JPH0629193A - X線マスク - Google Patents

X線マスク

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JPH0629193A
JPH0629193A JP18374092A JP18374092A JPH0629193A JP H0629193 A JPH0629193 A JP H0629193A JP 18374092 A JP18374092 A JP 18374092A JP 18374092 A JP18374092 A JP 18374092A JP H0629193 A JPH0629193 A JP H0629193A
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則文 菊池
Hiroaki Yamashita
博明 山下
Yasutsugu Matsui
安次 松井
Kenji Marumoto
健二 丸本
Hidetaka Yabe
秀毅 矢部
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Mitsubishi Materials Corp
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
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    • GPHYSICS
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    • G03F1/46Antireflective coatings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高剛性で応力の影響による微細パ
ターンの変位がなく、かつ電子ビームによるパターンの
描画・回路検査時やX線リソグラフィー時にも、局所的
なチャージアップによるパターン像の歪み・鮮明度の低
下が生じないX線マスクを提供することを目的とする。 【構成】 本発明のX線マスクは、導電性不純物を含有
するダイヤモンド微結晶を含むX線透過性のメンブレン
と、このメンブレンの上に所定のパターンに沿って設け
られるX線吸収体を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、X線リソグラフィー
を行うためのX線マスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、例えばSemiconductor World
(半導体世界)1991 5月号(第107-111頁)に示された
X線マスクの断面図であり、図において、1はシリコン
(Si)基板、2はシリコン基板1の両面に成膜された
X線を透過するメンブレン(membrane;膜)、3は半導
体(シリコン基板1)用の微細パターン3aが描画され
たX線吸収体、4は高剛性の支持枠、5はエッチングマ
スクである。ここで、シリコン基板1およびメンブレン
2の厚さは、それぞれ約2mmおよび2μmである。また
メンブレン2はX線透過率のよい軽元素からつくり、他
方X線吸収体3はタングステン(W)、タンタル(Ta)等
の重金属から形成する。エッチングマスク5は二酸化ケ
イ素(SiO2 )等から製造する。
【0003】このX線マスクは、X線リソグラフィー時
に、露光材を塗布したシリコンウエハと近接してこれに
平行に設置される。そして、シンクロトロン(SR)放
射光源等からこのX線マスクにX線を照射すると、微細
パターン3aに沿って設けられたX線吸収体3はX線を
吸収し、メンブレン2はX線を透過するため、微細パタ
ーン3aを先の露光材を塗布したシリコンウエハ上に転
写することができる。
【0004】ところで、X線吸収体3の微細パターン3
aを形成する場合は、現在二つのプロセスが用いられて
いる。一つはアディティブプロセス(additive proces
s)で上述のタングステンを選択成長させたり、あるい
は金をめっきしたりする。もう一つはサブトラクティブ
プロセス(subtractive process)で、スパッタ法により
一様に堆積させたタンタルあるいはタングステンのX線
吸収体薄膜をドライエッチング技術によりパターニング
する。
【0005】ドライ加工をするサブトラクティブプロセ
スは、めっき法等を用いるアディティブプロセスに比
べ、微細パターンの形成能力にすぐれているが、X線マ
スクの位置精度の向上に有利な低応力吸収体パターンの
形成に関しては、アディティブプロセスに劣る。
【0006】すなわち、サブトラクティブプロセスのよ
うに堆積によって薄膜を形成する場合には、その堆積方
法によらず、一般に内部応力が存在する。そうすると、
X線マスクではメンブレン2およびX線吸収体3の薄膜
の応力が相互に作用して、形成済みの微細パターン3a
の位置を変位させてしまう。これらの薄膜が有する応力
の影響はシリコン基板1が厚いときはほとんど問題にな
らないが、シリコン基板1が薄膜化され、基板1の剛性
が低下するときには薄膜応力の緩和に伴って基板1に変
形を生じさせる。
【0007】そこで、X線マスク用のメンブレン材料と
しては、従来からX線透過率が高く、しかも高剛性であ
る炭化ケイ素(SiC)や窒化ケイ素(SiN)が用い
られてきたが、近年さらに高剛性な材料として結晶ダイ
ヤモンドの利用が検討されている。
【0008】ダイヤモンドの薄膜はヤング率が大きく高
剛性であるため、X線吸収体3をエッチング除去した場
合、またSR光の照射によりX線吸収体膜の応力が変化
した場合にも微細パターン3aの位置ずれ(歪み)が生
じにくく、X線マスクの位置精度を高めることができる
という特長がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のダイヤモンド薄
膜は以上のように絶縁膜で構成されているので、電子ビ
ーム(EB)等でパターンの描画や回路パターンの検査
を行ったり、SR露光を行う場合、局所的なチャージア
ップが生じて不鮮明なパターン像や歪みのあるパターン
像となったり、極端な場合にはEB像が得られなくなっ
たりする。このため、寸法精度の高い描画・検査やX線
リソグラフィーが行いにくいという問題点があった。
【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高剛性のメンブレンを有しなが
ら、上述の絶縁性ダイヤモンド薄膜に伴うパターン像の
歪み等が生じないX線マスクを提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係るX線マス
クは、導電性不純物を含有するダイヤモンド微結晶を含
むX線透過性のメンブレンと、このメンブレンの上に所
定のパターンに沿って設けられるX線吸収体を備える。
【0012】
【作用】この発明におけるX線マスクは、メンブレンが
ダイヤモンド微結晶からなるため高剛性を有し、かつこ
のダイヤモンド微結晶には導電性が含有されるため、回
路検査用に電子ビームを当てたときも、アースの効果に
よってチャージアップを生じることがなく鮮明なパター
ン像を得ることができる。また、X線露光用にSR光を
照射したときも、X線吸収体から出てくる二次電子を安
定に外部へ逃がすことができるので、パターンの歪みを
生じることもない。
【0013】
【実施例】実施例1.以下、この発明を図について説明
する。図1において、1,3,3a,4および5は、先
の図4に示したものと同じである。そして6は、ホウ素
(導電性不純物)を添加したダイヤモンド微結晶からな
るメンブレン、7はメンブレン6の上(X線入射側)に
形成されるX線反射防止膜である。メンブレン6はダイ
ヤモンドを主要な材料とするが、ホウ素を含有するため
導電性となる。また、X線反射防止膜7はスパッタ成膜
等で形成されるSiN膜などを用いるが、メンブレン6
と同様十分な導電性を有するものにする。なお、X線反
射防止膜7は省くこともできる。
【0014】図1のX線マスクにおける微細パターン3
aを電子ビームで検査する場合には、電子ビームがそれ
ぞれ導電性のX線吸収体3→X線反射防止膜7→メンブ
レン6→シリコン基板1→支持枠4を経由してアースさ
れるため、従来のX線マスクにみられたような局所的な
チャージアップは生じず、鮮明なパターン像を得ること
ができる。また、SR光を照射してX線露光を行う際に
も、X線吸収体3から出てくる二次電子を安定に外部へ
逃がすことができるため、パターンの歪みを生じること
もない。
【0015】次に、図1のX線マスクに用いるメンブレ
ン6の製造方法を説明する。図2は、メンブレン6を成
膜するためのダイヤモンド膜合成装置の構成図である。
このダイヤモンド膜合成装置は、マイクロ波放電法と称
される成膜方法を利用する。図において、10は反応板
支持ホルダ、11は反応板支持ホルダ10に囲まれた反
応チャンバ内に設置される石英管、12は石英管11の
上方に設けられる原料供給孔、13は石英管11の下方
に設けられる排気孔、14は石英管11内に設けられる
シリコン基板1(反応板)のホルダ、15はマイクロ波
電源、16は反応板支持ホルダ10に沿ってスライド可
能なマイクロ波反射板である。石英管11内は真空排気
装置(図示せず)により所定圧力に保たれている。
【0016】この装置においては、ダイヤモンド膜形成
のための原料ガス(炭素源)として、通常メタンガス
(CH4 )と水素ガス(H2 )の混合気を用い、混合比
(CH 4 /H2 )は、0.2〜10%程度に設定する。
なお、炭素源は、他の炭化水素ガスやアルコール類でも
よい。
【0017】さて、このダイヤモンド膜合成装置におい
て、マイクロ波電源15をONにし、周波数2.45G
Hzのマイクロ波を石英管11内に供給すると、ホルダ
10の直上でマイクロ波放電が生じ、シリコン基板1は
イオン衝撃により700〜900℃程度まで昇温する。
その後、原料供給孔12から原料ガスを供給すると、原
料ガスはマイクロ波放電により分解され、CH3 ラジカ
ルやH原子が生じて、シリコン基板1の表面にダイヤモ
ンド微結晶からなる膜が形成される。
【0018】なお、メンブレン6は、こうして形成され
るダイヤモンド膜中にさらにホウ素(導電性不純物)を
ドーピングして完成するが、導電性不純物の添加は、原
料ガス中にこの導電性不純物を含むガスを混合すること
により、達成される。そこで、上記混合気等にホウ素を
含むB26 ガスを添加した場合のダイヤモンド膜の比
抵抗の変化を図3に示す。混合ガス中のホウ素濃度(B
26 /CH4 )の上昇に伴って抵抗率は小さくなり、
特にホウ素濃度が3%のときには抵抗率が十分に小さく
なることが分る。ただし、このホウ素の濃度は10%以
上になると、メンブレン6中にB4 Cが生成してX線透
過率が低下するため好ましくない。
【0019】なお本実施例ではマイクロ波放電法により
ホウ素を含有するメンブレンを成膜する方法について示
したが、成膜方法はこの方法に限るものではなく、アー
クを用いた放電、熱フィラメント法、アセチレン炎を用
いた方法など種々のダイヤモンド形成法を用いてさらに
ダイヤモンド膜中にホウ素を含有させることができるな
らば、本実施例と同様の導電性で高剛性のメンブレンを
得ることができる。また導電性不純物を含む添加ガスも
26 に限るものではなく、B23 やホウ素を含む
有機材料、およびリン(P)やヒ素(As)等の導電性不純
物を用いて、比抵抗を下げることもできる。その他、ダ
イヤモンド膜の成膜後、B+ やN+ 等の不純物イオンビ
ームをダイヤモンド膜中に照射しても本実施例と同様の
メンブレンを得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高剛
性でかつ導電性のメンブレンを備えたX線マスクが得ら
れるため、応力の影響による微細パターンの変位がな
く、かつ電子ビームによるパターンの描画・回路検査時
やX線リソグラフィー時にも、局所的なチャージアップ
によるパターン像の歪み・鮮明度の低下が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるX線マスクの断面図
である。
【図2】図1のX線マスクに用いるメンブレンを製造す
るダイヤモンド膜合成装置の構成図である。
【図3】図1のX線マスクに用いるメンブレンにおける
ホウ素濃度と比抵抗の関係を示すグラフ図である。
【図4】従来のX線マスクの断面図である。
【符号の説明】
3 X線吸収体 6 メンブレン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 安次 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 丸本 健二 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 矢部 秀毅 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性不純物を含有するダイヤモンド微
    結晶を含むX線透過性のメンブレンと、このメンブレン
    の上に所定のパターンに沿って設けられるX線吸収体を
    備えるX線マスク。
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