JPS59214856A - リソグラフイツク・マスク及びその製造法 - 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】 目的には真空紫外リングラフィ、即ち入射波長が１００
０〜２０００オンクストロームのリンクラフィ用マスク
構造に関する。

リンクラフィは集積回路および他のミニチュア・デバイ
スで要求される微細パターンを製造する標準技法である
。この技法ではレジストによっておおわれたデバイス基
板はマスクを介して電磁照射源に対し選択的に露呈され
る。レジスト層の照射された領域は化学変化を起し、照
射を受けていない領域に比べてより可溶的（ポジ・レジ
スト）になるか壕だはより非可溶的（ネガ・レジスト）
になる。

次に現像液を用いてより可溶的なレジスト領域（ボシ・
レジストの場合には照射された領域であり、ネガ・レジ
ストでは照射を受けていない領域である）を選択的に除
去する。次に物質はエツチングされるか捷たはレジスト
　　　　層の開口中に沈積される。

集積回路の価格および効率はデバイスの大きさの関数で
あるので、パターン化可能な対象の大きさを減少さ亡る
だめに敗色されたパターン化技法を開発する多大な努力
がなされて来た。１つの開発努力はレジストによってお
おわれたデバイス基板を選択的に露光するためにより短
い波長の照射、を使用することに焦点をあてていた。こ
れはリングラフィで生じる望ましくない干渉および回折
効率は照射波長と直接関係していることによる。例えば
多大の努力がＸ線リングラフィ、即ち照射源としてＸ線
を使用するりソグラフイの開発にさかれてきた。Ｘ線を
使用するとより小さなパターン・サイズを得ることが出
来るが、必要な強度の照射を発生させるだめには大規模
な装置が要求され、マスク構造は極めてこわれやすくな
る。

デバイス基板のパターン比を更に改善する他の開発努力
では電子ビーム・リソグラフィを使用している。この方
法では電子ビームがデバイス・パターンを直接レジスト
によっておおわれた基板上に描く。この方法もまた極め
て小さなバタ・−ン・サイズが実現可１止であるが、高
価で複雑な装置を必要とする。更に、電子ビーム・リソ
グラフィではプログラミング・システムの制御の下で各
々のデバイス・パターンは１点ずつ逐次描く必要がある
。この手順は比較的時間がかかり、高価となる。

本発明に従い、従来技術の欠点は真空紫外リソグラフィ
、即ち照射波長が１０００〜２０００オングストローム
の間のリングラフィ用のマスク構造を使用することによ
り解決された。このマスク構造は真空紫外照射に対して
不透明なパターン［ヒされた物質でおおわれたアルカリ
土類ハロゲン化合物捷たはアルカリ金属ハロゲン化合物
基板よシ成る。ここで述べる実施例ではパターン化され
た物質はポリイミドの層およびゲルマニウムの層よシ成
る。パターン化された物質は可視光に対しては透明であ
シ、そのだめマスクとデバイス基板の整列が容易となる
。

ここで述べるマスク構造は機械的に安定で丈夫であシ、
従って特殊な装置が不要なことは本箔明の１つの特徴で
ある。

本発明の前述および他の特徴および利点は旬図を参照し
て以下の詳細な記述を読むことによりより良く理解され
よう。

第１〜４図に示す特定の図示のマスク構造はポリイミド
層１ｏ２、ゲルマニウム層１０３およびレジスト層１０
４でおおわれた基板１０１を含んでいる。レジスト層１
０４はポリメチルメタクリル酸塩（ＰＭＭＡ　）の如き
通常のレジスト物質を含んでいる。基板１０１は選択さ
れたアルカリ士−ａ寸だけアルカリ金属ハロゲン化合物
物質、即ちＣａＦ２、ＢａＦ２、Ｍ９Ｆ２　、ＳｒＦ２
またはＬｉＦであってよい。基板１０１の厚さは真空紫
外照射波長に対して透明でかつ機械的に丈夫であるよう
に選ばれる。

第１図に示すように、デバイス基板上に要求される所望
のパターン（まだはその写真ネ力）は電子ビーム・リソ
グラフィによってレジスト層１０４中に形成される。こ
のパターンは開１コ１０５として表わされている。電子
ビーム・リソグラフィは電子ビームを用いてレジスト層
１０４上に所望のパターンを描き、次イで例えばエチレ
ン・グリコール・モノエチルエーテル３とメタノール７
の溶液の如き適当な現像液を使用して照射を受けたレジ
ストを除去する連続的なステップを含む。

マスク構造の電子の帯電（この帯電により電子ビームは
所望の経路からずれる可能性がある）を最小化するため
に、アルミニウムの層（図示せず）が電子ビームによる
パターン化を行う前にレジスト層１０４上に沈積される
。このアルミニウム層は照射を受けたレジストを現像す
る前に水酸化ナトリウム水溶液を用いて除去される。も
ちろん前述のレジストのパターン化は照射を受けていな
いレジスト部分が現像液によって除去されるネガ・レジ
ストに対しても同様に適用し得ることを理解されたい。

更に、例えばイオン・ビーム露光またはＸ線露光の如き
他の高ｊＷ像度リソグラフ技術を使用してレジスト層１
０４をパターン１ヒすることが出来る。

レジスト層１０４を電子ビームにより精確にパターン比
するためには層１０４の厚さが一様であることが必要で
ある。レジストの厚さが変動すると、レジストの露光が
不正確になったりレジスト・パターンの輪郭が歪んだり
する。更に、とのような厚さの変動は土類ハロゲン化合
物まだはアルカリ・ハロゲン比合物質のような軟かいも
のを基板として使うと生じやすく、寸だ機械的に容易に
は平滑化できない粗い表面を生じさせる。従って、ポリ
イミド層１０２が滑らかな上部表面１０６を提供するた
めに基板１０１上に形成される。

パターン化されたＰ　Ｍ　Ｍ’　Ａはポリイミド層を直
接エツチングするだめマスクとして使用できる。しかし
、酸素中のＰＭＭＡのエツチング速度はポリイミドのそ
れより速い。しかし、ゲルマニウム層１０３を使用する
とＰＭＭＡパターンをポリイミドに伝えることが容易に
なる。例数ならばＰＭＭＡはＳＦ６プラズマ中のゲルマ
ニウムよりずっとゆっくりエツチングを行い、ゲルマニ
ウムは酸素プラズマ中では実質的にエツチングを行わな
いからである。

レジスト層１０４中に開口１０５を形成した後に、マス
ク構造は六フッ化硫黄（ＳＦ６）の雰囲気の中でイオン
・エツチングされる。

その結果、開口１０５は第２図に示すようにゲルマニウ
ム層１０３を通して伸展する。次に第２図のデバイス基
板は酸素中でイオン・エツチングされ、その結果開口１
０５はポリイミド層１０２を通して伸展することになる
。

酸素中におけるイオン・エツチングはまだＰＭＭＡ層１
０４を除去する。酸素中のイオン・エツチング後のマス
ク構造が第３図に示、されている。

第４図はＰＭＭＡの如き通常のレジストの層４０２でお
おわれたデバイス基板４０１をパターン比するために第
；３図のマスク構造を使用する仕方を示している。層４
０２は図示の如きデバイス基板４０１−ヒにあること、
即ち基板４０１と接触していることあるいは基板４０１
から１−）まだはそれ以上の中間層によって隔てられて
いることのみが要求される。

デバイス基板４０１は任意の電子的または光学的デバイ
スの一部であってよい。図示の如く、ゲルマニウム層１
０３はレジスト層４０２と接触している。もちろん、マ
スクと基板との間の接触は、マスクから発散する照射が
適当なレンズを用いてデバイス基板−トに収束されてい
るならば不必要である。またはマスクとデバイス基板の
間の接触は、わずかな解像度の損失が許容できるならば
不必要である。

層１０２および／または１０３は真空紫外照射４０５に
対して不透明であり、従ってこの照射は開口１０５と整
列したマスク構造１０１の領域を通してのみ通過する。

更に、層１０２および１０３の厚さは要求された不透明
度を提供し、かつ可睨光に対しては透明であるように選
択される。このような透明度によシマスフのデバイス基
板４０１に対する整列度は改善される。このようにして
レジスト層４０２は領域４０３中で選択的に照射される
。照射された領域４０３は市販の現像液を使用して除去
可能であり、従ってマスクの輪郭パターンはレジスト層
４０２に正確に伝えられる。

例】 真空紫外リソグラフィ用のマスクは例えばＸＵ−２１８
（これはチバ・カイギー社の商標である）の如きポリイ
ミドを約１５００オングストロームまず最初に形成する
ことによ１）　ＣａＦ２基板上に形成される。溶剤を乾
燥させるために空気中で１時間１６０℃で焼いた後、３
００オングストロームのゲルマニウム層がポリイミドの
上に蒸着される。次に１０００オングストロームのレジ
スト層が形成され、これを１３０℃で１時間焼く。３０
０オンクストロームのアルミニウム層が真空蒸着により
ポリイミド上に沈積される。パターンは走査電子顕微鏡
の′ｊシ子ビームを使用してＰ　Ｍ　Ｍ　Ａ中に描か、
ｔシる。次にパターン（〆」、エチレン・クリコール・
モノエチルエステル；３とメタノール７の溶液中で現像
される。現１象後、パターン化されだ基板は酸素、ＳＦ
６および酸老中で連Ｈシシてイオン・エツチングさ７Ｉ
−１ｒ＋’ｉ’ｒ尤したゲルマニウム領域からレジスト
の残りを取り除き、ゲルマニウムをエツチングし、ポリ
イミドをエツチングする。

もちろん、前述のマスク構造は本発明の精神および範囲
を逸脱することなく当業者により考案し得る多数の構造
の一例にすきないことを理解されたい。第１に前述の実
施例ではポリイミド層およびゲルマニウム層は真空紫外
放射に対し不透明であるが、いす！′Ｌ７５・一方の層
のみが不透明であれはよい。従って、不透明層は１つま
たはそれ以上の中間層（これは不透明である必要はない
）によって隔てられているかまたは基板に隣接していて
よい。

最後に、ポリイミド層を除去することも可能てあり、こ
のときには真空紫外放射に対して不透明なゲルマニウム
層かマスク基板上に直接形成される。しかしポリイミド
層を除去すると現在入手可能な土類ハロゲン比合物まだ
ｄ：金）鳴ハロケン化合′吻基板の相さのンｖめにマス
クのパターン化の４’ｌ’１度はｊＪ少する、。

【図面の簡単な説明】

第１図は最も外側のレジスト層のパターン化を行った後
の本発明のマスク構造の断面図、第２図はレジストの下
の１つの物質層のパターン化を行った後の本発明のマス
ク構造の断面図、 第３図はレジストの下の更に他の物質層のパターン化を
行った後の本発明のマスク構造の断面図、 第４図はデバイス基板のパターン化を行う本発明のマス
ク構造の使用法を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 基板・・１０１、物９１層・・１０２．１０３、開口・
　１０５゜ テレグラフ　カムパニー ａ　１ ＦＩ６．２ ＨＣｌ ＦＩ６．４ ’ｌＵ３　　　　　　　　　　　　ｑＬｌｊ第１頁の続
き ０発　明　者　ローレンス・デイヴイツド・シャックル アメリカ合衆国０７７３３ニユージ ヤーシイ・モンマウス・ホルム デル・スト−ニー・プルツク・ ロード３１ ０発　明　者　ジョナサン・カータス・ホワイト アメリカ合衆国０７７３８ニユージ ヤーシイ・モンマウス・リンク ロフト・ジャンピング・プルツ ク・ロード１１３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　照射に対して不透明な物質層を基板上に有するリソ
   グラフィツク・マスクにおいて、前記基板はＣａＦ２　
   、、　ＢａＦ２　、Ｍｇ　Ｆ２　、ＳｒＦ２およびＬｊ
   Ｆより成るグループから選択されることと、 前記物質層は、 前記基板上の少くとも１つの物質層より成り、該層は少
   くとも１つの開口を有し、該物質層は電磁スペクトラム
   の真空紫外・領域中の波長を有する照射に対して不透明
   であることとを特徴とするリングラフイック・マスク。 ２、特許請求の範囲第１項記載のマスクにおいて、 前記層は基板に隣接していることを特徴とするリングラ
   フイック・マスク。 ３　特許請求の範囲第１項記載のマスクにおいて、 前記層は前記基板から少くとも１つの中間物質層により
   隔てられていることを特徴とするリングラフイック・マ
   スク。 ４　特許請求の範囲第２項記載のマスクにおいて、 前記層はポリイミドより成ることを特徴とするリングラ
   フイック・マスク。 ５　特許請求の範囲第２またけ３項記載のマスクにおい
   て、 前記層はゲルマニウムより成ることを特徴とするリング
   ラフイック・マスク。 ６　特許請求の範囲第１項記載のマスクにおいて、 前記層に隣接し、基板の反対側に配置されたゲルマニウ
   ムの第２の層により特徴づけられるリソグラフィツク・
   マスク。 ７　特許請求の範囲第６項記載のマスクにおいて、 前記第２の層に隣接し、前記層の反対側に配置されたレ
   ジストの第３の層により特徴づけられるリソクラフィッ
   ク・マスク。 ８　　、Ｗ許請求の範囲第７項記載のマスクにおいて、 前記第３の層に隣接し、前記第２の層の反対側に配置さ
   れたアルミニウムの第４の層により特徴つけられるリン
   クラフイック・マスク。 ９　リソクラフィック・マスクを製造する方法において
   、該方法は、 ＣａＦ２　、ＢａＦ２　、Ｍｇ　Ｆ２　、ＳｒＦ２およ
   びＬｉＦより成るクループから選択された基板を提供し
   、 前記基板上に電磁スペクトラムの真空紫外領域中の波長
   を有する照射に対して不透明な少くとも１つの物質層を
   沈積させ、前記層中に少くとも１つの開口を規定する予
   め定められたパターンを前記物質中に形成することによ
   り特徴づけられるリングラフイック・マスクを製造する
   方法。 １０　　特許請求の範囲第９項記載の方法において、 前記物質層は前記基板に隣接して沈積されることを特徴
   とするリンクラフイック・マスクを製造する方法。 １］　特許請求の範囲第９項記載の方法において、 前記層は前記基板から少くとも１つの中間層を隔てて沈
   積されることを特徴とするリンクラフイック・マスクを
   製造する方法。 １２、特許請求の範囲第９〜１１項のいずれかに従う方
   法において、 前記層はポリイミドより成ることを特徴とするリンクラ
   フイック・マスクを製造する方法。 １３　　特許請求の範囲第９〜１Ｊ項のいずれかに従う
   方法において、 前記層はゲルマニウムよシ成ることを特徴とするリング
   ラフイック・マスクを製造する方法。 ］／Ｉ　　特、￥Ｆ請求の・ｆヤ、間第９〜］　１　ｊ
   Ｑのいずれかに従う方法において、 前記層はゲルマニウムより成ることを特徴とするリンク
   ラフイック・マスクを製造する方法。 】５　デバイス基板上に少くとも１つのレジスト層を沈
   Ａ責させ、 レジストによっておおわれた基板と照射の間に配置され
   たマスクを用いて電磁スペクトラムの真空紫外貨ｃＪ域
   中の波長を有する照射をレジスト層に対して選択的に行
   うことを含むデバイスをパターン１ヒする方法において
   、 前記マスクはＣａＦ２、ＢａＦ２、Ｍ７Ｆ２、ＳｒＦ２
   およびＬｉＦより成るクループから選択されたマスク基
   板と、少くとも１つの開口を有し、照射に対して不透明
   なマスク基板上の少くとも１つの物質層により特徴づけ
   られるデバイスのパターン化の方法。