JPH06177017A - X線マスクの製造方法 - Google Patents

X線マスクの製造方法

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JPH06177017A
JPH06177017A JP32333992A JP32333992A JPH06177017A JP H06177017 A JPH06177017 A JP H06177017A JP 32333992 A JP32333992 A JP 32333992A JP 32333992 A JP32333992 A JP 32333992A JP H06177017 A JPH06177017 A JP H06177017A
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JP
Japan
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film
ray
substrate
mask
ray mask
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JP32333992A
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English (en)
Inventor
Soichiro Mitsui
壮一郎 三井
Masamitsu Ito
正光 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、X線マスク基板1と補強枠10を
直接接合するに際し、直接接合する箇所の接合力の低下
を未然に防ぎ、補強枠の接合に関して歩留まりの良好な
X線マスクの製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明では、直接接合に先立ち、X線マスク
表面を酸素プラズマ処理するようにしている。

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)の製造方法に係り、特に支持基板への補
強枠の接合に関する。
【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、これを構成するL
SI素子の回路パターンはますます微細化していく傾向
にある。 現在、サブハーフミクロンと呼ばれる極微細
なパターンを形成するには高解像度の露光転写技術が不
可欠となっている。量産ラインでは紫外線を露光媒体と
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。
【0003】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。
【0004】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。
このために、X線リソグラフィの実現のためには、高い
X線吸収体パターン位置精度を達成することのできるX
線マスクの開発が最も重要な鍵となっている。
【0005】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線透過性薄膜を周縁で支持す
るのに用いられている。
【0006】ところで、このX線マスクは、従来、図4
(a) 乃至図4(k) に示すような方法で製造されている。
【0007】まず、高周波加熱方式のLPCVD装置を
用い、LPCVD法により、図4(a) に示すようにSi
基板1上に、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(C2 2 )、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(H
Cl)を供給しつつ、基板温度1100℃で、SiC膜
2を1μm堆積する。X線透過膜はX線を透過しかつア
ライメント光(可視光)に対する透過性に優れ、引っ張
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、SiCの他にBN,Si,SiN,ダイ
ヤモンドなどが報告されている。
【0008】そして図4(b) に示すごとく、スパッタリ
ング法によりアライメント光の反射防止膜としてアルミ
ナ膜3を厚さ98nmに形成する。
【0009】さらに図4(c) に示すごとく、スパッタリ
ング法によりC膜4を0.1μm堆積させた後、通常の
フォトリソグラフィ技術によりC膜の中央部に30mmφ
の開口部と補強枠の接合領域にあたる部分を有するレジ
ストパターン5を形成する。そして図4(d) に示すよう
に、弗素系のガスを用いた反応性イオンエッチングによ
りレジスト5をマスクとしてC膜4を除去し、Si基板
1の表面を露出させ、30mmφの開口部6と補強枠を張
り合わせるための接合面7を形成する。
【0010】次に図4(e) に示すように、スパッタリン
グ装置により、アルミナ膜3上にX線吸収体パターンと
なる膜厚0.5μmのW膜8を成膜する。X線吸収体に
は露光波長におけるX線吸収係数が大きいこと、微細加
工が容易であることが要求される。また、X線吸収体が
1μmのX線透過膜という極薄膜上に存在するために、
X線吸収体の内部応力は、1×107 N/m2 程度の低
応力であることが不可欠である。すなわちX線吸収体の
応力が大きいとX線透過薄膜が変形し、その結果X線吸
収体パターンの位置歪が発生してしまうのである。そこ
で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。このようなX線吸収体材料として
は現在のところWの他にAu,Ta,WNx などが報告
されている。そしてW膜8上にエッチングマスクとなる
アルミナ膜9を50nmの厚さに堆積する。
【0011】そして、図4(f) に示すように,表面研磨
した石英ガラスからなる補強枠10とマスク基板である
Si基板1の接合面7を直接接合により室温で接合す
る。さらに直接接合した後に、200℃1時間の熱処理
を施すことにより接合強度を高める。
【0012】そして図4(g) に示すように、アルミナ膜
9上に電子ビームレジスト11を塗布し、電子ビーム描
画装置によりパターン描画を行い、レジストパターン1
1を形成する。
【0013】次いで、図4(h) に示すように、BCl3
を用いたプラズマエッチングにより、レジストパターン
11をマスクとしてアルミナ膜9をパターニングする。
【0014】そして図4(i) に示すように、エッチング
ガスとしてSF6 +CHF3 を用いてアルミナパターン
9をマスクとしてW膜を異方性エッチングする。
【0015】さらに図4(j) に示すように、95℃に加
熱した濃度30%の水酸化カリウム(KOH)溶液を用
いた液相エッチングにより、C膜4をマスクとしてシリ
コン基板1を開口部6より液相でエッチングし、30mm
径の開口部を形成する。ここでエッチング面と反対側の
面は95℃に加熱したエチレングリコールモノエチルエ
ーテルアセテートにより保護した。
【0016】次に図4(k) に示すごとく、反射防止膜と
してのアルミナ膜12をスパッタリング法により、X線
透過膜のX線吸収体パターンのある面とは反対側の面に
厚さ98nmに形成する。
【0017】このようにしてX線マスクが形成される
が、数多くのX線マスクを形成しているとX線マスク基
板と補強枠の接合力に優劣が生じ、中にはまったく補強
枠の接合のされないX線マスクができた。この原因を追
及するため接合面7のXPSによる組成分析および化学
結合分析を行った。この結果、接合面7形成時にC膜4
を弗素系のガスを用いた反応性イオンエッチングにより
除去しているために、エッチング後のSi表面は弗素で
ターミネートされた状態となっており、この弗素のター
ミネート数が多い表面ほど接合力の低下が著しいことが
判明した。このように反応性イオンエッチング処理後の
表面に弗素が残留していることが接合を阻害している原
因であることがわかった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】このように、弗素系の
反応性イオンエッチングによりX線マスク基板裏面にせ
い膜された物質あるいはバックエッチング用マスク材を
除去し、Si表面を露出させて形成した接合表面は弗素
でターミネートされた状態にある。
【0019】この状態が、X線マスク基板と補強枠を直
接接合する場合、接合面の接合力低下をまねき接着不良
の原因となっていた。
【0020】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、X線マスク基板と補強枠を直接接合するに際し、直
接接合する箇所の接合力の低下を未然に防ぎ、補強枠の
接合に関して歩留まりの良好なX線マスクの製造方法を
提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、直接
接合に先立ち、X線マスク表面を酸素プラズマ処理する
ようにしている。
【0022】
【作用】上記構成によれば、弗素でターミネートされた
状態にあるSi表面の弗素を酸素プラズマによって除去
して清浄化し、さらに表面の性質を親水性へと変化さ
せ、直接接合に適した状態を形成することにより、接合
力低下を防ぎ、良好な接合状態を得るようにすることが
できる。
【0023】
【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。
【0024】実施例1 次に、このエッチング装置を用いたX線マスクの製造方
法について説明する。製造に際してはまず、高周波加熱
方式のLPCVD装置を用い、グラファイト表面にSi
Cをコ―ティングしたサセプタ上に、両面研磨を行った
厚さ600μm 、面方位(100)の3インチSi基板
1を設置し、減圧CVD法を用いて、シリコン原料とし
てシラン(SiH4 :3%濃度水素希釈)67sccm、炭
素原料としてアセチレン(C2 2 :10%濃度の水素
希釈)9sccm、、キャリアガスとして水素(H2 )ガス
500sccm、添加ガスとして塩化水素(HCl)3sccm
を供給しつつ、基板温度1100℃、圧力1kPaに
て、45分間成膜を行うことにより、Si基板1上にS
iC膜2を1μm堆積する(図1(a) )。
【0025】そして図1(b) に示すごとく、マグネトロ
ンスパッタリング法によりアライメント光の反射防止膜
としてアルミナ膜3を厚さ98nmに形成する。スパッタ
リング条件は印加電圧を1kW,Ar圧力を3mTorr と
した。
【0026】さらに図1(c) に示すごとく、マグネトロ
ンスパッタリング法によりSi基板1の裏面にC膜4を
0.1μm堆積させた後、通常のフォトリソグラフィ技
術によりC膜の中央部に30mmφの開口部と補強枠の接
合領域にあたる部分を有するレジストパターン5を形成
する。
【0027】そして図1(d) に示すように、CF4 ガス
を用いた反応性イオンエッチングによりレジスト5をマ
スクとしてC膜4を除去し、Si基板1の表面を露出さ
せ、30mmφの開口部6と補強枠を張り合わせるための
接合面7を形成する。ここで印加電力は100Wとして
自己バイアス電圧が1000V以下になる条件でエッチ
ングすることにより、露出するSi表面にダメージが入
らないようにした。さらに続いて、酸素プラズマを用い
たドライエッチング法により、露出したSi基板1の開
口部6と補強枠を張り合わせるための接合面7の表面を
エッチング処理した。ここでは印加電力を50Wとして
酸素プラズマ処理後の表面にダメージを与えないように
した。
【0028】次に図1(e) に示すように、マグネトロン
スパッタリング装置により、アルミナ膜3上にX線吸収
体パターンとなるW膜8を0.5μm堆積させた。
【0029】そしてW膜8上にエッチングマスクとなる
アルミナ膜9を50nmの厚さに堆積する。印加電力は
1.7kW/cm2 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、応力がゼロとなる3mTorr と
した。形成したW膜8の応力はSi基板1の反りから測
定した結果、2×107 N/ m2 であった。そしてこの
W膜8にArイオンをエネルギー180keV、2×1
15ions/cm2 のドーズ量で注入し、W膜8の応力をゼ
ロとなるようにした。
【0030】次に、W膜8上にエッチングマスクとなる
アルミナ膜9をマグネトロンスパッタリング装置により
厚さ50nmに形成する。
【0031】そして、図1(f) に示すように,表面研磨
した石英ガラスからなる補強枠10とマスク基板である
Si基板1の接合面7を直接接合により室温で接合した
後に、200℃、1時間の熱処理を施すことにより接合
強度を高める。
【0032】そして図1(g) に示すように、アルミナ膜
9上に電子ビームレジスト(SAL601)11を塗布
し、電子ビーム描画装置によりパターン描画を行い、レ
ジストパターン11を形成する。照射量は13μC/cm
2 とした。
【0033】次いで、図1(h) に示すように、BCl3
を用いたプラズマエッチングにより、レジストパターン
11をマスクとしてアルミナ膜9をパターニングする。
【0034】そして図1(i) に示すように、酸素プラズ
マによりレジストを除去した後、エッチングガスとして
SF6 +CHF3 を用いてアルミナパターン9をマスク
としてW膜を異方性エッチングする。
【0035】さらに図1(j) に示すように、95℃に加
熱した濃度30%の水酸化カリウム(KOH)溶液を用
いた液相エッチングにより、C膜4をマスクとしてシリ
コン基板1を開口部6より液相でエッチングし、30mm
径の開口部を形成する。ここでエッチング面と反対側の
面は95℃に加熱したエチレングリコールモノエチルエ
ーテルアセテートにより保護した。これにより30mmφ
の開口部を形成した。次に図1(k) に示すごとく、反射
防止膜としてのアルミナ膜12をスパッタリング法によ
り、X線透過膜のX線吸収体パターンのある面とは反対
側の面に厚さ98nmに形成する。
【0036】この工程により形成したX線マスクでは、
X線マスク基板と補強枠の接合力低下を生じたり、未接
着となったりすることはなく、接合力が大幅に向上す
る。
【0037】これはX線マスク基板の補強枠の接合面を
酸素プラズマで処理し、ターミネートされた弗素を除去
し清浄かつ親水性の表面とすることにより、直接接合の
接合力の低下がなくなり接合力の再現性が向上する。
【0038】ここで酸素プラズマによりX線マスク基板
を処理する際、処理前と処理後の状態をXPSで測定し
た結果を図2(a) および(b) に示す。この結果処理前で
は表面に弗素がターミネートした状態にあり、また処理
後では弗素のピーク強度が著しく低下していることか
ら、弗素が除去されて清浄な表面状態にあることがわか
る。
【0039】また、弗素の表面占有率(組成比)を変化
させ接合力との関係を測定した。その結果を図3に示
す。この図から、弗素の表面占有率(組成比)が少ない
ほど接合力は向上しており、酸素プラズマ処理は接合力
向上に対して非常に大きな効果があることがわかる。
【0040】なお本発明は実施例に限定されるものでは
なく、例えばEBレジストもSAL601に限定される
ものではなく、ノボラック系レジストのCMSなどでも
よい。X線吸収体もWに限るものではなく、Ta,Au
およびその窒化物や炭化物を用いることもできる。また
前記実施例では、X線マスクすなわち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なども用いることができ、さらに成膜方法に
ついても減圧CVD法に限定されることなく、常圧CV
D法、プラズマCVD法、ECR−CVD法、光励起C
VD法等他の成膜方法にも適用可能である。
【0041】またSi基板のエッチングマスクとしても
Cに限定されるものではなく、SiC,SiNx ,Si
CNx を用いることもできる。さらにSi基板のエッチ
ング液としてもKOHに限定されることなく、EDP
(エチレンジアミンパイロカテロール),弗酸と硝酸の
混合液など他の溶液にも適用可能である。
【0042】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。
【0043】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、直接接合法を用いたX線マスク基板と補強枠との接
合工程において、X線マスク基板の接合面に対して酸素
プラズマ処理を行うようにしているため、ターミネート
した弗素を除去し清浄かつ親水性の表面とすることによ
り、直接接合の接合力低下を防ぐ事が可能となり、補強
枠の接合に関してX線マスク形成の歩留まりを向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のX線マスクの製造工程を示す図
【図2】酸素プラズマによりX線マスク基板を処理する
際の処理前と処理後の状態をXPSで測定した結果を示
す図
【図3】接合力と弗素の表面占有率との関係を示す図。
【図4】従来例のX線マスクの製造工程を示す図。
【符号の説明】
1 Si基板 2 SiC膜 3 アルミナ膜 4 C膜 5 レジスト 6 開口部 7 接合面 8 W膜 9 アルミナ膜 10 補強枠 11 レジスト 12 アルミナ膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク支持体表面に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線吸収体薄膜パターンを形成
    するX線吸収体薄膜パターン形成工程と前記マスク支持
    体を選択的に除去するバックエッチング工程とを含むX
    線マスクの製造方法において前記バックエッチング工程
    前または後に、補強枠を直接接合により前記マスク支持
    体に接合せしめる接合工程に先立ち、バックエッチング
    用マスク材料を化学的除去法により除去し、接合面を露
    出させた後に、前記接合面に対して酸素プラズマ処理を
    行うようにしたことを特徴とするX線マスクの製造方
    法。
JP32333992A 1992-12-02 1992-12-02 X線マスクの製造方法 Pending JPH06177017A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014051054A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 独立行政法人科学技術振興機構 機能性デバイス及び機能性デバイスの製造方法

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