JPH01168024A - 光電子転写用マスクおよびその製造方法 - 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〕 光源からの光を直接または反射鏡で反射させて光電膜に
照射し、光電膜から光電子を放出させる反射式の光電子
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
方法に関し、 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し、基板と、該基板面に被着され
た電気伝導性膜と、該電気伝導性膜上に所定パターンを
描くように形成されたアンチモン化セシウムから成る光
電膜とを具備するように構成する。

〔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、光源からの光を直接または反射鏡で反射させて
光電膜に照射し、光電膜から光電子を放出させる反射式
の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、点状ある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ター
ウェハ間のギャップ変動に起因するぼけが住じる等の問
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。

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、反射式のマス
クであり、この従来の光電子転写用マスりは、ガリウム
砒素（ＧａＡｓ）基板１２１上に厚さ５００人程度の金
属（例えば、金：Ａｕ）膜１２２が設けられている。こ
の金属膜１２２によってＧａＡｓ基板１２１が所定パタ
ーンを描くようになされている。そして、金属膜１２２
でパターン欠陥グされたＧａＡｓ基板１２１にはＣｓ膜
１２３が被着されている。これにより、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
　−Ｃｓで形成された光電膜が所定パターンを描くよう
になされている。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ＧａＡｓ−Ｃｓ
が使用されている。

また、光電膜としては、上記したＧａＡｓ−Ｃｓ以外に
も、例えば、沃化セシウム（ＣｓＩ）や銀−酸素一セシ
ウム（Ａｇ−０−Ｃｓ）等が知られている。

〔発明が解決しようどする問題点〕

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、ＧａＡｓ−Ｃｓ、Ｃｓ　１．Ａｇ−０−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ＧａＡｓ−Ｃ
ｓを使用する場合の問題点を説明する。

二〇〇ａＡｓ−Ｃｓは、主に反射式のマスクに使用され
るもので、基板をＧａＡｓで形成し、このＧａ、、Ａｓ
基板表面にＣｓ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有している。

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。

次に、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。ＣｓＩ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Ｃｓｌの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、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。

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がら成る光電膜を再
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Ｃｓｌを使用すると、種
々の問題点が存在することになる。

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、可視光の波長領域の光源を使用して光電子発止効率
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、基板面に被着された電気伝導性
膜上に所定パターンを描くようにアンチモン化セシウム
から成る光電膜を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、基板に電気伝導性膜を被着し、その電
気伝導性膜上に所定パターンのアンチモン膜を形成し、
所定パターン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電気伝導性膜上に形成し、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の形態によれば、基板と、該基板面に被着
された電気伝導性膜と、該電気伝導性膜上に所定パター
ンを描くように形成されたアンチモン化セシウムから成
る光電膜と、を具備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の形態によれば、基板に電気伝導性
膜を被着し、該電気伝導性膜上に所定パターンのアンチ
モン膜を形成し、該所定パターン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電気伝導性膜上に形
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の形態の光電子転写
用マスクによれば、電気伝導性膜は基板面に被着され、
この電気伝導性膜上に所定パターンを描くようにアンチ
モン化セシウムから成る光電膜が形成される。

また、本発明の第２の形態の光電子転写用マスクの製造
方法によれば、まず、基板に電気伝導性膜が被着され、
その被着された電気伝導性膜上に所定パターンを有する
アンチモン化セシウム膜が形成される。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面に金属膜２２が被着され、この金属膜２２上に
所定パターンを描くようにＣｓＳｂ膜２３膜形３されて
いる。すなわち、光電膜はＣｓＳｂ膜２３膜形３て形成
され、このＣｓＳｂ膜２３膜形３る所定パターンがウェ
ハ等の被露光試料に転写されることになる。ここで、基
板２１に使用する材料物質としては、例えば、ＧａＡｓ
半導体やシリコン（Ｓｉ）半導体等であるが、この基板
２１に対する条件は緩慢なので、半導体以外にも種々の
物質を使用することができる。

また、金属膜２３に使用する材料物質としては、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、また
、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、−Ｍ
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継続的に放出させる
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に金属
膜２２を１００人〜３．０００人程度の厚さだけ被着す
る。

ここで、金属膜２２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、また、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２２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２３だけが光電子を放出し金属膜２２は光電子を放
出してはならないからである。また、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２２の表面が酸化したり、金属膜２２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。

次に、第２図（ｂ）に示されるように、ｓｂ膜２２ａを
金属膜２２上に所定パターンを描くように、１０人〜１
　、０００人程度の厚さだけ形成する。

この所定パターンを有するｓｂ膜２２ａの形成は、−船
釣に利用されているエツチング法やリフトオフ法等によ
って行うことができる。

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２３ｂを蒸着させる。そし
て、Ｃｓ原子２３ｂをｓｂ膜２３ａに蒸着および反応さ
せて、所定パターンのＣｓＳｂ膜２３膜形３する。ここ
で、基板２１を約５０℃〜２００″Ｃに加熱するのはｓ
ｂ膜２３ａとＣｓ原子２３ｂ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２３ｂの蒸着および反応工程は、金属
膜２２を被着し所定パターンを有するｓｂ膜２３ａ形成
した基板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Ｃ８原子２３ｂ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２３膜形３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Ｃ８原子２３ｂをｓｂ膜２３ａに蒸着および
反応させて所定のパターンのＣｓＳｂ膜２３膜形３する
。ここで、ＣｓＳｂ膜２３膜形３：Ｓｂのモル組成比は
３：ｌとなるようにすることが好ましい。このＣｓ：Ｓ
ｂのモル組成比が略３：１となるときの一つの目安とし
ては、ＣｓＳｂ膜２３膜形３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、ＣｓＳ
ｂ膜２３膜形３：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、ＣｓＳｂ膜２３膜形３されていない部
分の金属膜２２表面にもＣｓ原子２３ｂの層が形成され
るが金属膜２２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、金属膜２２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ＣｓＳｂ膜２３膜形３２１上に
形成することができる。

第３図は本発明の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、■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１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からの光を反射鏡５で反射させてマ
スク２の表面に光を照射する。本装置は、光源４からの
光を反射鏡５で反射させてマスク２の表面を照射するが
、露光処理チャンバｌの下方に光源４を設けて、反射鏡
５を使用することなく直接にマスク２の表面を照射して
もよいのはいうまでもない。このようにマスク２の表面
に光を照射して、マスク２表面（Ｃｓ　Ｓ　ｂから成る
光電膜２３）から光電子８を発生させる。

そして、ウェハ３等の被露光試料の表面に上記光電子８
を照射し、その光電子像をウェハ３等に転写する。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側を各々Ｎ極
６およびＳ極７とする一様磁界が印加され、これにより
、マスク２がら出力される光電子８の放出を助成すると
共に、マスク２から放出された光電子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。

上述した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（約、１／２）、材料費の節減（約、
１１５）、並びに、光電子放出の安定性の継続期間増大
（約、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、基板面に被着された電気伝導性膜上に所定パター
ンを描くようにアンチモン化セシウムから成る光電膜を
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、基板に電気伝導
性膜を被着し、その電気伝導性膜上に所定パターンのア
ンチモン膜を形成し、所定パターン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電気伝導
性膜上に形成し、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図は本発明の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・・
・金属膜、２３・・・ＣｓＳｂ膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板（２１）と、 該基板（２１）面に被着された電気伝導性膜（２２）と
   、 該電気伝導性膜（２２）上に所定パターンを描くように
   形成されたアンチモン化セシウム（ＣｓＳｂ）から成る
   光電膜（２３）と、 を具備する光電子転写用マスク。 ２、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１項に記載のマスク
   。 ３、前記基板は、半導体物質で形成されている特許請求
   の範囲第１項に記載のマスク。 ４、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１項に記載のマスク。 ５、基板に電気伝導性膜を被着し、該電気伝導性膜上に
   所定パターンのアンチモン膜を形成し、該所定パターン
   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
   記電気伝導性膜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。 ６、前記アンチモン膜にセシウムを真空中で蒸着および
   反応させるとき、前記基板を５０℃〜２００℃に加熱す
   る特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７、前記アンチモン膜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５項に記載の
   方法。