JPH104046A - X線露光用マスク及びその製造方法 - Google Patents

X線露光用マスク及びその製造方法

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JPH104046A
JPH104046A JP15378696A JP15378696A JPH104046A JP H104046 A JPH104046 A JP H104046A JP 15378696 A JP15378696 A JP 15378696A JP 15378696 A JP15378696 A JP 15378696A JP H104046 A JPH104046 A JP H104046A
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JP
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film
ray
mask
ray exposure
substrate
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JP15378696A
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English (en)
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Akihiko Furuya
明彦 古屋
Shoji Tanaka
正二 田中
Tomohito Kitamura
智史 北村
Tadashi Matsuo
正 松尾
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】X線露光用マスクにおいて、X線透過性支持膜
とその表裏面に成膜される反射防止膜へのX線連続照射
による該マスクのパターン位置歪みを著しく少なくする
ための形状をもたせた反射防止膜を有するX線露光用マ
スク及びその成膜方法を提供することにある。 【解決手段】X線透過性支持膜上にX線吸収性薄膜パタ
ーンと反射防止膜とを備えたX線露光用マスクにおい
て、X線透過性支持膜の表裏面に同位置、同面積の反射
防止膜を設けたことを特徴とするX線露光用マスクであ
る。また、上記X線透過性支持膜の少なくとも表面への
上記反射防止膜の形成に、開口部がテーパー付エッジの
ステンシルマスクを用いて部分蒸着することを特徴とす
るX線露光用マスクの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線リソグラフィ
ーに使用されるX線露光用マスクに関するもので、詳し
くはX線照射によるパターンの位置歪みを著しく低減さ
せたX線露光用マスク及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの高集積化にともない、搭載され
るパターンの微細化も急速に進展してきている。この中
で、微細パターンの形成のためのX線リソグラフィーは
波長が数オングストロームから数10オングストローム
の軟X線を光源とする次世代の微細露光転写技術であ
る。このX線リソグラフィー技術で特に注目されている
のは等倍近接露光による方法で、この場合、形成される
べきパターンと同じ寸法のパターンをマスク状に形成さ
せなければならない。したがって、X線露光用マスクに
おけるパターン位置精度が特に重要な問題となってい
る。
【0003】この問題を説明するため、図1(d)に示
すような一般的な構造から説明する。すなわち、X線吸
収性薄膜パターン16と該X線吸収体を支持するX線の
吸収の少ないX線透過性支持膜12と、その外周を固定
する支持枠体11と、この枠体となる部分以外の支持基
板をエッチング(バックエッチングで通常は異方性のウ
エットエッチング)で除去するためのレジストとなるバ
ックエッチング保護膜13から成っている。さらに、半
導体基板等のウェーハとX線露光用マスクとのアライメ
ントを行う際のアライメント光のX線透過性支持膜での
多重反射を防止するための反射防止膜14がX線透過支
持膜12の表面に施され、バックエッチング保護膜13
上とX線透過支持膜12の裏面に反射防止膜15が施さ
れているのが一般的であり、従来の構造である。上記X
線透過支持膜として、窒化ケイ素(以下SiNという)
及び炭化珪素(SiC)が、上記反射防止膜として二酸
化ケイ素(以下SiO2 という)が最も有力な材料であ
る。
【0004】次に、上記X線露光用マスクを使用したX
線リソグラフィーについて簡単に説明する。まず、上記
X線露光用マスクをX線露光装置に装着し、X線感光性
レジストを塗布した半導体基板等のウェーハに数十μm
ギャップで近接し、X線露光用マスクとウェーハとのア
ライメントが行われる。このアライメント光には、例え
ば波長633nmのHe−Neレーザーなどがもちいら
れる。
【0005】次いで、このX線露光用マスクを介してX
線感光レジストを塗布した半導体基板等にX線が照射さ
れる。これが等倍近接露光であり、このX線としてシン
クロトロン放射X線が用いられるようになってきた。こ
のX線の連続露光(照射)によってX線露光用マスクの
パターン位置歪みが発生する。例えばX線透過支持膜が
SiNのX線露光用マスクは、X線透過性支持膜のX線
吸収量が数MJ/cm3で100nm以上の位置歪みが発
生するとも言われているように、この等倍近接露光にお
いては僅かなパターン位置歪みが大きな問題となってい
る。このパターン位置歪みの原因は、X線透過性支持膜
12(SiN)とその表裏面に成膜される反射防止膜1
4(SiO2 )、15(SiO2 )へのX線連続照射に
よって応力が変化(緩和)し、その膜に反りが発生する
ことによるものであることは、特開平7−307280
に記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み成されたもので、その課題とするところは、X線
露光用マスクにおいて、X線透過性支持膜とその表裏面
に成膜される反射防止膜へのX線連続照射による該マス
クのパターン位置歪みを著しく少なくするための形状を
もたせた反射防止膜を有するX線露光用マスク及びその
成膜方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記目的
を達成するために、請求項1の発明は、少なくともX線
透過性支持膜上にX線吸収性薄膜パターンとアライメン
ト光のX線透過性支持膜での多重反射を防止するための
反射防止膜とを備えたX線露光用マスクの製造におい
て、上記X線透過性支持膜の表裏面の同位置に且つ同面
積の上記反射防止膜を形成してなるX線露光用マスクで
ある。また請求項2の発明は、上記X線透過性支持膜の
少なくとも表面への上記反射防止膜の形成に、開口部の
エッジにテーパーの付いたステンシルマスクを用いて部
分蒸着することを特徴とするX線露光用マスクの製造方
法である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のX線露光用マスク及びそ
の製造方法を図1、図2、図3により一実施形態に基づ
いて以下に詳細に説明する。
【0009】まずX線露光用マスクの製造工程の一例を
図1(a)〜(d)で簡単に説明する。先ず、図1
(a)に示すように、シリコン基板17の表面にSiN
膜を成膜し、X線透過支持膜12とする。このとき裏面
にも同材質のSiN膜を形成して、バックエッチング保
護膜13とする。次に図1(b)に示すように、バック
エッチング保護膜13を周辺部のみを残して除去し、裏
面からシリコン基板17を湿式エッチング手段により溶
解し、中央を開口部とした支持枠体11を形成する。次
いで図1(c)に示すように、表面から反射防止膜14
をX線透過性支持膜12の上に成膜し、さらに裏面から
同材質の反射防止膜15をX線透過性支持膜12の裏面
と、バックエッチング保護膜13の上に成膜する。さら
に図1(d)に示すように、表面の反射防止膜14の上
に積層されたX線吸収性薄膜をエッチングの手段により
パターン化して、X線吸収性薄膜パターン16として、
X線露光用マスクが作製される。
【0010】前記製造工程において、本発明では、図1
(e)に示すように、X線透過支持膜12の少なくとも
表面に反射防止膜17をステンシルマスクを用いて部分
的に成膜する。また図1(g)に示すように、X線透過
性支持膜12の裏面にも、同ステンシルマスクを用いて
裏面の反射防止膜19を成膜することができる。従って
本発明でのX線露光用マスクの構成は図1(f)又は図
1(h)に示すものとなる。よって図1(g)及び図1
(h)にはバックエッチング保護膜13上には裏面反射
防止膜は成膜されない構成となる。ここで述べた製造工
程及び方法は、代表例にすぎず、工程の手順変更、他の
工程の付加等は、当業者が任意に選択実施できる。
【0011】このような技術手段において、反射防止膜
14、15、18、19には、X線透過性支持膜12の
屈折率の平方根に略等しい屈折率を有する化合物の薄膜
が利用できる。特に屈折率が約2.2のSiN膜からな
るX線透過性支持膜に対しては、屈折率が約1.46の
SiO2 膜が適している。
【0012】この反射防止膜の膜厚は、X線リソグラフ
ィーで使用されるアライメント光の波長λによって決定
される。すなわち、反射防止膜の光学膜厚nd=λ/4
で与えられ、アライメント光として、例えば波長633
nmのHe−Neレーザーが用いられている場合はnd
=158nmであり、屈折率1.46のSiO2 膜の膜
厚は0.108μmとなる。
【0013】このような反射防止膜の形成には、イオン
アシスト蒸着法が有用な方法の一つとして用いられてい
る。イオンアシスト蒸着法は減圧下で蒸着原料を電子線
加熱で蒸発させながら、イオン銃で不活性ガス又は活性
ガス又はその混合ガスを荷電粒子として基板に向けて放
出し、加速放出された荷電粒子は途中蒸着材料粒子をイ
オン化するとともに、直接基板にも作用し蒸着をアシス
トする。このようにイオンの力を借りるため成膜速度が
制御し易く均一な薄膜厚と透過率等良好な膜物性が得ら
れる。
【0014】以上のように本発明は、X線露光用マスク
において、図1(f)及び図1(h)に示すように、X
線透過性支持膜12とその表裏面にイオンアシスト蒸着
法にて成膜される反射防止膜へのX線連続照射によるマ
スクのパターン位置歪みを著しく少なくする前記反射防
止膜18、19の形状(具体的には、X線透過支持膜の
表裏面に同位置、同面積の前記反射防止膜)を備えたマ
スク及びその成膜方法(具体的には、図3に示す開口部
32のエッジにテーパー33の付いたステンシルマスク
31を用いた部分蒸着)を提供するものである。
【0015】次いで、本発明の実施に適用されるイオン
アシスト蒸着法による具体的実施の形態を説明する。イ
オンアシスト蒸着装置200は、図2に示すように一側
面に排気口21を備える蒸着チャンバー22と、この蒸
着チャンバー22内の下方側に配置されて蒸着チャンバ
ー22内にアルゴンガスなどの不活性ガスと酸素ガス等
の活性ガスを供給するイオン銃23と、同じく蒸着チャ
ンバー22内の下方側に配置された反射防止膜となるS
iO2 を充填した蒸着源24と電子銃25と、これらイ
オン銃23と電子銃25の上部側に設けられ、不活性ガ
スと活性ガスからなる混合ガス、及び蒸着源24の供給
を停止させる開閉シャッター26と、上記蒸着チャンバ
ー22内の上方側に配置され本方法で反射防止膜を形成
すべきX線露光用マスクの途中工程の基板を複数個保持
する回転自在な基板取り付け冶具27とで主要部が構成
されている。
【0016】またイオンアシスト蒸着装置200には蒸
着膜測定等に関するモニター部28、投光機29、受光
量測定器20等も備えるが説明は省略する。
【0017】つぎに、蒸着作動を図2に示すイオンアシ
スト蒸着装置200と図3に示すステンシルマスク31
に基づいて説明する。まず図2に示す蒸着チャンバー2
2内の基板取り付け冶具27にX線露光用マスク基板2
8と図3に示すステンシルマスク31をセットし、か
つ、上記排気口21から蒸着チャンバー22内の空気を
排気して初期の内部圧力に設定した後、イオン銃23と
電子銃25をオン作動させる。この動作により0.3〜
0.5kg/cm2 の圧力をかけられたアルゴンガス等と酸
素ガスの混合ガスがイオン銃から蒸着チャンバー22内
に放出されると共に、蒸着源24の予備加熱がなされて
いる電子銃25から電子が放出される。
【0018】つぎに、電子銃25上に設置されている開
閉シャッター26が開放されて蒸着源24のSiO2
蒸着チャンバー22内に放出されると共に、これと同期
して上記イオン銃23の開閉シャッター26も開放さ
れ、蒸着チャンバー22内に放出されたSiO2 ガスに
対してアルゴンガス等と酸素ガスの混合ガスを作用して
SiO2 ガスをイオン化する一方、イオン化されたSi
2 が上記ステンシルマスク31を通して上記X線露光
用基板28面に成膜される。
【0019】ここで本発明のイオンアシスト蒸着による
反射防止膜の成膜において、図3に示すように、開口部
32のエッジにテーパー33の付いたステンシルマスク
31を、例えば既にシリコン基板にX線透過性支持膜と
開口部も設けられた被蒸着物35と密着させて部分蒸着
することによって、得られた表面の反射防止膜と同位
置、同面積の裏面反射防止膜とすることによって、X線
連続照射による基板の反りの極めて少ないX線露光用マ
スク得ることができた。すなわちX線照射によるパター
ンの位置歪みの極めて少ないX線露光用マスク得ること
ができた。
【0020】また裏面反射防止膜も同様のステンシルマ
スク31を被蒸着物35と被蒸着物の開口部と位置を合
わせ密着し、裏面から同様の部分蒸着をすることによっ
て、確実に表面の反射防止膜と同面積の裏面反射防止膜
が得られることからX線連続照射による基板の反りの減
少効果が同等か以上のX線露光用マスク得ることができ
た。
【0021】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【0022】<実施例1>上記イオンアシスト蒸着装置
にて、以下の成膜条件で表面の反射防止膜を成膜した。
【0023】 成膜条件 ステンシルマスク :ステンレススチール板厚1.00mm 開口部 30mm× 30mm(エッジテーパー 付き) 基板 :シリコンウェハー 3インチφ、厚さ 0.38mm 成膜材料 :SiO2 4N(99.99%) Granule 1〜4mm 導入ガス :アルゴン90%+酸素10% 到達真空度 :1.O×10-3Pa以上 イオンエネルギー :加速電圧=0.5Kv 加速電流=80mA イオンクリーニング :60秒 蒸着速度 :1Å/秒 膜厚設定値 :λ/4n=633/4×1.46=108nm 成膜温度 :常温
【0024】以上の成膜条件で裏面の反射防止膜をX線
透過支持膜(SiN)の裏面に同位置に部分蒸着して、
図1(h)に示す構成のX線露光用マスクが得られた。
このマスクの反りの変化量を以下の測定法で測定した結
果、1.63〜2.45μmとなった。
【0025】測定方法として、Laser Scann
ing Flatness Testerにより、成膜
前後の基板の反りの変化量から求めた。
【0026】<比較例>上記実施例1の有効性を実証す
るため、ステンシルマスクを用いず基板の表裏全域に反
射防止膜を蒸着してX線露光用マスクを作製した。この
マスクの構成は図1(d)に示したものとなる。また成
膜条件は実施例1のステンシルマスクを使用することを
除いて、同条件で行った。
【0027】図1(d)に示すような得られたX線露光
用マスクの反りの変化量を上記の測定法で測定した結
果、5.71〜6.52μmとなった。
【0028】このようにステンシルマスクを用いた実施
例1と用いない従来技術である比較例から、X線照射に
よる反りの変化量が著しく小さくなったことが判った。
すなわちX線連続照射によるパターン位置歪みが著しく
改善されたことになる。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。すなわち、本発明のX線露光用マ
スク及びその製造方法において、X線透過性支持膜の表
裏の同位置に同面積の反射防止膜を形成することによっ
て、両反射防止膜のX線照射による応力変化に相殺効果
が働き、結果として反りが少なくなり、マスクのパター
ン歪みが解消される。また、上記反射防止膜の形成に開
口部のエッジにテーパーの付いたステンシルマスクを用
いて部分蒸着することによって、表裏同面積の反射防止
膜得られることと、ステンシルマスク遮光部のエッジま
で均一な膜厚の反射防止膜得られる。このテーパーが無
い場合、イオンアシスト蒸着におけるイオン銃からの放
射イオンに角度により影が出来るため、エッジまで均一
な膜厚の反射防止膜得られないからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線露光用マスクの一実施例を工程順
に示す説明図。
【図2】本発明に用いられるイオンアシスト蒸着装置の
一例を示す説明図。
【図3】本発明に用いられるステンシルマスクの一例を
示す説明図。
【符号の説明】
11‥‥支持枠体(基板) 12‥‥X線透過性支持
膜 13‥‥バックエッチング保護膜 14‥‥反射防止膜(表面) 18‥‥部分蒸着反射
防止膜(表面) 15‥‥反射防止膜(裏面) 19‥‥部分蒸着反射
防止膜(裏面) 16‥‥X線吸収性薄膜パターン 17‥‥シリコン
基板 200‥‥イオンアシスト蒸着装置 20‥‥受光量測定器 21‥‥排気口 22‥‥蒸着チャンバー 23‥‥イオン銃 24‥‥蒸着源 25‥‥電子銃 26‥‥開閉シ
ャッター 27‥‥基板取り付け冶具 28‥‥X線露光用マス
ク基板 29‥‥投光機 31‥‥ステンシルマスク 32‥‥ステンシルマス
ク開口部 33‥‥テーパー部 35‥‥被蒸着物
フロントページの続き (72)発明者 松尾 正 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともX線透過性支持膜上にX線吸収
    性薄膜パターンとアライメント光のX線透過性支持膜で
    の多重反射を防止するための反射防止膜とを備えたX線
    露光用マスクにおいて、上記X線透過性支持膜の表裏の
    同位置に同面積の上記反射防止膜を設けたことを特徴と
    するX線露光用マスク。
  2. 【請求項2】上記X線透過性支持膜の少なくとも表面へ
    の上記反射防止膜の形成において、開口部のエッジにテ
    ーパーの付いたステンシルマスクを用いて部分蒸着する
    ことを特徴とする請求項1記載のX線露光用マスクの製
    造方法。
JP15378696A 1996-06-14 1996-06-14 X線露光用マスク及びその製造方法 Pending JPH104046A (ja)

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