用于电子束投影光刻系统的发射器及其制造和操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电子束投影光刻系统的发射器及其制造和操作方法。该发射器包括光电导衬底、形成在光电导衬底的前表面上的绝缘层、形成在绝缘层上并被构图为具有薄部和相对于薄部的厚部的栅电极层、以及形成在光电导衬底的后表面上并由透明导电材料形成的基电极层。在基电极层与栅电极层之间施加电压，光从发射器的后侧投射在光电导衬底的局部上，从而将部分光电导衬底转变为导体，使得电子仅从光投射到的局部射出。根据本发明专利技术，由于发射器可以局部地发射电子，因此可以在全面的第一次构图后进行局部的改正或修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子束投影光刻系统(electron-beam projectionlithography system)，更具体而言，涉及一种，该发射器能够局部地发射用于改正或修复的电子。
技术介绍
在半导体制造工艺中，使用各种光刻系统将衬底表面处理为期望的图案。使用光的光刻系统已得到广泛应用，但其受到可以实现的线宽的限制。因此，目前已经提出了下一代光刻(NGL)系统，已知其用于实现具有纳米单位线宽的、更精密集成的半导体集成电路。NGL系统可以分为电子束投影光刻(EPL)系统、离子投影光刻(IPL)系统、极紫外线光刻(EUVL)系统、接近式X射线光刻(PXL)系统等等。EPL系统是一种通过使用由发射器射出的电子束按期望的图案对涂覆在目标衬底上的电子抗蚀剂(electron-resist)进行构图的系统，其优点在于电子束发射器可以容易地实现且设备的构造相对简单。图1中示出了根据现有技术的电子束投影光刻发射器的一示例。参照图1，投射式电子束光刻发射器10具有绝缘层12和栅电极层(gate electrodelayer)13顺序叠置在硅衬底11上的结构。绝缘层12由氧化硅膜形成，而栅电极层13由诸如铝(Al)的导电金属形成。发射器10的绝缘层12按照包括薄部和厚部的预定图案构图。当在硅衬底11与栅电极层13之间施加电压时，电子通过绝缘层12的薄部由硅衬底11射出，射出的电子与面对发射器10、涂覆在将处理的目标衬底上的电子抗蚀剂碰撞。结果，电子抗蚀剂按照与绝缘层12相同的图案构图。如上所述，由于电子通过整个区域射出，形成在发射器10上的图案图像投射在将处理的目标衬底上。然后，在遍及整个区域的第一次构图后，可能需要局部地修复已构图的电子抗蚀剂。然而，如上构造的常规发射器10的缺点在于无法进行局部电子发射。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于电子束投影光刻系统的发射器，其能够在全面的第一次构图后局部地发射电子从而进行局部的改正或修复。另外，本专利技术提供了一种操作用于电子束投影光刻系统的发射器的方法。另外，本专利技术提供了一种制造用于电子束投影光刻系统的发射器的方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于电子束投影光刻系统的发射器，该发射器包括光电导(photoconductor)衬底；绝缘层，形成在光电导衬底的前表面上；栅电极层，形成在绝缘层上并被构图为具有薄部和相对于薄部的厚部；以及基电极层(base electrode layer)，形成在光电导衬底的后表面上并由透明导电材料形成。光电导衬底可包括GaAs衬底和非晶Si衬底中的至少一种。绝缘层可由阳极化的金属形成，例如氧化铝。栅电极层可利用从由金(Au)、钯(Pd)、钛(Ti)和铝(Al)构成的组中选取的一种金属形成，而基电极层可由ITO形成。根据本专利技术的另一方面，提供一操作用于电子束投影光刻系统的发射器的方法，其中在基电极层与栅电极层之间施加电压，使光从发射器的后侧被投射到光电导衬底的局部上，从而将部分光电导衬底转变为导体，使得电子仅从光投射到的局部射出。光源可为紫外光源或激光束。根据本专利技术的再一方面，提供一制造用于电子束投影光刻系统的发射器的方法，该方法包括制备光电导衬底；在光电导衬底的后表面上形成基电极层；在光电导衬底的前表面上形成绝缘层；以及在绝缘层上沉积导电金属并构图所沉积的导电金属，使得其具有薄部和相对于薄部的厚部，从而形成栅电极层。可在形成栅电极层后进行基电极层的形成。形成绝缘层可包括在光电导衬底的整个表面上沉积可阳极化的金属；以及阳极化所沉积的金属。形成栅电极层可包括在绝缘层上沉积第一导电金属以形成第一导体层；对第一导体层进行构图以形成预定的导体层图案；以及在第一导体层和通过构图步骤暴露的绝缘层上沉积第二导电金属，从而形成第二导体层。附图说明通过参照附图详细介绍本专利技术的示例性实施例，将使本专利技术的上述及其它特征和优点变得更加明显易懂，附图中图1表示用于电子束投影光刻系统的常规发射器的截面图；图2表示根据本专利技术用于电子束投影光刻系统的发射器的结构及其操作方法的截面图；以及图3至9表示根据本专利技术制造图2的用于电子束投影光刻系统的发射器的方法的截面图。具体实施例方式下面，将参照附图更加全面地介绍本专利技术，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。图2表示根据本专利技术用于电子束投影光刻系统的发射器结构及其操作方法的截面图。参照图2，根据本专利技术的用于电子束投影光刻系统的发射器100包括光电导衬底110、形成在光电导衬底110前表面上的绝缘层120、形成在绝缘层120上的栅电极层130、以及形成在光电导衬底110后表面上的基电极层140。衬底110由光电导体形成。光电导体表示在阴暗区域具有绝缘性，仅在光照区域具有导电性的材料。换言之，当光部分地投射在光电导衬底110上时，仅光投射到的区域转变为导体，而其余光未投射到的区域保持绝缘性。可以使用各种材料作为光电导体，例如，GaAs或非晶硅(Si)。绝缘层120可以由阳极化的金属形成，例如氧化铝。具体而言，绝缘层120可以通过在光电导衬底110的前表面上以预定厚度沉积可阳极化的金属，例如铝，随后阳极化所沉积的铝而形成。栅电极层130形成在绝缘层120上，且由导电金属形成。例如，栅电极层130利用从由金(Au)、钯(Pd)、钛(Ti)和铝(Al)构成的组中选取的一种金属形成。另外，栅电极层130具有被构图为含有薄部和相对于薄部的厚部的形状。通常，电子发射特性根据栅电极层130的材料性质和厚度敏感地变化。特别地，随着栅电极层130厚度增大，输送至栅电极层130和从栅极电极层130射出的电子数量突然下降。因此，电子几乎未通过栅电极层130的相对较厚的部分射出，但可以容易地通过栅电极层130相对较薄的部分射出。利用上述特性，栅电极层130的图案可以投射在涂覆于将被处理的目标衬底150表面上的电子抗蚀剂151上。基电极层140形成在光电导衬底110的后表面上，并由透明导电材料形成，使得投射在光电导衬底110上的光可以透过。可以使用氧化铟锡(ITO)作为透明导电材料。接着，将介绍用于电子束投影光刻系统的发射器100的操作方法。参照图2，在上述构造的本专利技术发射器100中，栅电压VG由第一电源161施加在基电极层140与栅电极层130之间。此时，由于光电导衬底110具有绝缘性，因此热电子未从发射器100内部产生。然而，若从发射器100的后侧向光电导衬底110上局部投射光，例如，紫外线或激光束，光投射到的光电导衬底110的部分(P)转变为导体，使得电子仅在此部分(P)内开始加速。由此，根据依赖于栅电极层130厚度的电子发射特性，仅在光电导衬底110的局部中产生的热电子透过栅电极层130的薄部，并随后射出。由发射器100射出的热电子通过由第二电源162施加于栅电极层130与将被处理的目标衬底150之间的加速电压VA加速，并与涂覆在目标衬底150表面上的电子抗蚀剂151碰撞。如上所述，通过在光电导衬底110上局部投射光，根据本专利技术的发射器100有可能局部发射电子，从而对涂覆在目标衬底150上的电子抗蚀剂151进行局部构图。因此，有可能在全面首次对电子抗蚀剂151进行构图后，局部改正和修复电子抗蚀剂151。以下，将参照图3至9逐步介绍根据本专利技术如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子束投影光刻系统的发射器，该发射器包括：一光电导衬底；一绝缘层，形成在所述光电导衬底的前表面上；一栅电极层，形成在所述绝缘层上并被构图为具有一薄部和相对于该薄部的一厚部；以及一基电极层，形成在所述光 电导衬底的后表面上并由透明导电材料形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柳寅儆，文昌郁，崔昌勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]