JPH0690998B2 - Ｘ線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＸ線リソグラフイー用マスク構造体の製造方法
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、
低回析性などに基づき、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。

その中でリソグラフイー用マスクを取上げてみると、可
視光及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）としてガラス板及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
の材料としては不敵である。

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、例えばベリリウム（Be），チタン（Ti），ケイ素
（Si），ホウ素（Ｂ）の単体及びそれらの化合物などの
無機物、又はポリイミド、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線リソグラフィー用マスク保持体の材
料とい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。

しかしながら、上述のようなマスク保持体をシリコンウ
エハー上に形成後、該シリコンウエハーをエッチングに
より除去する方法においては、エッチング処理液として
通常、強アルカリまたは強酸を用いるために、マスク保
持体を構成する材料によっては、該エッチング処理液に
よりマスク保持体の平面性を悪くしてしまうという問題
を生じる。

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
かる後にエッ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り、特にマスク保
持体の十分な平面性を得ることが困難であるという問題
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線透過性が良
好で且つ十分な平面性を有するマスク保持体とマスクフ
レームとからなるＸ線リソグラフイー用マスク構造体の
製造方法を提供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、基板上にアルミニ
ウム、窒素、及び酸素を含む膜（以下、Al−Ｎ−Ｏ系膜
と記す）からなるマスク保持体または少なくともAl−Ｎ
−Ｏ系膜を含む積層体からなるマスタ保持体を形成し、
該マスク保持体にマスクフレームを接着した後に上記基
板を除去することを特徴とする、Ｘ線リソグラフィー用
マスク構造体の製造方法により達成される。

即ち、マスク保持体の構成要素として、Al−Ｎ−Ｏ系膜
を用いることで、特に、Ｘ線透過性、可視光線透過性、
熱伝導性、成膜性などの性能を良好にすることができ、
しかも、基板上にマスク保持体を形成し、該マスク保持
体にマスクフレームを接着した後に上記基板を除去する
という工程を採ることで、特に、Al−Ｎ−Ｏ系膜のよう
な耐強アルカリ性、耐強酸性の低いマスク保持体材料に
対して、その平面性を劣化させることなく十分な平面性
を有するマスク保持体を得ることができる。

〈実施例〉 本発明により得られるマスク構造体におけるマスク保持
体はAl−Ｎ−Ｏ系膜の単層からなるものでもよいし、あ
るいはAl−Ｎ−Ｏ系膜の単層からなるものでもよいし、
あるいはAl−Ｎ−Ｏ系膜と他の無機物及び／また有機物
との積層体からなるものでもよい。

積層体を構成する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、たとえば窒化アルミニウム、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。

これらのうちでも特に窒化アルミニウムはＸ線透過率及
び可視光透過率が高く、熱膨脹率が低く、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好
適である。

積層体を構成する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る。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、パレリン（ユニオンカーバイド社
製）等が例示される。

積層体はAl−Ｎ−Ｏ系膜と無機物及び／または有機物と
の２層または３層からなるものであつてもよいし、また
はAl−Ｎ−Ｏ系膜と無機物及び／または有機物との少な
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。

本発明により得られるマスク構造体におけるマスク保持
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。

本発明により得られるマスク構造体においては、マスク
保持体上にマスク材が付与されていなくてもよいし、マ
スク材が一面に付与されていてもよいし、所望のパター
ンのマスクが形成されていてもよい。

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の片面上に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、50〜350℃で４時
間のキユアーを行なつて1.5μｍ厚のポリイミド膜２を
形成した。

次に、第１図（ｂ）に示される様に、熱電子衝撃型イオ
ンプレーテイング装置を使用しアルミニウム（A1）ター
ゲット、アルゴン（Ar）：窒素（N₂）：酸素（O₂）＝1:
3:0.1の混合ガス、ガス圧３×10^-4Torr、放電電力400
W、加速電圧600V、基板温度80℃で、ポリイミド膜２の
上に成膜速度約10Å/secで３μｍ厚のAl−Ｎ−Ｏ系膜３
を形成した。

次に、第１図（ｃ）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）４
の一面にエポキシ系接着剤５を塗布し、該接着剤塗布面
に上記Al−Ｎ−Ｏ系膜３の面を接着した。

次に、第１図（ｄ）に示される様に、リソグフレーム４
の外周面に沿つてAl−Ｎ−Ｏ系膜３及びポリイミド膜２
に切込みを入れた。

次に、第１図（ｅ）に示される様に、界面活性剤（アル
キルベンゼンスルホン酸ソーダ）添加水溶液中で超音波
を作用させて、シリコンウエハー１を分離、除去した。

次に、第１図（ｆ）に示される様に、ヒドラジン系溶剤
でポリイミド膜２に除去した。尚、この溶剤処理の際に
Al−Ｎ−Ｏ系膜３の保護のため該Al−Ｎ−Ｏ系膜３上タ
ール系塗料を塗布しておき、ポリイミド膜２を除去した
後にアセトンにより該タール系塗料層を除去した。

かくして、Al−Ｎ−Ｏ系膜３がリングフレーム４に固定
されてなるＸ線リソグラフイー用マスク構造体を得た。

実施例2: 実施例１において得られたマスク構造体のAl−Ｎ−Ｏ系
膜３上に、抵抗加熱蒸着機を用いて0.5μｍ厚の金（A
u）膜を一様に形成した。

次に、該金膜上に一様にフオトレジストAZ−1350（シプ
レー社製）を0.5μｍ厚に塗布した。

次に、レジスト上にマスターマスクを密着せしめ遠紫外
光を用いてレジストの焼付を行なつた後に既定の処理を
行ない、マスターマスクに対しボジ型のレジストパター
ンを得た。

次に、ヨウ素（I₂）系金エツチヤントを使用して金膜の
エツチングを行ない、マスターマスクに対しポジ型の金
膜パターンを得た。

次に、ケトン系溶剤でレジストを除去した。

かくして、金膜パターンの形成されているAl−Ｎ−Ｏ系
膜がリングフレームに固定されてなるＸ線リソグラフイ
ー用マスク構造体を得た。

実施例3: 実施例１の工程において、ポリイミド膜２を除去しない
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、ポリイミド膜とAl−Ｎ−Ｏ系膜との積層体が
リングフレームに固定されてなるＸ線リソグラフイー用
マスク構造体を得た。

実施例4: 実施例１の工程において、Al−Ｎ−Ｏ系膜３を形成した
後に、抵抗加熱蒸着機を用いてAl−Ｎ−Ｏ系膜上に0,5
μｍ厚の金（Au）膜を一様に形成した。

次に、該金膜上に一様にフオトレジストAZ−1350（シプ
レー社製）を0.5μｍ厚に塗布した。

次に、レジスト上にマスターマスクを密着せしめ遠紫外
光を用いてレジストの焼付を行なつた後に規定の処理を
行ない、マスターマスクに対しポジ型のレジストパター
ンを得た。

次に、ヨウ素（I₂）系金エツチヤントを使用して金膜の
エツチングを行ない、マスターマスクに対しポジ型の金
膜パターンを得た。

次に、ケトン系溶剤でレジストを除去した後、実施例１
と同様にしてリングフレーム（パイレツクス製、内径7.
5cm、外径9cm、厚さ5mm）の一面にエポキシ系接着剤を
塗布し、該接着剤塗布面に上記金膜パターン付のAl−Ｎ
−Ｏ系膜面を接着した。

以下、実施例１と同様にしてリングフレームの外周に沿
つてAl−Ｎ−Ｏ系膜及びポリイミド膜に切込みを入れ、
界面活性剤（アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ）添加
水溶液中で超音波を作用させて、シリコンウエハーを分
離、除去した。

かくして、金膜パターンが形成されているポリイミド膜
とAl−Ｎ−Ｏ系膜との積層体がリングフレームに固定さ
れてなるＸ線リソグラフイー用マスク構造体を得た。

実施例5: 直径10cmの円形のシリコンウエハーの両面に１μｍ厚の
酸化シリコン膜を形成した。

次に、リアクテイブスパツタ法によりシリコンウエハー
の片面側の酸化シリコン膜上にアルミニウム（A1）ター
ゲツト、アルゴン（Ar）：窒素（N₂）：酸素（O₂）＝1:
1:0.5の混合ガス、ガス圧５×10^-3Torr、放電電力150W
成膜速度約15Å/minで１μｍ厚のAl−Ｎ−Ｏ系膜を形成
した後、窒化ボロンターゲツトを使用することを除いて
同様なスパツタ法によりAl−Ｎ−Ｏ系膜上に２μｍ厚の
窒化ボロン膜を形成した。

次に、実施例１と同様にしてリングフレームを接着し、
以下実施例１と同様の工程を行ない、酸化シリコン膜付
きのシリコンウエハーを分離、除去した。

かくして、Al−Ｎ−Ｏ系膜と窒化ボロン膜との積層体が
リングフレームに固定されてなるＸ線リソグラフイー用
マスク構造体を得た。

実施例６ 実施例５の工程において、窒化ボロン膜を形成した後に
更にリアクテイブスパツタ法により１μｍ厚のAl−Ｎ−
Ｏ系膜を形成することを除いて、実施例５と同様の工程
を行なつた。

かくして、Al−Ｎ−Ｏ系膜；窒化ボロン膜;Al−Ｎ−Ｏ
系膜の構成を有する積層体がリングフレームに固定され
てなるＸ線リソグラフイー用マスク構造体を得た。

実施例７ 直径10cmの円形のシリコンウエハーの両面に１μｍ厚の
酸化シリコン膜を形成した。

次に、シリコンウエハーの片面側の酸化シリコン膜上に
リアクテイブスパツタ法により酸窒化アルミニウム（7A
l₃O₇:3AlN）ターゲツト、アルゴン（Ar）：酸素（N₂）
＝1:1のガス、ガス圧５×10^-3Torr、放電電力200W、成
膜速度約10Å/,minで１μｍ圧のAl−Ｎ−Ｏ系膜を形成
した。

次に、リアクテイブスパツタ法によりアルミニウム（A
l）ターゲツト、アルゴン（Ar）：酸素（N₂）＝1:1の混
合ガス、ガス圧８×10^-3Aorr、放電電力200Wで0.5μｍ
厚の窒化アルミニウム膜を形成した。

次に、実施例１と同様にしてリングフレームを接着し、
以下実施例１と同様の工程を行ない、酸化シリコン膜付
きのシリコンウエハーを分離、除去した。

かくして、Al−Ｎ−Ｏ系膜と窒化アルミニウム膜との積
層体がリングフレームに固定されてなるＸ線リソグラフ
イー用マスク構造体を得た。

本実施例において得られたマスク構造体をなすマスク保
持体は、Ｘ線透過性、可視光線透過性、熱伝導性、成膜
性などの総合的性能が特に良好であつた。

〈発明の効果〉 以上の如き本発明方法によれば、十分な平面性をもつて
マスク保持体をマスクフレームに固定することができる
ので、マスク保持体を薄くしてＸ線透過量を高めること
ができる。

更に、以上の如き本発明方法により製造されるマスク構
造体のマスク保持体の構成要素として用いられるAl−Ｎ
−Ｏ系膜はＸ線透過率及び可視光線透過率が高く（１μ
ｍ厚の光学濃度が約0.1）、熱膨脹率が低く（３〜４×1
0^-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）Al−Ｎ−Ｏ系膜はＸ線透過率が高く比較的厚くし
ても比較的高いＸ線透過量が得られるので、マスク構造
体の製造を容易且つ良好に行なうことができる。

（２）Al−Ｎ−Ｏ系膜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有するマスク構造体を製
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。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明方法の工程を示す図であ
る。 1:シリコンウエハー 2:ポリイミド膜 3:Al−Ｎ−Ｏ系膜 4:リングフレーム 5:接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 浩文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−68337（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にアルミニウム、窒素、及び酸素を
   含む膜からなるマスク保持体または少なくともアルミニ
   ウム、窒素、及び酸素を含む膜を含有する積層体からな
   るマスク保持体を形成し、該マスク保持体にマスクフレ
   ームを接着した後に上記基板を除去することを特徴とす
   る、Ｘ線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法。
2. 【請求項２】上記マスク保持体上にマスクを形成する、
   特許請求の範囲第１項のＸ線リソグラフィー用マスク構
   造体の製造方法。