JPH0712013B2 - 低エネルギ電子ビーム・リソグラフイ露光装置及びその方法 - Google Patents
低エネルギ電子ビーム・リソグラフイ露光装置及びその方法Info
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- JPH0712013B2 JPH0712013B2 JP61015982A JP1598286A JPH0712013B2 JP H0712013 B2 JPH0712013 B2 JP H0712013B2 JP 61015982 A JP61015982 A JP 61015982A JP 1598286 A JP1598286 A JP 1598286A JP H0712013 B2 JPH0712013 B2 JP H0712013B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は超小型回路を製造するための高分解能電子ビー
ム・リソグラフイ装置及びその方法に関し、さらに具体
的には表面を低エネルギ電子でパターン状に露光する高
分解能装置及びその方法に関する。
ム・リソグラフイ装置及びその方法に関し、さらに具体
的には表面を低エネルギ電子でパターン状に露光する高
分解能装置及びその方法に関する。
B.開示の概要 本発明に従えば、とがつた電極から低エネルギ電子を放
射し、とがつた電極の頂点を処理される表面に適切に近
く位置付ける事によつて、集束の必要なく、電子に感応
する表面が低エネルギ電子の高分解能パターンで処理さ
れてパターン化される。
射し、とがつた電極の頂点を処理される表面に適切に近
く位置付ける事によつて、集束の必要なく、電子に感応
する表面が低エネルギ電子の高分解能パターンで処理さ
れてパターン化される。
C.従来技術 ホトリソグラフイは超小型回路を製造するのに使用され
る通常のリソグラフイ方法である。この方法では、予じ
め定まつた厚さを有するホトレジスト層が表面、通常の
半導体ウエハの表面上に付着される。次に付着されたレ
ジスト層はこれを、形成さるべき回路のパターンを有す
るマスクを介して光で照射する事によつてパターン状に
露光される。次に露光レジスト層が現像される。ホトリ
ソグラフイの分解能（分解出来る最小の寸法）は回折効
果によつて制限を受け、回折効果は又露光に使用される
光の波長に直接関係がある。
る通常のリソグラフイ方法である。この方法では、予じ
め定まつた厚さを有するホトレジスト層が表面、通常の
半導体ウエハの表面上に付着される。次に付着されたレ
ジスト層はこれを、形成さるべき回路のパターンを有す
るマスクを介して光で照射する事によつてパターン状に
露光される。次に露光レジスト層が現像される。ホトリ
ソグラフイの分解能（分解出来る最小の寸法）は回折効
果によつて制限を受け、回折効果は又露光に使用される
光の波長に直接関係がある。
より高い分解能は電子ビーム・リソグラフイを使用して
得られる。電子ビーム・リソグラフイにおいては、付着
した電子感応レジスト層をパターン状に露光する。露光
は典型的には所望の回路に対応する露光像をレジスト中
に形成する様にオン、オフされる走査電子ビームを使用
して行われる。次に電子ビームで露光したレジストを現
像する。走査電子ビーム・リソグラフイでは、分解能は
主に照射される材料の電子の散乱効果（ビームの直径が
十分小さい場合）もしくは電子ビームの直径（ビームの
直径が大き過ぎる場合）によつて制限される。
得られる。電子ビーム・リソグラフイにおいては、付着
した電子感応レジスト層をパターン状に露光する。露光
は典型的には所望の回路に対応する露光像をレジスト中
に形成する様にオン、オフされる走査電子ビームを使用
して行われる。次に電子ビームで露光したレジストを現
像する。走査電子ビーム・リソグラフイでは、分解能は
主に照射される材料の電子の散乱効果（ビームの直径が
十分小さい場合）もしくは電子ビームの直径（ビームの
直径が大き過ぎる場合）によつて制限される。
高い処理能力の集積回路、メモリ及び類似の装置に対す
る必要性は、リソグラフイ過程でより微細な分解能を要
求する。理論的には電子散乱効果は電子ビームのエネル
ギを低下させる事によつて減少出来る事がわかつている
が、通常の電子ビーム装置で達成可能な最小のビームの
直径はビーム中の電子のエネルギが増大すると増大す
る。それはとりわけ磁気または電子レンズ中の色収差に
よる。この結果、通常の電子ビームの中の電子のエネル
ギが減少すると、電子の散乱自体はあまり問題でなくな
るが、ビームの直径が増大するので実際の分解能は改善
されなくて劣化する。
る必要性は、リソグラフイ過程でより微細な分解能を要
求する。理論的には電子散乱効果は電子ビームのエネル
ギを低下させる事によつて減少出来る事がわかつている
が、通常の電子ビーム装置で達成可能な最小のビームの
直径はビーム中の電子のエネルギが増大すると増大す
る。それはとりわけ磁気または電子レンズ中の色収差に
よる。この結果、通常の電子ビームの中の電子のエネル
ギが減少すると、電子の散乱自体はあまり問題でなくな
るが、ビームの直径が増大するので実際の分解能は改善
されなくて劣化する。
D.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は電子感応表面上に従来よりも高い分解能
を有する露光パターンを形成する改良電子ビーム装置及
びその方法を与える事にある。
を有する露光パターンを形成する改良電子ビーム装置及
びその方法を与える事にある。
E.問題点を解決するための手段 本発明に従い、電子感応表面は高エネルギの電子でなく
低エネルギの電子の高分解能パターンでパターン状に処
理される。
低エネルギの電子の高分解能パターンでパターン状に処
理される。
上述の様に、通常の電子ビーム装置では低エネルギの電
子で高い分解能のパターンを得る事は出来ない。それは
低エネルギの電子ビームを収束して実用的な電子密度の
適切な小さな直径のビームを形成する事は出来ないから
である。本発明に従い電子感応表面の小さな領域は、と
がつた電極から低エネルギの電子ビームを放射し、とが
つた電極（電子放射点源）の頂点を処理される表面に適
切に近く位置付ける事によつて、収束の必要なく低エネ
ルギ電子で照射される。
子で高い分解能のパターンを得る事は出来ない。それは
低エネルギの電子ビームを収束して実用的な電子密度の
適切な小さな直径のビームを形成する事は出来ないから
である。本発明に従い電子感応表面の小さな領域は、と
がつた電極から低エネルギの電子ビームを放射し、とが
つた電極（電子放射点源）の頂点を処理される表面に適
切に近く位置付ける事によつて、収束の必要なく低エネ
ルギ電子で照射される。
尖つた電子放射電極は電子感応表面に接近して走査され
る。表面と電子放射点間の電圧は1000V以下（好ましく
は10V以下）に保持され、放射電極から低エネルギの電
子が放射して、電子感応表面に移動する。
る。表面と電子放射点間の電圧は1000V以下（好ましく
は10V以下）に保持され、放射電極から低エネルギの電
子が放射して、電子感応表面に移動する。
とがつた電極及び処理表面間の距離が約1nm以下である
時にはとがつた電極の頂点と頂点に対向する表面に原子
の電子雲が形成され、とがつた電極と表面間にトンネル
電流路が確立される。距離が約3nm以上である場合に
は、電子は電界放射によつてとがつた表面を去らなけれ
ばならない。距離が約１乃至3nm間にあると、両方の電
流効果が見られる。いずれの場合にも電子を受取る表面
の面積は電子の点源とターゲツト表面間の距離に略等し
い直径を有する。
時にはとがつた電極の頂点と頂点に対向する表面に原子
の電子雲が形成され、とがつた電極と表面間にトンネル
電流路が確立される。距離が約3nm以上である場合に
は、電子は電界放射によつてとがつた表面を去らなけれ
ばならない。距離が約１乃至3nm間にあると、両方の電
流効果が見られる。いずれの場合にも電子を受取る表面
の面積は電子の点源とターゲツト表面間の距離に略等し
い直径を有する。
例えば1982年刊フイジカル・レビユー・レターズ第49巻
第57乃至第61頁の「走査トンネリング顕微鏡検査による
表面の研究」（“Surface Studies by Scanning Tunnel
ing Microscopy"49 Phys.Rev.Lett 57−61（1982））と
題する、又1982年刊アプライド・フイジカル・レターズ
第40巻第178乃至第180頁（1982）の「制御可能な真空ギ
ヤツプを通るトンネル現象」（“Tunneling Through a
Controllable Vauum Gap"40 Appl.Phys.Lett.178−180
（1982））と題するジー・ビンニグ等（Binnig et al）
著の論文及び米国特許第4343993号に開示されている様
に、低エネルギ電子は走査トリネリング顕微鏡中に或る
表面に近く位置付けられている点電子源から放射され
る。低エネルギ電子は又1966年刊レビユー・オブ・サイ
エンス・インストラメント」第37巻第275頁−第278頁の
アール・デイ・ヤングの論文「電界放射超測微計」（R.
D.Young in“Field Emission Ultramicrometer"、37Re
v.Sci.Instrum.275−278（1966））に開示されている装
置によつて表面に近く位置付けられる点電子源によつて
放射される。上述の文献はその中に説明されている装置
の物理的な一部が本発明を実施するのに（修正して）使
用されるので引用したものである。
第57乃至第61頁の「走査トンネリング顕微鏡検査による
表面の研究」（“Surface Studies by Scanning Tunnel
ing Microscopy"49 Phys.Rev.Lett 57−61（1982））と
題する、又1982年刊アプライド・フイジカル・レターズ
第40巻第178乃至第180頁（1982）の「制御可能な真空ギ
ヤツプを通るトンネル現象」（“Tunneling Through a
Controllable Vauum Gap"40 Appl.Phys.Lett.178−180
（1982））と題するジー・ビンニグ等（Binnig et al）
著の論文及び米国特許第4343993号に開示されている様
に、低エネルギ電子は走査トリネリング顕微鏡中に或る
表面に近く位置付けられている点電子源から放射され
る。低エネルギ電子は又1966年刊レビユー・オブ・サイ
エンス・インストラメント」第37巻第275頁−第278頁の
アール・デイ・ヤングの論文「電界放射超測微計」（R.
D.Young in“Field Emission Ultramicrometer"、37Re
v.Sci.Instrum.275−278（1966））に開示されている装
置によつて表面に近く位置付けられる点電子源によつて
放射される。上述の文献はその中に説明されている装置
の物理的な一部が本発明を実施するのに（修正して）使
用されるので引用したものである。
上述の事から従来の装置は低エネルギ電子で小さな表面
領域を照射するが、これ等の装置はリソグラフイに使用
されず、距離、高さもしくは仕事関数を測定するのに使
用されている事がわかる。本発明では低電子エネルギを
パターン状に電子感応表面に印加して、対応する露光パ
ターンを形成する。従来の装置で照射される標本は電子
感応性でなく、照射はパターン状に行われていない。従
来の装置では、近接表面の電子源の放射特性に与える効
果を使用して電子源の表面に関する位置を制御もしくは
測定し、接近表面の位置もしくは高さを測定した。従来
のどの装置も表面に極めて接近して位置付けられた点電
子源を使用して、表面の位置もしくは高さを検出する以
外に、低エネルギ電子で表面自体の小領域を化学的に変
化させるという直接的な目的をもたない。
領域を照射するが、これ等の装置はリソグラフイに使用
されず、距離、高さもしくは仕事関数を測定するのに使
用されている事がわかる。本発明では低電子エネルギを
パターン状に電子感応表面に印加して、対応する露光パ
ターンを形成する。従来の装置で照射される標本は電子
感応性でなく、照射はパターン状に行われていない。従
来の装置では、近接表面の電子源の放射特性に与える効
果を使用して電子源の表面に関する位置を制御もしくは
測定し、接近表面の位置もしくは高さを測定した。従来
のどの装置も表面に極めて接近して位置付けられた点電
子源を使用して、表面の位置もしくは高さを検出する以
外に、低エネルギ電子で表面自体の小領域を化学的に変
化させるという直接的な目的をもたない。
F.実施例 第２図を参照するに、例えば半導体ウエハである工作物
１が示されている。工作物１の表面が加工されて電子回
路の超小型構造が得られる。その際の考えられる変化に
はエツチング、添加物の拡散、材料の付着等がある。こ
れ等の変化はすべて電子回路によつて指示された所望の
パターンに応答し、材料の特性に依存する。工作物（基
板）１は導電層２で覆われ、導電層２は電子放射に感応
するレジスト層３で覆われている。使用される特定の製
造過程に依存して、レジストの材料はポジテイブもしく
はネガテイブ型のいずれでもよい。例えば、ポジテイブ
・レジストを使用する時は、電子で照射した領域は重合
化する。従つて照射領域は現像段階の後に基板上に残
り、電子に照射されない領域は溶解して、エツチングの
様な次の製造段階を受ける領域を露呈する。
１が示されている。工作物１の表面が加工されて電子回
路の超小型構造が得られる。その際の考えられる変化に
はエツチング、添加物の拡散、材料の付着等がある。こ
れ等の変化はすべて電子回路によつて指示された所望の
パターンに応答し、材料の特性に依存する。工作物（基
板）１は導電層２で覆われ、導電層２は電子放射に感応
するレジスト層３で覆われている。使用される特定の製
造過程に依存して、レジストの材料はポジテイブもしく
はネガテイブ型のいずれでもよい。例えば、ポジテイブ
・レジストを使用する時は、電子で照射した領域は重合
化する。従つて照射領域は現像段階の後に基板上に残
り、電子に照射されない領域は溶解して、エツチングの
様な次の製造段階を受ける領域を露呈する。
以下説明が進むにつれて明らかになる様に、レジスト層
３はパターン状に低エネルギの電子で照射される。照射
後の電子はレジスト層３の表面と電極４間の距離を制御
するための増幅器迄移動しなければならない。導電層２
がこの電子の流れを増幅器に接続した導線迄運ぶ役割を
果す。導電層２には他の機能を持たせる事も出来る。例
えば導電層２は本発明に従つてパターン化されるレジス
ト層を使用してエツチングする事を意図している金属層
でよい。導電層２はめつき用のベースとしても使用出来
る。導電層２を他の目的に使用しない場合には、下の導
電層に代つて、電子の流れを増幅器迄運ぶ代替方法が使
用出来る。例えば薄い導電層をレジスト層の下でなく上
に置く事が出来る。導電層が十分薄いと、電子はこの薄
い導電層を通つて移動し、その下のレジスト層に像を形
成する。もしレジスト層もしくは下の基板が適切に導電
性である場合には、導電層は全く使用しないでよい。さ
らに、導電層は第２図に示された様に連続しているか、
第３図に示された様にパターン化されたものでよい。
３はパターン状に低エネルギの電子で照射される。照射
後の電子はレジスト層３の表面と電極４間の距離を制御
するための増幅器迄移動しなければならない。導電層２
がこの電子の流れを増幅器に接続した導線迄運ぶ役割を
果す。導電層２には他の機能を持たせる事も出来る。例
えば導電層２は本発明に従つてパターン化されるレジス
ト層を使用してエツチングする事を意図している金属層
でよい。導電層２はめつき用のベースとしても使用出来
る。導電層２を他の目的に使用しない場合には、下の導
電層に代つて、電子の流れを増幅器迄運ぶ代替方法が使
用出来る。例えば薄い導電層をレジスト層の下でなく上
に置く事が出来る。導電層が十分薄いと、電子はこの薄
い導電層を通つて移動し、その下のレジスト層に像を形
成する。もしレジスト層もしくは下の基板が適切に導電
性である場合には、導電層は全く使用しないでよい。さ
らに、導電層は第２図に示された様に連続しているか、
第３図に示された様にパターン化されたものでよい。
電子銃及び電子ビームを偏向させるための静電もしくは
磁気レンズを有する電子顕微鏡と類似の装置を使用して
電子ビームでレジスト層３を照射する通常の方法と異な
り、本発明では極めて鋭い電極４がレジスト層３の最上
部の表面５に極めて接近して位置付けられる。電極の先
端及び最上部の表面５間の距離は例えば１乃至10nm程度
である。
磁気レンズを有する電子顕微鏡と類似の装置を使用して
電子ビームでレジスト層３を照射する通常の方法と異な
り、本発明では極めて鋭い電極４がレジスト層３の最上
部の表面５に極めて接近して位置付けられる。電極の先
端及び最上部の表面５間の距離は例えば１乃至10nm程度
である。
製造される回路に対応してレジスト層３に露光パターン
を発生するためには、電極４が層２を横切つて走査され
る。走査はラスタ走査動作モードもしくはベクトル走査
動作モードのいずれかで行われる。いずれの場合でも、
電極４によつて導電層２に与えられる電子の量は露光が
望まれていない領域よりも露光が望まれている導電層２
の領域ではるかに多くなければならない。電極が露光を
望まない領域を横切つて走査している間は低エネルギの
電子の流れを完全に中断する事が好ましい。しかしなが
ら、以下明らかになる様に、好ましい動作モードでは、
電極と表面間の距離が、この間隔を横切る電圧もしくは
電流に応答して制御される。
を発生するためには、電極４が層２を横切つて走査され
る。走査はラスタ走査動作モードもしくはベクトル走査
動作モードのいずれかで行われる。いずれの場合でも、
電極４によつて導電層２に与えられる電子の量は露光が
望まれていない領域よりも露光が望まれている導電層２
の領域ではるかに多くなければならない。電極が露光を
望まない領域を横切つて走査している間は低エネルギの
電子の流れを完全に中断する事が好ましい。しかしなが
ら、以下明らかになる様に、好ましい動作モードでは、
電極と表面間の距離が、この間隔を横切る電圧もしくは
電流に応答して制御される。
低エネルギの電子の流れが中断すると、電極と表面間の
距離は（少なく共好ましいモードではそうでないが）感
知出来ない。この予盾を解決するのに種々の手段が使用
出来る。
距離は（少なく共好ましいモードではそうでないが）感
知出来ない。この予盾を解決するのに種々の手段が使用
出来る。
一つの可能な手段（普通の意味で好ましく、第１図に示
されている手段）は距離の感知を低エネルギ電子が流れ
ている時だけに行い、他の時間は表面の高さ、従つて距
離を一定であると仮定するものである。又表面の高さが
徐々に増大して距離が偶然小さくなり過ぎるのを防止す
るために電流が流れていない時に電極を徐々に後退させ
る事も可能である。
されている手段）は距離の感知を低エネルギ電子が流れ
ている時だけに行い、他の時間は表面の高さ、従つて距
離を一定であると仮定するものである。又表面の高さが
徐々に増大して距離が偶然小さくなり過ぎるのを防止す
るために電流が流れていない時に電極を徐々に後退させ
る事も可能である。
他の手段は、距離を制御する目的のために、電子への露
光が望まれていない領域の電子の投与量を減少はさせる
が依然電子を流すものである。電子の投与量はいくつか
の異なる手段によつて実効投与量が０に相当する値に迄
減少出来る。一つの手段は電極が露光されるべきでない
領域上を通過する時に走査速度を増大させるものであ
る。走査速度が速くなると、距離制御装置にとつて都合
がよいように電子の流れが一定に保たれていても、電子
の投与量は低下する。他の最小の露光が望まれている領
域の露光量を効果的に低下させる方法は電極がこれ等の
領域を通過している時に電流を低下させ、同時にこの様
な時間に、例えば制御ループ中の増幅器の利得を増大さ
せるか、DCオフセツトを変化させる事によつて低下した
信号レベルを補償して距離制御装置を効果的に修正する
ものである。
光が望まれていない領域の電子の投与量を減少はさせる
が依然電子を流すものである。電子の投与量はいくつか
の異なる手段によつて実効投与量が０に相当する値に迄
減少出来る。一つの手段は電極が露光されるべきでない
領域上を通過する時に走査速度を増大させるものであ
る。走査速度が速くなると、距離制御装置にとつて都合
がよいように電子の流れが一定に保たれていても、電子
の投与量は低下する。他の最小の露光が望まれている領
域の露光量を効果的に低下させる方法は電極がこれ等の
領域を通過している時に電流を低下させ、同時にこの様
な時間に、例えば制御ループ中の増幅器の利得を増大さ
せるか、DCオフセツトを変化させる事によつて低下した
信号レベルを補償して距離制御装置を効果的に修正する
ものである。
理論的には露光量を減少するのに電極自体を後退する事
も可能である。電極と表面の距離が増大すると電子の流
れがより広い表面領域上に拡がるので全電流を一定に保
ちつつ、投与量を減少して、走査効果を変化させた時と
同じ効果をあげる事が出来る。又全電流を減少し、同時
に上述の如く感知信号レベルの変化を電子工学的に補償
する事も可能である。
も可能である。電極と表面の距離が増大すると電子の流
れがより広い表面領域上に拡がるので全電流を一定に保
ちつつ、投与量を減少して、走査効果を変化させた時と
同じ効果をあげる事が出来る。又全電流を減少し、同時
に上述の如く感知信号レベルの変化を電子工学的に補償
する事も可能である。
磁界もしくは電界によつてビームを偏向して表面上を電
子ビームが走査する通常の電子ビーム・リソグラフイ装
置と異なつて、本発明に従う装置では電子ビーム放射源
自体を機械的に走査させる。電極４はこれをレジスト層
３に関してＸ−Ｙ方向に物理的に移動させる事によつ
て、レジスト層３を横切つて機械的に走査される。表面
の相対的な電極のＺ方向の位置も制御されなければなら
ない。電極を移動させるか、表面を移動させるか、もし
くは両者を移動させる事が可能である。この様な移動を
行わせるに適した機械的駆動装置は一般に知られている
が、機械的走査装置の好ましい実施例を簡単に説明す
る。
子ビームが走査する通常の電子ビーム・リソグラフイ装
置と異なつて、本発明に従う装置では電子ビーム放射源
自体を機械的に走査させる。電極４はこれをレジスト層
３に関してＸ−Ｙ方向に物理的に移動させる事によつ
て、レジスト層３を横切つて機械的に走査される。表面
の相対的な電極のＺ方向の位置も制御されなければなら
ない。電極を移動させるか、表面を移動させるか、もし
くは両者を移動させる事が可能である。この様な移動を
行わせるに適した機械的駆動装置は一般に知られている
が、機械的走査装置の好ましい実施例を簡単に説明す
る。
代表的な半導体ウエハの直径は2.5及び25cmであり、半
導体ウエハ上に形成される導線、トランジスタ、抵抗器
及び他の構造体等の意図した最小寸法はナノメートルの
数10倍の程度であるので、走査装置は10cm程度の範囲を
約1nmの所望の分解能で走査出来なければならない。こ
れ等の条件を満足させるためには、個別の機械的位置決
め装置を使用して、大きな移動及び小さな移動を与えな
くてはならない。例えば親ねじの如き、任意の簡単なも
しくは便利な粗位置決め装置が使用出来る。上述の要件
を満足する精密Ｘ−Ｙ位置決め装置については1984年３
月刊アイ・ビー・エム・テクニカル・デイスクロージャ
・ブリテン第26巻、第10A号、第4898−第4899頁（IBM T
echnical Disclosure Bulletin,Vol.26,No.10A,March 1
984,P4898−99）もしくは上述のビンニグの論文に説明
がある。これ等のもしくは他の類似の精密位置決め装置
は圧電素子を使用している。圧電素子はその対向側上に
置かれた電極に印加される電圧に応答して微細な収縮も
しくは膨張を行うものである。
導体ウエハ上に形成される導線、トランジスタ、抵抗器
及び他の構造体等の意図した最小寸法はナノメートルの
数10倍の程度であるので、走査装置は10cm程度の範囲を
約1nmの所望の分解能で走査出来なければならない。こ
れ等の条件を満足させるためには、個別の機械的位置決
め装置を使用して、大きな移動及び小さな移動を与えな
くてはならない。例えば親ねじの如き、任意の簡単なも
しくは便利な粗位置決め装置が使用出来る。上述の要件
を満足する精密Ｘ−Ｙ位置決め装置については1984年３
月刊アイ・ビー・エム・テクニカル・デイスクロージャ
・ブリテン第26巻、第10A号、第4898−第4899頁（IBM T
echnical Disclosure Bulletin,Vol.26,No.10A,March 1
984,P4898−99）もしくは上述のビンニグの論文に説明
がある。これ等のもしくは他の類似の精密位置決め装置
は圧電素子を使用している。圧電素子はその対向側上に
置かれた電極に印加される電圧に応答して微細な収縮も
しくは膨張を行うものである。
本発明を実施するに当つては、電極４の放射点は電子感
応層３の表面５から略一定の距離に保たれている事が好
ましい。上述の如く、表面５と電極４間の距離はナノメ
ートル程度である事が好ましい。走査トンネリング顕微
鏡の分野（例えば上述のビンニグの論文参照）では電極
と表面間の電子の流れ、もしくはその間の電圧をモニタ
し、モニタした変数を使用して圧電駆動装置のサーボ機
構を制御して尖つた電子放射電極と接近した表面間の距
離即ち間隔を制御する方法が一般に知られている。
応層３の表面５から略一定の距離に保たれている事が好
ましい。上述の如く、表面５と電極４間の距離はナノメ
ートル程度である事が好ましい。走査トンネリング顕微
鏡の分野（例えば上述のビンニグの論文参照）では電極
と表面間の電子の流れ、もしくはその間の電圧をモニタ
し、モニタした変数を使用して圧電駆動装置のサーボ機
構を制御して尖つた電子放射電極と接近した表面間の距
離即ち間隔を制御する方法が一般に知られている。
第１図を詳細に参照すると、粗駆動装置11は電子感応表
面を有する工作物９を支持し、これを粗に位置決めする
のに使用される。精密Ｚ方向駆動装置12、精密Ｘ−Ｙ方
向駆動装置14及び粗駆動装置14及び粗駆動装置11はすべ
て真空室16内の共通のフレーム10に支持されている。定
電源18は電子放射点源（電極）４と、工作物（ターゲツ
ト）９を分離する小さなギヤツプ20に露光が必要とされ
る時に、定電圧もしくは定電流を保持する。ギヤツプ20
を流れる電流はスイツチング・ゲート・イネーブル装置
（イネーブル）22によつてオフもしくはオンに転ぜられ
る。
面を有する工作物９を支持し、これを粗に位置決めする
のに使用される。精密Ｚ方向駆動装置12、精密Ｘ−Ｙ方
向駆動装置14及び粗駆動装置14及び粗駆動装置11はすべ
て真空室16内の共通のフレーム10に支持されている。定
電源18は電子放射点源（電極）４と、工作物（ターゲツ
ト）９を分離する小さなギヤツプ20に露光が必要とされ
る時に、定電圧もしくは定電流を保持する。ギヤツプ20
を流れる電流はスイツチング・ゲート・イネーブル装置
（イネーブル）22によつてオフもしくはオンに転ぜられ
る。
好ましい定電圧動作モードの場合には、電極４の電位は
パターンの書込みが行われる時（即ち工作物９の表面を
低エネルギの電子に露光する時）は電子感応工作物９の
電位に関して約−0.5V乃至約−10Vに保持される。他の
時間にはギヤツプ20の電圧は略0Vに減少され、ギヤツプ
20を流れる電流も略０になる。ギヤツプ20の電流は工作
物９の電子感応表面に電気的に接続した増幅器24によつ
て連続的に感知される。増幅器24によつて感知した電流
は電極４がスイツチ・ゲート・イネーブル装置22を介し
て電源18によつて付勢される時の電極４と工作物９間の
間隔を示す。
パターンの書込みが行われる時（即ち工作物９の表面を
低エネルギの電子に露光する時）は電子感応工作物９の
電位に関して約−0.5V乃至約−10Vに保持される。他の
時間にはギヤツプ20の電圧は略0Vに減少され、ギヤツプ
20を流れる電流も略０になる。ギヤツプ20の電流は工作
物９の電子感応表面に電気的に接続した増幅器24によつ
て連続的に感知される。増幅器24によつて感知した電流
は電極４がスイツチ・ゲート・イネーブル装置22を介し
て電源18によつて付勢される時の電極４と工作物９間の
間隔を示す。
書込みパターンはパターン発生器32を含む計算機30に記
憶出来る。パターン発生器32は記憶したパターンを信号
に変換して線36上に与える。この信号は走査発生器34か
ら線38上に与えられる走査信号と関連付けられている。
線38はＸ及びＹ走査信号のための２本の信号線を表わし
ている。これ等の信号は線38上の走査信号によつて決定
される位置での線36上の信号に従つて書込み即ち露光装
置をオンに転ずる事によつて所望のパターンを発生する
様な関連がある。この機能を遂行する装置は一般に知ら
れている。同じ機能は表示装置上に像を形成する時もし
くは通常の電子ビーム露光装置で露光パターンを形成す
る時に計算器によつて遂行されている。線36、38上の信
号は任意の一般に知られた方法で発生出来る。
憶出来る。パターン発生器32は記憶したパターンを信号
に変換して線36上に与える。この信号は走査発生器34か
ら線38上に与えられる走査信号と関連付けられている。
線38はＸ及びＹ走査信号のための２本の信号線を表わし
ている。これ等の信号は線38上の走査信号によつて決定
される位置での線36上の信号に従つて書込み即ち露光装
置をオンに転ずる事によつて所望のパターンを発生する
様な関連がある。この機能を遂行する装置は一般に知ら
れている。同じ機能は表示装置上に像を形成する時もし
くは通常の電子ビーム露光装置で露光パターンを形成す
る時に計算器によつて遂行されている。線36、38上の信
号は任意の一般に知られた方法で発生出来る。
走査発生器34の信号は精密Ｘ−Ｙ駆動装置14を介して工
作物４に関連して電極４の位置を機械的に走査するのに
使用される。パターン発生器32の信号はこれに従つてギ
ヤツプ20の電流をオン及びオフに転じ、ギヤツプ20の電
流が中断した時に電極４のＺ方向の位置が変化しない様
にするのに使用される。線36上のパターン発生器32の信
号はスイツチ・ゲート・イネーブル装置22を制御するの
に使用され、この結果電源18は工作物９の露光が必要な
時だけギヤツプ20に電流を流す事が出来る。これと同時
に、パターン発生器32の信号はサンプル保持回路26を制
御して、増幅器24からのフイードバツク信号を、ギヤツ
プ20の電流がスイツチ・ゲート・イネーブル装置22によ
つてイネーブルされた時にだけ使用出来る様にする。ス
イツチ・ゲート・イネーブル装置22がギヤツプ20の電流
を中断すると、サンプル保持回路26は増幅器24が感知し
た最後の電流値を保持する。この値は電極４と工作物９
間の距離の直接的（反比例ではあるが）尺度である。距
離制御装置40は電極４及び工作物９間の感知された距離
に応答して、精密Ｚ方向駆動装置12を介して電極４のＺ
位置を制御し、略一定の距離を保持する。この機能を達
成する制御装置は上述のビンニグの論文に説明がある。
作物４に関連して電極４の位置を機械的に走査するのに
使用される。パターン発生器32の信号はこれに従つてギ
ヤツプ20の電流をオン及びオフに転じ、ギヤツプ20の電
流が中断した時に電極４のＺ方向の位置が変化しない様
にするのに使用される。線36上のパターン発生器32の信
号はスイツチ・ゲート・イネーブル装置22を制御するの
に使用され、この結果電源18は工作物９の露光が必要な
時だけギヤツプ20に電流を流す事が出来る。これと同時
に、パターン発生器32の信号はサンプル保持回路26を制
御して、増幅器24からのフイードバツク信号を、ギヤツ
プ20の電流がスイツチ・ゲート・イネーブル装置22によ
つてイネーブルされた時にだけ使用出来る様にする。ス
イツチ・ゲート・イネーブル装置22がギヤツプ20の電流
を中断すると、サンプル保持回路26は増幅器24が感知し
た最後の電流値を保持する。この値は電極４と工作物９
間の距離の直接的（反比例ではあるが）尺度である。距
離制御装置40は電極４及び工作物９間の感知された距離
に応答して、精密Ｚ方向駆動装置12を介して電極４のＺ
位置を制御し、略一定の距離を保持する。この機能を達
成する制御装置は上述のビンニグの論文に説明がある。
電極４がおそらくナノメートルの範囲の距離で工作物の
表面上を走査しているという事実、圧電性のＸ−Ｙ変換
機構で達成可能な分解能が同程度であるという事実か
ら、電極４と工作物９は外部の音響及び振動から隔離す
る必要がある。この隔離は例えば真空室16内のすべての
ものを減衰懸架装置42上に取付ける事によつて達成され
る。減衰懸架装置は単に弾性部材46によつて分離した板
44の積層体より成る。異なる同波数の振動を吸収するた
めに、弾性部材46の断面積もしくは弾性率もしくはその
両方が積層体に沿つて変化される。
表面上を走査しているという事実、圧電性のＸ−Ｙ変換
機構で達成可能な分解能が同程度であるという事実か
ら、電極４と工作物９は外部の音響及び振動から隔離す
る必要がある。この隔離は例えば真空室16内のすべての
ものを減衰懸架装置42上に取付ける事によつて達成され
る。減衰懸架装置は単に弾性部材46によつて分離した板
44の積層体より成る。異なる同波数の振動を吸収するた
めに、弾性部材46の断面積もしくは弾性率もしくはその
両方が積層体に沿つて変化される。
電子感応表面を有する工作物９をパターン状に低エネル
ギ電子に露らして表面中に露光パターンを形成した後、
工作物はさらに任意の現存のリソグラフイ技術によつて
処理する事が出来る。もし電子感応表面がレジスト表面
である時には、露光パターンは通常、表面を現像液に接
触させると言つた通常の方法で現像され、物理的なレリ
ーフ・パターンにされる。現像したレリーフ・パターン
はそのレリーフ・パターンの下に存在する材料をイオン
・エツチングするか、レリーフ・パターン上に付着した
層を剥離するといつた通常の目的に使用出来る。個々の
処理段階を繰返す事によつて多層構造体を製造する事も
可能である。
ギ電子に露らして表面中に露光パターンを形成した後、
工作物はさらに任意の現存のリソグラフイ技術によつて
処理する事が出来る。もし電子感応表面がレジスト表面
である時には、露光パターンは通常、表面を現像液に接
触させると言つた通常の方法で現像され、物理的なレリ
ーフ・パターンにされる。現像したレリーフ・パターン
はそのレリーフ・パターンの下に存在する材料をイオン
・エツチングするか、レリーフ・パターン上に付着した
層を剥離するといつた通常の目的に使用出来る。個々の
処理段階を繰返す事によつて多層構造体を製造する事も
可能である。
通常の電子ビーム技法と比較して、本発明に従う方法は
極めて低い電子のエネルギで極めて狭い線幅を生ずる。
例えば電子感応ホトレジストを露光するのに数10eV程度
の電子エネルギを使用するならば、わずか数ナノメート
ルの線幅が形成される。この幅は現在の通常の電子ビー
ム・リソグラフイで得られる幅よりも著しく狭い。
極めて低い電子のエネルギで極めて狭い線幅を生ずる。
例えば電子感応ホトレジストを露光するのに数10eV程度
の電子エネルギを使用するならば、わずか数ナノメート
ルの線幅が形成される。この幅は現在の通常の電子ビー
ム・リソグラフイで得られる幅よりも著しく狭い。
この分野の専門家にとつては、本発明に従う方法は既に
基板上に存在する構造体を電子放射プローブを使用して
位置決めし、次に同じプローブを使用してその後の製造
段階のための像を電子感応層中に形成する現在の像整置
技法と対比出来る事が明らかであろう。第３図はすべて
前の段階で製造された回路パターンをなす数本の導電線
（整列マーク）６を有する半導体ウエハ基板１を示す。
基板１及び導電線６は次にホトレジスト層７で覆われ
る。導電線（整列マーク）６と電子放射点電極４間に電
圧を印加し、電極４が導電線６を横切つて走査する時
に、電極４から導電線６へ流れる電子の流れを検出する
事によつてナノメートルの精度で半導体ウエハを正確に
整列させる事が可能である。
基板上に存在する構造体を電子放射プローブを使用して
位置決めし、次に同じプローブを使用してその後の製造
段階のための像を電子感応層中に形成する現在の像整置
技法と対比出来る事が明らかであろう。第３図はすべて
前の段階で製造された回路パターンをなす数本の導電線
（整列マーク）６を有する半導体ウエハ基板１を示す。
基板１及び導電線６は次にホトレジスト層７で覆われ
る。導電線（整列マーク）６と電子放射点電極４間に電
圧を印加し、電極４が導電線６を横切つて走査する時
に、電極４から導電線６へ流れる電子の流れを検出する
事によつてナノメートルの精度で半導体ウエハを正確に
整列させる事が可能である。
上述の如く、達成可能な最小の線幅は電極４と基板１の
表面間の距離に依存する。基板上の電子感応層の厚さも
又達成可能な最小の線幅に影響を与える。基板上に薄い
電子感応層を形成する任意の通常の方法が使用出来る。
例えば紫外線でモノマの層を照射する事によつて約10nm
の厚さのピンホールのないポリマの薄層を形成する事が
可能である。モノマの薄膜は有機物を含む気体の蒸気か
ら基板の表面上に付着出来る。厚さが１乃至10分子層の
ホトレジスト層も又古典的なラングミユア‐プロジエツ
ト（Langmuir-Blodgett）の方法によつて形成出来る。
この方法は水の表面上にポリマ分子の単分子層を拡げ、
この単分子層をコンパクトな浮動薄膜に圧縮し、基板を
水の表面中に通過させる事によつて基板上に移す方法で
ある。
表面間の距離に依存する。基板上の電子感応層の厚さも
又達成可能な最小の線幅に影響を与える。基板上に薄い
電子感応層を形成する任意の通常の方法が使用出来る。
例えば紫外線でモノマの層を照射する事によつて約10nm
の厚さのピンホールのないポリマの薄層を形成する事が
可能である。モノマの薄膜は有機物を含む気体の蒸気か
ら基板の表面上に付着出来る。厚さが１乃至10分子層の
ホトレジスト層も又古典的なラングミユア‐プロジエツ
ト（Langmuir-Blodgett）の方法によつて形成出来る。
この方法は水の表面上にポリマ分子の単分子層を拡げ、
この単分子層をコンパクトな浮動薄膜に圧縮し、基板を
水の表面中に通過させる事によつて基板上に移す方法で
ある。
G.発明の効果 本発明に従えば、電子感応表面上に従来得られなかつた
分解能を有する露光パターンを形成する改良電子ビーム
装置及びその方法が与えられる。
分解能を有する露光パターンを形成する改良電子ビーム
装置及びその方法が与えられる。
第１図は本発明の方法を遂行する装置の概略図である。
第２図は導電材料の層及びレジスト層で覆われた基板及
び該レジスト層と間隔を隔てた電子放射点電極を示した
図である。第３図は前の段階で製造された導体パターン
を既に有するレジストで被覆された基板上の点電極を示
した図である。 １……工作物、２、６……導電層、３、７……レジスト
層、４……電子放射点電極、５……表面、９……工作
物、10……共通クレーム、11……粗駆動装置、12……精
密Ｚ方向駆動装置、14……精密XY方向駆動装置、16……
真空室、18……定電源、20……ギヤツプ、22……スイツ
チ・ゲート・イネーブル装置、24……増幅器、26……サ
ンプル保持回路、30……計算機、32……パターン発生
器、34……走査発生器、40……距離制御装置、42……減
衰懸架装置、44……板、46……弾性部材。
第２図は導電材料の層及びレジスト層で覆われた基板及
び該レジスト層と間隔を隔てた電子放射点電極を示した
図である。第３図は前の段階で製造された導体パターン
を既に有するレジストで被覆された基板上の点電極を示
した図である。 １……工作物、２、６……導電層、３、７……レジスト
層、４……電子放射点電極、５……表面、９……工作
物、10……共通クレーム、11……粗駆動装置、12……精
密Ｚ方向駆動装置、14……精密XY方向駆動装置、16……
真空室、18……定電源、20……ギヤツプ、22……スイツ
チ・ゲート・イネーブル装置、24……増幅器、26……サ
ンプル保持回路、30……計算機、32……パターン発生
器、34……走査発生器、40……距離制御装置、42……減
衰懸架装置、44……板、46……弾性部材。
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）とがった電極と、 （ｂ）上記とがつた電極と間隔を隔て、上記電極と面す
る電子感応表面を有する工作物と、 （ｃ）上記とがつた電極から上記間隔を隔てた工作物に
低エネルギ電子の流れを与える装置と、 （ｄ）上記とがつた電極を上記工作物に関して機械的に
走査する装置と、 （ｅ）上記電極を上記工作物に関して走査している間に
上記工作物に向かう上記低エネルギ電子の流れを選択的
に減少させる装置と、 を具備する低エネルギ電子ビーム・リソグラフイ露光装
置。 - 【請求項２】（ａ）電子感応表面を有する工作物の上記
電子感応表面と対面させ且つこれらから間隔を隔ててと
がつた電極を配置するステップと、 （ｂ）上記とがつた電極から上記間隔を隔てた工作物に
低エネルギ電子の流れを与えるステップと、 （ｃ）上記とがつた電極を上記工作物に関して機械的に
走査するステップと、 （ｄ）上記電極を上記工作物に関して走査している間に
上記工作物に向かう上記低エネルギ電子の流れを選択的
に減少させるステップと、 からなる低エネルギ電子ビームによるリソグラフイ露光
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72812285A | 1985-04-29 | 1985-04-29 | |
| US728122 | 1985-04-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251133A JPS61251133A (ja) | 1986-11-08 |
| JPH0712013B2 true JPH0712013B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=24925518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61015982A Expired - Fee Related JPH0712013B2 (ja) | 1985-04-29 | 1986-01-29 | 低エネルギ電子ビーム・リソグラフイ露光装置及びその方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0200083B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0712013B2 (ja) |
| CA (1) | CA1243782A (ja) |
| DE (1) | DE3669014D1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02295050A (ja) * | 1989-05-09 | 1990-12-05 | Olympus Optical Co Ltd | μ―ＳＴＭを用いた回路パターン作製装置および回路パターン作製方法 |
| US5047649A (en) * | 1990-10-09 | 1991-09-10 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for writing or etching narrow linewidth patterns on insulating materials |
| JPH07140503A (ja) * | 1993-11-16 | 1995-06-02 | Hitachi Ltd | 微小変位発生装置 |
| DE10011201A1 (de) * | 2000-03-08 | 2001-09-13 | Leica Microsys Lithography Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines gekrümmten Linienzuges auf einem strahlungsempfindlichen Resist |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH643397A5 (de) * | 1979-09-20 | 1984-05-30 | Ibm | Raster-tunnelmikroskop. |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP61015982A patent/JPH0712013B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-26 CA CA000502799A patent/CA1243782A/en not_active Expired
- 1986-04-15 EP EP19860105143 patent/EP0200083B1/en not_active Expired
- 1986-04-15 DE DE8686105143T patent/DE3669014D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0200083A2 (en) | 1986-11-05 |
| EP0200083A3 (en) | 1988-07-06 |
| JPS61251133A (ja) | 1986-11-08 |
| DE3669014D1 (de) | 1990-03-15 |
| EP0200083B1 (en) | 1990-02-07 |
| CA1243782A (en) | 1988-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |