JPH04107912A - Ｘ線露光用マスク - 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】 〔概　要〕 Ｘ線露光用マスクの構造、特にＸ線吸収体からなるマス
クパターンを搭載するＸ線透過膜の構造に関し、 Ｘ線透過率が高く、Ｘ線の照射により劣化を生ぜず、且
つ機械的に強固なＸ線透過膜を提供してＸ線マスクの長
寿命化及びそれに伴うコストの低減を図ることを目的と
し、 無機材料膜で両面が覆われたベリリウム薄膜をＸ線透過
膜に用い、該Ｘ線透過膜の一方の面の該無機材料膜上に
Ｘ線吸収体からなるマスクパターンが配設されてなる構
成を有する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＸ線露光用マスクの構造に係り、特にＸ線吸収
体からなるマスクパターンを搭載するＸ線透過膜（メン
ブレン）の構造に関する。

近時、半導体メモリ等の高密度、高集積化に伴い、それ
の製造工程で用いられるレジストパターンにも、サブミ
クロン乃至クォータミクロン幅のパターンが要求される
ようになってきている。

そのため、波長が短いことにより回折や干渉が起こらず
高解像度が得られるＸ線を用いた露光技術が注目されて
おり、量産性の高いＸ線リソグラフィ技術の開発、特に
高輝度が得られるために露光速度を向上でき、且つ平行
光が得られるので露光精度の一層の向上が図れるシンク
ロトロン放射（ＳＯＲ）光をＸ線源に用いたＸ線リソグ
ラフィ技術の開発が進められている。

〔従来の技術〕

第３図はＳＯＲ光を光源として用いたＸ線露光装置の基
本的構成を示す断面図で、図中、５１はステージ、５２
はレジストの塗布された半導体基板、５３はビームダク
ト（ビームライン）、５４はマスク、５５はベリリウム
（Ｂｅ）窓（Ｘ線選択取り出し用）、５６は反射ミラー
、５７はＸ線ビーム、５８はヘリウム（Ｈｅ）ガス容器
、５９はＳｉＣ等よりなるＸ線取り出し窓、６０は光学
アライメント系を示している。

このＸ線露光装置において、図示されない蓄積リングか
ら放射されたＳＯＲ光（Ｌ８ｏＲ）は、２枚のミラー５
６により交互に反射されて短波要分がカットされ、直進
してＢｅ窓５５を透過することにより長波要分がカット
される。このＢｅ窓５５を透過したＳＯＲ光即ちＸ線５
７は、Ｂｅ窓５５の保護とマスク５４に至るまでの減衰
を少な（するために設けられているＨｅの満たされたＨ
ｅガス容器５８中を通過し、Ｘ線取り出し窓５９からマ
スク５４上に照射され、マスク５４のＸ線吸収体６１の
ない部分（Ｘ線透過膜）を透過して、ステージ５１上に
吸着固定されている半導体基板５２上に達し、そこに塗
布されているレジストを感光させる。

上記のようなＸ線露光に用いられていた従来のＸ線露光
用マスクは第４図に示すように、表面が直に表出した単
層構造のＸ線透過膜６２上にＸ線吸収体６３からなるマ
スクパターン６３Ａ　、６３Ｂ等が配設され、このＸ線
透過膜６２が基体となっているシリコン（Ｓｉ）基板６
１を介してマスク支持枠６４に固着された構造を有して
いた。

そして上記従来のＸ線露光用マスクにおいて、単層構造
のＸ線透過膜６２には、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素
（ＳｉＮ）　、シリコン（Ｓｉ）、窒化硼素（ＢＮ）、
ベリリウム（Ｂｅ）等の無機材料の２〜３μｍ程度の厚
さの薄膜が用いられていた。

しかし、上記ＳｉＮ、　ＢＮ、　Ｂｅ等の薄膜は、Ｘ線
の照射により薄膜が劣化して薄膜内に応力歪みを生じ、
これによってマスクパターンの位置精度が変化したり、
マスクが破損し易くなるという問題があった。

また、ＳｉＣ、Ｓｉ等の薄膜においては、Ｘ線による薄
膜の劣化は生じないが、ＳｉＣの場合、薄膜の厚さを前
記のように２〜３μｍ程度に厚く形成した際薄膜表面に
凹凸を生じ、その上に形成されるマスクパターンの精度
が低下するという問題があり、Ｓｉの場合はＸ線透過率
が比較的悪いことにより露光時間の増大、及びコントラ
スト低下による露光精度の低下等の問題があり、且つ機
械的強度も弱く破損し易いという問題もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで本発明は、Ｘ線透過率が高く、Ｘ線の照射により
劣化を生ぜず、且つ機械的に強固なＸ線透過膜を提供し
てＸ線マスクの長寿命化及びそれに伴うコストの低減を
図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、無機材料膜で両面が覆われたベリリウム薄
膜をＸ線透過膜に用い、該Ｘ線透過膜の一方の面の該無
機材料膜上にＸ線吸収体からなるマスクパターンが配設
されてなる本発明によるＸ線露光用マスクによって解決
される。

〔作　用〕

前述したように、ＳｉＮ、　ＢＮ、　Ｂｅ等のＸ線透過
膜材を用いたＸ線露光用マスクは、Ｘ線の被曝によって
劣化する。しかしその劣化の状態は、ＳｉＮ及びＢＮか
らなるＸ線透過膜においてはＸ線を照射されることによ
って膜の分子構造が変化して、膜のゆがみを生じてマス
ク精度が劣化し、且つ膜が脆弱化してマスクが破損し易
くなる等、初期のＸ線透過膜としての性能が維持出来な
くなるのに対し、ＢｅからなるＸ線透過膜においては膜
の機械的強度は充分に大きく保持されるものの、大気中
でＸ線照射を行うと、大気中で発生したオゾンの反応に
よって膜内にピンホールを生じて面内の応力分布が変化
し、また大気中の水分とＸ線照射によって膜表面に化合
物を生じて膜に反りを生じ、これらによってマスクパタ
ーンの位置精度が劣化するというものであった。

そこで本発明においては、Ｘ線透過率が高（、機械的強
度が充分に確保されて機械的衝撃による破損が生じにく
いＢｅ薄膜をＸ線透過膜の主材に用い、このＢｅ薄膜の
両面を、無機物質、例えばＸ線透過率が高く且つ化学的
に安定なＳｉＣ等のＢｅ薄膜の厚さに対し１７５〜１／
ｌＯ程度の薄膜で覆った多層構造のＸ線透過膜とする。

このようにすることにより、Ｘ線照射に際してＢｅ薄膜
面が直に酸素や水分を含む大気に触れることがなくなる
ので、Ｂｅ薄膜内にオゾンとの反応によりピンホールが
発生したり、またＢｅ薄膜表面に水分との反応により化
合物が形成されたりするのが防止され、Ｘ線照射に際し
てのＸ線透過膜の変形や反りが回避されて、マスクパタ
ーンの位置精度の劣化が防止される。

かくて、Ｘ線透過率が高（、Ｘ線の照射により劣化を生
ぜずに高精度を維持し、且つ機械的に強固なＸ線透過膜
を有する、高精度、長寿命のＸ線露光用マスクが提供さ
れ、マスクコストの低減が図れる。

〔実施例〕

以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図（ａ）
〜（社）は本発明の一実施例に係る製造工程断面図であ
る。

全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。

本発明に係るＸ線露光用マスクは例えば第１図に示すよ
うに、Ｘ線透過膜（メンブレン）の主体となる厚さ２〜
５μｍ程度のＢｅ薄膜３の両面か厚さ２０００〜５００
０人程度の第１、第２のＳｉＣ膜２．４で覆われた３層
構造のＸ線透過膜が、それの基体となっているＳｉ基板
１を介してＳｉＣ等からなるマスク支持枠５上に接着固
定され、前記Ｘ線透過膜の上面側の第２のＳｉＣ膜４上
に、Ｘ線吸収体である例えば厚さ８０００人程度０タン
タル（Ｔａ）膜７からなるマスクパターン７Ａ、７Ｂが
配設された構造を有する。

上記構造のＸ線露光用マスクの製造は、例えば以下に示
すの方法によりなされる。

第２図（ａ）参照 即ち、例えば０．５〜１ｍｍ程度の厚さを有するＳｉ基
板１上に、先ず反応ガスにプロパン（Ｃ，Ｈ，）とトリ
クロルシラン（ＳｉＨＣＩｓ）を用いる通常の化学気相
成長（ＣＶＤ）法により、Ｘ線透過膜の下面保護膜とな
る厚さ数１００〜数１０００人程度の第１のＳｉＣ膜２
を形成する。

第２図（ｂ）参照 次いで、通常通り電子ビーム（ＥＢ）蒸着法等により上
記第１のＳｉＣ膜２上２上Ｘ線透過膜の主体となる厚さ
５〜１０μｍ程度のＢｅ薄膜３を形成する。

第２図（Ｃ）参照 次いで、前記同様反応ガスにＣ，Ｈ，と５ＩＨＣ１３を
用いる通常のＣＶＤ法により、上記Ｂｅ薄膜３上にＸ線
透過膜の上面保護膜となる厚さ数１００〜数１０００人
程度の第２のＳｉＣ膜４を形成する。

第２図（ｄ）参照 次いで、上記Ｓｉ基板Ｉを通常通りの接着剤を用いて例
えばＳｉＣからなるマスク支持枠５上に固着する。

第２図（ｅ）参照 次いで、通常通り弗硝酸系のエツチング液を用いＳｉ基
板ｌの背面エツチングを行い、マスク支持枠５の開口部
６内に第１のＳｉＣ膜２の背面を表出させる。

第２図げ）参照 次いで、通常通りＥＢ蒸着法等により、前記第２のＳｉ
Ｃ膜４上に、Ｘ線吸収体となる厚さ８０００人程度０タ
ａ膜７を形成する。

第２図（ｇ）参照 次いで、上記Ｔａ膜膜上上ＥＢ露光用のレジスト膜８を
形成し、ＥＢ描画露光を行い、現像を行って、前記マス
ク支持枠５の開口部の上部に所定形状のレジストパター
ン８Ａ、８Ｂ等を形成する。

第２図（社）参照 次いで、上記レジスト膜８及びレジストパターン８Ａ、
８Ｂをマスクにし、塩素系のガスを用いるリアクティブ
イオンエツチング処理により、表出するＴａ膜７を選択
的にエツチング除去し、Ｔａ膜７よりなるマスクパター
ン７Ａ、７Ｂ等を形成する。

そして、以後、レジスト膜８及びレジストパターン８Ａ
、８Ｂを除去して、第１図に示したＸ線露光用マスクが
完成する。

このようにして形成された本発明に係るＸ線露光用マス
クにおいては、上部にマスクパターンが搭載されるＸ線
透過膜が、Ｘ線透過率に優れ、Ｘ線自体による膜質の劣
化を生ぜず、且つ機械的に強固なりｅ薄膜を主体として
構成され、更に大気中におけるＸ線露光において発生す
るオゾンとの反応によるピンホールの発生、水分との反
応による化合物膜の形成等のＢｅ薄膜の欠点が、Ｂｅ薄
膜の両面をＳｉＣ等のＸ線透過率の高い保護膜で覆うこ
とによって大気から遮断保護されて除かれるので、Ｘ線
透過率が高（、Ｘ線の照射により劣化を生ぜず高露光精
度が得られ、且つ機械的に強固なＸ線露光用マスクか提
供される。

なお、Ｘ線透過膜の主材であるＢｅ薄膜の両面を大気か
ら遮断する保護用の無機材料膜には、上記ＳｉＣ以外に
ポリＳｉ等も用いられる。

また、Ｘ線吸収体には従来通り、タングステン（Ｗ）、
金（Ａｕ）等も勿論用いられる。

〔発明の効果〕 以上説明のように本発明によれば、Ｘ線透過率が高く、
Ｘ線の照射により劣化を生ぜずに高精度が得られ、且つ
機械的に強固なＸ線露光用マスクが提供されるので、露
光精度の向上及びマスク寿命の延長によるマスクコスト
の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図（ａ）
〜屯は本発明の一実施例に係る製造工程断面図、 第３図はＸ線露光装置の基本構成図、 第４図は従来のＸ線露光用マスクの模式断面図である。 図において、 １はＳｉ基板、 ２は第１（７）ＳｉＣ膜、 ３はＢｅ膜、 ６は開口部、 ７はＴａ膜、 ７Ａ、　７Ｂはマスクパターン、 ８はレジスト膜、 ８Ａ、　８Ｂはレジストパターン を示す。 、木峠０〜實麺例ｆ）梗Ｗ断面図 第１図 第４図 本免明の一夫弊ｆＩｌｌＴｉポ′５製食工打断面図顎２
図（千の１） 本弁明の〜突１１＋：沃６製込−王稈断面図第２図（ぜ
ｆ１２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無機材料膜で両面が覆われたベリリウム薄膜をＸ線
   透過膜に用い、 該Ｘ線透過膜の一方の面の該無機材料膜上にＸ線吸収体
   からなるマスクパターンが配設されてなることを特徴と
   するＸ線露光用マスク。 ２、前記無機材料膜が炭化珪素膜からなることを特徴と
   する請求項１記載のＸ線露光用マスク。