用于高分辨率电子光刻术的基底及对应的光刻方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子束光刻技术。
【背景技术】
[0002] 已知电子束光刻使得利用可见光或UV光通过影印石版术（photolithography)由 于衍射效应所不能写入或转换的非常小且极其密集的图案可以进行写入或转换。影印石版 术的分辨率极限保持约为所使用的光的波长。电子束光刻的分辨率极限可以约10纳米或 甚至更小，也就是说，理论上它必须可以跟踪包括最小10纳米或甚至更小的宽度和间距的 特征的图案。
[0003] 这些分辨率对于制造紫外或X-射线衍射光学元件可能是非常有用的。这些衍射 光学元件可以是衍射光栅，菲涅耳透镜，或比如被称为炫耀光栅的其它元件，它们是意于提 高被蚀刻表面的衍射效率的规则的锯齿状蚀刻图案。其它应用是可设想的，例如用于制造 为制造非常密集的微电子纳米结构而使用的掩膜或用于这些纳米结构的直接写入。
[0004] 为了获得高分辨率，必须用非常小直径的电子束开始，该电子束局部地撞击对这 些电子所传输的能量敏感的材料的表面，在下面该材料将被称为电敏材料。曝光通过扫描 该表面并且根据将要曝光的图案打开或关掉电子束而进行。
[0005] 电子束被使用电磁透镜聚焦在该表面上，这些透镜产生光学象差，所述光学象差 随着电子速度以及因此随着束能量的增加而减小。此外，由于电子施加到彼此上的相互斥 力，电子束趋于分散（并且因此尺寸增加），但当电子的速度较高时此分散较小。据申请人 所知在低于30keV的能量下不可能产生非常小直径（小于5纳米）的束。为了获得要增加 分辨率而需要的此直径的束，必须在更高的能量下工作。具有高斯能量分布的3纳米直径 的束可以用IOOkeV的能量产生。
[0006] 然而，对于获得非常高的分辨率来说具有非常小直径的束是不够的。特别是，即使 束的尺寸被最优化，也会有两个效应限制刻（inscribe)在电敏材料中的图案的分辨率。首 先是电子在束的撞击区域中在材料内的分散：电子在它们进入材料时在随机的路径上损失 能量，这些路径的长度与电子的能力成比例。电子在这些随机的路径上分散是为什么特征 宽度在撞击区域中增大的原因，此分散导致敏感材料在比预期区域大的区域上曝光。第二 个效应是电子朝向电敏层的与相邻特征对应的区域的向后散射；这些向后散射的电子或者 是没有被电敏层吸收并且被下面的层朝向电敏层反射回的电子，或者是由下面的层中的一 次电子释放并且朝向电敏层向后散射的二次电子；这些电子或者曝光特征之间的地带，从 而减小衬比度，或者添加到必须曝光相邻特征的直束的电子，如下述，这可以改变相邻特征 的精密清晰度。
[0007] 向后散射的电子的影响主要在最密集的图案上观察，即，通过非曝光地带分隔开 的曝光地带中的图案彼此非常靠近。在非常紧密间隔开的线的阵列中，不但被曝光的线之 间的区间接收不希望的计量，而且被曝光的线自身，包括大至几十微米距离之外的那些线， 可能也接收与在相邻的线的曝光过程中被向后散射的电子有关的过度计量；此过度计量趋 于改变（在正阻剂的情况下，增大）这些线的宽度，相对于一线被从任何其它被曝光地带移 离得很远的情况下的宽度。特别是，被定位于阵列中心的线相对于阵列边缘处的线来说将 接收过度计量，导致中心处线宽度较大，边缘处线宽度较小。这导致衬比度损失并且使得难 以控制在构成图案的整个区域上的特征宽度的一致性。
[0008] 已经提供了一些解决方案来补偿由于反向散射而造成的影响。这些解决方案可包 括根据将被曝光的区域来调节计量（参考Journal of vacuum science and technology B，Vol. 11，no. 6, pp. 2741-2745,1993 年 11 月，"PROXECCO-Proximity effect correction by convolution"，EISENMANN H. ;WAAS T. ;HARTMANN H.);或甚至包括提前修正将被曝 光的图案的几何形状（参考 Japanese journal of Applied Physics，vol. 37，no. 12B， pp. 6774-6778,1998 年，A New Approach of E-beam Proximity Effect Correction for High-resolution Applications，SMECEK M. ;ROSENBUSCH A. ;0HTA T. JINBO H.);或甚 至包括通过所谓的"Ghost"方法利用减去与线密度的变化有关的误差的掩膜施加修正（参 考 Journal of vacuum science and technology B，Vol.17，no.6，pp. 2860-2863,1999 年 11 月，"Proximity effect correction by the GHOST method using a scattering stencil mask"，YAMASHITA H.等人）〇
[0009] 这些方法在算术上很复杂且不完整。它们取决于要产生的图案的几何形状，取决 于入射束的能量以及取决于存在于被曝光目标中的材料的特性。
[0010] 保持着将被进行电子光刻操作的电敏层的基底参与向后散射电子的产生。由硅 (通常用于电子器件）或由玻璃（通常用于制造影印掩膜）制成的基底就是这种情况。因 此已经建议减薄将通过光刻制成图案的地带中的基底，从而局部地限制向后散射。
[0011] 还已经建议在电敏层下面使用厚度约一百纳米的无定形碳薄层（文章 Nanometer Patterning by Electron Beam Lithography Using an Amorphous Carbon Film as an Intermediate Layer,Japanese Journal of Applied Physics，Vol. 30，N〇. 4,1991年4月， pp. 890-891)。然而，尤其对于高能入射束来说结果却不令人满意。
【发明内容】
[0012] 根据本发明，建议在基底和电敏层之间形成中间层，中间层由多孔性材料制成并 且其密度最多是其它方面相同但为非多孔性材料的密度在二分之一，此材料具有小原子质 量，小于32并且优选小于20。多孔性层优选地由多孔性硅（原子质量14)制成或由多孔 性碳（原子质量6)制成，并且在后一种情况下为由碳纳米管（由于其低密度，所以与多孔 性材料相当）制成。由于其低密度和小原子质量，此多孔性层减少了向后散射的电子的产 生，并且首先将它们分散在更宽的区域上，导致对相邻特征的更少的破坏。材料的密度，特 别是硅或碳的密度最多是其它方面相同但为非多孔性材料（例如单晶硅或例如自旋碳）的 密度的二分之一；此多孔性层具有优选低于1. 5并且甚至低于1或甚至0. 5的密度。相比 较，非多孔性硅具有约2. 5的密度，并且非多孔性无定形碳具有被包括在1. 8和2. 1之间的 密度。对于硅来说，多孔性材料的密度优选被包括在非多孔性材料密度的0. 1和0. 5倍之 间，并且对于碳纳米管来说可能更低（碳纳米管层的密度可以低至0. 1或甚至更小，或是非 多孔性碳的密度约20分之一）。多孔性与在材料带之间、即在所讨论的包含该材料的原子 的地带之间缺少材料的空间的存在率有关。
[0013] 因此，本发明提供了一种保持结构，其支撑着将被选择性处理成高分辨率图案的 薄材料层，所述层还意于接收用于定义所述图案的电敏材料层，所述保持结构包括基底的 叠加，以及在前一段中提及的多孔性材料层的叠加。
[0014] 术语"待处理材料层"被理解为是指希望在上面以完美定义的高分辨率图案进行 局部处理的半导体层或绝缘层或导电层；此处理特别地可以是该层的蚀刻或杂质到半导体 层内的注入，或该层的局部氧化等。
[0015] 除特殊情况外，电敏材料层被沉积在待处理材料层上；然而，在采用提离操作 (liftoff operation)的工艺的情况下，待处理材料层将在电敏材料层已经被曝光和显影 之后进行沉积。
[0016] 电敏材料层可以是其特性（例如聚合程度）被撞击它的电子束改变的阻剂；所述 阻剂被曝光于电子束，被在预期图案的区域中扫描，然后该阻剂被显影以除去被曝光的部 分并且留下其它部分（在正阻剂的情况下）或相反除去未曝光的部分并且留下曝光的部分 (在负阻剂的情况下）。
[0017] 保持结构此外可包括绝缘层，特别地由氧化硅制成，用作多孔性层和待处理层之 间的缓冲，或用作多孔性层和层叠加之间的缓冲，在这些层中待处理材料层和电敏材料层 起重要作用。
[0018] 待处理材料层可由单晶硅制成，处理可以是在曝光于电子束的图案限定的图案中 局部化地注入掺杂杂质。待处理材料层也可