JPS639932A - Ｘ線露光用マスク - 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１！ｌｆｉ＠路等の製作時に用いられ
るｘｍｎ光用マスクに係り、特に、被転写板に所望線幅
のパターンを確実に転写することができるｘａｎ充用マ
スクに関する。

（従来の技＠） 近年、回路パターンを転写して超ＬＳＩ等の半導体集積
回路を製作するとき、Ｘ線を用いて露光を行うＸ線リソ
グラフィー技術が注目され、その露光時にはＸ！！露光
用マスクが用いられる。

従来、Ｘ線露光用マスクとしては、例えば第２図に示す
ような製造工程を経て得られるものが知られている。

すなわち、先ず、面方位１００のＳｉ単結晶板の両生表
面を高精度研摩して、Ｓｉ単結晶からなる補助幕板１（
厚み：　　４００μＤＩ）を得る。次に、プラズマＣｖ
Ｄ法により補助基板１の−１表面上に、Ｘ線を透過させ
るＳｉＮからなるＸ線透過性基板２（ｆＪ厚：　　１．
５μｍ）を被着し、次にスパッタリング法により、Ｘね
透過性基板２上にＴａ股３（膜ｙ＝０．８μ−）を被着
し、次にスパッタリング法により、Ｔａｙｉ！３上にＳ
ｉ　０２膜４　（ＦＪＦ７　：　　０．０５　μ＋１　
）を被着する。次に、回転塗布法によって５１０２膜４
上にポジ型電子線レジスト５（Ｆ１厚：　４０００人）
を被着して、レジスト付きＸ線露光マスクプランり６を
得る（第２図（ａ）参照）。

次に、電子線露光装置を用いてブランク６のポジ型電子
線レジスト５を露光し、次にポジ型電子線レジスト５を
現像処理してその露光部分を除去してレジストパターン
５ａを形成する（第２図（ｂ）　Ｇ照）、、次に、レジ
ストパターン５ａをマスクとし、Ｃ２Ｆ６ガスを用いる
リアクティブ・イオン・エツチング法（ＲＩＥ法）によ
り、Ｓｉ　０２膜４の部分をエツチングして除去しＳｉ
　０２　ｆＪパターン４ａを形成し、次に、ＣＢｒＦ３
ガスを用いるＲＩＥ法により、Ｔａ膜３の部分をエツチ
ングして除去しＴａからなるＸ線吸収性パターン３ａを
形成し、同時にレジストパターン５ａも除去する（第２
図（Ｃ）参照）。次に、基板１の下側の主表面の外周近
傍部分に、スパッタリング法によりＳｉＮからなるエツ
チング阻止膜７を被着する（第２図（ｄ）参照）。次に
、エツチング阻止膜７をマスクとし、３０旧％のにＯＨ
水溶液（液温：８０℃）からなるエツチング液により補
助基板１の部分をＸ線透過性基板２に至るまで、補助基
板１の下側からエツチング（いわゆるバックエツチング
）して、Ｘ線透過窓８．及びＸ線透過性基板２を支持す
る支持枠１ａを形成し、最後に、支持枠１ａを具備でる
Ｘ線露光用マスク１０の機械的強度を向上させ且つ支持
枠１ａの平面度を改善する為に、エツチング阻止膜７の
下側にガラス製のリング状の補強用枠９を接着剤（図示
せず。）を用いて固着して製造されるＸ線露光用マスク
１０が知られている（第２図（ｅ）参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のＸ線露光用マスク１０においては、Ｓｉ
単結晶からなる補助基板１を用いてエツチングしＸ線透
過窓８及び支持枠１ａを形成しているが、この補助基板
１のエツチング速度（前記したエツチング液でエツチン
グした場合、約１μｍ　／ｌ１ｌｉｎ　）は非常に遅い
ので、補助基板１の厚みを厚くすることは好ましくない
。何故ならば、補助基板１の厚みを厚くすると、Ｘ線透
過窓８及び−支持枠１ａを形成する為のエツチングに非
常に長い時間を要する。

そこで、上記した理由により補助基板１の厚みを薄くし
ているが、補助基板１の厚みを薄くすると高精度研摩し
ても平面度の良い補助基板１が得られず、また補助基板
１上に被着形成されるＸ線透過性基板２の平面度も悪く
なり、被転写板（例えば、レジストを塗布したシリコン
ウェハ）に所望線幅のパターンを転写することが困難に
なる。

さらに、補助基板１の厚みが薄いと、前記したバックエ
ツチングを行うとき、Ｘ線透過性基板２の平面度が態化
したり、Ｘ線透過性基板２が変形したりして、被転写板
に所望線幅・形状のパターンを転写することが困難にな
る。さらに、補助基板１の厚みが薄いためＸ線露光用マ
スクの機械的強度を増大させる為に前記した補強用枠９
が必要となる。そして、このときには、接着剤を用いて
エツチング阻１ト膜７に補強用枠９を固着しているが、
その接着剤の硬化や、硬化した接着剤と補強用枠９との
熱膨張係数の差違に起因して、支持枠１ａやＸ線透過性
基板２等が変形してしまい、やはり所望線幅・形状のパ
ターンを転写することができない。さらに、補助基板１
は、Ｓｉ単結晶からなるため非常に脆弱であり、ＳｉＮ
からなるｘ１ｆＡ透過性基板２を補助基板１に被着する
前に行うスクラブ洗浄（ブラシを用いる洗浄）や、ポジ
型電子線レジスト５を被着する前に行うスクラブ洗浄の
ときに、補助基板１の主表面にキズがつき易い。また、
補助基板１をバックエツチングして形成された支持枠１
ａも、Ｓｉ単結晶からなるため非常に脆弱であり、従来
のＸ線露光用マスクは破損しやすかった。

本発明は、以上のような事情を鑑みてなされたものであ
り、被転写板に所望線幅のパターンを確実に転写するこ
とができ、さらに破損しにくいＸ線露光用マスクを提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記した目的を達成するためになされたもの
であり、Ｘ線を透過さゼる基板と、前記基板の裏面に被
着され、かつＸ線を透過させる基板保護膜と、前記基板
の表面に形成されたＸ線吸収性パターンと、前記基板保
護膜の裏面の露光有効エリア外を支持する支持枠とを具
備してなり、かつ前記基板保護膜が前記支持枠のエツチ
ングに耐性を有することを特徴とするＸ線露光用マスク
である。また、その実／ｌＩ態様は前記基板保護膜がｓ
ｔｃ　Ｆ！からなることを特徴とするＸ線露光用マスク
である。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例によるＸ線露光用マスクについて
第１図に基づき詳細に説明する。

本実施例によるＸ線露光用マスク１１は、第１図（＋７
）に示すように、Ｘ線を透過させるＳｉＮ膜からなる基
板１２と、この基板１２の裏面に被着され、かつＸ線を
透過させるＳｉＣ膜からなる基板保護膜１３と、基板１
２の表面上に形成されたＣｒからなる第１薄膜パターン
１４と、第１薄膜パターン１４上に形成されたＴａから
なるＸ線吸収性パターン１５と、基板保護膜１３の裏面
の外周近傍部分に形成されたアルミノボロシリケートガ
ラスからなる支持枠１６と、支持枠１６の裏面に被着さ
れたＳｉＣ膜からなるエツチング阻止膜１７とを具備し
てなる。なお、基板１２及び基板保護膜１３は、Ｘ線を
透過させるＸ線透過性基板１８となり、支持枠１６はこ
のＸ線透過性基板１８を支持し補強する。

次に、このＸ線露光用マスク１１を製造する方法につい
て説明する。

先ず、アルミノボロシリケートガラスの両生表面を高精
度研摩して、アルミノボロシリケートガラスからなる補
助基板１９（厚み：　　１．５ｍ１ｌ）を得る。

次に、Ｓｉ　Ｈ４とＣＨ４との混合ガス雰囲気（圧カニ
０．５Ｔｏｒｒ）中でプラズマＣＶＤ法により、補助基
板１９の一方の主表面上にＳｉＣ膜からなる基板保護膜
１３（膜厚：　　０．２μｍ）を被着し、次にＳｉ　８
４とＮ（１４との混合ガス雰囲気（圧カニ　　０．５Ｔ
ｏｒｒ）中でプラズマＣＶＤ法により、基板保護膜１３
上にＳｉＮからなる基板１２（膜厚：１．５μｍ）を被
着する。

次に、金属クロムターゲットを用いＡｒガス雰囲気（圧
カニ　２　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ）中でスパッタリング
法により、Ｃｒからなる第１肋膜２０（膜厚：　　０．
０５１１ｍ　）、タンクルターゲットを用いＡｒガス雰
囲気（圧カニ２　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ）中でスパッタ
リング法により、ＴａからなるＸ線吸収性薄膜２０（膜
厚：０．８μｍ）。

第１ａ膜２０の成膜と同様にしてＣｒからなる第２薄膜
２２を、基板１２上に順次被着し、ざらにポジ型電子線
レジスト２３（例：米国にＴ１社製のＰＨＨＡ、膜厚：
４０００人）を第２薄膜２２上に回転塗布法により塗布
して、レジスト付きＸ線露光マスクブランク２４を得る
（第１図（ａ）参照）。

次に、電子線露光装置（例；パーキン・エルマー社製の
ＨＥＢＥＳ　−ＩＩＩ　）を用いて、所定の電子線露光
パターンデータによって、レジスト付きＸ線露光マスク
ブランク２４のポジ型電子線レジスト２３を露光し、次
にポジ型電子線レジスト２３を現像処理して、このレジ
スト２３の露光部分を除去し、第２茫膜２２上にレジス
トパターン２３ａを形成するく第１図（ｂ）参照）。

次に、Ｃ（４ａと０２との混合ガス雰囲気（圧カニ５Ｘ
１０−３■０ｒｒ）中テレシストパターン２３ａヲマス
クとしてプラズマエツチングし、露出した第２初膜２２
を除去して、第２薄膜パターン２２ａをＸ線吸収性薄膜
２１上に形成する（第１図（Ｃ）参照）。次に、ＣＦ４
と０２との混合ガス雰囲気（圧カニ５×１Ｏ−３Ｔｏｒ
ｒ）中でリアクティブ・イオン・エツチングし、露出し
たＸ線吸収性薄膜２１及びレジストパターン２３ａを除
去して、Ｘ線吸収性パターン１５を第１薄膜２０上に形
成する（第１図（ｄ）参照）。次に、ＣＣｆｔ　ｐと０
２との混合ガス雰囲気（圧カニ５Ｘ　１０’ＴＯｒｒ）
中でプラズマエツチングし、露出した第１薄膜２０と第
２薄膜パターン２２ａとを除去しｒ、第７　片ｎ”　Ａ
　’Ｊ　−１：／　ｌ　４　）’　１ｍ　７　ｐＱ　Ｑ
ｌｊ　ヘ’、１　　、）、−１４上に形成されたＸ線吸
収性パターン１５とを基板１２上に形成する（第１図（
ｅ）参照）。

次に、Ｓ　ｉ　１１４とＣＨ４との混合ガス雰囲気（圧
カニ〇、５ＴＯｒｒ）中でプラズマＣＶＤ法により、補
助基板１９の他方の主表面（央部）の外周近傍部分にＳ
ｉＣからなるエツチング阻止ｒＩＡ１７を被着する（第
１図（「）参照）。次に、エツチング阻止膜１７をマス
クとし、ｌ（２Ｇと５Ｏｗｔ％１１Ｆと９６ｗｔ％８２
　ｓｏｌ、とを混合（混合比　１：１：８）してｔｚる
エツチング液を用いて、補助基板１９の下側から基板保
護膜１３にエツチングが進行するまで補助基板１９をバ
ックエツチングして、Ｘｔ７！ＩＩ透過窓２５．及びＸ
線透過性基板１８を支持する支持枠１６を形成する（第
１図（ｇ）参照）。なお、このとき補助基板１９のエツ
チング速度は約３０μｍ　／ｍｉｎで、バックエツチン
グが終了するまでに要した時間は約１時間である。

さらに、補助基板１９をバックエツチングして支持枠１
６を形成する際、エツチング阻止１ｐ１３１７及び基板
保護膜１３は、Ｘ線透過窓２５及び支持枠１６を形成す
る為のバック１ソｆング（、こ対しくｒｉｌ　ｆ！線を
（ｊりるので、エツチング阻止膜１７及び基板保護膜１
３がエツチングされたり、そこにエツチング液が染み込
んだりすることはなく、従って、基板１２．第１薄膜パ
ターン１４及びＸ線吸収性パターン１５が損傷すること
はなかった。

また、基板１２と基板保護膜１３とからなるＸ線透過性
基板１８の内部応力（引っ張り応力）は約５×１０８ｄ
ｙｎ　／ｃｍ２　Ｔ：アリ、一方、第２ａ９膜パターン
１４と、第２薄膜パターン１４１：に形成されたＸ線吸
収性パターン１５とからなる複合層パターンの内部応力
（引っ張り応力）は約１０８ｄｙｎ　／ｃｍ２である為
、Ｘ線透過窓２５（第１図（ｇ）参照）の上側に位置す
るＸ線透過性基板１８の部分（いわゆる、露光有効エリ
ア）の平面度変化は、極めて微小であった。ここで、例
えば露光有効エリアが４Ｏｎ＋ｍφのとき、この露光有
効エリアにおける平面度変化は１μｍ以下であり極めて
微小であった。このように平面度変化が微小である理由
は、補助基板１９をバックエツチングして形成される支
持枠１６の厚みが厚い（本例：　　１．５１１１１１）
こと、及びアルミノボロシリケートガラスからなる補助
基板１９の熱膨張係数が微小であるため支持枠１６の変
形や歪みの発生が抑制されているためである。

以上のように、本実施例のＸ線露光用マスク１１によれ
ば、支持枠１６を形成する為の補助基板１９の厚みが厚
いのでＸ線透過性基板１８の平面度を良好に保っていて
、さらに、補助基板１９をバックエツチングしてＸ線透
過窓２５を形成する際に基板保護膜１３の露出部分から
染み込んだエツチング液によって基板１２．第１薄膜パ
ターン１４及びＸ線吸収性パターン１５が損傷すること
もなく、ざらに、露光有効エリアの平面度変化も極めて
微小であり、さらに、支持枠１６が変形すること等が抑
制されているので、被転写板に所望線幅・形状のパター
ンを確実に形成することができる。また、支持枠１６が
強固なアルミノボロシリケートガラスからなる為、本実
施例のＸ線露光用マスク１１は破損しにくい。

また、支持枠１６の厚みが厚いので従来のＸ線露光用マ
スクのように、その強度を増大させるための補強用枠９
（第２図（ｅ）参照）が不要である。従って、簡易にＸ
線露光用マスクを製作することができ、また、補強用枠
９を接着するための接着剤層もないので、Ｘ線透過性基
板１８の平面度が悪化することもない。

本発明は、上記した実施例に限定されるものではない。

本実施例中では基板１２はＳｉＮ膜からなったが、Ｓｉ
　０２膜、　ＢＮ膜及びＳｉ膜等のＸ線を透過させる薄
膜、あるいはそれ等を積層してなる多層膜からなっても
よく、また、基板保護膜１３はＳｉＣ膜からなったが、
Ｘ線を透過させ且つ補助基板１９のエツチングに耐性を
有する他のａ膜からなってもよい。

また、基板１２と基板保護膜１３とを積層してなるＸ線
透過性基板１８の膜厚は、Ｘ線を充分に透過させる為に
６μｍ以下であることが望ましく、従って基板１２及び
基板保護膜１３の膜厚はそれぞれ適宜決定できるが、上
記した理由により、基板１２と基板保護膜１３との各膜
厚の合計が、６μｍ以下であることが望ましい。

第１薄膜パターン１４はＣｒからなったが、ＡＬ。

Ｃｅ、　Ｃｏ、　Ｃｕ、　Ｃｓ、　Ｆｅ及びＺｒ等の薄
膜からなってもよい。また、実施例中のＸ線露光用マス
ク１１を製造する方法中で説明した第２薄膜２２も、Ａ
ｉ　、　Ｃｅ。

Ｃｏ、　Ｃｕ、　Ｃｓ、　Ｆｅ及びＺｒ等の薄膜からな
ってもよく、この場合、Ｘ線吸収性パターン１５上にＡ
ｎ　、　Ｃａ。

Ｃｏ、　Ｃｕ、　Ｃｓ、　Ｆｅ及びＺｒ等からなる第２
７ｉ９膜パターン（図示せず）が形成される。また、基
板１２としてＳｉ　０２膜等の７ｉＩＪ膜′を選択して
用いれば、第２薄膜パターン１４は必須のものではない
。

また、Ｘ線吸収性パターン１５はＴａからなったが、Ａ
ｕ、　Ｐｔ及びｗ等のＸ線性を吸収する性質を有する物
質からなってもよい。

本実施例中では、アルミノボロシリケートガラスからな
る補助基板１９をバックエツチングしてＸ線透過窓２５
及び支持枠１６を製作したが、アルミノシリケートガラ
ス、ボロシリケートガラス、ソーダライムガラス及び石
英ガラス等からなってもよく、また、その厚みはＸ線透
過性基板１８の良好な平面度及び充分な機械的強度を得
るために０．７ｍｍ以上であることが望ましい。しかし
、Ｘ線透過性基板の平面度をより良好に保つために、支
持枠１６を形成する為の補助基板１９としては、熱膨張
係数が小さいアルミノシリケートガラス等の材料を選択
することが望ましい。

エツチング阻止膜１１は、ＳｉＣ膜からなったが補助基
板１９のエツチングに耐性を有する他の薄膜からなって
もよい。

次に、Ｘ線露光用マスク１１を製作する方法についての
変形例を記す。ＳｉＮ　ＰＩＡからなる基板１２゜３ｉ
Ｃ膜からなる基板保［１１３，及びＳｉＣからなるエツ
チング阻止膜１１の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限
られず、スパッタリング法、真空蒸着法。

イオンブレーティング法等の成膜方法を採用してもよく
、また、圧力等の成膜条件も適宜決定され得る。また、
第１薄膜２０．Ｘ線吸収性薄膜２１及び第２薄膜２２の
成膜方法もスパッタリング法に限られず、プラズマＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、イオンブレーティング法等の成膜方
法を採用してもよく、また、圧力等の成膜条件も適宜決
定′され得る。

また、本実施例中では、レジストとしてポジ型電子線レ
ジストを用いたがネガ型電子線レジストあるいはＸ線レ
ジストを用いてもよく、その塗布方法も回転塗布法以外
にスプレーコート法等の塗布方法を採用してもよい。さ
らに紫外光や遠紫外光を用いて露光する場合には、ポジ
型あるいはネガ型フォトレジストを用いてもよい。

また、第１１膜２０及び第２博膜２２のエツチング方法
はプラズマエツチング法に限られず、スパッタエツチン
グやイオンビームエツチング等の乾式エツチング法、あ
るいは湿式エツチング法を採用してもよい。また、プラ
ズマエツチングを行う際の圧力等のエツチング条件も適
宜選択して決定され得る。

また、露出したＸ線吸収性薄膜２１及びレジストパター
ン２３ａを除去するためのりアクティブ・イオン・エツ
チングの代わりに、スパッタエツチングやイオンビーム
エツチングやプラズマエツチング等のエツチング方法を
採用してもよく、また、圧ノコ等のエツチング条件も適
宜選択して決定され得る。

また、補助基板１９をバックエツチングする際に用いる
エツチング液等の混合比や、種類も適宜決定してよい。

〔発明の効果） 本発明のＸ線露光用マスクによれば、被転写板に所望の
線幅・形状のパターンを確実に崩成することができ、さ
らに、このＸ線露光用マスクは破損しにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるＸ線露光用マスクの製造
工程を示す断面図であり、同図（９）は本実施例による
Ｘ線露光用マスクを示す断面図、及び第２図は従来のＸ
線露光用マスクの製造工程を示す断面図であり、同図（
ｅ）は従来のＸ線露光用マスクを示す断面図である。 １１・・・Ｘ線露光用マスク、１２・・・基板、１３・
・・基板保護膜、１４・・・第１薄膜パターン、１５・
・・Ｘ線吸収性パターン、１６・・中支持枠、１７・・
・エツチング阻止膜、１８・・・Ｘ線透過性基板、２５
・・・Ｘ線透過窓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線を透過させる基板と、前記基板の裏面に被着
   され、かつＸ線を透過させる基板保護膜と、前記基板の
   表面に形成されたＸ線吸収性パターンと、前記基板保護
   膜の裏面の露光有効エリア外を支持する支持枠とを具備
   してなり、かつ前記基板保護膜が前記支持枠のエッチン
   グに耐性を有することを特徴とするＸ線露光用マスク。
2. （２）基板保護膜がＳｉＣ膜からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載のＸ線露光用マスク。