JPS63100729A - 光電子転写用マスクとその製造方法 - 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〕 光電子転写用マスクにおいて、Ｉｌｌ（Ａｇ）を光電面
とし、光電子を放出しないパターンを作るメタルをＡｇ
間に使用する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光電子転写用マスクとその製造方法に関するも
のであり、さらに詳しく言えば、パターンメタルとして
、Ａｇ中は拡散し難く、その中にはＡｇが拡散し易いメ
タルを使用したマスクおよびその製造方法に関するもの
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り、そ
の微細加工技術（リソグラフィ技術）の１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、光（波長約４０
００人）を用い、レチクルを原版として５：１，１０：
１等の縮小投影露光を行う方法が知られている。しかし
、この方法はパターンが微細になればなるほど回折、干
渉等による転写像のぼけが避けられず、解像度を０．８
μｍ以上にあげるのは至難だと言われている。

解像度を向上させるため、電子ビーム露光法。

Ｘ線露光法、光電子転写方法等の技術が知られている。

電子ビーム露光は、点状または矩形状断面をもつ電子ビ
ームを偏向し、位置を変えなからウェハ上に照射し、さ
らにステージの動きと合せウェハ上に微細パターンを描
画するものである。従って、電子源、電子ビームを収束
、整形、偏向させるコラム、ウェハを支持し露光位置を
変えるステージの他、これらを制御する系が必要である
。この方法では、解像度の向上を実現できるが、膨大な
パターンデータをもとにしたいわゆる“−筆書き”的な
露光のため、露光に時間がかかり、処理能力（スルーブ
ツト）が低く、大量生産には向かない。

Ｘ線露光法は例えば１０〜５０ＫＨの人身りなＸ線光源
を用い、波長が１〜１０人のＸ線が用いられる接近露光
法（プロキシミティ露光法）である。従って、Ｘ線露光
では上記光源の他にマスクおよびウェハを支持し、両者
を高精度で位置合せできるアライナとの組合せを要する
。この点では従来の光学露光に近いが、上記のように光
源が人身りで高価になることと、光源波長に関する吸収
係数の関係からマスク構成材料に考慮を要すること、更
にはプロキシミティ露光であるためにウェハの直径が大
きくなる程マスク、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ぼけ等の問題がある。

上記Ｘ線発生用光源にシンクロトロン放射光を利用する
ことが提案されているが、装置が人身りになる割には効
率良い利用が難しく、大量生産に向いているとはいえな
い。

転写方法のもつ高い処理能力と、電子ビームのもつ高解
像性をともに活かした露光方法として光電子による転写
方法がある。光電子転写には以下に述べる方法がある。

電子ビームによる１：１　（等倍）転写技術はマスク像
を電子ビームで試料上に転写するもので、その原理は第
４図に示す、焦点コイル（ベルムホルツコイル）３１の
作る平行磁場（同図で上下方向）の中に磁場と直角に充
電（フォトカソード）マスク３２と試料（例えば表面に
電子レジスト３６が塗布されたシリコンウェハ３７）が
並行に向い合って配置され、マスクが負、試料が正にな
るような電圧がかかっている。光電マスク３２は透明基
板例えば石英板３３の上に紫外線の吸収体３４（例えば
クロム。

Ｃｒ）からなる転写すべきパターンを作り、その上に紫
外線の照射によって電子の出る光電物質の膜を作って（
例えば真空中でＣｓｌを全面蒸着する）カソード３５を
作る。

石英板３３の上から紫外線源３８の出す紫外線３９を照
射すると、パターンのないところ（紫外線吸収体３４の
ない所）にある光電物質に紫外線が当り、その部分から
電子４０が矢印のように出る。マスク３２上の１点から
出た電子４０は、そこにある偏光コイル４１の作る電場
と焦点コイル３１の作る平行磁場によって蜆旋を画いて
試料の方向に進み、ある所で再び１点に集まる、すなわ
ち焦点を結ぶ。

第５図は装置構造の一部を示し、同図の中心右側に光電
マスク３２が、同左側にシリコンウェハ３７が向い合っ
て立っている。ウェハ左側のＸ線検出器４０は、マスク
の合せマークから出た電子がウェハ上の重金属マークに
当るときの線を検出して位置合せを行うに用いる。偏光
コイル４１はマスクから出た電子ビームを偏光し、マス
クパターンとウェハ上のパターンの位置合せをするとき
に用いる。

更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（Ｃ５）、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Ｃｓを
用いる場合はＣｓを例えば蒸着した後、酸化し更にＣｓ
を蒸着するという多層構造にするのが好ましい。

更に、本出願人は第６図に示す装置を開発したものであ
り、例えばＺｎを５〜１×１０７２／ｃＩ１１２ニドー
ブしたｐ型ＧａＡｓ基板５１上に５００人の厚さを有す
るｐｔ層を蒸着により形成した後、所望の形状にバター
ニングする。このようにＧａＡｓ基板５１上にパターン
化されたｐｔ層５２を設けた光電マスクとして働く基板
５１をＩ　Ｘ　１０””　〜Ｉ　Ｘ　１０−’　　Ｔｏ
ｒｒ程度の真空度の第１の真空画室であるサブチャンバ
５３内に配設し、ｐｔ層および　ＧａＡａ基板露出面に
周知のイオンビーム装置におけるＣｓ源５４からアルカ
リ金属であるＣｓイオンビーム５５を照射し数電子層の
Ｃｓの光電子活性層（図示せず）を形成する。この図で
５６は引出し電極、５７は静電偏光電極、５８はターボ
分子ポンプを示す。

次にＩ　Ｘ　１０’　　Ｔｏｒｒ程度の超高真空の第２
の真空画室であるメインチャンバ６０内に基板５１を移
動せしめｐｔ層およびＣｓ原子層を設けた基板面に対向
する位置にウェハ５９を配設する０次に基板５１面に例
えばハロゲンランプ６１の光６２を照射し発生する光電
子６３の像をウェハ５９に転写せしめる。光６２は光源
６１から発生せしめられミラー６４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一８０ＫＶ程度
の電圧かがけられ更に、光電子をウェハ面に精度よく集
束させるために基板側にＮ極６５ウエハ側にＳ極６６と
した一様磁界がかけられている。

メインチャンバ６０の隣に第３の真空チャンバ７０が設
けられ該真空歯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７１、および７２に分れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

Ｃｓｌは、大気中でも比較的安定で、取り扱いが容易と
いう長所をもつ、しかし、以上の方法、特にＣｓｌを用
いることに対して、次のような問題がある。先ず、第１
にＣｓｌは約６ｅνに基礎吸収端があり、これより高い
エネルギーの光で励起しなければならず、光源には例え
ば低圧水銀ランプを用いる必要がある。この光は空気中
で吸収されるため、光学系を真空中に組まなければなら
ない。さらにＣｓｌは蒸着膜であるが、蒸着むら等に起
因するパターン欠陥が生じやすい、また光照射により光
電子を放出しつづけたとき、劣化して光電子放出効率が
低下するが、再生は容易でない。

そこで八ｇを光電面として用いた光電子転写用マスクが
開発され、ａｇを堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）　Ｌｔ
た後に知られたエツチングまたはリフトオフを用いてバ
ターニングを行っている。しかし、いずれの方法におい
てもＡｇパターンがダメージを受けたり汚染される問題
がある。すなわち、バターニングをエツチングで行った
場合にはレジストの除去にアッシングを用いることによ
り、結果的にＡｇが酸化されたり、ダメージを受ける。

またリフトオフによると剥離されたレジスト上のＡｇが
再付着したり溶剤に溶けたレジスト分子が表面上に残っ
てしまうという問題がある。

また、サブミクロン等の極微細化パターンをエツチング
またはリフトオフで作成する場合、パターン精度を出す
ためには、非常に高度の技術が必要となり困難である。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、Ａｇ
を光電面とする光電子転写用マスクと同マスクを作る方
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〕

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は本実施例の断
面図で、図中、１１として透明基板（例えば石英基板）
、１２は第１の金属パターン（例えばＡｕＪ臭）、１３
は第２の金属膜（例えばＡｇ１ｌｌ）　、１４はセシウ
ム（Ｃｓ）膜である。

本発明においては、第１の金属として、その内には第２
の金属（例えばＡｇ）は拡散するが、それ自体は第２の
金属（Ａｇ）中に拡散し難い金属例えば金（Ａｕ）を選
び、先ず基板１１上にＡｕパターン１２を形成し、全面
にＡｇを蒸着し、３００℃で数時間加熱しＡｕパターン
１２間にのみＡｇ膜１３を残し、次いで全面にＣｓを蒸
着する。

〔作用〕

上記方法においては、Ａｕパターンの上のＡｇはＡｕ中
に拡散して第１図（ｂ）に示される如＜ＡｇはＡｕパタ
−ン１２上ではなくなるが、Ａｕパターン１２の間には
Ａｇ膜１３が残り、かくして、光電子を放出する金属パ
ターンが形成される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図（ａｌ　、　（ｂｌ　、　（Ｃ１を参照して本発
明の方法について説明する。

石英基板ｌｌ上に第１図（ａｌに示される如く第１の金
属例えばＡｕを１０００人の厚さに蒸着し、それをパタ
ーニングしてＡｕパターン１２を作る。次いで全面に第
２の金属例えばＡｇを数百人の厚さに蒸着し、Ａｕパタ
ーン１２の上とＡｕパターンの間にＡｇ膜１３を形成す
る。

ここで、Ａｕパターンは光電子非放出金属パターン、Ａ
ｇは光電子放出金属とするが、Ａｕと八ｇを選んだ理由
は、３００℃における拡散係数が、Ａｇ中のＡｕの拡散
：　　１．２５　Ｘｌ０−パＣ１１２／５ｅｃＡｕ中の
Ａｇの拡散：　　２．９６　Ｘ　１０−”　ｃｍ２／　
ｓｅｃであり、Ａｇ中へのＡｕの拡散はＡｕ中へのＡｇ
の拡散より１桁違うもので、Ａｕパターン１２の上のＡ
ｇ１３はＡｕ中に拡散してしまいＣｓｉ着後Ａｕパター
ン１２に光が当っても光電子を放出しないが、＾Ｕパタ
ーン１２間の光電面であるＡｇ中へのＡｕの拡散はほと
んどないといえる程度に少なく、Ａｇ１ｌＷ１３のパタ
ーンのぼけが発生しないからである。

第２図と第３図は、それぞれ３００℃におけるＡｇ中の
Ａｕの拡散とＡｕ中の八ｇの拡散をコンピュータを用い
て計算した結果を示す線図で、横軸には表面からの距離
をＸｌ０−６ｍで、縦軸には（不純物密度）／（表面の
不純物密度）を％で表す。

本発明においては、上記したところに着目して、３００
℃で数時間加熱したところ、Ａｕパターン１２の上のＡ
ｇは第１図（′ｂ）に模式的に砂地で示す如（Ａｕ中に
浸透して反応するが、ＡｇへのＡｕの拡散は数人〜数十
人でほとんど浸透しない。従って、Ａｇ膜１３のパター
ンのぼけが発生しない。

最後に第１図（Ｃ）に示される如くアルカリ金属膜例え
ばＣ５膜１４を１０Å以下の膜厚に形成すると、紫外線
を照射したとき、ＡｇＮＪ１３の上のＣｓ１ｌからは光
電子が放出され、Ａｕパターン１２の上のＣｓ膜からは
光電子が放出されず、Ａｇ膜１３のパターンの描画が高
精度になされる。

Ａｇ膜１３は数百人の薄膜であるので、図に見て基板１
１の下方から基板を通して入射される紫外線の５％程度
はＡｇ膜１３を透過する。それ故に、第１図に示したマ
スクは、第４図に示す装置にもまた第６図に示す装置に
おいても使用可能である。

〔発明の効果〕

以上性べてきたように本宛臥によれば、光電子転写用マ
スクのパターンが、Ａ、パターンを損傷することなく、
汚染されず、簡単なプロセスで精度よく形成される効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は本発明実施例
の断面図、第２図はＡｇ中のＡｕの拡散を示す線図、第
３図はＡｕ中のＡｇの拡散を示す線図、第４図と第５図
および第６図は従来例断面図である。 第１図において、 １１は石英基板、 １２はＡｕパターン、 １３はへｇ膜、 １４はＣｓ膜である。 代理人　　弁理士　　久木元　　　彰 復代理人　弁理士　　大　菅　義　之 （督朗突貌４り１目−図 妓知りＩＩ＃動圓 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基板（１１）上に第１の金属パターン（１２）が
   設けられ、 パターン（１２）の間に第２の金属パターン（１３）が
   設けられ、 全面にアルカリ金属膜（１４）が被着されてなり、第１
   の金属中の第２の金属の拡散が、第２の金属中の第１の
   金属の拡散よりも大であることを特徴とする光電子転写
   用マスク。（２）基板（１１）上に第１の金属パターン
   （１２）を作る工程、 全面に、第１の金属中のそれの拡散がその中への第１の
   金属の拡散より大である第２の金属（１３）を被着する
   工程、 熱処理により第１の金属パターン（１２）上の第２の金
   属（１３）を第１の金属パターン（１２）中へ浸透させ
   る工程、および 全面にアルカリ金属膜（１４）を被着する工程を含むこ
   とを特徴とする光電子転写用マスク。 （３）第１の金属が金、アルミニウム、白金であり、第
   ２の金属が銀であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 （４）基板（１１）は石英、サファイア、ルビー等透明
   基板を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項記載の光電子転写用マスク。