JP2000100716A

JP2000100716A - Ｘ線マスクブランクの製造方法及びｘ線マスクの製造方法

Info

Publication number: JP2000100716A
Application number: JP28351498A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜; Akinori Kurikawa; 明典栗川
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線吸収膜等の応力及び応力むらに起因した
パターン歪みが極小さく、極めて高い位置精度を有する
Ｘ線マスクの製造方法等を提供する。【解決手段】自立化した状態のＸ線透過膜１２上に、
Ｘ線吸収膜１３をスパッタリング法により形成する工程
において、前記自立化した状態のＸ線透過膜１２の背面
に均熱化手段（例えば、冷却用部材３２）を設けて、前
記Ｘ線吸収膜１３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線リソグラフィ
ーに用いるＸ線マスクの製造方法及びＸ線マスクブラン
クの製造方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体産業において、シリコン基
板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する上で
必要な微細パターンの転写技術としては、露光用電磁波
として可視光や紫外光を用いて微細パターンを転写する
フォトリソグラフィー法が用いられてきた。

【０００３】しかし、近年、半導体技術の進歩ととも
に、超ＬＳＩなどの半導体装置の高集積化が著しく進
み、従来のフォトリソグラフィー法で用いてきた可視光
や紫外光での転写限界を超えた高精度の微細パターンの
転写技術が要求されるに至った。

【０００４】そして、このような微細パターンの転写を
実現するために、可視光や紫外光よりも波長の短いＸ線
を用いたＸ線リソグラフィー法の開発、実用化が進めら
れている。

【０００５】Ｘ線リソグラフィーは等倍の近接露光であ
り、等倍のＸ線マスクが必要となる。Ｘ線リソグラフィ
ーに用いるＸ線マスクの構造を図１に示す。

【０００６】同図に示すように、Ｘ線マスク１は、Ｘ線
を透過するＸ線透過膜（メンブレン）１２と、Ｘ線を吸
収するＸ線吸収体パターン１３ａから構成されており、
これらは、シリコン基板を加工して得られる支持基板
（支持枠）１１ａで支持されている。さらに、この支持
基板には、補強及びハンドリングを容易にするため外径
が支持基板より大きなガラスフレーム１５を接合してい
る。ここで、例えば、支持基板の外径は４インチφ、ガ
ラスフレームの外径は５インチφのサイズが使用されて
いる。

【０００７】このようなＸ線マスクを得るためのＸ線マ
スクブランクの作製工程を図２に示す。シリコン基板１
１上にＣＶＤ法による２μｍ程度の厚みのＸ線透過膜１
２を両面に形成し（図２（ａ））、次いで、基板裏面に
形成したＸ線透過膜のうちマスクエリアとなる領域をド
ライエッチングにより除去し、外周部に残ったＸ線透過
膜をマスクにしてフッ硝酸（フッ酸と硝酸の混合液）に
よりシリコン基板の裏面中央部を表面側のＸ線透過膜の
背面が露出するまでウエットエッチングし、表面側のＸ
線透過膜を自立化（メンブレン化）させる（図２
（ｂ））。次に、ガラスフレームをエポキシなどの接着
剤により接着する（図２（ｃ））。次に、Ｘ線透過膜上
に、Ｘ線吸収膜１３、エッチングマスク層１４をスパッ
タリング法により順次形成する（図２（ｄ））。上記Ｘ
線マスクブランクの作製工程は、Ｘ線透過膜上にＸ線吸
収膜を形成した後にシリコン基板の裏面中央部をエッチ
ング除去する工程と比べ、フレーム接着による歪みが無
く、またメンブレンの応力むらによる歪みが無視できる
ため、マスクの位置精度向上が容易となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、フォトリソグラ
フィー技術の進歩に伴い、Ｘ線リソグラフィーの導入時
期が先送りされ、現状では、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ（デ
ザインルール：０．１８μｍ）の世代から導入される見
通しとなった。そして、Ｘ線リソグラフィーは、１Ｇか
ら導入された場合でも、４Ｇ、１６Ｇ、６４Ｇまでの複
数世代に亘って使用できるという特徴を有している。６
４Ｇでの使用を想定した場合、Ｘ線マスクに要求される
位置精度は一層厳しくなり１０ｎｍという高い位置精度
が必要となる。したがって、各マスク作製プロセスに起
因する歪みは、極力ゼロにすることが必要になってき
た。特に、Ｘ線吸収膜の応力に起因したパターン歪みを
いかにして小さくするかが重要となる。Ｘ線吸収膜は、
極低応力で、マスクエリアで均一である必要がある。例
えば、０．５μｍ厚のＸ線吸収膜では、応力は、３０ｍ
ｍ角のマスクエリア内で±１０ＭＰａ以下が要求されて
いる。

【０００９】しかしながら、自立化した状態のＸ線透過
膜上に、スパッタリング法によりＸ線吸収膜を形成する
と、スパッタリング時の放電によるプラズマ衝撃により
Ｘ線透過膜が叩かれ、急激な温度上昇が生じる。この場
合、自立化した状態のＸ線透過膜の背面にはシリコンが
ないため、熱伝導（冷却）の効率が悪くなり、相当の高
温となる。成膜条件（特にターゲットへの投入パワー）
によるが、２００℃程度の温度上昇が生じることが確認
されている。また、この温度上昇により、メンブレン
（Ｘ線透過膜）面内で温度分布（温度むら）が生じ、中
心部が最も高く、外側（支持基板側）に近い程低くな
る。Ｘ線吸収膜の応力は、メンブレンの温度により（熱
膨張率の差により）変化するため、このような温度むら
は、Ｘ線吸収膜の応力分布を生じさせ、マスクの位置精
度を悪くするという問題があった。

【００１０】スパッタ成膜時のメンブレンの温度むらを
低減するために、メンブレンの背面に水冷ホルダー介し
てガスを流してメンブレンを冷却する方法が提案されて
いるが（特開平２−１５１０１５号公報）、この方法を
採用した場合であっても、外周の支持基板の温度よりは
３０℃程度高くなり、メンブレン面内で数十℃の温度む
らが生じるという問題があった。

【００１１】本発明は、上述した背景の下になされたも
のであり、上述したメンブレンの温度むらの問題を解消
でき、極低応力かつ均一な応力分布のＸ線吸収膜等を有
するＸ線マスクブランクを製造できるＸ線マスクブラン
クの製造方法の提供を第一の目的とする。また、Ｘ線吸
収膜等の応力及び応力むらに起因したパターン歪みが極
小さく、極めて高い位置精度を有するＸ線マスクの製造
方法の提供を第二の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、メンブレンの
背面にガスを流してメンブレンを冷却しながらスパッタ
成膜する方法は、メンブレンの温度むらをある程度低減
するのに効果的であったが、完全に温度むらは解消され
ず、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線マスクの製造が困
難であることを確認した。また、冷却用のガスの導入
は、生産性に適していないことを確認した。そして、
さらに研究を重ねた結果、冷却用の部材をメンブレンの
背面に直接接触させることで、メンブレンにダメージを
与えることなく、スパッタ成膜時のメンブレンの温度む
らを無くすことができることを見い出し、この方法が、
１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線マスク製造に必要であ
ることを第一に見い出した。

【００１３】また、スパッタ成膜時に、メンブレン及び
支持基板を２５０℃前後（プラズマの衝撃で上がる温度
以上）に加熱することで、スパッタ成膜時のメンブレン
の温度むらを解消できることを第二に見い出した。この
際、基板ステージを加熱してメンブレン及び支持基板を
加熱しても十分効果があるが、メンブレンの背面にスパ
ッタガス及び不活性ガスを流す（供給する）ことで、メ
ンブレンの均熱性がさらに向上することを見い出した。
また、この方法の場合、Ｘ線透過膜の応力を調整（低
減）するために行うアニール工程を省くことが可能とな
り、製造効率の向上が可能となる。

【００１４】すなわち、本発明は以下に示す構成として
ある。

【００１５】（構成１）マスク基板上にＸ線透過膜を形
成する工程と、前記マスク基板の裏面中央部を前記Ｘ線
透過膜の背面が露出するまで除去してＸ線透過膜を自立
化させる工程と、前記自立化させたＸ線透過膜上にＸ線
吸収膜を形成する工程と、前記Ｘ線吸収膜上にエッチン
グマスク層を形成する工程と、を有するＸ線マスクブラ
ンクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収膜をスパッタ
リング法により形成する工程において、前記自立化させ
たＸ線透過膜の背面に均熱化手段を設けて、前記Ｘ線吸
収膜を形成することを特徴とするＸ線マスクブランクの
製造方法。

【００１６】（構成２）マスク基板上にＸ線透過膜を形
成する工程と、前記マスク基板の裏面中央部を前記Ｘ線
透過膜の背面が露出するまで除去してＸ線透過膜を自立
化させる工程と、前記自立化させたＸ線透過膜上にＸ線
吸収膜を形成する工程と、前記Ｘ線吸収膜上にエッチン
グマスク層を形成する工程と、を有するＸ線マスクブラ
ンクの製造方法であって、前記エッチングマスク層をス
パッタリング法により形成する工程において、前記自立
化させたＸ線透過膜の背面に均熱化手段を設けて、前記
エッチングマスク層を形成することを特徴とするＸ線マ
スクブランクの製造方法。

【００１７】（構成３）前記均熱化手段として、前記Ｘ
線透過膜の背面に接触させる冷却用部材を用いることを
特徴とする構成１又は２に記載のＸ線マスクブランクの
製造方法。

【００１８】（構成４）前記冷却用部材の材料が、シリ
コンであることを特徴とする構成３に記載のＸ線マスク
ブランクの製造方法。

【００１９】（構成５）前記冷却用部材を、前記Ｘ線透
過膜の背面に５〜２００μｍ押し当てる形で接触させる
ことを特徴とする構成３又は４に記載のＸ線マスクブラ
ンクの製造方法。

【００２０】（構成６）前記均熱化手段として、前記Ｘ
線透過膜の背面を加熱する手段を用いることを特徴とす
る構成１又は２に記載のＸ線マスクブランクの製造方
法。

【００２１】（構成７）前記Ｘ線透過膜の背面を加熱す
る手段が、基板ステージに設けられた加熱手段及び／又
は前記Ｘ線透過膜の背面にガスを流す手段であり、スパ
ッタ成膜時にプラズマの衝撃で上がる温度以上にＸ線透
過膜を加熱するることを特徴とする構成６に記載のＸ線
マスクブランクの製造方法。

【００２２】（構成８）構成１乃至７に記載の方法で得
られるＸ線マスクブランク用いて、Ｘ線マスクを製造す
ることを特徴とするＸ線マスクの製造方法。

【００２３】

【作用】本発明においては、自立化した状態のＸ線透過
膜等の均熱性を高めその上に形成される膜の応力分布を
高めることで、自立化した状態のＸ線透過膜上に、低応
力かつ応力むらの無い均一なＸ線吸収膜及びエッチング
マスク層等を形成できるため、極めて高い位置精度を有
するＸ線マスクを製造できる。なお、本発明は、１Ｇｂ
ｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線マスクの製造に適しており、
４Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ（０．１３μｍのデザインルー
ル）以降のＸ線マスク製造にも適している。

【００２４】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２５】まず、本発明のＸ線マスクブランクの製造
方法について説明する。

【００２６】本発明のＸ線マスクブランクの製造方法
は、自立化した状態のＸ線透過膜上に、Ｘ線吸収膜及び
／又はエッチングマスク層をスパッタリング法で形成す
る際に、Ｘ線透過膜の背面に均熱化手段を設けて、成膜
することを特徴とする。均熱化手段によって、Ｘ線透過
膜を均熱化しつつあるいは均熱化した後成膜を行うこと
で、応力分布の均一性を高めることが可能となる。

【００２７】ここで、均熱化手段としては、Ｘ線透過膜
の背面に接触させる冷却用部材を用いる第一の方法、あ
るいは、Ｘ線透過膜の背面を加熱する手段を用いる第二
の方法などを採用できる。

【００２８】第一の方法では、例えば、図３に示すよう
に、成膜装置３０における基板ステージ３１上にガラス
フレーム１５付きマスクメンブレン１１ｃを載置し、自
立化した状態のＸ線透過膜１２の背面に冷却用部材３２
を接触させて、Ｘ線透過膜１２を均熱化する。一方、冷
却用部材３２の他方は基板ステージ３１に接触あるいは
接着固定する。この状態で、マスクメンブレン１１ｃに
対向して配置されたターゲット３３により成膜を行う。
第一の方法では、冷却用部材の材料は特に制限されない
が、熱伝導の観点から、シリコン、アルミニウム、ステ
ンレス（ＳＵＳ等）などが好ましい。加工が容易で安価
である観点からは、シリコンが好ましい。冷却用部材の
サイズは、マスクのウインドウサイズとほぼ同じにする
ことが、均熱性の点で好ましい。また、冷却用部材にお
けるＸ線透過膜の背面に接触させる面は平坦性が高いこ
とが好ましい。冷却用部材は、Ｘ線透過膜の背面に５〜
２００μｍ押し当てる形で接触させることが好ましい。
５μｍ以下では熱伝導の観点から好ましくなく、２００
μｍ以上になるとＸ線透過膜の破損の危険性がある。な
お、この２００μｍの値はＸ線透過膜が破損しない負荷
の範囲を実験により求め確認したものであるが、Ｘ線透
過膜の膜強度が向上した場合には２００μｍ以上押し当
てることが可能であり、逆に膜材料や成膜条件等に起因
してＸ線透過膜の膜強度が弱い場合には２００μｍ以下
であっても破損の危険性がある。

【００２９】第二の方法では、Ｘ線透過膜の背面を加熱
する手段は特に制限されない。Ｘ線透過膜の背面を加熱
する手段としては、基板ステージに設けられた加熱手段
や、Ｘ線透過膜の背面に近接して設けた加熱手段等を使
用できる。これらの場合、さらに、Ｘ線透過膜の背面に
ガスを流すことで、均一な加熱をアシストすることが好
ましい。また、第一の方法と同様にシリコン等からなる
部材をＸ線透過膜の背面に接触させて、Ｘ線透過膜の背
面を加熱することもできる。この場合、加熱源は、基板
ステージに設けることができ、あるいは、シリコン等か
らなる部材の内部に設けることもできる。

【００３０】なお、本発明では、Ｘ線透過膜及びＸ線吸
収膜以外の層（膜）を、必要に応じ、設けることができ
る。例えば、Ｘ線透過膜とＸ線吸収膜との間に、エッチ
ング停止層、密着層、反射防止層、導電層などを設ける
ことができる。また、Ｘ線吸収膜上に、エッチングマス
ク層、保護層、導電層などを設けることができる。これ
らの層（膜）についても、本発明の均熱化手段によっ
て、Ｘ線透過膜を均熱化しつつあるいは均熱化した後成
膜を行うことで、応力分布の均一性を高めることが可能
となる。

【００３１】Ｘ線マスクの位置歪みは、Ｘ線マスク材料
の応力に強く影響され、Ｘ線吸収膜や、エッチングマス
ク層、エッチング停止層等の応力が高いとその応力によ
って位置歪みが誘発される。したがって、Ｘ線マスクを
構成する各膜は極めて低い応力である必要がある。

【００３２】Ｘ線マスクブランクにおけるＸ線透過膜と
しては、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド薄膜などが挙げ
られる。Ｘ線照射耐性などの観点からはＳｉＣが好まし
い。Ｘ線透過膜の膜応力は、５０〜４００ＭＰａ以下で
あることが好ましい。また、Ｘ線透過膜の膜厚は、１〜
３μｍ程度であることが好ましい。

【００３３】Ｘ線吸収膜としては、タンタル（Ｔａ）、
タングステン（Ｗ）などの高融点金属を主成分とする材
料などが挙げられる。具体的には、例えば、ＴａとＢの
化合物［例えばＴａ₄Ｂ（Ｔａ：Ｂ＝８：２）や、Ｔａ₄
Ｂ以外の組成をもつホウ化タンタル］、金属Ｔａ，Ｔａ
を含むアモルフアス材料、Ｔａと他の物質を含むＴａ系
の材料や、金属Ｗ、Ｗと他の物質を含むＷ系の材料など
が挙げられる。なお、Ｘ線照射耐性などの観点からは、
タンタルを主成分とする材料が好ましい。

【００３４】タンタルを主成分とするＸ線吸収材料は、
アモルフアス構造あるいは、微結晶構造を有することが
好ましい。これは、結晶（柱状）構造であるとサブミク
ロンオーダーの加工が難しく、Ｘ線照射耐性や経時的な
安定性が劣るからである。

【００３５】タンタルを主成分とするＸ線吸収膜材料
は、Ｔａ以外に少なくともＢを含むことが好ましい。こ
れは、Ｔａ及びＢを含むＸ線吸収膜は、内部応力が小さ
く、高純度で不純物を含まず、Ｘ線吸収率が大きいなど
の利点を有するからである。また、スパックリングで成
膜する際のガス圧を制御することで容易に内部応力を制
御できるからである。

【００３６】Ｔａ及びＢを含むＸ線吸収膜におけるＢの
割合は、１５〜２５原子％とすることが好ましい。Ｘ線
吸収膜におけるＢの割合が上記範囲を超えると微結晶の
粒径が大きくなり、サブミクロンオーダーの微細加工が
難しくなる（特開平２−１９２１１６号公報）。

【００３７】Ｘ線吸収膜の応力は、１０ＭＰａ以下であ
ることが好ましい。また、Ｘ線吸収膜の膜厚は、０．３
〜０．８μｍ程度であることが好ましい。

【００３８】Ｘ線マスクブランクにおけるエッチングマ
スク層としては、クロムを主成分とする材料が挙げられ
る。具体的には、クロムと炭素及び／又は窒素を含む材
料からなるエッチングマスク層は、Ｘ線吸収膜と高いエ
ッチング選択比をもったままで、極めて低い膜応力を得
ることができる。

【００３９】エッチングマスク層の膜厚は、０．０３〜
０．１μｍ程度であることが好ましい。また、エッチン
グマスク層における膜応力と膜厚との積は、±１×１０
⁴ｄｙｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。膜応力と膜
厚の積が上記範囲を超えると、応力による位置歪みが大
きく、極めて高い位置精度を有するＸ線マスクが得られ
ない。

【００４０】本発明では、自立化した状態のＸ線透過膜
上に成膜された膜の応力測定は、バルジ法により行うこ
とが好ましい。これは、自立化した状態の膜の応力を精
度良く測定可能だからである。

【００４１】Ｘ線マスクブランクにおけるマスク基板と
しては、シリコン基板等が好ましい。

【００４２】マスク基板として、単独で充分な機械的強
度を有する厚さのシリコン基板を用い、この基板の周縁
部に段差を設けて、フレームを用いない一体構造とする
ことができる。この構造によると、フレーム接着プロセ
スを無くすことができるため、フレーム接着による歪み
がなくなり、極めて高い位置精度を有するＸ線マスクが
得られる。また、基板の周縁部に段差を有しているの
で、Ｘ線ステッパー内でのハンドリングアームによる固
定・搬送や装置外でのハンドリングが容易になるととも
に、Ｘ線マスクをＸ線ステッパー内のステージに固定す
る際に正確な位置制御が可能となる。さらに、フレーム
を接着するための接着剤を使用していないので、露光時
や装脱時等にマスクに付着するコンタミネーションを除
去するための洗浄を接着剤による汚染なしに容易に行う
ことができる。

【００４３】通常の厚さのマスク基板を用いる場合にあ
っては、マスク基板にガラスフレーム等のフレームをエ
ポキシなどの接着剤により接着することができる。フレ
ームを接着する時期は特に制限されない。

【００４４】マスク支持体用基板の中心部を裏面側から
除去し支持枠を形成してメンブレンを自立化させる際の
裏面加工は、ウエットエッチングによることが好まし
い。この場合、エッチング液としては、フッ酸と硝酸の
混合液や、ＫＯＨなどを使用できる。エッチング条件
は、適宜調整できる。

【００４５】なお、Ｘ線マスクブランクの他の製造工程
に関しては特に限定されず、従来より公知のＸ線マスク
ブランクの製造方法が適用できる。

【００４６】次に、本発明のＸ線マスクの製造方法につ
いて説明する。

【００４７】本発明のＸ線マスクの製造方法は、上述し
た本発明のＸ線マスクブランク等を用い、Ｘ線透過膜上
に形成されたＸ線吸収膜をパターニングしてＸ線マスク
を製造する。

【００４８】Ｘ線マスクの製造工程に関しては、特に制
限されず、従来より公知のＸ線マスクの製造工程が適用
できる。

【００４９】例えば、エッチングマスク層のパターニン
グには、電子線レジストをエッチングマスク層上に形成
し、電子線リソグラフイー法（描画、現像、リンス、乾
燥など）などの公知のパターニング技術が使用できる。
レジストの膜厚は、５０〜５００ｎｍが好ましい。

【００５０】レジストパターンをマスクとして、エッチ
ングマスク層をドライエッチングする際のエッチングガ
スとしては、塩素と酸素の混合ガスを用いることが好ま
しい。

【００５１】エッチングマスクパターンをマスクとし
て、Ｘ線吸収膜をドライエッチングする際のエッチング
ガスとしては、塩素を用いることが好ましい。

【００５２】ドライエッチング装置としては、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）装置、ＥＣＲやＩＣＰなどの
高密度プラズマ源を用いた反応性イオンビームエッチン
グ装置（ＲＩＢＥ）などが使用できる。

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に
説明する。

【００５３】実施例１図４は、本発明の実施例１に係るＸ線マスクブランクの
製造工程説明図である。以下、図４を参照にしながら実
施例１に係るＸ線マスクブランク及びＸ線マスクの製造
方法を説明する。

【００５４】まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１の両面に
Ｘ線透過膜１２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図
４（ａ））。なお、シリコン基板１１としては、直径５
インチφ、厚さが７．６３ｍｍで、結晶方位（１００）
の平坦なシリコン基板を用いた。また、Ｘ線透過膜１２
としての炭化珪素は、ジクロロシランとアセチレンを用
いてＣＶＤ法により２μｍの厚みに成膜されたものであ
る。さらに、機械研磨によりＸ線透過膜１２である炭化
珪素膜の表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面
粗さを得た。

【００５５】次に、上記基板表面の外周端縁から１２．
５ｍｍの幅の領域に対して、機械加工（レーザー加工な
ど）により２ｍｍの厚みを削り、段差を有するシリコン
基板１１ｂを得る（図４（ｂ））。

【００５６】次に、基板１１ｂのもう一方の側（裏面）
に形成されたＸ線透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合
ガスを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部
の３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面
に残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸
の混合液（１０：１）に浸漬することにより、中央部の
シリコンを除去し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１
２（メンブレン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形
成する（図４（ｃ））。なお、図４（ｆ）は、マスクメ
ンブレン１１ｃを上面から見た平面図である。

【００５７】次に、シリコンからなる冷却用部材（図示
せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に亘って接触させ
る。続いて、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及びホウ素
からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法
によって、０．５μｍの厚さに形成する（図４
（ｄ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとして、
バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収膜を
形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間アニー
ル処理することにより、膜応力を引っ張り方向へ変化さ
せ、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜を得た。

【００５８】次に、上記と同様に、シリコンからなる冷
却用部材（図示せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に
亘って接触させた状態で、Ｘ線吸収膜１３上に、エッチ
ングマスク層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣ
マグネトロンスパッタリング法によって、０．０５μｍ
の厚さで形成した。続いて、この基板を２３０℃で２時
間アニール処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力のエ
ッチングマスク層を得た（図４（ｅ））。この際、膜応
力は、バルジ法により測定した。バルジ法は自立化した
膜の応力を精度良く測定可能な方法であり（J.Vac.Sci.
Technol.B,Vol.1.No.4,Oct-Dec,1983,P1364-1366）、本
発明方法を実施する上で有用である。

【００５９】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。

【００６０】実施例２図５に本発明の実施例２に係るＸ線マスクブランクの製
造方法を示す。

【００６１】まず、直径５インチφ、厚さが７．６３ｍ
ｍのシリコン基板を、４インチ径より外側の領域を５．
６３ｍｍまで段差状に加工して段差を有するシリコン基
板１１ｂを得る（図５（ａ））。ここで、シリコン基板
は、結晶方位（１００）のシリコンを用いた。

【００６２】次に、基板１１ｂの両面にＸ線透過膜１
２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図５（ｂ））。
なお、Ｘ線透過膜１２としての炭化珪素は、ジクロロシ
ランとアセチレンを用いてＣＶＤ法により２μｍの厚み
に成膜されたものである。さらに、機械研磨により中心
部のＸ線透過膜１２である炭化珪素膜の表面の平坦化を
行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さを得た。

【００６３】次に、基板１１ｂのもう一方の側（裏面）
に形成されたＸ繰透過膜２１をＣＦ4_と酸素ガスの混合
ガスを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部
の３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面
に残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸
の混合液に浸漬することにより、中央部のシリコンを除
去し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１２（メンブレ
ン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形成する（図５
（ｃ））。なお、図５（ｆ）は、マスクメンブレン１１
ｃを上面から見た平面図である。

【００６４】次に、シリコンからなる冷却用部材（図示
せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に亘って接触させ
る。続いて、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及びホウ素
からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法
によって、０．５μｍの厚さに形成する（図５
（ｄ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとして、
バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収膜を
形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間アニー
ル処理することにより、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線
吸収膜を得た。

【００６５】次に、上記と同様に、シリコンからなる冷
却用部材（図示せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に
亘って接触させた状態で、Ｘ線吸収膜１３上に、エッチ
ングマスク層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣ
マグネトロンスパッタリング法によって、０．０５μｍ
の厚さで、形成した。続いて、この基板を２３０℃で２
時間アニール処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力の
エッチングマスク層を得た（図５（ｅ））。

【００６６】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。

【００６７】実施例３図６は、本発明の実施例３に係るＸ線マスクの製造工程
説明図である。以下、図６を参照にしながら実施例３に
係るＸ線マスクブランク及びＸ線マスクの製造方法を説
明する。

【００６８】まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１の両面に
Ｘ線透過膜１２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図
６（ａ））。なお、シリコン基板１１としては、直径４
インチφ、厚さが２ｍｍで、結晶方位（１００）の平坦
なシリコン基板を用いた。また、Ｘ線透過膜１２として
の炭化珪素は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣ
ＶＤ法により２μｍの厚みに成膜されたものである。さ
らに、機械研磨によりＸ線透過膜１２である炭化珪素膜
の表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さを
得た。

【００６９】次に、基板１１のもう一方の側（裏面）に
形成されたＸ繰透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合ガ
スを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部の
３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面に
残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸の
混合液に浸漬することにより、中央部のシリコンを除去
し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１２（メンブレ
ン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形成する（図６
（ｂ））。

【００７０】次に、マスクメンブレン１１ｃをガラスフ
レーム１５に陽極接合法により接着する。なお、ガラス
フレームは、外径５インチφ、厚さが４．３６ｍｍのパ
イレックスガラスを用いた。また、陽極接合は、３００
℃で加熱し、ＤＣ１０００Ｖの電圧を１０分間印加して
行った（図６（ｃ））。

【００７１】次に、図３に示すように、シリコンからな
る冷却用部材３２をＸ線透過膜１２の背面に全面に亘っ
て接触させる。続いて、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル
及びホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロン
スパッタ法によって、０．５μｍの厚さに形成する（図
６（ｄ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとし
て、バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収
膜を形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間ア
ニール処理することにより、１０ＭＰａ以下の低応力の
Ｘ線吸収膜を得た。

【００７２】次に、上記と同様に、シリコンからなる冷
却用部材３２をＸ線透過膜１２の背面に全面に亘って接
触させた状態で、Ｘ線吸収膜１３上に、エッチングマス
ク層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣマグネト
ロンスパッタリング法によって、０．０５μｍの厚さ
で、形成した。続いて、この基板を２３０℃で２時間ア
ニール処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチ
ングマスク層を得た（図６（ｅ））。この際、膜応力は
バジル法により測定した。

【００７３】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。

【００７４】実施例４図７は、本発明の実施例４に係るＸ線マスクの製造工程
説明図である。以下、図７を参照にしながら実施例４に
係るＸ線マスクブランク及びＸ線マスクの製造方法を説
明する。

【００７５】まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１の両面に
Ｘ線透過膜１２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図
７（ａ））。なお、シリコン基板１１としては、直径４
インチφ、厚さが２ｍｍで、結晶方位（１００）の平坦
なシリコン基板を用いた。また、Ｘ線透過膜１２として
の炭化珪素は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣ
ＶＤ法により２μｍの厚みに成膜されたものである。さ
らに、機械研磨によりＸ線透過膜１２である炭化珪素膜
の表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さを
得た。

【００７６】次に、基板１１のもう一方の側（裏面）に
形成されたＸ繰透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合ガ
スを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部の
３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面に
残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸の
混合液に浸漬することにより、中央部のシリコンを除去
し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１２（メンブレ
ン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形成する（図７
（ｂ））。

【００７７】次に、シリコンからなる冷却用部材（図示
せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に亘って接触させ
る。続いて、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及びホウ素
からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法
によって、０．５μｍの厚さに形成する（図７
（ｃ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとして、
バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収膜を
形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間アニー
ル処理することにより、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線
吸収膜を得た。

【００７８】次に、上記と同様に、シリコンからなる冷
却用部材（図示せず）をＸ線透過膜１２の背面に全面に
亘って接触させた状態で、Ｘ線吸収膜１３上に、エッチ
ングマスク層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣ
マグネトロンスパッタリング法によって、０．０５μｍ
の厚さで、形成した。続いて、この基板を２３０℃で２
時間アニール処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力の
エッチングマスク層を得た（図７（ｄ））。この際、膜
応力はバジル法により測定した。

【００７９】次に、マスクメンブレン１１ｃをガラスフ
レーム１５に陽極接合法により接着する。なお、ガラス
フレームは、外径５インチφ、厚さが４．３６ｍｍのパ
イレックスガラスを用いた。また、陽極接合は、３００
℃で加熱し、ＤＣ１０００Ｖの電圧を１０分間印加して
行った（図７（ｅ））。

【００８０】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。

【００８１】実施例５以下、実施例５に係るＸ線マスクブランク及びＸ線マス
クの製造方法を説明する。なお、Ｘ線マスクブランクの
製造工程説明図は図６と同様であるので、図６を参照に
しながら説明する。

【００８２】まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１の両面に
Ｘ線透過膜１２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図
６（ａ））。なお、シリコン基板１１としては、直径４
インチφ、厚さが２ｍｍで、結晶方位（１００）の平坦
なシリコン基板を用いた。また、Ｘ線透過膜１２として
の炭化珪素は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣ
ＶＤ法により２μｍの厚みに成膜されたものである。さ
らに、機械研磨によりＸ線透過膜１２である炭化珪素膜
の表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さを
得た。

【００８３】次に、基板１１のもう一方の側（裏面）に
形成されたＸ繰透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合ガ
スを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部の
３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面に
残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸の
混合液に浸漬することにより、中央部のシリコンを除去
し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１２（メンブレ
ン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形成する（図６
（ｂ））。

【００８４】次に、マスクメンブレン１１ｃをガラスフ
レーム１５に陽極接合法により接着する。なお、ガラス
フレームは、外径５インチφ、厚さが４．３６ｍｍのパ
イレックスガラスを用いた。また、陽極接合は、３００
℃で加熱し、ＤＣ１０００Ｖの電圧を１０分間印加して
行った（図６（ｃ））。

【００８５】次に、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及び
ホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパ
ッタ法によって、０．５μｍの厚さに形成する（図６
（ｄ））。この際、マスクメンブレン１１ｃ（マスク基
板）を３００℃に加熱し、膜応力は、１０ＭＰａ以下と
して、バルジ法を用いて応力測定した。１０ＭＰａ以下
の低応力のＸ線吸収膜を得た。

【００８６】次に、上記と同様に、マスク基板を２２０
℃に加熱し、Ｘ線吸収膜１３上に、エッチングマスク層
１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣマグネトロン
スパッタリング法によって、０．０５μｍの厚さで、形
成し、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマスク層
を得た（図６（ｅ））。この際、膜応力はバジル法によ
り測定した。

【００８７】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。

【００８８】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。

【００８９】例えば、Ｘ線透過膜として、炭化珪素の代
わりに、窒化珪素やダイヤモンド膜などを用いてもよ
い。

【００９０】また、Ｘ線吸収膜として、Ｔａ₄Ｂ以外の
組成をもつホウ化タンタル、金属Ｔａ、Ｔａを含む化合
物などを用いてもよい。

【００９１】さらに、エッチングマスク層は、クロム化
合物の代わりに、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やＳｉＯ₂膜な
どを用いてもよい。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＸ線マスク
ブランクの製造方法によれば、自立化した状態のＸ線透
過膜（メンブレン）の温度むらの問題を解消でき、極低
応力かつ均一な応力分布のＸ線吸収膜等を有するＸ線マ
スクブランクを製造できる。

【００９３】また、本発明のＸ線マスクの製造方法によ
れば、Ｘ線吸収膜等の応力及び応力むらに起因したパタ
ーン歪みが極小さく、極めて高い位置精度を有するＸ線
マスクを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線マスク及びフレームの構造を説明するため
の断面図である。

【図２】Ｘ線マスクブランクの作製工程を説明するため
の断面図である。

【図３】冷却用部材を設けた成膜装置の概略構成を示す
断面図である。

【図４】本発明の一実施例に係るＸ線マスクブランクの
製造工程を説明するための図である。

【図５】本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を説明するための図である。

【図６】本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を説明するための図である。

【図７】本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を説明するための図である。

【符号の説明】

１Ｘ線マスク２Ｘ線マスクブランク１１シリコン基板１１ａ支持基板１１ｂ段差を有するシリコン基板１１ｃマスクメンブレン１２Ｘ線透過膜１３Ｘ線吸収膜１３ａＸ線吸収体パターン１４エッチングマスク層１５ガラスフレーム３０成膜装置３１基板ステージ３２冷却用部材３３ターゲット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク基板上にＸ線透過膜を形成する工
程と、前記マスク基板の裏面中央部を前記Ｘ線透過膜の
背面が露出するまで除去してＸ線透過膜を自立化させる
工程と、前記自立化させたＸ線透過膜上にＸ線吸収膜を
形成する工程と、前記Ｘ線吸収膜上にエッチングマスク
層を形成する工程と、を有するＸ線マスクブランクの製
造方法であって、前記Ｘ線吸収膜をスパッタリング法により形成する工程
において、前記自立化させたＸ線透過膜の背面に均熱化
手段を設けて、前記Ｘ線吸収膜を形成することを特徴と
するＸ線マスクブランクの製造方法。
【請求項２】マスク基板上にＸ線透過膜を形成する工
程と、前記マスク基板の裏面中央部を前記Ｘ線透過膜の
背面が露出するまで除去してＸ線透過膜を自立化させる
工程と、前記自立化させたＸ線透過膜上にＸ線吸収膜を
形成する工程と、前記Ｘ線吸収膜上にエッチングマスク
層を形成する工程と、を有するＸ線マスクブランクの製
造方法であって、前記エッチングマスク層をスパッタリング法により形成
する工程において、前記自立化させたＸ線透過膜の背面
に均熱化手段を設けて、前記エッチングマスク層を形成
することを特徴とするＸ線マスクブランクの製造方法。
【請求項３】前記均熱化手段として、前記Ｘ線透過膜
の背面に接触させる冷却用部材を用いることを特徴とす
る請求項１又は２に記載のＸ線マスクブランクの製造方
法。
【請求項４】前記冷却用部材の材料が、シリコンであ
ることを特徴とする請求項３に記載のＸ線マスクブラン
クの製造方法。
【請求項５】前記冷却用部材を、前記Ｘ線透過膜の背
面に５〜２００μｍ押し当てる形で接触させることを特
徴とする請求項３又は４に記載のＸ線マスクブランクの
製造方法。
【請求項６】前記均熱化手段として、前記Ｘ線透過膜
の背面を加熱する手段を用いることを特徴とする請求項
１又は２に記載のＸ線マスクブランクの製造方法。
【請求項７】前記Ｘ線透過膜の背面を加熱する手段
が、基板ステージに設けられた加熱手段及び／又は前記
Ｘ線透過膜の背面にガスを流す手段であり、スパッタ成
膜時にプラズマの衝撃で上がる温度以上にＸ線透過膜を
加熱するることを特徴とする請求項６に記載のＸ線マス
クブランクの製造方法。
【請求項８】請求項１乃至７に記載の方法で得られる
Ｘ線マスクブランク用いて、Ｘ線マスクを製造すること
を特徴とするＸ線マスクの製造方法。