JPS6292436A - 光電子像転写方法 - 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】 〔概要〕 光電子像転写装置のサブチャンバ内において、ウェハ上
に塗布されたレジストの表面にチタンの薄膜を蒸着し、
それをゲッター膜、脱ガス防止膜、導電膜として用いる
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光電子像転写方法に関するもので、さらに詳し
く言えば、光電子像転写装置のサブチャンバ内において
ウェハに塗布されたレジス］・膜の表面にチタン薄膜を
蒸着し、レジスト膜がメインチャンバ内において電子ビ
ームによって照射されたときにレジストの分解ガスが光
電マスクに付着することのないようにする方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

超ＬＳＩの製造では、微細加工プロセスが重要である。

その微細加工技術（リソグラフィー技術）の一つとして
微細パターンをウェハ等に転写する技術がある。従来こ
のような微細パターンの転写技術として、約４００ＯＡ
の波長を有する光を用いてレチクルを原版として５＋１
．＋（１：Ｉ等の縮小投影露光を行うＩ）　Ｓ　Ｗ　（
Ｉｌｉｒｅｃｔ　Ｓｔｅｐｐｉｎｇ　ｏｎ　Ｗａｆｅｒ
）方式が知られている。しかしながらこのＤＳＷ方式で
は解像度が１μｍ程度が限界である。

このような解像度を向上させるために電子ビーム葭光法
あるいはＸ線露光法等の技術が知られている。

電子ビーム露光法は電子ビームを点状あるいは矩形状に
描画するために露光時間が増大する方法であるために処
理能力（スループット）が小さく大量生産には向かない
。

またＸ線ｎ光法は例えば１０〜５０Ｋｗの大がかりな光
源を用い波長が１〜１０人のＸ線が用いられる接近露光
（プロキシミティｎ光）である。従ってＸ線露光は上記
光源の他にマスクおよびウェハを支持し両者を目合せで
きる高精度アライナとの組合せを要する。この点におい
ては、従来の光学露光に近いが上記のように光源が大が
かりで高価になることと、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であるためにウェハ直径が大きくな
る程ウェハの反りによるマスターウェハ間のギャップ変
動によって生じる“ボヤケ”等の問題がある。上記Ｘ線
発生用の光源の１つにＳＯＲ（シンクロトン放射光）が
あるがあまりにも大がかりすぎて実際の使用には向かな
いし大量生産に合わない。

さらに最近では上記のような露光技術の１つとしてイオ
ンビーム露光法が研究されている。しかしこのイオンビ
ーム露光も前述の電子ビーム露光と同様にイオンビーム
を点状あるいは矩形状に描画するために露光時間が増大
する方法なので大量生産に向かない。またこのイオンビ
ームでは穴あきマスクが電子ビーム同様に使用されるが
熱に耐える薄膜マスクの選択がきわめて重要な問題であ
り、現在ではまだ適当なマスクが開発されていない。

そこで本出願人は、リソグラフィー技術における従来の
光学露光の解像度の問題、電子ビーム４光、Ｘ線露光、
イオンビーム露光等のスループ・７トの問題、大量生産
に通用されるマスク開発の問題等を解決する技術を開発
し、それによれば、半導体基板上にパターン化された金
属層を形成し、該半導体基板および金属層の露出表面に
真空中でアルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子
を付着せしめ、さらに真空中で前記アルカリ金属または
アルカリ土類金属原子付着表面に光を照射し電界および
磁界をかけて該照射部から放出する光電子を投影するも
のである。

前記技術で利用する半導体はＧａＡｓ、　ＧａＰ　、　
　ＩｎＡｓ等の１「−ｖ族、ＣｄＳ等のＩＩ−Ｖｌ族お
よびシリコン等が用いられる。これらの半導体は光電子
を放出しやすい特性、すなわち、１．光吸収率が大きい
、２、光励起電子が表面に達しやすい、３５表面での仕
事函数が小さい、等の特性を有し、しかもそのエネルギ
ー準位は価電子帯と伝導帯間のエネルギーギャップＥと
電子親和力ＥがＥ＞Ｈのために光電効果が得られやすい
のである。

前記技術において、半導体基板上にパターン化する金属
としては白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇｌ。

チタン（Ｔｉ）　、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔ
ａ）等の金属が好ましい。これらの金属の特性として非
磁性で、チャージアップ（ず、光を吸収せず、しかも導
伝性が高いことが望ましい。

さらに同技術で使用される光電子活性化するためのアル
カリ金属としてはセシウム（Ｃｓ）　、アルカリ土類金
属としてはバリウム（Ｂａ）　、等が好ましい。特にＣ
ｓを用いる場合はＣｓを例えば蒸着した後、酸化しさら
にＣｓを蒸着するという多層構造にするのが好ましい。

添付図は本発明に係わる一実施例を説明するだめの概略
断面図であるが、例えばＺｎを１〜５×１０　”　／　
ｃｍ３にドープしたｐ型ＧａＡｓ基板上に５００人の厚
さを有するＰ【Ｍを蒸着により形成した後、所望の形状
にパターニングする。このようにＧａＡｓ基板１１上に
パターン化されたｐｔ層１２を設けた光電マスクとして
働く基板１１をＩ　Ｘ　１０　　　Ｔｏｒｒ程度の真空
度の第１の真空画室であるサブチャンバ１３内に配設し
、ｐｔ層およびＧａＡｓ基板露出面に周知のイオンビー
ム装置におけるＣｓ源１４からアルカリ金属であるＣｓ
イオンビーム１５を照射し数原子層のＣｓの光電子活性
層（図示セず）を形成する。この図で１６は引出し電極
、１７は静電偏光電極を示す。

次に、Ｉ　Ｘ　１０　’ｌ　Ｔｏｒｒ程度の超高真空の
第２の真空画空であるメインチャンバ２０内に基板１１
を移動セしめＰｔ１ｉおよびＣｓ原子層を設けた基板面
に対向する位置にウェハ２１を配設する。次に基板１１
面に例えばハロゲンランプの光２２を照射し発生ずる光
電子２３の像をウェハ２１に転写せしめる。光２２は光
１ｊＪ２４から発生せしめられミラー２５で反射せしめ
られている。なお、光電子発生のために基板側に−８０
にν程度の電圧がかけられさらに、光電子をウェハ面に
精度よく築束させるために基板側にＮ極２６ウエハ側に
Ｓ極２７とした一様磁界がかけられている。

メインチャンバ２０の隣に第３の真空チャンバ３０が設
けられ該真空側がさらにマスク用およびウェハ用として
それぞれチャンバ３１、および３２に分かれている。

（発明が解決しようとする問題点〕 前記した基板１１（光電マスク）はＣｓの吸着によって
光電活性化されているために、その表面は０２　＋　Ｈ
ＩＯ、Ｃｏ、　ＣＯ２等の残留ガス（以下単に残留ガス
という）に弱く、光電子マスクが配置されたメインチャ
ンバはｌ　Ｘ　Ｉｎ　’　Ｔｏｒｒ以上の高真空である
ことが望ましい。

残留ガスの問題について本発明者はそれをＡｒのような
不活性ガスと置換する技術を発明したので、それだけな
らばさしたる困難を伴うものではないが、ウェハは３分
に１回位の割合で大気中からメインチャンバへ挿入され
る。ウェハの表面には有機高分子であるレジストが塗布
されていて、それより脱ガスする気体分子、レジストに
電子ビームが照射されるときに発生する有機ガスが放出
され、真空度を低下し、マスク面に付着し、光電子放出
効率を著しく低下させる。

その結果、何十回かの４光の度に１回という割合で光電
マスク表面をきれいにし、Ｃｓを再付着するという光電
マスクの再活性化が必要になり、そのことはスループッ
トに大きく影響する。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、光電
マスクをレジストから発生する有機ガスから保護する方
法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 添付の図は本発明実施例の断面図である。

本発明においては、サブチャンバ１３内において、ウェ
ハ２１上に塗布されたレジスト膜上にチタン薄膜を形成
するものである。

〔作用〕 レジスト膜上に上記の如くチタン薄膜を形成することに
よって、メインチャンバ内において、ゲッター作用をな
し、真空度を上げ、レジストのバルク内部からの脱ガス
を止め、チャージアップ（電荷蓄積）を防止するのであ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明する。

本発明においては、サブチャンバ内にてレジスト膜の上
にＴｉ薄膜を蒸着する。そのためには、ターボ分子ポン
プ４１によってＩ　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度
に保たれたサブチャンバ１３に通常の蒸着装置４２を設
け、レジスト膜上に１０〜１００人のＴｉ薄睦を蒸着す
る。蒸着に代えて通常のスパッタ技術を用いてもよい。

このようにしてレジスト成上にチタン薄膜を形成すると
、メインチャンバ２０内で電子ビームで真先したときに
、チタン薄膜がゲッターとなり、レジスト膜表面に付着
した残留ガスがチタン薄膜によってゲッターされる。

それと同時に、チタン薄膜はおさえ込み作用を有し、レ
ジストのバルク内部からの脱ガスをおさえ込み、それが
光電マスクに付着することを防止する。

更には、チタン薄膜は、電子ビームの照射によって発生
する電荷の蓄積（チャージアップ）を防止する作用をな
し、チャージアンプが電子ビームに影響を与え正確なＩ
Ｗ写がなされなくなることを防止する。

レジスト膜の現像においては、レジストに作用すること
のないエツチング液でチタン薄膜をエツチングし、しか
る後に現像液を用いて現像をなす。

レジストは例えば稀薄塩酸などに対して耐性をもってい
るので、チタン薄膜はレジストに影響を与えることなく
除去されうる。ゲッター作用が必要でないときには、チ
タンに代えてアルミニウム、シリコン等の金属薄膜を形
成すると、金属薄膜のエツチングが短い時間で終了する
利点がある。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、メインチャン
バ内でレジストに電子ビームを照射することによる有機
ガスの発生に対して光電マスクの表面が保護され、従来
の光電マスクの再活性化のための時間と労力が節減され
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明実施例の断面図である。 図において、 １１はＧａＡｓ基板（光電マスク）、 １２はｐｔ圏、 １３はサブチャンバ・ １４はＣｓ源、 １５はＣｓイオンビーム、 １６は引出し電極、 １７は静電偏光電極、 １８はウェハホルダ、 ２０はメインチャンバ、 ２１はウェハ、 ２２は光、 ２３は光電子、 ２４は光源、 ２５はミラー、 ２６はＮ極、 ２７はＳ極、 ３０は第３のチャンバ、 ３１はマスク用チャンバ、 ３２はウェハ用チャンバ、 ４１はターボ分子ポンプ、 ４２は蒸着装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上にパターン化された金属層を形成し、該半
   導体基板からなる光電マスク（１１）および金属層の露
   出表面に真空中でアルカリ金属原子またはアルカリ土類
   金属原子を付着せしめ、さらに真空のメインチャンバ（
   ２０）内で前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属原
   子付着表面に光を照射し電界および磁界をかけて該照射
   部から放出する光電子を投影する光電子転写方法におい
   て、サブチャンバ（１３）内にてウェハ（２１）上に塗
   布されたレジスト上に金属薄膜を形成することを特徴と
   する光電子像転写方法。