КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО, ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА И УСТАНОВКА ЛИТОГРАФИИ, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКУЮ ЭЛЕКТРОННУЮ ПУШКУ

1. Катодное устройство (20), содержащее:
- тело (22) катода, вмещающее эмиссионную поверхность (32) для эмиссии электронов в продольном направлении (Z), причем эмиссионная поверхность ограничена периметром (35) эмиссии;
- фокусирующий электрод (40), по меньшей мере частично охватывающий тело катода в поперечном направлении (X, Y) и содержащий апертуру (44) пропускания электронов для фокусировки электронов, эмитированных эмиссионной поверхностью, причем упомянутая апертура ограничена периметром (45) апертуры,
причем тело катода подвижно размещено внутри фокусирующего электрода при максимальном поперечном расстоянии (d1) от выставленного положения (R0),
и причем периметр апертуры поперечно простирается над эмиссионной поверхностью и за периметр эмиссии на расстояние перекрытия (d2), которое превышает максимальное поперечное расстояние (d1).
2. Устройство (20) по п. 1, причем расстояние перекрытия (d2) находится в диапазоне от 10 мкм до 100 мкм, и предпочтительно равно 50 микрометрам.
3. Устройство (20) по п. 1 или 2, причем периметр (45) апертуры и периметр (35) эмиссии имеют подобную форму и предпочтительно являются круговыми.
4. Устройство (20) по любому из предшествующих пунктов, причем фокусирующий электрод (40) имеет внутреннюю электродную поверхность (46), обращенную к эмиссионной поверхности (32), и причем для обеспечения промежутка между фокусирующим электродом и эмиссионным участком расположены три промежуточных элемента (48).
5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее опорную структуру (62), снабженную ограничительным приспособлением (64) для ограничения фокусирующего электрода (40) и/или тела (22) катода относительно опорной структуры.
6. Устройство по п. 5, причем ограничительное приспособление содержит концевые ограничители (65a, 65b), каждый из которых обращен к области поверхности катодного устройства.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, причем тело катода вмещает термокатод, содержащий эмиссионный участок (30), снабженный эмиссионной поверхностью (32) для эмиссии электронов, и резервуар (38) для хранения материала, причем этот материал при нагревании высвобождает понижающие работу выхода частицы (70), которые диффундируют к эмиссионному участку и испускаются с эмиссионной поверхности с первой скоростью испарения (Φc).
8. Устройство по п. 7, причем фокусирующий электрод (40) содержит фокусирующую поверхность (42) для фокусировки электронов, эмитированных с эмиссионной поверхности, и регулируемый источник тепла, выполненный с возможностью поддержания фокусирующей поверхности фокусирующего электрода при температуре (Те), при которой предотвращается накопление понижающих работу выхода частиц на фокусирующей поверхности.
9. Устройство по п. 8, причем фокусирующий электрод (40) дополнительно содержит улавливающую тепло поверхность (52), обращенную к по меньшей мере участку тела (22) катода и выполненную с возможностью приема теплового излучения (Q), излучаемого телом катода во время использования, и причем улавливающая тепло поверхность находится в тепловой связи с фокусирующей поверхностью (42).
10. Устройство по п. 9, причем регулируемый источник тепла выполнен с возможностью нагревания тела катода, и причем предпочтительно фокусирующая поверхность (42) нагревается в основном посредством теплового излучения от тела (22) катода.
11. Устройство по п. 9 или 10, причем фокусирующий электрод (40) содержит оболочку (54), которая окружает тело (22) катода, причем оболочка снабжена внутренней поверхностью, причем внутренняя поверхность или ее участок образует улавливающую тепло поверхность (52).
12. Устройство по любому из пп. 9-11, причем между улавливающей тепло поверхностью (52) и внешней поверхностью (36) тела (22) катода образован радиальный промежуток (58).
13. Устройство по любому из пп. 8-12, причем понижающие работу выхода частицы (70) содержат барий (Ba).
14. Устройство по п. 13, причем регулируемый источник (50) тепла выполнен с возможностью поддержания температуры (Те) фокусирующей поверхности выше 900 К.
15. Устройство по п. 13 или 14, причем регулируемый источник (50) тепла дополнительно выполнен с возможностью поддержания температуры фокусирующей поверхности ниже 1300 К.
16. Устройство по любому из пп. 8-15, причем фокусирующая поверхность (42) снабжена покрытием, подавляющим электронную эмиссию.
17. Устройство по любому из пп. 8-16, причем регулируемый источник (50) тепла выполнен с возможностью нагревания резервуара (38) так, чтобы понижающие работу выхода частицы (70) диффундировали к эмиссионному участку (30) и испускались с эмиссионной поверхности (32) с первой скоростью испарения (Φc).
18. Устройство по любому из пп. 8-17, причем регулируемый источник тепла содержит катод (50) косвенного накала.
19. Устройство по любому из пп. 8-17, причем регулируемый источник (50) тепла расположен внутри тела (22) катода или внутри приемника (25), образованного телом катода.
20. Устройство по любому из пп. 8 или 13-16, причем регулируемый источник тепла выполнен с возможностью прямого нагревания фокусирующего электрода.
21. Электронная пушка (2) для генерации электронного пучка (4), содержащая:
- катодное устройство (20) по любому из пп. 1-20 для генерации множества электронов; и
- по меньшей мере один формирующий электрод (6a-6c) для формирования генерируемых электронов в электронный пучок.
22. Электронная пушка по п. 21, содержащая по меньшей мере два формирующих электрода (6a-6c), образующих выставленный блок (12) электродов, причем каждый из формирующих электродов содержит проводящее тело, снабженное формирующей апертурой (10a-10c), причем формирующие апертуры выставлены коаксиально.
23. Установка (1) электронно-лучевой литографии для воздействия на мишень (18) с использованием по меньшей мере одного элементарного луча (5) электронов, содержащая:
- генератор (2, 12, 13) элементарных лучей для генерации упомянутого по меньшей мере одного элементарного луча электронов;
- модулятор (14, 15) элементарных лучей для структурирования упомянутого по меньшей мере одного элементарного луча электронов, чтобы сформировать по меньшей мере один модулированный элементарный луч;
- проектор (16, 17) элементарных лучей для проецирования упомянутого по меньшей мере одного модулированного элементарного луча на поверхность мишени;
причем генератор элементарных лучей содержит электронную пушку (2) по любому из пп. 22 или 23.