JPH11317342A - Ｘ線マスクおよびその製造方法 - Google Patents
Ｘ線マスクおよびその製造方法Info
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- JPH11317342A JPH11317342A JP12454498A JP12454498A JPH11317342A JP H11317342 A JPH11317342 A JP H11317342A JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP H11317342 A JPH11317342 A JP H11317342A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タンタル膜をマスクパターンとして用いたＸ
線マスクにおける、マスクパターンの位置ずれを抑制す
る。 【解決手段】 メンブレン１０２上に、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法により形成したタンタル
（Ｔａ）膜によるマスクパターン１０４を形成してＸ線
マスクを構成する。このＴａ膜は、α相タンタルから構
成されている。
線マスクにおける、マスクパターンの位置ずれを抑制す
る。 【解決手段】 メンブレン１０２上に、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法により形成したタンタル
（Ｔａ）膜によるマスクパターン１０４を形成してＸ線
マスクを構成する。このＴａ膜は、α相タンタルから構
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線を遮断する
マスクパターンの材料にタンタルを用いたＸ線マスクお
よびその製造方法に関する。
マスクパターンの材料にタンタルを用いたＸ線マスクお
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの集積度をより一層高めるには、
微細なパターンを形成するリソグラフィ技術がかぎとな
る。そのために、Ｘ線（シンクロトロン放射光）を用い
たリソグラフィ技術が開発されている。このＸ線リソグ
ラフィ技術では、Ｘ線を遮断するパターンが形成配置さ
れたＸ線マスクが用いられている。このＸ線マスクは、
ＳｉＮやＳｉＣなどからなる基板（メンブレン）上に、
タンタル（Ｔａ）などからなる遮光体パターンが形成さ
れているものである。
微細なパターンを形成するリソグラフィ技術がかぎとな
る。そのために、Ｘ線（シンクロトロン放射光）を用い
たリソグラフィ技術が開発されている。このＸ線リソグ
ラフィ技術では、Ｘ線を遮断するパターンが形成配置さ
れたＸ線マスクが用いられている。このＸ線マスクは、
ＳｉＮやＳｉＣなどからなる基板（メンブレン）上に、
タンタル（Ｔａ）などからなる遮光体パターンが形成さ
れているものである。
【０００３】図１１は、従来より用いられているＸ線マ
スクの構成を示す構成図である。図１１に示すように、
Ｘ線マスク１１０１は、メンブレン１１０２がフレーム
１１０３上に形成され、また、メンブレン１１０２上に
マスクパターン１１０４が形成された構成となってい
る。ここで、メンブレン１１０２は、通常では、膜厚２
μｍのＳｉＮ膜もしくはＳｉＣ膜から構成されている。
また、フレーム１１０３は、通常では、厚さ１〜２ｍｍ
のシリコン基板から構成されている。このシリコン基板
を、たとえば、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチ
ングし、その中央部に矩形や円形の窓を形成してフレー
ムとして用いている。また、マスクパターン１１０４
は、Ｘ線を吸収する材料から構成し、たとえば、Ｔａか
ら構成するようにしている。
スクの構成を示す構成図である。図１１に示すように、
Ｘ線マスク１１０１は、メンブレン１１０２がフレーム
１１０３上に形成され、また、メンブレン１１０２上に
マスクパターン１１０４が形成された構成となってい
る。ここで、メンブレン１１０２は、通常では、膜厚２
μｍのＳｉＮ膜もしくはＳｉＣ膜から構成されている。
また、フレーム１１０３は、通常では、厚さ１〜２ｍｍ
のシリコン基板から構成されている。このシリコン基板
を、たとえば、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチ
ングし、その中央部に矩形や円形の窓を形成してフレー
ムとして用いている。また、マスクパターン１１０４
は、Ｘ線を吸収する材料から構成し、たとえば、Ｔａか
ら構成するようにしている。
【０００４】ここで、そのＸ線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図１２（ａ）に示すよう
に、シリコンウエハ１２０１の表面および裏面に、低圧
化学気相成長法により窒化シリコン膜１２０２を形成す
る。次に、図１２（ｂ）に示すように、主面側の窒化シ
リコン膜１２０２上に、ＲＦスパッタ法でＴａ膜１２０
３を形成する。次に、図１２（ｃ）に示すように、Ｔａ
膜１２０３上に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン
１２０４を形成する。この酸化膜パターン１２０４の形
成は、たとえば、次に示すようにすればよい。まず、酸
化シリコンからなる薄膜を形成し、この上に、公知の電
子線リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成す
る。次いで、そのレジストパターンをマスクとし、反応
性イオンエッチングなどにより、酸化シリコンからなる
薄膜を選択的にエッチング除去し、この後、レジストパ
ターンを取り除くようにすればよい。
て、簡単に説明する。まず、図１２（ａ）に示すよう
に、シリコンウエハ１２０１の表面および裏面に、低圧
化学気相成長法により窒化シリコン膜１２０２を形成す
る。次に、図１２（ｂ）に示すように、主面側の窒化シ
リコン膜１２０２上に、ＲＦスパッタ法でＴａ膜１２０
３を形成する。次に、図１２（ｃ）に示すように、Ｔａ
膜１２０３上に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン
１２０４を形成する。この酸化膜パターン１２０４の形
成は、たとえば、次に示すようにすればよい。まず、酸
化シリコンからなる薄膜を形成し、この上に、公知の電
子線リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成す
る。次いで、そのレジストパターンをマスクとし、反応
性イオンエッチングなどにより、酸化シリコンからなる
薄膜を選択的にエッチング除去し、この後、レジストパ
ターンを取り除くようにすればよい。
【０００５】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン１２０４をマスクとし、Ｔａ膜１２０３を選
択的にエッチング除去し、この後、酸化膜パターン１２
０４を除去する。この結果、図１２（ｄ）に示すよう
に、主面側の窒化シリコンからなるメンブレン１１０２
上に、マスクパターン１１０４が形成された状態が得ら
れる。次に、裏面側の窒化シリコン膜１２０２の中央部
を除去する。この除去する領域は、形成するＸ線マスク
の露光領域とする。そして、中央部を除去した裏面側の
窒化シリコン膜１２０２をマスクとし、水酸化カリウム
水溶液を用いてシリコンウエハ１２０１を選択的にエッ
チング除去することで、図１１に示したフレーム１１０
３が形成される。
膜パターン１２０４をマスクとし、Ｔａ膜１２０３を選
択的にエッチング除去し、この後、酸化膜パターン１２
０４を除去する。この結果、図１２（ｄ）に示すよう
に、主面側の窒化シリコンからなるメンブレン１１０２
上に、マスクパターン１１０４が形成された状態が得ら
れる。次に、裏面側の窒化シリコン膜１２０２の中央部
を除去する。この除去する領域は、形成するＸ線マスク
の露光領域とする。そして、中央部を除去した裏面側の
窒化シリコン膜１２０２をマスクとし、水酸化カリウム
水溶液を用いてシリコンウエハ１２０１を選択的にエッ
チング除去することで、図１１に示したフレーム１１０
３が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｘ線マスク
の吸収体は、窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜など
からなるメンブレン上にパターン形成するので、吸収体
薄膜の残留応力を小さく制御することが必要である。従
来のＲＦスパッタ法では、文献１に示されているよう
に、スパッタ時のガス圧を高精度に調整することによ
り、Ｔａ薄膜の応力を制御していた（文献１：T.Yoshih
ara and K.Suzuki,"Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks" J.Vac.Sci.Te
chnol.B12(1994)pp4001〜4004）。
の吸収体は、窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜など
からなるメンブレン上にパターン形成するので、吸収体
薄膜の残留応力を小さく制御することが必要である。従
来のＲＦスパッタ法では、文献１に示されているよう
に、スパッタ時のガス圧を高精度に調整することによ
り、Ｔａ薄膜の応力を制御していた（文献１：T.Yoshih
ara and K.Suzuki,"Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks" J.Vac.Sci.Te
chnol.B12(1994)pp4001〜4004）。
【０００７】しかしながら、従来のＲＦスパッタ法で形
成したＴａ薄膜では、膜形成後で真空排気中から大気中
に取り出すと同時に、形成したＴａ薄膜の残留応力が圧
縮側に大きく変化することが知られている。文献２によ
れば、次のことが報告されている。まず、ＲＦスパッタ
法で形成したＴａ薄膜は、大気中に取り出してから最初
の３０時間に、２０ＭＰａ以上の圧縮側への応力変化が
あること。それ以降の応力変化は小さいこと。そして、
結晶粒界を通して酸素が拡散するために、その応力変化
が起こることが報告されている（文献２：T.Yoshihara
"Variation ofinternal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11(1993)pp301〜303）。
成したＴａ薄膜では、膜形成後で真空排気中から大気中
に取り出すと同時に、形成したＴａ薄膜の残留応力が圧
縮側に大きく変化することが知られている。文献２によ
れば、次のことが報告されている。まず、ＲＦスパッタ
法で形成したＴａ薄膜は、大気中に取り出してから最初
の３０時間に、２０ＭＰａ以上の圧縮側への応力変化が
あること。それ以降の応力変化は小さいこと。そして、
結晶粒界を通して酸素が拡散するために、その応力変化
が起こることが報告されている（文献２：T.Yoshihara
"Variation ofinternal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11(1993)pp301〜303）。
【０００８】さらに、大気中に取り出して応力が飽和し
た時点でも、そのＴａ薄膜をパターン形成すると、形成
したパターンの位置が、設計した値よりずれるという問
題が発生していた。すなわち、そのパターン形成により
新たに大気に晒される面が形成され、この結果、形成し
たパターンの応力が変化し、そのパターンの位置ずれが
発生していた。たとえば、図１３（ａ）に示すように、
所定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、
パターン形成のためのエッチング後で、図１３（ｂ）の
矢印で示すように、パターンがずれている。
た時点でも、そのＴａ薄膜をパターン形成すると、形成
したパターンの位置が、設計した値よりずれるという問
題が発生していた。すなわち、そのパターン形成により
新たに大気に晒される面が形成され、この結果、形成し
たパターンの応力が変化し、そのパターンの位置ずれが
発生していた。たとえば、図１３（ａ）に示すように、
所定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、
パターン形成のためのエッチング後で、図１３（ｂ）の
矢印で示すように、パターンがずれている。
【０００９】すなわち、まず、図１３（ａ）に示すよう
に、９つの領域に分割してそれぞれの領域に、それぞれ
の寸法でパターンを形成する。たとえば、左上の領域で
は、０．３μｍの寸法のストライプパターンを０，３μ
ｍ間隔に形成する。同様に、たとえば、その中央部の領
域では、０．２μｍの寸法のストライプパターンを０，
２μｍ間隔に形成する。そして、それらＴａのパターン
をメンブレン上に形成してから、メンブレンが配置され
るフレームを形成する前後における、それらパターンの
位置ずれの状態を測定した。
に、９つの領域に分割してそれぞれの領域に、それぞれ
の寸法でパターンを形成する。たとえば、左上の領域で
は、０．３μｍの寸法のストライプパターンを０，３μ
ｍ間隔に形成する。同様に、たとえば、その中央部の領
域では、０．２μｍの寸法のストライプパターンを０，
２μｍ間隔に形成する。そして、それらＴａのパターン
をメンブレン上に形成してから、メンブレンが配置され
るフレームを形成する前後における、それらパターンの
位置ずれの状態を測定した。
【００１０】フレームを形成する前では、図１２（ｄ）
に示すように、メンブレン１１０２は厚いシリコンウエ
ハ１２０１上に形成されているので、形成したマスクパ
ターン１１０４に応力が発生していても、それらはあま
り位置ずれを起こすことはない。しかし、図１１に示す
ように、フレーム１１０３が形成されると、メンブレン
１１０２の露光領域は単独で存在することになるので、
その上に形成されているマスクパターン１１０４に応力
が発生していれば、マスクパターン１１０４はその応力
を解放しようとするため、マスクパターン１１０４の形
成位置がずれていくことになる。
に示すように、メンブレン１１０２は厚いシリコンウエ
ハ１２０１上に形成されているので、形成したマスクパ
ターン１１０４に応力が発生していても、それらはあま
り位置ずれを起こすことはない。しかし、図１１に示す
ように、フレーム１１０３が形成されると、メンブレン
１１０２の露光領域は単独で存在することになるので、
その上に形成されているマスクパターン１１０４に応力
が発生していれば、マスクパターン１１０４はその応力
を解放しようとするため、マスクパターン１１０４の形
成位置がずれていくことになる。
【００１１】このように、フレームを形成した後では、
図１３（ｂ）に示すように、幅と間隔が小さいストライ
プパターンを形成した領域ほど、大きく位置ずれが発生
している。図１３（ｂ）では、パターンのずれた方向と
そのずれ量を、矢印の方向とその長さで示している。以
上示したように、従来のＲＦスパッタ法で形成したＴａ
薄膜を用いた場合には、特に微細パターンの場合に非常
に大きな位置ずれを生じ、位置精度の良いＸ線マスクを
形成することが困難であった。
図１３（ｂ）に示すように、幅と間隔が小さいストライ
プパターンを形成した領域ほど、大きく位置ずれが発生
している。図１３（ｂ）では、パターンのずれた方向と
そのずれ量を、矢印の方向とその長さで示している。以
上示したように、従来のＲＦスパッタ法で形成したＴａ
薄膜を用いた場合には、特に微細パターンの場合に非常
に大きな位置ずれを生じ、位置精度の良いＸ線マスクを
形成することが困難であった。
【００１２】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、タンタル膜をマスクパタ
ーンとして用いたＸ線マスクにおける、マスクパターン
の位置ずれを抑制することを目的とする。
るためになされたものであり、タンタル膜をマスクパタ
ーンとして用いたＸ線マスクにおける、マスクパターン
の位置ずれを抑制することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明のＸ線マスク
は、Ｘ線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多
結晶体から構成されているようにした。この結果、マス
クパターンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態となっている。また、この発明のＸ線マスクの
製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空
容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスの
プラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルから
なるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズ
マ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメ
ンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの
間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した
状態とする。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズ
マ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒され
た状態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、
そのタンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された
表面に堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタ
ルの多結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工す
ることでマスクパターンを形成するようにした。この結
果、マスクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが
抑制された状態のタンタルから構成されるようになる。
そして、この発明のＸ線マスクの製造方法は、まず、所
定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロ
トロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成する
プラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用
意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向
にプラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プ
ラズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げ
ないようにターゲットを配置する。そして、はじめに、
プラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレ
ンがこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中の
イオンを加速してターゲットに衝突させてスパッタして
タンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブ
レンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、
メンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第１
の薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積
を所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ
生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこの
プラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを
加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル
原子を飛び出させ、そのタンタル原子を第１の薄膜のプ
ラズマ流に晒された表面に堆積させることで、第１の薄
膜表面にα相タンタルの多結晶体からなる第２の薄膜を
形成し、それら第１の薄膜と第２の薄膜とを加工するこ
とでマスクパターンを形成するようにした。したがっ
て、結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスク
パターンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、
マスクパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素
が入り込むことが抑制された状態となっている。
は、Ｘ線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多
結晶体から構成されているようにした。この結果、マス
クパターンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態となっている。また、この発明のＸ線マスクの
製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空
容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスの
プラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルから
なるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズ
マ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメ
ンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの
間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した
状態とする。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズ
マ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒され
た状態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、
そのタンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された
表面に堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタ
ルの多結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工す
ることでマスクパターンを形成するようにした。この結
果、マスクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが
抑制された状態のタンタルから構成されるようになる。
そして、この発明のＸ線マスクの製造方法は、まず、所
定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロ
トロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成する
プラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用
意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向
にプラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プ
ラズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げ
ないようにターゲットを配置する。そして、はじめに、
プラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレ
ンがこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中の
イオンを加速してターゲットに衝突させてスパッタして
タンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブ
レンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、
メンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第１
の薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積
を所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ
生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこの
プラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを
加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル
原子を飛び出させ、そのタンタル原子を第１の薄膜のプ
ラズマ流に晒された表面に堆積させることで、第１の薄
膜表面にα相タンタルの多結晶体からなる第２の薄膜を
形成し、それら第１の薄膜と第２の薄膜とを加工するこ
とでマスクパターンを形成するようにした。したがっ
て、結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスク
パターンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、
マスクパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素
が入り込むことが抑制された状態となっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態について説明す
る。この実施の形態１では、図１に示すように、Ｘ線マ
スク１０１を、メンブレン１０２がフレーム１０３上に
形成され、そして、メンブレン１０２上に、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法により形成したタン
タル（Ｔａ）膜によるマスクパターン１０４が形成され
た構成とした。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を利
用して生成したプラズマを用いたスパッタによりＴａ膜
を形成し、これを加工することで、Ｘ線マスクのマスク
パターンを形成するようにした。
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態について説明す
る。この実施の形態１では、図１に示すように、Ｘ線マ
スク１０１を、メンブレン１０２がフレーム１０３上に
形成され、そして、メンブレン１０２上に、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法により形成したタン
タル（Ｔａ）膜によるマスクパターン１０４が形成され
た構成とした。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を利
用して生成したプラズマを用いたスパッタによりＴａ膜
を形成し、これを加工することで、Ｘ線マスクのマスク
パターンを形成するようにした。
【００１５】以下、そのＸ線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図２（ａ）に示すように、
シリコンウエハ２０１の表面および裏面に、低圧化学気
相成長法により窒化シリコン膜２０２を形成する。次
に、この実施の形態１においては、図２（ｂ）に示すよ
うに、主面側の窒化シリコン膜２０２上に、ＥＣＲスパ
ッタ法により膜厚４００ｎｍ程度のＴａ膜２０３を形成
する。次に、図２（ｃ）に示すように、Ｔａ膜２０３上
に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン２０４を形成
する。
て、簡単に説明する。まず、図２（ａ）に示すように、
シリコンウエハ２０１の表面および裏面に、低圧化学気
相成長法により窒化シリコン膜２０２を形成する。次
に、この実施の形態１においては、図２（ｂ）に示すよ
うに、主面側の窒化シリコン膜２０２上に、ＥＣＲスパ
ッタ法により膜厚４００ｎｍ程度のＴａ膜２０３を形成
する。次に、図２（ｃ）に示すように、Ｔａ膜２０３上
に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン２０４を形成
する。
【００１６】この酸化膜パターン２０４の形成は、たと
えば、次に示すようにすればよい。まず、酸化シリコン
からなる薄膜を形成し、この上に、公知の電子線リソグ
ラフィ技術によりレジストパターンを形成する。次い
で、そのレジストパターンをマスクとし、反応性イオン
エッチングなどにより、酸化シリコンからなる薄膜を選
択的にエッチング除去し、この後、レジストパターンを
取り除くようにすればよい。
えば、次に示すようにすればよい。まず、酸化シリコン
からなる薄膜を形成し、この上に、公知の電子線リソグ
ラフィ技術によりレジストパターンを形成する。次い
で、そのレジストパターンをマスクとし、反応性イオン
エッチングなどにより、酸化シリコンからなる薄膜を選
択的にエッチング除去し、この後、レジストパターンを
取り除くようにすればよい。
【００１７】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン２０４をマスクとし、Ｔａ膜２０３を選択的
にエッチング除去する。このエッチングは、たとえば、
ＥＣＲイオン流エッチング法により行えばよい。そし
て、この後、酸化膜パターン２０４を除去する。この結
果、図２（ｄ）に示すように、主面側の窒化シリコン膜
からなるメンブレン１０２上に、マスクパターン１０４
が形成された状態が得られる。次に、裏面側の窒化シリ
コン膜２０２の中央部を除去する。この除去する領域
は、形成するＸ線マスクの露光領域とする。そして、中
央部を除去した裏面側の窒化シリコン膜２０２をマスク
とし、水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンウエハ２
０１を選択的にエッチング除去することで、図１に示し
たフレーム１０３が形成される。
膜パターン２０４をマスクとし、Ｔａ膜２０３を選択的
にエッチング除去する。このエッチングは、たとえば、
ＥＣＲイオン流エッチング法により行えばよい。そし
て、この後、酸化膜パターン２０４を除去する。この結
果、図２（ｄ）に示すように、主面側の窒化シリコン膜
からなるメンブレン１０２上に、マスクパターン１０４
が形成された状態が得られる。次に、裏面側の窒化シリ
コン膜２０２の中央部を除去する。この除去する領域
は、形成するＸ線マスクの露光領域とする。そして、中
央部を除去した裏面側の窒化シリコン膜２０２をマスク
とし、水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンウエハ２
０１を選択的にエッチング除去することで、図１に示し
たフレーム１０３が形成される。
【００１８】次に、この実施の形態１において、ＥＣＲ
スパッタ法によるＴａ膜を形成するスパッタ装置に関し
て説明する。このスパッタ装置は、図３に示すように、
まず、分岐結合型のＥＣＲプラズマ源３０１を備えてい
る。このＥＣＲプラズマ源３０１は、プラズマ室３１１
を備え、そのプラズマ室３１１内の所定の領域にＥＣＲ
条件を満足する磁界を形成するための磁気コイル３１２
を備えている。また、プラズマ室３１１は、石英などの
誘電体で構成されたマイクロ波導入窓３１３を備えてい
る。
スパッタ法によるＴａ膜を形成するスパッタ装置に関し
て説明する。このスパッタ装置は、図３に示すように、
まず、分岐結合型のＥＣＲプラズマ源３０１を備えてい
る。このＥＣＲプラズマ源３０１は、プラズマ室３１１
を備え、そのプラズマ室３１１内の所定の領域にＥＣＲ
条件を満足する磁界を形成するための磁気コイル３１２
を備えている。また、プラズマ室３１１は、石英などの
誘電体で構成されたマイクロ波導入窓３１３を備えてい
る。
【００１９】また、プラズマ室３１１はスパッタ室３２
０に連通し、そのスパッタ室３２０内において、プラズ
マ室３１１のプラズマ放出側に、筒状のＴａターゲット
３１４が配置され、その外側には開閉可能なシャッター
３２１が配置されている。なお、Ｔａターゲット３１４
は、円筒形状である必要はなく、多角形状の筒となって
いてもよく、また、一方方向に径が小さくなっていくよ
うな形状としてもよい。このＴａターゲット３１４に
は、直流電源３１５により負の直流電圧が印加できるよ
うに構成されている。なお、Ｔａターゲット３１４に、
高周波電力が印加できるようにしてもよい。
０に連通し、そのスパッタ室３２０内において、プラズ
マ室３１１のプラズマ放出側に、筒状のＴａターゲット
３１４が配置され、その外側には開閉可能なシャッター
３２１が配置されている。なお、Ｔａターゲット３１４
は、円筒形状である必要はなく、多角形状の筒となって
いてもよく、また、一方方向に径が小さくなっていくよ
うな形状としてもよい。このＴａターゲット３１４に
は、直流電源３１５により負の直流電圧が印加できるよ
うに構成されている。なお、Ｔａターゲット３１４に、
高周波電力が印加できるようにしてもよい。
【００２０】そして、シャッター３２１の外側に、ヒー
タ３２２を裏面に備えたＳｉＣ製のステージ３２３が配
置され、このステージ３２３上に処理対象の基板３２４
が固定配置される。基板３２４のステージ３２３への片
当たりによる基板３２４の温度むらを避けるため、基板
３２４とステージ３２３との間には、微小ギャップ（約
０．３ｍｍ）が設けられるようになっている。なお、基
板３２４の加熱は、ＳｉＣ等のヒータ３２２から放射さ
れる赤外線により行う。ここで、ステージ３２３表面
は、プラズマ室３１１からの中心線に対して垂直ではな
く、斜めに配置されている。また、ステージ３２３はそ
の中心を通る法線を軸に回転可能となっている。
タ３２２を裏面に備えたＳｉＣ製のステージ３２３が配
置され、このステージ３２３上に処理対象の基板３２４
が固定配置される。基板３２４のステージ３２３への片
当たりによる基板３２４の温度むらを避けるため、基板
３２４とステージ３２３との間には、微小ギャップ（約
０．３ｍｍ）が設けられるようになっている。なお、基
板３２４の加熱は、ＳｉＣ等のヒータ３２２から放射さ
れる赤外線により行う。ここで、ステージ３２３表面
は、プラズマ室３１１からの中心線に対して垂直ではな
く、斜めに配置されている。また、ステージ３２３はそ
の中心を通る法線を軸に回転可能となっている。
【００２１】また、スパッタ室３２０には、ロードロッ
ク室３３１が、開閉可能な隔壁３３２を介して連通して
いる。なお、プラズマ室３１１，スパッタ室３２０は、
スパッタ室３２０に連通する排気管３２５を介し、図示
していない真空排気手段により真空排気される真空容器
を構成している。また、ロードロック室３３１も同様で
あり、連通している排気管３３３を介し、図示していな
い真空排気手段により真空排気される真空容器を構成し
ている。
ク室３３１が、開閉可能な隔壁３３２を介して連通して
いる。なお、プラズマ室３１１，スパッタ室３２０は、
スパッタ室３２０に連通する排気管３２５を介し、図示
していない真空排気手段により真空排気される真空容器
を構成している。また、ロードロック室３３１も同様で
あり、連通している排気管３３３を介し、図示していな
い真空排気手段により真空排気される真空容器を構成し
ている。
【００２２】そして、真空排気しながら、ガス導入管３
１６によりプラズマ室３１１内に所定流量でキセノン
（Ｘｅ）ガスを導入し、プラズマ室３１１内をたとえば
３×１０-4Ｔｏｒｒ程度の真空度とした状態で、磁気コ
イル３１２により、プラズマ室３１１内の適当な領域に
ＥＣＲ条件を満足する磁界を形成する。この状態で、周
波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波源３０２から、立体回
路３０３を通り、マイクロ波導入窓３１３を介し、マイ
クロ波をプラズマ室３１１に導入することで、プラズマ
室３１１内にＸｅガスのプラズマを生成する。
１６によりプラズマ室３１１内に所定流量でキセノン
（Ｘｅ）ガスを導入し、プラズマ室３１１内をたとえば
３×１０-4Ｔｏｒｒ程度の真空度とした状態で、磁気コ
イル３１２により、プラズマ室３１１内の適当な領域に
ＥＣＲ条件を満足する磁界を形成する。この状態で、周
波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波源３０２から、立体回
路３０３を通り、マイクロ波導入窓３１３を介し、マイ
クロ波をプラズマ室３１１に導入することで、プラズマ
室３１１内にＸｅガスのプラズマを生成する。
【００２３】そして、磁界コイル３１２により形成され
ている発散磁界により、その発生したプラズマは、プラ
ズマ流となってステージ３２３方向に流れていく。この
ようにプラズマ流が生成さた状態で、直流電源３１５に
より負の直流電圧をＴａターゲット３１４に印加するこ
とで、プラズマ流中のＴａターゲット３１４に近いとこ
ろのイオンが、Ｔａターゲット３１４に引き寄せられ
る。この引き寄せられたイオンにより、Ｔａターゲット
３１４がスパッタされることになる。
ている発散磁界により、その発生したプラズマは、プラ
ズマ流となってステージ３２３方向に流れていく。この
ようにプラズマ流が生成さた状態で、直流電源３１５に
より負の直流電圧をＴａターゲット３１４に印加するこ
とで、プラズマ流中のＴａターゲット３１４に近いとこ
ろのイオンが、Ｔａターゲット３１４に引き寄せられ
る。この引き寄せられたイオンにより、Ｔａターゲット
３１４がスパッタされることになる。
【００２４】ここで、基板３２４上にＴａ膜を形成する
ときは、次に示すようにする。まず、ヒータ３２２によ
り基板３２４の温度を１７０℃程度とする。そして、プ
ラズマ流を生成し、Ｔａターゲット３１４に電圧を印加
しない状態で、シャッター３２１をあける。このことに
より、基板３２４表面にプラズマ流を照射し、基板３２
４表面をプラズマクリーニングする。次に、シャッター
３２１を閉じた状態で、直流電源３１５により負の直流
電圧をＴａターゲット３１４に印加する。このことによ
り、Ｔａターゲット３１４表面にプラズマ流中のイオン
を照射し、Ｔａターゲット３１４表面をスパッタクリー
ニングする。
ときは、次に示すようにする。まず、ヒータ３２２によ
り基板３２４の温度を１７０℃程度とする。そして、プ
ラズマ流を生成し、Ｔａターゲット３１４に電圧を印加
しない状態で、シャッター３２１をあける。このことに
より、基板３２４表面にプラズマ流を照射し、基板３２
４表面をプラズマクリーニングする。次に、シャッター
３２１を閉じた状態で、直流電源３１５により負の直流
電圧をＴａターゲット３１４に印加する。このことによ
り、Ｔａターゲット３１４表面にプラズマ流中のイオン
を照射し、Ｔａターゲット３１４表面をスパッタクリー
ニングする。
【００２５】そして、直流電源３１５により負の直流電
圧をＴａターゲット３１４に印加した状態のままシャッ
ター３２１を解放する。このことにより、プラズマ流と
共にスパッタされたＴａ原子の一部が基板３２４の方向
に導入され、基板３２４表面にはＴａ原子が堆積されて
Ｔａ膜が形成される。このとき、基板３２４表面には、
同時にプラズマ流が照射された状態となっている。な
お、この照射されたプラズマ流は、磁界コイル３１２の
発散磁界により形成された物であり、そのプラズマ流中
のイオンのエネルギーは２０〜３０ｅＶと想定される、
したがって、このプラズマ流の照射により、基板３２４
表面ではスパッタ現象は起きない。
圧をＴａターゲット３１４に印加した状態のままシャッ
ター３２１を解放する。このことにより、プラズマ流と
共にスパッタされたＴａ原子の一部が基板３２４の方向
に導入され、基板３２４表面にはＴａ原子が堆積されて
Ｔａ膜が形成される。このとき、基板３２４表面には、
同時にプラズマ流が照射された状態となっている。な
お、この照射されたプラズマ流は、磁界コイル３１２の
発散磁界により形成された物であり、そのプラズマ流中
のイオンのエネルギーは２０〜３０ｅＶと想定される、
したがって、このプラズマ流の照射により、基板３２４
表面ではスパッタ現象は起きない。
【００２６】ＥＣＲスパッタ法は、１０-4Ｔｏｒｒ台の
低ガス圧で膜形成できるため、膜中への残留ガスの取り
込みが少なく高純度の薄膜を形成できる。さらに、前述
したように、膜形成中に２０ｅＶ程度の低エネルギーイ
オン照射があるため、緻密でしかも結晶粒界に不純物の
少ない高晶質薄膜が形成できるという特徴がある。この
結果、ＥＣＲスパッタ法によれば、形成したＴａ膜は高
品質な状態と想定される。図４は、上述のＴａ膜を大気
中に取り出してからの応力の変化を測定した結果を示す
特性図である。図４から明らかなように、この実施の形
態１により作製したＴａ膜は、１０００時間以上経過し
ても応力変化が１０ＭＰａ以下と小さい。
低ガス圧で膜形成できるため、膜中への残留ガスの取り
込みが少なく高純度の薄膜を形成できる。さらに、前述
したように、膜形成中に２０ｅＶ程度の低エネルギーイ
オン照射があるため、緻密でしかも結晶粒界に不純物の
少ない高晶質薄膜が形成できるという特徴がある。この
結果、ＥＣＲスパッタ法によれば、形成したＴａ膜は高
品質な状態と想定される。図４は、上述のＴａ膜を大気
中に取り出してからの応力の変化を測定した結果を示す
特性図である。図４から明らかなように、この実施の形
態１により作製したＴａ膜は、１０００時間以上経過し
ても応力変化が１０ＭＰａ以下と小さい。
【００２７】ここで、そのＴａ膜の状態を透過電子顕微
鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、図５（ａ）のＴＥＭ写
真に示すように、０．５μｍ程度の非常に大きな結晶粒
からなるＴａで構成されていることが判明した。なお、
図５（ｂ）に、結晶粒界だけを模式的に示してある。ま
た、Ｘ線回折による分析の結果の結果、その結晶は体心
立方格子であるα相となっていることがわかった。以上
示したように、この実施の形態１によるＴａ膜は、結晶
粒界が非常に少なく、隣り合う結晶粒の原子が連続的に
配置を換えるように緻密で高品質な、不純物の少ない粒
界となっている。この結果、このＴａ薄膜は、大気に暴
露されても、結晶粒界を通してのＴａ膜中の酸素の拡散
が非常に少ないため、応力安定性が非常に優れているも
のと考えられる。
鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、図５（ａ）のＴＥＭ写
真に示すように、０．５μｍ程度の非常に大きな結晶粒
からなるＴａで構成されていることが判明した。なお、
図５（ｂ）に、結晶粒界だけを模式的に示してある。ま
た、Ｘ線回折による分析の結果の結果、その結晶は体心
立方格子であるα相となっていることがわかった。以上
示したように、この実施の形態１によるＴａ膜は、結晶
粒界が非常に少なく、隣り合う結晶粒の原子が連続的に
配置を換えるように緻密で高品質な、不純物の少ない粒
界となっている。この結果、このＴａ薄膜は、大気に暴
露されても、結晶粒界を通してのＴａ膜中の酸素の拡散
が非常に少ないため、応力安定性が非常に優れているも
のと考えられる。
【００２８】従来では、応力安定性を確保するために
は、アモルファス化（すなわち、結晶粒界を無くすこ
と）が必要であると考えられていた。この、結晶粒界を
持たないアモルファス薄膜としてＴａ4 Ｂ薄膜を吸収体
として用いることも提案されているが、エッチングが難
しく、実用には供されていない。しかしながら、結晶粒
を十分大きくして、結晶粒界を少なくし、かつ、緻密高
品質の結晶粒界とすることによっても、応力安定性の優
れた吸収体膜が得られることを、前述した実施の形態１
のＴａ膜は示している。
は、アモルファス化（すなわち、結晶粒界を無くすこ
と）が必要であると考えられていた。この、結晶粒界を
持たないアモルファス薄膜としてＴａ4 Ｂ薄膜を吸収体
として用いることも提案されているが、エッチングが難
しく、実用には供されていない。しかしながら、結晶粒
を十分大きくして、結晶粒界を少なくし、かつ、緻密高
品質の結晶粒界とすることによっても、応力安定性の優
れた吸収体膜が得られることを、前述した実施の形態１
のＴａ膜は示している。
【００２９】ところで前述したとおり、Ｘ線マスクの吸
収体は窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜などの上に
パターン形成するので、その残留応力を小さく制御する
ことが必要である。残留応力の許容値は、形成するパタ
ーン幅やメンブレン材料にも依存するが、現時点では、
概ね１０ＭＰａ以下が必要とされている。そして、上述
した実施の形態１によれば、形成したＴａ薄膜の残留応
力は、１０ＭＰａ以下となっており、許容範囲内であ
る。しかしながら、吸収体とするためにメンブレン上に
形成するＴａ薄膜の応力は、可能な限り小さい方がよ
い。ここで以下に、ＥＣＲスパッタ法で成膜するＴａ膜
における残留応力の制御方法に関して説明する。
収体は窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜などの上に
パターン形成するので、その残留応力を小さく制御する
ことが必要である。残留応力の許容値は、形成するパタ
ーン幅やメンブレン材料にも依存するが、現時点では、
概ね１０ＭＰａ以下が必要とされている。そして、上述
した実施の形態１によれば、形成したＴａ薄膜の残留応
力は、１０ＭＰａ以下となっており、許容範囲内であ
る。しかしながら、吸収体とするためにメンブレン上に
形成するＴａ薄膜の応力は、可能な限り小さい方がよ
い。ここで以下に、ＥＣＲスパッタ法で成膜するＴａ膜
における残留応力の制御方法に関して説明する。
【００３０】まず、図６に示すように、成膜開始時の基
板温度が１７０℃程度で成膜したＴａ膜の残留応力がほ
ぼ０付近となり、それより高くなると残留応力が引っ張
り側に変化する。なお、この結果は、スパッタガスとし
てＸｅを用いた場合である。スパッタガスとしてアルゴ
ンを用いると、成膜開始時の基板温度を２００℃以上と
しても−１５００ＭＰａと大きな残留応力がＴａ膜に発
生している。そして、上述したＥＣＲスパッタ法におい
て、キセノンをスパッタガスに用い、成膜開始時の基板
の温度を１７０℃以上としておくことで、形成したＴａ
膜がα相の状態となり、大きな結晶粒となる。一方、成
膜した後でＴａ膜を熱処理すると、図７に示すように、
熱処理時間とともにＴａ膜の応力が圧縮側へ変化してい
く。なお、図７は、真空度５×１０-4Ｔｏｒｒ以下で、
赤外線加熱により３００℃の熱処理をした場合の結果で
ある。
板温度が１７０℃程度で成膜したＴａ膜の残留応力がほ
ぼ０付近となり、それより高くなると残留応力が引っ張
り側に変化する。なお、この結果は、スパッタガスとし
てＸｅを用いた場合である。スパッタガスとしてアルゴ
ンを用いると、成膜開始時の基板温度を２００℃以上と
しても−１５００ＭＰａと大きな残留応力がＴａ膜に発
生している。そして、上述したＥＣＲスパッタ法におい
て、キセノンをスパッタガスに用い、成膜開始時の基板
の温度を１７０℃以上としておくことで、形成したＴａ
膜がα相の状態となり、大きな結晶粒となる。一方、成
膜した後でＴａ膜を熱処理すると、図７に示すように、
熱処理時間とともにＴａ膜の応力が圧縮側へ変化してい
く。なお、図７は、真空度５×１０-4Ｔｏｒｒ以下で、
赤外線加熱により３００℃の熱処理をした場合の結果で
ある。
【００３１】したがって、以上の２つの結果から、まず
成膜時は、成膜開始時の基板温度を約１７０℃以上と
し、ガス流量などを調整することで、成膜直後のＴａ膜
の残留応力が引っ張り応力となるようにする。そして、
成膜後に、所定の時間の熱処理をすることで、メンブレ
ン上に形成したＴａ膜の応力をほぼ０とすることができ
る。なお、成膜後の熱処理は、必ず必要な物ではなく、
成膜開始時の基板温度をより厳密に調整設定しておくこ
となどにより、Ｔａ膜の応力をほぼ０とすることができ
る。
成膜時は、成膜開始時の基板温度を約１７０℃以上と
し、ガス流量などを調整することで、成膜直後のＴａ膜
の残留応力が引っ張り応力となるようにする。そして、
成膜後に、所定の時間の熱処理をすることで、メンブレ
ン上に形成したＴａ膜の応力をほぼ０とすることができ
る。なお、成膜後の熱処理は、必ず必要な物ではなく、
成膜開始時の基板温度をより厳密に調整設定しておくこ
となどにより、Ｔａ膜の応力をほぼ０とすることができ
る。
【００３２】ところで、従来では、成膜時だけではな
く、Ｔａ膜をマスクパターンに加工する時点でも、応力
が発生して形成したマスクパターンがずれるという問題
があった。しかしながら、この実施の形態１によるＴａ
膜によれば、以下に示すように、そのパターンずれも抑
制できるようになる。図１３（ａ）に示したように、所
定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、パ
ターン形成のためのエッチング後でどのようにパターン
がずれているかを測定した。ここでも、図１３（ａ）に
示したように、９つの領域に分割してそれぞれの領域
に、０．３μｍから０．０８μｍまでのストライプパタ
ーンをそれぞれ形成した。
く、Ｔａ膜をマスクパターンに加工する時点でも、応力
が発生して形成したマスクパターンがずれるという問題
があった。しかしながら、この実施の形態１によるＴａ
膜によれば、以下に示すように、そのパターンずれも抑
制できるようになる。図１３（ａ）に示したように、所
定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、パ
ターン形成のためのエッチング後でどのようにパターン
がずれているかを測定した。ここでも、図１３（ａ）に
示したように、９つの領域に分割してそれぞれの領域
に、０．３μｍから０．０８μｍまでのストライプパタ
ーンをそれぞれ形成した。
【００３３】たとえば、左上の領域では、０．３μｍの
寸法のストライプパターンを０，３μｍ間隔に形成し
た。同様に、たとえば、その中央部の領域では、０．２
μｍの寸法のストライプパターンを０，２μｍ間隔に形
成した。そして、それらＴａのパターンをメンブレン上
に形成してから、メンブレンが配置されるフレームを形
成する前後における、それらパターンの位置ずれの状態
を測定した。ただし、ここでは、形成したＴａのパター
ンは、この実施の形態１によるＴａ膜を加工することで
形成した。
寸法のストライプパターンを０，３μｍ間隔に形成し
た。同様に、たとえば、その中央部の領域では、０．２
μｍの寸法のストライプパターンを０，２μｍ間隔に形
成した。そして、それらＴａのパターンをメンブレン上
に形成してから、メンブレンが配置されるフレームを形
成する前後における、それらパターンの位置ずれの状態
を測定した。ただし、ここでは、形成したＴａのパター
ンは、この実施の形態１によるＴａ膜を加工することで
形成した。
【００３４】この結果、図８に示すように、パターンの
位置ずれが非常に小さくなっていることがわかる。０．
０８μｍのパターンを形成した領域では、パターンの位
置ずれが１／５以下に小さくなっている。このように、
この実施の形態１におけるＴａ膜によれば、Ｘ線マスク
を従来よりも高い精度で形成できるようになる。
位置ずれが非常に小さくなっていることがわかる。０．
０８μｍのパターンを形成した領域では、パターンの位
置ずれが１／５以下に小さくなっている。このように、
この実施の形態１におけるＴａ膜によれば、Ｘ線マスク
を従来よりも高い精度で形成できるようになる。
【００３５】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
この実施の形態２では、Ｔａ膜の形成を２段階に分ける
ようにした。前述した実施の形態１では、図９に示すよ
うに、まず、ステップ９０１で基板を所定温度に加熱
し、次に、ステップ９０２で基板表面をプラズマクリー
ニングし、ステップ９０３でターゲットをスパッタクリ
ーニングし、そして、ステップ９０４でＴａ膜を形成す
るようにしていた。
この実施の形態２では、Ｔａ膜の形成を２段階に分ける
ようにした。前述した実施の形態１では、図９に示すよ
うに、まず、ステップ９０１で基板を所定温度に加熱
し、次に、ステップ９０２で基板表面をプラズマクリー
ニングし、ステップ９０３でターゲットをスパッタクリ
ーニングし、そして、ステップ９０４でＴａ膜を形成す
るようにしていた。
【００３６】これに対して、この実施の形態２では、図
１０のフローに示すようにした。すなわち、まず、ステ
ップ１００１で基板を所定温度に加熱し、ステップ１０
０２で基板表面をプラズマクリーニングし、次いで、ス
テップ１００３でターゲットをスパッタクリーニング
し、そして、ステップ１００４で１回目のＴａ膜成膜を
行う。この実施の形態２では、この１回目のＴａ膜の成
膜で、約２０〜３０ｎｍ程度の膜厚に膜形成したところ
で、成膜を停止する。そして、ステップ１００５で、成
膜停止状態を所定時間続ける。その後、ステップ１００
６で、再度基板表面をプラズマクリーニングし、次い
で、ステップ１００７でターゲットをスパッタクリーニ
ングし、そして、ステップ１００８で２回目のＴａ膜の
成膜を行う。
１０のフローに示すようにした。すなわち、まず、ステ
ップ１００１で基板を所定温度に加熱し、ステップ１０
０２で基板表面をプラズマクリーニングし、次いで、ス
テップ１００３でターゲットをスパッタクリーニング
し、そして、ステップ１００４で１回目のＴａ膜成膜を
行う。この実施の形態２では、この１回目のＴａ膜の成
膜で、約２０〜３０ｎｍ程度の膜厚に膜形成したところ
で、成膜を停止する。そして、ステップ１００５で、成
膜停止状態を所定時間続ける。その後、ステップ１００
６で、再度基板表面をプラズマクリーニングし、次い
で、ステップ１００７でターゲットをスパッタクリーニ
ングし、そして、ステップ１００８で２回目のＴａ膜の
成膜を行う。
【００３７】前述したように、このＴａ膜の成膜は、真
空排気状態で行うため、基板はヒーターから放射される
赤外線により加熱するようにしている。したがって、Ｔ
ａ膜が全く形成されていない初期の基板では、基板がシ
リコンから構成されているため、赤外線をあまり吸収し
ない状態となっている。この状態で、たとえば基板温度
が１７０℃となるようにヒータを設定している。一方、
Ｔａ膜が成膜されれば、基板に赤外線をより吸収するＴ
ａ膜が形成されることになるので、基板の温度が上昇し
ていくことになる。すなわち、前述した実施の形態１で
は、基板温度が徐々に上昇している状態で、Ｔａ膜を成
膜している状態となっていた。
空排気状態で行うため、基板はヒーターから放射される
赤外線により加熱するようにしている。したがって、Ｔ
ａ膜が全く形成されていない初期の基板では、基板がシ
リコンから構成されているため、赤外線をあまり吸収し
ない状態となっている。この状態で、たとえば基板温度
が１７０℃となるようにヒータを設定している。一方、
Ｔａ膜が成膜されれば、基板に赤外線をより吸収するＴ
ａ膜が形成されることになるので、基板の温度が上昇し
ていくことになる。すなわち、前述した実施の形態１で
は、基板温度が徐々に上昇している状態で、Ｔａ膜を成
膜している状態となっていた。
【００３８】これに対し、この実施の形態２では、図１
０のフローに示したように、１回目の成膜で、２０〜３
０ｎｍ程度と、ごく薄くＴａ膜を形成してから、ステッ
プ１００５でその成膜を一時停止するようにした。この
ため、この実施の形態２によれば、ステップ１００５の
一時停止の間に、基板にＴａ膜が形成された状態の温度
に安定する。したがって、ステップ１００８における２
回目のＴａ膜の成膜では、基板温度が変化せず安定した
状態で成膜される。この結果、この実施の形態２によれ
ば、２回目に成膜したＴａ膜が、均一な構造となってい
る。
０のフローに示したように、１回目の成膜で、２０〜３
０ｎｍ程度と、ごく薄くＴａ膜を形成してから、ステッ
プ１００５でその成膜を一時停止するようにした。この
ため、この実施の形態２によれば、ステップ１００５の
一時停止の間に、基板にＴａ膜が形成された状態の温度
に安定する。したがって、ステップ１００８における２
回目のＴａ膜の成膜では、基板温度が変化せず安定した
状態で成膜される。この結果、この実施の形態２によれ
ば、２回目に成膜したＴａ膜が、均一な構造となってい
る。
【００３９】このように、２回に分けてＴａ膜を成膜す
ることで、形成したＴａ膜は、大気解放後に２０００時
間たっても、応力変化が−３ＭＰａ以下であった。これ
に対して、前述した実施の形態１によるＴａ膜は、大気
解放後１５００時間後に、約−９ＭＰａの応力変化が観
察された。なお、この実施の形態２のように、Ｔａ膜を
２回に分けて形成するようにしても、成膜後の熱処理に
よる応力の調整は可能である。
ることで、形成したＴａ膜は、大気解放後に２０００時
間たっても、応力変化が−３ＭＰａ以下であった。これ
に対して、前述した実施の形態１によるＴａ膜は、大気
解放後１５００時間後に、約−９ＭＰａの応力変化が観
察された。なお、この実施の形態２のように、Ｔａ膜を
２回に分けて形成するようにしても、成膜後の熱処理に
よる応力の調整は可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、Ｘ
線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多結晶体
から構成されているようにした。この結果、マスクパタ
ーンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制された状
態となっている。また、この発明のＸ線マスクの製造方
法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空容器内
に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズ
マ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルからなるタ
ーゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の
流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメンブレ
ンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの間にプ
ラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した状態と
する。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズマ流を
生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒された状態
とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突
させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタ
ンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面に
堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタルの多
結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。この結果、マ
スクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態のタンタルから構成されるようになる。そし
て、この発明のＸ線マスクの製造方法は、まず、所定の
真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロトロ
ン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成するプラ
ズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用意
し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向に
プラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プラ
ズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げな
いようにターゲットを配置する。そして、はじめに、プ
ラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレン
がこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイ
オンを加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタ
ンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブレ
ンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、メ
ンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第１の
薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積を
所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ生
成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこのプ
ラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを加
速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原
子を飛び出させ、そのタンタル原子を第１の薄膜のプラ
ズマ流に晒された表面に堆積させることで、第１の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第２の薄膜を形
成し、それら第１の薄膜と第２の薄膜とを加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。したがって、
結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスクパタ
ーンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、マス
クパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素が入
り込むことが抑制された状態となっている。以上示した
ように、この発明によれば、タンタルからなるマスクパ
ターンが、その製造過程を通して応力が抑制された状態
で製造されるので、マスクパターンの位置ずれを抑制し
た状態で作製できるようになる。
線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多結晶体
から構成されているようにした。この結果、マスクパタ
ーンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制された状
態となっている。また、この発明のＸ線マスクの製造方
法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空容器内
に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズ
マ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルからなるタ
ーゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の
流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメンブレ
ンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの間にプ
ラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した状態と
する。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズマ流を
生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒された状態
とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突
させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタ
ンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面に
堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタルの多
結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。この結果、マ
スクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態のタンタルから構成されるようになる。そし
て、この発明のＸ線マスクの製造方法は、まず、所定の
真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロトロ
ン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成するプラ
ズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用意
し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向に
プラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プラ
ズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げな
いようにターゲットを配置する。そして、はじめに、プ
ラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレン
がこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイ
オンを加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタ
ンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブレ
ンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、メ
ンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第１の
薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積を
所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ生
成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこのプ
ラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを加
速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原
子を飛び出させ、そのタンタル原子を第１の薄膜のプラ
ズマ流に晒された表面に堆積させることで、第１の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第２の薄膜を形
成し、それら第１の薄膜と第２の薄膜とを加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。したがって、
結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスクパタ
ーンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、マス
クパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素が入
り込むことが抑制された状態となっている。以上示した
ように、この発明によれば、タンタルからなるマスクパ
ターンが、その製造過程を通して応力が抑制された状態
で製造されるので、マスクパターンの位置ずれを抑制し
た状態で作製できるようになる。
【図１】 この発明の第１の実施の形態におけるＸ線マ
スクの構成を示す断面図である。
スクの構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の第１の実施の形態におけるＸ線マ
スクの製造方法について説明するための説明図である。
スクの製造方法について説明するための説明図である。
【図３】 ＥＣＲスパッタ法によるスパッタ装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】 実施の形態１によるＴａ膜を大気中に取り出
してからの応力の変化を測定した結果を示す特性図であ
る
してからの応力の変化を測定した結果を示す特性図であ
る
【図５】 Ｔａ膜の状態を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で
観察した結果を示す写真である。
観察した結果を示す写真である。
【図６】 成膜開始時の基板温度と形成したＴａ膜の応
力との関係を示す相関図である。
力との関係を示す相関図である。
【図７】 熱処理によるＴａ膜の応力変化を示す特性図
である。
である。
【図８】 Ｔａ膜より形成したマスクパターンの位置ず
れの状態を示す説明図である。
れの状態を示す説明図である。
【図９】 実施の形態１における成膜手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図１０】 実施の形態２における成膜手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１１】 従来より用いられているＸ線マスクの構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１２】 Ｘ線マスクの製造方法について示す説明図
である。
である。
【図１３】 マスクパターンの位置ずれの状態を示す説
明図である。
明図である。
１０１…Ｘ線マスク、１０２…メンブレン、１０３…フ
レーム、１０４…マスクパターン、２０１…シリコンウ
エハ、２０２…窒化シリコン膜、２０３…Ｔａ膜、２０
４…酸化膜パターン。
レーム、１０４…マスクパターン、２０１…シリコンウ
エハ、２０２…窒化シリコン膜、２０３…Ｔａ膜、２０
４…酸化膜パターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 誠太郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｘ線を透過するメンブレンと、 このメンブレン上に形成されてＸ線を遮断するマスクパ
ターンとを備えたＸ線マスクにおいて、 前記マスクパターンがα相タンタルの多結晶体から構成
されていることを特徴とするＸ線マスク。 - 【請求項２】 請求項１記載のＸ線マスクにおいて、 前記α相タンタルの多結晶体は、電子サイクロトロン共
鳴により生成されたキセノンガスのプラズマ流に晒され
た状態で、前記プラズマを利用したスパッタ法により形
成されたことを特徴とするＸ線マスク。 - 【請求項３】 Ｘ線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてＸ線を遮断するマスクパターンと
を備えたＸ線マスクの製造方法において、 所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置した状態とし、 前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて
前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、
前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子を前記メンブレンの前記プラズマ流に晒さ
れた表面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα
相タンタルの多結晶体からなる薄膜を形成し、 この薄膜を加工することで前記マスクパターンを形成す
ることを特徴とするＸ線マスクの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載のＸ線マスクの製造方法に
おいて、 前記薄膜を形成する前段階で、前記基板の温度を１７０
℃以上としておくことを特徴とするＸ線マスクの製造方
法。 - 【請求項５】 Ｘ線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてＸ線を遮断するマスクパターンと
を備えたＸ線マスクの製造方法において、 所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置し、 前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて
前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、
前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子を前記メンブレンの前記プラズマ流に晒さ
れた表面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα
相タンタルの多結晶体からなる第１の薄膜を形成し、 引き続いて前記タンタル原子の堆積を所定時間停止し、 引き続き前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生
成させて前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状
態とし、前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲ
ットに衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出さ
せ、そのタンタル原子を前記第１の薄膜の前記プラズマ
流に晒された表面に堆積させることで、前記第１の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第２の薄膜を形
成し、 それら第１の薄膜と第２の薄膜とを加工することで前記
マスクパターンを形成することを特徴とするＸ線マスク
の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載のＸ線マスクの製造方法に
おいて、 前記第１の薄膜を形成する前段階で、前記基板の温度を
１７０℃以上としておくことを特徴とするＸ線マスクの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12454498A JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12454498A JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317342A true JPH11317342A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3391699B2 JP3391699B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=14888113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12454498A Expired - Fee Related JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391699B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024920A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Schott Ag | Ｅｕｖフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びマスクブランク |
| JP2008244089A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toppan Printing Co Ltd | 極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及びリソグラフィ方法 |
| JP2010118692A (ja) * | 2008-02-27 | 2010-05-27 | Hoya Corp | 反射型マスクブランクおよび反射型マスク並びにこれらの製造方法 |
| US8012314B2 (en) | 2000-09-12 | 2011-09-06 | Hoya Corporation | Manufacturing method and apparatus of phase shift mask blank |
-
1998
- 1998-05-07 JP JP12454498A patent/JP3391699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8012314B2 (en) | 2000-09-12 | 2011-09-06 | Hoya Corporation | Manufacturing method and apparatus of phase shift mask blank |
| JP2006024920A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Schott Ag | Ｅｕｖフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びマスクブランク |
| JP2008244089A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toppan Printing Co Ltd | 極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及びリソグラフィ方法 |
| JP2010118692A (ja) * | 2008-02-27 | 2010-05-27 | Hoya Corp | 反射型マスクブランクおよび反射型マスク並びにこれらの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3391699B2 (ja) | 2003-03-31 |
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