JP4795041B2 - Lithographic mask and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、リソグラフィ用マスク、特には反りや歪みがなく、高精度なリソグラフィが可能になるリソグラフィ用マスクとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lithographic mask, and more particularly to a lithographic mask capable of performing high-precision lithography without warping or distortion, and a method for manufacturing the same.
半導体デバイスにおけるリソグラフィ技術についてはパターン形成の微細化に伴ってＸ線リソグラフィ技術や、荷電粒子線を用いたリソグラフィ技術である電子線リソグラフィ技術やイオンビームリソグラフィ技術が有望視されている。 As for lithography technology in semiconductor devices, X-ray lithography technology, electron beam lithography technology and ion beam lithography technology, which are lithography technologies using charged particle beams, are promising as pattern formation becomes finer.
図１は電子線リソグラフィに用いられるリソグラフィ用マスク１００の概略を示す斜視図である。図２はリソグラフィ用マスク１００の積層構造を示す断面図である。例えば、リソグラフィ用マスク１００は、所望のパターンが形成されている薄膜１０３と、その薄膜１０３の外周を固定して下面側より支持する枠状の支持基板１０５と、支持基板１０５を補強するための補強枠１０７からなる。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a
なお、Ｘ線リソグラフィに用いられるマスクは、薄膜１０３の下面側にＸ線透過性の薄膜が積層されたもので、その他の点については、上記のものと同様であり、イオンビームリソグラフィ技術に用いられるマスクは、電子線リソグラフィ技術に用いられるものと同様である。
The mask used for X-ray lithography is a
ここで、薄膜１０３としては一般的には厚さ１μｍ以下の薄膜が用いられている。また、薄膜１０３を支持する支持基板１０５は、表面が平坦で、アルカリ液による異方性エッチングやドライエッチング等の確立されたエッチング方式に適していることから、通常はシリコンウエハ（以下Ｓｉウエハと記す）が用いられている。
Here, a thin film having a thickness of 1 μm or less is generally used as the
このような電子線リソグラフィ用マスクは、例えばＳｉウエハの鏡面にＳｉＣ薄膜を成膜した後、Ｓｉウエハの反対面からアルカリエッチングを行ってＳｉＣ薄膜をメンブレン状態とすることによって作られ、この場合メンブレンの周囲に相当する未エッチング領域がＳｉＣの支持基板１０５となる。ＳｉＣ薄膜への所望のパターン形成は、ＳｉＣ薄膜のメンブレン形成後に行っている。
Such a mask for electron beam lithography is made, for example, by forming a SiC thin film on the mirror surface of a Si wafer and then performing alkali etching from the opposite surface of the Si wafer to bring the SiC thin film into a membrane state. An unetched region corresponding to the periphery of the substrate becomes a
しかし、このＳｉＣ薄膜１０３と支持基板１０５としてのＳｉウエハは割れ易く、強度も不十分である。またマスク作製あるいは露光時の保持により変形を起こすため、安定したマスク作製、および露光結果が得られにくいという問題がある。従って支持基板１０５はその周囲を補強枠１０７で補強する必要があり、この補強枠１０７としては、Ｓｉウエハと比較的熱膨張係数が等しい、ほうけい酸ガラス（たとえば、商品名パイレックスガラス（登録商標）など）が用いられている。この支持基板１０５と補強枠１０７は通常、接着材を用いて固定する方法、あるいは陽極接合により結合されている。
However, the SiC
しかし、支持基板１０５と補強枠１０７を接着材により接着する場合、接着材層の厚さが３０〜１００μｍとなり、接着後のＳｉＣ薄膜１０３の平面度が、電子線リソグラフィ用マスクとして要求されるマスクの平面度１μｍ以下とすることができないという問題が生じる。また、接着材がマスク洗浄に通常用いられる薬液により変質したり、薬液中に成分が溶出するという問題があった。
However, when the
また陽極接合を用いた場合であっても、支持基板１０５の材料としてのＳｉウエハの熱膨張率が４．２×１０−６／℃であるのに対し、補強枠１０７の材料としてのほうけい酸ガラスの熱膨張率が３．５×１０−６／℃と差があるために、温度変化によってＳｉＣ薄膜に歪みが発生し易いという問題点が生じている。
Even when anodic bonding is used, the thermal expansion coefficient of the Si wafer as the material of the
これに対しては、補強枠１０７を支持基板１０５と同じ材質であるＳｉ単結晶板とし、支持基板１０５のＳｉウエハと補強枠１０７のＳｉ単結晶板を高温下での熱処理で直接接合するという方法が提案されている（たとえば［特許文献１］参照。）。
しかしながら、この場合には実用に耐える接着強度を得るためには９００℃以上の高温で熱処理を行う必要があるために、ＳｉＣ薄膜１０３の内部応力が変化し、ＳｉＣ薄膜１０３に歪みや破壊が引き起こされるという欠点があった。
However, in this case, since it is necessary to perform heat treatment at a high temperature of 900 ° C. or higher in order to obtain an adhesive strength that can withstand practical use, the internal stress of the SiC
また、支持基板１０５と補強枠１０７との間には、絶縁性のＳｉＯ２層が生成して導電性が低下するので、実際にリソグラフィ用マスクとして使用する際に、電子線等の照射によって電荷が次第に蓄積され、この蓄積された電荷が、電子線等の進行に影響を及ぼすため、安定した照射が行えなくなる欠点もある。
In addition, since an insulating SiO 2 layer is formed between the
本発明は、前述した目的に鑑みてなされたもので、上記の従来技術における諸欠点が解消された高い平面平行度を有するリソグラフィ用マスクを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described object, and an object of the present invention is to provide a lithography mask having high plane parallelism in which the above-described drawbacks in the prior art are eliminated.
前述した目的を達成するために第１の発明は、所望のパターンが形成されている薄膜と、前記薄膜の外周を固定して支持する支持基板と、補強枠と、金属箔の溶解固化物から成り前記支持基板と前記補強枠とを接合する接合部と、を具備し、前記支持基板の前記補強枠側、もしくは前記補強枠の前記支持基板側の少なくともいずれか一方の面に、凹部を有し、前記凹部が、前記支持基板の前記補強枠側、もしくは前記補強枠の前記支持基板側のいずれか一方の面に形成される場合には、前記凹部の深さが１０μｍ〜２０μｍであり、前記凹部が、前記支持基板の前記補強枠側、および前記補強枠の前記支持基板側の両方の面に形成される場合には、前記凹部の深さの合計が１０μｍ〜２０μｍであり、前記凹部内に前記接合部が配されていることを特徴とするリソグラフィ用マスクである。 In order to achieve the above-described object, the first invention includes a thin film in which a desired pattern is formed, a support substrate that fixes and supports the outer periphery of the thin film, a reinforcing frame, and a melted and solidified metal foil. And a joint portion for joining the support substrate and the reinforcement frame, and has a recess on at least one of the reinforcement frame side of the support substrate and the support substrate side of the reinforcement frame. And when the said recessed part is formed in the any one surface of the said reinforcement frame side of the said support substrate, or the said support substrate side of the said reinforcement frame, the depth of the said recessed part is 10 micrometers-20 micrometers, When the recess is formed on both the reinforcing frame side of the support substrate and the support substrate side of the reinforcement frame, the total depth of the recess is 10 μm to 20 μm, and the recess this said joint is disposed within It is a lithography mask and said.
このリソグラフィ用マスクは、金属箔を構成する素材は支持基板及び補強枠と共晶をなす材料、または共晶をなす材料を含む合金が望ましく、例えば、金または金を含む合金が望まれる。また、凹部が、支持基板の補強枠側、もしくは補強枠の支持基板側のいずれか一方の面に形成されるようにしてもよい。 The lithographic mask material constituting the gold Shokuhaku material constituting the support substrate and the reinforcing frame and the eutectic or alloy preferably containing a material of the eutectic, e.g., desired alloys containing gold or gold. Moreover, you may make it a recessed part be formed in the any one surface of the reinforcement frame side of a support substrate, or the support substrate side of a reinforcement frame.
また、第２の発明は、所望のパターンが形成されている薄膜と前記薄膜の外周を固定して支持する支持基板とからなる薄膜／支持基板複合体と、前記支持基板を補強する補強枠とを準備し、前記支持基板もしくは前記補強枠の少なくともいずれか一方の接合対象面に、凹部を設け、前記凹部に金属箔を配置して、前記薄膜／支持基板複合体および前記補強枠を重ねた後、前記金属箔を加熱及び加圧により溶解させ、固化させて前記支持基板と前記補強枠とを接合する工程を具備し、前記凹部が、前記支持基板もしくは前記補強枠のいずれか一方の接合対象面に形成される場合には、前記凹部の深さが１０μｍ〜２０μｍであり、前記凹部が、前記支持基板および前記補強枠の両方の接合対象面に形成される場合には、前記凹部の深さの合計が１０μｍ〜２０μｍであることを特徴とするリソグラフィ用マスクの製造方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a thin film / support substrate composite comprising a thin film on which a desired pattern is formed and a support substrate that fixes and supports the outer periphery of the thin film, and a reinforcing frame that reinforces the support substrate; And a thin film / support substrate composite and the reinforcing frame are stacked by providing a concave portion on at least one of the surfaces to be joined of the supporting substrate or the reinforcing frame, disposing a metal foil in the concave portion . after, the metal foil is dissolved by heat and pressure, and comprising a step of bonding the supporting substrate and the reinforcing frame is solidified, the recess, one of the bonding of the support substrate or the reinforcing frame When formed on the target surface, the depth of the concave portion is 10 μm to 20 μm, and when the concave portion is formed on the bonding target surface of both the support substrate and the reinforcing frame, Total depth is 1 It is a manufacturing method of the mask for lithography characterized by being 0 micrometer-20 micrometers .
第１の発明によれば、所望のパターンが形成されている薄膜と、該薄膜の外周を固定して支持する支持基板と、前記支持基板を補強する補強枠とからなるリソグラフィ用マスクにおいて、マスクの支持基板上に配置された薄膜に歪みや破壊が引き起こされることがなく、また、支持基板と補強枠との間に導電性が付与されるため、荷電粒子線が照射された際に電荷が蓄積して荷電粒子線の進行に影響が生じることを回避可能で、高精度の平面平行度を有するリソグラフィ用マスクを提供することができる。 According to the first invention, there is provided a lithography mask comprising a thin film on which a desired pattern is formed, a support substrate that fixes and supports the outer periphery of the thin film, and a reinforcement frame that reinforces the support substrate. The thin film placed on the support substrate is not distorted or broken, and conductivity is imparted between the support substrate and the reinforcing frame. It is possible to provide a lithography mask that can avoid accumulation and affect the progress of the charged particle beam, and has high-precision plane parallelism.
また、第２の発明によれば、上記の薄膜と支持基板との複合体と、上記の補強枠とを準備し、支持基板と補強枠との間に金属箔を配置し、溶解させて両者間を接合することにより、上記のような利点を有するリソグラフィ用マスクを支障なく、かつ効率よく製造可能な製造方法を提供することができる。 According to the second invention, the composite of the thin film and the supporting substrate and the reinforcing frame are prepared, and the metal foil is disposed between the supporting substrate and the reinforcing frame, and both are dissolved. By joining the gaps, it is possible to provide a manufacturing method that can efficiently and efficiently manufacture a lithography mask having the above-described advantages.
以下添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ用マスク１について詳細に説明する。ここでは電子線リソグラフィ用マスクを例にとって示す。
図３は本実施の形態に係るリソグラフィ用マスク１の斜視図、図４は、リソグラフィ用マスク１の積層構造を示すための断面図である。
Hereinafter, a lithography mask 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, an electron beam lithography mask is taken as an example.
FIG. 3 is a perspective view of the lithography mask 1 according to the present embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the laminated structure of the lithography mask 1.
図３及び図４に示すように、リソグラフィ用マスク１は、図中の上側から、薄膜３、支持基板５、接合部９及び補強枠７が順に積層された積層構造を有し、図示の例では、全体の平面形状が円形のものであるが、円形以外の多角形であってもよい。薄膜３は平面形状が円形であり、周縁部（外周部）を除いた部分に、所望のパターン、好ましくは集積回路等に相当するパターン（図示せず）が形成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the lithography mask 1 has a laminated structure in which a
薄膜３は、その外周部を図中の下面側において支持基板５により支持される。支持基板５は板状で、平面形状の外形が薄膜３の外形と同一な円形であり、中心からの大部分を同心円状にくりぬかれた環状の形状を有する。補強枠７は支持基板５を補強するために、支持基板５の下面側に積層される。図に示す例では、補強枠７の外形は支持基板５の外形よりも大きく、支持基板５と同様、中心からの大部分を同心円状にくりぬかれた穴１７を有し、また、その穴１７の大きさは、支持基板５におけるくりぬかれた部分の大きさよりも大きい。
The outer periphery of the
なお、所望のパターンが形成されている薄膜３は、必ずしも一層ではなく、マスクのパターンを転写する際に用いる荷電粒子線の種類に合わせてバリエーションがあり得る。一例として荷電粒子線が電子線である場合、開孔部で構成されたパターンを有する薄膜３は、開孔部を覆う別の膜を伴うと、結果として、電子線が開孔部から透過しないので、薄膜３単独であることが望ましい。荷電粒子線がイオンビームである場合にも同様である。しかしながら、荷電粒子線がＸ線である場合には、Ｘ線が透過し得る材料で構成された膜で、開孔部が覆われていてもよい。
Note that the
また、図４に示されるように、支持基板５のくりぬかれた部分は、図４中の下方に向かうほど、直径が大きいものが多いが、この限りではない。さらに、補強枠７のくりぬかれた穴１７の壁面部は、図４で垂直に表現されているが、斜めであってもかまわない。また、支持基板５、接合部９、補強枠７が重なる部分の形状についても、接合部９は両者より小さくてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, the hollowed portion of the
リソグラフィ用マスク１は、支持基板５と補強枠７の間に金属箔１５からなる接合部９を有する。接合部９の平面形状は、支持基板５と補強枠７が重なる部分の形状に相当する。支持基板５と補強枠７の間の相対する面は平坦であるが、これらの相対する面の一方もしくは両方が凹部を有するほうが好ましい（図９〜図１３で後述する。）。
The lithography mask 1 has a joint 9 made of a
次に、図５〜図７を用いて、リソグラフィ用マスク１の製造方法について説明を行う。
リソグラフィ用マスク１を製造するには、まず支持基板５と穴１７を有する補強枠７の間の接合部９が設けられる予定の区域に、金属箔１５を配置する。その後、支持基板５と補強枠７との間に熱をかけ、より好ましくは、熱と圧力をかけて、金属箔１５を溶解させ、支持基板５と補強枠７との間に接合部９を形成する。
Next, the manufacturing method of the lithography mask 1 will be described with reference to FIGS.
In order to manufacture the lithography mask 1, first, the
接合部９を形成するタイミングとしては、支持基板５をくり抜き、図４と同様の形状に加工した後でもよいが、これにより形成される薄膜３のメンブレンはデリケートで衝撃に弱いため、支持基板５のくりぬき前に支持基板５と補強枠７との間に接合部９を形成することが好ましい。
The timing of forming the joint 9 may be after the
図５（ａ）に示すように、支持基板５上に薄膜３を形成したマスクブランク１３を準備し、図５（ｂ）に示すように、所定の素材の板８を切削加工等により環状の形状に成形し、穴１７を有する補強枠７を準備しておく。
図９で後述するような凹部１１を形成する場合には、切削するか、もしくはエッチング等によって行う。
As shown in FIG. 5A, a mask blank 13 having a
When forming the recess 11 as will be described later with reference to FIG. 9, it is performed by cutting or etching.
次に、図６に示すように、支持基板５側の所定の位置に金属箔１５を配置するか、もしくは、補強枠７側の所定の位置に金属箔１５を配置する。ここで、パターン形成領域１９は、次のステップで接合後エッチングを施してパターンを形成する領域である。
Next, as shown in FIG. 6, the
その後、図７に示すように、支持基板５、金属箔１５、及び補強枠７側を重ね、例えば、上部に支持基板５の形状に合った凹部２３を有する加圧板２１、下部に加圧板２１ａを配置する。その後支持基板５側、もしくは補強枠７側のいずれか一方、もしくは両方から加熱し、より好ましくは加熱及び加圧板２１、加圧板２１ａで加圧して金属箔１５を溶解させた後、冷却して固化させることにより、支持基板５及び補強枠７を接合する。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the
図８は支持基板５と補強枠７が接合された図を示す。図７における金属箔１５が溶解されて接合部９となる。支持基板５と補強枠７は接合部９により接合される。
FIG. 8 shows a view in which the
接合後、補強枠７側からパターン状にエッチングして、支持基板５を補強枠７に対応した環状に成形して、外周部以外の薄膜３を露出させ、さらに、露出した部分の薄膜３にパターン状にエッチングを施して、図４に示すリソグラフィ用マスク１を得る。
以上の製造過程において、薄膜３に対するエッチング及び支持基板５に対するエッチングは、逆の順に行ってもよい。
After joining, etching is performed in a pattern from the reinforcing
In the above manufacturing process, the etching on the
次に、他の実施の形態に係るリソグラフィ用マスク１ａについて説明する。
図９は補強枠７の上面に凹部１１ａを有したリソグラフィ用マスク１ａを示し、図１０は図９の要部の拡大図を示す。
図９、図１０に示すリソグラフィ用マスク１ａでは、補強枠７の上面に凹部１１ａを有しており、補強枠７側の凹部１１ａにおいて金属箔１５からなる接合部９を有している。
Next, a
FIG. 9 shows a
The
次に図１１、図１２を参照しながら、リソグラフィ用マスク１ａの製造方法について説明を行う。
図１１は接合対象面に凹部１１ａを設けた場合の接合前の状態を示す断面図である。補強枠７の上部に形成された凹部１１ａに金属箔１５を配置する。この後、第１の実施形態と同様、加熱し、好ましくは加熱及び加圧し、金属箔１５を溶解させる。
Next, a method for manufacturing the
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state before joining when a
このとき、接合対象面に凹部１１ａが設けられている場合は、凹部１１の形状に合わせた形状の金属箔１５を凹部１１ａに配置することが好ましい。
この後、冷却して固化させ、図１２に示すように金属箔１５が固化して接合部９となり、支持基板５と補強枠７が接合される。
接合部９において、実際に接合に寄与する面積は、必ずしも広くなくてもよい。例えば、接合部９は、図１２に示すように、補強枠７と支持基板５の重なり合う部分の幅に対して、十分な幅を有していてもよいが、十分な面積を有していなくてもよく、線状や点状に接合した部分であってもよい。
At this time, when the recessed
Then, it cools and solidifies, and as shown in FIG. 12, the
In the joint portion 9, the area that actually contributes to the joint does not necessarily have to be wide. For example, as shown in FIG. 12, the joint portion 9 may have a sufficient width with respect to the width of the overlapping portion of the reinforcing
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、他の実施の形態に係るリソグラフィ用マスク１ｂ、１ｃを示す図である。
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、接合部９における、支持基板５と補強枠７の間の相対する面の表面形状を示す図である。なお、図１３（ａ）、図１３（ｂ）においては、接合に関係する部分のみを図示する。
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing the surface shapes of the opposing surfaces between the
図１３（ａ）に示すリソグラフィ用マスク１ｂにおいては、支持基板５の下面に凹部１１ｂを有しており、凹部１１ｂにおいて金属箔１５の溶解固化物からなる接合部９（図では、その断面形状が垂直に模式的に示されている。）を有している。
In the
また、図１３（ｂ）に示すリソグラフィ用マスク１ｃにおいては、補強枠７の上面に凹部１１ｃ、支持基板５の下面に凹部１１ｄを有しており、凹部１１ｃと凹部１１ｄが重なって生じる空間において金属箔１５の溶解固化物からなる接合部９を有している。補強枠７を支持基板５よりも十分に厚い素材で構成する場合には、補強枠７側に凹部１１ｄを形成する方が、作業効率上好ましい。
Further, the
以上説明したように、支持基板５と補強枠７の間のいずれかに凹部１１を設け、接合部９を形成するが、これらの凹部１１は、支持基板５もしくは補強枠７の外周に沿って、連続的に設けてもよいし、不連続的に設けてもよい。
As described above, the concave portion 11 is provided between the
なお、凹部１１を設ける理由は、接合に必要な金属の厚みを保つためであるが、接合時に流動した余分な金属を受け入れる受け皿としての役割を持たせるためでもある。また、凹部１１の容積を調節することにより、受け皿としての凹部１１を金属が乗り越えることを防止することも可能になる。 The reason why the recess 11 is provided is to maintain the thickness of the metal necessary for joining, but also to provide a role as a receiving tray for receiving excess metal that has flowed during joining. Further, by adjusting the volume of the recess 11, it becomes possible to prevent the metal from getting over the recess 11 as a tray.
図１０、図１３（ａ）、（ｂ）に示すリソグラフィ用マスク１ａ、１ｂ、１ｃにおいては、補強枠７の上面もしくは支持基板５の下面の少なくとも一方の接合部となる場所に凹部１１を形成し、その凹部１１に金属箔の溶解固化物１５を配することにより、支持基板５と補強枠７との接合部９以外に余計な接合層を介在させることなく、支持基板５と補強枠７が互いに直接接触した状態で接合することができ、支持基板５のゆがみが補正できる。さらには、補強枠７の接合部９に凹部１１を形成しない場合と比較して、接合層の厚みのバラッキによる平面度の低下を極力抑えることができる効果がある。
In the
凹部１１の深さは１０〜２０μｍが好ましい。凹部１１の深さが１０μｍより浅いと、支持基板５と補強枠７を接合する金属箔１５の延伸量が少ないので、支持基板５の歪みを十分に補正する力が得られない。なお、図１３（ｂ）に示すリソグラフィ用マスク１ｃにおいては、支持基板５に設けられた凹部１１ｂの深さと補強枠７に設けられた凹部１１ｄの深さの合計が１０〜２０μｍであることが好ましい。また、凹部の深さが２０μｍより深いと、逆に、支持基板５と補強枠７を接合する金属箔１５の硬度により、支持基板５の歪みを補正する力が強すぎるため、支持基板５の歪みが増加し、さらに支持基板５が破損する可能性があり好ましくない。
また、凹部１１の直径は１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。凹部１１の直径が１ｍｍより小さいと支持基板５と補強枠７の金属箔１５の接合面積が小さく、接合の信頼性に欠ける。また、凹部の直径が１０ｍｍより大きいと、支持基板５と補強枠７の接合強度が強く、支持基板５と補強枠７の間に発生する熱収縮量差に起因する応力により、支持基板５を破壊することがある。
As for the depth of the recessed part 11, 10-20 micrometers is preferable. If the depth of the recess 11 is shallower than 10 μm, the amount of stretching of the
The diameter of the recess 11 is preferably 1 mm to 10 mm. When the diameter of the recess 11 is smaller than 1 mm, the bonding area between the
前述した各実施の形態においては、薄膜１としては、シリコン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、もしくはダイヤモンド等を素材とするものが好ましく、薄膜１の厚みは、０．２μｍ〜４μｍ程度であることが好ましい。
支持基板５としては、シリコン、炭素、低膨張ガラス、アルミナ等の酸化物セラミック、炭化ケイ素、炭化タングステン、もしくは炭化モリブデン等の炭化物セラミック、または、窒化ケイ素、もしくは窒化アルミニウム等の窒化物セラミックを素材とするものが好ましく、支持基板５の厚みとしては、一例として、０．６ｍｍ〜２ｍｍ程度が好ましい。
In each of the embodiments described above, the thin film 1 is preferably made of silicon, silicon nitride, silicon carbide, diamond-like carbon (DLC), diamond or the like, and the thickness of the thin film 1 is 0.2 μm to It is preferably about 4 μm.
The
補強枠７としては、上記の支持基板５と同様な素材からなるもので、厚みとしては、３ｍｍ〜１５ｍｍ程度が好ましい。
The reinforcing
接合部４を構成する金属箔の素材としては支持基板５及び補強枠７と共晶をなす金属、あるいは共晶をなす金属を含む合金が望ましく、支持基板５及び補強枠７がシリコンの場合は金Ａｕ、アルミニウムＡｌ、またはこれらを含む合金を用いるのがよい。支持基板５及び補強枠７がアルミナ、炭化タングステンの場合はモリブデンＭｏ、支持基板５及び補強枠７が炭化ケイ素、窒化ケイ素の場合はチタンＴｉ、Ｚｒ、モリブデンＭｏ、支持基板５及び補強枠７が炭化モリブデン、窒化アルミニウムの場合はシリコンＳｉなどが挙げられる。中でも、低温度で高い接合強度が得られる点で金Ａｕがより好ましい。また、接合部９を導線として利用する場合には導電性が高い金Ａｕが好ましい。金属箔の厚みは、凹部よりも厚いことが望ましい。
The metal foil constituting the joint 4 is preferably a metal eutectic with the
さらに、支持基板５と補強枠７との接合において、支持基板５と補強枠７とが金から成る金属箔１５の溶解固化物により点接合することが特に望ましい。その理由は、線接合及び面接合では、ＳｉとＡｕとの熱膨張係数の差により、応力が発生し、支持基板５が歪んだり、破損する場合があるからである。
ここで、接合部９の配置は、補強枠７の穴１７の周囲でその穴１７と同心円上で円周を３等分とした１２０°等配の３点接合が発生応力を低減し、高い平面平行度が得られることから、特に望ましい。
Furthermore, in the joining of the
Here, the arrangement of the joint portion 9 is high at 120 ° equidistant three-point joining around the
補強枠７を単結晶Ｓｉとする理由は、補強枠７の材質を、支持基板５の材質と同じＳｉ単結晶とすることにより、補強枠７と支持基板５の熱膨張差がなくなり、熱膨張差による歪みを低減することが可能であるからである。
The reason why the
次に、図１４〜図１５を参照しながら、本発明の実施例におけるＳｉＣ薄膜３部分の平面平行度（そり量）の評価について説明を行う。図１４、図１５はリソグラフィ用マスク１aに係る実施例１、実施例３をそれぞれ示す。
Next, the evaluation of the plane parallelism (warping amount) of the SiC
（実施例１）
図１４を参照しながら、実施例１について説明を行う。
支持基板５としては、直径４インチ、厚さ６００μｍの結晶方位が（１００）である、両面研磨したＳｉウエハを用いた。これにＣＶＤ法で厚さ０．５μｍのＳｉＣ薄膜３を成膜した。
Example 1
Example 1 will be described with reference to FIG.
As the
次に、結晶方位が同じく（１００）で、直径が１００ｍｍ、厚さが５ｍｍである両面研磨した円盤形のＳｉ単結晶の中央部に直径５５ｍｍの穴１７を設けてリング円盤状の補強枠７を作った。
Next, a
次に、リング円盤状の補強枠７の穴１７の周囲でその穴１７と同心円上で円周を３等分とした１２０°等配部位に点状の深さ１５μｍの凹部１１ａを３箇所形成した。
その凹部１１ａに純度９９．９%の金Ａｕからなる金属箔１５を配した後、支持基板５のＳｉＣ薄膜３を形成した面と反対面である研磨面と補強枠７とが接触するように重ね合わせ、それを真空中において、１０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけながら加熱処理して補強枠７と支持基板５とを実質的に点接合した。
Next, three spot-shaped
After the
また、この接合体については支持基板５の接合面にプラズマＣＶＤ法で、アルカリエッチング保護膜としてＳｉＮ膜を厚さ０．５μｍに形成した後、メンブレン領域となる１辺２５ｍｍの四角形部分のＢＮ膜をＣＦ４／Ｏ２混合ガスによってドライエッチングで除去した後、露出したＳｉ面をアルカリエッチングで除去して、リソグラフィ用マスク１ａを得た。
In addition, for this joined body, a SiN film having a thickness of 0.5 μm was formed as an alkali etching protective film on the joining surface of the
（実施例２）
同様にして、リング円盤状の補強枠７の穴１７の周囲でその穴１７と同心円上で円周を４等分とした９０°等配部位に点状の深さ２０μｍの凹部１１ａを４箇所形成した場合を実施例２とした。
(Example 2)
In the same manner, around the
（実施例３）
次に図１５を参照しながら、実施例３について説明を行う。実施例１と同様に、リング円盤状の補強枠７の穴１７の周囲にリング状に深さ１０μｍの凹部１１ａを形成した。
(Example 3)
Next,
さらに、参考例４〜参考例７について検証を行った。補強枠７の材質をＳｉ単結晶とし、点接合の部位を１２０°等配部位と試料作製条件を固定し、補強枠７の接合面９の凹部１１がない場合（参考例４）、凹部１１の深さが７μｍの場合（参考例５）、凹部１１の深さが２５μｍの場合（参考例６）、凹部１１の深さを１５μｍとしてシリコンＳｉを含む金Ａｕはんだを用いた場合（参考例７）について、リソグラフィ用マスク１を実施例１〜実施例３と同様にして得た。表１に実施例１〜実施例３、参考例４〜参考例７の作製条件をまとめて示した。
Further, Reference Example 4 to Reference Example 7 were verified. When the material of the reinforcing
表１は実施例１〜実施例３、参考例４〜参考例７の作製条件を示す表である。「補強枠接触面の凹部の有無」は、補強枠７及び支持基板５の接合面に凹部１１を配しているか否かを示す。「凹部の深さ」は接合面の凹部１１の深さを示す。接合材は、接合時に用いる金属箔１５の溶解固化物の材質を示す。接合形態は、接合面において補強枠７及び支持基板５が金属箔１５によって接合される形態を示す。接合温度及び荷重はそれぞれ接合時の加熱、加圧の大きさを示すものである。
Table 1 is a table showing the production conditions of Examples 1 to 3 and Reference Examples 4 to 7. “Presence / absence of a recess on the reinforcing frame contact surface” indicates whether or not the recess 11 is arranged on the joint surface between the reinforcing
また、表２は前述の作製条件によって得られたリソグラフィ用マスク１を評価した評価結果を示す。 Table 2 shows an evaluation result of evaluating the lithography mask 1 obtained under the above-described manufacturing conditions.
評価方法としては、得られたリソグラフィ用マスク１の平面平行度を補強枠７の表面を仮想基準面としたときのＳｉＣ薄膜３部分の仮想基準面からのそり量で求めることとし、レーザ干渉計式平面度測定機により測定した。
As an evaluation method, the plane parallelism of the obtained lithography mask 1 is obtained by the amount of warpage of the SiC
「ＳｉＣ薄膜部分の平面平行度」は、前述のそり量をμｍ単位で示し、そのそり量に基づいた評価を示している。
ここで、ＳｉＣ薄膜３部分のそり量が１μｍ以下のものを「良好」であるとして評価した。
“Planar parallelism of the SiC thin film portion” indicates the above-described warpage amount in units of μm, and indicates an evaluation based on the warpage amount.
Here, a case where the amount of warpage of the SiC
表２の結果から、実施例１〜実施例３のリソグラフィ用マスク１のＳｉＣ薄膜３部分の平面平行度は１μｍ以下と良好であった。参考例４〜参考例７については、いずれもＳｉＣ薄膜３部分の平面平行度は１μｍを超えて大きいものであった。
From the results of Table 2, the plane parallelism of the SiC
以上の評価結果より、接合面に凹部１１が存在することが望ましく、さらに凹部１１の深さは１０μｍ〜２０μｍであることが望ましい。 From the above evaluation results, it is desirable that the concave portion 11 exists on the joint surface, and the depth of the concave portion 11 is desirably 10 μm to 20 μm.
（参考例８）
次に、図１６を参照しながら、参考例８について説明を行う。図１６（ａ）は支持基板５と薄膜３を示す断面図である。図１６（ｂ）はパターン部３５を有する支持基板５を示す平面図、図１６（ｃ）は補強枠７に接合前の金属箔１５を配した補強枠７の平面図である。支持基板５と薄膜３は金属箔１５を介して補強枠７に接合される。下側から、厚みが７２５μｍのＳｉからなる支持基板５、厚みが０．１０μｍのエッチングストッパ層となるＳｉＯ２、及び厚みが１μｍのＳｉからなる薄膜３（メンブレン）が順に積層した、合計厚みが７２６μｍの直径２００ｍｍである、Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）ウエハを準備した。このＳＯＩウエハを、ウエハ中心を通る直線の長さが縦横とも１５２ｍｍとなり、かつそれらの直線に対して垂直方向に交わるよう、ダイシングによって外形を切断加工したうえで、支持基板５の中央部を裏面からパターンエッチングを行って除去し、周縁部に沿った幅６４ｍｍの支持基板５を形成した。
( Reference Example 8)
Next, Reference Example 8 will be described with reference to FIG. FIG. 16A is a cross-sectional view showing the
An On Insulator (SOI) wafer was prepared. The SOI wafer was cut by cutting the outer shape by dicing so that the length of the straight line passing through the center of the wafer is 152 mm in length and breadth and intersecting the straight line in the vertical direction. The
その後、エッチングストッパ層をエッチングにより除去して、Ｓｉ薄膜３のみの状態とし、中央部に２４ｍｍ×２４ｍｍの正方形状のパターン部３５を形成した。
Thereafter, the etching stopper layer was removed by etching, so that only the Si
上記のものとは別に、縦横１５２ｍｍ×１５２ｍｍの正方形状を有し、厚みが５．６２ｍｍ、中央部に縦横５２ｍｍ×５２ｍｍの正方形状の穴１７を有するＳｉ製の補強枠７を準備した。なお補強枠７の外側半分は一定の厚みとし、内側半分は一定の傾斜で内側へ行くほど薄くなるよう、最も内側の厚みが２ｍｍとなるベベル形状とした。
Separately from the above, a
縦横５ｍｍ×５ｍｍの正方形状を有し、厚みが１０μｍの金から成る金属箔１５を準備し、補強枠７の上面の四隅、及び補強枠７の各辺の中央、の合計８箇所に載せ、その上にパターン部を有する支持基板５を、その支持基板５側が接するようにして載せ、一番上に、外形が１５２ｍｍ×１５２ｍｍ、厚みが３ｍｍ、中央部に７０ｍｍ×７０ｍｍの貫通孔を有する５０ｇの石英製のおもりを載せた。
A
このように重ねられたものを真空中、６００℃の温度で１時間加熱処理を行なったところ、補強枠７と支持基板５が接合されたリソグラフィ用マスク１を得た。
The stacked layers were heat-treated in a vacuum at a temperature of 600 ° C. for 1 hour, whereby the lithography mask 1 in which the reinforcing
接合前のパターン部を有する支持基板５の平面平行度が５７．３μｍであったのに対し、得られたリソグラフィ用マスク１における支持基板５の平面平行度は６．９μｍと著しく向上が見られた。
While the plane parallelism of the
（参考例９）
次に図１７、図１８を参照しながら、参考例９について説明を行う。図１７は、シリコンブロック（Ｓｉブロック）２９の平面図、図１８はＳｉブロック２９と、シリコン板（Ｓｉ板）２５との接合状態を示す断面図である。
( Reference Example 9)
Next, Reference Example 9 will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. 17 is a plan view of the silicon block (Si block) 29, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing a bonding state between the
接合に用いる金属を変えたときの接合状態を確認するために、接合に関与する各材料を次のような形状のものとして準備した。まず、図１７および図１８のＡの部分に示すように上面が縦横２５ｍｍ×５０ｍｍの長方形を有し、厚みが５ｍｍのＳｉブロック２９を準備し、縦横５ｍｍ×５ｍｍの面積を有し、上面が平面で、かつ高さが１０μｍの突起２７どうしが、Ｓｉブロック２９上面の縦方向に２個、横方向に４個、従って合計８個、いずれも５ｍｍ間隔で配列するよう、切削加工（ブラスト）により設けて、突起２７のついたＳｉブロック２９を得た。このＳｉブロック２９は補強枠を想定したものである。
In order to confirm the joining state when the metal used for joining was changed, each material involved in joining was prepared as having the following shape. First, as shown in part A of FIG. 17 and FIG. 18, an
上記のものとは別に、縦横２５ｍｍ×５０ｍｍの長方形を有し、厚みが７２５μｍのＳｉ板２５を準備した。このＳｉ板２５は支持基板を想定したものである。
Apart from the above, a
図１８に示すように、上記の突起２７のついたＳｉブロック２９を突起２７を上にして置いた。さらに、縦横５ｍｍ×５ｍｍ、厚みが１０μｍの金から成る金属箔１５をＳｉブロック２９上の中央の４つの突起２７上に載せ、その上に、上記のＳｉ板２５を、板全体が突起２７付きのＳｉブロック２９上を覆うようにして載せた。さらに、Ｓｉ板２５上に３０ｇのモリブデン製のおもり３１を載せた。
As shown in FIG. 18, the
突起２７付きのＳｉブロック２９、金から成る金属箔１５、Ｓｉ板２５、及びおもり３１が重ね合わされた状態のものを、真空度が１．３×１０−３Ｐａ以下の真空炉内で、５５０℃の温度で１５分間加熱処理を行ない、接合を行った。また、同様のＳｉブロック２９とＳｉ板２５とを、以上とほぼ同様の手順で、金属箔１５に金Ａｕの代わりにアルミニウムＡｌを用いて接合した。
In a vacuum furnace having a degree of vacuum of 1.3 × 10 −3 Pa or less, the
なお、上記の手順で接合を行った場合、共晶層の形成状態を、サンプル断面を走査型電子顕微鏡によって確認したところ、シリコンＳｉと金Ａｕとの共晶点は３６３℃であり、シリコンＳｉとアルミニウムＡｌとの共晶点は５７７℃であった。 When bonding was performed according to the above procedure, the eutectic layer formation state was confirmed by scanning electron microscope, and the eutectic point of silicon Si and gold Au was 363 ° C., and silicon Si The eutectic point between aluminum and aluminum was 577 ° C.
接合後、おもりを除去し、Ｓｉブロック２９及びＳｉ板２５のいずれもチャックに接着剤で接着し、引張試験を行った結果、金属箔１５に金Ａｕ、アルミニウムＡｌのいずれを用いた場合にも、Ｓｉ板２５が破損してしまった。これにより十分な接合強度を有していることが確かめられた。Ｓｉ板２５が破損に至った際の引っ張り力は、金属箔１５に金Ａｕを用いた場合が１３ＭＰａであり、また、金属箔１５にアルミニウムＡｌを用いた場合が１２．５ＭＰａであった。
After joining, the weight is removed, and both the
以上説明したように、本発明のリソグラフィ用マスクにおいては、支持基板上に配置された薄膜に歪みや破壊が引き起こされることがなく、また、支持基板と補強枠との間に導電性が付与されるため、荷電粒子線が照射された際に電荷が蓄積して荷電粒子線の進行に影響が生じることを回避可能で、高精度の平面平行度を有する。
また、製造の過程においても、上記の薄膜と支持基板との複合体と、上記の補強枠とを準備し、支持基板と補強枠との間に金属箔を配置し、溶解させて両者間を接合することにより、上記のような利点を有するリソグラフィ用マスクの製造を支障なく、かつ効率よく行うことができる。
As described above, in the lithography mask of the present invention, the thin film disposed on the support substrate is not distorted or broken, and conductivity is imparted between the support substrate and the reinforcing frame. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of an influence on the progress of the charged particle beam due to the accumulation of charges when the charged particle beam is irradiated, and the plane parallelism has high accuracy.
Also, during the manufacturing process, the composite of the thin film and the supporting substrate and the reinforcing frame are prepared, a metal foil is disposed between the supporting substrate and the reinforcing frame, and dissolved between the two. By bonding, it is possible to efficiently and efficiently manufacture a lithography mask having the above-described advantages.
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるリソグラフィ用マスク及びその製造方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the lithography mask and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
１………リソグラフィ用マスク
３………薄膜
５………支持基板
７………補強枠
９………接合部
１３………マスクブランク
１５………金属箔
１７………穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .........
Claims (9)
前記支持基板の前記補強枠側、もしくは前記補強枠の前記支持基板側の少なくともいずれか一方の面に、凹部を有し、
前記凹部が、前記支持基板の前記補強枠側、もしくは前記補強枠の前記支持基板側のいずれか一方の面に形成される場合には、前記凹部の深さが１０μｍ〜２０μｍであり、
前記凹部が、前記支持基板の前記補強枠側、および前記補強枠の前記支持基板側の両方の面に形成される場合には、前記凹部の深さの合計が１０μｍ〜２０μｍであり、
前記凹部内に前記接合部が配されていることを特徴とするリソグラフィ用マスク。 A thin film in which a desired pattern is formed, a support substrate that fixes and supports the outer periphery of the thin film, a reinforcement frame, and a joint portion that joins the support substrate and the reinforcement frame, which is formed by dissolving and solidifying a metal foil. and, the equipped,
On at least one surface of the reinforcing substrate side of the supporting substrate or the supporting substrate side of the reinforcing frame, there is a recess,
When the recess is formed on either the reinforcing frame side of the support substrate or the support substrate side of the reinforcement frame, the depth of the recess is 10 μm to 20 μm,
When the concave portion is formed on both the reinforcing frame side of the support substrate and the surface of the reinforcing frame on the support substrate side, the total depth of the concave portion is 10 μm to 20 μm,
A lithography mask , wherein the joint is disposed in the recess .
前記支持基板もしくは前記補強枠の少なくともいずれか一方の接合対象面に、凹部を設け、
前記凹部に金属箔を配置して、前記薄膜／支持基板複合体および前記補強枠を重ねた後、
前記金属箔を加熱及び加圧により溶解させ、固化させて前記支持基板と前記補強枠とを接合する工程を具備し、
前記凹部が、前記支持基板もしくは前記補強枠のいずれか一方の接合対象面に形成される場合には、前記凹部の深さが１０μｍ〜２０μｍであり、
前記凹部が、前記支持基板および前記補強枠の両方の接合対象面に形成される場合には、前記凹部の深さの合計が１０μｍ〜２０μｍである
ことを特徴とするリソグラフィ用マスクの製造方法。 Preparing a thin film / support substrate composite composed of a thin film in which a desired pattern is formed and a support substrate that fixes and supports the outer periphery of the thin film, and a reinforcing frame that reinforces the support substrate;
A concave portion is provided on the surface to be joined of at least one of the support substrate or the reinforcing frame,
After placing a metal foil in the recess , and stacking the thin film / support substrate composite and the reinforcing frame ,
The metal foil is dissolved by heat and pressure, and comprising a step of bonding the supporting substrate and the reinforcing frame to solidify,
When the recess is formed on the surface to be joined of either the support substrate or the reinforcement frame, the depth of the recess is 10 μm to 20 μm,
The lithography mask , wherein when the recesses are formed on the surfaces to be joined of both the support substrate and the reinforcing frame, the total depth of the recesses is 10 m to 20 m. Manufacturing method.
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