JPS63254725A - Ｘ線リソグラフイ用マスクメンブレン及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体集積回路製造プロセスにおけるＸ線リ
ソグラフィ用マスクメンブレン及びその製造方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 近年、集積回路パターンの微細化に伴い、露光手段が光
リングラフィからＸ線を用いたＸ線リソグラフィへ移行
することが有力視されている。Ｘ線リソグラフィにおい
ては、用いられるＸ線の波長が１〜２００Ａであるため
、従来の光りソグラフィにおいて用いられていた石英板
やガラス板ではＸ線吸収が大きく、Ｘ線リソグラフィ用
マスク支持体としては不適合である。このため、現在Ｘ
線リソグラフィ用マスク支持体としてはＸｔｌＡ透過率
の大きい非晶質窒化硼素（ａ−ＢＮ）や非晶質窒化珪素
（ａ−８ｉＮ）よりなる薄膜が有望視され、これら薄膜
は一般にＸ線リソグラフィ用マスクメンブレンと呼ばれ
ている。Ｘ線リソグラフィ用マスクメンブレンは、Ｘ線
の透過率だけでなく、露光時の位置合わせに用いられる
可視光の透過率も高いことが要求され、かつ、パターン
の位置ずれを引き起さないためにこのマスクメンブレン
がその保持枠に固定された状態で残留応力が引張応力と
なっていることが必要とされる。ここで、前記ａ−ＢＮ
或いはａ−８ｉＮはそれぞれジボラン（Ｂ１１−１６）
とアンモニア（ＮＨ３）或いはシラン（ＳｉＨ４）とア
ンモニア（ＮＨ３）を原料ガスとして、ＣＶＤ法或いは
プラズマＣＶＤ法等によりＳ１ウエハ上に堆積させるこ
とにより得られ、前述した光透過率及び残留応力等の特
性は、原料ガスのガス圧比或いは成膜温度等の製造条件
によって支配される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記ａ　　ＢＮ或いはａ−３ｉＮにおい
ては、成膜条件の適当な設定による光透過性の上昇に伴
い、残留応力が引張応力から圧縮応力へと変化し、上述
のＸ線リソグラフィ用マスクメンブレンとして要求され
る最適の特性を得るのは困難となっている。

本発明の目的は、残留応力が引張応力であり、かつ光透
過性に優れたＸ線リソグラフィ用マスクメンブレン及び
その製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、弗素が１〜１Ｑａｔ％含有された非晶質窒化
硼素より形成されているＸ線リソグラフィ用マスクメン
ブレン、及び該Ｘ線リソグラフィ用マスクメンブレンを
アンモニアとジボランに加えて弗化硼素或いはアンモニ
アと弗化硼素を原料ガスとして減圧ＣＶＤ法或いはプラ
ズマＣＶＤ法により製造することを特徴とするＸ線リソ
グラフィ用マスクメンブレンの製造方法である。

［作　用］ 一般に非晶質薄膜の残留応力は、膜を構成する原子の平
均原子間距離が基板との密着の影ＷＥ’により薄膜の自
由エネルギーを極小にする原子間距離からずれることに
よりもたらされ、引張応力は膜中原子の平均原子間距離
が、膜中の原子間距離Ｒと膜の自由エネルギーＥの関係
を示す第３図のΔ点にある場合には対応すると考えるこ
とができる。

従って、引張応力状態にある膜は圧縮応力状態にある膜
に比べて膜中の平均原子間距離が大きいと推測される。

一方、ａ−ＢＮ等の非晶質半導体薄膜においては、アモ
ルファスシリコン（ａ−３ｉ　）と同様その微視的構造
上ダングリングボンドと呼ばれる未結合手が存在すると
考えられ、また、原子間距離や最隣接原子との結合角が
一定でなく、エネルギー的に準安定状態にある。このよ
うな非晶質半導体において、高い光透過性はそのエネル
ギーバンドギャップ中に存在するダングリングボンドに
よる局在単位を減少させ、さらに原子構造を緩和させて
エネルギーバンドギャップ中大きくすることにより実現
される。すなわち、高い光透過性は、原子間距離が小さ
く原子結合エネルギーが充分大きな状態において得られ
ることが１！１１持され、このことが高い光透過性をも
つａ−ＢＮ薄膜においては残留応力が圧縮応力となって
いる原因であると解釈される。ａ−８ｉ薄膜においてよ
く知られるとおり、ダングリングボンドの減少及び構造
緩和は、膜中への水素の混入によって得られる。ａ−Ｂ
Ｎにおいてもその製法上水素は含有され、水素の働ぎは
ａ−８ｉにおけると同様光透過性向上においては重要と
考えられる。しかしながら、水素は高温において遊離し
やすいためａ−３Ｎ膜中の水素含有率の増大は低い成膜
温度によって得られる。このため、原子構造は緩和され
ずに逆に不安定な構造となって残留応力は引張応力とな
るが、その分光透過性は劣化することとなる。

以上のことから、水素の導入のみで引張応力の状態で充
分なる光透過性の向上を図ることはできず、従って、マ
スクメンブレンとしての特性向上を図るためには何らか
の元素の添加或いは置換が一つの解決手段となる。

本発明は上記の点に鑑み、さらに上記したａ−ＢＮＭ膜
の特性に対するメカニズムの考察に基づ（＜てなされた
ものであり、ａ−ＢＮに弗素を添加することにより、水
素に代わって或いは水素に加えて、光透過性の向上と残
留応力の制御を図ったものである。

弗素はａ−３ｉｌ膜の研究においてよく知られるように
、水素と同様ダングリングボンドを終消することにより
、局在単位を減らして、さらに構造を緩和する働きをも
つ。ここで水素と異なる点は、高温においても遊離しに
くいという特徴があり、＾い成膜温度においても十分に
混入される。

また、水素よりも原子半径が大きく、硼素及び窒素と原
子番号が近いため、ａ−ＢＮ膿中に混入した場合におい
ても、平均のＢ−Ｎ原子間距離を小さくすることなしに
、微視的に緩和された原子構造をとることが期待される
。上記した理由から、ａ−ＢＮ薄膜に弗素を添加するこ
とにより、光透過性に優れ、なおかつ引張応力状態にあ
るＸ線リソグラフィ用マスクメンブレンが実現される。

第２図は、膜中の弗素含有率による残留応力σと光吸収
係数αの変化を示すグラフである。弗素の添加母増人に
より残留応力は増大し、０〜１０ａｔ％の範囲内でマス
クメンブレンの特性として有効な１〜１５（×１０　ｄ
ｙｎ／Ｃ！１２）の引張応力が得られる。光吸収係数α
は弗素ω１ａｔ％以上で急激な減少を示し、マスクメン
ブレンとして要求されるα＄４　Ｘ　１０　”　ｃｍ−
’が満足される。従って、弗素の含有率は１〜１０ａ［
％であることがマスクメンブレンとして要求される特性
を満足することが結論される。

上記の弗素が添加されたａ−ＢＮｆ９膜は、ジボラン（
８２）−１６）及びアンモニア＜ＮＨ３）に加えて弗化
硼素（ＢＦ３）を原料ガスとし、またはＢＦ３とＮＨ３
を原料ガスとして減圧ＣＶＤ法或いはプラズマＣＶＤ法
により作成されるものである。

［実施ＰＡ］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、８Ｆ３　、８２　）−１１３及びＮＨ３を原
料ガス、１」２をキャリアガスとして減圧ＣＶＤ法によ
り３ｉウエハ基板上に成膜した弗素化ａ−ＢＮ（ａ−Ｂ
Ｎ　：　Ｆ）薄膜中における弗素（Ｆ）量のガス圧比Ｂ
Ｆ３　／Ｂ２　Ｈ６依存性を示したものである。成Ｆｌ
温度は６００℃、全ガス流ｆｆｉ２３００ＳＣＣＭ、Ｎ
Ｈ３及びＢＦ３ガス流吊はそれぞれ７５０ＳＣＣＭ及び
３０ＳＣＣＭであり、反応圧力は０．５Ｔｏｒｒである
。成膜時間は２時間であり、この場合の膜厚は約２μｍ
であった。第１図に示したと３３す、Ｅ３　Ｆ３　／８
２　Ｈ６の増大に伴い、膜中に取り込まれるＩｌｌはＯ
から１０ａｔ％程度ま゛　で上昇する傾向を示した。

第２図は、上記の作製条件において成膜したａ−ＢＮ　
：　Ｆ薄膜の光吸収係数α及び残留特性σのＦｉｍ依存
性を示したものであり、Ｆｌの増大に伴い、残留応力は
圧縮応力から引張応力へと変化し、同時に光透過率は増
大する傾向を示してこれに対応して光吸収係数は減少し
た。

［発明の効果〕 本発明により所望の大きさの引張応力を有し、かつ光透
過性に優れたＸ線リソグラフィ用マスクメンブレンを作
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢＦ３と３２］］６のガス流量比と膜中に含有
される弗素化の関係を示づ図、第２図は弗゛素洛と残留
応力σ及び光吸収係数αの関係を示す図、第３図は膜中
の原子間距Ｌ８ｆ　Ｒと膜の自由エネルギーＥの関係を
示す図である。 菓１図 第２図 Ｆ（ａｔ％）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線を吸収する重金属よりなるＸ線吸収パターン
   を支持するためのＸ線を透過する材質よりなるＸ線リソ
   グラフィ用マスクメンブレンが１〜１０ａｔ％の弗素を
   含有した非晶質窒化硼素より形成されたことを特徴とす
   るＸ線リソグラフィ用マスクメンブレン。
2. （２）１〜１０ａｔ％の弗素を含有する非晶質窒化硼素
   をアンモニアとジボランに弗化硼素を加えた原料ガス、
   或いはアンモニアと弗化硼素を原料ガスとして減圧ＣＶ
   Ｄ法或いはプラズマＣＶＤ法により形成することを特徴
   とするＸ線リソグラフィ用マスクメンブレンの製造方法
   。