JPH09142996A - 反射型マスク基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光用反射型マスク基板において、熱的、化
学的に安定な基板材料よりなるマスク基板を提供する。
また、露光用反射型マスクの吸収部を基板材料自体が分
担する反射型マスク基板材料および基板を提供する。 【構成】 焼結炭化硅素板を支持基板とし、該支持基板
上に、結晶方向が（２２０）面に配向した炭化硅素膜
（ＣＶＤ−ＳｉＣ）を形成したことを特徴とする反射型
マスク基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】本発明は、真空紫外線やＸ
線を露光光源とするリソグラフィー等に用いる露光用反
射型マスクに好適な基板材料および基板を提供するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】情報処理技術分野の進展、拡大に伴いそ
の技術の根幹をなす半導体技術の向上は目覚ましいもの
がある。特に小型化・低価格化による機器のパーソナル
化は市場の急拡大をもたらした。この機能向上の原因の
一つが半導体の高密度集積化である。半導体の加工ルー
ルは、ライン幅０．５μｍのＤＲＡＭ１６Ｍｂｉｔ容量
の集積回路を既に実用の域にしている。研究レベルにお
いては、１Ｇｂｉｔ容量への挑戦が進んでいる。このこ
とは半導体加工ルールの更新・改良を必然的に伴う。ラ
イン幅０．８〜０．５μｍ以上であれば、可視域波長領
域のレーザー光線で集積回路パターンニングが容易にで
きた。しかし、０．１μｍ以下のライン・スペース幅の
加工は、可視領域波長光の露光光源を使用する限り非常
に困難を伴う。従って、可視域波長よりも短波長の真空
紫外線域から、より短波長の軟Ｘ線域の波長を利用する
挑戦が進んでいる。

【０００３】真空紫外線、または、軟Ｘ線波長領域を利
用するリソグラフィー用マスクには、透過型と反射型が
開発されてきた。透過型は透過型マスクの片面側に被加
工ウエファーを位置決め設置し、対抗面側より露光用光
線を照射する方法である。したがって、転写する回路パ
ターンは、マスク表面に露光用光線の透過部および吸収
部より成るパターンとして描画されている。一方、反射
型では、露光用光線はマスクの表面にて反射・吸収さ
れ、反射部にて反射された光線がマスク上の回路パター
ンを空間転送し、ウエファー上に達する。

【０００４】これらのマスク基板は、多くの場合シリコ
ン単結晶板を用いる。この基板上に、反射型マスクでは
吸収および反射薄膜を微細パターン状に表面加工する。
吸収薄膜として、例えば金、タンタル、タングズテンな
どの金属、硅素などの半導体、窒化硅素、炭化硅素、窒
化タンタルなどの絶縁体が好ましく用いられる。反射薄
膜として、反射性能向上のために複数の薄膜材料を多層
に積層することがある。一方、透過型は吸収部薄膜の構
成は同様であるが、透過部は窒化シリコン、炭化シリコ
ン、炭化ボロン、ボロン添加シリコン、又は、炭素を用
いる構成とするものが多い。

【０００５】前記シリコン単結晶基板材料はシリコン支
持枠に固定されている。透過型では、照射Ｘ線の通路確
保のために前記シリコン支持枠をエッチング除去しなけ
ればならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】反射型マスクの機能
は、マスク表面にて、照射光を選択反射および選択吸収
することによりパターンを発生し、空間転送することで
ある。したがって、パターンを発生するマスク表面の変
形は厳しく制限されている。従来は、マスク基板材料と
して単結晶シリコンを使用しているが、本発明では、熱
膨張率が小さく、耐熱性に優れた炭化硅素材料を基板材
料に用い、マスク作製時の環境、または、露光装置内の
熱的、化学的変化による影響を受けにくい露光精度に優
れたマスク用基板を提供する。

【０００７】また、反射型マスクは、照射光を選択吸収
する吸収部、 選択反射する反射部を形成するために、
それぞれ２種の機能材料薄膜の高精度表面加工をするこ
とが必要である。本発明は、マスク基板の基板材料が吸
収機能材料よりなることにより、基板自体が吸収部を構
成し、反射型マスクが容易に作製できる基板材料および
基板を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、反射型マスク
における基板材料および基板において、前記課題を解決
しようとするものである。

【０００９】マスク作製時の環境、または、露光装置内
の環境に影響を受けにくい基板材料として、支持基板は
焼結炭化硅素板にて作製する。焼結炭化硅素支持基板上
に炭化硅素薄膜をＣＶＤ法により成膜し、表面を鏡面研
磨することにより反射マスク基板を構成する。

【００１０】以下本発明を図面に基づき説明する。図１
に示すように、焼結炭化硅素支持基板１上に同種材料組
成の薄膜２を成膜して基板を構成し、成膜された薄膜面
上を鏡面研磨してマスク基板とする。ＣＶＤ技術により
成膜される薄膜２は、超平滑鏡面研磨に適する結晶成長
をした薄膜である。薄膜の結晶構造がβ型結晶構造をな
し、結晶膜のＸ線回折において（２２０）面の回折ピー
クが最高強度を示す（２２０）面配向炭化硅素薄膜２
は、被加工・研磨性に優れている。結晶配向（２２０）
面と共に、（１１１）、及び（２００）の配向面を持つ
炭化硅素薄膜を焼結炭化硅素支持基板上に蒸着した基板
と、（２２０）面配向結晶成分が上記配向成分に対しＸ
線回析ピーク比９９以上の薄膜を蒸着した基板との被研
磨性を比較すると、両炭化硅素膜の差は顕著であった。
尚、図５に示すように、上記Ｘ線回折ピーク比が９９以
上の場合には、ｒｍｓ１．５Å程度の十分な表面粗度が
得られるため、照射光の基材表面からの乱反射をほぼ皆
無とすることが可能になる。従ってウエファー上に精密
な露光パターンを転写できるマスク用基材を提供する。

【００１１】炭素硅素支持基板材料１と薄膜材料２が同
一材料組成よりなり、かつ、熱膨張率が小さい材料のた
めに、露光用照射光エネルギーの繰り返し照射による熱
的繰り返し歪みに対し異種材料の複合に比較して、境界
剥離の損傷は少ない。また、マスク作製時の環境、すな
わち、ＥＢによるパターン描画、洗浄等の基板周辺環境
変化によるパターン精度誤差の発生、または、露光装置
内の温度変動の影響を受けて、基板の熱的歪により鏡面
３上のマスクパターンが変形し、転写されるウエファー
上の電子線レジストのパターンニングに障害を生じさせ
ることはない。炭素硅素材料は熱伝導率も大きく、冷却
・加熱によるマスク寸法の変化に対応した温度制御が精
密にできる。かかる材料および材料構成のために、安定
した機能を発揮できる基板を提供する。

【００１２】基板上に、真空紫外線吸収体を表面加工す
る必要のない反射型マスク構成には、真空紫外線の吸収
体である材料によって基板材料を構成する。基板材料の
表面を研磨加工し、紫外線吸収面を形成する。吸収面の
ために照射光反射ミラーほどに超平滑面に研磨する必要
はない。研磨加工された基板表面は、表面保護および次
工程の薄膜の接着性向上のために保護膜を形成する。照
射光を反射し、反射光に転写パターンを形成せしめる反
射部は、保護膜面上に電子線レジストを塗付し、微細パ
ターンをＥＢ描画処理後、反射材料の薄膜を前記レジス
トの剥離された微細パターン部に蒸着し、形成する。し
たがって、前記基板表面の照射光吸収面上には、保護膜
を介し照射光反射微細パターンが形成され、照射光をパ
ターン状に反射・転送する。従来の反射型マスク形成の
ように、基板上に照射光吸収用薄膜を形成する必要が無
く、吸収機能を前記基板材料面が履行することにより真
空紫外線反射型マスクの作成を容易にする基板を提供す
る。

【００１３】図２は、真空紫外線吸収特性を有する基板
材料を用いる露光用マスクを作製する過程の一部であ
る。基板材料６としてグラッシーカーボンを使用する。
グラッシーカーボンは真空紫外線の完全吸収体である。
また、表面を研磨加工するに十分な被加工性を有してい
る。すなわち、基板材料上に薄膜処理をせずに直接表面
を研磨する。しかしながら、グラッシーカーボン表面の
耐摩耗性および表面上に形成する反射膜との接着性向上
のために紫外線波長に対し反射特性をもたない保護膜７
を全面に蒸着する。保護膜７上に上記方法にて真空紫外
線の反射薄膜をパターンニング蒸着・形成する。

【００１４】

【作用】反射型マスク基板において、焼結炭化硅素支持
基板上に、支持基板材料と同種材料よりなる炭化硅素薄
膜をＣＶＤ法により成膜する。表面を鏡面研磨加工して
マスク基板となす。炭化硅素材料固有の熱的、化学的特
性により、マスク作製時における作業環境変化、また
は、露光装置内の環境変化に対して、熱的、化学的変化
の少ない安定な反射型マスク用基板および基板材料とな
る。

【００１５】炭化硅素薄膜は、鏡面研磨加工し易い炭化
硅素薄膜構造、すなわち、結晶が（２２０）面方向に揃
った薄膜構造を用いる。本薄膜構造膜を有するマスク基
板は研磨加工の容易で露光精度に優れたマスク用基板と
なる。

【００１６】真空紫外線反射型マスク基板において、基
板材料を真空紫外線吸収材料よりなり、基板表面を研磨
することにより基板自体が真空紫外線の吸収部を構成す
る。基板材料上に改めて真空紫外線吸収膜を蒸着・処理
する必要のない反射型マスク用基板、および基板材料と
なる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて更に詳しく説
明する。 実施例１ 図１に示す支持基盤は、炭化硅素粉末に炭化ホウ酸、及
び炭素元としてフェノール樹脂を混合し、板状１に粉末
焼成した炭化硅素板を用いる。薄膜２は支持基盤表面に
純粋のβ型炭化硅素膜を化学蒸着（ＣＶＤ−ＳｉＣ）し
たものである。化学蒸着は、蒸着条件を調整することに
よって種々の表面形態を呈し、Ｘ線回折パターンにて検
出できる。

【００１８】本実施例では、蒸着は非酸化雰囲気で行
い、蒸着温度は１３５０℃であった。図３に示す蒸着炭
化硅素膜のＸ線回折パターン図（ＣｕＫａ：３０ＫＶｘ
３０ｍＡ、フルスケール：５０ＫＣＰＳ、スリット：１
−１−０．３、２θ：２_o／ｍｉｎ、チャート：２０ｍ
ｍ／ｍｉｎ、メインピーク強度：２７ＫＣＰＳ）から明
らかなように、配向面（２２０）の（１１１）面及びそ
の他の面に対するＸ線回折強度比が、そのピーク強度に
おいて９９以上となっている。すなわち、炭化硅素蒸着
層における結晶が面方向（２２０）に配向した構造をな
している。

【００１９】化学蒸着（ＣＶＤ−ＳｉＣ）面を超平滑面
（ＲＭＳ １０Å以下）に表面研磨してＸ線反射面を形
成する。配向面が（２２０）方向に配向した構造をなる
蒸着炭化硅素表面は被研磨性において顕著な特性を有し
ている。所定の平滑度（ＲＭＳ １０Å以下）に研磨す
るに要した研磨エネルギー、研磨所要時間等の労力が、
図４に示すような（２２０）面配向以外の結晶構造成分
を含む蒸着膜に比較して、極めて少なく、しかも、研磨
エネルギーが小さいことから、研磨面には殆ど損傷が認
められず、Ｘ線反射面として好適である。支持焼結基板
と薄膜材料が同一材料のために、両材料の接着は極めて
強固であり、高密度エネルギー光による結合境界の損
傷、また熱的、機械的歪みによる剥離は生じない。

【００２０】図１（ａ）に示す炭化硅素焼結支持基板
１、炭化硅素の化学蒸着膜２および研磨鏡面３にて、既
に反射型Ｘ線マスクの反射ミラー面を構成している。従
来の反射面作製技術のように基板材料の上にＸ線反射用
の特別な薄膜加工処理を行う必要がなく、容易に反射型
Ｘ線マスク基板、かつ、Ｘ線反射面を作ることができ
る。

【００２１】次に得られたマスク基板に電子線レジスト
４を塗付し、ＥＢ描画法によりＸ線の吸収体パターン線
部を、ＥＢ照射・感光・除去した。この上にＥＢ蒸着に
よりＸ線吸収体５であるシリコン（線膨張率熱 伝導率
Ｊ／ｃｍ−ｓ−ｄｅｇ）を０．１μｍ厚形成した後、レ
ジスト膜を剥離し、炭化硅素薄膜のＸ線反射面上にシリ
コンパターン５を得た。なお、上記マスク製作には、Ｘ
線吸収体としてシリコン膜を使用したが、シリコン以外
にＴａ、Ａｕ、Ｗ等の金属、窒化硅素、窒化タンタル等
の絶縁体を用いてもよい。

【００２２】実施例２ 図２は真空紫外線反射型マスク基板である。基板材料と
してグラッシーカーボンを使用する。グラッシーカーボ
ンは多種の化学構造で存在するガラス上炭素の中の一つ
である。酸に対して強い耐久性を示し、アルカリ金属、
Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ等３５種類の金
属、ならびに、７種類の溶解ハロゲン化物との相溶性が
調べられているが原子炉用黒鉛との差はない。またＧａ
Ａｓ、ＧａＰなどＩＩＩ−Ｖ族間化合物半導体、Ｔｅ化
合物、ＭｇＦ₂、高温におけるＡｌやニクロムなどとも
反応しない。したがって、グラッシーカーボンよりなる
基板は、マスク作製作業中、または、露光装置内等、マ
スクを取り扱う周辺を汚染することなしに加工すること
ができる。これらの特性は、クリーンを旨とする半導体
加工用素材として好適なものである。

【００２３】図２（ａ）に示す略図は、グラッシーカー
ボン基板６上に保護膜７として０．１μｍ厚みのＴｉ膜
をコートしたものである。グラッシーカーボン面は完全
な真空紫外線の吸収体である、かつ比較的軟らかいため
に表面加工も容易である。

【００２４】従来の技術のように基板上に吸収膜を薄膜
加工処理して作成するのでなく、マスク基板が吸収体を
成すために、薄膜加工の一つの工程が省略可能となり、
効率の良いマスク作製のプロセスを提供している。ま
た、エネルギー光を吸収する場合、反射面ほどの超平滑
面を必要としないこともグラッシーカーボンが利用でき
る原因の一つである。

【００２５】同図（ｂ）によりグラッシーカーボン基板
６上に紫外線反射部をパターンニングする過程の略図で
ある。マスク基板上に電子線レジスト８を塗付し、ＥＢ
描画法により真空紫外線の反射体パターン線部を、感光
・除去した。この上に真空紫外線反射体であるＰｔをＥ
Ｂ蒸着により０．１μ厚形成した後、レジスト膜を剥離
し、グラッシーカーボン上にＰｔパターン９を得た。な
お、真空紫外線の反射膜としてＡｕのような金属、また
は、Ｍｏ／Ｓｉ等の多層膜にしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２７】反射型マスク基板において、支持基板およ
び支持基板上薄膜を、それぞれ焼結炭化硅素および炭化
硅素薄膜により構成し、薄膜表面を鏡面研磨して反射型
マスク基板とするために、同種材料の積層および炭化硅
素固有の材料特性により、熱的、化学的に安定な反射型
マスク基板材料を提供できる。

【００２８】上記反射型マスク基板を構成する炭化硅素
薄膜が、結晶配向を（２２０）面方向に揃えることによ
って、鏡面研磨加工に適した被研磨性に優れかつ、露光
精度に優れた反射型マスク基板材料を提供できる。

【００２９】反射型マスク基板において、基板材料表面
が照射光吸収部を構成し、この吸収部表面上に照射光反
射微細パターン薄膜を形成することにより反射型マスク
をなす構造を用いるために、照射光吸収薄膜を基板表面
に形成する必要のない反射型マスク基板を提供できる。

【００３０】照射光吸収部を基板自体により構成する反
射型マスク基板を、グラッシーカーボンを基板材料に使
用することにより作製する。グラッシーカーボンは照射
光である真空紫外線の完全吸収体であるために、照射光
吸収部を具備した反射型マスク基板材料を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線反射型マスクの製作過程の断面略図であ
る。 （ａ）焼結炭化硅素支持基板、及び炭化硅素薄膜を成膜
したマスク基板である。 （ｂ）マスク基板上にＸ線吸収膜をパターンニング成膜
した図である。 （ｃ）加工過程を終えたＸ線反射型マスクの断面の一部
を示す図である。

【図２】真空紫外線反射型マスクの製作過程の断面略図
である。 （ａ）クラッシーカーボン基板、及び保護膜よりなる真
空紫外線反射型マスク基板である。 （ｂ）真空紫外線反射型マスク基板上に反射膜をパター
ンニング成膜した図である。

【図３】蒸着炭化硅素膜の面配向を（２２０）方向にし
たＸ線反射型マスク基板表面のＸ線回折パターン図であ
る。

【図４】蒸着炭化硅素膜の面配向を（２２０）方向以外
の結晶成分を含むＸ線反射型マスク基板表面のＸ線回折
パターン図である。

【図５】ピーク強度比（２２０）／（１１１）に対応す
る研磨精度を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 焼結炭化硅素支持基板 ２ 蒸着炭化硅素膜 ３ Ｘ線反射ミラー ４ パターンニング用レジスト膜 ５ パターン化されたＸ線吸収体 ６ クラッシーカーボン基板 ７ 保護膜 ８ パターンニング用レジスト膜 ９ パターン化された真空紫外線反射ミラー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 1/16 Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｘ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｍ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結炭化硅素板を支持基板とし、該支持
   基板上に、結晶方向が（２２０）面に配向した炭化硅素
   膜（ＣＶＤ−ＳｉＣ）を形成したことを特徴とする反射
   型マスク基板。
2. 【請求項２】 基板が真空紫外線吸収材料から作製さ
   れ、且つ、該基板自体が真空紫外線吸収部を構成し、該
   基板表面に反射部を形成することを特徴とする真空紫外
   線反射型マスク用基板。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の真空紫外線反射型マス
   ク基板において、基板材料がグラッシーカーボンよりな
   ることを特徴とする真空紫外線反射型マスク基板。