JP2000340486A - 荷電粒子線露光用ステンシルマスク - Google Patents
荷電粒子線露光用ステンシルマスクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステンシルマスク本体をホルダーに接着剤を
用いて取り付ける際に、露光パターンに座屈により湾曲
が発生しない定量的条件。 【解決手段】 露光パターンに対応する貫通孔が形成さ
れた荷電粒子線露光用ステンシルマスクにおいて、露光
パターンが形成されたマスク本体１０がホルダー１５の
支持面上に接着剤１６により接着固定されており、露光
パターン中の両端固定の柱の幅をｗと長さをｌ0 とする
とき、露光パターン中の両端固定の柱のｗ／ｌ0 が最も
小さい柱に対して、ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔ
Ｔ）1/2 を満足するマスク本体１０の材料、ホルダー１
５の材料及び接着剤１６の材料の組み合わせからなる。
ただし、Δα：ホルダー１５とマスク本体１０の線膨張
率の差、ΔＴ：接着剤１６の硬化温度と室温との差。
用いて取り付ける際に、露光パターンに座屈により湾曲
が発生しない定量的条件。 【解決手段】 露光パターンに対応する貫通孔が形成さ
れた荷電粒子線露光用ステンシルマスクにおいて、露光
パターンが形成されたマスク本体１０がホルダー１５の
支持面上に接着剤１６により接着固定されており、露光
パターン中の両端固定の柱の幅をｗと長さをｌ0 とする
とき、露光パターン中の両端固定の柱のｗ／ｌ0 が最も
小さい柱に対して、ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔ
Ｔ）1/2 を満足するマスク本体１０の材料、ホルダー１
５の材料及び接着剤１６の材料の組み合わせからなる。
ただし、Δα：ホルダー１５とマスク本体１０の線膨張
率の差、ΔＴ：接着剤１６の硬化温度と室温との差。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線、イオンビ
ーム等の荷電粒子線露光用ステンシルマスクに関し、特
に、半導体素子の製造等に用いられる荷電粒子線露光用
ステンシルマスクに関するものである。
ーム等の荷電粒子線露光用ステンシルマスクに関し、特
に、半導体素子の製造等に用いられる荷電粒子線露光用
ステンシルマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、部分一括法と称して、電子線露光
パターンに対応する形状の開口部を有する図形マスク
を、転写マスクの基板内に多数個設け、これらの図形マ
スクにより電子線の形状を成形して試料上に照射し、あ
る面積を一回で露光してしまう高速描画方式が注目され
てきている。この方式に用いられる転写マスクが電子線
露光用ステンシルマスクである。
パターンに対応する形状の開口部を有する図形マスク
を、転写マスクの基板内に多数個設け、これらの図形マ
スクにより電子線の形状を成形して試料上に照射し、あ
る面積を一回で露光してしまう高速描画方式が注目され
てきている。この方式に用いられる転写マスクが電子線
露光用ステンシルマスクである。
【０００３】図４にこのようなステンシルマスクを用い
て部分一括露光をする電子線露光装置の概略の構成を示
す。また、図５にその描画原理を模式的に示す（ＳＰＩ
Ｅ，Ｖｏｌ．２２５４，Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ａｎｄ
Ｘ−Ｒａｙ Ｍａｓｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９
４）ｐｐ．１２２〜１３２）。電子銃１を出射した電子
ビームは矩形アパーチャー２により断面が矩形に成形さ
れ、ビーム成形レンズ系３を通ってステンシルマスク１
０を照射する。そして、ステンシルマスク１０を照射す
る電子ビームはビーム成形レンズ系３により偏向され、
その偏向の制御と、ステンシルマスク１０を載せたマス
クステージの送り制御とにより、所望の図形マスクを選
択して照射する。そして、それぞれの図形マスクの開口
を通った電子ビームを縮小投影レンズ系４により例えば
１／２５倍に縮小してウェーハステージ６上に載置され
たウェーハ５上に順次照射して描画し、さらに、ウェー
ハステージ６を移動させてウェーハ５全面の描画を行
う。
て部分一括露光をする電子線露光装置の概略の構成を示
す。また、図５にその描画原理を模式的に示す（ＳＰＩ
Ｅ，Ｖｏｌ．２２５４，Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ａｎｄ
Ｘ−Ｒａｙ Ｍａｓｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９
４）ｐｐ．１２２〜１３２）。電子銃１を出射した電子
ビームは矩形アパーチャー２により断面が矩形に成形さ
れ、ビーム成形レンズ系３を通ってステンシルマスク１
０を照射する。そして、ステンシルマスク１０を照射す
る電子ビームはビーム成形レンズ系３により偏向され、
その偏向の制御と、ステンシルマスク１０を載せたマス
クステージの送り制御とにより、所望の図形マスクを選
択して照射する。そして、それぞれの図形マスクの開口
を通った電子ビームを縮小投影レンズ系４により例えば
１／２５倍に縮小してウェーハステージ６上に載置され
たウェーハ５上に順次照射して描画し、さらに、ウェー
ハステージ６を移動させてウェーハ５全面の描画を行
う。
【０００４】図６にステンシルマスク本体１０の１例を
示す。図（ａ）は下側から見た平面図、図（ｂ）は図
（ａ）の線Ａ−Ａ’に沿う断面図、図（ｃ）は図（ａ）
に示したステンシルマスク本体１０の薄膜領域（図形マ
スク部）１１の拡大図である。ステンシルマスク本体１
０は、例えば１３ｍｍ角、５２５μｍ厚のシリコン基板
からなり、その基板に、厚さ１０〜２０μｍ程度の矩形
のシリコンメンブレンからなる薄膜領域１１をアレイ状
に規則的に形成し、その薄膜領域１１に回路パターン状
の貫通孔１２、矩形貫通孔１３等を形成してなるもので
あり、薄膜領域１１の例えば１２５μｍ角（１／２５倍
の場合）の図形マスク領域が一括露光により転写され
る。
示す。図（ａ）は下側から見た平面図、図（ｂ）は図
（ａ）の線Ａ−Ａ’に沿う断面図、図（ｃ）は図（ａ）
に示したステンシルマスク本体１０の薄膜領域（図形マ
スク部）１１の拡大図である。ステンシルマスク本体１
０は、例えば１３ｍｍ角、５２５μｍ厚のシリコン基板
からなり、その基板に、厚さ１０〜２０μｍ程度の矩形
のシリコンメンブレンからなる薄膜領域１１をアレイ状
に規則的に形成し、その薄膜領域１１に回路パターン状
の貫通孔１２、矩形貫通孔１３等を形成してなるもので
あり、薄膜領域１１の例えば１２５μｍ角（１／２５倍
の場合）の図形マスク領域が一括露光により転写され
る。
【０００５】このようなステンシルマスク本体１０は、
従来、図１に示すように、ステンシルマスク本体１０を
受け入れる凹部が設けられ、薄膜領域１１に対応するア
パーチャ１４が設けられた燐青銅等からなる金属製ホル
ダー１５に入れられ、例えば１８０〜２００℃の高温で
硬化する接着剤１６で全面接着して固定されて、電子線
露光用ステンシルマスクとして使用される。
従来、図１に示すように、ステンシルマスク本体１０を
受け入れる凹部が設けられ、薄膜領域１１に対応するア
パーチャ１４が設けられた燐青銅等からなる金属製ホル
ダー１５に入れられ、例えば１８０〜２００℃の高温で
硬化する接着剤１６で全面接着して固定されて、電子線
露光用ステンシルマスクとして使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、ステ
ンシルマスク本体１０はシリコンから形成され、金属製
ホルダー１５は燐青銅から形成され、接着剤１６は高温
（２００℃程度）で硬化するものであるので、ステンシ
ルマスク本体１０のシリコンと金属製ホルダー１５の燐
青銅の間には大きな線膨張率の差（シリコン：３．０×
１０-6（１／℃），燐青銅：１７．８×１０-6（１／
℃））があり、接着剤１６を高温で硬化させた後に室温
に冷却すると熱歪みが発生する。
ンシルマスク本体１０はシリコンから形成され、金属製
ホルダー１５は燐青銅から形成され、接着剤１６は高温
（２００℃程度）で硬化するものであるので、ステンシ
ルマスク本体１０のシリコンと金属製ホルダー１５の燐
青銅の間には大きな線膨張率の差（シリコン：３．０×
１０-6（１／℃），燐青銅：１７．８×１０-6（１／
℃））があり、接着剤１６を高温で硬化させた後に室温
に冷却すると熱歪みが発生する。
【０００７】上記のように、ステンシルマスク本体１０
の図形マスク部１１は薄く、剛性が小さく、線膨張率が
小さいため、この熱歪みによって圧縮応力がかかる。ス
テンシルマスクの図形マスク部１１に形成されるパター
ンの幅が大きいときにはこの熱歪みによって作用する圧
縮応力は問題とはならなかったが、パターンの微細化に
伴い、形成したマスクパターンの破断、湾曲（座屈）が
発生するようになってきた。このような現象が発生する
と、その電子線露光用ステンシルマスクを用いて作成し
た製品は不良品となってしまう。
の図形マスク部１１は薄く、剛性が小さく、線膨張率が
小さいため、この熱歪みによって圧縮応力がかかる。ス
テンシルマスクの図形マスク部１１に形成されるパター
ンの幅が大きいときにはこの熱歪みによって作用する圧
縮応力は問題とはならなかったが、パターンの微細化に
伴い、形成したマスクパターンの破断、湾曲（座屈）が
発生するようになってきた。このような現象が発生する
と、その電子線露光用ステンシルマスクを用いて作成し
た製品は不良品となってしまう。
【０００８】具体例として、厚さｈ＝２０μｍの図形マ
スク部１１に、長さｌ0 ＝１２５μｍで、幅ｗ＝１．２
５〜５．００μｍの間で０．２５μ刻みで変化する微細
柱からなる１：１のライン・アンド・スペースの１２５
μｍ角の１６種のパターンを有するマスク本体１０を、
１８０℃で硬化する接着剤１６で、燐青銅からなるホル
ダー１５に接着固定したところ、３．２５μｍ以下の幅
の全てのパターンで湾曲が観察され、また、その現象が
数枚のマスクで再現された。図７はその観察パターンの
１種を模式的に示した図である。
スク部１１に、長さｌ0 ＝１２５μｍで、幅ｗ＝１．２
５〜５．００μｍの間で０．２５μ刻みで変化する微細
柱からなる１：１のライン・アンド・スペースの１２５
μｍ角の１６種のパターンを有するマスク本体１０を、
１８０℃で硬化する接着剤１６で、燐青銅からなるホル
ダー１５に接着固定したところ、３．２５μｍ以下の幅
の全てのパターンで湾曲が観察され、また、その現象が
数枚のマスクで再現された。図７はその観察パターンの
１種を模式的に示した図である。
【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ステンシルマスク本体をホル
ダーに接着剤を用いて取り付ける際に、図形マスクパタ
ーン形状との関係で図形マスクパターンに座屈により湾
曲が発生しない定量的条件を見出すことである。
ものであり、その目的は、ステンシルマスク本体をホル
ダーに接着剤を用いて取り付ける際に、図形マスクパタ
ーン形状との関係で図形マスクパターンに座屈により湾
曲が発生しない定量的条件を見出すことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の荷電粒子線露光用ステンシルマスクは、荷電粒子線
露光パターンに対応する貫通孔が形成された荷電粒子線
露光用ステンシルマスクにおいて、貫通孔により露光パ
ターンが形成されたマスク本体がホルダーの支持面上に
接着剤により接着固定されており、前記露光パターン中
の両端固定の柱の幅をｗ、その長さをｌ0 とするとき、
前記露光パターン中の両端固定の柱のｗ／ｌ0 が最も小
さい柱に対して、 ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（８） ただし、Δα＝αh −αs （１／℃）（ただし、αh ≧
αs ） ΔＴ＝Ｔs −Ｔr （℃） ここで、αs ：マスク本体の線膨張率（１／℃） αh ：ホルダーの線膨張率（１／℃） Ｔr ：室温＝２３（℃） Ｔs ：接着剤の硬化温度（℃） を満足するマスク本体の材料、ホルダーの材料及び接着
剤の材料の組み合わせからなることを特徴とするもので
ある。
明の荷電粒子線露光用ステンシルマスクは、荷電粒子線
露光パターンに対応する貫通孔が形成された荷電粒子線
露光用ステンシルマスクにおいて、貫通孔により露光パ
ターンが形成されたマスク本体がホルダーの支持面上に
接着剤により接着固定されており、前記露光パターン中
の両端固定の柱の幅をｗ、その長さをｌ0 とするとき、
前記露光パターン中の両端固定の柱のｗ／ｌ0 が最も小
さい柱に対して、 ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（８） ただし、Δα＝αh −αs （１／℃）（ただし、αh ≧
αs ） ΔＴ＝Ｔs −Ｔr （℃） ここで、αs ：マスク本体の線膨張率（１／℃） αh ：ホルダーの線膨張率（１／℃） Ｔr ：室温＝２３（℃） Ｔs ：接着剤の硬化温度（℃） を満足するマスク本体の材料、ホルダーの材料及び接着
剤の材料の組み合わせからなることを特徴とするもので
ある。
【００１１】この場合に、マスク本体がシリコンからな
り、 ΔαΔＴ＜１．３２×１０-3 ・・・（９） を満足するホルダーの材料及び接着剤の材料の組み合わ
せからなることが望ましい。
り、 ΔαΔＴ＜１．３２×１０-3 ・・・（９） を満足するホルダーの材料及び接着剤の材料の組み合わ
せからなることが望ましい。
【００１２】また、接着剤として常温で硬化する接着剤
を用いるようにしてもよい。
を用いるようにしてもよい。
【００１３】本発明のもう１つの荷電粒子線露光用ステ
ンシルマスクは、荷電粒子線露光パターンに対応する貫
通孔が形成された荷電粒子線露光用ステンシルマスクに
おいて、貫通孔により露光パターンが形成されたマスク
本体がホルダーの支持面上に接着剤により接着固定され
ており、前記ホルダーの線膨張率がマスク本体の線膨張
率以下であることを特徴とするものである。
ンシルマスクは、荷電粒子線露光パターンに対応する貫
通孔が形成された荷電粒子線露光用ステンシルマスクに
おいて、貫通孔により露光パターンが形成されたマスク
本体がホルダーの支持面上に接着剤により接着固定され
ており、前記ホルダーの線膨張率がマスク本体の線膨張
率以下であることを特徴とするものである。
【００１４】本発明においては、何れの場合も、露光パ
ターン中の両端固定の柱の幅ｗと長さｌ0 の比ｗ／ｌ0
が最も小さい柱に対しても、それにかかる熱応力よりも
座屈応力が大きくなるので、露光パターン中に座屈によ
る湾曲が発生することはなく、良好なパターン形状の荷
電粒子線露光用ステンシルマスクを提供することができ
る。
ターン中の両端固定の柱の幅ｗと長さｌ0 の比ｗ／ｌ0
が最も小さい柱に対しても、それにかかる熱応力よりも
座屈応力が大きくなるので、露光パターン中に座屈によ
る湾曲が発生することはなく、良好なパターン形状の荷
電粒子線露光用ステンシルマスクを提供することができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の荷電粒子線露光用
ステンシルマスクの原理といくつかの実施例について説
明する：本発明の基本原理は、図１のような構成のステ
ンシルマスクにおいて、ステンシルマスク本体１０をホ
ルダー１５に高温で接着固定し室温に戻る際に、剛性が
小さく、線膨張率が小さいステンシルマスクの図形マス
ク部１１（図６）に形成された微細柱に加わる熱歪みに
基づく圧縮応力によって座屈が生じない条件を与えるこ
とである。
ステンシルマスクの原理といくつかの実施例について説
明する：本発明の基本原理は、図１のような構成のステ
ンシルマスクにおいて、ステンシルマスク本体１０をホ
ルダー１５に高温で接着固定し室温に戻る際に、剛性が
小さく、線膨張率が小さいステンシルマスクの図形マス
ク部１１（図６）に形成された微細柱に加わる熱歪みに
基づく圧縮応力によって座屈が生じない条件を与えるこ
とである。
【００１６】まず、図２に示すような微細柱２０が図形
マスク部１１中に形成されているとする。ここで、記号
を定義する： マスク本体１０の線膨張率：αs （１／℃） ホルダー１５の線膨張率：αh （１／℃） ホルダー１５とマスク本体１０の線膨張率の差： Δα＝αh −αs （１／℃） （ただし、αh ≧αs と
する） 室温：Ｔr （℃） 接着剤１６の硬化温度：Ｔs （℃） 接着剤１６の硬化温度と室温との差：ΔＴ＝Ｔs −Ｔr
（℃） マスク本体１０のヤング率：Ｅ（ＧＰａ） マスク本体１０の熱歪み：εth（無次元） マスク本体１０の熱応力：σth（ＭＰａ） （ただし、
圧縮を正とする） 微細柱２０の厚さ：ｈ（μｍ） 微細柱２０の幅：ｗ（μｍ） （ただし、ｗ＜ｈとす
る） 微細柱２０の長さ：ｌ0 （μｍ） 微細柱２０の座屈応力：σc （ＭＰａ） （正とする）
。
マスク部１１中に形成されているとする。ここで、記号
を定義する： マスク本体１０の線膨張率：αs （１／℃） ホルダー１５の線膨張率：αh （１／℃） ホルダー１５とマスク本体１０の線膨張率の差： Δα＝αh −αs （１／℃） （ただし、αh ≧αs と
する） 室温：Ｔr （℃） 接着剤１６の硬化温度：Ｔs （℃） 接着剤１６の硬化温度と室温との差：ΔＴ＝Ｔs −Ｔr
（℃） マスク本体１０のヤング率：Ｅ（ＧＰａ） マスク本体１０の熱歪み：εth（無次元） マスク本体１０の熱応力：σth（ＭＰａ） （ただし、
圧縮を正とする） 微細柱２０の厚さ：ｈ（μｍ） 微細柱２０の幅：ｗ（μｍ） （ただし、ｗ＜ｈとす
る） 微細柱２０の長さ：ｌ0 （μｍ） 微細柱２０の座屈応力：σc （ＭＰａ） （正とする）
。
【００１７】接着剤１６を用いた接着工程において、マ
スク本体１０とホルダー１５とは、室温Ｔr から加熱さ
れ、自由状態のまま接着剤１６の硬化温度Ｔs に達し、
そこで接着剤１６の硬化によりマスク本体１０とホルダ
ー１５とは、図形マスク部１１の周辺部で接着され、そ
の後、両者の結合状態のまま室温Ｔr まで冷却される。
その際、マスク本体１０（図形マスク部１１）には、次
の（１）式の圧縮熱歪みεthが加わり、（２）式の圧縮
熱応力σthが加わる。
スク本体１０とホルダー１５とは、室温Ｔr から加熱さ
れ、自由状態のまま接着剤１６の硬化温度Ｔs に達し、
そこで接着剤１６の硬化によりマスク本体１０とホルダ
ー１５とは、図形マスク部１１の周辺部で接着され、そ
の後、両者の結合状態のまま室温Ｔr まで冷却される。
その際、マスク本体１０（図形マスク部１１）には、次
の（１）式の圧縮熱歪みεthが加わり、（２）式の圧縮
熱応力σthが加わる。
【００１８】 εth＝ΔαΔＴ ・・・（１） σth＝Ｅεth ・・・（２） （１）式と（２）式より、図形マスク部１１に発生する
圧縮熱応力σthは、 σth＝ＥΔαΔＴ ・・・（３） となる。
圧縮熱応力σthは、 σth＝ＥΔαΔＴ ・・・（３） となる。
【００１９】ところで、柱の座屈の理論から、両端固定
端の場合には、座屈応力σc は次式で与えられる（例え
ば、吉識雅夫・金沢武共著「材料力学明解」（株）養賢
堂、１９６４年発行、第２５５頁（６）式、参照）。
端の場合には、座屈応力σc は次式で与えられる（例え
ば、吉識雅夫・金沢武共著「材料力学明解」（株）養賢
堂、１９６４年発行、第２５５頁（６）式、参照）。
【００２０】 σc ＝（π2 ／３）Ｅ（ｗ／ｌ0 ）2 ・・・（４） ここで、図３（ａ）に示したように、微細柱２０にかか
る熱応力σthよりも座屈応力σc が大きくなる幅ｗに対
しては座屈は生じないと言えるので、 σc ＞σth ・・・（５） となる。なお、図３（ｂ）に示すように、熱応力σthが
座屈応力σc 以上になると、微細柱２０に座屈が生じ
る。
る熱応力σthよりも座屈応力σc が大きくなる幅ｗに対
しては座屈は生じないと言えるので、 σc ＞σth ・・・（５） となる。なお、図３（ｂ）に示すように、熱応力σthが
座屈応力σc 以上になると、微細柱２０に座屈が生じ
る。
【００２１】（３）式〜（５）式から、 （π2 ／３）Ｅ（ｗ／ｌ0 ）2 ＞ＥΔαΔＴ ・・・（６） すなわち、微細柱２０に座屈が生じる最大の幅をｗc と
すると、 ｗc ／ｌ0 ≡（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（７） ｗ＞ｗc ・・・（８） つまり、 ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（９） となる。
すると、 ｗc ／ｌ0 ≡（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（７） ｗ＞ｗc ・・・（８） つまり、 ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（９） となる。
【００２２】したがって、図形マスク部１１中に形成さ
れる微細柱２０のｗ／ｌ0 が最も小さい微細柱２０に対
して（９）式を満足するように、ホルダー１５とマスク
本体１０の線膨張率の差Δα、接着剤１６の硬化温度と
室温との差ΔＴの両者を選択すればよい。
れる微細柱２０のｗ／ｌ0 が最も小さい微細柱２０に対
して（９）式を満足するように、ホルダー１５とマスク
本体１０の線膨張率の差Δα、接着剤１６の硬化温度と
室温との差ΔＴの両者を選択すればよい。
【００２３】ここで、具体的な数値例を示す。マスク本
体１０としてシリコンを用いる場合の線膨張率αs ＝
３．０×１０-6（１／℃）（２３℃〜１８０℃の平均
値）、ホルダー１５の燐青銅の線膨張率αh ＝１７．８
×１０-6（１／℃）、Δα＝１４．８×１０-6（１／
℃）、室温Ｔr ＝２３（℃）、接着剤１６の硬化温度Ｔ
s ＝１８０（℃）、ΔＴ＝１５７（℃）とすると、 ｗc ／ｌ0 ≡（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ＝２．６
６×１０-2 となる。微細柱２０の長さｌ0 は一括露光領域の径（正
方形の辺の長さ）で決まり、最大１２５μｍとすると、
ｗc ＝３．３μｍとなる。
体１０としてシリコンを用いる場合の線膨張率αs ＝
３．０×１０-6（１／℃）（２３℃〜１８０℃の平均
値）、ホルダー１５の燐青銅の線膨張率αh ＝１７．８
×１０-6（１／℃）、Δα＝１４．８×１０-6（１／
℃）、室温Ｔr ＝２３（℃）、接着剤１６の硬化温度Ｔ
s ＝１８０（℃）、ΔＴ＝１５７（℃）とすると、 ｗc ／ｌ0 ≡（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ＝２．６
６×１０-2 となる。微細柱２０の長さｌ0 は一括露光領域の径（正
方形の辺の長さ）で決まり、最大１２５μｍとすると、
ｗc ＝３．３μｍとなる。
【００２４】これは以下の実験事実と合っている： ・マスク本体１０のシリコン基板のみを加熱・冷却して
も、図形マスク部１１中の柱の座屈が観察されなかった
こと、 ・幅が３．２５μｍ以下の柱から座屈が生じたこと、 ・一辺の端部のみを固定し、他の三辺を自由端とした場
合、固定端に平行な方向の柱に座屈が観察され、垂直な
方向の柱には座屈は観察されなかったこと、 ・Ｌ字形の柱では座屈は観察されなかったこと。
も、図形マスク部１１中の柱の座屈が観察されなかった
こと、 ・幅が３．２５μｍ以下の柱から座屈が生じたこと、 ・一辺の端部のみを固定し、他の三辺を自由端とした場
合、固定端に平行な方向の柱に座屈が観察され、垂直な
方向の柱には座屈は観察されなかったこと、 ・Ｌ字形の柱では座屈は観察されなかったこと。
【００２５】さて、以上のようなステンシルマスク本体
１０とホルダー１５の線膨張率の差による座屈を生じさ
せないようにするには、 ステンシルマスク本体１０をホルダー１５に固定に
するのに接着工程を省いて、例えば機械的方法により固
定する方法、 ステンシルマスク本体１０をホルダー１５に固定に
する接着工程での熱応力を限界内に止める方法を採用す
る方法、とがある。
１０とホルダー１５の線膨張率の差による座屈を生じさ
せないようにするには、 ステンシルマスク本体１０をホルダー１５に固定に
するのに接着工程を省いて、例えば機械的方法により固
定する方法、 ステンシルマスク本体１０をホルダー１５に固定に
する接着工程での熱応力を限界内に止める方法を採用す
る方法、とがある。
【００２６】に関しては、マスク本体１０の線膨張率
αs に対してホルダー１５の線膨張率αh が等しいか、
それより小さい（αs ≧αh ）材料の組み合わせを選択
するのも一つの方法であるが、それ以外に、 −１：（９）式を満足するような硬化温度Ｔs の低い
接着剤１６を採用すること、 −２：（９）式を満足するような線膨張率の差Δαの
ホルダー１５の材料を採用すること、 が考えられる。以下、定量的評価を行う。
αs に対してホルダー１５の線膨張率αh が等しいか、
それより小さい（αs ≧αh ）材料の組み合わせを選択
するのも一つの方法であるが、それ以外に、 −１：（９）式を満足するような硬化温度Ｔs の低い
接着剤１６を採用すること、 −２：（９）式を満足するような線膨張率の差Δαの
ホルダー１５の材料を採用すること、 が考えられる。以下、定量的評価を行う。
【００２７】電子線露光装置を用いる場合、（９）式の
左辺のｗ／ｌ0 の中、微細柱２０の長さｌ0 は、上記の
ように、一括露光領域の径（正方形の辺の長さ）で決ま
り、現状では最大１２５μｍである。また、微細柱２０
の幅ｗは露光装置の解像力で決まり、２５倍ステンシル
マスクの場合、２．５μｍである。これから、ｗ／ｌ 0
＝０．０２となり、（９）式から、 ΔαΔＴ＜１．３２×１０-3 ・・・（１０） となる。マスク本体１０としてシリコンを、ホルダー１
５として燐青銅を用いる従来の場合と同様の材料の組み
合わせの場合には、上記のように、Δα＝１４．８×１
０-6（１／℃）であるので、ΔＴ＜８９（℃）、すなわ
ち、硬化温度Ｔs＜１１２（℃）の接着剤１６を用いれ
ばよい。このような条件を満足する導電性接着剤（荷電
粒子線露光用ステンシルマスクは帯電（チャージアッ
プ）するので、接着剤１６は導電性であることが必要）
としては種々の市販の接着剤が使用可能であるが、例え
ば、常温硬化で使用できるエポキシ系の２液混合接着剤
（（株）アルファ技研製「アルテコエポキシ３００
０」）に銀ペーストを混合したもの、シアノアクリレー
ト系の導電性瞬間接着剤（厚木中央研究所（株）「サイ
コロンＢ」）、溶剤タイプの導電性接着剤（銀ペースト
やカーボンペーストと呼ばれているもの）がある。
左辺のｗ／ｌ0 の中、微細柱２０の長さｌ0 は、上記の
ように、一括露光領域の径（正方形の辺の長さ）で決ま
り、現状では最大１２５μｍである。また、微細柱２０
の幅ｗは露光装置の解像力で決まり、２５倍ステンシル
マスクの場合、２．５μｍである。これから、ｗ／ｌ 0
＝０．０２となり、（９）式から、 ΔαΔＴ＜１．３２×１０-3 ・・・（１０） となる。マスク本体１０としてシリコンを、ホルダー１
５として燐青銅を用いる従来の場合と同様の材料の組み
合わせの場合には、上記のように、Δα＝１４．８×１
０-6（１／℃）であるので、ΔＴ＜８９（℃）、すなわ
ち、硬化温度Ｔs＜１１２（℃）の接着剤１６を用いれ
ばよい。このような条件を満足する導電性接着剤（荷電
粒子線露光用ステンシルマスクは帯電（チャージアッ
プ）するので、接着剤１６は導電性であることが必要）
としては種々の市販の接着剤が使用可能であるが、例え
ば、常温硬化で使用できるエポキシ系の２液混合接着剤
（（株）アルファ技研製「アルテコエポキシ３００
０」）に銀ペーストを混合したもの、シアノアクリレー
ト系の導電性瞬間接着剤（厚木中央研究所（株）「サイ
コロンＢ」）、溶剤タイプの導電性接着剤（銀ペースト
やカーボンペーストと呼ばれているもの）がある。
【００２８】また、接着剤１６として従来と同様にＴs
＝１８０（℃）の高温のものを用いる場合、と、ΔＴ＝
１５７（℃）であり、（１０）式から、Δα＜８．４×
１０ -6（１／℃）を満たすホルダー１５の材料を用いれ
ばよい。マスク本体１０としてシリコンを用いる場合、
ホルダー１５の材料としは、αh ＜１１．４×１０
-6（１／℃）を満たし、非磁性で（磁性体の場合磁化し
てしまうので、荷電粒子線露光用ステンシルマスクとし
ては使用できない）、導電性で、熱伝導性が良く、材料
入手容易で、加工性があり、融点が高いものであれば使
用できる。具体的には、Ｃｒ（αh ＝４．９×１０
-6（１／℃））、Ｍｏ（αh ＝４．８×１０-6（１／
℃））、Ｔｉ（αh ＝８．６×１０-6（１／℃））、Ｗ
（αh ＝４．５×１０-6（１／℃））等の高融点金属及
びその合金、ＳｉＣ（セラミックス）（αh＝４．０×
１０-6（１／℃））、ガラス状カーボン（日清紡（株）
製 ＡＣ−１４０、ＡＣ−１４０Ｓ（αh ＝２〜３．４
×１０-6（１／℃）））等が使用できる。
＝１８０（℃）の高温のものを用いる場合、と、ΔＴ＝
１５７（℃）であり、（１０）式から、Δα＜８．４×
１０ -6（１／℃）を満たすホルダー１５の材料を用いれ
ばよい。マスク本体１０としてシリコンを用いる場合、
ホルダー１５の材料としは、αh ＜１１．４×１０
-6（１／℃）を満たし、非磁性で（磁性体の場合磁化し
てしまうので、荷電粒子線露光用ステンシルマスクとし
ては使用できない）、導電性で、熱伝導性が良く、材料
入手容易で、加工性があり、融点が高いものであれば使
用できる。具体的には、Ｃｒ（αh ＝４．９×１０
-6（１／℃））、Ｍｏ（αh ＝４．８×１０-6（１／
℃））、Ｔｉ（αh ＝８．６×１０-6（１／℃））、Ｗ
（αh ＝４．５×１０-6（１／℃））等の高融点金属及
びその合金、ＳｉＣ（セラミックス）（αh＝４．０×
１０-6（１／℃））、ガラス状カーボン（日清紡（株）
製 ＡＣ−１４０、ＡＣ−１４０Ｓ（αh ＝２〜３．４
×１０-6（１／℃）））等が使用できる。
【００２９】なお、マスク本体１０とホルダー１５の材
料とを同じにしてもよいのは勿論である。すなわち、マ
スク本体１０として例えばシリコンを用いる場合、ホル
ダー１５の材料もシリコンを用いる。
料とを同じにしてもよいのは勿論である。すなわち、マ
スク本体１０として例えばシリコンを用いる場合、ホル
ダー１５の材料もシリコンを用いる。
【００３０】以上、本発明の荷電粒子線露光用ステンシ
ルマスクを電子線露光用ステンシルマスクを例にあげて
その原理と実施例と数値例を説明してきたが、本発明は
これら実施例等に限定されず種々の変形が可能である。
ルマスクを電子線露光用ステンシルマスクを例にあげて
その原理と実施例と数値例を説明してきたが、本発明は
これら実施例等に限定されず種々の変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の荷電粒子線露光用ステンシルマスクによると、何れの
場合も、露光パターン中の両端固定の柱の幅ｗと長さｌ
0 の比ｗ／ｌ0 が最も小さい柱に対しても、それにかか
る熱応力よりも座屈応力が大きくなるので、露光パター
ン中に座屈による湾曲が発生することはなく、良好なパ
ターン形状の荷電粒子線露光用ステンシルマスクを提供
することができる。
の荷電粒子線露光用ステンシルマスクによると、何れの
場合も、露光パターン中の両端固定の柱の幅ｗと長さｌ
0 の比ｗ／ｌ0 が最も小さい柱に対しても、それにかか
る熱応力よりも座屈応力が大きくなるので、露光パター
ン中に座屈による湾曲が発生することはなく、良好なパ
ターン形状の荷電粒子線露光用ステンシルマスクを提供
することができる。
【図１】本発明の１実施例の荷電粒子線露光用ステンシ
ルマスクの断面図である。
ルマスクの断面図である。
【図２】図１のマスクの図形マスク部中に形成されてい
る微細柱を模式的に示した図である。
る微細柱を模式的に示した図である。
【図３】微細柱にかかる熱応力と座屈応力の関係により
座屈が生じない場合と生じる場合を比較して示す図であ
る。
座屈が生じない場合と生じる場合を比較して示す図であ
る。
【図４】ステンシルマスクを用いて部分一括露光をする
電子線露光装置の概略の構成を示す図である。
電子線露光装置の概略の構成を示す図である。
【図５】図４の電子線露光装置の描画原理を模式的に示
す図である。
す図である。
【図６】ステンシルマスク本体の１例を示す図であり、
（ａ）は裏側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−
Ａ’に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示したステンシル
マスク本体の薄膜領域の拡大図である。
（ａ）は裏側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−
Ａ’に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示したステンシル
マスク本体の薄膜領域の拡大図である。
【図７】熱歪みによる圧縮応力によって発生した微細柱
の湾曲の観察パターンを模式的に示した図である。
の湾曲の観察パターンを模式的に示した図である。
１０…ステンシルマスク本体 １１…ステンシルマスク本体の薄膜領域（図形マスク
部） １２…回路パターン状の貫通孔 １３…矩形貫通孔 １４…アパーチャ １５…ホルダー １６…接着剤 ２０…図形マスク部中の微細柱
部） １２…回路パターン状の貫通孔 １３…矩形貫通孔 １４…アパーチャ １５…ホルダー １６…接着剤 ２０…図形マスク部中の微細柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本健一 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 飯村幸夫 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H095 BA08 BC21 BC28 BC30 5F056 AA06 AA22 EA04 FA05
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子線露光パターンに対応する貫通
孔が形成された荷電粒子線露光用ステンシルマスクにお
いて、貫通孔により露光パターンが形成されたマスク本
体がホルダーの支持面上に接着剤により接着固定されて
おり、前記露光パターン中の両端固定の柱の幅をｗ、そ
の長さをｌ0 とするとき、前記露光パターン中の両端固
定の柱のｗ／ｌ0 が最も小さい柱に対して、 ｗ／ｌ0 ＞（３1/2 ／π）（ΔαΔＴ）1/2 ・・・（８） ただし、Δα＝αh −αs （１／℃）（ただし、αh ≧
αs ） ΔＴ＝Ｔs −Ｔr （℃） ここで、αs ：マスク本体の線膨張率（１／℃） αh ：ホルダーの線膨張率（１／℃） Ｔr ：室温＝２３（℃） Ｔs ：接着剤の硬化温度（℃） を満足するマスク本体の材料、ホルダーの材料及び接着
剤の材料の組み合わせからなることを特徴とする荷電粒
子線露光用ステンシルマスク。 - 【請求項２】 前記マスク本体がシリコンからなり、 ΔαΔＴ＜１．３２×１０-3 ・・・（９） を満足するホルダーの材料及び接着剤の材料の組み合わ
せからなることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線
露光用ステンシルマスク。 - 【請求項３】 前記接着剤が常温で硬化する接着剤から
なることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子線
露光用ステンシルマスク。 - 【請求項４】 荷電粒子線露光パターンに対応する貫通
孔が形成された荷電粒子線露光用ステンシルマスクにお
いて、貫通孔により露光パターンが形成されたマスク本
体がホルダーの支持面上に接着剤により接着固定されて
おり、前記ホルダーの線膨張率がマスク本体の線膨張率
以下であることを特徴とする荷電粒子線露光用ステンシ
ルマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14934999A JP2000340486A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 荷電粒子線露光用ステンシルマスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14934999A JP2000340486A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 荷電粒子線露光用ステンシルマスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340486A true JP2000340486A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15473189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14934999A Pending JP2000340486A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 荷電粒子線露光用ステンシルマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000340486A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061813A1 (fr) * | 2001-01-30 | 2002-08-08 | Advantest Corporation | Dispositif a faisceau d'electrons, element de formation de faisceaux d'electrons et procede de fabrication dudit element |
| JP2012079853A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Hoya Corp | 転写マスク、転写マスクの製造方法、転写マスク収容体、及び転写マスク収容体の製造方法 |
| JP2016053612A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 大日本印刷株式会社 | 電子線露光用マスク及び電子線露光用マスクの製造方法 |
| WO2022118623A1 (ja) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 日清紡ケミカル株式会社 | 露光装置用部材、露光装置用部材の製造方法、及び、複合型露光装置用部材 |
-
1999
- 1999-05-28 JP JP14934999A patent/JP2000340486A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061813A1 (fr) * | 2001-01-30 | 2002-08-08 | Advantest Corporation | Dispositif a faisceau d'electrons, element de formation de faisceaux d'electrons et procede de fabrication dudit element |
| JP2012079853A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Hoya Corp | 転写マスク、転写マスクの製造方法、転写マスク収容体、及び転写マスク収容体の製造方法 |
| JP2016053612A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 大日本印刷株式会社 | 電子線露光用マスク及び電子線露光用マスクの製造方法 |
| WO2022118623A1 (ja) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 日清紡ケミカル株式会社 | 露光装置用部材、露光装置用部材の製造方法、及び、複合型露光装置用部材 |
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