(57)【要約】サブミクロンスケールの解像度を有する、基板上にエッチング耐性金属／半導体化合物構想を形成するリソグラフィ法を開示する。エッチング耐性金属／半導体化合物を形成するために互いに反応可能な金属と半導体の層を基板上に積層して堆積する。Ｘ線／ＥＵＶ照射線源からの照射線は、パターン化されたＸ線透過／ＥＵＶ反射マスクを通って伝搬し、積層された金属と半導体の層に投影される。Ｘ線透過マスクはＸ線照射線に付与されるＸ線吸収パターンを含み、他方、ＥＵＶ反射マスクはＥＵＶ照射線に付与されるＥＵＶ吸収パターンを含む。Ｘ線／ＥＵＶフォトンのエネルギーは、金属と半導体の層に局所的に吸収される。このエネルギーの吸収は、Ｘ線／ＥＵＶマスクによって照射線に付与されるパターンに対応して構造を有するエッチング耐性金属／半導体化合物の形成に関わる金属と半導体との間の反応を誘起する。続いて、金属層を、エッチング耐性の金属／半導体化合物の構造を残したまま、選択性プラズマエッチング又はウェットエッチングを用いて、エッチングする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にエッチング抵抗性金属／半導体化合物の構造を形成するリソグラフィ法であって、
互いに反応してエッチング耐性金属／半導体化合物を形成できる金属と半導体の層を、基板上に積層して堆積する段階と；
照射線源によって照射線を生成する段階と；
照射線源と積層された金属と半導体の層群との間に、照射線吸収パターンを画定するマスクを挿入する段階と；
照射線を線源からパターンが照射線を吸収するマスクまで伝搬させる段階であって、前記パターンが前記照射線に付与されているところの段階と；
パターン化された照射線をマスクから積層された金属と半導体の層まで伝播させてパターン化された照射のエネルギーを金属と半導体の層に局所的に吸収させ、（ａ）エッチング耐性金属／半導体化合物の形成に関わる金属と半導体との間の反応を誘起し、（ｂ）それによって、照射線に付与されたパターンに対応するエッチング耐性金属／半導体化合物の構造を形成する段階と；を備えたリソグラフィ法。
【請求項２】
金属と半導体の層を堆積する段階が、
半導体層を基板上に堆積する段階と；
半導体層上に金属層を堆積する段階と；を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属と半導体の層を堆積する段階が、
金属層を基板上に堆積する段階と；
金属層上に半導体層を堆積する段階と；を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記照射線がＸ線照射線である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記照射線が極紫外線照射線である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクは、前記照射線に対して透明な基板を備え、照射線吸収パターンを含み、前記方法がさらに照射線透過基板を通って照射線を進ませることを備えた請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マスクは、照射線吸収パターンを含む照射線反射基板を備え、前記方法が、線源からの前記照射線を照射線反射基板上で反射させて金属と半導体の層へ向かわせる段階を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マスクは、前記照射線吸収パターンを形成するＸ線吸収パターンを含むＸ線透過基板を備え；
前記方法が、Ｘ線照射線をＸ線透過基板を通って進ませる段階を備えた請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記マスクは、前記照射線吸収パターンを形成する極紫外線吸収パターンを含む極紫外線反射基板を備え；
前記方法が、線源からの前記極紫外線照射線を極紫外線反射基板上で反射させて金属と半導体の層へ向かわせる段階を備えた請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
半導体は、シリコン、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの組合せ、ガリウム、砒素、アルミニウム、リン、インジウム、及び、ガリウムと砒素とアルミニウムとリンとインジウムとの組合せから成る群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、及び、カドミウムから成る群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
基板は、タンタル、多結晶シリコン及びクロムから成る群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板は、金属、半導体材料、絶縁材料、及びこれらの組合せから成る群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
半導体はシリコンを備え、金属／半導体化合物はシリサイドを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、エッチング耐性金属／半導体化合物構造をそのままに残しつつ、金属層をエッチングする段階と；
エッチング耐性金属／半導体化合物構造をそのままに残しつつ、半導体層をエッチングする段階と；を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
エッチング耐性金属／半導体化合物構造によって保護される領域を除いて、基板をエッチングして、それによって、前記パターンをエッチング耐性金属／半導体化合物の構造から基板に転写する段階を備えた請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
エッチング耐性金属／半導体化合物構造によって保護される領域を除いて、基板の厚さの少なくとも一部を通ってエッチングして、それによって、前記パターンをエッチング耐性金属／半導体化合物構造から基板へ転写する段階を備えた請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
基板は複数の層を備え；
前記方法は、さらに、エッチング耐性金属／半導体化合物構造によって保護される領域を除いて、基板の厚さの少なくとも一層をエッチングして、それによって、前記パターンをエッチング耐性金属／半導体化合物構造から基板の少なくとも一層に転写する段階を；備えた請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記エッチングは、ウェットエッチングを備えた請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記エッチングは、プラズマエッチングを備えた請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記エッチングは、ウェットエッチングを備えた請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記エッチングは、プラズマエッチングを備えた請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、排他的なものではないがＸ線又は極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィによって、基板上にエッチング防止用の金属／半導体化合物の構造の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の限界寸法の予測縮小によって、深紫外線リソグラフィが５年以内に工業製品についての主要なリソグラフィツールとして置換されるだろう（J. Vac. Sci. Technol. B15(6)の1997年11月/12月号の第2109-2111頁に掲載されたジョン・カニング（John Canning）による論文“193nm光学を越えたリソグラフィについての可能性及び挑戦（Potentials and challenges for lithography beyond 193 nm optics”）。Ｘ線リソグラフィ及び極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィはいずれも、それらはいずれも集積回路が作製されるウェハーにマスクからパターンを転写するために光を用いる技術に置き代わる可能性がある。
【０００３】
Ｘ線リソグラフィの場合には、問題となっている事項の一つは、十分な解像度と無欠陥のマスクを作製することが困難であることである。また、これらのマスクは製造中にＸ線の吸収に起因したかなりの熱応力にさらされる（J. Electrochem. Soc. 137(7)（1990年7月）の第2231-2242頁に掲載されたＭ．ヤマダ、Ｋ．コンドウ、Ｍ．ナカニシ、Ｊ．クドー及びＫ．スギシマによる論文“Ta/SiCのＸ線マスクの製造技術（Process technologies for Ta/SiC X-ray masks）”）。高解像度でマスクを製造する能力は電子線リソグラフィによってすでに実証されている（J. Vac. Sci. Technol. B16(6)の1998年11月/12月号第3137-3141頁に掲載されたジェローム・Ｐ・シルバーマンによる論文“Ｘ線リソグラフィにおける挑戦と進歩（Challenges and progress for lithography”）。しかしながら、マスク製造の歩留まりは、各マスクが満たさなければならない高品質基準の条件及び電子線リソグラフィの限界速度のために、限界がある。マスク製造の歩留まりを向上するための、一の戦略は電子線リソグラフィで作製したオリジナルマスクを複製することである。Ｘ線リソグラフィは通常、マスクからウェハーにパターンを転写するために、従来用いられる感光レジストを用い、これらのレジストは、100nm以下のパターンを、マスクの複製において要するような、垂直な（バーティカル）側壁を有する厚い吸収層への転写に対しては適していない。この主な理由は、これらのレジストがプラズマエッチングに対して耐性が低いからである。それに対して、プラズマエッチング中に吸収層を適切に保護するシリサイド又は他の金属／半導体化合物の構造の能力は、電子線リソグラフィに関連してすでに立証されている（Appl.Phys.Lett.誌の70(20)号（1997年6月2日）の第3020-3022頁に掲載されたＤ．ドロイン、Ｊ．ビーバイス、Ｒ．レミール、Ｅ．ラバール、Ｒ．ゴービン及びＭ．カロンによる論文“レジストなしの電子線リソグラフィ法を用いてシリコン上にサブミクロンのシリサイド構造を作製する方法（Method for fabricating submicron silicide structures on silicon using a resistles electron beam lithography process）”、及び、Ｊ．ビーバイス、Ｄ．ドロイン及びＥ．ラバールによる米国特許第5,918,143号明細書（1999年6月29日）の“レジストなしの電子線リソグラフィ法を用いてシリコン上にサブミクロンのシリサイド構造を作製する方法（Fabrication of sub-micron silicide structures on silicon using a resistles electron beam lithography process）”。
【０００４】
Ｘ線リソグラフィマスクに関するのと同じ種類の吸収剤は、ＥＵＶリソグラフィマスク用についても考えられている（J. Vac. Sci. Technol. B16(6)の1998年11月/12月号第3142-3149頁に掲載されたＣ．Ｗ．グイン、Ｒ．スチューレン及びＤ．アトウッドによる論文“極紫外線リソグラフィ”）。ＥＵＶリソグラフィに対して考えられている波長は、約100nm厚の金属層における適当な吸収について必要である10-20nmのオーダーである。この吸収剤は、バッファ層、通常50nm厚のＳｉＯ２層又はＳｉＯＮ層だけ離間している。ＥＵＶの場合には、限界に係る問題の一は、吸収剤と垂直側壁を有するバッファ層とをエッチングし、両層に対して同一の有効幅を実現する能力である（2000年11月13-14日にミュンヘンで開催された第17回ヨーロッパマスク会議のプロシーディングスの第27-317頁に掲載されたＥ．ホシノ、Ｔ．オガワ、Ｍ．タカハシ、Ｈ．ホコ、Ｈ．ヤマナシ、Ｎ．ヒラノ、Ａ．チバ、Ｂ−Ｔ．リー、Ｍ．イトー及びＳ．オカザキによる論文“ＥＵＶマスクの多層上のバッファ層を除去する方法（Study of removal process for buffer layer on multilayer of EUVL mask）”。これは、吸収剤及びバッファ層にパターンを転写するのに用いられる両方のエッチング間に大きな化学選択比を必要とする。
【０００５】
マイクロエレクトロニクスにおけるシリサイド又は他の金属／半導体化合物の構造の他の用途は、電気抵抗が低いトランジスタゲートの作製である。トランジスタゲートの製造における限界は、シリサイド又は他の金属／半導体化合物を形成するために用いられる電子線リソグラフィ工程による速度（Electronics Letters誌の第35(14)号（1999年7月22日）の第1283-1284頁に掲載された“レジストなしの電子線リソグラフィ法を用いたサブミクロンゲートＭＯＳＦＥＴ製造におけるサリシデーション工程（Salicidation process for submicrometre gate MOSFET fabricatiton using a resistles electron beam lithography process）”）、又は、ゲートのパターニングによる解像度（J.Appl.Phys.誌の第81(12)号（1997年）の第8047-8051頁に掲載されたＦ．デング、Ｒ．Ａ．ジョンソン、Ｐ．Ｍ．アスベック、Ｓ．Ｓ．ラウ及びＷ．Ｂ．ダブルデイによる論文“及ぶそれの装置への応用（Salicidation process using NiSi and its deivice application）”）にある。これらの限界を超えるためには、高解像度投影リソグラフィ法を用いる必要がある。Ｘ線又はＥＵＶによるシリサイド又は他の金属／半導体化合物の直接形成は、これらの条件を満たす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述のような従来技術の欠点を克服することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、従来技術のポリマー又は有機物レジストを金属／半導体化合物で置換することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
さらに詳細には、本発明は、エッチング防止用の金属／半導体化合物を基板構造上に作製するリソグラフィ法であって、エッチング防止用の金属／半導体化合物を形成するために互いに反応可能な金属及び半導体の重畳層を基板上に堆積するものである。照射は照射源を用いて作られ、照射−吸収パターンを画定するマスクは、照射源と重畳する金属及び半導体層との間に介在する。パターンが照射を吸収し、すなわち、パターンが照射を受ける、照射源からマスクの間を、照射が進む。パターン化された照射は、マスクから重畳する金属及び半導体層まで進む。パターン化された照射のエネルギーは金属及び半導体層に局所的に吸収されて、（ａ）エッチング防止用の金属／半導体化合物の形成に関わる金属と半導体との間の反応の誘起され、（ｂ）それによって、照射線に付与されたパターンに対応するエッチング防止用の金属／半導体化合物の構造が形成される。
【０００９】
放射線は、Ｘ線又はＥＵＶ放射線であってもよい。
【００１０】
上述のレジストなしリソグラフィ法では、Ｘ線又はＥＵＶ放射線の使用によって、金属層の層厚及びＸ線又はＥＵＶフォトンの波長より短いオーダーの高解像度で、エッチング防止用の金属／半導体化合物のパターン化された構造の作製が可能となる。
【００１１】
本発明によるリソグラフィ法の好適な実施形態では、
−金属及び半導体層の堆積には、基板上に半導体層を堆積すること、及び、半導体層上に金属層を堆積することが含まれる。
−金属及び半導体層の堆積には、基板上に金属層を堆積すること、及び、金属層上に半導体層を堆積することが含まれる。
−マスクは、放射線吸収パターンを含む放射線に対して透明な基板を備え、リソグラフィ法は、放射線透明（透過）基板を通って放射線を通過させることを備える。
−マスクは、放射線吸収パターンを含む放射線反射基板を備え、リソグラフィ法は、照射源からの放射線を放射線反射基板で反射させて金属と半導体の層へ向かわせることを備える。
−放射はＸ線放射であり、マスクは、Ｘ線吸収パターンを含むＸ線に対して透明な基板、すなわち、Ｘ線透明基板を備え、リソグラフィ法は、Ｘ線透明基板を通って放射線を進ませることを備える。
−放射はＥＵＶ放射であり、マスクは、ＥＵＶ吸収パターンを含むＥＵＶに対して透明な基板、すなわち、ＥＵＶ透明基板を備え、リソグラフィ法は、ＥＵＶ反射基板上の源から金属及び半導体層へのＥＵＶ放射を反射することを備える。
−半導体は、シリコン、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの組合せ（コンビネーション）、ガリウム、砒素、アルミニウム、リン、インジウム、及び、ガリウムと砒素とアルミニウムとリンとインジウムとのコンビネーションから成る群から選択する。
−金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、及び、カドミウムから成る群から選択される。
−基板は、タンタル、多結晶シリコン、クロム又は他の適当な金属、半導体材料、絶縁材料、及びこれらのコンビネーションから成る群から選択する。
−半導体はシリコンを備え、金属／半導体化合物はシリサイドを備える。
−リソグラフィ法は、エッチング防止性（耐性、抵抗性）の金属／半導体化合物の構造をそのままに残しつつ、金属層をエッチングすることを備え、及び、エッチング防止用の金属／半導体化合物の構造をそのままに残しつつ、半導体層をエッチングすることを備える。
−リソグラフィ法は、エッチング防止性の金属／半導体化合物の構造によって保護される領域を除いて、基板の厚さの少なくとも一部をエッチングして、パターンをエッチング防止用の金属／半導体化合物の構造から基板に転写することを備える。
−基板は複数の層を備え、リソグラフィ法は、エッチング防止性の金属／半導体化合物の構造によって保護される領域を除いて、基板の厚さの少なくとも一層をエッチングして、パターンをエッチング防止用の金属／半導体化合物の構造から前記の基板の少なくとも一層に転写することを備える。
−エッチングは、湿式又はプラズマエッチングを備える。
【００１２】
本発明の応用は、Ｘ線リソグラフィ用のマスクを複写することを含み；ＥＵＶリソグラフィ用のマスクを複写することを含み；集積回路上に導電性の金属／半導体化合物パターンを直接形成することを通して、集積回路の要素を作製することを含み；３次元電気的かつ機械的コンポーネントをマイクロ加工することを含む。
【００１３】
本発明の前述及び他の目的、利点及び特徴は、以下の限定的でない好適な実施形態の詳細な説明を読み、かつ、例示の目的で添付された図面を参照することによってより明瞭になるだろう。
【発明の効果】
【００１４】
有機物レジストを用いる従来の方法に対する本発明の利点は、非常に高解像度でマイクロ要素の作製できることである。この解像度は、部分的には、フッ化物プラズマにおいてＳｉ及びＳｉＣを越えるニッケルシリサイドのような金属シリサイドの優れた選択性によって実現できる。このような選択性は、厚いエッチングマスクを必要とせずに、Ｓｉ又はＳｉＣにおいて深い方向性エッチングを実施することが可能となる。100nm厚のシリサイド構造は、同様な目的で現在用いられているフォトン感受性レジストを破壊する摩耗を受けることなく、5μｍ厚の層において適当なＳｉ又はＳｉＣパターンを保護するのに十分であるはずである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付図面の異なる図において、対応する要素は同じ符合を用いている。
【００１６】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ及び図１ｆは、基板３上に金属／半導体化合物の構造６を形成するための、本発明による方法の好適な実施形態の段階を示すものである。
【００１７】
一般的に言うと、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ及び図１ｆで図示した方法では、Ｘ線照射線９を生成するＸ線リソグラフィ源７（図１ｂ）を用いる。Ｘ線照射線９は、Ｘ線透過基板４上のＸ線吸収パターン５から成るマスク８を通過して進む。マスク８は、マスク８から、基板３と半導体層２と金属層１とから成る試料１２へと進むＸ線照射線１０におけるパターン５を再生する。パターニングされたＸ線照射線１０は、金属層１と半導体層２との間の界面に金属／半導体化合物の構造６を形成する。
【００１８】
特に、例えば、基板６上に金属／半導体化合物の極細ラインから成る、金属／半導体化合物の構造６を形成する本発明による方法の好適な実施形態は以下のようにまとめることができる：
【００１９】
図１ａ：
まず、半導体層２を予めクリーニングされた基板３上に堆積する。次に、金属／半導体化合物を形成するために半導体と反応することができる金属層１を半導体層２上に堆積する。層１及び２の両方の堆積については、非限定的例として、低真空チャンバ中における電子線蒸発法又はスパッタリング法を用いることができる。
基板３は、タンタル、多結晶シリコン、クロム等の適当な金属、半導体材料、絶縁材料又はそれらの組合せから成ってよい。
層１は、チタン、ジルコニウム、ハウニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、カドミウム等の金属、又は、フォトリソグラフィ作業で使用されるＸ線又はＥＵＶフォトンに対しして吸収特性を有する合金、又は、前記金属の組合せから成ってもよい。
この好適な実施形態では、半導体層２はシリコンから成り、形成される金属／半導体化合物はシリサイドである。しかしながら、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの組合せ、ガリウム、砒素、アルミニウム、リン、インジウム、又は、ガリウムと砒素とアルミニウムとリンとインジウムとの組合せから層２を用いることも本発明の範囲内である。
【００２０】
図１ｂ：
Ｘ線リソグラフィ源７はＸ線照射線９を生成する。Ｘ線透過基板４から成り、Ｘ線吸収パターンを備えるマスク８は、源７と、シリコン層２及び金属層１から成る試料１２との間に挿入される。源７からのＸ線照射線９は、マスク８を通過してパターン化されたＸ線照射線１０を生成する。さらに詳細にいうと、源７からのＸ線照射線９はＸ線透過基板４を通過して進むが、Ｘ線吸収パターン５に吸収される。パターン５によるＸ線照射線の吸収はこれらのパターン５をＸ線照射線１０に付与する。
パターン化されたＸ線照射線１０を金属層１上に投影してシリコン層２と金属層１とを合金化する。この反応を誘起するために、金属層１はマスク８からのＸ線照射線を部分的に吸収する。そして、この部分的に吸収されたＸ線のエネルギーは金属層１とシリコン層２との間の拡散を生じさせて、シリサイド構造６を形成する。シリサイド構造６は、Ｘ線照射線１０に再生されたマスク８のパターン５に対応する。
【００２１】
図１ｃ：
Ｘ線に曝された金属１とシリコン２との層の領域は、金属１とシリコン２の層の間で上述の拡散に起因したシリサイド構造６に変換する。
【００２２】
図１ｄ：
図１ｃの試料１２を、シリサイド構造６をそのままにしたままで、金属層１のエッチングのために、酸溶液に浸し、又はプラズマエッチングシステムで処理する。この工程を実施するのに適当な酸溶液又は気体プラズマは金属層１の性質に依存する。ニッケル層の場合は、ＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＨＯＨＣＨ３：Ｈ２Ｏの溶液は、エッチング酸溶液として使用することができる。クロム層の場合は、ＨＣｌＯ４：Ｈ２Ｏ：（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６の溶液は、エッチング酸溶液として使用することができる。白金層の場合は、ＨＮＯ３：ＨＣｌ：Ｈ２Ｏの溶液が適当な酸溶液である。Ｃｌ２：Ｏ２混合物からのプラズマは、上述の全ウェットエッチング溶液を代替できる。このウェット又はプラズマエッチングの後、Ｘ線に曝された金属層１の領域だけ（シリサイド構造６）がシリコン層２の頂部に残る。
【００２３】
図１ｅ：
図１ｄの試料１２を、シリサイド構造６をそのままにしたままで、シリコン層２のエッチングのために、酸溶液に浸し、又はプラズマエッチングシステムで処理する。ＣＦ４：Ｏ２は、プラズマエッチングによる工程を実施するのに適当な気体混合物である。代替として、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏの溶液を、エッチング酸溶液として使用することができる。ウェットエッチング又はプラズマエッチングの後には、Ｘ線に曝された層２の領域だけ（シリサイド構造６）が基板３上に残る。
【００２４】
図１ｆ：
図１ｅの試料１２を、シリサイド構造６と基板３のシリサイド構造６の下の領域とだけをそのままにしたままで、基板３の厚さの一部を通ってエッチングするために、酸溶液に浸し、又はプラズマエッチングシステムに配置する。この工程を実施するのに適当な酸溶液又は気体プラズマは基板３の性質に依存する。タンタル又は多結晶シリコン基板の場合は、ＣＦ４：Ｏ２をプラズマエッチングを実施するための気体混合物として使用することができる。クロム基板の場合は、ＨＣｌＯ４：Ｈ２Ｏ：（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６の溶液を、エッチング酸溶液として使用することができる。
【００２５】
図２は、図１ｂのセットの代替である。
【００２６】
図２の構成では、極紫外線（ＥＵＶ）照射線源１７を用いて、局所的に、金属層１とシリコン層２との間で合金を作る。この構成では、マスク１８は、ＥＵＶ吸収パターン１５が形成される一のＥＵＶ反射面１３を有する基板１４を備える。このマスク１８は、源１７と、基板３と金属層１とシリコン層２とから構成される試料１２との間に介在する。図２に示したように、反射基板１４は、通常試料１２に対して直交して延在し、ＥＵＶ照射線１１は面１３上にある角度で投影される。その角度は、面１３から反射されるＥＵＶ照射線１６が試料１２の金属層１上に投影されるように選択される。特徴的なのは、面１３から反射されるＥＵＶ照射線は、パターン１５によってパターン化される。ＥＵＶ照射線１６のエネルギーは、金属層１によって少なくても部分的に吸収される。金属層１で吸収されるＥＵＶ照射線のエネルギーによって、金属層１とシリコン層２との間で拡散が可能となり、シリサイド構造６を形成する。
【００２７】
図２のＥＵＶリソグラフィシステムはさらに、元のパターン１５と複写（シリサイド構造６）との間の縮小又は拡大因子を導入するために、反射レンズのような要素（図示せず）を含む。このようなレンズは通常、反射特性を有するモリブデンとシリコンの層の積層によって被覆された放物線基板から成る。
【００２８】
Ｘ線７又はＥＵＶ放射線１７の線源は、シンクロトロン、プラズマ源、発光材料を励起するレーザーを用いた源であってもよいことを付言する。源７，１７からのフォトンの波長は、エッチング防止金属／半導体化合物を形成する工程のために金属層１で十分なエネルギーの吸収を有するように選択する。
【００２９】
シリコン層２の頂部に金属層１を堆積することによって、ある場合には、金属／シリコン界面にはシリサイドの残留物が形成する。このような望まない残留物は、ウェットエッチング溶液を用いて除去することができる。ＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯやＨＮＯ３：ＨＦ：Ｈ２Ｏのような酸を含む化学エッチング溶液をこのために用いることができる。
【００３０】
代替について、金属層１を最初に予め清浄にした基板３上に堆積することができる。次に、シリコン層２を金属層２上に堆積する。次に、金属層１は、金属／半導体化合物を形成するために半導体層２と反応することができるものでなければならない。層１及び層２の両方の堆積に対して、低真空チャンバ中における電子線蒸発法又はスパッタリング法を用いることができる。金属／半導体化合物構造を形成するのに上述と同じ作業を用いることができる。その後のエッチング技術についても同じである。
【００３１】
上述のレジストなしリソグラフィ法は、５０ｎｍ以下の線幅を有する基板上にエッチング防止金属／半導体化合物の構造を形成することができる高解像度法である。
【００３２】
［実施例］
実施例１：Ｘ線マスク複写
第１の実施例では、本発明による方法をＸ線マスクの複写に応用する。
【００３３】
シリコンカーバイドのブランク膜は、アセトン浴槽を用いて洗浄し、さらにイソプロピルアルコールを用いて洗浄し、次いで水ですすぐ。膜はシリコンリングによって平らでかつ堅いまま保持する。第１に、５０ｎｍ層厚のクロム層をこの膜の表面にスパッタリングによって堆積し、次いで、５００ｎｍ層厚のタンタル層を堆積する。その後、スパッタリング率を低下し、それによってシリコン層の粒径を小さくするために、２０ｎｍ層厚のシリコン層を、プラズマ気体としてヘリウムを用いて冷スパッタリングによってタンタル層上に堆積する。この方法を用いて実現できる粒径はシリコン層及びニッケル層の両方について１０ｎｍより小さい。この粒径は、工程の解像度を制限する因子の一つであり、従って、工程が要求する解像度より大きな粒径は不適切である。
【００３４】
頂部ニッケル層は、図１ｂに対応する構成によってＸ線照射線に曝される。このＸ線照射線は、０．５ｎｍから１．５ｎｍの範囲の波長を有する。Ｘ線照射線は、５００ｎｍ厚のタンタル層から成るＸ線吸収パターン５を有するシリコンカーバイド基板４から成る図１ｂの符合８のようなマスクを通って進む。この範囲の波長では、タンタルパターン５を通って進むＸ線照射線の８０％が吸収される。従って、ニッケル層の表面上に負のトーンでパターンが付与される。Ｘ線照射線のほぼ４０％のエネルギーが２０ｎｍ厚のニッケル層に吸収される。吸収されるエネルギーは、ニッケル／シリコン界面でのシリサイド構造を形成する反応を含む。
【００３５】
シリサイドはエッチング防止するものであり、シリサイド構造はそのままにしたまま、ニッケル層の曝されていない領域をウェットエッチングすることによって除去できる。室温でのＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＨＯＨＣＨ３：Ｈ２Ｏ（５：２：５０）溶液は、このエッチングを実施するのに適当な酸である。
【００３６】
シリコン層は、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３：１：３００）酸溶液を用いて、シリサイドが形成された領域を除いて、エッチングすることができる。
【００３７】
一旦、シリコン層が除去されると、シリサイド構造だけがタンタル層全体に残る。反応エッチングシステムにおけるＣＦ４プラズマによる方向性エッチングによって、タンタル層にパターンが転写される。このようなシステムでは、ＣＦ４気体分子はイオン状態に励起され、それらはタンタルとの反応性が高くなる。反応性イオンは、エッチングされる側壁に対して直交するために、基板表面に対して垂直に加速される。ニッケルシリサイドは、ＣＦ４プラズマエッチングに対して優れた抵抗を有し、シリサイド構造がエッチング中にタンタル層を適当に保護することを可能とする。シリサイド構造によっては保護されないタンタル層領域では、タンタル層は完全に除去され、クロム層が、プラズマがシリコンカーバイド膜が損傷するのを防止するように、エッチング防止として作用する。
【００３８】
クロム層は、シリサイド構造によって保護される領域を除いて、標準のＨＣｌＯ４：Ｈ２Ｏ：（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６ウェットエッチング溶液を用いて除去することができる。
【００３９】
できたマスクは、図１ｂの符合８のようなオリジナルのマスクの負のトーンの複写である。オリジナルマスクの正確な複写（コピー）は、この同じ工程を通して得られる第１世代のコピーの結果を複写することによって得ることができる。この場合、結果は、負のトーンの複写であり、オリジナルの正確な複写である。
【００４０】
他の吸収材料は、タンタルの代わりに、オリジナルマスク及び複写マスクのいずれにおいても使用することができる。この吸収材料は、タンタル、タングステン、ＴａＳｉ、ＷＳｉ、Ｔａ４Ｂ及びＷ４Ｂ、ＴａＧｅ、ＴａＲｅＧｅ及びＷＴｉを含む群から選択することができる。
【００４１】
実施例２：ＥＵＶマスク複写
第２の実施例では、本発明による方法をＥＵＶマスクの複写に応用する。
【００４２】
モリブデン層とシリコン層の交互の８１個の層（モリブデン層厚：２．８ｎｍ、シリコン層厚：４．０ｎｍ）のスタックから成るブランク基板を、清浄シリコンウェハー上に冷スパッタリングによって準備する。この交互層スタックは、１０ｎｍから２０ｎｍの範囲でかつ１３．４ｎｍの周りに反射率ピークを有して極紫外線波長を反射する。粒径を制限するため、及び、基板の加熱による一の層から他の層への拡散を防止するために、２０ｎｍ厚のシリコン及びニッケルの層を、冷スパッタリングを用いてタンタル層の頂部に堆積する。
【００４３】
頂部ニッケル層は、１０ｎｍから２０ｎｍの範囲の波長を有するＥＵＶ照射線源１７を用いて図２に対応する構成によってＥＵＶ照射線に曝される。源からのＥＵＶ照射線１１は、ＥＵＶ反射面１３を用いて、基板１４から成るマスク１８によって反射される。ＥＵＶ吸収パターン１５を、１００ｎｍ厚のタンタル層を用いて面１３上に形成する。パターン１５は、反射面１３から反射されたＥＵＶ照射線１６に転写又は付与され、ニッケル層の頂部に負のトーンで投影される。ＥＵＶ照射線１６に曝されたニッケル層の領域は、下にシリコン層を有するシリサイド構造を形成する。さらに詳細に言うと、頂部ニッケル層で吸収されるフォトンのエネルギーは、ニッケル／シリコン界面でのシリサイド構造の形成を誘起する反応を誘起する。
【００４４】
シリサイドはエッチング防止するものであり、シリサイド構造はそのままにしたまま、ニッケル層の曝されていない領域をウェットエッチングすることによって除去できる。室温でのＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＨＯＨＣＨ３：Ｈ２Ｏ（５：２：５０）溶液は、このエッチングを実施するのに適当な酸である。
【００４５】
２０ｎｍ厚のシリコン層も、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３：１：３００）酸溶液を用いて、シリサイド構造が形成されている領域を除いて、エッチングすることができる。一旦、このシリコン層が除去されると、シリサイド構造だけがタンタル層全体に残る。
【００４６】
反応エッチングシステムにおけるＣＦ４プラズマによる方向性エッチングを用いて、タンタル及びＳｉＯ２の層にパターンを転写される。このようなシステムでは、ＣＦ４気体分子はイオン状態に励起され、それらはタンタル及びシリコン原子との反応性が高くなる。ニッケルシリサイドは、ＣＦ４プラズマエッチングに対して優れた抵抗を有し、シリサイド構造がエッチング中にタンタル及びＳｉＯ２の層を適当に保護することを可能とする。シリサイド構造によっては保護されない領域では、タンタル及びＳｉＯ２の層は完全に除去し、クロム層が、プラズマがモリブデン層とシリコン層の交互の反射スタックが損傷するのを防止するように、エッチング防止として作用する。
【００４７】
クロム層は、シリサイド構造によって保護される領域を除いて、標準のＨＣｌＯ４：Ｈ２Ｏ：（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６ウェットエッチング溶液を用いて除去することができる。
【００４８】
できたＥＵＶマスクは負のトーンの複写であり、オリジナルマスクの正確な複写はこの負のトーンの複写をさらに複写することによって得ることができる。
【００４９】
他のＥＵＶ吸収材料を、タンタルの代わりに、オリジナルマスク及び複写マスクのいずれにおいても使用することができる。このＥＵＶ吸収材料は、タンタル、タンタルシリサイド、タングステン、タングステンシリサイド、Ｔａ４Ｂ及びＷ４Ｂ、ＴａＳｉＮ、クロム、ニッケル及びニッケルシリサイドを含む群から選択することができる。
【００５０】
実施例３：集積回路コンポーネント
第３の実施例では、本発明による方法をＭＯＳトランジスタゲートの作製に応用する。
【００５１】
基板は、従来のミクロ作製技術を用いたゲート酸化物製造を含む複数の製造段階を行ったシリコンウェハーである。トランジスタゲート製造について、３０ｎｍ多結晶シリコン層を、ＳｉＨ４を主要な反応性気体として用いて、低圧化学的気相堆積法によってウェハーの頂部面に堆積する。次いで、多結晶シリコン層の頂部面上に、電子銃蒸発法によって５０ｎｍクロム層を堆積する。図１ｂに対応する構成において、頂部クロム層を、０．５ｎｍから１．５ｎｍの波長を有するＸ線照射線に曝す（で露光する）。このＸ線照射線は源７（図１ｂ）によって生成され、５００ｎｍ厚のタンタルのＸ線吸収パターン５を用いて形成されたシリコンカーバイド基板４から成るマスク８を通って進む。基板４上のタンタルパターン５は、負のトーンのトランジスタゲートに対応する。パターン５は、５０ｎｍ厚のクロム層の表面上に投影される。Ｘ線照射線に曝されたクロム層の領域は、下に３０ｎｍ厚の多結晶シリコン層を有するシリサイド構造を形成する。クロム層は、Ｘ線照射線のエネルギーのかなりの割合を吸収し、この吸収エネルギーがニッケル／シリコン界面でのシリサイド構造の形成に関わる反応を誘起する。
【００５２】
シリサイドはエッチング耐性を有するので、シリサイド構造はそのままにしたまま、ニッケル層の曝されていない領域をウェットエッチングすることによって除去することができる。室温でのＨＣｌＯ４：Ｈ２Ｏ：（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６溶液は、このエッチングを実施するための適当な酸である。
【００５３】
次いで、多結晶シリコン層を、プラズマを形成するためにＳＦ６を用いた制御されたプラズマエッチングを用いて、又は、ＨＦ：ＨＮＯ３：Ｈ２Ｏのような従来の多結晶シリコンウェットエッチング溶液を用いて、除去することができる。
【００５４】
できたゲートは、従来法によるゲートの製造で用いられた多結晶シリコンより大きな電気伝導度を示すクロムシリサイドから成る。これは、特に、多結晶シリコンの制限された伝導度が限界となっている高周波で作動するＭＯＳトランジスタに対して、従来法より有利である。この方法はゲートを作製するためのレジストを必要とせず、より良好な解像度を可能にする（材料堆積の粒径によって制限されているだけ）。金属シリサイドの作製は、集積回路の他の要素のための従来の作製方法とも両立する。
【００５５】
他の複数の金属を用いて、多結晶シリコン層を有するシリサイドを形成することができる。この金属を選択する基準は、ＭＯＳ工程と、Ｘ線を吸収する能力と、下に多結晶シリコン層と共に形成されるシリサイドにする金属層の化学的選択性とにおける両立性である。
【００５６】
実施例４：マイクロ加工への応用
本発明による方法は、電気的及び／又は機械的要素のマイクロ作製にも応用できる。例として、５０ｎｍシリコン層と５０ｎｍニッケル層とを、ガラスの５００ｎｍ犠牲層全体にわたる５０００ｎｍ厚のＳｉＣ層を含む基板の頂部に電子銃蒸発法によって堆積する。
【００５７】
頂部ニッケル層を、図１ｂに対応する構成によってＸ線放射線に曝す。源７（図１ｂ）は、０．５ｎｍから１．５ｎｍの波長を有するＸ線照射線９を生成する。このＸ線照射線９は、５００ｎｍ厚のタンタル層から成るＸ線吸収パターン５を有するシリコンカーバイド基板４から成るマスク８を通って進む。この特別の例では、パターン５は、電気的及び／又は機械的マイクロ要素を示す。従って、パターン５が、ニッケル層の表面上で負のトーンで投影される。上述のように、Ｘ線照射線に曝されたニッケル層の領域は、下に多結晶シリコン層を有するシリサイド構造を形成する。
【００５８】
シリサイドはエッチング耐性を有するので、シリサイド構造はそのままにしたまま、ニッケル層の曝されていない領域をウェットエッチングすることによって除去することができる。室温でのＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＨＯＨＣＨ３：Ｈ２Ｏ（５：２：５０）溶液は、このエッチングを実施するための適当な酸である。
【００５９】
５０ｎｍ厚のシリコン層も、ＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３：１：３００）酸溶液を用いて、シリサイド構造によって保護されている領域を除いて、エッチングすることができる。
【００６０】
一旦、このシリコン層が除去されると、シリサイド構造だけがＳｉＣ層全体にわたって残る。反応エッチングシステムにおけるＳＦ６：Ｏ２プラズマによる方向性エッチングを用いて、シリサイド構造によって保護される領域を除いてこの層を化学的にエッチングすることによってＳｉＣ層にパターンを転写する。反応性イオンは、エッチングされた側壁を垂直にするために、基板面に直交する方向で加速される。シリサイド構造によって保護されないＳｉＣ層領域では、このＳｉＣ層をガラス犠牲層まで完全に除去する。このガラス層は、強ＨＦ溶液を用いて完全に除去することができる。ＨＦ溶液に十分長く置いておくと、ガラス材料（ＳｉＯ２）は、パターン化されたＳｉＣ微小（ミクロ）要素の下に位置する部分を含んだまま完全に溶ける。従って、この微小要素はガラス層から部分的に又は完全に分離し、その後、独立に操作でき、集合させてメカニズムを形成させる。
【００６１】
図３は、パターンをマスク（グリッド）からシリコン基板へ転写するためにＸ線を用いてニッケルシリサイド構造（矩形）を示す電子顕微鏡写真を示す。
【００６２】
図４は、シリコン層全体にわたる初期のニッケル膜に対する本発明の方法を用いて形成したシリサイド構造のＸ線微小分析を示すものである。Ｘ線分析の深さ方向の解像度の限界のために、下にあるシリコン層は初期のニッケル層において見える。
【００６３】
本発明を以上のような好適な実施形態で説明してきたが、本発明の精神及び本質から逸脱することなく、特許請求の範囲内で変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】半導体及び金属の層が堆積される基板の側断面図である。
【図１ｂ】マスクを介してＸ線照射線に曝した、図１ａの半導体及び金属の層を有する基板の側断面図である。
【図１ｃ】Ｘ線照射線に曝した後、図１ａ及び図１ｂの半導体及び金属の層を有する基板の側断面図であって、予めＸ線に曝した領域に形成された半導体及び金属化合物構造を示すものである。
【図１ｄ】金属／半導体化合物構造によって保護されない金属層の領域がエッチングされた図１ａ，図１ｂ及び図１ｃの構造の側断面図である。
【図１ｅ】金属／半導体化合物構造によって保護されない半導体層の領域がエッチングされた図１ａ，図１ｂ，図１ｃ及び図１ｄの構造の側断面図である。
【図１ｆ】金属／半導体化合物構造によって保護された領域を除いて、基板が厚さの一部を通ってエッチングされた図１ａ，図１ｂ，図１ｃ，図１ｄ及び図１ｅの構造の側断面図である。
【図２】Ｘ線照射線源をＥＵＶ照射線源を置換された図１ａの半導体及び金属の層を有する基板を処理するために、図１ｂのリソグラフィ構成の代替を示すものである。
【図３】パターンをマスクから基板へ転写するためにＸ線照射線の使用によって形成されたニッケルシリサイドパターンを示す電子顕微鏡写真である。
【図４】シリコン層に付けられたニッケル層をＸ線に曝すことによって形成されたシリコン構造の組成のＸ線微小分析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１  金属層
２  半導体層
３  基板
４  Ｘ線透過基板
５  Ｘ線吸収パターン
６  金属／半導体化合物構造
７  Ｘ線リソグラフィ源
８  マスク
９  Ｘ線照射線
１０  Ｘ線照射線
１２  試料
１７  源
１８  マスク
【図４】
2004525506.tif 000002
【国際公開パンフレット】
2004525506.tif 000003
2004525506.tif 000004
2004525506.tif 000005
2004525506.tif 000006
2004525506.tif 000007
2004525506.tif 000008
2004525506.tif 000009
2004525506.tif 000010
2004525506.tif 000011
2004525506.tif 000012
2004525506.tif 000013
2004525506.tif 000014
2004525506.tif 000015
2004525506.tif 000016
2004525506.tif 000017
2004525506.tif 000018
2004525506.tif 000019
2004525506.tif 000020
2004525506.tif 000021
2004525506.tif 000022
2004525506.tif 000023
2004525506.tif 000024
2004525506.tif 000025
2004525506.tif 000026
2004525506.tif 000027
2004525506.tif 000028
2004525506.tif 000029
2004525506.tif 000030
2004525506.tif 000031
2004525506.tif 000032
2004525506.tif 000033
2004525506.tif 000034
2004525506.tif 000035
2004525506.tif 000036
【国際調査報告】
2004525506.tif 000037
2004525506.tif 000038
2004525506.tif 000039