JPH10172884A - X線リソグラフィー用マスクメンブレン及びその製造方法 - Google Patents

X線リソグラフィー用マスクメンブレン及びその製造方法

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JPH10172884A
JPH10172884A JP33058396A JP33058396A JPH10172884A JP H10172884 A JPH10172884 A JP H10172884A JP 33058396 A JP33058396 A JP 33058396A JP 33058396 A JP33058396 A JP 33058396A JP H10172884 A JPH10172884 A JP H10172884A
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JP
Japan
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film
sic
density
ray lithography
sputtering
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JP33058396A
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Hitoshi Noguchi
仁 野口
Shu Kashida
周 樫田
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 SiC 膜中に不純物、特に酸素と水素とが極め
て少なく、高エネルギービーム照射による膜応力の変動
の少ない高エネルギービーム照射耐性に優れたX線リソ
グラフィー用マスクメンブレンとその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ターゲットにSiC を用いたスパッタリン
グ法で成膜するに際し、SiC 膜の成長速度を100 〜5,00
0 Å/min とし、更には入射電力を100 〜5,000W、スパ
ッタリング圧力を1.0 ×10-3 〜2.0 ×10-1Torrとする
X線リソグラフィー用マスクメンブレンの製造方法、及
び該製造方法により作製される、SiC 膜がアモルファス
で密度が3.00〜3.20g /cm3 であるX線リソグラフィー
用マスクメンブレンにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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を
照射しても、膜応力に変化のない優れた高エネルギービ
ーム耐性を有するX線リソグラフィー用マスクメンブレ
ン及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスにおけるパターン形成の
微細化に伴い、将来のリソグラフィー技術としてX線リ
ソグラフィー技術が最も有望視されている。X線リソグ
ラフィーに用いられるマスクのX線透過膜は、X線吸収
体の支持膜であり、以下マスクメンブレン又は単に膜と
略称する。マスクメンブレンに要求される重要な性質と
しては、 (1)表面が平滑で傷やピンホールが無く、実用的な強
度を有する。 (2)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。 (3)高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光のよ
うな高エネルギービームの照射に耐えられる。 等が挙げられる。従来、X線リソグラフィー用マスクメ
ンブレンの材料として、BN、ボロンドープSi、Si3N4
SiC 等が提案されている。中でも、SiC は高いヤング率
を有し、また耐高エネルギービーム性が最も優れた材料
と考えられる。通常、SiC の成膜には、CVD 法が最も多
用されている。しかし、CVD 法では、原料ガスの反応及
び分解を伴い成膜するため、膜の成分以外の元素が膜中
に取り込まれ易い。そして、これらの元素が膜中の不純
物として働くために、 (1)高エネルギービームの照射により膜中の不純物が
容易に離脱し、膜の歪み、膜の応力の変動、膜の機械的
強度の低下等のトラブルを引き起こす。 (2)膜の表面に、ピンホールやノジュールが発生し易
く、良好なメンブレンが得られにくい。 等の問題がある。そこで、ターゲットとしてSiC を用い
たスパッタリング法によって、前記(1)、(2)の改
善を行った報告もある(特開平3 −196148号公報参
照)。しかしながら、膜中に不純物としての酸素や水素
の量が依然として多いため高エネルギービーム照射で、
膜の応力変化と可視光透過率の低下を生ずるという問題
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑み、膜中に不純物、特に酸素と水素とが極めて少
なく、高エネルギービーム照射による膜応力の変動の少
ない高エネルギービーム照射耐性に優れたマスクメンブ
レンとその製造方法を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究を重ね、種々の成膜条件を検討
した結果、膜の成長速度に注目し、本発明を完成させ
た。すなわち、本発明の要旨は、ターゲットにSiC を用
いたスパッタリング法で成膜するに際し、SiC 膜の成長
速度を100 〜 5,000Å/min とすることを特徴とし、更
には入射電力を100 〜 5,000W 、スパッタリング圧力を
1.0 ×10-3 〜2.0×10-1TorrとするX線リソグラフィー
用マスクメンブレンの製造方法、及び該製造方法により
作製される、SiC 膜がアモルファスで密度が3.00〜3.20
g /cm3 であるX線リソグラフィー用マスクメンブレン
にある。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
ターゲットとしてSiC を用いたスパッタリング法により
SiC 薄膜を成長させる場合、表1、図1に示したよう
に、スパッタリング圧力と入射電力とによって、膜の成
長速度や生成する膜の結晶性や密度等の物性は大きく異
なる。膜の成長速度は、スパッタリングガス圧力が低い
ほど、また入射電力が高いほど速くなり、膜の成長速度
が速いとアモルファスSiC が、遅いとpolyβ-SiCが得ら
れる。ところで、アモルファスSiC は密度が3.00g /cm
3 以上で高密度な膜であり、polyβ-SiCは3.00g /cm3
未満で低密度な膜である。つまり、膜の成長速度が遅い
と膜の密度が減少し、それと共に結晶性はアモルファス
SiC からpolyβ-SiCへ変化してしまう。また、それぞれ
をチャンバーから取り出して大気中に放置すると、アモ
ルファスSiC には応力変化は見られないが、polyβ-SiC
には圧縮応力がかかる。これは、高密度な膜は、大気中
の酸素や水と結合することが無いので、これらの不純物
の量は極めて少なく、一方、低密度な膜は、成膜後チャ
ンバーから取り出すと、大気中の酸素や水と結合するの
で、膜中にこれらの不純物が増加するためである。膜中
に不純物が増加すると、高エネルギービームの照射によ
り膜中の不純物が容易に脱離して、膜の歪みの発生、膜
の応力の変動、膜の機械的強度の低下等のトラブルを引
き起こす。
【0006】そこで、本発明者らは、高密度SiC を得る
ため、成膜条件のうち膜物性に大きな影響を与えるスパ
ッタリングガス圧力と、入射電力をパラメーターとして
種々の条件を検討した結果、膜の成長速度が、100 〜
5,000Å/min となる様にスパッタリングガス圧力及び
入射電力を組み合わせると、膜の密度が3.00〜3.20g /
cm3 の高密度でアモルファス性のSiC が得られることを
見いだした(表1、図1参照)。これは、膜の成長速度
が 100Å/min 未満ではpolyβ-SiC構造となり、100 Å
/min を超えると緻密な SiC構造となるためである。
【0007】前記の成長速度を得るためには、スパッタ
リング圧力は1.0 ×10-3〜2.0 ×10-1Torrの範囲が、ア
ルゴンイオンの加速エネルギーが増大するため好まし
い。また、入射電力は100 〜 5,000W の範囲が好まし
く、該範囲内では圧力範囲と同様にアルゴンイオンの加
速エネルギーが最適化する。
【0008】このように膜の密度は、スパッタリング法
の場合、スッパッタリングガス圧力及び入射電力によっ
て制御され、その範囲は2.60〜3.20g /cm3 程度である
が、上記の成長速度となるよう入射電力とスパッタリン
グ圧力を調整してスパッタリング法により成膜すると、
3.00 〜3.20g /cm3 の高密度のアモルファス性SiCが
得られる。密度が 3.00 g /cm3 未満では粗なpolyβ-S
iCしか得られない。そして、この高密度膜は、膜中に不
純物量、特に大気中の酸素や水が膜中に取り込まれるこ
ともないため、高エネルギービーム照射による膜応力の
変動が少なく高エネルギービーム照射耐性に優れてお
り、X線リソグラフィー用マスクメンブレンに適してい
る。
【0009】また、X線リソグラフィー用マスクメンブ
レンは、高エネルギービームの吸収を少なくするため数
μm のフリースタンディング構造をとっている。そのた
め、メンブレンの応力(σ)は0<σ≦4×109dyn/cm
2 の引張りになければならない。
【0010】本発明の作用は、スッパッタリングガス圧
力及び入射電力を制御し、膜の成長速度を100 〜 5,000
Å/min に調整し、3.00〜3.20g /cm3 以下の高密度の
アモルファス性SiC を得ることによる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例を挙げて説明
するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではな
い。 (実施例1〜4)スパッタリングには、R.F.マグネトロ
ンスパッタリング装置SPF-312H型(日電アネルバ(株)
社製商品名)を用いた。タ−ゲットとして直径が 6イン
チで厚さが5mm 、純度≧99.9%(C、O、Nを除く) のSiC 焼
結体をセットした。基板には、直径 3インチで厚さが 6
00μm の両面研磨シリコンウェーハを用いて、 800℃に
加熱した状態でベース圧力が10-7Torr台に入るのを確認
した後、Ar ガス(純度≧99.9999 %)を 15cc /分の
流量で流した。排気系に通じるバタフライバルブでチャ
ンバー内のスパッタリング圧力を実施例1〜4の順に表
1の条件に調整した後、入射電力を1,000Wとして、 100
分間スパッタリングを行い、膜厚2.0 μm まで成膜し
た。この際、表1に示したように、膜の成長速度は100
Å/min 以上であり、膜密度が3.00g /cm3 以上のアモ
ルファスSiC が得られた。また、成膜終了後大気中に取
り出しても長期にわたって応力変動や膜質の変化は確認
されなかった。成膜後に見られた膜の応力は弱い圧縮応
力であった。そこで以下の方法で応力制御を行った。
【0012】初めに、合成石英製のウェーハキャリアに
セットし、高温用電気炉内に静置した。炉内の圧力を
3.0×10-3Torr以下とし、10℃/分の速度で昇温し、101
0℃に到達後、その温度下で1 時間保持した。次に、10
℃/分の速度で降温した。アニール後の膜の応力はメン
ブレン化に最適な 9.0×108dyn/cm2 の引張応力のもの
を得た。最後に、95℃のNaOH溶液でバックエッチングを
行い、メンブレンを完成させた。また、実施例2の膜中
不純物濃度をSIMS測定したところ、酸素及び水の濃度は
[O]= 4.7×1019atoms /cm3 、[H]= 9.0×1019
atoms /cm3 であった。得られたメンブレンに SOR光を
100MJ /cm3 照射した後も、 SOR光照射によるダメージ
が全く無く、極めて SOR光照射耐性に優れたメンブレン
であることが確認できた。
【0013】
【表1】
【0014】(比較例1〜6)入射電力とAr ガス圧を
表1のように調整して実施例と同様に成膜した。比較例
1においては、成長速度が94Å/min であり、214 分間
の成膜で得られた2.0 厚の膜の結晶性はpolyβ-SiC、密
度は2.99g /cm3 となり、比較例3においては、成長速
度が90Å/min であり、 222分間の成膜でられた2.0 厚
の膜の結晶性はPolyβ-SiCで、密度は2.82g /cm3 であ
った。また、比較例1、3の膜中不純物濃度をSIMS測定
したところ、酸素及び水の濃度はそれぞれ、 比較例1 [O]= 1.5×1021atoms /cm3 、[H]=
5.0×1021atoms /cm3 比較例3 [O]= 2.2×1021atoms /cm3 、[H]=
5.7×1021atoms /cm3 であった。比較例より、成長速度が 100Å/min 未満で
あると、密度が3.00g /cm3 未満のpolyβ-SiCとなり、
大気中の酸素と水と結合するため不純物濃度が高くなる
ことがわかる。その結果、SOR 照射(100MJ /cm3)によ
って、膜応力が変動する。これはパターン位置精度の低
下の原因となる。
【0015】
【発明の効果】本発明により、スパッタリングガス圧力
と入射電力を組み合わせ、SiC 膜の成長速度を 100〜
5,000Å/min に調整すると、アモルファスで密度が3.0
0〜3.20g /cm3 のX線リソグラフィー用マスクメンブ
レンが得られる。このSiC 膜は、不純物、特に酸素と水
素とが極めて少なく、高エネルギー電子線やシンクロト
ロン放射光のような高エネルギービームの照射による膜
応力の変動が少なく高エネルギービーム耐性に優れたも
のであり、その工業的利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ar ガス圧とSiC 膜成長速度との関係を示すグ
ラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターゲットにSiC を用いたスパッタリング
    法で成膜するに際し、SiC 膜の成長速度を 100〜 5,000
    Å/min とすることを特徴とするX線リソグラフィー用
    マスクメンブレンの製造方法。
  2. 【請求項2】成膜条件が、入射電力を100 〜 5,000W 及
    びスパッタリング圧力を1.0 ×10-3〜2.0 ×10-1Torrと
    する請求項1に記載のX線リソグラフィー用マスクメン
    ブレンの製造方法。
  3. 【請求項3】 SiC膜がアモルファスであり、かつ密度が
    3.00〜3.20g /cm3 であることを特徴とする請求項1に
    記載の製造方法により作製されたX線リソグラフィー用
    マスクメンブレン。
JP33058396A 1996-12-11 1996-12-11 X線リソグラフィー用マスクメンブレン及びその製造方法 Pending JPH10172884A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100392191B1 (ko) * 2001-04-30 2003-07-22 학교법인 한양학원 마스크 멤브레인의 제조방법
EP1148148A4 (en) * 1998-12-22 2004-06-09 Bridgestone Corp LAMINATE STRUCTURE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
EP1142698A4 (en) * 1998-12-22 2004-06-09 Bridgestone Corp LAMINATE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP2010009001A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 S & S Tech Co Ltd ブランクマスク、フォトマスク及びその製造方法

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