明細書 パターン描画装置、 及び、 パターン描画方法 技術分野 Description Pattern drawing apparatus and pattern drawing method
本発明は、 走査プローブ顕微鏡を用いた微細加工技術において用 いられるパターン描画装置、 及びパターン描画方法に関する。 背景技術 The present invention relates to a pattern drawing apparatus and a pattern drawing method used in a fine processing technique using a scanning probe microscope. Background art
半導体電子素子の高集積化、 記録メディアの高密度化に伴い、 極 微細加工技術が必要とされている。 しかし、 電子素子では光リ ソグ ラフィ一で使用する光の波長やレンズ材料によ り.最小加工寸法が With the high integration of semiconductor electronic devices and the high density of recording media, ultra-fine processing technology is required. However, in electronic devices, the minimum processing size depends on the wavelength of light used in optical lithography and the lens material.
1 0 0 n m程度に限られ、 また、 記録メディアではレーザ原版の記 録装置において解像度マージンの減少が予想されている。 近年、 こ れに代わる技術として、 例えば、 S. C. Minne et al.， "Fabrication of 0.1 (m metal oxi e semiconductor field-effect transistor" Appl. Phys. Lett. 66(6) 6 February 1995 pp .703-705, あるいは Hyongsok T. Soh et al., "Fabrication of lOOnm pMOSFETs with Hybrid AFM/STM Lithography" ( 1997 SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY) に示されるような、 走査プローブ顕微鏡を用いた 微細加工技術が注目されて.いる。 これは一般に探針と基板間に電圧 を印加して加工を行う方法で、 解像度が高く、 原理的には原子レべ ルの加工も可能である。It is limited to about 100 nm, and in the case of recording media, it is expected that the resolution margin of a laser original recording device will decrease. In recent years, as an alternative technology, for example, SC Minne et al., “Fabrication of 0.1 (m metal oxie semiconductor field-effect transistor) Appl. Phys. Lett. 66 (6) 6 February 1995 pp.703-705 , Or Hyongsok T. Soh et al., "Fabrication of lOOnm pMOSFETs with Hybrid AFM / STM Lithography" (1997 SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY). This is a method in which a voltage is applied between the probe and the substrate to perform processing, which generally has a high resolution and is capable of processing at the atomic level in principle.
さらに、 米国特許 5,666, 190に開示されているように、 複数の力 ンチレパーを備えたリ ソグラフィシステムも提案されている。 発明の開示Further, as disclosed in U.S. Pat. A lithography system with an anti-chiller has also been proposed. Disclosure of the invention
走査プローブ顕微鏡を描画装置に用いる場合には、探針から基板 への照射線量を一定に保っために探針一基板間に印加する電圧を 制御しなければならない。 しかし、 この制御では閉ループ制御によ るフィードパック処理を行っているため高速処理には不向きであ る。 また、 実際には探針一基板間の浮遊容量に対する充放電電流が 制御を妨げる方向に流れるため処理速度はさらに遅くなる。 そのた め、 電流の O N / O F Fを頻繁に繰り返すよう複雑な図形を描画す る場合には、 膨大な時間が必要であった。 When a scanning probe microscope is used as a drawing device, the voltage applied between the probe and the substrate must be controlled to keep the irradiation dose from the probe to the substrate constant. However, this control is not suitable for high-speed processing because feed-pack processing is performed by closed-loop control. Also, in practice, the charge / discharge current for the stray capacitance between the probe and the substrate flows in a direction that hinders control, and the processing speed is further reduced. Therefore, when drawing a complicated figure that frequently repeats ON / OFF of the current, an enormous amount of time was required.
本発明は、 描画距離が比較的短いならば、 フィードパック制御を 行わないで一定の電圧を印加しただけでも、探針から基板への照射 電流がほぼ一定に保たれることに着目 したものである。 すなわち、 あらかじめフィードパックをかけて所望の照射電流が得られる電 圧値を測定、 記憶しておき、 実際の描画はフィードパックをかけな いで記憶しておいた電圧値の O N Z O F Fだけで行う。 The present invention focuses on the fact that, when the drawing distance is relatively short, the irradiation current from the probe to the substrate can be kept almost constant even if a constant voltage is applied without performing the feedback control. is there. That is, a voltage value at which a desired irradiation current is obtained is measured and stored by applying a feed pack in advance, and actual drawing is performed only with the ONZ OF F of the stored voltage value without applying the feed pack.
この場合、 フィードパック処理は、 例えば所定の描画距離毎に、 一度だけ行えばよいため、 常時フィードパックを必要とする従来の 方法に比べ大幅な時間短縮が可能となる。 さらに、 複数探針を用い た描画装置にこの方法を利用した場合、個々の探針の電流値を同時 に制御する必要がないため複雑な制御系を必要とせず、 さらに高速 な描画が可能となる。 図面の簡単な説明In this case, since the feed pack process needs to be performed only once, for example, at a predetermined drawing distance, the time can be significantly reduced as compared with the conventional method that always requires the feed pack. Furthermore, if this method is used in a drawing device using multiple probes, it is not necessary to control the current values of the individual probes simultaneously, so that a complicated control system is not required and higher-speed drawing is possible. Become. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、本発明のパターン描画装置の実施例構成概念を示すプロ ック図。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration concept of an embodiment of a pattern drawing apparatus according to the present invention.
図 2 ( a )は、 描画に用いるパターンデータの例、 図 2 ( b ) はレ ジス ト層上における探針の動作と描画の様子を示した平面図。 図 3は、 凹凸のある基板上に描画するために平坦化層を導入した 基板の断面図。 FIG. 2 (a) is an example of pattern data used for drawing, and FIG. 2 (b) is a plan view showing the operation of the probe on the resist layer and the state of drawing. Figure 3 is a cross-sectional view of a substrate with a planarization layer introduced for drawing on an uneven substrate.
図 4 ( a )は、 実施例で用いたパターンデータ、 図 4 ( b )は （ a ) のデータを用いて描画後に現像したレジス ト層の走査電子顕微鏡 写真。 Fig. 4 (a) shows the pattern data used in the example, and Fig. 4 (b) shows a scanning electron microscope photograph of the resist layer developed after drawing using the data of (a).
図 5は、本発明の複数探針を用いたパターン描画装置の実施例構 成概念を示すプロック図。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration concept of an embodiment of a pattern drawing apparatus using a plurality of probes according to the present invention.
図 6は、 描画に用いるパターンデータの例。 Figure 6 shows an example of pattern data used for drawing.
図 7は、 レジス ト層上における各探針の動作と描画の様子を示し た平面図。 FIG. 7 is a plan view showing the operation of each probe on the resist layer and the state of drawing.
図 8は、 複数採針を用いて描画したパターンの例の模式図。 図 9は、本発明の基板を回転させて描画するパターン描画装置の実 施例構成概念を示すプロック図。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 8 is a schematic diagram of an example of a pattern drawn using multiple needles. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration concept of an embodiment of the pattern drawing apparatus of the present invention for drawing by rotating a substrate. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(実施例 1 )(Example 1)
本実施例では一本の探針を用いてレジス ト膜上に描画を行うパ ターン描画装置の例を図 1、 図 2およぴ図 3を用いて説明する。 図 1は本発明の描画装置の第 1の実施例構成概念を示すプロック図 である。描画へッ ド部 1の導電性の探針 2は導電性のパネ部 3を介 してホルダー 4に接続され、 レジス ト層 8及び導電層 7を塗布した 基板 6からなる被描画部 5が探針 2に対向して位置し、被描画部 5 は Z駆動部 9および X Y駆動部 1 0に固定されており、探針 2に対 して相対的に被描画部 5をその面内方向及び垂直方向に走查でき る。 X Y駆動部 1 0は Z粗動部 1 1に接続され、 探針 2を被描画部 5に対して垂直方向に粗く移動することができる。 導電層 7は電流 検出部 1 3 と接続され、 ここで探針 2からレジス ト層 8を通して流 れる電流が検出され、制御部 1 2により所望の電流値となるように 電圧印加部 1 4から探針 2に印加する電圧が調整される。 この時の 電圧値は電圧記憶部 1 5で一時的に記憶され、後にこの値を利用す ることができる。 パネ部 3は位置検出部 1 6 と接続され、 ここで探 針 2のレジス ト層 8からの垂直方向の相対的な位置あるいは両者 に加わる力が検出され、制御部 1 2により探針 2が所定の位置とな るように Z駆動部 9の Z方向変位が調整される。 また、 制御部 1 2 は X Y駆動部 1 0を変位させることにより、探針 2をレジス ト層 8 に対して面内に移動することができる。 さらに、 入力部 1 7から所 定のパターンデータを制御部 1 2に読み込むことによ りパターン データに対応して探針 2の位置及ぴ電流値を制御することができ る。In the present embodiment, an example of a pattern drawing apparatus for drawing on a resist film using one probe will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration concept of a first embodiment of a drawing apparatus according to the present invention. It is. The conductive probe 2 of the drawing head portion 1 is connected to the holder 4 via the conductive panel portion 3, and the drawing portion 5 composed of the substrate 6 coated with the resist layer 8 and the conductive layer 7 is formed. The portion to be drawn 5 is located opposite to the probe 2 and is fixed to the Z drive unit 9 and the XY drive unit 10, and the portion to be drawn 5 is moved in the in-plane direction relative to the probe 2. And can run vertically. The XY drive section 10 is connected to the Z coarse movement section 11 and can move the probe 2 roughly in the vertical direction with respect to the drawing section 5. The conductive layer 7 is connected to the current detection unit 13, where the current flowing from the probe 2 through the resist layer 8 is detected, and the control unit 12 controls the voltage application unit 14 so as to obtain a desired current value. The voltage applied to the probe 2 is adjusted. The voltage value at this time is temporarily stored in the voltage storage unit 15, and this value can be used later. The panel unit 3 is connected to the position detection unit 16, where the relative position of the probe 2 in the vertical direction from the resist layer 8 or the force applied to both are detected, and the control unit 12 controls the probe 2. The Z-direction displacement of the Z drive unit 9 is adjusted so as to be at a predetermined position. Further, the control unit 12 can move the probe 2 in-plane with respect to the resist layer 8 by displacing the XY drive unit 10. Further, by reading predetermined pattern data from the input unit 17 into the control unit 12, the position and current value of the probe 2 can be controlled in accordance with the pattern data.
次に図 1に示した装置を用いてパターン描画を行う際の動作を 説明する。 まず、 探針 2 とレジス ト層 8 とを接触させるために Z粗 動部 1 1により両者を粗く接近させる。 十分接近させた後、 位置検 出部 1 6、 制御部 1 2、 Z駆動部 9から成る位置フィードバックル ープにより探針 2の垂直方向位置を自動制御する。入力部 1 7より パターンデータを読み込み、制御部 1 2はこのパターンデータに基 づいて探針 2の位置及び電流値を制御する。 以後、 図 2を用いて説 明する。 図 2 ( a ) は二次元パターンデータの例である。 データの 各ビッ トが電流の〇N Z〇 F Fを表現しており、 データの位置がレ ジス ト層 8上における探針 2の座標を示している。 ここでは〇 Nビ ッ ト 2 0を黒、 O F Fビッ ト 2 1を白で示した。 図 2 ( b ) は描画 時のレジス ト層 8上での探針 2の動きを示したものである。 制御部 1 2はパターンデータに従ってラスタ走査により描画を行うが、実 際に所望のパターンが描画される描画領域 2 3 とは別に、描画電圧 をあらかじめ求めるための電圧取得領域 2 2が設けられている。 電 圧取得領域 2 2では、 各走査線 2 4の始めに電流検出部 1 3、 制御 部 1 2及ぴ電圧印加部 1 4から成る電流フィ一ドバックループを O Nにして探針 2を走査しながら電圧値を測定し、 電圧記憶部 1 5 にその電圧値を記憶しておく。 探針 2が描画領域 2 3に入ると、 電 流フィードパックを〇 F Fにして走査し、パターンデータのそれぞ れの O Nビッ ト 2 0に対応する描画位置 2 5に探針 2がある場合 は、 電圧記憶部 1 5に記憶された電圧値を所定の時間印加し、 O F Fビッ ト 2 1に対応する位置にある場合は、電圧を印加しないか電 流が流れるしきい値以下の電圧を印加する。 これを各走査線 2 4に おいて行うことによってパターンを描画する。Next, the operation when pattern drawing is performed using the apparatus shown in FIG. 1 will be described. First, in order to bring the probe 2 and the resist layer 8 into contact with each other, the two are roughly approached by the Z coarse movement portion 11. After approaching sufficiently, the position feedback loop consisting of the position detector 16, controller 12, and Z drive 9 The vertical position of the probe 2 is automatically controlled by the loop. The pattern data is read from the input unit 17, and the control unit 12 controls the position and the current value of the probe 2 based on the pattern data. Hereafter, it will be described with reference to FIG. Fig. 2 (a) is an example of two-dimensional pattern data. Each bit of the data represents {NZ} FF of the current, and the position of the data indicates the coordinates of the probe 2 on the resist layer 8. Here, ΔN bit 20 is shown in black, and OFF bit 21 is shown in white. FIG. 2B shows the movement of the probe 2 on the resist layer 8 during drawing. The control unit 12 performs drawing by raster scanning according to the pattern data.A voltage acquisition area 22 for obtaining a drawing voltage in advance is provided separately from a drawing area 23 in which a desired pattern is actually drawn. I have. In the voltage acquisition area 22, at the beginning of each scanning line 24, the current feedback loop consisting of the current detection unit 13, the control unit 12, and the voltage application unit 14 is turned on to scan the probe 2. While measuring the voltage value, the voltage value is stored in the voltage storage unit 15. When the probe 2 enters the drawing area 23, the current feed pack is set to 〇FF and scanning is performed, and the probe 2 is located at the drawing position 25 corresponding to each ON bit 20 of the pattern data. Applies the voltage value stored in the voltage storage unit 15 for a predetermined time, and if the voltage is at the position corresponding to the OFF bit 21, no voltage is applied or a voltage lower than the threshold value at which the current flows is applied. Apply. This is performed for each scanning line 24 to draw a pattern.
パターンデータは必ずしも図 2 ( a ) で示したように O N Z O F Fの 1 ビッ トで表現する必要はなく、複数ビッ トで表現し各数値に 異なる電流値を対応させてもよい。 その場合、 電圧取得領域 2 2で は各電流値に対応した電圧値を測定し電圧記憶部 1 5に記憶する。 電圧取得領域 2 2における電圧値測定は必ずしも各走査線 2 4毎 に行う必要はなく、 複数の走査線 2 4毎に一回行ってもよいし、 各 走査線 2 4毎に複数回行ってもよい。 電圧取得領域 2 2はレジス ト 層 8表面のどこにあってもよいが、描画領域 2 3のできるだけ近傍 が特に望ましい。 また、 電圧取得領域 2 2内での電圧値の測定は一 度使用した領域でも行えるため、 同じ領域を使用することによって 電圧取得領域 2 2の面積を小さくすることもできる。The pattern data does not necessarily need to be represented by one bit of ONZOFF as shown in Fig. 2 (a), but may be represented by multiple bits and each value may correspond to a different current value. In that case, in the voltage acquisition area 2 2 Measures the voltage value corresponding to each current value and stores it in the voltage storage unit 15. The voltage value measurement in the voltage acquisition area 22 need not necessarily be performed for each scanning line 24, and may be performed once for each of the plurality of scanning lines 24, or may be performed a plurality of times for each of the scanning lines 24. Is also good. The voltage acquisition region 22 may be anywhere on the surface of the resist layer 8, but it is particularly desirable to be as close as possible to the drawing region 23. In addition, since the measurement of the voltage value in the voltage acquisition region 22 can be performed even in the region that has been used once, the area of the voltage acquisition region 22 can be reduced by using the same region.
図 2 ( a ) で示したパターンデータでは各データ位置を探針 2の 位置に対応させているが、パターンデータ内に電流データと共に探 針 2の座標を記述したものを用いてべクタ走查によ り描画しても よい。 具体的には、 パターンデータは電流値データと探針 2の始点 および終点座標データの組みを描画する順番に並べたものを用い る。探針 2はパターンデータで与えられた電流値に対応する電圧を 印加しながら始点から終点に移動し、 これを繰り返すことにより所 望のパターンを描画する。 In the pattern data shown in Fig. 2 (a), each data position is associated with the position of the probe 2. However, the vector scan is performed using the current data and the coordinates of the probe 2 in the pattern data. You may draw by using. More specifically, the pattern data uses a set of the current value data and the start point and end point coordinate data of the probe 2 arranged in the drawing order. The probe 2 moves from the start point to the end point while applying a voltage corresponding to the current value given by the pattern data, and repeats this to draw a desired pattern.
電圧取得領域 2 2ではレジス ト層 8の状態、 あるいは探針 2の状 態等の何らかの影響によって、正しい電圧値が得られない場合が考 えられ、 そう した場合、 その走査線 2 4上の描画が適切に行えなく なる。 これを防止するために、 電圧取得領域 2 2の各走査線 2 4上 での電圧測定を複数回行って複数個の電圧値を電圧記憶部 1 5に 記憶しておく。 これらの電圧値を例えば新しい順に吟味して行き、 あらかじめ設定した標準的な電圧値の範囲を超えるものは使用し ないで、 次に新しい電圧値を吟味するということを適切な電圧値が 得られるまで行う。 もし、 全ての電圧値が適.切でなかつたならば、 やはり電圧記憶部 1 5に記憶しておいた前回の走査線 2 4におい て使用した電圧値を用いる。 こうすることにより、 非常に信頼性の 高い描画が行える。In the voltage acquisition area 22, it may be considered that a correct voltage value cannot be obtained due to the influence of the state of the resist layer 8, the state of the probe 2, or the like. Drawing cannot be performed properly. To prevent this, the voltage measurement on each scanning line 24 in the voltage acquisition area 22 is performed a plurality of times, and a plurality of voltage values are stored in the voltage storage unit 15. For example, consider these voltage values in the newest order, and do not use a voltage value that exceeds the preset standard voltage range. Perform until obtained. If all the voltage values are not appropriate, the voltage value used for the previous scanning line 24, which is also stored in the voltage storage unit 15, is used. In this way, very reliable drawing can be performed.
本実施例では、 Z駆動部 9および X Y駆動部 1 0はピエゾ素子を 用いて制御部 1 2からの電圧信号で変位を調節する。 Z粗動部 1 1 の機構としては、 ステツビングモータとマイクロメータへッ ドを用 いるが、 これはてこ式、 インチワーム式等いずれの方法を用いても かまわない。 Z駆動部 9、 X Y駆動部 1 0および Z粗動部 1 1は描 画へッ ド部 1 と被描画部 5を相対的に移動させるためのものであ るから、 いずれの側にあってもよい。 位置検出部 1 6の位置検出は、 パネ部 3によるレーザ光の反射を用いる光てこ式で行う。 In the present embodiment, the Z drive unit 9 and the XY drive unit 10 adjust the displacement by a voltage signal from the control unit 12 using a piezo element. As the mechanism of the Z coarse movement section 11, a stepping motor and a micrometer head are used, but any of a lever type, an inch worm type, and the like may be used. The Z drive unit 9, the XY drive unit 10, and the Z coarse movement unit 11 are for moving the drawing head unit 1 and the drawing target unit 5 relatively, so Is also good. The position detection of the position detection unit 16 is performed by an optical lever method using the reflection of the laser light by the panel unit 3.
基板 6はガラス製で、導電層 7としてクロムを 2 0 n mから 1 0 O n m蒸着し、 約 l O n mから l O O n mの厚さのレジス ト層 8 (例えば、 ポリ （ビエルフエノール） とアジドの混合レジス トであ るネガ型レジス ト（日立化成工業株式会社製 R D 2 1 0 0 N )) を塗 布する。 レジス ト層 8に使用するレジス トはノポラック系フエノー ル樹脂と感光剤の混合レジス ト、 化学增幅系レジス ト、 ポリメタク チル酸メチルでもよい。 基板 6は例えばシリ コン、 ドープしたシリ コンなど加工したい任意の材料を使用することができる。基板 6に ドープしたシリ コンを使用する場合は基板 6 自身が導電性のため 導電層 7は省略しても良い。導電層 7は電流検出部 1 3 と接続され、 探針 2に加えられる電圧により レジス ト層 8に流れる電流が測定 可能となる。 基板 6が導電性の場合は基板 6に直接電流検出部 1 3 を接続すればよい。 導電層 7を接地して用いることもできるが、 そ の場合は、 電流検出部 1 3を電圧印加部 1 4 と共に探針 2に接続し て電流を検出する。The substrate 6 is made of glass, and chromium is deposited as a conductive layer 7 from 20 nm to 10 O nm in thickness, and a resist layer 8 having a thickness of about 10 nm to 100 nm is formed (for example, poly (biphenol) and azide). A negative type resist (RD210N, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a mixed resist, is applied. The resist used for the resist layer 8 may be a mixed resist of a nopolak phenol resin and a photosensitizer, a chemical resist, or polymethyl methacrylate. The substrate 6 can be made of any material to be processed, such as silicon or doped silicon. When a doped silicon is used for the substrate 6, the conductive layer 7 may be omitted because the substrate 6 itself is conductive. The conductive layer 7 is connected to the current detection unit 13, and the current flowing through the resist layer 8 can be measured by the voltage applied to the probe 2. If the board 6 is conductive, the current detection section is directly connected to the board 6. Should be connected. The conductive layer 7 can be used by grounding. In this case, the current detection unit 13 is connected to the probe 2 together with the voltage application unit 14 to detect the current.
探針 2およぴバネ部 3は、 例えば、 微細加工技術を用いてシリ コ ン単結晶で、 一体化されて作成される。 これらは、 また、 酸化シリ コン、 窒化シリ コンでも良い。 探針 2の先端の曲率半径は 1 0 n m から 1 0 0 nm、 パネ部 3のパネ定数は 0. 0 5 N/mから 5 N/ m、共振周波数は 1 0 k H Zから 5 0 k H Zであることが適当であ る。 探針 2は 厚さ 1 0 n mから 5 0 n mのチタンを蒸着すること により導電性を持たせてある。 これはチタンのほか、 タングステン、 モリプデン、 炭化チタン、 炭化タングステン、 炭化モリブデン、 導 電性ダイアモンドを用いても良い。 The probe 2 and the spring portion 3 are integrally formed of, for example, a silicon single crystal using a microfabrication technique. These may be silicon oxide or silicon nitride. The radius of curvature of the tip of the tip 2 is 10 nm to 100 nm, the panel constant of the panel section 3 is 0.05 N / m to 5 N / m, and the resonance frequency is 10 kHz to 50 kHz. It is appropriate that The probe 2 is made conductive by depositing titanium having a thickness of 10 nm to 50 nm. For this, in addition to titanium, tungsten, molybdenum, titanium carbide, tungsten carbide, molybdenum carbide, and conductive diamond may be used.
基板 6表面が平坦でなく、段差がある場合の描画方法を図 3を用 いて説明する。 図 3はここで用いる被描画部 5のみを取り出して示 した図である。 基板 6表面に段差がある場合、 通常の描画方法では 探針 2が段差直下の領域に入り込めず描画できないばかりでなく、 探針 2が段差と衝突し損傷を受ける恐れがある。 基板 6の凹凸の影 響を軽減させるために、基板 6表面に平坦化層 3 0を塗布し表面を 平坦化する。 この平坦化層 3 0表面に図 1 と同様な導電層 7 とレジ ス ト層 8を塗布する。描画は図 1 と同様のパターン描画装置を用い て同様の方法で行い、 レジス ト層 8を現像す驍ァとにより導電層 7 上にレジス トパターンを形成する。 このレジス トパターンをマスク と して、導電層 7および平坦化層 3 0をェツチングするなどして取 り除く ことによ り平坦化層 3 0のパターンが基板 6上に形成され る。 例えばパターンをすでに形成したシリコンの基板 6上に、 平坦 化層 3 0 と してレジス ト （例えば日立化成工業株式会社製 B L O C ) を 3 0 O n mとなるように回転塗布し、 その上に p型シリ コン を蒸着して導電層 7を形成し、最後にレジス ト層 8 として膜厚 4 0 n mのレジス ト （例えば日立化成工業株式会社製 R D 2 1 0 0 N ) を塗布したものを用いる。 描画後、 レジス ト層 8に転写されたパタ ーンを現像した後、 そのレジス トパターンをマスク と して導電層 7 を四弗化炭素ガスでドライエッチングし、 さらに平坦化層 3 0を例 えば酸素ガスでドライエッチングすることにより基板 6にパター ンを転写する。A drawing method when the surface of the substrate 6 is not flat and there is a step will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view showing only the drawing target portion 5 used here. If there is a step on the surface of the substrate 6, not only the probe 2 cannot enter the area immediately below the step but cannot draw with the normal drawing method, and the probe 2 may collide with the step and be damaged. In order to reduce the influence of the unevenness of the substrate 6, a flattening layer 30 is applied to the surface of the substrate 6 to flatten the surface. A conductive layer 7 and a resist layer 8 similar to those in FIG. 1 are applied to the surface of the flattening layer 30. Writing is performed in the same manner using the same pattern drawing apparatus as in FIG. 1, and a resist pattern is formed on the conductive layer 7 by developing the resist layer 8. Using this resist pattern as a mask, the conductive layer 7 and the planarizing layer 30 are removed by etching or the like, whereby the pattern of the planarizing layer 30 is formed on the substrate 6. You. For example, a resist (for example, BLOC manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is spin-coated as a flattening layer 30 on a silicon substrate 6 on which a pattern has already been formed so as to have a thickness of 30 O nm. Conductive layer 7 is formed by evaporating type silicon, and finally, a resist having a thickness of 40 nm (for example, RD2100N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is used as resist layer 8. . After the drawing, the pattern transferred to the resist layer 8 is developed, and then the conductive layer 7 is dry-etched with carbon tetrafluoride gas using the resist pattern as a mask. For example, the pattern is transferred to the substrate 6 by dry etching with oxygen gas.
本実施例で、実際に描画を行った結果を図 4を用いて説明する。 基板 6 としては導電性のシリ コン基板を用い、 5 O n mの厚さの前 記レジス ト R D 2 1 0 0 Nを塗布したレジス ト層 8を形成し、導電 層 7は省略した。 このレジス ト層 8上で探針 2を 0 . l m m / s で 移動させ、探針 2と基板 6 との間に流れる電流が 3 0 p Aになるよ うに設定した。 この時印加する電圧は一 4 0 V付近であった。 In the present embodiment, the result of actually drawing will be described with reference to FIG. As the substrate 6, a conductive silicon substrate was used, and the resist layer 8 coated with the resist RD2100N having a thickness of 5 nm was formed, and the conductive layer 7 was omitted. The probe 2 was moved at 0.1 mm / s on the resist layer 8 so that the current flowing between the probe 2 and the substrate 6 was set to 30 pA. The voltage applied at this time was around 140 V.
レジス ト層 6に潜像作成中は、探針 2は潜像を作成するために印 加した電圧によって探針 2 —基板 6間に働く クーロン力を受ける。 このクーロンカにより、 パネ部 3が変形し、 探針はレジス ト層 8に 接触している。潜像は作成しよ う とするパターンに応じて形成しな い部分もある。 潜像を形成しない部分では電流が必要ないため、 こ の位置では探針 2に電圧を印加する必要はない。 しかし、 電圧を 0 Vにすると探針 2に作用していたクーロンカがなくなるため、パネ 部 3の変形がなくなり、 レジス ト層 8表面から離れてしまう。 そう すると、 潜像を形成すべき位置で再び電圧を印加した際、 探針 2に クーロン力が突然作用してパネ部 3が急に変形することになり、 そ のため探針 2がレジス ト層 8に激しくぶっかり探針 2が破損する 可能性が高くなる。 そのため、 潜像を作製しない部分を描画する際 は、潜像が形成されないほどの小さい電流が流れるよ うに電圧を制 御するのがよい。本実施例では印加電圧を一 2 0 V以下にすると電 流は 1 p A以下になり潜像は形成されなかった。 そこで、 パターン データの O F Fビッ ト 2 1 に対応する印加電圧値を一 2 0 Vと し た。 また、 描画電圧を決定する際の標準電圧範囲を 3 0 V以上と し た。 図 4 ( a ) に示した図形をパターンデータと して上記条件で描 画し、 0 . 8 3 %の水酸化テ トラメチルアンモニゥム溶液に 1分間 浸積することにより現像して得られたレジス トパターン 3 1 を走 査電子顕微鏡で観察した結果を図 4 ( b ) に示す。 図の左上から水 平方向にラスタ走査を行って描画した。 電圧取得領域 3 2において は電流フィ一ドパックにより電流値が徐々に設定値に近づくため、 走査するにつれ徐々に描画されている様子がわかる。 描画領域 3 3 においてはパターンデータが 3 0 u m X 3 0 u mの領域に転写さ れた。 このパターンの最小加工寸法は 1 0 0 n mであった。While the latent image is being formed on the resist layer 6, the probe 2 receives a Coulomb force acting between the probe 2 and the substrate 6 by the voltage applied to form the latent image. The panel part 3 is deformed by this Coulomba, and the probe is in contact with the resist layer 8. Some parts of the latent image are not formed according to the pattern to be created. Since no current is required in the portion where no latent image is formed, it is not necessary to apply a voltage to the probe 2 at this position. However, when the voltage is set to 0 V, the Coulomba acting on the probe 2 disappears, so that the panel portion 3 is not deformed and separates from the surface of the resist layer 8. so Then, when a voltage is applied again at the position where the latent image is to be formed, the Coulomb force suddenly acts on the probe 2 and the panel portion 3 is suddenly deformed, so that the probe 2 becomes resist layer. There is a high possibility that the probe 2 will be damaged by violent collision at 8. Therefore, when drawing a portion where a latent image is not to be formed, it is preferable to control the voltage so that a small current flows so that a latent image is not formed. In this example, when the applied voltage was set to 120 V or less, the current became 1 pA or less and no latent image was formed. Therefore, the applied voltage value corresponding to the OFF bit 21 of the pattern data was set to 120 V. The standard voltage range for determining the drawing voltage was set to 30 V or more. The figure shown in Fig. 4 (a) was drawn as pattern data under the above conditions, and developed by immersing in 0.83% tetramethylammonium hydroxide solution for 1 minute. Figure 4 (b) shows the result of observing the resist pattern 31 with a scanning electron microscope. The image was drawn by performing raster scanning in the horizontal direction from the upper left of the figure. In the voltage acquisition region 32, since the current value gradually approaches the set value by the current feed pack, it can be seen that the image is gradually drawn as the scanning is performed. In the drawing area 33, the pattern data was transferred to an area of 30 μm × 30 μm. The minimum feature size of this pattern was 100 nm.
本実施例では、 電流フィードパックを常時かけるのではなく、 所 定の描画距離毎に行って、 その時に所望の電流が得られる電圧値を 求めて記憶しておき、実際の描画はその電圧値の O N / O F Fのみ で行うので、複雑で微細な図形パターンを高速に描画するパターン 描画装置を提供することができる。 なお、 電圧値の記憶は、 探針の 摩耗を考慮して、徐々に短い距離毎に実行するように制御してもよ いIn this embodiment, the current feed pack is not always applied, but is performed at every predetermined drawing distance, and a voltage value at which a desired current is obtained at that time is obtained and stored. Since it is performed only by turning ON / OFF, it is possible to provide a pattern drawing apparatus for drawing a complicated and fine figure pattern at high speed. The storage of the voltage value may be controlled so that the voltage value is stored gradually every short distance in consideration of the wear of the probe. I
(実施例 2 ) (Example 2)
本実施例では複数の探針を用いてレジス ト膜上に描画を行うパ ターン描画装置の例を図 5を用いて説明する。 本実施例は、 図 1に 示した実施例のパターン描画装置と本質的に変わるところはない が、 図 1 との相違点は、 一次元的に配列した複数の導電性の探針 4 0 a - 4 0 dがそれぞれ複数のパネ部 4 1 a - 4 1 dを介して共 通のホルダー 4に固定され、探針 4 0 a - 4 0 dはそれぞれ独立に 電圧印加部 1 4に接続されており、 電圧印加部 1 4は探針 4 0 a - 4 0 dに同時に独立に電圧を印加できるよ うになつている点であ る。 また、 両端のパネ部 4 1 aおよび 4 1 dは位置検出部 1 6に接 続されており、 これにより実施例 1 の場合と同様に探針 4 0 aおよ ぴ 4 0 bのレジス ト層 8表面からの垂直方向位置を検出し、 これら の信号をもとにそれぞれ二つの Z駆動部 4 2 aおよび 4 2 bを変 位させて、 すべての探針 4 0 a— 4 0 dの垂直方向位置を所望の値 に調整する。 両実施例で共通するものは同じ参照符合で示した。 次に図 5に示した装置を用いてパターン描画を行う際の動作を 説明する。 まず、 実施例 1 と同様に探針 4 0 a _ 4 0 dとレジス ト 層 8 とを接触させるために Z粗動部 1 1によ り両者を粗く接近さ せる。 十分接近させた後、 位置検出部 1 6、 制御部 1 2、 Z駆動部 4 2 aおよび 4 2 bから成る二つの独立した位置フィ一ドバック ループにより探針 4 0 aおよび 4 0 dの垂直方向位置を自動制御 する。 これにより、 もし探針 4 0 a - 4 0 の先端を結んだ直線と レジス ト層 8表面とが平行でなくても、 これが平行となるように自 動的に調整され、探針 4 0 a - 4 0 bをレジス ト層 8表面にほぼ同 じ力で接触させることができる。In this embodiment, an example of a pattern drawing apparatus that draws on a resist film using a plurality of probes will be described with reference to FIG. This embodiment is essentially the same as the pattern drawing apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, but is different from FIG. 1 in that a plurality of one-dimensionally arranged conductive probes 40 a are arranged. -40 d are fixed to the common holder 4 via a plurality of panel sections 41 a-41 d, respectively, and the probes 40 a-40 d are independently connected to the voltage applying section 14 respectively. This is the point that the voltage applying unit 14 can apply voltages to the probes 40a to 40d simultaneously and independently. The panel sections 41a and 41d at both ends are connected to the position detecting section 16 so that the registration of the probes 40a and 40b is performed in the same manner as in the first embodiment. The vertical position from the surface of layer 8 is detected, and based on these signals, the two Z-drive units 42a and 42b are displaced respectively, and all the probes 40a-40d Adjust the vertical position to the desired value. Components common to both embodiments are indicated by the same reference numerals. Next, the operation when pattern drawing is performed using the apparatus shown in FIG. 5 will be described. First, as in the first embodiment, in order to bring the probes 40a_40d and the resist layer 8 into contact with each other, the two are roughly approached by the Z coarse movement portion 11. After being sufficiently close, two independent position feedback loops consisting of the position detector 16, controller 12, and Z driver 42 a and 42 b make the probes 40 a and 40 d perpendicular to each other. Automatically controls the direction position. Thus, even if the straight line connecting the tips of the probes 40a-40 and the surface of the resist layer 8 are not parallel, the self It is dynamically adjusted, and the probes 40a to 40b can be brought into contact with the surface of the resist layer 8 with almost the same force.
パターンデータはそれぞれの探針 4 0 a - 4 0 dに対して用意 し、 入力部 1 7よりパターンデータを読み込み、 制御部 1 2はこの パターンデータに基づいて探針 4 0 a — 4 0 dの位置及ぴ電流値 を制御する。 図 6は二次元パターンデータの例である。 パターンデ ータ 5 1， 5 2， 5 3 , 5 4はそれぞれ採針 4 0 a— 4 0 dで描画 する際に用いるデータである。 実施例 1 と同様にデータの各ビッ ト が電流の O NZ〇 F Fを表現しており、データの位置がレジス ト層 8上における探針 4 0 a— 4 0 dの座標を示している。 ここでも◦ Nビッ ト 2 0を黒、 O F Fビッ ト 2 1を白で示した。 図 7は描画時 のレジス ト層 8上での探針 4 0 a - 4 0 dの動きを示したもので ある。 走査領域 5 5、 5 6、 5 7， 5 8はそれぞれ探針 4 0 a - 4 0 dの走査領域で、 各走査領域 5 5、 5 6、 5 7、 5 8は描画領域 6 0、 6 4、 6 8、 7 2 と 4個の電圧取得領域 5 9 a、 5 9 b、 5 9 c、 5 9 d等に分かれている。 Pattern data is prepared for each of the probes 40a to 40d, and the pattern data is read from the input unit 17 and the control unit 12 uses the probe 40a to 40d based on the pattern data. Controls the position and current value of. Figure 6 is an example of two-dimensional pattern data. Pattern data 51, 52, 53, and 54 are the data used when drawing with needles 40a to 40d, respectively. As in the first embodiment, each bit of the data expresses the current ONZ〇FF, and the position of the data indicates the coordinates of the probes 40 a to 40 d on the resist layer 8. Again, N bit 20 is shown in black and OFF bit 21 is shown in white. FIG. 7 shows the movement of the probes 40a to 40d on the resist layer 8 at the time of drawing. The scanning areas 55, 56, 57, 58 are the scanning areas of the probe 40a to 40d, respectively, and the scanning areas 55, 56, 57, 58 are the drawing areas 60, 6, respectively. It is divided into 4, 68, 72 and 4 voltage acquisition areas 59a, 59b, 59c, 59d, etc.
各走査線 6 1、 6 5、 6 9、 7 3の始めに、 探針 4 0 a— 4 0 d がそれぞれ電圧取得領域 5 9 a、 6 3 a、 6 7 a、 7 l aを走査し ているとき、 電流検出部 1 3、 制御部 1 2及び電圧印加部 1 4から 成る電流フィ一ドパックループを O Nにして探針 4 1 aを走查し ながら所望の電流が得られる電圧値を測定し、 電圧記憶部 1 5にそ の電圧値を記憶しておく。 この間探針 4 1 b、 4 1 c、 4 1 dはそ れぞれ電圧取得領域 6 3 a、 6 7 a、 7 1 aを同時に走査するが、 0 Vかあるいは電流が流れるしきい値以下の電圧を印加しておく。 次に、 探針 4 0 a — 4 0 dがそれぞれ電圧取得領域 5 9 b、 6 3 b , 6 7 b , 7 1 bを走査しているときは、 探針 4 1 a、 4 1 c、 4 1 dには 0 Vかあるいは電流が流れるしきい値以下の電圧を印加し ておき、探針 4 1 に対して電流フィードパックを〇Nにして所望 の電流が得られる電圧値を測定、 記憶する。 この操作を探針 4 1 c、 4 1 dに関しても繰り返すことにより、各探針 4 0 a — 4 0 dが描 画時に用いる電圧を測定、 記憶する。 すなわち、 各探針 4 0 a - 4 0 dで用いる電圧値をそれぞれ電圧取得領域 5 9 a、 6 3 b、 6 7 c、 7 I dで求める。 探針 4 0 a— 4 0 dがそれぞれ描画領域 6 0、 6 4、 6 8、 7 2に入ると、 電流フィードバックを O F Fにし て走査し、探針 4 0 a - 4 0 dがパターンデータの ONビッ ト 2 0 に対応するそれぞれの描画位置 6 2、 6 6、 7 0、 7 4にある場合 は、 電圧記憶部 1 5に記憶されたそれぞれの電圧値を所定の時間印 加し、 O F Fビッ ト 2 1に対応する位置にある場合は、 電圧を印加 しないか電流が流れるしきい値以下の電圧を印加する。 これを各走 查線 6 1、 6 5、 6 9， 7 3において行うことによってパターンを 描画する。At the beginning of each scanning line 61, 65, 69, 73, the probes 40a-40d scan the voltage acquisition areas 59a, 63a, 67a, 7la, respectively. When the current feeder loop consisting of the current detector 13, controller 12, and voltage applying unit 14 is turned on, the voltage at which the desired current can be obtained is obtained while the probe 41 a is running. Measure and store the voltage value in the voltage storage unit 15. During this time, the probes 41b, 41c, and 41d simultaneously scan the voltage acquisition areas 63a, 67a, and 71a, respectively, but either at 0 V or below the threshold at which current flows. Is applied. Next, when the probes 40a-40d scan the voltage acquisition areas 59b, 63b, 67b, 71b, respectively, the probes 41a, 41c, A voltage of 0 V or a voltage lower than the threshold value at which current flows is applied to 41 d, and a voltage value at which a desired current is obtained is measured by setting the current feed pack to 電 圧 N with respect to the probe 41. Remember. By repeating this operation for the probes 41c and 41d, the voltage used by each of the probes 40a to 40d at the time of drawing is measured and stored. That is, the voltage values used for the respective probes 40a to 40d are obtained in the voltage acquisition regions 59a, 63b, 67c, and 7Id, respectively. When the probe 40 a — 40 d enters the drawing area 60, 64, 68, 72, the current feedback is turned off and scanning is performed, and the probe 40 a-40 d enters the pattern data. When each of the drawing positions 62, 66, 70, 74 corresponding to the ON bit 20 is present, each voltage value stored in the voltage storage unit 15 is applied for a predetermined time, and OFF. If it is located at the position corresponding to bit 21, apply no voltage or apply a voltage lower than the threshold at which current flows. This is performed on each of the scanning lines 61, 65, 69, and 73 to draw a pattern.
各探針 4 0 a — 4 0 dで描画するパターンデータは必ずしも図 6で示したよ うなそれぞれ異なつたものである必要はなく、 同一の パターンデータを複数の探針で描画してもよい。 また、 電圧取得領 域は必ずしも各探針毎に分割する必要はなく、例えば同一の電圧取 得領域を探針の個数回だけ走査して、各回でそれぞれの探針が描画 時に用いる電圧を求めてもよい。 図 5では 4個の探針 4 0 a - 4 0 dを一次元的に並べた例を示したが、探針の個数に制限はなく個数 が多いほど描画速度が速くなる。 また、 探針は二次元的に配列させ てもよい。 その場合、 探針の垂直位置制御のための位置検出は同一 直線上にない三つの探針に接続されたパネ部を用いて行い、 それぞ れの信号に対して三つの独立した位置フィ一ドバックによ り三つ の Z駆動部を変位させることにより、探針の垂直位置制御を行えば よい。 実施例 1 と同様に、 図 3に示したような平坦化層 3 0を用い て描画を行えば、基板 6に凹凸がある場合でも描画が可能である。 電流検出部 1 3を電圧印加部 1 4 と共に探針 4 0 a — 4 0 bに接 続し、 導電層 7を接地し、 それぞれの探針 4 O a — 4 0 bに流れる 電流を独立に測定することにより、 それぞれの探針 4 0 a — 4 0 d に関して独立に電流ブイ一ドパックをかけてもよい。 そうすること により各採針 4 0 a - 4 0 bが描画時に必要な電圧値を同時に測 定可能となるため、 描画速度を向上できる。The pattern data to be drawn by each of the probes 40a to 40d does not necessarily have to be different from each other as shown in FIG. 6, and the same pattern data may be drawn by a plurality of probes. In addition, the voltage acquisition area does not necessarily need to be divided for each probe.For example, the same voltage acquisition area is scanned several times as many times as the probe, and each time the voltage used by each probe at the time of drawing is obtained. You may. Fig. 5 shows an example in which four tips 40a-40d are arranged one-dimensionally, but there is no limit to the number of tips. The more the number, the faster the drawing speed. Further, the probes may be arranged two-dimensionally. In this case, the position detection for the vertical position control of the probe is performed using the panel connected to three probes that are not on the same straight line, and three independent position filters are obtained for each signal. The vertical position control of the probe may be performed by displacing the three Z driving units by the feedback. As in the first embodiment, if drawing is performed using the flattening layer 30 as shown in FIG. 3, drawing can be performed even when the substrate 6 has irregularities. The current detector 13 is connected to the probe 40 a — 40 b together with the voltage application unit 14, the conductive layer 7 is grounded, and the current flowing through each probe 4 O a — 40 b is independently controlled. By measuring, the current guide pack may be applied independently to each of the probes 40a to 40d. By doing so, each of the needles 40a to 40b can simultaneously measure the voltage value required at the time of drawing, so that the drawing speed can be improved.
図 8 ( a ) は 1 0 0個の探針を二次元的に配列させたものを用い て描画したパターンの模式図である。 各々の探針が各走査領域 7 5 内を走査し、 走査領域 7 5は探針と同じ配列で探針の数だけ存在す る。 さらに、 走査領域 7 5の内部は電圧取得領域 7 6および描画領 域 7 7に分かれている。 この例では、 各走査線毎に電圧測定を行つ ているために走査領域 7 5の左側の領域が全て電圧取得領域 7 6 となっている。 そのため、 走査領域 7 5の左側全体に電圧測定時に 描画されたパターンが残されている。 一方、 図 8 ( b ) は各走査線 の最初に電圧測定を行うのでなく、走査領域 7 5の左上に電圧取得 領域 7 6を設け、探針をこの領域に移動して電圧測定を行った場合 の例を示している。 この場合、 走査領域 7 5の左側に描画領域 7 7 が存在しているため、左右に隣り合うパターン同士を接触させるこ とができる。FIG. 8 (a) is a schematic diagram of a pattern drawn by using 100 probes arranged two-dimensionally. Each probe scans within each scanning region 75, and the scanning region 75 has the same arrangement as the probes and exists as many as the number of the probes. Further, the inside of the scanning area 75 is divided into a voltage acquisition area 76 and a drawing area 77. In this example, since the voltage measurement is performed for each scanning line, the area on the left side of the scanning area 75 is all the voltage acquisition area 76. Therefore, the pattern drawn at the time of voltage measurement remains on the entire left side of the scanning area 75. On the other hand, in Fig. 8 (b), instead of measuring the voltage at the beginning of each scanning line, a voltage acquisition area 76 was provided at the upper left of the scanning area 75, and the probe was moved to this area to measure the voltage. An example of the case is shown. In this case, the drawing area 7 7 on the left side of the scanning area 7 5 Since the pattern exists, the adjacent patterns on the left and right can be brought into contact with each other.
本実施例では、チタンを蒸着して導電性を持たせたシリ コン単結 晶の探針およびパネ部を 0. 1 mm間隔で縦横 1 0個、 すなわち 1 0 0個の探針を配列させたものを用い、 5 0 n mの厚さのレジス ト R D 2 1 0 0 Nを塗布した導電性のシリコン基板上で、各探針に流 れる電流が 3 0 p Aになるよ うに設定して、 各探針を 0. 1 mm/ sの速度で 0. 1 mm四方の範囲を移動させて描画を行うことによ り、' 1 mm四方の領域にパターンを描画した。 In the present embodiment, a silicon single crystal probe and a panel portion, which are made conductive by vapor deposition of titanium, are arranged at intervals of 0.1 mm with 10 rows and columns of 10 rows, that is, 100 rows. The current flowing through each probe was set to 30 pA on a conductive silicon substrate coated with a 50-nm-thick resist RD2100N. The pattern was drawn in a 1 mm square area by moving each probe at a speed of 0.1 mm / s in a range of 0.1 mm square.
(実施例 3 )(Example 3)
次に、 基板を回転させて描画するためのパターン描画装置と した 実施例を図 9を用いて説明する。本実施例は図 5に示した実施例の パターン描画装置と本質的に変わるところはないが、 被描画部 5を 回転させるものとし、 これに応じて、 一次元に配列された探針 4 0 a — 4 0 dを被描画部 5の片側に寄せて配置したものである。 両実 施例で共通するものは同じ参照符合で示した。 図 5に示した実施例 との主要な相違点は、被描画部 5が回転ステージ 8 0上に固定され、 回転ステージ 8 0は制御部 1 2からの制御信号に応じて回転駆動 部 8 2により回転軸 8 1を介して回転されるという点である。また、 探針 4 O a — 4 0 dをレジス ト層 8に対して相対的に移動させる ための Z駆動部 4 2 a、 4 2 b、 XY駆動部 1 0および Ζ粗動部 1 1は描画へッ ド部 1側に取り付けられている。 電圧印加部 1 4には 電流検出部 1 3が接続され、接地された導電層 7とそれぞれの探針 4 0 a — 4 0 d との間に印加する電圧の制御おょぴ電流の検出を 独立に行える。Next, an embodiment of a pattern drawing apparatus for drawing by rotating a substrate will be described with reference to FIG. This embodiment is essentially the same as the pattern drawing apparatus of the embodiment shown in FIG. 5, but it is assumed that the portion to be drawn 5 is rotated, and accordingly, the probes 40 arranged one-dimensionally. a — 40 d is arranged close to one side of the drawing target portion 5. Those common to both embodiments are denoted by the same reference numerals. The main difference from the embodiment shown in FIG. 5 is that the portion to be drawn 5 is fixed on a rotary stage 80, and the rotary stage 80 is rotated by a rotation drive unit 8 2 according to a control signal from the control unit 12. Is rotated through the rotation shaft 81. Further, the Z drive units 42 a and 42 b, the XY drive unit 10 and the coarse movement unit 11 for moving the probe 4 O a — 40 d relative to the resist layer 8 are provided. It is attached to the drawing head 1 side. A current detection unit 13 is connected to the voltage application unit 14 to control the voltage applied between the grounded conductive layer 7 and each of the probes 40a to 40d. Can be done independently.
描画に先立って、 まず Z粗動部 1 1を用いて探針 4 0 a - 4 0 d をレジス ト層 8表面に接近させる。 十分に接近後、 パネ部 4 1 aお よび 4 2 dからの信号を位置検出部 1 6を用いて検出し、位置検出 部 1 6、 制御部 1 2、 Z駆動部 4 2 aおよび 4 2 bから成る二つの 独立した位置フィ一 ドバックループにより探針 4 0 aおよび 4 0 dの垂直方向位置を自動制御する。 これにより、 すべての探針 4 0 a — 4 0 b をレジス ト層 8表面にほぼ一様な力で接触させること ができる。 その後、 回転駆動部 8 2により回転ステージ 8 0を回転 させる。描画はそれぞれの探針 4 0 a— 4 0 dに電圧印加部 1 4か ら電圧を印加することにより行うが、 一定の描画距離毎にそれぞれ の探針 4 0 a - 4 0 d と導電層 7 との間を流れる電流値を電流フ ィ一ドバックにより調節し、 その時の電圧値を電圧記憶部 1 5で記 憶しておき、 実際の描画はフィ一ドバックを止め、 入力部 1 7より 読み込んだパターンデータに応じて記憶しておいた電圧値を出力 することにより行う。 電圧値測定は各探針 4 0 a - 4 0 dが同一の 距離描画する毎に行ってもよいが、 回転ステージ 8 0の一定の回転 角度毎に行ってもよい。 この場合、 各探針 4 0 a - 4 0 dの回転中 心からの距離に比例して一度に描画する距離は変化するが、 すべて の探針 4 0 a - 4 0 dの電圧値測定を同時に行えるため、電圧値測 定時の回転速度を遅く して電圧測定で使用する領域を小さくする ことができる。 Prior to drawing, the probe 40 a-40 d is first brought close to the surface of the resist layer 8 using the Z coarse movement portion 11. After approaching sufficiently, the signals from the panel units 41 a and 42 d are detected by using the position detection unit 16, and the position detection unit 16, the control unit 12, and the Z drive units 42 a and 42 are detected. The two independent position feedback loops consisting of b automatically control the vertical position of the tips 40a and 40d. Thereby, all the probes 40a to 40b can be brought into contact with the surface of the resist layer 8 with a substantially uniform force. After that, the rotation stage 80 is rotated by the rotation drive unit 82. Drawing is performed by applying a voltage from the voltage application unit 14 to each of the probes 40a to 40d, and each probe 40a to 40d and the conductive layer are applied at a fixed drawing distance. The value of the current flowing between 7 and 7 is adjusted by the current feedback, the voltage value at that time is stored in the voltage storage unit 15, and the actual drawing is stopped and the input unit 17 This is done by outputting the stored voltage value according to the read pattern data. The voltage value measurement may be performed every time the probes 40a to 40d draw the same distance, or may be performed every fixed rotation angle of the rotary stage 80. In this case, the distance drawn at a time varies in proportion to the distance from the rotation center of each probe 40a-40d, but the voltage measurement of all the probes 40a-40d is performed simultaneously. Therefore, the rotation speed at the time of voltage value measurement can be reduced, and the area used for voltage measurement can be reduced.
回転ステージ 8 0がー周する毎に X Y駆動部 1 0を変位させ、探 針 4 0 a — 4 0 dを回転の動径方向に一定距離ずつ移動させるこ とにより、 同心円状のパターンを描画できる。 また、 回転ステージ 8 0の回転角度に応じて探針 4 0 a — 4 0 dを動径方向に一定の 速度で移動させた場合、 渦状のパターンが形成できる。 図 9では 4 個の探針 4 0 a - 4 0 dを一次元的に並べた例を示したが、探針は 一本でもよい。 探針の個数に制限はなく個数が多いほど描画速度が 速くなる。 また、 探針は二次元的に配列させてもよい。 その場合、 探針の垂直位置制御のための位置検出は同一直線上にない三つの 探針に接続されたパネ部を用いて行い、 それぞれの信号に対して三 つの独立した位置フィ一ドパックにより三つの Z駆動部を変位'さ せることにより、 探針の垂直位置制御を行えばよい。 実施例 2 と同 様に、平坦化層 3 0を用いることにより凹凸のある基板 6上にも支 障なく描画できる。本実施例のパターン描画装置によりデータ情報、 ァ ドレス情報に対応する ドッ トパターンを円状に描画することに より、 光ディスクの原盤を作製することができる。The XY drive unit 10 is displaced every time the rotary stage 80 goes around, and the probe 40 a — 40 d is moved by a fixed distance in the radial direction of rotation. Thus, a concentric pattern can be drawn. When the tips 40a to 40d are moved at a constant speed in the radial direction according to the rotation angle of the rotary stage 80, a spiral pattern can be formed. FIG. 9 shows an example in which the four probes 40 a to 40 d are arranged one-dimensionally, but one probe may be used. The number of tips is not limited, and the larger the number, the faster the drawing speed. Further, the probes may be two-dimensionally arranged. In that case, position detection for vertical position control of the probe is performed using panel parts connected to three probes that are not on the same straight line, and three independent position feedpacks are used for each signal. The vertical position of the probe can be controlled by displacing the three Z drives. As in the second embodiment, the use of the flattening layer 30 makes it possible to perform drawing on the uneven substrate 6 without any problem. The master of the optical disc can be manufactured by drawing the dot pattern corresponding to the data information and the address information in a circle by the pattern drawing apparatus of the present embodiment.
本発明の理解を容易にするため、 以下、 符号について簡単に説明 する。 To facilitate understanding of the present invention, reference numerals will be briefly described below.
1…描画ヘッ ド部、 2， 4 0 a , 4 0 b , 4 0 cおよび 4 0 (1 ··· 探針、 3， 4 1 a , 4 1 b , 4 1 cおよび 4 1 d…パネ部、 4…ホ ルダ一、 5…被描画部、 6…基板、 7…導電層、 8…レジス ト層、 9， 4 2 aおよび 4 2 b… Z駆動部、 1 0 ···ΧΥ駆動部、 1 1 ··- Ζ 粗動部、 1 2…制御部、 1 3…電流検出部、 1 4…電圧印加部、 1 5…電圧記憶部、 1 6…位置検出部、 1 7…入力部、 2 0—ΟΝビ ッ ト、 2 1 "'O F F ビッ ト、 2 2， 3 2 , 5 9 a , 5 9 b , 5 9 c , 5 9 d , 6 3 a , 6 3 b , 6 3 c， 6 3 d， 6 7 a , 6 7 , 6 7 c , 6 7 d , 7 1 a , 7 1 b， 7 1 c , 7 I dおよび 7 6…電圧取 得領域、 2 3， 3 3、 6 0， 6 4， 6 8， 7 2および 7 7…描画領 域、 24、 6 1， 6 5 , 6 9および 7 3…走査線、 2 5， 6 2 , 61… Drawing head, 2, 40a, 40b, 40c and 40 (1 ··· Tip, 3, 41a, 41b, 41c and 41d… panel , 4 ... Folder, 5 ... Drawing target, 6 ... Substrate, 7 ... Conductive layer, 8 ... Resist layer, 9, 42a and 42b ... Z drive, 10 ... , 1 1 ··-粗 Coarse movement section, 1 2 ... control section, 1 3 ... current detection section, 1 4 ... voltage application section, 1 5 ... voltage storage section, 1 6 ... position detection section, 1 7 ... input Part, 20—ΟΝ bit, 2 1 "'OFF bit, 22, 32, 59 a, 59 b, 59 c, 59 d, 63 a, 63 b, 63 c, 63 d, 67 a, 67, 67 c, 67 d, 71 a, 71 b, 71 c, 7 Id and 76 ... voltage acquisition area, 23, 33, 60, 64, 68, 72 and 77 … Drawing area, 24, 61, 65, 69 and 73… Scanning line, 25, 62, 6
6， 7 0および 74…描画位置、 3 0…平坦化層、 3 1 ···レジス ト パターン、 5 1， 5 2 , 5 3および 5 4…パターンデータ、 5 5，6, 70 and 74: drawing position, 30: flattening layer, 31 resist pattern, 51, 52, 53 and 54: pattern data, 55,
5 6， 5 7， 5 8および 7 5…走査領域、 8 0…回転ステージ、 856, 57, 58 and 75: Scanning area, 80: Rotary stage, 8
1…回転軸、 8 2…回転駆動部。 産業上の利用の可能性 '1 ... Rotary shaft, 8 2 ... Rotary drive unit. Industrial potential ''
本発明によれば、 常時電流フィ一ドパックをかけるのではなく、 パターン描画前に、所望の電流が得られる電圧値を求めて記憶し、 その時に記憶しておいた電圧値の〇 N/O F Fのみで描画を行う ことによって、 複雑なパターンを高速に描画することができる。 ま た、複数個の探針を用いることによってさらに高速な描画が可能と なる。 According to the present invention, a voltage value at which a desired current is obtained is obtained and stored before pattern drawing, instead of always applying a current feed pack, and ΔN / OFF of the voltage value stored at that time is obtained. By drawing only with a simple pattern, a complicated pattern can be drawn at high speed. Further, by using a plurality of probes, higher-speed drawing can be performed.