JP2002025424A - パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極、パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極、パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法Info
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- JP2002025424A JP2002025424A JP2000208157A JP2000208157A JP2002025424A JP 2002025424 A JP2002025424 A JP 2002025424A JP 2000208157 A JP2000208157 A JP 2000208157A JP 2000208157 A JP2000208157 A JP 2000208157A JP 2002025424 A JP2002025424 A JP 2002025424A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクを使用せず、電子源をパタン化するこ
とにより露光転写を行うのに適当な配向性カーボンナノ
チューブ陰極を提供する。 【解決手段】 配向性カーボンナノチューブ陰極５から
放出された電子は、投影レンズ系６、７によってウェハ
８上に配向性カーボンナノチューブ陰極５の像を結ぶ。
これにより、特別のマスクやレチクルを用いることな
く、配向性カーボンナノチューブ陰極５に形成されたパ
タンが、ウェハ８面に転写される。
とにより露光転写を行うのに適当な配向性カーボンナノ
チューブ陰極を提供する。 【解決手段】 配向性カーボンナノチューブ陰極５から
放出された電子は、投影レンズ系６、７によってウェハ
８上に配向性カーボンナノチューブ陰極５の像を結ぶ。
これにより、特別のマスクやレチクルを用いることな
く、配向性カーボンナノチューブ陰極５に形成されたパ
タンが、ウェハ８面に転写される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子線露光装置用の
陰極として用いるのに適当なパタン化配向性カーボンナ
ノチューブ陰極、その製造方法、それを用いた電子線露
光装置、及びこの電子線露光装置を用いた半導体デバイ
スの製造法に関するものである。
陰極として用いるのに適当なパタン化配向性カーボンナ
ノチューブ陰極、その製造方法、それを用いた電子線露
光装置、及びこの電子線露光装置を用いた半導体デバイ
スの製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７に従来用いられてきた転写型電子線
露光装置の概要を示す。図７において、電子線源２１か
ら放出された電子線２２は、照明レンズ系２３、２４に
よって、マスク２６上を一様に照明し、投影レンズ系２
７、２８によって、マスク２６の像をウェハ２９上に結
像する。
露光装置の概要を示す。図７において、電子線源２１か
ら放出された電子線２２は、照明レンズ系２３、２４に
よって、マスク２６上を一様に照明し、投影レンズ系２
７、２８によって、マスク２６の像をウェハ２９上に結
像する。
【０００３】１回の露光で半導体装置１チップ分の露光
をしようとすると、１チップ分に対応する広い露光領域
を有するマスク２６を製作する必要があり、かつ、広い
領域に亘って歪やボケのない光学系を製作する必要があ
る。これらは、いずれも現在の技術では不可能である。
そこで、露光転写すべき領域を、マスク上で１mm角程度
の副視野に分割し、これを１／４程度に縮小して露光
し、これらをつなぎ合わせて１チップ分の領域の露光を
行う分割露光転写方式が用いられている。
をしようとすると、１チップ分に対応する広い露光領域
を有するマスク２６を製作する必要があり、かつ、広い
領域に亘って歪やボケのない光学系を製作する必要があ
る。これらは、いずれも現在の技術では不可能である。
そこで、露光転写すべき領域を、マスク上で１mm角程度
の副視野に分割し、これを１／４程度に縮小して露光
し、これらをつなぎ合わせて１チップ分の領域の露光を
行う分割露光転写方式が用いられている。
【０００４】このような分割露光転写方式の電子線露光
装置は、その照明レンズ系に、副視野を区切るための成
形開口を備えている。また、処理能力を向上させるため
に、電子線がマスク２６上を、副視野に合わせてステッ
プ走査しながら露光するようにしている。このために不
図示の偏向器が設けられている。
装置は、その照明レンズ系に、副視野を区切るための成
形開口を備えている。また、処理能力を向上させるため
に、電子線がマスク２６上を、副視野に合わせてステッ
プ走査しながら露光するようにしている。このために不
図示の偏向器が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電子
線露光装置においては、マスク２６として散乱マスク、
または散乱ステンシルマスクが用いられている。散乱マ
スクは、Ｓｉを0.1μｍ程度の薄膜にし、その上に重金
属のパタンを形成したものである。電子は重金属パタン
の無い薄膜部分を通過して転写される。重金属パタンの
部分に入射した電子は、重金属により吸収されるか散乱
されるかして、ウェハ面への結像には寄与しない。
線露光装置においては、マスク２６として散乱マスク、
または散乱ステンシルマスクが用いられている。散乱マ
スクは、Ｓｉを0.1μｍ程度の薄膜にし、その上に重金
属のパタンを形成したものである。電子は重金属パタン
の無い薄膜部分を通過して転写される。重金属パタンの
部分に入射した電子は、重金属により吸収されるか散乱
されるかして、ウェハ面への結像には寄与しない。
【０００６】しかしながら、このような散乱マスクにお
いては、電子が薄膜を通過するとき、電子のエネルギー
のばらつきが広がってしまい、いわゆる色収差の増加が
避けられない。よって、近年パタン線幅の高密度化に伴
って要求されるようになっている高分解能化には適して
いない。
いては、電子が薄膜を通過するとき、電子のエネルギー
のばらつきが広がってしまい、いわゆる色収差の増加が
避けられない。よって、近年パタン線幅の高密度化に伴
って要求されるようになっている高分解能化には適して
いない。
【０００７】散乱ステンシルマスクは、Ｓｉを２μｍ程
度に薄膜化し、パタン状の開口を形成したものである。
薄膜部に入射した電子は散乱されてウェハには転写され
ず、開口を通過した電子のみがウェハに転写される。し
かしながら、要求される分解能が高くなり、ウェハ上の
パタン線幅として50nm程度のものが要求されるようにな
ると、４倍マスクでも0.2μｍのパタン形成が必要にな
る。よって、膜厚とのアスペクト比が１０を超えること
になり、製造するのが困難になると予想されている。ま
た、散乱ステンシルマスクでは、ドーナツ状のパタンを
形成することが不可能であり、相補的な２枚のマスクを
使用せざるを得ないという問題点がある。
度に薄膜化し、パタン状の開口を形成したものである。
薄膜部に入射した電子は散乱されてウェハには転写され
ず、開口を通過した電子のみがウェハに転写される。し
かしながら、要求される分解能が高くなり、ウェハ上の
パタン線幅として50nm程度のものが要求されるようにな
ると、４倍マスクでも0.2μｍのパタン形成が必要にな
る。よって、膜厚とのアスペクト比が１０を超えること
になり、製造するのが困難になると予想されている。ま
た、散乱ステンシルマスクでは、ドーナツ状のパタンを
形成することが不可能であり、相補的な２枚のマスクを
使用せざるを得ないという問題点がある。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、マスクを使用せず電子源をパタン化することに
より露光転写を行うことを目的とし、それに使用するの
に適当な配向性カーボンナノチューブ陰極、その製造方
法、それを使用した荷電粒子線露光装置、及びこの荷電
粒子線露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法を
提供することを課題とする。
もので、マスクを使用せず電子源をパタン化することに
より露光転写を行うことを目的とし、それに使用するの
に適当な配向性カーボンナノチューブ陰極、その製造方
法、それを使用した荷電粒子線露光装置、及びこの荷電
粒子線露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法を
提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、配向性カーボンナノチューブを所定パ
タン状に形成し、所定パタンを有する電子放出面とした
ことを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチューブ
陰極（請求項１）である。
の第１の手段は、配向性カーボンナノチューブを所定パ
タン状に形成し、所定パタンを有する電子放出面とした
ことを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチューブ
陰極（請求項１）である。
【００１０】配向性カーボンナノチューブは、先端が尖
った単層又は多層の円筒状グラファイトの結晶が集まっ
て構成されたもので、良好な電子放出面を形成する。本
手段においては、陰極表面を平面的に見た場合に、配向
性カーボンナノチューブが、露光転写すべき所定のパタ
ン状に形成されている。よって、陰極から放出される電
子の面形状が、露光転写すべき形状となるので、マスク
を用いることなく、ウェハに所定のパタンを露光転写す
ることができる。
った単層又は多層の円筒状グラファイトの結晶が集まっ
て構成されたもので、良好な電子放出面を形成する。本
手段においては、陰極表面を平面的に見た場合に、配向
性カーボンナノチューブが、露光転写すべき所定のパタ
ン状に形成されている。よって、陰極から放出される電
子の面形状が、露光転写すべき形状となるので、マスク
を用いることなく、ウェハに所定のパタンを露光転写す
ることができる。
【００１１】前記課題を解決するための第２の手段は、
ＳｉＣウェハ上を、荷電粒子線を用いてパタン状に加熱
することにより、所定パタンを有する配向性カーボンナ
ノチューブ部を形成する工程を有してなることを特徴と
するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方
法（請求項２）である。
ＳｉＣウェハ上を、荷電粒子線を用いてパタン状に加熱
することにより、所定パタンを有する配向性カーボンナ
ノチューブ部を形成する工程を有してなることを特徴と
するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方
法（請求項２）である。
【００１２】ＳｉＣウェハを加熱すると、その表面に配
向性カーボンナノチューブが形成される。本手段におい
ては、この加熱を、荷電粒子線を照射することにより行
う。よって、加熱される部分を微小な形状とすることが
できるので、細かい線幅を有するパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ部を形成することができる。
向性カーボンナノチューブが形成される。本手段におい
ては、この加熱を、荷電粒子線を照射することにより行
う。よって、加熱される部分を微小な形状とすることが
できるので、細かい線幅を有するパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ部を形成することができる。
【００１３】前記課題を解決するための第３の手段は、
物体表面に形成された配向性カーボンナノチューブ部
に、荷電粒子線を用いて、パタン化された不活性領域を
形成する工程を有してなることを特徴とするパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法（請求項３）
である。
物体表面に形成された配向性カーボンナノチューブ部
に、荷電粒子線を用いて、パタン化された不活性領域を
形成する工程を有してなることを特徴とするパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法（請求項３）
である。
【００１４】本手段においては、たとえばＳｉＣウェハ
の全表面を加熱して形成された配向性カーボンナノチュ
ーブ部に、荷電粒子線を照射して、その衝撃エネルギー
により照射された部分を不活性化することにより、配向
性カーボンナノチューブ部をパタン化している。すなわ
ち、前記第２の手段では、荷電粒子線が照射された部分
が電子放出面となったのに対し、本手段においては、電
子線を照射された部分が電子不放出面となる。このよう
な違いはあるが、本手段においても、細かい線幅を有す
る配向性カーボンナノチューブ部を形成することができ
る。
の全表面を加熱して形成された配向性カーボンナノチュ
ーブ部に、荷電粒子線を照射して、その衝撃エネルギー
により照射された部分を不活性化することにより、配向
性カーボンナノチューブ部をパタン化している。すなわ
ち、前記第２の手段では、荷電粒子線が照射された部分
が電子放出面となったのに対し、本手段においては、電
子線を照射された部分が電子不放出面となる。このよう
な違いはあるが、本手段においても、細かい線幅を有す
る配向性カーボンナノチューブ部を形成することができ
る。
【００１５】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段を電子線源として用いたことを特徴とす
る電子線露光装置である。前記第１の手段には、前記第
２の手段、前記第３の手段により製造されたパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極も含まれるので、本手段
は、このようにして製造されたパタン化配向性カーボン
ナノチューブ陰極を電子線源とするものをも含むことは
言うまでもない。本手段においては、陰極の像を、ウェ
ハ面に結像させるように電子線光学系が設計される。よ
って、陰極に形成されたパタンがウェハに転写されるの
で、特別のマスクやレチクルを必要としない。
前記第１の手段を電子線源として用いたことを特徴とす
る電子線露光装置である。前記第１の手段には、前記第
２の手段、前記第３の手段により製造されたパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極も含まれるので、本手段
は、このようにして製造されたパタン化配向性カーボン
ナノチューブ陰極を電子線源とするものをも含むことは
言うまでもない。本手段においては、陰極の像を、ウェ
ハ面に結像させるように電子線光学系が設計される。よ
って、陰極に形成されたパタンがウェハに転写されるの
で、特別のマスクやレチクルを必要としない。
【００１６】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、ＳｉＣウェハ上に露光転写して、ＳｉＣウェハを
パタン状に加熱し、陰極に形成されたパタンと同じパタ
ンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を
製造する工程を有してなることを特徴とするパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法（請求項５）
である。
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、ＳｉＣウェハ上に露光転写して、ＳｉＣウェハを
パタン状に加熱し、陰極に形成されたパタンと同じパタ
ンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を
製造する工程を有してなることを特徴とするパタン化配
向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法（請求項５）
である。
【００１７】本手段は、前記第２の手段の応用の１例で
ある。本手段においては、そのパタン化配向性カーボン
ナノチューブ陰極に形成されたパタンを、ＳｉＣウェハ
上に露光転写して、ＳｉＣウェハをパタン状に加熱し、
陰極に形成されたパタンと同じパタンを有するパタン化
配向性カーボンナノチューブ陰極を製造するようにして
いるので、１個のマスターとなるパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極を電子線描画等によって形成してお
けば、後は、その複製を露光転写プロセスにより効率よ
く製造することができる。
ある。本手段においては、そのパタン化配向性カーボン
ナノチューブ陰極に形成されたパタンを、ＳｉＣウェハ
上に露光転写して、ＳｉＣウェハをパタン状に加熱し、
陰極に形成されたパタンと同じパタンを有するパタン化
配向性カーボンナノチューブ陰極を製造するようにして
いるので、１個のマスターとなるパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極を電子線描画等によって形成してお
けば、後は、その複製を露光転写プロセスにより効率よ
く製造することができる。
【００１８】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、表面に配向性カーボンナノチューブが形成された
物質の上に露光転写して不活性部を形成し、陰極に形成
されたパタンと相補的なパタンを有するパタン化配向性
カーボンナノチューブ陰極を形成する工程を有してなる
ことを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチューブ
陰極の製造方法（請求項６）である。
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、表面に配向性カーボンナノチューブが形成された
物質の上に露光転写して不活性部を形成し、陰極に形成
されたパタンと相補的なパタンを有するパタン化配向性
カーボンナノチューブ陰極を形成する工程を有してなる
ことを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチューブ
陰極の製造方法（請求項６）である。
【００１９】本手段は、前記第３の手段の応用の１例で
ある。本手段においては、パタン化配向性カーボンナノ
チューブ陰極に形成されたパタンを、表面に配向性カー
ボンナノチューブが形成された物質の上に露光転写して
不活性部を形成し、陰極に形成されたパタンと相補的な
パタンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰
極を形成するようにしているので、前記第５の手段と同
様、１個のマスターとなるパタン化配向性カーボンナノ
チューブ陰極を電子線描画等によって形成しておけば、
後は、その複製を露光転写プロセスにより効率よく製造
することができる。
ある。本手段においては、パタン化配向性カーボンナノ
チューブ陰極に形成されたパタンを、表面に配向性カー
ボンナノチューブが形成された物質の上に露光転写して
不活性部を形成し、陰極に形成されたパタンと相補的な
パタンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ陰
極を形成するようにしているので、前記第５の手段と同
様、１個のマスターとなるパタン化配向性カーボンナノ
チューブ陰極を電子線描画等によって形成しておけば、
後は、その複製を露光転写プロセスにより効率よく製造
することができる。
【００２０】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、ウェハに露光転写するプロセスを有してなること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項７）で
ある。
前記第４の手段である電子線露光装置を用い、そのパタ
ン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形成されたパタ
ンを、ウェハに露光転写するプロセスを有してなること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項７）で
ある。
【００２１】本手段においては、従来必須とされてきた
マスクやレチクルが不要となるので、散乱マスクが有す
る色収差の問題や、散乱ステンシルマスクが有する製造
上の問題やパタン形成の制約に左右されることが無く、
従って精度と効率良く、半導体デバイスを製造すること
ができる。
マスクやレチクルが不要となるので、散乱マスクが有す
る色収差の問題や、散乱ステンシルマスクが有する製造
上の問題やパタン形成の制約に左右されることが無く、
従って精度と効率良く、半導体デバイスを製造すること
ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態
の１例であるパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極
の製造方法を示す概要図である。図１において、１は荷
電粒子線、２はＳｉＣウェハ、３はスポット、４は配向
性カーボンナノチューブ部である。
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態
の１例であるパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極
の製造方法を示す概要図である。図１において、１は荷
電粒子線、２はＳｉＣウェハ、３はスポット、４は配向
性カーボンナノチューブ部である。
【００２３】不図示の荷電粒子線露光装置から放出され
た荷電粒子線１は、ＳｉＣウェハ２上にスポット３を形
成し、Ｓｉウエハ表面の微小な部分を加熱する。「電子
顕微鏡：34 (2) (1999)、P.113」に記載されているよう
に、ＳｉＣウェハを1500℃に加熱することで、高配向性
カーボンナノチューブが形成される。ＳｉＣウェハ２を
加熱し、配向性カーボンナノチューブ部４を形成しなが
ら、スポット３を移動させて行くことにより、所望のパ
タンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ部４
が形成できる。
た荷電粒子線１は、ＳｉＣウェハ２上にスポット３を形
成し、Ｓｉウエハ表面の微小な部分を加熱する。「電子
顕微鏡：34 (2) (1999)、P.113」に記載されているよう
に、ＳｉＣウェハを1500℃に加熱することで、高配向性
カーボンナノチューブが形成される。ＳｉＣウェハ２を
加熱し、配向性カーボンナノチューブ部４を形成しなが
ら、スポット３を移動させて行くことにより、所望のパ
タンを有するパタン化配向性カーボンナノチューブ部４
が形成できる。
【００２４】また、ＳｉＣウェハ２の代わりに、全面に
予め配向性カーボンナノチューブを形成したＳｉＣウェ
ハ等の物体に、荷電粒子線装置でパタン状に荷電粒子線
を照射し、照射された配向性カーボンナノチューブ部の
電子線放出を不活性にすることでも、所望のパタンを有
するパタン化配向性カーボンナノチューブ部が形成でき
る。
予め配向性カーボンナノチューブを形成したＳｉＣウェ
ハ等の物体に、荷電粒子線装置でパタン状に荷電粒子線
を照射し、照射された配向性カーボンナノチューブ部の
電子線放出を不活性にすることでも、所望のパタンを有
するパタン化配向性カーボンナノチューブ部が形成でき
る。
【００２５】図２に、パタン化された配向性カーボンナ
ノチューブ陰極をマスクの代わりに使用した転写型電子
線露光装置の１例の概要を示す。図２において、５は配
向性カーボンナノチューブ陰極、６、７は投影レンズ
系、８はウェハである。
ノチューブ陰極をマスクの代わりに使用した転写型電子
線露光装置の１例の概要を示す。図２において、５は配
向性カーボンナノチューブ陰極、６、７は投影レンズ
系、８はウェハである。
【００２６】配向性カーボンナノチューブ陰極５から放
出された電子は、投影レンズ系６、７によってウェハ８
上に配向性カーボンナノチューブ陰極５の像を結ぶ。こ
れににより、特別のマスクやレチクルを用いることな
く、配向性カーボンナノチューブ陰極５に形成されたパ
ターンが、ウェハ８面に転写される。
出された電子は、投影レンズ系６、７によってウェハ８
上に配向性カーボンナノチューブ陰極５の像を結ぶ。こ
れににより、特別のマスクやレチクルを用いることな
く、配向性カーボンナノチューブ陰極５に形成されたパ
ターンが、ウェハ８面に転写される。
【００２７】投影光学系が従来と同様にウェハ上で0.25
mm角の露光面積を有し、倍率１/４とすると、配向性カ
ーボンナノチューブ陰極５は、図３に示すような構造と
すればよい。すなわち、ほぼ１mmピッチで形成された電
極にＳｉＣウェハを接合するか、ＳｉＣをエピタキシャ
ル成長させて、各副視野９に分割し、各副視野９に、前
記の実施の形態に示したような方法で、荷電粒子線装置
によりパタン形成部を加熱し、パタン化配向性カーボン
ナノチューブ部を得る。このような陰極を露光に使う時
は、各副視野毎の電圧を制御し、そこからの露光電流を
制御する。
mm角の露光面積を有し、倍率１/４とすると、配向性カ
ーボンナノチューブ陰極５は、図３に示すような構造と
すればよい。すなわち、ほぼ１mmピッチで形成された電
極にＳｉＣウェハを接合するか、ＳｉＣをエピタキシャ
ル成長させて、各副視野９に分割し、各副視野９に、前
記の実施の形態に示したような方法で、荷電粒子線装置
によりパタン形成部を加熱し、パタン化配向性カーボン
ナノチューブ部を得る。このような陰極を露光に使う時
は、各副視野毎の電圧を制御し、そこからの露光電流を
制御する。
【００２８】図４は、パタン化配向性カーボンナノチュ
ーブ陰極を使用した荷電粒子線露光装置の他の例を示す
概要図である。図４において、１０はコイル、１１は電
子線、１２はコイルである。本装置は強磁場を用いた電
子線転写装置である。
ーブ陰極を使用した荷電粒子線露光装置の他の例を示す
概要図である。図４において、１０はコイル、１１は電
子線、１２はコイルである。本装置は強磁場を用いた電
子線転写装置である。
【００２９】装置の外部には強磁場を発生するコイル１
０、１２が有り、配向性カーボンナノチューブ陰極５面
と、ウェハ８面とで２次元的にほとんど同じ磁束分布に
なるように設定されてある。配向性カーボンナノチュー
ブ陰極５から放出された電子線１１は、コイル１０、１
２によって発生する磁束に巻きつくように移動し、ウェ
ハ８上に入射する。なお、この例では等倍転写を前提と
したが、配向性カーボンナノチューブ陰極５上とウェハ
８上とで、磁束の２次元分布が相似形になっていれば、
拡大縮小も可能である。
０、１２が有り、配向性カーボンナノチューブ陰極５面
と、ウェハ８面とで２次元的にほとんど同じ磁束分布に
なるように設定されてある。配向性カーボンナノチュー
ブ陰極５から放出された電子線１１は、コイル１０、１
２によって発生する磁束に巻きつくように移動し、ウェ
ハ８上に入射する。なお、この例では等倍転写を前提と
したが、配向性カーボンナノチューブ陰極５上とウェハ
８上とで、磁束の２次元分布が相似形になっていれば、
拡大縮小も可能である。
【００３０】さらに、２次元分布が相似でなくても、予
め歪みが分かっていれば、配向性カーボンナノチューブ
陰極５に形成するパタンを、予めこの歪を考慮した形状
とすることで、目的のパタンをウェハ８上に形成でき
る。
め歪みが分かっていれば、配向性カーボンナノチューブ
陰極５に形成するパタンを、予めこの歪を考慮した形状
とすることで、目的のパタンをウェハ８上に形成でき
る。
【００３１】以上の実施の形態においては、配向性カー
ボンナノチューブ陰極５に形成されたパタンをウェハ８
に転写する例を説明したが、ウェハ８の代わりにＳｉＣ
ウェハを使って、このＳｉＣウェハを電子線加熱すれ
ば、元のパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極５の
複製を製造することができる。よって、マスターとなる
パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を１枚製造す
れば、後は露光転写により多数のパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極を効率良く製造することができる。
ボンナノチューブ陰極５に形成されたパタンをウェハ８
に転写する例を説明したが、ウェハ８の代わりにＳｉＣ
ウェハを使って、このＳｉＣウェハを電子線加熱すれ
ば、元のパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極５の
複製を製造することができる。よって、マスターとなる
パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を１枚製造す
れば、後は露光転写により多数のパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極を効率良く製造することができる。
【００３２】また、ウェハ８の代わりに、予め、配向性
カーボンナノチューブが表面に形成されたＳｉＣウェハ
等の物体を用いれば、電子線によって、パタン化された
カーボンナノチューブの不活性領域が形成され、パタン
化配向性カーボンナノチューブの複製が製造できる。た
だし、この場合は、マスターとなるパタン化配向性カー
ボンナノチューブの電子放出面が、複製されたものでは
電子不放出面となるので、マスターとなるパタン化配向
性ナノチューブのパターンを、複製する配向性ナノチュ
ーブに必要とされるパターンと相補的にしておく必要が
ある。
カーボンナノチューブが表面に形成されたＳｉＣウェハ
等の物体を用いれば、電子線によって、パタン化された
カーボンナノチューブの不活性領域が形成され、パタン
化配向性カーボンナノチューブの複製が製造できる。た
だし、この場合は、マスターとなるパタン化配向性カー
ボンナノチューブの電子放出面が、複製されたものでは
電子不放出面となるので、マスターとなるパタン化配向
性ナノチューブのパターンを、複製する配向性ナノチュ
ーブに必要とされるパターンと相補的にしておく必要が
ある。
【００３３】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図５は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程（又はウェハを準備
するウェハ準備工程） 露光に使用する陰極を製作する陰極製造工程 ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング
工程 ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
方法の実施の形態の例を説明する。図５は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程（又はウェハを準備
するウェハ準備工程） 露光に使用する陰極を製作する陰極製造工程 ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング
工程 ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
【００３４】これらの主工程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッ
シング工程である。この工程では、設計された回路パタ
ーンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動
作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシン
グ工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤや
スパッタリング等を用いる） この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにパタ
ン化された陰極を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる） イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハを検査する検査工程 なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッ
シング工程である。この工程では、設計された回路パタ
ーンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動
作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシン
グ工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤや
スパッタリング等を用いる） この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにパタ
ン化された陰極を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる） イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハを検査する検査工程 なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
【００３５】図６は、図５のウェハプロセッシング工程
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング
工程、リソグラフィー工程については、周知のものであ
り、これ以上の説明を要しないであろう。本発明の実施
の形態においては、陰極のパターンをウェハに転写し、
従来のようにマスクを使用していないので、マスクに起
因する種々の問題が発生せず、微細なパタンを有する半
導体デバイスを、精度と効率良く製造することができ
る。
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング
工程、リソグラフィー工程については、周知のものであ
り、これ以上の説明を要しないであろう。本発明の実施
の形態においては、陰極のパターンをウェハに転写し、
従来のようにマスクを使用していないので、マスクに起
因する種々の問題が発生せず、微細なパタンを有する半
導体デバイスを、精度と効率良く製造することができ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、陰極から放出される電子の
面形状が、露光転写すべき形状となるので、マスクを用
いることなく、ウェハに所定のパタンを露光転写するこ
とができる。
項１に係る発明においては、陰極から放出される電子の
面形状が、露光転写すべき形状となるので、マスクを用
いることなく、ウェハに所定のパタンを露光転写するこ
とができる。
【００３７】請求項２に係る発明、及び請求項３に係る
発明においては、細かい線幅を有するパタン化配向性カ
ーボンナノチューブ部を形成することができる。
発明においては、細かい線幅を有するパタン化配向性カ
ーボンナノチューブ部を形成することができる。
【００３８】請求項４に係る発明においては、陰極に形
成されたパタンがウェハに転写されるので、特別のマス
クやレチクルを必要としない。
成されたパタンがウェハに転写されるので、特別のマス
クやレチクルを必要としない。
【００３９】請求項５に係る発明、請求項６に係る発明
においては、１個のマスターとなる配向性カーボンナノ
チューブ陰極を電子線描画等に形成しておけば、後は、
その複製を露光転写プロセスにより効率よく製造するこ
とができる。
においては、１個のマスターとなる配向性カーボンナノ
チューブ陰極を電子線描画等に形成しておけば、後は、
その複製を露光転写プロセスにより効率よく製造するこ
とができる。
【００４０】請求項７に係る発明においては、精度と効
率良く、半導体デバイスを製造する
率良く、半導体デバイスを製造する
【図１】本発明の実施の形態の１例であるパタン化配向
性カーボンナノチューブ陰極の製造方法を示す概要図で
ある。
性カーボンナノチューブ陰極の製造方法を示す概要図で
ある。
【図２】パタン化された配向性カーボンナノチューブ陰
極をマスクの代わりに使用した転写型電子線露光装置の
１例の概要を示す図である。
極をマスクの代わりに使用した転写型電子線露光装置の
１例の概要を示す図である。
【図３】配向性カーボンナノチューブ陰極の構造の例を
示す図である。
示す図である。
【図４】パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を使
用した荷電粒子線露光装置の他の例を示す概要図であ
る。
用した荷電粒子線露光装置の他の例を示す概要図であ
る。
【図５】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図６】リソグラフィプロセスを示すフローチャートで
ある。
ある。
【図７】従来用いられてきた転写型電子線露光装置の概
要を示す図である。
要を示す図である。
１…荷電粒子線 ２…ＳｉＣウェハ ３…荷電粒子線スポット ４…配向性カーボンナノチューブ部 ５…配向性カーボンナノチューブ陰極 ６、７…投影レンズ系 ８…ウェハ ９…副視野 １０…コイル １１…電子線 １２…コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｃ０１Ｂ 31/02 １０１Ｆ ５Ｆ０５６ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｃ３０Ｂ 29/02 // Ｃ０１Ｂ 31/02 １０１ 29/66 Ｃ３０Ｂ 29/02 Ｈ０１Ｊ 1/30 Ｆ 29/66 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｂ Ｆターム(参考） 2H097 AA03 CA16 LA10 4G046 CB01 CB09 CC03 CC09 4G077 AA10 BA02 CA03 CA09 EJ03 HA15 5C030 CC02 5C034 BB01 5F056 AA08 EA02
Claims (7)
- 【請求項１】 配向性カーボンナノチューブを所定パタ
ン状に形成し、所定パタンを有する電子放出面としたこ
とを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチューブ陰
極。 - 【請求項２】 ＳｉＣウェハ上を、荷電粒子線を用いて
パタン状に加熱することにより、所定パタンを有する配
向性カーボンナノチューブ部を形成する工程を有してな
ることを特徴とするパタン化配向性カーボンナノチュー
ブ陰極の製造方法。 - 【請求項３】 物体表面に形成された配向性カーボンナ
ノチューブ部に、荷電粒子線を用いて、パタン化された
不活性領域を形成する工程を有してなることを特徴とす
るパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極を電子線源として用いたことを特徴
とする電子線露光装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の電子線露光装置を用
い、そのパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形
成されたパタンを、ＳｉＣウェハ上に露光転写して、Ｓ
ｉＣウェハをパタン状に加熱し、陰極に形成されたパタ
ンと同じパタンを有するパタン化配向性カーボンナノチ
ューブ陰極を製造する工程を有してなることを特徴とす
るパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方
法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の電子線露光装置を用
い、そのパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形
成されたパタンを、表面に配向性カーボンナノチューブ
が形成された物質の上に露光転写して不活性部を形成
し、陰極に形成されたパタンと相補的なパタンを有する
パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極を形成する工
程を有してなることを特徴とするパタン化配向性カーボ
ンナノチューブ陰極の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４に記載の電子線露光装置を用
い、そのパタン化配向性カーボンナノチューブ陰極に形
成されたパタンを、ウェハに露光転写するプロセスを有
してなることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208157A JP2002025424A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極、パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208157A JP2002025424A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極、パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025424A true JP2002025424A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18704787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208157A Pending JP2002025424A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極、パタン化配向性カーボンナノチューブ陰極の製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002025424A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002216615A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Noritake Co Ltd | 電界電子放出装置の製造方法 |
| KR100421218B1 (ko) * | 2001-06-04 | 2004-03-02 | 삼성전자주식회사 | 선택 성장된 탄소나노튜브 전자 방출원을 이용한 전자방출 리소그래피 장치 및 리소그래피 방법 |
| CN100446158C (zh) * | 2005-12-16 | 2008-12-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种实现碳纳米管薄膜阴极图形化场致发射显示的方法 |
-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000208157A patent/JP2002025424A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002216615A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-08-02 | Noritake Co Ltd | 電界電子放出装置の製造方法 |
| KR100421218B1 (ko) * | 2001-06-04 | 2004-03-02 | 삼성전자주식회사 | 선택 성장된 탄소나노튜브 전자 방출원을 이용한 전자방출 리소그래피 장치 및 리소그래피 방법 |
| CN100446158C (zh) * | 2005-12-16 | 2008-12-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种实现碳纳米管薄膜阴极图形化场致发射显示的方法 |
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