JPS61289627A - Photoelectron image transfer - Google Patents

Photoelectron image transfer

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Publication number
JPS61289627A
JPS61289627A JP13250785A JP13250785A JPS61289627A JP S61289627 A JPS61289627 A JP S61289627A JP 13250785 A JP13250785 A JP 13250785A JP 13250785 A JP13250785 A JP 13250785A JP S61289627 A JPS61289627 A JP S61289627A
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JP
Japan
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windows
mask
image transfer
metal layer
photoelectron
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Pending
Application number
JP13250785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yasuda
洋 安田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61289627A publication Critical patent/JPS61289627A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70375Multiphoton lithography or multiphoton photopolymerization; Imaging systems comprising means for converting one type of radiation into another type of radiation

Abstract

PURPOSE:To correct the effect of the proximity effect and to enable to execute a faithful transfer even though the larger and smaller windows are included by a method wherein the photoelectron emission intensities are made to differ from one another by making the hole concentrations of the smaller window regions differ from those of the larger window regions. CONSTITUTION:In the formation of a mask 2a, before masking thin films 13; each consisting of part of a GaAs substrate 11, a Pt metal layer 12 and a Cs thin film 13; are coated, P type impurity ions, such as zinc Zn ions, are introduced in the windows 12a-12c of the substrate 11 by an ion beam-implantation or so forth and P-type regions 11a-11c to correspond to the windows 12a-12c are formed. The impurity concentrations of the P-type regions 11a-11c are respectively 3X10<19>/cm<3>, 8X10<18>/cm<3> and 5X10<18>/cm<3> and are set according to the order of the sizes of the windows 12a-12c. Moreover, the sizes of patterns 14a-14c to be formed on a wafer 1, which is transfer-exposed using the mask 2a, are made to nearly coincide with the sizes of the windows 12a-12c.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 マスクの光電子放出面に光を照射する光電子像転写方法
において、 表面層にキャリア濃度の興なる領域を有する半導体基板
上にパターン化された金属層とアルカリ金属またはその
化合物の薄膜とが順次層構成をなすマスクを使用するこ
とにより、 放出される光電子の強度を金属層の窓の大きさによって
異ならせ、近接効果の補正を可能にする゛ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a photoelectron image transfer method in which a photoelectron emitting surface of a mask is irradiated with light, a patterned metal layer and an alkali metal are formed on a semiconductor substrate having a region of high carrier concentration in the surface layer. By using a mask that has a sequential layer structure with a thin film of the metal layer or a thin film of the compound, the intensity of the emitted photoelectrons can be varied depending on the size of the window in the metal layer, making it possible to correct the proximity effect.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、超LSIに用いられるウェーハなどに微細パ
ターンを露光する光電子像転写方法に係り、特に、マス
クの光電子放出面に光を照射する光電子像転写方法の改
良に関す。
The present invention relates to a photoelectron image transfer method for exposing a fine pattern to a wafer used in a VLSI, and more particularly to an improvement in a photoelectron image transfer method for irradiating light onto a photoelectron emission surface of a mask.

超LSIの製造では、微細加工プロセスが重要であり、
その微細加工技術(リソグラフィ技術)の一つとしてウ
ェーハなどに微細パターンを露光する技術がある。
Microfabrication processes are important in the manufacturing of VLSIs,
One of the microfabrication technologies (lithography technologies) is a technology that exposes micropatterns onto wafers and the like.

従来このような露光技術には、紫外線露光法、電子ビー
ム露光法、X線露光法、イオ−ンビーム露先注、などが
知られているが、それぞれ次のような問題がある。
Conventionally, such exposure techniques include ultraviolet exposure, electron beam exposure, X-ray exposure, and ion beam exposure, but each of them has the following problems.

即ち、紫外線露光法は、マスクのパターンを転写する方
式で処理能力(スループット)が大きく量産に適するが
、使用する波長から解像度が不足になる。
That is, the ultraviolet exposure method is a method of transferring a mask pattern and has a large processing capacity (throughput) and is suitable for mass production, but the resolution is insufficient due to the wavelength used.

電子ビーム露光法は、ビームスボー/ トで描画する方
式で処理能力が小さい。
The electron beam exposure method is a method of writing using a beam dart and has a low throughput.

X1ll露光法は、転写方式であるが量産使用には種々
の問題解決を要する。特に光源にSOR(シンクロトロ
ン放射光)を使用するとあまりにも大損りになる懸念が
ある。
Although the X1ll exposure method is a transfer method, various problems must be solved for use in mass production. In particular, if SOR (synchrotron radiation) is used as a light source, there is a concern that it will cause too much damage.

イオンビーム露光法は、ビームスポットで描画する方式
で処理能力が小さい。
The ion beam exposure method uses a beam spot to draw images and has low throughput.

これらに対し本発明に係る光電子像転写法は、転写方式
によるもので、量産に応え得る処理能力、優れた解像度
、過大にならない設備、が期待されるものであり、転写
性能の一層の改善が望まれている。
In contrast, the photoelectronic image transfer method according to the present invention is based on a transfer method, and is expected to have processing capacity that can meet mass production, excellent resolution, and equipment that does not become too large, and is expected to have further improvement in transfer performance. desired.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図はマスクの光電子放出面に光を照射する従来の光
電子像転写方法を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional photoelectron image transfer method in which the photoelectron emission surface of a mask is irradiated with light.

同図に示す方法は、処理能力などを改善するものとして
、本願の発明者が特願昭59−243343号および特
願昭59−252151号などにて開示した光電子像転
写方法である。
The method shown in the figure is a photoelectronic image transfer method disclosed by the inventor of the present invention in Japanese Patent Application No. 59-243343 and Japanese Patent Application No. 59-252151 as a method for improving processing performance.

即ち、真空中において、ステージ3上のウェーハlをマ
スク2に対向配置させておき、紫外線の照射光4がウェ
ーハlとマスク2との間に配置されている反射板5で反
射してマスク2前面の光電子放出面を照射し、該面から
放出される光電子6が、マスク2とステージ3との間の
電界と、磁石のN極7およびS極8が形、成する均一磁
界との作用により、ウェーハ1の表面に集束して露光す
る方法である。
That is, in a vacuum, the wafer l on the stage 3 is placed facing the mask 2, and the ultraviolet irradiation light 4 is reflected by the reflection plate 5 placed between the wafer l and the mask 2, and the wafer l is placed opposite the mask 2. The photoelectrons 6 emitted from the front photoelectron emitting surface are irradiated by the action of the electric field between the mask 2 and the stage 3 and the uniform magnetic field formed by the N pole 7 and S pole 8 of the magnet. In this method, the surface of the wafer 1 is focused and exposed.

マスク2は、第6図の側断面図に示す如く、充電効果の
ある半導体の基板ll上に、パターン化されて例えば1
2a〜12cで示される窓のある金属層12と、光電子
放出面を形成するアルカリ金属またはその化合物の薄膜
13とが積層されてなっている。
As shown in the side cross-sectional view of FIG.
A metal layer 12 with windows indicated by 2a to 12c and a thin film 13 of an alkali metal or its compound forming a photoelectron emission surface are laminated.

基板11の半導体としては、ガリウム砒素(GaAs)
 +ガリウム燐(GaP) 、インジウム砒素(InA
s)などの■−■族、硫化カドミウム(CdS)などの
IF−Vl族、およびシリコン(St)などが、金属層
12の金属としては、白金(Pt)、金(Au) 、銀
(八g)などが、また薄膜13のアルカリ金属としては
セシウム(Cs) 、その化合物としてはセシウムテル
ル(C32T13)+(! シ’yムアンチモン(Cs
35b2)などが用いられる。
The semiconductor of the substrate 11 is gallium arsenide (GaAs).
+Gallium phosphide (GaP), indium arsenide (InA
Examples of metals for the metal layer 12 include ■-■ group such as S), IF-Vl group such as cadmium sulfide (CdS), and silicon (St). The alkali metal of the thin film 13 is cesium (Cs), and its compound is cesium tellurium (C32T13) + (!
35b2) etc. are used.

そして薄膜13の被着は真空中で行い、大気中に取り出
すことなしに露光に使用される。
The thin film 13 is then deposited in a vacuum and used for exposure without being taken out into the atmosphere.

露光に際して、前述したように照射光4が照射されると
II [1113表面から前方に向かって光電子6を放
出するが、金属層12の窓領域からの放出強度が窓辺外
の領域に比べて極端に強く、金属層12のパターンがウ
ェーハlに転写される。
During exposure, when the irradiation light 4 is irradiated as described above, photoelectrons 6 are emitted forward from the surface of the metal layer 12, but the emission intensity from the window area of the metal layer 12 is extremely extreme compared to the area outside the window. The pattern of the metal layer 12 is strongly transferred to the wafer l.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この場合、上記窓領域例えば第6図図示の窓12a〜1
2c領域から放出される光電子6の強度は略同−である
In this case, the window area, for example, the windows 12a to 1 shown in FIG.
The intensities of the photoelectrons 6 emitted from the 2c region are approximately the same.

一方露光対象は、第7図の側断面図に示す如く、一般に
ウェーハ1上面にあるレジスト層14であり、露光の後
レジスト層14は現像によりパターン化される。
On the other hand, the object to be exposed is generally a resist layer 14 on the upper surface of the wafer 1, as shown in the side sectional view of FIG. 7, and after exposure, the resist layer 14 is patterned by development.

そして、上記マスク2を使用して大きさがそれぞれa”
−cなる窓12a x12cを転写露光した場合、投影
される光電子6の強度が均一であるため、上記現像によ
り窓12a ”12cに対応してレジスト層14に形成
されるパターン14a =14c  (図はネガ型レジ
ストの場合を示す)の大きさは、所謂近接効果により、
相対的に、小さな窓12aに対して縮小傾向、大きな窓
12cに対して拡大傾向にあって、窓12a〜12cな
どのように大小の窓が混在すると忠実な転写が困難にな
る問題がある。
Then, using the above mask 2, the size is a”
When the windows 12a x 12c -c are transferred and exposed, the intensity of the projected photoelectrons 6 is uniform, so the pattern 14a = 14c (the figure is (showing the case of a negative resist) is determined by the so-called proximity effect.
Relatively, the small window 12a tends to shrink, and the large window 12c tends to enlarge, and if large and small windows coexist, such as the windows 12a to 12c, there is a problem that faithful transfer becomes difficult.

C問題点を解決するための手段〕 第1図は本発明による光電子像転写方法の実施例を示す
説明図である。
Means for Solving Problem C] FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the photoelectronic image transfer method according to the present invention.

上記問題点は、第1図に示される如く、表面層にキャリ
ア濃度の異なる領域を有する半導体基板上にパターン化
された金属層とアルカリ金属またはその化合物の薄膜と
が順次層構成をなし、該薄膜表面を光電子放出面とした
マスク2aを使用して、該光電子放出面に光4を照射し
咳面から放出される光電子6を投影する本発明の光電子
像転写方法によって解決される。
As shown in FIG. 1, the problem is that a patterned metal layer and a thin film of an alkali metal or its compound form a sequential layer structure on a semiconductor substrate having regions with different carrier concentrations in the surface layer. This problem is solved by the photoelectron image transfer method of the present invention, which uses a mask 2a whose thin film surface is a photoelectron emitting surface, irradiates the photoelectron emitting surface with light 4, and projects photoelectrons 6 emitted from the cough surface.

本発明によれば、上記キャリアは正孔であり、上記キャ
リア濃度は上記金属層の小さな窓の領域が大きな窓の領
域より高いのが望ましい。
According to the present invention, the carriers are holes, and the carrier concentration is preferably higher in the small window region of the metal layer than in the large window region.

〔作用〕[Effect]

光電効果のある特定半導体における光電子の発生強度は
、該半導体をp型に(キャリアを正孔に)した場合に強
くなり、然もそのキャリア濃度により変化し濃度が高い
程強くなることが一般に知られている。
It is generally known that the intensity of photoelectron generation in a specific semiconductor with a photoelectric effect becomes stronger when the semiconductor is made p-type (carriers are holes), and that it changes depending on the carrier concentration, and the higher the concentration, the stronger it becomes. It is being

本発明はその性質を利用したもので、小さな窓の領域と
大きな窓の領域の正孔濃度を異ならせることにより光電
子放出強度を異ならせている。
The present invention takes advantage of this property and makes the photoelectron emission intensity different by making the hole concentration different between the small window region and the large window region.

このことにより、先に説明した近接効果の影響を補正し
て大小の窓が混在しても忠実な転写が可能になる。
This makes it possible to correct the influence of the proximity effect described above and to perform faithful transfer even when large and small windows coexist.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図、その実施例に使用するマスク例を示す第
2図の側断面図、そのマスクの量子効率−照射光エネル
ギー特性を示す第3図の特性図、および本発明の方法に
より加工されたウェーハ例を示す第4図の側断面図、を
用い、実施例について説明する。
The following are FIG. 1, a side sectional view of FIG. 2 showing an example of a mask used in the example, a characteristic diagram of FIG. Examples will be described using the side cross-sectional view of FIG.

第1図は第5図に相当する図で、第1図に示す方法は、
第5図図示従来方法におけるマスク2をマスク2aに変
えたもので1.その他は従来例と同様である。
Figure 1 is a diagram corresponding to Figure 5, and the method shown in Figure 1 is
The mask 2 in the conventional method shown in FIG. 5 is replaced with a mask 2a.1. The rest is the same as the conventional example.

第2図に示すマスク2aは、例えばGaAsの基板11
゜Ptの金属層12、Csの薄111!13からなる第
6図図示従来のマスクの薄III!13被着に先立ち、
基板11における窓12a =12c領域に例えばイオ
ンビーム注入などによりp型不純物例えば亜鉛(Zn)
を導入し窓12a=12cに対応するp型領域11a〜
llcを形成したものである。
The mask 2a shown in FIG. 2 includes a substrate 11 of GaAs, for example.
゜Thin III! of the conventional mask shown in FIG. 6, consisting of a Pt metal layer 12 and a Cs thin layer 111!13! 13 Prior to deposition,
A p-type impurity such as zinc (Zn) is added to the window 12a = 12c region of the substrate 11 by, for example, ion beam implantation.
p-type region 11a~ corresponding to window 12a=12c
llc was formed.

p型領域11a〜llcの不純物濃度は、それぞれ3X
10自!/−18X10”/cffl、5X101”/
−であり、窓12a〜12cの大きさの順に従っている
The impurity concentration of p-type regions 11a to llc is 3X, respectively.
10 self! /-18X10"/cffl, 5X101"/
-, and follow the order of the sizes of the windows 12a to 12c.

このマスク2aの量子効率−照射光エネルギー特性は、
第3図に示す如くで、小さな窓12a領域から放出され
る光電子6の強度が大きな窓12c領域より大きくなる
のが判る。
The quantum efficiency-irradiation light energy characteristics of this mask 2a are as follows:
As shown in FIG. 3, it can be seen that the intensity of photoelectrons 6 emitted from the small window 12a region is greater than that from the large window 12c region.

そしてマスク2aを使用して転写露光したウェーハlに
形成されたパターンを第7図に相当する第4図に示すが
、第4図におけるパターン14a〜14Cの大きさは、
第7図図示の場合と異なり窓12a〜12cの大きさa
 ”−cと略一致している。
The pattern formed on the wafer l that has been transferred and exposed using the mask 2a is shown in FIG. 4, which corresponds to FIG. 7, and the sizes of the patterns 14a to 14C in FIG. 4 are as follows.
Unlike the case shown in FIG. 7, the size of the windows 12a to 12c is a
”-c.

上述した実施例では、上記不純物濃度を三段階にしたが
、不純物濃度の段階は三段階に限定する必要はな(、金
属層12に形成される窓の大小の段階に応じて適宜設定
すれば良い。
In the above-described embodiment, the impurity concentration is set to three levels, but the impurity concentration does not need to be limited to three levels (it may be set as appropriate depending on the size of the window formed in the metal layer 12). good.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の構成によれば、マスクの
光電子放出面に光を照射する光電子像転写方法において
、近接効果の補正が可能になり、転写性能の一層の改善
を可能にさせる効果がある。
As explained above, according to the configuration of the present invention, it is possible to correct the proximity effect in a photoelectron image transfer method of irradiating light onto the photoelectron emission surface of a mask, which has the effect of making it possible to further improve transfer performance. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による光電子像転写方法の実施例を示す
説明図、 第2図はその実施例に使用するマスク例の側断面図、 第3図はそのマスクの量子効率−照射光エネルギー特性
図、 第4図は本発明の方法により加工されたウェーハ例の側
断面図、 第5図は従来の光電子像転写方法を示す説明図、第6図
はその従来方法に使用するマスク例の側断面図、 第7図はその従来方法により加工されたウェーハ例の側
断面図、である。 図において、 lはウェーハ、 2.2aはマスク、 3はステージ、 4は照射光、 5は反射板、 6は光電子、 7は磁石のN極、 8は磁石のS極、 11は半導体基板、 11a =11cはp型頭域、 12は金属層、 12a =12cは窓、 13は薄膜、 14はレジスト層、 14a =14cはレジストパターン、a ”−cは1
2a 〜12cの大きさ、である。 代理人  弁理士  松岡宏四部 蕃2図図示マスクの#4すg 革3g
Fig. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the photoelectronic image transfer method according to the present invention, Fig. 2 is a side sectional view of an example of a mask used in the embodiment, and Fig. 3 is a quantum efficiency-irradiation light energy characteristic of the mask. Figure 4 is a side sectional view of an example of a wafer processed by the method of the present invention, Figure 5 is an explanatory diagram showing a conventional photoelectronic image transfer method, and Figure 6 is a side view of an example of a mask used in the conventional method. FIG. 7 is a side sectional view of an example of a wafer processed by the conventional method. In the figure, l is the wafer, 2.2a is the mask, 3 is the stage, 4 is the irradiation light, 5 is the reflector, 6 is the photoelectron, 7 is the north pole of the magnet, 8 is the south pole of the magnet, 11 is the semiconductor substrate, 11a = 11c is a p-type head area, 12 is a metal layer, 12a = 12c is a window, 13 is a thin film, 14 is a resist layer, 14a = 14c is a resist pattern, a''-c is 1
The size is 2a to 12c. Agent Patent Attorney Hiroshi Matsuoka Shibu 2 Illustrated Mask #4g Leather 3g

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)表面層にキャリア濃度の異なる領域を有する半導体
基板上にパターン化された金属層とアルカリ金属または
その化合物の薄膜とが順次層構成をなし、該薄膜表面を
光電子放出面としたマスク(2a)を使用して、該光電
子放出面に光(4)を照射し該面から放出される光電子
(6)を投影することを特徴とする光電子像転写方法。 2)上記キャリアは正孔であり、上記キャリア濃度は上
記金属層の小さな窓の領域が大きな窓の領域より高いこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電子像転
写方法。
[Claims] 1) A patterned metal layer and a thin film of an alkali metal or its compound formed on a semiconductor substrate having regions with different carrier concentrations in the surface layer form a layered structure in sequence, and the surface of the thin film is used to emit photoelectrons. A photoelectron image transfer method characterized in that using a mask (2a) having a surface, the photoelectron emitting surface is irradiated with light (4) and photoelectrons (6) emitted from the surface are projected. 2) The photoelectronic image transfer method according to claim 1, wherein the carrier is a hole, and the carrier concentration is higher in a small window region of the metal layer than in a large window region.
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