JPS60180123A - Ｘ線マスク用構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線マスクや真空窓に使用される滑らかな炭化
ケイ索漠を呵する構造体に関する。

Ｘ線マスクは、Ｘ線リソグラフィ近接印刷において重要
なｌＩＩ遺体である。一般に、軟Ｘ線点源からのＸ＃は
重元素マスクによってさえぎられる。

このマスクはＸ線を比較的透過する平らな模、つｆつペ
リクルの上に叉持されたパターン吸収層より成る。現在
、パターン吸収層ケ支持するペリクルは、Ｘ線をほとん
ど減衰せず、またパターン吸収層内の応力によって引き
起さ扛る歪を最小限に抑えるために力学的に安定してい
る薄い無機材料より成る。通常、このペリクルはシリコ
ンに膨張係数が近（で堅くてさりに平らなリングを横切
るように張り嫂なされている。この張り渡たしによって
、基板か平らとなると共に堅くなるので基板は曲がった
り折れたりし７（い。マスクの製造にとって重要な快素
は、１法の安定性、吸収ライン・エツジ輪廓、そし゛Ｃ
欠陥密度である。また、ｘＩＩｊｌマスク製造には、ウ
ーーハ処理で使用される工程と同様の数多（の工程か必
要である。つ工−ハ処理に８けるように、これらの処理
工程はＸ線マスク内の欠陥密度を高める一因となる。従
って、欠陥密度は依然として極めて重大な間噴である。

現在利用できるペリクルは、犠牲シリコン基板の上に窒
化ホウ素とポリイミドの層を順Ｃに形成することによっ
て作っている。窒化ホウ素は一般に、適当な化学蒸着法
においてアンモニアとジボランの反応によって形成され
る。典型的に、小さな欠陥をふさぐために、液体源から
の窒化ホウ本土で。

ろ過したポリイミドの層か（ロ）転される。しかし、ポ
リイミド表面上にはなお多くの欠陥が残る。

最近、窒化ホウ素に加えで、Ｘ線ペリクルを形成１−る
ために化学蒸層法（ＣＶＩ））によってシリコンヒに炭
化ケイ素が形成されるようになって米た。この膜は化学
的に不活性であってすぐれた力学的安定度と強度な有（
−１窒化ホウ素よりはるかに強い。さらに、炭化ケイ素
の膨張率はシリコンの膨張率に極めて近づけることがで
きる。炭化ケイ素が理想的なマスク支持材料と７．ｆる
のはこれらの特性による。１−か１．、７ｒがら、炭化
ケイ素な化学蒸清法によって作ることには幾つかの本餉
的な欠点かある。炭化ケイ素を１１接ウ工−ハ表面に形
成すると、膜は多数の欠陥を生ずる傾向がある。また、
シリコンへの直接的な被着の場合、膜の滑らかさを最適
にするために必要な被着パラメータは、膜中の応力を最
適にするのに必要な条件とは必ずしも一致しンｆい。

さらにまた、例えば電子ビームで処即される液晶表示装
置において使用されるＸ窒息では、シリコン・ウーーハ
の上に直接炭化ケイ素膜をｔＬ着する必要があるので、
やはり滑らかな炭化ケイ素表面が必要となる。それに加
えて、炭化ケイ素膜は電子ビーム衝撃から生ずる電子を
停ｔＬするのに十分な−よど埠いと同時に横方向の熱損
失か小さくなるのに十分なほど薄くなければならない。

１５キロ電子ポルドナいし２０キロ電子ボルトの範囲内
の電子を停止するためには、一般に２ミクロンの厚さの
炭化シリコン膜を必要とする。しか１−１この埠さに被
層すると、炭化ケイ素膜の表面の荒さは大きくなり、こ
の荒い炭化ケイ素表面、ヒＣの液晶分子を正（−り整列
させることは困難となる。

従って、Ｘ＃！マスクと真を窓を製造するために炭化ケ
イ素膜？使用することによって生ずる前記の欠点を軽減
するために新規なマスク構造体が開発された。不発明は
このＨｊＩ造体とその構造体のための製造方法を提供す
るものである。

本発明は炭化ケイ素膜を被着する前に、シリコン＝つ１
−ハのヒに］ば接成長させた中間アモルファス層を使用
する。中間１−を使用しない従来のペリクル構造とは￥
４なり、この中間膜のアモルファス構造は炭化ケイ素の
エピタキシーを乱し、炭化ケイ素を非常に細かな粒状に
し、それによって極めて滑らかな表面を作る。この独特
の構造を利用するペリクルの欠陥密度は大幅に低重（−
１それによってこの構造体は高品質のマスクと真空窓の
製造にとって受け入れられるものとなる。以下図面な用
いて本発明を説明する。

第１図は、非常に滑らかな炭化ケイ素表面を必要とする
Ｘ線マスクまたはその他の部品な作るのに使用すること
ができる、本発明の一実施例による多Ｎ１１＄１造体の
ｗｒ面図である。本発明によれば、中間のアモルファス
層Ｂを７リコン基板Ｎ（他の配向も利用することもでき
るけれども、典型的に（１００）配向）の上で成長させ
、次に炭化ケイ素の膜Ｃを七〇ヒに形成させる。アモル
ファス中間１ｍ　Ｂに使用する材料ｊ６よびその厚さ？
選択することによって、炭化ケイ素の上膜Ｃの膜特性を
いろいろな特性に改善することができる。アモルファス
中間層Ｂはまｔこシリコン基板へと炭化ケイ素の一ヒ膜
Ｃの間で応力な取り除く媒体と（−でも機能する。基板
Ｎがシリコンで涜）る場合には、層Ｂは典型的にＳｉｎ
ｇであり、これは通常の酸化技術によりて約１００オン
グストロームの厚さまで成長させる。ただ【２、その揮
さは２００オングストロームから１０，０００オングス
トロームものＩ直まで変えることができる。酸化＊Ｉｄ
Ｂの熱膨張係数はシリコン基板Ｎの熱膨張係数よりかな
り小さい。従って、エツチング中にシリコン基板に間違
いなく張力が加わるよう、後述するように、シリコンよ
りわずかに大きな熱膨張率で炭化ケイ素を被層させる。

シリコン基板をあらかじめ酸化することによって炭化シ
リコン被着におけるエピタキシャル的性質はかなり失わ
れ、それによって、シリコンの上に直接炭化ケイ素層を
形成する場合に比較し、炭化ｒイ木上膜の滑らかさなか
なり向−ヒすることができる。アモルファス中間層Ｉ３
に適当な他の材料は、窒化ケイ素、窒化才つ素、および
炭化ホウ素であり、厚さは約１００オングストロームか
う約ｔｏ、０００オングストロームまでの範囲である。

炭化ケイ素の８ヒ膜は通常の化学蒸着技術によって被着
される。例えば、１９６９年に発行された、Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ　ｏｆ　Ｔｈ１ｎ　［；’１１ｍ５　、　％１０１
．５の２３７−３１４負に、１９７３年に発行されたＡ
、　ｔｉｅｖ　、　Ｍａｔｅｒ。

Ｓｃｉ、３の貢３１７〜３２６に、、１９７３年のＪｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａｄｕｍ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎ
ｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｌＯ号に記載されている。

典型的に、メタン？ｆＭを標準的な水平反応器に加え、
７ランとの反応によって１０００７．’（いし１１５０
℃の温度でシリコン基板上に炭化ケイ素の膜を形成する
。他の炭化水素ｔもちろん使用することかできる。しか
しながら、市販されているメタンの純度かが１より高い
ので、メタンは好ましい反応性ガスである。メタンに対
する７ランの比および被着温度を変えることによって、
残留応力は広範囲にわたって調節することかできる。Ｘ
＃１１マスクにとって適当な膜を得るため、７ランに対
するメタンの比は一般に約ｌ０＝１より大きい直に保つ
。約５００オングストロームの熱酸化物を基板上に形成
したとぎ、上記の方法によって形成される炭化ケイ素膜
は酸化に耐え、標準的なプラズマ法によってはエツチン
グすることができなく、比較的小孔（ピンホール）が少
な（、良好な透明度？示し、そして一般に良好な視覚的
品質を示す。さらに、上記の方法←［程）によって作ら
れた炭化ケイ素膜は極めて滑らかであり、その平均表面
荒さはシリコン基板に直接炭化ケイ素を被着させた場合
に比較して少なくとも７分の１に減っている。典型的に
、上記の方法を利用して、わずか１００オングストロー
ム（二乗平均の乎方枳）の表面ｍらかさが得られた。

前記のように作った多１−溝遺体を用いて、窒化ホウ素
（線マスクに１史用される西宮の技術と同様のすりガで
Ｘ＋Ｔ１マスクを形成−［ることかできる。

例えば、炭化ケイ素Ｘ線マスクγ作る典型的な方法が第
２図に示されている。シリコン基板１００の上面にパデ
ィング１４１３０を化学蒸着法（ＣＶ　Ｄ）によって形
成する。典型的に、Ｉｔｌ１３０は二酸化ケイ素（５ｉ
０２）膜または窒化ケイ素（ｓｉ、Ｎ４）膜より成る。

次にパディング＋１１３０の−Ｅに炭化ケイ素層＋４０
をＣＶ’Ｄにより形成する。バｆイングｔ−１３０の厚
さは通常的１，５００オングストロームであり、炭化ケ
イ素１漠１４０は通常ｔ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ　ないし３０
．０００オングストロームの範囲にある。通常の方法に
よって／リコン基＆１００のｒｉ面の選択した部分に支
持板１４３　＆結合する。一般に、Ｐｙｒｅｘという商
品名で知られているマスキング・プレートを使用する。

次につτット・エツチング技術を利用して領域１４５内
のシリコン基板１００を除去する。

炭化ケイ素（ＳＩＣ）層１４０の上にはスピニングのよ
うな通常の方法？用いてポリイミド層１５０を形成し、
金属１１１６０をポリイミド１４１５０の上に形成する
。典型的に、金属１１１６０は金または金の合金を蒸着
ｔ　？Ｃはスパッタすることによって形成する。

電子ビーム技術によって金属層１６０に望みのパターン
の構造を形成し、ポリイミドｌ１ｉ１１５０の表面部分
を露出させる。このパターンを形成した金ｔｍｌＩ［＃
１６０と露出されたポリイミド層１５００部分、ヒにス
ピニングによって、ポリイミドより成る被ｔ１１ｍ１７
０を形成する。この場１７０は主として保護被膜である
。

第３図は、不発明の他の実施例によるＸ巌マスク用Ｉｌ
造体およびそれを１吏用したＸ＃マスク多層構造の断面
図である。パディング１４１３００ヒに無機中間層１３
５と炭化ケイ素層１４０ａ＋、／）’ｌ−を追加して形
成することにより、さらにｔＲらかな炭化ケイ素表面を
得ることができる。無機中間層１３５と炭化ケイ素＋ｍ
１４０ａとな交互に複数個１例えば５つまたは７つ形成
すると、炭化ケイ素膜表面のｍらかさを大幅に改祷する
ことができる。互いに隣接する炭化ケイ素！−の間に無
機中間層を形成することによって、無機中間！−〇ヒに
形成される炭化ケイ素１−のエピタキシャル成長を制限
する。最良のＭ束を得るため、無機中間層１３５は典型
的にＣｖＤにより約１０００オングストロームの厚さに
形成した窒化ｉイ゛素より成る。なお、この厚さはわず
か２００オングストロームから０．３５ミクロンもの直
まで変えることができる。黒磯中間１１１３５に適当な
他の材料は二酸化ケイ素、窒化ホウ素、そして炭化ホウ
素であり、その厚さは約５００オングストロームから約
３５００オングストロームまでの範囲である。次に、通
常の方法によってシリコン基板１００の底面の選択した
部分に支持板１４３を結合する。次にウェット・エツチ
ング技術によって領域１４５内のシリコン基板ｌＯＯを
除去する。炭化ケイ素４１４０ａの上には通常の方法、
例えばスピニング、でポリイミド１４１５０を形成する
。その後、電子ビーム技術によってパターン化された＃
１６０を作り、ポリイミド＋ｍ１ｓｏのある表面部分を
露出させる。次にこのパターンの形成された金属層１６
０とポリイミド層１５０の露出表面部分の一ヒにスピニ
ングによって被膜層１７０を形成する。

Ｅ記の方法によって形成した多１−炭化ケイ素膜は従来
の窒化ホワ累膜より強（、粒界でのき裂の広がりは非常
に少ない。そ【−で、この膜は極めて滑らかである。そ
の結束、この膜はこのような特性を必要とする真空窓に
も特に良好である。本発明によるＳＩＣの平均表面荒さ
は、Ｓｉ基板の−Ｆに直接形成した尋−８ｉ　（’膜に
比軟して少なくとも７分のｌまで低下した。さらに多く
の互い違いの層（例えば、５つまたは７つの炭化ケイ素
と窒化ケイ素の互い違いの７−）？有する多層ＳｉＣ購
造体の表面の滑らかさはさらに尚い。

第４図は真空システムにおいて使用する多１−窓構造体
な示す。この構造体は、前述しｔこ多１−炭化ケイ素Ｘ
線マスクを作るｔこめに使用１−る方法と同様にして形
成することができる。支持板１４３をシリコン基板１０
０の底面の撰択した部分に結合し、窒化ケイｔ、ノｍ１
３ｏをシリコン基板１００の上に形成する。ウェット・
エツチング技術な利用して領域１４５の一ヒのシリコン
基板１００な除去１−る。窒化ケイ素１７１３０のヒに
は炭化ケイ素１４！１４０を形成し、次に炭化ケイ素１
４１４０の−Ｈに窒化ケイ素の中間１−１３５な形成す
る。次に炭化ケイ素ｌ＊１ｔ４ｏを窒化ゲイｇ１＄１３
５のヒに形成１−る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＸ細マスク用構造体の
断面図、第２図は第１図の構造体な使用したＸ＃＋１マ
スクの断面図、第３図は本発明の他の実施例によるＸ線
マスク用構造体およびそれを使用したＸ線マスクのＨＴ
面図、第４図は本発明の実施例による窓構造体の断面図
である。 Ｌ　、　１００　：シリコン基板 １３０：ハｆインク層（アモルファス層）１４０　、１
４０ａ　：　１２化ケイ素層１３５：無機中間ｌ′− １５０：ポリイミドｌ− １６０：金属パターンｌ― １７０　：　＠４＠ 出願人　横河φヒユーレット・パラカード株式誉社代哩
へ　升埋士　長　谷　川　次　男 ７！Ｐ３１図 第２図 第１頁の続き ０発　明　者　ドナルド・アール・ブ　アメリカ合衆国
カララドバリー　ド　２００４ １Ａ＾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、前記基板上に形成されたアモルファス層と、前
   記アモルファス層上に形成された炭化ゲイ素層とより成
   るＸ線マスク用構造体。