JPH01158731A - 光電子転写露光方法およびこれに用いられるマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 リソグラフィー技術における光電子転写露光方法、およ
びこの方法に直接使用する光電子転写露光用マスクに関
し、 強い光電子を、安定に、長時間の使用にも耐え、再度の
再生も可能で、かつ製造工程も簡単な光電子放出材料を
使用した光電子転写露光用マスクとその露光方法を提供
することを目的とし、光電子放出材料を、白金（Ｐｔ）
、またはＰｔを含むＰｔ含有物、もしくはＰ１化合物で
形成して構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、リソグラフィー技術にお【プる光電子転写露
光方法およびこの方法に直接使用する光電子転写露光用
マスクに関し、詳しくは、光電子放出材料の開発と、そ
の光電子放出材料を使用したマスクを用いた光電子転写
露光方法に関する。

古くから、リソグラフィー技術として、紫外線露光方法
が用いられ、その後紫外線露光方法は、改善が重ねられ
て、パターンの微細化が図られてきたが、光の波長（４
０００人程度）の限界から微細化の限界が指摘され、電
子ビーム露光法、Ｘ線露光法、光電子転写露光法などの
技術が検問されている。

電子ビーム露光方法は、点状あるいは矩形状断面をもつ
電子ビームを偏向し、位置を変えながらウェハ上に照射
し、更にステージを移動させてウェハ上に微細パターン
を描画しようとするものである。従って、電子源、電子
ビームを収束、整形、偏向させるコラム系、ウェハを支
持して露光位置を変えるステージ系のほか、これらを制
御する制御系が必要である。１この方法は、解像度の向
上を望むことができるが、膨大なパターンデータをもと
にしたいわゆる゛′−筆書き″の露光の為、露光に時間
がかかってしまい、スループットが低く、量産には向か
ない。

また、Ｘ線露光方法は例えば１０〜５０ｋＷの大がかり
なＸ線光源を用い、波長が１〜１０人のＸ線が用いられ
る接近露光法（プロキシミテイ露光法）である。従って
、Ｘ線露光では、上記光源の他にマスク及び、ウェハを
支持し、両者を高精度で位置合わせできるアライナ−と
の組み合わせが必要となる。この点では、従来の光露光
法に近いが、光源が大がかりで高価になること、光源波
長に対する吸収係数の関係からマスク構成材料に考慮を
要すること、さらには、プロキシミティ露光の為、ウェ
ハの直径が大きくなるほど、マスクのたわみやマスク、
ウェハの反りが生じ、その結果マスク−ウェハ間のギャ
ップ変動が起き、ぼ【プが生じるという問題がある。強
いＸ線強度も得にくく、スループットもあまり良くない
ａＸ線光線の強度が強く、平行光である、シンクロトロ
ン放射光を上記Ｘ線発生用光源に利用することが提案さ
れているが、装置が大がかりになり、また非常に膨大の
費用が、装置の製造、運転にかかり、また利用が難しく
、露光装置の実用機に向いているとは言えない。

転写方法のもつ高い処理能力と電子ビーム露光方法のも
つ高解像性をともに活かした露光方法として、光電子に
よる転写露光方法がある。この露光方法は、光電子放出
材料と非放出材料でマスク上にパターニングしておき、
そのマスクに光を照でることにより発生する光電子を、
マスク−ウェハ間にかけられている電場、磁場で加速、
収束させウェハ上に転写する方法である。このような光
電子転写露光法では、光電子放出材料は、強い光電子を
安定に、長時間放出することが望まれている。また、大
気中でも安定で、作りやすいことが必要である。本発明
は、これらの問題点を解決する光電子放出材料の開発と
、その材料を用いたマスクの露光方法に関している。

〔従来の技術〕

光電子転写技術は、マスク像を光電子ビームで試料上に
転写するもので、その原理を第１２図に示す。収束コイ
ル３３（ヘルムホルツコイル）の作る平行磁場（同図で
上手方向）の中に磁場と直角に光電マスク３０（以下、
単にマスクという）と試料４０（例えば表面に電子線感
光剤３）が塗布されているウェハ）が平行に向い合って
配置され、マスクが負、試料が正になる様な電位がかか
っている。光電マスク３０は透明基板、例えば石英板３
２の上に紫外線吸収体３４（例えばクロム、Ｏｒ）から
成る転写すべきパターンを作り、その上に紫外線の照射
によって電子を放出する光電子放出材料の膜３９を被着
させることにより作られている。

石英板３２の上に紫外線ビーム３５を出す紫外線源３６
を設置し紫外線３３をマスク３０上に照射すると、パタ
ーンのないところ（紫外線吸収体３４のないところ）に
あたる光電物質に紫外線ビーム３５が当り、その部分か
ら光電子ビーム３７が矢印のように出る。マスク３０上
の１点から出た光電子ビーム３７は、そこにかかってい
る加速電圧（電源３８により与えられている）と収束コ
イル３３の作る平行磁場によって螺旋を描いてウェハ４
０の方向へ進み、ある所で再び１点に集まる。即ち、焦
点を結ぶのである。

第１３図は、装置構造の一部を示している。同図（Ａ）
の中心右側にマスク用ステージ４５上に装置されたマス
ク３０が、同左側にＸＹステージ４４上に装置されたつ
Ｉハ４０と向い合っている。

（Ｂ）図は、マスク表面側から光を照射するタイプの装
置である。ここでは、ヂャンバ４７の外側から磁極４１
により、平行磁場を与えている。また、光電子放出材料
がマスク上にパターン化され−７＝ でいる。平板電極４２上には、反射電子検出器（図示せ
ず）が形成されている。この検出器で、マスク３０上の
整合マークから出た電子がつ■ハ４０上の位置合わせマ
ークに当る時発生する電子線を検出し、この検出量でマ
スク−ウェハ間の位置を合わす。偏向コイル４３は、整
合マークから出た電子ビームをウェハ上の位置合わせマ
ーク上に走査するとぎに用いる。

従来、光電放出材Ｆ！ｌ（光電物質）としては、ヨウ化
セシウム（Ｃｓｌ）を用い、真空中で全面蒸着してカソ
ードを作っていた。しかし、ＣｓＩは、光の基礎吸収端
のエネルギーが高い（これは、Ｃ６Ｉから電子が飛び出
す為にその表面で越えなければならない電位障壁の高さ
である仕事関数−ｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎ−が高いこ
とを意味する）、１また、粒子が荒く、水分を吸収しや
すく不安定で、パターンが乱れやすく、使用においては
、２０〜５０回の露光が限界であった。

本発明者らは、このＣｓｌに代り得る材料として、ガリ
ヒ素、酸化銀、銀らにセシウムをイ」着させたもの、ま
たアンチモン化セシウムを何着させたもの、またアンチ
モン化セシウムを光電物質に用いる技術を次々に開発し
てぎた。特に銀（Ａｇ）でパターニングし、真空中でア
ルカリ金属、アルカリ土類金属を付着させた物を光電物
質として用いる技術方法においては、Ｃｓｌより安定で
、また寿命が長い光電物質を得ることができた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

我々が開発してきたこれらの材料は、各々非常に良い特
性があるが、光電マスクとして望まれる全ての要素を満
足はできなかった。例えば、光電物質に光電子放出能の
強いものを求めると、その製法（作り易さ）、放出能の
安定性の面が満足出来ないし、光電子放出能が割合安定
なものをもとめると、放出値が強度不足になってスルー
プット（処理能力）に不満が残る。

前述した、銀とアルカリ金属を用い／ｊマスクの場合、
以上の点で満足のいく材料であったが、露光の途中でア
ルカリ金属による活性化をしないと、長時間の使用でや
はり光電子放出量の低下が認めめられた。アルカリ金属
が照射される光によって真空中に飛び出してしまうから
であった。以上の事実が示す結論は、材料中にアルカリ
金属又はアルカリ土類金属を含んでいると放出能が不安
定になり、材料中に含んでいてはいけない、という事で
ある。

本発明は、アルカリ金属、アルカリ土類金属を使用する
ことなく、強い光電子を、安定に、長時間の使用にも耐
え、再開の再生も可能で、かつ製造工程も簡単である、
光電子放出材料を使用した光電子転写露光用マスクと、
その露光方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、マスクの基板上に光電子を励起する為の励起
光を照射する工程と、基板上に設けられた光電子放出材
料から放出される光電子を電場。

磁場により被露光物質上に収束させることで、マスク上
の露光パターンを転写する工程とを有し、光電子放出材
料は、Ｐｔ、または主にＰｔを含むＰｔ含有物、もしく
はＰｔ化合物で形成されているマスクを用い、露光する
よう構成した。

また、本発明は、基板と、基板上に非光電子放出材料に
より形成したパターンと、パターンを含む基板の表面上
に光電子放出材料により形成された膜とを具備し、光電
子放出材料をＰｔ、またはＰｔを含むＰｔ含有物、もし
くはＰｔ化合物で形成した光電子転写露光用マスクを構
成した。

〔作用〕

このＰｔを用いたマスクは、いままで開発されてきたさ
まざまな材料より安定な放出能を示し、また光電子転写
露光用のマスクとして求められていた要求を満たす。こ
のマスク構造、及び露光方法を用いることで、光電子転
写露光でいままで問題視されていた上記問題点を解決す
ることができ、更には、限界、解決不可能と言われてい
た様々な問題、すなわち、異物に関する事、近接効果に
関する事、位置合わせに関する事、などが解決し、光電
子転写露光に対する信頼性が向上し、半導体量産に寄与
した。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例のマスク構造の側面図である。

透明基板１１は、光を透過する石英、サファイア、ルビ
ー等の基板である。

マスク１０の透明基板１１上に例えば、蒸着、スパッタ
によって金属（Ｃｒ、　Ｔａ、Ｗ）を付着し、それをパ
ターニングしたエツチングすることにより、金属パター
ン１２を形成する。光電子転写露光の場合、１：１の等
倍露光のため、パターニングに関しては、電子ビーム露
光装置が用いられる。金属パターン１２の膜厚は、光を
十分遮断することの出来る４００〜２０００人の厚さに
する。

４００よりも薄いと光を十分遮断できないし、２０００
人よりも厚くしても特に顕著な光吸収効果が得られるも
のでない。

次に、金属パターンを含む透明基板上に蒸着またはスパ
ッタによって１０〜３００人の膜厚のＰｔを（＝１着し
てＰｔ膜１３を作る。Ｐｔ膜１３の膜厚は本来、光電子
放出能と紫外線透過率により決定される。

膜厚と紫外線（２５０ｎｍの波長の光）の透過率の関係
を第２図に示す。また膜厚と光電子放出能（放出量）の
関係を第３図に示す１．一般に電子線感光レジストは、
光電子を放出させる為に用いている励起光でも感光する
。その為、Ｐし膜を透過してしまう光は極力少ない方が
よくその為には膜厚を厚くすれば良い。しかし、膜厚を
厚くしすぎると第３図かられかる様に光電子放出能が下
がってしまう。これらを加味して膜厚を決定すると、１
０〜３００人のあたりが使え、もつとも適しているとお
もわれる膜厚は４０・〜１５０人である。

以上のように構成されたマスクの光電物質Ｐｔの放出能
と時間の関係を、従来のＣｓ１．Ａｇ−Ｃｓ及びＧ　ａ
　Ａ　Ｓ　−１−ＣＳのそれとともに第４図に示す、、
従来の場合は１２０分程度経過すると放出量は相当減少
するが、Ｐｔでは３日経過しても減少していない。Ｐｔ
の放射能の変動は１１０％以内で、他の物質よりも１０
０倍程度安定性が向上している。以上のことから、数１
−時間中位で安定した光電子放出が得られることがわか
る。

次に、このように安定した放出能の強度について説明す
る。我々の実験では、Ｐし膜厚５０人を用い、２　ｋＷ
のｌ−１ＣＩ　−Ｘ　ｅランプの光源を使用した結果、
２０μＡ　／　ｃｍの光電子を得ることが出来た。この
時の量子効率が約２Ｘ１０−’である。通常の露光では
、１〜４秒で終る。たとえば、６″φのウェハで約４０
シヨツトであるから、露光以外の時間が６０秒／１枚と
しても２〜４分／分校１したがって１５枚〜３０枚／時
間と、超微細パターン露光装置としては従来方法よりも
はるかに良いスループットが実現した。もし、光源にエ
キシマレーザ−を使用すると、あと２ケタは良くなるこ
とが期待できる。以上のことから、強い光電子を放出で
きることがわかる。

次に、マスクの再度の使用可能性（活性化）について説
明する。

真空中の水魚気分やレジスト等による原子、分子が光電
マスクに何着しその結果光電子放出能が下がってくる問
題は、ある一定量、もしくは、ある一定時間露光の後、
マスクを真空中、あるいは真空予備室内で、Ｎ２，０２
，０３、或いはこれらの混合ガスを流しながら光を照射
することにより活性化することができる。

また非常に汚れてしまった場合、真空室から取りだし、
これらのガスや水素ガス中でプラズマにさらす事で完全
に汚れを落すことができる。従来の光電子放出材料、例
えばＣｓｌの場合は、潮解性があり、大気中に取り出し
たら、解けてしまう為、Ｃｓｌそのものを剥離しなけれ
ばならなかった。一方、Ｐｔは、金属類の中でも最も安
定と言える金属である。たとえば、光電子放出０利で知
られているＰｄは、非常に良く水素を吸収し変質してし
まうがＰｔの場合、この様なことがない。

我々の実験を第５図に示す。この実験は、Ｎ２環境でお
こなった。ここでの処理に要するｈ間は、光の照度、レ
ジストの種類にもよる為、−概にはいえないが、我々の
実験の場合、約１５分で復帰した。

以上のマスクにおいて、基板との密着性をより改善する
ためにはＰｔに伯の原子を含有させたＰｔ含有物とすれ
ばよい。含有物としては、ｓｉ。

Ｗ、Ｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｅ、Ｐｄ、Ａｕ、ＡＱ。

ＣＬ、ｌ、０．Ｒｈ、Ｉｒ等がよい。おもにＰｔを含ん
だものであれば、励起光の透過率はほとんど変わらず、
Ｐｔの膜厚で使用できる。ＰＬは、また非常に多くの化
合物を作る。Ｐｔ化合物の場合でも密着性を向上するこ
とができる。例えばＰｔＣｅ、、ＰｔＦ、、ＰｔＯ，、
Ｐｔ５ｅｘ。

ＢａＰｔ　（ｘ、ｙはそれぞれ価数）などが良い。

我々の実験では、密着性を取るため、７ｉをＰｔに混ぜ
て被着さぜたが、光電子放出能はほとんど変わらなかっ
た。しかも密着性は向上した。この効果は、Ｐｔ類のイ
」ける膜厚が厚くなる程、効果が出る。伯に、Ｐｔ化合
物を用いても同じ効果が期待できる。

次に、上記マスクを用いた光電子転写露光方法について
説明する。

基本的な露光方法は従来と同様であるが、本発明では以
下に説明する特徴を有する。まず、説明をわかり易くす
るために、本発明の方法の特徴を以下に列挙する。尚、
以下の説明では、光電子放出物質をＰｔで代表させる。

（イ）　光電子放出材料で形成された光電子放出部分と
、非光電子放出部分でパターン化した露光領域を、実霧
光パターンとする。又、該実露光パターン部の周辺に複
数個配置された、マスクと被露光物の整合をとる為のパ
ターンを整合マークとする。

そしてこの実露光パターンと整合マークを組み合わせた
領域を露光ユニットとした時、露光に供するマスクは少
なくとも１組以上の露光領域ユニッ１〜で形成されてい
るのが良い。

（ロ）　上記Ｐｔを用いたマスクから電子を放出させる
ために照射する励起光は、２２０〜３００ｎｍの波長の
光であることが望ましい。

（ハ）　また、処理能力を向上させる為、光の照度を強
くする時は、励起光は、エキシマレーザ−を用いること
が望ましい。この場合、ＫｒＦ。

ＡｒＦのエキシマレーザ−が良い。

（ニ）　位置合わせの為に、整合マークに照射する光電
子励起光は、Ａｒレーザーの第２高調波であるのが良い
。

（ホ＞　　Ｐｔ類の薄膜化した光電子放出材料は、その
薄膜の付着の仕方から、時として不均一性を示すことが
ある。また、ある転写を行なう実露光パターン部分にゴ
ミ等の異物が付いてしまうことがある。異物が付くと、
その部分が転写されず、すべての露光物が不完全なもの
になってしまう。

これらの問題は、マスク基板上に、同じパターンから成
る複数個の露光領域ユニットを設けておき、１組以上の
露光領域ユニットを各々位置合わせを行ない露光を繰り
返すことにより、露光のために必要な露光量を複数の露
光領域ユニットから与えることにより解決する。以上に
より、たとえ放出能がばらついても、また、ある露光領
域ユニットの実露光パターンの部分に異物が付いていて
も、各露光領域ユニットの露光で分散されて露光される
ので、問題がなくなる。

ところで、−船釣には、同一品種を露光するウェハであ
っても、すべて同じ被露光物に同じパターンを露光する
ことはない。例えば、そのウェハでの特性を取得するた
めのモニターチップや位置合わせ装置の為のターゲット
が入っているのが普通である。この露光をスムーズに行
う為には、１枚のマスク上に同一被露光物（１枚のウェ
ハ）に露光される、種類の異なる実露光パターンからで
きた露光領域ユニットを作っておくことで、被露光物の
露光位置により、マスク上の露光領域ユニットを選べば
マスクを交換する事なく同一被露光物を露光することが
できる。

（へ）　露光を行なっていくと、ウェハ上のレジストや
真空槽内の水蒸気、カーボンがマスク上にイ」着し光電
子放出能が低下することがある。この場合、このマスク
は、ある一定量、もしくは、−定時間露光の後、該マス
クを露光真空室内、あるいは露光真空室にならんで設置
しである真空予備室内において、Ｎ２、又は０２、又は
０３、又はこれらの混合ガスを流しながら光を照射する
ことにより、Ｐｔ上の不純物を剥離することができる。

Ｐｔは光電子放出材料として非常に安定な為、いわゆる
光アッシングが可能な為である。

（ト）　光電子転写露光においても、近接効果の問題が
生じる。即ち、露光の為つＩハ中に入射した電子は、ウ
ェハ中の原子などでウェハ中に散乱（後方散乱）し、そ
の散乱電子はウェハに塗布しである電子線感光レジスト
を感光させる。露光されるパターンが近接してくると、
お互いのパターンの散乱電子により、パターンの間の本
来露光しない部分も、あたかも露光されたかの様になっ
てしまう。この現象を“近接効果″という。この問題は
、マスク基板に、その時転写するパターンから成る露光
領域ユニット八と、該パターンのネガ。

ポジがほぼ反転しているパターンから成る露光領域ユニ
ットＡ′部分を形成しておき、該露光領域ユニットＡ部
分を露光したのち、該露光領域ユニットＡ′を、Ａを必
要に応じて焦点をぼかした状態、又は、少ない露光量で
露光することにより補正することが可能である１、また
、露光するパターン全体、又は、一部からなる該露光領
域ユニットＡと、露光パターンの一部からなる、露光パ
ターンの白露光量をふやしたい部分だけをパターン化し
た露光領域ユニットＡ　Ｉ＋を形成しておき、パターン
Ａｎ光後、パターンＡ　ＬＴを適当な露光量で露光する
ことにより補正することも出来る、。

当然のことながら、マスク上に複数個ある露光領域ユニ
ットは、上記に示した露光領域ユニットの複合体でよい
。

以下、詳細に説明する、１ 前述したように、光電子を放出させる為に用いる励起光
は、２２０〜３００人の波長の光がよい。この光を得る
為に用いる光源は水銀−ギセノンランプ（Ｄｅｅｐ−Ｕ
Ｖ用）、出力２　ｋＷの物をフィルター、コールドミラ
ー等を入れたものが使用できる。それ程処理能力を必要
としないのならば、５００Ｗのものが良い。マスクに熱
が加わりにくい為である。

従来のＣ５Ｉを光電物質として用いた場合、−船釣には
、低圧水銀ランプを用いている。それはＣｓｌの仕事関
数が高く、電子放出の為には２００ｎｍ以下の光しか使
えない為である。しかしながら、低圧水銀ランプは、光
電子放出の励起光に関与していない２４８ｎｍの波長の
光も同時に放出し、また、この波長の光だけカットする
こともできない為、この光が前述したように電子線感光
レジストを感光してしまっていた。

励起光の照度をそれ以上に強くしたい場合、エキシマレ
ーザ−を使用することが出来る。レーザー光線は、ある
波長のみの単色光線であるので、光電子放出の為に必要
な波長に合えば、問題なく使える。Ｐｔに照射する励起
光として使う場合、レーザーは、ＫｒＦ、ＡｒＦのエキ
シマであれば良い。広範囲照射の為には、ビームを振れ
ば良い。

第６図に、露光領域ユニットとマスク基板上の構成の概
略図を示す。露光領域ユニット（第６図（Ａ））は、金
属パターン１２により光が遮断され、その結果光電子を
放出しない非光電子放出部分と、透明基板上に直接Ｐｔ
を被着させた光電子放出部分からなる、実露光パターン
部分１４と、その周辺で配置されたマスクとウェハの間
の整合を取る為の整合マーク１５からなっている。また
、マスク基板（第６図（Ｂ））は露光領域ユニットＡ１
．・・・、Ａ６から成っている。この図では、６組の露
光領域ユニットを示したが、１組以上の露光ユニットで
あれば、その数は問わない。

位置合わせは、露光領域ユニットの整合マークの部分の
みに光を照でて行える。整合マーク１５部分の中心と実
露光パターン部分はその間が高々６０μｍしか離れてい
ない。実露光パターン１４部分に光が洩れると其の部分
が露光されてしまう為、スポット状に絞らなくてはなら
ない。この光源には、へｒレーザーの第２高調波を用い
ることができる。レーザーの主な放出波長は、５１４．
５ｎｍと４８８ｎｍにある。これらの波長の第２高調波
（以下Ａｒ半波長という）は、それぞれ２５７．２５ｒ
＋ＩＩ１２４４ｎｍの波長の紫外線光となる。我々が使
用したオールライン５Ｗのレーザーの場合、５１４．５
ｎｍのところは約２Ｗ出ている。この光を２５７．２５
ｒ＋ｍにする変換効率は、約０．１％であり２ｍＷの出
力となる。この光は０．５．φビーム径があり、光学系
で、さらに５０μｍφにまで絞り込んだ。その結果、照
度的にはその１００倍にもなり、電子ビームを取得する
のには十分な光量が得られる。位置合わせは、第７図の
様に行なう。

第７図（Ｂ）の様に、ウェハ４０にはあらかじめマスク
の整合マーク１５に対応した位置に段差マーク１７を設
けておく、また、マスターウェハ間には、ウェハーマス
ク間の距離に比例した電位がかかり、反射電子検出器１
８が内部に形成されている平板電極４２が設置されてい
る。マスクの整合マーク１５にＡｒ半波長波である紫外
線ビーム３５を照射し、それによって得られる光電子ビ
ーム３７がウェハ４０面上の段差マーク１７を照射し、
その時得られる反射電子、又は２次電子１６の強度を平
板電極４２上の反射電子検出器１８で測定する。光電子
ビーム２１は、第１３図に示す収束コイル３３部分とは
別に巻かれた、偏向コイル４３で走査さぜる。その時の
強度変化を測定することにより、整合マーク１５と段差
７−り１７の位置を合わせることができる。段差マーク
１７は、特に段差である必要はなく。例えば、重金属で
形成されたマークでもよい。

段差マーク１７を用いて実験を行なったところ、時間３
０ｍ５ｅｃ、精度３σで０．１μｍという非常に良い重
ね合わせ精度が得られた３、光電子転写では、ウェハー
マスク間が数層と狭く、また、通常の電子ビーム露光と
違い、もともと歪を生む系は少ない。また、Ａｒ半波長
波を用いることにより、強い位置合わせ用電子ビームが
得られ、粘度向上にも貢献しているからである。

光電子転写露光においては、異物の問題は本質的かつ重
大な問題であった。マスク上が光電子放出物質と非光電
子放出物質だけで出来ているため、光電物質部分に異物
がついてしまっては電子が放出されなくなってしまって
欠陥となり、歩留りが低下してしまうからである。その
ため、転写装置の真空槽を高真空に保ち、異物などがマ
スクに付かない様にしていた。また、ときどきマスクを
高温にし、水などの分子がつかない様にしていたが、そ
れも限界があった。たとえ異物が付かないにしても、露
光中にレジスト等の原子１分子が付いてしまい光電子放
出能がさがってしまってた。また、昨今は超微細化が進
み、パターン寸法が細かく、かつ、複雑化してきている
。正確な露光を行なう為のマスクのパターン検査に多く
の時間がかかつてしまうことがよくある３、また、その
検査にも限界がある。

本露光方法ではこの問題も解決している。まったく同一
のパターンから成る複数個の露光領域ユニットをマスク
上に形成して、重ね露光をすればよい。ここで、パター
ン上につく異物は基本的には、パターン欠陥といえる。

以下第８図でパターン欠陥の場合についてその解決方法
を示す。第６図において露光領域ユニットＡ１．Ａ２．
Ａ３゜Ａ４をまったく同一のパターンにしておく、。露
光量を１／４にして、各々位置合わせを行ない、４回に
分けて露光を行なう。その結果を、第８図に示す。（Ａ
）は欠陥がなかった場合の露光結果である。（Ｂ）は、
４つの実露光パターン上１つが欠落していた場合を示す
。３つ分の露光量しか与えられていないので、（Ａ）の
場合より、低くなっているが、現像条件は満たしている
。（Ｃ）は、４つの内、１つのパターンに余計なパター
ンが付いていた場合を示す。余泪なパターンがあっても
、その露光領域ユニットのみでは現像条件までには達せ
ず、像はあられれない。（Ｄ＞は、パターンがなくても
よい部分にパターンがあられれた場合を示す。この場合
も（Ｃ）の時と同じ理由で像はあられれない。以上のこ
とから、この問題は、パターン欠陥がＡ１−Ａ４のまっ
たく同じ場所に発生しない限り問題にならないことがわ
かる。

また、同じ場所にパターン欠陥があられれる確率はほと
んど零に近い。この様に露光しても、スループットはほ
とんど変わらない。

この様な露光が可能な理由を説明する。従来の露光装置
の場合、通常ウェハ２０がＸ−Ｙステージに乗り、マス
クは固定されていた。しかし、第１３図にもあるように
、マスク３０をマスク用ステージ４５に果せ、移動でき
る様にしである。マスク用ステージの移動範囲は、露光
領域ユニット間の距離、つまり、第６図（Ｂ）で示すと
ころのＡｌ−Ａ３間で良い。構造も複雑でない為、ステ
ージ自体が軽く、早く移動できる。１つの露光領域ユニ
ットでの露光時間は、（前述の露光時間）／（露光領域
ユニット）でよい。すなわち、露光領域ユニットが６つ
、必要露光時間が３秒の時、１ユニツトあたり０．５秒
でよい。前述したように、強い位置合せビームが得られ
る為、位置検出に３　Ｑ　ｍ５ｅｃ　　で終り、露光領
域ユニット移動に１００ｍ５ｅｃ　　かかつても、１シ
コット当り１秒、１枚あたり、６０秒に満たないのであ
る。この様なアイデアは双曲からあったものだが、これ
を行なう為には、３σで少なくとも０１μｍ以上の位置
合わせ粘度がなければ、像がかえってぼけてしまうため
、実用化されていなかった。本発明において、整合マー
ク１５にＰしを用い、Δｒ半波長波８２の光源で励起す
ることにより、強い位置合わせビームが得られ、高精度
位置合わせが行なえる様になった為、実用化が可能にな
った訳である。

前述したように、本発明のマスクは活性化可能であるが
、本来的には、これらの原子９分子が露光中にマスクに
つかないのがよい。窒素、酸素を流しながら光を照でる
とクリーニング作用があることから、露光中、真空槽に
、酸素舌の分圧をかけておくことが考えられる１、事実
、我々の実験では、背圧をＩ　Ｘ　１０　　ｔｏｒｒに
し、Ｉ　Ｘ　１０−６ｔｏｒｒまで酸素分圧をかけた場
合、光クリーニングするまでの時間が、１．５倍まで延
び１ｃ１゜光電子転写も、電子を露光している以上、近
接効果の問題がある。この問題を解決する為のマスクを
第９図に示す。

露光領域ユニットＡにはいま露光したいパターンが、露
光領域ユニットＡ′には、そのパターンの電子放出部分
と非電子放出部分とが反転した反転パターンが形成され
ている。以下、第１０図により説明する。（Ａ）には、
いま露光したいパタ−ンを示す。まず、露光領域ユニッ
トＡのパターンの露光を行なう。そのパターン位置と露
光量の関係を（Ｂ）に示す。実線の部分は実際に露光を
行いたい領域を示す。図の様にパターン間が近接してい
ると、露光していない部分まで、後方散乱の影響であた
かも露光されたようになり、実際には、破線で示したよ
うな露光量が与えられ、（Ｃ）のようなパターンになっ
てしまう。この様なパターンに、今度は、反転パターン
Ａ′を、焦点をぼかした状態で、八より少ない量で露光
を行なう。

その時のパターン位置と露光量の関係を（Ｄ＞に示す。

実際に与えられた露光量を実線で示しである。このパタ
ーンについて、（Ｂ）より少ない、しかし最適な現像条
件を選んでやれば、（Ｅ）のようなパターンを露光する
ことができる。

また、つぎのようにしてもよい。露光をおこなうパター
ンを露光領域ユニットＡに形成し、また、そのパターン
のなかで、近接効果を補正する為、露光量を多く必要と
する部分だけで構成したパターンを露光領域ユニットＡ
　ＩＩに形成して、ユニットＡを露光後、ユニットＡ　
ＩＩを適当な露光量だけ露光する。第１１図にパターン
を示す。パターンが大きい部分はお互いの後方散乱電子
が干渉しあい、少ない露光量で解像してしまう。大きい
部分が解像する露光量と同じでは、小さい部分は露光量
がアンダーになって解像しないｉＡ）。

（Ｂ）図）。そこで、Ａの部分にはパターン全体を、Ａ
　ＴＬの部分には、露光量を多く与える部分のみから出
来ているパターンを形成しておき、（Ｃ）Ａを露光後Ａ
　ＴＴを適当量露光すればよい。（Ｄ）露光量は、Ａの
パターン露光時を１とした時、Ａ　ＩＪ露光量は、パタ
ーンルールにもよるが、１〜５位をとる。

ここでの目的は、露光領域ユニットで露光量を多色化さ
せることにあるので、Ａの部分にパターン全体がある必
要はない。また、必要なら、複数の露光領域ユニットに
わけてもよい。異物対策では、まったく同じパターンを
重ねる例を示したが、まったく同じではなく、ある露光
領域ユニットは、あるパターンがぬけている様な露光領
域ユニットであっても結果的には、この補正を行ってい
るのと同じである。この様な補正は、１μｍ以下のパタ
ーンルールで効果がある。

この様なアイデアは、電子ビーム露光方法においては既
にあるが、電子ビーム露光装置は一筆書きなので、結局
露光領域すべてを露光することになり、処理能力を著し
く低下させ、実用化する段階にいたっていない。どちら
かというと後述に近い、露光量を変えることにより補正
を行っている。

以上の様にＰｔを用いた光電子転写露光用マスクは、今
までのものと違い、良い特性を示す。

以上、本発明の詳細な説明した。尚、従来から、金属膜
そのものを光電材料として使う発明は、以前からあった
。たとえば、パラジウム（Ｐｄ）とヨウ化セシウムの特
性の比較が、＾ｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｉｍａｇｅ　ｐ
ｒｏｔｅｃｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ａ
ｌｉｍｅｎｔ、５ｃｏｔｔ。

Ｊ、Ｐ、　ＩＥＥＥ　Ｉｒａｎｓ、　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ、　Ｅｅｌ−２２：４０！　４１
３．１９７５に載っている。その文献では、ＰｄよりＣ
ｓｌの方が良い様になっている。しかし、前述したよう
にＣｓＩではその励起光が２００ｎｍより短波長側を使
っている以上、またその光源に低圧水銀ランプを使って
いる以上、２５０１１１１１　（＝Ｊ近の輝線を分ける
ことができず、レジス］・がかぶってしまって伝力が低
下してしまうのは、やむを１９ないことである。たんに
材料の光電子放出能だりでなく露光シス１ムとして材料
を考えれば、ＣｓＩより、Ｐｄの方が良いのかもしれな
い。

Ｐｔは、Ｐｄより仕事関数が高く、従って光電子放出材
料には向かないと考えられていた。しかしながら、上述
したように、本発明によれば、Ｐｔを用いているにもか
かわらず優れた効果を持つマスク及びこれを用いる光電
子転写露光方法が１訝られる。

尚、（ＧａＡｓ、　Ａｇ、Ａｇ０）−Ｃｓの開発を発表
した文献の中に、Ｐｔを非光電子放出材料とされている
ものがある。しかし、これらと本発明は、まったく矛盾
がない。何故なら、使用する光の波長、材料の膜厚がま
ったくことなるがらである。従来の発明では、励起光の
波長が可視光又は、３６５　ｎｍの光を使用している事
がらもわかる、。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、アルカリ金属、
アルカリ土類金属を用いることなく、強い光電子を、安
定に、長時間の使用にも耐え、再度の再生も可能で、か
つ製造■稈も簡単な光電子転写露光用マスク及びその露
光方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のマスク断面図、第２図は膜厚
と照射光の透過率の関係を示す図、第３図は膜厚と光電
子放出量の関係を示す図、第４図は光電子放出量と時間
の関係を示す図、第５図は活性化時間とその時の光電子
放出量を表わす図、 第６図はマスク基板及び露光領域ユニットの概要図、 第７図は本発明で行なわれる位置合わせ方法を説明する
図、 第８図はパターン欠陥の解決法を説明する図、−３５＝ 第９図は反転パターンを説明する図、 第１０図及び第１１図は近接効果の補正方法を説明する
図、 第１２図は光電子転写露光の概念図、及び第１３図は光
電子転写露光製向の概要部である。 図において、 １０はマスク、 １１は透明基板、 １２は金属パターン、 １３はＰｔ膜、 １４は実露光パターン部分、 １５は整合マーク、 １６は２次電子、 １７は段差マーク、 １８は反射電子検出器 を示す。 券尤竹境ユニッＹの神すヘ国 ｉＡ） マズフのぜし＼図 ＋８＋ マスク基才反及びパ儂肩尤→負卦Ｎユニ・／トの田乳刃
ｑη第６図 （Ｂ） イカー置＠−オフせ力■す瓢ΣＡ牙へＢ月日Ｙろ図第７
　図 距岨 （Ｃ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクの基板上に光電子を励起させる為の励起光
   を照射する工程と、 基板上に設けられた光電子放出材料から放出される光電
   子を電場、磁場により被露光物質上に収束させることで
   、マスク上の露光パターンを転写する工程とを有し、 光電子放出材料は、白金（Ｐｔ）、またはＰｔを含むＰ
   ｔ含有物、もしくはＰｔ化合物で形成されていることを
   特徴とする光電子転写露光方法。
2. （２）マスク上に照射する光電子励起光は、２２０〜３
   ００ｎｍの光であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の光電子転写露光方法。
3. （３）マスクは、ある一定量、もしくは、一定時間露光
   の後、該マスクを露光真空内、あるいは露光真空室にな
   らんで設置してある、真空予備室内において、Ｎ＿２、
   又はＯ＿２、又はＯ＿３、又はこれらの混合ガスを流し
   ながら光を照射する処理を行なうことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項及び第２項のいずれか一項に記載の光
   電子転写露光方法。
4. （４）光電子露光中、真空室内には、Ｎ＿２、Ｏ＿２、
   Ｏ＿３の分圧をかけた環境で露光を行うことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項及び第３項のいずれか
   一項に記載の光電子転写露光方法。
5. （５）光電子転写露光に用いられるマスクにおいて、基
   板（１１）と、 基板（１１）上に非光電子放出材料により形成されたパ
   ターン（１２）と、 パターン（１２）を含む基板（１１）の表面上に、光電
   子放出材料により形成された膜（１３）とを具備し、 光電子放出材料は白金（Ｐｔ）、またはＰｔを含むＰｔ
   含有物、もしくはＰｔ化合物で形成されることを特徴と
   する光電子転写露光用マスク。
6. （６）光電子放出材料の膜厚は、１０〜３００Åの厚さ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   光電子転写露光用マスク。
7. （７）Ｐｔ含有物またはＰｔ化合物の、Ｐｔに含有また
   は化合されているものは、Ｓｉ、Ｗ、Ｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、
   Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｌ
   、Ｆ、Ｓｅ、Ｂａのうちから選択された少なくとも１つ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項および第
   ６項のいずれか一項に記載の光電子転写露光用マスク。