JPS6153725A - Ｘ線露光用マスクの作製方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば半導体装置などを製作するためのＸ線
露光装置を用いる露光用マスクの作製方法に係り、特に
マスクパターンの位置安定性に優れるＸ線露光用マスク
作製方法に関する。

〔発明の背景〕

第３図は特開昭４８−８２７７８号公報に代表されるＸ
線露光用マスクを示す断面図であり１図において１はＧ
ｅ、Ｓｉ単結晶あるいは金属結晶からなるマスク支持枠
、４は露光に用いるＸ線に対して高い透過率を有する材
料によって作られた単一、もしくは複数の層からなるマ
スク基板、５は感光用Ｘ線に対して高い吸収率を有する
材料からなるマスクパターンである。

第４図に従来工程によるＸ線露光用マスクの作製工程を
示す、まず、同図（ａ）に示す所定のウェハー１上に気
相反応法（ＣＶ　Ｄ　、　ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はスパッタ法、あるいは蒸
着法によりマスク基板４を同図（ｂ）のように被着する
。

この後、上記ウェハー１の中央部のみを裏面よリエツチ
ングしく同図（Ｃ））マスク基板４の裏面を露出させる
。この時ウェハー１はリング状となる。

この後、マスク基板４上に電子ビーム露光とエツチング
その他の適当な手段によって所望の平面図形のマスクパ
ターン５を形成し同図（ｄ）となる。

以上のマスクパターン作製プロセスにおいて。

上記のリング状のウェハー基板１はマスク基板４支持枠
として機能する。

なお、支持枠の機械的強度を増すため、ウェハー１の裏
面エッチ前後にマスク基板支持枠にサポートリング７（
第３図）を接着する場合もある。

このようにして作られたＸ＠露光用マスクを予め感光剤
を表面に塗布した被加工物の上に重ね、しかる後Ｘ線を
照射すれば、マスクパターン５の存在しない領域のみＸ
線が透過して、被加工物上［の感光剤を感光せしめ、写
真製版の目的が達せられる。

上記Ｘａ露光の原理から明らかなようにマスク基板４は
、Ｘ線に対する吸収ができるだけ少ないことが望ましい
。

又、・半導体素子等を作製するためには被加工層下の別
の図形パターンと、マスクパターン５を正しく重ね合せ
る必要がある。

このため、マスクパターン５を有するマスク基板４は位
置安定性に優れかつ、ある程度の機械的強度を必要とす
る。

以上述べたマスク基板の性質を満足する基板としては窒
化ホウ素（ＢＮ）　　（Ｄ、Ｍａｙｄａｎ他：Ｂｏｒｏ
ｎ　Ｎ１ｔｒｉｄｅ　Ｍａｓｋ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　
ｆｏｒ　Ｘ−ｒａｙＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　Ｊ　、Ｖ
ａｃ、Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈｎｏ１．１６　、１９５９（１
９７９））　、窒化ケイ素（Ｓ　ｉ　３Ｎ、）　　（Ｅ
　、Ｂａ５ｓｏｕｓ他：　Ｈｉｇｈ　Ｔｒａａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ　Ｘ−ｒａｙ　Ｍａｓｋ　ｆｏｒＬｉｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、　５ｏｌｉ
ｄ　５ｔａｔｅ　Ｔｃｃｈ。

９　、５５　（１９７６））等が報告されている。

これらの基板は、基板内部に制御された量の引張り応力
を残すことで基板の位置安定性と機械的　　　　　１強
度を保つことが良く知られている。

したがってマスク基板４を支える支持枠１はこの引張り
応力に十分耐えるだけの強度が必要となる。

一般に、この内部応力は約０．１〜１０　Ｘ　１０’ｄ
ｙｎ／ａＩ？の範囲にあり、強度的には厚さ０．３〜０
．５ｍｍのＳｉウェハーならば幅５ｍ程度のリング状支
持枠でこれを支えることができる。

しかし、従来のＸ線露光用マスクを微視的に見ると支持
枠の内側近傍のマスク基板４が歪むことがわかった。

支持枠の強度が十分であるにもかかわらず、この現象が
起る原因について検討を行った結果、以下の理由である
ことがわかった。

すでに述べたように、支持枠はマスク基板４形成後ウエ
ハーを裏面よりエツチングし作製する。

ここでウェハーの厚さは数百μｍ以上あるためエツチン
グの不均一性から支持枠のエッヂ８は第５図に示すよう
に荒れた形状となる。

このエッチ不均一部に前記マスク基板４の内部応力が集
中するため、マスク基板４に歪が発生することが明らか
となった。

このマスク基板４の歪みはマスク基板上に形成したパタ
ーンの位置精度を著しく損う結果となる。

この問題をが決するためにはマスク基板４と接する支持
枠のエッチ荒れを防げば良い。

この荒れを防ぐため１本発明では結晶構造を有するウェ
ハー基板表面に不純物を拡散すると拡散した領域のエツ
チング速度が変化するという一般的に良く知られた性質
を利用する。

なお、Ｓｉ基板表面に不純物を拡散した後にＸ線マスク
を作製する手法としては、　Ｊ　、Ｖａｃ、Ｓｃｉ＆Ｔ
ｅｃｈｎｏ１．１６　、１９６２（１９７９）における
Ｌ　、　Ｃｓｅｐｒｅｇ　：による”Ｆａｂｒｉｃａｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎ　Ｄｘｙｈｉｔｒｉｄｅ
Ｍａｓｋｓ　ｆｏｒ　Ｘ−ｒａｙ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐ
ｈｙ”　と題する文献において示されている。

しかし、この方法では不純物拡散層をウェハー基板表面
全面に形成した後、マスク基板を被着しており、不純物
拡散層を支持枠エッチの荒れ防止に利用する点について
は配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は１以上のような従来のマスク基仮支持枠
構成を改良し、滑らかなエッチ形状を有する支持枠を提
供することにより、マスク基板の歪みを最小限とするこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

マスク基板支持枠のエッチ形状はエツチングの進行具合
に左右される、すなわち、エツチングの不均一性がエッ
チの荒れの原因となる。

この問題に対し１本発明は、結晶構造を有するウェハー
中にイオンを打込むか、熱拡散すると、その領域のエツ
チング速度が変化するという性質を利用するもので、支
持枠として残すべき領域あるいはその他の領域のウェハ
ー表面にあらかじめ上記のいずれかの処理を施すことで
、裏面エツチングの不均一性に起因するエッチ荒れを防
止する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の製造工程
を示す断面図である。

まず第１図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板９上に通常の
ホトレジ工程によりレジストパターン１０を形成し、こ
れをマスクにホウ素を打込み。

不純物拡散層１２を形成するＳｉ基板９中にホウ素を打
込むとＫＯＨおよびヒドラジン液に対するエツチング速
度が低下する。

第６図は、この現象を示す実験結果である。

第６図の結果からホウ素をＳｉに打込むとエツチング速
度が急激に低下するのがわかる。

エツチング速度が低下するほど本発明にお１づるプロセ
ス裕度は増大するが、実用上１０：８程度のエツチング
速度の差が必要であり、ホウ素を１ｏ１９イオン／ｄ以
上打込むことが望ましい。

本実施例では３　Ｘ　１０”イオン／ＣｆＩホウ素を打
込んだ。

又この時のイオン打込み深さは０．４μｍとした。

次に第１図（ｂ）に示すようにレジスト１０を除去した
後、ウェハー表面上に気相反応力により窒化ホウ素１１
を被着する。

この窒化ホウ素膜１１はマスク基板となる。

この後回（ｃ）に示すようにウェハー裏面中央１［ 部のみ上記ＫＯＨあるいはヒドラジン液によりエツチン
グする。

この時、先に述べたホウ素拡散層１２はエツチング速度
が遅いため図（ｃ）に示すように残存する。

残存したホウ素拡散層１２のエッヂ１３は図（ａ）のレ
ジストパターン１０のエッチ形状と等しく、レジストパ
ターン１０のエッチ形状は滑らかであるため、拡散層１
２のエッヂ１３も滑らかとなる。

この後、図（ｄ）に示すＸ線吸収体となるマスクパター
ン１４を電子ビーム露光と化学エツチングあるいはその
他の方法により形成しｘｉ露光マスクが完成する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明を示す他の実施例の製造
工程を示す断面図である。

まず第２図（ａ）に示すようにＳｉ基板１５上にレジス
トパターン１６を形成し、これをマスクにリンを打込む
。

この時のイオン打込み深さは０．４μｍとした。

Ｓｉ基板中にリンを拡散させるとフ化アンモ液（ＮＨ４
Ｆ＋Ｈ２０）に対するエツチング速度が増大する。

第７図はこの現象を示す実験結果である。

同図の結果からリンを１０１″イオン／ｄ以上Ｓｉに打
込むとエツチング速度が２倍以上に増大することがわか
る。

上記ホウ素の場合同様打込みイオン数が多いほどエツチ
ング速度が大きく変化し本発明におけるプロセス裕度が
増大する。

本実施例ではリンを２　Ｘ　１０”イオン／ｄ打込んだ
。

この後、第２図（ａ）に示すレジスト１６を除去する。

以下、上記実施例（第１図）と同じく窒化ホウ素１７を
被着（図（ｂ））Ｌ、同じ＜Ｓｉ基板を裏面よりエツチ
ングする（図（Ｃ））。

この時、先に述べたリン拡散層１８はエツチング速度が
速く、支持枠エッヂ６が選択的に残存する。

支持枠の形状は不純物拡散層１８のエッチ形状で決るた
め、滑らかな形状となる。

その後、上記マスクパターンを形成（図（ｄ））し１．
ｘＬＡ露光マスクが完成する。

なお、打込んだ領域のエツチング速度が速くなる例とし
てはリン以外にはヒ素がある。

ヒ素を用いても本実施例と同じプロセスにより本発明を
実施可能である。なお、ヒ素に対するエツチング速度の
増加の割合も第７図と同様である。

本発明によれば、支持枠のエッチ形状は不純物拡散層の
エッチ形状で決る。

不純物拡散層のエッチ形状は通常のホトリソグラフィ技
術で十分層らかにすることができる。

したがって、本発明を用いることで滑らかなエッチ形状
を有する支持枠を形成することができる。

このため、支持枠近傍でマスク基板が歪む問題はなくな
る。

なお、本実施例ではウェハー基板としてｓｉ。

不純物としてホウ素、リン、ヒ素を使用する方法につい
て述べたが、他のＧｅ、金属結晶ウェハーを用いる場合
でもｐ、Ｂ、Ａｓ、Ｈ，等を打込み、エツチング液を選
定すれば何ら問題なく本発明を実施することができる。

又、本発明はマスク基板材に影響されない、すなわち、
ＢＮＮ膜外外ホウ素化合物あるいは窒化物、金属膜等で
も何ら問題な〈実施可能である。

又、本実施例は、ウェハーの裏面エツチング後マスクパ
ターン形成を行う場合について述べたが、パターン形成
後、ウェハーの裏面エッチを行っても何ら支障なく本発
明を実施可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｘ線露光用マスク支持枠の近傍で生じ
た最大±０．５μｍの位置精度を±０．１μｍ以下に低
下できるので、Ｘ線露光による位置精度の高い写真製版
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の製造工程
を示す図である。第２図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他
の実施例の製造工程を示す図である。第３図は従来のＸ
線露光用マスクの断面図を示す、第４図は従来のＸ線露
光用マスクの製造工程を示す図である。第５図は従来の
ｘｉ露光用マスクを表面側から見た図であり、支持枠の
エッチ荒れを模式的に示した図である。第６図はＳｉに
ホウ素を打込んだ場合のエツチング速度変化比を示す図
である。第７図はＳｉにリンを打込んだ場合のエツチン
グ速度変化比を示す図である６１・・・支持枠（Ｓ　ｉ
ウェハー）、２・・・レジストパターン、３・・・不純
物拡散層、４・・・マスク基板（ＢＮ）、５・・・マス
クパターン、６・・・拡散層エッチ、７￥３記 ＣＯＬ） ヰ乙口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程を含むＸ線露光用マスクの作製方法（１）
   Ｇｅ、Ｓｉ単結晶あるいは金属結晶からなるウェハー上
   の所望領域にイオン打込み法あるいは熱拡散法により不
   純物を注入する工程、（２）上記ウェハー基板上に軟Ｘ
   線を透過し易い材質からなるマスク基板を被着する工程
   、 （３）上記ウェハー基板の所望領域を裏面よりエッチン
   グしマスク基板の裏面を露出させる工程、および （４）上記マスク基板上に軟Ｘ線を吸着する材質からな
   るマスクパターンを形成する工程 ２、上記ウェハー基板としてＳｉを用いる場合、不純物
   としてホウ素、リン、ヒ素のいずれかを拡散してなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光用
   マスクの作製方法。