JPH01162334A - 電子転写マスク - 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〕 光電子転写露光等に用いる安定な電子放出ができる電子
転写マスクに関し。

表面汚染や自然酸化膜等による表面準位の不安定性を除
去した安定な電子放出面を持つ電子転写マスクを得るこ
とを目的とし。

順に積層された半導体層、絶縁体からなるバリア層、遮
蔽パターン、導電層を有し、該半導体層と該導電層にバ
イアスを印加して、該遮蔽パターンの空白部において構
成される該半導体層、該バリア層、該導電層からなる層
構造より該導電層を通して真空中に電子が放出されるよ
うに構成される。

あるいは、順に積層された半導体層、絶縁体からなるバ
リア層、導電層、遮蔽パターンを有し。

該半導体層と該導電層にバイアスを印加して該半導体層
、該バリア層、該導電層からなる層構造より該導電層を
通して放出される電子が該遮蔽パタ　　′−ンにより遮
蔽されるように構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光電子転写露光等に用いる安定な電子放出がで
きる電子転写マスクに関する。

近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン形
成技術の主流であったフォトリソグラフィに代わり、電
子ビームやＸ線を用いる新しいりソグラフィが進歩して
きた。

光電子転写方法はその内の−っであり、転写方法の持つ
高い処理能力と、電子ビーム露光方法の持つ高解像性を
併せ持つ露光方法である。

〔従来の技術〕

光電子転写方法は被露光基板（試料）に対して平行に置
かれた光電マスクに光を照射し、励起。

放出された光電子を、マスター試料間に印加した電場、
磁場で加速、偏向し所望のパターンを試料に転写する方
法である。

第４図（１１，（２１はそれぞれ従来の光電子転写装置
とマスクの模式断面図である。

図において、試料３は転写室を形成する真空槽１内の露
光位置を移動させるステージ４上に保持されている。

また、試料３と平行に対向した位置には光電マスク５．
およびそれを保持する機構６が設けられている。

光電マスク５には電源１２より高電圧が印加でき。

またコイル１１によりマスター試料方向に磁場が印加で
きるようになっている。

７はマスター試料間に配置された中間電位を与える極板
であるが１反射電子信号検出器も兼ねている。

上記の光電マスク５は第４図（２）に示されるように、
光（紫外光）を透過する基板５ａ上に金属等の光吸収材
からなる遮光パターン５ｂ、および光を受けて光電子を
放出する光電膜５ｃからなり、光がパターン５ｂに遮ら
れることなく光電膜５Ｃに到達した部分がパターンとし
て光電子を放出する。

一方、真空槽１の光電マスク５の背面に設けられた窓１
０の外には光源８．およびシャッタ機構９が配置されて
いる。光源より出た光で光電マスク５を照射すると、パ
ターン５ｂに応じた光電子が放出され、この光電子がマ
スター試料間に印加された電場、磁場により加速、偏向
され、試料面上で収束し、試料面に塗布された電子線レ
ジストを感光し、試料面上に所望のパターンを転写する
ことができる。

光電膜５ｃの材料として、従来、　ＣｓＩ、Ｂａｄ、Ｃ
ｓＴｅ。

Ｃｓ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｉ’ｄ等が使用されている。または
これらの物質にアルカリ金属、アルカリ土類属（例えば
Ｃｓ、　Ｋａ、　ｐｂ、　Ｎａ、　Ｃａ、　Ｓｒ＋　Ｂ
ａ）を付着させて使用している。

これらの物質は電子親和力が小さいため、光電子の放出
効率は高いが、一方表面がＨ，Ｏ，Ｃｏ、　ｏ□等の残
留ガスに侵されやすいことになる。従って一定強度の励
起光を照射しても、放出される光電子量は満足できる安
定性を持っていない。これは上記の理由により、光電子
放出面の酸化、水分の吸着、有機物の付着等の理由によ
る表面劣化に起因するものと考えられる。

例えば、　ＣｓＴｅ、Ｃ３３Ｓｂは大気中で不安定で表
面は変色し、またＣｓｌ、ＢａＯは水蒸気に触れると表
面が潮解する。

従って、従来はこれらの材料を使用するときは真空中で
蒸着して光電膜を被着し、また大気中に取り出したとき
は剥離させていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光電膜を使用したマスクでは表面汚染や自然酸化
膜等による表面準位の不安定性のために。

安定な電子放出面を得ることは難しかった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、順に積層された半導体層。

絶縁体からなるバリア層、遮蔽パターン、導電層を有し
、該半導体層と該導電層にバイアスを印加して、該遮蔽
パターンの空白部において構成される該半導体層、該バ
リア層、該導電層からなる層構造より該導電層を通して
真空中に電子が放出されるように構成されている電子転
写マスク、あるいは、順に積層された半導体層、絶縁体
からなるバリア層、導電層、遮蔽パターンを有し、該半
導体層と該導電層にバイアスを印加して該半導体層。

該バリア層、該導電層からなる層構造より該導電層を通
して放出される電子が該遮蔽パターンにより遮蔽される
ように構成されている電子転写マスクにより達成される
。

〔作用〕

本発明は前記の光電膜の代わりに、半導体の表面に形成
されたバリア層をもつ層構造を用いるもので、第３図（
１）、　（２１のバンド構造図に示されるようにバリア
層にバイアスをかけて、半導体層の価電子帯類を真空準
位より高くすると、励起光により伝導帯に生成した電子
、バリア層で価電子帯より伝導帯にｌ・ンネルした電子
、およびバリア層で雪崩増倍した電子が真空中に放出さ
れることを利用したものである。

従って、従来の表面に被着された光電膜に対して１本発
明の構造のマスクはバルク構造マスクと呼ぶことができ
る。

また、バルク構造マスクを使用すれば、励起光がな（で
も半導体バルク中より電子を放出できるために、励起光
は従来の光電マスクのように必ずしも必要ではない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を説明する電子転写マスクの
断面図である。

図において、２１はｎ−３ｉ基板、２２は半導体層でこ
こではｐ−３ｉウエル、２３はＳｉＯ□からなるバリア
層、２４Ａは第１の金属膜からなる遮蔽パターン。

２５は第２の金属膜からなる導電層である。

ここで、バリア層は前記のようにバイアスをかけて使用
する。マスクに照射された光により、あるいはバリア層
に印加されたバイアスのみによりバルクより放出される
電子は遮蔽パターン２４Ａ　ニよりパターニングされる
。

遮蔽パターン２４Ａに応じた電子が放出され、この電子
がマスター試料間に印加された電場、磁場により加速、
偏向され、試料面上で収束し、試料面に塗布された電子
線レジストを感光し、試料面上のレジストに所望のパタ
ーンを転写することができる。

次に、製法の概略を説明する。

まず、　　ｎ−５ｉ基板２１の露光パターン形成領域２
１八とｐ型コンタクト形成部２１Ｂにｐ型不純物を拡散
してｐ−３ｔ　ウェル２２を形成する。

次に、ｐ型コンタクト形成部２１Ｂを除いて全面に厚さ
４０〜２００人程度のＳｉｎｇバリア層２３を形成する
。

次に、　Ａｕ＋ＡＩ＋Ｗ＋ＴＡ＋Ｐｄ等の厚さ５０〜５
００人の第１の金属膜２４を全面に被着し、パターニン
グして露光パターン形成領域２１Ａに遮蔽パターン２４
Ａと。

ｐ型コンタクト形成部２１Ｂにｐ型コンタクト２４Ｂを
形成する。

次に、Ｐｔ等の貴金属、あるいはＬａＢ６等の厚さ〜５
０人の第２の金属膜膜からなる導電層２５を全面に被着
する。

この場合、導電層２５はできるだけ薄い方がよいが、バ
イアスをかける関係上層抵抗が大きくならないように材
料を選ぶ必要がある。例えば、Ｐｔの場合は５０人の厚
さで層抵抗は５０Ω／口であり極めて有利である。因に
Ａｕの場合は同じ層抵抗値に対する厚さは約１５０人で
ある。

第２図は本発明の他の実施例を説明する電子転写マスク
の断面図である。

図において２図番は第１図と同様であるが。

第１の金属膜からなる遮蔽パターン２４Ａと、第２の金
属膜からなる導電層２５の積層順序が第１図と入れ換わ
っている。

この場合は、第１の金属膜２４をパターニングして遮蔽
パターン２４Ａを形成する際に、下地の薄い導電層２５
を損傷しないようにエッチャントを選ぶことが重要であ
る。

以上の実施例では基板にｎ−５ｔ基板を用いたが、これ
の代わりに石英、サファイア、ルビー等の透明基板、あ
るいはこの上に金属、半導体層等を被着したものでもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば１表面汚染や自然酸
化膜等による表面準位の不安定性を除去した安定な電子
放出面を持つ電子転写マスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する電子転写マスクの
断面図。 第２図は本発明の他の実施例を説明する電子転写マスク
の断面図である。 第３図社＝昧は実施例のバンド構造図。 第４図母＝誹はそれぞれ従来の光電子転写装置とマスク
の模式断面図である。 図において。 １は真空槽。 ３は被露光基Ｆｉ（試料）。 ４はステージ。 ５は光電マスク。 ６はマスク保持機構。 ７はマスター試料間に配置された極板。 ８は光源。 ９はシャッタ機構。 １０は窓。 １１は電磁石のコイル。 １２は電源。 ２１はｎ−３ｉ基Ｆｉ。 ２１八は露光パターン形成領域。 ２１Ｂはｐ型コンタクト形成部。 ２２は半導体層でここではｐ−５ｉウエル。 ２３ばＳｉｎｇからなるバリア層。 ２４は第１の金属膜。 ２４Ａ遮蔽パターン。 ２４Ｂはｐ型コンタクト。 ２５は第２の金属膜からなる導電層 （２）へオアスｆ−ＶＪ７Ｊｕ、えＵ匣身１夜鴬施イ列
０八′ンＹ′構賃り回 寧３　Ｖ 〔１〕駿！断面図 （２）マ人り休作面画 ！を子転写装置−とマスクのオ廃弐揺１面囮箒４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）順に積層された半導体層、絶縁体からなるバリア
   層、遮蔽パターン、導電層を有し、 該半導体層と該導電層にバイアスを印加して、該遮蔽パ
   ターンの空白部において構成される該半導体層、該バリ
   ア層、該導電層からなる層構造より該導電層を通して真
   空中に電子が放出されるように構成されていることを特
   徴とする電子転写マスク。
2. （２）順に積層された半導体層、絶縁体からなるバリア
   層、導電層、遮蔽パターンを有し、 該半導体層と該導電層にバイアスを印加して該半導体層
   、該バリア層、該導電層からなる層構造より該導電層を
   通して放出される電子が該遮蔽パターンにより遮蔽され
   るように構成されていることを特徴とする電子転写マス
   ク。