JPS5875837A - 支持基板を持たない投影マスクの製造方法 - 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】 Ａ）本発明の利用分野 本発明は、電子ビームあるいはイオンビーム投射機等の
粒子ビーム投射システムにおける投影マスクの製造方法
に関し、特に高密度集積回路の製造に際して必要となる
選択的な加工あるいはドーピングに使用するためのもの
である。

Ｂ）従来技術 イオンビームや電子ビーム投射機はビームの通過を部分
的に制限する、支持基板のない投影マスクを備えている
。このマスクは半導体や導体、絶縁体あるいはラックの
層上の投射すべき個所に対応した縮尺で形成されており
、層上に、細かに画定された感応部分あるいはドーピン
グ部分を作ることができる。感応部分に対し精密なエツ
チングを行えばパターンを形成することができる。

設計面のそれぞれにおいてマスクに設けた開口の縦横比
を注意深く一定にして、少なくとも二枚のマスクに分割
して安定なマスクが作られること、マスクには環状孔が
存在しないこと、チップの環状パターンは同−設計面に
対する少なくとも二つのマスクを投影して形成されるも
のであることはよく知られている。

規則正しい基本格子で裏打ちし、任意形状の開口部を持
つ、安定な投影用マスクやその格子線がマスクの安定性
をもたらしているということもよく知られている。現状
の技術において、安定した格子用マスクは一辺が６０〜
５０ｍｍであり、格子線とそれぞれ幅が約５μｍで正方
形の格子孔を持つ。格子で裏打ちすることができる。裏
打ち部位に対応したチップ領域に対する投射は４重とさ
れる。そのため投射をするたびにチップとマスクが相対
的に移動して、マスクにおける個々の方形開口はウェハ
ー上で連らなった単位方形として投影される。孔と格子
線とは同じ幅であるので４重の投射をすると格子による
裏打ち部位の全領域は多重に感応あるいはドーピングさ
れる。

設計面の分割程度はこの場合、前記の単位方形と同じか
、数倍である。他の場合回路設計によるパターンの一部
で覆われる。多重投射の過程で投射されない島領域が生
じることがある。これは部品として不良のものとなる。

現在、光学的手段では５μｍのスクリーンが格子用に採
用されている。投射機の縮尺が１０：１のとき最小の分
割程度として１μｍが可能である。これは１　ｋ−ｓ−
ＲＡＭ　　の集積水準に対応する。

投影マスクをニッケルメッキで基板上に作れるというこ
ともよく知られている。マスクに希望するパターンは、
基板上に２．５μｍ以下の厚さとしパターンを作り出し
であるラック状のマスクを用いて作られる、マスクの安
定性を確実なものとする材料としての厚さは次のように
して得られる。すなわち゛、設計面が少なくとも二つの
投影マスクで形成される場合、ラック層の上にメッキ工
程がさらに加えられ、ニッケル層がラックの上に水平、
垂直共、同程度に形成される。しかし、このような方法
で高密度の集積回路は作れない。

格子用マスクの場合、ラックによってパターンを得た後
メッキ工程が行なわれるので、もう一つの厚さ２．５μ
ｍ以下のラック状マスクが用いられる。そして、この方
法は格子線を補強するために繰返し用いられる。いずれ
の場合も基板を取除いて、安定な投影用マスクを得る。

格子用マスクの安定性と必要な厚さを作り出すのに、厚
いリストン層（１０μｍ以下）を用いることもよく知ら
れている。リストン層に希望するパターンを形成するに
は補助マスクを用いたイオンビームエツチングが採用さ
れる。このときの補助マスクは別個にラック層を介して
パターンを形成される。

例えば１に一θ−ＲＡＭ　　のテスト区画における設計
面は約１０４〜１０１１の交点を有することもよくしら
れている。しかしながら、裏打ち用格子パターンに用い
る格子用マスクは１０８の交点を有している。この格子
用マスクの製造に際しては、特により高密度の集積回路
を実現するために、格子をより細密化するには、ラック
を用いた露光方式では処理すべき諸問題が非常に多くな
り、製造上に欠陥が出たり不可能になったりする。

Ｃ）本発明の目的 本発明の目的は次のとおりである。支持基板を持たない
投影マスクの製造であり、高密度集積（最小区画度０．
２μｍ）にもかかわらず、また、その際に必要な格子の
細密度にもかかわらず、マスクの製造工程が簡素で経済
的であり、信頼できるものであること、である。

Ｄ）本発明の本質 本発明は製造するマスクの開口部を安定な格子で裏打ち
すること、この格子は望む集積度の高さに対応して充分
に細かいものであること、この格子の製造にはもちろん
原図を用い、この原図は投射機で正確に投影できる定格
内であることを課題としている。

この課題は製造すべき格子の原図として核フィルターの
手法で作られた合成樹脂製の箔を用いることで解決して
いる。この箔を作るためには、核粒子線の極くわずかな
照射を用いる。分散した孔の平均的な間隔と孔の径はそ
れぞれ０．５〜２μｍの間に選定される。したがって、
１０：１という縮尺と投射機の熔解能力とからチップ上
に格子線の投射が可能となる。

多重投射の際、マスクとウェハー間に相対的な位置変移
があると、区画された格子開口部はチップ上で単に周縁
の凹凸として表われる。この凹凸は縮尺や孔面積の合計
あるいは感応もしくはドーピング面積によって定まる。

原図から始まり、その原図は例えば電子ビームやイオン
ビームでラック面や基板上に設けたイオンに対してネガ
ティブレジストとして機能する材料上に、メッキでマス
クを作れるように投影されるのであるから、設計面に属
するものである処理すべき問題の実質的な増加はない。

パターンの充分な安定性と固定性を持つマスクを得るに
は次の工程が好適である。

ａ）導電性基板上に３〜１０μｍの厚さをもつりストン
層を形成する。

ｂ）リストン層上に５ｉ０２−・層を形成する。

ｃ）　　５ｉ０２　　層上に電子ビニムに対しネガティ
ブなラック層を形成する。

ｄ）核フィルターの手法で作られた原図のパターンを電
子ビームで投射してラック層上に投影する８ ｅ）密着マスクとしてのネガティブラックを用いてエツ
チングによりＳ　ｉ　Ｏ２層を開く。

ｆ）残ったネガティブラックを除去する。

ｇ）前記の８１０２　　層で形成されたパターンをリス
トン層に投影し、酸素イオンビームによるエツチングで
リストン層を基板上にまで蝕刻する。

ｈ）残った５ｉｎ２　　層を除去する。

１）導電性基板上にニッケルメッキをリストン層の高さ
まで行う。

ｊ）電子ビームやイオンが照射されて半導体となること
を避けるべき部分、つまりリストン層のニッケルが貫通
した個所を覆うためにラック層が設けられ、かつ、ポジ
ティブあるいはネガティブ法でパターンが形成される。

ｋ）さらにニッケルメッキが被覆されたマスク部分に、
イオンが通過不能なニッケル層が形成されるまで行なわ
れる。

１）残りのラックを除去する。

ｍ）基板を除去する。

ｎ）残りのリストンを除去する。

０）枠間に完成したマスクを張る。

この方法は前述のａ）〜１）までの部分を次のように変
化させて、都合のよいものとすることができる。この場
合、目的とする格子パターンは完全に平らで故障が少な
く、電気的に分離された層から形成される。

ａｌ）例えばシリコンあるいはアルミニウム基板上に第
１のニッケル層を設ける。

ｂ＋）ニッケル層上に原図を添着する。

Ｃ＋）好しぐはイオンビームエツチングによってニッケ
ル層に原図パターンを転写する（ｉｔ）原図を取り除く
。

格子の線幅と孔の大きさとの関係をより制御しやすくし
てより安定度の高いマスクを得るため、本発明はもう一
つの実施態様を備えている、このものでは当初の工程に
おけるａ）〜１）を次のようにする。

ａ２）基板上に原図を添着する。

ｂｚ）核粒子を投射して基板上に平均直径が０．２〜１
．５μｍの島状路が残るようにする。

ｃ２）第１のニッケル層をメッキする。

Ｅ）実施例 次に実施例を用いて詳しく説明する。

核フィルターじＮｕｃｌｅｐｏｒｅ−Ｆｏｌｉｅ”）の
手法による原図のパターンは、電子ビーム投射機で層構
造における一番上のラック層に転写される。核フィルタ
ーは孔間隔が２μｍ　（孔の密度が２〜８　ｘ　１　（
１７／　ｃｉＩＰ）で変位は充分に小さく、孔の径は０
．８〜１．２μｍである。層構造は次のようになってい
る。

シリコンあるいはアルミニウムの基板、厚さ５〜１０μ
ｍのリストン、５ｉ０２．電子ビームに対しネガティブ
なラック。電子ビームに対するラックを露光するため、
最大規格の電子ビーム投射装置が用いられる（多くは１
０μｍ）。ラックのパターンはプラズマ化学的なエツチ
ングで８１０２　　層に転写される。処理後の８１０２
　　層はつづいてリストン層に対するエツチングのマス
クとなる。リストン層に対するパターンの転写は酸素イ
オンを用いたイオンビームエツチングである。このよう
に形成されたパターンで格子用マスクがリストン層と同
じ高さまで形成される。これに続き、基板のリストン／
ニッケル面が厚さ１．〜２μｍの電子ビームに対しネガ
ティブなラックで被覆され、このラックに電子ビーム投
射装置で設計面パターンを転写する。第２のメッキ工程
の後、薄く、設計面パターンを持ったニッケル層が格子
マスクの上に形成される。最後に基板がエツチング除去
され、また、残っているリストンあるいはラック層も除
去される。

このようにして安定な投影用マスクが得られ、その任意
に形成した開口部は不規則な格子で裏打ちされている。

設計面パターンを該当層に転写するには単に一回の露光
でよい。

この場合格子線は写し出される。不規則な格子に対する
設計面パターンの位置決めは厳密の製造は可能である。

格子を転写するに際して電子ビーム投射装置が処理すべ
き付加的な問題は実質的には何もない。

原図パターンの転写をイオンビームでイオンビームに対
し感応がネガティブなラックに行うことはイオンビーム
の投射が電子ビームの場合にくらべてより高い分解力を
持っていることから有利である。イオン感応ネガティブ
ラックや５１０２　　によるエツチングマスクに変えて
、モリブデンやイオンに感応してネガティブレジストと
なる他の材料を用いることで本発明方法を改良すること
ができる。

Ｆ）実施例２ シリコン、あるいはアルミニウムのような適当な基板上
に第１のニッケル層を厚さ約５μｍに被覆し、その上に
圧力と熱を用いた適当な固定手段で原図を添着する。つ
づいて、約Ｉ　Ｋ　Ｖ　、　１　ｍｌｙ’ｃｒｌでイオ
ンビームエラチンクラ行いニッケル層にパターンを転写
する。

その場合、電流密度と電圧は添着したマスクに萎縮や崩
壊が生ぜず、エツチング比が八□／ＭＦｏよ、。≧１と
なるよう印加す０る。特別な場合は＾Ｎ１−５４　ｕｍ
／　ｍｉｎとされる。適当なエツチングガスを用いて上
記の比率はマスキング部分のみが残され、基板部分には
及ばないように調整される。

残った添着マスクをプラズマエツチングあるいはイオン
エツチングを続行して除去し、その上に格子パターンを
光学的にあるいは電子ビーム用レジストに転写する。通
常の現像と硬化を行った後、第２のニッケル層が厚さ約
５μｍにメッキされる。

そして、ラックと基板を除去すると目的とした自己支持
型の投影用マスクを得ら、れる。

Ｇ）実施例３ 実施例１に記載した原図のパターンは、基板上に最初の
箔が適用された後、この箔に関する通常の製造過程で核
粒子ビームで作られた孔が混和し箔における直径約１μ
ｍの島部分が基板上に残るまで影響を及ぼされる。その
後厚さ約５μｍの第１のニッケル層がメッキにより施こ
され、滑らかな表面（島部分にニッケルネットを備えて
いる）が形成される。

その上に光あるいは電子ビームに対するレジストが施こ
され、前述の方法で格子パターンが転写される。この後
、第２のニッケル層がメッキされ、基板および残ったレ
ジストが第２の実施例のように除去される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　小型の粒子ビーム投射システムに用いる、支持基
   板を持たない投影マスクの製造方法であって、導電性基
   板上に、原図と、少なくとも一つの補助層を用いて、充
   分に細かにパターン化されたニッケル層がメッキで作ら
   れ、続いてこの上に一つの絶縁層が形成され、これに格
   子パターンが転写され、このパターンにメッキが施こさ
   れる、このようにした後、基板からニッケル層構造を分
   離し、絶縁ノーを除去して目的のマスクを得、このマス
   クを枠間に張りつけるものであり、格子の形成に、核フ
   ィルター手法による原図を用い、この原図は統計的に分
   散した孔を備え、その孔の径Ｐは粒子ビーム投射システ
   ムにおける縮尺Ｍに関してＰ／　Ｍ　−０，０５〜０．
   ２　ｔｔｍの値であり、孔間隔の平均は最大０．２μｍ
   であること、を特徴とした方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した方法であって、次
   の工程からなる、支持基板を持たない投影用マスクの製
   造方法。 ■　導電性基板上にリストン層を形成する。 ■　リストン層上に８１０２　　層を形成する。 ■　ｓｉｏ□　層上に電子ビームに対するネガティブラ
   ック層を設ける。 ■　ネガティブラック層に原図のパターンを電子ビーム
   で転写する。 ■　形成されたネガティブラックを添着マスクとして使
   用し８１０２　　層をエツチングで開く。 ■　残ったネガティブラックを除去する。 ■　５ｉ０２　　層に形成されたパターンをリストン層
   に転写し、リストン層の不用部分を基板まで酸素イオン
   ビームによるイオンビームエツチングで除去する。 ■　残った８１０２　　層を除去する。 ■　導電性基板上にニッケルメッキを−号ストン層の高
   さまで行う。 ［株］　ラツ久一層を被覆しこれをボージティブあるい
   はネガティブ工程でパターン化する。 ■　マスキングした露出部分へさらにニッケルメッキを
   行う。 ■　残ったラックを除去する。 ■　基板を除去する。 ［相］　残ったリストン層を除去する。 ■　完成した投影用マスクを枠間に張りつける。 −３，特許請求の範囲第２項に記載の方法であって、原
   図のパターンがイオンビームを、イオンビームに対する
   ネガティブラック層に投射することで転写されるもの。 ４、　特許請求の範囲第３項に記載の方法であって、原
   図のパターンがイオンに対するネガティブレジストの性
   質がある材料特にモリブデンに転写されるもの。 ５、　特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、次
   の工程から成るもの。 ■　シリコンあるいはアルミニウム等の基板上に第１の
   ニッケル層を形成する。 ■　ニッケル層上に原図を被覆する。 ■　好しくはイオンビームエツチングでニッケル層に原
   図のパターンを転写する。 ■　原図を除去する。 ■　光あるいは電子ビーム用ラック層を被覆する。 ■　このラック層に格子パターンを転写し、現像する。 ■　第２のニッケル層をメッキする。 ■　残ったラックと基板を除去する。 ６　特許請求の範囲１に記載した方法であって、次の工
   程から成るもの。 ■　基板上に原図を被覆する。 ■　基板上に径が平均０．２〜１．５μｍの箔の１　日 島が残るまで核粒子で投射する。 ■　第１のニッケル層をメッキする。 ■　光あるいは電子ビーム用レジスト層を形成する。 ■　このレジストに格子パターンを転写し現像する。 ■　第２のニッケル層をメッキする。 ■　ラックや基板および箔の残りを除去する。 ２、特許請求の範囲第２項、第５項または第６項に記載
   した方法であって、第１のニッケル層か第２の・ニッケ
   ル層より１０倍まで厚くされているもの。