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JPH02159716A - X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法 - Google Patents

X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法

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Publication number
JPH02159716A
JPH02159716A JP63315768A JP31576888A JPH02159716A JP H02159716 A JPH02159716 A JP H02159716A JP 63315768 A JP63315768 A JP 63315768A JP 31576888 A JP31576888 A JP 31576888A JP H02159716 A JPH02159716 A JP H02159716A
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JP
Japan
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film
sic film
sic
stress
substrate
Prior art date
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Granted
Application number
JP63315768A
Other languages
English (en)
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JPH0563097B2 (ja
Inventor
Satoshi Okazaki
智 岡崎
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP63315768A priority Critical patent/JPH02159716A/ja
Priority to US07/448,717 priority patent/US5169440A/en
Publication of JPH02159716A publication Critical patent/JPH02159716A/ja
Publication of JPH0563097B2 publication Critical patent/JPH0563097B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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) 本発明は強力なX線源であるシンクロトロン放射光(以
下SORと記す)またはエレクトロンビーム(以下EB
と記す)照射にも耐え得るX線リソグラフィー用マスク
材料、特にはSiC膜およびその成膜方法に関するもの
である。
(従来の技術) 従来、X線リソグラフィー用マスク材料として代表的な
ものとしては、α−BN:H(公表特昭55−5007
Q7号参照)、5iN(特開昭59−116750号参
照)、ポリイミド(米国特許4037111号参照)な
どが知られているが、いずれの材料もSORのような高
エネルギービームな照射すると、残留膜応力が変化する
(W、A、Johnson et、al、、 30th
 International Symposium 
on Electoron、Ion and Phot
on Beains、 May 27−30.19.8
6参照)などの理由から最適の材料ではなかった。一方
、SiCもマスク材料として検討されてきた材料ではあ
るが、[5IH4+cH4コなどのガスを用いたブラダ
Y CVD法(以下PECVD法と記す)では、形成し
たSiC膜に水素が含有され、そのため高エネルギービ
ーム照射時に応力変化を生じたり、膜欠陥が多く、これ
がピンボールどなるため、メンブレン化が困難であった
。さらに、マイクロ波E CRPECVD法で形成され
たSiCマスクなども報告(昭62.09.30付化学
工業日報参照)されているが、やはり水素を含有してい
るため高エネルギービーム照射時の応力変化が大きいな
どの欠点があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は前述した欠点のないX線リソグラフィー用マス
ク材料を提供することを目的として、応力制御が容易で
、実質的に水素を含有せず、膜欠陥、ピンホールがなく
、メンブレン化が容易なSiC膜とその成膜方法を確立
することにある。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するため、本発明者らは、SiC膜の成
膜条件につき、種々検討を重ねた結果、スパッタ一方法
による成膜が適していることを発見し、そのターゲット
材料、スパッターガス、反応圧力および温度などのスパ
ッター条件を好適に選択すれば、応力制御が容易で水素
を含有せず、ピンホールのない、高エネルギービーム照
射に耐え得るX線リソグラフィー用マスク材が得られる
ことを見出し、本発明を完成させた。
その要旨とするところは、 1)引っ張り応力が5 x l09dyne/cm2以
下で、かつ実質的に水素を含有しないことを特徴とする
X線リソグラフィー用SiC膜、 2)Si基板上にスパッター法で成膜することを特徴と
する上記のX線リソグラフィー用SiC膜、3)Si基
板温度を500℃以下とし、ターゲットにSiCを用い
、Ar、 Xeなどの不活性ガスを流しながら反応圧力
をI X 1O−2Torr以上IX 10−1Tor
r以下としSi基板上に上記のSiC膜を形成すること
を特徴とするX線リソグラフィー用SiC膜の成膜方法
、である。以下本発明の詳細な説明する。
まず本発明のスパッター法としては、一般に使用されて
いるコンベンショナルスパッター法で行うが、好ましく
は、量産性の観点から成膜速度の速いマグネトロンスパ
ッター法を用いるのがよい。また前述した欠点を除去す
るためには、ターゲット材料の選択が重要で、SiCを
用い、好ましくは99%以上の純度を有するものがよい
。スパッターガスとしてはAr、 Xeなどの不活性ガ
スを用いるのがよい。スパッター圧力は、I X 10
””Torr以上IX 10−1Torr以下の範囲が
よく、使用するガスによっては、メンブレン化した時に
、膜が破れない限界応力である引張り応力を5 X 1
09dyne/cm2以下に制御するための最適スパッ
ター圧力はいずれの場合もlXl0−2〜IX 10−
1Torrの範囲が好適である。基板はSiを用いるが
、基板温度は室温でも充分であるが、不純物混入などの
膜質を考慮すると500℃以下が好ましい。ターゲット
に掛けるパワー密度は、5 W/cm2以上の範囲で引
張り応力を5 X l09dyne/cm2以下に制御
することができる。
しかも、パワー密度が高い程成膜速度は増加し有利とな
る。
以上の成膜条件でSi基板の表面に得られたSiC膜は
膜が破れない限界応力である引張り応力が5X l09
dyne/cm2以下に制御されており、赤外線吸収ス
ペクトルによる分析の結果、水素を含有せず、かつピン
ホールなどの膜欠陥がなく、メンブレン化も容易で、高
エネルギービーム照射に耐え得るSiC膜である。
次ぎに、このSiC膜をメンブレン化するには、公知の
方法で行う。−例を挙げればSiC膜がスパッターされ
たSi基板の裏面にPECVD法でα−BN:Hなどの
保護膜を形成した後、ドーナツ状SUS  (ステンレ
ス)マスクを置き、ついで[CF、10□] (酸素4
%濃度品)混合ガスでa−BN:l−1膜をドライエッ
チイングにより窓開けを行う。ついでこれを90℃25
%KOH熱水に浸し、Si基板の中心部を溶出させ、S
iC膜をメンブレン化する。
本発明によるSiCメンブレンは、面内平面度(Bow
 )が1μm以下の優れたものが得られる。さらに、こ
のSiCメンブレンに高エネルギーEBを10KeV照
射した場合の応力変化は、I GJ/cm3までの照射
に対しては、全く応力は変化せず、本発明のSiC膜が
高エネルギー照射に耐える材料であることが判る。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらによって限定されるものではない。
(実施例) RF(高周波)マグネトロンスパッター装置5PF−3
32H型(日型アネルバ社製商品名)を用い、カソード
側に3°゛φSiCターゲツト(99,,9%純度品、
高純度化学社製)をセットし、2°′φSi基板を10
0〜350℃に加熱し、Arガスを5cc/min  
またはXeガスを8cc/min、の流量で流しつつ、
パワー密度8〜20W/cm2、反応圧力I X 10
−2〜2 X 10−1Torrおよび反応時間20m
1nでSiC膜を成膜した。得られたSiC膜の残留引
張り応力と反応圧力の関係を第1図に示した。また第2
図にはパワー密度と残留引張り応力の関係を、第3図に
は基板温度と残留引張り応力の関係を示した。
次いで、第1図に示すA、B、C,Dの各点の試料のS
iC膜についてメンブレン化を次に述へる方法で実施し
た。表面にSiC膜を有するSi基板裏面にPECVD
法で05μmα−BN■膜を形成膜た後[CF4102
]  (酸素4%濃度)混合ガスでSUSマスク(外径
50mm、内径30mm、厚さ0.3mm )の上から
、α−BNH膜をドライエツチングし、裏面α−BN−
■膜に窓開けを行った。これを90℃の25%KO)I
熱水に浸し、Si基板を溶出させ、30mmφSiC膜
をメンブレン化した。A、B、C,D各試料の成膜条件
と得られたSiC膜の物性、メンブレン化の可否、面内
平面度および耐薬品性の結果を第1表に示す。さらに、
このSiCメンブレンに高エネルギーEBをlOにeV
熱照射た場合の引張り応力変化を第1表および第5図に
示した。
また、これらのSiC膜を光学顕微鏡により倍率400
倍で表面観察した結果を第6図に示す。第7図ニハ比較
例トL 1” PECVD法ニJニル[SJ4千CH4
]混合ガスから形成したSiC膜を示す。
上記実施例の成膜条件と得られたSiC膜の物性との関
係を図面で説明すると、 第1図は、反応圧力と膜の引張り応力との関係を表し、
この図からは、ガスの種類に関係なく、I X 10−
2〜1. X 10−1Torrの反応圧力範囲で5×
109dyne/cm2以下の好ましい引張り応力に制
御できることが判る。
第2図にはパワー密度と膜の引張り応力の関係を示した
。これより5 W/cm2以上のパワー密度で膜の引張
り応力を目標値に制御出来ることが判る第3図には基板
温度と膜の引張り応力の関係を示した。室温から500
℃の範囲では膜の引張り応力がほぼ一定であることが判
る。
第4図に実施例のIRスペクトルを示す、2000cm
−’付近に全く吸収ピークが見られないことから水素を
含有しないSiC膜であることが判る。
第5図は]0KeVの高エネルギービーム射と膜の引張
り応力との関係を示す。I GJ/cm”までの照射量
に対しては、全く引張力応力は変化せず、本発明のSi
C膜が高エネルギー照射に耐える材料であることが判る
第6図は本発明の、第7図は比較例のPECVD法によ
るSiC膜表面の光学顕微鏡写真を示す。第7図の比較
例が表面欠陥の多い膜であるのに比へ、第6図の本発明
によるSiC膜は表面欠陥の全くないものであることが
判る。
(発明の効果) 本発明で得られたSiC膜は 1)膜中に実質的に水素を含有せず、高エネルギービー
ムの照射に対しても応力変化を生じない。
2)90℃の熱水に一週間浸しておいても外観変化や応
力変化を生じることなく、耐湿性に優れた膜である。
3)フッ硝酸、90℃の25%KDH熱水に対しても安
定な膜で耐薬品性に優れている。
4)表面は平滑で、欠陥、ピンホールのない膜である。
5)ヤング率が高く、マスクパターンの位置精度も高い
6)膜の応力制御もRF−パワー、スパッター圧力で容
易に可能である。
7)プロセスガスにはAr、Xeなどの不活性ガスて良
く、SiH4、CH4などの爆発性ガスを用いる必要は
なく、安全性が高い。
8)スパッター法で形成するため、インライン化などの
量産化プロセスへの対応も容易である。
など数々の優れた特徴を有し、X線リソグラフィ用マス
ク材料として産業上有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図にスパッター条件である反応圧力とSiC膜の引
張り応力の関係を示す。 第2図にパワー密度と応力の関係、第3図に基板温度と
応力の関係を示す。第4図にはSiC膜のIRスペクト
ルを示す。 第5図にSiCメンブレンのEB照射テスト結果を示す
。 第6図に実施例のSiC膜表面、第7図に比較例のPE
CVD法によるSiC膜表面の光学顕微鏡写真を示す。 手続補正書 (方式) 1、事件の表示 昭和63年特許願第315768号 2、発明の名称 X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法3、
補正をする者 事件との関係  特許出願人 名 称  (206)信越化学工業株式会社5、補正命
令の日付 発送口  平成 3月28日 手続補正書 1、事件の表示 昭和63年特許願第315768号 2、発明の名称 X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法3、
補正をする者 事件との関係   特許出願人 名称 (206)信越化学工業株式会社4、代理人 住所 〒103東京都中央区日本橋本町4丁目4番11号7、
補正の内容 1)明細書の第12頁下から3〜1行目「第6図に・・
・写真を示す。」を削除する。 2)図面 「第6図および第7図」を削除する。 以 上 7、補正の内容 1)明細書の第8頁11〜13行目「結果を第6図・・
・・・・・・SiC膜を示す。」を「結果、表面欠陥の
全くないものであり、比較例のPECVD法によるSi
C膜は表面欠陥の多いものであった。1と補正する。 2)同第9頁下から5〜1行目「第6図は・・・・であ
ることが判る。」を削除する。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)引張り応力が5×10^9dyne/cm^2以
    下で、かつ実質的に水素を含有しないことを特徴とする
    X線リソグラフィー用SiC膜。
  2. (2)Si基板上にスパッター法で成膜することを特徴
    とする請求項1記載のX線リソグラフィー用SiC膜。
  3. (3)Si基板温度を500℃以下とし、ターゲットに
    SiCを用い、Ar、Xeなどの不活性ガスを流しなが
    ら反応圧力を1×10^−^2Torr以上1×10^
    −^1Torr以下としてSi基板上に請求項1または
    2記載のSiC膜を形成することを特徴とするX線リソ
    グラフィー用SiC膜の成膜方法。
JP63315768A 1988-12-14 1988-12-14 X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法 Granted JPH02159716A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63315768A JPH02159716A (ja) 1988-12-14 1988-12-14 X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法
US07/448,717 US5169440A (en) 1988-12-14 1989-12-11 Silicon carbide membrane for X-ray lithography and method for the preparation thereof

Applications Claiming Priority (1)

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JP63315768A JPH02159716A (ja) 1988-12-14 1988-12-14 X線リソグラフィー用SiC膜およびその成膜方法

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JPH0563097B2 JPH0563097B2 (ja) 1993-09-09

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JP (1) JPH02159716A (ja)

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JPH0563097B2 (ja) 1993-09-09
US5169440A (en) 1992-12-08

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