JPH02252229A - Ｘ線露光用マスクの製造方法 - 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】 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路などの半導体デバイスの製造
に用いられるＸ線露光技術に関し、特に、微細パタン創
成に有効である電子ビーム露光技術を利用したＸｖＡ露
光用マスクおよびその製造法に関するものである。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路の高性能化に伴い、波長：４〜２
０オングストロームの軟Ｘ線源を利用してサブミクロン
領域の極微細パタンを転写するＸ線露光技術が注目され
ている。Ｘ線露光技術には、軟Ｘ線を透過するメンブレ
ン領域とＸ線を遮断する吸収体パタン領域とで構成され
るマスクと呼ばれているものが必要であり、このＸ線露
光用マスクのパタンを１：１（等倍）で転写して半導体
集積回路を製造するため、高精度なＸ線露光用マスクを
製造する技術が最重要課題となっている。

従来、Ｘ線露光用マスクは、第３図に示すような工程で
製造されていた。１はＸ線マスク支持基板、２はＸ線透
過膜、３は吸収体膜、４はマスクウィンド部、５はエツ
チングマスク、６及び６゛はレジスト膜、３１は電子ビ
ーム描画時のビーム位置検出用基準マーク、３２は露光
用パタン群である。

Ｘ線マスク支持基板１の上に減圧ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法或いはスピンコード法などの膜形成技術により、
０．１〜５ミクロンの厚さに、ＳｉＮ。

５ｉＪ４．　ＢＮ、　ＳｉＣ膜などの無機材料或いはポ
リイミドなどの高分子膜から成るＸ線透過膜２を形成す
る（３−１）。次に、Ｘ線透過膜２の表面上に吸収体［
３としてのＴａ、　Ｈ，Ｒｅ、　Ｍｏ＋　Ａｕ＋　Ｐｔ
などの密度の大きい材料を、スパッタリング法、プラズ
マＣＶＤ法。

真空蒸着法、めっき法などの膜形成技術によって堆積さ
せ、さらに、該吸収体膜３の表面上に酸化シリコン、窒
化シリコンなどの無機膜或いはポリイミドなどの高分子
膜からなるエツチングマスク５をスパッタリング法、プ
ラズマＣＶＤ法やスピンコード法などの膜形成技術によ
って所望の膜厚に堆積させる（３−２）。次に、該エツ
チングマスク５の上にＰＭＭＡなどの紫外線レジストや
電子線レジスト膜を所望の膜厚でコーティングした後、
紫外線や電子線などにより露光用パタン群３２を形成す
る際に用いる電子ビーム描画時のビーム位置検出用基準
マーク３１をレジスト膜６に形成する。その後、該レジ
ストパタン６をマスクとしてスパッタエツチング法１反
応性イオンエツチング法やイオンエツチング法などの微
細加工技術により、該エツチングマクス５を加工して該
エツチングマスク５に電子ビーム描画時のビーム位置検
出用基準３１を形成する（３−３）。続いて、該エツチ
ングマスク５をマスクに反応性イオンエツチング法など
により、該吸収体膜３を加工して電子ビーム描画時のビ
ーム位置検出用基準マーク３１を完成させる（３４）。

次に、該電子ビーム描画時のビーム位置検出用基準マー
ク３１を形成した該エツチングマスク５の上にＰＭＭＡ
なとの電子線レジスト６°を所望の膜厚でコーティング
し、その後、電子ビーム描画などの微細パタン創成技術
によって該レジスタ膜６゛上にビーム位置検出用基準マ
ーク３１を基準にして露光用パタン群３２を形成する（
３−５）。次に、該レジストパタン６゛をマスクに該エ
ツチングマスク５を、また、エツチングマスクパタン５
をマスクに該吸収体膜３を反応性イオンエツチング法な
どの選択性エツチングが可能な微細加工技術により露光
用パタン群３２を加工し、ｘ、ｖｌマスク吸収体パタン
を完成させる（３−６）。最後に、Ｘ線マスク支持基板
１の裏面から、Ｘ線透過膜２及びマクス支持基板１を図
に示すごとく選択エツチングしてマスク支持基板ｌにウ
ィンド部４を設けることによってＸ線露光用マスクを完
成させる（３−７）（３−８）。

以上述べた様なマスクプロセスによって製造されたＸ線
露光用マスクは、パタン位置歪やパタン寸法歪が大きい
という半導体集積回路の製造に適用する上で重大な問題
があった。

このような位置歪やパタン寸法歪を引き起こす原因は、
■マスク基板や吸収体の内部応力によるパタンの変形・
移動と、■電子線露光時の描画誤差にある。

近年、マスク基板や吸収体の内部応力が高精度に制御で
きる薄膜堆積技術が開発され前記■が原因となって生じ
るパタン位置歪やパタン寸法歪については極めて小さく
なってきた。このため、前記■の問題解決が重要視され
てきた。

（発明が解決しようとする問題点） 近年、半導体デバイスの高性能化にゐり、Ｘ線露光用マ
スクに許容されうるパタンの位置誤差やパタン寸法誤差
は０．１ミクロン以下と非常に厳しい値となっている。

しかしながら、従来のＸ線マスク基板上への電子線描画
においては、パタン位置が０．２〜１．０ミクロン程度
ずれて描画されたり、パタン寸法が０．５ミクロン以上
変化する現象が頻繁に住していた。そこで、パタンの位
置誤差やパタン寸法誤差の要因を詳細に調べたところ、
基板のチューシアツブにより大きなビームドリフトが発
生しているという知見を得た。

通常、電子線描画を行う際には、照射された電子線が基
板に留まってチャージアップしないように第２図の５０
に示す様に接地されている導電性の“ピン°゛を基板に
立てるなどの描画上の工夫カ講じられてい゛る。ところ
が、Ｘ線マスクの場合、Ｓｉ枠が厚い絶縁性のマスク基
板に覆われており、また、吸収体の表面も絶縁性のエツ
チングマスクで覆われているために、“ピン°°ではチ
ャージアップが防止できず、描画中にＳｉ枠や吸収体に
到達して逃げ道を失った電子がチャージアップを引き起
こしていたことが判明した。

Ｘ線マスク基板上に電子線描画により、パタン寸法誤差
：　０．０５ミクロン以下を実現するためには基板のチ
ャージアップを完全に防止する必要があるが、以上述べ
たように、従来の基板のチャージアップ防止対策では誠
に不充分であったために、Ｘ線マスクのパタン創成では
大きな問題であった。

（発明の目的） 本発明の目的は、この様な点に鑑み、Ｘ線マスク基板に
代表される絶縁膜を有する基板上に、電子線を利用して
高精度なパタン創成を実現するため、基板のチャージア
ップを完全に防止できる基板構造を有するＸ線露光用マ
スクおよびその製造方法を提供することにある。

（問題をするための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、Ｘ線露光用マ
スクの製造方法において、特に、電子線露光法における
パタン創成時のパタン位置誤差やパタン寸法誤差などの
描画誤差を大幅に低減させる方法を見いだしイかかる知
見に基づいてＸ線露光用マスクおよびその製造方法を完
成したものである。即ち、Ｓｉ枠に支持された軟Ｘ線透
過膜から成るマスク基板上に、軟Ｘ線が透過しない吸収
体領域を持つＸ線露光用マスクにおいて、（１）吸収体
全体あるいはその一部にエツチングマスクで覆われてい
ない領域を設けること、および（２）Ｘ線露光用吸収体
パタンか存在する面もしくは反対面のＸ線露光領域以外
に位置する部分にＳｉ面が露出している領域を設けるこ
とを特徴とし、これら露出吸収体並びにＳｉ露出面とア
ース電位に保持されている電子線露光用基板ホルダとの
導通をとることによって、高エネルギーを持つ電子が吸
収体膜やＳｔ基板中に進入しても前記電子線露光用基板
ホルダを通じて外部に放出されるため、描画誤差を引き
起こす最も大きな要因である基板のチャージアップが防
止される。

ここで、絶縁膜を有する基板としては、５ｉＪ４＋Ｓｉ
Ｎ、　Ｓｉｎｇ、　ＳｉＣ，ＢＮ等やポリイミドやマイ
ラー等の単層または複合層を有するＳｔ等の半導体用結
晶材料或いは前記材料や石英、　ＧａＡｓ等の材料さら
にはタンタル酸リチウムやリチウムナイオベート等の光
学結晶などが通用できる。また、吸収体材料としてはＴ
ａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ＋Ａｕ、Ｐｔ等重金属の単層或いは
複合層が適用可能である。

また、本発明の構造を有するＸ線マスク基板は、従来の
Ｘ線マスク基板製造プロセスを全く変える必要がないた
め、導入が非常に容易である。

（実施例） 第１図は、本発明の構成要素としての露出吸収体膜並び
に露出Ｓｉ面の形成を含む本発明のＸ線露光用マスクの
製造法を説明する実施例である。

１０２゛はウィンド形成用エツチングマスク、１０５゜
１０５’　、　１０５”　はＴａ用１．チングマスク、
１０６．１０６’はマスク吸収体である。

Ｘ線マスク支持基板１の両表面上に減圧ＣＶＤ法、プラ
ズマＣＶＤ法或いはスピンコード法などの膜形成技術に
より、０．１〜５ミクロンの厚さに、ＳｉＮ、５ｉＪｎ
、ＵＮ、ＳｉＣなどの無機材料或いはポリイミドなどの
高分子膜から成るＸ線透過膜２を形成する（１−１）。

次に、一方のＸ線透過膜２０表−面上に吸収体膜１０６
としてのＴａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｐｔなどの密度
の大きい材料を、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法
、真空蒸着法、めっき法などの膜形成技術によって堆積
させ、さらに、該吸収膜１０６の表面上に酸化シリコン
、窒化シリコン、ポリシリコンなどの無機或いはポリイ
ミドなどの高分子膜からなるエツチングマスク１０５を
スパッタリング法。

プラズマＣＶＤ法やスピンコード法などの膜形成技術に
よって所望の膜厚と形状に堆積させる（ｉ２）。次に、
該エツチングマスク１０５の上にＰＭＭＡなとの紫外線
レジストや電子線レジスト膜を所望の膜厚でコーティン
グした後、紫外線や電子線などにより露光用パタン群３
３を形成する際に用いる電子ビーム描画時のビーム位置
検出用基準マーク３１をレジスト膜６に形成する。その
後、該レジストパタン６をマスクとしてスパッタエツチ
ング法。

反応性イオンエツチング法やイオンエツチング法などの
微細加工技術により該エツチングマスク１０５５を加工
して該エツチングマスク１０５に電子ビーム描画時のビ
ーム位置検出用基準マーク３１を形成する（１−３）。

続いて、該エツチングマスク１０５をマスクに反応性イ
オンエツチング法などにより、該吸収体膜１０６を加工
して電子ビーム描画時のビーム位置検出用基準マーク３
１を完成させるとともに、マスク裏面側に堆積している
Ｘ線透過膜２の一部をエツチングしてＳｔの露出部を形
成する（１−４）。

次に、該電子ビーム描画時のビーム位置検出用基準マー
ク３１を形成した該エツチングマスク１０５の上にＰＭ
ＭＡなとの電子線レジスト６′を所望の膜厚でコーティ
ングし、その後、電子ビーム描画などの微細パタン創成
技術によって該レジスト膜６”上にビーム位置検出用基
準マーク３１を基準にして露光用パタン群３２を形成す
る（１−５）。次に該レジスト６°をマスクに、該エツ
チングマスク１０５を、また、エツチングマスクパタン
１０５をマスクに該吸収体１！１０６を反応性イオンエ
ツチング法などの選択性エツチングが可能な微細加工技
術により露光用パタン群３２を加工し、Ｘ線マスク吸収
体パタンを完成させる（１−６）。最後に、Ｘ線マスク
支持基板ｌの裏面から、Ｘ線透過膜２及びマスク支持基
板１を図に示すごとく選択エツチングしてマスク支持基
板にウィンド部４を設けることによってＸ線露光用マス
クを完成させる（１−７）。

一方１．他の方法は、（１−１）でＸ線マスク支持基板
１の上にＸ線透過膜２を形成した後、Ｘ線透過膜２の表
面上に吸収体膜１０６゛およびエツチングマスク１０５
゛を、逐次、マスク基板全面に堆積させる（１−８）。

次に、該エツチングマスク１０５”の上にＰＨＭＡなど
の紫外線レジストや電子線レジスト膜６を所望の膜厚で
コーティングした後、紫外線や電子線などにより露光用
パタン群３２を形成する際に用いる電子ビーム描画時の
ビーム位置検出用基準マーク３１をレジスト膜６に形成
する（１−９）。その後、該レジストパタン６をマスク
として微細加工技術により該エツチングマスク１０５゛
を加工して該エツチングマスク１０５°に電子ビーム描
画時のビーム位置検出用基準マーク３１を形成し、エツ
チングマスク１０５″とする。続いて、該エツチングマ
スク１０５″をマスクに反応性イオンエツチング法など
により、該吸収体膜１０６゛を加工して電子、シーム描
画時のビーム位置検出用基準マーク３１を完成させると
ともに、マスク裏面側に堆積しているＸ線透過膜２の一
部をエツチングしてＳｉの露出部を形成し、Ｘ線透過膜
１０２゛とする（１−１０）。更に、（１−５）　（１
−６）（１−７）の工程を経てＸ線露光用マスクを完成
させる。

なお、この実施例においては、Ｘ線露光用マスクの製造
によって説明しているが、絶縁性のその他の基板上にコ
ーティングしたレジスト膜に電子線露光する際において
も、本発明で明らかにした基板のチャージアップ防止策
を講することにより、本発明の効果を何等損なうこと無
くパタン位置誤差やパタン寸法誤差を低減したパタン形
成ができることは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、Ｘ線露光用マスクに代表される絶
縁膜を有する基板上に、電子線露光法を利用してパタン
創成を実施するために、（１）　Ｘ　ｖＡ露光領域以外
に位置する部分全体又はその一部に吸成体が露出した領
域を設けること、（２）Ｘ線露光用吸収体パタンか存在
する面もしくはその面と反対の面のＸ線露光領域以外に
位置する部分にＳｉ面が露出している領域を設けること
、（３）前記露出吸収体膜並びにＳｔ露出面とアース電
位に保持されている電子線露光用基板ホルダとの導通を
とるような構成をとって使用することによって、高エネ
ルギーを持つ電子が吸収体膜やＳｉ基板中に進入しても
前記電子線露光用基板ホルダを通じて外部に放出される
ためにチャージアップは生じない。その結果、描画中の
ビームドリフトが生ぜず、高精変なパタン創成が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための概略図、第２図
は従来一般に利用されてきた基板のチャージアップ防止
法を説明するための断面図、第３図は従来のＸ線露光用
マスクの製造法を説明するための概略図である。 １・・・Ｘ線マスク支持基板、２・・・Ｘ線透過膜、３
・・・吸収体膜、４・・・マスクウィンド部、５，１０
５゜１０５゛・・・エツチングマスク、６．６”・・・
レジスト膜、３１・・・電子ビーム描画時のビーム位置
検出用基準マーク、３２・・・露光用パタン群、５０・
・・導電性ピン、１０２゛・・・バターニングしたＸ線
透過膜、１０５”・・・バターニングしたエツチングマ
スク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ枠に支持された軟Ｘ線透過膜から成るマスク
   基板上に軟Ｘ線が透過しない吸収体パタンを備えたＸ線
   露光用マスクにおいて、前記吸収体パタンが設けられた
   領域の周囲部分の面に該吸収体が露出した領域を備える
   とともに該周囲部分とは反対の面に前記Ｓｉ枠のＳｉ面
   が露出した領域を具備することを特徴とするＸ線露光用
   マスク。
2. （２）Ｓｉ支持基板の両表面上に軟Ｘ線透過膜を積層す
   る工程と、 該軟Ｘ線透過膜上に軟Ｘ線が透過しない吸収体膜を露光
   領域以外に位置する部分の領域を含めて堆積する工程と
   、 該吸収体膜上に所定の領域の吸収体をエッチングから保
   護するマスク材料層を堆積する工程と、 電子ビーム位置検出用マーク形成ならびに該吸収体及び
   該Ｓｉ支持基板の面を露出させる工程と、 該吸収体を電子ビームでパタンを創成後エッチングして
   所望の露光用パタンを形成する工程と、 該露光用吸収体パタンが存在する面とは反対の面上の露
   光領域以外に位置する部分に前記Ｓｉ支持基板の露出領
   域を形成する工程と、 該Ｓｉ露出領域を有する面の露光領域のＳｉ支持基板を
   除去して軟Ｘ線透過膜の窓を形成する工程と を含むＸ線露光用マスクの製造方法。