JPH09260258A - Mask for x ray lithography - Google Patents
Mask for x ray lithographyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン等
の微細構造体を製造するために用いるＸ線リソグラフィ
用マスクに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray lithography mask used for manufacturing a fine structure such as a micromachine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロマシンおよびマイクロ光学の分
野における微細構造体を形成するために、ＬＩＧＡ（Li
thographie Galvanoformung Abformung ）プロセスは有
益な手段であり注目を集めている。ＬＩＧＡプロセス
は、任意の断面形状の成形、数１００μｍの高さの構造
体の製造、サブミクロン領域の加工等が可能であり、さ
まざまな材料を用いることができることから、あらゆる
分野での応用が期待されている。2. Description of the Related Art In order to form fine structures in the fields of micromachines and microoptics, LIGA (Li
The thographie Galvanoformung Abformung) process is a valuable tool and is drawing attention. The LIGA process is capable of molding arbitrary cross-sectional shapes, manufacturing structures with a height of several 100 μm, and processing in the submicron region. Since various materials can be used, it is expected to be applied in all fields. Has been done.
【０００３】ＬＩＧＡプロセスにおいて、Ｘ線リソグラ
フィによりレジストパターンを形成するためにＸ線マス
ク構造体が用いられる。このＸ線マスクは、一般的に、
Ｘ線が非常に透過しやすい薄いＸ線透過部と、レジスト
構造体のパターンを決定するためにそのパターンに応じ
て形成されたＸ線吸収体とを含む。このようなＸ線マス
ク構造体において、通常、透過部は照射されるＸ線に対
し、同じコントラストが得られるよう均質に形成されて
おり、その上に所定のパターンで形成された吸収体は、
Ｘ線を均一に吸収するために一定の厚みを有している。In the LIGA process, an X-ray mask structure is used to form a resist pattern by X-ray lithography. This X-ray mask is generally
It includes a thin X-ray transmitting portion through which X-rays are very easily transmitted, and an X-ray absorber formed according to the pattern of the resist structure to determine the pattern. In such an X-ray mask structure, normally, the transmission part is formed uniformly so as to obtain the same contrast with respect to the irradiated X-rays, and the absorber formed in a predetermined pattern thereon is
It has a constant thickness to absorb X-rays uniformly.
【０００４】一方、段差構造を有する微細構造体は、従
来、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５Ｎｏ．１（１９９４）
ｐ２８〜２９に記述されるように、プラスチックのモー
ルド工程とディープエッチＸ線リソグラフィとを組合せ
ることによって形成されていた。図８にこの方法による
微細構造体の製造工程を概略的に示す。まず、図８
（Ａ）に示すように、基板８２上にプラスチック材料
（モールド材料）８１を設ける。次に、図８（Ｂ）に示
すように、ＬＩＧＡプロセスによって製造された鋳型８
３を、ガラス転移以上の高温に加熱したプラスチック材
料８１にプレスする。プラスチック材料８１の冷却後に
鋳型８３を外すことによって、図８（Ｃ）に示すよう
に、厚いレジストの上層部のみが形成されたレジスト構
造体８４が得られる。さらに、図８（Ｄ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体８６を備えたＸ線リソグラフィ用マスク
８７とレジスト構造体８４を位置合わせしてシンクロト
ロン放射光８５を照射する。Ｘ線リソグラフィにより下
層部が形成され、図８（Ｅ）に示すような段差構造を有
する微細構造体８８が製造される。On the other hand, a fine structure having a step structure has been conventionally used in the FED journal Vol. 5 No. 1 (1994)
It was formed by combining a plastic molding process and deep-etch X-ray lithography, as described on pages 28-29. FIG. 8 schematically shows a manufacturing process of a fine structure by this method. First, FIG.
As shown in (A), a plastic material (mold material) 81 is provided on the substrate 82. Next, as shown in FIG. 8B, the mold 8 manufactured by the LIGA process is used.
3 is pressed into a plastic material 81 heated to a high temperature above the glass transition. By removing the mold 83 after cooling the plastic material 81, as shown in FIG. 8C, a resist structure 84 in which only the upper layer portion of the thick resist is formed is obtained. Further, as shown in FIG. 8D, the X-ray lithography mask 87 having the X-ray absorber 86 and the resist structure 84 are aligned with each other, and synchrotron radiation 85 is irradiated. The lower layer portion is formed by X-ray lithography, and the fine structure 88 having a step structure as shown in FIG. 8E is manufactured.
【０００５】また、傾斜した構造を有する微細構造体の
製造方法としては、ＦＥＤジャーナルＶｏｌ．５ Ｎ
ｏ．１（１９９４）ｐ２８に記述されるように、ディー
プエッチＸ線リソグラフィにおいて、レジストに対して
入射角を変化させてシンクロトロン放射光を照射する方
法がある。たとえば、所定の角度で二重露光を行なうこ
とによって台形型微細構造体を製造することができる。Further, as a method for manufacturing a fine structure having a tilted structure, there is described in FED Journal Vol. 5 N
o. 1 (1994) p28, there is a method of irradiating synchrotron radiation with changing the incident angle to the resist in deep-etch X-ray lithography. For example, a trapezoidal type microstructure can be manufactured by performing double exposure at a predetermined angle.
【０００６】可動部を有する微細構造体を製造する方法
としては、たとえば、別々に形成されたマイクロコンポ
ーネントを組合せる方法、集積されたシステムを一体と
して製造する方法がある。図９は、犠牲層技術を用い
て、集積されたシステムを一体として製造する方法を示
す。まず、図９（Ａ）に示すように、Ｘ線リソグラフィ
において、基板９１上に密着層９３および犠牲層９２、
９２′を形成する。次に、図９（Ｂ）に示すように、レ
ジスト９４を塗布する。さらに、図９（Ｃ）に示すよう
に、Ｘ線吸収体９６を犠牲層９２、９２′と合うように
Ｘ線リソグラフィ用マスク９７を位置合わせし、シンク
ロトロン放射光９５を照射してパターンを形成する。最
後に、ウェットエッチングによって犠牲層９２、９２′
を除去することによって、図９（Ｄ）に示すように、基
板９１上で可動な部品９８を有する微細構造体９９が形
成される。As a method of manufacturing a fine structure having a movable portion, there are, for example, a method of combining separately formed micro components and a method of integrally manufacturing an integrated system. FIG. 9 illustrates a method of manufacturing an integrated system as a unit using sacrificial layer technology. First, as shown in FIG. 9A, in the X-ray lithography, the adhesion layer 93 and the sacrificial layer 92 are formed on the substrate 91.
92 '. Next, as shown in FIG. 9B, a resist 94 is applied. Further, as shown in FIG. 9C, an X-ray lithography mask 97 is aligned so that the X-ray absorber 96 and the sacrificial layers 92 and 92 'are aligned, and synchrotron radiation 95 is irradiated to form a pattern. Form. Finally, the sacrificial layers 92, 92 'are wet-etched.
9D, a microstructure 99 having a movable part 98 on the substrate 91 is formed as shown in FIG.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＩＧＡプロセスにおいて段差構造および傾斜した構造
を有する微細構造体、可動部を備えた構造体を製造する
ためにはいくつもの工程を組合せた複雑なプロセスを要
するということが問題であった。However, in the conventional LIGA process, in order to manufacture a fine structure having a step structure and an inclined structure and a structure having a movable part, a complicated process in which several steps are combined is manufactured. Was a problem.
【０００８】本発明の目的は、従来より容易に、複雑な
微細構造体を製造することができるＸ線リソグラフィ用
マスクを提供することである。An object of the present invention is to provide an X-ray lithographic mask which can manufacture a complicated fine structure more easily than ever before.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明におけるＸ線リソ
グラフィ用マスクは、Ｘ線透過部とＸ線透過部に保持さ
れるＸ線吸収体とを備え、Ｘ線リソグラフィにおいてレ
ジスト材料に所定のパターンを転写するマスクであっ
て、Ｘ線照射の方向に垂直な面において、転写すべきレ
ジスト材料の所定のパターンに応じたパターンを有する
Ｘ線吸収体がＸ線照射の方向に平行な方向においてもそ
の厚みについて所定の分布を有することにより、その厚
みの分布に応じてレジスト材料へのＸ線露光量およびＸ
線露光深さに分布を生じさせることを特徴とする。An X-ray lithography mask according to the present invention comprises an X-ray transmitting portion and an X-ray absorber held by the X-ray transmitting portion, and has a predetermined pattern on a resist material in X-ray lithography. In a direction perpendicular to the X-ray irradiation direction, the X-ray absorber having a pattern corresponding to a predetermined pattern of the resist material to be transferred is also parallel to the X-ray irradiation direction. By having a predetermined distribution of the thickness, the X-ray exposure amount and X of the resist material can be adjusted according to the thickness distribution.
It is characterized in that a distribution is generated in the line exposure depth.
【００１０】また、本発明に従うＸ線リソグラフィ用マ
スクにおいて、Ｘ線吸収体は、Ｘ線透過部上において段
差構造を有するものとすることができる。このようなマ
スクは、その段差構造に応じた段差のあるパターンをレ
ジストに転写することができる。Further, in the X-ray lithography mask according to the present invention, the X-ray absorber may have a step structure on the X-ray transmitting portion. Such a mask can transfer a pattern having a step corresponding to the step structure to the resist.
【００１１】さらに、本発明に従うＸ線リソグラフィ用
マスクにおいて、Ｘ線吸収体は、Ｘ線透過部上において
傾斜した構造を有するものとすることができる。このよ
うなマスクは、その傾斜の構造に応じた傾斜のあるパタ
ーンをレジストに転写することができる。Further, in the X-ray lithography mask according to the present invention, the X-ray absorber may have an inclined structure on the X-ray transmitting portion. Such a mask can transfer an inclined pattern corresponding to the inclined structure to the resist.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クは、たとえば図１に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透
過部上において段差を有する構造のものとすることがで
きる。このようなマスク１５において、支持枠１２上に
は、Ｘ線１１が非常に透過しやすい材料からなり、厚み
が均一なＸ線透過膜１３が設けられ、その上に、段差構
造を有するＸ線吸収体１４が設けられている。Ｘ線吸収
体１４は、所定の厚みを有する部分１４ａと、それより
も厚い部分１４ｂとを備える。厚みの分布は、所定のパ
ターンに応じて設定される。このようなマスクにおい
て、Ｘ線吸収体にはたとえば金などを用いることがで
き、Ｘ線透過膜にはたとえばチタン、ベリリウムのよう
な金属膜、ポリイミドの高分子膜、更には窒化けい素、
窒化炭素などを用いることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The mask for X-ray lithography of the present invention may have a structure in which the X-ray absorber has a step on the X-ray transmitting portion, as shown in FIG. 1, for example. In such a mask 15, an X-ray transmission film 13 made of a material that allows X-rays 11 to pass through very easily and having a uniform thickness is provided on the support frame 12, and an X-ray having a step structure is formed thereon. An absorber 14 is provided. The X-ray absorber 14 includes a portion 14a having a predetermined thickness and a portion 14b thicker than that. The thickness distribution is set according to a predetermined pattern. In such a mask, for example, gold can be used for the X-ray absorber, and for the X-ray transmissive film, for example, a metal film such as titanium or beryllium, a polymer film of polyimide, silicon nitride,
Carbon nitride or the like can be used.
【００１３】図１は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示している。図１（Ａ）は、基板１８上
に塗布されたポジ型レジスト１６とマスク１５を位置合
わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られる
レジスト構造体１７を示しており、図１（Ｂ）は、基板
２１上に塗布されたネガ型レジスト１９とマスク１５を
位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得
られるレジスト構造体２０を示す。Ｘ線リソグラフィで
は、レジストにおけるＸ線の照射部と未照射部との現像
液に対する溶解性の差異を利用してパターン形成が行な
われる。ポジ型レジストは、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、結果としてこの部分が除去される。
これに対し、ネガ型レジストは、Ｘ線に露光された部分
が現像液に不溶化し、結果として露光部が残存する。Ｘ
線リソグラフィ用マスクの吸収体部分は、Ｘ線照射時に
Ｘ線を吸収遮断する遮蔽の役割を果たす。図１に示すマ
スク１５において、厚い吸収体の部分１４ｂは、照射さ
れるＸ線１１をほぼ完全に吸収遮断することができる一
方、薄い吸収体の部分１４ａは、Ｘ線１１を所定の程度
透過させることができる。ただし、吸収体の部分１４ａ
を介するＸ線露光は、Ｘ線透過膜１３のみを介するＸ線
露光に比べて弱く、所定の厚みを有するレジスト１６ま
たは１９の最深部まで露光することができない。すなわ
ち、部分１４ａを介する露光は、レジスト１６または１
９の途中（所定の深さ）まで進む。このように吸収体の
厚みに分布を形成することで、レジストに対するＸ線露
光に、所定のコントラストの分布をもたらす。このコン
トラストの分布により、レジストに対する露光量、露光
深さが調節され、１回のＸ線照射によって、レジストの
深さ方向にもパターン形成が可能となる。図１に示すよ
うに、吸収体１４に段差のある構造を用いれば、１回の
Ｘ線照射によって、段差のある露光部分を形成すること
ができる。そして図１（Ａ）に示すように、ポジ型レジ
ストを用いた場合、現像後に、段差のあるレジスト構造
体１７が得られる。一方、ネガ型レジストを用いた場
合、図１（Ｂ）に示すように、現像後、段差のある露光
部分が除去されたレジスト構造体２０が得られる。FIG. 1 shows what shape a resist structure can be obtained by performing X-ray lithography using this mask. FIG. 1A shows a resist structure 17 obtained by aligning a positive resist 16 coated on a substrate 18 with a mask 15 and performing X-ray lithography, and FIG. A resist structure 20 obtained by aligning a negative resist 19 applied on a substrate 21 and a mask 15 and performing X-ray lithography is shown. In X-ray lithography, pattern formation is performed by utilizing the difference in solubility in a developing solution between a portion irradiated with X-rays and a portion not irradiated with X-rays. In the positive resist, the portion exposed to X-rays becomes soluble in the developing solution, and as a result, this portion is removed.
On the other hand, in the negative resist, the portion exposed to the X-ray becomes insoluble in the developing solution, and as a result, the exposed portion remains. X
The absorber portion of the mask for line lithography serves as a shield that absorbs and blocks X-rays during X-ray irradiation. In the mask 15 shown in FIG. 1, the thick absorber portion 14b can almost completely absorb and block the irradiated X-rays 11, while the thin absorber portion 14a transmits the X-rays 11 to a predetermined extent. Can be made. However, the absorber portion 14a
The X-ray exposure through the X-ray is weaker than the X-ray exposure through the X-ray transmissive film 13 only, and the deepest part of the resist 16 or 19 having a predetermined thickness cannot be exposed. That is, the exposure through the portion 14a is performed by the resist 16 or 1
Proceed to the middle of 9 (predetermined depth). By thus forming the distribution in the thickness of the absorber, a predetermined distribution of contrast is brought about in the X-ray exposure for the resist. The exposure amount and the exposure depth for the resist are adjusted by the distribution of this contrast, and it becomes possible to form a pattern in the depth direction of the resist by one X-ray irradiation. As shown in FIG. 1, if the absorber 14 has a stepped structure, it is possible to form a stepped exposed portion by a single X-ray irradiation. Then, as shown in FIG. 1A, when a positive resist is used, a resist structure 17 having a step is obtained after development. On the other hand, when the negative type resist is used, as shown in FIG. 1B, after development, a resist structure 20 is obtained in which the exposed portion having steps is removed.
【００１４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクはま
た、図２に示すように、Ｘ線吸収体がＸ線透過部上にお
いて傾斜した構造を有するものとすることができる。図
２に示すマスク２６において、支持枠２２上には、Ｘ線
２１が非常に透過しやすい材料からなり、厚みが均一な
Ｘ線透過膜２３が設けられ、その上に、同じ形状の傾斜
した構造を有するＸ線吸収体２４、２５が設けられてい
る。Ｘ線吸収体２４は、Ｘ線２１の照射方向に平行な方
向の断面が頂点ａｂｃｄで囲まれた平行四辺形であり、
場所によって異なる厚みを有する。厚みの分布、断面の
形状は、形成すべき所定のレジストパターンに応じて設
定される。The X-ray lithography mask of the present invention can also have a structure in which the X-ray absorber is inclined on the X-ray transmitting portion, as shown in FIG. In the mask 26 shown in FIG. 2, an X-ray transmission film 23, which is made of a material through which the X-rays 21 are very easily transmitted and has a uniform thickness, is provided on the support frame 22, and the same shape of the film is inclined. X-ray absorbers 24 and 25 having a structure are provided. The X-ray absorber 24 is a parallelogram whose cross section in a direction parallel to the irradiation direction of the X-ray 21 is surrounded by apexes abcd,
It has different thickness depending on the place. The thickness distribution and the cross-sectional shape are set according to a predetermined resist pattern to be formed.
【００１５】図２は、このマスクを用いてＸ線リソグラ
フィを行なう場合に、どのような形状のレジスト構造体
が得られるかを示してる。図２（Ａ）は、基板３０上に
塗布されたポジ型レジスト２７とマスク２６を位置合わ
せしてＸ線リソグラフィを行なうことにより得られるレ
ジスト構造体２８、２９を示しており、図２（Ｂ）は、
基板３３上に塗布されたネガ型レジスト３１とマスク２
６を位置合わせしてＸ線リソグラフィを行なうことによ
り得られるレジスト構造体３２を示す。マスク２６にお
いて、吸収体２４の厚みは、ｂ−ｂ′とｄ′−ｄの間で
最大であり、ｂ−ｂ′からａに向かって左側に離れるほ
ど厚みは小さくなり、同様にｄ′−ｄからｃに向かって
右側に離れるほど厚みが小さくなる。このような厚みの
分布に応じて、レジストに対するＸ線露光のコントラス
トにも分布がもたらされる。レジストにおいてマスクの
ａとｂの間およびｄとｃの間を介して露光された部分で
は、吸収体の厚みに応じてレジストの露光深さが連続的
に変化する。マスクのａおよびｃに対応するレジスト部
分では、最深部まで露光される一方、ｂおよびｄに対応
する部分ではほとんど露光されない。そして、ｂ−ｂ′
とｄ′−ｄの間に対応するレジスト部分は露光されな
い。したがって、露光されたレジストの部分は傾斜した
構造を有し、レジストの現像後には斜め構造を有するレ
ジスト構造体が得られる。図２（Ａ）のレジスト２７は
ポジ型レジストであるので、Ｘ線に露光された部分が現
像液に可溶となり、レジストの現像後には傾向した壁を
有する構造体２８、２９が得られる。一方、図２（Ｂ）
のレジスト３１はネガ型レジストであるので、Ｘ線に露
光された部分が現像液に不溶となり、レジストの現像後
に、傾向した壁を有する構造体３２が得られる。FIG. 2 shows what shape of resist structure can be obtained when X-ray lithography is performed using this mask. 2A shows resist structures 28 and 29 obtained by aligning the positive resist 27 applied on the substrate 30 and the mask 26 and performing X-ray lithography, and FIG. ) Is
Negative resist 31 and mask 2 applied on substrate 33
6 shows a resist structure 32 obtained by aligning 6 and performing X-ray lithography. In the mask 26, the thickness of the absorber 24 is the maximum between b-b 'and d'-d, and the thickness becomes smaller as it goes to the left side from b-b' toward a, and similarly d'-. The thickness decreases toward the right side from d to c. Depending on such a thickness distribution, the contrast of X-ray exposure on the resist also has a distribution. In the portion of the resist exposed through a and b and between d and c of the mask, the exposure depth of the resist continuously changes according to the thickness of the absorber. The resist portions corresponding to a and c of the mask are exposed to the deepest portion, while the portions corresponding to b and d are hardly exposed. And bb '
And the corresponding resist portion between d'-d is not exposed. Therefore, the exposed resist portion has an inclined structure, and after development of the resist, a resist structure having an oblique structure is obtained. Since the resist 27 of FIG. 2 (A) is a positive resist, the portion exposed to X-rays becomes soluble in the developing solution, and after development of the resist, structures 28 and 29 having inclined walls are obtained. On the other hand, FIG.
Since the resist 31 is a negative type resist, the portion exposed to the X-ray becomes insoluble in the developing solution, and after the resist is developed, the structure 32 having a tendency wall is obtained.
【００１６】図３は、本発明のＸ線リソグラフィ用マス
クを用いることによって段差構造を有する微細構造体を
得る工程の一例を示す。Ｘ線リソグラフィ用マスク３５
は、支持枠３２と、支持枠３２上に設けられたＸ線透過
膜３３と、Ｘ線透過膜３３上に設けられた段差構造を有
するＸ線吸収体３４とを含む。まず、図３（Ａ）に示す
ように、ポジ型レジスト３６を塗布した基板３７と、Ｘ
線吸収体３４が段差構造を有するＸ線リソグラフィ用マ
スク３５を位置合わせした後、シンクロトロン放射光装
置によりシンクロトロン放射光（ＳＲ）３１を照射す
る。次に、レジスト３６の現像を行なうことにより、図
３（Ｂ）に示すようにレジスト構造体３８が得られる。
すなわち、この段階で段差構造を有するレジストの微細
構造体が得られる。さらに、続けて以下に示す工程を実
施することによって、レジスト構造体３８の形状に基づ
く微細構造体を製造することができる。まず、図３
（Ｃ）に示すように、めっき（電鋳）を行ない、レジス
ト構造体３８を覆うよう基板３７上に金属層３９を形成
する。次いで、図３（Ｄ）に示すように、レジスト３８
をすべて除去する。以上の工程により、段差構造を有す
る微細構造体４０が得られる。FIG. 3 shows an example of a process for obtaining a fine structure having a step structure by using the X-ray lithography mask of the present invention. X-ray lithography mask 35
Includes a support frame 32, an X-ray transmission film 33 provided on the support frame 32, and an X-ray absorber 34 having a step structure provided on the X-ray transmission film 33. First, as shown in FIG. 3A, a substrate 37 coated with a positive resist 36 and X
After aligning the X-ray lithography mask 35 having the step structure with the line absorber 34, synchrotron radiation light (SR) 31 is irradiated by the synchrotron radiation device. Next, the resist 36 is developed to obtain a resist structure 38 as shown in FIG.
That is, at this stage, a resist fine structure having a step structure is obtained. Further, by successively performing the following steps, a fine structure based on the shape of the resist structure 38 can be manufactured. First, FIG.
As shown in (C), plating (electroforming) is performed to form a metal layer 39 on the substrate 37 so as to cover the resist structure 38. Then, as shown in FIG.
Remove all. Through the above steps, the fine structure 40 having a step structure is obtained.
【００１７】本発明における、Ｘ線吸収体が段差構造を
有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図４に示
すようなめっきを用いる工程によって製造される。ま
ず、図４（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠４３上
に、Ｘ線透過膜４２を成膜し、Ｘ線透過膜４２上にレジ
スト４１を塗布する。次いで、光リソグラフィまたは電
子ビーム描画により、図４（Ｂ）に示すように、レジス
トパターン４１′を形成する。次にめっきを行なって、
図４（Ｃ）に示すように、レジストパターン４１′内に
吸収金属層４４を形成する。図４（Ｄ）に示すように、
レジスト４１′および吸収金属層４４の表面の研磨を行
なった後、図４（Ｅ）に示すように、レジスト４５をそ
の上に塗布する。光リソグラフィまたは電子ビーム描画
を用いて図４（Ｆ）に示すように、レジストパターン４
５′を形成する。図４（Ｇ）に示すように、再度めっき
を行なって、金属層４４の上に所定のパターンで金属層
４６を堆積させる。表面の研磨後にレジスト４１′およ
び４５′すべてを除去することにより、図４（Ｈ）に示
すように、Ｘ線吸収体４７が段差構造を有するＸ線リソ
グラフィ用マスク４８が製造される。The X-ray lithography mask of the present invention in which the X-ray absorber has a step structure is manufactured by a process using plating as shown in FIG. 4, for example. First, as shown in FIG. 4A, an X-ray transmission film 42 is formed on the X-ray mask support frame 43, and a resist 41 is applied on the X-ray transmission film 42. Next, a resist pattern 41 'is formed by photolithography or electron beam drawing as shown in FIG. Next, plating is done,
As shown in FIG. 4C, an absorbing metal layer 44 is formed in the resist pattern 41 '. As shown in FIG. 4 (D),
After polishing the surfaces of the resist 41 'and the absorbing metal layer 44, a resist 45 is applied thereon as shown in FIG. 4 (E). As shown in FIG. 4F, the resist pattern 4 is formed by using photolithography or electron beam drawing.
5'is formed. As shown in FIG. 4G, the plating is performed again to deposit the metal layer 46 on the metal layer 44 in a predetermined pattern. By removing all the resists 41 'and 45' after polishing the surface, an X-ray lithography mask 48 having an X-ray absorber 47 having a step structure is manufactured as shown in FIG.
【００１８】また、本発明におけるＸ線吸収体が段差構
造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば図５
に示すようなドライエッチングを用いる工程によって製
造される。まず、図５（Ａ）に示すように、最終的にＸ
線マスク支持枠が形成される基板５３上にＸ線透過膜５
２を成膜し、Ｘ線透過膜５２上に、最終的に段差構造を
有するようになるＸ線吸収体５１を成膜する。次に、図
５（Ｂ）に示すように、吸収体５１上に所望のパターン
形状にしたドライエッチング保護膜５４を形成する。図
５（Ｃ）に示すように、ドライエッチングを施して、所
定の形状にした吸収体５１′を得る。図５（Ｄ）に示す
ように、ドライエッチング保護膜５４を除去した後、図
５（Ｅ）に示すように、レジスト５５を塗布し、その表
面を研磨する。次に、図５（Ｆ）に示すように、研磨し
たレジスト５５および吸収体５１′上に、さらにＸ線吸
収体５６を成膜する。図５（Ｇ）に示すように、所望の
パターンの形状としたドライエッチング保護膜５７を形
成する。図５（Ｈ）に示すように、ドライエッチングを
行なって、所望のパターンを有する吸収体５６′を得
る。レジスト５５をすべて除去後、支持枠６０を形成
し、さらに保護膜５７を除去する。以上の工程により、
図５（Ｉ）に示すように、Ｘ線吸収体５８が段差を有す
る構造であるＸ線リソグラフィ用マスク５９が製造され
る。An X-ray lithography mask having an X-ray absorber having a step structure according to the present invention is shown in FIG.
It is manufactured by a process using dry etching as shown in FIG. First, as shown in FIG. 5A, finally X
The X-ray transparent film 5 is formed on the substrate 53 on which the X-ray mask support frame is formed.
2 is formed, and the X-ray absorber 51 that finally has the step structure is formed on the X-ray transmission film 52. Next, as shown in FIG. 5B, a dry etching protective film 54 having a desired pattern shape is formed on the absorber 51. As shown in FIG. 5C, dry etching is performed to obtain an absorber 51 'having a predetermined shape. After the dry etching protection film 54 is removed as shown in FIG. 5D, a resist 55 is applied and the surface thereof is polished as shown in FIG. 5E. Next, as shown in FIG. 5F, an X-ray absorber 56 is further formed on the polished resist 55 and absorber 51 '. As shown in FIG. 5G, a dry etching protective film 57 having a desired pattern shape is formed. As shown in FIG. 5 (H), dry etching is performed to obtain an absorber 56 'having a desired pattern. After removing all the resist 55, the support frame 60 is formed, and the protective film 57 is removed. Through the above steps,
As shown in FIG. 5I, an X-ray lithography mask 59 having a structure in which the X-ray absorber 58 has a step is manufactured.
【００１９】一方、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図６に示すようなめっきを用いる工程によって製造され
る。まず、図６（Ａ）に示すように、Ｘ線マスク支持枠
６３上に、Ｘ線透過膜６２を成膜し、Ｘ線透過膜６２上
にレジスト６１を塗布する。次に、図６（Ｂ）に示すよ
うに、リソグラフィ光６４に対してレジスト６１を斜め
に傾けてマスク６５を介する露光を行なう。これによ
り、露光部分は傾斜した構造を有する。レジスト６１の
現像後、得られた斜めの穴を有するレジストパターン６
１′に沿って、図６（Ｃ）に示すように、めっきを行な
い、金属層６６および６７を得る。上述と同様にレジス
トおよび金属層の研磨を行なった後、レジスト６１′を
すべて除去する。以上の工程により、図６（Ｄ）に示す
ように、Ｘ線吸収体６８、６９が傾斜した構造を有する
Ｘ線リソグラフィ用マスク７０が製造される。On the other hand, the X-ray lithography mask having a structure in which the X-ray absorber is inclined according to the present invention is manufactured by a process using plating as shown in FIG. 6, for example. First, as shown in FIG. 6A, an X-ray transmission film 62 is formed on the X-ray mask support frame 63, and a resist 61 is applied on the X-ray transmission film 62. Next, as shown in FIG. 6B, the resist 61 is obliquely tilted with respect to the lithography light 64 to perform exposure through the mask 65. As a result, the exposed portion has an inclined structure. After development of the resist 61, the resist pattern 6 having oblique holes obtained
Along 1 ', as shown in FIG. 6 (C), plating is performed to obtain metal layers 66 and 67. After polishing the resist and the metal layer in the same manner as described above, the resist 61 'is entirely removed. Through the above steps, as shown in FIG. 6D, an X-ray lithography mask 70 having a structure in which the X-ray absorbers 68 and 69 are inclined is manufactured.
【００２０】また、本発明におけるＸ線吸収体が傾斜し
た構造を有するＸ線リソグラフィ用マスクは、たとえば
図７に示すようなドライエッチングを用いる工程によっ
て製造することもできる。まず、図７（Ａ）に示すよう
に、最終的にＸ線マスク支持枠になる基板７３上に、Ｘ
線透過膜７２を成膜し、Ｘ線透過膜７２上に、最終的に
傾斜した構造となるＸ線吸収体７１を成膜する。次に、
図７（Ｂ）に示すように、吸収体７１上に所望のパター
ンのドライエッチング保護膜７４、７５を形成する。図
７（Ｃ）に示すように、基板を斜めに傾けて、吸収体７
１部分にドライエッチングを施すと、異方性の高いドラ
イエッチングの作用により、傾斜壁を有する所定の形状
の吸収体７１′が得られる。最後に、支持枠７６を形成
し、保護膜７４、７５を除去することにより、図７
（Ｄ）に示すように、Ｘ線吸収体７７、７８が傾斜した
構造を有するＸ線リソグラフィ用マスク７９が製造され
る。The X-ray lithography mask having a structure in which the X-ray absorber is inclined in the present invention can also be manufactured by a process using dry etching as shown in FIG. 7, for example. First, as shown in FIG. 7A, X is formed on the substrate 73 which finally becomes the X-ray mask support frame.
The X-ray transmission film 72 is formed, and the X-ray absorber 71 having a finally inclined structure is formed on the X-ray transmission film 72. next,
As shown in FIG. 7B, the dry etching protection films 74 and 75 having a desired pattern are formed on the absorber 71. As shown in FIG. 7C, the substrate is tilted to tilt the absorber 7
When dry etching is performed on one portion, an absorber 71 'having a predetermined shape having an inclined wall is obtained by the action of dry etching having high anisotropy. Finally, the support frame 76 is formed, and the protective films 74 and 75 are removed.
As shown in (D), an X-ray lithography mask 79 having a structure in which the X-ray absorbers 77 and 78 are inclined is manufactured.
【００２１】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、リソグラフィとめっきを用いる工程、ま
たはドライエッチングを用いる工程によって製造され
る。As described above, the X-ray lithography mask of the present invention is manufactured by a process using lithography and plating or a process using dry etching.
【００２２】上述したように、本発明のＸ線リソグラフ
ィ用マスクは、Ｘ線透過部および、Ｘ線透過部上に、Ｘ
線照射の方向に垂直な面において所定パターンを有し、
かつＸ線照射の方向に平行な方向においてもその厚みに
所定の分布を有するＸ線吸収体を備える。Ｘ線リソグラ
フィにおいて、本発明のＸ線リソグラフィ用マスクを用
いると、Ｘ線吸収体の厚みの分布に応じてレジスト材料
へのＸ線露光量およびＸ線露光深さ、すなわちＸ線露光
のコントラストに分布を生じさせることができる。As described above, the mask for X-ray lithography of the present invention has the X-ray transmitting portion and the X-ray transmitting portion with the X-ray transmitting portion.
Having a predetermined pattern on the surface perpendicular to the direction of line irradiation,
The X-ray absorber has a predetermined distribution in its thickness even in the direction parallel to the X-ray irradiation direction. In the X-ray lithography, when the mask for X-ray lithography of the present invention is used, the X-ray exposure amount and the X-ray exposure depth to the resist material, that is, the contrast of the X-ray exposure, can be adjusted according to the thickness distribution of the X-ray absorber. A distribution can be created.
【００２３】この際、照射するＸ線の波長、強度および
Ｘ線吸収体の形状およびレジストの種類、感度、現像条
件等に応じて、さまざまな形状、深さに分布を有するレ
ジスト構造体の製造が可能となる。得られたレジスト構
造体にめっきを行なうことにより、レジスト構造体の反
転しためっき構造体を製造することができ、ＬＩＧＡプ
ロセスを進めていくことができる。At this time, the production of resist structures having various shapes and depths depending on the wavelength and intensity of X-rays to be irradiated, the shape of the X-ray absorber, the type of resist, the sensitivity, the developing conditions, and the like. Is possible. By plating the obtained resist structure, a plated structure in which the resist structure is inverted can be manufactured, and the LIGA process can be advanced.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマスクを
用いれば、Ｘ線リソグラフィにより高さ方向に所定のパ
ターンを有する微細構造体を従来よりも少ない工程で容
易に製造することができる。したがって本発明は、ＬＩ
ＧＡプロセスを用いたマイクロマシン製造技術の分野に
おける適用が期待される。As described above, by using the mask of the present invention, a fine structure having a predetermined pattern in the height direction can be easily manufactured by X-ray lithography in a smaller number of steps than conventional. Therefore, the present invention provides LI
Application in the field of micromachine manufacturing technology using the GA process is expected.
【図１】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクと、それを
用いて製造されるレジスト構造体の１具体例を示す断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one specific example of an X-ray lithography mask of the present invention and a resist structure manufactured using the same.
【図２】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクと、それを
用いて製造されるレジスト構造体のもう１つの具体例を
示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another specific example of the X-ray lithography mask of the present invention and a resist structure manufactured using the same.
【図３】本発明のマスクを用いてＸ線リソグラフィによ
り微細構造体を製造する工程を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step of producing a fine structure by X-ray lithography using the mask of the present invention.
【図４】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の１具体例を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one specific example of the manufacturing process of the X-ray lithography mask of the present invention.
【図５】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
のもう１つの具体例を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another specific example of the manufacturing process of the X-ray lithography mask of the present invention.
【図６】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another specific example of the manufacturing process of the X-ray lithography mask of the present invention.
【図７】本発明のＸ線リソグラフィ用マスクの製造工程
の他の具体例を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another specific example of the manufacturing process of the X-ray lithography mask of the present invention.
【図８】段差構造を有する微細構造体の従来の製造工程
を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a conventional manufacturing process of a fine structure having a step structure.
【図９】可動部を有する微細構造体の従来の製造工程を
示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a conventional manufacturing process of a fine structure having a movable portion.
１１ Ｘ線 １２ 支持枠 １３ Ｘ線透過膜 １４ Ｘ線吸収体 １５ Ｘ線リソグラフィ用マスク １６、１９ レジスト １８、２１ 基板 11 X-ray 12 Support Frame 13 X-Ray Transmission Film 14 X-Ray Absorber 15 X-Ray Lithography Mask 16, 19 Resist 18, 21 Substrate
Claims (3)
るＸ線吸収体とを備え、Ｘ線リソグラフィにおいてレジ
スト材料に所定のパターンを転写するマスクであって、 Ｘ線照射の方向に垂直な面において前記所定のパターン
に応じたパターンを有する前記Ｘ線吸収体が、前記Ｘ線
照射の方向に平行な方向においてもその厚みについて所
定の分布を有しており、 前記厚みの分布に応じて、前記レジスト材料へのＸ線露
光量およびＸ線露光深さに分布を生じさせることを特徴
とする、Ｘ線リソグラフィ用マスク。1. A mask for transferring a predetermined pattern to a resist material in X-ray lithography, the mask including an X-ray transmitting portion and an X-ray absorber held by the X-ray transmitting portion. The X-ray absorber having a pattern corresponding to the predetermined pattern in a plane perpendicular to the has a predetermined distribution in the thickness even in a direction parallel to the X-ray irradiation direction, and the thickness distribution A mask for X-ray lithography, wherein a distribution is generated in the X-ray exposure amount and the X-ray exposure depth of the resist material according to the above.
いて段差構造を有し、前記段差構造に応じた段差のある
構造物を前記Ｘ線リソグラフィにより形成するためのも
のである、請求項１記載のＸ線リソグラフィ用マスク。2. The X-ray absorber has a step structure on the X-ray transmitting portion, and is for forming a structure having a step corresponding to the step structure by the X-ray lithography. Item 2. The X-ray lithography mask according to Item 1.
いて傾斜した構造を有し、前記傾斜の構造に応じた傾斜
のある構造物を前記Ｘ線リソグラフィにより形成するた
めのものである、請求項１記載のＸ線リソグラフィ用マ
スク。3. The X-ray absorber has a tilted structure on the X-ray transmitting portion, and is for forming a structure having a tilt corresponding to the tilted structure by the X-ray lithography. The mask for X-ray lithography according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP7045696A JP3525617B2 (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Method of forming resist structure |
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| JPH09260258A true JPH09260258A (en) | 1997-10-03 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005099838A (en) * | 1997-07-24 | 2005-04-14 | Optonix Seimitsu:Kk | X-ray mask, its manufacturing method and microcomponent manufactured by using the x-ray mask |
| JP2007079458A (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | New Industry Research Organization | Method for manufacturing fine three-dimensional structure and x-ray mask used therefor |
| JP2009230017A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Omron Corp | Resist exposure method |
| CN112987491A (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-18 | 尼瓦罗克斯-法尔股份公司 | Method for manufacturing a timepiece component and component obtained according to such a method |
-
1996
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| US11454886B2 (en) | 2019-12-18 | 2022-09-27 | Nivarox-Far S.A. | Method for manufacturing a horological component and component obtained according to this method |
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