役割を果たす。Siウエーハの加工は,深掘りのSiエッチングなど一般的なMEMS技術によって実現する。ガラスとの接合には陽極接合を使う。なおショットキー・エミッタ部は,ボロンをドープしたダイヤモンド薄膜を形成して実現する。ダイヤモンド探針は、ダイヤモンドのマイクロヒーター上に形成され、ダイヤモンド探針を加熱することにより電子が低電圧で放出された。ダイヤモンドヒーターの加熱電圧2.8V、電界0.36V/μmの揚合、安定したエミッション電流最大値490nAが観測された。

本研究的目的是开发一种低电压、高亮度、稳定、长寿命的电子源阵列，用于未来无掩模、高速电子束光刻。今年，我们开发了用于电子束曝光设备的阵列式电子枪。采用MEMS技术，将电子枪和聚焦透镜集成在一起，并大量排列成阵列。通过集成，可以使电子发射部分的结构变得更小，并且通过排列，可以增加曝光期间的生产量。使用金刚石的肖特基发射器用作电子枪。用加热器加热金刚石以发射电子，并且使用静电透镜聚焦发射的电子。使用金刚石是因为它具有负电子亲和力，这使得它能够在相对较低的温度下轻松发射电子，并且因为它具有化学稳定性。采用肖特基发射极的电子枪，因为即使长时间使用，其输出功率也不会下降。电子枪部分和静电透镜部分均由单独的Si晶片制成，并且它们通过将它们之间的玻璃基板粘合而集成。玻璃基板起到将两者绝缘的作用。硅晶圆的加工是使用常见的 MEMS 技术（例如深硅蚀刻）来实现的。阳极接合用于与玻璃接合。肖特基发射极部分是通过形成掺硼金刚石薄膜来实现的。金刚石尖端形成在金刚石微加热器上，通过加热金刚石尖端在低电压下发射电子。金刚石加热器的加热电压为2.8V，电场为0.36V/μm，观察到稳定的最大发射电流为490nA。