JPS5986220A - Ｘ線リソグラフィーによるラッカー層のパターン形成用マスクとその製造方法並びにｘ線リソグラフィーによる半導体装置の製造方法 - 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】 本発明は、ＸＩｓ放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線
放射を吸収する隔膜の１個の主要表面に存在しかつ形成
すべきパターンに従って構成される層とを具えるＸ線石
版印刷によってラッカ一層にパターンを形成するための
マスクに関するものである。

［最近の物理学のトビツク：Ｘ線光学」スブリンガー、
ニューヨーク、１９７７年、第８５〜９２頁のイー・ス
ビラー及びアール・フェーダ−による論説は、特に製造
工程においてμｍ及びｎｍの範囲のますます小さな構造
に増大する重要性があるため、例えば、半導体装置又は
磁気円筒ドメイン装置の製造に、Ｘ線石版印刷（リソグ
ラフィー）によって演する重要な役割が何であるかを開
示している。すべての高度の解像法（鮮明化法）に対し
て、正確かつ極めて精密に画成されるマスクが要求され
る。Ｘ線石版印刷の好適性は、それを用いて達成するこ
とかできる構体の最小の細条幅によって明白になる。す
なわち、光石版印刷（フォトリソグラフィー）ｚ２〜８
μｍ１電子ビーム石阪印刷（エレクトロンビームリソグ
ラフィー）は０．０５〜０．１μｍであり、Ｘ線石版印
刷＜　１５０　ｎｍである。

構成すべきラッカーの露光に対するＸＩｓの使用は、ラ
ッカ一層上におけるマスク構体の投影の撹乱する回折現
象を減少させる利点を伴なう。

Ｘ９Ｎに露光させるには、ラッカーにマスク構体を形成
するための特別の照射マスクを必要とする。

そのようなマスクは、ＸＩｓを強く吸収する材料（以下
吸収剤又は吸取剤パターンとして示す）から構成する製
造すべき構体のパターンから成り、前記吸収剤パターン
は、）ｌに対してできるだけ高度に西明な材料の薄い隔
膜に被着される。

吸収剤材料に対しては、できるだけ高い原子屋を有する
、例えば、金、モリブデン及びタングステンを用いるこ
とができ、実際に満足できること、が判った。

隔膜用材料として、ｘｌｓに十分に透明であるすべての
材料を実際に用いることができる。しかしながら、Ｘ線
の範囲では、十分に透明な材料はなく又十分に不透明な
材料もないので、隔膜は、Ｘ線に対しできるだけ高い透
明性を保証するため、比較的薄くすべきである。しかし
ながら、Ｘ線のできるだけ高い吸取を保証するため、吸
取剤パターンは比較的厚くすべきである。

隔膜の製造のため、一連の材料がすでに試験された。そ
の場合に非常に多くの困難が起こることカ判った。スピ
ラー及びフェーダ−による論説の指示された部分におい
て、Ｘ線石版印刷のための隔膜製造用にこれまでに用い
られた材料の組成が記述されている。３ｉ１ＳｉＯ１Ｓ
ｌｘＮｙ　％　ＢＮ　ｓ　Ａｊ２０１゜Ｂｅ５Ｔｉのよ
うな無機材料と、例えば、ポリイミド、ポリカーボネー
ト、ポリテレフタレート、ポリエチレンのような有機材
料とに区別することができる。

有機材料の隔膜を具えるマスクは、成程、Ｘ＃、放射に
対する高度の６明性と比較的大きな破壊強度とを有する
のは事実だがしかしこれらの材料は・正常な周囲の条件
下ですでにその精度に悪影−を及ぼす欠点を有すること
が見出された。それらの材料は、Ｘ線放射の影響のもと
で強く老化し１高い空気湿度において反る傾向がある。

前記の無ｍ材料の隔膜を具えるマスクは、周囲の条件下
で変化せずかつ大きさ寸法に対しそれらの精度を保持す
るが、ベリリウムとチタンとを除いて、ややもすると破
壊し易いためそれらは量産に特に好適ではない。

チタンは隔膜材料として好都合な性質を有する。

そのような隔膜は、比較的大きな破壊強度を有しかつ温
度及び空気湿度の変動によっても大きさ寸法に対しそれ
らの精度を維持する。この場合には、しかしながら、チ
タンの製造コストが極端に高いという欠点がある。高価
な出発材料から離れて、チタンの製造トニ必要な投資が
高いためチタンは比較的高価な材料になる。

Ｂｅはその有毒な効果のため、非常に注意して、処理す
ることができるに過ぎないため、べ１ツリウム隔膜を具
える製造マスクを用いることは賢明とは思われない。

本発明の目的は、隔膜用の前記の有機及び無機の材料の
利点は兼備されるが、それらの材料の欠点は回避され、
従ってｘＩｉＩ放射に対する高度の透明性をイし、破壊
し易くなく、正常な作動条件下で（Ｘ線及び高い空気湿
度の影嚇下でも）大きさ寸法に対しその精度を保持し、
さらには材料原価のため有利であるＸ線石版印刷用マス
クを提供すうことである。

本発明によれは、これは、隔膜をマグオシラムＣ構成す
ることにおいて達成される。

本発明の有利な別の実施例によれば、Ｘ線放射に高度に
透明な材料から成る基板にマグネシウムＪ（ｆを被着す
るようにして多層構体によって隔膜を構成する。これは
、Ｘ＃ｊ！放射に極度に透明な比較的大きな寸法の隔膜
を製造できるという利点を伴なう。

本発明によるマスクの製造方法は、マスク構体、に残さ
れるか又は続いて取除かれるかどちらかの補助担持体に
マグネシウム層を被着し、かくして形成したマグネシウ
ムから成る隔膜を支持枠に架張して固着し、次いで所望
のマスクパターンに従って構成する隔膜の１個の主要表
面に、ＸＩＥＡを吸収する層を被着することを特徴とす
る。

本発明の有利な実施例によれば、この補助担持体（キャ
リア）を、合成材料の、さらに特に、ポリイミド又はポ
リカーボネートの箔によって構成する。これは、両方の
合成材料がＸ線に高度に透明でありかつ隔膜被着に不都
合な性質に対し補償するマグネシウム層と協働して隔膜
材料として用イルノニ特に好適であるため、マスクの−
ｇ（Ｉして補助相持体を保持することができるという利
点を伴なう。

別の利点は、そのような複合マスクを□用いれば、不都
合な周囲条件のもとでも、それにも拘らず、大きさ寸法
に対し非常に高い精度で作動する比較的大きな隔膜を製
造することができるということである。

本発明の使用によって得られるこの別の利点は特に、そ
のような隔膜に対する既知の無機材料の好都合な性質が
、同じ目的に対する既知の有機材料の好都合な性質と兼
備されるがこれらの材料の欠点は回避される量産に特に
好適のＸ線石版印刷用マスクを提供することにある。こ
れらのマスクの原価は、ｘｍ石版印刷用マスクの隔膜用
にマグネシウムを用いること屹よって非常に好都合に左
右される。マグネシウムの原価はチタンの原価の約１７
１０である。別の利点は、マグネシウムが丁度１−４　
ｎｍの範囲のＸ線放射に対し極めて高い透明性を持つと
いうことである。丁度許容できる回折現象のためのほか
、波長の増大と共に一般には増大するラッカー感度のた
め、特にこの波長範囲がＸ線石版印刷のため特別に重要
である。マグネシウム隔膜は、銅ターゲツトといっしょ
に作動するＸ＠露光装置に対し特に好適である。そのよ
うな装置では、波長λ−１，８４ｎｍのＯｕＫα放射が
生成される。しかしながら、マグネシウム＠膜を具える
マスクは又、シンクロトロン放射によって、作動する露
光装置に非常に好適である。

本発明を容易に実施することができるために、添付図面
につき、例によって、さらに十分に説明する。

図面は本発明によるマスクの断面図である。

マグネシウム隔膜を具えるマスクを種々の方法によって
製造することができる。これらの方法は例Ａ〜例Ｅとし
て詳細に示される。

すべての方法には共通なところがあり、それはマグ子シ
ウムｕｌＩ膜を先ず補助担持体上の薄層の形状で堆積し
、次いで、この補助担持体を取除くが、又は好適の材料
がこの補助担持体のために用いられる場合には、これを
保持する。

方法Ａ。

合成材料、例えば、ポリイミド箔の補助担持体１を支持
リングδに密着させこの支持リング８上に架張し、次の
パラメーターを用いて陰極スパッタリングによってこの
担持体ｌにマグネシウム層５を被着する。すなわち、 ＨＦ発生装［１８，６ＭＨｚ 電極直径　　　　　　　　２００闘 電極間＠　　　　　　　　　　４５領稍気体雰囲気（Ａ
ｒ）の作動圧力　　　２５μバール陰極における電位　
　　　　　６００■１〜２μｍの厚さのマグネシウム層
を製造した。

この層の厚さは、陰極スパッタリング工程の継続期間に
依存し、従って調節することができる。

かくして製造したマグネシウム−ポリイミドの複合隔膜
は、ポリイミド単独から成る隔膜に悪影１を及はす条件
のもとでさえも、非常に高い破壊強度を有しかつ大きさ
寸法に対するその精度を保持する。６０闘までの直径を
有する隔膜を製造した。しかしながら、この価を用いて
も未だその可能性の限界に到達しない。この図には、隔
膜を構成するマグネシウム層す上に吸収剤パターン７が
存在する。この補助支持体はマスクの部品として保持さ
れる（この場合がこの図面に示されている）が、しかし
それに代わって取除かれる（方法Ｂ〜Ｅに記載されるよ
うに）ため、次いでマグネシウム層５のみから成る自活
する隔膜が得られる。

、方法Ｂ。

方法Ａに対して記載されるように、マグネシウム層を先
ずポリイミド箔上に堆積し、次のエツチング（腐食）工
程にてこのマグネシウム層からポリイミド箔を取除くよ
うにして自活するマグネシウム隔膜を製造することがで
きる。このポリイミド箔を、削素プラズマにおけるプラ
ズマエツチング工程によるか又は反応性のイオンエツチ
ングによるかどちらかによって、例えば次のパラメータ
ーを用いて取除くことができる。すなわち、ＨＦ発生装
置　　　　　　２７．２５　ＭＨｚｍ極直径　　　　　
　　　　　２００闘陰極における電位　　　　　　　１
００Ｖ気体雰囲気（０，）の作動圧力　　　１５０μバ
一ルマグネシウム層上に生成されるべき画成されるＭｇ
Ｏ層のためこのマグネシウム層が略々攻撃されないよう
にこのエツチング工程は選択的に作動する。この自活す
るＭｇ隔膜は、！ＢＯ〜Ｂ　ｏｎｍの厚さを有するＭｇ
Ｏの表面層によってすでに安定化される。

記載された方法にて、１．５ｃｗｔの直径と１．０μｍ
の厚さとを有するＭｇ隔膜を製造した。これらの値はど
ちらも上限を表わしていない。

方法Ｃ１ 方法Ａに対して記載されるポリイミド箔の代わりに、マ
グネシウム層の堆積のための補助相持体として、ポリカ
ーボネート箔を用いることができる。自活するＭｇ隔膜
を堆積したマグネシウム層から形成しようとする場合に
は、ポリカーボネート箔を膨潤処理工程において取除く
ことができる。

膨潤及び引き離しく分離）剤としてジクロロメタンを用
いることができる。

方法り。

これに代わって、次の処理工程によって自活するＭｇ＠
膜を製造することができる。すなわち、短波と長波との
両方の放射の範囲において表面か低い粗さを有するガラ
ス板の形状の補助担持体に対し、陰極スパッタリングに
よって５０　ｎｍの厚さを有する金層を被着する。アル
ゴンの気体雰囲気の作動圧力は、１２５Ｗの電力を用い
て有効、に１２μパールである。１２μバールの０．の
気体雰聞気の作動圧力におい゛そ、かつ】２５Ｗの電力
を用いて、この金層に対して、陰極スパッタリングによ
ってＴｉＯ２層を被着する。このＴｉＯ２層は拡散障壁
として鋤く。続いて、方法Ａに対して記載されるように
、ＴｉＯ□層に対しＫｇの層を陰極スパッタリングによ
って被着する。ガラス板に不十分に接着する金層は、ガ
ラス板からＡＬＬ／Ｔ　１０ｇ／ＩＩＩｇ層を引き剥が
すのを許す。この目的のため、補助枠を、引き剥がすべ
き層に接着する。引き離しく分離）工程を促進するため
、被覆されたガラス板を、例えば、グリセリン又はグリ
コールの洛中に、浸漬することができる。引き離された
Ｍｇ隔膜号次いで、Ｆｉｒ望の方法で、例えば、ガラス
の枠に架張して接着することができる。かくして、９０
闘の直径を有する隔膜を得た。しかしながら、この値は
上限を表わしていない。かくして製造した隔膜の厚さは
１．８〜２．２層ｍの範囲内にあった。

しかし、これは達成することのできる下限を表わしてい
ない。

、方法Ｅ。

方法りに対して記載した引き剥し工程をもつと有効にす
るため、すなわち、用いることのできる隔膜の出力を増
加させるため、約２μｍの厚をを有しかつ、例えば、市
場で手に入いる感光ラッカーから成るラッカ一層によっ
て、このＭｇ　Ｎを附加的にもって安定にすることがで
きる。この感光ラッカ一層を次いで、エツチング工程に
よって、例えば、酸素プラズマ中で陰極スパッタリング
によるエツチングによって、取除く。

マグネシウムの隔膜は可視光に対し不透明である。レー
ザービームによって直接の調節方法を実施できるように
するためには、例えば、ポリイミドの可視光に透明の材
料から成る調節窓をこの隔膜に設けることがそれ故に有
効である。

続いて、方法Ａ〜方法Ｅによって製造された隔膜上に吸
取剤パターンを形成する。この目的のため、例えばタン
グステン及びモリブデンの多層の吸取剤層が特に好適で
あることが判った。この目的のため、この処理手続を次
のようにすることが、できる。すなわち、 タングステン層及びモリブデン層の両方を陰極スパッタ
リングによって被着する。このタングステン層を、次の
パラメーターを用いて有効に製造する。すなわち、 ＨＦ発生装置　　　　　　１　Ｂ、６　ＭＨｚｊ電極直
径　　　　　　　　２０　Ｑ　ｓｓ　；電極間隙　　　
　　　　　　　４２工；気体雰囲気（Ａｒ）の作動圧力
　　　　２ＰａＨ電極における電位　　　　　　８００
Ｖｉマスク担持体（キャリア） における電位　　　　　　　　　４０Ｖｉ次の条件のも
とに陰極スパッタリングによってモリブデンを被着する
ことができる。すなわち）ＨＦ発生装置　　　　　　１
８．６　ＭＨｚ・電極直径　　　　　　　　２００１ｕ
ｎ；電極間隙　　　　　　　　　４２ｗ寓；気体雰囲気
（Ａｒ）の作動圧力　　　　２ｐａｉｗ１極における電
位　　　　　　７００Ｖｉマスク担持体における電位　
　　９５ｖ；既知の技術により、例えば、電子ビーム石
版印刷によって、所望のマスクパターンに従ってこの吸
収剤層を構成することができる。

以上要するに本発明は、Ｘ１８石版印刷によるラッカー
７１　（Ｑ　バター　ンｆ　成用マスクとその製造方法
であり、Ｘ線石版印刷用マスクは、強＜Ｘ４１を吸収す
る材料のｇ！ｌｔ取剤構体を有し、このＩＩｋ戒剤病剤
構体マグネシウムの隔膜に被着される（第１図参照）。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるマスクの断面図である。 ｌ・・・補助担持体（補助キャリア） ８・・・支持リング ５・・・マグネシウム層 ７・・・吸収剤パターン 図面の浄書−（内容に変更なし） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第　１５９１４．６号線石版印
刷による半導体装置の製造方法３、補正をする者 事件との関係特許出願人 名称　　　　エヌ・べ−・フィリップス・フルーイラン
ペンファブリケン ７、補正の内容　（別紙の通り） 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線放射を吸
   収する隔膜の１個の主要表面に存在しかつ形成すべきパ
   ターンに従って構成される層とを具えるＸ線石版印刷に
   よるラッカ一層ツバターン形成用マスクにおいて、 前記隔膜がマグネシウムから成ることを特徴とするＸ１
   ８石版印刷によるラッカ一層のパターン形成用マスク。 λ　Ｘ４１放射に対し高度に透明な材料から成る基板に
   マグネシウム層を被着するように前記隔膜を多層構体に
   よって構成することを特徴とする特肝梢求の範囲第１項
   記載のマスク。 ＆　　Ｘ１ｉｌ放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線放
   射を吸取する隔膜の１個の主要表面に存在５しかつ形成
   すべきパターンに従って構成される層とを具えるＸ線石
   版印刷によるラッカ一層のパターン形成用マスクの製造
   方法において、 マスク構体に残されるか又はあとで取除かれるかどちら
   かの補助相持体に、マグネシウム層を被着し、かくして
   形成したマグネシウムから成る隔膜を支持枠に架張して
   固着し、次いで所望のマスクパターンに従って構成する
   隔膜の１個の主要表面に、Ｘ線を吸収する層を被着する
   ことを特徴とするＸ線石版印刷によるラッカ一層のパタ
   ーン形成用マスクの製造方法。 表　補助担持体として合成材料の箔を用いることを特徴
   とする特１請求の範囲第８項記載の方法。 五　ポリイミド箔を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の方法。 ＆　ポリカーボネート箔を用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の方法〇フ、　先ずガラス基板を
   補助担持体に被着し、前記ガラス基板に密着性中間層を
   不十分に接着し、さらにこの中間層にマグネシウム層を
   被着することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   方法。 ＆　ガラス基板に不十分に接着する第１の層をこのガラ
   ス基板に被着するように一連の幾つかの層を、中間層と
   して、被着し、さらにこの第１の層の材料に対する拡散
   障壁として作用する材料の少なくとも１個の別の層をこ
   の第１の層に被着することを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の方法。 ９、　この別の層に対して酸化チタン（ＴｉＯｓ　）を
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第７項又は第８
   項いずれかの記載の方法。 １０、　Ｘ線放射に高度に透明な隔膜と、このＸ線放射
   を吸取する隔膜の１＠の主要表面に存在しかつ形成すべ
   きパターンに従って構成される層とを具えるマスクを使
   用するｘＭ石版印刷による半導体装置の製造方法におい
   て、隔膜がマグネシウムから成ることを特徴とするＸ線
   石版印刷による半導体装置の製造方法０