JP2639374B2 - Ｘ線露光マスクの製造方法 - Google Patents
Ｘ線露光マスクの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細パターンを転写す
ることを目的とするＸ線露光法において使用されるＸ線
露光マスクの製造方法に関する。
ることを目的とするＸ線露光法において使用されるＸ線
露光マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおける
リソグラフィ工程では、一般に紫外線を用いてマスクの
パターンをウェハ上に塗布した感光性樹脂（レジスト）
に転写し、現像によって所望のパターンを形成する。Ｘ
線露光法は紫外線の代わりに軟Ｘ線を光源に用いるリソ
グラフィプロセスで、線幅が０．２５μｍ以下の微細パ
ターンを持つ半導体デバイスの量産に適している。
リソグラフィ工程では、一般に紫外線を用いてマスクの
パターンをウェハ上に塗布した感光性樹脂（レジスト）
に転写し、現像によって所望のパターンを形成する。Ｘ
線露光法は紫外線の代わりに軟Ｘ線を光源に用いるリソ
グラフィプロセスで、線幅が０．２５μｍ以下の微細パ
ターンを持つ半導体デバイスの量産に適している。
【０００３】図４に軟Ｘ線に最適な従来のＸ線露光マス
クの構成を示す。従来のＸ線露光マスクは、厚さ１〜２
μｍの窒化シリコンや炭化シリコン等の無機材料の薄膜
（メンブレン）１上に、厚さ０．５〜１μｍのタンタル
やタングステン等の重金属のＸ線吸収体パターン２を配
置したもので、これらを保持するフレーム３としては単
結晶シリコン基板が一般に用いられている。
クの構成を示す。従来のＸ線露光マスクは、厚さ１〜２
μｍの窒化シリコンや炭化シリコン等の無機材料の薄膜
（メンブレン）１上に、厚さ０．５〜１μｍのタンタル
やタングステン等の重金属のＸ線吸収体パターン２を配
置したもので、これらを保持するフレーム３としては単
結晶シリコン基板が一般に用いられている。
【０００４】図５に図４に示した従来のＸ線露光マスク
の作製プロセスを示す。図５（ａ）に示すように、〈１
００〉方位の単結晶シリコン基板４上にメンブレン１と
なる無機材料薄膜を成膜する。図５（ｂ）に示すよう
に、メンブレン１の上にＸ線吸収体５となる重金属の薄
膜を成膜する。図５（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収体５
上にレジストを塗布し、電子ビーム描画装置等の露光装
置で所望のパターンを描画してレジストパターン６を形
成する。次に、図５（ｄ）に示すように、レジストパタ
ーン６をマスクとして使用して重金属薄膜（Ｘ線吸収
体）５をエッチングし、Ｘ線吸収体パターン２を形成す
る。その後、図５（ｅ）に示すように、単結晶シリコン
基板４の露光領域をウェットエッチングで取り除いて、
Ｘ線を透過する窓を形成し、Ｘ線露光マスクが完成す
る。
の作製プロセスを示す。図５（ａ）に示すように、〈１
００〉方位の単結晶シリコン基板４上にメンブレン１と
なる無機材料薄膜を成膜する。図５（ｂ）に示すよう
に、メンブレン１の上にＸ線吸収体５となる重金属の薄
膜を成膜する。図５（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収体５
上にレジストを塗布し、電子ビーム描画装置等の露光装
置で所望のパターンを描画してレジストパターン６を形
成する。次に、図５（ｄ）に示すように、レジストパタ
ーン６をマスクとして使用して重金属薄膜（Ｘ線吸収
体）５をエッチングし、Ｘ線吸収体パターン２を形成す
る。その後、図５（ｅ）に示すように、単結晶シリコン
基板４の露光領域をウェットエッチングで取り除いて、
Ｘ線を透過する窓を形成し、Ｘ線露光マスクが完成す
る。
【０００５】尚、本発明に関連する技術として、特公昭
６４−１９２６号公報（以下、先行技術１と呼ぶ）に
は、Ｘ線露光マスクの転写パターン支持層の支持に寄与
することの小さい領域を除去することにより、シリコン
単結晶で形成された補強支持梁を前記支持層との引き合
いでマスクに反り、歪みの生ずることを防ぐようにした
「Ｘ線露光マスク」が開示されている。
６４−１９２６号公報（以下、先行技術１と呼ぶ）に
は、Ｘ線露光マスクの転写パターン支持層の支持に寄与
することの小さい領域を除去することにより、シリコン
単結晶で形成された補強支持梁を前記支持層との引き合
いでマスクに反り、歪みの生ずることを防ぐようにした
「Ｘ線露光マスク」が開示されている。
【０００６】また、特開昭５８−８２５２２号公報（以
下、先行技術２と呼ぶ）には、積層固着に対する寄与の
小さい領域の転写パターン層を除去することにより、マ
スク全体の反りを著しく軽減させた「Ｘ線露光マスク及
びその製造方法」が開示されている。
下、先行技術２と呼ぶ）には、積層固着に対する寄与の
小さい領域の転写パターン層を除去することにより、マ
スク全体の反りを著しく軽減させた「Ｘ線露光マスク及
びその製造方法」が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線露光マスクのメン
ブレン１には、しわやたるみが生じないように引っ張り
応力を持たせる必要がある。しかしながら、シリコンを
エッチングしてＸ線を透過する窓を形成すると、図６に
示すように、メンブレンの引っ張り応力によってシリコ
ンフレーム３が変形し、Ｘ線露光マスクのパターンに位
置歪が生じるという問題がある。Ｘ線露光マスクのパタ
ーン位置歪はパターン相互の重ね合わせ精度を劣化させ
るため、微細なパターンを持つ半導体デバイスを作製す
るのが困難になる。またこの位置歪はＸ線露光マスクの
露光領域が大きくなる程大きくなり、ＤＲＡＭのような
チップ面積の大きいＬＳＩ用のＸ線露光マスクを作製す
る場合にこの問題は特に深刻になる。
ブレン１には、しわやたるみが生じないように引っ張り
応力を持たせる必要がある。しかしながら、シリコンを
エッチングしてＸ線を透過する窓を形成すると、図６に
示すように、メンブレンの引っ張り応力によってシリコ
ンフレーム３が変形し、Ｘ線露光マスクのパターンに位
置歪が生じるという問題がある。Ｘ線露光マスクのパタ
ーン位置歪はパターン相互の重ね合わせ精度を劣化させ
るため、微細なパターンを持つ半導体デバイスを作製す
るのが困難になる。またこの位置歪はＸ線露光マスクの
露光領域が大きくなる程大きくなり、ＤＲＡＭのような
チップ面積の大きいＬＳＩ用のＸ線露光マスクを作製す
る場合にこの問題は特に深刻になる。
【０００８】Ｘ線露光マスクのパターン位置歪を小さく
するには、露光領域内に支持梁を設けてシリコンフレー
ムの変形を抑制すると良い。しかしながら、〈１００〉
方位の単結晶シリコン基板をＫＯＨやヒドラジン等のア
ルカリ系溶解液でウェットエッチングすると、図７に示
すように、５４．７°の傾きをもつ（１１１）面８が形
成され、露光領域内に線幅の細い支持梁を形成すること
ができなかった。
するには、露光領域内に支持梁を設けてシリコンフレー
ムの変形を抑制すると良い。しかしながら、〈１００〉
方位の単結晶シリコン基板をＫＯＨやヒドラジン等のア
ルカリ系溶解液でウェットエッチングすると、図７に示
すように、５４．７°の傾きをもつ（１１１）面８が形
成され、露光領域内に線幅の細い支持梁を形成すること
ができなかった。
【０００９】また、単結晶シリコン基板を硝フッ酸系溶
解液でウェットエッチングすると、（１１１）面は形成
されないが、エッチングが等方的に進むため、図８に示
すように、サイドエッチングが生じ、露光領域内に線幅
の細い支持梁を形成することはできなかった。
解液でウェットエッチングすると、（１１１）面は形成
されないが、エッチングが等方的に進むため、図８に示
すように、サイドエッチングが生じ、露光領域内に線幅
の細い支持梁を形成することはできなかった。
【００１０】それ故に本発明の課題は、Ｘ線露光マスク
の露光領域内に線幅の細いシリコン支持梁を形成し、シ
リコンフレームの変形によるＸ線露光マスクのパターン
位置歪を低減することにある。
の露光領域内に線幅の細いシリコン支持梁を形成し、シ
リコンフレームの変形によるＸ線露光マスクのパターン
位置歪を低減することにある。
【００１１】尚、上記先行技術１および２のいずれも、
図４および図５を参照して説明した従来のＸ線露光マス
クと同様に、Ｘ線露光マスクの露光領域（転写パターン
領域）の外側に支持梁を形成した技術を開示するもので
あって、Ｘ線露光マスクの露光領域内に線幅の細いシリ
コン支持梁を形成する技術である本発明とは全く異なる
技術思想である。
図４および図５を参照して説明した従来のＸ線露光マス
クと同様に、Ｘ線露光マスクの露光領域（転写パターン
領域）の外側に支持梁を形成した技術を開示するもので
あって、Ｘ線露光マスクの露光領域内に線幅の細いシリ
コン支持梁を形成する技術である本発明とは全く異なる
技術思想である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ｘ線露
光マスクのマスク基板として用いるシリコン基板にボロ
ンイオンをイオン注入し、ウェットエッチングで前記シ
リコン基板の露光領域を取り除く際に、前記ボロンイオ
ンを注入した部分を残すことによって前記露光領域内に
シリコン支持梁を形成し、シリコンフレームの変形によ
って生じるＸ線露光マスクのパターン位置歪を低減する
事を特徴とするＸ線露光マスクの製造方法が得られる。
光マスクのマスク基板として用いるシリコン基板にボロ
ンイオンをイオン注入し、ウェットエッチングで前記シ
リコン基板の露光領域を取り除く際に、前記ボロンイオ
ンを注入した部分を残すことによって前記露光領域内に
シリコン支持梁を形成し、シリコンフレームの変形によ
って生じるＸ線露光マスクのパターン位置歪を低減する
事を特徴とするＸ線露光マスクの製造方法が得られる。
【００１３】また、本発明によれば、シリコン基板のＸ
線遮蔽部にあたる部分にボロンイオンをイオン注入する
工程と、前記シリコン基板上にメンブレンを成膜する工
程と、前記メンブレン上にＸ線吸収体を成膜する工程
と、描画装置を用いて前記Ｘ線吸収体上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスク
として前記Ｘ線吸収体をエッチングしてＸ線吸収体パタ
ーンを形成する工程と、前記シリコン基板の露光領域を
アルカリ系溶解液によるウェットエッチングで取り除
き、前記露光領域内に前記ボロンイオンを注入した部分
をシリコン支持梁として残す工程とを含むＸ線露光マス
クの製造方法が得られる。
線遮蔽部にあたる部分にボロンイオンをイオン注入する
工程と、前記シリコン基板上にメンブレンを成膜する工
程と、前記メンブレン上にＸ線吸収体を成膜する工程
と、描画装置を用いて前記Ｘ線吸収体上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスク
として前記Ｘ線吸収体をエッチングしてＸ線吸収体パタ
ーンを形成する工程と、前記シリコン基板の露光領域を
アルカリ系溶解液によるウェットエッチングで取り除
き、前記露光領域内に前記ボロンイオンを注入した部分
をシリコン支持梁として残す工程とを含むＸ線露光マス
クの製造方法が得られる。
【００１４】上記Ｘ線露光マスクの製造方法において、
前記イオン注入した前記ボロンイオンのボロン濃度が約
１×１０20ｃｍ-3以上であることが好ましい。また、前
記ボロンイオンのイオン注入と同時にゲルマニウムイオ
ンを注入することが望ましい。
前記イオン注入した前記ボロンイオンのボロン濃度が約
１×１０20ｃｍ-3以上であることが好ましい。また、前
記ボロンイオンのイオン注入と同時にゲルマニウムイオ
ンを注入することが望ましい。
【００１５】
【作用】本発明ではＸ線露光マスク作製プロセスに於い
て、メンブレン成膜前にシリコン基板のＸ線遮蔽部にあ
たる部分にボロンイオンをイオン注入する。ボロン濃度
が約１×１０20ｃｍ-3以上になると、アルカリ系溶解液
によるシリコンのエッチング速度は急激に低下し、ボロ
ンイオンを注入した部分と注入していない部分とのエッ
チングの選択性が大幅に向上する。その結果、アルカリ
系溶解液によるウェットエッチングで任意の部分のシリ
コンのみを残すことが可能になり、線幅が約μｍ程度の
細いシリコン支持梁を露光領域内のＸ線遮蔽部の下に形
成することができる。また、ボロンイオンをイオン注入
したシリコンには強い引っ張り応力が生じるため、同時
にゲルマニウムイオンを注入してシリコン支持梁の内部
応力を調整する。本発明を用いる事で、露光領域が大き
く且つパターン位置歪の小さいＸ線露光マスクを作製す
る事ができる。
て、メンブレン成膜前にシリコン基板のＸ線遮蔽部にあ
たる部分にボロンイオンをイオン注入する。ボロン濃度
が約１×１０20ｃｍ-3以上になると、アルカリ系溶解液
によるシリコンのエッチング速度は急激に低下し、ボロ
ンイオンを注入した部分と注入していない部分とのエッ
チングの選択性が大幅に向上する。その結果、アルカリ
系溶解液によるウェットエッチングで任意の部分のシリ
コンのみを残すことが可能になり、線幅が約μｍ程度の
細いシリコン支持梁を露光領域内のＸ線遮蔽部の下に形
成することができる。また、ボロンイオンをイオン注入
したシリコンには強い引っ張り応力が生じるため、同時
にゲルマニウムイオンを注入してシリコン支持梁の内部
応力を調整する。本発明を用いる事で、露光領域が大き
く且つパターン位置歪の小さいＸ線露光マスクを作製す
る事ができる。
【００１６】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】図１を参照すると、本発明の一実施例によ
るＸ線露光マスクの作製プロセスは、メンブレン成膜前
に単結晶シリコン基板４のＸ線遮蔽部にあたる部分にボ
ロンイオン９をイオン注入する工程（図１（ａ））が付
加されている点を除いて、図５に示したものと同様であ
る。すなわち、図１（ｂ）〜（ｆ）は、それぞれ、図５
（ａ）〜（ｅ）に対応している。
るＸ線露光マスクの作製プロセスは、メンブレン成膜前
に単結晶シリコン基板４のＸ線遮蔽部にあたる部分にボ
ロンイオン９をイオン注入する工程（図１（ａ））が付
加されている点を除いて、図５に示したものと同様であ
る。すなわち、図１（ｂ）〜（ｆ）は、それぞれ、図５
（ａ）〜（ｅ）に対応している。
【００１８】本実施例では、イオン注入されたボロンイ
オン９のボロン濃度を約１×１０20ｃｍ-3以上とした。
これにより、図１（ｆ）における、アルカリ系溶解液に
よるシリコンのエッチング速度は急激に低下し、ボロン
イオン９を注入した部分と注入していない部分とのエッ
チングの選択性が大幅に向上する。その結果、アルカリ
系溶解液によるウェットエッチングで任意の部分のシリ
コンのみを残すことが可能になり、線幅が約μｍ程度の
細いシリコン支持梁１０を露光領域内のＸ線遮蔽部の下
に形成することができる。
オン９のボロン濃度を約１×１０20ｃｍ-3以上とした。
これにより、図１（ｆ）における、アルカリ系溶解液に
よるシリコンのエッチング速度は急激に低下し、ボロン
イオン９を注入した部分と注入していない部分とのエッ
チングの選択性が大幅に向上する。その結果、アルカリ
系溶解液によるウェットエッチングで任意の部分のシリ
コンのみを残すことが可能になり、線幅が約μｍ程度の
細いシリコン支持梁１０を露光領域内のＸ線遮蔽部の下
に形成することができる。
【００１９】また、ボロンイオン９を注入したシリコン
には強い引っ張り応力が生じるため、ボロンイオン９を
注入する際、同時にゲルマニウムイオンを注入してシリ
コン支持梁１０の内部応力を調整することが好ましい。
には強い引っ張り応力が生じるため、ボロンイオン９を
注入する際、同時にゲルマニウムイオンを注入してシリ
コン支持梁１０の内部応力を調整することが好ましい。
【００２０】本発明を用いる事で、露光領域が大きく且
つパターン位置歪の小さいＸ線露光マスクを作製する事
ができる。
つパターン位置歪の小さいＸ線露光マスクを作製する事
ができる。
【００２１】図２に、図１に示したＸ線露光マスクの作
製プロセスにより、露光領域内に４個のチップを配置し
たＸ線露光マスクの例を示す。
製プロセスにより、露光領域内に４個のチップを配置し
たＸ線露光マスクの例を示す。
【００２２】リソグラフィ工程の効率を上げるために
は、Ｘ線露光マスクの露光領域を大きくして一度に多数
のチップを露光するのが望ましい。しかしながら、従来
のＸ線露光マスクの作製プロセス（図５）では、露光領
域を大きくするとパターン位置歪が大きくなり、またチ
ップ間にシリコン支持梁を形成して位置歪を小さくしよ
うとすると（図７および図８）、Ｘ線露光マスクの基板
の厚さが１ｍｍの場合では、シリコン支持梁の線幅が
１．４ｍｍ以上になり、チップ間の間隙が広がって、シ
リコンウェハに高密度でチップを転写することができな
かった。
は、Ｘ線露光マスクの露光領域を大きくして一度に多数
のチップを露光するのが望ましい。しかしながら、従来
のＸ線露光マスクの作製プロセス（図５）では、露光領
域を大きくするとパターン位置歪が大きくなり、またチ
ップ間にシリコン支持梁を形成して位置歪を小さくしよ
うとすると（図７および図８）、Ｘ線露光マスクの基板
の厚さが１ｍｍの場合では、シリコン支持梁の線幅が
１．４ｍｍ以上になり、チップ間の間隙が広がって、シ
リコンウェハに高密度でチップを転写することができな
かった。
【００２３】これに対して、本発明のＸ線露光マスクの
作製プロセス（図１）を用いると、線幅の細いシリコン
支持梁１０を形成できるため、チップ間の間隙を１００
μｍ以下にする事が可能で、シリコンウェハに多数のチ
ップを高密度で一度に転写することができる。
作製プロセス（図１）を用いると、線幅の細いシリコン
支持梁１０を形成できるため、チップ間の間隙を１００
μｍ以下にする事が可能で、シリコンウェハに多数のチ
ップを高密度で一度に転写することができる。
【００２４】図３にコンタクトホール用Ｘ線露光マスク
の露光領域を示す。コンタクトホール用Ｘ線露光マスク
は、Ｘ線遮蔽部１１の割合が大きいマスクであり、この
ようなマスクでは、一つのチップ内に多数のシリコン支
持梁１０を格子状に形成することも可能である。尚、図
３中の参照符号１２はコンタクトホールである。
の露光領域を示す。コンタクトホール用Ｘ線露光マスク
は、Ｘ線遮蔽部１１の割合が大きいマスクであり、この
ようなマスクでは、一つのチップ内に多数のシリコン支
持梁１０を格子状に形成することも可能である。尚、図
３中の参照符号１２はコンタクトホールである。
【００２５】尚、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形・変
更が可能であるのは勿論である。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形・変
更が可能であるのは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によって、露
光領域が大きく且つ位置歪が小さいＸ線露光マスクを作
製することが可能になり、微細パターンを持つ半導体デ
バイスの量産が可能になる。
光領域が大きく且つ位置歪が小さいＸ線露光マスクを作
製することが可能になり、微細パターンを持つ半導体デ
バイスの量産が可能になる。
【図１】本発明の一実施例によるＸ線露光マスクの作製
プロセスを示す工程図である。
プロセスを示す工程図である。
【図２】図１に示した作製プロセスを用いて作製したＸ
線露光マスクの位置歪の一例を示す図である。
線露光マスクの位置歪の一例を示す図である。
【図３】本発明による作製プロセスを用いて作製したＸ
線露光マスクの露光領域の一例を示す図である。
線露光マスクの露光領域の一例を示す図である。
【図４】従来のＸ線露光マスクを示す断面図である。
【図５】従来のＸ線露光マスクの作製プロセスを示す工
程図である。
程図である。
【図６】メンブレンの応力によって位置歪が生じたＸ線
露光マスクの平面図である。
露光マスクの平面図である。
【図７】アルカリ系溶解液によるウェットエッチングで
シリコン支持梁を形成したＸ線露光マスクの断面図であ
る。
シリコン支持梁を形成したＸ線露光マスクの断面図であ
る。
【図８】硝フッ酸系溶解液によるウェットエッチングで
シリコン支持梁を形成したＸ線露光マスクの断面図であ
る。
シリコン支持梁を形成したＸ線露光マスクの断面図であ
る。
１ メンブレン ２ Ｘ線吸収体パターン ３ シリコンフレーム ４ 単結晶シリコン基板 ５ Ｘ線吸収体 ６ レジストパターン ７ Ｘ線露光マスク ８ （１１１）面 ９ ボロンイオン １０ シリコン支持梁 １１ Ｘ線遮蔽部 １２ コンタクトホール
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｘ線露光マスクのマスク基板として用い
るシリコン基板にボロンイオンをイオン注入し、ウェッ
トエッチングで前記シリコン基板の露光領域を取り除く
際に、前記ボロンイオンを注入した部分を残すことによ
って前記露光領域内にシリコン支持梁を形成し、シリコ
ンフレームの変形によって生じるＸ線露光マスクのパタ
ーン位置歪を低減する事を特徴とするＸ線露光マスクの
製造方法。 - 【請求項２】 シリコン基板のＸ線遮蔽部にあたる部分
にボロンイオンをイオン注入する工程と、 前記シリコン基板上にメンブレンを成膜する工程と、 前記メンブレン上にＸ線吸収体を成膜する工程と、 描画装置を用いて前記Ｘ線吸収体上にレジストパターン
を形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記Ｘ線吸収体を
エッチングしてＸ線吸収体パターンを形成する工程と、 前記シリコン基板の露光領域をアルカリ系溶解液による
ウェットエッチングで取り除き、前記露光領域内に前記
ボロンイオンを注入した部分をシリコン支持梁として残
す工程とを含むＸ線露光マスクの製造方法。 - 【請求項３】 前記イオン注入した前記ボロンイオンの
ボロン濃度が約１×１０20ｃｍ-3以上である請求項１ま
たは２記載のＸ線露光マスクの製造方法。 - 【請求項４】 前記ボロンイオンのイオン注入と同時に
ゲルマニウムイオンを注入する請求項１〜３のいずれか
に記載のＸ線露光マスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6951595A JP2639374B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Ｘ線露光マスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6951595A JP2639374B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Ｘ線露光マスクの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264406A JPH08264406A (ja) | 1996-10-11 |
| JP2639374B2 true JP2639374B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=13404953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6951595A Expired - Lifetime JP2639374B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Ｘ線露光マスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639374B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP6951595A patent/JP2639374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08264406A (ja) | 1996-10-11 |
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