JPH02192116A - Ｘ線マスク材料およびｘ線マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ線リソグラフィーに用いられるＸ線マスク
材料およびＸ線マスクに関する。

［従来の技術］ 半導体産業の分野において、シリコン基板等に微細パタ
ーンからなる集積回路等を形成する技術としてリソグラ
フィー技術が用いられる。このリソグラフィー技術は、
一般に次のように行われる。

露光用電磁波を透過させる作用を有する基板上に、露光
用電磁波を吸収する作用を有する金属等でもって集積回
路等の微細パターンに対応するパターンが形成されてい
るマスクに、露光用電磁波を照射することにより、シリ
コン基板等の上に塗布させたレジストにマスクの微細パ
ターンを転写させる。次に、このレジストパターンをも
とにエツチング、不純物注入、誘電体膜作製等の様々な
工程を行い、シリコン基板等に微細パターンからなる集
積回路等を形成させる。

従来、露光用電磁波として可視光および紫外光を用いて
、微細パターンを転写するフォトリソグラフィー法が用
いられてきた。ところが、最近に至り可視光および紫外
光の物理的限界を超えた、より小さな微細パターンの転
写技術が要求されるに至り、このような微細パターンを
転写させるために、より波長の短いＸ線を露光用電磁波
として用いるＸ線リソグラフィー法が試みられている。

ところで、このＸ線リソグラフィー法に使用されるＸ線
マスク材料は、基板と、この基板上に形成されたＸ線透
過率の大きな膜（以下、Ｘ線透過膜と古う）と、Ｘ線透
過膜上に形成されたＸ線吸収率の大きな膜（以下、Ｘ線
吸収膜と言う）とから構成される。ここで、一般にＸＳ
透過膜は、原子番号の小さな原子から構成される極めて
薄い膜であり、また、Ｘ線吸収膜はＸ線吸収率の大きな
金属等からなる極めて薄い膜である。

Ｘ線吸収膜には、Ｘ線吸収率の大きな材料が用いられね
ばならないことは言うまでもないが、さらに、次に述べ
る要求を満たさねばならない。第一に内部応力の小さい
ことである。これは、上述のように、Ｘ線吸収膜が、極
めて薄いＸ線透過膜上に形成されることから、Ｘ線吸収
膜の内部応力が大きいと、この内部応力によってＸ線マ
スクに歪みが生じてしまい、パターン転写精度が確保で
きなくなるからである。第二に微細パターン形成に適し
た膜構造であることである。これは、要求されるパター
ンの大きさが０．２５μｍ以下である場合が多く、した
がって、膜構造もｏ、２５μｍ以下のパターンの形成可
能なアモルファス状態かあるいは微結晶状態でなければ
ならない。

従来、Ｘ線マスク材料においてＸ線吸収膜として用いら
れてきたのは、金＜ＡＵ）、タンタル（Ｔ　ａ　）　Ｎ
タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）もしくはこれら
の金属と非金属元素から構成される化合物、例えば、窒
化タンタル、窒化タングステン、酸化タンタル、酸化タ
ングステン等であった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の従来のＸ線吸収膜は、いずれも以下に
述べるような欠点があった。

まず、Ａｕは、柔らかく展性かつ延性に富むことから、
パターン寸法の経時変化が避けられないという欠点があ
った。また、Ａｕは化学的に不活性であることから、湿
式エツチングおよびドライエツチングによる加工が極め
て困難であるために、微細パターンを直接形成できない
という欠点があった。それゆえに、Ａｕｌに微細パター
ンを形成させるためには、あらかじめレジスト等にステ
ンシルパターンを形成し、そのステンシルパターン内に
電解メツキ法を用いてＡＬＪを堆積させることにより、
Ａｕによる微細パターンを形成させる方法が行われてい
た。しかしながら、電解メツキ法は、Ｘ線吸収膜作製に
最も重要である、精密な内部応力制御性が得られず、し
かも溶液反応であるために膜が汚染されやすいという欠
点があった。

次に、Ａｕ以外の金属、例えば、Ｔａ、ＷおよびＲｅ等
については、これらの膜を形成させる方法としてスパッ
タ法がほとんど唯一の方法であるが、スパッタ法で堆積
させた場合数に述べる欠点があった。スパッタ法により
Ｘ線吸収膜を作製する場合、内部応力を精密に制御する
ことが極めて困難であった。なぜならば、膜の内部応力
はスパッタガス圧力に依存することが明らかになってい
るが、この依存関係は、ガス圧力の微少変化に対して内
部応力の変化が急峻に変化するという依存関係であるゆ
えに、所望の小さな内部応力を得るためのガス圧力の範
囲が極めて小さな範囲に限られてしまうためであった。

しかも、スパッタガス圧力が内部応力を制御しうる唯一
のパラメーターであった。さらに内部応力の小さな膜は
スパッタガス圧力の大きな条件においてしか得られず、
この条件において得られる膜は密度が小さく、かつ不純
物を含んでいることからＸ線吸収率が低下し、さらにグ
レインサイズが極端に大きいために微細加工が不可能で
あるという欠点があった。

次に、金属と非金属元素から構成される化合物、具体的
には窒化タンタル、窒化タングステン、酸化タンタル、
酸化タングステン等の膜は前記単体金属膜を形成させる
場合と同様のスパッタ法により得られる。この場合、こ
れらの膜については、アモルファス状態であるとか、微
結晶状態であるといった、微細加工を行うにあたり優れ
た膜構造が得られ易い一方で、これらの優れた膜構造を
保ちつつ、なおかつ内部応力の小さな膜は容易に得られ
ないという欠点があった。すなわち、内部応力の小さな
膜を得ようとすると、相転移によりアモルファス状態か
ら結晶状態に変化したり、あるいは微結晶状態から結晶
粒径のより大きな結晶状態に変化することにより、微細
加工が不可能となる欠点があった。さらに、内部応力の
制御、Ｘ線吸収率という点に関しては前記単体金属の場
合とほぼ同じ欠点を有しており、Ｘ線吸収膜としては極
めて不十分であった。

従って本発明の第１の目的は、上述の欠点を除去し、内
部応力が小さく、かつ微細加工性にすぐれたＸ線吸収膜
を有するＸ線マスク材料を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、上記第１の目的を達成する
ことにより得られたＸｓマスク材料を用いて、極めて微
細なパターンを有するＸ線マスクを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の目的は、基板上にＸ線透過膜およびＸ線
吸収膜を順次設けたＸ線マスク材料において、前記Ｘ線
吸収膜がタンタルとホウ素とを、それらの原子数比（Ｔ
ａ／Ｂ）が８．５／１．５〜７．５／２．５となる範囲
で含有することを特徴とするＸ線マスク材料によって達
成される。

また本発明の第２の目的は、上記Ｘ線マスク材料のＸ線
吸収膜を微細パターン化して得られたものであることを
特徴とするＸ線マスクによって達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のＸ線マスク材料は、基板上にｘｍ透過膜および
Ｘ線吸収膜を順次設けたものである。ここに前記基板と
しては、シリコン基板等の通常用いられている基板が用
いられ、またＸ線透過膜としては、窒化シリコン、窒化
ホウ素、炭化シリコン等の通常用いられているＸ＃！透
過膜が用いられる。

本発明のＸ線マスク材料において、Ｘ線吸収膜は新規な
構成からなり、タンタルとホウ素とをそれらの原子数比
（Ｔａ／Ｂ）が８．５／１．５〜７．５／２．５となる
範囲で含有することを特徴とする。

本発明のＸ線マスク材料において、Ｘ線吸収膜として、
タンタルとホウ素とを含有する膜を選択した理由は、以
下に示す通りである。

第１の理由は、タンタルおよびホウ素を含むＸ線＠収膜
は、スパッタ法によって容易に基板上に低温で形成させ
ることができることである。従って、ＣＶＤ法のように
熱によるマスク歪みを生じることがない。さらにスパッ
タ法は、電解メツキ法あるいはＣＶＤ法に比較して容易
に膜を形成でき、しかも堆積速度が大きい。

第２の理由は、タンタルおよびホウ素を含むＸ線吸収膜
は、これをスパッタ法により形成した場合、内部応力が
小さい、高密度で不純物を含まない、Ｘ線吸収率が大き
い等の利点を有することである。この内部応力に関して
本発明者は、例えば２Ｐａ以下のごときガス圧力の小さ
な条件で、スパッタターゲットに投入するパワーを変化
させることにより内部応力を容易に制御することができ
ることを確認している。この場合、投入パワーの制御は
スパッタガス圧力の制御と興なり、極めて精密な制御が
可能であるために、投入パワーを正確に設定することに
より、得られる膜の内部応力をほぼ完全にゼロにするこ
とができる。さらに低いガス圧力の条件で膜を形成する
ことから、高密度で不純物の極めて少ない膜が得られ、
したがって、十分なＸ線吸収率を持つＸ線吸収膜が得ら
れる。

スパッタ法による、タンタルおよびホウ素を含む膜の形
成において、ターゲット材料はタンタルとホウ素を含む
ターゲットを用いても良いし、純タンタルを用いて、ス
パッタガスに例えばジボラン（８２Ｈ６）等の、ホウ素
原子を含むガスを混合する反応性スパッタの方法を用い
ても良い。

次にＸ線吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数
比（Ｔａ／Ｂ）を８．５／１．５〜７．５／２．５に限
定した理由は、以下に示す通りである。

第１の理由は、原子数比（Ｔａ／Ｂ）が８．５／１．５
を超え、タンタルが多くなり、ホウ素が少なくなると、
形成される膜の結晶状態が微結晶であってもその粒径が
例えば’１５ｒｒｎを超える大きさとなり、また原子数
比（Ｔａ／Ｂ）が７．５／２．５未満となり、タンタル
が少なくなり、ホウ素が多くなっても、形成される膜の
結晶状態が微結晶であってもその粒径が例えば１５ｎｌ
を超える大きさとなり、いずれの場合も、例えば０．２
５μｍ以下のごとき微細パターンの形成が困難であるの
に対し、原子数比（Ｔａ／Ｂ）が８，５／１．５〜７．
５／２．５の範囲にあると、形成される膜がアモルファ
ス状態または例えば１５ｎ１以下の粒径を有する微結晶
状態となるので、例えば０．２５μｍ以下のごとき微細
パターンの形成が可能となり微細加工性にすぐれている
からである。

第２の理由は原子数比（Ｔａ／Ｂ）が８，５／１．５を
超える場合または７．５／２．５未満の場合、膜の結晶
粒が大きいため、形成されるパターンの上面および壁面
が平滑とならないのに対し、原子数比（Ｔａ／Ｂ）が８
．５／１．５〜７．５／２，５の場合、膜がアモルファ
ス状態であるかまたは結晶粒の小さな微結晶状態である
ため、形成されるパターンの上面および壁面が平滑とな
るからである。

なお、本発明においてＸ線吸収膜はホウ素を含むものの
、過半量のタンタルを含むため、ドライエツチングにお
ける化学的性質が、タンタル単体膜とほぼ同様であるの
で、タンタル単体膜の場合に用いられる従来の加工技術
をそのまま用いることができる。

本発明によれば、上記特性を有するＸ線マスク材料を用
い、そのＸ線吸収膜を常法により微細パターン化するこ
とにより、例えば０．２５μｍ以下の微細パターンを有
するＸ線マスクを得ることができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ Ｘ線吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数比（
Ｔａ／Ｂ）が本発明の限定範囲に含まれる８、５／１．
５である場合の実施例を以下に示す。

Ｓｉ（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの窒
化シリコン膜（Ｘ線透過膜）上に、タンタルおよびホウ
素からなるＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネトロンス
パッタによって０．６μｍの厚さに形成してＸｓＩマス
ク材料を得た。スパッタターゲットは、タンタルとホウ
素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）ｒ８，５／１．５（７）割合
テ含ム焼結体である。スパッタガスはアルゴンで、アル
ゴン流量は毎分５１．Ｏｃｃであった。スパッタ条件は
、ｒｆパワー４００Ｗ　（８，６４Ｗ／ｃｔｎ２）、ス
パッタガス圧力１．６Ｐａであった。堆積開始温度は室
温であった。上記条件で作製されたＸ線吸収膜はＥ　Ｓ
　ＣＡ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｙ　　ｆｏｒＣｈｅｎｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）に
よれば、ターゲットと同一の組成比からなり、この組成
比は膿の深さ方向においてほぼ一定であり、また不純物
は含まれていないことも確認された。このＸ線吸収膜は
、微結晶状態（結晶粒の大きさ１０ｎｉ＞であり、その
応力は、測定限界（１×１０８ｄｙｎ／Ｃ１１２）以下
であった。

また、得られた膜は極めて硬く、傷等のつきにくい膜で
あった。さらに、得られた膜の密度を重量法で求めたと
ころ、１５．９ｇ／Ｃｍ”であり、Ｘ線吸収膜として十
分な密度を有していることが確認された。また内部応力
の熱安定性は十分に確保されていることが確認された。

すなわち、真空中３４０℃、３時間の条件でアニーリン
グを行っても内部応力は変化しなかった。

次にＸＳ吸収膜表面の清浄化を行った後、電子線照射用
レジストを塗布し、電子線により線幅０．２５μｍのレ
ジストパターンを形成した。さらに、レジストパターン
を反応性イオンビームエツチングによりＸｌｌ１ｌ吸収
膜に転写した。このとき、０．２５μｍの線幅のパター
ンをＸ線吸収膜に形成することができた。なお、上記反
応性イオンビームエツチング法は、エツチングガスとし
て塩素および四フッ化炭素をそれぞれ流量毎分５０ｃｃ
で用い、イオンの加速エネルギー４００■、エツチング
温度１５℃の条件で行なったが、いずれのエツチングガ
スを用いた場合にも、エツチング速度は、タンタル単体
膜の場合とほぼ同一であり、実用上十分なエツチング速
度が得られることが確認された。

最後に、９０℃に保たれた飽和水酸化ナトリウム水溶液
に浸すことよりＳｉ基板中心部をエツチング除去し、Ｘ
線マスクを作製した。さらに、シンクロトロン放射光を
、マスクパターンを介して厚さ０．６μｍのＰＭＭＡレ
ジストに露光したところ、十分なコントラストを有し、
線幅０．２５μｍのレジストパターンを転写できた。こ
れにより、本発明におけるＸ線吸収膜の有効性を１１認
できた。

実施例２ ＸＩ！吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数比
（Ｔａ／Ｂ）が本発明の限定範囲に含まれる８／２であ
る場合の実施例を以下に示す。

５ｉ（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの窒
化シリコン膜（Ｘｌｉｌ透過膜）上に、タンタルおよび
ホウ素からなるＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネトロ
ンスパッタによって０．６μｍの厚さに形成してＸ線マ
スク材料を得た。スパッタターゲットは、タンタルとホ
ウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼結
体である。

スパッタガスはアルゴンで、アルゴン流量は毎分５１．
０ｃｃであった。スパッタ条件は、ｒｆパワー４００Ｗ
　（８、６４Ｗ／ｃｔｎ２）　、スパッタガス圧力１．
９Ｐａであった。堆積開始温度は室温であった。上記条
件で作製されたＸ線吸収膜はＥＳ　ＣＡ　（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　　ｆｏｒ　Ｃｈｅ
ＩｌｉｃａＡｎａｌｙｓｉｓ）によれば、ターゲットと
同一の組成比からなり、この組成比は膜の深さ方向にお
いてほぼ一定であり、また不純物は含まれていないこと
も確認された。このＸ線吸収膜は、アモルファス状態で
あり、その応力は、測定限界（１×１０８ｄｙｎ　／α
２）以下であった。また、得られた膜は極めて硬く、傷
等のつきにくい膜であった。さらに、得られた膜の密度
を重量法で求めたところ、１５．８９／ａ３であり、Ｘ
線吸収膜として十分な密度を有していることが確認され
た。また内部応力の熱安定性は十分に確保されているこ
とが確立された。すなわち、真空中３４０℃、３時間の
条件でアニーリングを行っても内部応力は変化しなかっ
た。

次にＸ線吸収膜表面の清浄化を行った後、電子線照射用
レジストを塗布し、電子線により線幅０．１２μｍのレ
ジストパターンを形成した。さらに、レジストパターン
を反応性イオンビームエツチングによりＸ線吸収膜に転
写した。このとき、レジストの現像条件および反応性イ
オンビームエツチングの条件を適切に選択することによ
り、０．１μｍの線幅のパターンをＸ線吸収膜に形成す
ることができた。なお、上記反応性イオンビームエツチ
ング法は、エツチングガスとして塩素および四フフ化炭
素をそれぞれ流量毎分５Ｑｃｃで用い、イオンの加速エ
ネルギー４００■、エツチング温度１５℃の条件で行っ
たが、いずれのエツチングガスを用いた場合にも、エツ
チング速度は、タンタル単体膜の場合とほぼ同一であり
、実用上十分なエツチング速度が得られることが確認さ
れた。

最後に、９０℃に保たれた飽和水酸化ナトリウム水溶液
に浸すことにより３ｉ基板中心部をエツチング除去し、
Ｘ線マスクを作製した。さらに、シンクロトロン放射光
を、マスクパターンを介して厚さ０．６μｍのＰＭＭＡ
レジストに露光したところ、十分なコントラストを有し
、線幅０．１μｍのレジストパターンを転写できた。こ
れにより、本発明におけるＸ線吸収膜の有効性を確認で
きた。

実施例３ Ｘ線吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数比（
Ｔａ／Ｂ）が本発明の限定範囲に含まれる７、５／２．
５である場合の実施例を以下に示す。

Ｓｉ　（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの
窒化シリコンＩＩ！（Ｘ線透過膜）上に、タンタルおよ
びホウ素からなるＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネト
ロンスパッタによって０．６μｍの厚さに形成してＸ線
マスク材料を得た。スパッタターゲットは、タンタルと
ホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で７．５／２．５の割合
で含む焼結体である。スパッタガスはアルゴンで、アル
ゴン流量は毎分５１．ＯＣＣであった。スパッタ条件は
、ｒｆパワー４００Ｗ　（８，６４Ｗ／ｃＩｎ”　）、
スパッタガス圧カー、６Ｐａであった。堆積開始時温度
は室温であった。上記条件で作製されたＸ線吸収膜はＥ
　３　ＣＡ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃ
ｏｐｙｆｏｒ　Ｃｈｅｎｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）
によれば、ターゲットと同一の組成比からなり、この組
成比は膜の深さ方向においてほぼ一定であり、また不純
物は含まれていないことも確認された。このＸＳ吸収膜
は、微結晶状態（結晶粒の大きさ１０　ｎｍ）であり、
その応力は、測定限界（１Ｘ１０　　（１／ｎ／ｃｉ２
）以下であった。また、得られた膜は極めて硬く、傷等
のつきにくい膜であった。さらに、得られた膜の密度を
重量法で求めたところ、１５．７ｇ／ｃＩ１３であり、
Ｘ線吸収膜として十分な密度を有していることが確認さ
れた。また内部応力の熱安定性は十分に確保されている
ことが確認された。すなわち、真空中３４０℃、３時間
の条件でア二一リングを行っても内部応力は変化しなか
った。

次にＸ線吸収膜表面の清浄化を行った後、電子線照射用
レジストを塗布し、電子線により線幅０．２５μｍのレ
ジストパターンを形成した。さらに、レジストパターン
を反応性イオンビームエツチングによりＸ線吸収膜に転
写した。このとき、０．２５μｍの線幅のパターンをＸ
線吸収膜に形成することができた。なお、上記反応性イ
オンビームエツチング法は、エツチングガスとして塩素
および四フッ化炭素をそれぞれ流量毎分５Ｑｃｃで用い
、イオンの加速エネルギー４００Ｖ、エツチング温度１
５℃の条件で行ったが、いずれのエツチングガスを用い
た場合にも、エツチング速度は、タンタル単体膜の場合
とほぼ同一であり、実用上十分なエツチング速度が得ら
れることが確認された。

鍛後に、９０℃に保たれた飽和水酸化ナトリウム水溶液
に浸すことにより８１基板中心部をエツチング除去し、
Ｘ線マスクを作製した。さらに、シンクロトロン放射光
を、マスクパターンを介して厚さ０．６μｍのＰＭＭＡ
レジストに露光したところ、十分なコントラストを有し
、線幅０．２５μｍのパターンを転写できた。これによ
り、本発明のＸ線吸収膜の有効性を確認できた。

比較例１ Ｘ線吸収膜をタンタルのみによって形成した場合の比較
例を以下に示す。

Ｓｔ　（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの
窒化シリコンｌ！（Ｘ線透過膜）上に、タンタルからな
るＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネトロンスパッタに
よって０．６μｍの厚さに形成してＸ線マスク材料を得
た。スパッタターゲットは、タンタルのみを含む焼結体
である。スパッタガスはアルゴンで、アルゴン流量は毎
分２７．ＯＣＣであった。スパッタ条件は、ｒｆパワー
２９０Ｗ　（６，３６Ｗ／ｃＩｎ”　）　、スパッタガ
ス圧力０．６Ｐａであった。堆積開始時温度は室温であ
った。上記条件で作製されたＸ線吸収膜はＥＳＣＡ　（
Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ　５ｐｅｃｔｏｒｏｓｃｏｐｙ　ｆ
ｏｒ　　ＣｈｅｎｉｃａｌＡｎａｌｌ／５ｉＳ）によれ
ば、ターゲットと同一の組成比からなり、この組成比は
膜の深さ方向においてほぼ一定であり、また不純物は含
まれていないことも１ｉ！ｆｌ、された。このＸ線吸収
膜は、柱状結晶状態（柱状結晶の直径２Ｏｎｌｌ）であ
り、その応力は、測定限界（１×１ｏ８ｄｙｎ／ｃＩｎ
２）以下であった。Ｘ線吸収膜表面の清浄化を行った後
、電子線照射用レジストを塗布し、電子線により線幅０
．２５μｍのレジストパターンを形成した。さらに、レ
ジストパターンを反応性イオンビームエツチングにより
Ｘ線吸収膜に転写した。このとき、形成されたパターン
の上面および壁面は平滑ではなく、所望の０．２５μｍ
の線幅のパターンは形成できなかった。

比較例２ Ｘ＠吸収暎を構成するタンタルとホウ素の原子数比（Ｔ
ａ／Ｂ）が本発明の限定範囲に含まれない９／１である
場合の比較例を以下に示す。

Ｓｉ　（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの
窒化シリコン膜（Ｘ線透過膜）上に、タンタルおよびホ
ウ素からなるＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネトロン
スパッタによって０．６μｍの厚さに形成してＸ線マス
ク材料を得た。スパッタターゲットは、タンタルとホウ
素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で９／１の割合で含む焼結体
である。

スパッタガスはアルゴンで、アルゴン流量は毎分５１．
０ＣＣであった。スパッタ条件は、ｒｆパワー４００Ｗ
　（８，６４Ｗ／ｃａ＋”　）　、スパッタガス圧カー
、５Ｐａであった。堆積開始時温度は空温であった。上
記条件で作製されたＸ線吸収膜はＥＳ　ＣＡ　　（Ｅｌ
ｅｃｔｏｒｏｎ　５ｐｅｃｔｏｒｏｓｃｏｐｙ　ｆｏｒ
Ｃｈｅｎｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）によれば、ター
ゲットと同一の組成比からなり、この組成比は膜の深さ
方向においてほぼ一定であり、まな不純物は含まれてい
ないことも確認された。このＸ線吸収膜は、微結晶状態
（結晶粒の大きさ２０ｎｌ）であり、その応力は、測定
限界（ＩＸｌｏ　　ｄｙｎ／ａ”）以下であった。Ｘ線
吸１１！２膜表面の清浄化を行った後、電子線照射用レ
ジストを塗布し、電子線により線幅０．２５μｍのレジ
ストパターンを形成した。

さらに、レジストパターンを反応性イオンビームエツチ
ングによりＸ線吸収膜に転写した。このとき、形成され
たパターンの上面および壁面は平滑ではなく、所望の０
．２５μｍの線幅のパターンは形成できなかった。

比較例３ Ｘ線吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数比（
Ｔａ／Ｂ）が本発明の限定範囲に含まれない７／３であ
る場合の比較例を以下に示す。

Ｓｉ　（１００）基板上に形成されている厚さ２μｍの
窒化シリコン膜（Ｘ線透過膜）上に、タンタルおよびホ
ウ素からなるＸ線吸収膜をｒｆ（高周波）マグネトロン
スパッタによって０．６μｍの厚さに形成してＸ線マス
ク材料を得た。スパッタターゲットは、タンタルとホウ
素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で７／３の割合で含む焼結体
である。

スパッタガスはアルゴンで、アルゴンｉｔは毎分５１、
ＯＣＣであった。スパッタ条件は、ｒｆパワー４００Ｗ
　（８，６４Ｗ／ＣＩｎ”　）　、スパッタガス圧力１
．４Ｐａであった。堆積開始時温度は室温であった。上
記条件で作製されたＸ線吸収膜はＥ８　　ＣＡ　　（Ｅ
ｌｅｃｔｏｒｏｎ　　５ｐｅｃｔｏｒｏｓｃｏｐｙ　　
ｆｏｒＣｈｅｎｉｃａｌ＾ｎａｌｙｓｉｓ）によれば、
ターゲットと同一の組成比からなり、この組成比は膜の
深さ方向においてほぼ一定であり、また不純物は含まれ
ていないことも確認された。このＸ線吸収膜は、微結晶
状態（結晶粒の大きさ２０ｎｌ）であり、その応力は、
測定限界（１×１０８ｄｙｎ／ｃＩｎ２）以下であった
。Ｘ線吸収膜表面の清浄化を行った後、電子線照射用レ
ジストを塗布し、電子線により線幅０．２５μｍのレジ
ストパターンを形成した。

さらに、レジストパターンを反応性イオンビームエツチ
ングによりＸ線吸収膜に転写した。このとき、形成され
たパターンの上面および壁面は平滑ではなく、所望の０
．２５μｍの線幅のパターンは形成できなかった。

実施例４ Ｘ線吸収膜を構成するタンタルとホウ素との原子数比（
Ｔａ／Ｂ）を８／２、スパッタガス（アルゴン）圧力１
．５Ｐａと一定にし、スパッタターゲットに投入するパ
ワー（ｒｆパワー）を変化させて、基板上のＸ線透過膜
上にＸ線吸収膜を形成してＸ線マスク材料を得た。なお
、その他のスパッタ条件は実施例１と同一である。

その結果、ｒｆパワーを変化させることによりＸ線吸収
膜の内部応力を異なった値に制御できることが明らかと
なった。すなわち、ｒｆパワー２ｏｏｗの条件では４．
９１　Ｘ　１０９ｄ　Ｖｎ／ｃｍ”の引っ張り応力で膜
構造は粒径５ｎ１未満の微結晶であった。さらに、ｒｆ
パワー２５０Ｗの条件では１．８０Ｘ１０　　（１／ｎ
／ｃＩｎ２の引っ張り応力で膜構造はアモルファス、ｒ
ｆパワー３００Ｗの条件では２．６１Ｘ１０　　Ｃ１／
ｎ／ｃＩｎ”の圧縮応力で膜構造はアモルファス、ｒｆ
パワー４００Ｗの条件では４．８２Ｘ　１０９ｄ　Ｖｎ
／ｃ！ｎ”の圧縮応力で膜構造はアモルファス、ｒｆパ
ワー５００Ｗの条件では６．３１Ｘ１０　　（１／ｎ／
ｃ！ｎ”の圧縮応力で膜構造はアモルファスであった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、内部応力が小さく、
かつ微細加工性にすぐれたＸ線吸収膜を有するＸ線マス
ク材料が提供された。

さらに本発明によれば、上記Ｘ線マスク材料を用いて、
例えば０．２５μｍ以下の極めて微細なパターンを有す
るＸ線マスクが提供された。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にＸ線透過膜およびＸ線吸収膜を順次設け
   たＸ線マスク材料において、前記Ｘ線吸収膜がタンタル
   とホウ素とを、それらの原子数比（Ｔａ／Ｂ）が８．５
   ／１．５〜７．５／２．５となる範囲で含有することを
   特徴とするＸ線マスク材料。
2. （２）請求項１に記載のＸ線マスク材料のＸ線吸収膜を
   微細パターン化して得られるものであることを特徴とす
   るＸ線マスク。