JPH03196148A - X線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法 - Google Patents

X線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法

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JPH03196148A
JPH03196148A JP1339093A JP33909389A JPH03196148A JP H03196148 A JPH03196148 A JP H03196148A JP 1339093 A JP1339093 A JP 1339093A JP 33909389 A JP33909389 A JP 33909389A JP H03196148 A JPH03196148 A JP H03196148A
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sic film
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Shu Kashida
周 樫田
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Akihiko Nagata
永田 愛彦
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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) 高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光の様な高エ
ネルギービームを照射しても応力の変化が少ないX線リ
ソグラフィー用SiC膜の成膜方法に関する。
(従来の技術) 半導体デバイスにおけるパターン形式の微細化に伴ない
、将来のリソグラフィー技術としてX線リソグラフィー
技術が最も有望視されている。X線リソグラフィーに行
いられるマスクのX線透過膜(別の表現をすればX線吸
収体の支持膜ともいうが、以下メンブレンまたは膜と称
する。)に要求される重要な性能としては、 1)表面が平滑で傷やピンホールが無く、実用的な強度
を有すること。
2)高精度なアライメント(位置合せ)に必要な可視光
透過率を有すること。
3)良好な耐薬品性や耐湿性を有し、エツチング工程や
洗浄工程で損傷されにくいこと。
4)高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光の様な
高エネルギービームの照射に耐えること。
等が挙げられる。
従来、X線リソグラフィー用マスクメンブレンの材料と
してBN、ボロンドープSi、 5isN4. SiC
等が提案されているが、中でも、SiCは高いヤング率
を有するために、耐高エネルギービーム性が最も優れた
材料と考えられている。
通常、このSiC膜の成膜方法としてはCVD法が最も
多く用いられている。しかしながら、CVD法は、原料
ガスの反応及び分解を伴いながら成膜するため、膜の成
分以外の元素が膜中に取り込まれ易く、その結果、これ
らの元素が膜中の不純物として働くために、 1)高エネルギービームの照射により、膜中の不純物が
容易に離脱する。そのため、膜の歪の発生、膜の応力の
変動、膜の機械的強度の低下、膜の光学的な透明性の低
下等の欠陥を生じる。
2)膜の表面に、ピンホールやノジュールが発生し易く
良好なメンブレンが得られにくい。
等の問題がある。
(発明が解決しようとする課題) このSiC膜を成膜する他の方法として特願昭63−3
15768に記載されているスパッター法がある。
この方法では、膜中に不純物が少ない、ピンホールやノ
ジュールが少ない等の利点があるが、成膜したSiC膜
はアモルファス状態であり過度の高エネルギービームを
照射すると応力の変動を起こし易(、その結果歪が発生
し易いという問題がある。
従って、本発明が解決しようとする課題は、優れた耐高
エネルギービーム性を有するX線リソグラフィー用Si
C膜を得ることにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は、かかる課題を解決するためにSiC膜の
結晶学的解析を進めた結果、特定の物性を有する膜が耐
高エネルギービーム性を有することを確認し、この膜の
最適成膜方法を探索した結果、スパッター法により S
iC膜を圧縮応力の状態で成膜後、アニールを行ない、
圧縮応力の状態な引張応力の状態に変えることにより、
高エネルギービームを照射しても応力の変動の少ないメ
ンブレンを得ることができ、本発明を完成するに至った
本発明の要旨は、 SiCよりなるターゲットを用い、スパッター法にて基
板上に圧縮応力の状態でSiC膜を形成し、次いでこれ
をアニールして引張応力の状態とすることを特徴とする
X線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法にある。
以下、本発明の詳細な説明する。
先ず、良好なSiC膜を得るためにはSiC膜の引張り
応力が0.1〜8.OX 10’ dyne/crrf
であることが必要である。0.1 x 10@dyne
/cm”未満では引張り応力が小さ過ぎるため膜が形成
しにく(、仮に形成したとしてもしわが発生し易い。逆
に、8.Ox 10’ dyne/crrrを越えても
引張り応力が大き過ぎるため膜が形成しにくく、仮に形
成したとしても破裂し易くなる。好ましい範囲は0.3
〜4.0×10’ dyne/crrrである。
次に、SiC膜が結晶質SiCを含有することが必要で
ある。通常のスパッター法で生成するアモルファス状態
のSiC膜が高エネルギービームを照射されて内部応力
が変動する主な原因は、照射により SiC膜が加熱さ
れて温度が上昇し、その結果SiCの結晶構造が結晶性
を増加する方向に変化する為、内部応力も変化するもと
の思われる。従って、本発明では予めスパッター処理時
に結晶性を付与し成膜することにより、マスクとして使
用する時に高エネルギービーム照射を受けても応力の変
動、歪の発生が極めて少なくなった。
更に、この結晶性の条件として、SiC膜のX線回折ピ
ークの2θ:35.5°におけるSiCの(ill)結
晶面のピーク波形のシャープさが挙げられる。
高エネルギービーム照射により SiCの応力の変動を
実用レベルにまで少なくするには、X線回折ピークにお
いて2θ=30°と2θ=40°の波形を結ぶ線を基線
として2θ= 35.5°における基線からのピーク高
さLlと2θ=33°における基線からのピーク高さL
2の比り、/L、が1.5以上であることが必要であり
、更に好ましくは3.0以上である。1.5未満では応
力の変動が大きく使用に耐えない。
次に、上記諸特性を与える成膜方法について述べる。
本発明で採用したスパッター法としては、一般に使用さ
れているコンベンショナルスパッター法で行なうが、好
ましくは量産性の観点より成膜速度の早いマグネトロン
スパッター法を用いるのが良い。スパッターに使用され
るガスとしては、アルゴン、セキノンなどの不活性ガス
を用いるが、他にヘリウム、窒素等のガスを混入しても
よい。
基板は通常はシリコンを用いる。ターゲットは、SiC
粉体を所定の形状に焼結したものでよいが、純度は成膜
後の膜中に不純物ができるだけ少ないことが望ましいの
で、99%以上、好ましくは99.9%以上である。タ
ーゲットに印加する電力は5W/crtr以上が望まし
い。印加電力が高い程、成膜速度は増加するので有利で
ある。
スパッター時の基板温度は、後のアニール化が効果的に
行なわれるように、500℃未満とする。
基板温度が500℃以上になると成膜したSiC膜は、
次工程であるアニール処理を行なっても結晶性の増加が
不充分であり、その結果、高エネルギービームの照射に
より応力が変動し易くなる。また逆に、基板温度が50
℃以下になると基板とSiC膜の密着性が低下するため
好、ましくなく、好ましい基板温度は150〜300℃
である。
スパッター圧力は、膜の内部応力を所望の圧縮応力に仕
上げるために非常に重要である。先ず、スパッター温度
及び、後で行なうアニール処理の温度や時間の条件を勘
案してアニール処理後の内部応力がSiC膜を作製する
上で最も好ましい範囲である0、1〜g、OX  10
’dyne/Cm”の引張応力になるようにスパッター
圧力を決定する。通常、アニール処理を行なうと、応力
は引張応力側へ変動しその変動量はアニール温度が高い
程大きい。従って予め数水準のスパッター温度下におけ
るスパッター圧力と内部応力の関係を求め、更にアニル
処理条件と応力の変動量の関係を求めておくことが必要
である。以上の要件を満足するスパッター圧力は0.2
〜50X 10””Torrである。
アニール処理条件は、アモルファスな状態で仕上げたS
iC膜に結晶性を付与する為に、アニール温度が500
℃以上であることが必要であり、好ましくは700℃以
上である。又、アニール時間は充分にアニール処理する
ために2時間以上必要であり、好ましくは4〜8時間で
ある。アニール処理後の、SiCの結晶性の増加の目安
としては、前述したX線回折ピークの波形から評価する
以下、実施例と比較例によって本発明の具体的実施態様
を説明するが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。
尚、得られたSiC膜の物性測定、評価方法は次の通り
である。
■X線回折の測定 薄膜用X線回折測定装置(リガク製TFD)を用いて測
定した。入射角(θ)=2°固定、ターゲットはCu、
パワーは40kVx 40mAである。
■内部応力の測定 基板の成膜前と成膜後及びアニール前とアニル後のそり
の変化量より応力値を算出した。
■耐高エネルギービーム性 高エネルギーとして15eVの高エネルギー電子線を1
.OKJ/cm”照射し、照射による膜の応力の変化量
を測定し、耐高エネルギービーム性の目安とした。
■メンブレン化適性 試料の基板の裏面にプラズマCVD法でアモルファスB
N膜(以下、a−BN膜とする)を1.0μm成膜し、
この膜をKOHエツチング液の保護膜とした。
a−BN膜の上にステンレス製ドーナツ状マスク板をセ
ットし、 CF4ガスにてドライエツチングして露出し
ているa−BN膜を除去後、30%KOHにて露出した
シリコン面をウェットエツチングで溶出し、メンブレン
化した。メンブレン化適性として、仕上げたメンブレン
が、傷やピンホールが無く平滑と認められる場合を良好
、その他を不良と判定した。
■可視光透過率の測定 メンブレンをマルチフォトスペクトルメーターMPS−
5000(島津製作所製商品名)で波長633nm位置
の透過率(%)を測定した。
(実施例1〜6、比較例1〜3) 高周波マグネトロンスパッター装置5PF−332H型
(日型アネルバ社製商品名)を用いて、カソード側に直
径3インチで厚さが5mmの円盤状SiCターゲット(
純度99.9%)をセットした。基板として、直径3イ
ンチで厚みが600μmの両面研磨シリコンウェハを用
いて250℃に加熱した状態でアルゴンガスを7 cc
/分の流量で流した。排気系に通じるバルブでチャンバ
ー内を所定の圧力に調整した後、パワー密度をION/
cm”として15分間スパッターを行ない、膜厚1.0
μmのSiC膜を作製した。
次に得られたSiC膜を設けたシリコン基板を以下の方
法でアニール処理をした。先ず、合成石英製のウェハー
治具にセットし、高温用炉内に静置した。炉内の圧力を
20mmTorrとし、10”C/分の速度で昇温し、
所定の温度に到達後、その温度下に一定時間保持し、次
いでlO”c /分の速度で冷却した。アニール後の内
部応力を測定し、メンブレン化に必要な応力である0、
1〜g、Ox 10”dyne/cm”の引張応力のも
のを得た。アニール処理を行なうことにより、全て内部
応力が引張応力の方向に変動した。その結果を第1表に
示した。
次に第1表の実施例1〜6のアニール後の試料について
、X線回折の測定、及び耐高エネルギービーム性、メン
ブレン化適正、更に得られたメンブレンの可視光透過率
について測定し、その結果を第2表に示した。メンブレ
ン化適性及びメンブレンの可視光透過率の測定に使用し
た試料は高エネルギー照射処理をしていないものである
X線回折の波形を第1図に示した。この波形より、2θ
=30°と2θ:40°の波形を結ぶ線を基線として2
θ=35.5°における基線からのピーク高さLlと2
θ=33mにおける基線からのピーク高さL2の比り、
/L、を求め、その結果を第2表に示した。又、比較例
としてアニール処理を行なわない場合、及びアニール温
度が500℃未満についても同様の測定を行ない、その
結果を第2表に併記した。 第2表より、 500℃以
上でアニール処理を行なうと、Ll/L!が1.5以上
となり、このものは高エネルギー電子線の照射を行なっ
ても内部応力に顕著な変化が認められなかった。
(発明の効果) 本発明の成膜方法によれば、特定範囲の引張り応力を有
し、X線回折の波形で規定した結晶性を有するSiC膜
が得られ、従来得られなかった耐高エネルギービーム性
を有し、応力変化が極めて少なく、ピンホールやノジュ
ールのない優れたSiC膜がばらつきなく安定して量産
可能となった。更第1表 にX線リソグラフィー用マスクに加工することができ、
工業上極めて利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜6および比較例1〜3のSiC膜の
結晶性を規定するためのX線回折波形を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、SiCよりなるターゲットを用い、スパッター法に
    て基板上に圧縮応力の状態でSiC膜を形成し、次いで
    これをアニールして引張応力の状態とすることを特徴と
    するX線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法。 2、基板温度が500℃未満であり、アニール温度が5
    00℃以上である請求項1に記載のX線リソグラフィー
    用SiC膜の成膜方法。 3、引張応力が0.1〜8.0×10^9dyne/c
    m^2である請求項1に記載のX線リソグラフィー用S
    iC膜の成膜方法。 4、スパッター圧力が0.2〜50×10^−^3To
    rrである請求項1に記載のX線リソグラフィー用Si
    C膜の成膜方法。 5、引張応力の状態にあるSiC膜が結晶質SiCを含
    有することを特徴とする請求項1に記載のX線リソグラ
    フィー用SiC膜の成膜方法。 6、請求項4に記載のSiC膜のX線回折ピークにおい
    て、2θ=30°と2θ=40°の波形を結ぶ線を基線
    として2θ=35.5°における基線からのピーク高さ
    L_1と2θ:33°における基線からのピーク高さL
    _2の比L_1/L_2が1.5以上であることを特徴
    とするX線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0933683A3 (en) * 1992-08-20 1999-12-15 Sony Corporation Method of forming a resist pattern by using an optimized silicon carbide anti-reflective layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0933683A3 (en) * 1992-08-20 1999-12-15 Sony Corporation Method of forming a resist pattern by using an optimized silicon carbide anti-reflective layer

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