JPH08507907A - Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクが、該マスクを製造する方法と共に、本発明に開示されており、前記マスクは、Ｘ線透過性の非ダイヤモンド基板、例えばシリコンの一方の表面で支承される、ダイヤモンド薄膜層からなる。Ｘ線に対して非透過性の物質、例えば金、タングステン、又はセシウムといった重元素記号の物質のイオンの所定パターンが、上部に堆積されるのとは対照的に、ダイヤモンド薄膜層内に導入される。本発明に開示の一実施例において、これは、イオン打ち込みの手段により、第２の実施例においては、イオンビーム直接書き込み装置の手段により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスク及びその製造方法 本発明は、一般的に、Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクに関 し、より詳細には、Ｘ線リソグラフィ処理に使用するために、特別に設計された マスク、及びかかるマスクを製造する特定の方法に関する。 光学的近接リソグラフィは、当該技術において周知である。かかる処理は、従 来的なマスク、例えばクロム、又はガラスのマスクを用いて、協働するウェーハ 上に０．５ミクロン程度に小さい薄線、及び幾つかの機構を書き込む。最近、こ れらの線幅、及び機構を、例えば０．３ミクロン以下に縮小することが望まれて いる。しかし、これは、光学的リソグラフィの手段によっては達成されず、むし ろＸ線の使用を必要とする。ガラス、及びクロムは、かかる処理に適合したマス ク材料ではないが、薄いダイヤモンド膜は、Ｘ線に対して透過性であるので、マ スク製造工程時、又はリソグラフィ処理時に、頑強であり、構造変化がない。 Ｘ線リソグラフィ処理に使用するために、従来技術で提案された特定のダイヤ モンド・マスクは、基板、例えばシリコンの表面に支承され、その上部にＸ線に 対して非透過性の物質の、例えば金の所定パターンが堆積されている、ダイヤモ ンド薄膜層からなるものである。かかるマスクは、一般的に意図したように機能 するが、金又は他のかかるＸ線非透過性のパターンが、ダイヤモンド薄膜層に、 特にその前面に堆積されるという事実から、多数の欠点を有している。第１に、 Ｘ線非透過性のパターンは、ダイヤモンド薄膜層に厚みを付加し、従ってそのア スペクト比を増大させ、次いでその焦点深度を減少させる。第２に、薄膜ダイヤ モンド層と、Ｘ線非透過性材料の層との間のこの層状構成のために、回折効果に 起因する光学損失が生じ、マスクを通過する際に、光の元来の位相が変更される 。 以下でより詳細に説明するように、Ｘ線リソグラフィ処理に使用し、本発明に 従って設計された薄膜マスクが、本明細書で開示される。このマスクは、Ｘ線に 対して透過性のある非ダイヤモンド基板、例えばシリコン基板の一面に支承され る、ダイヤモンド薄膜層からなる。本発明によれば、Ｘ線に対して非透過性の物 質、例えば金、タングステン、又はセシウム等のイオンの所定パターンが、従来 技術におけるようにその表面上に堆積されるのではなく、ダイヤモンド薄膜層内 に導入される。本明細書に開示する一実施例において、イオン打ち込みの手段に より、イオンが、ダイヤモンド薄膜層内に導入され、他の実施例においては、イ オンビーム直接書き込み装置の手段により導入される。いずれにしても、Ｘ線非 透過性物質は、その表面上ではなく、ダイヤモンド層内にある。結果として、（ 従来技術の型式のものに比べて）全体のマスクのアスペクト比が減少し、従って その焦点深度が増大する。更に、マスクに対する付加的な層を削除することによ り、回折効果に起因するマスク内の光学損失が最小化され、Ｘ線ビームは、マス クを通過する際に元の位相を保持することが可能になる。 以下で図面と関連して、本発明をより詳細に説明する。添付図面において、 図１は、誘電体基板上にＸ線リソグラフィ処理を実行するためのアセンブリを 概略的に示し、そのアセンブリには、本発明に従って設計及び製造された薄膜マ スクが含まれる。 図２Ａ−２Ｄは、図１に示す全体のアセンブリの一部を形成する、薄膜マスク を製造する一方法を概略的に示す。 図３は、同一の薄膜マスクを製造する第２の方法を概略的に示す。 図４Ａ−４Ｃは、変形の薄膜マスクとその形成方法を概略的に示す。 ここで図面を参照して、図１に着目すると、すぐ上に記載のように、誘電体基 板上にＸ線リソグラフィ処理を実行するためのアセンブリが概略的に示されてい る。基板は１０で示され、全体のアセンブリは、一般的に参照番号１２により示 される。図示のアセンブリは、蓄積リング、又は他の適切な手段１４を含み、例 えばＳｉＣミラー２０を含む協働する手段により、一般的に１８で示される低圧 力ヘリウム室内に向けられる低エネルギのＸ線ビーム１６を生成する。Ｘ線ビー ムは、ダイヤモンド窓２４を介して室１８に入り、ウェーハ１０の前面に当たる 前に、薄膜マスク２６を通過する。マスク２６は、従来的な仕方で機能するよう に設計され、すなわち断面パターンのみが、ウェーハ１０の面に堆積されるレジ スト（不図示）の層に到達し、それによりパターンの程度にまでレジストが露光 されるように、所定のパターンに従って、マスクはＸ線ビームのある 断面区画を通す。 尚も図１を参照して、特にマスク２６に着目すると、マスクは、本発明に従っ て、構造的に設計及び製造される。図１に示すように、マスク２６には、Ｘ線に 対して透過性である非ダイヤモンド基板、例えばシリコンの前面に支承される、 ダイヤモンド薄膜層２８が含まれる。Ｘ線に対して非透過性の物質３２、例えば 金、タングステン、又はセシウムのイオンの所定パターンが、従来技術のように 、その表面上に堆積されるのではなく、ダイヤモンド薄膜層内に導入される。こ のことは、結果として上記のように利点となる。 図２Ａ−２Ｄを参照して、薄膜マスク２６を製造する一方法に着目する。第１ ステップとして、薄いダイヤモンド膜、例えば１００−１０００Å程度の膜が、 従来的な手段により、例えば気相成長法又はその他の手段により、シリコン基板 ３０上に核成長される。その後、図２Ａに示すように、適切で容易に供給可能な レジスト層３４、例えばＰＭＭＡが、ダイヤモンド薄膜２８の前面に堆積される 。適切で容易に供給可能な手段、例えばＥビーム（不図示）を用いて、レジスト の所定区画を露光することにより、図２Ｂに示すように、所望のパターンがレジ スト上にマスクされる。次いで、基板は、パターン化、すなわち非マスク領域に おいて、Ｘ線に対して非透過性の物質、例えば金、タングステン、又はセシウム のイオン打ち込みを被る。すなわち、非マスク領域（又は、使用されるレジスト 、及び露光技術に依存した、マスク領域）は、金、タングステン、又は他の、特 定の吸収特性に適合可能なかかる色中心生成金属の周知の 不純物で、選択的にドーピングされる。これは図２Ｃに示される。この後のステ ップに続いて、図２Ｄに示すように、レジスト３４が、イオン打ち込み済みのダ イヤモンド薄膜層から、剥がされ、すなわちウェットエッチングされ、所望なら ば、シリコン基板を、任意の適切な手段により、例えば１１５℃でのエチレンジ アミン、ピロカテコール、及び水の水溶液を用いた、ウェットエッチングの手段 により薄くすることも可能である。他のＨＦベースの化学物質の使用も可能であ る。このようにして、光学的に透過性、及び非透過性の領域を有するハードマス クが、何の材料エッチングも必要とせずに（レジストを除去、及び基板支持体を 薄くすることを除いて）、製造可能である。それと同時に、上記の利点が達成さ れる。 図３を参照すると、薄膜マスク２６を製造する第２の方法が示されている。こ の方法は、イオン打ち込みに関する手段ではなく、参照番号３８で一般的に示す 、容易に供給可能なイオンビーム直接書き込み装置の手段により、Ｘ線非透過性 物質のパターンがダイヤモンド薄膜層内に導入されることにおいて、図２Ａ−２ Ｂに関連して例示した方法とは異なる。当該技術で周知のように、装置３８は、 薄膜ダイヤモンド層のような基板内に、金、タングステン、セシウム、又は他の かかるＸ線非透過性物質のイオンを書き込み可能である。結果として、レジスト 層３４のようなレジスト層は必要とされない。図３に示すように、装置３８は、 ダイヤモンド薄膜層内に直接に、適当なＸ線非透過性パターンを書き込むことが できる。 本発明に従って設計された薄膜マスクを、シリコン基板上のダイ ヤモンド薄膜層を含めて説明したが、ダイヤモンド薄膜層を支承し、同時に全体 のマスクに対して必要な構造的完全性を提供し、通過するＸ線の通路を妨害しな い、任意の適切な手段も利用可能であることを理解されたい。更に、本発明は、 金、タングステン、セシウム、又は他のかかる重元素記号物質の利用に限定され ず、意図したマスクの使用に適合した、任意の適切な色中心生成金属の利用も可 能である。 そのプレナー範囲内に、Ｘ線に対して非透過性の物質３６のイオンの所定パタ ーンを含むダイヤモンド薄膜層２８を支承する、非ダイヤモンドの、Ｘ線透過性 基板３０からなる、全体の薄膜マスク２６を上記で説明した。図２及び図３に示 す実施例によれば、このＸ線非透過性物質は、イオン打ち込みの手段により、又 はイオンビーム直接書き込み装置の手段により、ダイヤモンド薄膜層内に導入さ れる。本発明の実施例によれば、基板３０上のダイヤモンド薄膜２８で先ず第１ に開始することにより、ダイヤモンド薄膜マスクは形成されない。反対に、図４ Ａに示すように、基板３０は初期に、その頂部面に堆積、ないしは形成される、 Ｘ線非透過性物質３６、例えば金、タングステン、又はセシウムの層を支承する 。その後、適切なレジスト層（不図示）を用い、そのレジストを適当に露光し、 所定パターンを形成して、層３６は、図４Ｂに示すエッチングされたパターンを 形成するために、従来的なエッチング処理を受ける。最後のステップとして、非 露光レジスト（又は、使用されるエッチング処理に依存した露光レジスト）が適 所に残るが、エッチングさ れたパターンは、図４Ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜の層状区両２８’で、 Ｘ線非透過性物質内の空間を充填するために、ダイヤモンドの気相成長法、又は 他の適切な処理を受ける。最終結果、すなわち、図４Ｃに示すダイヤモンド薄膜 マスク２６’が、図２Ｄ及び図４Ｃに示すダイヤモンド薄膜マスクに非常に類似 していることに、特に留意されたい。特に、光非透過性物質がダイヤモンド薄膜 層の頂部に堆積される、上記の従来技術とは対照的に、ダイヤモンド薄膜、及び Ｘ線非透過性物質が共に、同一平面内の複合層を形成する。従って、マスク２６ ’には、マスク２６の多数の利点が取り込まれるが、マスク２６は、その製造処 理があまり複雑でないので好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクにおいて、 （a）Ｘ線に対して透過性である、非ダイヤモンド基板と、 （b）その一方の表面上で前記基板により支承される、ダイヤモンド薄膜層 と、 （c）前記ダイヤモンド薄膜層内に導入される、Ｘ線に対して非透過性の物 質のイオンの所定パターンと、 からなる薄膜マスク。 ２．前記イオンが、イオン打ち込みの手段により導入される、請求項１に記載 の薄膜マスク。 ３．前記イオンが、イオンビーム直接書き込み装置の手段により導入される、 請求項１に記載の薄膜マスク。 ４．前記物質が、金、タングステン、及びセシウムからなるグループから選択 される、請求項１に記載の薄膜マスク。 ５．前記基板がシリコンである、請求項１に記載の薄膜マスク。 ６．Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクを製造する方法におい て、 （a）Ｘ線に対して透過性である非ダイヤモンド基板の一方の表面に、ダイ ヤモンド薄膜層を形成するステップと、 （b）前記ダイヤモンド薄膜層内に、Ｘ線に対して非透過性の物質のイオン の所定パターンを導入するステップと、 を含む方法。 ７．前記イオンが、イオン打ち込みの手段により前記ダイヤモン ド薄膜層内に導入される、請求項６に記載の方法。 ８．前記イオンが、イオンビーム直接書き込み装置の手段により前記ダイヤモ ンド薄膜層内に導入される、請求項７に記載の方法。 ９．前記物質が、金、タングステン、及びセシウムからなるグループから選択 される、請求項６に記載の方法。 １０．前記基板がシリコンである、請求項６に記載の方法。 １１．Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクにおいて、 （a）Ｘ線に対して透過性である、非ダイヤモンド基板と、 （b）その一方の表面上で前記基板により支承され、且つ第１の物質がＸ線 に対して非透過性であり、第２の物質がダイヤモンド薄膜である、第１の物質の 所定区画、及び第２の物質の所定区画を含む、複合層と、 からなる薄膜マスク。 １２．前記Ｘ線非透過性の物質が、金、タングステン、及びセシウムからなるグ ループから選択される、請求項１１に記載の薄膜マスク。 １３．Ｘ線リソグラフィ処理に使用するための薄膜マスクを製造する方法におい て、 （a）Ｘ線に対して透過性である非ダイヤモンド基板の表面に、Ｘ線非透過 性の物質の薄膜層を形成するステップと、 （b）所定パターンを形成するために、前記ｘ線非透過性の物質の層の所定 区画をエッチングして除去するステップと、 （c）前記エッチングして除去された区画内に、ダイヤモンド薄 膜の区画を堆積し、それによりダイヤモンド薄膜の区画、及び非エッチング光非 透過性の物質が共に、前記Ｘ線透過性の基板上に、２つの物質の複合層を形成す るステップと、 を含む方法。 １４．前記Ｘ線非透過性の物質が、金、タングステン、及びセシウムからなるグ ループから選択される、請求項１３に記載の方法。