JPH0356660A - SiCとSi↓3N↓4よりなる薄膜、その製造方法およびX線リソグラフィー用マスク - Google Patents

SiCとSi↓3N↓4よりなる薄膜、その製造方法およびX線リソグラフィー用マスク

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JPH0356660A
JPH0356660A JP1192977A JP19297789A JPH0356660A JP H0356660 A JPH0356660 A JP H0356660A JP 1192977 A JP1192977 A JP 1192977A JP 19297789 A JP19297789 A JP 19297789A JP H0356660 A JPH0356660 A JP H0356660A
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si3n4
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周 樫田
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Akihiko Nagata
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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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) 本発明は優れた可視光透過率を有し、耐高エネルギービ
ーム照射性、耐薬品性、耐湿性および平清で、傷、ビン
ホールのないX li!透過膜を持つX線リソグラフィ
ー用マスクおよびその製造方法に関するものである。
(従来の技術) X!!リソグラフィー用マスクのX線透過膜(メンブレ
ン)に要求される重要な性能としては(1)高エネルギ
ー電子線やシンクロトロン放射光の様な高エネルギービ
ームの照射に耐える材料であること。
(2) 50%以上の高い可視光透過率を有し、高精度
なアライメント(位置合せ)ができること。
(3)良好な耐薬品性や耐湿性を有し、エッチング工程
や洗浄工程で損傷されにくいこと。
(4)メンブレンの表面が平滑で、傷やピンホールが無
いこと. 等が挙げられる. 従来、X線リソグラフィー用マスクのX線透過膜の素材
としては、BN, SiaN,、SiC等の材料が提案
されているが、いずれも一長一短があり、前記した様な
性能を全て満足するものは得られていない。例えば、B
Nは良好な可視光透過率を有するが、耐高エネルギービ
ーム性及び耐薬品性が不充分であり、SiJ4は耐薬品
性及び耐湿性が充分でなく、SiCの場合は可視光透過
率が不充分である等の欠点を有していた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は前述した様な従来の技術では未解決の優れた可
視光透過率、耐高エネルギービーム性および耐薬品性を
有するX線リソグラフィー用マスク用材料とその製造方
法を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者等はか\る課題を解決するためにSi基板上に
成膜するX線透過膜の材料の選択、適性な各種物性を有
するメンブレンの成膜条件の探索に鋭意検討を重ねた結
果、本発明に到達したものでその要旨は次の通りである
SiCと SisN4よりなる薄膜を第1の発明とし、
SiCと SisN4のモル比が95=5〜30:70
であるターゲットを用いてスバッター法にてSi基板上
に成膜することを特徴とする薄膜の製造方法を第2の発
明とし、次いでこの薄膜を用いてなるX線リソグラフィ
ー用マスクを第3の発明とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、X線透過膜の薄膜材料としてはSiCとSiaN
4よりなる2成分系が1成分系よりも各物性において優
れた性能を持つことが判り、その成分割合はモル比で、
95:5〜30:70が良い。SiCが95より多くな
ると、可視光透過率がSiC単独と同等の低い値を示し
、逆に、SiCが30より少くなると、耐薬品性がSi
sN4単独と同等の不充分な性能を示すので好ましくな
い。従って、好適なモル比としては、80:20〜40
:60である。
生成した薄膜の引張応力はIXIO”〜1×lOl0d
yne/crr?であることが必要で、I X to’
 dyne/crr?以下であるとメンブレン化した時
にしわが発生し易く、また、I X 10”dyne/
crr?以上になるとメンブレンが破壊しやすい.好適
な引張応力としては5 X 10” 〜5 X 10@
dyne/cmである。
次に、製造方法について述べる。
本発明で採用したスパッター法としては、一般に使用さ
れているコンベンショナルスパッター法で行なうが、好
ましくは量産性の観点より成膜速度の速いマグネトロン
スパッター法を用いるのが良い。スパッターに使用され
るガスとしては、アルゴン、キセノンなどの不活性ガス
を用いるが、他にヘリウム、窒素等のガスを混入しても
よい。
スパッター圧力は、特に制限はないが、I X 10−
”〜IXIO−’トールが好ましい。なお、スパッター
圧力は成膜後の膜の応力値に大きな影響を及ぼすため、
ターゲットの組成も含めたスパッターの条件下で、所定
の引張応力となるようなスバッター圧力を設定すること
が必要である。
基板は通常はシリコンウェハを用いる。Si基板の温度
については特に制限はないが、100〜1,000℃の
範囲が生成した膜の欠陥やビンホールが少ないので好ま
しい。ターゲットに印加する電力は、5W/crrr以
上ならば、得られる膜の応力が引張応力となるので好ま
しい.印加電力が高い程、成膜速度は増加するので有利
である。
本発明の必須要件であるターゲットは、生成薄膜と同組
成のSiCとSisN<の2成分から成り、StCと 
SisN+のモル比が95:5〜30:70が好ましい
。SiCとSisN4のモル比が95:5よりSiCが
多くなると、可視光透過率がSiC単独と同等の低い値
を示し、逆に、SiCとSiJ<のモル比が30 : 
70よりSiCが少くなると、耐薬品性がSxsN4単
独と同等の不充分な性能を示すので好ましくない。Si
Cと SisN4の好適なモル比としては、80:20
〜40:60である。特に50 : 50の場合は成膜
速度が大きく. SiC単独の場合の約2倍となり、生
産性の向上に役立つ。この2成分系ターゲットはSiC
と Si3N4を所定量、均一に混合して、ホットプレ
ス等により焼結して製造する。原料SiC及びSisN
<の純度は99%以上、好ましくは99.9%以上のも
のが高純度薄膜を得る上から望ましい。
以下、実施例と比較例によって本発明の具体的態様を説
明するが、本発明はこれらによって限定されるものでは
ない。尚、得られた薄膜の物性測定、評価方法は次の通
りである。
(薄膜物性測定、評価方法) ■成膜速度:シリコン基板の表面の1部をステンレス板
でマスクして、一定時間スバ・ソターを行なって成膜後
、該ステンレスマスクを取り除き、未成膜面と成膜面の
境界の段差をサーフコーダSE−30C(小坂研究所製
商品名)にて測定して膜厚を求め、成膜速度を算出した
■引張応力:シリコンウエハの成膜前と成膜後のそりの
変化量より応力値を算出した。
■可視光透過率:フオトマスク用石英基板B WAF5
25(信越化学製商品名)に前述の方法で成膜後この石
英基板をマルチフォトスペクトルメーターMPS−50
00 (島津製作所製商品名)で波長633nm位置の
透過率を測定した。この時、デイファレンス側の試料と
して成膜をしていない石英基板を用いた。
■耐高エネルギービーム性;高エネルギーとして1 0
KeVの高エネルギー電子線を500MJ/crrf照
射し、照射による膜の応力変化率を求めて、耐高エネル
ギービーム性の目安とした。
応力変化率 (%) ■耐薬品性;90℃の30%KOH熱水中に24時間浸
漬し、浸漬後の応力変化率を求めて耐薬品性の目安とし
た。
応力変化率(%): ■耐湿性;90℃の熱水に7日間浸漬し、浸漬後の応力
変化率を求めて耐湿性の目安とした。
応力変化率(%)= ■メンブレン化適性:成膜後の基板の裏面にPECVD
法でアモルファスBN膜(以下、a−BN膜とする)を
 1.0μm成膜し、この膜をKOHエッチング液の保
護膜とした。a−BN膜の上にステンレス製ドーナツ状
マスク板をセットし、CF4ガスにてドライエッチング
して露出しているa−BN膜を除去後、30%KOHに
て露出したシリコン面をウェットエッチングで溶出し、
メンブレン化した。メンブレン化適性として、仕上げた
メンブレンが、傷やビンホールが無く平滑と認められる
場合を良好、その他を不良と判定した。
(実施例l) 高周彼マグネトロンスパツター装置SPF−332H型
(日電アネルバ社製商品名)を用いて、カソード側にS
iCと SiaN4のモル比が95=5からなる直径3
インチで厚みが5mmのターゲットをセットした。
基板として、直径3インチで厚みが600μmの両面研
磨シリコンウエハを用いて200℃に加熱した状態でア
ルゴンガスを7 cc/分の流量で流しつつパワー密度
をIOW/ cボ、反応圧力を6.O XIO−2トル
下で所定時間スパツターを行ない、SiCとSi3N+
よりなる膜厚1.0μmの薄膜を作製した。
得られた薄膜をE S C A iBによる元素分析の
結果、Si 68.1%,8 6.2%、C 25.7
%となり、 SiCとSiJ4のモル比は95:5であ
ることが判明した。
次にこの膜の■成膜速度■引張応力■可視光透過率■耐
高エネルギービーム性■8耐薬品性■耐温性■メンブレ
ン化適性の各性能について前述の方法で測定し、得られ
た結果を第1表に示した。
(実施例2〜18) 成膜条件を第1表に示した様に変化させた以外は、実施
例lと同条件で成膜し、生成薄膜の物性を測定して第1
表に示した。
(比較例1〜7) 比較例として、本発明の特許請求の範囲外の組成のター
ゲットを用いて、実施例1〜18と同様の方法で成膜し
てその性能を評価した。成膜条件と物性評価の結果を第
2表に示した。
(発明の効果) 第1表の結果より、本発明の方法により成膜した薄膜は
、可視光透過率が50%以上を有し、耐高エネルギービ
ーム性、耐薬品性、耐湿性、メンブレン化適正の各性能
も優れていることが判る。
方、第2表の比較例の結果より、ターゲットの組成にお
いて、SiCと SisN4のモル比が95:5よりS
iCが多くなると、可視光透過率が30%以下となり実
用に適さない(比較例l〜2)。また、SiCとSis
N4のモル比が30:70より si3Lが多くなって
も、耐薬品性及び耐湿性が悪化して実用上使用出来ない
(比較例3〜5)。さらに、SiCとSisN4のモル
比が95:5〜30:70のターゲットを用いてちスパ
ッター圧力等のスパッター条件が適切でないと、成膜し
た膜の引張応力がIXIO”〜IXIO” dyne/
crrfの範囲外となり、この場合はメンブレン化適性
が不良となる(比較例6〜7)。以上の様に本発明品の
性能は極めて高く、工業上有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)SiCとSi_3N_4よりなる薄膜。 2)SiCとSi_3N_4のモル比が95:5〜30
    :70である請求項1に記載の薄膜。 3)SiCとSi_3N_4よりなるターゲットを用い
    、スパッター法にて基板上に成膜することよりなる請求
    項1または2に記載の薄膜の製造方法。 4)請求項1または2に記載の薄膜をX線透過膜として
    用いるX線リソグラフィー用マスク。 5)請求項4に記載のX線透過膜の引張応力が1×10
    ^8〜1×10^1^0dyne/cm^2であるX線
    リソグラフィー用マスク。
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