JPH08167556A - X-ray mask, manufacture thereof, and producing method for device using x-ray mask - Google Patents

X-ray mask, manufacture thereof, and producing method for device using x-ray mask

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JPH08167556A
JPH08167556A JP31054794A JP31054794A JPH08167556A JP H08167556 A JPH08167556 A JP H08167556A JP 31054794 A JP31054794 A JP 31054794A JP 31054794 A JP31054794 A JP 31054794A JP H08167556 A JPH08167556 A JP H08167556A
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ray
ray mask
film
metal layer
amorphous metal
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Hideo Kato
日出夫 加藤
Masao Sugata
正夫 菅田
Hiroshi Maehara
広 前原
Keiko Chiba
啓子 千葉
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain high X-ray absorbing material with a small thermal expansion coefficient and an excellent dry-etching performance by a method wherein an amorphous metal layer is contained in an absorber pattern to be formed on a mask membrane. CONSTITUTION: A silicon substrate, which becomes an X-ray retaining frame 1, is connected to the frame 4, which is reinforcement material, formed by heat-proof glass and the like. On this silicon substrate, a SiN membrane film, which becomes an X-ray retaining film 2, is formed using a CVD method, and mask blanks are formed on the X-ray retaining film 2, an X-ray absorber pattern 3, containing an amorphous metal layer 5, is formed by performing a sputtering method using inert gas and nitrogen gas. As a result, a high density X-ray absorbing body, having high adhering property, a uniform composition and excellent surface properties, can be formed with a small low stress.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はX線リソグラフィに好適
なマスクやこれを用いたデバイス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask suitable for X-ray lithography and a device manufacturing method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】リソグラフィ技術を用いて被加工材表面
を部分的に変質せしめることにより各種製品を製造する
ことは工業上、特に電子工業の分野において広く利用さ
れており、この方法によれば、同一パターンを有する製
品を大量に製造することができる。被加工材の表面変質
は各種エネルギ線の照射により行われ、この際のパター
ン形成のため、部分的に遮断材を配置してなるマスクが
用いられる。このようなマスクとしては、照射エネルギ
が可視光や紫外光の場合には、ガラス又は石英等の透明
基板上に銀やクロム等の黒色の不透明パターンを設けた
ものが一般的である。
2. Description of the Related Art The production of various products by partially modifying the surface of a material to be processed by using a lithographic technique is widely used in industry, particularly in the field of electronic industry. According to this method, It is possible to manufacture a large number of products having the same pattern. The alteration of the surface of the material to be processed is performed by irradiation with various energy rays, and in order to form a pattern at this time, a mask in which a blocking material is partially arranged is used. As such a mask, when the irradiation energy is visible light or ultraviolet light, a mask having a black opaque pattern such as silver or chrome provided on a transparent substrate such as glass or quartz is generally used.

【0003】しかし近年、より微細なパターン形成が求
められ、さらにより短時間でのリソグラフィ加工が求め
られるにつれて、照射エネルギ線として電子線やイオン
線等の粒子線、あるいはX線が注目されるようになって
きた。
However, in recent years, as finer pattern formation is demanded and lithographic processing is required in a shorter time, particle beams such as electron beams and ion beams, or X-rays are attracting attention as irradiation energy beams. Has become.

【0004】これらのエネルギ線は、可視光や紫外光の
ためのマスク基板部材として用いられてきたガラスや石
英板ではエネルギ線を通過せしめることができず、マス
クの基板材料としては適切ではない。そこで、特にX線
を用いるリソグラフィにおいては、各種の無機薄膜、例
えばシリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等のセラミ
ックス薄膜、あるいはポリイミド、ポリアミド、ポリエ
ステル等の有機高分子薄膜、更にはこれらの積層薄膜を
エネルギ線透過体として用い、これらの膜面上に金、白
金、タングステン等の金属をエネルギ線吸収体としてパ
ターン状に形成してマスクを構成している。このマスク
は通常、自己保存性が無いため保持体に保持する必要が
あり、保持体としては一般に環状の保持基板が用いられ
る。すなわちエネルギ線吸収性のマスク材のパターンを
片面に形成したエネルギ線透過性の保持薄膜の周辺部
を、環状保持基板の一端面に接着せしめることによりX
線用マスク構造体が構成されている。
These energy rays cannot pass through the energy rays by the glass or quartz plate which has been used as a mask substrate member for visible light or ultraviolet light, and is not suitable as a mask substrate material. Therefore, particularly in lithography using X-rays, various inorganic thin films, for example, ceramic thin films of silicon, silicon nitride, silicon carbide, etc., organic polymer thin films of polyimide, polyamide, polyester, etc. A mask is formed by using a metal such as gold, platinum, or tungsten in the form of an energy ray absorber in a pattern on the film surface, which is used as a ray transmissive body. Since this mask usually has no self-preserving property, it needs to be held by a holder, and an annular holding substrate is generally used as the holder. That is, the peripheral portion of the energy ray transmitting holding thin film having the pattern of the energy ray absorbing mask material formed on one surface is adhered to one end surface of the annular holding substrate to form X.
A line mask structure is constructed.

【0005】ところで、上記のごときX線用マスク構造
体を使用してリソグラフィを行うには、従来はX線源と
してパラジウム、ロジウム等の金属ターゲットに電子線
を作用させて発生せしめるいわゆる管球X線源が主流と
考えられてきたが、近年シンクロトロンリングから発生
する放射光を利用するSORリソグラフィが注目されて
いる。
By the way, in order to perform lithography using the X-ray mask structure as described above, conventionally, a so-called tube X is produced by causing an electron beam to act on a metal target such as palladium or rhodium as an X-ray source. It has been considered that a radiation source is the mainstream, but in recent years, SOR lithography using synchrotron radiation generated from a synchrotron ring has attracted attention.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】ところがSORリ
ソグラフィを採用しようとすると、従来考えられなかっ
た問題が浮かび上がってきた。すなわちX線の波長が4
Åから10Åに変わったことや、照射強度が二桁以上高
まりそれに伴って発生する熱の上昇などであり、これら
の問題に対応するために種々の対策が必要となってき
た。例えば、エネルギ線透過体としてポリイミド等の有
機膜から、熱伝導性に優れ熱膨張係数の小さいSi,S
iN,SiC等の無機膜へ、また膜厚は8μmから2μ
m程度に、またシンクロトロン照射光には平行性がある
ので転写の線幅が0.8μmから0.2μm以下への期
待が寄せられている。一方、X線吸収体に関しても同様
に対応を求められてきており、それは低熱膨張、低応力
の材料、そしてプロセス安定性などである。
However, when trying to adopt SOR lithography, a problem that has not been considered hitherto has emerged. That is, the X-ray wavelength is 4
Since the change from Å to 10 Å and the increase in irradiation intensity by more than two digits and the accompanying rise in heat, etc., various measures have been required to deal with these problems. For example, an organic film such as polyimide is used as an energy ray transmitter, and Si, S having excellent thermal conductivity and a small coefficient of thermal expansion is used.
For inorganic films such as iN and SiC, and film thickness from 8μm to 2μ
Since the synchrotron irradiation light has a parallelism of about m, the transfer line width is expected to be 0.8 μm to 0.2 μm or less. On the other hand, the X-ray absorber has also been required to be dealt with in the same manner, such as low thermal expansion, low stress material, and process stability.

【0007】本発明は上記の条件満たすべく、X線吸収
体材料として高いX線吸収性を備え、しかも低熱膨張率
のドライエッチング加工に優れた材料を選定することに
より、経時およびプロセス安定性に優れたX線リソグラ
フィ用マスクを提供することを目的とするものである。
さらにはこのX線マスクの製造方法や、該マスクを用い
た微小デバイスの生産方法などを提供することを目的と
する。
In order to satisfy the above conditions, the present invention selects a material having a high X-ray absorbing property as an X-ray absorber material and having a low coefficient of thermal expansion and being excellent in dry etching processing. An object of the present invention is to provide an excellent mask for X-ray lithography.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing the X-ray mask, a method for manufacturing a minute device using the mask, and the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】我々はかかる目的に向け
て、SiおよびX線透過体として好適なSiN,Si
C,AlN,C等のセラミックスにできるだけ熱膨張係
数が近い値が得られ、しかも低応力のさらに表面状態の
良好なX線吸収体パターン材料を見いだすための検討を
行なったところ、アモルファス金属層を含むX線吸収体
体パターンを見いだした。
To this end, we have proposed Si and SiN, Si suitable as X-ray transmitters.
When an X-ray absorber pattern material having a coefficient of thermal expansion as close to that of C, AlN, C, etc. as possible was obtained, and the stress was low and the surface state was good, an amorphous metal layer was formed. An X-ray absorber pattern containing was found.

【0009】すなわち本発明のX線マスクは、マスクメ
ンブレン上に形成される吸収体パターンが、アモルファ
ス金属層を含んでいることを特徴とする。
That is, the X-ray mask of the present invention is characterized in that the absorber pattern formed on the mask membrane contains an amorphous metal layer.

【0010】ここで、前記アモルファス金属層がタング
ステン(W)およびタングステン合金と窒素(N2)の
化合物であることが好ましい。また、前記アモルファス
金属層がモリブデン(Mo)およびモリブデン合金と窒
素(N2)の化合物であることが好ましい。また、前記
アモルファス金属層の上に、W,Mo,W−Moおよび
W,Moの合金からなる吸収層が形成されていることが
好ましい。また、マスクメンブレン側から順に、アモル
ファス金属層、吸収層、アモルファス金属層を設けるこ
とが好ましい。
Here, it is preferable that the amorphous metal layer is a compound of tungsten (W) and a tungsten alloy and nitrogen (N 2 ). Further, it is preferable that the amorphous metal layer is a compound of molybdenum (Mo) and a molybdenum alloy and nitrogen (N 2 ). Further, it is preferable that an absorption layer made of an alloy of W, Mo, W-Mo and W, Mo is formed on the amorphous metal layer. Further, it is preferable to provide an amorphous metal layer, an absorption layer, and an amorphous metal layer in order from the mask membrane side.

【0011】本発明のX線マスク製造方法は、前記アモ
ルファス金属層を不活性ガスと窒素ガスを用いたスパッ
タ蒸着法により形成することを特徴とする。
The X-ray mask manufacturing method of the present invention is characterized in that the amorphous metal layer is formed by a sputter deposition method using an inert gas and a nitrogen gas.

【0012】本発明のX線マスク製造方法は、前記アモ
ルファス金属層の上に前記吸収体を、不活性ガスを用い
たスパッタ蒸着法により形成することを特徴とする。
The X-ray mask manufacturing method of the present invention is characterized in that the absorber is formed on the amorphous metal layer by a sputter deposition method using an inert gas.

【0013】本発明のX線マスク製造方法は、フッ化カ
ーボン系もしくはフッ化硫黄系ガスを主体とするガスプ
ラズマでドライエッチングして前記パターンを形成する
ことをを特徴とする。
The X-ray mask manufacturing method of the present invention is characterized in that the pattern is formed by dry etching with a gas plasma mainly containing a carbon fluoride type gas or a sulfur fluoride type gas.

【0014】本発明のデバイス生産方法は、上記X線マ
スクを用いて基板にパターンを露光転写することによっ
てデバイスを生産することを特徴とするものである。
The device production method of the present invention is characterized by producing a device by exposing and transferring a pattern onto a substrate using the above X-ray mask.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施態様を説明す
る。図1はX線マスク構造体の断面図であり、1は保持
枠、2はメンブレンであるX線支持膜、3はX線吸収
体、5はX線支持膜2とX線吸収体3との間に設けられ
たアモルファス金属層であり、X線吸収体3とアモルフ
ァス金属層5によってマスクパターンを形成している。
4はフレームである。なお、さらに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などを設ける
ことが好ましい。
The preferred embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view of an X-ray mask structure, in which 1 is a holding frame, 2 is an X-ray support film which is a membrane, 3 is an X-ray absorber, 5 is an X-ray support film 2 and an X-ray absorber 3. The amorphous metal layer provided between the X-ray absorber 3 and the amorphous metal layer 5 forms a mask pattern.
4 is a frame. It is preferable to further provide a protective film for the X-ray absorber, a conductive film, an antireflection film for alignment light, and the like.

【0016】X線支持膜2を保持するための保持枠1
は、単結晶Siによって構成される。この保持枠1には
補強体であるフレーム4が接合され、フレーム4の材質
としては、耐熱ガラス、Siセラミックスなどが用いら
れる。X線支持膜2はX線に対して充分な透過率を有
し、かつセルフスタンドするだけの強度が必要である。
材質としては、例えばSi,SiO2,SiN,Si
C,SiCN,BN,AlN等の無機膜、ポリイミド等
の耐放射線有機膜、これらの複合膜などのが使用され、
厚さは1〜10μmの範囲内とする。また、X線吸収体
3はX線を十分に吸収し、かつ被加工性が良いことが必
要である。材質はW(タングステン)とMo(モリブデ
ン)の合金とし、厚さは0.1〜1.0μmとする。ま
た、アモルファス金属層5はW−Mo−Nのアモルファ
ス合金とし、厚さは0.05〜0.5μmの範囲内とす
る。
A holding frame 1 for holding the X-ray supporting film 2.
Is composed of single crystal Si. A frame 4, which is a reinforcing member, is joined to the holding frame 1, and the material of the frame 4 is heat-resistant glass, Si ceramics, or the like. The X-ray supporting film 2 needs to have sufficient transmittance for X-rays and have a strength enough to stand by itself.
As the material, for example, Si, SiO 2 , SiN, Si
Inorganic films such as C, SiCN, BN, and AlN, radiation resistant organic films such as polyimide, and composite films of these are used.
The thickness is within the range of 1 to 10 μm. Further, the X-ray absorber 3 is required to sufficiently absorb X-rays and have good workability. The material is an alloy of W (tungsten) and Mo (molybdenum), and the thickness is 0.1 to 1.0 μm. The amorphous metal layer 5 is a W-Mo-N amorphous alloy and has a thickness in the range of 0.05 to 0.5 μm.

【0017】次に、X線吸収体3およびアモルファス金
属層5からなる吸収体パターンの作成方法を説明する。
成膜装置としてスパッタ蒸着装置使用し、スパッタター
ゲットにはWとMoがそれぞれ99〜90wt%、1〜1
0wt%の合金体を用いる。合金の組成比はMoの量を最
大50wt%程度まで使用できるが、X線吸収能から考え
て密度の高めの条件を選定する。使用ガスはAr(アル
ゴン)である。
Next, a method of forming an absorber pattern composed of the X-ray absorber 3 and the amorphous metal layer 5 will be described.
A sputtering vapor deposition apparatus is used as a film forming apparatus, and W and Mo are 99 to 90 wt% and 1 to 1 as sputter targets, respectively.
An alloy body of 0 wt% is used. As for the composition ratio of the alloy, a maximum amount of Mo of about 50 wt% can be used, but a condition for increasing the density is selected in consideration of the X-ray absorption ability. The gas used is Ar (argon).

【0018】図2はグラフ図は、予めWのみのターゲッ
トを用いたときの、ガス圧に対する膜応力の変化を表し
ている。ガス圧に対して直線的に応力(圧縮)が低下し
ている。また図3のグラフ図は、W−Moターゲットを
用いてW−No−NとW−Moを連続的に形成した時の
変化を表している。図3から分かるように、ガス圧が2
Pa付近で極端に変化し、応力(圧縮)が低下してい
る。このことは高真空の成膜条件で低応力のX線吸収体
膜を形成できることを示している。一般に低真空で成膜
すれば、膜内にガスの取り込みが多くなり応力が低下す
ることが知られているが、これは密度を低下させ、また
経時変化を大きくさせてしまうため好ましくはない。こ
のことからも、W−Moのこの現象はX線吸収体膜の成
膜、そしてマスク構造体の作成に極めて有効であること
が明らかである。WとMoとの組成比、スパッタ装置の
種類によってガス圧の条件が多少シフトすることがある
が、変異点が存在することには変わりはない。
FIG. 2 is a graph showing changes in film stress with respect to gas pressure when a target containing only W is used in advance. The stress (compression) decreases linearly with the gas pressure. The graph of FIG. 3 shows changes when W-No-N and W-Mo are continuously formed using a W-Mo target. As can be seen from FIG. 3, the gas pressure is 2
It changes extremely near Pa and the stress (compression) is reduced. This indicates that a low stress X-ray absorber film can be formed under high vacuum film forming conditions. It is generally known that when a film is formed in a low vacuum, the amount of gas taken in the film increases and the stress decreases, but this is not preferable because it lowers the density and increases the change over time. From this, it is clear that this phenomenon of W-Mo is extremely effective for forming an X-ray absorber film and for forming a mask structure. Although the gas pressure condition may shift to some extent depending on the composition ratio of W and Mo and the type of the sputtering apparatus, the fact that there is a mutation point remains unchanged.

【0019】図3において、変異点よりも高真空で形成
された膜の結晶状態はX線解析分析の結果、優先配向は
{211}であったのに対して、変異点および低真空域
で形成された膜の優先配向は{110}であった。この
ことはWとMoの合金膜が成膜条件(スパッタガス圧)
により結晶状態を変えることが可能であり、変異点付近
では取り込みガスの少ない高密度の低応力の膜が得られ
ることを示している。よってX線吸収体3としては、優
先配向が{110} のもの、更には変異点付近の膜を
用いるのが好ましい。
In FIG. 3, the crystallographic state of the film formed in a vacuum higher than the mutation point was {211} as the preferential orientation as a result of X-ray analysis analysis, whereas in the mutation point and the low vacuum region. The preferential orientation of the formed film was {110}. This means that the alloy film of W and Mo was formed under the conditions (sputtering gas pressure).
It is shown that the crystal state can be changed by, and that a high-density, low-stress film with little gas uptake can be obtained near the mutation point. Therefore, as the X-ray absorber 3, it is preferable to use a film having a preferential orientation of {110} and further a film near the mutation point.

【0020】以上、我々の提案するマスクが優れている
点は、均一な組成の表面性の良い高密度なX線吸収膜が
スパッタ蒸着法により低応力で形成できることが挙げら
れる。その理由としては、 (1)両金属の性質が近いので、均質なスパッタターゲ
ットを用いることができる。 (2)両金属のスパッタ率が同等なので、均質な蒸着膜
が得られる。 (3)低応力のスパッタ膜が、高真空域で成膜可能(高
密度) (4)SF6,CF4等のエッチングガスに対して均質
なエッチング特性を有する。 などを挙げることができる。
As described above, the advantage of the mask proposed by us is that a high-density X-ray absorbing film having a uniform composition and good surface properties can be formed with low stress by the sputter deposition method. The reasons are as follows: (1) Since both metals have similar properties, a homogeneous sputter target can be used. (2) Since the sputter rates of both metals are the same, a uniform vapor deposition film can be obtained. (3) A low-stress sputtered film can be formed in a high vacuum region (high density). (4) It has a uniform etching characteristic for etching gases such as SF6 and CF4. And so on.

【0021】次に、より具体的ないくつかの実施例を説
明する。
Next, some more specific examples will be described.

【0022】<実施例1>X線リソグラフィ用のマスク
構造体を作成する目的で、X線保持枠となる3インチ
φ、厚さ2mmのシリコン基板上に、CVD法によりX
線支持膜となるSiNメンブレン膜を2μm成膜してマ
スクブランクスを作成した。なお、このSi基板の裏面
のSiN膜にはマスクを用いて予め20×20mmの大
きさの、バックエッチング用の窓を設けた。メンブレン
膜の応力は、4×108 dyne/cm2の引張応力の値を示し
た。一方、アモルファス金属層を含むX線吸収体の成膜
装置としてスパッタ蒸着装置を用いた。ターゲットには
WとMoをそれぞれ90wt%、10wt%含有する合金体
を用いた。スパッタガスとしてはArとN2ガスを用い
た。アモルファス層5を形成するためにArとN2ガス
の比を1:1とした。スパッタガス圧は4Pa、RFパ
ワーは75Wである。成膜時間は10分で0.1μmで
あった。更に連続してArガスのみでスパッタを行い、
X線吸収層3を形成した。成膜時間は60分で0.8μ
mであった。こうして作成した膜の応力は−3×107
dyne/cm2と、僅かな引張応力であった。
<Example 1> For the purpose of forming a mask structure for X-ray lithography, an X-ray holding frame was formed on a silicon substrate of 3 inches φ and a thickness of 2 mm by a CVD method.
A mask blank was prepared by depositing a SiN membrane film as a line supporting film to a thickness of 2 μm. A back etching window having a size of 20 × 20 mm was previously provided in the SiN film on the back surface of the Si substrate by using a mask. The stress of the membrane film showed a tensile stress value of 4 × 10 8 dyne / cm 2 . On the other hand, a sputter vapor deposition apparatus was used as a film forming apparatus for the X-ray absorber including the amorphous metal layer. As the target, an alloy body containing 90 wt% and 10 wt% of W and Mo was used. Ar and N 2 gas were used as the sputtering gas. In order to form the amorphous layer 5, the ratio of Ar and N 2 gas was set to 1: 1. The sputtering gas pressure is 4 Pa and the RF power is 75 W. The film formation time was 10 minutes and 0.1 μm. Furthermore, sputter is performed only with Ar gas continuously,
The X-ray absorption layer 3 was formed. Film formation time is 60 minutes and 0.8μ
It was m. The stress of the film thus formed is −3 × 10 7
It was a slight tensile stress of dyne / cm 2 .

【0023】次に上記構造体を用いて吸収体パターンを
形成した。まず、EB蒸着装置を用いて、Cr膜を0.
05μm、W−Mo膜上に積層した。さらに、PMMA
系レジストをスピンコート法で0.5μm積層した。所
定のプリベーク処理の後、EB描画装置を用いて、0.
30μmのパターンを描画した。所定の現像プロセスを
経て0.30μmのレジストパターンを形成した。続い
てドライエッチング装置にエッチングガスとしてCF4
を用いて、レジストパターンをマスクに0.3μmのC
rパターンを形成した。続いて、O2ガスプラズマにて
レジストを除去した後、SF6ガスプラズマにてエッチ
ングを行い、W−Mo合金の0.30μmの吸収体パタ
ーンを形成した。
Next, an absorber pattern was formed using the above structure. First, using an EB vapor deposition device, a Cr film was deposited on the surface of the film.
It was laminated on the W-Mo film with a thickness of 05 μm. Furthermore, PMMA
The system resist was laminated by 0.5 μm by spin coating. After a predetermined pre-baking process, an EB drawing device was used to obtain 0.
A 30 μm pattern was drawn. A 0.30 μm resist pattern was formed through a predetermined development process. Then, CF4 is used as an etching gas in the dry etching apparatus.
By using a resist pattern as a mask and a C of 0.3 μm.
An r pattern was formed. Subsequently, after removing the resist with O 2 gas plasma, etching was performed with SF 6 gas plasma to form a 0.30 μm absorber pattern of the W—Mo alloy.

【0024】次に、Si基板の裏面のバックエッチング
を行った。予め前もって設けてあるSiN膜の窓の部分
にKOHの30wt%、110℃の溶液を作用させて、エ
ッチングを行った。なお、表面の吸収体パターン部分は
エッチング液が作用しないように完全にシールドを行っ
た。2mm圧のSi基板をエッチングするのに約6時間
を要した。最後に3インチφ、厚さ8mmのドーナツ状
の補強体をフレーム4としてエポキシ系接着剤を用いて
接着し、これによって極めて良好なX線リソグラフィ用
マスク構造体を得ることができた。
Next, back etching of the back surface of the Si substrate was performed. Etching was performed by applying a 30 wt% KOH solution at 110 ° C. to the window portion of the SiN film which was previously provided. The absorber pattern on the surface was completely shielded so that the etching solution would not act. It took about 6 hours to etch a 2 mm pressure Si substrate. Finally, a doughnut-shaped reinforcing body having a diameter of 3 inches and a thickness of 8 mm was bonded to the frame 4 by using an epoxy adhesive, whereby an extremely good mask structure for X-ray lithography could be obtained.

【0025】<実施例2>図4はX線マスク構造体の別
の実施例のの断面図である。X線リソグラフィ用マスク
構造体を作成する目的で、3インチφ、厚さ2mmのシ
リコン基板上にCVD法によりX線支持膜となるSiC
メンブレン膜を2μm成膜し、マスクブランクスを作成
した。なお、このSi基板の裏面のSiC膜にはマスク
を用いて予め20×20mmの大きさのバックエッチン
グ用の窓を設けた。メンブレン膜の応力は1×109 dy
ne/cm2の引張応力の値を示した。一方、アモルファス金
属層を含むX線吸収体層膜の成膜装置としてスパッタ蒸
着装置を用いた。ターゲットにはWとMoをそれぞれ9
5wt%、5wt%含有する合金体を用いた。スパッタガス
としてはアモルファス層5形成のためにAr:N2
2:1のガスを用いた。ガス圧は2Pa、RFパワーは
100Wである。成膜時間は8分で0.1μmであっ
た。更に連続してArガスのみで同パワーで60分成膜
を行ってアモルファス金属層5の上にX線吸収体層3を
形成した。更に連続して上層に同様にアモルファス層6
を約0.1μm設けた。こうして成膜された膜の応力は
−2×107dyne/cm2と僅かな圧縮応力であった。後の
工程は上記実施例と同様である。これによって極めて良
好なX線リソグラフィ用マスク構造体を得ることができ
た。
<Embodiment 2> FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of the X-ray mask structure. For the purpose of creating a mask structure for X-ray lithography, SiC that becomes an X-ray supporting film by a CVD method on a silicon substrate with a diameter of 3 inches and a thickness of 2 mm.
A membrane blank having a thickness of 2 μm was formed to prepare a mask blank. A back etching window having a size of 20 × 20 mm was previously provided in the SiC film on the back surface of the Si substrate by using a mask. The stress of the membrane is 1 × 10 9 dy
The value of the tensile stress of ne / cm 2 is shown. On the other hand, a sputter vapor deposition apparatus was used as a film forming apparatus for the X-ray absorber layer film including the amorphous metal layer. W and Mo are 9 targets respectively
An alloy body containing 5 wt% and 5 wt% was used. As the sputtering gas, Ar: N 2 gas of 2: 1 was used for forming the amorphous layer 5. The gas pressure is 2 Pa and the RF power is 100 W. The film formation time was 8 minutes and 0.1 μm. Further, the X-ray absorber layer 3 was formed on the amorphous metal layer 5 by continuously performing film formation with Ar gas alone for 60 minutes at the same power. Amorphous layer 6 is similarly formed on the upper layer in succession.
About 0.1 μm. The stress of the film thus formed was a slight compressive stress of −2 × 10 7 dyne / cm 2 . The subsequent steps are the same as those in the above embodiment. As a result, a very good mask structure for X-ray lithography could be obtained.

【0026】<実施例3>上記の実施例1において、W
−Mo−Nのアモルファス層とW−Mo合金層からなる
吸収層のパターンのエッチングに用いるガスとして、S
F6に変えてCF4とO2の混合ガスを用いたところ、
極めて良好なエッチングパターンを有するマスクを得る
ことができた。
<Third Embodiment> In the above first embodiment, W
As a gas used for etching the pattern of the absorbing layer composed of the amorphous layer of -Mo-N and the W-Mo alloy layer, S
When a mixed gas of CF4 and O 2 was used instead of F6,
A mask having an extremely good etching pattern could be obtained.

【0027】<実施例4>実施例1において、W−Mo
(90:10wt%)の代わりに、W−Mo(95:5wt
%)合金を用いた。同様の条件でW−Mo−Nのアモル
ファス合金を下層膜に0.1μm設け、連続してその上
にM−Mo合金を0.8μm積層した。以下、上記同様
のプロセスと工程を経て、0.3μm線幅パターンの極
めて良好なマスクを得ることができた。
<Example 4> In Example 1, W-Mo
Instead of (90:10 wt%), W-Mo (95: 5 wt%)
%) Alloy was used. Under the same conditions, an amorphous alloy of W-Mo-N was provided in the lower layer film in a thickness of 0.1 μm, and an M-Mo alloy was continuously laminated thereon in a thickness of 0.8 μm. Thereafter, an extremely good mask having a line width pattern of 0.3 μm could be obtained through the same processes and steps as described above.

【0028】<実施例5>実施例4において、アモルフ
ァス合金すなわちW−Mo−N膜のみで0.9μm成膜
した。スパッタガス圧4Paの成膜条件で−8×107
dyne/cm2の圧縮応力値であった。本実施例によれば、従
来のW−N膜に比較して同条件の成膜で低応力で表面性
も良好であった。さらには窒素の量を制限できたので比
較的高密度の吸収体パターンが得られた。
<Example 5> In Example 4, an amorphous alloy, that is, a W-Mo-N film alone was formed to a thickness of 0.9 [mu] m. -8 × 10 7 under film forming conditions with a sputtering gas pressure of 4 Pa
The compressive stress value was dyne / cm 2 . According to this example, compared with the conventional WN film, the film formation under the same conditions had a low stress and a good surface property. Furthermore, since the amount of nitrogen could be limited, a relatively high density absorber pattern was obtained.

【0029】<実施例6>次に上記のようにして作成し
たX線マスクを用いたX線露光装置の実施例を説明す
る。図5はX線露光装置の全体図であり、図中、シンク
ロトロン放射源10の発光点11から放射されたシート
ビーム形状のシンクロトロン放射光12は、僅かな曲率
を有する凸面ミラー13によって放射光軌道面に対して
垂直な方向に拡大される。拡大された放射光は移動シャ
ッタ14によって照射領域内で露光量が均一となるよう
に調整し、シャッタ14を経た放射光はX線マスク15
に導かれる。X線マスク15は上記説明した実施例のい
ずれかで説明した方法によって作成されたものである。
ウエハ16はスピンコート法によって1μm厚のレジス
トを塗布し、既定の条件でプリベークを行ったもので、
X線マスク15とは30μm程度の近接した間隔で配置
されている。ステッピング露光によって、ウエハ16の
複数のショット領域にマスクパターンを並べて露光転写
したら、ウエハを回収し、現像処理を行う。これによっ
て線幅30μm、高さ1μmのネガ型のレジストパター
ンを得た。
<Embodiment 6> Next, an embodiment of an X-ray exposure apparatus using the X-ray mask prepared as described above will be described. FIG. 5 is an overall view of the X-ray exposure apparatus. In the figure, a sheet-beam-shaped synchrotron radiation 12 emitted from a light emitting point 11 of a synchrotron radiation source 10 is emitted by a convex mirror 13 having a slight curvature. It is enlarged in the direction perpendicular to the optical orbital plane. The expanded radiant light is adjusted by the moving shutter 14 so that the exposure amount is uniform in the irradiation area, and the radiated light that has passed through the shutter 14 is X-ray mask 15.
Be led to. The X-ray mask 15 is produced by the method described in any of the embodiments described above.
The wafer 16 was obtained by applying a resist having a thickness of 1 μm by a spin coating method and prebaking it under predetermined conditions.
The X-ray mask 15 and the X-ray mask 15 are arranged at an interval of approximately 30 μm. After the mask patterns are aligned and exposed and transferred to a plurality of shot areas of the wafer 16 by stepping exposure, the wafer is collected and developed. As a result, a negative resist pattern having a line width of 30 μm and a height of 1 μm was obtained.

【0030】<実施例7>次に上記X線マスクおよび上
記X線露光装置を用いた微小デバイスの生産方法につい
て説明する。ここでいう微小デバイスとはいICやLS
I等の半導体チップ、液晶デバイス、マイクロマシン、
薄膜磁気ヘッドなどが挙げられる。以下は半導体デバイ
スの例を示す。
<Embodiment 7> Next, a method for producing a minute device using the X-ray mask and the X-ray exposure apparatus will be described. Microdevices referred to here include ICs and LSs.
Semiconductor chips such as I, liquid crystal devices, micromachines,
Examples thereof include a thin film magnetic head. The following shows an example of a semiconductor device.

【0031】図6は半導体デバイスの製造の全体フロー
を示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの
回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計
した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用い
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、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(組み立て)は後工程と呼
ばれ、ステップ4によって作製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(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、耐
久性テスト等の検査を行なう。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。
FIG. 6 shows an overall flow of manufacturing a semiconductor device. In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured. on the other hand,
In step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the X-ray mask and the wafer prepared above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip by using the wafer manufactured in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0032】図7は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(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)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した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。この工程
では予め化学増幅型レジストに特有なPEB(Post Expo
sure Bake)工程を含む。ステップ18(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。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
行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが
形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを生産するこ
とができる。
FIG. 7 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In this process, PEB (Post Expo
sure Bake) process is included. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has been difficult to manufacture in the past.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上本発明によれば、アモルファス合金
層を含むX線吸収体層とすることにより、高い密着性で
均一な組成の表面性の良い高密度なX線吸収体を低応力
で形成することができ、高精度なX線マスクを提供する
ことができる。このX線マスクを用いれば高精度な露光
転写が可能な露光装置やデバイス生産方法を提供するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, by forming an X-ray absorber layer including an amorphous alloy layer, a high-density X-ray absorber having a high adhesiveness and a uniform composition and a good surface property can be obtained with a low stress. A highly accurate X-ray mask that can be formed can be provided. By using this X-ray mask, it is possible to provide an exposure apparatus and a device production method capable of highly accurate exposure transfer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】X線マスク構造体の実施例の断面図である。1 is a cross-sectional view of an embodiment of an X-ray mask structure.

【図2】W膜の成膜条件による応力の変化を表すグラフ
図である。
FIG. 2 is a graph showing a change in stress depending on a film forming condition of a W film.

【図3】W−Moの成膜条件による応力の変化を表すグ
ラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing changes in stress depending on W-Mo film forming conditions.

【図4】X線マスク構造体の別の実施例の断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of an X-ray mask structure.

【図5】X線露光装置の実施例の全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram of an embodiment of an X-ray exposure apparatus.

【図6】半導体デバイス生産の全体フローを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an overall flow of semiconductor device production.

【図7】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 支持枠 2 X線支持膜 3 X線吸収体パターン 4 フレーム 1 Support frame 2 X-ray support film 3 X-ray absorber pattern 4 frame

フロントページの続き (72)発明者 千葉 啓子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内Front page continuation (72) Inventor Keiko Chiba 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクメンブレン上に形成される吸収体
パターンが、アモルファス金属層を含んでいることを特
徴とするX線マスク。
1. An X-ray mask, wherein the absorber pattern formed on the mask membrane includes an amorphous metal layer.
【請求項2】 前記アモルファス金属層がタングステン
(W)およびタングステン合金と窒素(N2)の化合物
であることを特徴とする請求項1記載のX線マスク。
2. The X-ray mask according to claim 1, wherein the amorphous metal layer is a compound of tungsten (W) and a tungsten alloy and nitrogen (N 2 ).
【請求項3】 前記アモルファス金属層がモリブデン
(Mo)およびモリブデン合金と窒素(N2)の化合物
であることを特徴とする請求項1記載のX線マスク。
3. The X-ray mask according to claim 1, wherein the amorphous metal layer is a compound of molybdenum (Mo) and a molybdenum alloy and nitrogen (N 2 ).
【請求項4】 前記アモルファス金属層の上に、W,M
o,W−MoおよびW,Moの合金からなる吸収層が形
成されていることを特徴とする請求項1記載のX線マス
ク。
4. W, M on the amorphous metal layer
The X-ray mask according to claim 1, wherein an absorption layer made of an alloy of o, W-Mo and W, Mo is formed.
【請求項5】 マスクメンブレン側から順に、アモルフ
ァス金属層、吸収層、アモルファス金属層を設けたこと
を特徴とする請求項1記載のX線マスク。
5. The X-ray mask according to claim 1, wherein an amorphous metal layer, an absorption layer, and an amorphous metal layer are provided in this order from the mask membrane side.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか記載のX線マ
スクの製造方法であって、前記アモルファス金属層を不
活性ガスと窒素ガスを用いたスパッタ蒸着法により形成
することを特徴とするX線マスクの製造方法。
6. The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the amorphous metal layer is formed by a sputter deposition method using an inert gas and nitrogen gas. Method for manufacturing X-ray mask.
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれか記載のX線マ
スクの製造方法であって、前記アモルファス金属層の上
に前記吸収体を、不活性ガスを用いたスパッタ蒸着法に
より形成することを特徴とするX線マスクの製造方法。
7. The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the absorber is formed on the amorphous metal layer by a sputter deposition method using an inert gas. A method for manufacturing an X-ray mask, comprising:
【請求項8】 請求項1乃至5のいずれか記載のX線マ
スクの製造方法であって、フッ化カーボン系もしくはフ
ッ化硫黄系ガスを主体とするガスプラズマでドライエッ
チングして前記パターンを形成することをを特徴とする
X線マスクの製造方法。
8. The method for manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the pattern is formed by dry etching with a gas plasma mainly containing a carbon fluoride-based gas or a sulfur fluoride-based gas. A method of manufacturing an X-ray mask, comprising:
【請求項9】 請求項1乃至5のいずれか記載のX線マ
スクを用いて基板にパターンを露光転写することによっ
てデバイスを生産することを特徴とするデバイス生産方
法。
9. A device production method, wherein a device is produced by exposing and transferring a pattern onto a substrate using the X-ray mask according to claim 1. Description:
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