JPS63166224A - Ｘ線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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細パターンを高精度と転写するＸ線露光装置
用のＸ線露光用マスクの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

回折による微細化の限界を克服するため、より短波長の
電磁波を応用した露光方法としてＸ線露光がある。

Ｘ線露光にはＸ線透過率のコントラストが十分大きい露
光用マスクが必要であり、その基板にはＸ線透過性の優
れた材料が選択使用され、基板上にはＸ線吸収材料薄膜
よりなるＸ線吸収性パターンが設けられ、一般に波長４
〜数１０大の軟Ｘ線が使用される。

このＸ線露光方法には大別して一括転写方式とステ、プ
アンドリピート方式の２方式がある。

前者は大面積を一括して転写するため、１μｍ以下のパ
ターン転写では転写精度が低下する。それ故１μｍ以下
のパターン転写にはステップアンドリピート方式が主に
採用されている。

一般に、従来のＸ線露光用マスクは第３図に断面模式図
の一例を示す様に、厚さ０．２５〜２鑓のＳｉウェハ基
板１の一面側に、ＣＶＤ法、スパッタリング法などによ
り厚さ０．２〜４μｍのＳｉＮ。

ＢＮ、　ＳｉＣなどより構成されるＸ線透過性薄膜２を
形成し、更にその上にＡｕ、ＴａなどよりなるＸ線吸収
性パターン３が形成されている。一方、Ｓｉウェハ基板
の他面側には一部にＳｉＯ□、　ＳｉＮなどの保護膜４
が設けられ、保護膜が設けられた面側からＳｔがエッチ
ング除去されて窓５が形成された構造を有し【いる。

第３図に示した様にＸ線露光用マスクを製造するには、
基板の表裏両面を別々に加工しなければならない。表面
は１μｍ以下の微細なＸ線吸収性パターンが必要となる
ので、一般に電子ビーム描画方法によりパターン形成す
る。裏面は基板に窓開けするための比較的面積の大きい
加工をするので、一般に紫外線露光方法により窓パター
ンが形成される。

而してＸ線露光では１μｊｄ以下のパターン転写をステ
ップアンドリピート方式拠よって行なう場合、なるべく
転写間隔をせばめ文法々と隣の位置にパターンを転写す
ることが要求される。

その際、二重露光により被転写基板上のレジストにかぶ
りを生せしめてしまうことを防止するための方法がとら
れている。例えば、Ｘ線露光用マスクのＸ線吸収性パタ
ーンを包囲して、マスク周辺部にＸ線露光域を規定する
Ｘ線吸収性パターンと同Ｘ線コントラストのＸ線遮光枠
パターンを設ける方法がある。あるいは又、Ｘ線露光用
マスクのＸ線透過性薄膜を支持するＳｉ枠自体をＸ線遮
光膜とする方法がある。

いずれの方法にしろ、ステップアンドリピート方式のＸ
線露光用マスクを製造するには、表面のＸ線吸収性パタ
ーンと裏面のＳｔエッチング用窓パターンを精度良く合
わせなければならない。特にＳｉ枠自体をＸ線遮光膜と
する場合には。

表裏のパターンを数１０μｍ以内で位置合せしなければ
ならない。

表裏のパターンを位置合せする従来の技術としては、例
えば、電子ビーム描画装置の描画中心をあらかじめ測定
してから、Ｓｉウェハ基板のオリエンテーションフラッ
トを基準に表面のＸ線吸収性パターンの電子ビーム描画
の位置を決め、一方Ｓｉウニへ基板の裏面の窓の位置も
同様ＫＳｉウェハのオリエンテーションフラットネスを
基準に決めてそれぞれ独立に加工する方法が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来の技術においては、８ｉウニ基板の表面に電
子ビーム描画するために、あらかじめ描画中心を求める
が、基板を装填する電子ビーム描画装置のカセットの描
画時のステージ上での位置精度が現在の技術水準ではよ
くなく、これが原因となって生ずる描画位置ずれが最大
２００μ票程度あるという問題がある。又、裏面の窓は
Ｓｌウニへのオリエンテーションフラットを基準に目視
で位置合せを行なうということから１５０１Ｅｒｎ程度
のずれが生ずるという問題もある。すなわち、相当に大
きな値で表裏のパターンがずれるため、特に８１枠自体
をＸ線遮光膜としようとする場合には大きな問題゛とな
っていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は上記の問題点を解決すべく種々研究の結果、
Ｘ線透過性薄膜を支持する枠と該Ｘ線透過性薄膜上にＸ
線吸収性パターンを有するＸ線露光用マスクにおいて、
該Ｘｉ透過性薄膜を支持する枠の窓部と該Ｘ線吸収性パ
ターンを高精度に位置合せするためには、裏面の窓パタ
ーンを紫外線露光法で転写形成すると同時に、表面にも
電子ビーム描画時に基準となるマークを裏面のパターン
と位置合せを行ないながら紫外線露光で転写形成し、そ
の後電子ビーム描画時には表面の前記マークを電子ビー
ムで検出し。

かつそのマークを基準に位置合せを行ないながら電子ビ
ーム描画をすることによって上記の問題点を解決し得る
ことを見い出し、かかる知見にもとづいて本発明を完成
したものである。

即ち、本発明はｊ８１ウニ八基板の表面側〈Ｘ線透過性
薄膜を設ける工程と、　Ｓｉウェハ基板の裏面側に保護
膜材料層を設ける工程と、前記Ｘ線透過性薄膜及び保護
膜用材料層上にそれぞれ感光性レジスト層を設ける工程
と、露光用マスクを介して紫外線露光後、現像すること
により、８ｉウエハ基板の表面側に位置合せマーク形成
用レジストパターンを形成すると同時に、裏面側に窓枠
形状の保護膜形成用レジストパターンな形成する工程と
、エッチングにより、位置合せマーク形成用レジストパ
ターンで被覆されていないＸ線透過性薄膜部分、及び保
護膜形成用レジストハターンで被覆され【いない保護膜
材料層部分を除去して、Ｘ線露光領域外のＸ線透過性薄
膜領域に位置合せ用マークを形成すると共に、Ｓｉウェ
ハ基板の裏面側に保護膜を形成する工程と、Ｘ線透過性
薄膜上にＳ１ウ工ハ基板面全面にわたってＸ線吸収性材
料層を設ける工程と、Ｘ線吸収性材料層上に電子ビーム
露光用レジスト層を設は電子ビーム描画装置により前記
位置合せマークを検出して位置を定めた後、電子ビーム
描画し二電子ビームレジストパターンを形成する工程と
、電子ビームレジストパターンをマスクとしてエッチン
グしてＸ線吸収性パターンを形成する工程と、Ｓｉウェ
ハ基板の一部の保護膜な設けた面側からエッチングして
除去し、窓を形成する工程とからなることを特徴とする
Ｘ線露光用マスクの製造方法。」を要旨とするものであ
る。

而して、上記の本発明の製造方法において、Ｘ線透過性
薄膜として、例えばＣＶＤ法、スバ、クリング法により
８４ウニ八基板の表面上に形成シ？、：　８ｉ　、Ｎ４
．８ｉＮ、　５ｉ０２．　Ｓｉ　Ｃ，ＢＮなトノ無機材
の０．２〜４μｍ厚の薄膜を適用し得る。

次に保護膜材料層として５ｉ５Ｎ４　　ＳｉＮ、　８ｉ
０２　。

ＳｉＣ，ＢＮなどの無機材の０．２〜４ＩｒｒｒＬの薄
膜をＣＶＤ法やスパッタリング法を適用し得る。

上記の本発明において、ｘｌｌＡｌｌ性薄膜及び保護膜
用材料層上に設ける感光性レジスト層には通常のフォト
レジストが適用でき、両面コーター又は片面づつスピン
ナー塗布して用いられる。表裏のパターンを同時に紫外
線露光するには位置精度の点から両面アライナ−が最適
であり、露光後に所定の現像液で現像して表裏のフォト
レジスト層にパターンを形成する。

位置合せマークには一般に十字の形状が・よく用いられ
、Ｘ！！Ａ露光によるパターン転写に影響を及ぼさない
部分である支持枠となるＳｉ基板上に１〜複数箇所設け
られる。

次に本発明においてＸ線吸収性材料層として、λｕ、Ｔ
ａ　　などの薄膜を適用し得る。

さらに、電子ビームレジスト層としてポリメチルメタク
リレート（商品名、東京応化工業製０ＢＢＲ−１０００
）、フェニルメタクリレート−メチルメタクリレート共
重合体（商品名、ダイキン工業製φ−ＭＡＣ）、クロロ
メチル化ポリスチレン（商品名、東洋ソーダ製ＣＭ８）
等を適用し得る。

パターン形成されたフォトレジスト層をマスクとして、
Ｘ線透過膜及び保護膜をエッチング加工するにはドライ
エツチングが好適であり、例えば８ｉｌＮ４の場合には
ＣＦ４などのハロゲン化炭化水素ガス雰囲気でスバ、タ
エッチングし得る。

本発明の変形例として、ウェーへの表裏の両面にフォト
レジストを塗布し、表面に電子ビーム描画時に用いる位
置合せマークの抜はパターン、裏面にＳｉエッチング用
保護膜となる窓パターンを形成後、平行平板形ドライエ
ツチャーな用いて裏面の窓パターンのエツチング除去を
行ない、表面には金属もしくはファインセラミ。

クス等を蒸着もしくはスパッタリング等で堆積後、表裏
両面のレジストを除去する（表面の位置合せマークはリ
フトオフされ、残しのパターンが得られる）。この際、
裏面のエツチングと表面に電子線レジストを塗布し、該
位置合せ用残しパターンを基準としてＸ線吸収性パター
ンを描画する。

〔作　用〕

前述したように、基板の両面にフォトレジストを塗布し
あらかじめ裏面の窓パターンの位置に合せて、表面に電
子ビームで位置を検出するためのマークのパターンを転
写し、工、チンク除去後、フォトレジストを除去する。

次に、表面にＸａ吸収性パターン用薄膜を堆積復電子線
レジストを塗布し、該マークの位置を読みながら表面に
電子ビーム描画するため裏面の窓の位置に対して高精度
にＸ線吸収体パターンを描画することが可能となる。し
たがって、従来、電子ビーム露光装置のカセットの機械
的な位置の再現性と裏面の窓パターンの目合せの誤差に
より最大３００μｍ程度、表面と裏面のパターンの位置
がずれていたのに対し、本発明により最大数１０μｍの
ずれに抑えることができる。

〔実施例〕 実施例 上記の本発明について、以下に実施例をあげて図面を用
いて更に詳細に説明する。

３′φＳｉウエハを基板としたＸ線露光用マスクの作製
を以下の手順で行なった。− 第１図ａに示す様に、ＣＶＤ法によりＳｉウェハ基板１
の表面に厚さ２μｍのＳｉＮよりなるＸ線透過性薄膜２
を形成し、また同時に裏面にもＳｉＮよりなる保護ＬＩ
４を形成し、更に表裏両面にフォトレジス）０Ｍルー８
３（東京応化工業社製）を回転塗布し、９０℃、３０分
乾燥して、厚さ３μｍのフォトレジスト層６．６／を形
成した。

次にＳｉウェハのオリエンテーションフラットを基準に
して両面アライナ−を用いて紫外線露光により、表面に
電子ビーム描画時に用いる十字形の位置合せマークをウ
ニ八基板の外周部４カ所に転写し、同時に裏面にはＳｉ
エッチング用保護膜となる窓パターンを転写し、現像、
リンス後、第１図すに示す如く、フォトレジストパター
ン７．７１を得た。

次に円筒型ドライエツチング装置により酸素ガスを５チ
含むＣＦ４ガスを用いて、ウニ八基板の両面からフォト
レジストパターン７．７ＩをマスクとしてＳｉＮをドラ
イエ、チングし、フォトレジストを剥膜し、第１図ｇに
示す如く、表面に位置合せマーク８を有するＸ線透過性
薄膜２′。

裏面に開口部９を有する保護膜４′を得た。

次に第１図ｄに示す如く、Ｘ線透過性薄膜２′を有する
Ｓｉウェハ基板の表面に０．８μｍのＴａをスパッタリ
ングにより成膜してＸ線吸収性材料層１０を形成し、更
に該Ｔａ層上に電子ビームレジストφ−ＭＡＣ（ダイキ
ン工業社製）を回転塗布し乾燥して、電子ビームレジス
ト層１１を形成した。続いて第１図ｇに示す如く、電子
ビーム描画装置により位置合せマーク８からの反射電子
を基準として描画位置を正確に読みとった後、電子ビー
ム１２で１０ＫｅＶ、５０μＣ／ｃｊでパターン描画を
行った。

次に電子ビームレジストを現１象して、第１図ｆに示す
如く、電子ビームレジスト・パターン１１′を形成した
。

次にｔ子ビームレジストパターン１１′ヲマスクとして
、　Ｃ（Ｊ４ガスによる反応性イオンエツチング法によ
りＴａをドライエ、チングし、円筒型灰化装置により酸
素ガスで電子線レジストを灰化除去し、第１図ｇに示す
如く、ＴａよりなるＸ線吸収性パターン３を形成した。

次に、３０チＫＯＨ水溶液により裏面の保護膜４／をマ
スクとして８ｉウエハ基板を裏面から工。

チングし、第１図りに示す如く、窓５を形成し、表のＸ
線吸収性パターン３と窓５が精度良く位置合せされたＸ
線露光用マスクを作製した。

第２図は本発明によるＸ線露光用マスクの上面図である
。

上記のようにして作製したＸ線露光用マスクにおけるＸ
線吸収性パターンに対する窓パターンの位置精度は５μ
ｍ以内であった。

比較例 上記の本発明に対する比較例として、従来法について説
明する。

ＣＶＤ法により３′φＳｉウエハ基板の表裏両面に同時
にそれぞれ厚さ２μｍのＳｉＮよりなるＸ線透過性薄膜
と保護膜を形成し、更に表裏両面にフォトンジス）ＯＭ
Ｒ−８３（東京応化工業社製）を回転塗布し、９０℃、
３０分乾燥して厚さ３μｍ　のフォトレジスト層を形成
した。次にＳｉウェハのオリエンテーンヨンフラ、トを
基準にして裏面に８ｉエツチング用保護膜となる窓パタ
ーンのレジストパターンを形成した。

次に円筒型ドライエツチング装置により酸素ガスを５％
含むＯＦ４ガスを用いて、フォトレジストをマスクとし
てＳｉＮをドライエツチングし、フォトレジストを剥膜
し、裏面に８ｉエッチング用保護膜となる窓パターンを
形成した。　　。

次ＫＸ線透過性薄膜を有する８ｉウエノ為基板の表面に
０．８μｍのＴａをスパッタリングにより成膜してＸ線
吸収性材料層を形成し、更に該Ｔａ層上に電子ビームレ
ジストφ−ＭＡＣ（ダイキン工業社製）を回転塗布し乾
燥して、電子ビームレジスト層を形成した。続いて、電
子ビーム描画装置により予め求めておいた描画の中心座
標を基準にｌ　Ｑ　ｋｅｙ、　５０μＣ／−の電子ビー
ムでパターン描画を行なりた後、電子ビームレジストを
現像して、電子ビームレジストパターンを形成した。

次に電子ビームレジストパターンをマスクとして、　Ｃ
Ｃｌ４　　ガスたよる反応性イオンエツチング法により
Ｔ１をドライエツチングし、円筒型灰化装置により酸素
ガスで電子線レジストを灰化除去し、ＴａよりなるＸ線
吸収性パターンを形成した。

次に、３０チＫＯｉ（水溶液により裏面の保ｄＩ膜をマ
スクとしてＳｉウェハ基板を裏面からエツチングし、窓
を形成し、表のＸ線吸収性パターンと窓が位置合せされ
たＸ線露光用マスクを作製した。

上記のようにして作製したＸ線露光用マスクにおけるＸ
線吸収性パターンに対する窓パターンの位置精度は２０
０μｍであった。

〔発明の効果〕

上記の本発明によれば、Ｘ線吸収性パターンとＸ線透過
性薄膜を支持する枠の窓を高精度に位置合せすることが
でき、さらには、Ｘ線透過性薄膜を支持する枠をＸＫｆ
Ａｍへい膜として利用することによりステップ・アンド
・リピート方式のＸ線露光装置に使用可能なＸ線露光用
マスクの製造が期待できるという利点を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図ａ−ｅは本発明の実施例の工程を示す断面図であ
り、第２図は本発明によるＸｒ４露光用マスクの上面図
、第３図は従来のＸａａ光用マスクを示す断面模式図で
ある。 １　・・・・・・・・・・・・８ｉウエハ基板２．２′
・・・・・・・・・Ｘ線透過性薄膜３　・・・・・・・
・・・・・Ｘ線吸収性パターン４．４′・・・・・・・
・・保護膜 ５・・・・・・・・・・・・窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉウェハ基板の表面側にＸ線透過性薄膜を設ける工程
   と、Ｓｉウェハ基板の裏面側に保護膜材料層を設ける工
   程と、前記Ｘ線透過性薄膜及び保護膜用材料層上にそれ
   ぞれ感光性レジスト層を設ける工程と、露光用マスクを
   介して紫外線露光後、現像することにより、Ｓｉウェハ
   基板の表面側に位置合せマーク形成用レジストパターン
   を形成すると同時に、裏面側に窓枠形状の保護膜形成用
   レジストパターンを形成する工程と、エッチングにより
   、位置合せマーク形成用レジストパターンで被覆されて
   いないＸ線透過性薄膜部分、及び保護膜形成用レジスト
   パターンで被覆されていない保護膜材料層部分を除去し
   て、Ｘ線露光領域外のＸ線透過性薄膜領域に位置合せ用
   マークを形成すると共に、Ｓｉウェハ基板の裏面側に保
   護膜を形成する工程と、Ｘ線透過性薄膜上にＳｉウェハ
   基板面全面にわたってＸ線吸収性材料層を設ける工程と
   、Ｘ線吸収性材料層上に電子ビーム露光用レジスト層を
   設け、電子ビーム描画装置により、前記位置合せマーク
   を検出して位置を定めた後、電子ビーム描画して電子ビ
   ームレジストパターンを形成する工程と、電子ビームレ
   ジストパターンをマスクとしてエッチングしてＸ線吸収
   性パターンを形成する工程と、Ｓｉウェハ基板の一部を
   保護膜が設けられた面側からエッチングして除去し、窓
   を形成する工程とからなることを特徴とするＸ線露光用
   マスクの製造方法。