(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上にＸ線を透過するメンブレンを形成する工程と、
前記メンブレン上にＸ線の透過を遮るＸ線吸収体を形成する工程と、
前記基板の裏面から前記メンブレンの一部表面が露出するように前記基板を選択的に除去する工程とを備え、
前記基板の選択的除去の工程前において、前記メンブレンと前記Ｘ線吸収体との応力むらの分布傾向が実質的に同じとなるようにされる、Ｘ線マスクの製造方法。
【請求項２】
前記メンブレンと前記Ｘ線吸収体との応力むらが実質的に同一となる条件で前記メンブレンおよび前記Ｘ線吸収体の少なくともいずれかが成膜される、請求項１に記載のＸ線マスクの製造方法。
【請求項３】
前記メンブレンと前記Ｘ線吸収体との応力むらが実質的に同一となるように、前記メンブレンおよび前記Ｘ線吸収体の少なくともいずれかに、不均一アニール、不均一イオン注入および不均一表面研磨の群から選ばれる少なくとも一の処理が施される、請求項１に記載のＸ線マスクの製造方法。
【請求項４】
基板の表面上にＸ線を透過するメンブレンを形成する工程と、
前記メンブレン上にＸ線の透過を遮るＸ線吸収体を形成する工程と、
前記基板の裏面から前記メンブレンの一部表面が露出するように前記基板を選択的に除去する工程とを備え、
前記基板の選択的除去の工程によって、前記Ｘ線吸収体に発生する圧縮応力と実質的に同じ応力を、前記基板の選択的除去の工程前に引張応力として前記Ｘ線吸収体に与える、Ｘ線マスクの製造方法。
【請求項５】
前記Ｘ線吸収体を形成した後に熱処理を施すことによって、前記Ｘ線吸収体に前記引張応力を与える、請求項４に記載のＸ線マスクの製造方法。
【請求項６】
Ｘ線を透過するメンブレンを基板表面上に形成した後、前記基板の裏面から前記メンブレンの一部表面が露出するように前記基板を選択的に除去してＸ線マスク基板を準備する工程と、
モニタ基板上および前記Ｘ線マスク基板の前記メンブレン上に同一バッチでＸ線吸収体を形成する工程と、
前記モニタ基板の前記Ｘ線吸収体の応力ＳMを測定する工程と、
前記Ｘ線マスク基板の前記Ｘ線吸収体の応力ＳXを測定する工程と、
前記応力ＳMとＳXとの差Ｓを導出し、この差Ｓから熱処理温度差αを導出する工程と、
熱処理を施したときに前記Ｘ線吸収体形成後の前記モニタ基板の反りが前記Ｘ線吸収体形成前の前記モニタ基板の反りと実質的に同じとなるときの熱処理温度Ｔを導出し、Ｔ−αの温度で前記Ｘ線吸収体形成後の前記Ｘ線マスク基板に熱処理を施す工程とを備えた、Ｘ線マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線リソグラフィに使用するＸ線マスクの製造方法に関し、具体的にはＸ線吸収体の応力を小さくすることによりパターニング時の歪みを低減することの可能なＸ線マスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、それほど集積度の高くない半導体記憶装置におけるパターンの転写には、主に紫外線によるリソグラフィ技術が用いられてきた。しかし、半導体記憶装置の高集積化が進み、たとえばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）において１Ｇｂｉｔ（ギガビット）のようにＧｂｉｔ級となると、配線などの各パターンがデバイスルールに従って極微細になるため、より解像度の高いパターンの転写が必要となる。
【０００３】
このような微細パターンの転写を行なう技術としてＸ線によるリソグラフィ技術が期待されている。このＸ線リソグラフィ技術では、露光光となるＸ線の波長（軟Ｘ線：λ＝５〜２０ｎｍ）が紫外線に比べ短波長となるため、紫外線によるリソグラフィよりも解像度の高いパターンの転写が可能となる。
【０００４】
このようなＸ線リソグラフィ技術に用いられるＸ線マスクの製造方法は、たとえば特開平５−１３８１０４号公報に示されている。以下、この公報に示されたＸ線マスクの製造方法を従来例として説明する。
【０００５】
図２３〜図２９は、上記公報に示された従来のＸ線マスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。まず、図２３を参照して、シリコン基板１上に、たとえば厚さ１〜２μｍで軽元素からなるメンブレン（Ｘ線透過性基板と同義）２が成膜される。
【０００６】
図２４を参照して、シリコン基板１の裏面からメンブレン２の一部表面が露出するまでシリコン基板１の一部が選択的に除去（バックエッチ）される。
【０００７】
図２５を参照して、メンブレン２上に、たとえばインジウム・錫酸化物などからなる反射防止膜兼エッチングストッパ膜（以下、単に反射防止膜と称する）３が塗布され焼成される。
【０００８】
図２６を参照して、この反射防止膜３上に、たとえばスパッタ法によりタングステン−チタン膜からなるＸ線吸収体４が成膜される。そして、この際のＸ線吸収体４の平均膜応力を測定し、この平均膜応力を０とするための熱処理時の温度を決め、たとえばオーブンで２５０℃で均一にアニールして、Ｘ線吸収体４の平均膜応力が０に調整される。
【０００９】
図２７を参照して、このＸ線吸収体４上に、レジスト５が塗布された後、たとえば１８０℃でベークされる。
【００１０】
図２８を参照して、シリコン基板１の裏面に、サポートリング６が接着剤７によって接着される。そして、電子線描画（ＥＢ）および現像によりレジスト５がパターニングされる。このパターニングされたレジスト５をマスクとしてＸ線吸収体４にドライエッチングが行なわれ、Ｘ線吸収体４のパターニングが行なわれる。この後、レジスト５が除去されて、図２９に示すＸ線マスクが製造される。
【００１１】
なお、シリコン基板１のバックエッチ工程およびサポートリング６へのシリコン基板１の接着の工程は必ずしもこの工程順のとおりに行なわれるものではない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線リソグラフィは、Ｘ線が短波長であるため微細なパターンの転写に適用されるが、Ｘ線の性質上、通常、等倍転写となる。このため、Ｘ線マスクには高いパターンの位置精度が要求される。ところが、Ｘ線吸収体４に応力が残存していた場合、Ｘ線吸収体４のパターニング後に応力によってＸ線吸収体４のパターンの位置が動き、位置精度が低下してしまう。
【００１３】
そこで、従来のＸ線マスクの製造方法では、Ｘ線吸収体４にアニールを施し、その加熱温度によりＸ線吸収体４の平均膜応力が０となるように調整されている。しかし、Ｘ線吸収体４はメンブレン２上に成膜されるため、Ｘ線吸収体４の正確な膜応力値は不明であった。そのため、図２６に示すようにメンブレン２上にＸ線吸収体４を成膜するのと同時にシリコンウェハにもＸ線吸収体４を成膜し、このシリコンウェハ上のＸ線吸収体４の応力が０となる条件で、メンブレン２上のＸ線吸収体４のアニールが行なわれていた。
【００１４】
しかし、メンブレン２上とシリコンウェハ上とでの成膜では成膜時の温度が異なる。このため、両者上にＸ線吸収体４を同時にかつ同じ条件でスパッタしても、Ｘ線吸収体４の応力がメンブレン２上とシリコンウェハ上とで異なるという現象が生じていた。その結果、上記のアニールはシリコンウェハ上のＸ線吸収体４の応力を０とすることができても、メンブレン２上のＸ線吸収体４の応力を０にすることができず、Ｘ線吸収体４に応力が残ってしまう。このＸ線吸収体４内の残留応力によってＸ線吸収体４のエッチング後にＸ線吸収体４のパターンが歪むという問題があった。
【００１５】
上記のような問題の解決のため、Ｘ線吸収体４を成膜した後に、シリコン基板１をバックエッチしてメンブレン化するというＸ線マスクの作成プロセスも考えられている。この作成プロセスは具体的には、図３０（ａ）に示すようにシリコン基板１上にメンブレン（ＳｉＣ膜）２と反射防止膜３とＸ線吸収体４とを順次成膜した後、Ｘ線吸収体４の応力を測定し、その応力が０となるようにアニールを行ない、その後にバックエッチして図３１（ａ）に示すようにメンブレン化するという手法である。
【００１６】
しかし、この方法では、（１）ＳｉＣ膜２の応力むらがバックエッチ後にＸ線吸収体４に乗り移るため、また（２）バックエッチでウェハが変形することでＸ線吸収体４に圧縮応力が発生するため、Ｘ線吸収体４のエッチング後にパターンが動き、位置精度が低下するという問題点があった。以下、この（１）と（２）とについて図を用いて詳細に説明する。
【００１７】
（１）  図３０と図３１とは、Ｘ線吸収体４のアニール後（バックエッチ前）とバックエッチ後とのＸ線マスクの構成を示す図（ａ）とそれに対応したＳｉＣ膜およびＸ線吸収体の応力分布を示す図（ｂ）である。
【００１８】
図３０を参照して、通常、ＳｉＣ膜２は、シリコン基板１上に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ）法により成膜される。このＣＶＤ法では、通常、原料ガスがウェハの外周領域から内周領域へ向かって流れるため、ＳｉＣ膜２は中央部と外周部とでは応力が異なり、一般的には同心円状の応力分布を有することになる。一方、Ｘ線吸収体４には上述したように応力をなくすためのアニールが施されているため、Ｘ線吸収体４の応力は実質的に０となっている。この状態から、シリコン基板１にバックエッチを施すと、図３１に示すようになる。
【００１９】
図３１を参照して、このバックエッチによりＳｉＣ膜２が部分的にシリコン基板１から露出して変形する。その変形によりＳｉＣ膜２の応力むらが緩和され、その緩和された応力むらと逆方向の応力むらがＸ線吸収体４に生じて、ＳｉＣ膜２とＸ線吸収体４との応力が釣り合う。これにより、Ｘ線吸収体４には、中央部が引張で外周部が圧縮の応力むらが生ずる。
【００２０】
このように、Ｘ線吸収体４にＳｉＣ膜２の応力むらが乗り移った状態で、Ｘ線吸収体４にパターニングが施されると、図３２に示すように、Ｘ線吸収体４の残留応力によってＸ線吸収体４のパターンが図中矢印方向へ動き、位置精度が低下し、Ｇｂｉｔ級の微細な転写は困難となる。
【００２１】
（２）  図３３と図３４とは、バックエッチ前とバックエッチ後とのＸ線マスクの構成を示す図（ａ）とそれに対応したＳｉＣ膜およびＸ線吸収体の応力を示す図（ｂ）である。
【００２２】
図３３を参照して、通常ＳｉＣ膜２には、１００ＭＰａ程度の平均膜応力が生じる。一方、Ｘ線吸収体４には、上述したように応力をなくすためのアニールが施されているため、Ｘ線吸収体４の膜応力は０となっている。この状態からシリコン基板１にバックエッチが施されると、図３４に示すようになる。
【００２３】
図３４を参照して、バックエッチによりＳｉＣ膜２は部分的に露出するため変形して、その引張応力は緩和される。一方、Ｘ線吸収体４はＳｉＣ膜２の変形により縮むため、ＳｉＣ膜２中には圧縮応力が発生する。このように圧縮応力が生じたＸ線吸収体４にパターニングが施されると、図３５に示すようにその圧縮応力によってＸ線吸収体４のパターンが図中矢印方向へ動き、位置精度が低下し、Ｇｂｉｔ級の微細な転写は困難となる。
【００２４】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、Ｘ線吸収体のパターニング後にもＸ線吸収体のパターンが動かない、高い位置精度を有するＸ線マスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の局面に従うＸ線マスクの製造方法は、以下の工程を備えている。
【００２６】
まず、基板の表面上にＸ線を透過するメンブレンが形成される。そしてメンブレン上にＸ線の透過を遮るＸ線吸収体を形成される。そして基板の裏面からメンブレンの一部表面が露出するように基板を選択的に除去される。基板の選択的除去の工程前において、メンブレンとＸ線吸収体との応力むらの分布傾向が実質的に同じとなるようにされる。
【００２７】
なお応力むらの分布傾向が実質的に同じとは、メンブレンとＸ線吸収体との位置的に対応する領域内の応力の増減が実質的に同じであることを意味し、メンブレンとＸ線吸収体との対応する各位置での応力値は同じであっても異なっていてもよい。
【００２８】
上記局面において好ましくは、メンブレンとＸ線吸収体との応力むらが実質的に同一となる条件でメンブレンおよびＸ線吸収体の少なくともいずれかが成膜される。
【００２９】
上記局面において好ましくは、メンブレンとＸ線吸収体との応力むらが実質的に同一となるように、メンブレンおよびＸ線吸収体の少なくともいずれかに、不均一アニール、不均一イオン注入および不均一表面研磨の群から選ばれる少なくとも一の処理が施される。
【００３０】
本発明の他の局面に従うＸ線マスクの製造方法は以下の工程を備えている。
まず基板の表面上にＸ線を透過するメンブレンを形成される。そしてメンブレン上にＸ線の透過を遮るＸ線吸収体が形成される。そして基板の裏面からメンブレンの一部表面が露出するように基板を選択的に除去される。
【００３１】
基板の選択的除去の工程によってＸ線吸収体の発生する圧縮応力と実質的に同じ応力が、基板の選択的除去の工程前に引張応力としてＸ線吸収体に与えられる。
【００３２】
上記局面において好ましくは、Ｘ線吸収体を形成した後に熱処理を施すことによって、Ｘ線吸収体に引張応力が与えられる。
【００３３】
本発明のさらに他の局面に従うＸ線吸収体の製造方法は以下の工程を備えている。
【００３４】
まずＸ線を透過するメンブレンが基板表面上に形成された後、基板の表面からメンブレンの一部表面が露出するように基板が選択的に除去されてＸ線マスク基板が準備される。そしてモニタ基板上およびＸ線マスク基板のメンブレン上に同一バッチでＸ線吸収体が形成される。そしてモニタ基板のＸ線吸収体の応力ＳＭ  が測定される。そしてＸ線マスク基板のＸ線吸収体の応力Ｓｘが測定される。そして応力ＳＭ  とＳＸ  との差Ｓを導出し、この差Ｓから熱処理温度差αが導出される。そして熱処理を施したときにＸ線吸収体形成後のモニタ基板の反りが熱処理によりＸ線吸収体形成前のモニタ基板の反りと実質的に同じとなるときの熱処理温度Ｔが導出され、Ｔ−αの温度でＸ線吸収体形成後のＸ線マスク基板に熱処理が施される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００３７】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態のＸ線マスクは、シリコン基板１と、メンブレン２と、反射防止膜３と、Ｘ線吸収体４と、サポートリング６とを有している。
【００３８】
メンブレン２は、Ｘ線透過性基板であり、たとえば厚さ１〜２μｍで軽元素からなっており、シリコン基板１上に形成されている。またシリコン基板１には、シリコン基板１を貫通する孔１ａが設けられており、この孔１ａからメンブレン２の裏面が露出している。反射防止膜３は、アライメント光の反射を防止する役割をなすもので、たとえばインジウム・錫酸化物からなっており、メンブレン２の表面に形成されている。Ｘ線吸収体４は、反射防止膜３上に所定の形状で形成され、Ｘ線の透過を遮る材料、たとえばタングステン−チタン膜からなっている。このＸ線吸収体４のパターンが形成されている領域はＸ線の透過を遮り、またＸ線吸収体のパターンが形成されていない領域はＸ線を透過する。サポートリング６は、シリコン基板１の裏面に接着剤（図示せず）により接着されてシリコン基板１を支持している。
【００３９】
Ｘ線吸収体４のパターン内では、膜応力が実質的に０（すなわち膜応力が０あるいは無視できる程度にまで低くなっている）である。
【００４０】
次に、本実施の形態のＸ線マスクの製造方法を説明する。
図２〜図５は、本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。また図６と図７とは、本発明の実施の形態１におけるＸ線吸収体の成膜後およびバックエッチ後のＸ線マスクの構成を示す図（ａ）とそれに対応したＳｉＣ膜およびＸ線吸収体の応力分布を示す図（ｂ）である。
【００４１】
まず図２を参照して、シリコン基板１上に、たとえばＣＶＤ法により厚さ１〜２μｍで軽元素からなるメンブレン２が成膜される。
【００４２】
図３を参照して、このメンブレン２上に、たとえばインジウム・錫酸化物などからなる反射防止膜３が塗布された後、焼成される。この反射防止膜３上に、図６に示すようにメンブレン２の応力むらの分布傾向と実質的に同一の応力むらの分布傾向を有するＸ線吸収体４が後述の方法により形成される。
【００４３】
図４を参照して、メンブレン２とＸ線吸収体４との応力むらの分布傾向が実質的に同じ状態で、シリコン基板１にバックエッチが施され、メンブレン２の裏面が露出する。このバックエッチにより、メンブレン２内の応力むらが緩和されるとともに、この緩和された応力むらと逆方向の応力むらがＸ線吸収体４に生じる。このＸ線吸収体４には、予めメンブレン２内の応力むらと実質的に同一の分布傾向を有する応力むらが与えられているため、この予め与えられた応力むらとバックエッチにより生じた応力むらとが互いに相殺し合う。これにより、図７に示すようにＸ線吸収体４の応力むらは実質的になくなり、膜応力は実質的に０となる。
【００４４】
図５を参照して、このように応力が実質的に０となった状態で、Ｘ線吸収体４上にレジスト５が塗布された後、電子線描画（ＥＢ）および現像によりパターニングされる。このレジストパターン５をマスクとしてエッチングを施すことにより、Ｘ線吸収体４がパターニングされる。この後、レジストパターン５が除去され、かつサポートリング６がシリコン基板１に接着剤（図示せず）により接着されることにより図１に示すＸ線マスクが完成する。
【００４５】
次に、メンブレン２と実質的に同一の応力むらの分布傾向を有するＸ線吸収体４を形成する具体的方法（ａ）〜（ｅ）について詳述する。
【００４６】
（ａ）  まずＸ線吸収体４がたとえばスパッタ法により形成される場合には、図６に示すようにスパッタ装置１０内のステージ１３上に、Ｘ線マスク（シリコン基板１上にメンブレン２と反射防止膜３とが形成された状態のもの）が載置される。この際、Ｘ線マスクは、その中心Ｃ１  が、ターゲット１２に接続された陰極１１の中心Ｃ２  の真下に位置するように載置されてスパッタ処理される。これにより、成膜されるＸ線吸収体４の中央部は圧縮応力となり、外周部は引張応力となる。したがって、上述した図６に示すような応力むらを有するＸ線吸収体４が得られる。
【００４７】
なお、通常のスパッタ処理は、同一スパッタ装置内に装填された複数枚のウェハ（Ｘ線吸収体成膜前のＸ線マスク）のすべてに均一に成膜を行なうため各ウェハが公転した状態で行なわれる。よって、従来のスパッタ処理方法では、図６に示すようなＸ線吸収体４の応力むらは得られない。
【００４８】
（ｂ）  また他の方法として、図９に示すようにスパッタ装置内でウェハ（シリコン基板１上にメンブレン２と反射防止膜３とを形成した状態のＸ線マスク）を自転させながらスパッタ処理を行なうことによっても、図６に示すような応力むらを有するＸ線吸収体４を得ることができる。
【００４９】
またＸ線吸収体４の成膜と同時にＸ線吸収体４に応力むらを与える以外に、Ｘ線吸収体４の成膜後に何らかの処理を施して応力むらを与えることもできる。
【００５０】
（ｃ）  たとえば図１０に示すようにホットプレート１５を用いてウェハを不均一に熱処理（アニール）することによってもＸ線吸収体４の応力むらを制御することができる。たとえばＸ線吸収体４の図中左側の領域を図中右側の領域よりも高い温度で加熱すれば、Ｘ線吸収体４の図中左側の領域は図中右側の領域よりも圧縮応力が小さく（引張応力が大きく）なる。
【００５１】
通常、Ｘ線吸収体４には、その成膜時に雰囲気ガスが取込まれることによって圧縮応力が生じている。また、Ｘ線吸収体４のアニール温度が高いほど、原料ガスがＸ線吸収体４から抜けやすくなる。このため、Ｘ線吸収体４において引張応力としたい部分は比較的高温度で、また圧縮応力としたい部分はアニールしないか、もしくは比較的低温度でアニールすることにより、図６に示すようなＸ線吸収体４の応力むらを得ることができる。
【００５２】
（ｄ）  また図１１に示すようにＸ線吸収体４を成膜した後に、圧縮応力としたい部分をレジストパターン７から露出した状態でイオン注入を行なう方法もある。このような不均一イオン注入を行なった場合、イオンが注入されたＸ線吸収体４の領域が圧縮応力となるため、図６に示すようなＸ線吸収体４の応力むらを得ることができる。
【００５３】
（ｅ）  また、Ｘ線吸収体４の成膜前に、図１２に示すようにメンブレン２となるＳｉＣ膜を不均一に削ってもよい。この場合、削られた部分は引張力が小さくなる。またこの削る手段としては、たとえばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ）法が用いられる。
【００５４】
本実施の形態では、図６に示すようにメンブレン（ＳｉＣ膜）２の応力むらの分布傾向と実質的に同じ応力むらを有するようにＸ線吸収体４が形成される。よって、図７に示すようにシリコン基板１にバックエッチが施され、メンブレン２内の応力むらが緩和されると、Ｘ線吸収体４にもこの緩和された応力むらと逆方向の応力がＸ線吸収体４に加わる。つまり、メンブレン２の緩和された応力むらがＸ線吸収体４に乗り移る。このため、予めＸ線吸収体４に与えられた応力むらと、バックエッチによって新たに与えられる応力むらとが互いに相殺し合い、Ｘ線吸収体４の応力むらも実質的に０にすることができる。したがって、Ｘ線吸収体４をパターニングしてもＸ線吸収体４のパターンは動かず良好な位置精度が得られる。
【００５５】
なお、図１３に示すようにメンブレン（ＳｉＣ膜）２の応力むらの分布が図６に示す応力むらの分布と異なる場合でも、Ｘ線吸収体４の応力むらの分布傾向をメンブレン２の応力むらの分布傾向と実質的に同じとなるように制御すれば、図１４に示すようにシリコン基板１にバックエッチを施すことでＸ線吸収体４の応力分布を実質的に０とすることができる。
【００５６】
実施の形態２
本実施の形態のＸ線マスクの製造方法では、図３に示す実施の形態１の工程で、図１５に示すように所定の応力を有するＸ線吸収体４が形成される。このＸ線吸収体４の所定の応力として、後工程のバックエッチでウェハが変形することによりＸ線吸収体４に発生する圧縮応力と実質的に同じ応力が引張応力として与えられている。この所定の応力はＸ線吸収体４にたとえばアニールを施すことにより与えることができる。なお、これ以外の製造工程については、図２〜図５に示す実施の形態１とほぼ同様であるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態では、Ｘ線吸収体４に所定の応力が予め与えられている。このため、図１６に示すようにシリコン基板１にバックエッチを施した場合にウェハが変形することによりＸ線吸収体４に発生する圧縮応力は、Ｘ線吸収体４に予め与えられた引張応力によって相殺される。これにより、Ｘ線吸収体４の応力は実質的に０にすることができる。よって、図５に示すようにレジストパターン５を用いてＸ線吸収体４をパターニングしても、Ｘ線吸収体４のパターンは動かず良好な位置精度を得ることができる。
【００５８】
また本実施の形態の方法で製造されるＸ線マスクの構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同じく、Ｘ線吸収体４の応力が実質的に０になっている。
【００５９】
実施の形態３
上述した従来の技術では、アニールを施してＸ線吸収体４の応力を０にしようとする際に、メンブレン上とウェハ上とに成膜されるＸ線吸収体４の応力が異なることを考慮していなかった。これに対して本実施の形態では、メンブレン上とウェハ上とに成膜されるＸ線吸収体４の応力の差を考慮して、Ｘ線吸収体にアニールを施すことによりＸ線吸収体の応力を実質的に０にできるＸ線マスクの製造方法を提供するものである。
【００６０】
図１７は、本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法を示すブロック図であり、図１９〜図２２は、本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００６１】
図１７を参照して、まずモニタ基板２０（図１９）とバックエッチ済のＸ線マスク基板（図２４）とが準備される（ステップＳ１）。ここでモニタ基板２０では、図１９に示すようにシリコン基板１上にメンブレン（ＳｉＣ膜）２のみが成膜されている。そしてＸ線マスク基板では、図２４に示すようにシリコン基板１上にメンブレン（ＳｉＣ膜）２のみが形成された状態でバックエッチが施されている。
【００６２】
このときモニタ基板２０はＸ線マスク基板と同一膜構造で、唯一バックエッチの有無だけが異なることが望ましいが、条件によっては、Ｓｉ基板のみからなっていても構わない。
【００６３】
図１７と図１９とを参照して、この状態でモニタ基板２０の反りＷ０  が測定される（ステップＳ２）。
【００６４】
図１７と図２０とを参照して、たとえばＷ−Ｔｉ膜よりなるＸ線吸収体４が、９ｍＴｏｒｒ、６５０Ｗの条件でモニタ基板２０およびＸ線マスク基板１０に同一バッチで成膜される（ステップＳ３）。
【００６５】
図１７と図２１とを参照して、成膜後、モニタ基板２０の反りが初期状態の反りと同じくなるようにアニールが繰返される。たとえば、２５０℃、３００℃とアニールを行ない、温度とモニタ基板２０の反りとの変化から最終アニール温度Ｔが決定される（ステップＳ４）。たとえば３３０℃でアニールを行なったときに、モニタ基板２０の反りが初期状態の反りと同じくなりＸ線吸収体４の応力が０となったとすると、そのときの３３０℃の温度が最終アニール温度Ｔとして決定される。
【００６６】
図１７と図２２とを参照して、この後、上述の最終アニール温度Ｔから後述の方法で得られた熱処理温度差αだけ下げた温度（Ｔ−α）で、Ｘ線マスク基板１０にアニールが施される。たとえば熱処理温度差αが１００℃の場合には、最終アニール温度Ｔから１００℃だけ下げた温度でアニールが行なわれる。このような温度でアニールを行なうことにより、メンブレン上でもＸ線吸収体４の応力を実質的に０とすることができる。
【００６７】
この後、図２６〜図２９に示す従来例の工程と同様の工程を経ることにより、Ｘ線マスクが完成する。
【００６８】
次に、熱処理温度差αの導出の方法について説明する。
図１８は、熱処理温度差αの導出の工程を示すブロック図である。
【００６９】
まず図１８と図２０とを参照して、モニタ基板２０とバックエッチ済のＸ線マスク基板１０とにＸ線吸収体４が同時に成膜される（ステップＳ１１）。そしてモニタ基板２０とＸ線マスク基板１０とに同一温度でアニール（熱処理）が行なわれる（ステップＳ１２）。ウェハ状態のモニタ基板２０はウェハの反りからＸ線吸収体４の応力が求められ、またメンブレン状態のＸ線マスク基板１０ではバルジ法によってＸ線吸収体４の応力が求められる（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
【００７０】
ここでウェハの反りからＸ線吸収体４の応力を求める方法とは、たとえばウェハの表面にレーザをスキャンし、そのレーザ光の反射光の干渉縞を観察することにより、ウェハの面内の応力を測定する方法である。またバルジ法とは、測定したい点にガス圧力を加え、そのときの変形量を測定することで応力を測定する方法であり、たとえばＴＯＰ  ＯＦ  ＭＩＮＤ  ３１号  Ｆｅｂ．１５，１９８９の７〜１１頁に示されている。
【００７１】
そしてその応力の差Ｓ（＝ＳＭ  −ＳＸ  ）が導出され（ステップＳ１５）、その応力の差Ｓから熱処理温度差αが導出される（ステップＳ１６）。なお応力の差Ｓから熱処理温度差αを導出する工程については、予め求められた応力値と熱処理温度値との関係に基づいて行なわれる。
【００７２】
なお、基板構造によっては、この熱処理温度差αの値は異なるため、ある構造のときは１００℃であり、またある構造では１５０℃であったりする。
【００７３】
また、本実施の形態の方法により製造されるＸ線マスクでは、図１に示す実施の形態１の構成と同じく、Ｘ線吸収体４の応力が実質的に０となっている。
【００７４】
本実施の形態の製造方法では、モニタ基板２０とＸ線マスク基板１０とのＸ線吸収体４の応力差Ｓから熱処理温度差αを導出して、この熱処理温度差αを考慮した温度（Ｔ−α）でＸ線マスク基板１０に熱処理が施される。このため、Ｘ線吸収体４の応力を実質的に０にすることができる。したがって、Ｘ線吸収体４をパターニングしてもＸ線吸収体４のパターンは動かず、良好な位置精度が得られる。
【００７５】
また、予め熱処理温度差αを導出しておけば、熱処理温度差αの導出に用いたＸ線マスク基板１０と異なるバッチで処理されたＸ線マスク基板１０についてもＸ線吸収体４の応力を測定することなく、図１７のプロセスに従うことでＸ線吸収体４の応力を実質的に０にできる熱処理温度（Ｔ−α）を導出することができる。
【００７６】
なお、各バッチごとにバルジ法によりＸ線吸収体４の応力を求めれば、モニタ基板の応力を求める必要はない。しかし、バルジ法は、上述したようにある点における応力を測定する方法であるため、Ｘ線吸収体４の面内全体の応力分布を知るには、多数の点での測定が必要となる。このため、Ｘ線吸収体４の精密な測定には向いているが、バルジ法を用いて各バッチごとにＸ線吸収体４の応力を測定しようとすると、煩雑な測定の工程が各バッチ処理ごとに必要となってしまう。
【００７７】
これに対して本実施の形態の方法は、バルジ法は最初の１回のみ用いればよいため、煩雑な測定工程が不要となり、量産化に適した方法であるといえる。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の一の局面に従うＸ線マスクの製造方法では、Ｘ線吸収体の応力むらの分布がメンブレンの応力むらの分布と実質的に同じとされた状態で基板が選択的に除去される。このため、基板が選択的に除去されてメンブレンの一部が露出しメンブレンの応力が緩和されると、その緩和された応力と逆の応力がＸ線吸収体に与えられる。これにより、Ｘ線吸収体に予め与えられた応力むらと基板を選択的に除去することで新たに与えられる応力むらとが互いに相殺し合い、Ｘ線吸収体の応力を実質的に０にすることができ、Ｘ線吸収体をパターニングしてもＸ線吸収体のパターンは動かず良好な位置精度が得られる。したがって、良好な重ね合わせを持つＸ線マスクを作成することが可能となり、低コスト・高性能のＬＳＩを製造することができる。
【００８０】
上記局面において好ましくはメンブレンとＸ線吸収体との応力むらが実質的に同一となる条件でメンブレンおよびＸ線吸収体の少なくともいずれかが成膜される。これにより、成膜と同時にＸ線吸収体とメンブレンとの応力むらの分布を調整することが可能となる。
【００８１】
上記局面において好ましくは、メンブレンとＸ線吸収体との応力むらが実質的に同一となるように、メンブレンおよびＸ線吸収体の少なくともいずれかに、不均一アニール、不均一イオン注入および不均一表面研磨の群から選ばれる少なくとも一の処理が施される。これにより、Ｘ線吸収体とメンブレンとのいずれかの成膜後に、応力むらの分布を調整することが可能となる。
【００８２】
本発明の他の局面に従うＸ線マスクの製造方法では、基板の選択的除去によってＸ線吸収体に発生する圧縮応力と実質的に同じ応力が、基板の選択的除去の工程前にＸ線吸収体に引張応力として与えられている。このため、基板の選択的除去によって与えられる圧縮応力は、予め与えられた引張応力と相殺し合う。よって、基板の選択的除去後にＸ線吸収体の応力を実質的に０にすることができ、Ｘ線吸収体をパターニングしてもＸ線吸収体のパターンは動かず良好な位置精度が得られる。したがって、良好な重ね合わせを持つＸ線マスクを作成することが可能となり、低コスト・高性能のＬＳＩを製造することができる。
【００８３】
上記局面において好ましくは、Ｘ線吸収体を形成した後に熱処理を施すことによって、Ｘ線吸収体に引張応力が与えられる。このＸ線吸収体中には、その成膜時の原料ガス成分が含まれている。このため、Ｘ線吸収体に熱処理を施して原料ガス成分をＸ線吸収体から取り除くことにより、Ｘ線吸収体に引張応力を与えることが可能となる。
【００８４】
本発明のさらに他の局面に従うＸ線マスクの製造方法では、モニタ基板とＸ線マスク基板とのＸ線吸収体の応力差Ｓから熱処理温度差αを導出して、この熱処理温度差αを考慮した温度（Ｔ−α）でＸ線マスク基板に熱処理が施される。このため、Ｘ線吸収体の応力を実質的に０にすることができ、Ｘ線吸収体をパターニングしてもＸ線吸収体のパターンは動かず、良好な位置精度が得られる。したがって、良好な重ね合わせを持つＸ線マスクを作成することが可能となり、低コスト・高性能のＬＳＩを製造することができる。
【００８５】
また、予め熱処理温度差αを導出しておけば、異なるバッチで処理されたＸ線マスク基板については、Ｘ線吸収体の応力を測定することなくＸ線吸収体の応力を実質的に０にできる熱処理温度を導出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるＸ線マスクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図６】バックエッチ前のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図７】バックエッチ後のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図８】Ｘ線吸収体の応力を調整する第１の方法を示す図である。
【図９】Ｘ線吸収体の応力を調整する第２の方法を示す図である。
【図１０】Ｘ線吸収体の応力を調整する第３の方法を示す図である。
【図１１】Ｘ線吸収体の応力を調整する第４の方法を示す図である。
【図１２】メンブレンの応力を調整する方法を示す図である。
【図１３】バックエッチ前のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図１４】バックエッチ後のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２におけるバックエッチ前のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２におけるバックエッチ後のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法を示すブロック図である。
【図１８】熱処理温度差αを導出する工程を説明するためのブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３におけるＸ線マスクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図２３】従来のＸ線マスクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２４】従来のＸ線マスクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図２５】従来のＸ線マスクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図２６】従来のＸ線マスクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図２７】従来のＸ線マスクの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図２８】従来のＸ線マスクの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図２９】従来のＸ線マスクの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図３０】バックエッチ前の従来のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図３１】バックエッチ後の従来のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図３２】Ｘ線吸収体に応力むらが残存している場合に生じる問題を説明するための図である。
【図３３】バックエッチ前の従来のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図３４】バックエッチ後の従来のＸ線マスクの構成とＳｉＣおよびＸ線吸収体の応力分布とを示す図である。
【図３５】Ｘ線吸収体に応力が残存していた場合に生じる問題を説明するための図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板、２  メンブレン、３  反射防止膜、４  Ｘ線吸収体、６サポートリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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