JPH01289246A - 光電子転写装置 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第２〜４図）発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の一実施例　　　　（第１図） 発明の効果 〔概要］ 光電子転写装置に関し、 簡単な構成で、近接効果の低減が図れて転写精度を向上
させることのできる光電子転写装置を提供することを目
的とし 紫外光の入射する第１の面と、紫外光の照射によりパタ
ーンをなして光電子を励起、放出する第２の面とを有す
るマスクと、該マスクから放出される光電子の照射を受
けてパターン転写される被露光物とを有し、該被露光物
および前記マスク近傍に形成した電磁、磁場により光電
子の軌道を制御し、前記被露光物に前記マスク上のパタ
ーンを光電子により転写露光する光電子転写装置におい
て、前記マスクの第１の面と第２の面との間に、紫外光
の一部分を透過し、残りの部分を反射する′＋透過層を
設けるように構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、光電子転写装置に係り、詳しくは、特に転写
精度を向上させることができる光電子転写装置に関する
。

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
技術が検討されている。

以下、具体的に電子ビーム露光法、Ｘ線露光法、光電子
転写露光法について説明する。

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、位置を変えなからウェハ上に照射
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。したがって、電子源、
電子ビームの収束、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。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°゛の露光のため、露光に
時間がかかってしまい、スループ７）が低く、量産には
向かない。

また、Ｘ線露光方法は例えば１０〜５０に−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（プロキシミティ露光法）である。したが
って、Ｘ線露光では、上記光源の他にマスクおよびウェ
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ため
、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、ぼけが生しるという問題がある
。強いＸ線強度も得にく（、スループットもあまり良く
ない。Ｘ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
材料と被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、
マスターウェハ間にかけられている電場、磁場で加速、
収束させてウェハ上に転写する方法である。本発明は、
この光電子転写露光法に用いられる光電子転写装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第２図（ａ）、（ｂ）は、従来の光電子転写装置の一例
の構造を示す装置概略図、第３図は従来例の光電子転写
露光法を説明するための図である。

これらの図において、■は例えばヘルムホルツコイルと
言われる収束コイル、２はＸＹステージ、３はマスク用
ステージ、４は排気口、５は平板電極、６は光電マスク
、７ａは例えばＳｉからなるウェハ、７ｂは電子線感光
剤、７は試料で、試料７はウェハ７ａおよび電子線感光
剤７ｂからなり、ＸＹステージ２により移動する。８は
偏向コイル、９は紫外線ランプ、１０は窓で、偏向コイ
ル８は整合マークから出た電子ビームを例えばウェハ７
ａ上の位置合わせマーク（図示せず）上に走査する機能
を有している。１１は台、１２は磁極、１３はチャンバ
、１４は電源、１５は紫外線、１６ａ、１６ｂは紫外線
反射体で、紫外線反射体１６ａはｐｔからなり、紫外線
吸収体１６ｂはＣｒ、からなっている。１７は光電子、
１８は透明な石英板からなるマスク基板、１９は光電子
放射材料で、紫外線１５により電子となり易い′Ｊｊｙ
Ｊ質からなっている。

なお、ここで、平板電極５は光電マスク６−ウニバフａ
間に形成される等電位面を規定するための電極として機
能するとともに、ウェハ７ａからの反射電子を検出する
検出器（図示せず）を載せる台として機能するものであ
る。第２図（ｂ）は光電マスク６表面側から紫外線１５
を照射するタイプの装置であり、ここでは磁極１２によ
り平行磁場を与えている。また、光電子放射材料１９が
光電マスク６上にパターン化されており、平板電極５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、光電マスク６上の整合マークから出た光
電子１７がウェハ７ａ上の位置合わせマークに当たる特
発生ずる反射電子を検出し、この検出量で光電マスク６
−ウニバフａ間の位置を合わす。

次に、第３図を用いて光電子転写露光について説明する
。

第３図に示すように、収束コイルｌの作る平行磁場（上
下方向）の中に磁場と直角に光電マスク６と試料７が平
行に向かい合って配置されており、光電マスク６側が負
、試料７側が正になるように電圧がかかっている。光電
マスク６は紫外線反射体１６ｂからなる転写すべきパタ
ーンと、その上に紫外線１５の照射によって光電子を放
出する光電子放出材料１９の膜とを被着させることによ
り作られている。

そして、マスク基板１８の上に紫外線１５を出す紫外線
ランプ９を配置し、紫外線１５を光電マスク６上に照射
すると、パターンのないところ（紫外線反射体１６のな
いところ）に当たる光電子放出材料１９に紫外線１５が
当たり、その部分から光電子１７が矢印Ａのように出る
。光電マスク６上の１点から飛び出した光電子１７は、
そこにかかっている加速電圧（電源１４により与えられ
ている）と収束コイル１の作る平行磁場によって螺旋を
描いて試料７の方向へ進み、ある所で再び一点に集まる
。すなわち、焦点を結ぶのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の光電子転写装置にあっ
ては、電子ビーム（光電子）によるレジスト露光を行う
構成となっていたため、近接効果による悪影響が現れて
転写精度が劣るという問題点があった。

ここで、近接効果とは、電子ビームがレジストやウェハ
の中で散＆Ｌされて、照射点だけでなく、周辺までも余
分に露光する現象であり、これはパターン精度の低下や
歪の原因となる。

以下、具体的に説明する。

充電マスクから飛び出しレジスト（電子線怒光剤）中に
入射された電子は散乱され（前方散乱）、また、基板か
ら後方散乱をうけ、レジスト中の入射点以外の部分にも
分布する。その結果、入射電子は照射点以外の周辺をも
感光してしまうことになり、正確なパターンが転写でき
なかったり、あるいは歪みを生じたりする。

これは、結局、転写パターンの疎、密に拘らず露光量が
一定であることに起因している。すなわち、第４図（ａ
）は転写パターン１６ｂが密に配置されている光電マス
ク６、第４図（ｂ）は転写パターン１６ｂが疎に配置さ
れている光電マスク６である。この場合、光電子を励起
する紫外線１５は第４図（ａ）、（ｂ）何れに示すもの
でも均一な照度で光電子放出材料１９を照射するため、
励起される光電子１７（ｅ−で表す）の電流密度は等し
く、−Ｊ＋ａ＝＋Ｊｚ＋ａとなる。このように転写パタ
ーンの疎。

密に拘らず電流密度が等しいから、１μｍ以下の微細パ
ターン形成には重大な障害を与える。そのために補正が
必要となる。

電子線描画装置の場合、上記悪影響を補正するため、パ
ターン各部ごとに露光量を調整することが可能であるが
、電子線転写ではマスクを用いたパターン−括露光であ
るため、このような補正は一般に出来ない。そこで、電
子線転写における近接効果低減方法として、従来次のよ
うなものがある。

（１）加速電圧を高くとり、５０〜１５０ＫＶ（通常は
２０ＫＶ＜らい）として前方散乱による電子ビーム拡り
を狭くすると同時に、後方散乱電子を広範囲に広げてそ
の密度を低下させ、近接効果を低減する。

（ＩＩ）多層レジストを用いる。すなわち、上層レジス
トを薄くとって前方散乱の効果を減らし、下層の厚い平
坦化層で基板からの後方散乱電子を吸収する。

上記（１）（Ｉｆ）は代表的な例であり、どちらもかな
りを効な方法ではあるが、完全ではなく、また工程が複
雑化する等の欠点がある。

そこで本発明は、筒車な構成で近接効果の低減が図れて
転写精度を向上させることのできる光電子転写装置を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明による光電子転写装置は上記目的達成のため、紫
外光の入射する第１の面と、紫外光の照射によりパター
ンをなして光電子を励起、放出する第２の面とを有する
マスクと、該マスクから放出される光電子の照射を受け
てパターン転写される被露光物とを有し、該披露光物お
よび前記マスク近傍に形成した電磁、磁場により光電子
の軌道を制御し、前記被露光物に前記マスク上のパター
ンを光電子により転写露光する光電子転写装置において
、前記マスクの第１の面と第２の面との間に、紫外光の
一部分を透過し、残りの部分を反射する半透過層を設け
ている。

〔作用〕

本発明では、マスクの第１の面と第２の面との間に半透
過層が設けられ、第２の面の紫外光反射体で反射された
紫外光は再び半透過層で反射され、第２の面の光電子放
出材料を照射する。この多重反射は紫外光反射体の密度
が高い程、大きい。

したがって、パターン配置の疎、密に応じて適切に露光
量が補正され、近接効果が低減する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）（ｂ）は本発明に係る光電子転写装置の一
実施例を示す図であり、特に光電マスクの断面図を示し
ている。本実施例では、光電マスク以外は従来例と同様
の構成であるため図示を省略し、光電マスクについての
み説明する。

第１図（ａ）（ｂ）において、従来例と同一符号は同一
または相当部分を示し、２１は光電マスクを示している
。マスク基板１８は紫外光の入射する第１の面に相当し
、このマスク基板１８内には半透過性の反射層（半透過
層）２２が設けられている。

反射層２２は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の金属薄膜で
、厚さは２００人である。一方、光電子放射材料１９お
よび紫外線反射材料１６ｂは紫外光の照射により所定の
パターンをなして光電子１７を励起、放出する第２の面
に相当し、反射層２２は光電子放射材料１９から数μｍ
（例えば、５μｍ）の所に位置する。なお、マスク基板
１８は反射層２２により１８ａおよび１８ｂに区分され
、材料は１８ａについては石英、１８ｂについては石英
又はサファイアが用いられる。また、紫外線反射材料１
６ｂは遮光用金属パターンに対応し、クロムが用いられ
、光電子放射材料１９は光電物質に対応してｐｔが用い
られる。

以上の構成において、第１図（ａ）は転写パターンが密
に配置されている場合、第１図（ｂ）は同パターンが疎
に配置されている場合である。まず、パターンのない所
では紫外線１５はマスク基板１８ａ、１８ｂを通り、光
電子放射材料１９に当たってその部分から光電子１７が
飛び出す。一方、パターンのある所では紫外線１５は紫
外線反射材料１６ｂにより反射されて戻るが、再び反射
層２２で反射され光電子放射材料１９を照射する。すな
わち、反射層２２があるため、紫外線１５が多重反射を
繰り返す。

この多重反射の程度は第１図（ｂ）のように紫外線反射
材料１６ｂの密度が高い程大きく、言い換えれば転写パ
ターンが疎に分布する所の方が大きく、強い紫外線１５
で照射されることになる。したがって、励起される光電
子１７の電流密度は第１図（ａ）の場合（大きさはＪ！
、）よりも第１図（ｂ）の場合（大きさはＪ２１）の方
が太きく　（Ｊｚｍ＜Ｊｚｂ）なる。これは、パターン
配置の疎、密により試料７に対する露光量が適切に補正
されることを意味し、近接効果低減と同様の効果がある
。その結果、パターンの転写精度の向上および歪み防止
を簡単な構成で、かつ工程も複雑化せずに達成すること
ができる。

なお、反射層２２は厚さが５００Å以下の金属薄膜で作
られていれば、十分な多重反射を行うことができる。こ
れ以上の厚さであると、透過率が悪くなり好ましくない
。

また、反射層２２の位置は光電子放射材料１９から１μ
ｍ以上１０μｍ程度以下隔っているのが最適であり、こ
れは紫外線の透過および反射から実験上得られた値であ
る。

〔効果〕

本発明によれば、簡単な構成でかつ工程の複雑化を招く
ことなく、近接効果を低減させることができ、パターン
の転写精度の向上および歪防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明に係る光電子転写装置の一
実施例を示すその光電マスクの構造を示す断面図、 第２図（ａ）（ｂ）は従来例の光電子転写装置の一例の
構造を示す装置概略図、 第３図は従来例の光電子転写露光法を説明する図、 第４図（ａ）（ｂ）は従来の光電マスクの構造を示す断
面図である。 １５・・・・・・紫外線、 １５ａ、１６ｂ・・・・・・紫外線反射材料、１７・・
・・・・光電子、 １８．１８ａ、１８ｂ・・・・・・マスク基板（第１の
面）、２１・・・・・・光電マスク、 ２２・・・・・・反射層（半透過層）。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　紫外光の入射する第１の面と、紫外光の照射によりパ
   ターンをなして光電子を励起、放出する第２の面とを有
   するマスクと、 該マスクから放出される光電子の照射を受けてパターン
   転写される被露光物とを装着し、該被露光物および前記
   マスク近傍に形成した電磁、磁場により光電子の軌道を
   制御し、前記被露光物に前記マスク上のパターンを光電
   子により転写露光する光電子転写装置において、前記マ
   スクの第１の面と第２の面との間に、紫外光の一部分を
   透過し、残りの部分を反射する半透過層を設けたことを
   特徴とする光電子転写装置。