JP3223581B2 - 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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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VLSI、ULSI等
に代表される集積度の高い半導体集積回路の製造に使用
される、いわゆるX線露光用マスクの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】従来、X線リソグラフィ法に利用されるX
線の波長領域は、一般に数Å〜十数Åであり、X線露光
用マスク基板には、高いX線透過率を有する窒化シリコ
ンや窒化ボロン等からなる薄膜が使用されている。
【0003】(図4)は一般的なX線露光用マスクの製
造方法を示したものある。シリコンウェハー1の両面
に、化学的気相成長法により窒化シリコン、窒化ボロン
等からなるX線透過膜2を形成する((図4(a)参
照)。次に前記X線透過膜2上にX線吸収性の優れた
金、タンタルあるいはタングステン等からなるX線吸収
膜3をスパッタリング法により形成する((図4(b)
参照)。その後、X線露光用開口部として薄膜化したい
基板領域の裏面側に成長されてあるX線透過膜2をドラ
イエッチングにより除去し、バックエッチング用マスク
4を形成する((図4(c)参照)。最後に、バックエ
ッチング用マスク4により露出しているシリコンウェハ
ー1を水酸化カリウム・エチレンジアミン−パイロカテ
コール・ヒドラジン等のアルカリ水溶液を加熱してエッ
チング液として用い、裏面側よりバックエッチングして
X線露光用開口部5を形成してX線露光用マスクが完成
する((図4(d)参照)。
【0004】しかしながら、X線吸収体パターン及びそ
れを支持しているX線透過膜は残留応力を有している。
そしてX線吸収膜は、シリコン基材をバックエッチング
してX線透過用の開口部を設ける以前に形成していたこ
とから、X線透過用のX線露光用開口部を形成するた
め、シリコン基材を除去することにより、X線透過膜自
身の引張応力によって枠状に設けられているシリコン基
材に歪みが生じてしまう。このためにX線透過膜2上に
形成されているX線吸収体パターンの位置ずれが生じて
パターンの位置精度が保てなくなる。最終工程での前記
バックエッチングでは、通常は前記のようなエッチング
液によるウェットエッチングが利用されるが、これによ
るとシリコンの結晶構造に由来した特徴である異方性エ
ッチングが生じ、開口部分の投影面積がバックエッチン
グ用マスク4の開口部分よりも狭くなってしまう。この
為、開口の広いエッチング用マスクをあらかじめ形成し
なくてはならない。さらにX線露光時にテーパー形状で
薄い部分があるためX線を透過してしまうので、隣接す
るチップのレジストパターン形状に影響を及ぼすことか
ら高精度パターンの形成が困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は前記問題
点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、X線吸収体パターンの位置歪みの低減と半導体集積
回路の製造の際の多重露光防止とを達成するX線露光用
マスク及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の第1の発明は、すなわち、シリコン基板から
なる枠体によって支持されたX線透過性薄膜からなるX
線露光用開口部上に所定のパターン形状を有するX線吸
収体が形成されてなるX線露光用マスクにおいて、シリ
コン基材の結晶面{100}またはそれに近い面を基板
の平面であって、X線露光用開口部の輪郭を、結晶面
{010}、{001}またはいずれかに近い面に対し
て平行な辺を有する矩形とし、さらにX線露光用開口部
を梁状構造のシリコン枠体により複数のテーパーのない
開口部に分割されていることを特徴とするX線露光用マ
スクである。
【0007】また、本発明の第2の発明は、前記X線露
光用マスクにおいて、オリエンテーションフラットの結
晶面が{010}、{001}またはそれに近い面を有
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
である。
【0008】また、本発明の第3の発明は、前記X線露
光用マスクにおいて、オリエンテーションフラットの結
晶面が{011}またはそれに近い面を有することを特
徴とする請求項1記載のX線露光用マスクである。
【0009】また、本発明の第4の発明は、シリコン基
板からなる枠体によって支持されたX線透過性薄膜から
なるX線露光用開口部上に所定のパターン形状を有する
X線吸収体が形成されてなるX線露光用マスクの製造方
法において、シリコン基材の結晶面{100}またはそ
れに近い面を基板の平面に用いてその表面にX線透過膜
とX線吸収体パターンを順次形成した後、X線露光用開
口部は、その輪郭を、結晶面{010}、{001}ま
たはいずれかに近い面に対して平行な辺を有する矩形と
し、さらにX線露光用開口部を梁状構造のシリコン枠体
により複数のテーパーのない開口部に分割形成すること
を特徴とするX線露光用マスクの製造方法である。
【0010】また、本発明の第5の発明は、前記X線露
光用マスクの製造方法において、オリエンテーションフ
ラットの結晶面が{010}、{001}またはそれに
近い面を有するものを使用す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である。
【0011】また、本発明の第6の発明は、前記X線露
光用マスクの製造方法において、オリエンテーションフ
ラットの結晶面が{011}またはそれに近い面を有す
るものを使用す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である。
【0012】以下に本発明をさらに詳しく説明する。
(図1(a))に示すシリコンウエハー1は1〜2mm
厚程度のもので、結晶面{100}またはそれに近い面
を表面とし、かつオリエンテーションフラットを結晶面
{010}、{001}、{011}またはそれに近い
面に設けている。(図1(b))においては、X線透過
膜2を全面に1〜2μm厚に成膜した。更に(図1
(c))に示すようにX線吸収膜3を表面に成膜し、オ
リエンテーションフラットが結晶面{010}あるいは
{001}の場合には、裏面の開口部6をオリエンテー
ションフラットに平行な方向に向かい合う二辺がある
(平面図でみて)矩形に形成する。
【0013】オリエンテーションフラットが結晶面{0
11}にある場合には、オリエンテーションフラットに
対して、ほぼ45゜の方向に隣合う二辺がある矩形のX
線露光用開口部を形成する。次の(図1(d))で開口
部6にあわせてパターニングし、エッチングしてX線吸
収体パターン5を形成する。(図1(e))に示すよう
に、熱アルカリ液でエッチングを行ないX線露光用開口
部がX線吸収膜3のパターン部分に対応した部分を選択
的に除去して形成した。この結果、(図2)乃至(図
3)に示すように、X線露光用開口部の境界部分にシリ
コン枠体7が形成された。
【作用】
【0014】本発明によると、バックエッチングはパタ
ーン形成領域及びそれに極めて近い周辺の領域のみにつ
いて行ないそこのシリコン基材を除去しているため支持
枠に相当する部分が多く、そのためX線透過膜やX線吸
収体パターンの残留応力によるX線吸収体パターンの位
置歪を低減することができる。また、矩形をなすX線露
光用開口部の各辺の断面には概ねテーパーが生じないの
で、X線透過のコントラストが高いものが得られる。さ
らに、そのこともふまえて、X線が実効的に透過する開
口部の領域は、従来のようなテーパーが生じてしまう開
口部へのエッチング処理により設けられた領域と比較し
て、不要なエッチング処理量を伴うことなく(エッチン
グ時間が短縮できる)、しかも設けられた狭い開口部の
領域を有効に利用することができる。このことから、本
発明にかかわるX線露光用マスクを半導体集積回路の製
造に使用した場合、ステップアンドリピートによる露光
工程で露光パターンの外周付近に生じ易い多重露光を防
止することができる。
【0015】
【実施例】<実施例1> (図1)はX線露光用マスクの製造工程について示した
ものである。(図1(a))は約2mm厚程度のシリコ
ンウェハー1があり結晶面{100}またはそれに近い
面を平面とし、かつ結晶面{010}またはそれに近い
面にオリエンテーションフラットを有していることを示
す。(図1(b))においては、SiNx からなるX線
透過膜2を約2μm厚程度にシリコンウェハー1の全面
に減圧化学気相成長法(LP−CVD)により成膜し、
タリウムからなるX線吸収膜3を電子サイクロトロン共
鳴化学気相成長法(ECR−CVD)により成膜した
後、タリウム膜を反応性イオンエッチング(RIE)に
よりパターン化した。
【0016】(図1(c))においては、裏面にオリエ
ンテーションフラットに平行な位置もしくはその結晶面
に辺がある矩形のX線露光用開口部を形成する。このバ
ックエッチングの際、異方性エッチングとシリコン基板
の厚さとにより、対向する二辺で合わせて約2mmほど
開口部が広がるので、あらかじめ開口部を小さく形成し
ておけばよい。最終工程の(図1())においてはバ
ックエッチングを行ない、パターン部分に対応して部分
を選択的に除去し、X線露光用開口部6を形成する事が
できた。(図1(e))に完成図を示すように、X線吸
収体パターン5部分の境界部分にシリコン枠体7が形成
された。これにより本発明における概ねテーパーのない
開口部が形成でき、(図2)に示すようにシリコン枠体
7があるので位置歪の低減ができ、また概ねテーパーが
ないので開口部で開けたところだけが露光されるので、
多重露光の防止を行なうことができた。
【0017】<実施例2> (図2)に示すように、結晶面{100}またはそれに
近い面をシリコン基板の平面とし、かつ結晶面{00
1}またはそれに近い結晶面をオリエンテーションフラ
ットを有する場合に、さらに結晶面{001}に平行な
辺をもつ開口部6を形成し、同様の効果を得ることが出
来た。
【0018】<実施例3> (図3)に示すように、結晶面{100}またはそれに
近い面を平面とし、かつ結晶面{011}またはそれに
近い面にオリエンテーションフラットを有する場合に
は、オリエンテーションフラットに対してほぼ45゜の
方向に隣合う二辺をもつ矩形の開口部6を形成し、同様
の効果を得ることが出来た。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、バックエッチングによ
るX線透過用の開口部を形成する領域が少なく、またシ
リコン基材が支持枠の延長として、X線透過膜を支える
梁状構造のシリコン枠体がオリエンテーションフラット
に対して縦横あるいは斜め方向に残されていることか
ら、X線吸収体パターンの位置歪を低減することができ
る。その結果、より高精度なパターンを形成することが
できる。また、X線吸収体パターンの領域およびそのご
く近辺の領域のみに、選択的にX線透過用の開口部が形
成されているので、半導体集積回路の製造に使用される
際に、露光されるX線の照射領域を必要な分だけより精
度良く制限することができる。これによりステップアン
ドリピートによるX線露光中に、隣接する露光領域への
不要なX線照射を容易に防止することができ、すなわ
ち、多重露光の防止をはかれる。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるX線露光用マスク製造方法の一
実施例を、X線露光用マスクの断面図を用いて工程順に
示す説明図である。((a)〜(e))
【図2】本発明に係わるX線露光用マスク製造方法の一
実施例により製造されたX線露光用マスクを、平面図を
用いて示す説明図である。
【図3】本発明に係わるX線露光用マスク製造方法の別
の一実施例により製造されたX線露光用マスクを、平面
図を用いて示す説明図である。
【図4】従来のX線露光用マスクの製造方法の一実施例
を、X線露光用マスクの断面図を用いて工程順に示す説
明図である。((a)〜(d))
【符号の説明】
1・・・シリコンウェハー 2・・・X線透過膜 3・・・X線吸収膜 5・・・X線吸収体パターン 6・・・開口部 7・・・シリコン枠体 8・・・オリエンテーションフラット(結晶面{01
0}または{001}) 9・・・オリエンテーションフラット(結晶面{01
1})
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−37619(JP,A) 特開 昭55−34479(JP,A) 特開 昭53−17076(JP,A) 特開 昭62−155518(JP,A) 特開 昭56−132343(JP,A) 実開 昭63−59321(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板からなる枠体によって支持さ
    れたX線透過性薄膜からなるX線露光用開口部上に所定
    のパターン形状を有するX線吸収体が形成されてなるX
    線露光用マスクにおいて、シリコン基材の結晶面{10
    0}またはそれに近い面を基板の平面であって、X線露
    光用開口部の輪郭を、結晶面{010}、{001}ま
    たはいずれかに近い面に対して平行な辺を有する矩形と
    し、さらにX線露光用開口部を梁状構造のシリコン枠体
    により複数のテーパーのない開口部に分割されているこ
    とを特徴とするX線露光用マスク。
  2. 【請求項2】前記X線露光用マスクにおいて、オリエン
    テーションフラットの結晶面が{010}、{001}
    またはそれに近い面を有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】前記X線露光用マスクにおいて、オリエン
    テーションフラットの結晶面が{011}またはそれに
    近い面を有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。
  4. 【請求項4】シリコン基板からなる枠体によって支持さ
    れたX線透過性薄膜からなるX線露光用開口部上に所定
    のパターン形状を有するX線吸収体が形成されてなるX
    線露光用マスクの製造方法において、シリコン基材の結
    晶面{100}またはそれに近い面を基板の平面に用い
    てその表面にX線透過膜とX線吸収体パターンを順次形
    成した後、X線露光用開口部は、その輪郭を、結晶面
    {010}、{001}またはいずれかに近い面に対し
    て平行な辺を有する矩形とし、さらにX線露光用開口部
    を梁状構造のシリコン枠体により複数のテーパーのない
    開口部に分割形成す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】前記X線露光用マスクの製造方法におい
    て、オリエンテーションフラットの結晶面が{01
    0}、{001}またはそれに近い面を有するものを使
    用す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。
  6. 【請求項6】前記X線露光用マスクの製造方法におい
    て、オリエンテーションフラットの結晶面が{011}
    またはそれに近い面を有するものを使用することを特徴
    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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JP4275848B2 (ja) * 2000-10-23 2009-06-10 パイオニア株式会社 音場計測装置および音場計測方法
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