JP3009068B2 - Ｘ線マスク構造体及びその製造方法 - Google Patents
Ｘ線マスク構造体及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）やマイクロマシン等の微細パターンをＸ線露光によ
りウェーハ等に焼き付ける際に用いるＸ線マスク構造体
及びその製造方法に関するものである。
Ｉ）やマイクロマシン等の微細パターンをＸ線露光によ
りウェーハ等に焼き付ける際に用いるＸ線マスク構造体
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭに代表される大規模集積回路は
今や４ＭＤＲＡＭの量産期にあり、しかも１６ＭＤＲＡ
Ｍから６４ＭＤＲＡＭへと急速に技術的に進歩してい
る。これに伴いデバイスに要求される最小線幅も、ハー
フミクロンからクォーターミクロンへと縮小している。
これらの半導体デバイスは近紫外光若しくは遠紫外光を
利用してマスクから半導体基板へと転写されるが、これ
らの光の波長では加工出来るデバイスの線幅も限界に近
付きつつある。又、微細化に伴う焦点深度の低下も免れ
ない。そこで、Ｘ線によるリソグラフィー技術は上記の
問題を同時に解決するものとして期待が大きい。
今や４ＭＤＲＡＭの量産期にあり、しかも１６ＭＤＲＡ
Ｍから６４ＭＤＲＡＭへと急速に技術的に進歩してい
る。これに伴いデバイスに要求される最小線幅も、ハー
フミクロンからクォーターミクロンへと縮小している。
これらの半導体デバイスは近紫外光若しくは遠紫外光を
利用してマスクから半導体基板へと転写されるが、これ
らの光の波長では加工出来るデバイスの線幅も限界に近
付きつつある。又、微細化に伴う焦点深度の低下も免れ
ない。そこで、Ｘ線によるリソグラフィー技術は上記の
問題を同時に解決するものとして期待が大きい。
【０００３】Ｘ線露光に使用するマスク構造体では、一
般的に、図１に示す様に適当な支持枠１上に形成された
Ｘ線透過膜２上に更にＸ線吸収体の微細パターン３が形
成された構造を有する。Ｘ線吸収体として使用される材
料は重金属、特にＡｕ、Ｗ、Ｔａ等が発表されている。
更に、これらのＸ線吸収体のパターンを支持固定するＸ
線透過膜には、ＳｉＮ、ＳｉＣ等のシリコン化合物が発
表されている。このＸ線吸収体パターンの形成方法に
は、レジストによる“め型パターン”に対するメッキ
法、重金属吸収体の薄膜を反応性イオンエッチング等の
ドライプロセスでパターンニングする方法、又は適当な
エッチング液を用いてウェットプロセスでパターンニン
グする方法等がある。
般的に、図１に示す様に適当な支持枠１上に形成された
Ｘ線透過膜２上に更にＸ線吸収体の微細パターン３が形
成された構造を有する。Ｘ線吸収体として使用される材
料は重金属、特にＡｕ、Ｗ、Ｔａ等が発表されている。
更に、これらのＸ線吸収体のパターンを支持固定するＸ
線透過膜には、ＳｉＮ、ＳｉＣ等のシリコン化合物が発
表されている。このＸ線吸収体パターンの形成方法に
は、レジストによる“め型パターン”に対するメッキ
法、重金属吸収体の薄膜を反応性イオンエッチング等の
ドライプロセスでパターンニングする方法、又は適当な
エッチング液を用いてウェットプロセスでパターンニン
グする方法等がある。
【０００４】一方、吸収体の形状に関しては、マスクに
入射するＸ線のフレネル回折を考えた場合、その吸収体
パターンの側壁の断面形状に凹凸を有していることが、
レジストへのパターン転写に対して望ましいことが提案
されている（特開平２−５２４１６号公報参照）。更に
吸収体の側壁に凹凸を有させることによって、マスクに
入射したＸ線が吸収体の側面で反射して、レジスト上で
のＸ線強度のコントラストが低下し、解像度低下をもた
らすという問題を解消することが出来る。このことにつ
いて詳細に述べる。
入射するＸ線のフレネル回折を考えた場合、その吸収体
パターンの側壁の断面形状に凹凸を有していることが、
レジストへのパターン転写に対して望ましいことが提案
されている（特開平２−５２４１６号公報参照）。更に
吸収体の側壁に凹凸を有させることによって、マスクに
入射したＸ線が吸収体の側面で反射して、レジスト上で
のＸ線強度のコントラストが低下し、解像度低下をもた
らすという問題を解消することが出来る。このことにつ
いて詳細に述べる。
【０００５】Ｘ線露光用マスクを用いてレジスト上にパ
ターン転写を行う場合、マスクの破損を防ぐ為に、図２
に示す様にマスク（２、３）はレジスト４から数十μｍ
離して置かれる。そうしてＸ線５をマスクを通して照射
して吸収体のパターン３をレジスト上に転写する。この
場合、照射するＸ線が必ずしも平行でなく、更に吸収体
側面が製造プロセスによって必ずしも垂直でない等の理
由で、照射Ｘ線５の一部は吸収体３の側面にすれすれの
角度で入射する。これらのＸ線５の一部は吸収体３の側
面で反射され、照射Ｘ線５とは異なった方向に進むの
で、本来吸収体３に遮られてＸ線５が到達しない部分の
レジスト４を感光させてしまい、その結果、転写パター
ンの解像度が低下するという問題が生じる。この問題は
吸収体３の側壁に凹凸をもたせることによって解決出来
る。
ターン転写を行う場合、マスクの破損を防ぐ為に、図２
に示す様にマスク（２、３）はレジスト４から数十μｍ
離して置かれる。そうしてＸ線５をマスクを通して照射
して吸収体のパターン３をレジスト上に転写する。この
場合、照射するＸ線が必ずしも平行でなく、更に吸収体
側面が製造プロセスによって必ずしも垂直でない等の理
由で、照射Ｘ線５の一部は吸収体３の側面にすれすれの
角度で入射する。これらのＸ線５の一部は吸収体３の側
面で反射され、照射Ｘ線５とは異なった方向に進むの
で、本来吸収体３に遮られてＸ線５が到達しない部分の
レジスト４を感光させてしまい、その結果、転写パター
ンの解像度が低下するという問題が生じる。この問題は
吸収体３の側壁に凹凸をもたせることによって解決出来
る。
【０００６】物質にＸ線が入射した場合の反射率は入射
角に依存している。Ｘ線を物質の面にすれすれの角度で
入射した場合、即ち、入射角が９０°に近い場合には全
反射が起こり反射率は１００％に近いが、入射角が９０
°から小さくなるに従って反射率は急激に低下する。図
３に、金表面に波長１ｎｍのＸ線を入射した場合の反射
率の入射角依存性を示す。入射角９０〜８８°では反射
率５０％以上であるが入射角が小さくなるに従って反射
率は急激に低下し、８５°以下では反射率は１％以下で
ある。Ｘ線マスク吸収体の側面が凹凸のない滑らかな面
であればＸ線は吸収体の面にすれすれの角度で入射する
ので反射率が高い。
角に依存している。Ｘ線を物質の面にすれすれの角度で
入射した場合、即ち、入射角が９０°に近い場合には全
反射が起こり反射率は１００％に近いが、入射角が９０
°から小さくなるに従って反射率は急激に低下する。図
３に、金表面に波長１ｎｍのＸ線を入射した場合の反射
率の入射角依存性を示す。入射角９０〜８８°では反射
率５０％以上であるが入射角が小さくなるに従って反射
率は急激に低下し、８５°以下では反射率は１％以下で
ある。Ｘ線マスク吸収体の側面が凹凸のない滑らかな面
であればＸ線は吸収体の面にすれすれの角度で入射する
ので反射率が高い。
【０００７】ところが図４に示す様に、吸収体３の側壁
に凹凸をもたせてあれば、吸収体近傍のＸ線は吸収体３
の面に対し小さな角度で入射するので反射率は非常に低
くなる。つまり、吸収体３の側壁に５°以上の傾きを有
する凹凸を形成しておけば、Ｘ線５の反射率は１％以下
となるので、不要な反射Ｘ線がレジスト４を感光させて
転写パターンの解像度が低下するという問題は解消出来
る。しかしながら、この様な任意の断面形状を有するＸ
線吸収体パターンを作成しようとすると、複雑なプロセ
スが必要で高精度なＸ線マスクの提供が困難であった。
従って、本発明の目的は、任意の凹凸断面形状を有する
Ｘ線吸収体パターンを有するＸ線マスク構造体を簡単な
プロセスで提供することにある。
に凹凸をもたせてあれば、吸収体近傍のＸ線は吸収体３
の面に対し小さな角度で入射するので反射率は非常に低
くなる。つまり、吸収体３の側壁に５°以上の傾きを有
する凹凸を形成しておけば、Ｘ線５の反射率は１％以下
となるので、不要な反射Ｘ線がレジスト４を感光させて
転写パターンの解像度が低下するという問題は解消出来
る。しかしながら、この様な任意の断面形状を有するＸ
線吸収体パターンを作成しようとすると、複雑なプロセ
スが必要で高精度なＸ線マスクの提供が困難であった。
従って、本発明の目的は、任意の凹凸断面形状を有する
Ｘ線吸収体パターンを有するＸ線マスク構造体を簡単な
プロセスで提供することにある。
【０００８】
【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、所望のパターン
のＸ線吸収体と該吸収体を保持するＸ線透過膜とを含む
Ｘ線マスク構造体において、上記Ｘ線吸収体パターン
は、少なくとも２種類の材料が交互に積層され、且つエ
ッチング速度の違いを利用してその側壁が凹凸形状とさ
れた積層構造体であることを特徴とするＸ線マスク構造
体であり、又、Ｘ線吸収体パターンを保持すべきＸ線透
過膜上に、任意のエッチング条件においてエッチング速
度が異なる少なくとも２種以上のＸ線吸収体パターン材
料を交互に積層し、しかる後任意のエッチング条件で吸
収体パターンをエッチングすることを特徴とする上記の
Ｘ線マスク構造体の製造方法である。
によって達成される。即ち、本発明は、所望のパターン
のＸ線吸収体と該吸収体を保持するＸ線透過膜とを含む
Ｘ線マスク構造体において、上記Ｘ線吸収体パターン
は、少なくとも２種類の材料が交互に積層され、且つエ
ッチング速度の違いを利用してその側壁が凹凸形状とさ
れた積層構造体であることを特徴とするＸ線マスク構造
体であり、又、Ｘ線吸収体パターンを保持すべきＸ線透
過膜上に、任意のエッチング条件においてエッチング速
度が異なる少なくとも２種以上のＸ線吸収体パターン材
料を交互に積層し、しかる後任意のエッチング条件で吸
収体パターンをエッチングすることを特徴とする上記の
Ｘ線マスク構造体の製造方法である。
【０００９】
【作用】前記従来技術の問題に鑑み、本発明者らが鋭意
研究を重ねた結果、所望のパターンのＸ線吸収体と該吸
収体を保持するＸ線透過膜とを含むＸ線マスク構造体に
おいて、Ｘ線吸収体パターンを任意のエッチング条件に
おいてエッチング速度が異なる少なくとも２種類のＸ線
吸収体パターン材料からなる交互積層構造体にすること
で、エッチングによってＸ線吸収体パターンの側壁を凹
凸形状に出来るという結論に至った。又、上記のＸ線マ
スク構造体の製造方法において、Ｘ線吸収体パターン材
料を任意のエッチング条件に対してエッチング速度が異
なる２つ以上材料の積層構造とし、この後任意のエッチ
ング条件で吸収体パターンをエッチングすることによっ
て側壁の断面形状に凹凸を有する吸収体パターン形状を
得ることが出来るという結論を得本発明に至った。
研究を重ねた結果、所望のパターンのＸ線吸収体と該吸
収体を保持するＸ線透過膜とを含むＸ線マスク構造体に
おいて、Ｘ線吸収体パターンを任意のエッチング条件に
おいてエッチング速度が異なる少なくとも２種類のＸ線
吸収体パターン材料からなる交互積層構造体にすること
で、エッチングによってＸ線吸収体パターンの側壁を凹
凸形状に出来るという結論に至った。又、上記のＸ線マ
スク構造体の製造方法において、Ｘ線吸収体パターン材
料を任意のエッチング条件に対してエッチング速度が異
なる２つ以上材料の積層構造とし、この後任意のエッチ
ング条件で吸収体パターンをエッチングすることによっ
て側壁の断面形状に凹凸を有する吸収体パターン形状を
得ることが出来るという結論を得本発明に至った。
【００１０】
【好ましい実施態様】本発明のＸ線マスク構造体は、図
１に図解的に示す様に、マスク支持枠としてのシリコン
ウェーハ１とＸ線透過膜２とＸ線吸収体パターン３とか
らなり、円中に描いた拡大図に示す様に、上記Ｘ線吸収
体パターン３が、その側壁が凹凸形状を有する積層構造
体であることを特徴としている。又、これらの材料の他
にもＸ線吸収体の保護膜や導電膜も使用してもよい。Ｘ
線透過膜としては、１〜１０μｍの厚みのＳｉ、ＳｉＯ
2 、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢＮＣ等の無機類、ポリイ
ミド等の耐放射線性有機膜等の公知の材料を使用するこ
とが出来る。又、この他にＸ線透過膜として使用出来る
ものであれば使用しても構わない。これらの膜の成膜方
法は各種のスパッタ法、化学気相成長法等の方法を用い
ることが出来る。又、Ｘ線吸収体パターンはめっき法に
よって形成することが好ましく、Ｘ線吸収体パターン材
料としては、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ等の公知の材料を使用す
ることが出来る。本発明の基本プロセスであるＸ線吸収
体の側壁の断面を凹凸形状制御する方法としては、任意
のエッチングに対してエッチング速度の異なる材料を交
互にめっきを行い、吸収体パターン形成後に任意のエッ
チング処理を施すことによって目的の構造を得ることが
出来る。
１に図解的に示す様に、マスク支持枠としてのシリコン
ウェーハ１とＸ線透過膜２とＸ線吸収体パターン３とか
らなり、円中に描いた拡大図に示す様に、上記Ｘ線吸収
体パターン３が、その側壁が凹凸形状を有する積層構造
体であることを特徴としている。又、これらの材料の他
にもＸ線吸収体の保護膜や導電膜も使用してもよい。Ｘ
線透過膜としては、１〜１０μｍの厚みのＳｉ、ＳｉＯ
2 、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢＮＣ等の無機類、ポリイ
ミド等の耐放射線性有機膜等の公知の材料を使用するこ
とが出来る。又、この他にＸ線透過膜として使用出来る
ものであれば使用しても構わない。これらの膜の成膜方
法は各種のスパッタ法、化学気相成長法等の方法を用い
ることが出来る。又、Ｘ線吸収体パターンはめっき法に
よって形成することが好ましく、Ｘ線吸収体パターン材
料としては、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ等の公知の材料を使用す
ることが出来る。本発明の基本プロセスであるＸ線吸収
体の側壁の断面を凹凸形状制御する方法としては、任意
のエッチングに対してエッチング速度の異なる材料を交
互にめっきを行い、吸収体パターン形成後に任意のエッ
チング処理を施すことによって目的の構造を得ることが
出来る。
【００１１】
【実施例】次に図面に示す実施例を参照して本発明を更
に詳しく説明する。尚、本発明はこれらの実施例のみに
限られないことはいうまでもない。 実施例１ シリコンウェーハ上に化学気相成長法によって形成され
た２μｍ厚のＳｉＮ膜を有する基板を実験用の基板とし
た。この基板上にめっき用の電極として、Ｃｒ及びＡｕ
を夫々５０オングストローム及び５００オングストロー
ムの厚みにＥＢ蒸着によって形成した。この上に電子線
レジストであるＰＭＭＡを１．３μｍの厚みでスピンコ
ートし、加速電圧２０ｋＶでＥＢ描画を行い、現像後
０．２５μｍのめっき用ステンシルパターンを形成し
た。この後、亜硫酸系のＡｕめっき液を用いてＸ線吸収
体であるＡｕを０．１μｍの厚みにめっきした。次い
で、Ｎｉめっき液を用いて、Ａｕ層上にＮｉを０．１μ
ｍの厚みにめっきした。この２種のめっき操作を夫々５
回繰り返すことによって１．０μｍの厚みを有するＸ線
吸収体パターンを形成した。この基板をヨウ化カリの水
溶液に浸漬しＡｕの部分のみを短時間選択的にエッチン
グした。更に、めっきに使用した基板上の電極をスパッ
タ法によって除去した。又、常法に従ってＳｉ基板をバ
ックエッチして、最後にこのマスク基板をパイレックス
のフレームに装着して本発明のＸ線マスクとした。
に詳しく説明する。尚、本発明はこれらの実施例のみに
限られないことはいうまでもない。 実施例１ シリコンウェーハ上に化学気相成長法によって形成され
た２μｍ厚のＳｉＮ膜を有する基板を実験用の基板とし
た。この基板上にめっき用の電極として、Ｃｒ及びＡｕ
を夫々５０オングストローム及び５００オングストロー
ムの厚みにＥＢ蒸着によって形成した。この上に電子線
レジストであるＰＭＭＡを１．３μｍの厚みでスピンコ
ートし、加速電圧２０ｋＶでＥＢ描画を行い、現像後
０．２５μｍのめっき用ステンシルパターンを形成し
た。この後、亜硫酸系のＡｕめっき液を用いてＸ線吸収
体であるＡｕを０．１μｍの厚みにめっきした。次い
で、Ｎｉめっき液を用いて、Ａｕ層上にＮｉを０．１μ
ｍの厚みにめっきした。この２種のめっき操作を夫々５
回繰り返すことによって１．０μｍの厚みを有するＸ線
吸収体パターンを形成した。この基板をヨウ化カリの水
溶液に浸漬しＡｕの部分のみを短時間選択的にエッチン
グした。更に、めっきに使用した基板上の電極をスパッ
タ法によって除去した。又、常法に従ってＳｉ基板をバ
ックエッチして、最後にこのマスク基板をパイレックス
のフレームに装着して本発明のＸ線マスクとした。
【００１２】実施例２ 実施例１におけるＮｉめっきに代えて、Ｃｕめっきを使
用した他は全て実施例１と同様の操作を行って、本発明
のＸ線マスク構造体とした。 実施例３ 実施例１及び実施例２で得られたＸ線吸収体パターンの
断面形状をＳＥＭを用いて評価した。両実施例ともＡｕ
の層が選択的にエッチングされ、吸収体側壁に周期的な
凹凸形状を有する形状が確認された。この周期は各めっ
き層の厚みの周期と同等で０．２μｍ、凹凸の深さは約
２００オングストロームであった。
用した他は全て実施例１と同様の操作を行って、本発明
のＸ線マスク構造体とした。 実施例３ 実施例１及び実施例２で得られたＸ線吸収体パターンの
断面形状をＳＥＭを用いて評価した。両実施例ともＡｕ
の層が選択的にエッチングされ、吸収体側壁に周期的な
凹凸形状を有する形状が確認された。この周期は各めっ
き層の厚みの周期と同等で０．２μｍ、凹凸の深さは約
２００オングストロームであった。
【図１】本発明のＸ線マスクを図解的に示す断面図。
【図２】Ｘ線マスクを用いたパターン転写の模式図。
【図３】金表面に波長１ｎｍのＸ線を入射した場合の反
射率の入射角依存性を示す図。
射率の入射角依存性を示す図。
【図４】吸収体の側壁に凹凸をもたせたＸ線マスクにお
けるＸ線照射の模式図。
けるＸ線照射の模式図。
１：支持枠 ２：透過膜 ３：Ｘ線吸収体 ４：レジスト ５：Ｘ線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16
Claims (2)
- 【請求項１】 所望のパターンのＸ線吸収体と該吸収体
を保持するＸ線透過膜とを含むＸ線マスク構造体におい
て、上記Ｘ線吸収体パターンは、少なくとも２種類の材
料が交互に積層され、且つエッチング速度の違いを利用
してその側壁が凹凸形状とされた積層構造体であること
を特徴とするＸ線マスク構造体。 - 【請求項２】 Ｘ線透過膜上に、任意のエッチング条件
においてエッチング速度が異なる少なくとも２種以上の
Ｘ線吸収体パターン材料を交互に積層し、しかる後任意
のエッチング条件で吸収体パターンをエッチングするこ
とを特徴とする請求項１に記載のＸ線マスク構造体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264991A JP3009068B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Ｘ線マスク構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264991A JP3009068B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Ｘ線マスク構造体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304614A JPH04304614A (ja) | 1992-10-28 |
| JP3009068B2 true JP3009068B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=14060309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9264991A Expired - Fee Related JP3009068B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Ｘ線マスク構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009068B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6281205B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-02-21 | 凸版印刷株式会社 | 反射型マスク |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP9264991A patent/JP3009068B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04304614A (ja) | 1992-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |