JPS59143154A - Ｘ線露光用マスク - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、半導体装置に極めて微細なパターンを形、
成するために使用される、Ｘ線露光用マスりに関する。

集積回路や大規模集積回路など半導体装置において、１
ミクロン前後の微細なパターンを形成するために、最近
、Ｘ線露光技術が適用されるようになった。このＸ線部
光に使用されるマスクは、軟Ｘ線及び光に対する高いコ
ントラストを有することの外に、低ｐＩＡ膨張性、高い
ピッチ精度、耐薬品性等が要＊、嘔れる。

〔従来技術〕

従来、Ｘ線露光用マスクのＸ線の吸収層としては、金の
薄膜が広く使用されている。ところが、金膜によるパタ
ーン形成は、金の耐薬品性が優れているため、通常のリ
ソグラフィ一工程の適用が困難となり、特に、微細パタ
ーンの形成は不可能となる。このため、ｘ巌ａ光に対す
る金膜のパターン形成には、通常、す７トオフ処理法が
適用石れている。リフトオフ処理法は、基板層−ヒにあ
らかじめ１、感光性樹脂によるパターンを形成し、この
上に金の薄膜を形成する。次に、感光性樹脂パターンを
除去するとともに、この樹脂パターン上部分の金の薄膜
をも除去することにより、樹脂パターンのなかった部分
の金の薄膜が基板層上に残り、所望のパターンが形成烙
れる。

上記従来のＸ線露光用マスクはリフトオフ処理法によっ
ており、通常のリングラフイ一工程とは異なり、感光性
樹脂層の上に金の薄膜を形成するため、工程が煩雑にな
るだけでなく、基板層と金膜との接着強度が弱く、金層
のパターンの脱落が起きやすかった。さらに、処理工程
中に感光性樹脂膜の除去を容易にするため、樹脂層の膜
厚をできるたけ厚くする必要があり、これが逆に微細パ
ターン形成の障害となっていた。また、感光性樹脂の除
去には、強酸、あるいは強アルカリのような強い腸食性
をもった薬品を使用するので、マスク材料の破壊、ある
いは欠陥発生の原因となっていた。

〔発明の概要〕

この発明は、Ｘ線を透過しマスクのパターン部の支持を
するだめの基板層を上下面からチタン膜で挾み、下層の
チタン膜はシリコン板上に形成してあり、上層のチタン
膜上に金膜を形成し、との金膜上を被覆した耐イオンエ
ツチング性の金属膜を、所要のパターンにエツチング形
成し、このパターンをマスクにし下層の金膜にイオンエ
ンチング処理で金層パターンを形成し、露光用マスクバ
クーンにし、製作工程が簡単なイオンエツチングが行な
え、微細パターンの形成が可能となり、基板層部の熱膨
張によるひずみが防止され、金層パターンの冨着性か良
好で、品質を向上したＸ線露光用マスクを提供すること
を目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例によるＸ線露光用マスクを、
第１図ないし第４図に製作工程順で示す概要−丁面図に
より説明する。

第１図において、（１）はマスクの枠体となるシリコン
板、（２〉はこのシリコン板上に形成した下層のチタン
膜で、厚さ１００ＯＡにされている。このチタン膜（２
）上にシリコンナイトライド膜（３）（厚き１．５μｍ
）を形成する。このシリコンナイトライド膜（３）はＸ
線を透過し、かつ、チタン膜との密着性が良く、マスク
パターン部の支持の基板層となっている。

さらに、この膜（３）上に上層のチタン膜（４）（厚さ
１０００人）を形成する。このチタン膜（４）上に金膜
（５）を厚さ１．０μｍに形成する。この金膜（５）の
下地膜をなすチタン膜（４）は金との密着性がよく、金
膜（５）のはがれを防ぐ。なお、この一実施例では金膜
（５）はスパッタ法により形成したが、めっき法などに
よってもよい。次に、金膜（５）上にモリブデン膜（６
）を厚さ２０００Ａに形成する。

続いて、第２図に示すように、モリブデン膜（６）にリ
アクティブエツチングなどによシ所要のモリブデン層パ
ターン（６ａ）を形成する。

このモリブデン層パターン（６ａ）をマスクにしてイオ
ンビームを用いて金膜（５）のエツチングを行い、金膜
（５ンの不要部を除去し所要の金層パターン（５ａ）が
形成され、第３図のようになる。このイオンビームエツ
チング処理には、アルゴンガスを用いた。

イオンビームエネケギーは５００ｅＶ、イオンビームの
電流密度はｌ　ｍＡ　／　ｃ　ｍ　　である。その結果
７分で金膜（５ンがエツチングでれ、良好な金層パター
ン（５ａ）が得られた。このとき、金の下地膜であるチ
タン膜（４ンは、金の接着性を強化する作用と、イオン
エツチングの際のエツチングストッパとしての作用とを
しており、これら二つの重要な役割をなしている。各種
の金属薄膜のイオンエツチング速度の検討を詳細に行な
った。その結果、金のエツチング速度は１４ｏｏＡ／ｍ
ｉｎであるのに対し、モリブデンは２３０Ａ／ｍｉｎ　
、チタンは３２ＣＩＡ／ｍｉｎと約１／４程度になるこ
とが判明した。この発明のマスクは上記エツチング速度
の差を利用することにより、通常のリソグラフィー処理
法の適用が可能になったのである。また、チタン膜を金
膜の下地膜として用いる理由は、上記二つの理由の外に
、チタンがＸ線を透過しやすい性質があることによる。

これによシ、この発明によるものでは、金膜（５）のエ
ンチング後、下地のチタン膜（４）はエツチング除去す
る必要がない。

第３図の状態から最後に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水
溶液によってシリコン板（１）をエツチング処理し、内
方を選択除去して枠体（１ａ）に形成し、第４図に示す
ようにＸ線露光用マスクを完成する。このとき、シリコ
ン板（１）上に形成しであるチタン膜（２）はＫＯＨ水
溶液により侵されず、この水溶液によるシリコン板（１
）のエンチングのときのストツハトしての役割を果たす
。

したがって、露光マスクの支持の基板となる「チタン／
シリコンナイトライド／チタン」の三層の膜厚は、最終
的に非常にばらつきが小さくなる。

また、チタン膜（２）、シリコンナイトライド膜（３）
及びチタン膜（４）とでサンドイッチ状になっているの
で、チタンとシリコンナイトライドの膨張係数の違いに
よって生じる三層基板のひずみを防ぐことができる。こ
のように、チタン膜（２）はＫＯＨ水溶液によるシリコ
ン基板（１）のエツチングのときのストッパの作用と、
上記三層基板のひずみ防止との二つの役割をもっている
。

なお、上記実施例では、金膜（５）をエツチングするた
めのマスクとしてモリブデン膜を用いたが、エツチング
処理によりマスクが形成され、耐イオンエツチング性を
もつ他の金属膜、例えはチタン膜などを用いてもよい。

また、上記実施例では、Ｘ線透過用基板層としてシリコ
ンナイトライド膜を用いたが、これに限らす、Ｘ線を透
過し、チタン膜との密着性がよく、かつ、このチタン膜
を介し形成された金膜、さらにこの金膜により成形され
たマスクパターン部を支持する基板となるものであれば
、他の釉の非金端膜、例えばボロンナイトライド膜、炭
化シリコン膜、又はポリイミド膜などを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、Ｘ線を透過し、マス
クパターン部の支持のだめの支持層を上下面からチタン
膜で挾み、Ｘ線を透過するとともに、これら三層により
熱膨張差によるひずみを防止し、上層のチタン膜上に金
膜を形成し、この金膜上を被接した耐イオンエツチング
性の金ｗ４膜に、所擬のパターンをエツチング形成し、
この金属層パターｙ全マスクにし金膜にマスク用の金層
パターンをイオンエンチングで行なわれるようにしたの
で、製作工程が簡単になり、゛微細パターンが形成でき
、基板層部の熱ひずみが防止される。また、チタン膜の
使用によシ、金層パターンとの密着性を良好にし、品質
が向上され、かつ、イオンエツチングでのストッパとな
り、さらに、Ｘ線を透過するのでエツチング除去を要し
ない。そのうえ、下層のチタン膜は、シリコン板の処理
液でのエツチングによる枠体形成の際のストッパとなる
などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるＸ線露光用マスクの
初期工程状態の概要断面図、第２図は第１図の状態から
モリブデン層パターンを形成した工程状態の概要断面図
、第３図は第２図の状態から金層パターンを形成した工
程状態の概要断面図、第４図は第３図の状態からシリコ
ン板を枠体に形成し完成されたＸ線露光用マスクの概要
断面図である。 １・・・シリコン＆、１ａ・・・枠体、２，４・・・チ
タン膜、３・・・基板層をなすシリコンナイトライド膜
、５・・・金膜、５ａ・・・金層パターン、６・・・モ
リブデン膜、６ａ・・モリフデン層パターン なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛野信−（外１名） 第２図 第３図 Ａθ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　マスク形成の最後には中央部がエンチング除
   去されて枠体に形成されるシリコン板、このシリコン板
   上に形成された下層のチタン膜、チタン膜との密着性が
   良好で、Ｘ線を透過しやすい非金属材からなり、上記下
   層のチタン膜上に形成されておシ、上方に形成されるマ
   スクツくターン部を支持するための基板層、この基板層
   上に形成された上層のチタン膜、この上層のチタン膜上
   に形成された金膜から、イオンエツチングにより形成さ
   れマスクパターンをなす金層パターン、耐イオンエツチ
   ング性の金属材からなシ、上記エツチング前の金膜上に
   形成された金属膜からエツチングにより形成され、上記
   金層パターン形成のマスク金なした金属層パターンを備
   えたＸ線露光用マスク○（２）　　金属層パターンはモ
   リブデン層からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のＸ線露光用マスク。 （３）金属層パターンはチタン層からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光用マスク。 （４）゛　基板層はシリコンナイトライド膜からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   づれかの項記載のＸ線露光用マスク。 （５ン　　基板層はボロンナイトライド膜からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいづ
   れかの項記載のＸ線露光用マスク。 （６）　　基板層は炭化シリコン膜からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいづれかの
   項記載のＸ線露光用マスク。 （７）　　基板層はポリイミド膜からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいづれかの項
   記載のＸａ露光用マスク。