JPS636953B2 - - Google Patents
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- JPS636953B2 JPS636953B2 JP12930880A JP12930880A JPS636953B2 JP S636953 B2 JPS636953 B2 JP S636953B2 JP 12930880 A JP12930880 A JP 12930880A JP 12930880 A JP12930880 A JP 12930880A JP S636953 B2 JPS636953 B2 JP S636953B2
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- Japan
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- recording
- substrate
- recording method
- information recording
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C1/00—Photosensitive materials
- G03C1/705—Compositions containing chalcogenides, metals or alloys thereof, as photosensitive substances, e.g. photodope systems
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/08—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using electrostatic charge injection; Record carriers therefor
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- H04N1/2104—Intermediate information storage for one or a few pictures
- H04N1/2108—Intermediate information storage for one or a few pictures for one picture only
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- G—PHYSICS
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- G11B2007/2571—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing group 14 elements except carbon (Si, Ge, Sn, Pb)
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- G—PHYSICS
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- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
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- G11B2007/25715—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing oxygen
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は文字、画像、２値化情報を高密度に記
録し、それを再生（読出し）する方法及びそのた
めの装置に関する。本発明の特徴は、新しい記録
原理にもとづく情報記録方法を提供することと、
それに関わる新しい読み出し方法及びその装置を
提供することにある。
録し、それを再生（読出し）する方法及びそのた
めの装置に関する。本発明の特徴は、新しい記録
原理にもとづく情報記録方法を提供することと、
それに関わる新しい読み出し方法及びその装置を
提供することにある。
さて、諸情報を半永久的に記録・保存し、必要
な時に読み出す方式として、磁気テープを用いた
磁気記録とその再生が現在広く行なわれている。
ところが、磁気記録の記録密度は、磁気ヘツドの
加工精度などに限界があるため、高々1μｍピツ
チ程度でおさえられ、サブミクロン間隔の記録密
度は期待できない。そのため、記録媒体の保存の
点からみると、磁気テープは、体積、重量共々、
コンパクトになりえず、最近の情報化社会におい
ては、一つの大きな障害になつている。
な時に読み出す方式として、磁気テープを用いた
磁気記録とその再生が現在広く行なわれている。
ところが、磁気記録の記録密度は、磁気ヘツドの
加工精度などに限界があるため、高々1μｍピツ
チ程度でおさえられ、サブミクロン間隔の記録密
度は期待できない。そのため、記録媒体の保存の
点からみると、磁気テープは、体積、重量共々、
コンパクトになりえず、最近の情報化社会におい
ては、一つの大きな障害になつている。
仮りに、記録密度が、0.1μｍピツチでなされる
と、1μｍピツチの場合と比較して、記録媒体の
面積で1/100、体積で1/1000となり、明らかに保
存の点で格段に有利なものとなる。そのため、こ
れ迄に0.1μｍピツチの記録を指向したいくつかの
提案がなされている。
と、1μｍピツチの場合と比較して、記録媒体の
面積で1/100、体積で1/1000となり、明らかに保
存の点で格段に有利なものとなる。そのため、こ
れ迄に0.1μｍピツチの記録を指向したいくつかの
提案がなされている。
ところで、巨視的に考えれば、記録は、丁度、
紙に鉛筆で文字を書きこむようなもので、記録す
るための鉛筆と、適当な紙が必要である。そし
て、書かれた文字を小さくするためには、明らか
に、細い芯の鉛筆と、それに見合つたきめのこま
かい紙と観察用の拡大器とが必要である。
紙に鉛筆で文字を書きこむようなもので、記録す
るための鉛筆と、適当な紙が必要である。そし
て、書かれた文字を小さくするためには、明らか
に、細い芯の鉛筆と、それに見合つたきめのこま
かい紙と観察用の拡大器とが必要である。
この類推から、細い芯の鉛筆として細く絞つた
荷電粒子線（電子線、イオン線）を用いる提案が
これ迄に数多くなされている。
荷電粒子線（電子線、イオン線）を用いる提案が
これ迄に数多くなされている。
ここで、従来技術の原理を、一例として、第１
図を用いて説明する。記録媒体としては、例え
ば、ｎ型半導体層２とｐ型半導体層３とからなる
半導体接合（pn接合）を用いる。今、ｎ型半導
体層２に、例えば60kV程度に加速したイオン線
１を照射すると、照射された領域４はいわゆる照
射損傷のために格子欠陥が発生する。このような
状態で、10kV程度に加速した電子線５を、ｎ型
半導体層２に照射すると、ｎ型半導体層２では、
担体（キヤリヤ）が発生することはよく知られて
いる。そして、このキヤリヤの発生のために、半
導体接合には、電圧が発生することもよく知られ
ている。従つて、電極６，６′を各々の半導体層
２，３につけて、電圧計７を接続すると、電圧の
発生を観測することができる。ところが、電子線
５が照射損傷領域４を照射すると、即にうけた照
射損傷のために、キヤリヤの発生が妨げられ、そ
の結果、電圧計７の指示は激減する。すなわち、
このようにして電子線５により、イオン線１によ
る書きこみ領域４を検知できる。イオン線１の直
径は、1μｍ以下に小さく絞ることができるから、
その記録のピツチも、イオン線１の直径に見合つ
て、小さくできる。このようなことから、記録密
度の上昇が期待できることは明らかである。
図を用いて説明する。記録媒体としては、例え
ば、ｎ型半導体層２とｐ型半導体層３とからなる
半導体接合（pn接合）を用いる。今、ｎ型半導
体層２に、例えば60kV程度に加速したイオン線
１を照射すると、照射された領域４はいわゆる照
射損傷のために格子欠陥が発生する。このような
状態で、10kV程度に加速した電子線５を、ｎ型
半導体層２に照射すると、ｎ型半導体層２では、
担体（キヤリヤ）が発生することはよく知られて
いる。そして、このキヤリヤの発生のために、半
導体接合には、電圧が発生することもよく知られ
ている。従つて、電極６，６′を各々の半導体層
２，３につけて、電圧計７を接続すると、電圧の
発生を観測することができる。ところが、電子線
５が照射損傷領域４を照射すると、即にうけた照
射損傷のために、キヤリヤの発生が妨げられ、そ
の結果、電圧計７の指示は激減する。すなわち、
このようにして電子線５により、イオン線１によ
る書きこみ領域４を検知できる。イオン線１の直
径は、1μｍ以下に小さく絞ることができるから、
その記録のピツチも、イオン線１の直径に見合つ
て、小さくできる。このようなことから、記録密
度の上昇が期待できることは明らかである。
しかしながら、上に述べた微細記録の方法は、
電流密度が高くて且つ直径の小さいイオン線を得
ることの困難さを問わないとしても、なおいくつ
かの欠点がある。すなわち、記録媒体として、半
導体接合を用いるため、(1)pn接合のための拡散
工程が必要である。しかし、微小記録領域４に対
応した微弱な信号を検知するために、電極６，
６′が必要であり、このため、(2)電極の形成工程
が必要である。そして、pn接合を熱拡散の方法
で作ると、よく知られているように不純物の拡散
は、基板となる半導体ウエハの表裏の両面になさ
れ、従つて、pn接合は両面に形成されるから、
少なくとも一方のpn接合を除去する必要が生じ
るので工程数がさらにふえる。また、pn接合を
イオンインプランテーシヨンの方法で作ると、よ
く知られているように、pn接合の活性化のため
にアニール工程が加わり、いずれにしても、工程
数が増すことになる。さらに、記録媒体の再使用
を考えると、(3)電極を除去する工程と接合を除去
する工程とが必要になる。
電流密度が高くて且つ直径の小さいイオン線を得
ることの困難さを問わないとしても、なおいくつ
かの欠点がある。すなわち、記録媒体として、半
導体接合を用いるため、(1)pn接合のための拡散
工程が必要である。しかし、微小記録領域４に対
応した微弱な信号を検知するために、電極６，
６′が必要であり、このため、(2)電極の形成工程
が必要である。そして、pn接合を熱拡散の方法
で作ると、よく知られているように不純物の拡散
は、基板となる半導体ウエハの表裏の両面になさ
れ、従つて、pn接合は両面に形成されるから、
少なくとも一方のpn接合を除去する必要が生じ
るので工程数がさらにふえる。また、pn接合を
イオンインプランテーシヨンの方法で作ると、よ
く知られているように、pn接合の活性化のため
にアニール工程が加わり、いずれにしても、工程
数が増すことになる。さらに、記録媒体の再使用
を考えると、(3)電極を除去する工程と接合を除去
する工程とが必要になる。
第２図には、もう１つの従来例として、電子レ
ジストを用いる電子線による記録の例を示す。電
子レジストは種類が多いが、微細記録には、アク
リル樹脂系のPMMAレジストが適している。通
常、ガラス基板８に光に不透明で且つ電気的に導
電性のある金属膜９をつける。その上に、電子レ
ジスト膜１０を厚さ約3000Åで塗布する（第２図
ａ）。金属膜９としては、約700ÅのCr膜を用い
ることが多い。次に、レジスト膜１０に電子線５
を照射すると（第２図ｂ）、例えばPMMAのレジ
ストの場合は化学的結合が分断され、照射された
領域１１は、現像工程で除去される（第２図ｃ）。
そこで、このレジスト膜１０をマスクとして金属
膜９をエツチングし、最終的にレジスト膜１０を
除去すると、第２図ｄに示すように、金属膜９上
に孔として、微小記録領域１１′が固定される。
従つて、これを、例えば、文字の場合は光学顕微
鏡で拡大して投影することにより記録を再生する
ことができる。
ジストを用いる電子線による記録の例を示す。電
子レジストは種類が多いが、微細記録には、アク
リル樹脂系のPMMAレジストが適している。通
常、ガラス基板８に光に不透明で且つ電気的に導
電性のある金属膜９をつける。その上に、電子レ
ジスト膜１０を厚さ約3000Åで塗布する（第２図
ａ）。金属膜９としては、約700ÅのCr膜を用い
ることが多い。次に、レジスト膜１０に電子線５
を照射すると（第２図ｂ）、例えばPMMAのレジ
ストの場合は化学的結合が分断され、照射された
領域１１は、現像工程で除去される（第２図ｃ）。
そこで、このレジスト膜１０をマスクとして金属
膜９をエツチングし、最終的にレジスト膜１０を
除去すると、第２図ｄに示すように、金属膜９上
に孔として、微小記録領域１１′が固定される。
従つて、これを、例えば、文字の場合は光学顕微
鏡で拡大して投影することにより記録を再生する
ことができる。
しかしながら、上に述べた方法はその製造工程
が余りにも多過ぎて、多量の情報の処理には適当
でないことは明らかである。さらに、第１図に示
す方法では、イオン線による記録工程の直後で、
直ちに再生が可能であるが、第２図に示す方法で
は、少なくとも現像工程を終了しない限り、再生
ができない。
が余りにも多過ぎて、多量の情報の処理には適当
でないことは明らかである。さらに、第１図に示
す方法では、イオン線による記録工程の直後で、
直ちに再生が可能であるが、第２図に示す方法で
は、少なくとも現像工程を終了しない限り、再生
ができない。
なお、この種の技術として関連するものには例
えば特開昭46−6259号等が挙げられる。
えば特開昭46−6259号等が挙げられる。
従つて、本発明の目的は上述した従来の欠点を
除去した新しい記録原理にもとづく情報記録方法
を提供することにある。
除去した新しい記録原理にもとづく情報記録方法
を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、
GaAs、CdSなどの半導体にあつてはその単体基
板の特定領域に、また、Siなどの半導体にあつて
はその単体基板に表面電位を発生させて後の特定
領域に、Ｘ線あるいは荷電粒子線を照射すること
によつてその特定領域における表面光電圧の発生
を抑制して単体基板上に情報を記録するようにし
たことを特徴としている。
GaAs、CdSなどの半導体にあつてはその単体基
板の特定領域に、また、Siなどの半導体にあつて
はその単体基板に表面電位を発生させて後の特定
領域に、Ｘ線あるいは荷電粒子線を照射すること
によつてその特定領域における表面光電圧の発生
を抑制して単体基板上に情報を記録するようにし
たことを特徴としている。
かかる本発明の特徴的な記録方法によつて記録
に要する工程が非常に短縮される。その結果、こ
のような記録媒体を安価に製造することが可能と
なる。
に要する工程が非常に短縮される。その結果、こ
のような記録媒体を安価に製造することが可能と
なる。
以下、本発明を図面を用いて詳細に述べる。
はじめに、本発明による情報記録方法の基本原
理について第３図及び第４図を用いて述べる。第
３図において、半導体ウエハ３（以下、Siのｐ型
を仮定する）に、酸化膜（SiO2）１２を厚さ約
100Å〜1000Åで形成し、これに光ビームhνを照
射すると、酸化膜１２とSiウエハ３との界面にあ
るトラツプされた電荷と、ウエハ３内で光ビーム
hνの入射によつて発生したキヤリヤとにより、Si
ウエハ３の表裏面には電圧が発生する。このよう
な現象を、さらに詳述するならばｐ型のSiウエハ
３上にSiO2１２を形成すると、SiO2１２の界面
に正の電荷が残り（これが表面電位を生じる原因
となる）、ｐ型のSiウエハ３中ではその界面にｎ
型層ができる（この層を反転層と称している）。
次に、SiO2１２とｐ型Siウエハ３との界面に光
ビームhνを照射すると、電子−正孔対ができる。
これが上述した表面電位による電界のために電子
はSiO2１２側へ移動し、正孔はウエハ３の裏面
に向つて移動する。その結果として、SiO2１２
側は負に帯電し、ウエハ３の裏面側は正に帯電す
ることになり、両端間には電圧が発生することに
なる。これは表面光電圧と呼ばれており、よく知
られている。酸化膜１２は元来、絶縁物であるた
め、発生した表面光電圧を直流的に外部にとりだ
すことはむずかしいから、通常、光ビームhνを
交流的に変調し、表面光電圧を交流化して、電極
１３，１４により容量結合で、表面光電圧は観測
される。すなわち、同期検波増幅器１５で微少信
号を検知しこれをメータ７に指示させる。
理について第３図及び第４図を用いて述べる。第
３図において、半導体ウエハ３（以下、Siのｐ型
を仮定する）に、酸化膜（SiO2）１２を厚さ約
100Å〜1000Åで形成し、これに光ビームhνを照
射すると、酸化膜１２とSiウエハ３との界面にあ
るトラツプされた電荷と、ウエハ３内で光ビーム
hνの入射によつて発生したキヤリヤとにより、Si
ウエハ３の表裏面には電圧が発生する。このよう
な現象を、さらに詳述するならばｐ型のSiウエハ
３上にSiO2１２を形成すると、SiO2１２の界面
に正の電荷が残り（これが表面電位を生じる原因
となる）、ｐ型のSiウエハ３中ではその界面にｎ
型層ができる（この層を反転層と称している）。
次に、SiO2１２とｐ型Siウエハ３との界面に光
ビームhνを照射すると、電子−正孔対ができる。
これが上述した表面電位による電界のために電子
はSiO2１２側へ移動し、正孔はウエハ３の裏面
に向つて移動する。その結果として、SiO2１２
側は負に帯電し、ウエハ３の裏面側は正に帯電す
ることになり、両端間には電圧が発生することに
なる。これは表面光電圧と呼ばれており、よく知
られている。酸化膜１２は元来、絶縁物であるた
め、発生した表面光電圧を直流的に外部にとりだ
すことはむずかしいから、通常、光ビームhνを
交流的に変調し、表面光電圧を交流化して、電極
１３，１４により容量結合で、表面光電圧は観測
される。すなわち、同期検波増幅器１５で微少信
号を検知しこれをメータ７に指示させる。
第３図に示す状態は、電極１３が光ビームhν
に対して透明であり、且つ、光ビームhνが細け
れば、丁度、第１図ｂで、電子線５がpn接合を
照射して、pn接合による電圧を検知している状
態に酷似している。
に対して透明であり、且つ、光ビームhνが細け
れば、丁度、第１図ｂで、電子線５がpn接合を
照射して、pn接合による電圧を検知している状
態に酷似している。
さて、このような酸化膜１２を有するウエハ３
は、電子線を照射すると、第４図に示すように、
電子線の特定の照射量以上で、表面光電圧が殆ん
ど零になる現象が見いだされた。
は、電子線を照射すると、第４図に示すように、
電子線の特定の照射量以上で、表面光電圧が殆ん
ど零になる現象が見いだされた。
この理由は、電子線を照射すると、いわゆる照
射損傷が生じ、電子−正孔の再結合が生じるため
その後に光ビームを照射しても表面光電圧は極め
て抑制される。従つて、電子線を照射された領域
からの表面光電圧の出力は零か非常に小さな値と
なるものと考えられる。一例として引用すると、
加速電圧20kVで３×10-6C／cm2の電子線の照射量
で、表面光電圧はほぼ完全に消滅する。このこと
は、丁度、第１図に示した第１の従来例で、イオ
ン線で照射損傷をおこし、pn接合における発生
電圧を激減させた現象と対比される。
射損傷が生じ、電子−正孔の再結合が生じるため
その後に光ビームを照射しても表面光電圧は極め
て抑制される。従つて、電子線を照射された領域
からの表面光電圧の出力は零か非常に小さな値と
なるものと考えられる。一例として引用すると、
加速電圧20kVで３×10-6C／cm2の電子線の照射量
で、表面光電圧はほぼ完全に消滅する。このこと
は、丁度、第１図に示した第１の従来例で、イオ
ン線で照射損傷をおこし、pn接合における発生
電圧を激減させた現象と対比される。
さらに詳細な実験を行つたところ、ｐ型のSiウ
エハばかりでなくｎ型のSiウエハについても表面
光電圧の発生と電子線による表面光電圧の消滅と
の現象が確認された。また、酸化膜が存在する場
合のみならず窒化膜が存在していても同様の現象
が生じ、特にこの場合はｐ型のSiウエハで良い結
果が得られた。さらにまた、酸化膜、窒化膜以外
でもSi表面をアンモニア処理液で処理することに
よつても同様の現象が生じ、特にこの場合はｎ型
のSiウエハで良い結果が得られた。アンモニア処
理液はアンモニアと過酸化水素との混合液、アン
モニアと塩酸との混合液などが適当であつた。そ
の上、Siウエハ以外のウエハについても実験を行
つたところ、GaAs、CdSが本発明による情報記
録に適していることが判明した。ここで注目すべ
きことはこれらのウエハではSiの場合のような表
面処理を施さなくても、つまり、表面電位を生じ
させておかなくても情報を記録することが可能で
あるということである。もちろん、Siの場合でも
このようなことは可能であるが読み出し時の信号
出力が非常に小さくなり実用的でない。
エハばかりでなくｎ型のSiウエハについても表面
光電圧の発生と電子線による表面光電圧の消滅と
の現象が確認された。また、酸化膜が存在する場
合のみならず窒化膜が存在していても同様の現象
が生じ、特にこの場合はｐ型のSiウエハで良い結
果が得られた。さらにまた、酸化膜、窒化膜以外
でもSi表面をアンモニア処理液で処理することに
よつても同様の現象が生じ、特にこの場合はｎ型
のSiウエハで良い結果が得られた。アンモニア処
理液はアンモニアと過酸化水素との混合液、アン
モニアと塩酸との混合液などが適当であつた。そ
の上、Siウエハ以外のウエハについても実験を行
つたところ、GaAs、CdSが本発明による情報記
録に適していることが判明した。ここで注目すべ
きことはこれらのウエハではSiの場合のような表
面処理を施さなくても、つまり、表面電位を生じ
させておかなくても情報を記録することが可能で
あるということである。もちろん、Siの場合でも
このようなことは可能であるが読み出し時の信号
出力が非常に小さくなり実用的でない。
又、イオン線やＸ線、1J／cm2程度のパワ密度の
大きいレーザ光線によつても、上述した電子線と
同じような表面光電圧の消滅の現象が確認され
た。
大きいレーザ光線によつても、上述した電子線と
同じような表面光電圧の消滅の現象が確認され
た。
本発明は、上に述べたように、半導体ウエハ、
あるいはアンモニア処理液による洗浄、もしくは
酸化膜、窒化膜処理された半導体ウエハの表面光
電圧を、電子線、イオン線、Ｘ線、レーザビーム
などによる一種の照射損傷によつて、部分的に表
面光電圧の発生を消滅又は減少させることによつ
て、情報の記録を行なうものであり、その読み出
しは、微細に収束した光ビームで行なうものであ
る。
あるいはアンモニア処理液による洗浄、もしくは
酸化膜、窒化膜処理された半導体ウエハの表面光
電圧を、電子線、イオン線、Ｘ線、レーザビーム
などによる一種の照射損傷によつて、部分的に表
面光電圧の発生を消滅又は減少させることによつ
て、情報の記録を行なうものであり、その読み出
しは、微細に収束した光ビームで行なうものであ
る。
電子線を用いて本発明による情報の記録を行な
う記録装置としては、既に市販されている電子線
描画装置をそのまま用いることができる。電子線
描画装置では、通常、直径が３インチのウエハが
装てんされ、任意の場所に、任意のパターン、英
数字などをウエハ上に描くことができる。電子線
の照射限界量を３×10-6C／cm2とすると、電子線
描画装置では0.1μｍφのスポツトの直径で10A／
cm2の電流密度がえられるから、記録時間は、１ド
ツト（１ビツトに対応させて考えるとよい）当
り、３×10-7Sとなり、毎秒3.3Mビツトの記録が
可能となる。この値は、従来の磁気テープによる
記録速度に劣るものではない。
う記録装置としては、既に市販されている電子線
描画装置をそのまま用いることができる。電子線
描画装置では、通常、直径が３インチのウエハが
装てんされ、任意の場所に、任意のパターン、英
数字などをウエハ上に描くことができる。電子線
の照射限界量を３×10-6C／cm2とすると、電子線
描画装置では0.1μｍφのスポツトの直径で10A／
cm2の電流密度がえられるから、記録時間は、１ド
ツト（１ビツトに対応させて考えるとよい）当
り、３×10-7Sとなり、毎秒3.3Mビツトの記録が
可能となる。この値は、従来の磁気テープによる
記録速度に劣るものではない。
記録速度を上昇させるためには、記録感度を高
める必要があるが、一種の増感度の処理が実験的
に確認されている。その方法は、例えば、電子線
の必要限界量（３×10-6C／cm2）の1/50の照射量
を与えこれを一度、大気中に例えば１日間程度放
置し、再度、電子線描画装置の中に入れ、ウエハ
全面に、やはり1/50程度の電子線をシヤワー状に
照射するものである。この処理により、先に記録
した部分のみが光電圧の減少としてあらわれてく
る。従つて、上述の例では、約50倍の記録速度が
えられることになり、約160Mビツト／Ｓの高速
度の記録が可能となる。
める必要があるが、一種の増感度の処理が実験的
に確認されている。その方法は、例えば、電子線
の必要限界量（３×10-6C／cm2）の1/50の照射量
を与えこれを一度、大気中に例えば１日間程度放
置し、再度、電子線描画装置の中に入れ、ウエハ
全面に、やはり1/50程度の電子線をシヤワー状に
照射するものである。この処理により、先に記録
した部分のみが光電圧の減少としてあらわれてく
る。従つて、上述の例では、約50倍の記録速度が
えられることになり、約160Mビツト／Ｓの高速
度の記録が可能となる。
第５図に、本発明による記録媒体の読み出し装
置の一実施例を示す。これは、本発明による記録
を、文章などを記録する一種の事務用マイクロフ
イルムとして用いた場合を示す。
置の一実施例を示す。これは、本発明による記録
を、文章などを記録する一種の事務用マイクロフ
イルムとして用いた場合を示す。
電子線描画装置などによつて記録された、例え
ば酸化膜を有するウエハ３を適当なる治具を介し
て電極１４上にセツトする。電極１４はXY方向
に可動な試料ステージ２５に固定されており、さ
らに、フレキシブルな真空排管２８を介して真空
排気ポンプ２６に接続され、ウエハ３に対して真
空チヤツクを構成している。真空チヤツクは、マ
イクロ計算機を有するコントローラ２７の制御信
号により稼動する。ウエハ３の上方には、光を透
過させる透明電極１３がウエハ３に接するように
して置かれるが、ウエハ３の保護の目的で約10μ
ｍ程度のマイラなどのスペーサを介して置いても
よい。読み出し用の光ビーム１９は、高精細な陰
極線管（CRT）１６の輝点を用いる。すなわち、
偏向器１８により、CRT１６の電子線１７を
CRT１６の画面上で走査すればCRT１６の画面
からは、約50μｍφの輝点が走査輝点（光ビー
ム）１９として外部にでてくる。この輝点（光ビ
ーム）１９をレンズ２０で縮小してウエハ３上に
投射すると、電子線１７の走査により、光ビーム
１９がウエハ３上を走査することになる。レンズ
２０の縮小率を、例えば1/50とすると、ウエハ３
上では、光ビーム１９の直径は約1μｍとなる。
このままであると0.1μｍの分解能は期待できない
が、この分解能は、次に述べる表面光電圧の検出
過程において改善される。表面光電圧は直流的に
検知できないことは既に述べたが、本実施例では
酸化膜を介して容量的に、電極１３で検出する。
従つて、光ビーム１９をパルス化して、表面光電
圧を交流化して検知することが多く、本実施例で
もその手段を用いることはできる。しかし、先に
述べた分解能の改善のため、本実施例では、直流
的な光ビーム１９を用いて、ウエハ３を走査する
場合を述べる。その結果、電極１３，１４は、ウ
エハ３上で電圧が変化する場合にのみ信号を検知
することになる。すなわち、電子線で記録された
領域に光ビーム１９がさしかかると、表面光電圧
は殆ど零になるから、その境界が非常に強調され
て検知される。換言すると微分波形を検知してい
ることになる。従つて、これをワイドバンドの増
幅器１５でアンプし、さらに、コントローラ２７
で処理整形することにより、記録点の境界を0.1μ
ｍの高い分解能で検知することが可能になる。コ
ントローラ２７で処理された出力信号で、CRT
１６と同期して走査するCRT２２の電子線の輝
度を変調すると、走査電子顕微鏡などでよく知ら
れているように、表面光電圧による走査像２２′
をCRT２２の画面上にえることができる。走査
像２２′の倍率を変える場合は、走査電源２１を
コントローラ２７の指示で設定し直し、偏向コイ
ル１８への供給電流を変えることでなされる。
又、さらに大幅な倍率の変更は、レンズ２０を変
換することによりなされる。かくして、電子線に
よる記録の微細性を損うことなく、高い分解能で
記録された情報を読み出すことができる。
ば酸化膜を有するウエハ３を適当なる治具を介し
て電極１４上にセツトする。電極１４はXY方向
に可動な試料ステージ２５に固定されており、さ
らに、フレキシブルな真空排管２８を介して真空
排気ポンプ２６に接続され、ウエハ３に対して真
空チヤツクを構成している。真空チヤツクは、マ
イクロ計算機を有するコントローラ２７の制御信
号により稼動する。ウエハ３の上方には、光を透
過させる透明電極１３がウエハ３に接するように
して置かれるが、ウエハ３の保護の目的で約10μ
ｍ程度のマイラなどのスペーサを介して置いても
よい。読み出し用の光ビーム１９は、高精細な陰
極線管（CRT）１６の輝点を用いる。すなわち、
偏向器１８により、CRT１６の電子線１７を
CRT１６の画面上で走査すればCRT１６の画面
からは、約50μｍφの輝点が走査輝点（光ビー
ム）１９として外部にでてくる。この輝点（光ビ
ーム）１９をレンズ２０で縮小してウエハ３上に
投射すると、電子線１７の走査により、光ビーム
１９がウエハ３上を走査することになる。レンズ
２０の縮小率を、例えば1/50とすると、ウエハ３
上では、光ビーム１９の直径は約1μｍとなる。
このままであると0.1μｍの分解能は期待できない
が、この分解能は、次に述べる表面光電圧の検出
過程において改善される。表面光電圧は直流的に
検知できないことは既に述べたが、本実施例では
酸化膜を介して容量的に、電極１３で検出する。
従つて、光ビーム１９をパルス化して、表面光電
圧を交流化して検知することが多く、本実施例で
もその手段を用いることはできる。しかし、先に
述べた分解能の改善のため、本実施例では、直流
的な光ビーム１９を用いて、ウエハ３を走査する
場合を述べる。その結果、電極１３，１４は、ウ
エハ３上で電圧が変化する場合にのみ信号を検知
することになる。すなわち、電子線で記録された
領域に光ビーム１９がさしかかると、表面光電圧
は殆ど零になるから、その境界が非常に強調され
て検知される。換言すると微分波形を検知してい
ることになる。従つて、これをワイドバンドの増
幅器１５でアンプし、さらに、コントローラ２７
で処理整形することにより、記録点の境界を0.1μ
ｍの高い分解能で検知することが可能になる。コ
ントローラ２７で処理された出力信号で、CRT
１６と同期して走査するCRT２２の電子線の輝
度を変調すると、走査電子顕微鏡などでよく知ら
れているように、表面光電圧による走査像２２′
をCRT２２の画面上にえることができる。走査
像２２′の倍率を変える場合は、走査電源２１を
コントローラ２７の指示で設定し直し、偏向コイ
ル１８への供給電流を変えることでなされる。
又、さらに大幅な倍率の変更は、レンズ２０を変
換することによりなされる。かくして、電子線に
よる記録の微細性を損うことなく、高い分解能で
記録された情報を読み出すことができる。
さて、本発明による記録媒体を、第１図に示し
た従来例と比較すると、(1)pn接合を有せず、わ
ずかに、酸化膜を作ること（それも必ずしも必要
としない）のみであるから工程が単純である、(2)
出力信号は容量結合で検知するからウエハ毎に電
極を形成する工程が不要である、(3)ウエハの再利
用のためには、高々、酸化膜の除去のみでよいこ
と、などの利点がある。よく知られているよう
に、ウエハに酸化膜を形成する工程は、通常の
IC製造工程のルーチン化した前処理であるから、
その成果の流用を考えれば、本発明では、特別な
意図的前処理が一切不要であると云つても過言で
はない。又、既に述べたように、電子レジスタな
どを用いる方法に比べて、現像その他の後処理も
一切ないことも、電子線を用いる記録の中では大
きな利点である。さらには、記録にレーザビーム
を用いることも可能であるから、その場合の記録
に際しては、電子ビームやイオンビームあるいは
Ｘ線の場合と比べて、特別な真空容器を必要とせ
ず、その簡便性を設備費用に換算した時の工業的
メリツトは大きい。
た従来例と比較すると、(1)pn接合を有せず、わ
ずかに、酸化膜を作ること（それも必ずしも必要
としない）のみであるから工程が単純である、(2)
出力信号は容量結合で検知するからウエハ毎に電
極を形成する工程が不要である、(3)ウエハの再利
用のためには、高々、酸化膜の除去のみでよいこ
と、などの利点がある。よく知られているよう
に、ウエハに酸化膜を形成する工程は、通常の
IC製造工程のルーチン化した前処理であるから、
その成果の流用を考えれば、本発明では、特別な
意図的前処理が一切不要であると云つても過言で
はない。又、既に述べたように、電子レジスタな
どを用いる方法に比べて、現像その他の後処理も
一切ないことも、電子線を用いる記録の中では大
きな利点である。さらには、記録にレーザビーム
を用いることも可能であるから、その場合の記録
に際しては、電子ビームやイオンビームあるいは
Ｘ線の場合と比べて、特別な真空容器を必要とせ
ず、その簡便性を設備費用に換算した時の工業的
メリツトは大きい。
なお、上述した読み出し装置は本発明による記
録媒体のみならず、他の方法による記録媒体の読
み出しにも適用できることは言うまでもない。
録媒体のみならず、他の方法による記録媒体の読
み出しにも適用できることは言うまでもない。
第１図ａ，ｂ及び第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄは従来
の記録方法を説明するための模式的工程図、第３
図及び第４図はそれぞれ本発明による情報記録方
法の原理を説明するための説明図及びグラフ、第
５図は本発明による記録媒体を読み出すための装
置の基本構成図である。 １……イオンビーム、２……ｎ型層、３……ｐ
型層、４，１１……記録領域、５……電子ビー
ム、６，６′……電極、７……電圧計、８……ガ
ラス基板、９……金属膜、１０……電子レジスト
膜、１１……照射領域、１２……酸化膜、１３，
１４……電極、１５……同期検波増幅器、１６，
２２……CRT、１７，２４……電子線、１８，
２３……偏向コイル、１９……光ビーム、２０…
…集光レンズ、２１……走査電源、２２′……画
面、２５……試料ステージ、２６……真空排気ポ
ンプ、２７……コントローラ、２８……排気管。
の記録方法を説明するための模式的工程図、第３
図及び第４図はそれぞれ本発明による情報記録方
法の原理を説明するための説明図及びグラフ、第
５図は本発明による記録媒体を読み出すための装
置の基本構成図である。 １……イオンビーム、２……ｎ型層、３……ｐ
型層、４，１１……記録領域、５……電子ビー
ム、６，６′……電極、７……電圧計、８……ガ
ラス基板、９……金属膜、１０……電子レジスト
膜、１１……照射領域、１２……酸化膜、１３，
１４……電極、１５……同期検波増幅器、１６，
２２……CRT、１７，２４……電子線、１８，
２３……偏向コイル、１９……光ビーム、２０…
…集光レンズ、２１……走査電源、２２′……画
面、２５……試料ステージ、２６……真空排気ポ
ンプ、２７……コントローラ、２８……排気管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体単体基板の特定領域にＸ線あるいは荷
電粒子線を照射することによつて上記特定領域に
おける表面光電圧の発生を抑制して上記基板上に
情報を記録するようにしたことを特徴とする情報
記録方法。 ２ 上記半導体単体基板がGaAsあるいはCdSか
らなる単体基板である特許請求の範囲第１項記載
の情報記録方法。 ３ 上記荷電粒子線が電子線であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の
情報記録方法。 ４ 半導体単体基板に表面電位を発生させて後、
上記基板の特定領域にＸ線あるいは荷電粒子線を
照射することによつて上記特定領域における表面
光電圧の発生を抑制して上記基板上に情報を記録
するようにしたことを特徴とする情報記録方法。 ５ 上記半導体単体基板がSiからなる単体基板で
あることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の情報記録方法。 ６ 上記荷電粒子線が電子線であることを特徴と
する特許請求の範囲第４項あるいは第５項記載の
情報記録方法。 ７ 上記表面電位の発生工程が上記基板上に酸化
膜あるいは窒化膜を形成する工程を含むものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項から第
６項までのいずれか１つの項に記載の情報記録方
法。 ８ 上記表面電位の発生工程が上記基板の表面を
アンモニア処理液で処理する工程を含むものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項から第
６項までのいずれか１つの項に記載の情報記録方
法。 ９ 上記半導体単体基板がｐ型の半導体単体基板
であることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
載の情報記録方法。 １０ 上記半導体単体基板がｎ型の半導体基板で
あることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
の情報記録方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12930880A JPS5755591A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Information recording method |
| DE8181304302T DE3170940D1 (en) | 1980-09-19 | 1981-09-18 | A method of information recording on a semiconductor wafer |
| EP81304302A EP0049076B1 (en) | 1980-09-19 | 1981-09-18 | A method of information recording on a semiconductor wafer |
| CA000386251A CA1188802A (en) | 1980-09-19 | 1981-09-18 | Method of information recording on a semiconductor wafer |
| US06/582,540 US4672578A (en) | 1980-09-19 | 1984-02-22 | Method of information recording on a semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12930880A JPS5755591A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Information recording method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5755591A JPS5755591A (en) | 1982-04-02 |
| JPS636953B2 true JPS636953B2 (ja) | 1988-02-13 |
Family
ID=15006348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12930880A Granted JPS5755591A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Information recording method |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4672578A (ja) |
| EP (1) | EP0049076B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5755591A (ja) |
| CA (1) | CA1188802A (ja) |
| DE (1) | DE3170940D1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2616763B2 (ja) * | 1985-12-13 | 1997-06-04 | 新技術事業団 | 情報記録再生方法 |
| DE3752099T2 (de) * | 1986-12-24 | 1997-11-13 | Canon Kk | Aufzeichnungsgerät und Wiedergabegerät |
| DE3775049D1 (de) * | 1987-05-08 | 1992-01-16 | Ibm | Loeschbare elektrooptische speicherplatte. |
| EP0553938B1 (en) * | 1987-07-31 | 1998-09-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording and reproducing device |
| EP1297387A2 (en) * | 2000-06-30 | 2003-04-02 | President And Fellows of Harvard College | Electric microcontact printing method and apparatus |
| US20050162888A1 (en) * | 2002-10-28 | 2005-07-28 | Hannah Eric C. | Write-once polymer memory with e-beam writing and reading |
| WO2004114314A1 (ja) * | 2003-06-11 | 2004-12-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 情報記憶装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3497698A (en) * | 1968-01-12 | 1970-02-24 | Massachusetts Inst Technology | Metal insulator semiconductor radiation detector |
| US3506971A (en) * | 1969-06-23 | 1970-04-14 | Burroughs Corp | Apparatus for electrostatically storing signal representations |
| US3761895A (en) * | 1971-03-17 | 1973-09-25 | Gen Electric | Method and apparatus for storing and reading out charge in an insulating layer |
| US3746867A (en) * | 1971-04-19 | 1973-07-17 | Massachusetts Inst Technology | Radiation responsive signal storage device |
| DD116337A1 (ja) * | 1974-03-15 | 1975-11-12 | ||
| ZA757388B (en) * | 1974-12-16 | 1977-07-27 | Photovoltaic Ceramic Corp | Ferroelectric ceramic devices |
| US4068218A (en) * | 1976-10-04 | 1978-01-10 | Micro-Bit Corporation | Method and apparatus for deep depletion read-out of MOS electron beam addressable memories |
| US4144591A (en) * | 1977-08-15 | 1979-03-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Memory transistor |
| US4126901A (en) * | 1978-04-05 | 1978-11-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photovoltaic-ferroelectric correlation devices |
-
1980
- 1980-09-19 JP JP12930880A patent/JPS5755591A/ja active Granted
-
1981
- 1981-09-18 DE DE8181304302T patent/DE3170940D1/de not_active Expired
- 1981-09-18 EP EP81304302A patent/EP0049076B1/en not_active Expired
- 1981-09-18 CA CA000386251A patent/CA1188802A/en not_active Expired
-
1984
- 1984-02-22 US US06/582,540 patent/US4672578A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1188802A (en) | 1985-06-11 |
| JPS5755591A (en) | 1982-04-02 |
| US4672578A (en) | 1987-06-09 |
| EP0049076B1 (en) | 1985-06-12 |
| EP0049076A1 (en) | 1982-04-07 |
| DE3170940D1 (en) | 1985-07-18 |
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