JPH11307442A

JPH11307442A - Ｘ線マスク及びｘ線マスクブランク並びにそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH11307442A
Application number: JP13115198A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜; Akinori Kurikawa; 明典栗川; Takamitsu Kawahara; 孝光河原; Akira Okubo; 亮大久保
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-05
Also published as: US6317480B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】フレーム接着による歪みがなく極めて高い位
置精度を有すると同時に、接着剤によるＸ線マスクの汚
染なしに洗浄を容易に行うことができ、しかもＸ線マス
クをＸ線ステッパー内のステージに固定する際に正確な
位置制御が可能なＸ線マスク等を提供する。【解決手段】枠状に形成されたマスク支持体１１ａ
と、前記枠状に形成されたマスク支持体の表面に張り渡
すようにして支持されたＸ線を透過するＸ線透過膜１２
と、該Ｘ線透過膜上に所望のＸ線吸収膜パターン１３ａ
を有するＸ線マスク１であって、前記マスク支持体は、
単独で充分な機械的強度を有する厚さＴ有し、かつ、前
記マスク支持体の周縁部に段差面を有することを特徴と
するＸ線マスク。

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線マスク及びＸ
線マスクブランク並びにそれらの製造方法等に関する。

【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上で
必要な微細パターンの転写技術としては、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著しく進
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、実用化が進めら
れている。

【０００５】Ｘ線リソグラフィーは等倍の近接露光であ
り、等倍のＸ線マスクが必要となる。Ｘ線リソグラフィ
ーに用いるＸ線マスクの構造を図１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、シリコン基板を加工して得られる支持枠１１
ａで支持されている。さらに、この支持枠には、補強及
びハンドリングを容易にするため外径が支持枠より大き
なガラスフレーム１５を接合する。ここで、例えば、支
持枠の外径は４インチφ、ガラスフレームの外径は５イ
ンチφのサイズが使用される。

【０００７】このようなＸ線マスクを得るためのＸ線マ
スクブランクの構造を図２に示す。Ｘ線マスクブランク
２は、シリコン基板１１上に順次形成されたＸ線透過膜
１２、Ｘ線吸収膜１３、エッチングマスク層１４から構
成されている。なお、図３に示すようにＸ線マスクにお
けるパターンエリアとなる中心部のシリコンを裏面側よ
り除去し支持枠１１ａを形成してメンブレンを自立させ
た態様のものや、さらに図４に示すように支持枠１１ａ
の裏面側に補強フレーム１５を予め接合した態様のもの
も、Ｘ線マスクブランクと称する。

【０００８】Ｘ線リソグラフィー法では、Ｘ線マスクを
用いて微細パターンをウエハ基板上へ転写する場合、図
５に示すように、Ｘ線マスク１とレジストを塗布したウ
エハ３をそれぞれ縦型のＸ線ステッパーに装着し、Ｘ線
マスク１とウエハ３間の間隔を２０μｍ程度に近接さ
せ、Ｘ線マスク１とウエハ３にそれぞれ形成した位置検
出マークにて位置合わせ（アライメント）した後、Ｘ線
マスク１側からＸ線（多くの場合シンクロトロン放射光
を利用）を照射し、ウエハ３上に塗布してあるレジスト
を感光させ、微細パターンを転写する。

【０００９】Ｘ線ステッパーにおいては、Ｘ線マスクと
ウエハとの間の重ね合わせ精度（位置合わせ精度の他に
傾き角度（回転角）等を含む）を高めるために、Ｘ線マ
スク及びウエハをそれぞれのステージに固定する際には
正確な位置制御が必要である。このため図５に示すよう
にウエハ基板に比べかなり重いＸ線マスク１について
は、補強フレーム１５をＵ字型のハンドリングアーム１
６によってチャックすることで、無歪みで正確に固定し
ている。ハンドリングアームを用いる場合、ハンドリン
グアームのマスク側の部分が露光時にウエハ面と接触す
るのを避ける必要があるが、図５に示す補強フレーム付
きマスクを用いることで、ハンドリングアーム１６は補
強フレーム１５を噛むため、ウエハ面との接触は生じな
い。ハンドリングアームは、Ｘ線ステッパー内でのマス
クの固定と搬送を容易にしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、フォトリソグラ
フィー技術の進歩に伴い、Ｘ線リソグラフィーの導入時
期が先送りされ、現状では、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ（デ
ザインルール：０．１８μｍ）の世代から導入される見
通しとなった。そして、Ｘ線リソグラフィーは、１Ｇか
ら導入された場合でも、４Ｇ、１６Ｇ、６４Ｇまでの複
数世代に亘って使用できるという特徴を有している。６
４Ｇでの使用を想定した場合、Ｘ線マスクに要求される
位置精度は一層厳しくなり１０ｎｍという高い位置精度
が必要となる。したがって、各マスク作製プロセスに起
因する歪みは、極力ゼロにすることが必要になってき
た。さらに、Ｘ線リソグラフィー技術を用いた半導体の
量産体制を確立するためには、Ｘ線マスクの使用時にマ
スクに付着する汚染（コンタミネーション）を取り除く
ために定期的にＸ線マスクの洗浄を実施する必要があ
る。また、近接露光で使用されるＸ線マスクは、高い平
面度を有する必要があり、例えば、基板内で３μｍ以下
である必要がある。このように、高位置精度及び高平面
度を有するＸ線マスクを安定して作製することができ、
そのマスクは、容易に洗浄することができなければなら
ない。洗浄法としては、有機物などのコンタミネーショ
ンを除去するために、熱濃硫酸や硫酸過水（硫酸と過酸
化水素水の混合液）などが効果的であると言われてい
る。

【００１１】しかしながら、補強フレームを付けたＸ線
マスクは、一般に補強フレームとマスクの支持枠（シリ
コン基板）をエポキシなどの接着剤で接着するため、洗
浄時に接着剤の溶出が起こり、Ｘ線マスクの汚染を招く
という問題があった。また、接着時には、接着剤の収縮
を伴うため、シリコン基板に歪みを全く与えず、再現性
良く接合することは難しく、したがって、高精度なマス
クを安定して得ることが難しいという問題もあった。

【００１２】なお、フレームを付けずに、シリコン基板
だけでマスクを作製する方法も考えられるが、このよう
なＸ線マスクは、基板表面が平坦であるため、Ｘ線ステ
ッパー内でのハンドリングアームによる固定・搬送や、
装置外でのハンドリングに問題があった。

【００１３】本発明は、上述した背景の下になされたも
のであり、フレーム接着による歪みがなく極めて高い位
置精度を有すると同時に、接着剤によるＸ線マスクの汚
染なしに洗浄を容易に行うことができ、しかもＸ線マス
クをＸ線ステッパー内のステージに固定する際に正確な
位置制御が可能なＸ線マスクの提供を第一の目的とす
る。また、高精度なマスクを再現性良く安定して得るこ
とができるＸ線マスクの製造方法の提供を第二の目的と
する。また、上記本発明のＸ線マスクの製造に適したＸ
線マスクブランク及びその製造方法の提供を第三の目的
とする。

【００１４】

【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、従来使用され
てきた補強フレーム付Ｘ線マスクは、Ｘ線ステッパーで
のハンドリングにおいては、効果的であったが、フレー
ム付マスクは、フレーム接着による位置歪みで要求され
るマスク位置精度を満たすことができず、１Ｇｂｉｔ−
ＤＲＡＭ以降のＸ線マスクの製造が困難であることを確
認した。また、フレーム付マスクは、洗浄プロセスによ
るコンタミネーションの除去が難しく、半導体の量産体
制下での使用に適していないことを確認した。そして、
さらに研究を重ねた結果、厚いシリコン基板の周縁部に
段差を設けることで、フレームが不要となると同時にＸ
線ステッパー内での固定・搬送や装置外でのハンドリン
グが容易になることを見出し、これらの構造が、１Ｇｂ
ｉｔ−ＤＲＡＭ以降のＸ線マスク製造に不可欠な構造で
あることを見出し本発明を完成するに至った。

【００１５】すなわち、本発明は以下に示す構成として
ある。

【００１６】（構成１）枠状に形成されたマスク支持体
と、前記枠状に形成されたマスク支持体の表面に張り渡
すようにして支持されたＸ線を透過するＸ線透過膜と、
該Ｘ線透過膜上に所望のＸ線吸収膜パターンを有するＸ
線マスクであって、前記マスク支持体は、単独で充分な
機械的強度を有する厚さを有し、かつ、前記マスク支持
体の周縁部に段差面を有することを特徴とするＸ線マス
ク。

【００１７】（構成２）前記マスク支持体がシリコンで
あり、かつ、前記マスク支持体の厚さＴが１．５〜８ｍ
ｍであることを特徴とする構成１に記載のＸ線マスク。

【００１８】（構成３）マスク支持体の表面から段差面
までの厚さｔが、前記マスク支持体の厚さＴの１０〜８
０％の厚さを有することを特徴とする構成２に記載のＸ
線マスク。

【００１９】（構成４）構成１〜３から選ばれるいずれ
かに記載のＸ線マスクを形成するために使用されるＸ線
マスクブランクであって、枠状に形成されたマスク支持
体と、該マスク支持体の表面に張り渡すようにして支持
されたＸ線を透過するＸ線透過膜と、該Ｘ線透過膜上に
Ｘ線吸収膜を有するとともに、前記マスク支持体は、単
独で充分な機械的強度を有する厚さを有し、かつ、前記
マスク支持体の周縁部に段差面を有することを特徴とす
るＸ線マスクブランク。

【００２０】（構成５）構成１〜３から選ばれるいずれ
かに記載のＸ線マスクを形成するために使用されるＸ線
マスクブランクであって、マスク支持体用基板と、該マ
スク支持体用基板の表面に形成されたＸ線透過膜と、該
Ｘ線透過膜上に形成されたＸ線吸収膜を有するととも
に、前記マスク支持体用基板は、その中央部を除去して
枠状の形状としてときに単独で充分な機械的強度を有す
る厚さを有し、かつ、前記マスク支持体用基板の周縁部
に段差面を有することを特徴とするＸ線マスクブラン
ク。

【００２１】（構成６）構成１〜３から選ばれるいずれ
かに記載のＸ線マスクを形成するために使用されるＸ線
マスク用基板であって、前記マスク支持体表面に張り渡
すように周縁部において支持されたＸ線を透過するＸ線
透過膜とを有し、前記マスク支持体は、単独で充分な機
械的強度を有する厚さを有し、かつ、前記マスク支持体
の周縁部に段差面を有することを特徴とするＸ線マスク
用基板。

【００２２】（構成７）構成１〜３から選ばれるいずれ
かに記載のＸ線マスクにおけるマスク支持体の材料とな
るマスク支持体用基板であって、前記マスク支持体用基
板は、その中央部を除去して枠状の形状としてときに単
独で充分な機械的強度を有する厚さを有し、かつ、前記
マスク支持体用基板の周縁部に段差面を有することを特
徴とするマスク支持体用基板。

【００２３】（構成８）マスク支持体用基板上にＸ線透
過膜を形成する工程と、該マスク支持体用基板の中央部
を除去してＸ線透過膜を支持した枠状のマスク支持体を
形成する工程と、該Ｘ線透過膜上にＸ線吸収膜を形成す
る工程とを有するＸ線マスクブランクの製造方法であっ
て、前記マスク支持体用基板として、その中央部を除去
して枠状の形状としてときに単独で充分な機械的強度を
有する厚さを有するものを用い、かつ、前記Ｘ線透過膜
を形成する工程の前又は後に、前記マスク支持体用基板
の周縁部に段差面を形成する工程を有することを特徴と
するＸ線マスクブランクの製造方法。

【００２４】（構成９）前記マスク支持体用基板の周縁
部に段差面を形成する工程を、機械的加工により行うこ
とを特徴とする構成８に記載のＸ線マスクブランクの製
造方法。

【００２５】（構成１０）前記機械的加工が、レーザー
加工であることを特徴とする構成９に記載のＸ線マスク
ブランクの製造方法。

【００２６】（構成１１）構成８〜１０から選ばれるい
ずれかに記載のＸ線マスクブランクの製造方法を用いた
Ｘ線マスクの製造方法であって、Ｘ線吸収膜をパターニ
ング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。

【００２７】

【作用】本発明においては、単独で充分な機械的強度を
有する厚さのシリコン基板の周縁部に段差を設けること
で、フレーム接着プロセスを無くすことができるため、
フレーム接着による歪みがなくなり、極めて高い位置精
度を有するＸ線マスクが得られる。また、上記構造を有
するＸ線マスクは、露光時や装脱時等にマスクに付着す
るコンタミネーションを除去するための洗浄を接着剤に
よる汚染なしに容易に行うことができる。さらに、上記
構造を有するＸ線マスクは、Ｘ線ステッパー内でのハン
ドリングアームによる固定・搬送や装置外でのハンドリ
ングが容易になるとともに、Ｘ線マスクをＸ線ステッパ
ー内のステージに固定する際に正確な位置制御が可能と
なる。正確な位置制御に関しては、フレームを用いず一
体構造としたこと、及び、レーザー加工で段差を形成す
ることで、マスク支持体の底面と表面との平行度が向上
し、マスク支持体の底面と段差面との平行度が向上し、
より正確な位置制御が可能となる。また、本発明の段差
を有するマスク及びハンドリングアームを用いると、ハ
ンドリングアームによって無歪みでチャックでき（メン
ブレンが歪まない）、搬送性、安定性が向上するととも
に位置再現性が向上し、アライメント精度が向上し、量
産性（スループット）が向上し、これらのことから、Ｘ
線マスクをＸ線ステッパー内のステージに固定する際に
正確な位置制御が可能となる。

【００２８】なお、本発明は、１Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ以
降のＸ線マスクの製造に適しており、４Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ（０．１３μｍのデザインルール）以降のＸ線マス
ク製造にも適している。

【００２９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００３０】まず、本発明のＸ線マスクについて説明す
る。

【００３１】本発明のＸ線マスクは、図６に示すよう
に、枠状に形成されるマスク支持体が単独で充分な機械
的強度を有する厚さＴとするとともに、マスク支持体の
周縁部に段差面１１ｄを設けたことを特徴とする。

【００３２】ここで、マスク支持体の材料は特に制限さ
れないが、加工性、機械的強度、耐薬品性、熱伝導性、
電気伝導性等の観点からはシリコン等が好ましい。

【００３３】マスク支持体の厚さＴは、単独で充分な機
械的強度を有する厚さとする。具体的には、１．５〜１
０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍ、より好ましくは４〜８
ｍｍ、さらに好ましくは６〜８ｍｍである。なお、支持
体の外径や形状により好ましい厚さは異なる。

【００３４】マスク支持体のサイズは特に制限されな
い。マスク支持体が円形の場合、現在のところ標準的な
外径は５インチ径であるが、４インチ径、６インチ径な
どＸ線ステッパーに応じたサイズを用いればよい。な
お、マスク支持体は角型であってもよい。

【００３５】マスク支持体の表面から段差面までの厚さ
ｔは、マスク支持体の厚さにもよるため一概に言えない
が、マスク支持体の厚さが２ｍｍ超の場合、マスク支持
体の厚さＴの１０〜８０％の厚さとすることが、ハンド
リングアームのサイズの制約、基板の加工精度、段差部
の強度等の観点から好ましい。また、段差部の厚みｔ
は、０．５ｍｍ〜支持体の厚みＴから０．５ｍｍを引い
た範囲が好ましく、１ｍｍ〜支持体の厚みＴから１ｍｍ
を引いた範囲がさらに好ましい。

【００３６】段差の位置は、マスクエリアの外側であれ
ばよい。段差の幅（長さ）は、３ｍｍ〜３０ｍｍ程度が
好ましい。５インチ径の場合、例えば、７０ｍｍφより
外側で、外径より５ｍｍまでの領域が好ましい。

【００３７】次に、本発明のＸ線マスクブランク等につ
いて説明する。

【００３８】本発明のＸ線マスクブランクは、マスク支
持体が単独で充分な機械的強度を有する厚さを有すると
ともに、マスク支持体の周縁部に段差面を設けたことを
特徴とする。なお、本発明のＸ線マスクブランクには、
Ｘ線マスクにおけるパターンエリアとなる中心部のシリ
コンを裏面側より除去し支持枠を形成してメンブレンを
自立化させた態様のものや、支持枠を形成する以前の態
様のものが含まれる。また、本発明には、Ｘ線吸収膜を
形成する以前の態様のもの（Ｘ線マスク用基板）や、Ｘ
線透過膜及びＸ線吸収膜を成膜する以前の態様のもの
（マスク支持体用基板）が含まれる。

【００３９】本発明のＸ線マスク及びＸ線マスクブラン
クは、少なくとも、Ｘ線を透過するＸ線透過膜と、この
Ｘ線透過膜上に形成されたＸ線吸収膜パターン又はＸ線
吸収膜を有する。

【００４０】なお、本発明では、Ｘ線透過膜及びＸ線吸
収膜以外の層（膜）を、必要に応じ、設けることができ
る。例えば、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、導電層などを設ける
ことができる。また、Ｘ線吸収膜上に、エッチングマス
ク層、保護層、導電層などを設けることができる。

【００４１】Ｘ線マスクの位置歪みは、Ｘ線マスク材料
の応力に強く影響され、Ｘ線吸収膜や、エッチングマス
ク層、エッチング停止層等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線マスクを
構成する各膜は極めて低い応力である必要がある。

【００４２】本発明において、Ｘ線透過膜としては、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド薄膜などが挙げられる。Ｘ
線照射耐性などの観点からはＳｉＣが好ましい。Ｘ線透
過膜の膜応力は、５０〜４００ＭＰａ以下であることが
好ましい。また、Ｘ線透過膜の膜厚は、１〜３μｍ程度
であることが好ましい。

【００４３】Ｘ線吸収膜としては、タンタル（Ｔａ）、
タングステン（Ｗ）などの高融点金属を主成分とする材
料などが挙げられる。具体的には、例えば、ＴａとＢの
化合物［例えばＴａ₄Ｂ（Ｔａ：Ｂ＝８：２）や、Ｔａ₄
Ｂ以外の組成をもつホウ化タンタル］、金属Ｔａ，Ｔａ
を含むアモルフアス材料、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系の材料など
が挙げられる。なお、Ｘ線照射耐性などの観点からは、
タンタルを主成分とする材料が好ましい。

【００４４】タンタルを主成分とするＸ線吸収材料は、
アモルフアス構造あるいは、微結晶構造を有することが
好ましい。これは、結晶（柱状）構造であるとサブミク
ロンオーダーの加工が難しく、Ｘ線照射耐性や経時的な
安定性が劣るからである。

【００４５】タンタルを主成分とするＸ線吸収膜材料
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線吸収率が大きいなど
の利点を有するからである。また、スパックリングで成
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（特開平２−１９２１１６号公報）。

【００４７】Ｘ線吸収膜の応力は、１０ＭＰａ以下であ
ることが好ましい。また、Ｘ線吸収膜の膜厚は、０．３
〜０．８μｍ程度であることが好ましい。

【００４８】Ｘ線マスクブランクにおけるエッチングマ
スク層としては、クロムを主成分とする材料が挙げられ
る。具体的には、クロムと炭素及び／又は窒素を含む材
料からなるエッチングマスク層は、Ｘ線吸収膜と高いエ
ッチング選択比をもったままで、極めて低い膜応力を得
ることができる。

【００４９】エッチングマスク層の膜厚は、０．０３〜
０．１μｍ程度であることが好ましい。また、エッチン
グマスク層における膜応力と膜厚との積は、±１×１０
⁴ｄｙｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。膜応力と膜
厚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。

【００５０】次に、本発明のＸ線マスクブランクの製造
方法について説明する。

【００５１】本発明のＸ線マスクブランクの製造方法
は、段差を有するシリコン基板を機械加工によって形成
することを特徴とする。この場合、機械的加工として
は、加工精度等の観点からはレーザー加工が好ましい。
なお、ドライエッチング加工やウエットエッチング加工
も可能であるが、エッチング加工ではエッチングする深
さが深いため段差面の厚みのバラツキ（均一性）が悪く
なり適さない。段差面の厚みのバラツキは±０．１ｍｍ
程度が好ましい。

【００５２】マスク支持体用基板の中心部を裏面側から
除去し支持枠を形成してメンブレンを自立化させる際の
裏面加工は、ウエットエッチングによることが好まし
い。この場合、エッチング液としては、フッ酸と硝酸の
混合液や、ＫＯＨなどを使用できる。エッチング条件
は、適宜調整できる。

【００５３】なお、Ｘ線マスクブランクの他の製造工程
に関しては特に限定されず、従来より公知のＸ線マスク
ブランクの製造方法が適用できる。

【００５４】次に、本発明のＸ線マスクの製造方法につ
いて説明する。

【００５５】本発明のＸ線マスクの製造方法は、上述し
た本発明のＸ線マスクブランク等を用い、Ｘ線透過膜上
に形成されたＸ線吸収膜をパターニングしてＸ線マスク
を製造する。

【００５６】Ｘ線マスクの製造工程に関しては、特に制
限されず、従来より公知のＸ線マスクの製造工程が適用
できる。

【００５７】例えば、エッチングマスク層のパターニン
グには、電子線レジストをエッチングマスク層上に形成
し、電子線リソグラフイー法（描画、現像、リンス、乾
燥など）などの公知のパターニング技術が使用できる。
レジストの膜厚は、５０〜５００ｎｍが好ましい。

【００５８】レジストパターンをマスクとして、エッチ
ングマスク層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。

【００５９】エッチングマスクパターンをマスクとし
て、Ｘ線吸収膜をドライエッチングする際のエッチング
ガスとしては、塩素を用いることが好ましい。

【００６０】ドライエッチング装置としては、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）装置、ＥＣＲやＩＣＰなどの
高密度プラズマ源を用いた反応性イオンビームエッチン
グ装置（ＲＩＢＥ）などが使用できる。

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に
説明する。

【００６１】実施例１図７は、本発明の実施例１に係るＸ線マスクの製造工程
説明図である。以下、図７を参照にしながら実施例１の
Ｘ線マスクの製造方法を説明する。

【００６２】まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１の両面に
Ｘ線透過膜１２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図
７（ａ））。なお、シリコン基板１１としては、直径５
インチφ、厚さが７．６３ｍｍで、結晶方位（１００）
の平坦な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ＣＶＤ法により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Ｘ線透過膜１２である炭化
珪素膜の表面の平坦化を行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面
粗さを得た。

【００６３】次に、上記基板表面の外周端縁から１２．
５ｍｍの幅の領域に対して、機械加工により２ｍｍの厚
みを削り、段差を有するシリコン基板１１ｂを得る（図
７（ｂ））。

【００６４】次に、基板１１ｂのもう一方の側（裏面）
に形成されたＸ線透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合
ガスを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部
の３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面
に残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸
の混合液（１０：１）に浸漬することにより、中央部の
シリコンを除去し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜１
２（メンブレン）を有するマスクメンブレン１１ｃを形
成する（図７（ｃ））。なお、図７（ｆ）は、マスクメ
ンブレン１１ｃを上面から見た平面図である。

【００６５】次に、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及び
ホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパ
ッタ法によって、０．５μｍの厚さに形成する（図７
（ｄ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとして、
バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収膜を
形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間アニー
ル処理することにより、膜応力を引っ張り方向へ変化さ
せ、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜を得た。

【００６６】次に、Ｘ線吸収膜上に、エッチングマスク
層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣ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。続いて、この基板を２３０℃で２時間アニール
処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマ
スク層を得た（図７（ｅ））。この際、膜応力は、バル
ジ法により測定した。

【００６７】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。また、上記で作製されたＸ線マスクは、熱濃硫酸や
過水硫酸等の酸で容易に洗浄を行うことができることを
確認し、コンタミネーションの除去が効果的に実施でき
ることを確認した。

【００６８】実施例２図８に本発明の実施例２に係るＸ線マスクブランクの製
造方法を示す。

【００６９】まず、直径５インチφ、厚さが７．６３ｍ
ｍのシリコン基板１１ｂを、４インチ径より外側の領域
を５．６３ｍｍまで段差状に加工して段差を有するシリ
コン基板１１ｂを得る（図８（ａ））。ここで、シリコ
ン基板は、結晶方位（１００）のシリコンを用いた。

【００７０】次に、基板１１ｂの両面にＸ線透過膜１
２、２１として炭化珪素膜を成膜する（図８（ｂ））。
なお、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ＣＶＤ法により２μｍの厚み
に成膜されたものである。さらに、機械研磨により中心
部のＸ線透過膜１２である炭化珪素膜の表面の平坦化を
行い、Ｒａ＝１ｎｍ以下の表面粗さを得た。

【００７１】次に、基板１１ｂのもう一方の側（裏面）
に形成されたＸ繰透過膜２１をＣＦ₄と酸素ガスの混合
ガスを用いる反応性イオンエッチングによりその中央部
の３０ｍｍ角の領域をエッチング除去し、次いで、裏面
に残ったＸ線透過膜２１をマスクとして、フッ酸と硝酸
の混合液に浸漬することにより、中央部のシリコンを除
去し、３０ｍｍ角の自立したＸ線透過膜２（メンブレ
ン）を有するマスクメンブレン１ｃを形成する（図８
（ｃ））。なお、図８（ｆ）は、マスクメンブレン１ｃ
を上面から見た平面図である。

【００７２】次に、Ｘ線透過膜１２の上にタンタル及び
ホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパ
ッタ法によって、０．５μｍの厚さに形成する（図８
（ｄ））。この際、膜応力は、−１５０ＭＰａとして、
バルジ法を用いて応力測定した。続いて、Ｘ線吸収膜を
形成した上記基板を大気中で、２８０℃、２時間アニー
ル処理することにより、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線
吸収膜を得た。

【００７３】次に、Ｘ線吸収膜上に、エッチングマスク
層１４として、クロムと窒素を含む膜をＤＣ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。続いて、この基板を２３０℃で２時間アニー
ル処理を行い、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチング
マスク層を得た（図８（ｅ））。

【００７４】上記で得られたＸ線マスクブランクを用い
て、デザインルールが０．１８μｍの１Ｇｂｉｔ−ＤＲ
ＡＭ用のパターンをもったマスクを作製し、位置歪みを
座標測定機により評価した結果、要求される２２ｎｍ
（３σ）以下の高い位置精度を有していることを確認し
た。また、上記で作製されたＸ線マスクは、容易に洗浄
を行うことができることを確認し、コンタミネーション
の除去が効果的に実施できることを確認した。

【００７５】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。

【００７６】例えば、Ｘ線透過膜及び／又はＸ線吸収膜
の成膜後に基板の裏面加工を行ってもよい。同様にＸ線
吸収膜の成膜後に基板の周縁部に段差面を形成してもよ
い。

【００７７】また、シリコン基板の方位は、（１００）
以外に、（１１０）、（１１１）でもよい。

【００７８】さらに、Ｘ線透過膜として、炭化珪素の代
わりに、窒化珪素やダイヤモンド膜などを用いてもよ
い。

【００７９】また、Ｘ線吸収膜として、Ｔａ₄Ｂ以外の
組成をもつホウ化タンタル、金属Ｔａ、Ｔａを含む化合
物などを用いてもよい。

【００８０】さらに、エッチングマスク層は、クロム化
合物の代わりに、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やＳｉＯ₂膜な
どを用いてもよい。

【発明の効果】以上説明したように本発明のＸ線マスク
によれば、単独で充分な機械的強度を有する厚さのシリ
コン基板の周縁部に段差を設けることで、フレーム接着
プロセスを無くすことができるため、フレーム接着によ
る歪みがなくなり、極めて高い位置精度を有するＸ線マ
スクが得られる。また、上記構造を有するＸ線マスク
は、露光時や装脱時等にマスクに付着するコンタミネー
ションを除去するための洗浄を接着剤による汚染なしに
容易に行うことができる。さらに、上記構造を有するＸ
線マスクは、Ｘ線ステッパー内でのハンドリングアーム
による固定・搬送や装置外でのハンドリングが容易にな
るとともに、Ｘ線マスクをＸ線ステッパー内のステージ
に固定する際に正確な位置制御が可能となる。

【００８１】本発明のＸ線マスクの製造方法によれば、
高精度なマスクを再現性良く安定して得ることができ
る。

【００８２】本発明のＸ線マスクブランク及びその製造
方法は、上記本発明のＸ線マスクの製造に適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線マスク及びフレームの構造を説明するため
の断面図である。

【図２】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。

【図３】Ｘ線マスクブランクの他の態様を説明するため
の断面図である。

【図４】Ｘ線マスクブランクのさらに他の態様を説明す
るための断面図である。

【図５】Ｘ線マスクによるウエハ上へのパターン転写を
説明するための断面図である。

【図６】Ｘ線マスクにおける段差の厚さ関係を説明する
ための断面図である。

【図７】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。

【図８】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。

【符号の説明】１Ｘ線マスク２Ｘ線マスクブランク３ウエハ１１シリコン基板１１ａ支持枠１１ｂ段差を有するシリコン基板１１ｃマスクメンブレン１１ｄ段差面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１５ガラスフレーム１６ハンドリングアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保亮東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】枠状に形成されたマスク支持体と、前記
枠状に形成されたマスク支持体の表面に張り渡すように
して支持されたＸ線を透過するＸ線透過膜と、該Ｘ線透
過膜上に所望のＸ線吸収膜パターンを有するＸ線マスク
であって、前記マスク支持体は、単独で充分な機械的強度を有する
厚さを有し、かつ、前記マスク支持体の周縁部に段差面
を有することを特徴とするＸ線マスク。
【請求項２】前記マスク支持体がシリコンであり、か
つ、前記マスク支持体の厚さＴが１．５〜８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線マスク。
【請求項３】マスク支持体の表面から段差面までの厚
さｔが、前記マスク支持体の厚さＴの１０〜８０％の厚
さを有することを特徴とする請求項２に記載のＸ線マス
ク。
【請求項４】請求項１〜３から選ばれる一項に記載の
Ｘ線マスクを形成するために使用されるＸ線マスクブラ
ンクであって、枠状に形成されたマスク支持体と、該マ
スク支持体の表面に張り渡すようにして支持されたＸ線
を透過するＸ線透過膜と、該Ｘ線透過膜上にＸ線吸収膜
を有するとともに、前記マスク支持体は、単独で充分な機械的強度を有する
厚さを有し、かつ、前記マスク支持体の周縁部に段差面
を有することを特徴とするＸ線マスクブランク。
【請求項５】請求項１〜３から選ばれる一項に記載の
Ｘ線マスクを形成するために使用されるＸ線マスクブラ
ンクであって、マスク支持体用基板と、該マスク支持体
用基板の表面に形成されたＸ線透過膜と、該Ｘ線透過膜
上に形成されたＸ線吸収膜を有するとともに、前記マスク支持体用基板は、その中央部を除去して枠状
の形状としてときに単独で充分な機械的強度を有する厚
さを有し、かつ、前記マスク支持体用基板の周縁部に段
差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１〜３から選ばれる一項に記載の
Ｘ線マスクを形成するために使用されるＸ線マスク用基
板であって、前記マスク支持体表面に張り渡すように周
縁部において支持されたＸ線を透過するＸ線透過膜とを
有し、前記マスク支持体は、単独で充分な機械的強度を有する
厚さを有し、かつ、前記マスク支持体の周縁部に段差面
を有することを特徴とするＸ線マスク用基板。
【請求項７】請求項１〜３から選ばれる一項に記載の
Ｘ線マスクにおけるマスク支持体の材料となるマスク支
持体用基板であって、前記マスク支持体用基板は、その中央部を除去して枠状
の形状としてときに単独で充分な機械的強度を有する厚
さを有し、かつ、前記マスク支持体用基板の周縁部に段
差面を有することを特徴とするマスク支持体用基板。
【請求項８】マスク支持体用基板上にＸ線透過膜を形
成する工程と、該マスク支持体用基板の中央部を除去し
てＸ線透過膜を支持した枠状のマスク支持体を形成する
工程と、該Ｘ線透過膜上にＸ線吸収膜を形成する工程と
を有するＸ線マスクブランクの製造方法であって、前記マスク支持体用基板として、その中央部を除去して
枠状の形状としてときに単独で充分な機械的強度を有す
る厚さを有するものを用い、かつ、前記Ｘ線透過膜を形
成する工程の前又は後に、前記マスク支持体用基板の周
縁部に段差面を形成する工程を有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】前記マスク支持体用基板の周縁部に段差
面を形成する工程を、機械的加工により行うことを特徴
とする請求項８に記載のＸ線マスクブランクの製造方
法。
【請求項１０】前記機械的加工が、レーザー加工であ
ることを特徴とする請求項９に記載のＸ線マスクブラン
クの製造方法。
【請求項１１】請求項８〜１０から選ばれる一項に記
載のＸ線マスクブランクの製造方法を用いたＸ線マスク
の製造方法であって、Ｘ線吸収膜をパターニングする工
程を有することを特徴とするＸ線マスクの製造方法。