JPH0340935B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、LST、超LSIの如き高密度集積回路
の製造の際の軟Ｘ線リソグラフイー工程に使用す
る軟Ｘ線転写用マスクおよびその製造法に関す
る。

従来、軟Ｘ線リソグラフイー用マスクとして
は、支持枠に固定された軟Ｘ線透過性の支持膜上
にAu、Rt等の軟Ｘ線吸収性の画像パターンを形
成したものが用いられて来た。支持枠としては一
般に表面平滑なシリコン又はガラス基板が用いら
れる。そして、軟Ｘ線透過性の支持膜材料として
は、窒素珪素、窒化硼素、硼素等を高濃度ドープ
したシリコン、炭化珪素、チタン箔等の無機材料
の薄膜あるいはポリエチレンテレフタレート、ポ
リイミド、ポリパラキシリレン等の有機材料の高
分子膜が知られている。

しかしながら、窒化珪素、窒化硼素等の無機材
料より成る支持膜は、熱的安定性、耐薬品性等の
利点を有するが、軟Ｘ線を透過させるため支持膜
の厚さが数μｍと薄く非常にもろく破損し易いと
いう欠点がある。さらにまた窒化珪素、窒化硼素
はリソグラフイー工程に用いられるシリコン・ウ
エーハに比べて熱膨張率が大きいため、これらの
材料より成る支持膜より構成された軟Ｘ線リソグ
ラフイー用マスクはＸ線露光転写時にパターンの
ピツチずれを生じやすく、特に大面積マスクとし
た場合のピツチずれは著しく大きい。

二酸化珪素（SiO₂）は熱膨張率が非常に小さ
く（0.5×10^-6／deg）、マスクに適した材料であ
るが、二酸化珪素単独では膜自身が圧縮応力を有
するために、二酸化珪素だけで支持膜が構成され
る軟Ｘ線マスクは支持膜にたわみを生じてしま
い、大面積マスクを得ることができない。

一方、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミ
ド等の高分子フイルムは比較的強く、可視光に対
し透明であるという利点を有するが、経時変化
や、耐楽品性が低く、且つ熱及び湿度の影響を受
けやすいのいう欠点がある。

本発明者らは上記の如き従来の方法な欠点を解
消し、熱膨張によるマスク変形及びマスクパター
ンの寸法変化の少ない、大面積でかつ平面性のよ
い軟Ｘ線転写用マスクを開発するべく研究の結
果、ポリイミド膜と二酸化珪素膜の複合膜により
転写パターンの支持体を構成し、且つ二酸化珪素
膜上に石英ガラス製支持枠を固着することによ
り、機械的衝撃に対して強く、大面積にしてもた
わみが少なく、且つ熱によるピツチずれの小さい
軟Ｘ線転写用マスクを形成し得るのみならず、指
示体の作製を表面平滑なガラスを基板として行な
い、軟Ｘ線転写用マスクを形成した後、ガラス基
板を支持体から剥離除去する方法により、大面積
マスクを簡単に製造することができることを見い
出し、かかる知見にもとづいて本発明を完成した
ものである。

即ち、第１の発明の要旨はポリイミド膜と、そ
のポリイミド膜上に設けられた軟Ｘ線吸収性パタ
ーンと、前記軟Ｘ線吸収性パターンが設けられた
ポリイミド膜の面を被覆する二酸化珪素被膜と、
前記二酸化珪素膜面上に固着された石英ガラス製
支持枠とからなることを特徴とする軟Ｘ線転写用
マスクであり、次に第２の発明の要旨は表面平滑
なガラス基板上にポリイミド膜を形成し、次にそ
のポリイミド膜上に軟Ｘ線吸収物質からなる軟Ｘ
線吸収性パターンを形成し、次に前記軟Ｘ線吸収
性パターンを設けたポリイミド膜の面を二酸化珪
素膜で被覆し、次いで前記二酸化珪素膜上に石英
ガラス製支持枠を接着し、しかるのち、前記ガラ
ス基板を前記ポリイミド膜から除去することを特
徴とする軟Ｘ線転写用マスクの製造法である。

本発明に係る軟Ｘ線転写用マスクは軟Ｘ線透過
材料として無機材料中最も熱膨張率の小さい二酸
化珪素膜と優れた加工特性を有するポリイミド膜
の２層よりなる複合膜を支持体とするのでたわみ
がなく、且つ、熱によるピツチずれが小さく、
又、軟Ｘ線吸収性パターンがＸ線源側に位置する
ように構成されているため、パターンが損傷しに
くく、Ｘ線露光時に、マスク上の軟Ｘ線吸収性パ
ターン及び二酸化珪素膜を透過するＸ線によつて
発生する光電子及びオージエ電子をポリイミド膜
によつて吸収することができ、Ｘ線によるレジス
トのカブリを少なくし、高解像のレジスト画像を
形成し得るものである。

以下、本発明につき、図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図ａないしｆは本発明の製造法による軟Ｘ
線転写用マスクの製造過程を示す。

第１図ｆ図示の如く本発明の軟Ｘ線転写用マス
ク７はポリイミド膜２と、そのポリイミド膜上に
設けられたAu、Pt等の軟Ｘ線吸収性物質により
なる軟Ｘ線吸収性パターン３と、前記軟Ｘ線吸収
性パターン３が設けられたポリイミド膜２の面を
被膜する二酸化珪素（S10₂）膜４と、前記二酸化
珪素膜４面上に接着層５を介して接着された石英
ガラス枠６とよりなる。

而して、本発明において、軟Ｘ線吸収性パター
ンの支持体は引張り応力を有するポリイミド膜２
と圧縮応力を有する二酸化珪素膜４の２層により
構成されるので、たわみがなく、且つ熱によるピ
ツチずれが小さい。

次に本発明において、軟Ｘ線吸収性パターンが
Ｘ線源側に位置するように構成されているため、
パターンが損傷しにくい。

更に本発明において、支持体がポリイミド膜２
と二酸化珪素膜４の２層よりなるので、Ｘ線露光
時に、マスク上の軟Ｘ線吸収性パターン及び二酸
化珪素膜を透過するＸ線によつて発生する光電子
及びオージエ電子をポリイド膜によつて吸収する
ことができ、Ｘ線によるレジストのカブリを少な
くし、高解像のレジスト画像を形成し得るもので
ある。

更に本発明において、二酸化珪素膜上に二酸化
珪素と同程度の熱膨張率を有する石英ガラス製の
支持枠が固着されているため、機械的衝撃に対し
て強く、平面性が良い。

以上のように本発明に係る軟Ｘ線転写用マスク
は、機械的衝撃に対して強く、大面積にしてもた
わみが少なく、且つ熱によるピツチずれが小さい
利点を有するものである。

次に上記の本発明の軟Ｘ線転写用マスクの製造
法について説明する。

第１図は本発明による軟Ｘ線転写用マスクの製
造法を示す図であり、第１図ａの如き表面が平滑
なガラス基盤１上に、ポリイミド系樹脂溶液を塗
布し、加熱硬化させて、第１図ｂの如き硬化した
ポリイミド膜２を形成する。

上記において、ポリイミド系樹脂としては、例
えばイミド結合により構成されるポリイミド、又
アミド結合とイミド結合により構成されるポリア
ミドイミド、およびエステル結合とイミド結合に
より構成されるポリエステルイミドなどが用いら
れる。

上記ポリイミド系樹脂はイミド結合を有し、一
般に溶剤に不溶であるため、本発明において基板
上にポリイミド膜を設けるためには、ポリアミツ
ク酸を後述する溶剤に溶解し基板上に塗布した
後、加熱処理により脱水閉環してイミド係合を持
たせる方法が好ましい。

ポリアミツク酸を基材上に塗布するには、ポリ
アミツク酸をジメチルフオルムアミド、ジメチル
アセトアミド、ジメチルスルフオキシド、Ｎ−メ
チルピロリドンなどの溶剤に溶解して0.01〜40％
溶液とし、該溶液を刷毛塗り法、浸漬法、スピン
ナー塗布等の回転塗布法、スプレー法などにより
塗布することができる。

塗布膜厚は１〜3μｍが適する。加熱硬化条件
は、必要に応じて70〜100℃、30分間予備乾燥し
て溶剤を留去後200〜350℃、30〜60分間の熱処理
を行うことにより、ポリイミド系樹脂のフイルム
を加熱硬化させる。次に又ガラス基板１として
は、剥離時に若干の可撓性を必要とすることもあ
るため、ガラス厚100〜500μｍが適する。

次に第１図ｃの如く、ポリイミド膜２上にAu、
Pt等の軟Ｘ線吸収性物質よりなる、転写すべき
画像を表示する、軟Ｘ線吸収性パターン３を厚さ
0.2〜0.8μｍに形成する。尚、ここにおいて、軟
Ｘ線吸収性パターン３の形成前に、ポリイミド膜
２との密着性向上のためにCr、Ti等の金属を厚
さ0.01〜0.05μｍ下取引きするのが望ましい。

軟Ｘ線吸収性パターン３の形成方法としては、
軟Ｘ線マスクの製造過程において一般に用いられ
ている方法、例えばAu等を蒸着し、次いでドラ
イエツチングにより不要部をエツチング除去して
パターン化する方法、リフトオフ法によりAu等
の蒸着層をパターン状に設ける方法、レジストパ
ターンを形成後Au等を電気メツキする方法など
を採用し得る。

次に第１図ｄの如く、軟Ｘ線吸収性パターン３
を設けたポリイミド膜２上に厚さ0.2〜2μｍの二
酸化珪素（SiO₂）膜４を形成する。この時、二
酸化珪素膜４のポリイミド膜２への密着性向上の
ため、ポリイミド膜４面上に厚さ20〜100Åの
Cr、Ti等の薄膜を設けておくのが望ましい。

二酸化珪素膜４の形成方法としては、例えば石
英をターゲツト試料として高周波スパツタリング
する方法、窒素化合物の塗布液をスピンナー塗布
し、次いでベーキングする方法及び酸化雰囲気中
で窒素を蒸着あるいはスパツタリングする方法な
どを適用し得る。高周波スパツタリング法の条件
は、使用する装置により異なるが、Arガス圧１
×10^-2〜５×10^-3Torr、高周波パワー500〜
1000W、電極間距離３〜10cmを適用し得る。窒素
化合物の塗布液としては、例えば東京応化工業(株)
製珪素化合物系塗布液（商品名；OCD）を用い
ることができ、塗布後、250〜350℃の温度でベー
キングすることにより、二酸化窒素膜４を形成し
得る。

以上のようにして二酸化窒素膜４を形成するこ
とにより、ポリイミド膜２と二酸化窒素膜４とよ
りなる支持体が形成される。この支持体はポリイ
ミド膜２は引張り応力を有し、一方、二酸化珪素
膜４は圧縮応力を有するので、大面積でもたわみ
は生ぜず、従つて直径にして40〜130mmの広さの
支持体の形成も可能である。

次に、第１図ｅに示す如く、二酸化珪素膜４上
に、別途所定の窓あけをした石英ガラス製支持枠
６を接着層５を介して強固に接着する。石英ガラ
ス製支持枠６は厚さ250μｍ〜2.5mm、外径２〜６
インチの丸型または正方形で、支持枠の幅が任意
のものを適用し得る。また必要に応じて軟Ｘ線吸
収性パターンに影響しない範囲で補強用リブを窓
内に設けることも可能である。接着層５は、ガラ
スの接着に一般に用いられる接着剤、例えばアク
リル系、光硬化型接着剤（硬化条件、紫外線
365nｍ、８〜10ｍｗ／cm²、10〜30分）、または、
エポキシ系熱硬化型接着剤（硬化条件、60〜100
℃、１〜２時間）または、400℃以下の、低融点
ガラスフリツト（熱融着条件300〜400℃、30分〜
２時間）を接着すべき面の片側もしくは両側に薄
く均一に塗布し、それぞれ所定の硬化または熱融
着条件で処理して形成される。

次に、薄板ガラス１をポリイミド膜２から除去
する。除去方法としては、機械的な剥離法、研摩
法、エツチング法及びこれらを併用した方法があ
る。剥離法はガラス端面より微小な物理的な力を
加え、ゆつくりと剥離させる方法で、剥離性をよ
くするため第１図ｂのポリイミド膜２形成後に、
ポリイミド膜に紫外線を照射する方法（特願昭56
−189521号）を用いることが望ましい。研摩法は
薄板ガラス１の厚さを10〜100μｍ程度にまで研
摩して薄くし、その後エツチングにより残存する
薄板ガラス１を取り除く方法である。エツチング
法は薄板ガラス１をエツチングのみで除去する方
法であり、エツチング液としてはフツ化水素酸系
の溶液（例えば、NH₄F：HF＝10：１）を用い
ることができガラス厚が小さい場合にはドライエ
ツチング（例えばCF₄ガスによるプラズマエツ
チ）も可能である。エツチング法の場合には、非
エツチング部をテフロン治具等により保護する必
要がある。上記の如き方法により、薄板ガラス１
をポリイミド膜２から除去することにより最終的
に第１図ｆに示すような、本発明に係る軟Ｘ線転
写用マスク７を得ることができる。

以上のように本発明の製造法によれば、支持体
の作製を表面平滑なガラスを基板として行ない、
軟ｘ線転写用マスクを形成した後、ガラス基板を
支持体から剥離除去する方法により、大面積マス
クを簡単に製造することができる。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例 １ 第２図ａに示す如く、光学研摩された大きさ４
×４インチ、厚さ200μｍの薄板ガラス１上にポ
リイミド樹脂溶液をスピンナー塗布し、90℃、
250℃、350℃の温度で順次30分づつ加熱硬化させ
ることにより、厚さ2μｍのポリイミド膜２を形
成した。次に薄板ガラス１とポリイミド膜２との
剥離性をよくするために、紫外光（365nｍ、10
ｍｗ／cm²）を30分間照射した。

次に第２図ｂに如く、ポリイミド膜２上にTi
膜８を蒸着により厚さ0.01μｍに形成した後、直
ちにTi膜上にAu膜９を0.6μｍ厚に蒸着した。こ
こでTi膜８はAu膜９のポリイミド膜２への密着
性向上のために下引き層として設けたものであ
る。さらに、Au膜９上に電子線ネガレジスト、
CMS−EX（東洋曹達製）を0.5μｍ厚に塗布し、
乾燥してレジスト膜１０を形成し、電子線露光
し、所定の現像液で実現することにより第２図ｃ
の如く1μｍのラインとスペースを有する電子線
レジストパターン１１を形成した。

次に電子線レジストパターン１１をドライエツ
チング時のマスクとして、Au膜９の露出部分を
Arガス圧２×10^-2Torr、高周波パワー70Wの条
件下でスパツタエツチングすることにより、第２
図ｄに示す如く、Auよりなる軟Ｘ線吸収性パタ
ーン３を得た。

次に第２図ｅの如く、軟Ｘ線吸収性パターン３
を設けたTi膜８の面上に石英ガラスをターゲツ
ト試料として高周波スパツタリングすることによ
りSiO₂膜４を1μｍ厚に形成した。

次に第２図ｆに示す如く、前もつて所定の窓開
けがなされた大きさ４×４インチ、厚さ0.09イン
チの石英ガラス製支持枠６をSiO₂膜４面にアク
リル系樹脂接着剤（紫外光硬化365nｍ８ｍｗ／
cm²、10分）５により接着した。

最後に、薄板ガラス１とポリイミド膜２を、微
小の力を加えてゆつくりと剥離させて、第２図ｇ
に示す如く本発明の軟Ｘ線転写用マスク１２を得
た。

実施例 ２ 第３図ａに示す如く、光学研摩された大きさ３
×３インチ、厚さ500μｍの薄板ガラス１の上に、
実施例１と同様の方法により、ポリイミド膜２を
厚さ1μｍに形成し、次にその上に密着性向上の
ためのCr層１３（0.02μｍ厚）と誘電性付与のた
めのAu層１４（0.02μｍ厚）を順次スパツタリン
グして下地層１５を形成した。更にフオトレジス
ト、AZ−1350J（シツプレー社製）をスピンナー
塗布し乾燥して厚さ1μｍの中間層１６を設けた。

次に電子線ポジレジスト、PMMAを0.5μｍ厚
に塗布し、乾燥後、電子線露光して、第３図ｂに
示す如く、電子線レジストパターン１１を作り、
更にその上全面にスパツタリングにより0.2μｍ厚
にCr層１７を形成した。

次にクロム層と共に電子線レジストパターン１
１を酢酸エチルにより第３図ｃに示す如く除去
し、次いでパターン化したCr層１７をマスクと
して中間層１６の露出部分を、O₂ガス圧２×
10^-2torr、100Wの条件下で、反応性スパツタエ
ツチングして凹部パターン１８を形成した。

次に第３図ｄに示す如く、電気メツキ法によ
り、凹部パターン１８の部分にAu１９をメツキ
し、しかるのち、第３図ｅに示す如くCr層１７
と共に中間層１６を５％NaOH水溶液で除去し、
更に下地層１５の露出部分をArスパツタエツチ
ングして除去して軟Ｘ線吸収性パターン３を形成
した。

次に珪素化合物の塗布液（東京応化工業(株)製
OCD）をスピンナー塗布し、350℃で１時間ベー
キングすることにより、第３図ｆの如く1μｍ厚
のSiO₂膜４を形成した。

次に第３図ｇの如く、所定の形状に加工された
大きさ３×３インチ、厚さ0.06インチの石英ガラ
ス製支持枠６をSiO₂膜４面に低融点ガラスフリ
ツトを用い、350℃、30分熱処理することにより
接着層５を介して接着した。

最後に薄板ガラス１を厚さ50μｍにまで研摩
し、更にその残りの部分をNH₄FとHFを10対１
の割合で混合したエツチング液によりエツチング
除去し、第３図ｈに示すような、本発明の軟Ｘ線
転写用マスク１９を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆは、本発明の軟Ｘ線転写用マスク
の製造法の過程を示す断面図、第２図ａ〜ｇは本
発明の実施例１の製造法の過程を示す断面図、第
３図ａ〜ｈは本発明の実施例２の製造法の過程を
示す断面図である。 １……ガラス基板、２……ポリイミド膜、３…
…軟Ｘ線吸収性パターン、４……二酸化珪素膜、
５……接着層、６……石英ガラス製支持枠、７，
１２，１９……軟Ｘ線転写用マスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリイミド膜と、そのポリイミド膜上に設け
   られた軟Ｘ線吸収性パターンと、前記軟Ｘ線吸収
   性パターンが設けられたポリイミド膜の面を被覆
   する二酸化珪素膜と、前記酸化珪素膜面上に固着
   された石英ガラス製支持枠とからなることを特徴
   とする軟Ｘ線転写用マスク。 ２ 表面平滑なガラス基板上にポリイミド膜を形
   成し、次にそのポリイミド膜上に軟Ｘ線吸収物質
   からなる軟Ｘ線吸収性パターンを形成し、次に前
   記軟Ｘ線吸収性パターンを設けたポリイミド膜の
   面を二酸化珪素膜で被覆し、次いで前記二酸化珪
   素膜上に石英ガラス製支持枠を接着し、しかるの
   ち、前記ガラス基板を前記ポリイミド膜から除去
   することを特徴とする軟Ｘ線転写用マスクの製造
   法。