JPH01289245A - 光電子転写装置 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第２〜４図）発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の一実施例　　　　（第１図） 発明の効果 〔（概要］ 光電子転写装置に関し、 簡単な光学系で細長い光ビームを形成し、かつマスクの
位置合わせが行え、転写の信頗性や効率を向上させるこ
とのできる光電子転写装置を提供することを目的とし、 光源からの光が照射され、パターンをなして光電子を放
出するマスクと、該マスクから放出される光電子の照射
を受けてパターン転写される被露光物とを有し、マスク
上の整合マークから出た光電子を被露光物上の位置合わ
せマークに当てて両者の位置合わせを行うとともに、該
被露光物および前記マスク近傍に形成した電場、磁場に
より光電子の軌道を制御し、前記被露光物に前記マスク
上のパターンを光電子により転写露光する露光原理を備
え、前記マスクと前記被露光物の間に、前記被露光物と
ほぼ同電位にあるスリ７ト状の開口を有する電極板を配
置し、前記スリット状の開口を通して前記マスク側から
前記被露光物側に照射される光電子で前記被露光物を転
写露光する光電子転写装置において、前記光源とマスク
との間に所定の照射光学手段を設け、該照射光学手段は
、光源からの光を細長いライン状の光ビームに形成する
第１の光学系と、第１の光学系からの光ビームを前記マ
スク上に投射する第２の光学系と、からなり、該第２の
光学系は、入射する光ビームに対してビーム断面のどの
方向にも等しい倍率を持つ中心軸対称なレンズ系であっ
て、かつ第１の光学系よりマスク側に配置されるととも
に、少なくとも第２の光学系を用いてマスク面上の所定
部分をスポット状に照射する第３の光学系を設け、該第
３の光学系によりマスクと被露光物の位置合わせを行う
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光電子転写装置に係り、詳しくは、特に転写
系の信頼性を向上させることができる光電子転写装置に
関する。

古くから、リソグラフィー技術として、紫外線露光方法
が用いられ、その後紫外線露光方法は、改善が重ねられ
て、パターンの微細化が図られてきたが、光の波長（４
０００人程度）の限界から微細化の限界が指摘され、電
子ビーム露光法、Ｘ線露光法、光電子転写露光法などの
技術が検討されている。

以下、具体的に電子ビーム露光法、Ｘ線露光法、光電子
転写露光法について説明する。

電子ビーム露光方法は、点状あるい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、更にステージを移動させてウェハ上に微細パターン
を描画しようとするものである。したがって、電子源、
電子ビームの収束、整形、偏向させるコラム系、ウェハ
を支持して露光位置を変えるステージ系のほか、これら
を制御する制御系が必要である。この方法は、解像度の
向上を望むことができるが、膨大なパターンデータをも
とにしたいわゆる“−筆書き”′の露光のため、露光に
時間がかかってしまい、スルーブツトが低く、量産には
向かない。

また、Ｘ線露光方法は例えば１０〜５０に弱の大がかり
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。したが
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わせできるアライナ
−との組み合わせが必要となる。この点では、従来の光
露光法に近いが、光源が大がかりで高価になること、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考
慮を要すること、さらには、プロキシミティ露光のため
、ウェハの直径が大きくなるほど、マスクのたわみやマ
スク、ウェハの反りが生じ、その結果マスク−ウェハ間
のギャップ変動が起き、ぼけが生じるという問題がある
。強いχ線強度も得にくく、スループットもあまり良く
ない。Ｘ線光線の強度が強く、平行光である、シンクロ
トロン放射光を上記Ｘ線発生用光源に利用することが提
案されているが、装置が大がかりになり、また非常に膨
大の費用が、装置の製造、運転にかかり、また利用が難
しく、露光装置の実用機に向いているとは言えない。

転写方法のもつ高い処理能力と電子ビーム露光方法のも
つ高解像性をともに活かした露光方法として、光電子に
よる転写露光方法がある。この露光方法は、光電子放出
材料と非放出材料でマスク上にパターニングしておき、
そのマスクに光を照でることにより発生する光電子を、
マスク−ウェハ間にかけられている電場、磁場で加速、
収束されてウェハ上に転写する方法である。本発明は、
この光電子転写露光法に用いられる光電子転写装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第２図（ａ）、（ｂ）は、従来の光電子転写装置の一例
の構造を示す装置概略図、第３図は従来例の光電子転写
露光法を説明するための図である。

これらの図において、１は例えばヘルムホルツコイルと
言われる収束コイル、２はＸＹステージ、３はマスク用
ステージ、４は排気口、５は平板電極、６は光電マスク
、７ａは例えばＳｉからなるウェハ、７ｂは電子線感光
剤、７は試料で、試料７はウェハ７ａおよび電子線感光
剤７ｂからなり、ＸＹステージ２により移動する。８は
偏向コイル、９は紫外線ランプ、１０は窓で、偏向コイ
ル８は整合マークから出た電子ビームを例えばウェハ７
ａ上の位置合わせマーク（図示せず）上に走査する機能
を有している。１１は台、１２は磁極、１３はチャンバ
、１４は電源、１５は紫外線、１６ａ、１６ｂは紫外線
吸収体で、紫外線吸収体１６ａはｐｔからなり、紫外線
吸収体１６ｂはＣｒからなっている。１７は光電子、１
８は透明な石英板からなるマスク基板、１９は光電子放
射材料で、紫外線１５により電子となり易い物質からな
っている。

なお、ここで、平板電極５は光電マスク６−ウニバフａ
間に形成される等電位面を規定するための電極として機
能するとともに、ウェハ７ａからの反射電子を検出する
検出器（図示せず）を載せる台として機能するものであ
る。第２図（ｂ）は光電マスク６表面側から紫外線１５
を照射するタイプの装置であり、ここでは磁極１２によ
り平行磁場を与えている。また、光電子放射材料１９が
光電マスク６上にパターン化されており、平板電極５上
には、反射電子検出器（図示せず）が形成されている。

この検出器で、光電マスク６上の整合マークから出た光
電子１７がウェハ７ａ上の位置合わせマークに当たる時
発生する反射電子を検出し、この検出量で光電マスク６
−ウニバフａ間の位置を合わす。

次に、第３図を用いて光電子転写露光について説明する
。

第３図に示すように、収束コイルｌの作る平行磁場（上
下方向）の中に磁場と直角に光電マスク６と試料７が平
行に向かい合って配置されており、光電マスク６側が負
、試料７側が正になるように電位がかかっている。光電
マスク６は紫外線吸収体１６ｂからなる転写すべきパタ
ーンと、その上に紫外線１５の照射によって光電子を放
出する光電子放出材料１９の膜とを被着させることによ
り作られている。

そして、マスク基板１８の上に紫外線１５を出す紫外線
ランプ９を配置し、紫外線１５の光電マスク６上に照射
すると、パターンのないところ（紫外線吸収体１６のな
いところ）に当たる光電子放出材料１９に紫外線１５が
当たり、その部分から光電子１７が矢印Ａのように出る
。光電マスク６上の一点から飛び出した光電子１７は、
そこにかかっている加速電圧（電源１４により与えられ
ている）と収束コイル１の作る平行磁場によって螺旋を
描いて試料７の方向へ進み、ある所で再び一点に集まる
。すなわち、焦点を結ぶのである。

しかしながら、上記に示したような装置では、試料７ａ
面（ウェハ露光面）が転写電子軌道を決める一方の電極
となっており、このことに起因する種々の問題点があっ
た。例えば、解像性を上げたり細いパターンを転写する
場合、光電マスク６−ウニバフａ間で光電子１７を加速
するために通常３０〜４０ＫＶもの高い加速電圧が必要
であり、光電マスク６−ウニバフａ間の距離が非常に接
近（通常１〜２ｃｍ程度）しているため放電が生じ易い
という欠点があった。具体的には、特に、光電マスク６
やウェハ７ａをホールドしているホルダーのエッヂ部分
で生じ易く、ウェハ７ａに放電が起こると、ウェハ７ａ
にダメージを与えてしまうという問題があった。例えば
、レジストや素子に放電すると、レジストや素子を破壊
してしまう。

このため、上記のような放電の問題を解決する手段とし
て、本発明の出願人は先に第４図（ａ）、（ｂ）に示す
ような光電子転写装置を提案している。

これらの図において、第２図および第３図と同一符号は
同一または相当部分を示す、１４ａは電源、２１は電極
板、２２は例えば幅ｄ２が１ｍｍ程度で、長さが３ｃｍ
程度以上のスリット状の開口である。

なお、ここでは光電子１７を加速するための加速電圧は
光電マスク６とスリット状の開口２２を有する電極板２
１の間に印加しており、電極２１とウェハ７ａの間は電
圧を印加しておらず同電位になっている。

次に、その動作原理について簡単に説明する。

紫外線ランプ９からの紫外線１５は細長いビーム状に形
成され（その幅ｄ、）、光電マスク６に到達し、光電子
１７を励起、放出する。

光電子１７は光電マスク６と電極板２１との間で印加さ
れた加速電圧で加速され、スリット状の開口２２を通過
した光電子１７のみウェハ７ａに向がって進行し、ウェ
ハ７ａ上にマスクパターンを転写する。光電マスク６、
ウニハフａ両方を平行にしつつ、同じ方向に移動させる
ことにより、光電マスク６上に配置したパターンをウェ
ハ７ａ上に１＝１で転写することができる。

この装置では、少なくともスリット状の開口２２以外は
全て電極板２１により高電圧印加部分６は遮蔽されるた
め、試料７、特にウェハ７ａへの放電がほとんどなくな
り、ダメージの恐れがほとんどなくなるという利点があ
る。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、このような先願に係る光電子転写装置にあっ
ては、光電マスク６上のスリット状の開口２２に対応す
る部分に対して細長いライン状に紫外線１５を照射して
光電子１７を励起することが望ましいため、必然的に紫
外線１５を第４図（ｂ）に示すようにビーム状に整形し
なければならず、例えば非点収差を与える光学レンズを
用いる必要がある。一方、光電マスク６の位置合わせの
ためには光電マスク６上のマスクパターン部にスポット
状に紫外線１５を照射し、位置合わせ用光電子ビームを
励起する必要がある。

しかしながら、真空中に設置され、かつ高電圧が印加さ
れている光電マスク６の近傍に全く別機能をもつ２個以
上の光学系を作ることは、装置の構成上や安定稼動上か
ら問題があり、構成の複雑化を招いたり、転写の信頼性
や効率が低下したりする。したがって、この点で改善が
望まれる。

そこで本発明は、簡単な光学系で細長い光ビームを形成
し、かつマスクの位置合わせが行え、転写の信頼性や効
率を向上させることのできる光電子転写装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による光電子転写装置は上記目的達成のため、光
源からの光が照射され、パターンをなして光電子を放出
するマスクと、該マスクから放出される光電子の照射を
受けてパターン転写される被露光物とを有し、マスク上
の整合マークから出た光電子を被露光物上の位置合わせ
マークに当てて両者の位置合わせを行うとともに、該被
露光物および前記マスク近傍に形成した電場、磁場にょ
り光電子の軌道を制御し、前記被露光物に前記マスク上
のパターンを光電子により転写露光する露光原理を備え
、前記マスクと前記被露光物の間に、前記被露光物とほ
ぼ同電位にあるスリット状の開口を有する電極板を配置
し、前記スリット状の開口を通して前記マスク側から前
記被露光物側に照射される光電子で前記被露光物を転写
露光する光電子転写装置において、前記光源とマスクと
の間に所定の照射光学手段を設け、該照射光学手段は、
光源からの光を細長いライン状の光ビームに形成する第
１の光学系と、第１の光学系からの光ビームを前記マス
ク上に投射する第２の光学系と、からなり、該第２光学
系は、入射する光ビームに対してビーム断面のどの方向
にも等しい倍率を持つ中心軸対称なレンズ系であって、
かつ第１の光学系よりマスク側に配置されるとともに、
少なくとも第２の光学系を用いてマスク面上の所定部分
をスポット状に照射する第３の光学系を設け、該第３の
光学系によりマスクと被露光物の位置合わせを行うよう
に構成している。

〔作用〕

本発明では、光源とマスクとの間に照射光学手段が設け
られ、第１の光学系により光源からの光が細長いライン
状の光ビームに形成され、次いで、中心軸対称なレンズ
系である第２の光学系により光ビームがマスク上に投射
される。

一方、第２の光学系の少なくとも一部を用いた第３の光
学系によりマスク面上の所定部分がスポット状に照射さ
れ、マスクの位置合わせが行われる。

したがって、光学系が簡単な構成となり、転写の信頼性
や効率が向上する。

（実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る光電子転写装置の一実施例を示す
図であり、特に光学系の構成を示している。

本実施例では光学系以外の部分は従来と同様であり、図
示を省略している。第１図において、従来例と同一符号
は同一または相当部分を示す。３１は照射光学手段であ
り、照射光学手段３１は紫外線ランプ（光源）９と光電
マスク６との間に設置され、第ルンズ３２および第２レ
ンズ３３により構成される。第ルンズ３２は第１の光学
系に相当し、紫外線ランプ９からの紫外線１５を細長い
ライン状の光ビーム１５ａに整形するものである。一方
、第２レンズ３３は入射する光ビームに対してビーム断
面の縦、横何れの方向にも等しい倍率をもつ中心軸対称
なレンズであり、前記光ビーム１５ａをそのまま光電マ
スク６に投影する。また、第２レンズ３３は第ルンズ３
２よりも光電マスク６側に配置される。

第ルンズ３２と第２レンズ３３の間には振り込み反射板
３４が設けられており、振り込み反射板３４にはマーク
光源３５から位置合わせ照射光３６が入射される。振り
込み反射板３４は位置合わせ照射光３６を反射して第２
レンズ３３に送り、第２レンズ３３を介して光電マスク
６上の整合マーク６ｍの部分をスポット状に照射させる
。上記振り込み反射板３４およびマーク光源３５は第３
の光学系３７に対応ず寮。

以上の構成において、まず、マーク光源３５がら位置合
わせ照射光３６を振り込み反射板３４に照射する。この
とき、振り込み反射板３４の位置および角度は適切に選
定されており、位置合わせ照射光３６は振り込み反射板
３４で反射した後、第２レンズ３３を適切な倍率で通過
し、光電マスク６の整合マーク６ｍ上に微小なスポット
状に照射される。これにより、整合マーク６ｍから出た
光電子が試料７上に位置合わせマークに当たるとき発生
する電子ビームが平板電極５上の反射電子検出器（図示
略）により検出され、光電マスク６と試料７の位置合わ
せが行われる。

次いで、転写行程に移る。転写行程では紫外線ランプ９
からの紫外線１５が第ルンズ３２によって細長いライン
状の光ビーム１５ａに整形され、第２レンズ３３を介し
等倍率で光電マスク６に投射される。これにより、光電
マスク６のパターンに従って試料７が露光し、パターン
の転写が行われる。

このように、本実施例ではパターン転写時には照射光学
手段３１により光電マスク６面上を細長いライン状に照
射でき、位置合わせ時には整合マーク６ｍ上をスポット
状に照射でき、しかも各光学系は極めて簡単な構成でよ
いから、特に真空中に設置され、かつ高電圧が印加され
た光電マスク６の近傍を複雑化することがなく、転写の
信頼性および効率を向上させることができる。

〔効果〕

本発明によれば、簡単な構成の光学系で転写と位置合わ
せを行うことができ、転写の信頼性および効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光電子転写装置の一実施例を示す
その光学系の構成図、 第２図は従来の光電子転写装置の一例の構造を示す装置
概略図、 第３図は従来の光電子転写露光法を説明する図、第４図
は先願に係る光電子転写装置の概略構成図である。 ６・・・・・・光電マスク、 ６ｍ・・・・・・整合マーク、 ９・・・・・・紫外線ランプ、 １５・・・・・・紫外線、 １５ａ・・・・・−電子ビーム、 ３１・・・・・・照射光学手段、 ３２・・・・・・第ルンズ（第１の光学系）、３３・・
・・・・第２レンズ（第２の光学系）、３４・・・・・
・振り込み反射板、 ３５・・・・・・マーク光源、 ３６・・・・・・位置合わせ照射光、 ３７・・・・・・第３の光学系。 第　１　図　　　　　　３６１位置合わせ照射光３７、
第３の光学系 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　光源からの光が照射され、パターンをなして光電子を
   放出するマスクと、該マスクから放出される光電子の照
   射を受けてパターン転写される被露光物とを装着され、 マスク上の整合マークから出た光電子を被露光物上の位
   置合わせマークに当てて両者の位置合わせを行うととも
   に、 該被露光物および前記マスク近傍に形成した電場、磁場
   により光電子の軌道を制御し、前記被露光物に前記マス
   ク上のパターンを光電子により転写露光する露光原理を
   備え、 前記マスクと前記被露光物の間に、前記被露光物とほぼ
   同電位にあるスリット状の開口を有する電極板を配置し
   、前記スリット状の開口を通して前記マスク側から前記
   被露光物側に照射される光電子で前記被露光物を転写露
   光する光電子転写装置において、 前記光源とマスクとの間に所定の照射光学手段を設け、 該照射光学手段は、光源からの光を細長いライン状の光
   ビームに形成する第１の光学系と、第１の光学系からの
   光ビームを前記マスク上に投射する第２の光学系と、か
   らなり、 該第２の光学系は、入射する光ビームに対してビーム断
   面のどの方向にも等しい倍率を持つ中心軸対称なレンズ
   系であって、かつ第１の光学系よりマスク側に配置され
   るとともに、 少なくとも第２の光学系を用いてマスク面上の所定部分
   をスポット状に照射する第３の光学系を設け、 該第３の光学系によりマスクと被露光物の位置合わせを
   行うようにしたことを特徴する光電子転写装置。