JPS63186427A - Ｘ線リソグラフイ用マスク材 - 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】 産業上の利用分野 本発明は集積回路素子を作製するときのＸ線リソグラフ
ィ用マスク材に関し、特にサブミクロンのステップ幅の
バタン描画を行なう場合に優れた性能をもつＸ！！リソ
グラフィ用マスク材に関する。

従来の技術 Ｘ線リソグラフィ用マスク材はＸ線の透過性能がよいこ
と、パターンを転写する際の寸法精度が優れていること
が特に重要である。

これらの条件を満たす材料として窒化珪素、酸化シリコ
ン等の薄膜が用いられている。それにはまずシリコンウ
ェハー上にＣＶＤ　（化学気相蒸着）法等によって２ル
ｍ程度の厚さの膜に析出させ、ウェハーの裏面から膜の
保持に必要な外周（フレーム）を残してバックエツチン
グする。

こうして得られた薄膜上にＸ線の吸収係数の大きな重金
属（タンタル、金等）の薄膜により、サブミクロン幅の
パターンを描いてＸ線リソグラフィ用のマスクが完成す
る。

その他材料としては有機高分子膜（例えば商品名マイラ
ー）、黒鉛膜や無定形炭素１弾の利用が考えられ、さら
に特開昭５７−１２８０３によればイオン発明が解決し
ようとする問題点 窒化珪素や酸化シリコン等は波長が１０久以下の短波長
のＸ線に対しては吸収は大きくないが、上記特許にも記
載されているようにサブミクロン幅のパターンに解像度
をよくするため要求されるｌＯスを越える波長のＸ線に
対しては吸収が大きく適当でない。

炭素系の材料は波長ｌＯス以上のＸ線に対して他の材料
より優れた透過特性を示す。このためＸ線リソグラフィ
において１０大オーダーの解像度が期待される。しかし
前記した有機高分子膜は熱的に不安定であり、黒鉛膜や
無定形炭素膜は強度が弱く、いずれもサブミクロンオー
ダーの位置精度を出すことは極めて困難であった。また
スパッタ法で作成したダイヤモンド状炭素膜は、膜の内
部応力が大きく、膜自身が歪むおそれがあり、このため
内部応力を打ち消す緩衝膜（窒化シリコン等）を併用せ
ねばならず、波長１０大を越えるＸ線に対して炭素膜の
高い透過性を十分に発揮させることができない。

本発明はＸ線に対する透過率が大で、熱的安定性が高く
、使用に耐える強度があり、熱伝導性に優れて冷却効果
も高く、可視光に対しても透明で内型による光学的軸あ
わせも可能であるＸ線リソグラフィ用マスク材を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は表面が平滑なＣＶＤダイヤモンド薄膜を基板と
するＸ線リソグラフィ用マスク材である。

マイクロ波プラズマＣＶＤ法や熱フイラメントＣＶＤ法
によりダイヤモンド薄膜が得られることは周知である。

膜の特性はマイクロビッカース硬度１０，０００、電気
抵抗率１０７〜１０１０Ω・ｃｍ、熱拡散率６〜１０ｃ
ｍ／Ｓなど、超高圧法で合成される粒状のダイヤモンド
と殆んど同じである。これに対しイオンビームスパッタ
ー法によるダイヤモンド状炭素はマイクロビッカース硬
度的５，０００、電気抵抗率１０−２〜１０”Ω・ｃｍ
、熱拡散率０．２〜０．５　ｃｍＺＳなど大きく異なっ
ている。

また上記ＣＶＤダイヤモンド薄膜はスパッター法による
ダイヤモンド状炭素と違って十分な強度があり、内部応
力も少ないので、ダイヤモンドを析出させた基板を取り
除いて自己保持膜化してもマスク材として十分使用可能
であることがわがった。

しかし、一般にＣＶＤ法で析出させたダイヤモンド薄膜
の表面粗さはＲｍａｘで１．０μｍ以上もあり、そのま
までは高精度の平面性が要求されるマスク材としては使
用できない。この粗な表面を機械的に、あるいは化学的
に研摩して表面を平滑にする。この研摩は従来の研摩法
であるダイヤモンド粉末とラップ盤の１種であるスカイ
フ盤を用いい。この方法は水素雰囲気化で薄膜と６００
°Ｃ〜８５０°Ｃに加熱した鋳鉄板とを摺り合せするも
ので、大きな力は必要としないため薄膜を破壊すること
がなく、かつ研摩効率が高い、これまでＣＶＤダイヤモ
ンド薄膜の粗表面の研摩がむずかしかったのでマスク材
のような利用は考えられなかったが、上記した効率的な
研摩方法により、それが可能となった。

研摩したダイヤモンド薄膜の平滑な面はＲ謙ａｘで０．
１μｍ以下が望ましい。薄膜の厚さは２〜１０ルｍ程度
である。

本発明のマスク材をＸ線リソグラフィ用に使用するには
先ず、例えばシリコンウェハー基板上に公知の方法に従
ってＣＶＤダイヤモンド薄膜を析出させる０次にこの薄
膜表面を前記した方法により平滑に研摩する。次にその
表面をポジ型電子線レジストで被覆する。その上から電
子線描画装置で線幅０．１ｇｍオーダーのパターンを描
き、現像エツチングする。この上から金やタンタルの蒸
着膜を　０．２〜ｉ　ｐ、ｒｎ蒸着する。次にメチルエ
チルケトンなどの溶剤によってリフトオフを行ない、Ｘ
Ｖｊ吸収層のパターンを得る。

パターン描画終了後シリコンウェハーの周辺部をフレー
ムとして残し、他の部分のシリコンウェハーを溶解除去
してマスク材が出来上る。なお、上記でシリコンウェハ
ーを全面的に除去し、別にフレームを付けてマスク材と
することもできる。

実施例１ マイクロ波プラズマＣＶＤ法により直径１インチ、厚さ
０．５ｍｍのシリコンウェハー（ｉｌｌ）面上にダイヤ
モンド薄膜を３ｇｍ厚に析出させた。析出時のガス圧は
３５Ｔｏｒｒ、原料ガス組成はＨ２９９，５容量％、Ｃ
Ｈ４０，５容量％とした。ウェハーの温度は７３０°Ｃ
である。析出したダイヤモンド膜の表面粗さは触針式表
面粗さ計で膜の断面曲線を測定したところＲｍａｘ　１
．１ｕＬｍであった。この粗面を鋳鉄板（Ｆｅ１２）を
用い研摩した。鋳鉄円板（直径７ｃ１１）を水平面で回
転し、その上にダイヤモンド薄膜粗面を下にしてウェハ
ーを載せ摺り合せすることにより研摩する。研摩面の周
速は平均的１８ｃｍ／分、研摩荷重的５００ｇ／ｃｒｎ
’、雰囲気は水素ガスで約３００Ｔ・・・の圧力、円板
の温度党参Ｃ７研摩時間は４時間である。この研摩によ
ってダイヤモンド膜表面のＲｍａｉは０．０５　ｇ　ｒ
ｍ　、膜厚は１．０ＪＬｍとなった。この平滑面の上に
電子線レジス）　ＥＢＲ−１３と電子線描画装置を用い
てパターンニングを行った。

すなわち研摩済膜面の上に電子線レジス）　ＥＢＲ−９
を塗布し、電子線描画装置で線幅０．５　ｐ、　ｍのテ
ストパターンを描いた。露光量は８．８ｇＣ／ｃｍ”で
ある。

パターンはタンタルで形成させた。その膜厚は０．７壓
ｍである。

パターン形成後、シリコンウェハー裏面より周辺部を残
してパックエツチングし、直径１４ｍｍの窓をつけた。

エツチング後のダイヤモンド膜についてパターンの位置
歪を光波干渉式座標測定機で測定したところ３σが０．
０８であった。スパッター法によるダイヤモンド状炭素
膜はパターンの位置歪は一般に３σで１．７ｇ＋ａ程度
であるので、本発明のダイヤモンドマスクはパターンの
位置歪が非常に小さいことを示す。

実施例２ 熱フイラメントＣＶＤ装置によっダイヤモンド状薄膜を
直径１インチ、厚さ０．５＋ａｍのシリコンウェハー（
＋１１）面上に５．ｃｍの厚さに析出させた。

原料ガスは水素とメタノール混合ガス（メタン　１容量
％）とし、圧力は３０Ｔｏｒｒ、シリコンウェハーの温
度は８００℃、フィラメント温度約２０００°Ｃ、フィ
ラメントとシリコンウェハーとの距離３ｍｍである。ウ
ェハーは３０回転／ｈｒで回転させた。これらの条件で
１６時間ダイヤモンドを析出させたところ５．ｍ厚の膜
となった。

このダイヤモンド膜を実施例１と同様の装置で研摩して
膜厚１．２　ｇ　ｍ　、ＲｍａｘＯ，０５の平滑面のダ
イヤモンド膜となった。これを実施例１と同様にしてタ
ンタル膜でパターンニングを行ない、シリコンウェハー
裏面をバックエツチングして直径１４ｍｍの窓を得た。

このマスクについて位置歪みを測定したところ詞σが０
．０７であって歪みが小さいことがわかった。

効果 本発明のダイヤモンド薄膜マスク材はそれ自体で十分な
強度があり、また歪みがないので、緩衝膜を必要としな
い。そしてｌＯスを越える波長のＸ線に対しても透過率
が高く、パターンを転写する際の寸法精度に優れたＸ線
リソグラフィ用マスク材である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面が平滑なＣＶＤダイヤモンド薄膜を基板とす
   るＸ線リソグラフィ用マスク材。（２）表面粗さがＲｍ
   ａｘで０．１μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載
   のＸ線リソグラフィ用マスク材。