(57)【要約】  高速電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための方法に関する。エネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）は、基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成し、第１のパターンは、基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する。電子ビーム源は次いで、基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成する。第１および第２のパターンの露光中にエネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、エネルギー感受性レジストのしきい線量／エネルギーが第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められる。電子ビームリソグラフィによる高品質現像パターン、例えばホールまたはドットを備える基板の作製のための高速技術を提供する。各ホールまたはドットは、第１および第２のパターン、例えば格子を形成する露光された線の相互重なり部分によって規定されてもよい。
2011511465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための方法において、前記方法は、
基板の表面上にエネルギー感受性レジストを備える前記基板を提供するステップであって、前記レジストは、しきい線量／エネルギーを有する、ステップと、
前記エネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を提供するステップと、
前記基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第１のパターンは、前記基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、
前記基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第２のパターンは、前記基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、前記第２の方向（Ｄ２）は、前記第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとを含み、
前記第１および前記第２のパターンの露光中に前記エネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、前記エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の前記電子ビームは、前記通過の直前の前記電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有する、方法。
【請求項２】
前記電子ビームの強度および／またはエネルギーはさらに、前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の前記重なり部分よりもかなり大きい長さスケールで実質的に変わらない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電子ビームは、前記第１または前記第２のパターンを形成するとき、少なくとも前記第１および前記第２のパターンの前記重なり部分を形成するときに前記基板を横断する実質的に一定の速度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板上への前記第１および／または第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の形成中の前記電子ビームは、実質的に一定の強度および／またはエネルギーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電子ビーム源は、１つの電子ビームを提供することができ、前記第１および前記第２のパターンは、前記１つの電子ビームで連続して形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２のパターンの相互に重なる前記重なり部分は、ドットの二次元配列を規定する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ドットの前記二次元配列は、１つ以上の周期で１つ以上の方向に周期的である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ドットは、０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１，０００、または１０，０００ナノメートルの最大寸法を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１および／または前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、複数の平行線であり、前記第１および／または第２のパターンの前記方向（Ｄ１、Ｄ２）は、前記線の方向によって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、互いに対して約９０度シフトされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第３の方向（Ｄ３）を持つ追加の第３のパターン（Ｐ３）は、前記基板上に形成され、前記第１、前記第２、および前記第３の方向は、互いに対して約６０度シフトされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子ビーム源（ＥＢＳ）の分解能は、少なくとも０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１，０００、または１０，０００ナノメートルである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）装置であって、前記装置は、電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を備え、
前記装置は、基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第１のパターンは、前記基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、前記基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第２のパターンは、前記基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、前記第２の方向（Ｄ２）は、前記第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとによって、前記基板の表面上にエネルギー感受性レジストを備え、前記レジストはしきい線量／エネルギーを有する、関連する基板上にリソグラフィを行うように配置され、
前記第１および前記第２のパターンの露光中に前記エネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、前記エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の前記電子ビームは、前記通過の直前の前記電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有する、装置。
【請求項１４】
請求項１による電子ビームリソグラフィデバイスを制御するためにそれに関連するデータ記憶手段を有する少なくとも１つのコンピュータを備えるコンピュータシステムを可能とするように構成されるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームリソグラフィを行うための方法に関する。本発明はまた、対応するコンピュータプログラム製品にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的手段によって合理的に形成できる最小スポットに関し、光リソグラフィでの限界に到達した後、電子ビームリソグラフィは発展してきた。電子ビームリソグラフィは、光または電子応用のためにウェハー上のエネルギー感受性レジストにかなりより小さなピット／溝を記録することを可能にする。
【０００３】
特許文献１は、書き込み中に各ピットを数回露光し、それによってビーム内の電子密度について上限を設定する電子間の相互反発を避けることによって、非常に小さなピットが、小さなビーム強度を使用して書き込める、電子ビームリソグラフィのためのデバイスを開示する。電子ビーム列は、トラックの縦方向に配置される。ビーム列からの各ビームは、電子光学系を介してトラック上に投影されるか、または電子吸収位置に散乱されるように制御できる。ビーム列の制御は、露光されるべきトラック位置が、前記ビーム列からのビームの投影位置を通るたびに、問題のビームが、問題の位置上に投影されることを保証する。さらに、主トラックと同時に第２のトラックを書き込む目的のために、ビーム列からのビームをトラック上で横方向にシフトさせるための手段が、提供される。最後に、並んで配置される２つのトラック上に同時に書き込むために並んで配置されるいくつかのビーム列が、述べられる。このデバイスによって、マスターディスク上の１つの同じスポットは、ビーム列からの電子ビームに何度も「露光」でき、ここで前記ビーム列からの連続する電子ビームは、連続する露光に使用される。制御可能な手段は、マスターディスク上のレジストを「露光する」プロセスと同様に、前記ビーム列からのビームを開口の中を通るように向けるか、またはマスターディスク上のレジストを「露光しない」プロセスと同様に、前記ビームを開口の中を通るように向けないことを可能にする。このようにして、非常に短い「露光時間」が、電子のビームに対するレジストの各露光に使用され、その上十分に長い、特に信号内のノイズの量を最小限にするために十分に長い全体の「露光時間」が、ビーム列内の十分に多数のビームを選択することによって達成できることが保証される。しかしながら、特許文献１の電子ビームリソグラフィ法は、光マスターディスクのためのトラックを製造するために使用される。
【０００４】
特許文献２は、所望の露光パターンを表す電気信号を出力に生成するプロセッサを含む、関連するマルチビーム同期ラスター走査リソグラフィシステムを開示する。露光放射のマルチビーム源は、複数の露光ビームを生成する。ビーム変調器は、プロセッサによって生成される電気信号を受け取り、所望の露光パターンに従って複数の露光ビームを変調する。ビーム偏向器は、第１の軸に沿って所定の距離だけ複数の露光ビームを偏向させ、それによって所望の露光パターンで第１の軸に沿って複数の画素を露光する。移動ステージは、第２の軸に沿って所定の距離だけ基板を動かして、所望の重なり露光線量プロファイルをもたらす第１の軸に沿った画素のその後の露光のために基板を位置決めする。形成される露光パターンを正確に制御するために、このリソグラフィシステムは、ビーム（光または電子）が、正しい拍子で活性化され、不活性化される、すなわちビームが、作動され、停止されることを必要とする。これは、ビームの実際の位置についてのとても正確な知識またはフィードバックを必要とし、それは次に、リソグラフィシステムの走査速度を制限する。それ故に、より速いリソグラフィシステムが、望まれる。
【０００５】
現在は電子ビームリソグラフィによってホールまたはドット配列を備えるウェハーまたは基板を作製するとき、それぞれの個別のホールおよび／またはドット（素子）は、別々にアドレス指定される。各ドットは、直径が１０ｎｍ未満まで下がり、各ホールまたはドットの登録精度は、１ｎｍ未満でなければならない。これは、ビームを正確に動かすことを極めて重要にし、有限の時間が、各運動に費やされて、どんな所与の電子ビームリソグラフィシステムについても必要な露光時間をある限界よりも下に減少させることを不可能にする。
【０００６】
それ故に、電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための改善された方法は、有利であることになり、特により効率的なおよび／または信頼できる方法は、有利であることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２００３１５５５３２号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６０７６７４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は好ましくは、上述の不都合の１つ以上を単独でまたは任意の組合せで軽減し、緩和しまたは排除しようと努めるのものである。特に、十分な時間でナノメートルスケールの精度でパターンを作製することにともなう従来技術の上述の問題を解決する電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための改善された方法を提供することが、本発明の目的と見られてもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的およびいくつかの他の目的は、電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための方法を提供することによる本発明の第１の態様で得られ、その方法は、
−  基板の表面上にしきい線量／エネルギーを持つエネルギー感受性レジストを備える基板を提供するステップと、
−  エネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を提供するステップと、
−  基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第１のパターンは、基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、
−  基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第２のパターンは、基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、第２の方向（Ｄ２）は、第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとを含み、
ここで第１および第２のパターンの露光中にエネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
ここで第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の電子ビームは、前記通過の直前の電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有する。
【００１０】
本発明は特に、しかし排他的ではなく、電子ビームリソグラフィによる高品質現像パターン、例えばホールまたはドット配列を備える基板の作製のための高速技術を得るために有利である。各ホールまたはドットは、各ホールまたはドットを別々にアドレス指定する代わりに、第１および第２のパターン、例えば格子を形成する露光されたラインの相互重なり部分によって規定されてもよい。このように露光中に各素子をアドレス指定するのに使用される時間は、最小化されて、高品質のホールまたはドット配列を備える基板を製作するのを非常に速い方法にする。
【００１１】
本発明は、電子ビームリソグラフィによる高品質ホールまたはドット配列の高速（安価な）作製を可能にする。本発明の長所は、それが均一なホールまたはドット配列の露光時間をかなり減じることである。１００ｎｍ周期を持つ正方形のホールまたはドット配列については、本発明の書き込み戦略により、１ｃｍ×１ｃｍのパターン化領域に対して１０，０００を超える係数で素子をアドレス指定するのに費やされる時間を減じることになる。
【００１２】
本発明は、現在の周知の電子ビームリソグラフィデバイスのわずかな変更だけが必要とされ、これらの変更が書き込み方法に関連するだけであるので、本発明が比較的直接的に実施されうるという追加の利点を有する。
【００１３】
しきい線量／エネルギーによって、レジストが現像後に除去される（ポジレジスト）かまたは基板上にとどまる（ネガレジスト）ことになるようにレジストを完全に露光する（エネルギーをレジストに供給することを意味する）のに必要な線量／エネルギーが、意味される。これはまた、所与の電子エネルギーでのレジストの除去線量または飽和線量／エネルギーとしても周知である。
【００１４】
本発明は、電子ビームリソグラフィの高精度およびまた高製造速度も必要とされるところに応用されてもよい。可能性のある応用は、次の応用および／もしくは製品の作製ならびに／または次の応用および／もしくは製品で使用されるＮＩＬスタンプの作製であることもあり得る。
ＬＥＤ
集積光学（フォトニックバンドギャップ構造を含む）
表面エネルギー工学
表面生体適合性工学
冷却
熱伝達
自動車用
能動的および受動的光学素子
表示装置
記憶装置（ハードディスクおよび光記憶装置を含む）
ＭＥＭＳ
ＮＥＭＳ
反射防止
太陽電池
光起電力素子
電池
フィルター（粒子フィルター、生体フィルター、水フィルター、その他）
ＴＥＭウィンドウ
量子デバイス
ＳＥＲＳ（表面増強ラマン分光法）
【００１５】
本発明との関連で、用語「実質的に変わらない」強度および／またはエネルギーは、例えば最大０．１％、０．５％、または５％のささいな変化を含むと考えられてもよいことが理解されるべきである。別法として、電子ビーム源に送られる電子ビームの強度および／またはエネルギーを指示する制御信号は、どんな変化も、ドリフトから、もしくは同様に設定内で生じる、または統計もしくは不規則変動に起因するように、一定に保たれることもあり得る。
【００１６】
本発明との関連で、用語「直前に」は、第１および第２のパターンの重なり部分、例えばいわゆるドットのスケールとの関連で考慮されるべきであることが理解されるべきである。それ故に、比較は、基板を横断して進む電子ビームの速度を考慮するときドット寸法に関連する長さスケールに基づいてなされるべきである。例えば、速度は、通過時間（ドット径を速度で割った）に対応することもあり得るし、ビームおよび／またはエネルギーは、通過時間に匹敵する時間のスケールで実質的に一定であり、例えばビームおよび／またはエネルギーは、ドットの通過の３、５、１０倍またはそれ以上のスケールで多かれ少なかれ一定であることもあり得る。
【００１７】
一実施形態では、電子ビームの強度および／またはエネルギーはさらに、第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分よりもかなり大きい長さスケールで実質的に変わらなくてもよい。例えば第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分は、結果として生じるドットの直径によって特徴づけられることもあり得るし、変化の長さスケールは、ドットの直径よりも少なくとも３、５または１０倍大きいこともあり得る。用語「長さスケール」によって、電子ビームの強度および／またはエネルギーは、その長さスケールで例えば最大０．１％、０．５％、または５％だけ変化することが理解されるべきである。別法として、電子ビーム源に送られる電子ビームの強度および／またはエネルギーを指示する制御信号は、どんな変化も、ドリフトから、もしくは同様に設定内で生じる、または統計もしくは不規則変動に起因するように、一定に保たれることもあり得る。
【００１８】
本発明の要点は、電子ビーム源が、形成されるべき各ドットを個別にアドレス指定する必要がないことである。
【００１９】
ある実施形態では、これは、電子ビームが、第１または第２のパターンを形成するとき、少なくとも第１および第２のパターンの重なり部分を形成するときに基板を横断する実質的に一定の速度を有するという特徴と同等であってもよい。それ故に、速度ベクトル（速度および方向）は、変わらない、すなわちゼロ加速度ベクトルを有する。
【００２０】
一代替実施形態では、第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の電子ビームはさらに、通過の前の代わりに、前記通過直後の電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらない強度および／またはエネルギーを有してもよい。
【００２１】
ある実施形態では、基板上への第１および／または第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の形成中の電子ビームは、実質的に一定の強度および／またはエネルギーを有してもよい。
【００２２】
他の実施形態では、電子ビーム源は、１つの電子ビーム、好ましくは１つだけを提供することができてもよく、第１および第２のパターンは、前記１つの電子ビームで連続して形成される。
【００２３】
好ましくは、第１および第２のパターンの相互重なり部分は、ドットの二次元配列を規定してもよく、さらに好ましくは、ドットの二次元配列は、１つ以上の周期で１つ以上の方向に周期的であってもよい。前記ドットは、０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１，０００、または１０，０００ナノメートルの最大寸法を有してもよい。
【００２４】
第１および／または第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）が複数の平行線である一実施形態では、第１および／または第２のパターンの方向（Ｄ１、Ｄ２）は、線の方向によって規定される。特に、第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、互いに対して約９０度シフトされてもよい。別法として、第３の方向（Ｄ３）を持つ追加の第３のパターン（Ｐ３）が、基板上に形成されてもよく、第１、第２、および第３の方向は、六角形パターンを形成するために互いに対して約６０度シフトされる。
【００２５】
電子ビーム源（ＥＢＳ）の分解能は典型的には、少なくとも０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１０００、または１０，０００ナノメートルであってもよい。
【００２６】
第２の態様では、本発明は、電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）装置に関し、その装置は、電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を備え、その装置は、基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第１のパターンは、基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第２のパターンは、基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、第２の方向（Ｄ２）は、第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとによって、基板の表面上にエネルギー感受性レジストを備え、そのレジストはしきい線量／エネルギーを有する、関連する基板上にリソグラフィを行うに配置され、
ここで第１および第２のパターンの露光中にエネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
ここで第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の電子ビームは、前記通過の直前の電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有する。
【００２７】
第３の態様では、本発明は、本発明の第１の態様による電子ビームリソグラフィデバイスを制御するためにそれに関連するデータ記憶手段を有する少なくとも１つのコンピュータを備えるコンピュータシステムを可能とするように構成されるコンピュータプログラム製品に関する。
【００２８】
本発明のこの態様は特に、しかし排他的ではなく、本発明が、コンピュータシステムが本発明の第２の態様の動作を行うことを可能にするコンピュータプログラム製品によって実施されてもよいという点で有利である。それ故に、ある周知の電子ビームリソグラフィデバイスが、前記光記録装置を制御するコンピュータシステム上にコンピュータプログラム製品をインストールすることによって本発明に従って動作するように変えられてもよいと企図される。そのようなコンピュータプログラム製品は、任意の種類のコンピュータ読取り可能な媒体、例えば磁気もしくは光に基づく媒体上に、またはコンピュータに基づくネットワーク、例えばインターネットを通じて提供されてもよい。
【００２９】
上記本発明はまた、各素子をアドレス指定するのに費やされる時間がプロセスの最も時間を消費する要因である、レーザー書き込み／リソグラフィと同様だが、限定はされない光学的解決策でも応用できる可能性がある。
【００３０】
本発明の第１、第２および第３の態様はそれぞれ、その他の態様のいずれかと組み合わされてもよい。本発明のこれらのおよび他の態様は、本明細書の以下で述べられる実施形態から明らかとなり、それらを参照して解明されるであろう。
【００３１】
本発明は次に、添付の図を参照して、ほんの一例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エネルギー感受性レジストを備える基板の上の電子ビーム源の概略図である。
【図２】本発明による第１および第２のパターンの概略図である。
【図３】図２に類似して第１および第２のパターン内により多くの線を示す図である。
【図４】図２に類似して本発明による第１、第２のパターンおよび第３のパターンを示す図である。
【図５】図３に類似して本発明による異なる幾何模様を持つ第１および第２のパターンを示す図である。
【図６】電子ビームリソグラフィプロセスの概略側面図である。
【図７】ナノワイヤーを形成するための電子ビームリソグラフィプロセスの概略側面図である。
【図８】本発明による直交パターンのＳＥＭ画像である。
【図９】本発明による六角形パターンのＳＥＭ画像を示す図である。
【図１０】本発明による六角形パターンのＳＥＭ画像を示す図である。
【図１１】本発明による方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、エネルギー感受性レジストを備える基板の上の電子ビーム源の概略図である。
【００３４】
図１で使用される注釈、
ＰＧ：パターン生成器
ＥＢＳ：電子ビーム源
ＢＤＯ：ビーム偏向光学系
【００３５】
電子ビームは、ビームを動かすか、基板を動かすかまたは同時に両方によって、基板に対して動く。
【００３６】
電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うために、基板の表面上に、除去線量、飽和線量／エネルギーとしてもまた周知のしきい線量／エネルギーを持つエネルギー感受性レジストを備える基板が、提供される。
【００３７】
加えて、ビーム偏向光学系（ＢＤＯ）を備える電子ビーム源（ＥＢＳ）が、ＥＢＳが好ましくはナノメートルスケール精度でエネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出できるように、提供される。
【００３８】
次に、基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回基板を横断して電子ビームの相対移動が、行われ、第１のパターンは、基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する。
【００３９】
その後に、基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回基板を横断して電子ビームの相対移動もまた、行われ、第２のパターンは、基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、第２の方向（Ｄ２）は、第１の方向（Ｄ１）と平行ではない。
【００４０】
第１および第２のパターンの露光中にエネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、エネルギー感受性レジストのしきい線量／エネルギーが第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められる。
【００４１】
従来技術方法で動かされる電子ビームシステムについては、露光パターン内で各素子をアドレス指定するために有限時間（現在はμｓ／マイクロ秒の程度の）がかかる。それ故に、ドットまたはホール（素子）の正方形配列については、各素子をアドレス指定するのに費やされる時間は、Ｎ２に対応し、ここでＮは、パターン化配列の各辺でのドットの数である。このパターンが本発明で書き込まれるときは、アドレス指定されるべき素子の数は、２×Ｎだけであり、それで露光においてアドレス指定に費やされる時間の量は、Ｎ／２の係数だけ低減される。
【００４２】
使用できるドット配列の大きさについての下限は、１ｃｍ×１ｃｍの範囲にあり、上限は、１ｍ×１ｍの程度である。
【００４３】
これらの場合、係数は、５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）正方形配列に対しては、
１ｃｍ×１ｃｍの場合、（Ｎ＝１０５）０．５×１０５
１ｍ×１ｍの場合、（Ｎ＝１０７）０．５×１０７
になる。
【００４４】
それ故に、もし各素子をアドレス指定するために費やされる時間が１μｓであるならば、不感時間は、ＸからＹまで、
１ｃｍ×１ｃｍの場合、Ｘ＝１０４ｓからＹ＝０．２ｓまで
１ｍ×１ｍの場合、Ｘ＝１０８ｓからＹ＝２０ｓまで
低減される。
【００４５】
本発明でパターン内に書き込まれる線の数は好ましくは、１０００と１０９との間の任意の数、１０ｎであってもよく、ｎは、３、４、５、６、７、８、または９である。
【００４６】
ドット／ホールの数についてのいくつかの例は、
−  下限２”正方形領域５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）の場合、２５×１０１０
−  ３”正方形領域５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）の場合、５６×１０１０
−  ４”正方形領域５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）の場合、１０１２
−  ６”正方形領域５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）の場合、２×１０１２
−  上限２０”正方形領域５０ｎｍハーフピッチ（１００ｎｍ周期）の場合、２５×１０１２
−  超上限２ｍ×２ｍｍ正方形領域５ｎｍハーフピッチ（１０ｎｍ周期）の場合、４×１０１６
であってもよい。
【００４７】
それ故に、かなりの量の時間が、特に多数のドットが露光されるべきとき、本発明で節約できる。
【００４８】
本発明は、次のレジスト、ＺＥＰ５２０、ＳＵ−８、ｍａ−Ｎ２４０１ＸＰ、ｍｒ−Ｌ６０００ＸＰ、ＴＥＢＮ−１、ＨＳＱ、ＰＭＭＡ、ＰＳ（ポリスチレン）、ＳＡＬ、その他とともに使用できるが、それらのレジストに限定されない。
【００４９】
本発明は、単一ビームシステムに限定されず、２以上のＥＢＳが並行して露光する多重電子ビームシステムにもまた応用できる。
【００５０】
電子感受性レジストに対する典型的なしきい線量／エネルギー（除去線量または飽和線量／エネルギー）は、２０μＣ／ｃｍ２から５ｍＣ／ｃｍ２の範囲にある。
【００５１】
例えば３０ｋＶ加速電圧でのＰＭＭＡのしきい線量／エネルギーは、約２００μＣ／ｃｍ２である。それ故に、２つの線の交差によって形成されるドット／ホール配列については、各線は、１００μＣ／ｃｍ２の線量／エネルギーで露光されることになる。３つの線の交差によって形成される配列については、各線は、２００／３、約６７μＣ／ｃｍ２の線量／エネルギーで露光されることになる。
【００５２】
露光線量／エネルギーの制御は、線が交差してドット／ホールを形成するところで重要なだけである。それ故に、交差点間の線量／エネルギーがレジストに対するしきい線量／エネルギー（除去線量または飽和線量／エネルギー）を越えない限り、交差点または第１および第２のパターンの相互重なり部分の中間の線の線量／エネルギーを変調することも、もしこれが応用可能であるとわかるならば、可能である。
【００５３】
図２は、本発明による第１のパターンＰ１および第２のパターンＰ２の概略図であり、第１および第２のパターンにそれぞれ関連する方向Ｄ１およびＤ２を上方視点から示す。このおよび次の実施形態では、パターンは、平行線によって形成される。しかしながら、本発明はまた、他のパターンに応用されてもよい。
【００５４】
第１および第２のパターンの相互重なり領域によって形成されるドット／ホールの形状は、必ずしも円形ではない。それらはまた、正方形、平行四辺形または三角形とすることも可能だが、限定はされない。
【００５５】
図３は、図２に類似して第１および第２のパターン内により多くの線を示す。各ホールまたはドット（素子）を別々にアドレス指定する代わりに、この発明は、異なる周期を持ち、互いに対して任意の所与の角度だけ、図ではこの角度は９０度であるが、回転される線格子を露光することによってホールまたはドット配列を製作する技術（書き込み戦略）を提案し、すなわちすべての線が交差する点では、線量は、電子ビームレジストの除去線量以上高くなるように最適化されるが、一方各線の他の部分での線量は、レジストを完全に露光するには低すぎる。それ故に、現像後には、基板上にホールまたはドット配列を有することになる。以下の図は、２または３線格子が異なるホールまたはドット配列、六角形、正方形およびより不規則な長方形をもたらす例を示す。
【００５６】
正方形のホールまたはドット配列は、同じ周期を持ち、互いに対して９０度回転される２線格子によって製作される。各線は、両方の線が交差する点だけが完全に露光されるように、レジストの除去線量の１／２で露光される。これは、図ではＤ＝１／２として表示される。
【００５７】
より不規則な長方形配列もまた、可能である。各線の位置は、正方形配列と異なる。これを除くと、ホールまたはドット配列を形成するための機構は、同じである。これは、多くの異なる幾何模様を持つ多数の異なるホールまたはドット配列が、この技術で作れることを例示する。
【００５８】
図４は、図２に類似して本発明による第１、第２のパターンおよび第３のパターンを示す。六角形のホールまたはドット配列は、３線格子によって露光される。各線は、３つの線すべてが交差する点でだけレジストが完全に露光されることになるように、レジストの除去線量の１／３で露光される。これは、図ではＤ＝１／３として表示される。
【００５９】
図５は、図３に類似しているが、異なる配列幾何模様を持つ。第１のパターンＰ１は、方向Ｄ１を有し、パターンＰ１は、図５で見られるように２つの周期を有する。
【００６０】
図６は、電子ビームリソグラフィプロセスの概略側面図である。電子ビームは、電子感受性レジスト内にパターンを書き込むために使用される（１）。レジストは、現像されて、もしそれがポジレジストであるならばレジストが露光されたところにホールをもたらし（２）、またはそれがネガレジストであるならばドットをもたらす（３）。
【００６１】
図７は、ナノワイヤーを形成するための電子ビームリソグラフィプロセスの概略側面図である。
【００６２】
ＧａＡｓおよび／またはＧａＡｌＡｓおよび／またはＧａＩｎＰおよび／またはＩｎＰおよび／または他のＩＩＩ−Ｖおよび／またはＩＩ−ＶＩ材料の組合せに基づいてＬＥＤを作製するために、低表面再結合によって保証される高効率が、ナノスケールのピラー／ロッド／ウィスカーによって達成できる。ピラー／ロッド／ウィスカーは、ホールが薄膜材料の典型的な結晶粒径よりも小さいので、単結晶ピラー／ロッド／ウィスカーだけがこれらから成長されるように、ホールを備える保護膜／マスク、例えばＳｉ３Ｎ４だが限定はされない、によって覆われる、関連する材料（ＩＩＩ−ＶまたはＩＩ−ＶＩ）の薄膜から成長される。
【００６３】
発明されたおよび保護された電子ビーム書き込み技術は、保護膜内のホールがどこに置かれるかを規定する。考案された技術は、ホールが電子ビームリソグラフィによる作製に適した高速方式で規定できることを保証する。
【００６４】
ナノピラー／ロッド／ウィスカーの描かれた製作プロセスの概観。担体基板は、任意の関連するＩＩＩ−ＶまたはＩＩ−ＶＩ材料の組合せの薄膜で覆われ、これの上部には保護膜、例えばＳｉ３Ｎ４だが限定はされない、が適用され、これの上部には考案された電子ビームリソグラフィ技術によってパターン化される電子感受性レジストがある（１）。もしポジレジストが使用されるならば、電子感受性レジストは、現像後に（２）良く規定されたホールの配列を含むことになる。電子感受性レジストは、ホール配列を保護膜に転写するために保護膜の湿式または乾式エッチングのためのエッチ用マスクとして使用される（３）。保護膜を貫通する小さなホールは、それから単結晶ナノワイヤーを成長させるために使用される（４）。
【００６５】
図８は、線格子の二重露光によって作られた直交パターンのＳＥＭ画像である。画像は、レジストを除去する前に得られた。左側のＳＥＭ画像は、全体のパターンを示し、右側の拡大ＳＥＭ画像は、所要の線量／エネルギーが達せられたドット間の露光の痕跡（矢印）を示す。またドットおよび距離のいくつかのスケールも、表示される。
【００６６】
図９は、六角形だがその他の点では図８に類似のパターンのＳＥＭ画像を示す。画像は、レジストを除去する前に得られた。左側のＳＥＭ画像は、全体のパターンを示す。右側の拡大ＳＥＭ画像は、線量が所要の線量の１／３に設定され、それ故に所要の線量／エネルギーが達せられたドット間に痕跡が残されないので、露光の痕跡を示さない（図８と比較して）。ここでもまたドットおよび距離のいくつかのスケールが、表示される。
【００６７】
図１０の左側は、図９の左側に類似するが各露光でわずかにより大きな線量での六角形パターンのＳＥＭ画像を示し、したがって露光の痕跡が、見られる（矢印）。右側では、Ｓｉ基板内に転写されたホールが、レジストの除去後に示される。左側のＳＥＭ画像上の露光痕跡は、レジスト内での浅い影響だけであり、したがって痕跡は、エッチング中にＳｉに転写されないことに留意されたい。
【００６８】
図１１は、電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための本発明による方法の流れ図であり、その方法は、
Ｓ１  基板の表面上にしきい線量／エネルギーを持つエネルギー感受性レジストを備える基板を提供するステップと、
Ｓ２  エネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を提供するステップと、
Ｓ３  基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第１のパターンは、基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、
Ｓ４  基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回基板を横断して電子ビームを相対的に移動させるステップであって、第２のパターンは、基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、第２の方向（Ｄ２）は、第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとを含み、
ここで第１および第２のパターンの露光中にエネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさが決められ、
ここで第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の電子ビームは、前記通過の直前の電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、実質的に変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有する。
【００６９】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの任意の組合せを含む任意の適切な形で実施できる。本発明または本発明のいくつかの特徴は、１つもしくは複数のデータプロセッサおよび／またはデジタル信号プロセッサ上で動作するコンピュータソフトウェアとして実施できる。本発明の実施形態の要素および構成部品は、任意の適切な方法で物理的に、機能的におよび論理的に実施されてもよい。実際、機能性は、単一ユニットで、複数のユニットでまたは他の機能ユニットの一部として実施されてもよい。そのため、本発明は、単一ユニットで実施されてもよく、または異なるユニットとプロセッサとの間で物理的におよび機能的に分配されてもよい。
【００７０】
本発明は、特定の実施形態に関連して述べられたけれども、本明細書で説明される特定の形に限定されることは、意図されない。それどころか、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲では、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、他の要素またはステップの存在を排除しない。さらに、個別の特徴は、異なる特許請求の範囲に含まれてもよいけれども、これらは、有利に組み合わされる可能性もあり、異なる特許請求の範囲に含まれることは、特徴の組合せが実現可能でないおよび／または有利でないことを示唆しない。加えて、単数の言及は、複数を排除しない。それ故に、「ａ」、「ａｎ」、「ｆｉｒｓｔ」、「ｓｅｃｏｎｄ」、その他への言及は、複数を除外しない。さらに、特許請求の範囲での引用符号は、範囲を限定すると解釈されるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
Ｐ１  第１のパターン
Ｐ２  第２のパターン
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
Ｓ１  レジストを備える基板を提供するステップ
Ｓ２  電子ビーム源を提供するステップ
Ｓ３  第１のパターンを形成するように電子ビームを移動させるステップ
Ｓ４  第２のパターンを形成するように電子ビームを移動させるステップ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１１】
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【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月5日(2010.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）を行うための方法において、前記方法は、
基板の表面上にエネルギー感受性レジストを備える前記基板を提供するステップであって、前記レジストは、しきい線量／エネルギーを有する、ステップと、
前記エネルギー感受性レジストに向かって電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を提供するステップと、
前記基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第１のパターンは、前記基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、
前記基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第２のパターンは、前記基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、前記第２の方向（Ｄ２）は、前記第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとを含み、
前記第１および前記第２のパターンの露光中に前記エネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、前記エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の前記電子ビームは、前記通過の直前の前記電子ビームのビーム強度および／またはエネルギーと比較して、変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有し、
前記第１および／または前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、複数の平行線であり、前記第１および／または第２のパターンの前記方向（Ｄ１、Ｄ２）は、前記線の方向によって規定される、方法。
【請求項２】
前記電子ビームの強度および／またはエネルギーはさらに、前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の前記重なり部分よりもかなり大きい長さスケールで変わらない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電子ビームは、前記第１または前記第２のパターンを形成するとき、少なくとも前記第１および前記第２のパターンの前記重なり部分を形成するときに前記基板を横断する一定の速度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板上への前記第１および／または第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の形成中の前記電子ビームは、一定の強度および／またはエネルギーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電子ビーム源は、１つの電子ビームを提供することができ、前記第１および前記第２のパターンは、前記１つの電子ビームで連続して形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２のパターンの相互に重なる前記重なり部分は、ドットの二次元配列を規定する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ドットの前記二次元配列は、１つ以上の周期で１つ以上の方向に周期的である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ドットは、０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１，０００、または１０，０００ナノメートルの最大寸法を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１および第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、互いに対して９０度シフトされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第３の方向（Ｄ３）を持つ追加の第３のパターン（Ｐ３）は、前記基板上に形成され、前記第１、前記第２、および前記第３の方向は、互いに対して６０度シフトされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記電子ビーム源（ＥＢＳ）の分解能は、少なくとも０．１、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１，０００、または１０，０００ナノメートルである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）装置であって、前記装置は、電子ビームを放出することができる電子ビーム源（ＥＢＳ）を備え、
前記装置は、基板上に第１のパターン（Ｐ１）を形成するように第１の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第１のパターンは、前記基板上に第１の方向（Ｄ１）を規定する、ステップと、前記基板上に第２のパターン（Ｐ２）を形成するように第２の複数回前記基板を横断して前記電子ビームを相対的に移動させるステップであって、前記第２のパターンは、前記基板上に第２の方向（Ｄ２）を規定し、前記第２の方向（Ｄ２）は、前記第１の方向（Ｄ１）と平行ではない、ステップとによって、前記基板の表面上にエネルギー感受性レジストを備え、前記レジストはしきい線量／エネルギーを有する、関連する基板上にリソグラフィを行うように配置され、
前記第１および前記第２のパターンの露光中に前記エネルギー感受性レジストに届けられるエネルギーおよび／または線量は、前記エネルギー感受性レジストの前記しきい線量／エネルギーが前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分上で達せられるように大きさを決められ、
前記第１および前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）の重なり部分の通過中の前記電子ビームは、ビーム強度と比較して、変わらないビーム強度および／またはエネルギーを有し、
前記第１および／または前記第２のパターン（Ｐ１、Ｐ２）は、複数の平行線であり、前記第１および／または第２のパターンの前記方向（Ｄ１、Ｄ２）は、前記線の方向によって規定される、装置。
【請求項１３】
請求項１による電子ビームリソグラフィデバイスを制御するためにそれに関連するデータ記憶手段を有する少なくとも１つのコンピュータを備えるコンピュータシステムを可能とするように構成されるコンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
2011511465.tif 000014
2011511465.tif 000015
2011511465.tif 000016