JPH02307210A - Ｘ線マスクの製造方法 - Google Patents
Ｘ線マスクの製造方法Info
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- JPH02307210A JPH02307210A JP1129754A JP12975489A JPH02307210A JP H02307210 A JPH02307210 A JP H02307210A JP 1129754 A JP1129754 A JP 1129754A JP 12975489 A JP12975489 A JP 12975489A JP H02307210 A JPH02307210 A JP H02307210A
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
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、半導体集積回路のパターン形成のためのＸ線
露光の際に用いるＸ線マスクの製造方法に関するもので
ある。
露光の際に用いるＸ線マスクの製造方法に関するもので
ある。
従来の技術
半導体技術が進歩し、微細パターンを転写するためにＸ
線露光技術の開発が進められている。Ｘ線露光において
は、高コントラスト、高精度のＸ線マスクが必要となる
。
線露光技術の開発が進められている。Ｘ線露光において
は、高コントラスト、高精度のＸ線マスクが必要となる
。
Ｘ線マスクのＸ線吸収体材料としては、金 ゛（Ａｕ）
、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）が用いられて
いる。その中でＷは反応性イオンエツチングによる微細
加工が容易であること、熱膨張係数が４，５ Ｘ １０
−’ ／ ’ＣでＸ線透過体の熱膨張係数と近い値であ
り、熱による応力発生が少ないことなど、Ｘ線吸収体と
して優れた特徴を持っている。
、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）が用いられて
いる。その中でＷは反応性イオンエツチングによる微細
加工が容易であること、熱膨張係数が４，５ Ｘ １０
−’ ／ ’ＣでＸ線透過体の熱膨張係数と近い値であ
り、熱による応力発生が少ないことなど、Ｘ線吸収体と
して優れた特徴を持っている。
一方、Ｘ線マスクは、透過部と吸収部のコントラストを
確保するために、Ｘ線吸収体の膜厚が厚いことが要求さ
れる。それと同時にＸ線吸収体の応力を最適化しマスク
の歪みを小さくすることも必要である。Ｘ線吸収体の応
力が大きい場合には、マスクパターンの位置精度が悪く
なり、甚だしい場合にはタングステン膜が剥離する。タ
ングステン膜は一般的にスパッタ法により形成され、膜
の応力は、膜形成時のスパッタガス圧力を変化させ
−ることにより制御している。
確保するために、Ｘ線吸収体の膜厚が厚いことが要求さ
れる。それと同時にＸ線吸収体の応力を最適化しマスク
の歪みを小さくすることも必要である。Ｘ線吸収体の応
力が大きい場合には、マスクパターンの位置精度が悪く
なり、甚だしい場合にはタングステン膜が剥離する。タ
ングステン膜は一般的にスパッタ法により形成され、膜
の応力は、膜形成時のスパッタガス圧力を変化させ
−ることにより制御している。
第５図にＡｒガス圧力に対する膜応力とタングステン膜
中のＡｒ混入量の関係を示す。タングステン膜中のＡｒ
混入量は、Ａｒガス圧力が低い程多く、Ａｒガス圧力の
増加につれて減少する。膜応力は、Ａｒガス圧力が増加
すると圧縮応力から引張応力へと急激に変化する。この
理由は以下のように説明することができる。すなわち、
Ａｒガス圧力が低いと、Ａｒが高エネルギーで基板へ到
達するためタングステン膜中へのＡｒ混入量が増え、Ａ
ｒがタングステンの格子間へ入り込むことによってタン
グステンの格子間隔を押し拡げるので膜応力は大きな圧
縮応力となる。一方、Ａｒガス圧力が高くなるにつれて
タングステン膜中へのＡｒ混入量が減少し、タングステ
ンの格子間隔が通常の値に近づいていくので、膜応力は
圧縮応力から引張応力へと変化する。このときのタング
ステン膜の構造は、安定相であるα相（体心立方構造、
格子間隔３．１５６人）であり、原子半径１．９１人の
Ａｒが格子間へ入り込むため格子間隔を大きく押し拡げ
る。スパッタの場合、一般的に基板は水冷されているが
、スパッタ中にかなり試料温度が上昇するので安定相で
あるα相のタングステン膜しか形成できない。したがっ
て、従来はスパッタガス圧力を変化させ、膜応力が零か
ら僅かに引張応力となる適正領域のＸ線吸収体層を形成
してＸ線マスクを製作していた。
中のＡｒ混入量の関係を示す。タングステン膜中のＡｒ
混入量は、Ａｒガス圧力が低い程多く、Ａｒガス圧力の
増加につれて減少する。膜応力は、Ａｒガス圧力が増加
すると圧縮応力から引張応力へと急激に変化する。この
理由は以下のように説明することができる。すなわち、
Ａｒガス圧力が低いと、Ａｒが高エネルギーで基板へ到
達するためタングステン膜中へのＡｒ混入量が増え、Ａ
ｒがタングステンの格子間へ入り込むことによってタン
グステンの格子間隔を押し拡げるので膜応力は大きな圧
縮応力となる。一方、Ａｒガス圧力が高くなるにつれて
タングステン膜中へのＡｒ混入量が減少し、タングステ
ンの格子間隔が通常の値に近づいていくので、膜応力は
圧縮応力から引張応力へと変化する。このときのタング
ステン膜の構造は、安定相であるα相（体心立方構造、
格子間隔３．１５６人）であり、原子半径１．９１人の
Ａｒが格子間へ入り込むため格子間隔を大きく押し拡げ
る。スパッタの場合、一般的に基板は水冷されているが
、スパッタ中にかなり試料温度が上昇するので安定相で
あるα相のタングステン膜しか形成できない。したがっ
て、従来はスパッタガス圧力を変化させ、膜応力が零か
ら僅かに引張応力となる適正領域のＸ線吸収体層を形成
してＸ線マスクを製作していた。
発明が解決しようとする課題
タングステン膜形成時のスパッタガス圧力に対して、α
相のタングステン膜の応力は圧縮応力から引張応力へと
急激に変化するので、適正領域の応力のタングステン膜
を形成するための条件設定が非常に難しく、再現性が得
られにくいという問題がある。
相のタングステン膜の応力は圧縮応力から引張応力へと
急激に変化するので、適正領域の応力のタングステン膜
を形成するための条件設定が非常に難しく、再現性が得
られにくいという問題がある。
本発明は上記の問題を解決して、適正な応力のタングス
テン膜からなるＸ線吸収体を備えたＸ線マスクを再現性
よく製造できるＸ線マスクの製造方法を提供することを
目的とするものである。
テン膜からなるＸ線吸収体を備えたＸ線マスクを再現性
よく製造できるＸ線マスクの製造方法を提供することを
目的とするものである。
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために本発明のＸ線マスクの製造
方法は、基板上に設けたＸ線透過体層の上にＢ相のタン
グステン膜を形成した後、熱処理をほどこして前記タン
グステン膜をＢ相からα相へ変化させてＸ線吸収体とし
、その後前記タングステン膜のパターンを形成し、かつ
前記基板の裏面にエツチングをほどこすことを特徴とす
るものである。
方法は、基板上に設けたＸ線透過体層の上にＢ相のタン
グステン膜を形成した後、熱処理をほどこして前記タン
グステン膜をＢ相からα相へ変化させてＸ線吸収体とし
、その後前記タングステン膜のパターンを形成し、かつ
前記基板の裏面にエツチングをほどこすことを特徴とす
るものである。
作用
上記の構成において、Ｘ線吸収体として準安定相のＢ相
のタングステン膜を形成し、これを熱処理して安定相の
α相に相変化させることにより、再現性良く、応力が小
さく適正なタングステン膜からなるＸ線吸収体を備えた
、高コントラスト、高精度のＸ線マスクを製造すること
ができる。
のタングステン膜を形成し、これを熱処理して安定相の
α相に相変化させることにより、再現性良く、応力が小
さく適正なタングステン膜からなるＸ線吸収体を備えた
、高コントラスト、高精度のＸ線マスクを製造すること
ができる。
実施例
本発明の実施例を以下に説明する。
第１図（ａ）〜（、）は本発明の一実施例のＸ線マスク
の製造方法における工程を説明する概略断面図である。
の製造方法における工程を説明する概略断面図である。
本実施例を第１図（ａ）〜（ｅ）に基づいて工程順に説
明すると、まず第１図（ａ）のように４インチのＳｉウ
ェハ基板１の上にＸ線透過体層２、たとえば２μｍ厚の
窒化シリコン（Ｓ ｉ Ｎ）膜をプラズマＣＶＤ法（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
により形成する。ここでＳｉＮ膜は、シラン（Ｓ ｉ
Ｈ，）とアンモニア（Ｎ Ｈ３）ガスを用いて、ガス流
量化ＮＨ，／Ｓ ｉ Ｈ４＝１．３．ガス圧力ＩＴｏｒ
ｒ、基板温度４００℃で形成した。次に１．０μｍ厚の
タングステン膜３をＡｒガス圧力１５ｍＴｏｒｒ、高周
波電力４００Ｗで形成した。試料の温度上昇を防ぐため
に、試料は液化酸素で冷却した。このとき形成されたタ
ングステン膜３は、Ｂ相であった。その後、Ｈ２雰囲気
中で３５０℃、 ３０分の熱処理をほどこして、第１図
（ｂ）に示すようにＢ相のタングステン膜３をα相のタ
ングステン膜４へと相変化させた０次に第１図（ｃ）の
ように、α相のタングステン膜４の上に電子線レジスト
５、たとえばグロロメチル化ポリスチレン（ＣＭＳ−Ｅ
Ｘ：東洋ソーダ■製）を０．５μｍの厚さに塗布し、電
子ビームで露光。
明すると、まず第１図（ａ）のように４インチのＳｉウ
ェハ基板１の上にＸ線透過体層２、たとえば２μｍ厚の
窒化シリコン（Ｓ ｉ Ｎ）膜をプラズマＣＶＤ法（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
により形成する。ここでＳｉＮ膜は、シラン（Ｓ ｉ
Ｈ，）とアンモニア（Ｎ Ｈ３）ガスを用いて、ガス流
量化ＮＨ，／Ｓ ｉ Ｈ４＝１．３．ガス圧力ＩＴｏｒ
ｒ、基板温度４００℃で形成した。次に１．０μｍ厚の
タングステン膜３をＡｒガス圧力１５ｍＴｏｒｒ、高周
波電力４００Ｗで形成した。試料の温度上昇を防ぐため
に、試料は液化酸素で冷却した。このとき形成されたタ
ングステン膜３は、Ｂ相であった。その後、Ｈ２雰囲気
中で３５０℃、 ３０分の熱処理をほどこして、第１図
（ｂ）に示すようにＢ相のタングステン膜３をα相のタ
ングステン膜４へと相変化させた０次に第１図（ｃ）の
ように、α相のタングステン膜４の上に電子線レジスト
５、たとえばグロロメチル化ポリスチレン（ＣＭＳ−Ｅ
Ｘ：東洋ソーダ■製）を０．５μｍの厚さに塗布し、電
子ビームで露光。
現像することで所望のパターンを形成した６次に、第１
図（ｄ）のように反応性イオンエツチングにより、この
レジストパターンをマスクとしてタングステン膜４を１
０分間エツチングすることで、Ｘ線吸収体であるタング
ステン膜パターン６を得た。
図（ｄ）のように反応性イオンエツチングにより、この
レジストパターンをマスクとしてタングステン膜４を１
０分間エツチングすることで、Ｘ線吸収体であるタング
ステン膜パターン６を得た。
このときのエツチング条件は、反応ガスとして六フッ化
イオウ（ＳＦ、）／四塩化炭素（ＣＣ１４）＝１０／１
の混合ガスを用い、ガス流量５ ｃｃ ７分で供給した
。ガス圧力は５ ｍＴｏｒｒで、高周波電力密度は０．
１２Ｗ／ｃｄである。ここで、電子線レジスト５とタン
グステン膜４のエツチング速度は、それぞれ０．０５ｐ
ｍ／分、０．１μｍ／分である。その後、Ｓｉウェハ基
板１の裏面エツチングをほどこして。
イオウ（ＳＦ、）／四塩化炭素（ＣＣ１４）＝１０／１
の混合ガスを用い、ガス流量５ ｃｃ ７分で供給した
。ガス圧力は５ ｍＴｏｒｒで、高周波電力密度は０．
１２Ｗ／ｃｄである。ここで、電子線レジスト５とタン
グステン膜４のエツチング速度は、それぞれ０．０５ｐ
ｍ／分、０．１μｍ／分である。その後、Ｓｉウェハ基
板１の裏面エツチングをほどこして。
第１図（ｅ）に示すＸ線マスクを形成した。
上記のＸ線マスクの製造工程において、形成したままの
未熟処理のＢ相のタングステン膜の膜応力とＡｒガス圧
力の関係を第２図に示すように、Ａｒガス圧力を変化さ
せて膜を形成しても膜応力は圧縮応力でほぼ一定である
。これは、Ｂ相のタングステン膜は、格子間隔が５．０
３８人で、原子半径１．９１人のＡｒが格子間に入り込
んでも格子間隔に影響を与えないからであると推察でき
る。また、第３図にＡｒガス圧力１５ｍＴｏｒｒで形成
したＢ相のタングステン膜の熱処理温度と膜応力の関係
を示すように、形成したままの未熟処理のタングステン
膜では圧縮応力であったが、３５０℃の熱処理で弱い引
張応力へ変化し、それ以上の温度では応力はほとんど変
化せず、タングステン膜は３５０”Ｃの熱処理でＢ相か
らα相へ相変化していた。なお。
未熟処理のＢ相のタングステン膜の膜応力とＡｒガス圧
力の関係を第２図に示すように、Ａｒガス圧力を変化さ
せて膜を形成しても膜応力は圧縮応力でほぼ一定である
。これは、Ｂ相のタングステン膜は、格子間隔が５．０
３８人で、原子半径１．９１人のＡｒが格子間に入り込
んでも格子間隔に影響を与えないからであると推察でき
る。また、第３図にＡｒガス圧力１５ｍＴｏｒｒで形成
したＢ相のタングステン膜の熱処理温度と膜応力の関係
を示すように、形成したままの未熟処理のタングステン
膜では圧縮応力であったが、３５０℃の熱処理で弱い引
張応力へ変化し、それ以上の温度では応力はほとんど変
化せず、タングステン膜は３５０”Ｃの熱処理でＢ相か
らα相へ相変化していた。なお。
他のＡｒガス圧力で形成したタングステン膜も同様の応
力変化を示した。さらに、第４図に熱処理前後のタング
ステン膜中のＡｒ量を示すように、タングステン膜中の
Ａｒ量はほぼ一定であり、熱処理によって変化しない。
力変化を示した。さらに、第４図に熱処理前後のタング
ステン膜中のＡｒ量を示すように、タングステン膜中の
Ａｒ量はほぼ一定であり、熱処理によって変化しない。
これらのことから、熱処理によってＢ相のタングステン
膜の膜応力が圧縮応力から弱い引張応力へ変化するのは
、タングステン膜中のＡｒ量が変化するためではなく、
タングステン膜の構造がＢ和からα相へ変化するためで
あると推定できる。
膜の膜応力が圧縮応力から弱い引張応力へ変化するのは
、タングステン膜中のＡｒ量が変化するためではなく、
タングステン膜の構造がＢ和からα相へ変化するためで
あると推定できる。
すなわちＷの格子間にＡｒが入り込んだ状態のまま、格
子間隔５．０３８人のＢ和から格子間隔３．１５６人の
α相へ相変化するので、適度に格子が拡がった状態のα
相が形成され、これにより所望する引張応力の小さい領
域のタングステン膜を得ることができる。
子間隔５．０３８人のＢ和から格子間隔３．１５６人の
α相へ相変化するので、適度に格子が拡がった状態のα
相が形成され、これにより所望する引張応力の小さい領
域のタングステン膜を得ることができる。
以上のようにして製造したｘｇマスクは、上記のように
Ｘ線吸収体として形成したタングステン膜４の膜応力が
、適正な小さい引張応力であることにより、非常に高コ
ントラスト、高精度であり、しかも再現性よく製造でき
る。
Ｘ線吸収体として形成したタングステン膜４の膜応力が
、適正な小さい引張応力であることにより、非常に高コ
ントラスト、高精度であり、しかも再現性よく製造でき
る。
発明の効果
以上詳述したように、従来のようにＸ線吸収体として直
接α相のタングステン膜を形成する場合には、Ａｒガス
圧力を高めると膜中のＡｒ混入量が減少し、膜応力は圧
縮応力から引張応力へと急激に変化するので、応力の制
御が非常に難しい。
接α相のタングステン膜を形成する場合には、Ａｒガス
圧力を高めると膜中のＡｒ混入量が減少し、膜応力は圧
縮応力から引張応力へと急激に変化するので、応力の制
御が非常に難しい。
しかし、本発明のＸ線マスクの製造方法において。
まず形成する準安定相のＢ相のタングステン膜は、Ａｒ
ガス圧力を変化してもほぼ一定で圧縮応力を示すが、こ
のＢ相のタングステン膜を３５０℃以上の温度で熱処理
することにより、Ｂ相から安定相のα相へと相変化して
、その膜応力は圧縮応力から引張応力へ変化し、相変化
後の応力は所望する引張応力の弱い領域で一定となって
、制御が容易となり、Ｘ線吸収体として膜厚が厚くても
応力が非常に小さな引張応力のタングステン膜を再現性
良く得ることができ、高コントラスト、高精度のＸ線マ
スクを容易に製作することができる。
ガス圧力を変化してもほぼ一定で圧縮応力を示すが、こ
のＢ相のタングステン膜を３５０℃以上の温度で熱処理
することにより、Ｂ相から安定相のα相へと相変化して
、その膜応力は圧縮応力から引張応力へ変化し、相変化
後の応力は所望する引張応力の弱い領域で一定となって
、制御が容易となり、Ｘ線吸収体として膜厚が厚くても
応力が非常に小さな引張応力のタングステン膜を再現性
良く得ることができ、高コントラスト、高精度のＸ線マ
スクを容易に製作することができる。
Ｘ線マスクの製造方法における工程を説明する概略断面
図、第２図は形成後未熟処理のＢ相のタングステン膜の
膜応力とＡｒガス圧力の関係を示す図、第３図はＢ相の
タングステン膜に熱処理をほどこしたときの熱処理温度
と膜応力の関係を示す図、第４図は熱処理前後のタング
ステン膜中のＡｒ量を示す図、第５図は従来の方法によ
り形成したタングステン膜の膜応力、タングステン膜中
のＡｒ混入量とＡｒガス圧力との関係を示す図である。
図、第２図は形成後未熟処理のＢ相のタングステン膜の
膜応力とＡｒガス圧力の関係を示す図、第３図はＢ相の
タングステン膜に熱処理をほどこしたときの熱処理温度
と膜応力の関係を示す図、第４図は熱処理前後のタング
ステン膜中のＡｒ量を示す図、第５図は従来の方法によ
り形成したタングステン膜の膜応力、タングステン膜中
のＡｒ混入量とＡｒガス圧力との関係を示す図である。
１・・・Ｓｉウェハ基板、２・・・Ｘ線透過体層、３・
・・Ｂ相のタングステン膜、４・・・α相のタングステ
ン１１１（Ｘ線吸収体）、６・・・タングステン膜パタ
ーン。
・・Ｂ相のタングステン膜、４・・・α相のタングステ
ン１１１（Ｘ線吸収体）、６・・・タングステン膜パタ
ーン。
第１図
ｔａ＞
第２因
′。［
斥 １
縮−４１
□ ル広楯θｃｍ与１
第３図
ｆＯ（
一熱処理混虐（′Ｃ］
第４図
ｔａ丁
電
ダ ｊ
ケ゛ ｉ
ス ｌ
る １
鰻１
−１４ト矢妨理５猛度ｔ’ｃン
Claims (1)
- １、基板上に設けたＸ線透過体層の上に、Ｂ相のタング
ステン膜を形成した後、熱処理をほどこして前記タング
ステン膜をＢ相からα相へ変化させてＸ線吸収体とし、
その後前記タングステン膜のパターンを形成し、かつ前
記基板の裏面にエッチングをほどこすことを特徴とする
Ｘ線マスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129754A JPH02307210A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129754A JPH02307210A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307210A true JPH02307210A (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=15017369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1129754A Pending JPH02307210A (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Ｘ線マスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02307210A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG81271A1 (en) * | 1998-04-30 | 2001-06-19 | Ibm | Ultra thin, single phase, diffusion barrier for metal conductors |
-
1989
- 1989-05-22 JP JP1129754A patent/JPH02307210A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG81271A1 (en) * | 1998-04-30 | 2001-06-19 | Ibm | Ultra thin, single phase, diffusion barrier for metal conductors |
| US6452276B1 (en) * | 1998-04-30 | 2002-09-17 | International Business Machines Corporation | Ultra thin, single phase, diffusion barrier for metal conductors |
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