JPH05504655A - 近領域マイクロリソグラフィ方法及びそれを使用したマイクロリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 近領域マイクロリソグラフィ方法及びそれを使用したマイクロリングラフィ装置 本発明は、ウェハタイプの基板の表面上に準マイクロメータ構造を実現するため のマイクロリングラフィ方法に関する。

集積回路及び特に非常に大規模な集積回路（またはＶＬＳ　Ｉ）の製造処理は、 ウェハ上に複雑なエツチング構造を得るための一連の位相を含む。すなわち−二 酸化シリコンの薄膜を得るための表面酸化。

−紫外線のような１例えば、電子ビームまたはＸ線ビームの放射耐性材料層の堆 積。

−例えば、マスキング技術のようなマイクロリングラフィ技術によるこの材料上 の潜像の刷り。

一適当な現像方法による潜像の拡大。反転領域は、シリコン上に実現する形の範 囲を定める。

一適当な定着方法１例えば、プラズマを使用するリソグラフィ方法によるこの像 の安定化。

−（シリコンに含浸した領域を得るために）二酸化シリコン内に得られた開口を 通してシリコンのイオン放射。

で島る。

製造処理のすべての段階は幾度か繰り返すことができ、各回において、マイクロ リソグラフィは、良好な歩留まりで準マイクロメータの形を得る場合の決定位相 である。

公知のマイクロリソグラフィ技術において、プロジェクションによるフォトマス キングまたはプリンティングが最もよく使用されている。集積回路の技術者たち は、フォトレジスト（透明なデザインを得るためにネガティブレジスト、または 不透明なデザインを得るためにポジティブレジスト）上に特別な設計を得るため に連続的に使用する一連の不透明なマスクを開発した。露光は、好ましくは紫外 線タイプの短い波長光で行う。ウェハ上の不透明なマスクの位置決め、または再 位置決めは、複雑な操作であり、それらの各整合は、非常に厳しい。さらに、露 光中、影を避けるために、レジストとマスクとの間の接触は緊密に行なければな らず、これは、ウェハ及びマスクの大きさの変化の正確なｌ１ｌｌｌを必要とす る。

この技術は、ウェハの設計で行うことができ、その解像度は、ポジティブなエレ クトロレジストで０．５マイクロメータに近い（ネガティブのレジストの解像度 はさらに小さい）。

これ現出に、小さい解像度での設計を望むならば、特に、半導体物理学において 限界と考えられている０、１マイクロメータの限界に達するように試みるならば 、紫外線の波長は非常に大きなものとなる。これが、電子またはｘｍビームに対 するレジスト感度を有する適当なマスクを通してのこれらの光線の直接的な走査 または放射を用いる非光学マイクロリソグラフィ技術を開発した理由である。

今日まで得られた最良の解像度は、０．３マイクロメータに近い。

それにもかかわらず、これらの非光学マイクロリソグラフィ技術は、いくつかの 欠点を有する。

特に、これは、モノシネチック（ｍｏｎｏｃｉｎｅｔｉｃ）電子のビームによっ てレジストの直接的なりソグラフイを行う場合であり、この技術は、マスクの使 用を必要とせず、容認できない２次現象によって解像度が制限される。事実、電 子ビームがレジストの表面及びシリコンの表面に当たるとき、２次電子の放出が ある。電子のバックスキャツタリングは、一方で、エツチングするデザインを厚 くする傾向があり（特に、線をトレースした場合においてその傾向が大きい）、 他方で、レジストの層の底部の露光水準を引き上げ、さらに隣接したデザインの 間に接近効果を生じる傾向があるために、露光中に補正要素の計算が必要となる 。

したがって、震先は、制御するのに困難なパラメータによるレジストの厚さに依 （２８０から１０００ｅＶまでエネルギーが変化する）軟ｘｍによる非光学リソ グラフィは、非常に優れたマスクを通る放出による技術であり、その３０は、闇 違いなく極層の解像度（○、二マイクロメータ）に達する。この技術は、前述の 電子ビームによる直接のデザインという欠点を有しないが、集積回路のｉ遣処理 の各段階においてウェハ上にマスクを再整列する必要があり、この操作に必要な 時間が長い。

最後に、ごく最近のりソグラフィの状況にについて述べる（これは下記に説明す る理由によって、末だ産業化の段階に至っていない）、この処理は、ウェハの表 面から近い距離に光源を保持することからなる。これを行うために、走査トンネ ルｊｌｌ１１［から直接引き出される近接プローブをビーム源の隣に配置する。

このような近接プローブは、導電チップと表面との間のほぼ１０オングストロー ムはどの小さい距離を維持することができる。この互層で、特定のビーム源（一 般には紫外線ビーム源がわずかに回折したビーム）を放出する。レジストのマイ クロリソグラフィは、非常に正確であり、非常に短い波長（モノシネチック電子 またはＸ線ビーム）を使用する技術を必要とすることなく解像度が非常に改良さ れる。

しかしながらこの処理は、いくつかの理由において設定が困難であるニーまず３ １！１に、放射源と近接プローブは相互にずれており、そのため、前記放射源と 露光するレジストとの間の互層を正確に制御することができない、この距ｉ１（ 数オングストローム）及び表面のナノスコピックな不規則性によって、この表面 と放射源が近づき、その低下につながる。

−使用するトンネル効果近接プローブの電子の性質は、所定の距離に維持すべき 表面のために導電体の必要性を作り出す。フォトレジストを使用する必要がある ならば、導電層をこのレジスト上に設けなければならず、それが処理を複雑にす るので、非常に不都合である。他方、電子レジストを使用する場合に、表面は導 電体であるが、電子リソグラフィまたはＸ線を使用する必要がある。しかし、電 子源と同様にＸ線源は、操作的であるようにするために、エツチングする表面に 関して電気的に極性化する必要がある。この極性化は、プローブとトンネル効果 電子プローブとの間に流れる非常に小さい強さの電流の肥定を妨げ妨害する。

−最後に、エツチング中レジストの化学的な性質が変化する。トンネル効果プロ ーブによって集められた電流は、この化学的な性質によって幾分変化するから近 接制御は、もはや信頼できない。

本発明の目的は、光学的な及び／叉は電子ビームによってウェハのような基板の 直接走置マイクロリソゲラブイを行う不都合を無くすことである。この目的は、 基板の表面上に準マイクロメータの構造のフォトメカニカル及びエレクトロメカ ニカルなエツチングのために使用する光学的及び／叉は電子的な放射源を光フア イバ近接プローブのような導波近接プローブによって基板から適当な距離に保持 することを特徴とする。このようなプローブは、前記距離に応じてファイバの端 部から放射され、基板に反射する電磁波の強さの急激な変化を測定することがで きる。この現象は放射ファイバの端部に接近して位置する近領域と呼ば九、その 距離は１例えば、測定に使用する電磁波のほぼ１０波長分を越えない。

本発明で説明するような導波近接プローブは、゛′近領領域プローブとして導波 管を使用する近領域反射Ｒ微鋺”と３する名称で１９８９年８月２８日に出願さ れたフランス特許８邸第８９−ＬＬ２９７号に開示されている。

本発明による光学近接プローブの使用によって、今日まで知られたマイクロリソ グラフィ装置の欠点を克服することができる。さらに、レジストのりソグラフィ をプローブにより、放射源を所定の距離に保持することに関して妨害なしに、光 学的または電気的に実行することができる。最後に、本発明のある変形において 、レジストのりソグラフイを放射源とレジストの表面に事実上平行な面との間で 距！ｌ測定を行なう場所で実行する。

近頭城光学近接プローブの作動原理をここに述べる。（例えば狭い帯域の電子発 光ダイオードのような）電磁放射源に適当な方法で接続された光学ファイバは、 その端部から反射面に向けてｔｍ波を放射する。この波の伝搬方法は、ファイバ 内で案内された放射の伝搬による。表面で反射した後、波はファイバによって捕 らえられ、その強度を測定するレシーバに案内モードによって伝搬される。でき るだけ現実に即して及び主に経験により正当化し得るように、ファイバによって 捕らえられた波は、反射表面によって形成された甲面に関して第１のファイバに 対照的な虚像の光学ファイバから入来すると仮定すると、レシーバによって集め られた強度は、空気中で反射した（及び虚像のファイバによって放射した）波の 伝搬方法と近接ファイバプローブ内で伝搬する主な方法との間結合に比例するこ とが分かる。ファイバの端部と反射面との開に存在する距離に応じて、横比した 波の強さに非常に早い減少があることに留、ｌしなければならない。

この現象は、走査によって、検査する表面の形状またはこの表面上に局所分光器 の情報をｊ）るために上２したフランス特許出２１１ｍ！ｒ８９−１１２９７号 に既に使用されている。また顕微鏡に使用するこのような装置の垂直方向及び側 方の解像度は、それぞれ１０２１ナノメータ及び５０ナノメータに近い値に達す る。さらに５強度の減少は、数マイクロメータの距離において著しい（それ故有 効である）。

本発明の処理、目的によって、数十ナノメータと数マイクロメータとの間で変化 する距離でこの放射源を保持することによって、放射レジストの表面を走査しエ ツチングを行うことができる。したがって放射源とレジストとの間の衝突の危険 は、非常に少なくなる。さらに、目的は、ウェハ上に大きさが１００ナノメータ のデザインを得ることであるから、測方走査解像度は十分に高い。

更に近接プローブの作業のために、表面の金属化を必要としない。ウェハ上に＃ ！覆したレジストは、どのような種類のものでも：フォトレジスト叉は電子レジ ストであってもよい、更にその厚さは、近接制御に関する遊びの部分を有しない から、解像度を改良し、露光時間を減少するレジストの非常に薄い層を堆積する ことが非常に有利になる。

本発明による方法の１！１の変更例によれば、マイクロリソグラフィは、ウェハ のような基板上でこの基板上にあらかじめ堆積したフォトメカニカル・マイクロ リングラフィによって実行し、この目的に使用する光の波長は、光学ファイバ近 接プローブによって露光する表面に光源を接近させて保持するために使用する電 磁波の波長と非常に異なる。

例えば、通常使用するフォトレジスト（４００ナノメータ以下の波長の）紫外光 線を使用する準マイクロメータ的なデザインを行うことができる。またこれらの レジストは、赤外ｌ＆または赤に非常に近い、特に波長が６３２８オームストロ ングであるヘリウムネオンレーザによって放射される波に対して透過性を有する 従って赤色光が光フアイバ近接プローブを操作し、紫外線で従来の方法でフォト レジストをエツチングするために使用される。好ましくは、レジスト光を交差す る赤色光、光ファイバの端部とレジスト表面との間の距離の制御は、間接的であ る。この距離を保持するために基準として使用する反射面は基板とその上に堆積 したレジストとの間の接合面に形成される。このような方法は、即ち、−一方で 、基板上のレジストの堆積における非規則性、−他方で、レジストを露光すると きのレジストの化学的な変化、又はその寸法上の変化の影響を受けない。

測定のために使用する光及びリソグラフィのために使用する光は同じ光フアイバ 内で都合よく伝搬され、同じ条件のもとて基板に放射される。もちろんこの光フ ァイバは、近接プローブによって使用される。これによって、リソグラフィは。

（この場合に光ファイバの＠部に形成した）源と基板との間で距離を制御する場 所でまさに実現される。

本発明に従う第２の変形例によれば、ウニハのような基板のマイクロリソグラフ ィを、この基板上に前に堆積した電子レジストのエレクトロメカニカルなりソグ ラフィによって実行する。この目的のために導電チップによって電子を放出し、 基板と前記チップとの間に加えられる電界の作用に従わせる。さらにチップを適 当な手段によって光ファイバ近接プローブを有するものとしてＷｉ遣する。

本発明による方法のこの変形例は、第１の変形例に使用する放射光源よりもさら に複雑な放射源を実現することを必要とする。例えば、さらに説明すると、光フ アイバ近接プローブの一部を金属化することができ、この金属化における突出ラ ンプを電子源として使用することができる（この場合に、ランプを１０９ｖ／ｃ ｍを越える電界に従わせることによって「電界放射」と称される電子放射を使用 する）。上述した２つの変形例において、基板表面の走査は、従来の手段の側方 変位によって非常に正確に制御される。点ごとに、直線セグメントごとにリソグ ラフィを実現し、変位のために必要な情報は、従来手段の中間記述言語によって 達成すべきパターンを記述するコンピュータファイルから直接に来る。この技術 は、マスクのフォトコンポジションに使用する技術に匹敵することに留意するべ きである。

この発明の方法、目的の他の特徴及び利点は、添付図面を参照してこの方法を使 用する非ａｍ的な例として与えられたいくつかのマイクロリソグラフィ装置の次 の説明を読んだ後に、さらに明瞭になるであろう。

ズ１は１本発明の第１の変形例によるマイクロリソグラフィ装置のブロックダイ ヤグラムである。

ズ２は、本発明の＄２の変：＠例によるマイクロリングラフィ装置のブロックダ イヤグラムである。

図３は、図２に示すマイクロリソグラフィに使用する近接プローブの端部のダイ ヤグラムである。

図１を参照すると、ウニハ基板２のような表面上に準サブマイクロメータ的な構 成を達成するためのマイクロリソグラフィ装置の第１の変形例はニーそのエツチ ングのためにクリーンで制御された環境の基板２を収容している密封室３゜ 一キセノン（または水銀、またはキ七ノンー水ｍ）高圧ランプタイプの、例えば 紫外光源４゜ 一６３２８オングストロームのモノクロマチック波を放出する、例えば、ヘリウ ムネオンレーザタイプの赤色光源５゜−光学プローブとして、主にその端部８が 作動する光ファイバ７を含む近領域で作動する近接プローブ６゜ 一部に基板２が乗る従来の非振動支持部９．この支持体９は５従来の走査手段例 えばマイクロメータ的なねじに関連させることができ、マイクロメータ的なねじ は、光ファイバ７の端部８によって基板の表面を側方に走査することができる。

一基板表面に関して光ファイバ７の端部８の従来の垂直位置決め手段１０１例え ばカドラントビニジミ子管を含むこの垂直位置決め管は、′優れた″　（１１！ マイクロメータ的な）側方変位のために使用することができる。

−例えば溶融／引っ張り加工によって実現する光ファイバを有するｉｌｌの光カ プラ１１．このｖＩｉｌの光カプラ１１は、２つの入カドランスミッションチャ ンネルｌｌａ及びｌｌｂ及び２つの出カドランスミッションチャンネルｌｌｃ及 び１１ｄを有する。この光学ファイバ７は、カプラ１１の出カドランスミッショ ンチャンネル１′、ｃを形成する。出カドランスミッションチャンネルｌｉｄは 、使用しない。

一光学力プラ１１として同じタイプの第２の光フアイバ光学カプラ１２．この箪 ２の光学カプラ１２は、２つの入カドランスミッションチャンネル１２ａ及び１ ２ｂ及び２つの出カドランスミッションチャンネル１２ｃ、１２ｄを有する。

出カドランスミッションチャンネル１２ｃは、適当な手段によって光学カブラ１ １の入カドランスミッションチャンネルｌｌａに接続されている。光学カプラ１ ２の入カドランスミッションチャンネル１２ａは、従来の適当な手段によって例 えば紫外光源４に接続されている。他の入力トランスミッションチャンネル１２ ｂについては、他の従来の適当な手段によって例えば赤色光源５に接続されてい る。トランスミッションチャンネル１２ｄは使用しない。

−例えばフォトエレクトロン乗算器のようなフォトン検出器１３゜この検出器１ ３は、光学カプラ１１への入力トランスミッションチャンネルｌｌｂに接続され ている。

一コンピュータ１５への光ファイバ７の端部８の垂直位置決め手段１０を接続し ているフィードバック装置１４は、特にフォトン検出器１３によって受けた強さ によって光ファイバ７の端部８と基板表面２との間の距怠を制御する。このコン ピュータ１５は、基板２及びファイバ７の＠部８の往復測方変位を制御すること を可能にする。

従来の方法で、ウェハのような基板２の表面をまず酸化する。二酸化シリコンの 層をその表面に形成する。その表面においてシリコンの局所特性を変化させる観 点で後にイオン放射を行うことのできる自由領域を得る。

このリソグラフィを達成するために、基板２の表面に、（例えば、酸を使用した ）液体落差のりソグラフィによってまたは（プラズマによる）ドライリソグラフ ィによってエツチングされる反転領域を作る必要がある。これらの反転領域を作 るために、基板２の酸化シリコン層上にフォトレジストを積層し、実現するデザ インに応じて露光する。次に、本発明の装置１によってこのようなマイクロリソ グラフィの正確な例を与える。

基板２上にフォトレジストを積層した後、基板２をクリーンで制御された雰囲気 の密封室３内に！ｌｉ！！する。マイクロリソグラフィの操作はっぎのようであ る。

コンピュータ１５に記憶された＝ンピュータファイルが、基板２上にエツチング すべきデザインを正確に記述する。これらのデザインは、主に所定の幅の直線セ グメントで形成されており、基板上のその位置決めは、完全でなければならない 。直線セグメントの露光処理を次に述べる。

ａ）非振動支持部９に一体化した従来の側方換作手段の媒介を通してコンピュー タ１５は光ファイバ７のａＳＳに関する基板２の位！を命令する。この第１の位 置決めは、マイクロメータ的な正確さで実行する。つぎにコンピュータ１５は。

光Ｈ５の動作を命令する。

ｂ）この光！！５から発する光は、光学カプラ１２の入カドランスミッションチ ャンネル１２ｂ内を伝搬する。つぎにこの光の強度の所定のパーセンテージ（例 えば、５０％）がトランスミツシコンチャンネル１２ｃ内を伝搬し、カプラ１２ から発するすべての光は、光学カプラ１１の入カドランスミッションチャンネル １１ａ内を伝搬する。トランスミッションチャンネル１１ａ内を伝搬する光の強 度の所定のパーセンテージ（例えば、５０％）が、光ファイバによって形成され たカプラ１１の出カドランスミッションチャンネルｌｌｃ内を伝搬する。

Ｃ）光源５から発する光の部分は、基板２の表面に向けてファイバ７の端部８に よって放射され、その場合に、光は、基板２とフォトレジスト（これは光源５に 発する波長に対して透過性を有する）との間の境界面で反射される。

ｄ）反射光は、端部８によって集められ、放射方向と反対の方向に光フアイバ７ 内を伝搬する０反射光の所定のパーセンテージ（例えば、５０％）がこのように カプラ１１の入カドランスミッションチャンネルｌｌｂを通過し、可能なフィル タリングの後にフォトン検出器１３によって集められる。この検出器１３で測定 した強度を、例えばディジタル形態でコンピュータ１５に送り、コンピュータ１ ５は、この強度に関する変数を記憶する。前にのべた接近測定にしたがって光フ ァイバ７の端部８と基板表面２との間に保持すべき距離を表す。上述したフラン ス特許に述べられているように光ファイバ７の端部８は、好ましくは、ファイバ ７内の光の伝搬方向に垂直で、対向する基板２の表面に平行に保持される畠方面 を提供する。

ｅ）検出器によって取集された強度と前記変数との間の比較によって、コンビエ ータ１５は、光ファイバ７の端部８の垂直方向位置決め手段に作用するようにフ ィードバック装置１４に信号を送る。

ｆ）光ファイバ７の端部８は、基板２からの必要な距准で垂直方向に配置され。

コンピュータ１５は、装置１４を介して、優れた″側方位置決め手段に作用し、 装置ｔ１４は、垂直位置決め手段二〇によって統合されｔＩＩｆｉ！端部を優れ た方法で測方の位置決めを行う。例えば、垂直位置決め装置１０がカドラントピ エゾエレクトリック管であるならば、コンピュータ１５は、装置１４にカドラン トに適当な電圧を与えるように命令し、ナノメータ的な正確性で光ファイバ７の 端部８を側方に移動させる。（垂ｔｌｆｉ動は、上述したようなピエゾエレクト リック管で、すべてのカドラントにオして管内の電極に電位の差異を与えること によって得られる。） ｇ）前の位置決めが実行されると、コンピュータ１５は、同時に例えば紫外光源 ４の発光及び光ファイバ７の端部８と基板２の往復変位を命令する（すなわち非 振動支持部９内に統合されたマイクロメータ的な手段のドリッピング及び光ファ イバ７の端部８の垂直変位手段に統合された優れた位置決め手段のドリッピング ）。

ｈ）この源の作動は、フォトレジスト上のエツチングすべき直線セグメントの連 続性によって連続的であるかまたは断続的である。この場合に、この光源から来 る光は、フィルタリングの後に、光学カプラ１２の入カドランスミッションチャ ンネル１２ａ内を伝搬し、この光の所定のパーセンテージ（例えば５０％）が前 記光学カプラ１１の入力トランスミッシまンチャンネルｌｌａを通過し、そこか ら光学カプラ１１の入カドランスミッションチャンネルｌｌａに再度放射される 。最後にこの光のあるパーセンテージが近接プローブ６の光ファイバ７を構成す る前記カプラ１１のトランスミッションチャンネルｌｌｃ内を伝搬する。

ｉ）［４から発する例えば紫外光の部分を、基板２に放射する。つぎにフォトレ ジストを光ファイバ７の端部８及び基板２の往復変位によって、記述されたデザ インによってエツチングする。エツチングを行う間にフィードバック装置１４は 、フォトン検出器１３により供給された測定結果によって、光ファイバ７の端部 ８が基板２の表面に接近して保持することを保証する。この連続的な測定は、ウ ェハのような基板２を被覆する二酸化シリコンの表面が重要でない粗さを呈する から測定距離から予想される低い変化によって可能になる。

本発明によるマイクロリソグラフィ装！１の上述した動作は特に利点を有するこ とに留意すべきである。したがって、前記基板２を金属化する必要なく基板２上 にあらかじめ積層したフォトレジストをエツチングすることが可能になることに 留意すべきである。基板２にエツチング光を放射する原は、純粋に光学的な装置 によって保持され、近接プローブ６の作動は、リソグラフィの作動から全体的と して別のものである。２つの作動の間に恐れるべき干渉はない。更に、エツチン グが近接測定を実行する場所で正確に実行されるという事実によって測定及びリ ソグラフィの間にずれがない。

このように、二酸化シリコンの薄い保護層を実現するための表面酸化の後に、従 来の適当な溶剤で洗浄したウェハのサンプルを準備することができる。次にウェ ハの説水焼きなましを２００″Ｃで実行する。この発明の分野において権威であ るアメリカンファーム・シンプレットカンパニーによって推薦されている製品及 び処理を使用した。焼きなましの後、″マイクロポジット・プリマ”の名称で市 販されているアトへッシコンプロモータでウェハの表面を引き伸ばす。この製品 は、二酸化シリコンの表面へのレジスタの接着を非常に改良する。４マイクロポ ジツト３０００レジスト″の名称で市販されているピジティブなフォトレジスト を適泪する。このレジストを約３０００オングストローム（３００ナノメータ） の紫外放射で露光する。この放射は、カプラ１１及び１２のような光学カプラを 実現するために使用する二酸化シリコン光フアイバ内を困難なく伝搬する（放射 が二酸化シリコンまたは水晶ファイバ内を伝搬しない波長は１８０ナノメータ以 下である）。ウェハ上のフォトレジストの適泪は、アメリカンファームイートン によって製造され“システム６ｏ○０”の名称で市販されている装置に含まれる ワーラーの液相中に実行する。ワーラーの回転速度は、９０００ｒｐｍであり、 ２ｏ秒間に例えば０．６マイクロメータの薄層のフォトレジストを得ることがで きる。この厚さは、′ミクロボジットシンナタイプ３０”の名称で市販されてい る溶剤によってレジストの粘度を変えることによってかなり減少させることがで きる。このレジストは、波長が１５６３２８オングストロームに等しいヘリウム ネオンレーザから来る放射に対して透過性を有する。

レジストのわずかな焼きなましは１本発明によりマイクロリソグラフィ装置１の 密封室３に搬送するために溶剤を蒸発させ、粘着性を増加させレジストをわずか に硬化させるために実行する。この搬送は、この使用に運用するカルーゼルによ ってホワイトルーム（例えばクラス１０）内で実行する。

上述した方法及び本発明の目的によってそのフォトレジストを露光する。露光時 間は、光源４として使用する高圧ランプの光学的な力に依存する。

次にウェハを室内に搬送し、４マイクロポジツト３００デイベロツバ”の名称で 市販されている製品によって現像し、非イオン水で数回すすぎ、最後に窒素雰囲 気内で乾燥させる。つぎにレジストの焼きなましを２０秒間実行する。

！Ｉｋ後に、レジストによって制限した二酸化シリコンの領域を乾燥リソゲラブ イを使用してエツチングする。この機能は、よく知られている。

一方で電子顕微鏡による、他方でファイバのような近領域光学ｍ微鏡によるウェ ハの１１９は、上述したフランス特許第８９−１１２９７号の出願の目的である ＠”、００ナノメータのデザインを実現した。この達成の他の実験上の状層は次 の通りである：近接プローブ６によって及びリソグラフィ用の放射源の双方に使 用する光ファイバ７は、端部８で直径が５００ナノメータのコア、直径が１マイ クロメータのシースを示す。ファイバ７の端部でのこれらの特性は、光学カプラ １１の出カドランスミッションチャンネルｌｌｃの端部をケミカルアタックし溶 融／引き伸ばしによって得られ、その光学カプラは、アメリカンファームグルド エｎｃ、によって製造され、直径が４マイクロメータのコアと直径が１２５マイ クロメータのシースを有する。

図２にしたがって本発明の方法及び目的を使用する第２の変形例によるマイクロ リソグラフィ装置２１を説明する。

この図面において１図１の数字と間じ数字は１本発明の例として与えられた２つ の変形例に共通の同轡の構成要素を示す、ウェハのような基板２上の準マイクロ メータ的な構造の実現のためにマイクロリソグラフィ装置２１は。

−密封室３゜ −例えばヘリウムネオンレーザタイプの赤色光［５゜−近領域で作動し、特に端 部が光学的なプローブとして作動する光ファイバ７を有する近接プローブ６゜ 一基板２が載置する従来の非振動支持体９゜一基板２に関する光ファイバ７の端 ５８の垂直方向位置決め装置１０．この位置決め装置１０は、前記端部８の優れ た″側方位置決めに使用することができる。

一部述した光学カプラによるタイプの光ファイバ７を有する光学カプラ２２゜こ の光学カプラ２２は、２つの久方トランスミッションチャンネル２２ａ及び２２ ｂ及び２つの出カドランスミッションチャンネル２２ｃ及び２２ｄを有する。

光ファイバ７は、カプラ２２の出方トランスミッションチャンネル２２ｃとして 作用する。８カドランスミツシヨンチヤンネル２２ｄは使用しない。λカドラン スミッションチャンネル２２ａは、従来の適当な装置によって例えばぶ色光源４ に接続される。

一部５によって放射される光に抵抗する例えばフォトエレクトロン倍数器のよう なフォトン検出器１３゜この検出器１３は、光学カプラ２２の久方トランスミッ ションチャンネル２２ｂに接続される。

−垂直位置決め装置１０をコンピュータ１５に接続するフィードバック装置１４ は、フォトン検出器１３によって受けた強度に応じて、光ファイバ７の端部８と 基板２との間の距離を主に制御する。またコンピュータ１５は、光ファイバ７の 端部８と基板２との往復側方運動を制御することができる。

図３及びマイクロリソグラフィ装置２１の追加の特性及び図３によれば、少なく とも近領域で作動する近接プローブ６の光ファイバ７の端部８を金属化する。

光フアイバ７上に堆積した金属層２３は、その端部８の周りで例えば半円筒形に 広げられ、その発生ラインは、前記ファイバ７の周りで架空的に追跡された円形 Ｃ状の孤である。更に、このような金属層２３は、ファイバ７内を伝搬する光に 透過性を持たせる厚さである。特に、基板２に放射し及び基＠２＃こよって厘射 した光のファイバ７の端部８による取集に影響を与えない、金属１２３は１図示 しない導電ワイヤの端部を適当な導電性のりで結合され好ましくは張り付けられ る。

このワイヤは、図示しないコネクタで終わっており、そこから大径のワイヤ２４ が始まっており、低電圧の電源２５に電気的に接続されるように適当な方法で密 封室３を通過する。また基板２は、電気コネクタ２６によってこの電源２５に接 続されている。約２５ボルトのわずかな電位差が、金属層２３と数十ナノメータ だけ金属化した光ファイバ７の端部８から離れた基板の表面２との間に加えられ る。″スパーク効果″と呼ばれる広く知られた効果によって補強されたこの非常 に重要な電界が光ファイバ７の端部８で電子の放射を行わせる。

図３において熔ａ！／引っ張り処理によって広げられずまた前の化学アタックに よって先端化するまで細めらｔない端部８を表す光ファイバ７を示しそれをさら に説明する。したがって図３によれば、光ファイバ７の外表面２４は平坦である 。

符号７の光が伝搬する長手方向に関してこの表面２７の方向は、直角ではなく、 （３から４°）のある角度を有する。本発明の非制限的な変形例としてのこの空 間的な形状は、部分的に金１先端部２８を形成する金属層２３を制限する手段を 提供する。したがって金属先端部２８は、ファイバ７の外側２７の中間部よりも 基板表面２にさらに近づく、これは近接プローブが作動するフィードバックパラ メータにおける計算をするのに十分であるから不都合ではない。従ってこの場合 電子を基板表面２に放出するのは金属先端部２８である。

更に光ファイバ７の出力表面２７が基板表面２に平行でないという事実は、この 表面２７の傾斜角度を考慮する犯定特性をほとんど変化させることがない。；ま たこの形状の主な効果がフォトン検出器１３によって取集した強度のレベルを減 少させるがヘリウムネオンレーザのような光源の力は十分であり叉は幾分増加さ せることができることを考慮することは容易である。

光ファイバ７の端部８の金属化の図面に示さない他の実施例によ九ば、金属層は 、前記端部８の表面全体を覆い、それは、（ＨＦタイプの酸による）化学アタッ クでそのシースの一部を自由にするような公知の溶融／引っ張り処理によって、 引っ張られる。ファイバ７の出力表面だけが金属層でそれを被覆した後に自由に なるが、これは必ずしも必要ではない。光ファイバ７の端部８で先端部を形成す るこの最後の技術の利点は、近接プローブ６に使用する光エミッタと金属先端部 とを同じ点に正確に位置決めすることであり、金属先端部は、同様に電源２５に よって供給される電位差から生じる電界の作用で電子を放射する。

マイクロリソグラフィ装置２１を使用する方法は、第１の変形例の説明にしたが うマイクロリソグラフィ装置］の作動方法と実際上同一である。レジストの性質 及びその露光の性質のみが変化する。このように、ポジティブなフォトレジスト を例えばＰＭＭＡの名称で知られるタイプのネガティブレジストによって及び電 子ビームの作用で重合化するレジストによってＸ検する（これは本発明の分ヂで 広く使用されているフォトポリマである）、このレジストは、クロロベンゼンで 溶解しあらかじめ押し面められたウェハ上に液相で積層され、接着促進剤で被覆 される。このレジストは、８０００ｒｐｒｎで回転するクーラー上に配置する。

１７５”Ｃで８時間このレジストを焼きなましだ後に、２０オングストロームの ＰＭＭＡ層が得られる。

密封室３内にウェハを配！し光ファイバ７の端部８の位置決めを行う、この前の 位置決めを行う開に、コンピュータ１５は、電源２５のドリッピングを命令し、 同時に光ファイバ７の端部８と基板２の往復変位を命令する（すなわち非振動支 持部９内に統合された位置決め手段のドリッピング及び垂直変位手段に統合され た優れた側方位置決め手段のドリッピング）。

従って２５電子Ｖがデザインに従ってＰＭＭＡレジストに加えられ、そのコンピ ユータ化された記述がコンピュータ１５によって供給される。露光中に、近接プ ローブ６は、基板表面２と金属化した光ファイバ７の端＃８との間を数十ナノメ ータの距離に保持する２例えば、ヘリウムネオンレーザによって放射される光の 波長に対して、！！Ｉ定の！］！Ｉとして作用する表面は、レジストとウェハを 位置眉に被覆する二酸化シリコンの層の表面との間の境界面に形成され、測定は 、前記プローブ６によって実行される。２５Ｖの電位差で加速される電子によっ て露光されるＰＭＭＡレジストの現像は、アセトンで実行される（ネガティブレ ジストにおいて現像によって露光部分を除去する）。小さいエネルギーの電子の ために露光部分をメタノール成分で溶解し得る。

現れたまた写真的な保存によって画定されたウェハの部分を二酸化シリコンの下 の構造を変更するためにイオン放射に当てる前に、典型的な焼きなましによって レジストを硬化させることができる。

この場合に実現するデザインを電子ＮＯＲで観察する。それらの大きさは、１０ ０ナノメータに達する。

本発明の方法を使用するフィクロリソグラフィ装置を実現するための２つの変形 例において、レジスト上に“書き込む”ａｙ、、的な速度は、１マイクロメ一タ ／秒に達することを指摘しなければならない。

マイクロリソグラフィ装置の’ｔ１３によれば及びそれに加えて、図面には示さ ないが、基本的には図１に示すマイクロリソグラフィ装置にしたがって、光ファ イバ７は、蛍光性ファイバであり、蛍光の波長は、二酸化シリコン叉は水晶ファ イバ内の光学波の伝搬限界より非常に低い値に達する（例えば１８０ナノメータ ）。

特に、Ｘ線の分野において蛍光ファイバに再放射する方法は知られている。本発 明によるマイクロリソグラフィ装置は、その単純性にもがかわらず、実現するの に困難な及びウェハ上に位置決めするために困難な非常に優れたマスクを介して Ｘ線で非常に都合のよいマイクロリソグラフィ処理を実行することができる。

もちろん本発明の方法及びマイクロリソグラフィ装置、目的は、それらのために 与えられた説明によっては制限されず、また非制限的な例として単独で与えられ た添付図面によっては制限されないことは明らかである。

本発明の分野は、ウェハ上に純マイクロメータ的なまたはナノメータ的な構造を 実現するための、マイクロリングラフィウェハ基板の分野である。

！ 〃 ｔｏ　’６ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法１８４条の８）平成４年３月１９日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．基板の表面上に準マイクロメータ的な構造のフォトメカニカルな叉は電子メ カニカルなリソグラフィを達成するために光学的及び／叉は電子ビームによって ウエハのような基板の直接走査マイクロリソグラフィ方法において、リソグラフ ィに使用する光学的及び／叉は電子ビーム源を、光ファイバ近接プローブによっ て基板から適当な距離に保持し、前記光ファイバ近接プローブは、前記距離に応 じて前記近接プローブの端部が位置する近領域の範囲内で基板によって反射した 電磁波の強さの前記迅速な変化を測定することができることを特徴とする直接走 査マイクロリソグラフィ方法。
2. ２．一方でウエハのような基板のフォトメカニカルなマイクロリソグラフィを、 この基板上にあらかじめ積層したフォトレジストのフォトメカニカルなリソグラ フィによって実行し、他方でこの目的のために使用する光の波長は、光ファイバ 近接プローブによって、露光する表面に接近して前記光源を保持するために使用 する電磁波の波長とわずかに異なることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ リソグラフィ方法。
3. ３．ウエハのような基板のマイクロリソグラフィを、この基板上にあらかじめ積 層した電子レジストの電子メカニカルなリソグラフィによって実行し、この目的 のための電子は、前記基板及び先端部の間に加えられる電界の作用を受ける導電 先端部によって放射され、前記導電先端部は、適当な手段によって光ファイバ近 接プローブを有するように製造されている請求項１に記載のマイクロリソグラフ ィ方法。
4. ４．請求項１叉は２のいずれかによる方法を使用してウエハ基板に表面上に準マ イクロメータ的な構造を実現するためのウエハ基板のマイクロリソグラフィ装置 において、光ファイバ（７）を含むタイプの近領域近接プローブ（６）を有し、 その端部（８）は、前記端部（１０）の垂直方向位置決め手段（１０）に作用す るフィードバック手段（１４）によって前記基板（２）の表面から所定の距離に 保持され、前記近接プローブ（６）は、フォトレジストをあらかじめ積層した基 板に、前記レジストの露光のために適当な波長の放射を行うために光ファイバ（ ７）の端部（８）の媒介によって使用され、例えばこの紫外放射は、第１の光字 カプラ（１１）から出力トランスミッションチャンネル（１１ｃ）を形成する光 ファイバ（７）内を伝搬することができ、その入力トランスミッションチャンネ ル（１１ａ）は、は、第２の光字カプラ（１２）の出力トランスミッションチャ ンネル（１２ｃ）に接続されており、第２の光学カプラ（１２）は、一方でレジ ストの露光に使用する光源（４）への第１の入力トランスミッションチャンネル （１２ａ）に接続され、他方で光ファイバ（７）内の２つの前記光の伝搬を接合 することを可能とするために、近接プローブ（６）の作動に使用する光源（５） への第２の入力トランスミッションチャンネル（１２ｂ）に接続されていること を特徴とするマイクロリソグラフィ装置。
5. ５．請求項１叉は３のいずれかによる方法を使用して基板にウエハ表面上に準マ イクロメータ的な構造を実現するためのウエハ基板のマイクロリソグラフィ装置 において、光ファイバ（７）を含むタイプの近領域近接プローブ（６）を有し、 その端部（８）は、前記端部（１０）の垂直方向位置決め手段（１０）に作用す るフィードバック手段（１４）によって前記基板（２）の表面から所定の距離に 保持され、光ファイバ（７）の端部（８）は、金属積層用の支持体として前記近 接プローブ（６）を有するものとして使用され、電子放射器を構成するように少 なくとも光ファイバ（７）の端部（８）上に積層された金属層（２３）の形態で 現れ、それが適当な手段（２５）によって電位差を受けた時に“電界放射”と称 される電子放射を生じ、電子は、それらの衝突に応答してレジストを打つように 基板表面（２）に向けて放射され、このレジストは、前記基板表面（２）上にあ らかじめ積層されていることを特徴とするマイクロリソグラフィ装置。
6. ６．金属層（２３）は、近接プローブ（６）の光学ファイバ（７）内を伝搬する 光に透過性を有する厚さを備えていることを特徴とする請求項５に記載のマイク ロリソグラフィ装置。
7. ７．請求項１叉は２のいずれかによる方法を使用してウエハ基板に表面上に準マ イクロメータ的な構造を実現するためのウエハ基板のマイクロリソグラフィ装置 において、一方で光ファイバ（７）を含むタイプの近領域近接プローブ（６）を 有し、その端部（８）は、前記端部（８）の垂直方向位置決め手段（１０）に作 用するフィードバック手段（１４）によって前記基板（２）の表面から所定の距 離に保持され、前記近接プローブ（６）は、あらかじめフォトレジストが積層さ れた基板（２）に向けてレジストを露光するための適当な放射を行うように光フ ァイバ（７）の端部（８）の媒介によって使用され、他方で光学ファイバ（７） は、前記レジストを露光するための小さい波長の放射を行うことができる蛍光性 ファイバであることを特徴とするマイクロリソグラフィ装置。
8. ８．光字ファイバ（７）は、Ｘ線領域内に位置する放射を行う蛍光性ファイバで あることを特徴とするマイクロリソグラフィ装置。