JPH0536590A

JPH0536590A - Ｘ線マスクおよびｘ線マスクの製造方法

Info

Publication number: JPH0536590A
Application number: JP3186666A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Ito; 正光伊藤; Kenichi Murooka; 賢一室岡; Yoshio Gomyo; 由夫五明
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】バックエッチの際にＸ線吸収体薄膜パタ−ン
の位置ずれを防止し高精度のＸ線マスクを提供し、また
露光装置においてＸ線マスクの変形を防止し、高精度の
パターン露光を行うことのできる簡単なＸ線マスク構造
を提供する。【構成】Ｘ線マスク支持体として、Ｘ線透過膜を形成
したときに、Ｘ線マスク支持体が平坦となるように、あ
らかじめ反りを有するＸ線マスク支持体を用いる。また
補強枠にＸ線マスク支持体を直接接合する際に、補強枠
あるいはＸ線マスク支持体のいずれか一方を弾性体を介
して加圧する。さらに、Ｘ線吸収体パターンを担持する
第１のＸ線透過性薄膜との間に、Ｘ線線源側に所定の空
間を有するように第２のＸ線透過性薄膜を配設して閉空
間を形成し、この内部にヘリウムガス等を封入するとと
もに、この閉空間と大気側とを結ぶ通気孔を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光用マスク（以
下Ｘ線マスク）およびＸ線マスクの製造方法に係り、特
にＸ線吸収体薄膜パターン位置の高精度化に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化および
高集積化への要求が高まるにつれて、回路パターンの微
細加工技術のなかでも、感光剤にパターンを形成するリ
ソグラフィ技術の研究開発が急速な進展を見せている。

【０００３】現在、量産ラインでは光を露光媒体とする
フォトリソグラフィ技術が主流であるが、解像力の限界
に近づきつつあり、このフォトリソグラフィ技術に代わ
るものとして、原理的に解像力が飛躍的に向上するＸ線
リソグラフィ技術の研究開発が急速な進展をみせてい
る。

【０００４】Ｘ線リソグラフィでは、光を用いた露光方
法とは異なり所定のパターンを縮小させて転写するよう
な技術は現在のところない。このため、Ｘ線露光では、
所定のパターンの形成されたＸ線露光用マスクと試料と
を１０μｍオーダーの間隔で平行に保持し、このＸ線マ
スクを通してＸ線を照射することにより露光対象物表面
に転写パターンを形成する１：１転写方式が採用されて
いる。

【０００５】この等倍転写方式では、Ｘ線マスクのパタ
ーンの寸法精度、位置精度がそのままデバイス精度にな
るため、Ｘ線マスクのパタ―ンにはデバイスの最小線幅
の１０分の１程度の寸法精度、位置精度が要求される。
また、Ｘ線源としては、ＳＯＲ光（シンクロトロン放射
光）が本命とされているため、Ｘ線マスクは強力なＸ線
に対してダメ―ジを受けない構造でなければならない。
さらに、デバイスの線幅が０．５μｍから始まって次世
代の０．１μｍへ向かう状況では、Ｘ線マスクのパタ―
ン断面の縦横比が大きくなるため、種々の製造上の困難
が増大してくる。以上のように、Ｘ線リソグラフィの
実現のためには、Ｘ線マスクの構造および製造方法の開
発が最も重要な鍵となっている。

【０００６】Ｘ線マスクは一般的には次のような構造を
有している。すなわち、リング状のマスク支持体上にＸ
線に対する吸収率の特に小さいＸ線透過性材料からなる
薄膜を形成し、このＸ線透過性薄膜上にＸ線に対する吸
収率の大きい材料からなるマスクパターン（Ｘ線吸収体
パターン）を形成した構造となっている。ここでマスク
支持体は、Ｘ線透過性薄膜が極めて薄く機械的強度が弱
いのを補強すべく、このＸ線透過性薄膜を支持するのに
用いられている。

【０００７】また、さらにマスク支持体の裏面側に補強
枠を設け、Ｘ線透過性薄膜の持つ引っ張り応力によりマ
スク支持体が変形するのを防止するようにする方法も提
案されている。

【０００８】ところで、このＸ線露光用マスクは、従
来、図８(a) 乃至図８(f) に示すような方法で製造され
ている。

【０００９】まず、基板温度１２００℃の条件でＬＰＣ
ＶＤ法により、図８(a) に示すようにＳｉ基板１上に膜
厚２．７μｍのＳｉＣ膜２を形成する。この条件では、
多結晶構造を有し、内部応力３×１０⁹dyn ／cm²のＳ
ｉＣ膜が得られている。次に、Ｓｉ基板１の裏面側にも
ＳｉＣ膜３を形成する。ここで、ＳｉＣ膜１がＸ線透過
性薄膜として用いられる。なお、Ｘ線透過性薄膜には、
Ｘ線を透過し且つアライメント光（可視、赤外線）に対
する透過性に優れ、引張り応力を有する自立支持膜であ
ることが要求される。その材料として、現在のところ、
ＢＮ，Ｓｉ，ＳｉＣ，Ｔｉ等が報告されている。

【００１０】次いで、図８(b) に示すように、裏面側の
ＳｉＣ膜３の中央部を選択的に除去した後、表面側のＳ
ｉＣ膜２上にＸ線吸収体としてＷ膜４を形成する。Ｘ線
吸収体には、露光波長（約１nm程度）におけるＸ線吸収
係数が大きいこと、内部応力が低いこと、微細加工が容
易であることが要求される。その材料として、現在のと
ころＡｕ，Ｔａ，Ｗ，ＷＮx 等が報告されている。Ｘ線
吸収体の内部応力については、１×１０⁷dyn ／cm²程
度の低応力であることが不可欠であり、応力制御が可能
なスパッタリング法により内部応力を制御して堆積され
る。

【００１１】次いで、図８(c) に示すようにスパッタリ
ング法によりＷ膜４上に、電子ビ―ム描画用のレジスト
５を塗布した後、電子ビ―ム描画法によりパタ―ン描画
を行ない、レジスト５に所望のパタ―ンを形成する。

【００１２】次いで、図８(d) に示すように、ドライエ
ッチング法により、レジスト５をマスクとしてＷ膜４を
選択エッチングし、Ｘ線吸収体パタ−ンを得る。

【００１３】最後に、図８(e) に示すようにＫＯＨ等の
ウェットエッチング法により、裏面のＳｉＣ膜３をマス
クとしてＳｉ基板１をエッチングする。以上の様にして
Ｘ線マスクが製造される。

【００１４】このようにしてＸ線マスクが形成される
が、Ｘ線マスクの製造プロセスのうちで最も困難なプロ
セスはＸ線吸収体パターンの形成である。

【００１５】このようなプロセスの中で、補強枠の接着
の際にＸ線吸収体パターンの位置ずれが発生するという
大きな問題がある（第２回マイクロプロセスコンファレ
ンス予稿集ｐ９４）。この位置ずれは、マスク支持体と
補強枠の熱膨脹計数の差や、接着剤が凝固する際の体積
変化によりマスク支持体と補強枠との間に発生する応力
や、接着面全体に均一な接着力を得るのが難しく接着力
が不均一となりやすいことなどが原因となっているもの
と思われる。

【００１６】そこで、補強枠を必要としない強度を有し
た厚さ２〜５ｍｍのＳｉ基板をマスク支持体として用い
る方法（佐野ら、第３３回応用物理学関係連合講演会予
稿集Ｐ３２４）が提案されているが、バックエッチに必
要とする時間が膨大な量となるために実用的でない。ま
た、Ｘ線吸収体やＸ線透過性薄膜の応力を測定できなく
なるという欠点がある。

【００１７】そこで、本発明者らは、Ｘ線マスク支持体
に補強枠を接着した後に、電子ビーム描画やＸ線吸収体
のエッチングなどの方法でＸ線マスク吸収体パターン形
成を行うことにより、Ｘ線マスク支持体と補強枠の接着
の際のＸ線吸収体パターンの位置ずれを防いできた。

【００１８】図９(a) 乃至図９(f) はこの工程を示すも
のである。

【００１９】まず、高周波加熱方式のＬＰＣＶＤ装置を
用い、グラファイト表面にＳｉＣをコーティングしたサ
セプタ上に、面方位（１１１）の両面研磨した３インチ
Ｓｉ基板１１を設置し、基板温度１１００℃としてＨＣ
ｌガスを用いてＳｉ基板の気相エッチングを行い、Ｓｉ
基板表面の自然酸化膜および重金属類の汚染物を除去
し、Ｓｉ基板表面の清浄化処理を行う。

【００２０】そして、シリコン原料としてシラン（Ｓｉ
Ｈ₄）、炭素原料としてアセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）、キャ
リアガスとして水素（Ｈ₂）ガス、添加ガスとして塩化
水素（ＨＣｌ）を供給しつつ、基板温度１１００℃の条
件でＬＰＣＶＤ法により、図９(a) に示すように厚さ３
μm のＳｉ基板１１上に膜厚１μｍのＳｉＣ膜１２を堆
積する。

【００２１】次いで、図９(b) に示すように電子ビーム
を用いた真空蒸着装置を用いてＳｉ基板１の裏面にも膜
厚０．１μm のＣｒ膜１３を堆積し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて中央部に開口部を有するレジストパター
ン１４を裏面側に形成する。そして図９(c) に示すよう
に硝酸第２セリウムアンモウム溶液によりレジストパタ
ーン１４をマスクとして液相エッチングにより前記開口
部から露呈するＣｒ膜１３中央部を選択的に除去し直径
２０ｍｍの開口部を形成する。

【００２２】この後、図９(d) に示すように、マグネト
ロンＤＣスパッタリング装置を用いて、ＳｉＣ膜１２の
裏面側に、Ｘ線吸収体として膜厚０．５μｍのＷ膜１５
を堆積する。ここでスパッタリング条件としては、電力
を１ｋｗとし、ガス圧力を密度の大きいＷ膜を形成でき
る低圧力側で、応力がほぼ０となる３mTorr となるよう
にした。ついでＷ膜１５内にＡｒイオンなどのイオン注
入を行い応力を０に微調整する。この後電子ビームを用
いた真空蒸着装置を用いてＷ膜１５上にＡｌ膜１６を５
０nm堆積する。

【００２３】次に、図９(e) に示すように、シリコンか
らなる補強枠１７とマスク支持体であるシリコン基板１
１とを接着剤を用いない直接接合により接着する。ここ
で直接接合とは接着面を鏡面とすることにより、接着面
の間で働く原子間力により接着する方法である。この後
３００℃３０分間の熱処理を行い接着強度を高める。

【００２４】この後、図９(f) に示すように、Ｗ膜１５
上に電子ビームレジスト１８を塗布し、電子ビーム描画
装置により描画して所望のパターンを形成する。

【００２５】そして、図９(g) に示すように、ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置を用いてレジスト１８をマスクと
してＡｌ膜１６をエッチングしたのち、酸素プラズマ処
理によりレジストを剥離すると同時にＡｌパターンの表
面を酸化する。

【００２６】そして、図９(h) に示すように、Ａｌパタ
ーンをマスクとしてＷ膜を異方性エッチングによりパタ
ーニングする。

【００２７】最後に、図９(i) に示すように、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）溶液によりＣｒ膜１３をマスクとして
シリコン基板１１を液相エッチング（バックエッチ）し
開口部を形成する。

【００２８】この方法によれば、これまで問題であった
補強枠接着時のＸ線吸収体パターンの位置歪みの発生が
なくなり、格段に高精度化をはかることができる。

【００２９】しかしながら、Ｘ線マスクを製造する途中
に、最後のバックエッチプロセスでパターンの位置歪み
を起こすＸ線マスクがあった。

【００３０】この原因の第１は補強枠にＸ線マスク支持
体を直接接合する際に、Ｘ線マスク支持体がＸ線透過膜
の応力によってそるためであると考えられる。

【００３１】すなわち補強枠は平坦度２μm 以下で形成
されているため、Ｘ線透過膜の応力により大きくそって
いるＸ線マスク支持体は接合の際に強制的に補強枠の形
状にされてしまう。そしてこのときに蓄積された応力が
バックエッチの際に解放されるためにＸ線マスク支持体
が変形し、Ｘ線吸収体パターンのパターン位置の歪みが
発生したものと考えられる。

【００３２】またもう１つの原因は、補強枠にＸ線マス
ク支持体を直接接合する際に、補強枠とＸ線マスク支持
体とを完全に平行に維持することが困難であるため、接
合面に均一に加圧力がかからず、応力が面内分布をもっ
て蓄積されたためであると考えられる。

【００３３】すなわち、この場合も蓄積された応力がバ
ックエッチの際に解放されるためにＸ線マスク支持体が
変形し、Ｘ線吸収体パターンのパターン歪みが発生した
ものと考えられる。

【００３４】さらに、このようにして形成されるＸ線マ
スクは、ステッパと呼ばれる露光装置に取り付けられ
て、マスクの下面から１０μm 程度の間隔で配置された
ウェハ表面の感光剤（レジスト）をパターン露光するの
に用いられる。

【００３５】ところで、このマスクの下面からＸ線線源
の方にむかうステッパ内部は露光用Ｘ線の減衰をできる
限り低減し、生産性をあげるために通常の大気よりもは
るかに吸収の少ないヘリウムガスによって満たされてい
る。

【００３６】しかしながら、このような装置において
は、内部のヘリウムガスと外部の大気との圧力差を１To
rr以下に保つことは困難であるにもかかわらず、Ｘ線マ
スクの部分ではこの圧力差が直接Ｘ線透過性薄膜にかか
るため、この薄膜が数十μm も垂直方向に変形してしま
う。このため、マスクとウェハの間隔を必要な精度で設
定することが困難であるのみならず、Ｘ線透過性薄膜の
反りによるＸ線吸収体パターンの位置ずれを回避するこ
とはできないという問題があった。

【００３７】そこで、この問題を解決するために、ステ
ッパのＸ線マスク保持部近傍にＸ線透過性薄膜を設けて
ヘリウムガスの封止を行い、Ｘ線マスクのステッパー側
の空間とウェハ側の空間とを通気孔で結ぶことにより、
Ｘ線マスクの両面を同一圧力とする方法が考えられてい
る。

【００３８】この場合、露光用Ｘ線は大気１mmを通過す
ることにより約１／４が吸収されてしまうので、大気と
なる部分は薄い方が望ましい。しかしながら、ステッパ
側のＸ線透過性薄膜とＸ線マスクのＸ線透過性薄膜を極
度に接近させて配置するためには、Ｘ線マスクの着脱を
精密に制御する機構が必要となる。

【００３９】特に、Ｘ線マスクの補強枠の下面よりもＸ
線マスクのＸ線透過性薄膜よりにステッパ側のＸ線透過
性薄膜を配置するためには、かなり複雑な制御機構が必
要となる。

【００４０】ところが半導体装置の製造に用いられるＸ
線マスクは頻繁に異なる吸収体パターンを有するものと
交換する必要があり、ステッパとの着脱は容易であるこ
とが望まれる。

【００４１】つまり、大気の層を薄くすることと、Ｘ線
マスクの着脱を容易にすることを両立させることは困難
であり、実用化はなかなか困難であった。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のマ
スク支持体の強度を補強するために補強枠を形成した構
造では、マスク支持体と補強枠の熱膨脹計数の差や、接
着剤が凝固する際の体積変化によりマスク支持体と補強
枠との間に発生する応力や、接着面全体に均一な接着力
を得るのが難しく接着力が不均一となりやすいことなど
が原因となって、Ｘ線吸収体パターンの位置ずれが発生
するという大きな問題がある。

【００４３】そこで補強枠接着後にＸ線吸収体パターン
を形成する方法が提案されているが、この方法によって
も、Ｘ線透過膜の応力により大きくそっているＸ線マス
ク支持体は接合の際に強制的に補強枠の形状にされてし
まい、このときに蓄積された応力がバックエッチの際に
解放されるためにＸ線マスク支持体が変形しそこでまた
Ｘ線吸収体パターンの位置ずれが発生するという問題が
ある。

【００４４】また、補強枠にＸ線マスク支持体を直接接
合する際に、補強枠とＸ線マスク支持体とを完全に平行
に維持することが困難であるため、接合面に均一に加圧
力がかからず、応力が面内分布をもって蓄積され、同様
にバックエッチの際の応力の解放によってＸ線マスク支
持体が変形し、Ｘ線吸収体パターンの位置ずれが発生す
るという問題がある。

【００４５】さらにまた、このようなＸ線マスクを用い
た露光装置において、Ｘ線マスクの下面からＸ線線源の
方にむかうステッパ内部は露光用Ｘ線の減衰をできる限
り低減し、生産性をあげるために通常の大気よりもはる
かに吸収の少ないヘリウムガスによって満たされている
ため、この圧力差が直接Ｘ線透過性薄膜にかかるため、
この薄膜が数十μm も垂直方向に変形してしまうという
問題があった。

【００４６】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、バックエッチの際にＸ線吸収体薄膜パタ−ンの位置
ずれを防止し高精度のＸ線マスクを提供することを目的
とする。

【００４７】また、本発明は、露光装置においてＸ線マ
スクの変形を防止し、高精度のパターン露光を行うこと
のできる簡単なＸ線マスク構造を提供することを目的と
する。

【００４８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１で
は、Ｘ線マスク支持体として、Ｘ線透過膜を形成したと
きに、Ｘ線マスク支持体が平坦となるように、あらかじ
め反りを有するＸ線マスク支持体を用いるようにしてい
る。

【００４９】また、本発明の第２では、補強枠にＸ線マ
スク支持体を直接接合する際に、補強枠あるいはＸ線マ
スク支持体のいずれか一方を弾性体を介して加圧するよ
うにしている。

【００５０】本発明の第３では、Ｘ線吸収体パターンを
担持する第１のＸ線透過性薄膜との間に、Ｘ線線源側に
所定の空間を有するように第２のＸ線透過性薄膜を配設
して閉空間を形成し、この閉空間と大気側とを結ぶ通気
孔を形成している。

【００５１】

【作用】本発明の第１によれば、Ｘ線透過膜を形成した
ときにＸ線マスク支持体が平坦になるようにあらかじめ
反りを有するＸ線マスク支持体を用いるようにしている
ため、補強枠を接合する際にも応力の蓄積はなく、Ｘ線
吸収体パターンの位置ずれの発生を防ぐことができる。

【００５２】すなわち、あらかじめ使用しようとするＸ
線透過膜の応力とこれを形成する際に生じるマスク支持
体の反り量との関係を測定しておき、Ｘ線透過膜の応力
に応じた量だけの反りを、反対方向に有しているマスク
支持体を用いることにより、Ｘ線透過膜の形成時にはＸ
線マスク支持体の反り量はゼロとなる。

【００５３】本発明の第２によれば、補強枠にＸ線マス
ク支持体を直接接合する際に、補強枠あるいはＸ線マス
ク支持体のいずれか一方を弾性体を介して加圧するよう
にし、接着面に均一に加圧力を加えるようにしているた
め、応力の蓄積がなく、バックエッチの際の応力の解放
によるＸ線マスク支持体の変形は皆無となり、Ｘ線吸収
体パターンの位置ずれの発生を防ぐことができる。

【００５４】本発明の第３によれば、第２のＸ線透過性
薄膜を配設し、Ｘ線吸収体パターンを担持した第１のＸ
線透過性薄膜の両面が常に同一圧力となるようにするこ
とができるため、この第１のＸ線透過性薄膜の変形を抑
制することができる。また、Ｘ線マスク自体に、このヘ
リウムガス封入のための第２のＸ線透過性薄膜が一体化
されているため、２つの透過性薄膜の間隔を極めて小さ
くする事ができると共に、Ｘ線マスクの着脱が極めて容
易となる。

【００５５】ここで、マスク支持体としては、例えばＳ
ｉが用いられる。Ｘ線透過性薄膜としては、例えばＳｉ
Ｃ，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＢＮ、ボロンド―プしたＳｉ等が挙げ
られる。Ｘ線吸収体薄膜として、Ｗ，Ｔa 及びその窒化
物（ＷＮ_x，ＴａＮ_x），炭化物（ＷＣ_x，ＴａＣ）等
の化合物或いは合金が挙げられるが、このうちでも特
に、高密度のＷ薄膜が望ましい。これらの薄膜は、例え
ばスパッタリング法により形成される。

【００５６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００５７】＜実施例１＞図１は本発明の第１の実施例
のＸ線マスクの製造工程を示す断面図である。

【００５８】まず、Ｘ線透過膜の応力とＸ線マスク支持
体の反り量との関係を測定した。その結果を図２に示
す。

【００５９】ここではＸ線透過膜として１×１０⁸ N/m
²の引っ張り応力を有する膜厚１μm のＳｉＣ膜を用い
るため、図２から、Ｘ線マスク支持体の反り量は６μm
になる。そこで本発明ではあらかじめ、６μm だけ反対
側に反っているＸ線マスク支持体を用いるようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００６０】製造に際してはまず、高周波加熱方式のＬ
ＰＣＶＤ装置を用い、グラファイト表面にＳｉＣをコ―
ティングしたサセプタ上に、６μm の反りを有する厚さ
６００μm 面方位（１１１）の３インチＳｉ基板２１を
図１(a) に示すように反り量が打ち消し合う向きに設置
し、１１００℃においてＨＣ１ガスによりＳｉ基板の気
相エッチングを施すことにより、Ｓｉ基板上に存在する
自然酸化膜及び重金属類の汚染物を除去した。これによ
り、Ｓｉ基板の表面マスク清浄化処理が完了する。

【００６１】次いで、図１(b) に示す如く、シリコン原
料としてシラン（ＳｉＨ₄）、炭素原料としてアセチレ
ン（Ｃ₂Ｈ₂）、キャリアガスとして水素（Ｈ₂）ガ
ス、添加ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）を供給しつつ、
基板温度１１００℃にて、Ｓｉ基板２１上にＳｉＣ膜２
２を１μｍ堆積する。このとき、フラットネステスター
を用いてＸ線マスク支持体の反り量を測定したところ、
０．５μm 以下になっている。

【００６２】この後、さらに、図１(c) に示すようにＳ
ｉ基板２１の裏面に電子ビームを用いた真空蒸着装置を
用いて、Ｓｉ基板２１の裏面に膜厚０．１μm のＣｒ膜
２３を堆積した。

【００６３】そして、図１(d) に示すように、通常のフ
ォトリソグラフィ技術により中央部に直径２０mmの開口
部を有するレジストパターン２４を形成する。

【００６４】次いで、図１(e) に示すように、このレジ
ストパターン２４をマスクとして硝酸第２セリウムアン
モニウムを用いた液相エッチングによりＣｒ膜２３に開
口部を形成した。

【００６５】この後、図１(f) に示すように、マグネト
ロンＤＣスパッタリング装置を用いて、ＳｉＣ膜２２の
裏面側に、Ｘ線吸収体として膜厚０．５μｍのＷ膜２５
を堆積する。ここでスパッタリング条件としては、電力
を１ｋｗとし、ガス圧力を密度の大きいＷ膜を形成でき
る低圧力側で、応力がほぼ０となる３mTorr となるよう
にした。このようにして形成したＷ膜２５の応力はシリ
コン基板の反りから測定した結果３×１０⁷ N/m2 であ
った。次にＷ膜２５内にＡｒイオンをエネルギー１８０
ｋｅＶ，３×１０¹⁵atoms/cm²のドーズ量でイオン注入
を行い応力を０にする。この後、Ｗ膜２５上にスパッタ
リング法を用いてＡｌ膜１６を５０nm堆積する。

【００６６】次に、図１(g) に示すように、シリコンか
らなる補強枠２７とマスク支持体であるシリコン基板２
１とを接着剤を用いない直接接合により接着する。この
後３００℃３０分間の熱処理を行い接着強度を高める。

【００６７】この後、図１(h) に示すように、Ｗ膜２５
上に電子ビームレジスト２８として膜厚０．２μm のシ
リコン含有レジスト（ＳＮＲ）を塗布し、電子ビーム描
画装置により描画して所望のレジストパターン（最小線
幅０．１５μm ）を形成する。そして、図１(i) に示
すように、ＥＣＲプラズマエッチング装置を用いてレジ
スト２８をマスクとしてＡｌ膜２６をエッチングしたの
ち、酸素プラズマ処理によりレジストを剥離すると同時
にＡｌパターンの表面を酸化する。

【００６８】そして、図１(j) に示すように、Ａｌパタ
ーン２６をマスクとして、ＳＦ₆＋１０％Ｏ₂をエッチ
ングガスとして用いた異方性エッチングによりＷ膜２５
をパターニングする。

【００６９】最後に、図１(k) に示すように、９５℃に
加熱した濃度３０％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液に
よりＣｒ膜２３をマスクとしてシリコン基板２１を液相
エッチング（バックエッチ）し直径２０mmの開口部を形
成する。

【００７０】以上の工程により形成したＸ線マスクを評
価するため、Ｘ線マスク中の面内パタ―ンの位置ずれを
測定した。測定領域は２０×２０mm正方形領域とし、こ
の領域におけるマスク中の十字パタ―ンのバックエッチ
前と後でのＷ膜のパタ―ンの位置ずれを測定することに
より評価したところ、検出限界０．０３μｍ以下と高い
Ｘ線吸収体パターン位置精度を達成することができた。

【００７１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、Ｘ線吸収体薄膜としてはＷに
限らず、Ｔａ，Ａｕ及びこれらの窒化物及び炭化物を用
いることもできる。Ｘ線透過性薄膜としてＳｉＣ膜を用
いたが、ＳｉＮx ，ＢＮ，ボロンド―プしたＳｉ基板を
用いることができる。

【００７２】さらに、補強枠も、シリコンに限定される
こと無く、シリコン化合物やパイレックスガラスなどの
ガラスでもよい。

【００７３】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００７４】＜実施例２＞次に、本発明の第２の実施例
について図面を参照しつつ、詳細に説明する。

【００７５】図３(a) 乃至(f) は本発明の第２の実施例
のＸ線露光用マスクの製造工程を示す図である。

【００７６】この例では、補強枠にＸ線マスク支持体を
直接接合する際に、補強枠あるいはＸ線マスク支持体の
いずれか一方にを弾性体を介して加圧するようにし、接
着面に均一に加圧力を加えるようにし、応力の蓄積がな
く、バックエッチの際の応力の解放によるＸ線マスク支
持体の変形を抑制し、Ｘ線吸収体パターンの位置ずれの
発生を防ぐようにしたことを特徴とする。

【００７７】すなわちまず、前処理として高周波加熱方
式のＬＰＣＶＤ装置を用い、グラファイト表面にＳｉＣ
をコーティングしたサセプタ上に支持体として面方位
（１１１）のシリコン基板３１を設置し、１１００℃に
加熱しＨＣｌガスを導入して気相エッチングを行い、シ
リコン基板上に存在する自然酸化膜および重金属類の汚
染物を除去する。

【００７８】次に、図３(a) に示すように、シリコン原
料としてシラン（ＳｉＨ₄）、炭素原料としてアセチレ
ン（Ｃ₂Ｈ₂）、キャリアガスとして水素（Ｈ₂）ガ
ス、添加ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）を供給しつつ、
基板温度１１００℃にて、Ｓｉ基板３１上にＳｉＣ膜３
２を１μｍ堆積する。次いで電子ビーム蒸着装置を用い
てＳｉ基板の裏面にＣｒ膜３３を堆積する。

【００７９】続いて、図３(b) に示すように、通常のフ
ォトリソグラフィ技術によりＣｒ膜３３の中央部に直径
２０mmの開口部を有するレジストパターン３４を形成す
る。次いで、図３(c) に示すように、このレジストパタ
ーン３４をマスクとして硝酸第２セリウムアンモニウム
を用いた液相エッチングによりＣｒ膜３３に開口部を形
成した。

【００８０】この後、図３(d) に示すように、マグネト
ロンＤＣスパッタリング装置を用いて、ＳｉＣ膜３２の
裏面側に、Ｘ線吸収体として膜厚０．５μｍのＷ膜３５
を堆積する。ここでスパッタリング条件としては、電力
を１ｋｗとし、ガス圧力を密度の大きいＷ膜を形成でき
る低圧力側で、応力が０となる３mTorr となるようにし
た。このようにして形成したＷ膜２５の応力はシリコン
基板の反りから測定した結果３×１０⁷ N/m2 であっ
た。次にＷ膜２５内にＡｒイオンをエネルギー１８０ｋ
ｅＶ，３×１０¹⁵atoms/cm²のドーズ量でイオン注入を
行い応力を０にする。この後、Ｗ膜３５上にスパッタリ
ング法を用いてＡｌ₂Ｏ₃膜２６を５０nm堆積する。

【００８１】次に、図３(e) に示すように、シリコンか
らなる補強枠３７とマスク支持体であるシリコン基板３
１とを接着剤を用いない直接接合により接着する。この
とき図４に示すように補強枠３１は弾性体である厚さ１
mmのバイトン製のゴム４２を用いたステージ４３に保持
し１．０ｋｇ／cm²の加圧力を１分間加えた。４５はシ
リコン基板側を支持するステージである。この後３００
℃３０分間の熱処理を行い接着強度を高める。

【００８２】この後、図３(f) に示すように、Ｗ膜３５
上に電子ビームレジスト３８として膜厚０．５μm の化
学増幅型のレジスト（ＳＡＬ６０１）を塗布し、電子ビ
ーム描画装置により描画して所望のレジストパターン
（最小線幅０．１５μm ）を形成する。このときドーズ
量は１３μＣ／cm²とした。

【００８３】そして、図３(g) に示すように、エッチン
グガスとしてＣｌ₂＋Ｈ₂を用いたＥＣＲプラズマエッ
チング装置を用いてレジスト３８をマスクとしてＡｌ₂
Ｏ₃膜３６をエッチングする。

【００８４】そして、図３(h) に示すように、エッチン
グガスとしてＳＦ₆＋ＣＨＦ₃を使用しＥＣＲプラズマ
エッチング装置を用いてＡｌ₂Ｏ₃膜３６をマスクとし
てＷ膜３５を異方性エッチングによりパターニングす
る。ここで圧力は２０mTorr 、印加電力や２００Ｗとし
た。

【００８５】最後に、図３(i) に示すように、９５℃に
加熱した濃度３０％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液に
よりＣｒ膜３３をマスクとしてシリコン基板３１を液相
エッチング（バックエッチ）し直径３０mmの開口部を形
成する。

【００８６】以上の工程により形成したＸ線マスクを評
価するため、Ｘ線マスク中の面内パタ―ンの位置ずれを
測定した。測定領域は２０×２０mm正方形領域とし、こ
の領域におけるマスク中の十字パタ―ンのバックエッチ
前と後でのＷ膜のパタ―ンの位置ずれをニコン社製「光
波３Ｉ」と指称されているレーザ干渉測長器により測定
し評価したところ、検出限界である０．０１μｍ（３
σ）以下という格段に小さい値を達成することができ
た。

【００８７】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば弾性体材料としても、バイトン
ゴムに限定されることなく、ネオブレンや他の樹脂を用
いてもよく、さらにその形状もシート状に限らずリング
状などたの形状でもよい。また、Ｘ線吸収体薄膜として
はＷに限らず、Ｔａ，Ｍｏ及びこれらの窒化物及び炭化
物を用いることもできる。Ｘ線透過性薄膜としてＳｉＣ
膜を用いたが、ＳｉＮx ，ＢＮ，ボロンド―プしたＳｉ
基板を用いることができる。

【００８８】さらに、補強枠も、シリコンに限定される
こと無く、シリコン化合物やパイレックスガラスなどの
ガラスでもよい。

【００８９】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００９０】＜実施例３＞次に、本発明の第３の実施例
について説明する。

【００９１】このＸ線マスクは、図５に示すように、支
持枠６１で支持された第２のＸ線線透過性薄膜６２を、
通常のＸ線マスクの補強枠５７に、裏面側から固着し、
Ｘ線マスクのＸ線吸収体パターンを担持する第１のＸ線
透過性薄膜５２とのあいだにＨｅガスを封入したことを
特徴とするものである。

【００９２】この第１のＸ線透過性薄膜５２は、ＳｉＣ
膜からなり、実施例１および２で示したＸ線マスクと同
様にＷ膜などからなるＸ線吸収体パターンを表面に担持
し、裏面側をシリコン基板からなる厚さ６００μm のマ
スク支持体５１によって支持されている。そしてこのマ
スク支持体はさらに厚さ４mmのシリコン性の補強枠５７
と直接接合されており、この補強枠５の内側面に形成さ
れた溝Ｖに、第２のＸ線透過性薄膜６２を支持する支持
枠６１が固着されている。

【００９３】この補強枠には、図６に示すように半径方
向幅１．５mm、深さ１mmの溝６３が形成されており、図
５に示すようにマスク支持体５１に固着されると通気孔
６３を形成する。

【００９４】さらにこの第２のＸ線透過性薄膜６２は図
７に拡大図を示すように、厚さ１μm のＳｉＮ膜から構
成されており、シリコンからなる支持部６１ａとパイレ
ックスガラスからなる支持脚部６１ｂと、同じくパイレ
ックスガラスからなる支持固着部６１ｃとから構成さ
れ、これらは実施例１および２で説明したＸ線マスク製
造工程と同様、薄膜プロセスで形成される。

【００９５】すなわち、厚さ６００μm の（１００）シ
リコン基板６１ａの表面に減圧ＣＶＤ法により厚さ１μ
m のＳｉＮ膜６２を形成し、フォトリソグラフィを用い
てシリコン基板６１ａの中央部をＫＯＨを用いたエッチ
ングにより除去し、中空円筒形状と、中空円盤状の２つ
のパイレックスガラスからなる支持脚部６１ｂと、支持
固着部６１ｃとを直接接合したものである。

【００９６】このＸ線マスクによれば、第２のＸ線透過
性マスクと第１のＸ線透過性マスクと間が大気と同一の
気圧になっているため、第１のＸ線透過性マスクは変形
もなく、その状態を維持することができるため、Ｘ線吸
収体パターンの変形もなく高精度の位置を維持すること
ができる。

【００９７】また、第２のＸ線透過性マスクはＸ線マス
クに一体的に形成されているため、Ｘ線マスクの着脱が
繁雑化することもない。

【００９８】ところで、実際の半導体装置の製造には波
長１nm程度のＸ線を用いるが、厚さ１μm ＳｉＮ膜は、
このような波長１nm程度のＸ線に対して６７％程度の透
過率を有しており、厚さ６００μm の大気の波長１nm程
度のＸ線に対するＸ線透過率は８６％程度であるため、
本発明実施例のＸ線マスクによれば第２のＸ線透過性薄
膜が無い場合の約５８％程度のＸ線透過率を維持するこ
とができる。この値は十分に実用性をもつものである。

【００９９】ちなみに、ヘリウムガス封止用のＸ線透過
性薄膜をステッパ側に設けた場合、マスクの着脱の便利
さを考慮するとＸ線マスクとの間隔を２mm以下にするこ
とは困難であるが、厚さ２mmの大気の透過率は約６０％
であるため、厚さ１μm のＳｉＮ膜と合わせると約４０
％の透過率しか得ることができず、実際の露光に用いる
場合には、本発明実施例の場合の約７０％の透過率しか
得ることができない。なお、第２のＸ線透過性薄膜上に
位置わせ用マークとして可視光にたいして不透明なパタ
ーンを形成しておくことにより補強枠にヘリウムガス封
止用の第２のＸ線透過性薄膜を取り付けるときの位置合
わせを正確に行うことができる。また、このように位置
合わせを高精度化することにより、２つのＸ線透過性薄
膜の領域を露光用Ｘ線に対して完全に一致させることが
できるため、不必要に薄膜化される部分を減少させるこ
とができ、Ｘ線マスクの機械的特性の向上をはかること
ができる。

【０１００】なお、ヘリウムガス封止用の第２のＸ線透
過性薄膜としては、ＳｉＮに限定されることなく、Ｓ
ｉ，ＳｉＣ，ＢＮ，ダイアモンド，ポリイミド、パイレ
ックスガラス、石英ガラスなどから適宜選択可能であ
る。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の第１
によれば、透光性の支持体上にＸ線吸収体膜パターンを
形成してなるＸ線マスクの製造に際し、Ｘ線透過膜を形
成したときにＸ線マスク支持体が平坦となるようにあら
かじめ反りを有するＸ線マスク支持体を用いるようにし
ているため、バックエッチの際のＸ線吸収体パターンの
位置ずれの発生を防ぐことができ、位置精度の極めて高
いＸ線マスクを得ることができる。

【０１０２】本発明の第２によれば、補強枠にＸ線マス
ク支持体を直接接合する際に、補強枠あるいはＸ線マス
ク支持体のいずれか一方にを弾性体を介して加圧するよ
うにし、接着面に均一に加圧力を加えるようにしている
ため、バックエッチの際のＸ線吸収体パターンの位置ず
れの発生を防ぐことができる。

【０１０３】本発明の第３によれば、第２のＸ線透過性
薄膜を配設し、Ｘ線吸収体パターンを担持した第１のＸ
線透過性薄膜の両面が常に同一圧力となるようにするよ
うにしていいるため、この第１のＸ線透過性薄膜の変形
を抑制することができ、また、Ｘ線マスク自体に、閉空
間を形成するための第２のＸ線透過性薄膜が一体化され
ているため、２つの透過性薄膜の間隔を極めて小さくす
る事ができると共に、Ｘ線マスクの着脱が極めて容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のＸ線マスクの製造工程
図

【図２】厚さ６００μm のＸ線マスク支持体上に形成し
た厚さ１μm のＸ線透過膜の応力とＸ線マスク支持体の
反り量との関係を示す図

【図３】本発明の第２の実施例のＸ線マスクの製造工程
図

【図４】本発明の第２の実施例のＸ線マスクの製造に用
いられる装置を示す要部図

【図５】本発明の第３の実施例のＸ線マスクを示す図

【図６】本発明の第３の実施例のＸ線マスクの部分を平
面図

【図７】本発明の第３の実施例のＸ線マスクの部分拡大
図

【図８】従来例のＸ線マスクの製造工程図

【図９】従来例のＸ線マスクの製造工程図

【符号の説明】

１シリコン基板２Ｘ線透過膜４Ｘ線吸収膜パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に形成するＸ線透過性薄膜の応力に
応じてあらかじめ決定された反り量を有するマスク支持
体を形成するマスク支持体形成工程と前記マスク支持体
上にＸ線透過性薄膜を形成し、前記マスク支持体が平坦
となるようにするＸ線透過性薄膜形成工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜を形成するＸ線
吸収体薄膜形成工程と、前記Ｘ線吸収体薄膜を所望の形状にパタ―ニングするＸ
線吸収体薄膜パタ―ン形成工程と前記マスク支持体の裏
面に補強枠を直接接合する補強枠接合工程とを含むこと
を特徴とするＸ線マスクの製造方法。
【請求項２】マスク支持体上にＸ線透過性薄膜を形成
するＸ線透過性薄膜形成工程と、前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜を形成するＸ線
吸収体薄膜形成工程と、前記Ｘ線吸収体薄膜を所望の形状にパタ―ニングするＸ
線吸収体薄膜パタ―ン形成工程と前記Ｘ線マスク支持体
または補強枠の少なくとも一方に弾性体を介して加圧
し、前記マスク支持体の裏面に補強枠を直接接合する補
強枠接合工程とを含むことを特徴とするＸ線マスクの製
造方法。
【請求項３】マスク支持体と前記マスク支持体の表面
に形成された第１のＸ線透過性薄膜と前記第１のＸ線透
過性薄膜上に形成されたＸ線吸収体薄膜パターンと、前記マスク支持体の裏面に接合せしめられた支持枠と、前記支持枠に固着され、前記第１のＸ線透過性薄膜と所
定の間隔を隔てて形成され、前記第１のＸ線透過性薄膜
との間に、大気との間に通気口を持つ閉空間を形成する
ように構成された第２のＸ線透過性薄膜とを具備したこ
とを特徴とするＸ線マスク。