JPH09281689A

JPH09281689A - マスクパターン形成方法及びｘ線マスクの製造方法

Info

Publication number: JPH09281689A
Application number: JP11971696A
Authority: JP
Inventors: Akira Okubo; 亮大久保; Hideaki Mitsui; 英明三ッ井; Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクパターン材料層（Ｘ線吸収体層など）
とエッチングマスク層及び／又はエッチング停止層との
間の相対的なエッチング選択比を十分に高くし、エッチ
ングマスク層及び／又はエッチング停止層の膜厚低減を
図る。【解決手段】Ｘ線吸収体材料層１３のエッチングガス
として塩素を用い、クロムを主成分とするエッチングマ
スク層１４及びエッチング停止層１５のエッチングガス
として塩素と酸素の混合ガスを用い、該塩素と酸素の混
合ガスにおける酸素の分量を流量比において１〜５０％
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法に関
し、特に、このパターン形成方法を用いたＸ線マスクの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体
デバイスの高集積化に伴い、製造に用いられるフォトリ
ソグラフィー法の転写限界を上回る微細パターンの作製
が必要とされてきている。この要求に対し、近年、より
波長の短いＸ線を用いたＸ線リソグラフィー法の開発が
行われている。

【０００３】Ｘ線リソグラフィーに用いるＸ線マスクの
構造を図１に示す。同図に示すように、Ｘ線マスク１
は、Ｘ線透過膜（メンブレン）１２及びＸ線吸収体パタ
ーン１３ａを有しており、これらを支持する枠としてシ
リコンからなるシリコン支持基板１１が用いられてい
る。Ｘ線吸収体パターンを作製するためには、通常、Ｘ
線吸収体層の上に所望のパターンを形成した膜を配し、
このパターンをマスクとしたエッチングによってＸ線吸
収体層のパターニングを行う。このエッチングの方法と
しては、一般的に高アスペクト比を有するサブミクロン
レベルの微細パターン形成が可能なドライエッチングが
用いられている。

【０００４】Ｘ線吸収体層のエッチングを行う上で要求
される特性としてＸ線吸収体層上に形成されるマスク層
（以下、マスク層と記述する）はＸ線吸収体材料に対し
て高いエッチングレート比（以下、選択比と記述する）
を有する必要がある。すなわち、このエッチング選択比
はマスク層の厚さの設計に反映される（選択比に応じて
マスク層の厚さが決定される）が、エッチングにより生
ずるパターン変換差を抑えるためには選択比において高
い値を有していること（マスク層の厚さを薄くできるこ
と）が好ましく、したがって加工性の点においてこれら
の観点からの材料選択が必要となる。

【０００５】また、このドライエッチングによりＸ線吸
収体層のパターニングを行う際には、マスク面内に部分
的なエッチング残りが生じないように、設定した時間よ
りもエッチングを長く行ういわゆるオーバーエッチング
が行われる。しかし、オーバーエッチングでは、吸収体
の下地であるＸ線透過膜がプラズマに曝されエッチング
されてしまうという問題が生じる。Ｘ線透過膜のエッチ
ングはＸ線透過膜の膜厚に不均一な分布を生じさせ、Ｘ
線マスクのパターン転写精度を落とすだけでなく、Ｘ線
透過膜の膜強度を著しく低下させるため深刻な問題であ
る。この現象に対してＸ線吸収体層とＸ線透過膜との間
にエッチング停止層を挿入することがＸ線透過膜の保護
に有効である。

【０００６】一方、Ｘ線吸収体材料自体に求められる特
性としては、上述したようなエッチング特性の他にも、
Ｘ線照射耐性、薬液洗浄工程における耐薬品性等があ
る。

【０００７】これらの要求に対して従来用いられてきた
Ｘ線マスク材料の代表的な構成では、マスク層としてＳ
ｉＯ₂、Ｘ線吸収体材料としてＴａ単体及びＴａを含む
材料、Ｘ線透過材料としてＳｉＣ、ＳｉＮ、エッチング
停止材料としてＡｌ₂Ｏ₃、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）
などを用いてきた。Ｘ線吸収体材料であるＴａは塩素ガ
スを用いたプラズマエッチングによって高いエッチング
レートを示すことから有望な材料として挙げられてお
り、マスク層：ＳｉＯ₂／Ｘ線吸収体材料：Ｔａの構成
にてＸ線吸収体パターンを形成した例などがある（特開
昭５９−１４６３８号公報）。また、半導体業界におけ
る規格化（標準化）のためのワークショップ（１９９５
年１１月６〜９日）において、Ｘ線吸収体材料としてＴ
ａ系材料を使用し、Ｘ線透過材料としてＳｉＣを使用す
ることで合意が図られた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線マスクの作製を考
えた場合、上述したようにＸ線吸収体層の微細加工特性
及び加工精度が大きな問題となる。マスク作製プロセス
におけるＸ線吸収体層のパターニングは、Ｘ線吸収体層
の上層にエッチングマスクパターンを形成し、ドライエ
ッチングを行うが、このドライエッチングを行う際に生
じるＸ線吸収体層へのパターン変換差が加工精度を低下
させる要因の一つである。

【０００９】パターン変換差を生じる原因としては、Ｘ
線吸収体層をエッチングするためのマスク層のパターン
形状及びその膜厚等が挙げられる。前者はパターン形状
そのものが下地であるＸ線吸収体層に反映するためであ
る。後者は、マスク層の厚さが厚い場合、このマスク層
をパターニングする際にマスクパターン側面に傾斜が発
生しやすくなるため、この傾斜したマスクパターンをマ
スクとしてＸ線吸収体層をエッチングすると加工精度の
低下につながる。また、マスク層の厚さが厚い場合、厚
いマスクパターンを用いて下地に微細なエッチングをす
る際に見られるマイクロローディング効果が発生するた
め、この場合もＸ線吸収体層の加工精度は著しく低下す
る。したがって、いずれの場合においても高精度なＸ線
吸収体パターンを形成するためにはマスク層の厚さを薄
くすることが必要となる。そして、この要求を満たすた
めには、Ｘ線吸収体材料に対するマスク材料の選択比を
高めることが重要である。しかしながら、従来技術とし
て取り上げたマスク層：ＳｉＯ₂／Ｘ線吸収体材料：Ｔ
ａの組合せを用いたＸ線マスクでは、Ｘ線吸収体材料を
エッチングするときのＴａ／ＳｉＯ₂のエッチング選択
比は３．５程度しかない。従って、１ＧｂＤＲＡＭに適
用される０．１８μｍライン＆スペースにおいてはエッ
チング選択比が３．５程度であってもＸ線マスクの作製
は不可能ではないが、４ＧｂＤＲＡＭレベルにおける
０．１３μｍライン＆スペース以下のデザインルールで
はマスク層の薄膜化が困難なためＸ線マスクの量産性が
著しく低下するという問題がある。

【００１０】より高精度にＸ線吸収体パターンをエッチ
ングするためには、少なくとも１０以上のエッチング選
択比が必要である。

【００１１】Ｔａに対するＣｒのエッチング選択比が低
いと、クロムを主成分とするエッチングマスク層をオー
バーエッチングする際に、下地であるＸ線吸収体材料層
が凹状にエッチングされ、この凹状態がＸ線吸収体材料
層のエッチングを介して又はエッチング停止層のエッチ
ングを介してＸ線透過膜にまで反映されてしまい、Ｘ線
透過膜の光学特性や歪みを劣化させるという問題があ
る。

【００１２】一方、Ｘ線吸収体層をパターニングする際
のエッチングの完遂と下地であるＸ線透過膜をエッチン
グから保護する観点では、Ｘ線透過膜の膜減り防止のた
めに設けるエッチング停止層の設計も重要である。しか
し、Ｘ線透過膜の保護のためにエッチング停止層を設け
ても、Ｘ線吸収体層のエッチング除去後にエッチング停
止層がＸ線透過膜上に残存するような設計の場合、この
エッチング停止層はＸ線透過膜の光学特性の低下を引き
起こす原因となる。Ａｌ₂Ｏ₃やＩＴＯなどのように透過
率の高い膜をエッチング停止層として用いた場合（特開
平７−９４４００号公報等）、Ｘ線吸収体材料との充分
な選択比を得ることができなかった。

【００１３】さらに、エッチング停止層はＸ線吸収体層
のエッチング後に除去できることが好ましい。しかし、
エッチング停止層の除去についてもＸ線吸収体層と同様
にドライエッチングを用いるが、このエッチング停止層
のドライエッチングの際に、先に形成したＸ線吸収体パ
ターンに、エッチングによるサイドエッチングが生じ、
Ｘ線吸収体パターンのパターン形状を損なう。このダメ
ージを防ぐためには除去すべきエッチング停止層の厚さ
を必要最低限に抑え、なおかつエッチング停止層除去の
際のＸ線吸収体パターンに対するエッチングの影響を低
減する必要がある。エッチング停止層の厚さを必要最低
限に抑えることは同時にエッチング停止層除去の際にＸ
線透過膜がエッチングに曝される時間を抑えることにも
つながり、結果的にＸ線透過膜の膜減りを抑えることに
もつながる。

【００１４】以上のように、従来技術では微細なＸ線吸
収体パターンの形成に際し、Ｘ線吸収体層に対するマス
ク層及びエッチング停止層の相対的なエッチング選択比
が十分ではなくその改善が求められている。

【００１５】本発明は上述した背景の下になされたもの
であり、相対的なエッチング選択比が十分に高く、従来
に比べマスク層及び／又はエッチング停止層の膜厚低減
を図ることのできるパターン形成方法及びＸ線マスクの
製造方法の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマスクパターン形成方法は、マスク基体上
に、所定波長域の電磁波もしくは所定エネルギーの荷電
ビームに対して遮光性を有するマスクパターンを形成す
る方法であって、マスクパターン材料層の上側にエッチ
ングマスク層を形成し、該エッチングマスク層を所定の
パターンにエッチングした後、エッチングマスクパター
ンをマスクとしてマスクパターン材料層をエッチングす
る工程、又は、マスクパターン材料層の下側にエッチン
グ停止層を形成し、マスクパターン材料層を所定のパタ
ーンにエッチングした後、エッチング停止層の露出部分
をエッチングする工程の少なくとも一方を有し、前記マ
スクパターン材料層とエッチングマスク層及び／又はエ
ッチング停止層との材料の組合せが、タンタルを主成分
とする材料とクロムを主成分とする材料との組合せであ
り、タンタルを主成分とする材料からなる層のエッチン
グガスとして塩素を用いたドライエッチングを行い、ク
ロムを主成分とする材料からなる層のエッチングガスと
して塩素と酸素を用いたドライエッチングを行う構成と
してある。

【００１７】また、本発明のマスクパターン形成方法
は、上記マスクパターン形成方法において、クロムを主
成分とする材料からなる層をエッチングガスとして塩素
と酸素を用いてドライエッチングを行う際に、酸素の分
量が流量比において１〜５０％である構成としてある。

【００１８】さらに、本発明のＸ線マスクの製造方法
は、Ｘ線マスク支持基板上に、少なくとも、Ｘ線透過
膜、クロムを主成分とするエッチング停止層、タンタル
を主成分とするＸ線吸収体材料層、及びクロムを主成分
とするエッチングマスク層を順次形成してなるＸ線マス
クブランクを用い、ドライエッチングによる微細加工を
行いＸ線マスクを製造する際に、タンタルを主成分とす
るＸ線吸収体材料層のエッチングガスとして塩素を用
い、クロムを主成分とするエッチングマスク層及びエッ
チング停止層のエッチングガスとして塩素と酸素の混合
ガスを用い、該塩素と酸素の混合ガスにおける酸素の分
量を流量比において１〜５０％とした構成としてある。

【００１９】また、本発明のＸ線マスクの製造方法は、
上記Ｘ線マスクの製造方法において、タンタルを主成
分とするＸ線吸収体材料が、アモルファス構造を有する
構成、タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料が、Ｔａ
以外に少なくともＢを含む構成、あるいは、Ｘ線透過膜
が、ＳｉＣからなる構成としてある。

【００２０】

【作用】本発明では、Ｘ線吸収体層に対するマスク層及
びエッチング停止層の材料及びエッチングガスを特定す
るとともに、エッチングガスにおける成分ガスの分量
（流量比）を特定することで、積層した材料間に制御の
容易な高いエッチング選択比が実現し、マスク層及びエ
ッチング停止層の膜厚低減が可能となり、エッチングに
よって生じるパターン変換差の問題を解消し、さらにエ
ッチング停止層の除去に伴うＸ線透過膜の膜減りの問題
を解消し、かつ、エッチング停止層の除去に伴うＸ線吸
収体パターンの形状変形の問題を解消できる。

【００２１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２２】本発明は、広くマスクパターンの形成に利
用できるが、説明の便宜上Ｘ線マスクの製造方法を例に
とって説明する。

【００２３】本発明では、タンタル（Ｔａ）を主成分と
するＸ線吸収体材料層に対するエッチングマスク層及び
／又はエッチング停止層として、クロム（Ｃｒ）を主成
分とする材料を用いる。

【００２４】タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料層
のエッチングガスとして用いる塩素（Ｃｌ₂）に対し、
タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料の被エッチング
速度は３００ｎｍ／ｍｉｎであり、Ｃｒの被エッチング
速度は２０ｎｍ／ｍｉｎであって、Ｃｒに対するタンタ
ルを主成分とするＸ線吸収体材料のエッチング選択比が
１５を越えるため、Ｘ線吸収体材料層に対するエッチン
グマスク層及びエッチング停止層の膜厚を従来に比べて
低減することが可能となる。

【００２５】エッチングマスク層の膜厚を薄くすると、
垂直な側壁のエッチングマスクパターンが得られるとと
もにマイクロローディング効果の影響を低減できるの
で、エッチングマスクパターンをマスクとしてＸ線吸収
体材料層をドライエッチングする際のパターン変換差を
低減できる。また、エッチング停止層の膜厚を薄くする
と、エッチング時間が短くできるので、エッチング停止
層を除去する際のＸ線吸収体のエッチングによる形状変
化を低減できる。

【００２６】クロムを主成分とするエッチングマスク層
の膜厚は、上述した観点から、１０〜１００ｎｍ、好ま
しくは１５〜６０ｎｍ、より好ましくは２０〜５０ｎｍ
である。また、クロムを主成分とするエッチング停止層
の膜厚は、上述した観点から、１０〜１００ｎｍ、好ま
しくは１０〜５０ｎｍ、より好ましくは１０〜３０ｎｍ
である。

【００２７】本発明では、クロムを主成分とするエッチ
ングマスク層及びエッチング停止層のエッチングマスク
層をドライエッチングする際のエッチングガスとして塩
素と酸素の混合ガスを用いる。

【００２８】これは、表１及び図２に示すように、エッ
チングガスである塩素に対して酸素を混入させた混合ガ
スによるエッチングを行うことで、Ｔａを主成分とする
材料のエッチング速度（エッチングレート）を極端に低
下させることができるので、Ｔａを主成分とする材料に
対するＣｒを主成分とする材料のエッチング選択比を大
きくすることが可能となり、塩素ガス単体によるエッチ
ングの場合（エッチング選択比は０．１）に比べ、相対
エッチング速度を逆転することが可能となる。

【００２９】

【表１】

【００３０】本発明では、塩素と酸素の混合ガスにおけ
る酸素の分量は流量比で１〜５０％とする。

【００３１】混合ガスにおける酸素の流量比が１％未満
であるとＴａを主成分とする材料に対するＣｒを主成分
とする材料のエッチング選択比が上がらず、５０％を超
えるとＸ線吸収体パターンの上面や側面に酸化物等が析
出する等の理由からＸ線吸収体パターンの上面や側面が
粗れてしまう恐れがあるからである。

【００３２】これらの理由と高い選択比を得る観点及び
Ｘ線吸収体パターンの上面や側面の粗れ等の観点から、
塩素と酸素の混合ガスにおける酸素の分量は流量比で１
０〜３５％とするのが好ましく、１６〜２５％とするの
がさらに好ましい。

【００３３】本発明では、ドライエッチング（プラズマ
エッチング）装置として、ＥＣＲ（Electron Cyclotron
Resonance）装置などのプラズマエッチング装置、ＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング：Reactive Ion Etching）
装置などのスパッタエッチング装置、イオンビームエッ
チング装置、光エッチング装置等が使用できる。

【００３４】ドライエッチング装置におけるマイクロ波
パワーは、図３に示すように、エッチングレート及びエ
ッチング選択比に影響を与える。Ｔａを主成分とする材
料のエッチングレートを高く（３３０ｎｍ／ｍｉｎ以
上）するためにはマイクロ波パワーを４００〜８００Ｗ
とすることが好ましく、Ｃｒを主成分とする材料に対す
るＴａを主成分とする材料のエッチング選択比を１５以
上とするためにはマイクロ波パワーを３００〜８００Ｗ
とすることが好ましい。

【００３５】また、ドライエッチング装置におけるガス
圧は、図４に示すように、エッチングレート及びエッチ
ング選択比に影響を与える。Ｔａを主成分とする材料の
エッチングレートを高くし、また、Ｃｒを主成分とする
材料に対するＴａを主成分とする材料のエッチング選択
比を１５以上とするためには、ガス圧を０．２Ｐａ以上
とすることが好ましい。

【００３６】本発明では、タンタルを主成分とするＸ線
吸収体材料は、アモルファス構造あるいは微結晶構造を
有することが好ましい。これは、結晶構造（金属構造）
であるとサブミクロンオーダーの微細加工が難しく、内
部応力が大きくＸ線マスクに歪みが生じるからである。

【００３７】また、タンタルを主成分とするＸ線吸収体
材料は、Ｔａ以外に少なくともＢを含むことが好まし
い。これは、Ｔａ及びＢを含むＸ線吸収体膜は、内部応
力が小さく、高純度で不純物を含まず、Ｘ線吸収率が大
きい等の利点を有するからである。また、図５に示すよ
うに、スパッタリングで成膜する際のガス圧を制御する
ことで容易に内部応力を制御できるからである。

【００３８】Ｔａ及びＢを含むＸ線吸収体膜におけるＢ
の割合は、１５〜２５原子％とすることが好ましい。Ｘ
線吸収体膜におけるＢの割合が上記範囲を超えると微結
晶の粒径が大きくなりサブミクロンオーダーの微細加工
が難しくなるからである。なお、Ｘ線吸収体膜における
Ｂの割合に関しては、本願出願人がすでに出願を行って
いる（特開平２−１９２１１６号公報）。

【００３９】本発明では、クロムを主成分とする材料と
しては、クロム単体の他、クロムに酸素、窒素、炭素等
を含んだものであってもよい。

【００４０】本発明では、Ｘ線透過膜としては、Ｓｉ
Ｃ、ＳｉＮなどが挙げられる。Ｘ線照射耐性等の観点か
らはＳｉＣが好ましい。Ｘ線マスク支持基板としては、
シリコン基板（シリコンウエハ）などが挙げられる。

【００４１】エッチングマスク層のパターニングには、
レジスト（フォト、電子線）を用いたリソグラフィー法
（レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥
離、洗浄など）、多層レジスト法、多層マスク（金属膜
／レジスト膜等）法などの公知のパターニング技術が使
用される。レジストを用いる場合にあっては、レジスト
の膜厚は薄い方が好ましく、５０〜１０００ｎｍ、好ま
しくは１００〜３００ｎｍである。

【００４２】なお、上述した説明から、本発明は、マス
クパターン材料層（上記例ではＸ線吸収体層）とエッチ
ングマスク層との間、又はマスクパターン材料層とエッ
チング停止層との間のいずれか一方のみであっても独立
した効果を有し適用可能であるが、両者を組合せて実施
することがより好ましい。また、材料の組合せを逆にし
てマスクパターン材料層をＣｒ系材料としエッチングマ
スク層及び／又はエッチング停止層をＴａ系材料として
も、同様の関係が成り立つので同様の効果が得られる。

【００４３】また、本発明はＸ線マスクの製造方法に限
定されず、フォトマスクや電子線マスク等のマスクパタ
ーンの形成方法としても利用できる。例えば、石英基板
上にＴａ系又はＣｒ系の遮光膜を形成した紫外線用のフ
ォトマスクの製造等に利用できる。

【００４４】

【実施例】以下、実施例にもとづき本発明をさらに詳細
に説明する。

【００４５】実施例１図８に示すＸ線マスクブランクを用い、図９に示す工程
を経て、図１に示すＸ線マスクを製造した。

【００４６】図８に示すＸ線マスクブランクにおいて
は、Ｘ線透過膜１２としてＳｉＣ（膜厚：２μｍ）、Ｘ
線吸収体層１３としてホウ化タンタル（Ｔａ₄Ｂ）（膜
厚：５００ｎｍ）、エッチングマスク層（膜厚：２０ｎ
ｍ）１４及びエッチング停止層（膜厚：４５ｎｍ）１５
としてＣｒ、エッチングマスク層１４のパターニングの
ためのマスク層としてＴａ₄Ｂ（膜厚：２０ｎｍ）１６
及び電子線レジスト層（膜厚：３００ｎｍ）１７の二層
膜を用いた。

【００４７】ブランクの製造Ｘ線マスク支持基板として直径３インチφ、厚さ０．３
８ｎｍ、結晶方位Ｓｉ（１００）のシリコンウエハを用
いた。

【００４８】シリコンウエハの両面に、Ｘ線透過膜とし
てＳｉＣを、ジクロルシラン及びアセチレンを原料ガス
としてホットウォール型減圧気相成長法にて２μｍの厚
さで成膜した。その後、ＳｉＣ膜表面の研磨を行い表面
をＲａ＝１．０ｎｍ以下に平坦化した。

【００４９】次いで、エッチング停止層としてＣｒを、
Ａｒガスを用いたＲＦマグネトロンスパッタリング法に
て２０ｎｍの厚さで成膜した。

【００５０】この上に、Ｘ線吸収体層としてホウ化タン
タル（Ｔａ₄Ｂ）をＡｒガスを用いたＲＦマグネトロン
スパッタリング法にて５００ｎｍの厚さで成膜し、さら
に、エッチングマスク層としてＣｒを、Ａｒガスを用い
たＲＦマグネトロンスパッタリング法にて４５ｎｍの厚
さで成膜した。

【００５１】続いて、上記エッチングマスク層のパター
ニングを行うためのマスク層としてＴａ₄ＢをＡｒガス
を用いたＲＦマグネトロンスパッタリング法にて２０ｎ
ｍの厚さで成膜し、最上層にポジ型電子線レジスト（日
本ゼオン社製：ＺＥＰ７０００Ｂ）をスピンコート法に
て３００ｎｍの厚さで成膜した。

【００５２】最後に、クリーンオーブンにて１８０℃で
電子線レジストのベークを行いＸ線マスク作製用のＸ線
マスクブランクを得た（図８参照）。

【００５３】Ｘ線マスクの製造上記で得られたＸ線マスクブランクを用い、図９に示す
工程を経てＸ線マスクを製造した。

【００５４】具体的には、まず、Ｘ線マスクブランク２
の最上層の電子線レジスト１７に設計値０．２５μｍの
ラインアンドスペース（以下、Ｌ＆Ｓと記す）パターン
を電子線描画し（図９（ａ））、湿式現像によって電子
線レジストパターン１７ａを形成した（図９（ｂ））。

【００５５】この電子線レジストパターン１７ａをマス
クとして、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）ド
ライエッチング装置を用いて、マイクロ波６００Ｗ、コ
イル電流１３Ａ、ＲＦパワー１２０ｍＷ／ｃｍ²のエッ
チング条件下、基板部分を２．５℃に冷却しながら塩素
ガス単体（ガス流量：３０ｓｃｃｍ）にてＴａ₄Ｂ１６
のエッチングを行い、レジストを除去してＴａ₄Ｂパタ
ーン１６ａを得た（図９（ｃ））。

【００５６】このＴａ₄Ｂパターン１６ａをマスクとし
て、塩素と酸素の混合ガス（塩素：２５ｓｃｃｍ、酸
素：５ｓｃｃｍ）を用いたこと以外はＴａ₄Ｂ１６のパ
ターニングと同様の条件でＥＣＲドライエッチング装置
にてエッチングマスク層（Ｃｒ）１４のエッチングを行
い、Ｔａ₄Ｂパターン１６ａを除去してエッチングマス
クパターン１４ａを得た（図９（ｄ））。

【００５７】このエッチングマスクパターン１４ａをマ
スクとして、ＥＣＲドライエッチング装置を用いＴａ₄
Ｂ１６のパターニングと同様の条件で、Ｘ線吸収体層
（ホウ化タンタル）１３のエッチングを行い、エッチン
グマスクパターン１４ａを除去してＸ線吸収体パターン
１３ａを得た（図９（ｅ））

【００５８】最後に、エッチングマスク層１４のエッチ
ングと同様の条件でＥＣＲドライエッチング装置にてエ
ッチング停止層（Ｃｒ）１５のエッチングを行い、Ｘ線
マスク１を得た（図９（ｆ））。

【００５９】評価上記で得られたＸ線マスクのパターン断面をＳＥＭ（Sc
anning Electron Microscope）によって形状観察した結
果、側壁が垂直に形成された極めて良好（側壁の垂直
性、側壁の表面状態、ラインの直線性等）な０．２５μ
ｍのＬ＆ＳのＸ線吸収体パターンの形成が確認された。
また、エッチング停止層の除去に伴うＸ線透過膜の膜減
りについても同様に調べたが、Ｘ線透過膜の膜減りは確
認されなかった。

【００６０】実施例２エッチング停止層を除去する工程（図９（ｆ））におけ
るエッチングガスである塩素と酸素の混合ガスの混合比
を塩素：２７ｓｃｃｍ、酸素：３ｓｃｃｍとしたこと以
外は実施例１と同様にしてＸ線マスクを製造した。

【００６１】評価酸素の混合比が小さいためＸ線吸収体パターン（Ｔａ₄
Ｂ）のエッチングレートは実施例１ほど低下しないもの
の、形成されたＸ線マスクのパターン断面をＳＥＭによ
って形状観察した結果、側壁が垂直に形成された良好な
０．２５μｍのＬ＆ＳのＸ線吸収体パターンの形成が確
認された。

【００６２】実施例３エッチング停止層を除去する工程（図９（ｆ））におけ
るエッチングガスである塩素と酸素の混合ガスの混合比
を塩素：２０ｓｃｃｍ、酸素：１０ｓｃｃｍとしたこと
以外は実施例１と同様にしてＸ線マスクを製造した。

【００６３】評価得られたＸ線マスクのパターン断面をＳＥＭによって形
状観察した結果、側壁が垂直に形成された良好な０．２
５μｍのＬ＆ＳのＸ線吸収体パターンの形成が確認され
た。

【００６４】実施例４エッチングマスク層の厚さを４５ｎｍとし、Ｘ線吸収体
層をＸｅガスを用いたＲＦマグネトロンスパッタリング
法にて成膜したこと以外は実施例１と同様にしてＸ線マ
スクを製造した。

【００６５】評価その結果は実施例１と同様であった。なお、本実施例で
は、Ｘｅガスをスパッタリングガスとして用いた場合、
Ａｒガスよりも低いガス圧での応力制御が可能であり、
コントロールがし易いという利点がある（図５参照）。
また、Ｘｅガスをスパッタリングガスとして用いた場
合、粗れた面上（ＳｉＣ）でも平坦な面上（Ｓｉ）でも
Ｘ線吸収体膜の応力制御が可能であり、Ｘ線吸収体膜の
膜応力は下地基板の表面粗さによらないこと（図６参
照）、及び、Ｘ線吸収体膜の面内において膜応力のばら
つきが低い（膜応力の面内均一性が高い）こと（図７参
照）が確認されている。

【００６６】比較例１エッチング停止層を除去する工程（図９（ｆ））におけ
るエッチングガスである塩素と酸素の混合ガスの混合比
を塩素：１２ｓｃｃｍ、酸素：１８ｓｃｃｍとしたこと
以外は実施例１と同様にしてＸ線マスクを製造した。

【００６７】評価得られたＸ線マスクのパターン断面をＳＥＭによって形
状観察した結果、Ｘ線吸収体パターンの側壁にＴａの酸
化物とみられる析出物が発生しており、Ｘ線吸収体パタ
ーンの側壁についても垂直に保たれておらず傾斜を有す
るテーパー形状であることが確認された。

【００６８】比較例２エッチング停止層を除去する工程（図９（ｆ））におけ
るエッチングガスである塩素と酸素の混合ガスの混合比
を塩素：３０ｓｃｃｍ、酸素：０ｓｃｃｍとした（酸素
含まず）こと以外は実施例１と同様にしてＸ線マスクを
製造した。

【００６９】その結果、Ｘ線吸収体パターンがエッチン
グされてしまい、優れたパターン形状が得られなかっ
た。

【００７０】比較例３エッチング圧力、マイクロ波周波数等を変化させたこと
以外は、比較例１と同様にしてＸ線マスクを製造した。

【００７１】この結果、良好なＸ線吸収体パターンは得
られなかった。また、Ｘ線吸収体パターンの側壁に発生
する析出物等によるＸ線吸収体パターンの荒れは高精度
な微細構造を要求されるＸ線マスクにおいては転写され
るパターンの欠陥につながる。したがって、比較例１〜
２におけるエッチング条件ではＸ線マスクの作製に適し
ないことを確認した。

【００７２】比較例４単体ガス又は混合ガスとして使用するエッチングガスで
ある塩素の代わりに、塩素系ガス（ＣＨ₂Ｃｌ₂、ＣＨＣ
ｌ₃、ＣＣｌ₄等）を用いたこと以外は実施例１と同様に
してＸ線マスクを製造した。

【００７３】その結果、カーボンによる異物（コンタミ
ネーション）が発生することがあった。

【００７４】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００７５】例えば、各層の膜厚は実施例で示した設計
値に限定されるものではなく、各層のエッチングによる
パターニングを行う上でそのエッチング条件下における
材料間の選択比から求められる厚さ以上に設定すればよ
い。

【００７６】また、ＥＣＲエッチング装置の代わりに、
ＲＩＥエッチング装置を用いて各層又はその一部のエッ
チングを行ってもよい。

【００７７】また、実施例において、Ａｒガスの代わり
に、ヘリウム、ネオン、キセノン等の他の不活性ガスを
用いてもよい。

【００７８】さらに、実施例において、Ｔａ₄Ｂの代わ
りに、Ｔａ単体やＴａ₄Ｂ以外のホウ化タンタル等を用
いてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のパターン形
成方法及びＸ線マスクの製造方法によれば、マスクパタ
ーン材料層（Ｘ線吸収体層など）とエッチングマスク層
及び／又はエッチング停止層との間の相対的なエッチン
グ選択比を十分に高くすることができ、したがって従来
に比べマスク層及び／又はエッチング停止層の膜厚低減
を図ることができる。

【００８０】本発明では、Ｘ線吸収体層に対するマスク
層及びエッチング停止層の材料及びエッチングガスを特
定するとともに、エッチングガスにおける成分ガスの分
量（流量比）を特定することで、積層した材料間に制御
の容易な高いエッチング選択比が実現し、マスク層及び
エッチング停止層の膜厚低減が可能となり、エッチング
によって生じるパターン変換差の問題を解消し、さらに
エッチング停止層の除去に伴うＸ線透過膜の膜減りの問
題を解消し、かつ、エッチング停止層の除去に伴うＸ線
吸収体パターンの形状変形の問題を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線マスクの構造を説明するための断面図であ
る。

【図２】酸素流量比（濃度）とエッチングレート及び選
択比との関係を示す図である。

【図３】マイクロ波パワーとエッチングレート及び選択
比との関係を示す図である。

【図４】ガス圧とエッチングレート及び選択比との関係
を示す図である。

【図５】ガス圧と内部応力との関係を示す図である。

【図６】下地基板に対するガス圧と内部応力との関係を
示す図である。

【図７】膜応力の面内分布を示す図であり、図７（ａ）
は測定位置を示す図、図７（ｂ）は各測定位置における
膜応力を示す図である。

【図８】Ｘ線マスクブランクの層構成を説明するための
図である。

【図９】Ｘ線マスクの製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１Ｘ線マスク２Ｘ線マスクブランク１１シリコン支持基盤１２Ｘ線透過膜１３Ｘ線吸収体層１３ａＸ線吸収体パターン１４エッチングマスク層１４ａエッチングマスクパターン１５エッチング停止層１６Ｔａ₄Ｂ層１６ａＴａ₄Ｂパターン１７電子線レジスト層１７ａ電子線レジストパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク基体上に、所定波長域の電磁波も
しくは所定エネルギーの荷電ビームに対して遮光性を有
するマスクパターンを形成する方法であって、マスクパターン材料層の上側にエッチングマスク層を形
成し、該エッチングマスク層を所定のパターンにエッチ
ングした後、エッチングマスクパターンをマスクとして
マスクパターン材料層をエッチングする工程、又は、マ
スクパターン材料層の下側にエッチング停止層を形成
し、マスクパターン材料層を所定のパターンにエッチン
グした後、エッチング停止層の露出部分をエッチングす
る工程の少なくとも一方を有し、前記マスクパターン材料層とエッチングマスク層及び／
又はエッチング停止層との材料の組合せが、タンタルを
主成分とする材料とクロムを主成分とする材料との組合
せであり、タンタルを主成分とする材料からなる層のエッチングガ
スとして塩素を用いたドライエッチングを行い、クロム
を主成分とする材料からなる層のエッチングガスとして
塩素と酸素を用いたドライエッチングを行うことを特徴
とするマスクパターン形成方法。
【請求項２】クロムを主成分とする材料からなる層を
エッチングガスとして塩素と酸素を用いてドライエッチ
ングを行う際に、酸素の分量が流量比において１〜５０
％であることを特徴とする請求項１記載のマスクパター
ン形成方法。
【請求項３】Ｘ線マスク支持基板上に、少なくとも、
Ｘ線透過膜、クロムを主成分とするエッチング停止層、
タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料層、及びクロム
を主成分とするエッチングマスク層を順次形成してなる
Ｘ線マスクブランクを用い、ドライエッチングによる微細加工を行いＸ線マスクを製
造する際に、タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料層
のエッチングガスとして塩素を用い、クロムを主成分と
するエッチングマスク層及びエッチング停止層のエッチ
ングガスとして塩素と酸素の混合ガスを用い、該塩素と
酸素の混合ガスにおける酸素の分量を流量比において１
〜５０％としたことを特徴とするＸ線マスクの製造方
法。
【請求項４】タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料
が、アモルファス構造を有することを特徴とする請求項
３記載のＸ線マスクの製造方法。
【請求項５】タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料
が、Ｔａ以外に少なくともＢを含むことを特徴とする請
求項３又は４記載のＸ線マスクの製造方法。
【請求項６】Ｘ線透過膜が、ＳｉＣからなることを特
徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のＸ線マス
クの製造方法。