JPS6181626A - 露光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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、露光用マスクの製造方法に係り、特に、ＸＷ
４露光に使用されるＸ線露光用マスクの製造方法に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

近年にぢける半導体集積回路の発展には目を見張るもの
があり、特に、高速化と高集積化を目指してさまざまな
工夫がなされている。この高速化と高集積化はいずれも
素子の微細化によって実現されるもので、より高性能な
半導体集積回路を製造するため、１μｍ或いはそれ以下
の微細パターンの形成技術の開発への要求が高まってい
る。

Ｘ線（主に波長４〜１３Ｘの軟Ｘ線）を使用したパター
ン転写技術であるＸ線露光は、塵埃の影響を受けＫくい
、転写されたパターンの精度が高い等の多くの特長があ
り、特に、サブミクロンパターンの形成においては有力
な技術とされている。

このＸ線露光法は、第４図にその原理を模式図で示す如
くであり、Ｘ線源１０から発せられるエネルギーを、ｘ
ｍｍ露光用マスクセ介して試料（９）に照射することに
より、試料Ｉの表面に塗布されているレジスト［４０に
対し、パターン露光を行なうものである。　　　　　　
　　　゛ ところでこのＸ線露光用マスクは、Ｘ線に対し透過率の
高い材料からなる薄膜基板間の下面に、０．５〜１．０
μの金等のＸ線吸収部材からなる所望のマスクパターン
６０を被着してなるもので、支持枠７０に固定されてい
る。該Ｘ線源１０から発せられたＸ線束は、薄膜基板父
上に形成されたマスクパターンの像を前記レジスト膜４
０上に形成する。

このとき、マスクパターン６０が台形状の断面６０ａを
もつとき、レジスト膜４０上に転写される像は、上底と
下底の差δの分だけ端部がぼやけてしまう。

すなわち、このマスクパターン６０は矩形状断面６０ｂ
に近ければ近い程、精度の良い露光パターンが得られる
ため、矩形状断面をもつように形成しなければならない
ことがわかっている。

このマスクパターン６０を形成する方法として、前述の
如き薄膜基板上にレジストパターンを形成した後、この
レジストパターンをマスクトシて金等の金属膜を選択的
にメッキ（電気メッキ）する方法がある。このとき、得
られる金のマスクパターン６０はレジストパターン間の
溝部に形成されるため、該レジストパターンの断面形状
が、即、得られるマスクパターン６０の断面形状に依存
することになる。従って、該レジストパターンは矩形状
断面をもつようく形成されなければならないわけである
が、電子ビーム露光法で該レジストパターンを描画した
場合、パターンの形状によって断面が矩形状となりたり
台形状となったり逆台形状となったりする等、基板全体
にわたって、矩形状断面をもつようなマスクパターンの
形成は極めて困難であった。

従って、矩形状断面をもつ金パターンを形成する場合に
は、例えば次に示すように、極めて複雑な方法をとらざ
るを得なかった。

まず、第５図（ａ）に示す如く、゛基板（シリコン基板
、ガラス等）１０１上に、膜厚２００ＯＡの金の薄膜１
０２、膜厚１０００ＡＯチｊ’７層１０３を、蒸着法に
より順次形成した後、腑厚約１μｍのポリイミド樹脂か
らなる被膜１０４を回転塗布法により形成し、更にその
上層にレジスト膜１０５を塗布する。

ここで、金の薄膜１０２は、後続の選択メッキ工程にお
いて電気メッキの下地となるもので、チ夛ン層１０３は
、ポリイミド樹脂のパターニングに際して用いられる反
応性イオンエツチングの停止板としての役割を担ってい
る。　　　　゛次いで、第５図（ｂｌに示す如く、電子
線描画装置を用い、現像後のレジスト膜１０５の断面が
逆台形状となるように描画し現像することにより所望の
レジストパターンを得る。

続いて、第５図（Ｃ）　Ｋ示す如く、真空蒸着法により
、膜厚１０００Ａのチタン層１０６を形成する。

ぞして、レジスト膜を除去すると、第５図（ｄ）に示す
如く、レジス＋−ｉのパターンから露呈したポリイミド
樹脂の被膜上にのみチタン層１６６　のパターンが形成
される。

このようにして形成されたチタン層をマスクとして酸素
ガスを含む反応性イオンエツチングを行ない、ポリイミ
ド樹脂被膜１０４を選択的に除去すると、第５−（ｅ）
に示す茹＜、残された該被）１９の側壁は垂直に切り立
ったものとなる。

更に、チタン層を希釈した弗酸を用いて除去した後、電
気メッキ法により金のメッキ層１０７を第５図（ｆ）に
示す如く形成する。

続いて、第５図（ｇ）　Ｋ示す如く、ヒドラジン等によ
りポリイミド樹脂の被ｅ　１０４を除去する。

そして最後に希釈した弗酸を用いてチタン層を除去し、
更に希釈した王水を用いて金の薄膜１０２を除去するこ
とくより、第５図（ｈ）に示す如く、垂直な側壁をもつ
パターンすなわち矩形断面形状を有する金パターン１０
７を得ることができる。−このようにすれば、垂直な側
壁をもつ金パターンを得ることはできるが、次のような
問題があった。すなわち、リフトオフ技術とパターント
ランスファ技術を用いるため工程数が著しく多い上、最
上層のレジス）＠１０５を電子線描画装置によって露光
するに際し、現像後のレジス）ｌｌｌｊの断面形状が第
５図（ｂ）に示したように逆台形状となるようにしなく
てはならないが、このため罠は露光量を極めて多くしな
ければならず、実用的ではなかった。また、レジスト膜
に描画されるパターンの横方向の寸法と厚さ方向の形状
とを同時に制御することは極めて難しく、マスクパター
〕／を精度良く形成することはなかなか困帷であった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、矩形断面
形状を有するＸ線吸収部材からなるマスクパターンを容
易かつ高精度に形成することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明では、支持枠用基板の
表面にマスク基板としてのベース層を形成し、該ベース
層上にレジスｌを形成した後、露光に先立ち、該支持枠
用基板のマスク領域となる部分を裏面から除去し、１０
〜２０μｍ程闇に薄くしておき、加速電圧５０ＫＶ以上
の電子ビームを照射することにより、矩形の断面形状を
もつレジストパターンを形成しており、更に、このレジ
ストパターンの溝ＫＸ線吸収部材等のエネルギーに吸収
部材を形成した後、支持枠用基板のマスク領域を裏面か
ら除去するよう圧している。

例えば、ベース層上に、金の蒸着膜等を形成しておき、
この上から、レジス１−　膜を形成するようにし、前述
の如きｔ予扇描画によって、矩形断面形状をもつレジス
トパターンを得、このレジストパターンをマスクとして
金メッキを行ない、該レジストパターン間の溝内に１選
択的に金メッキ層を形成し、これをマスクパターン（Ｘ
線吸収部材）とすることにより、高精度でかつ矩形状断
面をもつマスクパターンを具えたＸ線露光用マスクを得
ることが可能となる。

〔発明の効果〕

上述の如く露光工程で用いる電子ビームの加速電圧を５
０■α以上とすると共に、パターン形成領域となる部分
の基板の厚さを１０〜゛２０μｍの範囲にとることによ
り、厚い基板上に形成したレジストパターンの寸法ある
いは形状のはらつきは抑制されるため、容易かつ高精度
に露光マスクを得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、第１図（ａ）乃至第１
図（ｆ）を参照しつつ詳細に説明する。

この方法は、支持枠用基板としてのシリコン基板上に形
成されるマスクパターン形成−用゛ベース層としてポリ
イミド膜を形成し、このポリイミド膜上にレジスト膜を
形成し、該レジストｇ＋の露光に先立ち、前記シリコン
基板のマスク形成領域を裏側から除去し、１０〜２０μ
ｍ程度の厚さＫした後、５０ＫＶ以上の加速電圧で電子
ビーム露光を行なうことにより、矩形の断面形状をもつ
レジストパターンを得、該レジストパターンをマスクと
して選択メッキを行なうことにより、矩形の断面形状を
もつメッキ層パターンからなる木光用マスクを得るよう
にしバものである。

まず、第１図（ａ）に示す如く、真空蒸着法により、支
持枠用基板としての直径４インチ、厚さ３０層０μｍの
シリコン基板１上に、順次、クロムｌＮ２ａ。

金層２ｂ、チタン層２ｃの３層からなる約１’００Ａの
金属薄膜２を形成した後、このと層に回転塗布、Ｓよび
熱処理によりｆａｒ厚約２μｍのポリイミド膜３を形成
し、そして更にこの上層に、？Ｊ７ｊ気メッキメッキの
導電Ｉ＠４として、クロム層４ａ、金層４ｂからなる約
１０ＯＡの金属層を真空蒸着法によって形成する。

そして、第１図（ｂ）に示す如く、レジスト肛・５とし
て、駒厚約１μｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）腋を回転塗布法によって形成する。

この後、前記シリコン基板１の裏ｍ１にも支持枠となる
外側の領域忙対しレジスト膜を形成し、Ｘ線マスク領域
となる部分Ｍの厚さが約１０〜２０μｍになるまで、第
１図（Ｃ）に示す如く、裏面側からエツチングを行なう
。

＆イテ、　加速電圧５０　ＫＶ、　　Ｆ−Ｘｔ５ｏ　μ
Ｃ／α２で前記ポリメチルメタクリレート膜５に対し、
電子ビームを走査することにより、露光を行なった後、
現像し、第１図（ｄ）に示す如く、矩形の断面形状をも
つレジストパターン６を得る。

そして、このレジストパターン６をマスクとして、金の
電気メッキを行ない、該レジストパターン６の溝部ＣＫ
膜厚約０．７μｍの金層を形成した後、該レジストパタ
ーン６を除去することにより、第１図（ｅ）に示す如く
、矩形状断面をもつ金パターン７を形成する。

た後、前記支持枠となる部分を残して、希釈した弗酸な
用い、裏面側からエツチング処理を行ない、残る１０〜
２０ｐｍのシリコン基板、チタン層２ａを除去し、更に
、王水を用いたエツチング処理により、金層２ｂを除去
することにより、第１図（ｆ）に示す如く、高精度であ
ってかつ矩形断面形状をもつ金パターン７（マスクパタ
ーン）を有する露光用マスクが得られる。

このようにして形成される露光用マスクは、パターンの
形状に左右されることなく常に寸法差が０．０５μｍ以
下であり、極めて高精度のパターンとなりており、断面
も矩形状であるため、これを露光工程においてマスクと
して使用し、０．５〜１０μｍ幅のパターンをシリコン
基板上く形成した場合、鮮明で高精度の像がレジスト膜
上く形成される。

比較のために加速電圧を２０ＫＶ、３０ＫＶ。

４０ＫＶ、５０ＫＶと変化させた場合のパターン寸法（
横軸）に対するレジストパターンの断面の傾斜角（縦軸
）の関係を夫々、第２図の曲線ａ。

ｂ、ｃ、ｄに示す。第２図からも明らかなように、加速
電圧５ｏＫＶ以上で電子ビーム露光を行なうことにより
パターン寸法に左右されることなく、はぼ垂直な断面形
状をもつレジストパターンを得ることができる。

また、露光時における支持枠用基板のマスク領域となる
部分の厚さと寸法誤差の関係を比較するため、厚さが１
０〜２０μｍの場合と２００〜６５０μｍの場合につい
て露光を行なりた結果を第３図の曲Ｒｅｅｆに示す。こ
れらの比較からも、薄くシた場合に寸法誤差を大幅に小
さくすることができることは明らかである。

これは電子の後方散乱が減少し、所謂近接効果が抑えら
れたことによるものと考えられる。

なお、を子ビームを用いた露光は実施例ではビーム走査
法によって行なわれたが、この他、パターンに応じて形
状を変化することのできるビームを用いる等、他の方法
によってもよい。

また、レジストについてもポリメチルメ・タフリレート
膜の他、ＥＢＲ−Ｇ、ＡＺレジスト等の相称されている
電子線レジスト等によっても同様の効果が臭性される。

更に、支持枠用基板としては、実施例で使用したシリコ
ン基板の他、ガラス基板等を用いてもよく、また、マス
クパターン形成用ベースとしては、ポリイミド樹脂膜に
代えて、酸化シリコン膜、窒化シリコン抄（８ｔｓＮ４
）およびその積層紗、９化ホウ素等の無機膜等を使用し
てもよい。更にまた。実施例において、シリコン基板上
く形成されるクロム層、金層、チタン層の３層ｇからな
る金属薄膜については、夫々、密着性を高めるため、エ
ツチングの停止膜として等の理由で選択されるが、必ず
しも３層とする必要はなく、構成材料についても、上層
および下層に用いられる物質に応じて適宜選択可能であ
る。更に、ポリイミド樹脂膜上に形成される導電層につ
いても適宜選択可能である。

加えて、・この方法は、Ｘ線露光用マスクのみならず電
子線露光マスク、光露光マスク等、他の用途にも適用可
能である。

以上説明してきたように１本発明の方法によれば、高精
度の露光用マスクが容易に形成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｆ）は、本発明実施例のＸ線
露光用マスクの製造工程を示す図、第２図は、電子ビー
ムの加速電圧を変化させた場合のパターン寸法に対する
レジストパターンの断面の傾斜角の関係を示す図、第３
図は支持枠用基板のマスク領域となる部分の厚さと寸法
誤差の関係を示す図、第４図は、Ｘ線露光の原理を示す
図、第５図（ａ）乃至第５図（ｈ）は、従来例のＸ線露
光用マスクの製造工程を示す図である。 １０・・・Ｘ線源、加・・・ＸＭＩ露光用マスク、（９
）・・・試料、４０・・・レジスト膜、関・・・薄膜基
板、６０・・・マスクパターン、７０・・・支持枠、ｌ
ｏｔ・・・基板、１０２・・・金の薄膜、１０３・・・
チタン層、１０４・・・被ｐ、　　１０５・・・レジス
ト膜、１０６・・・チタン層、１０７・・・金のメッキ
層、１・・・シリコン基板、２・・・金属薄膜、２ａ・
・・クロム層、２ｂ・・・金層、２Ｃ・・・チタン層、
４・・・導電層、４ａ・・・クロム層、４ｂ・・・金層
、５・・・レジスト膜（ポリメチルメタクリレート膜）
、６・・・レジストパターン、Ｃ・・・溝部、７・・・
金パターン。 第１図 第２図 パタン１−法　（Ｐｍｌ 第４　図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持枠用の基板上にマスクパターン形成用ベース
   を形成する工程と、該マスクパターン形成用ベース上に
   レジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜の露光に先
   立ち、前記支持枠用の基板のマスク領域部分の厚さを１
   ０〜２０μｍとした後、加速電圧５０ＫＶ以上の電子ビ
   ームを照射することによりレジストパターンを形成する
   工程と、該レジストパターン間の溝にエネルギー吸収部
   材を形成する工程と、前記支持枠用の基板のマスク領域
   部分を裏面側から除去する工程とを具備したことを特徴
   とする露光用マスクの製造方法。
2. （２）前記マスクパターン形成用ベースとしては、ポリ
   イミド樹脂膜を用いると共に、前記レジスト膜としては
   ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を用い、照射
   する電子ビームのドーズ量を５０μｃ／ｃｍ＾２以上と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   露光用マスクの製造方法。
3. （３）前記エネルギー吸収部材を形成する工程は電気メ
   ッキ工程からなることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の露光用マスクの製造方法。