JPH04111411A - Ｘ線マスク構造体作製方法 - 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） 本発明は半導体製造装置、特にＸ線による露光を行う為
の露光装置で使用するＸ線マスク構造体の作製方法に関
する。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路の高密度化及び高速化に伴い、集
積回路のパターン線幅が約３年間で７０％に縮小される
傾向にある。

大容量メモリ素子（例えば、４ＭＤＲＡＭ）の更なる集
積化により、１６Ｍｂｉｔ容量のもの等では０゜５μｍ
ルールのデバイス設計が行われる様になってきた。この
為、焼付装置も一層の高性能化が要求され、転写可能な
最小線幅が０．５μｍ以下という高性能が要求され始め
てきている。その為、露光光源波長としてＸ線領域（４
乃至１４人）の光を利用したＸ線露光装置（ステッパ）
が開発されつつある。

これらＸ線露光装置に用いられるＸ線マスク構造体は、
例えば、第２図に示す様に、Ｘ線透過材で出来たＸ線透
過膜２１とそれを緊張保持する保持枠２２とからなって
おり、該Ｘ線透過膜２１上にはアライメントマーク及び
所望の幾何学的配置をもって配列されたＸ線吸収体２３
が形成されている。

Ｘ線透過膜２１の形成方法はその使用材質が有機薄膜か
無機薄膜かによって大別される。前者はＸ線の透過率が
高く可視光に対しても透明である様な材質が選ばれ、そ
のヤング率、熱膨張係数、表面粗さ等から、ポリイミ阻
ポリアミド、マイラー等のフィルムが好んで用いられる
。これらのＸ線透過膜２１は保持枠２２に接着剤によっ
て緊張保持され、これらのＸ線透過膜２１が十分な平面
度を有する形で固定される。

一方、Ｘ線透過膜として無機材質を用いる場合は、第３
図に示す様に、基板３２′上に化学気相堆積法等により
２μｍ程度の硅素化合物、特に窒化硅素や炭化硅素等の
膜３１が僅かに引っ張り応力をもつ様に形成される。次
に膜３１を堆積した基板３２′を、裏面から必要な領域
（ＸＩＩ！を透過せしめる為の領域）のみエツチングに
より除去すると、無機薄膜３１が基板３２′上に緊張保
持された状態のマスクブランクスが得られる。しかしな
がら、このままの状態では基板３２′が薄い為、強度が
小さく取扱いにも実用にも不便である為、補強体３２を
接着剤により接着して用いるのが通常である。

ところで、第２図及び第３図のＸ線吸収体２３或は３３
は、その最小幅が０．５μｍ以下である一方、−度の露
光により露光される領域は１０ｍｍ口以上の場合もある
。これに対し、半導体プロセスにおいては、同一のウェ
ハに対し数回の露光が繰り返し行われることが多（、そ
の重ね合わせを保障する為には、露光領域全域に渡りＸ
線吸収体の位置のずれは、最小線幅の１／１０、即ち、
０．０５μｍ以下のずれのみがＸ線マスク構造体作製の
全プロセスにより発生する位置のずれの積算として許容
出来るものとなっている。

更に、吸収体パターンの位置のずれは、露光中のマスク
の温度上昇によるＸ線透過性の支持膜の伸び等によって
も発生する。

従って、現状においては、Ｘ線透過性の支持膜を有機膜
とした場合には、熱膨張係数の点で０．２５μｍ　（２
５６Ｍ−ＤＲＡＭ対応）以下の線幅をもつ吸収体パター
ンのＸ線露光は困難となる。又、０．３５ｔｔｍ　（６
４Ｍ−ＤＲＡＭ対応）から０．５μｍの最小線幅の吸収
体パターンをもつＸ線マスクとしては有機膜を支持膜と
するものでも可能ではあるが、上記の理由からＸ線透過
性の支持膜を無機膜とすることが主流となっている。

（発明が解決しようとしている問題点）しかしながら、
Ｘ線透過性の支持膜を無機膜とした場合には、従来、無
機膜のＸ線透過膜作製時に基板をバックエツチングする
という工程が必要となり、この時発生する吸収体パター
ンの位置のずれが、全プロセス中で最も大きな位置すれ
となり、Ｘ線マスク構造体の作製を著しく困難なものと
している。

この位置ずれの原因としては、基板のバックエツチング
前に吸収体パターンを所望の位置に設置しておいたもの
が、基板をバックエツチングすることにより基板と無機
膜の密着力がなくなることにより、無機膜中の引っ張り
応力が解放され無機膜の変形が起こることによる。

これに対し、゛　８６春の応用物理学会２Ｐ−２−３の
報告に見られる様に、予め基板をバックエツチングして
おき、無機膜中の引っ張り応力が均衡し既に変形が起き
なくなった無機膜上にレジストパターンを形成後、吸収
体パターンを形成することが行われている。

しかし、この場合には、１０ｍｍ口以上の大きさを持つ
２μｍ程度の極めて厚さの薄いＸ線透過性の支持膜であ
る無機膜を、電子線描画によりレジストパターンを作製
する為に真空チャンバーに入れたり、ドライエツチング
を行う為に真空チャンバーに入れたり、又、メツキのプ
ロセスを行う為に流体のメツキ液中に入れたりすること
となり、これらの工程が無機膜破壊の原因となり歩留ま
りが極めて悪いという問題がある。又、無機膜の破壊を
避ける為、プロセスに細心の注意を払う必要があり作業
能率も低下するという問題もある。

一方、本発明と同じ様な技術として、無機膜と有機膜を
多層構造にしてＸ線透過性の支持膜とした例が特開昭５
０−５７７７８号公報等に記載されている。

しかしながら、この発明ではＸ線の透過率を下げない様
にする為に、無機膜と有機膜ともに所定の厚さよりは厚
く出来ず（本発明の無機膜と同じ厚さだけ無機膜を厚く
すると、有機膜の分だけＸ線透過性率は低下する）、又
、無機膜と有機膜の熱膨張係数の違いからＸ線透過性の
支持膜がたわむという問題もある。

従って本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
、所望パターンのＸ線吸収体の位置ずれを最小線幅の１
／１０以下に抑え、且つＸ線吸収体形成のプロセスの歩
留まりを向上させるＸ線用マスク作製方法を提供するこ
とである。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、Ｘ線透過性の支持膜を保持枠に保持し
、該支持膜上の所望の位置にＸ線吸収体からなる所望パ
ターンを設置したＸ線マスク構造体の作製方法において
、基板上に支持膜を形成する工程と、有機膜を塗布する
工程と、基板をバックエツチングする工程と、上記有機
膜と同一又は異なるレジストを塗布する工程と、基板を
バックエツチングした後に電子線描画及び／又はＸ線露
光及び／又は紫外線露光によりレジストパターンを形成
する工程と、Ｘ線吸収体の所望のパターンを形成した後
に上記有機膜を除去する工程とを含むことを特徴とする
Ｘ線マスク構造体作製方法である。

（作　　用） 有機膜の形成により、極めて厚さの薄いＸ線透過性の支
持膜である無機膜のプロセス耐性を向上させ、更に、基
板をバックエツチングした後に１００℃〜５００℃、よ
り好ましくは、２００℃〜４００℃のアニールを行うこ
とにより、支持膜である無機膜の引っ張り応力の解放が
促進され、所望のパターン形状のＸ線吸収体を所望の位
置からの位置のずれが最小線幅の１／１ｏ以下に抑えら
れ、且つＸ線吸収体形成のプロセスの歩留まりが向上す
る。

（実施例） 以下、図面を使用して本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図は、本発明の第一の実施例を示す図であり、１１
は基板、１２はＸ線透過性の支持膜となる無機膜、１３
は有機膜であり、１４は電解メツキ用の下地となるＣｒ
／Ａｕの連続蒸着による膜、１５は電子線描画用のレジ
スト、１６は所望のパターン形状を所望の位置に設置し
たＸ線吸収体である。

先ず、基板である３ｍｍ厚のシリコンウェハ１１上にＣ
ＶＤ法により窒化シリコン１２を２μｍ厚で成膜した。

その後、本来電子線レジストとして用いられるものであ
るＰＭＭＡを、本実施例ではＸ線透過性の支持膜である
窒化シリコン膜１２のプロセス耐性を向上させる目的で
、第１図（ａ）に示す様に窒化シリコン膜１２の上に有
機膜１３として１０μｍ厚でスピンコード法により塗布
した。

次に、第１図（ｂ）に示す様にシリコンウェハ１１を電
解エツチングによりバックエツチングした後、抵抗加熱
蒸着法により、ＣｒｌＯｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるＣ
ｒ／Ａｕ膜１４を膜化４リコンの面が表れている側に、
即ち、基板をバックエツチングした側に連続して成膜し
た。

更に、Ｃｒ／Ａｕ膜を連続成膜した１４上に、電子線描
画用のレジスト１５としてＰＭＭＡを０．８μｍの厚さ
でスピンコード法により成膜した後、第１図（ｃ）に示
す様に所望の位置に電子線描画により所望のパターンを
設置した。

次に、第１図（ｄ）に示す様にＡｕの電解メツキ法によ
り０．７μｍの厚さで吸収体パターン１６を作製した後
、メチルエチルケトンにより吸収パターンの間にある電
子線描画用レジスト１５であるＰＭＭＡを除去した（第
１図（ｅ）図示）。この際、窒化シリコン膜１２のプロ
セス耐性向上の為形成した有機膜１３も、本実施例では
ＰＭＭＡを使用していた為、これも同時に除去すること
が出来た。

面、有機膜１３を電子線描画用レジスト１５と同一の剥
離剤で除去できない時は、更に、有機膜１３を除去する
工程を行えばよい。

本実施例においては、基板であるシリコンウェハ１１の
バックエツチングを行った後に、有機膜１３をスピンコ
ードにより成膜し１７０℃のベーキングを行った。この
ベーキングが同時にＸ線透過性の支持膜である窒化シリ
コン膜１２のアニルになっており、Ｘ線透過性の支持膜
の残留応力の除去がなされた。

尚、このアニールは、有機膜１３のベーキング以前に単
独に行ってもよい。

本実施例のプロセス中において、シリコンウェハ１１を
バックエツチングした後に実施した真空プロセスや流体
中に浸すプロセスには、抵抗加熱によりＣｒ／Ａｕ　ｌ
ｌ１ｌ　４を連続成膜する工程、電子線描画によりレジ
ストパターン１５を形成する工程、Ａｕの電解メツキす
る工程、及びレジスト１５及び有機膜１３を除去する工
程があるが、これらの中でレジスト１５及び有機膜１３
を除去する工程以外の全ての工程において、有機膜１３
の存在は、Ｘ線透過性の支持膜である窒化シリコン膜１
２のプロセス耐性を向上させ、−工程当たりの歩留りを
著しく向上させた。

実施例２ 第４図は、本発明の第二の実施例を示す図であり、４１
は基板、４２はＸ線透過性の支持膜となる無機膜、４３
はＸ線吸収材による膜、４３′は所望のパターン形状を
所望の位置に設定したＸｌ！吸収体、４４は有機膜であ
り、４５は電子線描画用のレジストのパターンである。

先ず、基板である３ｍｍの厚さのシリコンウェハ４１上
にＲＦスパッタリング法によりＸｌ！透過性の支持膜４
２として炭化シリコンを２μｍ厚で成膜した。その上に
、Ｘ線吸収材であるタンタル（Ｔａ）４３を０．８μｍ
厚で成膜した（第４図（ａ）図示）。

次に、第４図（ｂ）に示す様にシリコンウェハ４１を電
解エツチングによりバックエツチングし、Ａｒ雰囲気中
で２５０℃、１時間アニールを行った。

更に、ノボラック系のレジスト４４を、第４図（Ｃ）に
示す様にシリコンウェハ４１をバックエツチングした側
に１０μｍ厚にスピンコードした。

次に、第４図（ｄ）に示す様に、同じノボラック系のレ
ジスト４５を０．５μｍ厚にＴａ膜４３の上にスピンコ
ードした後、電子線で描画した。

その後ＣＢｒＦ５２０　ＳＣＣＭ、２Ｐａの条件の下で
Ｔａ膜４３をドライエツチングし、第４図（ｅ）に示す
様に所望のパターン形状４３′を形成し、残ったノボラ
ック系のレジスト４５を酸素の反応性イオンエツチング
で除去した。

最後に、第４図（ｆ）に示す様に有機膜４４を酸素の反
応性イオンエツチングにより除去した。

本実施例のプロセス中において、シリコンウェハ１１を
バックエツチングした後に実施した真空プロセスとして
は、電子線描画によりレジストパターン４５を作製する
工程、Ｔａ膜４３をＣＢｒＦｘの反応性イオンエツチン
グでパターン形成する工程、レジスト４５を酸素の反応
性イオンエツチングで除去する工程、裏面の有機膜４４
を除去する工程があるが、有機膜４４は、これらの中で
裏面の有機膜４４を除去する工程以外の全ての工程にお
いて、Ｘ線透過性の支持膜である炭化シリコン膜４２の
プロセス耐性を向上させ、−工程当たりの歩留まりを著
しく向上させた。

尚、実施例１及び実施例２とも、レジストパターンの形
成に電子線描画を用いたが、Ｘ線露光や紫外線露光によ
ってパターンを形成してもよいことは勿論である。

（効　　果） 以上の様に本発明によれば、Ｘ線マスク構造体作製にお
いて、有機膜を形成し、更に、基板をバックエツチング
した後に１００℃〜５００℃のアニールを行い、その後
にレジストパターンを形成することにより、所望のパタ
ーン形状のＸ線吸収体を、Ｘ線透過性の支持膜上に所望
の位置からの位置のずれを最小線幅の１／１０以下に抑
えて形成することが出来、且つ、Ｘ線吸収体形成のプロ
セスにおける歩留まりを向上させ、作業能率を向上出来
る。

特に、基板をバックエツチングした時にＸ線透過性の支
持膜である無機膜の引っ張り応力が解放されるが、一部
残存し、レジストの電子線描画後のプロセスにより更に
逐次解放され、電子線描画パターンとの位置ずれが発生
するのに対し、本発明では、バックエツチング後にアニ
ールを行うことにより引っ張り応力の解放が促進され、
電子線描画後のプロセスによるパターンの位置ずれが減
少出来、本発明により作成したＸ線マスク構造体を用い
て素子を作成する時の総合重ね合せ精度の向上により歩
留まりを向上出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を図解的に説明する図であり、
第４図は本発明の別の実施例を図解的に説明する図であ
る。 第２図はＸ線透過性の支持膜として有機膜を用いた場合
のＸ線マスク構造体の典型的な例を示す図であり、第３
図はＸ線透過性の支持膜として無機膜を用いた場合のＸ
線マスク構造体の典型的な例を示す図である。 １１． １２． １３． ４３　： １４　： １５． １６． ２２　： ３２　： ３２′、４１：基板 ２１．３１．４２：Ｘ線透過性の支持膜４４：有機膜 Ｘ線吸収材による膜 Ｃｒ／Ａｕ連続蒸着膜 ４５ニレジストパターン ２３．３３．４３′：吸収体パターン 保持枠 補強体 第１図 （ａ） 第２図 （ｂ） （Ｃ） ＋（１１ 第３図 （ｅ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線透過性の支持膜を保持枠に保持し、該支持膜
   上の所望の位置にＸ線吸収体からなる所望パターンを設
   置したＸ線マスク構造体の作製方法において、基板上に
   支持膜を形成する工程と、有機膜を塗布する工程と、基
   板をバックエッチングする工程と、上記有機膜と同一又
   は異なるレジストを塗布する工程と、基板をバックエッ
   チングした後に電子線描画及び／又はＸ線露光及び／又
   は紫外線露光によりレジストパターンを形成する工程と
   、Ｘ線吸収体の所望のパターンを形成した後に上記有機
   膜を除去する工程とを含むことを特徴とするＸ線マスク
   構造体作製方法。
2. （２）基板をバックエッチングする工程の後にアニール
   を行い、その後にレジストパターンを形成する工程を含
   む請求項１に記載のＸ線マスク構造体作製方法。
3. （３）アニーリング温度が１００℃〜５００℃である請
   求項２に記載のＸ線マスク作製方法。