JP3526018B2

JP3526018B2 - Ｘ線マスクの製造装置および方法

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Publication number: JP3526018B2
Application number: JP24482099A
Authority: JP
Inventors: 泰土澤; 千春高橋; 俊郎小野; 政利小田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001068403A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路等の
製造で多用されているパターン形成技術に関するもの
で、Ｘ線を用いて半導体やガラス材料等からなる基板上
に集積回路パターンを形成する技術、いわゆるＸ線リソ
グラフィ技術、で用いられるＸ線マスク製造装置および
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＯＲ（シンクロトロン軌道放射）リン
グから発生するＸ線を利用するＸ線リソグラフィは、次
世代ＬＳＩのためのリソグラフィ技術として最も期待さ
れている。しかし、Ｘ線リソグラフィを実用化するため
には、高精度Ｘ線マスクの実現が現在最大の課題となっ
ている。Ｘ線リソグラフィの場合、マスクパターンは等
倍でＬＳＩ基板に転写される。したがって、Ｘ線マスク
のパターンは転写パターンに要求される精度と同じ、も
しくはそれ以上の精度が必要となる。このためにパター
ン形成、加工技術を含む高い精度のマスク製造技術の実
現が要求されている。図８はＸ線マスクの概略断面構造
を示した模式図である。図に示すように、Ｘ線マスク
は、光を透過するマスク基板１０と、その上に光を通さ
ない材料からなる所望のパターンを持つ吸収体１１と、
それらを支えるＳｉ支持枠１２とから構成される。Ｓｉ
支持枠１２に囲まれたマスク基板１０と、吸収体１１か
らなる部分はメンブレン領域１４と呼ばれている。吸収
体１１は、０.４μｍ程度の厚さがないと、Ｘ線を効果
的に遮断することはできず、一方マスク基板１０は２μ
ｍ程度の薄さでないとＸ線を十分に透過しない。したが
って、マスクとして使用されるメンブレン領域は極めて
薄く、しかも数センチにわたって平坦性よく保つことが
要求される。

【０００３】次に、図９によりＸ線マスクの製造プロセ
スについて説明する。Ｘ線マスクの製造プロセスには大
別して図９の（Ａ）、（Ｂ）プロセスに示す２種類があ
る。（Ａ）プロセスは、（ａ）薄膜形成→（ｂ）ＥＢ描
画→（ｃ）吸収体エッチング→（ｄ）バックエッチング
→（ｅ）フレーム接着の工程を経てＸ線マスクが作製さ
れるが、（ｃ）工程の吸収体エッチングを行ってパター
ンを形成した後、バックエッチングして〔（ｄ）工
程〕、メンブレン領域１３を薄膜化する方法で、ウエハ
プロセスと呼ばれているものであり、（Ｂ）プロセス
は、（ａ）薄膜形成→（ｂ）バックエッチング→（ｃ）
ＥＢ描画→（ｄ）吸収体エッチング→（ｅ）フレーム接
着の工程を経てＸ線マスクが作製されるが、（ａ）薄膜
形成の後、先に、（ｂ）バックエッチングを行いメンブ
レン領域１３を形成してから、パターン形成を行うメン
ブレンプロセスと呼ばれているものである。上記（Ａ）
プロセスは、ウエハの取り扱いが簡単で製造装置も特別
な工夫を必要としないが、バックエッチング時に、ウエ
ハが変形して位置歪みを発生しやすいという問題があ
る。一方、（Ｂ）プロセスは、バックエッチングを先に
行って、ウエハを変形させてからパターンを形成するの
で高精度化の点で有利である。しかし、基板ウエハが特
殊な形であるため取り扱いが難しく、製造装置に装着す
るとき工夫が必要という問題がある。これまで、上記
（Ａ）プロセスが用いられてきたが、近年、高精度化の
要求が高まってきていることから、現在では、Ｘ線マス
ク製造のプロセスとしては、上記（Ｂ）のメンブレンプ
ロセスが主流となってきている。しかしながらメンブレ
ンプロセスでは、２μｍ程度と薄いメンブレン上で吸収
体の薄膜パターンを形成することになるため、エッチン
グ中にメンブレン温度がプラズマ照射により容易に上昇
してしまい吸収体が高精度に加工できないという問題が
ある。エッチング反応は基板の温度に大きく影響を受け
る。温度が高くなるとエッチング速度が大きくなり、エ
ッチング量を調整することができなくなったり、また、
エッチング形状にアンダーカットが発生したりする。し
たがって、メンブレンプロセスでは、エッチング中はメ
ンブレン温度が変化せず、適切な温度で一定に保たれる
ことが重要となる。これまで、Ｘ線マスクのメンブレン
の温度上昇を防ぐ方法として、次の二つの方法が用いら
れてきた。第１の方法は、エッチング中にメンブレンの
裏面と試料台の間にガスを流し、温度上昇を防止する方
法である。これはＬＳＩ製造プロセスのエッチングにお
いてウエハの冷却に一般的に用いられている方式で、冷
却ガス種としては放熱に優れ、エッチングの放電に影響
を与えにくいヘリウムが広く用いられている。第２の方
法は、メンブレンが薄く熱容量が小さいため温度が容易
に上昇することから、メンブレン裏面にヒートシンクを
貼り付けて、メンブレンの熱容量を実効的に大きくする
ことで、温度上昇を抑えるという方式である。しかしな
がら、上記第１のウエハの冷却に一般的に用いられてい
る方法は、ガスの熱伝導を利用してウエハの熱を試料台
に逃がし、ウエハを冷却する方法であるが、ガスの熱伝
導は非常に小さいため、効率よい冷却を実現するために
はガスを流すウエハと試料台との隙間はできるだけ狭く
する必要がある。なぜなら、ガスの熱伝導は圧力よりも
試料台とウエハ間の温度勾配に支配されるためである。
一般にウエハ冷却の場合、隙間の距離は１００〜２００
μｍ程度が用いられている。この方法を特殊な形のＸ線
マスク基板のメンブレン冷却に応用するためには、エッ
チング装置のＸ線マスクを載せる試料台の一部に凸部を
設け、これをメンブレンにできるだけ近づけてガスの流
れる隙間を小さくする必要がある。

【０００４】図１０に、従来の冷却手段の構成を模式的
に示す。この場合、試料台２に設ける凸部２８の大きさ
は、メンブレン領域１３のサイズに合わせる必要があ
り、メンブレンサイズの異なるマスクをエッチングする
際には、試料台２に目的とするメンブレンサイズに合っ
た凸部２８を持たせなければならない。また、ウエハの
厚みが異なるマスクをエッチングするときは、凸部２８
とメンブレン領域１３の隙間を一定にするためには、凸
部２８の高さを変える必要がる。しかし、試料台２は電
極が含まれていることが多く、その形状を容易に変える
ことは難しいため、メンブレンサイズやウエハの厚みの
異なるＸ線マスクの製造に容易には対応できないという
問題があった。一方、冷却ガスをメンブレン下の狭い隙
間に流す方法では、ある程度のガス流量が必要となるた
め、ガスがエッチング室に漏れ出してプラズマに影響を
与えるという問題があった。特に、最近はエッチングに
低圧・高密度プラズマが使われることが多く、その放電
圧力は０.１mTorr（ミリトル）〜数mTorrと低いため少
量のガスの漏れ出しでも試料台付近に局所的にガス圧力
があることで異常放電が起こり、エッチングの均一性や
形状に影響を与える場合があった。メンブレンにヒート
シンクを貼り付ける第２の方法は、メンブレンサイズや
ウエハの厚みが変わっても、貼り付けるヒートシンクを
変えることで対応でき、装置には特別な工夫を行わず処
理できるという点では有利ではある。しかし、薄いメン
ブレンにヒートシンクを貼り付け、エッチング後に剥が
すという作業はメンブレンを破損する危険性を伴い取り
扱いが難しいという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の状況
を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、Ｘ
線マスク製造におけるパターン形成工程の、特に吸収体
のドライエッチングを行う際、プラズマ照射によるメン
ブレン領域の温度上昇を防いで適切な温度に保ち、高精
度な吸収体のエッチングを実現し、しかもメンブレンサ
イズが異ったり、厚みが異なるＸ線マスク製造の際にも
装置に特別な工夫を必要とすることなく対応できるＸ線
マスクの製造装置および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】上記本発明の課題を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、請求項１に記載のよう
に、周囲を支持枠で支えられ、かつ少なくともＸ線を透
過するマスク基板およびＸ線を吸収する吸収体よりなる
多層薄膜の表層をドライエッチングして、吸収体パター
ンを形成するＸ線マスクの製造装置であって、該装置の
エッチング室に設けられた、上記多層薄膜を支持するＸ
線マスク支持枠を載置する試料台は、表面が平坦で、中
心部に少なくとも一つの冷却ガス吹き出し口を備え、上
記Ｘ線マスク支持枠と熱的、かつ気密に接触する構造を
有し、上記多層薄膜の下面と支持枠の内周面と試料台の
表面とにより形成される空間部に冷却ガスを導入して、
上記多層薄膜の冷却を制御する手段を少なくとも備えた
Ｘ線マスクの製造装置とするものである。また、請求項
２に記載のように、請求項１において、上記多層薄膜の
冷却制御手段は、上記空間部に導入する冷却ガスの流量
または圧力を制御する手段と、上記空間部に導入した冷
却ガスの漏れを防止するためのガスシール手段を備えた
Ｘ線マスクの製造装置とするものである。また、請求項
３に記載のように、請求項１または請求項２において、
上記ガスシール手段を備えた空間部から試料台の周囲に
リークする冷却ガス量は、放電可能圧力未満の濃度とし
たＸ線マスクの製造装置とするものである。また、請求
項４に記載のように、請求項１ないし請求項３のいずれ
か１項において、上記ガスシール手段を備えた空間部に
溜った冷却ガスの圧力を制御するためのバイパス配管を
有するＸ線マスクの製造装置とするものである。また、
請求項５に記載のように、請求項１ないし請求項４のい
ずれか１項において、導入する冷却ガスは、ヘリウム
（Ｈｅ）もしくはＸ線マスクのエッチングに用いるガス
種を使用するＸ線マスクの製造装置とするものである。
また、請求項６に記載のように、周囲を支持枠で支えら
れ、かつ少なくともＸ線を透過するマスク基板およびＸ
線を吸収する吸収体よりなる多層薄膜の表層をドライエ
ッチングして、吸収体パターンを形成するＸ線マスクの
製造工程において、上記多層薄膜を支持するＸ線マスク
支持枠を、表面が平坦で、中心部に少なくとも一つの冷
却ガス吹き出し口を有する試料台上に載置して熱的、か
つ気密に接触させる工程と、上記多層薄膜の下面と支持
枠の内周面と試料台の表面とにより形成される空間部に
冷却ガスを導入する工程と、上記空間部に冷却ガスを導
入すると共に、該冷却ガスを上記空間部に溜め込み、エ
ッチング中の多層薄膜の温度を制御する工程を少なくと
も含むＸ線マスクの製造方法とするものである。

【０００７】本発明はＸ線マスクの製造のためのエッチ
ング装置において、表面が平坦な試料台に、冷却ガスの
吹き出し口を設け、試料台とＸ線マスク支持枠とに熱的
接触を持たせ、支持枠とメンブレン領域に囲まれた空間
にガスを導入する手段と、その空間からガスが漏れにく
くする手段を設けて、メンブレンの下面の空間部に冷却
ガスを溜める構造を有するＸ線マスクの製造装置とする
ものである。本発明のメンブレンの下面の空間部に冷却
用ガスを溜める構造を有するＸ線マスクの製造装置は、
Ｘ線マスク支持枠と、それを固定する試料台とに熱接触
をもたせ、同時に試料台に設けたガス吹き出し口から、
上記支持枠と多層膜薄膜（メンブレン領域）に囲まれた
空間部にガスを導入する手段を備えるものである。導入
した冷却ガスを漏れ出しにくくして、上記空間部のガス
をある圧力で維持するものである。この空間部に導入す
る冷却ガスによりメンブレンは冷却され温度は制御され
る。本発明は上記請求項１〜５に示すＸ線マスクの製造
装置および請求項６に記載のＸ線マスクの製造方法とす
ることにより、Ｘ線マスク支持枠と試料台とを熱的に、
かつ気密に接触させ、メンブレンの下面と支持枠の内周
と試料台の表面に囲まれた空間部に冷却ガスを導入し、
さらに冷却ガスがその空間部から漏れないように気密に
シールする手段を用い、メンブレン領域の温度を制御す
る構造としているので、メンブレン領域に設けられてい
るＸ線吸収体の薄膜がドライエッチング温度の影響を受
けることなく、精度良くエッチングできるので、高精度
のＸ線マスク吸収体のパターンを高精度に再現性良く実
現できる効果がある。

【０００８】図１（ａ）、（ｂ）および図２を用いて本
発明の原理を説明する。まず、ガスによる熱伝導特性に
ついて説明する。図１（ａ）において、１は被冷却基
板、２は試料台、３は冷却ガス、４は流れ出る熱量
（Ｑ）を示す。被冷却基板１、試料台２の温度をそれぞ
れＴ１、Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）とし、被冷却基板１と試料
台２の間隙Ｄに、圧力Ｐのガス３が満たされている場合
を考える。このとき、冷却ガス３によって被冷却基板１
から試料台２の方向に流れ出る熱量Ｑを圧力Ｐのパラメ
ータとし、間隙Ｄがｄ₀、２ｄ₀である場合について計算
した結果を、図１（ｂ）に示す（真空技術〈第２版〉、
堀越源一著、東京大学出版会、ｐ.２３より引用）。図
において、圧力Ｐ_1d0、Ｐ_2d0は、それぞれ平均自由行程
がｄ₀、２ｄ₀と同程度となる圧力である。この結果か
ら、ガスによる熱伝導特性について、次のことが分か
る。被冷却基板１から試料台２へ流れ出る熱量Ｑは、
（１）ガスの圧力が高いときは圧力に依存せず、被冷却
基板１と試料台２の２面間の間隙Ｄで決まってしまう。
（２）ガス圧力が低くなり分子条件が満たされるように
なると、熱量Ｑは圧力に比例して大きくなり、２面間の
間隙Ｄによらない。被冷却基板１が半導体基板である場
合は、例えば４インチウエハの場合は、その厚みが０.
６２５ｍｍ、６インチの場合は０.６７５ｍｍと厚く大
きい熱容量を持つ。したがって、十分な冷却を行うため
には基板から奪い去る熱量Ｑは大きくなければならな
い。従来技術のところで述べたように半導体基板の冷却
では、図１（ｂ）の高い圧力領域を用い、間隙Ｄを極力
狭めることで奪う熱量Ｑを大きくし冷却を行っている。
一方、被冷却基板１がＸ線マスクの場合、冷却すべきメ
ンブレンは厚みが２μｍと極めて薄く、その熱容量は小
さい。メンブレンには熱が入ってくると容易に温度が上
がってしまう反面、熱を逃がす経路を作ってやれば、冷
却するのも容易という特性も持っている。したがって、
メンブレンの冷却では大きい熱量を放出させる必要はな
く、図１（ｂ）の２面間の間隙ＤによらないＰ_2d0以下
の低圧力領域を使うことが可能であると考えられる。

【０００９】次に本発明によるメンブレン冷却の原理を
図２を用いて説明する。図２において、Ｑ₁はプラズマ
により与えられる熱量、Ｑ₂はＸ線マスク基板１０を伝
わってメンブレン領域１３から逃げる熱量、Ｑ₃は冷却
用ガス３によりメンブレン領域１３から試料台２方向に
逃げる熱量、Ｄはメンブレン領域１３の下面と試料台２
の表面との２面間の間隔である。本発明ではプラズマ照
射により与えられる熱量Ｑ₁を二つの経路で逃がすこと
でメンブレン領域１３の冷却をはかることにした。ま
ず、支持枠１２と試料台２の表面とをしっかり熱的に、
かつ気密に接触させ、メンブレン領域１３の熱を支持枠
１２を経由して試料台２に逃がす経路を作った。この経
路で逃げる熱量はＱ₂で制限され、Ｘ線マスク基板１０
が薄いため、その値は大きくはないが、熱が逃げる経路
ができることでメンブレン領域１３の温度上昇をある程
度抑えることができる。実際、支持枠１２経由で熱を逃
がすことで、メンブレン領域１３は温度差で１００℃程
度の上昇でおさまることが実験で確かめられた。支持枠
１２経由で放熱しきれない分をメンブレンの下面の空間
部にガスを満たし、そのガスにより試料台２に熱を逃が
した。支持枠１２を試料台２に熱接触させたことで、ガ
スによる放熱の負担は軽くなり、ガスによる冷却は、図
１（ｂ）に示される２面間の間隔Ｄによらない低圧力領
域の熱量程度で十分となる。この熱量Ｑが２面間の間隔
Ｄによらない低圧領域を使えば、試料台２に凸部２８
（図１０参照）を設けて２面間の間隔Ｄを狭める必要は
なく、従来技術で述べたＸ線マスクの厚みやメンブレン
サイズが変わったときの問題も解決することがきる。現
在、Ｘ線マスクは厚みとして２ｍｍと０.６２５ｍｍが
使われている。本発明によれば、Ｘ線マスクの厚みが、
ほぼ間隔Ｄと等しいことになる。冷却ガスとしてヘリウ
ム（Ｈｅ）を使うとして、平均自由行程が２ｍｍ、０.
６２５ｍｍとなる圧力を見積もると、それぞれ６６.５m
Torr（ミリトル）、２１２.８mTorrとなる。本発明によ
れば冷却のために、メンブレンの下面に入れるガスの圧
力は１００mTorr前後の低圧力で十分であるが、最近の
エッチングでは低圧・高密度プラズマが用いられること
が多く、試料台まわりの圧力は０.１〜数mTorrと、さら
に低いため、１００mTorr程度の圧力であっても、試料
台からガスが漏れ出しプラズマに影響を与える。そこ
で、支持枠１２と試料台２との接触面からガスが漏れ出
さないようにパッキン等の気密手段を用いることによ
り、上述の問題を解消することができた。

【００１０】

【発明の実施の形態】〈実施の形態１〉本実施の形態１
について図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図３
（ａ）は、本実施の形態で例示するＸ線マスクの製造装
置の要部の構造を示す模式図で、図３（ｂ）は、試料台
近傍の構造の要部を示す模式図である。試料２５は厚さ
２ｍｍの４インチＳｉウエハに、厚さ２μｍのＳｉＣ膜
を減圧気相成長法により堆積し、Ｃ₂Ｆ₆を用いたドライ
エッチングで、裏面の２８×２８ｍｍのＳｉＣ膜を除
去し、３０％ＫＯＨを用いて、裏面からＳｉを除去し
て、２６×２６ｍｍのメンブレン領域１３を作ったもの
で、試料台２７に設置された静電チャック３１に吸着さ
せ固定した。これにより試料台２７とＸ線マスク支持枠
１２に熱的、気密接触を持たせた。試料台２７に水を循
環させ、その水の温度はチラーでコントロールした。静
電チャック３１の中心部にある３ｍｍ径の冷却ガス吹き
出し口２９からＨｅガスを０.０５sccmから０.５sccmの
範囲の流量で、メンブレン領域１３の裏面（下面）と静
電チャック３１の表面との２６×２６×２ｍｍの空間部
に導入した。静電チャック３１に印加する電圧（Ｈ_V）
３５を変えることで、試料（ウエハ）２５との密着カを
制御して、メンブレン領域１３の下面の空間部に導入し
たＨｅが漏れ出すのを抑制した。これにより、メンブレ
ン領域１３の下面の空間部の圧力を１００mTorr程度に
した場合にも、試料室（プラズマ室）２０内へのガスの
漏れ出しを１０^-5Torr（トル）以下に抑えることができ
た。次に、プラズマ室２０にＣｌ₂ガスを３.５sccm導入
し、圧力１.６×１Ｏ^-4Torrとし、２.４５ＧＨｚのマイ
クロ波を導入してＥＣＲプラズマ２４を生成した。プラ
ズマを試料台２７に向かって発散している磁場によって
試料室に引き出すことにより試料台２７上の試料にプラ
ズマを照射した。図４は、Ｈｅの流量、試料台の温度を
変化させたときのメンブレン温度を測定した結果であ
る。メンブレン領域の温度は、プラズマの覗き窓から放
射温度計により測定した。Ｈｅの流量を増加していく
と、メンブレンの温度は下がり、図１（ｂ）で示した低
圧領域が冷却に使われていることが分かる。Ｈｅの流量
と試料台２の温度を組み合わせることで、広い範囲でメ
ンブレンの温度を制御することができた。図５は、メン
ブレン領域の大きさが異なる試料について温度を測定し
た結果である。本実施の形態によれば、メンブレン領域
の大きさに関係なく、メンブレン温度を制御できること
が分かる。

【００１１】〈実施の形態２〉本発明の実施の形態２に
ついて説明する。装置は上記実施の形態１と同様のもの
を用いた。試料は、以下の手順で作製した。直径４イン
チ・厚さ２ｍｍのＳｉウエハに、厚さ２μｍのＳｉＣ膜
を減圧気相成長法により堆積し、さらに、その上にスパ
ッタ法でＴａ膜を厚さ０.４μｍ堆積した。その上に、
ＳｉＯ₂膜をＥＣＲプラズマを使った気相成長法により
厚さ０.１５μｍ堆積した。その後、Ｃ₂Ｆ₆を用いたド
ライエッチングで裏面の２８×２８ｍｍのＳiＣ膜を除
去し、３０％ＫＯＨの水溶液を用いて裏面からＳｉを除
去した。こうして、２６×２６ｍｍのメンブレン領域を
作製した。続いて、表面のＳｉＯ₂上に、電子ビームレ
ジストを０.２μｍ厚で回転塗布し、電子ビーム露光法
を用いて０.０８μｍ〜２μｍの幅を持つレジストパタ
ーンを形成した。次に、この基板を反応性イオンエッチ
ング装置に入れ、ＣＦ₄、ＳＦ₆の混合ガスを用いて、レ
ジストをマスクにＳｉＯ₂膜をエッチングした。ＳｉＯ₂
のエッチングは、メンブレン温度上昇によりエッチング
速度、形状に変化はないことを確認しているが、レジス
トは１００℃以上で変形するため、エッチング中、基板
を−１０℃に冷却した。その後、オゾンアッシング装置
でレジストを除去してＳｉＯ₂パターンを形成した。こ
のように作製されたＳｉＯ₂パターンを持った試料を、
図３の電子サイクロトロン共鳴を用いたイオン流エッチ
ング装置で、Ｔａのエッチングを行った。基板と試料台
２７は、チラーにより７０℃に温められた水を循環させ
た。試料２５は試料台２７に設置された静電チャック３
１に裏面を吸着させ固定した。これにより、試料台２７
と試料２５に熱的、かつ気密に接触を持たせた。装置を
５×１０^-7Torr以下まで真空引きを行った後、静電チャ
ック３１の中心部の３ｍｍ径の冷却ガス吹き出し口２９
からＨｅを０.４sccmの流量で、メンブレン領域１３の
裏面と静電チャック３１の表面との２６×２６×２ｍｍ
の空間に導入した。ウエハ裏面と静電チャック面との密
着力によりメンブレンの下の空間部に入ったＨｅの漏れ
を抑え、６０mTorrの圧力を維持した。プラズマ室２０
に、Ｃｌ₂ガスを３.５sccm導入しマイクロ波パワー５０
０Ｗでプラズマを生成し、ウエハに約１０分間照射し、
Ｔａ膜をエッチングした。エッチング後、希フッ酸でＳ
ｉＯ₂を除去し、ＳＥＭでエッチング形状、パターン寸
法を観察した。Ｈｅガスを０.４sccmの流量でメンブレ
ンの下の空間部に導入した場合、０.０８μｍ〜２μｍ
のどのパターンもＳｉＯ₂マスクと同じ寸法をもったＴ
ａの垂直パターンが薄いメンブレン上でも精度よく加工
できた。図６は、０.１μｍパターンにおいて、エッチ
ングによって生じる寸法変化を示したものである。寸法
変化は１０％以内におさまっており、メンブレン領域内
は均一性よくパターンが形成されていた。これは本発明
により、メンブレン内で温度が均一性よく制御されてい
ることを示している。パターンがＨｅを導入しない場合
は、０.１５μｍより細いパターンは倒れてしまい、太
いパターンでは、倒れていないもののアンダーカットが
入り、パターンの幅がＳｉＯ₂マスクの幅よりも狭まっ
ていることが確認された。本実施の形態では、メンブレ
ン領域は２６×２６ｍｍ、試料の厚み２ｍｍの場合につ
いて説明したが、本発明ではメンブレン領域、試料の厚
みが変わっても同じように高精度エッチングができるこ
とを確認している。本実施の形態では、Ｘ線マスクフレ
ームを接着する前にＸ線吸収体を加工する例について説
明したが、フレーム接着を先に行った後で、Ｘ線吸収体
を加工する場合でも本発明の効果は同じであることを確
認している。本実施の形態では、エッチングガスはＣｌ
₂を用いたが、他のエッチングガスを用いた場合でも本
発明の効果は同じであることを確認している。また、本
実施の形態ではエッチング対象はＴａの場合について説
明したが、他のＸ線吸収材料であっても本発明の効果は
同じであることを確認している。

【００１２】〈実施の形態３〉本発明の実施の形態３に
ついて、図７を用いて説明する。図は本実施の形態で例
示する装置の試料台近傍の構成を示す模式図である。図
において、試料台２の表面のメンブレンを支えるウエハ
部が載る部分にＯリング溝を設け、Ｏリング４１を入れ
た後、試料２５を載せ、試料ウエハの周囲を、ウエハ押
え４０で押さえ固定した。このとき試料台２の面と支持
枠１２をしっかりと気密に接触させることで両者の熱的
接触を保った。５×１０^-7Torr以下まで真空引きを行っ
た後、試料台２の中心部に設けた３ｍｍ径の冷却ガス吹
き出し口２９からＨｅを０.４sccmの流量で、メンブレ
ン裏面と静電チャック表面との２６×２６×２ｍｍの空
間に導入した。Ｏリング４１により、メンブレンの下の
空間部に導入したＨｅが試料台の表面の隙間から漏れ出
すのを抑え、同時にバイパスから流出するＨｅガス量を
調節することで、メンブレンの下の空間部を０.１Torr
程度の圧力に維持した。エッチング試料は、上記実施の
形態２と同じ手順で作製し、ＥＣＲイオン流エッチング
装置でエッチングを行った。メンブレンの下の空間部に
Ｈｅガスを導入することで高精度のＴａのエッチングを
実現できた。

【００１３】

【発明の効果】本発明によればＸ線マスク支持枠と試料
台とを熱的に、かつ気密に接触させ、メンブレンの下面
と支持枠の内周と試料台の表面に囲まれた空間部に冷却
ガスを導入し、さらに冷却ガスがその空間部から漏れな
いように気密にシールする手段を用い、メンブレン領域
の温度を制御する構造としているので、メンブレン領域
に設けられているＸ線吸収体の薄膜がドライエッチング
温度の影響を受けることなく、精度良くエッチングでき
るので、高精度のＸ線マスク吸収体のパターンを高精度
に再現性良く実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線マスク製造装置の基板冷却の原理
を説明する図。

【図２】本発明のＸ線マスク製造装置のメンブレン領域
の冷却の原理を説明する図。

【図３】本発明の実施の形態１で例示したＸ線マスク製
造装置の全体の構成および試料台近傍の構造を示す模式
図。

【図４】本発明の実施の形態１で例示したメンブレン温
度とＨｅの流量と試料台温度との相関を示す図。

【図５】本発明の実施の形態１で例示したメンブレンの
大きさと温度との相関を示す図。

【図６】本発明の実施の形態２で例示したエッチングに
より生じるパターン寸法変化を示した図。

【図７】本発明の実施の形態３で例示したＸ線マスク製
造装置の試料台近傍の構造を示す図。

【図８】従来のＸ線マスクの断面構造を示す模式図。

【図９】従来のＸ線マスクの製造プロセスを示す工程
図。

【図１０】従来のＸ線マスク製造装置の試料台近傍の構
造を示す図。

【符号の説明】

１…被冷却基板２…試料台３…冷却ガス４…流れ出る熱量５…エッチングマスク６…吸収体７…メンブレン８…シリコンウエハ９…レジストパターン１０…マスク基板１１…吸収体１２…支持枠１３…メンブレン領域２０…プラズマ室２１…ガス導入口２２…マグネットコイル２３…エッチング室２４…ＥＣＲプラズマ２５…試料２６…排気口２７…試料台２８…凸部２９…冷却ガス吹き出し口３０…保護カバー３１…静電チャック３２…水冷３３…ＭＦＣ（流量調節弁）３４…排気３５…電圧（Ｈ_V）４０…ウエハ押え４１…Ｏリング４２…圧力調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田政利東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平７−135157（ＪＰ，Ａ) 特開平８−51066（ＪＰ，Ａ) 特開平３−16115（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−219924（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 H01L 21/3065

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲を支持枠で支えられ、かつ少なくとも
Ｘ線を透過するマスク基板およびＸ線を吸収する吸収体
よりなる多層薄膜の表層をドライエッチングして、吸収
体パターンを形成するＸ線マスクの製造装置であって、
該装置のエッチング室に設けられた、上記多層薄膜を支
持するＸ線マスク支持枠を載置する試料台は、表面が平
坦で、中心部に少なくとも一つの冷却ガス吹き出し口を
備え、上記Ｘ線マスク支持枠と熱的、かつ気密に接触す
る構造を有し、上記多層薄膜の下面と支持枠の内周面と
試料台の表面とにより形成される空間部に冷却ガスを導
入して、上記多層薄膜の冷却を制御する手段を少なくと
も備えたことを特徴とするＸ線マスクの製造装置。
【請求項２】請求項１において、上記多層薄膜の冷却制
御手段は、上記空間部に導入する冷却ガスの流量または
圧力を制御する手段と、上記空間部に導入した冷却ガス
の漏れを防止するためのガスシール手段を備えたことを
特徴とするＸ線マスクの製造装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、上記ガ
スシール手段を備えた空間部から試料台の周囲にリーク
する冷却ガス量は、放電可能圧力未満の濃度であること
を特徴とするＸ線マスクの製造装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、上記ガスシール手段を備えた空間部に溜った冷
却ガスの圧力を制御するためのバイパス配管を有するこ
とを特徴とするＸ線マスクの製造装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
おいて、導入する冷却ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）もしく
はＸ線マスクのエッチングに用いるガス種を使用するこ
とを特徴とするＸ線マスクの製造装置。
【請求項６】周囲を支持枠で支えられ、かつ少なくとも
Ｘ線を透過するマスク基板およびＸ線を吸収する吸収体
よりなる多層薄膜の表層をドライエッチングして、吸収
体パターンを形成するＸ線マスクの製造工程において、上記多層薄膜を支持するＸ線マスク支持枠を、表面が平
坦で、中心部に少なくとも一つの冷却ガス吹き出し口を
有する試料台上に載置して熱的、かつ気密に接触させる
工程と、上記多層薄膜の下面と支持枠の内周面と試料台の表面と
により形成される空間部に冷却ガスを導入する工程と、上記空間部に冷却ガスを導入すると共に、該冷却ガスを
上記空間部に溜め込み、エッチング中の多層薄膜の温度
を制御する工程を少なくとも含むことを特徴とするＸ線
マスクの製造方法。