JPH0795510B2 - Ｘ線露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばＸ線リソグラフィ等に用いられるＸ
線露光用マスクの製造方法に関する。

〔従来の技術〕 第３図は、Ｘ線露光用マスクの製造工程の一例を示す図
である。

まず、例えばシリコン単結晶基板から成るマスク支持体
２を用意し（同図（Ａ））、その上にＸ線透過性支持体
４をCVD法、PVD法等によって形成する（同図（Ｂ））。
このＸ線透過性支持体４としては、放熱の観点から熱伝
導率が、かつ変形防止の観点から硬度がそれぞれ高いも
のが好ましく、従来は通常、窒化ホウ素（BN）膜または
窒化シリコン（SiNx）膜が用いられている。そしてその
上に、例えばAu、Ta、Ｗ等から成るＸ線吸収体６をCVD
法、PVD法等によって形成する（同図（Ｃ））。これに
よって、パターニング等の加工をする前のマスク（マス
クブランクス）７が得られる。

その後は例えば、Ｘ線吸収体６の上にレジストパターン
８を形成した後（同図（Ｄ））、Ｘ線吸収体６をイオン
エッチング等によってパターニングし（同図（Ｅ））、
最後にウエットエッチング等によってＸ線透過性支持体
４をエッチング停止層としてマスク支持体２に窓あけを
行うと、最終的に加工されたＸ線露光用マスク10が得ら
れる（同図（Ｆ））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記Ｘ線透過性支持体４に従来用いられている窒化ホウ
素膜は、六方晶窒化ホウ素（ｈ−BN）から成るものであ
るため、ある程度の熱伝導率および硬度を有しているも
のの、それらはまだ十分ではなく、そのためＸ線照射時
にＸ線吸収体６の変形を招く恐れがあった。

即ち、Ｘ線照射時にＸ線吸収体６はＸ線の吸収によって
発熱し、その熱がＸ線透過性支持体４に伝わるが、当該
Ｘ線透過性支持体４の熱伝導率や硬度が不十分だと、そ
の熱によってＸ線透過性支持体４がたわむ等して変形
し、それに伴ってその上のＸ線吸収体６も変形し、その
結果正確なパターン転写が行えなくなる。

同様の問題は、上記窒化シリコン膜の場合にも存在す
る。

そこでこの発明は、このような問題点を解決したＸ線露
光用マスクの製造方法を提供することを主たる目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の製造方法は、真空中でマスク支持体に対し
て、炭素の蒸着と、水素を含む有機化合物系ガス、水素
ガスおよび炭化水素系ガスの内の少なくとも一種をイオ
ン化して得られたイオンビームの照射とを行うことによ
って、マスク支持体上に、ダイヤモンド結晶を含む炭素
系膜から成るＸ線透過性支持体を形成することを特徴と
する。

〔作用〕

この発明の製造方法によれば、照射イオンが、マスク支
持体に蒸着されたグラファイト構造の炭素をダイヤモン
ドに結晶成長させるための核形成エネルギー供給源とし
て作用し、それによってダイヤモンド結晶を含む炭素系
膜が、Ｘ線透過性支持体としてマスク支持体上に形成さ
れる。

〔実施例〕

第１図は、この発明に係る製造方法によって得られるＸ
線露光用マスクの一例を示す概略断面図である。

このＸ線露光用マスク12は、例えば前述したようなＸ線
吸収体６と、それを支持するＸ線透過性支持体14と、そ
れを支持する例えば前述したようなマスク支持体２とを
有しており、Ｘ線透過性支持体14は、ダイヤモンド結晶
を含む炭素系膜から成る。尚、図示例ではＸ線吸収体６
あるいはマスク支持体２はパターニングあるいは窓あけ
等の加工が成されていないものを示すが、それらは例え
ば第３図（Ｄ）〜（Ｆ）のような工程を経る等して適宜
加工される。

上記Ｘ線透過性支持体14は、ダイヤモンド結晶を含むた
め、従来の窒化ホウ素膜や窒化シリコン膜よりも硬度お
よび熱伝導率が高い。例えば、従来の窒化ホウ素膜を構
成する六方晶窒化ホウ素窒化はシリコンよりも熱伝導率
が高いがそれでも約0.8W/cmK程度であるのに対して、ダ
イヤモンドの熱伝導率は約20W/cmK程度もある。

勿論上記Ｘ線透過性支持体14はＸ線透過性も良く、例え
ば膜厚が４μｍの場合の波長10ÅのＸ線に対する透過率
は70％以上であった。

従って上記のようなＸ線透過性支持体14を有するＸ線露
光用マスク12においては、Ｘ線透過性支持体14が高硬度
かつ高熱伝導率であるため、Ｘ線照射時の当該Ｘ線透過
性支持体14の温度上昇やそれに伴うたわみ、反り等の変
形が抑えられる。その結果、Ｘ線透過性支持体14上のＸ
線吸収体６の変形も抑えられ、正確なパターン転写が可
能となる。

次に、上記のようなＸ線露光用マスク12の製造方法の例
を、そのＸ線透過性支持体14の形成工程を主体に説明す
る。

第２図は、この発明に係る製造方法を実施する装置の一
例を示す概略図である。

真空容器（図示省略）内に、前述したようなマスク支持
体２をホルダ24に取り付けて収納しており、当該マスク
支持体２に向けて蒸発源16およびイオン源26を配置して
いる。

蒸発源16は、この例では電子ビーム蒸発源であり、蒸発
材料18として炭素ペレットを有しており、それを電子ビ
ームによって加熱蒸気化して得られる炭素20をマスク支
持体２の表面に蒸着させることができる。もっとも、こ
のような電子ビーム蒸発源の代わりに、炭素ターゲット
をスパッタさせる方式の蒸発源、あるいは炭素カソード
における真空アーク放電によって炭素を蒸発させる方式
の蒸発源等を用いることもできる。

マスク支持体２に対する炭素20の蒸着速度あるいはマス
ク支持体２上に形成される膜の膜厚は、膜厚モニタ22に
よって計測することができる。

イオン源26は、この例ではプラズマ閉じ込めに多極磁場
を用いるバケット型イオン源であり、供給されたガスＧ
をイオン化して均一で大面積のイオンビーム28をマスク
支持体２の表面に向けて照射することができる。もっと
も、このようなバケット型イオン源の代わりに、他のタ
イプのイオン源を用いることもできる。

この場合のイオン源26に供給するガスＧとしては、後述
するような理由から、水素ガス、炭化水素系ガス（例え
ばメタンガス、エタンガス等）、水素を含む有機化合物
系ガス（例えばアセトン等）の内の少なくとも一種、即
ちこれらの単一ガスまたは混合ガスを用いる。

処理に際しては、真空容器内を例えば10^-5〜10^-7Torr程
度まで排気した後、蒸発源16からの炭素20をマスク支持
体２上に蒸着させるのと同時に、またはそれと交互に、
イオン源26からのイオンビーム28をマスク支持体２に向
けて照射する。

その際、マスク支持体２に蒸着させる炭素量に対する照
射イオン量の割合、即ちイオン／炭素は、例えば0.1％
〜100％程度の範囲内にする。

上記処理の結果、マスク支持体２の表面に、前述したよ
うなダイヤモンド結晶を含む炭素系膜から成るＸ線透過
性支持体14（第１図参照）が形成される。これは、照射
イオンが、マスク支持体２に蒸着されたグラファイト構
造の炭素をダイヤモンドに結晶成長させるための核形成
エネルギー供給源として作用するためであると考えられ
る。ちなみにその後は、例えば前述したような公知のCV
D法、PVD法等によって、当該Ｘ線透過性支持体14上に前
述したようなＸ線吸収体６を形成すれば良い。その結
果、第１図に示したようなＸ線露光用マスク12が得られ
る。

上記処理の場合、ガスＧに前述したような種類のものを
用いるのは、水素ガスを用いれば、イオンビーム28とし
て照射された水素が、蒸着炭素中のグラファイトをメタ
ン、エタン等の炭化水素系のガスとして取り除く作用を
するので、ダイヤモンド結晶の含有率の高いより良質の
炭素系膜、即ちＸ線透過性支持体14を形成することがで
きるからである。また、水素を含む有機化合物系ガスや
炭化水素系ガスを用いれば、蒸着炭素にそれと同系
の、即ち炭素系のイオンが照射されるため、それによっ
て蒸着炭素をより励起し易くなり、しかも照射イオン
ビーム中には、イオン源において既に励起された炭素が
含まれており、この励起された炭素も膜形成に寄与し、
更に照射イオンビーム中には水素が含まれているた
め、それによって上述したグラファイト除去作用も行わ
れ、このような作用からダイヤモンド結晶がより効果的
に形成されるからである。またこれらの混合ガスを用い
れば、上記のような各作用を併合した結果を得ることが
できるからである。

また、ガスＧとして、上記のような単一ガスまたは混合
ガスに、ケイ素系ガス（例えばモノシランガス、ジシラ
ンガス等）を混合したガスを用いても良く、そのように
すれば、イオンビーム28として照射されたケイ素はSP₃
混成軌道しか取らず、蒸着炭素中におけるグラファイト
の析出を抑制すると共にダイヤモンド形成に有効に作用
するため、ダイヤモンド結晶がより効果的に形成される
ようになる。

尚、上記イオンビーム28の加速エネルギーは、その照射
によって膜、即ちＸ線透過性支持体14の内部にダメージ
（欠陥部）が発生したりスパッタ作用によってその表面
が荒れたりするのを極力少なくする観点から、10KeV程
度以下の低エネルギー、より好ましくは数百eV程度以下
にするのが良く、またその下限は特にないが、イオン源
26からイオンビーム28を引き出せる限度から、現実的に
は10eV程度になる。

また、マスク支持体２表面の垂線に対するイオンビーム
28の入射角θは、それによる蒸着炭素20のスパッタ防止
等の観点から、０゜〜60゜程度の範囲内にするのが好ま
しい。

また、処理の際のマスク支持体２の温度は、室温程度で
も良いし、熱励起による反応促進のためやイオンビーム
28の照射に伴って膜中に発生する欠陥部除去等のため
に、必要に応じて数百℃程度に加熱しても良い。

尚、基体上に、ダイヤモンド結晶を含む炭素系膜を形成
する手段としては、従来、炭化水素や有機化合物系のガ
スを用いたプラズマCVD法、光CVD法等の化学気相成長法
が採られていたが、これには、基体を800℃〜1000℃
程度の高温に加熱する必要があるため使用できる基体の
材質が大幅に限定される、基体に対する膜の密着性が
良くない、等の問題があった。これに対してこの発明に
係る方法の特徴を列挙すれば次の通りである。

熱励起を主体としていないため、低温処理が可能で
あり、その結果、基体であるマスク支持体２として使用
できる材質の範囲が大幅に広がる。

イオンビーム照射を併用するため、イオンの押込み
（ノックオン）作用によってマスク支持体２とＸ線透過
性支持体14との界面付近に両者の構成物質から成る混合
層（ミキシング層）を形成することができ、これが言わ
ば楔のような作用をするので、マスク支持体２に対する
密着性の良いＸ線透過性支持体14が得られる。

この例のように低エネルギーのイオンビーム28を用
いれば、表面が非常に平滑でしかも内部に欠陥部の少な
いより良質のＸ線透過性支持体14を得ることができる。

〔発明の効果〕

この発明に係る製造方法によれば、次のような効果を奏
する。

熱励起を主体としていないため、低温処理が可能で
あり、その結果、基体であるマスク支持体として使用で
きる材質の範囲が大幅に広がる イオンビーム照射を併用するため、イオンの押込み
（ノックオン）作用によってマスク支持体とＸ線透過性
支持体との界面付近に両者の構成物質から成る混合層
（ミキシング層）を形成することができ、これが言わば
楔のような作用をするので、マスク支持体に対する密着
性の良いＸ線透過性支持体が得られる。

照射イオンビームは、水素を含む有機化合物系ガ
ス、水素ガスおよび炭化水素系ガスの内の少なくとも一
種をイオン化して得られたイオンビームであり、このよ
うなイオンビームを用いれば、照射イオンが、マスク支
持体に蒸着されたグラファイト構造の炭素をダイヤモン
ドに結晶成長させるための核形成エネルギー供給源とし
て作用するだけでなく、更に次のような格別の作用効果
を奏する。

即ち、水素ガスを用いれば、イオンビームとして照射さ
れた水素が蒸着炭素中のグラファイトを、メタン、エタ
ン等の炭化水素系のガスとして取り除く作用をするの
で、ダイヤモンド結晶の含有率の高いより良質の炭素系
膜、即ちＸ線透過性支持体を形成することができる。そ
の結果、このようなＸ線透過性支持体は、硬度および熱
伝導率に優れているので、Ｘ線照射時の温度上昇やそれ
に伴う変形が少なく、ひいては当該Ｘ線透過性支持体上
のＸ線吸収体の変形も抑えられ、正確なパターン転写が
可能なＸ線露光用マスクを得ることができる。

また、水素を含む有機化合物系ガスや炭化水素系ガスを
用いれば、蒸着炭素にそれと同系の、即ち炭素系のイオ
ンが照射されるため、それによって蒸着炭素をより励起
し易くなり、ダイヤモンド結晶がより効果的に形成され
る。また、照射イオンビーム中には、イオン源において
既に励起された炭素が含まれており、この励起された炭
素も膜形成に寄与するので、この意味からもダイヤモン
ド結晶がより効果的に形成される。しかも、照射イオン
ビーム中には水素が含まれているため、それによって上
述したグラファイト除去作用も行われる。これらの結
果、ダイヤモンド結晶の含有率の高いより良質の炭素系
膜、即ちＸ線透過性支持体を形成することができる。そ
の結果、このようなＸ線透過性支持体は、硬度および熱
伝導率に優れているので、Ｘ線照射時の温度上昇やそれ
に伴う変形が少なく、ひいては当該Ｘ線透過性支持体上
のＸ線吸収体の変形も抑えられ、正確なパターン転写が
可能なＸ線露光用マスクを得ることができる。

更に、水素ガス、水素を含む有機化合物系ガスおよび炭
化水素系ガスの混合ガスを用いれば、各ガスによる上述
した各作用効果を併合した作用効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る製造方法によって得られるＸ
線露光用マスクの一例を示す概略断面図である。第２図
は、この発明に係る製造方法を実施する装置の一例を示
す概略図である。第３図は、Ｘ線露光用マスクの製造工
程の一例を示す図である。 ２……マスク支持体、６……Ｘ線吸収体、12……Ｘ線露
光用マスク、14……Ｘ線透過性支持体、16……蒸発源、
20……炭素、26……イオン源、28……イオンビーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 栄治 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−128031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−204534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−185929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255346（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線吸収体と、それを支持するＸ線透過性
   支持体と、それを支持するマスク支持体とを有するＸ線
   露光用マスクを製造する方法において、真空中でマスク
   支持体に対して、炭素の蒸着と、水素を含む有機化合物
   系ガス、水素ガスおよび炭化水素系ガスの内の少なくと
   も一種をイオン化して得られたイオンビームの照射とを
   行うことによって、マスク支持体上に、ダイヤモンド結
   晶を含む炭素系膜から成るＸ線透過性支持体を形成する
   ことを特徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。