WO2011024315A1 - 電子線描画用基板 - Google Patents

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柚須　圭一郎
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株式会社東芝
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    • G03F7/2061—Electron scattering (proximity) correction or prevention methods
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    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31793—Problems associated with lithography

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam drawing substrate.
  • JP-A-2004-103733 discloses a substrate material for lithography in which two light element layers are coated on a substrate.
  • the present invention provides an electron beam drawing substrate capable of efficiently suppressing backscattering caused by irradiation of electron beams.
  • the electron beam drawing substrate of the present invention is formed on a base layer and the base layer, and Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, La, Ce, A first layer containing any one of Pr, Nd, Pm, Sm, Hf, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, Bi, and C, formed on the first layer; A second layer including any one of B and having a thickness of 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, and a resist layer formed on the upper side of the second layer.
  • backscattering of electron beams from the base layer to the resist layer can be suppressed, and a fine pattern in close proximity can be formed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electron beam drawing substrate 10 according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the mean free path of the electron in the material which comprises the 2nd layer 40 of the board
  • Example 3 The result of having observed by AFM after drying the substrate 10 for electron beam drawing produced in Example 3 is shown.
  • the result of having observed with AFM after drying the substrate 10 for electron beam drawing produced by comparative example 1 is shown.
  • the result of having observed with AFM after drying the substrate 10 for electron beam drawing produced by comparative example 2 is shown.
  • FIG. 1 is a view showing an electron beam drawing substrate 10 according to the present embodiment.
  • the electron beam drawing substrate 10 of the present embodiment includes a base layer 20, a first layer 30 formed on the base layer 20, a second layer 40 formed on the first layer 30, and a first layer 30. And a resist layer 50 formed on the second layer 40.
  • the base layer 20 for example, a commonly used substrate such as a Si substrate is preferably used.
  • a material that easily forms an interface in the film is preferably used.
  • the film thickness of the first layer 30 is preferably 100 nm or more and 200 nm or less.
  • the second layer 40 is preferably made of a material thicker than the mean free path length of electrons of the material constituting the first layer 30. Note that by providing the first layer 30, the film thickness of the second layer 40 can be made thinner than the length of the mean free path of electrons of the material constituting the second layer 40. This will be described later.
  • the mean free path indicates the average value of the distance that electron scattering can travel without interference.
  • the mean free path ⁇ can be determined by the following equation.
  • V represents an acceleration voltage of incident electrons
  • A represents an average atomic weight
  • Z represents an average atomic number
  • ⁇ represents a density
  • the average atomic weight Z av of the compound A x B 1-x is
  • Z A is the atomic weight of the element A
  • Z B is the atomic weight of the element B.
  • a A is the atomic number of element A
  • a B is the atomic number of element B.
  • the atomic weights of the respective elements can be multiplied by their contents to obtain the sum.
  • the material of the second layer 40 for example, inorganic materials such as carbon (C) and boron (B), and various organic polymers containing C, O, H, N, Si and the like are preferably used. When these materials are used, the film thickness of the second layer 40 is preferably 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • FIG. 2 shows the calculation results of the mean free path of electrons in the material constituting the second layer 40.
  • S1818 shown in FIG. 2 is a photosensitive resist material, and is mounted as an example of the organic polymer. Since S1818 is composed of C, O, H, N, and S, the mean free path of electrons of S1818 was calculated from the average atomic weight and the average atomic number of these atoms. Moreover, in FIG. 2, the acceleration voltage V was calculated as 50 kV.
  • the mean free path of carbon is 172.08 ⁇ m
  • the electron beam will theoretically converge within the second layer 40 Conceivable.
  • the defect generally occurs in the film due to lamination or distortion, so that the electron beam is scattered by the defect, The electron beam reaches the layer 30 of Therefore, it is difficult to properly converge the electron beam in the second layer 40.
  • the electron beam is scattered in the second layer 40 as described above.
  • the film thickness of the second layer 40 is thinner than the mean free path of the material constituting the second layer 40, the electron beam reaches the first layer 30. That is, the electron beam needs to be converged in the first layer 30.
  • Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, In which can form grain boundaries in the first layer 30, can be formed. It is preferable that it is any one of Sn, Sb, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Hf, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, and Bi. These materials tend to form grain boundaries by being partially oxidized. In particular, since Mo, Ag, and Bi are easily oxidized to MoO 3 , Ag 2 O, and Bi 2 O 3 to form a grain boundary oxide in which the grain boundary is covered with the oxide, the grain boundary is formed in the film. Can be easily formed.
  • the electron beam incident in the first layer 30 is scattered by the grain boundary, so that the electron beam can be converged in the first layer 30.
  • the film thickness of the first layer 30 is 100 nm or more and 200 nm or less.
  • the operation principle of the electron beam drawing substrate 10 will be described.
  • the electron beam is transmitted while being scattered in the resist layer 50, but since the resist layer 50 is composed of light elements such as C, O, H, N, etc.
  • the lines reach the second layer 40 without being greatly scattered.
  • the electron beam transmitted through the resist layer 50 is transmitted through the second layer 40 and the first layer 30 in order and reaches the base layer 20.
  • the electron beam that has reached the inside of the first layer 30 is scattered by the grain boundaries formed in the first layer 30, and thus converges in the first layer 30, and is reflected and re-irradiated on the resist layer 50.
  • the rate is significantly reduced. That is, the electron beam is converged to some extent in the second layer 40, and the electron beam is scattered and converged by the grain boundaries formed in the first layer 30, thereby significantly preventing backscattering of the electron beam. be able to.
  • the back scattering of the electron beam from the surface of the base layer 20 to the resist layer 50 can be suppressed, and a fine pattern in close proximity can be formed.
  • FIG. 3 is a view showing an electron beam drawing substrate 15 according to the present embodiment.
  • the electron beam drawing substrate 15 includes a base layer 20, a first layer 30 formed on the base layer 20, a second layer 40 formed on the first layer 30, and a second layer 40. It has a third layer 60 formed thereon, a fourth layer 70 formed on the third layer 60, and a resist layer 50 formed on the fourth layer 70. As shown in FIG. 4, a buffer layer 80 may be inserted between the second layer 40 and the third layer 60 to suppress surface roughness of the second layer 40 such as SOG (spin on glass). .
  • SOG spin on glass
  • Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, La can be used to form grain boundaries in the third layer 60. It is preferable that it is any one of Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Hf, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, and Bi. These materials tend to form grain boundaries by being partially oxidized. In particular, since Mo, Ag, and Bi are easily oxidized to MoO 3 , Ag 2 O, and Bi 2 O 3 to form a grain boundary oxide in which the grain boundary is covered with the oxide, the grain boundary is formed in the film. Can be easily formed.
  • the film thickness of the third layer 60 is 100 nm or more and 200 nm or less.
  • the material of the fourth layer 70 is preferably, for example, an inorganic material such as carbon (C) or boron (B), or various organic polymers containing C, O, H, N or the like.
  • a material having a film thickness larger than the length of the electron mean free path of the material forming the film thickness of the fourth layer 70 is preferable.
  • the film thickness of the fourth layer 70 is thinner than the average free path length of electrons of the material constituting the fourth layer 70. can do.
  • the film thickness of the fourth layer 70 is 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the operation principle of the electron beam drawing substrate 15 will be described.
  • the electron beam is transmitted while being scattered in the resist layer 50, but since the resist layer 50 is made of light elements such as C, O, H, N, etc.
  • the electron beam reaches the fourth layer 70 without being greatly scattered.
  • the electron beam transmitted through the resist layer 50 is transmitted through the fourth layer 70, the third layer 60, the second layer 40, and the first layer 30 in this order to reach the base layer 10.
  • the electron beam that has reached the third layer 60 is scattered by the grain boundaries formed in the third layer 60, so the electron beam that has passed through the fourth layer 70 is, as described above, It converges in the third layer 60, and the rate of reflection and re-irradiation to the resist layer 50 is significantly reduced.
  • Electrons transmitted through the third layer 60 also penetrate the second layer 40 slightly. The electron beam incident on the second layer 40 reaches the inside of the first layer 30.
  • the electron beam that has reached the inside of the first layer 30 is scattered by the grain boundaries formed in the first layer 30, and thus converges in the first layer 30, and is reflected and re-irradiated on the resist layer 50.
  • the rate is significantly reduced.
  • the electron beam drawing substrate 15 according to the present embodiment it is possible to suppress the back scattering to the resist layer 50 and form a fine pattern in close proximity.
  • Example 1 After placing a Si substrate 6 inches in diameter and 0.725 mm in thickness in a vacuum deposition apparatus and holding it at a vacuum of 7 ⁇ 10 -4 Pa, DC magnetron sputtering is performed under Ar gas pressure of 0.7 Pa. Then, Mo (first layer 30) was deposited to a thickness of about 100 nm. Subsequently, C (second layer 40) was deposited to about 100 ⁇ m using a CVD apparatus. The Si substrate on which Mo and C were formed into a film was placed in a spin coater and coated with an electron beam sensitive resist ZEP 520 to a thickness of 70 nm to fabricate a substrate 10 for electron beam drawing.
  • the prepared electron beam drawing substrate 10 is placed in an electron beam drawing apparatus, and while rotating at a linear velocity of 0.7 m / s, while feeding in a radial direction at a constant feed pitch from the position of radius 10 mm toward the outside Electron beam drawing was performed.
  • the track pitch was varied in the range of 70 nm to 400 nm.
  • a portion where the electron beam is irradiated forms a spiral locus, and one cycle in which the width of the irradiated portion and the width of the unirradiated portion are combined is defined as a track pitch.
  • the track pitch is 100 nm.
  • the acceleration voltage of the electron beam was set to 50 kV, the beam extraction voltage to 5.0 kV, the beam current to 30 ⁇ A, and the beam diameter to 30 nm.
  • the electron beam drawing substrate 10 after electron beam drawing is set in a spin coater, and the developer ZED-N50 is applied by spin coating and left for 60 seconds, and then the rinse liquid ZMD-B is applied. It was kept for 10 seconds and shaken off and dried.
  • the substrate 10 for electron beam drawing after drying was observed with an atomic force microscope (AFM). According to the observation, the exposed portion irradiated with the electron beam was dissolved and dropped out by development, and unevenness of line and space at regular intervals was formed, showing a typical positive type.
  • AFM atomic force microscope
  • FIG. 5 shows the results of observation of the electron beam drawing substrate 10 after drying by AFM.
  • FIG. 5 shows the track pitch (nm) and the groove width (nm) for each track pitch.
  • the groove width hardly changes (constant at about 57 nm), which indicates that the back scattering is suppressed. It is considered that this is because the electron beam is scattered at the grain boundaries and converged in the first layer 30 by the formation of grain boundary oxides by Mo of the material constituting the first layer 30.
  • Example 2 After placing a Si substrate 6 inches in diameter and 0.725 mm in thickness in a vacuum deposition apparatus and holding it at a vacuum of 7 ⁇ 10 -4 Pa, DC magnetron sputtering is performed under Ar gas pressure of 0.7 Pa. Ag (first layer 30) was deposited to a thickness of about 100 nm. Subsequently, the Si substrate on which the first layer 30 was formed was installed in a spin coater, and a polymer S1818 (second layer 40) was applied to a film thickness of about 100 ⁇ m. A resist was applied in the same manner as in Example 1 to prepare an electron beam drawing substrate 10.
  • Example 2 Thereafter, electron beam drawing was performed under the same conditions as in Example 1 and observed by AFM. According to the observation, the exposed portion irradiated with the electron beam was dissolved and dropped out by development, and unevenness of line and space at regular intervals was formed, showing a typical positive type.
  • FIG. 6 shows the result of observation of the electron beam drawing substrate 10 after drying by AFM.
  • FIG. 6 shows the track pitch (nm) and the groove width (nm) for each track pitch. It can be seen from FIG. 6 that grooves can be formed up to a track pitch of 60 nm, and there is almost no change in groove width above a track pitch of 100 nm (constant at about 57 nm), and backscattering is suppressed. It is considered that this is because the Ag constituting the first layer 30 forms a grain boundary oxide, so that the electron beam is scattered at the grain boundaries and converged in the first layer 30.
  • Example 3 Under the same conditions as in Example 1, 100 nm of Ag (first layer 30) and 100 ⁇ m of C (second layer 40) were formed on a Si substrate, and Bi (a first layer 30) was further formed via a buffer layer 80 such as SOG. Electron beam drawing having the same structure as that of FIG. 3 described in the first embodiment, forming a third layer 50) of 100 nm and forming a C layer (fourth layer 60) of 100 ⁇ m and applying a resist thereto. A substrate 15 was produced.
  • electron beam lithography is performed under the same conditions as in Example 1 except that the prepared substrate 15 for electron beam lithography is installed in an electron beam lithography apparatus and rotated at a linear velocity of 1.0 m / s. , Observed by AFM. As a result of observation, the exposed portion irradiated with the electron beam was dissolved and dropped out by development, and unevenness of line and space at regular intervals was formed, showing a typical positive type.
  • FIG. 7 shows the result of observation of the electron beam drawing substrate 15 after drying by AFM.
  • FIG. 7 shows the track pitch (nm) and the groove width (nm) for each track pitch. It can be seen from FIG. 7 that grooves can be formed at a track pitch of 50 nm, and moreover, there is almost no change in pitch (constant at about 32 nm) at track pitches of 60 nm or more, and backscattering is suppressed. This is because the Ag constituting the first layer 30 and the Bi constituting the third layer 50 form grain boundary oxides, so that the electron beam is scattered at these grain boundaries and the inside of the first layer 30 is formed. And the third layer 50 is considered to be converged.
  • Comparative example 1 A Si substrate having a diameter of 6 inches and a thickness of 0.725 mm was placed on a spin coater, and 70 nm of an electron beam sensitive resist ZEP520 was applied to fabricate a comparison substrate. Thereafter, electron beam drawing was performed under the same conditions as in Example 1 and observed by AFM.
  • FIG. 8 shows the results of observation of the dried comparison substrate by AFM.
  • FIG. 8 shows the track pitch (nm) and the groove width (nm) for each track pitch. It can be understood from FIG. 8 that measurement can not be performed at a track pitch of 120 nm or less, and grooves can not be formed.
  • Comparative example 2 A Si substrate having a diameter of 6 inches and a thickness of 0.725 mm was placed on a spin coater, and 70 nm of an electron beam sensitive resist ZEP520 was applied to fabricate a comparison substrate. Thereafter, electron beam drawing was performed under the same conditions as in Example 1 except that the comparison substrate was placed in an electron beam drawing apparatus and rotated at a linear velocity of 1.0 m / s, and observed by AFM.
  • FIG. 9 shows the results of observation of the dried comparison substrate by AFM.
  • FIG. 9 shows the track pitch (nm) and the groove width (nm) for each track pitch. It can be understood from FIG. 9 that measurement can not be performed at a track pitch of 120 nm or less, and grooves can not be formed.

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Abstract

　ベース層２０と、ベース層２０上に形成され、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つを含む第１の層３０と、第１の層３０上に形成され、Ｃ、Ｂの何れか一つを含み膜厚が１００μｍ～３００μｍである第２の層４０と、第２の層４０の上部に形成されたレジスト層５０とを備えたことを特徴とする電子線描画用基板。

Description

電子線描画用基板
　本発明は、電子線描画用基板に関する。
　半導体プロセスにおけるマスク製造工程では、従来から電子線描画による細線形成が行われている。また、最近では光記録媒体や磁気記録媒体の大容量化策として電子線描画技術の導入が検討されている。上記記録媒体では大量複製する際のオリジナルとなる原盤作製工程で電子線描画技術が用いられる。レジストと呼ばれる電子線感応材料を塗布した原盤に電子線を照射することで微細なパターンを作製する。
　微細なパターンを作製する際に、電子線の加速電圧を上げることで微細なパターンを形成することが可能となるが、レジストに対する透過能力が向上するため、透過後の電子が基板内で散乱されレジストに反射、再照射する。この現象は後方散乱と呼ばれ、近接した微細パターンを形成する上で妨げとなる。
　特開２００４－１０３７３３号公報には、基板上に２層の軽元素層を被覆させたリソグラフィ用基板用材料が開示されている。
　しかしながら、特開２００４－１０３７３３号公報に開示された発明では、軽元素から構成されるために電子線の照射によって生じる後方散乱を充分に抑えることができない。
日本国特許出願公開第２００４－１０３７３３号公報
　そこで、本発明は電子線の照射によって生じる後方散乱を効率よく抑えることのできる電子線描画用基板を提供する。
　本発明の電子線描画用基板は、ベース層と、前記ベース層上に形成され、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つを含む第１の層と、前記第１の層上に形成され、Ｃ、Ｂの何れか一つを含み膜厚が１００μｍ～３００μｍである第２の層と、前記第２の層の上部に形成されたレジスト層と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、ベース層からレジスト層への電子線の後方散乱を抑制することができ近接した微細なパターンを形成することができる。
本発明の第１の実施形態に係る電子線描画用基板１０の概略断面図である。 電子線描画用基板１０の第２の層４０を構成する材料における電子の平均自由行程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電子線描画用基板１５を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電子線描画用基板の図である。 実施例１で作製した電子線描画用基板１０を乾燥後にＡＦＭで観察した結果を示す。 実施例２で作製した電子線描画用基板１０を乾燥後にＡＦＭで観察した結果を示す。 実施例３で作製した電子線描画用基板１０を乾燥後にＡＦＭで観察した結果を示す。 比較例１で作製した電子線描画用基板１０を乾燥後にＡＦＭで観察した結果を示す。 比較例２で作製した電子線描画用基板１０を乾燥後にＡＦＭで観察した結果を示す。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。また、以下説明する図面において、符号が一致するものは、同様のものを示しており、重複した説明は省略する。
（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る電子線描画用基板１０について説明する。
　図１は、本実施形態に係る電子線描画用基板１０を示す図である。
　本実施形態の電子線描画用基板１０は、ベース層２０と、ベース層２０上に形成された第１の層３０と、第１の層３０上に形成された第２の層４０と、第２の層４０上に形成されたレジスト層５０とを有する。
　ベース層２０には、例えば、Ｓｉ基板等の汎用されている基板が好ましく用いられる。
　第１の層３０には、膜内に界面を形成しやすい材料が好ましく用いられる。第１の層３０の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
　第２の層４０は、第１の層３０を構成する材料の電子の平均自由行程の長さよりも厚い材料が好ましい。
　なお、第２の層４０の膜厚は、第１の層３０を設けることによって、第２の層４０を構成する材料の電子の平均自由行程の長さよりも薄くすることができる。このことについては、後述する。
　平均自由行程とは、電子の散乱が妨害されることなく進むことのできる距離の平均値を示す。平均自由行程λは以下の式より求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　この式において、Ｖは入射電子の加速電圧、Ａは平均原子量、Ｚは平均原子番号、ρは密度をそれぞれ表す。
　例えば元素Ａ及び元素Ｂから構成される化合物ＡｘＢ１－ｘ（ｘは０から１）の場合、化合物ＡｘＢ１－ｘの平均原子量Ｚａｖは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
と表すことができる。この式において、ＺＡは元素Ａの原子量、ＺＢは元素Ｂの原子量である。
　同様に平均原子番号Ａａｖは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
と表すことができる。この式において、ＡＡは元素Ａの原子番号、ＡＢは元素Ｂの原子番号である。３元素以上で構成される場合も同様に各元素の原子量にそれぞれの含有率を乗じて和をとることができる。
　第２の層４０の材料としては、例えばカーボン（Ｃ）、ボロン（Ｂ）等の無機材料、Ｃ、Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓｉ等を含む各種有機ポリマーが好ましく用いられる。これらの材料を用いた場合、第２の層４０の膜厚は、１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
　図２は、第２の層４０を構成する材料における電子の平均自由行程の計算結果を示す。なお、図２に示すＳ１８１８は、感光型レジスト材料であり、有機ポリマーの一例として載せている。Ｓ１８１８はＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓで構成されることから、Ｓ１８１８の電子の平均自由行程は、これらの原子の平均原子量と平均原子番号から計算した。また、図２では、加速電圧Ｖを５０ｋＶとして計算した。
　図２に示すように、カーボンの平均自由行程は１７２．０８μｍであるので、第２の層４０の膜厚を１７２μｍ以上にすれば、理論上、電子線は第２の層４０内で収束すると考えられる。しかしながら、ある程度第２の層４０内で電子線を収束させることができるが、一般的に膜内には積層又は歪みによる欠陥が生じているために、この欠陥により電子線が散乱され、第１の層３０にまで電子線が到達してしまう。よって、適切に第２の層４０内で電子線を収束させることが難しい。
　また、第２の層４０の膜厚が１７２μｍ以下の場合、電子線は上記したように第２の層４０内で散乱される。加えて、第２の層４０の膜厚は第２の層４０を構成する材料の平均自由行程よりも薄いので、電子線は第１の層３０まで到達する。
　つまり、第１の層３０で電子線を収束させる必要がある。
　第１の層３０の材料としては、第１の層３０内に粒界を形成して界面を形成することのできる、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つであることが好ましい。これらの材料は、部分酸化されることにより粒界を形成しやすい。特に、Ｍｏ、Ａｇ、Ｂｉは、ＭｏＯ３、Ａｇ２Ｏ、Ｂｉ２Ｏ３に酸化されることによって粒界が酸化物で覆われた粒界酸化物が形成されやすいので、膜内に粒界を容易に形成することができる。
　このように、粒界が形成されると、第１の層３０内に入射した電子線は、粒界によって散乱されるために、第１の層３０内で電子線を収束させることができる。なお、第１の層３０の膜厚は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
　次に、電子線描画用基板１０の動作原理について説明する。
　電子線描写用基板１０に電子線が入射すると、電子線はレジスト層５０内を散乱しながら透過するが、レジスト層５０はＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎ等の軽元素から構成されるため、電子線は大きく散乱されることなく第２の層４０へと達する。
　レジスト層５０を透過した電子線は、第２の層４０、第１の層３０の順に透過しベース層２０へと達する。
　第１の層３０内に到達した電子線は、第１の層３０内に形成された粒界によって散乱されるため、第１の層３０内で収束し、レジスト層５０に反射、再照射される割合は著しく減少する。つまり、第２の層４０で、ある程度電子線を収束させ、第１の層３０内に形成された粒界によって電子線を散乱させて収束させることにより、電子線の後方散乱を顕著に防止することができる。
　本実施形態に係る電子線描画用基板１０によれば、ベース層２０面からレジスト層５０への電子線の後方散乱を抑制することができ、近接した微細なパターンを形成することができる。
（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る電子線描画用基板１５について説明する。
　図３は、本実施形態に係る電子線描画用基板１５を示す図である。
　電子線描画用基板１５は、ベース層２０と、ベース層２０上に形成された第１の層３０と、第１の層３０上に形成された第２の層４０と、第２の層４０上に形成された第３の層６０と、第３の層６０上に形成された第４の層７０と、第４の層７０上に形成されたレジスト層５０とを有する。図４に示すように、第２の層４０と第３の層６０との間にＳＯＧ（スピンオングラス）等の第２の層４０の表面の荒れを抑制する緩衝層８０を挿入してもよい。
　第３の層６０の材料としては、第３の層６０内に粒界を形成するこのできる、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つであることが好ましい。これらの材料は、部分酸化されることにより粒界を形成しやすい。特に、Ｍｏ、Ａｇ、Ｂｉは、ＭｏＯ３、Ａｇ２Ｏ、Ｂｉ２Ｏ３に酸化されることによって粒界が酸化物で覆われた粒界酸化物が形成されやすいので、膜内に粒界を容易に形成することができる。第３の層６０の膜厚は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
　第４の層７０の材料としては、例えばカーボン（Ｃ）やボロン（Ｂ）などの無機材料、Ｃ、Ｏ、Ｈ、Ｎなどを含む各種有機ポリマーであることが好ましい。第４の層７０の膜厚を構成する材料の電子の平均自由行程の長さよりも厚い膜厚の材料が好ましい。第１の実施形態で説明したように、第４の層７０の膜厚は第３の層６０を設けることによって、第４の層７０を構成する材料の電子の平均自由行程の長さよりも薄くすることができる。なお、第４の層７０の膜厚は、１００μｍ以上３００μｍ以下である。
　次に、電子線描画用基板１５の動作原理について説明する。
　電子線描画用基板１５に電子線を入射すると、電子線はレジスト層５０内を散乱しながら透過するが、レジスト層５０はＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎ等の軽元素から構成されるため、それほど電子線は大きく散乱されることなく第４の層７０へと達する。
　そして、レジスト層５０を透過した電子線は、第４の層７０、第３の層６０、第２の層４０、第１の層３０の順に透過しベース層１０へと達する。このとき、第３の層６０内に到達した電子線は、第３の層６０内に形成された粒界によって散乱されるため、上記したように、第４の層７０を透過した電子線は第３の層６０内で収束し、レジスト層５０に反射、再照射される割合は著しく減少する。さらにわずかに第３の層６０をも透過した電子は第２の層４０に侵入する。第２の層４０に入射した電子線は、第１の層３０内に到達する。
　第１の層３０内に到達した電子線は、第１の層３０内に形成された粒界によって散乱されるため、第１の層３０内で収束し、レジスト層５０に反射、再照射される割合は著しく減少する。
　本実施形態に係る電子線描画用基板１５によれば、レジスト層５０への後方散乱を抑制し、近接した微細なパターンを形成することができる。
（実施例１）
　直径６インチ、厚さ０．７２５ｍｍのＳｉ基板を真空成膜装置内に設置して７×１０－４Ｐａの真空度に保持した後、Ａｒガス圧０．７Ｐａの下で、ＤＣマグネトロンスパッタ法にてＭｏ（第１の層３０）を約１００ｎｍ成膜した。引き続き、ＣＶＤ装置を用いてＣ（第２の層４０）を約１００μｍ成膜した。Ｍｏ及びＣを成膜したＳｉ基板をスピンコーターに設置して電子線感応型レジストＺＥＰ５２０を７０ｎｍ塗布し、電子線描画用基板１０を作製した。
　作製した電子線描画用基板１０を電子線描画装置内に設置して、線速０．７ｍ／ｓで回転させながら、半径１０ｍｍの位置から外側に向かって一定の送りピッチで半径方向に送りながら電子線描画を実施した。トラックピッチは７０ｎｍから４００ｎｍの範囲で変化させた。ここで電子線が照射された部位はスパイラル状の軌跡を作り、照射部の幅と未照射部の幅を合わせた１周期をトラックピッチと定義する。例えば電子線照射幅が５０ｎｍ、未照射幅が５０ｎｍの場合トラックピッチは１００ｎｍとなる。電子線の加速電圧を５０ｋＶ、ビーム引き出し電圧を５．０ｋＶ、ビーム電流を３０μＡ、ビーム径を３０ｎｍに設定した。
　電子線を描画した後の電子線描画用基板１０を、スピンコーターに設置して、現像液ＺＥＤ－Ｎ５０をスピンコート法により塗布し、６０秒放置した後、リンス液ＺＭＤ－Ｂを塗布して１０秒保持して振り切り乾燥させた。
　乾燥後の電子線描画用基板１０を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した。観察によると、電子線を照射した露光部は現像によって溶解脱落して、一定間隔のラインアンドスペースの凹凸が形成され、典型的なポジ型を示した。
　図５は、乾燥後の電子線描画用基板１０をＡＦＭで観察した結果を示す。図５はトラックピッチ（ｎｍ）とトラックピッチ毎の溝幅（ｎｍ）を示している。
　図５に示すように、トラックピッチが１４０ｎｍ以上では溝幅に殆ど変化が無い（約５７ｎｍで一定）ことから、後方散乱が抑制されていることがわかる。
　これは、第１の層３０を構成する材料のＭｏが粒界酸化物を形成することによって、電子線がこの粒界で散乱されて、第１の層３０内で収束されたためであると考えられる。
（実施例２）
　直径６インチ、厚さ０．７２５ｍｍのＳｉ基板を真空成膜装置内に設置して７×１０－４Ｐａの真空度に保持した後、Ａｒガス圧０．７Ｐａの下で、ＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡｇ（第１の層３０）を約１００ｎｍ成膜した。引き続き、第１の層３０を成膜したＳｉ基板をスピンコーターに設置し、ポリマーＳ１８１８（第２の層４０）を約１００μｍの膜厚で塗布した。実施例１と同様にレジストを塗布し、電子線描画用基板１０を作製した。
　以下、実施例１と同様の条件で、電子線描画を実施し、ＡＦＭで観察した。
　観察によると、電子線を照射した露光部は現像によって溶解脱落して、一定間隔のラインアンドスペースの凹凸が形成され、典型的なポジ型を示した。
　図６は、乾燥後の電子線描画用基板１０をＡＦＭで観察した結果を示す。図６はトラックピッチ（ｎｍ）とトラックピッチ毎の溝幅（ｎｍ）を示している。
　図６から、トラックピッチ６０ｎｍまで溝が形成でき、さらにトラックピッチ１００ｎｍ以上で殆ど溝幅に変化が無く（約５７ｎｍで一定）、後方散乱が抑制されていることがわかる。
　これは、第１の層３０を構成するＡｇが粒界酸化物を形成したことによって、電子線がこの粒界で散乱されて、第１の層３０内で収束されたためであると考えられる。
（実施例３）
　実施例１と同様の条件で、Ｓｉ基板上にＡｇ（第１の層３０）を１００ｎｍ、Ｃ（第２の層４０）１００μｍ成膜し、ＳＯＧ等の緩衝層８０を介して、さらにＢｉ（第３の層５０）を１００ｎｍ、Ｃ層（第４の層６０）を１００μｍ成膜して、レジストを塗布して、第１の実施形態で説明した図３と同様の構造を有する電子線描画用基板１５を作製した。
　以下、作製した電子線描画用基板１５を電子線描画装置内に設置して、線速１．０ｍ／ｓで回転させた以外は、実施例１と同様の条件で、電子線描画を実施し、ＡＦＭで観察した。観察の結果、電子線を照射した露光部は現像によって溶解脱落して、一定間隔のラインアンドスペースの凹凸が形成され、典型的なポジ型を示した。
　図７は、乾燥後の電子線描画用基板１５をＡＦＭで観察した結果を示す。図７は、トラックピッチ（ｎｍ）とトラックピッチ毎の溝幅（ｎｍ）を示している。
　図７からトラックピッチ５０ｎｍで溝が形成でき、さらにトラックピッチ６０ｎｍ以上で、殆どピッチに変化が無く（約３２ｎｍで一定）、後方散乱が抑制されていることがわかる。
　これは、第１の層３０を構成するＡｇ及び第３の層５０構成するＢｉが粒界酸化物を形成したことによって、電子線がこれらの粒界で散乱されて、第１の層３０内及び第３の層５０内で収束されたためであると考えられる。
（比較例１）
　直径６インチ、厚さ０．７２５ｍｍのＳｉ基板をスピンコーターに設置して電子線感応型レジストＺＥＰ５２０を７０ｎｍ塗布し、比較用基板を作製した。以下、実施例１と同様の条件で、電子線描画を実施し、ＡＦＭで観察した。
　図８は、乾燥後の比較用基板をＡＦＭで観察した結果を示す。図８はトラックピッチ（ｎｍ）とトラックピッチ毎の溝幅（ｎｍ）を示している。
　図８から、トラックピッチ１２０ｎｍ以下で測定不可となり溝が形成できていないことがわかる。
（比較例２）
　直径６インチ、厚さ０．７２５ｍｍのＳｉ基板をスピンコーターに設置して電子線感応型レジストＺＥＰ５２０を７０ｎｍ塗布し、比較用基板を作製した。以下、比較用基板を電子線描画装置内に設置して、線速１．０ｍ／ｓで回転させた以外は実施例１と同様の条件で、電子線描画を実施し、ＡＦＭで観察した。
　図９は、乾燥後の比較用基板をＡＦＭで観察した結果を示す。図９はトラックピッチ（ｎｍ）とトラックピッチ毎の溝幅（ｎｍ）を示している。
　図９から、トラックピッチ１２０ｎｍ以下で測定不可となり溝が形成できていないことがわかる。
　１０，１５…電子線描画用基板、２０…ベース層、３０…第１の層、４０…第２の層、５０…レジスト層、６０…第３の層、７０…第４の層、８０…緩衝層

Claims (5)

  1. 　ベース層と、
    　前記ベース層上に形成され、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つを含む第１の層と、
    　前記第１の層上に形成され、Ｃ、Ｂの何れか一つを含み膜厚が１００μｍ～３００μｍである第２の層と、
    　前記第２の層の上部に形成されたレジスト層と、
    　を備えたことを特徴とする電子線描画用基板。
  2. 　前記第１の層が、Ｍｏ、Ａｇ、Ｂｉの何れか一つであることを特徴とする請求項１記載の電子線描画用基板。
  3. 　前記第２の層が、有機ポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子線描画用基板。
  4. 　前記第１の層の膜厚が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子線描画用基板。
  5. 　前記第２の層と前記レジスト層との間であって、
    　前記第２の層上に形成され、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉのうちのいずれか一つを含む第３の層と、
    　前記第３の層上に形成され、Ｃ、Ｂ、有機ポリマーの何れか一つを含み膜厚が１００μｍ～３００μｍである第４の層と、
    　を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子線描画用基板。
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