JPH05243125A - X線マスクおよびその製造方法 - Google Patents

X線マスクおよびその製造方法

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JPH05243125A
JPH05243125A JP4440492A JP4440492A JPH05243125A JP H05243125 A JPH05243125 A JP H05243125A JP 4440492 A JP4440492 A JP 4440492A JP 4440492 A JP4440492 A JP 4440492A JP H05243125 A JPH05243125 A JP H05243125A
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JP
Japan
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ray
film
pattern
absorber
mask
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Pending
Application number
JP4440492A
Other languages
English (en)
Inventor
Juro Yasui
十郎 安井
Sei Araki
聖 荒木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細なX線吸収体パターンの形成を容易にす
る。 【構成】 X線透過膜であるSiN膜2にX線吸収体パ
ターンを反転した開口パターンを形成することによっ
て、EB露光時に近接効果が小さいため微細な開口パタ
ーン3が形成でき、この開口3にW膜4を埋め込むこと
によって、X線を吸収するのに十分な厚さを有し、かつ
微細なWパターンを有するX線マスクを製造することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程に
おけるX線露光方法に用いるX線マスク及びその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置、特に大規模集積回路
(LSI)の高密度化、高速化にともない、素子の微細
化が要求されている。LSIの製造工程においては写真
蝕刻工程で使われる光の波長が短いほど微細な素子が形
成できるため、波長が1nm前後の軟X線(以下単にX
線と呼ぶ)を光源とするX線露光が次世代の露光方法と
して有望視されている。
【0003】このX線露光においては,X線が通過する
際に生じる減衰をできるだけ小さくするために、軽元素
物質よりなる薄いX線透過膜と、このX線透過膜上に形
成されたX線を吸収する重金属薄膜よりなるX線吸収体
の転写パターン(以下「吸収体パターン」という)とか
ら構成されている。
【0004】以下図面を参照しながら、上記した従来の
X線マスクについて説明する。図3において、1は支持
枠であるSi基板、2はX線透過膜(メンブレン膜)で
あるSiN膜、4はX線吸収体であるWパターンであ
る。
【0005】X線マスクはSi基板1表面に形成したX
線透過膜である膜厚が2μmのSiN膜2上に、X線吸
収体である膜厚が0.7μmのWにより、転写するLS
Iパターン4が形成され、露光領域はX線を透過させる
ためにSi基板1がエッチングされている。
【0006】なお、メンブレン膜としてSi膜、SiC
膜あるいはダイヤモンド薄膜等が用いられることがあ
り、またX線吸収体としてAuやTa等の他の重金属薄
膜が用いられることもある。
【0007】X線を光源とするX線露光においては、X
線を集光できるレンズや反射率の高い反射鏡がないため
縮小投影露光を行うことが困難である。従って、X線露
光では近接露光が行なわれ、それに用いるX線マスクに
は半導体基板に転写するのと同一寸法の微細パターンが
形成される。
【0008】またこのようなX線マスクの製造方法を図
3にもとづいて説明する。Si基板に厚さ2μmのSi
N膜2を形成した後(図3a)、スパッタ法により厚さ
0.7μmのW膜を形成した後、電子ビーム露光法と反
応性ドライエッチングにより、W膜によるLSIパター
ン4を形成する(図3b)。その後、X線を透過させる
露光領域のSi基板1を裏面よりエッチングする(図3
c)。
【0009】また光源であるX線は波長が短いために薄
膜を透過しやすく、LSIパターンを形成するW膜の厚
さを十分大きくする必要がある。例えばW膜を透過する
X線の強度をW膜の無い部分を透過するX線の強度の1
0分の1以下にするためには、厚さを0.8μm以上に
する必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】X線露光において使用
するX線マスクでは、X線を吸収するためにWやTa等
の重金属薄膜によりLSI等のパターンが形成される。
このX線は薄膜を透過しやすいため、吸収体であるW等
の重金属薄膜よりなるX線吸収体を透過するX線の強度
を、X線吸収体のない透過部を透過するX線の10分の
1以下にするためには、X線吸収体の厚さを例えば0.
8μm以上にする必要がある。そのため微細な、例えば
0.15μm幅のX線吸収体パターンを形成する際に
は、パターン幅に対する厚さの比(アスペクト比)が5
以上にもなり、パターン形成後の洗浄時等に剥離しやす
い。
【0011】また微細なパターンを形成するには通常電
子線による描画法(EB露光法)が用いられるが、重金
属膜上に形成レジストに電子線でパターンを描画すると
きには、X線が照射されたときに発生する後方散乱電子
による近接効果のために、微細なパターンを形成するの
が困難である。
【0012】さらに上記EB露光法で形成した微細な寸
法のレジストをマスクにして重金属薄膜をエッチングす
る際には、側面からのエッチングが生じるため、またエ
ッチング速度が局所的なレジストパターン密度に依存す
るため、レジストパターンに忠実な微細なパターンを形
成するのは困難である。
【0013】これらの理由により、W等の厚い重金属薄
膜による、例えば0.15μmの吸収体パターンを有す
るX線マスクを形成するのは非常に困難である。
【0014】本発明は上記問題点に鑑み、重金属薄膜に
よる微細なX線吸収体パターンを有するX線マスク、お
よびその製造方法を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のX線マスクは、微細な重金属薄膜よりなる
X線吸収体パターンがX線透過膜に埋め込まれて支持さ
れていることを特徴とする。また本発明のX線マスクの
製造方法は、半導体基板に形成した厚さがほぼX線吸収
体の厚さに等しいX線透過膜のX線吸収体パターン形成
領域に開口を設けた後、この開口に重金属薄膜を形成
し、再度必要な厚さのX線透過膜を形成することを特徴
とする。
【0016】
【作用】本発明のX線マスクは、X線吸収体パターンの
アスペクト比が大きくても、X線透過膜に埋め込まれて
いるために、パターン形成後の洗浄工程でも剥離するこ
とが無い。
【0017】さらに本発明の製造方法によると、EB露
光法で形成するのは重金属薄膜によるX線吸収体ではな
く、軽元素からなるX線透過膜であるので、EB露光中
の後方散乱電子の発生による近接効果がほとんど無く、
比較的容易に微細なパターンを形成することができる。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。
【0019】図1はX線マスクの部分工程断面構造図で
あり、1は支持枠であるSi基板、2、5はSiN膜、
3はSiN膜に形成した開口、4はW膜である。
【0020】Si基板1の表面に厚さ0.8μmのSi
N膜2をCVD法で形成する(図1a)。続いてSiN
膜2上にレジスト膜を形成し、EB露光法を用いてX線
吸収体で形成したいパターンの開口、すなわちX線吸収
体パターンを反転したレジストパターンを形成する(図
1b)。
【0021】通常、EB露光法で微細なパターンを形成
するときには、耐ドライエッチ性を有する厚い下層レジ
スト上に薄い酸化膜等中間層を介して形成した薄いX線
感光上層レジストを描画し、上層レジストをマスクにし
て中間層と、下層レジストをドライエッチング法により
エッチングする、いわゆる3層レジスト法を用いる。さ
らにこの下層レジストパターンをマスクにしてSiN膜
2をエッチングし開口3を形成する。このとき、下層レ
ジストの下はSi基板表面に形成されたSiN膜2であ
り、EB露光中にレジストを通過した電子が照射されて
も発生する後方散乱電子は少ない。したがって微細なレ
ジストパターンを形成することができ、SiN膜2にも
微細な寸法の開口3を形成することができる。
【0022】つぎにSiN膜2の開口3内にW膜4を埋
め込む(図1c)。この方法のひとつは、WF6ガスと
SiH4ガスを用いて、底部にSi基板1が露出してい
る開口3内にだけW膜を形成する選択CVD法である。
また他の方法としては、開口3を有するSiN膜2全面
にCVD法で開口3の深さよりも厚いW膜を形成した
後、表面からこのW膜をエッチングする方法を選ぶこと
もできる。
【0023】つづいて厚さ1.2μmのSiN膜5をC
VD法で形成する(図1d)。その後は裏面から露光領
域のSi基板をエッチングする(図1e)。
【0024】本実施例のX線マスクはX線吸収体パター
ンがX線透過膜の裏面より露出しており、アライメント
マークもこのX線吸収体で形成されている。そのためX
線マスクと半導体基板を近接対向させて両者の位置合わ
せを実施する際に、X線マスク裏面からアライメントマ
ークを認識するのが容易であるという他の効果を有して
いる。
【0025】図2には本発明第2の実施例の、主要工程
の部分断面を示すもので、6はSiO2薄膜である。
【0026】Si基板1の表面に厚さ1.2μmのSi
N膜2、厚さ0.1μmのSiO2膜6、厚さ0.8μ
mのSiN膜をCVD法により順次重ねて形成する(図
2a)。続いてSiN膜5上に前記3層のレジスト膜を
形成し、EB露光法を用いてX線吸収体で形成したいパ
ターンの開口を有するレジストパターンを形成し、この
レジストパターンをマスクにしてSiN膜5をエッチン
グして開口3を形成する(図2b)。このときSiO2
膜6はSiN膜5をエッチングするときのストッパとな
るが、薄いために露光用X線の透過率や位置合わせ用の
可視光の透過率を低下させることはない。
【0027】つぎにCVD法で開口3の深さよりも厚い
W膜を形成した後表面からこのW膜をエッチングする方
法等で、SiN膜5の開口3内にW膜4を埋め込む(図
2c)。その後は裏面から露光領域のSi基板をエッチ
ングする(図2d)。
【0028】本実施例においては、W膜4がSiN膜5
の開口3に埋め込まれた後は加熱されることがないた
め、W膜4とSiN膜5間の応力が増加することがな
く、平面度や位置精度が長期にわたって劣化しない安定
なX線マスクを製造する事ができる。
【0029】
【発明の効果】上記の説明のように、本発明のX線マス
クはX線吸収体パターンがX線透過膜に埋め込まれてい
るために、このX線吸収体パターンがX線を吸収するの
に十分な厚さであっても剥離することなく、微細なパタ
ーンを形成することができる。さらにパターンを形成す
る際にEB露光法を用いても、重金属薄膜のパターンを
形成することがないために後方散乱電子による近接効果
が少ないので、微細なパターンを精度良く形成すること
ができる。
【0030】さらにEB露光法で形成したレジストパタ
ーンはX線吸収体パターンの反転パターンであり、この
レジストパターンをマスクにしてX線透過膜をエッチン
グで開口を形成するため、X線吸収体の残しパターン形
成するよりも容易に微細な開口パターンを形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるX線マスクの部
分工程断面図
【図2】本発明の第2の実施例におけるX線マスクの部
分工程断面図
【図3】従来のX線マスクの部分工程断面図
【符号の説明】
1 Si基板 2 SiN膜 3 開口パターン 4 W膜 5 SiN膜 6 Si02膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重金属薄膜よりなるX線吸収体がX線透過
    膜に埋め込まれた状態で支持されることを特徴とするX
    線マスク。
  2. 【請求項2】半導体基板の表面に所定の厚さの第1のX
    線透過膜を形成し、吸収体パターンを形成する領域の前
    記X線透過膜を選択的に除去する工程と、該X線透過膜
    の除去された領域に重金属薄膜よりなるX線吸収体を埋
    め込む工程と、第2のX線透過膜を形成する工程と、露
    光領域を含む所定の領域の前記半導体基板を裏面よりエ
    ッチングする工程を備えたことを特徴とするX線マスク
    の製造方法。
  3. 【請求項3】半導体基板の表面に第1のX線透過膜、前
    記第1のX線透過膜よりもエッチング速度が小さい第2
    のX線透明膜、所定の厚さの第3のX線透過膜を順次積
    層して形成する工程と、吸収体パターンを形成する領域
    の前記第3のX線透過膜を選択的に除去する工程と、前
    記第3のX線透過膜の除去された領域に重金属薄膜より
    なるX線吸収体を埋め込む工程と、露光領域を含む所定
    の領域の前記半導体基板を裏面よりエッチングする工程
    を備えたことを特徴とするX線マスクの製造方法。
JP4440492A 1992-03-02 1992-03-02 X線マスクおよびその製造方法 Pending JPH05243125A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100372073B1 (ko) * 1999-09-30 2003-02-14 가부시끼가이샤 도시바 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법, 및 노광 마스크를사용한 반도체 디바이스 제조 방법

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