JPS5950443A - X線マスク - Google Patents

X線マスク

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JPS5950443A
JPS5950443A JP57159653A JP15965382A JPS5950443A JP S5950443 A JPS5950443 A JP S5950443A JP 57159653 A JP57159653 A JP 57159653A JP 15965382 A JP15965382 A JP 15965382A JP S5950443 A JPS5950443 A JP S5950443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
mask
pattern
ray
resist
Prior art date
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Pending
Application number
JP57159653A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kimura
剛 木村
Hidehito Obayashi
大林 秀仁
Kozo Mochiji
広造 持地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5950443A publication Critical patent/JPS5950443A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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X線リングラフィに用いるXmマスクに係り、
特に、照射X線に対して高いコントラストの吸収パター
ンを形成することのできるX線マスクに関するもので1
例えばICやLSIなどのマイクロ・フアプリケーショ
ンにおける窓あけ作業などに使用できる。
X線リングラフィは、第1図に示すように、その周囲を
リング状支持枠1で固定された。照射X線に対して高い
透過性をもつ材料で作った薄膜2の面上に、低い透過性
をもつ材料で作られ、転写すべき形状に対応した形状を
有するマスクパターン3を備えたX線マスクにX線を照
射することて。
薄膜2及びX線マスク3の後方に配置された図示しない
X線感応利料に上記パターンを転写させるものである。
薄膜2としては、ポリイミド、Sl。
Sj、、N、 、 Si、02なと、有機及び無機に亘
る種々の材料が使われる。これに対しマスクパターン3
044利としてはA、u(金)が主に用いられている。
その理由としては、X線に対して線吸収率が高い(即ち
透過性が低い)こと、化学的に安定で高寿命であること
、真空蒸着やメッキにより薄膜が形成しやすいこと、な
どが挙げられる。
しかし、Auは高価であるため、低順なX線マス夕を作
るうえで実用上9問題があった。
本発明の目的は、高コントラスト、高安定性。
パターン形成のしやすさを低下させることなく1低廉な
X線マスクを提供することにある。
本発明の特徴は、手記目的を達成するために。
マスクパターンを、N1またはNiを主成分とする単層
膜、あるいはこの単層膜を一部に含む多層膜によって形
成するにある。
X線リングラフィに使用するX線波長領域としては、薄
膜2のX線透過性を上げるためには短波長側が、マスク
パターン3及びX線感応レジストのX線吸収性を高める
ためには長波長側が望ましい口とから2両者の兼ね合い
から数A〜数十への領域が適している。この波長領域に
おける主なX線マスク用材料の線吸収係数の波長特性を
第2図に示す。Auに代る材料としてWがあるが、しか
しWには、蒸着膜とした場合の残留応力が極めて大きい
、実用できるメッキ法がない、などの制約がある。M□
はX線波長λが5八以下ではNi、Cr。
r】に比べて高い吸収率を示すが5A近傍に強い吸収端
があるため、前記最適波長領域ではそれほど有利ではな
くなる。これに対し、Niは1,5A〜12Aの領域に
は吸収端がなく、はぼ5久〜13久の領域においてはA
u、、Wと同等の線吸収率を示し、マスクパターン用拐
料としてAljに代えて利用できる。また、N上はAu
よりはるかに低順であり、 Au以上にメッキ法による
膜形成が容易である。即ち。
N1は力!(電解メッキによる膜形成が容易であるのに
対し、 Auの無電解メッキ4ま困難てあり、しかも下
地金属が必要である。さらに、Niは通常雰囲気に曝す
だけて緻密な表面酸化層が形成されるため。
化学的に安定でありマスクとして長スf命か期待てきる
なお、 Njの吸収端波長は1.ド1222λ、LH:
142A、  Lm :  14.5A  (” Th
e  Electron  Mj、cro −prob
e ” ecH,ted by T、 D、 Mcki
ngey eta6.、 JohnWiley &、 
5ons、 )にあり、また、l〜Uの吸収端波長は3
.936 A、 、 4.518λ、 5.374人(
J、 B、 Woodhouseet a6.、 J、
 Phys、 D、、 、L  pp、 483−48
9.  Feb。
1.974 )などにある。上記記述ではAu 、!:
 Njの線吸]戊係数が同等となるX線波長λの範囲を
6λ〜12以F2本発明の実施例を第3図〜第6図によ
り説明する。
〈実施例1〉 Nj吸収体(7,)マスクパターン形成法を実施例によ
って説明する。(1)片面を研磨したSlウェーハ上に
2 ltm厚のポ°リイミド膜を形成したもの、 (2
1Siつ工−ハ上の0.1μm厚のSi、N3の上にI
/zm厚の多結晶S1膜を形成したもの、 (3) S
iミラニー・上の旧/(jl’1厚のSi3N3の上に
CVD (化学的気相析出法)Kよって2μm厚のBN
膜を形成したもの、 (41Siウェーハ上に2μm厚
のBN膜を形成したもの、04種類の基板を用意した。
この作成は公知の技術によった。
この基板上に2μm厚のレジストを多層レジスト法によ
って形成し、  1/i−o縮小投影法及び電子線直接
描画法によって最小0.5μmのレジストパターンを形
成した。裏面は全体にレジストを塗布してS1面が露出
しないようにした。
N1のパターン形成にあたっては、この基板を塩化スズ
及び塩化パラジウム混合液で活性化処理を行い、引続い
て水洗後、硫酸ニッケル、クエン酸ソーダな主成分とす
る無電解メッキ液を用いて80°C±10°Cでメッキ
した。この際、メッキ液のp +−1制御のため硫酸ア
ンモニウム及び次亜リン酸水素1ナトl)ラムを加えた
。この処理によってNj膜が全面に被着されてメッキ時
間を30分ないし2時間と変化させることによってN−
i膜を05μm〜15μmと変えることができる。以上
のようにNiをメッキした後、レジストをその上に被着
されであるN1膜とともに除去すると、所望のN]パタ
ーンが得られる。これから裏面エッチによって中心部の
S]を除くことにより薄膜2上に所望のN1パターンを
備えたX線マスク3が形成される。
本実施例においては、レジストパターン上のへ1をレジ
ストパターンとともに除去する。いわゆるリフトオフ法
を用いたが、それ以外の方法を川しλ得ることはいうま
でもない。即ち、レジスト膜を被着する前に、上記活性
化処理を行ない、レジストパターンヲ形成すれば、レジ
ストパターン表面は活性化されない。従ってこのような
状態てNiメンキを1了なえばレジストパターン」二に
はN1は被着されず、下地上のみに選択的に被着するこ
とができる。
本実施例によれば、基板に導電層を設けないでメッキす
ることができ、メッキの利きまわりも良く、残留応力の
小さいメッキパターンか得られ。
でき上ったX線マスクの寸法安定性が優れている。
なお、パターンなN1のみでな(Njを主成分とする材
質で形成したい場合は2例えばWを含有するパターンを
得たい場合は、タングステン酸ソーダをメッキ浴に適量
添加することにより15%重量程度のWが入ったパター
ンとなる。
〈実施例2〉 第3図は前記実施例1に基づき、2μm厚のポリイミド
H膜−[二に種々の厚さのN1膜パターンを形成したX
線マスクに波長λが834AのAa−にα線をl[(1
射し、X線マスク後方に配置されたPMMA(+”o7
1y−Metby/ MethacrJaLe )レジ
ストを感光せしめた時の、ポリイミド薄膜下及びN]模
膜ツマターン下現像後のレジスト残存膜厚比を示したも
のである0また。比較のため同図中に、2μ…厚ポリイ
ミド薄膜上にQ、6 ttm厚の△IJ膜% )) −
ンヲ形成した場合も伴せて示しである。
ポリイミド薄膜下 スト全厚を現像するX線照射時間で06 Bm厚N1膜
パターン下の残存レジスト膜厚比は同じ厚さのΔU模膜
パターン下それと同等であり、実効的に5のコントラス
ト(N1膜パターン有無での残存レジスト膜厚比08に
対応する)か得られる。
〈実施例3〉 前記実施例2に見られるAe −K −線に対するN1
膜による高いコントラストはNjを主成分とする金属間
化合物を用いた場合にも得られる。第4図はNi3 S
n 、 ’l’1Ni3 、 WNi4の各金属間化合
物を吸収体として用いたときのレジスト残存膜厚比を示
したものである。このうち、 Ni3SnはSnのAI
V−Iくα線に対する質量吸収係数が小さいため、他の
金属間化合物に比し、フントラストが低くなっているが
、十分、マスクとして利用できるコントラストである。
以」−のNjを主成分とする金属間化合物を吸収体パタ
ーンとして用いた場合の高コントラスト性は、同様の組
合ぜて各純金属層の簿膜を積層し。
多層膜として用いる場合でも得られる。
〈実施例4〉 !@5図は各種属さのN1膜パターンにNeカスプラズ
マから発生ずる波長12.13 Aの特性X線を1kI
射した場合のX線照射量と現像後のレジスト残存膜厚比
との関係を示したものである。第5図から明らかなよう
に04μm厚のN1膜を用いると。
用いないときに比べて、レジスト膜に到達するX線の量
はほぼ115に減少し、コントラスト5を得られること
がわかった。
〈実施例5〉 半導体リソグラフィプロセスでのマスクに関する問題と
してマスク欠陥密度が挙げられる。このマスク欠陥の主
要因としてマスクへの塵埃の付着があり、この塵埃の除
去は2通常、有機溶剤の噴射あるいは有機溶剤中での超
音波洗浄が行なわれている。
本発明に係るNi膜パターンを有するX線マスクでは上
記有機溶剤洗浄によるNi膜の腐蝕及び腐蝕による剥離
がマスク欠陥の増大、ひいてはマスク寿命低下の原因と
なることが予想される。第6図は、洗浄用有機溶剤とし
てトリクレン、アセトン、アルコールを用い、各溶剤に
つき5分の超音波洗浄を行ない、その後、  i、so
’c t7) N2W囲気で10分間乾燥したときの洗
浄回数とマスク欠陥密度との関係を調べたものである。
この結果より、マスクパターン形成材料としてN1を単
独で使用した場合、  Auを用いた従来マスクに比べ
て、洗浄回数が50回以上になると欠陥密度が大きいが
、しかし、洗浄回数100回でも欠陥密度は0.05個
/ On2程度であり、十分、実用に供し得る値である
。また、このN1膜パターンの上面及び側面に50OA
厚のAu膜を被着させた場合は、同図中に示すように、
 Au単独のパターンと同等の寿命を有するものになる
ことが判り、欠陥防止の有効手段とすることがてきる。
以上説明してきたように1本発明によれば、X線吸収拐
としてN1膜を用いることにより、 Au膜利川用従来
マスクよりも低度なマスクを供給することができ、はぼ
5A〜13AのX線波長領域でAl4膜と同等のコント
ラストが得られ、欠陥密度から見たマスク寿命も、十分
、実用に耐え得る長さであり、さらに、 Auの場合に
は困難であった無電解メッキでの膜被着が可能となるう
え、導電膜を設ける必要がなく、パターン形成が容易と
なるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はX線マスク説明用の断面図、第2図は各種材料
の線吸収係数のX線波長依存性を示す同第3図〜第5図
は本発明に係るX線マスクと従来マスクとのコントラス
ト比較図、第6図は本発明に係るX線マスクと従来マス
クとの寿命比較図である。 符号の説明 1 リング状支持枠  2・・・薄膜 3・・マスクパターン 代理人弁理士  中 イイ  純之助 ′1jPl  図 十3図 1−2図 ×φ象ン皮渠へ(〆)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)照射X線に対し透過性の高い薄膜と該薄膜上に形
    成された透過性の低い材料からなるマスクパターンを有
    するX線マスクにおいて、前記マスクパターンはニッケ
    ルまたはニッケルを主成分とする単層膜、あるいはこの
    単層膜を含む多層膜から形成されていることを特徴とす
    るX線マスク。
  2. (2)前記薄膜はほぼ5〜13オングストロームの波長
    領域内のX線を透過し得ることを特徴とする特W「請求
    の範囲第1項記載のX線マスク。
  3. (3)前記多層膜が2層膜でありその2層目の膜が金薄
    膜であるqとを特徴とする特許請求の範囲第1項もしく
    は第2項記載のXmマスク。
JP57159653A 1982-09-16 1982-09-16 X線マスク Pending JPS5950443A (ja)

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