JP3599461B2

JP3599461B2 - Mask structure, exposure method using the same, exposure apparatus and device manufacturing method

Info

Publication number: JP3599461B2
Application number: JP2447096A
Authority: JP
Inventors: 啓子千葉; 日出夫加藤; 広前原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: JPH09219351A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光マスク構造体、これをを用いた露光方法及び露光装置と該マスク構造体を用いたデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このため、焼き付け装置として露光波長にＸ線領域（２〜１５０オングストローム）の光を利用したステッパが開発されている。
【０００３】
このＸ線露光装置に用いるＸ線マスク構造体は通常図１２に示したような構成をしている。Ｘ線吸収体３と該吸収体３を支持する支持膜２、該支持膜２を保持する保持枠１、該保持枠１を補強する補強体４からなり、保持枠と補強体の接着には接着剤５や陽極接合などを用いて全面もしくは複数点で接着されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、接着後熱膨張率の差やその他の経時変化などにより、Ｘ線マスクに位置歪みや面精度の低下などを発生させ、Ｘ線吸収体の高度な位置精度の確保が難しいため、図１３に示すような１点接着が提案されていた。けれども、１点接着では接着強度の確保が難しく、強度の確保のためには、１点の面積を大きくする必要性がでてきた。１点接着の面積を大きくすると、補強体と保持枠の接着時に大きな力がかかり局部的な歪みが発生した。また、１点接着では機械の振動や露光装置内でのステップ＆リピート時に、マスクに大きい振動が発生する。更に、定常的な力ではなく予測されていない力が働いた場合破損等が発生する確率が非常に高かった。
【０００５】
本発明は従来の技術の前記の問題点を解決した新規のマスク構造体、これを用いた露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は以下の手段によって達成される。
【０００７】
すなわち、本発明は放射線吸収体と該吸収体を支持する支持膜、該支持膜を保持する保持枠、該保持枠を補強する補強体を有するマスク構造体において、前記保持枠と前記補強体とを固定する主接着と補助的な動的支持を組み合わせることを特徴とするマスク構造体を提案するものであり、前記補助的な動的支持が前記保持枠と前記補強体の接合面に対し垂直な方向には固く支持し、水平方向には動的に支持してなること、前記主接着が１点接着であること、前記主接着の１点接着の面積が５ｍｍφ以下であること、前記保持枠と前記補強体の主接着が直接接合、陽極接合、無機系の接着剤による接着、金属の共晶又は拡散による接着、有機系の接着剤による接着のいずれかであること、前記保持枠と前記補強体の補助的な支持が弾性係数の低い金属、弾性ひんじばね、留め金の構造、マイクロメカニクスのいずれかを用いたものであること、前記マスク構造体はＸ線露光用であることを含む。
【０００８】
また、本発明は前記マスク構造体を用い、露光により被転写体にパターンを転写することを特徴とする露光方法を提案するものである。
【０００９】
更に、本発明は前記マスク構造体を用い、露光により被転写体にパターンを転写しする機構を設けたことを特徴とする露光装置及び前記マスク構造体を用い、露光により加工基板上にパターンを転写し、これを加工、形成して作製することを特徴とするデバイスの製造方法及び前記の方法によって製造されたことを特徴とするデバイスを提案するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
まず、支持膜はＸ線を充分に透過し、かつセルフスタンドする必要があるので、１〜１０μｍの範囲内の厚さとされることが好ましく、例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＣ，ＳｉＣＮ，ＢＮ，ＡｌＮ等の無機膜、ポリイミド等の耐放射線有機膜、これらの単独または複合膜などの公知の材料から構成される。次に、Ｘ線吸収体としては、Ｘ線を充分に吸収し、かつ被加工性が良いことが必要となるが、０．２〜１．０μｍの範囲内の厚さとされることが好ましく、例えば、Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｐｔ等の重金属、さらにはこれらの化合物にて構成される。また、支持膜を保持するための保持枠は、シリコンウェハー等によって構成される。さらに、放射線吸収体の保護膜、導電膜、アライメント光の反射防止膜等を付設したＸ線マスク構造体であっても良い。
【００１２】
保持枠には、保持枠を補強する補強体が付設されており、補強体は、パイレックスガラスや石英ガラスなどのガラスやＳｉやセラミックスからなる。中でもヤング率５０ＧＰａ以上、線膨張率が１×１０^−５Ｋ^−１以下のものが好ましい。
【００１３】
これらの補強体は、搬送またはチャッキングに要する加工がなされ、同時に接合に関わる加工もなされる場合もある。主な接合を１点接着で行う場合、かつフレーム自体を直接保持枠と接合させる場合、接着を行う１点を加工しておいても良い。通常は接着剤の形成または、ガラスや金属を蒸着などにより形成することにより１点の面積を制御する。その面積は５ｍｍφ以下、０．０１ｍｍφ以上で、できるだけ小さい面積となることが好ましい。
【００１４】
保持枠となるＳｉ基板はアルカリなどにより、エッチングを行い、Ｘ線透過窓を形成するが、補強体との接着は窓を形成後でも前でも構わない。また、放射線吸収体の形成前でも後でも構わない。但し、接着層がエッチングや吸収体の形成に用いられる薬品に耐性を有しない場合保護膜などが必要となる。また、エッチングや吸収体の形成時にかかる熱により、接着の特性が変化してしまうような場合は、接着を後に行う。
【００１５】
主接着は１点接着で強固な接着を得られる直接接合、陽極接合、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の共晶や拡散による接着、無機系の接着剤による接着、強固な有機系の接着剤による接着が用いられる。
【００１６】
ここで直接接合とは熱により保持枠であるＳｉと補強体を直接接合する方法であり、Ｓｉの熱酸化膜を介在させてもよい。通常、４００〜１２００℃に加熱する。
【００１７】
また陽極接合は補強体４上に０．０１〜５ｍｍφになるようにＮａ^＋、Ｌｉ^＋、ｋ^＋、Ｐｂ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ａｌ^３＋のような可動イオンを含むガラス（硼珪酸ガラス、アルミナ珪酸ガラス）等をスパッタし、マスク蒸着を行い、基板１との間に数Ｖ〜３ＫＶ、常温〜５００℃で接着すればよい。また無機系の接着剤としてはＴｉ、Ｚｒ等の活性金属とＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、等の合金をインサート材として用いる活性金属法等が挙げられ、有機系の接着剤としてはエポキシ系、アクリル系、シリコン系等が挙げられる。
【００１８】
補助的な動的支持としては、保持枠と補強体の接合面に対し垂直な方向には固く支持し、水平方向には動的に支持しているものが好ましい。保持枠と補強体の水平方向の位置関係を厳しく固定せず、垂直方向の強度の補強を行う。保持枠と補強体の位置関係は主接着で決定され、熱膨張率の違いやその他の経時変化などから生じる変形には、１点接合と同様な状態にあるので、面精度などの劣化を小さくまたはなくすることができる。また、機械の振動や露光装置内でのステップ＆リピート時におけるマスクの振動を防ぐことができる。更に、突発的な力に対し、破損等を防ぐことができる。
【００１９】
補助的な動的支持としては、弾性係数の低い金属の融着を用いたり、弾性ひんじばねと呼ばれる構造をしているもので装着したり、非常に小さい留め金をマイクロメカニクスなどで製造してもよい。弾性係数の低い金属としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｂｓやその化合物や混合物などが挙げられ、弾性係数は１×１０^１０Ｐａ以上１５×１０^１０Ｐａ以下程度が好ましい。弾性係数が１×１０^１０Ｐａ以下では補強とならず、１５×１０^１０Ｐａ以上では動的支持とはならない。前記の留め金の大きさは横長さで１０μｍ〜数ｍｍ程度の大きさのものが好適に用いられる。
【００２０】
更に、本発明の露光方法及び露光装置では、上記したような本発明のマスクを介して、被転写体に露光を行うことでパターンを被転写体に転写することを特徴とするものであり、本発明のデバイスは、上記したマスク構造体を介して、加工基板に露光を行うことで、パターンを加工基板上に転写し、これを加工、形成することで作製されるデバイスである。
【００２１】
本発明の露光方法及び露光装置は、上記した本発明のマスク構造体を用いること以外は、従来公知の方法でよい。また、本発明のデバイスにおいては、上記本発明のマスク構造体を用いること以外は、従来公知の方法で作製されるデバイスである。
【００２２】
【実施例】
次に、図面を使用しながら、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
【００２３】
実施例１
図１は、本発明のＸ線マスク構造体の断面図である。
【００２４】
図１に示したような最終的に保持枠１となるＳｉ基板に、Ｘ線透過性の支持膜２となるＳｉＣ２．０μｍをＣＶＤにて成膜した。
【００２５】
次に、補助的な動的支持７を行うため、図２にあるようにＳｉ基板とＳｉＣからなる補強体４上にめっき電極８を形成し、レジストパターン９を形成し、めっきによりＡｕからなる７ａ、７ｂを形成した。図２にあるようなレジストパターンの形成には、２度の露光によるパターン形成でもよいが、ネガレジストの過剰露光による１度の露光でパターンを形成してもよい。特にノボラック系のレジストをＫｒＦなどの短い波長で露光する場合表面での吸収が大きく図２のようなレジストパターンが形成される。また、化学増幅型のポジレジストの表面にアミンを塗布し露光すると、Ｔ−ｔｏｐと呼ばれる形状のパターンが得られ、同様な形状である。
【００２６】
また主接着６となる１点接着を陽極接合で行うため、ＳｉＣからなる補強体４上に３ｍｍφの面積になるように、可動イオン例えばＮａ^＋を含むガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ，＃７７４０ーパイレックスガラス）をスパッタし、マスク蒸着を行う。Ｓｉ基板との間に２００Ｖ３５０℃をかけ、接着させた。同時に７ａと７ｂは押し付けることにより、接着される。
【００２７】
Ａｕは弾性係数の小さい金属であり、その形状からより水平方向には厳しく固定されていない。
【００２８】
Ｓｉ基板を３０ｗｔ％ＫＯＨにてエッチングし、Ｘ線透過部を持つ保持枠１を形成した。パイレックスガラスにはエッチング保護膜を形成しても良い。
【００２９】
続いてめっき電極形成後、レジストをＥＢ描画装置にて所望のパターンに形成し、Ａｕを０．４μｍ成膜し、レジストとめっき電極を剥離し、放射線吸収体パターン３を形成した。
【００３０】
本実施例では、めっきにより作製したＡｕを用いて補助的な動的支持を行ったが、蒸着などにより形成しても良いし、弾性係数の小さい他の材料を用いてもよい。
【００３１】
上記のような主接着と補助的な動的支持による保持枠と補強体の接着を行うことにより、接着時に局部的な歪みが発生することなく、熱膨張やその他の経時変化による面精度の劣化や位置歪みが発生することなく、かつ強固な接着を安定して得ることができるので、耐振動性が強く、高度な位置精度を持つＸ線マスク構造体を安定して歩留良く製造することができた。
【００３２】
実施例２
実施例１と同様の方法で作製されるが、補助的な動的支持としては、保持枠と補強体の接合面に対し垂直な方向には固く支持し、水平方向には動的に支持する効果を上げるために、補助接着７の垂直方向の長さを長くした。そのために図３のように補強体４に溝を形成した。
【００３３】
上記のような主接着６と補助的な動的支持７による保持枠１と補強体４の接着を行うことにより、実施例１と同様に高度の位置精度を持つＸ線マスク構造体を安定して歩留り良く製造することができた。
【００３４】
実施例３
実施例１と同様の方法で作製されるが、補助的な動的支持としては、２種類の材料を用いてエッチングレイトの差により補助接着の動的支持の部分を形成した。本実施例ではＴｉ，Ａｌを積層し、Ｃｌ_２ガスによるドライエッチングでエッチングした。ウエットのエッチングを用いても構わない。
【００３５】
補助的な動的支持の形状としては、図１、図３と同形状でも図４のように層を増やした形状でもよい。
【００３６】
本実施例においても実施例１と同様に高度の位置精度を持つＸ線マスク構造体を安定して歩留り良く製造することができた。
【００３７】
実施例４
実施例１において主接着をＡｕ−Ｓｉによる金属共晶で行った。本実施例においても実施例１と同様に高度の位置精度を持つＸ線マスク構造体を安定して歩留り良く製造することができた。
【００３８】
実施例５
図５と図６は本発明のマスク構造体の断面図である。
【００３９】
スパッタ装置にてＸ線吸収体となるＷを０．７μｍ成膜し、その後ＥＢ描画にて所望のパターンを形成し、ＳＦ_６ガスを用いてＷをエッチングし、放射線吸収体３とし、ＫＯＨにてＳｉ基板をエッチングし、保持枠１を形成した。
【００４０】
主接着６としてエポキシ系の２液混合タイプの接着剤を用いた。
【００４１】
補助的な動的支持７としては、図５（ｂ）に示すようなＡｌからなる弾性ひんじばねを用いた。今回は別途機械加工により作製したばねを図５（ｃ）のように主接着と同時に接着した。図６のように補強体４に溝を形成してもよい。
【００４２】
本実施例においては、吸収体をＳｉのエッチング前に形成したが、エッチング温度では応力変化が発生せず、Ｘ線吸収体の高度な位置精度の確保をしたままで、煩雑なプロセスを避けることができた。
【００４３】
実施例６
図７は本発明のマスク構造体の断面図の１部である。
【００４４】
補助的な動的支持は図７（ｂ），（ｃ）のような微細な留め金を用いて行った。保持枠１となるＳｉ基板と補強体４の双方に形成される留め金は、一般的にマイクロメカニクスと呼ばれる手法で形成される。その製造方法の１種を図８に示す。
【００４５】
まず、図８（ａ）に示すように、犠牲層１０をレジストなどで作製した。これは最終的に留め金となる材料に対し、ウェットによるエッチング比のとれるものなら何でも構わない。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示すような留め金となる材料７（ｃ）’を成膜した。この７（ｃ）’を図８（ｃ）のようにパターニングし、７（ｃ）とした。
【００４７】
最後に、犠牲層１０を除去し、微細な留め金となる。この留め金をはめ込み、補助的な動的支持とした。
【００４８】
補強体４は、Ｓｉからなり、主接着を行う部分が補強体の加工時に形成されている。保持枠１と補強体４は８００℃３時間の加熱により直接接合される。
【００４９】
接着部が事前に加工されることにより、マスク製造工程が簡便となった。
【００５０】
Ｓｉ基板上に支持膜２となるＳｉＮを２μｍＣＶＤにて成膜し、Ｓｉ基板をエチレンジアミン−パイロカテコール液を用いてエッチングし、Ｘ線透過窓を形成する。スパッタ装置にてＸ線吸収体となるＴａを０．８μｍ成膜し、その後ＥＢ描画にて所望のパターンを形成し、ＣＢｒＦ_３ガスを用いてＴａをエッチングし、放射線吸収体３とした。
【００５１】
なお、ここでは留め金となる材料はＳｉＯ_２を用いたがＷなどの金属を用いてもよい。
【００５２】
実施例７
次に上記実施例１〜６で説明したマスクを用いた微小デバイス（半導体装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンなど）製造用の露光装置の実施例を説明する。図９は本実施例のＸ線露光装置の構成を示す図である。図中、ＳＲ放射源Ａから放射されたシートビーム形状のシンクロトロン放射光Ｂを、凸面ミラーＣによって放射光軌道面に対して垂直な方向に拡大する。凸面ミラーＣで反射拡大した放射光は、シャッタＤによって照射領域内での露光量が均一となるように調整し、シャッタＤを経た放射光はＸ線マスクＥに導かれる。Ｘ線マスクＥは上記説明したいずれか実施例で説明した方法によって製造されたものである。Ｘ線マスクＥに形成されている露光パターンを、ステップ＆リピート方式やスキャニング方式などによってウェハーＦ上に露光転写する。
【００５３】
実施例８
次に、上記説明したＸ線マスク構造体を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１０は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロシリンジ等）の製造フローを示すフローチャートである。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したＸ線マスク構造体を実施例１〜６の方法を用いて製造する。一方、ステップ３（ウェハー製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハーを製造する。ステップ４（ウェハープロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したＸ線マスク構造体とウェハーを用いて、Ｘ線リソグラフィ技術によってウェハー上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって製造されたウェハーを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５４】
図１１は上記ウェハープロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェハーの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハー表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウェハー上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハーにイオンを打込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハーに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明したＸ線露光方法によってマスクの回路パターンをウェハーに焼付け露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハーを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップをくり返し行うことによって、ウェハー上に多重に回路パターンが形成される。
【００５５】
本発明の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【００５６】
更に、これらのＸ線マスク構造体を用いてＸ線露光により作成されたデバイスは、デバイス設計図に対して忠実なパターンが作成可能であるため、Ｘ線リソグラフィーの特徴を生かした高集積化ができると共に、良好なデバイス特性を有する。
【００５７】
【発明の効果】
以上の様に、主接着による１点接着をできるかぎり小さい面積で行い、保持枠と補強体を固定し、補助的な動的支持により強度を補強することで、接着時に局部的な歪みが発生することなく、熱膨張やその他の経時変化による面精度の劣化や位置歪みが発生することなく、かつ強固な接着を安定して得ることができるので、耐振動性が強く、高度な位置精度を持つマスク構造体を安定して歩留良く製造することができる。
【００５８】
更に、本発明のマスク構造体を用いる露光方法及び露光装置により、歩留が良く、かつ高精度な露光方法及び露光装置を提供することができる。
【００５９】
また、本発明のマスク構造体によって加工基板上にパターンを転写し、加工、形成して作製することにより、高性能デバイスを提供することができる。つまり、本発明によれば、耐振動性および面精度の高いマスク構造体を提供することができる。更に、本発明のマスク構造体を用いた露光方法及び露光装置によれば、高精度な露光を行うことができる。また、本発明のマスク構造体を用いたデバイスの製造方法によれば、デバイスを高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明のマスク構造体の一実施例を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大断面図である。
【図２】補強体へ施したレジストパターンの断面図である。
【図３】本発明のマスク構造体の別の実施例を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明のマスク構造体の別の実施例を示す断面図であり、図４（ｂ）は補助的な動的支持の状態の１例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明のマスク構造体の別の実施例を示す断面図であり、図５（ｂ）は本発明に用いられる補助的な動的支持の別の例を示す断面図、図５（ｃ）は本発明のマスク構造体の別の実施例の部分断面図である。
【図６】本発明のマスク構造体の別の実施例を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明のマスク構造体の別の実施例を示す断面図、図７（ｂ）は補助的な動的支持の別の例を示す断面図、図７（ｃ）は補助的な動的支持の例を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は補助的な動的支持の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の露光装置の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明のマスク構造体を用いる露光装置で作製するデバイスの製造フローである。
【図１１】本発明のマスク構造体を用いる露光装置で作製するデバイスの製造フロー中のウェハープロセスの詳細なフロー図である。
【図１２】従来のマスク構造体の断面図である。
【図１３】別の従来のマスク構造体の断面図である。
【符号の説明】
１保持枠
２支持膜
３放射線吸収体
４補強体
５接着剤
６主接着
７補助的な動的支持
８めっき電極
９レジスト
１０犠牲層
ＡＳＢ放射源
Ｂシンクロトロン放射光
Ｃ凸面ミラー
Ｄシャッター
ＥＸ線マスク
Ｆウェハー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure mask structure, an exposure method and an exposure apparatus using the same, and a device manufacturing method using the mask structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the density and speed of semiconductor integrated circuits have been increased, the pattern line width of the integrated circuits has been reduced, and there has been a demand for higher performance semiconductor manufacturing methods. For this reason, a stepper using an X-ray (2 to 150 Å) light as an exposure wavelength has been developed as a printing apparatus.
[0003]
The X-ray mask structure used in this X-ray exposure apparatus usually has a configuration as shown in FIG. An X-ray absorber 3, a support film 2 for supporting the absorber 3, a holding frame 1 for holding the support film 2, and a reinforcing member 4 for reinforcing the holding frame 1 are used for bonding the holding frame and the reinforcing member. The whole surface or a plurality of points were bonded using the adhesive 5 or anodic bonding.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, due to the difference in the coefficient of thermal expansion after bonding and other changes over time, positional distortion and a decrease in surface accuracy are generated in the X-ray mask, and it is difficult to ensure high positional accuracy of the X-ray absorber. Has been proposed. However, it is difficult to secure the bonding strength by one-point bonding, and it is necessary to increase the area of one point in order to secure the strength. When the area of the single-point bonding was increased, a large force was applied at the time of bonding the reinforcing member and the holding frame, causing local distortion. In addition, in the case of single-point bonding, large vibrations are generated in the mask at the time of mechanical vibration or step & repeat in the exposure apparatus. Furthermore, when an unpredicted force is applied instead of a steady force, the probability of occurrence of breakage or the like is extremely high.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel mask structure that solves the above-mentioned problems of the prior art, an exposure method using the same, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following means.
[0007]
That is, the present invention provides a radiation absorber and a support film that supports the absorber, a holding frame that holds the support film, and a mask structure that has a reinforcing body that reinforces the holding frame. To provide a mask structure characterized by combining the main bonding and auxiliary dynamic support for fixing, the auxiliary dynamic support is perpendicular to the joint surface of the holding frame and the reinforcing body That the main bonding is one-point bonding, that the area of the one-point bonding of the main bonding is 5 mmφ or less, and that the holding is performed. The main bonding between the frame and the reinforcing member is one of direct bonding, anodic bonding, bonding with an inorganic adhesive, bonding by eutectic or diffusion of metal, bonding with an organic adhesive, and the holding frame The auxiliary support of the reinforcement is There metal, elastic hinge spring, the structure of the clasp, that those with either micromechanics, including said mask structure is X-ray exposure.
[0008]
Further, the present invention proposes an exposure method, wherein a pattern is transferred to a transfer target by exposure using the mask structure.
[0009]
Furthermore, the present invention uses the mask structure, and provides an exposure apparatus characterized in that a mechanism for transferring a pattern to a transfer target by exposure is provided.Using the mask structure, a pattern is formed on a processing substrate by exposure. The present invention proposes a method for manufacturing a device, which is manufactured by transferring, processing and forming the device, and a device manufactured by the above-described method.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments.
[0011]
First, since the support film needs to sufficiently transmit X-rays and be self-standing, it is preferable that the thickness be in the range of 1 to 10 μm. For example, Si, SiO ₂ , SiN, SiC, SiCN, It is made of a known material such as an inorganic film such as BN and AlN, a radiation-resistant organic film such as polyimide, and a single or composite film of these. Next, the X-ray absorber needs to absorb X-rays sufficiently and have good workability, but preferably has a thickness in the range of 0.2 to 1.0 μm. For example, it is composed of a heavy metal such as Au, W, Ta, or Pt, or a compound thereof. Further, a holding frame for holding the supporting film is formed of a silicon wafer or the like. Furthermore, an X-ray mask structure provided with a protective film of a radiation absorber, a conductive film, an antireflection film for alignment light, and the like may be used.
[0012]
The holding frame is provided with a reinforcing member for reinforcing the holding frame, and the reinforcing member is made of glass such as Pyrex glass or quartz glass, Si, or ceramics. Among them, those having a Young's modulus of 50 GPa or more and a linear expansion coefficient of 1 × 10 ⁻⁵ K ⁻¹ or less are preferable.
[0013]
These reinforcements are subjected to processing required for transport or chucking, and may also be processed for joining at the same time. When the main bonding is performed by one-point bonding and the frame itself is directly bonded to the holding frame, one point to be bonded may be processed. Usually, the area of one point is controlled by forming an adhesive or forming glass or metal by vapor deposition or the like. The area is 5mmφ or less, 0. It is preferable that the area be as small as possible when the diameter is 01 mmφ or more.
[0014]
The Si substrate serving as the holding frame is etched with an alkali or the like to form an X-ray transmission window, but the bonding with the reinforcing member may be performed after or before forming the window. Further, it may be before or after the formation of the radiation absorber. However, when the adhesive layer does not have resistance to the chemicals used for etching or forming the absorber, a protective film or the like is required. In the case where the characteristics of the bonding change due to the heat applied during the etching or the formation of the absorber, the bonding is performed later.
[0015]
The main bonding is direct bonding, anodic bonding, bonding by eutectic or diffusion of Au, Al, Cu, etc., bonding with inorganic adhesives, bonding with strong organic adhesives. Is used.
[0016]
Here, the direct bonding is a method of directly bonding Si, which is a holding frame, and a reinforcing member by heat, and may include a thermal oxide film of Si. Usually, it is heated to 400 to 1200 ° C.
[0017]
In the anodic bonding, glass (borosilicate glass) containing mobile ions such as Na ⁺ , Li ⁺ , k ⁺ , Pb ²⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , and Al ³⁺ is formed on the reinforcing member 4 to have a diameter of 0.01 to 5 mmφ. , Alumina silicate glass) or the like, and mask evaporation is performed, and the substrate 1 is bonded to the substrate 1 at a temperature of several V to 3 KV at a normal temperature to 500 ° C. Examples of the inorganic adhesive include an active metal method using an active metal such as Ti and Zr and an alloy such as Cu, Ni, Ag, and Sn as an insert material. An organic adhesive includes an epoxy-based adhesive, Acrylic type, silicon type and the like can be mentioned.
[0018]
The auxiliary dynamic support is preferably one that is firmly supported in a direction perpendicular to the joint surface between the holding frame and the reinforcing member and is dynamically supported in the horizontal direction. Reinforce the vertical strength without strictly fixing the horizontal positional relationship between the holding frame and the reinforcement. The positional relationship between the holding frame and the reinforcement is determined by the main bonding, and the deformation caused by the difference in the coefficient of thermal expansion and other changes over time is in the same state as the one-point bonding, so that the deterioration of the surface accuracy etc. is reduced. Or can be eliminated. Further, it is possible to prevent the vibration of the mask and the vibration of the mask at the time of step & repeat in the exposure apparatus. Further, damage or the like can be prevented against sudden force.
[0019]
As auxiliary dynamic support, use of fusion of metal with low elastic modulus, mounting with a structure called elastic elastic spring, or manufacturing very small clasp by micromechanics etc. You may. Examples of the metal having a low elastic coefficient include Au, Ag, Cu, Al, Pb, Zn, Ti, and Bs, and compounds and mixtures thereof. The elastic coefficient is preferably about 1 × 10 ¹⁰ Pa or more and about 15 × 10 ¹⁰ Pa or less. preferable. When the elastic modulus is 1 × 10 ¹⁰ Pa or less, no reinforcement is provided, and when the elastic coefficient is 15 × 10 ¹⁰ Pa or more, dynamic support is not provided. The size of the clasp is preferably about 10 μm to several mm in horizontal length.
[0020]
Further, in the exposure method and the exposure apparatus of the present invention, the pattern is transferred to the transfer target by exposing the transfer target through the mask of the present invention as described above, The device of the present invention is a device manufactured by exposing a processing substrate through the above-described mask structure to transfer a pattern onto the processing substrate, and processing and forming the pattern.
[0021]
The exposure method and exposure apparatus of the present invention may be conventionally known methods except that the above-described mask structure of the present invention is used. The device of the present invention is a device manufactured by a conventionally known method except that the mask structure of the present invention is used.
[0022]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples using the drawings.
[0023]
Example 1
FIG. 1 is a sectional view of the X-ray mask structure of the present invention.
[0024]
On the Si substrate which finally becomes the holding frame 1 as shown in FIG. 1, 2.0 μm of SiC which becomes the X-ray permeable support film 2 was formed by CVD.
[0025]
Next, in order to perform the auxiliary dynamic support 7, as shown in FIG. 2, a plating electrode 8 is formed on a reinforcing member 4 made of a Si substrate and SiC, a resist pattern 9 is formed, and the plating electrode 8 is made of Au by plating. 7a and 7b were formed. The resist pattern as shown in FIG. 2 may be formed by two exposures, or may be formed by one exposure by overexposure of the negative resist. In particular, when a novolak-based resist is exposed to light having a short wavelength such as KrF, absorption on the surface is large, and a resist pattern as shown in FIG. 2 is formed. Further, when a surface of a chemically amplified positive resist is coated with an amine and exposed, a pattern having a shape called T-top is obtained, which has a similar shape.
[0026]
In addition, since the one-point bonding to be the main bonding 6 is performed by anodic bonding, glass (Corning, # 7740-pyrex glass) containing movable ions, for example, Na ⁺ is provided on the reinforcing member 4 made of SiC so as to have an area of 3 mmφ. Sputtering and mask evaporation are performed. 200 V and 350 ° C. were applied between the substrate and the Si substrate for adhesion. At the same time, 7a and 7b are bonded by pressing.
[0027]
Au is a metal having a small elastic coefficient, and is not strictly fixed in the horizontal direction because of its shape.
[0028]
The Si substrate was etched with 30 wt% KOH to form a holding frame 1 having an X-ray transmitting portion. An etching protection film may be formed on Pyrex glass.
[0029]
Subsequently, after the formation of the plating electrode, a resist was formed in a desired pattern by an EB lithography apparatus, Au was deposited to a thickness of 0.4 μm, and the resist and the plating electrode were peeled off to form a radiation absorber pattern 3.
[0030]
In this embodiment, the auxiliary dynamic support is performed using Au produced by plating. However, it may be formed by vapor deposition or the like, or another material having a small elastic coefficient may be used.
[0031]
By performing the bonding between the holding frame and the reinforcing body by the main bonding and the auxiliary dynamic support as described above, local distortion does not occur at the time of bonding, and the surface accuracy is deteriorated due to thermal expansion and other temporal changes. To produce stable X-ray mask structure with high vibration resistance and high positional accuracy because it can stably obtain a strong bond without generating distortion or positional distortion. Was completed.
[0032]
Example 2
It is manufactured in the same manner as in Example 1, except that the auxiliary dynamic support is firmly supported in the direction perpendicular to the joint surface between the holding frame and the reinforcing body and dynamically supported in the horizontal direction. To increase the effect, the vertical length of the auxiliary bonding 7 was increased. For this purpose, a groove was formed in the reinforcing member 4 as shown in FIG.
[0033]
By bonding the holding frame 1 and the reinforcing member 4 by the main bonding 6 and the auxiliary dynamic support 7 as described above, the X-ray mask structure having a high positional accuracy as in the first embodiment is stabilized. And could be manufactured with good yield.
[0034]
Example 3
It was manufactured in the same manner as in Example 1, but as the auxiliary dynamic support, a dynamic support portion of auxiliary bonding was formed using a difference in etching rate using two kinds of materials. In this embodiment, Ti and Al are stacked and etched by dry etching with Cl ₂ gas. Wet etching may be used.
[0035]
The shape of the auxiliary dynamic support may be the same shape as in FIGS. 1 and 3, or may be a shape in which the number of layers is increased as shown in FIG.
[0036]
In this embodiment, as in the first embodiment, an X-ray mask structure having a high degree of positional accuracy could be manufactured stably with high yield.
[0037]
Example 4
In Example 1, the main adhesion was performed by Au-Si metal eutectic. In this embodiment, as in the first embodiment, an X-ray mask structure having a high degree of positional accuracy could be manufactured stably with high yield.
[0038]
Example 5
5 and 6 are sectional views of the mask structure of the present invention.
[0039]
A sputtering apparatus is used to form a film of W serving as an X-ray absorber with a thickness of 0.7 μm, then a desired pattern is formed by EB lithography, the W is etched using SF ₆ gas, and the radiation absorber 3 is formed. Thus, the holding frame 1 was formed by etching the Si substrate.
[0040]
As the main adhesive 6, an epoxy-based two-liquid adhesive was used.
[0041]
As the auxiliary dynamic support 7, an elastic spring made of Al as shown in FIG. 5B was used. In this case, a separately manufactured spring was bonded simultaneously with the main bonding as shown in FIG. A groove may be formed in the reinforcing member 4 as shown in FIG.
[0042]
In the present embodiment, the absorber was formed before the etching of Si. However, stress change did not occur at the etching temperature, and a complicated process was avoided while ensuring high positional accuracy of the X-ray absorber. Was completed.
[0043]
Example 6
FIG. 7 is a part of a cross-sectional view of the mask structure of the present invention.
[0044]
Auxiliary dynamic support was performed using a fine clasp as shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c). Clasps formed on both the Si substrate serving as the holding frame 1 and the reinforcing member 4 are formed by a method generally called micromechanics. FIG. 8 shows one type of the manufacturing method.
[0045]
First, as shown in FIG. 8A, a sacrifice layer 10 was formed using a resist or the like. Any material can be used as long as it can obtain an etching ratio by wet with respect to a material to be a final clasp.
[0046]
Next, a material 7 (c) ′ serving as a clasp as shown in FIG. 8B was formed. This 7 (c) ′ was patterned as shown in FIG. 8 (c) to obtain 7 (c).
[0047]
Finally, the sacrifice layer 10 is removed to form a fine clasp. This clasp was fitted to provide additional dynamic support.
[0048]
The reinforcing member 4 is made of Si, and a portion for performing main bonding is formed at the time of processing the reinforcing member. The holding frame 1 and the reinforcing member 4 are directly joined by heating at 800 ° C. for 3 hours.
[0049]
By processing the bonding portion in advance, the mask manufacturing process has been simplified.
[0050]
An SiN film serving as the support film 2 is formed on the Si substrate by 2 μm CVD, and the Si substrate is etched using an ethylenediamine-pyrocatechol solution to form an X-ray transmission window. A 0.8 μm-thick Ta film serving as an X-ray absorber was formed by a sputtering apparatus, a desired pattern was formed by EB lithography, and Ta was etched using a CBrF ₃ gas to obtain a radiation absorber 3.
[0051]
Here, the material used as the clasp is SiO ₂ , but a metal such as W may be used.
[0052]
Example 7
Next, an embodiment of an exposure apparatus for manufacturing a micro device (semiconductor device, thin-film magnetic head, micromachine, etc.) using the mask described in the first to sixth embodiments will be described. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the X-ray exposure apparatus of the present embodiment. In the figure, the synchrotron radiation light B in the form of a sheet beam emitted from the SR radiation source A is expanded by a convex mirror C in a direction perpendicular to the radiation light orbit plane. The emitted light reflected and expanded by the convex mirror C is adjusted by the shutter D so that the exposure amount in the irradiation area becomes uniform, and the emitted light passing through the shutter D is guided to the X-ray mask E. The X-ray mask E is manufactured by the method described in any of the embodiments described above. The exposure pattern formed on the X-ray mask E is exposed and transferred onto the wafer F by a step-and-repeat method, a scanning method, or the like.
[0053]
Example 8
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described X-ray mask structure will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel, a CCD, a thin-film magnetic head, a micro syringe, etc.). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask fabrication), an X-ray mask structure on which the designed circuit pattern is formed is manufactured by using the method of the first to sixth embodiments. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and actual circuits are formed on the wafer by X-ray lithography using the prepared X-ray mask structure and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step 4, and processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0054]
FIG. 11 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the above-described X-ray exposure method. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. Step 19 (resist stripping) removes unnecessary resist after etching. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0055]
By using the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has been conventionally difficult to manufacture.
[0056]
Furthermore, devices fabricated by X-ray exposure using these X-ray mask structures can create patterns faithful to device design drawings, so that high integration utilizing the features of X-ray lithography can be achieved. As well as having good device characteristics.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, performed in a small area as possible a point bonded by the main bonding, the holding frame and the reinforcing member is fixed, by reinforcing the strength of the auxiliary dynamic support, the localized strain at the time of bonding Strong adhesion can be obtained stably without causing any deterioration of surface accuracy or positional distortion due to thermal expansion or other changes over time, and strong vibration resistance and high positional accuracy Can be manufactured stably with high yield.
[0058]
Further, the exposure method and the exposure apparatus using the mask structure of the present invention can provide a high-yield and high-precision exposure method and an exposure apparatus.
[0059]
In addition, a high-performance device can be provided by transferring, processing, forming and manufacturing a pattern on a processing substrate using the mask structure of the present invention. That is, according to the present invention, a mask structure having high vibration resistance and high surface accuracy can be provided. Furthermore, according to the exposure method and exposure apparatus using the mask structure of the present invention, highly accurate exposure can be performed. Further, according to the device manufacturing method using the mask structure of the present invention, the device can be manufactured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view showing one embodiment of a mask structure of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 1A.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a resist pattern applied to a reinforcing member.
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the mask structure of the present invention.
FIG. 4A is a cross-sectional view showing another embodiment of the mask structure of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing an example of a state of auxiliary dynamic support. is there.
5 (a) is a cross-sectional view showing another embodiment of the mask structure of the present invention, and FIG. 5 (b) shows another example of the auxiliary dynamic support used in the present invention. FIG. 5C is a partial sectional view of another embodiment of the mask structure of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the mask structure of the present invention.
7A is a cross-sectional view showing another embodiment of the mask structure of the present invention, FIG. 7B is a cross-sectional view showing another example of auxiliary dynamic support, and FIG. c) is a sectional view showing an example of auxiliary dynamic support.
8 (a) to 8 (d) are cross-sectional views showing a manufacturing process of an auxiliary dynamic support.
FIG. 9 is a schematic view showing an example of the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a manufacturing flow of a device manufactured by an exposure apparatus using the mask structure of the present invention.
FIG. 11 is a detailed flowchart of a wafer process in a manufacturing flow of a device manufactured by an exposure apparatus using the mask structure of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional mask structure.
FIG. 13 is a cross-sectional view of another conventional mask structure.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 holding frame 2 support film 3 radiation absorber 4 reinforcing body 5 adhesive 6 main bonding 7 auxiliary dynamic support 8 plating electrode 9 resist 10 sacrifice layer A SB radiation source B synchrotron radiation C convex mirror D shutter EX Line mask F Wafer

Claims

A radiation absorber, and a supporting film for supporting the absorber, a holding frame for holding the supporting film, in the mask structure having a reinforcing member for reinforcing the holding frame,
Mask structure, characterized in that the combination of the auxiliary dynamic support to the main adhesive for fixing the said reinforcing member and said holding frame.

The auxiliary dynamic support is, and said reinforcing member and said holding frame with respect to the junction surface between the reinforcing member and the holding frame, supporting and stiff in the vertical direction, the direction parallel to dynamically The mask structure according to claim 1, wherein the mask structure is supported.

The mask structure according to claim 1, wherein the main bonding is one-point bonding.

Mask structure of claim 1 in which the area of the front Symbol 1 point bonding is equal to or less than 5 mm.phi.

The main adhesive bonding directly, anodic bonding, bonding with an inorganic adhesive, bonding by eutectic or diffusion of the metal, according to claim 1, characterized in that either the adhesive performance due to organic adhesives Mask structure.

It said auxiliary support is lower metallic elastic coefficient, the mask structure according to claim 1, characterized in that the support using any of the resilient hinge spring and clasp.

7. The mask structure according to claim 1, wherein the mask structure is for X-ray exposure.

An exposure method using the mask structure according to any one of claims 1 to 7 to transfer a pattern to a transfer target by exposure.

An exposure apparatus using the mask structure according to any one of claims 1 to 7, and having a mechanism for transferring a pattern to a transfer target by exposure.

A method for manufacturing a device, comprising a step of transferring a pattern to a transfer target by exposure using the mask structure according to any one of claims 1 to 7 .

A mask structure having a radiation absorber, a support film that supports the radiation absorber, a holding frame that holds the support film, and a reinforcing body that is joined to the holding frame at a plurality of locations. In some of the locations, a joint member that joins the holding frame and the reinforcing body is provided, the joining member joining the holding frame and the reinforcing body so as to be relatively displaceable in a direction parallel to a joining surface of the holding frame and the reinforcing body. Mask structure.