JPH1140496A

JPH1140496A - 膜上への炭素フィルム積層方法

Info

Publication number: JPH1140496A
Application number: JP14071598A
Authority: JP
Inventors: John Charles Wolfe; チャールズウルフジョン; James Richard Wasson; リチャードワッソンジェームズ; Bucardo Jose Leonel Torres; レオネルトルレスブッチャードジョセ
Original assignee: University of Houston
Current assignee: University of Houston
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-02-12
Also published as: GB2325473A; GB9810993D0; US6063246A; GB2325473B

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線／微粒子投影リソグラフィ、例えば、電
子ビームやイオンビームリソグラフィ用のマスクに用い
られる膜上に炭素フィルムを積層する方法を提供する。【解決手段】この方法においては、スパッタリング法を
利用し、スパッタ基板としての膜をスパッタターゲット
に対してオフアクシス位置に配置する。この様にして形
成された炭素フィルムは、約１０ＭＰａ以下の圧縮応力
を有する。積層後に、炭素フィルムの特性の改善、例え
ば、化学反応部位の不活性化や応力安定化を行うため、
ヘリウムイオンによるイオン衝撃を利用する。この方法
によれば、初期照射によるフィルムの変性が予期され、
応力がほとんど変化しない、すなわち１ＭＰａ以下の範
囲内でしか応力変化しない安定水準が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線／微粒子投影
リソグラフィにおいて、例えば、イオンビームリソグラ
フィ用のステンシルマスクの一部として使用される膜に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造においては、Ｘ線／
微粒子ビームリソグラフィが利用される。微粒子ビーム
には、電子やイオンだけでなく、中性原子、水素イオン
Ｈ₃ ⁺などのイオン化または中性分子が含まれる。投影リ
ソグラフィにおいては、ビームのパターニングのための
マスクとして、様々な素材の膜が用いられる。このよう
な膜の素材としては、薄層形成や構造化が可能な素材、
例えば、単結晶α−シリコンや多結晶シリコンなどの半
導体、ニッケルなどの金属、二酸化シリコンや酸化アル
ミニウムなどの絶縁体が含まれ、この技術分野ではその
他数多くの素材が使用可能であり、また、現に使用され
ている。このような膜の寿命は、照射の際の膜へのダメ
ージの影響により限られたものとなっている。イオンビ
ームリソグラフィについて言えば、パターニングが可能
でステンシルマスクとして使用できる露出シリコン膜
は、内部応力が著しく変化するまでに、０．２ｍＣ/ｃ
ｍ²の照射イオン総電荷密度にしか耐えることができな
い。ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ回路の将来的なリソグラフィの
必要性を満たすためには、１０００万回の露光に耐え得
るマスクでなければならない。これは、デザイン形成の
間に露光される回数にほぼ匹敵する。フォトレジストを
完全に露光するために必要なイオン照射量は、約５×１
０¹²イオン／ｃｍ²である。したがって、プロクシミテ
ィプリンタで使用されるステンシルマスクは、１０００
万回の露光の後に、５×１０¹⁹イオン／ｃｍ ²すなわち
８Ｃ／ｃｍ²のイオン衝撃を受ける。また、イオンビー
ムは、イオン投影リソグラフィシステムを用いた場合と
同様に、拡大、縮小できる。４倍の縮小では、ステンシ
ルマスクは３．１２５×１０¹⁸イオン／ｃｍ²のイオン
衝撃を受けるが、これは、ステンシルマスクでの５００
ｍＣ／ｃｍ²の総電荷密度に等しい。

【０００３】シリコン膜は、リチウムイオン衝撃の際
に、シリコン結晶の細隙へのイオン注入のために膨張す
ることが以前から示されている。シリコン膜に衝撃を与
える水素またはヘリウムイオンも膜膨張を引き起こし、
この場合、膜内での応力変化の主要な原因となる。水素
は、約３０分間温度を４５０℃に保つとシリコン膜から
拡散し、一方、ヘリウムは、約８時間温度を７００℃に
保つとシリコン膜から拡散する。熱処理の後、シリコン
膜は、例えば、０．２ｍＣ／ｃｍ²程度の低照射量の場
合には元の引張応力に戻るが、高照射量になると永久的
なダメージを受ける。

【０００４】シリコン以外の素材のマスクを用いた場合
においても、基本的には問題は変わらないが、照射によ
る応力変化の度合いが異なり、逆の場合もあり得る。例
えば、二酸化シリコンは、水素、ヘリウム、アルゴンイ
オンの照射を受けた場合、膨張せずに収縮する。明らか
に、この現象は、イオン照射に限らず、電気的に中性の
原子や分子の照射の場合にも現れる。さらに、結晶格子
は、原子や分子の注入だけではなく、エネルギー照射そ
のものの衝撃の影響を受けるため、応力変化の影響は、
電子照射やＸ線などの高エネルギー電磁線の照射にも広
がる。以下の説明では、主にイオン投影リソグラフィに
ついて言及しているが、均等論的な照射量を例示するな
どほんの一部の応用を示しており、以下の考察は、Ｘ線
／微粒子投影リソグラフィに関するより一般的な例に適
用される。

【０００５】イオンビームリソグラフィに使用されるパ
ターンマスクの寿命を延ばすためには、マスクの膨張と
収縮を防止する必要がある。これは、通常、ボーレンら
に付与された米国特許Ｎｏ．４，４４８，８６５に記載
されているような保護コーティングにより達成される。
理想的なイオン吸収コーティングは、以下のような特性
により特徴づけられる。ａ）イオン吸収コーティングの応力は、シリコン膜の応
力と同等以下でなければならない。ｂ）イオン吸収コーティングの応力は、１Ｃ／ｃｍ²を
越える照射量で水素またはヘリウムイオンの注入を行な
った場合に、１０％以下の変化にとどまらなければなら
ない。ｃ）イオン吸収コーティングの応力は、通常のクリーン
ルーム条件下で１年間保存した場合に、１０％以下の変
化にとどまらなければならない。ｄ）イオン吸収コーティングの積層とパターニングは、
マスク形成工程に適合したものでなければならない。

【０００６】特に、最後の要件は、数多くの潜在的なイ
オン吸収層の候補を退ける要件である。炭素は、酸素中
で容易にパターニングできるのでこの用途におけるフィ
ルム素材の候補であり、さらに、その酸化物が気体であ
り、輻射率が０．７〜０．８であるという長所を有す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】低応力炭素フィルムを
積層する技術の一つに、スパッタリング法がある。可能
性のある他の技術としては、電子ビーム蒸着を用いる方
法がある。通常モードのスパッタリング法では、基板を
スパッタリングターゲットの直上に配置する。このいわ
ゆる「オンアクシス」スパッタリング法は、炭素フィル
ムの積層に広く用いられてきた。しかし、「オンアクシ
ス」スパッタリング法により形成された炭素フィルム
は、ダイアモンド状であり、非常に高い圧縮応力を有
し、イオン衝撃の際に前述の問題を呈する。すなわち、
イオンが閉じ込められるために膜膨張が起こる。注入さ
れた気体は、室温ではフィルムから拡散できないので、
この様な膜は、イオン吸収層として適切ではない。ダイ
アモンド状の炭素フィルムの圧縮応力により、膜は、著
しく歪み、破壊に至る。リソグラフィマスクを形成する
シリコン薄膜は約１０ＭＰａの内部引張応力を有し、一
方、ダイアモンド状の炭素の内部応力は、圧縮応力であ
り、１Ｇｐａ〜１４Ｇｐａである。従来のスパッタリン
グ法の態様では、陰極で生成された陰イオンが基板に衝
突し、高応力のダイアモンド状の素材を形成する。炭素
は、導電層として用いられ、また、スパッタリングを防
止するために用いられてきたが、例えば、シリコンをイ
オン注入から保護するために応用されたことはない。し
かし、最近、「オフアクシス」スパッタリング法として
知られている新たなスパッタ積層技術が、高温超伝導フ
ィルムの積層のために開発された。この技術は、積層面
がスパッタターゲットに対してオフアクシス位置に配置
されるという点で、異なる配置を採用している。「オフ
アクシス」スパッタリングの技術は、例えば、エオムら
のＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，
ｖｏｌ．５５（１９８９），ｐ．５９５に記載されてい
るように、超伝導フィルムの積層に用いられてきた。

【０００８】本発明の目的は、元の膜の内部応力よりも
小さな応力を有する膜への炭素層の積層方法を提供する
ことである。本発明のもう一つの目的は、次工程の露光
の際に、５００ｍＣ／ｃｍ²に相当するレベルを超える
照射量で、応力変化が１０％以下になるような炭素層の
処理を提供することである。さらに、本発明は、コーテ
ィング層の膨張が起こる前にコーティング層からの注入
ガスの拡散が可能なイオンビームリソグラフィにおいて
用いられる、例えば、シリコン膜に積層される炭素層を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】スパッタ基板としての膜
をスパッタターゲットに対してオフアクシス位置に配置
し、スパッタリングを行うＸ線／微粒子リソグラフィに
おいて、マスクとして使用する膜上に炭素フィルムを積
層する方法を提供する。この配置では、スパッタガンは
基板と対置しておらず、スパッタされた粒子が基板上に
拡散するようになっている。この配置によれば、所望の
応力特性と低密度を有するフィルムを形成するために、
充分低いエネルギーでも、スパッタされた粒子が基板に
到達する。

【００１０】良好な均一性と最大積層速度を確保するた
めに、前記の方法で用いる動作圧力は３０ｍｔｏｒｒ未
満とする。さらに、スパッタターゲットの温度を５５０
℃を超える温度に設定すれば、アーク放電やスパッタリ
ング速度の低下の原因となるターゲット上での絶縁層の
形成を防止することができる。最良の結果は、６００℃
〜１，８００℃の温度範囲で得られる。

【００１１】積層後の炭素フィルムの特性改善、例え
ば、化学反応部位の不活性化や応力の安定化のために、
ヘリウムイオンによるイオン衝撃を採用することができ
る。この方法では、初期照射によるフィルムの変性が予
期され、応力がほとんど変化しない、すなわち約１ＭＰ
ａ以下の範囲内でしか応力変化しない安定水準に到達す
る。イオンエネルギーは、炭素フィルムの下の膜への注
入を回避するために、ヘリウムイオンの投影範囲が炭素
コーティングの厚さに対応するように、さらにそれより
も小さくなるように適切に選択される。実際には、転化
のための最低照射量は約１２０ｍＣ／ｃｍ²であること
がわかっている。

【００１２】本発明の重要な特徴は、この様にして形成
された炭素コーティングフィルムは、周知の方法で形成
されたダイアモンド状のフィルムよりも低い約１０ＭＰ
ａ以下の圧縮応力を有することと、前記の安定水準とい
う意味合いにおいてこの応力の安定化が可能であるとい
うことである。

【００１３】この様な炭素コーティング膜の使用に関わ
る重要な分野の一つに、イオン投影リソグラフィがあ
る。膜の保護のためには、膜が、最低でも、所望のイオ
ンエネルギーでの膜へのイオン浸透を防止できるような
膜厚を有することが好ましい。

【００１４】膜の放射冷却が重要な場合は、コーティン
グフィルムの輻射率が大きくなければいけない。本発明
のフィルムコーティングの輻射率は、炭素の嵩輻射率
（０．７〜０．８）と同じではないが、０．５を超える
輻射率を容易に得ることができ、約１μｍの膜厚のフィ
ルムでは輻射率０．７５を達成できることがわかってい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】「オフアクシス」配置の場合、陰
極として作用するスパッタターゲットと、陽極とを有す
る少なくとも１つのスパッタガンがスパッタリングチェ
ンバ内に設けられており、このスパッタガンがフィルム
積層対象の基板表面と対置しないように、基板がスパッ
タリングチェンバ内に配置される。スパッタリング装置
の一例が、図１に示されており、これについては実施例
において説明する。後述のように低圧に保たれたスパッ
タリングチェンバ内において気体中でスパッタ素材を拡
散させるというのが、主要な積層メカニズムである。ス
パッタされた粒子は、気体分子により拡散され、拡散衝
突を数回経た後、基板に到達する。衝突の平均回数は、
スパッタリング装置の構造と気体圧により決定される。
この積層メカニズムによって、スパッタされた粒子の基
板上への積層エネルギーが小さくなる。陰極で生成され
た高エネルギー陰イオン、例えば、炭素陰イオンが基板
に衝突するのを防止する。本発明においては、スパッタ
ターゲット素材はグラファイトである。グラファイトタ
ーゲットは、後述のような処理条件を満たすためには、
加熱可能であり、熱制御可能である必要がある。一方、
精巧なパターン構造の基板の温度は、常温に保つことが
好ましい。

【００１６】低応力の多孔質イオン吸収フィルムを積層
するために、スパッタリングチェンバ内の気体圧を１ｍ
ｔｏｒｒ〜３０ｍｔｏｒｒにする必要がある。「オフア
クシス」配置を用いた場合、スパッタされた原子が基板
上に拡散するのに充分に長い平均自由行程を有するよう
に、動作圧を低くするが必要である。３０ｍｔｏｒｒで
は、スパッタされた原子は、通常、数十回の拡散衝突を
経て、ターゲット上に再析出したり近づいたりする。３
０ｍｔｏｒｒを越える圧力では、スパッタされた原子の
平均自由行程がさらに短くなり、積層が著しく阻害され
る。

【００１７】冷グラファイトターゲットの直流スパッタ
リングは、著しいアーク放電を起こすことがわかった。
これは、恐らく、アルゴンイオンの衝撃によってターゲ
ット上に炭素絶縁層が形成されるためである。この層
は、ターゲットの軌道内を移動してきた電子により電荷
を帯びた絶縁体を形成する。この帯電の影響により、絶
縁コーティングの破壊電圧よりも高い電圧が生じた場
合、アークがコーティング層を貫通することになる。こ
の様なアークは、炭素フィルム内に粒子の欠陥をもたら
し、安定した積層を妨げる。アーク放電は、プラズマの
維持に必要な二次電子を消費することによってプラズマ
を消滅させ、さらに悪化すれば、アークは、ターゲット
から巨大粒子を放出させ、炭素フィルムの性能を著しく
損なう。基板全体を常温に保ち、５００℃を超える温度
でターゲットを動作させた場合、アーク放電が完全にな
くなることがわかった。ターゲット温度を高くすれば、
絶縁コーティングをグラファイトに変えることができる
と考えられる。高温ターゲット上でのスパッタリングに
ついては、チャウらに付与された米国特許Ｎｏ．５，４
１５，７５６に記載されている。コーティングは、６０
０℃〜２，４００℃のターゲット温度で形成されてい
る。以前より、直流相対スパッタリングにおいて絶縁タ
ーゲットコーティングを蒸発させるために高温が用いら
れていたが、この場合の（絶縁）コーティングの除去の
メカニズムは、明らかに蒸発ではない。

【００１８】「オンアクシス」スパッタリング法によっ
て積層された炭素フィルムの外観は、光沢があり、ガラ
ス状で、黒色または灰色であるが、「オフアクシス」ス
パッタリング法によって積層された炭素フィルムは、無
光沢で黒色である。「オンアクシス」フィルムの硬度
は、「オフアクシス」フィルムの硬度よりもはるかに大
きい。「オンアクシス」フィルムの高硬度は、反射した
中性のスパッタガスと炭素陰イオンによる基板の原子衝
撃に起因する。「オフアクシス」フィルムの密度は約
１．５ｇ／ｃｍ³であり、これは、バルクグラファイト
の密度（２．２ｇ／ｃｍ³）よりもきわめて低いことが
わかった。

【００１９】積層される炭素フィルムの厚さは、数マイ
クロメータまでとすることができ、所望の照射エネルギ
ーに従って選択される。イオンビーム露光のために、フ
ィルムの厚さは、イオンが炭素コーティング内に吸収さ
れ、その下の膜には到達しないような厚さにしなければ
ならない。例えば、この見地から、１０ｋｅＶの水素ま
たはヘリウムイオンの場合、約０．５μｍの層で充分で
あると推測される。

【００２０】シリコン膜を保護炭素フィルムで被覆した
場合、膜内の総応力が低減されるが、それはフィルム厚
により異なる。しかし、膜が水素（またはヘリウム）イ
オンにさらされると、膜内の応力は安定な水準に達する
まで増加する。図２は、厚さ０．５μｍの炭素フィルム
でコーティングされたシリコン膜の水素イオン照射量の
関数として、膜応力の依存性を示したものである。この
膜は、１０ｋｅＶ／イオンのエネルギーで水素イオンの
衝撃を受けている。安定水準への到達は、約１２ＭＰａ
の引張応力である。膜内の応力は、膜に与えられたプロ
トン照射量が約２５ｍＣ／ｃｍ²、すなわち、プロトン
数が１．５３６×１０¹⁷となるまで、この安定水準値を
維持することがわかっている。フォトレジストを完全に
露光するために５×１０¹²イオン／ｃｍ²が必要である
とすれば、この電荷密度では、この膜を用いて、４倍率
リソグラフィシステムにおいて約５００，０００回の露
光を行うことができる。図中の応力値は、すべてＭＰａ
で与えられている。

【００２１】炭素エッチングは水素イオン衝撃の際に起
こることが観測されているが、詳細なメカニズムは未だ
明確ではない。仮定として、注入された水素が充分にエ
ネルギーを失った後、水素と炭素によりメタンＣＨ₄な
どの炭化水素が形成され、その炭化水素が表面から放出
され、排出されるものと考えられる。このプロセスは、
フィルムの多孔性を増加させ、図２に示す挙動に影響を
与える。実施例図１に、本発明にかかる、例えば、シリコンマスク上に
炭素フィルムを積層するためのスパッタ装置の一例の概
要を示す。装置１は、５つのリサーチＳ−ガン５（スパ
ッタードフィルム社）を使用しており、各Ｓ−ガン５
は、陽極とグラファイトスパッタターゲットを有し、
２．４ｋｗの直流電力消費が可能である。Ｓ−ガン５
は、ベースプレート６上の１０インチ（２５．４ｃｍ）
の直径の円内に均等に配置され、基板２が中心の基板ホ
ルダ３に載置されている。基板２は、電気的に浮揚状態
にされ、基板ホルダ３を介してヘリウムタンク１１から
供給されるヘリウムガスにより冷却可能である。基板ホ
ルダ３は、積層の際に回転され、シャフト１０を介して
駆動される。基板ホルダ３は、スペーサスリーブ８とス
ラスト軸受９を用い、フェロフルイディック^TRシール７
により真空封止されたベースプレート６に設けられたテ
フロン^R（ポリテトラフルオルエチレン）カプラ４を介
してシャフト１０に接続されている。装置は、直径５８
ｃｍ高さ４７ｃｍのステンレス鋼チェンバ（図１には図
示せず）内に収納されており、深冷ポンプ（ＣＴＩ−１
０，クライオジェニック社製）によりポンピングされて
いる。なお、ベースプレート６は、ステンレス鋼チェン
バの一部である。積層速度は、動作圧とスパッタエネル
ギーにもよるが、通常、１〜２．５μｍ／時の範囲であ
る。

【００２２】比較例として、露出シリコン膜の例を図３
に示す。図３は、１０ｋｅＶで水素による衝撃を与えた
露出シリコン膜（●で示す）と３０ｋｅＶでヘリウムイ
オン衝撃を与えた露出シリコン膜（◇で示す）のマスク
応力のイオン照射量への依存性を示している。膜の初期
引張応力を完全に除去するために、０．２ｍＣ／ｃｍ ²
の電荷照射量しか必要としない。

【００２３】ここで与えられた応力値は、膜の片側に異
なる圧力をかけて膜を膨出させ、レーザにより膜歪みを
非接触測定することによって決定したものである。炭素
層内の応力は、総応力の測定と露出膜の総応力との比較
により決定した。

【００２４】図４は、１０ｋｅＶで水素イオン衝撃を与
えた厚さ０．５μｍの保護炭素コーティングを有する厚
さ２．５μｍのシリコン膜の膜応力の電荷照射量に対す
る依存性を示したものである。炭素フィルムの初期応力
は、約 −９０ＭＰａである（マイナスの値は、圧縮応
力を表す）。恐らく、この圧縮は、積層フィルムの固有
特性ではなく、フィルムの活性部位での水蒸気吸収によ
り起こったものである。フィルムは、「活性炭」の形状
である。しかし、膜が１０ｋｅＶ／プロトンのエネルギ
ーで水素イオンにさらされると、複合膜の応力が約１２
ＭＰａの安定な水準に達するまで増加し、フィルムの引
張応力が約３２ＭＰａであることを示している。これ
は、水蒸気の脱離によるものであるが、その他のプロセ
スも関与している可能性がある。膜は、膜／フィルムに
与えられた電荷照射量が約２５ｍＣ／ｃｍ²になるま
で、この応力値に保たれる。レジスト感度が５×１０¹²
イオン／ｃｍ²であると仮定すると、この電荷密度で
は、４倍率リソグラフィシステムにおいて約５００，０
００回の露光にこの膜を使用できる。

【００２５】１０ｍＣ／ｃｍ²よりも大きな照射量で
は、イオンが炭素層を貫通してシリコン中へと浸透する
ので、応力はますます圧縮応力となる。炭素層は、明ら
かに最初のコーティングよりも薄くなっている。メタン
ＣＨ₄などの揮発性炭化水素を生成する水素による炭素
の反応性エッチングが、炭素層の薄層化の原因であると
考えられる。イオン源としての水素の使用は、積層フィ
ルムの大規模エッチングを引き起こすので理想的とはい
えない。そこで、この様な問題のないことが明らかなヘ
リウムを用いて研究を開始した。したがって、次段階の
実験は、２０ｋｅＶでの炭素フィルムへのヘリウムイオ
ン注入に関するものであった。

【００２６】図５は、厚さ１．０μｍの保護炭素コーテ
ィング膜を有する厚さ２．５μｍのシリコン膜へのヘリ
ウムイオン衝撃の際の膜応力の挙動を示したものであ
る。この膜には、最初に、８０ｋｅＶで０．００５Ｃ／
ｃｍ²の照射量でヘリウムイオン衝撃を与えた。エネル
ギーは、イオンがシリコンにまで浸透することなく、炭
素層のほぼ全体がイオンにより転化されるように選択し
た。その後、電圧を３０ｋｅＶまで下げ、０．６Ｃ／ｃ
ｍ²を適用した。次に、電圧を２０ｋｅＶにまで下げ
た。図５は、２０ｋｅＶでの０．８３５Ｃ／ｃｍ²まで
のヘリウムイオンの照射時に得られた応力データを示
す。その後、１．４４Ｃ／ｃｍ²までの総照射量で、応
力は、実験誤差の範囲内で安定した。対応するダイ露光
の回数も、図５に示す。１μＣ／ｃｍ²のレジスト照射
量を想定すれば、イオン照射量０．１Ｃ／ｃｍ²は、４
倍率投影リソグラフィシステムにおける１，６００，０
００回のダイ露光に相当する。

【００２７】この工程の後、大気圧条件下での膜応力の
挙動を観察した。図６は、大気暴露における膜上の炭素
フィルムの経時的な応力を示したものである。応力は、
１６０時間で３ＭＰａ未満の変化を示した。この様な小
さな変化は、転化領域の周辺の衝撃を受けていない炭素
の領域によるものであると考えられる。これにより、初
期の活性炭素フィルムは、少なくとも１週間の間、環境
的に安定したものに転化されたことが証明された。

【００２８】本発明は、上記の特定の形態に限らず、前
記の特許請求の範囲に記載されている本発明の精神と範
疇から逸脱することなく、その他の実施形態で実施する
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、前記のような構成によって、
元の膜の内部応力よりも小さい応力を有する炭素層の積
層が可能となると共に、露光の際に所定のレベルを超え
るＸ線や徴微粒子の照射量で、応力変化が小さい炭素層
を積層できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる炭素フィルム用の「オフアクシ
ス」スパッタリング装置の概略図である。

【図２】厚さ０．５μｍの炭素フィルムでコーティング
し、１０ｋｅＶ／イオンのエネルギーで水素イオン衝撃
を与えたシリコン膜のイオン照射量の関数として、膜応
力の依存性を示したものである。

【図３】２つの露出シリコン膜、すなわち、１０ｋｅＶ
／イオンのエネルギーで水素イオン衝撃を与えたシリコ
ン膜と、３０ｋｅＶ／イオンのエネルギーでヘリウムイ
オン衝撃を与えたシリコン膜のイオン照射量の関数とし
て、膜応力の依存性を示したものである。

【図４】厚さ０．５μｍの炭素フィルムでコーティング
し、１０ｋｅＶ／イオンのエネルギーで水素イオン衝撃
を与えたシリコン膜のイオン照射量の関数として、膜応
力の依存性を示したものである。

【図５】２０ｋｅＶ／イオンのエネルギーでヘリウムイ
オンを照射した際の、厚さ１．０μｍの保護炭素コーテ
ィング膜を有する厚さ２．５μｍのシリコン膜の応力の
依存性を示したものである。この膜は、最初に、８０ｋ
ｅＶのエネルギーで５ｍＣ／ｃｍ²の照射量で、その
後、さらに３０ｋｅＶのエネルギーで０．６Ｃ／ｃｍ²
の照射量でヘリウムイオンを照射したものである。

【図６】２０ｋｅＶのエネルギーで０．２５Ｃ／ｃｍ²
の照射量でヘリウムイオン照射した後、膜を大気にさら
した時の膜応力の挙動を示したものである。

【符号の説明】

２シリコン膜３基板ホルダ４テフロンカプラ５Ｓ−ガン（スパッタガン）６ベースプレート７フェロフルイディックシール８スペーサスリーブ９スラスト軸受１０シャフト１１ヘリウムタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョセレオネルトルレスブッチャードアメリカ合衆国 77039 テキサスヒューストンデベネイ 4534

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線または微粒子投影リソグラフィにお
いて、ステンシルマスクなどのリソグラフィ部材の全体
または一部として用いられる膜の上に炭素フィルムを積
層する方法であって、前記膜がスパッタ基板として用い
られ、少なくとも１つのスパッタターゲットに対してオ
フアクシス位置に配置されていることを特徴とするスパ
ッタリング工程を含む炭素フィルム積層方法。
【請求項２】前記少なくとも１つのスパッタターゲッ
トの温度が５５０℃を超える温度であることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記スパッタターゲットの温度が６００
℃〜１，８００℃の温度であることを特徴とする請求項
２に記載の方法。
【請求項４】スパッタリング工程での動作圧が３０ｍ
ｔｏｒｒ未満であることを特徴とする請求項１に記載の
方法。
【請求項５】請求項１の方法によって形成された炭素
フィルムの化学反応部位の不活性化や応力安定化など、
炭素フィルムの改質を行う方法であって、ヘリウムイオ
ン注入の導入限度がフイルムの膜厚より大きくないよう
なイオンエネルギーで、イオン衝撃によってヘリウムイ
オンを前記フィルムに注入することを特徴とする炭素フ
ィルム改質方法。
【請求項６】所望の転化のための最低照射量が１２０
ｍＣ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項５に記載の
方法。
【請求項７】前記炭素フィルムが１０ＭＰａ以下の低
圧縮応力を有することを特徴とする請求項５に記載の方
法。
【請求項８】前記投影リソグラフィがイオン投影リソ
グラフィであり、前記膜がステンシルマスクの一部とし
て用いられることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】膜の素材がシリコンであることを特徴と
する請求項５に記載の方法。
【請求項１０】微粒子投影リソグラフィに使用される
膜であって、その膜のイオンビーム露光表面上に、膜へ
のイオン浸透を防止できるような最低膜厚を有するフィ
ルムを有し、前記フィルムがオフアクシススパッタリン
グ法により積層された炭素層であることを特徴とする
膜。
【請求項１１】膜素材がシリコンであることを特徴と
する請求項１０に記載の膜。
【請求項１２】前記炭素層の輻射率が０．５よりも大
きいことを特徴とする請求項１０に記載の膜。
【請求項１３】前記炭素層の輻射率が０．７〜０．８
の範囲であることを特徴とする請求項１２に記載の膜。