JPH10161300A

JPH10161300A - Ｘ線マスクブランク、ｘ線マスク及びパターン転写方法

Info

Publication number: JPH10161300A
Application number: JP33451196A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜; Takamitsu Kawahara; 孝光河原
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19
Also published as: US6128363A

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて低い応力を有し、したがって、極めて
高い位置精度を有するＸ線マスクを製造できるＸ線マス
クブランク等を提供する。【解決手段】基板１１上に、Ｘ線透過膜１２を有し、
該Ｘ線透過膜１２上にＸ線吸収体膜１３を有するＸ線マ
スクブランクであって、前記Ｘ線吸収体膜の上及び／又
は下に、膜応力と膜厚との積が、０〜±１×１０⁴ｄｙ
ｎ／ｃｍである膜（１４，１５）を設ける。

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Ｘ線マスク並びにパ
ターン転写方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、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
ための微細パターン転写技術としては、可視光や紫外光
を用いて微細パターンを転写するフォトリソグラフィー
法が用いられてきた。

【０００３】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進み、従来
のフォトリソグラフィー法で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。

【０００４】そして、このような微細パターンの転写を
実現するために、可視光や紫外光よりも波長の短いＸ線
を用いたＸ線リソグラフィー法の開発が進められてい
る。

【０００５】Ｘ線リソグラフィーに用いるＸ線マスクの
構造を図５に示す。

【０００６】同図に示すように、Ｘ線マスク１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線吸収体パターン１３ａから構成されており、
これらは、シリコンからなる支持基板（支持枠）１１ａ
で支持されている。

【０００７】Ｘ線マスクブランクの構造を図６に示す。
Ｘ線マスクブランク２は、シリコン基板１１上に形成さ
れたＸ線透過膜１２とＸ線吸収体膜１３から構成されて
いる。

【０００８】Ｘ線透過膜としては、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ケイ素が一
般に用いられ、Ｘ線吸収体膜には、Ｘ線照射に対して優
れた耐性をもつＴａを含むアモルファス材料が良く用い
られている。

【０００９】Ｘ線マスクブランク２からＸ線マスク１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。Ｘ線マスクブランク２上に所望のパターン
を形成したレジスト膜を配し、このレジストパターンを
マスクとしてドライエッチングを行いＸ線吸収体パター
ンを形成する。その後、裏面に形成されたＸ線透過膜の
うちのウインドウエリア（裏面凹部）に位置する領域部
分の膜をＣＦ₄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、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング
液によりシリコン基板の裏面をエッチング加工してＸ線
マスク１を得る。

【００１０】その際、レジストには、一般に、電子線ビ
ーム（ＥＢ）レジストを用い、ＥＢ描画法によりパター
ン形成（露光）を行う。

【００１１】しかしながら、ＥＢレジストは、Ｘ線吸収
体膜を加工するドライエッチングに対して十分な耐性を
持たない（エッチング速度が速い）ために、レジストパ
ターンをマスクとして直接Ｘ線吸収体膜をエッチングす
ると、Ｘ線吸収体のパターン形成が完了する前にレジス
トパターンがエッチングによって消失し、所望のＸ線吸
収体パターンが得られない。

【００１２】そこで、Ｘ線吸収体膜とレジストとの間に
Ｘ線吸収体膜に対して高いエッチング選択比をもつエッ
チングマスク層と呼ばれる膜を挿入し、Ｘ線吸収体膜の
パターン形成を行うのが一般的である。

【００１３】その場合、レジストパターンとＸ線吸収体
パターンとのサイズのずれ（パターン変換差と呼ぶ）を
なくすために、エッチングマスク層の厚みはできるだけ
薄くする必要がある。したがって、Ｘ線吸収体膜をパタ
ーニングする際に、Ｘ線吸収体膜のエッチング速度に対
して、エッチングマスク層のエッチング速度が十分に小
さい（高いエッチング選択比をもつ）必要がある。

【００１４】一方、Ｘ線吸収体膜のエッチングは、マス
ク面内に部分的なエッチング残りを生じることなくウエ
ハ面内で均一なパターン形状を確保するために、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
ッチングをある程度行う必要がある。

【００１５】このオーバーエッチングにより、Ｘ線吸収
体膜の下層であるＸ線透過膜がプラズマに曝されること
になる。例えば、Ｘ線吸収体膜の下層が炭化ケイ素から
なるＸ線透過膜である場合、Ｘ線吸収体膜のエッチング
条件に対して、Ｘ線透過膜のエッチング速度が無視でき
る速度を超えるので、オーバーエッチングによりＸ線透
過膜がエッチングされ、下層のＸ線透過膜の膜厚が減少
するほか、Ｘ線吸収体膜自体のパターン形状の劣化を引
き起こす。Ｘ線透過膜の減少は、Ｘ線アライナーへの装
着時のアライメントに必要な光学透過率の変化やマスク
の位置歪みの増大を招くため、望ましくない。

【００１６】したがって、Ｘ線吸収体膜とＸ線透過膜と
の間には、Ｘ線吸収体膜のエッチングに対してエッチン
グされにくい（高いエッチング選択比をもつ）材料から
なるエッチング停止層を挿入することが望ましい。

【００１７】従来、Ｔａを主成分とするＸ線吸収体膜の
エッチングは、塩素ガスを用いて行われており、このＸ
線吸収体膜に対して高いエッチング選択比を実現できる
エッチングマスク層及びエッチング停止層としては、Ｃ
ｒ膜が良く用いられている。また、Ｗを主成分とするＸ
線吸収体膜のエッチングは、ＳＦ₆のようなフッ化物の
ガスを用いて行われており、このＸ線吸収体膜に対する
エッチングマスク層及びエッチング停止層としても、Ｃ
ｒ膜が用いられている。これらのＣｒ膜は、ほとんどの
場合スパッタリング法によりＸ線吸収体膜の下及び／又
は上に形成されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線マスクには、高い
位置精度が要求され、例えば、０．１８μｍのデザイン
ルールパターンを有する１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のＸ線
マスクでは、２２ｎｍ以下の歪みに抑える必要がある。

【００１９】位置歪みは、Ｘ線マスク材料の応力に強く
影響され、Ｘ線吸収体膜、エッチングマスク層、エッチ
ング停止層の応力が高いとその応力によって位置歪みが
誘発される。したがって、Ｘ線吸収体膜、エッチングマ
スク層、エッチング停止層は極めて低い応力である必要
がある。

【００２０】しかしながら、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以降
のＸ線マスクについて、応力の研究は十分なされていな
い。

【００２１】本発明は上述した背景の下になされたもの
であり、極めて低い応力を有し、したがって、極めて高
い位置精度を有するＸ線マスクの製造に適したＸ線マス
クブランク等の提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、従来主として使
用されてきたＣｒ膜は、Ｘ線吸収体膜に対して１０倍以
上の高いエッチング選択比（Ｘ線吸収体膜／Ｃｒ膜）を
もつというエッチング耐性の点で優れた材料であるが、
Ｃｒ膜は、結晶質の膜で、スパッタリングの成膜条件に
ほとんど依存せずに、例えばエッチングマスク層やエッ
チング停止層の膜厚を０．０５μｍ程度とした場合、８
００ＭＰａ以上の高い引張り応力をもつ。このような大
きな応力をもったＣｒ膜をエッチングマスク層あるいは
エッチング停止層に適用した場合、応力による位置歪み
で位置精度が悪く、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線マ
スクの製造が困難であることを見い出した。

【００２３】そして、さらに研究を重ねた結果、シュミ
レーション解析によって、Ｘ線吸収体膜（例えば膜厚
０．５μｍ）の応力は±１０ＭＰａ以下、エッチングマ
スク層及び／又はエッチング停止層（例えばそれぞれ膜
厚０．０５μｍ）の応力は±２００ＭＰａ以下とする必
要があることを見い出した。

【００２４】また、マスクの位置歪みは、エッチングマ
スク層及びエッチング停止層の膜厚にも影響を受ける。
つまり、位置歪みに影響を及ぼす膜の力は、膜応力と膜
厚との積に依存するため、要求される応力は膜厚によっ
て変わってくる。したがって、高い位置精度を実現する
ためには、膜応力と膜厚との積を０〜±１×１０⁴ｄｙ
ｎ／ｃｍの範囲内とする必要があることを見い出した。

【００２５】さらに、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線
マスクでは、２５ｍｍ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、エッチング
マスク層、エッチング停止層の内部応力は、２５ｍｍ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。
これは、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。したがって、
不均一な応力分布に基づくパターン歪みをなくし、より
高い位置精度を実現するためには、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におけるエ
ッチングマスク層及びエッチング停止層の膜応力と膜厚
との積を０〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内とする
必要があることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００２６】なお、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）が開発した応力測定装置は、従来の基板の
曲率半径の測定を行って応力を測定する方法においても
高精度に応力分布が測定できるようになっている。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
ることを本発明者らは見い出した（T.Shoki et al,SPIE
1924,450(1993)）。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っている。

【００２７】すなわち、本発明のＸ線マスクブランク
は、基板上に、Ｘ線透過膜を有し、該Ｘ線透過膜上にＸ
線吸収体膜を有するＸ線マスクブランクであって、前記
Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下に、膜応力と膜厚との積
が、０〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍである膜を設けた構
成としてある。

【００２８】また、本発明のＸ線マスクブランクは、基
板上に、Ｘ線透過膜を有し、該Ｘ線透過膜上にＸ線吸収
体膜を有するＸ線マスクブランクであって、前記Ｘ線吸
収体膜の上及び／又は下に、予め定められた領域内の複
数の点における膜応力と膜厚との積が、０〜±１×１０
⁴ｄｙｎ／ｃｍである膜を設けた構成としてある。

【００２９】さらに、本発明のＸ線マスクブランクは、
上記本発明のＸ線マスクブランクにおいて、Ｘ線吸収体
膜の上の膜が、該Ｘ線吸収体膜のパターニングのための
マスク層として用いられるエッチングマスク層である構
成、Ｘ線吸収体膜の下の膜が、該Ｘ線吸収体膜のエッチ
ングに対して高い選択比を有するエッチング停止層であ
る構成、Ｘ線吸収体膜の膜応力と膜厚との積が、０〜±
５×１０³ｄｙｎ／ｃｍである構成、Ｘ線吸収体膜の予
め定められた領域内の複数の点における膜応力と膜厚と
の積が、０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍである構成、あ
るいは、Ｘ線吸収体膜が、高融点金属を主成分とする材
料からなり、Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下の膜が、Ｃ
ｒを主成分とする材料からなる構成としてある。

【００３０】また、本発明のＸ線マスクは、上記本発明
のＸ線マスクブランクのＸ線吸収体膜をパターニングす
ることによって製造された構成としてある。

【００３１】さらに、本発明のパターン転写方法は、上
記本発明のＸ線マスクを用いて、被転写基板にパターン
転写を行う構成としてある。

【００３２】

【作用】本発明では、エッチングマスク層及びエッチン
グ停止層の膜応力と膜厚との積を０〜±１×１０⁴ｄｙ
ｎ／ｃｍの範囲内としてあるので、応力による位置歪み
が少なく、極めて高い位置精度を有するＸ線マスクが得
られる。

【００３３】特に、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におけるエッチングマスク
層及びエッチング停止層の膜応力と膜厚との積を０〜±
１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内とすることによって、
不均一な応力分布に基づくパターン歪みをなくし、より
高い位置精度を実現できる。

【００３４】また、エッチングマスク層及びエッチング
停止層として、クロム単体ではなく、例えば、クロムを
主成分とする材料を選択することで、高いエッチング選
択比を保持したままで極めて低い応力を得ることが可能
となる。

【００３５】さらに、エッチングマスク層及びエッチン
グ停止層の膜厚や膜組成を比較的狭い範囲内で最適化す
ることで、極めて高いパターン精度及び極めて高い位置
精度を有するＸ線マスクが得られる。

【００３６】なお、本発明は、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以
降のＸ線マスクの量産性に優れており、４Ｇｂｉｔ−Ｄ
ＲＡＭ（０．１３μｍライン＆スペース以下のデザイン
ルール）以降のＸ線マスクの製造にも適している。

【００３７】以下、本発明を詳細に説明する。

【００３８】まず、本発明のＸ線マスクブランクについ
て説明する。

【００３９】本発明のＸ線マスクブランクは、基板上
に、Ｘ線透過膜を有し、このＸ線透過膜上にＸ線吸収体
膜を有する。

【００４０】ここで、基板としては、シリコン基板（シ
リコンウエハ）がよく用いられるが、これに限定され
ず、石英ガラスなどの公知の基板を用いることもでき
る。

【００４１】Ｘ線透過膜としては、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダ
イヤモンド薄膜などが挙げられる。Ｘ線照射耐性等の観
点からはＳｉＣが好ましい。Ｘ線透過膜の膜応力は、５
０〜４００ＭＰａであることが好ましい。Ｘ線透過膜の
膜厚は、１〜３μｍ程度であることが好ましい。

【００４２】Ｘ線吸収体膜の膜応力は、１０ＭＰａ以下
であることが好ましい。Ｘ線吸収体膜の膜厚は、０．３
〜０．８μｍ程度であることが好ましい。また、Ｘ線吸
収体膜の膜応力と膜厚との積は０〜±１×１０⁴ｄｙｎ
／ｃｍの範囲内であることが好ましく、０〜±５×１０
³ｄｙｎ／ｃｍの範囲内であることがより好ましい。こ
れによって、不均一な応力分布に基づくパターン歪みを
なくし、高い位置精度の実現に寄与できる。Ｘ線吸収体
膜の材料は、特に制限されないが、Ｔａ、Ｗ等の高融点
金属を主成分とする材料からなることが好ましい。

【００４３】Ｘ線吸収体膜としては、例えば、ＴａとＢ
の化合物［例えばＴａ₄Ｂ（Ｔａ：Ｂ＝８：２）や、Ｔ
ａ₄Ｂ以外の組成をもつホウ化タンタルなど］、金属Ｔ
ａ、Ｔａを含むアモルファス材料、Ｔａと他の物質を含
むＴａ系の材料や、金属Ｗ、Ｗと他の物質を含むＷ系の
材料等が挙げられ、これらのＸ線吸収体膜に対して、Ｃ
ｒを主成分とする材料からなるエッチングマスク層又は
エッチング停止層は有効である。

【００４４】タンタルを主成分とするＸ線吸収体材料等
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。

【００４５】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、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。

【００４６】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、本願出願人はすでに出願を行って
いる（特開平２−１９２１１６号公報）。

【００４７】本発明のＸ線マスクブランクは、上記Ｘ線
吸収体膜の上及び／又は下に、膜応力と膜厚との積が０
〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内である膜を設けた
ことを特徴とする。

【００４８】膜応力と膜厚との積が上記範囲を超える
と、応力による位置歪みが大きく、極めて高い位置精度
を有するＸ線マスクが得られない。

【００４９】特に、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におけるエッチングマスク
層及び／又はエッチング停止層の膜応力と膜厚との積を
０〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内とすることが好
ましい。これによって、不均一な応力分布に基づくパタ
ーン歪みをなくし、より高い位置精度を実現できる。

【００５０】同様の観点から、膜応力と膜厚との積は、
０〜±８×１０³ｄｙｎ／ｃｍの範囲内であることが好
ましく、０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍの範囲内である
ことがより好ましい。

【００５１】Ｘ線吸収体膜の上の膜としては、例えば、
Ｘ線吸収体膜のパターニングのためのマスク層として用
いられるエッチングマスク層が挙げられる。この場合、
膜厚は２００〜２０００オングストローム程度であるこ
とが好ましい。ただし、本発明ではＸ線吸収体膜の上の
膜はエッチングマスク層に限定されず、保護層、導電層
などの他の目的のために形成される膜も含まれる。応力
の観点からはこれらを区別する必要がないからである。

【００５２】Ｘ線吸収体膜の下の膜としては、Ｘ線吸収
体膜のエッチングに対して高い選択比を有するエッチン
グ停止層が挙げられる。この場合、膜厚は１００〜１２
００オングストローム程度であることが好ましい。ただ
し、本発明ではＸ線吸収体膜の下の膜はエッチング停止
層に限定されず、密着層、反射防止層、導電層などの他
の目的のために形成される膜も含まれる。応力の観点か
らはこれらを区別する必要がないからである。

【００５３】エッチングマスク層としては、例えば、Ｘ
線吸収体膜がＴａ系の場合、Ｃｒを主成分とする材料、
ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができ、また、Ｘ線
吸収体膜がＷ系の場合は、Ｃｒを主成分とする材料、Ｉ
ＴＯ（インジウム-錫酸化物）、Ｔｉ等を用いることが
できる。エッチング停止層としては、例えば、Ｘ線吸収
体膜がＴａ系の場合は、Ｃｒを主成分とする材料、Ａｌ
₂Ｏ₃等を用いることができ、また、Ｘ線吸収体膜がＷ系
の場合は、Ｃｒを主成分とする材料、ＩＴＯ等を用いる
ことができる。なお、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＩＴＯ等の
材料は、スパッタガス圧等の成膜条件を制御することに
より膜応力を制御することができ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属
結晶性材料に関しては、炭素、窒素、酸素等を含有する
ことにより膜応力の制御が可能である。

【００５４】本発明では、Ｘ線吸収体膜の上及び／又は
下の膜の材料は、特に制限されない。

【００５５】Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下の膜として
は、例えば、Ｃｒを主成分とする材料（クロムと炭素を
含む材料など）を用いることができる。Ｃｒを主成分と
する材料は、Ｃｒ単体に比べ、高いエッチング選択比を
保持したままで極めて低い応力を得ることができ、ま
た、組成（スパッタガスの混合比）を微調整することで
膜応力の微妙な制御が可能である。

【００５６】なお、応力は、スパッタガスの全圧、ＲＦ
パワー、スパッタ装置の種類に依存し、これらによって
も調節できる。

【００５７】Ｃｒを主成分とする材料としては、クロム
以外に炭素、窒素、酸素等を含む材料（二元系以上）が
挙げられる。Ｃｒを主成分とする材料からなる膜には、
エッチング選択比や膜応力に影響を与えない範囲で、窒
素、酸素、炭素などさらに他の元素を含め（三元系以
上）、耐熱性、耐洗浄性等を改良することが可能であ
る。

【００５８】クロムを主成分とする材料からなる膜は、
例えば、金属クロムをスパッタリングターゲットとし、
炭素、窒素又は酸素等を含むガスをスパッタガスに混合
して、スパッタリング法で形成できる。

【００５９】スパッタリング法としては、例えば、ＲＦ
マグネトロンスパッタリング、ＤＣスパッタリング、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリングなどが挙げられる。

【００６０】炭素を含むガスとしては、メタン、エタ
ン、プロパンなどの炭化水素系ガス等が挙げられる。

【００６１】スパッタガスとしては、アルゴン、キセノ
ン、クリプトン、ヘリウムなどの不活性ガス等が挙げら
れる。

【００６２】クロムを主成分とする材料からなるエッチ
ングマスク層の膜厚は、１０〜１００ｎｍ、好ましくは
１０〜６０ｎｍ、より好ましくは１０〜５０ｎｍであ
る。

【００６３】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。

【００６４】また、クロムを主成分とする材料からなる
エッチング停止層の膜厚は、５〜１００ｎｍ、好ましく
は７〜５０ｎｍ、より好ましくは１０〜３０ｎｍであ
る。

【００６５】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。

【００６６】本発明のＸ線マスクブランクの製造には、
従来より公知のＸ線マスクブランクの製造工程を適用で
きる。

【００６７】また、本発明のＸ線マスクは、上述した本
発明のＸ線マスクブランクを用いてＸ線マスクを製造す
ることを特徴とするものであり、他の工程に関しては特
に制限されず、従来より公知のＸ線マスクの製造工程を
適用できる。

【００６８】例えば、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、５０〜１０００ｎ
ｍ、好ましくは１００〜３００ｎｍである。

【００６９】また、クロムを主成分とする材料からなる
エッチングマスク層及びエッチング停止層等をドライエ
ッチングする際のエッチングガスとしては、塩素と酸素
の混合ガスを用いることが好ましい。

【００７０】これは、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
料等のエッチング選択比（Ｃｒを主成分とする材料／Ｔ
ａを主成分とする材料）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からである。

【００７１】ドライエッチング（プラズマエッチング）
装置としては、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonanc
e）エッチング装置などの反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）装置、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
装置などの反応性イオンエッチング装置、イオンビーム
エッチング（ＩＢＥ）装置、光エッチング装置等が使用
できる。

【００７２】本発明のパターン転写方法は、上述した本
発明の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ものであり、他に関しては特に
制限されず、従来より公知のパターン転写技術を適用で
きる。

【００７３】

【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。

【００７４】実施例１図１は、本発明の一実施例に係るＸ線マスクブランクの
製造工程を示す断面図である。

【００７５】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１１の両面に、Ｘ線透過膜１２として炭化ケイ素膜
を成膜してＸ線マスクメンブレンを作製した。

【００７６】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）の単結晶
シリコン基板を用いた。また、Ｘ線透過膜１２である炭
化ケイ素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣ
ＶＤ法により２μｍの厚みに成膜して形成した。さら
に、機械研磨により膜表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎ
ｍ以下の表面粗さを得た。

【００７７】次いで、図１（ｂ）に示すように、Ｘ線透
過膜１２上に、タンタル及びホウ素からなるＸ線吸収体
膜１３を形成した。

【００７８】なお、Ｘ線吸収体膜１３は、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、
アルゴンをスパッタリングガスとして、ＲＦマグネトロ
ンスパッタリング法によって、０．５μｍ厚のＴａ-Ｂ
膜を作製した。その際のスパッタ条件は、ＲＦパワー密
度：６．５Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス圧：１．０Ｐａと
した。

【００７９】上記で得られたＴａ-Ｂ膜を、３００℃で
アニールすることにより、２５ｍｍ角エリアで±１０Ｍ
Ｐａ以下の均一な低応力膜を得た。

【００８０】次に、図１（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収
体膜１３上に、エッチングマスク層１４として炭素を含
むクロム膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法によっ
て、２５ｍｍ角エリアで０．０５μｍの厚さに形成し
た。

【００８１】なお、スパッタターゲットにはＣｒを用
い、スパッタ条件は、スパッタガスはＡｒにメタンを７
％混合したガスを用い、ＲＦパワー密度：６．５Ｗ／ｃ
ｍ²、スパッタガス圧：１．２Ｐａとして、±２００Ｍ
Ｐａ以下の低応力のエッチングマスク層を得た。

【００８２】上記で得られたエッチングマスク層を構成
する膜の２５ｍｍ角エリアでの膜応力と膜厚との積を求
めたところ、＋４．０×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下であっ
た。その際、応力分布は、ＮＴＴアドバンステクノロジ
ー（株）社製の高精度応力測定装置により、成膜前後の
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。

【００８３】上記で得られた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、表１に示すように、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ
用のＸ線マスクに要求される２２ｎｍ以下の位置歪みで
あり、高い位置精度が実現できることを確認した。

【００８４】

【表１】

【００８５】実施例２〜３スパッタガスとしてＡｒにメタンをそれぞれ８％（実施
例２）、９％（実施例３）混合したガスを用い、エッチ
ングマスク層を構成する膜の２５ｍｍ角エリアでの膜応
力と膜厚との積を、それぞれ＋１．０×１０³ｄｙｎ／
ｃｍ以下（実施例２）、−７．５×１０³ｄｙｎ／ｃｍ
以下（実施例３）としたこと以外は、実施例１と同様に
してＸ線マスクブランク及びＸ線マスクを作製し同様の
評価を行った。

【００８６】その結果、表１に示すように、要求される
位置精度を満たすことを確認した。

【００８７】比較例１〜２表１に示すスパッタガスを用い、エッチングマスク層を
構成する膜の２５ｍｍ角エリアでの膜応力と膜厚との積
を±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍを超えるものとしたこと以
外は、実施例１と同様にしてＸ線マスクブランク及びＸ
線マスクを作製し同様の評価を行った。

【００８８】その結果、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。

【００８９】実施例４実施例４に係るＸ線マスクブランクの製造工程を示す図
は実施例１と同様であるので図１を用いて説明する。

【００９０】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１１の両面に、Ｘ線透過膜１２として炭化ケイ素膜
を成膜してＸ線マスクメンブレンを作製した。

【００９１】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である炭化ケイ
素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法
により２μｍの厚みに成膜して形成した。さらに、機械
研磨により膜表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の
表面粗さを得た。

【００９２】次いで、図１（ｂ）に示すように、Ｘ線透
過膜１２上に、タンタル及びホウ素からなるＸ線吸収体
膜１３を形成した。

【００９３】なお、Ｘ線吸収体膜１３は、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、
アルゴンをスパッタリングガスとして、ＲＦマグネトロ
ンスパッタリング法によって、０．５μｍ厚のＴａ-Ｂ
膜を作製した。その際のスパッタ条件は、ＲＦパワー密
度：６．５Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス圧：１．０Ｐａと
した。

【００９４】上記で得られたＴａ-Ｂ膜を、３００℃で
アニールすることにより、２５ｍｍ角エリアで１０ＭＰ
ａ以下の均一な低応力膜を得た。

【００９５】次に、図１（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収
体膜１３上に、エッチングマスク層１４としてクロム炭
化物を含む膜クロム膜をＲＦマグネトロンスパッタリン
グ法によって、２５ｍｍ角エリアで０．０５μｍの厚さ
に形成した。

【００９６】なお、スパッタターゲットにはＣｒを用
い、スパッタガスはＡｒにメタンを１０％混合したガス
を用い、ＲＦパワー密度：６．５Ｗ／ｃｍ²、スパッタ
ガス圧：１．２Ｐａとして、２５ｍｍ角エリアで最大−
４００ＭＰａの応力のエッチングマスク層を得た。この
膜は高温のアニールにより引っ張り方向へ応力変化する
特性を有するのでこれを利用して、この膜を２５０℃で
アニールすることにより２５ｍｍ角エリアで−８０ＭＰ
ａの低応力膜を得た。

【００９７】上記で得られたエッチングマスク層を構成
する膜の２５ｍｍ角エリアでの膜応力と膜厚との積を求
めたところ、−４．０×１０³ｄｙｎ／ｃｍ以下であっ
た。その際、応力分布は、ＮＴＴアドバンステクノロジ
ー（株）社製の高精度応力測定装置により、成膜前後の
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。

【００９８】上記で得られた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、表１に示すように、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ
用のＸ線マスクに要求される２２ｎｍ以下の位置歪みで
あり、高い位置精度が実現できることを確認した。

【００９９】図２に実施例１〜３及び比較例１〜２にお
けるエッチングマスク層を構成する膜のスパッタガスの
混合比と膜応力との関係を示す。図２からスパッタガス
の混合比を微調整することで膜応力の微妙な制御が可能
であることがわかる。

【０１００】実施例５図３は、本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を示す断面図である。

【０１０１】まず、シリコン基板１１の両面に、Ｘ線透
過膜（Ｘ線マスクメンブレン）１２として炭化ケイ素膜
を成膜した（図３（ａ））。

【０１０２】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である炭化ケイ
素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法
により２μｍの厚みに成膜した。さらに、機械研磨によ
り膜表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さ
を得た。

【０１０３】次いで、Ｘ線透過膜１２上に、エッチング
ストッパー層１５としてクロムと炭素を含む膜をＲＦマ
グネトロンスパッタリング法によって０．０２μｍの厚
さで形成した（図３（ｂ））。この結果、±５００ＭＰ
ａ以下の低応力のエッチングストッパー層１５を得た。

【０１０４】なお、スパッタターゲットにはＣｒを用
い、スパッタ条件は、スパッタガス：Ａｒにメタンを８
％混合したガス、ＲＦパワー密度：６．５Ｗ／ｃｍ²、
スパッタガス圧：１．２Ｐａとした。

【０１０５】次に、エッチングストッパー層１５上に、
タンタル及びホウ素からなるＸ線吸収体膜１３をＲＦマ
グネトロンスパッタリング法によって０．５μｍの厚さ
で形成した（図３（ｃ））。

【０１０６】なお、スパッタターゲットは、タンタルと
ホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼
結体とした。スパッタ条件は、スパッタガス：Ａｒ、Ｒ
Ｆパワー密度：６．５Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス圧：
１．０Ｐａとした。

【０１０７】続いて、上記基板を窒素雰囲気下で、２５
０℃、２時間アニールを行い、１０ＭＰａ以下の低応力
のＸ線吸収体膜１３を得た。

【０１０８】上記で得られた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、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のＸ線マスクに要
求される２２ｎｍ以下の位置歪みであり、高い位置精度
が実現できることを確認した。

【０１０９】実施例６図４に本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク製
造工程を示す。

【０１１０】まず、シリコン基板１１の両面に、Ｘ線透
過膜（Ｘ線マスクメンブレン）１２として炭化ケイ素膜
を成膜した（図４（ａ））。

【０１１１】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である炭化ケイ
素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法
により２μｍの厚みに成膜した。さらに、機械研磨によ
り膜表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さ
を得た。

【０１１２】次いで、Ｘ線透過膜１２上に、エッチング
ストッパー層１５としてクロムと炭素を含む膜をＲＦマ
グネトロンスパッタリング法によって０．０２μｍの厚
さで形成した（図４（ｂ））。この結果、５００ＭＰａ
以下の低応力のエッチングストッパー層１５を得た。

【０１１３】なお、スパッタターゲットにはＣｒを用
い、スパッタ条件は、スパッタガス：Ａｒにメタンを８
％混合したガス、ＲＦパワー密度：６．５Ｗ／ｃｍ²、
スパッタガス圧：１．２Ｐａとした。

【０１１４】次に、エッチングストッパー層１５上に、
タンタル及びホウ素からなるＸ線吸収体膜１３をＲＦマ
グネトロンスパッタリング法によって０．５μｍの厚さ
で形成した（図４（ｃ））。

【０１１５】なお、スパッタターゲットは、タンタルと
ホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼
結体とした。スパッタ条件は、スパッタガス：Ａｒ、Ｒ
Ｆパワー密度：６．５Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス圧：
１．０Ｐａとした。

【０１１６】続いて、上記基板を窒素雰囲気下で、２５
０℃、２時間アニールを行い、１０ＭＰａ以下の低応力
のＸ線吸収体膜１３を得た。

【０１１７】次に、Ｘ線吸収体膜１３上に、エッチング
マスク層１４としてクロムと炭素を含む膜をＲＦマグネ
トロンスパッタリング法によって０．０５μｍの厚さで
形成した（図４（ｄ））。この結果、２００ＭＰａ以下
の低応力のエッチングマスク層１４を得た。

【０１１８】なお、スパッタターゲットにはＣｒを用
い、スパッタ条件は、スパッタガス：Ａｒにメタンを１
０％混合したガス、ＲＦパワー密度：６．５Ｗ／ｃ
ｍ²、スパッタガス圧：０．６Ｐａとした。

【０１１９】上記で得られた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、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のＸ線マスクに要
求される２２ｎｍ以下の位置歪みであり、高い位置精度
が実現できることを確認した。

【０１２０】実施例６で得られたＸ線マスクのパターン
断面をＳＥＭ（Scanning ElectronMicroscope）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０．１８μｍ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。

【０１２１】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。

【０１２２】例えば、上記実施例ではＲＦマグネトロン
スパッタリング法を用いて成膜を行ったが、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マ
グネトロンスパッタリング法などのスパッタリング法を
用いてエッチングマスク層やエッチング停止層等の成膜
を行っても、同様の効果がある。

【０１２３】また、上記実施例ではスパッタガスとして
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、クリプトン、ヘリウムなどの不活性ガスを使用で
き、メタンの代わりに、エタン、プロパンなどの炭化水
素系ガスを使用でき、同様の効果がある。

【０１２４】さらに、エッチングマスク層及びエッチン
グ停止層は、クロムと炭素以外に窒素や酸素を含むもの
としてもよい。

【０１２５】また、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
を含むアモルファス材料、Ｔａ₄Ｂ以外の組成をもつホ
ウ化タンタル等を用いてもよい。

【０１２６】さらに、Ｘ線マスクブランクの構造は図６
に示した態様のものに限定されず、Ｘ線透過膜形成後に
裏面中心部のシリコンをエッチング除去し、メンブレン
化したものを用いてもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、エッチ
ングマスク層及びエッチング停止層の膜応力と膜厚との
積を０〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内としてある
ので、応力による位置歪みが少なく、極めて高い位置精
度を有するＸ線マスクが得られる。

【０１２８】特に、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におけるエッチングマスク
層及びエッチング停止層の膜応力と膜厚との積を０〜±
１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍの範囲内とすることによって、
不均一な応力分布に基づくパターン歪みをなくし、より
高い位置精度を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線マスクブランクの
製造工程を説明するための図である。

【図２】スパッタガスの混合比と膜応力との関係を示す
図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を説明するための図である。

【図４】本発明の他の実施例に係るＸ線マスクブランク
の製造工程を説明するための図である。

【図５】Ｘ線マスクの構造を説明するための断面図であ
る。

【図６】Ｘ線マスクブランクを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１Ｘ線マスク２Ｘ線マスクブランク１１シリコン基板１１ａ支持基板（支持枠）１２Ｘ線透過膜１３Ｘ線吸収体膜１３ａＸ線吸収体パターン１４エッチングマスク層１５エッチング停止層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、Ｘ線透過膜を有し、該Ｘ線透
過膜上にＸ線吸収体膜を有するＸ線マスクブランクであ
って、前記Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下に、膜応力と膜厚と
の積が、０〜±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍである膜を設け
たことを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項２】基板上に、Ｘ線透過膜を有し、該Ｘ線透
過膜上にＸ線吸収体膜を有するＸ線マスクブランクであ
って、前記Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下に、予め定められた
領域内の複数の点における膜応力と膜厚との積が、０〜
±１×１０⁴ｄｙｎ／ｃｍである膜を設けたことを特徴
とするＸ線マスクブランク。
【請求項３】Ｘ線吸収体膜の上の膜が、該Ｘ線吸収体
膜のパターニングのためのマスク層として用いられるエ
ッチングマスク層であることを特徴とする請求項１又は
２に記載のＸ線マスクブランク。
【請求項４】Ｘ線吸収体膜の下の膜が、該Ｘ線吸収体
膜のエッチングに対して高い選択比を有するエッチング
停止層であることを特徴とする請求項１〜３から選ばれ
る一項に記載のＸ線マスクブランク。
【請求項５】Ｘ線吸収体膜の膜応力と膜厚との積が、
０〜±５×１０³ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする
請求項１〜４から選ばれる一項に記載のＸ線マスクブラ
ンク。
【請求項６】Ｘ線吸収体膜の予め定められた領域内の
複数の点における膜応力と膜厚との積が、０〜±５×１
０³ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする請求項１〜４
から選ばれる一項に記載のＸ線マスクブランク。
【請求項７】Ｘ線吸収体膜が、高融点金属を主成分と
する材料からなり、Ｘ線吸収体膜の上及び／又は下の膜
が、Ｃｒを主成分とする材料からなることを特徴とする
請求項１〜６から選ばれる一項に記載のＸ線マスクブラ
ンク。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載のＸ線マ
スクブランクのＸ線吸収体膜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９】請求項７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。