JPH0329313A - Ｘ線マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は補強フレームを備えたＸ線マスクの製造方法に
関し、とくに詳しくは半導体集積回路（ＬＳＩ）や電子
デバイス等の微細パタンを軟Ｘ線を用いて転写するＸ線
露光に必要なＸ線マスクにおいて、マスク基板上の軟Ｘ
線吸収体パタンに位置ずれを発生させることなく補強フ
レームに接着する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ＬＳＩをはじめとする半導体デバイスの高集積化、高性
能化には微細加工技術の発展が不可欠である。今日実用
段階にあるＬＳＩのバタン寸法は０．６μｍ以上のもの
であるが、さらに高機能なデバイスを目指して０．５μ
ｍ−０．１μｍの微細パタン形成技術の研究開発が精力
的に行われている。

現在広く用いられている微細バタン形成方法は紫外線リ
ソグラフイと呼ばれるもので、被加工材料上に感光性の
レジストを塗布し、あらかじめ作威したマスクの上から
紫外線を用いてこのレジストの所定の領域を露光し、現
像液中における露光部と未露光部の溶解度の差を利用し
てレジストバタンを形成する技術である。この技術では
、紫外線の波長が約０．４μｍであることから、バタン
幅が０．５μｍ以下になると焦点深度が非常に浅くなり
パタン形或が非常に難しくなる。

そこで、紫外線より波長の短い軟Ｘ線を用いた）ｌリソ
グラフイが注目されている。Ｘ線リソグラフイは、（１
）波長が５〜１５人であるため０．１μｍ以下のバタン
でも高精度に転写できる、（２）Ｘ線はレジスト中での
透過率が大きいためレジスト膜厚にかかわらず忠実なパ
タン形威ができる、等の長所があり、ナノメータパタン
を指向したりソグラフイ技術の中心になるものと考えら
れている。

Ｘ線リソグラフイの最も重要な課題は高精度なＸ線マス
ク製造技術の開発にある。第２図にＸ線リソグラフイ用
マスクの構造を示した。マスク基板２上に吸収体パタン
１が形威されており、該マスク基仮２を支えるために支
持体３がある。さらに支持体３は、接着剤５で補強フレ
ーム４上に接着されている。

マスク基板２にはＸ線透過率や機械的強度が高いことが
要求され、２〜３μｍ厚のＳｉＮ，ＢＮ等が用いられて
いる。吸収体パタンｌには密度が高くＸ線吸収係数の大
きい重金属、例えば、Ａｕ、Ｔ　ａ　％　Ｗ等が用いら
れてきた。この中でＡｕはメッキでしかパタン形成でき
ないので、ドライエッチングが可能なＴ　ａ　ｓ　Ｗが
有望視されている。支持体３にはＳｉウエハが用いられ
ている。一般的な製造方法は、支持体３となるＳｉウエ
ハ上にマスク基板２を堆積し、その上に吸収体パタンｌ
を形威した後、転写に必要な領域のＳｔを裏面よりエッ
チングしマスク基板２を形成する。最後に接着剤５を支
持体３に塗布し補強フレーム４に接着する。

補強フレーム４が必要な理由は次の３点である。

第１の理由はマスクの取り扱いを容易にし、アライナへ
の自動装着を可能にするためである．支持体３となるＳ
ｉやエハには通常０．４〜２ｍｍ厚のものが用いられて
おり、補強フレーム４がないと精密なピンセットでしか
取り扱うことができず、アライナに装着する場合熟練を
要する。また転写時の周囲温度を制御するためにはマス
クの自動装置が不可欠であるが、この装着機構が複雑に
なる。

補強フレーム４を接着する代わりに支持体３となるＳｉ
ウェハを厚く、大きな直径のものにすると、裏面エッチ
ングの時間が長くなり、マスク製造時の取り扱いが不便
となる等の問題が生じる。

第２の理由はマスク表面の汚れに対する余裕度が増大す
ることである。Ｘ線リソグラフィではマスクと転写され
るウェハのギャップを１０〜５０μｍの範囲の一定値に
厳密に制御する必要がある。

ところが露光領域以外でもマスク表面にゴミ、汚物等が
付着するとギャップの制御が出来なくなる。

したがって、補強フレーム４が無いとマスク表面全体に
ゴξが付着しないように管理しなければならず、ピンセ
ット等でのマスクの取扱いが困難となる。しかし、補強
フレーム４があると取扱いはフレーム部となりマスクに
接触することがないうえ、マスク表面はウエハの厚さだ
け高くなっているのでフレーム上に小さなゴミが付着し
ても支障はない。

第３の理由は平坦性の矯正である。第３図に示すように
、マスク基板２や吸収体パタン１はこれまで強い引っ張
り応力を持っていたため、支持体３が変形しギャップ制
御ができなかった。そこで支持体３を平坦性の良い補強
フレーム４に矯正して接着することでこの変形を低減化
してきた。

従来、補強フレーム４の必要な理由としては第３の平坦
性の矯正が最も大きかったが、近年薄膜の応力制御技術
の進展により、補強フレーム４で矯正しなくても平坦性
が確保できるようになってきている。

補強フレーム４の材料には、石英ガラスやパイレツクス
ガラス等の透明ガラスが用いられている。

これは、平坦性の良い加工が可能なこと等が主な理由で
ある。また、接着剤５としては、紫外線硬化型接着剤が
広く用いられている。これは、硬化させるタイミングを
制御できること、硬化時に加熱を必要としない等の理由
によるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、半導体デバイスの高性能化により、マスクパクン
の位置歪やバタン寸法誤差の許容範囲は０．１μｍ以下
となってきた。ところが、実際に作威したマスクパタン
の位置ずれをレーザ干渉型の位置測定機を用いて詳細に
調べると、２０ｍｍ口の領域で本来中心から１０ｍｍの
位置に形威されるべきバタンか０．２μｍ以上内側にず
れていることがわかった。第４図は測定結果のモデルを
示したものである。破線の十字マーク６は本来バタンか
設計されている設計十字バタン位置を示している。実線
の十字マーク６′は実際にバタンか測定された実際の十
字バタン位置である．すべてマスクの中心に向かって矢
印で示した位置ずれを起こしており、マスクの中心部よ
り外周部のほうがずれ量が大きい。

このバタン位置の変化をマスク製造工程に従って調べた
結果、マスクと補強フレーム４の接着工程が最も大きい
ということがわかった。また、同一条件で数多くのフレ
ーム接着を行った結果、ずれる方向は同じであるがその
大きさは、０．１〜０．３μｍの範囲にばらついている
ことがわかった。

この位置ずれの原因としては（１）接着剤５が硬化する
とき収縮力が働いた、（２）接着時に微妙な温度差が発
生し、マスク基板２、支持体３、補強フレーム４の間の
熱膨張係数の違いにより位置ずれが発生した、等が考え
られ、その複合作用である可能性が大きい。（１）につ
いては接着剤５を用いる限り避けることができない問題
である。

（２）についても紫外線照射時に温度上昇する可能性が
強く、これを抑えるためには大がかりで高価な作業性の
悪い恒温チャンバを準備する必要が生じてくる。

このように、マスク基板２は非常に薄いものであること
から、わずかな力で変形しバタン位置ずれを生じる。従
って支持体３には外力が作用しないような工夫が必要で
ある。

本発明は以上の問題を解決するために創案されたもので
あり、その目的はマスク基板に歪を生じさせることなく
Ｘ線マスクを補強フレームに接着し、バタン位置ずれの
ない高精度なＸ線マスクを完威させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達或するため、軟Ｘ線が透過するマ
スク基板と、該マスク基板上に形威された軟Ｘ線吸収対
パタンと、マスク基板を支持する支持体からなるＸｖＡ
マスクを補強フレームに接着する工程を含む補強フレー
ムを備えたＸ線マスクの製造方法において、前記Ｘ線マ
スクを補強フレームに接着する工程は、前記Ｘ線マスク
を前記補強フレームに接着する接着部を、前記Ｘ線マス
クの一部分に集中して形成することを特徴としている． 〔作用〕 これまで補強フレーム４の接着は、マスク基板２や吸収
体バタン１によるＳｔウエハ支持体３の変形を矯正する
目的で支持体３と重なる支持体周辺のすべてに接着剤５
を塗布し、周辺全面で接着するものであった。しかし、
先に述べたように、薄膜の応力制御技術の進展によりマ
スク基Ｆｊ．２や吸収体応力による変形がほとんど無視
できるようになってきた今日、ウエハ周囲全面で接着す
る必要性はなくなった。

また、転写中およびマスクハンドリング中を通じ、マス
ク基板２や支持体３には大きな力は作用しないので接着
力を大きくする必要はない。

本発明はこのような状況を鑑みてなされたもので、その
第１の主旨は、接着面積を小さくすることにより接着剤
５の収縮により発生する力を小さく抑え、バタン位置ず
れを小さくすることにある。

また、第２の主旨は支持体３の一部分しか接着せず、そ
の他の大部分を自由状態にしておくことで、接着時と転
写時で温度差が生じても支持体３及びマスク基仮２は自
由に膨張・収縮できる状態にすることにある。このよう
な状態であれば、バタン位置ずれのないＸ線マスクの接
着が可能となり、吸収体パタン１の形或時の温度が転写
時の温度と一致していれば接着時の温度に関係なく高精
度なバタン転写が可能となる。

また、本発明を用いることにより、補強フレーム４にＳ
ｉの熱膨張係数とは異なる材料を用いてもバタン精度に
は影響しないという利点がある．以下実施例について説
明する。

〔実施例〕

３枚の直径３インチ、厚さ１ｍｍのＳｉウエハ上にＣＶ
Ｄ法によりＳｉＮ膜を２μｍ厚に形威し、続いてＴａ膜
をスパツタ法により１μｍ厚に形威し、さらにその上に
電子サイクロトロン共鳴を利用したＣＶＤ法によりＳｉ
Ｏｔ膜を０．３μｍ厚に堆積した。続いてこれら試料の
全面に、幅２μｍ、長さ４０μｍラインで構威される十
字マークのレジストパタンを２ｍｍピッチで形威した．
Ｃ８Ｆ６をガスとする反応性イオンエッチングを用いて
Ｓｉｎ，をエッチングし、さらにＣＢｒＦｉガスによる
反応性イオンエッチングによりＴａをエッチングした。

その後、ＫＯＨ溶液を用いてウエハ中心の２０ｍｍ口の
Ｓｉを裏面よりエッチングした。

この時点では、レーザ干渉型バタン位置測定機を用いて
十字マークの位置を測定した結果、いずれのマスクも全
面で０．０５μｍ以下の位置ずれしか観測されなかった
。

次に、これらのマスクを接着剤５で、厚さ５ｍｍ、大き
さ１００ｍｍ口で、中心に直径６０ｍｍの穴のあいたパ
イレツクスガラスの補強フレーム４に接着した。接着部
５′を１図（ａ）（ｂ）（Ｃ）のハツチングで示す。

第１図（ａ）では、ウエハの周囲全面に紫外線硬化型接
着剤を塗布し、補強フレーム４の裏面から紫外線を照射
してマスクを接着した。

第１図（ｂ）では、ウエハの周囲４カ所に直径約３ｍｍ
だけ接着剤を塗布し、同様の方法でマスクを接着した。

第１図（Ｃ）では、ウエハの周囲１カ所に直径５ｍｍだ
け接着剤を塗布し、同様の方法でマスクを接着した。

補強フレーム接着後３枚のマスクの平面度を測定したが
いずれもｌμｍ以下の値であり平面度の点ではいずれも
問題なかった。

再度３枚のマスクのバタン位置を測定した結果、バタン
位置ずれの最大値は第１表に示す値であった。

第１表 第１表より明らかなように、マスク周囲全面で接着した
場合に比べ、４点で接着した場合の最大位置ずれ量は約
１／２に減少し、１点で接着した場合は接着前とほとん
ど変わらない。

以上の実施例から明らかなように、接着面積を小さくし
接着領域を分散させるとバタン位置ずれは小さくなる。

これは接着面積の縮小により接着剤の収縮力がトータル
で小さくなるためと考えられる。さらに、接着面積を小
さくして１カ所で接着するとフレーム接着による位置ず
れは発生しなくなる。これは、接着剤の収縮や接着時の
温度が異なることによる熱膨張が発生してもマスク基板
には何ら力が作用しないためであると考えられる。

なお、本実施例では、Ｓｉウエハをエッチングしマスク
基板２を形威してから補強フレーム４の接着を行ったが
、Ｓｉウエハのエッチング前、あるいはそれ以前の工程
で補強フレーム４を接着する場合も同様である。

また、本実施例ではマスク基板２にＳｉＮ、吸収体バタ
ン１にＴａ、支持体３にＳｉ、補強フレーム４にバイレ
ツクスガラスを用いたが、本発明はマスク基板材料、吸
収体材料、支持体材料、補強フレーム材料によって何ら
制限されるものではない。

さらに本実施例では紫外線硬化型接着剤を用いて支持体
３と補強フレーム４を接着したが、接着剤の種類、ある
いは磁石片と鉄片を双方の面に取り付けて接着する方法
でも同様であり、マスクを補強フレーム４に固定する接
着であれば接着方法には制限をうけない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明を用いることにより、パタン
の位置ずれを発生させることなく、マスクを補強フレー
ムに接着することができる。これによって高精度なＸ線
マスクを製造することができ、高性能な半導体デバイス
の製造が可能になる。

ある。

１・・・吸収体バタン ２・・・マスク基板 ３・・・支持体 ４・・・補強フレーム ５・・・接着剤 ５′・・・接着部 ６・・・設計十字バタン位置 ６′・・・実際の十字バタン位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軟Ｘ線が透過するマスク基板と、該マスク基板上に形成
   された軟Ｘ線吸収対パタンと、マスク基板を支持する支
   持体からなるＸ線マスクを補強フレームに接着する工程
   を含む補強フレームを備えたＸ線マスクの製造方法にお
   いて、 前記Ｘ線マスクを補強フレームに接着する工程は、 前記Ｘ線マスクを前記補強フレームに接着する接着部を
   、前記Ｘ線マスクの一部分に集中して形成する ことを特徴とするＸ線マスクの製造方法。