JP3525617B2 - レジスト構造体の形成方法 - Google Patents
レジスト構造体の形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン等
の微細構造体を製造するために用いるＸ線リソグラフィ
用マスクを用いて形成されるレジスト構造体の形成方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】マイクロマシンおよびマイクロ光学の分
野における微細構造体を形成するために、ＬＩＧＡ（Li
thographie Galvanoformung Abformung ）プロセスは有
益な手段であり注目を集めている。ＬＩＧＡプロセス
は、任意の断面形状の成形、数１００μｍの高さの構造
体の製造、サブミクロン領域の加工等が可能であり、さ
まざまな材料を用いることができることから、あらゆる
分野での応用が期待されている。 【０００３】ＬＩＧＡプロセスにおいて、Ｘ線リソグラ
フィによりレジストパターンを形成するためにＸ線マス
ク構造体が用いられる。このＸ線マスクは、一般的に、
Ｘ線が非常に透過しやすい薄いＸ線透過部と、レジスト
構造体のパターンを決定するためにそのパターンに応じ
て形成されたＸ線吸収体とを含む。このようなＸ線マス
ク構造体において、通常、透過部は照射されるＸ線に対
し、同じコントラストが得られるよう均質に形成されて
おり、その上に所定のパターンで形成された吸収体は、
Ｘ線を均一に吸収するために一定の厚みを有している。 【０００４】一方、段差構造を有する微細構造体は、従
来、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５Ｎｏ．１（１９９４）
ｐ２８〜２９に記述されるように、プラスチックのモー
ルド工程とディープエッチＸ線リソグラフィとを組合せ
ることによって形成されていた。図８にこの方法による
微細構造体の製造工程を概略的に示す。まず、図８
（Ａ）に示すように、基板８２上にプラスチック材料
（モールド材料）８１を設ける。次に、図８（Ｂ）に示
すように、ＬＩＧＡプロセスによって製造された鋳型８
３を、ガラス転移以上の高温に加熱したプラスチック材
料８１にプレスする。プラスチック材料８１の冷却後に
鋳型８３を外すことによって、図８（Ｃ）に示すよう
に、厚いレジストの上層部のみが形成されたレジスト構
造体８４が得られる。さらに、図８（Ｄ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体８６を備えたＸ線リソグラフィ用マスク
８７とレジスト構造体８４を位置合わせしてシンクロト
ロン放射光８５を照射する。Ｘ線リソグラフィにより下
層部が形成され、図８（Ｅ）に示すような段差構造を有
する微細構造体８８が製造される。 【０００５】また、傾斜した構造を有する微細構造体の
製造方法としては、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５ Ｎ
ｏ．１（１９９４）ｐ２８に記述されるように、ディー
プエッチＸ線リソグラフィにおいて、レジストに対して
入射角を変化させてシンクロトロン放射光を照射する方
法がある。たとえば、所定の角度で二重露光を行なうこ
とによって台形型微細構造体を製造することができる。 【０００６】可動部を有する微細構造体を製造する方法
としては、たとえば、別々に形成されたマイクロコンポ
ーネントを組合せる方法、集積されたシステムを一体と
して製造する方法がある。図９は、犠牲層技術を用い
て、集積されたシステムを一体として製造する方法を示
す。まず、図９（Ａ）に示すように、Ｘ線リソグラフィ
において、基板９１上に密着層９３および犠牲層９２、
９２′を形成する。次に、図９（Ｂ）に示すように、レ
ジスト９４を塗布する。さらに、図９（Ｃ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体９６を犠牲層９２、９２′と合うように
Ｘ線リソグラフィ用マスク９７を位置合わせし、シンク
ロトロン放射光９５を照射してパターンを形成する。最
後に、ウェットエッチングによって犠牲層９２、９２′
を除去することによって、図９（Ｄ）に示すように、基
板９１上で可動な部品９８を有する微細構造体９９が形
成される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＩＧＡプロセスにおいて段差構造および傾斜した構造
を有する微細構造体、可動部を備えた構造体を製造する
ためにはいくつもの工程を組合せた複雑なプロセスを要
するということが問題であった。 【０００８】本発明の目的は、従来より容易に、複雑な
微細構造体を製造することができるＸ線リソグラフィ用
マスクを用いて、レジスト構造体を形成する方法を提供
することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明においては、Ｘ線
透過部とそのＸ線透過部に保持されるＸ線吸収体とを備
え、Ｘ線リソグラフィにおいてレジスト材料に所定のパ
ターンを転写するマスクが用いられる。そのマスクにお
いて、Ｘ線照射の方向に垂直な面において転写すべきレ
ジスト材料の所定のパターンに応じたパターンを有する
Ｘ線吸収体が、Ｘ線照射の方向に平行な方向の断面にお
いて平行四辺形状を有している。そして、そのようなマ
スクを用いて、平行四辺形状の断面を透過するＸ線の透
過強度の変化に対応して断面が台形状のレジスト構造体
または断面が台形状空洞を含むレジスト構造体のいずれ
かをＸ線リソグラフィにより形成することが可能にな
る。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クは、たとえば図１に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透
過部上において段差を有する構造のものとすることがで
きる。このようなマスク１５において、支持枠１２上に
は、Ｘ線１１が非常に透過しやすい材料からなり、厚み
が均一なＸ線透過膜１３が設けられ、その上に、段差構
造を有するＸ線吸収体１４が設けられている。Ｘ線吸収
体１４は、所定の厚みを有する部分１４ａと、それより
も厚い部分１４ｂとを備える。厚みの分布は、所定のパ
ターンに応じて設定される。このようなマスクにおい
て、Ｘ線吸収体にはたとえば金などを用いることがで
き、Ｘ線透過膜にはたとえばチタン、ベリリウムのよう
な金属膜、ポリイミドの高分子膜、更には窒化けい素、
窒化炭素などを用いることができる。 【００１３】図１は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示している。図１（Ａ）は、基板１８上
に塗布されたポジ型レジスト１６とマスク１５を位置合
わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られる
レジスト構造体１７を示しており、図１（Ｂ）は、基板
２１上に塗布されたネガ型レジスト１９とマスク１５を
位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得
られるレジスト構造体２０を示す。Ｘ線リソグラフィで
は、レジストにおけるＸ線の照射部と未照射部との現像
液に対する溶解性の差異を利用してパターン形成が行な
われる。ポジ型レジストは、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、結果としてこの部分が除去される。
これに対し、ネガ型レジストは、Ｘ線に露光された部分
が現像液に不溶化し、結果として露光部が残存する。Ｘ
線リソグラフィ用マスクの吸収体部分は、Ｘ線照射時に
Ｘ線を吸収遮断する遮蔽の役割を果たす。図１に示すマ
スク１５において、厚い吸収体の部分１４ｂは、照射さ
れるＸ線１１をほぼ完全に吸収遮断することができる一
方、薄い吸収体の部分１４ａは、Ｘ線１１を所定の程度
透過させることができる。ただし、吸収体の部分１４ａ
を介するＸ線露光は、Ｘ線透過膜１３のみを介するＸ線
露光に比べて弱く、所定の厚みを有するレジスト１６ま
たは１９の最深部まで露光することができない。すなわ
ち、部分１４ａを介する露光は、レジスト１６または１
９の途中（所定の深さ）まで進む。このように吸収体の
厚みに分布を形成することで、レジストに対するＸ線露
光に、所定のコントラストの分布をもたらす。このコン
トラストの分布により、レジストに対する露光量、露光
深さが調節され、１回のＸ線照射によって、レジストの
深さ方向にもパターン形成が可能となる。図１に示すよ
うに、吸収体１４に段差のある構造を用いれば、１回の
Ｘ線照射によって、段差のある露光部分を形成すること
ができる。そして図１（Ａ）に示すように、ポジ型レジ
ストを用いた場合、現像後に、段差のあるレジスト構造
体１７が得られる。一方、ネガ型レジストを用いた場
合、図１（Ｂ）に示すように、現像後、段差のある露光
部分が除去されたレジスト構造体２０が得られる。 【００１４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクはま
た、図２に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透過部上にお
いて傾斜した構造を有するものとすることができる。図
２に示すマスク２６において、支持枠２２上には、Ｘ線
２１が非常に透過しやすい材料からなり、厚みが均一な
Ｘ線透過膜２３が設けられ、その上に、同じ形状の傾斜
した構造を有するＸ線吸収体２４、２５が設けられてい
る。Ｘ線吸収体２４は、Ｘ線２１の照射方向に平行な方
向の断面が頂点ａｂｃｄで囲まれた平行四辺形であり、
場所によって異なる厚みを有する。厚みの分布、断面の
形状は、形成すべき所定のレジストパターンに応じて設
定される。 【００１５】図２は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示してる。図２（Ａ）は、基板３０上に
塗布されたポジ型レジスト２７とマスク２６を位置合わ
せしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られるレ
ジスト構造体２８、２９を示しており、図２（Ｂ）は、
基板３３上に塗布されたネガ型レジスト３１とマスク２
６を位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことによ
り得られるレジスト構造体３２を示す。マスク２６にお
いて、吸収体２４の厚みは、ｂ−ｂ′とｄ′−ｄの間で
最大であり、ｂ−ｂ′からａに向かって左側に離れるほ
ど厚みは小さくなり、同様にｄ′−ｄからｃに向かって
右側に離れるほど厚みが小さくなる。このような厚みの
分布に応じて、レジストに対するＸ線露光のコントラス
トにも分布がもたらされる。レジストにおいてマスクの
ａとｂの間およびｄとｃの間を介して露光された部分で
は、吸収体の厚みに応じてレジストの露光深さが連続的
に変化する。マスクのａおよびｃに対応するレジスト部
分では、最深部まで露光される一方、ｂおよびｄに対応
する部分ではほとんど露光されない。そして、ｂ−ｂ′
とｄ′−ｄの間に対応するレジスト部分は露光されな
い。したがって、露光されたレジストの部分は傾斜した
構造を有し、レジストの現像後には斜め構造を有するレ
ジスト構造体が得られる。図２（Ａ）のレジスト２７は
ポジ型レジストであるので、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、レジストの現像後には傾向した壁を
有する構造体２８、２９が得られる。一方、図２（Ｂ）
のレジスト３１はネガ型レジストであるので、Ｘ線に露
光された部分が現像液に不溶となり、レジストの現像後
に、傾向した壁を有する構造体３２が得られる。 【００１６】図３は、本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クを用いることによって段差構造を有する微細構造体を
得る工程の一例を示す。Ｘ線リソグラフィ用マスク３５
は、支持枠３２と、支持枠３２上に設けられたＸ線透過
膜３３と、Ｘ線透過膜３３上に設けられた段差構造を有
するＸ線吸収体３４とを含む。まず、図３（Ａ）に示す
ように、ポジ型レジスト３６を塗布した基板３７と、Ｘ
線吸収体３４が段差構造を有するＸ線リソグラフィ用マ
スク３５を位置合わせした後、シンクロトロン放射光装
置によりシンクロトロン放射光（ＳＲ）３１を照射す
る。次に、レジスト３６の現像を行なうことにより、図
３（Ｂ）に示すようにレジスト構造体３８が得られる。
すなわち、この段階で段差構造を有するレジストの微細
構造体が得られる。さらに、続けて以下に示す工程を実
施することによって、レジスト構造体３８の形状に基づ
く微細構造体を製造することができる。まず、図３
（Ｃ）に示すように、めっき（電鋳）を行ない、レジス
ト構造体３８を覆うよう基板３７上に金属層３９を形成
する。次いで、図３（Ｄ）に示すように、レジスト３８
をすべて除去する。以上の工程により、段差構造を有す
る微細構造体４０が得られる。 【００１７】本発明における、Ｘ線吸収体が段差構造を
有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図４に示
すようなめっきを用いる工程によって製造される。ま
ず、図４（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠４３上
に、Ｘ線透過膜４２を成膜し、Ｘ線透過膜４２上にレジ
スト４１を塗布する。次いで、光リソグラフィまたは電
子ビーム描画により、図４（Ｂ）に示すように、レジス
トパターン４１′を形成する。次にめっきを行なって、
図４（Ｃ）に示すように、レジストパターン４１′内に
吸収金属層４４を形成する。図４（Ｄ）に示すように、
レジスト４１′および吸収金属層４４の表面の研磨を行
なった後、図４（Ｅ）に示すように、レジスト４５をそ
の上に塗布する。光リソグラフィまたは電子ビーム描画
を用いて図４（Ｆ）に示すように、レジストパターン４
５′を形成する。図４（Ｇ）に示すように、再度めっき
を行なって、金属層４４の上に所定のパターンで金属層
４６を堆積させる。表面の研磨後にレジスト４１′およ
び４５′すべてを除去することにより、図４（Ｈ）に示
すように、Ｘ線吸収体４７が段差構造を有するＸ線リソ
グラフィ用マスク４８が製造される。 【００１８】また、本発明におけるＸ線吸収体が段差構
造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図５
に示すようなドライエッチングを用いる工程によって製
造される。まず、図５（Ａ）に示すように、最終的にＸ
線マスク支持枠が形成される基板５３上にＸ線透過膜５
２を成膜し、Ｘ線透過膜５２上に、最終的に段差構造を
有するようになるＸ線吸収体５１を成膜する。次に、図
５（Ｂ）に示すように、吸収体５１上に所望のパターン
形状にしたドライエッチング保護膜５４を形成する。図
５（Ｃ）に示すように、ドライエッチングを施して、所
定の形状にした吸収体５１′を得る。図５（Ｄ）に示す
ように、ドライエッチング保護膜５４を除去した後、図
５（Ｅ）に示すように、レジスト５５を塗布し、その表
面を研磨する。次に、図５（Ｆ）に示すように、研磨し
たレジスト５５および吸収体５１′上に、さらにＸ線吸
収体５６を成膜する。図５（Ｇ）に示すように、所望の
パターンの形状としたドライエッチング保護膜５７を形
成する。図５（Ｈ）に示すように、ドライエッチングを
行なって、所望のパターンを有する吸収体５６′を得
る。レジスト５５をすべて除去後、支持枠６０を形成
し、さらに保護膜５７を除去する。以上の工程により、
図５（Ｉ）に示すように、Ｘ線吸収体５８が段差を有す
る構造であるＸ線リソグラフィ用マスク５９が製造され
る。 【００１９】一方、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図６に示すようなめっきを用いる工程によって製造され
る。まず、図６（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠
６３上に、Ｘ線透過膜６２を成膜し、Ｘ線透過膜６２上
にレジスト６１を塗布する。次に、図６（Ｂ）に示すよ
うに、リソグラフィ光６４に対してレジスト６１を斜め
に傾けてマスク６５を介する露光を行なう。これによ
り、露光部分は傾斜した構造を有する。レジスト６１の
現像後、得られた斜めの穴を有するレジストパターン６
１′に沿って、図６（Ｃ）に示すように、めっきを行な
い、金属層６６および６７を得る。上述と同様にレジス
トおよび金属層の研磨を行なった後、レジスト６１′を
すべて除去する。以上の工程により、図６（Ｄ）に示す
ように、Ｘ線吸収体６８、６９が傾斜した構造を有する
Ｘ線リソグラフィ用マスク７０が製造される。 【００２０】また、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図７に示すようなドライエッチングを用いる工程によっ
て製造することもできる。まず、図７（Ａ）に示すよう
に、最終的にＸ線マスク支持枠になる基板７３上に、Ｘ
線透過膜７２を成膜し、Ｘ線透過膜７２上に、最終的に
傾斜した構造となるＸ線吸収体７１を成膜する。次に、
図７（Ｂ）に示すように、吸収体７１上に所望のパター
ンのドライエッチング保護膜７４、７５を形成する。図
７（Ｃ）に示すように、基板を斜めに傾けて、吸収体７
１部分にドライエッチングを施すと、異方性の高いドラ
イエッチングの作用により、傾斜壁を有する所定の形状
の吸収体７１′が得られる。最後に、支持枠７６を形成
し、保護膜７４、７５を除去することにより、図７
（Ｄ）に示すように、Ｘ線吸収体７７、７８が傾斜した
構造を有するＸ線リソグラフィ用マスク７９が製造され
る。 【００２１】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、リソグラフィとめっきを用いる工程、ま
たはドライエッチングを用いる工程によって製造され
る。 【００２２】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、Ｘ線透過部および、Ｘ線透過部上に、Ｘ
線照射の方向に垂直な面において所定パターンを有し、
かつＸ線照射の方向に平行な方向においてもその厚みに
所定の分布を有するＸ線吸収体を備える。Ｘ線リソグラ
フィにおいて、本発明のＸ線リソグラフィ用マスクを用
いると、Ｘ線吸収体の厚みの分布に応じてレジスト材料
へのＸ線露光量およびＸ線露光深さ、すなわちＸ線露光
のコントラストに分布を生じさせることができる。 【００２３】この際、照射するＸ線の波長、強度および
Ｘ線吸収体の形状およびレジストの種類、感度、現像条
件等に応じて、さまざまな形状、深さに分布を有するレ
ジスト構造体の製造が可能となる。得られたレジスト構
造体にめっきを行なうことにより、レジスト構造体の反
転しためっき構造体を製造することができ、ＬＩＧＡプ
ロセスを進めていくことができる。 【００２４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジスト
構造体の形成方法を用いれば、Ｘ線リソグラフィにより
高さ方向に所定のパターンを有する微細構造体を従来よ
りも少ない工程で容易に製造することができる。したが
って本発明は、ＬＩＧＡプロセスを用いたマイクロマシ
ン製造技術の分野における適用が期待される。
の微細構造体を製造するために用いるＸ線リソグラフィ
用マスクを用いて形成されるレジスト構造体の形成方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】マイクロマシンおよびマイクロ光学の分
野における微細構造体を形成するために、ＬＩＧＡ（Li
thographie Galvanoformung Abformung ）プロセスは有
益な手段であり注目を集めている。ＬＩＧＡプロセス
は、任意の断面形状の成形、数１００μｍの高さの構造
体の製造、サブミクロン領域の加工等が可能であり、さ
まざまな材料を用いることができることから、あらゆる
分野での応用が期待されている。 【０００３】ＬＩＧＡプロセスにおいて、Ｘ線リソグラ
フィによりレジストパターンを形成するためにＸ線マス
ク構造体が用いられる。このＸ線マスクは、一般的に、
Ｘ線が非常に透過しやすい薄いＸ線透過部と、レジスト
構造体のパターンを決定するためにそのパターンに応じ
て形成されたＸ線吸収体とを含む。このようなＸ線マス
ク構造体において、通常、透過部は照射されるＸ線に対
し、同じコントラストが得られるよう均質に形成されて
おり、その上に所定のパターンで形成された吸収体は、
Ｘ線を均一に吸収するために一定の厚みを有している。 【０００４】一方、段差構造を有する微細構造体は、従
来、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５Ｎｏ．１（１９９４）
ｐ２８〜２９に記述されるように、プラスチックのモー
ルド工程とディープエッチＸ線リソグラフィとを組合せ
ることによって形成されていた。図８にこの方法による
微細構造体の製造工程を概略的に示す。まず、図８
（Ａ）に示すように、基板８２上にプラスチック材料
（モールド材料）８１を設ける。次に、図８（Ｂ）に示
すように、ＬＩＧＡプロセスによって製造された鋳型８
３を、ガラス転移以上の高温に加熱したプラスチック材
料８１にプレスする。プラスチック材料８１の冷却後に
鋳型８３を外すことによって、図８（Ｃ）に示すよう
に、厚いレジストの上層部のみが形成されたレジスト構
造体８４が得られる。さらに、図８（Ｄ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体８６を備えたＸ線リソグラフィ用マスク
８７とレジスト構造体８４を位置合わせしてシンクロト
ロン放射光８５を照射する。Ｘ線リソグラフィにより下
層部が形成され、図８（Ｅ）に示すような段差構造を有
する微細構造体８８が製造される。 【０００５】また、傾斜した構造を有する微細構造体の
製造方法としては、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５ Ｎ
ｏ．１（１９９４）ｐ２８に記述されるように、ディー
プエッチＸ線リソグラフィにおいて、レジストに対して
入射角を変化させてシンクロトロン放射光を照射する方
法がある。たとえば、所定の角度で二重露光を行なうこ
とによって台形型微細構造体を製造することができる。 【０００６】可動部を有する微細構造体を製造する方法
としては、たとえば、別々に形成されたマイクロコンポ
ーネントを組合せる方法、集積されたシステムを一体と
して製造する方法がある。図９は、犠牲層技術を用い
て、集積されたシステムを一体として製造する方法を示
す。まず、図９（Ａ）に示すように、Ｘ線リソグラフィ
において、基板９１上に密着層９３および犠牲層９２、
９２′を形成する。次に、図９（Ｂ）に示すように、レ
ジスト９４を塗布する。さらに、図９（Ｃ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体９６を犠牲層９２、９２′と合うように
Ｘ線リソグラフィ用マスク９７を位置合わせし、シンク
ロトロン放射光９５を照射してパターンを形成する。最
後に、ウェットエッチングによって犠牲層９２、９２′
を除去することによって、図９（Ｄ）に示すように、基
板９１上で可動な部品９８を有する微細構造体９９が形
成される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＩＧＡプロセスにおいて段差構造および傾斜した構造
を有する微細構造体、可動部を備えた構造体を製造する
ためにはいくつもの工程を組合せた複雑なプロセスを要
するということが問題であった。 【０００８】本発明の目的は、従来より容易に、複雑な
微細構造体を製造することができるＸ線リソグラフィ用
マスクを用いて、レジスト構造体を形成する方法を提供
することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明においては、Ｘ線
透過部とそのＸ線透過部に保持されるＸ線吸収体とを備
え、Ｘ線リソグラフィにおいてレジスト材料に所定のパ
ターンを転写するマスクが用いられる。そのマスクにお
いて、Ｘ線照射の方向に垂直な面において転写すべきレ
ジスト材料の所定のパターンに応じたパターンを有する
Ｘ線吸収体が、Ｘ線照射の方向に平行な方向の断面にお
いて平行四辺形状を有している。そして、そのようなマ
スクを用いて、平行四辺形状の断面を透過するＸ線の透
過強度の変化に対応して断面が台形状のレジスト構造体
または断面が台形状空洞を含むレジスト構造体のいずれ
かをＸ線リソグラフィにより形成することが可能にな
る。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クは、たとえば図１に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透
過部上において段差を有する構造のものとすることがで
きる。このようなマスク１５において、支持枠１２上に
は、Ｘ線１１が非常に透過しやすい材料からなり、厚み
が均一なＸ線透過膜１３が設けられ、その上に、段差構
造を有するＸ線吸収体１４が設けられている。Ｘ線吸収
体１４は、所定の厚みを有する部分１４ａと、それより
も厚い部分１４ｂとを備える。厚みの分布は、所定のパ
ターンに応じて設定される。このようなマスクにおい
て、Ｘ線吸収体にはたとえば金などを用いることがで
き、Ｘ線透過膜にはたとえばチタン、ベリリウムのよう
な金属膜、ポリイミドの高分子膜、更には窒化けい素、
窒化炭素などを用いることができる。 【００１３】図１は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示している。図１（Ａ）は、基板１８上
に塗布されたポジ型レジスト１６とマスク１５を位置合
わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られる
レジスト構造体１７を示しており、図１（Ｂ）は、基板
２１上に塗布されたネガ型レジスト１９とマスク１５を
位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得
られるレジスト構造体２０を示す。Ｘ線リソグラフィで
は、レジストにおけるＸ線の照射部と未照射部との現像
液に対する溶解性の差異を利用してパターン形成が行な
われる。ポジ型レジストは、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、結果としてこの部分が除去される。
これに対し、ネガ型レジストは、Ｘ線に露光された部分
が現像液に不溶化し、結果として露光部が残存する。Ｘ
線リソグラフィ用マスクの吸収体部分は、Ｘ線照射時に
Ｘ線を吸収遮断する遮蔽の役割を果たす。図１に示すマ
スク１５において、厚い吸収体の部分１４ｂは、照射さ
れるＸ線１１をほぼ完全に吸収遮断することができる一
方、薄い吸収体の部分１４ａは、Ｘ線１１を所定の程度
透過させることができる。ただし、吸収体の部分１４ａ
を介するＸ線露光は、Ｘ線透過膜１３のみを介するＸ線
露光に比べて弱く、所定の厚みを有するレジスト１６ま
たは１９の最深部まで露光することができない。すなわ
ち、部分１４ａを介する露光は、レジスト１６または１
９の途中（所定の深さ）まで進む。このように吸収体の
厚みに分布を形成することで、レジストに対するＸ線露
光に、所定のコントラストの分布をもたらす。このコン
トラストの分布により、レジストに対する露光量、露光
深さが調節され、１回のＸ線照射によって、レジストの
深さ方向にもパターン形成が可能となる。図１に示すよ
うに、吸収体１４に段差のある構造を用いれば、１回の
Ｘ線照射によって、段差のある露光部分を形成すること
ができる。そして図１（Ａ）に示すように、ポジ型レジ
ストを用いた場合、現像後に、段差のあるレジスト構造
体１７が得られる。一方、ネガ型レジストを用いた場
合、図１（Ｂ）に示すように、現像後、段差のある露光
部分が除去されたレジスト構造体２０が得られる。 【００１４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクはま
た、図２に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透過部上にお
いて傾斜した構造を有するものとすることができる。図
２に示すマスク２６において、支持枠２２上には、Ｘ線
２１が非常に透過しやすい材料からなり、厚みが均一な
Ｘ線透過膜２３が設けられ、その上に、同じ形状の傾斜
した構造を有するＸ線吸収体２４、２５が設けられてい
る。Ｘ線吸収体２４は、Ｘ線２１の照射方向に平行な方
向の断面が頂点ａｂｃｄで囲まれた平行四辺形であり、
場所によって異なる厚みを有する。厚みの分布、断面の
形状は、形成すべき所定のレジストパターンに応じて設
定される。 【００１５】図２は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示してる。図２（Ａ）は、基板３０上に
塗布されたポジ型レジスト２７とマスク２６を位置合わ
せしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られるレ
ジスト構造体２８、２９を示しており、図２（Ｂ）は、
基板３３上に塗布されたネガ型レジスト３１とマスク２
６を位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことによ
り得られるレジスト構造体３２を示す。マスク２６にお
いて、吸収体２４の厚みは、ｂ−ｂ′とｄ′−ｄの間で
最大であり、ｂ−ｂ′からａに向かって左側に離れるほ
ど厚みは小さくなり、同様にｄ′−ｄからｃに向かって
右側に離れるほど厚みが小さくなる。このような厚みの
分布に応じて、レジストに対するＸ線露光のコントラス
トにも分布がもたらされる。レジストにおいてマスクの
ａとｂの間およびｄとｃの間を介して露光された部分で
は、吸収体の厚みに応じてレジストの露光深さが連続的
に変化する。マスクのａおよびｃに対応するレジスト部
分では、最深部まで露光される一方、ｂおよびｄに対応
する部分ではほとんど露光されない。そして、ｂ−ｂ′
とｄ′−ｄの間に対応するレジスト部分は露光されな
い。したがって、露光されたレジストの部分は傾斜した
構造を有し、レジストの現像後には斜め構造を有するレ
ジスト構造体が得られる。図２（Ａ）のレジスト２７は
ポジ型レジストであるので、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、レジストの現像後には傾向した壁を
有する構造体２８、２９が得られる。一方、図２（Ｂ）
のレジスト３１はネガ型レジストであるので、Ｘ線に露
光された部分が現像液に不溶となり、レジストの現像後
に、傾向した壁を有する構造体３２が得られる。 【００１６】図３は、本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クを用いることによって段差構造を有する微細構造体を
得る工程の一例を示す。Ｘ線リソグラフィ用マスク３５
は、支持枠３２と、支持枠３２上に設けられたＸ線透過
膜３３と、Ｘ線透過膜３３上に設けられた段差構造を有
するＸ線吸収体３４とを含む。まず、図３（Ａ）に示す
ように、ポジ型レジスト３６を塗布した基板３７と、Ｘ
線吸収体３４が段差構造を有するＸ線リソグラフィ用マ
スク３５を位置合わせした後、シンクロトロン放射光装
置によりシンクロトロン放射光（ＳＲ）３１を照射す
る。次に、レジスト３６の現像を行なうことにより、図
３（Ｂ）に示すようにレジスト構造体３８が得られる。
すなわち、この段階で段差構造を有するレジストの微細
構造体が得られる。さらに、続けて以下に示す工程を実
施することによって、レジスト構造体３８の形状に基づ
く微細構造体を製造することができる。まず、図３
（Ｃ）に示すように、めっき（電鋳）を行ない、レジス
ト構造体３８を覆うよう基板３７上に金属層３９を形成
する。次いで、図３（Ｄ）に示すように、レジスト３８
をすべて除去する。以上の工程により、段差構造を有す
る微細構造体４０が得られる。 【００１７】本発明における、Ｘ線吸収体が段差構造を
有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図４に示
すようなめっきを用いる工程によって製造される。ま
ず、図４（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠４３上
に、Ｘ線透過膜４２を成膜し、Ｘ線透過膜４２上にレジ
スト４１を塗布する。次いで、光リソグラフィまたは電
子ビーム描画により、図４（Ｂ）に示すように、レジス
トパターン４１′を形成する。次にめっきを行なって、
図４（Ｃ）に示すように、レジストパターン４１′内に
吸収金属層４４を形成する。図４（Ｄ）に示すように、
レジスト４１′および吸収金属層４４の表面の研磨を行
なった後、図４（Ｅ）に示すように、レジスト４５をそ
の上に塗布する。光リソグラフィまたは電子ビーム描画
を用いて図４（Ｆ）に示すように、レジストパターン４
５′を形成する。図４（Ｇ）に示すように、再度めっき
を行なって、金属層４４の上に所定のパターンで金属層
４６を堆積させる。表面の研磨後にレジスト４１′およ
び４５′すべてを除去することにより、図４（Ｈ）に示
すように、Ｘ線吸収体４７が段差構造を有するＸ線リソ
グラフィ用マスク４８が製造される。 【００１８】また、本発明におけるＸ線吸収体が段差構
造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図５
に示すようなドライエッチングを用いる工程によって製
造される。まず、図５（Ａ）に示すように、最終的にＸ
線マスク支持枠が形成される基板５３上にＸ線透過膜５
２を成膜し、Ｘ線透過膜５２上に、最終的に段差構造を
有するようになるＸ線吸収体５１を成膜する。次に、図
５（Ｂ）に示すように、吸収体５１上に所望のパターン
形状にしたドライエッチング保護膜５４を形成する。図
５（Ｃ）に示すように、ドライエッチングを施して、所
定の形状にした吸収体５１′を得る。図５（Ｄ）に示す
ように、ドライエッチング保護膜５４を除去した後、図
５（Ｅ）に示すように、レジスト５５を塗布し、その表
面を研磨する。次に、図５（Ｆ）に示すように、研磨し
たレジスト５５および吸収体５１′上に、さらにＸ線吸
収体５６を成膜する。図５（Ｇ）に示すように、所望の
パターンの形状としたドライエッチング保護膜５７を形
成する。図５（Ｈ）に示すように、ドライエッチングを
行なって、所望のパターンを有する吸収体５６′を得
る。レジスト５５をすべて除去後、支持枠６０を形成
し、さらに保護膜５７を除去する。以上の工程により、
図５（Ｉ）に示すように、Ｘ線吸収体５８が段差を有す
る構造であるＸ線リソグラフィ用マスク５９が製造され
る。 【００１９】一方、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図６に示すようなめっきを用いる工程によって製造され
る。まず、図６（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠
６３上に、Ｘ線透過膜６２を成膜し、Ｘ線透過膜６２上
にレジスト６１を塗布する。次に、図６（Ｂ）に示すよ
うに、リソグラフィ光６４に対してレジスト６１を斜め
に傾けてマスク６５を介する露光を行なう。これによ
り、露光部分は傾斜した構造を有する。レジスト６１の
現像後、得られた斜めの穴を有するレジストパターン６
１′に沿って、図６（Ｃ）に示すように、めっきを行な
い、金属層６６および６７を得る。上述と同様にレジス
トおよび金属層の研磨を行なった後、レジスト６１′を
すべて除去する。以上の工程により、図６（Ｄ）に示す
ように、Ｘ線吸収体６８、６９が傾斜した構造を有する
Ｘ線リソグラフィ用マスク７０が製造される。 【００２０】また、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図７に示すようなドライエッチングを用いる工程によっ
て製造することもできる。まず、図７（Ａ）に示すよう
に、最終的にＸ線マスク支持枠になる基板７３上に、Ｘ
線透過膜７２を成膜し、Ｘ線透過膜７２上に、最終的に
傾斜した構造となるＸ線吸収体７１を成膜する。次に、
図７（Ｂ）に示すように、吸収体７１上に所望のパター
ンのドライエッチング保護膜７４、７５を形成する。図
７（Ｃ）に示すように、基板を斜めに傾けて、吸収体７
１部分にドライエッチングを施すと、異方性の高いドラ
イエッチングの作用により、傾斜壁を有する所定の形状
の吸収体７１′が得られる。最後に、支持枠７６を形成
し、保護膜７４、７５を除去することにより、図７
（Ｄ）に示すように、Ｘ線吸収体７７、７８が傾斜した
構造を有するＸ線リソグラフィ用マスク７９が製造され
る。 【００２１】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、リソグラフィとめっきを用いる工程、ま
たはドライエッチングを用いる工程によって製造され
る。 【００２２】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、Ｘ線透過部および、Ｘ線透過部上に、Ｘ
線照射の方向に垂直な面において所定パターンを有し、
かつＸ線照射の方向に平行な方向においてもその厚みに
所定の分布を有するＸ線吸収体を備える。Ｘ線リソグラ
フィにおいて、本発明のＸ線リソグラフィ用マスクを用
いると、Ｘ線吸収体の厚みの分布に応じてレジスト材料
へのＸ線露光量およびＸ線露光深さ、すなわちＸ線露光
のコントラストに分布を生じさせることができる。 【００２３】この際、照射するＸ線の波長、強度および
Ｘ線吸収体の形状およびレジストの種類、感度、現像条
件等に応じて、さまざまな形状、深さに分布を有するレ
ジスト構造体の製造が可能となる。得られたレジスト構
造体にめっきを行なうことにより、レジスト構造体の反
転しためっき構造体を製造することができ、ＬＩＧＡプ
ロセスを進めていくことができる。 【００２４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジスト
構造体の形成方法を用いれば、Ｘ線リソグラフィにより
高さ方向に所定のパターンを有する微細構造体を従来よ
りも少ない工程で容易に製造することができる。したが
って本発明は、ＬＩＧＡプロセスを用いたマイクロマシ
ン製造技術の分野における適用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクと、それを
用いて製造されるレジスト構造体の１具体例を示す断面
図である。 【図２】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクと、それを
用いて製造されるレジスト構造体のもう１つの具体例を
示す断面図である。 【図３】本発明のマスクを用いてＸ線リソグラフィによ
り微細構造体を製造する工程を示す概略断面図である。 【図４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の１具体例を示す概略断面図である。 【図５】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
のもう１つの具体例を示す概略断面図である。 【図６】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。 【図７】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。 【図８】段差構造を有する微細構造体の従来の製造工程
を示す概略断面図である。 【図９】可動部を有する微細構造体の従来の製造工程を
示す概略断面図である。 【符号の説明】 １１ Ｘ線 １２ 支持枠 １３ Ｘ線透過膜 １４ Ｘ線吸収体 １５ Ｘ線リソグラフィ用マスク １６、１９ レジスト １８、２１ 基板
用いて製造されるレジスト構造体の１具体例を示す断面
図である。 【図２】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクと、それを
用いて製造されるレジスト構造体のもう１つの具体例を
示す断面図である。 【図３】本発明のマスクを用いてＸ線リソグラフィによ
り微細構造体を製造する工程を示す概略断面図である。 【図４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の１具体例を示す概略断面図である。 【図５】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
のもう１つの具体例を示す概略断面図である。 【図６】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。 【図７】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。 【図８】段差構造を有する微細構造体の従来の製造工程
を示す概略断面図である。 【図９】可動部を有する微細構造体の従来の製造工程を
示す概略断面図である。 【符号の説明】 １１ Ｘ線 １２ 支持枠 １３ Ｘ線透過膜 １４ Ｘ線吸収体 １５ Ｘ線リソグラフィ用マスク １６、１９ レジスト １８、２１ 基板
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｘ線透過部と前記Ｘ線透過部に保持され
るＸ線吸収体とを備えたマスクを用いるＸ線リソグラフ
ィによってレジスト材料に所定のパターンを転写するレ
ジスト構造体の形成方法であって、 前記Ｘ線吸収体はＸ線照射の方向に垂直な面において前
記所定のパターンに応じたパターンを有するとともに前
記Ｘ線照射の方向に平行な方向の断面において平行四辺
形状を有しており、 前記平行四辺形状の断面を透過するＸ線の透過強度の変
化に対応して断面が台形状のレジスト構造体および断面
が台形状空洞を含むレジスト構造体のいずれかが形成さ
れることを特徴とする、レジスト構造体の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045696A JP3525617B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レジスト構造体の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045696A JP3525617B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レジスト構造体の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260258A JPH09260258A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3525617B2 true JP3525617B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=13432041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045696A Expired - Fee Related JP3525617B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レジスト構造体の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3525617B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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| JP2007079458A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | New Industry Research Organization | 微細立体構造体の製造方法及びそれに使用するｘ線マスク |
| JP5194925B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-05-08 | オムロン株式会社 | レジスト露光方法 |
| EP3839624B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-09-13 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP7045696A patent/JP3525617B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09260258A (ja) | 1997-10-03 |
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