JPH05315230A - Ｘ線露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】Ｘ線露光用マスクを製造するに際し、前記メン
ブレン部分を形成するためのバックエッチングにおい
て、シリコン基材を部分的に除去することにより生じて
いた位置歪みを低減し、また製造工程中に生じやすいメ
ンブレンの破壊を未然に防止し、生産性が高くまた安定
で容易なＸ線露光用マスクの製造方法を提供する。 【構成】Ｘ線露光用マスクの製造方法が、シリコン基材
をバックエッチングした後にエッチング部に裏保護層を
設け、表側の表面にＸ線吸収体パターンを形成し、しか
る後に裏保護層を除去するものであり、前記裏保護層が
有機高分子材料あるいは感光性樹脂であることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ等
に代表される半導体集積回路の製造に用いられるＸ線露
光用マスクに関し、詳細にはその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造技術の分野では、
素子の超微細化の要求に伴なうフォトリソグラフィ技術
の進歩により、Ｘ線をも利用したＸ線露光技術の開発が
進んでおり、それに用いるＸ線露光用マスクの開発も進
行している。Ｘ線露光用マスクは、一般的に、枠部によ
って支持されたＸ線透過性の薄膜（一般にメンブレンと
称される）上に、所望の形状にパターニングが施された
Ｘ線吸収材層料からなるＸ線吸収体パターンが設けられ
たものである。

【０００３】従来のＸ線露光用マスクの製造方法につい
て、製造中のＸ線露光用マスク断面図を用いて、その工
程を（図６）乃至（図９）に示す。（図６）はＸ線露光
用マスクのブランクを示す。シリコン基材１にメンブレ
ン用薄膜２を形成する。さらにメンブレン用薄膜２上に
Ｘ線吸収材層３を形成する。また裏側にはバックエッチ
ング時のマスク用薄膜４を形成する。メンブレン用薄膜
２は、シリコン基材１を（通常はエッチング法により）
除去してＸ線透過性の薄膜とされるものであり、シリコ
ン基材のバックエッチングが行なわれ、シリコン枠に支
持される形態になり、メンブレンと称される。

【０００４】（図６）に示したブランクを用いて、Ｘ線
吸収材層３をパターニングしてＸ線吸収体パターン６を
形成する（図７）。続いて、裏面側のマスク用薄膜４中
に、バックエッチングによりシリコン基材を選択的に除
去するための開口パターンを設け、バックエッチング用
マスクを形成する（図８）。その後に、バックエッチン
グによってシリコン基材１を除去し、メンブレン用薄膜
２をメンブレン化してＸ線露光用マスクが完成する（図
９）。

【０００５】Ｘ線露光用マスクの一部をなすいわゆるメ
ンブレン部分は、通常は厚さが１乃至数μｍ程度であ
る。また、Ｘ線露光用マスクとしての用に供するため
に、メンブレンを緊張させて張っておく必要があること
から、メンブレン部分は引っ張りの内部応力を有してい
る。さらに、前記のように従来のＸ線露光用マスクの製
造方法によると、Ｘ線吸収体パターン６は始め頃の工程
で形成され、また終わり頃の工程でシリコン基材１がバ
ックエッチングによって除去される。Ｘ線露光用マスク
においては、パターンの位置精度が非常に重要である
が、従来の方法ではシリコン基材１を除去する際に、メ
ンブレン部分が有する引っ張り応力のために、バックエ
ッチング後に残ったシリコン基材からなる枠に反りが起
こり、さらにはメンブレン自体が縮むために、Ｘ線吸収
体パターン６の位置精度が低くなってしまっていた。

【０００６】前記のようにシリコン基材１にバックエッ
チングを施す際のパターンの位置歪みを防ぐ目的から、
初めにシリコン基材１のバックエッチングを行い、つま
りＸ線吸収体層３の付いた薄膜を先にメンブレン化して
しまい、内部応力によるメンブレン部分の収縮やシリコ
ン枠の反りを発生させた上で安定させた後に、Ｘ線吸収
体層３をパターニングする方法がある。この方法による
と、Ｘ線吸収体パターン６の形成がメンブレン化した後
であることから、Ｘ線吸収体パターン６の形成時にメン
ブレン部分が破壊されやすい状況におかれるという問題
が有る。特にＸ線吸収体パターン６の作製には、電子線
描画装置やドライエッチング装置等の真空を伴う装置を
用いるため、真空状態の装置内でメンブレン部分の破壊
が起こりやすかった。

【０００７】そして、前記のように真空を伴う装置の中
でメンブレンの破壊が起こった場合には、メンブレン材
が周囲に飛散して装置内を汚染したり、さらには真空を
伴う装置に思わぬ故障を誘発させるという畏すらあっ
た。

【０００８】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、
すなわち、Ｘ線露光用マスクを製造するに際し、前記メ
ンブレン部分を形成するためのバックエッチングにおい
て、シリコン基材を部分的に除去することにより生じて
いた位置歪みを低減し、また製造工程中に生じやすいメ
ンブレンの破壊を未然に防止し、生産性が高くまた安定
で容易なＸ線露光用マスクの製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、シリコン基材
を素材としてＸ線透過性薄膜を形成し、該薄膜上にＸ線
吸収体パターンが形成されてなる、いわゆるＸ線露光用
マスクの製造方法において、シリコン基材をバックエッ
チングした後にエッチング部に裏保護層を設け、表側の
表面にＸ線吸収体パターンを形成し、しかる後に裏保護
層を除去することを特徴とするＸ線露光用マスクの製造
方法である。

【００１０】また好ましくは、前記裏保護層が有機高分
子材料であることを特徴とする前記のＸ線露光用マスク
の製造方法である。

【００１１】そしてさらに好ましくは、前記裏保護層が
感光性樹脂であることを特徴とする前記のＸ線露光用マ
スクの製造方法である。

【００１２】（図１）から（図５）に本発明のＸ線露光
用マスクの製造方法を示す。なお図面は説明のための一
例で有り、本発明はこの図面によって限定されるもので
はない。

【００１３】（図１）はシリコン基材１にメンブレン用
薄膜２とメンブレン用薄膜２の上にＸ線吸収材層３を形
成し、裏側にバックエッチングのマスク用薄膜４を形成
して、バックエッチング用の窓を開けた最初の工程を示
している。

【００１４】シリコン基材はバックエッチング後にメン
ブレン用薄膜２を支持する枠になることから、枠として
の強度を有するためのある程度の厚さと、バックエッチ
ング所要時間がなるべく短時間で済むためのある程度の
薄さとを必要とし、一般的に、厚さとしては０．２乃至
３ｍｍ程度のものが用いられる。メンブレン用薄膜２は
Ｘ線の透過膜としてはできる限り薄いことが望ましい
が、Ｘ線吸収体パターンをその上に形成する必要がある
ため強度が必要であり、膜厚は０．１乃至５．０μｍ程
度が使用可能である。

【００１５】また、メンブレン用薄膜２の材質として
は、シリコン、ホウ素をドーピングしたシリコン、炭化
シリコン、窒化シリコン、窒化ホウ素、ダイアモンドあ
るいはベリリウム等が適当であり、これらからなるＸ線
透過性の薄膜が使用可能である。Ｘ線吸収体層３は、Ｘ
線の吸収能力の高い金属が使用されるが、例えば、タン
グステン、タンタル、チタン、金、モリブデンあるいは
これらの金属の合金からなる層を含んだ単層膜または多
層膜である。バックエッチングの為のマスク用薄膜４
は、シリコン基材１用のバックエッチング液として用い
る有機アルカリ液あるいは無機のアルカリ液、またはフ
ッ酸等の酸に対して耐性のある膜であり、具体的な材質
としては、エッチング液の特性に応じて、ホウ素をドー
ピングしたシリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、あ
るいは窒化ホウ素等が適宜に選択できる。

【００１６】バックエッチング後に、エッチングされた
部分のメンブレンを保護するために裏側から裏保護層５
を形成する（図３）。裏保護層５は、薄く形成されてい
るメンブレン用薄膜２とＸ線吸収体層３による膜とを安
定させるために塗布するが、その厚さは通常は１μｍ乃
至１００μｍ程度が使用可能である。また材質として
は、メンブレン用薄膜２に応力を加えるような膜や、あ
るいは最終工程で除去が出来ないような膜は、いずれも
適当ではない。これらのことを満たす限り特に制約はな
いが、有機薄膜として例えば感光性樹脂が好適であり、
特には可視光線あるいは紫外線等に対するものが、価格
や取り扱い易さ等の面から好適である。最後に裏保護層
５を除去して本発明の工程によるＸ線露光用マスクが完
成する（図５）。

【００１７】

【作用】本発明によると、Ｘ線吸収体パターン６の位置
精度を向上させるために、シリコン基材１のバックエッ
チングを始めに行った後に、裏側に裏保護層５を形成
し、続いて表側のＸ線吸収材層３をパターニングして、
裏側の保護材を除去する工程によってＸ線露光用マスク
を製造する。

【００１８】マスク用薄膜４をマスクにしてシリコン基
材１のバックエッチングを行い、メンブレン用薄膜２と
Ｘ線吸収体層３によって形成された薄膜を形成する（図
２）。この工程でメンブレン用薄膜２は内部応力のため
に縮み、シリコン枠に微小な反りが発生した状態で安定
になる。このため、バックエッチングの後にパターニン
グを行うと、それ以上の膜の歪みの発生は抑えられるた
め、パターンの位置精度が高くなる。

【００１９】Ｘ線吸収体層３のパターニングは裏保護層
５を付けたままでおこなう。通常は、Ｘ線吸収体層３上
に電子線レジスト（図示せず）を塗布し、電子線描画装
置を用いて極微細なパターンの描画を行う。描画工程は
真空中で行い、真空排気に伴う気流による風圧、描画に
伴う熱応力、あるいは描画後のリークに伴う気流による
風圧等による負荷が、メンブレンへ掛かってくる。しか
し、メンブレンの裏面に裏保護層５が有ることにより、
メンブレン用薄膜２とＸ線吸収体層３とからなるメンブ
レンが破壊されることはない。レジスト描画後にレジス
トパターンをマスクにしてＸ線吸収材層３をパターニン
グする（図４）。パターニングの工程においてもドライ
エッチングプロセス等を使用するために真空中での工程
が多くなる。この際にも、裏面の裏保護層５のためにメ
ンブレンの破壊を効果的に防ぐことができる。

【００２０】

【実施例】

＜実施例＞以下に本発明の一実施例を示す。厚さ０．５
ｍｍのシリコン基材に化学的気相蒸着法により窒化シリ
コン基材を両面に成膜した、膜厚は１μｍであった。続
いて、裏側の窒化シリコン基材を４フッ化炭素ガスを用
いた反応性イオンエッチングによりエッチングしてバッ
クエッチング用の窓部分を形成した。

【００２１】Ｘ線吸収材層としてはタンタルを用いて、
表側の表面にスパッタリング法により０．７μｍの膜厚
で成膜した。

【００２２】バックエッチングは３０％水酸化カリウム
水溶液を用いて行った。バックエッチング後には窒化シ
リコン基材のメンブレン上にＸ線吸収材層のタンタルが
重なった膜がシリコン基材の枠材に支えられた状態で形
成できた。

【００２３】裏保護層は、バックエッチング後にバック
エッチング部分とその周囲に、レジスト（東京応化工業
株式会社製、商品名：ＰＭＥＲ）を１０μｍの膜厚で塗
布して形成した。

【００２４】バックエッチングと裏保護の後、表側の表
面のタンタル膜上に電子線レジスト（シプレイ社製、商
品名：ＳＡＬ６０１）を塗布し電子線描画装置により描
画した後、後加熱や現像等の工程を公知の方法によって
施し、レジストパターンを形成した。

【００２５】Ｘ線吸収材層のパターニングは、前記レジ
ストパターンをマスクにして、タンタル膜を臭化三フッ
化炭素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより行っ
た。

【００２６】Ｘ線吸収材層のパターニング後に、裏保護
層のレジストを水酸化カリウムの５％水溶液で除去し
た。

【００２７】以上の工程において薄膜が破壊されること
はなく、またＸ線吸収材層のパターニング時にはシリコ
ン基材が除去されているため、シリコン基材の除去によ
る位置のずれは起こらない。

【００２８】＜比較例＞前記＜実施例＞同様の基材を用
いて、バックエッチングまでの工程を処理した。バック
エッチング後には窒化シリコン基材のメンブレン上にＸ
線吸収体のタンタルが重なった膜がシリコン基材の枠材
に支えられた状態で形成できた。

【００２９】次に、前記＜実施例＞とは異なり、裏保護
層を塗布することなく簡易真空槽内にメンブレンを含む
前記の膜を入れ、ついで圧力を下げ１Ｔｏｒｒまで減圧
を行った後に前記簡易真空槽内に空気を導入したとこ
ろ、メンブレンが気流による風圧を受けて破壊された。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造
方法によると、先にメンブレンを形成しているために、
続いてＸ線吸収材層のパターニングを行っても位置歪み
の発生が抑えられ、また裏側に裏保護層を設けているた
め製造工程中の装置内でのメンブレンの破壊を防ぐこと
ができ、さらには、メンブレンの破壊が起きた場合でも
メンブレン部分は裏から裏保護層で保持された状態であ
るため、メンブレンをなしていた材料の飛散を防ぐこと
も出来た。その結果、生産性が高くまた安定で容易なＸ
線露光用マスクの製造方法を提供することが出来た。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造方法に
ついて、その一実施例を断面図を用いて工程順に示す説
明図である。

【図２】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造方法に
ついて、その一実施例を断面図を用いて工程順に示す説
明図である。

【図３】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造方法に
ついて、その一実施例を断面図を用いて工程順に示す説
明図である。

【図４】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造方法に
ついて、その一実施例を断面図を用いて工程順に示す説
明図である。

【図５】本発明に係わるＸ線露光用マスクの製造方法に
ついて、その一実施例を断面図を用いて工程順に示す説
明図である。

【図６】従来のＸ線露光用マスクの製造方法について、
その一例を断面図を用いて工程順に示す説明図である。

【図７】従来のＸ線露光用マスクの製造方法について、
その一例を断面図を用いて工程順に示す説明図である。

【図８】従来のＸ線露光用マスクの製造方法について、
その一例を断面図を用いて工程順に示す説明図である。

【図９】従来のＸ線露光用マスクの製造方法について、
その一例を断面図を用いて工程順に示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・シリコン基材 ２・・・メンブレン用薄膜 ３・・・Ｘ線吸収材層 ４・・・マスク用薄膜 ５・・・裏保護層 ６・・・Ｘ線吸収体パターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン基材を素材としてＸ線透過性薄膜
   を形成し、該薄膜上にＸ線吸収体パターンが形成されて
   なる、いわゆるＸ線露光用マスクの製造方法において、
   シリコン基材をバックエッチングした後にエッチング部
   に裏保護層を設け、表側の表面にＸ線吸収体パターンを
   形成し、しかる後に裏保護層を除去することを特徴とす
   るＸ線露光用マスクの製造方法。
2. 【請求項２】前記裏保護層が有機高分子材料であること
   を特徴とする請求項１記載のＸ線露光用マスクの製造方
   法。
3. 【請求項３】前記裏保護層が感光性樹脂であることを特
   徴とする請求項１記載のＸ線露光用マスクの製造方法。