JPS62108522A - リソグラフィー用マスク構造体の製造方法、及び薄膜の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はリソグラフィー用マスク構造体に関する。

［従来の技術］ Ｘ線リソグラフィーは、Ｘ線固有の直進性、非干渉性、
低回折性などに基づき、これまでの可視光や紫外光によ
るリソグラフィーより優れた多くの点を持っており、サ
ブミクロンリソグラフィーの有力な手段として注目され
つつある。

Ｘ線リソグラフィーは可視光や紫外光によるリソグラフ
ィーに比較して多くの優位点を持ちながらも、Ｘ線源の
パワー不足、レジストの低感度、アラインメントの困難
さ、マスク材料の選定及び加工方法の困難さなどから、
生産性が低く、コストが高いという欠点があり、実用化
が遅れている。

その中でＸ線リソグラフィー用マスクを取上げてみると
、可視光および紫外光リソグラフィーでは、マスク材保
持体（即ち光線透過体）としてガラス板および石英板が
利用されてきたが、Ｘ線すソゲラフイーにおいては利用
できる光線の波長が１〜２００人とされており、これま
でのガラス板や石英板はこのｘ！ａ波長域での吸収が大
きく且つ厚さも１〜２ｍｍと厚くせざるを得ないためＸ
線を充分に透過させないので、これらはＸ線リソグラフ
ィー用マスク材保持体の材料としては不適である。

Ｘ線透過率は一般に物質の密度に依存するため、Ｘ線リ
ソグラフィー用マスク材保持体の材料として密度の低い
無機物や有機物が検討されつつある。この様な材料とし
ては、たとえばベリリウム（Ｂｅ）、チタン（Ｔｉ）、
ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）の単体およびそれらの化
合物などの無機物、またはポリイミド、ポリアミド、ポ
リエステル、パリレンなどの有機物が挙げられる。

これらの物質をＸ線リソグラフィー用マスク材保持体の
材料として実際に用いるためには、Ｘ線透過量をできる
だけ大きくするために薄膜化することが必要であり、無
機物の場合で数４ｍ以下、有機物の場合で数十ｇｍ以下
の厚さに形成することが要求されている。このため、た
とえば無機物薄膜およびその複合膜からなるマスク材保
持ｇ膜の形成にあたっては、平面性に優れたシリコンウ
ェハー上に諺着などによって窒化シリコン、酸化シリコ
ン、窒化ポロン、炭化シリコンなどの薄膜を形成した後
にシリコンウェハーをエツチングによって除去するとい
う方法が提案されている。

一方、以上の様な保持薄膜上に保持されるＸ線リソグラ
フィー用マスク材（即ちＸ線吸収体）としては、一般に
密度の高い物質たとえば金、白金、タングステン、タン
タル、銅、ニッケルなどの薄膜望ましくは０．５〜ｌｐ
ｍ厚の薄膜からなるものが好ましい、　この様なマスク
材は、たとえば上記Ｘ線透過膜上に一様に上記高密度物
質の薄膜を形成した後、レジストを塗布し、該レジスト
に電子ビーム、光などにより所望のパターン描画を行な
い、しかる後にエツチングなどの手段を用いて所望パタ
ーンに作成される。

しかして、以上の如き従来のＸ線リソグラフィーにおい
ては、マスク材保持４１反のＸ線透過率が低く、このた
め十分なＸ線透過量を得るためにはマスク材保持薄膜を
かなり薄くする必要があり、その製造が困難になるとい
う問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、Ｘ線透過性の良
好なマスク材保持薄膜を有するＸ線リソグラフィー用マ
スク構造体を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明によれば１以上の如き目的は、プラズマＣＶＤ法
により形成され且つ窒化アルミニウムを主成分とする膜
からなるかまたは少なくともプラズマＣＶＤ法により形
成され且つ窒化アルミニウムを主成分とする膜を含む積
層膜からなるマスク材保持１８！膜と、該マスク材保持
薄膜の周辺部を保持するための環状保持基板とを有する
ことを更に有する、、リソグラフィー用マスク構造体に
より達成される。

［実施例］ 本発明における「窒化アルミニウムを主成分とする膜」
はプラズマＣＶＤ法により形成される。

この「窒化アルミニウムを主成分とする膜」は窒化アル
ミニウムのみからなるものでもよいし、あるいは窒化ア
ルミニウム中に少量の他の元素または化合物を含有して
いるものでもよい、この様な少量の含有物質としてはプ
ラズマＣＶＤ法を行なう際のガス中の成分である）Ｉ、
Ｎ、Ｃ，Ｏ等が例示される。

本発明におけるマスク材保持薄膜は、「窒化アルミニウ
ムを主成分とする脱」Ｃ以下、単に「窒化アルミニウム
膜」という）の単層からなるものでもよいし、あるいは
窒化アルミニウム膜と他の無機物膜及び／または有機物
膜との積層膜からなるものでもよい。

積層膜を構成する無機物としては少なくとも膜形成性及
びＸ線透過性を有するものを使用することができる。こ
の様な無機物としては、たとえば窒化ポロン、窒化シリ
コン、酸化シリコン、炭化シリコン、チタン等が例示さ
れる。

積層膜を構成する有機物としては少なくとも膜形成性及
びＸ線透過性を有するものを使用することができる。こ
の様な有機物としては、たとえばポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエステル、バレリン（商品名、ユニオンカーバ
イド社製）等が例示される。

１層１層膜は窒化アルミニウム膜と無機物膜及び／また
は有機物膜との２層または３層からなるものであっても
よいし、または窒化アルミニウム膜と無機物膜及び／ま
たは有機物膜との少なくとも一方を２層以上用いて全体
として３層以上からなるものとしてもよい。

本発明におけるマスク材保持ｇ膜の厚さは特に制限され
ることはなく適宜の厚さとすることができるが、たとえ
ば２〜２０Ｂｍ程度とするのが有利である。

本発明のマスク構造体は上記のマスク材保持薄膜の周辺
部を適宜の環状保持基板で保持することにより得られる
。この様な保持基板としてはたとえばガラス、シリコン
、石英、リン青銅、黄銅、鉄、ニッケル、ステンレス等
が例示できるが、これらに限定されることはない。

本発明のマスク構造体には、マスク保持薄膜上に薄膜状
のマスク材を付与したものも包含される。マスク材とし
てはたとえば金、白金、タングステン、タンタル、銅、
ニッケル等が例示されるが、これらに限定されることは
ない、マスク材は保持薄膜上に一面に付与されていても
よいし、あるいは所望のパターンにパターン化されてい
てもよい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明子る。

実施例１： 第１図（＆）に示される様に、直径Ｌｏａｍの円形のシ
リコンウェハー１の片面上にＰＩＱ液（ポリイミド前馬
体９目立化成社製）をスピンコードした後、５０〜３５
０℃で４時間のキュアーを行なって１．５ｐｍ厚のポリ
イミド膜２を形成した。

次に、第１図（ｂ）に示される様に、該ポリイミド膜２
の形成されたシリコンウェハー１をプラズマＣＶＤ装置
（日型アネルバ社製）内にセットし、該シリコンウェハ
一温度を２４０℃に保ち、トリエチルアルミニウム（Ａ
Ｉ（ＣＨ３）３）を水素（Ｈ２）ガスでバブリングしな
がらアンモニア（ＮＨ３）ガス及び水素ガス中（ガス流
量各ｌＩＳＯＣＭ）で、１３．５６ＭＨｚ、４Ｗの高周
波電力で、約ＩＴｏ　ｒ　ｒの内圧にて、プラズマＣＶ
Ｄ法によりポリイミドＭ２上に約４ｐｍ厚の窒化アルミ
ニウム膜３を形成した。尚、この際の成膜速度は約２０
０人／ｍｉｎであり、所要時間は約３時間であった。

次に、第１図（Ｃ）に示される様に、環状保持基板たる
リングフレーム（パイレシクス製、内径７．５ｃｍ、外
径９ｃｍ、厚さ５ｍｍ）４の一面にエポキシ系接着剤５
を塗布し、該接着剤塗布面に上記窒化アルミニウム＠３
の面を接着した。

次に、第１図（ｄ）に示される様に、リングフレーム４
の外周に沿って窒化アルミニウム膜３及びポリイミド膜
２に切込みを入れた。

次に、第１図（ｅ）に示される様に、界面活性剤（アル
キルベンゼンスルホン酸ソーダ）ｍ加水溶液中で超音波
を作用させて、シリコンウェハー１を分離、除去した。

次に、第１図（ｆ）に示される様に、ヒドラジン系溶剤
でポリイミド膜２を除去した。尚、この溶剤処理の際に
窒化アルミニウム１１９３の保護のため該膜３上にター
ル系塗料を塗布しておき、ポリイミドｓ２を除去した後
にアセトンにより該タール系塗料層を除去した。

かくして、窒化アルミニウム膜３からなるマスク材保持
薄膜の周辺部が環状保持基板たるリングフレーム４によ
り保持されているＸ線リソグラフィー用マスク構造体を
得た。

本実施例において得られたマスク構造体の窒化アルミニ
ウム膜３にはピンホールが認められず。

また内部応力が小さいことが確認された。

実施例２： 実施例１において得られたマスク構造体のマスク材保持
薄膜である窒化アルミニウム膜３上に７オトレジストＣ
ＭＳ　（クロロメチル化ポリスチレン、東洋ソーダ社製
）の層を約ＩＪＬｍ厚に形成した。

次に、エレクトロンビーム描画装置を用いてマスクパタ
ーンの描画を行なった後に規定の処理を行ない、レジス
トパターンを得た。

次に、エレクトロンビーム蒸着機を用いて上記レジスト
パターン上にタンタル（Ｔ　ａ）を０．５１Ｌｍ厚に蒸
着した。

次に、リムーバーを用いてレジストを除去し。

マスク材たるタンタル膜パターンを得た。

かくして、タンタル膜パターンマスク材の形成されてい
る窒化アルミニウム膜からなるマスク材保持薄膜の周辺
部が環状保持基板たるリングフレームにより保持されて
いるＸ線リソグラフィー用マスク構造体を得た。

実施例３： 実施例１の工程においてポリイミド！Ｉ２を除去しない
ことを除いて、実施例１と同様の工程を行なった。

かくして、窒化アルミニウム膜とポリイミド膜とのａ層
膜からなるマスク材保持薄膜の周辺部が環状保持基板た
るリングフレームにより保持されているＸ線リソグラフ
ィー用マスク構造体を得た。

本実施例において得られたマスク構造体のマスク材保持
薄膜である窒化アルミニウム膜とポリイミド膜との積層
膜にはピンホールが認められず。

また内部応力が小さいことが確認された。

実施例４： 第２図（ａ）に示される様に、直径１０ｃｍの円形のシ
リコンウェハー１１の両面にＩＪＬｍ厚の酸化シリコン
１１１２を形成した。

次に、第２図（ｂ）に示される様に、シリコンウェハー
１１の片面側の酸化シリコンウェハーにＰＩＱ液をスピ
ンコードした後に、５０〜３５０℃で４時間のキュアー
を行なって２ｐｍ厚のポリイミド［１３を形成した。

次に、第２図（ｃ）Ｋ示される様に、酸化シリコン！１
１２及びポリイミド膜１３の形成されたシリコンウェハ
ー１１を実施例１で用いたプラズマＣＶＤ装置内にセッ
トし、該シリコンウェハ一温度を２５０℃に保ち、三塩
化アルミニウム（ＡｌＣｌ２）を窒素（Ｎ２）ガスでバ
ブリングしながらアンモニアガス及び窒素ガス中（ガス
流量各１０１０５ＣＣで、１３．５６ＭＨｚ、２０Ｗ１
７）高周波電力で、約ＩＴｏ　ｒ　ｒの内圧にて、プラ
ズマＣＶＤ法によりポリイミドｓ１３上に約３１Ｌｍ厚
の窒化アルミニウム膜１４を形成した。尚、この際の成
膜速度は約３０００人／ｍｉｎであり、所要時間は約１
０分であった。

次に、第２図（ｄ）に示される様に、窒化アルミニウム
膜１４上に保護のためのタール系塗料層１５を形成した
。

次に、第２図（ｅ）に示される様に、露出している酸化
シリコン［１２の直径７．５ｃｍの円形の中央部分をフ
ッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用いて除去した
。尚、この際、リング状に酸化シリコン８１２を残すた
め、その部分に保護のためのアビニシンワックス（シェ
ル化学社製）の層１６を形成し、酸化シリコン膜の中央
部分を除去した後、該ワックス層１６を除去した。

次に、第２［１！！Ｉ　（ｆ）に示される様に、３％フ
ッ酸水溶液中で電解エツチング（電流密度０．２Ａ／ｄ
ｒｒＩ′）ヲ行ない、シリコンウェハー１１の露出して
いる直径７．５ｃｍの円形の中央部分を除去した。

次に、第２図（ｇ）に示される様に、フッ化アンモニウ
ムとフッ酸との混合液を用いて、露出部分の酸化シリコ
ン！１１２を除去した。

次に、第２図（ｈ）に示される様に、環状保持基板を構
成するリングフレーム（パイレックス製、内径７．５ｃ
ｍ、外径９ｃｍ、厚さ５ｍｍ）１７の一面にエポキシ系
接着剤１８を塗布し、該接着剤塗布面に上記シリコンウ
ェハー１１のポリイミドＭ１３及び窒化アルミニウムＩ
ｇｉ１４形成面側と反対の面を接着し、アセトンでター
ル系塗料層１５を除去しな。

かくして、ポリイミド膜１３と窒化アルミニウム［１４
との積層膜からなるマスク材保持薄膜の周辺部が環状保
持基板たるリングフレーム１７及びシリコンウェハー１
１により保持されているＸ線リソグラフィー用マスク構
造体を得た。

本実施例において得られたマスク構造体のマスク材保持
薄膜であるポリイミド膜１３と窒化アルミニウム膜１４
との積層膜にはピンホールが認められず、また内部応力
が小さいことが確認された。

実施例５： 実施例４と同様にして、シリコンウエノ＼−（７）４面
に酸化シリコン膜を形成し、その片面にポリイミド膜及
び窒化アルミニウム膜を形成した。

次に、抵抗加熱蒸着機を用いて窒化アルミニウム膜上に
一様にマスク材たる０．５ＪＬｍ厚の金（Ａ　ｕ）膜を
形成した。

次に、該金膜上に一様にフォトレジス）ＡＺ−１３５０
（シプレー社製）を０．５＃Ｌｍ厚に塗布した。

次に、レジスト上にマスターマスクを密着せしめ遠紫外
光を用いてレジストの焼付を行なった後に規定の処理を
行ない、マスターマスクに対しポジ型のレジストパター
ンを得た。

次に、ヨウ素（Ｉ２）県会エッチャントを使用して金膜
のエツチングを行ない、マスターマスクに対しポジ型の
マスク材だる金膜パターンを得た。

次に、ケトン系溶剤でレジストを除去した。

次に、金膜パターンの形成された窒化アルミニウム膜上
に保護のためのタール系塗料層を形成し、以下実施例４
と同様の工程を行なった。

かくして、金膜パターンマスク材の形成されているポリ
イミド膜と窒化アルミニウム膜との積層膜からなるマス
ク材保持薄膜の周辺部が環状保持基板たるリングフレー
ム及びシリコンウェハーにより保持されているＸ線リソ
グラフィー用マスク構造体を得た。

［発明の効果］ 以上の如き本発明によれば、マスク材保持薄膜の構成要
素として用いられる窒化アルミニウムはＸ線透過率及び
可視光線透過率が高＜（Ｉｇｍ厚の光学濃度が約０．１
）、熱膨張率が低く（３〜４Ｘ１０−６／”Ｏ）、熱伝
導率が高く、且つ成膜性が良好であるなどの特長を有す
るので、以下の様な効果が得られる。

（１）窒化アルミニウム膜はＸ線透過率が高く比較的厚
くしても比較的高いＸ線−過量が得られるので、マスク
材保持薄膜の製造を容易且つ良好に行なうことができる
。

（２）窒化アルミニウム膜はｄｔＭ性が良好であるので
極めて薄い膜からなるマスク材保持薄膜を製造すること
ができ、これによりＸ線透過量を高め焼付のスループッ
トを向上させることができる。

（３）窒化アルミニウム膜は可視光線の透過率が高いた
め、Ｘ線リソグラフィーにおいて可視光線を用いて目視
により容易且つ正確にアテインメントができる。

（４）窒化アルミニウム膜の熱膨張係数はＸ線リソグラ
フィーにおけるシリコンウェハー焼付基板の熱膨張係数
（２〜３Ｘ　１０−６／”Ｃ）とほぼ同じ値であるから
、極めて高精度の焼付けが可能となる。

（５）窒化アルミニウム膜の熱伝導性が高いため、Ｘ線
照射による温度上昇を防止でき、特に真空中での焼付け
の際に効果が大である。

また１本発明においては窒化アルミニウム膜はプラズマ
ＣＶＤ法により形成されるのでピンホールがなく且つ内
部応力も小さい等膜特性が優れている。そして、線膜の
形成に当って高い成膜速度が得られるため、比較的短か
い時間で高品質のＸ線リソグラフィー用マスク構造体を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）及び第２図（ａ）〜（ｈ）はいづ
れも本発明によるＸ線リソグラフィー用マスク構造体の
製造工程を示す図である。 １．１１：シリコンウェハー ２．１３：ポリイミド膜 ３．１４：窒化アルミニウム膜 ４．１７：リングフレーム ５．１８：接着剤 １２二酸化シリコン膜 代理人　　弁理士　　山　下　積　子 弟１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマＣＶＤ法により形成され且つ窒化アルミ
   ニウムを主成分とする膜からなるかまたは少なくともプ
   ラズマＣＶＤ法により形成され且つ窒化アルミニウムを
   主成分とする膜を含む積層膜からなるマスク材保持薄膜
   と、該マスク材保持薄膜の周辺部を保持するための環状
   保持基板とを有することを特徴とする、リソグラフィー
   用マスク構造体。
2. （２）前記マスク材保持薄膜一面に薄膜状に付与された
   マスク材を更に有する、特許請求の範囲第１項記載のリ
   ソグラフィー用マスク構造体。
3. （３）前記マスク材保持薄膜に薄膜状にパターン化され
   て付与されたマスク材を更に有する、特許請求の範囲第
   １項記載のリソグラフィー用マスク構造体。