JP2004047901A - Method of lithography using scanning tunneling microscope and scanning tunneling microscope for it - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of lithography using a scanning tunneling microscope by which exposure can be executed by accurate tunneling current fine flux. <P>SOLUTION: The method of lithography has a step of forming a conductive thin film on the surface of a specimen on which a resist film is formed, a step of placing the specimen on the scanning tunneling microscope, a step of making the tunneling probe of the scanning tunneling microscope approach the conductive thin film of the specimen, a step of executing exposure by controlling a flow of tunneling current ultrafine flux, a step of repeating exposure by shifting the tunneling probe in a desired pattern, a step of removing the conductive thin film, and a step of performing selective etching. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法及びこのための走査型トンネル顕微鏡に関する。具体的には、走査型トンネル顕微鏡（以下「ＳＴＭ」と呼ぶことがある）の原理及びトンネル電流超微細束線による露光に基づくリソグラフィの原理を利用して、基板表面を加工する超微細加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の超微細加工技術は主にＬＳＩ等の半導体の製造工程において実用化され、電子ビーム・リソグラフィとして知られている。これにより数十ｎｍオーダの加工が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電子ビームリソグラフィは大規模な電子銃と電子ビームの加速、収束器を備え、高真空装置が必要である。半導体ウエハの本装置内へ、大気中より高真空中へ、高真空中での電子ビーム露光処理後大気中へと移すための大規模な装置が必要である。
【０００４】
走査型トンネル顕微鏡をリソグラフィに適用することができる。走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法は、大気中の探針と導電性薄膜の間のトンネル電流を利用するもので、大規模な真空装置を必要としない。そのため半導体製造工程が簡素で、製造ラインへの整合性もよい。また走査型トンネル顕微鏡のトンネル電流超微細束線による露光を用いたリソグラフィ法では、電子ビーム・リソグラフィ法と同程度、あるいはそれ以下の超微細加工ができる。
【０００５】
しかし、レジストをスピンコートした試料ではトンネル探針がレジストに接近し、さらに試料に接近して初めてトンネル電流超微細束線が制御されるため、トンネル探針がレジストを機械的に破損する。このため精密なトンネル電流微細束線による露光が得られない。
【０００６】
この発明は係る課題を解決するためになされたもので、精密なトンネル電流微細束線による露光を得ることができる走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法を提供することを目的とする。さらに、広い範囲にわたってトンネル電流超微細束線の露光を短時間で行うことができる走査型トンネル顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るリソグラフィ方法は、
レジストの膜を形成した試料の表面に導電性薄膜を形成する工程と、
前記試料を走査型トンネル顕微鏡に載置する工程と、
前記走査型トンネル顕微鏡のトンネル探針を前記試料の前記導電性薄膜に近づける工程と、
流れるトンネル電流超微細束線を制御することにより露光を行う工程と、
前記トンネル探針を所望のパターンで移動させ露光を繰り返す工程と、
前記導電性薄膜を除去する工程と、
選択エッチングを行う工程とを備えるものである。
【０００８】
好ましくは、前記導電性薄膜は、前記試料と接触され、及び／又は接地される。
【０００９】
流れるトンネル電流超微細束線を制御することにより露光を行う工程において、好ましくは、加速電圧は６Ｖより大きい。
【００１０】
この発明に係る走査型トンネル顕微鏡は、試料を載置するスキャナと、試料に近接して設けられるトンネル探針と、前記トンネル探針が前記試料の表面に近づいたときに生じるトンネル電流を検出及び制御するとともに、前記スキャナを駆動して前記トンネル探針を試料の所望に場所に位置させる制御部とを備える走査型トンネル顕微鏡において、前記トンネル探針を複数備え、複数の前記トンネル探針は試料上に並列に配置されているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
発明の実施の形態１に係る方法について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は発明の実施の形態１に係る方法の工程を示すフローチャートである。
【００１３】
図１の方法は、走査型トンネル顕微鏡（以下「ＳＴＭ」と呼ぶことがある）の原理及びトンネル電流超微細束線による露光に基づくリソグラフィの原理を利用して、基板表面を加工する超微細加工方法である。これはＳＴＭの探針を極微小な電子線放射線体とし、ＳＴＭのトンネル電流を極近距離から照射する細束電子ビームに見立てて電子リソグラフィーを行うものである。ＳＴＭの低エネルギーな電子を利用することで解像度の劣化を問題とすることなくリソグラフィーが可能である。
【００１４】
発明の実施の形態１に係る方法は、図１に示すように、レジストをスピンコードした試料表面上に導電性薄膜を形成し、走査可能なＸＹ平面上に設置し、トンネル探針を導電性薄膜表面に近づけて流れるトンネル電流超微細束線を制御し、露光した後、導電性薄膜を除去し、レジストを選択エッチングする、超微細加工法である。レジスト上に導電膜を形成することにより機械的なレジストの破損及び電子の帯電を防ぎ、微細なパターン形成を行うことができる。
【００１５】
トンネル探針を導電性薄膜に接近させてトンネル電流超微細束線を制御し、露光するが、このときトンネル電流超微細束線の大きさによって、トンネル探針の上下向を制御するため、トンネル探針はレジスト層まで進入することがない。露光は導電性薄膜を進入しレジストまで到達したトンネル電流超微細束線によって引き起こされる。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態に係るＳＴＭの全体構成を示す図である。この図において、超微細加工法を適用するために導電性薄膜を形成した試料をＳＴＭのスキャナに載置した状態を示す。
【００１７】
１はトンネル探針、２は試料表面に形成された導電性薄膜、３は試料上にコートされたトンネル電流超微細束線露光用レジスト、４は試料である。導電性薄膜２、レジスト３及び試料４をまとめて全体基板部と呼ぶ。
【００１８】
走査型トンネル顕微鏡は、ディスプレイモニタ１７、コントロールモニタ１８、コンピュータ１６、コントローラ１５、ＸＹボード１４、ＸＹピエゾスキャナ１０、ＺボードとＺピエゾ１１、探針（ＳＴＭ）ディテクター１２を備える。これは通常一般に取られるＳＴＭ構成であり、一般のＳＴＭと同様の動作を行う。これらをまとめてＳＴＭ電装部及び機械部と呼ぶ。
【００１９】
ＳＴＭはトンネル効果を利用した顕微鏡である。プローブ（探針）を試料表面との間に電圧をかけながら１マイクロメートル程度まで近づけ、トンネル電流を物理量として検出する。トンネル電流が常に一定になるよう、プローブをナノレベルで上下方法に制御し（この制御にはピエゾ素子が用いられる）、試料との距離を一定に保ちながら二次元面内を走査させることで、試料表面を原子レベルで三次元的に観察することができる。ＳＴＭはその観察技術に加え、原子レベルの加工技術でも注目されている。ＳＴＭのプローブをあたかも彫刻刀のように使い、針先の電圧で物質表面の原子をくっつけたりはじき飛ばすことができる。
【００２０】
トンネル探針部１及び全体基板部について説明を加える。
トンネル探針は、全体基板部に接近しトンネル電流超微細束線を得るため、ＳＴＭ電装部及び機械部で制御される。
導電性薄膜２は、試料４の上面にスピンコートにより形成したトンネル電流超微細束線露光用レジスト膜上に形成される。
【００２１】
次に、図２の装置を用いて細線加工動作について、以下にいくつかの例をとって説明する。なお、導電性薄膜２及びＸＹピエゾスキャナ１０（通常、金属等で構成され導電性を有する）はアース接続され零電位になっている。
【００２２】
導電性薄膜２、レジスト３及び試料４からなる全体基板部を、図３のようにＸＹスキャナ１０に密着させて設置する。試料４がシリコンＳＩのような半導体、導電体のように導電性があるような場合、ＸＹスキャナ１０は接地されているので試料４も接地される。なお、水晶などのように導電性がない場合であっても導電性薄膜２が設けられているので、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ方法を適用することができる。
【００２３】
レジストであるＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）を、アンチモン（Ｓｂ）をドープさせたｎ型Ｓｉ基板上にスピナーにより基板中央部のみに塗布する。ＰＭＭＡは解像度が高く、電子線リソグラフィーのレジストでは代表的な材料である。例えば、ＰＭＭＡをＥｔｈｙｌｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅａｃｅｔａｔｅで１：１０の割合で希釈したものを使用した。ＰＭＭＡの膜厚はスピナーにより制御可能である。ＰＭＭＡの膜厚は、例えば５〜２５ｎｍである。
【００２４】
１８０℃で２分間ベークすることによりレジスト中の有機溶剤を揮発させる。その後、導電膜をＰＭＭＡ層上にスピナーで基板全体に塗布し凝固させる。導電性薄膜２は膜厚１１０ｎｍのＥＳＰＡＣＥＲを用いる。基板全体に塗布することで導電膜を基板と接触させ、アースさせる。導電膜としてエスペイサーを用いた。エスペイサーはポリ（チエニルーアルカンスルホン酸）化合物が主成分の水溶性の導電性高分子で、導電性（０．０１〜０．５Ｓ／ｃｍ）を特別な添加物なしで得られる。エスペイサーの膜厚もスピナーで制御可能である。エスペイサーの膜厚は、例えば１１０〜１６０ｎｍである。
【００２５】
リソグラフィー前にＳＴＭにより基板表面の傷や付着物などがないかを確認した後に、ＳＴＭにより大気中でリソグラフィーを行う。ＳＴＭ探針１はタングステンＷの電解研磨により得たものを用い、トンネル電流０．５ｎＡに制御してトンネル電流超微細束線を得て露光する。リソグラフィー後、純水で洗浄し導電膜を除去し、現像液により露光部分を除去した。
【００２６】
ＰＭＭＡは導電性を持たないため、ＳＴＭのトンネル電流は基板と探針間に働いてしまう。そのためＳＴＭＴｉｐはレジスト中に進入してしまい、レジスト層を傷つけ、同時に探針も傷つけてしまう。このため露光の安定性が低くなり、解像度の低下を招く。本発明の実施の形態において、レジスト上に導電膜層を設けることにより、上記問題を解決し、露光の安定性を向上させることにより、より微細なラインの作製を行うことができる。
【００２７】
上記処理の結果、図４のような探針とＥＳＰＡＣＥＲとの間の印加電圧とリソグラフィの深さの関係が得られた。導電膜を用いる場合に、６Ｖ付近にしきい値が見られる。
【００２８】
このときの細線の典型的断面図が図５である。加速電圧８Ｖ、走査速度０．１μｍ／ｓの条件下でリソグラフィーを行ったとき、線幅８２ｎｍ、深さ１１ｎｍのラインが作製された。
【００２９】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２は上述の処理を高速に行うためのものである。この発明の実施の形態に係るリソグラフィの高速露光の構成図を図６に示す。これは、トンネル探針１を導電性薄膜２の表面上に並列に平面的に設置することにより、広い範囲にわたってトンネル電流超微細束線の露光を短時間に行うためのものである。すなわち、ｎ個のトンネル探針１−１〜１−ｎ及びこれらを制御するためのｎ個のＺボードＺピエゾ１１−１〜１１−ｎを備える。なおこれに合わせて探針（ＳＴＭ）デテクタ１２及びプリアンプ１３をｎ個備えてもよい。トンネル探針１−１〜１−ｎは予め定められた間隔で、好ましくは直線的に配置される。試料４の表面が平面的であるとき、好ましくはトンネル探針１−１〜１−ｎの先端は同一平面上にある。もっとも、試料４の表面形状が平面的でない場合、トンネル探針１−１〜１−ｎの先端の配置を試料４の表面形状に合わせるようにしてもよい。
【００３０】
図７は、導電性薄膜２の表面上を並列にＸ軸にｍ分割、Ｙ軸にｎ分割し、各ｉｊの位置（Ｘ印）にトンネル探針１を配置する場合を示す。図６の装置を用いる場合、例えば、ｉ＝１、ｊ＝１〜ｎの位置にｎ個のトンネル探針１−１〜１−ｎを配置し、当該部分において露光を行う。次にｉ＝２、ｊ＝１〜ｎの位置にｎ個のトンネル探針１−１〜１−ｎを配置し、露光を行う。ｉ＝３、・・・、ｍについて順次同様の処理を行う。
【００３１】
図６の装置によれば、露光に要する時間は、トンネル探針１がひとつの場合にくらべてトンネル探針の数ｎに応じて少なくなる（１／ｎになる）。トンネル探針１を図７に示すようにｍ×ｎで配置すれば露光は１回ですむ（１／ｍ×ｎになる）。
【００３２】
本発明の実施の形態によれば、広い範囲にわたってのトンネル電流超微細束線の露光が短時間に可能である。
【００３３】
上記超微細加工法を導入することにより、原子スケールの微細な加工が容易になった。レジストをスピンコートした試料表面に形成した導電性薄膜とトンネル探針の間のトンネル電流超微細束線を利用するもので、加工精度は原理的にレジストの解像度によって決まる。しかも、本発明の超微細加工法は極めて局所的に作業ができる。
【００３４】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態に係る方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＳＴＭの全体構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る試料、レジスト、導電性薄膜及びＸＹスキャナの位置関係を示す断面図である。
【図４】発明の実施の形態に係る方法における、探針とＥＳＰＡＣＥＲの間の印加電圧とリソグラフィの深さの関係を示すグラフである。
【図５】発明の実施の形態に係る方法による、細線の典型的断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るＳＴＭの部分構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る導電性薄膜の表面上におけるトンネル探針の配置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　トンネル探針
２　　導電性薄膜
３　　レジスト
４　　試料
１０　　ＸＹピエゾスキャナ
１１　　ＺボードＺピエゾ
１２　　探針（ＳＴＭ）デテクタ
１３　　プリアンプ
１４　　Ｘ−Ｙボード
１５　　コントローラ
１６　　コンピュータ
１７　　ディスプレイモニタ
１８　　コントロールモニタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lithography method using a scanning tunneling microscope and a scanning tunneling microscope therefor. More specifically, an ultra-fine processing method for processing a substrate surface using the principle of a scanning tunneling microscope (hereinafter sometimes referred to as “STM”) and the principle of lithography based on exposure using a tunnel current ultra-fine bundle. About.
[0002]
[Prior art]
The current ultrafine processing technology is put to practical use mainly in the process of manufacturing semiconductors such as LSIs, and is known as electron beam lithography. This enables processing on the order of several tens of nm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described electron beam lithography requires a large-scale electron gun, an electron beam accelerating and converging device, and a high vacuum apparatus. A large-scale apparatus is required for transferring the semiconductor wafer into the apparatus, into a higher vacuum than in the atmosphere, or to transfer the semiconductor wafer to the atmosphere after the electron beam exposure processing in the high vacuum.
[0004]
A scanning tunneling microscope can be applied to lithography. A lithography method using a scanning tunneling microscope utilizes a tunnel current between a probe in the atmosphere and a conductive thin film, and does not require a large-scale vacuum device. Therefore, the semiconductor manufacturing process is simple and the compatibility with the manufacturing line is good. In addition, the lithography method using the exposure with a tunnel current ultrafine bundle beam of a scanning tunneling microscope can perform ultrafine processing at the same level as or less than electron beam lithography.
[0005]
However, in the sample on which the resist is spin-coated, the tunnel probe approaches the resist, and the ultrafine bundle of the tunnel current is controlled only after approaching the sample, so that the tunnel probe mechanically damages the resist. For this reason, it is not possible to obtain a precise exposure using a fine bundle of tunnel current.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a lithography method using a scanning tunneling microscope capable of obtaining exposure with a fine bundle current of a precise tunnel current. It is another object of the present invention to provide a scanning tunneling microscope capable of performing exposure of an ultrafine bundle of tunneling current over a wide range in a short time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The lithography method according to the present invention includes:
Forming a conductive thin film on the surface of the sample on which the resist film has been formed,
Placing the sample on a scanning tunneling microscope,
Bringing the tunneling tip of the scanning tunneling microscope closer to the conductive thin film of the sample,
A step of performing exposure by controlling a flowing tunnel current ultrafine bundle;
Moving the tunnel probe in a desired pattern and repeating exposure,
Removing the conductive thin film,
Performing a selective etching.
[0008]
Preferably, the conductive thin film is in contact with the sample and / or is grounded.
[0009]
In the step of performing exposure by controlling the flowing ultrafine bundle of tunneling current, the acceleration voltage is preferably higher than 6V.
[0010]
A scanning tunneling microscope according to the present invention includes a scanner for mounting a sample, a tunnel probe provided close to the sample, and detecting and detecting a tunnel current generated when the tunnel probe approaches the surface of the sample. Controlling and driving the scanner to position the tunnel probe at a desired location on the sample.In a scanning tunneling microscope, comprising a plurality of the tunnel probes, the plurality of tunnel probes is a sample They are arranged in parallel on top.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First Embodiment of the Invention
A method according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a flowchart showing the steps of the method according to Embodiment 1 of the present invention.
[0013]
The method of FIG. 1 uses the principle of a scanning tunneling microscope (hereinafter sometimes referred to as “STM”) and the principle of lithography based on exposure using a tunnel current ultrafine bundled beam to process a substrate surface. Is the way. In this method, an STM probe is used as an extremely small electron beam radiator, and electron lithography is performed on the assumption that the tunnel current of the STM is a fine electron beam applied from a very short distance. By using the low-energy electrons of the STM, lithography can be performed without a problem of resolution degradation.
[0014]
As shown in FIG. 1, the method according to the first embodiment of the present invention forms a conductive thin film on a sample surface on which a resist is spin-coded, sets the conductive thin film on an XY plane that can be scanned, and sets the tunnel probe to a conductive material. This is an ultrafine processing method that controls the ultrafine bundle of tunnel current flowing near the thin film surface, removes the conductive thin film after exposure, and selectively etches the resist. By forming a conductive film on the resist, mechanical damage of the resist and electrification of electrons can be prevented, and a fine pattern can be formed.
[0015]
The tunnel probe is brought close to the conductive thin film to control the tunnel current ultrafine bundle, and the exposure is performed.At this time, the vertical direction of the tunnel probe is controlled by the size of the tunnel current hyperfine bundle, The probe does not enter the resist layer. Exposure is caused by the tunnel current hyperfine bundle entering the conductive thin film and reaching the resist.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the STM according to the embodiment of the present invention. In this figure, a state in which a sample on which a conductive thin film is formed in order to apply the ultrafine processing method is mounted on an STM scanner is shown.
[0017]
Reference numeral 1 denotes a tunnel probe, 2 denotes a conductive thin film formed on the surface of the sample, 3 denotes a resist for exposure to ultra-fine bundle current of a tunnel current coated on the sample, and 4 denotes a sample. The conductive thin film 2, the resist 3, and the sample 4 are collectively referred to as an entire substrate portion.
[0018]
The scanning tunnel microscope includes a display monitor 17, a control monitor 18, a computer 16, a controller 15, an XY board 14, an XY piezo scanner 10, a Z board and a Z piezo 11, and a probe (STM) detector 12. This is a commonly used STM configuration, and performs the same operation as a general STM. These are collectively called an STM electrical unit and a mechanical unit.
[0019]
STM is a microscope utilizing the tunnel effect. The probe (probe) is brought close to about 1 micrometer while applying a voltage between the probe and the sample surface, and the tunnel current is detected as a physical quantity. By controlling the probe up and down at the nano level so that the tunnel current is always constant (a piezo element is used for this control), by scanning the two-dimensional plane while keeping the distance to the sample constant, The sample surface can be observed three-dimensionally at the atomic level. In addition to its observation technology, STM has attracted attention for its atomic level processing technology. Using an STM probe as if it were a chisel, the voltage at the tip of the probe can attach or repel atoms on the surface of the material.
[0020]
The tunnel probe 1 and the whole substrate will be described.
The tunnel probe is controlled by the STM electrical unit and the mechanical unit to approach the entire substrate and obtain a tunnel current ultrafine bundle.
The conductive thin film 2 is formed on a tunnel current ultrafine bundled beam exposure resist film formed on the upper surface of the sample 4 by spin coating.
[0021]
Next, the thin wire processing operation using the apparatus shown in FIG. 2 will be described with some examples below. The conductive thin film 2 and the XY piezo scanner 10 (usually made of metal or the like and having conductivity) are grounded and set to zero potential.
[0022]
The entire substrate portion including the conductive thin film 2, the resist 3, and the sample 4 is placed in close contact with the XY scanner 10 as shown in FIG. When the sample 4 has conductivity such as a semiconductor such as silicon SI or a conductor, the XY scanner 10 is grounded, and thus the sample 4 is also grounded. Note that the lithography method according to the embodiment of the present invention can be applied since the conductive thin film 2 is provided even in the case where there is no conductivity such as quartz.
[0023]
PMMA (polymethylmethacrylate), which is a resist, is applied only to the center of the substrate by a spinner on an n-type Si substrate doped with antimony (Sb). PMMA has high resolution and is a typical material in resists for electron beam lithography. For example, PMMA diluted with Ethylcellosolveate at a ratio of 1:10 was used. The thickness of PMMA can be controlled by a spinner. The thickness of PMMA is, for example, 5 to 25 nm.
[0024]
The organic solvent in the resist is volatilized by baking at 180 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a conductive film is applied on the PMMA layer by a spinner and solidified on the entire substrate. As the conductive thin film 2, ESPACER having a thickness of 110 nm is used. The conductive film is brought into contact with the substrate by being applied to the entire substrate, and grounded. A spacer was used as the conductive film. The spacer is a water-soluble conductive polymer whose main component is a poly (thienyl-alkanesulfonic acid) compound, and can obtain conductivity (0.01 to 0.5 S / cm) without special additives. The thickness of the spacer can also be controlled with a spinner. The thickness of the spacer is, for example, 110 to 160 nm.
[0025]
Before checking the substrate surface for scratches or deposits by STM before lithography, lithography is performed in air by STM. An STM probe 1 obtained by electropolishing tungsten W is used to control the tunnel current to 0.5 nA to obtain a tunnel current ultrafine bundle and expose it. After lithography, the conductive film was removed by washing with pure water, and the exposed portion was removed with a developer.
[0026]
Since PMMA has no conductivity, the tunnel current of STM works between the substrate and the probe. As a result, the STM tips penetrate into the resist, damaging the resist layer and, at the same time, damaging the probe. For this reason, the stability of exposure is reduced, and the resolution is reduced. In the embodiment of the present invention, the above problem can be solved by providing a conductive film layer over a resist, and the stability of exposure can be improved, whereby a finer line can be manufactured.
[0027]
As a result of the above processing, the relationship between the applied voltage between the probe and the ESPACER and the lithography depth as shown in FIG. 4 was obtained. When a conductive film is used, a threshold value is observed at around 6V.
[0028]
FIG. 5 is a typical cross-sectional view of the thin line at this time. When lithography was performed under the conditions of an acceleration voltage of 8 V and a scanning speed of 0.1 μm / s, a line having a line width of 82 nm and a depth of 11 nm was formed.
[0029]
Embodiment 2 of the invention
Embodiment 2 of the invention is for performing the above-described processing at high speed. FIG. 6 shows a configuration diagram of lithography high-speed exposure according to the embodiment of the present invention. This is to expose the tunnel current ultrafine bundled wire in a short time over a wide range by arranging the tunnel probe 1 on the surface of the conductive thin film 2 in parallel and in a plane. That is, it includes n tunnel probes 1-1 to 1-n and n Z board Z piezos 11-1 to 11-n for controlling them. It should be noted that n probe tips (STM) detectors 12 and n preamplifiers 13 may be provided accordingly. The tunnel probes 1-1 to 1-n are arranged at predetermined intervals, preferably linearly. When the surface of the sample 4 is planar, the tips of the tunnel probes 1-1 to 1-n are preferably on the same plane. However, when the surface shape of the sample 4 is not planar, the arrangement of the tips of the tunnel probes 1-1 to 1-n may be adjusted to the surface shape of the sample 4.
[0030]
FIG. 7 shows a case where the surface of the conductive thin film 2 is divided in parallel into m on the X axis and n on the Y axis, and the tunnel probe 1 is arranged at each ij position (marked by X). When the apparatus shown in FIG. 6 is used, for example, n tunnel probes 1-1 to 1-n are arranged at the positions of i = 1 and j = 1 to n, and exposure is performed in the relevant portions. Next, n tunnel probes 1-1 to 1-n are arranged at positions of i = 2 and j = 1 to n, and exposure is performed. Similar processing is sequentially performed for i = 3,..., m.
[0031]
According to the apparatus shown in FIG. 6, the time required for the exposure is reduced (1 / n) according to the number n of the tunnel probes as compared with the case where the number of the tunnel probes 1 is one. If the tunnel probe 1 is arranged in m × n as shown in FIG. 7, only one exposure is required (1 / m × n).
[0032]
According to the embodiment of the present invention, it is possible to expose a tunnel current ultrafine bundled wire over a wide range in a short time.
[0033]
The introduction of the ultrafine processing method facilitated fine processing on an atomic scale. It utilizes a superfine bundle of tunnel current between a conductive thin film formed on a sample surface on which a resist is spin-coated and a tunnel probe, and the processing accuracy is determined in principle by the resolution of the resist. In addition, the ultrafine processing method of the present invention can work extremely locally.
[0034]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, which are also included in the scope of the present invention. Needless to say,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an STM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a positional relationship among a sample, a resist, a conductive thin film, and an XY scanner according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an applied voltage between a probe and an ESPACER and a lithography depth in the method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an exemplary cross-sectional view of a thin line according to a method according to an embodiment of the invention.
FIG. 6 is a diagram showing a partial configuration of an STM according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an arrangement of tunnel probes on a surface of a conductive thin film according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel probe 2 Conductive thin film 3 Resist 4 Sample 10 XY piezo scanner 11 Z board Z piezo 12 Probe (STM) detector 13 Preamplifier 14 XY board 15 Controller 16 Computer 17 Display monitor 18 Control monitor

Claims (4)

レジストの膜を形成した試料の表面に導電性薄膜を形成する工程と、
前記試料を走査型トンネル顕微鏡に載置する工程と、
前記走査型トンネル顕微鏡のトンネル探針を前記試料の前記導電性薄膜に近づける工程と、
流れるトンネル電流超微細束線を制御することにより露光を行う工程と、
前記トンネル探針を所望のパターンで移動させ露光を繰り返す工程と、
前記導電性薄膜を除去する工程と、
選択エッチングを行う工程とを備える、走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法。Forming a conductive thin film on the surface of the sample on which the resist film is formed,
Placing the sample on a scanning tunneling microscope,
Bringing the tunneling tip of the scanning tunneling microscope closer to the conductive thin film of the sample,
A step of performing exposure by controlling a flowing tunnel current ultrafine bundle,
Repeating the exposure by moving the tunnel probe in a desired pattern,
Removing the conductive thin film,
A lithography method using a scanning tunneling microscope, comprising a step of performing selective etching. 前記導電性薄膜は、前記試料と接触され、及び／又は接地されることを特徴とする請求項１記載の走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法。The lithography method using a scanning tunneling microscope according to claim 1, wherein the conductive thin film is brought into contact with the sample and / or grounded. 流れるトンネル電流超微細束線を制御することにより露光を行う工程において、加速電圧は６Ｖより大きいことを特徴とする請求項１記載の走査型トンネル顕微鏡を用いたリソグラフィ方法。2. The lithography method using a scanning tunneling microscope according to claim 1, wherein in the step of performing exposure by controlling the flowing ultrafine bundle of tunneling current, the accelerating voltage is higher than 6V. 試料を載置するスキャナと、試料に近接して設けられるトンネル探針と、前記トンネル探針が前記試料の表面に近づいたときに生じるトンネル電流を検出及び制御するとともに、前記スキャナを駆動して前記トンネル探針を試料の所望に場所に位置させる制御部とを備える走査型トンネル顕微鏡において、
前記トンネル探針を複数備え、複数の前記トンネル探針は試料上に並列に配置されていることを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。A scanner for mounting a sample, a tunnel probe provided close to the sample, and detecting and controlling a tunnel current generated when the tunnel probe approaches the surface of the sample, and driving the scanner. A scanning tunneling microscope comprising a controller for positioning the tunnel probe at a desired position on the sample,
A scanning tunnel microscope comprising: a plurality of the tunnel probes; wherein the plurality of the tunnel probes are arranged in parallel on a sample.

Images