(57)【要約】【課題】  複雑な３次元微細構造体を提供する。また、Ｘ線などの透過率の変化が大きいマスクを簡易に提供する。【解決手段】  本発明のマスクは、透過部と、透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクであって、吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じたパターンを有し、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とする。【選択図】        図１
2006171203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクであって、前記吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じたパターンを有し、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とするマスク。
【請求項２】
吸収体の材料構成の前記パターンは、パターンの境界領域において、吸収体の材料構成が連続的に変化する請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクの製造方法であって、前記吸収体の材料構成は、リソグラフィとエッチングにより、レジストに転写するパターンに応じてパターン化され、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項４】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクの製造方法であって、前記吸収体の材料構成は、マスクを介して行なうイオン注入により、レジストに転写するパターンに応じてパターン化され、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項５】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクの製造方法であって、前記吸収体の材料構成は、マスクを介して行なう蒸着またはスパッタリングにより、レジストに転写するパターンに応じてパターン化され、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項６】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクの製造方法であって、エッチングレートの異なる２以上の層の形成工程と、リソグラフィ工程と、エッテイング工程とを含む方法により、前記吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じてパターン化され、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項７】
前記吸収体の形成後、熱拡散する請求項３〜６のいずれかに記載のマスクの製造方法。
【請求項８】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクを使用して製造した３次元微細構造体であって、前記マスクにおける吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じたパターンを有し、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とする３次元微細構造体。
【請求項９】
透過部と、該透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてＸ線または紫外線によりレジストにパターンを転写するマスクを使用する方法であって、前記マスクにおける吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じたパターンを有し、吸収体の材料構成の前記パターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とする３次元微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィにおいてレジストに３次元的なパターンを転写する有用なマスクおよびその製造方法に関する。また、このマスクを使用して製造した３次元微細構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシンおよびマイクロ光学の分野における３次元微細構造体は、リソグラフィを利用して製造することができる。リソグラフィは、パターンを形成したマスクを介して紫外線またはＸ線などでレジストを露光し、マスクのパターンをレジストに転写し、現像する。リソグラフィに使用するマスクは、Ｘ線などの透過係数が大きい透過部と、透過部により保持され、Ｘ線などの透過係数が小さい吸収体とを備え、吸収体は所定のパターンを有する。
【０００３】
かかるリソグラフィを利用して、１枚のマスクにより複雑な３次元微細構造体を製造する方法が知られている。たとえば、Ｘ線マスクにおけるＸ線吸収体の厚さを変化させ、所定のパターンを設けることにより、レジスト材料へのＸ線の露光深さを変化させる方法がある。また、Ｘ線吸収体を段差構造とすることにより、段差のあるパターンをレジストに転写する方法がある。さらに、Ｘ線吸収体に傾斜構造を形成することにより、傾斜のあるパターンをレジストに転写する方法がある。このように、Ｘ線吸収体を３次元加工することにより、１枚のマスクで３次元形状を形成することができる（特許文献１参照）。
【０００４】
３次元微細構造体の断面が円錐形または先端が丸みを帯びた構造を１枚のＸ線マスクで製造する方法として、Ｘ線吸収体の断面形状に所定のパターンを設ける方法が知られている。使用するＸ線マスクは、図６に示すように、基板６２上に、酸化膜６３と、Ｘ線吸収体６６をメッキ形成するために設けるシード層６４と、Ｘ線透過膜６５と、断面が三画形のＸ線吸収体６６と、保護膜６７とを備える。このため、レジストに照射するＸ線の透過係数を変化させ、１枚のＸ線マスクで曲面を有する３次元微細構造体を形成することができるとある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２６０２５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、マスクにおける吸収体の３次元加工または断面形状のパターニングは、リソグラフィとエッチングにより行なうことができるが、ＥＢパターニング法またはＤ−ＲＩＥ法によっても、高精度の加工が困難である。また、吸収体が同一の材料構成であるときは、厚さのみを変化させても、Ｘ線または紫外線などの透過係数を大きく変化させることが難しい。このため、マスクにおける吸収体の３次元加工または断面形状のパターニングによる方法では、複雑な３次元微細構造体を容易に製造することはできない。
【０００６】
本発明の課題は、複雑な３次元微細構造体およびその製造方法を提供することにある。また、Ｘ線または紫外線などの透過係数が大きく変化するマスクとその簡易な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のマスクは、透過部と、透過部により保持される吸収体とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写するマスクであって、吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じたパターンを有し、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とする。吸収体の材料構成のパターンは、パターンの境界領域において、吸収体の材料構成が連続的に変化する態様が好ましい。
【０００８】
かかるマスクの製造方法においては、リソグラフィとエッチングにより、または、マスクを介して行なうイオン注入により、または、マスクを介して行なう蒸着またはスパッタリングにより、または、エッチングレートの異なる２以上の層の形成工程とリソグラフィ工程とエッチング工程とを含む方法により、吸収体の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じてパターン化され、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さが変化することを特徴とする。マスクの製造においては、吸収体の形成後、熱拡散する態様が好ましい。
【０００９】
本発明の３次元微細構造体は、かかるマスクを使用して製造することを特徴とする。また、本発明の３次元微細構造体の製造方法は、かかるマスクを使用し、Ｘ線または紫外線によりレジストにパターンを転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
吸収体の材料構成を高精度にパターン化し、透過係数の変化の大きいマスクを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（マスク）
本発明のマスクの典型的な例を図１（ｈ）に示す。図１（ｈ）に示すように、本発明のマスク１０は、透過部１２と、透過部１２により保持される吸収体１３とを備え、リソグラフィにおいてレジストにパターンを転写する。マスク１０における吸収体１３は、吸収体１３ｄと吸収体１３ｆとからなり、両者は構成材料が異なる。吸収体１３の材料構成が、レジストに転写するパターンに応じて、領域１４に示すようなパターンを有するため、Ｘ線または紫外線などに露光すると、吸収体１３の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さが変化する。
【００１２】
マスクにおける吸収体の３次元加工または断面形状のパターニングによる方法では、複雑な３次元微細構造体を容易に製造することはできないのに対し、吸収体の材料構成のパターン化は、高精度かつ容易に行なうことができ、透過係数の変化を大きくすることができる。このため、本発明のマスクを使用し、Ｘ線または紫外線を照射して、複雑な３次元微細構造体を容易に製造することができる。特に、Ｘ線を使用するときは、厚膜構造体の製造が可能である点で好ましい。また、吸収体の材料構成のパターンは、パターンの境界領域において、吸収体の材料構成が連続的に変化する態様とすることにより、断面が円錐形または先端が丸みを帯びたような複雑な任意の３次元微細構造体を１枚のマスクで製造することができる。
【００１３】
（マスクの製造方法）
マスクにおける吸収体の材料構成のパターニングは、リソグラフィとエッチングによる方法、または、マスクを介して行なうイオン注入法、または、マスクを介して行なう蒸着もしくはスパッタリングによる方法で容易かつ高精度に行なうことができる。また、エッチングレートの異なる２以上の層の形成工程と、リソグラフィ工程と、エッチング工程とを含む方法によっても容易かつ高精度にパターニングすることができる。
【００１４】
実施の形態１
本実施の形態においては、図１に示すように、リソグラフィとエッチングにより、吸収体の材料構成をパターニングし、本発明のマスクを製造する。まず、図１（ａ）に示すように、支持基板１１の両面に、たとえば、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法によりＳｉＮ膜１２ａ、１２ｂを形成する。支持基板１１には、直径３インチ、厚さ１ｍｍのＳｉ基板などを使用することができる。また、ＳｉＮ膜１２ａ、１２ｂは、厚さ２μｍ程度形成するのが好ましい。
【００１５】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、支持基板１１の下面のＳｉＮ膜１２ｂを、ＲＩＥまたはレーザ加工などにより、Ｘ線マスクの窓領域と同程度の大きさおよび形状となるようにエッチングし、ＳｉＮ膜１２ｃを形成する。通常、２２ｍｍ×４２ｍｍ程度エッチングするのが好ましい。
【００１６】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、支持基板１１の上面のＳｉＮ膜１２ａ（マスクブランク）に、スパッタリングにより、Ａｌ2Ｏ3などからなるエッチングストップ膜１２ｄと、ＷまたはＷＮなどからなるＸ線吸収体膜１３ａと、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜１３ｂとを順次形成する。エッチングストップ膜１２ｄは厚さ０．１μｍ程度、ＷＮなどからなるＸ線吸収体膜１３ａは厚さ５μｍ程度、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜１３ｂは厚さ０．２μｍ程度形成するのが好ましい。
【００１７】
その後、Ｘ線吸収体膜１３ｂ上にレジストを形成し、リソグラフィを行なうと、図１（ｄ）に示すようなレジスト１６が得られる。つづいて、Ｃｌ2またはＢＣｌ3によりＡｌなどからなるＸ線吸収体膜１３ｂをプラズマエッチングし、さらに、ＳＦ6などによりＷＮなどからなるＸ線吸収体膜１３ａをプラズマエッチングし、レジスト１６を除去すると、図１（ｅ）に示すような構造体が得られる。
【００１８】
つぎに、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜１３ｅを形成し、レジストを形成した後、リソグラフィを行なうと、図１（ｆ）に示すように、レジスト１６ａが得られる。つづいて、Ｃｌ2またはＢＣｌ3により、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜１３ｅをプラズマエッチングし、図１（ｇ）に示すように、レジスト１６ａを除去する。最後に、支持基板１１の反対面をエッチングし、窓を開口すると、図１（ｈ）に示すような本発明のマスク１０が得られる。支持基板１１のエッチングは、たとえば、４０％ＫＯＨにより行なうことができる。
【００１９】
このマスク１０における吸収体１３は、Ｘ線吸収係数の大きいＷＮなどからなる吸収体膜１３ｄと、Ｘ線吸収係数の小さいＡｌなどからなる吸収体膜１３ｆを有する。このため、領域１４は、透過部１２のみからなる領域と、透過部１２とＸ線吸収係数の小さい吸収体膜１３ｆからなる領域と、透過部１２とＸ線吸収係数の大きい吸収体１３ｄとＸ線吸収係数の小さい吸収体１３ｆとが積層する領域によりパターニングされている。このようにレジストに転写するパターンに応じて、吸収体１３の材料構成をパターニングすることにより、吸収体１３の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さを変化させることができる。また、吸収体の材料の種類を、Ｘ線などの吸収係数が異なるＳｉ、ＴｉまたはＣｒなどに変更し、繰り返しパターニングを行なうことにより、複雑な３次元露光が可能なマスクを容易に提供できる。
【００２０】
さらに、各吸収体膜を形成する際に、リソグラフィにおける露光時間またはＰＥＢ温度およびＰＥＢ時間を変化させて、レジストに傾斜をつけ、吸収体膜に傾斜をつけることができる。また、エッチングの際のプラズマ分布の調整のために、反応ガスの圧力および種類を調整し、基板温度を変更して、吸収体に傾斜をつけることができる。たとえば、各吸収体膜のエッチングガスとしてＳＦ6を用い、ガス圧力は１．３３Ｐａ以下で、基板温度は−４０℃〜１００℃で調整するとよい。したがって、吸収体のパターンの境界領域において、Ｘ線などの透過係数を連続的に変化させることができる。
【００２１】
実施の形態２
本実施の形態においても、図４に示すように、リソグラフィとエッチングにより、吸収体の材料構成をパターニングし、本発明のマスクを製造する。まず、実施の形態１と同様にして、支持基板４１上に、ＳｉＮ膜４２と、Ａｌ2Ｏ3などからなるエッチングストップ膜４２ｂと、ＷまたはＷＮなどからなるＸ線吸収体膜４３ａと、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜４３ｂと、レジストを順次形成し、リソグラフィを行なうと、図４（ａ）に示すようなレジスト４６が得られる。
【００２２】
つづいて、図４（ｂ）に示すように、Ｃｌ2またはＢＣｌ3によりＡｌなどからなるＸ線吸収体膜４３ｂをプラズマエッチングし、レジスト４６を除去する。さらに、Ｘ線吸収体膜４３ａ、４３ｃ上にレジストを形成し、リソグラフィを行なうと、図４（ｃ）に示すようなレジスト４６ａが得られる。つづいて、図４（ｄ）に示すように、ＳＦ6などによりＷＮなどからなるＸ線吸収体膜４３ａをプラズマエッチングし、レジスト４６ａを除去する。最後に、支持基板４１の反対面をエッチングし、窓を開口すると、図４（ｅ）に示すような本発明のマスクが得られる。
【００２３】
このマスクにおける吸収体は、Ｘ線吸収係数の大きいＷＮなどからなる吸収体膜４３ｄと、Ｘ線吸収係数の小さいＡｌなどからなる吸収体膜４３ｃを有する。このため、領域４４は、透過部４２，４２ｂのみからなる領域と、透過部とＸ線吸収係数の大きい吸収体膜４３ｄからなる領域と、透過部とＸ線吸収係数の大きい吸収体４３ｄとＸ線吸収係数の小さい吸収体４３ｃとが積層する領域によりパターニングされている。このようにレジストに転写するパターンに応じて、吸収体の材料構成をパターニングすることにより、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さを変化させることができる。また、吸収体の材料の種類と量を変更し、繰り返しパターニングを行なうことにより、複雑な３次元露光が可能なマスクを容易に提供できる。
【００２４】
実施の形態３
本実施の形態においては、図２に示すように、マスクを介して行なうイオン注入により、吸収体の材料構成をパターニングし、本発明のマスクを製造する。まず、実施の形態１と同様にして、図２（ａ）に示すように、支持基板２１の上面にＳｉＮ膜２２と、下面にＳｉＮ膜２２ａを形成する。つぎに、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜２２（マスクブランク）に、スパッタ法により、ＡｌなどからなるＸ線吸収体膜２３を形成する。
【００２５】
その後、Ｘ線吸収体膜２３上にレジストを形成し、リソグラフィを行なうと、図２（ｃ）に示すようなレジスト２６が得られる。つづいて、Ｃｌ2またはＢＣｌ3によりＡｌなどからなるＸ線吸収体膜２３をプラズマエッチングし、レジスト２６を除去すると、図２（ｄ）に示すような構造体が得られる。
【００２６】
つぎに、図２（ｅ）に示すように、ステンシルマスク２７を介して、たとえば、Ｉｎなどの比較的Ｘ線吸収係数の大きい金属２８をＸ線吸収体膜２３ａにイオン注入する。最後に、支持基板２１をエッチングし、窓を開口すると、図２（ｆ）に示すような本発明のマスクが得られる。
【００２７】
このマスクにおける吸収体は、Ｘ線吸収係数の大きいＡｌＩｎなどからなる吸収体膜２３ｃと、Ｘ線吸収係数の小さいＡｌなどからなる吸収体膜２３ｂとを有する。このため、領域２４は、透過性のＳｉＮ膜２２のみからなる領域と、透過部２２とＸ線吸収係数の小さい吸収体膜２３ｂからなる領域と、透過部２２とＸ線吸収係数の大きい吸収体２３ｃからなる領域によりパターニングされている。このようにレジストに転写するパターンに応じて、吸収体の材料構成をパターニングすることにより、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さを変化させることができる。
【００２８】
また、注入するイオンの種類と量を変更し、繰り返しパターニングを行なうことにより、複雑な３次元露光が可能なマスクを容易に提供できる。さらに、イオン注入による吸収体の形成後、熱拡散することにより、パターンの境界領域における吸収体の材料構成が連続的に変化する態様とすることができる。熱拡散の条件は、吸収体の材料構成により異なるが、一般的には、８０℃〜３００℃により、０．５時間〜６時間が好ましい。
【００２９】
実施の形態４
本実施の形態においては、図３に示すように、マスクを介して行なう蒸着またはスパッタリングにより、吸収体の材料構成をパターニングし、本発明のマスクを製造する。まず、実施の形態３と同様にして、図３（ａ）に示すように、支持基板３１の上面にＳｉＮ膜３２と、パターニングしたＡｌなどからなるＸ線吸収体膜３３ｂとを形成する。
【００３０】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、ステンシルマスク３７を介して、たとえば、Ａｕなどの比較的Ｘ線吸収係数の大きい材料をＸ線吸収体膜３３ｂ上に蒸着またはスパッタリングし、Ｘ線吸収体膜３３ａを形成する。最後に、支持基板３１をエッチングし、窓を開口すると、図３（ｃ）に示すような本発明のマスクが得られる。
【００３１】
このマスクにおける吸収体は、Ｘ線吸収係数の大きいＡｕなどからなる吸収体膜３３ａと、Ｘ線吸収係数の小さいＡｌなどからなる吸収体膜３３ｂを有する。このため、領域３４は、透過性のＳｉＮ膜３２のみからなる領域と、ＳｉＮ膜３２とＸ線吸収係数の小さい吸収体膜３３ｂからなる領域と、ＳｉＮ膜３２とＸ線吸収係数の大きい吸収体３３ａとＸ線吸収係数の小さい吸収体３３ｂとが積層する領域によりパターニングされている。このようにレジストに転写するパターンに応じて、吸収体の材料構成をパターニングすることにより、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さを変化させることができる。また、吸収体の材料の種類を、Ｘ線などの吸収係数が異なる材料に変更し、繰り返しパターニングを行なうことにより、複雑な３次元露光が可能なマスクを容易に提供できる。
【００３２】
実施の形態５
本実施の形態においては、図５に示すように、エッチングレートの異なる２以上の層の形成工程と、リソグラフィ工程と、エッチング工程とを含む方法により、吸収体の材料構成をパターニングし、本発明のマスクを製造する。まず、実施の形態１と同様にして、支持基板５１上に、ＳｉＮ膜５２と、Ａｌ2Ｏ3などからなるエッチングストップ膜５２ｂと、ＷなどからなるＸ線吸収体膜５３ａと、吸収体膜５３ａとはエッチングレートが異なるＴｉなどからなるＸ線吸収体膜５３ｂと、レジストを順次形成し、リソグラフィを行なうと、図５（ａ）に示すように、レジスト５６が得られる。
【００３３】
つづいて、図５（ｂ）に示すように、ＥＣＲエッチング装置を用い、ＳＦ6ガスプラズマなどによりＸ線吸収体膜５３ｂをプラズマエッチングし、レジスト５６を除去する。さらに、Ｘ線吸収体膜５３ａ、５３ｃ上にレジストを形成し、リソグラフィを行なうと、図５（ｃ）に示すようなレジスト５６ａが得られる。つづいて、図５（ｄ）に示すように、ＥＣＲエッチング装置を用い、ＳＦ6ガスプラズマなどによりＸ線吸収体膜５３ａをプラズマエッチングし、レジスト５６ａを除去する。つぎに、吸収体の材料構成が所定のＸ線吸収パターンを有するように、ＥＣＲエッチング装置を用い、ＳＦ6ガスプラズマなどにより、Ｘ線吸収体膜５３ｃ、５３ｄをエッチングし、図５（ｅ）に示すようなＸ線吸収体膜５３ｅ、５３ｆを得る。最後に、支持基板５１の反対面をエッチングし、窓を開口すると、図５（ｆ）に示すような本発明のマスクが得られる。
【００３４】
このマスクにおける吸収体は、Ｘ線吸収係数の異なる吸収体膜５３ｄ、５３ｅ、５３ｆとを有する。このため、領域５４は、透過部５２，５２ｂからなる領域と、透過部と吸収体膜５３ｅからなる領域と、透過部と吸収体膜５３ｄと吸収体膜５３ｆとが積層する領域によりパターニングされている。このようにエッチングレートの異なる２以上の層を形成し、エッチングし、レジストに転写するパターンに応じて、吸収体の材料構成をパターニングすることにより、吸収体の材料構成のパターンに応じてレジストの露光深さを変化させることができる。また、吸収体の材料の種類と量を変更し、繰り返しパターニングを行なうことにより、複雑な３次元露光が可能なマスクを容易に提供できる。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のマスクを使用し、Ｘ線または紫外線を照射し、複雑な３次元微細構造体を容易に製造することができる。また、断面が円錐形または先端が丸みを帯びたような複雑な任意の３次元微細構造体を１枚のマスクで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマスクの製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の実施の形態３におけるマスクの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の実施の形態４におけるマスクの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるマスクの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の実施の形態５におけるマスクの製造方法を示す工程図である。
【図６】Ｘ線吸収体の断面形状が所定のパターンを有する従来のＸ線マスクの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  マスク、１２  透過部、１３，１３ｄ，１３ｆ  吸収体。
【図１】
2006171203.tif 000003
【図２】
2006171203.tif 000004
【図３】
2006171203.tif 000005
【図４】
2006171203.tif 000006
【図５】
2006171203.tif 000007
【図６】
2006171203.tif 000008