JPS63156319A - 光電子転写用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

光電子転写用マスクおよびその製造方法

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JPS63156319A
JPS63156319A JP61302812A JP30281286A JPS63156319A JP S63156319 A JPS63156319 A JP S63156319A JP 61302812 A JP61302812 A JP 61302812A JP 30281286 A JP30281286 A JP 30281286A JP S63156319 A JPS63156319 A JP S63156319A
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film
substrate
mask
photoelectric
cesium
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JP61302812A
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Juichi Sakamoto
坂本 樹一
Akio Yamada
章夫 山田
Jinko Kudo
工藤 仁子
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

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〕 本発明は、基板上に形成された光電膜に光を照射し、該
光電膜から放出される光電子によって、所定パターンを
転写する光電子転写用マスクであって、光電膜をアンチ
モン化セシウム(Cs S b)で形成することによっ
て、特殊な光源を使用することなく、一般に入手可能な
光源から出力される光を照射して多数の光電子を継続的
に放出させることを可能とする。
また、本発明の光電子転写用マスクは、基板面に形成さ
れたアンチモン化セシウムから成る光電膜上に電気伝導
性膜を設け、この電気伝導性膜で光電膜に所定パターン
を描かせることによって、特殊な光源を使用することな
く、一般に入手可能な光源から出力される光を照射して
多数の光電子を′m続的に放出させることを可能とする
。この光電子転写用マスクは、基板にアンチモン(S 
b)膜を被着し、このアンチモン膜上に電気伝導性膜を
アンチモン膜に所定パターンを描かせるように設け、さ
らに、電気伝導性膜が設けられた基板のアンチモン膜−
ヒに真空中でセシウム(Cs)を蒸着および反応させ、
所定パターンを有するアンチモン化セシウム膜を前記基
板上に形成することによって製造される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光電子転写用マスクおよびその製造方法に関
し、特に、光源からの光を光電膜に照射して多数の光電
子を放出させることのできる光電子転写用マスクおよび
その光電子転写用マスクを製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、集積回路は小型化および高集積化が進み、超LS
Iの製造においては微細加工プロセスが重要になって来
ている。この微細加工技術(リソグラフィー技術)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、紫外
線露光法が広く用いられている。この紫外線露光法は種
々改良され、最近では、例えば、4.000人の波長の
光を使用して、レチクル原版で5:1または10:lの
縮小投影露光を行うことも行われている。しかし、4 
、000人の波長の光を使用して縮小投影により微細パ
ターンをウェハ等に転写するとしても、パターンが微細
になればなるほど回折や干渉等による転写像のぼけの影
響が大きくなり、解像度を0.8μm以上にするのは実
際上極めて困難である。
これに対して、近年、解像度を向上させるために、電子
ビーム露光法、X線露光法、および、光電子像転写法等
の技術が提案され、また、実用化されている。
電子ビーム露光法は、点状あ4いは矩形状断面を有する
ビームを偏向し、位置を変化させなからウェハ上を照射
し、さらに、ステージに連動させてウェハ上に微細パタ
ーンを描画するものである。
しかし、この方法は、電子ビーム発生源、電子ビームの
収束、成形および偏向を行うコラム、ウェハの支持およ
び露光位置を変化させるステージ等の各装置、並びに、
これら装置を制御する制御系が必要である。すなわち、
電子ビーム露光法は、解像度の向上を達成することは可
能だが、膨大なデータに従って順次露光を行うために、
多くの露光時間を要し、また、処理能力(スループット
)も低い。そのため、電子ビーム露光法は大量生産には
向かないという問題点がある。
また、X線露光法は、例えば、IOK〜50KW程度の
大規模なX線光源から出力される1〜10人の波長のX
線を使用する接近露光法(プロキシミティ露光法)であ
る。そのため、X線露光法では、上記X線光源の他に、
マスクおよびウェハを支持し、両者を高精度で位置合わ
せできるアライナ装置を必要とし、従来の紫外線露光法
に近いものである。しかし、上述したように、X線光源
が大規模で高価になること、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配慮が必要なこと、並びに
、プロキシミティ露光法であるためにウェハの直径が大
きくなる程マスクおよびウェハの反りによってマスク−
ウェハ間のギャップ変動によるぼけが生じること等の問
題点がある。上記した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も提案されているが、装置が大掛
かりになる割には、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問題点がある。
そこで、紫外線露光法の有する高い処理能力と電子ビー
ム露光法の有する高解像力とを共に備えた露光方法とし
て、従来、光電子転写用マスクを用いた等倍パターンに
よる転写方法が提案されている。この光電子像転写法に
よれば、紫外線露光法と同様に、パターンを設けたマス
クの一括転写が可能な高スループツトの露光を行うこと
ができる。
第3図は光電子転写用マスクを通用する光電子像転写装
置を概略的に示す図であり、1は露光処理チャンバ、2
は光電子転写用マスク、3はウェハ(被露光試料)、4
は光源、5は反射鏡である。
このような装置を用いて、高真空にした露光処理チャン
バlの中に光電子転写用マスク2とウェハ3とを対抗さ
せて配置し、光源4からの照射光をマスク2の裏面から
透過させたり (透過式)、或いは、反射鏡5で反射さ
せたり(反射式)して、マスク2表面から光電子8を発
生させる。そして、光電子像転写法は、ウェハ3の表面
に上記の光電子8を照射し、その光電子像をウェハ3に
転写するものである。このとき、例えば、マスク2側に
は一80KV程度の高電圧が印加され、また、マスク2
側とウェハ3側は各々N極6およびS極7とした一様磁
界が印加され、これにより、マスク2から出力される光
電子8の放出を助成したり放出された光電子8をウェハ
3の表面に精度よく収束させるようになされている。
第4図は従来の光電子転写用マスクの一例を概略的に示
す断面図である。
第4図に示される光電子転写用マスクは、透過式のマス
クであり、この従来の光電子転写用マスクは、透明石英
基板121上に厚さ数十人の銀(Ag)膜122が被着
されている。このAg膜122上には厚さ数百人程度の
金(Au)膜パターン123が形成されていて、Ag膜
122が所定パターンを描くようになされている。そし
て、Au膜パターン123でパターン欠陥グされたAg
膜122上には厚さ数人の酸素層124が形成され、さ
らに、この酸素層124上には数原子層の厚みのCs層
125が形成されている。このように、第4図の光電子
転写用マスクは、光電子を放出する光電膜としてAg−
0−Csが使用されている。
また、光電膜としては、上記したAg□0−C3以外に
も、例えば、沃化セシウム(Csr)やガリウム砒素半
導体−セシウム(GaAs−Cs)等が知られており、
これらの材料物質は透過式のマスクだけでなく反射式の
マスクの光電膜にも使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、従来の光電子転写用マスクの光電膜と
しては、Cs I、GaAs−Cs、Ag−〇−Cs等
が使用されている。
まず、光電子転写用マスクの光電膜としてCsIを使用
する場合の問題点について説明する。Cslは大気中で
も比較的安定で、取扱いが容易であるという長所を有す
る。しかし、このCslは約6eVに基礎吸収端があり
、これより高いエネルギーを有する光(例えば、2.0
00人の波長の紫外光)で励起しなければ光電子を放出
させることができず、例えば、低圧水銀ランプ等の特殊
な光源を使用してCs1O光電膜を励起する必要がある
ところで、低圧水銀ランプの光は空気中で吸収されるた
めに、光学系を真空中において構成しなければならない
。また、CsIよ蒸着膜であるが、蒸着むら等に起因す
るパターン欠陥が生しやすい。
さらに、光照射により光電子を放出し続けたとき、劣化
して光電子の放出効率が低下することになるが、光電子
の放出効率が低下した場合、Cslから成る光電膜を再
生して光電子の放出効率を増加することは容易ではない
。以上のように、光電膜としてCsIを使用すると、種
々の問題点が存在することになる。
次に、光電子転写用マスクの光電膜としてGaAs−C
sを使用する場合の問題点を説明する。
このGaAs−Csは、主に反射式のマスクに使用され
るもので、基板をQaAsで形成し、このGaAs基板
表面にC3層を数原子の厚みで形成して光電子転写用マ
スクを形成するものである。
このGaAs−Csの光電膜は、3.500人〜7.0
00人の波長の可視光で励起させることができ、しかも
、この波長領域で安定して継続的に光電子を放出させる
ことができる長所を存している。
しかし、光電膜としてGaAs−Csを使用すると、光
照射の初期においては、可視光の波長領域で安定して継
続的に多量の光電子を放出することができるが、この多
量の光電子を放出することのできる時間は極めて短く 
(例えば、数分程度)、その短時間の後には放出される
光電子の数が激減することになる。これは、GaAs表
面のCs原子層に他の分子が付着したり、Cs原子と他
の分子が置換される等のために、Cs原子による光電子
放出の助成効果が減少し、GaAsを励起して光電子を
放出させるための仕事量が増大するためである。そして
、GaAs表面の浄化、すなわち、GaAs表面に付着
した他の分子の排除やCs原子層の再生等が困難であり
、この浄化作業を頻繁に行わなければならない問題点が
ある。
本出願人は、以前に、光電子転写用マスクの光電膜とし
てAg−0−Csを使用することを提案した。このAg
−0−Csを光電膜として使用する光電子転写用マスク
は、第4図を参照して前述した。光電膜としてAg−0
−Csを使用すると、可視光の波長領域の光源を使用し
て光電子発生効率の高く、透過式と反射式との両方式に
使用可能で、しかも、浄化作業を頻繁に行う必要のない
光電子転写用マスクを得ることができる。
しかし、この光電膜としてAg−0−Csを使用した光
電子転写用マスクは、そのマスクを安定して製造するこ
とが難しく、また、Ag−0−Csから成る光電膜は寿
命が短い、そのために、光電膜としてAg−0−Csを
使用すると、光電子発生効率の高い光電子転写用マスク
を安定して供給することが難しいという問題点がある。
本発明は、上述した従来形の光電子転写用マスクの有す
る種々の問題点に鑑み、光電膜をアンチモン化セシウム
で形成することによって、特殊な光源を使用することな
く、一般に入手可能な光源から出力される光を照射して
多数の光電子を継続的に放出させることを目的とする。
また、本発明は、基板面に形成されたアンチモン化セシ
ウムから成る光電膜上に電気伝導性膜を設け、この電気
伝導性膜で光電膜に所定パターンを描かせることによっ
て、特殊な光源を使用することなり、一般に入手可能な
光源から出力される光を照射して多数の光電子を継続的
に放出させることを目的とする。
さらに、本発明は、基板にアンチモン膜を被着し、この
アンチモン膜上に電気伝導性膜をアンチモン膜に所定パ
ターンを描かせるように設け、さらに、電気伝導性膜が
設けられた基板のアンチモン膜に真空中でセシウムを蒸
着および反応させ、これにより、所定パターンを有する
アンチモン化セシウム膜を基板上に形成し、安定した光
電子を継続的に放出できる光電子転写用マスクを容易に
製造することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1の態様によれば、基板上に形成された光電
膜に光を照射し、該光電膜から放出される光電子によっ
て、所定パターンを転写する光電子転写用マスクであっ
て、前記光電膜は、アンチモン化セシウムにより形成さ
れていることを特徴とする光電子転写用マスクが提供さ
れる。
また、本発明の第2の態様によれば、基板と、該基板面
に形成されたアンチモン化セシウムから成る光電膜と、
該光電膜に所定パターンを描かせるように該光電膜上に
設けられた電気伝導性膜と、を具備する光電子転写用マ
スクが提供される。
さらに、本発明の第3の態様によれば、基板にアンチモ
ン膜を被着し、該被着されたアンチモン膜に所定パター
ンを描かせるように該アンチモン膜上に電気伝導性膜を
設け、該電気伝導性膜が設けられた基板のアンチモン膜
に真空中でセシウムを蒸着および反応させ、所定パター
ンを有するアンチモン化セシウム膜を前記基板上に形成
することを特徴とする光電子転写用マスクの製造方法が
提供される。
〔作 用〕
上述した構成を有する本発明の第1の態様の光電子転写
用マスクによれば、基板上の光電膜は、アンチモン化セ
シウムにより形成される。このアンチモン化セシウムで
形成された光電膜は、特殊な光源を使用することなく、
一般に入手可能な光源から出力される光の照射によって
多数の光電子を継続的に放出することができる。
また、上述した構成を有する本発明の第2の態様の光電
子転写用マスクによれば、アンチモン化セシウムから成
る光電膜は該光電膜上に設けられた電気伝導性膜により
所定パターンを描(ようにされる。
さらに、本発明の第3の態様の光電子転写用マスクの製
造方法によれば、まず、基板にアンチモン膜が被着され
、その被着されたアンチモン膜に所定パターンを描かせ
るように該アンチモン膜上に電気伝導性膜が設けられる
。そして、上記電気伝導性膜が設けられた基板のアンチ
モン膜に真空中でセシウムが蒸着および反応し、所定パ
ターンを有するアンチモン化セシウム膜が基板上に形成
される。これにより、安定した光電子を継続的に放出で
きる光電子転写用マスクを容易に製造することができる
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明に係る光電子転写用マスク
およびその製造方法の実施例を説明する。
第1図は本発明に係る光電子転写用マスクの一実施例を
概略的に示す断面図である。
第1図に示されるように、光電子転写用マスク2は、基
板21面にCsSb膜22膜形2されている。このCs
Sb賎22上22上属膜23が設けられ、CsSb膜2
2膜形2のパターンを描かせるようになされている。こ
こで、基板21として、石英ガラスやサファイアガラス
等を使用すれば透過式のマスクとして使用することがで
き、また、基板21としてGaAs半導体やシリコン(
S i)半導体等を使用すれば反射式マスクとして使用
することができる。さらに、金属膜23としては、光が
照射されたときに光電子を放出し難く、すなわち、光電
子を放出するための励起状態になる仕事量が大きく、し
かも、温度変化に対する膨張率が小さくて耐熱性が高い
、例えば、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、タング
ステン(W)、プラチナ(Pt)等の金属が好ましい。
しかし、上記した条件を満たせば、金属以外の電気伝導
性膜を使用することもできる。
このように、光電子を放出する光電膜としてCsSbを
使用すると、波長5.500人〜7,000人の波長の
可視光で光電膜を励起させることができ、例えば、−i
に入手可能なハロゲンランプ等の光源を使用して光電膜
から多数の光電子を放出させることができる。すなわち
、光電膜としてCsSbを使用すると、5,500人〜
7.000人の波長の光を光電子転写用マスクに照射す
ることで、多量の光電子を安定して′m続的に放出させ
ることができる。
第2図は本発明の光電子転写用マスクの製造方法の工程
を概略的に示す図である。
まず、第2図(a)に示されるように、基板21にsb
膜22aを10人〜1,000人程度の厚さだけ被着す
る。このとき、透過式マスクを製造する場合には、基板
21を光透過性を有する石英ガラスやサファイヤガラス
等の物質で形成し、また、反射式マスク°を製造する場
合には、基板21をQafi、s半導体やSi半導体等
の物質で形成するのは前述した通りである。
次に、第2図(b)に示されるように、sb膜22a上
に金属膜23を100人〜3,000人程度の厚さだけ
設け、この金属膜23によってsb膜22aに所定パタ
ーンを描かせる。すなわち、金属膜23が設けられてい
ない部分によって転写すべき所定のパターンが形成され
ることになる。この金属膜23のパターン精度グは、一
般に利用されているエツチング法やりフトオフ法によっ
て形成することができる。
ここで、金属膜23として使用する物質は、光電子を放
出する励起状態になるまでの仕事量が大きく、温度変化
に対する膨張率の小さく、しかも、耐熱性が高い、例え
ば、Cr、Ta、W、Pt等の金属が好ましい。すなわ
ち、金属膜23として使用する物質に必要とされる条件
の内、光電子を放出する励起状態になるまでの仕事量が
大きいという条件は、光電子転写用マスク2に光が照射
されたときに、光電膜22だけが光電子を放出し金属膜
23は光電子を放出してはならないからである。特に、
反射式マスクでは金属膜23にも直接光が照射されるの
でこの条件はさらに重要となる。
温度変化に対する膨張率が小さいという条件は、金属膜
23が設けられていない部分によって転写する所定のパ
ターンが形成されることになるので、膨張率が大きいと
パターンの寸法精度が低下するためである。そして、耐
熱性が高いという条件は、製造工程において行われる加
熱によって金属膜23の表面が酸化したり、金属膜23
によるパターンが変形したりするのを避けるためである
引続き、第2図(c)に示されるように、基板21をヒ
ータ24等を使用して約50℃〜200°Cに加熱し、
さらに、第2図(d)に示されるように、基板21を加
熱しながら真空中でCs原子22bを蒸着させる。そし
て、Cs原子22bをsb膜22aに蒸着および反応さ
せて、所定パターンのCsSb膜22全22する。ここ
で、基板21を約50℃〜200℃に加熱するのはsb
膜22aとCs原子22bとを速く反応させるためであ
る。また、第2図(c)および(d)の基板21の加熱
およびCs原子22bの蒸着および反応工程は、sb膜
22aを被着し金属膜23を設けた基板21を光電子像
転写装置の露光処理チャンバ内に配置し、その露光処理
チャンバ内を真空状態にして加熱およびCs原子22b
の蒸着および反応工程を行わせた方が実用的である。こ
れは、CsSb膜22全22に接触させない方が好まし
いからである。
そして、第2図(e)に示されるように、基板21を加
熱しながらCs原子22bをsb膜22aに蒸着および
反応させると、金属膜23が設けられていない部分のs
b膜22aは、Cs原子22bと反応して所定のパター
ンのCsSb膜22全22する。ここで、CsSb膜2
2全22:Sbのモル組成比は3:1となるようにする
ことが好ましい。このCs:Sbのモル組成比が略3:
lとなるときの一つの目安としては、CsSb膜22全
22金属色から黄色を経て透明な赤色に変化することを
利用すればよい。また、CsSb膜22全22:Sbの
モル組成比は厳密に3=1とする必要はなく、略3:1
となれば十分に使用することができる。さらに、金属膜
23の表面にもCs原子22bの層が形成されるが金属
膜23は、光電子を放出する励起状態になる仕事量が大
きいので反射式マスクとして使用する場合でも、金属膜
23から大量の光電子が放出されることはなく実用上問
題とはならない。以上により、所定パターンを有するC
sSb膜22全2221上に形成することができる。
上述の光電子転写用マスクの製造方法において、Cs原
子22bをsb膜22aに蒸着および反応させてCsS
b膜22全22する場合、sb膜22aの厚さはCs原
子22bの蒸着および反応に伴って増加するが、形成さ
れたcssb膜22は金属膜23に挟まれているために
パターン精度が低下するようなことはない。すなわち、
Cs原子22bの蒸着および反応に伴って厚くなる部分
は縦方向に増加し、横方向は金属膜23によって規定さ
れるのでパターン精度は維持されることになる。
上述した本発明の光電子転写用マスクおよびその製造方
法によれば、GaAs半導体を使用する場合と比較して
、製造作業の工程数の減少(杓、1/2) 、材料費の
節減(約、115)、並びに、光電子放出の安定性のm
続期間増大(杓、10倍)等の優位性が認められる。ま
た、Ag−0−Csを使用する場合と比較しても、光電
子放出量の増大(約、10倍)、光電子放出の安定性の
継続期間増大(約、5倍)等の優位性が認められる。
〔発明の効果〕
以上、詳述したように、本発明に係る光電子転写用マス
クは、光電膜をアンチモン化セシウムで形成することに
よって、特殊な光源を使用することなく、一般に入手可
能な光源から出力される光を照射して多数の光電子を継
続的に放出させることができる。
また、本発明の光電子転写用マスクは、基板面に形成さ
れたアンチモン化セシウムから成る光電膜上に電気伝導
性膜を設け、この電気伝導性膜で光電膜に所定パターン
を描かせることによって、特殊な光源を使用することな
く、一般に入手可能な光源から出力される光を照射して
多数の光電子を″la続的に放出させることができる。
さらに、本発明の光電子転写用マスクの製造方法は、基
板にアンチモン膜を被着し、このアンチモン膜上に電気
伝導性膜をアンチモン膜に所定パターンを描かせるよう
に設け、さらに、電気伝導性膜が設けられた基板のアン
チモン膜に真空中でセシウムを蒸着および反応させ、こ
れにより、所定パターンを有するアンチモン化セシウム
膜を基板上に形成し、安定した光電子を′m続的に放出
できる光電子転写用マスクを容易に製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光電子転写用マスクの一実施例を
概略的に示す断面図、 第2図は本発明の光電子転写用マスクの製造方法の工程
を概略的に示す図、 第3図は光電子転写用マスクを適用する光電子像転写装
置を概略的に示す図、 第4図は従来の光電子転写用マスクの一例を概略的に示
す断面図である。 〔符号の説明〕 1・・・露光処理チャンバ、 2・・・光電子転写用マスク、 3・・・ウェハ、 4・・・光源、 5・・・反射鏡、 6・・・N極、 7・・・S極、 8・・・光電子、 21・・・基板、 22・・・CsSb膜、 23・・・金属膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板(21)上に形成された光電膜(22)に光を
    照射し、該光電膜(22)から放出される光電子によっ
    て、所定パターンを転写する光電子転写用マスクであっ
    て、 前記光電膜(22)は、アンチモン化セシウム(CsS
    b)により形成されていることを特徴とする光電子転写
    用マスク。 2、基板(21)と、 該基板(21)面に形成されたアンチモン化セシウムか
    ら成る光電膜(22)と、 該光電膜(22)に所定パターンを描かせるように該光
    電膜(22)上に設けられた電気伝導性膜(23)と、 を具備する光電子転写用マスク。 3、前記光電膜を形成するアンチモン化セシウムは、セ
    シウム(Cs):アンチモン(Sb)のモル組成比が3
    :1になっている特許請求の範囲第2項に記載のマスク
    。 4、前記光電子転写用マスクは透過式マスクであり、前
    記基板が光透過性物質で形成されている特許請求の範囲
    第2項に記載のマスク。 5、前記光電子転写用マスクは反射式マスクであり、前
    記基板が半導体物質で形成されている特許請求の範囲第
    2項に記載のマスク。 6、前記電気伝導性膜は、金属膜で形成されている特許
    請求の範囲第2項に記載のマスク。 7、基板にアンチモン膜を被着し、該被着されたアンチ
    モン膜に所定パターンを描かせるように該アンチモン膜
    上に電気伝導性膜を設け、該電気伝導性膜が設けられた
    基板のアンチモン膜に真空中でセシウムを蒸着および反
    応させ、所定パターンを有するアンチモン化セシウム膜
    を前記基板上に形成することを特徴とする光電子転写用
    マスクの製造方法。 8、前記電気伝導性膜が設けられた基板にセシウムを真
    空中で蒸着および反応させるとき、該基板を50℃〜2
    00℃に加熱する特許請求の範囲第7項に記載の方法。 9、前記電気伝導性膜が設けられた基板にセシウムを真
    空中で蒸着および反応させるとき、セシウム:アンチモ
    ンのモル組成比が3:1になるようにする特許請求の範
    囲第7項に記載の方法。
JP61302812A 1986-12-20 1986-12-20 光電子転写用マスクおよびその製造方法 Pending JPS63156319A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003506828A (ja) * 1999-07-30 2003-02-18 エテック システムズ インコーポレイテッド 光電陰極の高開口数照光を用いた電子ビームコラム

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