JP5806556B2 - Drawing production method - Google Patents
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Description
本発明は、表面に電子線レジストが形成された基板に、描画部材を用いて描画処理を施して得られる描画物を製造する方法、電子線レジストへの電子の注入に用いる描画部材及び描画物の製造に用いる描画装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a drawing obtained by performing drawing using a drawing member on a substrate having an electron beam resist formed on the surface, a drawing member used for injection of electrons into the electron beam resist, and the drawing The present invention relates to a drawing apparatus for use in manufacturing.
基板にパターニングを行うリソグラフィ技術の一つとして走査型プローブリソグラフィが知られている。この走査型プローブリソグラフィは、走査型トンネル顕微鏡(以下、「STM」という)や原子間力顕微鏡(以下、「AFM」という)などの走査型プローブ顕微鏡(以下、「SPM」という)に用いられる技術を応用し、電子線レジストが形成された基板に描画処理を施す技術である。より具体的に言えば、例えば、表面に電子線レジストが形成された基板の当該電子線レジストに、所謂探針を接触或いは接近させた状態で、基板と探針とを相対的に移動させるとともに、基板と探針との間に電圧を印加して電子線レジストに電子を注入し、その後、電子線レジストを現像するという技術である。尚、電子線レジストは、電子が注入されることによってその物性が変化する性質を有しており、現像後に電子が注入されていない部分が残るポジ型と電子が注入された部分が残るネガ型とがある。 Scanning probe lithography is known as one of lithography techniques for patterning a substrate. This scanning probe lithography is a technique used for a scanning probe microscope (hereinafter referred to as “SPM”) such as a scanning tunnel microscope (hereinafter referred to as “STM”) or an atomic force microscope (hereinafter referred to as “AFM”). Is applied to the substrate on which the electron beam resist is formed. More specifically, for example, the substrate and the probe are relatively moved while the so-called probe is in contact with or close to the electron beam resist of the substrate having the electron beam resist formed on the surface. In this technique, a voltage is applied between the substrate and the probe to inject electrons into the electron beam resist, and then the electron beam resist is developed. The electron beam resist has a property that its physical properties are changed by injecting electrons, and a positive type in which a portion where electrons are not injected after development and a negative type in which portions where electrons are injected remain. There is.
上記走査型プローブリソグラフィを行う装置として、従来、例えば、特開平10−206435号公報に開示された装置(以下、「従来装置」という)が提案されている。この従来装置は、所謂STMとAFMとを複合した装置であり、上面に基板が載置されるステージ、当該ステージのX−Y方向の駆動を制御するX−Y駆動制御装置、前記ステージの上方に設けられたプローブ、当該プローブのZ軸方向の駆動を制御するZ軸駆動制御装置、基板とプローブとの間に電圧を印加する電圧印加装置、並びに、X−Y駆動制御装置、Z軸駆動制御装置及び電圧印加装置などを制御する制御用コンピュータなどを備えている。 As an apparatus for performing the scanning probe lithography, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-206435 (hereinafter referred to as “conventional apparatus”) has been proposed. This conventional apparatus is a combination of so-called STM and AFM, a stage on which a substrate is placed on an upper surface, an XY drive control apparatus that controls driving of the stage in the XY direction, and an upper part of the stage. , A Z-axis drive control device that controls the drive of the probe in the Z-axis direction, a voltage application device that applies a voltage between the substrate and the probe, an XY drive control device, and a Z-axis drive A control computer for controlling the control device, the voltage application device, and the like is provided.
この従来装置においては、上述したように、表面に電子線レジストが形成された基板の当該電子線レジストに、Z軸駆動制御装置を動作させてプローブの先端部を接触或いは接近させ、X−Y駆動制御装置を駆動させステージを水平移動させつつ、電圧印加装置によって基板とプローブとの間に電圧を印加し、プローブの先端部から電子を注入して描画処理を施す。 In this conventional apparatus, as described above, the tip of the probe is brought into contact with or approached to the electron beam resist on the substrate having the electron beam resist formed on the surface thereof by operating the Z-axis drive control device. While driving the drive control device and moving the stage horizontally, a voltage is applied between the substrate and the probe by the voltage application device, and electrons are injected from the tip of the probe to perform drawing processing.
また、上記走査型プローブリソグラフィを行う際に用いられるプローブとしては、例えば、特開平10−332714号公報に開示されたプローブが提案されている。このプローブは、先端部が尖鋭に形成された微小ティップを有しており、当該微小ティップの先端部は導電体層からなっている。尚、前記導電体層は、例えば、白金や金などから構成されている。 Moreover, as a probe used when performing the said scanning probe lithography, the probe disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 10-332714 is proposed, for example. This probe has a minute tip having a sharp tip, and the tip of the minute tip is made of a conductor layer. The conductor layer is made of, for example, platinum or gold.
上記プローブを用い、従来装置によって描画処理を施す場合は、前記微小ティップの先端部を基板に形成された電子線レジストに接触又は接近させた状態で、当該微小ティップの先端部から電子線レジストに電子を注入する。 When performing drawing processing by a conventional apparatus using the probe, the tip of the microtip is contacted or approached to the electron beam resist formed on the substrate, and the tip of the microtip is applied to the electron beam resist. Inject electrons.
ところで、上記プローブを備えた従来装置は、これを用いて基板に描画処理を施す場合に、1つのプローブで基板に描くことができる総距離(以下、「描画距離」という)が短く、また、基板に描かれる線の幅(以下、「描画線幅」という)が徐々に太くなるという問題が生じるため、実用性に乏しかった。 By the way, the conventional apparatus provided with the probe has a short total distance (hereinafter referred to as “drawing distance”) that can be drawn on the substrate with one probe when performing drawing processing on the substrate using this, Since the problem arises that the width of a line drawn on the substrate (hereinafter referred to as “drawing line width”) gradually increases, the practicality is poor.
以下に、上述した問題の詳細について説明する。 Below, the detail of the problem mentioned above is demonstrated.
本願発明者らは、導電体層が金から構成されるプローブを用いて基板に描画処理を施す実験を行い、基板に描画処理を施した後のプローブの先端部は、描画処理を施す前と比較して、その先鋭度が低下していることを見出した。 The inventors of the present application conducted an experiment in which a drawing process is performed on a substrate using a probe whose conductor layer is made of gold, and the tip of the probe after the drawing process has been performed on the substrate is performed before the drawing process. In comparison, it was found that the sharpness was lowered.
描画処理の前後で、プローブの先端部の先鋭度が低下するのは、基板とプローブの先端部とを接触させた状態で移動させることで、基板表面と先端部との間に生じる摩擦によって先端部が徐々に摩耗していくためだと考えられる。 The sharpness of the tip of the probe decreases before and after the drawing process because the tip is moved by friction generated between the substrate surface and the tip by moving the substrate and the tip of the probe in contact with each other. This is probably because the part gradually wears.
また、プローブの先端部は、その断面積の小ささ故に流れる電流密度が非常に高くなり、電圧の印加によって基板とプローブとの間に電流が流れる際に大きな発熱を伴う。これにより、プローブの先端部が熱によって可塑化して摩耗し易くなる。このことも先鋭度の低下に影響を与えているものと考えられる。 Moreover, the current density flowing at the tip of the probe is very high because of its small cross-sectional area, and a large amount of heat is generated when a current flows between the substrate and the probe due to application of a voltage. As a result, the tip of the probe is easily plasticized and worn by heat. This is also considered to affect the reduction of sharpness.
そして、プローブの先端部の先鋭度の低下を伴う先端部の形状変化などにより、最終的にプローブの先端部から電子線レジストへ電子が注入できなくなり、描画処理を施すことができなくなる。したがって、先端部の先鋭度の低下速度が速い場合には、電子線レジストへの電子の注入ができなくなるのも速いため描画距離が短くなるものと考えられる。 Then, due to a change in the shape of the tip portion accompanied by a decrease in the sharpness of the tip portion of the probe, finally, electrons cannot be injected from the tip portion of the probe into the electron beam resist, and drawing processing cannot be performed. Therefore, it is considered that when the sharpness reduction speed of the tip portion is high, the drawing distance is shortened because electrons cannot be injected into the electron beam resist quickly.
また、先鋭度が徐々に低下していくことによって、プローブの先端部の電子線レジストとの接触面積が徐々に大きくなるのに伴い、描画線幅が徐々に太くなっていくため、描画線幅を一定に保つことができなくなるものと考えられる。 In addition, as the sharpness gradually decreases, the drawing line width gradually increases as the contact area of the probe tip with the electron beam resist gradually increases. It is thought that it becomes impossible to keep the constant.
本発明は、以上の実情を鑑みなされたものであって、プローブの尖鋭部の先端部における先鋭度の低下を抑制し、描画距離を従来よりも伸長させるとともに、描画線幅の均一化を図ることができる描画物製造方法を提供し、更に、先鋭度の低下を抑えることができる描画部材及び当該描画部材を備えた描画装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses a decrease in sharpness at the tip of the probe sharpened portion, extends the drawing distance as compared with the conventional technique, and makes the drawing line width uniform. Another object of the present invention is to provide a drawing member manufacturing method that can perform the drawing, and further to provide a drawing member capable of suppressing a reduction in sharpness and a drawing device including the drawing member.
上記課題を解決するための描画物製造方法は、
先端が尖鋭に形成された、導電性を有する尖鋭部と、該尖鋭部を支持する支持体とからなる描画部材を用いて、表面に電子線レジストが形成された描画対象物に描画処理を施して得られる描画物を製造する方法であって、
前記描画対象物の電子線レジストの一部又は全体を覆うように、フッ素含有化合物を含む被膜を形成させる工程と、
前記尖鋭部の先端部と前記描画対象物の被膜とを接触させた状態で両者を相対的に移動させるとともに、前記描画対象物と尖鋭部との間に電圧を印加し、前記尖鋭部の先端部から前記被膜を介して前記電子線レジストに電子を注入する工程と、
前記電子線レジストに電子が注入された描画対象物を現像する工程とを行う描画物製造方法に係る。
A drawing production method for solving the above-described problems is as follows.
Using a drawing member consisting of a conductive sharp tip with a sharp tip and a support that supports the sharp tip, the drawing object having an electron beam resist formed on the surface is subjected to a drawing process. A method for producing a drawing obtained by
Forming a film containing a fluorine-containing compound so as to cover a part or the whole of the electron beam resist of the drawing object;
The tip of the sharp part and the coating film of the drawing object are moved relative to each other, and a voltage is applied between the drawing object and the sharp part, and the tip of the sharp part Injecting electrons from the part into the electron beam resist via the coating;
The present invention relates to a method for producing a drawn product including a step of developing a drawing target in which electrons are injected into the electron beam resist.
この描画物製造方法によれば、まず、表面に電子線レジストが形成された描画対象物の当該電子線レジストの一部又は全体を覆うように、フッ素含有化合物を含む被膜を形成させる。 According to this drawing product manufacturing method, first, a film containing a fluorine-containing compound is formed so as to cover a part or the whole of the electron beam resist of the drawing object on which the electron beam resist is formed.
ついで、描画対象物と尖鋭部との間に電圧を印加しつつ、前記被膜と尖鋭部の先端部とを接触させた状態で、両者を描画対象物の電子線レジストが形成された面(被描画面)と平行な面内で相対的に移動させるとともに、前記先端部から前記被膜を介して電子線レジストに電子を注入する。 Next, while the voltage is applied between the drawing object and the sharp part, the surface of the drawing object on which the electron beam resist is formed (covered object) while the film and the tip of the sharp part are in contact with each other. While relatively moving in a plane parallel to the drawing surface, electrons are injected from the tip portion into the electron beam resist through the coating.
しかる後、電子線レジストに電子が注入された描画対象物を現像して描画物を得る。尚、電子線レジストは、ポジ型であってもネガ型であっても良く、ポジ型である場合には、電子が注入された部分が現像の際に除去され、ネガ型である場合には、電子が注入されていない部分が除去される。 Thereafter, the drawing object in which electrons are injected into the electron beam resist is developed to obtain a drawing object. The electron beam resist may be either positive type or negative type. In the case of the positive type, the portion into which electrons are injected is removed during development, and in the case of the negative type, The portion where electrons are not injected is removed.
この場合、被膜が形成されていない描画対象物に描画処理を施す場合よりも描画距離を伸長することができる。これは、描画対象物の表面に、電子線レジストを覆うようにフッ素含有化合物を含む被膜を形成させることによって、当該被膜と接触する前記尖鋭部の先端部との間に生じる摩擦による先端部の摩耗が抑えられ、先鋭度の低下が抑制されるためだと考えられる。 In this case, the drawing distance can be extended as compared with the case where the drawing process is performed on the drawing object on which the film is not formed. This is because, by forming a film containing a fluorine-containing compound on the surface of the drawing object so as to cover the electron beam resist, the tip part of the tip part due to friction generated between the tip part of the sharp part in contact with the film is formed. It is thought that this is because wear is suppressed and a decrease in sharpness is suppressed.
後に詳述するように、本願発明者らが尖鋭部先端の表面が金で構成された描画部材を用いて実験を行ったところ、被膜を形成させていない描画対象物に描画処理を施した場合には、その描画距離は160μmであったのに対し、被膜を形成させた描画対象物に描画処理を施した場合の描画距離は590μmであり、明らかに描画距離が伸長した。 As will be described in detail later, when the inventors conducted an experiment using a drawing member in which the surface of the tip of the sharpened portion was made of gold, the drawing target was not formed with a film and was subjected to a drawing process. The drawing distance was 160 μm, while the drawing distance when the drawing object was subjected to the drawing process was 590 μm, and the drawing distance was clearly increased.
また、前記尖鋭部は、その前記先端部に、金からなる内層と白金からなる外層が形成されていても良い。 The sharp portion may be formed with an inner layer made of gold and an outer layer made of platinum at the tip portion.
この場合、描画距離を更に伸長でき、且つ、描画線幅の均一化を図ることができる。これは、前記尖鋭部の先端部の表面が高融点且つ高硬度である白金からなるため、先端部の表面が従来よりも高硬度となり、描画対象物の表面と尖鋭部の先端部との間に生じる摩擦によるものと考えられる先端部の磨耗を抑えられるためだと考えられる。また、白金の融点が高いため、電圧を印加し電流が流れた際の先端部の可塑化が抑えられて、先端部が摩耗し難くなり、先鋭度の低下が更に抑制されるためだと考えられる。 In this case, the drawing distance can be further extended and the drawing line width can be made uniform. This is because the surface of the tip of the sharp part is made of platinum having a high melting point and high hardness, so that the surface of the tip becomes harder than before, and the surface of the drawing object and the tip of the sharp part are between This is thought to be due to the suppression of wear at the tip, which is thought to be due to the friction that occurs in the surface. In addition, since the melting point of platinum is high, plasticization of the tip when the voltage is applied and current flows is suppressed, the tip becomes difficult to wear, and the decrease in sharpness is further suppressed. It is done.
これについて、後述するように、本願発明者らが、尖鋭部の先端部に金からなる層のみが形成された描画部材と、金からなる内層と白金からなる外層とが形成された描画部材とを用いて、前記フッ素含有化合物を含む被膜が形成された描画対象物に描画処理を施したところ、前者の描画距離は590μmであったのに対し、後者の描画距離は1500μm以上に伸長した。また、前記被膜を形成させていない描画対象物に描画処理を施したところ、金からなる層のみで形成された描画部材を用いて描画を施した場合の描画距離は160μmであったのに対し、金からなる内層と白金からなる外層とが形成された描画部材を用いて描画を施した場合の描画距離は500μmであり、描画距離が伸長した。更に、金からなる内層と白金からなる外層とが形成された描画部材を用いて、前記フッ素含有化合物を含む被膜が形成された描画対象物に描画処理を施した場合に、描画開始点と描画終端点での線幅の変化がほとんど見られなかったのに対し、金からなる層のみが形成された描画部材を用いて前記フッ素含有化合物を含む被膜が形成された描画対象物に描画処理を施した場合と、金からなる内層と白金からなる外層とが形成された描画部材を用いて前記フッ素含有化合物を含む被膜が形成されていない描画対象物に描画処理を施した場合とでは、いずれにおいても10nmの線幅の変化があった。 In this regard, as will be described later, the inventors of the present application have a drawing member in which only a layer made of gold is formed at the tip of the sharp portion, and a drawing member in which an inner layer made of gold and an outer layer made of platinum are formed. When the drawing object on which the coating film containing the fluorine-containing compound was formed was subjected to drawing treatment, the former drawing distance was 590 μm, while the latter drawing distance was increased to 1500 μm or more. In addition, when a drawing process was performed on a drawing object on which the film was not formed, the drawing distance when drawing was performed using a drawing member formed only of a layer made of gold was 160 μm. When drawing was performed using a drawing member in which an inner layer made of gold and an outer layer made of platinum were formed, the drawing distance was 500 μm, and the drawing distance was extended. Furthermore, when a drawing object having a coating film containing the fluorine-containing compound is drawn using a drawing member in which an inner layer made of gold and an outer layer made of platinum are formed, the drawing start point and the drawing are drawn. While almost no change in the line width at the end point was observed, a drawing process was performed on the drawing object on which the film containing the fluorine-containing compound was formed using a drawing member in which only a gold layer was formed. In the case of performing the drawing process, and in the case of performing the drawing process on the drawing object on which the film containing the fluorine-containing compound is not formed using the drawing member in which the inner layer made of gold and the outer layer made of platinum are formed, There was also a change in the line width of 10 nm.
尚、前記白金からなる外層は、その厚さが、5nm以上60nm以下であることが好ましい。このようにすれば、先鋭度の低下を抑えるために必要な層厚を確保することができ、尖鋭部を適当な大きさにすることができる。 The outer layer made of platinum preferably has a thickness of 5 nm to 60 nm. If it does in this way, layer thickness required in order to suppress a fall of sharpness can be secured, and a sharp part can be made suitable size.
尚、上記描画物製造方法において用いる描画部材としては、
表面に電子線レジストが形成された描画対象物の該電子線レジストに電子を注入して、描画対象物に描画処理を施すための描画部材であって、
先端が尖鋭に形成された、導電性を有する尖鋭部と、該尖鋭部を支持する支持体とからなり、
前記尖鋭部は、その前記先端部に、金からなる内層と白金からなる外層が形成されている描画部材がある。
In addition, as a drawing member used in the drawing object manufacturing method ,
A drawing member for injecting electrons into the electron beam resist of the drawing object having an electron beam resist formed on a surface thereof to perform a drawing process on the drawing object,
Consisting of a sharp point having conductivity, the tip formed sharply, and a support that supports the sharp part,
The pointed portion is in its said distal end portion, there is a drawing member outer layer of the inner layer and the platinum made of gold is formed.
この描画部材によれば、描画距離の伸長及び描画線幅の均一化を図ることができる。これは、前記尖鋭部の先端部の表面が高融点且つ高硬度である白金の層で覆われることにより、当該描画部材を描画処理に用いた際に、尖鋭部の先端部における摩耗が抑えられ、また、電圧を印加することで生じる発熱による先端部の可塑化を抑えられ、先端部が摩耗し難くなり、尖鋭部の先端部における先鋭度の低下が抑制されるためだと考えられる。 According to this drawing member, it is possible to extend the drawing distance and make the drawing line width uniform. This is because the surface of the tip of the sharp part is covered with a platinum layer having a high melting point and high hardness, so that the wear at the tip of the sharp part is suppressed when the drawing member is used for the drawing process. Also, it is considered that plasticization of the tip portion due to heat generation caused by applying a voltage can be suppressed, the tip portion is less likely to be worn, and a decrease in sharpness at the tip portion of the sharp portion is suppressed.
尚、前記白金からなる外層は、その厚さが、5nm以上60nm以下であることが好ましい。このようにすれば、先鋭度の低下を抑えるために必要な層厚を確保することができ、尖鋭部を適当な大きさにできる。 The outer layer made of platinum preferably has a thickness of 5 nm to 60 nm. If it does in this way, layer thickness required in order to suppress a fall of sharpness can be secured, and a sharp part can be made into a suitable size.
尚、上記描画物製造方法において用いる描画装置としては、
表面に電子線レジストが形成された描画対象物に描画処理を施すための描画装置であって、
前記描画対象物を保持する基台と、
先端が尖鋭に形成された、導電性を有する尖鋭部と、該尖鋭部を支持する支持体とからなる描画部材と、
前記尖鋭部が前記基台に保持される描画対象物の被描画面と対峙するように前記描画部材を支持する支持機構と、
前記基台と前記支持部材とを、前記描画対象物の被描画面に対して平行な面及びこれと直交する面内で相対的に移動させる移動機構と、
前記基台に保持される描画対象物と前記尖鋭部との間に電圧を印加する電圧印加機構と、
前記移動機構及び電圧印加機構の動作を制御する制御機構とを備えた描画装置において、
前記尖鋭部は、その前記先端部に、金からなる内層と白金からなる外層が形成されている描画装置がある。
In addition, as a drawing apparatus used in the said drawing thing manufacturing method ,
A drawing apparatus for performing a drawing process on a drawing object having an electron beam resist formed on a surface thereof,
A base for holding the drawing object;
A drawing member composed of a sharp point having conductivity, a tip having a sharp tip, and a support that supports the sharp part,
A support mechanism for supporting the drawing member so that the sharp portion faces a drawing surface of a drawing object held on the base;
A moving mechanism for moving the base and the support member relatively in a plane parallel to the drawing surface of the drawing object and a plane orthogonal thereto;
A voltage application mechanism for applying a voltage between the drawing object held on the base and the sharp portion;
In a drawing apparatus comprising a control mechanism for controlling the operation of the moving mechanism and the voltage application mechanism,
The pointed portion is in its said distal end portion, there is a drawing apparatus outer layer of the inner layer and the platinum made of gold is formed.
この描画装置によれば、まず、前記描画対象物を基台によって保持する。ついで、前記移動機構によって、前記基台と前記支持部材とを基台に保持された描画対象物の被描画面と直交する面内で相対的に移動させ、前記被描画面と、金からなる内層と白金からなる外層が形成された先端部とを接触させる。 According to this drawing apparatus, first, the drawing object is held by a base. Next, the moving mechanism relatively moves the base and the support member in a plane perpendicular to the drawing surface of the drawing object held on the base, and the drawing surface is made of gold. The inner layer is brought into contact with the tip portion on which the outer layer made of platinum is formed.
しかる後、前記基台と支持部材とを前記被描画面に対して平行な面内で相対的に移動させるとともに、前記描画対象物と前記尖鋭部との間に電圧を印加し、電子線レジストが形成された被描画面に尖鋭部の先端部から電子を注入する。 Thereafter, the base and the support member are moved relative to each other in a plane parallel to the drawing surface, and a voltage is applied between the drawing object and the sharp portion, to thereby form an electron beam resist. Electrons are injected from the tip of the sharp part into the drawing surface on which the is formed.
この場合、従来よりも描画距離を伸張することができるとともに、描画線幅の変化も抑えることができる。これは、前記尖鋭部の先端部の表面に、高融点且つ高硬度である白金からなる層が形成されているため、尖鋭部の先端部と被描画面とを接触させた際に、先端部と被描画面との間に生じる摩擦によるものと考えられる先端部の摩耗を抑えることでき、また、電圧を印加することで生じる発熱による先端部の可塑化を抑えて、先端部を摩耗し難くすることができ、尖鋭部の先端部における先鋭度の低下を抑制しつつ、描画対象物に描画処理を施すことができるためだと考えられる。 In this case, the drawing distance can be extended as compared with the conventional case, and the change in the drawing line width can be suppressed. This is because a layer made of platinum having a high melting point and high hardness is formed on the surface of the tip portion of the sharp portion, so that when the tip portion of the sharp portion and the drawing surface are brought into contact with each other, the tip portion It is possible to suppress the wear of the tip that is thought to be due to friction generated between the tip and the drawing surface, and to suppress the plasticization of the tip due to the heat generated by applying a voltage, making it difficult to wear the tip. This is thought to be because the drawing process can be performed on the drawing object while suppressing a decrease in sharpness at the tip of the sharp portion.
尚、白金からなる外層は、その厚さが5nm以上60nm以下であることが好ましい。このようにすれば、先鋭度の低下を抑えるために必要な層厚を確保することができ、尖鋭部を適当な大きさにできる。 The outer layer made of platinum preferably has a thickness of 5 nm to 60 nm. If it does in this way, layer thickness required in order to suppress a fall of sharpness can be secured, and a sharp part can be made into a suitable size.
以上のように、本発明に係る描画物製造方法によれば、描画距離を伸長することができるとともに、描画線幅の均一化も図ることができる。 As described above, according to the drawing material producing how according to the present invention, it is possible to extend the drawing distance can be achieved even uniform drawing line width.
以下、本発明の具体的な実施形態につき、図面に基づき説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る描画装置1の概略構成を示した構成図である。本例の描画装置1は、図1に示すように、表面に電子線レジストRが形成された基板K(図3(a)参照)が載置される基台2と、当該基台2を移動させる基台移動機構3と、基板Kに描画処理を施す描画部材10と、当該描画部材10を支持する支持部材4と、当該支持部材4を介して前記描画部材10を移動させる描画部材移動機構5と、後述する支持体11の変位を検出する変位検出機構20と、前記基板Kと前記描画部材10に電圧を印加する電圧印加機構6と、前記基台移動機構3、描画部材移動機構5、変位検出機構20及び電圧印加機構6の作動を制御する制御装置7とから構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a
前記基台2は、被描画面、即ち、電子線レジストRが形成された面を上に向けた状態で前記基板Kが載置され、前記基台移動機構3によって、直交3軸方向に移動される。
The
前記描画部材10は、図2に示すように、平板状の支持体11と、当該支持体11の一面から突出するように設けられ、先端が尖鋭に形成された略三角錐形状の尖鋭部12とからなり、前記尖鋭部12は、全体を覆うように内層としての金層13と外層としての白金層14が形成されている。尚、前記支持体11及び尖鋭部12の内部は、ケイ素で構成されており、尖鋭部12の内部を構成するケイ素と前記金層13との間は、クロムなどからなる接着層(図示せず)によって接着されている。また、前記白金層14は、その厚さが、5nm〜60nmであることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the drawing
また、前記描画部材10は、前記支持部材4によって、前記尖鋭部12の先端部が前記基板Kの被描画面と対峙するように前記基台2の上方に支持されており、前記描画部材移動機構5によって、前記支持部材4を介してZ軸方向に移動される。
The drawing
前記変位検出機構20は、前記支持体11の上面に向けてレーザ光を照射するレーザ光源21と、前記支持体11上面で反射されたレーザ光を受光する受光部22と、受光部22が受光したレーザ光を基に変位を算出する変位算出機構23とからなり、所謂光てこ方式によって支持体11の変位を検出する機構である。
The
前記電圧印加機構6は、前記基台2上面に載置される基板Kと、前記尖鋭部12との間に電圧を印加するよう構成されている。尚、電圧を印加する際には、前記尖鋭部12に直接電圧を印加するようにしても、例えば、前記支持部材4及び支持体11を介して間接的に前記尖鋭部12に電圧を印加するようにしても良い。
The voltage application mechanism 6 is configured to apply a voltage between the substrate K placed on the upper surface of the
前記制御装置7は、前記基台2と前記描画部材10とをZ軸方向に相対移動させ、基台2上に載置される基板Kの被描画面と尖鋭部12の先端部とを接触させるように前記基台移動機構3及び描画部材移動機構5の動作を制御するとともに、前記基台2をX軸及びY軸方向に移動させ、前記尖鋭部12の先端部が前記基板K上の予め設定した座標上を通り、所定の描画経路を辿るように前記基台移動機構3の動作を制御する。尚、前記基台移動機構3及び描画部材移動機構5は、前記変位算出機構23によって算出する支持体11の変位が、予め設定した値を超えないように、その動作が制御される。また、前記基板Kと尖鋭部12との間に所定の電圧を印加するように、前記電圧印加機構6の動作を制御する。
The control device 7 moves the
以上の構成を備えた描画装置1を用い、基板Kに描画処理を施し、描画物を製造する過程について、以下詳細に説明する。
The process of producing a drawing by performing drawing processing on the substrate K using the
まず、基板Kの表面に形成された電子線レジストRの一部又は全体を覆うように、フッ素含有化合物からなる被膜Cを形成させる(図3(b)参照)。具体的には、フッ素含有化合物を含む被膜形成剤が溶解した溶液中に基板Kを浸漬した後、当該基板Kを溶液中から取り出して自然乾燥させることで電子線レジストR上に被膜Cを形成させる。尚、被膜Cを形成させる方法としてはこの他にも、例えば、被膜形成剤が溶解した溶液を塗布し乾燥させる方法や、所謂蒸着法を利用する方法などが挙げられる。また、本例における基板K表面に形成された電子線レジストRはポジ型であるものとするが、これに限られず、ネガ型の電子線レジストであっても良い。 First, a film C made of a fluorine-containing compound is formed so as to cover a part or the whole of the electron beam resist R formed on the surface of the substrate K (see FIG. 3B). Specifically, after immersing the substrate K in a solution in which a film forming agent containing a fluorine-containing compound is dissolved, the substrate K is taken out of the solution and dried naturally to form the coating C on the electron beam resist R. Let Other methods for forming the film C include, for example, a method in which a solution in which a film forming agent is dissolved is applied and dried, a method using a so-called vapor deposition method, and the like. In addition, the electron beam resist R formed on the surface of the substrate K in this example is assumed to be a positive type, but is not limited thereto, and may be a negative type electron beam resist.
ついで、電子線レジストR上に被膜Cを形成した基板Kを、被描画面が前記尖鋭部12と対峙するように前記基台2上に載置し、前記制御装置7による制御の下、前記基台移動機構3及び描画部材移動機構5によって前記基台2と前記描画部材10とをZ軸方向に相対的に移動させ、電子線レジストR上に形成された被膜Cと尖鋭部12の先端部とを接触させる。
Next, the substrate K on which the coating C is formed on the electron beam resist R is placed on the
その後、前記制御装置7による制御の下、前記電圧印加機構6によって基板K側が陽極、尖鋭部12側が陰極となるように、両者の間に電圧を印加し、前記尖鋭部12の先端部から前記被膜Cを介して電子線レジストRに電子を注入しつつ、前記尖鋭部12の先端部が基板K上の予め設定された座標上を通過して所定の描画経路を辿るように、前記制御装置7による制御の下、前記基台移動機構3により基台2をX軸及びY軸方向移動させる。これにより、基板Kに形成された電子線レジストRのうち、電子が注入された部分については、電子線レジストRを構成する化合物に化学反応が引き起こされる、所謂電子露光される。
Thereafter, under the control of the control device 7, the voltage application mechanism 6 applies a voltage between them so that the substrate K side becomes an anode and the
しかる後、前記基板Kを基台2から降ろし、当該基板Kを現像することで、電子露光された部分の電子線レジストRが基板Kから除去され、描画処理が完了する。
Thereafter, the substrate K is lowered from the
因みに、描画対象物を膜厚40nmのポジ型電子線レジストが表面に塗布されたケイ素基板として、この基板に描画部材を用いて描画処理を施す実験を行った結果を以下に説明する。尚、描画部材は、尖鋭部に金層のみが形成された描画部材(単層描画部材)と、当該単層描画部材の金層を覆うように層厚がおよそ45nmの白金層が形成された描画部材(2層描画部材)とを用いた。 In this connection, the result of an experiment in which a drawing target is a silicon substrate having a 40-nm-thick positive electron beam resist coated on the surface and a drawing process is performed on the substrate using a drawing member will be described below. In addition, the drawing member was formed with a drawing layer (single layer drawing member) in which only a gold layer was formed at a sharp portion, and a platinum layer having a layer thickness of about 45 nm so as to cover the gold layer of the single layer drawing member. A drawing member (two-layer drawing member) was used.
実験は、印加電圧を−37.0V(基板側接地)、基板に対する描画部材の相対走査速度を2μm/sで行い、基板上の被描画面に尖鋭部の先端部を接触させ、図4に示すように、基板上のS地点から尖鋭部の先端部が矢示方向に移動するように基台を移動させつつ、基板と描画部材との間に電圧を印加し続けた後、電子線レジストを現像し、電子線レジスト現像後の基板を評価した。尚、描画部材の絶対的な高さ位置を描画開始時の高さ位置に固定した状態で基台を移動させ、電圧の印加が終了するまで描画部材の高さ位置の調整は行わないものとし、また、尖鋭部の先端部と被描画面との接触によって生じる前記支持体の変位を変位算出機構によって算出し、この変位が予め設定した値に維持されるように制御装置によって基台移動機構の動作を制御し、基板の絶対的な高さ位置を調整している。 In the experiment, the applied voltage was -37.0 V (substrate side grounding), the drawing member relative scanning speed with respect to the substrate was 2 μm / s, and the tip of the sharp part was brought into contact with the drawing surface on the substrate. As shown, after the base is moved so that the tip of the sharp point moves from the point S on the substrate in the direction of the arrow, a voltage is continuously applied between the substrate and the drawing member, and then the electron beam resist And the substrate after the electron beam resist development was evaluated. Note that the height position of the drawing member is not adjusted until the base is moved with the absolute height position of the drawing member fixed to the height position at the start of drawing, and the voltage application is completed. Further, the displacement of the support caused by the contact between the tip of the sharp part and the drawing surface is calculated by a displacement calculating mechanism, and the base moving mechanism is controlled by the control device so that the displacement is maintained at a preset value. Controls the operation and adjusts the absolute height position of the substrate.
ケイ素基板表面に形成された電子線レジストに、前記2層描画部材を用いて描画処理を施した場合、その描画距離が500μmであったのに対し、単層描画部材を用いて描画処理を施した場合は、その描画距離が160μmであった。即ち、単層描画部材を用いた描画処理を施した場合と比較して、2層描画部材を用いて描画処理を施した場合には、その描画距離がおよそ3倍に伸びており、尖鋭部に形成された金層を覆うように白金層を形成することによって、描画距離が伸長している。 When the electron beam resist formed on the surface of the silicon substrate was subjected to a drawing process using the two-layer drawing member, the drawing distance was 500 μm, whereas the drawing process was performed using a single-layer drawing member. In this case, the drawing distance was 160 μm. That is, when the drawing process is performed using the two-layer drawing member as compared with the case where the drawing process using the single-layer drawing member is performed, the drawing distance is increased by about three times. The drawing distance is extended by forming the platinum layer so as to cover the gold layer.
ついで、被膜形成剤の濃度が0.1重量%である溶液に、前記ケイ素基板を1分間浸漬させた後、自然乾燥させることで、電子線レジスト上に膜厚2〜3nmの被膜を形成させたものを描画対象物とし、この被膜が形成されたケイ素基板に描画処理を施して描画物を製造する実験を行った結果を以下に説明する。尚、被膜形成剤として「オプツールDSX(商品名)」(ダイキン工業株式会社製)を使用し、描画部材は、前記単層描画部材と2層描画部材とを用いた。また、実験条件については上記と同様である。 Next, after the silicon substrate is immersed in a solution having a concentration of the film forming agent of 0.1% by weight for 1 minute and then naturally dried, a film having a film thickness of 2 to 3 nm is formed on the electron beam resist. The result of conducting an experiment in which a silicon substrate on which this film is formed is subjected to a drawing process to produce a drawing object will be described below. In addition, “OPTOOL DSX (trade name)” (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was used as the film forming agent, and the single-layer drawing member and the two-layer drawing member were used as the drawing member. The experimental conditions are the same as described above.
被膜が形成された基板に2層描画部材を用いて描画処理を施した場合、1500μm以上描画することができ、単層描画部材を用いて描画処理を施した場合は、その描画距離は590μmであった。この結果を被膜が形成されていない基板に描画処理を施した場合と比較すると、2層描画部材を用いた場合、単層描画部材を用いた場合ともに、描画距離が伸びている。つまり、電子線レジスト上に被膜を形成させることによって、描画距離が伸長している。 When a drawing process is performed on a substrate on which a film is formed using a two-layer drawing member, drawing of 1500 μm or more is possible, and when a drawing process is performed using a single-layer drawing member, the drawing distance is 590 μm. there were. When this result is compared with the case where the drawing process is performed on the substrate on which the film is not formed, the drawing distance is increased both when the two-layer drawing member is used and when the single-layer drawing member is used. That is, the drawing distance is extended by forming a film on the electron beam resist.
更に、単層描画部材では、その描画距離が590μmであったのに対し、2層描画部材では1500μm以上の描画が可能であったことから、被膜が形成された基板に描画処理を施す場合であっても、尖鋭部に形成された金層を覆うように白金層を形成することによって、描画距離が更に伸長している。 Furthermore, in the case of a single layer drawing member, the drawing distance was 590 μm, whereas in the two layer drawing member, drawing of 1500 μm or more was possible. Even if it exists, the drawing distance is further extended by forming a platinum layer so that the gold layer formed in the sharp part may be covered.
また、2層描画部材を用いて、前記被膜が形成された基板と被膜が形成されていない基板とに描画処理を施した場合の描画線幅の変化について検討したところ、被膜が形成されていない基板に描画処理を施した場合には、描画開始直後の描画線幅が80nmであったのに対し、500μm描画後の描画線幅は90nmとなり、両者の間で10nmの変化が見られた。これに対し、被膜が形成された基板に描画処理を施した場合には、描画開始直後の描画線幅が80nmであり、1500μm描画後の描画線幅も80nmであり、両者の間で変化がほぼ見られなかった。つまり、基板に被膜を形成させることによって、描画線幅の変化が抑制されている。 In addition, when a drawing process was performed using a two-layer drawing member and a drawing process was performed on a substrate on which the film was formed and a substrate on which the film was not formed, the film was not formed. When the drawing process was performed on the substrate, the drawing line width immediately after the start of drawing was 80 nm, whereas the drawing line width after 500 μm drawing was 90 nm, and a change of 10 nm was observed between the two. On the other hand, when the drawing process is performed on the substrate on which the film is formed, the drawing line width immediately after the start of drawing is 80 nm, and the drawing line width after drawing of 1500 μm is also 80 nm. It was hardly seen. That is, the change in the drawing line width is suppressed by forming the film on the substrate.
このように、本例の描画物製造方法及び描画装置1によれば、描画距離を従来よりも伸長することができ、また、描画線幅の均一化も図ることができる。これは、電子線レジストR上にフッ素含有化合物からなる摩擦係数の小さな被膜Cを形成し、当該被膜Cと前記尖鋭部12とを接触させた状態で相対移動させるため、尖鋭部12と基板K表面との間に生じる摩擦による尖鋭部12の先端部における先鋭度の低下が抑えられるためだと考えられる。更に、尖鋭部12の先端部に内層としての金層13と、外層としての白金層14とを形成したことにより、尖鋭部12の先端部が高融点且つ高硬度である白金で覆われるため、摩擦による摩耗に起因した先端部における先鋭度の低下が抑えられ、また、尖鋭部12の先端部が可塑化して摩耗し易くなるのが防止され、先鋭度の低下を抑えられるためだと考えられる。
Thus, according to the drawn object manufacturing method and the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.
本例においては、前記尖鋭部12に金層13と白金層14とが形成された前記描画部材10を備えた描画装置によって描画物を製造するようにしているが、これに限られず、例えば、前記尖鋭部12に金層13のみが形成された描画部材を備えた描画装置を用いて表面に被膜Cが形成された基板Kに対し、描画処理を施して描画物を製造するようにしても良い。
In this example, the drawing object is manufactured by the drawing apparatus including the drawing
1 描画装置
2 基台
3 基台移動機構
4 支持部材
5 描画部材移動機構
6 電圧印加機構
7 制御装置
10 描画部材
11 支持体
12 尖鋭部
13 金層
14 白金層
20 変位検出機構
21 レーザ光源
22 受光部
23 変位算出機構
K 基板
R 電子線レジスト
C 被膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記描画対象物の電子線レジストの一部又は全体を覆うように、フッ素含有化合物を含む被膜を形成させる工程と、
前記尖鋭部の先端部と前記描画対象物の被膜とを接触させた状態で両者を相対的に移動させるとともに、前記描画対象物と尖鋭部との間に電圧を印加し、前記尖鋭部の先端部から前記被膜を介して前記電子線レジストに電子を注入する工程と、
前記電子線レジストに電子が注入された描画対象物を現像する工程とを行うことを特徴とする描画物製造方法。 Using a drawing member consisting of a conductive sharp tip with a sharp tip and a support that supports the sharp tip, the drawing object having an electron beam resist formed on the surface is subjected to a drawing process. A method for producing a drawing obtained by
Forming a film containing a fluorine-containing compound so as to cover a part or the whole of the electron beam resist of the drawing object;
The tip of the sharp part and the coating film of the drawing object are moved relative to each other, and a voltage is applied between the drawing object and the sharp part, and the tip of the sharp part Injecting electrons from the part into the electron beam resist via the coating;
And a step of developing a drawing object in which electrons are injected into the electron beam resist.
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