JPH05152194A - Ｘ線マスクの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジストパターン及びめっきパターンの両者
を高精度で線幅管理することが出来、この結果、優れた
特性のＸ線マスク構造体を提供し得るＸ線マスク構造体
の製作方法を提供すること。 【構成】 Ｘ線透過膜上に所望のパターンのＸ線吸収体
を保持するＸ線マスク構造体の製作方法において、該Ｘ
線吸収体パターンを、基板に対して垂直若しくは逆テー
パー角を有する有機レジストからなるめっきステンシル
を用い、めっき工程と有機レジストパターンに対するグ
ラフト重合工程とを繰り返すことによって順テーパーの
Ｘ線吸収体パターンを形成することを特徴とするＸ線マ
スクの製作方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
りウエーハ等に焼き付ける際に用いるリソグラフィー用
マスク構造体の製作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１６ＭＤ
ＲＡＭ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少線幅も、ハ
ーフミクロンからクオ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もしくは遠紫外
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。また、微細化に伴う焦点深度の低下
も免れ得ない。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２い得るものとして期待が大
きい。かかるＸ線露光に使用するマスク構造体は、一般
的に、適当な支持体上に形成されたＸ線透過膜と、更に
その上に形成されたＸ線吸収体の微細パターンとからな
る構造を有する。又、Ｘ線吸収体材料としては、重金
属、特に金、タングステン、窒化タングステン、タング
ステンチタン、タンタル、ホウ化タンタル等が好ましく
使用されている。更に、これらのＸ線吸収体のパターン
を支持固定するＸ線透過膜材料には、窒化シリコン、炭
化シリコン、シリコン等のシリコン化合物や、窒化ホウ
素、窒化炭化ホウ素等のホウ素化合物が使用されてい
る。又、このＸ線吸収体パターンの形成方法には、レジ
ストの鋳型パターンに対するめっき法、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、適当なエッチング液を用いてウ
エットプロセスでパターンニングする方法等がある。一
方、吸収体の形状に関しては、マスクに入射するＸ線の
吸収体パターンでのフレネル回折（特開平２−５２４１
６号公報）や、吸収体パターン側壁でのＸ線の反射によ
るレジストパターンへの転写の影響を考えた場合、その
吸収体パターン側壁はマスク基板面に対して垂直ではな
く、ある程度の角度を有していることが望ましい。更
に、Ｘ線吸収体パターンの線幅を電子測長機等の手段で
測長を行う場合はこの角度は順テーパーであることが必
要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
光リソグラフィーや電子線リソグラフィーで形成したレ
ジストパターンの断面形状は順テーパーを有している
為、この様なレジストパターンを鋳型パターンとして、
めっき法によりＸ線吸収体パターンを形成すると、形成
される金属パターンの断面形状は逆テーパーを有するパ
ターンとなってしまう。かかる場合、電子線測長機等を
用いて各パターンの線幅測定をしようとすると、鋳型の
レジストパターンの計測は順テーパーのパターンである
ため測長することが可能であるが、めっきされた金属パ
ターンの断面は逆テーパー形状となっている為、計測す
ることが不可能であるという問題がある。一方、光リソ
グラフィー技術で露光光に対して自己吸収の大きいネガ
型レジスト材料を使用することにより、オーバーハング
形状もしくは逆テーパー角のパターンを得、これを用い
てＸ線吸収体パターンの形成を行う方法もあるが、かか
る方法ではレジストパターンの断面形状の制御と線幅の
制御に問題がある。この為、この様な鋳型レジストパタ
ーンを用いてめっきパターンを得ても、高寸法精度のパ
ターンを得ることは困難である。この様に、従来の方法
では、順テーパーのレジストパターンから逆テーパーの
吸収体パターンが得られ、逆に、逆テーパーのレジスト
パターンからは順テーパーの吸収体パターンしか得るこ
とが出来ず、レジストパターン及びめっきパターンの両
者を、高精度で線幅管理することが出来ないという問題
があった。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記の従来技術
の問題点を解決し、レジストパターン及びめっきパター
ンの両者を高精度で線幅管理することが出来、この結
果、優れた特性のＸ線マスク構造体を提供し得るＸ線マ
スク構造体の製作方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、Ｘ線透過膜
上に所望のパターンのＸ線吸収体を保持するＸ線マスク
構造体の製作方法において、該Ｘ線吸収体パターンを、
基板に対して垂直若しくは逆テーパー角を有する有機レ
ジストからなるめっきステンシルを用い、めっき工程と
有機レジストパターンに対するグラフト重合工程とを繰
り返すことによって順テーパーのＸ線吸収体パターンを
形成することを特徴とするＸ線マスクの製作方法であ
る。

【０００６】

【作用】上記した従来技術の問題点に鑑み、本発明者ら
が鋭意検討を重ねた結果、Ｘ線吸収体パターンの形成工
程において、通常のめっき工程と鋳型の有機レジストパ
ターンに対するグラフト重合工程とを繰り返し行えば、
順テーパー角のレジストパターンを使用して、めっき法
によって順テーパー角の吸収体パターンを形成出来るこ
とを知見して本発明に至った。即ち、光リソグラフィー
又は電子線リソグラフィーによってめっき電極上に形成
されたレジストパターンを鋳型パターンとして、所望の
膜厚のめっきの一部を実行し、かかる後に基板を真空容
器内に設置し、有機レジストパターンの表面にグラフト
重合を行ってレジストパターンの線幅を増大させた後、
再びめっきを行う。この結果、先にめっきした膜の幅よ
りも後の工程でめっきした膜の幅の方が狭くなる。この
為、この様なめっき工程とレジストパターンに対するグ
ラフト重合工程とを数回繰り返すことにより、めっき膜
厚が増加するに従って鋳型パターンの間隔を減少させる
ことが出来、順テーパーのめっきパターンを形成するこ
とが可能となる。

【０００７】

【好ましい実施態様】次に、本発明の好ましい実施態様
を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明方法における
有機レジストパターンに行うグラフト重合の方法につい
て説明する。基板を真空容器内に設置した後、容器内を
一定の真空度に保持しながら、先ず、基板に低圧水銀灯
を用いて紫外光を照射することにより、レジストパター
ン表層にフリーラジカルを生成せしめる。この時、真空
容器内には少量の酸素が残存していてもかまわない。
尚、この際に生成するラジカルは、過酸化ラジカルであ
ると考えられる。次いで、この真空容器内を更に高真空
とした後に、一定の圧力を保持しながら反応性モノマー
ガスを、一定の流量で導入し、高周波によって反応性ガ
スをプラズマ化する。この結果、レジストパターン表面
のグラフト重合が進行し、結果としてレジストの線幅を
増加せしめることが出来る。尚、レジストの線幅は、基
板へ照射する紫外光の照射量、モノマーガスの濃度、容
器内の真空度、温度、ガス接触時間、更にはモノマーガ
スの種類によって任意に変化させることが出来る。従っ
て、本発明方法では、これらの条件を適宜選択すること
によりレジストパターンを高精度で線幅管理することが
出来、その結果、繰り返しめっきして形成されるめっき
パターンをも高精度で線幅管理することが出来ることに
なる。

【０００８】ここで、本発明方法で使用し得るレジスト
パターンを形成する為のレジスト材料としては、例え
ば、ポリメチルメタクリレート、ポリグリジジルメタク
リレート等のポリメチルエステル系ポリマーを主体とし
たレジスト、クロロメチル化ポリスチレン、塩素化ポリ
メチルスチレン等のポリスチレンを主体としたレジス
ト、ポリブテン−１−スルフォン、ポリ−２−メチルペ
ンテン−１−スルフォン等のポリオレフィンフルフォン
系ポリマーを主体としたレジスト、ノボラック−キノン
ジアジド化合物を主体としたレジスト、環化ゴム−ビス
アジド化合物を主体としたレジスト等、感放射線レジス
トであれば特に制限なく使用することが出来る。又、グ
ラフト重合に使用する反応性ガスの一例としては、ラジ
カル重合性のガスが望ましい。具体的には、メチルメタ
クリレート、スチレン、エチルアクリレート、酢酸ビニ
ル等を挙げることが出来る

【０００９】本発明方法で使用するリソグラフィー用マ
スク構造体は、マスク支持枠としてのシリコンウエー
ハ、その上に形成されたＸ線透過膜、及び、更にその上
に形成されたＸ線吸収体パターンからなるものであれば
いずれのものでもよい。又、これらの他に、Ｘ線吸収体
の保護膜、導電膜等を設けてもよい。Ｘ線透過膜として
は、例えば、１〜１０μｍの厚みのＳｉ、Ｓｉｏ₂ 、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢＮＣ等の無機膜や、ポリイミド
等の対放射線性有機膜等、公知の材料をいずれも使用す
ることが出来る。又、この他にもＸ線透過膜として使用
することが出来るものであればいずれのものでも構わな
い。又、これらの膜の成膜方法としては、各種のスパッ
タ法、化学気相蒸着等の従来公知の方法をいずれも用い
ることが出来る。

【００１０】

【実施例】次に、図及び実施例を挙げて本発明方法を更
に詳細に説明する。尚、本発明方法は、以下に挙げる実
施例のみに限られないことは言うまでもない。 実施例１ マスク支持枠となるシリコンウエーハ上に、化学気相成
長法によって２μｍ厚のＳｉＮ膜を形成し、実験用の基
板とした。次に、この基板上にめっき用の電極として、
Ｃｒを５０Å、Ａｕを５００Åの厚さに夫々ＥＢ蒸着に
よって形成した（図示なし）。次に、この上に電子線レ
ジストであるＰＭＭＡを１．０μｍの厚みでスピンコー
トし、加速電圧２０ＫＶで電子線描画を行い、現像後
０．２５μｍのめっき用ステンシルパターンを形成した
（図１（ａ）図示）。この後、図１（ｂ）に示した様
に、亜硫酸系のＡｕのめっき液を用いて、Ｘ線吸収体で
あるＡｕを０．０５μｍの厚みにめっきした。次いで、
図１（ｃ）に示した様に、この基板を真空容器中に設置
し、容器内を１０^-2ｔｏｒｒに減圧した後、低圧水銀灯
を用いてレジストパターンの表面を照射した。この後、
真空容器を更に１０^-3ｔｏｒｒに減圧した後、容器内に
メチルメタクリレートモノマーを、ガス流量４０ｓｃｃ
ｍで導入した。この状態で高周波でメチルメタクリレー
トモノマーをプラズマ化し、ＰＭＭＡパターン表面に、
ＭＭＡのグラフト重合膜を０．０５μｍの厚みに形成し
た。この後、亜硫酸系のＡｕのめっき液を用いて、Ａｕ
を更に０．０５μｍの厚みにめっきした。このＡｕ膜
は、図１（ｄ）に示した様に、先にめっきした膜より
も、レジストパターンの表面に形成されたグラフト重合
膜の分だけ、その幅が狭くなっている。更に、上記に述
べた様なめっき工程とグラフト重合工程とからなる一連
の工程を夫々数回繰り返すことによって、図１（ｅ）に
示す様に、順テーパー角を有する０．６５μｍの厚みの
Ｘ線吸収体Ａｕパターンが形成される。最後に、常法に
従ってＳｉ基板をバックエッチして保持枠を形成し、形
成したマスク基板をパイレックスのフレームに装着して
Ｘ線マスク構造体とした（図示なし）。

【００１１】実施例２ 実施例１におけるＰＭＭＡレジストをネガ型のポリクロ
ロメチル化ポリスチレンに代えて、又、ＭＭＡモノマー
をスチレンモノマーに代えた以外は全て実施例１と同様
の操作を行いＸ線マスク構造体を形成した。

【００１２】評価 実施例１及び実施例２で得られたＸ線吸収体Ａｕパター
ンの断面形状をＳＥＭを用いて評価した。この結果、両
実施例とも、Ａｕパターンが下地基板に対して順テーパ
ーを有しており、順テーパー角のレジストステンシルパ
ターンから同じく順テーパー角を有するＡｕ吸収体パタ
ーンが形成されていることが分かった。又、レジストス
テンシルパターンと得られたＡｕ吸収体パターンとにつ
いて、電子線測長機を用いて夫々線幅測定を行い両者の
結果を比較したところ、よい一致がみられた。

【００１３】比較例 電子線レジストであるＰＭＭＡのステンシルパターンに
対して通常のめっきプロセスによって、図２に示した工
程でＡｕのＸ線吸収体パターンを形成した。これらのレ
ジストパターンとＡｕ吸収体パターンについても、ＳＥ
Ｍ及び電子線測長機で、断面形状の観察及び線幅測長を
夫々行った。この結果、図２（ｃ）に示した様に、ＰＭ
ＭＡのレジストパターンの断面形状は、基板に対して順
テーパー角を有しており、一方、Ａｕ吸収体パターンは
逆テーパー角の形状を有していた。又、これらのパター
ンの電子線測長データは、両者の間で一致が見られなか
った。

【００１４】

【効果】以上示した様に、本発明方法によれば、垂直又
は順テーパを有するレジストパターンを用いて、順テー
パを有する吸収体パターンを得ることが出来る。又、本
発明方法によれば、レジストパターン及び吸収体である
めっきパターンの両者を高精度に線幅管理することが出
来る為、優れた特性のＸ線マスク構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の製造工程を表す概略断面図であ
る。

【図２】従来の製造工程を表す概略断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線透過膜上に所望のパターンのＸ線吸
   収体を保持するＸ線マスク構造体の製作方法において、
   該Ｘ線吸収体パターンを、基板に対して垂直若しくは逆
   テーパー角を有する有機レジストからなるめっきステン
   シルを用い、めっき工程と有機レジストパターンに対す
   るグラフト重合工程とを繰り返すことによって順テーパ
   ー角のＸ線吸収体パターンを形成することを特徴とする
   Ｘ線マスクの製作方法。