JPH10112427A - 硬x線露光用フォトマスク - Google Patents

硬x線露光用フォトマスク

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Publication number
JPH10112427A
JPH10112427A JP26415496A JP26415496A JPH10112427A JP H10112427 A JPH10112427 A JP H10112427A JP 26415496 A JP26415496 A JP 26415496A JP 26415496 A JP26415496 A JP 26415496A JP H10112427 A JPH10112427 A JP H10112427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hard
thickness
rays
ray
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP26415496A
Other languages
English (en)
Inventor
Kousuke Ueyama
公助 植山
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP26415496A priority Critical patent/JPH10112427A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】硬X線透過薄膜の機械的強度を有しながら、且
つ充分な硬X線透過率が得られる硬X線露光用フォトマ
スクを提供することを目的とする。 【解決手段】貼り合わせシリコンウエハ20の一方の面
の硬X線透過薄膜13上に硬X線吸収体パターン16が
形成されており、反対側の面の接着層12及びシリコン
ウエハ11の所定部分を除去して開口部19及び支持体
11aを形成した硬X線露光用フォトマスクにおいて、
前記硬X線透過薄膜13の厚さが5〜30μmであるこ
とを特徴とする硬X線露光用フォトマスクである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサーあるいは微
小機械部品の製造に用いられる硬X線露光用フォトマス
クに関するものである。
【0002】
【従来の技術】硬X線露光は縦横比が数10〜100以
上の機械部品あるいは微小構造物の形成用レジストパタ
ーンを作製する際に用いられる露光方法である。縦横比
とはパターン幅とパターン高さの比を言い、パターン幅
をa、パターン高さをbとした場合b/aで表す。硬X
線露光による高縦横比のパターン形成を含む一連の工程
はドイツのカールスルーエ研究所にて開発された方法で
あり、ドイツ語の頭文字を取ってLIGA(Litho
graph Galvanformung und A
bformung)プロセスとよばれている。LIGA
プロセスの詳細はMicroelectronic E
ngineering 第4巻(1986)35頁に記
載されている。
【0003】LIGAプロセスで用いられる硬X線露光
ではレジストパターン深さ方向の直線性を向上させるた
めにピーク波長が0.5nmより短波長の硬X線を用い
ている。たとえば600μm厚さのPMMAレジストを
露光する場合には光源としてピーク波長が0.2nm以
下の硬X線を必要とする。
【0004】LIGAプロセスで硬X線透過部と硬X線
吸収体パターンのコントラストを高くするために従来の
LIGAプロセスの硬X線露光用フォトマスクは数μm
厚の金属薄膜上に10μm厚程度のX線吸収体パターン
を設けてある。また硬X線透過薄膜が窒化シリコンある
いは炭化シリコン等でできたLSIリソグラフィ用のX
線マスクを転用してLIGAプロセスで用いることも試
みられている。
【0005】図3に従来の硬X線露光用フォトマスクの
断面図を示す。支持体31に接合した硬X線透過薄膜3
2上に硬X線吸収体パターン33が形成されている。硬
X線透過薄膜32は金属あるいは窒化シリコンまたは炭
化シリコンあるいはダイアモンド等でできており1〜2
μm程度の厚さである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の硬X線露光用フ
ォトマスクの硬X線透過薄膜は1から2μm厚である。
このため機械強度が弱く取り扱いに特別の注意を要し、
洗浄も難しい。また、硬X線透過薄膜の膜厚を厚くする
と膜厚が均一にできない。さらに金属膜では硬X線の透
過率が十分に得られない等の問題があった。本発明は上
記問題を解決するためになされたもので、硬X線透過薄
膜の機械的強度を有しながら、且つ充分な硬X線透過率
が得られる硬X線露光用フォトマスクを提供することで
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明において上記課題
を解決するため、貼り合わせシリコンウエハの一方の面
の硬X線透過薄膜上に硬X線吸収体パターンが形成され
ており、反対側の面の接着層及びシリコンウエハの所定
部分を除去して開口部及び支持体を形成した硬X線露光
用フォトマスクにおいて、前記硬X線透過薄膜の厚さが
5〜30μmであることを特徴とする硬X線露光用フォ
トマスクとしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき詳
細に説明する。図1に本発明の硬X線露光用フォトマス
クの構成を示す断面図を、図2にその製造方法を説明す
るための工程断面図を示す。本発明の硬X線露光用フォ
トマスクは支持体11a上に接着層12、硬X線透過薄
膜13及び硬X線吸収体パターン14が形成されたもの
である。その形成法は、シリコンウエハ11、接着層1
2、硬X線透過薄膜13からなる貼り合わせシリコンウ
エハ20を用いて、まず、硬X線透過薄膜13上に硬X
線吸収体パターン14を形成した後、保護膜パターン1
4を形成しシリコンウエハ11及び接着層12をエッチ
ング等で除去して支持体11aを形成し硬X線露光用フ
ォトマスクとしたものである。
【0009】硬X線透過薄膜13は5〜50μm程度の
厚さが使用可能であるが、望ましくは5〜30μmであ
る。貼り合わせシリコンウエハを用いることで種々の膜
厚を選択できる。シリコンウエハ11として単結晶シリ
コンを用いる場合は、結晶の面方位は任意に選ぶことが
できるが、シリコンウエハ11を異方性ウエットエッチ
ングする場合には面方位を指定する必要がある。特にウ
エットエッチングをより速くして異方性エッチングする
場合には面方位として(100)を選ぶのが望ましい。
また支持体11aは硬X線透過薄膜を保持するための枠
である。このため約100μm〜3mm程度の厚さが必
要である。望ましくは約400μm〜約2mmの厚さが
良い。接着層12としては酸化シリコンが使用できる。
【0010】本発明の硬X線露光用フォトマスクについ
て、先ず硬X線透過薄膜の膜厚と強度の関係に注目す
る。膜の曲げ剛性は膜厚の3乗に比例する(「板とシェ
ルの理論」丸善、チェモシェンコ他著)から現状のLS
I露光用X線マスク透過薄膜2μm厚に比べて膜厚を5
μmとすることで10倍以上の曲げ剛性が得られる。続
いて本発明の硬X線透過薄膜と従来のLSIリソグラフ
ィ用透過膜を比較して硬X線透過薄膜の厚さと透過率の
関係を示す。X線の透過率は次の式で与えられる。 ln(Io/I)=μdρ Io;入射するX線強度 I;物質を透
過するX線強度 μ;物質の密度(g/cm3 ) d;物質の厚
さ(cm) ρ;質量吸収係数(cm2 /g) 硬X線露光では波長が0.5nm以下のX線が使われ
る。比較的入手の簡単な線源としてCuターゲットに電
子線を当てて得られるCukα(波長0.154nm)
を使うことができる。一方LSIリソグラフィ用X線は
波長が1nm程度であり、透過膜は1〜2μmである。
ここではLSIリソグラフィ用X線マスクの透過薄膜を
シリコン2μm厚さとする。シリコンの密度は2.33
g/cm3を用いた。質量吸収係数は、波長0.154
nmで52、波長1nmで740とした(「化学便覧基
礎編 日本化学会編 丸善発行昭和41年」)。以上の
条件でシリコン透過膜の厚みを各種変えたときの波長
0.154nm及び1.0nmでのシリコン透過膜の透
過率(%)を表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1から波長が1nmでは2μm厚シリコ
ン透過膜は70%以上の透過率を示すが、より厚い場合
には透過率が急激に低下することが分かる。これは波長
1nmではシリコン吸収係数が740と大きいためであ
る。一方、硬X線の例としてあげた0.154nmの波
長ではシリコン質量吸収係数が小さいため10μmの厚
さでも88%の透過率が得られることが分かる。30μ
mの厚さの膜でもLSI露光と同等の70%の透過率が
得られる。さらに50μmでも50%以上の透過率が得
られる。また、硬X線吸収体パターンとして5μm厚の
金を用いると0.154nmの波長で透過率が約12%
であり、30μm厚シリコンを硬X線透過薄膜として使
用した場合はコントラストは約6になり、硬X線露光と
しては十分なコントラストが得られる。
【0013】次に、本発明の硬X線露光用マスクの製造
方法について説明する。貼り合わせシリコンウエハ20
はシリコンウエハ11とシリコンからなる硬X線透過薄
膜13を接着層12で貼り合わせてある(図2(a)参
照)。シリコンウエハ11は100μm〜3mm程度の
厚さが必要で有る。また接着層12はシリコン基板の熱
酸化による酸化シリコンが一般的である。さらに、シリ
コンからなる硬X線透過薄膜13の厚さは上記説明した
ように5〜30μmで使用する必要がある。5〜30μ
mの間のどの厚さにするかは使用する露光光源の光強度
分布および必要な薄膜強度から決定する。
【0014】次に、貼り合わせシリコンウエハ20のシ
リコンウエハ11側にウエットエッチング耐性のある保
護膜パターン14を形成し、保護膜開口部15を形成す
る(図2(b)参照)。保護膜パターン14の材料とし
ては窒化シリコンあるいは炭化シリコン等が使用でき
る。
【0015】次に、硬X線透過薄膜13上に硬X線透過
部17を有する硬X線吸収体パターン16を形成する
(図2(c)参照)。硬X線吸収体パターン16は金、
白金、タングステン、タンタル等のX線吸収能が高い金
属を使うのがよい。コントラストを高くとるために硬X
線吸収体の厚みは3〜10μm程度が必要である。
【0016】次に、シリコンウエハ11の保護膜開口部
15をウエットエッチングして、支持体11a及びシリ
コンウエハ開口部18を形成する(図2(d)参照)。
ウエットエッチング液としては水酸化カリウム等の無機
アルカリ溶液や水酸化テトラエチルアンモニウム等の有
機アルカリを用いる。シリコンウエハ11として単結晶
シリコンを用いるとアルカリ溶液で異方性エッチングが
できる。接着層12に酸化シリコンを用いて、シリコン
ウエハ11に単結晶シリコン(100)を用いるとシリ
コンウエハのウエットエッチング速度の方が速いため酸
化シリコンからなる接着層12がウエットエッチングの
ストッパとして働いてエッチングが接着層12で停止す
る。シリコンウエハと酸化シリコンのウエットエッチン
グ速度の比は水酸化カリウム溶液(15重量%)を90
℃で作用させた場合に300程度である。
【0017】次に、保護膜パターン14を除去し(図2
(e)参照)、さらにシリコンウエハ開口部18の接着
層12を除去して本発明の硬X線露光用フォトマスクが
完成する(図2(f)参照)。図2(d)及び図2
(e)のようにシリコンウエハ開口部18の接着層12
や支持体11aの保護膜パターン14を残した形状でも
硬X線露光用フォトマスクとして使用可能であるが、シ
リコンウエハ開口部18の接着層12を除去することで
開口部19の硬X線透過率が上がってコントラストが向
上する。さらに開口部19には硬X線透過薄膜13の平
滑な貼り合わせ面が現れるため膜厚の均一性が増して硬
X線透過率が均一になる。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。 <実施例1>4インチ径、500μm厚シリコンからな
るシリコンウエハ11上に熱酸化シリコンからなる接着
層12及び10μm厚のシリコンからなる硬X線透過薄
膜13が形成された貼り合わせシリコンウエハ20(三
菱マテリアル製)を用いて(図2(a)参照)、貼り合
わせシリコンウエハ20のシリコンウエハ11面にプラ
ズマCVDにて0.4μm厚の窒化シリコンからなる保
護膜を形成した。続いてフォトパターニングプロセスに
よりレジストパターンを形成し、窒化シリコンを反応性
イオンエッチング(RIE)によりエッチングして、レ
ジストパターンを剥膜して保護膜開口部15を有する保
護膜パターン14を形成した(図2(b)参照)。
【0019】次に、硬X線透過薄膜13の表面に導電膜
としてITO(インジウムースズ合金)をスパッタにて
成膜した。続いてレジスト(PMER 東京応化製)を
塗布、露光、現像処理してレジストパターンを形成し
た。導電膜をめっき電極にしてレジストパターン以外の
部分に電解めっきにてニッケル膜を形成し、さらに約5
μm厚の金膜を形成した。レジストパターンを除去した
後、金パターン以外の部分のITOを塩化第2鉄液にて
除去し、金膜からなる硬X線吸収体パターン16を作製
した(図2(c)参照)。
【0020】次に、シリコンウエハ11の保護膜開口部
15を90℃に加熱した水酸化カリウム溶液(15重量
%)にて約4.5時間ウエットエッチングを行い、シリ
コンウエハ開口部18及び支持体11aを形成した(図
2(d)参照)。
【0021】次に、保護膜パターン14を除去し(図2
(e)参照)、さらにシリコンウエハ開口部18の接着
層12をフッ酸で除去し、本発明の硬X線露光用フォト
マスクを得た(図2(e)参照)。
【0022】
【発明の効果】高縦横比の構造体を得るための硬X線露
光で用いられるフォトマスクを貼り合わせシリコンウエ
ハによって作製し、硬X線透過薄膜を5〜30μm厚と
することで機械強度を向上させることができ、且つ硬X
線露光に十分な透過率とコントラストが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の硬X線露光用フォトマスクの実施例の
構成を断面図で表した説明図である。
【図2】(a)〜(f)は、本発明の硬X線露光用フォ
トマスクの実施例の製造方法を説明するための工程断面
図である。
【図3】従来の硬X線露光用フォトマスクの構成を断面
図で表した説明図である。
【符号の説明】
11……シリコンウエハ 11a、31……支持体 12……接着層 13、32……硬X線透過薄膜 14……保護膜パターン 15……保護膜開口部 16、33……硬X線吸収体パターン 17、34……硬X線透過部 18……シリコンウエハ開口部 19……開口部 20……貼り合わせシリコンウエハ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貼り合わせシリコンウエハの一方の面の硬
    X線透過薄膜上に硬X線吸収体パターンが形成されてお
    り、反対側の面の接着層及びシリコンウエハの所定部分
    を除去して開口部及び支持体を形成した硬X線露光用フ
    ォトマスクにおいて、前記硬X線透過薄膜の厚さが5〜
    30μmであることを特徴とする硬X線露光用フォトマ
    スク。
JP26415496A 1996-10-04 1996-10-04 硬x線露光用フォトマスク Pending JPH10112427A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26415496A JPH10112427A (ja) 1996-10-04 1996-10-04 硬x線露光用フォトマスク

Applications Claiming Priority (1)

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JP26415496A JPH10112427A (ja) 1996-10-04 1996-10-04 硬x線露光用フォトマスク

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JPH10112427A true JPH10112427A (ja) 1998-04-28

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ID=17399221

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26415496A Pending JPH10112427A (ja) 1996-10-04 1996-10-04 硬x線露光用フォトマスク

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JP (1) JPH10112427A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100592529B1 (ko) * 1999-06-30 2006-06-23 호야 가부시키가이샤 전자선 묘화용 마스크 블랭크, 전자선 묘화용 마스크 및그 제조방법

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