JPS60157221A - 電子ビ−ム露光装置 - 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】 ｆａｌ　発明の技術分野 本発明は光電子像投影式の電子ビーム露光装置に係り、
特に鮮明なパターンを描画するための電子ビーム露光装
置に関する。

山）　技術の背景 従前より、露光技術には紫外線露光法が用いられていた
が、光波長（精々４０００人程度）の限界から微細加工
には不具合と判かり、最近では電子ビーム露光法が重用
されるようになってきた。しかシ、電子ビーム露光法は
ビームスキャンニングが必要で、処理に長時間を要して
量産的ではない。

そのため、電子ビーム露光法でも可変矩形ビームのよう
な整形ビーム方式が開発されたが、これもパターン形状
に制約がある。他方、Ｘ線露光法が検討されているが、
これはレンズが作成できないために縮小、結像が不可能
であり、これが障害となっている。従って、微細加工が
可能で、且つ量産的な露光方法は未だ未開発と云ってよ
く、なお鋭意研究が続行されている現状である。

（Ｃ１従来技術と問題点 現在までに、微細加工で量産的な露光方法の一案として
、光電子像投影方式の電子ビーム露光方法が古くから提
案されており、第１図にその装置の概要断面を示してい
る。それは、高真空中のコイルＮで形成した強磁界中に
、マスク１とウエハ−（被露光基板）２とを対向させて
載置し、両者に電界を加えておいて、マスク裏面から全
面に照射した遠紫外光（ＵＶ光）によってマスク表面の
光電１！　（例えば、パラジウムや沃化セシウム）を励
起して光電子を発生し、マスク面の等倍率パターンをウ
ェハ〜２に焼き付ける一括方式の露光方法である。

しかし、この方式はＵＶ光をマスク裏面から照射する方
法であるから、光電膜の材質、膜厚などの選択が大変難
しい問題であり、またパターンの縮小投影が困難である
。

従って、本発明者らはその欠点を除去させた方式、即ち
マスク表面にＵＶ光を照射して、その光電子像をウェハ
ーに投影する方式の電子ビーム露光装置を検討し、提案
した。本方式によれば、光電子像の縮小投影が可能で、
縮小投影法によってパターン精度を一層向上させること
ができる。

第２図はその光電子像縮小投影式の装置概要断面図を示
している。本方式は、高真空中（真空容器は図示せず）
においてマスクの代わりに、縮小率１１５〜１／１０の
レチクル３を用い、レチクル３とウェハー２との間に中
空円板状の電極φ１゜φ２．φ３．φ４を設けて所望の
電界を形成し、電界で放出された光電子を電磁レンズＬ
の磁界で結像させてウェハー２上に縮小パターンとして
焼き付けさせる。本方式によれば、レチクル３とウニバ
ー２との間に広い間隔を有するため、光電子励起用の光
は複数のキセノン水銀ランプ４により反射鏡５を介して
レチクル３の表面を照射させることができる。又、本方
式は縮小投影のめならず、用途によってば等倍率でも投
影が可能である。

ところで、従前の第１図に示す露光装置をも含め、これ
ら光電子像投影方式の電子ビーム露光装置は、平面状の
マスクやレチクル上に発生させた光電子発生膜からの光
電子を電界や磁界によって制御し、ウェハー２上に焼付
けする方式であるから、電界、磁界を所望通りにコント
ロールしてウェハー２の表面に高精度なパターン像を結
像することが重要である。しかし、電極、磁極が周囲に
設けられ、その内部空間の電界、磁界を自在に形成し、
ウェハー投影面の全面に収差のない像を形成することは
至難なことで、投影面上の何れかの個所でパターンのボ
ケが発生する。

（ｄ）　発明の目的 本発明はこのような投影面でのパターンのボケを解消さ
せて、投影面上の全面に高精度な露光パターンが得られ
る光電子像投影式電子ビーム露光装置を提案するもので
ある。

（ｅｌ　発明の構成 その目的は、光電子発生膜に紫外光を照射し、該光電子
発生膜から放出する光電子を結像投影して、該光電子発
生膜からなるパターンを試料に転写する電子ビーム露光
装置であって、前記光電子発生膜パターンが曲面マスク
の凹面部に設けられている電子ビーム露光装置によって
達成される。

また、その曲面マスクは、例えば光電子発生膜パターン
を形成した平面マスクを押圧して作成することができる
。

ｆｆｌ　発明の実施例 ここに、従来の平面マスクや平面レチクルを用いると収
差が住しる理由の−っに、光電子発生膜からビームを結
像投影すると、中心軸を通るビーム光路り。は周縁部が
らのビーム光路Ｄ１より短く　（第２図参照）、平板状
のウェハー面に一様に結像させることができない問題が
あり、中心部に焦点を合わすと周縁部にボケを起こすよ
うになる。

また、他の理由に、電極や磁極は投影空間の周囲に中心
軸対象に設けてあり、このような構成が均一な電界や磁
界を形成するためには最も適当な構成である。しかし、
そうすると周縁部がら斜め入射するビームに電界、磁界
が特に強く働くことになる。電界、磁界は電極、磁極に
近い周囲が強くて、投影空間の中心が最も弱く、この条
件は如何ともし難い、不可避な問題である。

一方、被露光体のウェハー２は半導体装置の製造上から
、出来るだけ平坦な平面板であることが望ましい。その
ため、第２図に示すようムこ投影用のマスクやレチクル
を平板にして、平面板状のウェハーの投影面に精度良く
均一に露光できるように、電場、磁場をシミュレーショ
ンしたところ、微細パターン形成のための実用上の満足
な解答を得ることは至って難しく、サブミクロン・パタ
ーン形成用の実用化装置の作成は困難である。

そのために、本発明は光電子発生膜を設けた曲面マスク
あるいは曲面レチクルを用いる露光装置を提案するもの
で、第３図に本発明にかかる一実施例の電子ビーム露光
装置の概要断面を示している。即ち、第２図に示す平板
状のレチクル３に代わり、曲率を有する曲面レチクル１
３を用い、その凹面部に光電子発生膜からなるパ、ター
ンを設けるものである。尚、第３図に示す露光装置にお
いて、第２図と同一部品には同一記号を符しである。こ
のような曲面マスク１３を用いれば、マスク近傍でのビ
ーム光路を曲げるための電界や磁界のエネルギーも小さ
くて済み、収差を除去するために電場。

磁場をシミュレーションして容易な実用上の条件が得ら
れ、高精度な露光装置を作成することができる。

例えば、大きさ１００’　ｗ角の曲面レチクル１３を１
１５に縮小して、間隔５０■の位置にあるウェハー面の
面積２０ｗ角の領域に投影すると、曲面レチクル１３の
凹部中心点と凸状周縁部との高低差は０゜１以上、　２
０ｍｍ以下の範囲の曲率を与えることによって、誤差が
サブミクロン以下の微細パターンの露光精度が得られる
。且つ、ウェハー側の焦点深度には約数１０μｍの許容
幅があり、曲面レチクル側ではその縮小倍率（×５）を
掛けただけ大きな余裕を与えることができるから、曲面
レチクルの曲率には５０μｍ程度の凹凸誤差があっても
露光精度に影響することがない。

次に、第４図は曲面レチクル１３の断面図を示している
。本発明に適用するレチクルは例えば、基板１０上に白
金膜１１を全面被着し、その上に金（Ａｕ）膜１２から
なる光電子発生膜パターンが形成されたもので、基板Ｉ
Ｏは湾曲可能な材料（金属など）が適しており、白金膜
１１は水銀灯からのＵＶ光エネルギーを受けて光電子を
放出しない高しきい値のエネルギー、換言すればＵＶ光
エネルギー（４，９ｅＶ）以上の仕事関数（６，４ｅν
）をもった材料であり、金膜１２は受光して光電子が放
出されるようにＵＶ光エネルギー以下の仕事関数（４，
７ｅＶ）をもった材料である。

次に、このような曲面レチクルの好ましい形成方法の実
施例を説明する。まず第５図に示すように金属平板１０
の全面に白金膜１１を塗布し、その上に所望の金膜１２
からなる光電子発生膜パターンを形成する。この光電子
発生膜パターンは所望の曲率で湾曲することを考慮して
、予め計算されたパターン形状にする。その上面に有機
材料等の保護膜２０を全面塗布して、白金膜１１および
金膜１２を被覆する。次いで、所望の曲率を有するプレ
ス型の上型２１と下型２２と間に挟んで押圧し、所望の
曲面を与える。最後に、保護膜２０を溶剤で溶解して第
４図に示す曲面レチクルに完成させる。

尚、曲面レチクルの形成は他の方法、例えばガラスを溶
解して鋳型に鋳込み、曲面を形成する方法を用いても構
わない。しかし、上記実施例による形成方法が最も簡便
な作成方法と云える。

（ｇｌ　発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による光電子投
影式電子ビーム露光装置は、その露光精度が著しく向上
して高性能化され、且つ一括露光方式による処理工数の
減少と相まって、電子ビーム露光技術の進歩に大きく貢
献するものである。

尚、本発明は上記実施例のみならず、他の光電子投影式
電子ビーム露光装置、例えば第１図に示す従前の露光装
置にも適用して、同様の効果が得られることは云うまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従前の光電子像投影式電子ビーム露光装置のｉ
ｌｌ要図、第２図は従来の光電子像投影式電子ビーム露
光装置の概要図、第３図は本発明にがかる光電子像投影
式電子ビーム露光装置の概要図、第４図は曲面レチクル
の断面図、第５図および第６図は曲面レチクルの形成方
法を示す断面図である。 図中、１はマスク、２はウェハー、３はレチクル、４は
キセノン水銀灯、５は反射鏡、φ１゜φ２．φａ、φ４
は電極、Ｌは電磁レンズ、Ｖは曲面レチクル、１０はレ
チクル基板、１１は白金膜。 １２は金膜、２０は保護膜、２１はプレス型の上型、２
２はプレス型の下型を示している。 第１図 第２図 ］　３ 第３図 し） 第５図　１゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌ）、光電子発生膜に紫外光を照射し、該光電子発生
   膜から放出する光電子を結像投影して、該光電子発生膜
   からなるパターンを試料に転写する電子ビーム露光装置
   であって、前記光電子発生膜パターンが曲面マスクの凹
   面部に設けられていることを特徴とする電子ビーム露光
   装置。 （２）、上記曲面マスクは、光電子発生膜パターンを形
   成した平面マスクを押圧して作成されたマスクからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビー
   ム露光装置。