(57)【要約】【課題】  電子ビームプロジェクションリソグラフィ用のエミッタ、その作動方法及び製造方法を提供する。【解決手段】  光導電体基板１１０と、光導電体基板１１０の前面に形成された絶縁層１２０と、絶縁層１２０上に形成されて相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングされたゲート電極層１３０と、光導電体基板１１０の背面に形成された透明な導電性物質よりなるベース電極層１４０とを備えるエミッタ１００とした。エミッタ１００において、ベース電極層１４０とゲート電極層１３０との間に電圧を印加し、エミッタ１００の背面側から光導電体基板１１０の一部に光を照射して導電体に変換させると、光が照射された部分でだけ電子が放出される。本発明によれば、エミッタ１００から部分的な電子放出が可能なので、全面的な１次パターニング後に部分的な補正及び補修が可能になる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電体基板と、
前記光導電体基板の前面に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングされたゲート電極層と、
前記光導電体基板の背面に形成され、透明な導電性物質よりなるベース電極層とを備えることを特徴とする電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項２】
前記光導電体基板は、ＧａＡｓと非晶質Ｓｉとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項３】
前記絶縁層は、陽極酸化された金属よりなることを特徴とする請求項１に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項４】
前記絶縁層は、陽極酸化されたアルミナよりなることを特徴とする請求項３に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項５】
前記ゲート電極層は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも一つの金属よりなることを特徴とする請求項１に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項６】
前記ベース電極層は、ＩＴＯよりなることを特徴とする請求項１に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ。
【請求項７】
前記ベース電極層と前記ゲート電極層との間に電圧を印加し、前記エミッタの背面側から前記光導電体基板の一部に光を照射して前記光導電体層基板の一部を導電体に変換させることによって、前記光導電体基板のうち前記光が照射された部分でだけ電子を放出させることを特徴とする請求項１ないし６のうち何れか一項に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの作動方法。
【請求項８】
前記光として紫外線またはレーザービームを使用することを特徴とする請求項７に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの作動方法。
【請求項９】
光導電体基板を準備する段階と、
前記光導電体基板の背面に透明な導電性物質よりなるベース電極層を形成する段階と、
前記光導電体基板の前面に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に導電性金属を蒸着し、これを相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングしてゲート電極層を形成する段階とを含むことを特徴とする電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１０】
光導電体基板を準備する段階と、
前記光導電体基板の前面に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に導電性金属を蒸着し、これを相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングしてゲート電極層を形成する段階と、
前記光導電体基板の背面に透明な導電性物質よりなるベース電極層を形成する段階とを含むことを特徴とする電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１１】
前記光導電体基板は、ＧａＡｓと非晶質Ｓｉとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１２】
前記ベース電極層は、ＩＴＯよりなることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁層の形成段階は、
前記光導電体基板の前面に陽極酸化が可能な金属を蒸着する段階と、
蒸着された前記金属を陽極酸化させる段階とを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１４】
前記金属は、アルミニウムであり、前記金属を陽極酸化させる段階において、蒸着された前記アルミニウムを陽極酸化させてアルミナを形成することを特徴とする請求項１３に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１５】
前記ゲート電極層は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも一つの金属よりなることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１６】
前記ゲート電極層の形成段階は、
前記絶縁層上に導電性金属を蒸着して第１導電体層を形成する段階と、
前記第１導電体層を所定のパターンにパターニングする段階と、
前記第１導電体層と前記パターニング段階で露出された前記絶縁層上に導電性金属を蒸着して第２導電体層を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【請求項１７】
前記第１導電体層のパターニング段階は、
前記第１導電体層の表面にレジストを塗布する段階と、
前記レジストを所定のパターンにパターニングする段階と、
パターニングされた前記レジストをエッチングマスクとして前記第１導電体層を選択的にエッチングする段階と、
前記レジストをストリップする段階とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームプロジェクションリソグラフィシステムに係り、より詳細には、部分的な補正及び補修のための部分的な電子放出が可能な電子ビームプロジェクションリソグラフィ用エミッタ、その作動方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、基板の表面を所望のパターンに加工するために様々な方式のリソグラフィが用いられる。従来、光を使用する光リソグラフィが一般的に利用されてきたが、光リソグラフィで実現できる線幅には限界がある。そのため、最近、ナノメートル単位の線幅を有する、より精密に集積された半導体集積回路を実現できる次世代リソグラフィ（ＮＧＬ；Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている。このようなＮＬＧとしては、電子ビームプロジェクションリソグラフィ（ＥＰＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、イオンプロジェクションリソグラフィ（ＩＰＬ；Ｉｏｎ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶＬ；Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、近接Ｘ線リソグラフィ（ＰＸＬ；Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｘ−ｒａｙ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などがある。
【０００３】
これらのＮＬＧのうちＥＰＬシステムは、エミッタから放出された電子ビームを使用して、処理対象の基板上に塗布されている電子レジストを所望のパターンにパターニングするためのシステムである。このＥＰＬシステムでは、大面積の電子ビームエミッタの実現が容易であり、また、装置の構成が比較的簡単である。
【０００４】
図１は、従来のＥＰＬ用エミッタの一例を示す断面図である。図１に示すように、従来のＥＰＬ用エミッタ１０は、シリコン基板１１上に絶縁層１２とゲート電極層１３とが順に積層された構造である。絶縁層１２はシリコン酸化膜よりなり、ゲート電極層１３はＡｌのような導電性金属よりなる。
【０００５】
前記の従来のＥＰＬ用エミッタ１０の絶縁層１２は、所定のパターンにパターニングされて厚さの薄い部分と厚い部分とより構成されている。このような構造を有する従来のＥＰＬ用エミッタ１０において、シリコン基板１１とゲート電極層１３との間に電圧が印加されると、シリコン基板１１から絶縁層１２の厚さが薄い部分を通じて電子が放出される。そして、放出された電子は、ＥＰＬ用エミッタ１０と対面している処理対象の基板（図示せず）上に塗布されている電子レジストに衝突する。これによって、電子レジストは絶縁層１２のパターンと同じパターンでパターニングされる。
【０００６】
このように、従来のＥＰＬ用エミッタ１０では全面から電子が放出されるので、ＥＰＬ用エミッタ１０に形成されたパターンイメージが処理対象の基板にそのまま投影される。ここで、全面に対する１次パターニングの後に、パターニングされた電子レジストを部分的に補修する必要が生じることがある。しかし、前記の構造を有する従来のＥＰＬ用エミッタ１０では、部分補修のための部分的な電子の放出が不可能であるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、全面に対する１次パターニングの後の部分的な補正及び補修のために、部分的な電子放出が可能な構造を有するＥＰＬ用エミッタを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、前記のような構造を有するＥＰＬ用エミッタの作動方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記のような構造を有するＥＰＬ用エミッタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、光導電体基板と、前記光導電体基板の前面に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングされたゲート電極層と、前記光導電体基板の背面に形成され、透明な導電性物質よりなるベース電極層とを備えるＥＰＬ用エミッタを提供する。
【００１０】
ここで、前記光導電体基板は、ＧａＡｓと非晶質Ｓｉとのうち少なくとも一つを含むことが望ましい。
また、前記絶縁層は、陽極酸化された金属、例えばアルミナで構成することができる。
さらに、前記ゲート電極層は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも一つの金属で構成でき、前記ベース電極層はＩＴＯで構成することができる。
【００１１】
また、前記目的を達成するために本発明は、前記ベース電極層と前記ゲート電極層との間に電圧を印加し、前記エミッタの背面側から前記光導電体基板の一部に光を照射して前記光導電体層基板の一部を導電体に変換させることによって、前記光導電体基板のうち前記光が照射された部分でだけ電子を放出させることを特徴とするＥＰＬ用エミッタの作動方法を提供する。ここで、前記光には、紫外線またはレーザービームを使用できる。
【００１２】
また、前記目的を達成するために本発明は、光導電体基板を準備する段階と、前記光導電体基板の背面に透明な導電性物質よりなるベース電極層を形成する段階と、前記光導電体基板の前面に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層上に導電性金属を蒸着し、これを相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングしてゲート電極層を形成する段階とを含むＥＰＬ用エミッタの製造方法を提供する。
【００１３】
ここで、前記ベース電極層の形成段階は、前記ゲート電極層の形成段階の後に行われても良い。
また、前記絶縁層の形成段階は、前記光導電体基板の前面に陽極酸化が可能な金属を蒸着する段階と、蒸着された前記金属を陽極酸化させる段階とを含むことが望ましい。
【００１４】
前記ゲート電極層の形成段階は、前記絶縁層上に導電性金属を蒸着して第１導電体層を形成する段階と、前記第１導電体層を所定のパターンにパターニングする段階と、前記第１導電体層と前記パターニング段階で露出された前記絶縁層上に導電性金属を蒸着して第２導電体層を形成する段階とを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＥＰＬ用エミッタは、光導電体基板を使用しているため、部分的に電子を放出することができるので、全面における１次パターニングの後の部分的な補正及び補修が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい実施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明に係るＥＰＬ用エミッタの構造とその作動方法を示す断面図である。
【００１７】
図２に示すように、本発明に係るＥＰＬ用エミッタ１００は、光導電体基板１１０と、この光導電体基板１１０の前面に形成された絶縁層１２０と、この絶縁層１２０上に形成されたゲート電極層１３０と、前記光導電体基板１１０の背面に形成されたベース電極層１４０とを備える。
【００１８】
光導電体基板１１０は、光導電体よりなる。光導電体は暗領域では絶縁性を有し、光が照射された領域では導電性を有する物質である。したがって、光導電体基板１１０に部分的に光を照射すると、光が照射された部分だけ導電性に変換され、残り部分は絶縁性を維持する。このような光導電体としては、例えば、ＧａＡｓや非晶質Ｓｉのような、よく知られている様々な物質を用いることができる。
【００１９】
絶縁層１２０は、陽極酸化された金属、例えばアルミナで構成することができる。具体的には、絶縁層１２０は、陽極酸化が可能な金属、例えばアルミニウムを前記光導電体基板１１０の前面に所定厚さに蒸着した後、これを陽極酸化させることにより形成できる。
【００２０】
ゲート電極層１３０は、絶縁層１２０上に形成され、導電性金属よりなる。例えば、ゲート電極層１３０はＡｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌで構成することができる。そして、このゲート電極層１３０は、相対的に薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングされた形状を有する。
【００２１】
一般に、ＥＰＬ用エミッタ１００の電子放出特性は、ゲート電極層１３０の物質特性と厚さとによって敏感に変動する。特に、ゲート電極層１３０が厚くなるほどゲート電極層１３０を透過して放出される電子の量が急減する。したがって、ゲート電極層１３０のうち相対的に厚い部分からは電子がほとんど放出されず、相対的に薄い部分からは電子が容易に放出される。このような特性によって、ゲート電極層１３０のパターンを、処理対象の基板１５０の表面に塗布されている電子レジスト１５１に投影することができる。
【００２２】
ベース電極層１４０は、光導電体基板１１０の背面に形成され、光導電体基板１１０に照射される光を透過することができるように透明な導電性物質よりなる。このような透明な導電性物質としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。
【００２３】
次に、本発明に係るＥＰＬ用エミッタ１００の作動方法を説明する。
図２に示すように、前記のような構造を有する本発明に係るＥＰＬ用エミッタ１００において、第１電源１６１からベース電極層１４０とゲート電極層１３０との間にゲート電圧ＶGを印加する。この時には、光導電体基板１１０が絶縁性を有するので、ＥＰＬ用エミッタ１００内部から熱電子が放出されない。しかし、ＥＰＬ用エミッタ１００の背面側から光導電体基板１１０に部分的に光、例えば紫外線やレーザービームを照射すると、光導電体基板１１０のうち光が照射された部分Ｐは導電体に変換され、これによって、その部分Ｐにおいてのみ電子が加速され始める。
【００２４】
このように、光導電体基板１１０の一部でだけ発生した熱電子は、前述したゲート電極層１３０の厚さに応じた電子放出特性によって、ゲート電極層１３０の厚さが薄い部分を透過して放出される。前記ＥＰＬ用エミッタ１００から放出された熱電子は、第２電源１６２からゲート電極層１３０と処理対象の基板１５０との間に印加された加速電圧ＶAにより加速されて、処理対象の基板１５０の表面に塗布されている電子レジスト１５１に衝突する。
【００２５】
以上のように、本発明に係るＥＰＬ用エミッタ１００によれば、光導電体基板１１０に部分的に光を照射することにより部分的に電子を放出できるので、処理対象の基板１５０の表面に塗布された電子レジスト１５１を部分的にパターニングすることができる。したがって、電子レジスト１５１全面に対する１次パターニングの後に、部分的に補正及び補修をすることができる。
【００２６】
以下、図３ないし図９を参照して、図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を段階的に説明する。
【００２７】
まず、図３に示すように、所定厚さの光導電体基板１１０を準備する。光導電体基板１１０としては、例えばＧａＡｓまたは非晶質Ｓｉ基板のような、よく知られている様々な光導電体を一定の厚さに加工して使用することができる。
【００２８】
次に、図４に示すように、光導電体基板１１０の底面にベース電極層１４０を形成する。具体的には、ベース電極層１４０は透明な導電性物質、例えばＩＴＯを所定厚さに蒸着することにより形成できる。
一方、このベース電極層１４０の形成は、後記する絶縁層１２０とゲート電極層１３０の形成後に行うこととしても良い。
【００２９】
次に、図５に示すように、光導電体基板１１０の前面に絶縁層１２０を形成する。具体的には、光導電体基板１１０の前面に陽極酸化が可能な金属、例えばＡｌを真空蒸着またはスパッタリングにより所定厚さに蒸着した後、これを陽極酸化してアルミナ（ＡＬ2Ｏ3）を形成する。このアルミナは絶縁層１２０を構成する。
【００３０】
図６ないし図９は、絶縁層１２０上にゲート電極層１３０を形成する段階を示す図面である。
【００３１】
まず、図６に示すように、絶縁層１２０上に第１導電体層１３１を形成する。具体的には、絶縁層１２０上に導電性金属、例えばＡｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌを真空蒸着またはスパッタリングにより所定厚さに蒸着することで、前記第１導電体層１３１を形成する。
【００３２】
次に、前記第１導電体層１３１の全表面にレジストＲを塗布した後、これを所望のパターンにパターニングする。この時、レジストＲのパターニングは、フォトリソグラフィやＥＰＬのような一般的なリソグラフィにより行うことができる。
【００３３】
次に、図８に示すように、パターニングされたレジストＲをエッチングマスクとして、第１導電体層１３１の露出した部分をエッチングして除去した後、レジストＲをストリップする。
【００３４】
次に、図９に示すように、図８の結果物の全表面に、例えばＡｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、及びＡｌのような導電性金属を、真空蒸着またはスパッタリングによって再び所定厚さに蒸着させることで、第２導電体層１３２を形成する。これによって、第１導電体層１３１と第２導電体層１３２とを備え、薄い部分と厚い部分とを有するようにパターニングされたゲート電極層１３０が絶縁層１２０上に形成される。
【００３５】
本発明は、開示された実施の形態に基づいて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施の形態への適用が可能である。例えば、本発明において、ＥＰＬ用エミッタの絶縁層、ゲート電極層、及びベース電極層を構成する物質には、例示されていないものを使用してもよい。また、各物質の積層及び形成方法も単に例示的なものであって、多様な蒸着方法やエッチング方法を適用できる。また、本発明のＥＰＬ用エミッタの製造方法の各段階の順序は、例示したものと異なるものでもよい。したがって、本発明の真の技術的範囲は特許請求の範囲によってのみ決まる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、全面に対する１次パターニングの後に行う部分的な補正及び補修のための部分的な電子放出が可能なＥＰＬ用エミッタ、その作動方法及び製造方法に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のＥＰＬ用エミッタの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るＥＰＬ用エミッタの構造とその作動方法を示す断面図である。
【図３】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図２に示された本発明に係るＥＰＬ用エミッタの望ましい製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  電子ビームプロジェクションリソグラフィ（ＥＰＬ）用エミッタ
１１０  光導電体基板
１２０  絶縁層
１３０  ゲート電極層
１４０  ベース電極層
１５０  基板
１５１  電子レジスト
１６１  第１電源
１６２  第２電源
【図１】
2005123616.tif 000003
【図２】
2005123616.tif 000004
【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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【図９】
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