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JP3333623B2 - X線及び電子線リソグラフィ用マスクメンブレン材の製造方法 - Google Patents
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JP3333623B2 - X線及び電子線リソグラフィ用マスクメンブレン材の製造方法 - Google Patents

X線及び電子線リソグラフィ用マスクメンブレン材の製造方法

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JP3333623B2
JP3333623B2 JP04228794A JP4228794A JP3333623B2 JP 3333623 B2 JP3333623 B2 JP 3333623B2 JP 04228794 A JP04228794 A JP 04228794A JP 4228794 A JP4228794 A JP 4228794A JP 3333623 B2 JP3333623 B2 JP 3333623B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】高エネルギー電子線やシンクロト
ロン放射光のような高エネルギービームを照射しても応
力の変化が少なく、しかも良好な可視光線透過性を有す
X線及び電子線リソグラフィ用マスクメンブレン材の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスにおけるパターン形成の
微細化に伴ない、将来のリソグラフィ技術としてX線及
び電子線リソグラフィ技術が最も有望視されている。
線及び電子線リソグラフィに用いられるマスクのX線透
過膜(別の表現をすればX線吸収体の支持膜、以下メン
ブレンと略称する。)に要求される重要な性能として
は、 (1)表面が平滑で傷やピンホールが無く実用的な強度
を有すること。 (2)高精度なアライメント(位置合せ)に必要な可視
光透過率を有すること。 (3)良好な耐薬品性や耐湿性を有し、エッチング工程
や洗浄工程で損傷されにくいこと。 (4)高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光の様
な高エネルギービームの照射に耐えること、等が挙げら
れる。従来、X線及び電子線リソフラフィ用マスクメン
ブレンの材料として、ほう素ドープSi、Si C、Si3
4 、Si C/Si34 ハイブリッドが提案されてい
る。中でもSi C/Si34 ハイブリッド膜は高い可視
光透過性と高弾性を有し、さらに高エネルギービーム照
射耐性に優れた材料である。
【0003】しかし、これまでのSi C/Si34 ハイ
ブリッド膜はSi34 とSi Cの各粉末を混合してホッ
トプレス、常圧焼結、マイクロ波焼結等により焼結した
ものをターゲット材料として使用(特開平03- 196149号
参照)していた。このターゲットはSi34 の分解温度
1800℃より低温の1600℃〜1700℃で焼結したものであ
り、一方、Si Cの通常の焼結温度は2200℃であり、17
00℃程度ではSi Cが焼結しないため粒子間に充分な結
合力が得られない。そのため、SiCとSi CおよびSi
CとSi34 とは単にホットプレス加工により弱く結
合している成形体に過ぎず、密度も 1.68g/cm3と低く、
ターゲット中に水、空気等の不純物を吸収し易く、また
バルクでの酸素量は1.20重量%と非常に多く含むもので
あった。このターゲットを使用して得られるメンブレン
はスパッタリング法で成膜するとはいえ、ターゲット中
の不純物も混入されてしまうという欠点があった。SIMS
(Secondary Ion Mass Spectrometry の略称)分析によ
ると膜中酸素量は、4.0 × 1020atoms/cm3、膜中水素量
は 4.0×1020atoms/cm3 であった。これは、高エネルギ
ービーム照射耐性上非常に不利な値(荒川、他:第53回
応用物理学会学術講演会予稿集No.2(1992)P491、荒
川、他:第40回応用物理関係連合講演会予稿集 No.
2(1993)P508)である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、膜中
の酸素および水素が少なく、高エネルギー電子線や SOR
光( シンクロトロン放射光)の様な高エネルギービーム
を照射しても、応力や可視光透過性に変化のない、優れ
た高エネルギービーム耐性を有するX線及び電子線リソ
グラフィ用マスクメンブレン材を製造する方法にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するためにスパッタリング成膜法のターゲット
材に着目して鋭意検討した結果、本発明を完成したもの
で、その要旨とするところは、スパッタリング法によ
り、基板上にSi CとSi34 のハイブリッド膜を形成
することよりなるX線及び電子線リソグラフィ用マスク
メンブレン材の製造方法において、互いに接触して配置
され、それぞれ複数であるSiC成形体とSi34成形体
よりなるターゲットを用いることを特徴とするものであ
る。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。Si C/
Si34 ハイブリッド膜の成膜をスパッタリング法で行
う際に次のようなターゲットを用いる。Si34 とSi
Cとをそれぞれ別々にホットプレス、常圧焼結、マイク
ロ波焼結等を用いた焼結法で作製し、各々の焼結体ブロ
ックを所定のSi C/Si34 比に応じた組成比と大き
さおよび形状(図1参照)として、しかもそれぞれが出
来る限り均一な分布となるように細かく分割して交互に
配置(図2参照)する。このとき各焼結体ブロックは、
隙間なく密着配置することが好ましい。分割数は細かけ
れば細かい程均一性が増すので好ましいが、作業性の点
から限度があり、それぞれ30以下が好ましい。また、各
ブロックを貼り合せる方法はSi34 の分解温度未満の
温度で焼結して直接貼り合わせ接合すればよく、他に極
僅かなSi 粉末をバインダーとして挟んで、Si34
分解温度未満の温度で焼結し接合することも可能であ
る。
【0007】Si CとSi34 とのモル比は95:5〜3
0:70が好ましい。Si Cが95より多くなると、可視光
透過率がSi C単独と同等の低い値を示し、逆に、Si
Cが30より少なくなると、耐薬品性がSi34 単独の場
合と同等の不充分な性能を示すので好ましくない。Si
CとSi34 の好適なモル比としては、80:20〜40:60
である。特に50:50の場合は成膜速度が大きく、Si C
単独の場合の約2倍となり、生産性の向上に役立つ。こ
のハイブリッドターゲットを用い、成膜して得られるメ
ンブレンには不純物の酸素や水素が少なく優れた高エネ
ルギービーム耐性を有することがわかった。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例と比較例を
挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。 (実施例)スパッタリングには、R.F.マグネトロンスパ
ッタリング装置SPF-332H型(日電アネルバ社製商品名)
を用いた。ターゲットには直径が4インチで厚さが5mm
t、組成比はSi C/Si34 =1/1(モル比)のも
のを用いた。以下ハイブリッドターゲットの作製方法に
ついて述べる。まず、直径4インチ、厚さが5mmt のS
i34 円板状ターゲットを純度99.8%以上の金属けい素
粉末をプレス機で成形し、これを純度99.999容量%の窒
素ガス雰囲気中1600℃で4時間反応させて得た。この密
度は 3.40g/cm3、バルクでの酸素量は0.16重量%であっ
た。次にこの円板状ターゲットを中心角18.4°で扇面状
に15個切り出した。切断には切断代を少なくするためφ
180μmのワイヤソーを用いた。同様にSi C円板状タ
ーゲットを純度99.9%以上のSi C粉末を2200℃、200k
gf/cm2のホットプレス条件で焼結して得た。その密度は
3.20g/cm3、バルクでの酸素量は0.07重量%であった。
これをワイヤソーを用いて中心角 5.6°で扇面状に15個
切り出した。切断に用いたスラリーは、粒径が極めて小
さいものを用いており切断面の面粗さはミラー研磨面程
度であり、Ra (中心線平均粗さ)=1.2nm 程度であっ
た。これらの焼結体ブロックを洗浄後、図2の様にSi3
4、Si Cを交互に15個ずつ密着貼り合わせた後1700
℃に加熱して焼結接合させ、ハイブリッドターゲットを
得、これをターゲットホルダーにセットした。
【0009】基板として直径3インチ、厚さ 600μmの
両面ミラー研磨したSi ウェーハを用いて、 800℃に加
熱した状態でアルゴンガスを15cc/分の流量で流した。
成膜後の膜の応力がメンブレン化に適当な1〜2×109d
yn/cm2の引張応力となる様に排気系に通じるバタフライ
バルブでチャンバー内を 6.0×10-2Torrの圧力に調整し
た後、パワーを2W/cm3 として10〜15分間スパッタリン
グを行い、膜厚 1.0μmのSi C/Si34 ハイブリッ
ド膜を作製した。得られた薄膜を XPS(X-rayPhotoelec
tron Spectroscopyの略称)法による元素組成分析を行
った結果、ハイブリッドターゲットのSi CとSi34
の等モル比に近い組成であるSi10.20.7 から成る
薄膜であることを確認した。次にSIMS法により膜中の酸
素と水素の量を測定したところ、それぞれ 4.4×1018 a
toms/cm3、 4.0×1019 atoms/cm3であった。次いでこの
膜を、シリコン基板をバックエッチングして窓を開けて
メンブレン化したものに SOR光を 100MJ/cm3照射し、そ
の結果を表1に示した。これから SOR光照射によるダメ
ージが全く無いことが判り、極めて SOR光照射耐性に優
れたメンブレン材であることが確認できた。
【0010】(比較例)比較のため、純度99.9%以上の
Si34 粉と純度99.9%以上のSi C粉を等モル混合し
て1700℃、200kgf/cm2のホットプレスで成形した直径4
インチ、厚さ5mmのターゲットを作製し、これを用いて
実施例と同一の条件でスパッタリング法により薄膜を得
た所、これはSi10.20.7 の組成を示し、膜中の酸
素と水素の量を測定したところ、それぞれ 4.0×1020 a
toms/cm3、 4.0×1020 atoms/cm3であった。またこれを
実施例と同一の条件でメンブレン化し、 100MJ/cm3の S
OR光を照射した結果を表1に併記したが、 SOR光照射に
よって応力と可視光透過率の低下が見られることが判っ
た。
【0011】
【表1】
【0012】
【発明の効果】 膜中の不純物、特に酸素と水素とが極めて少ないマス
クメンブレンが得られる。高エネルギービーム照射に
よる応力変動や可視光透過性の低下の少ない高エネルギ
ービーム照射耐性に優れたマスクメンブレンが得られ
る。の2点で産業上その利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のハイブリッドターゲットの一例を示す
平面図である。
【図2】本発明のハイブリッドターゲットの他の例を示
す平面図である。
【符号の説明】
1 Si C成形体 2 Si34 成形
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−196149(JP,A) 特開 平4−17661(JP,A) 特開 平3−56660(JP,A) 特開 平4−15908(JP,A) 特開 昭53−17076(JP,A) 特開 平3−34310(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スパッタリング法により、基板上にSi C
    とSi34 のハイブリッド膜を形成することよりなるX
    線及び電子線リソグラフィ用マスクメンブレン材の製造
    方法において、互いに接触して配置され、それぞれ複数
    であるSiC成形体とSi34成形体よりなるターゲット
    を用いることを特徴とするX線及び電子線リソグラフィ
    用マスクメンブレン材の製造方法。
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