JP3335499B2 - Ｘ線マスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線マスクの製造方法
に関するものであって、とくにＸ線を用いた転写を行う
際にその転写原版となる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】近年、半導体素子の微細化に伴い、その
パターンの寸法精度と位置精度とには厳しい要求が課せ
られている。通常の光転写技術は縮小転写方式に基づい
ているが、その縮小率は１／４から１／５である。簡易
的に見積もられる光転写用マスクのパターン精度は、該
縮小率の逆数倍だけ易しくなる。ところが、近接露光方
式に基づいているＸ線転写技術では、Ｘ線マスク上のパ
ターンは等倍であり、非常に高精度にマスクを製作する
必要がある。

【０００３】図９（ａ）〜（ｇ）に、本願出願人の出願
にかかる特願平５−１３８１０４号の明細書に開示され
ている、Ｘ線マスクの従来の製造方法及び基本構造を示
す。なお、図９（ｇ）は完成したＸ線マスクの基本構造
図である。Ｘ線マスクは、さまざまな基板や膜が積層さ
れた構造となっている。最下層はガラスあるいはセラミ
ックからなる支持枠６であり、この上にシリコン基板１
が接着剤１０７を用いて接合されている。そして、シリ
コン基板１上に、厚さ数百ｎｍから数μｍ程度の、炭化
珪素や窒化珪素などからなるＸ線透過膜２（以下では、
これをメンブレン２という）と、ＳＯＧやＩＴＯなどか
らなる反射防止やエッチング阻止のための機能膜３と、
タングステンやタンタルなどの重金属からなるＸ線吸収
体４の回路パターンとが形成されている。

【０００４】Ｘ線マスクは、使用する膜や材料やプロセ
ス順序などが異なる種々の方法を用いて製造される。以
下、図９（ａ）〜（ｇ）を用いて代表的な製造方法を説
明する。該製造方法においては、まずシリコン基板１上
にメンブレン２を成膜する（図９（ａ））。この後、ウ
エットエッチングプロセスによりシリコン基板１の一部
を裏面から取り除き、メンブレン２だけの領域（メンブ
レン領域）を形成する（図９（ｂ））。次に、メンブレ
ン２上に機能膜３を塗布・焼結プロセスやスパッタリン
グプロセスなどを用いて成膜する（図９（ｃ））。さら
に、機能膜３上にＸ線吸収体４をスパッタリングプロセ
スなどを用いて成膜する（図９（ｄ））。続いて、Ｘ線
吸収体４上に感光剤であるレジスト５を回転塗布して、
通常百数十℃で乾燥させる（図９（ｅ））。そして、こ
れを支持枠６に接着する（図９（ｆ））。次に、電子線
描画を行った上で現像することによりレジスト５のパタ
ーンを形成し、この後レジスト５のパターンをマスクに
してＸ線吸収体４をエッチングし（図９（ｇ））、Ｘ線
マスクを完成させる。

【０００５】このような製造工程順序のほかに、メンブ
レン２を成膜した後に接着工程を行う製造方法や、メン
ブレン化する工程を電子線描画工程の後に行う製造方法
なども採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すでに述べたようにＸ
線転写技術においては、通常の光転写技術とは転写方式
が大きく異なるため、光マスクをはるかに越える精度が
要求されている。マスクに課せられる要求項目は、
（１）微細加工性、（２）パターン寸法精度、（３）パ
ターン位置精度、（４）無欠陥性などである。これらの
課題は、Ｘ線マスクの構造や様々な製造工程上の課題と
複雑に絡み合っている。以下、本発明が解決しようとす
る課題を列挙する。

【０００７】スピンコーティング工程、スピン現像工程
またはスピンドライ工程に関する課題を説明する。Ｘ線
マスクの高機能化あるいは高精度化を図るため、メンブ
レンやＸ線吸収体のほかに、反射防止膜やオーバーエッ
チング時のメンブレン保護膜などの機能膜を成膜する必
要がある。これらの成膜は、（イ）有機や無機の金属や
金属酸化物などの媒質を溶液に溶解させ、（ロ）回転塗
布法やディップ法などにより媒質を基板に付着させ、
（ハ）高温焼結する、などといった方法で行われること
が多い。これらの溶液は、基板との表面張力の差が大き
い関係上はじかれ易い性質を有していたり、低蒸気圧の
溶媒を含んでいる関係上回転式乾燥方法では乾燥しにく
いといった性質を有していたりするので、これらの原因
により膜厚むらが生じることが多い。

【０００８】このほか、次のような課題も残されてい
る。すなわち従来のＸ線マスクの製造方法においては、
Ｘ線マスク基板上に機能膜の溶液やレジストを塗布する
ため、通常、該Ｘ線マスク基板をチャックに真空吸着法
で固定するようにしている。ここで、メンブレンは、数
百μｍの厚みのシリコン基板上面に成膜されているた
め、中央部分に溝のある通常のチャックには吸着しな
い。さらに、吸着時にメンブレンを破壊しないように、
チャック上面に隙間を設けたり、該隙間とチャック外部
とを連通する連通孔を開けるなどの工夫が必要となる。
ところが、マスク上の液を回転させて乾燥させようとす
ると、この連通孔がチャックの周囲の気流を乱し、乾燥
特性をメンブレン内で均一にすることができない。

【０００９】バックエッチ済みのＸ線マスクのホットプ
レートによる基板上の液乾燥において、シリコン基板を
含まないメンブレン領域は、シリコン基板を含む非メン
ブレン領域よりも熱容量が小さいことから、温度上昇が
急峻である。このため、両者の熱膨張量の差からメンブ
レン領域の弛みが生じて、その中央部分がホットプレー
トに近づく。そして、ホットプレートに近づくほど、温
度が上昇するため、乾燥温度が面内で不均一になる。こ
のような状態で、塗布されたレジスト膜を乾燥すると、
レジスト中の溶媒量が変化し、これに伴って膜厚も変わ
ることになる。また、このようなマスクを描画して現像
すると、たとえ現像条件が面内で一定であっても、レジ
ストの溶け易さが変化するために均一性が得られない。
さらに、現像後の乾燥工程でこのような現象が生じる
と、レジスト乾燥時の不均一性をさらに助長することに
なる。

【００１０】メンブレン領域は、薄膜であるため、シリ
コン基板に比べて水平方向に熱が逃げにくい。このた
め、メンブレン温度は、シリコン基板に照射した場合に
比べて著しく上昇する。局所的な温度上昇により、引っ
張り応力を持つメンブレンの応力が低下する。このた
め、照射部以外の元の応力を持つメンブレンに引っ張ら
れ、パターンの位置ずれが引き起こされる。さらに、レ
ジストが、乾燥工程の温度よりも高い温度で乾燥させる
のと同様の効果を与え、しかもこれが面内で不均一にお
こるため、現像すると所望のレジストパターン寸法精度
が得られない。本発明は、上記従来の問題を解決するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
なされた本発明の第１の態様は、被塗布体を回転させつ
つ該被塗布体に溶液を塗布するようにした回転塗布方法
を用いて、蒸気圧の低い液体を含む溶液を被塗布体に回
転塗布する際、塗布中または塗布直後に、被塗布体の加
熱および被塗布体への気体の吹き付けのうちの少なくと
も一方により蒸気圧の低い上記液体を蒸発させ、この後
被塗布体を所定の温度でベークするようにしたことを特
徴とするものである。

【００１２】本発明の第２の態様は、本発明の第１の態
様において、被塗布体が炭化珪素またはダイヤモンドか
らなることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の第３の態様は、シリコン基板を含
まないメンブレン領域（薄膜領域）が中央部に形成され
る一方、シリコン基板を含む非メンブレン領域（シリコ
ン基板領域）が上記メンブレン領域の周囲に形成されて
いるＸ線マスクの製造方法において、製造途上にあるＸ
線マスクに対してスピンコーティング処理を施す工程、
スピン現像処理を施す工程およびスピンドライ処理を施
す工程のうちの少なくとも１つの工程においては、メン
ブレン領域とチャック上面との間に画成された空間部
を、非メンブレン領域と対応する位置においてチャック
に設けられた連通部を介してチャック外部と連通させる
ようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】本発明の第４の態様は、シリコン基板を含
まないメンブレン領域が中央部に形成される一方、シリ
コン基板を含む非メンブレン領域が上記メンブレン領域
の周囲に形成されているＸ線マスクの製造方法におい
て、製造途上にあるＸ線マスクに対してスピンコーティ
ングを施す工程、現像処理を施す工程および洗浄処理を
施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾燥段階にお
いては、メンブレン領域に対応する部分と非メンブレン
領域に対応する部分とに分割されその少なくとも一方の
部分がＸ線マスク面に垂直な方向に移動できるようにな
っているホットプレートを用いて、メンブレン領域と非
メンブレン領域とでホットプレートの上記移動方向の位
置を互いに異ならせて上記Ｘ線マスクを乾燥させるよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１５】本発明の第５の態様は、シリコン基板を含
まないメンブレン領域が中央部に形成される一方、シリ
コン基板を含む非メンブレン領域が上記メンブレン領域
の周囲に形成されているＸ線マスクの製造方法におい
て、製造途上にあるＸ線マスクに対してスピンコーティ
ングを施す工程、現像処理を施す工程および洗浄処理を
施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾燥段階にお
いては、メンブレン領域に対応する部分と非メンブレン
領域に対応する部分とで個別にホットプレート温度を制
御することができるようになっているホットプレートを
用いて、メンブレン領域と非メンブレン領域とでホット
プレート温度を互いに異ならせて上記Ｘ線マスクを乾燥
させるようにしたことを特徴とするものである。

【００１６】本発明の第６の態様は、本発明の第５の態
様にかかるＸ線マスクの製造方法において、上記乾燥段
階で、メンブレン領域に対応する部分と非メンブレン領
域に対応する部分の境界に断熱材を挿入したホットプレ
ートを用いてＸ線マスクを乾燥させるようにしたことを
特徴とするものである。

【００１７】本発明の第７の態様は、シリコン基板を含
まないメンブレン領域が中央部に形成される一方、シリ
コン基板を含む非メンブレン領域が上記メンブレン領域
の周囲に形成されているＸ線マスクの製造方法におい
て、製造途上にあるＸ線マスクに対してスピンコーティ
ングを施す工程、現像処理を施す工程および洗浄処理を
施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾燥段階にお
いては、上記Ｘ線マスクをホットプレートに対して進退
させる際に、進退速度をメンブレン領域の温度に応じて
変えるようにしたことを特徴とするものである。

【００１８】本発明の第８の態様は、シリコン基板を含
まないメンブレン領域が中央部に形成される一方、シリ
コン基板を含む非メンブレン領域が上記メンブレン領域
の周囲に形成されているＸ線マスクの製造方法におい
て、製造途上にあるＸ線マスクに対してスピンコーティ
ングを施す工程、現像処理を施す工程および洗浄処理を
施す工程のうちの少なくとも１つの工程のホットプレー
トを用いた乾燥段階後のマスク冷却段階においては、ガ
スを非メンブレン領域に吹き付けて該非メンブレン領域
を冷却するようにしたことを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】本発明の第１の態様にかかるＸ線マスクの製造
方法においては、被塗布体、例えばシリコンまたは炭素
を含むマスク基板の上に、蒸気圧の低い液体を含む溶液
（塗布液）あるいは有機金属を含む溶液を回転塗布する
際、その塗布中または塗布直後に加熱もしくは気体の吹
き付けまたは両者併用により、蒸気圧の低い液体を蒸発
させて溶液ないしは塗布液を乾燥させる。このため、塗
布終了後に、重力、あるいは被塗布体（例えば、マスク
基板）と溶液との間の表面張力などによる溶液の移動が
生じない。

【００２０】本発明の第２の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、炭化珪素またはダイヤモンドから
なる被塗布体に対して、上記第１の態様にかかるＸ線マ
スクの製造方法の場合と同様の作用が生じる。

【００２１】本発明の第３の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、メンブレン領域とチャック上面と
の間に画成された空間部を、非メンブレン領域と対応す
る位置においてチャックに設けられた連通部を介してチ
ャック外部と連通させるようにしているので、開口部で
生じる気流の乱れがメンブレン領域外で発生する。この
ため、塗布液や現像液の乾燥温度をメンブレン領域内で
均一化することができる。

【００２２】本発明の第４の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、ホットプレートは、Ｘ線マスクの
メンブレン領域に対応する部分と非メンブレン領域に対
応する部分とに分割されており、両部分は別々にＸ線マ
スク面に垂直な方向（通常は上下方向）に移動すること
ができる。これらのうちの、いずれか一方あるいはそれ
ぞれを移動させて、Ｘ線マスクのメンブレン領域および
非メンブレン領域のホットプレートまでの距離を適切に
設定した状態で、シリコン基板上の液を乾燥させること
ができるため、シリコン基板のメンブレン領域と非メン
ブレン領域との間での温度差を小さくすることができ
る。その結果、熱膨張量の差によるメンブレン領域の弛
みを解消して、ホットプレートとメンブレンとの間の距
離を一定に保つことができる。

【００２３】本発明の第５の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、ホットプレートは、Ｘ線マスクの
メンブレン領域に対応する部分と非メンブレン領域に対
応する部分とで別々に温度を制御することができる。か
くして、ホットプレートのメンブレン領域に対応する部
分の温度と非メンブレン領域に対応する部分の温度とを
それぞれ適切に設定しながら、シリコン基板上の液を乾
燥させることができるので、シリコン基板のメンブレン
領域と非メンブレン領域との間での温度差を小さくする
ことができる。その結果、熱膨張量の差によるメンブレ
ン領域の弛みを解消して、ホットプレートとメンブレン
との間の距離を一定に保つことができる。

【００２４】本発明の第６の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、ホットプレートは、本発明の第５
の態様にかかるＸ線マスクの製造方法で用いられるホッ
トプレートが改良されたものとされ、メンブレン領域と
非メンブレン領域との境界に断熱材が挿入されている。
このため、シリコン基板上の液の乾燥工程では、メンブ
レン領域と非メンブレン領域との境界の温度差をステッ
プ状に変化させることができる。その結果、本発明の第
５の態様ではできなかったメンブレン領域端部での不均
一な加熱を防止される。

【００２５】本発明の第７の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、ホットプレートとＸ線マスクとの
距離を連続的にかつ速度を変えてホットプレート上に置
いたり、離したりすることができるので、Ｘ線マスクの
メンブレン領域と非メンブレン領域との間での温度差を
ある程度以下に抑えることができる。その結果、熱膨張
量の差によるメンブレン領域の弛みを解消して、ホット
プレートとメンブレンとの間の距離を一定に保つことが
できる。

【００２６】本発明の第８の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法においては、ガスを非メンブレン領域に吹き付
けることによって乾燥後のＸ線マスクを冷却するので、
熱容量の大きい非メンブレン領域の基板温度を急速に下
げることができ、Ｘ線マスクのメンブレン領域と非メン
ブレン領域との間での温度差を小さくすることができ
る。

【００２７】

【実施例】＜第１実施例＞ 以下、本発明の第１または第２の態様にかかる第１実施
例を、図１を用いて説明する。図１において、１は基板
（被塗布体）であり、１０８はノズルであり、１０９は
回転軸を備えたチャックであり、１１０は加熱ランプで
あり、１１１は乾燥用ブロアであり、１１２は搬送ベル
トであり、１１３はホットプレートである。この第１実
施例では、蒸気圧の低い液体（溶液）を含む塗布液をノ
ズル１０８から滴下して基板１上に回転塗布する。そし
て、回転塗布過程の後半（回転塗布中）で、加熱ランプ
１１０による加熱やブロア１１１による通風で上記液体
を蒸発させて塗布液を乾燥させる。この後、基板１を搬
送ベルト１１２でホットプレート１１３に移して所定の
温度で塗布膜をベークする。この製造方法によれば、塗
布終了後に、重力、あるいは基板１と溶液との間の表面
張力などにより塗布膜が動きだすことがなく、基板面内
でむらが発生しない。つまり、塗布終了後に塗布液が動
かないので、塗布膜の膜厚が均一化される。

【００２８】＜第２実施例＞ 以下、本発明の第１または第２の態様にかかる第２実施
例を、図２を用いて説明する。なお、図２において、図
１と共通する各部材には図１の場合と同一の番号を付し
ている。この第２実施例では、回転塗布の直後に基板１
に対して、ランプ１１０による加熱と、ブロア１１１に
よる乾燥と、ホットプレート１１３による乾燥のうちの
少なくとも一つを行うようにしている。この後、基板１
を搬送ベルト１１２’でホットプレート１１３’に移し
て塗布膜をベークする、この製造方法を用いれば、塗布
終了後に、重力、あるいは基板１と溶液との間の表面張
力などにより塗布膜が動きだすことがなく、基板面内で
むらが発生しない。つまり、塗布終了後に塗布液が動か
ないので、塗布膜の膜厚が均一化される。

【００２９】なお、上記の第１実施例または第２実施例
にかかる製造方法によれば、さらに、シリコン・窒化珪
素・炭化珪素・ダイヤモンド等のシリコンもしくは炭素
を含む基板に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳＯＧ
（スピンオングラス、酸化珪素）を塗布する場合にも、
同様に塗布液を均一に塗布することができる。すなわ
ち、通常の回転塗布では、ＩＴＯ塗布溶液に含まれてい
る液体の蒸気圧が低いので、該塗布溶液が乾燥しない。
また、ＳＯＧ溶液は、基板との組み合わせによっては表
面張力の差が大きく、はじかれることが多い。しかしな
がら、第１実施例または第２実施例によれば、塗布の最
中または塗布後すぐに塗布液を乾燥させるので、かかる
現象を防止して、塗布液を均一に塗布することができ
る。

【００３０】＜第３実施例＞ 以下、本発明の第３の態様にかかる第３実施例を、図３
を用いて説明する。図３は、スピンコーティング工程、
スピン現象およびスピンドライ工程で使用されるチャッ
クおよび該チャックに載せられたＸ線マスクの縦断面を
示している。図３において、１はシリコン基板であり、
２はメンブレンであり、３は機能膜であり、４はＸ線吸
収体であり、５はレジスト膜であり、１０はマスク基板
（Ｘ線マスク１０）であり、８はＸ線マスク１０の非メ
ンブレン領域であり、９はＸ線マスク１０のメンブレン
領域であり、２０１はチャックであり、２０２はＸ線マ
スクをチャック２０１に固定するための真空吸着溝であ
り、２０３は連通孔である。

【００３１】まず、このチャック２０１を用いた塗布方
法について説明する。まず、Ｘ線マスク１０をチャック
２０１に搬送機構（図示せず）を用いて載せる。この
後、Ｘ線マスク１０を真空吸着溝２０２で真空吸着によ
りチャック２０１に固定する。ここで、メンブレン領域
９は、数百μｍの厚いシリコン基板１上に形成されてい
るので、真空吸着する際にメンブレン領域９裏面とチャ
ック２０１との間に空間がなくかつ該空間と外部とを連
通する連通孔２０３がない場合は（従来例）、メンブレ
ン９がチャック２０１に吸着するまで引き延ばされて、
破壊されてしまう。しかしながら、連通孔２０３を備え
ている第３実施例ではかかる不具合は生じない。この
後、塗布液をＸ線マスク１０上に滴下して、Ｘ線マスク
１０をチャック２０１とともに回転させる。

【００３２】回転中は、塗布液が回転力により振り切ら
れ、液膜厚は薄くなっていく。これと同時に回転で生じ
た気流により溶媒の蒸発が促進される。蒸発に必要な熱
は、周囲の気流や基板裏面から流入する。連通孔２０３
が、メンブレン領域９下部に位置しているとそこで気流
が乱れ、このためメンブレン領域９裏面での伝熱状態が
変化し、溶媒蒸発量が局所的に不均一となり、膜厚均一
性を劣化させる。連通孔２０３の位置を非メンブレン領
域８下部に位置させる（二点鎖線Ｌ_１、Ｌ_２より外側に
位置させる）ことで、メンブレン領域９における気流の
乱れを防止して溶媒蒸発量を均一にすることができ、均
一なレジスト膜を得ることができる。

【００３３】次に、このチャック２０１を用いた現像方
法について説明する。電子線描画を終えたＸ線マスク１
０を真空吸着により固定するところまでは、前記の回転
塗布の場合と同様である。この後、現像液をＸ線マスク
１０上に滴下する。さらに、十数秒から数分間放置した
後、Ｘ線マスク１０をチャック２０１とともに回転させ
る。回転中は、現像液が回転力により振り切られ、液膜
厚は薄くなっていく。これと同時に回転で生じた気流に
より現像液の蒸発が促進される。この時も塗布時と同様
に、連通孔２０３がメンブレン領域９下部に位置してい
ると、そこで気流が乱れて現像液の蒸発量が局所的に不
均一となり、現像時間が面内で不均一になる。連通孔２
０３の位置を非メンブレン領域８に設定することで、メ
ンブレン領域９での気流の乱れを防止し、現像液の乾燥
時間をメンブレン領域９で均一にすることができ、均一
なレジストパターンを得ることができる。

【００３４】＜第４実施例＞ 以下、本発明の第４の態様にかかる第４実施例を図４
（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）
および図４（ｂ）は、ホットプレートおよび該ホットプ
レートに載せられたＸ線マスクの縦断面を示している。
図４（ａ）はメンブレン領域とホットプレートとの間隔
が狭い場合を示し、図４（ｂ）は該間隔が広い場合を示
している。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）におい
て、図３と共通する各部材には図３の場合と同一の番号
を付している。図４（ａ）および図４（ｂ）において、
２０４は非メンブレン領域８のホットプレートであり、
２０５はメンブレン領域９のホットプレートであり、２
０６はホットプレート全体である。メンブレン領域９の
ホットプレート２０５と非メンブレン領域８のホットプ
レート２０４とは、どちらか一方あるいは両方を個別に
Ｘ線マスク表面（広がり面）とは垂直な方向（上下方
向）に移動させることができる。

【００３５】このホットプレート２０６（２０４、２０
５）を用いた乾燥方法について説明する。まず、図４
（ｂ）に示すように、メンブレン領域９のホットプレー
ト２０５を、非メンブレン領域８のホットプレート２０
４よりも低い位置に配置する。次に、塗布済みあるいは
現象後のＸ線マスク１０をホットプレート２０６に搬送
機構（図示せず）を用いて載せる。

【００３６】この時には、メンブレン領域９のホットプ
レート２０５とメンブレン領域９とが離れているため、
メンブレン領域９の温度はあまり上昇しない。他方、非
メンブレン領域８のシリコン基板１は、直接に非メンブ
レン領域８のホットプレート２０４に接触しているた
め、急速にその温度が上昇し、非メンブレン領域８のホ
ットプレート２０４の温度に近づいていく。この温度上
昇とほぼ同じになるように、メンブレン領域９のホット
プレート２０５を徐々に上昇させて、メンブレン領域９
に近づけてゆき、ある設定された位置で止める。この状
態で、ある一定の時間放置する。この後、再度、搬送装
置を用いてＸ線マスク１０をホットプレート２０６から
離し、次の工程に進む。このような可動式のホットプレ
ート２０６を用いることにより、メンブレン領域９と非
メンブレン領域８の熱容量の違いを吸収して基板全域の
温度を均一化することができる。このため、熱膨張によ
るメンブレン領域９の弛みをなくし、ホットプレートと
メンブレンとの間の距離を一定に保つことができるた
め、レジスト膜厚を均一にすることができる。

【００３７】＜第５実施例＞ 以下、本発明の第５の態様にかかる第５実施例を、図５
（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）
は、ホットプレートおよび該ホットプレートに載せられ
たＸ線マスクの縦断面を示している。なお、図５（ａ）
において、図４（ａ）と共通する各部材には図４（ａ）
の場合と同一の番号を付している。図５（ａ）におい
て、２０７は非メンブレン領域８のホットプレートであ
り、２０８はメンブレン領域９のホットプレートであ
る。非メンブレン領域８およびメンブレン領域９のホッ
トプレート２０７、２０８の温度は個別に制御すること
ができる。

【００３８】このホットプレート２０６（２０７、２０
８）を用いた乾燥方法について説明する。塗布済みある
いは現像後のバックエッチ済みのＸ線マスク１０をこの
ホットプレート２０６に搬送機構（図示せず）を用いて
載せる。従来は、ホットプレート２０６全面を同一の温
度にした状態で基板を乾燥していた。しかしながら、こ
の従来の方法では、非メンブレン領域８の温度が該領域
のシリコン基板１の熱容量のため、メンブレン領域９よ
りもずっと遅れて上昇する。この温度差によって生じる
熱膨張差に起因してメンブレン領域９が弛み、メンブレ
ン領域９の中央部とメンブレン領域９の端部とではホッ
トプレートとの距離が局所的に変化する。それゆえ、レ
ジストベーク温度が面内で不均一となり、均一なレジス
ト膜厚を得ることができない。

【００３９】これに対して、第５実施例の場合は、図５
（ｂ）に示すように、非メンブレン領域８のホットプレ
ート２０７の温度をメンブレン領域９のホットプレート
２０８の温度よりも高温に制御しているため、非メンブ
レン領域８もメンブレン領域９と同じ速度で温度が上昇
する。この後、非メンブレン領域８のホットプレート２
０７の温度を下げて、メンブレン領域９のホットプレー
ト２０８の温度と同じにする。このため、メンブレン領
域９の温度と非メンブレン領域８の温度とは、乾燥工程
の間ほぼ同一の温度に保たれる。したがって、メンブレ
ン領域９を弛ませることなく、液を乾燥することができ
る。この状態で一定時間が経過した後に、再度、搬送機
構によりホットプレート２０６からＸ線マスク１０を離
す。

【００４０】このように、メンブレン領域９と非メンブ
レン領域８とを分割し、個別の温度制御できるホットプ
レート２０６（２０７、２０８）を用いることにより、
メンブレン領域９と非メンブレン領域８の熱容量の違い
を吸収し、Ｘ線マスク１０の全域の温度を均一化するこ
とができる。このために、熱膨張によるメンブレン領域
９の弛みを防止して、ホットプレートとメンブレンとの
間の距離を一定に保つことができ、レジスト膜厚を均一
にすることができる。

【００４１】＜第６実施例＞ 以下、本発明の第６の態様にかかる第６実施例を、図６
（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）
は、ホットプレートおよび該ホットプレートの載せられ
たＸ線マスクの縦断面を示している。なお、図６（ａ）
において、図５（ａ）と共通する各部材には図５（ａ）
の場合と同一の番号を付している。図６（ａ）におい
て、２０９は断熱層である。ここで、非メンブレン領域
８およびメンブレン領域９のホットプレート２０７、２
０８の温度は個別に制御することができる。

【００４２】このホットプレート２０６を用いた乾燥方
法は、前記の第５実施例の場合とほぼ同一である。しか
しながら、第５実施例にかかるホットプレート２０６で
は、メンブレン領域９のホットプレート２０８と非メン
ブレン領域８のホットプレート２０７との間に、断熱層
２０９は設けられていない。このため、図５（ｂ）から
もわかるように、両者に跨った領域の温度変化をステッ
プ状にすることができず、メンブレン領域９の周辺部は
中央部とは異なる温度になり、膜厚が不均一になる。こ
れに対して、第６実施例では両者間に断熱層２０９を設
けているので、図６（ｂ）に示すように、ホットプレー
ト２０６の温度の変化をステップ状にすることができ
る。このため、第５実施例では使えなかったメンブレン
領域９の周辺部においても均一な塗布膜厚が得られ、メ
ンブレン領域全面を有効に使用することができる。

【００４３】＜第７実施例＞ 以下、本発明の第７の態様にかかる第７実施例を、図７
（ａ）および図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）
および図７（ｂ）は、ホットプレートおよび該ホットプ
レートに載せられたＸ線マスクの縦断面と、ホットプレ
ートとＸ線マスクとの位置関係とを示している。なお、
図７（ａ）および図７（ｂ）において、図４（ａ）と共
通する各部材には図４（ａ）の場合と同一の番号を付し
ている。

【００４４】まず、加熱方法について説明する。塗布済
みの、あるいは現像後や洗浄後のＸ線マスク１０を、ホ
ットプレート２０６に搬送機構（図示せず）を用いて通
常の搬送機構の速度で載せると（従来例）、メンブレン
領域９の熱容量が非メンブレン領域８の熱容量に比べて
極めて小さいので、メンブレン領域９の温度が非メンブ
レン領域８の温度に比べて急激に上昇する。これによる
熱膨張量の差が、メンブレン領域９の弛みを引き起こ
し、メンブレン中央では端部に比べてホットプレートに
接近した状態になる。このため、かかる従来のもので
は、メンブレン領域９内で温度差が生じ、液の乾燥状態
に分布が生じ、塗布膜厚が不均一になったり、現像時間
に差が生じるなどといった問題が生じる。

【００４５】これを防ぐためには、メンブレン領域９と
非メンブレン領域８との間の温度差がある一定値以上に
はならないようにする必要がある。そこで、この第７実
施例では、室温のＸ線マスク１０を高温のホットプレー
ト２０６に近付ける初期には非常に低速でホットプレー
ト２０６に近づけていくようにしている。そして、Ｘ線
マスク温度がホットプレート温度に近づくにつれて、徐
々に接近速度をあげて、ホットプレート２０６上にＸ線
マスク１０を置くようにしている。こうすることで、ホ
ットプレート２０６の温度とメンブレン領域９との間の
温度差を一定に保つことができる。それゆえ、ホットプ
レート２０６とメンブレン領域９内でそれらの距離が局
所的に変わることもなく、塗布膜厚や現像後の乾燥時間
を均一にすることができる。

【００４６】次に、冷却方法について説明する。塗布済
みの、あるいは現像後や洗浄後のＸ線マスク１０を、ホ
ットプレート２０６から搬送機構（図示せず）を用いて
通常の搬送機構の速度で取り出すと（従来例）、メンブ
レン領域９の熱容量が非メンブレン領域８の熱容量に比
べて極めて小さいので、メンブレン領域９の温度が非メ
ンブレン領域８の温度に比べて急激に低下する。これに
よる熱膨張量の差が、メンブレン領域９の収縮を引き起
こし、メンブレンに強い引っ張り応力を発生させ、破壊
に至らせる。

【００４７】これを防ぐためには、加熱時と同様に、メ
ンブレン領域９と非メンブレン領域８との間の温度差が
ある一定値以上にならないようにする必要がある。そこ
で、この第７実施例では、Ｘ線マスク１０を高温のホッ
トプレート２０６から離す初期には非常に低速でホット
プレート２０６から離していくようにしている。Ｘ線マ
スク１０の温度が下がり室温に近づくにつれて、徐々に
離脱速度を上げて、ホットプレート２０６からマスク１
０を取り出す。こうすることで、ホットプレート２０６
とメンブレン領域９との間の温度差を一定に保つことが
できる。また、Ｘ線マスク１０の温度と室温との差が小
さいため、速度を上げて温度を下げても、熱収縮量が少
なく、メンブレン破壊に至ることはない。

【００４８】＜第８実施例＞ 以下、本発明の第８の態様にかかる第８実施例を、図８
を用いて説明する。図８は、ホットプレートおよび該ホ
ットプレートに載せられたＸ線マスクの縦断面を示して
いる。なお、図８において、図７と共通する各部材には
図７の場合と同一の番号を付している。図８において、
２１０はガス配管であり、２１１は冷却ガスである。

【００４９】このホットプレート２０６を用いた乾燥方
法について説明する。塗布済み、あるいは現像後や洗浄
後のＸ線マスク１０をこのホットプレート２０６に搬送
機構（図示せず）を用いて載せる。乾燥そのものは、第
３〜第７実施例の場合と同様の方法を用いれば良い。乾
燥後の冷却時に第６実施例あるいは第７実施例で説明し
たような問題が生じる。これを防ぐための方法について
以下で述べる。

【００５０】まず、冷却用ガス２１１をガス導入配管２
１０を経て、非メンブレン領域８に噴射し、その噴射量
とＸ線マスク１０の温度低下量との関係についてあらか
じめ測定し、最適な噴射量を決定しておく。実際の乾燥
工程では、乾燥時間が過ぎて、Ｘ線マスク１０をホット
プレート２０６から取り出す段階で、上記の条件でガス
２１１を非メンブレン領域８に噴射する。これにより、
非メンブレン領域８の熱容量による緩慢な温度低下を解
消し、メンブレン領域９と同等の温度低下速度を得るこ
とができる。さらに、熱膨張量の差が極めて小さくな
り、メンブレン領域９に強い引っ張り応力が発生するこ
とがなく、破壊も防止することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明で明らかになったように、本
発明を用いてＸ線マスクを製作すれば、塗布工程におけ
る課題を解決することができる。したがって、高精度な
マスクを高歩留りで、しかも高速に得ることができる。
言い替えれば、ひとつのＸ線マスクを完成させるため
に、複数枚のマスク基板や支持枠を浪費することがなく
なり、マスク価格を大幅に低減できる。さらにこのこと
は、転写価格そのものも低減することができることを意
味する。したがって、Ｘ線転写技術を十分に実用的な半
導体量産技術にすることができる。

【００５２】より具体的には、本発明の第１の態様にか
かるＸ線マスク製造方法によれば、塗布終了後に、重
力、あるいは被塗布体（例えば、マスク基板）と溶液と
の間の表面張力などによる溶液の移動が生じないので、
塗布膜の膜厚が均一化される。

【００５３】本発明の第２の態様にかかるＸ線マスク製
造方法によれば、炭化珪素またはダイヤモンドからなる
被塗布体に対して、上記第１の態様にかかるＸ線マスク
製造方法の場合と同様の効果が得られる。

【００５４】本発明の第３の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、開口部で生じる気流の乱れがメンブ
レン領域外で発生するので、塗布液や現像液の乾燥温度
をメンブレン領域内で均一化することができる。

【００５５】本発明の第４の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、熱膨張量の差によるメンブレン領域
の弛みを解消してホットプレートとメンブレンとの間の
距離を一定に保つことができるので、加熱状態を面内で
均一化することができる。

【００５６】本発明の第５の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、熱膨張量の差によるメンブレン領域
の弛みを解消して、ホットプレートとメンブレンとの間
の距離を一定に保つことができるので、加熱状態を均一
化することができる。

【００５７】本発明の第６の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、本発明の第５の態様ではできなかっ
たメンブレン領域端部での不均一な加熱を防止して、メ
ンブレン領域全域にわたって加熱状態を均一化すること
ができる。

【００５８】本発明の第７の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、熱膨張量の差によるメンブレン領域
の弛みを解消して、ホットプレートとメンブレンとの間
の距離を一定に保つことができるので、メンブレン領域
内の加熱状態を均一化することができる。

【００５９】本発明の第８の態様にかかるＸ線マスクの
製造方法によれば、熱容量の大きい非メンブレン領域の
基板温度を急速に下げることができ、Ｘ線マスクのメン
ブレン領域と非メンブレン領域との間での温度差を小さ
くすることができるので、熱収縮によるメンブレンの破
壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例にかかる回転塗布方法を
示す図である。

【図２】 本発明の第２実施例にかかる回転塗布方法を
示す図である。

【図３】 本発明の第３実施例にかかるＸ線マスクの製
造方法（回転式液乾燥工程）を示す、Ｘ線マスクおよび
チャックの縦断面図である。

【図４】 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第４実施例にか
かるＸ線マスクの製造方法（回転式液乾燥工程）を示
す、Ｘ線マスクおよびチャックの縦断面図である。

【図５】 （ａ）は本発明の第５実施例にかかるＸ線マ
スクの製造方法（ホットプレート式液乾燥工程）を示
す、Ｘ線マスクおよびホットプレート縦断面図であり、
（ｂ）はホットプレート内での温度分布を示す図であ
る。

【図６】 （ａ）は本発明の第６実施例にかかるＸ線マ
スクの製造方法（ホットプレート式液乾燥工程）を示
す、Ｘ線マスクおよびホットプレート縦断面図であり、
（ｂ）はホットプレート内での温度分布を示す図であ
る。

【図７】 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第７実施例にか
かるＸ線マスクの製造方法（ホットプレート式液乾燥工
程）を示す、Ｘ線マスクおよびホットプレート縦断面図
である。

【図８】 本発明の第８実施例にかかるＸ線マスクの製
造方法（ホットプレート式液乾燥工程）を示す、Ｘ線マ
スクおよびホットプレート縦断面図である。

【図９】 （ａ）〜（ｇ）は、Ｘ線マスクの従来の製造
方法を工程順に示す、Ｘ線マスクの縦断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板、２ メンブレン（Ｘ線透過体）、３
機能膜（反射防止およびエッチングストッパー）、４
Ｘ線吸収体、５ レジスト、８ 非メンブレン領域、
９ メンブレン領域、１０ Ｘ線マスク、１０８ ノズ
ル、１０９ 回転軸を備えたチャック、１１０ 加熱ラ
ンプ、１１１ 乾燥用ブロア、１１２搬送用ベルト、１
１３ ホットプレート、２０１ チャック、２０２ 吸
着溝、２０３ 連通孔、２０４ メンブレン領域のホッ
トプレート、２０５ 非メンブレン領域のホットプレー
ト、２０６ ホットプレート全体、２０７ 非メンブレ
ン領域の温度制御可能なホットプレート、２０８ メン
ブレン領域の温度制御可能なホットプレート、２０９
断熱層、２１０ ガス導入配管、２１１ 冷却用ガス、
２１２ 回路パターン、２１３ レジスト評価用パター
ン。

フロントページの続き 審査官 正山 旭 (56)参考文献 特開 平２−151015（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−29814（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−52231（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/16 502

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板を含まないメンブレン領域
   が中央部に形成される一方、シリコン基板を含む非メン
   ブレン領域が上記メンブレン領域の周囲に形成されてい
   るＸ線マスクの製造方法であって、 製造途上にあるＸ線マスクに対してスピンコーティング
   処理を施す工程、スピン現像処理を施す工程およびスピ
   ンドライ処理を施す工程のうちの少なくとも１つの工程
   においては、メンブレン領域とチャック上面との間に画
   成された空間部を、非メンブレン領域と対応する位置に
   おいてチャックに設けられた連通部を介してチャック外
   部と連通させるようにしたことを特徴とするＸ線マスク
   の製造方法。
2. 【請求項２】 被塗布体を回転させつつ該被塗布体に溶
   液を塗布するようにした回転塗布方法を用い、 蒸気圧の低い液体を含む溶液を被塗布体に回転塗布する
   際、塗布中または塗布直後に、被塗布体の加熱および被
   塗布体への気体の吹き付けのうちの少なくとも一方によ
   り蒸気圧の低い上記液体を蒸発させ、この後被塗布体を
   所定の温度でベークするようにしたことを特徴とする、
   請求項１に記載されたＸ線マスクの製造方法。
3. 【請求項３】 被塗布体が炭化珪素またはダイヤモンド
   からなることを特徴とする、請求項２に記載されたＸ線
   マスクの製造方法。
4. 【請求項４】 製造途上にあるＸ線マスクに対してスピ
   ンコーティングを施す工程、現像処理を施す工程および
   洗浄処理を施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾
   燥段階においては、メンブレン領域に対応する部分と非
   メンブレン領域に対応する部分とに分割されその少なく
   とも一方の部分がＸ線マスク面に垂直な方向に移動でき
   るようになっているホットプレートを用いて、メンブレ
   ン領域と非メンブレン領域とでホットプレートの上記移
   動方向の位置を互いに異ならせて上記Ｘ線マスクを乾燥
   させるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載さ
   れたＸ線マスクの製造方法。
5. 【請求項５】 製造途上にあるＸ線マスクに対してスピ
   ンコーティングを施す工程、現像処理を施す工程および
   洗浄処理を施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾
   燥段階においては、メンブレン領域に対応する部分と非
   メンブレン領域に対応する部分とで個別にホットプレー
   ト温度を制御することができるようになっているホット
   プレートを用いて、メンブレン領域と非メンブレン領域
   とでホットプレート温度を互いに異ならせて上記Ｘ線マ
   スクを乾燥させるようにしたことを特徴とする、請求項
   １に記載されたＸ線マスクの製造方法。
6. 【請求項６】 上記乾燥段階で、メンブレン領域に対応
   する部分と非メンブレン領域に対応する部分の境界に断
   熱材を挿入したホットプレートを用いてＸ線マスクを乾
   燥させるようにしたことを特徴とする、請求項５に記載
   されたＸ線マスクの製造方法。
7. 【請求項７】 製造途上にあるＸ線マスクに対してスピ
   ンコーティングを施す工程、現像処理を施す工程および
   洗浄処理を施す工程のうちの少なくとも１つの工程の乾
   燥段階においては、上記Ｘ線マスクをホットプレートに
   対して進退させる際に、進退速度をメンブレン領域の温
   度に応じて変えるようにしたことを特徴とする、請求項
   １に記載されたＸ線マスクの製造方法。
8. 【請求項８】 製造途上にあるＸ線マスクに対してスピ
   ンコーティングを施す工程、現像処理を施す工程および
   洗浄処理を施す工程のうちの少なくとも１つの工程のホ
   ットプレートを用いた乾燥段階後のマスク冷却段階にお
   いては、ガスを非メンブレン領域に吹き付けて該非メン
   ブレン領域を冷却するようにしたことを特徴とする、請
   求項１に記載されたＸ線マスクの製造方法。