JP3278709B2 - X線露光用マスクの製造方法 - Google Patents

X線露光用マスクの製造方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (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、X線透過性膜上にパタ
ン化されたX線吸収体膜が形成されている構造を有する
X線露光用マスクの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にX線露光に用いられるX線マスク
は、X線を良好に透過するメンブレン膜上にX線を吸収
するX線吸収体膜からなるX線吸収体パタンを形成して
作製されている。
【0003】従来のドライエッチング技術を用いたX線
露光用マスクの製造方法の一例を簡単に説明する。先
ず、シリコン(Si)基板の両面に窒化シリコン(Si
N)のメンブレン膜を減圧CVD法により約2μmの膜
厚に形成した後、タンタル(Ta)のX線吸収体膜をス
パッタリング法により約0.65μmの膜厚に形成し、
引き続き、二酸化シリコン(SiO2 )層をECR法に
より約0.2μmの膜厚に形成する。
【0004】次にこのシリコン基板上にEB(電子ビー
ム)レジストを塗布し、EB露光装置によりパタン描画
を行い、異方性ドライエッチング(RIE)法により前
述したレジストパタンをSiO2 パタンに変換し、さら
にこのSiO2 パタンをエッチングマスクとしてRIE
法によりTaのX線吸収体パタンを形成する。最後にこ
のシリコン基板の裏側よりSiN膜をエッチングマスク
としてウェットエッチングを行い、シリコン基板にメン
ブレン窓を形成して工程を終了する。この最後の工程を
バックエッチング工程と呼ぶが、このバックエッチング
をパタンニングに先行して行う場合と、最後に行う場合
とがある。
【0005】従来、前述したドライエッチング技術によ
るX線露光用マスクの製造方法では、パタンの形状とし
て平面的には設計パタンに一致し、垂直方向には矩形状
のX線吸収体パタンを形成していた。しかし、1:1の
等倍近接露光を用いた前記X線露光用マスクのパタン転
写においては、パタンが微細化すると、X線の回折およ
び相互干渉の影響で解像性が劣化するため、問題となっ
ていた。
【0006】このような問題を解決するためにX線吸収
体パタンのうち、平面的サイズの小さなパタンに対応す
るX線吸収体膜の膜厚を平面的サイズの大きなパタン対
応するX線吸収体膜の膜厚よりも薄く形成したX線露光
用マスクが提案されている(特開平4−322419号
公報)。
【0007】しかし、同一マスク内に様々な寸法のパタ
ンが混在するX線露光用マスクを製造する場合、マスク
パタンのパタン寸法に応じてX線吸収体膜の膜厚を変え
ることが困難であった。このような問題を解決するため
にX線吸収体パタンのパタンエッジに縁取り部を設けた
位相シフトX線露光用マスクが提案されている(特開平
5−13310号公報)。
【0008】このようなX線露光用マスクを従来のマス
ク製造方法にしたがって形成する場合、前述したSiO
2 パタンをエッチングマスクとしてRIE法を用いてX
線吸収体パタンを形成した後、新たに等方性エッチング
を用いてX線吸収体パタンのパタンエッジから一定幅の
SiO2 膜を除去し、再度、RIE法を用いてX線吸収
体膜を一定の深さまでの途中止めエッチングを行うこと
により、X線吸収体パタンの輪郭部に一定幅のX線吸収
体膜の膜厚が薄い縁取り部をセルフアライメント法で形
成するという製造方法が提案されていた。
【0009】このような製造方法によれば、同一マスク
内で平面的サイズの大きなX線吸収体パタンは、前述し
た縁取り部を有し、平面的サイズの小さなX線吸収体パ
タンは全体に薄膜のX線吸収体膜で形成された構造のX
線マスクとなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たX線吸収体パタンの縁取り部の形成方法では、RIE
法を用いてX線吸収体膜を一定の深さまで途中止めエッ
チングを行うために縁取りX線吸収体の膜厚制御が困難
であった。また、縁取り部形成のためにRIE法による
2度目のX線吸収体膜エッチング時にX線吸収体膜の側
壁部にエッチング残渣が生じる問題と、縁取りX線吸収
体膜の膜厚が不均一に形成される問題とがあった。
【0011】このため、従来方法で製造した位相シフト
X線露光用マスクを用いると、縁取りX線吸収体膜の側
壁エッチング残渣および縁取りX線吸収体膜の膜厚不均
一性に起因するX線回折と相互干渉の影響で実効的な露
光コントラストが低下するという問題があった。
【0012】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、縁
取り部を有する位相シフトX線露光用マスクの製造にお
いて、縁取りX線吸収体パタンの膜厚および縁取りX線
吸収体パタンのエッジ形状を厳密かつ高精度に制御する
ことを可能とするX線露光用マスクの製造方法を提供す
ることにある。
【0013】また、本発明の他の目的は、同一X線マス
ク内に様々な寸法のパタンが混在する場合においても、
簡単なプロセスで微細パタンに対してはX線吸収体膜の
膜厚を薄く、大きいパタンに対してはX線吸収体膜の膜
厚を厚く形成することを可能とするX線露光用マスクの
製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、シリコン基板にX線を透過するメ
ンブレン膜を形成した後、X線吸収体材料を選択成長さ
せるための金属膜,後工程で側壁を等方性エッチングで
削られる第1の堆積膜,後工程の等方性エッチングに耐
え得る第2の堆積膜の順序で膜形成した後、シリコン基
板上にレジストを塗布し、パタン描画を行い、レジスト
パタンを、前記第1の堆積膜および第2の堆積膜のエッ
チングマスクとして異方性エッチングを行い、引き続き
等方性エッチングを用いて第1の堆積膜のみをパタンエ
ッジから一定幅だけ除去した後、前記第1の堆積膜およ
び第2の堆積膜をX線吸収体材料の選択成長のための鋳
型パタンとして形成し、X線吸収体材料となる金属を選
択成長させた後、第1の堆積膜および第2の堆積膜を除
去することにより、X線吸収体パタンの輪郭部に一定幅
で膜厚の薄い縁取り部を有するX線吸収体膜をセルフア
ライメントで高精度に形成する。
【0015】また、他の発明では、X線吸収体材料の選
択成長の際にマイクロローディング効果を利用すること
により微細パタンに対してX線吸収体膜の膜厚を薄く、
大きいパタンに対してはX線吸収体膜の膜厚を厚く形成
する。
【0016】
【作用】本発明においては、X線吸収体パタンの輪郭部
にX線吸収体膜の膜厚の薄い一定幅の縁取りパタンが簡
単なプロセスで形成でき、縁取りパタン形状に関しても
厳密な制御が可能となる。また、微細パタンに対しては
X線吸収体膜の膜厚を薄く、大きいパタンに対しては膜
厚を厚く形成することが可能となり、X線近接露光にお
ける実効的露光コントラストを改善でき、解像性の高い
X線露光用マスクが得られる。
【0017】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1〜図10は、本発明によるX線露光用マ
スクの製造方法の一実施例を説明する各工程における断
面図を示したものである。図1において、先ず、例えば
厚さ約2mmのシリコン基板1の表裏の両面に窒化シリ
コン(SiN)のメンブレン膜2を減圧CVD(化学気
相成長)法により約2μmの膜厚に形成した。
【0018】次に図2に示すようにシリコン基板1の表
面側のメンブレン膜2上に後工程でX線吸収体材料とな
るタングステン(W)を選択成長させるための下地膜と
なる金属膜としてチタン(Ti)層3をスパッタリング
法により約10nmの膜厚に形成した。さらに図3に示
すようにこのTi層3上に第1の堆積膜として二酸化シ
リコン(SiO2 )膜4をECR法により約0.3μm
の膜厚に形成した。
【0019】引き続き、図4に示すようにこのSiO2
膜4上に第2の堆積膜としてSiN膜5をCVD法によ
り約0.3μmの膜厚に形成した。次に図5に示すよう
にこのSiN膜5上にEB(電子ビーム)ポジ型レジス
ト膜6を約0.35μmの膜厚に塗布し、EB露光法に
よりパタン描画を行い、現像を行った。描画したパタン
は、寸法が約0.04μmの平面的サイズの小さな孤立
抜きパタン7および寸法約0.24μmの平面的サイズ
の大きな孤立抜きパタン8である。
【0020】次にこれらの孤立抜きパタン7,8が形成
されたレジスト膜6をエッチングマスクとして異方性ド
ライエッチング(RIE)法によりこれらの孤立抜きパ
タン7および孤立抜きパタン8を図6に示すように平面
的サイズの小さなSiO2 /SiNパタン9および平面
的サイズの大きなSiO2 /SiNパタン10に変換
し、その後、レジスト膜6を剥離した。
【0021】引き続き、これを2.5%弗酸(HF)溶
液に約30秒間浸漬し、SiO2 膜4の等方性エッチン
グを行い、図7に示すように後工程でX線吸収体材料と
なるタングステン(W)を選択成長させるための平面的
サイズの小さなSiO2 /SiNパタン11および平面
的サイズの大きなSiO2 /SiNパタン12を形成し
た。なお、SiO2 膜4の横方法のエッチング幅は、パ
タンエッジから約0.03μmに制御した。また、HF
溶液によるSiO2 とSiNとのエッチング選択比は約
20であった。
【0022】次に前述したエッチング後にWF6 を原料
ガスにしたCVD法によりX線吸収体材料となるW膜
を、WF6 ガス流量約6sccm,SiH4 (シラン)
流量約1000sccm,圧力約0.1Torr,基板
温度約350℃,約360秒間の条件でシラン還元法に
より選択成長させた。
【0023】このX線吸収体材料としてのW膜の選択成
長において、マイクロローディング効果を用い、エッチ
ング雰囲気および成長時間を制御することにより、前述
したX線吸収体パタンのうち、平面的サイズの小さな孤
立抜きパタン7に対応するX線吸収体膜の膜厚が、平面
的サイズの大きな孤立抜きパタン8に対応するX線吸収
体膜の膜厚よりも薄く形成した。
【0024】選択成長したWパタンは、図8に示すよう
にパタン輪郭部において幅約0.03μm,膜厚約0.
3μmの縁取り部15を有する寸法約0.1μm,膜厚
約0.4μmの孤立残しパタン13および寸法約0.3
μm,膜厚約0.7μmの孤立残しパタン14として形
成できた。
【0025】その後、SiO2 膜4およびSiN膜5を
リフトオフ法により除去することにより、図9に示すよ
うにX線吸収体パタン輪郭部に一定幅で膜厚の薄い縁取
り部15を有する平面的サイズの小さなW吸収体孤立残
しパタン13および平面的サイズの大きなW吸収体孤立
残しパタン14からなるX線吸収体膜を形成した。
【0026】次に図10図に示すようにシリコン基板1
の裏面側に形成されているSiNメンブレン膜2の主要
部をRIE法によりエッチングし、このエッチングされ
たSiNメンブレン膜2をエッチングマスクとしてKO
H水溶液を用いたウェットエッチング法によりシリコン
基板1にパタン領域としてのメンブレン窓16を形成
し、最後にこのシリコン基板1をパイレックス板17に
接着して位相シフトX線マスクの製造工程を終了した。
【0027】なお、前述した実施例においては、X線吸
収材料としてWを用いた例について説明したが、選択成
長が可能な他の金属材料でも本発明が適用できることは
明かである。
【0028】また、前述した実施例においては、選択成
長の鋳型パタンとしてSiN/SiO2 の構成を用いた
が、等方性エッチングに対して選択比のとれる他の材料
の組み合わせに置き換えることも可能である。
【0029】さらに前述した実施例においては、SiO
2 の等方性エッチングとしてウェットエッチングを使用
した例を示したが、等方性ドライエッチングに置き換え
られることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
従来の縁取りX線吸収体膜の膜厚が不均一に形成される
問題が全面的に解決でき、縁取りX線吸収体膜の幅およ
び膜厚制御が容易となる効果が得られる。また、X線吸
収体膜の側壁部にエッチング残渣が生じる問題も解決で
き、縁取りパタン形成を高精度に制御することが可能と
なる。
【0031】さらにX線吸収体材料となる金属の選択成
長を行うことにより、微細パタンに対してはX線吸収体
膜の膜厚を薄く、大きいパタンに対してはX線吸収体膜
の膜厚を厚く形成したX線露光用マスクが製造可能とな
り、X線近接露光における実効的露光コントラストを改
善でき、解像性の高いX線露光用マスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるX線露光用マスクの製造方法の
一実施例を説明する工程の断面図である。
【図2】 図1に引き続く工程の断面図である。
【図3】 図2に引き続く工程の断面図である。
【図4】 図3に引き続く工程の断面図である。
【図5】 図4に引き続く工程の断面図である。
【図6】 図5に引き続く工程の断面図である。
【図7】 図6に引き続く工程の断面図である。
【図8】 図7に引き続く工程の断面図である。
【図9】 図8に引き続く工程の断面図である。
【図10】 図9に引き続く工程の断面図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2…メンブレン膜、3…Ti層、4
…SiO2 膜、5…SiN膜、6…ポジ型レジスト、7
…平面的サイズの小さな孤立抜きパタン、8…平面的サ
イズの大きな孤立抜きパタン、9…平面的サイズの小さ
なSiO2 /SiN孤立抜きパタン、10…平面的サイ
ズの大きなSiO2 /SiN孤立抜きパタン、11…縁
取り形成のための平面的サイズの小さなSiO2 /Si
N孤立抜きパタン、12…縁取り形成のための平面的サ
イズの大きなSiO2 /SiN孤立抜きパタン、13…
平面的サイズの小さなW吸収体孤立残しパタン、14…
平面的サイズの大きなW吸収体孤立残しパタン、15…
縁取り部、16…メンブレン窓、17…パイレックス
板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−31135(JP,A) 特開 昭62−291116(JP,A) 特開 平4−171712(JP,A) 特開 平3−268317(JP,A) 特開 平5−129191(JP,A) 特開 平5−13310(JP,A) 特開 平4−322419(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/08 - 1/16 H01L 21/027

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上にX線吸収体パタンを有
    するX線マスクの製造方法において、 前記X線吸収体パタンは、前記シリコン基板上にX線を
    透過するメンブレン膜を形成し、前記メンブレン膜上に
    金属膜,第1の堆積膜および第2の堆積膜の順で膜形成
    した後、前記第2の堆積膜に第1の窓を形成し、前記第
    1の窓の中の前記第1の堆積膜に前記第1の窓の辺から
    等距離だけ大きく前記金属膜を露出させる第2の窓を形
    成し、前記金属膜上にX線吸収体材料となる金属を選択
    成長させた後、前記第1の堆積膜および第2の堆積膜を
    除去して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。
  2. 【請求項2】 シリコン基板上にX線吸収体パタンを有
    するX線マスクの製造方法において、 前記X線吸収体パタンは、前記シリコン基板上にX線を
    透過するメンブレン膜を形成し、前記メンブレン膜上に
    金属膜,第1の堆積膜および第2の堆積膜の順で膜形成
    した後、前記第2の堆積膜に大きさの異なる少なくとも
    2個の第1の窓を形成し、前記第1の窓の中の前記第1
    の堆積膜に前記第1の窓の辺から等距離だけ大きく前記
    金属膜を露出させる第2の窓を形成し、前記金属膜上に
    X線吸収体材料となる金属を選択成長させ、前記X線吸
    収体パタンのうち、平面的サイズの小さなパタンに対応
    するX線吸収体膜の膜厚を平面的サイズの大きなパタン
    に対応するX線吸収体膜よりも薄く形成した後、前記第
    1の堆積膜および第2の堆積膜を除去して形成すること
    を特徴とするX線露光用マスクの製造方法。
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