JPS61118754A - Ｘ線リソグラフイ−法及びｘ線リソグラフイ−用マスク保持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明はＸ線リソグラフィー法及びそれに使用されるマ
スク保持体に関する。

［従来の技術ｌ Ｘ線リソグラフィーは、Ｘ線固有の直進性、非干渉性、
低回折性などに基づき、これまでの可視光や紫外光によ
るリソグラフィーより優れた多くの点を持っており、サ
ブミクロンリソグラフィーの有力な手段として注目され
つつある。

Ｘ線リソグラフィーは可視光や紫外光によるリソグラフ
ィ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、アテインメントの困難
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Ｘ線リングラフイー用マスクを取上げてみると
、可視光および紫外光リングラフイーでは、マスク保持
体（即ち光線透過体）としてガラス板および石英板が利
用されてきたが、Ｘ線リソグラフィーにおいては利用で
きる光線の波長が１〜２００人とされており、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ので、これらはＸ線リソグラフィー
用マスク保持体の材料としては不適である。

Ｘ線透過率は一般に物質の密度に依存するため、ｘ＆１
リソグラフィ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、たとえばベリリウム（Ｂｅ）、チタｙ（Ｔｉ）、
ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）の単体およびそれらの化
合物などの無機物、またはポリイミド、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
料として実際に用いるためには、ｘ！ｌ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ＩＬ辺以下、有機物の場合で数十ＩＬｍ
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っては、平面性に優れたシリコンウ
ェハー上に蒸着などによって窒化シリコン、＃化シリコ
ン、窒化ポロン、炭化シリコンなどの薄膜を形成した後
にシリコンウーハ−をエッチンクニよって除去するとい
う方法が提案されている。

一方１以上の様な保持体上に保持されるＸ線リソグラフ
ィー用マスク（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、ニッケルなどの８Ｍ望ましくは０．５〜ＩＩＬｍ
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、
しかる後にエツ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線リソグラフィーにおい
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＠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るという問題があ
った。

［発明の目的］ 本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、Ｘ線透過性の良
好なマスク保持体を提供し、もってＸ線リングラフイー
を良好に実施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、マスク保持体を少
なくとも窒化アルミニウムと無機物との積層体により形
成することによって達成される。

［実施例Ｊ 本発明において積層体を構成するｓａ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。

本発明によるマスク保持体を構成する積層体は窒化アル
ミニウムと無機物との２Ｍからなるものであってもよい
し、または窒化アルミニウム及び無機物の少なくとも一
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。

更に１本発明によるマスク保持体を構成する積層体は窒
化アルミニウムと無機物と有機物とを用いて３層以上か
らなるものとしてもよい、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、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、パリレン（ユニオンカーバイ
ド社製）等を例示することができる。

本発明によ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〜
２０ｇｍ程度とするのが有利である。

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（Ｌ）に示される様に、直径ｔｏｃｍの円形のシ
リコンウェハーｌの両面にＩｇｍ厚の酸化シリコン膜２
を形成した。

次に、第１図（ｂ）に示される様に、プラズマＣＶＤ法
により、シリコンウェハー１の片面側の酸化シリコン膜
２上に０．５４ｍ厚の窒化シリコン膜３を形成した後、
リアクティブスパッタ法によりアルミニウム（ＡＩ）タ
ーゲット、アルゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ２）＝１：ｌの
混合ガス、ガス圧８Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ、放電電力２０
０Ｖｌｔ’ｌｐｍ厚の窒化アルミニウムＩＩＩ　４を形
成した。

次に、第１図（Ｃ）に示される様に、窒化アルミニウム
ｌ！Ｉ　４上に保護のためのタール系塗料層６を形成し
た。

次に、第１図（ｄ）に示される様に、′Ｎ出している酸
化シリコン膜２の直径７．５ｃｍの円形の中央部分をフ
ッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用いて除去した
。尚、この際、リング状に酸化シリコン膜２を残すため
、その部分に保護のためのアビニシンワックス（シェル
化学社製）の暦７を形成し、酸化シリコン膜の中央部分
を除去した後、該ワックス層７を除去した。

次に、第１図（ｅ）に示される様に、３％フー７酸水溶
液中で電解エツチング（電流密度０．２Ａ／ｄｒｎ”）
を行ない、シリコンウェハーｌの露出している直径７．
５ｃｍの円形の中央部分を除去した。

次に、第１図（ｆ）に示される様に、フッ化アンモニウ
ムとフッ酸との混合液牽用いて、露出部分の酸化シリコ
ン膜２を除去した。

次に、第１図（ｇ）に示される様に、リングフレーム（
パイレックス製、内径７．５ｃｍ、外径９ｃｍ、厚さ５
ｍｍ）８の一面にエポキシ系接着剤９を塗布し、該接着
剤塗布面に上記シリコンウェハー１の窒化シリコン膜３
及び窒化アルミニウム１１１４形成面側と反対の面を接
着した。

次に、第１図（ｈ）に示される様に、アセトンでタール
系塗料層６を除去した。

かくしてリングフレーム８及びシリコンウェハー１によ
り固定された状態の窒化シリコン膜３及び窒化アルミニ
ウム膜４の積層体からなるＸ線リソグラフィー用マスク
保持体を得た。

本実施例において得られた窒化シリコン膜；窒化アルミ
ニウム膜の構成を有するマスク保持体は特に透光性が良
好であった。

実施例２： 直径１ｏａｎの円形のシリコンウニ／＼−の片面にＣＶ
Ｄ法により０．５ｇｍ厚の酸化シリコン膜を形成した後
、実施例１と同様にして該酸化シリコン膜上にｌルｍ厚
の窒化アルミニウム膜を形成した。

次に、実施例１と・同様にして窒化アルミニウム膜上に
保護のためのタール系塗料層を形成した。

次に、実施例１と同様にしてシリコンウェハーの直径７
．５ｃｍの円形の中央部分を電界エツチングにより除去
した。尚、この際、リング状にシリコンウェハーを残す
ため、その部分に保護のためのタール系塗料層を形成し
、シリコンウェハーの中央部分を除去した後、該塗料層
を除去した。

次に、実施例１と同様にして、シリコンウェハーの酸化
シリコン膜及び窒化アルミニウム膜形成面側と反対の面
に、リングフレームを接着し、タール系塗料層を除去し
た。

かくしてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態の酸化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜
の積層体からなるＸ線リソグラフィー用マスク保持体を
得た。

本実施例において得られた酸化シリコン膜；窒化アルミ
ニウム膜の構成を有するマスク保持体は特に透光性が良
好であった。

実施例３： 実施例１の工程において、窒化シリコン膜３及び窒化ア
ルミニウム膜４を形成した後に、窒化アルミニウム膜４
上に保護のためのタール系塗料層を形成した。

以下、実施例１と同様にして、酸化シリコン膜２の所定
の部分及びシリコンウェハー１の円形の中央部分を除去
した。

次に、アセトンでタール系塗料層を除去した。

次に、窒化アルミニウム［４９４上に７オトレジストＡ
Ｚ−１３７０（シプレー社製）を塗布した。

次に、ステッパーを用いてマスクパターンを縮小投影し
レジストの焼付を行なった後に所定の処理を行ない、レ
ジストパターンを得た。

次に、蒸着により上記レジストパターン上に０．５μｍ
厚にタンタル（Ｔａ）Ｆを形成した。

次に、アセトンを用いてレジストを除去し、タンタル膜
パターンを得た。

以下、実施例［と同様にしてリングフレームの接着を行
ない、リングフレーム及びシリコンウェハーにより固定
された状態の窒化シリコン膜と窒化アルミニウム膜との
積層体からなるマスク保持体を用いたＸ線リソグラフィ
ー用マスクを得た。

本実施例において得られたマスクの窒化シリコン膜；窒
化アルミニウム膜の構成を有するマスク保持体は特に透
光性が良好であった。

実施例４： 実施例２の工程において、酸化シリコン膜及び窒化アル
ミニウム膜を形成した後に、窒化アルミニウム膜上に保
護のためのタール系塗料層を形成した。

以下、実施例３と同様の工程を行なった。

かくしてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態の酸化シリコン膜と窒化アルミニウム膜と
の積層体からなるマスク保持体を用いたＸ線リソグラフ
ィー用マスクを得た。

本実施例において得られたマスクの酸化シリコン膜；窒
化アルミニウム膜の構成を有するマスク保持体は特に透
光性が良好であった。

実施例５： 第２図（ａ）に示される様に、直径１０ｃｍの円形のシ
リコンウェハー１の両面にＩＩＬｍ厚の酸化シリコン膜
２を形成した。

次に、第２図（ｂ）に示される様に、プラズマＣＶＤ法
により、シリコンウェハー１の片面側の酸化シリコン膜
ｚ上に０．５１Ｌｍ厚の窒化シリコンｌＩ！３を形成し
た後、リアクティブスパッタ法によりアルミニウム（Ａ
Ｉ）ターゲット、アルゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ２）＝ｌ
：ｌの混合ガス、ガス圧８ＸＬＯ−３Ｔｏｒｒ、放電電
力２００Ｗで１４ｍ厚の窒化アルミニウムＷＩ４を形成
し、更にその上に上記と同様にしてプラズマＣＶＤ法に
よりＯ８５ｐｍ厚の窒化シリコン膜５を形成した。

次に、第２図（ｅ）に示される様に、窒化シリコン膜５
上に保護のためのタール系塗料層６を形　　　　；成し
た。

次に、第２図（ｄ）に示される様に、露出している酸化
シリコン１１１２の直径７．５ｃｍの円形の中央部分を
フッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用いて除去し
た。尚、この際、リング状に酸化シリコン膜２を残すた
め、その部分に保護のためのアビニシンワックス（シェ
ル化学社製）の層７を形成し、酸化シリコン膜の中央部
分を除去した後、該ワックス層７を除去した。

次に、第２図（ｅ）に示される様に、３％フッ酸水溶液
中で電解エツチング（電流密度０．２Ａ／ｄｍｌ）を行
ない、シリコンウェハー１の露出している直径７．５ｃ
ｍの円形の中央部分を除去した。

次に、第２図（ｆ）に示される様に、フッ化アンモニウ
ムとフッ酸との混合液を用いて、露出部分の酸化シリコ
ン膜２を除去した。

次に、第２図（ｇ）に示される様に、リングフレーム（
パイレックス製、内径７．５ｃｍ、外径９ｃｍ、厚さ５
ｍｍ）８の一面にエポキシ系接着剤９を塗布し、該接着
剤塗布面に上記シリコンウェハーｌの窒化シリコン膜３
，５及び窒化アルミニウム膜４形成面側と反対の面を接
着した。

次に、第２図（ｈ）に示される様に、アセトンでタール
系塗料層６を除去した。

かくしてリングフレーム８及びシリコンウェハー１によ
り固定された状態の窒化シリコン膜３．５及び窒化アル
ミニウム１ｌｊ４の積層体からなるＸ線リングラフイー
用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化シリコン膜；窒化アルミ
ニウム膜；窒化シリコン膜の構成を有するマスク保持体
は特に透光性が良好であった。

実施例６： 実施例２の工程において窒化アルミニウム膜を形成した
後に更にＣＶＤ法により０．５ｇｍ厚の鹸化シリコン膜
を形成し該酸化シリコンＭＪ：に保護のためのタール系
塗料層を形成することを除き、実施例２と同様の工程を
行なった。

かくしてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態の酸化シリコン膜；窒化アルミニウム膜：
酸化シリコン膜の構成を有する積層体からなるＸ線リソ
グラフィー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた酸化シリコン膜；窒化アルミ
ニウム膜；酸化シリコン膜の構成を有するマスク保持体
は特に透光性が良好であった。

実施例７： 実施例１の工程において窒化シリコン膜３の形成の前に
実施例１におけると同様にして１４ｍ厚の窒化アルミニ
ウム膜を形成しておくことを除いて、実施例１と同様の
工程を行なった。

かくしてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態の窒化アルミニウム膜；窒化シリコン膜；
窒化アルミニウム膜の構成を有する積層体からなるＸ線
リソグラフィー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化アルミニウム膜；窒化シ
リコン膜；窒化アルミニウム膜の構成を有するマスク保
持体は特に放熱性が良好であった。

実施例８： 実施例２の工程において酸化シリコン膜の形成の前に実
施例２におけると同様にしてＩ＃Ｌｍ厚の窒化アルミニ
ウム膜を形成しておくことを除いて、実施例２と同様の
工程を行なった。

かくしてリングフレーム及びシリコンウエノ＼−により
固定された状態の窒化アルミニウム膜；酸化シリコンｌ
ｌｌ：窒化アルミニウム膜の構成を有する積層体からな
るＸ線リソグラフィー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた窒化アルミニウム膜；酸化シ
リコン膜：窒化アルミニウム膜の構成を有するマスク保
持体は特に放熱性が良好であった。

実施例９： 実施例５の工程においそ、窒化シリコン膜３゜５及び窒
化アルミニウム１Ｉ１４を形成した後に、窒化シリコン
膜５上に保護のためのタール系塗料層を形成した。

以下、実施例５と同様にして、酸化シリコン膜２の所定
の部分及びシリコンウェハーｌの円形の中央部分を除去
した。１） 次に、アセトンでタール系塗料層を除去した。

次に、窒化シリコン膜５上にスピンコードによリフ中ト
レジストＲＤ−２０ＯＮ　　（日立化成社製）の層を１
．２４ｍ厚に形成した。

次に、石英−クロムマスクを用いて遠紫外光によりをレ
ジストの焼付を行なった後に規定の処理を行ない、マス
クに対しネガ型のレジストパターンを得た。

次に、エレクトロンビーム蒸着機を用いて上記レジスト
パターン上にタンタル（Ｔ　ａ）を０．５濤ｍ厚に蒸着
した。

次に、リムーバーを用いてレジストを除去し、リフトオ
フ法によりタンタル膜パターンを得た。

以下、実施例５と同様にしてリングフレームの接着を行
ない、リングフレーム及びシリコンウェハーにより固定
された状態の窒化シリコン膜と窒化アルミニウム膜との
積層体からなるマスク保持体を用いたＸ線リソグラフィ
ー用マスクを得た。

本実施例において得られたマスクの窒化シリコン膜：窒
化アルミニウム膜：窒化シリコン膜の構成を有するマス
ク保持体は特に透光性が良好であった。

実施例１Ｏ： 実施例５と同様にして、シリコンウェハーの両面に酸化
シリコン膜を形成した後、その片面に実施例５と同様に
して窒化アルミニウム膜を形成した。

次に、窒化アルミニウム膜上に保護のためのタール系塗
料層を形成した。

以下、実施例５と同様にして、酸化シリコン膜２の所定
の部分及びシリコンウェハーｌの円形の中央部分を除去
した。

次に、アセトンでタール系塗料層を除去した。

次に、抵抗加熱蒸着機を用いて窒化アルミニウム膜上に
一様に３００人厚０クロム（Ｃｒ）膜を形成し次いで一
様に０．５ｐｍ厚の金（Ａｕ）膜を形成した。

次に、該金膜上に一様にフォトレジス）ＡＺ−１３５０
を０．５４ｍ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っ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）県令エッチャ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。

以下、実施例５と同様にしてリングフレームの接着を行
ない、リングフレーム及びシリコンウェハーにより固定
された状態の窒化アルミニウム膜とクロム膜との積層体
からなるマスク保持体を用いたＸ線リングラフイー用マ
スクを得た。

本実施例において得られたマスクの窒化アルミニウム膜
ニクロム膜の構成を有するマスク保持体は特にＸ線透過
性が良好であった。

実施例１１： 窒化アルミニウム膜を形成する際にスパッタ法により焼
結窒化アルミニウムターゲットを用いて行なうことを除
いて、実施例ＩＯと同様の工程を行ない、Ｘ線リソグラ
フィー用マスクを得た。

本実施例においては、窒化アルミニウム膜の成膜速度が
大きかった。

実施例１２： 実施例２の工程において窒化アルミニウム膜上に更にＰ
ＩＱ液（ポリイミド前躯体９日党化成社製）をスピンコ
ードした後に、５０〜３５０℃で４時間のキュアーを行
なって２ｐｍ厚のポリイミド膜を形成することを除いて
、実施例２と同様の工程を行なった。

かくシてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態の酸化シリコン膜；窒化アルミニウム膜；
ポリイミド膜の構成を有する積層体からなるＸ線リング
ラフイー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた酸化シリコン膜；窒化アルミ
ニウム膜：ポリイミド膜の構成を有するマスク保持体は
特に強度が大きかった。

実施例１３： 実施例１２と同様の方法により、但し酸化シリフン膜の
形成と窒化アルミニウム膜の形成との順序を逆にして行
なうことにより、リングフレーム　　　　１及びシリコ
ンウェハーにより固定された状態の窒化アルミニウム膜
；酸化シリコンＨ：ポリイミド膜の構成を有する積層体
からなるＸ線リソグラフィー用マスク保持体を得た。６ 本実施例において得られた窒化アルミニウム膜：酸化シ
リコン膜：ポリイミド膜の構成を有するマスク保持体は
特に強度が大きかった。

実施例１４： 実施例１２と同様の方法により、但し窒化アルミニウム
膜の形成とポリイミド膜の形成との順序を逆にして行な
うことにより、リングフレーム及びシリコンウェハーに
より固定された状態の酸化シリコン膜；ポリイミド膜；
窒化アルミニウム膜の構成を有する積層体から、なるＸ
線リソグラフィー用マスク保持体を得た。

本実施例において得られた酸化シリコンｌＩｌ：ポリイ
ミド１ｇ：窒化アルミニウム膜の構成を有するマスク保
持体は特に強度が大きかった。

［発明の効果］ 以上の如き本発明によれば、マスク保持体の構成要素と
して用いられる窒化アルミニウムはＸ線透過率及び可視
光線透過率が高＜（１ルｍ厚の光学濃度が約０．０１）
、熱膨張率が低く（３〜４Ｘ　１０−６　／”０）　、
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）窒化アルミニウムはｘ！ｌ透過率が高いので比較
的厚くしても比較的高いＸ線透過量が得られるので、マ
スク保持体の製造を容易且つ良好に行なうことができる
。

（２）窒化アルミニウム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ットを向上
させることができる。

（３）窒化アルミニウムは可視光線の透過率が高いため
、Ｘ線リソグラフィーにおいて可視光線を用いて目視に
より容易且つ正確に７ラインメントができる。

（４）窒化アルミニウムの熱膨張係数はＸ線リソグラフ
ィーにおけるシリコンウェハー焼付基板の熱膨張係数（
２〜３Ｘ　ｌ　Ｏ−６／”０）とほぼ同じ値であるから
、極めて高精度の焼付けが可能となる。

（５）窒化アルミニウムの熱伝導性が高いため、Ｘ線照
射による温度上昇を防とでき、特に真空中での焼付けの
際に効果が大である。また、窒化アルミニウムは電気伝
導性が高いためマスク保持体の帯電を防１ヒすることが
できる。

（６）電化アルミニウムと無機物との［７体を用いるこ
とにより、上記の如き窒化アルミニウムの特性に加えて
該無機物の有する特性を付加したマスク保持体とするこ
とができる。即ち、本発明に係るマスク保持体は透光性
、熱伝導性に優れ、強度、耐薬品性も比較的大きいとい
った無機物の特長をあわせもつものである。また、更に
有機物が積層されると強度が大きく、ストレスが実質的
にないといった有機物の特長が加えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）及び第２図（ａ）〜（ｈ）は本発
明によるＸ線リソグラフィー用マスク保持体の製造工程
を示す図である。 ！＝シリコンウェハー ２二酸化シリコン膜 ３．５二窒化シリコン膜 ４：窒化アルミニウム膜 ６：タール系塗料層 ７：ワックス層 ８：リングフレーム ９二接着剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも窒化アルミニウムと無機物との積層体
   からなる保持体により保持されたマスクを用いることを
   特徴とする、Ｘ線リソグラフィー法。
2. （２）少なくとも窒化アルミニウムと無機物との積層体
   からなることを特徴とする、Ｘ線リソグラフィー用マス
   ク保持体。