JPH03105912A - Ｘ線マスクブランクス及びｘ線マスク構造体 - 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使用されるＸ線マスクブ
ランクス及びＸ線マスク構造体に関し、更に詳しくは、
特にＸ線の線源としてＳＯＲ光を用いた場合にも、高精
度のリソグラフィーが可能なＸ線マスクブランクス及び
Ｘ線マスク構造体に関する。

（従来の技術及びその問題点） Ｘ線リソグラフィーは、Ｘ線固有の直進性、非干渉性、
低回折性等に基づき、これまでの可視光や紫外光による
リソグラフィーより優れた多くの点を持っており、サブ
ミクロンリソグラフィーの有力な手段として注目されつ
つある。

しかしながら、Ｘ線リソグラフィーは可視光や紫外光に
よるリソグラフィーに比較して多くの優位点を持ちなが
らも、未だ実用化には致っていない。実用化が遅れてい
る理由としては、Ｘ線源のパワー不足、レジストの低感
度、アラインメントの困難さ等が挙げられている。とり
わけ、マスク材料の選定及び加工法の確立が最犬の課題
となっている。

可視光及び紫外光リソグラフィーでは、マスク保持体（
即ち光線透過体）としてガラス板及び石英板が利用され
てきたが、Ｘ線リソグラフィーにおいては利用出来る光
線の波長が１乃至２００人とされており、これまでのガ
ラス板や石英板はこのＸ線波長域での吸収が大きく且つ
厚さも工乃至２ｍｍと厚くせざるを得ない為、Ｘ線を充
分に透過させず、これらはＸ線リソグラフィー用マスク
保持体（Ｘ線透過膜）の材料としては不適当である。

Ｘ線透過率は一般に物質の密度に依存する為、Ｘ線透過
膜の材料としては密度の低い無機物や有機物が検討され
つつある。この様な材料としては、例えば、ベリリウム
（Ｂｅ）　．チタン（Ｔｉ）、硅素（Ｓｉ）　、硼素（
Ｂ）の単体及びそれらの化合物等の無機物又はポリイミ
ド、ボリアミド、ポリエステル、ポリパラキシリレン等
の有機物が挙げられる。

これらの物質をＸ線透過膜の材料として実際に用いる為
には、Ｘ線透過量を出来るだけ大きくする為に薄膜化す
ることが必要であり、無機物の場合で数μｍ以下、有機
物の場合で数十μｍ以下の厚さに形成することが要求さ
れている。この為、例えば、無機物薄膜又はその複合膜
からなるＸ線透過膜の形成にあたっては、平面性に優れ
たシリ？ンウエハーを基板とし、この上に蒸着等によっ
てＳＬ３Ｎ４、ＳｉＯ■、ＢＮ．　ＳｉＣ：等の薄膜を
形成した後に、シリコンウエハーをバックエッチングに
よって必要領域を残して除去するという方法が提案され
ている。

一方、以上の様なＸ線透過膜上に保持されるＸ線リソグ
ラフィー用マスク（即ちＸ線吸収体）としては、一般に
密度の高い物質、例えば、金、白金、タングステン、タ
ンタル、銅、ニッケル等の薄膜、望ましくは０，５乃至
１μｍ厚の薄膜からなるものが好ましい。この様なＸ線
吸収体は、例えば、上記Ｘ線透過膜上に一様に上記高密
度物質の薄膜を形成した後、レジスト４を塗布し、該レ
ジストに電子ビーム、光等により所望のパターン描画を
行い、しかる後にエッチング等の手段を用いて所望パタ
ーンに作成される。

しかしながら、上記の如き従来のＸ線マスク構造体を用
いてＸ線リソグラフィーを実施すると、Ｘ線透過膜を透
過したＸ線が基板であるシリコンウエハーに当たり、そ
こからから二次電子が発生し、これによってＸ線リソグ
ラフィーの本来の高解像性が阻害されるという問題があ
る。

特に、Ｘ線の線源としてＳＯＲ光（放射光）が注目され
ているが、このＳＯＲ光は従来の電子衝撃型Ｘ線源から
発生するＸ線に比べ、使用する波長の幅も広く、パワー
も大きい為、上記従来のマスク構造体を用いるＸ線リソ
グラフィーにおいては、シリコンウエハーから発生する
二次電子による解像性の阻害が大きな問題となっている
（例えば、第３６回応用物理学関係、連合講演会講演予
稿集４Ｐ−Ｋ−１２，　Ｐ．６１５（１９８９、春）参
照）。

Ｘ線リソグラフィーにおいて、マスク構造体の基板（保
持枠）であるシリコンウエハーからの二次電子による弊
害をなくする方法としては、二次電子の放出が少ない材
料（例えば、有機材料）をシリコーンウエハーの表面に
前もって形成しておけばよい。

しかしながら、この方法は半導体材料を用いる場合には
素子構造の作製が不可能となり、採用することは出来な
いという欠点があった。

従って本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
たＸ線マスクブランクス及びＸ線マスク構造体を提供す
ることである。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、保持枠と該保持枠に保持されたＸ線透
過膜とからなり、該Ｘ線透過膜が硅素含有窒化アルミニ
ウムを主体としてなることを特徴とするＸ線マスクブラ
ンクス、及び （２）保持枠と該保持枠に保持されたＸ線透過膜と該膜
に保持されたＸ線吸収体からなり、上記Ｘ線透過懐が硅
素含有窒化アルミニウムを主体としてなることを特徴と
するＸ線マスク構造体である。

（作　　用） 窒化アルミニウムに硅素を含有させた材料をＸ線透過膜
の形成材料として使用することによって、該透過膜を透
過するＸ線、特にＳＯＲ光の波長線分のうち６．７人（
硅素の吸収端）を境とする低波長側（波長んく６．７人
）の吸収が従来のＸ線透過膜よりも大となっている。

その結果、Ｘ線透過膜を透過し、且つシリコーンウエハ
ーに達して二次電子を発生する短い波長戊分が大幅に低
減し、シリコンウエハーからの二次電子放出によるレジ
ストパターンのシフト発生を抑えることが出来、従って
高解像性のリソグラフィーが可能となる。

（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

本発明のＸ線マスクブランクス及びＸ線マスク構造体に
おいて使用する基板としてのシリコーンウエハー、該基
板上にＸ線透過膜を形成する方法、基板のバックエッチ
ング方法、Ｘ線吸収体の材料及びそのパターン化方法、
更には基板を補強する補強体、それらの結合方法等はい
ずれも従来技術と同様であり、特に限定されない。

本発明を主として特等づける点は、上記従来のＸ線マス
クブランクス又はＸ線マスク構造体におけるＸ線透過膜
を、硅素含有窒化アルミニウムを主体として形成する点
である。

上記硅素含有窒化アルミニウムは、その硅素含有量が、
Ｘ線透過膜とした場合その厚さ方向に連続的又は不連続
的に変化するものであってもよい。不連続的に変化させ
た場合の例としては硅素含有量の異なる積層体を例示す
ることが出来る。

Ｘ線透過膜において硅素含有量が厚さ方向に異なる積層
体としては、硅素含有量が異なる２層以上を積層したも
のとしてもよい。しかしながら、硅素含有量は膜の厚さ
方向においてトータルとして約３乃至５０重量％程度の
濃度が好ましく、硅素濃度が低すぎると、本発明の前記
作用効果が得難く、一方、硅素含有量が高すぎると、ア
ルミニウムと硅素の化合物を低温で作製するのが難しく
なる等の点で好ましくない。

更に、本発明におけるＸ線透過膜は、硅素含有窒化アル
ミニウムを主体とする層以外に有機物が積層されたもの
であってもよいし、無機物との２層から成るものであっ
てもよい。有機物としては少なくとも膜形成性及びＸ線
透過性を有するちのを使用することが出来、この様な有
機物としては例えば、ポリイミド、ボリアミド、ポリエ
ステル、ポリパラキシリレン等を例示することが出来る
。

本発明によるＸ線透過膜の厚さは特に制限されることは
なく、従来と同様に適宜の厚さとすることが出来るが、
例えば、２乃至２０μｍ程度とするのが有利である。

（実施例） 以下実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。

実施例１ 第１図（ａ）に示される様に、直径１．０ｃｍの円形の
シリコンウエハーエの両面に１μｍ厚の酸化シリコンｌ
ＩＩ２を形成した。

次に、第１図（ｂ）に示される様に、リアクティブスバ
ッタ法によりアルミニウムとシリコン（（昆合重量比＝
１：１）から作製したターゲット、アルゴン（Ａｒ）　
　：窒素（Ｎ２）　＝　１　：　ｌの混合ガス、ガス圧
８　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”Ｔｏｒｒ，放電電力２００Ｗで３μ
ｍ厚の硅素含有窒化アルミニウム膜３（硅素含有ｔｉ４
０重量％）を形成した。

次に、第１図（ｃ）に示される様に、硅素含有窒化アル
ミニウム膜３上に保護の為のタール層４を形成した。

次に、第１図（ｄ）に示される様に５露出している酸化
シリコン膜２の直径７．５ｃｍの円形の中央部分を弗化
アンモニウムと弗酸との混合液を用いて除去した。尚、
この際リング状に酸化シリコン膜２を残す為、その部分
に保護の為のアビエゾンワックス（シェル化学社製）の
層５を形或し、酸化シリコン膜の中央部分を除去した後
、該ワックス層５を除去した。

次に、第１図（ｅ）に示される様に、３％弗酸水溶液中
で電解エッチング（電流密度０．２Ａ／ｄｒｒｉ″）を
行い、シリコンウェハー１の露出している直径７．５ｃ
ｍの円形の中央部分を除去した。

次に、第１図（ｆ）に示される様に、弗化アンモニウム
と弗酸との混合ｌ夜を用いて、露出部分の酸化シリコン
膜２を除去した。

次に、第１図（ｇ）に示される様に、リングフレーム（
バイレックス製補強体、内径７．５ｃｍ、外径９ｃｍ、
厚さ５ｍｍ）６の一面にエボキシ系接着剤７を塗布し、
該接着剤塗布面に上記シリコンウエハーｌの硅素含有窒
化アルミニウム膜３形成面側と反対の面を接着した。

次に、第１図（ｈ）に示される様に、アセトンでタール
系塗料Ｎ４を除去した。

かくしてリングフレーム６及びシリコンウエハー１によ
り固定された状態の硅素含有窒化アルミニウム膜３の積
層体からなる本発明のＸ線マスクブランクスを得た。

実施例２ 実施例ｌの工程において、硅素含有窒化アルミニウム膜
を形成した後に、該窒化アルミニウム膜上にスビンコー
トによりフォトレジストＲＤ−２００Ｎ　＜日立化成社
製）の層を１．２μｍ厚に形成した。

次に、石英−クロムマスクを用いて遠紫外光によりレジ
ストの焼付を行った後に規定の処理を行い、マスクに対
しネガ型のレジストパターンを得た。

次に、エレクトロンビーム蒸着機を用いて上記レジスト
パターン上にクロム（Ｃｒ）を下引きした後、金（Ａｕ
）を０．５μｍ厚に蒸着した。

次に、リムーバーを用いてレジストを除去し、リフトオ
フ法によりＡｕ膜パターンを得た。

次に、窒化アルミニウム膜上に実施例１と同様にしてタ
ール系塗料層を形成した。

以下、実施例ｌと同様の工程を行い、リングフレーム及
びシリコンウエハーにより固定された状態の窒化アルミ
ニウム膜からなるＸ線透過膜を用いた本発明のＸ線マス
ク構造体を得た。

Ｘ線源として電子線励起固定ターゲッｈ　（Ｒｈλ＝　
４．　６Ａ）方式のものを用い、レジストＯＥＢＲ−１
０００　（東京応化製）を０．７μｍの厚みに塗布した
シリコンウエハーに対して長時間の密着露光を行った。

本実施例のマスク構造体を用いたときには、Ｘ線吸収体
がＡｕであるにも拘らずレジストパターンの解像性の低
下は見出されなかった。

比較例 実施例２において、硅素含有窒化アルミニウム膜の代わ
りにポリイミド膜を用いた以外は全く同様の方法でマス
ク構造体を得た。

尚、ポリイミド膜はポリイミド前駆体（ＰＩＱ−Ｌ１０
０、日立化成製）を３μｍの厚みに塗布し、ベークして
イミド化させて得た。

次に、実施例２と長時間の露着露光を行ったところ、レ
ジストバクーンの解像性の低下が見られた。

比較例で用いたレジスト○ＥＢＲ−１００はボジ型であ
る為、解像度の低下はライン・パターンの基板側（レジ
スト・パターンの裾）の拡がりとして観察された。

（発明の効果） 以上の如き本発明によれば、Ｘ線透過膜を形成している
硅素含有窒化アルミニウムのＸ線透過率は良好であるに
も拘らずシリコンウエハーの吸収端（６．７Ａ）よりも
低波長側の線分の透過を大幅に低減されている。

又、可視光線透過率が高く（１μｍ厚の光学濃度が約０
．０１）　、熱膨張率が低く（３乃至４×１　０−’／
”Ｃ）　．熱伝導率が高く、且つ成膜性が良好であるな
どの特長を有するので、以下の様な効果が得られる。

（１）硅素含有窒化アルミニウムはＸ線透過率が高いの
で比較的厚くしても比較的高いＸ線透過量が得られるの
で、Ｘ線透過膜の製造を容易且つ良好に行うことが出来
るにも拘らず、高解像性を阻害するＸ線の低波長成分の
透過を大幅に低減しているので、半導体デバイス用基板
であるシリコンウエハーからの二次電子放出によるレジ
スト・パターンのシフト発生を抑えることが出来る。

（２）硅素含有窒化アルミニウムは成膜性が良好である
ので極めて薄い膜からなるＸ線透過膜を製造することが
出来、これによりＸ線透過量を高め焼付のスルーブット
を向上させることが出来（３）硅素含有窒化アルミニウ
ムは可視光線の透過率が高い為、Ｘ線リソグラフィーに
おいて可視光線を用いて目視により容易且つ正確にアラ
インメントが出来る。

（４）硅素含有窒化アルミニウムの熱膨張係数はＸ線リ
ソグラフィーにおけるシリコンウエハー焼付基板の熱膨
張係数（２乃至３×１０〜６／℃〉とほぼ同じ値である
から、極めて高精度の焼付けが可能となる。

（５）硅素含有窒化アルミニウムの熱伝導性が高い為、
Ｘ線照射による温度上昇を防止出来、特に真空中での焼
付けの際に効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｈ）は本発明におけるＸ線透過膜の
製造工程を示す図である。 ４：クール系塗料層 ５・ワックス層 ６：リングフレーム ７：接着剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）保持枠と該保持枠に保持されたＸ線透過膜とから
   なり、該Ｘ線透過膜が硅素含有窒化アルミニウムを主体
   としてなることを特徴とするＸ線マスクブランクス。
2. （２）保持枠と該保持枠に保持されたＸ線透過膜と該膜
   に保持されたＸ線吸収体からなり、上記Ｘ線透過膜が硅
   素含有窒化アルミニウムを主体としてなることを特徴と
   するＸ線マスク構造体。