JPS60122944A - パタ−ン製造用マスクの製造方法 - 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Ｘ線放射に対する透過性が極めて大きく、フレ
ーム上およびＸ線放射吸収性パターンが設けられている
その一層の主表面上に自己支持的に伸張されているダイ
アフラムを有する、Ｘ−線リトグラフイによりラッカ一
層にパターンを作るためのマスクを製造する方法に関す
るものである。

特に集積半導体装置の製造においては、また例えば円柱
形磁気パルプ装置の製造においては、増々微細なテイテ
イルが常に要求されておシ、また今日このような装置お
よびマスクに望まれている解像度は光の波長によって決
まる限界に接近している。従って、既に光学的方法以外
の方法を使用して一層高い解像度に移行できるようにな
っている０ ゛　ミクロンおよびサブミクロン範囲の微細ノくターン
を製造するにはＸ線ＩＪ　）グラフィが極めて興味ある
方法である。Ｘ線リトグラフィではｌ：ｌ投影法が使用
される。従って、例えば半導体基板上に、作ろうとする
回路ノ（ターンの精度は主としてＸ線マスクによって決
まる。Ｘ線放射は基板中で比較的強く吸収されるので、
高い精度で吸収体構造が設けられている薄いダイアフラ
ム〃１らマスクを構成する必要がある。

吸収体としては原子量のできる限り大きい材料を使用す
る必要があり；例えば、金、モリブデンおよびタングス
テンは実際に極めて適当であることが分っている。

ダイアフラムの材料としてはＸ線放射に対する透過性が
充分に大きいあらゆる材料を使用することができる。し
かし、Ｘ線放射範囲内では、いカシなる材料も完全には
透過性でなくまた完全には非透過性でもないから、ダイ
ヤプラムＦｓ、Ｘ線に対してできる限り高い透過性が保
証されるように比較的薄くする必要がある。これに対し
、吸収体パターンはＸ線のできる限り高度な吸収が保評
されるように比較的厚くする必要がある。実際に、特に
ケイ累、チタンおよびマグネシウムのダイアフラムが知
られている。

西独国特許出願第Ｐδ２　８２４９９．５号はＸ＠リソ
グラフィ用育スクの製造を開示している。この公開公報
に記載されている製造方法は剥離・伸張プロセスを行う
ための不運Ｉ５！ないくつかの処理工程によって実施さ
れ、こ些らの処理工程では基板上に形成したダイアフラ
ムを基板から機械的に剥離し、次いで他の処理工程で特
殊フレーム上に伸張し、しかる後にこのフレームに、接
着するこ之、区より連結する。この方法は実際に適当で
あることが分っているが、多量生産プロセスにとっては
充分に有効なものではない。この理由はこの方法が多数
の別個の処理工程を必要とするために複雑となシ従って
費用がかかるからであり、また既知方法におけるような
不連続な製造方法では低い収率しか期待できないからで
−あるＯ 本発明は、冒頭に記載した種類の方法を、いくつかの処
理工程を省くと共に多量生産の製造にも経済的に使用で
きるように改善することを目的とする。

本発明においては、ダイアプラムを隘極スパッタリング
によシ無機材料の薄層として基板に被着させ、前記陰極
スパツ′タリングプロセスのパラメータ〜を、前記ダイ
アフラムに引張応力が作用し、次いで後で自己支持特注
になるダイアフラム用のフレームを構成する部分を除い
て前記基板が除去されるように選定することを特徴とす
るパターン製造用マスクの製造方法によシこの目的を達
成する０ 本発明の有利な例によれば、ダイヤプラムの使用材料は
マグネシウムである。マグネシウムはＸ線ＩＪ　）グラ
フィ用マスクの材料として特に有利である。この理由は
マグネシウムがＸ線放射、特に１　％　４　ｎｍ　の範
囲のＸ線放射に対して極めて高い透過性を有しているか
らである。−万では波長が長くなるにつれて大きくなる
ラッカーの感度により、また他方では丁度適合する回折
現像により、特にこの波長範囲はＸ線リトグラフィにと
って特に興味あるものである。銅ターゲツトを使用する
Ｘ線露光装置の場合には、マグネシウムダイアプラムが
特に適している。かかる装置では、波長λ＝　１．；（
４ｎｍを有するＯｕｋα放射が放出される。しかし、マ
グネシウムダイアフラムを有するマスクはシンクロトロ
ン放射を使用する露光装置にも極めて適している。

本発明の他の有利な例によれば、ｘ＃に対する透過性か
で−きる限シ大きい有機材料の補助層を基板上に設け、
次いでダイアフラムを堆積し、しかる後に前記補助層を
前記ダイアフラム上に設ける。

補助層には特にポリアミドを使用する。このようにして
、ダイアフラムが保護されるので、ダイアフラムが危険
に曝されないように吸収体構造を被着させるためにさら
に処理工程、例えばガルバニックプロセス（ｇａｌｖａ
ｎｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓ　）を行うことができるという
利点が得られる。

他の利点は、ポリイミドがＸ線放射に対する透過性が極
めて大きいので、補助層をマスクの一部として保持でき
ることである。マスクに被着させるマグネシウムおよび
ポリイミドの両者のマイナスの性質はこのように構成し
た複合ダイアフラムによって相殺される。マグネシウム
は化学的表面変化を起す傾向があり、ｉたポリイミドは
環境の影響によっては寸法精度が著しく変動する。さら
に、マグネシウムおよびポリイミドはＸ線の影響下に著
しくエージングする。これらの欠点はダイアフラム用に
無機材料と有機材料とを組み合わせることにより互に相
殺される。

かかる複合体ダイアフラムの構造をしているため、比較
的大きいダイアフラムを製造することができ、しかも好
ましくない環境条件下でも大きい寸法精度で使用するこ
とができ、機械的および化学的作用を比較的受けにくい
。

陰極スパッタリングによるダイアフラムの製造は、陰極
スパッタ・リングプロセスのパラメータを、層に引張応
力が作用して、後で基板の一部分が除去されて自己支持
％注ダイアフラムが′生成する際に熱の作用による長さ
の変動が相殺されるように１調整できるという利点があ
る。陰極スパッタリングによって被着する層の機械的応
力は電力、基板に印加したバイアス電圧およびスパッタ
リング突間、中のガス圧による影響を受けることがある
。

本発明の有利な他の例では、陰極スパッタリングプロセ
スを０．４〜】、ｚＷ／ｃＩＩＬ１１の電力およびｌｏ
〜４０μバールのガス圧において行う。陰極スパッタリ
ングプロセスに必要な電力のｏＳ−ｇｏ％を基＆電極に
印加されるバイアス電圧の形態で基板電極を経てプラズ
マに供給するのが好ましい。

本発明の他の好適例では、カバーマスクを透過するスペ
クトルの可視部の放射に対する透過性が大きい調整区域
を得るために、ダイアシラムを基板に被着させる。適当
なダイアフラム材料線スペクトルの可視部に対して非透
過性であることが多いので、マスクとこれを透過して露
光させる基板との完全に自動的な整列線、かがる処理に
極めて有利なレーザー調整によっても、さらに手段を講
じない限少達成できない０可視元に対する透過性の大き
い材料の調整窓をダイアフラムに設けようとする試みは
既に行われている。しかし、これには多数の処理工程で
必要である。本発明方法を使用することによシ適当な方
法でかかる多数の処理工程を回避することができる。

本発明柱、上述の利点のほかに、Ｘ線リトグラフィマス
ク用の極めて満足に作用するマスクキャリヤを驚く程簡
単な方法で製造することができ、基板からの剥離、伸張
および別個のフレームに対する接着のような手による処
理工程を行わずに、ｌ！ｌ整可能な所望の機械的プレス
トレスによりそのダイアフラムを基板上に直接形成する
ことができ、しかもＦｇＴ要のフレームを基板から直接
形成することができるので、もはや別個のフレームを製
造する必要がなくなシ、さらにかがるダイアフラムの製
造方法によって調整窓を同時に形成できるという他の利
点を有する。従って、経済的な点で多量生産に極めて適
している本発明方法において、ダイアフラムが後で自己
支持特性になる部分で比較的厚い基板を容易に除去する
ことができ、しかもダイヤフラム中に以前から形成され
ているストレス状態に悪影響を与えないことは驚くべき
ことである。

次に本発明を図面を参照して例について説明するＯ 第１図は本発明方法により基板８上に被着させたダイア
フラム１、および基板８とダイアフラム１との間および
ダイアフラム１の上面に設けた補助層６および７を示す
。

この例では、ガラス基板上に被着させたマグネシウム・
ダイアフラムの製造について説明する。

マグネシウム・ダイアフラムはポリアミド補助層によっ
て保護されている。

基板３は市販のガラス板であって、例えばｊｏｌ、６１
１１１　（４インチフの標準寸法を有し、その片側はサ
ンドイッチ構造で被覆されており、このサンドイッチ構
造はそれぞれ厚さ０．５μｍの２個のポリイミド補助層
５．７とこの間に介挿されている厚さ２μｍのマグネシ
ウム層の形態のダイアフラムｌとからなる。ポリイミド
層６の製造に線市販のラッカーを使用することができ、
遠心力を作用させることによシラツカ−を被着させ、次
いでイミド化処理を行う。好ましい結果扛、好ましくは
Ｎｓ雰囲気中で、次の温度処理を行うことにより得られ
る＝１００℃で１時間アニールし、１８０℃で１時間ア
ニールし、３５０℃で１時間アニールする。次いで、陰
極スパッタリングによりマグネシウム層の形態のダイア
フラムｌを被着させる。

この際、引張応力を作用させてマグネシウム層を作って
、熱による長さの変動を相殺できるようすることが極め
て重要である。所望の引張応力は所定の陰極スパッタリ
ング・パラメータを使用することによシ調整できる。第
３ａ図および第８ｂ図に示すように、マグネシウム層に
−おける機械的応力Ｐｚ、ＰＤは、電力グ、基板におけ
るバイアス電圧ｖｓおよびスパッタリング空間中のガス
圧ＰＡｒの影響を受けることがある０ 第８ａ図では、電力ｇ、Ｂ　Ｗ／ｃＩＬ”および電極距
離ａ＝４５１１においてマグネシウム層に生じた引張応
力Ｐｚを、基板における種々のバイアス電圧において、
スパッタリング室中のアルゴン虎対してプロットした。

第８ｂ図では、アルゴン圧力２６．６μバールおよび基
板におけるバイアス電圧０係においてマグネシウム層中
に生じた応力ＰＤ、Ｐｚ（ＰＤ圧縮応力。

Ｐｚ引張応力）を電力グに対してプロットした。

上述の例における最適条件は電力Ｑ、４　Ｗ／ｃＩＩＬ
”、アルゴン圧２０μバールおよび基板におけるバイア
ス電圧０チの場合であった。

本発明方法の大きな利点は、光学的に透過性の大きい調
整区域】】を得るために、スパッタリングによりダイア
フラム１を被着させる処理Ｑ間簡卓な機械的カバーマス
クを使用できることである（第２ａ図、第２ｂ図参照）
。後処理工程で電子ビームリトグラフィにより生成する
調整用図形記号（ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｆｉｇｕｒｅ
　）は透過性の大きいポリアミド補助層５．１によって
担持させることかできる。

多層ダイアプラムを形成するために、次いでポリイミド
補助層７をダイアフラム１に被着させるこの補助層も遠
心力を作用させることによシ被着させる。この補助層の
アニール処理はＩＦ１０℃で４時間行うのが有利である
。ダイアフラムの表面は、ホトリトグラフィ罠より生成
するマスクにより、あるいは機械的封入およびエツチン
グ処理により再現可能に画成することができる。ホトリ
トグラフィにより生成したマスクを使用する場合には、
ガラス基板８の背面を厚さ２μｍのホトラッカ一層９で
被覆し、９０℃で１時間アニールする。

ダイアフラムの所望の表面および形態に応じて、マスク
を通してこのホトラッカ一層を露光し、次いで現像する
（第４ａ図）。ガラス基板３はホ）−ラッカーで被覆さ
れていない区域が湿式化学的エツチング処理により除去
されるが、ポリイミド補助層５はエツチング処理を受け
ない。使用エツチング剤は弗化水素ＨＦとＨ，Ｏとの混
合物とすることができる。

湿式化学的エツチング処理の代りに、プラズマエツチン
グ処理または湿式化学的エツチング処理と乾式エツチン
グ処理との併用によシ好結果を得ることかできる。機械
的封入を使用して基板８とダイアフラム１と補助層５．
７との複合体をエツチングする場合には、自己支持性ダ
イアプラム表面の大きさを封入の際の窓によって限定す
ることができ、窓の大きさは所望のダイアフラム表面の
大きさに相当する。

＠１図、ｉｇａ図、第４ａ図および第４ｂ図では基板３
を単一体として示した。基板３からフレーム３３を構成
しない部分をエツチングによシ除去する。下記の方法を
使用するのも有利である：自己支持性ダイアプラムの大
きさに相当する開口全有するフレームを片側で、例えば
接着によシ、連続する比較的薄い基板に強固に結合させ
て、次のエツチング処理の間フレームの開口区域におけ
る厚さの薄い基板部分のみがエツチングを必要とするよ
うにし、その結果厚さの厚い安定なフレームを生成する
。

エツチングによって基板８から生成するフレーム３８上
にダイアフラム１および２個の補助層５゜７を有するマ
スクキャリヤがこのようにして得られ、次いでこのマス
ク・キャリヤに既知方法で所望の吸収体パターンを設け
る。ダイアフラム１上に残るポリイミドの薄い補助層５
．７はガルバニカリイに（ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ　
）強化され、吸収体構造の製造を有利に行うことができ
るようにする。

光によって調整できるマスクの有利な例は、例えば半導
体素子を製造する場合には、第１マスク工程に必要な！
ＩＩ！１用図形記号として、電子ビームリトグラフィに
より調整窓１１内の基板８上に調整用図形記号１５を形
成し、かつフレーム区域の外でダイアフラムｌ上に付加
的に生成した調整用図形記号を次のマスク工程用図形記
号として使用する場合に得られる。従って、ステップア
ンドリピートモード用の交互図形記号が得られる。そこ
で画像を形成すべきステ確プアンドリピートフィールド
区域によって周期が決まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一例における多層ダイアフラムを
設けた基板の断面図、 第２ａ図および第２ｂ図線それぞれ本発明方法の一例に
おける調整窓を設けたダイアフラムの断面図および平面
図、 第８ａ図および第８ｂ図はそれぞれ本発明方法の一例に
おいて陰極スパッタリングにょシマグネシウム層を基板
に被着させる際の種々のプロセスパラメータとこれによ
って生じる応力との関係を示すグラフ、 第４ａ図および第４ｂ図はそれぞれ本発明方法の一例に
おける多層構造ダイア７２ムと基板を部分的に除去する
工程とを示す断面図である。 １・・・ダイアフラム　３・・・基板 ５．７・・補助層（ポリイミド層） ９・・・ホトラッカ一層　１１・・・調整区域１５・・
・調整用図形記号　８８・・・フレームａ・・・電極距
離 ＰＤ、Ｐ２・・マグネシウム層の機械的応力（ＰＤ・・
・圧縮応力、Ｐｚ・・・引張応カッ ＰＡｒ・・・スパッタリング空間中のガス圧【アルゴン
圧］ グ・・・電力 第１頁の続き ０発　明　者　マノげレット・ハルム　ドイツ連邦共和
国ス　ツク４０ ０発　明　者　ベルンド・マトティエ　ドイツ連邦共和
国ラセン　トラーセ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＬＸ線放射に対する透過性が極めて大きく、フレーム上
   およびＸ線放射吸収性パターンが設けられているその一
   方の主表面上に自己支持的に伸張されているダイアフラ
   ムを有する、Ｘ−線リトグラフイによシラツカ一層にパ
   ターンを作るためのマスクを製造するに当り、陰極スパ
   ッタリングによシ前記ダイアフラム（′１）を無１ａＩ
   Ｋ料の薄層として基板（８］に被着させ、前記陰極スパ
   ッタリングプロ□セスのパラメータを、前記ダイアフラ
   ムに引張応力が作用し、次いで後で自己支持特注になる
   ダイアフラム用のフレーム（８８）を構成する部分を除
   いて前記基板が除去されるように選蝋することを特徴と
   するパターン製造用マスクＷ４−の電力および１０〜４
   ０μパールのガス圧において行う特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ＆　前記陰極スパッタリングプロセスに必要な電力の０
   〜２０俤を前記基板電極に印加されるバイアス電圧の形
   態でプラズマに供給する特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 表　ダイアフラム（１〕の使用材料がマグネシウムであ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ＆　Ｘ線放射に対する透過性ができる限９大きい有機材
   料の補助層（５）を前記゛基板（８）に被着させ、次い
   で前記ダイアフラム（１）を堆積させ、しかる後に前記
   補助層（７）を前記ダイアフラムに被着させる特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ａ　前記補助層（５，７Ｊの使用材料がポリイミドであ
   る特許請求の範囲第６項記載の方法。 ７．１１ｇ１区域（１１）を被覆するカバーマスクを透
   過するスペクトルの可視部の放射に対する透過性が大き
   い調整区斌（１１）を得るために、前記ダイアフラム（
   １）を前記基板（８）に被着させる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ＆　前記基板（８）の使用材料がガラスである特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ９、　前記フレーム（８８）を構成しない前記基板（８
   ）の部分を湿式化学エツチング処理により除去する特許
   請求の範囲第８項記載の方法。