JPH0137728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は多層フオトマスク構造体、より具体的
に言えば、多層稠密（density）フオトマスク構
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、フオトリソグラフ処
理は重要な工程の１つである。例えば、マイクロ
エレクトロニツク・デバイスにおけるフオトリソ
グラフ処理は、使われるフオ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。従つて、フ
オ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つて行われて
来た。

フオ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オ
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つて、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
にあつて、現像されるべきフオトレジストの部分
を露光することにある。多層稠密フオトレジス
ト・マスクの使用は２以上の工程で現像されるフ
オトレジストを除去することを含んでいる。完全
露光されたフオ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。次に、部分的に露光されたフ
オトレジストが除去され、次いで他の異なつた領
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。

多層稠密フオトマスクの例は、1972年10月の
IBMテクニカル・デイスクロジヤ・ブルテイン
（IBM Technical Disclosure Bulletin）Vo1.15、
No.５の1465頁乃至1466頁のクツク（Cook）等に
よる「多層半透明フオトマスク」（Multi−layar
Semitransparent Photomask）と題する刊行物
と、1977年５月のIBMテクニカル・デイスクロ
ジヤ・ブルテインVol.19、No.12の4539頁のアボラ
フイア（Abolafia）等による「フオトレジスト
のための２層稠密マスク」（Dual−Density
Mask for Photoresist）と題する刊行物に記載
されている。

本発明は多層稠密フオトマスクに対する改良技
術であつて、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、
異なつた層に所望のパターンを、高い選択性、均
一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（substructive）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。

Ｃ 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
層フオ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オトマスク構造
体を提供することにある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明はニツ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
はクロムをニツケル含有鋼合金属の表面に設ける
ことが出来、またニツケル含有鋼合金属を銅層ま
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、ニツケル含有鋼合金属と銅ま
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オトマスクに関
連している。

更に、本発明は、不透明部分として銅層を有す
る多層フオ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、ニツケル含有鋼合金属と、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。銅層はニツケル含有鋼
合金属の上に設けることが出来、その反対の構成
にも出来る。フオトレジスト材料層が最上層の金
属膜（ニツケル含有鋼合金属か銅層）上に与えら
れ、そして、フオトレジストは露光され現像され
る。銅及びニツケル含有鋼層は、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
属層上のフオトレジストが露光され現像されて、
フオ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。そのフオトレジストは除去
され、これにより多層稠密フオトマスクが与えら
れる。

また、本発明は、マスクの不透明部分を与えら
れるため、銅層またはクロム層を含む多層稠密フ
オトマスクを製造するのに適用しうる他のプロセ
スに関係がある。このプロセスは、透明な誘電体
基板上に、ニツ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
を持つている。第１のフオトレジスト層が金属層
上に与えられる。第１のフオ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のフオ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
フオ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
れ所定の領域からフオトレジスト材料を除去す
る。ニツケル含有鋼合金層、あるいは銅又はクロ
ム層である第１の金属層に向い合つている第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のフオトレジスト
層の上に与えられる。次に、第２のフオトレジス
ト層は剥離され、これにより、第２のフオトレジ
スト材料層上にある第２の金属層の部分が第２の
フオ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 本発明に従つて用い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
の例は石英及び硼硅酸塩のようなガラスである。

本発明に従つて、マスクの半透明部分を与える
層は、ニツ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％のニツケルを含有
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望まし
い。ニツケル含有鋼合金の特定の例としては、約
78％のニツケル及び約15％のクロムを含有するイ
ンコネルと、約78％のニツケル及び約15％のクロ
ムを含有するインコネルＸと、約73％のニツケル
及び約15％のクロムを含有するインコネルX550
と、約45％のニツケル及び約15％のクロムを含有
するインコネル700と、約75乃至78％のニツケル
及び約10％のクロムを含有するインコネルＡがあ
る。半透明層はニツ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、フオト
マスクとして使用した場合、紫外線全域にわたつ
て平坦な、即ち均一な反応を与えるがが、これに
対して、他の合金はそのような均一の反応を与え
ないからである。

ニツケル含有鋼合金を誘電体基板の表面に設け
た後、そのニツ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。

ニツケル含有鋼合金は、一的に言えば、約100
オングストロームから約2000オングストロームの
厚さで、用いられるが、約400オングストローム
から約1200オグストロームの厚さが好適である。
ニツケル含有鋼合金層は公知の金属スパツタ技術
によつ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
たニツケル含有鋼合金の製品は「インコネル・フ
イルタ」（Inconel Filters）の商標名でデイトリ
ツク・オプテイツク社（Ditric Optics）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
又は銅であつて、銅を可とする。本発明によつ
て、銅を用いたとき、銅と、ニツケル含有鋼合金
とは異なる溶液によつて、異なつた速度で蝕刻さ
れ、従つて、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つている。このこと
が、均一性と再現性を以て、所望のフオトマスク
を生産することを保証する。銅と、ニツケル含有
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。従つて、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つて、フオトマスクを製造す
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
層の鉄含有ニツ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、ニツケル
含有鋼合金は、例えば、約1NのHcl及び約5Nの
NaClを含んでいるようなHcl／NaCl水溶液によ
つ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。通常、約40゜Cの暖かい温
度がニツケル含有鋼層を蝕刻するのに用いられ
る。従つて、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つて、多層稠密フオト
マスクのために従来提案されていた材料であつて
も、本発明の他の実施例に従つたクロム、或はク
ロムと銅の合金であつても、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
故ならば、例えば、ニツ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
に作用するので、クロム含有量を通過する光を遮
ぎるからである。従つて、このことは製品の歩止
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装
置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
オトマスクを、本発明に従つ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
オトレジストは陽画用（ポジテイブ）フオトレジ
ストでも陰画用（ネガテイブ）フオトレジストで
あつてもよい。

ある種の陰画用フオトレジスト、即ち光により
硬化されるフオトレジストの例は、米国特許第
3469982号、同第3526504号、同第3867153号、同
第3448098及び欧州特許出願第0049504号に示され
ている。メチルメタクリレートからの、またはグ
リシデイル（glycidyl）アクリル酸塩からの、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」（Riston）という商標名でデユポン社により
市販されている。

陽画用フオトレジストの例はフエノール・フオ
ルムアルデヒド・ノボラツ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・フオルムアルデヒド・ノボラツク重合
体組成であシツプレー社（Shipley）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
層との間に挾まれたニツケル含有鋼層を有する多
層稠密フオ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
透明基板とニツ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、
ニツ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
本発明のフオ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、スパツタ法によつて。
約800オングストロームの厚さのインコネルＡの
如きニツケル含有鋼合金層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。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の上にスパツタ法で
被着される。シツプレー（Shipley）社で市販さ
れている陽画フオトレジストAZ−４１０のよう
なフオトレジスト４がスピニング法によつて約１
乃至1.5ミクロンの厚さで銅層の上に与えられる。
次に、フオトレジスト層４は約80゜C乃至100゜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。フオトレジスト層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
によつて現像される。

次に、第２図に示されていように、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1NのHcl及び約5N
のNaClを含むHcl／NaCl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、フオトレジス
ト４は剥離され、次いで基板は第２のフオトレジ
スト５で被われ、次に、そのフオトレジストは約
80゜C乃至約100゜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の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図で示されているように、次に、第２フオ
トレジスト層５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
露出するように現像される。

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つて、
ほ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鉄の水溶液によつて影響
されずに残留する。次に、フオトレジスト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、本発明に従つて、不透明
部分として銅又はクロムを使つた多層稠密フオト
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のようなニツケル含有鋼６が、スパツ
タ法のような公知の被着技術を用いるることによ
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・フイルタという商標名でデイトリツ
ク・オプテイクス（Ditric Optics）社で市販さ
れている。

フオトレジスト（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。次に、インコネルは蝕刻さ
れ、そしてフオ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オトレジ
スト被膜８が被着され、そして、約80゜C乃至約
100゜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30分間、ソフトベークがが行われる。

次に、フオトレジスト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
フオトレジスト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2000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
パツ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オトレジストを剥
離する溶液に浸漬し、これによりフオトレジスト
上に残留している銅層又はクロム層を除去する一
方、フオトレジストの無い領域に銅層又はクロム
層を残す。陽画用フオトレジストを用いた場合
は、フオトレジスト剥離剤溶液の製品は、J100及
びＲ１０があり、KTFR−ポリイソプレンのよ
うな陰画用フオトレジストを用いた場合はＲ１０
がある。

Ｆ 発明の効果 上述したように、本発明の多層フオトマスク構
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、異なつた層に所望のパターンを、高
い選択性、均一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
含む良好なフオトレジスト・マスクを与える本発
明の良好な方法の実施例を設明するための図、第
６図乃至第８図は本発明の多層稠密フオトマスク
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……ニツケル含有鋼
合金層、３……銅層、４……第１のフオトレジス
ト層、５……第２のフオトレジスト層。

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、
   ニツケル含有鋼層と、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 上記ニツケル含有鋼層が、少くとも約45％の
   ニツ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 上記ニツケル含有鋼層が、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) ニツケル含有鋼層と、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オトレジ
   ストを被着し、 (c) 上記フオトレジストの層を露光及び現像し、 (d) 銅またはニツケル含有鋼層の露出された部分
   を選択的にエツチングし、 (e) 上記工程(d)でエツチングされなかつた銅また
   はニツケル含有鋼層の露出された部分を選択的
   にエツチングし、 (f) 上記工程(d)でエツチングされた銅またはニツ
   ケル含有鋼層上でフオトレジストを被着、露光
   及び現像し、 (g) 上記工程(f)の銅またはニツケル含有鋼層の露
   出された部分を選択的にエツチングし、 (h) 上記フオ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。