(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高解像度パターン中の選択的に処理される材料の層を保持する構造であって、この構造が、
基板（１０）と、
基板に重ね合される中間層（２２）であって、中間層は、非多孔質の同一材料の密度より少なくとも２倍低い密度の多孔質材料から作成され、前記材料が３２より低い低原子番号を有する、中間層（２２）と、
多孔質材料の中間層上の絶縁層と、
絶縁層上の単結晶シリコン層とを備え、
高解像度パターン中の選択的に処理される材料の層が、前記単結晶シリコン層、および、前記単結晶シリコン層上に蒸着される伝導性材料、絶縁材料または半導体材料の層の中から選択される、構造。
【請求項２】
請求項１に記載の構造であって、前記材料の原子番号が２０未満であることを特徴とする構造。
【請求項３】
請求項２に記載の構造であって、前記密度が前記非多孔質材料の密度の０．１〜０．５倍に含まれることを特徴とする構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造であって、前記多孔質層が多孔質シリコンまたはカーボンナノチューブ製であることを特徴とする構造。
【請求項５】
請求項４に記載の構造であって、前記中間層の厚さが少なくとも５０ミクロンであることを特徴とする構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造であって、処理される材料の前記層が前記単結晶シリコンの層であることを特徴とする構造。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造であって、処理される材料の前記層が前記単結晶シリコン層上に蒸着される伝導性材料、絶縁材料または半導体材料の層であることを特徴とする構造。
【請求項８】
請求項６または７に記載の構造であって、前記保持構造が前記多孔質層により前側を被覆される第１基板および前記第１基板に接着される第２基板により形成されることを特徴とする、前記第２基板が前記絶縁層により被覆された単結晶シリコン製であり、かつ、１００ナノメートル以下の厚さに薄くされる構造。
【請求項９】
非多孔質の同一材料の密度の１／２より低い密度および２０より低い原子番号をもつ材料の多孔質層により被覆された基板を含む保持構造を形成すること、高解像度パターン中の選択的に処理される材料の薄い層を前記多孔質層上に蒸着すること、電子ビームに対する感度の高い材料の層を蒸着すること、および前記感度の高い材料の前記層中に前記パターンを画定するために前記感度の高い材料の前記層を高エネルギー電子ビームに曝露すること、次に、選択的に処理される材料の前記層の注入および／またはエッチングによる処理作業を含み、前記作業は、保持構造に影響を与えない、電子リソグラフィー工程。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子リソグラフィー工程であって、前記多孔質層の前記材料がシリコンまたはカーボンナノチューブであることを特徴とする電子リソグラフィー工程。
【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ーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームリソグラフィーは、可視光またはＵＶ光さえ使用するフォトリソグラフィーでさえ回折効果のために作成または転送することができない非常に小さく、かつ、極めて高密度の図形を作成または転送することを可能にすることが知られている。フォトリソグラフィーの解像限界は、使用される光の波長の桁に留まる。電子ビームリソグラフィーの解像限界は、１０ナノメートル以下に近づくことができる。すなわち、１０ナノメートル以下という幅および間隔を含む図形を描くことが理論的に可能であるはずである。
【０００３】
このような解像度は、特に紫外線またはＸ線回折光学素子を作成するために有益であろう。これらの回折光学素子は、回折格子、フレネルレンズまたはブレーズド回折格子と呼ばれるものなどのその他の素子であろう。これらは、エッチングされる表面の回折効率の改善を意図する規則的鋸歯状エッチングパターンである。その他の応用も想定される。たとえば、非常に高い密度のミクロ電子工学ナノ構造を製造するためのマスクの調製またはこれらのナノ構造の直接書刻である。
【０００４】
高い解像度を得るためには、電子により与えられるエネルギーに対して感度の高い材料（以下において電子感光材料と呼ばれる材料）の表面を局部的に照射する非常に小さい直径の電子ビームから出発する必要がある。この曝露は、表面を走査し、かつ、曝露される図形に応じてビームを点滅することにより行われる。
【０００５】
電子ビームは電磁レンズを使用して表面に集中されるが、これらのレンズは光学収差を生む。この光学収差は、電子の速度およびその結果のビームのエネルギー増大につれて減少する。さらに、電子ビームは、電子がお互いに作用する相互反発のために拡散する（そしてその結果としてサイズが増大する）傾向をもっているが、この拡散は、電子の速度が高いほど小さい。著者の知識によれば、３０ｋｅＶ未満のエネルギーで非常に小さい直径（５ナノメートル未満）のビームを作ることは不可能である。解像度を高めるために必要なこの直径のビームを得るためには、これより高いエネルギーに取り組む必要がある。ガウスエネルギー分布をもつ直径３ナノメートルのビームは、１００ｋｅＶのエネルギーで作成できるであろう。
【０００６】
しかし、非常に高い解像度を得るためには、非常に小さい直径のビームを作成するだけでは十分でない。具体的には、ビームのサイズが最適化されたとしても、２つの効果が電子感光材料に刻み込まれるパターンの解像度の制限に寄与する。第一の効果は、ビームの衝突領域における材料中の電子の拡散である。電子は、材料中に入った後にランダム経路上でエネルギーを失うのであるが、これらの経路の長さは電子のエネルギーに比例する。これらのランダム経路上の電子の拡散は、図形の幅が衝突領域において増大する１つの理由であり、この拡散により電子感光材料は、所望より広い領域にわたり曝露されることになる。第２の効果は、隣接図形に対応する電子感光層の領域に向かう電子の後方散乱である。これらの後方散乱電子は、電子感光層により吸収されずに下部の層により電子感光層に向かって反射により戻される電子であるか、または下部の層中において一次電子により解放され、電子感光層に向かって後方散乱される二次電子である。これらの電子は、図形間の領域を曝露し、したがってコントラストを低減するか、または隣接図形を曝露しなければならない直接ビームの電子に加わる。これは、以下において説明するように、隣接図形の正確な画定を変更するであろう。
【０００７】
後方散乱電子の影響は、主として最も高い密度のパターン、すなわち、曝露されたパターン（曝露されない領域により分離される領域）同士がお互いに非常に近い図形上で観察される。非常に密な間隔のラインの配列において、曝露されたライン間の間隔が望ましくないドーズを受けるのみならず、曝露されたライン自体（数十ミクロンも離れた場所に位置しているラインも含む）が隣接ラインの曝露中に後方散乱された電子に関する過度のドーズを受けることがある。この過度のドーズは、当該ラインが他の曝露された領域から遠く離された場合にもつであろう幅と対比して、そのラインの幅を変える（ポジレジストの場合に増大する）傾向をもっている。具体的には、配列の中心に位置するラインは、配列のエッジのラインと対比して過度のドーズを受けるので、中心のラインの幅は広くなり、エッジのラインの幅は狭くなる。これはコントラストの低下をもたらし、かつ、パターン化される領域全体にわたる図形の幅の一様性の管理を困難にする。
【０００８】
電子後方散乱による効果を補償する傾向をもつ解決策がすでに与えられている。これらの解決策は、曝露される領域に応じてドーズを調節することにあるようである（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｖａｃｕｕｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ  Ｖｏｌ．１１  ｎｏ．６，ｐｐ．２７４１−２７４５，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９３，“ＰＲＯＸＥＣＣＯ−Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ”，ＥＩＳＥＮＭＡＮＮ  Ｈ．；ＷＡＡＳ  Ｔ．；ＨＡＲＴＭＡＮＮ  Ｈ．参照）。または、さらには曝露されるパターンの形状を前もって修正することにあるようである（Ｊａｐａｎｅｓｅ  ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｖｏｌ．３７，ｎｏ．１２Ｂ，ｐｐ．６７７４−６７７８，１９９８，Ａ  Ｎｅｗ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｏｆ  Ｅ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＳＩＭＥＣＥＫ  Ｍ．；ＲＯＳＥＮＢＵＳＣＨ  Ａ．；ＯＨＴＡ  Ｔ．；ＪＩＮＢＯ  Ｈ．参照）。または、さらに、ライン密度の変化に関する誤差を除去するマスクを使用する「ゴースト」方法と呼ばれる方法による修正を適用することにあるようである（中でも、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｖａｃｕｕｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ  Ｖｏｌ．１７  ｎｏ．６，ｐｐ．２８６０−２８６３，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９９，“Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  ＧＨＯＳＴ  ｍｅｔｈｏｄ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｓｔｅｎｃｉｌ  ｍａｓｋ”，ＹＡＭＡＳＨＩＴＡ  Ｈ．参照）。
【０００９】
これらの方法は、数学的に複雑であり、かつ、不完全である。これらは、作成されるパターンの形状、入射ビームのエネルギーおよび曝露される対象物中に存在する材料の性質に依存している。
【００１０】
電子リソグラフィー工程に送り込まれる電子感光層を保持する基板は、後方散乱電子の生成に参加する。これは、シリコン製（電子装置のために使用されることが多い）またはガラス製（フォトリソグラフィーマスクの製造のために使用されることが多い）の基板の場合である。したがって、リソグラフィーによりパターン化される領域中の基板を薄くし、それにより後方散乱を部分的に制限することも提案されている。
【００１１】
電子感光層の下で、厚さ約１００ナノメートルの非結晶質炭素の薄い層を使用することも提案されている（論文、Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｂｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｌｍ  ａｓ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｌａｙｅｒ，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ  １９９１，ｐｐ．８９０−８９１）。その結果は、特に高エネルギー入射ビームの場合に不十分である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｖａｃｕｕｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ  Ｖｏｌ．１１  ｎｏ．６，ｐｐ．２７４１−２７４５，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９３，“ＰＲＯＸＥＣＣＯ−Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ”，ＥＩＳＥＮＭＡＮＮ  Ｈ．；ＷＡＡＳ  Ｔ．；ＨＡＲＴＭＡＮＮ  Ｈ．
【非特許文献２】Ｊａｐａｎｅｓｅ  ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｖｏｌ．３７，ｎｏ．１２Ｂ，ｐｐ．６７７４−６７７８，１９９８，Ａ  Ｎｅｗ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｏｆ  Ｅ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＳＩＭＥＣＥＫ  Ｍ．；ＲＯＳＥＮＢＵＳＣＨ  Ａ．；ＯＨＴＡ  Ｔ．；ＪＩＮＢＯ  Ｈ．
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｖａｃｕｕｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ  Ｖｏｌ．１７  ｎｏ．６，ｐｐ．２８６０−２８６３，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９９，“Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  ＧＨＯＳＴ  ｍｅｔｈｏｄ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｓｔｅｎｃｉｌ  ｍａｓｋ”，ＹＡＭＡＳＨＩＴＡ  Ｈ．
【非特許文献４】Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｂｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｌｍ  ａｓ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｌａｙｅｒ，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ  １９９１，ｐｐ．８９０−８９１
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に従って、基板と電子感光層の間に、多孔質であるために、同一であるが多孔性でない材料より密度が少なくとも２倍低い材料から作成される中間層を形成することを提案する。この材料は、３２未満、好ましくは２０未満の低原子番号をもつ。この多孔層は、多孔質シリコン（原子番号１４）または多孔質炭素（原子番号６）から作成することが好ましいが、後者の場合にはカーボンナノチューブ（その低密度の故に多孔質材料に匹敵する）製とする。その低密度およびその低原子番号のために、この多孔質の層は、後方散乱電子の生成を低減し、かつ、とりわけ、それらを広い領域にわたり拡散して隣接図形に対する妨害を軽減する。材料および特にシリコンまたは炭素の密度は、非多孔質の同じ材料（たとえば単結晶シリコンまたはたとえばスピンオン炭素）の密度より少なくとも２倍低い。この多孔質層は、したがって、好ましい場合には、１．５より低い密度、および１またはさらには０．５より低い密度をもつ。比較すると、非多孔質シリコンは約２．５の密度をもち、また、非多孔質非結晶質炭素は１．８〜２．１に含まれる密度をもつ。多孔質材料の密度は、好ましくは、シリコンの場合、非多孔質材料の密度の０．１〜０．５倍に含まれ、また、カーボンナノチューブの場合にはさらに低くさえなり得る（カーボンナノチューブの層の密度は０．１という低い値かまたはそれよりも低く、すなわち、非多孔質炭素の密度より約２０倍低くなり得る）。多孔性は、材料の領域相互間、すなわち対象とする材料の原子を含む領域相互間における材料をもたない空間の存在に関係する。
【００１４】
本発明は、したがって高解像度図形中の選択的に処理される材料の薄い層を支える保持構造を提供するが、前記層は、さらにパターンを画定するための電子感光材料の層を受け取ることを目的としており、また、前記保持構造は、前項で示した基板および多孔質材料の層の重ね合わせを含んでいる。
【００１５】
表現、「処理される材料の層」は、その上で、明確に定義された高解像度パターン中の局部処理を行うことが望ましい半導体層または絶縁層または伝導層を意味するものとして解される。この処理は、とりわけ、層のエッチングまたは不純物の半導体層への注入、または層の局部的酸化等とすることができる。
【００１６】
電子感光材料の層は、特定のケースを除いて、処理される材料の層上に蒸着される。しかし、リフトオフ操作を使用する工程の場合には、処理される材料の層は、電子感光材料の層が曝露および現像された後で蒸着される。
【００１７】
電子感光材料の層は、照射する電子ビームにより変えられる特性（たとえば、重合の程度）をもつレジストとすることができる。前記レジストは、所望パターン中の領域にわたり走査される電子ビームに曝露され、次にレジストを現像して、曝露された部分を除去し、かつ、その他を保持し（ポジレジストを処理する場合）または対照的に曝露されなかった部分を除去し、かつ、曝露された部分を保持する（ネガレジストの場合）。
【００１８】
保持構造は、さらに、多孔質層と処理される層間のバッファまたは多孔質層と層の重ね合わせ間のバッファとして働く絶縁層（とりわけ酸化ケイ素製）を含むことができる。これらの層の間で、処理される材料の層および電子感光材料の図形の層が機能する。
【００１９】
処理される材料の層は単結晶のシリコン製とすることができ、この処理は場合により電子ビームに対する曝露パターンにより画定されるパターン中のドーパント不純物の局部注入である。処理される材料の層は、とりわけ以下の上に蒸着された金属または絶縁物または半導体の層とすることもできる：
−多孔質中間層；
−または多孔質中間層の上に蒸着された単結晶シリコンそれ自体の層。
【００２０】
実際には、とりわけ、シリコン上の電子回路の製造の場合、保持構造は、多孔質層によりその前側を覆われた第１基板により形成される。次に第２基板が第１基板の前側に接着される（接着材料を使用して、または使用せずに）。第２基板は、好ましくは、第１基板の前側に適用された表面絶縁層（好ましくは酸化ケイ素製）により被覆された単結晶シリコン基板である。次に第２基板を薄くして（機械加工により、またはたとえば注入により得られる埋め込み脆弱領域による熱的および／または機械的破壊により）、厚さ１００ナノメートル未満の１つの単結晶シリコン層のみを残す。処理される層を形成する層または処理される層により直接または間接に被覆される層は、この層である。
【００２１】
低密度多孔質層は、好ましくは当該曝露ビームのエネルギーに見合う層の材料中の電子の平均自由行程に少なくとも等しい厚さをもっている。約１００ｋｅＶのエネルギーの場合、平均自由行程は、シリコンまたは炭素では数十ミクロンであり、また、多孔質層の厚さは好ましくは少なくとも２０ミクロン、好ましくは少なくとも５０ミクロンであり、かつ、特にこれらの２つの材料では５０〜１００ミクロンである。
【００２２】
多孔質中間層は、複合材料が上述の基準を満た平均原子質量をもっていることを条件として、元素材料よりむしろ複合材料製とすることができるであろう。アルミナＡｌ２Ｏ３も考えられる。特に低い平均原子質量をもつリチウムカーバイドも考えられる。しかし、好ましい材料は、依然として、多孔質シリコンおよびナノチューブ形態の多孔質炭素である。現在これらの産業処理は容易と考えられるからである。複数の原子から構成されている分子の場合、原子質量、または平均原子質量は、ここでは、分子の原子の元素質量の和を分子中の原子の個数で除した値として定義される。
【００２３】
処理される層を保持する構造は別として、本発明は電子リソグラフィー工程にも関係する。この工程は、非多孔質の同じ材料の密度の１／２より低い密度をもち、かつ、２０未満の原子質量をもつ材料の多孔質層により被覆された基板を含む保持構造を形成すること、高解像度パターン中の選択的に処理される材料の層を多孔質層の上に蒸着すること、電子ビームに感度の高い材料の層を蒸着すること、およびこの感度の高い前記の層中にパターンを画定するためにこの感度の高い材料の層を高エネルギー電子ビームに曝露すること、続いて、注入および／またはエッチングにより選択的に処理される材料の層を処理することを含んでいる。
【００２４】
本発明のその他の特徴および長所は、添付図面を参照して行う以下の詳細説明を読むことにより明らかとなるであろう。これらの図面の内容は、次のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】感度の高い層中に刻み込まれるラインの配列から構成される高密度パターンを示す略図である。
【図２】配列の曝露中に電子により与えられるエネルギーのプロファイルを示す曲線を示す。
【図３】感度の高い層中に実際に刻み込まれたパターンにおいてそれから生ずる効果を示す。
【図４】本発明による保持構造のうち、多孔質シリコンの中間層をもつ単純な事例を示す。
【図５】本発明による保持構造のうち、カーボンナノチューブの中間層をもつ単純な事例を示す。
【図６】単結晶シリコンの薄い層を使用する電子回路の製造の事例における保持構造を示す。
【図７】多孔質炭素による同様な構造を示す。
【図８】電子ビームの衝突点付近の後方散乱電子のエネルギーの分布を衝突点までの距離の関数として示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、基板上に蒸着される、電子に対する感度の高い層すなわち電子感光層に刻み込みたいラインの規則的密度パターンを示す。このパターンは、例示であるが、５ナノメートル間隔で相隔てられている５ナノメートル幅のラインを含む。
【００２７】
感度の高い層を曝露するために使用される電子ビームは、５ナノメートル未満の直径をもち、また、この目的のために、非常に高い、好ましくは３０〜１００ｋｅＶ以上のエネルギーをもっている。この高エネルギーのために、電子は、感度の高い層を支持する基板中で後方散乱され、そしてこれらの電子は、ビームの衝突領域外の感度の高い層、すなわち、曝露されるべきラインの相互間またはビームの衝突の場所に隣接するライン上の感度の高い層を曝露することがある。ライン相互間の間隔に向かう電子の後方散乱から、そこにある曝露されるべきでない感度の高い層の部分的曝露の危険が生ずる。隣接ラインに向かう電子の後方散乱から、ビームによる表面の走査中に高エネルギー電子ビームの意図的衝突を受ける（またはすでに受けたかまたはその後に受ける）隣接ラインの過剰曝露の危険が生ずる。
【００２８】
図２は、後方散乱電子から生ずるエネルギーを考慮した構成において、配列の種々のラインのそれぞれと同じ高さにある感度の高い層により受け取られるエネルギーを任意の単位により大まかに示す。配列の中心のラインは、配列のエッジに位置するラインより多くのエネルギーを受け取る（所与の直接ビームエネルギーについて）。同様に、高密度の配列中のラインは、密度の低い配列中のラインより多くのエネルギーを受け取る。
【００２９】
感度の高い層の挙動を単純化した場合、感度の高い層は、受け取ったエネルギーの閾値より上で曝露され、かつ、この閾値より下で曝露されないと考えることができる。この閾値は、図２の曲線中のレベルＴｈの線により表される。各ライン中のエネルギー分布はガウス形状であるから、実際に曝露される領域の幅は受け取られる合計エネルギーに依存し、したがってこの幅は暴露されるラインが高密度にパターン化された領域（後方散乱電子の影響を受ける）または低密度にパターン化された領域（後方散乱電子の影響を受けない）のいずれにあるかに応じて変化することが分かるであろう。後方散乱電子の影響は数十ミクロンにわたって伸びることがあるが、それは、１０ナノメールのピッチをもつライン群の場合に、この影響が数百の隣接ラインに及び、その結果、任意のラインが数百の他のラインの曝露により後方散乱された電子を受け取る可能性があることを意味する。この様態により受け取られる電子の個数は、それぞれの回には少ないが、累積数は多い。
【００３０】
これは、図３に示すように、ライン幅の非一様性を示す実際に曝露されたラインのパターンにおいて、非一様性が、特に、刻み込まれるパターンの密度に関係するという結果をもたらす。高密度の配列の中心のラインは、配列のエッジ上のラインまたは孤立しているラインまたは低密度配列の一部を形成しているラインより多くの電子のドーズを受ける。
【００３１】
これらの効果は、材料の層を通過して進む単位距離（ｄＳ）ごとの電子のビームによるエネルギー損失（−ｄＥ）を与えるベーテ等式などの等式を使用してモデル化することができる。このエネルギー損失は、二次電子の放出、制動輻射（「ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ」とも呼ばれる）およびプラズモン励起などの種々のプロセスにおいて示される：
【数１】
0006312675.tif 000002
εｏは、真空の誘電率である；
ｅは、１個の電子上の電荷である；
Ｎは、単位体積あたりの原子の個数である。この数は、材料の密度に関係する。密度は、Ｎが大きいとき高く、Ｎが小さいとき低い；
Ｚは、材料の原子番号である；
Ｅ０は、入射電子のエネルギーであり、直径２〜４ナノメートルのビームの場合、一般的に５０ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶである；
ｌは、電子が伝播する材料の平均イオン化エネルギーである。それは原子番号に依存し、かつ、それは経験的に定義される。時々文献において与えられる値は、電子ボルト単位で、Ｚが１３以上であるときに、Ｉ＝（９．７６＋５８．８×Ｚ１．１９）である。または、時々簡略化式としてＩ＝１１．５×Ｚとなる。
【００３２】
この等式から、平均自由行程Ｓｄｉｆｆが入射ビームのエネルギーＥ０の平方根に比例して変化するという情報が得られる。平均自由行程は、５０％の電子エネルギー損失をもたらす移動距離である。
【００３３】
次の表は、シリコンの場合に、入射エネルギーＥ０の関数として平均自由行程Ｓｄｉｆｆの推定値を与える。
【００３４】
【表１】
0006312675.tif 000003
【００３５】
さらに、べーテ等式から、電子感光層を無意味に曝露する後方散乱電子の寄生ドーズが密度（Ｎ経由）および原子番号に実質的に比例し、その結果、入射エネルギーＥ０に実質的に反比例するという結論が導かれる。
【００３６】
本発明によると、リソグラフィーにより曝露される電子感光層はシリコン基板またはガラス基板上に直接蒸着されず、多孔質中間層、すなわち、低密度、低原子番号（３２未満、望ましくは２０未満）の材料の層上に蒸着される。本発明による好ましい材料は、多孔質シリコン（原子番号１４）または非常に低い密度のために多孔質層に匹敵するナノチューブの形態の炭素（原子番号６）である。この層の多孔性は数値Ｎを低減し、それによりエネルギー損失したがって後方散乱電子の個数を減らす。中間層の密度は、非多孔質の同じ材料（炭素を対象とする場合、非結晶質材料）の密度より少なくとも２倍低い。
【００３７】
この中間層の厚さは、想定している曝露エネルギーＥ０の場合の平均自由行程Ｓｄｉｆｆ以上とすることが好ましい。たとえば約１００ｋｅＶの場合に２０ミクロン超とする。
【００３８】
図４は、本発明によるもっとも簡単な場合の保持構造を示す。この保持構造は、シリコンまたはガラスの基板１０と多孔質シリコンの層１２の重ね合わせを含む。
【００３９】
この構造の上に、この場合、処理される（たとえば、注入、エッチングまたは酸化により）材料の層１４を蒸着する。この層は、たとえば、単結晶シリコン、または金属（たとえばクロム）製とすることができる。それは、その非常に薄い厚さのために、それ自身、後方散乱をまったく生じないかまたは非常にわずかしか生じない非常に薄い層（厚さ１００ナノメートル未満）である。
【００４０】
最後に、層１４上に、電子ビームに対する感度の高い材料、たとえばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）レジスト製の層１６を蒸着する。
【００４１】
多孔質シリコン層は、バルク単結晶シリコン（バルクシリコン）の通常の密度の１０％〜５０％に含まれる密度をもつことが好ましい。それは、少なくとも５０ミクロンの厚さをもつが、約８０ミクロンの厚さとすることが好ましい。これらの値は、約１００ｋｅＶの電子ビームエネルギーの場合に極めて好適である。
【００４２】
多孔質シリコンの形成は、低コストの工程である。それは、基板の単結晶シリコン表面からの電気化学的陽極酸化を行う工程とすることができる。この基板をＨＦ／エタノール溶液槽中において２つの電極間に置く。これらの電極間に電位差を加える。この溶液槽のＦ−フッ素イオンは基板の方向に引きつけられ、シリコンと反応して孔を形成する。最初の孔が形成された後、ＨＦによるシリコンに対する攻撃は孔の底部に集中し、多孔質シリコンの形成をもたらす。
【００４３】
多孔質シリコンに任意選択的にドーピングを加えることもできる。
【００４４】
図５に大まかに示されている別の実施形態では、基板１０の上に形成される低密度の中間層は、カーボンナノチューブ２２の層である。その多孔性は非常に高くなり得る。たとえば、直径５ナノメートルおよび壁厚１ナノメートルのナノチューブを場合によっては平方センチあたり約５×１０１１個の割合で蒸着することができるからである。これは、バルク炭素（非結晶質スピンオン炭素）の密度の３〜４％の密度を与える。この密度は、したがって０．１あるいはそれ以下に達するであろう。約１００ナノメートルのベース直径をもつ多層ナノチューブを使用することも可能である。
【００４５】
低密度炭素の場合、低密度シリコンの場合と同様に、厚さは、入射電子ビームのエネルギーに見合う電子の平均自由行程より大きいことが望ましい。好ましくは、カーボンナノチューブの層の厚さは、少なくとも５０ミクロンであり、さらに好ましくは約８０ミクロンである。
【００４６】
カーボンナノチューブの脆弱性のために、その層を横方向に局限する構成とすることが望ましい。それにより、ナノチューブは、他の層の蒸着またはその後の処理に耐えることができる。層１２は、この目的のために、１つ以上の区画中で蒸着することができる。これらの区画は、基板１０中のギザギザにより、または基板に付加されるシリコン枠により取り囲まれる基板の表面により形成することができる。
【００４７】
この方法により所定の場所に保持される層１２上に、処理される材料の層２４および電子感光材料の層２６が蒸着される。処理される材料の層および電子感光材料の層の前に、保護層を蒸着することも可能である。この保護層は、炭素、または窒化ケイ素または酸化ケイ素、またはグラフェン製とすることができる（後者は、結晶炭素の単分子層である）。
【００４８】
マイクロエレクトロニクス応用を目的とする１つの実施形態において、図６に示す形態の保持構造を設ける構成とすることができる。前記の構造は、第２基板を第１基板に接着することにより製造される。第１基板１０は、たとえば、シリコン基板である。それは、その前側において多孔質層２２（たとえば、基板の電気化学的陽極酸化により形成される）により被覆される。次に、単結晶シリコン製または単結晶シリコン層で被覆された第２基板３０を多孔質層に接着する。酸化ケイ素層３２は、接着工程の前に、第２基板上に形成することが好ましい。
【００４９】
接着は、非常に凹凸の少ない２つの非常に平坦な平面間において接着材料なしに行うことが好ましい（すなわち、それは直接接着である（分子付着接着とも呼ばれる））。第２基板の厚さの大部分は除去され、数十ナノメートルの単結晶シリコンの非常に薄い層のみ残される。この薄い厚さのために、この層は、高エネルギー／ビームの衝突中に電子の大幅な後方散乱を生じない。このシリコンの層は、処理される材料の層であるか、または処理される材料の薄い層２４により被覆されており、それ自体、電子感光材料２６により覆われている。
【００５０】
図７は、多孔質層２２が基板１０の表面のギザギザ中に局限されるカーボンナノチューブの層である場合に同様な方法により製造される同様な構造を大まかに示している。
【００５１】
ＳｃｅｌｅｔｏｎまたはＣａｓｉｎｏ（電子リソグラフィーにおいて一般的に使用される）などの電子軌道をシミュレートするソフトウェアにより、この場合に後方散乱される電子の挙動を観察することが可能であった。低エネルギー（約５ｋｅＶ）において、薄い炭素層の付加は、後方散乱エネルギーを大幅に低減することが観察された。しかし高エネルギー（約５０ｋｅＶ以上）では、かかる層は、電子平均自由行程（一般的に５０ｋｅＶにおいて８ミクロンより長い）より大きい厚さについては効力をもたない。
【００５２】
しかし、高エネルギーにおいて、多孔質シリコンまたはナノチューブ製の
多孔質炭素の層は、後方散乱電子の衝突の領域の再分配の効果をもたらした。より正確には、後方散乱電子は、電子感光層がバルクシリコンまたはガラスの基板に直接にまたはそれに非常に近くに蒸着される場合より遙かに長い半径にわたり拡散される。したがって、曝露されるパターンのその他の要素に対する後方散乱電子の影響は、多孔質層の厚さが十分に大きい場合（実際には：５０ｋｅＶ超のエネルギーの場合に少なくとも２０ミクロン）、相当小さくなる。
【００５３】
図８は、任意の単位において、後方散乱される電子のエネルギーをビームの衝突点に対する距離（ナノメートル単位で表示されている）の関数として示している：
−保持構造が単純なバルクシリコン基板である場合（Ｓｉバルク、実線）；
−保持構造が５倍低い密度の多孔質シリコンの厚さ８０ミクロンの中間層で被覆されているバルクシリコン製の場合：点線；
−および保持構造がカーボンナノチューブ（その密度は、バルク炭素の密度より少なくとも５倍低い）の厚さ約８０ミクロンの低密度層で被覆されているバルクシリコン製の場合：破線。
【００５４】
シリコンの場合、後方散乱エネルギーは、バルクシリコンと同じ程度であるが、このエネルギーは、バルクシリコンの場合より１０倍長い半径にわたり拡散され、それにより、曝露されるパターン全体に対する影響を大幅に低減するであろう。
【００５５】
図８において扱われている距離は、照射ビームの衝突点と後方散乱電子が電子感光層に到達する点の間の距離である。したがって、この曲線の横座標はこの距離を表すナノメートル単位の半径であり、また、この曲線の縦座標は、任意の単位における、この距離の電子感光層に到達した電子のエネルギーである。
【００５６】
曝露される領域における基板の厚さを非常に薄くし、それにより不利な後方散乱電子を生成する傾向をもつ基板部分の厚さが基板の他の部分よりかなり薄くなるよう構造とすることも可能であることを最後に理解されたい。高エネルギー電子ビームは、次に、多孔質層により覆われた基板の材料を単に平易に通過し、その間に最小限の側方散乱を生ずる。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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