JPS63173053A - 多層構造体とその製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は多層フォトマスク構造体、より具体的に言えば
、多層稠密（ｄｅｎｓｉｔｙ）フォトマスク構造体及び
その構造体の製造方法に関する。

Ｂ、従来の技術 集積回路の製造において、フォトリソグラフ処理は重要
な工程の１つである０例えば、マイクロエレクトロニッ
ク・デバイスにおけるフォトリソグラフ処理は、使われ
るフォトマスクの整列に関して精密さと信頼性とが要求
される。従って、フォトマスクを整列させるのに要する
工程数を出来るだけ少なくする努力が長年にわたって行
われて来た。

フォトマスクの処理工程の時間を短縮するために提案さ
れた１つの技術は多層型の多層稠密フォトレジスト・マ
スクを与えることである。そのようなマスクは、半透明
（ｓｅｍｉｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）の材料の層と、不
透明の材料の層とによって、所定の領域が被われた透明
材料の基板を含んでいる。そのようなマスクの透明領域
の目的は、マスクの下にあって、現像されるべきフォト
レジストの部分を露光することにある。多層稠密フォト
レジスト・マスクの使用は２以上の工程で現像されるフ
ォトレジストを除去することを含んでいる。完全露光さ
れたフォトレジストが最初に除去され、そして次に、製
造されるべきデバイスに露光される領域が蝕刻される０
次に、部分的に露光されたフォトレジストが除去され、
次いで他の異なった領域が露光され、所望のデバイスの
形に蝕刻することが出来る。

多層稠密フォトマスクの例は、１９７２年１０月の１８
Ｍテクニカル・ディスクロジャ・プルティン（ＩＢＭ　
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌ
ｅｔｉｎ）Ｖ　ｏ　ｌ　。

１５、Ｎｏ、５の１４６５頁乃至１４６６頁のクック（
ｃｏｏｋ）等による「多層半透明フォトマスク」−（Ｍ
ｕｌｔｉ−１ａｙｅｒ　Ｓｅｍ１ｔｒａｎｓｐａｒｅｎ
ｔ　Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）と題する刊行物と、１９７７
年５月の１８Ｍテクニカル・ディスクロジャ・プルティ
ンＶｏ　ｌ　、　　１９＋　Ｎ　００１２の４５３９頁
のアポラフイア（Ａｂｏ　ｌａｆ　ｉａ）等による「フ
ォトレジストのための２層稠密マスク」（Ｄｕａｌ−Ｄ
ｅｎｓｉｔｙ　Ｍａｓｋ　ｆｏｒ　Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉ
ｓｔ）と題する刊行物に記載されている。

本発明は多層稠密フォトマスクに対する改良技術であっ
て、特に従来より秀れている点は、複雑で時間のかかる
回復処理技術を用いることなく、異なった層に所望のパ
ターンを、高い選択性、均−性及び再現性で与えること
が出来るということにある。例えば現在のマスクの製造
方法は、不必要な金属を除去する逓減式（ｓｕｂｓｔｒ
ｕｃｔｆｖｅ）の蝕刻処理法か、又はステンシル（紙型
）を介して蒸着し、ステンシルを除去するリフト・オフ
処理法の何れかを用いている。多層稠密マスクを作るた
めのこれらの従来の方法の問題点として挙げられること
は、現在の逓減式の蝕刻法は、使用されている２つの材
料を充分な選択性を以て蝕刻することが出来ないという
点である。他方、リフト・オフ処理法は、複雑で、多数
の処理工程を必要とし、その結果費用が嵩むことである
。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は高い選択性と均一性を有する多層フォト
マスク構造体を提供することにある。

本発明の他の目的は、費用が嵩まず且つより容易に処理
することの出来る多層フォトマスク構造体を提供するこ
とにある。

Ｄ３問題点を解決するための手段 本発明はニッケル含有鋼合金層と、その合金層の上に金
属層を有する約９０％の最小透過率を持つ透明誘電体基
板を含む多層構造体に関する。銅またはクロムをニッケ
ル含有鋼合金層の表面に設けることが出来、またニッケ
ル含有鋼合金層を銅層またはクロム層の表面上に設ける
ことが出来る。

更に、本発明は、ニッケル含有鋼合金層と、銅またはク
ロム層とが基板の全面よりも小さな所定のパターンで与
えられている多層フォトマスクに関連している。

更に、本発明は、不透明部分として銅層な有する多層フ
ォトマスクを製造する方法に関している。

本発明の１実施例の方法は透明誘電体基板上に、ニッケ
ル含有鋼合金層と、銅層とを設ける工程を含んでいる。

用いられた誘電体層は約９０％の最小透過率を有してい
る。銅層はニッケル含有鋼合金層の上に設けることが出
来、その反対の構成にも出来る。フォトレジスト材料層
が最上層の金属１ｇにニッケル含有鋼合金層か銅層）上
に与えられ、そして、フォトレジストは露光され現像さ
れる。

銅及びニッケル含有ｍＷＩは、露光された部分を除去す
るため選択的に蝕刻される。最上層の金属層上のフォト
レジストが露光され現像されて、フォトレジスト層の下
にある金属層の露光部分は選択的に蝕刻される。そのフ
ォトレジストは除去され、これにより多層稠密フォトマ
スクが与えられる。

また、本発明は、マスクの不透明部分を与えるため、銅
層またはクロム層を含む多層稠密フォトマスクを製造す
るのに適用しつる他のプロセスに関係がある。このプロ
セスは、透明な誘電体基板上に、ニッケル含有鋼合金層
の第１金属層、または銅、またはクロムの金属層を設け
ることを含んでいる。この誘電体層は約９０％の最小透
過率を持っている。第１のフォトレジスト層が金属層上
に与えられる。第１のフォトレジスト層は露光され、現
像されて、金属層の露光された部分は蝕刻される。第２
のフォトレジスト材料が基板上及び金属層の残りの部分
の上に与えられる。第２のフォトレジスト層が露光され
、現像されて、これにより、第２の金属層のパターンが
、次に与えられる所定の領域からフォトレジスト材料を
除去する。

ニッケル含有鋼合金層、あるいは銅又はクロム層である
第１の金属層に向い合っている第２の金属層が、基板上
に、そして残留した第１の金属層の上に、そして残留し
た第２のフォトレジスト層の上に与えられる０次に、第
２のフォトレジスト層は剥離され、これにより、第２の
フォトレジスト材料層上にある第２の金属層の部分が第
２のフォトレジスト層と共に除去される、所定の領域に
ある第２の金属材料層はそのまま残留する。

Ｅ、実施例 本発明に従って用いられる透明誘電体基板は、約９０％
の最小透過率、好ましくは約９５％の最小透過率を有す
る。このような性質の適当な誘電体基板の例は石英及び
硼珪酸塩のようなガラスである。

本発明に従って、マスクの半透明部分を与える層は、ニ
ッケル含有鋼合金でなければならず、望ましくは種々の
インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）合金のような、重量で少
なくとも約４５％のニッケルを含有する合金である。ま
た、このような合金は、重量で少なくとも約１０％のク
ロムを含有するのが望ましい、ニッケル含有鋼合金の特
定の例としては、約７８％のニッケル及び約１５％のク
ロムを含有するインコネルと、約７８％のニッケル及び
約１５％のクロムを含有するインコネルＸと、約７３％
のニッケル及び約１５％のクロムを含有するインコネル
ｘ５５０と、約４５％のニッケル及び約１５％のクロム
を含有するインコネル７００と、約７５乃至７８％のニ
ッケル及び約１０％のクロムを含有するインコネルＡが
ある。半透明層はニッケル含有鋼合金でなければならな
い、何故ならば、そのような合金は、フォトマスクとし
て使用した場合、紫外線全域にわたって平坦な、即ち均
一な反応を与えるが、これに反して、他の鉄の合金はそ
のような均一の反応を与えないからである。

ニッケル含有鋼合金を誘電体基板の表面に設けた後、そ
のニッケル含有鋼合金層の上にクロム或は銅層を設ける
ことが出来るし、あるいは、その逆の構成にすることも
出来る。

ニッケル含有鋼合金は、一般的に言えば、約１００オン
グストロームから約２０００オンゲストロー゛ムの厚さ
で用いられるが、約４００オングストロームから約１２
００オングストロームの厚さが好適である。ニッケル含
有鋼合金層は公知の金属スパッタ技術によってガラスま
たは石英面上に与えることが出来る。この公知の技術に
ついての詳細は、ここでは説明しない、加えて、ガラス
基板上に被着されたニッケル含有鋼合金の製品は「イン
コネル・フィルタＪ　（Ｉｎｃｏｎｅｌ　Ｆｉｌｔｅｒ
ｓ）の商標名でディトリック・オプティック社（Ｄｉｔ
ｒｉｅＯｐｔｉｃｓ）により市販されている。

マスクの不透明部分を与える金属部分はクロム又は銅で
あって、銅を可とする。本発明によって、銅を用いたと
き、銅と、ニッケル含有鋼合金とは異なる溶液によって
、異なった速度で蝕刻され、従って、これら２つの金属
間では、大きな蝕刻速度比が生ずることが分っている。

このことが、均−性と再現性を以て、所望のフォトマス
クを生産することを保証する。銅と、ニッケル含有鋼合
金との間には、蝕刻することに関して大きな差がある。

従って、銅が不透明部分を与えるために用いられた場合
、比較的簡単な逓減式蝕刻技術を利用することによって
、フォトマスクを製造することが出来る。銅は、容量で
１乃至５％の塩化第二鉄の水溶液のような塩化第二鉄や
、硫酸銅腐食剤で蝕刻することが出来、しかもそれらは
、下層の鉄含有ニッケル合金に対して影響を与えたり、
又は蝕刻することがない。加えて、ニッケル含有鋼合金
は、例えば、約ＩＮのＨｃｌ及び約５ＮのＨａＣｌを含
んでいるようなＨｃｌ／ＮａＣ１水溶液によって蝕刻す
ることが出来、しかもこの水溶液は上層の銅層を蝕刻し
ない０通常、約４０″′Ｃの暖かい温度がニッケル含有
鋼層を蝕刻するのに用いられる。従って、不透明部分と
して銅を使用することは、本発明の下で好適であって、
多層稠密フォトマスクのために従来提案されていた材料
であっても、本発明の他の実施例に従ったクロム、或は
クロムと銅の合金であっても、達成することの出来ない
高い選択性を与える。

それにも拘わらず、クロム、或はクロムと銅の合金を用
いた本発明の他の実施例は利点がある。

何枚ならば、例えば、ニッケル含有鋼合金はクロム含有
層中のすべての欠陥を最小限にとどめるよう作用するの
で、クロム含有層を通過する光を遮ぎるからである。従
って、このことは製品の小止りを向上させることになる
。加えて、ステンシル被着を要し、且つステンシルを除
去するために必要とする反応イオン蝕刻装置の如き特別
の処理製型を要する複雑で高価な従来のリフト・オフ技
術を用いることなく、クロム層を有する多層稠密フォト
マスクを、本発明に従って製造することが出来る。

銅層又はクロム層は通常、約１０００オングストローム
乃至約５０００オングストロームの厚さで与えられるが
、２０００オングストロームから４０００オングストロ
ームの厚さが好ましい。

本発明の構造体を処理するために用いられるフォトレジ
ストは陽画用（ポジティブ）フォトレジストでも陰画用
（ネガティブ）フォトレジストであってもよい。

ある種の陰画用フォトレジスト、即ち光により硬化され
るフォトレジストの例は、米国特許第３４６９９８２号
、同第３５２６５０４号、同第３８６７１５３号、同第
３４４８０９８号及び欧州特許出願第００４９５０４号
に開示されている。

メチルメタクリレートからの、またはクリシブイル（ｇ
ｌｙｃｉｄｙｌ）アクリル酢塩からの、またはトリメチ
ロール・プロパントリアクリル酸塩及びペンタエリトリ
トール・トリアクリル酸塩のようなポリアクリル酸塩か
らの重合体が「リストンＪ　（Ｒｌｓｔｏｎ）という商
標名でデュポン社により市販されている。

陽画用フォトレジストの例はフェノール・フォルムアル
デヒド・ノボラック重合体を基礎とするものである。そ
のような材料の特定の例は、ｍクレゾール・フォルムア
ルデヒド・ノボラック重合体組成であるシラブレー社（
Ｓｈ　ｉｐ　１ｅｙ）のＡＺタイプがある。この材料は
、２−ジアゾ−１−ナフトール−５−ズルフオン酸エス
テルのようなジアゾ・ケトンを含んでいる。

本発明を更に明瞭にするために、透明基板の表面に被着
されており、透明基板と銅層又はクロム層との間に挟ま
れたニッケル含有鋼層を有する多層稠密フォトマスクの
良好な実施例を以下に説明する。

然しながら、必要に応じて、銅又はクロム層を透明基板
とニッケル含有鋼合金層との間に配置することが出来る
のは注意を払う必要がある。そのような場合、銅又はク
ロム層を被着することと、ニッケル含有鋼層を被着する
順序は逆にされる。

第１図乃至第５図を参照すると、銅層を有する本発明の
フォトマスクの構造の模式図が示されている。１実施例
において、スパッタ法によって、約８００オンクストロ
ームの厚さのインコネルＡの如きニッケル含有鋼合金層
２が、約９０ミルの厚さの透明ガラス基板１の上に設け
られる０次に、約０．１５乃至０．２５ミクロン、代表
例では０゜２ミクロンの厚さの銅層３がインコネル２の
上にスパッタ法で被着される。シラブレー（Ｓｈｉｐｌ
ｅｙ）社で市販されている陽画フォトレジストＡＺ−４
１１０のようなフォトレジスト４がスピンユング法によ
って約１乃至１．５ミクロンの厚さで銅層の上に与えら
れる０次に、フォトレジスト層４は約８０°Ｃ乃至１０
０”Ｃ，望ましくは８０°Ｃ乃至９０′″Ｃの温度で約
２０分乃至３０分間焼成される。フォトレジスト層４は
化学光線に露光され、そして水酸化カリウム０．２Ｎの
水溶液によって現像される。

次に、第２図に示されているように、銅層は、室温にお
いて、塩化第二鉄の容量で約１乃至５％の塩化第二鉄水
溶液を用いて蝕刻される。これらの水溶液は下層のイン
コネル層２に影響を与えることなく銅層を蝕刻する。

第２図に示されているように、次に、インコネル層２が
約４０°Ｃの温度で、約ＩＮのＨｃｌ及び約５ＮのＮａ
Ｃｌを含むＨｃｌ／ＮａＣ１の水溶液で蝕刻される。

この水溶液は露出している銅層に影響を及ぼすことなく
インコネルを蝕刻する。

本発明の良好な実施例において、フォトレジスト４は剥
離され、次いで基板は第２のフォトレジスト５で被われ
、次に、そのフォトレジストは約８０°Ｃ乃至約ｉｏｏ
”ｃの温度、好ましくは約８０°Ｃ乃至約９０°Ｃの温
度で、約２０乃至３０分間ベークされる。この第２フオ
トレジストは約１ミクロンの厚さで与えられる。

第３図に示されているように、次に、第２フオトレジス
トＪｉ５は露光されて、後の工程で与えられる部分的光
透過が予定されている領域の銅層を露出するよう現像さ
れる。

露出された銅層３は次に、容積で１乃至５％の塩化第二
鉄を含む塩化第二鉄の水溶液を使って、はぼ室温におい
て蝕刻される。蝕刻の速度は毎分約８０００オングスト
ロームである（第４図参照）、インコネル２は塩化第２
鉄の水溶液によって影響されずに残留する０次に、フォ
トレジスト５は、例えば水酸化カリウムの０．２Ｎ水溶
液を用いて剥離され、第５図に示した構造にされる。

第６図乃至第８図は、本発明に従って、不透明部分とし
て銅又はクロムを使った多層稠密フォトマスクの製造を
説明するための模式図である。インコネルＡのようなニ
ッケル含有銅６が、スパッタ法のような公知の被着技術
を用いることにより約８００オングストロームの厚さで
、石英またはガラスのような透明誘電体基板７の上に被
着される。付言すると、インコネルを被着した基板はイ
ンコネル・フィルタという商標名でディトリック・オブ
テイクス（Ｄｉｔｒｉｃ　０ｐｔｉｃｓ）社で市販され
ている。

フォトレジスト（図示せず）がインコネル層６の上に被
着され、そして、第６図に示されたようなインコネル６
の回路パターンを与えるよう露光され、現像される０次
に、インコネルは蝕刻され、そしてフォトレジストは除
去される。

次に、約３ミクロンの相対的に薄いフォトレジスト被１
ｉ８が被着され、そして、約８０°Ｃ乃至約ｉｏｏ°Ｃ
の温度で、望ましくは約８０°Ｃ乃至約９０°Ｃの温度
で、基板とインコネル６のパターン全体を約２０乃至３
０分の間、ソフトベークが行われる。

次に、フォトレジスト８は露光され、所定の不透明の部
分の領域が第７図に示されているように除去されるよう
現像される。次に、クロム又は銅層９が、基板７、残り
のインコネル６及び残りのフォトレジスト８の上に、約
８００オングストローム乃至約４０００オングストロー
ムの厚さ、望ましくは約８００オングストローム乃至２
０００オングストロームの厚さで与えられる。銅層又は
クロム層はスパッタ法又は蒸着法により与えることが出
来る。

次に、その構造体は残りのフォトレジストを剥離する溶
液に浸漬し、これによりフォトレジスト上に残留してい
る銅層又はクロム層を除去する一方、フォトレジストの
無い領域に銅層又はクロム層を残す、陽画用フォトレジ
ストを用いた場合は、フォトレジスト剥離剤溶液の製品
は、Ｊｌｏｏ及びＲＩＯがあり、ＫＴＦＲ−ポリイソプ
レンのような陰画用フォトレジストを用いた場合はＲＩ
Ｏがある。

Ｆ１発明の効果 上述したように、本発明の多層フォトマスク構造体は、
複雑で時間のかかる回復処理技術を用いることなく、異
なった層に所望のパターンを、高い選択性、均−性及び
再現性で与えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、不透明部分として銅層を含む良好
なフォトレジスト・マスクを与える本発明の良好な方法
の実施例を説明するための図、第６図乃至第８図は本発
明の多層稠密フォトマスクの製造を説明するための模式
図である。 １・・・・透明ガラス基板、２・・・・ニッケル含有鋼
合金層、３・・・・銅層、４・・・・第１のフォトレジ
スト層、５・・・・第２のフォトレジスト層。 不透明　　　通、明　　半透明　　　　不透明ｔＪシ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少くとも約９０％の最小透過率をもつ基板と、ニ
   ッケル含有鋼層と、銅、クロム及びそれらの混合物の群
   から選択された金属の層とを具備する多層構造体。 （２）上記基板がガラスまたは石英である特許請求の範
   囲第（１）項記載の多層構造体。（３）上記ニッケル含
   有鋼層が、少くとも約４５％のニッケルを含む特許請求
   の範囲第（１）項に記載の多層構造体。 （４）上記ニッケル含有鋼層が、少くとも約１０％のク
   ロムを含む特許請求の範囲第（３）項に記載の多層構造
   体。 （５）（ａ）ニッケル含有鋼層と、その上に付着された
   銅層とをもつ少くとも約９０％の最小透過率をもつ透明
   基板を用意し、 （ｂ）上記工程（ａ）で用意された構造上にフォトレジ
   ストを被着し、 （ｃ）上記フォトレジストの層を露光及び現像し、 （ｄ）銅またはニッケル含有鋼層の露出された部分を選
   択的にエッチングし、 （ｅ）上記工程（ｄ）でエッチングされなかつた銅また
   はニッケル含有鋼層の露出された部分を選択的にエッチ
   ングし、 （ｆ）上記工程（ｄ）でエッチングされた銅またはニッ
   ケル含有鋼層上でフォトレジストを被着、露光及び現像
   し、 （ｇ）上記工程（ｆ）の銅またはニッケル含有鋼層の露
   出された部分を選択的にエッチングし、 （ｈ）上記フォトレジストを除去する工程を有する、 多層構造体の製造方法。