JPH0656830B2 - リソグラフイ−用マスク構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はリソグラフイー用マスク構造体に関する。

＜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
過させないので、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適である。

Ｘ線透過率は一般に物質の密度に依存する為、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線リソグラフイー用マスク保持体の材
料として実際に用いる為には、Ｘ線透過量をできるだけ
大きくする為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。この為、例えば無機
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。

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
の高い物質例えば金、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、例
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、この為十分な
Ｘ線透過量を得る為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
の十分な平面性をを得ることが困難であつた。

更に、一般に上記マスク保持体はリング状で且つ両端面
が平坦なマスクフレームの片側の平端面に接着されたマ
スク構造体として使用されるが、この様な使用形態にお
いてはマスクフレームの一端面へのマスク保持体の接着
の際の接着剤の塗布のしかたによつては接着剤層の厚さ
に不均一が生じたり、更には接着後のマスク保持体のマ
スクフレームからのはみ出し部分の切除の際に該マスク
保持体がめくれ上つたりする為、マスク保持体の平面性
を十分に保つことが困難であった。

かくして、従来のリソグラフイーにおいては必ずしも十
分な精度が実現されているとはいえなかつた。

＜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
好なマスク保持体を十分な平面性をもつてリング状マス
クフレームに接着支持してなるリソグラフイー用マスク
構造体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、マスク保持体がア
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）からなるか又は少なくともＡｌ−Ｎ−
Ｏ系膜を含む積層体からなり且つマスクフレームの最上
部平端面より低い位置において前記マスク保持体と前記
マスクフレームとの接着がなされていることを特長とす
る、リソグラフイー用マスク構造体により達成される。

＜実施例＞ 本発明マスク構造体の具体的形状を第１図（ａ）及び
（ｂ）に示す。第１図（ａ）はマスク構造体の中央縦断
面図であり、第１図（ｂ）はマスクフレームの平面図で
ある。図において、２はマスク保持体であり、該マスク
保持体２の周辺部がリング状マスクフレーム３の上端面
上に支持されている。

本発明マスク構造体におけるマスク保持体２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／又は有機物との積層体
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、例えば窒化アルミニウム、窒化
ボロン、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
び可視光線透過率が高く、熱膨張率が低く、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体及
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、例えばポリイミド、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／又は有機物と
の２層又は３層からなるものであつてもよいし、又はＡ
ｌ−Ｎ−Ｏ系膜と無機物及び／又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。

本発明マスク構造体におけるマスク保持体２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、例えば２〜２０μｍ程度とするのが有利である。

尚、本発明マスク構造体においては、マスク保持体２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１が形成されていてもよい。

マスク１としては例えば金、白金、ニツケル、パラジウ
ム、ロジウム、インジウム、タングステン、タンタル、
銅などの０．５〜１μｍ厚程度の薄膜が用いられる。

本発明マスク構造体においては、マスクフレーム３の最
上部平端面３ａにはマスク保持体接着の為の接着剤が塗
布されておらず、該平端面３ａの外側に角度θにて交わ
る斜面３ｂにのみ接着剤４が塗布されている。角度θは
０度を越える値であれば特に制限はないが、好ましくは
５〜９０度、より好ましくは５〜６０度、最適には５〜
３０度である。

本発明マスク構造体におけるマスクフレーム３は例えば
シリコン、ガラス、石英、リン青銅、黄銅、ニツケル、
ステンレス等からなる。

また、本発明マスク構造体における接着剤４としては、
例えば溶剤型接着剤（ブタジエン系合成ゴム接着剤、ク
ロロプレン系合成ゴム接着剤等）、無溶剤型接着剤（エ
ポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等）が用
いられる。

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２図（ａ）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、
但し最上部平端面の外側に該平端面に対し１５度で交わ
る斜面が形成されている）３の斜面部分にエポキシ系接
着剤４を塗布し、該接着剤４を介して等方延伸したポリ
イミド膜（厚さ７μｍ）２−１をマスクフレーム３に接
着固定し、該マスクフレーム３からはみ出したポリイミ
ド膜を切除した。

次に、第２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（Ａｌ）タ
ーゲツト、アルゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ_２）：酸素（Ｏ
_２）＝１：３：０．１の混合ガス、ガス圧３×１０^-4Ｔ
ｏｒｒ、放電電力４００Ｗで、ポリイミド膜２−１の上
に成膜速度約１０Å／ｓｅｃで３μｍ厚のＡｌ−Ｎ−Ｏ
系膜２−２を形成した。

次に、第２図（ｃ）に示される様に、抵抗加熱蒸着機を
用いてＡｌ−Ｎ−Ｏ系膜２−２上に０．５μｍ厚の金
（Ａｕ）膜１′を一様に形成した。

次に、第２図（ｄ）に示される様に、金膜１′上に一様
にフオトレジストＡＺ−１３５０（シプレー社製）５を
０．５μｍ厚に塗布した。

次に、第２図（ｅ）に示される様に、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、第２図（ｆ）に示される様に、ヨウ素（Ｉ_２）系
金エツチヤントを使用して金膜１′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金膜パターンか
らなるマスク１を形成し、第２図（ｇ）に示される様
に、ポリイミド膜２−１とＡｌ−Ｎ−Ｏ系膜２−２との
積層体をマスク保持体とし該マスク保持体上にマスク１
の形成されている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の工程においてＡｌ−Ｎ−Ｏ系膜２−２を形成
した後に更に酸素プラズマ中においてリアクテイブイオ
ンエツチング法でポリイミド膜２−１の露出部分を除去
し次いでＡｌ−Ｎ−Ｏ系膜２−２上に金膜１′を形成す
ることを除いて、実施例１と同様の工程を行なつた。

かくして、Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜マスク保持体とし該マスク
保持体上にマスクの形成されている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においてマスクフレームからはみだしたポリイ
ミド膜を切除した後、リアクテイブスパツタ法によりポ
リイミド膜上にアルミニウム（Ａｌ）ターゲツト、アル
ゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ_２）：酸素（Ｏ_２）＝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。

次に、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と同様にして窒化ボロン膜上に金膜パタ
ーンからなるマスクを形成し、ポリイミド膜、Ａｌ−Ｎ
−Ｏ系膜、及び窒化ボロン膜からなる積層体をマスク保
持体とする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において、マスクフレームからはみ出したポリ
イミド膜を切除した後、リアクテイブスパツタ法により
ポリイミド膜上に酸窒化アルミニウム（７Ａｌ_３Ｏ_７：
３ＡｌＮ）ターゲツト、アルゴン（Ａｒ）：窒素
（Ｎ_２）＝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
厚の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）：窒素（Ｎ_２）＝
１：１の混合ガス、ガス圧８×１０^-3Ｔｏｒｒ、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、酸素プラズマ中においてリアクテイブイオンエツ
チング法でポリイミド膜の露出部分を除去し次いで窒化
アルミニウム膜上に金膜を形成することを除いて、実施
例１と同様の工程を行なつた。

かくして、Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜及び窒化アルミニウム膜か
らなる積層体をマスク保持体とし該マスク保持体上にマ
スクの形成されている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。

実施例５： 実施例１において得られたリソグラフイー用マスク構造
体のリングフレーム３の上部斜面３ｂ上のＡｌ−Ｎ−Ｏ
系膜２−２上に更に第３図に示される様に接着剤９を介
して押えリング１０を接着した。該押えリング１０のＡ
ｌ−Ｎ−Ｏ系膜２−２との接着面はリングフレーム３の
上部斜面３ｂと平行に形成されている。

本実施例のリソグラフイー用マスク構造体においては、
リングフレーム３と押えリング１０との間に圧力をかけ
て支持することによりマスク保持体のリングフレーム３
への支持をより強固なものとすることができる。

以上の実施例においてはリング状マスクフレーム３の最
上部平端面３ａの外側に該最上部平端面３ａと一定の角
度で交わる斜面３ｂが形成されており、該斜面３ｂにお
いて接着がなされているが、本発明マスク構造体はこれ
に限定されることはない。

第４図（ａ）はマスクフレーム３の他の形状を示す為の
本発明によるマスク構造体の中央縦断面図であり、第４
図（ｂ）はそのマスクフレーム３の平面図である。ここ
では、マスクフレーム３の最上部平端面３ａの外側には
該最上部平端面１ａと滑らかに連なる斜面３ｂが形成さ
れており、該斜面３ｂにおいて接着がなされている。

第５図はマスクフレーム３の更に他の形状を示す為の本
発明によるマスク構造体の中央縦断面図である。ここで
は、マスクフレーム３の最上部平端面３ａの外側には該
最上部平端面３ａと直角をなす斜面３ｂが形成されてお
り、該斜面３ｂの更に外側には上記最上部平端面３ａよ
りも低い位置に平面３ｃが形成されており、該平面３ｃ
において接着がなされている。

＜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Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜はＸ線透過率及び可視
光線透過率が高く（１μｍ厚の光学濃度が約０．１）、
熱膨張率が低く（３〜４×１０^-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。

また、以上の如き本発明のマスク構造体は、マスク保持
体と マスクフレームとの接着はマスク保持体のマスク保持平
面外（該平面より低い位置）において行なわれるといっ
た特長を有する。

本発明では、以上の如き効果に起因して、下記の様な効
果が得られる。

（１）マスク保持体は、マスクフレームの最上部平端面
に、接着剤を介さずに支えられ、且つかかるマスクフレ
ームの最上部平端面は超平面加工（例えば２μｍ以下）
が可能であり、 マスク保持体は、接着剤塗布時の塗布ムラにより生じる
接着剤層の厚さむら、及びマスク保持体のマスク周辺部
の切除により生じるめくれなどの影響を受けることはな
く、Ｘ線透過率や可視光線透過率が高く、熱伝導性にも
優れた高性能のマスク保持体は、マスクフレーム最上部
平端面と同等の良好な平面性を保つことができる。

（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
のスループットを向上させることができる。

更に、上述したようにマスク保持体の平面性が良好であ
るため、マスク構造体と被露光物とのギャップの設定が
容易になり、より一層のスループットの向上を図ること
ができる。

（３）Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜は可視光線の透過率が高い為、
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
り容易且つ正確にアライメントができる。

更に、上述したようにマスク保持体の平面性が良好であ
るため、マスク構造体と被露光物とのギャップ値の誤差
が小さくなり、より一層アライメント精度を向上させる
ことができる。

（４）Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜の熱膨張係数はＸ線リソグラフ
ィーにおけるシリコンウエハー焼付基板の熱膨張係数
（２〜３×１０^-6／℃）とほぼ同じ値であるから、極め
て高精度の焼付けが可能になる。

（５）Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜の熱伝導性が高く、マスク保持
体とマスクフレームがＸ線照射領域に最も近い位置で接
着剤を介することなく直接接触するため、Ｘ線照射によ
り発生した熱が短時間で膜内（マスク保持体）を伝導
し、更にマスクフレームに伝えられ温度上昇を防ぐこと
ができる。特に、真空中で焼付けの際に効果が大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明マスク構造体の縦断面図であり、
第１図（ｂ）はそのマスクフレームの平面図である。 第２図（ａ）〜（ｇ）は本発明マスク構造体の製造工程
を示す図である。 第３図は本発明マスク構造体の縦断面図である。 第４図（ａ）は本発明のマスク構造体の縦断面図であ
り、第４図（ｂ）はそのマスクフレームの平面図であ
る。 第５図は本発明マスク構造体の縦断面図である。 １：マスク ２−１：ポリイミド膜 ２−２：Ａｌ−Ｎ−Ｏ系膜 ３：マスクフレーム ３ａ：最上部平端面 ３ｂ：斜面 ３ｃ：平面 ４：接着剤 ５：フオトレジスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスク保持体をマスクフレームに支持せし
   めてなるリソグラフイー用マスク構造体において、前記
   マスク保持体がアルミニウム、窒素、及び酸素を含む膜
   からなるか又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り、且つ前記マスク
   フレームの最上部平端面より低い位置において前記マス
   ク保持体と前記マスクフレームとの接着がなされている
   ことを特長とする、リソグラフイー用マスク構造体。
2. 【請求項２】前記マスク保持体にマスクが形成されてい
   る、特許請求の範囲第１項のリソグラフイー用マスク構
   造体。