(57)【要約】【課題】簡単な構造で小型化が可能であり、かつ安価で、しかも高分解能、高スループットの電子ビーム面露光装置および面露光方法を提供する。【解決手段】半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加して、半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から第２電極を透過して面状電子ビームを放出させ、この多孔質層の全面から第２電極を透過して放出される面状電子ビームを、加工ステージ上に載置された加工対象基板の表面に照射して、パターン化された吸収材に対応するパターンを一括等倍転写して加工対象基板を露光する。【選択図】図１
2004103942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板、この半導体基板の表面を陽極酸化処理して形成された多孔質層、前記半導体基板の裏面に形成された第１電極および前記多孔質層の表面に形成された第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加することにより、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して面状電子ビームを放出する半導体冷電子放出素子と、
この半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、前記所定の電圧を印加する引出し電源と、
前記半導体冷電子放出素子の第２電極上に形成され、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームの一部を吸収するようにパターン化された吸収材と、
前記半導体冷電子放出素子の第２電極に対向する位置に平行に配置され、加工対象基板を露光する際に、当該加工対象基板が載置され、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを捕獲するための所定の電圧が印加される加工ステージと、
前記半導体冷電子放出素子、前記吸収材および前記加工ステージを収容し、前記加工対象基板を露光する際に、内部が所定真空度の真空雰囲気とされる真空チャンバとを備えることを特徴とする電子ビーム面露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを加速するための所定の一定電圧を前記第１電極に印加する加速電源を備える電子ビーム面露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームの拡散を防止する収束磁界または収束電界を発生する手段を備える電子ビーム面露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記加工対象基板を露光する際に、前記半導体冷電子放出素子および前記加工対象基板の温度が略同一になるように、前記真空チャンバ内の温度を制御する手段を備える電子ビーム面露光装置。
【請求項５】
前記加工対象基板は半導体ウェハである請求項１〜４のいずれかに記載の電子ビーム面露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電子ビーム面露光装置を用いて、前記加工対象基板を露光するに際し、
前記真空チャンバの内部を所定真空度の真空雰囲気にするステップと、
前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを捕獲するための所定の電圧を前記加工ステージに印加するステップと、
前記半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加し、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して面状電子ビームを放出させるステップと、
前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される前記面状電子ビームを、前記第１電極と前記加工ステージ間に印加された加速電圧によって加速し、前記加工ステージ上に載置された前記加工対象基板の表面に照射し、前記パターン化された吸収材に対応するパターンを一括等倍転写して前記加工対象基板を露光するステップとを含むことを特徴とする電子ビーム面露光方法。
【請求項７】
前記加工対象基板よりもサイズの小さい前記半導体冷電子放出素子を用い、これらの半導体冷電子放出素子と加工対象基板とをステップアンドリピート方式で相対的に移動させながら、前記パターン化された吸収材に対応するパターンを順次一括等倍転写し、前記加工対象基板上に前記パターン化された吸収材に対応するパターンを繰り返し露光する請求項６に記載の電子ビーム面露光方法。
【請求項８】
前記パターン化された吸収材の厚さに応じて、当該パターン化された吸収材を透過する前記面状電子ビームの透過率を変え、前記加工対象基板上に前記パターン化された吸収材の厚さに対応した３次元パターンを露光する請求項６または７に記載の電子ビーム面露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状電子ビームを加工対象基板に照射し、加工対象基板にパターンを一括等倍転写して面露光する電子ビーム面露光装置および面露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光リソグラフィ技術では、１００ｎｍ以下の超高分解能の微細加工は困難であると言われている。しかし、１００ｎｍ以下の分解能の微細加工が可能であり、かつ量産が可能な露光装置は現在のところ存在していない。
【０００３】
従って、このような露光装置の開発競争が世界中で行われている。その中でも有力視されているのは、ＥＢ（電子ビーム）プロジェクション露光装置である。このＥＢプロジェクション露光装置における露光方式には、ＳＣＡＬＰＥＬ方式、ＰＲＥＶＡＩＬ方式およびＬＥＥＰＬ方式の３つがある。
【０００４】
ＳＣＡＬＰＥＬ方式およびＰＲＥＶＡＩＬ方式は、メンブレンマスク、ステンシルマスクによって電子ビームを透過・散乱し、ウェハ上に１／４に縮小投影する方式である。
【０００５】
これらの方式を採用するＥＢプロジェクション露光装置の構成は、電子銃、収束・投影レンズ系、マスク（レチクル）ステージ、ウェハステージおよび偏向器等を備える点でほぼ同一である。従って、電子ビーム源とウェハとの間にマスクが存在するため、マスクの精度・熱変形・汚染が最大の問題であると共に、補正電子光学系が複雑になり、精度を出すにはいくつかの困難がある。また、両者共、点状電子ビームによる走査露光であるため、面露光の光リソグラフィに対して低スループットであることが問題となっている。
【０００６】
一方、ＬＥＥＰＬ方式は、等倍のステンシルマスクを使用してパターンを等倍転写する方式である。
【０００７】
しかし、同方式を採用するＥＢプロジェクション露光装置の構成は、投影系として、電子銃、レンズ、主偏向器、副偏向器等を備えており、補正系の精度、マスクの熱歪や汚染が問題になる点や、低スループットである点も、ＳＣＡＬＰＥＬ方式やＰＲＥＶＡＩＬ方式を採用するＥＢプロジェクション露光装置と同様である。
【０００８】
また、ＥＢプロジェクション露光装置以外にも、ＥＵＶ（極端紫外光）やＸ線を使用した露光装置が開発されている。
【０００９】
ところが、これらの装置の構成は非常に複雑かつ巨大化し、価格も非常に高価であるという問題がある。
【００１０】
従来は、例えばＤＲＡＭ（ダイナミック型ランダムアクセスメモリ）やマイクロプロセッサ等の大量生産品が主流であったため、露光装置のコストが多少高くても問題にはならなかった。これに対し、現在は、大量生産品ではなくてシステムＬＳＩ等のように少量多品種品が求められている。少量多品種品の場合、従来のように高価な露光装置では、製品のコストが高くなるため、小型かつ安価で、しかも高分解能、高スループットの露光装置が求められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、簡単な構造で小型化が可能であり、かつ安価で、しかも高分解能、高スループットの電子ビーム面露光装置および面露光方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板、この半導体基板の表面を陽極酸化処理して形成された多孔質層、前記半導体基板の裏面に形成された第１電極および前記多孔質層の表面に形成された第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加することにより、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して面状電子ビームを放出する半導体冷電子放出素子と、
この半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、前記所定の電圧を印加する引出し電源と、
前記半導体冷電子放出素子の第２電極上に形成され、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームの一部を吸収するようにパターン化された吸収材と、
前記半導体冷電子放出素子の第２電極に対向する位置に平行に配置され、加工対象基板を露光する際に、当該加工対象基板が載置され、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを捕獲するための所定の電圧が印加される加工ステージと、
前記半導体冷電子放出素子、前記吸収材および前記加工ステージを収容し、前記加工対象基板を露光する際に、内部が所定真空度の真空雰囲気とされる真空チャンバとを備えることを特徴とする電子ビーム面露光装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、上記に記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを加速するための所定の一定電圧を前記第１電極に印加する加速電源を備えるのが好ましい。
【００１４】
また、上記に記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームの拡散を防止する収束磁界または収束電界を発生する手段を備えるのが好ましい。
【００１５】
また、上記に記載の電子ビーム面露光装置において、さらに、前記加工対象基板を露光する際に、前記半導体冷電子放出素子および前記加工対象基板の温度が略同一になるように、前記真空チャンバ内の温度を制御する手段を備えるのが好ましい。
【００１６】
また、前記加工対象基板は半導体ウェハであるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の電子ビーム面露光装置を用いて、前記加工対象基板を露光するに際し、
前記真空チャンバの内部を所定真空度の真空雰囲気にするステップと、
前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される面状電子ビームを捕獲するための所定の電圧を前記加工ステージに印加するステップと、
前記半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加し、前記多孔質層の全面から前記第２電極を透過して面状電子ビームを放出させるステップと、
前記半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から前記第２電極を透過して放出される前記面状電子ビームを、前記第１電極と前記加工ステージ間に印加された加速電圧によって加速し、前記加工ステージ上に載置された前記加工対象基板の表面に照射し、前記パターン化された吸収材に対応するパターンを一括等倍転写して前記加工対象基板を露光するステップとを含むことを特徴とする電子ビーム面露光方法を提供する。
【００１８】
ここで、前記加工対象基板よりもサイズの小さい前記半導体冷電子放出素子を用い、これらの半導体冷電子放出素子と加工対象基板とをステップアンドリピート方式で相対的に移動させながら、前記パターン化された吸収材に対応するパターンを順次一括等倍転写し、前記加工対象基板上に前記パターン化された吸収材に対応するパターンを繰り返し露光するのが好ましい。
【００１９】
また、前記パターン化された吸収材の厚さに応じて、当該パターン化された吸収材を透過する前記面状電子ビームの透過率を変え、前記加工対象基板上に前記パターン化された吸収材の厚さに対応した３次元パターンを露光するのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の電子ビーム面露光装置および面露光方法を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電子ビーム面露光装置の一実施形態の構成概略図である。この図に示すように、本実施形態の電子ビーム面露光装置１０は、パターン化ＢＳＥ電子源（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ　Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｏｕｒｃｅ：弾道面放出型冷陰極電子源）１２と、加工ステージ１４と、引出し電源１６と、加速電源１８と、真空チャンバ２０と、電流計２２とを備えている。同図には、加工対象基板２４も示してある。
【００２２】
電子ビーム面露光装置１０において、パターン化ＢＳＥ電子源１２は、面状電子ビーム源２６、Ａｕ（金）電極２８、Ａｌ（アルミ）電極３０、および吸収材３２により構成されている。
【００２３】
面状電子ビーム源２６は、ｎ型のシリコン基板３４と、このシリコン基板３４の表面（図中下面）全面に形成されたポリシリコン層３６と、このポリシリコン層３６の表面を陽極酸化処理して形成された多孔質ポリシリコン層３８とを含む。
【００２４】
Ａｌ電極３０は、面状電子ビーム源２６のシリコン基板３４の裏面（図中上面）の全面に形成され、Ａｕ電極２８は、多孔質ポリシリコン層３８の表面（図中下面）の外周部を除く、ほぼ全面を覆うように形成されている。
【００２５】
また、Ａｕ電極２８の表面には、パターン化された吸収材３２が形成されている。吸収材３２は、多孔質ポリシリコン層３８の全面から放出される面状電子ビームを吸収する役割を果す。本実施形態の場合、吸収材３２はＥＢレジスト（電子ビームを照射することによって露光される材料）で構成され、点状電子ビーム描画装置等を用いて、点状電子ビームによりマスクレスで直接走査露光されてパターニングされる。
【００２６】
ここで、面状電子ビーム源２６、Ａｕ電極２８およびＡｌ電極３０により構成されるダイオードは、本発明者の一人である越田信義により、特開平８−２５０７６６号公報において提案された半導体冷電子放出素子である。この半導体冷電子放出素子のＡｕ電極２８とＡｌ電極３０との間に所定の一定時間、所定の電圧を印加することにより、多孔質ポリシリコン層３８の表面全面から多重トンネル伝導による弾道電子の放出が開始される。
【００２７】
電子ビーム面露光装置１０は、この半導体冷電子放出素子を、電子ビーム面露光装置１０の電子ビーム源として利用したものであり、以下に述べるような特徴を備えている。
【００２８】
Ａ）単結晶シリコン基板上に平面型で構成できる電子源であり、電子ビームの放出面（すなわち、吸収材３２が存在しないＡｕ電極２８の表面）から垂直に電子ビームを放出できるので、収束電界や収束磁界を必要とせず、加工対象基板２４へのパターンの一括等倍転写が可能である。
Ｂ）１〜３０Ｐａまでの低真空雰囲気中で安定な電子放出動作が可能である。
Ｃ）電子放出の均一性が高く、ホッピング等の短時間変動がない。
Ｄ）電子放出源は、多孔質ポリシリコン層３８のシリコン微結晶の１つ１つであり、直径２〜３ｎｍの均一な粒径でできているため、高密度かつ安定度の高いエミッション特性が得られる。
Ｅ）マイクロ秒（μｓ）オーダーの電子放出オンオフ特性を有している。
Ｆ）直径１００，１５０，２００，３００ｍｍ等の広領域電子源を低価格で形成できる。
【００２９】
Ａｕ電極２８とＡｌ電極３０との間には、スイッチ４０を介して引出し電源１６が接続されている。引出し電源１６は、Ａｕ電極２８側がプラス、Ａｌ電極３０側がマイナスとされている。また、Ａｌ電極３０とグランドとの間には、加速電源１８が接続されている。加速電源１８は、グランド側がプラス、Ａｌ電極３０側がマイナスとされている。本実施形態では、引出し電源１６の電圧Ｖｐｓおよび加速電源１８の電圧Ｖｗは可変である。
【００３０】
引出し電源１６により電圧Ｖｐｓを印加すると、面状電子ビーム源２６の多孔質ポリシリコン層３８の全面から電子ビームが放出される。また、引出し電源１６の電圧Ｖｐｓを高くするに従って、電子ビームの放出量が増大する。また、加速電源１８により電圧Ｖｗを印加すると、面状電子ビーム源２６の多孔質ポリシリコン層３８の全面から放出された電子ビームが加速される。また、加速電源１８の電圧Ｖｗを高くするに従って、電子ビームの加速度が増大する。
【００３１】
加工ステージ１４は、加工対象基板２４を載置するための台であると共に、後述するように、本実施形態ではグランドに接続されており、パターン化ＢＳＥ電子源１２の電子ビームの放出面（カソード）から放出される面状電子ビームを捕獲するためのアノードとして機能する。加工ステージ１４は、パターン化ＢＳＥ電子源１２のＡｕ電極２８の表面（図中下面）に対向した近接位置に平行に配置されている。
【００３２】
加工対象基板２４の表面全面にはＥＢレジスト４２が形成されている。ＥＢレジスト４２は、電子ビームを照射することによって露光（感光）され、本実施形態の場合、吸収材３２のパターンと略同一なパターンが一括等倍転写される。
【００３３】
上記パターン化ＢＳＥ電子源１２、加工ステージ１４、および加工対象基板２４は、真空チャンバ２０の内部に収容されている。真空チャンバ２０内は、加工対象基板２４を露光処理する際に、その内部が真空雰囲気とされる。
【００３４】
電流計２２は、真空チャンバ２０の外部に配置され、加工ステージ１４とグランドとの間に接続されている。すなわち、加工ステージ１４および加工対象基板２４は、電流計２２を経由してグランドに接続されている。これにより、加工ステージ１４（すなわち、加工対象基板２４）は、前述のように、面状電子ビームを捕獲するためのアノードとして機能する。電流計２２により、パターン化ＢＳＥ電子源１２から照射される電子ビームの全電流量が計測される。
【００３５】
ＥＢレジスト４２を露光するための電子ビームによる露光量は、引出し電源１６の電圧Ｖｐｓによって決定される電子ビームの単位時間当りの放出量と照射時間との積算により算出される。したがって、電流計２２を用いて、電子ビームの単位時間当りの照射量（電流量）を計測しておくことにより、ＥＢレジスト４２を露光するために必要な露光量、すなわち引出し電源１６の電圧Ｖｐｓに対する照射時間を決定することができる。
【００３６】
次に、本発明の電子ビーム面露光方法に従って、電子ビーム面露光装置１０の作用を説明する。
【００３７】
真空チャンバ２０内は１〜３０Ｐａの真空雰囲気とされている。また、加速電源１８により、パターン化ＢＳＥ電子源１２のＡｌ電極３０には常時−２〜５ｋＶの電圧Ｖｗが印加されている。引出し電源１６の電圧Ｖｐｓは、本実施形態の場合には数１０Ｖである。スイッチ４０をオンすれば、引出し電源１６から供給される電圧ＶｐｓがＡｕ電極２８とＡｌ電極３０との間に印加され、オフすれば印加されない。
【００３８】
上記状態において、スイッチ４０をオンし、引出し電源１６により、あらかじめ決定された所定の一定時間、パターン化ＢＳＥ電子源１２のＡｕ電極２８とＡｌ電極３０との間に数１０Ｖの電圧Ｖｐｓを印加すると、面状電子ビーム源２６の多孔質ポリシリコン層３８の表面全面から電子ビームが放出される。多孔質ポリシリコン層３８から放出された面状の電子ビームはＡｕ電極２８を透過し、Ａｕ電極２８の表面全面から放出される。
【００３９】
この時、パターン化された吸収材３２が存在する箇所の電子ビームは、吸収材３２により吸収され、吸収材３２が存在しない箇所からだけ電子ビームが放出される。これにより、パターン化ＢＳＥ電子源１２からは、その放出面に対して垂直方向に、吸収材３２によりパターン化された面状の電子ビームが放出される。また、パターン化ＢＳＥ電子源１２から放出された面状の電子ビームは、加速電源１８の電圧Ｖｗにより加速される。
【００４０】
加工対象基板２４は、パターン化ＢＳＥ電子源１２の電子ビームの放出面に対向した近接位置に配置されている。従って、放出面から垂直に放出され、加速された面状の電子ビームは、ほとんど角度分散することなく、加工対象基板２４上に形成されたＥＢレジスト４２の表面に対して垂直に照射される。これにより、パターン化された吸収材３２と略同一なパターンが、加工対象基板２４上に形成されたＥＢレジスト４２に一括等倍転写される。
【００４１】
電子ビーム面露光装置１０は、電子ビームにより、１００ｎｍ以下の超高分解能な微細露光が可能である。また、等倍露光であり、マスクレスで、投影系、収束系、偏向系等が不要なため、構造が簡単で小型化が可能である。また、構造が非常に単純であるため、従来よりも格段に安価に装置を構成することができる。さらに、面状電子ビームによる一括露光であるため、点状電子ビームと比べて、非常にスループットが高いという特徴がある。
【００４２】
本発明の用途として、以下のものを一例として挙げることができる。ただし、本発明の用途は以下の例に限定されるわけではなく、露光、描画、加工等の各種の用途に利用可能である。
【００４３】
Ａ）数世代先までの超微細化、高集積化、高速化の要求を満たし、１００〜５０ｎｍの解像度に対応したデジタル情報家電、ネットワーク情報家電等のフルカスタム化システムＬＳＩ（大規模集積回路）の生産。
Ｂ）ブロードバンド時代の波長多重光伝送（ＷＤＭ）の光源となるＤＦＢ半導体レーザに使用する数１０〜数１００チャンネルの異周期回折格子の量産。
Ｃ）次世代ＤＶＤの標準ディスク、ロータリエンコーダの目盛スリット等のように、半導体以外の光学部品やマイクロ電子機器システム等の生産。
【００４４】
なお、面状電子ビーム源２６の基板は、ｎ型でもｐ型でもよいし、単結晶シリコン以外の他の材質、例えばガラス、石英等の基板でもよい。また、多孔質ポリシリコン層３８は、上記実施形態の場合、ポリシリコン層３６の表面を陽極酸化処理することによって多孔質化されるが、これ以外の方法で多孔質化してもよい。また、Ａｕ電極２８およびＡｌ電極３０は、導電性電極であればどのような材質のものでもよい。
【００４５】
加工対象基板２４よりもサイズの小さい半導体冷電子放出素子を用い、半導体冷電子放出素子と加工対象基板２４とをステップアンドリピート方式で相対的に移動させながら、パターン化された吸収材３２に対応するパターンを順次一括等倍転写し、加工対象基板２４上にパターン化された吸収材３２に対応するパターンを繰り返し露光してもよいし、加工対象基板２４とほぼ同一サイズの半導体冷電子放出素子を用い、両者の相対的な位置関係を固定して露光してもよい。
【００４６】
半導体冷電子放出素子および加工対象基板２４のサイズは何ら限定されない。半導体冷電子放出素子は、例えば半導体チップのような小型のサイズのものでもよいし、半導体チップサイズの半導体冷電子放出素子を用いて、半導体ウェハ上に同じあるいは異なるパターンを繰り返し等倍転写して、半導体ウェハサイズの半導体冷電子放出素子を構成することも可能である。半導体ウェハサイズの半導体冷電子放出素子を用いれば、加工対象の半導体ウェハを一括等倍転写して露光可能である。
【００４７】
吸収材３２は、電子ビームを吸収できる材質のものがいずれも使用可能である。また、吸収材３２のパターニングの方法も何ら限定されず、例えば１００ｎｍ以上の分解能でよい場合には、光リソグラフィ技術を使用してパターニングしてもよい。また、吸収材３２を直接走査露光する場合も、吸収材３２の上に塗布されたレジストをパターニングした後、パターニングされたレジストをマスクとして吸収材３２をパターニングするようにしてもよい。
【００４８】
上記実施形態では、吸収材３２は、電子ビームを完全に吸収（ブロック）できる厚さとしている。これに対し、吸収材３２の厚さを部分的に変更してもよい。これにより、吸収材３２に対する電子ビームの透過率を部分的に変更することができる。このように、吸収材３２の厚さに応じて、吸収材３２を透過する面状電子ビームの透過率を変え、加工対象基板２４上にパターン化された吸収材３２の厚さに対応した３次元パターンを露光することも可能である。
【００４９】
引出し電源１６の電圧Ｖｐｓおよび加速電源１８の電圧Ｖｗは、可変でも固定でもよい。引出し電源１６の電圧Ｖｐｓは、半導体冷電子放出素子の特性に応じて選択すればよい。加速電源１８の電圧Ｖｗは、ＥＢレジスト４２の種類や厚さ、加工対象基板２４の材質等に応じて適宜電圧を選択するのが好ましい。また、加速電源１８は必須の構成要素ではなく、必要に応じて適宜設けるようにするのが好ましい。
【００５０】
真空チャンバ２０内の真空度は、パターン化ＢＳＥ電子源１２の特性を考慮すれば１〜３０Ｐａで十分であるが、この範囲の値に限定されるものではない。また、気体分子との衝突による電子ビームの拡散を防ぐため、ターボ分子ポンプを使用して排気する方が好ましい。また、ＥＢレジスト４２は、ポジ型でもネガ型でもどちらでもよい。電流計２２は、電子ビームの照射時間を決定した後は必須の要素ではないが、電子ビームの照射量を監視するために、電流計２２を備えている方が好ましい。
【００５１】
また、パターン化ＢＳＥ電子源１２と加工ステージ１４とをＸＹＺの３方向に相対的に移動させる機構を備えていてもよい。また、超微細な量子細線等の描画時や、パターン化ＢＳＥ電子源１２の多孔質ポリシリコン層３８から加工対象基板２４上に形成されたＥＢレジスト４２表面までの間の間隔が広い場合等には、必要に応じて、電子ビームの拡散を防止する収束磁界または収束電界を発生する手段を備えるのが好ましい。また、加工対象基板２４を露光する際に、半導体冷電子放出素子および加工対象基板２４の温度がほぼ同一になるように、真空チャンバ２０内の温度を制御する手段を備えるのが好ましい。
【００５２】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の電子ビーム面露光装置および面露光方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明は、半導体冷電子放出素子の第１電極と第２電極との間に、所定の一定時間、所定の電圧を印加して、半導体冷電子放出素子の多孔質層の全面から第２電極を透過して面状電子ビームを放出させ、この多孔質層の全面から第２電極を透過して放出される面状電子ビームを、加工ステージ上に載置された加工対象基板の表面に照射して、パターン化された吸収材に対応するパターンを一括等倍転写して加工対象基板を露光するものである。
これにより、本発明によれば、電子ビームを用いて加工対象基板を露光するので、１００ｎｍ以下の超高分解能な微細露光が可能である。また、等倍露光であり、マスクレスで、投影系、収束径、偏向系等が不要なため、構造が簡単で小型化が可能である。また、構造が非常に単純であるため、従来よりも格段に安価に装置を構成することができる。さらに、面状電子ビームによる一括露光であるため、点状電子ビームと比べて、非常にスループットが高いという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム面露光装置の一実施形態の構成概略図である。
【符号の説明】
１０　電子ビーム面露光装置
１２　パターン化ＢＳＥ電子源
１４　加工ステージ
１６　引出し電源
１８　加速電源
２０　真空チャンバ
２２　電流計
２４　加工対象基板
２６　面状電子ビーム源
２８　Ａｕ電極
３０　Ａｌ電極
３２　吸収材
３４　シリコン基板
３６　ポリシリコン層
３８　多孔質ポリシリコン層
４０　スイッチ
４２　ＥＢレジスト
【図１】
2004103942.tif 000003