JPH03124016A - X-ray mask and manufacture thereof - Google Patents

X-ray mask and manufacture thereof

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JPH03124016A
JPH03124016A JP1262451A JP26245189A JPH03124016A JP H03124016 A JPH03124016 A JP H03124016A JP 1262451 A JP1262451 A JP 1262451A JP 26245189 A JP26245189 A JP 26245189A JP H03124016 A JPH03124016 A JP H03124016A
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stress
film
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tensile stress
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To keep a high position accuracy by using a membrane which consists of a lower layer having enough tensile stress for self-supporting and a lower layer having only a negligibly small stress in comparison with that of the lower layer. CONSTITUTION:A membrane has a lower layer 1 and an upper layer 2; a tensile stress 3 is formed in the lower layer 1, which is strong enough for self-supporting and only a negligibly small stress in comparison with the tensile stress 3 of the lower layer 1 is produced in the upper layer 2. A mask pattern is formed on the membrane by a material which absorbs X-ray to manufacture an X-ray mask. In manufacture of the membrane, after a membrane 1 having enough tensile stress is manufactured, ion implantation is carried out to a surface part of the membrane 1. The upper layer 2 whereto ion implantation is carried out becomes a film having a small stress. Thereby, a high position accuracy can be kept.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] X線露光技術に用いるX線マスクおよびその製造方法に
関し、 メンブレンが多少エツチングされてその膜厚に場所的分
布が生じたとしても、高い位置精度を保つことができる
X線マスクを提供することを目的とし、 所定波長のX線を透過することのできる材料で形成され
たメンブレンと、その上に設けられたX線を吸収する材
料で形成されるマスクパターンを有するX線マスクにお
いて、該メンブレンは、自己支持するのに十分な引張り
応力が働いている下層と、下層上に形成され、下層の応
力に較べて無視できる程度の応力しか働いていない上層
とからなるように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding an X-ray mask used in X-ray exposure technology and its manufacturing method, it is possible to maintain high positional accuracy even if the membrane is etched to some extent and the film thickness varies locally. The purpose is to provide an X-ray mask that can transmit X-rays of a predetermined wavelength, and a mask pattern that is made of a membrane made of a material that can transmit X-rays of a predetermined wavelength and a material that absorbs the X-rays provided on the membrane. In the X-ray mask, the membrane has a lower layer that has sufficient tensile stress to support itself, and an upper layer that is formed on the lower layer and has negligible stress compared to the stress of the lower layer. It consists of:

[産業上の利用分野] 本発明は、X線露光技術に関し、特にX線露光技術に用
いるX線マスクおよびその製造方法に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to X-ray exposure technology, and particularly to an X-ray mask used in X-ray exposure technology and a method for manufacturing the same.

半導体集積回路装置は、益々その集積度は向上し、各素
子および配線は微細化する傾向にある。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuit devices are becoming more and more highly integrated, and each element and wiring tends to be miniaturized.

M4[化するパターンを実現するためには分解能の高い
露光技術が要求される。紫外光を露光源とする光露光で
はその波長がより短いものが開発されている。電子線露
光は分解能が高く、電磁気的にレンズを作成することら
できる利点を有するが、真空を必要とする。X線露光は
必ずしも真空を必要とせずに高分解能を実現できるが、
レンズ系が作成し難く、密着露光ないし近接露光が主と
なる。
In order to realize an M4 pattern, a high resolution exposure technique is required. For light exposure using ultraviolet light as an exposure source, one with a shorter wavelength has been developed. Electron beam exposure has the advantage of high resolution and the ability to create lenses electromagnetically, but requires a vacuum. Although X-ray exposure can achieve high resolution without necessarily requiring a vacuum,
It is difficult to create a lens system, and close exposure or close exposure is the main method.

このような密着露光や近接露光に用いるX線露光用マス
クにはたとえば最小線幅0.15μmという高い精度が
要求される。また、電子線やX線に対しては高い透明度
を有する固体材料がない、そこで、マスクは吸収の少な
い材料で作った膜状のメンブレン上に形成することにな
る。
An X-ray exposure mask used for such contact exposure or close exposure is required to have a high precision of, for example, a minimum line width of 0.15 μm. Furthermore, there is no solid material that is highly transparent to electron beams and X-rays, so the mask is formed on a film-like membrane made of a material with low absorption.

「従来の技術] 第2図(A)〜(F)に従来の技術によるX線マスクの
製造方法を概略的に示す。
"Prior Art" FIGS. 2(A) to 2(F) schematically show a method of manufacturing an X-ray mask according to a conventional technique.

まず、第2図(A)に示すように、適当な大きさのシリ
コンウェーハ51上に化学気相堆積(CVD)によって
、厚さ約2μmのSiC膜52を堆積する。 SiC膜
はX線に対して吸収の少ない材料である。たとえば、厚
さ2μmのSiC膜は波長4〜8人のxlに対して、約
70%の透過率を示す。
First, as shown in FIG. 2(A), a SiC film 52 having a thickness of about 2 μm is deposited on a silicon wafer 51 of an appropriate size by chemical vapor deposition (CVD). The SiC film is a material that absorbs little X-rays. For example, a SiC film with a thickness of 2 μm exhibits a transmittance of about 70% for wavelengths 4 to 8 xl.

シリコンウェーハ51は後の工程で中央部をエッチされ
、X線透過メンブレンとなるSiC膜52の支持枠とし
ての役割を果たす。
The center of the silicon wafer 51 is etched in a later step, and serves as a support frame for the SiC film 52 that will become an X-ray transparent membrane.

次に、第2図(B)に示すように、シリコンウェーハ5
1の裏面側のSiC膜52の中央部をエツチングによっ
て除去し、シリコンウェーハ51を露出する開口53を
形成する。この開口は、後に作成すべきX線マスクの最
大利用面積を定めるものとなる。
Next, as shown in FIG. 2(B), the silicon wafer 5
The central portion of the SiC film 52 on the back side of the silicon wafer 1 is removed by etching to form an opening 53 exposing the silicon wafer 51. This aperture defines the maximum usable area of the X-ray mask to be created later.

第2図(C)に示すように、シリコンウェーハ51の表
面側のSiC膜52の上に、X線に対して吸収の強い材
料であるタンタルHa)の膜55を形成する。X線吸収
体としてはTaの他、W、Au等を用いることができる
As shown in FIG. 2C, a film 55 of tantalum (Ha), which is a material that strongly absorbs X-rays, is formed on the SiC film 52 on the front side of the silicon wafer 51. As the X-ray absorber, in addition to Ta, W, Au, etc. can be used.

この段階で、X線に対して吸収の少ないメンブレン52
の上に吸収体材料膜55が積層された構造ができる。
At this stage, the membrane 52, which has low absorption of X-rays, is
A structure is created in which an absorbent material film 55 is laminated on top of the absorbent material film 55.

第2図(D)に示すように、シリコンウェーハ51の裏
面側にX線マスクの支持枠56を接着する。この支持枠
56は、たとえばSiCセラミックで形成されている。
As shown in FIG. 2(D), an X-ray mask support frame 56 is bonded to the back side of the silicon wafer 51. This support frame 56 is made of SiC ceramic, for example.

支持枠56の中央には、SiC11g52の開口53と
ほぼ同じ形状を有する開口57が形成されている。
An opening 57 having substantially the same shape as the opening 53 of the SiC11g52 is formed in the center of the support frame 56.

第2図(E)に示すように、支持枠56を取り付けたシ
リコンウェーハ51を裏面側の開口5753から、たと
えば弗酸(HF)と硝酸(HNO3)との混合液によっ
てエツチングしてシリコンウェーハ51の中央部を除去
し、SiC膜52を露出する。このようにして、支持枠
56及び、その上のシリコンウェーハ51の周辺部に支
持されたX!!マスク用メンブレン52とその上の吸収
体膜55とが形成される。ここで、X線マスクとなる吸
収体膜55が正確にその位置を保つためには、メンブレ
ン52が十分な強度を持って支持力を与えなくてはなら
ない、このため、メンブレン52には十分な引張り応力
を与えるようにその製造フ。
As shown in FIG. 2(E), the silicon wafer 51 with the supporting frame 56 attached thereto is etched from the opening 5753 on the back side with a mixed solution of, for example, hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3). The central portion of the SiC film 52 is removed to expose the SiC film 52. In this way, the X! ! A mask membrane 52 and an absorber film 55 thereon are formed. Here, in order for the absorber membrane 55, which serves as an X-ray mask, to maintain its position accurately, the membrane 52 must have sufficient strength and provide supporting force. Its manufacturing process gives tensile stress.

ロセスのパラメータが選択される。Parameters for the process are selected.

その後、第2図(F)に示すように、Taで形成された
吸収体膜55の上にホトレジスト層58を塗布し、パタ
ーンを現像し、下の吸収体膜55をエツチングでバター
ニングする。このようにして、メンブレン52の上に吸
収体パターン55が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2(F), a photoresist layer 58 is applied on the absorber film 55 made of Ta, a pattern is developed, and the underlying absorber film 55 is patterned by etching. In this way, the absorber pattern 55 is formed on the membrane 52.

吸収体vA55がその内部に応力を有している場合、吸
収体のバターニングを行った結果メンブレン52上に吸
収体膜55が残る所と残らない所かできた場合、吸収体
膜55内の応力によって局所的応力の分布が形成されて
しまう、このため、吸収体膜55のある所とない所とで
、メンブレン52の伸び縮みが生じ、位置の精度が低下
してしまう、そこで吸収体膜55は低い応力状態に制御
する。
If the absorber vA55 has stress inside, and as a result of buttering the absorber, some parts of the absorber film 55 remain on the membrane 52 and some parts do not. A local stress distribution is formed due to the stress, and as a result, the membrane 52 expands and contracts depending on where the absorber film 55 is present and where it is not, reducing positional accuracy. 55 controls to a low stress state.

メンブレン材料は、5×10〜4xlO9dyn/al
”程度の引張り応力を有するように作成され、その上に
吸収体膜は、1 x 108dyn /cl”程度以下
の低い応力を有するように制御されていた。
Membrane material is 5x10~4xlO9dyn/al
Moreover, the absorber film was controlled to have a low stress of about 1 x 108 dyn/cl or less.

X線吸収体膜を応力の低い、はぼストレスフリーの状態
に作成し、バターニングによってパターンに歪みが生じ
ないようにしても別の問題がある。
Even if the X-ray absorber film is created in a stress-free state with low stress so that the pattern is not distorted by patterning, there is another problem.

たとえば、TaのようなX線吸収体膜のバターニングは
、CQ2とCCQ4の混合カスを用いた反応性イオンエ
ツチング(RIE)によって行っている。しかし、この
ようなRIEにおいて、X線吸収体であるTaとメンブ
レン材料であるSiCとに対するエツチング速度の選択
比を大きく取ることが離しい、このため、エツチングを
X線吸収体膜55の端でピタリと止めることが雑しく、
メンブレン52をもエッチしてしまうオーバーエッチの
問題がある。
For example, buttering of an X-ray absorber film such as Ta is performed by reactive ion etching (RIE) using a mixed residue of CQ2 and CCQ4. However, in such RIE, it is difficult to maintain a high etching rate selectivity for Ta, which is an X-ray absorber, and SiC, which is a membrane material. It is difficult to stop suddenly,
There is a problem of over-etching which also etch the membrane 52.

第3図(A)に示すように、メンブレン52が部分的に
エッチされると、メンブレン52の厚さに場所的な分布
が生じてしまう、メンブレン52はその内部に引張り応
力が形成されているので、厚さに分布が生じると引張り
応力にも場所的な分布が生じてしまう、このため、メン
ブレン52に局部的な伸び縮みか生じ、パターンが局部
的に移動してしまいパターン歪みが生じる。
As shown in FIG. 3(A), when the membrane 52 is partially etched, the thickness of the membrane 52 will be distributed locally, and tensile stress is formed inside the membrane 52. Therefore, if the thickness is distributed, the tensile stress will also be distributed locally, which causes local expansion and contraction of the membrane 52, causing local movement of the pattern and pattern distortion.

X線吸収体とメンブレンとの間のエツチングの選択比を
大きくすることは不可能ではないが、そのようにパラメ
ータを選択すると、エツチングの際、第3図(B)に示
すような、エツチングマスク下のアンダーカットが生じ
易くなる。すなわち、メンブレン52の厚さに分布は生
じなくても、X線吸収体膜55の寸法精度が低減してし
まう。
It is not impossible to increase the etching selectivity between the X-ray absorber and the membrane, but if the parameters are selected in this way, an etching mask as shown in FIG. Lower undercuts are more likely to occur. That is, even if there is no distribution in the thickness of the membrane 52, the dimensional accuracy of the X-ray absorber film 55 is reduced.

[発明が解決しようとする課題] 以上説明したように、従来の技術によれば、X線吸収体
膜の応力を非常に低い値に注意深く制御したとしても、
オーバーエッチ等が生じることによって、位置の精度が
低下してしまう課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As explained above, according to the conventional technology, even if the stress of the X-ray absorber film is carefully controlled to a very low value,
There has been a problem in that positional accuracy deteriorates due to overetching and the like.

本発明の目的は、メンブレンが多少エツチングされてそ
の膜厚に場所的分布が生じたとしても、高い位置精度を
保つことができるX線マスクを提供することである。
An object of the present invention is to provide an X-ray mask that can maintain high positional accuracy even if the membrane is etched to some extent and its film thickness varies locally.

また、本発明の他の目的は、このようなX線マスクを製
造する製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing such an X-ray mask.

[課題を解決するための手段] 第1図(A)〜(D>は本発明の原理説明図である。[Means to solve the problem] FIGS. 1A to 1D are diagrams explaining the principle of the present invention.

第1図(A)はX線マスク用メンブレンの構造を概略的
に示す断面図である。メンブレンは下層1と上層2を有
し、下層1にはメンブレンを自己支持するのに十分な強
い引張り応力3が形成されており、上層2には下層1の
引張り応力3と比較して無視できる程度の小さな応力4
のみが発生している。すなわち、上層はストレスの燕い
ストレスフレ一体と見なせる膜である。メンブレン上に
X線を吸収する材料でマスクパターンを形成し、X線マ
スクを作成する。
FIG. 1(A) is a sectional view schematically showing the structure of a membrane for an X-ray mask. The membrane has a lower layer 1 and an upper layer 2, and the lower layer 1 has a tensile stress 3 strong enough to self-support the membrane, and the upper layer 2 has a tensile stress 3 that is negligible compared to the tensile stress 3 of the lower layer 1. Minor stress 4
only occurs. In other words, the upper layer is a film that can be regarded as a stress-reflecting film. A mask pattern is formed on the membrane using a material that absorbs X-rays to create an X-ray mask.

このような21構造からなるメンブレンは、第1図(B
)、(C)に示すような方法によって製造することがで
きる。第1図(B)に示す方法は、まず十分な引張り応
力を有するメンブレン1を作成した後、メンブレンlの
表面部分にイオン注入を行う、注入されたイオンかメン
ブレン材料の原子の配列内に添加されることによってメ
ンブレンに働いている引張り応力は緩和される。このよ
うにして、イオン注入された上層2はストレスの小さい
膜となる。
A membrane consisting of such 21 structures is shown in Figure 1 (B
), (C). The method shown in Figure 1 (B) involves first creating a membrane 1 with sufficient tensile stress, and then implanting ions into the surface of the membrane l. As a result, the tensile stress acting on the membrane is alleviated. In this way, the ion-implanted upper layer 2 becomes a film with low stress.

第1図(C)は下層と上層を別々なプロセスで作成する
例である。下層1を十分な引張り応力が発生するプロセ
ス、たとえば熱分解CVD、で作成した後、プラズマC
VDにより上層2を応力の少ない状態で作成する。すな
わち、プラズマ5がら下層1上に応力の小さなプラズマ
CVD膜2を堆積する。プラズマCVDのパラメータを
適当に選択することによって、プラズマCVD膜2内部
に働く応力を小さなものにする。
FIG. 1(C) is an example in which the lower layer and the upper layer are created in separate processes. After forming the lower layer 1 by a process that generates sufficient tensile stress, such as pyrolytic CVD, plasma C
The upper layer 2 is created with less stress by VD. That is, a plasma CVD film 2 with low stress is deposited on the lower layer 1 while using plasma 5. By appropriately selecting plasma CVD parameters, the stress acting inside the plasma CVD film 2 can be reduced.

[作用] 下層を十分な引張り応力が働く層として作成し、上層を
下層と比較して無視できる小さな応力しか働かない層と
して作成することにより、上層の上にX線吸収体膜を設
け、バターニングを行った際オーバーエッチが発生して
も、膜厚分布の不均一は上層の範囲に止どめることがで
きる。上層の膜厚に分布が生じても、第1図(D)に示
すように、上層2内には小さな応力しか存在しないので
応力の分布はほぼ均一のままに保たれる。このためメン
ブレンとしての伸び縮みを防止することができ高い位置
精度を可能とする。
[Function] By creating the lower layer as a layer with sufficient tensile stress and creating the upper layer as a layer with negligible small stress compared to the lower layer, an X-ray absorber film is provided on the upper layer, and the butter Even if overetching occurs during etching, the non-uniformity in film thickness distribution can be kept within the upper layer. Even if the thickness of the upper layer varies, as shown in FIG. 1(D), only a small stress exists in the upper layer 2, so the stress distribution remains substantially uniform. Therefore, expansion and contraction of the membrane can be prevented and high positional accuracy can be achieved.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図(A)、(B)、(C)は本発明の実施例による
X線マスクを示す。
FIGS. 4A, 4B, and 4C show an X-ray mask according to an embodiment of the present invention.

第4図(A)は断面構成を示す、中央部を切り欠いた開
口20を有する円環状のシリコン基板10の表面に引張
り応力を生成させた5iCIl!11が張られ、SiC
セラミックからなる支持枠18に取り付けられている。
FIG. 4(A) shows a cross-sectional configuration of 5iCIl!, in which tensile stress is generated on the surface of an annular silicon substrate 10 having an opening 20 cut out in the center! 11 is stretched and SiC
It is attached to a support frame 18 made of ceramic.

引張り応力のあるSiC膜11の表面上には、引張り応
力を小さく抑制した、はぼストレスフリーの5iCJ1
912が形成されている。
On the surface of the SiC film 11, which has tensile stress, there is a stress-free 5iCJ1 film that suppresses the tensile stress to a low level.
912 is formed.

SiCはX″mに対する吸収が少なく、マスク保持用の
メンブレンを形成する。その上にX線を吸収する能力の
強いTaからなるTa層重6が積層されている。シリコ
ン基板10の開口20においては、SiC膜11.12
とTa層重6の積層が膜状に張られた形態になっている
。Ta層重6は選択的にエツチングされ、X線露光用の
パターンを形成する。
SiC has low absorption of X″m and forms a membrane for holding the mask.A Ta layer 6 made of Ta, which has a strong ability to absorb X-rays, is laminated thereon. is SiC film 11.12
and Ta layer 6 are stretched in the form of a film. The Ta layer 6 is selectively etched to form a pattern for X-ray exposure.

第4図(B)はメンブレン上に形成されたTaパターン
の態様を拡大して示す0図に示すように、引張り応力が
強く物理的支持を与えるSiCMllの上に、はぼスト
レスフリーとされたSiC膜12が形成され、その上の
■a11116が所定形状にパタニングされている。
Figure 4 (B) shows an enlarged view of the Ta pattern formed on the membrane. A SiC film 12 is formed, and 1116 (1) a on top of it is patterned into a predetermined shape.

引張り応力の強い下層SiC[11はたとえば厚さ2μ
m、ストレスフリーの上層5iC1lj12はたとえば
厚さOll 〜0.2μm、 TaJ模16はたとえば
厚さ約0.8μmとされる。
The lower layer SiC with strong tensile stress [11 has a thickness of 2 μm, for example.
For example, the stress-free upper layer 5iC1lj12 has a thickness of ~0.2 μm, and the TaJ pattern 16 has a thickness of, for example, about 0.8 μm.

X線吸収体であるTa層重6のバターニングの際、起こ
りやすいオーバーエッチについて第4図(C)を参照し
て説明する。 Ta層重6の上に、たとえば厚さ約0.
5μmのノボラック樹脂系ホトレジスト層を塗布し、現
像してレジストパターン19を作成し、その下のTa層
重6を選択的にエツチングする。たとえば、CR2とC
Cl14とを用いた反応性イオンエツチングにより、レ
ジストパターン19の形状に忠実な形状でTa1li 
16をエツチングする。このエツチングにおいて丁aと
下−地となるSiCとのエツチング速度の比はそれ程高
くはない。
Over-etching that is likely to occur during patterning of the Ta layer 6, which is an X-ray absorber, will be explained with reference to FIG. 4(C). On top of the Ta layer weight 6, for example, a thickness of about 0.
A 5 μm novolak resin photoresist layer is applied and developed to form a resist pattern 19, and the underlying Ta layer 6 is selectively etched. For example, CR2 and C
By reactive ion etching using Cl14, Ta1li is etched in a shape that is faithful to the shape of the resist pattern 19.
Etch 16. In this etching, the ratio of the etching speed between the plate and the underlying SiC is not so high.

従って、TayAl 6を完全にエッチした状態では、
下地のSiC膜12の露出部分か幾分かはエツチングさ
れる可能性か高い。
Therefore, when TayAl 6 is completely etched,
There is a high possibility that some exposed portions of the underlying SiC film 12 will be etched.

第4図(C)はこのように5iCrA12の表面部分が
オーバーエッチされて凹部21が形成された状態を示し
ている。このように、オーバーエッチが生じると、従来
はSiCrrIAの内部応力にも変化が生じ、SiC膜
内の応力分布に変化か生じて、マスクパターンに歪みが
生じてしまっていた。
FIG. 4(C) shows a state in which the surface portion of the 5iCrA 12 is thus over-etched and a recess 21 is formed. Conventionally, when overetching occurs, the internal stress of SiCrIA changes, causing a change in the stress distribution within the SiC film, resulting in distortion of the mask pattern.

本実施例においては、引張り応力の強いSiC膜11は
、2X109〜4×109dyn/C12の引張り応力
を有するように制御され、その上の引張り応力の小さい
SiC膜12は8 x 108dyn /cra2程度
以下の応力に制御されている。
In this example, the SiC film 11 with strong tensile stress is controlled to have a tensile stress of 2 x 109 to 4 x 109 dyn/C12, and the SiC film 12 with small tensile stress thereon is controlled to have a tensile stress of about 8 x 108 dyn/cra2 or less. The stress is controlled.

たとえば、SiC膜11が厚さ約2μm、応力的4 X
 109dyn /C12を有し、その上のSiC膜1
2が、たとえば厚さ0.1μm、応力5X108dyn
以下であるとすれば、上層のSi011g12の全厚さ
0.1μmがオーバーエッチされた場合でも、力学的に
はオーバエッチされた部分は、下層のSCCl2O厚さ
0.0125μm分にしか相当しない、従って、オーバ
ーエッチによって生じる応力の局部変化は極めて小さい
ものにとどまる。たとえば、従来は厚さ0.8μmの吸
収体に約5×10 dyn /an2の応力が生じなら
のと同等の応力変化がオーバーエッチによって生じてい
た場合、本例においては、吸収体に生じる応力はほぼ1
桁低いものとなる。
For example, the SiC film 11 has a thickness of about 2 μm and a stress of 4
109dyn/C12, and the SiC film 1 thereon
2 has a thickness of 0.1 μm and a stress of 5×108 dyn, for example.
If the following is true, even if the total thickness of the upper layer Si011g12 is overetched by 0.1 μm, mechanically the overetched portion only corresponds to the lower layer SCCl2O thickness of 0.0125 μm. Therefore, local changes in stress caused by overetching remain extremely small. For example, if over-etching conventionally caused a stress change equivalent to a stress of approximately 5×10 dyn/an2 in an absorber with a thickness of 0.8 μm, in this example, the stress change in the absorber is almost 1
It will be an order of magnitude lower.

このように構成されたX線マスクは波長4〜8人のX線
に対してTa層重6の存在しないSiCメンブレン部分
においてはほぼ70%の透過率を示し、Tal摸16の
存在する部分では、はぼ10のコンl−ラストを示す。
The X-ray mask configured in this manner exhibits a transmittance of approximately 70% for X-rays with wavelengths of 4 to 8 in the SiC membrane portion where the Ta layer 6 does not exist, and in the portion where the Tal layer 16 exists. , shows a contrast of 10.

第5図(A)〜(E)に、以上説明したようなX線マス
クの製造プロセスを示す。
FIGS. 5A to 5E show the manufacturing process of the X-ray mask as described above.

まず、第5図(A)に示すように、シリコン基板10の
表面に熱分解CVDにより十分な引張り応力を有するS
iC膜11を成長する。たとえば、温度的1000℃で
5iHCQ3、C3Ha、H2のガスを用い、圧力的3
 TorrでCVDを行い、SC膜を約2μm成長する
。なお、厚さ2μmはシリコン基板10の表面部におけ
る厚さである。成長後、SiC膜1膜内1内じる応力は
約4.X109dyn/C112程度とする。この低圧
化学気相成長(LPGVD)で成長したSiC膜をメン
ブレン下層として使用する。
Firstly, as shown in FIG.
An iC film 11 is grown. For example, using 5iHCQ3, C3Ha, and H2 gases at a temperature of 1000°C and a pressure of 3
CVD is performed at Torr to grow an SC film to a thickness of about 2 μm. Note that the thickness of 2 μm is the thickness at the surface portion of the silicon substrate 10. After growth, the stress within each SiC film is approximately 4. It is set to about X109dyn/C112. This SiC film grown by low pressure chemical vapor deposition (LPGVD) is used as the lower layer of the membrane.

次に、第5図(B)に示すように、表面上にプラズマC
VDによる応力の低いSiC膜を成長する。
Next, as shown in FIG. 5(B), plasma C is placed on the surface.
A SiC film with low stress due to VD is grown.

たとえば、温度300〜500℃で、5n14、C3H
B、H2のガスを用い、圧力的I Torrでプラズマ
を発生させ、プラズマCVDによって、厚さ約0.2t
、tmのSiC1gA12を成長する。成長後のIII
内の応力は、たとえば5 x 108dyn /crg
2以下に制御する。このようにして2層構成のメンブレ
ンを形成した後、従来の技術と同様のプロセスによりX
線マスクを成長する。
For example, at a temperature of 300-500℃, 5n14, C3H
B, H2 gas is used to generate plasma at a pressure of I Torr, and a thickness of approximately 0.2 t is formed by plasma CVD.
, tm SiC1gA12 is grown. III after growth
For example, the stress within is 5 x 108dyn/crg
Control to 2 or less. After forming a two-layer membrane in this way, the X
Growing line mask.

すなわち、第5図(C)に示すように、シリコン基板1
0の裏面側に基板表面を露出する開口24を形成するよ
うにSiC膜をエツチングする。
That is, as shown in FIG. 5(C), the silicon substrate 1
The SiC film is etched to form an opening 24 exposing the surface of the substrate on the back side of the substrate.

第5図(D>に示すように、シリコン基板10の表面側
にX線吸収体となるTa層重6をスパッタリングによっ
て厚さ約0.8μm堆積する。なお、Taの代わりに同
様に原子番号の大きな金属であるW、へ〇等を用いるこ
ともできる。
As shown in FIG. 5 (D>), a Ta layer 6 serving as an X-ray absorber is deposited to a thickness of about 0.8 μm on the surface side of the silicon substrate 10 by sputtering. It is also possible to use metals with a large diameter such as W and 〇.

第5図(E)に示すように、シリコン基板10の下面側
にSiCセラミック等で形成された支持枠18を収り付
ける。なお、支持枠18はSiC膜の開口部24と対応
する開口22を有する。開口側からシリコン基板10を
バックエッチして開口20を形成し、メンブレン部分を
残す、その後Ta層重6上にノボラック系レジスト膜を
形成し、パターンを現像してそのパターンをエツチング
マスクとし、Ta層重6をバターニングしてX線マスク
を形成する。
As shown in FIG. 5(E), a support frame 18 made of SiC ceramic or the like is placed on the lower surface side of the silicon substrate 10. Note that the support frame 18 has an opening 22 corresponding to the opening 24 of the SiC film. The silicon substrate 10 is back-etched from the opening side to form an opening 20, leaving a membrane portion. After that, a novolac resist film is formed on the Ta layer layer 6, a pattern is developed and the pattern is used as an etching mask, and the Ta layer is etched. The layer 6 is patterned to form an X-ray mask.

第6図(A)〜(E)は本発明の他の実施例によるX線
マスクの製造プロセスを示す。
6(A) to 6(E) show a manufacturing process of an X-ray mask according to another embodiment of the present invention.

第6図(A>に示すように、シリコン基板10の表面に
、熱分解CVDによって引張り応力の強いSiC膜11
aを堆積する。たとえば、S+)IcQ3、C3H8、
H2を用いて圧力的3 Torrで、約1000″Cに
おいて熱分解CVDを行い、厚さ約2μmの膜を成長し
た。
As shown in FIG. 6 (A>), a SiC film 11 with strong tensile stress is formed on the surface of a silicon substrate 10 by pyrolytic CVD.
Deposit a. For example, S+)IcQ3, C3H8,
Pyrolytic CVD was performed using H2 at a pressure of 3 Torr and about 1000''C to grow a film with a thickness of about 2 μm.

その後、第6図(B)に示すように、シリコン1板10
の裏面側のSICIlgllaの中央部をエツチングに
よって除去し開口24を形成する。
After that, as shown in FIG. 6(B), one silicon plate 10
An opening 24 is formed by removing the central portion of the SICIlgla on the back side of the substrate by etching.

第6図(C)に示すように、シリコン基板10の表面側
のSiC膜1膜内1から、たとえばシリコンイオンをイ
オン注入する。注入されたイオンは膜の原子間に入り込
み、膜を拡げようとする力を作り出す、このため、膜に
引張り応力が山いている場合には、イオン注入されたイ
オンはこの引張り応力を低減する面きを示す。
As shown in FIG. 6C, silicon ions, for example, are implanted from within the SiC film 1 on the surface side of the silicon substrate 10. As shown in FIG. The implanted ions penetrate between the atoms of the film and create a force that tries to expand the film. Therefore, if the film has a lot of tensile stress, the implanted ions will act as a surface that reduces this tensile stress. It shows the situation.

第7図はイオン注入のドース量とイオン注入された膜内
における応力の様子を概略的に示すグラフである。膜の
初期状態が引張り応力を有する場合、イオン注入によっ
て膜内に原子が注入されると、原子が挿入されることに
よって膜が拡がろうとする力が生じ、引張り応力か減少
する。無応力の状態であれば膜内に新たに圧縮応力が生
じる。
FIG. 7 is a graph schematically showing the dose of ion implantation and the state of stress in the ion-implanted film. When a film has tensile stress in its initial state, when atoms are injected into the film by ion implantation, the insertion of atoms creates a force that tends to expand the film, reducing the tensile stress. If the film is in a stress-free state, new compressive stress will be generated within the film.

初期状態が引張り応力の状態であれば、イオン注入のド
ース量の増加にしたがって、図に示すように引張り応力
は次第に減少し、やがて0になり、その後圧縮応力に代
わる。イオン注入するイオンとしてシリコンイオンを用
いる場合をρ1示をしたが、シリコンイオンに限らない
、但し、入射するX線に対して強い吸収を示さないイオ
ンを選ぶことが好ましい。
If the initial state is a tensile stress state, as the ion implantation dose increases, the tensile stress gradually decreases as shown in the figure, eventually reaches 0, and then becomes compressive stress. Although ρ1 is shown for the case where silicon ions are used as ions to be ion-implanted, it is not limited to silicon ions, but it is preferable to select ions that do not exhibit strong absorption of incident X-rays.

このようにして、約深さ約0.2μmのイオン注入領域
12を形成する。このイオン注入領域12は応力の低い
、または下層のSiC膜1膜内1力に較べて応力の無視
できる領域を構成する。
In this way, an ion implantation region 12 having a depth of approximately 0.2 μm is formed. This ion implantation region 12 constitutes a region where the stress is low or can be ignored compared to the stress within the underlying SiC film 1.

第6図(D)に示すように、このように表面にほぼスト
レスフリーの層を形成しなSiC[11,12の上にX
線の吸収体であるTaJI916をスパッタリングによ
って成長する。
As shown in FIG. 6(D), the X
TaJI916, which is a line absorber, is grown by sputtering.

続いて、第6図(E)に示すように、SiC膜の開口2
4とほぼ対応する開口22を有するSiCセラミック等
の支持枠18をシリコン基板1o裏面側に収り付け、開
口部よりシリコン基板1oをエッチバックする。このよ
うにしてメンブレンが露出する開口20を形成する。
Next, as shown in FIG. 6(E), the opening 2 of the SiC film is opened.
A support frame 18 made of SiC ceramic or the like having an opening 22 substantially corresponding to 4 is placed on the back side of the silicon substrate 1o, and the silicon substrate 1o is etched back from the opening. In this way, an opening 20 through which the membrane is exposed is formed.

なお、上述の実施例において、メンブレンを2層構造と
したが、SiCの場合、下層の引張り応力は2 X 1
09〜4 X 109dyn/C112程度、上層の引
張り応力は少なくともその2.5分の1以下である8 
X 108dyn/cIl”以下にすることが好ましい
In the above embodiment, the membrane has a two-layer structure, but in the case of SiC, the tensile stress of the lower layer is 2 x 1
09~4 X 109dyn/C112 or so, the tensile stress of the upper layer is at least 1/2.5 or less8
It is preferable to set it to 108 dyn/cIl" or less.

メンブレン材料としては、SiCの他、シリコン、窒化
シリコン等を用いることもできる。これらの材料の場合
、下層の引張り応力が5x108dyn/C12程度で
制限される。上層の引張り応力はその約2.5分の1以
下とするのが好ましい。
As the membrane material, in addition to SiC, silicon, silicon nitride, etc. can also be used. In the case of these materials, the tensile stress of the lower layer is limited to about 5x108 dyn/C12. The tensile stress of the upper layer is preferably about 1/2.5 or less.

また、上層と下層の材料を変えてもよい、また3層以上
の構成としてもよい。
Further, the materials of the upper layer and the lower layer may be different, or the structure may have three or more layers.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに限定されるものではない、たとえは、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
Although the present invention has been described above in accordance with the examples, the present invention is not limited to these examples.
It will be obvious to those skilled in the art that improvements, combinations, etc. are possible.

[発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、X線マスクにお
いて、メンブレンの上層をほぼストレスフリーの状態に
することによって、X線吸収体膜のエツチングにおいて
オーバーエッチが生じても、出来上がるX線マスク用パ
ターンの位置精度を高く保つことができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in an X-ray mask, by making the upper layer of the membrane almost stress-free, even if over-etching occurs in the etching of the X-ray absorber film, , it is possible to maintain high positional accuracy of the resulting X-ray mask pattern.

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

第1図(A)〜(D)は本発明の原理説明図であり、第
1図(A)は構造を締め吸う概略断面図、第1図(B)
、(C)は製造方法を示す概略断面図、第1図(D)は
積層構造の上層の機能を示す概念図、 第2図(A)〜(F)は従来技術によるX線マスクの製
作を示すための各工程におけるX線マスクの断面図、 第3図(A)、(B)は従来技術の問題点を説明するた
めの概念図、 第4図(A)、(B)、(C)は本発明の実施例による
X線マスクを説明するための図であり、第4図(A)は
断面構成を示す概略断面図、第4図(B)はマスク部分
の部分拡大図、第4図(C)はX線吸収体膜のエツチン
グ時に生じ得るオーバーエッチのFI!様を示す概念図
、 第5図(A)〜(E)は本発明の実施例によるX線マス
クの製造プロセスを示すための図であり、各工程におけ
るX線マスクの概略断面図、第6図(A)〜(E)は本
発明の他の実施例によるX線マスクの製造プロセスを説
明するための各工程の断面図、 第7図はイオン注入のドース量とイオン注入された膜内
の応力との関係を概念的に示すグラフである。 0 1 2 6 8 9 0 1 2 4 プラズマ シリコン基板 引張り応力の強いSiC膜 引張り応力の小さいSiC膜 Ta膜 支持枠 レジストパターン 開口 凹部 開口 開口
1(A) to 1(D) are diagrams explaining the principle of the present invention, FIG. 1(A) is a schematic sectional view of the structure, and FIG. 1(B) is a schematic sectional view of the structure.
, (C) is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing method, Figure 1 (D) is a conceptual diagram showing the function of the upper layer of the laminated structure, and Figures 2 (A) to (F) are the manufacturing of an X-ray mask using conventional technology. 3(A) and (B) are conceptual diagrams for explaining the problems of the prior art. FIG. 4(A), (B), ( C) is a diagram for explaining the X-ray mask according to the embodiment of the present invention, FIG. 4(A) is a schematic sectional view showing the cross-sectional configuration, FIG. 4(B) is a partially enlarged view of the mask portion, FIG. 4(C) shows FI of over-etching that may occur during etching of the X-ray absorber film! FIGS. 5(A) to 5(E) are diagrams showing the manufacturing process of an X-ray mask according to an embodiment of the present invention; Figures (A) to (E) are cross-sectional views of each step to explain the manufacturing process of an X-ray mask according to another embodiment of the present invention. Figure 7 shows the dose amount of ion implantation and the inside of the ion-implanted film. It is a graph conceptually showing the relationship between stress and stress. 0 1 2 6 8 9 0 1 2 4 Plasma silicon substrate SiC film with strong tensile stress SiC film with small tensile stress Ta film Support frame Resist pattern opening recess opening opening

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、所定波長のX線を透過することのできる材料で
形成されたメンブレンと、その上に設けられたX線を吸
収する材料で形成されるマスクパターンを有するX線マ
スクにおいて、 該メンブレンは、自己支持するのに十分な引張り応力(
3)が働いている下層(1)と、下層上に形成され、下
層の応力に較べて無視できる程度の応力(4)しか働い
ていない上層(2)と からなることを特徴とするX線マスク。
(1) An X-ray mask having a membrane formed of a material that can transmit X-rays of a predetermined wavelength and a mask pattern formed of a material that absorbs the X-rays provided thereon, the membrane is a tensile stress sufficient to be self-supporting (
3), and an upper layer (2) formed on the lower layer, where stress (4) is negligible compared to the stress in the lower layer. mask.
(2)、前記上層(2)が厚さ0.2μm以下のSiC
膜で形成されている請求項1記載のX線マスク。
(2), the upper layer (2) is SiC with a thickness of 0.2 μm or less
The X-ray mask according to claim 1, wherein the X-ray mask is formed of a film.
(3)、所定波長のX線を透過することのできる材料で
形成され、自己支持するのに十分な引張り応力(3)が
働いている下層(1)と、下層上に形成され、下層の応
力に較べて無視できる程度の応力(4)しか働いていな
い上層(2)からなるメンブレンと、該メンブレン上に
設けられ、X線を吸収する材料で形成されるマスクパタ
ーンからなるX線マスクの製造方法において、該メンブ
レンは、十分な引張り応力の働いている薄膜からなる下
層を作成する工程と、作成された薄膜の上からイオン注
入を行い表面部分に応力の減少した上層を作成する工程
によって形成することを特徴とするX線マスクの製造方
法。 4)、所定波長のX線を透過することのできる材料で形
成され、自己支持するのに十分な引張り応力(3)が働
いている下層(1)と、 下層上に形成され、下層の応力に較べて無視できる程度
の応力(4)しか働いていない上層(2)からなるメン
ブレンと、該メンブレン上に設けられ、X線を吸収する
材料で形成されるマスクパターンからなるX線マスクの
製造方法において、 該メンブレンは十分な引張り応力の働いている下層を熱
分解化学気相堆積(CVD)で作成する工程と、応力の
小さい上層をプラズマCVDで作成する工程とを含むX
線マスクの製造方法。
(3) A lower layer (1) made of a material that can transmit X-rays of a predetermined wavelength and has sufficient tensile stress (3) to support itself; An X-ray mask consisting of a membrane consisting of an upper layer (2) on which only a negligible stress (4) is applied compared to the stress, and a mask pattern provided on the membrane and formed of a material that absorbs X-rays. In the manufacturing method, the membrane is produced by a step of creating a lower layer consisting of a thin film with sufficient tensile stress, and a step of implanting ions from above the created thin film to create an upper layer with reduced stress on the surface area. 1. A method of manufacturing an X-ray mask, comprising: forming an X-ray mask. 4) A lower layer (1) made of a material that can transmit X-rays of a predetermined wavelength and has sufficient tensile stress (3) to support itself; Manufacture of an X-ray mask consisting of a membrane consisting of an upper layer (2) on which only a negligible stress (4) is applied compared to the above, and a mask pattern provided on the membrane and formed of a material that absorbs X-rays In the method, the membrane includes a step of creating a lower layer with sufficient tensile stress by pyrolytic chemical vapor deposition (CVD), and a step of creating an upper layer with low stress by plasma CVD.
How to make line masks.
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