JPH0441487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軟Ｘ線製版システム、軟Ｘ線リソグ
ラフイーに使用するマスク構造体、特に軟Ｘ線吸
収物質からなる画像パターンをその支持膜である
可視光線に透明な樹脂膜中に埋め込んだ、可視光
線によるマスクアライメント（マスクの版材に対
する整合、位置合せ）が可能である、サブミクロ
ン画像の再現性に優れたマスク構造体に関する。

〔従来の技術〕

軟Ｘ線リソグラフイーは、本質的に高解像性を
有するため、サブミクロン画像の複写が要求され
る電子回路素子等の製造に広く利用されることが
期待され、事実いくつかの提案がなされている
（たとえば特公昭51−41551号、特公昭51−42469
号、特公昭51−42470号各公報）、しかし、軟Ｘ線
リソグラフイーの実用化のためには、解決すべき
重要な問題が二つある。その一つはマスクアライ
メントを如何にして行うかということであり、他
の軟Ｘ線マスクとして如何なるものを用いるか、
ということである。

従来このような軟Ｘ線マスクとしては、支持枠
ないし支持部材に固定された軟Ｘ線透過性の支持
膜上にA_u，P_t等の軟Ｘ線吸収性の画像パターン
を形成したものが用いられて来た。そしてこの支
持膜材料としては、Si，Si₃N₄等の無機材料の薄
膜あるいはポリエチレンテレフタレート（デユポ
ン社登録商標「マイラー」）、ポリアミド等の高分
子フイルムが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記支持膜中、Si膜は、構造の熱的安定性、高
品質材料の入手の容易さ、加工性が良好である等
の利点を有するが、可視光に対して透過性が悪い
ので、マスクアライメントに際しても軟Ｘ線を用
いる必要が生じる。しかし、マスクアライメント
に際しても軟Ｘ線が要求されることは、軟Ｘ線リ
ソグラフイーのシステム全体が複雑化し、装置も
高価になり、結局軟Ｘ線リソグラフイーの大きな
利点であるサブミクロン画像を高精度に簡易なシ
ステムで転写できるという特徴を減ずるものであ
る。すなわち、Si膜には、簡易な可視光線を用い
て光学的にマスクアライメントを行えない難点が
ある。

またSi₃N₄膜は、可視光に対して透明ではある
が非常にもろく、緊張した強い膜を得るのが困難
であるという欠点がある。

一方マイラーフイルム、ポリアミドフイルム等
からなる樹脂膜は、比較的強く、また可視光に対
して透明である利点を持つている。しかし、従来
技術においては、要求されるような薄膜（たとえ
ば２〜3μm程度）を緊張した状態で支持枠に固定
するのが困難であるという難点がある。

また、従来のマスクにおいては、支持膜とし
て、上記したような無機材料の薄膜を用いるにし
ろ、樹脂薄膜を用いるにしろ、このような支持膜
を形成後に、Au、Pt等の画像パターンが形成さ
れ、支持膜上に突出している為、これら画像パタ
ーンが擦過等により損傷し易く、また画像パター
ン周囲にゴミが付着するなどして、サブミクロン
画像の再現性を低下する難点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するもので、『軟
Ｘ線ならびに可視光線に対して透明な緊張した樹
脂膜と、該樹脂膜を支持する支持部材と該樹脂膜
の一面に埋め込まれた軟Ｘ線吸収物質の薄膜から
なる画像パターンと可視光線吸収材料からなるア
ライメントパターンとを含み、且つ前記樹脂膜に
アライメントパターンの存在する部分を除いて軟
Ｘ線に対して透明な無機物質の層を積層したこと
を特徴とする軟Ｘ線マスク構造体』を要旨とする
ものである。

以下、図面を参照しつつ本発明を更に詳細に説
明する。

第１図は本発明のマスク構造体を示し、軟Ｘ線
ならびに可視光線に対して透明な緊張した樹脂膜
１の一面には、軟Ｘ線吸収物質の薄膜からなる画
像パターンすなわち軟Ｘ線吸収パターン２および
可視光線吸収物質からなるアライメントパターン
３が埋め込まれており、樹脂膜１はまたその軟Ｘ
線吸収パターン２等を埋め込んだ面の一部におい
て、通常は枠状である支持部材４ないし５（この
例では４はシリコン、５は酸化シリコン）に固定
されている。そして樹脂膜１の軟Ｘ線吸収パター
ン２およびアライメントパターン３を設けた面
に、アライメントパターン３の存在する部分を除
いて軟Ｘ線透過材料（この例ではシリコン）から
なる薄膜６が付着されている。

以下に本発明の軟Ｘ線マスク構造体の製造法な
らびに各部の材質等について述べる。

たとえば第１図のマスク構造体は次のようにし
て得られる。

第２図に示すように、シリコン、ガラスその他
熱膨張係数の小さい無機質材料からなり、必要に
応じて研摩することにより平滑な表面を有する基
板４（図示の特定例では熱酸化シリコン酸化膜５
を裏面に有するシリコン基板）上に、Au，Pt，
Ta等の軟Ｘ線吸収パターン２および、Cr，Ni，
Au，Pt，Ta等の可視光線吸収材料からなるアラ
イメントパターン３を、たとえば電子線製版シス
テム、ドライエツチングあるいはリフトオフ法
等、常法に従つてたとえば厚み0.3〜1.0μmに形成
する。次いで第３図に示すように軟Ｘ線吸収パタ
ーン２等を覆つて樹脂膜１を、塗布あるいは加熱
貼着、好ましくは熱可塑性樹脂の溶液あるいは熱
硬化性樹脂の前駆体溶液の塗布・乾燥ならびに必
要なら基板４上で硬化させる方法、によりたとえ
ば厚み0.5〜5.0μmの樹脂膜を一様に形成する。図
面には、樹脂膜表面に凹凸がある如くに表示して
あるが、これは必ずしも必要でなく、表面が平滑
の場合ももちろんある。使用する樹脂に要求され
る特性は次のようなものである。

イ 軟Ｘ線および可視光線に対して透明であるこ
と、 ロ 耐熱性（たとえば200℃までの温度で樹脂膜
の変質および変形を起さないこと）および耐薬
品性（耐アルカリ性または耐酸性）に優れるこ
と、 ハ 緊張した薄膜を形成可能なこと。

このような性質を有し、特に好適な樹脂として
はポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等が
挙げられる。

次いで第３図の構造体の基板４の一部を支持部
材として残し、且つアライメントパターンの存在
する部分を除いて軟Ｘ線透過性のたとえば約0.5
〜5μm程度の薄膜として樹脂膜１に沿つて基板４
の一部を残すように軟Ｘ線吸収パターン２および
アライメントパターン３に相当する部分の基板４
を腐食除去することにより、第１図の構造体が得
られる。腐食液としては、基板の無機材料を腐食
溶解するが、軟Ｘ線吸収パターンおよびアライメ
ントパターンならびに樹脂膜を腐食しないものが
用いられる。このような腐食液としては、例え
ば、弗酸、硝酸、エチレンジアミン、ピロカテコ
ール・水混液、カセイソーダ、カセイカリ等の溶
液を必要に応じて加熱して用いる。この際、この
ような無機質薄膜（たとえばシリコン）の厚みを
効果的に制御するためには、特公昭51−42469号
公報に記載されているように軟Ｘ線吸収パターン
２等を形成する前に、基板面のその構成する無機
材料の構成元素（たとえばSi）と異なる共有結合
半径を有する元素、（たとえばホウ素、ヒ素、ガ
リウム、アンチモン、アルミニウム等）を所要厚
みまで拡散しておくことが確実であり好ましい。
この際、腐食液としてはエチレンジアミン、ピロ
カテコール、水が特に好ましい。

このようにして得られた、無機質薄膜６と樹脂
膜２の積層膜は、軟Ｘ線に対して透明となる。た
とえば、厚み1μmのポリアミド膜と厚み2μmのシ
リコン膜の積層膜は、軟Ｘ線（たとえばAIKα
線）に対して約65％の透過率を有する。

上記のようにして得られた第１図のマスク構造
体は、支持膜の主たる部分を占める軟Ｘ線吸収パ
ターンを設けた部分が積層膜となつているため、
構造的に堅固である利点がある。

〔作用〕

樹脂膜は画像パターンとアライメントパターン
の支持膜としての機能を果すと共に可視光線に対
し透明であるため、アライメントが容易である。
また樹脂膜は画像パターンとアライメントパター
ンを保護し、吸収パターンの擦過等あるいはゴミ
の付着等を防止する機能を果すものである。

また、樹脂膜に局部的に積層された軟Ｘ線に対
して透明な無機物質の層は樹脂膜を補強するもの
である。

〔実施例〕

第２図に示すように裏面に厚さ0.3μmのシリコ
ン酸化膜５を有する厚さ280μmのシリコンμのシ
リコンウエハ２上に、1100℃、３時間の条件にて
揮散拡散法により高濃度のボロン拡散処理をし、
そのボロン拡散面上に、通常の真空蒸着法により
厚さ0.35μmの金を蒸着した。続いて通常の電子
線製版システムおよびドライエツチング法により
パターン化し、軟Ｘ線吸収パターン２およびアラ
イメントパターン３を設けた。次に、ポリイミド
樹脂前駆体液を回転塗布法により軟Ｘ線吸収パタ
ーン２等を覆つてシリコンウエハ上に塗布し、
徐々に加熱しながら300℃で１時間保持し熱硬化
させて厚み1μmにポリイミド樹脂膜を得た（第３
図）。

次にシリコン酸化膜を通常のバツフアHF溶液
でパターン２および３に相当する部分のみ除去し
て窓開けを行い、更に残るシリコン酸化膜をレジ
スト膜としてパターン２および３に相当する部分
のシリコンを裏面より、110℃のエチレンジアミ
ン・ピロカテコール・水の１：５：２混液により
腐食除去を行つたところ腐食はボロン拡散層で停
止し、第４図に示すように厚み2μmのシリコン膜
６を残した構造体を得た。

次に、第４図の構造体中のシリコン膜４のアラ
イメントパターン３と接する部分を硝酸：フツ酸
＝５：１の腐食液をもつて除去した。アライメン
トパターン３はポリイミド樹脂膜に転写された。
これにより、吸収パターン２を有するポリイミド
膜部分がシリコン薄膜により補強された第１図に
示すような強度的にも優れたマスク構造体が得ら
れた。

得られたマスク構造体のポリアミド樹脂膜単層
部の可視光線（ｅ線）の透過率は約85％であり、
またシリコン膜との積層部における軟Ｘ線
（AIKα線）の透過率は約65％であつた。

このようにして得られたマスク構造体を用いて
第５図に概略を示すような軟Ｘ線製版システムに
適用した。すなわち、第５図に示すように、ポリ
メチルメタリレートの軟Ｘ線レジスト膜７ならび
にアライメントパターン８を有するシリコン製素
子基板９上に、マスク構造体をそを樹脂膜１を有
する面が対向するように重ね、素子基板のアライ
メントパターン８とマスクのアライメントパター
ン３とを可視光線１０を用いて光学的にアライメ
ントした。スペーサ（図示せず）を介して位置を
固定した後、軟Ｘ線（AIKα線：8.34A）１１を
照射することによりレジスト画像が得られた。

〔発明の効果〕

以上詳記した通り、本発明の軟Ｘ線リソグラフ
イー用マスクは可視光線によるマスクアライメン
トが可能であり、強度的に優れ、また軟Ｘ線吸収
パターンが予め無機質基板上に形成することがで
きるため、スパツタエツチング等のドライエツチ
ングにより、高精度に加工することができ、位置
精度、寸法精度に優れ、また軟Ｘ線吸収パターン
が支持膜上に突出していないため、撮擦過等ある
いはゴミの付着等のおそれが殆んどなく、画像再
現性に優れるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軟Ｘ線マスク構造体の断面
図、第２図ないし第４図は本発明の軟Ｘ線マスク
構造体の製造法の中間工程を説明するための断面
図、第５図は本発明の軟Ｘ線マスク構造体を用い
て行う軟Ｘ線製版システムの説明図である。 １……樹脂膜、２……軟Ｘ線吸収パターン、３
……アライメントパターン、４……マスク基板ま
たは支持部材、６……無機質薄膜、９……素子基
板、１０……可視光線、１１……軟Ｘ線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軟Ｘ線ならびに可視光線に対して透明な緊張
   した0.5〜5.0μm厚さの樹脂膜の一面に、軟Ｘ線吸
   収物質の薄膜からなる画像パターンと可視光線吸
   収材料からなるアライメントパターンとが埋め込
   まれ、該樹脂膜のパターンの埋め込まれた面側
   に、アライメントパターンの存在する部分を除い
   て軟Ｘ線に対して透明な無機物質の層を配設され
   ており、且つ、該無機物質の層と一体となつた無
   機物質からなる支持部材が、画像パターン領域お
   よびアライメントパターン領域を除いた部分で、
   上記樹脂層と反対側に突出していることを特徴と
   する軟Ｘ線マスク構造体。