JPH03204919A

JPH03204919A - Ｘ線マスクブランク、ｘ線マスク、及び、その製造方法

Info

Publication number: JPH03204919A
Application number: JP2019220A
Authority: JP
Inventors: Masato Kobayashi; 正人小林; Yoichi Yamaguchi; 洋一山口; Minoru Sugawara; 稔菅原; Kazuhide Yamashiro; 一秀山城
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-09-06
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3023684B2; EP0381467A1; US5005075A

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、Ｘ線リソグラフィーに用いるＸ線マスクの製
造方法に関するもので、詳しくは、Ｘ線マスクの構成要
素であるＸ線透過膜を備えたＸ線マスクの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］近年、半導体技術の進歩と共に、超ＬＳＩ等の半導体装
置の高集積化がめざましい、この様な背景に伴い、在来
のフォト・リソグラフィー法の転写限界を越えた、より
高精度の微細パターンを半導体ウェハー上に転写させる
ために、より波長の短いＸ線を露光用電磁波として用い
る。Ｘ線リソグラフィー法が試みられている。

このＸ線リソグラフィー法に使用するＸ線マスクは、通
常、基板等の上に形成されるＸ線透過膜と、該Ｘ線透過
膜上に形成されるＸ線吸収膜とを具備した構成を有して
いる。更に、Ｘ線マスクは、前記Ｘ＠透過膜が単層のも
のと、多層のものとに分類することができる。

前記Ｘ線透過膜は、膜特性（物性）として、大きなＸ線
透過率を具備する必要がある他、以下に示す条件を満足
することが要求されている。

（１）内部応力が弱い（小さい）引っ張り応力となるこ
と。

（２）　ｊｌｌ待時ＸＪＩ照射に対して物性が変化しな
い様にＸ線照射耐性を有すること。

（３）膜表面が所定の平坦度を有すること。

（４）耐薬品性に優れていること、即ち、化学的安定性
を有すること。

（５）高い可視光線透過率を有すること。

（６）機械的強度に優れていること。

一方、前記Ｘａ吸収膜は、膜特性として、大きなＸ線吸
収率を具備しなけ九ばならないことは言うまでもないが
、その他にも、以下に示す条件を満足することが要求さ
れている。

（１）弱い（小さい）内部応力を有していること６（２
）微細パターン形成に適した膜構造（例えばアモルファ
ス構造あるいは微結晶構造）であること。

（３）　ｒｓ膜表面所定の平坦度を有すること。

（５）熱安定性に優れていること。

（６）機械的強度に優れていること。

さて＋　Ｘｉマスクを製造する場合には、まず。

シリコン等の基板上に前記Ｘ線透過膜を形成し、次いで
、その上にＸ線吸収膜を形成するが、従来では、それぞ
れの膜の形成に、次に示す方法を採用していた。

まず、先に列挙した条件を全て満たす膜特性を得るべく
−ｘｉ透過膜およびＸ線吸収膜のそれぞれの膜ごとに、
ｉ形成に係わる各種の条件（以下、成膜条件と呼ぶ）を
選定する。

そして、次には、この選定した条件に従って。

まず、Ｘ＠透過膜を形成し１次いで、その上にＸ線吸収
膜を形成する。

ここに、前記成膜条件の選定とは−Ｅ４の材料の選定、
成膜法の選定、成膜時の′＃囲気条件（選定した成膜法
によって膜形成する場合の形成温度。

形成圧力、ＲＦ電力などの条件を指す）の選定を意味し
ている。

また１選定の対象となる膜の材料は、Ｘ線透過膜では、
炭化珪素（ＳｉＣｘ　）　＊窒化珪素（ＳｉＮｘ　）窒
化ホウｆｉ（ＢＮ）、珪素（Ｓｉ）、等カアル。

その中でも、炭化珪素（ＳｉＣｘ　）はＸ線を照射した
際に、内部応力や透過率等の膜特性が変化せず、所謂、
Ｘ線照射耐性に優れており、また、ヤング率が高くて、
Ｘ線吸収膜を付はパターン化した際に生じる面内歪を低
くできる。従って、炭化珪素（ＳｉＣｘ　）はＸ線透過
膜材料として特に優れている。

一方、Ｘ線吸収膜の材料としては、金（Ａｕ）、タンタ
ル（Ｔａ）タングステン（ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、も
しくは、これらの金属と非金属元素から構成される合金
１例えば、窒化タンタル（ＴａＮｘ　）　ｅ窒化タング
ステン（ＩＮｘ）　、酸化タンタル（ＴａＯｘ　）　＊
酸化タングステン（すし）等が有効である。

また、選定の対象となる成膜法は、Ｘ線透過膜の場合で
は、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法。

スパッタ法などを用いることができ、一方、Ｘ線吸収膜
の場合には、主にスパッタ法を用いる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、Ｘ線透過膜として、優れた材料である炭化珪素
を使用した場合でも、Ｘ線マスクを従来の製造方法によ
って製造すると、前述の各成膜条件の選定が困難を極め
、しかも、前述した全ての膜特性を満足するＸ線透過膜
を得ることは、非常に困難である５これは、膜特性として要求される条件が多いため、一つ
の膜特性を良好な状態で得るために選定した成膜条件が
、他の膜特性の適正化に対する条件選定の自由度を拘束
してしまうからである。

例えば、Ｘ線透過膜の内部応力は、Ｘ線マスク面内の寸
法安定性を高めることなどから、上述した説明の様に、
弱い引っ張り応力とすることが要求されている。

このような内部応力は、理論的には、上述した成膜法に
おける雰囲気条件である形成圧カ、形成温度、ＲＦ電力
等の条件を選定することによって、適正値とすることが
可能である。

しかし、要求される内部応力の適正値は、２〜８　Ｘ　
１０　”　ｄｙｎ／ａｎ”と非常に小さな範囲になるた
め、各雰囲気条件の許容範囲が非常に狭くなり、該雰囲
気条件の調整によって、内部応力以外の膜特性も適正化
しようとすると、いきおい、条件の選定が困難になり、
例えば、膜表面の平坦度に関する膜特性が低下するとい
った不都合が起こり得るのである。

ところが、最近、本願発明者等の研究によれば、Ｘ′ｍ
透過膜における膜表面の平坦度が、Ｘ線吸収膜の膜特性
に深く係わっていて、内部応力の適正化に劣らず非常に
重要な特性であることが解明された。

例えば、Ｘ線透過膜の膜表面の平坦度が良好でないと、
その上に形成されるＸ線吸収膜の膜構造がアモルファス
構造あるいは微結晶構造になる筈であフたものでも、結
晶粒径の大きな結晶になってしまい、微細パターンの形
成が不可能になってしまうのである。

更に、Ｘ線吸収膜は、内部応力としてｌＸｌ０”ｄｙｎ
　／　（！１　”以内の弱い内部応力を保有させる必要
があるが、最近の本願発明者などの研究によれば、膜表
面の平坦度が良好な場合には、内部応力がＩ　Ｘ　１０
’　ｄｙｎ／ＣＭ”以内の弱い内部応力であるが、膜表
面の平坦度度が良好でない場合には、上述の内部応力を
保有させることが不可能になることが解明された。

尚、Ｘ線透過膜の表面に平坦度度が確保されていなけれ
ば、それを下地とするＸ線吸収膜における。膜表面の平
坦度も悪化することは言うまでもない。

即ち、本願発明者の研究によれば、＊細加工に好適なＸ
線マスクを得るには、従来法における成膜条件の設定の
困難性等を克服して、Ｘ線透過膜の膜表面の平坦度をも
満足させることが、不可欠であると考察された。

本発明は、前述の従来法による問題点と、本願発明者等
の研究によって新たに解明された事実に基づいて、鋭意
、研究を重ねた結果なされたもので、その目的とすると
ころは、Ｘ線マスクを構成するｘＢ透過膜やＸ線吸収膜
を形成する場合に。

従来法と比較して、それぞれの膜に要求される、各種の
膜特性を確保するための成膜条件の選定を容易にするこ
とができ、しかも、重要な膜特性である膜表面の平坦度
をも確保することができる。

その結果、微細加工が要求されるＸ線マスクの品質の向
上と、生産性の向上をはかることのできるｘｉマスクを
製造することができる。

［課題を解決するための手段］本発明は、以下の構成とすることで、上述の課題を解決
している。

基板上にＸ線透過膜を形成する工程と、該Ｘ線透過膜の
上にＸ線吸収膜を形成する工程とを有する、ｘｇクリソ
ラフィーに使用されるＸ１ｓマスクの製造方法であって
、前記Ｘ線透過膜を形成する場合に、まず選択された膜
特性を得るべく成膜条件を設定して　膜の形成を行ない
、次いで、形成した膜の表面に平坦化処理を施すことによ
って、膜表面の平坦度を保証し、前記膜特性を実現でき
る。

尚、前記平坦化処理された膜表面の平坦度は、一般には
表面粗さによって表すことができる。

好ましくは十点平均粗さで３００Å以下が良い。

さらに好ましくは、上記平均粗さで１００Å以下が良い
。

その理由は、平坦化処理をしてＸ線透過膜の膜表面の平
坦度が、平均粗さで３００Å以下となれば、その上に積
層するＸ線吸収膜の膜特性を確保するための成膜条件を
容易に選定できるからである。また、前記Ｘ線透過膜と
しては、Ｘ線透過材料として優れている炭化珪素（Ｓｉ
Ｃｘ　）や窒化珪素（ＳｉＮｘ　）が好ましい。

［作用］上述の構成によれば、Ｘ線透過膜を炭化珪素で形成した
場合、Ｘ線照射耐性に優れ、且つ１面内歪みの少ないも
のとすることができる。

また、前記Ｘ線透過膜を形成する際に、まず、選択され
た膜特性を得るべく、成膜条件を設定して膜の形成を行
ない、次いで、形成した膜の表面に平坦化処理を施すこ
とによって、前記成膜条件を設定して形成された膜が有
する前記膜特性に、さらに膜表面の平坦度を付加した膜
を得ている。

このため、膜表面の平坦度は、Ｓ形成後の平坦化処理に
よって確保できるため、成膜条件の選定の際に考慮しな
くてもよい。

従って、従来法を利用した場合と比較して、成膜条件の
選定によって確保しなければならない膜特性を、一つ減
らすことができ、その分、膜特性の適正化に対する各成
膜条件の選定の自由度が高められて、成膜条件の選定が
容易になる。

また、膜表面の平坦化は、例えば、エッチバンク法等を
利用することができ、従来法と比較して、膜表面の平坦
度の適正化が容易にできる。

更に、Ｘ線透過膜を成膜後、これに平坦化処理を施し、
その後、該Ｘ線透過膜上にＸｊ！吸収膜を形成する様に
すれば、前記Ｘ線吸収膜の形成に際して、既に下地であ
るＸ線透過膜の膜表面に良好な平坦度が確保されている
ため、Ｘ線吸収膜の膜表面の平坦度の確保や膜構造およ
び内部応力の適正化等の膜特性の確保が、より一層容易
になり、その結果、微細加工が要求されるＸ線マスクの
品質の向上と、生産性の向上とを達成することが可能と
なる。

［実施例］（１）第１実施例本実施例は、Ｘ線透過膜の成膜材料として、炭化珪素（
ＳｉＣｘ　）を使用し、且つ、単層膜によって形成され
る前記透過膜を、シリコン基板上に被着させる場合につ
いて第１図により説明する。

まず、第１図（Ａ）に示す様に結晶方位（１００）のシ
リコン基板１１の両面にＸ線透過膜Ｌ２ａ、１２ｂを形
成する。

これらのＸ線透過膜１２ａ　、　Ｉ　Ｚｂの材料は、前
述した様に炭化珪素（ＳｉＣｘ　）であり、また成膜法
としては、減圧ＣＶＤ法を選定したものについて説明す
る。この成膜法からも明らかな通り、Ｘ線透過［１２ａ
、１２ｂは複数のガスラインがら、ガスを導入できる反
応容器内で成膜される。

ここで、Ｘ線透過膜１２ａ　、　１２ｂは成膜の際１反
応ガスとしてジクロロシランとアセチレンを用い。

キャリアガスとして水素を用いて成膜され、その膜厚は
２μ腸である。ジクロロシランは、標準状態で２００ｃ
ｃ／分、アセチレンは標準状態で３０ｃｃ／分、水素は
標準状態で２０００ｃｃ／分で、それぞ九異なるガスラ
インから反応容器内に導入される。この時の各雰囲気条
件を挙げると１反応ガス圧力（即ち、形成圧力）は１０
ｔｏｒｒに保持され、反応容器加熱温度（即ち、形成温
度）は１０００℃であった。　以上の成膜条件の設定は
、種々の膜特性の中から、内部応力、可視光線透過率、
化学的安定性を考慮して設定されたものである。

この様にして形成したＸ線透過膜１２ａ　、　１２ｂは
内部応力がＩＯＸ　１０’　ｄｙｎ／ａｍ　”の引っ張
り応力、波長６３３０■の光に対する透過率４０％とな
る様な膜特性を有すると共に、化学的安定性は１００℃
、５０ｖｔ％ＮａＯＨ溶液にたいして全く侵されない耐
アルカリ性を示している。

膜表面の状態に関しては、走査型電子顕微鏡で膜表面の
観察をおこなった。この観察の結果、半球状の凸部が散
在している状態であることが判明した。

また、減圧ＣＶＤ装置や反応ガスラインの内部の汚染１
反応ガスの劣化、前述の雰囲気条件の設定値の微妙な変
化等によっては、ｘｉ透過ＪｐＪ１２ａ。

１２ｂにおける膜表面の状態は、さらに悪化することが
確認された。

次に、第１図（Ｂ）に示す様に、シリコン基板１１の背
面に位置するＸ線透過膜１２ａを反応性イオンエツチン
グによって中心部をエツチングし、膜１２ａの周辺部分
のみを残したリング状の膜１２ｃを形成する。

この時の１反応性イオン・エツチングにおけるエツチン
グガスは弗素系ガスであるＣＦ４ガスと酸素ガスの混合
ガスを使用し、また、エツチング条件は、ＣＦ、ガスの
流量を標準状態で３０ｃｃ／分酸素ガスの流量を標準状
態で１０ｃｃ／分、エッチング中のガス圧力を４Ｐａ、
ＲＦパワー０．４９１１１／Ｃ１ｍに設定する。

また、このエツチング条件におけるＸ線透過膜１２ａの
エツチング速度は、４２０人／分である。

次に、リング状にした膜１２Ｃを、マスクとして、シリ
コン基板１１の中心部をウェット・エツチングによりエ
ツチングし、第１図（Ｃ）に示す様にシリコン基板１１
の周辺部分ＩＬａのみを残した状態にする。

この時のウェット・エツチングは、前記リング状の膜１
２Ｃをマスクとして活用し、８０〜１００℃に加熱した
１０〜５０ｗｔ％Ｎａ０１＋水溶液に浸漬することによ
り行なう。

次いで、第１図（Ｄ）　、　（Ｅ）に示す様に、シリコ
ン基板１１の表面側に位置したＸ線透過膜１２ｂの膜表
面に平坦化処理を施す、この処理は、所謂、エッチバッ
ク法を利用したものである。

ここに、エッチバック法とは、既に形成済みの膜の表面
を平坦化する技術の一つで、まず、平坦化したい膜（被
平坦ｆｆｇ）の上に処理膜を塗布するこの処理膜は、塗
布にスピンコード法を使うなどにより、その膜面を平坦
化しておく。

そして、プラズマ・エツチング、反応性イオンエツチン
グ、反応性イオンビーム・エツチング等によって、前記
処理膜の表面から、４次、エツチングを進行させて、処
理膜と接触している被平坦化膜の表面の凸凹をエツチン
グにより除去するものである。

このエッチバック法では、前記処理膜と被平坦化膜との
エツチング速度を同一にするエツチング条件の設定が重
要なポイントになるが、他の平坦化技術と比較すると、
プロセスが比較的簡単であること、現用の技術、設備で
実現できる、という利点がある。

前記処理膜としては、市販のレジストをスピンコードし
たレジスト膜でも良いが、スパッタ法。

ＣＶＤ法等によって形成する、無機膜あるいは有機膜を
使用しても良い。

この実施例の場合では、ＳｉＯｘ基波膜形成用塗布液Ｏ
ＣＤ　［東京応化工業１１品］を使って第１図（Ｄ）に
示す様に処理膜Ｉ４を形成する。

この処理膜１４は、スピンコード法によってＸ線透過膜
１２ｂの上に塗布した後、Ｎｘガス雰囲気中で、まず、
１５０℃で３分間、焼成を行ない、その後、さらに、３
５０℃で１時間焼成を行なったもので、スピンコード法
を使うことによって、同時に処理膜１４の表面の平坦化
も達成している。処理膜１４の膜厚は約４５００人であ
る。

そして、第１図（Ｄ）に示す様に、処理膜１４の塗布が
完了したら、反応性イオンエツチングを用いて、処理膜
１４の表面をエツチングする。

この時の、反応性イオンエツチングにおけるエツチング
ガスとしては、四塩化炭素ガスと、酸素ガスとの混合ガ
スを使用する。

また、エツチング条件を挙げると、四塩化炭素ガスの流
量は標準状態で２６ｃｃ／分、酸素ガスの流量は標準状
態で４ｃｃ／分、エツチング中のガス圧力は３Ｐａ、Ｒ
Ｆパワーは０．３２ｗ　／　ａＩ”　、エツチング速度
は、共に４９０人／分であった。

このエツチングは、処理膜１４の表面全域にわたって均
一に行ない、第１図（Ｅ）に示す様に、Ｘ線透過膜１２
ｂの表面上から、処理膜１４が全て除去されるまで行な
う。

処理膜１４が全てエツチングによって除去されれば、平
坦化処理は完了し、平坦化処理されたＸ線透過膜１２ｄ
が形成される。

平坦化処理が終了して第１図（Ｅ）の状態が得られた時
、本発明者等は、膜１２ｄに関して、走査型電子顕微鏡
で膜表面の観察を行なった。

この結果、第１図（Ａ）の場合と異なり、膜表面の全域
にわたって半球状の凸凹が消滅しており。

極めて良好な平坦度を有していることが確認された。

また、エッチバックの前後において、膜１２ｂ、１２ｄ
の表面粗さを触針法で調べたところ、エッチバック前は
、十点平均粗さ（Ｒ２）で５００人あったものが、エッ
チバック後においては、５０人に改善されていた。

次に、第１図（Ｆ）に示す様に、エッチバック法で平坦
化したＸ線透過ｒｓ１２ｄの上に、ＸＭ吸収膜エ５を形
成する。このＸ線吸収膜１５は、タンタルとホウ素とを
膜材料に含めたもので、成膜法としてはＲＦマグネトロ
ン・スパッタ法を利用して行なった。この膜工５の膜厚
は０．６μ腸であった。

また、上述したスパッタ法においては、スパッタ・ター
ゲットとして、タンタルとホウ素を含むターゲットを使
用し、スパッタ・ガスはアルゴン・ガスを使用した。

この場合、ターゲットのタンタルとホウ素の組成比を様
々に変化させても、同様の結果を得られているので、以
下、タンタルとホウ素の組成比が４：１の場合のＸ線吸
収膜を、ホウ化タンタル膜と呼ぶ。

ホウ化タンタル膜であるＸ線吸収膜１５を形成する場合
の雰囲気条件として、アルゴン・ガスの流量を標準状態
で５１ｃｃ／分、膜形成中のガス圧力を１．９Ｐａ、Ｒ
Ｆパワーを８．６４ｖ／ａｍ”に選定した。

さて、以上の成膜条件において、ホウ化タンタル膜を平
滑表面（例えば、鏡面研磨仕上げのシリコン基板）の上
に形成した場合、ホウ化タンタル膜は、微細パターン形
成に適したアモルファス構造となり、内部応力はＸ線吸
収膜に要求されるＩＸ　１０’　ｄｙｎ／ｃｍ　’以内
という弱い内部応力を保有することを、既に本発明者は
確認していた。

一方、本実施例におけるＸ線吸収膜Ｉ５の膜特性を調べ
ると、同様に、膜構造がアモルファス構造であり、内部
応力がＯ〜Ｉ　Ｘ　１０’　ｄｙｎ／ｍ　”という良好
な特性が得られており、また、該吸収膜１５の膜表面も
、平坦化処理を済ませたＸ線透過膜１２ｄの場合と同様
の、優れた平坦度特性を有することが確認された。

次に、第１図（Ｇ）に示す様に、良好な膜特性を有する
ｘｉ吸収［１５に、反応性イオンビーム・エツチングを
行なって、Ｘ線吸収膜１５によるパターン１５ａを形成
すれば、第１実施例の製造方法における全工程が完了す
る。

この場合、反応性イオンビーム・エツチングは、レジス
トパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて行なう、
このＸ線マスクを使って微細加工をおこなったところ、
　０．２５μ履以下のパターンを形成することができた
。

以上の製造方法によれば、Ｘ線透過膜１２ｄおよびｘｍ
吸収ＩＪｉ１５を形成する場合に、従来法と比較して、
要求される膜特性を得るための成膜条件の選定が容易に
なる。

しかも、膜表面の平坦化は、前述のエッチバック法を利
用することによって、容易に済ませることができ、内部
応力や膜表面の平坦度の適正化が容易で、この他番こも
要求される各種の特性を有する膜を比較的容易に得るこ
とができる。

更に、Ｘ線透過膜１２ｂにエッチバック法による平坦化
処理を施し、平坦化された膜１２ｄを形成することによ
って、その上に形成するＸ線吸収膜１５の膜特性の確保
が、より一層容易になり、結果的に、Ｘｉマスクの品質
の向上と、生産性の向上が可能となる。

尚、前述の平坦化処理の効果を確認するために、第１図
（Ｃ）の処理が済んだら、直ぐに、第２図に示す様に、
Ｘ線吸収膜１５の形成をおこなった。この場合、Ｘ線吸
収膜１５の成膜条件は第１図（Ｆ）場合と同様とした。

ところが、形成されたＸ線吸収膜１５は、膜構造や内部
応力が不良で、更に膜表面の平坦度も良好なものではな
かった１例えば、膜構造は結晶粒径の大きな柱状構造の
多結晶になっており、微細パターンの形成に適したアモ
ルファス構造あるいは微結晶構造にはなっていなかった
。

更に、同じ成膜条件で形成したにも拘らず、エッチバッ
クした膜１２ｄの上に形成した場合のｌＸ　１０”　ｄ
ｙｎ／ａｍ　”以内という小さな内部応力にはならず、
ＩＯＸ　１０’　ｄｙｎ／ｃｓ　”という大きな引っ張
り応力を有していた。

尚、上述の実施例では、膜を平坦化する方法として、エ
ッチバック法を示したが、これ以外の公知の平坦化技術
を利用しても良い。

また、上述の実施例における第１図（Ｂ）の工程および
第１図（Ｃ）における裏面の膜をエツチングする工程は
、平坦化処理の終了後に行なう様にしても良い。

（２）第２実施例本実施例はＸ線透過膜の材料として、窒化珪素（ＳｉＮ
ｘ　）使用し、且つ、前記透過膜は、シリコン基板上に
単層膜として形成される場合について説明する。

この場合、成膜工程については、第１実施例と同一であ
るため、第１図を適宜参照して、成膜および雰囲気の条
件、膜の特性、などを重点に説明する。

窒化珪素（ＳｉＮｘ　）によって形成されたＸ線透過膜
の膜厚は２μ園であり、成膜に際して使用した反応ガス
は、ジクロロシランとアンモニアである。

ジクロロシランは標準状態で１６０ｃｃ／分、アンモニ
アは標準状態で４０ｃｃ／分で、それぞれ異なるガスラ
インから導入する。

この時、反応ガス圧力は０．１７ｔｏｒｒ、反応容器の
加熱温度は８８０℃となる様な雰囲気条件のもとでおこ
なった。

この様にして形成したＸ、Ｓａ透過膜は、内部応力が８
Ｘ１０″ｄｙｎ／ｃｍ”の引っ張り応力、可視光線透過
率が７０〜９０％９機械的強度がウィンドウ・サイズ１
０ｍ”に対し、静水圧強度で０．５０ｋｇ　／　ｃｓ　
”　。

化学的安定性が１００℃、５０ｖｔ％ＮａＯＨ溶液に対
して、全く侵されない耐アルカリ性を有しており、膜表
面の平坦度以外の膜特性は、全て良好な結果が得られて
いる。

次に、シリコン基板の背面に形成された前記Ｘ線透過膜
の周辺部分をリング状に残し、中心部をエツチングする
工程（第１図・Ｂ）のエツチング条件は、エツチング・
ガスに弗素系ガス（ＣＦ４）を使用し、弗素ガスの流量
を標準状態で８０艶／分、エツチング中のガス圧力を４
Ｐａ、ＲＦパワーを０．４９ｗ／ｍ’に設定する。

また、このエツチング条件における、前記Ｘ線透過膜の
エツチング速度は６４０人／分である。

次に、シリコン基板１１は先に述べた様にウェットエツ
チングによりエツチングされる。

更に、前記Ｘ線透過膜の表面に、平坦化処理を施すため
に、シリコン系のレジストを表面処理膜として塗布する
が、この膜厚は約３０００人である。

前記表面処理膜の塗布完了後、反応性イオンエツチング
を用いて、エツチングを行うが、本実施例では弗素系の
ＣＦ　４ガスを使用した。

、エツチング条件として、ＣＦ４ガスの流量を標準状態
で４０ｃｃ／分、エツチング中のガス圧力を２Ｐａ、Ｒ
Ｆパワーを０．８５Ｗ／ａｍ”に設定してエツチングを
おこなった。

尚、エツチング条件における前記表面処理膜および前記
Ｘ線透過膜のエツチング速度は、共に４００人／分であ
った。

次に、エッチバックの前後における、前記Ｘ線透過膜の
表面粗きを触針法で調べたところ、エッチバック前は十
点平均粗さ（Ｒｚ　）で１０００人であったものが、エ
ッチバック後は、５０人に改善されていた。以後、第１
実施例の場合と同様に、Ｘ線吸収膜１５が被着された後
１反応性イオンビームエツチングを行なって、Ｘ線吸収
膜１５によるパターン１５ａを形成する。

この実施例でも、第１実施例と同様に、所望の内部応力
および平坦度を有するＸ線透過膜およびＸ線吸収膜を備
えたＸ線マスクが得られた。

（３）第３実施例本発明に係るＸ線マスクの製造方法は、第１実施例およ
び第２実施例で述べた様に、Ｘ線透過膜が単層膜である
場合に限らず、Ｘ線透過膜が多層膜の場合にも適用され
る。

第３実施例において、前記Ｘ線透過膜の多層膜の構造と
しては、窒化珪素／炭化珪素／窒化珪素、酸化珪素／炭
化珪素／酸化珪素１等をサンドインチ状に積層したもの
が知られているが１本例では、酸化珪素／炭化珪素／酸
化珪素型の多層Ｘ線透過膜を備えたＸ線マスクを製造す
る場合を第３図について説明する。

まず、第３図（Ａ）に示す様に、結晶　位（１００）の
シリコン基板２１の両面に、Ｘ線透過　として。

炭化珪素（ＳｉＣｘ　）　ｌ１Ｉ２２ａ　、　２２ｂを
減圧　ＶＤ法により成膜する。

また、この２２ａ、２２ｂの膜厚は２μ腸であり、成膜
に際して使用した反応ガスはジクロロシランとアセチレ
ンであり、キャリアガスは水素である。

ジクロロシランは標準状態で２００ｃｃ／分で、アセチ
レンは標準状態で３０ｃｃ／分、水素は標準状態で２０
００ｃｃ／分で、それぞれ異なるガスラインから反応容
器内に導入する。この時の各雰囲気条件としては１反応
ガス圧力（即ち、形成圧力）が１０ｔｏｒｒ、反応容器
の加熱温度（即ち、形成温度環）が１０００℃である。

以上の成膜条件の選定は、Ｘ線透過膜に要求される多数
の膜特性の中、膜表面の平坦度は度外視して、それ以外
の膜特性を得るべくして行なったものである。

次に、第３図（８）に示す様に、シリコン基板２１上の
一方の膜２２ｂについて、エッチバック法による平坦化
処理を施す。

エッチバックに使う処理膜２４には、酸化珪素系の被膜
形成用塗布液ＯＣＤ　［東京応化工業■社製量コを使う
。

この処理膜２４は、スピンコード法によって膜２２ｂの
上に塗布した後、窒素ガスの雰囲気中で、まず１５０℃
で３分間の焼成を行ない、その後、さらに３５０℃で１
時間の焼成を行なったもので、スピンコード法を使うこ
とによって、同時に処理膜２４の表面の平坦化も達成し
ている。処理膜２４の膜厚は約４５００人である。

そして、処理膜２４の塗布が完了したら、反応性イオン
エツチングを用いて、処理膜２４の表面をエツチングし
、第３図（Ｃ）に示す様に、平坦な膜表面を有するＸ線
透過膜２２ｄを確保する。

この時の、反応性イオンエツチングにおけるエツチング
ガスとしては、四塩化戻素と酸素の混合ガスを用いる。

また、エツチング条件は、四塩化度素ガスの流量を標準
状態で２６ｃｃ／分、酸素ガスの流量を標準状態で４　
ｃｃ　／分、エツチング中のガス圧力を３ＰａＲＦパワ
ーを０．３２１１１／３”に設定する。また、このエツ
チング条件における処理膜２４および膜２２ｂのエツチ
ング速度は、共に４９０人／分である。

次に、第３図（Ｄ）に示す様に、エッチバック法で平坦
化した膜表面を有するＸ線透過膜２２ｄの上に、Ｘ線透
過膜として酸化珪素膜２３を形成する。

この膜２３は、　１１００人の膜厚で、ＲＦマグネトロ
ン・スパッタ法によって形成する。また、このスパッタ
法においては、スパッタ・ターゲットは酸化珪素ターゲ
ットを使用し、スパッタ・ガスはアルゴンガスを使用す
る。

この時の、雰囲気条件は、アルゴンガスの流量を標準状
態で４５ｃｃ／分、膜形成中のガス圧力を０゜７３Ｐａ
、　ＲＦパワーを３．２９Ｗ／ａｍ”に設定する。この
様な成膜条件で形成した酸化珪素膜２３は、内部応力　
がＩ　Ｘ　１０”　ｄｙｎ／ｍ　”という弱い引っ張り
応力となっている。しかも、この膜２３は、ｎｉ膜表面
平坦度が良好なため、さらにエッチバック法による平坦
化処理を行なう必要がない。

次に、第３図（Ｅ）に示す様に、シリコン基板２１の背
面に位置する炭化珪素膜２２ａについては１反応性イオ
ンエツチングによって中心部をエツチングし、膜２２ａ
の周辺部分２２ｃのみを残した状態にする。この時の反
応性イオンエツチングにおけるエツチングガスには、弗
素系ガスであるＣＦ４ガスと酸素ガスとの混合ガスを使
用する。

また、エツチング条件は、ＣＦ４ガスの流量を標準状態
で３０ｃｃ／分、＠素ガス流量を標準状態で１’Ｏｃｃ
／分、エツチング中のガス圧力を４Ｐａ−ＲＦパワーを
０．４９Ｗ／ａｍ２に設定してエツチングを行なう、こ
の場合のエツチング条件における膜２２ａのエツチング
速度は、４２０Ａ／分である。

次に、第３図（Ｆ）に示す様に、前記周辺部分２２Ｃを
マスクとして、シリコン基板２１の中心部をウェットエ
ツチングによりエツチングし、シリコン基板の周辺部分
２１ａのみを残した状態にする。

この時のウェットエツチングは、前記周辺部分２２ｂを
マスクとして活用し、８０〜１００℃に加熱した１０〜
５０ｖｔ％ＮａＯＨ水溶液に浸漬することにより行なう
。

次に、第３図（Ｇ）に示す様に、炭化珪素膜２２ｄの裏
面および２２ｃの表面に膜厚１１００人の酸化珪素膜２
３ａを形成する。この酸化珪素膜２３ａはＲＦマグネト
ロン・スパッタ法によって形成する。

この酸化珪素膜２３ａは、第３図（Ｄ）における膜２３
と同一の成膜条件で形成した。

次に、第３図（ＩＩ）に示す様に、平坦化した膜表面２
３の上に、Ｘ＠吸収膜であるホウ化タンタル膜２５をＲ
Ｆマグネトロン・スパッタ法よって０．６μ諺の膜厚に
形成した。

また、このスパッタ法においては、スパッタ・ターゲッ
トとしてホウ化タンタルによるターゲットを使用し、ス
パッタガスにはアルゴンを使用する。この場合の雰囲気
条件は、第１図（Ｆ）と同様である。

この様な成膜条件で形成した膜２５は、膜構造がアモル
ファス構造で、内部応力もＩ　Ｘ　１０”　ｄｙｎ／ｅ
ｘ８以内という弱い内部応力を保有し、更には、膜表面
も優れた平坦度特性を有する。

次に、第３図（１）に示す様に、良好な膜特性を獲得し
たホウ化タンタル膜２５に、レジストパターンをマスク
として、塩素ガスを使用した反応性イオンビームエツチ
ングを行なって、膜２５によるパターン２５ａを形成す
れば１本実施例における全工程が完了する。

以上の製造方法によれば、単層のＸ線透過膜を保有した
Ｘ線マスクの場合と同様に、従来法の場合では得ること
のできない品質の向上と、生産性の向上とを達成するこ
とが可能になる。

尚、本実施例は、酸化珪素／炭化珪素／酸化珪素、型の
サンドイッチ構造にしているため、酸化珪素自身が反射
防止膜の役目を果たし、波長６３３０飄の光に対する透
過率は、炭化珪素の単層の場合は４０％であったが、本
実施例の場合は、約５５％に向上させることができた。

また、エッチバック法を施す際に、処理膜に使用するレ
ジストは、前述の実施例の場合には酸化珪素系、被膜形
成用塗布液ＯＣＤ　［東京応化工業−社製量コを使用し
たが、この他に、シリコン系ネガ形電子線レジスト、シ
リコン系ネガ形フォトレジストや、シリコン含有ポジ形
電子線レジスト、ポリスチレン系ネガ形レジスト、ノボ
ラック樹脂系フォトレジスト等を使用することもできる
。

更に、上述した実施例においては、Ｘ線透過膜に平坦化
処理を施したが、Ｘ線吸収膜の上に他の膜を成膜する場
合には、その膜の下地となるＸ線吸収膜の表面を平坦化
処理することにより、Ｘ線吸収膜上に形成される膜の特
性を改善することも可能である。

加えて、必要に応じて、形成されたＸ線吸収膜の表面を
平坦化しても、勿論かまわない。

（４）第４実施例Ｘ線透過膜が多層である場合の第３実施例と、ｇ造工程
を異にする製造方法を、第４図について説明する。

尚１本実施例での透過膜の構造は、窒化珪素／酸化珪素
／窒化珪素型である６まず、第４図（Ａ）に示す様に、シリコン基板３１の両
面に、Ｘ線透過膜として窒化珪素（ＳｉＮｘ　）膜３２
を、Ｍ圧ＣＶＤ法により形成する。この透過膜３２の膜
厚は０．２μｍであり、成膜に際して使用した反応ガス
は、ジクロロシランとアンモニアである。　ジクロロシ
ランは標準状態で１６０ｃｃ／分、アンモニアは標準状
態で４０ｃｃ／分で、それぞれ。

異なるガスラインから反応容器内に導入される。

この時の、各雰囲気条件は反応ガス圧力で０．１７ｊ　
Ｏｒ　ｒ　＋反応容器の加熱温度で８８０　’Ｃである
。

次に、第４図（Ｂ）に示す様に、シリコン基板３１上の
、一方の透過膜３２について、エッチバック法による平
坦化処理を施す。

エッチバックに使う処理膜３３には、シリコン系ネガ形
電子線レジストを使う、この処理膜３３は、スピンコー
ド法によって、同時に、処理膜３３の表面の平坦化も達
成している。処理膜３３の膜厚は約３０００人である。

次に、処理膜３３の塗布が完了したら１反応性イオンエ
ツチングを用いて、処理膜３３の表面をエツチングし、
第４図（Ｃ）に示す様に、透過膜３２に平坦な膜表面３
２ａを確保する。

この時のエツチングガスとしては、弗素系ガスであるＣ
Ｆ、ガスを用いる。エツチングの条件は、　ＣＦ　４ガ
スの流量をａ３１！状態で４０ｃｃ１分、エツチング中
のガス圧力を２Ｐａ、ＲＦパワーを０．６５Ｗ／ａ＋＋
”に設定した。また、この条件における処理ｆｉ３３お
よび透過膜３２のエツチング速度は、共に４゜０人／分
である。

次に、第４図（Ｄ）に示す様に、エッチバック法で平坦
化したＸ線透過膜表面３２ａ上に、第２層目のＸ線透過
膜として、酸化珪素（ＳｉＯｘ　）膜３４を形成する。

このＸ線透過膜３４は１．０μｍの膜厚で。

ＲＦマグネトロン・スパッタ法によって、形成する。

また、このスパッタ法においてはスパッタ・ターゲット
には酸化珪素ターゲットを用い、スパッタガスはアルゴ
ン（Ａｒ）ガスを使用する。

この時の雰囲気条件は、アルゴンガスの流量を標準状態
で２０ｃｃ／分、膜形成中のガス圧力を０．６Ｐａ、Ｒ
Ｆパワーを８．６４ｖ／ｃｎ”に選定した。

この様な成膜条件で形成したＸ線透過膜である酸化珪素
膜３４は、内部応力が６　Ｘ　１０”　ｄｙｎ／ａｓ　
”という弱い引っ張り応力になっている。この透過膜３
４は、膜表面の平坦度が良好なため、さらにエッチバッ
ク法による平坦化処理を行なう必要がない。

次に、第４図（Ｅ）に示す様に、スパッタ法で形成した
Ｘ線透過膜３４の上に、第３層目のＸ線透過膜として、
膜厚０．２μ閣の窒化珪素ｒｌ；４３２ｂを減圧ＣＶＤ
法によって形成する。このＸ線透過膜３２ｂは、第４図
（Ａ）におけるＸ線透過膜３２と同一の成膜条件で形成
する。

次に、第４図（Ｆ）に示す様に、エッチバック法によっ
て、窒化珪素膜３２ｂの平坦化を行なう。

この場合、窒化珪素膜３２ｂの上に塗布する平坦化処理
膜３３ａは、シリコン系ネガ形電子線レジストを使用し
たもので、第４図（Ｂ）の場合　と　同様に、スピンコ
ード法で塗布することによって。

表面の平坦化を図る。その後１反応性イオ　ンエッチン
グを施して、第４図（Ｇ）に示す様に、窒化珪素膜３２
ｂに平坦な膜表面３２ｃを確保する。

この時のエツチング条件は、第４図（Ｃ）で行なった反
応性イオンエツチングの場合と同一である。

次に、第４図（Ｉ（）に示す様に、シリコン基板３１の
背面に位置する、窒化珪素膜３２については、反応性イ
オンエツチングによって、中心部をエツチングし、窒化
珪ｌｌＪ膜３２の周辺部分３２ｄのみを残した状態にす
る。この時のエツチングガスには、弗素系ガスであるＣ
Ｆ４ガスを使用する。

この場合のエツチング条件は、　ＣＦ　４ガスの流量を
標準状態で８０ｃｅ／分、エツチング中のガス圧力を４
Ｐａ、ＲＦパワーを０．４９ｖ／ｃｍ”に設定した。

また、このエツチング条件におけるＸ線透過膜３２のエ
ツチング速度は、６４０人／分であった。

次に、第４図（Ｉ）に示す様に、前記周辺部分３２ｄを
マスクとして、シリコン基板３１の中心部をウェットエ
ツチングによりエツチングし、シリコン基板の周辺部分
３１ａのみを残した状態にする。

この時のウェットエツチングは、前記周辺部分３２ｄを
マスクとして活用し、８０〜１００℃に加熱した３０〜
５０ｖｔ％Ｎａ０）１水溶液に浸漬することにより行な
う。

次に、第４図（Ｊ）に示す様に、平坦化したＸ線透過膜
３２Ｃの上に、Ｘ線吸収膜であるホウ化タンタル膜３５
をＲＦマグネトロン・スパッタ法によって形成するが、
この膜厚は０．６μ履である。

また、このスパッタ法においては、スパッタ・ターゲッ
トとして、ホウ化タンタルによるターゲットを用い、ス
パッタガスはアルゴンガスを使用する。この場合の雰囲
気条件は、アルゴンガスの流量を標準状態で５１ｃｃ／
分、成膜中のガス圧力を１．９Ｐａ、ＲＦパワーを８．
６４１１１１０１”に選定した。

この成膜条件で形成したＸ線吸収膜３５は、膜構造がア
モルファス構造で、且つ、内部応力が０〜Ｉ　Ｘ　１０
”　ｄｙｎ／ｃｘ　”という弱い引っ張り応力を保有し
、更には、膜表面も優れた平坦度特性を有する。

次に、第４図（Ｋ）に示す様に、良好な膜特性を有する
Ｘ線吸収膜３５にレジストパターンをマスクとして、塩
素ガスを用いた反応性イオンビーム・エツチングを行な
って、Ｘ線吸収膜３５によるパターン３６を形成すれば
、この実施例における全工程が完了する。

［発明の効果］以上の説明から明らかな様に１本発明に係るＸ線マスク
の製造方法によれば、従来法を利用した場合と比較して
、成膜条件の選定によって確保しなければならない膜特
性を、一つ減らすことができ、その分、膜特性の適正化
に対する各成膜条件の選定の自由度が高められて、成膜
条件の選定が容易になる。

また、膜表面の平坦化は、例えば、エッチバック法を利
用することによって、比較的容易に済ませることができ
、従来法の場合と比較して、膜表面の平坦度の適正化が
容易にできる。

更に１本発明を炭化珪素からなるｘｍ透過膜の形成に利
用すると、その上に積層するＸ線吸収膜の形成に際して
は、既に下地であるＸ線透過膜の膜表面に良好な平坦度
が確保されているため、該吸収膜表面の平坦度の確保や
、膜構造および内部応力の適正化等のＸ線吸収膜におけ
る膜特性の確保が、より一層容易になり、結果的に、微
細加工が要求されるＸ線マスクの品質の向上と、生産性
の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第１．第２実施例の工
程説明図、第２図は従来の製造法における一工程説明図
、第３図（Ａ）〜（Ｉ）は第３実施例、第４図（Ａ）〜
（ｋ）は第４実施例の工程説明図である。［第１図、第２図］１１□シリコン基板− ｉ　ｚ−Ｘ線透過膜１４□平坦化処理膜− １５−Ｘ線吸収膜１５ａ　　パターン［第３図］２１□シリコン基板− ２２，２３−Ｘ線透過膜２４□平坦化処理膜。２５□Ｘ線吸収膜２５ａ　−パターン［第４図］３１□シリコン基板− ３２，３３−Ｘ線透過膜− ３４□平坦化処理膜３５−Ｘ　１１Ａ吸収膜３６□パターン第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上にＸ線透過膜を形成する工程と、該Ｘ線透
過膜の上に、Ｘ線吸収膜を形成する工程とを有する、Ｘ
線リソグラフィーに使用されるＸ線マスクの製造方法に
おいて前記Ｘ線透過膜を形成する工程は、予め定められた膜特
性を得るために、成膜条件を設定する設定工程と、該設
定条件のもとで前記Ｘ線透過膜を、前記基板上に被着す
る工程と、次に被着された前記Ｘ線透過膜の表面に平坦
化処理を施す工程とを備え、前記成膜条件を設定して形
成された前記Ｘ線透過膜の表面を平坦化することを特徴
とするＸ線マスクの製造方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記Ｘ線透過膜
は炭化珪素（ＳｉＣ＿ｘ）によって形成されていること
を特徴としたＸ線マスクの製造方法。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記Ｘ線透過膜
は窒化珪素（ＳｉＮ＿ｘ）によって形成されていること
を特徴としたＸ線マスクの製造方法。