用于电子束投影式光刻系统的发射器及其制造方法技术方案

一用于电子束投影式微影术系统的发射器，其中包括：　　　　一基板；　　　　一覆盖在基板上的绝缘层；及　　　　一门电极，包括一以均匀厚度形成在所述绝缘层上的基层和一以预定图案在所述基层上形成的电子束阻挡层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子束投影式微影系统，特别是涉及一电子束发射器，在该发射器的绝缘层内能够确保电子场均匀，以及简化其的制造方法。
技术介绍
在半导体制造过程中，使用各种印刷技术在一基板表面上形成所希望的图案。常规光微影使用如紫外线射线，当使用该技术会有线宽的限制。由此，下一代微影技术(NGL)最近已经提出，用该技术能够实现具有毫微量级线宽的更小型和集成的半导体。下一代微影术如包括电子束投影式微影(EPL)，离子投影式微影(IPL)，超紫外线微影术(EUVL)，及近X射线微影术。在所述NGL系统中，由于EPL系统具有简单的结构且易于使用大面积电子束发射器，现在广泛地被使用；EPL系统是通过使用由发射器发出的电子束对覆在要处理的基板上的电子保护层进行加工而形成为所希望的图案。具有各种结构的电子束发射器都能够用于EPL系统，且其结构的两个例子如图1和图2所示。参考图1，一常规金属绝缘半导体(MIS)型发射器10具有一绝缘层12和一门电极13按顺序叠在硅基板11上。该绝缘层12由氧化硅层形成，该门电极13由导电金属如金(Au)制成。如图2所示，金属-绝缘-金属(MIM)型发射器具有一下部电极22，绝缘层23，及一门电极24，他们按顺序叠在硅基板21上。通常，下部电极22由铝(Al)-钕(Nd)合金制成，绝缘层23由阳极化的铝制成，一门电极24由导电金属如金(Au)制成。常规MIS和MIM型发射器10和20中的绝缘层12和23分别以预定的图案制成包括薄的和厚的部分。在上述发射器结构中，通过绝缘层12和23的薄的部分发射电子。图3A-3D是说明制造如图1所示MIS型发射器10方法的剖面图。参见图3A，在硅基板11的表面上经过热氧化而形成预定厚度的硅氧化层12。然后如图3B，硅氧化层12a要制成所希望的图案，且硅氧化层12b形成如图3C所示图案。这样，绝缘层12以预定的图案放在硅基板11上。最后如图3D所示，导电金属如金(Au)以预定厚度被淀积在整个绝缘层12上形成门电极13。在完成上述步骤后，MIS型发射器10的结构就完成了。图2中常规MIM型发射器20也是同样方法制造。常规发射器10或20的制造过程包括通过两步形成一氧化层和一步在氧化层上形成图案而形成的绝缘层12或23和在分级的绝缘层12或23上形成门电极13或24。该过程过于复杂且由于其分级结构常规发射器10或20在绝缘层12或23内不能保证电场均匀。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够保证发射器绝缘层内电场均匀的电子束发射器及其制造工艺和方法。根据本专利技术的一个发方面，提供了用于电子束投影式微影(EPL)系统的发射器，其中包括一基板，置于基板上的绝缘层；包括一基层的门电极，它在绝缘层上以均匀厚度形成，一以预定图案在基层上形成的电子束阻挡层。这里绝缘层由氧化硅层构成。如本专利技术的发射器进一步包括一下部电极，它置于基板和绝缘层之间，绝缘层由可阳极化的金属构成。当基层由常规金属如金(Au)，铂(Pt)，铝(Al)，钛(Ti)或钽(Ta)，电子束阻挡层由能够阳极化的金属如钛(Ti)，铝(Al)，或钌(Ru)构成。基层和门电极的电子束阻挡层同样可以由硅构成。根据本专利技术的另一方面，提供了制造用于电子束投影式微影(EPL)系统的发射器的方法，其中包括(a)准备一基板；(b)在基板上形成绝缘层；(c)通过在绝缘层以预定厚度淀积导电金属形成门电极的基层；(d)通过在基层以预定厚度淀积可阳极化的金属形成门电极的电子束阻挡层；及(e)通过阳极化以预定图案对电子束阻挡层进行构图。这里，基板是硅晶体，绝缘层通过在该硅晶体进行热氧化形成一硅氧化层构成绝缘层。在步骤(b)之前，该方法可进一步包括一在基板上形成一下部电极。这时，通过淀积能阳极化的金属到下部电极并对该金属阳极化而形成绝缘层。步骤(e)包括用扫描探针显微镜微影术(SPM)以预定模式对电子束阻挡层进行阳极化；并通过刻蚀去掉电子束阻挡层的阳极化部分的步骤。步骤(e)也包括如下步骤在电子束阻挡层表面覆以保护层；以预定图案对保护层进行加工；对从保护层模型露出的电子束阻挡层部分进行阳极化；并通过刻蚀去掉电子束阻挡层的阳极化部分并清除保护层。本专利技术的另一EPL系统的发射器的制造方法包括(a)准备一基板；(b)在基板上形成绝缘层；(c)在绝缘层上以均匀厚度淀积第一硅层；(d)以预定图案对该第一硅层进行构图；及(e)在第一硅层和经过步骤(d)而露出的绝缘层上淀积一第二硅层并有所述第一和第二硅层构成门电极。在此，步骤(d)包括在所述第一硅层表面覆以保护层；以预定图案对保护层进行构图；将保护层用作刻蚀模具刻蚀去掉第一硅层的步骤。附图说明通过对实施例的详细描述并参见附图，本专利技术上述目的和优点会更明显。图1是用在一电子束投影式微影(EPL)系统中的常规金属半导体型发射器(MIS)结构的剖面图。图2是用在一(EPL)系统中的常规金属-绝缘-金属型发射器(MIM)结构的剖面图。图3A-3D是制造图1所示常规MIS型发射器方法的按步骤的剖面图。图4是根据本专利技术第一实施例使用一MIS发射器的EPL系统的示意图。图5是门电极厚度与电子传导速率之间关系的曲线图。图6是根据本专利技术第二实施例中MIM型发射器的结构剖面图。图7A-7H是按步骤制造根据图1所示本专利技术第一实施例的MIS型发射器方法的剖面图。图8A-8D是按步骤制造根据图4所示本专利技术第二实施例的MIS型发射器方法的剖面图；及图9A-9C是按步骤制造根据图6所示本专利技术一优选实施例的MIM型发射器方法的剖面图。具体实施例方式如图4，一电子束投影式微影(EPL)系统包括一金属-半导体(MIS)型发射器100，该发射器向要处理的基板150上的电子保护层151发射电子束，电源161和162在发射器100和要处理基板150之间产生电场，磁铁171和172放在发射器100和要处理基板150的外侧，在发射器100和要处理基板150之间产生磁场。对于磁铁171和172，可以用永磁或电磁铁。该MIS型发射器100包括一基板110，一置于基板110上的绝缘层120，和一置于绝缘层120上的门电极130。门电极130包括一基层131一致地置于绝缘层120上及以预定图案在基层131上形成的电子束阻挡层132。对于基板110可以用硅基板。绝缘层120可以包括通过在硅基板110上进行热氧化形成的硅氧化层。不象常规技术，绝缘层120是以均匀厚度形成的，所以在绝缘层120内可产生均匀的电场。而门电极130中的基层131是由导电金属如金(Au)，铂(Pt)，铝(Al)，钛(Ti)或钽(Ta)，电子束阻挡层132由能够阳极化的金属如钛(Ti)，铝(Al)，或钌(Ru)构成。基层131和门电极的电子束阻挡层132同样可以由硅构成。在发射器100中，基层131以均匀厚度形成，且电子束阻挡层132具有预定图案。由此基层131有被电子束阻挡层132盖住和未盖住的部分。也就是门电极130包括具有厚度的基层131和以预定图案制成具有不同厚度的电子束阻挡层132。发射器100的电子发射特性通常对门电极130的厚度和材料特性非常敏感。特别当门电极130变厚通过门电极130的电子发射明显减少。门电极13的厚度与电子传导率之间的关系如图5所示。该曲线图由Kuni本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一用于电子束投影式微影术系统的发射器，其中包括一基板；一覆盖在基板上的绝缘层；及一门电极，包括一以均匀厚度形成在所述绝缘层上的基层和一以预定图案在所述基层上形成的电子束阻挡层。2.如权利要求1所述发射器，其中所述绝缘层由硅氧化层形成。3.如权利要求1所述发射器，在所述基板和所述绝缘层之间进一步还有一下部电极。4.如权利要求3所述发射器，其中所述绝缘层由可阳极化的金属形成。5.如权利要求1或3所述发射器，其中基层由导电金属形成，且电子束阻挡层由能够阳极化的金属形成。6.如权利要求5所述发射器，其中所述基层是由如金，铂，铝，钛或钽一组中选出的金属形成。7.如权利要求5所述发射器，其中电子束阻挡层是由如钛，铝，或钌一组中选出的金属形成。8.如权利要求1或3所述发射器，其中门电极的基层和电子束阻挡层是由硅形成的。9.一种制造用在电子束投影式微影系统的发射器的方法，其中包括以下步骤(a)准备一基板；(b)在所述基板上形成绝缘层；(c)以预定厚度在所述绝缘层上淀积导电金属而形成一所述门电极的基层；(d)以预定厚度在所述基层淀积能够阳极化的金属而形成一所述门电极的电子束阻挡层；及(e)通过阳极化处理在所述电子束阻挡层上形成预定的图案。10.如权利要求9所述方法，其中所述基板是硅晶片。11.如权利要求10所述方法，其中在所述硅晶片上通过热氧化形成的硅氧化层形成所述绝缘层。12.如权利要求9所述方法，其中，在步骤(b)之前，还进一步包括在所述基板上形成下部电极。13.如权利要求12所述方法，其中，在步骤(b)中，通过在所述下部电极淀积能够阳极化的金属并将该金属阳极化形成所述绝缘层。14.如权利要求9所述方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳寅儆，文昌郁，郑守桓，金东煜，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：