(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上にダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド基板上に吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜して成るリソグラフィ用マスク基板の製造方法において、前記ダイヤモンド膜上へ吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、水素含有雰囲気下で行う工程を含むことを特徴とするリソグラフィ用マスク基板の製造方法。
【請求項２】
前記吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程におけるダイヤモンド基板の温度を３００℃以上とすることを特徴とする請求項１に記載したリソグラフィ用マスク基板の製造方法。
【請求項３】
前記水素含有雰囲気下で行う工程を、少なくとも吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜時の所定温度への昇温時とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載したリソグラフィ用マスク基板の製造方法。
【請求項４】
前記水素含有雰囲気の水素分圧を３×１０-3Ｔｏｒｒ以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のリソグラフィ用マスク基板の製造方法。
【請求項５】
前記ダイヤモンド基板上への吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜方法が、スパッタリング法、減圧ＣＶＤ法、ＥＢ蒸着法又はイオンビーム照射法であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のリソグラフィ用マスク基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法で製造されたことを特徴とするリソグラフィ用マスク基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板、特にマスクブランクスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体デバイスの高精度化、高集積化等に伴い、これに形成されるパターンに対し更なる微細化が要請されており、この要請を可能にし得る技術としてＸ線や電子線を用いたリソグラフィが注目されている。
この微細なパターンを形成するため、一般に露光装置が使用されることが多い。この露光装置に装着されるリソグラフィ用マスク基板は、例えば、図１に示すような構造を有している。ここでリソグラフィ用マスク基板１は、支持基板２とその上に製膜されたＸ線あるいは電子線等の透過膜３（吸収体支持膜（散乱体支持膜）またはメンブレンということがある）とさらにその上にＸ線あるいは電子線等の吸収率の大きい金属でパターン形成した吸収体もしくは散乱体パターン４および支持基板２の裏を保護する裏面保護膜５から構成されている。
【０００３】
ここで、マスクメンブレンに要求される特性は下記の通りである。
▲１▼機械的強度が高いこと、▲２▼高エネルギー電子線やシンクロトロン放射光（ＳＯＲ光ともいう）のような高エネルギービームの照射に耐えること、▲３▼高精度なアライメントに必要な可視光透過性に優れていること等である。
そしてこれら特性を満たす材質としてダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が提案されているが、これらの材質の中で、ダイヤモンド膜はヤング率、耐エッチング性、耐高エネルギー線照射性等に優れており、Ｘ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスクメンブレンとして最適な材質と考えられている。
【０００４】
通常、Ｘ線あるいは電子線等の透過膜となるダイヤモンド膜の形成には、大面積で結晶性の良好な膜を容易に得ることができるマイクロ波ＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法が用いられている。そしてこれらのＣＶＤ法で得られたダイヤモンド基板は、その表面に吸収体もしくは散乱体パターン材料であるＴａ、ＴａＧｅ等を、スパッタリング、減圧ＣＶＤ法等で製膜して、リソグラフィ用マスクブランクスを得ている。次いで吸収体膜もしくは散乱体膜上にレジストを塗布し、パターンを描画し、現像してレジストにパターンを形成する。続いて吸収体膜もしくは散乱体膜をエッチング処理してパターンを形成し、レジストを剥離してＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板を作製している。
【０００５】
図２に上記リソグラフィ用マスクブランクスを示した。このマスクブランクス１０は、支持基板２とその上に製膜したＸ線あるいは電子線等の透過膜（ダイヤモンド膜）３とさらにその上に製膜したＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜１１および支持基板２の裏を保護する裏面保護膜５から構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記Ｘ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜は、通常主に減圧不活性ガス雰囲気下でのスパッタリングで製膜されている。しかし、この吸収体膜もしくは散乱体膜を支持するＣＶＤ法により形成されたダイヤモンド膜は、３×１０-3Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲気下で３００℃以上に加熱されたり、大気圧までの不活性ガス雰囲気下で３００℃以上に加熱されるとダイヤモンドの結晶性が低下し、アモルファスカーボンやグラファイトに変化してしまうことが判ってきた。このような結晶性の低いダイヤモンド膜の上に吸収体膜もしくは散乱体膜を形成したマスクブランクスからは高精度なマスク基板を作製できないばかりでなく、可視光透過率が低くなり、アライメント精度も低下してしまい正確なリソグラフィが不可能になるという不利が生じる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、支持基板上にダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド基板上への吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程において、ダイヤモンド膜の結晶性を劣化させることなく、容易に吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を行うことができるリソグラフィ用マスク基板の製造方法とそれによって得られるマスク基板、特にマスクブランクスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明に係るリソグラフィ用マスク基板の製造方法は、支持基板上にダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド基板上に吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜して成るリソグラフィ用マスク基板の製造方法において、前記ダイヤモンド膜上へ吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、水素含有雰囲気下で行う工程を含むことを特徴としている。
【０００９】
上記構成の製造方法のように、Ｘ線あるいは電子線等の透過膜であるダイヤモンド膜上へＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、水素含有雰囲気下で行う工程を含む方法で製膜すれば、ダイヤモンド膜の結晶性を劣化させることなく密着性の高い所望の結晶性の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜できる。従って該マスクブランクスの吸収体膜もしくは散乱体膜をパターン化すれば極めて高精度で、可視光透過率にも優れ、アライメント精度の高いＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板を製造することができる。
【００１０】
この場合、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程におけるダイヤモンド基板の温度を３００℃以上とすることができる。
このように、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程において、水素含有雰囲気下でダイヤモンド基板の温度を３００℃以上とすれば、ダイヤモンド膜の結晶性を低下させることなく吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を安定して行い、膜の付着性、所望の結晶性を確保することができる。３００℃未満ではダイヤモンド膜と吸収体膜もしくは散乱体膜の密着性が低く、また、吸収体膜もしくは散乱体膜の結晶性が所望の状態とならない可能性がある。
【００１１】
また、この場合、水素含有雰囲気下で行う工程を、少なくとも吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜時の所定温度への昇温時とすることが好ましい。
このように、水素含有雰囲気下で行う工程を、少なくとも吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜時の所定温度への昇温時とすれば、露出したダイヤモンド膜の結晶性を低減することなく、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を安定して行うことができる。加えて、所定温度から降温する工程も水素含有雰囲気下とすればダイヤモンド膜の結晶性低下防止効果は一層高いものとなる。
【００１２】
そして、前記製造方法において、水素含有雰囲気の水素分圧を３×１０-3Ｔｏｒｒ以上とすることが好ましい。
水素分圧をこのような値以上とすれば、ダイヤモンド膜の結晶性の劣化を防止する効果が大きく、確実に高品質のＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を安定して精度よく製膜することができる。
【００１３】
さらに、前記ダイヤモンド基板上への吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜方法を、スパッタリング法、減圧ＣＶＤ法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法又はイオンビーム照射法とすることができる。
このように、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を、これらの方法によって行えば、前記製膜条件を確実に適用して、ダイヤモンド膜の結晶性を悪化させることなく、密着性の高い吸収体膜もしくは散乱体膜を安定して精度良く形成してリソグラフィ用マスクブランクスを得ることができる。従って該マスクブランクスから高精度なＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板を製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前述のようにＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜方法について、従来は主としてスパッタリング法により、例えばＴａをターゲットとして減圧不活性ガス雰囲気下で基板を３００℃以上に加熱して製膜されていた。これは、応力制御され、所望の結晶性をもった膜を得るためには、このような条件で行う必要があったからである。しかし、この吸収体膜もしくは散乱体膜を支持するＣＶＤ法により形成されたダイヤモンド膜は、３×１０-3Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲気下で３００℃以上に加熱されたり、大気圧までの不活性ガス雰囲気下で３００℃以上に加熱されるとダイヤモンドの結晶性が低下し、アモルファスカーボンやグラファイトに変化してしまうことが解った。このような結晶性の低いダイヤモンド膜は、機械的強度の低下や高エネルギービームに対する耐光性の劣化が起こり、この上に吸収体膜もしくは散乱体膜を形成したマスクブランクスからは高精度なマスク基板を作製できないばかりでなく、可視光透過率が低くなり、アライメント精度も低下してしまい正確なリソグラフィが不可能になるという問題が生じた。
【００１５】
そこで本発明者らは、これらの問題を解決するために、ダイヤモンド膜上にＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際の製膜条件を詳細に調査、実験した結果、ダイヤモンド膜の結晶性を劣化させることなく吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜するには、該製膜工程に水素含有雰囲気下で行う工程を含ませればよいことに想到し、諸条件を精査して本発明を完成させた。
【００１６】
本発明は、支持基板上にダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド基板上に吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜して成るリソグラフィ用マスク基板の製造方法において、前記ダイヤモンド膜上へ吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、水素含有雰囲気下で行う工程を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、前述のように、ダイヤモンド膜は、３×１０-3Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲気下で３００℃以上に加熱されたり、大気圧までの不活性ガス雰囲気下で３００℃以上に加熱されるとダイヤモンドの結晶性が低下し、アモルファスカーボンやグラファイトに変化してしまう。そこで、吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、極力このような条件とならないように、雰囲気を水素含有雰囲気を用いることとした。水素含有雰囲気では、例え３００℃以上にダイヤモンド基板を加熱しても、ダイヤモンドの劣化は起こらない。
【００１８】
しかし、ダイヤモンド膜との密着性が高く、また所望の結晶性の吸収体膜もしくは散乱体膜を得るには、減圧不活性雰囲気下で３００℃以上とする必要がある。そこで例えば、ダイヤモンド基板を真空チャンバー内にセットした後、真空ポンプで減圧し、その後３×１０-3Ｔｏｒｒ以上の分圧となるように水素ガスを導入してから、３００℃以上への基板加熱を行う。このように、減圧下で昇温する際に、不活性ガス雰囲気、あるいは３×１０-3Ｔｏｒｒ未満で行われないようにした。特に昇温時は、ダイヤモンド膜が露出しているので、水素含有雰囲気下の条件とする必要性が高い。吸収体もしくは散乱体堆積中及び形成後については、水素の導入なしでもダイヤモンドの劣化は比較的少ないものの、３×１０-3Ｔｏｒｒ以上の分圧で水素導入された雰囲気圧力に保つことが、ダイヤモンド膜の結晶性低下を防ぐためには望ましい。
【００１９】
このように、Ｘ線あるいは電子線等の透過膜であるダイヤモンド膜上へＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する際に、水素含有雰囲気下で行う工程を含む方法で製膜すれば、ダイヤモンド膜の結晶性を劣化させることなく吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜でき、ダイヤモンド膜に機械的強度の低下や高エネルギービームに対する照射耐性を損なうことのないＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスクブランクスを形成することができる。従って該マスクブランクスのＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜をパターン化すれば極めて高精度のＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板を作製することができるとともに、可視光透過率に優れ、アライメント精度の高いマスク基板を製造することができる。
【００２０】
そして上記のようにすれば、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程におけるダイヤモンド基板の温度をダイヤモンド膜の結晶性を低下させることなく３００℃以上とすることができるので、高品質な吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を安定して行い、膜厚の均一性、平滑性を確保することができる。３００℃未満では吸収体膜もしくは散乱体膜と下地のダイヤモンド膜との密着性が低く、かつ吸収体膜もしくは散乱体膜が所望の結晶性とならないことが多い。
【００２１】
また、この場合、上述のように水素含有雰囲気下で行う工程を、少なくとも吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜時の所定温度への昇温時とすることが好ましい。このように、水素含有雰囲気下で行う工程を、少なくとも吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜時の所定温度への昇温時とすれば、露出したダイヤモンド膜の結晶性を低減することなく、吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を安定して行うことができる。また、所定温度から降温する場合も水素含有雰囲気下とすればダイヤモンド膜の結晶性低下防止効果は一層向上する。
【００２２】
そして、前記製造方法において、水素含有雰囲気の水素分圧を３×１０-3Ｔｏｒｒ以上とすることが好ましく、ダイヤモンド膜の結晶性を損なうことなく、Ｘ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を安定して精度よく製膜することができる。
【００２３】
ここで使用されるＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜の材料としては、Ｔａ、ＴａＧｅ、ＴａＳｉ、Ｔａ4 Ｂ、ＴａＲｅＧｅ、ＷＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ａｕ等を挙げることができる。これらＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜材料の選択は、目的に応じ、使用Ｘ線あるいは電子線強度やＸ線あるいは電子線等の透過膜材料との密着性等を考慮して、いずれかを選択すればよい。
【００２４】
ダイヤモンド基板上への吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜方法は、従来公知の方法を適用すればよく、スパッタリング法、減圧ＣＶＤ法、ＥＢ蒸着法及びイオンビーム照射法の内から選択することができる。これらのいずれの方法によっても前記本発明の製膜条件を確実に適用して製膜すれば、ダイヤモンド膜の結晶性を悪化させることなく吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜でき、ダイヤモンド膜に機械的強度の低下や耐高エネルギー線照射性を損なうことのないＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスクブランクスを容易に安定して精度良く形成することができる。従って該マスクブランクスから高精度なＸ線あるいは電子線等のリソグラフィ用マスク基板を製造することが可能となる。
【００２５】
ここで、リソグラフィ用マスク基板の製造方法を説明しておく。
先ず、支持基板として例えばシリコン基板上にマイクロ波ＣＶＤ法或は熱ＣＶＤ法等によりメタンガス、水素ガス及び酸素ガスの混合ガスを原料ガスとしてダイヤモンド膜を製膜してダイヤモンド基板を作製する。
次いでダイヤモンド基板上に吸収体膜もしくは散乱体膜をスパッタリングや減圧ＣＶＤ法で製膜してリソグラフィ用マスクブランクスを得る。次に、裏面からダイヤモンド基板のダイヤモンド膜支持部を残してシリコン基板部をエッチングにより除去し、吸収体膜もしくは散乱体膜上にレジストを塗布し、露光してパターンを描画した後、現像してレジストにパターンを形成する。続いて吸収体膜もしくは散乱体膜をエッチング処理してパターンを形成し、レジストを剥離してリソグラフィ用マスク基板を作製する。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
（実施例１）
先ず、Ｘ線あるいは電子線等の透過膜であるダイヤモンド膜の製膜をマイクロ波ＣＶＤ法で行う。支持基板には、直径４インチ、厚さが２０００μｍの両面研磨シリコン単結晶ウェーハ＜１００＞を用いた。最初にシリコン基板表面をダイヤモンド核の発生をし易くするため、ダイヤモンド粒子の流動層内で表面処理した。この前処理後、シリコン基板をマイクロ波ＣＶＤ装置のチャンバー内の石英ステージにセットした。次に、ロータリーポンプで１０-3Ｔｏｒｒ以下のベースプレッシャーまで排気した後、原料ガスであるメタン（ＣＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）、酸素（Ｏ2 ）を夫々４５．０ｓｃｃｍ、９４５．０ｓｃｃｍ、１０．０ｓｃｃｍの流量で導入した。
【００２７】
排気系に通じるバルブの開口度を調節して、チャンバー内を３０Ｔｏｒｒにした後、高周波電力３，０００Ｗのマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を入力して、３７時間製膜を行った。得られたダイヤモンド膜表面を研磨加工して、膜厚２μｍで表面粗さＲａが５ｎｍのダイヤモンド基板を形成した。
【００２８】
次に、該ダイヤモンド基板上にＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する。
製膜装置には、高周波マグネトロンスパッタ（１３．５６ＭＨｚ）を用いた。チャンバー内に８インチ径のタンタル（Ｔａ）製ターゲットを装着し、ダイヤモンド基板をヒータ付きステージ上にセットした。次に、ロータリーポンプおよびターボ分子ポンプを用いて１０-7Ｔｏｒｒ以下のベースプレッシャーまで排気した。その後、純度９９．９９９９９％以上の水素ガスを２０ｓｃｃｍ導入し、バルブの開度を調節して、０．１Ｔｏｒｒに昇圧した後、ステージヒータに通電して加熱を開始した。設定温度である４００℃に上昇するまでの間は、チャンバー内を上記水素雰囲気に保持した。
【００２９】
ダイヤモンド基板温度が設定値で安定したことを確認してから水素ガスの導入を止め、再びベースプレッシャー１０-7Ｔｏｒｒ以下まで排気した。ベースプレッシャーへの到達時間は僅かに２分間以下であり、この間水素ガスの殆ど無い状態であったがダイヤモンドの結晶性低下に対する影響は問題にならない。
【００３０】
次に、Ａｒガスを２０ｓｃｃｍ導入してから圧力を８．０×１０-2Ｔｏｒｒとし、高周波電力を２，０００Ｗとして、吸収体もしくは散乱体Ｔａを膜厚が０．４μｍになるまで製膜した。製膜終了後、高周波電力を切り、Ａｒガス導入を止めた。代わって水素ガスを２０ｓｃｃｍ導入してチャンバー内圧力を０．１Ｔｏｒｒまで昇圧してから基板を降温した。基板温度が３００℃未満となったところで吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜工程を終了した。
【００３１】
得られたリソグラフィ用マスクブランクスにおけるダイヤモンド膜をラマン分光分析したところ、波数１３３３ｃｍ-1におけるダイヤモンド帰属のピークの半値幅が１０．１ｃｍ-1と、吸収体もしくは散乱体製膜前のピークの半値幅（１０．０ｃｍ-1）とほぼ同一であり、ダイヤモンド膜の結晶性の低下が無いことを確認した。
【００３２】
（比較例）
ダイヤモンド基板上にＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜を製膜する工程において、基板を所定温度まで昇温し或は所定温度から降温する時に水素ガスの導入が無く、１０-7Ｔｏｒｒ以下の減圧下で昇降温した以外は実施例と同一条件でＴａを製膜した。この場合に得られたマスクブランクスのダイヤモンド膜をラマン分光分析したところ、波数１３６０ｃｍ-1の微結晶グラファイト、１５００ｃｍ-1のアモルファスカーボン、１５８２ｃｍ-1のグラファイトに帰属する強度が顕著になった。その反面、１３３３ｃｍ-1のダイヤモンド帰属のピークの強度が弱く、しかもブロードとなった。つまり、ダイヤモンド膜の結晶性が大きく低下したことが解る。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ダイヤモンド基板へのＸ線あるいは電子線等の吸収体膜もしくは散乱体膜の製膜を、ダイヤモンド膜の結晶性を低下させることなく行うことを可能とするものである。この方法で得られたリソグラフィ用マスクブランクスを用いれば、Ｘ線あるいは電子線等の透過膜であるダイヤモンド膜が高い結晶性を有しているから、高精度で機械的強度が高く、耐高エネルギー線照射性に優れたリソグラフィ用マスク基板の作製が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】リソグラフィ用マスク基板の概略図である。
【図２】リソグラフィ用マスクブランクスの概略図である。
【符号の説明】
１・・・ リソグラフィ用マスク基板、  ２・・・ 支持基板、
３・・・ 透過膜（メンブレン、吸収体もしくは散乱体支持膜）、
４・・・ 吸収体もしくは散乱体パターン、  ５・・・ 裏面保護膜、
１０・・・ リソグラフィ用マスクブランクス、
１１・・・ 吸収体膜もしくは散乱体膜。
【図１】
0003866912.tif 000002
【図２】
0003866912.tif 000003