JPS5814837A - Ｘ線露光マスクの製造方法 - 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】 本発明は微細パターンの高精度転Ｔ技術とじて注目され
ているＸ線露光法に於いて用いられるＸ線露光マスクの
製造方法に関するものである。

Ｘ線露光法は、波長の短い軟Ｘ線を図形の転写媒体とし
て用いるため、プロキシミテイ露光による微細パターン
の高精度一括転写が可能であり、この為マスクの汚れが
生じ難く、また高精度のマスク位置合せも可能になると
いった長所を有している。その反面、電子ビーム励起方
式のＸ線源を用いたＸ線露光装置では、点光源から放射
状に発生する軟Ｘ線を図形の転写媒体として用いるカニ
故にマスク及びウエノ飄の反りや歪が転写ノ々ターンの
位置ずれやボケに大きく影響するという問題も抱えてい
る。しかしながら、ウエノ１の大口径化もまた半導体デ
バイスの生産性及び歩留りを高める為に不可欠である。

この為、従来、マイラー、カブシン、ポリイミド、パリ
レ＞Ｎなどといつだプラスチックの薄膜を転写パターン
の支持層とする大口径のＸ線露光マスク（以後プラスチ
ツタマスクと称する）を用いて、密着露光によシ大ロ径
つエノ翫に転写しようとする試みがなされている。

ところが、現在までのところ、これらプラスチックマス
クには、プラスチック簿膜の寸〃ξの経時変化や温度及
び湿度の変動に伴う寸法の変化及び使用状態においても
ウェハに密着しプこプラスチック薄膜を引き離す時に生
ずる歪、等々の問題があるため、１μｍ前後若しくはそ
れ以下の超微細パターンを所望の精度で重ね合せ露光す
ることｔｊ、非常に困難である。

一方、第１図に示すようにＡｕ等のＸ線を良く吸収する
重金属で形成した所望の転ＩＩバ々−ン１１ヲ８１’ｐ
　Ｓ　ｔｓ　Ｎ４　、８１Ｃ）ｚ　＊　Ｓ　ｉ　Ｃｓ　
ＢＮ　、　Ａ、１２０ｓ等ｋ（１）軟Ｘ線の透過率が大
きい無機材料から成る薄膜１２で支持し保護膜１３を用
いて選梶的に蝕刻除去して形成しだＳ＋フレーム１４で
前記薄膜１２を補強支持する構造のＸ線露光マスク（以
後これを蕪槻マスクと称する）の開発もまた盛んである
。こうした無機マスクは、一般に寸法の経時変化が殆ど
無くまた、温度や湿度の変化に伴う寸法の変動が小さい
だめ、極めて高精度の位置合せを必要とする超ＬＳＩ等
の製造に適している。

無機マスクの欠点は、一般に該薄膜１２と該Ｓｉフレー
ム１４との界面に働く応力によって、反りを生じ、また
機械的強度がプラスチックマスクに比べて小さい為、大
口径ウェハに一括露光することはやはシ困難な点である
。しふし、大口径ウェハに露光する場合の上記の問題点
は比較的小口径の高平面度を有する無機マスクを用いた
ステップ・アンド・リピート露光方式を採用することに
ょシ解決できる。なぜなら４ば、こう−することによっ
てマスク面積は小さくてもよいことにな巾、マスクの寸
法が小さいために反シが小さくなり、しかも温度や湿度
の変化に伴うマスクのピッチ精度の低下が小さく抑えら
れ、更に各露光ステップ毎にＸ線露光マスクとウェハの
間隔及び平行度を微妙に調整できるようになる為、ウェ
ハの口径とは無関係に高精度の位置合ぜが可能になるの
であ乙。

更に、こうしたステップ・アンド・リピート方式用のＸ
線露光マスクを製造する場合を考えてみても電子ビーム
露光技術等の微細パターン描画技ｔへを用いてするＸ線
露光マスクのパターン形成も描画パターン数が、少なく
て済むために容易になるという利点すら享受しイゼるこ
とに−６，、２，。

さて、ここでもう一度、従来型の大口径を実現しようと
した無機マスクの問題点を捩り返って考えてみよう。た
とえば、第１図の模式的断面図を参照すれば判るように
Ｓｉ基板の大部分を占めるＸ線透過域を形成し、薄≠勾
字を補コ＃ａ−４日１．・ｂ判も訃°−、片前Ｖるミ＜
、＠轡禍袖□？ｔｌ七〔、戒し薄膜１２を補強支持する
Ｓｉフレーム１４を形成するには、まず転写パターン１
１を形成１〜だ衣ｊ「ｎを蝕刻してしまったシ傷つ叶た
りｌ−ないように保護する手段を施し、しかる後にＳｉ
基板の裏面！Ｊ）ら保護膜１３で覆われていない領域を
選択的に蝕刻除去するのを常としているが、この場合、
各マスク表面を保護する手段を施すのに大体１時間４１
ｆ！１ｔＪ’は要し、さらに裏面からの選択蝕刻に５〜
６時間を要している。

無機マスクは前記の如き数々の利点を有する優れ〆に転
写マスクではあるが、この生産性の悪さは、やはり同順
である。一般にＭＯＳ）ランジスタ等々のデバイスを作
るには、少くとも５〜６枚多い場合には１０枚程度のマ
スクを組として用いる必要があシこれに予備の分を含め
ると、その所要枚数ひいては、それに要する製造時開は
膨大なものになっているのである。

本発明は、かかる無機マスクの製造上の問題点を解決し
、同時に多数のＸ線露光マスクを生産する方法を提供す
るものであシ、以下に実施例を用いて本発明の詳細を具
体的に説明する。第２図（ａ）から第２図（ｆ）　Ｋ至
る各図は、本発明の一実施例によるＸ線露光マスクの主
要製造工程を順を追って示した模式的断面図である。第
２図（ａ）に於いて、２１はＳｉ単結晶基板であシ、少
なくとも一方の面は鏡面研磨する（以後、鏡面研磨され
た面を表面、必ずしも鏡面研磨を必要としない面を裏面
と称する。

以下、本実施例においては、２１の表面が（１００）面
であると仮定して説明する。従って、以後結晶面、結晶
軸と特定して記すが、これは全て２１の表面を（２００
）と仮定したことに発するのであって本発明の必須条件
ではない。他の組合せも勿論可能である。８ｉ単結晶基
板２１の裏面には８１ｓＮ４又は、５ｉｌｌ若しくは８
ｉＣのいずれか一つ又は、それ等の複合膜から成る薄膜
２２をＣＶ　Ｉ）法又はスパッタリング法若しくは熱酸
化法等の方法により堆積ζる。次に第２１ｆｌ（１））
に示ｌように、たとえば通常の光学露光技術を用いて該
薄膜２２の所定の領域を蝕刻除去し、該薄膜の一部で構
成１７たパターン２２′を形成する。２のときパターン
２２′はＣｉ単結晶基板２１の＜ｎｏ’＞方向に７行に
形成しておくとより。前記薄；摸２２の一部を蝕刻除去
して形成した開口部２３及び２４は、ｎ１ｊｖ２３は所
望の転写パターンが形成される領域に対応し、便各２４
は、後の工程に於て該Ｓｉ単結晶基板２１の一部を蝕刻
除去して複数個のＸ線露光マスクに分割するり−めのス
クライブ線に対応する。但し、開口１ｈＳ２４の溝幅は
、該８ｉ単結晶基板の厚さをｔ　／ｌｎ］としたとき（
ｔ−１５０）Ｘ（ｊａｎ５４．７°）　　ｔｉｉｎから
（ｔ−１０）Ｘ（ｊａｎ。　−１ ５１１，７）　　の間にあることが箪、ましい。次に第
２図（Ｑに示すように、譲Ｓｉｐ結晶基板２１の表面上
に８ｉ、Ｎ、、　Ｓｔ、、、　５ｉ（１”、　ＢＮ、　
ＡｌｔＯ，等のＸ線を良く透過する材料力１ら成る薄膜
２５を、例えばＣＶｉ）法又はスパッタリング法あるい
はイオン蒸着法等々の方法を用いて形成する。更に、＠
２図（ｄ３に示すように薄膜２５の表面−ｈＫ電子ビー
ム露光技術又はイオンビーム露光技術あるいけ深紫外線
露光技術等々の方法を用いて所望の転写パターン２６を
Ａｕ等のＸｌｌを良く吸収する重金属で形成する。

以後、該パターン２６をＸ線吸収体パターンと称する。

この場合、Ｘ＠吸収体パターン２６は、開口ｆ！￥域２
３に対応する領域に形成しておく。

し２−る後、任意の治具を用いて該Ｘ線吸収体ｐ＜ター
ンを保護しつつ、例えば、水酸化カリウム水溶液又は抱
水ヒドラジン等々の異方性蝕刻液を用いて該Ｓｉ県結晶
基板２１の一部を蝕刻除去し、第２図（ｅ）に示すよう
に開口部２３及び蝕刻溝２４′を形成する。このとき前
記異方性蝕刻液は、８ｉｌ結晶゛基板の（１００）面に
対する蝕刻速度が大吉＜（１１１）面に対する蝕刻速度
が小さいため、前述のように該薄膜パターン２２′を予
めＳｉ単結晶基板２１の＜１１０＞方向に平行に形成し
てむけば、該開口領域２３′及び該開口溝を２４′囲む
Ｓｓ単結晶基板２１′の側面には［ｎ）面が現われ、薄
膜２５とこの（１１１）面とがなす角度は、（１００）
面と（ｕｌ、ｌ而とのなす角５４．７°に等しくなる。

１７たがって前述のように予め該開口領域２４の幅を該
５ｉｊＩＬ結晶基板の厚さ。　−１ １μｍに対応して（ｔ−１００）Ｘ（ｊａｎ５４．７　
）　　ｐｎ＞から　　−１ （ｔ−１０）Ｘ（ｊａｎ５４．７　）　　μｍの範囲に
形成１しておけば、蝕刻溝２４′の深さは、およそ（ｉ
−、ｉ（’）Ｏ）μ口１から（ｔ−１０”３μｍの範囲
に形成される。しだがって蝕刻溝２４′の領域では、彩
Ｓ１単結晶基板２ビの厚さはおよそ１０μｍないし１０
０μｉｎとなり、しかも該蝕刻溝は予め＜１１０＞方向
に平行に形成されでいるため前記の異方性蝕刻液を用い
た蝕刻工程を経た後は、第２１図（ｆ）に示すように該
蝕刻溝２４′を境にして複数個の矩形板状のＸ線ＩＡ光
マス々に容易ＶＣ分割できる。

すなわち、本発明が提供する方法によれば、従来多大の
時間を要していたＸ線露光マスクの８１基板の蝕刻工程
を大幅に短縮で木、寸法精度に優れた無機マスクの生産
性の向上に大吉く寄与することとなる。一般に無機マス
クでは転写パターンの支持層となる該薄膜２５は、軟Ｘ
線の透過率を考慮して高次数μｍ以下の膜厚に形成され
る為、非常に脆く、従来使用されている種々の切断ｖＩ
Ｕ１ｙ用いて該薄膜２５及びＸａｉ吸収体パターン２６
に損傷を与えずに該８ｉ単結晶基板２１′を分割するこ
とは極めて困ばである。

第３図は、本発明の実施例を斐に詳細に説明する為に示
したＸ線露光マスクの概略平面図である。

図に於いてＡ−Ａ′で切断した断面を矢印の方向から見
た図が第２図（ｅ）に相当する。第３図に於いて３１は
（１ｏｏ）面を表面とするＳｉ基板であり、３２は＜１
１０＞方向を示すオリエンテーション・ワラ９トである
。破線で示しだ矩形領域３３は該Ｓｉ単結晶基板３１の
所定の領域を異方性蝕刻液を用いて選択的に蝕刻除去し
て形成した開口領域であシ、第２図の２３′に相当する
。各開口領域３３には、予めＸ線を良く重過する膜が形
成されており、また該薄膜上にれ予め所望のＸ線吸収体
パターンが形成されている。上記Ｘ線吸収体パターンは
該開口領域３３のそれぞれに異なるマスクレベルのパタ
ーンを形成することも可能であるし、また同一マスクレ
ベルのパターンを繰υ返し形成することも０■能である
。いずれの場合に於いても、例えば、電子ビーム露光技
術を用いたパターン形成プロセスでは装置へのマスク基
板の設置が一度で済むという利点がある。第３回に於い
て２点鎖線３４は異方性蝕刻液を用いて該８ｉ単結晶基
板３１の一部分を蝕刻除去して形成した蝕刻溝であシ、
第２図に於て２４′で示しだ部分に相当する。この蝕刻
溝がなす形状はＳｉ単結晶基板の主平面を何面に選ぶか
、また蝕刻溝の側面を何面で形成するか、蝕刻溝の方向
を何方向に選ぶかによって定まることになる。

前記実施例では（１００面）、　（Ｘｔ＋）面、（１１
０＞方向を選んだ結果、矩形になったということであり
、これらの選択は蝕刻液との兼ね合いで適当に選択する
ことができる。前に蝕刻溝２４の幅を設定するところで
例示した５４．７°という数値は、これらの条件設定に
伴って結晶学的に定まる定数というべき性格のものであ
る。

第４図は該８ｉ結晶基板３１を該蝕刻溝３４を境にして
個々のＸ線露光マスクに分割した状態を示す。

第４図に於いて４１は該Ｘ線透過性溝膜３３を補強支持
する為に該８ｉ単結晶基板３１の一部で形成した補強支
持枠である。

上記のように本発明によれば、複数個のＸ線露光マスク
が一括して製造できる為、８ｉ単結晶基板を用いた高精
度のＸ線露光マスクの生産性が、従来方法に比べて大幅
に向上することとなり、特にステップ・アンド・リピー
ト用Ｘｉ露光マスクの製造には大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来からの８ｉ基板を用いた無機マスクの模
式的断面図である。第２図（ａ３〜（ｆ）の各図は、本
発明の一実施例によるＸ線露光マスクの製造方法を、そ
の主要工程を迫って示した模式的断面図であり、第３図
は本発明の一実施例を示すＳｉ単結晶基板の概略平面図
、第４図は本発明の製造方法によって得られるＸ線露光
マスク単体の概略平面図である。図中、各番号はそれぞ
れ次のものを示す。１１．２６・・・・・・・・・Ｘ線
吸収体パターン、１２．２５川−°−・・・・−・・・
Ｘ線透過性薄膜、１３．２２’・・・・・・・・・保護
膜、２１．３１・・・・・・・・・（ｘｏｏ）Ｓｉ単結
晶基板、１４．２１：　４１・・・・・・・・・Ｓｉ単
結晶基板の一部で形成した補強支持梁、２３：　３３・
・・・・・・・・８ｉ単結晶基板の一部を蝕刻除去して
形成した蝕刻溝０ 垢　ｌ　山 第ＺＩＥＩ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ単結晶基板の一方の表面上にＸ線透過性薄膜を形成
   する工程と該薄膜上に重金属より成るＸ線吸収体パター
   ンを形成する工程と、該８１単結晶基板の他方の表面上
   に８ｉ、Ｎ、、８ｉ０□又はＳｉｑのいづれか一つ若し
   くはこれ等の複合膜′！Ｊ為ら成る薄膜を形成し、この
   薄膜を所望の形状にバターニングする工程と、この薄膜
   を保護膜として前記Ｓｉ単結晶基板の一部を異方性蝕刻
   液を用いて蝕刻除去する工程と上記の工程に於いて該Ｓ
   ｉ単結晶基板の一部を蝕刻して形成した蝕刻溝を境界に
   して複数個のＸ線露光マスクに分割する工程とを含むこ
   とを特徴とするＸ線露光マスクの製造方法。