CN1052559A - 光学近场显微光刻方法及所用的显微光刻装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助光束和/或电子束，在表面 上获取亚微米结构的光学机械或电子机械的刻印为 目的对晶片型基片直接扫描的显微光刻方法，其特征 是，用光束和/或电子束的源，借助一个波导邻近性 探测器，例如：光纤邻近性探测器来保持与基片成一 个适当的距离，该探测器能测量出与所说距离有关 的，位于所说探测器端头的近场部分内由基片反射的 电磁波强度的迅速变化，本发明也涉及采用该方法的 显微光刻装置。

Description

本发明涉及一种在晶片型基片的表面上取得亚微米结构的显微光刻方法，以及采用该方法的装置。

集成电路，尤其是超大规模集成电路（称为VLSI）的生产过程，需用一系列的相位描准以在晶片上取得复杂的蚀刻结构，即：

-使硅表面氧化获得二氧化硅萡层。

-涂布抗辐射材料层，如抗紫外光，电子束或X射线束材料层。

-采用显微光刻技术，如掩膜技术将潜像印在该材料上。

-采用适当的显像方法将潜像放大，在硅上确定图像的界限。

-采用适当的定影方法，或一种光刻方法，例如用等离子体使图像稳定化。

-通过在二氧化硅中所存在的窗口，对硅施加离子辐照（在硅中取得各种掺杂区域）。

工艺过程的各个阶段可以重复数次，而为了获得高质量的亚微米图案，每一次中的显微光刻过程是决定性的步骤。

在已知的显微光刻技术中，采用最多的是通过投影的光掩膜或复印，集成电路设计师已实现了一系列的不透光的掩膜，这些掩膜被成功地用来在光致抗蚀剂上获得专门的设计图案（用阴性抗蚀剂获得透明图案，或用阳性抗蚀剂获得不透明的方案）。最好是用紫外光型的短波长光来实现曝光。在晶片上使不透光掩膜定位或再定位是一种精细的操作，它们的各自对准必须十分严格。而且，在曝光期间，抗蚀剂和掩膜之间的接触应该很紧密，以便避免任何阴影，这要求对晶片和掩膜的尺寸变形作精确的控制。这种技术使得在晶片上所做成的图案对于采用阳性电子抗蚀剂的，其分辩率接近0.5微米（采用阴性抗蚀剂的其分辩力更差）。

超出这一点，就是说，如果你希望获得具有较低分辩率的图象，而且尤其是力图得到0.1微米的极限，这也被半导体物理学所认定为固定极限的话，紫外光的波长也就是太长了。这就是为什么我们现在所开发的光学显微光刻技术，建立在应用电子或X射线束上，直接地扫描或通过适当的掩膜来“辐照”对这些射线敏感的抗蚀剂的原因。至今，所获得的最好分辩率接近0.3微米。

然而，近来的这些技术仍然有严重的不便之处。

这对于用适当能量的单功率电子束来进行抗蚀剂的直接光刻的情况更是如此;虽然这种技术并不要求使用掩膜，但由于通常不能接受的次级现象而使分辩率受到限制。实际上，当电子束撞击抗蚀剂表面和硅的表面时，就存在有次级电子发射;其结果使得电子束反向散射，这一方面使蚀刻的图案，尤其是所描绘的线条加厚，而另一方面使抗蚀剂底层的曝光强度提高，从而使得邻近的图案之间相互靠近，这就要求对曝光时的校正因素作出考虑。因此，与抗蚀剂的厚度有关的曝光过程，就难以按照有关的参量来控制，

现在，借助软X射线（能量由280～1000ev变化）的光学刻印是一种通过极精细掩膜投影的技术，毫无疑问，它能够获得极限的分辩率（0.1微米）。这种技术没有前面所提到的，由于采用电子束直接描绘方法所造成的那些不便之处，但在集成电路生产过程的每一阶段需要将掩膜在晶片上进行重新排列，而为进行这些操作所需要的时间可能是很长的。

最后，由于以下所说明的理由，我们所知道的一种非常新的光刻技术，还没有达到工业化的程度。这种方法要使光源与晶片表面保持小的距离;为了做到这点，将一个从扫描隧道效应显微镜直接引出的邻近性探头（或称为探测器）放在紧靠光束的光源处。我们知道，这样一种邻近性探头可以使一传导性触点与一表面保持近10

那样小的距离。在这样的距离时，专门的束光源-一般的一种紫外光束源-将发射出稍有衍射的光束;这样，不必采用极短波长技术（单功率电子或X射线束）抗蚀剂的显微光刻就可做到极精确而分辩率获得大大地改善。

但是，由于以下数种理由，这种方法是难以发挥作用的：

首先，辐射源与邻接探头是相互偏置的;因此，所说的辐射源和要曝光的抗蚀剂表面之间的距离不能得到精确的控制。因为这种距离尺寸（几个

），和毫微米镜表面上的凹凸，使得这样的调节移动可能使光源碰触到该表面，而导致其损坏。

其次，所采用的隧道效应邻近性探头的电性能对于保持一定距离的表面成一导体是必须的。如果需要采用光抗蚀剂，则应该在该抗蚀剂上提供一导电层，这样就使过程复杂化，而且是很不方便。另一方面，如果采用电抗蚀剂，表面成为一导体，因此需要采用电子光刻方法或X射线。但X射线源与电子源一样，与被蚀刻的表面有关，为了进行操作，应使之成为电极化。这种极化妨碍，有时甚至是阻止了对探头和隧道效应电子探头之间流动着的极低的强度电流的测量。

最后，在蚀刻期间抗蚀剂化学性质的变化。因为由隧道效应探头所收集的电流随着化学性质而有某些变化，则邻近性控制就不再是可靠的了。

本发明的目的在于消除那些通过光学的和/或电子束以获得一基片诸如晶片的直接扫描显微光刻时存在的那些不便。本方法的特征在于，为了在所说的基片表面上作亚微米结构的光学机械或电子机械的蚀刻而采用的光学和/或电子辐射光，借助一光导型邻近性探头，例如一种纤维光学的邻近性探头与基片表面保持适当的距离。这样的探头能够测量由光纤的端部发射的并由基片反射回去的，取决于所说距离的电磁波强度的迅速变化。这种现象对于处于靠近发射纤维的端部处，称为近场范围之内是灵敏的，也就是说，对于不超过用于测量的电磁波波长的十倍的距离来说是灵敏的。

一种光导型邻近性探头（或称为探测器），诸如本发明所提出的，也就是以申请人的名义，用“采用一波导作该场探头的近场反射显微镜”的名称，在1989年8月28日提出的NO89-11297法国专利申请中所描述的。

采用根据本发明的光学邻近性探头，能够使迄今所知的各种显微光刻装置的不方便之处得到克服。而且，可以用光学的或电子学的方法来进行抗蚀剂刻印，而不涉及到借助探头来使光源保持距离的问题。最后，在本发明的一些变换形式中，抗蚀剂的刻印可以在对距离作测量的部位来进行，所说的距离指的是辐射源和一个实际上与抗蚀剂表面平行的表面间的距离。

现在，我们来说明纤维型近场光学邻近性探测器的工作原理。一纤维光学装置以适当方式与一电磁辐射源（例如窄带电致发光二极管）耦合从其端部朝一反射面发射出一电磁波;传播这种波的方法是由纤维内波导的辐射传播产生的。在表面反射之后，波返回来由纤维所接收。在这里，波是按照波导的模式传播到为测量其强度用的接收器的。尽可能作合乎实际的假定并通过经验加以证实，从一与反射表面所限定的平面有关的第一纤维对称的、有效的纤维光学系统发出的并返回由纤维所接收的波，已经被证实，由接收器所收集的强度与在空气中使所反射的波传播（及由有效的纤维“发射的”）的方法和在邻近性探测器纤维内总的转换方法之间的耦合成正比。因此，可以看到，所检测到的波的强度随所说纤维端部和反射表面间存在的距离而急剧地降低。降低仍然是明显的（因此是可用的）。

根据本发明的目的、方法，因此可能将辐射源保持在数十毫微米至数个微米变化的距离上，对辐射抗蚀剂表面作扫描和蚀刻。光源和抗蚀剂之间碰撞的危险也明显降低。另外，横向扫描的分辩率也是足够高的。因为，目的是为了获得图案，在晶片上，它超过100毫微米的大小。

而且，对邻近性探测器的工作来说，不要求对表面喷涂金属。因此，涂在晶片上的抗蚀剂的种类不限：可以是光致抗蚀剂或电致抗蚀剂。另外，其厚度对邻近性的控制不起作用，因此，这种方法为了改善分辩率及降低曝光时间而涂镀极薄的涂层是很有用的。

按照本发明方法的第一种形式，通过在基片上预先涂敷光致抗蚀剂的显微光刻的方法，在基片上，例如晶片上来进行显微光刻，为此而采用的光的波长由于采用了纤维光学的邻近性探测器而与保持所说光源靠近被曝光的表面而使用的电磁波的波长是不同的。

例如，采用紫外光（波长400毫微米以下），用普通的光致抗蚀剂来蚀刻出亚微米级的图案是有可能的。这些抗蚀剂对于接近红外线或红光的辐射，特别是对波长为6238

的氦-氖激光器所发射的波也是透明的。因此，可以用红光来使纤维光学邻近性探测器工作并用紫外光以传统方式来使光致抗蚀剂触刻。有利的是，红光通过抗蚀剂涂层，探测器纤维端部和抗蚀剂表面之间距离的控制是间接的;为保持距离而用作参考的反射面是由基片和它上面所涂敷的抗蚀剂的交界面形成的。在这些方法中我们是灵活的：

一方面，不受基片上抗蚀剂涂层不规性的影响。

-而另一方面，也不受进行曝光时抗蚀剂化学性质变化的影响，甚至不受其尺寸变化的影响。

应注意到，测量用的光和光刻用的光均在相同的纤维光学系统中传输，并在相同条件下发射到基片上，这是十分有利的;所用的纤维光学系统就是邻近探测器的那一个。因此，光刻是严格地在一个地方来实现，该地方，光源（由纤维光学系统端头形成）和基片间的距离受到严格的控制。

按本发明方法的第二种方式，基片（如晶片）的显微光刻是采用在基片上预先涂敷电子抗蚀剂的电子机械光刻方法来进行。为此，由一个传导触头来发射电子，而电子受到基片和所说触头之间所施加电场的作用。采用适当的方法，将触头做成具有纤维光学邻近性的探测器。

按上述所说方法，其辐射源要比第一种方式更加复杂，例如，如进一步说明那样，纤维光学邻近性探测器的一部分可以喷镀上金属，而该金属化部分中的一个凸起的团可以用作电子源（在此，我们使用一种将使金属团受到高于10⁹V/cm的电场作用的，所谓“电子场发射”的电子发射方法）。

在上述两种方式中，基片表面的扫描采用受到严格控制的传统的横向位移方法。光刻可以一点挨一点，一部分接一部分地进行，为了移动所要求的信息，可以借助传统的中间说明性语言由一个描述所要完成图案的计算机外存磁带来直接得到。可以指出，这种技术与掩模照排技术是可以比拟的。

在参照附图，并阅读作为本方法所用的几个实施例所给出的几种显微光刻装置的说明之后，可以对本发明的目的、方法的特征以及优点更加清楚。

图1是按本发明第一种方式的显微光刻装置。

图2是按本发明第二种方式的显微光刻装置。

图3是图2所示装置中的用邻近性探测器端头的说明。

按照图1，用于在诸如晶片基片2的表面上形成亚微米结构的显微光刻装置1的第一种形式，它包括：

-密封室3，其中，在洁净的控制气氛中，封闭着用于蚀刻的基片2，

-光源4，如：紫外的、氙（或汞，氙-汞）高压灯型的光源，

-光源5，如：红光的，氦-氖激光型的，发射6328

的单色光源

-邻近性探测器6，处于近场工作，其包括纤维光学装置7，它的端部处8作为光学探头，

-与基片表面2有关的，位于纤维光学装置7的端部8的传统的垂直定位装置10。这种定位装置，例如：含有一个压电管型式的，可用于使纤维光学装置7的端部8作精密的横向位移（即亚微米横向位移），

-带有纤维光学装置的第一光学耦合器11，例如：通过熔接/拉伸方法来制作。耦合器11包括两个输入传输通道11a和11b，以及两个输出传输通道11c和11d。光纤7形成耦合器11的输出传输通道11c，输出传输通道11d未被使用。

一与光学耦合器11同样类型的第二光纤光学耦合器12。该耦合器12包括两个输入传输通道12a和12b，以及两个输出传输通道12c和12d输出传输通道12c以适当的装置连接到光学耦合器11的输入传输通道11a上，光耦合器12的输入传输通道12a由一种传统的适用装置连接到紫外光源4上，也可能包括一组纤维。另一个输入传输通道12b，由另一个传统的适用装置连接到红外光源5上。而传输通道12d未应用。

-一个光子检测器13，如：它是一个光电倍增管，只能承受光源5所发射的光。检测器13被连接到光学耦合器11的输入传输通道11b上。

-一个反馈装置14，将光纤7的端部8上的纵向定位装置10连接到计算机15上，对光子检测器13所接受的光强度以及光纤7的端部8和基片表面2之间距离进行控制。计算机15也能控制基片2和光纤7的端部8的相对横向位移。

在传统的方法中，基片2，例如：晶片，首先其表面受到氧化;在其表面上获得一层二氧化硅。为了改变硅的局部电子特性，必需在其后使空间部分能够受到离子辐射。

欲制成所需的印刷版，必需对基片2的表面进行加工，以制取在其后使印刷板浸入剥落液（如：用酸、或干式制版方法-用等离子体方法-）而被蚀刻掉的预留部位。为了制取这种预留部位，在基片2的二氧化硅层上涂上光致抗蚀剂，而使欲得到的图案有关部位暴露着。

下面将给出利用本发明装置1实施上述显微光刻的实例。

基片2上涂光致抗蚀剂后，将它放进密封室中，室内气氛是洁净的，受控制的。然后，显微光刻装置1的工作过程如下：

在计算机15的存储计算机文件中精确地存有所有将在基片2上进行蚀刻的设计图案，这些图案主要是由给定宽度的一些直线段构成的，它们在基片2上的定位是相当精确的。有关直线段的曝光过程详述如下：

a）计算机15通过传统横向扫描装置调节基片2和抗振支座9，使基片2相对于光纤7的端部定位，该第一次定位是以微米的精度进行的。然后计算机15使光源5工作。

b）由光源5发出的光在光学耦合器12的输入传输通道12b中传布，而一定百分比（如50%）的光传布进入传输通道12c中。然后，全部从耦合器12产生的光进入光耦合器11的输入传输通道11a，在通道11a中传输给定百分比（如50%）光强度的光，之后进入由光纤7构成的耦合器11的输出传输通道11c中传布。

c），于是从光源5产生的光的一部分就由纤维7的端部8朝基片2的表面发射，在那里，光在基片2和光致抗蚀剂（该抗蚀剂对光源5所发出的波长是透明的）之间的分界面上受到反射。

d）返回的漫射光由端头8收集，然后以与发射方向相反方向在光纤7内传输，一定百分比光强的返回漫射光（如50%）传输进入耦合器11的输入传输通道11b，在经过滤光之后，由光子检测器13收集。由探测器13所测量到的强度以诸如数字的形式被送到计算机15，在计算机15中存储着该强度的参考变量。根据上述的邻近性测量原理，这些参考量代表着要求保持的光纤7的端头8与晶片表面2之间的距离。如在上面提到的法国专利申请NO89-11297所述的，光纤7的端头8最好应有与光在光纤7内传布方向垂直的扁平的输出表面，并与相对的基片表面2保持平行。

e）按照由检测器所收集到的光强度和所述参考变量的比较结果，计算机15向反馈装置14发出信号，从而将信号作用到光纤7端头8的纵向定位装置上。用传统的反馈方法使邻近性探测器6工作。

f）将光纤7的端头8纵向定位在与基片2成所要求的距离处，然后计算机15通过装置14作用在“精密的”横向定位装置上，该装置借助于纵向定位装置10一起使端头作精密的横向定位，例如：如果纵向定位装置10是一种象限仪压电管，计算机15就能对装置14发出指令，使象限仪受到适当的电压，而以毫微米的精度横斜地移动光纤7的端头8。（注意，由于压电管中的电极受到与各个象限有关的电位，所以压电管获得纵向位移）。

g）在执行上述位移时，计算机15同时指令光源4，使光源（如紫外光源）起动，和光纤7的端头8与基片2相对移动（即微米横向位移装置）的操纵装置与抗振基座9接合在一起，而精密位移装置的操纵机构是结合在光纤7的端头8的垂直位移装置10上。

h）光源4的工作可以是连续的或间断的，根据光致抗蚀剂上要蚀刻的直线段的连续性而定。此时，来自光源4的光经过滤光之后，在光耦合器12的输入传输通道12a中传输，然后，该光中给定百分比（如50%）部分光输入耦合器12的输出传送通道12c中，从这里光再被发射到光耦合器11的输入传输通道11a。给定百分比的光在最后所说的，由邻近性探测器6的光纤7构成的耦合器11的传输通道11c中传输。

i）由光源4发出的光，例如：紫外光中的一部分就在靠近基片2处发射到基片2上。然后，根据光纤7的端头8和基片2的相对位移所画出来的设计图案对光致抗蚀剂进行蚀刻。在完成蚀刻过程中，反馈装置14对光子检测器13所作出的测量作出反应，以确保光纤7的端头8保持靠近基片表面2，因为二氧化硅的表面复盖着基片，如，一种晶片，其粗糙度显得不十分重要，可以预计到由测量距离所示的变化是小的，因此，可以进行连续的测量。

本发明的上述显微光刻装置1的工作，具有各种优点，在此可注意到，不必要使所说的基片2金属化而就可以对事先涂在基片2上的光致抗蚀剂进行蚀刻。对基片2上发射蚀刻光的光源由一个光学装置保持，而使邻近性探测器6的工作同光刻印工作可以完全分开来，这样，不担心两个工作之间的互相影响。此外，由于事实上蚀刻是在进行邻近性测量的地方精确地进行着，所以测量是与光刻之间不可能存在任何的偏差。

由此，我们可制备出一种晶片样品，该样品在为了形成一层保护性的二氧化硅萡层而作上表面氧化之后，再用合适的溶剂进行常规的清洁，然后在200℃温度中对晶片进行去水热处理。本发明应用本领域的权威-美国Shiplet公司所推荐的方法和产品。在热处理之后，将一种市售的“微阳性底漆助粘剂涂布在晶片的表面上，所制得的产品大大地改善了抗蚀剂对二氧化硅表面的粘着性。然后，涂上一种市售的”微阳性3000抗蚀剂的阳性光致抗蚀剂，这种抗蚀剂可由一种约为3000

（300mm）的紫外辐射曝光。这种辐射可在光学耦合器，例如：耦合器11和12的二氧化硅光纤中毫无困难地传输（不再在二氧化硅或石英纤维中传输的辐射，其波是180mm以下）。

应注意到，光致抗蚀剂在晶片上的涂布是采用在抗蚀剂处于液态时，在一离心机上，如：由美国伊顿公司制造的System-6000的离心机，离心机转速为9000r.p.m。由此，在20秒内可获得一层约0.6毫米的光致抗蚀剂膜层。膜层厚度可用一种称为“微阳性减膜型30的市售溶剂通过改变抗蚀剂的粘度而明显地降低。应注意，该抗蚀剂对于由He-Ne激光器发出的波长为6328

的辐射是透明的。

然后，对抗蚀剂稍加热处理，以使溶剂蒸发，增强抗蚀剂的粘着性并稍微变硬，以便于运送到本发明显微光刻装置1的密封室3中，运送是在受控制的环境下，并在白色房间（十分洁净的室中），利用适用于运送的转盘式传送带来进行。

根据上述的方法以及本发明的目的，对抗蚀剂曝光，曝光时间与用作光源的高压灯4的光功率有关。

之后，将晶片送入一容器中，用称为“微阳性300显影剂”的市售商品对光抗蚀剂进行显影，再用电离水冲洗数次，并置于氮气环境中干燥，再将抗蚀剂在90℃下热处理20分钟。

最后，用等离子使干刻印法对由抗蚀剂限定的预留的二氧化硅部位进行蚀刻，其所用的操作方法是公知的。

其后，一方面用电子显微镜，而在另一端用近场光学显微镜，例如光纤，对晶片进行观察，在上述提到的法国专利申请NO89-11297的实例中，实现了100毫微米宽的设计图案，完成上述图案的其它实验条件如下：

邻近性探测器6和作为显现光刻图案的辐射源共同的光纤7，其端部8中芯的直径为500毫微米，而 装的直径为一微米-光纤7端部的这些特征是通过对美国古尔丁公司所生产的具有直径4微米的芯和125微米直径的外壳的光学耦合器11的输出传输通道11c的端部进过化学浸蚀和熔融拉伸而得到的。

现在将参考图2来说明本发明方法和目的的第二种形式的显微光刻装置21。

在该图中，与图1数字相同的数字表示相同元件，这些元件在本发明的两种形式中通用。

为在基片2，例如一晶片上实现亚微米结构的显微光刻装置21其包括：

-密封室3，

-光源5，如：红色的，He-Ne激光器型的，

-近场工作的邻近性探测器6，特别包括一个以其端部8作为光学探头的光纤7，

-传统的抗振动基座9，其上放基片2，

-一个传统的使光纤7的端头8相对于基片2表面纵向定位的装置10，该装置也可用于使所述端头8进行“精密”的横向定位，

-一个与上述光学耦合器同样型式的纤维光学耦合器22，该耦合器包含两个输入传输通道22a和22b以及两个输出传输通道22c和22d。光纤7充当耦合器22的输出传输通道22c，而输出传输通道22d未用。输入传输通道22a通过传统的适用装置与光源，如红光光源4连接。

-一个光子检测器13，例如：光电倍增管，接收光源5所发射的光。检测器13与光耦合器22的输入传输通道22b耦合。

-一个反馈装置14，将纵向定位装置10连接到计算机15，以控制随光子探测器13所接收的光强而定的光纤7的端头8与基片表面2之间的距离。计算机15也用于控制基片2和光纤7的端头8的相对横向移动。

按图3，并根据显微光刻装置21的一个辅助特征，至少在近场工作的邻近性探测器6的光纤7的端头8是镀金属的。镀在光纤7上的金属层23可以局部地沿一个半圆筒绕其端头8涂布，该圆筒的母线是绕所述光纤7描绘的圆c的一段弧。另外，金属层23具有使它对在光纤7内传输的光透明的厚度，尤其是，它不影响光纤7的端头8对发射到基片2并由其返向的漫射的光的收集。

将金属层焊接，或最好用一种合适的导电性的粘贴剂粘在一根细导线（未图示）的端部上，在另一个也未图示的连接器的导线连接端，从一大直径的导线24处开始，以适当的方式穿过密封室3，使之与一低压电源25电连接，将基片表面2也用一个电接头连接到该电源25上。于是，可以将一个约25V的小电位差加到金属层23和距金属化光纤7的端头8几十毫微米的基片表面2之间。由于公知的“火花效应”产生一个很重要的增强的电场，从而引起在所说光纤7的端头8处电子流的发射。

应注意，在图3中所示的光纤7呈现的端头8既不是通过熔融拉伸方法拉伸，也不是用前述的化学浸蚀方法使顶端变窄的，对此我们将作进一步的讨论。根据图3，光纤7的输出表面是扁平的，表面27的方向与光纤7内光的传布纵方向的关系不是垂直的，而有一个角度（3-4度），这种特殊的形状，尤其是本发明的非限定的变形方法提供金属层23非限定部分，局部地形成了一个金属光端28，这没有什么不方便，因为对邻近性探测器6的工作来说，只要对反馈参量加以考虑就可以了。因此，此时向基片表面2发射电子的是金属光端28。

而且，光纤7的输出表面27不与基片表面2平行的事实并没有改变考虑该表面27的倾斜角时的测量特性，这一点是容易理解的，该形状的主要作用是使由光子探测器13所收集的强度值降低，但光源5，例如：He-Ne激光器的功率是足够的，或者可以稍为增加的。

按照图中示出的实现光纤7的端头8金属化的另一种形式，它是将所说的端头8事先用公知的熔融/拉伸方法拉伸，在端头8的整个表面复盖一层金属层，然后用化学浸蚀方法（用HF酸）清洗出其包层的一部分。只有在金属沉积物复盖住光纤7的输出口之后才要对它进行清洗，但这不是必需的。对于在光纤7的端头8上形成一尖端的这种技术的优点是，使邻近性探测器6所用的光发射器和在电源25施加电位差而形成的电场作用下发射电子的金属尖端准确地处于同一点上。

使用显微光刻装置21的方法实际上与按照第一种形式所描述的显微光刻装置1的工作方法是一致的。仅仅是抗蚀剂的性质及其曝光的性质改变而已，在此，选用一种在电子束作用下聚合的抗蚀剂，例如用称为PMMA的阴性抗蚀剂（是一种本发明领域广泛应用的抗蚀剂）来替代阳性光致抗蚀剂。这种抗蚀剂被溶解在氯苯中，然后以液态涂在预先烘干并涂上助粘剂的晶片上，抗蚀剂是在转速为8000ppm的离心机上涂上的，将抗蚀剂于175℃温度下热处理8小时之后，得到一层厚度为20

的PMMA抗蚀剂层。

将晶片放在密封室3之内并使涂上金属的光纤7的端头靠近晶片表面2定位，在进行定位时，对电源25的离合器，以及光纤7的端头8与基片2之间的相互位移发出指令（如：结合抗振基座9中的定位装置，以及结合在垂直定位装置10中的“精密”横向定向装置进行起动）。

于是，25伏的电子就能加在具有一定设计图案的PMMA抗蚀剂上，该图案是由计算机15所提供的计算机化的作图。在整个曝光阶段，邻近性探测器6使基片表面2和镀金属的光纤7的端头8保持数十毫微米的距离。应注意，作为所述探测器6进行测量的参照表面，对于He-Ne激光器所发出的光的波长来说，是由抗蚀剂和均匀复盖晶片的二氧化硅层的表面之间的界面所形成的。在用25伏电位差下加速的电子曝光了的PMMA抗蚀剂，可用丙酮进行显影（对于阴性抗蚀剂，显影去掉曝光部分）。应注意，对于激光能量的电子来说，曝光部分可以溶解在甲醇化合物中。

传统的热处理能使抗蚀剂在那些已经露出的和那些由“光刻”留出的定界的晶片部分在受离子辐射，企图改进二氧化硅的下层结构之前硬化。

在这种情况下对所完成的设计图案用电子显微镜观察，它们的尺寸可达到100毫微米。

最后应指出，在采用本发明实现显微光刻装置的两种实施形式中，在抗蚀剂上“写出”的线速度达到1微米/秒。

另外，按没有图示的，但实质上是在图1中示出的显微光刻装置的第三种形式，光纤7是一种荧光光纤，其荧光化的光波长可能比在二氧化硅或石英纤维中光波长传布的极限值（即180毫微米）低很多。尤其是，如何制造在X射线范围内再发射荧光的纤维是已知的。按本发明的显微光刻装置，并且利用这种型式的光纤，就可以方便地，有效地克服通过极精确的掩模用X射线的显微光刻方法的难以实施和在晶片上定位的问题。

显然，本发明方法，显微光刻装置和发明的目的决不是由那些已给出的说明，也不是由只作为非限制性例子给出的附图所限制的。

本发明的范围是以在晶片表面上实现亚微米或甚至于毫微米结构的晶片基片的显微光刻技术。

Claims (8)

1、以在基片表面5取得亚微米结构的光学机械的或电子机械的刻印为目的的，利用光学的和/或电子束的直接扫描基片，如：晶片的显微光刻方法，其特征在于：用于光刻的光学和/或电子束源借助一个光纤邻近性探测器保持在与基片成合适的距离处，该探测器能够测量出与所说距离有关的，由基片在位于所说探测器端头的近场区域内反射的电磁波强度的迅速变化。

2、根据权利要求1的显微光刻方法，其特征在于：一方面，基片，例如：晶片的显微光刻是通过在该基片上预先涂上光致抗蚀剂的光学机械刻印方法来完成，另一方面，为上述目的所用光的波长与用来保持所说光源靠近借助光纤光学邻近性探测器曝光的表面的电磁波的波长稍微不同。

3、根据权利要求1的显微光刻方法，其特征在于：基片，例如晶片的显微光刻是通过在该基片上预先涂上电抗蚀的抗蚀剂的电子机械刻印方法来完成，为此目的，电子由一受施加于所说基片和尖端之间的电场作用下的导体尖端发射，而且，该尖端以一种适当的方式与纤维光学邻近性探测器做成一体。

4、按权利要求1或2方法在表面取得亚微米结构的晶片型基片的显微光刻装置，其特征在于：该装置包括一个近场邻近性探测器6，这种形式的探测器包含光纤7，光纤7的端头8通过一个可以对所说端头8上的纵向定位装置10作用的反馈装置14保持与所说基片2的表面成一定的距离，所说的邻近性探测器6可借助光纤7的端头8的作用，向表面上预先涂了光致抗蚀剂的基片2发射合适波长的辐射，以使所说的抗蚀剂曝光，这种辐射，例如：紫外光，能够在光纤7内传输，光纤7形成第一光学耦合器11的输出传输通道11c，而第一耦合器的输入传输通道11a连接到第二光学耦合器12的输出传输通道12c，第二耦合器本身一方面由第一输入传输通道12a连接到用来使抗蚀剂曝光的光源4上，另一方面，由一个第二输入传输通道12b连接到用来使邻近性探测器6工作的光源上，以致使所说的两个光能在光纤7内共同传输。

5、利用按权利要求1或3的方法，以获取表面上亚微米结构为目的的晶片型基片用的显微光刻装置，其特征在于：该装置含有一个光纤7形式的近场邻近性探测器6，光纤的端头8借助一个能够对所说端头8的纵向定位装置10起作用的反馈装置14与所说基片2的表面保持一定的距离，而且，光纤7的端头8也用来作为金属镀层的载体，该金属涂层随所说的邻近性探测器6一起，以金属层23的形式，至少涂在所述光纤7的端头上，以便当由适当的装置25接受一电位差而可能引起一种称为“电子场发射物”29的电子发射时，构成一个电子发射器，于是电子朝基片表面2发射，撞击抗蚀剂，受撞击的抗蚀剂对电子敏感，这种抗蚀剂是预先涂在所说基片2表面上的。

6、按权利要求5的显微光刻装置，其特征在于：金属层23呈现出使其对在邻近性探测器6的光纤7内传输的光透明的厚度。

7、利用根据权利要求1或2方法取得表面亚微米为结构目的的晶片型基片用的显微光刻装置，基特征在于：一方面，该装置包含一个以光纤7形式的近场邻近性探测器6，该光纤7的端头8借助一个能作用于所说端头8的纵向定位装置10上的反馈装置14保持与所说基片2的表面成一定距离，而且所说的邻近性探测器装置6也通过光纤7的端头8的中间作用而用来向表面预先涂有光致抗蚀剂的基片2发射一种对抗蚀剂曝光合适的波长辐射，另一方面，光纤7是一种能产生可能使所说抗蚀剂曝光的低波长辐射的荧光光纤。

8、根据权利要求7的显微光刻装置，其特征在于：光纤7是一种可能产生处于X射线范围内的辐射的荧光光纤。