JPS6041457B2 - 軟ｘ線リソグラフィ用マスクの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟×線製版システム、軟×線リングラフィに
使用するマスク構造体、特に可視光線によりマスクフラ
イメント（マスクの板材に対する整合、位置合せ）の可
能なガラス膜を軟×線吸収層の支持膜とするマスク構造
体およびその製造法に関する。

電子回路素子等の製造に広く用いられる写真製版システ
ムの解像能力を上げるために、短波長の遠紫外線、軟×
線、あるいは電子線を照射光線として用いることが提案
されている。

なかでも軟×線製版システムは、遠紫外線製版システム
に比べて高解像性であり、且つ電子線製版システムに比
べて経済的であるので、サプミクロン画像の複写に広く
利用されることが期待され、事実いくつかの提案がなさ
れている（たとえば、侍公昭５１一４１５５１号、特公
昭５１−４２４６９号、特公階５１一４２４７０号各公
報）。このように軟×線製版システムは、本質的に高解
像性を有する転写システムであるが、この実用化のため
には、解決すべき重要な問題がこつある。その一つは、
マスクアラィメントを如何にして行うかということであ
り、他は軟×線マスクとして如何なるものを用いるか、
ということである。従来行なわれているマスクアラィメ
ント法の−つは軟×線を用いる方法である。

すなわち、この方法では、軟×線に対して透明になるよ
うに充分薄く（２〜５ムｍ程度）加工した被印刷基板（
以下「素子基板」という。例えばＳｉ製）上に予め軟×
線吸収材料（例えばＡｕ）によってフライメントパター
ンを形成しておき、軟×線マスク上のアラィメントパタ
ーンとこの素子基板上のアラィメントパターンが軟×線
によりアラィメントされる。しかしこの方法では、マス
クアラィメントのみの目的のために、素子基板に特別な
加工が要求され、かつ軟×線をアラィメントに使用する
こと自体、軟×線製版システム全体が複雑化し、装置も
高価になり、結局軟×線製版システムの大きな利点であ
るサブミクロン画像を高精度に簡易なシステムで転写で
きるという特徴を減ずるものである。

したがって、軟×線製版システムを実用化するためには
、マスクアラィメントを上記のような軟×線を用いるの
ではなく、可視光線を用いて光学的に行うのが実際的で
ある。

すなわち、本発明の一つの目的は、可視光線を用いた光
学的手法によるマスクアラィメントを可能とする軟×線
製版システム用の改善されたマスク構造体を与えること
にある。

従来軟×線リングラフィ用マスク材料としてはＳｉ、Ｓ
ｉ０２、Ｓｉ３Ｎ４等の無機材料あるいはポリエチレン
、テレフタレート（デュポン社登録商標マィラー）、ポ
リィミド等の高分子材料からなる軟×線透過性の薄膜を
支持膜として、この上にＡｕ等の軟×線吸収物質の画像
層を設けたものが知られている。

上記支持膜中、Ｓｉ膜は構造の熱的安定性、高品質材料
の入手の容易さ、加工性が良好である等の利点を有する
が、可視光に対して透過性が悪いのでこれを用いてマス
クアライメントを行うことができず、また製造工程が繁
雑化する欠点がある。

またＳｉ３Ｎ４膜は、可視光に対し透明ではあるが、非
常にもろく、緊張した強い膜を得るのが困難である。更
にＳｉ０２は、緊張した平坦な単層膜とすることが殆ん
ど不可能であり、複合膜の一層としてのみ用いられてい
るに過ぎない。一方、高分子材料からなる支持膜は比較
的強く特にマイラーフイルムは可視光に対して透明であ
る利点を持っている。

しかし、ポリマーは無機材料に比べ耐薬品性、耐熱性に
劣り、かつその表面には微小な凹凸が存在し、サプミク
ロン画像の支持膜としては不適等な欠点がある。さらに
このポリマー支持膜の最大の欠点はポリマーは、一般に
熱膨張係数が大きく、また外力に対して変形しやすい為
高解像性サブミクロン画像を再像するに当って寸法安定
性に欠けるという欠点がある。本発明は新規な支持膜材
料を与えることにより従来提案されてきた軟×線マスク
の持つ欠点を解決し、かつ可視光線によるマスクアラィ
メント法を適用した軟×線マスクを提供することを目的
とする。本発明者らは研究によれば、上述の目的は、支
持膜としてガラス薄膜を用いることにより達成可能であ
ることが見出された。

すなわち、本発明に係る軟×線マスク構造体は可視光線
に対して透明であり、且つ軟×線に対して透明である緊
張したガラス薄膜上に、軟×線吸収物質の画像層を設け
たことを特徴とするものである。

ガラス自体は通常の可視光線を用いる写真製版システム
においてマスク基板として広く用いられるものである。

これが軟×線マスクの支持膜として用いられなかった理
由は、軟×線マスク用支持膜に要求されるような、しわ
やたるみのない、すなわち緊張した厚み数一ｍ程度のガ
ラス薄膜で強度的にも満足できるものが得られなかった
ことにある。ガラス薄膜が緊張していないと画像の位遺
精度を保持するに困難であり、サブミクロンの画像転写
を再現よく実施する上で支障となる。

しかし、本発明者らは、緊張し、かつ強度的にも充分な
ガラス薄膜が一旦ガラス薄膜を形成後に、これを熱処理
することにより、得られることを見出した。

したがった本発明の軟×糠マスク構造体の製造法は、下
記の工程を含むことを特徴とするものである。‘ａ｝
可視光線に対して透明であり、且つ軟×線に透明である
ガラス薄膜を形成する工程【ｂ｝ ガラス薄膜上に軟×
線吸収物質の画像層を設ける工程、および｛ｃー 画像
層の形成の前および／または後にガラス薄膜を熱処理し
て緊張させる工程。

以下、本発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るマスク構造体の一例の断面図で
あり、第２図および第３図は他の一例の断面図である。
第１図に従い、ガラス薄膜１上には、軟×線吸収物質の
画像層、すなわち軟×線吸収パターン２、および可視光
吸収物質からなるアラィメントパターン３が設けられ、
更にガラス薄膜１は、支持体４ないし５（この例では、
４はシリコン、５は酸化シリコン）に固定される。第２
図は支持体として金属枠４′を用いるものであり、第３
図は第１図においてガラス薄膜１が積層構造（陰ｌａと
ｌｂ）となっている例である。ガラス薄膜１は可視光線
および軟×線（例えばＭＫＱ線：８．３４Ａ）の双方に
対して透明である必要がある。したがってその組成なら
びに厚みはこの観点から制約を受ける。好ましいマスク
材料としてはガラス薄膜は軟×線（たとえば８．３４Ａ
）の少なくとも３０％を透過すべきである。一般的にい
って、ガラスは原子番号３０以上の元素を実質的に含ま
ないことが好ましく、膜の厚みは強度上の要求も考慮し
て０．５〜１０〃ｍ、特に１〜５一ｍの範囲が好適に用
いられる。

本発明においては、ガラス膜は歪点近傍温度以上、軟化
点以下の温度で処理して緊張させる。

このような目的に適するガラス材料として比較的低温の
５００〜１０００００の範囲に軟化点を持つ酸化物ガラ
スが見出された。なかでも熱膨張係数が２×１０‐６以
上の材料が好ましい。好ましいガラス材料の例としては
ソーダライムガラス、パイレツクスガラス、アルミナシ
リケートガラス等が挙げられる。次に上述した本発明に
係るマスク構造体を得るための製造法について述べる。

たとえば第１図のマスク構造体は次のようにして得られ
る。

第４図に従い、シリコンその他熱血彰張係数が小の材料
からなり充分研磨された平坦なマスク基板４（図示の特
定例では、熱酸化シリコン酸化膜５の裏面を有するシリ
コン基板）上にガラスを高周波スパッタリング法、電子
ビーム黍着法、ＣＶＤ法（化学蒸着法）、その他の方法
により付着してガラス薄膜を形成する。

このようにしてマスク基板上に付着形成されたガラス薄
膜は、そのままではマスク基板を腐食除去したときにた
るみが生じる。

したがって、このようにしてマスク基板上に付着させた
ガラス薄膜を熱処理して緊張させることができる。熱処
理はそれぞれのガラスの歪点近傍温度以上軟化点以下、
好ましくは歪点〜徐冷点までのいわゆる徐冷範囲の温度
で、たとえば約３時間程度行なわれる。熱処理後のガラ
ス薄膜は任意の冷却速度、たとえば１ｏｏ 〜２０ｑＣ
／ｍｉｎで徐冷される。このような熱処理工程を経るこ
とにより、マスク基板を除去した後の薄膜において熱処
理をしない場合には５〜１０ムｍ程度存在するたるみを
、１一以下に減少させることができる。次いでこのよう
にして、緊張処理したガラス膜上にＡｕ、Ｐｔ、Ｔａ等
の軟×線吸収パターン２、およびＣｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｔａ等から成るアラィメント用可視光線吸収用パタ
ーン３を、たとえば電子線製版システムおよびドライエ
ッチングプロセス、あるいはリフト、オフ法等、常法に
従って形成する（第５図）。更にマスク構造体を軟×線
および可視光線に対して透明性とするためにマスク基板
板４をアラィメントパターン下部６および画像下部７に
おいてて裏面より選択的に腐食除去することにより第１
図に示すマスク構造体が得られる。

腐食液はマスク基板材料に対して選択的腐食性を有する
ものが好ましく用いられる。たとえば、Ｓｉ基板を腐食
してソーダライムガラスの薄膜を残すためには腐食液と
してエチレンジアミン、ピロカテコール・水の混液が用
いられる。なお、このマスク基板の選択的除去は軟×線
吸収パターン２の形成前またはガラス薄膜１の熱処理前
に行なってもよい。

また上述の例では、ガラス薄膜の熱処理は、軟×線吸収
パターンの形成前に行うものとして述べたが、その形成
後に行ってもよく、更にはマスク基板の選択的除去後に
行ってもよく、繰り返し行うことも差し支えない。

更に第３図に示すようにガラス薄膜ｌａを適当なポリマ
ーフィルムあるいは異質のガラス材料、Ｓｉ０２、Ｓｉ
３Ｎ４等の無機材料膜ｌｂとの積層構造にすることによ
りガラス薄膜を支持材料とすることに伴う利点すなわち
光学的アラィメントが可能であり、寸法安定性が良いな
どの利点を維持しつつ、更に膜強度を向上することも可
能である。

例えば、ガラス薄膜ｌａ上にＳｉ０２腰ｌｂを頚層した
構造、あるいはガラス薄膜ｌａ上にポリィミド膜ｌｂを
穣層した構造とすることにより、ガラス単層構造に比べ
さらに膜強度が大きい軟×線マスクが得られることが確
認されている。ガラス膜の熱処理が可能な限りにおいて
、膿ｌａとｌｂを入れ替えることもできる。

また基板上においてガラス薄膜を付着形成することは必
ずしも必要でなく、第２図の例のように溶融ガラスを吹
くなどして別途形成したガラス薄膜を金属、半導体、絶
縁体等の熱的に安定な支持枠４′に接着し、その後熱処
理して支持枠上に固定された緊張したガラス薄膜を得る
ことも可能である。

上述したように本発明に係る軟×線マスク構造体は１
透明なガラス薄膜を緊張して軟×線吸収パターンの支持
膜としているため、可視光線によるマスクアラィメント
が可能である。

２ 軽元素から構造されるガラス材料を用いることによ
り軟×線に対する透明性の良いマスクが得られる。

３ 熱血彰張係数がマィラー等のポリマーに比べ小さい
ため寸法安定性が良く、かつ熱的にも安定性が高い・４
Ｓｉ３Ｎ４膜等従来の無機質支持膜材料に比べて強靭
であり、必要な膜強度を与える膜厚で緊張した平坦な透
明膜が得られる、などの特徴を有し、かつその製造法も
スパッタリング法、蒸着法など簡易な方法により形成さ
れたガラス薄膜を熱処理するという簡単な方法で緊張し
た均一な膜が容易に得られる利点を有する。

以下実施例により更に具体的に本発明を説明する。実施
例 １ 第４図に示すように、裏面に厚さ０．３〃ｍの熱酸化シ
リコン酸化膜５を有する厚さ２８０仏ｍのシリコンウェ
ハー４上に高周波スパッタリング法により通常のソーダ
ガラスの厚さ２Ａｍの薄膜を形成した。

このガラスをスパッタしたシリコンウェハ−を５５０ｏ
ｏで３時間、窒素雰囲気のオープン中で熱処理し、その
後徐袷した。熱処理したガラス膜上にクロムを下地とし
て金からなる厚み０．６４仏ｍの軟Ｘ線吸収層を真空蒸
着により設け、通常の電子線製版システムおよびドライ
エッチングプロセスによりパターン化し、軟×線吸収パ
ターン４およびマスクアラィメントパターン５とした。

次にシリコン酸化膜５を、通常のバッファＨＦで局部的
に除去して窓開けを行ない更に残るシリコン酸化膜をレ
ジスト膜としてパターン下部のシリコンを裏面より腐食
除去した。腐食液としては、エチレンジアミン・ピロカ
テコール・水の１：５：２混液を１１０こ○で用いた。
シリコンは約３．５時間で表側のガラス膜まで腐食でき
、後には金画像４，５を枝持し、かつ緊張した透明なガ
ラス薄膜が殆んと腐食されずに残った。ガラス薄膜の可
視光線（Ｇ線）透過率は約９０％、軟×線（ＮＫＱ線）
透過率は約４５％であった。このようにして得られた本
発明の軟×線マスク構造体を軟×線製版システムに適用
した。すなわち、第６図に示すように、ポリメチルメタ
クリレートの軟×綾レジスト膜９を有するシリコン製素
子基板１０上にマスク構造体８をそのパターン面がレジ
スト膜９に対向するように重ね、素子基板上に前回藤光
で形成したアライメントパターン１１とマスクのアラィ
メントパターン３とを可視光線１２を用いて光学的にア
ラィメントした。スベーサ（図示せず）を介して位贋を
固定した後、軟×線（ＭＫＱ線：８．３４Ａ）１３を照
射することによりレジスト画像が得られた。実施例 ２ 第２図に示す軟×線マスク構造体を得た。

金属製リング枠４′を酸洗浄、脱ガス処理して表面を洗
浄化した。

次にソーダライムガラスを溶融し、これを吹いてふくら
まして干渉色を観察しながら適当な厚さとなった薄膜を
ガスカッターで円形に切り取った。リング枠４′のフレ
ーム上にハンダガラスを塗布し、上記で得られた円形ガ
ラス薄膜をその凸面を上にして置いた。これを７８０℃
の炉中で加熱しナトリウムランプで監視しながらガラス
がピンと張った時点で加熱を止める。加熱後１５ｏ０／
分の冷却速度で冷却することにより、リング枠４′上に
固定した約２りｍの厚さの緊張したガラス薄膜１を得た
。次いで、ガラス薄膜１上に金を真空蒸着し、その薄膜
を電子線製版システム、ドライエッチングプロセスによ
りパターン化して、素子パタ−ン２およびアライメント
パターン３を形成した。得られたマスク構造体のガラス
膜１（非パターン部）の可視光線（Ｇ線）透過率は９０
％、軟×線（ＭＫＱ線）透過率は約４５％であり、実施
例１と同様にアラィメントならびに軟×線製版システム
の適用が可能であった。

図面の簡単な説明第１図〜第３図はそれぞれ本発明に係
る軟×線マスク構造体の例の断面図、第４図および第５
図は第１図に示す軟×線マスク構造体の製造法の説明の
ための断面図、第６図は本発明に係る軟×線マスク構造
体を用いて行う軟×線製版システムの説明図である。

１・・・ガラス薄膜、２・・・軟×線吸収パターン、３
．．・．．・アラィメントパターン、４・・・・・・マ
スク基板またはガラス膜支持体、９…・・・軟×線レジ
ス夕膜、１０・・・・・・素子基板、１２…・・・アラ
ィメント光。

多１図多Ｚ図 そる函 多４図 鷲５図 多６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程を含むことを特徴とする、軟Ｘ線リソグ
   ラフイ用マスクの製造法。 （イ） 可視光線に対して透明であり、かつ、軟Ｘ線に
   透明であるガラス薄膜を形成する工程、（ロ） ガラス
   薄膜上に軟Ｘ線吸収物質の画像層を設ける工程、および
   （ハ） 画像層の形成の前および（または）後に、ガラ
   ス薄膜を、該ガラスの歪点近傍温度以上かつ軟化点以下
   の温度で熱処理することにより緊張させる工程。