JPS58114427A - Ｘ線マスク作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はｌ−以下Ｏ微細パターンの転写に威力を発揮す
る１１１９ノグラフイの分骨に′ｈ−けるＸ線マスクの
作製方法に関するものである。

Ｘ線リングラフィの実用化Ｊｃ）ｔｎ−ｃ、実用的で十
分なマスクコントラストを持９たＸＳマスク作製技術を
確立することが重ｌ！′１ｋｌＩ題の一つであることは
論をまたな込。４〜１３Ａの波畏の軟Ｘ線が通常よく用
−られるが、この波長領域で十分なマスクコントラスト
を得る丸めＫけ、Ｐｉとんと例外なく用にられる金Ａ−
の吸収体パターンの場合。

約５ｏｏｏ　Ａ以上の人Ｕの膜厚が必要である。しかも
Ｘ線リングラフィの特長を生か゛すために、吸収体パタ
ーンＯ線巾としてはナプミクロンが要求される。このよ
うな線巾がサブミクｐンで厚膜のム■吸収体パターンを
形成する技術を確立することは。

一つＯＩｉ要な課題で参る。この方面の代表的技術を説
明する。第１図はム鶴吸収体パターン形成プロセスを示
す０例えば１９Ｂ？、’Ａ行されたｈ行物ジャパニーズ
・ジャーナル・オプ・アプライＦ・フィツクス（Ｊｐｎ
、　Ｊ、ムｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、　）、第１９巻嬉１１
号。

２３１１〜２３１２頁に同様のｌｌが戟９て−る。（１
）（Ｚｏｏ）面方位ｅ）Ｂｉｔｚハ　１上に、減圧ＣＶ
Ｄ法によってａｉＮ膜２を形成する。メッキベースとな
る厚さ１００ＡのＡｕ膜３．厚さ約１．２μｍＯポリイ
ミド膜４．電子ビームレジストを順次形成する。

電子線露光によつて、必要なレジストパターン５が得ら
れる。（２）ポリイミド膜をエツチングするための中間
マスクを形成する九めに、チタンＴｉ膜６を蒸着する。

す７トオ７プロセスによって、レジストを除去し、Ｔ＆
マスクを形成する。（３）ＲＦ反応性スパッタエツチン
グによって、Ｔｉをマスクとして、ポリインドパターン
７を形成する。（４）ムＵのＸＳ吸収体パターン８を、
電気メツキ法によって形成する。（２）ポリイミドパタ
ーンを除去し、吸収体パターンの無−ところのメッキベ
ースであるＡｕ膜をｖスパッタエツチングで除去し、最
後に８ｉクエハーの反対側をＫＯＨ溶液によってエツチ
ングして、Ｘ線マスクが完成する０本方法の特徴は。

厚膜Ｏポリイミドパターンを形成し、それを利用して厚
膜のムＵ吸収体パターンを形成する点にある。

しかしながら、こＯような従来技術は次のような欠点を
有して−る。それは前記（２）の工程のＴｉのり７）オ
フによりて中間マスクを形成してｉる点Ｋｌる。第２図
をもりて詳しく説明する。リフトオツズ四セスの成否の
鍵社、レジストパターンの形状にあシ、それが逆台形の
形状２１でなければならな−ということは一般によく知
られ九事夷である。ｌｉ直壁ある鱒は台形の形状の場合
は、必要な金属膜パターン２２と峡レジストパターンと
が１１面で接することになシ、す７トオ７による鋏レジ
ストパターンの除去がうま〈−かなｉ事が多端、従つて
、逆台形の形状を得ると論うことが必須の条件となる。

電子線露光によって逆台形レジストパターンを得ようと
することは、露光条件及び現像条件等において普通極め
て適用範囲が狭く。

技術的に困ｓｇｉが高６と言わざるを得１ｋｖｈゆこれ
が＃１１の欠点である。さらに第２図から、２１０よう
な逆台形の形状であると１本質的には微細パターン（特
にサブ２りｐンパターン）の影虞には不向きであるとｉ
うことである。すなわち、逆台形の側面が、リフトオフ
を十分胃能とする九めに。

ある必要な傾斜を持たねばならず、このことは逆台形パ
ターンの微細化に制限を与える。従って。

サプミク冒ンパターンを再現性よく得るには、リフトオ
ツズ費竜スは不向きであろうと思われる。

ところで、Ｘ＠Ｖソグラフィの最大の特長は、サブミク
■ンパターンの転写が極めて容易に出来るとｉうむとで
ある。従うて１本質的Ｋｔプンクロンパターンの形成に
不向なす７トオ７プロセス杜問題であると言わざるを得
な−、これが第２の欠点である。

本発明者達は、従来技術Ｏこれらの欠点を除去するため
に１次の新技術を試みえ、それは、レジストに循Ｍ畜れ
えパターンを金属膜パターンへと交換するために、パタ
ーンニングされ九レジストパターンをマスクとして、ド
ライエツチング法によりて、厚ｉ有機膜上全面にあらか
じめ形成されて％Ａ丸全金属膜エツチングして、前記金
属膜パターンを得ると−う未決で、ある、実施した一例
を第３図を参照して説明する。（ｉ）８ｉウエハー１上
ｋ。

プラズマＧ■法によりて１μｍ厚程度の８ｉＮ膜２を形
成する。メッキベースとなる’ｒｉ（ｓｏＡ厚）。

Ａｕ　（２００Ａ厚）膜３を８ｉＮｊｌ上ｉ（ｘバッタ
蒸着する。膜厚１．２μｍ１１度のポリインド［１４を
スピン塗布し、２５０℃以上の高温ベーキング処理する
。

この工程までは前述し九従来技術と大きく杜変らな−、
厚属ポリイミド膜上止金ＷＪＫアルミニクムムＩ３６を
厚さ１０００〜２０００　Ａ真空蒸着する。ＡＩＩＩ上
に電子線露光用レジスト、例えばＰＭＭＡをスピン塗布
し、電子線露光によって必要なレジストパターン５を得
る。（爵レジストパターン５をマスクとして１反応性ス
パッタエツチング（例えばＣｃｌタガスを用りる）Ｋよ
ってム１３６をエツチングして。

ポリイミド°膜をエツチングする丸めのＡ１の中間マス
ク３７を得る。（３）〜（５）は従来技術と大きくは変
らなりｈＯで説明を省略する０反応性スバッタエ門チン
グ等のドライエツチング法によって有機膜上全面に形成
された金属膜をエツチングして、必ｌ！な金属Ｏ中間マ
スクを得るととが特徴である。＊記Ａｌ膜３６を反応性
スパッタエツチングする際の必＊ｆｋｖジス・ドパター
ン５　Ｋ−’）Ａてであるが、これはリフトオフ法では
必須である逆台形パターンを特に必要としない。反応性
スパッタエツチングは。

本質的にはレジストパターン形状クを有した基板面に対
してはぼ喬直に入射する反応性イオンによるエツチング
であるから、ｆ！直方向からみてレジストパターンで覆
われてい表い所であれば、そこの被エツチング物をエツ
チングする。従って、レジストパターン形状が４１に逆
台形である必要はなく、適当な形状のレジストパターン
であればよ＾。

すなわち、側面がはば垂直な形状をしたレジストパター
ン、あるーは、金属膜とレジストのエツチング比が十分
大きい場合は、側面がやや外側に傾斜（台形状）したよ
うなレジストパターン（または垂直側面の上部の角がと
れてやや円形に近いような形状をし九レジストパターン
）等で十分である。一般にレジストのパターンがほぼ垂
直側面となるように露光条件、＊像条件等を最適化する
こと、あるいは通常台形状のパターンが出来やすいこと
が普通で６り、ま九これらのための諸条件は。

逆台形レジストパターンを得る丸めの諸条件と比べて、
はるかに緩やかである。電子線露光の場合も事情は同様
であるが、電子線露光によってリフトオフ法のための逆
台形レジストパターンを得るための諸条件は、光学露光
等の他の方法と比べてむしろやや困難であると言う方炉
適切である。前述したように、反応性スパッタエツチン
グ法の場合、逆台形レジストパターンを必要としなｉ、
従って、前述した新たに試みたプロセスでは、電子線露
光によりてレジストパターンを形成する際の露光条件及
び現像条件等をより緩和することができる。ｔた１反応
性スパッタエツチングの大きな特長は９本質的にサブ２
クロン線中の微細パターンの形成に適していることであ
る。従来、数電クロン以上の線巾を持つ半導体・集積回
路の製造プロセスにはケミカルエツチングが行われて−
たが。

ケミカルエツチングの場合はアンダーカット等の重大な
問題点がらり１本質的に微細パターンの形成には不向き
である。ｔた前述したように、リフトオフプ冨セスも１
本質的には微細パターンの形成には不向きである。反応
性スパッタエツチングにお−ては、基板面に対してほぼ
垂直に入射する反応性イオンの効果が大であ夛、被エツ
チング物のエツチング形状を割と容易に基板面に対して
ほぼ垂直にすることができる。かつ容易にアンダーカッ
トの無ｉパターンを得るエツチング条件を見出すことが
できる。従って１反応性スパッタエツチングは本質的に
ナプミク党ンパタ・−ンの形成に適して−る。前述した
ように、新たに試みたプロセスは１反応性スパッタエツ
チングによって必要な金属の中間マスクを得る工程を含
んでおシ、該エツチング技術の特長を十分に生かすこと
ができる。すなわち本質的に微細パターンの形成に適し
たＸ線マスクの作製プロセスを得ることができる。

ところが、上記Ｏｆｒプｐセスを検討中に１本発明者達
は９重大な問題点が新プロセスの中にあることを見出し
た。レジストに描画されたパターンをマスクとして９反
応性スパッタエツチングによってＡＩをエツチングする
。エツチング螢９通常。

ＡＩの化合物等からなる残さが人ｌパターン部を除いた
ウェハー全面に残る。この人！の残さは、大きさ数ミク
ロン程度のものから極く微細なものまで様々であ〕９点
状に散在している。成分としてムｌを含んでいるため、
この後のドライエツチングプロセスでポリイミドをエツ
チングすると、ＡＩの残さがマスクとして働き、柱状の
形状をしたポリイミドが点在して残る０本来全て取り除
かれるべき場所に残るこれらの柱状のポリイミドは、こ
の後のＡａメツ中工程にお込てｅ　Ａｕの正常なメッキ
を妨げる。ポリイミドがエツチングされた場所に、Ａｍ
の吸収体パターンがメッキされるわけである。従って、
各所に穴の開い九ようなＡｕｑ＆収体パターンとなって
しまい、欠陥パターンが生じる。そこで、　ＡＩの反応
性スパッタエツチングの後に、ＡＩの残さを除去するこ
とが必須となる０人１の浅さが除去できれば上記の柱状
のポリイミドは生じないわけである。ＡＩの残さを除去
する丸めの方法を種々検討した結果１通常の光学露光に
用−るレジストの剥離液を純水で薄めたものが有効であ
ることが分つ丸、該溶液中にサンプルを浸漬して超音波
洗浄を数十秒程度施すと、ムＩの残さが全て除去される
ことが分つ丸、ところが、この人１の残さ処理工程にお
＾て１次の重大な問題点が生じた。それはＡＩパターン
の剥れの問題である。すなわち必要なＡ１のパターンが
剥れてしまい、４ＩＫ１μｍ以下の微細パターンにおｉ
てこの傾向が強いという結果が得られた。マスクパター
ンを構成するＡｔのパターンが飼れてしまりては致命的
であシ９重大な問題点であると言わざるを得なｒ。

本発明の目的は、従来技術の欠点を除去せしめて電子線
露光による露光条件及び現像条件等をより緩和し０本質
的に微細パターン形成に適した新丸なＸ線マスク作製方
法Ｋ１％ｆｈで、中間金属膜マスクパターンの剥れを防
止したよシ完全な新規Ｘ線マスク作製方法を提供するこ
とにある。

本発明によれば、レジストに描画されたパターンをドラ
イエツチング法によって金属膜パターンへと変換し、該
金属膜パターンをマスクとして厚い有機膜パターンを形
成し、該有機膜パターンを利用してメッキ法によりてＸ
ｌｌ吸収体パターンを形成し、＃有機膜パターンを除去
してＸ線マスク用の吸収体パターンを得るＸＩ！マスク
作製方法Ｋｊｈｒて、レジストに描画されたパターンを
金属膜パターンへと変換する際に、前記厚い有機膜上全
面に多らかしめ多層構造の前記金属膜を形成することを
特徴とするＸ！Ｉマスク作製方法が得られる。

以下本発明［”）いて実施例を示す図面を参照して説明
する。第４図は、一実施例を示すＸ線マスクのＡｕ吸収
体パターン形成プロセス図である。

（１）８ｉウエハー１上に、プラズ！Ｇｌ法によって１
μｍ厚程度の５ｉＮＩＥ２を形成する。メッキペースと
なるＴｉ（５０Ａ厚）ｔ　Ａｕ（２００人厚）Ｊ［３を
ａｉＮ膜上にスパッタ蒸着する。膜厚１，２μａｌ１度
のポリイミドＭ４をスピン塗布し、２５０℃以上の高温
ベーキング処理をする。この工＠までは前述した新技術
と全く同様である。厚膜ポリイミド°膜上全面にカーボ
ンＣ膜４７（厚さ約５００〜１００ＯＡ位）。

４膜３６（厚さ１０００〜２０００Ａｔ）から成る二層
膜を真空蒸着する。　ＡＩ膜上に電子線露光用レジスト
、例えばＰＭＭ＆をスピン塗布し、電子線露光によりて
必要なレジストパターン５を得る。（皺レジストパター
ン５をマスクとして９反応性スパッタエツチング（例え
ば（ｄぐガスを用いる）ＫよりてＡｌ３６をエツチング
して、ポリインド膜をエツチングするためのムｉの中間
マスク３７を得る。ここまでが本発明による新規のプロ
セスである。以降のプロセスは従来技術と大きくは変ら
ないので説明を省略する。新規のプロセスにりいて詳し
く説明する０反応性スパッタエツチング等のドライエツ
チング法によって必ｌｌ１ｔｋ金属膜の中間マスクを得
る際に、厚ｉ有機膜上全面に条らかしめ多層構造の金属
膜を形成することが本発明の特徴である。

例えばＣα−スを用−たム！の反応性スパッタエツチン
グによりて、ム１６中間マスク３７を得る際に、ｃｍ社
数百人エツチングされるが、未エツチングのＣ膜４７が
数百Ａ以上ボダイミド膜止金藺に残る。このＣ膜がム！
の残さ旭理工ＩＮＫおける処１１１１ｊｌｉＫ対するポ
リイミド膜の耐性を増強するので、前述の重大な問題点
であるム１の剥れを阻止できる。ポリイミド膜杜、上記
のような・マスクパターン変換プロセスにお−で非常に
有用な有機膜であるが、アルカリ溶液に対して耐性が少
いことが知られている。前述のレジストの剥離液を純水
で薄めた残さ処理溶液もアルカリ性であるが１本残さ処
理液に対するポリイミド膜の耐性を検討した。

その結果、ポリイミド膜を残さ処理液に浸漬し超音波洗
浄した場合、ポリイミド°膜がかなりの程度に膨潤する
ことが分った。単に純水に浸漬した場合と比較して数倍
以上の膨潤であった。しかも数十秒種度の浸漬時間でも
相当な膨満が生じることが分りた。そこで、ポリイミド
膜の残さ処理溶液に対するこのような耐性の弱さが、残
さ処理時におけるム１の剥れの主原因であろうと考え、
ポリイミド膜を残さ処理溶液に対して直接さらさな−よ
うにするためにＣ膜を新たにポリイミド°膜とムＩＩＩ
Ｉとの間に挿入した。Ｃ膜けム！の反応性スバクタエッ
チング時において、ムＩＫ比べてはるかにエツチング速
度が遅いので、多少Ｏオーバエツチングの状１ｍ（通常
のエツチング条件である）でエツチングを終了しても、
十分の厚さのＣ膜がポリイ建ト°膜上全面に残る。Ｃ膜
の効果を示したのが第５図である。挿入され九ＣＩＩの
厚さに対するＡＩの残さ処理工１１におけるムＩパター
ンの剥れの割合を示している。図から、４７０Ａ厚、あ
るいは９５０Ａ厚のＣ膜を挿入し丸場舎は、全く人！パ
ターンの剥れが生じてないことが分る。逆ＫＣ膜を挿入
してない場合は、か＆ＩのＡＩパターンの飼れが生じて
いることが分る。ここで言うＡＩパターンの剥れは。

主として１μｍ比下０黴細Ａ１パターンの剥れのことで
あ）、３に象的には、Ａ１パターンがポリインド膜との
接着面（界槻謄らその１１の形状で剥れてしまう事象で
ある。ＡＩパターンの剥れの割合が大きな巾をもってｉ
るＯは、観察した多数のチップにおけるＡＩ　パターン
の剥れが図０ような大きなパック中をもっていることを
意味して＾る０図で、Ｃ誤挿入サンプルはム１（ＩＩ厚
約１０００人）／Ｃ膜／ポリイミド（膜厚約１２−）の
構造であシ、Ｃ膜無しのナングルはこの構造でＣ膜をぬ
ｖｋｆｔ構造である。また残さ鶏理溶液としては９通常
の光学露光ＫＪ＠いるレジストの剥離液を純水で１：Ｉ
Ｋ薄めたものを用い、Ｓｔ音波洗浄の時間は１分であっ
た。

ｗＬ５図から、Ｃ膜挿入の効果は非常に明白であり。

本発明の目的を達成できる。なお、ＡＩ中間マスクが形
成された後は９例えば酸素イオンミリングによってＣ膜
、ポリイミド膜をエツチングして、ボリイきドパターン
７（ｊｌｌＥ４図）を得ることができる。酸素イオンミ
リングにおけるＡ１膜、Ｃ膜、ポリイミド膜のエツチン
グ速度は、酸素圧力２×１０″Ｔｏｒｒ　Ｑ条件におい
て、４５Ａ／分、７６０Ａ／分。

２５００Ａ／分であるので、約１０００　Ａ位上Ｏ膜厚
のＡＩマスクで十分Ｃ膜、ポリイミド膜をエツチングで
きて所望のポリイミドパターン７を得ることができる。

以上の本発明の説明において、中間金属膜としてＡＩを
例にとって説明してきたが、　ＴＬ　８１．　Ｍ偽Ｃｒ
等の他の金属膜を使用し九場合も本発明の範囲内である
。多層構造の例としてはＣ膜、ＡＩ膜の二層構造を例に
とりて説明してきたが、　’Ｉ’ｉ／Ｃ，ｓｔ／Ｃ。

Ｍｏ／Ｃ，Ｃｒ／Ｃ，’ｈるいはＡＩ／Ｃｒ、　Ｔｉ／
Ｃｒ、　８し’ＣｒｅＭｏ／Ｃｒ等の二層構造、ある＾
はム１／Ｃｌ０ｒ、　Ｔｉ／Ｃ／Ｃｒ、　Ｍｏ／Ｃ／Ｃ
ｒ、　８ｉ／Ｃ／Ｃｒ等の三層以上ＯＩＩ造も本発明の
目的にかなうことができ１本発明Ｏ範囲内である。ｔ＆
）”ライエツチングとしては反応性スパッタエツチング
を例にとって説明してきたが９本発明はスパッタエツチ
ング、反応性イオンビームエツチング、イオンビームエ
ツチング等のいわゆる異方性エツチングの可能なドライ
エツチングを適用した場合も本発明の範囲内である。

さらに本発明を適用するならば、第−ＫＸ線リソグラフ
ィの最大の特長である超微細サブミクロンパターンの転
写を可能とするＸＩＩマスクヲ得ることができ、Ｓ二に
超微細で厚膜のＡｕ吸収体パターンを確実に得ることが
できるＸ線マスク作製方法を提供でき、！Ｉ三に本発明
によるＸ線マスク。

高感度レジスト及び数人〜士数人Ｏ範囲の波長の軟Ｘ線
を放射する線源との組合せＫよってＸ線リングラフィの
実用化を一段と促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸ線マスク用Ａｕ吸収体パターン形成プ
ロ奄スを示す図、第２図はリフトオフプロセスに必要な
逆台形レジストパターンを示す図。 ＠３図は新たに試みたＸ線マスク作製プロセス図。 第４図は本発明ＫかかるＸ線マスク作製プロセス図、第
５図はＣ膜の厚さに対するＡ１パターンの剥れを示した
図である。 図ＩＣＪｉＰいて、１は８ｉつｚハ＋、２ｄＳｓＮ膜、
３はメッキペース膜、４はポリイミド膜、５は電子線描
画されたレジストパターン、６はＴｉＪｌ１着膜。 ７はボリイきドパターン、８はＸ線吸収体Ａｕパターン
、２１は逆台形レジストパターン、２２は金属膜パター
ン、３６は蒸着Ａ１膜、３７は中間マスクとしてのＡ１
パターン、４７はＣ膜を示す。 発１図 楽乙目 準３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ／レジスト描画されたパターンをドライエツチング法
   によりて金属膜パターンへと変換し、該金属膜パターン
   をマスクとして厚い有機膜パターンを形成し、皺有機膜
   パターンを利用してメッキ法によりてＸ線吸収体パター
   ンを形成し、該有機膜パターンを除去してＸ纏マスク用
   の吸収体パターンを得るＸ１ｌ−ｖスフ作製方法にお−
   て、レジストに描画されたパターンを金属膜パターンへ
   と変換する際に、前記厚い有機膜止金１ｆＫあらかじめ
   多層構造の前記金属膜を形成することを特徴とするＸ線
   マスク作製方法。