JPS626339B2 - - Google Patents

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JPS626339B2
JPS626339B2 JP51026248A JP2624876A JPS626339B2 JP S626339 B2 JPS626339 B2 JP S626339B2 JP 51026248 A JP51026248 A JP 51026248A JP 2624876 A JP2624876 A JP 2624876A JP S626339 B2 JPS626339 B2 JP S626339B2
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JP
Japan
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layer
halocarbon
resist
atmosphere
titanium
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JP51026248A
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Buruusu Fureizaa Deiuitsudo
Yuan Kongu Ro Deiuitsudo
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AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Technologies Inc
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Publication date
Application filed by AT&T Technologies Inc filed Critical AT&T Technologies Inc
Publication of JPS51114073A publication Critical patent/JPS51114073A/ja
Publication of JPS626339B2 publication Critical patent/JPS626339B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/71—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for conductive or resistive materials

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高解像力のスパツタ−エツチングに関
する。
スパツタ−エツチング用及び、下敷の金層用の
マスクとしてチタニウムのパターン層を用いるこ
とが知られる。（例えば、米国特許第3649503号参
照）。逆に、そのように形成された金パターン
は、集積回路の一部として、或はＸ線リソグラフ
イに用いるマスク構造体のＸ線吸収部材として直
接に用いられる。（パターン金層を有する特に有
効なマスク構造体は、米国出願1974年２月15日付
の第442921号に開示される）。
勿論、チタニウムの中間マスキング層自体も最
初にパターン化されなければならない。米国特許
第3649503号では、チタニウム層の望ましいマス
ク形態が、チタニウム上に附着されたホトレジス
ト層中に一次マスクパターンを形成することによ
り描かれる。米国特許第3649503号にしたがう
と、ホトレジスト・マスクでおおわれないチタニ
ウムの部分が、その露出チタニウムの化学エツチ
ングにより取除かれる。エツチングされない、即
ち、残つたチタニウムは次に、下敷の金のスパツ
ター・エツチング用の上記のマスクとして働くの
である。
金属に非常に高い解像力が望ましい場合の実際
的に重要な数多くの実施では、解像力は、最初に
レジスト層で得られ、それが、その化学エツチン
グ工程中での、レジスト層のアンダーカツト及
び、チタニウムの過剰エツチングにより酷く劣化
するものと分つた。
特に、電子ビーム露出系により電子レジスト材
に達成されるサブミクロンの解像力の著しい利点
が、実際上、上記のアンダーカツト現象により下
敷層では得られないのである。ある場合では、化
学エツチングによる５ミクロンものアンダーカツ
トが見られた。これは、電子ビームリソグラフイ
に特徴づけられるサブミクロンの解像性能を著し
く、完全に損うものである。（電子レジスト層の
サブミクロンパターンを形成できる電子ビーム露
出系についての記述は、1974年４月18日出願の米
国特許出願第461876号に含まれる。） 通常のスパツタ−エツチング法によりレジスト
マスクのチタニウム層をパターン化する試みもな
された。しかし、多くの実際上重要な場合、レジ
ストマスク材は、下敷チタニウムが完全にパター
ン化される前にスパツター工程でエツチされてし
まうことが分つた。これは、非常に薄い場合に非
常に高い解像力が望ましい場合、従つて、容易に
エツチされてしまうレジスト材を用いる場合に、
特に悩ます問題である。
本発明は、レジスト材及び層とレジスト材の間
に中間マスキング層を有する層にパターンを作る
に用いる方法を提供し、その方法は、ハロカーボ
ン含有雰囲気中の室でレジストマスクの中間マス
キング層をスパツタ−エツチングし、中間層に、
レジスト材に描かれるものに相当するマスクを形
成する工程を有するものである。
中間マスキング層を比較的に早い速度でエツチ
ングし、上敷のレジスト材の極薄の層を取除く。
層にパターンを形成し、本発明を行う特定の方
法は、例及び、添附図により説明されよう。
第１図には、例示の多層構造体１０が示され
る。第１図の全部の構造体及び、その構造体製造
に必要な製造技術の両方は、簡単で、通常のもの
である。第１図の上から下までは、例えば、0.3
ミクロン厚の電子レジスト材層１２、0.05ミクロ
ン厚のチタニウム層１４；及び0.8ミクロン厚の
金層１６、0.1ミクロン厚の白金層１８及び0.1ミ
クロン厚のチタニウム層２０よりなる。これらの
上記の層は、基体２２上に保持され、その基体は
例えば、ポリエチレン テレフタレート（マイラ
ー：登録商標）で作られている。マイラー（登録
商標）薄膜は、機械強度、低いＸ線吸収、有機溶
媒への耐性、光学透明性、熱安定性及び、光学品
位表面を有する種々の厚さのものを容易に入手で
きる事など望ましい性質をもつている。
第１図の構造体は処理され、比較的に厚い金層
１６中に高解像力のパターンが形成される。基体
２２上に保持されるパターンは、例えばＸ線マス
クとして有用であり、この事は前記の米国特許第
442921号に詳細にのべられる如くである。
第１図の層１２として用いるに適する種々の電
子レジスト材は知られる。ネガテイブ及びポジテ
イブの両方の電子レジストが利用できる。このよ
うなレジストの例示は、その性質、電子リソグラ
フイでの利用性と合わせて、エル、エフ、トムソ
ン（L.R.Thompson）の“Design of Polymer
Resists for Electron Lithograghy”Solid State
Technology第１部、1974年７月pp27〜30、第２
部、1974年８月pp41〜46の２つの部分の記事に
のつている。
電子リソグラフイ（例えば、トムソンの記事及
び米国特許第461876号に説明されているもの）の
技術を用いて、高解像力パターンを第１図の頂面
層１２中に形成する。この最初の処理工程後に下
敷層１４に付着して残つたレジスト層１２の一部
は第２図に２３〜２５として示される。これらの
残留部分２３〜２５は、下敷のチタニウム１４の
一部を直接にマスク即ち保護して、次の処理工程
で取除かれなくする。
保護されないチタニウム層１４の一部は次に均
一スパツタ−エツチング技術により取除かれる。
種々のスパツタ−エツチング技術は当業界に知
られている。例えば、“Spatter Etch Remoral
Rates of Insulators Semiconductors and
Conductors”（エル・エル・フリツツL.L.Fritz
による、Solid State Technology、1971年12月号
pp43−48）にのべる如く、これらの技術は、イ
オン照射により選択的にマスクされたターゲツト
表面を物理的に腐蝕するものである。特に、スパ
ツタ−エツチングは一般的に粒子或はイオンビー
ムがマスク及びターゲツト表面上に垂直に入射す
るものである。マスキング材は、非マスクのター
ゲツト表面のものより、スパツタ−エツチングに
対し、より不透性のものを選択する。マスキング
領域が直接の下敷材料を腐蝕から保護し、保護さ
れないターゲツト層は完全に取除かれ、比較的に
鋭く規定された垂直な側壁をもつ結果となる。
第１図の電子レジスト層１２の中に非常に高い
解像力を得るために、その層は、非常に薄く（典
型的には約0.3ミクロン）でなければならない。
従つて、第２図のチタニウム層１４をマスクする
レジスト部分２３〜２５（第２図）も又非常に薄
い。マスクされた層１４を通常のスパツタ−エツ
チングすることを試みると、（例えば、純粋アル
ゴン雰囲気）、マスキング部分２３〜２５は、層
１４のマスクされない部分が完全に除去される前
にエツチ除去されることが分つた。これが生じる
と、勿論、層１４の望ましいパターン化が得るこ
とが不可能となる。
第２図に示す構造体をスパツタ−エツチングす
ることは、直流或はラジオ周波数の活動のできる
通常のダイオードスパツタ−エツチング室中に確
保された気体ハロカーボン雰囲気中で行なわれ
る。この工程を行うに適する特定の例示ハロカー
ボンは、CCl4、CF4、CHCl4、CCl3F、CCl2F2、
CHCl2F、CHClF2、（CCl2F）2及びCCl2FCClF2
である。より一般的には、ＣnClo Ｆ2n+2-o或は
ＣnHClo Ｆ2n+1-o（ここで、ｍ及びｎは正の整数
である）の式のハロカーボンが、この工程を行う
に適する。これらの材料は、比較的に安定であ
り、例えばHFに比較して非腐蝕性である。
有利には、スパツタ−エツチング室中のハロカ
ーボン気体の圧力は、0.1〜50ミルトールの範囲
にされる。パターン化される構造体の基体が非腐
蝕性のもののときは、スパツターリング装置のラ
ジオ周波数活性化が必要である。その場合に、活
性化周波数は150キロヘルツ〜数百メガヘルツで
用いられうる。直流活性を用いる（伝導性の基体
で）場合、電圧は典型的には200〜2000ボルトの
範囲で、用いる。
ハロカーボン雰囲気のみをスパツターリング装
置中に保持し、装置の電気活性化中に形成された
イオンで第２図に示す構造体の頂表面を照射す
る。照射粒子はハロゲンイオン或は他のイオンを
有し、それは、ハロゲンの解離の程に依存してい
ると理論づけられる。更に、化学反応がハロカー
ボンと、スパツターされた種（チタニウム）の間
の室に生じ、それにより、非常に揮発性のハライ
ドが生じる。結果として、層１４のスパツターリ
ング速度は、物理的な照射のみが生じる純粋なア
ルゴン雰囲気であるものの上で基本的に上昇す
る。
ハロゲン雰囲気の他の有利な性質は、スパツタ
ーリング室中に存在する酸素と反応し、酸素のレ
ジスト部分２３〜２５及びチタニウム層１４への
影響を徹底的に制限することである。捕われない
ときは、その室の酸素は、層１４のエツチ速度を
遅くし、レジスト部分２３〜２５のエツチ速度を
早める傾向があり、これは一般に望ましくない。
ハロカーボン雰囲気中で行う上記の反応性スパ
ツターエツチング工程はチタニウム層１４のマス
クされない部分を除くに効果的である。従つて、
レジスト部２３〜２５は例えば酸素含有気体混合
物でのスパツターエツチング処理により取除かれ
る。この点で、パターン化法で、多層構造体は第
３図に示す如くである。第３図には、領域２７〜
２９は、もとのチタニウム層１４の前にレジスト
マスクされた部分である。比較的に薄いが、これ
らのチタニウム部分２７〜２９は、比較的に厚い
金層１６のスパツターエツチングのための効果的
なエツチ・レジストマストの役をする。
金層１６のパターン化を記す前に、上記の反応
性スパツターエツチング工程のいくつかの変法に
ついてのべる。その工程で純粋ハロカーボン雰囲
気を用いる代りに、気体混合物をスパツターリン
グ室中に保持できる。例えば、上記のハロカーボ
ンの１つを、不活性ガス或は基体的に不活性なガ
ス、例えば、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、
ネオン、キセノン或は窒素、に混合できる。例え
ば、75〜80％アルゴンと20〜25％の４塩化炭素の
混合物を１〜25ミリトールの圧で、有利な反応性
スパツターエツチング雰囲気となることがきまつ
た。このような混合物では、添加気体（例えばア
ルゴン）が、前記の物理的な照射処理法を高め、
更に、有害な炭素附着がエツチング工程中にエツ
チされる材料上に生じる可能性を減らすのであ
る。
或いは、ハロカーボンを他の反応性ガス（例え
ば、酸素）と組合せ、チタニウム層１４（第２
図）をエツチするに必要な雰囲気を形成せしめ
る。このような添加ガス（酸素）は、炭素附着を
最小にすることにおいて特に有効であるが、チタ
ニウム対レジストのエツチ速度比を急速に減らす
有害な効果を持つている。それでも、20％以下の
酸素を１−25ミリトールの圧のハロカーボンに組
合せた混合物は、一定の場合に実際上の利点のあ
る容易な変更例である。
第３図に示すチタニウムマスクの金層１６のパ
ターン化は、酸化雰囲気中のスパツターエツチン
グにより有利に行なわれる。このような雰囲気で
は、高度のエツチレジスト酸化物層が、チタニウ
ム領域２７〜２９の表面部分上に形成される。そ
の結果、これらのチタニウム領域は、層１６の比
較的に厚いマスクされない金部分をスパツターエ
ツチングする間に、少しの程度腐蝕されるのみで
ある。
種々の酸化雰囲気が、第３図に示す金層１６
（及び白金層１８）をスパツターエツチングする
に適する。例えば、空気或は酸素に組合せた、不
活性或はほゞ不活性のガス（アルゴン、ヘリウ
ム、クリプトン、ネオン、キセノン或は窒素）が
適する。或は、上記のタイプのハロカーボンは、
酸素と組合せて、層１６をエツチするに必要な雰
囲気を形成し得る。或は、空気或は酸素のみで、
満足するスパツターリング雰囲気を与える。１〜
50ミリトールの圧力及び10〜100％の空気或は酸
素の混合物が、本方法のこの工程のために用いう
ることが分つた。
ハロカーボン雰囲気から、酸化雰囲気に変える
ことは、単にスパツタリング室にあるガスを変え
ればよい。パターン化される構造体をその室から
取り出すことはこの変更に不必要である。従つ
て、構造体の扱いが不要で、従つて、廉価の連続
方法が可能となる。
第３図の各々金及び白金の層１６，１８は、酸
化雰囲気で行なわれる上記のスパツターエツチン
グ法によりパターン化され、第４図に示される構
造体を形成する。第４図に示すようにチタニウム
マスク領域２７〜２９が直接に金属の部分３１〜
３３の上におかれ、それはスパツターエツチング
工程中保護されている。更に、金部分３１〜３３
の直接下におかれた白金層１８の相当する部分３
５〜３７は、エツチされないで残る。第４図に示
される底部チタニウム層２０は、層１６，１８の
選択的エツチングの間ほゞそのまゝで（パターン
化されないで）残る。これは非常にエツチ耐性の
酸化物層の層２０上に形成されていることによ
る。従つて、基体２２は層１６，１８のマスクさ
れない部分を除去する間層２０による損傷から保
護される。
従つて、前記のタイプのハロカーボン雰囲気
を、スパツターリング室に再び保持し、そして、
チタニウム領域２７〜２９、底チタニウム層２０
の保護されない部は、ほとんど完全に除去される
までエツチされる。この点でスパツターエツチン
グは終了する。構造体をスパツターリング室から
取り出し、残留チタニウムは、適当な化学エツチ
ヤント（例えばHBF4）により除去される。この
方法では、基体２２の損傷は最小になる。従つて
最終のパターン化構造体は第５図の如くである。
（第５図では、領域３９〜４１は底チタニウム層
２０のエツチされない部分を構成する）。
第１〜５図に示す特定構造体は、本発明により
パターン化できる種々の多層構造体の例示にすぎ
なく、ある場合では、レジスト層１２は、電子レ
ジスト材の代りにホトレジスト或はＸ線レジスト
である（この場合、パターンは、光或はＸ線によ
りレジスト層１４中に描かれる。）。層１４は、チ
タニウムの代りにニツケル或はクロム或はアルミ
ニウム（或は、シリコン或はゲルマニウムの如き
他の族元素）から作ることができる。実際、上
敷のレジスト材と比較して早く、ハロカーボン雰
囲気中でスパツターエツチされ、安定なエツチ耐
性の表面酸化物層を形成できる材料ならば、層１
４として用いることができる。更に、パターン化
されるべき比較的に厚い層１６は、金の代りに例
えば、パーマロイ、銀、白金、パラジウム、ロジ
ウム、シリコン、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、
タングステン、２酸化ケイ素、或は窒化ケイ素に
することができる。更に、金の層１６の形成のた
め電気メツキを容易にする層１８は、白金の代り
にパラジウム、ロジウム或はニツケルとすること
ができる。ある場合では、層１８を省略すること
ができる。更に、基体２２への接着力を高め、ス
パツターエツチ停止層の役をする層２０は、ある
構造配置にして、省略することができる。省略し
ない場合、層２０は、その代りに、ニツケル、ク
ロム或はアルミニウムで作ることができる。
第６図に示す一般形の簡単化された構造体を本
発明方法により作ることができる。第６図は、上
記の米国特許第442921号の第４図に示される基本
的なＸ線マスク構造体に相当する。第６図では、
基体４６は、ポリエチレンテレフタレートの薄い
光学透明性のシートより作られ、引き伸ばされ、
支持体４８に結合されている。その支持体は、例
えば、適当な金属、シリコン或は、環状に形成さ
れた溶融シリカの如き強く、耐性のあり、寸法安
定性のある材料で作られる。第６図のストライブ
５０〜５２で示す高解像力金パターンは、上記の
スパツターエツチング法を用いて基体４６の上に
形成される。
第６図の単純化された構造体を作る場合、パタ
ーン化されるべき金層は、基体４６の上に直接析
出され、金層と基体４６の間に中間層を形成しな
い。この場合、チタニウム及びレジスト（第６図
に示されず）の上敷の層は、もとの多層構造体に
含まれ、そこから単純化された第６図マスクは、
上記のスパツターエツチング法を行つて作られ
る。
本発明方法は、例えば、磁性バブル回路、ガリ
ウムヒ素電界効果トランジスター、ガリウムヒ素
分布のフイードバツクレーザー及びシリコン バ
イポーラー マイクロ波トランジスターなどを含
む種々の高解像力電子構造体の製造に一般的に用
いることができる。
本発明の実施態様は次の通りである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、パターン化されるべき一般形の特定
多層構造体を示し、第２〜５図は、パターン化処
理の種々の段階での第１図構造体の形状を示す。
第６図は、本発明方法により作られる他のパター
ン構造体を示す。 ＜主要部分の符号の説明＞、１０……多層構造
体、１２……レジスト層、１４……チタニウム
層、１６……金層、１８……白金層、２０……底
チタニウム層、２２……基体、２３，２４，２５
……レジスト部分、２７，２８，２９……テタニ
ウムのマスク領域、３１，３２，３３……金のマ
スク領域、３５，３６，３７……白金の残留領
域、３９，４０，４１……エツチングされない領
域、４６……基体、４８……支持体、５０〜５２
……高解像性ストライブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ レジスト材と、レジスト材と層との間に中間
    マスキング層を有する該層に、高解像度パターン
    を形成するために使用する方法において、該レジ
    スト材の中にパターンを描き該マスキング中間層
    の選択された表面部分を露出し； 該中間マスキング層の露出された部分をスパツ
    タリング室の中でイオン解離ができ、且つ中間マ
    スキング層の材料と化学的に反応し、その室の中
    で揮発性化合物をつくることのできる純粋ハロカ
    ーボン含有雰囲気中でスパツタ−エツチングして
    該レジストに描かれたマスクに対応するマスクを
    該中間層に形成し； そしてパターン付けする層を、該酸化雰囲気で
    スパツタされる際、その表面の部分にエツチ抵抗
    性の酸化膜を形成する該中間層を介してスパツタ
    −エツチングし該レジストに描かれたパターンに
    対応する高解像度パターンを形成することからな
    る方法。 ２ ハロカーボン含有雰囲気が、 式 ＣnClo Ｆ2n+2-o 或は ＣnHClo Ｆ2n+1-o （式中ｍ及びｎは正の整数である）のいずれかか
    ら選択されるハロカーボンである特許請求の範囲
    第１項の方法。 ３ ハロカーボンが、CCl4、CF4、CHCl3、
    CCl3F、CCl2F2、CHCl2F、CHClF2、（CCl2F）2
    及びCCl2FCClF2より選択される特許請求の範囲
    第２項の方法。 ４ 室の中のハロカーボンガス圧力が0.1〜50ミ
    リトールである特許請求の範囲第３項の方法。 ５ ハロカーボン含有雰囲気が、ハロカーボンと
    不活性或は実質的に不活性なガスの混合気体であ
    る特許請求の範囲第１項の方法。 ６ 不活性或は実質的に不活性なガスが、アルゴ
    ン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、キセノン及
    び窒素から選択される特許請求の範囲第５項の方
    法。 ７ ハロカーボン含有ガスが、１〜25ミリトール
    の圧力下で75〜80％のアルゴン及び20〜24％の４
    塩化炭素の混合ガスを含む特許請求の範囲第６項
    の方法。 ８ レジスト材が、電子レジスト材であり、電子
    レジスト材中のパターンが電子リソグラフイによ
    り描かれる特許請求の範囲第１項の方法。 ９ 該中間層がチタニウム、ニツケル、クロムシ
    リコン、ゲルマニウム及びアルミニウムからなる
    群から選ばれる材料からなる特許請求の範囲第１
    項の方法。
JP51026248A 1975-03-14 1976-03-12 Method of manufacturing high resolution pattern Granted JPS51114073A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JP (1) JPS51114073A (ja)
DE (1) DE2610014A1 (ja)
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