JP3391699B2 - X-ray mask manufacturing method - Google Patents

X-ray mask manufacturing method

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JP3391699B2
JP3391699B2 JP12454498A JP12454498A JP3391699B2 JP 3391699 B2 JP3391699 B2 JP 3391699B2 JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP 3391699 B2 JP3391699 B2 JP 3391699B2
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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】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、X線を遮断する
マスクパターンの材料にタンタルを用いたX線マスクお
よびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray mask in which tantalum is used as a material for a mask pattern which blocks X-rays, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの集積度をより一層高めるには、
微細なパターンを形成するリソグラフィ技術がかぎとな
る。そのために、X線(シンクロトロン放射光)を用い
たリソグラフィ技術が開発されている。このX線リソグ
ラフィ技術では、X線を遮断するパターンが形成配置さ
れたX線マスクが用いられている。このX線マスクは、
SiNやSiCなどからなる基板(メンブレン)上に、
タンタル(Ta)などからなる遮光体パターンが形成さ
れているものである。
2. Description of the Related Art To further increase the degree of integration of LSI,
The key is the lithography technology for forming fine patterns. Therefore, a lithography technique using X-rays (synchrotron radiation) has been developed. In this X-ray lithography technique, an X-ray mask on which a pattern that blocks X-rays is formed and arranged is used. This X-ray mask is
On a substrate (membrane) made of SiN or SiC,
A light shielding pattern made of tantalum (Ta) or the like is formed.

【0003】図11は、従来より用いられているX線マ
スクの構成を示す構成図である。図11に示すように、
X線マスク1101は、メンブレン1102がフレーム
1103上に形成され、また、メンブレン1102上に
マスクパターン1104が形成された構成となってい
る。ここで、メンブレン1102は、通常では、膜厚2
μmのSiN膜もしくはSiC膜から構成されている。
また、フレーム1103は、通常では、厚さ1〜2mm
のシリコン基板から構成されている。このシリコン基板
を、たとえば、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチ
ングし、その中央部に矩形や円形の窓を形成してフレー
ムとして用いている。また、マスクパターン1104
は、X線を吸収する材料から構成し、たとえば、Taか
ら構成するようにしている。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of an X-ray mask which has been conventionally used. As shown in FIG.
The X-ray mask 1101 has a structure in which a membrane 1102 is formed on a frame 1103 and a mask pattern 1104 is formed on the membrane 1102. Here, the membrane 1102 normally has a thickness of 2
It is composed of a SiN film or a SiC film of μm.
Further, the frame 1103 normally has a thickness of 1 to 2 mm.
It is composed of a silicon substrate. This silicon substrate is selectively etched with, for example, an aqueous potassium hydroxide solution, and a rectangular or circular window is formed in the center thereof to be used as a frame. Also, the mask pattern 1104
Is made of a material that absorbs X-rays, for example, Ta.

【0004】ここで、そのX線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図12(a)に示すよう
に、シリコンウエハ1201の表面および裏面に、低圧
化学気相成長法により窒化シリコン膜1202を形成す
る。次に、図12(b)に示すように、主面側の窒化シ
リコン膜1202上に、RFスパッタ法でTa膜120
3を形成する。次に、図12(c)に示すように、Ta
膜1203上に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン
1204を形成する。この酸化膜パターン1204の形
成は、たとえば、次に示すようにすればよい。まず、酸
化シリコンからなる薄膜を形成し、この上に、公知の電
子線リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成す
る。次いで、そのレジストパターンをマスクとし、反応
性イオンエッチングなどにより、酸化シリコンからなる
薄膜を選択的にエッチング除去し、この後、レジストパ
ターンを取り除くようにすればよい。
Here, a method of manufacturing the X-ray mask will be briefly described. First, as shown in FIG. 12A, a silicon nitride film 1202 is formed on the front surface and the back surface of a silicon wafer 1201 by a low pressure chemical vapor deposition method. Next, as shown in FIG. 12B, the Ta film 120 is formed on the silicon nitride film 1202 on the main surface side by RF sputtering.
3 is formed. Next, as shown in FIG.
An oxide film pattern 1204 made of silicon oxide is formed on the film 1203. The oxide film pattern 1204 may be formed, for example, as shown below. First, a thin film made of silicon oxide is formed, and a resist pattern is formed thereon by a known electron beam lithography technique. Then, using the resist pattern as a mask, the thin film made of silicon oxide is selectively removed by reactive ion etching or the like, and then the resist pattern may be removed.

【0005】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン1204をマスクとし、Ta膜1203を選
択的にエッチング除去し、この後、酸化膜パターン12
04を除去する。この結果、図12(d)に示すよう
に、主面側の窒化シリコンからなるメンブレン1102
上に、マスクパターン1104が形成された状態が得ら
れる。次に、裏面側の窒化シリコン膜1202の中央部
を除去する。この除去する領域は、形成するX線マスク
の露光領域とする。そして、中央部を除去した裏面側の
窒化シリコン膜1202をマスクとし、水酸化カリウム
水溶液を用いてシリコンウエハ1201を選択的にエッ
チング除去することで、図11に示したフレーム110
3が形成される。
Next, this time, the Ta film 1203 is selectively removed by etching using the oxide film pattern 1204 made of silicon oxide as a mask, and then the oxide film pattern 12 is removed.
04 is removed. As a result, as shown in FIG. 12D, the membrane 1102 made of silicon nitride on the main surface side.
A state in which the mask pattern 1104 is formed on the top is obtained. Next, the central portion of the silicon nitride film 1202 on the back surface side is removed. The area to be removed is the exposure area of the X-ray mask to be formed. Then, by using the silicon nitride film 1202 on the back surface from which the central portion has been removed as a mask, the silicon wafer 1201 is selectively etched and removed using an aqueous potassium hydroxide solution, so that the frame 110 shown in FIG.
3 is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、X線マスク
の吸収体は、窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜など
からなるメンブレン上にパターン形成するので、吸収体
薄膜の残留応力を小さく制御することが必要である。従
来のRFスパッタ法では、文献1に示されているよう
に、スパッタ時のガス圧を高精度に調整することによ
り、Ta薄膜の応力を制御していた(文献1:T.Yoshih
ara and K.Suzuki,"Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks" J.Vac.Sci.Te
chnol.B12(1994)pp4001〜4004)。
By the way, since the absorber of the X-ray mask is patterned on the membrane made of a silicon nitride thin film or a silicon carbide thin film, it is necessary to control the residual stress of the absorber thin film to be small. Is. In the conventional RF sputtering method, as shown in Reference 1, the stress of the Ta thin film is controlled by adjusting the gas pressure during sputtering with high accuracy (Reference 1: T. Yoshih.
ara and K. Suzuki, "Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks "J.Vac.Sci.Te
chnol.B12 (1994) pp4001 to 4004).

【0007】しかしながら、従来のRFスパッタ法で形
成したTa薄膜では、膜形成後で真空排気中から大気中
に取り出すと同時に、形成したTa薄膜の残留応力が圧
縮側に大きく変化することが知られている。文献2によ
れば、次のことが報告されている。まず、RFスパッタ
法で形成したTa薄膜は、大気中に取り出してから最初
の30時間に、20MPa以上の圧縮側への応力変化が
あること。それ以降の応力変化は小さいこと。そして、
結晶粒界を通して酸素が拡散するために、その応力変化
が起こることが報告されている(文献2:T.Yoshihara
"Variation ofinternal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11(1993)pp301〜303)。
However, it is known that in the Ta thin film formed by the conventional RF sputtering method, the residual stress of the formed Ta thin film changes greatly toward the compression side at the same time when the Ta thin film is taken out from the vacuum exhaust to the atmosphere after the film formation. ing. According to Document 2, the following is reported. First, the Ta thin film formed by the RF sputtering method has a stress change of 20 MPa or more on the compression side in the first 30 hours after being taken out into the atmosphere. The change in stress after that should be small. And
It has been reported that the stress changes due to the diffusion of oxygen through the grain boundaries (Reference 2: T. Yoshihara).
"Variation of internal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11 (1993) pp301-303).

【0008】さらに、大気中に取り出して応力が飽和し
た時点でも、そのTa薄膜をパターン形成すると、形成
したパターンの位置が、設計した値よりずれるという問
題が発生していた。すなわち、そのパターン形成により
新たに大気に晒される面が形成され、この結果、形成し
たパターンの応力が変化し、そのパターンの位置ずれが
発生していた。たとえば、図13(a)に示すように、
所定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、
パターン形成のためのエッチング後で、図13(b)の
矢印で示すように、パターンがずれている。
Further, even when the Ta thin film is formed into a pattern even when it is taken out into the atmosphere and the stress is saturated, the position of the formed pattern deviates from the designed value. That is, a new surface exposed to the atmosphere is formed by the pattern formation, and as a result, the stress of the formed pattern changes and the pattern is displaced. For example, as shown in FIG.
When arranging a pattern of a predetermined size at a predetermined interval,
After the etching for forming the pattern, the pattern is deviated as shown by the arrow in FIG.

【0009】すなわち、まず、図13(a)に示すよう
に、9つの領域に分割してそれぞれの領域に、それぞれ
の寸法でパターンを形成する。たとえば、左上の領域で
は、0.3μmの寸法のストライプパターンを0,3μ
m間隔に形成する。同様に、たとえば、その中央部の領
域では、0.2μmの寸法のストライプパターンを0,
2μm間隔に形成する。そして、それらTaのパターン
をメンブレン上に形成してから、メンブレンが配置され
るフレームを形成する前後における、それらパターンの
位置ずれの状態を測定した。
That is, first, as shown in FIG. 13A, the pattern is divided into nine regions and patterns are formed in the respective regions with respective dimensions. For example, in the upper left area, a stripe pattern with a size of 0.3 μm is added to
Form at m intervals. Similarly, for example, in the central region, a stripe pattern with a dimension of 0.2 μm is set to 0,
Formed at 2 μm intervals. Then, after the Ta patterns were formed on the membrane, the state of positional deviation of the patterns was measured before and after forming the frame in which the membrane is arranged.

【0010】フレームを形成する前では、図12(d)
に示すように、メンブレン1102は厚いシリコンウエ
ハ1201上に形成されているので、形成したマスクパ
ターン1104に応力が発生していても、それらはあま
り位置ずれを起こすことはない。しかし、図11に示す
ように、フレーム1103が形成されると、メンブレン
1102の露光領域は単独で存在することになるので、
その上に形成されているマスクパターン1104に応力
が発生していれば、マスクパターン1104はその応力
を解放しようとするため、マスクパターン1104の形
成位置がずれていくことになる。
Before forming the frame, FIG.
Since the membrane 1102 is formed on the thick silicon wafer 1201 as shown in FIG. 11, even if stress is generated in the formed mask pattern 1104, they do not cause much positional displacement. However, as shown in FIG. 11, when the frame 1103 is formed, the exposure area of the membrane 1102 exists independently.
If a stress is generated in the mask pattern 1104 formed on the mask pattern 1104, the mask pattern 1104 tries to release the stress, so that the formation position of the mask pattern 1104 is displaced.

【0011】このように、フレームを形成した後では、
図13(b)に示すように、幅と間隔が小さいストライ
プパターンを形成した領域ほど、大きく位置ずれが発生
している。図13(b)では、パターンのずれた方向と
そのずれ量を、矢印の方向とその長さで示している。以
上示したように、従来のRFスパッタ法で形成したTa
薄膜を用いた場合には、特に微細パターンの場合に非常
に大きな位置ずれを生じ、位置精度の良いX線マスクを
形成することが困難であった。
In this way, after forming the frame,
As shown in FIG. 13B, the larger the positional deviation is, the larger the area where the stripe pattern having the smaller width and the smaller interval is formed. In FIG. 13B, the direction in which the pattern is displaced and the amount of displacement are indicated by the direction of the arrow and its length. As described above, Ta formed by the conventional RF sputtering method
When a thin film is used, a very large positional deviation occurs, especially in the case of a fine pattern, and it is difficult to form an X-ray mask with high positional accuracy.

【0012】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、タンタル膜をマスクパタ
ーンとして用いたX線マスクにおける、マスクパターン
の位置ずれを抑制することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to suppress the displacement of the mask pattern in an X-ray mask using a tantalum film as the mask pattern. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明のX線マスクの
製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空
容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスの
プラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルから
なるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズ
マ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメ
ンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの
間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した
状態とする。そして、メンブレンの温度を170℃以上
とし、かつプラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させ
てメンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、プ
ラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突させてス
パッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原
子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面に堆積させ
ることで、メンブレン表面にα相タンタルの多結晶体か
らなる薄膜を形成し、この薄膜を加工することでマスク
パターンを形成するようにした。この結果、マスクパタ
ーンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制された状態
のタンタルから構成されるようになる。そして、この発
明のX線マスクの製造方法は、まず、所定の真空度に真
空排気された真空容器内に電子サイクロトロン共鳴によ
りキセノンガスのプラズマ流を生成するプラズマ生成手
段とタンタルからなるターゲットとを用意し、プラズマ
生成手段のプラズマ流の流れていく方向にプラズマ生成
手段に対向してメンブレンを載置し、プラズマ生成手段
とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げないようにター
ゲットを配置する。そして、はじめに、メンブレンの温
度を170℃以上とし、かつプラズマ生成手段よりプラ
ズマ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒さ
れた状態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲッ
トに衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出さ
せ、そのタンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒さ
れた表面に堆積させることで、メンブレン表面にα相タ
ンタルの多結晶体からなる第1の薄膜を形成する。ここ
で、一度、タンタル原子の堆積を所定時間停止する。そ
して、次に、引き続きプラズマ生成手段よりプラズマ流
を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒された状
態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子を第1の薄膜のプラズマ流に晒された表面
に堆積させることで、第1の薄膜表面にα相タンタルの
多結晶体からなる第2の薄膜を形成し、それら第1の薄
膜と第2の薄膜とを加工することでマスクパターンを形
成するようにした。したがって、結晶状態がより安定し
たタンタルの部分からマスクパターンの上部が構成さ
れ、マスクパターンの上部は、マスクパターンの下部に
比較して、より結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態となっている。
Means for Solving the Problems The method of <br/> manufacturing X-ray mask of the present invention, first, a plasma flow of xenon gas by electron cyclotron resonance in the vacuum vessel is evacuated to a predetermined degree of vacuum A plasma generating means for generating and a target made of tantalum are prepared, a membrane is placed facing the plasma generating means in the direction of the plasma flow of the plasma generating means, and a plasma is placed between the plasma generating means and the membrane. The target is placed so as not to obstruct the flow. And, the temperature of the membrane is 170 ℃ or more.
Then, a plasma flow is generated by the plasma generation means so that the membrane is exposed to this plasma flow, ions in the plasma are accelerated to collide with a target and sputter out tantalum atoms, and the tantalum atoms are ejected. Was deposited on the surface of the membrane exposed to the plasma flow to form a thin film of polycrystal of α-phase tantalum on the surface of the membrane, and the thin film was processed to form a mask pattern. As a result, the mask pattern is made of tantalum in a state where oxygen is prevented from entering the crystal grain boundaries. Then, in the method for manufacturing an X-ray mask of the present invention, first, a plasma generating means for generating a plasma flow of xenon gas by electron cyclotron resonance and a target made of tantalum are provided in a vacuum container evacuated to a predetermined vacuum degree. The membrane is prepared, the membrane is placed facing the plasma generating means in the direction in which the plasma flow of the plasma generating means flows, and the target is arranged between the plasma generating means and the membrane so as not to obstruct the plasma flow. And first, the membrane temperature
The temperature is set to 170 ° C. or higher, and a plasma flow is generated by the plasma generation means so that the membrane is exposed to this plasma flow, ions in the plasma are accelerated to collide with a target and sputter to eject tantalum atoms. Then, the tantalum atoms are deposited on the surface of the membrane exposed to the plasma flow to form a first thin film made of a polycrystal of α-phase tantalum on the surface of the membrane. Here, the deposition of tantalum atoms is once stopped for a predetermined time. Then, next, a plasma flow is continuously generated by the plasma generation means to bring the membrane into a state of being exposed to this plasma flow, ions in the plasma are accelerated to collide with a target and sputter to eject tantalum atoms, By depositing the tantalum atoms on the surface of the first thin film exposed to the plasma flow, a second thin film made of a polycrystal of α-phase tantalum is formed on the surface of the first thin film. The mask pattern is formed by processing the first thin film and the second thin film. Therefore, the upper part of the mask pattern is composed of the tantalum portion having a more stable crystal state, and the upper part of the mask pattern is more in a state in which oxygen is suppressed from entering the crystal grain boundaries more than the lower part of the mask pattern. Has become.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について説明す
る。この実施の形態1では、図1に示すように、X線マ
スク101を、メンブレン102がフレーム103上に
形成され、そして、メンブレン102上に、電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)スパッタ法により形成したタン
タル(Ta)膜によるマスクパターン104が形成され
た構成とした。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を利
用して生成したプラズマを用いたスパッタによりTa膜
を形成し、これを加工することで、X線マスクのマスク
パターンを形成するようにした。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, an X-ray mask 101 has a membrane 102 formed on a frame 103, and a tantalum () formed on the membrane 102 by an electron cyclotron resonance (ECR) sputtering method. The mask pattern 104 made of a Ta) film is formed. That is, a Ta film is formed by sputtering using plasma generated by using electron cyclotron resonance, and the Ta film is processed to form a mask pattern of an X-ray mask.

【0015】以下、そのX線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図2(a)に示すように、
シリコンウエハ201の表面および裏面に、低圧化学気
相成長法により窒化シリコン膜202を形成する。次
に、この実施の形態1においては、図2(b)に示すよ
うに、主面側の窒化シリコン膜202上に、ECRスパ
ッタ法により膜厚400nm程度のTa膜203を形成
する。次に、図2(c)に示すように、Ta膜203上
に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン204を形成
する。
The method of manufacturing the X-ray mask will be briefly described below. First, as shown in FIG.
A silicon nitride film 202 is formed on the front surface and the back surface of the silicon wafer 201 by a low pressure chemical vapor deposition method. Next, in the first embodiment, as shown in FIG. 2B, a Ta film 203 having a thickness of about 400 nm is formed on the silicon nitride film 202 on the main surface side by the ECR sputtering method. Next, as shown in FIG. 2C, an oxide film pattern 204 made of silicon oxide is formed on the Ta film 203.

【0016】この酸化膜パターン204の形成は、たと
えば、次に示すようにすればよい。まず、酸化シリコン
からなる薄膜を形成し、この上に、公知の電子線リソグ
ラフィ技術によりレジストパターンを形成する。次い
で、そのレジストパターンをマスクとし、反応性イオン
エッチングなどにより、酸化シリコンからなる薄膜を選
択的にエッチング除去し、この後、レジストパターンを
取り除くようにすればよい。
The oxide film pattern 204 may be formed, for example, as follows. First, a thin film made of silicon oxide is formed, and a resist pattern is formed thereon by a known electron beam lithography technique. Then, using the resist pattern as a mask, the thin film made of silicon oxide is selectively removed by reactive ion etching or the like, and then the resist pattern may be removed.

【0017】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン204をマスクとし、Ta膜203を選択的
にエッチング除去する。このエッチングは、たとえば、
ECRイオン流エッチング法により行えばよい。そし
て、この後、酸化膜パターン204を除去する。この結
果、図2(d)に示すように、主面側の窒化シリコン膜
からなるメンブレン102上に、マスクパターン104
が形成された状態が得られる。次に、裏面側の窒化シリ
コン膜202の中央部を除去する。この除去する領域
は、形成するX線マスクの露光領域とする。そして、中
央部を除去した裏面側の窒化シリコン膜202をマスク
とし、水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンウエハ2
01を選択的にエッチング除去することで、図1に示し
たフレーム103が形成される。
Next, the Ta film 203 is selectively removed by etching using the oxide film pattern 204 made of silicon oxide as a mask. This etching, for example,
The ECR ion flow etching method may be used. Then, after this, the oxide film pattern 204 is removed. As a result, as shown in FIG. 2D, the mask pattern 104 is formed on the membrane 102 made of the silicon nitride film on the main surface side.
A state in which is formed is obtained. Next, the central portion of the silicon nitride film 202 on the back surface side is removed. The area to be removed is the exposure area of the X-ray mask to be formed. Then, with the silicon nitride film 202 on the back surface side, from which the central portion has been removed, as a mask, an aqueous solution of potassium hydroxide is used to form the silicon wafer 2
By selectively etching away 01, the frame 103 shown in FIG. 1 is formed.

【0018】次に、この実施の形態1において、ECR
スパッタ法によるTa膜を形成するスパッタ装置に関し
て説明する。このスパッタ装置は、図3に示すように、
まず、分岐結合型のECRプラズマ源301を備えてい
る。このECRプラズマ源301は、プラズマ室311
を備え、そのプラズマ室311内の所定の領域にECR
条件を満足する磁界を形成するための磁気コイル312
を備えている。また、プラズマ室311は、石英などの
誘電体で構成されたマイクロ波導入窓313を備えてい
る。
Next, in the first embodiment, ECR
A sputtering apparatus for forming a Ta film by the sputtering method will be described. This sputtering device, as shown in FIG.
First, a branch coupling type ECR plasma source 301 is provided. The ECR plasma source 301 includes a plasma chamber 311
ECR in a predetermined area in the plasma chamber 311
Magnetic coil 312 for forming a magnetic field satisfying the conditions
Is equipped with. Further, the plasma chamber 311 is provided with a microwave introduction window 313 made of a dielectric material such as quartz.

【0019】また、プラズマ室311はスパッタ室32
0に連通し、そのスパッタ室320内において、プラズ
マ室311のプラズマ放出側に、筒状のTaターゲット
314が配置され、その外側には開閉可能なシャッター
321が配置されている。なお、Taターゲット314
は、円筒形状である必要はなく、多角形状の筒となって
いてもよく、また、一方方向に径が小さくなっていくよ
うな形状としてもよい。このTaターゲット314に
は、直流電源315により負の直流電圧が印加できるよ
うに構成されている。なお、Taターゲット314に、
高周波電力が印加できるようにしてもよい。
The plasma chamber 311 is the sputtering chamber 32.
In the sputtering chamber 320, a cylindrical Ta target 314 is arranged on the plasma emission side of the plasma chamber 311, and a shutter 321 that can be opened and closed is arranged outside the Ta target 314. The Ta target 314
Does not have to be cylindrical, and may be a polygonal cylinder, or may have a shape in which the diameter decreases in one direction. A negative DC voltage can be applied to the Ta target 314 by a DC power supply 315. In addition, the Ta target 314,
High frequency power may be applied.

【0020】そして、シャッター321の外側に、ヒー
タ322を裏面に備えたSiC製のステージ323が配
置され、このステージ323上に処理対象の基板324
が固定配置される。基板324のステージ323への片
当たりによる基板324の温度むらを避けるため、基板
324とステージ323との間には、微小ギャップ(約
0.3mm)が設けられるようになっている。なお、基
板324の加熱は、SiC等のヒータ322から放射さ
れる赤外線により行う。ここで、ステージ323表面
は、プラズマ室311からの中心線に対して垂直ではな
く、斜めに配置されている。また、ステージ323はそ
の中心を通る法線を軸に回転可能となっている。
A SiC stage 323 having a heater 322 on the back surface is arranged outside the shutter 321, and a substrate 324 to be processed is placed on the stage 323.
Is fixedly placed. A minute gap (about 0.3 mm) is provided between the substrate 324 and the stage 323 in order to avoid temperature unevenness of the substrate 324 due to partial contact of the substrate 324 with the stage 323. The substrate 324 is heated by infrared rays emitted from the heater 322 such as SiC. Here, the surface of the stage 323 is arranged not obliquely to the center line from the plasma chamber 311 but obliquely. Further, the stage 323 is rotatable about a normal line passing through its center.

【0021】また、スパッタ室320には、ロードロッ
ク室331が、開閉可能な隔壁332を介して連通して
いる。なお、プラズマ室311,スパッタ室320は、
スパッタ室320に連通する排気管325を介し、図示
していない真空排気手段により真空排気される真空容器
を構成している。また、ロードロック室331も同様で
あり、連通している排気管333を介し、図示していな
い真空排気手段により真空排気される真空容器を構成し
ている。
A load lock chamber 331 communicates with the sputtering chamber 320 via a partition wall 332 that can be opened and closed. The plasma chamber 311 and the sputtering chamber 320 are
A vacuum container that is vacuum-exhausted by a vacuum exhaust unit (not shown) via an exhaust pipe 325 that communicates with the sputtering chamber 320 is configured. The same applies to the load lock chamber 331, and constitutes a vacuum container that is evacuated by vacuum evacuation means (not shown) through the communicating exhaust pipe 333.

【0022】そして、真空排気しながら、ガス導入管3
16によりプラズマ室311内に所定流量でキセノン
(Xe)ガスを導入し、プラズマ室311内をたとえば
3×10-4Torr程度の真空度とした状態で、磁気コ
イル312により、プラズマ室311内の適当な領域に
ECR条件を満足する磁界を形成する。この状態で、周
波数2.45GHzのマイクロ波源302から、立体回
路303を通り、マイクロ波導入窓313を介し、マイ
クロ波をプラズマ室311に導入することで、プラズマ
室311内にXeガスのプラズマを生成する。
Then, while evacuating, the gas introducing pipe 3
16, a xenon (Xe) gas is introduced into the plasma chamber 311 at a predetermined flow rate, and the inside of the plasma chamber 311 is set to a vacuum degree of, for example, about 3 × 10 −4 Torr by the magnetic coil 312. A magnetic field satisfying the ECR condition is formed in an appropriate area. In this state, microwaves are introduced from the microwave source 302 having a frequency of 2.45 GHz into the plasma chamber 311 through the three-dimensional circuit 303 and the microwave introduction window 313 to generate a plasma of Xe gas in the plasma chamber 311. To generate.

【0023】そして、磁界コイル312により形成され
ている発散磁界により、その発生したプラズマは、プラ
ズマ流となってステージ323方向に流れていく。この
ようにプラズマ流が生成さた状態で、直流電源315に
より負の直流電圧をTaターゲット314に印加するこ
とで、プラズマ流中のTaターゲット314に近いとこ
ろのイオンが、Taターゲット314に引き寄せられ
る。この引き寄せられたイオンにより、Taターゲット
314がスパッタされることになる。
Then, due to the divergent magnetic field formed by the magnetic field coil 312, the generated plasma becomes a plasma flow and flows toward the stage 323. By applying a negative DC voltage to the Ta target 314 by the DC power supply 315 in the state where the plasma flow is generated as described above, the ions near the Ta target 314 in the plasma flow are attracted to the Ta target 314. . The Ta target 314 is sputtered by the attracted ions.

【0024】ここで、基板324上にTa膜を形成する
ときは、次に示すようにする。まず、ヒータ322によ
り基板324の温度を170℃程度とする。そして、プ
ラズマ流を生成し、Taターゲット314に電圧を印加
しない状態で、シャッター321をあける。このことに
より、基板324表面にプラズマ流を照射し、基板32
4表面をプラズマクリーニングする。次に、シャッター
321を閉じた状態で、直流電源315により負の直流
電圧をTaターゲット314に印加する。このことによ
り、Taターゲット314表面にプラズマ流中のイオン
を照射し、Taターゲット314表面をスパッタクリー
ニングする。
Here, the Ta film is formed on the substrate 324 as follows. First, the temperature of the substrate 324 is set to about 170 ° C. by the heater 322. Then, the shutter 321 is opened in a state where a plasma flow is generated and no voltage is applied to the Ta target 314. As a result, the surface of the substrate 324 is irradiated with the plasma flow, and the substrate 32
4 Plasma clean the surface. Next, with the shutter 321 closed, the DC power supply 315 applies a negative DC voltage to the Ta target 314. As a result, the surface of the Ta target 314 is irradiated with ions in the plasma flow, and the surface of the Ta target 314 is sputter cleaned.

【0025】そして、直流電源315により負の直流電
圧をTaターゲット314に印加した状態のままシャッ
ター321を解放する。このことにより、プラズマ流と
共にスパッタされたTa原子の一部が基板324の方向
に導入され、基板324表面にはTa原子が堆積されて
Ta膜が形成される。このとき、基板324表面には、
同時にプラズマ流が照射された状態となっている。な
お、この照射されたプラズマ流は、磁界コイル312の
発散磁界により形成された物であり、そのプラズマ流中
のイオンのエネルギーは20〜30eVと想定される、
したがって、このプラズマ流の照射により、基板324
表面ではスパッタ現象は起きない。
Then, the shutter 321 is released while the negative DC voltage is applied to the Ta target 314 by the DC power supply 315. As a result, some of the Ta atoms sputtered together with the plasma flow are introduced toward the substrate 324, and Ta atoms are deposited on the surface of the substrate 324 to form a Ta film. At this time, on the surface of the substrate 324,
At the same time, the plasma stream is being irradiated. The irradiated plasma flow is a substance formed by the divergent magnetic field of the magnetic field coil 312, and the energy of ions in the plasma flow is assumed to be 20 to 30 eV.
Therefore, the substrate 324 is irradiated by the irradiation of this plasma flow.
No spattering phenomenon occurs on the surface.

【0026】ECRスパッタ法は、10-4Torr台の
低ガス圧で膜形成できるため、膜中への残留ガスの取り
込みが少なく高純度の薄膜を形成できる。さらに、前述
したように、膜形成中に20eV程度の低エネルギーイ
オン照射があるため、緻密でしかも結晶粒界に不純物の
少ない高晶質薄膜が形成できるという特徴がある。この
結果、ECRスパッタ法によれば、形成したTa膜は高
品質な状態と想定される。図4は、上述のTa膜を大気
中に取り出してからの応力の変化を測定した結果を示す
特性図である。図4から明らかなように、この実施の形
態1により作製したTa膜は、1000時間以上経過し
ても応力変化が10MPa以下と小さい。
Since the ECR sputtering method can form a film at a low gas pressure of the order of 10 -4 Torr, it is possible to form a high-purity thin film with less residual gas taken into the film. Further, as described above, since low-energy ion irradiation of about 20 eV is performed during film formation, there is a feature that a dense and highly crystalline thin film with few impurities at crystal grain boundaries can be formed. As a result, according to the ECR sputtering method, the formed Ta film is assumed to be in a high quality state. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a result of measuring a change in stress after the Ta film is taken out into the atmosphere. As is clear from FIG. 4, the Ta film produced according to the first embodiment has a small stress change of 10 MPa or less even after 1000 hours or more.

【0027】ここで、そのTa膜の状態を透過電子顕微
鏡(TEM)で観察したところ、図5(a)のTEM写
真に示すように、0.5μm程度の非常に大きな結晶粒
からなるTaで構成されていることが判明した。なお、
図5(b)に、結晶粒界だけを模式的に示してある。ま
た、X線回折による分析の結果の結果、その結晶は体心
立方格子であるα相となっていることがわかった。以上
示したように、この実施の形態1によるTa膜は、結晶
粒界が非常に少なく、隣り合う結晶粒の原子が連続的に
配置を換えるように緻密で高品質な、不純物の少ない粒
界となっている。この結果、このTa薄膜は、大気に暴
露されても、結晶粒界を通してのTa膜中の酸素の拡散
が非常に少ないため、応力安定性が非常に優れているも
のと考えられる。
Here, when the state of the Ta film was observed with a transmission electron microscope (TEM), as shown in the TEM photograph of FIG. 5 (a), Ta formed of very large crystal grains of about 0.5 μm was used. It turned out to be configured. In addition,
In FIG. 5B, only the crystal grain boundaries are schematically shown. Moreover, as a result of the analysis by X-ray diffraction, it was found that the crystal was in the α phase which is a body-centered cubic lattice. As described above, the Ta film according to the first embodiment has very few crystal grain boundaries, is dense and has high quality so that the atoms of the adjacent crystal grains are continuously arranged, and has few impurities. Has become. As a result, it is considered that this Ta thin film is very excellent in stress stability even when it is exposed to the atmosphere, because the diffusion of oxygen in the Ta film through the crystal grain boundaries is very small.

【0028】従来では、応力安定性を確保するために
は、アモルファス化(すなわち、結晶粒界を無くすこ
と)が必要であると考えられていた。この、結晶粒界を
持たないアモルファス薄膜としてTa4 B薄膜を吸収体
として用いることも提案されているが、エッチングが難
しく、実用には供されていない。しかしながら、結晶粒
を十分大きくして、結晶粒界を少なくし、かつ、緻密高
品質の結晶粒界とすることによっても、応力安定性の優
れた吸収体膜が得られることを、前述した実施の形態1
のTa膜は示している。
Conventionally, it was considered necessary to amorphize (that is, eliminate grain boundaries) in order to ensure stress stability. It has been proposed to use a Ta 4 B thin film as an absorber as this amorphous thin film having no crystal grain boundary, but it is difficult to etch and has not been put to practical use. However, it is possible to obtain an absorber film having excellent stress stability by making the crystal grains large enough to reduce the crystal grain boundaries and to make the crystal grain boundaries dense and high quality. Form 1
Ta film is shown.

【0029】ところで前述したとおり、X線マスクの吸
収体は窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜などの上に
パターン形成するので、その残留応力を小さく制御する
ことが必要である。残留応力の許容値は、形成するパタ
ーン幅やメンブレン材料にも依存するが、現時点では、
概ね10MPa以下が必要とされている。そして、上述
した実施の形態1によれば、形成したTa薄膜の残留応
力は、10MPa以下となっており、許容範囲内であ
る。しかしながら、吸収体とするためにメンブレン上に
形成するTa薄膜の応力は、可能な限り小さい方がよ
い。ここで以下に、ECRスパッタ法で成膜するTa膜
における残留応力の制御方法に関して説明する。
As described above, since the absorber of the X-ray mask is patterned on the silicon nitride thin film or the silicon carbide thin film, it is necessary to control the residual stress to be small. The allowable value of residual stress depends on the pattern width to be formed and the membrane material, but at present,
Approximately 10 MPa or less is required. Then, according to the first embodiment described above, the residual stress of the formed Ta thin film is 10 MPa or less, which is within the allowable range. However, the stress of the Ta thin film formed on the membrane to form the absorber should be as small as possible. Here, a method for controlling the residual stress in the Ta film formed by the ECR sputtering method will be described below.

【0030】まず、図6に示すように、成膜開始時の基
板温度が170℃程度で成膜したTa膜の残留応力がほ
ぼ0付近となり、それより高くなると残留応力が引っ張
り側に変化する。なお、この結果は、スパッタガスとし
てXeを用いた場合である。スパッタガスとしてアルゴ
ンを用いると、成膜開始時の基板温度を200℃以上と
しても−1500MPaと大きな残留応力がTa膜に発
生している。そして、上述したECRスパッタ法におい
て、キセノンをスパッタガスに用い、成膜開始時の基板
の温度を170℃以上としておくことで、形成したTa
膜がα相の状態となり、大きな結晶粒となる。一方、成
膜した後でTa膜を熱処理すると、図7に示すように、
熱処理時間とともにTa膜の応力が圧縮側へ変化してい
く。なお、図7は、真空度5×10-4Torr以下で、
赤外線加熱により300℃の熱処理をした場合の結果で
ある。
First, as shown in FIG. 6, the residual stress of the Ta film formed at a substrate temperature of about 170 ° C. at the start of film formation is close to 0, and when it becomes higher than that, the residual stress changes to the tensile side. . The results are obtained when Xe was used as the sputtering gas. When argon is used as the sputtering gas, a large residual stress of -1500 MPa is generated in the Ta film even when the substrate temperature at the start of film formation is 200 ° C or higher. Then, in the above-mentioned ECR sputtering method, xenon is used as a sputtering gas, and the temperature of the substrate at the time of starting film formation is set to 170 ° C. or higher to form a Ta film formed.
The film is in the α phase and has large crystal grains. On the other hand, when the Ta film is heat-treated after the film formation, as shown in FIG.
The stress of the Ta film changes to the compression side with the heat treatment time. In addition, FIG. 7 shows a vacuum degree of 5 × 10 −4 Torr or less,
This is the result when heat treatment was performed at 300 ° C. by infrared heating.

【0031】したがって、以上の2つの結果から、まず
成膜時は、成膜開始時の基板温度を約170℃以上と
し、ガス流量などを調整することで、成膜直後のTa膜
の残留応力が引っ張り応力となるようにする。そして、
成膜後に、所定の時間の熱処理をすることで、メンブレ
ン上に形成したTa膜の応力をほぼ0とすることができ
る。なお、成膜後の熱処理は、必ず必要な物ではなく、
成膜開始時の基板温度をより厳密に調整設定しておくこ
となどにより、Ta膜の応力をほぼ0とすることができ
る。
Therefore, from the above two results, at the time of film formation, the residual temperature of the Ta film immediately after film formation is adjusted by adjusting the substrate temperature at the start of film formation to about 170 ° C. or more and adjusting the gas flow rate. Is a tensile stress. And
By performing heat treatment for a predetermined time after film formation, the stress of the Ta film formed on the membrane can be made almost zero. The heat treatment after film formation is not always necessary,
The stress of the Ta film can be made almost zero by adjusting and setting the substrate temperature at the start of film formation more strictly.

【0032】ところで、従来では、成膜時だけではな
く、Ta膜をマスクパターンに加工する時点でも、応力
が発生して形成したマスクパターンがずれるという問題
があった。しかしながら、この実施の形態1によるTa
膜によれば、以下に示すように、そのパターンずれも抑
制できるようになる。図13(a)に示したように、所
定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、パ
ターン形成のためのエッチング後でどのようにパターン
がずれているかを測定した。ここでも、図13(a)に
示したように、9つの領域に分割してそれぞれの領域
に、0.3μmから0.08μmまでのストライプパタ
ーンをそれぞれ形成した。
By the way, conventionally, there is a problem that the formed mask pattern is displaced due to stress not only at the time of film formation but also at the time of processing the Ta film into a mask pattern. However, Ta according to the first embodiment
According to the film, the pattern shift can be suppressed as described below. As shown in FIG. 13A, when the patterns having a predetermined size were arranged at predetermined intervals, how the patterns were displaced after etching for pattern formation was measured. Also in this case, as shown in FIG. 13A, the stripe pattern was divided into nine regions and a stripe pattern of 0.3 μm to 0.08 μm was formed in each region.

【0033】たとえば、左上の領域では、0.3μmの
寸法のストライプパターンを0,3μm間隔に形成し
た。同様に、たとえば、その中央部の領域では、0.2
μmの寸法のストライプパターンを0,2μm間隔に形
成した。そして、それらTaのパターンをメンブレン上
に形成してから、メンブレンが配置されるフレームを形
成する前後における、それらパターンの位置ずれの状態
を測定した。ただし、ここでは、形成したTaのパター
ンは、この実施の形態1によるTa膜を加工することで
形成した。
For example, in the upper left region, stripe patterns having a size of 0.3 μm are formed at intervals of 0.3 μm. Similarly, for example, in the central region, 0.2
Stripe patterns having a size of μm were formed at intervals of 0.2 μm. Then, after the Ta patterns were formed on the membrane, the state of positional deviation of the patterns was measured before and after forming the frame in which the membrane is arranged. However, here, the formed Ta pattern was formed by processing the Ta film according to the first embodiment.

【0034】この結果、図8に示すように、パターンの
位置ずれが非常に小さくなっていることがわかる。0.
08μmのパターンを形成した領域では、パターンの位
置ずれが1/5以下に小さくなっている。このように、
この実施の形態1におけるTa膜によれば、X線マスク
を従来よりも高い精度で形成できるようになる。
As a result, as shown in FIG. 8, it can be seen that the positional deviation of the pattern is extremely small. 0.
In the region where the pattern of 08 μm is formed, the positional deviation of the pattern is reduced to 1/5 or less. in this way,
According to the Ta film in the first embodiment, the X-ray mask can be formed with higher accuracy than ever before.

【0035】実施の形態2 次に、この発明の第2の実施の形態について説明する。
この実施の形態2では、Ta膜の形成を2段階に分ける
ようにした。前述した実施の形態1では、図9に示すよ
うに、まず、ステップ901で基板を所定温度に加熱
し、次に、ステップ902で基板表面をプラズマクリー
ニングし、ステップ903でターゲットをスパッタクリ
ーニングし、そして、ステップ904でTa膜を形成す
るようにしていた。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the formation of the Ta film is divided into two stages. In the above-described first embodiment, as shown in FIG. 9, first, the substrate is heated to a predetermined temperature in step 901, then the substrate surface is plasma cleaned in step 902, and the target is sputter cleaned in step 903. Then, in step 904, the Ta film was formed.

【0036】これに対して、この実施の形態2では、図
10のフローに示すようにした。すなわち、まず、ステ
ップ1001で基板を所定温度に加熱し、ステップ10
02で基板表面をプラズマクリーニングし、次いで、ス
テップ1003でターゲットをスパッタクリーニング
し、そして、ステップ1004で1回目のTa膜成膜を
行う。この実施の形態2では、この1回目のTa膜の成
膜で、約20〜30nm程度の膜厚に膜形成したところ
で、成膜を停止する。そして、ステップ1005で、成
膜停止状態を所定時間続ける。その後、ステップ100
6で、再度基板表面をプラズマクリーニングし、次い
で、ステップ1007でターゲットをスパッタクリーニ
ングし、そして、ステップ1008で2回目のTa膜の
成膜を行う。
On the other hand, in the second embodiment, the flow is shown in FIG. That is, first, in step 1001, the substrate is heated to a predetermined temperature, and then in step 10
In 02, the substrate surface is plasma cleaned, in step 1003, the target is sputter cleaned, and in step 1004, a Ta film is formed for the first time. In the second embodiment, the film formation is stopped when the Ta film is formed to a film thickness of about 20 to 30 nm in the first film formation. Then, in step 1005, the film formation stop state is continued for a predetermined time. Then step 100
At 6, the substrate surface is again plasma cleaned, then at step 1007 the target is sputter cleaned, and at step 1008, a second Ta film is formed.

【0037】前述したように、このTa膜の成膜は、真
空排気状態で行うため、基板はヒーターから放射される
赤外線により加熱するようにしている。したがって、T
a膜が全く形成されていない初期の基板では、基板がシ
リコンから構成されているため、赤外線をあまり吸収し
ない状態となっている。この状態で、たとえば基板温度
が170℃となるようにヒータを設定している。一方、
Ta膜が成膜されれば、基板に赤外線をより吸収するT
a膜が形成されることになるので、基板の温度が上昇し
ていくことになる。すなわち、前述した実施の形態1で
は、基板温度が徐々に上昇している状態で、Ta膜を成
膜している状態となっていた。
As described above, since the Ta film is formed in a vacuum exhaust state, the substrate is heated by the infrared rays emitted from the heater. Therefore, T
In the initial substrate in which the a film is not formed at all, since the substrate is made of silicon, it is in a state of not absorbing infrared rays so much. In this state, the heater is set so that the substrate temperature is 170 ° C., for example. on the other hand,
If a Ta film is formed, T that absorbs infrared rays better on the substrate
Since the a film is formed, the temperature of the substrate increases. That is, in the above-described first embodiment, the Ta film is formed while the substrate temperature is gradually increasing.

【0038】これに対し、この実施の形態2では、図1
0のフローに示したように、1回目の成膜で、20〜3
0nm程度と、ごく薄くTa膜を形成してから、ステッ
プ1005でその成膜を一時停止するようにした。この
ため、この実施の形態2によれば、ステップ1005の
一時停止の間に、基板にTa膜が形成された状態の温度
に安定する。したがって、ステップ1008における2
回目のTa膜の成膜では、基板温度が変化せず安定した
状態で成膜される。この結果、この実施の形態2によれ
ば、2回目に成膜したTa膜が、均一な構造となってい
る。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG.
As shown in the flow of No. 0, 20 to 3 are formed in the first film formation.
After forming a Ta film having a very small thickness of about 0 nm, the film formation is temporarily stopped in step 1005. Therefore, according to the second embodiment, the temperature is stabilized at the state where the Ta film is formed on the substrate during the temporary stop of step 1005. Therefore, 2 in step 1008
When the Ta film is formed for the second time, the film is formed in a stable state without changing the substrate temperature. As a result, according to the second embodiment, the Ta film formed the second time has a uniform structure.

【0039】このように、2回に分けてTa膜を成膜す
ることで、形成したTa膜は、大気解放後に2000時
間たっても、応力変化が−3MPa以下であった。これ
に対して、前述した実施の形態1によるTa膜は、大気
解放後1500時間後に、約−9MPaの応力変化が観
察された。なお、この実施の形態2のように、Ta膜を
2回に分けて形成するようにしても、成膜後の熱処理に
よる応力の調整は可能である。
As described above, by forming the Ta film in two steps, the Ta film thus formed had a stress change of -3 MPa or less even 2000 hours after being exposed to the atmosphere. On the other hand, in the Ta film according to the first embodiment described above, a stress change of about −9 MPa was observed 1500 hours after being exposed to the atmosphere. Even if the Ta film is formed twice as in the second embodiment, the stress can be adjusted by the heat treatment after the film formation.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、この発明のX線マ
スクの製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気され
た真空容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノン
ガスのプラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタ
ルからなるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段の
プラズマ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向
してメンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレ
ンとの間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配
置した状態とする。そして、そのプラズマ生成手段より
プラズマ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に
晒された状態とし、かつメンブレンの温度を170℃以
上とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面
に堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタルの
多結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工するこ
とでマスクパターンを形成するようにした。この結果、
マスクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制
された状態のタンタルから構成されるようになる。そし
て、この発明のX線マスクの製造方法は、まず、所定の
真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロトロ
ン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成するプラ
ズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用意
し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向に
プラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プラ
ズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げな
いようにターゲットを配置する。そして、はじめに、プ
ラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレン
がこのプラズマ流に晒された状態とし、かつメンブレン
の温度を170℃以上とし、プラズマ中のイオンを加速
してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原子
を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブレンのプラズ
マ流に晒された表面に堆積させることで、メンブレン表
面にα相タンタルの多結晶体からなる第1の薄膜を形成
する。ここで、一度、タンタル原子の堆積を所定時間停
止する。そして、次に、引き続きプラズマ生成手段より
プラズマ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に
晒された状態とし、プラズマ中のイオンを加速してター
ゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出
させ、そのタンタル原子を第1の薄膜のプラズマ流に晒
された表面に堆積させることで、第1の薄膜表面にα相
タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を形成し、それ
ら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工することでマスクパ
ターンを形成するようにした。したがって、結晶状態が
より安定したタンタルの部分からマスクパターンの上部
が構成され、マスクパターンの上部は、マスクパターン
の下部に比較して、より結晶粒界に酸素が入り込むこと
が抑制された状態となっている。以上示したように、こ
の発明によれば、タンタルからなるマスクパターンが、
その製造過程を通して応力が抑制された状態で製造され
るので、マスクパターンの位置ずれを抑制した状態で作
製できるようになる。
As described in the foregoing, the production method of the inventions of the X-ray mask, first generates a plasma stream of xenon gas by electron cyclotron resonance in the vacuum vessel is evacuated to a predetermined degree of vacuum A plasma generating means and a target made of tantalum are prepared, a membrane is placed facing the plasma generating means in the direction of the plasma flow of the plasma generating means, and a plasma flow is placed between the plasma generating means and the membrane. The target is placed so as not to interfere. Then, a plasma flow is generated by the plasma generation means so that the membrane is exposed to the plasma flow , and the temperature of the membrane is 170 ° C. or higher.
As above , the ions in the plasma are accelerated to collide with the target and sputter to eject tantalum atoms, and the tantalum atoms are deposited on the surface of the membrane exposed to the plasma flow. A thin film made of a polycrystalline body was formed and a mask pattern was formed by processing this thin film. As a result,
The mask pattern is composed of tantalum in a state where oxygen is prevented from entering the crystal grain boundaries. Then, in the method for manufacturing an X-ray mask of the present invention, first, a plasma generating means for generating a plasma flow of xenon gas by electron cyclotron resonance and a target made of tantalum are provided in a vacuum container evacuated to a predetermined vacuum degree. The membrane is prepared, the membrane is placed facing the plasma generating means in the direction in which the plasma flow of the plasma generating means flows, and the target is arranged between the plasma generating means and the membrane so as not to obstruct the plasma flow. Then, first, a plasma flow is generated by the plasma generation means so that the membrane is exposed to this plasma flow , and
The temperature of the membrane is 170 ° C or higher , the ions in the plasma are accelerated to collide with the target, sputter to eject tantalum atoms, and the tantalum atoms are deposited on the surface of the membrane exposed to the plasma flow. A first thin film made of a polycrystal of α-phase tantalum is formed on the surface. Here, the deposition of tantalum atoms is once stopped for a predetermined time. Then, next, a plasma flow is continuously generated by the plasma generation means to bring the membrane into a state of being exposed to this plasma flow, ions in the plasma are accelerated to collide with a target and sputter to eject tantalum atoms, By depositing the tantalum atoms on the surface of the first thin film exposed to the plasma flow, a second thin film made of a polycrystal of α-phase tantalum is formed on the surface of the first thin film. The mask pattern is formed by processing the first thin film and the second thin film. Therefore, the upper part of the mask pattern is composed of the tantalum portion having a more stable crystal state, and the upper part of the mask pattern is more in a state in which oxygen is suppressed from entering the crystal grain boundaries more than the lower part of the mask pattern. Has become. As described above, according to the present invention, the mask pattern made of tantalum is
Since the manufacturing process is performed with the stress suppressed, the mask pattern can be manufactured with the positional deviation suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の第1の実施の形態におけるX線マ
スクの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of an X-ray mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の第1の実施の形態におけるX線マ
スクの製造方法について説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the manufacturing method of the X-ray mask in the first embodiment of the present invention.

【図3】 ECRスパッタ法によるスパッタ装置の構成
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus by the ECR sputtering method.

【図4】 実施の形態1によるTa膜を大気中に取り出
してからの応力の変化を測定した結果を示す特性図であ
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a result of measuring a change in stress after the Ta film according to the first embodiment is taken out into the atmosphere.

【図5】 Ta膜の状態を透過電子顕微鏡(TEM)で
観察した結果を示す写真である。
FIG. 5 is a photograph showing a result of observing a state of a Ta film with a transmission electron microscope (TEM).

【図6】 成膜開始時の基板温度と形成したTa膜の応
力との関係を示す相関図である。
FIG. 6 is a correlation diagram showing the relationship between the substrate temperature at the start of film formation and the stress of the formed Ta film.

【図7】 熱処理によるTa膜の応力変化を示す特性図
である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a stress change of a Ta film due to heat treatment.

【図8】 Ta膜より形成したマスクパターンの位置ず
れの状態を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of positional deviation of a mask pattern formed of a Ta film.

【図9】 実施の形態1における成膜手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a film forming procedure in the first embodiment.

【図10】 実施の形態2における成膜手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a film forming procedure in the second embodiment.

【図11】 従来より用いられているX線マスクの構成
を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of an X-ray mask which has been conventionally used.

【図12】 X線マスクの製造方法について示す説明図
である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing an X-ray mask.

【図13】 マスクパターンの位置ずれの状態を示す説
明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state where a mask pattern is displaced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…X線マスク、102…メンブレン、103…フ
レーム、104…マスクパターン、201…シリコンウ
エハ、202…窒化シリコン膜、203…Ta膜、20
4…酸化膜パターン。
101 ... X-ray mask, 102 ... Membrane, 103 ... Frame, 104 ... Mask pattern, 201 ... Silicon wafer, 202 ... Silicon nitride film, 203 ... Ta film, 20
4 ... Oxide film pattern.

フロントページの続き (72)発明者 松尾 誠太郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−67732(JP,A) 特開 昭60−50167(JP,A) 特開 平7−11438(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 C23C 14/00 - 14/58 Front page continuation (72) Inventor Seitaro Matsuo 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-63-67732 (JP, A) JP-A-60 -50167 (JP, A) JP-A-7-11438 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 C23C 14/00 -14/58

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 X線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてX線を遮断するマスクパターンと
を備えたX線マスクの製造方法において、所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置した状態とし、 前記メンブレンの温度を170℃以上とし、かつ前記プ
ラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて前記メ
ンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、前記プ
ラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝突させ
てスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタンタ
ル原子を前記メンブレンの前記プラズマ流に晒された表
面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα相タン
タルの多結晶体からなる薄膜を形成し、 この薄膜を加工することで前記マスクパターンを形成す
ことを特徴とするX線マスクの製造方法
1. A method of manufacturing an X-ray mask , comprising : an X-ray permeable membrane; and a mask pattern formed on the membrane to block X-rays. A vacuum container evacuated to a predetermined vacuum degree. Electronic cycle in
Generating a plasma flow of xenon gas by rotron resonance
Plasma generation means and a target made of tantalum
Prepare and flow the plasma flow of the plasma generating means
Facing the plasma generating means in the direction of
Place a blender on the plasma generator and the membrane.
The target so as not to interfere with the plasma flow between
A state of arranging the dot and temperature of the membrane and 170 ° C. or higher, and the flop
The plasma flow is generated by the plasma generation means to generate the plasma flow.
The bramble was exposed to this plasma flow, and the
Ions in the plasma are accelerated to collide with the target.
To sputter out tantalum atoms,
Surface of the membrane exposed to the plasma flow of the membrane.
By depositing on the surface, α-phase
Form a thin film made of a polycrystal of Ta and process the thin film to form the mask pattern.
A method of manufacturing an X-ray mask , comprising:
【請求項2】 X線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてX線を遮断するマスクパターンと
を備えたX線マスクの製造方法において、 所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置し、 前記メンブレンの温度を170℃以上とし、かつ前記プ
ラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて前記メ
ンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、前記プ
ラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝突させ
てスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタンタ
ル原子を前記メンブレンの前記プラズマ 流に晒された表
面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα相タン
タルの多結晶体からなる第1の薄膜を形成し、 引き続いて前記タンタル原子の堆積を所定時間停止し、 引き続き前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生
成させて前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状
態とし、前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲ
ットに衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出さ
せ、そのタンタル原子を前記第1の薄膜の前記プラズマ
流に晒された表面に堆積させることで、前記第1の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を形
成し、 それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工することで前記
マスクパターンを形成する ことを特徴とするX線マスク
の製造方法
2. A membrane permeable to X-rays and this membrane
A mask pattern formed on the blend to block X-rays
In a method for manufacturing an X-ray mask including: an electronic cycle in a vacuum container evacuated to a predetermined vacuum degree.
Generating a plasma flow of xenon gas by rotron resonance
Plasma generation means and a target made of tantalum
Prepare and flow the plasma flow of the plasma generating means
Facing the plasma generating means in the direction of
Place a blender on the plasma generator and the membrane.
The target so as not to interfere with the plasma flow between
The Tsu bets placed, the temperature of the membrane and 170 ° C. or higher, and the flop
The plasma flow is generated by the plasma generation means to generate the plasma flow.
The bramble was exposed to this plasma flow, and the
Ions in the plasma are accelerated to collide with the target.
To sputter out tantalum atoms,
Surface of the membrane exposed to the plasma flow of the membrane.
By depositing on the surface, α-phase
A first thin film made of a polycrystal of tantalum is formed, the deposition of the tantalum atoms is stopped for a predetermined time , and then the plasma flow is generated by the plasma generating means.
The membrane is exposed to this plasma flow.
And accelerate the ions in the plasma to accelerate the target
Tantalum atoms are ejected by colliding with the
The tantalum atoms to the plasma of the first thin film.
The first thin film is deposited on the surface exposed to the flow.
Form a second thin film of α-phase tantalum polycrystal on the surface
Form, wherein by processing them first and the thin film and the second film
X-ray mask characterized by forming a mask pattern
Manufacturing method .
【請求項3】 請求項1または2記載のX線マスクの製
造方法において、 前記薄膜を形成した後に、所定の時間の熱処理を行う
とを特徴とするX線マスクの製造方法。
3. Production of the X-ray mask according to claim 1 or 2.
A method of manufacturing an X-ray mask, characterized in that, in the manufacturing method , after the thin film is formed, heat treatment is performed for a predetermined time .
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