JPS62115166A - 光マスクとその製造方法 - Google Patents
光マスクとその製造方法Info
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- JPS62115166A JPS62115166A JP61156343A JP15634386A JPS62115166A JP S62115166 A JPS62115166 A JP S62115166A JP 61156343 A JP61156343 A JP 61156343A JP 15634386 A JP15634386 A JP 15634386A JP S62115166 A JPS62115166 A JP S62115166A
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- G03F1/78—Patterning of masks by imaging by charged particle beam [CPB], e.g. electron beam patterning of masks
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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。
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、異なる光学的透過率の範囲を含み、たとえば
集積回路などのような半導体装置の製造のさいに使える
光ａスフまたは型板に関するものである。さらにこの発
明は、この種の光マスクを製造するだめの方法に関する
ものである。
集積回路などのような半導体装置の製造のさいに使える
光ａスフまたは型板に関するものである。さらにこの発
明は、この種の光マスクを製造するだめの方法に関する
ものである。
集積回路、半導体メモリーなどのような半導体装置の製
造のさいには、光マスクが製造すべきパターンに比べて
拡大された型板（いわゆる十字線）の形でも、また原寸
大のコピー型板（１：１型板）としても使用される。
造のさいには、光マスクが製造すべきパターンに比べて
拡大された型板（いわゆる十字線）の形でも、また原寸
大のコピー型板（１：１型板）としても使用される。
公知のマスクは、大ていは写真平版の方法でフォトラッ
クによって空間的に選択的に被覆された金属層のエツチ
ングによって作られる。この方法は、一部は湿式化学的
な著しく多くの工程を含み、したがって相対的に高い費
用がかかる。
クによって空間的に選択的に被覆された金属層のエツチ
ングによって作られる。この方法は、一部は湿式化学的
な著しく多くの工程を含み、したがって相対的に高い費
用がかかる。
この発明は、この先行技術から出発して、簡単に製造で
き、リブミクロン範囲での構造長さをもつ・ぞターンを
含みうるような光マスクまたは型板を提示するという課
題を基礎としている。
き、リブミクロン範囲での構造長さをもつ・ぞターンを
含みうるような光マスクまたは型板を提示するという課
題を基礎としている。
この課題は、この発明の１実施例によれば、異なる光学
的透過率の範囲が結晶質硅素（ｅ−８ｔ）または非晶質
硅素（ａ−Ｓｉ）の異なる割合を含むことを特徴とする
、異なる光学的透過率の範囲を含む層をもつ光マスクに
よって解決される。
的透過率の範囲が結晶質硅素（ｅ−８ｔ）または非晶質
硅素（ａ−Ｓｉ）の異なる割合を含むことを特徴とする
、異なる光学的透過率の範囲を含む層をもつ光マスクに
よって解決される。
とりわけ１つの範囲はほぼ完全に結晶質の、とくに単結
晶の硅素から成り、ま九（あるいけ）他の範囲はほぼ完
全に非晶質の硅素から成っている。
晶の硅素から成り、ま九（あるいけ）他の範囲はほぼ完
全に非晶質の硅素から成っている。
さらにこの発明によって、この種の光マスクを製造する
ための簡単な方法が提示され、それは適当な素材を使え
ば唯一つの方法ステップをしか必要とせず、サブミクロ
ン範囲までの極めて微細な構造を湿式化学的プロセスな
しに製造するととができる。この方法のもう１つの利点
は、露光線量がフォトラックの電子線露光に比べて１０
０倍短いことにある。
ための簡単な方法が提示され、それは適当な素材を使え
ば唯一つの方法ステップをしか必要とせず、サブミクロ
ン範囲までの極めて微細な構造を湿式化学的プロセスな
しに製造するととができる。この方法のもう１つの利点
は、露光線量がフォトラックの電子線露光に比べて１０
０倍短いことにある。
次にこの発明の実施例を図面を参照しながら詳しく説明
する。
する。
第１図にはこの発明の１つの実施形による光マスク１０
の概略が示されており、それは結晶Ａ１，０． （サフ
ァイア）製の基板１２とこの上に配置された厚さ０．１
ミクロンの硅素（Ｓｉ）の層１４を含んでいる。硅素
層１４は結晶質硅素（ｅ−Ｓｉ）の範囲１６と非晶質硅
素（ａ−８ｉ）の範囲１８を含んでいる。
の概略が示されており、それは結晶Ａ１，０． （サフ
ァイア）製の基板１２とこの上に配置された厚さ０．１
ミクロンの硅素（Ｓｉ）の層１４を含んでいる。硅素
層１４は結晶質硅素（ｅ−Ｓｉ）の範囲１６と非晶質硅
素（ａ−８ｉ）の範囲１８を含んでいる。
非晶質硅素（ａ−Ｓｉ）は一定の波長範囲では結晶質硅
素（ｃ−Ｓｉ）とは著しく異なる光の吸収係数をもつこ
とが知られており、それは第２図で約２０ ｅＶ ｉで
の量子エネルギーをもつ光について示した通りである。
素（ｃ−Ｓｉ）とは著しく異なる光の吸収係数をもつこ
とが知られており、それは第２図で約２０ ｅＶ ｉで
の量子エネルギーをもつ光について示した通りである。
ｅ−８１／ａ−８ｉマスクの利用できる範囲は、少なく
とも係数２の吸収係数の差が要求される場合、はぼ２
’−ｈν’−４ｅＶまたは６２ｏ〉λ） ３１０ ｎｍ
にある。層厚さくｄ）をそれぞれの固有値に合わせると
とによって、対比値ｋ −０，８５の場合にτ。
とも係数２の吸収係数の差が要求される場合、はぼ２
’−ｈν’−４ｅＶまたは６２ｏ〉λ） ３１０ ｎｍ
にある。層厚さくｄ）をそれぞれの固有値に合わせると
とによって、対比値ｋ −０，８５の場合にτ。
〜５０％の光透過率を得ることができ、そのことはフォ
トラック技術の現水準にふされしい。
トラック技術の現水準にふされしい。
例：ｈν＝３ｓＶ
α。＝ １．３ Ｘ １０ ｔｖ
α、＝７．０Ｘ１０ 傷
ｄ ＝５０ｎｍ
τ。＝５２％；ｒｌ＝３％； ｋ ＝ ０．８９露光パ
ラメータへの要求を下げることができる場合は、それに
応じて利用できる光波長範囲が拡大される。
ラメータへの要求を下げることができる場合は、それに
応じて利用できる光波長範囲が拡大される。
したがって、結晶相と非結晶相とで十分大きな吸収係数
の差をもつ別および効果の同じ他の材料での光スペクト
ルの広い範囲を光マスクまたは露光型板のために使うこ
とができる。単結晶の硅素の代シに、構造欠陥の割合が
十分に小さい多結晶の層を使うこともできる。
の差をもつ別および効果の同じ他の材料での光スペクト
ルの広い範囲を光マスクまたは露光型板のために使うこ
とができる。単結晶の硅素の代シに、構造欠陥の割合が
十分に小さい多結晶の層を使うこともできる。
第１図には、マスク１０のほかに露光すべき物体２０、
たとえば硅素ウェーファ２２も示されており、その表面
上にはフォトラック層２４がある。
たとえば硅素ウェーファ２２も示されており、その表面
上にはフォトラック層２４がある。
・９イオレツト光の単色光束２６をマスク１０を通して
フォトラック層２４に当てると、より強く吸収するａ−
８ｔの範囲に当たる光束２６０部分は十分に強く吸収さ
れて、その後ろにあるフォトラック層２４の範囲２８の
露光を防止する一方、ｅ−８ｔの範囲１６は・ンイオレ
ット光を概ねフォトラック層２４に透過させるので、そ
こではそれに応じた範囲が露光される。そこでフォトラ
ック層２４は普通のやり方で現像１．て、エツチングマ
スクを形成することができる。
フォトラック層２４に当てると、より強く吸収するａ−
８ｔの範囲に当たる光束２６０部分は十分に強く吸収さ
れて、その後ろにあるフォトラック層２４の範囲２８の
露光を防止する一方、ｅ−８ｔの範囲１６は・ンイオレ
ット光を概ねフォトラック層２４に透過させるので、そ
こではそれに応じた範囲が露光される。そこでフォトラ
ック層２４は普通のやり方で現像１．て、エツチングマ
スクを形成することができる。
第１図によって説明した種類のマスクは、結晶硅素の層
の選択的照射によって速く簡学に作ることができる。照
射は、強い電磁放射、とくにレーザー放射によって、ま
た電子放射またけイオン放射によって行うことができる
。これらすべての放射方法では、記録線を非常に微細に
集束させることができるので、硅素層の中にサブミクロ
ン範囲までの寸法をもつ非常に微細な構造を作るととが
できる。
の選択的照射によって速く簡学に作ることができる。照
射は、強い電磁放射、とくにレーザー放射によって、ま
た電子放射またけイオン放射によって行うことができる
。これらすべての放射方法では、記録線を非常に微細に
集束させることができるので、硅素層の中にサブミクロ
ン範囲までの寸法をもつ非常に微細な構造を作るととが
できる。
とくに好まれるのはイオン線の使用であり、これを使え
ばイオンの加速エネルギーと照射線１：の適切な搦定に
よって層の望ましい深さまで十分な厚さでの硅素層の必
要な修正を行うことができる。さらに非晶質化プロセス
は十分に線量率から独立している。それは、電子放射線
源やレーザーのような他の放射線源の場合は当ては゛ま
らない。ただし、放射力と時間構造への一定の要求が満
たされれば、これらを使うこともできる。
ばイオンの加速エネルギーと照射線１：の適切な搦定に
よって層の望ましい深さまで十分な厚さでの硅素層の必
要な修正を行うことができる。さらに非晶質化プロセス
は十分に線量率から独立している。それは、電子放射線
源やレーザーのような他の放射線源の場合は当ては゛ま
らない。ただし、放射力と時間構造への一定の要求が満
たされれば、これらを使うこともできる。
イオン線による８１の相変化のためのプロセスパラメー
タ、すなわちとくに線量、イオンエネルギー（加速電圧
）およびターゲットの温度は、当業者には知られている
。たとえばＧ、ミュラーとＳ、カルピッツアー、 Ｐｈ
１ｔ、 Ｍａｇ、 Ｂ ４１ （１９８０）３０７を診
照。とれに関連してことわっておくが、その範囲が一方
では完全にｃ−８１から、他方では完全にａ Ｓｉか
ら成るマスク層を使うことは、すべての場合に必要なわ
けではない。すなわち、吸収係数を十分に変えるために
必要な硅素層の修正は、照射された結晶質のマスク材料
の均質の非晶質化が起こる閾値以下の照射量によってす
でに達成できる。したがって場合によっては、マスクの
中に灰色の色調、すなわち一種のハーフトーン像を作る
こともできる。相対的に厚いｃ−８ｔ層から出発すれば
、ａ−別範囲はｃ−８ｔ層の一定の深さまでしか広がる
ことができず、この層全体に広がることはできない。
タ、すなわちとくに線量、イオンエネルギー（加速電圧
）およびターゲットの温度は、当業者には知られている
。たとえばＧ、ミュラーとＳ、カルピッツアー、 Ｐｈ
１ｔ、 Ｍａｇ、 Ｂ ４１ （１９８０）３０７を診
照。とれに関連してことわっておくが、その範囲が一方
では完全にｃ−８１から、他方では完全にａ Ｓｉか
ら成るマスク層を使うことは、すべての場合に必要なわ
けではない。すなわち、吸収係数を十分に変えるために
必要な硅素層の修正は、照射された結晶質のマスク材料
の均質の非晶質化が起こる閾値以下の照射量によってす
でに達成できる。したがって場合によっては、マスクの
中に灰色の色調、すなわち一種のハーフトーン像を作る
こともできる。相対的に厚いｃ−８ｔ層から出発すれば
、ａ−別範囲はｃ−８ｔ層の一定の深さまでしか広がる
ことができず、この層全体に広がることはできない。
イオン線によるマスク構造の製造のさいには、概して約
０．１ ミクロンの深さまでの層を変えるために約１０
０ ｋＶまでのオーダーの加速電圧で十分である。所属
の面線量は、中重々いし重イオン（原子質量約３０以上
）でけＳＩのような典型的な半導体の非晶質化のための
約１ｏ１２ないし１０１４の粒子／備２である。低温、
とくに液体窪素の温度での照射は、普通室温の場合よシ
有効だが、必要ではない。そこでたとえば線電流２ｎ入
で１ｏｌＡｒイオン／ ｔｙａ”の線量の場合に記録時
間は１凋２の大きさのマスク面で約１０” ｓになる。
０．１ ミクロンの深さまでの層を変えるために約１０
０ ｋＶまでのオーダーの加速電圧で十分である。所属
の面線量は、中重々いし重イオン（原子質量約３０以上
）でけＳＩのような典型的な半導体の非晶質化のための
約１ｏ１２ないし１０１４の粒子／備２である。低温、
とくに液体窪素の温度での照射は、普通室温の場合よシ
有効だが、必要ではない。そこでたとえば線電流２ｎ入
で１ｏｌＡｒイオン／ ｔｙａ”の線量の場合に記録時
間は１凋２の大きさのマスク面で約１０” ｓになる。
０．１ミクロンの線直径の場合に露光時間は０．１マイ
クロ秒／ビクセルである。
クロ秒／ビクセルである。
ａ−８ｌけ約６００℃の温度で初めて再結晶化されるの
で、照射によって作られたａ−８１／ｃ−８１パターン
は周囲温度で長時間安定でおる。
で、照射によって作られたａ−８１／ｃ−８１パターン
は周囲温度で長時間安定でおる。
第３図は、公知の写真平版法によるマスクの製造のだめ
の方法ステップの概略をこの発明によるイオノグラフィ
−法の場合の方法ステップと比べて示している。
の方法ステップの概略をこの発明によるイオノグラフィ
−法の場合の方法ステップと比べて示している。
公知の方法では、ガラス基板Ｏから出発し、第１の方法
ステップ１でとれに金属層釜っけ、その上に方法ステッ
プ２でフォトラック層を塗る。次に方法ステップ３で電
磁、電子またはイオンの放射による露光が行われる。次
の方法ステップ４でフォトラック層が現像され、そのさ
い金線層上のエツチングマスクが得られ、次ニ方法ステ
ップ５で金属層が選択的にエツチングされ、方法ステッ
プ６で残りのフォトラックが除去される。
ステップ１でとれに金属層釜っけ、その上に方法ステッ
プ２でフォトラック層を塗る。次に方法ステップ３で電
磁、電子またはイオンの放射による露光が行われる。次
の方法ステップ４でフォトラック層が現像され、そのさ
い金線層上のエツチングマスクが得られ、次ニ方法ステ
ップ５で金属層が選択的にエツチングされ、方法ステッ
プ６で残りのフォトラックが除去される。
この発明による方法の場合は、たとえばサファイア基板
から出発し、これに第１の方法ステップで望ましい厚さ
の・〜８１層がかぶせられる。
から出発し、これに第１の方法ステップで望ましい厚さ
の・〜８１層がかぶせられる。
次の方法ステップで露光がたとえば微細に束ねられたイ
オン線によって行われる。マスクはもう出来上がりであ
る。
オン線によって行われる。マスクはもう出来上がりであ
る。
結晶硅素の層をもつサファイア基板（ｃ−８ｉ／ＡＬ、
０． ）は″ＳＯ８＝ （５ｉｔｉｏｏｎ ｏｎ ５ａ
ｐｐｈｉｒｅ ）として市販されているので、この発明
によるマスクの製造のプロセスは実際には、ここではイ
オン線による線露光、だけから成っている。
０． ）は″ＳＯ８＝ （５ｉｔｉｏｏｎ ｏｎ ５ａ
ｐｐｈｉｒｅ ）として市販されているので、この発明
によるマスクの製造のプロセスは実際には、ここではイ
オン線による線露光、だけから成っている。
この発明はもちろん上記の実施例に限られるものではな
い。この発明によるマスクは、・々イオレット以外の光
でも使うことができ、近紫外までの光波長がよく適して
いる。とくにここではそれに応じた帯域間隔をもつ他の
半導体システムも考慮される。さらに、−Ｆ記のマスク
製造は光学的構造化一般を代表していることは明らかで
ある。それは光学機器（格子、フィルターなど）の製造
にも、また光学的情報相体（メモリー）にも関連してい
る。
い。この発明によるマスクは、・々イオレット以外の光
でも使うことができ、近紫外までの光波長がよく適して
いる。とくにここではそれに応じた帯域間隔をもつ他の
半導体システムも考慮される。さらに、−Ｆ記のマスク
製造は光学的構造化一般を代表していることは明らかで
ある。それは光学機器（格子、フィルターなど）の製造
にも、また光学的情報相体（メモリー）にも関連してい
る。
硅素の代りに他の半導体材料をマスク層として使うこと
もできる。たとえばゲルマニウムやＡ／ＩＴＩ −Ｂ／
Ｖのタイプの半導体化合物。実際上適当〃帯域ギャップ
をもち、共有結合をもつすべての材料をマスク材料とし
て使用できよう。
もできる。たとえばゲルマニウムやＡ／ＩＴＩ −Ｂ／
Ｖのタイプの半導体化合物。実際上適当〃帯域ギャップ
をもち、共有結合をもつすべての材料をマスク材料とし
て使用できよう。
第１図は露光マスクとこのマスクによって露光される物
体の概略図を、 第２図は結晶質硅素（ｃ−Ｓｉ）と非晶質硅素（ａ−８
ｉ）の透過係数のグラフ図を、第３図は公知の写真平版
法とこの発明によるイオングラフィー法の場合にこの発
明による焦光マスクを作るために必要な方法ステップの
概略図を示す。 〈図中説明〉 １０：マスク ２０：物体 ２２：構造化すべき材料 ２６：光 ２６ ： 露光されるフォトラック ２８ ： 露光さ
れないフォトラック図面の浄書（内容に変更なし） 〈スフ？後 り ・ツク゛′乃フ、−イオノＱ”ラフィ〜６−ゴゴ１
１ゝ 手続省市′ｉｌ王書（方式） 昭和６１年１２月１２０ 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 １、事件の表示 昭和６１年 特 許 願 第１５
６３４３号２、発明の名称 光マスクとその製造方
法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ニー、 ファウ ４、代理人 ５、補正命令の１−１付
体の概略図を、 第２図は結晶質硅素（ｃ−Ｓｉ）と非晶質硅素（ａ−８
ｉ）の透過係数のグラフ図を、第３図は公知の写真平版
法とこの発明によるイオングラフィー法の場合にこの発
明による焦光マスクを作るために必要な方法ステップの
概略図を示す。 〈図中説明〉 １０：マスク ２０：物体 ２２：構造化すべき材料 ２６：光 ２６ ： 露光されるフォトラック ２８ ： 露光さ
れないフォトラック図面の浄書（内容に変更なし） 〈スフ？後 り ・ツク゛′乃フ、−イオノＱ”ラフィ〜６−ゴゴ１
１ゝ 手続省市′ｉｌ王書（方式） 昭和６１年１２月１２０ 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 １、事件の表示 昭和６１年 特 許 願 第１５
６３４３号２、発明の名称 光マスクとその製造方
法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ニー、 ファウ ４、代理人 ５、補正命令の１−１付
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、層が１つの半導体材料から成ること、また異なる透
過率の範囲が半導体材料の非結晶相と結晶相の異なる割
合を含むことを特徴とする、異なる光学的透過率の範囲
を含む層をもつ光マスク。 ２、異なる光学的透過率の範囲１６，１８を含む層１４
をもつ光マスクであつて、異なる光学的透過率の範囲１
６，１８が結晶質硅素または非晶質硅素の異なる割合を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項による光マ
スク。 ３、層１４の厚さ０．１ミクロンのオーダーであること
を特徴とする特許請求の範囲第２項による光マスク。 ４、層１４がサファイアの基板１２上に配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に
よる光マスク。 ５、それが概ね完全に結晶質の、とりわけ単結晶の硅素
から成る範囲１６を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第２項、第３項または第４項による光マスク。 ６、それが概ね完全に非晶質の硅素から成る範囲１８を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第５
項の１つによる光マスク。 ７、光透過性の基板上に配置された半導体層の光学的透
過率を一定の範囲で集束された放射ビームによる照射に
よつて変えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
よる光マスクを製造するための方法。 ８、結晶質の、とりわけ単結晶の硅素（ｃ−Ｓｉ）の層
から出発することを特徴とする特許請求の範囲第７項に
よる方法。 ９、放射としてイオン放射、電子放射またはレーザー放
射を使うことを特徴とする特許請求の範囲第７項による
方法。 １０、中重ないし重イオン、とくにアルゴンイオンから
成る放射を使うことを特徴とする特許請求の範囲第９項
による方法。 １１、層を照射中に冷却させることを特徴とする特許請
求の範囲第７項ないし第９項の１つによる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3524176.4 | 1985-07-05 | ||
| DE19853524176 DE3524176A1 (de) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Lichtmaske und verfahren fuer ihre herstellung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115166A true JPS62115166A (ja) | 1987-05-26 |
| JPH0731395B2 JPH0731395B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=6275112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15634386A Expired - Lifetime JPH0731395B2 (ja) | 1985-07-05 | 1986-07-04 | 光マスクとその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4764432A (ja) |
| EP (1) | EP0207528B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0731395B2 (ja) |
| AT (1) | ATE77157T1 (ja) |
| DE (2) | DE3524176A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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