JPH0481854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＸ線リソグラフイー法及びそれに使用
されるマスク保持体に関する。

［従来の技術］ Ｘ線リソグラフイーは、Ｘ線固有の直進性、非
干渉性、低回折法などに基づき、これまでの可視
光や紫外光によるリソグラフイーより優れた多く
の点を持つており、サブミクロンリソグラフイー
の有力な手段として注目されつつある。

Ｘ線リソグラフイーは可視光や紫外光によるリ
ソグラフイーに比較して多くの優位点を持ちなが
らも、Ｘ線源のパワー不足、レジストの低感度、
アラインメントの困難さ、マスク材料の選定及び
加工方法の困難さなどから、生産性が低く、コス
トが高いという欠点があり、実用化が遅れてい
る。

その中でＸ線リソグラフイー用マスクを取上げ
てみると、可視光および紫外光リソグラフイーで
は、マスク保持体（即ち光線透過体）としてガラ
ス板および石英板が利用されてきたが、Ｘ線リソ
グラフイーにおいては利用できる光線の波長が１
〜200Åとされており、これまでのガラス板や石
英板はこのＸ線波長域での吸収が大きく且つ厚さ
も１〜２mmと厚くせざるを得ないためＸ線を充分
に透過させないので、これらはＸ線リソグラフイ
ー用マスク保持体の材料としては不適である。

Ｘ線透過率は一般に物質の密度に依存するた
め、Ｘ線リソグラフイー用マスク保持体の材料と
して密度の低い無機物や有機物が検討されつつあ
る。この様な材料としては、たとえばベリリウム
（Be）、チタン（Ti）、ケイ素（Si）、ホウ素(B)の
単体およびそれらの化合物などの無機物、または
ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、パリレ
ンなどの有機物が挙げられる。

これらの物質をＸ線リソグラフイー用マスク保
持体の材料として実際に用いるためには、Ｘ線透
過量をできるだけ大きくするために薄膜化するこ
とが必要であり、無機物の場合で数μｍ以下、有
機物の場合で数十μｍ以下の厚さに形成すること
が要求されている。このため、たとえば無機物薄
膜およびその複合膜からなるマスク保持体の形成
にあたつては、平面性に優れたシリコンウエハー
上に蒸着などによつて窒化シリコン、酸化シリコ
ン、窒化ボロン、炭化シリコンなどの薄膜を形成
した後にシリコンウエハーをエツチングによつて
除去するという方法が提案されている。

一方、以上の様な保持体上に保持されるＸ線リ
ソグラフイー用マスク（即ちＸ線吸収体）として
は、一般に密度の高い物質たとえば金、白金、タ
ングステン、タンタル、銅、ニツケルなどの薄膜
望ましくは0.5〜1μｍ厚の薄膜からなるものが好
ましい。この様なマスクは、たとえば上記Ｘ線透
過膜上に一様に上記高密度物質の薄膜を形成した
後、レジストを塗布し、該レジストに電子ビー
ム、光などにより所望のパターン描画を行ない、
しかる後にエツチングなどの手段を用いて所望パ
ターンに作成される。

しかして、以上の如き従来のＸ線リソグラフイ
ーにおいては、マスク保持体のＸ線透過率が低
く、このため十分なＸ線透過量を得るためにはマ
スク保持体をかなり薄くする必要があり、その製
造が困難になるという問題があつた。

［発明の目的］ 本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、Ｘ線透
過性の良好なマスク保持体を提供し、もつてＸ線
リソグラフイーを良好に実施することを目的とす
る。

［発明の概要］ 本発明によれば、以上の如き目的は、マスク保
持体を少なくとも窒化アルミニウムと窒化ボロン
との積層体により形成することによつて達成され
る。

［実施例］ 本発明によるマスク保持体を構成する積層体は
窒化アルミニウムと窒化ボロンとの２層からなる
ものであつてもよいし、または窒化アルミニウム
及び窒化ボロンの少なくとも一方を２層以上用い
て全体として３層以上からなるものとしてもよ
い。

本発明によるマスク保持体を構成する積層体に
おいて、特に耐薬品性の優れた窒化ボロンを窒化
アルミニウム膜の保護膜として積層させた場合に
は、Ｘ線透過性、光透過性、熱伝導性、電気伝導
性、耐薬品性等の膜特性に非常に優れた積層膜と
なる。

更に、本発明によるマスク保持体を構成する積
層体は窒化アルミニウムと窒化ボロンと無機物と
を用いて３層以上からなるものとしてもよい。無
機物としては少なくとも膜形成性及びＸ線透過性
を有するものを使用することができる。この様な
無機物としては、たとえば窒化シリコン、酸化シ
リコン、炭化シリコン、チタン等が例示される。

更に、本発明によるマスク保持体を構成する積
層体は窒化アルミニウムと窒化ボロンと有機物と
を用いて３層以上からなるものとしてもよい。有
機物としては少なくとも膜形成性及びＸ線透過性
を有するものを使用することができ、この様な有
機物としては、たとえばポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエステル、パリレン（ユニオンカーバイ
ド社製）等を例示することができる。

これらポリイミド等の有機物を積層させた場合
には、該積層体は特に強度の点で良好な膜特性を
示す。

更に、本発明によるマスク保持体を構成する積
層体は窒化アルミニウムと窒化ボロンと上記の様
な無機物と上記の様な有機物とを用いて４層以上
からなるものとしてもよい。

本発明によるマスク保持体の厚さは特に制限さ
れることはなく適宜の厚さとすることができる
が、たとえば２〜20μｍ程度とするのが有利であ
る。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。

実施例 １ 第１図ａに示される様に、直径10cmの円形のシ
リコンウエハー１の両面に1μｍ厚の酸化シリコ
ン膜２を形成した。

次に、第１図ｂに示される様に、プラズマ
CVD法により、シリコンウエハー１の片面側の
酸化シリコン膜２上に0.5μｍ厚の窒化ボロン膜３
を形成した後、リアクテイブスパツタ法によりア
ルミニウム（Al）ターゲツト、アルゴン（Ar）：
窒素（N₂）＝１：１の混合ガス、ガス圧８×
10^-3Torr、放電電力200Wで1μｍ厚の窒化アルミ
ニウム膜４を形成した。

次に、第１図ｃに示される様に、窒化アルミニ
ウム膜４上に保護のためのタール系塗料層６を形
成した。

次に、第１図ｄに示される様に、露出している
酸化シリコン膜２の直径7.5cmの円形の中央部分
をフツ化アンモニウムとフツ酸との混合液を用い
て除去した。尚、この際、リング状に酸化シリコ
ン膜２を残すため、その部分に保護のためのアピ
エゾンワツクス（シエル化学社製）の層７を形成
し、酸化シリコン膜の中央部分を除去した後、該
ワツクス層７を除去した。

次に、第１図ｅに示される様に、３％フツ酸水
溶液中で電解エツチング（電流密度0.2A／ｄm²）
を行ない、シリコンウエハー１の露出している直
径7.5cmの円形の中央部分を除去した。

次に、第１図ｆに示される様に、フツ化アンモ
ニウムとフツ酸との混合液を用いて、露出部分の
酸化シリコン膜２を除去した。

次に、第１図ｇに示される様に、リングフレー
ム（パイレツクス製、内径7.5cm、外径９cm、厚
さ５mm）８の一面にエポキシ系接着剤９を塗布
し、該接着剤塗布面に上記シリコンウエハー１の
窒化ボロン膜３及び窒化アルミニウム膜４形成面
側と反対の面を接着した。

次に、第１図ｈに示される様に、アセトンでタ
ール系塗料層６を除去した。

かくしてリングフレーム８及びシリコンウエハ
ー１により固定された状態の窒化ボロン膜３及び
窒化アルミニウム膜４の積層体からなるＸ線リソ
グラフイー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化ボロン膜；窒化
アルミニウム膜の構成を有するマスク保持体は特
に透光性、耐薬品性が良好であつた。

実施例 ２ 実施例１の工程において、窒化ボロン膜３及び
窒化アルミニウム膜４を形成した後に、窒化アル
ミニウム膜４上に保護のためのタール系塗料層を
形成した。

以下、実施例１と同様にして、酸化シリコン膜
２の所定の部分及びシリコンウエハー１の円形の
中央部分を除去した。

次に、アセトンでタール系塗料層を除去した。

次に、窒化アルミニウム膜４上にフオトレジス
トAZ−1370（シプレー社製）を塗布した。

次に、ステツパーを用いてマスクパターンを縮
小投影しレジストの焼付を行なつた後に所定の処
理を行ない、レジストパターンを得た。

次に、蒸着により上記レジストパターン上に
0.5μｍ厚にタンタル（Ta）層を形成した。

次に、アセトンを用いてレジストを除去し、タ
ンタル膜パターンを得た。

以下、実施例１と同様にしてリングフレームの
接着を行ない、リングフレーム及びシリコンウエ
ハーにより固定された状態の窒化ボロン膜と窒化
アルミニウム膜との積層体からなるマスク保持体
を用いたＸ線リソグラフイー用マスクを得た。

本実施例において得られたマスクの窒化ボロン
膜；窒化アルミニウム膜の構成を有するマスク保
持体は特に透光性、耐薬品性が良好であつた。

実施例 ３ 第２図ａに示される様に、直径10cmの円形のシ
リコンウエハー１の両面に1μｍ厚の酸化シリコ
ン膜２を形成した。

次に、第２図ｂに示される様に、プラズマ
CVD法により、シリコンウエハー１の片面側の
酸化シリコン膜２上に0.5μｍ厚の窒化ボロン膜３
を形成した後、リアクテイブスパツタ法によりア
ルミニウム（Al）ターゲツト、アルゴン（Ar）：
窒素（N₂）＝１：１の混合ガス、ガス圧８×
10^-3Torr、放電電力200Wで1μｍ厚の窒化アルミ
ニウム膜４を形成し、更にその上に上記と同様に
してプラズマCVD法により0.5μｍ厚の窒化ボロ
ン膜５を形成した。

次に、第２図ｃに示される様に、窒化ボロン膜
５上に保護のためのタール系塗料層６を形成し
た。

次に、第２図ｄに示される様に、露出している
酸化シリコン膜２の直径7.5cmの円形の中央部分
をフツ化アンモニウムとフツ酸との混合液を用い
て除去した。尚、この際、リング状に酸化シリコ
ン膜２を残すため、その部分に保護のためのアピ
エゾンワツクス（シエル化学社製）の層７を形成
し、酸化シリコン膜の中央部分を除去した後、該
ワツクス層７を除去した。

次に、第２図ｅに示される様に、３％フツ酸水
溶液中で電解エツチング（電流密度0.2A／ｄm²）
を行ない、シリコンウエハー１の露出している直
径7.5cmの円形の中央部分を除去した。

次に、第２図ｆに示される様に、フツ化アンモ
ニウムとフツ酸との混合液を用いて、露出部分の
酸化シリコン膜２を除去した。

次に、第２図ｇに示される様に、リングフレー
ム（パイレツクス製、内径7.5cm、外径９cm、厚
さ５mm）８の一面にエポキシ系接着剤９を塗布
し、該接着剤塗布面に上記シリコンウエハー１の
窒化ボロン膜３，５及び窒化アルミニウム膜４形
成面側と反対の面を接着した。

次に、第２図ｈに示される様に、アセトンでタ
ール系塗料層６を除去した。

かくしてリングフレーム８及びシリコンウエハ
ー１により固定された状態の窒化ボロン膜３，５
及び窒化アルミニウム膜４の積層体からなるＸ線
リソグラフイー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化ボロン膜；窒化
アルミニウム膜；窒化ボロン膜の構成を有するマ
スク保持体は特に透光性、耐薬品性が良好であつ
た。

実施例 ４ 実施例３の工程において、窒化ボロン膜３，５
及び窒化アルミニウム膜４を形成した後に、窒化
ボロン膜５上に保護のためのタール系塗料層を形
成した。

以下、実施例３と同様にして、酸化シリコン膜
２の所定の部分及びシリコンウエハー１の円形の
中央部分を除去した。

次に、アセトンでタール系塗料層を除去した。

次に、窒化シリコン膜５上にスピンコートによ
りフオトレジストRD−200N（日立化成社製）の
層を1.2μｍ厚に形成した。

次に、石英−クロムマスクを用いて遠紫外光に
よりをレジストの焼付を行なつた後に規定の処理
を行ない、マスクに対しネガ型のレジストパター
ンを得た。

次に、エレクトロンビーム蒸着機を用いて上記
レジストパターン上にタンタル（Ta）を0.5μｍ
厚に蒸着した。

次に、リムーバーを用いてレジストを除去し、
リフトオフ法によりタンタル膜パターンを得た。

以下、実施例３と同様にしてリングフレームの
接着を行ない、リングフレーム及びシリコンウエ
ハーにより固定された状態の窒化ボロン膜と窒化
アルミニウム膜との積層体からなるマスク保持体
を用いたＸ線リソグラフイー用マスクを得た。

本実施例において得られたマスクの窒化ボロン
膜；窒化アルミニウム膜；窒化ボロン膜の構成を
有するマスク保持体は特に透光性、耐薬品性が良
好であつた。

実施例 ５ 実施例３と同様の方法により、但し窒化ボロン
膜５の形成にかえて窒化シリコン膜の形成を行な
うことにより、リングフレーム及びシリコンウエ
ハーにより固定された状態の窒化ボロン膜；窒化
アルミニウム膜；窒化シリコン膜の構成を有する
積層体からなるＸ線リソグラフイー用マスク保持
体を得た。

実施例 ６ 実施例３と同様の方法により、但し窒化ボロン
膜３の形成にかえて窒化シリコン膜の形成を行な
うことにより、リングフレーム及びシリコンウエ
ハーにより固定された状態の窒化シリコン膜；窒
化アルミニウム膜；窒化ボロン膜の構成を有する
積層体からなるＸ線リソグラフイー用マスク保持
体を得た。

実施例 ７ 実施例６と同様の方法により、但し窒化シリコ
ン膜の形成と窒化アルミニウム膜の形成との順序
を逆にして行なうことにより、リングフレーム及
びシリコンウエハーにより固定された状態の窒化
アルミニウム膜；窒化シリコン膜；窒化ボロン膜
の構成を有する積層体からなるＸ線リソグラフイ
ー用マスク保持体を得た。

実施例 ８ 実施例６と同様の方法により、但し窒化アルミ
ニウム膜の形成と窒化ボロン膜の形成との順序を
逆にして行なうことにより、リングフレーム及び
シリコンウエハーにより固定された状態の窒化シ
リコン膜；窒化ボロン膜；窒化アルミニウム膜の
構成を有する積層体からなるＸ線リソグラフイー
用マスク保持体を得た。

実施例 ９ 実施例１の工程において窒化アルミニウム膜上
に更にPIQ液（ポリイミド前駆体、日立化成社
製）をスピンコートした後に、50〜350℃で４時
間のキユアーを行なつて2μｍ厚のポリイミド膜
を形成することを除いて、実施例１と同様の工程
を行なつた。

かくしてリングフレーム及びシリコンウエハー
により固定された状態の窒化ボロン膜；窒化アル
ミニウム膜；ポリイミド膜の構成を有する積層体
からなるＸ線リソグラフイー用マスク保持体を得
た。

本実施例において得られた窒化ボロン膜；窒化
アルミニウム膜；ポリイミド膜の構成を有するマ
スク保持体は特に強度が良好であつた。

実施例 10 実施例９と同様の方法により、但し窒化ボロン
膜の形成と窒化アルミニウム膜の形成との順序を
逆にして行なうことにより、リングフレーム及び
シリコンウエハーにより固定された状態の窒化ア
ルミニウム膜；窒化ボロン膜；ポリイミド膜の構
成を有する積層体からなるＸ線リソグラフイー用
マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化アルミニウム
膜；窒化ボロン膜；ポリイミド膜の構成を有する
マスク保持体は特に強度が良好であつた。

実施例 11 実施例９と同様の方法により、但し窒化アルミ
ニウム膜の形成とポリイミド膜の形成との順序を
逆にして行なうことにより、リングフレーム及び
シリコンウエハーにより固定された状態の窒化ボ
ロン膜；ポリイミド膜；窒化アルミニウム膜の構
成を有する積層体からなるＸ線リソグラフイー用
マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化ボロン膜；ポリ
イミド膜；窒化アルミニウム膜の構成を有するマ
スク保持体は特に強度が良好であつた。

実施例 12 実施例６の工程において窒化ボロン膜を形成し
た後に更に実施例９におけると同様にして2μｍ
厚のポリイミド膜を形成することを除いて、実施
例６と同様の工程を行ない、リングフレーム及び
シリコンウエハーにより固定された状態の窒化シ
リコン膜；窒化アルミニウム膜；窒化ボロン膜；
ポリイミド膜の構成を有する積層体からなるＸ線
リソグラフイー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化シリコン膜；窒
化アルミニウム膜；窒化ボロン膜；ポリイミド膜
の構成を有するマスク保持体は特に強度が良好で
あつた。

実施例 13 実施例１の工程において窒化ボロン膜３の形成
の前に実施例１におけると同様にして1μｍ厚の
窒化アルミニウム膜を形成しておくことを除い
て、実施例１と同様の工程を行なつた。

かくしてリングフレーム及びシリコンウエハー
により固定された状態の窒化アルミニウム膜；窒
化ボロン膜；窒化アルミニウム膜の構成を有する
積層体からなるＸ線リソグラフイー用マスク保持
体を得た。

本実施例において得られた窒化アルミニウム
膜；窒化ボロン膜；窒化アルミニウム膜の構成を
有するマスク保持体は特に透光性及び放熱性が良
好であつた。

［発明の効果］ 以上の如き本発明によれば、マスク保持体の構
成要素として用いられる窒化アルミニウムはＸ線
透過率及び可視光線透過率が高く（1μｍ厚の光
学濃度が約0.01）、熱膨張率が低く（３〜４×
10^-6／℃）、熱伝導率が高く、且つ成膜性が良好
であるなどの特長を有するので、以下の様な効果
が得られる。

(1) 窒化アルミニウムはＸ線透過率が高いので比
較的厚くしても比較的高いＸ線透過量が得られ
るので、マスク保持体の製造を容易且つ良好に
行なうことができる。

(2) 窒化アルミニウムは成膜性が良好であるので
極めて薄い膜からなるマスク保持体を製造する
ことができ、これによりＸ線透過量を高め焼付
のスループツトを向上させることができる。

(3) 窒化アルミニウムは可視光線の透過率が高い
ため、Ｘ線リソグラフイーにおいて可視光線を
用いて目視により容易且つ正確にアラインメン
トができる。

(4) 窒化アルミニウムの熱膨張係数はＸ線リソグ
ラフイーにおけるシリコンウエハー焼付基板の
熱膨張係数（２〜３×10^-6／℃）とほぼ同じ値
であるから、極めて高精度の焼付けが可能とな
る。

(5) 窒化アルミニウムの熱伝導性が高いため、Ｘ
線照射による温度上昇を防止でき、特に真空中
での焼付けの際に効果が大である。

(6) 窒化アルミニウムと窒化ボロンとの積層体を
用いることにより、上記の如き窒化アルミニウ
ムの特性に加えて窒化ボロンの有する特性を付
加したマスク保持体とすることができる。ま
た、特に耐薬品性の優れた窒化ボロンを窒化ア
ルミニウム膜の保護膜として積層させた場合に
は、Ｘ線透過性、光透過性、熱伝導性、電気伝
導性、耐薬品性等の膜特性に非常に優れた積層
膜となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｈ及び第２図ａ〜ｈは本発明による
Ｘ線リソグラフイー用マスク保持体の製造工程を
示す図である。 １：シリコンウエハー、２：酸化シリコン膜、
３，５：窒化ボロン膜、４：窒化アルミニウム
膜、６：タール系塗料層、７：ワツクス層、８：
リングフレーム、９：接着剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも窒化アルミニウムと窒化ボロンと
   の積層体からなる保持体により保持されたマスク
   を用いることを特徴とする、Ｘ線リソグラフイー
   法。 ２ 少なくとも窒化アルミニウムと窒化ボロンと
   の積層体からなることを特徴とする、Ｘ線リソグ
   ラフイー用マスク保持体。