JPS6327849B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 (1) 発明の分野 この発明は一般に高分解能製造技術に向けられ
るものであり、かつより特定的には、これらの技
術を実現するのに用いるマスクを製造する方法に
向けられるものである。

(2) 先行技術 磁気バブルドメイン構造、半導体装置構造など
のような高分解能の多くの装置を構成するのに際
して、種々の技術がこれらの構造の密度および分
解能を改良するために開発されている。これらの
技術は電子ビームおよびＸ線リソグラフイを含
む。これらの技術は0.1ミクロンよりも優れた分
解能が可能な超小型回路を模写しまたは構成する
際に用いられている。しかしながら、過去におい
ては、分解能は、２つの要因、すなわち、(1)適当
なコントラストを与えるために放射線を吸収する
ための重金属吸収に必要とされる厚さ、および(2)
マスクレジストのＸ線または電子の吸収によつて
発生される電子またはフオトンの飛程によつて、
主として制限されていた。すなわち、必要とされ
る吸収層の厚さは一般に達成できるライン幅を制
限する、なぜならば吸収層の厚さ／幅のアスペク
ト比は一般に１または２に制限されるからであ
る。さらに、Ｘ線または電子ビームの吸収によつ
て発生される光電子は分解能などの問題を生じ
る。

ソフトＸ線リソグラフイのために用いられる供
給源はアルミニウムである。6dBの金の吸収層の
厚さはAl−Ｋ放射線に対して約3000オングスト
ロームであり、他方、典型的なレジスト中での実
効光電子飛程は400オングストロームよりも大き
い。また、約６ミクロンの厚さを有する一般に用
いられるマイラー膜はAl−Ｋ放射線の約50％だ
けを通す。これらの特性は、微細ラインリソグラ
フイの目的のためには、劣悪な分解能しか与えな
い。分解能を改良するために、Cu−Ｌ線供給源
が提案されている。この供給源は約200オングス
トロームの有効光電子飛程を有するだけでなく、
6dB吸収層を形成するのに膜厚わずか850オング
ストロームの金膜を必要とするだけである。これ
はフアクタ２（２倍）だけ分解能を改良し、たと
えば、Ｘ線の露出時間は実質的に増大される、な
ぜならば６ミクロンのマイラーマスクはCu−Ｌ
放射線の約10％しか通さないからである。さら
に、マイラーマスクはCu−Ｌ線と同じほど有効
には連続体放射線を減衰させない。したがつて、
放射線供給源としてアルミニウムを用いるシステ
ムと比較すると、コントラストおよび分解能は損
なわれる。

さらに、Cu−ｌ放射線供給源が薄いAl₂O₃また
はSi₃N₄マスクとともに用いられることができる
ということが第三者によつて提案されている。不
幸にも、これらのマスクは、使用するのに適した
ようにするためにAl₂O₃マスクの準備に特殊な研
摩を必要とすると同時に、極めて壊れやすいとい
う厳しい欠点を有している。

当該技術分野において知られているように、電
子ビーム走査に用いられるものはいわゆる「謄写
版（ステンシル）」マスクである。しかしながら、
謄写版マスクは、「穴」のみが作られることがで
き、「ドーナツ」形状を作ることができないとい
う明確な欠点を有する。すなわち、中空形式の構
造は謄写版マスク動作とともに容易に作られるこ
とができない。また、高分解能謄写版マスクの製
造は困難である。さらに、電子ビーム走査では、
Ｘ線技術に関して上述されたマイラ膜マスクが電
子ビームの減衰のため効果的ではない。

発明の概要 高分解能特性の超小型回路の製造に役に立つマ
スクの製造方法が提供される。マスクは、ほとん
どの形式の化学放射線に対して実質的に透明な膜
を含む。吸収パターンは膜によつて支持される。
必要な範囲では、適当な支持部材が膜およびその
上のパターンのために設けられる。

好ましい実施例の説明 マスクおよびそのマスクを構成する好ましい方
法を説明するに際し、製造技術が、最後に示され
た方法によつて製造されるマスクとともに、段階
的に説明される。代替の製造技術も同様に説明さ
れる。

さて、第１図を参照して、マスクを構成する際
に作られる複合構造が示される。まず、適当なサ
ブストレート１０が設けられる。典型的には、サ
ブストレート１０は高研摩サブストレートであ
り、かつシリコンまたはガラスのような適当な材
料から形成される。もちろん、任意の他の適当な
材料も意図される。サブストレート１０は製造工
程中に、後述されるマスクのための支持および熱
接地（放熱源）を与える。高可溶材料のレジスト
材料、石けん膜、または真空析出層のような適当
な解放剤の層１１がサブストレート１０の表面上
に設けられる。解放層１１はスピニング、浸漬、
真空析出、スプレーなどの任意の適当な態様で析
出されてもよい。重合体フイルムの層１２は解放
剤層１１上に析出される。典型的には、層１２は
ポリ（ｐ−キシリレン）（商品名パリレン）のよ
うな適当な重合体フイルムから形成されることが
できる。重合体フイルム１２は、スパツタリン
グ、または蒸着、および当該技術分野において知
られている他の技術などのスピニング、プラズマ
放電、真空析出技術によつてそのような任意の適
当な態様で析出されてもよい。

チタンから形成されてもよい薄い層１３が重合
体フイルム１２の表面上に析出される。典型的に
は層１３はスパツタリングまたは熱蒸着などによ
つて析出される。他方、層１３は好ましくはチタ
ンであり、クロム、バナジウム、アルミニウム、
または他の酸化容易な金属のような他の材料もま
た用いられることができる。層１３は、層１２お
よび１４の間に所望の粘着層ならびに後述のよう
なエツチ液止めを与える。

希土類酸化物、金、白金、インジウム、ウラン
または他の密度の高い、高原子番号の元素のよう
な適当な吸収材料の層１４がチタンの層１３上に
析出される。また、吸収層１４は、スパツタリン
グ、熱蒸着などのような当該技術分野において知
られている任意の適当な態様で析出されることが
できる。最後に、適当な形式のレジストの層また
はフイルム１５が層１４の表面上に析出される。
好ましい実施例では、層１５は、当該技術分野に
おいて知られているPMMA電子ビームレジスト
である。このレジストはスピニングによつて典型
的には与えられる。

図解の実施例では、研摩されたシリコンまたは
ガラスから構成されるサブストレート１０は約
0.25mmないし１mmの厚さを有する。この大きさ
は、取扱いのための強さを与えることに関しては
例外であるが、臨界的ではない。解放剤層１１は
典型的には１ミクロン以下の厚さを有する。ポリ
（ｐ−キシリレン）層１２は0.2ミクロンないし
2.0ミクロンの値に基づく厚さを有しかつ実質的
に、ソフトＸ線、低電圧電子ビームなどのような
化学放射線に対して透明である。吸収層１４は類
似の大きさからなる。薄い金属層１３は典型的に
はエツチ止めとして用いられる場合は、300オン
グストロームの値である。もしも層１３が粘着促
進層として単独で用いられれば、100オングスト
ロームだけが必要とされる。レジスト層１５は約
0.5ミクロンである。もちろん、上で示唆された
ように、これらの大きさは例示にすぎず、かつ好
ましい実施例を示すにすぎない。しかしながら、
適用されるべき製造技術に従つてマスク操作およ
び特性を最適にするために、修正がこれらの示唆
された大きさでなされることができるということ
が理解されるべきである。

今、第２図を参照して、第１図の説明および図
示に従つて構成される複合物が示される。しかし
ながら、レジスト１５は、開口を有するマスクパ
ターンを作るため普通の態様で露出されかつ現像
される。マスクは、さらに他の操作のためのの準
備に際し当該技術分野において知られている適当
なプラズマクリーニングプロセスで浄化される。
クリーニング操作の後、チタンであつてもよい層
１６は、レジスト層１５によつて表わされるパタ
ーン化されたマスクを含む複合物上に析出され
る。典型的な例では、層１６は、熱蒸着またはス
パツタ析出を含む当該技術分野において知られて
いるような適当な態様で析出される。好ましい実
施例では、層１６は約1500オングストロームの厚
さに析出される。層１３および１６は、約１−２
×10^-5トルの酸素を含む環境で生じる摩砕または
ミリングの間ゲツタマスクとして機能する。これ
は吸収層の非常に迅速な除去を許容し、他方、チ
タンの浸蝕は非常に緩やかである。また、上述し
たように、他の容易に酸化される材料も用いられ
ることができる。

今、第３図を参照して、層１６が当該技術分野
において知られている態様でレジスト層１５を移
動させることによつて上へ持ち上げられて残され
た後の残りの複合物が示される。そのような典型
的なプロセスは、重合体マスクの膜または解放剤
を攻撃しない適当な溶媒でレジストを分解するこ
とである。レジスト層１５およびその上のチタン
の層１６の除去とともに、複合物が当該技術分野
において知られているイオンミリングにさらされ
る。イオンミリング手順は、チタン層１６によつ
てマスクされない吸収層１４のこれらの部分を除
去するために有効である。チタン層１６はイオン
ミリング手順に対してマスクとして機能する。チ
タン層１６を比較的厚く形成することによつて、
吸収層１４はチタン層１６のすべてを除去するこ
となく除去されることができる。第３図および上
述した方法から容易にわかるように、薄い重合体
の膜１２は、連続的にかつ穴があけられずに形成
される。

膜層１２から立上がつている柱脚またはメサ１
７，１８および１９を含む適当なパターンが設け
られる。明らかなように、柱脚１７，１８および
１９は吸収層１４の少なくとも一部を含む。

今、第４図を参照して、付加的な操作段階の
後、上述した複合物の断面図が示される。すなわ
ち、適当な支持エレメント２０および２１が適当
な粘着性手段３０および２１によつて膜１２へ取
付けられる。特に、支持手段２０および２１は、
エポキシまたはシリコン粘着剤のような適当な接
着手段によつて膜１２へ接着される水晶またはパ
イレツクス部材であつてもよい。支持エレメント
２０および２１が膜１２へ接着された後、解放剤
層１１はありふれた態様で分解される。たとえ
ば、石けん膜の場合、水のような溶媒が公知の態
様で供給され、その上の層１１が消散される。層
１１の消散とともに、サブストレート１０が、支
持エレメント２０および２１によつて支持される
膜１２へ取付けられたパターン１７，１８および
１９を含む複合的な残つたマスク１００から除去
される。それゆえに、薄い重合体膜マスクである
マスク１００が設けられる。膜１２は、上述した
ように連続しかつ穴があけられていないので、支
持エレメント２０および２１の内側の任意の箇所
においてメサ１８のようなパターン化された層の
分離されたメサ部分を支持することができる。

完全にするために、エレメント２０および２１
は、点線の輪郭で示される部分２２を含むリング
または適当な硬い環状構造の形式であつてもよ
い。一般に、複合柱脚またはメサ１７および１９
は、点線の輪郭で示される類似の柱脚またはメサ
２５によつて共通に連結される。

さて、第５図を参照して、上述の製造技術によ
つて作られるマスクの上面図が示される。第５図
に示されるライン４−４は第４図に示される断面
図を示す。典型的には、支持手段２０，２１，２
２および２３は輪を形成するように共通に連結さ
れる。これらのエレメントは図示のように直線で
囲まれた構造に共通接続されてもよい。しかしな
がら、それらはまた円形または楕円形形状を形成
するように共通に接続されてもよい。支持構造の
形状は、マスク１００が用いられる微細加工技術
または装置に幾分依存する。支持構造は上述され
たように膜１２へ取付けられる。柱脚またはメサ
１７および１９は膜１２へ取付けられる。同様
に、メサ２４および２５はまた膜１２へ取付けら
れかつこの実施例ではメサ１７および１９ととも
に接続される。吸収装置のこれらの部分は、マス
クパターンの他の部分を形成するメサ１８を包囲
する。

製造マスク１００の他の方法が用いられること
ができる。これらの他の製造技術は、前述のプロ
セスにおいて或るステツプに加えてまたはそのス
テツプに代わつて用いられてもよい周知の処理ス
テツプを含む。たとえば、或る場合には、チタン
からなるゲツタリング形式のマスク層１６を有す
ることは必要ではない。この場合、炭素、
Al₂O₃、または他の金属酸化物のような低スパツ
タリング速度を有する材料がマスク層１６に用い
られてもよい。

もう１つの他の実施例として金属の薄い“フラ
ツシユ”層が重合体層１２の上に直接配置されて
もよい。その後で、パターン化されたレジストが
フラツシユ層上に設けられてもよい。金、希土類
酸化物のような吸収材料の比較的厚い層がパター
ン化されたレジスト層上に析出されてもよい。こ
の析出は標準的な真空析出技術と同様に無電解処
理または電気めつき方法によつてなされてもよ
い。レジストは、析出された任意の吸収金属とと
もにとる普通の態様で除去される。フラツシユ層
は所望通り除去されてもよく除去されなくてもよ
い。すなわち、充分に薄ければフラツシユ層は導
体として問題を提示しない。しかしながら、その
厚さによつては、マスクの操作を促進するために
フラツシユ層を除去するのが望まれる。もちろ
ん、フラツシユ層はめつき方法においてのみ必要
とされる。典型的なリフトオフ方法はフラツシユ
層を必要としない。

レジストを膜１２へ与え、レジストをパターン
化し、イオンミリング、プラズマエツチング、ま
たは湿式化学エツチングによつてのような普通の
態様で直接にエツチングするなどのような他の方
法が用いられ得ることができる。

このように、実質的には化学放射線に対して透
明な、かつパターンの大きさがマスクによつて規
定されるのを許容する高分解能マスクの好ましい
実施例が示されかつ説明された。このマスクは、
電子ビーム、Ｘ線などのような多くの形式の装置
とともに用いられてマスクを通過する放射線によ
つてウエハを直接加工することができる。マスク
を構成するのに用いられる好ましい材料の説明と
ともにマスクの製造の好ましい方法が提供され
る。示唆されたように、材料、大きさ、パターン
の形式などの修正が当業者に対して示唆されよ
う。しかしながら、この発明の説明の範囲内にあ
る任意のそのような修正はこの発明に含まれるよ
うに意図されている。この説明は例示のみとして
意図されるものであり限定のために意図されるも
のではない。この発明の範囲は前掲の特許請求の
範囲によつてのみ説明されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明のマスクを製造
するための製造技術におけるステツプを示す。第
５図はこの発明の条件を形成するマスクの一実施
例の上面図である。 図において、１０はサブストレート、１１は解
放剤、１２は重合体フイルムの層、１３はチタン
の薄い層、１４は吸収材料の層、１５はレジスト
の層またはフイルム、１６はチタンの層、１７お
よび１９は柱脚またはメサ、１８はパターン、２
０，２１，２２および２３は支持エレメント、２
４および２５はメサを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微細ラインリソグラフイに用いるためのマス
   クを製造する方法であつて、 マスク製造工程の間、連続した膜に機械的およ
   び熱的安定を与えるための支持サブストレートを
   与え、 前記支持サブストレート上に解放剤の層を与
   え、 ソフトＸ線および低電圧電子ビームの形式の放
   射線に対して実質的に透明であるように充分薄い
   材料の連続した膜を前記解放剤の層の上に形成
   し、 前記薄い連続した膜上にエツチング液止め層を
   形成し、 前記エツチング液止め層上に前記放射線に対し
   て不透明の材料層を形成し、 前記不透明材料層に選択的エツチングを施して
   所定形状にパターニングされた不透明材料層を形
   成し、 前記パターニングされた不透明材料層上にゲツ
   タリングマスク層を形成し、 支持部材を前記薄い連続した膜の端縁に設け、 前記解放剤層を除去して前記支持サブストレー
   トを除去するステツプを備え、 前記薄い連続した膜は約0.2ないし約2.0ミクロ
   ンの範囲内の膜厚を有し、かつ前記支持部材の間
   でパターニングされた層を支えるのに充分な強さ
   を有する非金属材料の重合体であるポリ（ｐ−キ
   シリレン）を含む、微細ラインリソグラフイに用
   いるためのマスク製造方法。