JPS59222840A - パタ−ン転写方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上の放射線感応層中にパターンを転写する
方法であって、２つの部分パターンが適当な照射によっ
て放射線感応層上に投影され、予め定められたやり方で
互いにかつ基板に対して位置合せされるものに関する。

ここで、上述２つの部分パターンは互いに重ね合わせ予
め定めたやり方で位置合せすると、全パターンとなり、
２つの部分パターンの各エレメントが合体して全パター
ンのエレメントを形成し、これらの部分パターンのエレ
メントがセクション毎にオーバーラツプする。このよう
にパターンは、放射線感応層中に潜像として生成され、
その後に、現像される。エレメントの語は、パターンの
個々のセクションを指すものとする。

〔背景技術とその問題点〕

放射線感応層中にパターンを転写するには、例えば半導
体技術ではマスクを使用する。同じパターンを何回も転
写する場合は特にそうである。パターンを何回もではな
くて、はんの２．３回転写すべき場合には、マスクを作
成する工程からスタートせず、制御された集束電子ビー
ムによってパターンを直接に基板上に転写する方が経済
的と思われる。マスクには２つの主な型式がある。一方
のものでは、ゼラチン乳濁液または金属、例えばクロム
からなり、基板として働くガラス板上に塗布された薄い
層にパターンをエッチする。もう一方のマスク型式のも
のでは、例えばシリコン・ウェハからなる基板にマスク
・パターンに対応する貫通孔がついている。どちらの型
式のマスクを製造する場合にも、そのパターンは選択的
照射およびその後の現像によってマスク基板上の放射線
感応層中に転写される。ここでこのパターンは通常大幅
に縮小される。その後ゼラチン乳濁液からなる層を備え
たマスクはすぐに使用できる（エマルジョン・マスク）
が完成したマスク・パターンを金属層またはマスク基板
中にエッチする場合には、金属層またはマスク基板のエ
ツチング時に放射線感応層中のパターンをエツチング・
パターンとして使用する。放射線感応層の選択的照射は
パターンをもつマスク・マスクを通して層を照射するか
。

または、例えば集束電子ビームにより、当該マスク・パ
ターンにもとづいてそれを選択的に印刻するかして実施
する。通常はマスク・マスクも集束電子ビームを用いた
選択的照射によって作成する。

集束電子ビームを制御するための命令は次のように生成
される。すなわち第１にマスク・パターンが計算機に接
続された図形スクリーンによってプログラム制御モード
で設ｄ１され、第２にそれが８１算機の記憶システムに
記憶されるのである。次に演算装置によって記憶マスク
・パターンは、上記に指定したやり方で電子ビームに対
する制御命令に変換される。

半導体技術においては、マスクは例えば半導体ウェハの
選択的被覆、導電型決定不純物のドーピングに使用され
る。また半導体材料のコンタクト領域について半導体ウ
ェハ上のパッシベーション層をエツチングして開口を形
成するのにも用いる。

さらに、ブランケット被着（一様被着）した金属層から
導電性ネットワークを形成して例えば半導体領域を相互
接続するのに使用されている。

超小型化および集積回路の最大の集積度に向う傾向が増
大する中で、転写すべきマスク・パターンはますます複
雑になってきている。その結果、必要なマスクの製作も
ますます複雑になってくる。

マスクの製作は、集積回路の製造における大きなコスト
要因である。従ってマスク製造のための努力を減らすこ
とのできる方法は、かなり重要である。かかる方法は、
ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢ
ｕｌｌｅＬｉｎ、　Ｖｏｌ、　２１、Ｎａ　５．１９７
８年ＩＯ月、第１９２６〜１９２７頁に発表された論文
阿ｅＬｈｏｄ　ｏｆ　ＡｒＬ；　Ｗｏｒｋ　Ｇｅｎｅｒ
ａｔｉｏｎ”に記載されている。それに関して、電子計
算機システムの製造には、互いに異なる多数の集積回路
チップが必要であり、それも若干の場合には少数個しか
必要でないことを知ることが重要である。各型式の回路
を個別に加工し、各型式に対して個別のマスク・セット
を改訂するのは極めて高価になる。従って、全ての回路
は、非常に先の製造段階まで、すなわち導電性ネットワ
ークの世代まで一緒に加工され、その後になって始めて
特別の配線マスクを用いて個々の集積回路が生成されて
いる。しかし特殊配線のマスクの製造および特にその設
ａ］もなおかなり複雑である。必要な個々の配線マスク
は非″）Ｖｆに僅かな所だけ異なる場合がしばしばある
ので、上記論文では、導電性パターンの転写用に、全て
の接続パターンに共通であり、徒って各回路型式に利用
できるパターン・ニレメン１〜を含むマスクと、各種の
配線ネジ１〜ワークで異なるパターン・エレメントのみ
を含む第２のマスクとの２種のマスクを使用することが
提案されている。この第２のマスクは、各種パターン間
の違いが小さいため、通常は非常に単純である。２つの
マスクに互いに適当な調整を加えることによって、まず
一方のマスクを通して、次にもう一方を通して基板を照
射するとき、導電性パターン全体が、各特別設計で確実
に基板上に転写される。これによって各種の導電性パタ
ーンを転写するためのマスクの費用ががなり削減される
。しかし、１つのマスクを別のマスフと位置合せする際
の誤差を避けることは難しく、従って基板上に転写され
る全体パターンにおいて、回路段重によればパターン・
エレメントが互いに同一平面上になる場所で、パターン
・エレメントが重なったり、離れたりすることが実際１
避けられない。パターン・エレメントが互いに離れる場
合は、完成した回路中の導線が中断することになるので
、どうしても許容されない。過度に重なるのも、−電子
照射の場合には一重なりに伴う二重露出のために完成し
た回路パターン中の導線の幅が広がってしまい、（ブル
ーミング）高集積回路の高い充填密度を考慮すると短終
を生じる恐れがあるので、受は入れられない。しかし少
しの重なりはかかる導線幅の広がりを起こさないことが
わかっており、従って上記論文の著者達は、小さな調整
ミスを補償するために、２つのマスクを互いに最適位置
合せしたとき、補充し合うパターン・エレメントの突起
が同一平面配置にならず、僅かに重なるように、マスク
を設計することを提案している。この意図的型なりは調
整誤差が製造許容誤差の範範囲内の場合に、短絡を起こ
す恐れのある過度の重なりも、導線を中断させるパター
ン・エレメントの分離も避けられるようなものである。

接続パターンを、ｄｌ算機制御集束電子ビームで直接に
転写する場合、各接続パターンが僅かしか違っていなけ
れば、２つの部分パターンに分割することも経済的であ
る。というのは、接続パターンがマスク製造上量も複雑
な部分であり、また電子ビームに対する制御命令の生成
によって実施しなければならないためである。しかし、
電子ビームによって２つの部分パターンを転写すること
も、調整誤差およびそれに関連する問題を伴っている。

マスク・パターンに対応する貫通孔をもつ基板からなる
マスクは、環状の孔を形成することができない。そうす
れば環内の基板材料が基板の残りの部分とつながらなく
なるためである。かかるマスクは、基板材料上で機械的
に不安定なしま状区域を限定する孔エレメントも含むへ
きでない。この事実にもかかわらず、孔マスクと共に環
状パターン・エレメントおよび舌状区域を囲むパターン
・エレメントを転写できるようにするため、ドイツ公告
明細書節２７　３９　５０２号に記載されている方法が
開発された。この方法によれば、転写しようとするパタ
ーンを２つの部分パターンに分割する。この部分パター
ンは、環状エレメントも舌状区域を囲むエレメントも含
まないが、互いに重ね合わせると組み合わされてかかる
パターン・エレメントを形成することのできるものであ
る。

それぞれこの部分パターンの一方をマスク・パターンと
して含む２個のマスクを通して継続して放射線感応層を
照射した場合、２つのパターンを互いに厳密に位置合せ
することを条件としてパターンを射放射感応層に転写す
ることができる。２つの部分パターンへの分割は、環状
エレメントおよび舌状区域を囲む孔エレメントをもつ部
分を別にすれば、一方の部分パターンがパターンと一致
し、他方は、上記部分中で必要な補充パターンを含むだ
けとなるように実施することは、明白と思われる。この
場合は２つの部分パターンへの分割は比較的容易である
。しかし残念なことにかかる分割は下記の理由から問題
がある。電子照射によってマスクの温度が上昇し、不可
避的にある程度のマスク・パターンの歪みを生じる。こ
の歪みは、パターン設８１時に考慮できるので、決定的
ではない。

パターン転写用に２つのマスクを使用する場合、両方の
マスクが同じように歪まなければならない。

しかしそのためには４両方のマスクの孔の面積と基板面
積の比がほぼ等しくなければならず、基板上の孔の分布
および孔のサイズが両方のマスクでほぼ同じでなければ
ならない。このような条件下でのみ、放射線によって吸
収される熱量および誘導熱量が等しくなり、従って歪が
２つのマスクで同じになる。上記の条件を考慮に入れて
２つの部分パターンに分割することは、図面を用いて実
施するとかなり複雑となる。しかし、マスク・パターン
を上記のやり方で集束電子ビームに対する制御命令に変
換すれば、上記の条件下でパターンを計算機プログラム
として記憶する段階でプログラム制御モードで分割を実
施することができる。

放射中に第２のマスクが第１のマスクに対して最適位置
合せされない卑合に生じ得る、エマルジョン・マスクま
たはクロム・マスクの例で上記に指摘した問題は、２つ
の孔マスクを照射に使用する場合にも生じ得る。従って
、対応するパターン・エレメントが互いに隣接する部分
パターンを作成する場合の、重なり区域を設けるという
上記の方法を孔マスクを用いてパターンを転写する場合
にも使用すべきである。エマルジョン・マスクまたはク
ロム・マスクに関する上記の例の場合と同様に、２つの
部分パターンが組み合わされてパターンの各エレメント
となるパターン・エレメントを２〜３個しか含まない場
合は５重なり領域をマスク設Ｎ１に含めるのは比較的簡
単である。しかし、部分パターンのエレメントが組み合
わされてパターンの各エレメントとなる場所が多数ある
場合。

例えば上記の条件の下で分割を実施しなければならない
場合には、重なり領域を追加導入することは、それを図
面によって行うか、それともプログラム制御モードで実
施するかにかかわらず、非常に複雑であり、また誤差の
発生する危険がかなり大きい。

〔発明の目的〕

放射線感応層中にパターンを転写する方法であって、互
いに適当に位置合せして重ね合わせた場合にパターンと
なりまた部分的に重なっている２つの部分パターンが、
放射線感応層上に投影され。

また実行が単純で部分パターンの設Ｂ１において誤差の
生じる危険が非常に小さいものを提供することが、本発
明の目的である。

〔発明の概要〕

正および負のウィンデジ（ｗｉｎｄａｇｅ　：偏差）が
各パターン・ニレメン１へ又は部分パターンの輪郭をそ
れぞれ内側または外側にシフトさせ、またパターン・エ
レメントの切断面にのみあられれる輪郭部分は正のウィ
ンデジにのみ関与し、負のウィンデジには関与しないの
で画定された重なりが、本発明によって開示される方法
によって実現される。

本発明によって開示される方法によれば、負および正の
ウィンデジに関係する寸法変化を正確に選択すると仮定
した場合、２つの部分パターンを放射線感応層上に投影
するとき、各位置合せ誤差が最大値に達したとしても、
すなわち、丁度許容される許容差の範囲内にある場合で
も部分パターンの組み合せエレメント間に所期外の隙間
はなく、また重なり領域に広がり（ブルーミング）が形
成されるような部分パターン・エレメントの重なりもな
い。

本発明にもとづく方法は、基板上に転送すべきパターン
を２つの部分パターンに分割し、続いて２つの部分パタ
ーンを重ねて投影することによって再度組み立てなけれ
ばならない場合、またはそうできる場合に利用すると有
利である。すなわち、本発明によって開示される方法は
、ＩＢＭＴｅｃｈｎｊ、ｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
　ＢｕｌｌｅＬｉｎ誌所載の上記の論文の場合のように
、エマルジョン・マスクまたはクロム・マスクの作成あ
るいは僅かだけ異なる多数の金属化パターンを作成する
ための集束ビーム制御のための命令の作成に関する努力
を減らそうとする場合だけでなく、孔マスクによってパ
ターンを転送しようとする場合、およびパターンを分割
しなければその転写のためにマスク基板中に、環状の孔
エレメントまたは細長い舌状のマスク基板領域を囲む孔
エレメントが必要となる場合にも適用できる。

パターン・エレメントの負のウィンデジを行い、分割を
行い、さらに正のウィンデジを行うことは図面によって
も実現できるが、ブムログラム制御を用いると特に好都
合である。

パターンのプログラム制御による転写は、プログラム制
御によってＨ１１重援用ベースで図形スクリーン上でパ
ターンを順次設言］シ、機械可読書式で計算機の記憶機
構に記憶し、さらに記憶されたパターンを負のプログラ
ム制御ウィンデジにかけ、部分パターンに分割して、次
にそれを正のウィンデジにかけて必要な縮尺にし、こう
して得ら九る記憶された部分パターンをポス１へ・プロ
セッサ中で電子ビームを制御するための命令に変換し、
２つの部分パターンをそＪｖぞれ潜像のままで放射線感
応性エマルジョン層あるいは金属または半導体基板上に
被着された放射線感応層に転写し、転写された部分パタ
ーンを現像し、現像された放射線感応層をエツチング・
マスクとして使用して、金属層または半導体基板をエッ
チし、こうして得られたマスク・パターンを続いて正確
なデイフイニションでパターンを転写すべき、基板を被
覆する放射線感応層上に投影して互いに位置合せするよ
うにして実施すると有利である。

本発明によって開示される方法に従って、孔マスク、す
なわち貫通孔の形でマスク・パターンを含む半導体基板
からなるマスクを作成する場合、製造許容差を任意に小
さくできず、従って孔寸法が公称値よりも大きくまたは
小さくなるという問題が生じる。それぞれ２つの部分パ
ターンの一方を表わす２つのマスクは、通常は互いに直
接隣接する１つの半導体基板上に設けられるので、両方
のマスクは、公称値から正確に同じように逸脱する。マ
スクを設計する際に後でマスクに組み含むべきパターン
・エレメントを必要な寸法よりも孔作成の最大製造許容
差だけ多く作成し、孔を作成した後に公称値からの実際
の逸脱を決定し、最後に材料を孔壁に付着させて所期の
孔寸法を実現すれば、有利に回避できる。従って上記の
方法の操作方式は、エツチングによって作った孔が少く
ともその公称値と一致する大きさとなるようにすること
である。測定過程で公称値に達したことがわかった場合
、それ以降のステップは不必要であり、マスクは完成す
る。しかし、孔がまだ大きすぎることがわかった場合は
、基板へのｌＩａ極スパッタリングまたは蒸着によって
、それらを精密に小さくして、公称値に到達することが
できる。本発明によって開示される方法のこの変更例は
、基板をまずその表面に対して垂直な軸の周りで回転し
、次に蒸気流がその表面に斜めに向くようにして蒸着室
中に吊るして蒸着することによって、または陰極スパッ
タリングによって材料を基板上に塗布した場合、この材
料が基板表面上に成長するだけでなく、定義された速度
で孔壁上でも成長することの知識にもとづくものである
。本発明によって開示される方法のこのバージョンは、
エツチング後の孔の寸法が公称値に等しいか、またはそ
れを越える場合にしか適用できないことは明らかである
。

孔寸法を減らすための材料としては、例えば金などの熱
伝導率の大きな材料が衝突する放射線によって加えられ
た熱が速やかに消散し、過剰な加熱を従って照射中のマ
スクの過剰な変形を防止するという追加的利益をもたら
すため、有利である。

〔実施例〕

基板上に転写すべきパターンを分割することが望ましい
または必要な場合については、既に序論で論じた。次に
、孔マスクを用いて、すなわちパターンが基板中に貫通
孔の形で存在するマスクを用いて、パターンを転写する
第２の場合に分割が必要なこと、および望ましい分割の
形を第１図ないし第３図を参照しながら詳しく述べる。

第１図は、環状パターン・エレメント２ならびに細長い
舌状区域を囲も・パターン・ニレメン１〜からなる、パ
ターン１のセクションを示したものである。基板中に貫
通孔の形でかかる環状パターン・エレメントが存在する
ことは、枠で囲まれた基板材料が基板の残りの部分とつ
ながらず、従ってそｈがら落ちてしまうので、明らかに
不ｉ■能である。第１図の他のパターン・ニレメン１へ
は、マスク中の貫通孔として存在できるが、その孔によ
って囲まれる細長い舌状の基板区域は機械的安定性が非
常に小さくなる。マスク・パターンを２つの補いあう部
分パターンに分割すれば、上記の難点を避けることがで
きる。満足できる分割は、照射装置中でマスクを作成し
将来使用することに関して有効な条件を満たさねばなら
ない。このことは、牙、＋ｉにμＩｌｌおよびμｍ以下
の範囲のパターン・エレメントを含み、電子ビーム、Ｘ
ａまたはイオン・ビームで照射される、シリコン基板中
の薄膜マスクにあてはまる。主目的は、２つの部分パタ
ーンを続いて投影した場合の基板へのパターン転写の最
適の忠実度である。従ってマスクが充たすべき基本条件
は、製造可能なこと、機械的安定性およびマスク面の高
い熱伝導性である。その上、２つのマスクはその機械的
および熱的特性に関して同し性質をもたねばならない。

下記の１組の規則にょって、上記の目的が経済的にまた
比較的簡単に実現できる。

１、　部分パターンの各エレメントを補い合う両方のマ
スク上でほぼ均一な密度で分配すること。

２、　個々のパターン・エレメントの切断面でパターン
を基本分割する。

３、　機械的不安定性または内部区域がらの脱落を避け
るため、コーナー内部にある全てのものをカットする。

４、　大きなエレメントを予め定めた最大長さの切片に
切断すること。

５、７との衝突が生じた場合、規則３に４よりも優先順
位を与える。

６、　製造不可能な狭い形を避ける６ ７、　パターン・エレメントのチェツカ盤分割を避ける
。

補いあう孔マスクを作るための分割のより　詳しい仕様
は、Ｇｅｒｍａｎ　ＭａｎｕｆａｃシｕｒｉｎｇＴｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　　Ｃｅｎｔｅｒ　　ｏｆ　　ＩＢＭ　
　ＤｅｕｒＬ；５ｅｂｌａ＋＋ｄ　　ＧｍＭｌ、　　　
ドイツ、ジンディルフィンゲル、発行のＩＢＭＴｅｃｈ
ｎｉｃａｌ　ＲｅｐｏｒＬ　２ｇ、１２０に示されてい
る。第２図および第３図に示した部分パターン３および
５は、第１１１のパターンＩを分割することによって上
記規則に合うようにしたものである。

第４図は、互いに対して最適位置合せされた２つの部分
パターン・エレメント４および６の基板への投影を示し
たものである。部分パターン・エレメント４および６は
、駆組み合わされて、部分パターン・エレメントが予め
定めらハた接触線で互いに重ならずまた離れないが、同
一平面配列となった、環状パターン・ニレメン１−を形
成する。

第５図は、２つの部分パターン・ニレメン１〜４および
６が相対的に最適配置になっていない、第４図の部分パ
ターン４および６の基板」二への投影を示したものであ
る。従って、２つの部分パターン・エレメントの予め定
められた接触線での重なりも、それらの間の中断も存在
する。重なりすなわち、パターンを転写すべき基板上の
放射線感応層の二重露出は、それが放射エネルギーに依
存する予め定められた値を越えない限り、重大ではない
。しかし、２つの部分パターン間の中断、すなわち基板
上の放射線感応層の完全に露出すべき区域に存在する未
露出の細片は、許容できない。部分パターン・エレメン
ト４（第４図および第５図を参照のこと）が第５図の中
断幅に等しい量だけ大きくなると、中断はないはずであ
る。しかし、かかる拡張を行うと、第５図の中断幅の２
倍の重なりを生じることになる。上記のように、広ずぎ
る重なりも許容できない。標準的製造条件下では、最新
の照射機を使用した場合、最大位置合せ誤差を補償する
ためには、重なり領域の幅は（位置合せ誤差の約２倍に
等しい）、１０ＫｅＶのエネルギで電子ビーム照射した
場合にまだ「ブルーミングＪにならないほど小さく　（
０，２μＩｎ　）なければならない。「ブルーミング」
は、電子ビームによる二重露出に関して呪わｈる。その
理由は基板を被覆する放射線感応層または基板自体上に
衝突したとき電子が受ける散乱または後方散乱である。

すなわち、放射線の一部が、未露出の隣接領域に「散乱
ゴされる。散乱の範囲は、−次電子エネルギに依存し、
エネルギが低くなるにつれて減少する。

電子エネルギが約１０ＫｅＶの場合、幅０．５μｍの導
線およびそれに対応する導線間隔に対しても重なり領域
の幅が０．２μｍで、まだ「ブルーミング」が無視でき
る。電子ビームを使用する場合、鋭く焦点合せされた像
に関して、組み合せパターン・エレメント間に隙間を生
じる小さな位置合せ誤差は、電子の散乱効果とそれによ
る僅のぼやけのためになお許容できる。Ｘ線またはイオ
ン・ビー１１を用いて露出を行う場合は、事情が根本的
に異なる。イオンの散乱が無視できるために、マスク・
パターンは電子を使用する場合よりもずっと正確に結像
される（他方では、実際上二重露出に関して焦点ぼけが
なく、Ｘ線およびイオン照射で使用するマスクにとって
重なり領域を固定することは必須ではない）。従って、
重なり領域がない場合、位置合せが完全に正確ではない
と、部分パターンの組み合せエレメント間に許容さＪし
ない隙間が生じる。位置合せ誤差は避けられないので、
例えば本発明によって開示される方法など、Ｘ線また（
よイオン・ビーム・プロセスでマスクを使用できるよう
にするための手段が不可欠である。電子ビーム°プロセ
ス用のマスクはこうして作成さｉｃるマスクの位置合せ
の許容差がそれほど厳格でなく、従ってマスクをより経
済的に使用できるので、ともかくも有利である。

次に、第６八図ないし第６Ｃ図を参照しながら、本発明
によって開示される方法について論じる。

まず、例えば製図板上の製図手段によって、または図形
エレメントのレパートリ−を使用して図形スクリーン上
でプログラム制御モードで、各ノベターンを設訂する。

第６Ａ図は、−例として当該パターンの一部となるべき
環状パターン・エレメント２（貫通線）を示したもので
ある。パターン・エレメント２は、形の異なる複数のパ
ターン・エレメントを含むパターンの一部分である。第
６八図ないし第６Ｃ図のパターン・ニレメン１−に関し
て下記に述べる全ての操作は、パターンの全てのエレメ
ントに応じて実行される。設８１されたノ（ターンは、
特に集積回路の製造に、すなわち基板、例えば半導体基
板上に（＝Ｊ着される放射線感応層中に最終的に転写さ
れるパターンの製造に使用されるものであり、所期のパ
ターンに比へて非常に大きな係数で縮小される。図形ス
クリーン上でパターンを設訂する場合、それは続いて機
械可読形で剖算機の記憶機構に記憶される。

設計されたパターンを２つの部分パターンに分割するに
は、様々な操作を加える。この２つの部分パターンは重
ねて投影すると再び当該パターンを表わし、その投影が
重なりを含むものである。

次に、これらの操作の計算機制御による実行について説
明する。ただし、ｄｌ算機制御の方法は特に有利ではあ
るが、これらの操作は例えば製図板上での製図によって
容易に実行できることを指摘しておく。

まず、パターン・エレメントをプログラム制御下で負の
ウィンデジにかける。このウィンデジは、輪郭線に対し
て垂直に実施する。この操作によって第６Ａ図のパター
ン・エレメント１３　（Ｍ４１）ができる。パターンの
負のランデジおよび下記で説明する正のウィンデジは、
幾何パターン操作の例である。かかる操作は、しばしば
予め定められた改削規則、例えばパターン・エレメント
の最小間隔が遵守されているかどうか、回路膜Ｂ１をチ
ェックするのに使用される。計算機による幾何操作の条
件はパターン・エレメントを一連の節座標によって定義
される多角形の形で表わすことである。

多角形の辺は、ば１算機によって適当にシフトされる。

交点を形成することによって、負または正のウィンデジ
に露出されるパターン・エレメントを定義する、新しい
節座標を決定する。　　　　−次のプロセス・ステップ
では、やはり上記の規則に従ってプログラム制御下でパ
ターン・エレメント１３を分割する。計算機制御による
分割の詳細は上記のＴｅｃｈｎｉｃａｌ　ＲｅｐｏｒＬ
　２８．１２０に示されている。この分割プロセスでは
、線１７（点線）に沿って分割を行なって、パターン・
エレメント１３を第６Ｂ図および第６Ｃ図に示される部
分パターン・エレメント１４および１５（破線）に切断
する。線１７に沿った分割は、上記規則３にもとづいて
、内側コーナーを避けて実施する。次のプロセス・ステ
ップでは、輪郭線をそれに垂直にシフトすることによっ
て部分パターン・エレメント１４および１５を正のウィ
ンデジにかける。これもやはり当該のアルゴリズムを含
むプログラムによってなされる。その結果、第６Ｂ図お
よび第６Ｃ図の部分パターン・エレメント４および６（
貫通線）ができる。その段階で、ａ１算機の記憶機構は
、厳密に位置合せして投影すると縮尺変更は別として元
のパターンに厳密に一致するパターンをもたらす、２つ
の部分パターンを含んでいる。第６Ａ図と第６Ｄ図を比
較すると、この結果がはっきり説明される。第６Ｄ図は
互いに厳密に位置合せした場合の部分パターン・ニレメ
ン１〜４および６の投影を示したものである。第６八図
ないし第６Ｃ図の例の負および正のウィンデジは、同じ
呈だけ投影されるので、第６Ａ図の貫通線によって囲ま
れた斜影区域は第６Ｄ図に示される斜影区域と正確に一
致する。しかし、投影すると、部分バターン・エレメン
ト６は部分パターン・エレメント４と同一平面上には来
ない。事実、投影は、重なり区域７を含んでいる。

上記の正の効果をもつこれらの重なり区域は、部分パタ
ーン・エレメントの輪郭線の、分割によってできる部分
が正のウィンデジのみに貢献し、負のウィンデジには貢
献しないことからもたらされる。従って、部分パターン
・エレメント６と４が互いに接触する部分で、寸法が変
わる。その結果２つの部分パターンを重ねて投影したと
き、重なり区域７が生じる。

この段階で製図板上での製図によって紙の上の図面の形
で、または計算機の記憶様溝中で、分割ならびに正およ
び負のウィンデジを実施した場合、上記説明にもとづい
て本方法を適用すれば、２つの部分パターンが得られる
。紙の上の図面をどう使用してマスクを製作し、マスク
を用いてパターンを基板に転写するかについては、これ
以上言及しない。この方法はその詳細にわたって周知の
ものである。さらに、これは下記の詳しく述べるもう一
つの方法と基本的には異ならず、それによってほぼ完全
に置き換えられているといえる。事実。

両方のプロセスは多くのステップが共通である。

８１算機記憶機構に記憶されている正のウィンデジの部
分パターンは、ホスト・プロセッサによって、できれば
電子からなる集束ビームを制御するための命令に変換さ
れる。この制御ビームによって、２つの部分パターンを
基板を被覆する放射線感応層中に直接に、すなわち「本
物の」マスクを使用しないで転写することができる。こ
の場合、ｒマスク」は制御命令によって表わされる。基
板上に転写されるパターンは、通常は元の設ａ１パター
ンに比べて著しく縮尺が縮小される。

パターンを基板上に転写する場合、電子ビームによる直
接書込みはコストがかかりすぎるのが常であり、従って
マスクを生成するためにのみ電子ビームを使用する。す
なわちエマルジョン・マスク、金属マスクまたは孔マス
クを用いて、パターンを最終的に基板上に転写する。

エマルジョン・マスクおよび金属マスクでは、マスク材
料が支持ガラス板上に配置される。エマルジョン・マス
クの作成は、ガラス基板に塗布した放射線感応層をベー
スとするもので、それを当該パターンで選択的に照射し
、次に現像する。完成したマスクは、すぐに使用できる
。金属マスクを作成するには、できれば金属としてクロ
ムを使用するとよいが、２つの方法のどちらかを選択す
る。第１の方法は、金属で被覆したガラス板をベースと
するものであり、放射線感応層、例えばポジ・レジスト
を金属層上に塗布し、集束ビー１１を用いて当該パター
ンのネガ通りにレジストを照射し、次に現像し、最後に
レジストによって被覆されない金属をエッチして取除く
。この方法は減算法と呼ばれる。もう一方の方法は、被
覆されないガラス板をベースとするものである。このガ
ラス板を例えばポジの放射線感応性レジス１−で被覆し
、集束ビームを用いて当該パターン通りにレジストを照
射し、次に現像し、金属層を現像したレジスト層および
裸の基板領域上に蒸着し、残ったレジストと金属をレジ
ストを溶解する溶媒で除去する。

この方法は、除去法または加算法と呼ばれる。上記の型
式のエマルジョン・マスクおよび金属マスクは、電子、
イオンおよびＸ線を用いるパターン転写には適していな
い。従って超小型化および非常に小型で高密度に充填さ
れたコンボーネン１〜の高度集積の傾向が増大するにつ
れて、それらの重要性はますます減少している。上記の
ビームを用いてパターンを経済的に転写するには、基板
が転写すべきパターンの形の貫通孔をもつ孔マスクがよ
り適している。

基板がシリコン・ウェハからなる、かかる孔マスクの製
造は、例えば欧州特許第０００１０３８号に記載されて
いる。孔マスクを作成するには、シリコンの片面をホウ
素で高度にドープして、片面に薄いＰ＋シリンコン層を
形成する。続いて、熱酸化によってシリコン・ウェハの
両面を二酸化ケイ素層で被覆する。次に、できｔシばポ
ジの放射線感応性レジストからなる層を、高度にドープ
された表面に隣接する酸化物層に塗４１する。このレジ
スト層に集束ビームを用いて当該パターンを転写し、続
いて放射線感応性レジスト層を現像する。

残っているレジスト層をエツチング・マスクとして用い
て露出した二酸化ケイ素層をエッチして、シリコン基板
の所まで除去する。次に、二酸素ケイ素層をエツチング
・マスクとして用いて、できれば反応性エツチングによ
って裸のシリコンをエッチして、Ｐ＋シリコン層よりも
深い所まで除去する。最後に、裏面からの、すなわち高
度にドープされた表面の反対側の面からのエツチングに
よって、シリコン・ウェハのパターン・セクションをも
つ領域を薄くする。例えば、ピロカテコールとエチレン
ジアミンの水溶液など、Ｐ＋シリコンをエッチしないエ
ッチャントを使用し、薄くする間にこの層に到達すると
エツヂング工程が直ちに自動的に停止するようにする。

マスク・パターンに対応する孔がシリコン中でＰ＋シリ
コン層の厚さよりも深い所までエッチされたので、シリ
コン・ウェハを薄くした後所期のパターンに対応する貫
通孔をもつ孔マスクが得られる。

各部分パターンについて、マスクを作成スる。

孔マスクの場合と同様に、補い合う部分パターンの片方
のみが各部分パターンに連関する場合には、部分パター
ンをもつ２つのマスクは、できれば互いに隣接する基板
上または基板中に（ｉｉ成するとよい。

パターンを転送しようとする基板は、放射線感応層で被
覆されている。部分パターンをもつ２つのマスクを基板
に対しておよび互いに位置合せするには、基板に、調整
点や先に塗布されたパターンなどの補助的調整エレメン
トを設けなければならない。一方の部分パターンをもつ
マスクを、まず予め定められたやり方で、このようなエ
レメントを設けた基板にマスクと基板の距離を０．５ｍ
ｍのオーダーにして位置合せする。次にマスクのブラン
ケット照射によって一方の部分パターンを潜像として放
射線感応層に転写する。続いて、もう一方の部分パター
ンをもつマスクを、予め定めたやり方で基板に位置合せ
し、こうしてまた潜像として放射線感応層に転写さ九た
一方の部分パターンにも位置合せし、続いて潜像として
もう一方の部分パターンを転写するために露出されたブ
ランケットも、放射線感応層中に転写する。次に、現像
を行なって、パターン、すなわち部分パターンの合計を
放射線感応層中に生成する（放射線感応層は、ポジ・レ
ジストからなるものと仮定）。マスクを位置合せする際
に許される許容差を越えない条件の下では、放射線感応
層中のパターンは、先行技術にもとづくもの特にイオン
・ビームによる転写の場合のような、所期外の中断を示
さず、また紫外線または電子ビームに関してこの種の放
射線に伴う散乱効果のために過度に大きな区域で二重露
出が起る結果として生じ得る焦点ぼけも示さない。放射
線感応層＋１弓こ生成されたパターンは、放射線感応層
をマスクとして使用して、マスクで被覆されない基板領
域をエッチして、予め定めた深さまで除去することによ
り基板中に転写される。

こうして、例えば半導体ウェハ上の酸化物層中に、半導
体材料を接触させ、その中にドーピング不純物を選択的
に導入するための、または半導体つよるだめのウィンド
ーを作成することが可能となる。

後者の場合には、−放射線感応層がポジ・レジストから
なると仮定して、エッチされた金属層は、元の設計パタ
ーンのネガとなる。放射線感応層の現像後に、金属層を
プランケラ１〜蒸着し、続いて放射線感応層を溶解する
溶媒を用いて、該層とその上の金属を除去すると、元の
ＨｆＪ、　ｕｌパターンに対応する導体パターンを基板
上に作成することができる。

上記の説明にもとづき、本発明によって開示される方法
を使用して、補い合う孔マスクを作成すると特に有利で
ある。パターンを２つの部分パターンに分割し、パター
ンまたは部分パターンの負および正のウィンデジを用い
て、２つの部分パターンを基板上に投影した場合に重な
る２つの部分パターン中の領域を生成することは、でき
ればプログラム制御下で実施すると有利である。本発明
によって開示される方法にもとづいて作成された。

２つの部分パターンを含むマスクは、その機械的への転
写の際の高いパターン忠実度、および転写さ九たパター
ン中に所期外の中断および焦点ぼけが存在しないことが
保証される。

本発明によって開示される方法に関する上記の説明では
、極度の忠実度で転写を実行する場合に、重要となり得
るパターン転写における誤差発生源ハ考１危しなかった
。照射後に、例えばマスク作成時に湿式プロセスによっ
て放射線感応層を現像する。このプロセスではパターン
転写の精度に影響を与える、製造許容差が避けられない
。本発明によって開示さ九る方法にもとづいて孔マスク
を作成する場合には、この誤差発生源をなくすることが
できる。本発明によって開示される方法のこの実施例は
、第７図および第８図１を参照して後で説明するが、陰
極スパッタリングまたはマスク表面に対して垂直な軸の
周りで回転するマスク上への斜め蒸着によって、孔マス
クの表面上に材料を塗布する場合、定義された量の材料
が孔壁上にも成長し、従って孔の寸法が減少する。本発
明によって開示される方法の実施例は、下記のようにし
て実施される。部分パターンの各エレメントの寸法が公
称値に対応するものよりも大きい。寸法の増大は、拡大
されたニレメン１−をもつ部分パターンにもとづいて作
成されたマスク基板中の孔が、最大の製造許容差の場合
でも、当該の公称値と厳密に等しいか、またはそれに対
応する値よりも大きくなるように決定する。部分パター
ン中のニレメン１−は、既に設計された段階でかかる拡
大を考ｌζすることによってまたは下期のパターンから
出発して、対応する正および負のウィンデジの量を予め
決定し、こうして所期の拡大を実現することによって、
仕様通り拡大する。孔ができると、例えば、精度がＯ，
１μｍよりもよい電子ビーム・ラスター顕微鏡を用いて
、その」“法を測定する。孔が公称寸法をもつことがわ
かった場合、それ以降の操作は不必要であり、マスクは
完成している。

孔が公称値よりも大きい場合、材料を被着してその寸法
を減らさねばならない。孔の寸法を減らすのに適した材
料は沢山あるが、できれば金を使用するとよい。先述の
ように、材料例えば金は、マスク表面に対して垂直な軸
の周りで回転するマスク表面への斜め蒸着または陰極ス
パッタリングによって被着できる。陰極スパッタリング
で例えば金製の大きなターゲットを使用する場合、マス
ク上に衝突する金粒子は、広い角度分布をもつ。第７図
および第８図は、孔マスク２１のセクションをマスク表
面に対して平行（第７図）および垂直（第８図）な断面
図として示したものであるが、これらの図にもとづいて
、材料２３、例えば金は、マスク表面だけでなくマスク
孔壁２２上にも付着される。第８図に示すように、通常
はマスク表面よりも孔壁２２上の方が多くの材料２３が
成長する。マスク表面および孔壁２２上に成長する材料
の厚さの比は、衝突する粒子の角度分布に依存している
。本発明者の行なった実験では、厚さ０゜８５μＩ１１
の金層を陰極スパッタリングによってマスク表面上に塗
布し、孔壁２２上の金層は厚さ０゜３１μｍであった。

斜方向蒸着によって回転するマスク上に材料２３を塗布
する場合も一致する結果が得られ、マスク表面および孔
壁２２上に付着する材料の厚さの比は、蒸気噴射とマス
ク表面の同じ角度に依存する。驚くべきことに、陰極ス
パッタリングによっても蒸ｍによっても孔壁上での材料
の成長は極めて再現性があり、マスク中に正確に予め定
められた公称寸法で孔２４を作成することができる。本
発明によって開示される方法の上記の実施例は、孔マス
クの場合に通常であるように、２つの部分パターンをも
つこれらのマスクが同じ基板上にある場合に、特に有利
である。湿式現像の場合でも、材料を被着する場合でも
、基板全体が厳密に同じ条件にさらされるので、両方の
マスクは孔を作成した後に同じ欠陥を示し、次に両方の
マスクを同じ陰極スパッタリングまたは蒸着工程にかけ
た場合、孔の所期の公称寸法が、両方のマスクで同時に
実現される。このように、本発明によって開示される方
法の上述の実施例は、特に簡単である。金の被着は、マ
スクの熱伝導性を増大させるので、照射中にマスクが著
しく加熱されず、マスクの加熱によって生じるマスク・
パターンの歪が小さくなるという追加的利点をもつてい
る。未訂正の孔マスクに関して上記に述べたように、上
述の実施例によって改良された孔マスクを、次にパター
ンを基板に転写するのに使用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、環状マスク・エレメントを含むマスク・パタ
ーンおよびマスク材料の細長い舌状区域を囲む別のマス
ク・エレメントの断面図である。 第２図および第３図は、互いに正確に位置合せした場合
、それを基板上に投影すると第１図のマスク・パターン
をもたらす、２つの部分パターンである。 第４図は、組み合わせると環状パターン・ニレメン１−
となる、互いに最適位置合せされた、２つの部分パター
ンの基板上への投影である。 第５図は、互いに最適位置合ぜされていず、重なりと中
断を示す、第４図の部分パターンの投影である。 第６Ａ図ないし、第６Ｃ図は、本発明によって開示され
る方法にもとづく、１つのパターンからの２つの部分パ
ターンの生成である。 第６Ｄ図は、互いに最適位置合せされた、第６Ｂ図およ
び第６Ｃ図の（正のウィンデジ）部分パターンの基板上
への投影である。 第７図は、エッチされた孔壁上に材料を追加的に成長さ
せて、公称寸法の孔を作成した。（第８図の面Ｂ中のマ
スク表面に平行な）孔マスクの断面図である。 第８図は、（第７図の面Ｂに沿って、マスク表面に垂直
な）第７図の孔マスクの断面図である。 ■・・・・全体のパターン、２・・・・全体のパターン
１のパターン・ニレメン１−１３．５・・・・部分パタ
ーン、４．６・・・・部分パターン３．５のパターン・
エレメント。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人　弁理上　　澤　　１）　俊　　夫ＦＩＧ、６
Ｂ ４ １Ｇ、６Ａ ＦＩＧ、６Ｄ 第１頁の続き ０発　明　者　ペテル・ヴエテインガースイス国チュー
リッヒ８１３５ラン グナウ・ラングモスシュトラ− セ３３番地 ＠発明者　　ヨハン・ダレシュナー ドイツ連邦共和国７４０１プリーツ ハウゼン２テイエルガルテンシ ュトラーセ１４番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所望の全パターンに対応して複数の部分パターンを設計
   するステップと、 上記所望の全パターンのエレントを縮少しテソの輪郭が
   上記エレメントの内側に後退するようにして変形全パタ
   ーンを形成するステップと、上記変形全パターンを上記
   部分パターンに対応して分割して変形部分パターンを得
   るステップと、上記変形部分パターンの各々を上記部分
   パターンの所望の大きさに拡大して複数の最終部分パタ
   ーンを形成するステップと、 上記複数の最終部分パターンを用いて放射線の露光を行
   い基板上の放射線感光層にパターンを形成するステップ
   とを有することを特徴とするパターン転写方法。