JPH0526188B2 - - Google Patents

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JPH0526188B2
JPH0526188B2 JP7782382A JP7782382A JPH0526188B2 JP H0526188 B2 JPH0526188 B2 JP H0526188B2 JP 7782382 A JP7782382 A JP 7782382A JP 7782382 A JP7782382 A JP 7782382A JP H0526188 B2 JPH0526188 B2 JP H0526188B2
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JP
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ray
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rays
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JP7782382A
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JPS58194339A (ja
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Koichi Okada
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は1μm以下の微細パターンの転写に威
力を発揮するX線リソグラフイの分野におけるX
線露光方式に関するものである。
X線リソグラフイでは、通常5〜15Å程度の波
長域をデバイス作製時のパターン転写に用いる
が、X線リソグラフイの実用化における一つの重
要な鍵は、実用に耐えるX線マスクの作製技術を
確立すること、及び多量のX線マスクの供給態勢
を整えることである。特に後者は、多数のウエハ
ーを処理する生産ラインにおいて重要である。X
線露光の一括あるいは部分転写によつてスループ
ツトを向上させるという長所を大いに生かすため
には、X線マスクが安価に多量に供給されるとい
うことが不可欠である。
広く行われているX線マスクの作製において、
多大の時間を消費し、X線マスク作製のコストを
相当高めていると考えられる必須な工程として、
電子線露光によるレジストのパターンニング工程
がある。1μm以下の微細パターンを形成する描
画技術としては、現状及び将来に渡つて電子線露
光が最有力と考えられる。従つて、電子線露光に
よる描画はX線マスク作製において不可欠である
が、電子線露光が多大の時間を要すること、すな
わちスループツトが悪いということは、ほぼ一般
の認識と考えて差支えないであろう。特にサブミ
クロン線巾の領域においては、この傾向は一層顕
著である。すなわち、広く行われている一枚のX
線マスク毎に電子線露光によつてレジストのパタ
ーニングをするという方式では、安価に多量にX
線マスクを供給することはほとんど不可能であろ
う。
この問題点を解決する一つの方法として、X線
露光用マスクのマスターマスク(原マスク)を準
備しておく方式が考えられる。電子線描画工程を
含むX線マスク作製工程によつて一つの原マスク
を作製し、この原マスクを用いて、X線露光転写
によつて多数のX線露光用ワーキングマスクを供
出すると言う訳である。ただし、この方式にも次
のような厳しい条件が付く。
(1) 原マスクを用いて、多数のX線露光用マスク
を作製する際に、原マスクに損傷が加わらない
こと。
(2) 多数のX線露光用マスクを作製する工程にお
いて、原マスクからの転写精度が十分に高く、
かつマスク作製の十分なスループツトを得るこ
とができて実用的であること。
このような条件の下で多数のX線露光用ワーキ
ングマスクが作製されれば、目的とするデバイス
作製のスループツトの向上及び生産コストの低減
化を図ることができる。
ところで、原マスクを準備するという考え方自
体は、着想としてそれほど珍奇という訳ではなく
ある意味では容易に着意できる考え方と言えるだ
ろう。文献に示されている一例を第1図に示す。
1979年に発行された刊行物ジヤーナル・オブ・バ
キユウム・サイエンス・アンド・テクノロジー
(J.Vac.Sci.Technol.)、第16巻、第6号、1965〜
1967頁に同様の図が載つている。
まず電子線露光によつて厚さ4000ÅのPMMA
レジストパターン1を形成し、電気メツキ法によ
つて厚さ3000ÅのAu吸収体パターン2を形成す
る。このとき微細パターンを形成できるようにす
るために、厚さ2μmのポリイミド膜マスク基板
にPMMAを塗布する手法が採られた。薄い有機
膜によつて二次反射電子量を減少できるからであ
る。このようにして、マスターマスク(原マス
ク)が形成される(第11図)。
次いで原マスクをマスクとして、CuLα線(波
長13.34Å)を用いてX線転写を行い、反転マス
クを作成する。つまりPMMAレジスト3を厚さ
8000Å塗布し、パターニングしてレジストが除去
された部分に電気メツキ法によつて厚さ6000Åの
Au吸収体パターン4を形成する(第1図2図)。
次に前記反転マスクを用いて、AlKα線(波長
8.34Å)によるX線転写によつてレジストパター
ン5をウエハー6上に形成する(第1図3図)。
本工程の要点は、CuLa線を用いて反転マスクを
作成する点に尽きる。すなわち、電子線露光に
おいて出来るだけ微細パターンの形成できる条件
の下で原マスクを作成する、この結果通常のX
線マスクに比べて、Au吸収体の膜厚は3000Åと
薄くなるが、反転マスク作成に使用する波長の長
いCuLα線に対しては十分に大きな透過X線のコ
ントラストを得ることができる、という訳であ
る。
しかしながら、このような従来技術は次のよう
な欠点を有している。CuLα線を用いての反転マ
スクの作成という着想は興味深いが、実用的には
種々の困難な問題がある。CuLα線の場合波長が
長いため、通常のX線窓(Be箔を用いる)を設
けるX線露光装置としての構成を取り難く、X線
発生源、露光サンプルが同一真空内という真空中
露光方式を取らざるを得ない。例えば、普通用い
られる30μm厚のBe箔をX線取出し窓として用い
ると、この窓を通過するCuLa線(波長13.34Å)
はわずか約4%強に減衰してしまう。大気中露光
でなく、真空中露光であることは、スループツト
の観点から言つて、非常に大きな短所である。真
空露光チヤンバへの露光ウエハーの設定及び取外
しの手間、余分な真空排気時間の消費、X線発生
源が露光の度に大気にさらされることによる汚染
の問題、真空中でのマスク及びウエハーの固定の
問題(真空吸着が使えない)、マスクの真空吸着
による固定が出来ないために機械的固定手段を採
用した際のマスクへの損傷の問題、さらには余分
な真空排気設備の必要性等の問題が生じる。また
真空中露光において特性の劣化するレジストも少
くない。放射線(電子線、X線)露光後真空中に
放置することによつて起こる余分の架橋現象(ネ
ガレジストにおいてよくみられ、後重合効果と言
われる)がその一つである。
要するに、CuLα線の場合、X線窓無しのX線
露光装置を用いて真空中露光方式を採らざるを得
ないが、本従来方式では、実用生産的観点から言
つてX線露光用マスクの生産効率を上げることは
難しいということが第一の欠点である。
次に前記第一の欠点とも関係あるが、CuLα線
を発生する線源が電子ビーム励起線源であるとい
うことが次の第二の欠点を生む。いわゆるX線発
生のための電子ビーム励起方式は、歴史も古く、
現状において確立された唯一の実用的X線(硬X
線、軟X線を含めて)発生方式であることは疑う
余地はない。これは将来においても変りなく、現
在はまだ開発されていないが、実用的なX線露光
装置も当然電子ビーム励起線源をX線源として有
することとなるであろう。ところが、この電子ビ
ーム励起線源は重大な欠点を有している。
電子ビーム励起線源は、高圧加速された電子ビ
ームを金属ターゲツトに収束照射して、そのほぼ
点光源から励起X線を発生させるものである。そ
のとき、励起X線は全立体角方向に放射される発
散X線である。この発散X線であることが重大な
欠陥である。すなわち、原マスクからX線露光マ
スク作製のためのCuLα線による転写において、
転写精度の大きな悪化をまねくことになる。X線
転写においてよく知られた半影ぼけδ及び幾何学
的ずれΔは次式で表わされる。
δ=S・d/D Δ=S・W/2D ここで、Sはマスクとウエハーのギヤツプ、d
は線源の直径、Dは線源とマスクとの距離、Wは
ウエハーの直径を表わす。Sの値としては、原マ
スクからのX線露光用マスクの転写の際に、原マ
スクに損傷を与えないことが条件であるから、最
低20μmは必要である。dとしては5mm、Dは30
cm、またWとしては、ステツプ・アンド・リピー
ト方式によつて露光面積が小さくなつたとして2
cm位の値が妥当であろう。これらの値を上式に代
入すると、δとして0.33μm、Δとして0.66μmが
得られる。これらの値は非常に大きく、転写精度
の大幅な悪化をまねく。特に1μmさらにはサブ
ミクロンのパターンを形成することを考えると、
上記δ、Δの値では到底転写精度の優れたX線露
光用マスクを作製することは不可能であることが
分る。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去
せしめて一枚の原マスクから多数のX線露光用マ
クスを、良好な転写精度でかつ実用生産的に作製
し、スループツトの向上を達成できる新規なX線
マスクの作製方法を提供することにある。
本発明によれば、デバイス作製に使用する5〜
15Å程度のシンクロトロン軌道放射X線の波長に
対して低コントラストであるX線マスクを原マス
クとして用い、該原マスクからパターンを転写し
てワーキングマスクを作製するX線マスク作製方
法であつてパターンを転写するためのX線源とし
て前記デバイス作製に使用するX線波長より長波
長のシンクロトロン軌道放射X線を用いることを
特徴としたX線マスクの作製方法が得られる。
以下本発明について図面を参照して詳しく説明
する。第2図は本発明の一つの構成を示す図面で
ある。
まずAu吸収体パターンの膜厚が千Å程度と比
較的薄いX線マスクを原マスクとして作製する
(第2図1図)。千Å程度の薄い膜厚のAu吸収体
パターンを有するX線マスクの作製は、それほど
困難を伴うことなく達成することができる。原マ
スクとして優れた寸法精度をもつていることは、
当然の前提条件である。言うまでもなくこの原マ
スクの作製においては、電子線露光による微細レ
ジストパターン形成の工程が含まれており、この
原マスク作製のための全消費時間及び全消費コス
トは少からず多大なものになることはやむを得な
いところである。
次に前記原マスクをマスクとして、シンクロト
ロン軌道放射光によつて、多数のX線転写用のX
線露光用ワーキングマスクを作製する(第2図2
図)。シンクロトロン軌道放射光をX線露光用線
源として使用することは、実験的に若干検討され
ているに過ぎない。
実際問題としては、シンクロトロン軌道放射線
源の建設費があまりにも膨大(少くとも数十億円
以上かかると思われる)であること、装置運転並
びに保守等にまた相当の費用を要すること、また
該装置はそのサイズにおいて相当の大きさを有し
ていること(放射リングは少くとも直径10m以上
である)等によつて、該装置をX線露光に適用す
ることは、全く実用的でないと言い切つてもよ
い。実際のX線露光の研究開発に携わる者にとつ
ては、シンクロトロン軌道放射線源のことは、ほ
とんど念頭にないというのが偽らざる吐露であろ
う。
ところが、シンクロトロン軌道放射線源には他
のX線源と比較して次の重要な三つの長所を有し
いる。平行放射X線を得ることができるというこ
とと、高強度であるということと、長波長域まで
カバーする線源であるということである。これら
の長所を、本発明ではまさに有効に利用すること
ができる。第2図2図のシンクロトロン軌道放射
線源21から平行かつ高強度の軟X線22を取り
出し、原マスク23をマスクとして転写X線露光
用マスク24を作製する。平行X線であるから前
述のぼけδ及びずれΔは全く零となるという効果
が生じ、同時にマスクとウエハーとのギヤツプに
対しては大きな許容度を与えるという効果をも生
じる。数十μm〜数百μmのギヤツプをとつても
転写精度はいささかも損わない。このギヤツプの
許容性は、原マスクに損傷を与えない、原マ
スクからの転写によつて多数のX線露光用マスク
を作製するという方式にとつて基本的に重要なポ
イントであるという意味をもつ。またシンクロト
ロン軌道放射線源が高強度であるということが、
原マスクから多数のX線露光用マスクを作製する
際の生産性の向上にとつて大きな力となる。また
もう一つの特長であるシンクロトロン軌道放射線
源の長波長性についてであるが、このことによつ
て原マスクのコントラストに対する要求は非常に
緩やかとなる。シンクロトロン軌道放射線源の波
長域は通常数十Å〜数百Å(あるいは数千Åまで
及ぶこともある)にまで及んでおり、このような
長波長であれば、千Å程度のAu吸収体膜厚があ
れば十分である。千Å程度のAu吸収体膜厚は、
通常用いられる電子ビーム励起線源の波長域(数
Å〜十数Å)では低コントラストであり、良好な
転写特性を得ることはできない。要するに割と製
作容易な低コントラストマスクを原マスクとして
使用できるということが、一つの重要な長所であ
る。
第2図2図で説明した工程において多数の良品
質のX線露光用マスクが多数作製され、これら多
数のマスクを用いて、X線転写によつてデバイス
が、高スループツトで生産される。(第2図3図)
デバイス作製のとき用いられるX線露光用マスク
は高コントラストであることが要求される。数Å
〜十数Åの波長域の電子ビーム励起線源等をX線
源として用いることを前提としているため、Au
の膜厚で約6000Å以上の高コントラストマスクが
必要である。シンクロトロン軌道放射線源の高強
度性の特長によつて、厚膜のレジストのハイアス
ペクトパターンの形成は容易であり、本レジスト
パターンを利用して厚膜のAu吸収体パターンも
容易に形成できる。すなわちX線転写によつてデ
バイス作製をするのに適した高品質(高精度で高
コントラスト)のX線露光用マスクが多数作製さ
れ、これらを用いてX線転写によつて高スループ
ツトでデバイスが生産されるということになる。
このような新規X線露光方式を採用すれば、前述
の問題点が解決され、本発明の目的が達成される
ことは以上の説明から明らかである。
本発明の効果について述べる。本発明を適用す
るならば、第一に技術的に言つて作製の容易でな
い高コントラストのX線マスクを容易にかつ多量
に作製でき、第二に電子線リソグラフイとX線リ
ソグラフイのそれぞれの特長を最大限に生かすこ
とができ、第三にVLSI等の微細パターンを有す
るデバイスの作製における最大の目標であるスル
ープツトの向上を達成でき、第四にX線露光用線
源としても有望であるシンクロトロンの線源の長
所を極めて巧みにかつ有効に利用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のX線露光方式を示す図、第2図
は本発明によるX線露光方式を示す図である。 図において、1,3,5はレジストパターン、
2,4はAu吸収体パターン、6はウエハー、2
1はシンクロトロン軌道放射線源、22は放射軟
X線、23は原マスク、24は転写X線露光用マ
スクを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 デバイス作製に使用する5〜15Å程度のシン
    クロトロン軌道放射X線の波長に対して低コント
    ラストであるX線マスクを原マスクとして用い、
    該原マスクからパターンを転写してワーキングマ
    スクを作製するX線マスクの作製方法であつて、
    パターンを転写するためのX線源として前記デバ
    イス作製に使用するX線波長より長波長のシンク
    ロトロン軌道放射X線を用いることを特徴とした
    X線マスクの作製方法。
JP57077823A 1982-05-10 1982-05-10 X線マスクの作製方法 Granted JPS58194339A (ja)

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