JPS61292321A - 電子ビ−ム転写装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光電マスクを用いて試料上に微細なパターン
を転写する電子ビーム転写装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕 近年、集積回路の高密度化に伴い、微細パターン形成技
術の主流をなしてきたホトリソグラフィはその限界が指
摘され、この限界を打ち破るものとして電子ビームやＸ
ｍによる新しいりソグラフィが急速に進歩している。そ
して最近、試料に対して平行に配置した光電マスクに紫
外光を照射することによって放出される光電子を、試料
及びマスフ間の均一な電界及び磁界で試料上に集束させ
、マスク上のパターンを試料上に一括転写する電子ビー
ム転写装置が開発されるに至っている。この装置は、高
速転写が可能であるため高い生産性を有する、マスク構
造がホトマスクと類似しているため従来技術を利用でき
る、及び焦点深度が深いので段差のある基板上への転写
を行い得る等の実用的利点を有し、サブミクロンの微細
パターン加工に極めて有望である。このような装置の有
効性は、例えば文献（Ｒ，Ｗａｒｄ、Ｊ、　Ｖａｃ、　
Ｓｃｉ。

丁ｅｃｈｎｏｌｏａｙ　、　１ｂ（ｂ　）　、　Ｎｏｖ
／Ｄｅｃ、　１９７９）に記載されている。

第５図は上記した電子ビーム転写装置の一例を示す概略
構成図であり、図中５１は真空容器、５２は真空ポンプ
、５３は試料、５４は光電マスク、５７はマスク支持台
、５８は絶縁ガイシ、５９は直流高圧電源、６０は集束
マグネット、６１はマグネット励磁電源、６３は紫外光
透過窓、６４は光源を示している。この装置では、光源
６４からの紫外光を光電マスク５４に照射すると、同マ
スク５４からマスクパターンに応じた光電子が放出され
、この光電子が前記磁界及び電界により集束され試料５
３上に照射される。これにより、試料５３上のレジスト
が露光されることになる。

かくしてマスクパターンを試料５３上に一括転写するこ
とができ、前述した利点を奏するのである。

ところで、電子ビーム転写装置では、上述のように光電
マスク５４から放出された光電子を加速するため、光電
マスク５４に負の高電圧を印加するか、或いは試料５３
に正の高電圧を印加している。実際の高電圧は１０〜５
０　［ＫＶ１程度である。ここで、本発明者等の実験に
よれば、光電マスク５４に負の高電圧を印加した場合、
光電マスク５４の上方、即ち光電マスク５４と紫外光透
過窓６３との間の空間で磁界中に特有なペニング放電が
生じ易いことが判明した。ペニング放電の放電原理は、
例えば文献（Ｆ、　Ｍ、　Ｐｅｎｎ１ｎ！ＩＩ：　ｐｈ
ｙｓｉｃａ４　＜１９３７）　７１）に記載されている
。

第６図に、ペニング放電原理を利用しているペニング真
空計の概略図を示す。図中７１はカソード、７２はアノ
ード、７３は高圧電源、７４は磁界印加方向を示す矢印
である。電子ビーム転写装置では、カソードとなる光電
マスク５４の支持台５７から放出された電子が真空容器
５１内の気体分子を電離し、イオンが発生する。この内
、負イオンと電子は、紫外光透過窓６３に衝突し、窓６
３を負に帯電させる。マスク支持台５７と負に帯電した
窓６３をカソード、真空容器５１の壁面をアノードと考
えれば、前記第６図に示したペニング真空計と極めて類
似した電極構造が電子ビーム転写装置において現出され
ることになる。この様子を第７図に示す。第７図中斜線
を施した領域で主にペニング放電が生じる。

また、ペニング放電は、電子を加速するための電圧より
も低い電圧、例えば５〜７　［ＫＶ］程度でも生じる。

そして、ペニング放電が生じると、正常なパターン転写
を行い得ない。このため、試料と光電マスクとの間に、
解像性の良いパターンを得るために必要な電圧（数１０
ＫＶ）を印加することができないと云う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、ペニング放電の発生を未然に防止す
ることができ、マスクと試料との間に高電圧を安定に供
給することができ、パターン転写精度の向上をはかり得
る電子ビーム転写装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、ペニング放電が起きない構造とするた
めに、光導入用窓の帯電を防止することにある。

即ち本発明は、電子ビーム転写に供される試料及びこの
試料と対向配置され光照射により所望パターンに光電子
を放出する光電マスクが収容される真空容器と、この容
器の外部からの光を該容器内に導入して上記光電マスク
上に照射する光導入用意部と、上記試料及び光電マスク
の対向方向に沿って磁界及び電界を印加する手段とを具
備し、上記光電マスクに光を照射して該マスクのパター
ンを上記試料上に転写する電子ビーム転写装置において
、前記窓部と光電マスクとの間に光を透過する導電性部
材を設置するようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光電マスクの支持部等から放出された
電子が、光導入用窓部に到達するのを極めて少なくする
ことができる。このため、光導入用意部の帯電を未然に
防止することができ、ペニング放電の発生を防止するこ
とができる。従って、光電マスクと試料との間に高電圧
を安定に供給することができ、パターン転写精度の向上
をはかり得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係わる電子ビーム転写装
置を示す概略構成図である。図中１１は真空容器であり
、この容器１１内は真空ポンプ１２により真空排気され
ている。容器１１内には、電子ビーム転写に供される試
料１３及び光電マスク１４が対向配置されている。試料
１３は導電性の試料支持台１５上に配置され、この試料
支持台１５は支雨具１６を介して容器１１の底部に固定
されている。光電マスク１４は、第２図に示す如く石英
等の透明板１４ａ、この下面に形成されたＣｒ等の光遮
蔽部材からなるマスクパターン１４ｂ及びその下面に被
着されたＣ８Ｉ等の光電膜１４Ｃからなるもので、試料
１３と略同程度の大きさの開口を有する導電性のマスク
支持台１７上に載置されている。マスク支持台１７は、
絶縁ガイシ１８を介して容器１１の土壁に固定されてい
る。

上記各支持台１５．１７間には、直流高電圧電源１９か
らの高電圧が印加され、これにより試料１３及び光電マ
スク１４の対向方向に沿って電界が印加されるものとな
っている。また、容器１１の外部には集束マグネット２
０が設けられている。

このマグネット２０には励磁電源２１が接続されており
、マグネット２０の励磁により上記電界印加方向と同方
向に磁界が印加されるものとなっている。

一方、前記容器１１の上壁には開口が設けられており、
この開口を閉塞して紫外線透過窓（光導入用意部）２３
が設けられている。紫外光透過窓２３と光電マスク１４
との間には、ステンレス（ＳＵＳ３１６）等からなる金
属メツシュ（導電性部材）２２が設置されている。この
金属メツシュ２２は光の通過を妨げないように形成され
、また容器１１と電気的に接続されている。ここで、本
発明者等の実験によれば、メツシュ線の線径０．５［ｍ
］、線間隔３［ａｍ］のメツシュを使用した場合、光電
マスク上での照度の低下はメツシュのない場合に比較し
て５［％］以下であることが確認され、メツシュの付加
により電子ビーム転写に殆ど影響のないことが判明して
いる。

なお、第１図中２５は光源２４からの光を選択的に遮断
するシャッタ、２６は容器１１を保持する防振架台、２
７は試料１３と光電マスク１４との相対位ａ関係を検出
する検出器を示している。

次に、上記構成された本装置の作用について説゛明する
。

パターン転写の原理は、従来装置と全く同様である。即
ち、試料１３及び光電マスク１４を第１図に示す如く配
置した状態で、光［２４を点灯しシャッタ２５を開くと
、光電マスク１４からはそのパターンに応じた光電子が
放出される。この光電子は、試料・マスク間の磁界及び
電界により集束され試料１３に到達し、試料１３上のレ
ジスト等を露光する。これにより、試料１３上に光電マ
スク１４のパターンが転写されることになる。

一方、ペニング放電が生じない原理は次の通りである。

マスク支持台１７の上方では、従来装置と同様に気体分
子の電離によって負イオンや電子が生じる。マスク支持
部台１７の上方で気体分子の電離によって生じた負イオ
ンや電子は、容器１１の壁面に到達するものもあるが、
その一部は紫外線透過窓２３の方向にも向かう。このた
め、従来装置では、紫外線透過窓２３に到達した負イオ
ンや電子の影響で該窓２３が帯電することになる。

これに対し本装置では、第３図に示す如く金属メツシュ
２２を設けているので、上記電子は紫外光透過窓２３に
到達する前に金属メツシュ２２に到達する。金属メツシ
ュ２２に到達した負イオンや電子は、金属メツシュ２２
が接地されているから該メツシュ２２に補捉される。こ
のため、窓２３に到達する負イオンや電子の量は極めて
少ないものとなり、窓２３が負に帯電することはなく、
ペニング真空計におけるカソードの役目を窓が果たすこ
とはない。従って、ペニング放電を起こすことなく高置
圧電１１１９により光電マスク１４に高電圧を安定に供
給することができる。

このように本装置によれば、紫外光透過窓２３と光電マ
スク１４との間に金属メツシュ２２を設置しているので
、紫外光透過窓２３に到達する負イオンや電子の量を極
めて少なくすることができ、該Ｗ！２３の帯電を未然に
防止することができる。

このため、ペニング放電の発生を招くことなく、マスク
・試料間に高電圧を、印加することができ、これにより
パターン転写精度の向上をはかり得る。

また、従来装置に金属メツシュ２２を付加するのみで、
簡易に実現できる等の利点がある。

第４図は、本発明の他の実施例を示す概略構成図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付し、その詳
しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、導電性
部材としての金属メツシュの代りに、光透過性の導Ｍｗ
Ａを用いたことにある。即ち、紫外光透過窓２３の下面
には、クロムからなる厚さ５０［人］の導電１１４１が
蒸着形成されている。そして、この導電膜４１は、容器
１１と電気的に接続されている。なお、この導電１ＩＩ
４１を被着した場合の紫外光の透過率は、該導電！！４
１がない場合の９５［％］以上であることが実験によっ
て判明している。

このような構成であれば、マスク支持台１７の上方で気
体分子の電離によって生じ、紫外光透過窓２３の方向に
進む負イオンや電子は、導電膜４１で補捉されることに
なる。このため、紫外光透過窓２３が負に帯電すること
はなく、ペニング真空計におけるカソードの役目を窓２
３が果すことはない。

従って、ペニング放電の発生を招くことなく、高電圧電
源１９により光電マスク１４に高電圧を安定に供給する
ことができ、先の実施例と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。第１図の実施例では、金属メツシュを光導入用窓
の全体を覆うようにしたが、第７図に示す如く窓部の中
心付近ではペニング放電が生じないことから、金属メツ
シュをドーナツ状に形成してもよい。また、第４図の実
施例における導電膜は５０［人］の膜厚としたが、窓部
が帯電せず且つ光の透過をあまり低下させない範囲で、
膜厚は適宜変更可能である。さらに、導電膜の材質及び
被着方法等も適宜変更可能であるのは、勿論のことであ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム転写装置
を示す概略構成図、第２因は上記装装置に用いた光電マ
スクの具体的構造を示す断面図、第３図は上記装置の作
用を説明するための模式図、第４図は本発明の他の実施
例を示す概略構成図、第５図は従来の電子ビーム転写装
置を示す概略構成図、第６図はペニング真空計を示す概
略構成図、第７図は従来の電子ビーム転写装置において
生じるペニング放電をペニング真空計と対比して説明す
るための模式図である。 １１・・・真空容器、１２・・・真空ポンプ、１３・・
・試料、１４・・・光電マスク、１５・・・試料支持台
、１７・・・マスク支持台、１８・・・絶縁ガイシ、１
９・・・高電圧電源、２０・・・集束マグネット、２１
・・・マグネット励磁電源、２２・・・金属メツシュ（
導電性部材）、２３・・・紫外透過窓（光透過板）、２
４・・・光源、４１・・・導電膜（導電性部材）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第６ｆｆ１ 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビーム転写に供される試料及びこの試料と対
   向して配置され光照射により所望パターンに光電子を放
   出する光電マスクが収容される真空容器と、この容器の
   外部からの光を該容器内に導入して上記光電マスク上に
   照射する光導入用窓部と、上記試料及び光電マスクの対
   向方向に沿つて磁界及び電界を印加する手段とを具備し
   、上記光電マスクに光を照射して該マスクのパターンを
   上記試料上に転写する電子ビーム転写装置において、前
   記窓部と光電マスクとの間に光を透過する導電性部材を
   配置してなることを特徴とする電子ビーム転写装置。
2. （２）前記導電性部材は金属メッシュからなるもので、
   該金属メッシュは前記光電マスクの電位に比べて高い電
   位に保持されてい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転写装置。
3. （３）前記導電性部材は前記光導入用窓の容器内側の面
   に被着された導電膜からなるもので、該導電膜は前記光
   電マスクの電位に比べて高い電位に保持されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム転
   写装置。
4. （４）前記導電性部材は、前記容器と電気的に接続され
   て接地されてい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転写装置。