JPS5915380B2

JPS5915380B2 - 微細パタ−ンの転写装置

Info

Publication number: JPS5915380B2
Application number: JP52092228A
Authority: JP
Inventors: 新一郎高須
Original assignee: CHO ERU ESU AI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: CHO ERU ESU AI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1977-08-02
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1984-04-09
Also published as: JPS5427375A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、解像度のよい微細パターンの転写を可能に
した微細パターンの転写装置に関するものである。

集積回路の大規模化、高密度化のすラ勢に伴い、そのパ
ターンは複雑になるとともに微細になつて５きている
。

従来、微細パターンを転写複製する装置としては１光
を用いる方法による装置２Ｘ線を用いる方法による装置３電子線束を用いる方法による装置 ″０４紫外線により励起放射される２次電子を用いる方
法による装置の４種類のものが大別して知られている。

１の装置では、転写可能な微細パターンの分解能＆Ａ用
いる光の波長に応じて決定され、例えば波長が１５３０
００Ａの紫外光を用いるときは、おおむね３０００Ａ程
度の分解能が得られるものであり、レンズ投影型の装置
であれ、平行光束投射型の装置であれ、用いる光の波長
と同程度か或いはそれ以下の劣つた解像力しか得られて
いない。

そこでフｏ紫外線、真空紫外線という具合に、一段と
短い波長のものを用いることにより分解能を上げよラと
する傾向もある。Ｘ線を用いる２の装置は１の装置の延
長線上にあるといつてよい。しかしながら、Ｘ線源の大
きさ、図形パターンと被転写体との間ク５の距離によ
る手彫ぽけ、などのために使用する光波長そのものを上
回る解像力となる。そこで、より小さなＸ線源、或いは
ほぼ平行な平行束の得られるシンクロトロン軌道放射（
ＳＯＲ）Ｘ線の使用が考慮されている。３０３および４
の装置は、電子線を用いるものであり、その換算波長は
通常ＩＡ以下であるから、上述のような使用波長に起因
する問題は生ぜず、そのかわりレンズ系収差が大きな問
題となる。

３の装置としては、細電子線ビームを用いてパターン３
５を形成する方法と、図形孔を有するマスクを減衰なし
に通過した電子線束によりー括してパターンを被転写体
上へ投影する方法とがある。

４の装置。

クー −は、紫外線に対して透明な物質よりなる基体の
面上に、紫外線照射により２次電子を放射するホトカン
ード体によつて図形パターンを形成し、大型の電子レン
ズを用いて原寸に対し１対１の投影を行う装置である。

以上述べた従来の１〜４の装置＆亀それぞれに一長一短
があり、どれが決定的なものであるとは云えないが、３
の装置は実用化に最も近づいており、１の装置が数μｍ
程度の寸法の図形パターンの転写に実用されている程度
である。

４の装置を第１図を参照してさらに詳しく説明すると次
のとおりである。

第１図において、１は石英ガラス基体、２は紫外線不透
明マスク、３は紫外線照射により２次電子を発生するフ
オトエミツタ、５は表面に感光膜４を有するシリコンウ
エハをそれぞれ示し、６は陽極であつて接地される。

７は大型の電子レンズ、８は紫外線源、９は−１０Ｋ程
度の高電圧源、１０は紫外線に対し透明な窓、１１は排
気孔、１２は反射鏡、ｅは紫外線照射により発生した２
次電子をそれぞれ示す。

この装置において、石英ガラス基体１上で転写図形を形
成しているフオトエミツタ３に励起用紫外線を紫外線源
８から照射すると、２次電子ｅが発生するが、この２次
電子ｅは、高電圧源９による印加電圧ならびに電子レン
ズ７によつて、シリコンウエハ５上の感光膜４の面上に
結像して転写像を形成する。

この装置では、紫外線の透過層が二重になつているため
、すなわち石英ガラス基体１とフオトエミツタ３とで二
重の透過層を形成しているため、散乱電子が多くなり、
結像分解能が不良となる欠点があつた。また紫外線の照
射効率を上げるために、紫外線の透過率を上げようとす
ると、２次電子の発生効率の選び方や、フオトエミツタ
３の支持基体となるべきものの材料の選定（などが困難
になる。しかし、この装置では、一括して図形パターン
の全面に露光が行えるため生産性が高くなる点で注目さ
れているのであるが、上述のような欠点の故に実用化が
遅れている。この発明は、上述のような従来の装置の欠
点をｚ解決することを目的としてなされたもので、透
過型の構造をもたない図形パターンの基体を準備すると
ころにその特徴がある。そしてそれ故に、従米困難とさ
れた図形基体の準備が容易となり、また転写図形の鮮明
化をもはかられるのである。以下この発明について詳細
に説明する。第２図Ａ−Ｃは、この発明の装置において
用いられる図形基体２０の種々の実施例であり、第３図
はこの発明による装置の一実施例である。

第２図Ａにおいて、２１は使用する光Ｌの照射によつて
２次電子が発生することのない材料からなる基板、２２
は使用する光Ｌの照射によつて２次電子を多量に発生す
る材料によつて形成された薄膜であつて、転写されるべ
きパターンを形成している。この薄膜２２を載せた基板
２１の全面に光Ｌを照射すると、薄膜２２から２次電子
ｅが発生する。第２図Ｂの図形基体２０において、３１
は使用する光Ｌの照射により２次電子を多量に発生する
材料からなる基板、３２は使用する光Ｌの照射により２
次電子が発生することのない材料によつて形成された薄
膜であつて、転写されるべきパターンを形成している。

つまり、第２図Ｂのものは第２図Ａのものに対し逆図形
となつている。光Ｌの照射により、基板３１の面上で薄
膜３２におおわれていない部分から２次電子ｅが転写パ
ターンに従つて発生する。第２図Ｃの図形基体２０は、
基板４１上で、使用する光Ｌの照射により２次電子が発
生することのない材料によつて形成された薄膜４２と光
Ｌの照射により２次電子を多量に発生する材料によつて
形成された薄膜４３とによつて、転写図形を構成し、か
つ両者で平面を形成しているものである。

光Ｌの照射により、薄膜４３で形成された部位から２次
電子ｅが転写図形に対応して発生する。なお、第２図Ｃ
で薄膜４２と４３を入れかえてもよいこの発明は、上述
のような図形基体２０から、光照射により転写図形に対
応して発生する２次電子火加速し、電子レンズを用いて
１対１、或は１対１／２乃至１／２０に、シリコンウエ
ハ上に塗布した感光材料の面上に２次電子を集束感光せ
しめることにより、微細図形をシリコンウエハ上に転写
するもので、装置全体を第３図を参照して説明する。

第３図において、２０は転写用の図形基体であつて、第
２図Ａ−Ｃに示された如きものである。

５１は反射鏡であつて、光源５２より発する励起光を図
形基体２０の全面に均一に投射すべく設けられており、
必要に応じて、光源５２とともに図形基体２０の周囲を
囲んで取り巻くようにすることもある。

５３は加速電極であつて、図形基体２０より発生する２
次電子ｅを加速するのに用いる。

５４は電子光学系のアパーチユア、５５は対物レンズ、
５６は中間レンズ、５７および５８は投影用レンズであ
つてテレセントリツク系を構成するもの、５９はアライ
メントコイルであつて微調整用に使用されるものである
。

このアライメントコイル５９は、投影用レンズ５７と５
８の中間におかれることもあり、必要に応じてストツパ
一絞りが併用されることもある。感光用レジストによつ
て被覆されたシリコンウエハ６０が、ウエハの出入装置
６１およびＸＹ軸微動装置６２上にあつて、投影図形結
像位置に位置せしめられる。この外、必要に応じて位置
合せ、焦点合せ用の各装置、排気装置などを付属させる
。６３は筐体である。

光源５２からの光Ｌの波長の規定化が必要な場合には、
フィルタ６４を用意して設置する。加速電極５３には図
形基体２０との間に、１０ＫＶ程度の高電圧が高電圧源
６５から印加される。６６は転写用図形基体の加熱ヒー
タであつて、必要に応じて使用されるものであり、一定
温度に保持のため制御装置が併用されるのが常である。

以上に述べた構成をもつこの装置の動作の態様は、既に
明らかであると思うが、要約すると、光源５２より発し
た励起光が反射鏡５１によつて図形基体２０の全面に均
一に投射され、図形基体２０より転写パターンに対応し
て発生された２次電子ｅは、加速電極５３によつて加速
され、アパーチユア５４を通過し、レンズ系によつて制
御されながらシリコンウエハ６０の面上に至つて投影図
形を結像するのである。次に、この発明の基本原理を説
明しておくと次の如くである。

なお、下記文中のＡ，ｂは図面とは関係ない。光照射に
より発生する２次電子は、ごく表面付近のみより発生ず
るものであり、また２次電子を発生させるのに必要な光
の波長は物質によつて定まつている。

そこで今高光エネルギー（ｈν，）の光で２次電子を放
射する基体ａの面上に、低エネルギー（ｈν２）の光
で２次電子を放射するところの物質ｂをもつて被覆（ｈ
ν１》ｈν２）した後、適宜の図形を食刻し、中間のエ
ネルギーをもつ光（ｈν３、但しｈν１≦ｈν３≦ｈν
２）で強く照射すると、図形を食刻されたｂ部分のみよ
り２次電子を放射するから、きわめてコントラストのよ
い図形状の２次電子放射が得られ、物質ｂによる被覆膜
の厚みが薄いときは、図形周辺の断面によるぼけもきわ
めて僅かである。このような構成の図形基体は第２図Ａ
のものに相当するが、第２図Ｂ，Ｃの如き構成の図形基
体でもよいことは勿論であり、特に第２図Ｃの如き表面
か平面形成のものは図形ぼけが一番少ない。この発明に
用いる図形基体は、透過型の図形転写装置、Ｘ線リソグ
ラフィ装置などに用いられるそれとは異なり、光を透過
させる必要のないものであるから、基板を薄くする必要
がなく、厚いものでよいから、機械的に安定している。
また基体の材料としてシリコンを用いると、系全体が等
温であればウエハに対する熱膨脹を考慮する必要がなく
なる。熱膨脹係数が１０−７台、或はそれより小さな材
料によつて基体を構成すると、熱的寸法の安定性の確保
が容易となる。これらの事項は、図形の転写にあたり特
に縮小率が大きい場合、転写図形の大きい場合などにお
いて特に重要である。この発明による装置の改変の例と
しては、第３図に示した４段の磁界レンズを任意の段数
の磁界レンズ、または電界レンズに置換してもよく、使
用する光は赤外、可視、紫外、真空紫外、軟Ｘ線等長短
さまざまな波長の光でよく、縮小光学系として使用する
場合にはステツブ・アンド・りビード装置と組合わせる
ことも可能であり、この際１チツプずつのステツプ・ア
ンド・りビード、数チツプ毎のステツプ・アンド・リピ
ートでもよい。

また縮小光学系として使用する場合、その縮小率は先に
１／２〜１／２０と記載したが、これに限るものではな
く１／１〜１／２の間、１／２０以上ならびに１／１を
こえる拡大投影であつてもよい。また拡大率の微少な変
更を第３図におけるヒータ６６で行つてもよい。２次電
子放射量の調整は、照射光量、図形基体の温度、印加電
圧などによつても可能であり、それらの併用もまた考え
られる。

２次電子の発生には、光の照射によるばかりでなく電子
照射によつても行えるものである。

以上詳細に説明したように、この発明は転写用図形基体
を構成する基板と薄膜のうち、基板を光または電子線照
射等の励起によつて２次電子の発生の少ない材料または
２次電子の発生の多い材料で構成し、一方、薄膜を同じ
く励起によつて２次電子の発生が多い材料または２次電
子の発生しない所要の材料で構成し、かつ、光源からの
光がウエハ側から図形基体の薄膜を照射する位置に設け
て反射型としたので、照射する光は図形基体を透過させ
る必要がなく、そのため２次電子の散乱等が発生しない
ので解像度の良い微細パターンを転写することができる
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微細パターン転写複製装置の一例を示す
断面図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃはこの発明の実施例において
用いられる図形基体の各構成例の断面図、第３図はこの
発明の一実施例の断面図である。図中、２０は図形基体、２１は基板、２２，４３は薄膜
、３１は基板、３２，４２は薄膜、４１は基板、５１は
反射鏡、５２は光源、５３は加速電極、５４はアパーチ
ユア、５５は対物レンズ、５６は中間レンズ、５７，５
８は投影用レンズ、５９はアライメントコイル、６０は
シリコンウエハ、６１はウエハの出人装置、６２はＸＹ
軸微動装置、６３は筐体、６４はフイルタ、６５は高圧
電源、６６は加熱ヒータ、Ｌは光、ｅは２次電子である
。

Claims

【特許請求の範囲】１光源、転写用のパターンを形成した図形基体、電子
レンズ系を有し、感光用レジストにより被覆されたウェ
ハに微細パターンを転写する装置において、前記図形基
体を構成する基板と薄膜のうち、前記基板を励起によつ
て２次電子の発生の少ない材料または２次電子の発生の
多い材料で構成し、前記薄膜を励起によつて２次電子の
発生が多い材料または２次電子の発生の少ない材料によ
り構成し、かつ、前記光源をこの光源からの光が前記ウ
ェハ側から前記図形基体の薄膜を照射する位置に設けて
反射型としたことを特徴とする微細パターンの転写装置
。２転写用の図形基体を構成する基板と薄膜は表面が同
一平面になるように構成されたものである特許請求の範
囲第１項記載の微細パターンの転写装置。