JPH0626246U

JPH0626246U - Ｘ線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスク

Info

Publication number: JPH0626246U
Application number: JP033628U
Authority: JP
Inventors: ハルムスマルグレト; ブランスアンゲリカ; ルスジェホルガー; ナッチェスツエンベルンド
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1994-04-08
Also published as: JPS5968745A; US4555460A; DE3379805D1; EP0104684A3; DE3232498A1; EP0104684A2; EP0104684B1

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線リトグラフィによりパターンをラッカー
層に形成するマスクを、レーザ光によって自動的かつ直
接的に十分に調整できるようにする。【構成】可視光線に不透明なチタン隔膜(1) を具え、
かつ該隔膜に可視光線に透明な材料で被覆された調整窓
（５５および５５′）が設けられており、かつ前記隔膜
の一つの主表面に吸収パターンが形成される層を設け
る。調整窓（５５および５５′）は合成材料、例えばポ
リイミドから構成することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、可視光線に不透明な金属の隔膜を具え、その一つの主面上に、吸収パターンが形成される層を設けたＸ線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

特に、集積半導体システムの製造においては、また例えば磁気円筒型ドメイン装置の製造においても、ディテールをより小さくしたいという絶えることのない要求があり、また構造およびマスクにおいて現在望まれておりかつ光の波長によって課せられる限界に近い分解能がある。このためにフォト・オプティカル法(p hoto-optical method)以外の方法が高い分解能を得るためにすでに用いられている。

【０００３】リトグラフィの適合性はリトグラフィにより達成できる構造の最小ストリップ幅：フォトリトグラフィの場合２〜３μm 、電子ビームリトグラフィの場合０．０５〜０．１μm 、Ｘ線リトグラフィおよびイオンビームリトグラフィの場合＜１５０ｎｍによって明らかになる。

【０００４】すべての高分解能法は正確で、かつ極めて厳密に規定されたマスクを必要とする。このマスクは使用するリソグラフィ用放射に不透明な材料から製造される構造のパターン（以後吸収パターンと称する）からなり、吸収パターンはリソグラフィ用放射をできるだけ透明な材料の薄い隔膜上に形成される。隔膜に用いられ、特に大きさに対する精度および破壊強さの如きマスクに要求される特性に関して適当な若干の材料、例えばチタン、ベリリウムまたはマグネシウムの如き金属は、リソグラフィ用短波長放射、例えばＸ線に対して十分透明であるが、可視光線に不透明である。この事は主としてレーザ光によって作用されるこのようなマスクの調整にとって欠点であることが分かっている。

【０００５】「Journal of the Electrochemical Society, Solid State Science and Tech nology」１１０６〜１１２０ページ、１９８１年５月には、例えばＸ線リトグラフィのためのマスクとしてチタン隔膜について記載され、この場合にはかかる隔膜が可視光線に透明でないために間接調整方法が提案されている。この間接調整方法は研究室的方法で、精度が低いために比較的に大きいパターンにだけ用いることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、可視光線に不透明であって、レーザ光によって自動的かつ直接的に十分に調整できる冒頭に記載した種類のマスクを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案においては、隔膜をチタンから構成し、かつ該隔膜に可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を設けたことによって、上述の目的を達成する。

【０００８】本考案の好適例においては、調整窓をポリイミドの如き合成材料から構成する。ポリイミドを合成樹脂としてかつ箔のような半製品として存在させると、瞬間的な実際的要件に対して多様に適応できる加工上の可能性が得られる。

【０００９】本考案のマスクは次の（１）〜（３）の方法によって製造することができる。

【００１０】 (1) ａ）可視光線に透明な材料の層を隔膜の一つの主表面に被着させ；ｂ）可視光線に透明な層に負作用フォトラッカー層を被着させ；ｃ）隔膜の他の主表面に正作用フォトラッカー層を被着させ；ｄ）前記両ラッカー層を調質により安定化し；ｅ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し；ｆ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し；ｇ）正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を調整窓を形成するための腐食工程により除去し；ｈ）調整窓の区域における負作用フォトラッカー層を重合させ；ｊ）負作用フォトラッカー層の非架橋部分を現像により除去し、かつ調整窓の側部に位置する区域における可視光線に透明な層を腐食工程により除去し；ｋ）正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し；ｌ）可視光線に透明な層をＸ線により安定化し；およびｍ）可視光線に透明な材料の島に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の吸収パターンを形成する上記各工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けることにより、Ｘ線リトグラフィによりパタンをラッカー層に形成するマスクを製造する方法。

【００１１】 (2) ａ）可視光線に透明な材料の層を隔膜の一つの主表面に被着させ；ｂ）正作用フォトラッカー層を隔膜の他の主表面に被着させ；ｃ）フォトラッカー層を調質により安定化し；ｄ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し；ｅ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し；ｆ）正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を、調整窓を形成するために腐食工程により除去し；ｇ）正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し；ｈ）可視光線に透明な層をＸ線により安定化し；およびｊ）可視光線に透明な材料の層に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の吸収パターンを形成する上記工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けることにより、Ｘ線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクを製造する方法。

【００１２】 (3) ａ）隔膜を可視光線に透明な箔の一つの主表面に薄層として被着させ；ｂ）負作用フォトラッカー層を可視光線に透明な箔の他の主表面に被着させ；ｃ）正作用フォトラッカー層を隔膜を形成する薄層に被着させ；ｄ）両フォトラッカー層を調質により安定化し；ｅ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を露光し；ｆ）形成する調整窓の区域における正作用フォトラッカー層を除去し；ｇ）正作用フォトラッカー層を除去した区域における隔膜を、調整窓を形成するための腐食工程により除去し；ｈ）調整窓の区域における負作用フォトラッカー層を重合させ；ｊ）負作用フォトラッカー層の非架橋部分を現像により除去し、かつ調整窓の側部に位置する区域における可視光線に透明な箔を腐食工程により除去し；ｋ）正作用フォトラッカー層を隔膜から除去し；ｌ）可視光線に透明な層をＸ線により安定化し；およびｍ）可視光線に透明な材料の島に対向して位置する隔膜の主表面上に所望の吸収パターンを形成する上記各工程によって可視光線に透明な材料で被覆された調整窓を隔膜に設けることにより、Ｘ線リトグラフィによりパターンをラッカー層に形成するマスクを製造する方法。

【００１３】上述の(1) 〜(3) の方法において、隔膜はチタンからなる。可視光線に透明な材料としては合成材料、特にポリイミドを用いるのが好ましい。ポリイミドは合成材料の層として被着させることができ、また箔の形態の半製品として用いることができる。また、隔膜は、サンドイッチ構造に並置された異なる引張応力または圧縮応力を有する数層の分離層を基板上に堆積させ、次いでこの基板から剥離することにより得ることができる。

【００１４】また、隔膜（１）に可視光線に透明な合成材料の調整窓（５５および５５´）を設けることにより、本考案のマスクを用いて半導体装置をＸ線リトグラフィにより製造することができる。

【００１５】第１の方法においては、隔膜を、調整窓のための材料として、例えばポリイミドの如き合成樹脂の形態の合成材料で被覆することができる。このことは、隔膜の特性を、合成樹脂層を隔膜に被着させる前に隔膜に適合する製造方法により、種々の所望の実際的要件に従って調整できる利点を有する。

【００１６】第２の方法においては、出発材料として、合成材料、例えばポリイミドの商業的に入手できる箔の形態の半製品を用いることができ、この材料を例えば陰極スパッタリングによって隔膜形成材料で被覆する。このプロセスは液体合成樹脂を加工する場合に隔膜および合成材料を共に結合するのに必要とされる一連の加工工程を経済的に達成できる利点がある。このために、合成樹脂の形態または箔の形態の合成材料は種々の実際的要件により最適に選択することができる。

【００１７】特に、本考案により得られる利点は、冒頭に記載した種類のマスクのための隔膜として、高い破壊強さを有し、しかも例えばＸ線に対して安定である金属隔膜を用いることができ、これにより直接全自動調整をこれまで金属隔膜では不可能であったレーザ光によって達成できることである。本考案のマスクを製造する上述の方法は、調整フィギュア（adjustment figures) の位置について極めて高い精度を得ることができる利点を有する。

【００１８】

【実施例】

本考案のマスクおよびその製造方法を図面を参照して例について説明する。図１ａ〜図１ｃおよび図２ａ〜図２ｃはそれぞれチタンの隔膜１の断面を示している。これらの隔膜は異なる方法で作ることができる。例えば、先ずガラスに対する接着力の乏しい金層をガラス基板に被着させ、その後に蒸着により金層にチタン層を被着させることができる。次いで、隔膜を金層と一緒にガラス基板から引きはがし、更に加工するために保持枠上に既知のようにして伸張させる。チタン層を蒸着しないで、ガラス基板上に存在する金層に陰極スパッタリングプロセスにより被着させる場合に好ましい結果が得られる。

【００１９】他の方法としては、隔膜の材料、すなわちチタンを、調整窓を形成する後加工工程に用いる一般に入手できるポリイミドに直接被着させて形成することができる。この被着は、例えば陰極スパッタリングにより同様に行うことができる。

【００２０】方法Ａ上述のようにガラス基板上に陰極スパッタリングにより形成し、引きはがし、保持枠Ｈ上に伸張させた隔膜１を、図１ａ〜図１ｃに従って次のようにして加工する：先づ、約０．５μm の厚さのポリイミド層２をチタンの隔膜１の一つの主表面に遠心作用によって被着させる。この操作は、このポリイミド層を安定にするために、ポリイミド層を約２００℃の温度で４時間にわたる調質プロセス（temper ing process)により行うことができる。

【００２１】次いで、約０．５μm の厚さを有し、かつ負作用（negatively working) ＵＶ −感光性フォトラッカーからなる層３をポリイミド層２に被着させる。約１．３ μm の厚さを有し、かつ正作用（positively working)フォトラッカーからなる層４を隔膜１の他の主表面に被着させる。次いで、両フォトラッカー層３および４を約９０℃の温度で０．５時間にわたる調質プロセスによって安定化する。

【００２２】次いで、正作用フォトラッカー層４をそこに形成する調整窓のためのパターンに従って露光する。図１ａに示す例においては開口５および数個の小さい開口５ ´をフォトラッカー層４に形成している。

【００２３】フォトラッカー層４に形成した開口５および５´を介して、フォトラッカー層４の下側に位置するチタンの隔膜１を次の加工工程において調整窓５５および５５´を形成するために腐食する。この腐食は、例えば湿式化学腐食によって行うことができる。適当な腐食液は０．６ＨＦ：２．４ＨＮＯ₃：９６Ｈ₂Ｏ：１Ｈ ₂ Ｏ₂の比を有する溶液からなる。

【００２４】あるいはまた、隔膜１は次に示すパラメータを用いて反応性イオン腐食プロセスによって腐食することができる。ＨＦ発生器：２７．５ＭＨｚ電極直径：２００ｍｍ陰極における電位：３０Ｖガス雰囲気の作用圧力：ＣＣｌ₄＝３．９Ｐａ

【００２５】反応性イオン腐食プロセスの代りに、例えばプラズマ腐食プロセスを行うことができる。これによって、図１ｂに示す構造を得ることができる。

【００２６】小さい調整窓５５´は後加工工程において用いる電子ビームライター（electr on beam writer) のための調整フィギュアとして用いることができる。調整窓５５´によって後で被着させるマスクの調整および吸収のフィギュアの位置をＸ線露光のための調整窓５５に対して正確に定めることができるので、マスクを通して露光する基板の表面積の最大限にわたる利用を保証することができる。

【００２７】上述のように隔膜１に形成した調整窓５５および５５´を介して、可視光線に透明な層２の下側に位置する負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３を紫外線に露光し、この区域において架橋させる。隔膜は自動調整マスクとして作用する。また、負作用フォトラッカーを、紫外線に対する露光中に、可視光線に透明な層２の厚さおよび紫外線源からの距離によって規定される窓範囲において架橋させる。次いで、フォトラッカー層３を減少する。次の加工工程において、可視光線に透明な層２を残留フォトラッカー層３で被覆されている区域から酸素作用下での反応性イオン腐食によって除去する。この場合、Ｏ₂雰囲気を有利に用いることができる。

【００２８】この腐食工程後、可視光線に透明層２の島９および１１が調整窓５５および５５ ′の下側に残留する（図１ｃ）。次いで、調整窓５５および５５′の下側に位置する可視光線に透明なポリイミド層２の島９および１１を、普通使用されているＰＭＭＡラッカーの露光に必要とされる線量の約１２倍の線量で、シンクロトロン放射に対して露光する。シンクロトロン放射に対する露光はポリイミドをＸ線に対して安定化するのに効果的である。

【００２９】調整窓のための開口５および５′の側部に位置するフォトラッカー層４の部分を除去した後、所望の吸収パターンを隔膜１に形成する。吸収パターンを形成する方法は後述する。

【００３０】方法Ｂ本考案のマクスを製造する別法においては、ポリイミド層２、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３および正作用フォトラッカーのフォトラッカー層４を上述のようにして保持枠Ｈに伸張したチタン隔膜に被着させる（図２ａ〜２ｃ）。

【００３１】しかし、開口５および開口７には、フォトリソグラフィ法ではなく電子ビームリソグラフィ法によってフォトラッカー層４に設ける。次いで、フォトラッカー層４を電子ビームに対して露光する。この電子ビームは、形成しようとする開口７の区域に、開口５を形成しようとするフォトラッカー層４の区域を露光するための全電流密度に対して約60％まで減少した電流密度を与える。このために、フォトラッカーの層厚の半分だけを、次の現像中に、強く露光されない区域から除去する。

【００３２】フォトラッカー層４の露光部分を除去した後、チタン隔膜１に対する腐食プロセスを上述の方法Ａに記載するように行う。この場合、調整窓５５は隔膜の全厚にわたって完全に腐食することにより形成するのに対して、調整くぼみ７７は隔膜の厚さの半分だけを腐食することにより形成する。

【００３３】マスクを製造する他の加工工程は上述の方法Ａに記載する加工工程に類似する方法で行うことができる。

【００３４】方法Ｃ本考案のマスクを製造する他の例においては、上述の方法ＡおよびＢに記載するように可視光線に透明な材料、この場合には、ポリアミドの層２を、保持枠Ｈ上に伸張し、かつ２００℃の温度で調質することによって４時間にわたって安定化したチタン隔膜１の一つの主表面に上述するように被着させる。次いで、上述の方法ＡおよびＢとは相違して正作用フォトラッカー層４だけを隔膜１の他の主表面に被着させる。この場合、負作用フォトラッカー層は被着させない。また、正作用フォトラッカー層４は上述のように約0.5 時間にわたり約90℃の温度で調質することによって安定化する。

【００３５】フォトリソグラフィ法によって、フォトラッカー層４を、形成しようとする調整窓の区域で露光し、しかる後に調整窓５５および５５′を隔膜１に上述の方法Ａに記載するようにプラズマ腐食により、または反応性イオン腐食により形成する。

【００３６】この腐食工程後、可視光線に透明な材料（この場合、ポリイミド）の全層２を上述の方法Ａに記載するようにシンクロトロン放射によって安定化する。ここに記載する方法においては、調整窓の下側に位置する互いに分離するポリイミド島は形成しないが、しかし隔膜の下側に全ポリイミド層が維持される。

【００３７】正作用フォトラッカー層４を隔膜１から除去した後、後述するように所望の吸収パターンをこの隔膜上に形成する。

【００３８】方法Ｄ上述の方法Ａ〜Ｃを変形した方法によって本考案のマスクを製造する。この方法においては、隔膜１の材料（この場合、チタン）を、上述の方法によって陰極スパッタリングにより、可視光線に透明な層２として半製品の形態で一般に入手できるポリイミド箔に被着させる。他の加工工程において、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３をポリイミド箔に被着させ、正作用フォトラッカーのフォトラッカー層４を隔膜１を構成するチタン層に被着させる。次いで、両フォトラッカー層３および４を約30分間にわたり約90℃の温度での調質プロセスによって安定化する。

【００３９】正作用フォトラッカーのフォトラッカー層４を、形成しようとする調整窓の区域においてマスクを通して紫外線に対して露光し、次いで露光部分を除去して調整窓５５および５５′のための開口５および５′を設ける。次の腐食プロセスによって調整窓５５および５５′をチタン層で構成された隔膜１に形成する。この場合、上述の方法Ａに記載する腐食プロセスを用いることができる。次いで、隔膜１を全調整窓区域で完全に腐食する。

【００４０】次いで、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３を上述の方法Ａに記載するように調整窓５５および５５′を通して紫外線に露光し、架橋させる。架橋しないフォトラッカー層の部分を現像する。次いで、調整窓の外側に位置するポリイミド箔の部分を上述の方法Ａに記載するように反応性イオン腐食プロセスによって腐食する。

【００４１】次いで、また調整窓５５および５５′の下側に残留するポリイミド島を上述の方法Ａに記載するようにして安定化する。正作用フォトラッカー層４を隔膜１から除去した後、所望の吸収パターンをこの隔膜上に後述の加工工程によって形成する。

【００４２】方法Ｅ上述の方法Ｄを変形した方法では、半製品として商業的に入手できるポリイミド箔を用い、これに隔膜１を構成するチタン層を被着させ、調整窓５５を上述の方法Ｂに記載するようにチタン層部分に完全腐食により形成する。同時に、調整くぼみ７７をチタン層の部分の形で存在させ、かつその層の厚さの半分のみを腐食により形成する。

【００４３】隔膜１を構成するチタン層に層厚の半分のみを腐食して形成した調整くぼみ７７は、吸収パターンを電子ビームライターによって形成する場合に用いる。調整くぼみは電子ビームに対する基準標識（reference markers ）として使用して、調整窓に後で形成する調整標識の位置を調整窓に対して正確に定める。

【００４４】全厚にわたって完全腐食されていない調整くぼみは、該くぼみが一方において電子ビームに対して調整補助手段として作用し、他方においてくぼみが不連続であるために隔膜を比較的に安定に維持する利点を有する。

【００４５】上述の方法ＢおよびＤに類似する方法でマスクを製造する場合には、先づ可視光線に透明な層２として商業的に入手できるポリイミド箔を、隔膜１を構成するチタン層を有するその一方の主表面に被着させる。あるいはまた、チタン層を、例えばポリイミド箔に、いくつかの層からなる応力・補償逐次層（stress-compe nsated sequence）として、陰極スパッタリングにより被着させることができる。次いで、負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３をポリイミド箔の他方の主表面に被着させ、正作用フォトラッカーのフォトラッカー層４をチタン層の上側に被着させる。上記両フォトラッカー層を約３０分間にわたり約９０℃の温度での調質プロセスによって安定化する。

【００４６】次いで、電子ビームリソグラフィ法を行ってフォトラッカー層４に開口５および７を形成する。調整窓５５および調整くぼみ７７を形成する腐食工程の後に、ポリイミド箔の下側に存在する負作用フォトラッカーのフォトラッカー層３を、全開放調整窓５５を通して、放射状に広がる紫外線源（diverging ＵＶ radiation source ）からの放射に対して露光し、架橋させる。次いで、フォトラッカーに対する現像プロセスを行う。次いで、プラズマまたは反応性イオンビーム腐食プロセスを行い、調整窓の側部に位置するポリイミド箔の部分を腐食する。調整窓５５の下側のポリイミド層の残留部分を上述の方法Ａに記載するように安定化する。

【００４７】正作用フォトラッカー層を隔膜１から除去した後、製造すべきマスクの所望の吸収パターンをこの隔膜上に形成する。

【００４８】多層の吸収層、例えば、タングステンおよびモリブデンの多層吸収層がこの目的のために極めて適当であることが分った。このためそに、次のように処理することができる：タングステン層およびモリブデン層は陰極スパッタリングにより被着させる。タングステン層は次に示す条件で効果的に被着させることができる：ＨＦ発生器１３．６ＭＨｚ電極直径２００ｍｍ電極間隔４２ｍｍガス雰囲気の作用圧力Ａｒ＝２Ｐａ電極における電位８００Ｖマスク基板における電位４０Ｖ

【００４９】モリブデン層は次に示す条件で陰極スパッタリングにより被着させることができる：ＨＦ発生器１３．６ＭＨｚ電極直径２００ｍｍ電極間隔４２ｍｍガス雰囲気の作用圧力Ａｒ＝２Ｐａ電極における電位７００Ｖマスク基板における電位９５Ｖ

【００５０】所望のマスクパターンを有するこの吸収層の構造は、例えば電子ビームリトグラフィによる既知技術によって得ることがてきる。

【提出日】平成５年７月１２日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】特に、本考案により得られる利点は、冒頭に記載した種類のマスクのための隔膜として、高い破壊強さを有し、しかも例えばＸ線に対して安定であるチタン隔膜を用いることができ、これにより直接全自動調整をこれまで金属隔膜では不可能であったレーザ光によって達成できることである。本考案のマスクを製造する上述の方法は、調整フィギュア（adjustment figures) の位置について極めて高い精度を得ることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のマスクを製造する各段階における調整
窓を有するマスクの断面図である。

【図２】本考案のマスクを製造する各段階における調整
窓および調整くぼみを有するマスクの断面図である。

【符号の説明】

１隔膜２ポリイミド層３負作用フォトラッカー層４正作用フォトラッカー層５，５′，７開口９，１１島５５，５５′ 調整窓７７調整くぼみ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

フロントページの続き (72)考案者アンゲリカブランスドイツ連邦共和国 2359 ヘンステッド− ウルツベルククロッセローヘ 31 (72)考案者ホルガールスジェドイツ連邦共和国 2083 ハルステンベクブッヘンヴェーグ 15 (72)考案者ベルンドナッチェスツエンドイツ連邦共和国 2105 シーベタル６ベルグストラーセ３

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】可視光線に不透明な金属の隔膜を具え、
その一つの主表面に、吸収パターンが形成される層を設
けた、Ｘ線リトグラフィによりパターンをラッカー層に
形成するマスクにおいて、前記隔膜（１）をチタンから構成し、かつ該隔膜に可視
光線に透明な材料で被覆された調整窓（５５および５
５′）を設けたことを特徴とするＸ線リトグラフィによ
りパターンをラッカー層に形成するマスク。
【請求項２】前記調整窓（５５および５５′）を合成
材料から構成した請求項１記載のマスク。
【請求項３】前記調整窓（５５および５５′）をポリ
イミドから構成した請求項３記載のマスク。