JPS63232425A - X線露光用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

X線露光用マスクおよびその製造方法

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JPS63232425A
JPS63232425A JP62066254A JP6625487A JPS63232425A JP S63232425 A JPS63232425 A JP S63232425A JP 62066254 A JP62066254 A JP 62066254A JP 6625487 A JP6625487 A JP 6625487A JP S63232425 A JPS63232425 A JP S63232425A
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信行 吉岡
Nobuo Fujiwara
伸夫 藤原
Yaichiro Watakabe
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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〕 この発明は、半導体装置の製造時に使用されるx!a露
光用のマスクに関し、さらに詳しくは、X線露光用マス
クにおけるX線吸収体パターン膜の形成方法に係るもの
である。
〔従来の技術〕
従来から、この種のxmx光用マスクのX線吸収体パタ
ーン材料としては、一般にAu(金)が用いられてきた
このAu材料は、軟X線に対して吸収係数が大きく、か
つ他の金属材料に比較して柔らかい材料であるため、マ
スク基板上にパターン膜を形成した場合、吸収体パター
ンの位置歪みの原因となるところの、基板に与える応力
を小さくし得ると云う特長がある。
しかし、この反面、Au材料は、化学的に安定であるこ
とから、同Au材料によってX線吸収体パターン膜を形
成する際に、現在、半導体装置製造時の微細加工プロセ
スで多用されている反応性イオンエツチング法(RIE
)を適用することができず、加工性の点で問題を有して
おり、このために、近年に至っては、このAu材料と同
程度のX線吸収係数をもつ讐(タングステン)を、吸収
体パターン膜の材料として用いるようにしたX線露光用
マスクの開発がなされてきている。
しかして、このW材料に関しては、これを通常のRIE
法によるCF4などの反応性ガスによってエツチングし
得るために、吸収体パターン膜に要求されるところの、
パターンエツジが垂直でかつパターン幅がl終■程度の
吸収膜を比較的容易に形成できるのであるが、ご覧でも
、一方、このWパターン膜は、マスク基板となるS +
 N −S s 02.8 Nなどの無機系材料に対す
る接着性が悪く、X線吸収体パターン膜形成後のマスク
洗浄などにおいて、形成された吸収体パターン膜が剥離
されてしまう場合があると云う問題点がある。
そこで、本発明者らは、この問題点を解決するため、先
に特願昭81−1915991号として、 w(タング
ステン)にTi(チタン)を加えた合金、つまりTi−
W合金を吸収体パターン材料とするX線露光用マスクを
開発した。
すなわち、このX線吸収体パターン材料として用いるT
i−W合金は、Tiの含有量が0.5〜10wtXのと
き、X線露光において利用されるPdLαとかMoLα
などの軟X線に対して吸収係数が大きく、前記したRI
E法による微細加工が可能であって、しかもマスク基板
としてのSiNとかS i 02などの無機系材料に対
する接着性も良好になるもので、このことからX線吸収
体パターン膜として、 0.5〜10wt$のTiを含
有するTi−W合金を用いるようにしているのである。
しかして、前記提案に係るTi−W合金を用いたX線吸
収体パターン材料においては、マスクパターンの位置歪
みを可及的に小さくするために、その内部応力を可能な
限り小さな値になるようにして、これをマスク基板上に
膜形成させる必要があり、このためにこ−でのTi−合
金による成膜には、一般にAr(アルゴン)ガスを用い
たスパッタ成膜法が適用され、かつその応力制御法とし
て、内部応力のArガス圧力依存性を利用する手段が採
用されている。
こ翫で第2図には、前記Ti−合金をArガスによる反
応性ガスを用いてDC放電スパッタ成膜法により成膜さ
せたときの、Arガス圧力とTi−61合金膜の内部に
生ずる応力(内部応力)との関係を示しである。
すなわち、この第2図から明らかな通り、Arガス圧力
が低圧(lQmtorr)状態から増加するのに伴い、
Ti−1合金膜の内部に生ずる応力は、圧縮力から引張
り力に急激に変化し、かつ3Qmtorr以上のArガ
ス圧力では、その圧力と共に内部応力が小さくなって、
 50■torr以上ではC一定した小さな値となるこ
とを示しており、このArガス圧力と内部応力との関係
から、内部応力の小さいTi−1合金膜を得るためには
、お−よそ、 14storrまたは50層torr以
上のArガス圧力で成膜すれば良いことが判る。
しかし一方、このようにして成膜されたTi−1合金膜
の密度を測定した結果によれば、Arガス圧力が14s
torrでは18.81/arm” 、同50mtor
r以上では13 、0g/cは以下となって、5軸to
rr以上の成膜の場合には、密度が小さくて吸収体膜と
して十分に作用しないことが判明しており、このために
低い内部応力でのTi−1合金膜の成膜には%Arガス
圧力の増加に従って内部応力が圧縮力から引張り力に急
激に変化する圧力範囲、つまり、内部応力ゼロを横切る
Arガス圧力(お−よそ14storr)で行なうよう
にしているのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、先に提案したTi−1合金膜によるX線吸
収体パターン膜のTIr、Il!Iにおいては、 Ar
ガスを用いたスパッタ成膜法により、 Arガス圧力の
増加に従って、内部応力が圧縮力から引張り力に急激に
変化する圧力範囲での、内部応力ゼロを横切るArガス
圧力で行なうようにしているために、成膜中でのガス圧
力の変動が、成膜後における吸収体膜の内部応力に強く
影響して、低内部応力によるX線吸収体パターン膜を再
現性良く得られないと云う不都合があった。
この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであって、その目的とするところは、Ti
−1合金膜による低内部応力のX線吸収体パターン膜を
再現性良く得るための、この種のxH露光用マスク吸収
体膜の形成方法を提供することである。
C問題点を解決するための手段〕 前記目的を達成するために、この発明に係るX線露光用
マスク吸収体膜の形成方法は、 Ti(チタン)を含有
するTi(チタン)−(タングステン)合金を用いたX
線吸収体パターン膜材料を、Ar(アルゴン)ガスにN
2(窒素)ガスを加えた反応性ガスでスパッタリングし
て成膜させるようにしたものである。
〔作   用〕
すなわち、この発明方法においては、スパッタ成膜法に
よって、マスク基板上に〒i−W合金膜を形成する際、
Arガス&、2Nガスを加えた反応性ガスを用いること
により、Ti−W合金膜内にN2を混入させるようにし
たので、吸収係数が良好で、かつ低内部応力のTi−1
1合金膜によるX線吸収体パターン膜を再現性良く形成
し得るのである。
〔実 施 例〕
以下、この発明に係るX&l露光用マスク吸収体パター
ン膜の形成方法の一実施例につき、第1図(a)および
(b)を参照して詳細に説明する。
第1図(a)はターゲットとしてTi−W合金を用い、
かつArガスにN2ガスを20z程度加えた反応性ガス
を用い、IlClkwの放電によってスパッタ成膜した
場合での、  Ti−1合金膜の内部応力とガス圧力と
の関係を示したものであり、また、同図(b)はこれと
同様に、ターゲットとしてTi−W合金を用い、かつA
rガスにN2ガスを30%程度加えた反応性ガスを用い
、DClkwの放電によってスパッタ成膜した場合での
、↑ト讐合金膜の内部応力とガス圧力との関係を示した
ものである。
すなわち、この第1図(a)に示されているところの、
ArガスにN2ガスをおへよそ20%程度加えた反応性
ガスを用いる場合にあっては、Tf−1合金膜の内部応
力とガス圧力との関係が、前記した従来での、Arガス
のみによる反応性ガスを用いたスパッタ成膜法の場合と
はダ同様な傾向を示していて、低圧(10■torr)
状態から圧力が増加するのに伴って、Ti−1合金膜の
内部に生ずる応力は、圧縮力から引張り力に急激に変化
し、その後における30■torr以りのArガス圧力
で内部応力を小さくし得るのであるが、しかしこの場合
、引張り力が最大になるときの内部応力の大きさは、A
rガスのみによるスパッタ成膜法に比較して約局程度ま
で小さくなっており、これによって、Ti−W合金膜内
へのN2ガスの混入が、その内部応力を小さくするのに
役立っていることが判る。
また、同図(b)の場合は、前例よりもArガスへのN
2ガスの混入量を301程度に増加させたものであって
、この場合には、ガス圧力の増加と共に、10■tor
rから15■torrまでの間は、その内部応力が圧縮
力から引張り力に急激に変化するが、しかし、ガス圧力
が15■torr以上になると、その変化の割合が非常
に小さくなるもので、20txtarrないし30■t
orrのガス圧力で成膜したTi−1合金膜の内部応力
は、0.5〜2.OXl08N/ゴと非常に小さくなり
、この値は、X線露光用マスクの吸収体パターン膜とし
て十分に満足できるものであり、そしてまた、このとき
のTi−臀合金膜の密度については、 17〜18.5
 g/am″であって、その吸収係数も十分に大きくと
り得るのである。
さらに、AtガスへのNガスの混入量を30%程度とし
、かつガス圧力を20■torrないし30■torr
内の一点に設定し、10回はど成膜を繰り返して、それ
ぞれの場合での〒iJ合金膜の内部応力を測定した結果
、同内部応力の変動は、平均的に5z以下であって、そ
の内部応力の再現性も良いことを確認できた。
次に、ArガスへのN2ガスの混入量を30% 、ガス
圧力を30鳳torrとしたスパッタ成膜法によって、
直径50m5φ、膜厚4濤層のBN(ボロンナイトライ
ド)薄膜基板上に、膜厚IJLmの〒i−合金膜を成膜
させ、かつこのようにして得たTi−1合金膜をCF、
ガスによるRIE法により、所望のパターンにエツチン
グ成形して所期のX線吸収体パターン膜とし、光波干渉
式座標測定器を用い、このX線吸収体パターン膜におけ
るマスクパターンの位置精度、を測定したところ、その
位置ずれ量は、設計値に対してσ  ;±0.08JL
1以下であって、低!、! 歪みによるX線露光用マスクを容易に得ることができた
なお、前記実施例におい・では、 ArガスへのN2ガ
スの混入量を30%としているが、このにガスの混入量
を30t〜50%の範囲に設定しても、同様の結果が得
られる。
また、こ−ではTi−膜にN2を混入させるために、A
rガス内にN2ガスを混入させているが、このArガス
内に混入させるガスは、N2を混入できるものであれば
、N2と化合した任意のガスであって良い。
さらに、この実施例では、DC放電によるスパッタ成膜
法によってTi−1合金膜を成膜させているが、RF放
電によるスパッタ成膜法を適用しても良く、また、この
実施例の場合には、  Ti−W合金をターゲットに用
いているが、成膜後のTi−W合金膜内に同様な低応力
を得られるものであれば、ターゲット合金に対して予め
N2を混入させたものでも、同様の結果が得られる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明方法によれば。
xa露光用マスクの吸収採パターン膜の材料であルTi
−W合金を、Arガスニ30$ 〜50%程度ノN2ガ
スを加えた反応性ガスによるスパッタ成膜法で成膜させ
るようにしたので、吸収係数が良好で、かつ低内部応力
のTi−1合金膜によるX線吸収体パターン膜を再現性
良く形成でき、これによって。
高精度のX線露光用マスクを得られると云う特長がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るX線露光用マスク吸収体膜の形
成方法の各別の実施例による。ArガスにN2ガスを加
えた反応性ガスを用いてTj−1合金膜をスパッタ成膜
したときの、ガス圧力とTi−1合金膜の内部応力との
関係を示すグラフであって。 同図(a)および(b)はArガスに加えるN2ガスの
割合が、それぞれに20%および30%の場合であり、
また、第2図は同上方法での従来例の場合のArガスを
用いてTi−合金膜をスパッタ成膜したときの、ガス圧
力とTi−1合金膜の内部応力との関係を示すグラフで
ある。 代理人  大  岩  増  雄 Ti W Ph9plL力σx 10’ (N7m” 
)Ti W fLjp床、71 p x 1o9(N/
m2)第2図 〃”ス王(mtorr) 手続補正力(自発) 8211■ 昭和  年  月  日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マスク基板上にTi−W合金によるX線吸収体パ
    ターン膜を形成して構成するX線露光用マスクにおいて
    、前記Ti−W合金によるX線吸収体パターン膜の形成
    に際し、このTi−W合金膜をアルゴンガスに窒素ガス
    を加えた反応性ガスを用いるスパッタ成膜法により成膜
    させるようにし、これによつて膜形成されるTi−W合
    金膜の内部に窒素を混入させたことを特徴とするX線露
    光用マスク吸収体膜の形成方法。
  2. (2)アルゴンガスへの窒素ガスの混入量が30%〜5
    0%の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載のX線露光用マスク吸収体膜の形成方法。
JP6625487A 1986-08-20 1987-03-20 X線露光用マスクおよびその製造方法 Expired - Fee Related JPH0628230B2 (ja)

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US07/085,210 US4873162A (en) 1986-08-20 1987-08-14 X-ray mask and a manufacture method therefor
DE19873727678 DE3727678A1 (de) 1986-08-20 1987-08-19 Roentgenmaske und verfahren zur herstellung einer roentgenmaske

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196283A (en) * 1989-03-09 1993-03-23 Canon Kabushiki Kaisha X-ray mask structure, and x-ray exposure process
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