JPH10507844A - マイクロ構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロ構造体及び装置を製造する方法が提供される。この方法は、実施するのが比較的容易で、１０ミクロン以下の解像度及び高いアスペクト比（６０、７５、１００、２００又はそれ以上）を有する特徴部を形成することができる。適切に設計及び形成されたマスターマスクを、初期の露光段階に、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームと共に使用し、サンプルの表面に「転写マスク」を直接形成する。サンプルのＸ線露出が所望される場合でも、高価なＸ線マスターマスクを形成する必要はない。転写マスクを通してレジストを露出する間にギャップを制御する必要はない。これにより得られた構造体は、もし必要であれば、他の方法によりこれまでに形成されているマイクロ構造体よりも高いアスペクト比を有することができる。「転写マスク」は、サンプルとは個別のユニットではなく、各サンプルの表面に直接形成される。従来型のマスターマスクは、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームで「転写マスク」を形成するように使用される。全コストは主としてマスターマスクのコストにより決定される。マスターマスクは従来型の光学的マスクであるから、従来のＸ線マスクを形成する高いコストが回避される。「マスターマスク」は、各サンプルに個々に「転写マスク」を形成するのに使用される。パターン化された転写マスクは、最終的な露出に使用されるべき放射線の薄い吸収材層を含む。例えば、最終的な露出を軟Ｘ線で行うべき場合には、転写マスクが、パターン化された金の層のようなＸ線吸収材から形成される。次いで、転写マスクは、その下のレジストの１つ以上の個別の露出に使用される。サンプルの表面にエッチング又は付着を行うような放射線助成化学作用に対しても、同様の方法を使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ構造体及びその製造方法発明の分野 本発明は、微視的機械、構造体及び装置に係り、より詳細には、高いアスペク ト比を有する微視的機械、構造体及び装置、並びにその製造方法に係る。先行技術の説明 微視的機械、構造体、装置及び集積回路（以下、全体的に単に「マイクロ構造 体」と称する）は、広い用途を有する。集積回路は、列挙し得ないほどの多くの 装置に使用されている。集積回路以外のマイクロ構造体であって、大きさが一般 に数百ミクロンから１ミクロン又はそれ以下の範囲のマイクロ構造体も、種々様 々な広い用途を有する。それらは、マイクロマシン、マイクロ光学装置、集積光 学装置、センサ、アクチュエータ及び化学技術に使用されている。これまでに作 られているマイクロ構造体は、ギア、ノズル、クロマトグラフカラム、加速度セ ンサ、マイクロタービン、マイクロモータ及びリニアアクチュエータのような構 造体を含む。 マイクロ構造体は、通常、リソグラフィプロセスにより製造される。リソグラ フィにおいては、１つ以上の「マスク」が最初に用意され、各マスクは、サンプ ル表面に形成されるべきパターンの全部又は一部分を含んでいる。マスクの透明 及び不透明領域は、所望のパターンを表す。可視光線、紫外線、Ｘ線、電子ビー ム又はイオンビームのような放射線がマスクを通してレジストに透過される。こ の露光の後に、レジスト（陽画トーン又は陰画トーンのいずれかをもつ）が現像 されて、サンプル表面にパターンが形成される。 マスクにパターンの不透明部分を支持するために、露光に使用される波長の放 射線を適度に透過する基体即ちキャリアが使用される。可視光線又は紫外線波長 のリソグラフィにおいては、通常は、ガラスがキャリアとして使用される。Ｘ線 マスクの場合には、キャリアは、通常、シリコン、ベリリウム、チタニウム、ア ルミニウム、窒化シリコン又はグラファイトのような低Ｚ（Ｚ∝原子番号）材料 で作られた数ミクロン厚みの高価な膜である。 集積回路を製造する場合は、特徴部の「深さ」（即ち、パターンの表面に直角 な方向の寸法）を比較的小さくすることが通常望まれる。これに対し、集積回路 以外のマイクロ構造体を製造する場合は、特徴部の「深さ」を比較的大きくして （即ち深いエッチングのリソグラフィ）、マイクロ構造体に三次元構造を与える か又はマイクロ構造体に適度な強度を与えるか或いはその両方を与えることがし ばしば望まれる。 マイクロ構造体の解像度は、構造体の表面に平行な方向における再現可能な最 小特徴部の寸法又は隣接特徴間の再現可能な最小ギャップの寸法である。マイク ロ構造体の「アスペクト比」とは、特徴部の深さと解像度の比である。本発明者 の知る限り、１０ミクロン以下の解像度を有するマイクロ構造体に対してこれま でに実際に達成されている最大のアスペクト比は、約５０である。 従来、リソグラフィでは３つの像形成方法が使用されている。接近像形成にお いては、サンプル表面から僅かであるが一定の距離（又はギャップ）にマスクが 配置される。接近像形成は、主として、Ｘ線リソグラフィに使用される。 投影像形成においては、マスクとサンプルとの間に投影レンズが配置され、サ ンプル表面に光が収束される。（或いは又、マスクの前にコンデンサーレンズが 配置されてもよい。）投影像形成は、主として、可視光線及び紫外線の光学リソ グラフィに使用される。 接触（又はゼロギャップ）印刷においては、マスクがサンプル表面に直接配置 される（接着されないが）。接触印刷は、リソグラフィにはめったに使用されな い。Ｘ線リソグラフィにおいては、接触印刷は、サンプルに対して重大な汚染の 問題を引き起し、そしてマスクの完全性を低下させる。光学的リソグラフィにお いては、接触印刷は、マスクとサンプル表面との間の多数の反射及び光干渉が制 御されないことから像の質低下を招く。 リソグラフィ用のマスクを製造するには、高い経費がかかる。Ｘ線マスクは、 特に高価であり、通常は、光学マスクの約３倍ないし５倍のコストがかかる。マ スク製造のコストは、２つの主たる要素、即ち基体のコスト及びパターン形成の コストを含む。適度な密度のパターンを有するマスターマスクの場合には、これ ら２つのコスト成分がほぼ同じになることが多い。しかしながら、通常は集積回 路のマスクのように高密度のマスクの場合には、パターンを形成するためのコス トが基体のコストの何倍にもなる。一方、Ｘ線マイクロ加工に使用されるマスク の場合には、通常は、基体のコストが高くなる。後者の場合には、基体が、マス クに必要とされる堅牢さ及び完全性を与え、マスクは、多量のイオン化放射線の 強いインパクトを受ける。 「ＬＩＧＡ−可動マイクロ構造体(Movable Microstructure)」、Kernforschun gszentrum Karslruhe（１９９３年）は、高さ１００ミクロン、片持梁１０ミク ロン巾及びスリット巾４ミクロン、即ちアスペクト比２５を有する加速度センサ の製造について報告している。この出版物の第８ページの左側のカラムを参照さ れたい。 Ｊ．モア氏等の「Herstellung von beweglichen Mikrostrukturen mit dem LI GA-Verfahren」、KfK Nachrichten、Jahrgang 23，2-3/91の第１１０−１１７ペ ージ（１９９１年）は、ギャップ巾３ミクロン及び深さ１５０ミクロン、即ちア スペクト比５０を有する構造体の製造を報告している。モア氏等の図６を参照さ れたい。 Ｅ．スピラー氏等の「Ｘ線リソグラフィ(X-Ray Lithography)」、リサーチレ ポート、ＩＢＭ、Ｔ．Ｊ．ワトソンリサーチセンター（１９７７年）は、試料を 薄い基体又は格子に取り付けられたレジスト面に密接に接触させるか又はレジス ト層の上面に直接接触させるバイオロジカル物体のＸ線顕微鏡検査技術を開示し ている。現像の後に、レジストにおける特徴部の高さが試料のＸ線吸収に対応す るようなレリーフ構造体が得られる。走査電子顕微鏡を用いて、レジストレリー フ像の拡大画像が形成される。スピラー氏等の第４８−４９ページ及び図３.２ ８及び３.２９を参照されたい。発明の要旨 マイクロ構造体を製造するための新規な方法が発見された。この新規な方法は 比較的実施が容易で、且つ高いアスペクト比（６０、７５、１００、２００又は それ以上）をもつ１０ミクロン以下の解像度の特徴部を形成する能力をもつもの である。適切に設計され且つ製造されたマスターマスクが、可視光線、紫外線、 Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームでの初期露光段階に使用され、新規な「転写 マスク」がサンプルの表面に作られる。サンプルのＸ線露光が望まれる場合でも 高価なＸ線マスターマスクを形成する必要はない。この転写マスクを通してレジ ストを露光する間にギャップ制御を行う必要はない。これにより作られる構造体 は、もし必要であれば、他の方法でこれまでに製造されたマイクロ構造体よりも 高いアスペクト比をもつことができる。 簡単に述べると、この新規な方法で使用される「転写マスク」は、サンプルと は個別のユニットでなく、各サンプルの表面に直接形成される。従来型のマスタ ーマスクを使用し、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームでこ の「転写マスク」が形成される。全コストは、主として、マスターマスクのコス トにより決定される。マスターマスクは、従来型の光学マスクでよいから、従来 のＸ線マスクを形成する高いコストを回避することができる。 「マスターマスク」は、各サンプルに「転写マスク」を個々に形成するのに使 用される。パターン化された転写マスクは、最終露光に使用される放射線の薄い 吸収層を構成する。例えば、最終露光を軟Ｘ線で行うべき場合には、転写マスク は、パターン化された３ミクロンの金の層のようなＸ線吸収材で形成することが できる。次いで、転写マスクは、その下のレジストの１回以上の個別の露光に使 用される。 波長が約１ｎｍの軟Ｘ線を使用した場合に、このような転写マスクを使用し、 深さが２００ミクロン以上であるがギャップ巾が２ミクロンと微細であり、即ち アスペクト比が１００の高解像度の特徴部が形成された。７つの露光及び現像段 階を使用し、各段階に約３０ミクロンの深さが追加されるようにして、これらの 特徴部が形成された。もし必要であれば、付加的な露光及び現像段階により深さ が５００ミクロンまで或いはそれより深い特徴部も形成できる。（これとは対照 的に、光学的リソグラフィで得られる深さは、約２ミクロンに過ぎない。）もし 必要であれば、異なる露光段階を異なる波長の入射放射線で行うこともできる。 解像度は、もし必要であれば、２ミクロンよりも実質的に微細にすることがで き、主として転写マスクの解像度に基づき、１ミクロン、０.５ミクロン、０.２ ミクロン、０.１ミクロン或いはそれより小さくすることもできる。２ミクロン の解像度は、単に、容易に入手できるマスターマスクの解像度であることから今 日までに実証されている。更に微細な解像度のマスターマスク（公知の手段によ り容 易に形成できる）は、微細な解像度を有する転写マスク、ひいては、マイクロ構 造体を生じる。 ０.１ミクロン解像度（例えば、電子ビームで形成された転写マスク）では、 特徴部の深さが、回折により制限される前に３０ないし５０ミクロンの大きさと なり、即ち３００ないし５００のアスペクト比となる。 転写マスクは、レジストに取り付けられるので、転写マスクと表面を整列する 必要もないし、転写マスクと表面との間でギャップ制御を行う必要もない。転写 マスクと表面との間にギャップはないので、所与の放射線波長の理論的限界に近 い特徴部の解像度が得られ、ギャップにより必然的に導入される回折及びぼけが 最小とされる。又、上記した多段階的な露光及び現像は、回折の影響を低減する 助けにもなる。吸収材の下のレジスト（例えば、図１（ｉ）参照）は、回折した 放射線を吸収してその影響を低減する助けとなる。 転写マスク解決策は、現場での現像（同時の露光・現像）又は放射線助成化学 作用（エッチング又は付着）のような新たなリソグラフィ技術を任意に利用する こともできる。従来のマスクでは、マスク基体の存在が現場での現像の妨げとな る。同様に、マスク基体の存在は、基体に課せられる物理的な障害のために、放 射線助成化学作用には適合しない。 現場での現像とは、個別の現像段階を必要とせずに露光と同時に行われるもの を指す。現場での現像プロセスの原形は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタク リレート）が真空中で多量のＸ線又は紫外線に曝されるか又は酸素の存在中でＸ 線又は紫外線に曝された場合に表面からＰＭＭＡが「昇華」されることである。 放射線助成化学作用においては、レジスト以外の材料が、反応性イオンエッチ ング（ＲＩＥ）に若干類似した仕方でエッチング又は付着される。反応性イオン エッチングにおいては、高周波を用いてガスがプラズマ状態に励起され、それに よりプラズマに生じるイオンが表面をエッチングする。放射線助成エッチングに おいては、レジストを使用せずに、放射線露出の場所の付近でガスがイオン化さ れ、表面を直接エッチングする。例えば、クロロカーボン、クロロフルオロカー ボン、酸素、塩素又はフッ素より成るガスでシリコン表面又は砒化ガリウム表面 がエッチングされる。 サンプルに直接転写マスクを形成することにより、従来のマスクでは得られな いような新たな可能性が開け、例えば、カーブした面をもつサンプルを露光した り、露光中にサンプルの表面を動的に変形したり、露光中にサンプルを回転した りすることができる。このような技術の１つの用途は、断面を深さの関数として 変えることのできる三次元構造体の形成である。図面の簡単な説明 図１（ａ）ないし１（ｊ）は、本発明によるマイクロ構造体を形成する方法を 示す図である。 図２ないし４は、本発明により形成されたマイクロ構造体のレジストパターン を示す写真である。好ましい実施形態の詳細な説明 マスターマスクの形成は、光学、紫外線、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビーム マスクを作成する既知の方法により行うことができる。次いで、マスターマスク を使用し、標準的なリソグラフィ技術を用いて転写マスクが作成される。必要と される解像度に基づき、転写マスクは、マスターマスクから、光学、紫外線、Ｘ 線、電子ビーム又はイオンビームリソグラフィ技術で形成することができる。 転写マスクは、パターン化されるべきサンプルのレジスト層の表面に直接形成 された吸収材パターンを含む。転写マスクをその後の段階に使用して、サンプル のパターンが形成される。加算的又は減算的方法が使用される。 転写マスクの形成 − 加算的方法 図１（ａ）及び１（ｂ）に示すように、基体１上に存在する３層の出発材料が 使用される。基体１に直に隣接する層２は、サンプルレジストであり、ＰＭＭＡ 又はＡＺ型レジスト（ホーチェストセラネス又はシェルピー社から入手できる） のような多数の既知のレジストのいずれでもよい。層２に直に隣接する層３は、 転写マスクメッキベースである。このメッキベース３は、例えば、３００ないし ５００Åの金の層のような電気導体より成るのが好ましい。層３に直に隣接する 層４は、所望の転写マスク吸収材を形成するに充分な厚みのレジスト（例えば、 ３ないし１０ミクロン厚みの通常使用されるＡＺ型のレジスト）より成る。 図１（ｃ）に示すように、転写マスクレジスト４は、マスターマスク５を通し て、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームである放射線（ｈｖ で示された）に露出される。例えば、この段階は、光学的マスターマスクを伴う 接近印刷を含んでもよい。或いは又、転写マスクレジストは、電子ビーム書き込 み装置（図示せず）で直接露出されてもよい。次いで、転写マスクレジスト４が 現像され（図１（ｄ））、そして例えば、現像中に除去される転写マスクレジス ト４の領域においてメッキベース３に３ないし８ミクロンの金の層を電気メッキ することにより転写マスク吸収材６が形成される（図１（ｅ））。（転写マスク の厚みは、１つの露出段階中にサンプルレジストを所与の深さに露出するために 使用される放射線の量に適したものである。意図される用途に基づき、転写マス ク吸収材は、例えば、０.５ミクロンないし５０ミクロンの厚みを有する。）こ の加算的方法では吸収材層６として好ましい材料は金であるが、ニッケルや銅の ような他の吸収材も使用できる。 次いで、例えば、残りのレジストのブランケット露出及び現像により残りの転 写マスクレジストが除去される（図１（ｆ））。転写マスクメッキベース３は、 好ましくは、例えば、アルゴンイオンミリングにより表面に直角な方向に優先的 にエッチングする非等方性モードの乾式エッチングにより、転写マスクパターン に対応しない領域から除去される。或いは又、適当な溶媒を伴う湿式エッチング を使用することもでき、例えば、水性沃化カリウムのＩ₂溶液は、制御可能な率 （例えば、濃度及び温度に基づき０.１ないし１.０ミクロン／分）で金を除去す る。 転写マスクの形成 − 減算的方法（変動しない） ある用途では、逆転したトーン即ち陰画トーンを有する転写マスクを形成する ことが所望される。例えば、数ミクロン厚みのタングステンのような転写マスク 吸収材層が、例えば化学蒸着により、パターン化されるべきサンプルに付着され る。次いで、充分な厚みのレジスト（例えば、１ないし２ミクロンのＡＺ型レジ スト）が付着されて、適当な厚みの転写マスク吸収材が形成される。転写マスク レジストは、マスターマスクを通して露光され、その後、転写マスクレジストが 現像される。次いで、転写マスクが、転写マスクレジストの現像された部分を通 して、乾式エッチング、湿式エッチング又は反応性イオンエッチングによって形 成される。減算的方法では、吸収材層として好ましい材料はタングステンである が、金やニッケルや銅のような他の吸収材も使用できる。 転写マスクでのパターン化 転写マスクの下の層は、ＰＭＭＡやＡＺのようなレジストであってもよいし、 或いは放射線助成式の化学作用で処理することのできる別の材料、例えば、Ｓｉ Ｏ₂であってもよい。 サンプルレジスト２（転写マスク６を接着した）は、可視光線、紫外線又はＸ 線のような選択された波長の放射線に曝されるか、或いはもし必要であれば電子 ビーム又はイオンビームに曝される（図１（ｇ））。多数の用途に対し、好まし い放射線源は、コリメートされたＸ線（例えば、シンクロトロンからのＸ線）で ある。 転写マスクの付着されたサンプルを露光する方法としては、多数の方法が考え られる。露光は、固定であってもよい。露光は、放射線源又はサンプルの走査中 に行われてもよい。露光角度は、表面に対して直角でもよいし、他の所望の入射 角でもよい。又、露光角度は、一定であってもよいし、回転又は揺動を含む可変 であってもよい。サンプルの表面は、フラットであってもよいし、カーブしてい てもよい。カーブした表面が望まれる場合には、転写マスクをサンプルに形成し た後に曲率を与えるのが好ましく、このような場合には、転写マスクを平らに印 刷できるが、表面を所望の形状にカーブさせた後に表面に所望のパターンが生じ るようにマスターマスクのパターンを歪ませるのが適当である。表面形状は、露 光中に一定に保たれてもよいし、又は露光中に動的に変化させてもよい。 レジストの現像（湿式又は乾式現像）は、露光の後に独立した段階として行っ てもよい。或いは又、現場での現像（同時の露光及び現像）を適当な雰囲気（真 空又は混合ガス）中で行うこともできる。 別の実施形態では、放射線助成式の化学プロセスを用いて、サンプルの化学的 エッチング又はサンプルへの化学的付着を行うこともできる。 サンプルは、単一の段階で露光されてもよいし、又は現像段階を介在しながら 一連の多数の段階で露光されてもよい（図１（ｇ）−（ｊ））。多数の段階を用 いる場合には、単一段階露光で得られる以上の深さをもつ特徴部を形成すること ができる。転写マスク６は、サンプルレジスト２に付着されるので、転写マスク は自己整列性であり、露光段階と露光段階との間にマスクとサンプルの整列を維 持する必要がない。 １段階の処理では、転写マスク上の陽画又は陰画のいずれのトーンのパターン も使用できる。しかしながら、多段階処理では、陽画トーンが好ましい。陰画ト ーンにおいては、現像の前に乾式又は湿式エッチングにより転写マスクを除去す ることが一般的に所望される。 等級付けされたトーンパターンを使用することもでき、これは、表面に直角な 方向にレジストを差動的に整形するのに適しており、例えば、半球状特徴部又は 他の三次元特徴部を等級付けされたトーンで作ることができる。 現像の後に、転写マスクは、（もし必要であれば）乾式又は湿式エッチングに より除去される。乾式エッチングでの除去は、例えば、アルゴンイオンミリング により行うことができる。例えば、金の湿式エッチング除去は、水性ＫＩのＩ₂ 溶液のような溶媒により行うことができる。 図２、３及び４は、本発明により製造されたマイクロ構造体のレジストパター ンを示す電子顕微鏡写真を示す。（各写真にはスケールバーが含まれている。） 自己支持の１.５ｍｍ厚みのＰＭＭＡレジストシートは、最小ギャップが２ミク ロンで、２００ミクロンを若干越える深さまでパターン化されている。図２は、 典型的なマイクロ機械構造体を表すように選択された全テストパターンの概要で ある。図３は、このパターンの最も左の「スポーク」の拡大図である。図４は、 図３に示されたスポークの頂部を更に拡大したものである。 転写マスクのメッキベースは、電子ビーム蒸着装置を使用して、レジスト上に ７０Åのクロムを蒸着し（接着促進剤として）、その後に、５００Åの金を蒸着 することにより作成された。標準的なノボラク(novolak)系のＡＺ型レジストＳ １４００−３７（シップレイ社）の３ミクロン厚みの層より成る転写マスクレジ ストがスピン処理によりメッキベース上に形成された。 次いで、レジストは、１２ミクロンのギャップを伴う接近モードで光学マスク を通して紫外線に曝された。この露光の後に、レジストは、標準的な現像剤、Ｍ ｉｃｒｏｐｏｓｉｔ ４５４（シップレー社）で現像された。露光及び現像は、 製造者の推奨する手順に従って行った。 現像の後に、標準的な金の電気メッキ溶液（エントーン−ＯＭＩ社）を使用し て、メッキベース上に３ミクロンの金の層を電気メッキすることにより転写マス クが形成された。次いで、転写マスクレジストは、ブランケット露光及びその後 の現像によって除去された。露光されたメッキベースは、次いで、ＫＩ（５重量 ％）及びＩ₂（１．２５重量％）の水溶液で２０ないし３０秒間エッチングされ た。標準的なクロムエッチング剤（ＫＴＩ社）のエッチングによりクロム層が除 去された。 ルイジアナ州、バトンルージェのルイジアナ州大学、進歩したマイクロ構造体 及びデバイスのためのＪ．ベネット、ジョンストンＳｒ．センター(J．Bennett Johnston Sr．Center for Advanced Microstructures and Devices）において、 Ｘ線リソグラフィビーム線でＸ線露光が行われた。このビーム線は、２つのすれ すれ入射（１.５°）のフラットミラーを備え、そしてマイクロ回路製造に適し た７ないし１１Åの波長のコリメートされた軟Ｘ線を発生した。ＰＭＭＡレジス トが転写マスクを通して段階的にパターン化された。各段階は、露光及びその後 の現像で構成された。露光のドーズ量は、８ないし１２１／ｃｍ²であった。５ 分の現像で、露光されたＰＭＭＡが３０ミクロン除去された。現像は、標準的な 現像剤、即ちＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｔ．Ｔｅｃｈ．第Ｂ６巻、第１号、第１７８−１ ８２ページ（１９８８年）に掲載されたＷ．エアフィールド氏等の「深部エッチ ングシンクロトロン放射リソグラフィの進歩(Progress in Deep-Etch Synchrotr on Radiation Lithography)」による現像剤において行われる。７段階のプロセ スにより、２００ミクロンより若干深いパターンを生じる。最も微細な特徴（ギ ャップ）は、２ミクロン巾であり、これは、アスペクト比１００に対応する。図 ２、３及び４を参照されたい。 その他 請求の範囲で使用する「放射線」という用語は、レジスト（又はサンプルの他 の材料）が感知する放射線の形式を包含するよう意図される。例えば、特に指示 のない限り、「放射線」は、可視光線、紫外線、軟Ｘ線、硬Ｘ線、電子ビーム、 又はイオンビームを含む。 上記で引用した全ての参考文献の全開示は、参考としてここに援用する。特に 解決できない矛盾が生じた場合には、本明細書は、参考文献に含まれた文書を参 照するものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウラディミルスキー ユーリー アメリカ合衆国 ルイジアナ州 70820 ベイトン ルージュ ベル グローヴ 6041 (72)発明者 ウラディミルスキー オルガ アメリカ合衆国 ルイジアナ州 70820 ベイトン ルージュ ベル グローヴ 6041 (72)発明者 ザイレ フォルカー アメリカ合衆国 ルイジアナ州 70808− 5843 ベイトン ルージュ ルーレイ ド ライヴ 1018 【要約の続き】 ターマスクは従来型の光学的マスクであるから、従来の Ｘ線マスクを形成する高いコストが回避される。「マス ターマスク」は、各サンプルに個々に「転写マスク」を 形成するのに使用される。パターン化された転写マスク は、最終的な露出に使用されるべき放射線の薄い吸収材 層を含む。例えば、最終的な露出を軟Ｘ線で行うべき場 合には、転写マスクが、パターン化された金の層のよう なＸ線吸収材から形成される。次いで、転写マスクは、 その下のレジストの１つ以上の個別の露出に使用され る。サンプルの表面にエッチング又は付着を行うような 放射線助成化学作用に対しても、同様の方法を使用でき る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レジストに選択されたパターンを形成する方法において、 （ａ）転写マスクをリソグラフィ的に形成し、転写マスクはレジストの表面に付 着し、転写マスクは、上記パターンに対応する部分であって、レジストが感知す る放射線に対して不透明な部分を含み、転写マスクは、レジストが感知する放射 線に対して透明な他の部分を含み、パターンに対応する上記不透明な部分は、パ ターンに対して陽画トーン又は陰画トーンのいずれかを有し、レジストは、パタ ーンの不透明部分がパターンに対して陽画トーンを有する場合は陽画トーンを有 し、そしてレジストは、パターンの不透明部分がパターンに対して陰画トーンを 有する場合は陰画トーンを有し、 （ｂ）上記レジスト及びそれに付着する転写マスクを、レジストが感知する放射 線に露出し、これにより、転写マスクの不透明部分の下にあるレジストの部分は 放射線に露出されず、そして転写マスクの透明部分の下にあるレジストの部分は 放射線に露出され、そして （ｃ）レジストを現像し、レジストが陽画トーンを有する場合にはレジストの放 射線露出部分を選択的に除去し、又はレジストが陰画トーンを有する場合にはレ ジストの非露出部分を選択的に除去し、これにより、レジストにパターンを形成 する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 ２．上記レジストは陽画トーンを有し、上記パターンの不透明部分は、パターン に対して陽画トーンを有し、そして上記転写マスクの不透明部分は、金を含む請 求項１に記載の方法。 ３．上記レジストは陰画トーンを有し、上記パターンの不透明部分は、パターン に対して陰画トーンを有し、そして上記転写マスクの不透明部分は、タングステ ンを含む請求項１に記載の方法。 ４．上記露出段階及び上記現像段階は、各々、複数回繰り返される請求項１に記 載の方法。 ５．上記露出段階中にレジストの位置が放射線の位置に対して走査されるか、又 は上記露出段階中に放射線の位置がレジストの位置に対して走査される請求項 １に記載の方法。 ６．上記露出段階中にレジストの位置が放射線の位置に対して回転されるか、又 は上記露出段階中に放射線の位置がレジストの位置に対して回転される請求項１ に記載の方法。 ７．上記転写マスクは、更に、レジストが感知する放射線に対して半透明である 部分を備え、これにより、上記露出段階中に、上記転写マスクの半透明部分の下 のレジストの部分は、放射線に部分的に露出され、そして上記現像段階中に、レ ジストの上記部分的に露出された部分は、レジストの完全に露出された部分が除 去される深さよりも浅い深さに除去される請求項１に記載の方法。 ８．上記放射線はＸ線である請求項１に記載の方法。 ９．上記放射線は可視光線である請求項１に記載の方法。 10．上記放射線は紫外線である請求項１に記載の方法。 11．上記放射線は電子ビームである請求項１に記載の方法。 12．上記放射線はイオンビームである請求項１に記載の方法。 13．レジストにパターンが形成された後に転写マスクを除去する段階を更に備え た請求項１に記載の方法。 14．上記転写マスクの表面における放射線の入射角度は９０°である請求項１に 記載の方法。 15．上記転写マスクの表面における放射線の入射角度は９０°未満である請求項 １に記載の方法。 16．上記転写マスクの表面における放射線の入射角度は、１つ以上の上記露出段 階の間に時間と共に変化する請求項１に記載の方法。 17．上記転写マスクの表面及びレジストの表面は平らでない請求項１に記載の方 法。 18．上記転写マスクの形状及びレジストの形状は、１つ以上の上記露出段階中に 時間と共に変化する請求項１に記載の方法。 19．レジストに形成されたパターンは、解像度が１０ミクロン以下で、アスペク ト比が６０以上の少なくとも１つの特徴部を含む請求項１に記載の方法。 20．サンプルの表面の選択されたパターンに対し試薬で放射線助成化学反応を行 う方法において、 （ａ）マスクをリソグラフィ的に形成し、マスクはサンプルの表面に付着し、マ スクは、上記パターンに対応する部分であって、放射線に対して不透明な部分を 含み、更に、マスクは、放射線に対して透明な他の部分も含み、そして （ｂ）サンプルの表面及びそれに付着する転写マスクを、試薬、サンプル又はそ の両方が感知する放射線に対して露出し、これにより、マスクの不透明部分の下 にあるサンプルの部分は放射線に露出されず、そしてマスクの透明部分の下にあ るサンプルの部分は放射線に露出され、マスクの透明部分の下にあるサンプルの 部分において試薬とサンプルの表面との間に化学反応が生じる、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 21．上記化学反応は、エッチングを含む請求項２０に記載の方法。 22．上記化学反応は、付着を含む請求項２０に記載の方法。 23．解像度が１０ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 24．解像度が１０ミクロン以下でアスペクト比が７５以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 25．解像度が１０ミクロン以下でアスペクト比が１００以上の少なくとも１つの 特徴部を備えたマイクロ構造体。 26．解像度が１０ミクロン以下でアスペクト比が２００以上の少なくとも１つの 特徴部を備えたマイクロ構造体。 27．解像度が５ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特徴 部を備えたマイクロ構造体。 28．解像度が２ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特徴 部を備えたマイクロ構造体。 29．解像度が２ミクロン以下でアスペクト比が７５以上の少なくとも１つの特徴 部を備えたマイクロ構造体。 30．解像度が２ミクロン以下でアスペクト比が１００以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 31．解像度が２ミクロン以下でアスペクト比が２００以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 32．解像度が１ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特徴 部を備えたマイクロ構造体。 33．解像度が0.5ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 34．解像度が0.2ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。 35．解像度が0.1ミクロン以下でアスペクト比が６０以上の少なくとも１つの特 徴部を備えたマイクロ構造体。