JPH06112108A - Ｘ線マスク製造装置およびｘ線マスク製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 Ｘ線マスク基板の両主面の差圧を十分に小さ
くし、かつＸ線吸収体パターンをエッチング液に触れな
い簡単なバックエッチング装置およびバックエッチング
方法を提供する。 【構成】 隣接して配置されエッチング液を充填した第
１のエッチング槽４ａと、水等の非腐蝕性の液体を充填
した第２のエッチング槽４ｂと、これら槽の界面に、Ｘ
線マスク２を配置しバックエッチングすべき下地基板側
に位置するエッチング面が槽４ａ内の液に接触する一
方、Ｘ線吸収体パターン１側が槽４ｂ内の液体に接触す
るように液密的に支持する支持手段と、４ａ，４ｂ槽の
各液のマスク２面にかかる圧力が等しくなるように液面
を調整する液面調整手段とを含む装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光用マスク（以
下Ｘ線マスク）製造装置およびＸ線マスク製造方法に係
り、特に支持基板のバックエッチングに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化および
高集積化への要求が高まるにつれて、これを構成するＬ
ＳＩ素子の回路パターンはますます微細化していく傾向
にある。 現在、サブハーフミクロンと呼ばれる極微細
なパターンを形成するには高解像度の露光転写技術が不
可欠となっている。量産ラインでは紫外線を露光媒体と
するフォトリソグラフィ技術が主流であるが、解像力の
限界に近づきつつあり、このフォトリソグラフィ技術に
代わるものとして、原理的に解像力が飛躍的に向上する
Ｘ線リソグラフィ技術の研究開発が急速な進展をみせて
いる。

【０００３】Ｘ線リソグラフィでは、光を用いた露光方
法とは異なり所定のパターンを縮小させて転写するよう
な技術は現在のところない。このため、Ｘ線露光では、
所定のパターンの形成されたＸ線露光用マスクと試料と
を１０μｍオーダーの間隔で平行に保持し、このＸ線マ
スクを通してＸ線を照射することにより露光対象物表面
に転写パターンを形成する１：１転写方式が採用されて
いる。

【０００４】この等倍転写方式では、Ｘ線マスクのパタ
ーンの寸法精度、位置精度がそのままデバイス精度にな
るため、Ｘ線マスクのパタ―ンにはデバイスの最小線幅
の１０分の１程度の寸法精度、位置精度が要求される。
このために、Ｘ線リソグラフィの実現のためには、高い
Ｘ線吸収体パターン位置精度を達成することのできるＸ
線マスクの開発が最も重要な鍵となっている。

【０００５】Ｘ線マスクは一般的には次のような構造を
有している。すなわち、リング状のマスク支持体上にＸ
線に対する吸収率の特に小さいＸ線透過性材料からなる
薄膜を形成し、このＸ線透過性薄膜上にＸ線に対する吸
収率の大きい材料からなるマスクパターン（Ｘ線吸収体
パターン）を形成した構造となっている。ここでマスク
支持体は、Ｘ線透過性薄膜が極めて薄く機械的強度が弱
いのを補強すべく、このＸ線透過性薄膜を周縁で支持す
るのに用いられている。またマスク基板となるＸ線透過
性薄膜には、露光の際に使用するＸ線に対する十分な透
過率、露光の際に使用する強力なＸ線に対する十分な照
射耐性、マスクとウェハのアライメントの際に用いる可
視光（波長６３３nm）に対する十分な透過率、微細なＸ
線吸収体パターンが位置歪をおこさないための十分な機
械的強度と十分に小さい引っ張り応力等が要求される。
マスク基板は、多くの場合シリコンウェハなどの下地基
板上に成膜したのち、この下地基板の不要な部分をエッ
チングして除去することにより作成され、下地基板は周
縁部のみマスク支持体として残ることになる。しかし一
般にマスク基板は厚さが数μm と極めて薄くする必要が
あるため、破損をさけるためにこのバックエッチング工
程以後は、マスク基板の両主面に大きな差圧力をかける
等の機械的刺激を避ける必要がある。

【０００６】従来バックエッチングは、図１１に示すよ
うに、ＳｉＣ膜（図示せず）などをエッチングマスクと
し、裏面の露出した部分のＳｉ基板３を水酸化カリウム
水溶液５あるいは弗化水素酸と硝酸の混合液などの充填
されたエッチング槽４に浸漬し、エッチングして除去し
（バックエッチング）するという方法がとられている。
この方法では、マスク全体がエッチング液中に浸漬され
ており、確かにマスク基板の両主面に差圧がかかること
はないが、微細なＸ線吸収体パターンも長時間エッチン
グ液に晒されることになる。吸収体パターン幅の精度は
０．０１μm 程度のものが要求されており、数百μm 以
上の厚さの下地基板のエッチングの間に吸収体が耐える
ためには、下地基板のエッチング量に対して吸収体パタ
ーンのエッチング量を１０００００分の１以下にする必
要がある。しかしながらこのような高い選択比のエッチ
ングは不可能である。

【０００７】そこでこの問題を避けるため、図１２に示
すようにＯリングを用いてエッチング槽の底面に吸収体
パターンが外側になるようにマスクを固定し、吸収体が
エッチング液に接することがないようにする方法も提案
されている。しかしながら、この方法ではエッチング液
の重量が直接マスク基板にかかるので、例えば液面の高
さを１cm程度以下にする必要がある。

【０００８】しかし液面の高さをこのように低くするこ
とはエッチング液の量も少ないため、エッチング中にお
ける温度変化が大きく、安定なエッチングを行うことが
できないという問題がある。すなわち、バックエッチン
グ工程では、シリコンのエッチング液とＸ線透過膜であ
るＳｉＣとの選択比を大きくとることが重要である。し
かしながら、弗化水素酸と硝酸の混合液によるＳｉのエ
ッチングは発熱反応であるため、バックエッチング中に
温度が上昇する。一方エッチング選択比は、温度が上昇
すると小さくなるという問題がある。従ってエッチング
液の濃度を低くしエッチング速度を下げることにより温
度上昇を抑えるという方法がとられている。 このよう
に、液面の高さをこのように低くすることはエッチング
液の処理能力や温度管理を考慮した場合、大きな問題が
残る。

【０００９】また、仮にこれらの問題を解決しても本質
的に差圧が残るという問題は避けることができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＸ
線マスクの製造において、下地基板を中央部のみエッチ
ング除去し、パターン領域ではＸ線透過性膜を露呈せし
めるためのバックエッチングにおいてＸ線マスク基板の
両主面の差圧を十分に小さくし、かつＸ線吸収体パター
ンをエッチング液に触れないようにすることは極めて困
難であった。

【００１１】また、エッチング中におけるエッチング液
の温度上昇によりエッチング選択比が低下するため、エ
ッチング液の濃度を低くし、温度上昇を抑えるという方
法がとられており、この方法ではエッチング速度が遅く
スループットが低下するという問題があった。

【００１２】この問題はスプレーエッチング等において
もＸ線支持体自体の温度が反応熱により上昇し、エッチ
ング選択性が悪くなり、同様の問題があった。

【００１３】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、Ｘ線マスク基板の両主面の差圧を十分に小さくし、
かつＸ線吸収体パターンがエッチング液に触れない状態
でバックエッチングを行うことのできる簡単なバックエ
ッチング装置およびバックエッチング方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】また、本発明はエッチング途中での温度上
昇を抑制し、安定したバックエッチングを行うことので
きるエッチング装置およびエッチング方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１で
は、互いに隣接して配置されエッチング液を充填した第
１のエッチング槽と、水等の非腐蝕性の液体を充填した
第２のエッチング槽と、これら第１および第２のエッチ
ング槽の界面に、Ｘ線マスクを配置しバックエッチング
すべき下地基板側に位置するエッチング面が第１のエッ
チング槽内のエッチング液に接触する一方、Ｘ線吸収体
パターン側が第２のエッチング槽内の液体に接触するよ
うに液密的に支持する支持手段と、前記第１および第２
のエッチング槽の各液の前記Ｘ線マスク面にかかる圧力
が等しくなるように液面を調整する液面調整手段とを含
むエッチング装置を構成している。

【００１６】望ましくはこの液面調整手段は、それぞれ
第１および第２のエッチング槽の底面近傍に接続された
第１および第２の補助水槽とがそれぞれ第１および第２
の連通管を構成しており、第１および第２のエッチング
槽または補助水槽のうちの一方を連動して上下動させる
ことによって第１および第２のエッチング槽の液面を調
整するように構成している。

【００１７】本発明の第２では、第１のエッチング槽と
第２のエッチング槽との界面に、バックエッチングすべ
き下地基板側に位置するエッチング面が第１のエッチン
グ槽側、Ｘ線吸収体パターン側が第２のエッチング槽側
にくるように液密的に設置し、前記第１および第２のエ
ッチング槽にそれぞれエッチング液および水等の非腐蝕
性の液体を、前記第１および第２のエッチング槽の各液
の前記Ｘ線マスク面にかかる圧力が等しくなるように液
面を調整しつつ充填し、エッチングを行い、エッチング
終了後、両方の液を排出するようにしている。

【００１８】望ましくはエッチング終了後一旦第１およ
び第２のエッチング槽の液体を排出し、さらに第１およ
び第２のエッチング槽に洗浄液を充填し、洗浄後排出す
るようにしている。

【００１９】さらに望ましくは、前記第１および第２の
エッチング槽の各液の前記Ｘ線マスク面にかかる圧力が
ほぼ等しくなるように液面を調整しつつ、充填および排
出を行うようにしている。また非腐蝕性の液体はエッチ
ング液と比重がほぼ同等となるようにする。

【００２０】望ましくはこれらのＸ線マスクは鉛直方向
に支持する。

【００２１】さらに、バックエッチング工程において、
Ｘ線マスクのＸ線吸収体薄膜パターン側を、冷却媒体に
接触して冷却しつつ、マスク支持体を選択的にエッチン
グ除去するようにしている。

【００２２】また、本発明のＸ線マスク製造装置では、
隔壁を介して隣接せしめられた第１の槽および第２の槽
と、該隔壁に設けられた開口部に、Ｘ線マスクを配置し
バックエッチングすべき下地基板側に位置するエッチン
グ面が第１の槽内のエッチング剤に接触する一方、Ｘ線
吸収体パターン側が第２の槽内の冷却媒体に接触するよ
うに支持する支持手段とを含むようにしている。

【００２３】さらに、第１の槽を第２の槽の上方に設
け、それぞれエッチング剤および冷却媒体がスプレー手
段によって噴射せしめられることにより接触せしめられ
るように構成されている。

【００２４】なお、スプレー手段を用いる場合には、第
１の槽と第２の槽との隔壁をなくし、１室で行うように
してもよい。まえＸ線マスクは水平に配置するようにす
るのが望ましい。

【００２５】

【作用】本発明の第１によれば、Ｘ線吸収体を直接エッ
チング液に触れさせることなくかつ表面側および裏面側
の圧力を同程度に維持しているため、両主面にかかる差
圧を十分に小さく維持することができる。また、Ｘ線吸
収体側の面に非腐食性液を接触しつつエッチングを行う
ように構成されているため、同時に冷却がなされること
になり、エッチング液の温度上昇を抑制し、選択性よく
バックエッチングを行うことができる。

【００２６】望ましくはこの液面調整は連通管を構成す
る一方側を一体的に上下動させることによって行うよう
にしている。

【００２７】また、本発明の第２によれば上記第１の発
明と同様Ｘ線吸収体を直接エッチング液に触れさせるこ
となくかつ表面側および裏面側の圧力を同程度に維持し
ているため、両主面にかかる差圧を十分に小さく維持す
ることができる。

【００２８】さらにまた、第１および第２のエッチング
槽への液体充填速度を調整することにより、常に両主面
にかかる差圧を十分に小さく維持することができる。ま
た、液体を排出した後、第１のエッチング槽には洗浄液
を、第２のエッチング槽にはこれと同程度の比重の非腐
蝕性液または洗浄液を同様にして充填すれば極めて容易
に洗浄をも行うことが可能となる。

【００２９】また非腐蝕性の液体はエッチング液と比重
がほぼ同等となるようにすれば、液面を全く同様に移動
させればＸ線マスクの両主面での液圧は等しくなる。

【００３０】さらに本発明の方法では、バックエッチン
グ工程において、Ｘ線マスクのＸ線吸収体薄膜パターン
側を、冷却媒体に接触して冷却しつつ、マスク支持体を
選択的にエッチング除去するようにしているため、エッ
チング液あるいはマスク支持体の温度上昇を防止し、選
択性よくエッチングを行うことが可能となる。

【００３１】また、本発明のＸ線マスク製造装置では、
隔壁を介して隣接せしめられた第１の槽および第２の槽
と、該隔壁に設けられた開口部に、Ｘ線マスクを配置し
バックエッチングすべき下地基板側に位置するエッチン
グ面が第１の槽内のエッチング剤に接触する一方、Ｘ線
吸収体パターン側が第２の槽内の冷却媒体に接触するよ
うに支持する支持手段とを含むようにしているため、エ
ッチング液あるいはマスク支持体の温度上昇を防止し、
選択性よくエッチングを行うことが可能となる。ここで
冷却媒体としては水や有機溶剤などの液体でもよいし、
スプレー状のものあるいは気体などでも良い。ここで冷
却媒体が、Ｘ線マスクに対しエッチング液と同等の圧力
を印加できるようなものであると、両主面にかかる差圧
を十分に小さく維持することができる。

【００３２】さらに、第１の槽を第２の槽の上方に設
け、それぞれエッチング剤および冷却媒体がスプレー手
段によって噴射せしめられることにより接触せしめられ
るようにすれば、両主面にかかる差圧によるＸ線マスク
の歪のおそれもなく、信頼性の高いＸ線マスクを提供す
ることが可能となる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００３４】実施例１ 図１は本発明の第１の実施例のＸ線マスクの製造装置を
示す図である。

【００３５】この装置は、Ｘ線マスクのバックエッチン
グ装置であって、中央に開口部をもつ仕切り板９によっ
てエッチング液５を充填する第１のエッチング槽４ａ
と、圧力調整のために水１１を充填する第２のエッチン
グ槽４ｂとの２槽に分離されたエッチング槽４と、この
開口部に液密的にＸ線マスクＭを支持するマスクホルダ
８と、液面昇降手段１５を具備している。

【００３６】このマスクホルダ８は仕切り板９にＯリン
グ７を介して取り付けられ、クランク機構を利用した固
定機構Ｋにより容易にエッチング層の中央部に着脱でき
るようになっている。そして保持部６によってバックエ
ッチングを行うべきＸ線マスクをＭを支持するようにな
っている。またＸ線マスクとマスクホルダとの間にもＯ
リング７が取り付けられている。さらにこのエッチング
槽はホットプレート１０上に載置され加熱可能なように
構成されている。１２はエッチング槽の蓋１２である。
この蓋は、水酸化カリウムを含む有害な蒸気が多量に飛
散し純粋側の水槽の混入したり、大気中に漂って作業者
が吸引したりすることを防ぐため、エッチング液側の水
槽にはわずかに通気性のある蓋をして使用する。

【００３７】液面昇降手段１５は、それぞれ第１および
第２のエッチング槽にホース１４を介して接続された第
１および第２の補助水槽１３ａ，１３ｂとこれらの補助
水槽を昇降する昇降手段１６とから構成されており、第
１および第２の補助水槽１３ａ，ｂを昇降させることに
よって第１および第２のエッチング槽中のエッチング液
および水がそれぞれホースを介して第１および第２の補
助水槽１３ａ，１３ｂに流出入することにより第１およ
び第２のエッチング槽の液面が連動して上昇および下降
するようになっている。なおこれらエッチング液に接触
する部分では耐アルカリ性および９０℃程度の耐熱性を
もつ必要からエッチング槽はステンレス、Ｏリングはネ
オプレンゴム、ホースは耐熱・耐アルカリ性の合成樹脂
で構成される。

【００３８】さらにまた、第２のエッチング槽には液面
調整用のガラス棒１７が着脱自在に装着されており、装
着するガラス棒の数や大きさを変えることにより液面の
微調整を行うことができるようになっている。この装置
によれば液面の差は２mm以内の精度で一致させることは
極めて容易であるが２mmの差が存在することにより発生
する差圧はわずか０．１５Torr程度である。一般にＸ線
マスクを実際にＸ線露光に使用するために露光用ステッ
パに装着する際には、１Torr程度の差圧はかかるとされ
ているため、この程度の差圧は問題ではない。

【００３９】次に、このエッチング装置を用いたＸ線マ
スクの製造方法について説明する。製造に際してはま
ず、高周波加熱方式のＬＰＣＶＤ装置を用い、グラファ
イト表面にＳｉＣをコ―ティングしたサセプタ上に、両
面研磨を行った厚さ６００μm 、面方位（１００）の３
インチＳｉ基板３を設置し、減圧ＣＶＤ法を用いて、シ
リコン原料としてシラン（ＳｉＨ₄ ：３％濃度水素希
釈）６７sccm、炭素原料としてアセチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ ：
１０％濃度の水素希釈）９sccm、、キャリアガスとして
水素（Ｈ₂ ）ガス５００sccm、添加ガスとして塩化水素
（ＨＣｌ）３sccmを供給しつつ、基板温度１０５０℃、
圧力１ｋＰａにて、４５分間成膜を行うことにより、Ｓ
ｉ基板３上にＳｉＣ膜２を１μｍ堆積する。この後裏面
にも減圧ＣＶＤ法を用いて、シラン（ＳｉＨ₄ ：３％濃
度水素希釈）１００sccm、アセチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ ：１０
％濃度の水素希釈）３０sccm、水素（Ｈ₂ ）ガス４５０
sccmを供給しつつ、基板温度１０５０℃、圧力１ｋＰａ
にて、０．７μm のＳｉＣ膜２ｓを堆積する（図３(a)
）。

【００４０】そしてさらに、電子ビームを用いた真空蒸
着装置を用いて、ＳｉＣ膜２の表面に膜厚０．１μm の
Ｃｒ膜１を堆積しこれをパターニングしＸ線吸収体パタ
ーンを形成した。そして、中央部の２５mm四方の領域以
外をアルミニウム製エッチングマスクで被覆し残された
部分のＳｉＣ膜を四フッ化炭素２５sccmと酸素２０sccm
との混合ガスを用い、高周波印加電力３００Ｗの反応性
イオンエッチングによりエッチングしＳｉＣ膜２ｓを選
択的に残す（図３(b) ）。

【００４１】これを前述したエッチング装置のマスクホ
ルダ８に設置し、このＳｉＣ膜をエッチングマスクとし
て露出部のＳｉ基板３をバックエッチングによりエッチ
ング除去するものである（図３(c) ）。

【００４２】まず、Ｘ線マスクのホルダへの設置に際し
てはこのときエッチング装置は、液面昇降手段１５の昇
降手段１６を最下位置まで下降させ補助水槽の液面が第
１および第２のエッチング槽の底面よりも下になるよう
にし、第１および第２のエッチング槽のエッチング液お
よび水をホース１４および第１および第２の補助水槽に
排出させることにより、図２に示すように、第１および
第２のエッチング槽は少なくともＯリングの最下端より
下に液面がくるかまたはエッチング液も水もない状態と
なるようにする。

【００４３】次いで図１に示したように、Ｘ線マスク全
体がエッチング液および水に浸漬されるまで、液面昇降
手段１５の昇降手段１６を上昇させ第１および第２の補
助水槽中のエッチング液および水を第１および第２のエ
ッチング槽に移動させる。

【００４４】このようにして３時間程度エッチングを続
行する。ここでエッチング液としてはＫＯＨ水溶液を用
い、ホットプレートを加熱してエッチング液の温度を９
０℃程度に維持する。

【００４５】そしてエッチングが終了すると再び昇降手
段１６を下降させ、第１および第２のエッチング槽の底
面よりも第１および第２の補助水槽が下になるように
し、第１および第２のエッチング槽のエッチング液およ
び水をホース１４および第１および第２の補助水槽に排
出させることにより、Ｘ線マスクを自由状態にする。こ
の後必要に応じて、図４に示すように第１のエッチング
槽側のホースのみをバルブ（３方弁）を用いて、純水を
充填した第３の補助水槽１３ｃに接続し、再び同様の昇
降操作を行うことにより，エッチング後のＸ線マスクの
水洗を連続して行うことができる。

【００４６】なお、補助水槽を昇降させる代わりに、エ
ッチング槽を昇降させても同様の効果を得ることができ
る。また、本実施例ではエッチング液の加熱にホットプ
レートを使用したがヒータを溶液中に投入する方法でも
溶液の加熱は可能である。

【００４７】このようにしてＸ線吸収体を直接エッチン
グ液に触れさせることなくかつ表面側および裏面側の圧
力を同程度に維持しているため、両主面にかかる差圧を
十分に小さく維持することができる。

【００４８】次に本発明の第２の実施例のエッチング装
置について説明する。

【００４９】このエッチング装置は図５に示すように、
前記第１の実施例のエッチング装置と同様に、エッチン
グ槽は、中央に開口部をもつ仕切り板９によってエッチ
ング液５を充填する第１のエッチング槽４ａと、圧力調
整のために水１１を充填する第２のエッチング槽４ｂと
の２槽に分離されたエッチング槽４と、この開口部に液
密的にＸ線マスクを支持するマスクホルダ８と、液面昇
降手段２５を具備している。

【００５０】このマスクホルダ８は前記第１の実施例と
同様に仕切り板９にＯリング７を介して取り付けられ、
保持部６によってバックエッチングを行うべきＸ線マス
クをＭを支持するようになっている。またＸ線マスクと
マスクホルダとの間にもＯリング７が取り付けられてい
る。

【００５１】液面昇降手段２５は、第１および第２のエ
ッチング槽を昇降可能なように構成されており、これら
第１および第２のエッチング槽の底面にはそれぞれ連動
して容積可変の蛇腹ホースからなる第１および第２の補
助水槽２３ａ，２３ｂとが接続されており、これらエッ
チング槽の昇降により蛇腹ホースの容積が連動して変化
し、第１および第２のエッチング槽のエッチング液およ
び水が、排出されたり、充填されたりするようになって
いる。

【００５２】さらに本実施例では容積可変な補助水槽を
エッチング層の真下に配置したが、先の図１の実施例と
動揺にエッチング層を直接ホットプレート上に配置し、
別置した容積可変な補助水槽と合成樹脂性のホースを用
いて接続することによっても同等な効果が得られる。

【００５３】なお前記実施例では、Ｘ線マスクすなわち
Ｘ線透過性薄膜としてＳｉＣ膜を用いたが、ＳｉＮ_x ，
ＢＮ，ボロンド―プしたＳｉなども用いることができ、
さらに成膜方法についても減圧ＣＶＤ法に限定されるこ
となく、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ−Ｃ
ＶＤ法、光励起ＣＶＤ法等他の成膜方法にも適用可能で
ある。

【００５４】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００５５】またエッチング液としてもＫＯＨに限定さ
れることなく、ＥＤＰ（エチレンジアミンパイロカテロ
ール），弗酸と硝酸の混合液など他の溶液にも適用可能
である。

【００５６】実施例３ 図６は本発明の第３の実施例のＸ線マスクの製造装置を
示す図である。

【００５７】この装置は、スプレー噴射方式のバックエ
ッチング装置であって、エッチング室１０１内にＸ線マ
スク１０２を水平にかつ裏面が気密状態になるように支
持するマスクホルダー１０３と、このマスクホルダー１
０３に回転ギア１０４を介して回転モーター１０５の回
転を伝え、Ｘ線マスク１０２を回転し、上方からスプレ
ーノズル１０６によって純粋を噴射し、Ｘ線マスク１０
２のＸ線吸収体側面を冷却しつつ、マスクホルダー１０
３によって形成されたエッチング液スプレーノズル１０
７によってエッチング液を噴射しつつエッチングを行う
ように構成されている。

【００５８】またエッチング後のＸ線マスクを洗浄する
ように純水１０８を噴射する裏面洗浄用の純粋スプレー
ノズル１０９が設置されている。さらにエッチング液１
１０はエチ液槽１１１から液送ポンプ１１２を介してス
プレーノズル１０７に送出されるようになっている。

【００５９】またエッチング液の飛散を防ぐために空気
の流れが上方から下方にむくようにエッチング室１０１
の上方には空気導入口１０２が配設され、下方にはダク
ト１１３およびドレイン１１４が配設されている。１１
５はベアリング、１１６はベアリングカバーである。

【００６０】次に、このバックエッチング装置を用いた
Ｘ線露光用マスクの製造方法について説明する。

【００６１】製造に際してはまず、高周波加熱方式のＬ
ＰＣＶＤ装置を用い、グラファイト表面にＳｉＣをコ―
ティングしたサセプタ上に、両面研磨を行った厚さ６０
０μm 、面方位（１００）の３インチＳｉ基板４１を設
置し、１０００℃において塩化水素ガスを用いた気相エ
ッチングを施すことにより、シリコン基板４１表面に存
在する自然酸化膜および重金属類の汚染物を除去した。
これにより、シリコン基板表面清浄化処理が完了する。
次に図７(a) に示すごとく減圧ＣＶＤ法を用いて、シリ
コン原料としてシラン（ＳｉＨ₄ ：３％濃度水素希釈）
６７sccm、炭素原料としてアセチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ ：１０
％濃度の水素希釈）９sccm、、キャリアガスとして水素
（Ｈ₂ ）ガス５００sccm、添加ガスとして塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）３sccmを供給しつつ、基板温度１１００℃、圧力
１ｋＰａにて、４５分間成膜を行うことにより、Ｓｉ基
板４１上にＳｉＣ膜４２を１μｍ堆積する。

【００６２】次に図７(b) に示すように、マグネトロン
スパッタリング装置にて反射防止膜となるアルミナ膜４
３を厚さ９８nm形成する。スパッタリング条件は印加電
力１ｋＷ，Ａｒ圧力を３mTorr とした。

【００６３】そして図７(c) に示すように、マグネトロ
ンスパッタリング装置を用いてＳｉ基板４１の裏面に厚
さ０．１μｍのＣ膜を堆積したのち、Ｃ膜４の上に３０
mmφの開口部を中央部に有するレジストパターン４５を
通常のフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。

【００６４】次に図７(d) に示すように、このレジスト
パターン４５をマスクとして酸素プラズマを用いたドラ
イエッチング法によってＣ膜をエッチングした。

【００６５】次に図７(e) に示すように、マグネトロン
スパッタリング装置により、アルミナ膜４３上にＸ線吸
収体パターンとなるＷ膜４６を０．５μｍ堆積した。印
加電力は１．７Ｗ／cm² とし、ガス圧力を密度の大きい
Ｗ膜を形成できる低圧力側で、応力がゼロとなる３mTor
r とした。形成したＷ膜の応力はＳｉ基板４１の反りか
ら測定した結果、２×１０⁷ Ｎ／ｍ² であった。そして
いこのＷ膜４６にＡｒイオンをエネルギー１８０ｋｅ
Ｖ，２×１０¹⁵ions／cm² のドーズ量で注入し、Ｗ膜４
６の応力をゼロとなるようにした。そしてＷ膜４６上に
エッチングマスクとなるアルミナ膜４７をマグネトロン
スパッタリング装置により厚さ５０nm形成する。

【００６６】そして図７(f) に示すように、石英からな
る補強枠４８とマスク支持体であるＳｉ基板４１を直接
接合により室温下で接合する。

【００６７】次に図７(g) に示すように、Ｗ膜４６上に
電子ビームレジスト（ＳＡＬ６０１）４９を塗布し、電
子ビーム描画装置によりレジスト４９に描画して所望の
パターンを形成する。ここで照射量は１３μＣ／ｃｍ²
とした。

【００６８】次に図７(h) に示すように、プラズマエッ
チング装置によりエッチングガスＢＣｌ₃ を用いて、レ
ジスト４９をマスクとしてアルミナ膜４７をエッチング
する。 そして、酸素プラズマによりレジストを除去し
たのち、図７(i) に示すごとくエッチングガスにＳＦ₆
＋ＣＨＦ₃ を用いてアルミナパターン４７をマスクとし
てＷ膜４６を異方性エッチングする。

【００６９】さらに，図７(j) に示すごとく、弗化水素
酸（４９％）と硝酸（７０％）との１：１混合液によ
り、図６に示したバックエッチング装置を用いてＣ膜４
５をマスクとしてＳｉ基板４１をスプレーエッチングし
た。このときエッチング面と反対側の面は純水スプレー
により冷却を行った。これにより、３０mmφの開孔部を
わずか４分のエッチング時間により形成した。

【００７０】次に図７(k) に示すように反射防止膜とし
てのアルミナ膜５０をスパッタリング法によりＸ線透過
膜のＸ線吸収体パターンのある面とは反対側に厚さ９８
nmに形成する。

【００７１】このようにして形成したＸ線マスクを用い
てピーク波長１nmの放射光を光源にレジスト（ＰＭＭ
Ａ）上にパターン転写を行った。転写パターンをＳＥＭ
により観察したところ、最小線幅０．１５ミクロンのレ
ジストパターンがエッジラフネスもなく、良好に形成さ
れていることが確認できた。また形成したＸ線吸収体パ
ターンの断面を同様にＳＥＭにより観察したところ、や
はり０．１５μｍのラインアンドスペースが寸法変換差
０．０１μｍ以内という高精度で形成されておりエッジ
ラフネスもなく、垂直形状のＷパターンとなっていた。
また、アライメント光透過率を測定したところ、０．９
６％と高い値を示し、反射防止膜も良好に形成されてい
ることが確認できた。

【００７２】ここでバックエッチング工程における冷却
効果について実験および考察を行った。

【００７３】まず、Ｘ線透過膜に用いられるＳｉＮとＳ
ｉＣの弗化水素酸（４９％）と硝酸（７０％）との１：
１混合液により、エッチング行った場合のＳｉとのエッ
チング選択比の温度依存性を測定した結果を図８に示
す。この図からもあきらかなように、室温付近では７０
００以上選択比がある場合も８０℃では１００以下にま
で低下してしまう。

【００７４】また同エッチング工程におけるエッチング
時間とエッチング温度との関係を測定した結果を図９に
示す。この図からエッチング時間とＸ線マスク温度との
関係は３３℃程度に抑えられている。これによりＸ線透
過膜を破壊することなく厚さ６００μｍのＳｉ基板をわ
ずか４分でエッチング終了することが可能となった。さ
らに比較のために裏面からの冷却を行わなかった場合に
ついて同様の測定を行った。この結果図１０に示すよう
に、エッチング開始後わずか３０秒後に９５℃まで到達
していることがわかる。このようにエッチング速度の大
きい高濃度のエッチング液を用いるとＸ線マスクの温度
が上昇してしまいＸ線透過膜との選択比が小さくなり、
Ｘ線透過膜がエッチング中に破壊されてしまう。この温
度上昇を避けるためにエッチング液の濃度を低くすると
エッチング速度が遅くなりＸ線マスク製造のスループッ
トが低下してしまう。図９および図１０の比較から、冷
却効果が極めて有効であることがわかる。

【００７５】なお前記実施例では、Ｘ線マスクすなわち
Ｘ線透過性薄膜としてＳｉＣ膜を用いたが、ここでもＳ
ｉＮ_x ，ＢＮ，ボロンド―プしたＳｉなども用いること
ができ、さらに成膜方法についても減圧ＣＶＤ法に限定
されることなく、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤ法、光励起ＣＶＤ法等他の成膜方法にも適
用可能である。

【００７６】また、前記実施例では、エッチングも冷却
もスプレー方式で行ったが、これに限定されることな
く、いずれも液体または気体を用いてもよい。さらに冷
却のみを水や有機溶剤などの液体を用いたり、気体を用
いるなどの方法に変えるようにしてもよい。

【００７７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、Ｘ線吸収体パターンがエッチング液に接触すること
なく、かつＸ線マスクの両主面にかかる差圧をなくした
状態でバックエッチングを行うことができ、信頼性の高
いＸ線マスクを得ることができる。

【００７９】また本発明によれば、バックエッチングに
際し、裏面を冷却しつつエッチングをおこなうようにし
ているため、選択性よく信頼性の高いエッチングを行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のＸ線マスク製造装置
（バックエッチング装置）を示す図（エッチング液導入
状態）

【図２】本発明の第１の実施例のＸ線マスク製造装置を
示す図（エッチング液排出状態）

【図３】本発明の第１の実施例のＸ線マスク製造工程を
示す図

【図４】本発明の第１の実施例のＸ線マスク製造装置の
変形例を示す図

【図５】本発明の第２の実施例のＸ線マスク製造装置を
示す図

【図６】本発明の第３の実施例のＸ線マスク製造装置を
示す図

【図７】本発明の第３の実施例のＸ線マスク製造工程を
示す図

【図８】エッチング選択比とエッチング温度との関係を
示す図

【図９】本発明実施例のバックエッチング工程における
エッチング時間とＸ線マスク温度との関係を示す図

【図１０】従来のバックエッチング工程におけるエッチ
ング時間とＸ線マスク温度との関係を示す図

【図１１】従来例のＸ線マスクのエッチング方法を示す
図

【図１２】従来例のＸ線マスクのエッチング方法を示す
図

【符号の説明】

１ Ｘ線吸収体パターン ２ Ｘ線透過性薄膜 ３ マスク支持基板 ４ エッチング槽 ４ａ 第１のエッチング槽 ４ｂ 第２のエッチング槽 ５ エッチング液 ６ 保持部 ７ Ｏリング ８ マスクホルダ保持部 ９ 仕切り板 １０ ホットプレート １１ 水 １２ 蓋 ｋ 固定機構 １３ａ 第１の補助水槽 １３ｂ 第２の補助水槽 １４ ホース １５ 液面昇降手段 １６ 昇降手段 １７ ガラス棒 ２５ 液面昇降手段 ２３ａ 第１の補助水槽 ２３ｂ 第２の補助水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 壮一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町 １ 株式 会社東芝研究開発センター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔壁を介して隣接せしめられ、エッチン
   グ液を充填した第１のエッチング槽と、水等の非腐蝕性
   の液体を充填した第２のエッチング槽と、 これら隔壁に設けられた開口部に、Ｘ線マスクを配置し
   バックエッチングすべき下地基板側に位置するエッチン
   グ面が第１のエッチング槽内のエッチング液に接触する
   一方、Ｘ線吸収体パターン側が第２のエッチング槽内の
   液体に接触するように液密的に支持する支持手段と、 前記第１および第２のエッチング槽の各液の前記Ｘ線マ
   スク面にかかる圧力が等しくなるように液面を調整する
   液面調整手段とを含むことを特徴とするＸ線マスク製造
   装置。
2. 【請求項２】 前記液面調整手段は、それぞれ第１およ
   び第２のエッチング槽と、これら第１および第２のエッ
   チング槽の底面近傍に接続された第１および第２の補助
   水槽とがそれぞれ第１および第２の連通管を構成してお
   り、第１および第２のエッチング槽または補助水槽のう
   ちの一方を連動して上下動させることによって第１およ
   び第２のエッチング槽の液面を調整するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線マスク製
   造装置。
3. 【請求項３】 マスク支持体表面にＸ線透過性薄膜を形
   成するＸ線透過性薄膜形成工程と、 前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜パターンを形成
   するＸ線吸収体薄膜パターン形成工程と前記マスク支持
   体を選択的に除去するバックエッチング工程とを含むＸ
   線マスクの製造方法において前記バックエッチング工程
   が第１のエッチング槽と第２のエッチング槽との界面
   に、バックエッチングすべき下地基板側に位置するエッ
   チング面が第１のエッチング槽側、Ｘ線吸収体パターン
   側が第２のエッチング槽側にくるように前記Ｘ線マスク
   を液密的に設置する工程と、 前記第１および第２のエッチング槽にそれぞれエッチン
   グ液および水等の非腐蝕性の液体を、前記第１および第
   ２のエッチング槽の各液の前記Ｘ線マスク面にかかる圧
   力が等しくなるように液面を調整しつつ充填し、エッチ
   ングを行うエッチング工程と、 エッチング終了後、両方の液を排出する排出工程とを含
   むことを特徴とするＸ線マスクの製造方法。
4. 【請求項４】 マスク支持体表面にＸ線透過性薄膜を形
   成するＸ線透過性薄膜形成工程と、 前記Ｘ線透過性薄膜上にＸ線吸収体薄膜パターンを形成
   するＸ線吸収体薄膜パターン形成工程と前記マスク支持
   体を選択的に除去するバックエッチング工程とを含むＸ
   線マスクの製造方法において前記バックエッチング工程
   が前記Ｘ線マスクのＸ線吸収体薄膜パターン側を、冷却
   媒体に接触して冷却しつつ、前記マスク支持体を選択的
   にエッチング除去するエッチング工程を含むことを特徴
   とするＸ線マスクの製造方法。
5. 【請求項５】 隔壁を介して隣接せしめられた第１の槽
   および第２の槽と、 前記隔壁に設けられた開口部に、Ｘ線マスクを配置しバ
   ックエッチングすべき下地基板側に位置するエッチング
   面が第１の槽内のエッチング剤に接触する一方、Ｘ線吸
   収体パターン側が第２の槽内の冷却媒体に接触するよう
   に支持する支持手段とを含むことを特徴とするＸ線マス
   ク製造装置。
6. 【請求項６】 前記第１の槽は前記第２の槽の上方に設
   けられ、 前記エッチング剤および前記冷却媒体がスプレー手段に
   よって噴射せしめられるように構成されたことを特徴と
   する請求項５に記載のＸ線マスク製造装置。