JPH06349716A - 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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JPH06349716A
JPH06349716A JP13224493A JP13224493A JPH06349716A JP H06349716 A JPH06349716 A JP H06349716A JP 13224493 A JP13224493 A JP 13224493A JP 13224493 A JP13224493 A JP 13224493A JP H06349716 A JPH06349716 A JP H06349716A
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JP
Japan
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film
ray
ray absorber
absorber film
forming
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JP13224493A
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Masafumi Nakaishi
雅文 中石
Kazuaki Kondo
和昭 近藤
Masaki Yamabe
正樹 山部
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 X線露光用マスク製造方法に関し、応力低減
のためにイオン注入したX線吸収体膜の変質を防いで良
好なマスクパターンを得ることを目的とする。 【構成】 基板1上にX線透過膜2とX線吸収体膜3を
順次形成した後、X線吸収体膜3の表層にアルゴンのイ
オン6を注入してX線吸収体膜3の内部応力を制御し、
引続き、このX線吸収体膜3を大気に曝すことなくX線
吸収体膜3上にX線吸収体膜3と同一材料の被膜4Aを形
成する。その後、被膜4AとX線吸収体膜3とを同時に選
択的にエッチングしてマスクパターンを形成する。

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線マスクと記す)の製造方法に関する。近年、半
導体装置ではパターンの微細化が進行しており、この傾
向が今後も続くことは確実である。そのため、紫外線露
光法(フォトリソグラフィ)では形成し得ない極めて微
細なパターンを形成する技術として、紫外線より波長の
短い軟X線を使用するX線露光法(X線リソグラフィ)
が注目されており、実用化のための検討がなされてい
る。
【0002】X線露光法は等倍転写であるから、極めて
微細なパターンを転写するためのX線マスクは、パター
ンの寸法精度、位置精度ともに、極めて高精度が要求さ
れている。
【0003】
【従来の技術】従来のX線マスク製造方法の例を、図6
(a)〜(d) を参照しながら説明する。基板1(シリコン
・ウェーハ等)上にCVD法によりX線透過膜2(炭化
珪素等)を形成し、更にその上にスパッタリング法によ
りX線吸収体膜3(タンタル、タングステン等の重金
属)を形成し、このX線吸収体膜3の表層に不活性ガス
(アルゴン等)のイオン6を注入する(図6(a) 参
照)。
【0004】次に、X線吸収体膜3上にレジスト膜5を
形成し、これを電子ビーム露光法等でパターニングする
(図6(b) 参照)。次に、このレジスト膜5をエッチン
グマスクとしてX線吸収体膜3を反応性イオンエッチン
グ法(X線吸収体膜3がタンタルの場合には例えば塩素
とクロロホルムの混合ガスを使用)によりパターニング
してマスクパターンを形成する(図6(c) 参照)。その
後、基板1をX線透過膜2の支持枠(図示は省略)とな
る周辺部を残して裏面側からエッチングにより除去する
(図6(d) 参照)。
【0005】尚、上記のようにイオン注入工程を設ける
のは、次のような理由によるものである。スパッタリン
グ法により形成されるX線吸収体膜には顕著な応力が発
生し易い。X線マスクは極めて薄いX線透過膜上にX線
吸収体からなるマスクパターンを搭載した構造であっ
て、パターニング前のX線吸収体膜に顕著な応力がある
と、その膜に形成したマスクパターンの位置精度を劣化
させる(マスクに歪を生じる)ことになるから、これを
低レベルに抑える必要がある。この応力は成膜時のガス
圧の影響が大であることが知られているが、他の成膜条
件に対しても敏感であり、成膜条件の制御で応力値を低
レベルに制御することは困難である。
【0006】これに対し、成膜後に膜の表層にイオンを
注入することで応力を変化させる方法によれば制御が容
易である。そのため、極微細パターン転写用X線マスク
の製造には、X線吸収体膜形成後にイオン注入を行うこ
とが不可欠とされるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方法
でX線マスクを製造した場合、X線吸収体膜の表面に不
活性ガスのイオンを注入することによりその表面は活性
化され、イオン注入装置から取り出した時に大気に触れ
て表層が変質し(酸化等)、その後、このX線吸収体膜
を反応性イオンエッチング法によりパターニングする
際、この変質層がエッチングを阻害して残渣を生じ、良
好なマスクパターンが得られない、という問題があっ
た。尚、この変質層を予め別のエッチング剤で除去すれ
ば良好なマスクパターンが得られるが、元々イオンが注
入されるのは表層だけ(例えば表面から0.2μm 程度)
であるから、その一部を除去すると応力が大きく変動し
てしまう、という問題がある。
【0008】本発明はこのような問題を解決して、イオ
ン注入後のX線吸収体膜表層の変質を防止して良好なマ
スクパターンが得られるX線マスク製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、〔1〕基板上にX線透過膜を形成する工程と、該X
線透過膜上にX線吸収体膜を形成する工程と、該X線吸
収体膜上に酸化珪素若しくは窒化珪素からなる被膜を形
成する工程と、該被膜を介して該X線吸収体膜に不活性
ガスのイオンを注入して該X線吸収体膜の内部応力を制
御する工程と、その後、該X線吸収体膜を選択的にエッ
チングしてマスクパターンを形成する工程と、を含むこ
とを特徴とするX線マスクの製造方法とすることで、
〔2〕基板上にX線透過膜を形成する工程と、該X線透
過膜上にX線吸収体膜を形成する工程と、該X線吸収体
膜に不活性ガスのイオンを注入して該X線吸収体膜の内
部応力を制御する工程と、その後、該X線吸収体膜を大
気に曝す以前に該X線吸収体膜に水素ガスを吹き付けて
その表層を不活性化する工程と、その後、該X線吸収体
膜を選択的にエッチングしてマスクパターンを形成する
工程と、を含むことを特徴とするX線マスクの製造方法
とすることで、〔3〕基板上にX線透過膜を形成する工
程と、該X線透過膜上にX線吸収体膜を形成する工程
と、該X線吸収体膜に不活性ガスのイオンを注入して該
X線吸収体膜の内部応力を制御する工程と、その後、該
X線吸収体膜を大気に曝すことなく該X線吸収体膜上に
該X線吸収体膜と同一材料からなる被膜を形成する工程
と、その後、該被膜と該X線吸収体膜とを選択的にエッ
チングしてマスクパターンを形成する工程と、を含むこ
とを特徴とするX線マスクの製造方法とすることで、達
成される。
【0010】
【作用】X線吸収体膜にイオンを注入した直後は表面が
活性化しており変質し易いが、予め被膜で被覆してお
き、その被膜を介してイオン注入した場合、後にその被
膜を除去してもX線吸収体膜表面の変質は僅かである。
尚、この被膜として酸化珪素または窒化珪素を用いる
と、これを除去する際のエッチング剤としてX線吸収体
膜の材料と反応しないものが容易に得られる。又、X線
吸収体膜にイオンを注入した直後、活性化した表面に水
素を吹き付けると、この水素を吸着して不活性化し、そ
の後は変質しにくい。従って、X線吸収体膜のエッチン
グが支障なく行なえ、良好なパターンが得られる。
【0011】X線吸収体膜にイオンを注入した直後にそ
の膜と同一材料からなる薄膜を被着すると、その膜の全
部又は一部を除去せずに残すことが出来るから、活性化
した表面の変質を防ぐと共に、パターニング後の工程、
或いはマスク完成後にイオン注入層がダメージを受ける
ことがない。
【0012】
【実施例】本発明に係るX線マスク製造方法の実施例を
図1乃至図5を参照しながら説明する。図1 (a)〜(e)
は本発明の第一の実施例を示す断面図である。同図にお
いて、1は基板(シリコン・ウェーハ)、2はX線透過
膜、3はX線吸収体膜、4は被膜、5はレジスト膜、6
はイオンである。
【0013】先ず基板1上にCVD法により炭化珪素(S
iC) を被着して、厚さ2μm のX線透過膜2を形成し、
その上にDCスパッタリング法によりタンタル(Ta)を被
着して、厚さ0.8μm のX線吸収体膜3を形成する。こ
の時の成膜条件は例えば、スパッタリングガス:アルゴ
ン、ガス圧:10 mTorr、DCパワー:1kW とし、この
膜内応力値が1×108 dyn/cm2 (引張応力)になったと
する。
【0014】次に、この上に高周波スパッタリング法に
より低いガス圧で酸化珪素(SiO2)を被着して、0.1〜0.
5μm の被膜4を形成する。この時の成膜条件は例え
ば、スパッタリングガス:アルゴン、ガス圧:1 mTor
r、高周波パワー:0.3kW とする。次に、この被膜4
側からアルゴン(Ar)のイオン6を照射してX線吸収体膜
3の表層にこれを注入する(図1(a) 参照)。この時の
注入条件は例えば、加速電圧:150 kV、ドーズ量:2×
1015 ions/cm2
【0015】次に、被膜4をバッファード弗酸により除
去する(図1(b) 参照)。その後、X線吸収体膜3上に
レジスト膜5を形成し、これを電子ビーム露光法等でパ
ターニングする(図1(c) 参照)。次に、このレジスト
膜5をエッチングマスクとしてX線吸収体膜3を反応性
イオンエッチング法(例えば塩素(Cl2) とクロロホルム
(CHCl3) の混合ガスを使用)によりパターニングしてマ
スクパターンを形成する(図1(d) 参照)。その後、基
板1をX線透過膜2の支持枠(図示は省略)となる周辺
部を残して裏面側からエッチングにより除去する(図1
(e) 参照)。
【0016】以上の方法により、X線吸収体膜3のパタ
ーニング時に残渣を生じることを防いで、高精度のX線
マスクを得ることが出来た。尚、イオン注入の後、被膜
4上にレジスト膜5を形成してこれをパターニングし、
先ずこれをエッチングマスクとして被膜4を反応性イオ
ンエッチング法によりパターニングし、次にこの被膜4
をエッチングマスクとしてX線吸収体膜3を反応性イオ
ンエッチング法によりパターニングし、その後被膜4を
除去する方法としてもよい。又、被膜4の材料として窒
化珪素を使用することも出来る。
【0017】図2 (a)〜(e) は本発明の第二の実施例を
示す断面図、図3は本発明の第二の実施例で使用する装
置の構成図である。図2において、図1と同じものには
同一の符号を付した。図3において、10はバルブ、11は
ロードロック室、12はイオン注入室である。ロードロッ
ク室11とイオン注入室12はそれぞれ真空排気手段11a、1
2a を備えており、ロードロック室11とイオン注入室12
とはバルブ10を介して接続されている。ロードロック室
11にはバルブ11b を介してガス源11c から水素ガスを導
入することが出来る。
【0018】この例では、先ず第一の実施例と同様の方
法で、基板1上にX線透過膜2、更にその上にX線吸収
体膜3を形成し、次に、この試料を図3の装置のロード
ロック室11を経由してイオン注入室12に入れ、X線吸収
体膜3表層にアルゴンのイオン6を注入する(図2(a)
参照)。次に、これをロードロック室11に戻し、バルブ
11b を開いてガス源11c から水素ガスをロードロック室
11に導入して、イオン6を注入したX線吸収体膜3表層
に水素ガス7を吹き付けてこれを不活性化する(図2
(b) 参照)。
【0019】その後、バルブ11b を閉じて試料をロード
ロック室11から取り出し、以下、第一の実施例と同じ方
法でX線吸収体膜3上にレジスト膜5を形成してこれを
パターニングし(図2(c) 参照)、このレジスト膜5を
エッチングマスクとしてX線吸収体膜3をエッチングし
てマスクパターンを形成し(図2(d) 参照)、その後、
基板1をエッチングにより除去する(図2(e) 参照)。
【0020】この方法でも、X線吸収体膜3のパターニ
ング時に残渣を生じることを防いで、高精度のX線マス
クを得ることが出来た。図4 (a)〜(e) は本発明の第三
の実施例を示す断面図、図5は本発明の第三の実施例で
使用する装置の構成図である。図4,5において、図1
〜3と同じものには同一の符号を付した。図4におい
て、4Aは被膜である。図5において、13はロードロック
室、14はスパッタリング室、15はイオン注入室であり、
これら各室は真空排気手段13a 、14a 、15a を備えてい
る。ロードロック室13とスパッタリング室14、及びスパ
ッタリング室14とイオン注入室15は、それぞれバルブ10
を介して接続されている。
【0021】この例では、先ず第一の実施例と同様の方
法で、基板1上にX線透過膜2を形成し、この試料をロ
ードロック室13を経てスパッタリング室14に入れ、X線
透過膜2の上にスパッタリング法により厚さ0.7μm の
タンタルからなるX線吸収体膜3を形成する。次に、こ
の試料をイオン注入室15に移し、X線吸収体膜3の表層
にアルゴンのイオン6を注入する(図4(a) 参照)。そ
の後、この試料をスパッタリング室14に移し、X線収体
膜3上にスパッタリング法により厚さ0.1μmのタンタ
ルからなる被膜4Aを形成する(図4(b) 参照)。
【0022】このタンタルの被膜4Aはこの後イオン注入
されないから引張応力が残ったままとなる。従って、極
力低いガス圧で成膜するか、或いは、X線吸収体膜3へ
のイオン注入量を多くしておく。
【0023】この試料をロードロック室13を経て装置外
に取り出し、以下、第一の実施例と同様の方法で、被膜
4A上にレジスト膜5を形成してこれをパターニングし
(図4(c) 参照)、このレジスト膜5をエッチングマス
クとして被膜4AとX線吸収体膜3を同時にエッチングし
てマスクパターンを形成し(図4(d) 参照)、その後、
基板1をエッチングにより除去する(図4(e) 参照)。
【0024】この方法でも、X線吸収体膜3のパターニ
ング時に残渣を生じることを防いで、高精度のX線マス
クを得ることが出来た。尚、図5の装置の代わりに、一
つの真空容器内にスパッタリング機構とイオン注入機構
とを備えた装置を使用してもよい。又、この装置内でX
線吸収体膜3の応力をモニターしながらイオン注入、被
膜4Aの成膜を行うことにより、応力の制御性が向上す
る。応力検出法としては、ウェーハの反りをレーザ光の
反射位置の変化で測定する方法を採用したが、X線回折
法やラマン散乱光を利用した応力測定装置を組み込むこ
とも可能である。
【0025】本発明は以上の実施例に限定されることな
く、更に種々変形して実施することが出来る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
X線吸収体膜のパターニング時に残渣を生じることを防
いで高精度のX線マスクを得ることが可能なX線マスク
の製造方法を提供することが出来、半導体装置製造等の
パターン微細化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例を示す断面図である。
【図2】 本発明の第二の実施例を示す断面図である。
【図3】 本発明の第二の実施例で使用する装置の構成
図である。
【図4】 本発明の第三の実施例を示す断面図である。
【図5】 本発明の第三の実施例で使用する装置の構成
図である。
【図6】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 X線透過膜 3 X線吸収体膜 4,4A 被膜 5 レジスト膜 6 イオン 7 水素ガス 10 バルブ 11, 13 ロードロック室 11a, 12a, 13a, 14a, 15a 真空排気手段 11b バルブ 11c ガス源 12, 15 イオン注入室 14 スパッタリング室

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1) 上にX線透過膜(2) を形成する
    工程と、 該X線透過膜(2) 上にX線吸収体膜(3) を形成する工程
    と、 該X線吸収体膜(3) 上に酸化珪素若しくは窒化珪素から
    なる被膜(4) を形成する工程と、 該被膜(4) を介して該X線吸収体膜(3) に不活性ガスの
    イオン(6) を注入して該X線吸収体膜(3) の内部応力を
    制御する工程と、 その後、該X線吸収体膜(3) を選択的にエッチングして
    マスクパターンを形成する工程と、を含むことを特徴と
    するX線マスクの製造方法。
  2. 【請求項2】 基板(1) 上にX線透過膜(2) を形成する
    工程と、 該X線透過膜(2) 上にX線吸収体膜(3) を形成する工程
    と、 該X線吸収体膜(3) に不活性ガスのイオン(6) を注入し
    て該X線吸収体膜(3)の内部応力を制御する工程と、 その後、該X線吸収体膜(3) を大気に曝す以前に該X線
    吸収体膜(3) に水素ガス(7) を吹き付けてその表層を不
    活性化する工程と、 その後、該X線吸収体膜(3) を選択的にエッチングして
    マスクパターンを形成する工程と、を含むことを特徴と
    するX線マスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 基板(1) 上にX線透過膜(2) を形成する
    工程と、 該X線透過膜(2) 上にX線吸収体膜(3) を形成する工程
    と、 該X線吸収体膜(3) に不活性ガスのイオン(6) を注入し
    て該X線吸収体膜(3)の内部応力を制御する工程と、 その後、該X線吸収体膜(3) を大気に曝すことなく該X
    線吸収体膜(3) 上に該X線吸収体膜(3) と同一材料から
    なる被膜(4A)を形成する工程と、 その後、該被膜(4A)と該X線吸収体膜(3) とを選択的に
    エッチングしてマスクパターンを形成する工程と、を含
    むことを特徴とするX線マスクの製造方法。
JP13224493A 1993-06-03 1993-06-03 X線マスクの製造方法 Withdrawn JPH06349716A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100399061B1 (ko) * 2001-06-25 2003-09-26 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 패턴 형성 방법
KR100422958B1 (ko) * 1996-12-31 2004-06-11 주식회사 하이닉스반도체 아르곤이온주입처리를통한미세패턴형성방법
KR101015176B1 (ko) * 2002-11-05 2011-02-17 호야 가부시키가이샤 전사용마스크기판의 제조방법, 전사용마스크기판 및전사용마스크
WO2020256064A1 (ja) * 2019-06-20 2020-12-24 Hoya株式会社 反射型マスクブランク、反射型マスク、並びに反射型マスク及び半導体装置の製造方法

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