JP2005121865A - 三次元微細構造体加工用ｘ線マスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状のＸ線吸収体、特に厚さの薄い部分のあるＸ線吸収体を有する三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクと、この三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを容易に作製できる製造方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線マスク１は、基板２からなるフレームと、フレームの表面の酸化膜３と、酸化膜３の表面に形成されＸ線吸収体６をメッキ形成するためのシード層４となる金属薄膜と、Ｘ線吸収体６が所望の断面形状となるように形成されたＸ線透過膜５と、Ｘ線吸収体６を保護する保護膜７とからなるＸ線透過材８とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク及びその製造方法に関するものである。

本発明者は、すでに下記特許文献１において、断面形状が円錐状のものや、先端部が丸みを帯びた形状の三次元微細構造体を一枚のＸ線マスクで形成することができる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク及びそれを用いた三次元微細構造体の加工方法について開示している。
特開２００３−１３３２０２号公報

しかし、特許文献１のものは、Ｘ線吸収体に金を用いており、複雑な形状のＸ線吸収体、特に厚さの薄い部分を有するＸ線吸収体を作製することは困難である。

そこで、本発明の目的は、複雑な形状のＸ線吸収体、特に厚さの薄い部分を有するＸ線吸収体を備える三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクと、この三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを容易に作製できる製造方法と、三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造を通常のフォトレジストパターンを使って、厚さの薄い部分のあるＸ線吸収体を自己成長させて簡便に製造する方法とを提供する。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられるＸ線マスクであって、Ｘ線吸収体の断面がＸ線透過方向に対して均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状又は該形状を一部に有する形状で、少なくとも前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなり、前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の肉厚方向の最大幅が５０μｍ以下である該Ｘ線吸収体の投影部分へのＸ線透過強度を変化させて三次元微細構造体を加工するものである。なお、金よりＸ線吸収係数の小さい金属は、ニッケル、銅などのメッキ特性がよいものが好ましく、さらに金の１／１０程度のＸ線吸収係数を有するものがより好ましい。
上記構成により、金と同様のＸ線吸収率を実現することができるように、Ｘ線吸収体の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の厚さを厚くするので、Ｘ線吸収体の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の加工を容易にすることができる。その結果、Ｘ線マスクを透過するＸ線強度を部位によって変えることができ、被加工物の表面に露光されるＸ線の透過強度が異ならせることが可能となり、表面に加工される微細構造体を円錐形状や、先端が丸みを帯びた形状又は面取りやテーパーを有した形状に精度良く形成することができる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状を一部に有する形状が均一な肉厚部分を有しており、前記均一な肉厚部分が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなる。
上記構成により、Ｘ線マスクを透過するＸ線強度を部位によって変えることができ、被加工物の表面に露光されるＸ線の透過強度が異ならせることが可能となり、表面に加工される微細構造体を円錐形状や、先端が丸みを帯びた形状又は面取りやテーパーを有した形状に精度良く形成することができる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、前記Ｘ線吸収体の断面が、台形、六角形、三角形、半円形、又は、台形、六角形、三角形、半円形のうちから選択される一つと該選択されたものの一辺に接する方形との組合せからなる形状であることが好ましい。
上記構成により、Ｘ線マスクの肉厚を均一としないことで、Ｘ線マスクを透過するＸ線の強度を異ならせることが可能となり、一枚のＸ線マスクによって断面形状が円錐状や、先端部が丸みを帯びた形状又は面取りやテーパーを有した形状の三次元微細構造体を加工することができる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、前記Ｘ線吸収体が、フォトレジストとアルカリ可溶樹脂の二層構造の樹脂による紫外線リソグラフィー法によって自己成長形成させて、均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状に形成されることが好ましい。
上記構成により、簡便にしかも大量に製造される三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを提供できる。その結果、この大量の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを用いることにより、三次元微細構造体を一度に大量に生産することが可能なる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、前記Ｘ線吸収体が、電子ビーム描画法によって均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状に形成されていることが好ましい。
上記構成により、断面が均一な肉厚を有しない四角形以外の形状で、例えば、断面が三角形、半円形、台形等の形状のＸ線吸収体を容易に形成することが可能となる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法は、Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法であって、Ｘ線マスク基板にレジストを塗布乾燥する工程と、前記レジストに電子ビーム描画を行なって任意の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の溝を形成する工程と、前記形状部位の溝に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込む工程とからなるものである。
上記構成により、安価であり、簡便にしかも大量に製造される三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法を提供できる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法は、Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法であって、Ｘ線マスク基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂を塗布して所定温度で所定時間焼成する工程と、前記基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂を塗布された複合体の上に第二層の紫外線リソグラフィー用のフォトレジストを塗布して所定温度で所定時間焼成する工程と、前記基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂と第二層の紫外線リソグラフィー用のフォトレジストをコートした三層構造に紫外線リソグラフィーパターンマスクを介して第二層のフォトレジスト表面に紫外線を照射する工程と、フォトレジスト用の現像液で第二層のフォトレジストを現像することにより、紫外線を照射された部分を溶出させて第一層のアルカリ可溶樹脂表面を露出させる工程と、アルカリ可溶樹脂用の現像液で第一層のアルカリ可溶樹脂を所定温度で所定時間現像することにより、任意の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の溝を形成する工程と、前記第一層の溝部に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込むことにより均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位のＸ線吸収体を形成させる工程と、前記第二層において、前記紫外線の照射がされ、前記フォトレジスト用の現像液によって溶出された部分に、金又は金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込むことにより均一な肉厚を有する平行形状のＸ線吸収体を形成させる工程とからなるものである。
上記構成により、断面の一部が均一な肉厚を有しない四角形以外の形状で、例えば、断面の一部が三角形、半円形、台形等の形状のＸ線吸収体を容易に形成することが可能となる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを製造するためのフォトレジストパターンを製造できる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、Ｘ線吸収体の断面が、三角形又は台形と、該三角形又は該台形の一辺に接する方形との組合せからなる形状の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクであって、前記三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクのＸ線吸収体の断面における三角形の底辺又は台形の下辺と、斜辺との内角が５〜８５度まで制御自在に直上に記載の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法によって作製されるものであることが好ましい。
上記構成により、Ｘ線マスクを透過するＸ線の透過強度を異ならせることができ、被加工物へのＸ線露光量を変えることができ、断面形状が円錐状や、先端部が丸みを帯びた形状又は面取りやテーパーを有した形状の三次元微細構造体を加工することができる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを提供できる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクは、Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられるＸ線マスクであって、Ｘ線吸収体の断面が紫外線リソグラフィーを繰り返し行って形成される多段構造であり、前記Ｘ線吸収体が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなるものである。
上記構成により、多段形状のＸ線吸収体を容易に形成することが可能となる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを製造するためのフォトレジストパターンを提供できる。

本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法は、基板に紫外線リソグラフィー用のフォトレジストを塗布し、所定温度で所定時間焼成する工程と、紫外線リソグラフィーパターンマスクを介して、前記フォトレジスト表面に紫外線を照射する工程と、前記紫外線照射後のフォトレジスト表面をリソグラフィー用現像液に所定時間浸漬して段付きの樹脂の凹面形状を形成する工程と、金よりＸ線吸収係数の低い金属をＸ線吸収体として埋め込む工程と、前記各工程を所定回数繰り返す工程とからなるＸ線リソグラフィーによって多段三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線吸収体多段マスクの製造方法であって、前記各工程を所定回数繰り返す工程において、前記紫外線を照射する工程を繰り返す毎に、最上段のＸ線吸収体より面積の小さい紫外線リソグラフィーパターンマスクを使用して、前記段付きの樹脂の凹面形状を形成し、前記段付きの樹脂の凹面形状に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込んで、前記Ｘ線吸収体を多段構造とするものである。
上記構成により、Ｘ線マスクを透過するＸ線の透過強度を異ならせることができ、被加工物へのＸ線露光量を変えることができ、断面形状が多段形状の三次元微細構造体を加工することができる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを容易に製造できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの第１実施形態について説明する。

図１（ａ）は、本発明に係るＸ線マスク１の第１実施形態を示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るＸ線マスク１は、基板２からなるフレームと、フレームの表面の酸化膜３と、酸化膜３の表面に形成されＸ線吸収体６をメッキ形成するためのシード層４となる金属薄膜と、Ｘ線吸収体６が所望の断面形状となるように形成されたＸ線透過膜５と、Ｘ線吸収体６を保護する保護膜７とからなるＸ線透過材８とで構成されている。
以上のような構成のＸ線マスク１の作製方法について、図２を参照しつつ説明する。

図２（ａ）に示すように、基板２として、Ｓｉウェハーを使用する。この基板２の表面を（ｂ）に示すように酸化し酸化膜３を形成する。この酸化膜３の一方の表面にＸ線吸収体を形成するための、例えば、Ａｕ／Ｃｒからなるシード層４を形成する（（ｃ）参照）。次いで、（ｄ）に示すように、エポキシ樹脂等のＸ線透過材をスピンコートして、Ｘ線透過膜５を形成する。このＸ線透過膜５等が表面に形成された基板２に電子ビーム描画法を行う、図示しない電子ビーム描画装置内のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動自在であるとともに各軸を軸心として回転自在のテーブルに設置する。そして、このテーブルを移動させることで、このＸ線透過膜５の表面を加工し、この表面にＸ線吸収体６が所望の断面形状となるよう溝９を形成する（（ｅ）参照）。

次に、この溝９のうち下段の方形部分６ｂに、電気メッキにより必要な吸収層厚になるまでＸ線吸収体、例えば金等をメッキして、かつ、溝９のうち上段の台形部分６ａに、電気メッキにより必要な吸収層厚になるまでＸ線吸収体、例えばニッケル等をメッキしてＸ線吸収体６を形成する（（ｆ）参照）。なお、この金等のメッキの代わりに、図１（ｂ）に示すように、溝９のうち下段の台形部分６ｂに、電気メッキにより必要な吸収層厚になるまで、例えばニッケル、銅、クロム等をメッキすることとしてもよい。そして、このＸ線吸収体６のパターンを保護、保持するために再度この表面にＸ線透過材、例えば、エポキシ樹脂等をスピンコートして、保護膜７を形成する。

一方基板２の裏面から通常の紫外線によるフォトリソグラフィーによってフレームのパターニングを行いメンブレン部分の酸化膜３をエッチングで除去する。次いで、基板となる基板２及びシード層４のエッチングを行い、これらを除去してＸ線マスク１を形成する（（ｈ）参照）。これによって、Ｘ線吸収体６の断面が四角形以外の形状、本実施形態例においては、断面が逆三角形のＸ線マスクとできる。なお、用途によってはメンブレン部分のシード層４を、除去せずに残しておいても良い。また、基板２は、Ｓｉウェハーに限定されるものではない。さらに、基板２の表面に形成する酸化膜３は特に必要なものではないが、フレーム作製時のマスクの役割をするため、本実施形態においては好ましい一例として示した。このような、Ｘ線マスク１を使用して形成した三次元微細構造体の一例を図３に示す。図３は、テーパー形状を有した三次元微細構造体の一部の拡大写真である。

ここで、電子ビーム描画法によるＸ線透過膜５の表面の加工は、電子ビーム描画装置のテーブルがＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動自在であるとともに各軸を軸心として回転自在であるため、電子ビームが一方向にのみ照射される場合であっても、テーブルを移動させることによって、電子ビームの照射位置を自在に変更することができ、例えば、図４に示すような形状や、断面が半円形状、半楕円形状、台形形状等、自在に加工することが可能となる。図５には、図４に示す電子ビーム描画法によって形成されたＸ線透過膜５を用いた三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの作成方法について示す。

図５に示すように、電子ビーム描画法によって、図４に示すような形状のように、任意の形状にＸ線透過膜５の表面を加工して、表面に形成された溝にＸ線吸収体６を電気メッキ等によって形成する。次いで、基板２をエッチング等によって除去して、任意の形状のＸ線吸収体６を有するＸ線マスクとすることができる。

次に、Ｘ線吸収体６の断面形状の違いによるＸ線透過強度の違いを図６に示す。図６に示すように、例えば、断面形状が図６（ａ）の上段に示すような四角形状のように、均一な肉厚を有する場合、このＸ線吸収体６の投影部分のＸ線透過強度は、図６（ａ）の下段に示すように、一様なものとなる。一方、断面形状が図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように、均一な肉厚を有しない四角形状以外の、形状である場合、そのＸ線吸収体６の投影部分のＸ線透過強度は、各図の下段に示すように、円弧若しくは丸みを帯びた状態で分布する。また、断面形状が図６（ｅ）のように、均一な肉厚を有しない部分を有する台形と均一な肉厚を有する方形とからなる形状の場合、そのＸ線吸収体６の投影部分のＸ線透過強度は、下段に示すように、断面が台形であるテーパー形状の状態で分布する。このため、被加工物には、図６下段に示すような状態でＸ線が露光され、このＸ線透過強度に倣った形状に加工されることになる。

なお、実際の肉厚分布は、Ｘ線マスクに入る光（Ｘ線）の入射光分布や、レジストの感度率等の補正をフィードバックして得られるレジストの形状が所定の形状になることを予め考慮して、Ｘ線吸収体６の形状を決定する。

Ｘ線透過材８としては、エポキシ樹脂を使用することができ、特に好ましいのは、光反応性エポキシ樹脂である。この光反応性エポキシ樹脂は、化学的耐性が高く、Ｓｉエッチング液として使用される水酸化テトラメチルアンモニウム（以下、ＴＭＡＨという。）に対して耐性があり、フレーム形成時のエッチング処理の時に特殊な表面保護をする必要がなくなる。このため、製造コストの低減はもちろんであるが、量産性を向上させることができるため、更なる製造コストの低減が可能となる。

なお、Ｘ線吸収体６の断面形状は、本実施形態例に示す形状に限定されるものではなく、例えば、円形や六角形であってもよい。この場合、それぞれ表面に半円形もしくは六角形形状の溝を電子ビーム描画法で形成し、各溝内にＸ線吸収体を電気メッキ等によって形成した後、いずれか一方もしくは両方の表面にエポキシ樹脂等を塗布した後、各Ｘ線吸収体が重なるように積層することで作製が可能である。

次に、図面を参照しつつ本発明に係る三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの第２実施形態について説明する。

図７（ａ）は、本発明に係るＸ線マスクの第２実施形態を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、本実施形態に係るＸ線マスク１１は、基板１２からなるフレームと、断面が台形１３ｂとこの台形１３ｂの一辺に接する方形１３ａとからなる形状であるＸ線吸収体１３と、Ｘ線吸収体１３を保護し、Ｘ線を透過させるＸ線透過材層１４とで構成されている。

以上のような構成のＸ線マスク１１を作製するには、前提として、Ｘ線マスク１１のＸ線吸収体の形状と同様の形状のＸ線吸収体を作製できるフォトレジストパターンが必要である。そこでまず、このフォトレジストパターンの一例について、図８を参照しつつ説明する。

図８（ａ）に示すように、基板１２として、Ｓｉウェハーを使用する。このＳｉウェハーである基板１２の表面に図８（ｂ）に示すように第１のアルカリ可溶樹脂を塗布して第１樹脂層１５を形成し、その後、基板１２及び第１樹脂層１５を焼成する。この焼成は、８０〜１３０℃の温度で、６０〜２００秒間行われることが好ましい。その後、第１樹脂層１５上に、第２の樹脂をさらに塗布して第２樹脂層１６を形成する（（ｃ）参照）。
次に、（ｃ）の基板１２、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６からなる多層体１７を焼成する。この多層体１７の焼成は、８０〜１３０℃の温度で、６０〜２００秒間行われることが好ましい。なお、第１の樹脂及び第２の樹脂には、クラリアントジャパン株式会社製のＡＺフォトレジスト等を用いることができる。

その後、（ｄ）に示すように、紫外線を吸収する紫外線リソグラフィーパターンマスク１８を、焼成後の多層体１７に対して平行に設け、紫外線リソグラフィーパターンマスク１８背面側から多層体１７方向へ紫外線を照射する。そして、紫外線照射後の多層体をリソグラフィー用現像液に浸漬することによって、第２樹脂層１６の紫外線を照射された部位は溶解度が比較的高いため速く溶けてしまうので、垂直方向にのみ溶け、所望の断面形状である方形となる。次に、多層体をアルカリ溶液に浸漬し、第２樹脂層１６の溶出部の溝から、アルカリ溶液を浸透させて第１樹脂層１５表面を溶かし、第１樹脂層１５における所望の断面形状である台形を得る（（ｅ）参照）。これらにより、フォトレジストパターン１９が作製される。
なお、図７（ａ）に示すＸ線吸収体の断面形状が台形部位の肉厚方向の最大幅ｂは、２μｍ以上５０μｍ以下とするものである。図７（ａ）に示すＸ線１９の断面形状が方形部位の肉厚方向の厚みａは、Ｘ線吸収体が金の場合は２μｍ程度でＸ線を遮断でき、又、金よりＸ線吸収係数の低い金属の場合は金より１０倍程度の厚さでＸ線を遮断できるので、所望の三次元微細構造体を作製することができるようにｂに合わせ、使用する金属によって調整するものである。
また、リソグラフィー用現像液には、ＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ Ｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）系、ＨＭＤＳ（１，１，１，３，３，３−ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）系、無機系のもの等が用いられる。

なお、多層体１７の焼成温度と焼成時間を調整することで、台形の部分の形状を六角形、三角形、半円形等の形状に制御することができる。

次に、フォトレジストパターン１９を用いて、Ｘ線マスク１１を作製する。
まず、図９（ａ）に示すように、Ｘ線吸収体を設けるために、フォトレジストパターン１９の台形断面形状部分１３ｂのみを金よりＸ線吸収係数の小さい金属、例えば、ニッケル、銅、クロム等をメッキ処理し、さらに方形断面形状部分１３ａを金等でメッキ処理する。なお、図７（ｂ）に示すように、フォトレジストパターン１９の台形と方形とからなる断面形状部分全体に金よりＸ線吸収係数の小さい金属、例えば、ニッケル、銅、クロム等でメッキ処理されたＸ線吸収体１３を有するＸ線マスク１１としてもよい。
次いで、図９（ｂ）に示すように、上記メッキ後のフォトレジストパターン１９における第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６を除去する。このようにして作製されたＸ線吸収体の一例を図１０に示す。図１０（ａ）はＸ線吸収体の上視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ線吸収体の側面図である。本発明によれば、図１０（ａ）に示すような数字の３の縁部分にテーパー形状を施したＸ線マスクを作製することも可能である。
そして、図９（ｃ）に示すように、方形断面形状部分１３ａと台形断面形状部分１３ｂとからなるＸ線吸収体を被覆するように基板１２の上にポリイミド等からなるＸ線透過材層１４を形成する。
最後に、図９（ｄ）に示すように、基板１２の中央部をエッチングで除去することによって、Ｘ線透過窓を形成する。

なお、上記作成方法において、適宜、焼成条件（温度、焼成時間）等を変化させれば、断面形状の台形の内角を変化させることも可能である。また、上記作成方法において、適宜、焼成条件（温度、焼成時間）等を変化させれば、Ｘ線吸収体の断面が、三角形、半円形、六角形、又は、三角形、半円形のうちから選択される一つと該選択されたものの一辺に接する方形との組合せからなる形状を備えるＸ線マスクを製造することもできる。さらに、上記作成方法において、適宜、焼成条件（温度、焼成時間）等を変化させれば、これらの三角形、半円形、六角形などの内角も変化させることが可能である。

上記方法により作製された図１０のＸ線吸収体を備えるＸ線マスクを用いて、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈ Ａｃｒｙｌａｔｅ）シートへＸ線の露光を行った。その結果、ＰＭＭＡシートは図１１に示すように、上視すると、数字の３の形状となり、上部と下部の幅が異なる三次元微細構造体を加工することができた。
なお、上記説明では、Ｘ線マスクは一つの場合について説明したが、同様の方法を一度に実施することで、同一平面上に一度に複数のＸ線マスクを作製可能である。その結果、この複数のＸ線マスクを用いることで、図１２に示すような、複数の上部と下部の幅が異なる三次元微細構造体を作製することができる。なお、図１２は、右図が上部と下部の幅が異なる三次元微細構造体の拡大写真、左図が複数の上部と下部の幅が異なる三次元微細構造体を示す写真、中央図が右図と左図との間の倍率で写された複数の上部と下部の幅が異なる三次元微細構造体を示す写真である。

次に、本発明に係る三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの第３実施形態について説明する。

図１３は、本発明に係る三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの第３実施形態を示す図である。
図１３に示すように、本実施形態に係るＸ線マスク２１は、断面が階段状の多段形状であるＸ線吸収体２２と、Ｘ線吸収体２２を保護し、Ｘ線を透過させるＸ線透過材層２３と、Ｘ線透過材層２３の回りを囲むように設けられるフレーム２４とで構成されている。以上のような構成のＸ線マスクの作製方法について説明する。

まず、Ｓｉウェハーの基板に紫外線リソグラフィー用のフォトレジスト、例えばノボラック系材料（感光剤として、例えば、ナフトキノンジアジドが添加されていてもよい）やＡＺフォトレジストなどを塗布し、焼成する。この焼成は、９０〜１２５℃の温度で、９０〜１２０秒間行われることが好ましい。そして、紫外線リソグラフィーパターンマスクを介して、上記フォトレジスト表面に紫外線を照射する。その後、紫外線照射後の、例えばＡＺフォトレジスト表面をリソグラフィー用現像液、例えばＴＭＡＨ（濃度２．３８％）などに、例えば３０秒以上浸漬して段付きの樹脂の凹面形状を形成する。そして、この段付きの樹脂の凹面形状に、金よりＸ線吸収係数の低い金属、例えば、銅、ニッケル、クロム等を一段目のＸ線吸収体として埋め込む。その後、上記各工程を所定回数繰り返して階段状のＸ線吸収体を作製していくために、紫外線を照射する工程を繰り返す毎に、最上段のＸ線吸収体より面積の小さい紫外線リソグラフィーパターンマスクを使用して、段付きの樹脂の凹面形状を形成し、この段付きの樹脂の凹面形状に金よりＸ線吸収係数の低い金属、例えば、銅、ニッケル、クロム等を埋め込んで、Ｘ線吸収体を多段構造とする。そして、所望の段数を備えたＸ線吸収体２２が得られたら、Ｘ線吸収体２２を保護し、Ｘ線を透過させるＸ線透過材層２３を被膜し、Ｓｉウェハーの基板をエッチングで除去する。最後に、Ｘ線透過材層２３の回りを囲むようにポリイミドからなるフレーム２４を設ける。

本実施形態によれば、Ｘ線吸収体に金よりＸ線吸収係数の低い金属、例えば、銅、ニッケル、クロム等を使用するので、金を使用するのに比べ容易に所望の多段Ｘ線マスクを作製できる。
また、本実施形態のＸ線マスクをＸ線リソグラフィーに用いれば、Ｘ線マスクの厚みを調整することで、三次元微細構造体の加工深さを制御でき、様々な形状の多段三次元微細構造体を作成することができる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る第１実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを示す断面図。 本発明に係る第１実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造工程を説明するための図。 本発明に係る第１実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクで形成された三次元微細構造体の顕微鏡写真を示す図。 電子ビーム描画法によって加工されるＸ線吸収体の一実施形態を示す図。 電子ビーム描画法によって加工されたＸ線吸収体を有するＸ線マスクの作製方法を説明するための図。 Ｘ線吸収体の断面形状の違いによるＸ線透過強度の違いを説明するための図。 本発明に係る第２実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを示す断面図。 本発明に係る三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク製造用のフォトレジストパターンのリソグラフィー工程と、アルカリ可溶樹脂部を自己成長形成させる一例の製造工程を説明するための図。 本発明に係る第２実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造工程を説明するための図。 （ａ）は本発明に係る第２実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの顕微鏡写真を示す上視図、（ｂ）は本発明に係る第２実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの顕微鏡写真を示す側面図。 本発明に係る第２実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクにより形成された三次元微細構造体の顕微鏡写真の一例を示す図。 本発明の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクにより形成された三次元微細構造体の顕微鏡写真の一例を示す図。 本発明に係る第３実施形態の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクを示す断面図。

符号の説明

１、１１、２１ Ｘ線マスク
２、１２ 基板
３ 酸化膜
４ シード層
５ Ｘ線透過膜
６、１３、２２ Ｘ線吸収体
７ 保護膜
８ Ｘ線透過材
９ 溝
１４、２３ Ｘ線透過材層
１５、１６ 樹脂層
１７ 多層体
１８ 紫外線リソグラフィーパターンマスク
１９ フォトレジストパターン
２４ フレーム

Claims (10)

1. Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられるＸ線マスクであって、
   Ｘ線吸収体の断面がＸ線透過方向に対して均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状又は該形状を一部に有する形状で、少なくとも前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなり、
   前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の肉厚方向の最大幅が５０μｍ以下である該Ｘ線吸収体の投影部分へのＸ線透過強度を変化させて三次元微細構造体を加工する三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
2. 前記均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状を一部に有する形状が均一な肉厚部分を有しており、前記均一な肉厚部分が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなる請求項１記載の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
3. 前記Ｘ線吸収体の断面が、台形、六角形、三角形、半円形、又は、台形、六角形、三角形、半円形のうちから選択される一つと該選択されたものの一辺に接する方形との組合せからなる形状である請求項１又は２に記載の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
4. 前記Ｘ線吸収体が、電子ビーム描画法によって均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
5. Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法であって、
   Ｘ線マスク基板にレジストを塗布乾燥する工程と、
   前記レジストに電子ビーム描画を行って任意の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の溝を形成する工程と、
   前記形状部位の溝に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込む工程と
   からなる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法。
6. 前記Ｘ線吸収体が、フォトレジストとアルカリ可溶樹脂の二層構造の樹脂による紫外線リソグラフィー法によって自己成長形成させて、均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状に形成される請求項１から３のいずれかに記載の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
7. Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法であって、
   Ｘ線マスク基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂を塗布して所定温度で所定時間焼成する工程と、
   前記基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂を塗布された複合体の上に第二層の紫外線リソグラフィー用のフォトレジストを塗布して所定温度で所定時間焼成する工程と、
   前記基板表面に第一層のアルカリ可溶樹脂と第二層の紫外線リソグラフィー用のフォトレジストをコートした三層構造に紫外線リソグラフィーパターンマスクを介して第二層のフォトレジスト表面に紫外線を照射する工程と、
   フォトレジスト用の現像液で第二層のフォトレジストを現像することにより、紫外線を照射された部分を溶出させて第一層のアルカリ可溶樹脂表面画を露出させる工程と、
   アルカリ可溶樹脂用の現像液で第一層のアルカリ可溶樹脂を所定温度で所定時間現像することにより、任意の均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位の溝を形成する工程と、
   前記第一層の溝部に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込むことにより均一な肉厚を有しない平行形状以外の形状部位のＸ線吸収体を形成させる工程と、
   前記第二層において、前記紫外線の照射がされ、前記フォトレジスト用の現像液によって溶出された部分に、金又は金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込むことにより均一な肉厚を有する平行形状のＸ線吸収体を形成させる工程と
   からなる三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法。
8. Ｘ線吸収体の断面が、三角形又は台形と、該三角形又は該台形の一辺に接する方形との組合せからなる形状の三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクであって、
   前記三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクのＸ線吸収体の断面における三角形の底辺又は台形の下辺と、斜辺との内角が５〜８５度まで制御自在に請求項７に記載の前記製造方法によって作製される三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
9. Ｘ線リソグラフィーによって三次元微細構造体を加工するために用いられるＸ線マスクであって、
   Ｘ線吸収体の断面が紫外線リソグラフィーを繰り返し行って形成される多段構造であり、前記Ｘ線吸収体が金よりＸ線吸収係数の小さい金属からなる前記Ｘ線吸収体の投影部分へのＸ線透過強度を変化させて三次元微細構造体を加工する三次元微細構造体加工用Ｘ線マスク。
10. 基板に紫外線リソグラフィー用のフォトレジストを塗布し、所定温度で所定時間焼成する工程と、
    紫外線リソグラフィーパターンマスクを介して、前記フォトレジスト表面に紫外線を照射する工程と、
    前記紫外線照射後のフォトレジスト表面をリソグラフィー用現像液に所定時間浸漬して段付きの樹脂の凹面形状を形成する工程と、
    前記段付きの樹脂の凹面形状に金よりＸ線吸収係数の低い金属をＸ線吸収体として埋め込む工程と、
    前記各工程を所定回数繰り返す工程と
    からなるＸ線リソグラフィーによって多段三次元微細構造体を加工するために用いられる三次元微細構造体加工用Ｘ線吸収体多段マスクの製造方法であって、
    前記各工程を所定回数繰り返す工程において、前記紫外線を照射する工程を繰り返す毎に、最上段のＸ線吸収体より面積の小さい紫外線リソグラフィーパターンマスクを使用して、前記段付きの樹脂の凹面形状を形成し、前記段付きの樹脂の凹面形状に金よりＸ線吸収係数の低い金属を埋め込んで、前記Ｘ線吸収体を多段構造とする三次元微細構造体加工用Ｘ線マスクの製造方法。