JP2000106335A

JP2000106335A - Ｘ線露光用マスクの製造方法

Info

Publication number: JP2000106335A
Application number: JP27346898A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sugihara; 真児杉原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリング法で応力均一性の高いＸ線吸
収体薄膜を形成することができ、Ｘ線露光用マスクの基
板面内応力均一性を高めてパターン歪みを低減できる。【解決手段】Ｘ線露光用マスクの製造方法において、
マスク支持体上にＸ線透過性薄膜が形成された被成膜基
板２１上にＸ線吸収体薄膜をマグネトロンスパッタリン
グ法により形成する際に、Ｘ線吸収体薄膜の面内応力分
布が低減するように、マグネット２５を移動させると共
に基板２１を回転させて、ターゲット２４のエロージョ
ン領域２７の位置を変動させる。

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
ー技術に使用されるＸ線露光用マスクの製造方法に係わ
り、特にＸ線吸収体薄膜の形成方法の改良をはかったＸ
線露光用マスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスのパターンサイズ
は微細化の一途を辿っており、これに伴い、回路パター
ンを露光基板上に転写するリソグラフィー技術には更な
る高精度化が要求されている。

【０００３】光リソグラフィー技術では、露光光源の短
波長化、露光装置の高ＮＡ化、位相シフトマスクや超解
像技術などの導入により、パターンサイズ０．１５μｍ
以下のデバイス適用への展望が開かれている。しかし、
光リソグラフィーには、長期間安定な短波長光学系の確
立、レンズ収差の抑制、短波長用レジストの開発、位相
シフトマスクの欠陥検査・修正技術の確立など克服すべ
き課題が多い。

【０００４】そこで、光リソグラフィーの次世代候補と
して、Ｘ線リソグラフィーが検討されている。Ｘ線は従
来の露光光に比べて波長が遙かに短いため回折の影響が
小さく、光源として放射光を用いることにより光リソグ
ラフィーの課題である焦点深度を大きくすることができ
る。しかし、Ｘ線はあらゆる材料に対して屈折率がほぼ
１であるため屈折光学系が使えず、現在は等倍転写が主
流である。従って、Ｘ線露光用マスクのＸ線吸収体パタ
ーンにはデバイスパターンと同サイズのパターン形成が
必要とされる。

【０００５】現在考案されているＸ線露光用マスクの形
状は、図１に示すように、マスクフレーム１０及びマス
ク支持体１１で保持された厚さ１〜２μｍのＸ線透過性
薄膜１２上に、厚さ０．３〜０．５μｍのＸ線吸収体薄
膜１３のパターンを配したものが主流である。このよう
な構造では、Ｘ線透過性薄膜１２が極めて薄いため、Ｘ
線吸収体薄膜１３の膜応力やフレーム１０にかかる外力
が原因となる位置歪が発生するという問題がある。Ｘ線
露光用マスクの製造においては、この歪をなくすことが
必須であり、Ｘ線吸収体薄膜においては内部応力を１０
ＭＰａ以下とすることが要請される。

【０００６】Ｘ線吸収体薄膜の形成には、膜応力の制御
が比較的容易なスパッタリング法が広く用いられてい
る。スパッタリング法では、成膜中のスパッタリングガ
スの圧力や、ターゲットに印加される電力の制御などに
より、ある程度の応力制御が可能であるが、１０ＭＰａ
台の制御や均一性の向上は困難とされている。

【０００７】Ｘ線吸収体薄膜の応力低減の方法として
は、成膜の後工程として実施されるイオン注入法やアニ
ール法による応力調整法が提案され一般に実施されてい
る（特開平３−３０４１４号公報、特開平１−１５０３
２４号公報）。この方法は、面内で一様の応力調整を行
うので、応力の均一性を得ることが前提条件である。応
力の面内均一性向上に注目したものとしては、イオン注
入法においてイオンが基板に入射する領域を制御、或い
はアニール法において温度の基板内分布を制御する方法
が提案されている（特開平９−１８０９９４号公報）。
この方法はその制御が著しく困難であるため、コスト面
では不利である。

【０００８】成膜直後の膜応力の均一性を高める方法と
しては、基板を回転させる方法が一般に用いられてい
る。図２に、基板を静止させた場合と回転させた場合に
おけるＸ線吸収体の応力分布の一例を示す。基板を静止
させた場合には、ターゲット中心から遠ざかる方向に応
力分布が生じている。また、基板を回転させた場合、回
転によって応力の分布が打ち消し合うことによって、応
力の均一性は向上する。しかし、基板を上方から見た場
合には、図３に示されるような同心円状の応力分布が残
留することが知られている。この応力分布は場合によっ
ては５０ＭＰａ以上にも達し、基板の回転のみでは応力
均一性の制御には限界がある。

【０００９】一方、Ｘ線吸収体に限らず、スパッタリン
グ法による薄膜の形成の分野では、膜厚の均一性を高め
る目的で、マグネットの位置を移動させる方法が提案さ
れている（特開平５−２６３２３６号公報、特開平７−
２２４３８０号公報、特開平８−１４４０５８号公報、
８−３３３６８０号公報など）。これらの方法によると
膜厚の均一性は向上するが、基板から見たエロージョン
領域の相対位置が基板上の位置によって異なるため、入
射粒子のエネルギー、方向性分布が不均一となり、応力
の均一性を得ることが難しい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｘ線
露光用マスクの製造においては、Ｘ線吸収体薄膜の製造
時に応力が発生し、これがＸ線露光用マスクのパターン
歪みを発生する要因となる問題があった。

【００１１】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、スパッタリング法で応
力均一性の高いＸ線吸収体薄膜を形成することができ、
必要に応じて応力調整を行いＸ線露光用マスクの吸収体
膜応力を一様に低下させてパターン歪みを低減できるＸ
線露光用マスクの製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。即
ち本発明は、マスク支持体にＸ線透過性薄膜を形成する
工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜をマグ
ネトロンスパッタリング法により形成する工程と、前記
マスク支持体の裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ線
吸収体薄膜を所望形状にパターニングする工程とを有す
るＸ線露光用マスクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収
体薄膜をマグネトロンスパッタリング法により形成する
際に、該Ｘ線吸収体薄膜の面内応力分布が低減するよう
に、ターゲットのエロージョン領域の位置を変動させる
ことを特徴とする。

【００１３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 成膜基板の各位置からみたエロージョン領域の軌跡
が、基板面内で均一に近づくように変動させること。 (2) エロージョン領域の位置変動を、ターゲットの裏側
に設置されたマグネットを移動させることにより行うこ
と。 (3) マグネットが関節部を少なくとも１つ以上有するロ
ボットアームに設置されており、装置外部に設置された
制御部より該マグネット位置を制御すること。

【００１４】(4) 成膜中の膜応力を測定する手段を有
し、その測定値を基にマグネットの最適な運動方法を算
出し、制御部よりマグネット位置を制御すること。また
本発明は、マスク支持体にＸ線透過性薄膜を形成する工
程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜をスパッ
タリング法により形成する工程と、前記マスク支持体の
裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ線吸収体薄膜を所
望形状にパターニングする工程とを有するＸ線露光用マ
スクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収体薄膜を形成す
る際に、該Ｘ線吸収体薄膜の面内応力分布が低減するよ
うに、前記マスク支持体を回転させると共に、回転軸を
所定の角度に傾斜させることを特徴とする。

【００１５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) ターゲットの中心位置とマスク支持体中心位置（回
転軸の位置）とをずらすこと。 (2) 成膜中の膜応力を測定する手段を有し、その測定値
を基にマスク支持体の傾斜角度を制御すること。

【００１６】また本発明は、マスク支持体にＸ線透過性
薄膜を形成する工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸
収体薄膜をスパッタリング法により形成する工程と、前
記マスク支持体の裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ
線吸収体薄膜を所望形状にパターニングする工程とを有
するＸ線露光用マスクの製造方法であって、前記Ｘ線吸
収体薄膜を形成する際に、該Ｘ線吸収体薄膜の応力分布
を緩和するように、前記マスク支持体の径方向に所定の
温度分布が形成されるように温度制御することを特徴と
する。

【００１７】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) マスク支持体を保持する基板ホルダに対して、径方
向の温度分布を与えること。 (2) マスク支持体を保持する基板ホルダに同心円状にヒ
ータを埋め込み、基板ホルダの径方向に対して異なる温
度に加熱すること。 (3) マスク支持体を保持する基板ホルダに同心円状に幅
の異なる複数の溝を形成し、基板ホルダを通して逃げる
熱量を基板ホルダの径方向で変えること。 (4) ターゲットの中心位置とマスク支持体の中心位置と
を基板面方向にずらすこと。

【００１８】（作用）ｉ）図４に、Ｘ線吸収体薄膜の形成に用いる一般的なス
パッタリング装置の概要を断面図で示す。真空チャンバ
２０内の底部に被成膜基板２１を保持する基板ホルダ２
２が設置され、基板２１と対向するチャンバ２０の上壁
部（電極）２３の下面にはターゲット２４が取り付けら
れている。そして、チャンバ２０の外側で電極２３の裏
面に対向してマグネット２５が設けられ、電極２３には
ＲＦ電源２６が接続されている。

【００１９】この装置を用いて基板２１上に形成された
Ｘ線吸収体薄膜の内部応力は、基板２１へ入射する粒子
のエネルギー分布や入射角度分布、基板２１の温度分布
と強い相関がある。中でも入射粒子のエネルギー分布や
入射角度分布は、通常、基板２１とターゲット２４のエ
ロージョン領域２７の位置関係に依存する。エロージョ
ン領域とは、一般にはマグネットの直下の磁界と電界が
直交する領域に位置し、プラズマ密度の高い領域であ
る。

【００２０】従って、このエロージョン領域２７を増減
或いは移動させることにより、基板２１に入射する粒子
の各状態の分布を制御することができる。そのような装
置構成で、エロージョン領域２７の移動による軌跡を最
適化することにより、Ｘ線吸収体膜の応力分布を低下さ
せることができる。

【００２１】また、ターゲット２４のエロージョン領域
２７は、一般にターゲット２４の裏側に設置されるマグ
ネット２５の位置によって決定される。従って、このマ
グネット２５を可動とし、形成されるＸ線吸収体の応力
分布が低下する条件にマグネット２５の軌跡を制御する
機構を設けることにより、上記条件を実現できる。

【００２２】また、このような装置構成により、基板２
１を静止させて成膜を行った場合においても高い応力均
一性を実現することが可能である。この場合、基板２１
を静止させ、マグネット２５を移動させることにより、
可動部分を大気側にのみ設置できるため、装置の製作が
容易になるという利点がある。また、基板２１が回転す
る場合に生じる機械的な振動などにより、プラズマの状
態や基板２１とターゲット２４間の距離に揺らぎが生
じ、応力の均一性や絶対値にばらつきが生じることを抑
止することもできる。

【００２３】より高い応力均一性が要求される場合、成
膜中の応力分布を測定する手段と、マグネット２５の移
動をリアルタイム制御する機構を備えることにより、高
度な応力制御が可能となる。即ち、成膜時の応力分布を
測定し、その値よりマグネット２５の最適移動パターン
を算出し、算出された移動パターンをマグネット制御機
構に伝え、マグネット２５の移動を制御する。これによ
り、応力分布の小さいＸ線吸収体薄膜を歩留まり良く供
給することができる。

【００２４】ii）従来のＸ線吸収体成膜用スパッタリン
グ装置では、被成膜基板とターゲットの水平及び垂直方
向の距離を最適化し、基板を回転させることにより内部
応力の面内均一性をはかっている。しかし、前述のよう
にこの方法では、成膜直後に十分な応力均一性を得るこ
とはできない。

【００２５】前述した入射粒子のエネルギー分布や入射
角の分布は、ターゲットと基板の距離にも依存すること
が知られている。従って、基板がターゲットに対して傾
斜配置されると、両者が平行配置した場合と比した面内
の応力分布は変化する。そのため、基板をターゲットに
対して適当な角度に傾斜配置することにより、Ｘ線吸収
体薄膜の面内応力分布が制御可能になる。この基板傾け
と従来法の基板回転を組み合わせることにより、前述の
応力分布の打ち消し効果が強化される。傾き角と基板の
位置を最適化することにより、Ｘ線吸収体の応力の面内
均一性を高めることが可能となる。

【００２６】高い応力均一性が要求される場合、成膜中
の応力分布を測定する手段と、基板の傾斜角度をリアル
タイム制御する機構を備えることにより、高度な応力制
御が可能となる。即ち、成膜時の応力分布を測定し、そ
の値より基板のターゲットに対する最適傾斜角を算出
し、算出された傾斜角度を角度制御機構に伝え、基板の
傾斜角度を制御する。これにより、応力分布の小さいＸ
線吸収体を歩留まり良く供給することができる。

【００２７】iii)基板上に形成されたＸ線吸収体薄膜の
内部応力は、ターゲットからスパッタリングされた粒子
や雰囲気ガス粒子が基板に入射するときのエネルギー分
布・入射角度分布などに起因する。これらはターゲット
と基板上の個々の位置関係に依存するため基板面内の応
力の均一性を保つことは容易でないが、基板を回転させ
ることにより、ある程度の緩和は可能である。基板が回
転している場合の面内応力は、前記図３に示すようにほ
ぼ径方向に分布する。

【００２８】本発明の趣旨はこの応力分布を熱応力によ
り相殺することにある。Ｘ線吸収体薄膜の熱応力は、成
膜時に高温状態にあるマスク支持体が成膜後冷却し収縮
したときに、Ｘ線吸収体薄膜との線形膨張係数の違いに
よって生じる。即ち、温度差による応力変化量をσ１、
Ｘ線吸収体薄膜及びマスク支持体の線形膨張係数をそれ
ぞれＫ１，Ｋ２、温度差をΔＴ、Ｘ線吸収体のヤング率
をＥとすると、 σ１＝（Ｋ１−Ｋ２）ΔＴ・Ｅ（式１）という式で表すことができる。

【００２９】（式１）を変形して基板中心と最縁部の応
力差をσ２とおくと、 ΔＴ＝σ２／（（Ｋ１−Ｋ２）・Ｅ）（式２）となる。上式より得られる温度差ΔＴを基板上に設定す
れば、応力分布を緩和することができる。

【００３０】従って、基板を回転させて成膜したＸ線吸
収体薄膜の応力分布を予め測定し、（式２）より得られ
た径方向の温度分布ΔＴを、基板ホルダに設けた温度制
御機構をもって形成することによって、Ｘ線吸収体薄膜
の応力分布の緩和が実現できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。（第１の実施形態）図５は、本発明の第１の実施形態に
係わるＸ線露光用マスクの製造工程を示す断面図であ
る。

【００３２】まず、図５（ａ）に示すように、マスク支
持体１１として３インチＳｉ基板を用意し、この基板１
１上にＸ線透過性薄膜１２としてＳｉＣ膜をＣＶＤ法
で、例えば厚さ１μｍに形成する。次いで、図５（ｂ）
に示すように、ＳｉＣ膜１２上にＸ線吸収体薄膜１３と
してＷ膜をスパッタリング法で、厚さ０．４μｍに形成
する。なお、このＷ膜１３の形成には、後述するような
スパッタリング装置を用い、膜内の応力の均一性向上を
はかる。このときの応力の絶対値に応じて、アニーリン
グ或いはイオン注入法により、応力の低減をはかる。

【００３３】次いで、図５（ｃ）に示すように、Ｓｉ基
板１１の裏面をバックエッチングして開口部を形成す
る。次いで、図５（ｄ）に示すように、Ｘ線吸収体薄膜
１３を所望パターンにパターニングする。このようにし
て作製された基板をマスクフレームに搭載することによ
りＸ線露光用マスクが完成する。

【００３４】なお、図５（ｃ）に示した基板のバックエ
ッチング工程と、図５（ｄ）に示したＸ線吸収体パター
ニング工程とは、順序を逆にしても良い。また、以上に
記したＸ線露光用マスク製造の基本的プロセスは、これ
以降の実施形態でも全く同様である。

【００３５】次に、本実施形態の特徴点であるＸ線吸収
体薄膜の形成方法について、更に詳しく説明する。図６
は、本実施形態方法に用いたマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略構成を説明するためのもので、（ａ）は全
体構成を示す断面図、（ｂ）は歯車構成を示す平面図で
ある。

【００３６】真空チャンバ２０内の底部に被成膜基板２
１を保持する基板ホルダ２２が設置され、基板２１と対
向するチャンバ２０の上壁部（電極）２３の下面にはタ
ーゲット２４が取り付けられている。そして、チャンバ
２０の外側で電極２３の裏面に対向してマグネット２５
が設けられ、電極２３にはＲＦ電源２６が接続されてい
る。

【００３７】ターゲット２４の裏側に、周囲が歯車によ
ってガイド３４とかみ合わされた円盤状の治具３２を配
置し、その治具３２にリング状のマグネット２５が治具
３２の中心軸から偏心した位置に設置されている。円盤
状の治具３２はモータ３３に直結したクランク３５によ
り回転し、ガイド３４の歯車よって回転する構造になっ
ている。これによってマグネット２５はターゲット２４
の裏面を螺旋状に回転し、被成膜基板２１上の各点から
見たエロージョン領域２７の相対位置の一様性が高ま
る。

【００３８】この装置構成で、マグネット２５の大きさ
と回転半径、ターゲット２４と基板２１間の水平・垂直
方向の距離を最適化することにより、応力の均一性を向
上させるが可能となる。

【００３９】前記図５（ｂ）に示す工程において、図６
に示す装置を用い、Ｘ線透過性薄膜としてＳｉＣ膜１２
を成膜した３インチＳｉ基板１１からなる被成膜基板２
１を基板ホルダ２２に設置した。成膜ガスとしては、Ａ
ｒを圧力３Ｐａで導入した。Ｘ線吸収体にはＷを用い、
ターゲット２４には直径８インチ、純度９９．９９９％
のＷ金属ターゲットを使用した。ターゲットの印加ＲＦ
パワーを１ｋＷとし、ターゲット・基板間距離を２２．
３ｃｍとした。この結果得られた応力分布を図７に示
す。この図からも応力の均一性が向上しているのが明ら
かである。

【００４０】このように本実施形態によれば、Ｘ線露光
用マスクの製造において、特にＸ線吸収体薄膜１３をマ
グネトロンスパッタリング法で形成する際に、被成膜基
板２１を回転させると共にマグネット２５を移動させる
ことにより、成膜基板２１に対するターゲット２４のエ
ロージョン領域２７の寄与を均一化することができ、こ
れによりＸ線吸収体薄膜１３の応力を均一化することが
できる。このため、Ｘ線露光用マスクの基板面内応力均
一性を高めることができ、パターン歪みを大幅に低減す
ることができる。

【００４１】（第２の実施形態）図８は、本発明の第２
の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図である。なお、図６と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。

【００４２】ターゲット５の裏側に配置されたマグネッ
ト２５は、関節を２つ持つロボット３６により支持され
ている。そして、制御装置３７により制御されたロボッ
ト３６により、マグネット２５がターゲット２４の裏側
領域全面を過不足無く移動することが可能となってい
る。これによってマグネット２５は、成膜中、ターゲッ
ト２４の裏面の予め定められた位置を移動することにな
り、基板２１上の各点からのエロージョン領域２７の見
かけの位置の一様性が高まる。

【００４３】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜する際に、上記の移動パターンを最適
化することにより、Ｘ線吸収体薄膜の応力の均一性を向
上させることが可能となる。従って、第１の実施形態と
同様の効果が得られる。

【００４４】（第３の実施形態）図９は、本発明の第３
の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図である。なお、図８と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。

【００４５】これは、第２の実施形態における図８の装
置構成に応力測定装置３８を設けたものである。装置内
部に設けられた応力測定装置３８は静電容量センサであ
り、定期的に基板２１上を走査し、各点における反り量
を測定することにより成膜中の応力分布を測定する。測
定された応力分布や、その時点の膜厚、ガス圧力、印加
パワーなどの各種パラメータからマグネット２５の最適
移動パターンを再計算し、ロボット３６の制御装置３７
を介してマグネット２５を制御する。

【００４６】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜することにより、マグネット２５を最
適パターンで移動させてＸ線吸収体薄膜の応力の均一性
を向上させることができ、第１の実施形態と同様の効果
が得られる。

【００４７】（第４の実施形態）図１０は、本発明の第
４の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略構成を示す断面図である。なお、図６と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。

【００４８】ターゲット２４の裏側に互いに独立制御可
能な複数の電磁石３９を一面に配置し、制御装置３７に
より制御された電磁石制御装置４０により磁界を印加す
る場所やその強度を制御することができる。これによっ
て、成膜中のターゲット２４の裏面における磁界変化を
高い自由度で制御可能となるため、基板２１上の各点か
らのエロージョン領域２７の見かけの位置の一様性を高
めることができる。

【００４９】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜する際に、上記の移動パターンを最適
化することにより、Ｘ線吸収体薄膜の応力の均一性を向
上させることができ、第１の実施形態と同様の効果が得
られる。

【００５０】（第５の実施形態）図１１は、本発明の第
５の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略構成を示す断面図である。なお、図１０と
同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略
する。

【００５１】これは、第４の実施形態における図１０の
装置構成に応力測定装置３８を設けたものである。装置
内部に設けられた応力測定装置３８は静電容量センサで
あり、成膜中の応力分布を測定する。測定された応力分
布や、その時点の膜圧、ガス圧力、印加パワーなどの各
種パラメータからリアルタイムにマグネット２５の最適
出力パターンを計算し、電磁石制御装置４０を介して電
磁石３９を制御する。

【００５２】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜することにより、マグネット２５を最
適パターンで移動させてＸ線吸収体薄膜の応力の均一性
を向上させることができ、第１の実施形態と同様の効果
が得られる。

【００５３】（第６の実施形態）図１２は、本発明の第
６の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略構成を示す断面図である。なお、図６と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。

【００５４】この装置では、基板２１が回転し、基板２
１の位置が制御できる構造になっており、ターゲット２
４に対して基板２１を任意の角度に傾けることが特徴と
なっている。基板２１を傾けることにより、基板２１と
ターゲット２４間の距離が基板面内で異なる。そして、
成膜後のＸ線吸収体の面内均一性は基板２１とターゲッ
ト２４の距離に依存する。このため、基板静止状態の応
力分布を低減させる方向に基板２１を傾けることによっ
て、回転による応力の打ち消し効果が強化される。実際
の成膜に際して、傾き角と基板２１の位置を最適化する
ことにより、応力の面内均一性を高めることが可能とな
る。

【００５５】上記の装置を用い、Ｘ線透過性薄膜として
ＳｉＣ膜１２を成膜した３インチＳｉ基板１１からなる
被成膜基板２１を基板ホルダ２２に設置した。成膜ガス
としてはＡｒを圧力３Ｐａで導入した。Ｘ線吸収体には
Ｗを用い、ターゲット２４には直径８インチ、純度９
９．９９９％のＷ金属ターゲットを使用した。ターゲッ
トの印加ＲＦパワーを１ｋＷとし、ターゲット基板間距
離を２８．５ｃｍ、ターゲット中心からの基板水平距離
を５．５ｃｍ、基板傾斜角度を７．５度とした。図１３
に、この結果得られたＸ線吸収体の応力分布を示す。図
２の基板回転のみの場合に比べて応力分布が向上してい
ることが分かる。

【００５６】このように本実施形態によれば、Ｘ線露光
用マスクの製造において、特にＸ線吸収体薄膜１３をマ
グネトロンスパッタリング法で形成する際に、被成膜基
板２１を傾けると共に回転させることにより、入射粒子
のエネルギー分布や入射角の分布を最適化してＸ線吸収
体薄膜１３の応力を均一化することができる。このた
め、Ｘ線露光用マスクの基板面内応力均一性を高めるこ
とができ、パターン歪みを大幅に低減することができ
る。

【００５７】（第７の実施形態）図１４は、本発明の第
７の実施形態方法に使用したマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略構成を示す断面図である。なお、図１２と
同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略
する。

【００５８】これは、第６の実施形態における図１２の
装置中に成膜中に基板角度を任意に制御する制御装置３
７、基板角度制御装置４１と応力測定装置３８を設けた
ものである。装置内部に設けられた応力測定装置３８は
静電容量センサであり、定期的に基板２１上を走査し、
各点における反り量を測定することにより成膜中の応力
分布を測定する。測定された応力分布や、その時点の膜
圧、ガス圧力、印加パワーなどの各種パラメータからリ
アルタイムに基板角度の最適値を計算し、制御装置３７
を介して基板２１の角度を制御する。

【００５９】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜することにより、基板角度を最適に設
定してＸ線吸収体薄膜の応力を均一化することができ、
第６の実施形態と同様の効果が得られる。

【００６０】（第８の実施形態）本実施形態は、Ｘ線露
光用マスクのＸ線吸収体薄膜の形成の際に、成膜基板の
温度分布を制御するものである。Ｘ線吸収体薄膜の成膜
装置としては、スパッタリング装置を用いたが、この装
置の基板ホルダに後述する工夫を加えた。

【００６１】スパッタリング装置の基本構成は前記図４
に示すものと同様であり、Ｘ線露光用マスク支持体１１
として３インチＳｉ基板を用いた被成膜基板２１を、基
板ホルダ２２によって真空チャンバ２０内に保持する。
基板ホルダ２２は、基板２１の中心を軸として回転させ
るための駆動装置を有しており、所望の回転数で基板２
１を回転させることができる。成膜ガスとしてＡｒを、
Ｘ線吸収体ターゲット２４には直径８インチのタングス
テン金属ターゲットを使用し、ＳｉＣ膜を１μｍ成膜し
た３インチＳｉ基板からなる被成膜基板２１を基板ホル
ダ２２に設置した。ターゲット２４への印加ＲＦパワー
は１ｋＷ、Ａｒ圧力は３Ｐａ、ターゲット中心からの基
板の水平距離は４．５ｃｍ、ターゲット基板間距離は１
２ｃｍとした。

【００６２】図１５に、本実施形態中で使用するＸ線吸
収体成膜装置の基板ホルダの断面図を示す。基板２１は
クランプ５０により基板ホルダ２２に密着して保持され
る。基板ホルダ２２には、基板の裏側に温度を制御する
ための液状熱媒体流路５１が設けられている。熱媒体流
路５１は、周辺部を積極的に冷却するように基板周辺部
に配置されている。ホルダ２２には温度測定用の熱電対
が取り付けてあり、基板２１上の温度差をモニタし、こ
の値を所望の値に制御するように熱媒体の温度・流量・
圧力の制御を行う。

【００６３】この基板ホルダ２２を用いて実験を行った
結果として得られた結果を、以下に記す。まず、基板温
度を一定として成膜を行った場合の結果を図１６（ａ）
に示す。この場合の応力分布は応力差で約３０ＭＰａで
あった。これを補正するために必要な温度差は、（式
２）より約２３℃である。次に、基板中央と周辺部の温
度差を−２３℃と設定して成膜を行った。この結果、図
６（ｂ）に示すようにＸ線吸収体薄膜の応力分布を約８
ＭＰａに抑えることができた。

【００６４】このように本実施形態によれば、Ｘ線吸収
体薄膜を形成する際に、基板ホルダ２２の温度制御によ
り基板２１の径方向に所定の温度分布を形成することに
より、Ｘ線吸収体薄膜の応力分布を緩和することができ
る。このため、Ｘ線露光用マスクの基板面内応力均一性
を高めることができ、パターン歪みを大幅に低減するこ
とができる。

【００６５】なお、本実施形態で温度制御に用いた熱媒
体は必ずしも液体に限らず、Ｈｅなどの気体を用いるこ
ともできる。また、熱媒体流路は複数設けても良く、各
々を独立に温度制御しても良い。さらに、熱媒体は冷却
に限らず、加熱にも用いることができる。

【００６６】（第９の実施形態）図１７は、本発明の第
９の実施形態方法に使用したスパッタリング装置の基板
ホルダの構成を示す断面図である。なお、図１５と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。

【００６７】基板ホルダ２２の基板直下の領域には同心
円状にヒータ５２が埋め込まれており、これにより径方
向の温度分布を調節する。また、基板ホルダ２２には温
度測定用の熱電対（図示せず）が取り付けてあり、基板
２１上の温度差をモニタし、この値を所望の値に制御す
るようにヒータ５２へ供給する電流の制御を行う。

【００６８】この装置を用いてＸ線露光用マスクのＸ線
吸収体薄膜を成膜する際に、ヒータ５２の温度を制御す
ることにより、Ｘ線吸収体薄膜の応力の均一性を向上さ
せることが可能となる。従って、第８の実施形態と同様
の効果が得られる。

【００６９】なお、本実施形態における温度制御は必ず
しもヒータ５２のみで構成されている必要がなく、第８
の実施形態に記載の熱媒体流路５１と組み合わせて用い
ることができる。また、ヒータ５２の数は、仕様に応じ
て適宜変更可能である。

【００７０】（第１０の実施形態）図１８は、本発明の
第１０の実施形態方法に使用したスパッタリング装置の
基板ホルダの構成を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）で
ある。なお、図１５と同一部分には同一符号を付して、
その詳しい説明は省略する。

【００７１】本実施形態の基板ホルダ２２には、中央部
に周辺部より密に溝パターン５３が設けられており、周
辺部から逃げる熱量が中央部より多くなる構造になって
いる。実験により、前述の成膜条件において、この基板
ホルダを用いることにより、中心から径方向に約２０℃
の温度分布が生じることが確かめられた。このホルダに
よって得られたＸ線吸収体薄膜の応力分布を図１９に示
す。応力の面内分布は、約１５ＭＰａと半減しているこ
とが分かる。

【００７２】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。Ｘ線吸収体はＷに限るものではな
く、Ｔａ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｃｕ、及びそれらの合金、或い
はその窒化物や炭化物，硅化物を用いることもできる。
また、スパッタリングガスはＡｒに限らず、Ｎｅ，Ｘｅ
やその混合ガスを用いることができる。また、Ｘ線透過
性薄膜においても、ＳｉＣに限らず、ＳｉＮｘ，ＢＮ，
ボロンドープしたＳｉ，又はダイヤモンドを用いること
もできる。応力の測定方法は静電容量センサに限らず、
表面光反射を利用した反り測定や、Ｘ線回折法などを使
用することができる。

【００７３】また、第６〜第１０の実施形態におけるス
パッタリング法は必ずしもマグネトロン法に限らず、Ｅ
ＣＲ法，ＩＣＰ法，ＮＬＤ法、対面スパッタ法などを用
いることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｘ
線露光用マスクのＸ線吸収体薄膜をスパッタリング法に
より形成する際に、ターゲットのエロージョン領域の位
置を変動させること、マスク支持体を回転させると共に
回転軸を所定の角度に傾斜させること、マスク支持体の
径方向に所定の温度分布が形成されるように温度制御す
ること、のいずれかを採用することにより、Ｘ線吸収体
薄膜の面内応力分布を低減させるて応力均一性の高いＸ
線吸収体薄膜を形成することができ、これによりＸ線露
光用マスクの基板面内応力均一性を高めてパターン歪み
を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線露光用マスクの基本構成を示す断面図。

【図２】基板を静止させた場合と回転させた場合におけ
るＸ線吸収体の応力分布の一例を示す図。

【図３】基板を回転させた場合におけるＸ線吸収体の同
心円状の応力分布を示す図。

【図４】Ｘ線吸収体薄膜の形成に用いる一般的なスパッ
タリング装置の概略構成を示す断面図。

【図５】第１の実施形態に係わるＸ線露光用マスクの製
造工程を示す断面図。

【図６】第１の実施形態方法に用いたマグネトロンスパ
ッタリング装置の概略構成を示す断面図と平面図。

【図７】第１の実施形態方法で作製したＸ線吸収体薄膜
における応力分布を示す図。

【図８】第２の実施形態方法に用いたスパッタリング装
置の概略構成を示す断面図。

【図９】第３の実施形態方法に用いたスパッタリング装
置の概略構成を示す断面図。

【図１０】第４の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図。

【図１１】第５の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図。

【図１２】第６の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図。

【図１３】第６の実施形態方法で作成したＸ線吸収体薄
膜における応力分布を示す図。

【図１４】第７の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の概略構成を示す断面図。

【図１５】第８の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の基板ホルダの構成を示す断面図。

【図１６】第８の実施形態方法で作成したＸ線吸収体薄
膜における応力分布を示す図。

【図１７】第９の実施形態方法に用いたスパッタリング
装置の基板ホルダの構成を示す断面図と平面図。

【図１８】第１０の実施形態方法に用いたスパッタリン
グ装置の基板ホルダの構成を示す断面図。

【図１９】第１０の実施形態方法で作成されたＸ線吸収
体薄膜の応力分布を示す図。

【符号の説明】

１０…マスクフレーム１１…マスク支持体１２…Ｘ線透過性薄膜１３…Ｘ線吸収体薄膜２０…真空チャンバ２１…被成膜基板２２…基板ホルダ２４…ターゲット２５…磁石２６…ＲＦ電源２７…エロージョン領域３３…磁石駆動用モータ３６…ロボット３８…圧力測定装置３９…電磁石４０…電磁石制御装置４１…基板角度制御装置５１…熱媒体流路５２…ヒータ５３…溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク支持体にＸ線透過性薄膜を形成する
工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜をマグ
ネトロンスパッタリング法により形成する工程と、前記
マスク支持体の裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ線
吸収体薄膜を所望形状にパターニングする工程とを有す
るＸ線露光用マスクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収体薄膜をマグネトロンスパッタリング法に
より形成する際に、該Ｘ線吸収体薄膜の面内応力分布が
低減するように、ターゲットのエロージョン領域の位置
を変動させることを特徴とするＸ線露光用マスクの製造
方法。
【請求項２】マスク支持体にＸ線透過性薄膜を形成する
工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜をスパ
ッタリング法により形成する工程と、前記マスク支持体
の裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ線吸収体薄膜を
所望形状にパターニングする工程とを有するＸ線露光用
マスクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収体薄膜を形成する際に、該Ｘ線吸収体薄膜
の面内応力分布が低減するように、前記マスク支持体を
回転させると共に、回転軸を所定の角度に傾斜させるこ
とを特徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。
【請求項３】マスク支持体にＸ線透過性薄膜を形成する
工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜をスパ
ッタリング法により形成する工程と、前記マスク支持体
の裏面に開口部を設ける工程と、前記Ｘ線吸収体薄膜を
所望形状にパターニングする工程とを有するＸ線露光用
マスクの製造方法であって、前記Ｘ線吸収体薄膜を形成する際に、該Ｘ線吸収体薄膜
の応力分布を緩和するように、前記マスク支持体の径方
向に所定の温度分布が形成されるように温度制御するこ
とを特徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。