JPH11209840A - Alloy and its production, x-ray mask and its production, and semiconductor device and its production - Google Patents

Alloy and its production, x-ray mask and its production, and semiconductor device and its production

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JPH11209840A
JPH11209840A JP1546098A JP1546098A JPH11209840A JP H11209840 A JPH11209840 A JP H11209840A JP 1546098 A JP1546098 A JP 1546098A JP 1546098 A JP1546098 A JP 1546098A JP H11209840 A JPH11209840 A JP H11209840A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an X-ray absorber material combining high X-ray stopping power, amorphous structure, and low stress characteristic with high reproducibility. SOLUTION: A Ta-Ge-Re alloy film is used as an X-ray absorber 1. The Ta-Ge-Re alloy film is an amorphous film having high X-ray stopping power and also has high reproducibility of stress at the time of sputtering film formation. The stress of the Ta-Ge-Re film can be easily controlled to a low value by regulating an alloy composition and a sputter gas pressure. Further, stress can also be control led by means of annealing treatment after thin film formation. By applying this Ta-Ge-Re film to the X-ray absorber 1, a high precision X-ray mask minimal in position strain can easily be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は合金材料薄膜とそれ
を用いたX線マスク及びその製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to an alloy material thin film, an X-ray mask using the same, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴い、微細
パターンの形成にX線リソグラフィが用いられるように
なっている。X線リソグラフィは、使用するX線の波長
が短いことや焦点深度を大きくとることが容易であるこ
となどの特徴を有し、特に100nm程度以下の微細パ
ターンの形成、あるいはアスペクト比の大きいパターン
の形成に好適である。X線リソグラフィは、メモリやロ
ジック等のLSI製造のみにとどまらず、液晶パネルや
CCD、薄膜磁気ヘッド、さらにマイクロマシンの製造
にも適用される。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated, X-ray lithography has been used to form fine patterns. X-ray lithography has features such as a short wavelength of X-rays to be used and an easy depth of focus. Particularly, formation of a fine pattern of about 100 nm or less or formation of a pattern having a large aspect ratio. Suitable for forming. X-ray lithography is applied not only to the manufacture of LSIs such as memories and logics, but also to the manufacture of liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, and micromachines.

【0003】X線リソグラフィにおいては、表面にレジ
ストを塗布したウエハにX線マスクを通してX線を照射
することにより、パターンを転写する。具体的には、形
成しようとする半導体デバイスパターンに対応したX線
吸収体パターンを有するX線マスクを、X線レジストを
塗布したウエハ表面に近接配置し、前記X線マスクの背
面からX線を照射して、X線マスク上のパターンをウエ
ハ上のX線レジストに露光することによってパターンを
転写することができる。このX線マスクは、X線透過膜
(以下、メンブレン)上にX線吸収の大きいX線吸収体
を設置し、メンブレンの周囲をシリコン基板およびガラ
ス等の支持枠で支持した構造をとるのが通常である。
In X-ray lithography, a pattern is transferred by irradiating a wafer having a surface coated with a resist with X-rays through an X-ray mask. Specifically, an X-ray mask having an X-ray absorber pattern corresponding to a semiconductor device pattern to be formed is arranged close to a wafer surface coated with an X-ray resist, and X-rays are irradiated from the back of the X-ray mask. By irradiating and exposing the pattern on the X-ray mask to the X-ray resist on the wafer, the pattern can be transferred. This X-ray mask has a structure in which an X-ray absorber having large X-ray absorption is provided on an X-ray transmission film (hereinafter, membrane), and the periphery of the membrane is supported by a support frame such as a silicon substrate and glass. Normal.

【0004】図1に、X線マスクの構成の一例を示す。
窒化シリコン(SiN)、シリコンカーバイド(Si
C)あるいはダイヤモンド(C)等の薄膜からなるメン
ブレン2は、シリコン基板3、及びSiCまたは石英ガ
ラス等からなる支持枠4により支持され、メンブレン2
上には所望のパターンを形成したX線吸収体1が設置さ
れている。従来、X線吸収体1としては、タングステン
(W)やタンタル(Ta)等の単体金属材料が広く用い
られてきた。
FIG. 1 shows an example of the configuration of an X-ray mask.
Silicon nitride (SiN), silicon carbide (Si
A membrane 2 made of a thin film such as C) or diamond (C) is supported by a silicon substrate 3 and a support frame 4 made of SiC or quartz glass.
An X-ray absorber 1 on which a desired pattern is formed is provided on the upper side. Conventionally, as the X-ray absorber 1, a single metal material such as tungsten (W) or tantalum (Ta) has been widely used.

【0005】次に、図2を参照し、従来のX線マスク作
成プロセスを簡単に説明する。まず、厚さ1〜2mmの
シリコン基板3の両面にCVD法によりメンブレン2と
なるSiC等の薄膜を1〜2μm程度堆積する。次に、
エポキシ樹脂等の接着剤を用いてSi基板3の裏面外周
部に厚さ5mm程度のガラス又はSiC等の支持枠4を
接着する(図2(a))。次に、KOH水溶液等を用い
たSiの異方性エッチング(バックエッチ)により、S
i基板3の裏面から所定の領域を除去しメンブレン2を
作成する(図2(b))。引き続き、メンブレン2の上
にスパッタ法によりX線吸収体1を形成する(図2
(c))。その後、ドライエッチングによってX線吸収
体をパターニングし、所望のパターンを有するX線マス
クが完成する。
Next, a conventional X-ray mask making process will be briefly described with reference to FIG. First, a thin film of SiC or the like which becomes the membrane 2 is deposited on the both surfaces of a silicon substrate 3 having a thickness of 1 to 2 mm by a CVD method to a thickness of about 1 to 2 μm. next,
A support frame 4 made of glass or SiC having a thickness of about 5 mm is adhered to the outer peripheral portion of the back surface of the Si substrate 3 using an adhesive such as an epoxy resin (FIG. 2A). Next, anisotropic etching (back-etch) of Si using an aqueous KOH solution or the like
A predetermined area is removed from the back surface of the i-substrate 3 to form the membrane 2 (FIG. 2B). Subsequently, the X-ray absorber 1 is formed on the membrane 2 by sputtering.
(C)). Thereafter, the X-ray absorber is patterned by dry etching, and an X-ray mask having a desired pattern is completed.

【0006】図2に示したX線マスクの製造方法では、
X線吸収体の形成及びパターニングよりも前にシリコン
基板のバックエッチを行っているが、この順序を逆にし
て、X線吸収体の形成後にシリコン基板のバックエッチ
を行ってもよい。
In the method of manufacturing an X-ray mask shown in FIG.
Although the back etching of the silicon substrate is performed before the formation and patterning of the X-ray absorber, the order may be reversed, and the back etching of the silicon substrate may be performed after the formation of the X-ray absorber.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】X線リソグラフィによ
り半導体デバイスの微細パターン形成を行うためには、
X線マスクに用いるX線吸収体には、以下のような条件
が必要とされる。
To form a fine pattern of a semiconductor device by X-ray lithography,
The following conditions are required for an X-ray absorber used for an X-ray mask.

【0008】まず第1に、X線露光において十分なコン
トラストが得られるように、高いX線阻止能(質量吸収
係数×密度に相当する)を有することである。特に、X
線リソグラフィに通常用いられる波長1nm付近のX線
に対する阻止能が大きい必要がある。X線阻止能が小さ
いと、メンブレン上に形成するX線吸収体膜厚を大きく
しなければならなくなり、この場合X線吸収体の微細な
パターニングが非常に困難となる。また、X線吸収体の
膜厚が大きくなると、露光の際のパターンぼけの増大、
応力の制御が困難になる、などの問題が発生する。
First, it has a high X-ray stopping power (corresponding to mass absorption coefficient × density) so that sufficient contrast can be obtained in X-ray exposure. In particular, X
It is necessary to have a large stopping power for X-rays having a wavelength of about 1 nm, which is generally used for X-ray lithography. If the X-ray stopping power is low, the thickness of the X-ray absorber formed on the membrane must be increased, and in this case, fine patterning of the X-ray absorber becomes extremely difficult. Further, when the film thickness of the X-ray absorber increases, the pattern blur at the time of exposure increases,
Problems such as difficulty in controlling the stress occur.

【0009】第2に、応力ができるだけ小さく、かつそ
の制御性・安定性が高いことが求められる。メンブレン
上にX線吸収体となる膜を形成した際に、その内部応力
が大きいと、パターニングの際にその位置精度が悪化
し、ひいては露光・転写する半導体デバイスパターンに
ずれを生じる。従って、X線吸収体の内部応力は、マス
クの全面にわたってできる限りゼロに近づけなければな
らない。また、X線マスクの生産性を考慮すると、単に
応力をゼロに近づけることが可能であるだけでは不十分
であり、それを再現性よく実現することも必要である。
さらに、X線マスクは繰り返し使用されるため、応力の
安定性も必要である。
Second, it is required that the stress is as small as possible and that the controllability and stability are high. When a film serving as an X-ray absorber is formed on the membrane, if the internal stress is large, the positional accuracy is deteriorated during patterning, and the semiconductor device pattern to be exposed / transferred is shifted. Therefore, the internal stress of the X-ray absorber must be as close to zero as possible over the entire surface of the mask. Further, in consideration of the productivity of the X-ray mask, it is not enough to simply make the stress close to zero, and it is necessary to realize it with good reproducibility.
Further, since the X-ray mask is used repeatedly, stress stability is also required.

【0010】第3に、X線吸収体として用いる材料に
は、緻密な結晶構造を有するものであることが求められ
る。X線吸収体として用いられてきた金属材料の多く
は、スパッタ法等により形成した際に柱状構造などの多
結晶膜となる。このような多結晶膜をパターニングする
と側壁に結晶の粒界が現れて、パターン側面の荒れを生
じてしまう。このような場合、所望の半導体デバイスパ
ターンを形成することは不可能となり、微細化への障害
となる。
Third, the material used for the X-ray absorber is required to have a dense crystal structure. Many metal materials used as X-ray absorbers become polycrystalline films such as columnar structures when formed by sputtering or the like. When such a polycrystalline film is patterned, a grain boundary of a crystal appears on a side wall, and the pattern side surface is roughened. In such a case, it becomes impossible to form a desired semiconductor device pattern, which is an obstacle to miniaturization.

【0011】また、以上の他にも、パターニングの際の
ドライエッチング特性が良好であること、また化学的に
安定であることなども必要である。
In addition to the above, it is necessary that the dry etching characteristics at the time of patterning be good and that it be chemically stable.

【0012】ところが、従来用いられてきたX線吸収体
ではこれらの条件のすべてを満たすことができないとい
う問題が生じた。
However, the conventional X-ray absorber has a problem that all of these conditions cannot be satisfied.

【0013】従来、一般的に広く用いられてきたW及び
Taは、上記第1の条件、すなわち十分なX線阻止能を
持つ材料としてX線吸収体に適用されてきた。しかし、
上記第2、第3の条件に関しては、これを十分に満足す
ることはできず、半導体デバイスの微細化に伴って適用
が困難となりつつある。
Conventionally, W and Ta, which have been widely used, have been applied to the X-ray absorber as the first condition, that is, a material having a sufficient X-ray stopping power. But,
The second and third conditions cannot be sufficiently satisfied, and their application is becoming more difficult with miniaturization of semiconductor devices.

【0014】すなわち、W及びTaは、スパッタ法で形
成すると柱状構造の多結晶膜になる。そのため、微細な
パターンを形成する際には、パターンの側壁に結晶の粒
界が現れてパターン側壁面の荒れを生じ、所望のパター
ン寸法を実現する上での障害となる。
That is, when W and Ta are formed by a sputtering method, a polycrystalline film having a columnar structure is formed. Therefore, when a fine pattern is formed, crystal grain boundaries appear on the side walls of the pattern and the pattern side walls are roughened, which is an obstacle to achieving a desired pattern size.

【0015】また、WあるいはTa膜の応力は、スパッ
タ法による成膜の条件、すなわち成膜圧力(スパッタガ
ス圧)や成膜温度等に大きく影響される。例えばTa膜
の応力は、図4に示すように、スパッタガス圧に依存し
て圧縮応力から引っ張り応力まで大きく変動する。ここ
で特に、応力がゼロとなる近傍での応力変化が急激であ
ることが重大である。つまり、一旦応力がゼロとなる条
件に設定して成膜を行っても、成膜条件が少し変動する
だけで応力が大きく変わってしまい、再現性が極度に悪
化するのである。
The stress of the W or Ta film is greatly affected by the conditions for film formation by the sputtering method, that is, the film formation pressure (sputter gas pressure), the film formation temperature, and the like. For example, as shown in FIG. 4, the stress of the Ta film greatly varies from a compressive stress to a tensile stress depending on the sputtering gas pressure. Here, it is particularly important that the stress change near the point where the stress becomes zero is sharp. That is, even if the film is formed under the condition that the stress is once set to zero, the stress changes greatly even if the film forming condition slightly changes, and the reproducibility is extremely deteriorated.

【0016】また、WやTaのスパッタ成膜において
は、膜応力が成膜温度に影響されるため、マスクの中央
部と支持枠近傍の間で温度差があると応力の不均一が生
じるという問題もある。これを解決するには、メンブレ
ンの裏面をHe等で満たして温度を制御する、支持枠部
分とメンブレン部分を独立に温度制御する、さらに成膜
装置の真空漕全体を厳密に温度管理する等の対策が必要
であり、成膜装置に特別な工夫が必要となった。すなわ
ち、応力の面内均一性がとることは容易ではないという
問題があった。
In the case of sputtering of W or Ta, since the film stress is affected by the film forming temperature, if there is a temperature difference between the center of the mask and the vicinity of the support frame, the stress becomes non-uniform. There are also problems. To solve this, the back surface of the membrane is filled with He or the like to control the temperature, the temperature of the support frame portion and the membrane portion are controlled independently, and the temperature of the entire vacuum chamber of the film forming apparatus is strictly controlled. Countermeasures were required, and special measures were required for the film forming apparatus. That is, there is a problem that it is not easy to obtain in-plane uniformity of stress.

【0017】これらW及びTaにおける問題のうち主に
結晶構造の問題を解決するため、これまでに多くの材料
の提案がなされている。
In order to solve mainly the problem of the crystal structure among the problems of W and Ta, many materials have been proposed so far.

【0018】まず「ジャーナル・オブ・バキューム・サ
イエンス・アンド・テクノロジー、1989年、第B7
巻、第6号、第1561頁(M. Sugihara, et al, J. V
ac.Sci. Tecnol. B7(6), 1561, 1989)」にはTa4
を、「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジクス、1990年、第31巻、第4210頁(H.
Yabe, et al, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 4210,199
0)」にはWTiNを、それぞれX線マスクのX線吸収
体として用いるとの提案がなされている。このTa4
及びWTiNはアモルファス構造であるため、前述の多
結晶の構造に起因するパターン側壁面の荒れの問題に関
しては解決される。
First, "Journal of Vacuum Science and Technology, 1989, B7
Vol. 6, No. 1, pp. 1561 (M. Sugihara, et al, J. V.
ac.Sci. Tecnol. B7 (6) , 1561, 1989) "The Ta 4 B
"The Japanese Journal of Applied
Physics, 1990, vol. 31, p. 4210 (H.
Yabe, et al, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 4210, 199
No. 0) ", it has been proposed to use WTiN as an X-ray absorber of an X-ray mask. This Ta 4 B
Since WTiN and WTiN have an amorphous structure, the problem of the roughness of the pattern side wall surface caused by the aforementioned polycrystalline structure can be solved.

【0019】しかしながら、これらの合金においてTa
あるいはWに含有させるB、Ti及びNは、X線阻止能
が低い元素である。従って、その合金をX線吸収体に用
いた場合、X線露光において十分なコントラストを得る
ため必要な膜厚が、WあるいはTa等の単体元素よりも
厚くなるという新たな問題が生じてしまう。
However, in these alloys, Ta
Alternatively, B, Ti and N contained in W are elements having low X-ray stopping power. Therefore, when the alloy is used for an X-ray absorber, a new problem arises in that the film thickness required for obtaining a sufficient contrast in X-ray exposure is larger than a single element such as W or Ta.

【0020】X線吸収体に用いる別の材料として、Ta
とAl、Ti、Si、Moの合金も提案されている(特
願昭63−146546号公報)。しかし、TaとA
l、Ti,Siの合金の場合、X線阻止能が低くなると
いう問題がある。また、TaとMoの合金の場合は、膜
構造が柱状の多結晶構造をとるため、結晶構造に関する
改善はみられない。
Another material used for the X-ray absorber is Ta.
And an alloy of Al, Ti, Si, and Mo has also been proposed (Japanese Patent Application No. 63-146546). But Ta and A
In the case of an alloy of 1, Ti, and Si, there is a problem that the X-ray stopping power is low. In the case of an alloy of Ta and Mo, since the film structure has a columnar polycrystalline structure, there is no improvement in the crystal structure.

【0021】また本出願人は、X線阻止能が高く、かつ
アモルファス構造を有する新規なX線吸収体としてTa
Geを提案した(特開平9−190958号公報)。
The present applicant has also proposed a novel X-ray absorber having a high X-ray stopping power and an amorphous structure.
Ge was proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-190958).

【0022】スパッタ法で形成するアモルファスTaG
eは、広いGe組成比にわたってアモルファス構造をと
るため、パターン側壁面の荒れなどの結晶構造上の問題
は生じない。また、Geの質量吸収係数はAl、Ti、
Si等よりも大きいので、上述のTaとAl、Ti、S
iとの合金よりもX線吸収能の点でも有利である。
Amorphous TaG formed by sputtering
Since e has an amorphous structure over a wide Ge composition ratio, there is no problem in crystal structure such as roughness of the pattern side wall surface. Ge has a mass absorption coefficient of Al, Ti,
Since it is larger than Si or the like, the above Ta and Al, Ti, S
It is more advantageous than the alloy with i in terms of X-ray absorption.

【0023】しかし、TaGe合金には、応力の再現性
が悪いという問題があった。すなわち、低ガス圧の領域
(0.25〜0.5Pa程度)で成膜した場合には、応
力のスパッタガス圧依存性は小さく応力の再現性は高い
が、かなり大きい圧縮応力を持った膜しか形成できな
い。また、応力がゼロに近くなる高ガス圧領域(0.8
〜1Pa程度)では、応力のスパッタガス圧依存性が大
きく再現性が悪くなる。つまり、TaGe合金において
も、再現性良く低応力膜を得ることは困難であった。
However, the TaGe alloy has a problem that stress reproducibility is poor. That is, when a film is formed in a low gas pressure region (about 0.25 to 0.5 Pa), the film has a relatively large compressive stress, although the dependency of the stress on the sputter gas pressure is small and the reproducibility of the stress is high. Can only be formed. In addition, the high gas pressure region where the stress is close to zero (0.8
(Approximately 1 Pa), the dependency of the stress on the sputtering gas pressure is large and the reproducibility is poor. That is, it was difficult to obtain a low stress film with good reproducibility even with a TaGe alloy.

【0024】以上述べたとおり、現在までに使用・提案
されているX線吸収体材料では、X線吸収体に求められ
る要件を全て満たすことはできなかった。
As described above, the X-ray absorber materials used and proposed up to now cannot satisfy all the requirements required for the X-ray absorber.

【0025】ここで、本発明の目的は、X線吸収体に求
められる条件、すなわち高いX線吸収能を有すること、
再現性良く低応力膜を形成できること、緻密な結晶構造
であること等の条件を全て満足する新規な合金材料とそ
の製造方法を提供することにある。また、この合金材料
を用いたX線マスクとその製造方法を開示し、ひいては
高精度に微細パターンの形成が可能な半導体デバイスの
製造方法をすることを目的としている。
Here, an object of the present invention is to provide a condition required for an X-ray absorber, that is, to have a high X-ray absorbing ability,
It is an object of the present invention to provide a novel alloy material which satisfies all conditions such as a low stress film can be formed with good reproducibility and a dense crystal structure, and a method for producing the same. It is another object of the present invention to disclose an X-ray mask using the alloy material and a method for manufacturing the same, and to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a fine pattern with high accuracy.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともT
a、Ge、及びReを含有する合金を開示する。本発明
の合金においては、Ta、Ge及びReをあわせた組成
比が95原子%以上であること、あるいはTa、Re及
びGeのみからなることが望ましい。また、本発明の合
金においては、Ge組成比が1〜30原子%、Re組成
比が3〜60原子%の範囲内であることが望ましい。ま
た、本発明の合金はアモルファス構造であることが有効
である。本発明の開示する合金は、その形状が薄膜状で
あることができる。
The present invention provides at least T
Disclosed are alloys containing a, Ge, and Re. In the alloy of the present invention, it is desirable that the total composition ratio of Ta, Ge and Re is 95 atomic% or more, or that the alloy is composed of only Ta, Re and Ge. In the alloy of the present invention, the Ge composition ratio is preferably in the range of 1 to 30 atomic% and the Re composition ratio is in the range of 3 to 60 atomic%. It is effective that the alloy of the present invention has an amorphous structure. The alloy disclosed by the present invention can be in the form of a thin film.

【0027】また、本発明の合金は、Ta、Ge及びR
eを含有するターゲットを用いるスパッタ法により基板
上に薄膜を形成することができる。
Further, the alloy of the present invention comprises Ta, Ge and R
A thin film can be formed over a substrate by a sputtering method using a target containing e.

【0028】また、本発明のX線マスクは、X線透過膜
上に選択的に形成されたX線吸収体を有するX線マスク
であって、前記X線吸収体を前記合金で形成したことを
特徴とするものである。また、本発明は、Ta、Ge及
びReを含有するターゲットを用いてスパッタ法により
X線透過膜上に前記合金よりなる薄膜を形成する工程を
有するX線マスクの製造方法を開示する。このX線マス
クの製造方法においては、前記薄膜を形成する工程の後
に該薄膜をアニールする工程を有してもよい。
The X-ray mask of the present invention is an X-ray mask having an X-ray absorber selectively formed on an X-ray transmitting film, wherein the X-ray absorber is formed of the alloy. It is characterized by the following. Further, the present invention discloses a method for manufacturing an X-ray mask including a step of forming a thin film made of the alloy on an X-ray permeable film by a sputtering method using a target containing Ta, Ge and Re. The method of manufacturing an X-ray mask may include a step of annealing the thin film after the step of forming the thin film.

【0029】さらに、本発明は、前記X線マスクを用い
該X線マスクを通してX線を照射することにより基板上
のレジストにX線吸収体のパターンを転写するX線露光
工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方
法、及び本製造方法により製造された半導体デバイスを
開示する。
Further, the present invention includes an X-ray exposure step of transferring an X-ray absorber pattern onto a resist on a substrate by irradiating X-rays through the X-ray mask using the X-ray mask. And a semiconductor device manufactured by the present manufacturing method.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0031】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態では、メンブレンとして用いるSiNやSiC等
の基板上にTaGeRe膜を堆積し、これをパターニン
グすることによりX線マスクを製造した。TaGeRe
の成膜にはスパッタ法を用いている。
(First Embodiment) In a first embodiment of the present invention, an X-ray mask is manufactured by depositing a TaGeRe film on a substrate such as SiN or SiC used as a membrane and patterning the TaGeRe film. did. TaGeRe
Is formed by a sputtering method.

【0032】本実施の形態で製造したX線マスクの最終
的な構造は、従来技術として説明した図1に示すものと
同様であるが、X線吸収体をTaGeRe合金により構
成した点が異なっている。すなわち、図1に示す通り、
SiN、SiCあるいはC等の薄膜からなるメンブレン
2は、シリコン基板3、及びSiCまたは石英ガラス等
からなる支持枠4により支持され、メンブレン2上には
所望のパターンを形成したTaGeRe膜よりなるX線
吸収体1が設置されている。
The final structure of the X-ray mask manufactured in this embodiment is the same as that shown in FIG. 1 described as the prior art, except that the X-ray absorber is made of a TaGeRe alloy. I have. That is, as shown in FIG.
A membrane 2 made of a thin film of SiN, SiC or C is supported by a silicon substrate 3 and a support frame 4 made of SiC or quartz glass, and an X-ray made of a TaGeRe film having a desired pattern formed on the membrane 2. An absorber 1 is provided.

【0033】また、本実施の形態のX線マスクの製造プ
ロセスとしては、従来技術として説明したシリコン基板
のバックエッチをX線吸収体の形成前に行う方法、及び
X線吸収体の形成後にシリコン基板のバックエッチを行
う方法のいずれでもよい。
The manufacturing process of the X-ray mask according to the present embodiment includes a method of performing back etching of the silicon substrate before the formation of the X-ray absorber and a method of manufacturing the silicon substrate after the formation of the X-ray absorber as described in the prior art. Any method of performing back etching of the substrate may be used.

【0034】TaGeRe合金の成膜方法、及びその特
性について説明する。
A method of forming a TaGeRe alloy and its characteristics will be described.

【0035】本実施の形態においては、TaGeRe合
金の成膜はスパッタ法により行った。スパッタ装置とし
ては、13.56MHzの高周波電力の印加によりスパ
ッタガスの放電を行う、通常のRFスパッタ装置を使用
した。スパッタガスとしてはXeを用いた。また、スパ
ッタターゲットとしてはTa、Re及びGeを混合焼結
した合金ターゲットを用いた。このターゲットにおける
各元素の混合比を変化させることにより、形成されるT
aGeRe膜の組成比を容易に制御することができる。
In this embodiment, the TaGeRe alloy is formed by sputtering. As the sputtering apparatus, an ordinary RF sputtering apparatus that discharges a sputtering gas by applying a high frequency power of 13.56 MHz was used. Xe was used as a sputtering gas. An alloy target obtained by mixing and sintering Ta, Re, and Ge was used as a sputter target. By changing the mixing ratio of each element in this target, the T
The composition ratio of the aGeRe film can be easily controlled.

【0036】なお、TaGeRe成膜に使用するスパッ
タ装置は上記RFスパッタ装置に限定されるものではな
い。この他にも、直流スパッタ装置など、金属膜形成可
能な全てのスパッタ装置が適用可能である。また、上記
スパッタ装置には、応力を制御するための特別な工夫、
すなわち真空チェンバを超高真空化する、チェンバー璧
の温度管理を行う、基板(メンブレン)の温度制御を行
う等は特に必要ない。また、本実施の形態ではスパッタ
ガスとしてはXeを使用したが、Ar等の別のガスに置
き換えてもよい。ただし、スパッタガスとしてArとX
eを用いた場合を比較すると、Xeの方が原子半径が大
きいため膜中に取り込まれるガスの量が少なくなり、X
線吸収体の応力制御、安定性、密度等が良好な膜を得る
ことができる。
The sputtering apparatus used for TaGeRe film formation is not limited to the above RF sputtering apparatus. In addition to this, all sputtering apparatuses capable of forming a metal film, such as a DC sputtering apparatus, are applicable. In addition, the sputtering device has a special device for controlling the stress,
That is, it is not particularly necessary to make the vacuum chamber ultra-high vacuum, control the temperature of the chamber wall, or control the temperature of the substrate (membrane). In this embodiment, Xe is used as a sputtering gas, but may be replaced with another gas such as Ar. However, Ar and X are used as sputtering gases.
Compared with the case where e was used, Xe had a larger atomic radius, so the amount of gas taken into the film was smaller, and Xe was smaller.
A film having good stress control, stability, density and the like of the line absorber can be obtained.

【0037】また、TaGeRe膜形成用のスパッタタ
ーゲットに関しては、上述した各元素を混合焼結したタ
ーゲットの他にも、3元素のうちの2元素を焼結したタ
ーゲットに残る1種類の元素を組み合わせたモザイク状
ターゲット、もしくは3元素のうちの1種類の元素のタ
ーゲットに残る2種類の元素を組み合わせたモザイク状
ターゲット等も使用することができる。
As for the sputter target for forming the TaGeRe film, in addition to the target obtained by mixing and sintering each of the above-described elements, one of the three elements remaining in the target obtained by sintering two of the three elements is combined. A mosaic-like target or a mosaic-like target in which two types of elements remaining in a target of one of the three elements are combined can also be used.

【0038】スパッタ法により形成したTaGeRe膜
は、広い組成比にわたってアモルファス構造をとる。ア
モルファス構造となる組成比は、概ねGeが1〜30原
子%、Reが3〜60原子%の範囲である(なお本明細
書では、合金の組成は各元素の原子比の形、もしくは原
子%で表す)。従って、この組成範囲で成膜したTaG
eRe膜は、X線マスク適用のために100nm以下の
サイズでパターン形成しても結晶粒界によって荒れると
いうことはなく、その側壁は非常になめらかなものとな
る。
The TaGeRe film formed by the sputtering method has an amorphous structure over a wide composition ratio. The composition ratio of an amorphous structure is generally in the range of 1 to 30 atomic% of Ge and 3 to 60 atomic% of Re. (In the present specification, the composition of the alloy is in the form of the atomic ratio of each element or the atomic%. ). Therefore, TaG film formed in this composition range
Even if the eRe film is patterned with a size of 100 nm or less for application of an X-ray mask, it is not roughened by the crystal grain boundaries, and the side wall becomes very smooth.

【0039】図4はスパッタ法により成膜したTaGe
Re膜の応力とスパッタガス圧の関係を、組成比をパラ
メータとして示したグラフである。図4において符号
6,7,8で示される線は、それぞれTa,Ge,Re
の組成比が1:0.24:0.96、1:0.24:
0.75、1:0.24:0.12のTaGeRe膜の
応力を表している。これらのTaGeRe成膜時の基板
温度は室温であり、膜厚は0.5μmである。なお、参
考のためTa単体金属膜の応力を、図4中の符号5で示
される線としてあわせ表示している。この図から分かる
ように、TaGeRe膜の応力は、Re組成を増大する
とともに引っ張り応力側に移動する傾向を持つ。また、
スパッタガスの圧力の増加に伴い、圧縮応力から引っ張
り応力に変化する。
FIG. 4 shows a TaGe film formed by a sputtering method.
4 is a graph showing the relationship between the stress of the Re film and the sputter gas pressure using the composition ratio as a parameter. In FIG. 4, lines denoted by reference numerals 6, 7, and 8 are Ta, Ge, and Re, respectively.
Of 1: 0.24: 0.96, 1: 0.24:
It shows the stress of the TaGeRe film of 0.75, 1: 0.24: 0.12. The substrate temperature during the TaGeRe film formation is room temperature, and the film thickness is 0.5 μm. For reference, the stress of the Ta single metal film is also shown as a line indicated by reference numeral 5 in FIG. As can be seen from this figure, the stress of the TaGeRe film tends to move to the tensile stress side as the Re composition increases. Also,
As the pressure of the sputtering gas increases, the stress changes from a compressive stress to a tensile stress.

【0040】ここで、図4からわかるように、TaGe
Re合金は単体のTaよりも低応力な膜が得られる領域
でのスパッタガス圧の変化に対する応力の変化量が小さ
い(すなわち、グラフの傾きが小さい)。従って、スパ
ッタガス圧の揺らぎが応力の再現性に与える影響が小さ
く、さらにガス圧の揺らぎによる応力の面内分布の不均
一も小さくなる利点がある。また、TaGeRe膜の応
力は、従来のX線吸収体材料の応力に影響を与える成膜
温度、成膜装置内の不純物、成膜装置の壁温度の影響を
ほとんど受けない。このため、超高真空スパッタチェン
バー、チェンバー璧温度管理、メンブレン温度制御等が
ない安価な成膜装置でも均一な応力分布が得られる。
Here, as can be seen from FIG. 4, TaGe
The Re alloy has a small amount of change in stress with respect to a change in sputter gas pressure in a region where a film having a lower stress than that of Ta alone can be obtained (that is, the slope of the graph is small). Therefore, there is an advantage that the fluctuation of the sputtering gas pressure has little effect on the reproducibility of the stress, and the unevenness of the in-plane distribution of the stress due to the fluctuation of the gas pressure is also reduced. Further, the stress of the TaGeRe film is hardly affected by the film forming temperature, the impurities in the film forming apparatus, and the wall temperature of the film forming apparatus, which affect the stress of the conventional X-ray absorber material. Therefore, a uniform stress distribution can be obtained even with an inexpensive film forming apparatus without an ultra-high vacuum sputtering chamber, chamber wall temperature control, membrane temperature control, and the like.

【0041】以上より、TaGeRe膜の組成比および
成膜時のスパッタガス圧の制御により、再現性よく低応
力化を実現することが可能である。ここで、TaGeR
e膜の組成比は上述のアモルファス構造が得られる組成
範囲内で制御することができるが、望ましい組成範囲は
Ge組成10〜30%、Re組成5〜50%である。
As described above, by controlling the composition ratio of the TaGeRe film and the sputter gas pressure at the time of film formation, it is possible to realize low stress with good reproducibility. Where TaGeR
The composition ratio of the e film can be controlled within the composition range where the above-mentioned amorphous structure can be obtained, but a desirable composition range is a Ge composition of 10 to 30% and a Re composition of 5 to 50%.

【0042】また、Re及びGeは等倍X線露光で用い
られる波長1nm付近のX線の質量吸収係数が、従来T
a等への添加物として用いられたB、Ti等より大きい
ことはもちろん、Ta自身よりも大きい。さらに、Ta
と合金を形成した場合のその密度は16g/cm3 以上
(例えば16.2g/cm3 )と、単体のTaと同程度
である。これらにより、TaGeRe合金のX線阻止能
は、従来X線吸収体として用いられた金属・合金よりも
大きくなり、従来の材料よりも薄い膜厚で同等のコント
ラストを得ることができる。従って、パターニング時の
加工性・応力制御性が向上するとともに、膜の全応力も
従来のX線吸収体よりも小さくなる。
Re and Ge have a mass absorption coefficient of X-rays at a wavelength of about 1 nm, which is used in the same-magnification X-ray exposure, which is higher than that of a conventional T-ray.
It is larger than Ta itself, as well as B, Ti, etc. used as an additive to a and the like. Furthermore, Ta
When an alloy is formed, the density is 16 g / cm 3 or more (for example, 16.2 g / cm 3 ), which is about the same as that of Ta alone. As a result, the X-ray stopping power of the TaGeRe alloy becomes larger than that of the metal or alloy used as the conventional X-ray absorber, and the same contrast can be obtained with a thinner film thickness than the conventional material. Therefore, workability and stress controllability at the time of patterning are improved, and the total stress of the film is smaller than that of the conventional X-ray absorber.

【0043】さらに、TaGeRe膜は大気にさらされ
ても表面に非常に薄い不動態膜を形成するため化学的安
定性が高く、X線吸収体パターン形成後の酸化によるパ
ターンの寸法変化が生じにくい。よって、パターンニン
グ後のレジスト剥離のための酸素アッシング工程などで
も、酸化による応力変化は10MPa以下と非常に小さ
い。また、酸及びアルカリ洗浄を施しても、エッチング
量は1nm/min以下で、応力の変化もない。このT
aGeRe膜表面の不動態膜の厚さは、従来の単体Ta
やTaGe等の不動態膜と比較しても薄く、パターニン
グ後の寸法・応力変化、並びにX線露光時のパターンエ
ッジの精密露光の点で有利となる。
Furthermore, since the TaGeRe film forms a very thin passivation film on the surface even when exposed to the atmosphere, the chemical stability is high, and the dimensional change of the pattern due to oxidation after the formation of the X-ray absorber pattern hardly occurs. . Therefore, even in an oxygen ashing step for stripping the resist after patterning, the change in stress due to oxidation is as very small as 10 MPa or less. Further, even if the cleaning with acid and alkali is performed, the etching amount is 1 nm / min or less and there is no change in stress. This T
The thickness of the passivation film on the surface of the aGeRe film is the same as that of the conventional single Ta.
It is thinner than a passivation film such as TaGe or TaGe, and is advantageous in terms of dimensional and stress changes after patterning and precise exposure of pattern edges during X-ray exposure.

【0044】以上の通り、本発明のTaGeRe膜をX
線吸収体として用いることにより、従来のX線吸収体材
料における問題点は全て解決され、実用的なX線マスク
が完成する。これを用いてX線露光を行うことにより、
半導体デバイスにおける微細パターン形成の制御性・再
現性を大幅に向上することが可能になるのである。
As described above, the TaGeRe film of the present invention is
By using it as a line absorber, all the problems of the conventional X-ray absorber material are solved, and a practical X-ray mask is completed. By performing X-ray exposure using this,
This makes it possible to greatly improve the controllability and reproducibility of forming a fine pattern in a semiconductor device.

【0045】なお、Ta、Ge、Reの3種類の元素以
外に、数%以下の他の元素を含有していても、特性には
ほとんど変化がなく、X線吸収体として有用である。例
えば、5%以下のTi、Hf、W、あるいはSiを含有
していてもX線マスクに使用する際にはほとんど問題は
無い。
In addition, even if it contains several% or less of other elements in addition to the three elements of Ta, Ge, and Re, there is almost no change in characteristics, and it is useful as an X-ray absorber. For example, even if it contains 5% or less of Ti, Hf, W, or Si, there is almost no problem when used for an X-ray mask.

【0046】(実施例1)本実施例では、シリコン基板
3のバックエッチを行った後にX線吸収体1のパターニ
ングを行うことにより、X線マスクの製造を行った。本
実施例の製造プロセスは、従来技術として図2で説明し
たプロセスとほぼ同様であり、X線吸収体1としてTa
GeRe膜を形成する点のみが異なる。
Example 1 In this example, an X-ray mask was manufactured by patterning the X-ray absorber 1 after back etching the silicon substrate 3. The manufacturing process of the present embodiment is almost the same as the process described with reference to FIG.
The only difference is that a GeRe film is formed.

【0047】図2を参照し、本実施例のX線マスク作成
プロセスを簡単に説明する。まず、厚さ1〜2mmのシ
リコン基板3の両面にCVD法によりメンブレン2とな
るSiC等を1〜2μm程度堆積する。次に、エポキシ
樹脂を用いてSi基板3の裏面外周部に厚さ5mm程度
のガラス又はSiC等の支持枠4を接着する(図2
(a))。次に、KOH水溶液等を用いたSiの異方性
エッチング(バックエッチ)により、Si基板3の裏面
から所定の領域を除去しメンブレン2を作成する(図2
(b))。引き続き、メンブレン2の上にスパッタ法に
よりTaGeRe膜よりなるX線吸収体1を形成する
(図2(c))。その後、ドライエッチングによってX
線吸収体をパターニングし、所望のパターンを有するX
線マスクが完成する。
Referring to FIG. 2, an X-ray mask forming process of this embodiment will be briefly described. First, SiC or the like serving as the membrane 2 is deposited on both surfaces of a silicon substrate 3 having a thickness of 1 to 2 mm by a CVD method to a thickness of about 1 to 2 μm. Next, a support frame 4 made of glass or SiC having a thickness of about 5 mm is adhered to the outer peripheral portion of the back surface of the Si substrate 3 using an epoxy resin (FIG. 2).
(A)). Next, a predetermined region is removed from the back surface of the Si substrate 3 by anisotropic etching of Si (back etching) using a KOH aqueous solution or the like to form the membrane 2 (FIG. 2).
(B)). Subsequently, an X-ray absorber 1 made of a TaGeRe film is formed on the membrane 2 by a sputtering method (FIG. 2C). Then, X
X having a desired pattern by patterning the line absorber
The line mask is completed.

【0048】本実施例で形成したTaGeRe膜の組成
比は、Ta:Ge:Re=1:0.24:0.80(T
a=49.0%,Ge=11.8%、Re=39.2
%)である。この組成比のTaGeRe膜を0.6Pa
のスパッタガス圧の条件下で成膜することにより、基板
全面にわたってほぼ応力がゼロの膜を形成することがで
きた。
The composition ratio of the TaGeRe film formed in this embodiment is Ta: Ge: Re = 1: 0.24: 0.80 (T
a = 49.0%, Ge = 11.8%, Re = 39.2
%). A TaGeRe film having this composition ratio is set to 0.6 Pa
By forming the film under the conditions of the sputtering gas pressure, a film with almost zero stress could be formed over the entire surface of the substrate.

【0049】(実施例2)本実施例では、実施例1で説
明した図2に示すプロセスとは異なり、メンブレン上に
X線吸収体を成膜した後に、シリコン基板のバックエッ
チ工程を行う製造方法を採用した。以下、図3を参照し
て、本実施の形態におけるX線マスク製造プロセスを説
明する。
(Embodiment 2) In this embodiment, unlike the process shown in FIG. 2 described in Embodiment 1, a back etching step of a silicon substrate is performed after forming an X-ray absorber on a membrane. The method was adopted. Hereinafter, an X-ray mask manufacturing process according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0050】まず、シリコン基板3の両面にメンブレン
2となる1〜2μmの厚さのSiN、SiC等の薄膜を
形成する(図3(a))。引き続き、シリコン基板3表
面のSiNあるいはSIC膜上に、X線吸収体1として
TaGeRe膜をスパッタ法により成膜する(図3
(b))。引き続き、KOH等の溶液を用いてシリコン
基板3の異方性エッチングを行い、メンブレン2を形成
する。さらにシリコン基板3の裏面外周部に厚さ5mm
程度のガラス等からなる支持枠4をエポキシ樹脂により
接着する(図3(c))。最後に、TaGeRe膜上に
レジストを塗布してこれを所定のパターンに加工し、さ
らにレジストをマスクとしてSF6またはCl2 等のエ
ッチングガスを用いたドライエッチングによりTaGe
Re膜を加工し、X線吸収体1のパターニングを行う
(図3(d))。以上の工程により、TaGeRe膜を
X線吸収体として用いるX線マスクが完成する。本実施
例におけるTaGeRe膜の組成比、成膜条件は実施例
1と同様である。
First, a thin film of SiN, SiC or the like having a thickness of 1 to 2 μm to be the membrane 2 is formed on both surfaces of the silicon substrate 3 (FIG. 3A). Subsequently, a TaGeRe film as the X-ray absorber 1 is formed on the SiN or SIC film on the surface of the silicon substrate 3 by a sputtering method (FIG. 3).
(B)). Subsequently, the silicon substrate 3 is anisotropically etched using a solution such as KOH to form the membrane 2. Further, a thickness of 5 mm is applied to the outer peripheral portion of the back surface of the silicon substrate 3.
A support frame 4 made of glass or the like is bonded with an epoxy resin (FIG. 3C). Finally, by dry etching using an etching gas such as SF6 or Cl 2 which was processed into a predetermined pattern by applying a resist on TaGeRe film, the further resist as a mask TaGe
The Re film is processed, and the X-ray absorber 1 is patterned (FIG. 3D). Through the above steps, an X-ray mask using the TaGeRe film as the X-ray absorber is completed. The composition ratio and the film forming conditions of the TaGeRe film in this embodiment are the same as those in the first embodiment.

【0051】本実施例で採用したX線マスクの製造方法
によれば、実施例1とは異なりシリコン基板上にX線吸
収体を成膜するので、各工程においてX線吸収体の応力
をより正確に測定することが可能であるという利点があ
る。ただし、X線吸収体の成膜後にシリコン基板のバッ
クエッチを行ってメンブレンを形成する際に、メンブレ
ン膜の引っ張り応力によって支持枠に歪みが生じ、メン
ブレン及びX線吸収体の応力が変化してしまうことがあ
る。この場合は、X線吸収体をあらかじめ目標の応力よ
りも引っ張り応力に成膜しておく、もしくは成膜後の応
力からパターン位置歪み量を予測してパターンデータを
補正する、等の方法によりX線マスクを高精度にするこ
とが可能である。
According to the manufacturing method of the X-ray mask employed in this embodiment, unlike the first embodiment, the X-ray absorber is formed on the silicon substrate, so that the stress of the X-ray absorber is reduced in each step. There is an advantage that accurate measurement can be performed. However, when forming the membrane by performing back etching of the silicon substrate after forming the X-ray absorber, the support frame is distorted due to the tensile stress of the membrane film, and the stress of the membrane and the X-ray absorber changes. Sometimes. In this case, the X-ray absorber is formed in advance with a tensile stress greater than the target stress, or the pattern data is corrected by estimating the amount of pattern position distortion from the stress after the film formation, or the like. It is possible to make the line mask highly accurate.

【0052】(第2の実施の形態)本発明のTaGeR
e合金膜は、成膜した後にアニール処理を施すことによ
り、その膜内応力を調整することが可能である。本実施
の形態では、X線吸収体としてTaGeRe膜を成膜し
た後に、アニールにより応力の調整を行って、低応力の
X線マスクを形成した例を説明する。TaGeRe膜の
成膜自体は第1の実施の形態と同様に行うことができ
る。
(Second Embodiment) TaGeR of the present invention
By subjecting the e-alloy film to an annealing treatment after the film formation, the stress in the film can be adjusted. In this embodiment, an example will be described in which a TaGeRe film is formed as an X-ray absorber, the stress is adjusted by annealing, and a low-stress X-ray mask is formed. The formation of the TaGeRe film itself can be performed in the same manner as in the first embodiment.

【0053】図5は、TaGeRe膜を真空中でアニー
ルした場合の、応力の変化とアニール温度及びアニール
時間の関係を示す図である。図5から分かるように、3
00℃程度以上の温度でのアニール処理を施すことによ
り、膜応力は成膜直後より引っ張り側に変化する。この
変化の程度は、アニール温度の上昇に伴って大きくな
る。また、アニールによる応力変化は、5〜15分程度
で飽和する。アニールの雰囲気を真空中からAr、X
e、N2 等の不活性ガス雰囲気に変更しても、全く同様
の結果が得られる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the change in stress, the annealing temperature and the annealing time when the TaGeRe film is annealed in a vacuum. As can be seen from FIG.
By performing the annealing treatment at a temperature of about 00 ° C. or more, the film stress changes to the tensile side immediately after the film formation. The degree of this change increases as the annealing temperature increases. The stress change due to annealing saturates in about 5 to 15 minutes. The annealing atmosphere is changed from vacuum to Ar, X
Even if the atmosphere is changed to an inert gas atmosphere such as e or N 2 , exactly the same result can be obtained.

【0054】この現象を利用すると、成膜時にはスパッ
タガス圧に対する応力の依存性が小さく(図4において
グラフの傾きが小さく)再現性良く成膜が可能な低ガス
圧領域で圧縮応力膜を形成しておき、その後に適当な温
度でアニール処理を行って応力を引っ張り側に変化させ
ることにより、再現性の高い低応力TaGeRe膜の形
成が可能となる。
By utilizing this phenomenon, a compressive stress film is formed in a low gas pressure region in which a film can be formed with good reproducibility because the dependency of stress on the sputtering gas pressure during film formation is small (the slope of the graph in FIG. 4 is small). After that, by performing an annealing process at an appropriate temperature to change the stress to the tensile side, a low stress TaGeRe film with high reproducibility can be formed.

【0055】また、このようにしてアニール処理を施
し、応力変化を飽和させたTaGeRe膜を用いた場
合、X線マスク製造プロセスにおけるレジスト工程やエ
ッチング工程、あるいは露光に使用する際にマスクの温
度が上昇しても応力が変化することが無く、より応力の
安定性の高いX線マスクが得られる。通常の製造プロセ
スでは、X線マスクの温度は上昇しても150℃程度以
下にとどまるが、あらかじめこれ以上の温度でアニール
しておくことにより、熱的なマージンが大きくなり有利
となるのである。
In the case where the TaGeRe film having undergone the annealing treatment to thereby saturate the stress change is used, the temperature of the mask may be lowered in the resist step or the etching step in the X-ray mask manufacturing process, or when the mask is used for exposure. The stress does not change even when it rises, and an X-ray mask with higher stress stability can be obtained. In a normal manufacturing process, the temperature of the X-ray mask stays at about 150 ° C. or less even if it rises. However, annealing at a temperature higher than this increases the thermal margin, which is advantageous.

【0056】以上の通り、TaGeRe膜をアニール処
理することにより、応力の調整およびプロセスにおける
熱的安定性の向上を達成することが可能となる。この観
点から、アニール処理はTaGeRe膜の成膜の直後に
行うことが望ましい。ただし、応力の調整のみを目的と
する場合には、パターニング工程等を行った後にアニー
ル処理を行ってもよい。
As described above, the annealing of the TaGeRe film makes it possible to adjust the stress and improve the thermal stability in the process. From this viewpoint, it is desirable that the annealing process be performed immediately after the TaGeRe film is formed. However, if the purpose is only to adjust the stress, the annealing may be performed after the patterning step or the like is performed.

【0057】(実施例3)本実施例では、実施例1と同
様に、図2に示す通りのシリコン基板をバックエッチし
た後にX線吸収体を形成するプロセスを用いて、X線マ
スクを製造した。以下、図2を参照して製造プロセスを
簡単に説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, similarly to Embodiment 1, an X-ray mask is manufactured by using a process of forming an X-ray absorber after back-etching a silicon substrate as shown in FIG. did. Hereinafter, the manufacturing process will be briefly described with reference to FIG.

【0058】シリコン基板3のバックエッチを行う工程
までは、実施例1と全く同様に行う(図2(a)〜
(b))。引き続き、X線吸収体1としてTaGeRe
膜をスパッタ法により成膜する。ここで成膜するTaG
eRe膜の組成比は、Ta:Ge:Re=1:0.2
4:0.75(Ta=50.2%,Ge=12.1%、
Re=37.7%)とした。成膜時のスパッタガス圧は
0.6Paで、実施例1と同様である。ここで、本実施
例で成膜したTaGeRe膜の組成比は、実施例1に比
べてRe組成を若干少なくしてある。このため膜の応力
は、膜全面にわたって約80MPaの圧縮応力となる。
The steps up to the step of back etching the silicon substrate 3 are performed in exactly the same manner as in the first embodiment (FIGS. 2A to 2A).
(B)). Subsequently, TaGeRe was used as the X-ray absorber 1.
The film is formed by a sputtering method. TaG to be deposited here
The composition ratio of the eRe film is Ta: Ge: Re = 1: 0.2
4: 0.75 (Ta = 50.2%, Ge = 12.1%,
Re = 37.7%). The sputtering gas pressure during film formation was 0.6 Pa, which was the same as in Example 1. Here, the composition ratio of the TaGeRe film formed in the present embodiment is slightly smaller than that in the first embodiment. Therefore, the stress of the film becomes a compressive stress of about 80 MPa over the entire surface of the film.

【0059】次に、TaGeRe膜のアニール処理を行
う。アニールの条件は、真空中、400℃、10分間と
した。このアニール処理により、膜の応力は約80MP
a程度引っ張り側に変化する。これにより、成膜直後の
圧縮応力とアニールによる応力変化が相殺し、応力がゼ
ロに近い低応力TaGeRe膜が形成される。
Next, annealing of the TaGeRe film is performed. Annealing conditions were 400 ° C. for 10 minutes in a vacuum. By this annealing treatment, the stress of the film is about 80MP.
It changes to the pulling side by about a. As a result, the compressive stress immediately after the film formation and the stress change due to the annealing cancel each other, and a low-stress TaGeRe film having a stress close to zero is formed.

【0060】その後、実施例1と同様に、TaGeRe
膜よりなるX線吸収体1のパターニングを行って、X線
マスクが完成する。
Thereafter, similarly to the first embodiment, TaGeRe
The X-ray absorber 1 made of a film is patterned to complete an X-ray mask.

【0061】(実施例4)実施例2と同様のX線吸収体
を形成した後にシリコン基板のバックエッチを行うプロ
セスにおいて、以下のようにTaGeRe成膜後にアニ
ール処理を行うことも可能である。
(Embodiment 4) In the process of back etching the silicon substrate after forming the same X-ray absorber as in Embodiment 2, it is also possible to perform an annealing process after the TaGeRe film formation as follows.

【0062】まず、シリコン基板3の両面にメンブレン
2となるSiN、SiC等を成膜する。その後、X線吸
収体1としてTaGeRe膜をスパッタ法により成膜
し、引き続きこれをアニール処理する。その後の工程
は、実施例2と全く同様に行うことにより、X線マスク
が完成する。
First, a film of SiN, SiC or the like to be the membrane 2 is formed on both surfaces of the silicon substrate 3. After that, a TaGeRe film is formed as the X-ray absorber 1 by a sputtering method, and then this is annealed. The subsequent steps are performed in exactly the same manner as in Example 2, whereby the X-ray mask is completed.

【0063】本実施例においても、実施例3と同様に、
成膜時には圧縮応力を持つようにTaGeRe膜を成膜
しておく。例えば、組成比がTa:Ge:Re=1:
0.24:0.75のTaGeRe膜を0.6Paのス
パッタガス圧で成膜することにより、成膜直後には約8
0MPaの圧縮応力を有するX線吸収体1が得られる。
これに対して、例えば真空中で400℃、10分間のア
ニール処理を施すことにより、膜応力を引っ張り側に変
化させ、非常に低応力なX線吸収体を得ることができ
る。
In this embodiment, as in the third embodiment,
At the time of film formation, a TaGeRe film is formed so as to have a compressive stress. For example, if the composition ratio is Ta: Ge: Re = 1:
By forming a TaGeRe film of 0.24: 0.75 at a sputtering gas pressure of 0.6 Pa, about 8
An X-ray absorber 1 having a compressive stress of 0 MPa is obtained.
On the other hand, for example, by performing an annealing process at 400 ° C. for 10 minutes in a vacuum, the film stress is changed to the tensile side, and an X-ray absorber having a very low stress can be obtained.

【0064】以上、第1及び第2の実施の形態で述べた
ように、本発明のTaGeRe合金は、その組成比、成
膜条件(スパッタガス圧)、及び成膜後のアニール処理
の条件を制御することにより、非常に制御性良く低応力
の薄膜を得ることができる。また、これをX線吸収体に
適用することにより、非常に位置歪みの小さいX線マス
クを得ることができる。
As described above, in the TaGeRe alloy of the present invention, the composition ratio, the film forming conditions (sputter gas pressure), and the annealing conditions after the film formation are set as described in the first and second embodiments. By controlling, a thin film with low stress can be obtained with excellent controllability. Also, by applying this to an X-ray absorber, an X-ray mask with extremely small positional distortion can be obtained.

【0065】なお、本発明の要点はX線マスクにおける
X線吸収体1としてTaGeRe膜を使用することにあ
る。X線マスクにおけるその他の部材、すなわちメンブ
レン2やシリコン基板3、支持枠4等を等価物で置き換
えることももちろん可能である。
The gist of the present invention is to use a TaGeRe film as the X-ray absorber 1 in the X-ray mask. Of course, other members in the X-ray mask, that is, the membrane 2, the silicon substrate 3, the support frame 4, and the like can be replaced with equivalents.

【0066】(第3の実施の形態)第1及び第2の実施
の形態で説明した、X線吸収体としてTaGeRe膜を
有するX線マスクを用いてX線リソグラフィを行うこと
により、微細なパターンを持つ半導体デバイスを、再現
性良く製造することができる。
(Third Embodiment) A fine pattern is formed by performing X-ray lithography using the X-ray mask having a TaGeRe film as the X-ray absorber described in the first and second embodiments. Can be manufactured with good reproducibility.

【0067】半導体デバイス(メモリやロジックなどの
半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD、薄膜磁気
ヘッド、マイクロマシン等)は、ウエハ上に実際の回路
を形成する前工程及びそのウエハをチップ化及びパッケ
ージングする後工程を経て製品化される。このうち、ウ
エハプロセスには絶縁膜形成、電極形成、イオン注入な
ど様々な工程が含まれるが、各工程に於いてデバイス設
計図どおりのパターンを基板上に形成するプロセスがリ
ソグラフィーである。リソグラフィー工程ではレジスト
塗布、露光、現像が行われ、基板上にレジストパターン
が形成される。
A semiconductor device (a semiconductor chip such as a memory or a logic, or a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, or the like) performs a pre-process of forming an actual circuit on a wafer and forms and packages the wafer into chips. It is commercialized through a post process. Of these, the wafer process includes various steps such as formation of an insulating film, formation of an electrode, and ion implantation. In each step, lithography is a process for forming a pattern on a substrate according to a device design drawing. In the lithography process, resist application, exposure, and development are performed, and a resist pattern is formed on the substrate.

【0068】本発明のTaGeRe合金をX線吸収体と
して用いるX線マスクは、このリソグラフィにおける露
光にX線を用いる全ての場合に有効であるが、特に0.
13μm程度以下の微細なデバイスパターンを形成する
場合や、アスペクト比が大きい(>5程度)パターンを
形成する場合に効果が高い。
The X-ray mask using the TaGeRe alloy of the present invention as an X-ray absorber is effective in all cases where X-rays are used for exposure in this lithography.
The effect is high when a fine device pattern of about 13 μm or less is formed or when a pattern having a large aspect ratio (> about 5) is formed.

【0069】半導体デバイスでは前の層に形成されたパ
ターンに次の層のパターンを重ね合わせるが、その精度
は最小パターン線幅の数分の一以下であることが要求さ
れる。ここで、第1、第2の実施の形態(実施例1〜
4)に開示したX線マスクは、X線吸収体の応力が高度
に制御されているので、従来のX線マスクに比べて位置
歪みがきわめて小さい。例えば、X線透過膜にSiCを
用いて、35mm角の領域に50%の被覆率で±5MP
aのX線吸収体パターンを形成したときのX線吸収体に
よる最大位置歪みは5nm以下となる。よって、上記露
光プロセスに本発明のX線マスクを用いれば、デバイス
設計図に対して忠実なパターンが作成可能である。
In a semiconductor device, the pattern of the next layer is superimposed on the pattern formed on the previous layer, and its accuracy is required to be a fraction of the minimum pattern line width. Here, the first and second embodiments (Examples 1 to 5)
In the X-ray mask disclosed in 4), since the stress of the X-ray absorber is highly controlled, positional distortion is extremely small as compared with the conventional X-ray mask. For example, by using SiC for the X-ray transmission film, the area of 35 mm square is covered by 50% with a coverage of ± 5
The maximum positional distortion caused by the X-ray absorber when the X-ray absorber pattern a is formed is 5 nm or less. Therefore, if the X-ray mask of the present invention is used in the above exposure process, a pattern faithful to a device design drawing can be created.

【0070】以上により、本発明のTaGeRe合金を
用いたX線マスクを用いてX線リソグラフィを行うこと
により、良好な特性を有する半導体デバイスを高い歩留
まりで製造することが可能となる。
As described above, by performing the X-ray lithography using the X-ray mask using the TaGeRe alloy of the present invention, it becomes possible to manufacture a semiconductor device having good characteristics at a high yield.

【0071】なお、発明の実施の形態において、本発明
のTaGeRe合金薄膜をX線マスクのX線吸収体に適
用した例について述べたが、TaGeRe合金薄膜の用
途はX線マスクに限定されるものではない。すなわち、
低応力特性が必要とされるような用途において、本発明
のTaGeRe合金薄膜が有用であることは言うまでも
ない。
In the embodiment of the present invention, an example in which the TaGeRe alloy thin film of the present invention is applied to an X-ray absorber of an X-ray mask has been described, but the use of the TaGeRe alloy thin film is limited to an X-ray mask. is not. That is,
It goes without saying that the TaGeRe alloy thin film of the present invention is useful in applications where low stress characteristics are required.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明のTaGeRe合金は、従来のX
線吸収体材料に比べて高いX線阻止能を有する。また、
広い合金組成範囲においてアモルファス構造の薄膜が得
られる。さらに、組成比、成膜時のスパッタガス圧を調
節することにより、非常に再現性良く低応力膜を得るこ
とができる。これらの特性により、本発明のTaGeR
e合金薄膜は、X線マスクにおけるX線吸収体として非
常に有効である。
As described above, the TaGeRe alloy of the present invention is a
It has a high X-ray stopping power as compared with a line absorber material. Also,
A thin film having an amorphous structure can be obtained in a wide alloy composition range. Further, by adjusting the composition ratio and the sputter gas pressure during film formation, a low-stress film can be obtained with very high reproducibility. Due to these characteristics, the TaGeR of the present invention
The e-alloy thin film is very effective as an X-ray absorber in an X-ray mask.

【0073】また、TaGeRe膜の応力は、スパッタ
ガス圧以外のパラメータの影響をほとんど受けない。こ
のため、本発明のTaGeRe膜は安価な成膜装置でも
再現性良く低応力膜の成膜が可能であるという特徴を持
つ。
The stress of the TaGeRe film is hardly affected by parameters other than the sputtering gas pressure. Therefore, the TaGeRe film of the present invention has a feature that a low stress film can be formed with good reproducibility even with an inexpensive film forming apparatus.

【0074】さらに、本発明のTaGeRe膜の応力
は、成膜後のアニール処理によって応力を制御すること
も可能である。これにより、応力の再現性は一層向上す
る。
Further, the stress of the TaGeRe film of the present invention can be controlled by annealing after the film is formed. Thereby, the reproducibility of stress is further improved.

【0075】以上特徴を持つTaGeRe膜をX線吸収
体として有するX線マスクを用いてリソグラフィを行う
ことにより、0.1μm程度以下のパターンを持つ半導
体デバイスを高い歩留まりで製造することが可能とな
る。
By performing lithography using an X-ray mask having a TaGeRe film having the above characteristics as an X-ray absorber, a semiconductor device having a pattern of about 0.1 μm or less can be manufactured at a high yield. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のX線マスクの構成を表す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray mask of the present invention.

【図2】本発明実施例1及び実施例3の製造プロセスを
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process according to Examples 1 and 3 of the present invention.

【図3】本発明実施例2及び実施例4の製造プロセスを
説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process according to Embodiments 2 and 4 of the present invention.

【図4】本発明のTaGeRe膜の応力とスパッタガス
圧との関係を、組成比をパラメータとして示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the stress of the TaGeRe film of the present invention and the sputtering gas pressure, using the composition ratio as a parameter.

【図5】本発明のTaGeRe膜を真空中でアニールし
た場合の膜応力の変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change in film stress when a TaGeRe film of the present invention is annealed in a vacuum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 X線吸収体 2 メンブレン 3 シリコン基板 4 支持枠 5 Taの応力を示す 6 組成比が1:0.24:0.96のTaGeRe膜
の応力を示す 7 組成比が1:0.24:0.75のTaGeRe膜
の応力を示す 8 組成比が1:0.24:0.12のTaGeRe膜
の応力を示す
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray absorber 2 Membrane 3 Silicon substrate 4 Support frame 5 Shows the stress of Ta 6 Shows the stress of the TaGeRe film whose composition ratio is 1: 0.24: 0.96 7 The composition ratio is 1: 0.24: 0 8 indicates the stress of a TaGeRe film having a composition ratio of 1: 0.24: 0.12.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C22C 45/00 H01L 21/30 531M ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // C22C 45/00 H01L 21/30 531M

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともTa、Ge、及びReを含有す
る合金。
An alloy containing at least Ta, Ge and Re.
【請求項2】Ta、Ge及びReをあわせた組成比が9
5原子%以上である請求項1に記載の合金。
2. The composition ratio of Ta, Ge and Re is 9
The alloy according to claim 1, which is at least 5 atomic%.
【請求項3】Ta、Re及びGeからなる合金。3. An alloy comprising Ta, Re and Ge. 【請求項4】Ge組成比が1〜30原子%、Re組成比
が3〜60原子%の範囲内であることを特徴とする請求
項1から3のいずれかに記載の合金。
4. The alloy according to claim 1, wherein the Ge composition ratio is in the range of 1 to 30 at% and the Re composition ratio is in the range of 3 to 60 at%.
【請求項5】アモルファス構造である請求項1から4の
いずれかに記載の合金。
5. The alloy according to claim 1, which has an amorphous structure.
【請求項6】形状が薄膜状である請求項1から5のいず
れかに記載の合金。
6. The alloy according to claim 1, wherein the alloy is in the form of a thin film.
【請求項7】X線透過膜上に選択的に形成されたX線吸
収体を有するX線マスクであって、前記X線吸収体を請
求項1から5のいずれかに記載の合金で形成したことを
特徴とするX線マスク。
7. An X-ray mask having an X-ray absorber selectively formed on an X-ray permeable film, wherein the X-ray absorber is formed of the alloy according to any one of claims 1 to 5. An X-ray mask, comprising:
【請求項8】Ta、Ge及びReを含有するターゲット
を用いてスパッタ法により基板上に請求項1から請求項
5のいずれかに記載の合金よりなる薄膜を形成すること
を特徴とする合金の製造方法。
8. An alloy according to claim 1, wherein a thin film made of the alloy according to claim 1 is formed on a substrate by sputtering using a target containing Ta, Ge and Re. Production method.
【請求項9】Ta、Ge及びReを含有するターゲット
を用いてスパッタ法によりX線透過膜上に請求項1から
請求項5のいずれかに記載の合金よりなる薄膜を形成す
る工程を有することを特徴とするX線マスクの製造方
法。
9. A method for forming a thin film made of the alloy according to any one of claims 1 to 5 on a X-ray permeable film by sputtering using a target containing Ta, Ge and Re. A method for manufacturing an X-ray mask, comprising:
【請求項10】前記薄膜を形成する工程の後に該薄膜を
アニールする工程を有することを特徴とする請求項9に
記載のX線マスクの製造方法。
10. The method according to claim 9, further comprising a step of annealing the thin film after the step of forming the thin film.
【請求項11】請求項7のX線マスクを用い該X線マス
クを通してX線を照射することにより基板上のレジスト
にX線吸収体のパターンを転写するX線露光工程を含む
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
11. An X-ray exposure step of transferring an X-ray absorber pattern to a resist on a substrate by irradiating X-rays through the X-ray mask using the X-ray mask according to claim 7. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項12】請求項7のX線マスクを用い該X線マス
クを通してX線を照射することにより基板上のレジスト
にX線吸収体のパターンを転写するX線露光工程により
少なくとも1層のパターンが形成された半導体デバイ
ス。
12. An X-ray exposure step of transferring an X-ray absorber pattern onto a resist on a substrate by irradiating X-rays through the X-ray mask using the X-ray mask according to claim 7. A semiconductor device on which is formed.
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