JPH0762231B2 - SiCとSi▲下3▼N▲下4▼よりなる薄膜、その製造方法およびX線リソグラフィー用マスク - Google Patents

SiCとSi▲下3▼N▲下4▼よりなる薄膜、その製造方法およびX線リソグラフィー用マスク

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JPH0762231B2
JPH0762231B2 JP19297789A JP19297789A JPH0762231B2 JP H0762231 B2 JPH0762231 B2 JP H0762231B2 JP 19297789 A JP19297789 A JP 19297789A JP 19297789 A JP19297789 A JP 19297789A JP H0762231 B2 JPH0762231 B2 JP H0762231B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は優れた可視光透過率を有し、耐高エネルギービ
ーム照射性、耐薬品性、耐湿性および平滑で、傷、ピン
ホールのないX線透過膜を持つX線リソグラフィー用マ
スクおよびその製造方法に関するものである。
(従来の技術) X線リソグラフィー用マスクのX線透過膜(メンブレ
ン)に要求される重要な性能としては (1)高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光の様
な高エネルギービームの照射に耐える材料であること。
(2)50%以上の高い可視光透過率を有し、高精度なア
ライメント(位置合せ)ができること。
(3)良好な耐薬品性や耐湿性を有し、エッチング工程
や洗浄工程で損傷されにくいこと。
(4)メンブレンの表面が平滑で、傷やピンホールが無
いこと。
等が挙げられる。
従来、X線リソグラフィー用マスクのX線透過膜の素材
としては、BN、Si3N4、SiC等の材料が提案されている
が、いずれも一長一短があり、前記した様な性能を全て
満足するものは得られていない。例えば、BNは良好な可
視光透過率を有するが、耐高エネルギービーム性及び耐
薬品性が不充分であり、Si3N4は耐薬品性及び耐湿性が
充分でなく、SiCの場合は可視光透過率が不充分である
等の欠点を有していた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は前述した様な従来の技術では未解決の優れた可
視光透過率、耐高エネルギービーム性および耐薬品性を
有するX線リソグラフィー用マスク用材料とその製造方
法を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者等はかゝる課題を解決するためにSi基板上に成
膜するX線透過膜の材料の選択、適正な各種物性を有す
るメンブレンの成膜条件の探索に鋭意検討を重ねた結
果、本発明に到達したものでその要旨は次の通りであ
る。
SiCとSi3N4よりなる薄膜を第1の発明とし、SiCとSi3N4
のモル比が95:5〜30:70であるターゲットを用いてスパ
ッター法にてSi基板上に成膜することを特徴とする薄膜
の製造方法を第2の発明とし、次いでこの薄膜を用いて
なるX線リソグラフィー用マスクを第3の発明とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、X線透過膜の薄膜材料としてはSiCとSi3N4よりな
る2成分系が1成分系よりも各物性において優れた性能
を持つことが判り、その成分割合はモル比で、95:5〜3
0:70が良い。SiCが95より多くなると、可視光透過率がS
iC単独と同等の低い値を示し、逆に、SiCが30より少く
なると、耐薬品性がSi3N4単独と同等の不充分な性能を
示すので好ましくない。従って、好適なモル比として
は、80:20〜40:60である。
生成した薄膜の引張応力は1×108〜1×1010dyne/cm2
であることが必要で、1×108dyne/cm2以下であるとメ
ンブレン化した時にしわが発生し易く、また、1×1010
dyne/cm2以上になるとメンブレンが破壊しやすい。好適
な引張応力としては5×108〜5×109dyne/cm2である。
次に、製造方法について述べる。
本発明で採用したスパッター法としては、一般に使用さ
れているコンベンショナルスパッター法で行なうが、好
ましくは量産性の観点より成膜速度の速いマグネトロン
スパッター法を用いるのが良い。スパッターに使用され
るガスとしては、アルゴン、キセノンなどの不活性ガス
を用いるが、他にヘリウム、窒素等のガスを混入しても
よい。スパッター圧力は、特に制限はないが、1×10-2
〜1×10-1トールが好ましい。なお、スパッター圧力は
成膜後の膜の応力値に大きな影響を及ぼすため、ターゲ
ットの組成も含めたスパッターの条件下で、所定の引張
応力となるようなスパッター圧力を設定することが必要
である。
基板は通常はシリコンウェハを用いる。Si基板の温度に
ついては特に制限はないが、100〜1,000℃の範囲が生成
した膜の欠陥やピンホールが少ないので好ましい。ター
ゲットに印加する電力は、5W/cm2以上ならば、得られる
膜の応力が引張応力となるので好ましい。印加電力が高
い程、成膜速度は増加するので有利である。
本発明の必須要件であるターゲットは、生成薄膜と同組
成のSiCとSi3N4の2成分から成り、SiCとSi3N4のモル比
が95:5〜30:70が好ましい。SiCとSi3N4のモル比が95:5
よりSiCが多くなると、可視光透過率がSiC単独と同等の
低い値を示し、逆に、SiCとSi3N4のモル比が30:70よりS
iCが少くなると、耐薬品性がSi3N4単独と同等の不充分
な性能を示すので好ましくない。SiCとSi3N4の好適なモ
ル比としては、80:20〜40:60である。特に50:50の場合
は成膜速度が大きく、SiC単独の場合の約2倍となり、
生産性の向上に役立つ。この2成分系ターゲットはSiC
とSi3N4を所定量、均一に混合して、ホットプレス等に
より焼結して製造する。原料SiC及びSi3N4の純度は99%
以上、好ましくは99.%以上のものが高純度薄膜を得る
上から望ましい。
以下、実施例と比較例によって本発明の具体的態様を説
明するが、本発明はこれらによって限定されるものでは
ない。尚、得られた薄膜の物性測定、評価方法は次の通
りである。
(薄膜物性測定、評価方法) 成膜速度:シリコン基板の表面の1部をステンレス板
でマスクして、一定時間スパッターを行なって成膜後、
該ステンレスマスクを取り除き、未成膜面と成膜面の境
界の段差をサーフコーダSE−30C(小坂研究所製商品
名)にて測定して膜厚を求め、成膜速度を算出した。
引張応力:シリコンウェハの成膜前と成膜後のそりの
変化量より応力値を算出した。
可視光透過率:フォトマスク用石英基板3WAF525(信
越化学製商品名)に前述の方法で成膜後、この石英基板
をマルチフォトスペクトルメータ−MPS−5000(島津製
作所商品名)で波長633nm位置の透過率を測定した。こ
の時、ディファレンス側の試料として成膜をしていない
石英基板を用いた。
耐高エネルギービーム性:高エネルギーとして10KeV
の高エネルギー電子線を500MJ/cm3照射し、照射による
膜の応力変化率を求めて、耐高エネルギービーム性の目
安とした。
耐薬品性;90℃の30%KOH熱水中に24時間浸漬し、浸漬
後の応力変化率を求めて耐薬品性の目安とした。
耐湿性;90℃の熱水に7日間浸漬し、浸漬後の応力変
化率を求めて耐湿性の目安とした。
メンブレン可適性:成膜後の基板の裏面にPECVD法で
アモルファスBN膜(以下、a−BN膜とする)を1.0μm
成膜し、この膜をKOHエッチング液の保護膜とした。a
−BN膜の上にステンレス製ドーナツ状マスク板をセツト
し、CF4ガスにてドライエッチングして露出しているa
−BN膜を除去後、30%KOHにて露出したシリコン面をウ
ェットエッチングで溶出し、メンブレン化した。メンブ
レン化適性として、仕上げたメンブレンが、傷やピンホ
ールが無く平滑と認められる場合を良好、その他を不良
と判定した。
(実施例1) 高周波マグネトロンスパッター装置SPF−332H型(日電
アネルバ社製商品名)を用いて、カソード側にSiCとSi3
N4のモル比が95:5からなる直径3インチで厚みが5mmの
ターゲットをセットした。基板として、直径3インチで
厚みが600μmの両面研磨シリコンウェハを用いて200℃
に加熱した状態でアルゴンガスを7cc/分の流量で流しつ
つ、パワー密度を10W/cm2、反応圧力を6.0×10-2トル下
で所定時間スパッターを行ない、SiCとSi3N4よりなる膜
厚1.0μmの薄膜を作製した。
得られた薄膜をESCA法による元素分析の結果、Si68.1
%、N6.2%、C25.7%となり、SiCとSi3N4のモル比は95:
5であることが判明した。
次にこの膜の成膜速度引張応力可視光透過率耐
高エネルギービーム性8耐薬品性耐湿性メンブレ
ン化適性の各性能について前述の方法で測定し、得られ
た結果を第1表に示した。
(実施例2〜18) 成膜条件を第1表に示した様に変化させた以外は、実施
例1と同条件で成膜し、生成薄膜の物性を測定して第1
表に示した。
(比較例1〜7) 比較例として、本発明の特許請求の範囲外の組成のター
ゲットを用いて、実施例1〜18と同様の方法で成膜して
その性能を評価した。成膜条件と物性評価の結果を第2
表に示した。
(発明の効果) 第1表の結果より、本発明の方法により成膜した薄膜
は、可視光透過率が50%以上を有し、耐高エネルギービ
ーム性、耐薬品性、耐湿性、メンブレン化適性の各性能
も優れていることが判る。一方、第2表の比較例の結果
より、ターゲットの組成において、SiCとSi3N4のモル比
が95:5よりSiCが多くなると、可視光透過率が30%以下
となり 実用に適さない(比較例1〜2)。また、SiCとSi3N4
モル比が30:70よりSi3N4が多くなっても、耐薬品性及び
耐湿性が悪化して実用上使用出来ない(比較例3〜
5)。さらに、SiCとSi3N4のモル比が95:5〜30:70のタ
ーゲットを用いても、スパッター圧力等のスパッター条
件が適切でないと、成膜した膜の引張応力が1×108
1×1010dyne/cm2の範囲外となり、この場合はメンブレ
ン化適性が不良となる(比較例6〜7)。以上の様に本
発明品の性能は極めて高く、工業上有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SiCとSi3N4よりなる薄膜。
  2. 【請求項2】SiCとSi3N4のモル比が95:5〜30:70である
    請求項1に記載の薄膜。
  3. 【請求項3】SiCとSi3N4よりなるターゲットを用い、ス
    パッター法にて基板上に成膜することよりなる請求項1
    または2に記載の薄膜の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1または2に記載の薄膜をX線透過
    膜として用いるX線リソグラフィー用マスク。
  5. 【請求項5】請求項4に記載のX線透過膜の引張応力が
    1×108〜1×1010dyne/cm2であるX線リソグラフィー
    用マスク。
JP19297789A 1989-07-26 1989-07-26 SiCとSi▲下3▼N▲下4▼よりなる薄膜、その製造方法およびX線リソグラフィー用マスク Expired - Fee Related JPH0762231B2 (ja)

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