(57)【要約】 【課題】  マスク構造体の保持枠上に配置されたSiC薄膜に歪や破壊が引き起こされることがなく、かつ、高い精度の平面平行度を具備する電子線リソグラフィ用マスク構造体を提供する。【解決手段】  真空、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気中で、はんだが溶融する温度より100℃以上高い温度で、かつ、マスク構造体の保持枠と補強体との接触面に10g/cm2以上の荷重をかけた状態で加熱処理により両部材を点接合して電子線リソグラフィー用マスク構造体を製造する。【選択図】        図２
2005175404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望のパターンが形成されているSiC薄膜と、該薄膜の外周を保持するSi保持枠と、該保持枠を補強する補強体とからなる電子線リソグラフィー用マスク構造体であって、前記保持枠と前記補強体が、前記補強体の接合部に形成した凹部に配したSiを含むAuはんだにより接合され、かつ、前記保持枠と前記補強体が互いに直接接触した状態で接合されていることを特徴とする電子線リソグラフィー用マスク構造体。
【請求項２】
前記補強体が単結晶Siからなることを特徴とする請求項1に記載した電子線リソグラフィー用マスク構造体。
【請求項３】
電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法において、該製造方法が、前記保持枠と前記補強体とをSiを含むAuはんだにより接合するに際して、真空、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気中で、前記はんだが溶融する温度より100℃以上高い温度で、かつ、前記保持枠と前記補強体との接触面に10g/cm2以上の荷重をかけた状態で加熱処理する工程を含むこと特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線リソグラフィー用マスク構造体、特には反りや歪みがなく、高精度なリソグラフィーが可能になる電子線リソグラフィー用マスク構造体とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスにおけるリソグラフィー技術についてはパターン形成の微細化に伴って電子線リソグラフィー技術が有望視されている。この電子線リソグラフィーに用いられるマスク構造体は、通常図1に模式的な斜視図を示したように、所望のパターンが形成されているSiC薄膜１とその薄膜を保持するSi保持枠２と保持枠を補強するための補強体３とからなるものが使用されている。
【０００３】
ここで、薄膜は一般的には厚さ1μm以下のSiC薄膜が用いられている。また、薄膜を保持する保持枠は、表面が平坦で、しかも鏡面であり、アルカリ液による異方性エッチングが可能なものであることが要件とされることから、通常はSiウエハが用いられている。
また、電子線リソグラフィー用マスク構造体は、このSiウエハの鏡面にSiC薄膜を成膜した後、シリコンウエハの反対面からアルカリエッチングを行ってSiC薄膜をメンブレン状態とすることによって作られ、この場合メンブレンの周囲に相当する未エッチング領域がSiC薄膜保持枠となる。SiC薄膜への所望のパターン形成は、SiC薄膜のメンブレン形成後に行なっている。
【０００４】
しかし、このSiC薄膜と保持枠としてのSiウエハは割れ易く、強度も不十分であることから、この保持枠はその周囲を補強体で補強する必要があり、この補強体としては、Siウエハと比較的熱膨張係数が等しい、ほうけい酸ガラス(たとえば、商品名パイレックスガラス（登録商標）など)が用いられているが、この保持枠と補強体は通常接着剤を用いて固定する方法で結合されている。
しかし、保持枠と補強体を接着剤により接着する場合、接着剤層の厚さが30〜100μmとなり、接着後のSiC薄膜の平面度が、電子線リソグラフィ用マスク構造体として要求されるマスクの平面度1μm以下とすることができないという問題が生じる。
【０００５】
また、保持枠材料としてのSiウエハと補強体としてのほうけい酸ガラスは熱膨張率がそれぞれ、シリコンウエハが2.4×106/℃であるのに対してほうけい酸ガラスは3.5×106/℃と差があるために、温度変化によってSiC薄膜に歪みが発生し易いという問題点が生じている。
【０００６】
これに対しては、補強体を保持枠と同じ材質であるSi単結晶板とし、保持枠のSiウエハと補強体のSi単結晶板を高温下での熱処理で直接接合するという方法が提案されている(たとえば特許文献1参照）。
【特許文献１】特開平２−１６２７１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この場合には実用に耐える接着強度を得るためには900℃以上の高温で熱処理を行なう必要があるために、SiC薄膜の内部応力が変化し、SiC薄膜の歪や破壊が引き起こされるという課題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高い平面平行度を有する電子線リソグラフィ用マスク構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、電子線リソグラフィー用マスク構造体において、前記保持枠と前記補強体が、前記補強体の接合部に形成した凹部に配したSiを含むAuはんだにより接合することにより、高い平面平行度を有する電子線リソグラフィー用マスク構造体が得られることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち本発明は、
（1）所望のパターンが形成されているSiC薄膜と、該薄膜の外周を保持するSi保持枠と、該保持枠を補強する補強体とからなる電子線リソグラフィー用マスク構造体であって、前記保持枠と前記補強体が、前記補強体の接合部に形成した凹部に配したSiを含むAuはんだにより接合され、かつ、前記保持枠と前記補強体が互いに直接接触した状態で接合されていることを特徴とする電子線リソグラフィー用マスク構造体。
（２）前記補強体が単結晶Siからなることを特徴とする（１）に記載した電子線リソグラフィー用マスク構造体。
（３）電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法において、該製造方法が、前記保持枠と前記補強体とをSiを含むAuはんだにより点合するに際して、真空、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気中で、前記はんだが溶融する温度より100℃以上高い温度で、かつ、前記保持枠と前記補強体との接触面に10g/cm2以上の荷重をかけた状態で加熱処理する工程を含むこと特徴とする（１）または（２）に記載の電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法。
を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望のパターンが形成されているSiC薄膜と、該薄膜の外周を保持するSi保持枠と、該保持枠を補強する補強体とからなる電子線リソグラフィー用マスク構造体において、マスク構造体の保持枠上に配置されたSiC薄膜に歪や破壊が引き起こされることがなく、かつ、高精度の平面平行度を具備する電子線リソグラフィ用マスク構造体が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明においては、所望のパターンが形成されているSiC薄膜と、該薄膜の外周を保持するSi保持枠と、該保持枠を補強する補強体とからなる電子線リソグラフィー用マスク構造体であって、前記保持枠と前記補強体が、前記補強体の接合部に形成した凹部に配したSiを含むAuはんだにより接合され、かつ、前記保持枠と前記補強体が互いに直接接触した状態で接合されていることを特徴とする電子線リソグラフィー用マスク構造体を提案している。
図２に、本発明に係る電子線リソグラフィー用マスク構造体の断面図を模式的に示すが、１はSiC薄膜で、２はSi保持枠で、３は補強体で、４は補強体に形成した凹部による接合部である。ここで、SiC薄膜１と、該薄膜の外周を保持するSi保持枠２と、該保持枠を補強する補強体３とを電子線リソグラフィー用マスク構造体の構成要件とする理由は、上記した通りである。
また本発明によれば、補強体表面の接合部となる場所に凹部を形成し、その凹部にSiを含むAuはんだを配することにより、保持枠と補強体との接合部４以外に余計なはんだ層を介在させることなく、保持枠２と補強体３が互いに直接接触した状態で接合することができる。さらには、補強体接合部に凹部を形成しない場合と比較して、接合剤としてのはんだ層の厚みのバラッキによる平面度の低下を極力抑えることができる効果がある。
【００１２】
次に、接合剤としては、Siを含むAuはんだが望ましい。Siを含むAuはんだを使用することにより、はんだの融点温度、つまり接合温度を下げることができ、さらにSiとの濡れがより良好となるためである。
【００１３】
さらに、保持枠と補強体との接合において、保持枠と補強体とがSiを含むAuはんだにより点接合することが特に望ましい。その理由は、線接合および面接合では、SiとAuはんだとの熱膨張係数の差により、応力が発生し、保持枠が歪んだり、破損する場合があるからである。
ここで、接合部の配置は、補強体の穴の周囲でその穴と同心円上で円周を３等分とした120°等配の3点接合が発生応力を低減し、高い平面度が得られることから、特に望ましい。
【００１４】
次に、補強体としては、上記したようにほうけい酸ガラスや、SiC焼結体を用いることができる。しかし、補強体は単結晶Siであることが特に望ましい。その理由は、補強体の材質を、保持枠の材質と同じSi単結晶とすることにより、補強体と保持枠との熱膨張差がなくなり、熱膨張差による歪を低減することが可能であるからである。
【００１５】
次に本発明では、電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法において、該製造方法が、前記保持枠と前記補強体とをSiを含むAuはんだにより接合するに際して、真空、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気中で、前記はんだが溶融する温度より100℃以上高い温度で、かつ、前記保持枠と前記補強体との接触面に10g/cm2以上の荷重をかけた状態で加熱処理する工程を含むこと特徴とする前記載の電子線リソグラフィー用マスク構造体の製造方法を提案している。
ここで、接合剤としては、Siを含むAuはんだが望ましい理由は、上記した通りである。また、はんだを加熱処理する温度が、はんだの融点温度より100℃以上高い温度が必要であるのは、はんだが完全に溶けた状態でないと接合が不完全になるからである。また、加熱雰囲気については、酸化雰囲気であってはならない。酸化雰囲気中で加熱処理されると、Auはんだ中のSiが酸化されてSiO2となり、はんだ濡れが悪くなってしまうからである。
したがって、真空、不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気中で加熱処理することが好ましい。
【００１６】
さらに、保持枠と補強体との接触面に10g/cm2以上の荷重をかけるのは、10g/cm2未満ではSiを含むAuはんだを完全に押し潰すことができず、保持枠と補強板が直接接触しなくなり、高精度の平面平行度が得られなくなるからである。
【００１７】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
（１）実施例
保持枠としては、直径４インチ、厚さ600μmの結晶方位が(100)である、両面研磨したSiウエハを用いた。これにCVD法で厚さ0.5μmのSiC薄膜を成膜した。
次に、結晶方位が同じく(100)で、直径が100mm、厚さが5mmである両面研磨した円盤形のSi単結晶の中央部に直径55mmの穴を設けてリング円盤状の補強体を作った。
次に、リング円盤状の補強体の穴の周囲でその穴と同心円上で円周を３等分とした120°等配部位に点状の凹部を3箇所形成した。その凹部に組成が3.15wt%Ｓｉ−96.85wt%ＡｕのAuはんだ箔(融点：370℃)を配した後、SiC薄膜を形成した面と反対面である研磨面と補強体とが接触するように重ね合わせ、それを真空中において、10g/cm2の荷重をかけながら加熱処理して補強体と保持枠とを点接合した。
【００１８】
また、この接合体については保持枠の接合面にプラズマCVD法で、アルカリエッチング保護膜としてBN膜を厚さ0.5μmに形成した後、メンブレン領域となる1辺25mmの四角形部分のBN膜をCF4/O2混合ガスによってドライエッチングで除去した後、露出したSi面をアルカリエッチングで除去して、電子線リソグラフィー用マスク構造体を得た。
同様にして、リング円盤状の補強体の穴の周囲でその穴と同心円上で円周を４等分とした90°等配部位に点状の凹部を4箇所形成した場合（実施例２）と、リング円盤状の補強体の穴の周囲でSiC薄膜の外周となるように円状の凹部を形成した場合（実施例３）と、補強体の材質としてSiC焼結体を用いた場合（実施例４）とについても表１にその作成条件をまとめて示した。
【００１９】
（２）比較例
補強体の材質をSi単結晶とし、および点接合の部位を120°等配部位と試料作成条件を固定し、補強体接合面の凹部の形成をある場合（比較例２，３，４）とない場合（比較例１）、はんだの種類を変えた場合（比較例２）、保持枠と補強体との接触面にかける荷重を実施例の範囲外とした場合（比較例４）について比較例の電子線リソグラフィー用マスク構造体を実施例と同様にして得た。表１にその作成条件をまとめて示した。
【００２０】
【表１】
2005175404.tif 000003
【００２１】
（３）評価方法
得られた電子線リソグラフィー用マスク構造体の平面平行度を補強体表面を仮想基準面としたときのSiC薄膜部分の仮想基準面からのそり量をレーザ干渉計式平面度測定機により測定した。その測定を表２にまとめて示した。
ここで、SiC薄膜部分のそり量が1μm以下のものを「良好」、1μmを超えたものを「不良」として評価した。
【００２２】
【表２】
2005175404.tif 000004
【００２３】
（４）評価結果
表２の結果から、本発明の電子線リソグラフィー用マスク構造体のSiC薄膜部分の平面平行度は1μm以下と良好であった。それに、比較して比較例のものは、いずれもSiC薄膜部分の平面平行度は1μmを超えて大きく不良であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電子線リソグラフィー用マスク構造体の斜視図である。
【図２】本発明に係る電子線リソグラフィー用マスク構造体の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１；SiC薄膜
２；Si保持枠
３；補強体
４；接合部
【図１】
2005175404.tif 000005
【図２】
2005175404.tif 000006