JP2886573B2 - X-ray mask and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ Ｘ線露光技術に用いるＸ線マスクおよびその製造方法
に関し、 メンブレンが多少エッチングされてその膜厚に場所的
分布が生じたとしても、高い位置精度を保つことができ
るＸ線マスクを提供することを目的とし、 SiCで形成されたメンブレンと、その上に設けられた
Ｘ線を吸収する材料で形成されるマスクパターンを有す
るＸ線マスクにおいて、該メンブレンは、２×10⁹〜４
×10⁹dyn/cm²の引張り応力が働いている下層と、下層上
に形成され、８×10⁸dyn/cm²以下の応力しか働いていな
い上層とからなるように構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Regarding an X-ray mask used in an X-ray exposure technique and a method of manufacturing the same, high positional accuracy is maintained even if a membrane is slightly etched to cause a spatial distribution in the film thickness. An X-ray mask having a membrane formed of SiC and a mask pattern formed of a material that absorbs X-rays provided thereon is provided. 2 × 10 ⁹ to 4
The lower layer has a tensile stress of × 10 ⁹ dyn / cm ² and an upper layer formed on the lower layer and having a stress of 8 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less.

［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ線露光技術に関し、特にＸ線露光技術に
用いるＸ線マスクおよびその製造方法に関する。The present invention relates to an X-ray exposure technique, and more particularly, to an X-ray mask used for the X-ray exposure technique and a method of manufacturing the same.

半導体集積回路装置は、益々その集積度は向上し、各
素子および配線は微細化する傾向にある。微細化するパ
ターンを実現するためには分解能の高い露光技術が要求
される。紫外光を露光源とする光露光ではその波長がよ
り短いものが開発されている。電子線露光は分解能が高
く、電磁気的にレンズを作成することもできる利点を有
するが、真空を必要とする。Ｘ線露光は必ずしも真空を
必要とせずに高分解能を実現できるが、レンズ系が作成
し難く、密着露光ないし近接露光が主となる。このよう
な密着露光や近接露光に用いるＸ線露光用マスクにはた
とえば最小線幅0.15μｍという高い精度が要求される。
また、電子線やＸ線に対しては高い透明度を有する固体
材料がない。そこで、マスクは吸収の少ない材料で作っ
た膜状のメンブレン上に形成することになる。The degree of integration of semiconductor integrated circuit devices is increasing, and each element and wiring tend to be miniaturized. In order to realize a miniaturized pattern, an exposure technique with high resolution is required. Light exposure using ultraviolet light as an exposure source has been developed with a shorter wavelength. Electron beam exposure has the advantage of high resolution and the ability to electromagnetically create lenses, but requires vacuum. X-ray exposure can achieve high resolution without necessarily requiring a vacuum, but it is difficult to form a lens system, and contact exposure or proximity exposure is mainly used. An X-ray exposure mask used for such contact exposure or proximity exposure is required to have a high accuracy of, for example, a minimum line width of 0.15 μm.
Further, there is no solid material having high transparency to electron beams and X-rays. Therefore, the mask is formed on a film-like membrane made of a material having low absorption.

［従来の技術］ 第２図（Ａ）〜（Ｆ）に従来の技術によるＸ線マスク
の製造方法を概略的に示す。[Prior Art] FIGS. 2A to 2F schematically show a method of manufacturing an X-ray mask according to a conventional technique.

まず、第２図（Ａ）に示すように、適当な大きさのシ
リコンウェーハ51上に化学気相堆積（CVD）によって、
厚さ約２μｍのSiC膜52を堆積する。SiC膜はＸ線に対し
て吸収の少ない材料である。たとえば、厚さ２μｍのSi
C膜は波長４〜８ÅのＸ線に対して、約70％の透過率を
示す。First, as shown in FIG. 2 (A), a suitable size silicon wafer 51 is subjected to chemical vapor deposition (CVD).
A SiC film 52 having a thickness of about 2 μm is deposited. The SiC film is a material that absorbs less X-rays. For example, a 2 μm thick Si
The C film shows about 70% transmittance for X-rays having a wavelength of 4 to 8 °.

シリコンウェーハ51は後の工程で中央部をエッチされ、
Ｘ線透過メンブレンとなるSiC膜52の支持枠としての役
割を果たす。The silicon wafer 51 is etched at the center in a later step,
It plays a role as a support frame of the SiC film 52 that becomes the X-ray transmission membrane.

次に、第２図（Ｂ）に示すように、シリコンウェーハ
51の裏面側のSiC膜52の中央部をエッチングによって除
去し、シリコンウェーハ51を露出する開口53を形成す
る。この開口は、後に作成すべきＸ線マスクの最大利用
面積を定めるものとなる。Next, as shown in FIG.
The central portion of the SiC film 52 on the back surface side of the 51 is removed by etching, and an opening 53 exposing the silicon wafer 51 is formed. This opening defines the maximum use area of the X-ray mask to be created later.

第２図（Ｃ）に示すように、シリコンウェーハ51の表
面側のSiC膜52の上に、Ｘ線に対して吸収の強い材料で
あるタンタル（Ta）の膜55を形成する。Ｘ線吸収体とし
てはTaの他、Ｗ、Au等を用いることができる。As shown in FIG. 2 (C), a tantalum (Ta) film 55, which is a material that strongly absorbs X-rays, is formed on the SiC film 52 on the surface side of the silicon wafer 51. As the X-ray absorber, W, Au, or the like can be used in addition to Ta.

この段階で、Ｘ線に対して吸収の少ないメンブレン52
の上に吸収体材料膜55が積層された構造ができる。At this stage, the membrane 52 that absorbs less X-rays
A structure in which the absorber material film 55 is laminated on the above is obtained.

第２図（Ｄ）に示すように、シリコンウェーハ51の裏
面側にＸ線マスクの支持枠56を接着する。この支持枠56
は、たとえばSiCセラミックで形成されている。支持枠5
6の中央には、SiC膜52の開口53とほぼ同じ形状を有する
開口57が形成されている。As shown in FIG. 2D, a support frame 56 of an X-ray mask is bonded to the back surface of the silicon wafer 51. This support frame 56
Is formed of, for example, SiC ceramic. Support frame 5
At the center of 6, an opening 57 having substantially the same shape as the opening 53 of the SiC film 52 is formed.

第２図（Ｅ）に示すように、支持枠56を取り付けたシ
リコンウェーハ51を裏面側の開口57,53から、たとえば
弗酸（HF）と硝酸（HNO₃）との混合液によってエッチン
グしてシリコンウェーハ51の中央部を除去し、SiC膜52
を露出する。このようにして、支持枠56及び、その上の
シリコンウェーハ51の周辺部に支持されたＸ線マスク用
メンブレン52とその上の吸収体膜55とが形成される。こ
こで、Ｘ線マスクとなる吸収体膜55が正確にその位置を
保つためには、メンブレン52が十分な強度を持って支持
力を与えなくてはならない。このため、メンブレン52に
は十分な引張り応力を与えるようにその製造プロセスの
パラメータが選択される。As shown in FIG. 2 (E), the silicon wafer 51 on which the support frame 56 is mounted is etched from the openings 57 and 53 on the back side with, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO ₃ ). The central part of the silicon wafer 51 is removed, and the SiC film 52 is removed.
To expose. Thus, the X-ray mask membrane 52 supported on the periphery of the support frame 56 and the silicon wafer 51 thereon and the absorber film 55 thereon are formed. Here, in order for the absorber film 55 serving as an X-ray mask to accurately maintain its position, the membrane 52 must provide a supporting force with sufficient strength. For this reason, the parameters of the manufacturing process are selected so as to give the membrane 52 a sufficient tensile stress.

その後、第２図（Ｆ）に示すように、Taで形成された
吸収体膜55の上にホトレジスト層58を塗布し、パターン
を現像し、下の吸収体膜55をエッチングでパターニング
する。このようにして、メンブレン52の上に吸収体パタ
ーン55が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 2 (F), a photoresist layer 58 is applied on the absorber film 55 formed of Ta, the pattern is developed, and the lower absorber film 55 is patterned by etching. Thus, the absorber pattern 55 is formed on the membrane 52.

吸収体膜55がその内部に応力を有している場合、吸収
体のパターニングを行った結果メンブレン52上に吸収体
膜55が残る所と残らない所ができた場合、吸収体膜55内
の応力によって局所的応力の分布が形成されてしまう。
このため、吸収体膜55のある所とない所とで、メンブレ
ン52の伸び縮みが生じ、位置の精度が低下してしまう。
そこで吸収体膜55は低い応力状態に制御する。When the absorber film 55 has a stress therein, when the absorber film 55 is left on the membrane 52 as a result of patterning of the absorber and when the absorber film 55 does not remain, the inside of the absorber film 55 The stress forms a local stress distribution.
For this reason, the membrane 52 expands and contracts between the portion where the absorber film 55 is provided and the portion where the absorber film 55 is not provided, and the position accuracy is reduced.
Therefore, the absorber film 55 is controlled to a low stress state.

メンブレン材料は、５×10⁸〜４×10⁹dyn/cm²程度の
引張り応力を有するように作成され、その上に吸収体膜
は、１×10⁸dyn/cm²程度以下の低い応力を有するように
制御されていた。The membrane material is made so as to have a tensile stress of about 5 × 10 ⁸ to 4 × 10 ⁹ dyn / cm ² , and the absorber film further has a low stress of about 1 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less. Was controlled to have

Ｘ線吸収体膜を応力の低い、ほぼストレスフリーの状
態に作成し、パターニングによってパターンに歪みが生
じないようにしても別の問題がある。There is another problem even if the X-ray absorber film is formed in a low stress, almost stress-free state so that patterning does not cause distortion in the pattern.

たとえば、TaのようなＸ線吸収体膜のパターニング
は、Cl₂とCCl₄の混合ガスを用いた反応性イオンエッチ
ング（RIE）によって行っている。しかし、このようなR
IEにおいて、Ｘ線吸収体であるTaとメンブレン材料であ
るSiCとに対するエッチング速度の選択比を大きく取る
ことが難しい。このため、エッチングをＸ線吸収体膜55
の端でピタリと止めることが難しく、メンブレン52をも
エッチしてしまうオーバーエッチの問題がある。For example, patterning of an X-ray absorber film such as Ta is performed by reactive ion etching (RIE) using a mixed gas of Cl ₂ and CCl ₄ . But such R
In IE, it is difficult to obtain a large etching rate selectivity for Ta as an X-ray absorber and SiC as a membrane material. Therefore, the etching is performed on the X-ray absorber film 55.
There is a problem of over-etching, which is difficult to stop perfectly at the end, and also etches the membrane 52.

第３図（Ａ）に示すように、メンブレン52が部分的に
エッチされると、メンブレン52の厚さに場所的な分布が
生じてしまう。メンブレン52はその内部に引張り応力が
形成されているので、厚さに分布が生じると引張り応力
にも場所的な分布が生じてしまう。このため、メンブレ
ン52に局部的な伸び縮みが生じ、パターンが局部的に移
動してしまいパターン歪みが生じる。As shown in FIG. 3 (A), when the membrane 52 is partially etched, a spatial distribution occurs in the thickness of the membrane 52. Since a tensile stress is formed inside the membrane 52, if a distribution occurs in the thickness, a spatial distribution occurs in the tensile stress. For this reason, local expansion and contraction of the membrane 52 occurs, and the pattern moves locally, resulting in pattern distortion.

Ｘ線吸収体とメンブレンとの間のエッチングの選択比
を大きくすることは不可能ではないが、そのようにパラ
メータを選択すると、エッチングの際、第３図（Ｂ）に
示すような、エッチングマスク下のアンダーカットが生
じ易くなる。すなわち、メンブレン52の厚さに分布は生
じなくても、Ｘ線吸収体膜55の寸法精度が低減してしま
う。It is not impossible to increase the etching selectivity between the X-ray absorber and the membrane, but if such parameters are selected, an etching mask as shown in FIG. A lower undercut is likely to occur. That is, even if there is no distribution in the thickness of the membrane 52, the dimensional accuracy of the X-ray absorber film 55 is reduced.

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の技術によれば、Ｘ線吸収
体膜の応力を非常に低い値に注意深く制御したとして
も、オーバーエッチ等が生じることによって、位置の精
度が低下してしまう課題があった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, according to the conventional technique, even if the stress of the X-ray absorber film is carefully controlled to a very low value, overetching or the like occurs, and thus the position is reduced. There is a problem that the accuracy of the method is reduced.

本発明の目的は、メンブレンが多少エッチングされて
その膜厚に場所的分布が生じたとしても、高い位置精度
を保つことができるＸ線マスクを提供することである。It is an object of the present invention to provide an X-ray mask that can maintain high positional accuracy even if a membrane is slightly etched and its film thickness has a spatial distribution.

また、本発明の他の目的は、このようなＸ線マスクを
製造する製造方法を提供することである。Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing such an X-ray mask.

［課題を解決するための手段］ 第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の原理説明図である。[Means for Solving the Problems] FIGS. 1 (A) to 1 (D) are diagrams for explaining the principle of the present invention.

第１図（Ａ）はＸ線マスク用メンブレンの構造を概略
的に示す断面図である。メンブレンは下層１と上層２を
有し、下層１にはメンブレンを自己支持するのに十分な
強い引張り応力３が形成されており、上層２には下層１
の引張り応力３と比較して無視できる程度の小さな応力
４のみが発生している。すなわち、上層はストレスの無
いストレスフリー体と見なせる膜である。メンブレン上
にＸ線を吸収する材料でマスクパターンを形成し、Ｘ線
マスクを作成する。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing the structure of an X-ray mask membrane. The membrane has a lower layer 1 and an upper layer 2. The lower layer 1 is formed with a strong tensile stress 3 sufficient to self-support the membrane, and the upper layer 2 has a lower layer 1.
Only a stress 4 that is negligibly small as compared with the tensile stress 3 of FIG. That is, the upper layer is a film that can be regarded as a stress-free body without stress. An X-ray mask is created by forming a mask pattern on the membrane with a material that absorbs X-rays.

このような２層構造からなるメンブレンは、第１図
（Ｂ）、（Ｃ）に示すような方法によって製造すること
ができる。第１図（Ｂ）に示す方法は、まず十分な引張
り応力を有するメンブレン１を作成した後、メンブレン
１の表面部分にイオン注入を行う。注入されたイオンが
メンブレン材料の原子の配列内に添加されることによっ
てメンブレンに働いている引張り応力は緩和される。こ
のようにして、イオン注入された上層２はストレスの小
さい膜となる。Such a membrane having a two-layer structure can be manufactured by a method as shown in FIGS. 1 (B) and 1 (C). In the method shown in FIG. 1 (B), first, a membrane 1 having a sufficient tensile stress is prepared, and then ion implantation is performed on a surface portion of the membrane 1. The tensile stress acting on the membrane is relaxed by the implantation of the implanted ions into the array of atoms of the membrane material. Thus, the ion-implanted upper layer 2 becomes a film with small stress.

第１図（Ｃ）は下層と上層を別々なプロセスで作成す
る例である。下層１を十分な引張り応力が発生するプロ
セス、たとえば熱分解CVD、で作成した後、プラズマCVD
により上層２を応力の少ない状態で作成する。すなわ
ち、プラズマ５から下層１上に応力の小さなプラズマCV
D膜２を堆積する。プラズマCVDのパラメータを適当に選
択することによって、プラズマCVD膜２内部に働く応力
を小さなものにする。FIG. 1C shows an example in which the lower layer and the upper layer are formed by different processes. After the lower layer 1 is formed by a process in which sufficient tensile stress is generated, for example, thermal decomposition CVD, plasma CVD is performed.
Thus, the upper layer 2 is formed with less stress. That is, a plasma CV having a small stress is applied from the plasma 5 onto the lower layer 1.
A D film 2 is deposited. By appropriately selecting the parameters of the plasma CVD, the stress acting inside the plasma CVD film 2 can be reduced.

［作用］ 下層を十分な引張り応力が働く層として作成し、上層
を下層と比較して無視できる小さな応力しか働かない層
として作成することにより、上層の上にＸ線吸収体膜を
設け、パターニングを行った際オーバーエッチが発生し
ても、膜厚分布の不均一は上層の範囲に止どめることが
できる。上層の膜厚に分布が生じても、第１図（Ｄ）に
示すように、上層２内には小さな応力しか存在しないの
で応力の分布はほぼ均一のままに保たれる。このためメ
ンブレンとしての伸び縮みを防止することができ高い位
置精度を可能とする。[Function] An X-ray absorber film is provided on the upper layer by forming the lower layer as a layer on which a sufficient tensile stress acts, and forming the upper layer as a layer on which only a negligible small stress acts as compared with the lower layer. Even when overetching occurs, the unevenness of the film thickness distribution can be limited to the range of the upper layer. Even if there is a distribution in the thickness of the upper layer, as shown in FIG. 1 (D), only a small stress exists in the upper layer 2, so that the distribution of the stress is kept almost uniform. For this reason, expansion and contraction of the membrane can be prevented, and high positional accuracy can be achieved.

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例によ
るＸ線マスクを示す。4A, 4B and 4C show an X-ray mask according to an embodiment of the present invention.

第４図（Ａ）は断面構成を示す。中央部を切り欠いた
開口20を有する円環状のシリコン基板10の表面に引張り
応力を生成させたSiC膜11が張られ、SiCセラミックから
なる支持枠18に取り付けられている。引張り応力のある
SiC膜11の表面上には、引張り応力を小さく抑制した、
ほぼストレスフリーのSiC膜12が形成されている。SiCは
Ｘ線に対する吸収が少なく、マスク保持用のメンブレン
を形成する。その上にＸ線を吸収する能力の強いTaから
なるTa膜16が積層されている。シリコン基板10の開口20
においては、SiC膜11、12とTa膜16の積層が膜状に張ら
れた形態になっている。Ta膜16は選択的にエッチングさ
れ、Ｘ線露光用のパターンを形成する。FIG. 4A shows a cross-sectional configuration. On the surface of an annular silicon substrate 10 having an opening 20 with a notch in the center, a SiC film 11 that generates a tensile stress is stretched and attached to a support frame 18 made of SiC ceramic. With tensile stress
On the surface of the SiC film 11, the tensile stress was suppressed small,
An almost stress-free SiC film 12 is formed. SiC absorbs less X-rays and forms a membrane for holding the mask. A Ta film 16 made of Ta having a strong ability to absorb X-rays is laminated thereon. Opening 20 of silicon substrate 10
In this case, the stack of the SiC films 11, 12 and the Ta film 16 is stretched in a film shape. The Ta film 16 is selectively etched to form a pattern for X-ray exposure.

第４図（Ｂ）はメンブレン上に形成されたTaパターン
の態様を拡大して示す。図に示すように、引張り応力が
強く物理的支持を与えるSiC膜11の上に、ほぼストレス
フリーとされたSiC膜12が形成され、その上のTa膜16が
所定形状にパターニングされている。FIG. 4 (B) is an enlarged view showing an embodiment of a Ta pattern formed on the membrane. As shown in the figure, a substantially stress-free SiC film 12 is formed on a SiC film 11 having a strong tensile stress and providing physical support, and a Ta film 16 thereon is patterned into a predetermined shape.

引張り応力の強い下層SiC膜11はたとえば厚さ２μ
ｍ、ストレスフリーの上層SiC膜12はたとえば厚さ0.1〜
0.2μｍ、Ta膜16はたとえば厚さ約0.8μｍとされる。The lower SiC film 11 having a strong tensile stress has a thickness of, for example, 2 μm.
m, the stress-free upper SiC film 12 has a thickness of, for example, 0.1 to
The thickness of the Ta film 16 is, for example, about 0.8 μm.

Ｘ線吸収体であるTa膜16のパターニングの際、起こり
やすいオーバーエッチについて第４図（Ｃ）を参照して
説明する。Ta膜16の上に、たとえば厚さ約0.5μｍのノ
ボラック樹脂系ホトレジスト層を塗布し、現像してレジ
ストパターン19を作成し、その下のTa膜16を選択的にエ
ッチングする。たとえば、Cl₂とCCl₄とを用いた反応性
イオンエッチングにより、レジストパターン19の形状に
忠実な形状でTa膜16をエッチングする。このエッチング
においてTaと下地となるSiCとのエッチング速度の比は
それ程高くはない。従って、Ta膜16を完全にエッチした
状態では、下地のSiC膜12の露出部分が幾分かはエッチ
ングされる可能性が高い。With reference to FIG. 4 (C), an overetch which is likely to occur when patterning the Ta film 16 as an X-ray absorber will be described. On the Ta film 16, for example, a novolak resin-based photoresist layer having a thickness of about 0.5 μm is applied and developed to form a resist pattern 19, and the Ta film 16 thereunder is selectively etched. For example, the Ta film 16 is etched in a shape faithful to the shape of the resist pattern 19 by reactive ion etching using Cl ₂ and CCl ₄ . In this etching, the ratio of the etching rates of Ta and the underlying SiC is not so high. Therefore, when the Ta film 16 is completely etched, there is a high possibility that the exposed portion of the underlying SiC film 12 is etched to some extent.

第４図（Ｃ）はこのようにSiC膜12の表面部分がオー
バーエッチされて凹部21が形成された状態を示してい
る。このように、オーバーエッチが生じると、従来はSi
C膜の内部応力にも変化が生じ、SiC膜内の応力分布に変
化が生じて、マスクパターンに歪みが生じてしまってい
た。FIG. 4C shows a state in which the concave portion 21 is formed by overetching the surface portion of the SiC film 12 in this manner. As described above, when the overetch occurs, conventionally, the Si
The internal stress of the C film also changed, the stress distribution in the SiC film changed, and the mask pattern was distorted.

本実施例においては、引張り応力の強いSiC膜11は、
２×10⁹〜４×10⁹dyn/cm²の引張り応力を有するように
制御され、その上の引張り応力の小さいSiC膜12は８×1
0⁸dyn/cm²程度以下の応力に制御されている。In the present embodiment, the SiC film 11 having a strong tensile stress is
The SiC film 12 is controlled to have a tensile stress of 2 × 10 ⁹ to 4 × 10 ⁹ dyn / cm ² , and the SiC film 12 having a small tensile stress thereon is 8 × 1 dyn / cm ^2.
The stress is controlled to be about ⁸ dyn / cm ² or less.

たとえば、SiC膜11が厚さ約２μｍ、応力約４×10⁹dy
n/cm²を有し、その上のSiC膜12が、たとえば厚さ0.1μ
ｍ、応力５×10⁸dyn以下であるとすれば、上層のSiC膜1
2の全厚さ0.1μｍがオーバーエッチされた場合でも、力
学的にはオーバエッチされた部分は、下層のSiC膜11の
厚さ0.0125μｍ分にしか相当しない。従って、オーバー
エッチによって生じる応力の局部変化は極めて小さいも
のにとどまる。たとえば、従来は厚さ0.8μｍの吸収体
に約５×10⁸dyn/cm²の応力が生じたものと同等の応力変
化がオーバーエッチによって生じていた場合、本例にお
いては、吸収体に生じる応力はほぼ１桁低いものとな
る。For example, the SiC film 11 has a thickness of about 2 μm and a stress of about 4 × 10 ⁹ dy
n / cm ² , and the SiC film 12 thereon has a thickness of, for example, 0.1 μm.
m, the stress is 5 × 10 ⁸ dyn or less, the upper SiC film 1
Even when the entire thickness of 0.1 μm of 2 is overetched, the overetched portion mechanically corresponds to only the thickness of the underlying SiC film 11 of 0.0125 μm. Therefore, the local change in stress caused by the overetch is very small. For example, if a stress change of about 5 × 10 ⁸ dyn / cm ² is generated by overetching in a conventional absorber having a thickness of 0.8 μm, a stress change in the absorber occurs in this example. The stress will be almost an order of magnitude lower.

このように構成されたＸ線マスクは波長４〜８ÅのＸ
線に対してTa膜16の存在しないSiCメンブレン部分にお
いてはほぼ70％の透過率を示し、Ta膜16の存在する部分
では、ほぼ10のコントラストを示す。An X-ray mask configured in this manner is an X-ray mask having a wavelength of 4 to 8 °.
The line shows a transmittance of about 70% in the SiC membrane portion where the Ta film 16 does not exist, and shows a contrast of about 10 in the portion where the Ta film 16 exists.

第５図（Ａ）〜（Ｅ）に、以上説明したようなＸ線マ
スクの製造プロセスを示す。FIGS. 5A to 5E show the manufacturing process of the X-ray mask as described above.

まず、第５図（Ａ）に示すように、シリコン基板10の
表面に熱分解CVDにより十分な引張り応力を有するSiC膜
11を成長する。たとえば、温度約1000℃でSiHCl₃、C
₃H₈、H₂のガスを用い、圧力約3TorrでCVDを行い、SiC膜
を約２μｍ成長する。なお、厚さ２μｍはシリコン基板
10の表面部における厚さである。成長後、SiC膜11内に
生じる応力は約４×10⁹dyn/cm²程度とする。この低圧化
学気相成長（LPCVD）で成長したSiC膜をメンブレン下層
として使用する。First, as shown in FIG. 5 (A), an SiC film having a sufficient tensile stress is formed on the surface of the silicon substrate 10 by thermal decomposition CVD.
Grow 11 For example, at a temperature of about 1000 ° C, SiHCl ₃ , C
CVD is performed using a gas of ₃ H ₈ and H ₂ at a pressure of about 3 Torr, and a SiC film is grown to about 2 μm. Note that the thickness of 2 μm is a silicon substrate.
10 is the thickness at the surface. After the growth, the stress generated in the SiC film 11 is about 4 × 10 ⁹ dyn / cm ² . The SiC film grown by the low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) is used as a lower layer of the membrane.

次に、第５図（Ｂ）に示すように、表面上にプラズマ
CVDによる応力の低いSiC膜を成長する。たとえば，温度
300〜500°Ｃで、SiH₄、C₃H₈、H₂のガスを用い、圧力約
1Torrでプラズマを発生させ、プラズマCVDによって、厚
さ約0.2μｍのSiC膜12を成長する。成長後の膜内の応力
は、たとえば５×10⁸dyn/cm²以下に制御する。このよう
にして２層構成のメンブレンを形成した後、従来の技術
と同様のプロセスによりＸ線マスクを成長する。Next, as shown in FIG.
A SiC film with low stress by CVD is grown. For example, temperature
In 300 to 500 ° C, using _{SiH 4, C 3 H 8,} H 2 gas, a pressure of about
Plasma is generated at 1 Torr, and a SiC film 12 having a thickness of about 0.2 μm is grown by plasma CVD. The stress in the film after growth is controlled to, for example, 5 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less. After forming the two-layer membrane in this manner, an X-ray mask is grown by a process similar to the conventional technique.

すなわち、第５図（Ｃ）に示すように、シリコン基板
10の裏面側に基板表面を露出する開口24を形成するよう
にSiC膜をエッチングする。That is, as shown in FIG.
The SiC film is etched so as to form an opening 24 exposing the substrate surface on the back side of the substrate 10.

第５図（Ｄ）に示すように、シリコン基板10の表面側
にＸ線吸収体となるTa膜16をスパッタリングによって厚
さ約0.8μｍ堆積する。なお、Taの代わりに同様に原子
番号の大きな金属であるＷ、Au等を用いることもでき
る。As shown in FIG. 5D, a Ta film 16 serving as an X-ray absorber is deposited on the surface side of the silicon substrate 10 by sputtering to a thickness of about 0.8 μm. It should be noted that instead of Ta, a metal having a large atomic number, such as W or Au, can also be used.

第５図（Ｅ）に示すように、シリコン基板10の下面側
にSiCセラミック等で形成された支持枠18を取り付け
る。なお、支持枠18はSiC膜の開口部24と対応する開口2
2を有する。開口側からシリコン基板10をバックエッチ
して開口20を形成し、メンブレン部分を残す。その後Ta
膜16上にノボラック系レジスト膜を形成し、パターンを
現像してそのパターンをエッチングマスクとし、Ta膜16
をパターニングしてＸ線マスクを形成する。As shown in FIG. 5E, a support frame 18 made of SiC ceramic or the like is attached to the lower surface of the silicon substrate 10. The support frame 18 has an opening 2 corresponding to the opening 24 of the SiC film.
With 2. The silicon substrate 10 is back-etched from the opening side to form an opening 20, leaving a membrane portion. Then Ta
A novolak-based resist film is formed on the film 16, the pattern is developed, and the pattern is used as an etching mask.
Is patterned to form an X-ray mask.

第６図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の他の実施例によるＸ
線マスクの製造プロセスを示す。6 (A) to 6 (E) show X according to another embodiment of the present invention.
1 shows a manufacturing process of a line mask.

第６図（Ａ）に示すように、シリコン基板10の表面
に、熱分解CVDによって引張り応力の強いSiC膜11aを堆
積する。たとえば、SiHCl₃、C₃H₈、H₂を用いて圧力約3T
orrで、約1000℃において熱分解CVDを行い、厚さ約２μ
ｍの膜を成長した。As shown in FIG. 6A, an SiC film 11a having a strong tensile stress is deposited on the surface of the silicon substrate 10 by thermal decomposition CVD. For example, using SiHCl ₃ , C ₃ H ₈ , H ₂ at a pressure of about 3T
Perform thermal decomposition CVD at about 1000 ° C with orr, thickness about 2μ
m was grown.

その後、第６図（Ｂ）に示すように、シリコン基板10
の裏面側のSiC膜11aの中央部をエッチングによって除去
し開口24を形成する。Thereafter, as shown in FIG.
The opening 24 is formed by removing the central portion of the SiC film 11a on the rear surface side by etching.

第６図（Ｃ）に示すように、シリコン基板10の表面側
のSiC膜11の上から、たとえばシリコンイオンをイオン
注入する。注入されたイオンは膜の原子間に入り込み、
膜を拡げようとする力を作り出す。このため、膜に引張
り応力が働いている場合には、イオン注入されたイオン
はこの引張り応力を低減する働きを示す。As shown in FIG. 6 (C), for example, silicon ions are implanted from above the SiC film 11 on the surface side of the silicon substrate 10. The implanted ions enter between the atoms of the membrane,
Creates the force to expand the membrane. Therefore, when a tensile stress acts on the film, the ion-implanted ions exhibit a function of reducing the tensile stress.

第７図はイオン注入のドース量とイオン注入された膜
内における応力の様子を概略的に示すグラフである。膜
の初期状態が引張り応力を有する場合、イオン注入によ
って膜内に原子が注入されると、原子が挿入されること
によって膜が拡がろうとする力が生じ、引張り応力が減
少する。無応力の状態であれば膜内に新たに圧縮応力が
生じる。初期状態が引張り応力の状態であれば、イオン
注入のドース量の増加にしたがって、図に示すように引
張り応力は次第に減少し、やがて０になり、その後圧縮
応力に代わる。イオン注入するイオンとしてシリコンイ
オンを用いる場合を例示をしたが、シリコンイオンに限
らない。但し、入射するＸ線に対して強い吸収を示さな
いイオンを選ぶことが好ましい。FIG. 7 is a graph schematically showing the dose amount of the ion implantation and the state of the stress in the ion-implanted film. When the initial state of the film has a tensile stress, when atoms are implanted into the film by ion implantation, a force that causes the film to expand due to the insertion of the atoms causes a reduction in the tensile stress. If there is no stress, a new compressive stress is generated in the film. If the initial state is a state of tensile stress, as shown in the figure, the tensile stress gradually decreases as the dose of ion implantation increases, eventually becomes zero, and then replaces the compressive stress. Although the case where silicon ions are used as ions to be ion-implanted has been exemplified, the present invention is not limited to silicon ions. However, it is preferable to select ions that do not show strong absorption for incident X-rays.

このようにして、約深さ約0.2μｍのイオン注入領域1
2を形成する。このイオン注入領域12は応力の低い、ま
たは下層のSiC膜11の応力に較べて応力の無視できる領
域を構成する。Thus, the ion implantation region 1 having a depth of about 0.2 μm
Form 2. The ion-implanted region 12 forms a region where the stress is low or the stress can be ignored compared to the stress of the underlying SiC film 11.

第６図（Ｄ）に示すように、このように表面にほぼス
トレスフリーの層を形成したSiC膜11、12の上にＸ線の
吸収体であるTa膜16をスパッタリングによって成長す
る。As shown in FIG. 6 (D), a Ta film 16 as an X-ray absorber is grown by sputtering on the SiC films 11 and 12 having the substantially stress-free layers formed on the surfaces as described above.

続いて、第６図（Ｅ）に示すように、SiC膜の開口24
とほぼ対応する開口22を有するSiCセラミック等の支持
枠18をシリコン基板10裏面側に取り付け、開口部よりシ
リコン基板10をエッチバックする。このようにしてメン
ブレンが露出する開口20を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 6E, the opening 24 of the SiC film is formed.
A support frame 18 made of SiC ceramic or the like having an opening 22 substantially corresponding to the above is attached to the back side of the silicon substrate 10, and the silicon substrate 10 is etched back from the opening. In this way, the opening 20 from which the membrane is exposed is formed.

なお、上述の実施例において、メンブレンを２層構造
としたが、SiCの場合、下層の引張り応力は２×10⁹〜４
×10⁹dyn/cm²程度、上層の引張り応力は少なくともその
2.5分の１以下である８×10⁸dyn/cm²以下にすることが
好ましい。In the above embodiment, the membrane has a two-layer structure, but in the case of SiC, the tensile stress of the lower layer is 2 × 10 ⁹ to 4
× 10 ⁹ dyn / cm ² , the tensile stress of the upper layer is at least
It is preferable that the content be 8 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less, which is ^1/2 or less.

メンブレン材料としては、SiCの他、シリコン、窒化
シリコン等を用いることもできる。これらの材料の場
合、下層の引張り応力が５×10⁸dyn/cm²程度で制限され
る。上層の引張り応力はその約2.5分の１以下とするの
が好ましい。As the membrane material, silicon, silicon nitride, or the like can be used in addition to SiC. In the case of these materials, the tensile stress of the lower layer is limited to about 5 × 10 ⁸ dyn / cm ² . Preferably, the tensile stress in the upper layer is less than about 2.5 times less.

また、上層と下層の材料を変えてもよい。また３層以
上の構成としてもよい。Further, the materials of the upper layer and the lower layer may be changed. Further, a configuration having three or more layers may be employed.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線マスクに
おいて、メンブレンの上層をほぼストレスフリーの状態
にすることによって、Ｘ線吸収体膜のエッチングにおい
てオーバーエッチが生じても、出来上がるＸ線マスク用
パターンの位置精度を高く保つことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in the X-ray mask, by setting the upper layer of the membrane to a substantially stress-free state, overetching occurs in the etching of the X-ray absorber film. The position accuracy of the completed X-ray mask pattern can be kept high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の原理説明図であり、第
１図（Ａ）は構造を締め吸う概略断面図、第１図
（Ｂ）、（Ｃ）は製造方法を示す概略断面図、第１図
（Ｄ）は積層構造の上層の機能を示す概念図、 第２図（Ａ）〜（Ｆ）は従来技術によるＸ線マスクの製
作を示すための各工程におけるＸ線マスクの断面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術の問題点を説明するた
めの概念図、， 第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例による
Ｘ線マスクを説明するための図であり、第４図（Ａ）は
断面構成を示す概略断面図、第４図（Ｂ）はマスク部分
の部分拡大図、第４図（Ｃ）はＸ線吸収体膜のエッチン
グ時に生じ得るオーバーエッチの態様を示す概念図、 第５図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施例によるＸ線マス
クの製造プロセスを示すための図であり、各工程におけ
るＸ線マスクの概略断面図、 第６図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の他の実施例によるＸ線
マスクの製造プロセスを説明するための各工程の断面
図、 第７図はイオン注入のドース量とイオン注入された膜内
の応力との関係を概念的に示すグラフである。 図において、 １……下層 ２……上層 ３……下層の引張り応力 ４……上層の小さな応力 ５……プラズマ 10……シリコン基板 11……引張り応力の強いSiC膜 12……引張り応力の小さいSiC膜 16……Ta膜 18……支持枠 19……レジストパターン 20……開口 21……凹部 22……開口 24……開口1 (A) to 1 (D) are explanatory views of the principle of the present invention, wherein FIG. 1 (A) is a schematic sectional view of sucking a structure, and FIGS. 1 (B) and 1 (C) show a manufacturing method. FIG. 1 (D) is a conceptual diagram showing the function of the upper layer of the laminated structure, and FIGS. 2 (A) to 2 (F) are X-rays in each step for showing the production of an X-ray mask according to the prior art. FIGS. 3 (A) and 3 (B) are conceptual views for explaining problems of the prior art, and FIGS. 3 (A), (B) and (C) are embodiments of the present invention. 4 (A) is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional configuration, FIG. 4 (B) is a partially enlarged view of a mask portion, and FIG. 4 (C) is an X-ray mask. FIG. 5A to FIG. 5E are conceptual diagrams showing an aspect of over-etching that can occur when the line absorber film is etched. FIGS. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an X-ray mask in each step, and FIGS. 6 (A) to (E) are steps for explaining a manufacturing process of an X-ray mask according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph conceptually showing the relationship between the dose of ion implantation and the stress in the ion-implanted film. In the figure, 1... Lower layer 2... Upper layer 3... Lower layer tensile stress 4... Upper layer small stress 5... Plasma 10... SiC film 16 Ta film 18 Support frame 19 Resist pattern 20 Opening 21 Concave 22 Opening 24 Opening

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】SiCで形成されたメンブレンと、その上に
設けられたＸ線を吸収する材料で形成されるマスクパタ
ーンを有するＸ線マスクにおいて、 該メンブレンは、２×10⁹〜４×10⁹dyn/cm²の引張り応
力（３）が働いている下層（１）と、 下層上に形成され、８×10⁸dyn/cm²以下の応力（４）し
か働いていない上層（２）と からなることを特徴とするＸ線マスク。1. An X-ray mask having a membrane formed of SiC and a mask pattern formed of a material absorbing X-rays provided thereon, wherein the membrane is 2 × 10 ⁹ to 4 × 10 ⁹ A lower layer (1) on which a tensile stress (3) of ⁹ dyn / cm ² is acting; and an upper layer (2) formed on the lower layer and acting on only a stress (4) of 8 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less. An X-ray mask comprising: 【請求項２】前記上層（２）が厚さ0.2μｍ以下である
請求項１記載のＸ線マスク。2. An X-ray mask according to claim 1, wherein said upper layer has a thickness of 0.2 μm or less. 【請求項３】所定波長のＸ線を透過することのできる材
料で形成され、自己支持するのに十分な引張り応力
（３）が働いている下層（１）と、下層上に形成され、
下層の応力に較べて無視できる程度の応力（４）しか働
いていない上層（２）からなるメンブレンと、該メンブ
レン上に設けられ、Ｘ線を吸収する材料で形成されるマ
スクパターンからなるＸ線マスクの製造方法において、 該メンブレンは、十分な引張り応力の働いている薄膜か
らなる下層を作成する工程と、作成された薄膜の上から
イオン注入を行い表面部分に応力の減少した上層を作成
する工程によって形成することを特徴とするＸ線マスク
の製造方法。3. A lower layer (1) formed of a material capable of transmitting X-rays of a predetermined wavelength and having a tensile stress (3) sufficient for self-support and a lower layer (1) formed thereon.
An X-ray consisting of a membrane composed of an upper layer (2) that exerts only negligible stress (4) compared to the stress of a lower layer, and a mask pattern formed on the membrane and formed of a material that absorbs X-rays In the method for manufacturing a mask, the membrane includes a step of forming a lower layer made of a thin film having a sufficient tensile stress, and an ion-implanting step on the formed thin film to form an upper layer with reduced stress on a surface portion. A method for manufacturing an X-ray mask, wherein the method is formed by a process. 【請求項４】所定波長のＸ線を透過することのできる材
料で形成され、下層（１）と、下層上に形成された上層
（２）からなるメンブレンと、該メンブレン上に設けら
れ、Ｘ線を吸収する材料で形成されるマスクパターンか
らなるＸ線マスクの製造方法において、 ２×10⁹〜４×10⁹dyn/cm²の引張り応力の働いている下
層を熱分解化学気相堆積（CVD）で作成する工程と、 ８×10⁸dyn/cm²以下の応力しか働いていない上層をプラ
ズマCVDで作成する工程と を含むＸ線マスクの製造方法。4. A membrane formed of a material capable of transmitting X-rays of a predetermined wavelength and comprising a lower layer (1), an upper layer (2) formed on the lower layer, and a membrane provided on the membrane; In a method of manufacturing an X-ray mask comprising a mask pattern formed of a material that absorbs X-rays, a lower layer having a tensile stress of 2 × 10 ⁹ to 4 × 10 ⁹ dyn / cm ² is formed by pyrolytic chemical vapor deposition ( A method of manufacturing an X-ray mask, comprising: a step of forming the upper layer having a stress of 8 × 10 ⁸ dyn / cm ² or less by plasma CVD.