JPS62263973A - 金属薄膜とその製造方法 - Google Patents

金属薄膜とその製造方法

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JPS62263973A
JPS62263973A JP61103816A JP10381686A JPS62263973A JP S62263973 A JPS62263973 A JP S62263973A JP 61103816 A JP61103816 A JP 61103816A JP 10381686 A JP10381686 A JP 10381686A JP S62263973 A JPS62263973 A JP S62263973A
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thin
metallic film
film
metal
org
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JP61103816A
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Kazumichi Omura
大村 八通
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/08Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/14Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Toxicology (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、特に微細なパターンを形成するためのX線
リソグラフィ等の分野に適合し、高精度に製作されたX
線マスクとその製作および修正方法に関する。
(従来の技術) 半導体素子が微細化されるにつれその製造プロセスには
光りソグラフィに代わってX線リソグラフィが用いられ
る可能性が高まっている。微細化が用いる光の波長程麿
で限定されるためで、可視光に比し波長が数自分の−の
軟X線が注目されるわけである。このような波長領域で
はレンズが使用出来ない。光りソグラフィでは半導体上
パターンの5倍又は10倍のパターンを有するマスクを
用い、これをレンズを用いて縮小することが出来るため
マスクパターンの精度は緩やかでも良い。
しかし軟X線リングラフィでは上記の理由で5倍、10
倍マスクが使用出来ず、1:1等倍マスクを使用する。
従って等化マスクパターンは最小線幅の数分の−の精度
が要求される。
ところで軟X線リソグラフィで用いられるマスクの一般
的構造と製造法は次のようなものである。シリコンウェ
ハの表面に低原子番号の元素から成る無機薄膜を被着形
成する。これは後述のX線吸収体のマスクパターンを保
持する基板となるもので、CVO法によるBN、SiN
、SIOユ等である。無機膜の代わりにポリイミド膜や
これらの多層膜も用いられる。次にX線吸収体のパター
ンをこの保持薄膜上に形成刃る。吸収体には原子番号が
大きく、化学的に安定な材料としてAu。
Pt、W、Ta等が用いられる。就中Auは最も広く用
いられている。これら吸収体パターンは二 一種類の方
法で製作されている。第一の方法では保持薄膜上にAu
との付着を良くするためCr又はTi等を50=100
人蒸着、その上にメッキ用下地としてAuを50−10
0尺蒸着する。レジストを塗布、電子ビーム露光により
レジストを微細加工し、前記Aug膜までの開孔を形成
する。
次にこのAug膜を陰極としてALJのメッキを行う。
Auは上記レジストの開孔のみにメッキされる。0.5
μm前後の厚さにメッキ層を成長した後、レジストを除
去、レジメ1〜下の薄いAU/(Cr、Ti)膜を希王
水等で除去する。最終的には保持薄膜下の3iウエハを
中心部のみ裏面よりエッヂし、保持薄膜のみとする。こ
れにより。
可視光と軟X線に透明な薄膜上に形成したAuパターン
を持つX線マスクが得られる。次に第二の一2= パターン形成V、では、上記の保持薄膜上に、ALJ、
pt、丁a、W等を吸収体に必要な厚さに一面に堆積し
た復、エツチングにより吸収体パターンを形成するもの
である。吸収体がAIJの場合では、先づ50−100
人のCr又はTi膜を蒸着。
この上にAUを0.5μm程度堆積する。次にTaを0
.1−0.2μm厚さに電子ビーム蒸もする。レジスト
を塗布、電子ビーム露光でパターンを形成した後、この
レジストをマスクとしてCBrF3等のガスによるRI
Eで]aをエッヂし、Taにパターンを形成1次いでT
aをマスクとしてArイオンエツチングによりAUにパ
ターンを形成する。貝−の後、中心パターン部の3iを
裏面よりエッチしてマスクが完成する。
このようにして作られたX線マスクの吸収体では全面積
に亙って完全でなく、欠陥が存在する。
例えばメッキ法によるAuパターンの場合、レジスト開
孔が一部で大きすぎたり余分なピンホールがあるとAu
寸法が大きくなり又は不必要なALJが付着する。この
ような欠陥に対しては集束イオンビームのスパッタリン
グ機能を利用して余分な吸収パターンを除去出来る。反
対に、パターンの欠落部分を修正する場合は簡単でない
。同じく集束イオンビームを用い、高真空のイオンビー
ム室と試料室を分離し、イオンビーム通過のための小孔
を設けてイオンビームを試料室に導入する。試料室には
王a堆積用にはTa (QC!2H,>、。
W堆積にはWF6の減圧ガスを流し、堆積させるべき箇
所にビームを整合させ、照射すると、ガス分子が吸着し
イオンにより分解してTa、Wが堆積して行く。しかし
このような方法では小孔といえども高真空室側へ使用ガ
スの流入がある。又。
化学的に安定なALJヤPtによる修正では常温で気体
の分子化合物がないことから不可能である。
(発明が解決しようとする問題点) 以上を整理すると、従来法によるX線マスクとその製造
法においては、近接効果等で微細加工に問題のある電子
ビーム露光によるレジストプロセスをメッキ法又はRI
Eと組合せる複雑なものであり、吸収パターンの欠落欠
陥修正に対しては。
−5= Au、ptの直接堆積方法が存在しなかったということ
が出来る。本発明の目的は、マスク製作においては上記
の組合せを必要とすることなく直接吸収体パターンが得
られ、又、吸収体欠落欠陥部に直接Au、Pt等を堆積
出来る方法により、高精度のX線マスク等を提供するこ
とである。
[発明の構成] (問題点を解決するだめの手段) 本発明においTは、bric]ht  goldと称さ
れる。テルペン類と硫黄の誘導体と金(又は白金)塩の
化合物(以下有機金又は有機白金と略称)の薄膜を基板
上に形成し、真空中でイオンビーム照射により分解、非
金属成分を蒸発せしめ。
金(又は白金)のみを残置し、未照射薄膜を除去するこ
とにより基板上に金(又は白金)膜を形成する。平行イ
オンビームを、マスクを通過せしめて断面をパターン化
して照射するか、又はいわゆる液体金属イオン源から得
られる集束イオンビームを用いて描画照射することによ
り金等の微細パターンが得られる。X線マスク吸収体の
欠落欠陥6一 修正においては上記有機金薄膜をX線マスクに塗イFし
た後、欠落部分のみを集束イオンビームで照射、金等を
析出せしめて修復し、後に余分な薄膜を溶解除去する。
(作用) テルペン類と硫黄の誘脅体と金(又は白金)塩の化合物
すなはちbrrght  goldはセラミックス等に
塗布して薄膜状とじ700−800℃で加熱することに
より金(白金)以外の軽元素が蒸発し、金(白金)の薄
膜か残留することか知られでいるがこの有機金(白金)
薄膜を真空中でイオンビーム照射することによっても同
様の効果かあることを見出した。イオンビームはその加
速電圧により薄膜中への到達距離1が決まるため、N膜
厚さに必要な加速電圧て照射することにより。
基板との界面まで有機薄膜を金(白金)薄膜に変化させ
、非照射部有機薄膜を溶剤で除去する際にも金属膜を残
置せしめ得る。
(実施例) (I)2インチ径の3iウエハ上に1μm厚の低引張応
力を右するSiN膜を形成、この上に溶剤で希釈したb
right  goldを、リソグラフィに用いるレジ
ストのように回転塗布し、乾燥する。乾燥を促進するた
め80’0.20分程度、窒素ガス中に保っても良い。
約0.5μm厚の均一な有機金薄膜が得られた。これを
集束イオンビーム装置に入れ、lX10−’Paの真空
で。
Ga  イオノビームを180kVの加速電圧で照射し
た。ビーム径は0.5μm、ビーム電流は8X10”△
であった。線ドーズは1.5XIC5’1ons/cm
にイjるようビームを走査した。トルエンやトリクロル
エチレン等の溶剤で未照剣有a薄膜を溶解除去した結果
、SiN上に巾0.5μm、高さ0.27μmの金の細
線パターンが形成されたことが分った。Siウェハの中
心を20mm直径の円状に央面よりエツチングで取り去
り、X線マスクとし、この金パターン側を、他の3iウ
エハに塗イロしたレジメ1〜と20μmlし。
パターン側より軟X線を照射、レジストを露光。
現像した結果、0.5μmのl]のレジストパターンが
Ifられた。細線パターン、大面積パターン共、電子ビ
ーム露光時の近接効果はなかった。
(2)同じ<Siウェハ上のSiN膜上にメッキ法で形
成した金のマスクパターンを電子ビームにより検査した
所、メッキ液中のゴミによると考えられる線状部の欠落
があった。0.4μm厚。
0.5μm巾の金線が1.5μm長さに亙り欠損してい
た。有機金薄膜を0.75μmマスク上に塗布、検査時
のデータを基に、集束イオノビームを欠陥部分に照射し
た。B“ビームを150kVの加速電圧、8X10  
 Aの電流で照射した。
tj−ム径は0.25μm、F−ズは3X10”1on
s/cm″であった。有機膜除去後の検査では欠陥部分
は完全に金線で埋められていた。
(3)同じ<Siウェハ上にBN膜、有機ポリイミド膜
の複合膜上に有機白金薄膜を0.8μm、回転塗布した
。平行He+ビームを、si薄膜に形成したイオンビー
ム用チャネリングマスクを通して有機白金膜にパターン
照射した。加速電圧は70kVおよび150kVとし、
各加速電圧で2X10  /cm′Lの1−10 を照
m L タ。溶剤で未照射部分を溶解除去し、約0.4
5μm厚のPtパターンを得た。
[発明の効果1 以上のようにこの発明は、電子ビーム露光にょるレジス
l〜プロセスを要しない簡便にして優れた寸法精度を右
するX線マスクの製作法であり、又、X線マスクの欠落
欠陥を修正する優れた方法と言い得る。
イオノビーム照射箇所で金(又は白金)中に若干の有機
膜構成物質を含有する場合があるが、非照射部を取除い
た後、700−800℃等の熱処理をしても良い。AL
J、pttj;t:SiN、SiO。
との付着力が弱いので有機金(白金)膜を塗布する前に
メッキ法等でよく行われるようにCr又は王iとAu 
(Pt)を夫々40−100人蒸着し、本発明により金
(白金)パターン形成後、わづかなエツチング工程で不
要部分のこの金属薄膜を除去すれば良い。本文ではX線
マスクの吸収体パターン形成につき説明したが、金、白
金は金属中=10− でも良導電体であり1本発明により微小配線を形成する
ことが出来る。更に2例えば金は他の元素と共晶合金を
容易に作るため接着材料としても用いられるので接着用
金薄膜の形成に本発明を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは本発明によるX線マスク製作を示す図、bは
X線マスクの構成図、第2図aは本発明によるX線マス
クの欠落欠陥修正を示す図、bは同じ〈従来法を示す図
である。 1・・・シリコンウェハ。2・・・保持基板SiN。 3・・・集束イオンビーム。 4・・・有機金(白金)薄膜。 5・・・イオンビーム照射分解の金(白金)薄膜。 6・・・金(白金)薄膜。7・・・高真空側。 8・・・小孔。9・・・WF6等の低圧ガス。 10・・・イオンビーム照射分解の王a (W)薄膜。 大村へ通 す 第  1   図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ( I )基板上に形成せる有機金属薄膜に加速せる荷電
    粒子ビームを照射し該有機金属を分解せしめ、金属を残
    留せしめた金属薄膜とその製造方法。 (II)金属をAuあるいはPtとする第( I )項記載
    の金属薄膜とその製造方法。 (III)荷電粒子をイオンとする第( I )項記載の金属
    薄膜とその製造方法。
JP61103816A 1986-05-08 1986-05-08 金属薄膜とその製造方法 Pending JPS62263973A (ja)

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