JP2883400B2 - Ｘ線マスクの製造方法 - Google Patents
Ｘ線マスクの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ線リソグラフィに用いるＸ線マスクの製
造方法、特にrfマグネトロンスパッタ法によってＸ線吸
収体を形成するものに関する。
造方法、特にrfマグネトロンスパッタ法によってＸ線吸
収体を形成するものに関する。
［従来の技術］ LSIの加工寸法の微細化に伴ない、次世代LSIの製造手
段としてＸ線リソグラフィが有望視されている。そし
て、このＸ線リソグラフィの実用化においては、これに
用いるＸ線マスクを十分な精度をもって作成することが
必要となる。
段としてＸ線リソグラフィが有望視されている。そし
て、このＸ線リソグラフィの実用化においては、これに
用いるＸ線マスクを十分な精度をもって作成することが
必要となる。
従来のＸ線マスクの製造方法においては、厚さ数mm程
度のシリコン単結晶（Si）基板上にＸ線を透過する支持
膜を形成した後、この支持膜上に厚さ１μｍ程度のＸ線
吸収体の膜を形成し、これをエッチングしてＸ線吸収体
のパターンを形成している。
度のシリコン単結晶（Si）基板上にＸ線を透過する支持
膜を形成した後、この支持膜上に厚さ１μｍ程度のＸ線
吸収体の膜を形成し、これをエッチングしてＸ線吸収体
のパターンを形成している。
ここで、支持膜の材料としてはＸ線リソグラフィに用
いられる数Å〜数10Åの波長範囲においてＸ線透過率の
よい窒化シリコン（SiN）、窒化硼素（BN）、炭化シリ
コン（SiC）等が用いられる。
いられる数Å〜数10Åの波長範囲においてＸ線透過率の
よい窒化シリコン（SiN）、窒化硼素（BN）、炭化シリ
コン（SiC）等が用いられる。
一方、Ｘ線吸収体としては、タンタル、金等金属も利
用されるが、Ｘ線の吸収特性等の理由からタングステン
（Ｗ）が好適である。そして、このＷ膜の支持膜上への
形成にはrfマグネトロンスパッタ法が利用される。
用されるが、Ｘ線の吸収特性等の理由からタングステン
（Ｗ）が好適である。そして、このＷ膜の支持膜上への
形成にはrfマグネトロンスパッタ法が利用される。
ここで、支持膜状にＷ膜を形成した場合、付着の状況
に応じてＸ線吸収体に引張りあるいは圧縮の内部応力が
働く。このような内部応力が大きくなると、パターンの
精度を充分高いものに維持できなくなるため、内部応力
はできるだけ小さいことが好ましい。0.2〜0.3μｍの微
細のパターンを精度よく形成するためには、内部応力σ
は５×108dyne/cm2程度以下とする必要があるといわれ
ている。
に応じてＸ線吸収体に引張りあるいは圧縮の内部応力が
働く。このような内部応力が大きくなると、パターンの
精度を充分高いものに維持できなくなるため、内部応力
はできるだけ小さいことが好ましい。0.2〜0.3μｍの微
細のパターンを精度よく形成するためには、内部応力σ
は５×108dyne/cm2程度以下とする必要があるといわれ
ている。
一方、rfマグネトロンスパッタ法によって形成した金
属膜の内部応力はその雰囲気の放電ガス（Ar）圧力によ
り変化することが知られており、ガス圧力の調整により
内部応力を制御できる。ところが、Ｗ膜の内部応力の変
化は、ガス圧力の変化に対し非常に大きい。このため、
Ｗ膜の場合には、ガス圧の変更によって内部応力を制御
することは非常に難しかった。
属膜の内部応力はその雰囲気の放電ガス（Ar）圧力によ
り変化することが知られており、ガス圧力の調整により
内部応力を制御できる。ところが、Ｗ膜の内部応力の変
化は、ガス圧力の変化に対し非常に大きい。このため、
Ｗ膜の場合には、ガス圧の変更によって内部応力を制御
することは非常に難しかった。
このような内部応力を改善する方法として、rfマグネ
トロンスパッタ法の雰囲気に若干の酸素を混入し、WOx
膜を形成することが提案されている。すなわち、雑誌
「Microelectronic Engineering 6（1897）pp259〜pp26
4 Elsevier Science Publishers B.V.（North−Hollan
d）」には、0.2〜１％程度酸素を混入することにより、
WOx膜を生成し、WOx膜の内部応力を制御することが示さ
れている。
トロンスパッタ法の雰囲気に若干の酸素を混入し、WOx
膜を形成することが提案されている。すなわち、雑誌
「Microelectronic Engineering 6（1897）pp259〜pp26
4 Elsevier Science Publishers B.V.（North−Hollan
d）」には、0.2〜１％程度酸素を混入することにより、
WOx膜を生成し、WOx膜の内部応力を制御することが示さ
れている。
［発明が解決しようとする課題］ このように、従来よりＸ線吸収体について各種の提案
があり、ある程度の改善が図られている。しかし、Ｘ線
リソグラフィ達成のためには、さらに精度の高いＸ線吸
収体のパターン形成が望まれている。そこで、rfマグネ
トロンスパッタ法によるＸ線吸収体膜の形成について、
研究したところ、Ｘ線吸収体の構造に問題があることが
発見された。
があり、ある程度の改善が図られている。しかし、Ｘ線
リソグラフィ達成のためには、さらに精度の高いＸ線吸
収体のパターン形成が望まれている。そこで、rfマグネ
トロンスパッタ法によるＸ線吸収体膜の形成について、
研究したところ、Ｘ線吸収体の構造に問題があることが
発見された。
すなわち、Ｘ線吸収体（Ｗ）膜の構造は基板温度、Ar
圧力などにより異なるが、通常のＸ線マスクの製造のた
めのrfマグネトロンスパッタ法の場合は、基板温度がそ
の融点温度に比べて低く、雰囲気圧力もそれ程高くな
い。このため、Ｗ膜は第９図の電子顕微鏡写真に示すよ
うに、構造が厚み方向に拡がりながら伸びるテーパ柱状
となる。そして、このような粗い構造であると、エッチ
ング等の際に、この構造に起因する割れが生じ、境界が
ギザギザになり、パターンの精度が劣化する。従って、
精度の高いＸ線リソグラフィを達成できなくなる。
圧力などにより異なるが、通常のＸ線マスクの製造のた
めのrfマグネトロンスパッタ法の場合は、基板温度がそ
の融点温度に比べて低く、雰囲気圧力もそれ程高くな
い。このため、Ｗ膜は第９図の電子顕微鏡写真に示すよ
うに、構造が厚み方向に拡がりながら伸びるテーパ柱状
となる。そして、このような粗い構造であると、エッチ
ング等の際に、この構造に起因する割れが生じ、境界が
ギザギザになり、パターンの精度が劣化する。従って、
精度の高いＸ線リソグラフィを達成できなくなる。
本発明は、上記問題点を解決することを課題としてな
されたものであり、内部応力を非常に小さくできると共
に、構造が密で精度の高いパターンを形成することがで
きるＸ線マスクの製造方法に関する。
されたものであり、内部応力を非常に小さくできると共
に、構造が密で精度の高いパターンを形成することがで
きるＸ線マスクの製造方法に関する。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るＸ線マスクの製造方法は、Ｘ線吸収体を
構成する物質を放出するターゲットとしてタングステン
を用いるとともに、雰囲気の酸素分圧を５〜10％に設定
して支持膜上にＸ線吸収体としてのタングステンの膜を
形成することを特徴とする。
構成する物質を放出するターゲットとしてタングステン
を用いるとともに、雰囲気の酸素分圧を５〜10％に設定
して支持膜上にＸ線吸収体としてのタングステンの膜を
形成することを特徴とする。
［作用］ Si等の基板上にSiN等のＸ線を透過する支持膜を形成
し、この支持膜上にタングステン酸化物から成るＸ線吸
収体の膜を形成する。このＸ線吸収体膜の形成は雰囲気
の放電ガスに酸素を５〜10％混入し、rfマグネトロンス
パッタ法を用い行う。従って、形成されるタングステン
膜はWOxとなるが、このように条件で形成されたWOx膜
は、その構造が非常に緻密である。このため、これをエ
ッチングしてパターン形成する際の加工精度を向上する
ことができ、高精度のパターンを形成することができ
る。そこで、サブミクロンオーダのＸ線リソグラフィを
達成することができる。
し、この支持膜上にタングステン酸化物から成るＸ線吸
収体の膜を形成する。このＸ線吸収体膜の形成は雰囲気
の放電ガスに酸素を５〜10％混入し、rfマグネトロンス
パッタ法を用い行う。従って、形成されるタングステン
膜はWOxとなるが、このように条件で形成されたWOx膜
は、その構造が非常に緻密である。このため、これをエ
ッチングしてパターン形成する際の加工精度を向上する
ことができ、高精度のパターンを形成することができ
る。そこで、サブミクロンオーダのＸ線リソグラフィを
達成することができる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例に係るＸ線マスクの製造方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図は実施例のＸマスク製造に用いるrfマグネトロ
ンスパッタ装置の構成図であり、チャンバー１は、内部
を減圧状態に保持できるように気密に形成されている。
このチャンバー１には真空ポンプ等からなる排気系が調
整バルブ２を介し接続されており、この排気系によって
チャンバー内の気体を排出する。また、チャンバー１に
は高真空用の電離真空計（IG）３、低真空用の隔膜真空
計（DG）４が接続されており、チャンバー１内の圧力を
正確に測定する。そこで、これら真空計3,4の計測値に
基づいて調整バルブ２を制御することによって、チャン
バー１内を所定の圧力に保持することができる。
ンスパッタ装置の構成図であり、チャンバー１は、内部
を減圧状態に保持できるように気密に形成されている。
このチャンバー１には真空ポンプ等からなる排気系が調
整バルブ２を介し接続されており、この排気系によって
チャンバー内の気体を排出する。また、チャンバー１に
は高真空用の電離真空計（IG）３、低真空用の隔膜真空
計（DG）４が接続されており、チャンバー１内の圧力を
正確に測定する。そこで、これら真空計3,4の計測値に
基づいて調整バルブ２を制御することによって、チャン
バー１内を所定の圧力に保持することができる。
一方、チャンバー１には、放電ガスであるアルゴン
（Ar）ガスを貯留するAr源５及び酸素（O2）ガス源６が
流量調整器（MFC）7,8を介し接続されている。従って、
流量調整器7,8の調整によって、Arガス、O2ガスが所定
量ずつチャンバー１内に供給される。
（Ar）ガスを貯留するAr源５及び酸素（O2）ガス源６が
流量調整器（MFC）7,8を介し接続されている。従って、
流量調整器7,8の調整によって、Arガス、O2ガスが所定
量ずつチャンバー１内に供給される。
そして、チャンバー１内には、ターゲット用電極９、
基板用電極10が対向配置されており、このターゲット用
電極９にスパッタされる物質（Ｗ）のターゲット11が装
着され、基板用電極10には支持膜が形成された基板12が
装着される。なお、シャッター13は移動自在であり、こ
のシャッター13の移動によって、ターゲット11からスパ
ッタされた物質を基板12に飛来させるか否かを制御する
ことができる。
基板用電極10が対向配置されており、このターゲット用
電極９にスパッタされる物質（Ｗ）のターゲット11が装
着され、基板用電極10には支持膜が形成された基板12が
装着される。なお、シャッター13は移動自在であり、こ
のシャッター13の移動によって、ターゲット11からスパ
ッタされた物質を基板12に飛来させるか否かを制御する
ことができる。
ターゲット用電極９と基板用電極10は13.56MHzの高周
波電源14に接続されており、この高周波電源14によって
両電極9,10間に高周波電圧を印加する。なお、マッチン
グボックス15はインピーダンスマッチングを取るための
ものである。
波電源14に接続されており、この高周波電源14によって
両電極9,10間に高周波電圧を印加する。なお、マッチン
グボックス15はインピーダンスマッチングを取るための
ものである。
また、ターゲット用電極９のターゲット11の背部には
永久磁石9aが埋め込まれており、両電極9,10間に生起さ
れる電場に直交する方向の磁場を印加する。
永久磁石9aが埋め込まれており、両電極9,10間に生起さ
れる電場に直交する方向の磁場を印加する。
なお、基板用電極内部10内には、成膜中の基板12の温
度を所定の値に保持するためにヒータ16が設けられてお
り、図示は省略したが、両電極9,10内部には、加熱を防
止するために冷却水が循環できるようになっている。
度を所定の値に保持するためにヒータ16が設けられてお
り、図示は省略したが、両電極9,10内部には、加熱を防
止するために冷却水が循環できるようになっている。
このようなrfスパッタ装置によりＸ線吸収体（Ｗ）膜
を形成する場合には、ターゲット11としてＷをセット
し、チャンバー１内にAr及びO2を導入しつつ高周波電圧
を印加する。そして、この高周波電圧の印加によって、
両電極9,10間にプラズマが生起され、ターゲット11から
スパッタされたＷが雰囲気のO2と共に基板12上に付着
し、基板12表面にWOx膜が形成される。
を形成する場合には、ターゲット11としてＷをセット
し、チャンバー１内にAr及びO2を導入しつつ高周波電圧
を印加する。そして、この高周波電圧の印加によって、
両電極9,10間にプラズマが生起され、ターゲット11から
スパッタされたＷが雰囲気のO2と共に基板12上に付着
し、基板12表面にWOx膜が形成される。
このように、本発明においては、rfマグネトロンスパ
ッタを行うチャンバー１内に酸素（O2）ガスを混入して
いる。そして、雰囲気のガス全圧（Ar＋O2）を１×10-2
mTorrとしてO2ガスの混入率（酸素分圧）を変化させ
て、Ｗ膜の結晶状態について観察した。
ッタを行うチャンバー１内に酸素（O2）ガスを混入して
いる。そして、雰囲気のガス全圧（Ar＋O2）を１×10-2
mTorrとしてO2ガスの混入率（酸素分圧）を変化させ
て、Ｗ膜の結晶状態について観察した。
実験条件 パワー密度:3.82W/cm2 スパッタガス:Ar＋O2 O2分圧:4〜20％ ガス圧（全圧）:1×10-2Torr 基板温度:300℃ 成膜時間:25分 この結果を第２図〜第４図の電子顕微鏡写真に示す。
すなわち、第２図〜第４図はそれぞれ酸素分圧５％、8.
3％、11.7％の条件で形成されたWOx膜である。8.3％条
件では、断面、表面共に平坦で構造が密な膜が得られ
る。５％の条件では、表面が若干凸凹しているが、断面
は平坦であり構造はかなり改善されている。また、11.7
％の条件では、断面には若干の凹凸が生じるとともに表
面がかなり凸凹になっている。
すなわち、第２図〜第４図はそれぞれ酸素分圧５％、8.
3％、11.7％の条件で形成されたWOx膜である。8.3％条
件では、断面、表面共に平坦で構造が密な膜が得られ
る。５％の条件では、表面が若干凸凹しているが、断面
は平坦であり構造はかなり改善されている。また、11.7
％の条件では、断面には若干の凹凸が生じるとともに表
面がかなり凸凹になっている。
これより、WOx膜の表面の状態を滑らかなものとする
ためにはO2分圧５〜11％程度、断面の結晶状態を密なも
のとするためには、O2分圧５〜12％程度が必要であるこ
とが理解される。
ためにはO2分圧５〜11％程度、断面の結晶状態を密なも
のとするためには、O2分圧５〜12％程度が必要であるこ
とが理解される。
一方、第５図に示すように、WOx膜の密度はO2分圧の
上昇に伴なって減少し、成膜速度（deposition rate）
はO2分圧12％程度までは、O2分圧の上昇と共に上昇す
る。そして、成膜速度は大きいほどよいため、O2分圧を
上昇することによって、改良されるが、密度が減少する
とＸ線の吸収特性が劣化する。そこで、O2分圧について
は、上限があると考えられる。膜中に取り込まれるO2量
はO2分圧だけでなく、全圧にも影響されるが、全圧も自
由に設定できる訳ではない。そこで、全圧の変化を考慮
しても、O2分圧は10％以下にすることが必要であると考
えられる。
上昇に伴なって減少し、成膜速度（deposition rate）
はO2分圧12％程度までは、O2分圧の上昇と共に上昇す
る。そして、成膜速度は大きいほどよいため、O2分圧を
上昇することによって、改良されるが、密度が減少する
とＸ線の吸収特性が劣化する。そこで、O2分圧について
は、上限があると考えられる。膜中に取り込まれるO2量
はO2分圧だけでなく、全圧にも影響されるが、全圧も自
由に設定できる訳ではない。そこで、全圧の変化を考慮
しても、O2分圧は10％以下にすることが必要であると考
えられる。
このように、O2分圧は５〜10％程度に設定することに
より結晶状態が密で密度がそれ程低くないWOx膜が得ら
れる。特に、O2分圧が８％程度の雰囲気においてWOx膜
を形成した場合には、結晶構造が非常に密であり、密度
も14g/cm3とタンタル（16g/cm3）とそれ程変らない。従
って、この程度のO2分圧が非常に好ましいと考えられ
る。
より結晶状態が密で密度がそれ程低くないWOx膜が得ら
れる。特に、O2分圧が８％程度の雰囲気においてWOx膜
を形成した場合には、結晶構造が非常に密であり、密度
も14g/cm3とタンタル（16g/cm3）とそれ程変らない。従
って、この程度のO2分圧が非常に好ましいと考えられ
る。
そこで、このようなO2分圧において、チャンバー１内
の全圧を変更し、内部応力σの変化について調べた。
の全圧を変更し、内部応力σの変化について調べた。
実験条件 O2分圧:8.3％ ガス圧力:1.1〜2.2×10-2Torr この結果を第６図及び第７図に示す。第６図は全圧の
変化に対する内部応力の変化を示したものであり、これ
より全圧を1.3〜1.8×10-2Torrとすることによって、内
部応力を５×108dyne/cm2以下に収めることができる。
一方、Ｗ膜においては同様の全圧変化に対する内部応力
の変化が非常に大きく、全圧の変更によって内部応力を
制御することは困難であることが理解される。
変化に対する内部応力の変化を示したものであり、これ
より全圧を1.3〜1.8×10-2Torrとすることによって、内
部応力を５×108dyne/cm2以下に収めることができる。
一方、Ｗ膜においては同様の全圧変化に対する内部応力
の変化が非常に大きく、全圧の変更によって内部応力を
制御することは困難であることが理解される。
また、第７図は成膜速度についてのものであり、これ
ように全圧の上昇に伴ない成膜速度が上昇する。
ように全圧の上昇に伴ない成膜速度が上昇する。
これらの実験の結果より、O2分圧５〜10％、全圧1.3
〜1.8×10-2Torrの条件において、構造が密であり、内
部応力の小さなWOx膜を形成することができることが理
解される。
〜1.8×10-2Torrの条件において、構造が密であり、内
部応力の小さなWOx膜を形成することができることが理
解される。
このため、このようなWOx膜を用いて、パターンを形
成することにより、微細なパターンを精度よく作製する
ことができ、好適なＸ線マスクを得ることができる。
成することにより、微細なパターンを精度よく作製する
ことができ、好適なＸ線マスクを得ることができる。
第８図は本発明の製造方法により作製されたＸ線マス
クであり、Si基板17上には、支持膜18を介しＸ線吸収体
（WOx）のパターン19が形成されている。そして、Si基
板17の、このパターン19の背部に対応する位置には、Ｘ
線透過用の窓17aが形成されている。従って、このＸ線
マスクをＸ線リソグラフィに使用することができる。
クであり、Si基板17上には、支持膜18を介しＸ線吸収体
（WOx）のパターン19が形成されている。そして、Si基
板17の、このパターン19の背部に対応する位置には、Ｘ
線透過用の窓17aが形成されている。従って、このＸ線
マスクをＸ線リソグラフィに使用することができる。
なお、rfマグネトロンスパッタ装置により形成された
WOx膜が形成された場合には、このWOx膜に対し、エッチ
ング処理を施してＸ線吸収体のパターンを形成してＸ線
マスクを作製する。
WOx膜が形成された場合には、このWOx膜に対し、エッチ
ング処理を施してＸ線吸収体のパターンを形成してＸ線
マスクを作製する。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るＸ線マスクの製造
方法によれば、rfマグネトロンスパッタを行う際の雰囲
気O2分圧を所定の範囲に設定することにより、構造が密
であり、かつ内部応力の小さなＸ線吸収体の膜を形成す
ることができる。このため、微細なパターンを精度よく
作製することができ、好適なＸ線マスクを提供すること
ができる。
方法によれば、rfマグネトロンスパッタを行う際の雰囲
気O2分圧を所定の範囲に設定することにより、構造が密
であり、かつ内部応力の小さなＸ線吸収体の膜を形成す
ることができる。このため、微細なパターンを精度よく
作製することができ、好適なＸ線マスクを提供すること
ができる。
第１図は本発明の製造方法に適用されるrfマグネトロン
スパッタ装置の概略構成図、 第２図〜第４図は実施例により得られたWOx膜の金属組
織の電子顕微鏡写真， 第５図は実施例におけるO2分圧の影響を示す特性図、 第６図及び第７図は実施例における全圧の影響を示す特
性図、 第８図は本発明の製造方法により製造されるＸ線マスク
の概略構成図、 第９図はＷ膜の金属組織の電子顕微鏡写真である。
スパッタ装置の概略構成図、 第２図〜第４図は実施例により得られたWOx膜の金属組
織の電子顕微鏡写真， 第５図は実施例におけるO2分圧の影響を示す特性図、 第６図及び第７図は実施例における全圧の影響を示す特
性図、 第８図は本発明の製造方法により製造されるＸ線マスク
の概略構成図、 第９図はＷ膜の金属組織の電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 C23C 14/35
Claims (1)
- 【請求項１】rfマグネトロンスパッタ法によってＸ線を
透過する支持膜上にＸ線吸収体のパターンを形成するＸ
線マスクの製造方法において、 Ｘ線吸収体を構成する物質を放出するターゲットとして
タングステンを用いるとともに、 スパッタを行う雰囲気の酸素分圧を５〜10％に設定する
ことを特徴とするＸ線マスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11403790A JP2883400B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11403790A JP2883400B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410616A JPH0410616A (ja) | 1992-01-14 |
| JP2883400B2 true JP2883400B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=14627451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11403790A Expired - Fee Related JP2883400B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2883400B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09306807A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-28 | Canon Inc | Ｘ線露光用マスク構造体の製造方法 |
| US6066418A (en) * | 1996-07-10 | 2000-05-23 | Nec Corporation | X-ray mask and fabrication process therefor |
| JP5292747B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2013-09-18 | 凸版印刷株式会社 | 極端紫外線用反射型フォトマスク |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP11403790A patent/JP2883400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410616A (ja) | 1992-01-14 |
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