JPH07201706A

JPH07201706A - 半導体装置の製造方法、ｘ線マスク構造体の製造方法、ｘ線マスク構造体、該ｘ線マスク構造体を用いたｘ線露光方法及びｘ線露光装置、該ｘ線露光方法を適用して製造される半導体装置

Info

Publication number: JPH07201706A
Application number: JP34897393A
Authority: JP
Inventors: Keiko Chiba; 啓子千葉; Hiroshi Maehara; 広前原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度な半導体装置の製造方法を提供し、且
つＸ線吸収体パターン形成後にも応力制御されたＸ線マ
スクを作製することにより、高精度Ｘ線マスク構造体及
びその製造方法、更には該Ｘ線マスク構造体を用いたＸ
線露光方法と該Ｘ線マスク構造体を用いて作製された半
導体装置を提供すること。【構成】基板上に形成された所定の部材をエッチング
加工又はプラズマ処理する工程を具備した半導体装置の
製造方法であって、該エッチング又はプラズマ処理工程
において基板及び被エッチング部材又はプラズマ処理部
材の応力制御を行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法、更に、Ｘ線マスク構造体の製造方法、Ｘ線マスク
構造体、該Ｘ線マスク構造体を用いたＸ線露光方法及び
Ｘ線露光装置、更に該Ｘ線露光方法を適用して製造され
る半導体装置。

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方法及
び、Ｘ線露光用のＸ線マスク構造体及びその製造方法、
更には該Ｘ線マスク構造体を用いたＸ線露光方法及びＸ
線露光装置、更に該Ｘ線露光方法を用いて作製された半
導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度高速化に
伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体装置
の製造方法にも一層の高精度の微細加工が要求されてき
ている。この為、高精度エッチング技術や、焼き付け装
置として露光波長にＸ線領域（２〜２０Å）の光を利用
したステッパが開発されつつある。又、集積回路の高密
度化により、トレンチや配線パターンの形成に更なる高
アスペクトの微細加工技術が要求されている。又、Ｘ線
露光装置で用いるＸ線マスク構造体のＸ線吸収体の加工
にも同様に高アスペクトの加工技術が必要となってきて
いる。ドライエッチング時に高アスペクト加工を行うに
は、エッチングマスク材との選択性を上げねばならない
が、選択性を上げると等方的にエッチングされる場合が
多く、サイドエッチング量が大きくなってしまう。そこ
で、エッチング速度を落とすことなくサイドエッチング
量を減らして、高アスペクトの加工を行う手法の１つと
して低温エッチング等の方法が提唱されている（第３５
回応用物理学会２８_a-Ｇ−１〜６)。又、Ｘ線露光装置で用いられるＸ線マスク構造体は所望
のパターンを有するＸ線吸収体、該吸収体を支持する支
持膜（Ｘ線透過膜）、該支持膜を保持する保持枠とから
なるが、Ｘ線吸収体パターンには、サブミクロン以下の
線幅と、且つその露光に見合う位置精度とが要求され
る。更に、Ｘ線露光では、マスクと被転写物を数十ミク
ロン以下に保つプロキシミティ露光がとられる為、高精
度な平面度を持つＸ線マスクが要求される。これに対
し、Ｘ線吸収体層は、通常厚さが数ミクロンの支持膜上
に成膜される為、吸収体層がパターニングされるとその
内部応力によって吸収体パターンの位置ずれを起こす。
又、支持膜は通常Ｓｉ基板上に成膜され、Ｘ線透過率を
得る為にその後バックエッチングされるが、応力が圧縮
の場合は弛みを生じ、大きい引張応力の場合はＳｉ基板
を大きくそらせ、平面度を悪化させたり破損させたりす
る。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上記した従来の
半導体装置の製造方法における、緻細加工技術、特にエ
ッチング加工技術や、プラズマ処理技術、Ｘ線露光技術
には、次の様な問題があった。先ず、エッチング加工又
はプラズマ処理時には、通常熱が発生する為、基板と被
加工物間の熱膨張率の差により応力が発生する。そし
て、この応力はプラズマに曝されることや、パターンを
形成することによって開放されたり緩和される。しか
し、その後、エッチング又はプラズマ処理終了時に基板
が常温に戻る際、基板と被加工物間の熱膨張率の差によ
り応力が再度発生する。この為、最終的に基板や被加工
物に内部応力が残留し、クラックが生じたり基板が大き
くそり、次の工程に支障がでてくる。この為、エッチン
グ又はプラズマ処理中の温度制御を行うべく、装置内に
は工夫が施されているが、被加工物表面の温度制御は難
しいという問題がある。又、サイドエッチング量を減ら
すことの出来る低温エッチングでは、０℃以下、例え
ば、−５０℃等に冷却して加工を行うので、エッチング
中における温度差は避けられないものとなり、被加工物
に応力が発生し、クラックや基板のそりを起こした。

【０００４】一方、Ｘ線露光技術に使用されるＸ線マス
ク構造体における支持膜や吸収体では、その応力制御の
為、支持膜、Ｘ線吸収体の双方の成膜条件、成膜後の処
理（例えば、アニール、イオン注入等) 等の様々な検討
がなされている。例えば、成膜時応力制御の１つとし
て、基板をそらせた状態で成膜することで応力を緩和す
る手法が、支持膜については特開平４−３１４３２２号
及び特開平５−３６５９０号に、吸収体については特開
平４−３２０３２０号等が提案されている。しかし、成
膜時又は成膜後に応力制御を行っても、上記した様に、
エッチング又はプラズマ処理を行った際の熱的な変動に
より、成膜時に応力制御された膜に再度応力が発生し、
最終的なパターンに位置ずれとそりが発生する。又、特
開平４−３０９２２０号において提案されている様に、
サブミクロン以下の微細で且つ高アスペクトなＸ線吸収
体パターンを形成する為には、低温エッチングを用いる
ことが必要とされているが、この場合、エッチング中に
おける温度差は避けられないものであり、大きなパター
ンの位置ずれとそりが発生する。特に、Ｘ線吸収体にＡ
ｕを用いた場合は、熱により結晶構造を伴った応力変化
が生じ易く（特開平５−１０２０１２号）、且つ通常基
板に用いられるＳｉとの熱膨張率の差が大きい為、特に
大きなパターンの位置ずれとそりがを発生する。

【０００５】従って、本発明の目的は上記の従来技術の
問題点を解決し、高精度な半導体装置の製造方法を提供
し、且つＸ線吸収体パターン形成後にも応力制御された
Ｘ線マスクを作製することにより、高精度Ｘ線マスク構
造体及びその製造方法、更には該Ｘ線マスク構造体を用
いたＸ線露光方法及びＸ線露光装置、更に該Ｘ線マスク
構造体を用いて作製された半導体装置を提供することに
ある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】上記の目的は、下記の
本発明によって達成される。即ち、本発明は、基板上に
形成された所定の部材をエッチング加工又はプラズマ処
理する工程を具備した半導体装置の製造方法であって、
該エッチング又はプラズマ処理工程において基板及び被
エッチング部材又は被プラズマ処理部材の応力制御を行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法、Ｘ線マスク
構造体の製造方法、Ｘ線マスク構造体、該Ｘ線マスク構
造体を用いたＸ線露光方法及びＸ線露光装置、更に該Ｘ
線露光方法を適用して製造される半導体装置である。

【０００７】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば、特
に、被加工物の熱膨張率が基板の熱膨張率よりも大きく
且つエッチングを行う等の場合に、基板を凹型に湾曲さ
せる等の状態でエッチング等を行い、常温に戻ってから
湾曲を状態を解除する為、半導体装置の製造方法におけ
るエッチング工程での応力を小さくすることが出来る。
基板を湾曲させる量に関しては、パターン密度にもよる
ので、湾曲させずに作製したダミー基板のそり量を予め
測定しておき、この量をフィードバックさせる。尚、応
力制御する手法としては、基板を湾曲させる代わりに基
板裏面に膜を形成する等の方法でもよい。

【０００８】又、本発明のＸ線マスク構造体の製造方法
によれば、Ｘ線吸収体材料の熱膨張率が、支持膜及び支
持膜を支える基板の熱膨張率よりも大きい場合には、高
温処理の際には凸型に、低温処理の際には凹型に、夫々
基板を湾曲させた状態でＸ線吸収体のエッチング又はプ
ラズマ処理を行い、エッチング又はプラズマ処理終了後
に、基板をマスク使用温度に温度制御することによって
湾曲を解除し、支持膜のエッチング又はプラズマ処理工
程での応力を小さくすることが出来る。この結果、形成
されるＸ線吸収体パターンの位置精度が向上する。Ｘ線
吸収体材料の熱膨張率が、支持膜及び支持膜を支える基
板の熱膨張率よりも小さい場合には、高温処理の際には
凹型に、低温処理の際には凸型に、夫々基板を湾曲させ
た状態で工程を行う。上記の場合に基板を湾曲させる量
に関しては、Ｘ線吸収体のパターン密度にもよるので、
湾曲せずに作製したダミー基板のそり量又は位置ずれ量
を予め測定し、これらの値をフィードバックさせて設定
する。湾曲させる手法としては、機械的に力を加えるだ
けでなく、ガス等を用いて圧力差を利用してもよい。
又、応力制御する手法として、基板を湾曲させる代わり
に基板裏面に熱膨張による力が大きい膜を形成する等し
てもよい。

【０００９】又、最終的にＸ線マスクとして使用する場
合には、支持膜を支えている基板をバックエッチングす
る必要があるが、通常バックエッチング時には熱が発生
する。パターニング前にバックエッチングを行う場合に
は、Ｘ線吸収体パターンの位置精度には影響を与えない
が、操作性が非常に悪くなる為、パターニング後にバッ
クエッチングする場合が多い。従って、パターニング後
にバックエッチングを行う場合には、支持膜のエッチン
グ時と同様に、基板のバックエッチング時にも応力制御
を行うことが好ましい。その際、そり量、位置ずれ量の
フィードバックに関しても同様に行なう。

【００１０】尚、上記で説明した各エッチング又はプラ
ズマ処理工程時以外にも、Ｘ線マスク構造体を作製する
場合に、Ｘ線吸収体や支持膜（反射防止膜等の付加膜も
含む）の成膜（気相又は液相）、Ｘ線露光やＥＢ描写に
よるパターン形成時、保持枠への補強体の接着時、検査
修正時等の各工程で応力が発生する為、作製されるＸ線
マスク構造体が最終的に満足し得る平面度及び位置精度
となる様に、これらを考慮して、上記したエッチング時
又はプラズマ処理時又はバックエッチング時に応力を制
御する。しかしできれば、機械的応力付与による破損等
を考慮し、更に、十分に満足する精度のものが得られる
点で、これらの成膜工程等の各工程毎に応力を制御する
方がより好ましい。

【００１１】

【好ましい実施態様】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成された
所定の部材をエッチング加工又はプラズマ処理工程にお
いて、基板及び被エッチング部材又は被プラズマ処理部
材の応力制御を行うことを特徴とする。本発明の半導体
装置の製造方法は、従来の半導体装置の製造方法にほぼ
準じて行われるが、例えば、配線材料として金属材料が
用いられ、金属材料の配線パターンが基板上に形成され
るが、以下これについて説明する。使用される金属材料
としては、通常、Ａｌ及びＷ等が用いられる。基板とし
てはＳｉが用いられるが、表面にはＳｉＯ₂ が形成され
ている場合が多い。先ず、この様な基板上に配線材料で
ある金属材料を成膜した後、所望のパターンをレジスト
にて形成した後、直接又はＳｉＯ₂ 等を介して金属材料
の膜をパターニングする。その際、高アスペクトのパタ
ーンを得る為には、０℃以下の低温エッチングを行う。
冷却の温度は、使用する装置の制御範囲にもよるが、通
常、０〜−１２０℃の低温でエッチングされる。使用す
るガスの流量や真空度等、様々な要因も関わって最適な
温度が選択されるが、−２０〜−７０℃の範囲でエッチ
ングするとよくエッチングされる。上記の材料を用いた
場合には、金属材料の方が基板材料よりも熱膨脹率が大
きい為、従来の方法によれば、エッチング終了後に常温
に戻る際に、金属膜に圧縮応力が生じる。

【００１２】そこで、本発明では、上記した様な半導体
装置の製造方法において、先ず、応力を付与せずに作製
したダミー基板のそり量を予め測定しておき、同じ測定
方法でそりを測定しつつ、ダミー基板のそり量と同量の
凹型のそりを基板に与える等して力を付与する。この際
に応力制御する方法としては、上記の様に機械的に力を
加える方法だけでなく、熱膨張による力が使用する金属
材料よりも大きい膜（熱膨張率、厚さ、面積等による）
を基板の裏面に設ける等の方法によってもよい。その
後、力を付与された状態で金属材料がエッチングされた
基板の温度が常温に戻ってから付与された力を取り除く
と、同時に金属材料の応力も開放される。この結果、基
板にそりが生じることのない高アスペクトの配線パター
ンが提供される。

【００１３】次に、本発明のＸ線マスク構造体の製造方
法について述べる。本発明のＸ線マスク構造体はＸ線吸
収体パターンと該パターンを支持する支持膜と該支持膜
を保持する保持枠とにより構成され、支持膜を形成する
工程と、支持膜上にＸ線吸収体層を形成する工程と、Ｘ
線吸収体層をエッチング加工又はプラズマ処理してＸ線
吸収体パターンを形成する工程とを具備し、且つ少なく
ともこれらのいずれかの工程で応力制御を行うことを特
徴とする。先ず、Ｘ線マスク構造体を構成するＸ線支持
膜は、Ｘ線を充分に透過し、且つ自己保形性を有するこ
とが必要となる為、１〜１０μｍの範囲内の厚さとされ
ることが好ましい。この様なＸ線支持膜は、例えば、Ｓ
ｉ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＢＮ等の無
機膜、ポリイミド等の耐放射線有機膜、これらの単独又
は複合膜等の公知の材料から構成される。Ｘ線吸収体と
しては、Ｘ線を充分に吸収し、且つ被加工性がよいこと
かが必要となるが、０．２〜１．０μｍの範囲内の厚さ
とされることが好ましい。この様なＸ線吸収体は、例え
ば、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｔ等の重金属、更にはこれらの
化合物にて構成される。Ｘ線支持膜を保持する為の保持
枠は、シリコンウエハー等によって構成され、更に該保
持枠には、Ｘ線マスク構造体の搬送等を補助する補強体
が付設されていてもよく、この補強体は、パイレックス
ガラス、Ｓｉ、Ｔｉ、セラミックス等の材料にて構成さ
れる。本発明のＸ線マスク構造体はこの他に、Ｘ線吸収
体の保護膜、導電膜、アライメント光の反射防止膜等を
付設したものであってもよい。

【００１４】上記の様な構成のＸ線マスク構造体におい
ては、所望のレジストパターンを形成した後、単層又は
多層レジスト等を介してＸ線吸収体がパターニングされ
る。その際、多層レジストのエッチング及びＸ線吸収体
自体のエッチングに、ドライエッチングが用いられる。
又、Ｘ線吸収体材料として金等を用いる場合は、めっき
等の堆積法を用いる場合が多いが、その際にはめっきの
電極の処理にエッチング又はプラズマ処理が用いられ
る。この時、保持枠でもあるシリコンウェハーは、Ｘ線
の透過領域の範囲をバックエッチングされていてもよ
く、保持枠に補強体が付設されていても構わない。

【００１５】上記したドライエッチングの場合、高アス
ペクトのパターンを得る為には０℃以下の低温エッチン
グを行う場合が多いが、めっきの電極処理の様に高アス
ペクトを要求されない場合には、冷却されることなくエ
ッチング又はプラズマ処理される場合もある。この際の
冷却の温度は、使用装置の制御範囲にもよるが、０〜−
１２０℃でエッチングされる。ガスの流量や真空度等、
様々な要因も関わり最適な温度が選択されるが、好まし
くは−２０〜−７０℃の範囲とするとよくエッチングさ
れる。又、上記の材料を用いた場合には、Ｘ線吸収体材
料の熱膨脹率方が、支持膜や保持枠の材料の熱膨脹率よ
りも大きい為、低温エッチング終了後、Ｘ線マスク使用
温度に戻る際に、Ｘ線吸収体には圧縮応力が生じる。
又、支持膜にポリイミド等を用いた場合には、その種類
にもよるが、支持膜の方が熱膨張率が大きく引張応力が
生じることもある。又、めっきの電極の様に低温エッチ
ングを用いず、エッチング又はプラズマ処理温度がマス
ク使用温度よりも高くなってしまった場合で、Ｘ線吸収
体材料の熱膨張率の方が支持膜や保持枠の材料の熱膨張
率よりも大きい場合には引張応力が生じ、小さい場合に
は圧縮応力が生じる。

【００１６】本発明においては、いずれの場合も、予
め、力を付与せずに作製したダミー基板のそり量を測定
し、又は吸収体位置ずれ量を測定する等しておき、エッ
チング工程において、同じ測定方法で反りを測定しつ
つ、反対方向で且つ同量のそりを基板に与える等して力
を付与して応力制御を行なう。又、この際の力を付与す
る方法としては、機械的に力を加える場合が多いが、ガ
スによる圧縮差を利用したり、熱膨張による力が金属材
料よりも大きい膜（熱膨張率、厚さ、面積等による）を
基板の裏面に設ける等するのも好ましい態様である。次
に、この様に力を付与された状態でエッチング又はプラ
ズマ処理された基板の温度がマスク使用温度に制御され
てから、基板から付与された力を取り除くと、同時にＸ
線吸収体の応力も解放される。この結果、位置ずれ量が
小さく平面度のよいＸ線マスク構造体を得ることが出来
る。

【００１７】本発明では、上述した様なＸ線マスク構造
体を適用した優れたＸ線露光方法及びＸ線露光装置、更
に当該露光方法を具備したプロセスによって得られる優
れた特性の半導体装置が提供される。本発明のＸ線露光
方法及びＸ線露光装置は、上記した様な本発明のＸ線マ
スク構造体を介して、被転写体にＸ線露光を行うことで
Ｘ線吸収体パターンを被転写体に転写することを特徴と
するものであり、本発明の半導体装置（半導体デバイ
ス）は、上記したＸ線マスク構造体を介して、加工基板
にＸ線露光を行うことで、Ｘ線吸収体パターンを加工基
板上に転写し、これを加工、形成することで作製される
デバイスである。本発明のＸ線露光方法及びＸ線露光装
置は、上記した本発明のＸ線マスク構造体を用いること
を最大の特徴とし、又、本発明の半導体装置において
も、上記本発明のＸ線マスク構造体を用いることを最大
の特徴とする。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照し、実施例を挙げて本発明
を更に具体的に説明する。実施例１図１は、本発明の半導体装置の製造方法の手順を示す断
面図である。以下、基板上に配線パターンを形成した半
導体装置を例にとって説明する。先ず、図１（ａ）に示
す如く、Ｓｉ基板１上に、配線材料２としてタングステ
ン（Ｗ）をＣＶＤにて成膜した後、その上にｇ線レジス
トＴＳＭＲ−Ｖ３（東京応化社製）を塗付してｇ線ステ
ッパーにて所望のレジストパターン３を露光形成した。
次に、予め、力を付与せず上記の条件でエッチングした
ダミー基板に生じたそりを高精度レーザー干渉計ＺＹＧ
ＯＭＡＲＫ−IVＸＰ（キヤノン製）にて測定してお
き、図１（ｂ）に示した様に、同様のレーザー干渉計で
基板のそりを測定しつつ、ダミー基板と同量のそりで上
記の基板が凹型となる様に、機械的な力を加える治具４
を用いて図１（ａ）に示した基板を湾曲させた。次に、
図１（ｃ）に示す如く、凹型に湾曲した基板をＲＦパワ
ーを印加する平行平板型反応性イオンエッチング装置内
にセットし、エッチングガスにＳＦ₆ を用い、−３０℃
に冷却してエッチングを行い、Ｗのパターニングを行っ
た。次に、基板を治具４で保持した図１（ｃ）で示す状
態のままで基板を常温に戻した後、治具４を取りはず
し、図１（ｄ）に示す状態とした。この結果、Ｗのパタ
ーンにクラックや基板にそりが生じることがなく、高ア
スペクトの配線パターンを形成することが出来た。

【００１９】実施例２図２は、本発明の第２の発明であるＸ線マスク構造体の
製造方法の製造過程を示す断面図である。先ず、図２
（ａ）に示す如く、最終的に保持枠１１となるＳｉ基板
上に、図中に１２で示したＸ線透過膜となるＳｉＮから
なる支持膜をＣＶＤにて２．０μｍの厚さに成膜し、続
いてスパッタリング装置にて、Ｘ線吸収体層１３とし
て、Ｗを０．８μｍの厚さに成膜した。次に、Ｓｉ基板
をＫＯＨで、Ｘ線透過領域のみバックエッチングした。
Ｓｉ基板のバックエッチングは、Ｗを成膜する前に行っ
ても構わない。尚、ＷでＸ線吸収体層を形成する際には
ＣＶＤで作製してもよいし、Ｘ線吸収体層の形成材料と
してＷＮ_x 等の化合物を用いてもよい。次に、予め、力
を付与せず同条件で作製したダミー基板に生じたそり
を、高精度レーザー干渉計で測定しつつ、且つ位置精度
を測長ＳＥＭ（ＥＭ−１０００、日立製作所製）で測定
する。図２（ｂ）に示す如く、発生した応力を解放する
のに適切な厚さを有する応力付与膜１５として、Ａｕ膜
を支持膜１２の裏面に抵抗加熱蒸着にて形成した。形成
するＡｕ膜の厚さは、ＡｕはＷよりも熱膨張率が大きく
裏面の全面に成膜されるので、Ｗのパターン密度にもよ
るがＷの１／３以下の厚さとなる為、ＫＩ／Ｉ₂ 溶液で
容易に剥離することが出来る。尚、応力付与膜１５とし
ては、ＳｉＮよりも熱膨張率が大きいものであればいず
れのものも厚さで適宜調整することが出来るが、Ｗを犯
すことなく剥離することが出来るものを使用するのが好
ましい。次に、図２（ｃ）に示す如く、ＥＢレジストＡ
Ｚ−ＰＮ１００（ヘキスト社製）を用い、ＥＢ描画装置
にて所望のパターン１４を形成した。次に、図２（ｄ）
に示す如く、上記の様な基板をＲＦパワーを印加する平
行平板型反応性イオンエッチング装置内にセットし、エ
ッチングガスにＳＦ₆ を用い、−５０℃に冷却してエッ
チングを行い、Ｗのパターニングを行った。次に、図２
（ｄ）の状態のまま、Ｘ線露光装置と同じ温度に制御さ
れた恒温ブースに入れる等し、マスク使用温度まで温度
制御し、応力付与膜１５であるＡｕを剥離し、図２
（ｅ）で示す様なＸ線マスクを作成した。作成されたＸ
線マスクのそりと位置精度を測定したところ、平面度
０．３２μｍ以下、位置精度０．０３μｍであり、いず
れも測定精度内であった。

【００２０】実施例３図３は、Ｘ線マスク構造体の第２の実施例の製造過程を
示す断面図である。先ず、図３（ａ）に示す如く、最終
的に保持枠２１となるＳｉ基板上に、図中に２２で示し
たＸ線透過膜となる支持膜としてＳｉＣをＣＶＤにて、
２．０μｍの厚さに成膜し、続いてＸ線吸収体となるＡ
ｕをめっきする為の電極２６となるＡｕ膜を、０．０５
μｍの厚さにＥＢ蒸着装置にて成膜した。次に、Ｓｉ基
板を、Ｘ線透過領域のみＫＯＨを用いてバックエッチン
グした。尚、Ｓｉ基板のバックエッチングは電極Ａｕの
成膜前に行なっても構わない。又、電極Ａｕの密着性向
上の為、Ｃｒ、Ｔｉ等を５ｎｍ程の厚さに成膜する場合
が多い。次に、図３（ｂ）に示す如く、電極上にＥＢレ
ジストＯＥＢＲ−１０００（東京応化社製）をＥＢ描画
装置にて所望のパターン２４に形成した。次に、図３
（ｃ）に示す如く、亜硫酸系Ａｕめっき液ニュートロネ
クス３０９（ＥＥＪＡ社製）を用いて、Ａｕを０．７μ
ｍめっきし、Ｘ線吸収体２３を形成する。レジストは、
専用剥離液にて剥離する。予め、同条件で作製したダミ
ー基板に生じたそりを、高精度レーザー干渉計で測定し
つつ、且つ位置精度を測長ＳＥＭ（ＥＭ−１０００、日
立製作所製）で測定しておく。次に、図３（ｃ）の状態
の基板を、ＲＦパワーを印加するプラズマエッチング装
置にセットし、電極２６をＡｒや０₂ ガスを用いてエッ
チング又はプラズマ処理する。その際、図３（ｄ）で示
す様に、エッチング又はプラズマ処理中の圧力差が、発
生した応力を解放するのに適切な圧力差となる様にガス
を調整しつつ流し、処理を施し、図３（ｅ）で示す状態
とした。尚、圧力を調整するガスとしては、反応に用い
るガスでもＨｅ等を用いてもよい。次に、図３（ｅ）の
状態のままマスク使用温度まで温度制御し、圧力差をな
くし、図３（ｆ）に示す状態とした。この結果得られた
Ｘ線マスク構造体のそりと位置精度を測定したところ、
平面度が０．３２μｍ以下、位置精度が０．０３μｍ以
下であり、いずれも測定精度内であった。

【００２１】実施例４本発明のＸ線マスク構造体の第３の実施例について、図
４に示す製造過程の断面図に従って以下説明する。図４
（ａ）に示す如く、最終的に保持枠３１となるＳｉ基板
上に、図中、３２で示したＸ線透過膜となるＸ線吸収体
パターンの支持膜としてＳｉＮをＣＶＤにて２．０μｍ
の厚さに成膜し、続いてスパッタリング装置にてＸ線吸
収体層３３としてＡｕを、０．７μｍの厚さに成膜し
た。次に、その上に多層レジストの下層３４’となるポ
リイミド膜ＰＩＱ（日立化成製）を１．０μｍの厚さに
塗付した。更に、Ｓｉ含有レジストＳＮＲ（東洋曹達
製）を塗付し、ＥＢ描画装置を用いて所望のレジストパ
ターン３４を作製した。上記したＸ線吸収体層やレジス
ト等の成膜や描画の際にも、下記の方法で予め測定した
そり量を基板に与えて応力制御を行った。予め、同条件
で作製した各工程におけるダミー基板に生じたそりを高
精度レーザー干渉計で測定し、且つ位置精度を測長ＳＥ
Ｍ（ＥＭ−１０００、日立製作所製）で測定しておく。
図４（ａ）の基板をＲＦパワーを印加するプラズマエッ
チング装置にセットし、図４（ｂ）の様に、実施例１と
同様の方法で予めダミー基板で測定しておいたそりを凹
型となる様に基板に与え、−４０℃にて０₂ ガスを用い
てエッチングを行った。次に、Ｘ線吸収体層３３である
Ａｕのエッチングを、実施例１と同様の方法で、予めダ
ミー基板で測定したそり量を基板に図４（ｃ）で示した
様にして与え、実施例１と同様の装置で、−２０℃、Ｃ
Ｃｌ₂Ｆ₂ ガスを用いてエッチングを行った。次に、図
４（ｄ）に示す如く、Ｓｉ基板３１を、ＫＯＨ溶液中で
Ｘ線透過領域のみ、１１０℃で８時間バックエッチング
し、保持枠３１を形成した。その際にも、予めダミー基
板を用いてそり量を測定しておき、機械的にそりを基板
に与えた。次に、図４（ｄ）の状態でマスク使用温度ま
で温度制御し、圧力差をなくし、図４（ｅ）の状態とす
る。この結果、得られたＸ線マスク構造体のそりと位置
精度を測定したところ、平面度０．３２μｍ以下、位置
精度０．０３μｍ以下であり、いずれも測定精度内であ
った。この様に各工程で応力が発生する場合には、実施
例中には詳細に述べていないが、支持膜や吸収体の成膜
時に生じた応力をも含めて最終的に応力が小さくなれば
構わないが、機械的に基板にそりを与えた場合の破損等
を考えた場合に、各工程ごとに応力制御を行う方がより
好ましい。

【００２２】実施例５図５は、本発明のＸ線露光装置を示す簡略図である。本
露光装置は、Ｘ線露光領域を区画するチャンバーＧから
なり、図中、Ｘ線発生源は省略されているが、一般的に
はＳＯＲ光が用いられる。チャンバーＧは窓ポートＡに
よってＸ線発生源とＸ線露光領域を遮られている。チャ
ンバー内は、Ｘ線レジスト等が塗付されたシリコンウェ
ハー等の被露光物Ｅを所定位置に固定する為のウェハー
チャックＦと、実施例２〜４の方法で作製された本発明
のＸ線マスク構造体Ｄを、被露光物との所定の位置に重
ねる為のマスクチャックＢと、Ｘ線マスク構造体Ｄとウ
ェハーＥの相対的な位置関係を検出する為のアライメン
ト検出部Ｃとから構成されている。上記の本発明のＸ線
露光装置を用いて、マスクＤとウェハーＥのギャップを
３０μｍに設定し、アライメント検出部Ｃを用いてマス
クＤとウェハーＥのアライメントを行ない、５０ｍＪ／
ｃｍ² の条件でＸ線露光を行ったところ、０．２５μｍ
以下の微細なパターンの高精度な焼き付けを行うことが
出来た。

【００３０】実施例６次に、上記で説明したＸ線露光方法及びＸ線露光装置を
利用した半導体装置の製造方法の実施例を説明する。図
６は、半導体装置（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或
は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステッ
プ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行
う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パタ
−ンを形成したＸ線マスクを実施例２〜４の方法を用い
て製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）では、シ
リコーン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ
４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した
Ｘ線マスクとウエハを用いて、Ｘ線リソグラフィ技術に
よってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ
５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成
されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、
アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッ
ケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステッ
プ６で（検査）では、ステップ５で作製された半導体デ
バイスの動作確認テスト及び耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経て、半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷（ステップ７）される。

【００３１】図７には、上記ウエハプロセス（ステップ
４）での詳細なフローを示す。ステップ１１で（酸化）
では、ウエハ表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形
成する。ステップ１４（イオン打込み）では、ウエハに
イオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
は、ウエハにＸ線レジストを塗布する。ステップ１６
（露光）では、上記説明したＸ線露光装置によってマス
クの回路パターンをウエハに焼付け露光する。ステップ
１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８では（エッチング）では、現像したレジスト像以
外の部分を削り取る。高アスペクトパターンが必要とさ
れる場合は実施例１の様に低温エッチングを行う。ステ
ップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不
要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰
り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パター
ンが形成される。本実施例によれば、本発明Ｘ線マスク
構造体の構成に起因して、従来は製造が難しかった高集
積度の半導体デバイスを製造することが出来る。

【００２３】

【発明の効果】以上の様に、本発明の半導体装置の製造
方法によれば、エッチング又はプラズマ処理工程におい
て、被加工基板に力を付与させた状態でエッチング又は
プラズマ処理を行い、エッチング終了後に基板に付与さ
れた力を取り除くことによって応力制御を行なうことに
より、被加工物の応力を小さくすることが出来る結果、
応力により破損やそりが発生することのない高精度な半
導体装置を提供することが出来た。又、本発明のＸ線吸
収体と該吸収体を支持する支持膜、該支持膜を保持する
保持枠とからなるＸ線マスク構造体の製造方法におい
て、Ｘ線マスク構造体に力を付与させた状態でエッチン
グ又はプラズマ処理等を行い、エッチング又はプラズマ
処理終了後にマスク使用温度に温度制御してから、力を
取り除くことにより応力制御を行い、平面度や位置精度
に優れた高精度Ｘ線マスク構造体を提供することの出来
る、Ｘ線マスク構造体及びＸ線マスク構造体の製造方法
を提供することが出来た。更に、本発明のＸ線マスク構
造体を用いるＸ線露光方法及びＸ線露光装置により被転
写体にＸ線吸収体パターンを転写することにより、高精
度Ｘ線露光方法及びＸ線露光装置を提供することが出来
た。又、本発明のＸ線露光方法によって加工基板上にＸ
線吸収体パターンを転写し、更にこれを応力制御された
エッチング又はプラズマ処理工程等を用いる本発明の半
導体装置の製造方法により、加工、形成して作製するこ
とにより、高精度の半導体デバイスを提供することが出
来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体装置の製造方法の製造
工程の一例を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明のＸ線マスク構造体の製造工程
の一例を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明のＸ線マスク構造体の製造工程
の他の例を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明のＸ線マスク構造体の製造工程
の更に他の例を示す断面図である。

【図５】図５は、本発明のＸ線露光装置の一例の概略図
である。

【図６】図６は、本発明に用いた半導体デバイスの製造
フローである。

【図７】図７は、本発明に用いたウェハープロセスのフ
ローである。

【符号の説明】

１；基板２；被加工物３；レジスト４；湾曲用治具１１，２１，３１；保持枠１２，２２，３２；支持膜（Ｘ線透過膜）１３，２３，３３；Ｘ線吸収体１４，２４，３４，３４’；レジスト１５；応力付与膜２６；電極Ａ；窓ポートＢ；マスクチャックＣ；アライメント検出部Ｄ；Ｘ線マスクＥ；被露光物Ｆ；ウェハーチャックＧ；チャンバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された所定の部材をエッチ
ング加工又はプラズマ処理する工程を具備した半導体装
置の製造方法であって、該エッチング又はプラズマ処理
工程において基板及び被エッチング部材又は被プラズマ
処理部材の応力制御を行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項２】Ｘ線吸収体パターンと該パターンを支持
する支持膜と該支持膜を保持する保持枠とにより構成さ
れるＸ線マスク構造体を製造する方法において、支持膜
を形成する工程と、支持膜上にＸ線吸収体層を形成する
工程と、Ｘ線吸収体層をエッチング加工又はプラズマ処
理してＸ線吸収体パターンを形成する工程とを具備し、
且つ少なくともこれらのいずれかの工程で応力制御を行
うことを特徴とするＸ線マスク構造体の製造方法。
【請求項３】Ｘ線吸収体層が金からなる請求項２に記
載のＸ線マスク構造体の製造方法。
【請求項４】エッチング加工又はプラズマ処理に低温
処理を採用する請求項２に記載のＸ線マスク構造体の製
造方法。
【請求項５】支持膜の成膜時及び／又はＸ線吸収体層
を形成する工程において応力制御を行う請求項２に記載
のＸ線マスク構造体の製造方法。
【請求項６】Ｘ線吸収体パターンと、該パターンを支
持する支持膜と、該支持膜を保持する保持枠を具備した
Ｘ線マスク構造体であって、請求項２〜請求項５のいず
れかに記載の方法によって製造されたことを特徴とする
Ｘ線マスク構造体。
【請求項７】被露光部材に対して、請求項６に記載の
Ｘ線マスク構造体を介してＸ線露光を行ってＸ線吸収パ
ターンを転写することを特徴とするＸ線露光方法。
【請求項８】Ｘ線源及び請求項６に記載のＸ線マスク
構造体を備え、且つ該Ｘ線マスク構造体を介して被露光
部材に対しＸ線露光を施して所定パターンを転写するこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項９】請求項７に記載のＸ線露光方法にしたが
って、基板上に形成された被露光部材にパターンを転写
し、該基板を加工する工程を具備したプロセスによって
製造されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】請求項７に記載のＸ線露光方法にした
がって、基板上に形成された被露光部材にパターンを転
写し、続いて基板及び／又は被露光部材を応力制御した
状態で基板のエッチング加工又はプラズマ処理を行う工
程を具備したプロセスによって製造されることを特徴と
する半導体装置。