JPH0354456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、こ
のＸ線放射を吸収する隔膜の１個主要表面に存在
しかつ形成すべきパターンに従つて構成される層
とを具えるＸ線リソグラフイーによつてラツカー
層にパターンを形成するためのマスクに関するも
のである。

「最近の物理学のトピツク：Ｘ線光学」スプリ
ンガー、ニユーヨーク、1977年、第35〜92頁のイ
ー・スピラー及びアール・フエーダーによる論説
は、特に製造工程においてμｍ及びｎｍの範囲の
ますます小さな構造に増大する重要性があるた
め、例えば、半導体装置又は磁気円筒ドメイン装
置の製造に、Ｘ線（リソグラフイーによつて演ず
る重要な役割が何であるかを開示している。すべ
ての高度の解像法（鮮明化法）に対して、正確か
つ極めて精密に画成されるマスクが要求される。
Ｘ線リソグラフイーの好適性は、それを用いて達
成することができる構体の最小の細条幅によつて
明白になる。すなわち、フオトリソグラフイー
２〜3μｍ、（エレクトロンビームリソグラフイー
は0.05〜0.1μｍであり、Ｘ線リソグラフイー＜
150nｍである。

構成すべきラツカーの露光に対するＸ線の使用
は、ラツカー層上におけるマスク構体の投影の撹
乱する回折現象を減少させる利点を伴なう。

Ｘ線に露光させるには、ラツカーにマスク構体
を形成するための特別の照射マスクを必要とす
る。そのようなマスクは、Ｘ線を強く吸収する材
料（以下吸収剤又は吸収剤パターンとして示す）
から構成する製造すべき構体のパターンから成
り、前記吸収剤パターンは、Ｘ線に対してできる
だけ高度に透明な材料の薄い隔膜に被着される。

吸収剤材料に対しては、できるだけ高い原子量
を有する、例えば、金、モリブデン及びタングス
テンを用いることができ、実際に満足できること
が判つた。

隔膜用材料として、Ｘ線に十分に透明であるす
べての材料を実際に用いることができる。しかし
ながら、Ｘ線の範囲では、十分に透明な材料はな
く又十分に不透明な材料もないので、隔膜は、Ｘ
線に対しできるだけ高い透明性を保証するため、
比較的薄くすべきである。しかしながら、Ｘ線の
できるだけ高い吸収を保証するため、吸収剤パタ
ーンは比較的厚くすべきである。

隔膜の製造のため、一連の材料がすでに試験さ
れた。その場合に非常に多くの困難が起こること
が判つた。スピラー及びフエーダーによる論説の
指示された部分において、Ｘ線リソグラフイーの
ための隔膜製造用にこれまでに用いられた材料の
組成が記述されている。Si、SiC、Si_xN_y、BN、
Al₂O₃、Be、Tiのような無機材料と、例えば、
ポリイミド、ポリカーボネート、ポリテレフタレ
ート、ポリエチレンのような有機材料とに区別す
ることができる。

有機材料の隔膜を具えるマスクは、成程、Ｘ線
放射に対する高度の透明性と比較的大きな破壊強
度とを有するのは事実だがしかしこれらの材料
は、正常な周囲の条件下ですでにその精度に悪影
響を及ぼす欠点を有することが見出された。それ
らの材料は、Ｘ線放射の影響のもとで強く老化
し、高い空気湿度において反る傾向がある。

前記の無機材料の隔膜を具えるマスクは、周囲
の条件下で変化せずかつ大きさ寸法に対しそれら
の精度を保持するが、ベリリウムとチタンとを除
いて、ややもすると破壊し易いためそれらは量産
に特に好適ではない。

チタンは隔膜材料として好都合な性質を有す
る。そのような隔膜は、比較的大きな破壊強度を
有しかつ温度及び空気湿度の変動によつても大き
さ寸法に対しそれらの精度を維持する。この場合
には、しかしながら、チタンの製造コストが極端
に高いという欠点がある。高価な出発材料から離
れて、チタンの製造に必要な投資が高いためチタ
ンは比較的高価な材料になる。

Beはその有毒な効果のため、非常に注意して
処理することができるに過ぎないため、ベリリウ
ム隔膜を具える製造マスクを用いることは賢明と
は思われない。

本発明の目的は、隔膜用の前記の有機及び無機
の材料の利点は兼備されるが、それらの材料の欠
点は回避され、従つてＸ線放射に対する高度の透
明性を有し、破壊し易くなく、正常な作動条件下
で（Ｘ線及び高い空気湿度の影響下でも）大きさ
寸法に対しその精度を保持し、さらには材料原価
のため有利であるＸ線リソグラフイー用マスクを
提供することである。

本発明によれば、これは、隔膜をマグネシウム
で構成することにおいて達成される。

本発明の有利な別の実施例によれば、Ｘ線放射
に高度に透明な材料から成る基板にマグネシウム
層を被着するようにして多層構体によつて隔膜を
構成する、これは、Ｘ線放射に極度に透明な比較
的大きな寸法の隔膜を製造できるという利点を伴
なう。

本発明によるマスクの製造方法は、マスク構体
に残されるか又は続いて取除かれるかどちらかの
補助担持体にマグネシウム層を被着し、かくして
形成したマグネシウムから成る隔膜を支持枠に架
張して固着し、次いで所望のマスタパターンに従
つて構成する隔膜の１個の主要表面に、Ｘ線を吸
収する層を被着することを特徴とする。

本発明の有利な実施例によれば、この補助担持
体（キヤリア）を、合成材料の、さらに特に、ポ
リイミド又はポリカーボネートの箔によつて構成
する。これは、両方の合成材料がＸ線に高度に透
明でありかつ隔膜被着に不都合な性質に対し補償
するマグネシウム層と協働して隔膜材料として用
いるのに特に好適であるため、マスクの一部とし
て補助担持体を保持することができるという利点
を伴なう。

別の利点は、そのような複合マスクを用いれ
ば、不都合な周囲条件のもとでも、それにも拘ら
ず、大きさ寸法に対し非常に高い精度で作動する
比較的大きな隔膜を製造することができるという
ことである。

本発明の使用によつて得られるこの別の利点は
特に、そのような隔膜に対する既知の無機材料の
好都合な性質が、同じ目的に対する既知の有機材
料の好都合な性質と兼備されるがこれらの材料の
欠点は回避される量産に特に好適のＸ線リソグラ
フイー用マスクを提供することにある。これらの
マスクの原価は、Ｘ線リソグラフイー用マスクの
隔膜用にマグネシウムを用いることによつて非常
に好都合に左右される。マグネシウムの原価はチ
タンの原価の約1/10である。別の利点は、マグネ
シウムが丁度１〜4nｍの範囲のＸ線放射に対し
極めて高い透明性を持つということである。丁度
許容できる回折現象のためのほか、波長の増大と
共に一般には増大するラツカー感度のため、特に
この波長範囲がＸ線リソグラフイーのため特別に
重要である。マグネシウム隔膜は、銅ターゲツト
といつしよに作動するＸ線露光装置に対し特に好
適である。そのような装置では、波長λ＝1.34n
ｍのCuKα放射が生成される。しかしながら、マ
グネシウム隔膜を具えるマスクは又、シンクロト
ロン放射によつて作動する露光装置に非常に好適
である。

本発明を容易に実施することができるために、
添付図面につき、例によつて、さらに十分に説明
する。

図面は本発明によるマスクの断面図である。

マグネシウム隔膜を具えるマスクを種々の方法
によつて製造することができる。これらの方法は
例Ａ〜例Ｅとして詳細に示される。

すべての方法には共通ところがあり、それはマ
グネシウム隔膜を先ず補助担持体上の薄層の形状
で堆積し、次いで、この補助担持体を取除くか、
又は好適の材料がこの補助担持体のために用いら
れる場合には、これを保持する。

方法 Ａ 合成材料、例えば、ポリイミド箔の補助担持体
１を支持リング３に密着させこの支持リング３上
に架張し、次のパラメーターを用いて陰極スパツ
タリングによつてこの担持体１にマグネシウム層
５を被着する。すなわち、 HF発生装置 13.6MHz 電極直径 200mm 電極間隙 45mm 気体雰囲気（Ar）の作動圧力 25μバール 陰極における電位 600V １〜2μｍの厚さのマグネシウム層を製造した。
この層の厚さは、陰極スパツタリング工程の継続
期間に依存し、従つて調節することができる。

かくして製造したマグネシウム−ポリイミドの
複合隔膜は、ポリイミド単独から成る隔膜に悪影
響を及ぼす条件のもとでさえも、非常に高い破壊
強度を有しかつ大きさ寸法に対するその精度を保
持する。60mmまでの直径を有する隔膜を製造し
た。しかしながら、この価を用いても未だその可
能性の限界に到達しない。この図には、隔膜を構
成するマグネシウム層５上に吸収剤パターン７が
存在する。この補助支持体はマスクの部品として
保持される（この場合がこの図面に示されてい
る）が、しかしそれに代わつて取除かれる（方法
Ｂ〜Ｅに記載されるように）ため、次いでマグネ
シウム層５のみから成る自活する隔膜が得られ
る。

方法 Ｂ 方法Ａに対して記載されるように、マグネシウ
ム層を先ずポリイミド箔上に堆積し、次のエツチ
ング（腐食）工程にてこのマグネシウム層からポ
リイミド箔を取除くようにして自活するマグネシ
ウム隔膜を製造することができる。このポリイミ
ド箔を、酸素プラズマにおけるプラズマエツチン
グ工程によるか又は反応性のイオンエツチングに
よるかどちらかによつて、例えば次のパラメータ
ーを用いて取除くことができる。すなわち、 HF発生装置 27.25MHz 電極直径 200mm 陰極における電位 100V 気体雰囲気（O₂）の作動圧力 150μバール マグネシウム層上に生成されるべき画成される
MgO層のためこのマグネシウム層が略々攻撃さ
れないようにこのエツチング工程は選択的に作動
する。この自活するMg隔膜は、20〜30nｍの厚
さを有するMgOの表面層によつてすでに安定化
される。

記載された方法にて、1.5cmの直径と1.0μｍの
厚さとを有するMg隔膜を製造した。これらの値
はどちらも上限を表わしていない。

方法 Ｃ 方法Ａに対して記載されるポリイミド箔の代わ
りに、マグネシウム層の堆積のための補助担持体
として、ポリカーボネート箔を用いることができ
る。自活するMg隔膜を堆積したマグネシウム層
から形成しようとする場合には、ポリカーボネー
ト箔を膨潤処理工程において取除くことができ
る。膨潤及び引き離し（分離）剤としてジクロロ
メタンを用いることができる。

方法 Ｄ これに代わつて、次の処理工程によつて自活す
るMg隔膜を製造することができる。すなわち、
矩波と長波との両方の放射の範囲において表面が
低い粗さを有するガラス板の形状の補助担持体に
対し、陰極スパツタリングによつて50nｍの厚さ
を有する金層を被着する。アルゴン気体雰囲気の
作動圧力は、125Wの電力を用いて有効に12μバ
ールである。12μバールのO₂気体雰囲気の作動圧
力において、かつ125Wの電力を用いて、この金
層に対して、陰極スパツタリングによつてTiO₂
層を被着する。このTiO₂層は拡散障壁として働
く。続いて、方法Ａに対して記載されるように、
TiO層に対しMgの層を陰極スパツタリングによ
つて被着する。ガラス板に不十分に接着する金層
は、ガラス板からAu／TiO₂／Mg層を引き剥が
すのを許す。この目的のため、補助枠を、引き剥
がすべき層に接着する。引き離し（分離）工程を
促進するため、被覆されたガラス板を、例えば、
グリセリン又はグリコールの浴中に、浸漬するこ
とができる。引き離されたMg隔膜を次いで、所
望の方法で、例えば、ガラスの枠に架張して接着
することができる。かくして、90mmの直径を有す
る隔膜を得た。しかしながら、この値は上限を表
わしていない。かくして製造した隔膜の厚さは
1.8〜2.2nｍの範囲内にあつた。しかし、これは
達成することのできる下限を表わしていない。

方法 Ｅ 方法Ｄに対して記載した引き剥し工程をもつと
有効にするため、すなわち、用いることのできる
隔膜の出力を増加させるため、約2μｍの厚さを
有しかつ、例えば、市場で手に入いる感光ラツカ
ーから成るラツカー層によつて、このMg層を附
加的にもつて安定にすることができる。この感光
ラツカー層を次いで、エツチング工程によつて、
例えば、酸素プラズマ中で陰極スパツタリングに
よるエツチングによつて、取除く。

マグネシウムの隔膜は可視光に対し不透明であ
る。レーザービームによつて直接の調節方法を実
施できるようにするためには、例えば、ポリイミ
ドの可視光に透明の材料から成る調節窓をこの隔
膜に設けることがそれ故に有効である。

続いて、方法Ａ〜方法Ｅによつて製造された隔
膜上に吸収剤パターンを形成する。この目的のた
め、例えばタングステン及びモリブデンの多層の
吸収剤層が特に好適であることが判つた。この目
的のため、この処理手続を次のようにすることが
できる。すなわち、 タングステン層及びモリブデン層の両方を陰極
スパツタリングによつて被着する。このタングス
テン層を、次のパラメーターを用いて有効に製造
する。すなわち、 HF発生装置 13.6MHz； 電極直径 200mm； 電極間隙 42mm； 気体雰囲気（Ar）の作動圧力 2Pa； 電極における電位 800V； マスク担持体（キヤリア）における電位 40V； 次の条件のもとに陰極スパツタリングによつて
モリブデンを被着することができる。すなわち、 HF発生装置 13.6MHz； 電極直径 200mm； 電極間隙 42mm； 気体雰囲気（Ar）の作動圧力 2Pa； 電極における電位 700V； マスク担持体における電位 95V； 既知の技術により、例えば、電子ビームリグラ
フイーによつて、所望のマスクパターンに従つて
この吸収剤層を構成することができる。

以上要するに本発明は、Ｘ線リソグラフイーに
よるラツカー層のパターン形成用マスクとその製
造方法であり、Ｘ線リソグラフイー用マスクは、
強くＸ線を吸収する材料の吸収剤構体を有し、こ
の吸収剤構体は、マグネシウムの隔膜に被着され
る（第１図参照）。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるマスクの断面図である。 １……補助担持体（補助キヤリア）、３……支
持リング、５……マグネシウム層、７……吸収剤
パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線放
   射を吸収する隔膜の１個の主要表面に存在しかつ
   形成すべきパターンに従つて構成される層とを具
   えるＸ線リソグラフイーによるラツカー層のパタ
   ーン形成用マスクにおいて、 前記隔膜がマグネシウムから成ることを特徴と
   するＸ線リソグラフイーによるラツカー層のパタ
   ーン形成用マスク。 ２ Ｘ線放射に対し高度に透明な材料から成る基
   板にマグネシウム層を被着するように前記隔膜を
   多層構体によつて構成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のマスク。 ３ Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線放
   射を吸収する隔膜の１個の主要表面に存在しかつ
   形成すべきパターンに従つて構成される層とを具
   えるＸ線リソグラフイーによるラツカー層のパタ
   ーン形成用マスクの製造方法において、 マスク構体に残されるか又はあとで取り除かれ
   るかどちらかの補助担持体に、マグネシウム層を
   被着し、かくして形成したマグネシウムから成る
   隔膜を支持枠に架張して固着し、次いで所望のマ
   スクパターンに従つて構成する隔膜の１個の主要
   表面に、Ｘ線を吸収する層を被着することを特徴
   とするＸ線リソグラフイーによるラツカー層のパ
   ターン形成用マスクの製造方法。 ４ 補助担持体として合成材料の箔を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ ポリイミド箔を用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の方法。 ６ ポリカーボネート箔を用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の方法。 ７ 先ずガラス基板を補助担持体に被着し、前記
   ガラス基板に密着性中間層を不十分に接着し、さ
   らにこの中間層にマグネシウム層を被着すること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ ガラス基板に不十分に接着する第１の層をこ
   のガラス基板に被着するように一連の幾つかの層
   を、中間層として、被着し、さらにこの第１の層
   の材料に対する拡散障壁として作用する材料の少
   なくとも１個の別の層をこの第１の層に被着する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方
   法。 ９ この別の層に対して酸化チタン（TiO₂）を
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第７項又
   は第８項いずれかの記載の方法。 １０ Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線
   放射を吸収する隔膜の１個の主要表面に存在しか
   つ形成すべきパターンに従つて構成される層とを
   具えるマスクを使用するＸ線リソグラフイーによ
   る半導体装置の製造方法において、 隔膜がマグネシウムから成ることを特徴とする
   Ｘ線リソグラフイーによる半導体装置の製造方
   法。