JPH11317342A - X線マスクおよびその製造方法 - Google Patents
X線マスクおよびその製造方法Info
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- JPH11317342A JPH11317342A JP12454498A JP12454498A JPH11317342A JP H11317342 A JPH11317342 A JP H11317342A JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP 12454498 A JP12454498 A JP 12454498A JP H11317342 A JPH11317342 A JP H11317342A
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- membrane
- tantalum
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- thin film
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タンタル膜をマスクパターンとして用いたX
線マスクにおける、マスクパターンの位置ずれを抑制す
る。 【解決手段】 メンブレン102上に、電子サイクロト
ロン共鳴(ECR)スパッタ法により形成したタンタル
(Ta)膜によるマスクパターン104を形成してX線
マスクを構成する。このTa膜は、α相タンタルから構
成されている。
線マスクにおける、マスクパターンの位置ずれを抑制す
る。 【解決手段】 メンブレン102上に、電子サイクロト
ロン共鳴(ECR)スパッタ法により形成したタンタル
(Ta)膜によるマスクパターン104を形成してX線
マスクを構成する。このTa膜は、α相タンタルから構
成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、X線を遮断する
マスクパターンの材料にタンタルを用いたX線マスクお
よびその製造方法に関する。
マスクパターンの材料にタンタルを用いたX線マスクお
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの集積度をより一層高めるには、
微細なパターンを形成するリソグラフィ技術がかぎとな
る。そのために、X線(シンクロトロン放射光)を用い
たリソグラフィ技術が開発されている。このX線リソグ
ラフィ技術では、X線を遮断するパターンが形成配置さ
れたX線マスクが用いられている。このX線マスクは、
SiNやSiCなどからなる基板(メンブレン)上に、
タンタル(Ta)などからなる遮光体パターンが形成さ
れているものである。
微細なパターンを形成するリソグラフィ技術がかぎとな
る。そのために、X線(シンクロトロン放射光)を用い
たリソグラフィ技術が開発されている。このX線リソグ
ラフィ技術では、X線を遮断するパターンが形成配置さ
れたX線マスクが用いられている。このX線マスクは、
SiNやSiCなどからなる基板(メンブレン)上に、
タンタル(Ta)などからなる遮光体パターンが形成さ
れているものである。
【0003】図11は、従来より用いられているX線マ
スクの構成を示す構成図である。図11に示すように、
X線マスク1101は、メンブレン1102がフレーム
1103上に形成され、また、メンブレン1102上に
マスクパターン1104が形成された構成となってい
る。ここで、メンブレン1102は、通常では、膜厚2
μmのSiN膜もしくはSiC膜から構成されている。
また、フレーム1103は、通常では、厚さ1〜2mm
のシリコン基板から構成されている。このシリコン基板
を、たとえば、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチ
ングし、その中央部に矩形や円形の窓を形成してフレー
ムとして用いている。また、マスクパターン1104
は、X線を吸収する材料から構成し、たとえば、Taか
ら構成するようにしている。
スクの構成を示す構成図である。図11に示すように、
X線マスク1101は、メンブレン1102がフレーム
1103上に形成され、また、メンブレン1102上に
マスクパターン1104が形成された構成となってい
る。ここで、メンブレン1102は、通常では、膜厚2
μmのSiN膜もしくはSiC膜から構成されている。
また、フレーム1103は、通常では、厚さ1〜2mm
のシリコン基板から構成されている。このシリコン基板
を、たとえば、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチ
ングし、その中央部に矩形や円形の窓を形成してフレー
ムとして用いている。また、マスクパターン1104
は、X線を吸収する材料から構成し、たとえば、Taか
ら構成するようにしている。
【0004】ここで、そのX線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図12(a)に示すよう
に、シリコンウエハ1201の表面および裏面に、低圧
化学気相成長法により窒化シリコン膜1202を形成す
る。次に、図12(b)に示すように、主面側の窒化シ
リコン膜1202上に、RFスパッタ法でTa膜120
3を形成する。次に、図12(c)に示すように、Ta
膜1203上に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン
1204を形成する。この酸化膜パターン1204の形
成は、たとえば、次に示すようにすればよい。まず、酸
化シリコンからなる薄膜を形成し、この上に、公知の電
子線リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成す
る。次いで、そのレジストパターンをマスクとし、反応
性イオンエッチングなどにより、酸化シリコンからなる
薄膜を選択的にエッチング除去し、この後、レジストパ
ターンを取り除くようにすればよい。
て、簡単に説明する。まず、図12(a)に示すよう
に、シリコンウエハ1201の表面および裏面に、低圧
化学気相成長法により窒化シリコン膜1202を形成す
る。次に、図12(b)に示すように、主面側の窒化シ
リコン膜1202上に、RFスパッタ法でTa膜120
3を形成する。次に、図12(c)に示すように、Ta
膜1203上に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン
1204を形成する。この酸化膜パターン1204の形
成は、たとえば、次に示すようにすればよい。まず、酸
化シリコンからなる薄膜を形成し、この上に、公知の電
子線リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成す
る。次いで、そのレジストパターンをマスクとし、反応
性イオンエッチングなどにより、酸化シリコンからなる
薄膜を選択的にエッチング除去し、この後、レジストパ
ターンを取り除くようにすればよい。
【0005】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン1204をマスクとし、Ta膜1203を選
択的にエッチング除去し、この後、酸化膜パターン12
04を除去する。この結果、図12(d)に示すよう
に、主面側の窒化シリコンからなるメンブレン1102
上に、マスクパターン1104が形成された状態が得ら
れる。次に、裏面側の窒化シリコン膜1202の中央部
を除去する。この除去する領域は、形成するX線マスク
の露光領域とする。そして、中央部を除去した裏面側の
窒化シリコン膜1202をマスクとし、水酸化カリウム
水溶液を用いてシリコンウエハ1201を選択的にエッ
チング除去することで、図11に示したフレーム110
3が形成される。
膜パターン1204をマスクとし、Ta膜1203を選
択的にエッチング除去し、この後、酸化膜パターン12
04を除去する。この結果、図12(d)に示すよう
に、主面側の窒化シリコンからなるメンブレン1102
上に、マスクパターン1104が形成された状態が得ら
れる。次に、裏面側の窒化シリコン膜1202の中央部
を除去する。この除去する領域は、形成するX線マスク
の露光領域とする。そして、中央部を除去した裏面側の
窒化シリコン膜1202をマスクとし、水酸化カリウム
水溶液を用いてシリコンウエハ1201を選択的にエッ
チング除去することで、図11に示したフレーム110
3が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、X線マスク
の吸収体は、窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜など
からなるメンブレン上にパターン形成するので、吸収体
薄膜の残留応力を小さく制御することが必要である。従
来のRFスパッタ法では、文献1に示されているよう
に、スパッタ時のガス圧を高精度に調整することによ
り、Ta薄膜の応力を制御していた(文献1:T.Yoshih
ara and K.Suzuki,"Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks" J.Vac.Sci.Te
chnol.B12(1994)pp4001〜4004)。
の吸収体は、窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜など
からなるメンブレン上にパターン形成するので、吸収体
薄膜の残留応力を小さく制御することが必要である。従
来のRFスパッタ法では、文献1に示されているよう
に、スパッタ時のガス圧を高精度に調整することによ
り、Ta薄膜の応力を制御していた(文献1:T.Yoshih
ara and K.Suzuki,"Sputtering of fibrous-structured
low-stess Ta films for x-ray masuks" J.Vac.Sci.Te
chnol.B12(1994)pp4001〜4004)。
【0007】しかしながら、従来のRFスパッタ法で形
成したTa薄膜では、膜形成後で真空排気中から大気中
に取り出すと同時に、形成したTa薄膜の残留応力が圧
縮側に大きく変化することが知られている。文献2によ
れば、次のことが報告されている。まず、RFスパッタ
法で形成したTa薄膜は、大気中に取り出してから最初
の30時間に、20MPa以上の圧縮側への応力変化が
あること。それ以降の応力変化は小さいこと。そして、
結晶粒界を通して酸素が拡散するために、その応力変化
が起こることが報告されている(文献2:T.Yoshihara
"Variation ofinternal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11(1993)pp301〜303)。
成したTa薄膜では、膜形成後で真空排気中から大気中
に取り出すと同時に、形成したTa薄膜の残留応力が圧
縮側に大きく変化することが知られている。文献2によ
れば、次のことが報告されている。まず、RFスパッタ
法で形成したTa薄膜は、大気中に取り出してから最初
の30時間に、20MPa以上の圧縮側への応力変化が
あること。それ以降の応力変化は小さいこと。そして、
結晶粒界を通して酸素が拡散するために、その応力変化
が起こることが報告されている(文献2:T.Yoshihara
"Variation ofinternal stress in Ta films" J.Vac.S
ci.Technol.B11(1993)pp301〜303)。
【0008】さらに、大気中に取り出して応力が飽和し
た時点でも、そのTa薄膜をパターン形成すると、形成
したパターンの位置が、設計した値よりずれるという問
題が発生していた。すなわち、そのパターン形成により
新たに大気に晒される面が形成され、この結果、形成し
たパターンの応力が変化し、そのパターンの位置ずれが
発生していた。たとえば、図13(a)に示すように、
所定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、
パターン形成のためのエッチング後で、図13(b)の
矢印で示すように、パターンがずれている。
た時点でも、そのTa薄膜をパターン形成すると、形成
したパターンの位置が、設計した値よりずれるという問
題が発生していた。すなわち、そのパターン形成により
新たに大気に晒される面が形成され、この結果、形成し
たパターンの応力が変化し、そのパターンの位置ずれが
発生していた。たとえば、図13(a)に示すように、
所定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、
パターン形成のためのエッチング後で、図13(b)の
矢印で示すように、パターンがずれている。
【0009】すなわち、まず、図13(a)に示すよう
に、9つの領域に分割してそれぞれの領域に、それぞれ
の寸法でパターンを形成する。たとえば、左上の領域で
は、0.3μmの寸法のストライプパターンを0,3μ
m間隔に形成する。同様に、たとえば、その中央部の領
域では、0.2μmの寸法のストライプパターンを0,
2μm間隔に形成する。そして、それらTaのパターン
をメンブレン上に形成してから、メンブレンが配置され
るフレームを形成する前後における、それらパターンの
位置ずれの状態を測定した。
に、9つの領域に分割してそれぞれの領域に、それぞれ
の寸法でパターンを形成する。たとえば、左上の領域で
は、0.3μmの寸法のストライプパターンを0,3μ
m間隔に形成する。同様に、たとえば、その中央部の領
域では、0.2μmの寸法のストライプパターンを0,
2μm間隔に形成する。そして、それらTaのパターン
をメンブレン上に形成してから、メンブレンが配置され
るフレームを形成する前後における、それらパターンの
位置ずれの状態を測定した。
【0010】フレームを形成する前では、図12(d)
に示すように、メンブレン1102は厚いシリコンウエ
ハ1201上に形成されているので、形成したマスクパ
ターン1104に応力が発生していても、それらはあま
り位置ずれを起こすことはない。しかし、図11に示す
ように、フレーム1103が形成されると、メンブレン
1102の露光領域は単独で存在することになるので、
その上に形成されているマスクパターン1104に応力
が発生していれば、マスクパターン1104はその応力
を解放しようとするため、マスクパターン1104の形
成位置がずれていくことになる。
に示すように、メンブレン1102は厚いシリコンウエ
ハ1201上に形成されているので、形成したマスクパ
ターン1104に応力が発生していても、それらはあま
り位置ずれを起こすことはない。しかし、図11に示す
ように、フレーム1103が形成されると、メンブレン
1102の露光領域は単独で存在することになるので、
その上に形成されているマスクパターン1104に応力
が発生していれば、マスクパターン1104はその応力
を解放しようとするため、マスクパターン1104の形
成位置がずれていくことになる。
【0011】このように、フレームを形成した後では、
図13(b)に示すように、幅と間隔が小さいストライ
プパターンを形成した領域ほど、大きく位置ずれが発生
している。図13(b)では、パターンのずれた方向と
そのずれ量を、矢印の方向とその長さで示している。以
上示したように、従来のRFスパッタ法で形成したTa
薄膜を用いた場合には、特に微細パターンの場合に非常
に大きな位置ずれを生じ、位置精度の良いX線マスクを
形成することが困難であった。
図13(b)に示すように、幅と間隔が小さいストライ
プパターンを形成した領域ほど、大きく位置ずれが発生
している。図13(b)では、パターンのずれた方向と
そのずれ量を、矢印の方向とその長さで示している。以
上示したように、従来のRFスパッタ法で形成したTa
薄膜を用いた場合には、特に微細パターンの場合に非常
に大きな位置ずれを生じ、位置精度の良いX線マスクを
形成することが困難であった。
【0012】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、タンタル膜をマスクパタ
ーンとして用いたX線マスクにおける、マスクパターン
の位置ずれを抑制することを目的とする。
るためになされたものであり、タンタル膜をマスクパタ
ーンとして用いたX線マスクにおける、マスクパターン
の位置ずれを抑制することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明のX線マスク
は、X線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多
結晶体から構成されているようにした。この結果、マス
クパターンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態となっている。また、この発明のX線マスクの
製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空
容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスの
プラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルから
なるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズ
マ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメ
ンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの
間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した
状態とする。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズ
マ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒され
た状態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、
そのタンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された
表面に堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタ
ルの多結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工す
ることでマスクパターンを形成するようにした。この結
果、マスクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが
抑制された状態のタンタルから構成されるようになる。
そして、この発明のX線マスクの製造方法は、まず、所
定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロ
トロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成する
プラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用
意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向
にプラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プ
ラズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げ
ないようにターゲットを配置する。そして、はじめに、
プラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレ
ンがこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中の
イオンを加速してターゲットに衝突させてスパッタして
タンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブ
レンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、
メンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第1
の薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積
を所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ
生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこの
プラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを
加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル
原子を飛び出させ、そのタンタル原子を第1の薄膜のプ
ラズマ流に晒された表面に堆積させることで、第1の薄
膜表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を
形成し、それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工するこ
とでマスクパターンを形成するようにした。したがっ
て、結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスク
パターンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、
マスクパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素
が入り込むことが抑制された状態となっている。
は、X線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多
結晶体から構成されているようにした。この結果、マス
クパターンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態となっている。また、この発明のX線マスクの
製造方法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空
容器内に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスの
プラズマ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルから
なるターゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズ
マ流の流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメ
ンブレンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの
間にプラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した
状態とする。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズ
マ流を生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒され
た状態とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、
そのタンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された
表面に堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタ
ルの多結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工す
ることでマスクパターンを形成するようにした。この結
果、マスクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが
抑制された状態のタンタルから構成されるようになる。
そして、この発明のX線マスクの製造方法は、まず、所
定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロ
トロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成する
プラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用
意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向
にプラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プ
ラズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げ
ないようにターゲットを配置する。そして、はじめに、
プラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレ
ンがこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中の
イオンを加速してターゲットに衝突させてスパッタして
タンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブ
レンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、
メンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第1
の薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積
を所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ
生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこの
プラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを
加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル
原子を飛び出させ、そのタンタル原子を第1の薄膜のプ
ラズマ流に晒された表面に堆積させることで、第1の薄
膜表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を
形成し、それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工するこ
とでマスクパターンを形成するようにした。したがっ
て、結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスク
パターンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、
マスクパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素
が入り込むことが抑制された状態となっている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について説明す
る。この実施の形態1では、図1に示すように、X線マ
スク101を、メンブレン102がフレーム103上に
形成され、そして、メンブレン102上に、電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)スパッタ法により形成したタン
タル(Ta)膜によるマスクパターン104が形成され
た構成とした。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を利
用して生成したプラズマを用いたスパッタによりTa膜
を形成し、これを加工することで、X線マスクのマスク
パターンを形成するようにした。
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について説明す
る。この実施の形態1では、図1に示すように、X線マ
スク101を、メンブレン102がフレーム103上に
形成され、そして、メンブレン102上に、電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)スパッタ法により形成したタン
タル(Ta)膜によるマスクパターン104が形成され
た構成とした。すなわち、電子サイクロトロン共鳴を利
用して生成したプラズマを用いたスパッタによりTa膜
を形成し、これを加工することで、X線マスクのマスク
パターンを形成するようにした。
【0015】以下、そのX線マスクの製造方法につい
て、簡単に説明する。まず、図2(a)に示すように、
シリコンウエハ201の表面および裏面に、低圧化学気
相成長法により窒化シリコン膜202を形成する。次
に、この実施の形態1においては、図2(b)に示すよ
うに、主面側の窒化シリコン膜202上に、ECRスパ
ッタ法により膜厚400nm程度のTa膜203を形成
する。次に、図2(c)に示すように、Ta膜203上
に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン204を形成
する。
て、簡単に説明する。まず、図2(a)に示すように、
シリコンウエハ201の表面および裏面に、低圧化学気
相成長法により窒化シリコン膜202を形成する。次
に、この実施の形態1においては、図2(b)に示すよ
うに、主面側の窒化シリコン膜202上に、ECRスパ
ッタ法により膜厚400nm程度のTa膜203を形成
する。次に、図2(c)に示すように、Ta膜203上
に、酸化シリコンからなる酸化膜パターン204を形成
する。
【0016】この酸化膜パターン204の形成は、たと
えば、次に示すようにすればよい。まず、酸化シリコン
からなる薄膜を形成し、この上に、公知の電子線リソグ
ラフィ技術によりレジストパターンを形成する。次い
で、そのレジストパターンをマスクとし、反応性イオン
エッチングなどにより、酸化シリコンからなる薄膜を選
択的にエッチング除去し、この後、レジストパターンを
取り除くようにすればよい。
えば、次に示すようにすればよい。まず、酸化シリコン
からなる薄膜を形成し、この上に、公知の電子線リソグ
ラフィ技術によりレジストパターンを形成する。次い
で、そのレジストパターンをマスクとし、反応性イオン
エッチングなどにより、酸化シリコンからなる薄膜を選
択的にエッチング除去し、この後、レジストパターンを
取り除くようにすればよい。
【0017】次に、今度は、酸化シリコンからなる酸化
膜パターン204をマスクとし、Ta膜203を選択的
にエッチング除去する。このエッチングは、たとえば、
ECRイオン流エッチング法により行えばよい。そし
て、この後、酸化膜パターン204を除去する。この結
果、図2(d)に示すように、主面側の窒化シリコン膜
からなるメンブレン102上に、マスクパターン104
が形成された状態が得られる。次に、裏面側の窒化シリ
コン膜202の中央部を除去する。この除去する領域
は、形成するX線マスクの露光領域とする。そして、中
央部を除去した裏面側の窒化シリコン膜202をマスク
とし、水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンウエハ2
01を選択的にエッチング除去することで、図1に示し
たフレーム103が形成される。
膜パターン204をマスクとし、Ta膜203を選択的
にエッチング除去する。このエッチングは、たとえば、
ECRイオン流エッチング法により行えばよい。そし
て、この後、酸化膜パターン204を除去する。この結
果、図2(d)に示すように、主面側の窒化シリコン膜
からなるメンブレン102上に、マスクパターン104
が形成された状態が得られる。次に、裏面側の窒化シリ
コン膜202の中央部を除去する。この除去する領域
は、形成するX線マスクの露光領域とする。そして、中
央部を除去した裏面側の窒化シリコン膜202をマスク
とし、水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンウエハ2
01を選択的にエッチング除去することで、図1に示し
たフレーム103が形成される。
【0018】次に、この実施の形態1において、ECR
スパッタ法によるTa膜を形成するスパッタ装置に関し
て説明する。このスパッタ装置は、図3に示すように、
まず、分岐結合型のECRプラズマ源301を備えてい
る。このECRプラズマ源301は、プラズマ室311
を備え、そのプラズマ室311内の所定の領域にECR
条件を満足する磁界を形成するための磁気コイル312
を備えている。また、プラズマ室311は、石英などの
誘電体で構成されたマイクロ波導入窓313を備えてい
る。
スパッタ法によるTa膜を形成するスパッタ装置に関し
て説明する。このスパッタ装置は、図3に示すように、
まず、分岐結合型のECRプラズマ源301を備えてい
る。このECRプラズマ源301は、プラズマ室311
を備え、そのプラズマ室311内の所定の領域にECR
条件を満足する磁界を形成するための磁気コイル312
を備えている。また、プラズマ室311は、石英などの
誘電体で構成されたマイクロ波導入窓313を備えてい
る。
【0019】また、プラズマ室311はスパッタ室32
0に連通し、そのスパッタ室320内において、プラズ
マ室311のプラズマ放出側に、筒状のTaターゲット
314が配置され、その外側には開閉可能なシャッター
321が配置されている。なお、Taターゲット314
は、円筒形状である必要はなく、多角形状の筒となって
いてもよく、また、一方方向に径が小さくなっていくよ
うな形状としてもよい。このTaターゲット314に
は、直流電源315により負の直流電圧が印加できるよ
うに構成されている。なお、Taターゲット314に、
高周波電力が印加できるようにしてもよい。
0に連通し、そのスパッタ室320内において、プラズ
マ室311のプラズマ放出側に、筒状のTaターゲット
314が配置され、その外側には開閉可能なシャッター
321が配置されている。なお、Taターゲット314
は、円筒形状である必要はなく、多角形状の筒となって
いてもよく、また、一方方向に径が小さくなっていくよ
うな形状としてもよい。このTaターゲット314に
は、直流電源315により負の直流電圧が印加できるよ
うに構成されている。なお、Taターゲット314に、
高周波電力が印加できるようにしてもよい。
【0020】そして、シャッター321の外側に、ヒー
タ322を裏面に備えたSiC製のステージ323が配
置され、このステージ323上に処理対象の基板324
が固定配置される。基板324のステージ323への片
当たりによる基板324の温度むらを避けるため、基板
324とステージ323との間には、微小ギャップ(約
0.3mm)が設けられるようになっている。なお、基
板324の加熱は、SiC等のヒータ322から放射さ
れる赤外線により行う。ここで、ステージ323表面
は、プラズマ室311からの中心線に対して垂直ではな
く、斜めに配置されている。また、ステージ323はそ
の中心を通る法線を軸に回転可能となっている。
タ322を裏面に備えたSiC製のステージ323が配
置され、このステージ323上に処理対象の基板324
が固定配置される。基板324のステージ323への片
当たりによる基板324の温度むらを避けるため、基板
324とステージ323との間には、微小ギャップ(約
0.3mm)が設けられるようになっている。なお、基
板324の加熱は、SiC等のヒータ322から放射さ
れる赤外線により行う。ここで、ステージ323表面
は、プラズマ室311からの中心線に対して垂直ではな
く、斜めに配置されている。また、ステージ323はそ
の中心を通る法線を軸に回転可能となっている。
【0021】また、スパッタ室320には、ロードロッ
ク室331が、開閉可能な隔壁332を介して連通して
いる。なお、プラズマ室311,スパッタ室320は、
スパッタ室320に連通する排気管325を介し、図示
していない真空排気手段により真空排気される真空容器
を構成している。また、ロードロック室331も同様で
あり、連通している排気管333を介し、図示していな
い真空排気手段により真空排気される真空容器を構成し
ている。
ク室331が、開閉可能な隔壁332を介して連通して
いる。なお、プラズマ室311,スパッタ室320は、
スパッタ室320に連通する排気管325を介し、図示
していない真空排気手段により真空排気される真空容器
を構成している。また、ロードロック室331も同様で
あり、連通している排気管333を介し、図示していな
い真空排気手段により真空排気される真空容器を構成し
ている。
【0022】そして、真空排気しながら、ガス導入管3
16によりプラズマ室311内に所定流量でキセノン
(Xe)ガスを導入し、プラズマ室311内をたとえば
3×10-4Torr程度の真空度とした状態で、磁気コ
イル312により、プラズマ室311内の適当な領域に
ECR条件を満足する磁界を形成する。この状態で、周
波数2.45GHzのマイクロ波源302から、立体回
路303を通り、マイクロ波導入窓313を介し、マイ
クロ波をプラズマ室311に導入することで、プラズマ
室311内にXeガスのプラズマを生成する。
16によりプラズマ室311内に所定流量でキセノン
(Xe)ガスを導入し、プラズマ室311内をたとえば
3×10-4Torr程度の真空度とした状態で、磁気コ
イル312により、プラズマ室311内の適当な領域に
ECR条件を満足する磁界を形成する。この状態で、周
波数2.45GHzのマイクロ波源302から、立体回
路303を通り、マイクロ波導入窓313を介し、マイ
クロ波をプラズマ室311に導入することで、プラズマ
室311内にXeガスのプラズマを生成する。
【0023】そして、磁界コイル312により形成され
ている発散磁界により、その発生したプラズマは、プラ
ズマ流となってステージ323方向に流れていく。この
ようにプラズマ流が生成さた状態で、直流電源315に
より負の直流電圧をTaターゲット314に印加するこ
とで、プラズマ流中のTaターゲット314に近いとこ
ろのイオンが、Taターゲット314に引き寄せられ
る。この引き寄せられたイオンにより、Taターゲット
314がスパッタされることになる。
ている発散磁界により、その発生したプラズマは、プラ
ズマ流となってステージ323方向に流れていく。この
ようにプラズマ流が生成さた状態で、直流電源315に
より負の直流電圧をTaターゲット314に印加するこ
とで、プラズマ流中のTaターゲット314に近いとこ
ろのイオンが、Taターゲット314に引き寄せられ
る。この引き寄せられたイオンにより、Taターゲット
314がスパッタされることになる。
【0024】ここで、基板324上にTa膜を形成する
ときは、次に示すようにする。まず、ヒータ322によ
り基板324の温度を170℃程度とする。そして、プ
ラズマ流を生成し、Taターゲット314に電圧を印加
しない状態で、シャッター321をあける。このことに
より、基板324表面にプラズマ流を照射し、基板32
4表面をプラズマクリーニングする。次に、シャッター
321を閉じた状態で、直流電源315により負の直流
電圧をTaターゲット314に印加する。このことによ
り、Taターゲット314表面にプラズマ流中のイオン
を照射し、Taターゲット314表面をスパッタクリー
ニングする。
ときは、次に示すようにする。まず、ヒータ322によ
り基板324の温度を170℃程度とする。そして、プ
ラズマ流を生成し、Taターゲット314に電圧を印加
しない状態で、シャッター321をあける。このことに
より、基板324表面にプラズマ流を照射し、基板32
4表面をプラズマクリーニングする。次に、シャッター
321を閉じた状態で、直流電源315により負の直流
電圧をTaターゲット314に印加する。このことによ
り、Taターゲット314表面にプラズマ流中のイオン
を照射し、Taターゲット314表面をスパッタクリー
ニングする。
【0025】そして、直流電源315により負の直流電
圧をTaターゲット314に印加した状態のままシャッ
ター321を解放する。このことにより、プラズマ流と
共にスパッタされたTa原子の一部が基板324の方向
に導入され、基板324表面にはTa原子が堆積されて
Ta膜が形成される。このとき、基板324表面には、
同時にプラズマ流が照射された状態となっている。な
お、この照射されたプラズマ流は、磁界コイル312の
発散磁界により形成された物であり、そのプラズマ流中
のイオンのエネルギーは20〜30eVと想定される、
したがって、このプラズマ流の照射により、基板324
表面ではスパッタ現象は起きない。
圧をTaターゲット314に印加した状態のままシャッ
ター321を解放する。このことにより、プラズマ流と
共にスパッタされたTa原子の一部が基板324の方向
に導入され、基板324表面にはTa原子が堆積されて
Ta膜が形成される。このとき、基板324表面には、
同時にプラズマ流が照射された状態となっている。な
お、この照射されたプラズマ流は、磁界コイル312の
発散磁界により形成された物であり、そのプラズマ流中
のイオンのエネルギーは20〜30eVと想定される、
したがって、このプラズマ流の照射により、基板324
表面ではスパッタ現象は起きない。
【0026】ECRスパッタ法は、10-4Torr台の
低ガス圧で膜形成できるため、膜中への残留ガスの取り
込みが少なく高純度の薄膜を形成できる。さらに、前述
したように、膜形成中に20eV程度の低エネルギーイ
オン照射があるため、緻密でしかも結晶粒界に不純物の
少ない高晶質薄膜が形成できるという特徴がある。この
結果、ECRスパッタ法によれば、形成したTa膜は高
品質な状態と想定される。図4は、上述のTa膜を大気
中に取り出してからの応力の変化を測定した結果を示す
特性図である。図4から明らかなように、この実施の形
態1により作製したTa膜は、1000時間以上経過し
ても応力変化が10MPa以下と小さい。
低ガス圧で膜形成できるため、膜中への残留ガスの取り
込みが少なく高純度の薄膜を形成できる。さらに、前述
したように、膜形成中に20eV程度の低エネルギーイ
オン照射があるため、緻密でしかも結晶粒界に不純物の
少ない高晶質薄膜が形成できるという特徴がある。この
結果、ECRスパッタ法によれば、形成したTa膜は高
品質な状態と想定される。図4は、上述のTa膜を大気
中に取り出してからの応力の変化を測定した結果を示す
特性図である。図4から明らかなように、この実施の形
態1により作製したTa膜は、1000時間以上経過し
ても応力変化が10MPa以下と小さい。
【0027】ここで、そのTa膜の状態を透過電子顕微
鏡(TEM)で観察したところ、図5(a)のTEM写
真に示すように、0.5μm程度の非常に大きな結晶粒
からなるTaで構成されていることが判明した。なお、
図5(b)に、結晶粒界だけを模式的に示してある。ま
た、X線回折による分析の結果の結果、その結晶は体心
立方格子であるα相となっていることがわかった。以上
示したように、この実施の形態1によるTa膜は、結晶
粒界が非常に少なく、隣り合う結晶粒の原子が連続的に
配置を換えるように緻密で高品質な、不純物の少ない粒
界となっている。この結果、このTa薄膜は、大気に暴
露されても、結晶粒界を通してのTa膜中の酸素の拡散
が非常に少ないため、応力安定性が非常に優れているも
のと考えられる。
鏡(TEM)で観察したところ、図5(a)のTEM写
真に示すように、0.5μm程度の非常に大きな結晶粒
からなるTaで構成されていることが判明した。なお、
図5(b)に、結晶粒界だけを模式的に示してある。ま
た、X線回折による分析の結果の結果、その結晶は体心
立方格子であるα相となっていることがわかった。以上
示したように、この実施の形態1によるTa膜は、結晶
粒界が非常に少なく、隣り合う結晶粒の原子が連続的に
配置を換えるように緻密で高品質な、不純物の少ない粒
界となっている。この結果、このTa薄膜は、大気に暴
露されても、結晶粒界を通してのTa膜中の酸素の拡散
が非常に少ないため、応力安定性が非常に優れているも
のと考えられる。
【0028】従来では、応力安定性を確保するために
は、アモルファス化(すなわち、結晶粒界を無くすこ
と)が必要であると考えられていた。この、結晶粒界を
持たないアモルファス薄膜としてTa4 B薄膜を吸収体
として用いることも提案されているが、エッチングが難
しく、実用には供されていない。しかしながら、結晶粒
を十分大きくして、結晶粒界を少なくし、かつ、緻密高
品質の結晶粒界とすることによっても、応力安定性の優
れた吸収体膜が得られることを、前述した実施の形態1
のTa膜は示している。
は、アモルファス化(すなわち、結晶粒界を無くすこ
と)が必要であると考えられていた。この、結晶粒界を
持たないアモルファス薄膜としてTa4 B薄膜を吸収体
として用いることも提案されているが、エッチングが難
しく、実用には供されていない。しかしながら、結晶粒
を十分大きくして、結晶粒界を少なくし、かつ、緻密高
品質の結晶粒界とすることによっても、応力安定性の優
れた吸収体膜が得られることを、前述した実施の形態1
のTa膜は示している。
【0029】ところで前述したとおり、X線マスクの吸
収体は窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜などの上に
パターン形成するので、その残留応力を小さく制御する
ことが必要である。残留応力の許容値は、形成するパタ
ーン幅やメンブレン材料にも依存するが、現時点では、
概ね10MPa以下が必要とされている。そして、上述
した実施の形態1によれば、形成したTa薄膜の残留応
力は、10MPa以下となっており、許容範囲内であ
る。しかしながら、吸収体とするためにメンブレン上に
形成するTa薄膜の応力は、可能な限り小さい方がよ
い。ここで以下に、ECRスパッタ法で成膜するTa膜
における残留応力の制御方法に関して説明する。
収体は窒化シリコン薄膜や炭化シリコン薄膜などの上に
パターン形成するので、その残留応力を小さく制御する
ことが必要である。残留応力の許容値は、形成するパタ
ーン幅やメンブレン材料にも依存するが、現時点では、
概ね10MPa以下が必要とされている。そして、上述
した実施の形態1によれば、形成したTa薄膜の残留応
力は、10MPa以下となっており、許容範囲内であ
る。しかしながら、吸収体とするためにメンブレン上に
形成するTa薄膜の応力は、可能な限り小さい方がよ
い。ここで以下に、ECRスパッタ法で成膜するTa膜
における残留応力の制御方法に関して説明する。
【0030】まず、図6に示すように、成膜開始時の基
板温度が170℃程度で成膜したTa膜の残留応力がほ
ぼ0付近となり、それより高くなると残留応力が引っ張
り側に変化する。なお、この結果は、スパッタガスとし
てXeを用いた場合である。スパッタガスとしてアルゴ
ンを用いると、成膜開始時の基板温度を200℃以上と
しても−1500MPaと大きな残留応力がTa膜に発
生している。そして、上述したECRスパッタ法におい
て、キセノンをスパッタガスに用い、成膜開始時の基板
の温度を170℃以上としておくことで、形成したTa
膜がα相の状態となり、大きな結晶粒となる。一方、成
膜した後でTa膜を熱処理すると、図7に示すように、
熱処理時間とともにTa膜の応力が圧縮側へ変化してい
く。なお、図7は、真空度5×10-4Torr以下で、
赤外線加熱により300℃の熱処理をした場合の結果で
ある。
板温度が170℃程度で成膜したTa膜の残留応力がほ
ぼ0付近となり、それより高くなると残留応力が引っ張
り側に変化する。なお、この結果は、スパッタガスとし
てXeを用いた場合である。スパッタガスとしてアルゴ
ンを用いると、成膜開始時の基板温度を200℃以上と
しても−1500MPaと大きな残留応力がTa膜に発
生している。そして、上述したECRスパッタ法におい
て、キセノンをスパッタガスに用い、成膜開始時の基板
の温度を170℃以上としておくことで、形成したTa
膜がα相の状態となり、大きな結晶粒となる。一方、成
膜した後でTa膜を熱処理すると、図7に示すように、
熱処理時間とともにTa膜の応力が圧縮側へ変化してい
く。なお、図7は、真空度5×10-4Torr以下で、
赤外線加熱により300℃の熱処理をした場合の結果で
ある。
【0031】したがって、以上の2つの結果から、まず
成膜時は、成膜開始時の基板温度を約170℃以上と
し、ガス流量などを調整することで、成膜直後のTa膜
の残留応力が引っ張り応力となるようにする。そして、
成膜後に、所定の時間の熱処理をすることで、メンブレ
ン上に形成したTa膜の応力をほぼ0とすることができ
る。なお、成膜後の熱処理は、必ず必要な物ではなく、
成膜開始時の基板温度をより厳密に調整設定しておくこ
となどにより、Ta膜の応力をほぼ0とすることができ
る。
成膜時は、成膜開始時の基板温度を約170℃以上と
し、ガス流量などを調整することで、成膜直後のTa膜
の残留応力が引っ張り応力となるようにする。そして、
成膜後に、所定の時間の熱処理をすることで、メンブレ
ン上に形成したTa膜の応力をほぼ0とすることができ
る。なお、成膜後の熱処理は、必ず必要な物ではなく、
成膜開始時の基板温度をより厳密に調整設定しておくこ
となどにより、Ta膜の応力をほぼ0とすることができ
る。
【0032】ところで、従来では、成膜時だけではな
く、Ta膜をマスクパターンに加工する時点でも、応力
が発生して形成したマスクパターンがずれるという問題
があった。しかしながら、この実施の形態1によるTa
膜によれば、以下に示すように、そのパターンずれも抑
制できるようになる。図13(a)に示したように、所
定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、パ
ターン形成のためのエッチング後でどのようにパターン
がずれているかを測定した。ここでも、図13(a)に
示したように、9つの領域に分割してそれぞれの領域
に、0.3μmから0.08μmまでのストライプパタ
ーンをそれぞれ形成した。
く、Ta膜をマスクパターンに加工する時点でも、応力
が発生して形成したマスクパターンがずれるという問題
があった。しかしながら、この実施の形態1によるTa
膜によれば、以下に示すように、そのパターンずれも抑
制できるようになる。図13(a)に示したように、所
定の間隔で所定の大きさのパターンを配置した場合、パ
ターン形成のためのエッチング後でどのようにパターン
がずれているかを測定した。ここでも、図13(a)に
示したように、9つの領域に分割してそれぞれの領域
に、0.3μmから0.08μmまでのストライプパタ
ーンをそれぞれ形成した。
【0033】たとえば、左上の領域では、0.3μmの
寸法のストライプパターンを0,3μm間隔に形成し
た。同様に、たとえば、その中央部の領域では、0.2
μmの寸法のストライプパターンを0,2μm間隔に形
成した。そして、それらTaのパターンをメンブレン上
に形成してから、メンブレンが配置されるフレームを形
成する前後における、それらパターンの位置ずれの状態
を測定した。ただし、ここでは、形成したTaのパター
ンは、この実施の形態1によるTa膜を加工することで
形成した。
寸法のストライプパターンを0,3μm間隔に形成し
た。同様に、たとえば、その中央部の領域では、0.2
μmの寸法のストライプパターンを0,2μm間隔に形
成した。そして、それらTaのパターンをメンブレン上
に形成してから、メンブレンが配置されるフレームを形
成する前後における、それらパターンの位置ずれの状態
を測定した。ただし、ここでは、形成したTaのパター
ンは、この実施の形態1によるTa膜を加工することで
形成した。
【0034】この結果、図8に示すように、パターンの
位置ずれが非常に小さくなっていることがわかる。0.
08μmのパターンを形成した領域では、パターンの位
置ずれが1/5以下に小さくなっている。このように、
この実施の形態1におけるTa膜によれば、X線マスク
を従来よりも高い精度で形成できるようになる。
位置ずれが非常に小さくなっていることがわかる。0.
08μmのパターンを形成した領域では、パターンの位
置ずれが1/5以下に小さくなっている。このように、
この実施の形態1におけるTa膜によれば、X線マスク
を従来よりも高い精度で形成できるようになる。
【0035】実施の形態2 次に、この発明の第2の実施の形態について説明する。
この実施の形態2では、Ta膜の形成を2段階に分ける
ようにした。前述した実施の形態1では、図9に示すよ
うに、まず、ステップ901で基板を所定温度に加熱
し、次に、ステップ902で基板表面をプラズマクリー
ニングし、ステップ903でターゲットをスパッタクリ
ーニングし、そして、ステップ904でTa膜を形成す
るようにしていた。
この実施の形態2では、Ta膜の形成を2段階に分ける
ようにした。前述した実施の形態1では、図9に示すよ
うに、まず、ステップ901で基板を所定温度に加熱
し、次に、ステップ902で基板表面をプラズマクリー
ニングし、ステップ903でターゲットをスパッタクリ
ーニングし、そして、ステップ904でTa膜を形成す
るようにしていた。
【0036】これに対して、この実施の形態2では、図
10のフローに示すようにした。すなわち、まず、ステ
ップ1001で基板を所定温度に加熱し、ステップ10
02で基板表面をプラズマクリーニングし、次いで、ス
テップ1003でターゲットをスパッタクリーニング
し、そして、ステップ1004で1回目のTa膜成膜を
行う。この実施の形態2では、この1回目のTa膜の成
膜で、約20〜30nm程度の膜厚に膜形成したところ
で、成膜を停止する。そして、ステップ1005で、成
膜停止状態を所定時間続ける。その後、ステップ100
6で、再度基板表面をプラズマクリーニングし、次い
で、ステップ1007でターゲットをスパッタクリーニ
ングし、そして、ステップ1008で2回目のTa膜の
成膜を行う。
10のフローに示すようにした。すなわち、まず、ステ
ップ1001で基板を所定温度に加熱し、ステップ10
02で基板表面をプラズマクリーニングし、次いで、ス
テップ1003でターゲットをスパッタクリーニング
し、そして、ステップ1004で1回目のTa膜成膜を
行う。この実施の形態2では、この1回目のTa膜の成
膜で、約20〜30nm程度の膜厚に膜形成したところ
で、成膜を停止する。そして、ステップ1005で、成
膜停止状態を所定時間続ける。その後、ステップ100
6で、再度基板表面をプラズマクリーニングし、次い
で、ステップ1007でターゲットをスパッタクリーニ
ングし、そして、ステップ1008で2回目のTa膜の
成膜を行う。
【0037】前述したように、このTa膜の成膜は、真
空排気状態で行うため、基板はヒーターから放射される
赤外線により加熱するようにしている。したがって、T
a膜が全く形成されていない初期の基板では、基板がシ
リコンから構成されているため、赤外線をあまり吸収し
ない状態となっている。この状態で、たとえば基板温度
が170℃となるようにヒータを設定している。一方、
Ta膜が成膜されれば、基板に赤外線をより吸収するT
a膜が形成されることになるので、基板の温度が上昇し
ていくことになる。すなわち、前述した実施の形態1で
は、基板温度が徐々に上昇している状態で、Ta膜を成
膜している状態となっていた。
空排気状態で行うため、基板はヒーターから放射される
赤外線により加熱するようにしている。したがって、T
a膜が全く形成されていない初期の基板では、基板がシ
リコンから構成されているため、赤外線をあまり吸収し
ない状態となっている。この状態で、たとえば基板温度
が170℃となるようにヒータを設定している。一方、
Ta膜が成膜されれば、基板に赤外線をより吸収するT
a膜が形成されることになるので、基板の温度が上昇し
ていくことになる。すなわち、前述した実施の形態1で
は、基板温度が徐々に上昇している状態で、Ta膜を成
膜している状態となっていた。
【0038】これに対し、この実施の形態2では、図1
0のフローに示したように、1回目の成膜で、20〜3
0nm程度と、ごく薄くTa膜を形成してから、ステッ
プ1005でその成膜を一時停止するようにした。この
ため、この実施の形態2によれば、ステップ1005の
一時停止の間に、基板にTa膜が形成された状態の温度
に安定する。したがって、ステップ1008における2
回目のTa膜の成膜では、基板温度が変化せず安定した
状態で成膜される。この結果、この実施の形態2によれ
ば、2回目に成膜したTa膜が、均一な構造となってい
る。
0のフローに示したように、1回目の成膜で、20〜3
0nm程度と、ごく薄くTa膜を形成してから、ステッ
プ1005でその成膜を一時停止するようにした。この
ため、この実施の形態2によれば、ステップ1005の
一時停止の間に、基板にTa膜が形成された状態の温度
に安定する。したがって、ステップ1008における2
回目のTa膜の成膜では、基板温度が変化せず安定した
状態で成膜される。この結果、この実施の形態2によれ
ば、2回目に成膜したTa膜が、均一な構造となってい
る。
【0039】このように、2回に分けてTa膜を成膜す
ることで、形成したTa膜は、大気解放後に2000時
間たっても、応力変化が−3MPa以下であった。これ
に対して、前述した実施の形態1によるTa膜は、大気
解放後1500時間後に、約−9MPaの応力変化が観
察された。なお、この実施の形態2のように、Ta膜を
2回に分けて形成するようにしても、成膜後の熱処理に
よる応力の調整は可能である。
ることで、形成したTa膜は、大気解放後に2000時
間たっても、応力変化が−3MPa以下であった。これ
に対して、前述した実施の形態1によるTa膜は、大気
解放後1500時間後に、約−9MPaの応力変化が観
察された。なお、この実施の形態2のように、Ta膜を
2回に分けて形成するようにしても、成膜後の熱処理に
よる応力の調整は可能である。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、X
線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多結晶体
から構成されているようにした。この結果、マスクパタ
ーンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制された状
態となっている。また、この発明のX線マスクの製造方
法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空容器内
に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズ
マ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルからなるタ
ーゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の
流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメンブレ
ンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの間にプ
ラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した状態と
する。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズマ流を
生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒された状態
とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突
させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタ
ンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面に
堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタルの多
結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。この結果、マ
スクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態のタンタルから構成されるようになる。そし
て、この発明のX線マスクの製造方法は、まず、所定の
真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロトロ
ン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成するプラ
ズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用意
し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向に
プラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プラ
ズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げな
いようにターゲットを配置する。そして、はじめに、プ
ラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレン
がこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイ
オンを加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタ
ンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブレ
ンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、メ
ンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第1の
薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積を
所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ生
成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこのプ
ラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを加
速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原
子を飛び出させ、そのタンタル原子を第1の薄膜のプラ
ズマ流に晒された表面に堆積させることで、第1の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を形
成し、それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。したがって、
結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスクパタ
ーンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、マス
クパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素が入
り込むことが抑制された状態となっている。以上示した
ように、この発明によれば、タンタルからなるマスクパ
ターンが、その製造過程を通して応力が抑制された状態
で製造されるので、マスクパターンの位置ずれを抑制し
た状態で作製できるようになる。
線を遮断するマスクパターンがα相タンタルの多結晶体
から構成されているようにした。この結果、マスクパタ
ーンは、結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制された状
態となっている。また、この発明のX線マスクの製造方
法は、まず、所定の真空度に真空排気された真空容器内
に電子サイクロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズ
マ流を生成するプラズマ生成手段とタンタルからなるタ
ーゲットとを用意し、プラズマ生成手段のプラズマ流の
流れていく方向にプラズマ生成手段に対向してメンブレ
ンを載置し、プラズマ生成手段とメンブレンとの間にプ
ラズマ流を妨げないようにターゲットを配置した状態と
する。そして、そのプラズマ生成手段よりプラズマ流を
生成させてメンブレンがこのプラズマ流に晒された状態
とし、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突
させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、そのタ
ンタル原子をメンブレンのプラズマ流に晒された表面に
堆積させることで、メンブレン表面にα相タンタルの多
結晶体からなる薄膜を形成し、この薄膜を加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。この結果、マ
スクパターンは結晶粒界に酸素が入り込むことが抑制さ
れた状態のタンタルから構成されるようになる。そし
て、この発明のX線マスクの製造方法は、まず、所定の
真空度に真空排気された真空容器内に電子サイクロトロ
ン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成するプラ
ズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを用意
し、プラズマ生成手段のプラズマ流の流れていく方向に
プラズマ生成手段に対向してメンブレンを載置し、プラ
ズマ生成手段とメンブレンとの間にプラズマ流を妨げな
いようにターゲットを配置する。そして、はじめに、プ
ラズマ生成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレン
がこのプラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイ
オンを加速してターゲットに衝突させてスパッタしてタ
ンタル原子を飛び出させ、そのタンタル原子をメンブレ
ンのプラズマ流に晒された表面に堆積させることで、メ
ンブレン表面にα相タンタルの多結晶体からなる第1の
薄膜を形成する。ここで、一度、タンタル原子の堆積を
所定時間停止する。そして、次に、引き続きプラズマ生
成手段よりプラズマ流を生成させてメンブレンがこのプ
ラズマ流に晒された状態とし、プラズマ中のイオンを加
速してターゲットに衝突させてスパッタしてタンタル原
子を飛び出させ、そのタンタル原子を第1の薄膜のプラ
ズマ流に晒された表面に堆積させることで、第1の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を形
成し、それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工すること
でマスクパターンを形成するようにした。したがって、
結晶状態がより安定したタンタルの部分からマスクパタ
ーンの上部が構成され、マスクパターンの上部は、マス
クパターンの下部に比較して、より結晶粒界に酸素が入
り込むことが抑制された状態となっている。以上示した
ように、この発明によれば、タンタルからなるマスクパ
ターンが、その製造過程を通して応力が抑制された状態
で製造されるので、マスクパターンの位置ずれを抑制し
た状態で作製できるようになる。
【図1】 この発明の第1の実施の形態におけるX線マ
スクの構成を示す断面図である。
スクの構成を示す断面図である。
【図2】 この発明の第1の実施の形態におけるX線マ
スクの製造方法について説明するための説明図である。
スクの製造方法について説明するための説明図である。
【図3】 ECRスパッタ法によるスパッタ装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図4】 実施の形態1によるTa膜を大気中に取り出
してからの応力の変化を測定した結果を示す特性図であ
る
してからの応力の変化を測定した結果を示す特性図であ
る
【図5】 Ta膜の状態を透過電子顕微鏡(TEM)で
観察した結果を示す写真である。
観察した結果を示す写真である。
【図6】 成膜開始時の基板温度と形成したTa膜の応
力との関係を示す相関図である。
力との関係を示す相関図である。
【図7】 熱処理によるTa膜の応力変化を示す特性図
である。
である。
【図8】 Ta膜より形成したマスクパターンの位置ず
れの状態を示す説明図である。
れの状態を示す説明図である。
【図9】 実施の形態1における成膜手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図10】 実施の形態2における成膜手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図11】 従来より用いられているX線マスクの構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図12】 X線マスクの製造方法について示す説明図
である。
である。
【図13】 マスクパターンの位置ずれの状態を示す説
明図である。
明図である。
101…X線マスク、102…メンブレン、103…フ
レーム、104…マスクパターン、201…シリコンウ
エハ、202…窒化シリコン膜、203…Ta膜、20
4…酸化膜パターン。
レーム、104…マスクパターン、201…シリコンウ
エハ、202…窒化シリコン膜、203…Ta膜、20
4…酸化膜パターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 誠太郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 X線を透過するメンブレンと、 このメンブレン上に形成されてX線を遮断するマスクパ
ターンとを備えたX線マスクにおいて、 前記マスクパターンがα相タンタルの多結晶体から構成
されていることを特徴とするX線マスク。 - 【請求項2】 請求項1記載のX線マスクにおいて、 前記α相タンタルの多結晶体は、電子サイクロトロン共
鳴により生成されたキセノンガスのプラズマ流に晒され
た状態で、前記プラズマを利用したスパッタ法により形
成されたことを特徴とするX線マスク。 - 【請求項3】 X線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてX線を遮断するマスクパターンと
を備えたX線マスクの製造方法において、 所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置した状態とし、 前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて
前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、
前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子を前記メンブレンの前記プラズマ流に晒さ
れた表面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα
相タンタルの多結晶体からなる薄膜を形成し、 この薄膜を加工することで前記マスクパターンを形成す
ることを特徴とするX線マスクの製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載のX線マスクの製造方法に
おいて、 前記薄膜を形成する前段階で、前記基板の温度を170
℃以上としておくことを特徴とするX線マスクの製造方
法。 - 【請求項5】 X線を透過するメンブレンと、このメン
ブレン上に形成されてX線を遮断するマスクパターンと
を備えたX線マスクの製造方法において、 所定の真空度に真空排気された真空容器内に電子サイク
ロトロン共鳴によりキセノンガスのプラズマ流を生成す
るプラズマ生成手段とタンタルからなるターゲットとを
用意し、前記プラズマ生成手段の前記プラズマ流の流れ
ていく方向に前記プラズマ生成手段に対向して前記メン
ブレンを載置し、前記プラズマ生成手段と前記メンブレ
ンとの間に前記プラズマ流を妨げないように前記ターゲ
ットを配置し、 前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生成させて
前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状態とし、
前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲットに衝
突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出させ、その
タンタル原子を前記メンブレンの前記プラズマ流に晒さ
れた表面に堆積させることで、前記メンブレン表面にα
相タンタルの多結晶体からなる第1の薄膜を形成し、 引き続いて前記タンタル原子の堆積を所定時間停止し、 引き続き前記プラズマ生成手段より前記プラズマ流を生
成させて前記メンブレンがこのプラズマ流に晒された状
態とし、前記プラズマ中のイオンを加速して前記ターゲ
ットに衝突させてスパッタしてタンタル原子を飛び出さ
せ、そのタンタル原子を前記第1の薄膜の前記プラズマ
流に晒された表面に堆積させることで、前記第1の薄膜
表面にα相タンタルの多結晶体からなる第2の薄膜を形
成し、 それら第1の薄膜と第2の薄膜とを加工することで前記
マスクパターンを形成することを特徴とするX線マスク
の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載のX線マスクの製造方法に
おいて、 前記第1の薄膜を形成する前段階で、前記基板の温度を
170℃以上としておくことを特徴とするX線マスクの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12454498A JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | X線マスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12454498A JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | X線マスクの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11317342A true JPH11317342A (ja) | 1999-11-16 |
JP3391699B2 JP3391699B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=14888113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12454498A Expired - Fee Related JP3391699B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | X線マスクの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3391699B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006024920A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Schott Ag | Euvフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びマスクブランク |
JP2008244089A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toppan Printing Co Ltd | 極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及びリソグラフィ方法 |
JP2010118692A (ja) * | 2008-02-27 | 2010-05-27 | Hoya Corp | 反射型マスクブランクおよび反射型マスク並びにこれらの製造方法 |
US8012314B2 (en) | 2000-09-12 | 2011-09-06 | Hoya Corporation | Manufacturing method and apparatus of phase shift mask blank |
-
1998
- 1998-05-07 JP JP12454498A patent/JP3391699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8012314B2 (en) | 2000-09-12 | 2011-09-06 | Hoya Corporation | Manufacturing method and apparatus of phase shift mask blank |
JP2006024920A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Schott Ag | Euvフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びマスクブランク |
JP2008244089A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toppan Printing Co Ltd | 極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及びリソグラフィ方法 |
JP2010118692A (ja) * | 2008-02-27 | 2010-05-27 | Hoya Corp | 反射型マスクブランクおよび反射型マスク並びにこれらの製造方法 |
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---|---|
JP3391699B2 (ja) | 2003-03-31 |
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