JP2000003844A - X線露光用マスク及びその製造方法 - Google Patents

X線露光用マスク及びその製造方法

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JP2000003844A
JP2000003844A JP16668198A JP16668198A JP2000003844A JP 2000003844 A JP2000003844 A JP 2000003844A JP 16668198 A JP16668198 A JP 16668198A JP 16668198 A JP16668198 A JP 16668198A JP 2000003844 A JP2000003844 A JP 2000003844A
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mask
gas
stress
film
tensile stress
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Yoshihisa Iba
義久 射場
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Fujitsu Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線露光用マスク及びその製造方法に関し、
高応力部分と低応力部分とで構成されるメンブレンを工
程数の増加なしに簡単且つ容易に作成することを可能と
し、マスクの製造歩留りを向上すると共にマスクの性能
を向上する。 【解決手段】 SiCを材料として引っ張り応力値が2
50〔MPa〕の高い引っ張り応力を示す部分と、該高
い引っ張り応力を示す部分と同じSiCからなると共に
該高い引っ張り応力に実質的に影響しない例えば応力値
が0を示し且つ少なくともX線吸収体13をエッチング
した際にオーバ・エッチングされる厚さに相当する厚さ
をもつ部分とが界面で区切られることなく連続一体的に
形成されてメンブレンとして作用するSiC膜12を構
成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細パターンをも
つ半導体装置を製造するのに有用なX線リソグラフィで
使用するX線露光用マスク及びその製造方法に関する。
【0002】現在、半導体装置は、依然、微細化を指向
しているので、その為のX線リソグラフィ技術が製造ラ
インに取り込まれようとする態勢になりつつあるが、X
線リソグラフィ技術には、未だ解決しなければならない
問題が多く含まれていて、例えば歪みがない高精度のX
線露光用マスクの実現もその一つであって、本発明で
は、それに対処する為の一手段を開示する。
【0003】
【従来の技術】通常、X線露光用マスクを作成する際、
X線吸収体をドライ・エッチングすることが必要であ
り、その場合、大きいパターンと小さいパターンとの間
ではエッチング・レートに差を生ずる。
【0004】従って、小さいパターンを完成させる為の
エッチングを行なうと、大きいパターンの部分に於いて
はオーバ・エッチングされることとなり、そのオーバ・
エッチングは、X線吸収体の下地となっているメンブレ
ンに対して行なわれることになる。
【0005】図5はX線露光用マスクを作成する際の問
題点を説明する為の工程途中にあるX線露光用マスクを
表す要部切断側面図である。
【0006】図5(A)参照 (1)基板(図示せず)上にメンブレン1、X線吸収体
2、ハード・マスク3を積層形成する。
【0007】(2)ハード・マスク3上に電子ビーム・
レジスト膜を形成し、電子ビーム描画装置を用いて所要
パターンの描画を行なう。
【0008】(3)ハード・マスク3をドライ・エッチ
ングしてパターニングする。
【0009】(4)ハード・マスク3を介してX線吸収
体2のドライ・エッチングを行なうが、大きいパターン
のところでX線吸収体2が完全にエッチングされて下地
であるメンブレン1が表出されても、小さいパターンの
ところではX線吸収体2が残っている。
【0010】図5(B)参照 (5)小さいパターンのところでX線吸収体2が残らな
いようにドライ・エッチングを継続する。
【0011】前記エッチングが終了した時点で、大きい
パターンのところではメンブレン1がエッチングされた
状態にある。
【0012】一般に、メンブレンは、張りを保つ為に2
50〔MPa〕程度の大きな引っ張り応力が加わった状
態になっているので、図5に見られるように、大きいパ
ターンのところでオーバ・エッチングされた場合、その
エッチングされた部分でメンブレンの伸びが起こり、マ
スク歪みを生じることとなって、マスクのパターン精度
が低下する。
【0013】メンブレンがエッチングされないように、
メンブレンとX線吸収体との間にエッチング・ストッパ
を形成する試みもなされているが、エッチング・ストッ
パのX線照射耐性の問題、マスク洗浄に用いる薬品に対
する耐性の問題、低応力にするのが難しい旨の問題など
解決困難な多くの問題がある。
【0014】また、CVD(chemical vap
or deposition)法を適用することに依
り、高応力のメンブレンに於ける表面側に同じ材質の低
応力膜を成膜して、メンブレンがオーバ・エッチングさ
れても応力の影響でマスクに歪みが入ることを抑止する
方法が提案されている(要すれば、「特開平3−124
016号公報」、を参照)。
【0015】この方法は、メンブレンがオーバ・エッチ
ングされることに依って発生するマスクの歪みを抑止す
る点では極めて有効であるが、工程数の増加を回避する
ことができず、従って、当然のことながらパーティクル
が増加し、微細なパターンを実現するには問題である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高応力部分
と低応力部分とで構成されるメンブレンを工程数の増加
なしに簡単且つ容易に作成することを可能とし、マスク
の製造歩留りを向上すると共にマスクの性能を向上す
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明では、メンブレン
に於ける高応力部分と低応力部分とを、成膜装置外に取
り出すことなく、連続して形成することが基本になって
いる。
【0018】本発明を適用してメンブレンの成膜を行な
うには、当初、厚さの大部分、例えば1.95〔μm〕
を250〔MPa〕程度の高応力で成膜し、次いで、例
えば50〔nm〕(オーバ・エッチングされる深さに相
当)を±50〔MPa〕以内の低応力で成膜するもので
あり、この成膜を実施するには、途中で成膜条件を変え
ることで簡単且つ容易に高応力部分と低応力部分とを作
り分けることが可能である。
【0019】尚、メンブレンは、成膜終了後、表面を研
磨して平坦化することが必要であるから、その研磨量を
考慮して予め厚く成膜することが必要である。
【0020】前記したところから、本発明に依るX線露
光用マスク及びその製造方法に於いては、(1)高い引
っ張り応力を示す部分(例えばSiCが材料である場合
に引っ張り応力値として250〔MPa〕を示す厚さ
1.95〔μm〕の部分)及び該高い引っ張り応力を示
す部分と同じ材質からなり且つ該高い引っ張り応力に実
質的に影響しない低い応力を示す部分(例えばSiCが
材料である場合に応力値として0を示す厚さ0.4〔μ
m〕(研磨分を含む)の部分)が界面で区切られること
なく連続一体化されているマスク支持基板(例えばメン
ブレンであるSiC膜12:図4を参照)を備えてなる
ことを特徴とするか、又は、
【0021】(2)前記(1)に於いて、マスク支持基
板に於ける低い応力を示す部分の厚さはX線吸収体をエ
ッチングした際に少なくともオーバ・エッチングされる
厚さに相当することを特徴とするか、又は、
【0022】(3)前記(1)或いは(2)に於いて、
マスク支持基板がSiCを材料とするものであることを
特徴とするか、又は、
【0023】(4)成膜装置のチャンバ内にセットした
成膜用基板(例えばSi基板11:図2〜図4参照、以
下同じ)上に第1のガス(例えばSiHCl3 )と第2
のガス(例えばC3 8 )とを所定混合比(例えばC3
8 の分圧が33〔%〕)で混合したガスをソース・ガ
スとしてマスク支持基板(例えばメンブレンであるSi
C膜12)の一部をなす高い引っ張り応力を示す部分
(例えばSiCが材料の場合に引っ張り応力値として2
50〔MPa〕を示す厚さ1.95〔μm〕の部分)を
成長させ、引き続き、チャンバを開放することなく第1
のガスと第2のガスとの混合比を変えたガス(例えばC
3 8 の分圧が47〔%〕)をソース・ガスとして前記
高い引っ張り応力に実質的に影響しない低い応力を示す
部分(例えばSiCが材料の場合に応力値として0を示
す厚さ0.4〔μm〕(研磨分を含む)の部分)を連続
一体的に成長させてマスク支持基板に於ける残りの部分
を完成する工程が含まれてなることを特徴とするか、又
は、
【0024】(5)前記(4)に於いて、マスク支持基
板がSiCを材料とするものである場合、第1のガスを
Si含有ガス(例えばSiHCl3 )とし且つ第2のガ
スをC含有ガス(例えばC3 8 )とし、Si含有ガス
とC含有ガスとの混合比を選択して(例えばC3 8
分圧を33〔%〕又はC3 8 の分圧を47〔%〕に選
択)高い引っ張り応力を示す部分(例えばSiCが材料
の場合に引っ張り応力値として250〔MPa〕を示す
厚さ1.95〔μm〕の部分)と低い応力を示す部分
(例えばSiCが材料の場合に応力値として0を示す厚
さ0.4〔μm〕(研磨分を含む)の部分)とを連続一
体的に成長させることを特徴とする。
【0025】前記手段を採ることに依って、高応力部分
と低応力部分とからなるメンブレンを実現させることが
でき、しかも、そのメンブレンは成膜装置から取り出さ
ずに作成することができ、従って、工程数の増加がない
のは勿論、工程数が増加した場合に起こるパーティクル
増加の問題も皆無である。
【0026】また、メンブレンの表面側を低応力化した
効果は、従来の高応力膜上にCVD法を適用して低応力
膜を成長したメンブレンと同様であって、X線吸収体の
エッチング時にオーバ・エッチングされる部分は低応力
部分であるから、マスクに歪みが発生することはなく、
しかも、応力値が異なるだけで、材質は変わりないか
ら、X線照射耐性、マスク洗浄薬品耐性などの問題も発
生しない。
【0027】
【発明の実施の形態】本発明のX線露光用マスクに用い
るSiC膜からるメンブレンを製造する場合について説
明する。
【0028】LPCVD(low pressure
chemical vapor depositio
n)法を適用することに依り、Si基板上にSiC膜を
成膜する。
【0029】この場合の主要なデータを例示すると、 ソース・ガス:SiHCl3 及びC3 8 キャリヤ・ガス:H2 Si基板温度:980〔℃〕 である。
【0030】この場合、SiC膜の応力値は、SiHC
3 とC3 8 との混合比を変えることで制御すること
ができる。
【0031】図1はC3 8 の分圧とSiC膜に於ける
応力値との関係を表す線図であり、横軸にはC3 8
分圧〔%〕を、また、縦軸には応力〔MPa〕をそれぞ
れ採ってある。
【0032】図から明らかなように、SiCに於いて
は、SiHCl3 とC3 8 との混合比に依って、引っ
張り応力から圧縮応力まで応力値を制御することができ
る。
【0033】通常、SiC膜をメンブレンに用いる場
合、しわを発生させずに膜を張る為には、250〔MP
a〕程度の引っ張り応力となるように成膜することが必
要であり、従って、C3 8 の分圧は33〔%〕にする
と良く、また、C3 8 の分圧を47〔%〕とすると応
力値はほぼ0にすることができる。
【0034】従って、前記の性質を利用すれば、同じS
iCでありながら、高応力部分と低応力部分の2層から
なるメンブレンを形成することができる。
【0035】図2乃至図4は本発明に於ける一実施の形
態を説明する為の工程要所に於けるX線露光用マスクを
表す要部切断側面図であり、以下、各図を参照しつつ説
明する。
【0036】図2(A)参照 2−(1)成膜装置のチャンバ(図示せず)内にSi基
板11をセットする。
【0037】図2(B)参照 2−(2)C3 8 の分圧を33〔%〕としたSiHC
3 とC3 8 との混合ガスをソース・ガスとするLP
CVD法を適用することに依り、基板11上に厚さが例
えば1.8〔μm〕のSiC膜12を成長させる。
【0038】2−(3)チャンバ内にSi基板11をセ
ットしたまま、C3 8 の分圧を47〔%〕に変更し、
引き続きSiC膜12の成長を行なって、膜厚を0.4
〔μm〕増加させる。
【0039】2−(4)SiC膜12を形成したSi基
板11をチャンバ外に出し、CMP(chemical
mechanical polishing)法を適
用することに依り、SiC膜12の表面を研磨して平坦
化すると共に膜厚を2〔μm〕に調整する。尚、これ
で、SiC膜12はメンブレンとして機能することがで
きる。
【0040】図2(C)参照 2−(5)スパッタリング法を適用することに依り、S
iC膜12上に厚さ400〔nm〕である低応力のTa
膜からなるX線吸収体13を成膜してからアニールを行
なって応力を更に低減する。
【0041】図3(A)参照 3−(1)Si基板11をSiCからなるマスク・フレ
ーム14にエポキシ系接着剤を用いて接着する。
【0042】図3(B)参照 3−(2)エッチャントをフッ酸:硝酸=1:3からな
るフッ硝酸とするウエット・エッチング法を適用するこ
とに依り、Si基板11を背面からエッチングし、マス
ク・フレーム14と接着された部分以外を全て除去す
る。
【0043】図3(C) 3−(3)スピン・コート法などを適用することに依
り、ZEP−520(商品名:日本ゼオン製)からなる
電子ビーム・レジスト膜15を形成する。
【0044】図4(A)参照 4−(1)電子ビーム・レジスト膜15に電子線を用い
てパターンを描画する。
【0045】4−(2)現像を行なって電子ビーム・レ
ジスト膜15にパターンを形成する。
【0046】図4(B)参照 4−(3)エッチング・ガスを塩素ガスとするドライ・
エッチング法を適用することに依り、電子ビーム・レジ
スト膜15をマスクとしてTaからなるX吸収体13の
エッチングを行なってパターン化する。
【0047】4−(4)レジスト剥離液中に浸漬して電
子ビーム・レジスト膜15を除去してX線露光用マスク
を完成する。
【0048】前記工程に於いて、X線吸収体13のエッ
チングを行なった際にSiC膜12がオーバ・エッチン
グされた場合にも、SiC膜12に於ける引っ張り応力
は殆ど変化せず、従って、マスクに歪みは発生せず、勿
論、SiC膜12にしわが寄ることもなかった。
【0049】本発明では、前記実施の形態に限られず、
また、特許請求の範囲に記載されたところを外れること
なく、他に多くの改変を実現することができる。
【0050】例えば、メンブレンとなる膜は、SiC膜
の他にSiN膜やダイヤモンド膜でも同様であり、ま
た、成膜技法は、LPCVD法だけでなく、プラズマC
VD法やスパッタリング法も有効である。
【0051】
【発明の効果】本発明に依るX線露光用マスク及びその
製造方法に於いては、高い引っ張り応力を示す部分及び
該高い引っ張り応力を示す部分と同じ材質からなり且つ
該高い引っ張り応力に実質的に影響しない低い応力を示
す部分を界面で区切られることなく連続一体化してマス
ク支持基板が形成される。
【0052】前記構成を採ることに依って、高応力部分
と低応力部分とからなるメンブレンを実現させることが
でき、しかも、そのメンブレンは成膜装置から取り出さ
ずに作成することができ、従って、工程数の増加がない
のは勿論、工程数が増加した場合に起こるパーティクル
増加の問題も皆無である。
【0053】また、メンブレンの表面側を低応力化した
効果は、従来の高応力膜上にCVD法を適用して低応力
膜を成長したメンブレンと同様であって、X線吸収体の
エッチング時にオーバ・エッチングされる部分は低応力
部分であるから、マスクに歪みが発生することはなく、
しかも、応力値が異なるだけで、材質は変わりないか
ら、X線照射耐性、マスク洗浄薬品耐性などの問題も発
生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】C3 8 の分圧とSiC膜に於ける応力値との
関係を表す線図である。
【図2】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於けるX線露光用マスクを表す要部切断側面図
である。
【図3】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於けるX線露光用マスクを表す要部切断側面図
である。
【図4】本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工
程要所に於けるX線露光用マスクを表す要部切断側面図
である。
【図5】X線露光用マスクを作成する際の問題点を説明
する為の工程途中にあるX線露光用マスクを表す要部切
断側面図である。
【符号の説明】
11 Si基板 12 SiC膜 13 X線吸収体 14 マスク・フレーム 15 電子ビーム・レジスト膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高い引っ張り応力を示す部分及び該高い引
    っ張り応力を示す部分と同じ材質からなり且つ該高い引
    っ張り応力に実質的に影響しない低い応力を示す部分が
    界面で区切られることなく連続一体化されているマスク
    支持基板を備えてなることを特徴とするX線露光用マス
    ク。
  2. 【請求項2】マスク支持基板に於ける低い応力を示す部
    分の厚さはX線吸収体をエッチングした際に少なくとも
    オーバ・エッチングされる厚さに相当することを特徴と
    する請求項1記載のX線露光用マスク。
  3. 【請求項3】マスク支持基板がSiCを材料とするもの
    であることを特徴とする請求項1或いは2記載のX線露
    光用マスク。
  4. 【請求項4】成膜装置のチャンバ内にセットした成膜用
    基板上に第1のガスと第2のガスとを所定混合比で混合
    したガスをソース・ガスとしてマスク支持基板の一部を
    なす高い引っ張り応力を示す部分を成長させ、 引き続き、チャンバを開放することなく第1のガスと第
    2のガスとの混合比を変えたガスをソース・ガスとして
    前記高い引っ張り応力に実質的に影響しない低い応力を
    示す部分を連続一体的に成長させてマスク支持基板に於
    ける残りの部分を完成する工程が含まれてなることを特
    徴とするX線露光用マスクの製造方法。
  5. 【請求項5】マスク支持基板がSiCを材料とするもの
    である場合、 第1のガスをSi含有ガスとし且つ第2のガスをC含有
    ガスとし、 Si含有ガスとC含有ガスとの混合比を選択して高い引
    っ張り応力を示す部分と低い応力を示す部分とを連続一
    体的に成長させることを特徴とする請求項4記載のX線
    露光用マスクの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004029736A (ja) * 2002-03-29 2004-01-29 Hoya Corp 電子デバイス用基板の平坦度決定方法および製造方法、マスクブランクおよび転写用マスクの製造方法
CN111986990A (zh) * 2019-05-23 2020-11-24 东京毅力科创株式会社 硬掩模、基板处理方法以及基板处理装置

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