(57)【要約】【課題】  高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造およびその製造方法を提供する。【解決手段】  一体に成型され、かつ壁部２５に包囲された薄肉部２１を少なくとも１つ有する支持基板１１と、支持基板１１の少なくとも１つの薄肉部２１に設けられ、少なくとも１つの薄肉部２１とともに積層膜２７を形成する上層１５Ｂと、少なくとも１つの薄肉部２１上方の上層１５Ｂに設けられる複数のＸ線吸収パターン３５と、を備えるＸ線マスク構造において、少なくとも１つの薄肉部２１および壁部２５が上層１５Ｂに機械的支持を提供し、積層膜２７が複数のＸ線吸収パターン３５に機械的支持を提供する。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を有する支持基板を提供するステップと、
前記上面に上層を形成し、前記底面に開口を有する底層を形成するステップと、
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して前記支持基板に少なくとも１つの薄肉部を形成するステップと、
前記少なくとも１つの薄肉部の上方の前記上層に複数のＸ線吸収パターンを形成するステップと、
を含む、Ｘ線マスク構造の製造方法。
【請求項２】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記上層および前記少なくとも１つの薄肉部を含む積層膜を形成する、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項３】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記支持基板の前記底面に、前記支持基板の壁部に包囲された少なくとも１つの凹部を形成する、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項４】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して形成される少なくとも１つの凹部は、前記支持基板を貫通していない、請求項３に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項５】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して形成される少なくとも１つの薄肉部は、前記支持基板の前記壁部に包囲されている、請求項３に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項６】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去する工程が、化学エッチング、プラズマエッチング、レーザーアブレーション、機械加工またはこれらの組合せを含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項７】
前記支持基板が、ケイ素、ガラス、石英またはこれらの組合せを含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項８】
前記上層が、バリウム、チタン、ケイ素、黒鉛、窒化物、酸化物、または炭化物を含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの薄肉部の厚さが０．０１μｍ〜１００μｍである、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１０】
前記上層の厚さが１０ｎｍ〜１０μｍである、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のＸ線吸収パターンが、金、白金、タングステン、ハフニウム、鉛、タンタル、またはこれらの組合せを含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１２】
前記複数のＸ線吸収パターンの形成が、電気めっき、機械加工、堆積、レーザーアブレーション、プリント、または粒子ビーム加工の実施を含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１３】
前記複数のＸ線吸収パターンの形成が、前記上層にシード層を形成する工程を含む、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１４】
前記複数のＸ線吸収パターンの形成が、前記少なくとも１つの薄肉部上方に複数設けられる孔部を有するレジスト層の形成を含み、前記複数のＸ線吸収パターンが前記複数の孔部内に形成される、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１５】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、複数の薄肉部を形成する、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１６】
前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記支持基板の前記底面に、前記支持基板の壁部に包囲される複数の凹部を形成する、請求項１に記載のＸ線マスク構造の製造方法。
【請求項１７】
一体に成型され、かつ壁部に包囲された少なくとも１つの薄肉部を有する支持基板と、
前記支持基板の前記少なくとも１つの薄肉部に設けられ、当該少なくとも１つの薄肉部とともに積層膜を形成する上層と、
前記少なくとも１つの薄肉部上方の前記上層に設けられる複数のＸ線吸収パターンと、
を備えるＸ線マスク構造において、
前記少なくとも１つの薄肉部および前記壁部は前記上層に機械的支持を提供し、かつ前記積層膜は前記複数のＸ線吸収パターンに機械的支持を提供する、Ｘ線マスク構造。
【請求項１８】
前記支持基板が、当該支持基板を貫通しない少なくとも１つの凹部を有し、当該少なくとも１つの凹部が前記支持基板の壁部に包囲されている、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの薄肉部の厚さが０．０１μｍ〜１００μｍである、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２０】
前記上層の厚さが１０ｎｍ〜１０μｍである、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２１】
前記支持基板が、ケイ素、ガラス、石英またはこれらの組合せを含む、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２２】
前記上層が、バリウム、チタン、ケイ素、黒鉛、窒化物、酸化物、または炭化物を含む、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２３】
前記複数のＸ線吸収パターンが、金、白金、タングステン、ハフニウム、鉛、タンタル、またはこれらの組合せを含む、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２４】
前記上層に設けられるシード層をさらに備え、当該シード層に前記複数のＸ線吸収パターンが設けられる、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２５】
前記支持基板が複数の薄肉部を有する、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２６】
前記複数の薄肉部上方の前記上層に設けられた複数組のＸ線吸収パターンを備える、請求項２５に記載のＸ線マスク構造。
【請求項２７】
前記支持基板が複数の凹部を有する、請求項１７に記載のＸ線マスク構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線マスク構造およびその製造方法に関し、特に高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ／ナノ素子のパターンを形成するために、技術者は光ビーム、電子ビームおよびＸ線を用いる各種のリソグラフィ技術を発展させている。このうちＸ線リソグラフィ技術は、比較的細かい高アスペクト比構造を提供できることから広く関心を集めている。Ｘ線リソグラフィシステムの重要な要素の一つがマスクであり、これにはＸ線に対して透明な支持基板およびその上方に形成されるＸ線吸収パターンが含まれる。一般に、マスク製造用としての支持基板の各種素材は、露光コントラストが増すように、Ｘ線に対して相対的に透明でなければならない。
【０００３】
上記「背景技術」の説明は従来技術を提示しただけであり、上記「背景技術」の説明によって本発明の目標が示されたとは認められず、本発明の先行技術を構成するものではなく、また上記「背景技術」のいかなる説明も、本願の一部とすることはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＸ線マスク構造および製造方法の一実施例は、上面および底面を有する支持基板を提供するステップと、前記上面に上層を形成し、前記底面に開口を有する底層を形成するステップと、前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して前記支持基板に少なくとも１つの薄肉部を形成するステップと、前記少なくとも１つの薄肉部の上方の前記上層に複数のＸ線吸収パターンを形成するステップとを含む。
【０００６】
本発明のＸ線マスク構造の一実施例は、一体に成型され、かつ壁部に包囲された少なくとも１つの薄肉部を有する支持基板と、前記支持基板の前記少なくとも１つの薄肉部に配置され、前記少なくとも１つの薄肉部とともに積層膜を形成する上層と、前記少なくとも１つの薄肉部の上方の前記上層に配置される複数のＸ線吸収パターンとを備え、前記少なくとも１つの薄肉部および前記壁部は前記上層に機械的支持を提供し、かつ前記積層膜は前記複数のＸ線吸収パターンに機械的支持を提供する。
【０００７】
本発明の実施例において、前記少なくとも１つの薄肉部および前記壁部は一体に成型された支持基板を構成しており、前記上層に機械的支持を提供できる。反対に、前記上層の下方に前記少なくとも１つの薄肉部がない場合、前記壁部だけでは前記上層に十分な機械的支持を提供することができない。したがって、前記少なくとも１つの薄肉部がなく、前記壁部だけで支持される前記上層は、残留応力や成長欠陥のために非常に脆弱になる。換言すれば、本発明のＸ線マスク構造は、前記少なくとも１つの薄肉部および壁部からなる一体に成型された支持基板を用いることにより、高い精度と剛性を有している。
【０００８】
本発明の実施例において、一体に成型された支持基板の薄肉部は、非常に安定した機械特性を提供することができ、また前記上層は、優れた耐化学性および強化された機械特性を提供することができる。実際に、単層膜に比べて、前記上層および前記少なくとも１つの薄肉部で形成される積層膜は、歩留りや剛性が少なくとも１桁上昇する。また本発明のＸ線マスク構造は、前記積層膜が機械的支持を向上させることで、前記複数のＸ線吸収パターンが大きな厚みを持てるようになり、Ｘ線リソグラフィシステムの転写パターンの精度をさらに向上させることができる。
【０００９】
下記の本発明の詳細な記述を理解し易くするために、上記では本発明の技術的特徴および利点をかなり広く概説した。本発明の特許請求の範囲の目標を構成する他の技術的特徴および利点を以下説明する。本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、次に示す概念および特定の実施例を、他の構造や工程の変更または設計として用いて本発明と同等の目的を実現することは極めて容易であることを理解すべきである。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であるなら、こうした同等効果の構築は、添付する特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造の製造方法を例示した、本発明の実施例の流れ図
【図２】本発明の実施例の支持基板上に形成された上層と底層を示す断面図
【図３】本発明の実施例の底層に形成されたパターン化レジスト層を示す断面図
【図４】本発明の実施例の底層に形成された開口を示す断面図
【図５】本発明の実施例の支持基板に形成された薄肉部と壁部を示す断面図
【図６】本発明の実施例の上層に形成されたシード層を示す断面図
【図７】本発明の実施例の支持基板の薄肉部上に複数の孔部が形成されたパターン化レジスト層を示す断面図
【図８】本発明の実施例のパターン化レジスト層の複数の孔部内に形成された複数のＸ線吸収パターンを示す断面図
【図９】本発明の実施例によりＸ線マスク構造を形成するためのパターン化レジスト層の除去を示す断面図
【図１０】本発明の実施例のＸ線マスク構造を例示した断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記説明および下記図面を参照することにより、本発明の技術的特徴および利点は完全に理解される。
【００１２】
通常の知識を有する者が本発明を徹底理解できるように、下記の説明において詳しいステップおよび構造を提示する。本発明の実現は関連分野において通常の知識を有する者が習熟する特殊な細部に限定されるものではないことは明らかである。また、本発明に不必要な限定をもたらすことを避けるため、周知の構造またはステップは細部に記載していない。本発明の好適な実施例は下記の通り詳述されるが、これらの詳述のほかにも、本発明は他の実施例において広く実施可能であってその範囲は限定を受けず、本発明は添付した特許請求の範囲に基づいている。
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に照らして詳述する。明細書に記載の「実施例」、「この実施例」、「他の実施例」とは、本発明に含まれる当該実施例の記載に関連する特殊な特性、構造または特徴を指す。明細書の随所に出現する「この実施例において」のフレーズは、全て同じ実施例を必然的に指すわけではない。
【００１４】
本発明は高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造およびその製造方法に関する。以下は本発明が完全に理解されるように、本発明の実施手順および構造を詳細に説明している。本発明の実現は、特定の知識を備えた当業者に限られるわけではない。また、本発明が不必要に限定されないように、周知の構造および手順は記載していない。本発明の好適な実施例は以下に記載されるが、本発明はこれ以外に、他の実施例において広く実現可能である。本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきではなく、特許請求の範囲によって定義される。
【００１５】
図１は本発明の実施例の流れ図であり、高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造の製造方法１００を例示している。当該製造方法１００は、上面および底面を有する支持基板を提供するステップ１０１からスタートすることができる。当該支持基板の材料には、ケイ素、ガラス、石英またはこれらの組合せを含むが、本発明は前記材料に限定されない。
【００１６】
ステップ１０３では、前記上面に上層を形成し、前記底面に開口を有する底層を形成するための堆積工程を行う。本発明の実施例において、化学気相堆積工程は前記上層および前記底層の形成用であり、リソグラフィおよびエッチング工程は前記底層の開口形成用である。前記上層および前記底層の材料には、バリウム、チタン、ケイ素、黒鉛、窒化物、酸化物、または炭化物を含むが、本発明は前記材料に限定されない。
【００１７】
ステップ１０５では、前記底層の開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記支持基板に少なくとも１つの薄肉部を形成する。本発明の実施例において、前記開口を有する前記底層はエッチング工程のエッチマスクとして、前記支持基板の少なくとも１つの薄肉部を形成し、ここでエッチング工程は、化学エッチング、プラズマエッチング、レーザーアブレーション、機械加工またはこれらの組合せとすることができる。
【００１８】
本発明の実施例において、前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記上層および前記少なくとも１つの薄肉部を含む積層膜を形成し、ここで前記少なくとも１つの薄肉部の厚さは０．０１μｍ〜１００μｍであり、前記上層の厚さは１０ｎｍ〜１０μｍである。
【００１９】
本発明の実施例において、前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して、前記支持基板の前記底面に前記支持基板の壁部に包囲された少なくとも１つの凹部を形成し、ここで前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して前記少なくとも１つの凹部を形成する際には、前記支持基板を貫通させない。本発明の実施例において、前記開口から露出した前記支持基板の一部を除去して形成される前記少なくとも１つの薄肉部は、前記支持基板の前記壁部によって包囲される。
【００２０】
ステップ１０７では、前記少なくとも１つの薄肉部上方の前記上層に、複数のＸ線吸収パターンを形成する。本発明の実施例において、前記複数のＸ線吸収パターンの形成には、電気めっき、機械加工、堆積、レーザーアブレーション、プリント、または粒子ビーム加工の実施を含む。前記複数のＸ線吸収パターンの材料には、金、白金、タングステン、ハフニウム、鉛、タンタル、またはこれらの組合せを含むが、本発明は前記材料に限定されない。
【００２１】
本発明の実施例において、前記複数のＸ線吸収パターンの形成には、前記上層にシード層を形成する工程、前記少なくとも１つの薄肉部上方に複数設けられる孔部を有するレジスト層の形成工程、および前記少なくとも１つの薄肉部上方の前記複数の孔部に複数のＸ線吸収パターンを形成する工程を含む。
【００２２】
図２〜図９は、本発明の実施例の製造の流れを例示した断面図であり、高い精度と剛性を有するＸ線マスク構造１０の製造に用いられる。下記製造の流れは製造方法１００の一実施例を示している。
【００２３】
図２を参照し、本発明の実施例において、支持基板（シリコン基板）１１はその上面１３Ｂおよび底面１３Ａを研磨してから、上面１３Ｂおよび底面１３Ａに洗浄工程を行う。その後、堆積工程（例えば化学気相堆積工程）を行って、上面１３Ｂに上層１５Ｂを、底面１３Ａに底層１５Ａをそれぞれ形成する。本発明の実施例において、上層１５Ｂおよび底層１５Ａは窒化ケイ素からなり、約０．５μｍの厚さを有し、支持基板１１の左側および右側も窒化ケイ素で被覆してもよい。
【００２４】
図３を参照し、回転塗布工程およびリソグラフィ工程を行って、底層１５Ａにパターン化レジスト層１７を形成する。その後、図４に示したように、エッチング工程を行って、パターン化レジスト層１７に被覆されていない底層１５Ａを一部除去して、底層１５Ａに開口１９を形成し、さらにパターン化レジスト層１７を除去する。本発明の実施例において、図３および図４のエッチング工程は、ドライエッチング工程（例えばプラズマエッチング工程）であり、また底層１５Ａの開口１９は支持基板１１の中央部を露出する。
【００２５】
図５を参照し、別にエッチング工程を行って、底層１５Ａの開口１９から露出した支持基板１１を一部除去して、支持基板１１の底部に少なくとも１つの凹部２３を形成し、ここで凹部２３は支持基板１１の壁部２５によって包囲される。本発明の実施例において、図５のエッチング工程は、非等方性のウェットエッチング工程であり、水酸化カリウム溶液（１Ｍ、６０℃）をエッチング液として使用し、底層１５Ａはウェットエッチング工程のエッチマスクになる。エッチング液を攪拌し、エッチング速度を慎重に調整／モニタして少なくとも１つの薄肉部２１を形成し、薄肉部２１は壁部２５よりも厚さを薄くする。
【００２６】
本発明の実施例において、支持基板１１を一部除去して形成される凹部２３は支持基板１１を貫通しておらず、支持基板１１の壁部２５によって包囲される薄肉部２１を形成させる。本発明の実施例において、支持基板１１を一部除去して形成される積層膜２７は、上層１５Ｂおよび薄肉部２１を含み、薄肉部の厚さは約３．０μｍであり、上層１５Ｂの厚さは約０．５μｍである。
【００２７】
図６を参照し、洗浄および乾燥工程を行った後、堆積工程（例えばスパッタリング工程）により上層１５Ｂにシード層２９を形成させる。本発明の実施例において、シード層２９は金層であり、厚さは約５０ｎｍである。
【００２８】
図７を参照し、回転塗布工程およびリソグラフィ工程を行って、上層１５Ｂにパターン化レジスト層３１を形成させ、パターン化レジスト層３１は薄肉部２１上方に複数設けられた孔部３３を有する。
【００２９】
図８を参照し、めっき工程を行って、薄肉部２１上方の孔部３３に複数のＸ線吸収パターン３５を形成させる。その後、図９に示したように、パターン化レジスト層３１は所望により除去してもよい。本発明の実施例において、Ｘ線吸収パターン３５で被覆されていないシード層２９も、Ｘ線の透過を良くし高い露光コントラストを提供するために、所望により一部を除去することができる。
【００３０】
本発明の実施例において、Ｘ線吸収パターン３５の厚さは約４．０μｍ〜２０．０μｍである。Ｘ線吸収パターン３５の材料には、金、白金、タングステン、ハフニウム、鉛、タンタル、またはこれらの組合せを含むが、本発明は前記材料に限定されない。
【００３１】
図１０は、本発明の実施例におけるＸ線マスク構造６０を例示した断面図である。本発明の実施例において、底層１５Ａには複数の開口１９を形成することができ、図４に示したエッチング工程により、複数の開口１９から支持基板１１の複数の領域を部分的に除去し、支持基板１１の底部に複数の薄肉部２１および複数の凹部２３を形成することができる。その後、図５〜図９に示した工程を行って、複数組のＸ線吸収パターン３５を複数の薄肉部２１上方にそれぞれ形成させる。本発明の実施例において、いずれかの組のＸ線吸収パターン３５の配置は、別の組のＸ線吸収パターン３５の配置と異なっていてもよい。
【００３２】
本発明の実施例において、薄肉部２１および壁部２５は一体に成型された支持基板１１を構成し、上層１５Ｂに機械的支持を提供することができる。反対に、凹部２３を形成するエッチング工程（図５）で支持基板１１を貫通させた場合、即ち上層１５Ｂ下方に薄肉部２１がない場合は、壁部２５のみによって上層１５Ｂに十分な機械的支持を提供することができない。したがって、薄肉部２１がなければ、壁部２５のみで支持する上層１５Ｂは、残留応力および成長欠陥により極めて脆弱になる。換言すれば、図９のＸ線マスク構造１０または図１０のＸ線マスク構造６０は、薄肉部２１および壁部２５で構成する一体に成型された支持基板１１によって、高い精度と剛性が備えられる。
【００３３】
本発明の実施例において、一体に成型された支持基板１１の薄肉部２１および上層１５Ｂからなる積層膜２７は、複数のＸ線吸収パターン３５に極めて安定した機械特性を提供することができる。また、一体に成型された支持基板１１の薄肉部２１は、極めて安定した機械特性を提供することができ、かつ窒化ケイ素からなる上層１５Ｂは優れた耐化学性と強化された機械特性を提供することができる。実際に、窒化ケイ素からなる単層膜（図５の凹部を形成するエッチング工程において支持基板１１を貫通させた場合、即ち上層１５Ｂ下方に薄肉部２１がない場合）に比べて、上層１５Ｂおよび薄肉部２１からなる積層膜２７の歩留りや剛性は、少なくとも１桁上昇する。
【００３４】
Ｘ線リソグラフィシステムは高エネルギーの同期Ｘ線を光源として使用し、その転写パターンの精度は主にマスクの質によって決まる。ほぼ全ての物質がＸ線を吸収するため、マスク膜には可能な限り軽原子材料（窒化ケイ素、炭化ケイ素、ベリリウム等）を用いて厚さを減らし、Ｘ線吸収パターンには可能な限り重原子材料（金、タングステン、白金等）を用いて厚さを増し、高い露光コントラストを提供すべきである。本発明のＸ線マスク構造１０は積層膜２７によって機械的支持が向上するため、複数のＸ線吸収パターン３５に大きな厚みを持たせ、Ｘ線リソグラフィシステムの転写パターンの精度をさらに向上させることができる。本発明の技術内容および技術的特徴は上述の通りであるが、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者は、添付した特許請求の範囲で定義する本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、本発明の教示および開示によって様々な置換えや修飾ができることを理解すべきである。例えば、上記の多くの工程は、異なる方法で実施したり他の工程で置換えたりすることができ、あるいは上記方式を２つ組み合わせて用いることもできる。
【００３５】
さらに本願の権利範囲は、上記特定の実施例における工程、設備、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに限定されるものではない。本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明が教示および開示した工程、設備、製造、物質の成分、装置、方法またはステップにより、現在すでに存在しているか今後開発されるかに関わらず、本願の実施例の開示と実質的に同じ方式で実質的に同じ機能を実行して、実質的に同じ結果を実現する場合にも、本発明が使用可能であることを理解すべきである。したがって添付した特許請求の範囲は、かかる工程、設備、製造、物資の成分、装置、方法またはステップを包含するために用いられる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  Ｘ線マスク構造
１１  支持基板
１３Ａ  底面
１３Ｂ  上面
１５Ａ  底層
１５Ｂ  上層
１７  パターン化レジスト層
１９  開口
２１  薄肉部
２３  凹部
２５  壁部
２７  積層膜
２９  シード層
３１  パターン化レジスト層
３３  孔部
３５  Ｘ線吸収パターン
６０  Ｘ線マスク構造
１００  製造方法
１０１  ステップ
１０３  ステップ
１０５  ステップ
１０７  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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