JPH05259039A - Ｘ線転写用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、マスク基板に歪がなく、耐熱性、
耐久性に優れたＸ線転写用マスクを提供する。 【構成】 炭化硅素または窒化硅素薄膜から成るマスク
基板と炭化硅素または窒化硅素質セラミックス製支持枠
とが接合された構造のＸ線転写用マスクにおいて、マス
ク基板と支持枠の各々の接合面に銅を蒸着した後、荷重
下で拡散接合することにより低温での接合が可能とな
り、マスク基板に歪を生ずることなく、耐熱性、耐久性
に優れたＸ線転写用マスクが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭化硅素薄膜または窒化
硅素薄膜をマスク基板とするＸ線転写用マスク、特に基
板に歪がなく耐熱性、耐久性に優れたＸ線転写用マスク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ製造においてはＸ線露光転写技術
が次世代リソグラフィとされ、積極的な開発が進められ
ている。

【０００３】Ｘ線転写用マスクはＸ線露光の中核部品で
あり、マスク基板として炭化硅素薄膜または窒化硅素薄
膜を用いたＸ線転写用マスクがよく知られている。

【０００４】このＸ線転写用マスクの断面概要図を図１
に示す。１はマスク基板、２は炭化硅素薄膜または窒化
硅素薄膜、３はシリコン基板、４はマスク窓面、５は接
合部、６は炭化硅素製支持枠または窒化硅素質セラミッ
クス製支持枠を示す。

【０００５】マスク基板１はシリコン基板３と炭化硅素
薄膜または窒化硅素薄膜２から構成され、接合部５で炭
化硅素支持枠または窒化硅素支持枠６に接合されてい
る。

【０００６】マスク基板１のうち実際にマスクとして機
能する窓状の薄膜部分をマスク窓面４と称する。

【０００７】マスク基板１はシリコン基板に炭化硅素薄
膜または窒化硅素薄膜をＣＶＤなどの方法により蒸著し
た後、炭化硅素製支持枠または窒化硅素質セラミックス
製支持枠６に接合する。

【０００８】さらにマスク窓面４の下面の薄膜部分を物
理的に除去し、次いでシリコン基板部分を強アルカリ溶
液にてエッチング除去することにより炭化硅素薄膜また
は窒化硅素薄膜から成るマスク窓面を残して作成する。

【０００９】マスク基板の支持枠の材質は熱膨張率の整
合性上、マスク窓面と同じ材質であることが望ましい。

【００１０】これは材質が異なる、つまり熱膨張率に差
があると接合時あるいはマスクパターン形成時にマスク
窓面に歪とか反りが生ずるからである。

【００１１】したがってマスク窓面が炭化硅素薄膜の場
合には支持枠の材質は炭化硅素とし、窒化硅素の場合に
は窒化硅素またはほぼ同質のセラミックスであるサイア
ロンとすることが適当である。

【００１２】なおここでは窒化硅素とサイアロンを窒化
硅素質セラミックスと総称する。

【００１３】炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜を蒸着し
たシリコン基板（以降薄膜蒸着基板と称する）と支持枠
の接合方法としてはエポキシ系有機接着剤による接合方
法とアノーディック接合法が一般的である。

【００１４】エポキシ系有機接着剤による接合は簡便安
価な方法であるが、接着剤の経時劣化によるマスク窓面
の反りなどが発生し易く耐久性に難点がある。

【００１５】さらに有機接着剤は耐熱温度が低いためマ
スクパターン処理時に温度制約が生ずるなどの問題があ
る。

【００１６】アノーディック接合法はイオン導電性固体
に電圧を印加して接合する方法である。

【００１７】Ｘ線転写用マスクの製作に用いられる方法
は支持枠をナトリュームを含むガラスとし、薄膜蒸着基
板側の接合面はシリコンとしてガラス製支持枠と薄膜蒸
着基板間に電圧を印加し、数１００℃の温度下で接合す
る方法である。

【００１８】この方法は比較的低温で強固な接合が得ら
れるが、支持枠の材質がナトリュームを含むガラスとい
う制約があるため、マスク窓との熱膨張率の整合性を完
全にとることは難しく、マスク窓に歪が入るという問題
がある。

【００１９】さらにガラスは炭化硅素や窒化硅素質セラ
ミックスなどのセラミックスと比較すると剛性が低いと
いう材料上の問題もある。

【００２０】一般的に炭化硅素や窒化硅素質セラミック
スなどのセラミックスの接合法としては銀―銅―チタン
系合金ろうなどの活性金属ろうやアルミニューム合金ろ
うなどによるろう付け法、溶融ガラスによる酸化物接合
法、アルミニューム、ニッケル、チタンなどの金属箔を
インサート材とする荷重下での拡散接合法などがよく知
られている。

【００２１】これらの方法を薄膜蒸着基板と炭化硅素製
または窒化硅素質セラミックス製支持枠の接合に適用す
る場合次のような問題点があり、そのままの適用は難し
い。

【００２２】ろう付け法と酸化物接合法においては、ろ
うあるいはガラスに対するセラミックスの濡れ性のバラ
ツキが大きいため通常２０〜３０μｍあるろう層あるい
はガラス層の厚みが一定せず、Ｘ線転写用マスクの厚み
精度を維持することが難しい。

【００２３】また金属箔をインサート材とするセラミッ
クス同士の拡散接合とはセラミックスと金属との拡散接
合に外ならないから、塑性変形する金属同士の拡散接合
に比べて接合面がより密着した状態で接合を行わねばな
らない。

【００２４】したがってＸ線転写用マスクを再現性よく
接合するには、薄膜蒸着基板および支持枠の各々の接合
面とインサート金属箔が密着するよう薄膜蒸着基板と支
持枠の各々の接合面の平滑度、平面度、薄膜蒸着基板上
面と支持枠下面との平行度などに極めて高い精度が要求
される。

【００２５】しかしＸ線転写用マスクの巾寸法は通常１
０ｃｍ以上と大きく、これらの精度を実現することは困
難であるため接合の再現性が維持できない。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はマスク基板と
支持枠が接合された構造のＸ線転写用マスクにおける従
来技術の持つ問題点を解決するものである。

【００２７】すなわち有機接着剤によって接合されたＸ
線転写用マスクが持つ耐久性と耐熱性が低いという問題
点、アノーディック接合法によって接合されたＸ線転写
用マスクが持つマスク窓面と支持枠の材質の差異に起因
してマスク窓面に歪が生ずるという問題点を解決し、マ
スク窓面に歪がなく耐熱、耐久性に優れたＸ線転写用マ
スクを提供することを課題とするものである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】マスク窓面に歪がなく耐
熱、耐久性に優れたＸ線転写用マスクを提供するため本
発明は、炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜を表面に蒸着
したシリコン基板を炭化硅素製または窒化硅素質セラミ
ックス製支持枠に接合した後、前記薄膜の一部および前
記シリコン基板の一部を除去して作成した窓状の薄膜部
分を有するシリコン基板をマスク基板とするＸ線転写用
マスクにおいて、前記シリコン基板と前記支持枠とが、
予め各接合面に形成された銅蒸着層を介して設定荷重下
で拡散接合されてなることを構成要件とする。

【００２９】以下、本発明を詳細に説明する。図２は図
１の接合部５に対する本発明の適用を示す接合構造断面
図であり、３はシリコン基板、２はシリコン基板３上に
蒸着した炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜、６は炭化硅
素製支持枠または窒化硅素質セラミックス製支持枠、７
は薄膜蒸着基板の炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜上に
生成した銅蒸着層、８は炭化硅素製支持枠または窒化硅
素質セラミックス製支持枠上に生成した銅蒸着層であ
る。

【００３０】炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜から成る
薄膜蒸着基板の接合面および炭化硅素製または窒化硅素
質セラミックス製支持枠の接合面への銅層の蒸着はイオ
ンプレーティング、真空蒸着、スパッタリングなどの物
理蒸着法によって行う。

【００３１】銅蒸着処理を行った薄膜蒸着基板と支持枠
の接合は真空中または不活性雰囲気中において荷重下で
の拡散接合によって行う。

【００３２】銅蒸着層の厚みには最適な範囲が存在す
る。すなわち薄すぎると拡散接合時の密着性が悪くな
り、安定した接合が得にくい反面、厚すぎると炭化硅素
または窒化硅素に比べて大きい銅の熱膨張率の影響が現
れマスク窓面に歪が入る。

【００３３】実験による検討の結果、最適厚みは１〜５
μｍであることを見いだした。また物理蒸着法の種類に
よって銅蒸着層の付着強度は変わるが、この付着強度は
拡散接合後の接合強度にほとんど影響しない。

【００３４】これは拡散接合後の接合強度は拡散接合条
件によって決まるためである。したがって銅の物理蒸着
は他のコーティング法によって代替しうるものである。

【００３５】薄膜蒸着基板と支持枠の拡散接合における
適当な温度条件は５００〜７００℃である。荷重条件に
ついては１〜１０ＭＰａが適当な条件である。

【００３６】勿論この範囲外でも接合は可能であるが、
例えば温度が低いと時間がかかるとか、温度が高いとマ
スク基板に歪が入りやすいなどの問題がある。

【００３７】Ｘ線転写用マスクはマスクパターン処理時
に約４００℃の温度に短時間ではあるが曝される場合が
あるので、マスク基板と支持枠の接合部の耐熱性は４０
０℃程度が望ましい。

【００３８】耐熱性をあげるには接合温度を高くするこ
とが有効であるが、マスク窓面には歪が入りやすくな
る。

【００３９】したがってマスク窓面に歪がなく耐熱、耐
久性に優れたＸ線転写用マスクを製作するための技術ポ
イントは極力低温で接合するとともに必要な耐熱性を確
保することにある。

【００４０】本発明は銅蒸着と拡散接合とによりこの技
術ポイントを達成するに至ったのである。

【００４１】極力低温で接合するとともに必要な耐熱性
を確保するという思想に基づけば蒸着金属は銅より融点
の低いアルミニュームのほうが好ましいように思われ
る。

【００４２】しかしアルミニュームはアルカリによって
腐食されるので、シリコン基板のアルカリエッチング時
にはレジストを塗布するなどの腐食防止策をとる必要が
ある。

【００４３】さらに４００℃での接合強度は相当低下す
るのでマスクパターン処理時にはこの対策が必要になる
など、アルミニュームを使用する場合の問題点も多い。

【００４４】銅蒸着の場合はアルミニュームの場合より
も接合温度を少し高くする必要があるのでマスク窓面に
歪が入りやすくなる。

【００４５】この対策として接合部の均一性をあげる、
すなわち薄膜蒸着基板と支持枠の接合面の加工精度をあ
げるとか、加熱接合後の冷却時に歪除去を行うなどの工
夫が必要であるが、総合的に判断すれば銅蒸着のほうが
利便性が高い。

【００４６】

【作用】本発明は、炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜を
マスク窓面とするマスク基板と炭化硅素製または窒化硅
素質セラミックス製支持枠とが接合された構造のＸ線転
写用マスクにおいて、予め各接合面に形成された銅蒸着
層を介して設定荷重下で拡散接合することにより、従来
のＸ線転写用マスクに比べて耐熱、耐久性に優れ、しか
もマスク窓面の歪がないＸ線転写用マスクを提供するも
のである。

【００４７】

【実施例】

【００４８】

【実施例１】本発明のＸ線転写用マスクを図１の形状に
て製作した。

【００４９】シリコン基板の上下面にＣＶＤ法により２
μｍ厚の炭化硅素薄膜を蒸着した後、この蒸着シリコン
基板と炭化硅素製支持枠の両方の接合面にイオンプレー
ティングにより銅を３μｍ厚さに蒸着し、次いで荷重５
ＭＰａ、温度５５０℃、時間３０分、真空度１０^-4ｔｏ
ｒｒの条件の下でシリコン基板と支持枠を拡散接合し
た。

【００５０】この後炭化硅素薄膜の機械的除去とシリコ
ン基板のアルカリエッチングにより図１の形状のＸ線転
写用マスクに仕上げた。

【００５１】接合部を超音波探傷装置によって検査した
が接合不良部はほとんど検出されなかった。

【００５２】このＸ線転写用マスクはマスクパターン処
理に対する耐熱性と長期使用の耐久性は十分あり、しか
もマスク基板には歪はなくマスクとして十分な実用性を
示し、本発明の有効性が確認できた。

【００５３】

【実施例２】窒化硅素薄膜をマスク窓面材料とし、サイ
アロン製支持枠を使用するＸ線転写用マスクを実施例１
とほぼ同様の方法で製作した。

【００５４】このＸ線転写用マスクは実施例１と同様に
接合不良部はほとんど検出されず、マスクとして十分な
実用性を示した。

【００５５】

【比較例】銅箔をインサート材とする拡散接合法により
図１の形状のＸ線転写用マスクを製作した。

【００５６】シリコン基板の上下面にＣＶＤ法により２
μｍ厚の炭化硅素薄膜を蒸着した後、この蒸着シリコン
基板と炭化硅素製支持枠の間に厚さ５μｍの銅箔をはさ
み、荷重１０ＭＰａ、温度８００℃、時間６０分、真空
度１０^-4ｔｏｒｒの条件の下で拡散接合した。

【００５７】この後炭化硅素薄膜の機械的除去とシリコ
ン基板のアルカリエッチングにより図１の形状のＸ線転
写用マスクに仕上げた。

【００５８】接合部を超音波探傷装置によって検査した
ところ部分的にしか接合していないことが判明した。

【００５９】しかもこの不均一接合の影響でマスク基板
にき裂が入り、この接合法ではＸ線転写用マスクは製作
できなかった。

【００６０】

【発明の効果】本発明によると、優れた耐熱性、耐久性
を有し、マスク窓面に歪のないＸ線転写用マスクが得ら
れ、次世代ＬＳＩのＸ線リソグラフィへの途を拓くとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭化硅素または窒化硅素薄膜から成るマスク基
板と炭化硅素または窒化硅素質セラミックス製支持枠を
接合してなるＸ線転写用マスクの断面を示す概要図。

【図２】図１のマスク基板と支持枠の接合部に対する本
発明の適用を示す接合構造図。

【符号の説明】

１ マスク基板 ２ 炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜 ３ シリコン基板 ４ マスク窓面 ５ 接合部 ６ 炭化硅素製支持枠または窒化硅素質セラミックス製
支持枠 ７、８ 銅蒸着層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化硅素薄膜または窒化硅素薄膜を表面
   に蒸着したシリコン基板を炭化硅素製または窒化硅素質
   セラミックス製支持枠に接合した後、前記薄膜の一部お
   よび前記シリコン基板の一部を除去して作成した窓状の
   薄膜部分を有するシリコン基板をマスク基板とするＸ線
   転写用マスクにおいて、前記シリコン基板と前記支持枠
   とが、予め各接合面に形成された銅蒸着層を介して設定
   荷重下で拡散接合されてなることを特徴とするＸ線転写
   用マスク