JPH07254553A

JPH07254553A - Ｘ線マスク構造体とその製造方法、及び該ｘ線マスク構造体を用いたｘ線露光方法及びｘ線露光装置と該ｘ線マスク構造体を用いて作製された半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH07254553A
Application number: JP4622094A
Authority: JP
Inventors: Keiko Chiba; 啓子千葉; Nobushige Korenaga; 伸茂是永; Goji Miyaji; 剛司宮地
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【構成】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持膜、該
支持膜を保持する保持枠からなるＸ線マスク構造体の製
造方法において、前記保持枠が単結晶Ｓｉからなり、露
光装置内での基準面を異方性エッチングにより保持枠に
形成することを特徴とするＸ線マスク製造方法およびそ
れによって得られたＸ線マスク構造体。【効果】露光装置内での高精度なマスク位置決めよう
基準面の加工が可能となり、露光装置内において、チャ
ッキング中や搬送中に歪みを生じることなく、マスク位
置決め、及び保持を行うことができた。また合時に線膨
張率の差による歪みが発生することなく、経時的にも温
湿度にも安定な高度な位置精度を持ったＸ線マスクを作
製することができ、露光装置内において、チャッキング
中や搬送中に歪みを生じることなく、マスク位置決め、
及び保持を行うことができた。また、補強体を別に作製
することにより、加工精度の確認及び選択、加工時間の
短縮を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光マスク構造体
及びその製造方法、更には該Ｘ線マスク構造体を用いた
Ｘ線露光方法及びＸ線露光装置と該Ｘ線マスク構造体を
用いて作製された半導体デバイス及び半導体デバイスの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度高速化に
伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造
方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このた
め、焼き付け装置として露光波長にＸ線領域（２〜２０
Ａ）の光を利用したステッパが開発されつつある。

【０００３】このＸ線露光装置に用いるＸ線マスク構造
体は通常図９に示したような構成をしている。Ｘ線吸収
体３と吸収体３を支持する支持膜２、支持膜２を保持す
る保持枠１、保持枠１を補強する補強体４からなるが、
通常保持枠１と補強体４の接合には有機系の接着剤５が
主に使用されていた。また、通常保持枠１には単結晶Ｓ
ｉが用いられ、補強体４には露光装置内における搬送や
チャッキングのための構造を為し、そのための加工が必
要であるため、比較的加工が容易なパイレクスガラスな
どが用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線マスクには、露光
装置内における搬送やチャキングのための加工が必要で
あり、特に、マスクを装置内に設定する時の基準面の作
製には高精度な加工が必要であった。単結晶Ｓｉに機械
加工を施そうとすると、ある面にそった力が加わった
時、亀裂や欠けが生じてしまい、高精度な加工が難しい
上に歩留が非常に悪かった。そのため、単結晶Ｓｉから
なる保持枠とは別の材料を用いて補強体を接着してい
た。しかし、高密度半導体集積回路の焼き付け装置であ
るＸ線露光装置に用いるＸ線マスクには、微細な線幅を
持つＸ線吸収体とその位置精度が要求される。保持枠と
補強体の接合に有機系の接着剤を用いた場合その経時変
化及び、温湿度変化による変化によって保持枠にかかる
力が変化し、最終的には吸収体にも影響を及ぼすのでＸ
線吸収体の高度な位置精度の確保が難しかった。

【０００５】また、有機系の接着剤を用いない接合方法
として、特公平４−６６０９６では補強体にバイレック
スガラスを用いた陽極接合法による接合が提案されてい
るが、陽極接合法では接合時に温度を３００〜４００℃
に上げるため、保持枠と補強体の線膨張率の差により、
そりなどの歪みが発生した。また、ガラス類はヤング率
が低く露光装置内での搬送及びチャキング時など外力が
加わった場合に生じる歪みが大きくなり、吸収体の位置
精度に悪影響を与えた。

【０００６】更には、上記陽極接合法の問題点を解決す
べく、ヤング率が高く、保持枠と同材料であるＳｉを補
強体に用いた直接接合による接合が、特開平２−１６２
７１４及び、特開平５−４１３４７に提案されている
が、当初の問題点であった機械的な加工による補強体の
形成が困難で実用化には至ってなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点は下記の本
発明によって解決される。

【０００８】即ち、本発明はＸ線吸収体と該吸収体を支
持する支持膜、該支持膜を保持する保持枠からなるＸ線
マスク構造体において、前記保持枠が単結晶Ｓｉからな
り、露光装置内での基準面を異方性エッチングによる保
持枠に形成することを特徴とするＸ線マスク製造方法及
び、Ｘ線マスク構造体である。単結晶Ｓｉを機械的に加
工するのではなく、異方性エッチングにより加工するこ
とにより、露光装置内での高精度なマスク位置決め用基
準面の加工が可能となる。等方的なエッチングや電解エ
ッチングなども考えられるが、加工精度を充分に満たす
のは難しい。

【０００９】また、本発明は、上記保持枠が｛１００｝
面方位単結晶Ｓｉまたは｛１１０｝面方位単結晶Ｓｉで
ることを特徴とするＸ線マスク製造方法及び、Ｘ線マス
ク構造体である。

【００１０】第２の本発明は、Ｘ線吸収体と該吸収体を
支持する支持膜、該支持膜を保持する保持枠、該保持枠
を補強する補強体からなるＸ線マスク構造体において、
前記補強体が単結晶Ｓｉからなり、露光装置内での基準
面を異方性エッチングにより形成することを特徴とする
Ｘ線マスク製造方法及び、Ｘ線マスク構造体である。ま
た、本発明は、上記補強体が｛１００｝面方位単結晶Ｓ
ｉまたは｛１１０｝面方位単結晶Ｓｉでることを特徴と
するＸ線マスク製造方法及び、Ｘ線マスク構造体であ
る。

【００１１】また上記記載のＸ線マスク構造体におい
て、前記保持枠と前記補強体が有機系の接着剤を用い
ず、直接接合されているＸ線マスク構造体。

【００１２】また上記記載のＸ線マスク構造体におい
て、前記保持枠と前記補強体を重ね合わせ４００〜１２
００℃の高温で熱処理するか、叉は、前記補強体に酸化
膜を形成した後、前記保持枠と重ね合わせ２００〜８０
０℃の高温で熱処理し直接接合されるＸ線マスク構造体
である。補強体を別に制作することにより、露光装置内
での高精度なマスク位置決め用基準面の加工が可能とな
る上に、加工精度の確認及び選択、加工時間の短縮を図
ることができる。

【００１３】更には、本発明のＸ線マスク構造体を用い
たＸ線露光により被転写体にＸ線吸収体パターンを転写
することを特徴とするＸ線露光方法及びＸ線露光装置に
より、高精度な焼き付けが可能となった。また、本発明
のＸ線マスク構造体を用いたＸ線露光により加工基板上
にＸ線吸収体パターンを転写し、これを加工、形成する
ことにより、高性能半導体デバイスの作製が可能となっ
た。

【００１４】

【実施例】次に、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳
細に説明する。

【００１５】まず、Ｘ線支持膜はＸ線を充分に透過し、
かつセルフスタンドする必要があるので、１〜１０μｍ
の範囲内の厚さとされることが好ましく、例えば、Ｓ
ｉ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＢＮ、ＡＩ
Ｎ等の無機膜、ポリイミド等の耐放射線有機膜、これら
の単独または複合膜などの公知の材料から構成される。
次に、Ｘ線吸収体としては、Ｘ線を充分に吸収し、かつ
被加工性が良いことが必要となるが、０．１〜１．０μ
ｍの範囲内の厚さとされることが好ましく、例えば、Ａ
ｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｔ等の重金属、さらにはこれらの化合
物にて構成される。また、Ｘ線支持膜を保持するための
保持枠は、単結晶Ｓｉによって構成される。さらに、Ｘ
線マスクにはＸ線吸収体の保護膜、導電膜、アライメン
ト光の反射防止膜等を付設したものであっても良い。

【００１６】保持枠には、保持枠を補強する補強体が付
設されても良く、補強体も単結晶Ｓｉからなり、結晶方
位は保持枠と同じでも異なっても構わない。

【００１７】これらの保持枠または補強体は、露光装置
内における基準面や搬送またはチャッキングに要する溝
などやＸ線透過領域の透過用の窓が異方性エッチングに
よって加工される。異方性エッチングとは面方位による
エッチングレイトの差を利用したものであるので加工で
きる面や角度が限定される。通常、ＫＯＨ水溶液また
は、パイロカテコール−エチレンジアミン水溶液による
エッチングでは｛１１１｝面のエッチングレイトが遅い
ため｛１１１｝面が残存する形状となる。図１０に｛１
００｝面方位単結晶Ｓｉの異方性エチング形状を、図１
１に｛１１０｝面方位単結晶Ｓｉの異方性エッチング形
状を示す。詳細は“ＴｈｅＥｃｈｉｎｇｏｆＤｅｅ
ｐＶｅｒｔｉｃａｌ−ＷａｌｌｅｄＰａｔｔｅｒｎ
ｓＩｎＳｉｌｉｃｏｎ”Ａ．Ｉ．ＳｔｏｌｌｅｒＲ
ＣＡＲｅｖｉｅｗＪｕｎｅ１９７０ｐ２７１〜５
にも記載されている。そのため、機械加工とは違い、溝
などの位置や形状は限定される。また、エッチング保護
膜はエッチング液の種類やエッチング量にもよるが、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂ 、有機膜、ワックスなどが用い
られる。

【００１８】補強体を接合する場合、接合に関わる面も
研磨されている必要があるため、両面研磨のＳｉを用い
ることが多い。補強体を直接保持枠と重ね合わせ４００
〜１２００℃の高温で１〜数時間処理してもよいし、補
強体を空気叉は酸素雰囲気中にて８００℃以上の処理を
行い、酸化膜を形成した後（酸化膜の形成は蒸着などに
よっても構わない）、保持枠と重ね合わせ２００〜８０
０℃の高温で１〜数時間の処理を行い接合しても良い。

【００１９】また、これらの保持枠や補強体は使用中の
かけなどを防ぐためにセラミックスなどがコーティング
されてもよい。

【００２０】更に、本発明のＸ線露光方法及びＸ線露光
装置は、上記したような本発明のＸ線マスクを介して、
被転写体にＸ線露光を行うことでＸ線吸収体パターンを
被転写体に転写することを特徴とするものであり、本発
明の半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法は、
上記したＸ線マスク構造体を介して、加工基板にＸ線露
光を行うことで、Ｘ線吸収体パターンを加工基板上に転
写し、これを加工、形成することで作製されるデバイス
である。

【００２１】本発明のＸ線露光方法及びＸ線露光装置
は、上記した本発明のＸ線マスク構造体を用いること以
外は、従来公知の方法でよい。また、本発明の半導体デ
バイス及び半導体デバイスの製造方法においては、上記
本発明のＸ線マスク構造体を用いること以外は、従来公
知の方法で作製されるデバイスである。

【００２２】次に、図面を使用しながら、実施例を挙げ
て本発明を具体的に説明する。

【００２３】実施例１図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明のＸ線マスク構造体の製
造過程の断面図であり、図２は図１（ａ）〜（ｈ）で作
製したＸ線マスクをチャッキングするマスクチャックで
ある。このチャッキング方法は３ヵ所以上のＶ溝と球状
突起マウントによるマスクチャッキング方法の１つで各
Ｖ溝で２自由度ずつ既定し、３つのＶ溝とマウントの係
合で６自由度のマスクの位置決めが行われる。

【００２４】補強体１４に｛１００｝の単結晶Ｓｉを用
い、ＣＶＤなどでエッチング保護膜１５としてＳｉＮを
形成し、図１（ａ）とした。最終的に図１（ｃ）または
（Ｃ’）となるようにエッチング保護膜１５をドライエ
ッチなどでエッチングし、図１（ｂ）とした。３０ｗｔ
％ＫＯＨ水溶液を用い、｛１００｝単結晶Ｓｉの異方性
エチングを行い、マスク位置決め用基準面１７となるＶ
溝とＸ線透過領域の窓を同時に｛１１１｝面で形成し、
図１（ｃ）とした。（ｃ）’のように２つのＶ溝を１本
の溝で代用しても良い。｛１００｝の単結晶Ｓｉにおい
て、通常オリフラは｛１１０｝方向にあるので、正面か
ら見た形状はオリフラに対し０または９０°、側面にお
ける形状は５４．７°となった。エッチング保護膜１５
は、熱リン酸またはｃｏｎｃ．ＨＦなどを用いて剥離し
ておく。

【００２５】最終的に保持枠となる｛１００｝単結晶Ｓ
ｉ基板１１と補強体１４を重ね合わせ１０００℃に２時
間熱処理を行い接合し、図１（ｄ）とした。

【００２６】その保持枠用Ｓｉ基板１１にＳｉＮ２．０
μｍをＣＶＤにて成膜し、Ｘ線支持膜１２と保持枠形成
のためのパックエッチング保護膜１６を同時に形成し、
図１（ｅ）とした。保持枠用Ｓｉ基板１１のＸ線透過領
域のみ、パックエッチング保護膜１６をエッチングし、
図１（ｆ）とした。

【００２７】３０ｗｔ％ＫＯＨ水溶液を用い｛１００｝
単結晶Ｓｉの異方性エチングによるバックエッチングを
行い、図１（ｇ）または（ｇ）’とした。エッチング後
バックエッチング保護膜１６を残存させたものが
（ｇ）’であり、補強体１４のかけなどを防止する保護
膜として用いることもできる。

【００２８】続いてスパッタリング装置にてＸ線吸収体
１３となるＷ０．８μｍを成膜し、ＥＢ描画装置にて所
望のパターンを形成し、ＳＦ₆ ガスを用いたエッチング
を行い、Ｘ線吸収体パターン１３を形成し、図１
（ｈ）、（ｈ）’とした。保持枠１１のバックエッチン
グはＷの成膜後でもパターン形成後でも構わない。ま
た、ＷはＣＶＤで作製したものや、ＷＮ_x などの化合物
もよく用いられる。

【００２９】図２に本実施例のマスクをチャキングする
マスクチャックを示す。１８はマウントでＶ溝に対応し
た３ヵ所に突起状で先端が球状の部材が埋め込まれてい
る。１９はマスク押さえの部材である、上記のような過
程で形成されたＸ線マスクを保持するものである。

【００３０】上記のような単結晶Ｓｉに異方性エッチン
グによりマスク位置決め用の基準面となるＶ溝が加工さ
れた補強体を用い、Ｓｉの保持枠と直接接合させること
により、接合時に線膨張率の差による歪みが発生するこ
となく、経時的にも温湿度にも安定な高度な位置精度を
持ったＸ線マスクを作製することができ、露光装置内に
おいて、チャッキング中や搬送中に歪みを生じることな
く、マスク位置決め、及び保持を行うことができた。

【００３１】実施例２図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明のＸ線マスク構造体の第
２の製造過程の断面図である。

【００３２】保持枠２１となる｛１００｝の単結晶Ｓｉ
を用い、ＣＶＤなどでＳｉＮを形成し、Ｘ線支持膜２２
とエッチング保護膜２５を同時に作製して、図３（ａ）
とした、最終的に図３（ｄ）’となるようにエッチング
保護膜２５をドライエッチなどでエッチングし、図３
（ｂ）とした。

【００３３】図３（ｄ）’は、Ｐ．Ｌｅｎｉｕｓ等によ
ってＪ．ｖａｃ．ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ８（６）
Ｎｏｖ／Ｄｅｃ ’９０ｐ１５７０〜１５７４に発表
されているキネマティックマウントの保持方法に用いる
ことのできる保持枠の形状である。基準面２７ａ、ｂ、
ｃはそれぞれ次の構成で６自由度を既定する。２７ａは
Ｖ溝で（ｙ、ｚ）を拘束する。２７ｂは四角錐で（ｘ、
ｙ、ｚ）を拘束する。２７ｃは平面で（ｚ）を拘束す
る。上記の発表の中では２７ｂは孔であるが、異方性エ
ッチングでは｛１１１｝面が４方向にできる精度の良い
四角錐ができるので代用可能である。

【００３４】３０ｗｔ％ＫＯＨ水溶液を用い、｛１０
０｝の単結晶Ｓｉの異方性エチングを、マスク位置決め
用基準面２７であるＶ溝と四角錐とＸ線透過領域の窓を
同時に｛１１１｝面で形成し、図３（ｃ）とした。｛１
００｝の単結晶Ｓｉにおいて、通常オリフラは｛１１
０｝方向にあるので、正面から見た形状はオリフラに対
し０または９０°、側面における形状は５４．７°とな
った。

【００３５】めっき電極形成後、ＥＢレジストを用い、
ＥＢ描画装置にて所望のパターンを形成し、Ａｕめっき
を行い、レジストや電極を剥離し、ＡｕによるＸ線吸収
体２３を形成し、図３（ｄ）（ｄ）’とした。Ｘ線吸収
体２３の作製はエッチングの前でも構わない。

【００３６】上記のような単結晶Ｓｉに異方性エッチン
グによりマスク位置決め用の基準面を加工された保持枠
を用いることにより、接合時による歪みが発生すること
なく、経時的にも温湿度にも安定な高度な位置精度を持
ったＸ線マスクを作製することができ、露光装置内にお
いて、チャッキング中や搬送中に歪みを生じることな
く、マスク位置決め、及び保持を行うことができた。

【００３７】また、実施例１で述べた位置決め方法によ
る基準面（３つのＶ溝）の加工を保持枠２１に行っても
同様の効果を得ることができる。

【００３８】さらに、本実施例で述べた位置決め方法に
よる基準面を補強体に形成し、実施例１と同様保持枠と
接合し、加工精度の確認及び選択、加工時間の短縮を図
っても良い。

【００３９】実施例３図４（ａ）〜（ｈ）は、本発明のＸ線マスク構造体の第
３の製造過程の断面図である。図４（ｉ）は図４（ａ）
〜（ｈ）で作製したＸ線マスクをチャッキングするマス
クチャッキング方法を示す。Ｖブロック３９は補強体の
外周円端面２ヶ所と当接し、ピン３８が補強体の基準面
３７（切り欠け）に嵌合することにより、３つの自由度
を既定する平面の位置決め方法であり、チャッキングに
は真空吸着または、磁性吸着などが用いられる。

【００４０】補強体３４となる｛１１０｝単結晶Ｓｉを
用い、蒸着などによりＳｉＯ₂ を形成し、エッチング保
護膜３５を作製して、図４（ａ）とした。最終的に図４
（ｃ）’となるようにエッチング保護膜３５をドライエ
ッチなどでエッチングし、図４（ｂ）とした。バイロカ
テコール−エチレンジアミン水溶液を用い、｛１１０｝
面単結晶Ｓｉの異方性エッチングを行い、マスク位置決
め用基準面３７となる切り欠けとＸ線透過領域の窓を同
時に｛１１１｝面で形成し、図４（ｃ）とした。｛１１
０｝の単結晶Ｓｉにおいて、通常｛１１０｝方向にオリ
フラは形成されるので、窓の正面から見た形状はオリフ
ラに対し３５．３°の方向に１０９．５°と７０．５°
の角度を持つひし形となり、側面における形状は９０°
となった。基準面３７となる切り欠けは側面は９０°、
正面から見た形状は上記のひし形を半分にしたような形
状になるが、基準面としては、平行な２辺の内１辺のみ
が使用される。エッチング保護膜３５は、ＨＦなどを用
いて剥離しておく。

【００４１】最終的に保持枠３１となる｛１００｝単結
晶Ｓｉ基板上に、図中３２であるＸ線支持膜とバックエ
ッチ保護膜３６として用いるＳｉＮをＣＶＤにて２．０
μｍ成膜し、図４（ｄ）とした。この時、スパッタなど
で支持膜を形成した場合、Ｓｉ基板３１の片面のみに支
持膜３２が形成されることとなる。３０ｗｔ％ＫＯＨを
用いて｛１００｝面単結晶Ｓｉの異方性エッチングを用
いてバックエッチを行う。バックエッチ保護膜３６とし
て支持膜と同時に形成されたＳｉＮを用いてもよいし、
別にＳｉＮや有機系の膜を形成しても良い。バックエッ
チ保護膜３６は剥離され、図４（ｆ）とした。この時、
保持枠３１に｛１１０｝単結晶Ｓｉを用いても構わない
が、Ｘ線透過領域の窓の形状がひし形となる。通常露光
に必要なパターンは、長方形または正方形なので、Ｘ線
支持膜の破損等を考慮すると、窓の形状がパターン形状
と近いものにできる｛１００｝単結晶Ｓｉの方が多く用
いられる。

【００４２】Ｓｉ基板３１と補強体３４を重ね合わせ、
８００℃に３時間熱処理を行い図４（ｇ）とした。補強
体３４を空気雰囲気中で１０００℃１時間熱処理し、酸
化膜を形成してからＳｉ基板３１と補強体３４を重ね合
わせ、４００℃に３時間熱処理し接合しても良い。

【００４３】スパッタ装置にてＴａを成膜し、その後Ｅ
Ｂ描画にて所望のパターンを形成し、ＣＢｒＦ₃ ガスを
用いてエッチングし、Ｘ線吸収体３３とし、図４（ｈ）
とした。本実施例ではは接合後にＴａのパターンニング
を行ったが、接合前でも良い。その場合は、Ｔａのアニ
ールを接合温度以上で行い、接合により吸収体の応力変
化が生じないようにし、位置精度を確保する。また、保
持枠３１と補強体３４に結晶方位の違うＳｉを用いた場
合図１（ｈ）’のように接合される。

【００４４】上記のように作製されたＸ線マスクを、図
４（ｉ）に示すようにチャキングする。Ｖブロック３８
は補強体の外周円端面２ヵ所と当接し、ピン３９が補強
体の基準面３７（切り欠け）に嵌合することより、３つ
の自由度を既定する平面の位置決めされ、真空吸着また
は、磁性吸着などを用いることにより、チャッキングさ
れる。上記のような単結晶Ｓｉに異方性エッチングによ
りマスク位置決め用の基準面となる切り欠けが加工され
た補強体を用い、Ｓｉの保持枠と直接接合させることに
より、接合時に線膨張率の差による歪みが発生すること
なく、経時的にも温湿度にも安定な高度な位置精度を持
ったＸ線マスクを作製することができ、露光装置内にお
いて、チャッキング中や搬送中に歪みを生じることな
く、マスク位置決め、及び保持を行うことができた。

【００４５】また、実施例２のように、保持枠に直接切
り欠けを設け、接合の手間を省いても良い。その場合、
保持枠に｛１１０｝単結晶Ｓｉを用いることとなる。

【００４６】実施例４図５（ａ）〜（ｊ）は、本発明のＸ線マスク構造体の第
４の製造過程の断面図である。図５（ｋ）は図５（ａ）
〜（ｊ）で作製したＸ線マスクをチャキングするマスク
チャッキング方法を示す。ピン４８ａは補強体の基準面
４７（切り欠け）２ヵ所と当接し、ピン４８ｂ画補強体
のオリフラと接することより３つの自由度を既定する平
面の位置決め方法であり、チャッキングには真空吸着ま
たは、磁性吸着などが用いられる。

【００４７】補強体４４となる｛１１０｝の単結晶Ｓｉ
を用い、ＣＶＤなどでＳｉＮを形成し、エッチング保護
膜４５を作製して、図５（ａ）とした。最終的に図５
（ｃ）’となるようにエッチング保護膜４５をドライエ
ッチなどでエッチングし、図５（ｂ）とした。３０ｗｔ
％ＫＯＨ水溶液を用い｛１１０｝単結晶Ｓｉの異方性エ
ッチングを行い、マスク位置決め用基準面４７となる切
り欠けとＸ線透過領域の窓を同時に｛１１１｝面で形成
し、エッチング保護膜４５は、熱リン酸またはｃｏｎ
ｃ．ＨＦなどを用いて剥離し、図５（ｃ）とした。｛１
１０｝の単結晶Ｓｉにおいて、通常オリフラは｛１１
０｝方向に形成されるので、窓の正面から見た形状はオ
リフラに対し３５．３°の方向に１０９．５°と７０．
５°の角度を持つひし形となり、側面における形状は９
０°となった。切り欠けは、正面からみた形状は７０．
５°のＶ状で側面における形状は９０°となる。切り欠
けは、７０．５°の形のものを示したが、１０９．５°
のものでも構わない。また、オリフラと切り欠けによる
位置決め方法を示したが、切り欠け２つでも構わない。

【００４８】次に、Ｓｉの欠け防止にＳｉＣなどをＣＶ
Ｄなどを用いてコーティングし、保護膜４９を形成し、
図５（ｄ）とした。

【００４９】最終的に保持枠４１となる｛１００｝単結
晶Ｓｉ基板上に、図中４２であるＸ線支持膜とバックエ
ッチ保護膜４６として用いるＳｉＣをＣＶＤにて２．０
μｍ成膜し、図５（ｅ）とした。この時、スパッタなど
で支持膜を形成した場合、Ｓｉ基板４１の片面のみに支
持膜４２が形成されることとなる。スパッタ装置にてＴ
ａ４３’を成膜し、図５（ｆ）とした。バックエッチ保
護膜４６として支持膜と同時に形成されたＳｉＣを用い
てもよいし、別にＳｉＮや有機系の膜を形成しても良
い。この時、保持枠４１に｛１１０｝単結晶Ｓｉを用い
ても構わないが、Ｘ線透過領域の窓の形状がひし形とな
る。通常露光に必要なパターンは、長方形または正方形
なので、Ｘ線支持膜の破損等を考慮すると、窓の形状が
パターン形状と近いものにできる｛１００｝単結晶Ｓｉ
の方が多く用いられる。

【００５０】補強体４４を酸素雰囲気中で１２００℃３
時間熱処理し、酸化膜を形成してからＳｉ基板４１と補
強体４４を重ね合わせ、５００℃に５時間熱処理し接合
し、図５（ｇ）とした。

【００５１】バックエッチ保護膜４６をＸ線透過領域の
みドライエッチングし、図５（ｈ）とした。３０ｗｔ％
ＫＯＨを用いて｛１００｝単結晶Ｓｉの異方性エッチン
グによるバックエッチを行い、図５（ｉ）とした。

【００５２】その後ＥＢ描画にて所望のパターンを形成
し、ＣＢｒＦ₃ ガスを用いてＴａ４３’をエッチング
し、Ｘ線吸収体４３とし、図５（ｊ）とした。本実施例
ではバックエッチ後にパターニングを行ったが、パター
ニングは前でも良い。

【００５３】上記のように作製されたＸ線マスクを、図
５（ｋ）に示すようにチャキングする。ピン４８ａは切
り欠け４７の２ヵ所と当接し、ピン４８ｂが補強体のオ
リフラと接することにより、３自由度を既定する平面の
位置決めがなされ、真空吸着または、磁性吸着などを用
いることにより、チャッキングされる。

【００５４】上記のような単結晶Ｓｉに異方性エッチン
グによりマスク位置決め用の基準面となる切り欠けが加
工された補強体を用い、Ｓｉの保持枠と直接接合させる
ことにより、接合時に線膨張率の差による歪みが発生す
ることなく、経時的にも温湿度にも安定な高度な位置精
度を持ったＸ線マスクを作製することができ、露光装置
内において、チャッキング中や搬送中に歪みを生じるこ
となく、マスク位置決め、及び保持を行うことができ
た。

【００５５】また、実施例２のように、保持枠に直接切
り欠けを設け、接合の手間を省いても良い。その場合、
保持枠に｛１１０｝単結晶Ｓｉを用いることとなる。

【００５６】実施例５次に上記説明したマスクを用いた微小デバイス（半導体
装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンなど）製造用の
露光装置の実施例を説明する。図６は本実施例のＸ線露
光装置の構成を示す図である。図中、ＳＲ放射源、Ａか
ら放射されたシートビーム形状のシンクロトロン放射光
Ｂを、凸面ミラーＣによって放射光軌道面に対して垂直
な方向に拡大する。凸面ミラーＣで反射拡大した放射光
は、シャッタＤによって照射領域内での露光量が均一と
なるように調整し、シャッタＤを経た放射光はＸ線マス
クＥに導かれる。Ｘ線マスクＥは上記説明したいずれか
実施例で説明した方法によって製造されたものである。
Ｘ線マスクＥに形成されている露光パターンを、ステッ
プ＆リピート方式やスキャニング方式などによってウェ
ハＦ上に露光転写する。

【００５７】実施例６次に、上記説明したＸ線マスク構造体を利用した半導体
デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導体
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液
晶パネルやＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロシリンジ
等）の製造フローを示すフローチャートである。ステッ
プ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行
う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したＸ線マスク構造体を実施例１〜４の方法を
用いて製造する。一方、ステップ３（ウェハ製造）では
シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ
４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した
Ｘ線マスク構造体とウェハを用いて、Ｘ線リソグラフィ
技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のス
テップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４に
よって製造されたウェハを用いて半導体チップ化する工
程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、
これが出荷（ステップ７）される。

【００５８】図８は上記ウェハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウェハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウェハにイオンを打込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウェハに観光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明したＸ線露光方法によっ
てマスクの回路パターンをウェハに焼付け露光する。ス
テップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ス
テップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外
の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では
エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ
上に多重に回路パターンが形成される。

【００５９】本発明の製造方法を用いれば、従来は製造
が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造すること
ができる。

【００６０】更に、これらのＸ線マスク構造体を用いて
Ｘ線露光により作成されたデバイスは、デバイス設計図
に対して忠実なパターンが作成可能であるため、Ｘ線リ
ソグラフィーの特徴を生かした高集積化ができると共
に、良好なデバイス特性を有する。

【００６１】

【発明の効果】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠からなるＸ線マスク構造
体において、前記保持枠が単結晶Ｓｉからなり、単結晶
Ｓｉを機械的に加工するのではなく、異方性エッチング
により加工することにより、露光装置内での高精度なマ
スク位置決め用基準面の加工が可能となり、露光装置内
において、チャッキング中や搬送中に歪みを生じること
なく、マスク位置決め、及び保持を行うことができた。

【００６２】また、Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支
持膜、該支持膜を保持する保持枠、該保持枠を補強する
補強体からなるＸ線マスク構造体において、前記補強体
が単結晶Ｓｉからなり、露光装置内での基準面を異方性
エッチングし、Ｓｉの保持枠と直接接合させることによ
り、接合時に線膨張率の差による歪みが発生することな
く、経時的にも温湿度にも安定な高度な位置精度を持っ
たＸ線マスクを作製することができ、露光装置内におい
て、チャッキング中や搬送中に歪みを生じることなく、
マスク位置決め、及び保持を行うことができた。また、
補強体を別に作製することにより、加工精度の確認及び
選択、加工時間の短縮を図ることができる。

【００６３】更に、本発明のＸ線マスク構造体を用いる
Ｘ線露光方法及びＸ線露光装置により、被転写体にＸ線
吸収体パターンを転写することによって、高精度Ｘ線露
光方法及びＸ線露光装置を提供することができた。

【００６４】また、本発明のＸ線マスク構造体によって
加工基板上にＸ線吸収体パターンを転写し、加工、形成
して作製するすることにより、高性能半導体デバイス及
び半導体デバイス製造方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明Ｘ線マスク構造体の製造工程を示す。

【図２】本発明Ｘ線マスク構造体のマスクチャックを示
す。

【図３】本発明Ｘ線マスク構造体の別の態様の製造工程
及び、マスクチャックを示す。

【図４】本発明Ｘ線マスク構造体の別の態様の製造工程
及び、マスクチャックを示す。

【図５】本発明Ｘ線マスク構造体の別の態様の製造工程
及び、マスクチャックを示す。

【図６】本発明Ｘ線マスク構造体を用いるＸ線露光装置
の該略図である。

【図７】本発明Ｘ線マスク構造体を用いるＸ線露光装置
で作製する半導体デバイスの製造フローである。

【図８】本発明Ｘ線マスク構造体を用いるＸ線露光装置
で作製する半導体デバイスの製造フローの中のウェハー
プロセスの詳細なフローである。

【図９】従来のＸ線マスク構造体の断面図である。

【図１０】｛１００｝面方位単結晶Ｓｉの異方性エッチ
ング形状を示す図面である。

【図１１】｛１００｝面方位単結晶Ｓｉの異方性エッチ
ング形状を示す図面である。

【符号の説明】１、１１、２１、３１、４１保持枠２、１２、２２、３２、４２支持膜（Ｘ線透過膜）３、１３、２３、３３、４３Ｘ線吸収体４、１４、３４、４４補強体５接着剤１５、２５、３５、４５エッチング保護膜１６、、３６、４６エッチング保護膜１７、２７、３７、４７基準面１８マウント１９マウント押え３８、４８ピン３９Ｖブロック４９保護膜ＡＳＲ放射源Ｂシンクロトロン放射光Ｃ凸面ミラーＤシャッターＥＸ線マスクＦウェハー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠からなるＸ線マスク構造
体の製造方法において、前記保持枠が単結晶Ｓｉからな
り、露光装置内での基準面を異方性エッチングにより保
持枠に形成することを特徴とするＸ線マスク製造方法。
【請求項２】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠からなるＸ線マスク構造
体において、前記保持枠が単結晶Ｓｉからなり、露光装
置内での基準面を異方性エッチングにより保持枠に形成
することを特徴とするＸ線マスク構造体。
【請求項３】請求項２に記載のＸ線マスク構造体にお
いて、前記保持枠が｛１００｝面方位単結晶Ｓｉである
Ｘ線マスク構造体。
【請求項４】請求項２に記載のＸ線マスク構造体にお
いて、前記保持枠が｛１１０｝面方位単結晶Ｓｉである
Ｘ線マスク構造体。
【請求項５】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠、該保持枠を補強する補
強体からなるＸ線マスク構造体の製造方法において、前
記補強体が単結晶Ｓｉからなり、露光装置内での基準面
を異方性エッチングにより形成することを特徴とするＸ
線マスク製造方法。
【請求項６】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠、該保持枠を補強する補
強体からなるＸ線マスク構造体において、前記補強体が
単結晶Ｓｉからなり、露光装置内での基準面を異方性エ
ッチングにより形成することを特徴とするＸ線マスク構
造体。
【請求項７】請求項６に記載のＸ線マスク構造体にお
いて、前記保持枠と前記補強体が有機系の接着剤を用い
ず、直接接合されているＸ線マスク構造体。
【請求項８】請求項７に記載のＸ線マスク構造体にお
いて、前記保持枠と前記補強体を重ね合わせ４００〜１
２００℃の高温で熱処理し直接接合されるＸ線マスク構
造体
【請求項９】請求項７に記載のＸ線マスク構造体にお
いて、前記補強体に酸化膜を形成した後、前記保持枠と
重ね合わせ２００〜８００℃の高温で熱処理し直接接合
されるＸ線マスク構造体
【請求項１０】請求項６に記載のＸ線マスク構造体に
おいて、前記補強体が｛１００｝面方位単結晶Ｓｉであ
るＸ線マスク構造体。
【請求項１１】請求項６に記載のＸ線マスク構造体の
おいて、前記補強体が｛１１０｝面方位単結晶Ｓｉであ
るＸ線マスク構造体。
【請求項１２】請求項２又は６に記載のＸ線マスク構
造体を用い、Ｘ線露光により被転写体にＸ線吸収体パタ
ーンを転写することを特徴とするＸ線露光方法。
【請求項１３】請求項２又は６に記載のＸ線マスク構
造体を用い、Ｘ線露光により被転写体にＸ線吸収体パタ
ーンを転写することを特徴とするＸ線露光装置。
【請求項１４】請求項２又は６に記載のＸ線マスク構
造体を用い、Ｘ線露光により加工基板上にＸ線吸収体パ
ターンを転写し、これを加工、形成して作製されたこと
を特徴とする半導体デバイス。
【請求項１５】請求項２又は６に記載のＸ線マスク構
造体を用い、Ｘ線露光により加工基板上にＸ線吸収体パ
ターンを転写し、これを加工、形成して作製することを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。