JPS63244737A - 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Ｘ線露光用マスクの製造法に係わり、更に詳し
くは微細パターンを高精度に転写するｘｖＡ露光装置用
のＸｗＡ露光用マスクの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、より高密度、高性能の半導体集積回路を製造する
ために１μ以下の寸法を存する微細パターンを半導体基
板上に転写するＸ線露光法が適用され始めている。

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、従来、Ｘ線露光用マスクと
しては、Ｓｉウェハ基板を支持枠として、その表面にＳ
　ｉ、Ｎ、、Ｓ　ｉＮ。

Ｓ　ｉｏｇ　、　Ｓ　ｉＣ，ＢＮ、　ＢＮＣ，ＢＮＳ　
ｉ等より構成されたＸ線透過性Ｆｊｉｌｌｌを形成した
後、該Ｘ線透過性薄膜上に、Ｘ線吸収係数が大きい重金
属からなるＸ線吸収体パターンが設けられているＸ線露
光用マスクが用いられている。また、Ｘ線吸収体パター
ンの材料として、従来加工が比較的容品な金が用いられ
てきた。

上記のようなＸｇ吸収性パターンの形成方法として、重
金属層をドライエツチングしてパターン化する方法、基
板上にレジストパターンを設け、開口部にＡｕ等の重金
属を電気メッキする方法、或いは、重金属ハロゲン化ガ
スを材料として用い、ＣＶＤ法により、Ａｕ等の重金属
を基板上に堆積させるメタルＣＶＤ法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、ドライエツチング法による場合、膜厚の
大きい重金属を１以上のアスペクト比で、高精度にエツ
チング加工することは非常に困難である。

また、電気メツキ法による場合、形成しようとするパタ
ーンが寸法の異なるパターン要素の混在するものである
とき、電流密度が不均一となり、均一なＡｕ膜厚が得に
くい、また、メッキ液の品質管理、メッキ条件の制御が
難しい。

さらにはＡｕメフキ法は工程が長く、生産性が低い。

次にメタルＣＶＤ法により作られた）ｌ露光用マスクに
おいては、Ｘ線吸収体となる重金属パターンが設けられ
るＸｖＡ透過性薄膜は、単結晶Ｓｉ自体はＸ線透過性を
有しないために、例えば、ボロンを含むＰ”Ｓｉ層、又
は多結晶シリコンに限定されるか、或いは単結晶Ｓｉを
支持体とし、その上に重金属パターンを設けた後に、該
重金属パターンを設けた単結晶Ｓｔの上全体をｘｖＡｉ
！！過性薄膜で被覆した後、支持体として用いた単結晶
ＳｉのＸ線が通過すべき部分を全て取り除き、上部のＸ
ｖＡ透過性薄膜によりＸ線吸収体を支持する方法が採用
されるが、何れの方法によっても、重金属パターンを形
成する層が限られ、ｘｉａｉｉ過性薄膜の材料として広
く用いられており、実用的に優れた特性を有するＳｉＮ
、５ｉＯｔ、ＢＮ等の絶縁性Ｘ線透過性薄膜の上に重金
属パターンを形成することはできない。

そこで、本発明が解決しようとする問題点は、上述のよ
うにメタルＣＶＤ法では出来ない、Ｓ　ｉＮ、Ｓ　ｉｏ
ｔ　、ＢＮ等の薄膜上にＷ等の重金属パターンを形成す
ることが可能なＸ線露光用マスクの製造方法を提供する
ことにある。

〔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線露光用マスクの製造方法において、光通過性を
有する絶縁性のＸ線透過性薄膜上に設けた金属よりなる
薄膜パターンの遮光性を利用することにより、メタルＣ
ＶＤ法により、高精度な、アスペクト比の高いＸｖＡ吸
収体パターンを形成することが出来ることを見出し、か
かる知見に基づいて本発明を完成したものである。

即ち、本発明は、’ＳｔＳｉウェハ基板裏両面に、光透
過性且つＸ４９１透過性の材料よりなる第１．第２のの
Ｘ［透過性薄膜を形成する工程と、Ｓｉウェハ基板の裏
面側の第２のＸ線透過性薄膜の一部を食刻除去してＸ線
露光用マスクの支持体下面に相当するＳｉウェハ基板領
域に保護膜を設ける工程と、第２のｘｇ透過性薄膜上に
金属薄膜層を設けた後、前記金属薄膜層の一部を食刻除
去してパターン化し、金属薄膜パターンを形成する工程
と、該金属薄膜パターンを有する第１のＸ線透過性薄膜
上に、更に光透過性且つＸｖＡ透過性の材料よりなる第
３のＸ線透過性薄膜を設ける工程と、前記保護膜をレジ
ストパターンとして用いて、Ｓｉウェハ基板の一部を食
刻除去して窓を形成する工程と、前記第３のｘ′４１Ａ
ｉｉ過性薄膜上に光硬化型感光性レジスト層を設けた後
、前記金属薄膜パターンをマスクパターンとして、窓側
から、平行光を照射して光硬化型感光性レジスト層を露
光し、次いで現像して、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をマスクとして、第３のＸＭ
透過性薄膜をエツチングし、開口させて、金属パターン
を露出させる工程と、メタルＣＶＤ法により、選択的に
露出した金属薄膜パターン上に重金属薄膜層を形成させ
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。Ｊを要旨とするものである。

以下、本発明につき、図面を参照しながら、詳細に説明
する。

第１図ａに示す如＜、０．３〜３ｆｉ厚のウェハ１を基
板とし、その両面に光透過性の良い、０．２〜２μ園厚
のＳｉＮ、Ｓｉｎｇ、ＳｉＣ。

ＢＮ、ＢＮＣ，ＢＮＳ　ｉ等の絶縁膜を減圧ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、マイクロ波による電子サイクロトン
共鳴プラズマを利用したＥＣＲプラズマＣＶＤ法等の方
法により成膜し、第１、第２のＸ線透過性薄膜２，２′
を形成する。

ここにおいて、Ｓ１ウエハ１の裏面側の第２のＸ＆Ｉ透
過透過性膜４膜２’ｉウェハをエツチングする時の保護
膜となるものである。

次に、第１図すに示す如く、第２のＸｗＡｉ３過性薄［
２’をプラズマエツチング、又は反応性イオンエツチン
グ等の方法により、除去して枠状の保護膜３を形成する
。更に、第１のＸ線透過性薄膜２上にＷ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｓ　ｔ、Ａ　Ｉ等の金属を蒸着、支はスパッタリング法
により、成膜して厚さ５００〜２０００人の金属薄膜層
４を設け、その上にスピンナー塗布により、電子線レジ
スト層を厚さ０．５μ履塗布、乾燥し、しかる後、所定
の電荷量にて電子線でパターン描画し、次いで現像する
ことにより、電子線レジストパターン５を形成する。

次に電子線レジストパターン５をマスクとして金属ｙｌ
膜層４をドライエツチングした後、レジストパターン５
を剥離し、第１図Ｃに示す如く、金属ｙｌ膜パターン４
′を形成する。

次に第１図ｄに示す如く、金属薄膜パターン４′及び第
１のＸ線透過性薄膜２の両者を被覆して、それらの上に
、更に光透過性の良い０．５〜２μｌ厚のＳ　ｉＮ、Ｓ
　ｉｏｚ　、Ｓ　ｉｃ、ＢＮ、ＢＮＣ，ＢＮＳｉ等の絶
縁膜を設けて第３のＸｗＡ透過性薄膜６を形成する。な
お、この第３のＸｖＡｉ３過性薄膜６は前述の第１のｘ
ｍｉ３過性薄膜２と同一の方法で形成し得るが、必ずし
も同一組成膜である必要はない。

次に第１図ｅに示す如く、保護膜３で保護されていない
ウェハ基板の一部分をウェハ裏面側から、エツチング除
去して窓７を形成する。

次に第１図ｒに示す如く、第３のＸ線透過性薄膜６の上
に光硬化型感光性レジスト層を設け、窓７側から平行光
を照射して、金属薄膜パターン４′をマスクパターンと
して、レジストを露光、現像し、レジストパターン８を
形成する。

次に感光性レジストパターン８をマスクとして、第３の
Ｘ線透過性薄膜６をドライエツチングして、第１図ｇに
示す如く、金属薄膜パターン４′に対応するＸ線透過性
薄膜６の一部領域を除去してＸ線透過性薄膜パターン６
′を形成し、しかる後、レジストパターン８を剥離する
次に第１図りに示す如く、メタルＣＶＤ法により、前記
Ｘ！２３過性薄膜パターン６′の開口部から露出した金
属薄膜パターン４′領域上にのみ、選択的に重金属を積
層して、厚さ０．３〜１．５μ冒の重金属層よりなるＸ
線吸収体パターン９を形成することにより、Ｘ線露光用
マスクを得ることが出来る。

〔作用〕

本発明において、メタルＣＶＤの下地層となる金属は厚
さ５００〜２０００人の薄膜層ではあるが、充分な遮光
性を有するので、この遮光性を利用して、Ｓｉウェハの
裏面側から露光することにより、第３のＸ線透過性ｆｉ
ｔｌ＊食刻用のレジストパターン８を形成することが出
来る。

次に、Ｘ線透過性薄膜パターン４′は重金属の横方向の
成長を抑制し、高精度なパターンを形成する作用をする
ものである。

〔実施例〕

厚さ０．４鶴、３＃φのＳｉウェハの両面にプラズマＣ
ＶＤ法により、厚さ１μｍの光透過性の良い、Ｘ線透過
性薄膜であるＳｉＮ膜を形成した。

次にＳｉウェハ裏面側のＳｉＮ膜をドライエツチング除
去して、Ｘ線透過窓に相当する部分をエツチング除去し
、保護膜を形成した。

次にＳｉウェハ裏面側のＳｔＮ膜上にスパッタリング法
により、Ｗ膜を厚さ０．１μｍに成膜した。

続いて、Ｗ膜上に電子線レジスト、レイキャストＲＤ−
２００ＯＮ　（日立化成工業特製）をスピンナー塗布、
乾燥して０．５μｌ厚の電子線レジスト塗膜を得た後、
電子線ｌｉ西し、次いで所定の現像液で現像することに
より、最小線幅０．５μ履を存するレジストパターンを
得た。

次にレジストパターンをエツチング・マスクとして、Ｃ
Ｆ　ａガスを用いて、Ｗ膜をリアクティブ・スパッタ・
エツチングした後、酸素プラズマでレジストを剥離して
、厚さ０．１μ−、最小線幅０．５μ踵のＷパターンを
得た。

次にＷパターンを有する５ｉｌｌｉ、及びＷパターンの
上に、前述と同様の条件で、１．２μｍ厚のＳｉＮを成
膜した。

次に保５ｌｌｌｕをエツチング・マスクとして、２０％
ＫＯＨ水溶液で露出したＳｉウェハをその裏面側から、
エツチングし、２５■−角の窓を形成した。

次にＳｉウェハ表面側のＳｉＮ上に感光性レジスト、Ｏ
ＭＲ−８３（東京応化工業特製）をスピンナー塗布、乾
燥して、厚さ０．５μ−のレジスト膜を形成した。

次にＳｉウェハの裏面側から、感光性レジストを感光す
る波長を有するキセノンランプの平行光にて露光し、次
いで現像して、レジストパターンを形成した。

続いてレジストパターンをマスクとして、ＳｉＮ膜をＣ
Ｆ　ａガスにてドライエツチングし、下層のＷ膜を露出
せしめた後、レジストパターンを＠離した。

次にＷＦ、ガスを用いたメタルＣＶＤ法により、露出し
たＷｌｌ！！領域上に選択的にＷを積層させて、厚さ０
．８μＩ、最小線幅０．５μ■のＸ線吸収体パターンを
有するＸ線露光用マスクを得た。

（発明の効果〕 八 １以上詳記した通り、本発明によれば、従来のメタルＣ
ＶＤ法による製造法では用いることが出来なかったＳｉ
ｓ　Ｎａ　、ＳｉＮ膜　５ｉＯｚ。

ＢＮ、ＢＮＣ，ＢＮＳｉ等＜７）＆ｆａ縁性のＸｖＡ透
過性薄膜を用い、その薄膜上に高精度で、アスペクト比
の高い重金属のＸ線吸収体パターンを形成することが出
来る。

また、従来のメタルＣＶＤ法では基板として単結晶Ｓｉ
を用いた時に、Ｗ等の重金属が成長する過程で、重金属
が下地のＳｉを浸食してＳｉＮ等の絶縁層との間に侵入
してしまうエンクローチメント現象が大きく出やすいと
いう欠点があったが、本発明によれば、最初の金属薄膜
層を蒸着、又はスパッタリングで形成するので、前記の
ような現象は生じないという利点を存する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａないしｈは本発明の製造方法の製造過程を示す
断面図である。 ｌ・・・・・・・Ｓｉウェハ ２．２′・・・・Ｘ線透過性１１膜 ３・・・・・・・保護膜 ４・・・・・・・金属薄膜層 ４′・・・・・・金属薄膜パターン ５・・・・・・・電子線レジストパターン６・・・・・
・・ｘｖＡ透過性薄膜 ６′・・・・・・Ｘ線透過性薄膜パターン７・・・・・
・・宜 ８・・・・・・・感光性レジストパターン９・・・・・
・・Ｘ線吸収体パターン 第１図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉウエハ基板の表裏両面に、光透過性且つＸ線透過性
   の材料よりなる第１、第２のＸ線透過性薄膜を形成する
   工程と、Ｓｉウエハ基板の裏面側の第２のＸ線透過性薄
   膜の一部を食刻除去して、Ｘ線露光用マスクの支持枠下
   面に相当するＳｉウエハ基板領域に保護膜を設ける工程
   と、第１のＸ線透過性薄膜上に金属薄膜層を設けた後、
   前記金属薄膜層の一部を食刻除去してパターン化し、金
   属薄膜パターンを形成する工程と、該金属薄膜パターン
   を有する第１のＸ線透過性薄膜上に、更に光透過性且つ
   Ｘ線透過性の材料よりなる第３のＸ線透過性薄膜を設け
   る工程と、前記保護膜をレジストパターンとして用いて
   、Ｓｉウエハ基板の一部を食刻除去して窓を形成する工
   程と、前記第３のＸ線透過性薄膜上に光硬化型感光性レ
   ジスト層を設けた後、前記金属薄膜パターンをマスクパ
   ターンとして、窓側から平行光を照射して光硬化型感光
   性レジスト層を露光し、次いで現像して、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をマスクと
   して、第３のＸ線透過性薄膜をエッチングし、開口させ
   て、金属薄膜パターンを露出させる工程と、メタルＣＶ
   Ｄ法により、選択的に露出した金属薄膜パターン上に重
   金属薄膜層を形成させ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。