JPH10135130A

JPH10135130A - Ｘ線マスクブランク及びその製造方法と，ｘ線マスク

Info

Publication number: JPH10135130A
Application number: JP23867097A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度なパターン転写を行うことができるＸ
線マスクの材料であるＸ線マスクブランク及びその製造
方法，並びに，Ｘ線マスクを提供する。【解決手段】シリコン基板１１上に形成されたＸ線透
過膜１と，前記Ｘ線透過膜１上に形成されたＸ線吸収膜
１３を有するＸ線マスクブランク２において，予め定め
られた領域内の複数の点におけるＸ線吸収膜１３の応力
と膜厚の積が，０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍである。
このＸ線マスクブランク２を製造するには，Ｘ線吸収膜
を形成する工程において，Ｘ線吸収膜１３の応力分布及
び／又は膜厚分布を制御することにより，予め定められ
た領域内の複数の点におけるＸ線吸収膜１３の応力と膜
厚との積が，０±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍと成るような
Ｘ線吸収膜１３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，Ｘ線リソグラフィ
ーに用いるＸ線マスクブランク及びその製造方法とＸ線
マスク及びその製造方法に関し，詳しくはパターン位置
精度に影響を及ぼすＸ線吸収膜の内部応力分布及び膜厚
分布を精密に制御したＸ線マスクブランク及びその製造
方法とＸ線マスク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，半導体産業において，シリコン基
板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する技術
には，露光用電磁波として，可視光や紫外光を用いて微
細パターンを転写するフオトリソグラフィー法が用いら
れていた。しかし，近年半導体技術の進歩とともに，超
ＬＳＩなどの半導体装置の高集積化が著しく進み，従来
のフオトリソグラフイー法に用いてきた可視光や紫外光
での転写限界を超えた高精度の微細パターンの転写技術
が要求されるに至った。このような微細パターンを転写
させるために，可視光や紫外光よりも波長の短いＸ線を
用いるＸ線リソグラフィー法が試みられている。

【０００３】図２は従来のＸ線リソグラフィーに用いら
れるＸ線マスクの構造を示す断面図である。図２に示す
ように，Ｘ線マスク５１は，Ｘ線を透過するＸ線透過膜
（メンブレン）１２と，Ｘ線を吸収するＸ線吸収パター
ン１３ａとを備えている。これらのＸ線透過膜１２とＸ
線吸収パターン１３ａとは，シリコンからなる基板１１
ａで支持されている。

【０００４】図３は従来のＸ線マスクブランクの構造を
示す断面図である。図３を参照すると，Ｘ線マスクブラ
ンク５２は，シリコン基板１１上に形成されたＸ線透過
膜１２とＸ線吸収膜１３とから構成されている。Ｘ線透
過膜１２としては，高いヤング率をもち，Ｘ線照射に対
して優れた耐性をもつ炭化珪素が一般に用いられてい
る。また，Ｘ線吸収体膜１３には，Ｘ線照射に対して優
れた耐性をもつＴａを含むアモルフアス材料が良く用い
られている。このＸ線マスクブランク５２からＸ線マス
ク５１を作製するプロセスとしては，例えば以下の方法
が用いられている。

【０００５】まず，Ｘ線マスクブランク５２上に所望の
パターンを形成したレジスト膜を配し，このパターンを
マスクにドライエッチングを行いＸ線吸収パターンを形
成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜のウインドウ
エリアとなる中心部の領域をテトラフルオロメタン（Ｃ
Ｆ₄）をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッ
チング（ＲＩＥ）により除去し，残った膜をマスクにし
て，フッ酸と硝酸との混合液からなるエッチング液によ
りシリコンをエッチングしてＸ線マスク５１を得る。こ
こで，レジストは，一般に，電子ビーム（ＥＢ）レジス
トを用い，ＥＢ描画法によりパターン形成を行う。

【０００６】ここで，第１に，Ｘ線吸収体膜１３には，
内部応力が小さいことが要求される。その理由は，Ｘ線
マスクには，高い位置精度が要求され，例えば，０．１
８μｍのデザインルールパターンを有する１Ｇ−ＤＲＡ
Ｍ用のマスクでは，２２ｍｍ以下の歪みに抑える必要が
ある。位置の歪みは，マスク材料の応力に強く影響し，
吸収体膜の応力が高いとその応力により位置歪みを誘発
させる。したがって，吸収体膜は極めて低い応力である
必要がある。

【０００７】例えば，要求される位置精度を確保するた
めに，本発明者らがシュミレーシヨン解析を行った結果
から，０．５μｍ厚の吸収体膜には，１０ＭＰａ（１×
１０⁸ｄｙｎ／ｃｍ²）以下の応力である必要があっ
た。

【０００８】ここで，膜の内部応力として議論されてき
た値は，基板中心部での平均応力のことである。これ
は，これまで応力を測定する方法として一般に良く用い
られてきた基板の曲率半径を膜形成前後で測定する方法
では，基板中心部の平均化された応力のみが算出される
からである。

【０００９】また，第２に，Ｘ線吸収膜の０．１８μｍ
以下の微細なパターンを形成するためには，微結晶状態
かアモルフアス構造であることが好ましい。例えば，柱
状の結晶構造をもつと，微細パターン形成により，パタ
ーンのエッヂの形状が荒れ，パターン形状が悪化する。

【００１０】従来，Ｘ線吸収膜として用いられてきた材
料は，タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ）もしくは
これらの金属を含む化合物であり，これらはほとんどス
パッタリング法によりＸ線透過膜上に形成される。そし
て，上述した特性を満たす材料として，例えばタンタル
とホウ素の化合物が使用されている（特開平２−１９２
１１６号公報，以下，従来技術１と呼ぶ，参照）。

【００１１】また，従来，Ｘ線吸収体膜の内部応力を小
さくする技術としては，例えば特開平１−１５０３２４
号公報に記載の方法（以下，従来技術２と呼ぶ）があ
る。従来技術２には，基板上に形成されたＸ線透過膜上
に，スパッタ装置を使用して１×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²
（１００ＭＰａ）付近の引っ張り応力を有するタンタル
からなるＸ線吸収体材料を形成した後，前記Ｘ線吸収性
材料を所定の時間加熱することにより，約１×１０⁸ｄ
ｙｎ／ｃｍ², （１０ＭＰａ）の内部応力に低下させる
Ｘ線マスクの製造方法が示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，２５ｍ
ｍ角以上のパターンエリアにおいて，要求される位置精
度に抑えるためには，Ｘ線吸収膜の内部応力は，２５ｍ
ｍ角以上のパターンエリアにおいて均一である必要があ
る。というのは，応力分布が不均一であれば，不均一な
応力分布によりパターン歪みが生じるためである。そし
て，たとえ膜の平均応力が１０ＭＰａ以下であっても，
パターンエリアで膜応力が均一でない膜は，要求される
位置精度を満たさないことが，本発明者らの検証実験に
よって確認されている。

【００１３】近年の測定装置技術の進歩に伴い，応力測
定精度も向上し，例えばＮＴＴアドバンステクノロジー
（株）が開発した応力装置は，従来の基板の曲率半径の
測定を行う方法においても高精度に応力分布が測定でき
るようになった。また，バルジ法と呼ばれる膜を自立化
（メンブレン化）し，そのメンブレンに差圧を加えその
ときのメンブレンの変形量を測定する方法においても応
力分布が測定できることを見い出した。この両方の方法
により基板内の応力分布が正確に測定できるようになつ
た。そして，さまざまな吸収膜の応力分布を調べたとこ
ろ，これまでの従来技術で作製された吸収体膜の応力分
布は均一でなく，要求される位置精度を満たすことがで
きないことがわかった。

【００１４】例えば，従来技術２に示されたＸ線マスク
は，パターンエリア内の応力均一化については全く考慮
されていない。また，成膜後に１００ＭＰａ程度の引っ
張り応力となるＴａ膜の構造は明らかな柱状の結晶構造
をもつため，１Ｇ−ＤＲＡＭ用のパターン形成に適して
いない。また，Ｔａ膜の結晶構造を微細化するために
は，成膜時の膜応力は，圧縮状態にする必要があるか，
圧縮応力をもつ膜は，アニールによつては，低応力ヘ応
力制御ができない。

【００１５】また，マスクの位置歪みは，吸収体の膜厚
分布にも影響を及ぼし，つまり，位置歪みに影響を及ぼ
す膜の力は膜応力と膜厚の積に依存するため，たとえ，
応力が均一であっても，膜厚分布が不均一であると，そ
の不均一な膜厚分布によっても位置歪みが生じることが
わかった。

【００１６】そこで，本発明の技術的課題は，高精度な
パターン転写を行うことができるＸ線マスクの材料であ
るＸ線マスクブランク及びその製造方法並びにＸ線マス
クを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために，本発明の一態様によれば，基板上に形成され
たＸ線透過膜と，前記Ｘ線透過膜上に形成されたＸ線吸
収膜を有するＸ線マスクブランクにおいて，予め定めら
れた領域内の複数の点における前記Ｘ線吸収膜の応力と
膜厚の積が，０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍであること
を特徴とするＸ線マスクブランクが得られる。

【００１８】また，本発明の前記態様によれば，前記Ｘ
線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線吸収膜は，アモル
フアス構造の材料からなることを特徴とするＸ線マスク
ブランクが得られる。

【００１９】また，本発明の前記態様によれば，前記Ｘ
線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線吸収膜は，Ｔａを
主成分とする材料からなることを特徴とするＸ線マスク
ブランクが得られる。

【００２０】また，本発明の前記態様によれば，前記い
ずれかのＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線吸収膜
は，ＴａとＢを含む材料からなることを特徴とするＸ線
マスクブランクが得られる。

【００２１】また，本発明の前記態様によれば，前記い
ずれかに記載のＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線
吸収膜が形成される面の表面は，表面粗さＲａが２．０
ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下の平滑な面を有する
ことを特徴とするＸ線マスクブランクが得られる。

【００２２】また，本発明の前記態様によれば，前記い
ずれかのＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線透過膜
の表面が，平坦化処理を施された面であることを特徴と
するＸ線マスクブランクが得られる。

【００２３】また，本発明の前記態様によれば，前記い
ずれかのＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線透過膜
が炭化珪素からなることを特徴とするＸ線マスクブラン
クが得られる。

【００２４】また，本発明のもう一つの態様によれば，
基板上に形成されたＸ線透過膜上にＸ線吸収膜を形成す
る工程を有するＸ線マスクブランクの製造方法におい
て，前記Ｘ線吸収膜を形成する工程において，Ｘ線吸収
膜及び／又は膜厚分布を制御することによって，予め定
められた領域内の複数の点における前記Ｘ線吸収膜の応
力と膜厚との積が，０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍとな
るようなＸ線吸収膜を形成することを特徴とするＸ線マ
スクブランクの製造方法が得られる。

【００２５】また，本発明の前記態様によれば，前記Ｘ
線マスクブランクの製造方法において，前記Ｘ線吸収膜
の応力分布及び／又は膜厚分布の制御を，Ｘ線吸収膜の
成膜時における条件を制御することによって行うことを
特徴とするＸ線マスクブランクの製造方法が得られる。

【００２６】また，本発明の前記態様によれば，前記Ｘ
線マスクブランクの製造方法において，前記Ｘ線吸収膜
の応力分布の制御をスパッタリングガスとしてキセノン
（Ｘｅ）を用いたスパッタリング法により成膜すること
により行うことを特徴とするＸ線マスクブランクの製造
方法が得られる。

【００２７】また，本発明の前記態様によれば，前記Ｘ
線マスクブランクの製造方法において，前記Ｘ線吸収膜
の応力分布の制御を，当該Ｘ線吸収膜の成膜時における
条件を制御，及び当該Ｘ線吸収膜の成膜後のアニール処
理を行うことにより行うことを特徴とするＸ線マスクブ
ランクの製造方法が得られる。

【００２８】また，本発明の他の態様によれば，前記い
ずれかのＸ線マスクブランクをパターニングすることに
よって製造されたことを特徴とするＸ線マスクが得られ
る。

【００２９】さらに，本発明の別の態様によれば，前記
Ｘ線マスクを用いて，被転写基板にパターン転写を行う
ことを特徴とするパターン転写方法が得られる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００３１】（本発明のＸ線マスクブランクの説明）本
発明者らは鋭意研究を重ねた結果，基板上に形成された
Ｘ線透過膜と，前記Ｘ線透過膜上に形成されたＸ線吸収
膜を有するＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線マス
クブランクを用いてＸ線マスクを製造したときに，Ｘ線
マスクのパターンエリアに相当する領域内の任意の複数
点における前記Ｘ線吸収膜の応力と膜厚との積を０〜±
５×１０３ｄｙｎ／ｃｍである必要があることを見い出
した。

【００３２】即ち，Ｘ線マスクは，高い位置精度が要求
され，例えば，Ｘ線リソグラフィーで要求されている
０．１８μｍのデザインルールパターンを有する１Ｇｂ
ｉｔ−ＤＲＡＭ用Ｘ線マスクにおいては，パターン歪み
を２２ｎｍ以下に抑える必要がある。ここで，位置歪み
は，Ｘ線吸収膜の応力に大きく影響されることが知られ
ているが，膜のある箇所における膜応力について低い値
を得るだけでは不十分であり，その膜応力のパターンエ
リアにおける均一性（応力分布）を小さく抑えること
が，パターン位置歪みを低く抑える上で重要であること
を本発明者は，見い出した。さらに，パターン歪みは，
膜の力に相当する膜応力と膜厚の積に直接影響を受け
る。従って，応力分布だけでなく膜厚分布についても考
慮する必要があり，Ｘ線吸収膜の応力と膜厚の積が±５
×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下であることが必要であること
も本発明者は見い出した。

【００３３】従って，本発明のＸ線マスクブランクのＸ
線吸収膜は，予め定められた領域内の任意の複数の点に
おけるＸ線吸収膜の応力と膜厚との積を±５×１０³ｄ
ｙｎ／ｃｍ以下としている。ここで，本発明において，
予め定められた任意の複数の点とは，前記Ｘ線マスクブ
ランクを用いてＸ線マスクを製造したときに，Ｘ線マス
クのパターンエリアに相当する領域内の任意の複数の点
を呼ぶ。

【００３４】尚，本発明において，応力と膜厚の積を０
〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍと限定した理由は，Ｘ線吸
収膜の応力と膜厚の積が±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍを超
えると，応力分布の不均一性によりパターンの位置歪み
が生じ，高い位置精度を有したＸ線マスクが得られない
からである。また，同様の観点から，Ｘ線吸収膜の応力
分布と膜厚の積は，±４×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下が好
ましく，±３×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下がより好まし
い。

【００３５】また，本発明において，前記Ｘ線吸収膜の
膜厚は，０．３μｍ〜０．８μｍ程度であることが，パ
ターン転写解像性の観点から好ましい。さらに，Ｘ線吸
収膜の膜厚分布は，転写むらを抑えるという理由から０
〜５０ｎｍであることが実用上好ましい。また，Ｘ線吸
収膜の膜応力は，１５ＭＰａ（±１５×１０⁷ｄｙｎ／
ｃｍ²）以下であることが好ましい。この範囲内で，膜
厚分布及び／又は応力分布を適宜制御し，結果としてＸ
線マスクのパターンエリア内の応力が均一になるように
することが好ましい。

【００３６】ここで，本発明において，Ｘ線吸収膜をア
モルフアス構造とすることにより，応力分布を小さく抑
えることができる上に，微細加工性に優れたパターンを
得ることができる。即ち，例えばＴａ等のＸ線吸収膜を
用いた場合，応力分布を制御する成膜条件と結晶状態を
微細化する条件の双方を満たす条件で成膜することが困
難である。

【００３７】このような，アモルフアス構造のＸ線吸収
膜は，例えば，Ｔａと窒素，酸素，ホウ素，炭素を含む
材料が挙げられる。中でも，ＴａとＢを含む材料は，膜
応力をスパッタ条件（ガス圧）を制御することにより容
易に小さくできる上に，高純度で不純物を含まず，Ｘ線
吸収率が大きいという利点を有する。その場合，Ｔａに
対するＢの割合は，１５〜２５原子％とすることにより
アモルフアス構造の膜か得られる。

【００３８】また，本発明者らは，Ｘ線吸収膜を形成す
る面の表面粗さが，Ｘ線吸収膜の応力分布に強く影響
し，前記面の表面が粗れた面よりも平滑の面の方が応力
分布が大きくなつてしまうことを見い出した。

【００３９】しかしながら，Ｘ線吸収膜を形成する面，
例えば，Ｘ線透過膜の表面粗さは，微細パターンのエッ
ヂラフネスを低減するという観点から平滑にすることが
好ましいとされている。

【００４０】そこで，本発明においては，Ｘ線吸収膜を
形成する面を平滑なものとし，かつＸ線透過膜の応力分
布と膜厚分布を制御することにより，パターン歪みとエ
ッヂラフネスの低減の双方に優れたＸ線マスクを提供す
ることができる。そのときの，Ｘ線吸収膜を形成する面
の表面粗さは，２．０Ｒａ以下，好ましくは１．５ｎｍ
以下，さらに好ましくは，１．２ｎｍ以下とすることに
より，２ｎｍ以下の平滑な表面を有するＸ線吸収膜を得
ることができる。

【００４１】また，Ｘ線吸収膜を形成する面を平滑にす
るには，Ｘ線透過膜表面を，例えば，鏡面研磨，エッチ
バック法等の平滑化処理を施すことにより行うことがで
きる。

【００４２】即ち，本発明のＸ線マスクブランクは，上
記いずれかのＸ線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線吸
収膜が形成される面の表面は，表面粗さＲａが２．０ｎ
ｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下の平滑な面を有するこ
とを特徴としている。

【００４３】また，本発明のＸ線マスクブランクにおい
て，前記Ｘ線透過膜は，炭化珪素からなることが好まし
い。

【００４４】また，本発明において用いる基板として
は，シリコン基板等が挙げられる。また，Ｘ線透過膜と
しては，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ダイヤモンド等が挙げられ
る。また，本発明のＸ線マスクブランクにおいては，Ｘ
線透過膜とＸ線吸収膜との間に，エッチング停止層，密
着層，反射防止層，導電層の膜を設けたものであっても
よく，また，Ｘ線吸収膜上にマスク層，保護層，導電層
を設けたものでもよい。

【００４５】（本発明のＸ線マスクブランクの製造方法
の説明）本発明のＸ線マスクブランクの製造方法は，基
板上に形成されたＸ線透過膜上にＸ線吸収膜を形成する
工程を有するＸ線マスクブランクの製造方法において，
前記Ｘ線吸収膜を形成する工程において，Ｘ線吸収膜の
応力分布及び／又は膜厚分布を制御することにより，予
め定められた領域内の複数の点における前記Ｘ線吸収膜
の応力と膜厚の積が，０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍと
なるようなＸ線吸収膜を形成することを特徴とする。

【００４６】ここで，Ｘ線吸収膜の膜厚分布は，Ｘ線吸
収膜の成膜時に制御することができ，具体的には，スパ
ッタリング成膜時のガス圧，ＤＣ（ＲＦ）パワー，ター
ゲットの大きさ，ターゲットと基板の配置，基板を自
転，公転などの回転を行ったり，不均一となるブラズマ
領域を遮蔽する（遮蔽板を設置する）方法等で行うこと
ができる。

【００４７】また，Ｘ線吸収膜の応力分布は，Ｘ線吸収
膜の成膜時に制御する方法が考えられ，例えば，Ｘ線吸
収膜をスパッタリングにより成膜する際に，スパッタリ
ングガスとしてキセノン（Ｘｅ）を用いることにより，
スパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いた場
合に比べて低いガス圧で小さい膜応力及びその分布のＸ
線吸収膜が得られ，その結果制御性良く小さい膜応力及
びその分布が得られることが確認されている。その他の
制御方法としては，成膜時における温度分布の制御やガ
ス圧，ターゲットの大きさ，ターゲットと基板の配置等
の制御を挙げることができる。

【００４８】ここで，スパッタリング法としては，ＲＦ
マグネトロンスパッタリング，ＤＣマグネトロンスパッ
タリングなどを例示することができる。

【００４９】さらに，Ｘ線吸収膜の応力分布は，Ｘ線吸
収膜の成膜後にアニール処理を行うことにより，制御す
ることができる。その場合，好ましいアニール温度は２
００゜Ｃから３５０℃である。このアニール処理におい
ては，上記のＸ線吸収膜の成膜時の制御にて，ある程度
小さい膜応力及びその分布を得た後のさらなる微調整の
ために行うのが効果的である。即ち，膜応力及びその分
布を０に近づけるためには，アニール前のＸ線吸収膜の
平均膜応力が，０〜−１６０ＭＰａ（０〜−１．６×１
０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²），応力分布が±１０ＭＰａ以下と
しておくことが好ましい。

【００５０】上記のような方法により，Ｘ線吸収膜の任
意の複数点における応力（応力分布）と任意の複数点に
おける膜厚（膜厚分布）を相対的に制御し，結果として
任意の複数点における応力×膜厚の値を，０〜±５×１
０³ｄｙｎ／ｃｍの範囲にすることにより，位置歪みを
低減したＩＧ−ＤＲＡＭ用パターンに適したＸ線マスク
を製造するためのＸ線マスクブランクを得ることができ
る。

【００５１】尚，Ｘ線吸収膜の応力の制御方法として，
表面粗さを，例えばＲａ２〜２０ｎｍの粗い面上に，所
定の膜厚分布のＸ線吸収膜を成膜するという方法もある
が，既に述べたように，パターン形状の向上という観点
から，平坦な面上にＸ線吸収膜を形成することが好まし
いとされているため，Ｘ線吸収膜の応力の制御は，上記
のようなＸ線吸収膜の成膜時以降にに行う方法をとるこ
とが好ましい。

【００５２】

【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００５３】（実施例１）図１は本発明の実施例１に係
わるＸ線マスクブランクの製造工程を順に示す断面図で
ある。図１（Ａ）は，シリコン基板１１の両面にＸ線透
過膜１２として炭化珪素を成膜して作製したＸ線マスク
メンブレンである。なお，シリコン基板１１としては，
大きさ３インチφ，厚さ２ｍｍで結晶方位（１００）の
シリコン基板を用いた。また，Ｘ線透過膜１２としての
炭化珪素は，ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶ
Ｄにより２μｍの厚みに成膜されたものである。さら
に，機械研磨により膜表面の平坦化を行い，Ｒａ＝１ｎ
ｍ以下の表面粗さを備えたＸ線透過膜１を得た。

【００５４】次に，図１（Ｂ）に示すようにタンタルと
ホウ素とをそれらの原子比（Ｔａ／Ｂ）が８／２となる
範囲で含有する化合物をスパッタリングターゲットとし
て，アルゴンをスパッタリングガスとして，ＲＦマグネ
トロンスパッタリングにより，２５ｍｍ角のエリア内
で，膜厚０．５μｍ±０．０３μｍ膜応力−１００ＭＰ
ａ±１０ＭＰａ（圧縮応力）を有するＴａ−Ｂ膜を作製
した。ここで，スパッタリングターゲットは，６インチ
φのサイズで，シリコン基板１１を自公転させ，さら
に，プラズマ中に膜厚を均一化させるための遮蔽板を設
ける方法で作製した。また，ＲＦパワー密度６．５Ｗ／
ｃｍ²，スパッタガス圧１．０Ｐａとして膜を得た。こ
の膜をアニール処理することにより膜応力が引っ張り側
へ変化する特性を用いて，低い応力ヘ制御することが可
能となる。

【００５５】下記表１にアニール温度と膜応力の関係を
示す。下記表１から明らかなように２００℃でアニール
することにより，０±７ＭＰａの低応力膜を得ている。
この膜の２５ｍｍ角エリアでの応力と膜厚の積は，±
３．７×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下であった。

【００５６】尚，応力分布は，ＮＴＴアドバンステクノ
ロジー（株）製の高精度応力測定装置により，成膜前後
シリコン基板の曲率半径を基板面内で２５６点の任意の
箇所で測定した。また，膜厚分布は，段差計（タリステ
ップ）を用いて測定した。

【００５７】次に，図１（Ｃ）に示すように，Ｘ線吸収
体の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を
含むクロム（Ｃｒ）膜をＲＦマグネトロンスパッタ法に
よって０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタリング
ターゲットにＣｒを用い，スパッタリングガスは，アル
ゴン（Ａｒ）にメタン（ＣＨ₄）を７％混合したガス
で，ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ²，スパッタガス圧
１．２Ｐａとして，１００ＭＰａ以下の低応力のエッチ
ングマスク層１４を得た。

【００５８】本発明の実施例１で作製したＸ線マスクブ
ランクを用いて，図２及び図３に示した従来の方法と同
様に，Ｘ線マスクを作製し，位置歪みを座標測定機によ
り評価した結果，下記表１に示すように，１８ｎｍの要
求される精度以下であることを確認した。

【００５９】（実施例２及び３）次に，本発明の実施例
２及び実施例３に係わるＸ線マスクブランクの製造方法
について説明する。本実施例では，実施例１とその工程
が同様であるので，図１を用いて説明する。

【００６０】まず，実施例１と同様の方法でＸ線透過膜
１を得た後，図１（Ｂ）に示すようにタンタルとホウ素
とをそれらの原子比（Ｔａ／Ｂ）が８／２となる範囲で
含有する化合物をスパッタリングターゲットとして，ア
ルゴンの代わりにキセノン（Ｘｅ）をスパッタリングガ
スとして，ＲＦマグネトロンスパッタリングにより，２
５ｍｍ角のエリア内で膜厚０．５μｍ±０．０２μｍ，
膜応力−１４０ＭＰａ±７ＭＰａ（圧縮応力）を有する
Ｔａ−Ｂ膜を作製した。ここで，ＲＦパワー密度６．５
Ｗ／ｃｍ²，スパッタガス圧０．３５Ｐａとして膜を得
た。この膜を２５０℃でアニール処理することにより，
０±４ＭＰａの低応力膜を得ている。この膜の２５ｍｍ
角エリアでの応力と膜圧との積は，下記表１に示すよう
に，±２．１×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下であった（実施
例２）。ＸｅガススパッタでＴａ−Ｂ膜を形成すること
で，ブラズマ密度の均一化に伴い，膜厚及び応力分布
は，アルゴンのときと比べて均一化する。同様に成膜後
に２６０℃でアニールした場合，下記表１に示すように
膜応力は，４±４ＭＰａで，この膜の２５ｍｍ角エリア
での応力と膜厚の積は，±４．２×１０³ｄｙｎ／ｃｍ
以下であった（実施例３）。

【００６１】次に，図１（Ｃ）に示すように，Ｘ線吸収
体の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を
含むクロム膜をＲＦマグネトロンスパッタ法によって
０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタターゲットに
Ｃｒを用い，スパッタガスは，Ａｒにメタンを７％混合
したガスで，ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ²，スパッ
タガス圧１．２Ｐａとして，１００ＭＰａ以下の低応力
のエッチングマスク層１４を得た。

【００６２】本実施例で作製したＸ線マスクブランクを
用いてＸ線マスクを作製し，位置歪みを座標測定機によ
り評価した結果，下記表１に示すように要求される精度
以下であることを確認した。

【００６３】（実施例４）次に，本発明の実施例４に係
わるＸ線マスクブランクの製造方法について説明する。
本実施例では，実施例１とその工程が同様であるので，
図１を用いて説明する。

【００６４】まず，実施例１と同様の方法でＸ線透過膜
１を得た後，図１（Ｂ）に示すようにタンタルとホウ素
とをそれらの原子比（Ｔａ／Ｂ）が８／２となる範囲で
含有する化合物をスパッタリングターゲットとして，ア
ルゴンの代わりにキセノンをスパッタリングガスとし
て，ＲＦマグネトロンスパッタリングにより，２５ｍｍ
角のエリア内で膜厚０．５μｍ±０．０１μｍ，膜応力
−１５０ＭＰａ±８ＭＰａ（圧縮応力）を有するＴａ−
Ｂ膜を作製した。ここで，スパッタリングターゲットは
１０インチφのサイズで，シリコン基板１１をターゲッ
トに対向する位置に６０ｍｍの距離に配置する方法で作
製した。また，ＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²，スパ
ッタガス圧０．８Ｐａとして膜を得た。この膜を２７０
゜Ｃでアニール処理することにより，−２±５ＭＰａの
低応力膜を得ている。この膜の２５ｍｍ角エリアでの応
力と膜厚の積は，表１に示すように±３．６×１０³ｄ
ｙｎ／ｃｍ以下であった。

【００６５】本実施例で作製したＸ線マスクブランクを
用いてＸ線マスクを作製し，位置歪みを座標測定機によ
り評価した結果，下記表１に示すように要求される精度
以下であることを確認した。

【００６６】（実施例５）スパッタリングによる成膜で
遮蔽板を使用しない以外は，実施例３と同様の方法でＸ
線マスクブランクを得た。下記表１に示すように，遮蔽
板を使用しないことで膜厚分布は０．５μｍ±０．０８
μｍと悪いが，応力を２±５ＭＰａと平均応力を小さく
することで，応力と膜厚の積は，４．１×１０３ｄｙｎ
／ｃｍ以下であつた。

【００６７】本実施例で作製したＸ線マスクブランクを
用いてＸ線マスクを作製し，位置歪みを座標測定機によ
り評価した結果，下記表１に示すように要求される精度
以下であることを確認した。

【００６８】（比較例１及び２）下記表１に記載したよ
うにアニール温度を変更した以外は，実施例１と同様な
方法でＸ線マスクブランクを作製した。次に，実施例１
と同様にＸ線マスクを作製し，位置歪みを評価した結
果，下記表１に示すように要求される位置精度を満たさ
ないことを確認した。

【００６９】（比較例３）スパッタリング成膜で遮蔽板
を使用しないこと，ガス圧を０．９Ｐａと低くしたこ
と，及びアニール温度を２７０゜Ｃとしたこと以外は，
比較例１と同様の方法でＸ線マスクブランクを作製し
た。応力は４±６ＭＰａと比較的小さくすることができ
たものの，膜厚分布は，０．５μｍ±０．０８μｍとあ
まり良くなかったため，応力と膜厚の積は５．８×１０
³ｄｙｎ／ｃｍ以下であつた。本比較例で作製したＸ線
マスクブランクを用いてＸ線マスクを作製し，位置歪み
を座標測定機により評価した結果，下記表１に示すよう
に要求される精度を満たさないことを確認した。

【００７０】

【表１】

【００７１】尚，上記実施例では，ＲＦマグネトロンス
パッタリングで行ったか，本発明は，これに限定される
ことはなく，一般に行われているＤＣスパッタリングの
ようなスパッタリングでも同様の効果がある。

【００７２】また，スパッタリングガスとしてアルゴン
とメタンの混合ガスを用いたが，本発明はこれに限定さ
れることはなく，アルゴンの代わりに，キセノン（Ｘ
ｅ）やクリプトン（Ｋｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不
活性ガスも使用できるし，メタンの代わりにエタン（Ｃ
₂Ｈ₆），プロバン（Ｃ₃Ｈ₈）などの炭化水素系ガス
でも同様の効果がある。

【００７３】また，実施例において，Ｘ線吸収体膜とし
て，ＴａとＢの化合物（Ｔａ：Ｂ＝８：２）の代わり
に，金属Ｔａ，Ｔａを含むアモルフアス材料，Ｔａ４Ｂ
以外の組成をもつホウ化タンタル等を用いても良い。

【００７４】また，Ｘ線マスクブランクの構造は，図２
に限定されず，Ｘ線透過膜形成後に中心部のシリコンを
エッチング除去し，メンブレン化した基板を用いても良
い。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によるＸ線
マスクブランク及びその製造方法並びにＸ線マスクによ
れば，Ｘ線吸収膜のパターン形成領域内の応力と膜厚の
積を，０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍとして用いている
ので，応力による位置歪みが極めて少なく，高い位置精
度を有するＸ線マスクが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ），及び（Ｃ）は本発明の第１の
実施の形態によるＸ線マスクブランクの製造工程を順に
示す図である。

【図２】従来のＸ線マスクの構造を説明するための断面
図である。

【図３】従来のＸ線マスクブランクの構造を説明するた
めの断面図である。

【符号の説明】

１Ｘ線透過膜２，５２Ｘ線マスクブランク１１ａマスク支持板１１シリコン基板１２Ｘ線透過膜１３Ｘ線吸収膜１３ａＸ線吸収体パターン１４エッチングマスク層５１Ｘ線マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたＸ線透過膜と，前記
Ｘ線透過膜上に形成されたＸ線吸収膜を有するＸ線マス
クブランクにおいて，予め定められた領域内の複数の点
における前記Ｘ線吸収膜の応力と膜厚の積が，０〜±５
×１０³ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とするＸ線マス
クブランク。
【請求項２】請求項１記載のＸ線マスクブランクにお
いて，前記Ｘ線吸収膜は，アモルフアス構造の材料から
なることを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項３】請求項１記載のＸ線マスクブランクにお
いて，前記Ｘ線吸収膜は，Ｔａを主成分とする材料から
なることを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項４】請求項１又は２記載のＸ線マスクブラン
クにおいて，前記Ｘ線吸収膜は，ＴａとＢを含む材料か
らなることを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項５】請求項１〜４の内のいずれかに記載のＸ
線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線吸収膜が形成され
る面の表面は，表面粗さＲａが２．０ｎｍ（Ｒａ：中心
線平均粗さ）以下の平滑な面を有することを特徴とする
Ｘ線マスクブランク。
【請求項６】請求項１〜５の内のいずれかに記載のＸ
線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線透過膜の表面が，
平坦化処理を施された面であることを特徴とするＸ線マ
スクブランク。
【請求項７】請求項１〜６の内のいずれかに記載のＸ
線マスクブランクにおいて，前記Ｘ線透過膜が炭化珪素
からなることを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項８】基板上に形成されたＸ線透過膜上にＸ線
吸収膜を形成する工程を有するＸ線マスクブランクの製
造方法において，前記Ｘ線吸収膜を形成する工程におい
て，Ｘ線吸収膜及び／又は膜厚分布を制御することによ
って，予め定められた領域内の複数の点における前記Ｘ
線吸収膜の応力と膜厚との積が，０±５×１０³ｄｙｎ
／ｃｍとなるようなＸ線吸収膜を形成することを特徴と
するＸ線マスクブランクの製造方法。
【請求項９】請求項８記載のＸ線マスクブランクの製
造方法において，前記Ｘ線吸収膜の応力分布及び／又は
膜厚分布の制御を，Ｘ線吸収膜の成膜時における条件を
制御することによって行うことを特徴とするＸ線マスク
ブランクの製造方法。
【請求項１０】請求項９記載のＸ線マスクブランクの
製造方法において，前記Ｘ線吸収膜の応力分布の制御を
スパッタリングガスとしてキセノン（Ｘｅ）を用いたス
パッタリング法により成膜することにより行うことを特
徴とするＸ線マスクブランクの製造方法。
【請求項１１】請求項９記載のＸ線マスクブランクの
製造方法において，前記Ｘ線吸収膜の応力分布の制御
を，当該Ｘ線吸収膜の成膜時における条件を制御，及び
当該Ｘ線吸収膜の成膜後のアニール処理を行うことによ
り行うことを特徴とするＸ線マスクブランクの製造方
法。
【請求項１２】請求項１乃至７の内のいずれかに記載
のＸ線マスクブランクをパターニングすることによって
製造されたことを特徴とするＸ線マスク。
【請求項１３】請求項１２に記載のＸ線マスクを用い
て，被転写基板にパターン転写を行うことを特徴とする
パターン転写方法。