JP3607454B2 - Ｘ線マスク用ｘ線透過膜、ｘ線マスクブランク及びｘ線マスク並びにこれらの製造方法並びに炭化珪素膜の研磨方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透過膜に炭化珪素膜を用いたＸ線マスクブランク及びＸ線マスク並びにこれらの製造方法並びに炭化珪素膜の研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体産業において、シリコン基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する技術として、露光用電磁波に可視光や紫外線を用いて微細パターンを転写するフォトリソグラフィー法がよく知られている。しかし、近年半導体技術の進歩とともに、超ＬＳＩなどの半導体装置の高集積化が著しく進み、従来のフォトリソグラフィー法に用いてきた可視光や紫外線での転写限界（波長による原理的限界）を超えた高精度の微細パターンの転写技術が要求されるに至った。このような微細パターンを転写させるために、可視光や紫外線よりも波長の短いＸ線を用いるＸ線リソグラフィー法が試みられている。
【０００３】
図２はＸ線リソグラフィーに用いられるＸ線マスクの構造を示す断面図であり、図３はＸ線マスクを製造する際の中間工程で得られる中間品としてのＸ線マスクブランクの１例の構造を示す断面図である。
【０００４】
図２に示したようにＸ線マスク１は、Ｘ線を透過するＸ線透過膜（メンブレン）１２と、該Ｘ線透過膜１２の上に形成されたＸ線吸収膜パターン１３ａから構成されており、Ｘ線透過膜１２は、シリコン基板の周辺部のみを残して他を除去することによって形成されたシリコン枠体１１ａに支持されている。このＸ線マスク１を製造する際にはその中間工程において中間品たるＸ線マスクブランクが製造され、このＸ線マスクブランクにさらに加工が施されてＸ線マスクが得られる。当該産業界においては、完成品たるＸ線マスクが取り引きの対象となることは勿論であるが、中間品たるＸ線マスクブランクも独立して取り引きの対象となる場合も多い。
【０００５】
図３に示したように、Ｘ線マスクブランク２は、シリコン基板１１上に形成されたＸ線透過膜１２と、該Ｘ線透過膜の上に形成されたＸ線吸収膜１３とから構成されている。
【０００６】
Ｘ線透過膜１２としては、窒化硅素、炭化硅素、ダイヤモンドなどが一般に用いられ、Ｘ線吸収膜１３には、Ｘ線照射に対して優れた耐性をもつＴａを含むアモルファス材料が良く用いられている。
【０００７】
このＸ線マスクブランク２からＸ線マスクブランク１を作製するプロセスとしては、例えば、以下の方法が用いられる。すなわち、図３に示されるＸ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜（１２ａ；図２参照）をマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコンをエッチングしてＸ線マスク１（図２参照）を得る。この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【０００８】
ここで、Ｘ線透過膜１２としては、Ｘ線に対する高い透過性、高ヤング率、適度な引っ張り応力、Ｘ線に対する照射耐性、可視域での高い透過性などが要求される。以下にそれぞれの特性を説明する。Ｘ線に対する透過性は、露光時に要求され、透過性が高いほど露光に要する時間を短くできスループットを上げるのに効果的である。ヤング率は膜の強度や吸収体パターンの歪みに影響を及ぼし、ヤング率が高い程膜強度は高くなり位置歪みを抑えるのに効果がある。適度な引っ張り応力は、膜を自立化させる上で引っ張り応力を持つ必要がある。Ｘ線に対する照射耐性は、露光時にＸ線透過膜はＸ線の照射を受けるため、Ｘ線の照射に対してダメージがないことが必要になる。可視域での透過性は、Ｘ線ステッパーへマスクを装着してのマスクとウエハとの位置合わせに可視域の光源を用いたアライメントを行うため、高精度なアライメントを実現するためにアライメント光源に対して高い透過性が必要になる。さらに、膜表面は平滑であることが要求される。表面平滑性は、吸収体の高精度なパターン形成に必要とされている。
【０００９】
これらの要求を満たすために様々な材料や製法が研究されてきたが、これまでにＸ線透過膜として用いられてきた窒化珪素、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンドの中で、炭化珪素はヤング率が高く、Ｘ線に対してダメージがないことが確認されており、最も有望な材料であるといえる。しかしながら、一般に良く用いられるＳｉＣ膜は多結晶の構造をもち、結晶構造に起因した６ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以上に粗れた膜表面を有する。このようなＳｉＣ膜の表面平滑化として、成膜後にエッチバック法や機械研磨を行う方法が実施されている。エツチバツク法は、粗れたＳｉＣ膜上にレジストをコートし、得られた平滑なレジスト面をドライエッチングによりＳｉＣ膜へ転写する技術であり、機械研磨は、ダイヤモンドやアルミナのような硬い粒子を研磨材として用いて物理的にＳｉＣ膜表面の凸凹部分を削る方法である。例えば、特公平７−７５２１９によれば、エッチバックや機械研磨により２０ｎｍ以下の表面粗さを得ている。ここでの表面粗さの定義は明確でないが、この粗さは最大高さ（Ｒｍａｘ）と予想され、Ｒａ換算すると約２ｎｍ以下に相当する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、フォトリソグラフィー技術の進歩に伴い、Ｘ線リソグラフィーの導入時期が先送りされ、現状では１Ｇ ｂｉｔ−ＤＲＡＭ （デザインルール：０．１８μｍ）の世代から導入される見通しとなった。そして、Ｘ線リソグラフィーは、１Ｇから導入された場合でも、４Ｇ、１６Ｇ、６４Ｇまで複数世代に亘って使用できるという特徴を有している。６４Ｇでの使用を想定した場合、Ｘ線マスクに要求される位置精度は一層厳しくなり１０ｎｍという高い位置精度が必要になる。さらに、マスクパターンは、パターンサイズによらず欠陥がゼロである必要がある。パターンの欠陥は、欠陥修正装置により修正できるものの、実用上修正可能な欠陥数は、マスク面内で１０程度以下に制限される。パターン欠陥の要因としては、Ｘ線吸収膜の欠陥が主な原因として挙げられ、その中でもＸ線透過膜上の欠陥が重要な要因となる。つまり、透過膜上に欠陥（異物など）が存在するとその上に形成される吸収膜にも欠陥が引き継がれ、この吸収膜の欠陥がマスク加工後にパターン欠陥を生じさせる。したがって、Ｘ線透過膜上の欠陥を正確に検査し、欠陥がゼロか又は極めて少ない状態に処理する必要がある。パターン欠陥に影響を及ぼす欠陥の最小サイズは、パターンの最小線幅相当であり、したがって、Ｘ線マスクの場合、０．２μｍ程度の欠陥サイズを正確に検査する必要がある。
【００１１】
欠陥検査装置としては、レーザー光を用いた表面欠陥からの光散乱を検出する方法が一般的であり、例えばテンコール社のサーフスキャン６２２０においては、シリコンウエハ上で０．０９μｍの最小感度を実現できている。しかしながら、このようなレーザー光を用いた表面欠陥検査装置において、欠陥の検出感度は、表面の粗さに敏感に影響し、表面が粗れているとその粗さにより光が散乱し、微小な欠陥を認識（区別）できなくなる。我々は表面粗さと欠陥検出サイズに関して実験を重ねた結果、０．２μｍの欠陥を正確に評価するには、表面粗さは、１．０ｎｍ（Ｒａ）以下である必要があることが確認された。しかしながら、エッチバック法を用いた場合、２ｎｍ以下の粗さは得られるものの、１ｎｍ以下の平滑な表面を得ることはほとんどできなかった。一方、機械研磨方法の場合、ＳｉＣ膜は非常に硬い膜であるために、一般にシリカのような柔らかい研磨粒子ではほとんど削れず、ダイヤモンドのように硬い研磨材を用いることで、１ｎｍ以下の平滑な表面を得ることはできる。しかしながら、ダイヤモンドの粒子を用いると表面に傷が容易に生じることが確認された。このような傷の中で、ある一定サイズ以上のものは膜強度の低下を招く他、微細パターンの断線（欠陥）を引き起こすことが確認された。
【００１２】
本発明は、上述した背景のもとでなされたものであり、高精度のパターン転写が可能なＸ線マスクの製造に用いることができるＸ線マスク用Ｘ線透過膜並びにＸ線マククブランク及びこれを用いて製造されるＸ線マスク並びにこれらＸ線マスクブランクおよびＸ線マスクのＸ線透過膜として用いられる炭化珪素膜の製造方法並びにＸ線透過膜としての炭化珪素膜としてこの炭化珪素膜の製造方法を用いたＸマスクブランク及びＸ線マスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、
請求項１の発明は、
表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜からなるＸ線マスク用のＸ線透過膜であり、
請求項２の発明は、
基板上にＸ線透過膜とＸ線吸収膜とを有するＸ線マスクブランクにおいて、
前記Ｘ線透過膜として、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜を用いることを特徴とし、
請求項３の発明は、
枠体に支持されたＸ線透過膜の上にＸ線吸収膜パターンが形成されたＸ線マスクにおいて、
前記Ｘ線透過膜として、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜を用いることを特徴とし、
請求項４の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
研磨材として、平均粒径が０．０５〜０．３μｍのダイヤモンドを用いることによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項５の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
平均粒径が０．０５〜０．６μｍのダイヤモンドからなる研磨材を用いて研磨した後、コロイダルシリカからなる研磨材を用いて研磨することによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項６の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
研磨材として、過酸化水素（Ｈ２ Ｏ２ ）を含有する溶液中に分散したコロイダルシリカを用いて研磨することによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項７の発明は
基板上にＸ線透過膜としての炭化珪素膜を形成する工程と、該炭化珪素膜表面を研磨する研磨工程とを有するＸ線マスクブランクの製造方法において、
前記炭化珪素膜を研磨する研磨工程として、請求項４ないし６のいずれかに記載の炭化珪素膜の研磨方法を用いることを特徴とし、
請求項８の発明は、
基板の一方の表面にＸ線透過膜としての炭化珪素膜を形成する工程と、該炭化珪素膜表面を研磨する研磨工程と、該研磨工程を施した炭化珪素膜表面にＸ線吸収膜を形成する工程と、該Ｘ線吸収膜の一部を選択的に除去してＸ線吸収膜パターンを形成する工程と、前記基板の前記Ｘ線吸収膜パターンが形成された領域範囲を含む部分を除去して前記基板を枠体状に形成する工程とを有するＸ線マスクの製造方法において、
前記炭化珪素膜を研磨する研磨工程として、請求項４ないし６のいずれかに記載の炭化珪素膜の研磨方法を用いることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明者等の研究によれば、表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下で、表面に幅０．２５μｍ以下の直線状の傷（スクラッチ）がない炭化珪素膜は、高い膜強度を有することがわかった。さらに、その炭化珪素膜をＸ線透過膜として用いた場合、０．２μｍ程度の微小な欠陥まで含めても欠陥の極めて少ないＸ線マスクが得られることがわかった。すなわち、Ｘ線マスクは、低欠陥と高い膜強度をが要求され、例えば、Ｘ線リソグラフィーで要求される０．１８μｍのデザインルールパターンを有する１Ｇ ｂｉｔ−ＤＲＡＭ 用Ｘ線マスクにおいては、修正前のパターン欠陥を１０個以下に抑える必要がある。そのためには、０．２μｍの欠陥サイズも評価する必要がある。また、膜強度は、Ｘ線透過膜のスクラッチの程度に影響され、スクラッチを小さくすることが膜強度の低下を抑える上で重要であることが見出された。そして、Ｘ線透過膜の表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下で、表面に幅０．２５μｍ以下の直線状の傷（スクラッチ）がないことが必要であることを見出した。Ｘ線透過膜の表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以上であると、０．２μｍサイズの欠陥を正確に評価することができず、信頼性の高い低欠陥のマスクを作製することができない。またＸ線透過膜の表面に幅０．２５μｍ以上の直線状の傷（スクラッチ）があると、膜強度が著しく低下して、信頼性のあるＸ線マスクが得られない。
【００１５】
同様の観点から、Ｘ線透過膜の表面粗さが０．８ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下が好ましく、０．６ｎｍ以下がより好ましい。Ｘ線透過膜の表面の傷は、幅０．２μｍ以下であることが膜強度の観点から好ましい。
【００１６】
ここで、用いる基板としては、シリコン基板等が挙げられる。また、本発明のＸ線マスクブランクにおいては、Ｘ線透過膜とＸ線吸収膜との間に、エッチング停止層、密着層、反射防止層、導電層の膜を設けたものでもよく、また、Ｘ線吸収膜上にマスク層、保護層、導伝層を設けたものでもよい。
【００１７】
また、請求項４、請求項５又は請求項６に記載の方法を用いれば、Ｒａで１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面を有する炭化珪素膜を得ることができる。
【００１８】
請求項４に記載の方法によれば、ダイアモンド粒子を研磨材として用いることにより、炭化珪素膜の平坦性が得られ、かつそのダイアモンド粒子として比較的粒子の小さいものを用いることにより、０．２５μｍ以上の傷の発生を防止することができる。このとき用いることのできるダイアモンド粒子の粒径が１／１０μｍ（０．１μｍ）径、１／８μｍ（０．１２μｍ）径、１／４μｍ（０．２５μｍ）径のものを使用することができる。
【００１９】
請求項５に記載の方法によれば、まず、ダイアモンド粒子を研磨材として用いて研磨した後、コロイダルシリカを研磨材としてメカノケミカル研磨を行うことによりダイアモンド研磨により傷が発生していても、次のメカノケミカル研磨により傷を取り除くことが可能となる。このとき用いることができるダイアモンド粒子の粒径としては、平均粒径が０．０５〜０．６μｍのものであり、例えば、平均粒径が１／１０μｍ（０．１μｍ）径、１／８μｍ（０．１２μｍ）径、１／４μｍ（０．２５μｍ）径、１／２μｍ（０．５μｍ）径のものを使用することができるが、特にダイアモンド研磨で傷が発生するおそれのある０．３μｍより大きい粒径のダイアモンド粒子を用いた場合有効である。
【００２０】
請求項６に記載の方法によれば、傷の発生を防止するという観点からコロイダルシリカを用いたメカノケミカル研磨を採用し、さらに過酸化水素（Ｈ２ Ｏ２ ）を用いて溶液のｐＨを制御することにより研磨速度を早め、膜の平坦性を高めることができる。
【００２１】
【実施の形態】
図１は本発明の実施例にかかるＸ線マスクの製造方法の説明図である。以下、図１を参照にして実施例のＸ線マスクの製造方法を説明し、あわせて本発明の実施例にかかるＸ線マスクブランク及びその製造方法並びにＸ線マスク並びに炭化珪素膜の研磨方法を説明する。
【００２２】
（実施例１）
［Ｘ線透過膜の形成］
まず、シリコン基板１１の両面にＸ線透過膜１２として炭化珪素膜を成膜する。シリコン基板１は、大きさ４インチφ、厚さ２ｍｍで結晶方位（１００）のシリコン基板を用いる。また、Ｘ線透過膜としての炭化珪素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法により２．１μｍの厚みに成膜する。次に、Ｘ線透過膜１２の表面を機械研磨により平滑化処理する。機械研磨は、Ｘ線透過膜１２を形成した基板の裏面をステンレス（ＳＵＳ）製の治具に張り付け固定し、膜表面を平均粒径１／８μｍ（０．０５〜０．３５μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し、深さ約０．１μｍ削り、表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得た。このとき表面の傷は、０．２μｍ以下であった。
【００２３】
［Ｘ線吸収膜の形成］
次に、図１（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過膜１２上にタンタル及びホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法によって０．５μｍの厚さに形成する。スパッタターゲットは、タンタルとホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼結体を用いる。スパッタガスは、Ｘｅで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ 、スパッタガス圧０．３５Ｐａとする。次いで、この基板を窒素中２５０℃、２時間の条件でアニーリングを行い、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜１３を得ることにより、Ｘ線マスクブランクを作製下。
【００２４】
［エッチングマスク層の形成］
次に、図１（Ｃ）に示すように、Ｘ線吸収膜１３の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を含むクロム膜をＲＦマグネトロンパッタ法によって０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタターゲットにＣｒを用い、スパッタガスは、Ａｒにメタンを７％混合したガスで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ スパッタガス圧１．２Ｐａとして、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマスク層を得た。なお、ここで、ッチングマスク層とは、ＥＢレジストとＸ線吸収膜の間に挿入して、ドライエッチングによるＸ線吸収膜の加工精度を高める役割をするものである。この段階で得られたものもＸ線マスクブランクの１種として取り扱われる。
【００２５】
［Ｘ線吸収膜パターンの形成及び枠体の形成］
Ｘ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜１２ａをマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコン基板１１をエッチングしてシリコン枠体１１ａを形成し、Ｘ線マスクを得る（図１（Ｄ）参照）。なお、この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【００２６】
本実施例で作製したＸ線マスクは、マスク加工後のパターン欠陥を１０個以下とすることができ、マスク修正装置により欠陥ゼロのＸ線マスクを実現できた。また、膜強度は実用上問題のないことが確認された。
【００２７】
（実施例２）
［Ｘ線透過膜の形成］
まず、シリコン基板１１の両面にＸ線透過膜１２として炭化珪素膜を成膜する。シリコン基板１は、大きさ４インチφ、厚さ２ｍｍで結晶方位（１００）のシリコン基板を用いる。また、Ｘ線透過膜としての炭化珪素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法により２．１μｍの厚みに成膜する。次に、Ｘ線透過膜１２の表面を機械研磨により平滑化処理する。機械研磨は、Ｘ線透過膜１２を形成した基板の裏面をステンレス（ＳＵＳ）製の治具に張り付け固定し、膜表面を平均粒径１／４μｍ（０．１〜０．６μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し、表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得る。こうして得られた膜の表面には、０．２μｍ以上の傷が存在した。そこで、さらに基板の裏面をＳＵＳ製の治具に固定し、基板をコロイダルシリカ（粒径６０〜８０ｎｍ）を分散させたスウェードタイプ（不織布タイプ）研磨布にあてがい、１８０ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し表面の傷を０．２μｍ以下とした。
【００２８】
［Ｘ線吸収膜の形成］
次に、図１（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過膜１２上にタンタル及びホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法によって０．５μｍの厚さに形成する。スパッタターゲットは、タンタルとホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼結体を用いる。スパッタガスは、Ｘｅで、ＲＦパワー密度
６．５Ｗ／ｃｍ２ 、スパッタガス圧０．３５Ｐａとする。次いで、この基板を窒素中２５０℃、２時間の条件でアニーリングを行い、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜１３を得ることにより、Ｘ線マスクブランクを作製した。
【００２９】
［エッチングマスク層の形成］
次に、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ線吸収膜１３の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を含むクロム膜をＲＦマグネトロンパッタ法によって０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタターゲットにＣｒを用い、スパッタガスは、Ａｒにメタンを７％混合したガスで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ スパッタガス圧１．２Ｐａとして、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマスク層を得た。この段階で得られたものもＸ線マスクブランクの１種として取り扱われる。
【００３０】
［Ｘ線吸収膜パターンの形成及び枠体の形成］
Ｘ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜１２ａをマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコン基板１１をエッチングしてＸ線シリコン枠体１１ａを形成し、Ｘ線マスクを得る（図１（Ｄ）参照）。なお、この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【００３１】
本実施例で作製したＸ線マスクは、マスク加工後のパターン欠陥を１０個以下とすることができ、マスク修正装置により欠陥ゼロのＸ線マスクを実現できた。また、膜強度は実用上問題のないことが確認された。
【００３２】
（実施例３）
この実施例は、上述の実施例１、２におけるＸ線透過膜１２の形成工程において、Ｘ線透過膜１２たる炭化珪素膜を研磨する工程として、以下のメカノケミカル研磨を行うようにした点を除けば実施例１、２と同一である。
【００３３】
この実施例のメカノケミカル研磨は、基板をコロイダルシリカ（粒径６０〜８０ｎｍ）を分散させた凝固ポリマータイプの研磨布にあてがい、１８０ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて１０分間研磨する。ここで、コロイダルスラリー中にＨ２ Ｏ２ を３０％添加し、溶媒のｐＨを弱アルカリ（８．５）にする。これにより、触媒作用が活発になり、研磨速度の増加と表面平滑化が実現できた。
【００３４】
（比較例）
この比較例は、上述の実施例１におけるＸ線透過膜１２の形成工程において、Ｘ線透過膜１２たる炭化珪素膜を研磨する工程として、平均粒径１／２μｍ（０．２〜０．８μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨するようにして表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得た点を除けば実施例１と同一である。しかし、こうして研磨して得られたＸ線透過膜表面には０．２５μｍ以上の傷が存在した。
【００３５】
さらに、最終的に得られたＸ線マスクも、上記傷が原因で、修正不可能なパターン欠陥が存在し、無欠陥マスクを得ることはできなかった。また、膜強度も実用上において十分でなく、繰り返しの使用によって膜破壊するものであった。
【００３６】
なお、上述の実施例においては、Ｘ線吸収膜として、ＴａとＢの化合物（Ｔａ／Ｂ＝８／２）を用いたが、この代わりに、例えば、金属Ｔａ、Ｔａを含むアモルファス材料、Ｔａ４ Ｂ以外の組成を持つホウ化タンタル等を用いてもよい。
【００３７】
また、Ｘ線マスクブランクの構造としては、実施例で掲げたものの外に、基板にＸ線透過膜を形成した後に、基板の裏面からその中央部を除去して枠体を形成し、この枠体にＸ線透過膜が張られた状態のいわゆるメンブレン化した構造のものも考えられる。要するに、Ｘ線マスク製造工程における主な中間品はＸ線マスクブランクであるということができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、Ｘ線透過膜たる炭化珪素膜の表面を、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない面に研磨するようにしたことにより、無欠陥で十分な膜強度を有するＸ線マスクを得ることを可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかるＸ線マスクの製造方法の説明図である。
【図２】Ｘ線マスクの構造を説明するための断面図である。
【図３】Ｘ線マスクブランクの構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線マスク
２…Ｘ線マスクブランク
１１ａ …シリコン支持枠
１１…シリコン基板
１２…Ｘ線透過膜
１３…Ｘ線吸収膜
１３ａ …Ｘ線吸収膜パターン
１４…エッチングマスク層
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透過膜に炭化珪素膜を用いたＸ線マスクブランク及びＸ線マスク並びにこれらの製造方法並びに炭化珪素膜の研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体産業において、シリコン基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する技術として、露光用電磁波に可視光や紫外線を用いて微細パターンを転写するフォトリソグラフィー法がよく知られている。しかし、近年半導体技術の進歩とともに、超ＬＳＩなどの半導体装置の高集積化が著しく進み、従来のフォトリソグラフィー法に用いてきた可視光や紫外線での転写限界（波長による原理的限界）を超えた高精度の微細パターンの転写技術が要求されるに至った。このような微細パターンを転写させるために、可視光や紫外線よりも波長の短いＸ線を用いるＸ線リソグラフィー法が試みられている。
【０００３】
図２はＸ線リソグラフィーに用いられるＸ線マスクの構造を示す断面図であり、図３はＸ線マスクを製造する際の中間工程で得られる中間品としてのＸ線マスクブランクの１例の構造を示す断面図である。
【０００４】
図２に示したようにＸ線マスク１は、Ｘ線を透過するＸ線透過膜（メンブレン）１２と、該Ｘ線透過膜１２の上に形成されたＸ線吸収膜パターン１３ａから構成されており、Ｘ線透過膜１２は、シリコン基板の周辺部のみを残して他を除去することによって形成されたシリコン枠体１１ａに支持されている。このＸ線マスク１を製造する際にはその中間工程において中間品たるＸ線マスクブランクが製造され、このＸ線マスクブランクにさらに加工が施されてＸ線マスクが得られる。当該産業界においては、完成品たるＸ線マスクが取り引きの対象となることは勿論であるが、中間品たるＸ線マスクブランクも独立して取り引きの対象となる場合も多い。
【０００５】
図３に示したように、Ｘ線マスクブランク２は、シリコン基板１１上に形成されたＸ線透過膜１２と、該Ｘ線透過膜の上に形成されたＸ線吸収膜１３とから構成されている。
【０００６】
Ｘ線透過膜１２としては、窒化硅素、炭化硅素、ダイヤモンドなどが一般に用いられ、Ｘ線吸収膜１３には、Ｘ線照射に対して優れた耐性をもつＴａを含むアモルファス材料が良く用いられている。
【０００７】
このＸ線マスクブランク２からＸ線マスクブランク１を作製するプロセスとしては、例えば、以下の方法が用いられる。すなわち、図３に示されるＸ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜（１２ａ；図２参照）をマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコンをエッチングしてＸ線マスク１（図２参照）を得る。この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【０００８】
ここで、Ｘ線透過膜１２としては、Ｘ線に対する高い透過性、高ヤング率、適度な引っ張り応力、Ｘ線に対する照射耐性、可視域での高い透過性などが要求される。以下にそれぞれの特性を説明する。Ｘ線に対する透過性は、露光時に要求され、透過性が高いほど露光に要する時間を短くできスループットを上げるのに効果的である。ヤング率は膜の強度や吸収体パターンの歪みに影響を及ぼし、ヤング率が高い程膜強度は高くなり位置歪みを抑えるのに効果がある。適度な引っ張り応力は、膜を自立化させる上で引っ張り応力を持つ必要がある。Ｘ線に対する照射耐性は、露光時にＸ線透過膜はＸ線の照射を受けるため、Ｘ線の照射に対してダメージがないことが必要になる。可視域での透過性は、Ｘ線ステッパーへマスクを装着してのマスクとウエハとの位置合わせに可視域の光源を用いたアライメントを行うため、高精度なアライメントを実現するためにアライメント光源に対して高い透過性が必要になる。さらに、膜表面は平滑であることが要求される。表面平滑性は、吸収体の高精度なパターン形成に必要とされている。
【０００９】
これらの要求を満たすために様々な材料や製法が研究されてきたが、これまでにＸ線透過膜として用いられてきた窒化珪素、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンドの中で、炭化珪素はヤング率が高く、Ｘ線に対してダメージがないことが確認されており、最も有望な材料であるといえる。しかしながら、一般に良く用いられるＳｉＣ膜は多結晶の構造をもち、結晶構造に起因した６ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以上に粗れた膜表面を有する。このようなＳｉＣ膜の表面平滑化として、成膜後にエッチバック法や機械研磨を行う方法が実施されている。エツチバツク法は、粗れたＳｉＣ膜上にレジストをコートし、得られた平滑なレジスト面をドライエッチングによりＳｉＣ膜へ転写する技術であり、機械研磨は、ダイヤモンドやアルミナのような硬い粒子を研磨材として用いて物理的にＳｉＣ膜表面の凸凹部分を削る方法である。例えば、特公平７−７５２１９によれば、エッチバックや機械研磨により２０ｎｍ以下の表面粗さを得ている。ここでの表面粗さの定義は明確でないが、この粗さは最大高さ（Ｒｍａｘ）と予想され、Ｒａ換算すると約２ｎｍ以下に相当する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、フォトリソグラフィー技術の進歩に伴い、Ｘ線リソグラフィーの導入時期が先送りされ、現状では１Ｇ ｂｉｔ−ＤＲＡＭ （デザインルール：０．１８μｍ）の世代から導入される見通しとなった。そして、Ｘ線リソグラフィーは、１Ｇから導入された場合でも、４Ｇ、１６Ｇ、６４Ｇまで複数世代に亘って使用できるという特徴を有している。６４Ｇでの使用を想定した場合、Ｘ線マスクに要求される位置精度は一層厳しくなり１０ｎｍという高い位置精度が必要になる。さらに、マスクパターンは、パターンサイズによらず欠陥がゼロである必要がある。パターンの欠陥は、欠陥修正装置により修正できるものの、実用上修正可能な欠陥数は、マスク面内で１０程度以下に制限される。パターン欠陥の要因としては、Ｘ線吸収膜の欠陥が主な原因として挙げられ、その中でもＸ線透過膜上の欠陥が重要な要因となる。つまり、透過膜上に欠陥（異物など）が存在するとその上に形成される吸収膜にも欠陥が引き継がれ、この吸収膜の欠陥がマスク加工後にパターン欠陥を生じさせる。したがって、Ｘ線透過膜上の欠陥を正確に検査し、欠陥がゼロか又は極めて少ない状態に処理する必要がある。パターン欠陥に影響を及ぼす欠陥の最小サイズは、パターンの最小線幅相当であり、したがって、Ｘ線マスクの場合、０．２μｍ程度の欠陥サイズを正確に検査する必要がある。
【００１１】
欠陥検査装置としては、レーザー光を用いた表面欠陥からの光散乱を検出する方法が一般的であり、例えばテンコール社のサーフスキャン６２２０においては、シリコンウエハ上で０．０９μｍの最小感度を実現できている。しかしながら、このようなレーザー光を用いた表面欠陥検査装置において、欠陥の検出感度は、表面の粗さに敏感に影響し、表面が粗れているとその粗さにより光が散乱し、微小な欠陥を認識（区別）できなくなる。我々は表面粗さと欠陥検出サイズに関して実験を重ねた結果、０．２μｍの欠陥を正確に評価するには、表面粗さは、１．０ｎｍ（Ｒａ）以下である必要があることが確認された。しかしながら、エッチバック法を用いた場合、２ｎｍ以下の粗さは得られるものの、１ｎｍ以下の平滑な表面を得ることはほとんどできなかった。一方、機械研磨方法の場合、ＳｉＣ膜は非常に硬い膜であるために、一般にシリカのような柔らかい研磨粒子ではほとんど削れず、ダイヤモンドのように硬い研磨材を用いることで、１ｎｍ以下の平滑な表面を得ることはできる。しかしながら、ダイヤモンドの粒子を用いると表面に傷が容易に生じることが確認された。このような傷の中で、ある一定サイズ以上のものは膜強度の低下を招く他、微細パターンの断線（欠陥）を引き起こすことが確認された。
【００１２】
本発明は、上述した背景のもとでなされたものであり、高精度のパターン転写が可能なＸ線マスクの製造に用いることができるＸ線マスク用Ｘ線透過膜並びにＸ線マククブランク及びこれを用いて製造されるＸ線マスク並びにこれらＸ線マスクブランクおよびＸ線マスクのＸ線透過膜として用いられる炭化珪素膜の製造方法並びにＸ線透過膜としての炭化珪素膜としてこの炭化珪素膜の製造方法を用いたＸマスクブランク及びＸ線マスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、
請求項１の発明は、
表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜からなるＸ線マスク用のＸ線透過膜であり、
請求項２の発明は、
基板上にＸ線透過膜とＸ線吸収膜とを有するＸ線マスクブランクにおいて、
前記Ｘ線透過膜として、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜を用いることを特徴とし、
請求項３の発明は、
枠体に支持されたＸ線透過膜の上にＸ線吸収膜パターンが形成されたＸ線マスクにおいて、
前記Ｘ線透過膜として、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない炭化珪素膜を用いることを特徴とし、
請求項４の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
研磨材として、平均粒径が０．０５〜０．３μｍのダイヤモンドを用いることによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項５の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
平均粒径が０．０５〜０．６μｍのダイヤモンドからなる研磨材を用いて研磨した後、コロイダルシリカからなる研磨材を用いて研磨することによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項６の発明は、
炭化珪素膜を研磨材を用いて研磨する炭化珪素膜の研磨方法において、
研磨材として、過酸化水素（Ｈ２ Ｏ２ ）を含有する溶液中に分散したコロイダルシリカを用いて研磨することによって、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面になるように研磨することを特徴とし、
請求項７の発明は
基板上にＸ線透過膜としての炭化珪素膜を形成する工程と、該炭化珪素膜表面を研磨する研磨工程とを有するＸ線マスクブランクの製造方法において、
前記炭化珪素膜を研磨する研磨工程として、請求項４ないし６のいずれかに記載の炭化珪素膜の研磨方法を用いることを特徴とし、
請求項８の発明は、
基板の一方の表面にＸ線透過膜としての炭化珪素膜を形成する工程と、該炭化珪素膜表面を研磨する研磨工程と、該研磨工程を施した炭化珪素膜表面にＸ線吸収膜を形成する工程と、該Ｘ線吸収膜の一部を選択的に除去してＸ線吸収膜パターンを形成する工程と、前記基板の前記Ｘ線吸収膜パターンが形成された領域範囲を含む部分を除去して前記基板を枠体状に形成する工程とを有するＸ線マスクの製造方法において、
前記炭化珪素膜を研磨する研磨工程として、請求項４ないし６のいずれかに記載の炭化珪素膜の研磨方法を用いることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明者等の研究によれば、表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下で、表面に幅０．２５μｍ以下の直線状の傷（スクラッチ）がない炭化珪素膜は、高い膜強度を有することがわかった。さらに、その炭化珪素膜をＸ線透過膜として用いた場合、０．２μｍ程度の微小な欠陥まで含めても欠陥の極めて少ないＸ線マスクが得られることがわかった。すなわち、Ｘ線マスクは、低欠陥と高い膜強度をが要求され、例えば、Ｘ線リソグラフィーで要求される０．１８μｍのデザインルールパターンを有する１Ｇ ｂｉｔ−ＤＲＡＭ 用Ｘ線マスクにおいては、修正前のパターン欠陥を１０個以下に抑える必要がある。そのためには、０．２μｍの欠陥サイズも評価する必要がある。また、膜強度は、Ｘ線透過膜のスクラッチの程度に影響され、スクラッチを小さくすることが膜強度の低下を抑える上で重要であることが見出された。そして、Ｘ線透過膜の表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下で、表面に幅０．２５μｍ以下の直線状の傷（スクラッチ）がないことが必要であることを見出した。Ｘ線透過膜の表面粗さが１ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以上であると、０．２μｍサイズの欠陥を正確に評価することができず、信頼性の高い低欠陥のマスクを作製することができない。またＸ線透過膜の表面に幅０．２５μｍ以上の直線状の傷（スクラッチ）があると、膜強度が著しく低下して、信頼性のあるＸ線マスクが得られない。
【００１５】
同様の観点から、Ｘ線透過膜の表面粗さが０．８ｎｍ（Ｒａ：中心線平均粗さ）以下が好ましく、０．６ｎｍ以下がより好ましい。Ｘ線透過膜の表面の傷は、幅０．２μｍ以下であることが膜強度の観点から好ましい。
【００１６】
ここで、用いる基板としては、シリコン基板等が挙げられる。また、本発明のＸ線マスクブランクにおいては、Ｘ線透過膜とＸ線吸収膜との間に、エッチング停止層、密着層、反射防止層、導電層の膜を設けたものでもよく、また、Ｘ線吸収膜上にマスク層、保護層、導伝層を設けたものでもよい。
【００１７】
また、請求項４、請求項５又は請求項６に記載の方法を用いれば、Ｒａで１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷が実質的にない表面を有する炭化珪素膜を得ることができる。
【００１８】
請求項４に記載の方法によれば、ダイアモンド粒子を研磨材として用いることにより、炭化珪素膜の平坦性が得られ、かつそのダイアモンド粒子として比較的粒子の小さいものを用いることにより、０．２５μｍ以上の傷の発生を防止することができる。このとき用いることのできるダイアモンド粒子の粒径が１／１０μｍ（０．１μｍ）径、１／８μｍ（０．１２μｍ）径、１／４μｍ（０．２５μｍ）径のものを使用することができる。
【００１９】
請求項５に記載の方法によれば、まず、ダイアモンド粒子を研磨材として用いて研磨した後、コロイダルシリカを研磨材としてメカノケミカル研磨を行うことによりダイアモンド研磨により傷が発生していても、次のメカノケミカル研磨により傷を取り除くことが可能となる。このとき用いることができるダイアモンド粒子の粒径としては、平均粒径が０．０５〜０．６μｍのものであり、例えば、平均粒径が１／１０μｍ（０．１μｍ）径、１／８μｍ（０．１２μｍ）径、１／４μｍ（０．２５μｍ）径、１／２μｍ（０．５μｍ）径のものを使用することができるが、特にダイアモンド研磨で傷が発生するおそれのある０．３μｍより大きい粒径のダイアモンド粒子を用いた場合有効である。
【００２０】
請求項６に記載の方法によれば、傷の発生を防止するという観点からコロイダルシリカを用いたメカノケミカル研磨を採用し、さらに過酸化水素（Ｈ２ Ｏ２ ）を用いて溶液のｐＨを制御することにより研磨速度を早め、膜の平坦性を高めることができる。
【００２１】
【実施の形態】
図１は本発明の実施例にかかるＸ線マスクの製造方法の説明図である。以下、図１を参照にして実施例のＸ線マスクの製造方法を説明し、あわせて本発明の実施例にかかるＸ線マスクブランク及びその製造方法並びにＸ線マスク並びに炭化珪素膜の研磨方法を説明する。
【００２２】
（実施例１）
［Ｘ線透過膜の形成］
まず、シリコン基板１１の両面にＸ線透過膜１２として炭化珪素膜を成膜する。シリコン基板１は、大きさ４インチφ、厚さ２ｍｍで結晶方位（１００）のシリコン基板を用いる。また、Ｘ線透過膜としての炭化珪素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法により２．１μｍの厚みに成膜する。次に、Ｘ線透過膜１２の表面を機械研磨により平滑化処理する。機械研磨は、Ｘ線透過膜１２を形成した基板の裏面をステンレス（ＳＵＳ）製の治具に張り付け固定し、膜表面を平均粒径１／８μｍ（０．０５〜０．３５μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し、深さ約０．１μｍ削り、表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得た。このとき表面の傷は、０．２μｍ以下であった。
【００２３】
［Ｘ線吸収膜の形成］
次に、図１（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過膜１２上にタンタル及びホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法によって０．５μｍの厚さに形成する。スパッタターゲットは、タンタルとホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼結体を用いる。スパッタガスは、Ｘｅで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ 、スパッタガス圧０．３５Ｐａとする。次いで、この基板を窒素中２５０℃、２時間の条件でアニーリングを行い、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜１３を得ることにより、Ｘ線マスクブランクを作製下。
【００２４】
［エッチングマスク層の形成］
次に、図１（Ｃ）に示すように、Ｘ線吸収膜１３の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を含むクロム膜をＲＦマグネトロンパッタ法によって０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタターゲットにＣｒを用い、スパッタガスは、Ａｒにメタンを７％混合したガスで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ スパッタガス圧１．２Ｐａとして、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマスク層を得た。なお、ここで、ッチングマスク層とは、ＥＢレジストとＸ線吸収膜の間に挿入して、ドライエッチングによるＸ線吸収膜の加工精度を高める役割をするものである。この段階で得られたものもＸ線マスクブランクの１種として取り扱われる。
【００２５】
［Ｘ線吸収膜パターンの形成及び枠体の形成］
Ｘ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜１２ａをマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコン基板１１をエッチングしてシリコン枠体１１ａを形成し、Ｘ線マスクを得る（図１（Ｄ）参照）。なお、この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【００２６】
本実施例で作製したＸ線マスクは、マスク加工後のパターン欠陥を１０個以下とすることができ、マスク修正装置により欠陥ゼロのＸ線マスクを実現できた。また、膜強度は実用上問題のないことが確認された。
【００２７】
（実施例２）
［Ｘ線透過膜の形成］
まず、シリコン基板１１の両面にＸ線透過膜１２として炭化珪素膜を成膜する。シリコン基板１は、大きさ４インチφ、厚さ２ｍｍで結晶方位（１００）のシリコン基板を用いる。また、Ｘ線透過膜としての炭化珪素膜は、ジクロロシランとアセチレンを用いてＣＶＤ法により２．１μｍの厚みに成膜する。次に、Ｘ線透過膜１２の表面を機械研磨により平滑化処理する。機械研磨は、Ｘ線透過膜１２を形成した基板の裏面をステンレス（ＳＵＳ）製の治具に張り付け固定し、膜表面を平均粒径１／４μｍ（０．１〜０．６μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し、表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得る。こうして得られた膜の表面には、０．２μｍ以上の傷が存在した。そこで、さらに基板の裏面をＳＵＳ製の治具に固定し、基板をコロイダルシリカ（粒径６０〜８０ｎｍ）を分散させたスウェードタイプ（不織布タイプ）研磨布にあてがい、１８０ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨し表面の傷を０．２μｍ以下とした。
【００２８】
［Ｘ線吸収膜の形成］
次に、図１（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過膜１２上にタンタル及びホウ素からなるＸ線吸収膜１３をＤＣマグネトロンスパッタ法によって０．５μｍの厚さに形成する。スパッタターゲットは、タンタルとホウ素を原子数比（Ｔａ／Ｂ）で８／２の割合で含む焼結体を用いる。スパッタガスは、Ｘｅで、ＲＦパワー密度
６．５Ｗ／ｃｍ２ 、スパッタガス圧０．３５Ｐａとする。次いで、この基板を窒素中２５０℃、２時間の条件でアニーリングを行い、１０ＭＰａ以下の低応力のＸ線吸収膜１３を得ることにより、Ｘ線マスクブランクを作製した。
【００２９】
［エッチングマスク層の形成］
次に、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ線吸収膜１３の上にエッチングマスク層１４としてクロム炭化物を含むクロム膜をＲＦマグネトロンパッタ法によって０．０５μｍの厚さに形成した。スパッタターゲットにＣｒを用い、スパッタガスは、Ａｒにメタンを７％混合したガスで、ＲＦパワー密度６．５Ｗ／ｃｍ２ スパッタガス圧１．２Ｐａとして、１００ＭＰａ以下の低応力のエッチングマスク層を得た。この段階で得られたものもＸ線マスクブランクの１種として取り扱われる。
【００３０】
［Ｘ線吸収膜パターンの形成及び枠体の形成］
Ｘ線マスクブランク２上に所望のパターンを形成したレジスト膜を配し、このパターンをマスクにドライエッチングを行い、Ｘ線吸収膜パターンを形成する。その後裏面に形成されＸ線透過膜１２のウインドウエリアとなる中心部の領域をＣＦ４ をエッチングガスとしたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により除去し、残った膜１２ａをマスクにして、フッ酸と硝酸の混合液からなるエッチング液によりシリコン基板１１をエッチングしてＸ線シリコン枠体１１ａを形成し、Ｘ線マスクを得る（図１（Ｄ）参照）。なお、この場合、レジストは一般に、電子ビーム（ＥＢ）レジストを用いＥＢ描画法によりパターン形成を行う。
【００３１】
本実施例で作製したＸ線マスクは、マスク加工後のパターン欠陥を１０個以下とすることができ、マスク修正装置により欠陥ゼロのＸ線マスクを実現できた。また、膜強度は実用上問題のないことが確認された。
【００３２】
（実施例３）
この実施例は、上述の実施例１、２におけるＸ線透過膜１２の形成工程において、Ｘ線透過膜１２たる炭化珪素膜を研磨する工程として、以下のメカノケミカル研磨を行うようにした点を除けば実施例１、２と同一である。
【００３３】
この実施例のメカノケミカル研磨は、基板をコロイダルシリカ（粒径６０〜８０ｎｍ）を分散させた凝固ポリマータイプの研磨布にあてがい、１８０ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて１０分間研磨する。ここで、コロイダルスラリー中にＨ２ Ｏ２ を３０％添加し、溶媒のｐＨを弱アルカリ（８．５）にする。これにより、触媒作用が活発になり、研磨速度の増加と表面平滑化が実現できた。
【００３４】
（比較例）
この比較例は、上述の実施例１におけるＸ線透過膜１２の形成工程において、Ｘ線透過膜１２たる炭化珪素膜を研磨する工程として、平均粒径１／２μｍ（０．２〜０．８μｍ径；日本エンギス製）のダイヤモンド粒子を分散させた凝固ポリマータイプの軟質研磨布に当てがい、治具に２００ｇ／ｃｍ２ の荷重をかけながら６０ｒｐｍで回転させて５分間研磨するようにして表面粗さＲａで１ｎｍ以下の表面を得た点を除けば実施例１と同一である。しかし、こうして研磨して得られたＸ線透過膜表面には０．２５μｍ以上の傷が存在した。
【００３５】
さらに、最終的に得られたＸ線マスクも、上記傷が原因で、修正不可能なパターン欠陥が存在し、無欠陥マスクを得ることはできなかった。また、膜強度も実用上において十分でなく、繰り返しの使用によって膜破壊するものであった。
【００３６】
なお、上述の実施例においては、Ｘ線吸収膜として、ＴａとＢの化合物（Ｔａ／Ｂ＝８／２）を用いたが、この代わりに、例えば、金属Ｔａ、Ｔａを含むアモルファス材料、Ｔａ４ Ｂ以外の組成を持つホウ化タンタル等を用いてもよい。
【００３７】
また、Ｘ線マスクブランクの構造としては、実施例で掲げたものの外に、基板にＸ線透過膜を形成した後に、基板の裏面からその中央部を除去して枠体を形成し、この枠体にＸ線透過膜が張られた状態のいわゆるメンブレン化した構造のものも考えられる。要するに、Ｘ線マスク製造工程における主な中間品はＸ線マスクブランクであるということができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、Ｘ線透過膜たる炭化珪素膜の表面を、表面粗さがＲａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない面に研磨するようにしたことにより、無欠陥で十分な膜強度を有するＸ線マスクを得ることを可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかるＸ線マスクの製造方法の説明図である。
【図２】Ｘ線マスクの構造を説明するための断面図である。
【図３】Ｘ線マスクブランクの構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線マスク
２…Ｘ線マスクブランク
１１ａ …シリコン支持枠
１１…シリコン基板
１２…Ｘ線透過膜
１３…Ｘ線吸収膜
１３ａ …Ｘ線吸収膜パターン
１４…エッチングマスク層
Claims (5)
- 基板上にＸ線透過膜としての炭化珪素膜を形成する工程と、この炭化珪素膜表面を研磨する研磨工程と、レーザー光を用いた表面欠陥からの光散乱を検出する方法による表面欠陥検査装置を用いて前記炭化珪素膜表面を検査する欠陥検査工程と、前記研磨工程で研磨した炭化珪素膜表面にＸ線吸収膜を形成する工程と、と有するＸ線マスクブランクの製造方法であって、
前記研磨工程は、前記炭化珪素膜表面を、Ｒａ（平均線中心粗さ）で１．０ｎｍ以下で、幅０．２５μｍ以上のスクラッチ傷のない表面になるように研磨する工程であることを特徴とするＸ線マスクブランクの製造方法。 - 前記研磨工程は、研磨材として、平均粒径が０．０５〜０．３μｍのダイヤモンドを用いて研磨することを特徴とする請求項１記載のＸ線マスクブランクの製造方法。
- 前記研磨工程は、平均粒径が０．０５〜０．３μｍのダイヤモンドからなる研磨材を用いて研磨した後、コロイダルシリカからなる研磨材を用いて研磨することを特徴とする請求項１記載のＸ線マスクブランクの製造方法。
- 前記研磨工程は、研磨材として、過酸化水素（Ｈ 2 Ｏ 2 ）を含有する溶液中に分散したコロイダルシリカを用いて研磨することを特徴とする請求項１記載のＸ線マスクブランクの製造方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線マスクブランクの製造方法によって製造されたＸ線マスクブランクの前記Ｘ線吸収膜の一部を選択的に除去してＸ線吸収膜パターンを形成する工程と、前記基板の前記Ｘ線吸収膜パターンが形成された領域範囲を含む部分を除去して前記基板を枠状体に形成する工程とを有することを特徴とするＸ線マスクの製造方法。
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