JPS63200530A - Manufacture of x-ray mask - Google Patents

Manufacture of x-ray mask

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JPS63200530A
JPS63200530A JP62033866A JP3386687A JPS63200530A JP S63200530 A JPS63200530 A JP S63200530A JP 62033866 A JP62033866 A JP 62033866A JP 3386687 A JP3386687 A JP 3386687A JP S63200530 A JPS63200530 A JP S63200530A
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ray
etching
pattern
mask
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Hideo Nikawa
二河 秀夫
Yoshihiro Todokoro
義博 戸所
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Abstract

PURPOSE:To equip an X-ray absorber layer with a pattern having vertical side walls without destroying an X-ray transmission layer by laminating a non-etching thin film and the X-ray absorber layer on the X-ray transmission layer. CONSTITUTION:An Si3N4 film 2 (tensile stress of its film is around 5X10<8> dyne) is prepared on a silicon wafer 1 with a plasma CVD technique and an SiO2 film 3 (tensile stress of its film is 0), a W-film 4 (tensile stress of its film is 0), and a dry-etching resistance electron beam resist 5 are laminated with a high frequency spatter technique and then a mask 5 is produced by performing electron beam lithography and development of the above films after carrying out pre-bake. An RIE is performed by using SF6/CCl4. When a slight etching is continued after exposing the SiO2 film 3, a W-pattern 4 having vertical walls is obtained and the Si3N4 film 2 does not change at all. As a result, Si 1 is etched from the rear of the wafer 1 and a patterned mask is completed after leaving a frame part.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、X線マスクの製造方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a method for manufacturing an X-ray mask.

従来の技術 半導体集積回路の高密度化に伴い、パターンは益々微細
化する情勢にあり、寸法1μm以下、いわゆる、サブミ
クロンの微細パターン露光技術の確立が望まれている。
BACKGROUND OF THE INVENTION With the increasing density of semiconductor integrated circuits, patterns are becoming increasingly finer, and it is desired to establish a technique for exposing fine patterns with dimensions of 1 μm or less, that is, so-called submicron patterns.

X線露光は、高解像性を有すること、一括転写により生
産性に冨むことなどの長所を有するために、サブミクロ
ンパターン転写技術として期待されており、高コントラ
スト、高精度のX線マスクの開発が進められている。
X-ray exposure is expected to be a submicron pattern transfer technology because it has advantages such as high resolution and increased productivity due to batch transfer, and is used as a high-contrast, high-precision X-ray mask. development is underway.

第2図を参照して、X線マスクの製造方法の従来例を説
明する。第2図aに示すように、X線マスク支持体とな
るシリコン(Si)ウェハ1上に、X線透過体7、たと
えば、窒化シリコン層を形成し、さらにこの上にX線吸
収体8、たとえば、タングステン膜を形成する。次いで
、第2図すに示すように所定形状のレジストパターン9
を形成し、このレジストパターン開口部直下に位置する
X線吸収体8をドライエツチングする。以上の過程を経
ることによって、第2図Cに示すようなX線吸収体パタ
ーンが得られる。最後に、シリコンウェハ1を裏面から
支持枠を残してエツチングすることにより、第2図dに
示すようなX線マスクが得られる。
A conventional method for manufacturing an X-ray mask will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2a, an X-ray transmitting body 7, for example, a silicon nitride layer, is formed on a silicon (Si) wafer 1 serving as an X-ray mask support, and an X-ray absorbing body 8, For example, a tungsten film is formed. Next, as shown in FIG. 2, a resist pattern 9 of a predetermined shape is formed.
is formed, and the X-ray absorber 8 located directly below the opening of this resist pattern is dry etched. By going through the above process, an X-ray absorber pattern as shown in FIG. 2C is obtained. Finally, the silicon wafer 1 is etched from the back side, leaving the support frame, to obtain an X-ray mask as shown in FIG. 2d.

発明が解決しようとする問題点 X線露光においては、X線マスクが転写パターンに大き
な影響を与える。X線吸収体パターンの断面形状は、垂
直な側壁を持つ形状となる必要がある。しかしながら、
従来例のようにX線吸収体の加工をドライエツチングに
より行った場合、X線吸収体パターンの断面形状は、第
3図の拡大断面図に示すように、X線吸収体の開口がす
そを引いた形状となる。X線吸収体が開口した後もエツ
チングを続行すれば、開口部のすそ引きはなくなるが、
X線吸収体8にフッ素系ガスでエツチングを行うタング
ステンやタンタルなどの金属を用いた場合、xis透過
体7の窒化シリコンや窒化ホウ素が、上記エツチングガ
スに対してエツチング速度が非常に速いために深くエツ
チングされてしまう。このため、厳密に制御していたX
線透過体7の応力が、変化してしまい機械的強度が劣化
してしまうという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention In X-ray exposure, the X-ray mask has a large effect on the transferred pattern. The cross-sectional shape of the X-ray absorber pattern needs to have vertical side walls. however,
When the X-ray absorber is processed by dry etching as in the conventional example, the cross-sectional shape of the X-ray absorber pattern is such that the opening of the X-ray absorber extends along the base, as shown in the enlarged cross-sectional view of Fig. 3. It becomes a drawn shape. If etching is continued even after the X-ray absorber is opened, the skirt of the opening will disappear, but
When the X-ray absorber 8 is made of a metal such as tungsten or tantalum that can be etched with a fluorine-based gas, the silicon nitride or boron nitride of the xis transmitter 7 has a very high etching speed with respect to the etching gas. She gets etched deeply. For this reason, X
There was a problem in that the stress in the radiation transmitting body 7 changed and the mechanical strength deteriorated.

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明は、X線透過体層
上に、非エツチング性の薄膜を形成し、この上にX線吸
収体層を形成し、前記X線吸収体層の選択エツチングを
行い、下地のX線透過体層に影響を与えることなしに、
垂直な側壁を有するX線吸収体パターンを得るものであ
る。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention forms a non-etchable thin film on the X-ray transmitting layer, forms an X-ray absorbing layer on this, selectively etching the X-ray absorber layer without affecting the underlying X-ray transmitter layer;
An X-ray absorber pattern with vertical sidewalls is obtained.

作用 本発明を用いることにより、すそ引きのない側壁が垂直
なX線吸収体パターンを有するX線マスクを製作するこ
とが可能となる。
Function: By using the present invention, it is possible to manufacture an X-ray mask having an X-ray absorber pattern with vertical side walls and no skirting.

実施例 第1図a−gは、本発明にががるX線マスクの製造方法
の実施例を説明するために示したX線マスクの製造工程
順断面図であり、図面を参照して本発明を詳明する。
Embodiment FIGS. 1a to 1g are cross-sectional views in the order of manufacturing steps of an X-ray mask shown for explaining an embodiment of the method of manufacturing an X-ray mask according to the present invention. Explain the invention in detail.

まず、第1図aのようにX線マスク支持体、例えば、直
径が4インチのシリコンウェハ1上に、X、III透過
体、例えば、窒化シリコン膜(Sj3N+膜)2をプラ
ズマCVD法により、1.5pmの厚さに堆積する。な
お、このプラズマCVD法では、95%N215%Si
H4ガスを反応ガスとして、ガス流量250cc/分、
基板温度300 ’C、高周波電力200Wの条件で2
5分間堆積した。この膜の応力は、引張り応力で5X1
08ダイン/ cutの大きさに制御しである。
First, as shown in FIG. 1a, on an X-ray mask support, for example, a silicon wafer 1 with a diameter of 4 inches, an X, III transmitting body, for example, a silicon nitride film (Sj3N+ film) 2 is formed by plasma CVD. Deposit to a thickness of 1.5 pm. Note that in this plasma CVD method, 95%N215%Si
Using H4 gas as the reaction gas, gas flow rate 250cc/min,
2 under the conditions of substrate temperature 300'C and high frequency power 200W.
Deposited for 5 minutes. The stress of this film is 5X1 in terms of tensile stress.
The size is controlled to 0.08 dyne/cut.

次に、高周波スパッタ法により5i02膜3を、0.0
2μmの厚さに堆積する。スパッタ条件は、放電ガスと
してアルゴン(Ar)を用い、放電ガス圧力5ミリトー
ル、高周波型カフ00W、!:した。この膜の応力は、
零である。
Next, a 5i02 film 3 of 0.0
Deposit to a thickness of 2 μm. The sputtering conditions were: argon (Ar) was used as the discharge gas, the discharge gas pressure was 5 millitorr, and the high frequency cuff was 00W. :did. The stress of this membrane is
It is zero.

その後、第1図すに示すように、O,,6ttmの厚さ
にタングステン膜4を堆積する。この時のスパッタ条件
は、放電ガスとしてアルゴン(Ar)を用い、放電ガス
圧力30ミリトール高周波電カフ00Wで、この条件で
作成された膜の応力は零である。
Thereafter, as shown in FIG. 1, a tungsten film 4 is deposited to a thickness of 0.6 ttm. The sputtering conditions at this time were that argon (Ar) was used as the discharge gas, and the discharge gas pressure was 30 mTorr with a high frequency electric cuff of 00 W, and the stress of the film produced under these conditions was zero.

次に、第1図Cのようにタングステン膜(W膜)4の上
に、耐ドライエツチング性の電子線レジスト5、例えば
クロロメチル化ポリスチレンを0.36#I11の厚さ
に塗布し、100℃で25分間プリベークを行った後、
電子ビーム6を用いてパターンを描画し、酢酸イソアミ
ル:エチルセロソルブ−1コ4の現像液で1分間現像す
ることによって、第1図dに示すような所望のレジスト
パー  5  = ターンを形成する。
Next, as shown in FIG. After pre-baking at ℃ for 25 minutes,
A pattern is drawn using an electron beam 6 and developed for 1 minute with a developer of isoamyl acetate:ethyl cellosolve-1:4 to form a desired resist per 5 = turn as shown in FIG. 1d.

次に、レジストパターンをマスクとして、反応性イオン
エツチングでタングステン膜4を10分間エツチングす
ることで、第1図eに示すように、下地の5i02膜3
が露出するまで開口する。
Next, using the resist pattern as a mask, the tungsten film 4 is etched for 10 minutes by reactive ion etching to form the underlying 5i02 film 3, as shown in FIG. 1e.
Open until exposed.

この時のタングステンパターンの断面形状は、第3図に
示すように、X線吸収体の開口がすそを引いた形状にな
っている。
At this time, the cross-sectional shape of the tungsten pattern is such that the opening of the X-ray absorber has a tail, as shown in FIG.

その後、2分間エツチングを続行することで、第1図f
に示すような垂直な側壁を有する断面形状のタングステ
ンパターンを得ることができる。
After that, by continuing etching for 2 minutes, Figure 1 f
It is possible to obtain a tungsten pattern with a cross-sectional shape having vertical sidewalls as shown in FIG.

なお、この時のエツチング条件は、反応ガスとして六フ
ッ化イオウ(SFs)/四塩化炭素(CCe4)を用い
、ガス流量5■/分で供給し、ガス圧力5ミリトール、
高周波電力密度0.18w/cnrである。
The etching conditions at this time were to use sulfur hexafluoride (SFs)/carbon tetrachloride (CCe4) as the reaction gas, supply the gas at a gas flow rate of 5 cm/min, and set the gas pressure at 5 mTorr.
The high frequency power density is 0.18w/cnr.

この条件のエツチング処理によると、上記の電子線レジ
スト5.タングステン膜4.および5i02膜3のエツ
チング速度は、それぞれ300A/分2600A/分、
、50A/分である。また、この条件下では、X線透過
体のSi3N4膜2のエラチン=  〇  − グ速度は1500A/分であるが、本発明では全くエツ
チングされていないため、膜の応力も堆積したままの応
力で変化していない。
According to the etching process under these conditions, the above electron beam resist 5. Tungsten film 4. The etching speed of the 5i02 film 3 is 300 A/min, 2600 A/min, and 2600 A/min, respectively.
, 50A/min. Furthermore, under these conditions, the etching rate of the Si3N4 film 2 of the X-ray transmitter is 1500 A/min, but in the present invention, since no etching is performed at all, the stress in the film is the same as the stress deposited. It hasn't changed.

最後に、シリコンウェハ1を裏面側からエツチングし、
支持枠となる部分を残すことによってX線マスクが完成
する。
Finally, etching the silicon wafer 1 from the back side,
The X-ray mask is completed by leaving the part that will become the support frame.

以上の説明では、X線透過体きしてSi3N4膜2、エ
ツチング阻止層として5i02膜3、X線吸収体として
タングステン膜4を用いた。他にX線吸収体としてフッ
素系ガスを用いてエツチングを行うタンタル(Ta)、
X線透過体として窒化ホウ素(BN)などが使用可能で
あり、エツチング阻止層としては、X線透過体にくらべ
て、フッ素系ガスに対してエツチング速度が10分の1
以下の非常に遅(、かつX線の透過率の高い材料による
薄膜であればよく、たとえばアルミナ(Al2O2)な
ども使用可能である。
In the above description, the Si3N4 film 2 was used as the X-ray transmitter, the 5i02 film 3 was used as the etching prevention layer, and the tungsten film 4 was used as the X-ray absorber. In addition, tantalum (Ta), which is etched using fluorine gas as an X-ray absorber,
Boron nitride (BN) or the like can be used as the X-ray transmitting material, and as the etching prevention layer, the etching speed for fluorine gas is one-tenth that of the X-ray transmitting material.
Any thin film made of the following very slow (and high X-ray transmittance) materials is sufficient; for example, alumina (Al2O2) can also be used.

発明の効果 以上詳述したように、X線吸収体エツチング時のエツチ
ングガスに対してエツチング速度の速いX線透過体上に
、上記エツチングガスに対してエツチング速度が非常に
遅く、がっX線を透過するエツチング阻止層を形成する
ことによって、X線吸収体パターン開口後もエツチング
を続行し、下地のX線透過体に影響を与えることなしに
、すそ引きのない垂直な側壁を有するXI吸収体パター
ンを形成でき、高コントラスト、高精度のX線マスクを
製作できるという効果が得られる。
Effects of the Invention As detailed above, when etching an X-ray absorber, the etching rate of the etching gas is very slow, and the etching rate of the X-ray transmissive body is very slow. By forming an etching prevention layer that transmits the It is possible to form a body pattern and produce a high-contrast, high-precision X-ray mask.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の製造方法によるX線マスクの製造工程
順断面図、第2図は従来の製造方法によるX線マスクの
製造工程順断面図、第3図は従来例のX線吸収体パター
ン断面形状を説明する断面図である。 1・・・・・・シリコンウェハ、2・・・・・・窒化シ
リコン膜、3・・・・・・S i O2膜、4・・・・
・・タングステン膜、5・・・・・・電子線レジスト、
6・・・・・・電子ビーム。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はが18第 1 図 一 3−・ 一一一 〇−−− ゾリゴシウ1八 窒化ン1ノJン練 δlθ2B」 りニア7 を与奪ルリスL fil:’−4
Fig. 1 is a cross-sectional view of an X-ray mask manufactured by the manufacturing method of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of an X-ray mask manufactured by a conventional manufacturing method, and Fig. 3 is a conventional X-ray absorber. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of a pattern. 1...Silicon wafer, 2...Silicon nitride film, 3...S i O2 film, 4...
...Tungsten film, 5...Electron beam resist,
6...Electron beam. Name of agent Patent attorney Toshio Nakao No. 18 Figure 13 - 1110 - - - - - - - - -4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] X線マスク支持体上に、X線透過体層を形成し、次いで
この上に、非エッチング性かつX線透過可能な薄膜を形
成する工程、その後、X線吸収体層を形成し、前記X線
吸収体層の選択エッチングを行い、所定のX線吸収体パ
ターンを形成する工程をそなえたX線マスクの製造方法
A step of forming an X-ray transmitting layer on the X-ray mask support, then forming a non-etchable and X-ray transparent thin film thereon, then forming an X-ray absorbing layer, A method for manufacturing an X-ray mask, comprising a step of selectively etching a ray absorber layer to form a predetermined X-ray absorber pattern.
JP3386687A 1987-02-17 1987-02-17 X-ray mask manufacturing method Expired - Lifetime JP2635322B2 (en)

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