JPS61117545A - 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］ 本興明はＸ線リングラフイ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］ Ｘ線リングラフイーは、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ングラフ
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線リソグラフィ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線リングラフィー
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番−依存等るため、Ｘ線
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）、チタン（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（ユニオンカーバイド社製）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線透過量をできるだ
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ＩＬｍ以下、有機物の場合で数十ｐＬｍ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、酸化シリコン
、窒化ポロン、炭化シリコンなどの薄膜を形成した後に
シリコンウェハーをエツチングによって除去□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
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、ニッケルなどの薄膜望ましくは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線リングラフイーにおい
ては、マスク保持体のｘｗＡ透過率゛が低く、このため
十分なＸ線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線リソグラフィー
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、マスク保持体を窒
化アルミニウムと有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］ 本発明において積層体を構成する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
とができる。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、パリレン等が例示さ
れ、これらのうちでも特にポリイミドは耐熱性、耐衝撃
性、可視光透過性などの総合的性能が良好であるので好
適である。

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
ミニウムと有機物との２層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有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。

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〜
２０ｐｍ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（ａ）に示される様に、直径ｌＯＣｍの円形のシ
リコンウェハー１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、シリコンウェハー
ｌの片面側の酸化シリコン膜２上にＰＩＱ液（ポリイミ
ド前躯体１ロ立化成社製）をスピンコードした後に、５
０〜３５０℃で４時間のキ；アーを行なって２１１．ｍ
厚のポリイミド膜３を形成した。

次に、第１図（Ｃ）に示される様に、リアクティブスパ
ッタ法により、アルミニウム（Ａ１）ターゲット、アル
ゴン（Ａｒ）：窒素（Ｎ２　）　＝１：１（７）ガス、
ガス圧５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ、放電電力１００Ｗで、ポ
リイミド膜３の上に２１Ｌｍ厚の窒化アルミニウム膜４
を形成した。

次に、第１図（ｄ）に示される様に、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１０を形成した。

次に、第１図（ｅ）に示される様に、露出している酸化
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メツアビニシンワックス（シェル化
学社製）の層６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６を除去した。

次に、第１図（ｆ）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／　ｄ　ｍ”　
）を行ない、シリコンウェハー１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（ｇ）に示される様に、ツー２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１図（ｈ）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）７の一面にエポキシ系接着剤８を塗布し、該接着
剤塗布面に上記シリコンウェハー１のポリイミド膜３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、
タール系塗料層１０を除去した。

かくしてリングフレーム７及びシリコンウェハー１によ
り固定された状態のポリイミド膜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ポリイミド膜；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強度が良好で
あった。

実施例２： シリコンウェハーｌの片面側の酸化シリコン膜２上に、
ポリイミド膜３のかわりに、蒸着法により２ｐｍ厚のポ
リエステル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
定された状態のポリエステル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ポリエステル膜；窒化アルミ
こラム膜の構成を有するマスク保持体は特に強度が良好
であった。

実施例３： シリコンウェハー１の片面側の酸化シリコン膜２上に、
ポリイミド膜３のかわりに、蒸着法により２ＪＬｍ厚の
パリレン膜を形成することを除き、実施例１と同様の工
程を行なった。

カくシてリングフレーム及びシリコンウェハーにより固
定された状態のパリレ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パリレン膜；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強度が良好であ
った。

実施例４： 実施例１の工程において、ポリイミド膜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
にフォトレジストＣＭＳ　（クロロメチル化ポリスチレ
ン、東洋ソーダ社製）の層を形成した。

次に、エレクトロンビーム描画装置を用いてマスクパタ
ーンの描画を行なった後に規定の処理を行ない、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
パターン上にニッケル（Ｎｉ）を０．５舊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、ニッケル
膜パターンを得た。

次に、ニッケル膜パターンを有する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１と同様の工程を行ない、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ポリイミ
ド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Ｘ線リソグラフィー用マスク
におけるポリイミド膜；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強度が良好であった。

実施例５： 実施例２の工程において、ポリエステル膜及び窒化アル
ミニウム膜を形成した後に、窒化アルミニウム膜上にフ
ォトレジストＣＭＳの層を形成した。

以下、実施例４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
定された状態のポリエステル膜及び窒化アルミニウム膜
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Ｘ線リソグラフィー用マスク
におけるポリエステル膜；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強度が良好であった。

実施例６： 実施例３の工程において、パリレ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フォト
レジストＣＭＳの層を形成した。

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
定された状態のパリレン膜及び窒化アルミニウム膜の積
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Ｘ線リソグラフィー用マスク
におけるパリレン膜：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強度が良好であった・ 実施例７： 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ｌ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、シリコンロ ウニバー１の片面側の酸化シリコン膜２上にＰＩＱ液（
ポリイミド前駆体）をスピンコードした後に、５０〜３
５０℃で４時間のキュアーを行なって２１Ｌｍ厚のポリ
イミド膜３を形成した。

次に、第２ｒＩ！Ｊ（ｃ）に示される様に、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　）　＝１＝１のガ
ス、ガス圧５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ、放電電力ｉｏｏｗで
、ポリイミド膜３の上にｌＩＬｍ厚の窒化アルミニウム
膜４を形成した。

次に、第２図（ｄ）に示される様に、窒化アルミニウム
膜４上に上記と同様にして２１Ｌｍ厚のポリイミド膜５
を形成した。

次に、第２図（ｅ）に示される様に、露出している酸化
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を除去した
。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６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６を除去した。

次に、第２図（ｆ）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／ｄｒｎ”）を
行ない、シリコンウェハー１の露出している直径７．５
ｃｍの円形の中央部分を除去した。

次に、第２図（ｇ）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（ｈ）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）７の一面にエポキシ系接着剤８を塗布し、該接着
剤塗布面に上記シリコンウェハー１のポリイミド膜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。

かくしてリングフレーム７及びシリコンウェハー１によ
り固定された状態のポリイミド膜３゜５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ポリイミド膜；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
に強度及び耐薬品性が良好であった。

実施例：８ シリコンウェハーｌの片面側の酸化シリコン膜２上に、
ポリイミド膜３．５のかわりに、蒸着法により２層ｍ厚
のポリエステル膜を形成することを除いて、実施例７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
定された状態のポリエステル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ポリエステル膜；窒化アルミ
ニウム膜；ポリエステル膜の構成を有するマスク保持体
は特に強度及び耐薬品性が良好であった。

実施例９： シリコンウェハー１の片面側の酸化シリコン膜２上に、
ポリイミド膜３，５のかわりに、蒸着法により２ＩＬｍ
厚のパリレン膜を形成することを除き、実施例７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
定された状態のパリレ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パリレン膜；窒化アルミニウ
ム膜；パリレン膜の構成を有するマスク保持体は特に強
度及び耐薬品性が良好であった。

実施例１０： 実施例７の工程において、ポリイミド膜３，５及び窒化
アルミニウム膜４を形成した後に、ポリイミド膜５上に
スピンコードによりポジ型フォトレジストＡＺ−１３７
０（シブレー社製）の層をｌＩＪ、ｍ厚に形成した。

次に、石英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０．５ｇｍ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。

次に、ポリイミド膜５上に更に保護のための２ｇｍ厚の
ポリイミド膜を形成した。

以下、実施例７と同様の工程を行ない、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
ミニウム膜とポリイミド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Ｘ線リソグラフィー用マスク
におけるポリイミド膜；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良好であ
った。

実施例：１１ 実施例７と同様の方法により、シリコンウェハー上にポ
リイミド膜（ｌＩＬｍ厚）；窒化アルミニウム膜（ＩＩ
Ｌｍ厚）；ポリイミド膜（３１Ｌｍ厚）；窒化アルミニ
ウム膜（ＩＩＬｍ厚）；ボリイミド膜（ＩＪＬｍ厚）の
５層からなる積層体を形成した。

以下、実施例７．と同様の工程を行ないシリコンウェハ
ー及び酸化シリコン膜の円形の中央部分を除去し、更に
ヒドラジン系溶剤により露出部分のポリイミド膜を除去
し、次いで実施例７と同様にしてリングフレームを接着
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
定された状態の窒化アルミニウム膜（ｌＩＬｍ厚）；ポ
リイミド膜（３ＩＬｍ厚）；窒化アルミニウム膜（Ｉｇ
ｍ厚）の３層の積層体からなるＸ線リソグラフィー用マ
スク保持体を得た。

本実施例により得られた変化アルミニウム膜；ポリイミ
ド膜Ｐ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１２： ポリイミド膜のかわりに、蒸着法によりポリエステル膜
を形成することを除いて、実施例１１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ハーにより固
定された状態の窒化アルミニウム膜；ポリエステル膜；
窒化アルミこラム膜の３層の積層体からなるＸ線リソグ
ラフィー用マスク保持体を得た。

本実施例により得られた窒化アルミニウム膜；ポリエス
テル膜；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１３： ポリイミド膜のかわりに、蒸着法によりパリレン膜を形
成することを除いて、実施例１１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；パリレン膜；窒化
アルミニウム膜の３層の積層体からなるＸ線リソグラフ
ィー用マスク保持体を得た。

本実施例により得られた窒化アルミニウム膜；パリレン
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。

［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
光線透過率が高く（ＩＪＪ、ｍ厚の光学濃度が約ｏ、ｏ
ｌ）、熱膨張率が低く（３〜４Ｘ　１０−６　／”Ｏ）
　、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線透、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　１０−６　／’Ｃり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止でき、特に真空中での焼付けの
際に効果が大である。

（６）窒化アルミニウムと有機物との積層体を用いるこ
とにより、上記の如き窒化アルミニウムの特性に加えて
該有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窒化ア
ルミニウムからなるマスク保持体のもつ効果に加えて、
強度が大きく、実質的にストレスがないといった効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）及び第２図（Ｌ）〜（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。 ｌ：シリコンウェハー ２二酸化シリコン膜 ３．５：ポリイミド膜 ゛４：窒化アルミニウム膜 ・　　６：ワックス層 ７：リングフレーム ８：接着剤 １０：タール系塗料層 代理人　　弁理士　　山　下　積　平 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウムと有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）窒化アルミニウムと有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。
3. （３）有機物がポリイミドである、特許請求の範囲第２
   項のＸ線リソグラフィー用マスク保持体。