JPH0469410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、Ｘ線露光に使用されるＸ線露光用マ
スクの製造方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近時、より高性能な半導体集積回路を製造する
ために、１［μｍ］或いはそれ以下の寸法を有す
る微細パターンを、半導体基板上に形成する要求
が高まつている。Ｘ線（主に波長４〜13Åの軟Ｘ
線）を使用したパターン転写技術であるＸ線露光
は、塵埃の影響を受けにくい、転写されたパター
ンの精度が極めて高い等の多くの特徴があり、特
にサブミクロンパターン形成において有力な技術
とされている。

第１図はＸ線露光の原理を示す模式図である。
図中１はＸ線露光用マスクで、このマスク１はＸ
線に対し透過率の高い材料からなる薄膜基板２を
支持環３に固定すると共に、薄膜基板２の下面に
Ｘ線吸収部材、例えば厚さ0.5〜1.0［μｍ］の金
からなる所望のマスクパターン４を取着して形成
されている。マスク１の下方にはレジスタ５を塗
布された試料６が配置され、またマスク１の上方
にはＸ線源７が配置される。そして、Ｘ線源７か
らマスク１にＸ線を照射することにより、マスク
１を透過したＸ線が試料６上のレジスト５に照射
され、同レジスタ５にパターン４が露光されるこ
とになる。

Ｘ線露光用マスクに対する要求として、薄膜基
板上に形成されたＸ線吸収材料から成るマスクパ
ターンの断面形状は矩形でなければならない。前
記第１図に示した如くＸ線源７から発生したＸ線
束７は、薄膜基板３上に形成されたマスクパター
ン４、例えば厚さ0.5［μｍ］の金パターン４ａ，
４ｂの像を、ウエーハ６上に塗布したレジスト５
に形成する。そして、マスクパターン４が金パタ
ーン４ａの如く台形状の断面形状を有する場合、
レジスト５中に転写される像は、δの幅だけ端部
がぼけてしまう。このため、マスクパターン４の
断面は、金パターン４ｂの様に矩形でなければな
らない。

このような要求、即ち薄膜基板上に、矩形断面
を有するＸ線吸収材料のパターンを形成するため
には、次のような方法が知られている（第42回応
用物理学会学術講演会（1981年）講演予講集9P
−Ｇ−６）この方法では、まず第２図ａに示す如
くシリコン基板１１上に、チタニウム薄膜１２お
よび金薄膜１３を順次蒸着形成し、さらにその上
にプラズマ気相成長法を用いてシリコン窒化膜１
４を形成する。ここで、金薄膜１３は後工程では
金の電気メツキの際の導電層として作用する。ま
た、チタニウム薄膜１２は金薄膜１３とシリコン
基板１１との密着性維持のために必要である。次
いで、第２図ｂに示す如くレジスト１５を回転塗
布しこのレジスト１５を露光現像してレジストパ
ターンを形成する。その後、反応性イオンエツチ
ング技術を用い、第２図ｃに示す如く上記レジス
ト１５をマスクとしてシリコン窒化膜１４を選択
エツチングする。これにより、シリコン窒化膜１
４のエツチング断面形状が矩形状となる。次い
で、金の電気メツキ技術を用い、第２図ｄに示す
如く金膜１６を選択的にシリコン窒化膜１４の溝
部に形成する。続いて、第２図ｅに示す如く全面
にポリイミド膜１７を披着し、さらにシリコ基板
１１の一部を裏面からエツチングし除去する。次
いで、チタニウム薄膜１２および金薄膜１３の露
出した部分を除去することによつて、第２図ｆに
示す如きマスクが作製されることになる。

しかしながら、この種の製造方法にあつては次
の(1)〜(4)のような問題があつた。

(1) チタニウム薄膜１２及び金薄膜１３を形成す
る工程が必要であり、またこれらの薄膜１２，
１３を最終的に除去する必要があり工程が複雑
である。

(2) 金薄膜１３の除去時にＸ線吸収部材の金膜１
６も多少エツチングされ、全膜１６の膜厚が減
少する。

(3) 反応性イオンエツチングの条件次第ではエツ
チング終了後の金薄膜１３の表面に変成層或い
は堆積層を生じ、金の電気メツキに支障をきた
す。

(4) シリコン基板１１の裏面に金がメツキされる
のを防止するための措置が必要である。

［発明の目的］ 本発明の目的は、矩形の断面形状を有するＸ線
吸収部材からなるマスクパターンを容易かつ高精
度に形成することができるＸ線露光用マスクの製
造方法を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の骨子は、基板とその上に形成すべきＸ
線吸収部材との間に、基板エツチングの際のマス
クとなるストツパ膜及び導体膜を形成することに
ある。

シリコン基板のエツチングは、通常KOH等の
エツチング溶液で行なわれるが、タングステン等
もシリコンと同様にこのようなエツチング溶液で
エツチングされる性質をもつ。そのため、シリコ
ン基板とＸ線吸収部材との間に耐エツチング性の
高い薄膜がない場合には、シリコン基板のエツチ
ングがＸ線吸収部材とシリコン基板の界面にまで
進行すると、タングステン等のＸ線吸収部材がエ
ツチング溶液に接触しＸ線吸収部材が一部エツチ
ングされることになる。シリコン基板のエツチン
グは均一には進まないため、場所によつてＸ線吸
収部材がエツチングされる時間が異なり、Ｘ線吸
収部材の膜厚がＸ線露光用マスク内で変動し、Ｘ
線マスクの精度が劣化する。このようなＸ線吸収
部材のエツチングを防止するためにシリコン基板
と絶縁性薄膜との間に基板より耐エツチング性の
高い薄膜と導体膜を形成しておく。耐エツチング
性の高い薄膜としてはシリコン酸化膜などを用い
る。導体膜は上述の選択気相成長を行なわせるの
に必要であり、多結晶シリコン膜などを用いるこ
とができる。

本発明はこのような点に着目し、Ｘ線露光用マ
スクの製造方法において、基板上に該基板より耐
エツチング性の高い第１の被膜を形成したのち、
この被膜上に導体若しくは半導体からなる第２の
被膜を形成し、次いで第２の被膜上に絶縁物から
なる第３の被膜を形成し、次いで上記第３の被膜
を所望のマスクパターンに応じてパターニング
し、次いで気相成長法を用い上記第３の被膜には
成長層が形成されない条件下で前記第２の被膜の
露出した部分にＸ線吸収部材を選択的に形成し、
しかるのち前記基板の一部を前記第１の被膜が形
成された面の反対側から該被膜が露出するまで除
去するようにした方法である。

［発明の効果］ 本発明によれば、反応性イオンエツチング法等
を用い絶縁性の第３の被膜を垂直にエツチングす
ることができ、このエツチング側面に沿つてＸ線
吸収部材を形成しているので、Ｘ線吸収部材の断
面形状を矩形状に形成することができる。また、
第１及び第２の被膜を除去する必要がないので、
工程の簡略化をはかり得る。さらに、基板エツチ
ングの際に第１の被膜がストツパ膜として作用す
るため、第２の被膜やＸ線吸収部材の膜厚が減少
する等の不都合はない。また、前記した従来法の
欠点(3)〜(4)も効果的に解決することができ、Ｘ線
露光用マスクの信頼性向上をはかり得る。

［発明の実施例］ 以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。第３図ａ〜ｅは本発明の一実施例に係わ
るＸ線露光用マスクの製造工程を示す模式図であ
る。まず、第３図ａに示す如く、シリコン基板２
１上に熱酸化技術を用いてシリコン酸化膜を２２
（耐エツチング性の高い第１の被膜）を0.3［μｍ］
の厚さに形成する。続いて、シリコン酸化膜２１
上に気相成長技術を用いて多結晶シリコン膜２３
（第２の被膜）を0.3［μｍ］の厚さに形成し、こ
の上に気相成長技術を用いてシリコン窒化膜２４
（絶縁性の第３の被膜）を0.5［μｍ］の厚さの形
成する、その後、シリコン窒化膜２４上にレジス
ト２５を回転塗布し、このレジスト２５を露光現
像してレジストパターンを形成する。次いで、第
３図ｂに示す如く反応性イオンエツチング技術を
用い、上記レジスト２５をマスクとしてシリコン
窒化膜２４をエツチングする。これにより、シリ
コン窒化膜２４のエツチング断面形状が矩形状と
なる。次いで、レジスト２５を除去したのち、第
３図ｃに示す如く気相成長技術を用い、500［℃］
で金属タングステン２６（Ｘ線吸収部材）を膜厚
0.3［μｍ］だけ選択成長させる。なお、この選択
成長は気相成長時の条件を適当に選ぶことにより
容易に行なえる。

次いで、第３図ｄに示す如くシリコン窒化膜２
４及びタングステン２６上に膜厚１［μｍ］のポ
リイミド膜２７を形成する。しかるのち、KOH
溶液を用い第３図ｅに示す如くシリコン基板２１
の中央部を裏面からエツチングする。エツチング
はシリコン酸化膜２２で停止するのでタングステ
ン２６は全くエツチングされない。かくして形成
されたＸ線露光用マスクは、前記シリコン窒化膜
２４およびポリイミド膜２７がＸ線を透過し、前
記タングステン２６がＸ線を透過しないので、Ｘ
線露光に用いることが可能となる。

このように本実施例方法によれば、反応性イオ
ンエツチング技術等を用いてエツチングしたシリ
コン窒化膜２４の垂直な側面に沿つてタングステ
ン２６を成長させているので、タングステン２６
が断面を矩形状に形成することができ、マスクパ
ターンの断面を矩形状に形成できる。また、シリ
コン酸化膜２２がシリコン基板２１のエツチング
の際のストツパとして作用するため、タングステ
ン２６がエツチングされる等の不都合はない。さ
らに、第１及び第２の被膜２２，２３として透明
膜を用いているので、これらの被膜２２，２３を
除去する工程が不要となり、工程の簡略化をはか
り得る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記第３図ｃで示したＸ線
吸収部材の形成工程の後に、第４図ａに示す如く
シリコン窒化膜２４を除去し、その後同図ｂに示
す如くポリイミド膜２７を形成し、しかるのち同
図ｃに示す如くシリコン基板２１の裏面エツチン
グを行なうようにしてもよい。また、第３図ｃで
示した工程の後にシリコン基板２１の裏面エツチ
ングを施し第５図に示す構造を得るようにしても
よい。

また、前記第１の被膜としては、シリコン酸化
膜に限らず、シリコン窒化膜、シリコン窒化・酸
化膜、窒化ホウ素膜或いはこれらの複合膜を用い
てもよい。また、第３の被膜は絶縁膜であればよ
く、第１の被膜と同一のものであつてもよい。さ
らに、前記Ｘ線吸収部材としてはタングステンの
他にモリブデンを用いるようにしてもよい。ま
た、前記第２の被膜は多結晶シリコン膜に限るも
のではなく、シリサイドを用いてもよく、要は半
導体若しくは導電体であればよい。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ線露光の原理を示す模式図、第２図
ａ〜ｆは従来のＸ線露光用マスクの製造工程を示
す断面模式図、第３図ａ〜ｅは本発明の一実施例
に係わるＸ線露光用マスク製造工程を示す断面模
式図、第４図ａ〜ｃおよび第５図はそれぞれ変形
例を示す断面模式図である。 ２１……シリコン基板、２２……シリコン酸化
膜（第１の被膜）、２３……多結晶シリコン膜
（第２の被膜）、２４……シリコン窒化膜（第３の
被膜）、２５……レジスト、２６……タングステ
ン（Ｘ線吸収部材）、２７……ポリイミド膜（有
機物膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上の該基板より耐エツチング性の高い、
   Ｘ線に対して透明な第１の被膜を形成する工程
   と、上記第１の被膜上に導体若しくは半導体から
   なるＸ線に対して透明な第２の被膜を形成する工
   程と、上記第２の被膜上に絶縁膜からなる第３の
   被膜を形成する工程と、上記第３の被膜を所望の
   マスクパターンに応じてパターニングする工程
   と、次いで気相成長法を用い上記第３の被膜には
   成長層が形成されない条件下で前記第２の被膜の
   露出した部分にＸ線吸収部材を選択的に形成する
   工程と、しかるのち前記基板の一部を前記第１の
   被膜が形成された面の反対側から該被膜が露出す
   るまで除去する工程とを具備したことを特徴とす
   るＸ線露光用マスクの製造方法。 ２ 前記Ｘ線吸収部材を形成する工程ののち、前
   記第３の被膜およびＸ線吸収部材上に有機物膜を
   形成するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のＸ線露光用マスクの製造方法。 ３ 前記Ｘ線吸収部材を形成する工程ののち、前
   記第３の被膜を除去し、次いでＸ線吸収部材およ
   び第２の被膜上に有機物膜を形成し、しかるのち
   前記基板の除去工程を施すようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光用マ
   スクの製造方法。 ４ 前記基板として、シリコンを用いたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光用
   マスクの製造方法。 ５ 前記第３の被膜としてシリコン酸化膜、シリ
   コン窒化膜、シリコン酸化・窒化膜、窒化ホウ素
   膜或いはこれらの複合膜を用い、前記Ｘ線吸収部
   材としてタングステン或いはモリブデンを用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ
   線露光用マスクの製造方法。 ６ 前記第２の被膜として、多結晶シリコン膜或
   いはシリサイド膜を用いたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線露光用マスクの製造
   方法。 ７ 前記第１の被膜として、シリコン酸化膜、シ
   リコン窒化膜、シリコン酸化・窒化膜、窒化ホウ
   素膜或いはこれらの複合膜を用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光用マス
   クの製造方法。