JPH09106937A - マスク製造方法、その方法を用いて作成されたマスク構造体、そのマスク構造体を用いた露光装置、デバイス生産方法及びそれにより生産されたデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面度が充分に制御され、パターンの高精度
な位置精度が確保されたＸ線マスク構造体とその製造法
を提供する。 【解決手段】 Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠（補強体が付設されてい
ても良い）からなるＸ線マスク構造体の製造工程におい
て、全工程で（特に、保持枠のエッチング前後）生じる
平面度の差と同等のそりを持つ保持枠となる基板を用い
て、平面度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク構造体及び
その製造方法、更には該マスク構造体を用いたＸ線露光
装置やデバイス生産方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度高速化に
伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造
方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このた
め、高精度エッチング技術や、焼き付け装置として露光
波長にＸ線領域（２〜２０Å）の光を利用したステッパ
が開発されつつある。

【０００３】この様なＸ線露光装置によってウェハー上
に露光転写する方法の概略図を図２に示す。

【０００４】ＳＲ放射源Ａから放射された放射光Ｂは、
凸面ミラーＣによって反射拡大し、シャッターＤで露光
量を調整され、上記の様なＸ線マスクＥに導かれ、ウェ
ハーＦ上にパターンを転写する。

【０００５】上記のような転写では高精度な転写を行う
ためには、Ｘ線マスクＥとウェハーＦのギャップを数〜
数１０μｍに制御する必要がある。そのため、Ｘ線マス
クには高精度な平面度の制御が要求されていた。

【０００６】このＸ線露光装置に用いるＸ線マスク構造
体は図１（ｆ）に示したような構成をしている。Ｘ線吸
収体１３と吸収体１３を支持する支持膜１２、支持膜１
２を保持する保持枠１１からなる。保持枠１１に補強体
１４が付設されている場合もある。

【０００７】ところで、上記支持膜１２は充分なＸ線透
過率を得るためには１〜２μｍ程度の厚さにする必要が
あり、その膜がたるまないように引張応力を持たせる必
要があるが、その応力により保持枠１１にそりが生じ、
それがＸ線マスクの平面度の制御を難しくしていた。

【０００８】Ｘ線マスクの平面度制御のために、特開昭
６０−２５１６２０号公報には図９に示すように保持枠
の外縁部に支持膜のパターン形成面に対して凹部を形成
するＸ線マスクが提案されている。しかし、この公開公
報では、支持膜の応力によるそりは考慮されておらず、
保持枠に凹部を形成することにより、保持枠の剛性が低
下し、平面度の改善効果は充分でなかった。

【０００９】また、特開平４−３３５５１５号公報は保
持枠を薄くし、補強体を剛性の高いものにすることによ
る平面度制御を提案している。しかし、保持枠が薄けれ
ば薄い程同じ応力によってそる量が増加するため、補強
体の装着時の保持枠や支持膜の平面度の変化量が大きく
支持膜や保持枠が破損するおそれが生じた。

【００１０】また、補強体を保持枠に装着してから、吸
収体の加工プロセスを行うのは非常に煩雑であるが、吸
収体形成後に補強体を装着する場合、平面度が制御され
ていない保持枠では装着時に吸収体の位置ずれが発生
し、高精度Ｘ線マスクの形成は困難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、平面度が充分に制御され、パター
ンの高精度な位置精度が確保されたマスク製造方法、そ
の製造法を用いて作成されたマスク構造体、そのマスク
構造体を用いた露光装置、そのマスク構造体を用いて生
産するデバイス生産方法、およびその方法で生産された
デバイスを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。

【００１３】その第１の発明は、パターン支持膜となる
薄膜が形成された非平面状の基板を用意し、該非平面基
板の凸面側をパターン形成面とし、この裏面側をエッチ
ングする工程を有することを特徴とするマスク製造方法
である。この第１の発明においては、パターン形成面と
なる支持膜上に放射線吸収体によるパターンを形成する
工程を更に有する場合もあり、その際該放射線吸収体と
してＸ線吸収体などがある。また、この第１の発明およ
び上記各実施態様において、前記基板は、エッチングを
施す前後の反り量の変化量に対して±３μｍの範囲に収
まるような所定の反り量を予め持っているものであるの
が、更に好ましい実施態様である。

【００１４】その第２の発明は、この第１の発明および
上記各実施態様の製造方法により作成されたマスク構造
体である。

【００１５】その第３の発明は、上記第２の発明のマス
ク構造体を保持する手段と、該マスク構造体に露光を行
う手段を有することを特徴とする露光装置である。

【００１６】その第４の発明は、上記第２の発明のマス
ク構造体を用いてデバイスを生産することを特徴とする
デバイス生産方法である。

【００１７】そして、その第５の発明は、上記第４の発
明の生産方法で生産されたことを特徴とするデバイスで
ある。

【００１８】Ｘ線吸収体が非常に小さい内部応力に制御
可能な場合や、吸収体の面積が狭い場合は支持膜上に吸
収体を形成する際、マスクの平面度に影響を与えること
がないので、支持膜形成後該支持膜を保持する保持枠の
エッチング工程の前後に生じるその平面度の差をあらか
じめ測定し、パターン形成面側（凸面側）の凸の平面度
の程度がこの測定した平面度の差とほぼ同程度（好まし
くは±３μｍの範囲）である非平面状の基板を用意し、
該非平面基板の凸面側をパターン形成面とし、この裏面
側をエッチングすることにより、得られるマスクの平面
度制御を行うことができ、一方、吸収体の内部応力が大
きい場合は、その面積によってはマスクの平面度に影響
を与えるので、マスクを製造する全工程において生じる
その平面度の差をあらかじめ測定し、パターン形成面側
（凸面側）の凸の平面度の程度がこの測定した平面度の
差とほぼ同程度（好ましくは±３μｍの範囲）である非
平面状の基板を用意し、該非平面基板の凸面側をパター
ン形成面とし、この裏面側をエッチングすることによ
り、得られるマスクの平面度制御を行うことができる。

【００１９】また、力を加えずに補強体を保持枠に接合
できる場合は、補強体を接合してからエッチングする場
合も、エッチングおよび吸収体形成が終った後で補強体
を接合しても、補強体の接合によって生ずる基板のそり
を考慮する必要がないが、補強体の接合時の力により基
板にそりが生じる場合は、それを考慮に入れて、補強体
も含めた保持枠となる基板のパターン形成面側の凸の平
面度の程度を、あらかじめ測定した支持膜形成後保持枠
のエッチング工程の前後に生じる平面度の差とほぼ同程
度（好ましくは±３μｍの範囲）になるようにするか、
あらかじめ測定した全工程において生じる平面度の差と
ほぼ同程度（好ましくは±３μｍの範囲）になるように
する。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の作用について述べると、
上記Ｘ線マスク構造体及びその製造方法により、支持膜
の引張応力や吸収体の内部応力が保持枠にかかっても保
持枠に無理な力をかけることなく、平面度が制御されて
いるため、高精度な位置精度を確保できるＸ線マスクを
得ることができる。また、吸収体形成後に補強体の装着
を行うことができるので、Ｘ線マスクの製造工程が容易
になる。

【００２１】また、平面度の良いＸ線マスクを用いるこ
とによって、Ｘ線露光時のギャップを高精度に制御する
ことができ、Ｘ線露光時の面内精度及び、スループット
が向上する。更にゴミによる欠陥や、破損も減少する。

【００２２】次に、好ましい実施形態を挙げて本発明を
詳細に説明する。

【００２３】まず、Ｘ線支持膜はＸ線を充分に透過し、
かつセルフスタンドする必要があるので、１〜１０μｍ
の範囲内の厚さにすることが好ましく、引張応力を持つ
もの、例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ₂ ，ＳｉＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ
ＣＮ，ＢＮ，等の無機膜、ポリイミド等の耐放射線有機
膜、これらの単独または複合膜などの公知の材料から選
択される。次に、Ｘ線吸収体としては、Ｘ線を充分に吸
収し、かつ被加工性が良いことが必要となるが、０．２
〜１．０μｍの範囲内の厚さにすることが好ましく、例
えば、Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｐｔ等の重金属、さらにはこれ
らの化合物で構成される。また、Ｘ線支持膜を保持する
ための保持枠は、シリコンウェハー等によって構成さ
れ、通常の平面基板でも良いし、図９に示すような凹部
を持つ形状をしているものでも良い。全工程で（特に保
持枠のエッチング前後）生じる平面度の差と同等の平面
度（パターン形成面側に凸）を持つ基板を用いる。通常
平行度のでている基板では裏面側は凹となるが、両面が
凸の形状をしていてもよい。さらに該保持枠には、Ｘ線
マスク構造体の搬送等を補助する補強体が付設されてい
てもよく、この補強体はパイレックスガラス、Ｓｉ，Ｔ
ｉ，ＳｉＣやＳｉＮなどのセラミックス等の材料にて構
成される。本発明のＸ線マスク構造体はこの他に、Ｘ線
吸収体の保護膜、導電膜、アライメント光の反射防止膜
等を必要に応じて付設したものであっても良い。

【００２４】このようなＸ線マスク構造体は次の様な工
程で製造される。まず、保持枠となるシリコンウェハー
に支持膜を形成する。支持膜をＣＶＤで成膜する場合は
両面に形成されるので、裏面の膜のＸ線透過部をエッチ
ングし、保持枠のエッチング保護膜とする。支持膜をス
パッタなどで形成する場合は片面のみに形成されるので
保持枠のエッチング保護膜として同じ膜を裏面に成膜し
てもよいし、エッチング耐性の高い別の保護膜を用いて
も良い。

【００２５】保持枠となるシリコンウェハーは強アルカ
リ（例えば３０ｗｔ％ＫＯＨ）やヒドラジン−パイロカ
テコール液などを用いてエッチングされる。このエッチ
ング前後での平面度をレーザー干渉計などを用いて測定
し、エッチングで生じた平面度の差を求める。そして、
この平面度の差と同等のそりを持つ（パターン形成面側
の凸の平面度の程度が測定により求めた平面度の差の値
±３μｍの範囲の値を持つ）シリコンウェハーを研磨に
より作製する。この時、研磨によるそり量を若干大きく
してやることにより、最終的なＸ線マスクの保持枠の形
状が、図１０に示すように、内縁端の方が外縁端より高
くなるようにしても良い。エッチングで生じる平面度の
差が数μｍ以下と小さい場合は、意図的に研磨により作
製しなくても、市販されているシリコンウェハーのなか
から選択することにより、目的とする値のそりを持つも
のを得ることもできる。

【００２６】補強体の保持枠への接合はエッチング前で
も後でも構わない。吸収体の形成も同様である。特に本
発明においては、支持膜上に吸収体を形成後に補強体を
装着することも可能となる。補強体の装着には、接着剤
を用いても用いなくても良い。接着剤にはエポキシ系、
ゴム系、アクリル系などがあるが、好ましくは、常温硬
化型もしくは光硬化型のように常温で接着できるものが
良い。また、接着剤を用いず接合するには、直接接合
や、陽極接合などがあるが、接合時に光を用いたり、接
合基板間に単分子累積膜を用いたりして低温で接合する
のが好ましい。

【００２７】本発明のＸ線露光方法及びＸ線露光装置
は、上記本発明のＸ線マスク構造体を用いることに特徴
を有するものである。即ち、本発明のＸ線露光方法は、
上記Ｘ線マスク構造体を介して、被転写体にＸ線露光を
行うことでＸ線吸収体パターンを被転写体に転写するこ
とを特徴とするものであり、本発明の半導体デバイス及
び半導体デバイスの製造方法は、上記Ｘ線マスク構造体
を介して、加工基板にＸ線露光を行うことで、Ｘ線吸収
体パターンを加工基板上に転写し、これを加工、形成す
ることで作製されるデバイスである。

【００２８】本発明のＸ線露光方法及びＸ線露光装置
は、上記本発明のＸ線マスク構造体を用いること以外
は、従来公知の方法でよく、また、本発明の半導体デバ
イス及び半導体デバイス製造方法においても、上記本発
明のＸ線マスク構造体を用いること以外は、従来公知の
方法で作製されるデバイスである。

【００２９】

【実施例】次に、図面を使用しながら、実施例を挙げて
本発明を更に具体的に説明する。

【００３０】実施例１ 図１は、本発明であるＸ線マスク構造体の製造過程の断
面図である。

【００３１】最終的に保持枠１１となる３インチＳｉ基
板と同材質でかつ同じ厚さ（本実施例では２ｍｍｔ）の
３インチＳｉ基板１１ａ上に、図中１２であるＸ線透過
膜となる支持膜として用いるＳｉＮ２．０μｍを設ける
ときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜１２ａを形成し
た（図１（ａ）の状態）。

【００３２】上記基板の平面度を高精度レーザー干渉計
ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰ（Ｃａｎｏｎ製）にて測
定した。

【００３３】次に、Ｓｉ基板１１ａの裏面側の１２ａを
Ｘ線透過領域にあたる部分（本実施例では３０ｍｍ□）
をドライエッチングし、さらにＳｉ基板１１ａを３０ｗ
ｔ％ＫＯＨでエッチングし、図１（ｂ）の状態とした。

【００３４】その時の平面度を再度高精度レーザー干渉
計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定し、図１（ａ）
と（ｂ）の平面度の差δ₁ を求めた。本実施例ではδ₁
＝４．３μｍであった。図１では図１（ａ）の基板がそ
りをもたないように図示したが、図１（ａ）の基板がそ
りをもっていてもよく、それと（ｂ）との平面度差をも
とめればよい。

【００３５】δ₁ と同等のそり（そりの程度が４．３±
３μｍの範囲）を持つ３インチＳｉ基板（２ｍｍｔ）を
準備する。本実施例の場合、δ₁ が小さいので、通常市
販されている基板の中から平面度を測定し、選択した。
この基板を１１とし、この上にＳｉＮ２．０μｍを１２
ａのときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜１２を形成
した（図１（ｃ）の状態）。支持膜１２は７．０×１０
⁸ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を持つが、両面に形成され
ている場合は平面度に影響を与えない。

【００３６】１１ａ、１２ａと同様なやりかたで裏面側
の支持膜１２と保持枠となる１１をＸ線透過領域にあた
る部分を順にエッチングし、図１（ｄ）の状態とした。
再度平面度を測定すると１μｍ以下であった。

【００３７】Ｘ線吸収体１３としてＡｕを０．３５μｍ
厚にめっきにより形成し、図１（ｅ）の状態とした。吸
収体のＡｕは非常に小さい応力に制御可能なため平面度
に影響を与えなかった。

【００３８】更に、ＳｉＣからなる補強体１４に力を加
えずにエポキシ系の接着剤を用いることにより保持枠１
１と接合し、図１（ｆ）の状態とした。

【００３９】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
補強体を最後に装着させるため、煩雑なプロセスを通る
ことなく歩留良くＸ線マスクを形成することができた。
また、無理な力を加えることなく平面度を１μｍ以下に
維持することができた。そのため吸収体の位置精度を高
度に確保した高精度なＸ線マスクを作製することができ
た。

【００４０】実施例２ この実施例は実施例１とほぼ同様に作製されたが、Ｓｉ
基板１１として０．４ｍｍｔのものを用いた。

【００４１】この例の平面度を実施例１と同様に高精度
レーザー干渉計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定
し、図１（ａ）と（ｂ）の平面度の差δ₂ を求めた。本
実施例ではδ₂ ＝５０μｍであった。

【００４２】δ₂ と同等のそり（そりの程度が５０±３
μｍの範囲）を持つ３インチＳｉ基板（０．４ｍｍｔ）
を準備する。Ｓｉ基板をこのようなそりを持つように研
磨する。この様な基板を用いて実施例１と同様にＸ線マ
スクを作製した。平面度は３μｍ以下であった。

【００４３】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
補強体を最後に装着させるため、煩雑なプロセスを通る
ことなく通常のウェハープロセスを代用することがで
き、歩留良くＸ線マスクを形成することができた。ま
た、無理な力を加えることなく平面度を３μｍ以下に維
持することができた。そのため吸収体の位置精度を高度
に確保することができる高精度なＸ線マスクを作製する
ことができた。

【００４４】実施例３ 図３は、本発明であるＸ線マスク構造体の本実施例の製
造過程の断面図である。

【００４５】最終的に保持枠３１となる４インチＳｉ基
板と同材質でかつ同じ厚さ（本実施例では２ｍｍｔ）の
４インチＳｉ基板３１ａ上に、図中３２であるＸ線透過
膜となる支持膜として用いるＳｉＣ２．０μｍを設ける
ときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜３２ａを形成
し、図３（ａ）の状態とした。本実施例の保持枠には外
縁部に凹部を持つＳｉ基板を用いた。

【００４６】次に、後にＸ線吸収体３３を成膜するとき
と同様の条件でＷを０．７μｍｔをスパッタにて成膜
し、所望のパターンにエッチングし、図３（ｂ）の状態
とした。Ｗの応力は引張応力で１．０×１０⁹ ｄｙｎ／
ｃｍ² あるため、吸収体の面積によっては平面度に影響
を与える場合がある。

【００４７】上記状態の基板の平面度を高精度レーザー
干渉計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰ（Ｃａｎｏｎ製）
にて測定した。

【００４８】次に、Ｓｉ基板３１ａの裏面側の３２ａを
Ｘ線透過領域にあたる部分（本実施例では５０ｍｍ□）
をドライエッチングし、さらにＳｉ基板３１ａをパイロ
カテコール−エチレンジアミン液でエッチングし、図３
（ｃ）の状態とした。

【００４９】その時の平面度を再度高精度レーザー干渉
計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定し、図３（ｂ）
と（ｃ）の平面度の差δ₃ を求めた。本実施例ではδ₃
＝５．０μｍであった。

【００５０】吸収体形成後にδ₃ と同等のそり（そりの
程度が５．０±３μｍの範囲）を持つよう外縁部に凹部
を持つ４インチＳｉ基板（２ｍｍｔ）を準備する。吸収
体の面積が狭く平面度に影響を与えない場合はδ₃ と同
等のそりを持つ基板を準備する。また、吸収体の影響を
考慮する必要のある場合は、図３（ａ）と（ｃ）の平面
度の差を求め、準備すべきＳｉ基板のそり量を決定す
る。今回はその点を考慮の上、外縁部の凹部とともに研
磨により基板を作製した。

【００５１】この基板を３１とし、その上にＳｉＣ２．
０μｍを３２ａのときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持
膜３２を形成し、図３（ｄ）の状態とした。支持膜３２
は１．０×１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を持つが、
両面に形成されている場合は平面度に影響を与えない。
Ｘ線吸収体３３としてＷを０．７μｍ厚を３３ａと同様
の方法で形成し、図３（ｅ）の状態とした。この基板の
そり量がδ₃ となる。

【００５２】３１ａ、３２ａと同様なやりかたで支持膜
３２と保持枠となる３１をエッチングし、図３（ｆ）の
状態とした。再度平面度を測定すると２μｍ以下であっ
た。

【００５３】更に、ＳｉＣからなる補強体３４に力を加
えずにエポキシ系の接着剤を用いることにより保持枠３
１と接合し、図３（ｇ）の状態とした。

【００５４】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
補強体を最後に装着させるため、煩雑なプロセスを通る
ことなく歩留良くＸ線マスクを形成することができた。
また、基板のそりの制御に加え、外縁部に凹部を形成す
ることにより、無理な力を加えることなく平面度を２μ
ｍ以下に維持することができた。そのため吸収体の位置
精度を高度に確保することができる高精度なＸ線マスク
を作製することができた。

【００５５】実施例４ 図４は、本発明であるＸ線マスク構造体の本実施例の製
造過程の断面図である。

【００５６】最終的に保持枠４１となる３インチＳｉ基
板と同材質でかつ同じ厚さ（本実施例では１ｍｍｔ）の
３インチＳｉ基板４１ａ上に、図中４２であるＸ線透過
膜となる支持膜として用いるＳｉＮ２．０μｍを設ける
ときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜４２ａを形成
し、図４（ａ）の状態とした。

【００５７】次に、パイレックスガラスからなる補強体
４４と同じもの４４ａを陽極接合にてＳｉ基板４１ａと
接合し、図４（ｂ）の状態とした。

【００５８】上記基板の平面度を高精度レーザー干渉計
ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰ（Ｃａｎｏｎ製）にて測
定した。

【００５９】次に、Ｓｉ基板４１ａの裏面側の４２ａを
Ｘ線透過領域にあたる部分（本実施例では３５ｍｍ□）
をドライエッチングし、補強体４４を保護しながら、Ｓ
ｉ基板４１ａを３０ｗｔ％ＫＯＨ液でエッチングし、図
４（ｃ）の状態とした。

【００６０】その時の平面度を再度高精度レーザー干渉
計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定し、図４（ｂ）
と（ｃ）の平面度の差δ₄ を求めた。本実施例ではδ₄
＝２．３μｍであった。

【００６１】補強体４４と接合後にδ₄ と同等のそり
（そりの程度が２．３±３μｍの範囲）を持つよう３イ
ンチＳｉ基板（１．０ｍｍｔ）を準備する。すなわち、
Ｓｉ基板をこのようなそりを持つように研磨するのであ
るが、実際には図４（ａ）と（ｂ）の平面度の差を測定
し、補強体との接合前後の平面度の差を求め、その差を
加算して準備すべきＳｉ基板のそり量を決定して研磨に
より準備した。この基板を４１とし、その上にＳｉＮ
２．０μｍを４２ａのときと同条件で成膜して支持膜４
２を形成し、図４（ｄ）の状態とした。支持膜４２は
５．０×１０⁸ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を持つが、両
面に形成されている場合は平面度に影響を与えない。

【００６２】４４ａと同様なやりかたでパイレックスか
らなる補強体４４を４１と陽極接合にて接合し、図４
（ｅ）の状態とした。接合された基板のそりがδ₄ とな
る。

【００６３】４１ａ、４２ａと同様なやりかたで支持膜
４２と保持枠となる４１をエッチングし、図４（ｆ）の
状態とした。再度平面度を測定すると１μｍ以下であっ
た。

【００６４】Ｘ線吸収体４３としてＡｕ０．７μｍ厚を
めっきにて形成し、図４（ｇ）の状態とした。吸収体の
Ａｕは非常に小さい応力に制御可能なため平面度に影響
を与えなかった。

【００６５】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
無理な力を加えることなく平面度を１μｍ以下に維持す
ることができた。そのため吸収体の位置精度を高度に確
保することができる高精度なＸ線マスクを作製すること
ができた。

【００６６】実施例５ 図５は、本発明であるＸ線マスク構造体の本実施例の製
造過程の断面図である。

【００６７】最終的に保持枠５１となる３インチＳｉ基
板と同材質でかつ同じ厚さ（本実施例では２ｍｍｔ）の
３インチＳｉ基板５１ａ上に、図中５２であるＸ線透過
膜となる支持膜として用いるＳｉＮ２．０μｍを設ける
ときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜５２ａを形成
し、図５（ａ）の状態とした。

【００６８】次に、Ｓｉからなる補強体５４と同じもの
５４ａを直接接合にてＳｉ基板５１ａと接合し、図５
（ｂ）の状態とした。接合時に裏面のＳｉＮを、熱リン
酸などを用いて剥離してもよい。

【００６９】上記基板の平面度を高精度レーザー干渉計
ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰ（Ｃａｎｏｎ製）にて測
定した。次に、Ｓｉ基板５１ａの裏面側の５２ａをＸ線
透過領域にあたる部分（本実施例では２５ｍｍ□）をド
ライエッチングし、補強体５４を保護しながら、Ｓｉ基
板５１ａを３０ｗｔ％ＫＯＨ液でエッチングし、図５
（ｃ）の状態とした。

【００７０】その時の平面度を再度高精度レーザー干渉
計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定し、図５（ｂ）
と（ｃ）の平面度の差δ₅₀を求めた。本実施例ではδ₅₀
＝３．２μｍであった。

【００７１】Ｘ線吸収体５３を設けるときと同様の条件
でＴａを０．７μｍｔをスパッタにて成膜し、所望のパ
ターンにエッチングし、図３（ｄ）の状態とした。Ｔａ
の応力は圧縮応力で１．０×１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² ある
ため、吸収体の面積によっては平面度に影響を与える場
合がある。

【００７２】上記基板の平面度を高精度レーザー干渉計
ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰにて測定し、図５（ｂ）
と（ｄ）の差δ₅₁を求めた。本実施例ではδ₅₁＝２．１
μｍであった。

【００７３】補強体５４と接合後にδ₅₁と同様のそり
（そりの程度が２．１±３μｍの範囲）をもつよう３イ
ンチＳｉ基板（２．０ｍｍｔ）を準備する。すなわち、
Ｓｉ基板をこのようなそりを持つように研磨するのであ
るが、実際には図５（ａ）と（ｂ）の平面度の差を測定
し、補強体との接合前後の平面度の差を求め、その差を
加算して準備すべきＳｉ基板のそり量を決定して研磨に
より準備した。この基板を５１とし、その上にＳｉＮ
２．０μｍを５２ａのときと同様にして成膜して支持膜
５２を形成し、図５（ｅ）の状態とした。支持膜５２は
５．０×１０⁸ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を持つが、両
面に形成されている場合は平面度に影響を与えない。

【００７４】５４ａと同様なやりかたでパイレックスか
らなる補強体５４を５１と直接接合にて接合し、図５
（ｆ）の状態とした。接合された基板のそりがδ₅₁とな
る。

【００７５】５１ａ、５２ａと同様なやりかたで支持膜
５２と保持枠となる５１をエッチングし、図５（ｇ）の
状態とした。基板のそりはδ₅₀−δ₅₁となる。

【００７６】Ｘ線吸収体５３としてＴａ０．７μｍ厚を
形成し、図５（ｈ）の状態とした。再度平面度を測定す
ると１μｍ以下であった。

【００７７】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
無理な力を加えることなく平面度を１μｍ以下に維持す
ることができた。そのため吸収体の位置精度を高度に確
保することができる高精度なＸ線マスクを作製すること
ができた。

【００７８】実施例６ 図６は、本発明であるＸ線マスク構造体の本実施例の製
造過程の断面図である。

【００７９】最終的に保持枠６１となる４インチＳｉ基
板と同材質でかつ同じ厚さ（本実施例では５ｍｍｔ）の
４インチＳｉ基板６１ａ上に、図中６２であるＸ線透過
膜となる支持膜として用いるＳｉＮ２．０μｍを設ける
ときと同条件でＣＶＤにて成膜し支持膜６２ａを形成
し、図６（ａ）の状態とした。

【００８０】上記基板の平面度を高精度レーザー干渉計
ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰ（Ｃａｎｏｎ製）にて測
定した。

【００８１】次に、Ｓｉ基板６１ａの裏面側の６２ａを
Ｘ線透過領域にあたる部分（本実施例では４５ｍｍ□）
をドライエッチングし、さらにＳｉ基板６１ａを３０ｗ
ｔ％ＫＯＨ液でエッチングし、図６（ｂ）の状態とし
た。

【００８２】その時の平面度を再度高精度レーザー干渉
計ＺＹＧＯ ＭＡＲＫ−IV ＸＰで測定し、図６（ａ）
と（ｂ）の平面度差δ₆ を求めた。本実施例ではδ₆ ＝
１．８μｍであった。

【００８３】δ₆ と同様のそり（そりの程度が１．８±
３μｍの範囲）を持つ４インチＳｉ基板（５ｍｍｔ）を
準備する。今回は通常市販されている基板の中から平面
度を測定し、選択した。この基板を６１とし、その上に
ＳｉＮ２．０μｍを６２ａのときと同条件で成膜して支
持膜６２を形成し、図６（ｃ）の状態とした。支持膜６
２は８．０×１０⁸ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を持つ
が、両面に形成されている場合は平面度に影響を与えな
い。

【００８４】６１ａ、６２ａと同様なやりかたで支持膜
６２と保持枠となる６１をエッチングし、図６（ｄ）の
状態とした。再度平面度を測定すると１μｍ以下であっ
た。

【００８５】Ｘ線吸収体６３としてＡｕを０．３５μｍ
厚にめっきにより形成し、図６（ｅ）の状態とした。吸
収体のＡｕは非常に小さい応力に制御可能なため平面度
に影響を与えなかった。

【００８６】上記の様な方法で作製されたＸ線マスクは
補強体を用いないため、煩雑なプロセスを通ることなく
歩留良くＸ線マスクを形成することができた。また、無
理な力を加えることなく平面度を１μｍ以下に維持する
ことができた。そのため吸収体の位置精度を高度に確保
することができる高精度なＸ線マスクを作製することが
できた。

【００８７】実施例７ 次に上記実施例１〜６で説明したマスクを用いた微小デ
バイス（半導体装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン
など）製造用の露光装置の実施例を説明する。図２は本
実施例Ｘ線露光装置の構成を示す図である。図中、ＳＲ
放射源、Ａから放射されたシートビーム形状のシンクロ
トロン放射光Ｂを、凸面ミラーＣによって放射光軌道面
に対して垂直な方向に拡大する。凸面ミラーＣで反射拡
大した放射光は、シャッタＤによって照射領域内での露
光量が均一となるように調整し、シャッタＤを経た放射
光はＸ線マスクＥに導かれる。Ｘ線マスクＥは上記説明
したいずれか実施例で説明した方法によって製造された
ものである。Ｘ線マスクＥに形成されている露光パター
ンを、ステップ＆リピート方式やスキャニング方式など
によってウェハＦ上に露光転写する。平面度の良いＸ線
マスクを用いることによってＸ線露光時のギャップを高
精度に制御することができ、Ｘ線露光時の面内精度及び
スループットが向上した。またゴミによる欠陥や破損も
減少することができた。

【００８８】実施例８ 次に、上記説明したＸ線マスク構造体を利用した半導体
デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導体
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液
晶パネルやＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロシリンジ
等）の製造フローを示すフローチャートである。ステッ
プ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行
う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したＸ線マスク構造体を実施例１〜６の方法を
用いて製造する。一方、ステップ３（ウェハ製造）では
シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ
４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した
Ｘ線マスク構造体とウェハを用いて、Ｘ線リソグラフィ
技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のス
テップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４に
よって製造されたウェハを用いて半導体チップ化する工
程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、
これが出荷（ステップ７）される。

【００８９】図８は上記ウェハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウェハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウェハにイオンを打込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明したＸ線露光方法によっ
てマスクの回路パターンをウェハに焼付け露光する。ス
テップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ス
テップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外
の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では
エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ
上に多重に回路パターンが形成される。

【００９０】本発明の製造方法を用いれば、従来は製造
が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造すること
ができる。

【００９１】更に、これらのＸ線マスク構造体を用いて
Ｘ線露光により作成されたデバイスは、デバイス設計図
に対して忠実なパターンが作成可能であるため、Ｘ線リ
ソグラフィーの特徴を生かした高集積化ができると共
に、良好なデバイス特性を有する。

【００９２】

【発明の効果】Ｘ線吸収体と該吸収体を支持する支持
膜、該支持膜を保持する保持枠（補強体が付設されてい
ても良い）からなるＸ線マスク構造体の製造工程におい
て、全工程で（特に、保持枠のエッチング前後）生じる
平面度の差と同等の平面度を持つ保持枠となる基板を用
いて、平面度制御を行うことによって、支持膜の引張応
力や吸収体の応力が保持枠にかかっても保持枠に無理な
力をかけることなく、平面度が制御されているため、高
精度な位置精度を確保できるマスクを得ることができ
る。また、補強体の装着による吸収体の位置ずれが、ほ
とんど発生しないので、吸収体形成後に補強体の装着を
行うこともできるため、マスクの製造工程が容易にな
る。

【００９３】また、本発明の平面度の良いマスクを用い
るＸ線露光方法及び、Ｘ線露光装置において、Ｘ線露光
時のギャップを高精度に制御することができ、Ｘ線露光
時の面内精度及び、スループットが向上し、更にゴミに
よる欠陥や、破損も減少することによって、高精度Ｘ線
露光方法及び、Ｘ線露光装置を提供することができた。

【００９４】更に、本発明の平面度の良いＸ線マスクを
用いるＸ線露光方法及び、Ｘ線露光装置によって加工基
板上にＸ線吸収パターンを転写し、加工、形成して作製
することにより、高性能半導体デバイスと半導体デバイ
ス製造方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に示す本発明Ｘ線マスク構造体の製造
工程（（ａ）→（ｆ）はその各工程）を示す。

【図２】本発明Ｘ線露光装置の簡略図である。

【図３】実施例３に示す本発明Ｘ線マスク構造体の製造
工程（（ａ）→（ｇ）はその各工程）を示す。

【図４】実施例４に示す本発明Ｘ線マスク構造体の製造
工程（（ａ）→（ｇ）はその各工程）を示す。

【図５】実施例５に示す本発明Ｘ線マスク構造体の製造
工程（（ａ）→（ｈ）はその各工程）を示す。

【図６】実施例６に示す本発明Ｘ線マスク構造体の製造
工程（（ａ）→（ｅ）はその各工程）を示す。

【図７】本発明に用いた半導体デバイスの製造フローで
ある。

【図８】本発明に用いたウェハープロセスのフローであ
る。

【図９】従来のＸ線マスク構造体を示す。

【図１０】内縁端の方が外縁端より高くなっているＸ線
マスクの保持枠の状態を示す。

【符号の説明】

１１，１１ａ，３１，３１ａ，４１，４１ａ，５１，５
１ａ，６１，６１ａ保持枠 １２，１２ａ，３２，３２ａ，４２，４２ａ，５２，５
２ａ，６２，６２ａ支持膜 １３，３３，３３ａ，４３，５３，５３ａ，６３ Ｘ
線吸収体 １４，３４，４４，４４ａ，５４，５４ａ 補強体 Ａ 窓ポート Ｂ マスクチャック Ｃ アライメント検出部 Ｄ Ｘ線マスク Ｅ 被露光物 Ｆ ウェハーチャック Ｇ チャンバー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン支持膜となる薄膜が形成された
   非平面状の基板を用意し、該非平面基板の凸面側をパタ
   ーン形成面とし、この裏面側をエッチングする工程を有
   することを特徴とするマスク製造方法。
2. 【請求項２】 パターン形成面となる支持膜上に放射線
   吸収体によるパターンを形成する工程を更に有する請求
   項１記載のマスク製造方法。
3. 【請求項３】 放射線吸収体はＸ線吸収体である請求項
   ２記載のマスク製造方法。
4. 【請求項４】 前記基板は、エッチングを施す前後の反
   り量の変化量に対して±３μｍの範囲に収まるような所
   定の反り量を予め持っている請求項１〜３のいずれか記
   載のマスク製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか記載の製造方
   法を用いて作成されたマスク構造体。
6. 【請求項６】 請求項５記載のマスク構造体を保持する
   手段と、該マスク構造体に露光を行う手段を有すること
   を特徴とする露光装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載のマスク構造体を用いてデ
   バイスを生産することを特徴とするデバイス生産方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の生産方法で生産されたこ
   とを特徴とするデバイス。