JPS6376325A - Ｘ線リソグラフィ−用マスクのｘ線吸収体膜 - Google Patents

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、Ｘ線リソグラフィー用マスクのＸ線吸収体膜
に関するものである。

［従来の技術］ Ｘ線マスクのｘｌ！吸収体としてこれまでＡＵ。

Ｗ、Ｔａ等の純金属が用いられてきた。しかしながら、
これらの純金属をｘｍ吸収体膜として用いる場合、種々
の欠点があった。欠点の第一はＸ線吸収体膜は、マスク
歪みを抑えるために、膜応力が可能な限り小さいことが
要求され、従来、膜応力の低減のために、膜堆積模のア
ニーリング、イオン注入等が行われてきたが、上記純金
属膜の膜応力をアニーリングやイオン注入により低減さ
せる場合、これらの純金属膜の構造が結晶構造であるた
め、膜応力の制御性に欠けていることである。

例えば、アニーリングにより膜応力を低減させる場合、
アニーリング温度およびアニーリング時間を同一に設定
しても、堆積条件のわずかな違いで膜応力が変動する。

欠点の第二は、膜応力を所定の値以下に低減することが
困難な場合が多いことである。例えば、′Ｉ＠解メツメ
ツキり堆積させたＡＵはわずかに引っ張り応力を持つが
、アニーリングを行なうことにより膜応力は増加する。

また、イオン注入によりＷ、Ｔａの膜応力を低減させよ
うとしても、ある一定の値以下にすることはできない。

上記純金属の膜応力低減は、堆積条件を変化させる己と
により行われる場合も多い。しかしながら、いかなる堆
積方法を選択するにせよ、高い制御性が要求される因子
が複数個あり、原理的に膜応力制御性は悪い。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、従来の純金属からなるｘ１１吸収体は膜
応力の制御性が悪く、膜応力が小さいことが要求される
Ｘ線リソグラフィー用マスクのＸＩａ吸収体膜には適し
ていない。

従って本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、膜応
力の制御性を向上させたＸ線リソグラフィー用マスクの
Ｘ線吸収体膜を提供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
って、本発明のＸ線リソグラフィー用マスクのＸ線吸収
体膜は、窒化タングステン又は窒化タンタルによって構
成されていることを特徴とする。

窒化タングステン又は窒化タンタルからなるＸ線吸収膜
はスパッタ法によって容易に基板上に低温堆積すること
ができる。スパッタ法は、電解めっき法およびＣＶＤ法
に比較して容易に膜を堆積でき、しかも堆積速度が大き
い。また、低温で堆積させるためアモルファス状態の膜
が結晶化することもない。さらにＣＶＤ法のように熱歪
みを生じることもない。

スパッタ法による窒化タングステン又は窒化タンタル膜
の堆積において、ターゲット材料は窒化タングステン又
は窒化タンタルをそのまま用いても良いし、純タングス
テン又は純タンタルを用いて、スパッタガスに窒素ガス
を混合する反応性スパッタの方法を用いても良い。たと
えば、窒化タングステン又は窒化タンタルを堆積させる
場合、窒化タングステン又は窒化タンタルターゲットを
用いてアルゴンガスでスパッタしても良いし、タングス
テン又はタンクルターゲットを用いてアルゴンと窒素の
混合ガスでスパッタしても良い。

Ｘａ吸収体膜中のタングステン又はタンタルと窒素の組
成は、化学伍論的組成を成している必要はなく、タング
ステン又はタンタル単独膜の場合に生じる結晶化を阻害
する程度に、窒素が含まれていれば良い。

［作用］ 本発明は、窒化タングステン又は窒化タンタルが、アモ
ルファス状態であるために、結品状態よりもアニーリン
グ、イオン注入等による状態の変化が生じ易いという事
実に基づく。従って、膜応力の制御性が大きく、容易に
膜応力を低減できる。

また、堆積したアモルファス状態の金属窒化物膜は、微
細加工性にも優れている。しかも、ドライエツチングに
おける化学的性質が、対応する純金属とほぼ同じである
ため、従来の加工技術をそのまま用いることができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ Ｓｉ基板上の厚さ２μｍのＳｉＮｘ膜上に、アモルファ
ス窒化タングステン膜をｒｆ（高周波）スパッタによっ
て形成した。スパッタターゲットはタングステンである
。スパッタガスは、アルゴン３ｇ、Ｑｓｃｃｍ（標準状
態ＣＣ／分）　Ｊ３よび窒素７　、６　ｓｃｃ＋＊＠混
合して用いた。スパッタ条件は、ｒｆパワー３００Ｗ、
スパッタガス圧力５　ｎＴｏｒｒである。堆積温度は室
温である。膜厚は０．７０μＩであった。次に膜表面の
清浄化を行った後、室温で加速エネルギー４００ｋｅＶ
、イオン電流１０μへのＮ＋イオンを注入した。第１図
に示したように、イオン注入前に１．０７Ｘ１０’°ｄ
ｙｎ／ｃａｍ２の圧縮応力を持つ膜にイオン注入を行っ
た結果、注入量とともに応力が急激に減少し７．５×１
０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上の注入量において膜応力を
零にすることができた。イオン注入によって膜は結晶化
することはない。上記の効果はＮｅ＋を注入した場合に
も同様に得ることができた。

さらに、Ｎ＋イオン注入で応力を低減した、厚さ０．７
０μＩのアモルファス窒化タングステンをＸ線吸収体膜
とするマスクを作成した。この時、吸収体膜は厚さ２μ
−のＳ　ｉ　ＮｘＦｌ上に集束イオンビーム露光と反応
性イオンエツチングにより加工した。７００ＨｅＶのシ
ンクロトロン放射光によりマスク上のパターンを厚さ１
μｍ及び０．５μＩのＰＭＭＡに露光したところ十分な
コントラストを有し、幅０．１５μ霧のパターンを転写
でき、本発明のＸａＳ吸収体膜の有効性を確認できた。

比較例１ Ｓｉ基板上の厚さ２μ−の５ｉＮＸＷｉ上に、タングス
テン膜をｒｆスパッタによって形成した。スパッタガス
はアルゴンを用いた。Ｉｍは４５．０ｓｅｃｍである。

スパッタ条件はｒｆパワー５００Ｗ、スパッタガス圧力
５１ＴＯｒｒである。堆積温度は室温である。膜厚は０
．５５μ園であった。次に膜表面の清浄化を行った後、
室温で加速エネルギー４ＱＱｋｅＶ、イオン電流１０μ
ＡのＮ＋イオンを注入した。第２図に示したようにイオ
ン注入前ニ２　、１１　Ｘ　１０１０ｄｙｎ／ｃ１２ｆ
）圧ＩＮ６カを持つ膜にイオン注入を行ったが、応力の
減少は緩慢であり、イオン注入量１５　Ｘ　１０１６ｉ
ｏｎｓ／ｃｍ２テロ応力？　１　、７　ｘ　１０１０ｄ
ｙｎ／ｃ１以下に減少させることができなかった。上記
の結果はＮｅ＋を注入した場合にも同様であった。

実施例２ ３ｉ基板上の厚さ２μ■のＳｉＮｘ膜上に、窒化タンタ
ル膜をｒｆスパッタによって形成した。

スパッタターゲットはタンタルである。スパッタガスは
、アルゴン４４．０８ＣＣ１と窒素２．４８ＣＣｍを混
合して用いた。スパッタ条件は、ｒｆパワー５００Ｗ１
スパッタガス圧力５０１ＴＯｒｒである。堆積温度は室
温である。膜厚は０．６２μｍであった。次に膜表面の
清浄化を行った後、室温で加速エネルギー４００ｋｅＶ
、イオン電流１０μＡのＮ＋イオンを注入した。第３図
に示したようにイオン注入前ニ１　、７２　Ｘ　１０１
０ｄｙｎ／ｃｍ２（７）圧縮応力を持つ膜にイオン注入
を行い、応力を０．４４ｘ　１０　”ｄｙｎ／ｃ醜２ま
で急激に減少させることができた。また実施例１と同様
に微細＋１１１１性に優れていることも判明した。上記
の結果はＮｅ　を注入した場合にも同様に得ることがで
きた。

比較例２ Ｓｉｌｌ板上の厚さ２μ−のＳ　ｉ　Ｎ　ｘ膜上に、タ
ンタル膜をｒｆスパッタによって形成した。スパッタガ
スはアルゴンを用いた。流量は４５．０ＳＣＣ＋＊であ
る。スパッタ条件は、ｒｆパワー３００Ｗ１スパッタガ
ス圧力５　ｍＴｏｒｒである。堆積温度は室温である。

膜厚は０．６５μｍであった。次に膜表面の清浄化を行
った後、室温で加速エネル１０μＡのＮ＋イオンを注入
した。第４図に示しイー４００ｋｅＶ、イオン電流だよ
うにイオン注入前に１　、３８　Ｘ　１０　”ｄｙｎ／
ｃａ＋２１７）圧１１応力ヲ持ツ膜にイオン注入を行っ
たが、応力の減少は緩慢であり、イオン注入１１５　Ｘ
　１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２　テも、応力を０．７１　
ｘ　１０”ｄｙｎ／ｃｍ２以下ニ減少サセることができ
なかった。上記の結果はＮｅ＋を注入した場合にも同様
であった。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のＸ線吸収体膜を構成する窒
化タングステン又は窒化タンタルはアモルファス状態と
なるために、精密な膜応力低減が容易になる。また、こ
れらの金属窒化物膜は、スパッタ法により容易に低温堆
積できる。

以上の理由により、本発明のＸ線吸収体膜は、微細加工
性、内部応力の低減が要求されるＸ線リソグラフィー用
マスクに適用すれば、著しい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における窒化タングステンの急激な応
力低減を表す図、第２図は比較例１におけるタングステ
ンの緩慢な応力低減を表す図、第３図は実施例２におけ
る窒化タンタルの急激な応力低減を表す図、第４図は比
較例２におけるタンタルの緩慢な応力低減を表す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線吸収体膜が、窒化タングステン又は窒化タン
   タルによって構成されていることを特徴とするＸ線リソ
   グラフィー用マスクのＸ線吸収体膜。