JPH0864524A

JPH0864524A - Ｘ線吸収マスクの製造方法

Info

Publication number: JPH0864524A
Application number: JP21128795A
Authority: JP
Inventors: C Joseph Mogab; シー・ジョセフ・モガ; William J Dauksher; ウィリアム・ジェイ・ドークシャー; Douglas J Resnick; ダグラス・ジェイ・レスニック
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1996-03-08
Also published as: US5464711A; TW350144B

Abstract

(57)【要約】【課題】内部応力を最少に抑えたＸ線吸収マスクを製
造する方法を提供する。【解決手段】Ｘ線吸収マスクの製造方法は、表面（１
６）と背面（１８）とを有するシリコン基板（１０）を
用意する段階を含む。表面（１６）上にメンブレーン層
（１２）を形成する。本発明の一実施例では、メンブレ
ーン層（１２）上に、エッチ・ストップ層（１４）およ
びＸ線吸収層（２０）を連続的に形成する。好適実施例
では、Ｘ線吸収層（２０）は、ＲＦスパッタ付着法によ
って、シリコン基板（１０）を覆う層上に直接付着され
た窒化タンタル・シリコンである。次に、Ｘ線吸収層
（２０）内の内部応力を低減するのに十分な温度で、こ
の構造をアニールする。最後に、Ｘ線吸収層をパターニ
ングし、メンブレーン層（１２）上にマスキング・パタ
ーン（３０）を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、半導体素子
の製造に関し、更に特定すれば、半導体素子製造の間幾
何学模様(geometric patterns)を規定するために用いら
れる、Ｘ線吸収マスク(X-ray absorbing mask)の製造プ
ロセスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造技術分野において、リソグラ
フィ処理の領域は、集積回路内の素子の最少構造サイズ
を縮小するという絶え間ない必要性によって特徴付けら
れる。したがって、各新世代の先進の集積回路は、リソ
グラフィの解像度を向上させることを必要としてきた。
従来より、半導体基板上の集積回路パターンを規定する
には、光学的リソグラフィが用いられてきた。しかしな
がら、現行の光学的リソグラフィ・システムでは、約
０．３５ミクロン未満の構造サイズでフォトレジスト・
パターンを規定するのは非常に困難である。今日では、
約０．２５ミクロンにまで達しようとする構造サイズを
有する集積回路を製造する必要性が存在する。

【０００３】光学的リソグラフィ・システムの限界を考
慮して、次世代の集積回路の要求を満足するＸ線リソグ
ラフィ技術が開発されつつある。Ｘ線放射の波長は非
常に短いので、光学的リソグラフィ・システムでは解像
度を制限する回折効果(diffraction effects)が排除さ
れる。Ｘ線放射の使用によって回折効果が排除される
と、光学的リソグラフィの解像度を凌ぐ解像度の実現が
可能性となる。加えて、Ｘ線リソグラフィは、焦点深度
が高くなると共に、パターン発生の間リソグラフィ・シ
ステムに現れ得る微粒子汚染には比較的影響を受けない
(insensitivity)という利点を得ることもできる。Ｘ線
放射は多種類の物質を貫通することができるので、反
射、屈折、および微粒子汚染などのような、光学的リソ
グラフィに制約を与える多くの系統的欠陥に対しても、
Ｘ線リソグラフィ・プロセスが受ける影響が少ない。

【０００４】現在では、Ｘ線リソグラフィに好適な技法
は、シンクロトロン放射源(synchrotron radiation sou
rce)を用いた近接印刷(proximity printing)である。近
接印刷では、半導体基板上に印刷することを望むのと同
一構造サイズを有するマスクを作る必要がある。したが
って、マスク作成プロセスが、Ｘ線リソグラフィを実施
するために必要な基幹技術の１つとなる。

【０００５】Ｘ線マスクの開発における主な障害(imped
iment)は、高い精度のマスクを製造するための要求基準
(demanding criteria)を満足する材料の選定であった。
例えば、多くの材料は、Ｘ線吸収層として用いるのに十
分な程Ｘ線放射を吸収しない。典型的に、高い原子数を
有し、Ｅビーム・リソグラフィ(E-beam lithography)や
反応性イオン・エッチング(reactive ion etching)のよ
うな高解像度法によってパターニング可能な材料が選択
される。初期では、金をＸ線吸収材料として用い、メン
ブレーン層上に付着していた。金は、平滑性(smoothnes
s)や低内部応力(internal stress)のような多くの望ま
しい物理的特性を有する。しかしながら、金は半導体素
子においては汚染物であり、したがって金および金合金
は、耐熱金属(refractory metals)が用いられるように
なり、放棄されている。

【０００６】今日のＸ線マスクの開発作業は、Ｘ線吸収
層として用いるための、タングステンやタンタルのよう
な耐熱金属を中心に展開している。加えて、Ｘ線放射に
対する相対強度(relative durability)および透過性(tr
ansparency)が必要なメンブレーン層に用いるための材
料も、いつくか開発されている。これまでメンブレーン
は、例えば、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、
およびダイアモンドで製造されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の材料は必要な吸
収および透過特性を有するものの、これらの材料で製造
されたＸ線吸収マスクには、高い内部応力が生じるとい
う重大な欠点が、これらを使用する際に生じる。Ｘ線吸
収マスクに高い内部応力があると、空間的歪みを生じ、
Ｘ線リソグラフィのパターン規定能力を低下させる(com
promise)ことになる。したがって、Ｘ線吸収マスクを改
良しその内部応力の度合いを最少に抑える、マスク製造
技術を開発することが更に必要となっている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の実施にあたり、
Ｘ線吸収層をアモルファス材料として付着し、続いてこ
れをアニールすることによって内部応力を低減する、Ｘ
線吸収マスクの製造方法が提供される。本発明の一実施
例では、表面と背面とを有するシリコン基板が用意され
る。表面上にメンブレーン層を形成し、このメンブレー
ン層を覆うようにＸ線吸収層が形成される。Ｘ線吸収層
は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｅ、ＦｅＷ合金、ＳｉＷ合金、Ｔａ
Ｆｅ合金、または、耐熱金属およびシリコンからなる物
質、または耐熱金属、シリコン、および窒素から成る物
質の少なくとも１つを含むアモルファス材料である。Ｘ
線吸収層をメンブレーン層上に形成した後、この構造を
アニールしてＸ線吸収層内の内部応力を低減する。最後
に、Ｘ線吸収層をパターニングし、マスキング・パター
ンを規定する。

【０００９】図示の簡略化および明確化のために、図面
に示す素子は必ずしも原寸に合わせて描かれていないこ
とは認められよう。例えば、明確化のために、素子のあ
るものの寸法は、他のものに対して誇張されている。更
に、適切であると思われる場合は、図面間で参照番号を
繰り返し、対応する素子を示すこととした。

【００１０】

【実施例】本発明は、半導体素子の処理に用いるための
Ｘ線吸収マスクの製造プロセスを提供するものである。
本発明によって製造されるＸ線吸収マスクは、約１０オ
ングストロームの波長で強いスペクトル吸収を呈する。
本発明のＸ線吸収マスクは、近接Ｘ線リソグラフィに理
想的に適するもので、約０．２５ミクロンより小さい構
造サイズを有する集積回路素子を規定する。

【００１１】本発明では、応力に関連する形状の歪みを
最少に抑えるＸ線吸収マスクが提供される。応力の低減
を達成するために、アモルファス微小構造と高質量吸収
係数(high mass absorption coefficient)を有するＸ線
吸収材料をメンブレーン層上に付着する。メンブレーン
層自体はシリコン基板上に配置されている。次に、この
構造をアニールし、内部応力がほぼゼロの状態を達成す
る。

【００１２】アモルファスのＸ線吸収材料を付着するこ
とによって、Ｘ線吸収マスクの製造において、いくつか
の利点を提供することできる。材料には粒子(grain)が
ないので、アモルファス材にエッチングされるマスキン
グ・パターンにはライン−エッジ粗さ(line-edge rough
ness)がない。また、ライン−エッジが滑らかなので、
マスク製造後のマスキング・パターン検査の間、欠陥検
出エラーが最少に抑えられる。加えて、Ｘ線吸収材料に
粒子がないので、合焦イオン・ビーム修理工具(focused
ion beam repair tool)を用いたマスク修理の間、ノッ
チング(notching)を少なくすることができる。

【００１３】本発明の更に別の利点は、シリコン基板上
に直接Ｘ線吸収物質を形成することによって実現され
る。従来技術では、Ｘ線吸収層は、メンブレーンや支持
リングのようなマスクの主要部分が製造された後に付着
される。このように実施すると、放射状の応力傾斜(rad
ial stress gradients)を有するＸ線吸収層が形成され
る結果となり得る。基板上にＸ線吸収層を形成すること
によって、吸収層の放射状応力傾斜が回避される。した
がって、アニール・プロセスは、付着済み(as-deposite
d)のＸ線吸収材料に存在する内部応力を低減するように
機能する。更に、付着およびアニール・プロセスは従来
のシリコン基板上で行われるので、従来の半導体製造プ
ロセスを用いて、このＸ線吸収マスクを製造することが
できる。

【００１４】上述の本発明の利点は、本発明によるＸ線
吸収マスク製造に関する以下の説明から、よりよく理解
されよう。図１〜図４は、本発明の一実施例によるＸ線
吸収マスクの製造を、断面図で示すものである。

【００１５】図１に示すのは、メンブレーン層１２とエ
ッチ・ストップ層１４とが付着されている、従来のシリ
コン基板１０である。シリコン基板１０は、約０．１２
５ないし１０ミリメートルの厚さを有することが好まし
く、約０．３７５ミリメートルの厚さを有することが最
も好ましい。また、シリコン基板１０は、（１、０、
０）結晶方位を有するチョクラルスキー成長によるシリ
コン・インゴット(Czochralski-grown silicon ingot)
から切断されたシリコン体であることが好ましい。メン
ブレーン層１２には、窒化シリコンが好ましく、約０．
５ないし５ミクロンの厚さに化学蒸着される。まず、窒
化シリコンを、シリコン基板１０の表面１６および背面
１８上に付着する。次に、エッチ・ストップ層１４を形
成する前に、背面１８上に付着された窒化シリコンを除
去する。窒化シリコンの他にも、炭化シリコン、導電性
を決定するドーパントでドープされたエピタキシャル・
シリコン、およびダイヤモンドなどのような他の材料を
用いて、メンブレーン層１２を形成することもできる。
エッチ・ストップ層１４は、好ましくは、Ｘ線吸収材料
にとは異なるエッチングが可能な金属層である。一実施
例では、エッチ・ストップ層１４は、約２００オングス
トロームの厚さに付着されたクロームである。

【００１６】エッチ・ストップ層１４の形成に続いて、
図２に示すように、エッチ・ストップ層１４を覆うよう
に、Ｘ線吸収層２０を付着する。本発明のＸ線吸収層
は、アモルファス材料として付着可能であり、アニール
によって内部応力をほぼゼロ応力状態にまで緩和可能な
材料で製造される。内部応力を完全に緩和するために必
要なアニール温度は、マスク製造プロセスにおける以降
の高温処理が内部応力を変化させないように、十分高く
する。例えば、アモルファスＸ線吸収層を付着した後、
これを４００℃の温度でアニールし、完全に内部応力を
緩和させる。この場合、以降の製造プロセスは、４００
℃未満の温度で行えば、Ｘ線吸収層の内部応力を変化さ
せることはない。更に、アニール温度は、Ｘ線吸収材料
の結晶化温度(crystallization temperature)未満とす
る。

【００１７】好ましくは、Ｘ線吸収層２０は、高原子番
号を有し、材料の少なくとも７５重量パーセント、最も
好ましくは８６重量パーセントを含む元素を一成分とし
て有する材料である。高原子番号元素は、レニウム（Ｒ
ｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）のような耐熱金属が好まし
く、タンタル（Ｔａ）が最も好ましい。Ｘ線吸収材料の
他の元素は、窒素およびシリコンが好ましい。或いは、
Ｘ線吸収材料は、鉄−タングステン（ＦｅＷ）、シリコ
ン−タングステン（ＳｉＷ）、およびタンタル−鉄（Ｔ
ａＦｅ）のような二元金属合金(binary metal alloy)と
することもできる。好適実施例では、Ｘ線吸収材料は、
化学式がＴａ_xＳｉ_yＮ_zで表される窒化タンタル・シリ
コンである。化学式中、ｘは２０から９９までの実数、
ｙは０から８０までの実数、ｚは０から８０までの実数
であり、ｘ，ｙ，ｚの合計は１００となる。最も好適な
実施例では、化学量論式(stoichiometric formula)はＴ
ａ₃₆Ｓｉ₁₄Ｎ₅₀で表される。

【００１８】好ましくは、Ｘ線吸収層２０は、ＲＦスパ
ッタ付着プロセスによって、約３０００ないし１０００
０オングストロームの厚さに、そして最も好ましくは約
６０００オングストロームの厚さに付着される。スパッ
タ付着プロセスでは、シリコン基板１０を、ＲＦスッパ
タリング装置の付着室に配置し、Ｘ線吸収層２０を直接
エッチ・ストップ層１４上にスパッタリングによって付
着する。

【００１９】ＲＦスパッタ付着は吸収層の形成には好ま
しい方法であるが、他の付着方法も本発明では考慮の対
象となる。例えば、合焦イオン・ビーム付着(focused i
on beam deposition)、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶ
Ｄ）、電気めっき(electroplating)などは、本発明の範
囲内である。最も効果的な付着方法は、特に、個々のＸ
線吸収材料の物理的および化学的特性、およびメンブレ
ーン層の表面特性によって異なることは、当業者は認め
よう。

【００２０】一旦Ｘ線吸収層２０が付着されると、アニ
ール・プロセスを実行し、付着済みＸ線吸収層に存在す
る圧縮性応力(compressive stress)を低減する。アニー
ル・プロセスは、種々の方法で、そして異なる気体雰囲
気の中で実行することができる。例えば、Ｘ線吸収層２
０は、対流炉(convection furnace)、高速熱アニール装
置(rapid thermal annealing apparatus)、または熱式
ホット・プレート(thermal hot plate)においてアニー
ルすることができる。加えて、アニール・プロセスは、
空気、窒素、アルゴン、アルゴン−窒素混合気等におい
ても実行することができる。

【００２１】好適実施例では、アニール・プロセスは、
２段階で実行される。第１アニール段階は、約３５０な
いし５００℃の温度で行われる。第１アニール段階の
後、アニールされたＸ線吸収層の応力測定を行い、必要
に応じて、更にアニールを行い、ほぼゼロ応力状態を達
成することができる。したがって、第２アニール・プロ
セスは、Ｘ線吸収層における内部応力を更に低減するた
めに実行される。Ｘ線吸収層においてゼロ応力状態を達
成するのに必要な具体的なアニール条件は、膜付着状
態、Ｘ線吸収層内の元素の化学量論関係等、多数のパラ
メータによって左右される。

【００２２】Ｘ線吸収層２０をアニールした後、図３に
示すように、支持リング２２をシリコン基板１０の背面
１８に接合する。支持リング２２は、「Pyrex」という
商標で販売されているガラス材料が好ましい。支持リン
グ２２は、約３５０℃および約２０００ボルトの電位を
印加して実行される陽極接合プロセスで、シリコン基板
１０に接着されることが好ましい。次に、Ｘ線吸収層２
０にマスキング・パターンを規定するプロセス段階を実
行する。一方法では、Ｘ線吸収層２０上を覆うように硬
質マスク層２４を付着する。好ましくは、硬質マスク層
２４は、Ｘ線吸収層２０とは異なるエッチングが可能な
金属である。一実施例では、硬質マスク層２４は、エッ
チ・ストップ層１４に類似した材料で形成される。例え
ば、エッチ・ストップ層１４と硬質マスク層２４とは、
クローム層の付着によって形成される。或いは、エッチ
・ストップ層１４および硬質マスク層２４は、異なる材
料で形成することもできる。好ましくは、硬質マスク層
２４は、約３０ナノメートルの厚さに付着された元素性
クローム(elemental chrome)である。

【００２３】図１〜図３に示した以外の順序のプロセス
も、本発明のＸ線吸収マスクの形成(assembly)に用いら
れることを、当業者は認めよう。例えば、硬質マスク層
２４は、支持リング２２を基板１０に接合する前に、付
着することができる。更に、硬質マスク層２４は、Ｘ線
吸収層２０をアニールする前に付着することもできる。
したがって、かかる変様および変更は全て本発明の範囲
内のものである。

【００２４】一旦硬質マスク層２４を付着したなら、図
３に示すように、この硬質マスク層２４を覆うように絶
縁層２５を形成する。絶縁層２５は、低圧化学蒸着（Ｌ
ＰＣＶＤ）によって付着される二酸化シリコンであるこ
とが好ましい。絶縁層２５は、以降のシリコン・エッチ
ング・プロセスに用いられるエッチング剤による攻撃か
ら、硬質マスク層２４を保護するように機能する。

【００２５】本発明のプロセスは、図４に示すように継
続する。硬質マスク２４を付着した後に、支持リング２
２をエッチング・マスクとして用いて、シリコン基板１
０の背面１８をエッチングする。このシリコン・エッチ
ング・プロセスによって、基板１０の一部を除去し、メ
ンブレーン面２６を露出させる。このエッチング・プロ
セスは、支持リング２２およびメンブレーン１２の中間
にある基板部分２８を残す。シリコン・エッチング・プ
ロセスの間、絶縁層２５は、シリコン・エッチング剤の
化学成分による攻撃からＸ線吸収層２０を保護する。好
ましくは、ウエット・エッチング・プロセスを用いて、
背面１８をエッチングする。一実施例では、約１００℃
の温度に保持されているエチレン・ジアミン・ピロカテ
コール（ＥＤＰ：ethylene diamine pyrocatechol）を
含むウエット・エッチング槽を用いる。或いは、水酸化
カリウム溶液、または硝酸、フッ化水素酸、および酢酸
の混合物を用いることができる。更に、ドライ・プラズ
マ・シリコン・エッチング・プロセス、またはその他の
ドライ・エッチング技法を用いて、背面１８をエッチン
グすることもできる。一旦背面１８をエッチングしたな
ら、絶縁層２５を除去する。

【００２６】メンブレーン面２６を露出させた後、Ｘ線
吸収層２０にマスキング・パターンを形成する。本発明
の一実施例では、硬質マスク層２４上にリソグラフィ・
マスク（図示せず）を形成する。このリソグラフィ・マ
スクは、Ｅビーム・レジストであることが好ましい。こ
れをパターニングするには、電子ビーム放射に露出し、
次に化学的な現像を行う。次に、硬質マスク層２４をエ
ッチングし、リソグラフィ・パターンを硬質マスク層２
４に転移する。クローム製硬質マスクの場合、含塩素エ
ッチング・ガス(chlorinated etching gases)を用い
て、反応性イオン・エッチングを行い、硬質マスク層２
４をエッチングする。次に、エッチングマスクとして硬
質マスク層２４を用いて、Ｘ線吸収層２０をエッチング
する。好ましくは、Ｅビーム・レジストは、反応性イオ
ン・エッチング・プロセスの間その場所に残留し、エッ
チング・プロセスの間に浸食される(eroded away)。或
いは、エッチング・プロセスを実行する前に、レジスト
を除去することもできる。

【００２７】硬質マスク層２４が必要なのは、Ｘ線吸収
層２０にパターンを形成するために必要なエッチング条
件にＥビーム・レジストが、耐えられない場合にのみで
あることは、当業者は認めよう。したがって、Ｅビーム
・レジストが下層のＸ線吸収材料に十分な保護を与える
ことができる場合は、硬質マスク２４は、本発明のプロ
セスでは任意の層となる。

【００２８】図４に示すように、連続エッチング・プロ
セスによって、マスキング・パターン３０を形成する。
マスキング・パターン３０は、Ｘ線吸収層２０の部分３
４を覆う硬質マスク層２４の部分３２を含む。連続エッ
チング・プロセスの間、エッチ・ストップ層１４は、エ
ッチング種(etching species)がメンブレーン層１２を
攻撃するのを防止する。

【００２９】本発明によって製造されるＸ線マスクは、
放射状応力傾斜を低減したＸ線マスクを提供する。本発
明のプロセスは、特別な応力制御プロセスを実行する必
要性を避けつつ、低応力Ｘ線マスクを生成する。例え
ば、吸収体付着の間の背面側冷却、低電力付着、開口内
の付着等の現場での応力制御技法が回避される。更に、
窒化タンタル・シリコン(tantalum silicon nitride)の
吸収材料の場合、アニール温度より低い処理温度で、Ｘ
線吸収層の内部応力は安定している。

【００３０】図４に示すＸ線マスクは、パターンの規定
にＸ線リソグラフィを用いる半導体素子の製造に、直接
用いることができる。図４に示すＸ線吸収マスクを直接
応用するためには不要であるが、吸収部分３４を覆う硬
質マスク部分３２は、Ｘ線吸収マスクを半導体素子の製
造に利用する前に、除去することができる。加えて、メ
ンブレーン１２を覆うエッチ・ストップ層１４の部分
も、使用の前に除去することができる。例えば、クロー
ム製硬質マスクの場合、エッチング・プロセスの間、含
塩素エッチング・ガスをメンブレーンの背面側冷却と組
み合わせて用いた反応性イオン・エッチングによって、
硬質マスク部分３２を除去することができる。同様のエ
ッチング・プロセスを用いて、メンブレーン層１２を覆
い、吸収部分３４によって保護されていないエッチ・ス
トップ層１４の部分を除去することもできる。別のエッ
チング・プロセスでは、硬質マスクの部分３２とエッチ
・ストップ層１４の部分とは、ウエット化学エッチング
・プロセスによって除去することができる。例えば、化
学的エッチング剤である窒化セリウム・アンモニウム(c
eric ammonium nitrate)を用いて、クローム製の硬質マ
スクおよびエッチ・ストップ材料を除去することができ
る。

【００３１】本発明の別の実施例を図５に示す。この実
施例では、マスキング・パターン３６は、メンブレーン
層１２上に形成される。マスキング・パターン３６は、
Ｘ線吸収部３８と誘電体部４０とを含む。誘電体部４０
はマスキング・パターン３６を規定するために用いられ
るＥビーム・レジストの露出の間、電子の背後発散(bac
k scattering)を制限する。Ｅビーム・レジスト・プロ
セスは、前述のものと同様である。Ｅビーム・レジスト
の露出中、Ｘ線吸収部３８を形成するために用いられる
Ｘ線吸収材料に存在する高原子重量元素によって、電子
の背後発散が発生する可能性がある。電子の背後発散
は、Ｅビーム・レジストの構造規定におけるばらつきの
原因となる。この問題は、密接した構造を含むレジスト
・パターンの部分では、特に厳しい。したがって、誘電
体部４０によって、電子の背後発散に起因する、パター
ニングされたＥビーム・レジストにおける線幅のばらつ
きを減少させるのである。

【００３２】誘電体部４０は、好ましくは、Ｘ線吸収層
をメンブレーン層１２上に形成した後に、Ｘ線吸収層の
表面上に誘電体層を付着することによって形成される。
或いは、Ｘ線吸収層を酸化させることによって、誘電体
材料を形成することもできる。一旦誘電体層が形成され
たなら、Ｅビーム・レジスト（図示せず）を付着し、電
子ビーム・リソグラフィによるパターニングを行う。次
に、連続エッチング・プロセスを用いて、誘電体層およ
び下層のＸ線吸収層をエッチングする。更に別の処理方
法では、層をパターニングしてＸ線吸収部３８を形成し
た後、Ｘ線吸収層を酸化させることによって、誘電体部
４０を形成することができる。この場合、誘電体部４０
は、Ｘ線吸収部３８の全表面上にわたることになる。

【００３３】別の実施例では、エッチ・ストップ層を用
いずに、メンブレーン層１２をエッチ・ストップ層とし
て用いて、Ｘ線吸収層を直接エッチングする。しかしな
がら、必要であれば、前述と同様のエッチ・ストップ層
を設けて、メンブレーン層上でのエッチング種の攻撃を
防止することもできる。支持リング２２および基板部２
８の製造に用いられるプロセス段階は、図４に示したＸ
線吸収マスクの製造に関して述べたものと同一である。

【００３４】これ以上詳細に説明しなくとも、当業者
は、これまでの説明を用いて、本発明を最大限活用でき
るものと確信する。したがって、以下の好適な特定実施
例は、単なる例示として解釈されるべきであって、いか
なる意味でも以上の開示を限定するものではない。例Ｔａ₃₆Ｓｉ₁₄Ｎ₅₀という化学量論式を有する窒化タンタ
ル・シリコン層を、窒化シリコン製メンブレーン層上
の、３００オングストロームのクローム上に付着した。
カリフォルニア州サンホセのFrontier Semiconductor M
easurement が製造するFSM8800を用いて、レーザ偏向法
(laser deflection)によって、付着済みの窒化タンタル
・シリコンの内部応力を測定した。この技法を用いて、
内部応力が圧縮性のものであり、約５ｘ１０⁹ダイン／c
m２の値を有することが判定された。ＲＦマグネトロン
・スパッタリング装置内に実装されたＴａ₅Ｓｉ₃ターゲ
ットを用いて、窒化タンタル・シリコン層をスパッタリ
ングによって付着した。スパッタリング装置は、直径１
８インチ、深さ１２インチの付着室(deposition chambe
r)を有する。スパッタリング・プロセスを開始するため
に、付着室を２ｘ１０^-7torrの圧力に減圧した。基準圧
力を維持しつつ、５５．４sccmのアルゴンと４．６sccm
の窒素を付着室に導入した。付着の圧力を約１０millit
orrに維持しつつ、３００ワットのＲＦ電力をターゲッ
トに印加した。約４０００オングストロームの厚さを有
する窒化タンタル・シリコンを付着するのに十分な時間
期間にわたって、付着プロセスを実行した。

【００３５】前述の付着方法を用いて、４０００オング
ストロームの窒化タンタル・シリコン膜を有する一連の
基板を用意した。付着済み窒化タンタル・シリコン膜の
各々の応力量を、前述の方法を用いて測定した。次に、
ミズーリ州ローラにあるCostEffective Equipment, div
ision of Brewer Scienceが製造した従来のホット・プ
レートを用いて、各サンプルを所定温度でアニールし
た。全てのサンプルを２０分の間アニールした。アニー
ル・プロセスに続いて、各窒化タンタル・シリコンの応
力を再び測定した。

【００３６】前述の実験的手順によって得られた応力測
定データを図６のグラフに示す。このグラフは、アニー
ル温度を高くする程応力が徐々に減少することを示して
いる。データ点を用いてプロットされた最適な曲線(bes
t fitting curve)４２は、実質的に応力のない窒化タン
タル・シリコン膜は約４２５℃のアニール温度で得られ
ることを示している。これらのデータが示すのは、本発
明によって製造され、約４２５℃の温度でアニールされ
た窒化タンタル・シリコン膜を有するＸ線吸収マスク
は、微細形状の歪みが大幅に減少したということであ
る。

【００３７】以上の説明から、本発明によれば、先に記
載した利点を全て実現するＸ線吸収マスクを製造する方
法が提供されたことは明らかであろう。本発明の説明お
よび図示には、特定の例示実施例を参照したが、本発明
はかかる例示実施例に限定されるのではないことを意図
するものである。本発明の精神から逸脱することなく、
改造や変更が可能であることを当業者は認めるであろ
う。例えば、多数の室を備えた化学蒸着装置を用いて、
エッチ・ストップ層およびＸ線吸収層を連続的に付着す
ることができる。したがって、特許請求の範囲およびそ
の均等物に該当する、かかる改造や変更は全て本発明の
範疇に含まれることを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による、Ｘ線吸収マスク製造
の処理工程を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例による、Ｘ線吸収マスク製造
の処理工程を示す断面図。

【図３】本発明の一実施例による、Ｘ線吸収マスク製造
の処理工程を示す断面図。

【図４】本発明の一実施例による、Ｘ線吸収マスク製造
の処理工程を示す断面図。

【図５】本発明の他の実施例によって製造されたＸ線吸
収マスクを示す断面図。

【図６】本発明によって構成されたＸ線吸収層における
内部ストレスを、アニール温度の関数として表したグラ
フ。

【符号の説明】１０シリコン基板１２メンブレーン層１４エッチ・ストップ層１６表面１８背面２０Ｘ線吸収層２２支持リング２４硬質マスク層２５絶縁層２６メンブレーン面３０マスキング・パターン３８Ｘ線吸収部４０誘電体部

フロントページの続き (72)発明者ダグラス・ジェイ・レスニックアメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、サウス・25ス・ウェイ14650

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子の製造に用いるためのＸ線吸収
マスクの製造方法であって：表面（１６）と背面（１
８）とを有するシリコン基板（１０）を用意する段階；
前記表面（１６）上にメンブレーン層（１２）を形成す
る段階；前記メンブレーン層を覆うようにＸ線吸収層
（２０）を形成する段階であって、ＨｆまたはＲｅ，Ｆ
ｅＷ合金、ＴａＦｅ合金、ならびに耐熱金属、シリコン
および窒素からなる材料の少なくとも１つを含む材料か
らなる群から選択されるアモルファス材料で前記Ｘ線吸
収層（２０）を形成する段階；前記Ｘ線吸収層（２
０）をアニールし、その中の内部応力を低減する段階；
および前記Ｘ線吸収層をパターニングし、マスキング・
パターン（３０）を規定する段階；から成ることを特徴
とする方法。
【請求項２】半導体素子の製造に用いるためのＸ線吸収
マスクの製造方法であって：表面（１６）と背面（１
８）とを有するシリコン基板（１０）を用意する段階；
前記表面（１６）上にメンブレーン層（１２）を形成す
る段階であって、前記メンブレーン層を、窒化シリコ
ン、炭化シリコン、ドープされたシリコン、およびダイ
アモンドから成る群から選択する段階；前記メンブレー
ン層を覆うようにクロームの第１層（１４）を付着する
段階；前記第１クローム層（１４）を覆うようにＴａ_X
Ｓｉ_yＮ_z層（２０）を形成する段階であって、ｘは２０
から９９までの実数、ｙは０から８０までの実数、ｚは
０から８０までの実数であり、ｘ，ｙ，ｚの合計は１０
０とする段階；前記Ｔａ_xＳｉ_yＮ_z層（２０）を覆うよ
うにクロームの第２層（２４）を付着する段階；前記Ｔ
ａ_xＳｉ_yＮ_z層（２０）をアニールし、その中の内部応
力を低減する段階；および前記第２クローム層（２４）
およびＴａ_xＳｉ_yＮ_z層（２０）をパターニングして、
マスキング・パターン（３０）を規定する段階；から成
ることを特徴とする方法。
【請求項３】半導体素子の製造に用いるためのＸ線吸収
マスクの製造方法であって：表面（１６）と背面（１
８）とを有するシリコン基板（１０）を用意する段階；
前記表面（１６）上にメンブレーン層（１２）を形成す
る段階；前記メンブレーン層を覆うようにＸ線吸収層
（２０）を形成する段階であって、該Ｘ線吸収層はＡｘ
ＢｙＮｚという式で表され、ここでＡはＴａ，Ｔｉ，Ｒ
ｅから成る群から選択され、ＢはＳｉおよびＷから成る
群から選択され、Ｎは窒素であり、ｘ，ｙ，ｚは正の整
数である段階；前記Ｘ線吸収層（２０）をアニールし、
その中の内部応力を低減する段階；および前記Ｘ線吸収
層（２０）をパターニングして、マスキング・パターン
（３０）を規定する段階；から成ることを特徴とする方
法。