JPH02307209A - X-ray mask - Google Patents
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Landscapes
- 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)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体集積回路のパターン形成のためのＸ線
露光の際に用いるＸ線マスクに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an X-ray mask used in X-ray exposure for forming patterns of semiconductor integrated circuits.
従来の技術
半導体集積回路の高集積化にともない、パターンは増々
微細化する情勢にあり、サブミクロンパターン露光技術
の確立が望まれている。従来から使用されている光露光
では、回折の影響があるためサブミクロンパターンの形
成が困難であり、電子ビーム、イオンビームあるいはＸ
線を用いた露光技術が開発されつつある。2. Description of the Related Art As semiconductor integrated circuits become more highly integrated, patterns are becoming increasingly finer, and it is desired to establish submicron pattern exposure technology. With conventional light exposure, it is difficult to form submicron patterns due to the influence of diffraction, and electron beam, ion beam, or
Exposure technology using lines is being developed.
これらを生産性の面から比較すると、電子ビーム露光お
よびイオンビーム露光に比べて、一括露光が可能である
Ｘ線露光がまさっており、実用的である。このＸ線露光
においては、Ｘ線マスクの襄体が極めて重要である。Comparing these methods in terms of productivity, X-ray exposure, which allows batch exposure, is superior to electron beam exposure and ion beam exposure, and is therefore more practical. In this X-ray exposure, the sleeve of the X-ray mask is extremely important.
第４図（ａ）〜（ｄ）は従来のＸ線マスクの製造工程を
説明する概略断面図であり、従来のＸ線マスクとその製
造方法を図面に基づいて説明する。FIGS. 4(a) to 4(d) are schematic cross-sectional views illustrating the manufacturing process of a conventional X-ray mask, and the conventional X-ray mask and its manufacturing method will be explained based on the drawings.
第４図（ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持体となるシ
リコンウェハ１１の上にＸ線透過体１２を形成し、さら
に、この上にＸ線吸収体１３を形成する。As shown in FIG. 4(a), an X-ray transmitting body 12 is formed on a silicon wafer 11 serving as an X-ray mask support, and an X-ray absorbing body 13 is further formed on this.
次いで第４図（ｂ）に示すように、所定形状のレジスト
パターン１４を形成し、このレジストパターン１４の開
口部Ｌ４ａの直下に位置するＸ線吸収体１３をエツチン
グする１以上の過程を経ることによって第４図（ｃ）に
示すようなＸ線吸収体パターン１５が得られる。最後に
シリコン基板上１１を裏面からエツチングし、外周枠１
６のみを残すことにより、第４図（ｄ）に示すようなＸ
線マスク１７が得られる。Next, as shown in FIG. 4(b), a resist pattern 14 of a predetermined shape is formed, and one or more steps of etching the X-ray absorber 13 located directly under the opening L4a of this resist pattern 14 are performed. As a result, an X-ray absorber pattern 15 as shown in FIG. 4(c) is obtained. Finally, the silicon substrate top 11 is etched from the back side, and the outer peripheral frame 1 is etched.
By leaving only 6, X as shown in Figure 4(d)
A line mask 17 is obtained.
発明が解決しようとする課題
上記のＸ線マスク１７において、Ｘ線透過体１２は、透
過部と吸収部とのコントラストを確保するために、その
厚みが尊いことが要求される。またＸ線照射による経時
変化があってはならない。Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned X-ray mask 17, the X-ray transmitting body 12 is required to have a large thickness in order to ensure contrast between the transmitting portion and the absorbing portion. Also, there should be no change over time due to X-ray irradiation.
一般に、Ｘ線透過体はシリコン基板上にＣＶＤ法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌνａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 、
スパッタ法により、窒化ケイ素ＳｉＮ、窒化ホウ素ＢＮ
などの膜で形成されるが、これらの膜の膜応力を最適化
するための膜形成条件のパラメータが多く、膜応力を制
御するのが非常に難しく、特に薄い膜でＸ線マスクを製
作するのは困難である。またＸ線照射により膜の結合状
態が変化し、膜の特性が変わってしまうという問題があ
った。In general, X-ray transmitters are formed on silicon substrates using the CVD method (Ch
chemical(deposition),
By sputtering, silicon nitride SiN, boron nitride BN
However, there are many parameters for film formation conditions to optimize the film stress of these films, and it is very difficult to control the film stress, making it especially difficult to manufacture X-ray masks with thin films. is difficult. Furthermore, there is a problem in that the bonding state of the film changes due to X-ray irradiation, resulting in changes in the properties of the film.
本発明は、上記のような問題を解決するもので。The present invention solves the above problems.
最適な応力を有し、Ｘ線照射によっても特性に経時変化
のないＸ線透過体層を備えたＸ線マスクを提供すること
を目的とするものである。The object of the present invention is to provide an X-ray mask equipped with an X-ray transparent layer that has an optimal stress and whose characteristics do not change over time even when exposed to X-rays.
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために本発明のＸ線マスクは、シ
リコン薄膜からなるマスク支持体と、このマスク支持体
に形成したＸ線透過体層と、このＸ線透過体層に積層し
てパターン形成したＸ線吸収体層とを備え、前記Ｘ線透
過体層は前記マスク支持体層にチタンイオンを注入した
チタン注入層により形成したものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the X-ray mask of the present invention includes a mask support made of a silicon thin film, an X-ray transmitting layer formed on the mask support, and an The X-ray absorber layer is laminated on the body layer and patterned, and the X-ray transmitter layer is formed of a titanium implanted layer in which titanium ions are implanted into the mask support layer.
作用
上記の構成により、Ｘ線透過体層の応力の制御をチタン
イオン注入量を調整して容易に行なうことができ、薄く
てかつＸ線照射による経時変化のないＸ線透過体層を有
するＸ線マスクが実現できる。Effect With the above structure, stress in the X-ray transmitting layer can be easily controlled by adjusting the amount of titanium ion implanted, and the X-ray transmitting layer is thin and does not change over time due to X-ray irradiation. A line mask can be realized.
実施例
以下１本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。EMBODIMENTS Below, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図は本発明の一実施例のＸ線マスクを示す概略断面
図、第２図（ａ）〜（ｄ）は同Ｘ線マスクの製造工程を
説明する概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an X-ray mask according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to 2(d) are schematic sectional views illustrating the manufacturing process of the same X-ray mask.
本実施例のＸ線マスク１は、第１図で示すように外周枠
を形成したマスク支持体２の上部にチタンイオンを注入
したチタン注入層からなるＸ線透過体層３が一体物とし
て形成され、この上にＸ線吸収体層４を積層してパター
ン４ａが形成された構造を有している。As shown in FIG. 1, the X-ray mask 1 of this embodiment has an X-ray transmissive layer 3 made of a titanium implanted layer in which titanium ions are implanted on top of a mask support 2 having an outer peripheral frame formed thereon. It has a structure in which a pattern 4a is formed by laminating an X-ray absorber layer 4 thereon.
このＸ線マスク１は、次のような方法で形成する。先ず
第２図（ａ）で示すように、直径３インチのシリコン薄
膜からなるマスク支持体２の表面に。This X-ray mask 1 is formed by the following method. First, as shown in FIG. 2(a), on the surface of a mask support 2 made of a silicon thin film with a diameter of 3 inches.
チタンイオンを５０ｋＱＶで８ＸＩＯ”イオン／ｄの濃
度で注入し、その後６００℃で２時間熱処理してチタン
注入層からなるＸ線透過体層３を形成する。Titanium ions are implanted at a concentration of 8XIO'' ions/d at 50 kQV, and then heat treated at 600° C. for 2 hours to form an X-ray transmitting layer 3 made of a titanium implanted layer.
次に、第２図（ｂ）で示すように、Ｘ線透過体層３の上
に厚さが０．５μｍのタングステン薄膜からなるＸ線吸
収体層４を、高周波スパッタを用いて積層し、さらに厚
さが０．４μｍの電子線レジスト層５を形成する。なお
タングステン薄膜形成時のスパッタ条件は、放電ガスと
してアルゴン（Ａｒ）を用い、放電ガス圧力３０ｍＴｏ
ｒｒ、高周波型カフ００Ｗである。次に電子線レジスト
層５をエツチングして所定のパターンを形成し、このパ
ターンをマスクとして、反応性イオンエツチングによっ
てタングステン薄膜からなるＸ線吸収体層４を５分間エ
ツチングすることによって第２図（Ｃ）で示すＸ線吸収
体層４のパターン４ａを形成する。なお、このときのエ
ツチング条件は、反応ガスとして六フッ化イオウＳ Ｆ
、 ：四塩化炭素＝８＝２の混合ガスを用い、ガス流量
６ ｃｃ ／分で供給し、ガス圧力１０ｍＴｏｒｒ 、
高周波電力密度０，１２Ｗ／ａＪである。この後、第２
図（ｄ）に示すように、シリコン薄膜からなるマスク支
持体２の裏面に窒化珪素ＳｉＮ膜６を積層して、はぼ中
央部に２０ｍｍ角の開口部６ａを形成する。次にこの窒
化珪素膜６をマスクとして、マスク支持体２を水酸化ナ
トリウム溶液（ＮａＯＨ）により９０分間エツチングし
て外周枠２ａを形成することにより、第１図で示した構
造のＸ線マスクを得ることができる。Next, as shown in FIG. 2(b), an X-ray absorber layer 4 made of a tungsten thin film with a thickness of 0.5 μm is laminated on the X-ray transmitter layer 3 using high-frequency sputtering. Furthermore, an electron beam resist layer 5 having a thickness of 0.4 μm is formed. The sputtering conditions for forming the tungsten thin film were as follows: argon (Ar) was used as the discharge gas, and the discharge gas pressure was 30 mTo.
rr, high frequency type cuff 00W. Next, the electron beam resist layer 5 is etched to form a predetermined pattern, and using this pattern as a mask, the X-ray absorber layer 4 made of a thin tungsten film is etched for 5 minutes by reactive ion etching (see FIG. 2). A pattern 4a of the X-ray absorber layer 4 shown in C) is formed. Note that the etching conditions at this time were sulfur hexafluoride SF as the reaction gas.
, : Using a mixed gas of carbon tetrachloride = 8 = 2, supplied at a gas flow rate of 6 cc/min, gas pressure 10 mTorr,
The high frequency power density is 0.12 W/aJ. After this, the second
As shown in Figure (d), a silicon nitride SiN film 6 is laminated on the back surface of the mask support 2 made of a silicon thin film, and a 20 mm square opening 6a is formed in the center. Next, using this silicon nitride film 6 as a mask, the mask support 2 is etched with a sodium hydroxide solution (NaOH) for 90 minutes to form the outer peripheral frame 2a, thereby forming an X-ray mask having the structure shown in FIG. Obtainable.
上記のようにシリコン薄膜からなるマスク支持体２にチ
タンイオンを注入して形成したチタン注大層からなるＸ
線透過体層δにおいて、チタンイオン注入量と応力との
関係は第３図に示すとおりである。すなわち、注入した
ままの状態では、チタンイオン注入量を増加しても応力
は圧縮応力でほとんど変化しないが、２ＸＩＯ１″’／
ｃＪ以上の量を注入した場合、６００℃、２時間の熱処
理によって引張応力へ変化する。またその応力値は、熱
処理前の注入量を増加すると単調に増加する。したがっ
て、チタンイオンの注入量のみを変化させるだけで容易
に応力を制御できる。熱処理後のチタン注入層からなる
Ｘ線透過体層３の厚みは２００ｍであった。このように
熱処理によって圧縮応力から引張応力に変化するのは、
チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）が形成されるためでは
ないかと考えられる。X made of a titanium injection layer formed by implanting titanium ions into the mask support 2 made of a silicon thin film as described above.
In the radiation transmitting layer δ, the relationship between the amount of titanium ions implanted and the stress is as shown in FIG. In other words, in the as-implanted state, the stress hardly changes due to compressive stress even if the amount of titanium ions implanted is increased, but 2XIO1''/
When an amount of cJ or more is injected, the stress changes to tensile stress by heat treatment at 600° C. for 2 hours. Further, the stress value increases monotonically as the amount of implantation before heat treatment increases. Therefore, stress can be easily controlled by changing only the amount of titanium ions implanted. The thickness of the X-ray transmitter layer 3 made of the titanium injection layer after the heat treatment was 200 m. This change from compressive stress to tensile stress due to heat treatment is
This is thought to be due to the formation of titanium silicide (TiSi2).
上記のＸ線マスク１は、マスク支持体２にチタンイオン
注入によりＸ線透過体層３を形成した一体型であり、こ
のＸ線透過体層３の応力をチタンイオンの注入層を調整
するだけで制御でき、しかもＸ線透過体層３の厚みが薄
く、高コントラストであり、また、Ｘ線照射エネルギー
よりも大きなエネルギーでＸ線透過体層３を形成してい
るので、Ｘ線照射による経時変化がなく安定性が非常に
すぐれていた。The above-mentioned X-ray mask 1 is an integrated type in which an X-ray transmitting layer 3 is formed on a mask support 2 by implanting titanium ions, and the stress of this X-ray transmitting layer 3 can be adjusted simply by adjusting the titanium ion implanted layer. In addition, the thickness of the X-ray transmitting body layer 3 is thin and high contrast, and since the X-ray transmitting body layer 3 is formed with energy larger than the X-ray irradiation energy, the aging due to X-ray irradiation can be controlled. There was no change and the stability was very good.
発明の効果
以上のように本発明のＸ線マスクは、ｘ′ＩｉＡ透過体
層がシリコン薄膜からなるマスク支持体にチタンイオン
を注入して形成した一体型であり、その応力をチタンイ
オン注入量により容易に制御でき、かつＸ線エネルギー
より大きいエネルギーで形成して、Ｘ線による経時変化
が無く安定性が良好で、しかも厚さが薄いことなどによ
り、高コントラストで安定性が極めてすぐれている。Effects of the Invention As described above, the X-ray mask of the present invention is an integrated type in which the x'IiA transmitting layer is formed by implanting titanium ions into a mask support made of a silicon thin film, and the stress can be reduced by adjusting the amount of titanium ions implanted. It can be easily controlled, and it is formed with energy greater than X-ray energy, so it has no change over time due to X-rays and has good stability. Furthermore, due to its thin thickness, it has high contrast and extremely high stability. .
第１図は本発明の一実施例のＸ線マスクを示す概略断面
図、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ
）は同Ｘ線マスクの製造工程を説明する概略断面図、第
３図はチタンイオン注入量と応力との関係を示す図、第
４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）は従来のＸ線マス
クの製造工程を説明する概略断面図である。
２・・・マスク支持体、３・・・Ｘ線透過体層、４・・
・Ｘ線吸収体層、４ａ・・・パターン。
代理人 森 本 義 弘
第１図
ｄ
２−一−マ又グ支詩体
３−Ｘ’糸柄ｔざｌｆ４イ１八に
４−Ｘ諜醍ぺ材層
４ａ−−−／、’ターン
第２図
（ｄ）
第３図
寸FIG. 1 is a schematic sectional view showing an X-ray mask according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a), (b), (c), (d)
) is a schematic cross-sectional view explaining the manufacturing process of the same X-ray mask, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between titanium ion implantation amount and stress, and FIGS. 4 (a), (b), (C), (d ) is a schematic cross-sectional view illustrating the manufacturing process of a conventional X-ray mask. 2... Mask support body, 3... X-ray transparent body layer, 4...
- X-ray absorber layer, 4a...pattern. Agent Yoshihiro Morimoto Figure 1 d 2-1-Magatag branch font 3-X' Thread handle tzalf 4-18 4-X intelligence layer 4a---/, 'Turn no. Figure 2 (d) Third figure dimensions
Claims (1)
支持体に形成したＸ線透過体層と、このＸ線透過体層に
積層してパターン形成したＸ線吸収体層とを備え、前記
Ｘ線透過体層は前記マスク支持体にチタンイオンを注入
したチタン注入層により形成したことを特徴とするＸ線
マスク。1. A mask support made of a silicon thin film, an X-ray transmitting layer formed on this mask support, and an X-ray absorbing layer layered and patterned on this X-ray transmitting layer, An X-ray mask characterized in that the transmitting layer is formed of a titanium implanted layer obtained by implanting titanium ions into the mask support.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129753A JPH02307209A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | X-ray mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129753A JPH02307209A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | X-ray mask |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307209A true JPH02307209A (en) | 1990-12-20 |
Family
ID=15017347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1129753A Pending JPH02307209A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | X-ray mask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02307209A (en) |
-
1989
- 1989-05-22 JP JP1129753A patent/JPH02307209A/en active Pending
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