JPH04338628A - Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびその製造方法 - Google Patents
Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびその製造方法Info
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- JPH04338628A JPH04338628A JP3139505A JP13950591A JPH04338628A JP H04338628 A JPH04338628 A JP H04338628A JP 3139505 A JP3139505 A JP 3139505A JP 13950591 A JP13950591 A JP 13950591A JP H04338628 A JPH04338628 A JP H04338628A
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に用
いられるＸ線リソグラフィ用マスクに関し、特にサブ〜
ハ―フミクロンＵＬＳＩの微細化に対応できるＸ線リソ
グラフィ用技術に不可欠であるＸ線リソグラフィ用マス
クならびにその製造方法に関する。
いられるＸ線リソグラフィ用マスクに関し、特にサブ〜
ハ―フミクロンＵＬＳＩの微細化に対応できるＸ線リソ
グラフィ用技術に不可欠であるＸ線リソグラフィ用マス
クならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線リソグラフィは従来のフォトリソグ
ラフィに比べ高解像度であり、更に単層レジストプロセ
スが利用できるため、高歩留まりのＬＳＩ生産が期待で
きる。Ｘ線リソグラフィ技術の開発タ−ゲットは大きく
分類して、１．Ｘ線源、２．アラインメント機構、３．
Ｘ線リソグラフィ用マスクがある。このうち、Ｘ線マス
クはＸ線リソグラフィにおいて基本となる技術であり、
さかんに研究開発が進められている。Ｘ線マスクは、軽
元素（Ｓｉ，ＳｉＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ポリイミド等）か
らなるメンブレン（Ｘ線透過自己支持膜）、重金属のＸ
線吸収体パタ―ンおよびそれらを支える支持体で構成さ
れている。また、Ｘ線マスクに要求される特性としては
次のようなものが挙げられる。 ■Ｘ線透過体の線吸収係数が小さい。 ■マスク金属のＸ線透過率が低い。 ■Ｘ線照射ダメ―ジが小さい。 ■内部応力が低い。
ラフィに比べ高解像度であり、更に単層レジストプロセ
スが利用できるため、高歩留まりのＬＳＩ生産が期待で
きる。Ｘ線リソグラフィ技術の開発タ−ゲットは大きく
分類して、１．Ｘ線源、２．アラインメント機構、３．
Ｘ線リソグラフィ用マスクがある。このうち、Ｘ線マス
クはＸ線リソグラフィにおいて基本となる技術であり、
さかんに研究開発が進められている。Ｘ線マスクは、軽
元素（Ｓｉ，ＳｉＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ポリイミド等）か
らなるメンブレン（Ｘ線透過自己支持膜）、重金属のＸ
線吸収体パタ―ンおよびそれらを支える支持体で構成さ
れている。また、Ｘ線マスクに要求される特性としては
次のようなものが挙げられる。 ■Ｘ線透過体の線吸収係数が小さい。 ■マスク金属のＸ線透過率が低い。 ■Ｘ線照射ダメ―ジが小さい。 ■内部応力が低い。
【０００３】従来の代表的なＸ線マスクの構造を図２に
示す。このＸ線マスクの製造方法は、シリコンウェハ２
１上にメンブレンとして約２μｍ厚に窒化珪素（ＳｉＮ
）膜２２を形成した基板にＸ線吸収体としてタングステ
ン（Ｗ）膜をスパッタ等により０．５〜１．５μｍ厚形
成する。このＷ膜をドライエッチングすることによりＷ
パタ―ン２３を形成している。しかし上記のようなマス
クは、前記のマスクに要求される特性の全てを満たすも
のではなく、後述するように問題も多い。
示す。このＸ線マスクの製造方法は、シリコンウェハ２
１上にメンブレンとして約２μｍ厚に窒化珪素（ＳｉＮ
）膜２２を形成した基板にＸ線吸収体としてタングステ
ン（Ｗ）膜をスパッタ等により０．５〜１．５μｍ厚形
成する。このＷ膜をドライエッチングすることによりＷ
パタ―ン２３を形成している。しかし上記のようなマス
クは、前記のマスクに要求される特性の全てを満たすも
のではなく、後述するように問題も多い。
【０００４】一方、前記の要求をかなり満たしている材
料と考えられるダイヤモンドを用いてＸ線マスクを作製
した例（特開昭５８−２０４５３４号公報）がある。ダ
イヤモンドは周知のように、既知材料中で最も熱伝導率
の大きな物質の一つであり、これをメンブレンとして使
用することにより、膜上に形成されたＸ線吸収体がＸ線
を吸収した際に生じる熱を速やかに系外に放出すること
ができる。従ってＸ線リソグラフィに伴うマスクの温度
上昇を低く抑えることが可能になり、この結果、熱膨張
によるパタ―ンの位置ずれを最小に抑えることができる
。また可視光透明な薄膜であるため、マスクの目合わせ
にＨｅ−Ｎｅレ―ザ等の可視領域の光を用いることがで
きるという利点がある。またダイヤモンドは機械的強度
にも優れるため、薄い膜厚でも対応でき、Ｘ線透過率の
高いメンブレンとして使用することができる。ダイヤモ
ンド膜をメンブレンとして用いている特開昭５８−２０
４５３４号公報に記述されているＸ線マスクの例を図３
に示す。シリコンウェハ３１上にメンブレンとして約２
μｍ厚にダイヤモンド膜３２を形成した基板にチタン（
Ｔｉ）層３３を蒸着により０．０１μｍ形成し、この上
に吸収体として約０．５μｍ厚の金パタ―ン３４を形成
し、Ｘ線マスクを作成している。
料と考えられるダイヤモンドを用いてＸ線マスクを作製
した例（特開昭５８−２０４５３４号公報）がある。ダ
イヤモンドは周知のように、既知材料中で最も熱伝導率
の大きな物質の一つであり、これをメンブレンとして使
用することにより、膜上に形成されたＸ線吸収体がＸ線
を吸収した際に生じる熱を速やかに系外に放出すること
ができる。従ってＸ線リソグラフィに伴うマスクの温度
上昇を低く抑えることが可能になり、この結果、熱膨張
によるパタ―ンの位置ずれを最小に抑えることができる
。また可視光透明な薄膜であるため、マスクの目合わせ
にＨｅ−Ｎｅレ―ザ等の可視領域の光を用いることがで
きるという利点がある。またダイヤモンドは機械的強度
にも優れるため、薄い膜厚でも対応でき、Ｘ線透過率の
高いメンブレンとして使用することができる。ダイヤモ
ンド膜をメンブレンとして用いている特開昭５８−２０
４５３４号公報に記述されているＸ線マスクの例を図３
に示す。シリコンウェハ３１上にメンブレンとして約２
μｍ厚にダイヤモンド膜３２を形成した基板にチタン（
Ｔｉ）層３３を蒸着により０．０１μｍ形成し、この上
に吸収体として約０．５μｍ厚の金パタ―ン３４を形成
し、Ｘ線マスクを作成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の代
表的なＸ線マスクでは、メンブレンのＸ線透過率があま
り高くないため、メンブレンと吸収体のＸ線透過率の差
が小さくなり、メンブレンと吸収体のコントラストが悪
くなってしまうという欠点がある。また、メンブレンと
しては丈夫であることが要求されるが、従来の窒化膜は
耐圧性に乏しく、機械的強度にも乏しいため、強度を稼
ぐためには膜厚を厚くしなければならない。ところが膜
厚を厚くすると透過率は低くなってしまうといった不都
合な点が多い。また、メンブレンである窒化膜はＸ線照
射ダメ−ジが大きく、ダメ−ジによる膜の伸縮はマスク
の変形を引き起こすことになる。
表的なＸ線マスクでは、メンブレンのＸ線透過率があま
り高くないため、メンブレンと吸収体のＸ線透過率の差
が小さくなり、メンブレンと吸収体のコントラストが悪
くなってしまうという欠点がある。また、メンブレンと
しては丈夫であることが要求されるが、従来の窒化膜は
耐圧性に乏しく、機械的強度にも乏しいため、強度を稼
ぐためには膜厚を厚くしなければならない。ところが膜
厚を厚くすると透過率は低くなってしまうといった不都
合な点が多い。また、メンブレンである窒化膜はＸ線照
射ダメ−ジが大きく、ダメ−ジによる膜の伸縮はマスク
の変形を引き起こすことになる。
【０００６】また、従来のダイヤモンド膜を用いたＸ線
マスクでは、メンブレンであるダイヤモンド膜の内部応
力が大きく、支持体（シリコンウェハ）をエッチングに
より除去するとダイヤモンド膜が応力のために変形して
しまうという問題もあり、メンブレンに必要な張りが得
られない。メンブレンの張りはマスクの目合わせ精度に
影響を及ぼすため、従来のものでは実際のＸ線リソグラ
フィには対応できない。また、シリコンウェハのエッチ
ングの際のマスクにはフォトレジストを用い、弗硝酸混
合溶液でエッチングしているため、マスクの耐性は悪く
、精度良く枠を製造することができない。本発明は、上
記の問題を解決して、高熱伝導性で機械的強度およびＸ
線透過率の高いＸ線透過体を用いた精度の高いＸ線リソ
グラフィ用マスクおよびその製造方法を提供することを
目的とする。
マスクでは、メンブレンであるダイヤモンド膜の内部応
力が大きく、支持体（シリコンウェハ）をエッチングに
より除去するとダイヤモンド膜が応力のために変形して
しまうという問題もあり、メンブレンに必要な張りが得
られない。メンブレンの張りはマスクの目合わせ精度に
影響を及ぼすため、従来のものでは実際のＸ線リソグラ
フィには対応できない。また、シリコンウェハのエッチ
ングの際のマスクにはフォトレジストを用い、弗硝酸混
合溶液でエッチングしているため、マスクの耐性は悪く
、精度良く枠を製造することができない。本発明は、上
記の問題を解決して、高熱伝導性で機械的強度およびＸ
線透過率の高いＸ線透過体を用いた精度の高いＸ線リソ
グラフィ用マスクおよびその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
の一表面に形成されたダイヤモンド膜からなるＸ線透過
膜と、該Ｘ線透過膜により支持され、所定のパタ―ンを
有するＸ線吸収体と、シリコン基板とダイヤモンド膜の
間に形成された応力緩和層とから構成されていることを
特徴とするＸ線リソグラフィ用マスクである。さらにそ
の製造方法は、シリコン基板の一表面に応力緩和層を形
成する工程と、該応力緩和層の表面に第１のダイヤモン
ド膜を形成する工程と、前記シリコン基板の他の表面に
第２のダイヤモンド膜を形成する工程と、前記第１のダ
イヤモンド膜の表面に所定のパタ―ンを有するＸ線吸収
体を形成する工程と、該Ｘ線吸収体を保護した後、前記
第２のダイヤモンド膜をドライエッチングによりパタ−
ニングする工程と、該パタ−ニングにより露呈したシリ
コン基板と応力緩和層の所定の領域を除去する工程と、
パタ−ニングした第２のダイヤモンド膜を除去する工程
とを備えてなることを特徴とする。
の一表面に形成されたダイヤモンド膜からなるＸ線透過
膜と、該Ｘ線透過膜により支持され、所定のパタ―ンを
有するＸ線吸収体と、シリコン基板とダイヤモンド膜の
間に形成された応力緩和層とから構成されていることを
特徴とするＸ線リソグラフィ用マスクである。さらにそ
の製造方法は、シリコン基板の一表面に応力緩和層を形
成する工程と、該応力緩和層の表面に第１のダイヤモン
ド膜を形成する工程と、前記シリコン基板の他の表面に
第２のダイヤモンド膜を形成する工程と、前記第１のダ
イヤモンド膜の表面に所定のパタ―ンを有するＸ線吸収
体を形成する工程と、該Ｘ線吸収体を保護した後、前記
第２のダイヤモンド膜をドライエッチングによりパタ−
ニングする工程と、該パタ−ニングにより露呈したシリ
コン基板と応力緩和層の所定の領域を除去する工程と、
パタ−ニングした第２のダイヤモンド膜を除去する工程
とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】シリコン基板とダイヤモンド膜の間に熱膨張係
数がダイヤモンド膜と基板と中間の値であるか、もしく
はダイヤモンドに非常に近い応力緩和層を設けることに
より、ダイヤモンド膜をシリコン基板上に直接成長させ
るよりも、低応力のダイヤモンド膜が得られる。このこ
とにより、実際のＸ線リソグラフィに対応可能なたるみ
のないメンブレンが実現される。また、本発明の製造方
法では、シリコン枠形成の際のマスクに、シリコン基板
の裏面に成膜したダイヤモンド膜を利用している。シリ
コンのエッチングには強酸や強アルカリを用いるため、
マスクの耐性はメンブレン形成の際の大きな課題となる
。その点ダイヤモンドは耐薬品性に優れるため、マスク
材としては有利である。逆に、ダイヤモンドマスクのパ
タ−ニングにおいては耐薬品性のためにウエットエッチ
ングはできないが、ガスでエッチングすることによって
、精度良くメンブレンの形状をパタ−ニングすることが
できる。以上のようにして、最後にシリコンウェハおよ
び応力緩和層をメンブレンの部分だけ除去することによ
り、メンブレンの部分は可視光透過性を保ったままで、
メンブレンと吸収体のＸ線透過率のコントラストの良い
Ｘ線リソグラフィ用マスクを製造することができる。
数がダイヤモンド膜と基板と中間の値であるか、もしく
はダイヤモンドに非常に近い応力緩和層を設けることに
より、ダイヤモンド膜をシリコン基板上に直接成長させ
るよりも、低応力のダイヤモンド膜が得られる。このこ
とにより、実際のＸ線リソグラフィに対応可能なたるみ
のないメンブレンが実現される。また、本発明の製造方
法では、シリコン枠形成の際のマスクに、シリコン基板
の裏面に成膜したダイヤモンド膜を利用している。シリ
コンのエッチングには強酸や強アルカリを用いるため、
マスクの耐性はメンブレン形成の際の大きな課題となる
。その点ダイヤモンドは耐薬品性に優れるため、マスク
材としては有利である。逆に、ダイヤモンドマスクのパ
タ−ニングにおいては耐薬品性のためにウエットエッチ
ングはできないが、ガスでエッチングすることによって
、精度良くメンブレンの形状をパタ−ニングすることが
できる。以上のようにして、最後にシリコンウェハおよ
び応力緩和層をメンブレンの部分だけ除去することによ
り、メンブレンの部分は可視光透過性を保ったままで、
メンブレンと吸収体のＸ線透過率のコントラストの良い
Ｘ線リソグラフィ用マスクを製造することができる。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明によるダイヤモンド膜を
用いたＸ線リソグラフィ用マスクの製造方法の一例を工
程順に示したものである。図１において、シリコンウェ
ハ１１の一表面に減圧ＣＶＤ法等の公知の方法により応
力緩和層として窒化珪素（ＳｉＮ）膜１２を約１μｍ形
成し（図１（ａ））、続いて該ＳｉＮ膜１２上に熱フィ
ラメントＣＶＤ法等の公知の方法により第１のダイヤモ
ンド膜１３を約１μｍ形成した。その後シリコンウェハ
１１の裏面にも同様にして第２のダイヤモンド膜１０を
約１μｍ形成した（図１（ｂ））。次いで第１のダイヤ
モンド膜１３の上に真空蒸着あるいはスパッタ等の方法
を用いて厚さ約０．１μｍのタングステンまたはタンタ
ル等のＸ線吸収体層１４を形成した（図１（ｃ））。こ
の吸収体層１４をイオンミリングにより所望の形状にパ
タ−ニングし（図１（ｄ））、パタ―ン形成した面にレ
ジスト１５を塗布してパタ―ンを保護しておく（図１（
ｅ））。その後、裏面の第２のダイヤモンド膜１０を酸
素ガスによりドライエッチングし、所望のメンブレンの
形にマスクパタ―ンを形成する（図１（ｆ））。さらに
シリコンウェハ１１およびＳｉＮ膜１２を弗硝酸混合溶
液または水酸化カリウム水溶液により除去し（図１（ｇ
））、その後バックエッチングのマスクとして利用した
第２のダイヤモンド膜１０を再びドライエッチングする
ことにより、すべてのダイヤモンド膜１０を除去した（
図１（ｈ））。最後にレジスト１５を取り除くことによ
って、Ｘ線リソグラフィ用マスクを得た（図１（ｉ））
。以上述べた方法で得られたメンブレンは、適度な張力
を持ち、従来のようなたるみは生じなかった。
詳細に説明する。図１は本発明によるダイヤモンド膜を
用いたＸ線リソグラフィ用マスクの製造方法の一例を工
程順に示したものである。図１において、シリコンウェ
ハ１１の一表面に減圧ＣＶＤ法等の公知の方法により応
力緩和層として窒化珪素（ＳｉＮ）膜１２を約１μｍ形
成し（図１（ａ））、続いて該ＳｉＮ膜１２上に熱フィ
ラメントＣＶＤ法等の公知の方法により第１のダイヤモ
ンド膜１３を約１μｍ形成した。その後シリコンウェハ
１１の裏面にも同様にして第２のダイヤモンド膜１０を
約１μｍ形成した（図１（ｂ））。次いで第１のダイヤ
モンド膜１３の上に真空蒸着あるいはスパッタ等の方法
を用いて厚さ約０．１μｍのタングステンまたはタンタ
ル等のＸ線吸収体層１４を形成した（図１（ｃ））。こ
の吸収体層１４をイオンミリングにより所望の形状にパ
タ−ニングし（図１（ｄ））、パタ―ン形成した面にレ
ジスト１５を塗布してパタ―ンを保護しておく（図１（
ｅ））。その後、裏面の第２のダイヤモンド膜１０を酸
素ガスによりドライエッチングし、所望のメンブレンの
形にマスクパタ―ンを形成する（図１（ｆ））。さらに
シリコンウェハ１１およびＳｉＮ膜１２を弗硝酸混合溶
液または水酸化カリウム水溶液により除去し（図１（ｇ
））、その後バックエッチングのマスクとして利用した
第２のダイヤモンド膜１０を再びドライエッチングする
ことにより、すべてのダイヤモンド膜１０を除去した（
図１（ｈ））。最後にレジスト１５を取り除くことによ
って、Ｘ線リソグラフィ用マスクを得た（図１（ｉ））
。以上述べた方法で得られたメンブレンは、適度な張力
を持ち、従来のようなたるみは生じなかった。
【００１０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｘ線透
過性薄膜と基板との間に熱膨張係数がダイヤモンドと非
常に近い応力緩和膜を設けることにより、メンブレンの
内部応力が小さく、機械的強度に優れたＸ線リソグラフ
ィ用マスクを提供することが可能である。さらに、シリ
コン枠形成の際のマスクとして、ダイヤモンド膜をドラ
イエッチングしたものを用いるため、辺端部が精度良く
加工されたメンブレンを製造することが可能となった。
過性薄膜と基板との間に熱膨張係数がダイヤモンドと非
常に近い応力緩和膜を設けることにより、メンブレンの
内部応力が小さく、機械的強度に優れたＸ線リソグラフ
ィ用マスクを提供することが可能である。さらに、シリ
コン枠形成の際のマスクとして、ダイヤモンド膜をドラ
イエッチングしたものを用いるため、辺端部が精度良く
加工されたメンブレンを製造することが可能となった。
【図１】本発明によるＸ線リソグラフィ用マスクの製造
方法の一例を工程順に示した工程図である。
方法の一例を工程順に示した工程図である。
【図２】従来技術によるＸ線リソグラフィ用マスクの一
例の断面図である。
例の断面図である。
【図３】従来技術によるダイヤモンド膜を用いたＸ線リ
ソグラフィ用マスクの一例の断面図である。
ソグラフィ用マスクの一例の断面図である。
１１，２１，３１ シリコンウェハ １２，２
２ 窒化珪素膜 １０，１３，３２ ダイヤモンド膜 １４
Ｘ線吸収体層 １５ レジスト
２３ タングステンパタ―ン ３３ チタン層
３４ 金パタ―ン
２ 窒化珪素膜 １０，１３，３２ ダイヤモンド膜 １４
Ｘ線吸収体層 １５ レジスト
２３ タングステンパタ―ン ３３ チタン層
３４ 金パタ―ン
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板の一表面に形成されたダ
イヤモンド膜からなるＸ線透過膜と、該Ｘ線透過膜によ
り支持され、所定のパタ―ンを有するＸ線吸収体と、シ
リコン基板とダイヤモンド膜の間に形成された応力緩和
層とから構成されていることを特徴とするＸ線リソグラ
フィ用マスク。 - 【請求項２】 シリコン基板の一表面に応力緩和層を
形成する工程と、該応力緩和層の表面に第１のダイヤモ
ンド膜を形成する工程と、前記シリコン基板の他の表面
に第２のダイヤモンド膜を形成する工程と、前記第１の
ダイヤモンド膜の表面に所定のパタ―ンを有するＸ線吸
収体を形成する工程と、該Ｘ線吸収体を保護した後、前
記第２のダイヤモンド膜をドライエッチングによりパタ
−ニングする工程と、該パタ−ニングにより露呈したシ
リコン基板と応力緩和層の所定の領域を除去する工程と
、パタ−ニングした第２のダイヤモンド膜を除去する工
程とを備えてなることを特徴とするＸ線リソグラフィ用
マスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3139505A JPH04338628A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3139505A JPH04338628A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338628A true JPH04338628A (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=15246854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3139505A Pending JPH04338628A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04338628A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6509124B1 (en) | 1999-11-10 | 2003-01-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing diamond film for lithography |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP3139505A patent/JPH04338628A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6509124B1 (en) | 1999-11-10 | 2003-01-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing diamond film for lithography |
| KR100725670B1 (ko) * | 1999-11-10 | 2007-06-08 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 리쏘그라피용 다이아몬드막의 제조방법 |
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