JPH10209018A - Ｘ線マスクフレームおよびｘ線マスクの保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤を用いず、Ｘ線マスクが変形したりす
ることがなく、またＸ線マスクの洗浄が容易で、パタン
の位置精度および平面度を良好に維持する。 【解決手段】 フレーム本体２に設けた２つのマスク保
持部材１３によってＸ線マスク１２０の側面を上下方向
から４点保持する。マスク保持部材１３は板ばね９に取
付けられ、Ｘ線マスク１２０に対するマスク保持力の作
用線は、Ｘ線マスク１２０のバックエッチング部より外
側である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線リソグラフィ
用のＸ線マスクを保持するＸ線マスクフレームおよびＸ
線マスクの保持方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大規模集積回路等の非常に微細なパタン
を形成するための技術としてＸ線リソグラフィが注目さ
れている。図６は、Ｘ線リソグラフィの原理を示す構成
図である。Ｘ線リソグラフィでは、シリコン等からなる
マスク基板１１７の表面にＣＶＤ法（ケミカル ベーパ
ー デポジッション）等により形成されたＸ線透過薄膜
１１８上にＸ線吸収体金属パタン１１９またはＸ線を一
部吸収するとともにその位相を所定量変化させる位相シ
フタパタン、あるいはその両方を配置したＸ線マスク１
２０を用いる。そして、Ｘ線マスク１２０に近接して被
露光基板１２１を配置した状態でＸ線１２２を照射し、
前記被露光基板１２１上に前記Ｘ線吸収体金属パタン１
１９や位相シフタパタンの配置に応じたＸ線の強度分布
を作る。被露光基板１２１上に予めＸ線感光性物質１２
３を塗布しておけば、Ｘ線１２２の照射により前記Ｘ線
感光性物質１２３が変化する。最も典型的な例は、Ｘ線
感光性物質１２３としてレジストを用いる場合であり、
Ｘ線１２２の照射後、現像処理を施すことにより、Ｘ線
吸収体金属パタン１１９と略同じ形状のパタンが被露光
基板１２１上にレジストパタンとして転写される。特殊
な場合としては、被露光基板１２１自体や被露光基板１
２１の表面材質自体をＸ線感光性物質としておく場合も
ある。

【０００３】ところで、Ｘ線マスク１２０は、 マスク基板１１７がシリコン等の脆弱な材料で作られ
ていること、 Ｘ線透過薄膜１１８は通常０．５〜３μｍ程度の極め
て薄い膜であり、非常に破れ易いこと、 Ｘ線マスク１２０の表面に異物が付着すると、転写欠
陥となったり、被露光基板１２１側に転移して被露光基
板１２１を汚染したりするので、Ｘ線マスク１２０の表
面には極力触りたくないこと、等の理由から、Ｘ線マス
ク１２０のハンドリングに対して上記からヘの対応
をとる目的で、ガラス、石英、金属等で作製されＸ線マ
スクフレーム１２４に取付けて使用していた。

【０００４】実際問題としてＸ線リソグラフィを利用す
るには、Ｘ線マスク１２０と被露光基板１２１とを微小
な隙間を形成するように正確に近接対向させて設定し、
Ｘ線照射を行う動作を被露光基板１２１の位置を順次変
えて繰り返し行うことが必要である。また、Ｘ線マスク
１２０の欠陥やマスク上のパタンの寸法検査、パタンの
位置精度の測定等も必要である。これらを行うためのＸ
線ステッパや欠陥検査装置、パタン寸法測定装置、パタ
ン位置測定装置等の装置にＸ線マスク１２０を取付けた
り、装置内で搬送したりするにはＸ線マスク１２０を機
械や人間が触らざるを得ない。その際、Ｘ線マスクフレ
ーム１２４にＸ線マスク１２０を取付けておけば、Ｘ線
マスク１２０に直接触らずにすむ。したがって、Ｘ線マ
スク１２０の破損確率を低減することができ、Ｘ線マス
ク１２０の汚染ひいては異物の転移、付着による被露光
基板１２１の汚染等を防止できる。

【０００５】このように、Ｘ線マスク１２０はＸ線マス
クフレーム１２４に取付けられて用いることが有効であ
る。しかし、従来のＸ線マスク１２０では、Ｘ線マスク
１２０をＸ線マスクフレーム１２４に取付ける際、接着
剤１２５により接着して取付けていたため、以下に述べ
るように幾つかの問題があった。

【０００６】第１の問題は、Ｘ線マスク１２０の洗浄に
関して生ずる問題である。すなわち、Ｘ線マスク１２０
には、使用や時間の経過に伴って欠陥が生ずる。欠陥に
は、照射されるＸ線に露光雰囲気中や被露光基板１２１
に付したＸ線感光性物質１２３中の各種物質が反応して
生成するものや露光雰囲気中に浮遊する塵埃が付着する
もの等がある。

【０００７】これらのうち、Ｘ線透過薄膜１１８のＸ線
透過部であるメンブレン１１８ａに生じた欠陥は、Ｘ線
照射時にＸ線吸収体や半Ｘ線吸収体もしくはＸ線位相シ
フタとして作用し、有害な転写欠陥を生じる恐れがあ
る。このため、実際にＸ線マスク１２０を使用する前
に、そうした有害欠陥の有無を検査し、欠陥が存在する
場合にはＸ線マスク１２０を洗浄してから用いることに
なる。この洗浄には硫酸、過酸化水素水、塩酸、硝酸、
アンモニア等の強酸、強アルカリや有機溶剤等を単独ま
たは混合して用い、何種類かの薬液で順次洗浄すること
もある。そのため、Ｘ線マスク１２０をＸ線マスクフレ
ーム１２４に取付けたまま洗浄を行うと、Ｘ線マスク１
２０にＸ線マスクフレーム１２４を取付けるのに用いた
接着剤１２５が洗浄液によって剥がれてしまうことが多
い。また、接着剤１２５が洗浄液中に溶出してＸ線マス
ク１２０に付着し、逆に欠陥が増えてしまう場合もあ
る。さらに、Ｘ線マスクフレーム１２４には人間やＸ線
ステッパの搬送機構部が触れているため、Ｘ線マスクフ
レーム１２４に付着していた異物がＸ線マスク１２０に
移動して付着することもある。なお、接着剤１２５が耐
えるような洗浄液は、一般に洗浄能力が低いので欠陥が
除去され難い。

【０００８】さらに、後述のように、Ｘ線マスク１２０
とＸ線マスクフレーム１２４の接着は高々数点で行うこ
とが多く、仮にＸ線マスク１２０の全周囲で接着するに
しても接着剤１２５が完全に均一に付くことはないの
で、Ｘ線マスク１２０とＸ線マスクフレーム１２４との
間に微小な間隙ができ、その中に入り込んだ洗浄液を完
全に除去することが難しい。そのため、洗浄後の乾燥時
にＸ線マスク１２０とＸ線マスクフレーム１２４との間
に残る残液の中にマスク欠陥として付着していた異物や
Ｘ線マスクフレーム１２４に付着していた異物が取り残
される。そして乾燥後、Ｘ線マスク１２０とＸ線マスク
フレーム１２４との間の間隙が変化したり、Ｘ線マスク
１２０の平面度やマスクフレーム１２４に対する平行度
が低下する問題を生じる。また、洗浄後のＸ線マスク１
２０の乾燥に時間がかかったり、Ｘ線マスク１２０とＸ
線マスクフレーム１２４との間に残った物質が後々外へ
出て来て再び欠陥生成の要因になる、等の問題もあっ
た。

【０００９】一方、Ｘ線マスク１２０だけを洗浄するに
はＸ線マスクフレーム１２４からＸ線マスク１２０を取
り外す必要がある。しかし、一旦Ｘ線マスクフレーム１
２４に接着剤１２５で強固に接着された脆弱なＸ線マス
ク１２０を全く損傷することなく剥離することは非常に
難しい。また、Ｘ線マスク１２０の裏面に接着剤が残っ
ている状態で洗浄すると、Ｘ線マスク１２０を逆に汚染
する場合もある。さらに、洗浄後、再度Ｘ線マスクフレ
ーム１２４に接着する必要があり、洗浄のために要する
時間および工数が極めて多くなる。洗浄後の検査で有害
欠陥が残っていれば、再洗浄が必要なこともあるが、再
度Ｘ線マスク１２０の剥離、接着を繰り返すことは、時
間の損失が非常に大きく、作業者の士気にも影響を来
す。

【００１０】第２の問題は接着に起因するＸ線マスク１
２０の歪みの問題である。すなわち、接着によってＸ線
マスク１２０が変形し、それがＸ線マスク１２０上のパ
タン位置精度を低下させる。そして、接着剤１２５の
量、粘度、接着場所、接着面積等によって歪み方が変化
するが、その歪み方を予知したり制御したりすることは
難しい。また、接着に起因してＸ線マスク１２０の平面
度が低下することもある。Ｘ線マスク１２０の平面度が
低下すると、Ｘ線マスク１２０と被露光基板１２１との
近接間隙のむらが大きくなるため、露光フィールド内や
ウエハ面内におけるパタン線幅やパタンの平面形状、断
面形状のばらつきが増加する。また、近接間隙を例えば
１５μｍ以下に小さくして非常に微細なパタンを転写し
ようとする場合には、解像性が近接間隙の僅かな相違に
影響されるため、露光フィールド内やウエハ面内で解像
度のばらつきも生じる。こうした接着に起因するＸ線マ
スク１２０の歪みを少しでも小さくするため、Ｘ線マス
ク１２０とＸ線マスクフレーム１２４との接着は高々数
点で行うことが多く、歪み低減の観点からは１点のみで
接着するのが最良とされている。しかし、１点のみで接
着すると、振動を生じ易いほか、例えばＸ線マスク１２
０の検査やパタンの寸法測定を行う際にマスク面を水平
にして置くと、片持ち梁のようになるためＸ線マスク１
２０の全荷重が接着箇所にかかり、接着剤が剥がれた
り、傾いて被露光基板との平行度が低下する。また、大
気中で露光を行う場合に、Ｘ線取出窓とＸ線マスク１２
０の間にヘリウムを流してＸ線取出窓とＸ線マスク１２
０の間でのＸ線の減衰を防ごうとすると、ヘリウムがＸ
線マスク１２０とＸ線マスクフレーム１２４との間の隙
間から大量に逃げてしまい、ヘリウム置換に必要な時間
の増加やヘリウム置換率の低下を招くという問題もあっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来はＸ線マスクを接着剤でＸ線マスクフレームに固着
して使用していたため、 洗浄が困難、または洗浄して再び使用できる状態にす
るのに極めて大きな労力や長い時間を要する、 接着によってＸ線マスクが変形し、パタン位置精度や
平面度の低下を生ずる、という問題があった。

【００１２】本発明は、上記した従来の問題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、接着
剤を用いず、Ｘ線マスクが変形したりすることがなく、
またＸ線マスクの洗浄が容易で、パタン位置精度および
平面度を良好に維持し得るＸ線マスクフレームおよびＸ
線マスクの保持方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め第１の発明に係るＸ線マスクフレームは、フレーム本
体に設けられＸ線マスクの側面をＸ線マスクの板厚方向
と直交する方向から保持するマスク保持部材を備え、こ
のマスク保持部材によるマスク保持力の作用線がＸ線マ
スクのバックエッチング部を通らないことを特徴とす
る。また、第２の発明に係るＸ線マスクフレームは、上
記第１の発明において、Ｘ線マスクに対するマスク保持
部材力の作用点がバックエッチング部より外側で、かつ
バックエッチング部の中心を通る線に対して略対称な位
置であることを特徴とする。また、第３の発明に係るＸ
線マスクフレームは、上記第１または第２の発明におい
て、マスク保持部材がＸ線マスクを挟んで対向するよう
少なくとも２つ設けられていることを特徴とする。ま
た、第４の発明に係るＸ線マスクフレームは、上記第
１，第２または第３の発明において、マスク保持部材が
Ｘ線マスクに対して接近離間する方向に移動自在に設け
られ、前記Ｘ線マスクを挾んで前記マスク保持部材と対
向する他のマスク保持部材がフレーム本体に設けられた
固定保持部または固定保持部材であることを特徴とす
る。また、第５の発明に係るＸ線マスクフレームは、上
記第１、第２、第３または第４の発明において、マスク
保持部材をばねによって保持し、Ｘ線マスク方向に付勢
したことを特徴とする。また、第６の発明に係るＸ線マ
スクフレームは、上記第１、第２、第３、第４または第
５の発明において、マスク保持部材をＸ線マスクから後
退した待機位置に係止する機構を備えたことを特徴とす
る。また、第７の発明に係るＸ線マスクフレームは、上
記第６の発明において、フレーム本体に凹部を設け、こ
の凹部内にマスク保持部材と、このマスク保持部材を保
持するばねと、マスク保持部材を待機位置に係止する機
構とを収容したことを特徴とする。また、第８の発明に
係るＸ線マスクフレームは、上記第１〜第７の発明のう
ちのいずれか１つの発明において、Ｘ線マスクの側面に
設けられた段差部分に係合する係合部をマスク保持部材
に設けたことを特徴とする。

【００１４】また、第９の発明に係るＸ線マスクの保持
方法は、Ｘ線マスクをＸ線マスクフレームの表面上に載
置し、マスク保持部材によりＸ線マスクの側面でかつＸ
線マスクを保持する力の作用線がＸ線マスクのバックエ
ッチング部を通らない位置を保持することを特徴とす
る。さらに、第１０の発明に係るＸ線マスクの保持方法
は、ランアウトによりＸ線マスク上のパタンが露光フィ
ールドが広がる方向にずれて転写される量を低減または
補正するのに適切なＸ線マスクの歪みを、Ｘ線マスクを
保持する力の作用線がＸ線マスクのバックエッチング部
を通らない位置を押えることにより生じさせ、露光時に
ランアウトに起因するパタンのずれ量が低減または補正
される状態でＸ線マスクを保持することを特徴とする。

【００１５】Ｘ線マスクフレームはＸ線マスクを保持す
るマスク保持部材を備えている。Ｘ線マスクをＸ線マス
クフレームから外すと、Ｘ線マスクだけを洗浄すること
ができ、また洗浄終了後、再びＸ線マスクフレームに容
易に取付け直すことができる。マスク保持部材は、Ｘ線
マスクの側面で、Ｘ線マスクを保持する力の作用線がＸ
線マスクのバックエッチング部を通らない部位を保持し
ているので、Ｘ線マスクの露光フィールドは、四角形の
場合、大略四角形を保ったまま変形する。この変形量が
パタン転写時のランアウトによって露光フィールドが広
がる量と逆方向で略同じ量であれば、ランアウトを相殺
することができ、正規の露光フィールド寸法で製作した
Ｘ線マスク上のパタンを正規の露光フィールド寸法で被
露光基板上に転写することができる。

【００１６】ばねによってマスク保持部材をＸ線マスク
に押し付けると、Ｘ線マスクの所定の位置にはばねの強
さで決まる一定のマスク保持力が加えられるため、Ｘ線
マスクをＸ線マスクフレームに取付けた状態におけるＸ
線マスクの歪みの量は一定で再現性があり、Ｘ線マスク
を押えるばねの強さを変えれば歪みの量を制御すること
が可能である。また、ばねの強さを適切に選べば、Ｘ線
マスクの歪みが許容値以下となるようにすることもでき
る。また、Ｘ線マスクには、Ｘ線マスクの面方向、言い
換えれば板厚方向と直交する方向の保持力しか加えない
ので、Ｘ線マスクをＸ線マスクフレームに取付けても、
平面度の劣化が生じない。

【００１７】マスク保持部材の係止部は、Ｘ線マスクの
側面に設けられた段差部分に係合することで、Ｘ線マス
クの板厚方向の移動を規制しマスク保持部材から脱落す
るのを防止する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るＸ
線マスクフレームの一実施の形態を示す分解斜視図であ
り、図においてはＸ線マスクをＸ線マスクフレームに取
付けた状態を示している。Ｘ線マスク１２０は、図６に
示したように、シリコン等からなるマスク基板１１７の
表面にＣＶＤ法等によりＸ線透過薄膜１１８を形成し、
その上にＸ線吸収体金属パタン１１９またはＸ線を一部
吸収するとともにその位相を所定量変化させる位相シフ
タパタン、あるいはその両方を配置して構成されてい
る。マスク基板１１７は、裏面中央部がバックエッチン
グされ、このバックエッチング部１２６（図６参照）が
Ｘ線１２２によって照射されることにより、前記Ｘ線吸
収体金属パタン１１９と大略同じ形状のパタンが被露光
基板１２１上にレジストパタンとして転写される。バッ
クエッチング部１２６としては、本実施の形態において
は矩形に形成した場合を示し、このバックエッチング部
１２６を覆っている部分がＸ線透過部であるメンブレン
１１８ａを形成している。

【００１９】このようなＸ線マスク１２０が取付けられ
るＸ線マスクフレーム１は、所要の板厚を有する方形ま
たは矩形の板体からなるフレーム本体２と、このフレー
ム本体２の表面、すなわちＸ線マスク１２０が取付けら
れ被露光基板１２１と対向する面をＸ線マスク１２０が
露出した状態で覆う上下２つのカバー５，５を備え、フ
レーム本体２の内部に前記Ｘ線マスク１２０を着脱自在
に４点保持する同一形状からなる２つのマスク保持部材
６，６がＸ線マスク１２０を挟んで上下方向において対
向するように組み込まれている。

【００２０】前記フレーム本体２は金属等で作製され、
表面側に前記各カバー５がそれぞれ着脱可能に嵌合され
る２つのカバー用凹部７が形成され、また各凹部７の底
面には前記マスク保持部材６を収容する凹部８がそれぞ
れ形成されている。凹部７，８の形状および深さは任意
である。フレーム本体２の表面でＸ線マスク１２０が設
置される中央部と、その周辺部との表面の高さ関係は任
意でよい。Ｘ線マスク１２０が設置される中央部分を高
い平面度で仕上げるには、当該部分を周辺部と同一平面
にするか周辺部より突出させた方がよい。しかし、Ｘ線
マスク１２０とフレーム本体２の合計厚さを小さくした
り、Ｘ線マスク１２０を載置する際の位置決めを容易に
するため、Ｘ線マスク１２０が設置される部分をその周
辺部より低い窪みとし、その中にＸ線マスク１２０をは
め込むようにしてもよい。

【００２１】前記マスク保持部材６は、金属板の折り曲
げ加工等によって形成され、基部が板ばね９の中央部に
ばね押え１０を介して複数個のねじ１１により固定さ
れ、先端側にＸ線マスク１２０の側面を保持する左右２
つの保持部１３，１３が一体に設けられている。保持部
１３によって保持されるＸ線マスク１２０の側面部分
は、マスク保持部材６のＸ線マスク１２０を保持する力
（マスク保持力）の作用線がＸ線マスク１２０のバック
エッチング部１２６を通らない箇所であることが好まし
い。すなわち、図２（ｂ）に示すようにＸ線マスク１２
０に対するマスク保持力Ｆの作用線またはその延長線が
Ｘ線マスク１２０のバックエッチング部１２６より外側
で、かつバックエッチング部１２６の中心Ｏを通る線１
５を挟んでその両側に略等距離はなれた位置、言い換え
れば前記線１５に対して略対称な位置とされる。

【００２２】前記保持部１３は、Ｘ線マスク１２０側に
折り曲げられ、フレーム本体２の表面側に突出してい
る。保持部１３の突出量は、Ｘ線マスク１２０の板厚よ
り小さく設定されている。Ｘ線マスク１２０は、シリコ
ン等の脆弱材料であるため、マスク保持部材６のフレー
ム本体２の表面側に突出する部分と前記保持部１３のＸ
線マスク１２０と接触する接触面には、ゴム、スポン
ジ、高分子材料等からなるシート等の緩衝部材１６を貼
り着ければなおよい。Ｘ線マスク１２０のハンドリング
やＸ線ステッパ、Ｘ線マスク欠陥検査装置、Ｘ線マスク
パタン寸法測定装置、Ｘ線マスクパタン位置測定装置等
におけるマスク搬送や装置動作時間中の微小な外乱振動
等によってＸ線マスク１２０がフレーム本体２から離脱
したり、ずれたりしないように配慮する。

【００２３】前記板ばね９は、前記凹部８内に水平に配
置され、両端部が凹部８の壁面にばね押え１７を介して
複数個のねじ１８によりそれぞれ固定されることによ
り、前記マスク保持部材６をＸ線マスク１２０方向に付
勢している。このような板ばね９に取付けられたマスク
保持部材６は、板ばね９の面と直交する上下方向にのみ
移動自在とされ、フレーム本体２の前後、左右方向に対
しては前記カバー５および凹部８によって規制されてい
る。

【００２４】ただし、マスク保持部材６を平行板ばねに
よって保持するなどして確実に案内するようにすれば、
必ずしもカバー５と凹部８によって前後、左右方向の移
動を規制する必要はない。逆に、マスク保持部材６がカ
バー５や凹部８によって案内されるようにしておけば、
板ばね９はマスク保持部材６を単にＸ線マスク１２０方
向に付勢するだけでよい。その場合は、板ばね９の代わ
りにコイルばね等を用いてもよい。要するに、マスク保
持部材６の案内方法やＸ線マスク１２０を保持するため
のマスク保持力Ｆを加えるばねの種類、個数は任意であ
る。なお、フレーム本体２にカバー５を取付ける方法
は、嵌合に限らず、接着、ねじ止め等によって取付けて
もよい。また、Ｘ線マスクフレーム１を構成する各部品
の材料も任意でよいことは言う迄もない。また、カバー
５はフレーム本体２に対して開閉自在に取付けられるも
のであってもよい。

【００２５】本実施の形態においては、図１に示すよう
にマスク保持部材６や板ばね９をＸ線マスク１２０を挟
んで上下方向に対向するように設けたが、左右方向に対
向させて配置してもよい。また、必ずしもそのようにし
なくてもよい。例えば、一方のマスク保持部材６をフレ
ーム本体２に固定し、他方のマスク保持部材６のみを板
ばね９に取付け、この他方のマスク保持部材をＸ線マス
ク１２０に押し付けるようにしてもよい。その場合、固
定側のマスク保持部材は必ずしも可動側のマスク保持部
材６と同じものを用いる必要はなく、フレーム本体２に
一体に突設した突起などを固定保持部としたり、適宜な
形状の固定保持部材を設ければよい。

【００２６】図２はＸ線マスクを保持する場所とメンブ
レンの歪み方との関係を示す図で、（ａ）はＸ線マスク
１２０を保持するマスク保持力Ｆの作用線またはその延
長線がＸ線マスク１２０のバックエッチング部１２６を
通る中央部を２点保持した場合、（ｂ）は図１に示した
Ｘ線マスクフレーム１によりバックエッチング部１２６
より外側で、かつバックエッチング部１２６の中心Ｏを
通る線１５を挟んでその両側に略等距離はなれた位置を
４点保持した場合である。（ａ）図に示す保持状態にお
いては、マスク保持力Ｆがバックエッチング部１２６の
中央を通るため、Ｘ線透過薄膜１１８のメンブレン１１
８ａは、誇張して示すと破線３０で示すように糸巻形に
変形する。メンブレン１１８ａがこのような糸巻形に変
形すると、変形が一様でないため、後述するランアウト
の補正に利用しづらくなる。

【００２７】これに対し、図２（ｂ）においては、Ｘ線
マスク１２０をバックエッチング部１２６より外側にお
いて保持しているので、マスク保持力ＦがＸ線マスク１
２０に加わると、Ｘ線透過薄膜１１８のメンブレン１１
８ａは、誇張して示すと破線３１で示すように略四角形
の形状を保ったままマスク保持力Ｆの作用方向に圧縮変
形する。この場合には、保持によるＸ線マスク１２０の
変形を転写時のランアウトと相殺し、ランアウトによる
転写位置誤差を効果的に補正することが可能である。

【００２８】Ｘ線マスク１２０上のパタンを被露光基板
上に転写する場合、一般にＸ線源の発光点の大きさは露
光フィールドの大きさより小さいので、Ｘ線１２２が自
然に発散するのを利用したり、反射鏡等でＸ線束を拡げ
たり、１方向または直交する２方向にＸ線を走査したり
して露光フィールドの全域にＸ線１２２を照射してい
る。そのため、Ｘ線マスク１２０には外側に広がるＸ線
１２２が照射され、Ｘ線マスク１２０上のパタンフィー
ルドがＸ線１２０の照射角に応じて被露光基板上に広が
って転写される。これを「ランアウト現象」と呼んでい
る。

【００２９】大規模集積回路や光素子のパタン形成等に
Ｘ線リソグラフィを適用する場合、素子構造を作るには
被露光基板上に順次パタン形成を繰り返して行く必要が
あり、最初の層のパタン形成以外では、既に被露光基板
上に作り込まれた既形成パタン上に正確に重ねて新しい
層のパタンを転写しなければならない。上記のランアウ
ト現象によるランアウト量が大きい場合、全部の層を同
じＸ線リソグラフィにより形成すればよいが、大きいパ
タンしかない層をコストの安い光リソグラフィを用いて
パタン形成したり、微細な穴パタンを電子ビーム描画を
用いて形成したりする等他のリソグラフィ手段が混在す
ると、既形成パタン上に必要な精度で正確に重ねて新た
なパタンを転写することができなくなる。Ｘ線リソグラ
フィ技術以外のリソグラフィ手段を用いる場合にはラン
アウトを生じないので、露光フィールドの大きさが異な
ってしまうためである。

【００３０】本発明のＸ線マスクフレーム１を利用する
と、このランアウト現象によりパタンフィールドが広が
って被露光基板上に転写される量を低減または補正する
ことができる。すなわち、上記したようにＸ線マスク１
２０をマスクが内側に縮む方向に押え付けてＸ線マスク
フレーム１上に保持しているので、Ｘ線マスク１２０の
歪みは上記ランアウト現象と逆の方向に生じる。したが
って、保持によるＸ線マスク１２０の歪みを利用してラ
ンアウトを低減することができ、保持による歪み量がラ
ンアウト量と逆方向に同量になるようにすれば、完全に
補正することもできる。

【００３１】図１において、Ｘ線マスク１２０を本発明
のＸ線マスクフレーム１に取付けるには、マスク保持部
材６を板ばね９に抗して後退させた状態でＸ線マスク１
２０をフレーム本体２上に設置する。この作業を容易に
行うためには、マスク保持部材６を後退させた位置に係
止できるようにした方がよい。

【００３２】図３はマスク保持部材をＸ線マスクから後
退した待機位置に係止する機構を備えた本発明の他の実
施の形態を示す正面図で、図の上半分は図１に示したカ
バー５を取り外した状態、下半分はカバー５を取付けた
状態を示す。なお、図中図１に示した構成部材等と同一
のものについては同一符号をもって示し、その説明を適
宜省略する。図１においては図示を省略したが、フレー
ム本体２の表面でＸ線マスクが設置される中央部には、
露光用Ｘ線によるＸ線マスクの照射を可能にする矩形の
開口４０が形成されている。図においては、大略四角形
としたが、円形、長方形等任意の形状の開口であっても
よい。

【００３３】フレーム本体２の表面を覆うカバー５に
は、それぞれ上下、左右方向に長い長穴５１，５２が２
つずつ形成され、縦方向に長い長穴５１にマスク保持部
材６に突設された突子５３が摺動自在に嵌挿されてい
る。一方、横方向に長い長穴５２には、前記マスク保持
部材６をＸ線マスクから後退させた位置、すなわち待機
位置に係止するストッパ５４が摺動自在に嵌挿されてい
る。

【００３４】フレーム本体２の表面に形成された各凹部
７の底面には、マスク保持部材６を収容する凹部８に加
えて２つの凹部５５，５５がマスク保持部材６を挾んで
対向するように、かつ凹部８に連通するようにそれぞれ
形成され、これらの凹部５５内に前記ストッパ５４と、
このストッパ５４をマスク保持部材６に押し付ける圧縮
コイルばね５７が収納されている。ストッパ５４は、通
常マスク保持部材６の外側面に圧接され、マスク保持部
材６がＸ線マスクから後退されると、圧縮コイルばね５
７の力によりマスク保持部材６の外側面に設けられた凹
部５８に係入され、これによりマスク保持部材６をＸ線
マスクから後退した待機位置に係止する機構を構成して
いる。マスク保持部材６の係止状態を解除するには、ス
トッパ５４を長穴５２に沿って圧縮コイルばね５７に抗
して移動させ、凹部５８との係合状態を解除すればよ
い。ストッパ５４の凹部５８に係合する部位の形状を適
切な半径の円弧面または球面あるいは面取りを施した滑
らかな形状としておき、この部分が圧縮コイルばね５７
のばね力でマスク保持部材６の凹部５８に係入するよう
にしておけば、ストッパ５４を動かさなくてもマスク保
持部材６をＸ線マスクを保持する方向に押すことにより
ストッパ５４と凹部５８の係合を解除することができ、
Ｘ線マスクの保持位置に速やかに復帰させることができ
る。

【００３５】図３においては、マスク保持部材６の外側
面に凹部５８を設けた例を示したが、凹部５８を設ける
位置は任意である。例えば、マスク保持部材６の内側面
でもよい。その場合は、ストッパ５４と圧縮コイルばね
５７を凹部５８に対応するように設ければよい。また、
フレーム本体２に設けた凹部８の底面にストッパ５４と
圧縮コイルばね５７を収容する凹部を形成し、マスク保
持部材の裏側面に凹部５８を設けることも可能である。
凹部５５，５８等の形状は、図に示す矩形のほかＶ溝、
Ｕ溝等の形状であってもよく、また凹部ではなく穴やス
リット等であってもよい。ストッパ５４やばね５７の種
類、形状等も任意である。また、ばね５７がストッパ５
４を兼ねるものであってもよい。例えば、フレーム本体
２やカバー５等に取付けた板ばねの一部が凹部５８に引
っ掛かってマスク保持部材６を所定の位置に保持するよ
うにしてもよい。

【００３６】上記とは逆に、フレーム本体２やカバー５
に凹部、穴もしくはスリットを設け、これに係入するス
トッパをマスク保持部材６側に設けるようにしてもよ
い。

【００３７】図４は本発明のさらに他の実施の形態を示
すカバーを取り除いた状態の正面図である。図１および
図３に示した実施の形態では、２つのマスク保持部材６
によりＸ線マスク１２０を上下方向から押圧し４点保持
した例を示したが、本実施の形態においては、４つのマ
スク保持部材６を用いてＸ線マスクを直交する２方向、
すなわち垂直および水平方向から押圧し、８点で保持す
るようにしている。

【００３８】フレーム本体２の中央には円形の開口４０
が形成され、また表面側にはこの開口４０の全周を取り
囲み４つ全てのマスク保持部材６を収容する１つの凹部
７０が形成されている。開口４０としては、円形に限ら
ず四角形、長方形等任意の形状でよいことは図３に示し
た実施の形態と同様である。フレーム本体２の表面で開
口４０と凹部７０との間に設けられた円環部７２は、凹
部７０より突出し、その表面がＸ線マスクの設置面を形
成している。なお、フレーム本体２の表面とＸ線マスク
が設置される設置面の高さ関係は任意でよい。フレーム
本体２の四隅部は、板ばね９をばね押え１７等で支持す
るとともに、マスク保持部材６の案内となっている。ま
た、凹部７０の各内壁に２つずつ突設された合計８つの
凸部７４は、図示していないカバーをフレーム本体２に
ねじ止めするための固定部として用いられる。この凸部
７４の突出形状は任意であり、フレーム本体２に対する
カバーの取付け方によっては不要である。カバーの数は
任意であり、１つであってもよい。

【００３９】各マスク保持部材６は２つの保持部１３を
一体に備え、上記した実施の形態と同様に両端部が固定
された板ばね９の中央部に固定され、そのばね力によっ
てＸ線マスクを保持する。各マスク保持部材６の保持部
１３は、図２（ｂ）に示したようにＸ線マスクを保持す
るマスク保持力Ｆの作用線またはその延長線がＸ線マス
クのバックエッチング部より外側で、かつバックエッチ
ング部の中心を通る線を挟んでその両側に略等距離はな
れた位置とされる。

【００４０】また、図示を省略したが、各マスク保持部
材６を後退した待機位置に係止するストッパを図３に示
した実施の形態と同様に設けた方が便利である。また、
４つのマスク保持部材６のうち水平、垂直方向のマスク
保持部材の各１つを板ばね９に固定し、残りのマスク保
持部材をフレーム本体２やカバーに設けられた保持固定
部または固定保持部材としてもよい。

【００４１】固定側には必ずしもマスク保持部材６と同
じものを用いる必要はなく、被露光基板を支える任意の
形状の固定保持部または固定部材を設ければよい。その
場合、Ｘ線マスクの取付けには固定側にＸ線マスクを当
て、反対側のマスク保持部材をＸ線マスクに押し付けれ
ばよい。

【００４２】図５は本発明のさらに他の実施の形態を示
す断面図である。この実施の形態においては、Ｘ線マス
ク１２０の周面に段差部８０を略全周もしくは一部のみ
に部分的に設け、この段差部８０に係合しＸ線マスク１
２０の板厚方向の移動を規制する係合部８１をマスク保
持部材６に設けている。この係合部８１は、保持部を兼
用する。

【００４３】Ｘ線マスク１２０の側面、すなわち周囲を
なす面は円筒面や平面等の段差の存在しない面であるこ
とが多いので、図１、図３、図４に示した実施の形態の
ように側面を保持する場合、Ｘ線マスク１２０はその厚
さ方向に対しては、マスク保持部材６の端面とＸ線マス
ク１２０の側面との摩擦力だけで支えられる。したがっ
て、Ｘ線マスク１２０に板厚方向の何らかの力が加わる
とＸ線マスク１２０がＸ線マスクフレーム１から外れて
しまう懸念がある。しかし、図５に示すように、Ｘ線マ
スク１２０の側面に段差部８０を設け、マスク保持部材
６に段差部８０に係合する係合部８１を設ければ、Ｘ線
マスク１２０に板厚方向の力が加わってもＸ線マスク１
２０がＸ線マスクフレーム１から外れることがない。そ
の他の構成は図１、図３または図４に示した実施の形態
と同様である。

【００４４】図１、図３、図４および図５に示した実施
の形態では、フレーム本体２の形状を四角形としたが、
これに限らず円形、長方形など任意の形状でよく、図４
に示したように面取り８３部を設けたり、Ｘ線マスク１
２０の方向を容易に識別するためのカット部８４や切り
欠き等を設けてもよい。図５においてもフレーム本体２
の形状は任意である。

【００４５】また、本発明を適用する対象のＸ線マスク
１２０の外形形状、寸法等も任意である。図１、図３、
図４の実施の形態で想定した円形のＸ線マスクまたはそ
れにオリエンテーションフラットが設けられたＸ線マス
クのほか四角形のＸ線マスク等にも適用できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＸ線マ
スクフレームによれば、フレーム本体に設けられＸ線マ
スクの側面をＸ線マスクの板厚と直交する方向から保持
するマスク保持部材を備え、このマスク保持部材による
マスク保持力の作用線がＸ線マスクのバックエッチング
部を通らないようにしたので、Ｘ線マスクをＸ線マスク
フレームに対して簡便に脱着でき、接着剤で接着する必
要がない。したがって、Ｘ線マスクフレームへの着脱の
工数を考えずにＸ線マスクを洗浄できる。また、Ｘ線マ
スクフレームに取付けた状態の外形形状をＸ線マスクフ
レームにＸ線マスクを接着した場合とほとんど同じにで
きるので、Ｘ線露光は勿論、Ｘ線マスクの欠陥検査やＸ
線マスク上のパタンの寸法測定、位置測定等も従来の装
置を用いてＸ線マスクフレームに接着したＸ線マスクの
場合と同様にできる。さらに、前記の各種装置のうちＸ
線マスクを水平に保持する装置にＸ線マスクを装着した
場合には、Ｘ線マスクの振動や．取付け時に生じるＸ線
マスクの傾斜角を、１点接着の場合よりかなり小さくで
きる。

【００４７】また、本発明は、マスク保持部材をばねに
よって保持し、Ｘ線マスク方向に付勢したので、Ｘ線マ
スクを略一定のマスク保持力で保持することができる。

【００４８】また、本発明は、マスク保持部材をＸ線マ
スクから後退した待機位置に係止する機構を備えている
ので、Ｘ線マスクの脱着作業が容易である。

【００４９】また、本発明は、フレーム本体に凹部を設
け、この凹部内にマスク保持部材と、このマスク保持部
材を保持するばねと、マスク保持部材を待機位置に係止
する機構とを収容したので、フレーム本体を薄形化する
ことができる。

【００５０】また、本発明は、Ｘ線マスクの側面に設け
られた段差部分に係合する係合部をマスク保持部材に設
けたので、Ｘ線マスクの板厚方向の移動を規制すること
ができる。

【００５１】また、本発明において、マスクの保管時
は、Ｘ線マスクフレームでＸ線マスクを保持したまま従
来の保管ケースに保管することができるほか、Ｘ線マス
クを取り外してＸ線マスクだけを保管することもでき
る。Ｘ線マスクフレームに取付けたままＸ線マスクを保
管すると、すぐに使用できる反面、Ｘ線マスクフレーム
の分だけ保管スペースが余分に必要となる。また、Ｘ線
マスクの枚数分だけＸ線マスクフレームが必要となる。
本発明のＸ線マスクフレームを使用すれば、当面使用す
る予定のあるＸ線マスクはＸ線マスクフレームに取付け
たまま保管し、当面使用予定のないＸ線マスクはＸ線マ
スクだけで保管する等、任意に保管方法を工夫できる。
また、Ｘ線マスクの着脱が簡便であるから、すべてＸ線
マスクだけで保管することもできる。したがって、Ｘ線
マスクフレームの節約による経費低減、Ｘ線マスクの保
管スペースの節減等の効果も見込める。

【００５２】さらに、本発明によれば、Ｘ線取出窓とＸ
線マスクの裏面との間をヘリウムで置換した大気中での
露光装置に用いる場合の、Ｘ線マスクとＸ線マスクフレ
ームとの間からのヘリウムの漏れを低減することができ
る。Ｘ線マスクフレームにＸ線マスクを従来のように高
々数点以下で接着した場合、置換するためのヘリウムが
Ｘ線マスクとＸ線マスクフレームとの接着間隙から漏れ
る。しかし、本発明では、Ｘ線マスクをＸ線マスクフレ
ーム上に載置し、Ｘ線マスクの側面をマスク保持部材に
よって保持し、Ｘ線マスクとＸ線マスクフレームとの間
に意図的な隙間を設けていないので、ヘリウムの漏れ流
路となる隙間が従来より狭くなる。したがって、ヘリウ
ム消費量の低減やヘリウム置換に必要な時間を短縮する
ことができる。

【００５３】また、本発明に係るＸ線マスクフレームお
よびＸ線マスクの保持方法によれば、ランアウト現象に
よりパタンフィールドが広がって被露光基板上に転写さ
れる量を低減または補正することができる。すなわち、
Ｘ線マスクをマスクが内側に縮む方向に押え付けてＸ線
マスクフレーム上に保持するので、Ｘ線マスクの歪みは
上記ランアウト現象と逆の方向に生じる。したがって、
保持によるＸ線マスクの歪みを利用してランアウトを低
減することができ、保持による歪み量がランアウト量と
逆方向に同量になるようにすれば、完全に補正すること
もできる。

【００５４】シンクロトロン放射光Ｘ線を用いる場合に
は、一般にＸ線は略水平な方向に取り出され、ビーム形
状が水平方向に長く鉛直方向に短い形状となる。そのた
め、ミラー等を用いてＸ線束を鉛直方向に拡大したり、
Ｘ線束を鉛直方向に走査したりして所要の露光フィール
ドの大きさを確保している。このような場合には、前記
ランアウトは鉛直方向にのみ大きく生じる。したがっ
て、本発明のＸ線マスクフレームにおいて、先の図１に
示したようにＸ線マスクを１方向のみの力で保持し、保
持方向を鉛直方向とすれば、保持によるマスク基板の鉛
直方向の微小歪みによってランアウトを補正し、Ｘ線マ
スク上のパタンを本来の露光フィールド寸法をもって被
露光基板上に転写できる。

【００５５】一方、プラズマＸ線源や露子線励起型Ｘ線
源を用いる場合には、一般にビーム形状や射出角分布は
略射出軸に対して対称となる。したがって、ランアウト
も露光フィールド内で縦横に略同量生じる。このよう
に、ランアウトが露光フィールド内で略軸対称に生ずる
場合には、本発明のＸ線マスクフレームにおいて、先の
図４に示したようにＸ線マスクを直交する２方向の力で
保持し、保持によって生ずる微小歪みが直交する２方向
で略同じに生ずるようにすれば、ランアウトを的確に相
殺し、Ｘ線マスク上のパタンを本来の露光フィールド寸
法をもって被露光基板上に転写できる。

【００５６】上記のようにＸ線マスク上のパタンを本来
の露光フィールド寸法をもって被露光基板上に転写でき
るようにすれば、光リソグラフィや電子ビーム描画等で
形成したパタンとも露光フィールド内の全域で精度良く
重ね合わせを行うことができる。

【００５７】上記の説明では、他のリソグラフィ手段を
用いてパタン形成した層上にＸ線リソグラフィで形成す
るパタンを重ね合わせる場合について述べたが、逆に、
先にＸ線リソグラフィでパタン形成した層上に他のリソ
グラフィ手段によるパタンを重ね合わせる場合にも、本
発明のＸ線マスクフレームを利用してランアウトを低減
または補正しておけば、重ね合わせ精度を向上できるこ
とは言う迄もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＸ線マスクフレームの一実施の
形態を示すＸ線マスクを取付けた状態の分解斜視図であ
る。

【図２】 Ｘ線マスクを保持する場所とメンブレンの歪
み方との関係を示す図で、（ａ）はＸ線マスクを保持す
るマスク保持力の作用線またはその延長線がＸ線マスク
バックエッチング部を通る中央部を２点保持した場合、
（ｂ）は図１に示したＸ線マスクフレームによりバック
エッチング部より外側で、かつバックエッチング部の中
心を通る線を挟んでその両側に略等距離はなれた位置を
４点保持した場合である。

【図３】 本発明の他の実施の形態を示す正面図であ
る。

【図４】 本発明のさらに他の実施の形態を示すカバー
を取り除いた正面図である。

【図５】 本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図
である。

【図６】 Ｘ線リソグラフィの原理を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１…Ｘ線マスクフレーム、２…フレーム本体、５…カバ
ー、６…マスク保持部材、７，８…凹部、９…板ばね、
１３…保持部、５４…ストッパ、５７…圧縮コイルば
ね、５８…凹部、８０…段差部、８１…係合部、１１８
…Ｘ線透過薄膜、１１９…Ｘ線吸収体金属、１２０…マ
スク基板、１２３…被露光基板、１２５…接着剤、Ｆ…
マスク保持力。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム本体に設けられＸ線マスクの側
   面をＸ線マスクの板厚と直交する方向から保持するマス
   ク保持部材を備え、このマスク保持部材によるマスク保
   持力の作用線がＸ線マスクのバックエッチング部を通ら
   ないことを特徴とするＸ線マスクフレーム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＸ線マスクフレームにお
   いて、 Ｘ線マスクに対するマスク保持力の作用点がバックエッ
   チング部より外側で、かつバックエッチング部の中心を
   通る線に対して略対称な位置であることを特徴とするＸ
   線マスクフレーム。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のＸ線マスクフレ
   ームにおいて、 マスク保持部材がＸ線マスクを挟んで対向するよう少な
   くとも２つ設けられていることを特徴とするＸ線マスク
   フレーム。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載のＸ線マスク
   フレームにおいて、 マスク保持部材がＸ線マスクに対して接近離間する方向
   に移動自在に設けられ、前記Ｘ線マスクを挾んで前記マ
   スク保持部材と対向する他のマスク保持部材がフレーム
   本体に設けられた固定保持部または固定保持部材である
   ことを特徴とするＸ線マスクフレーム。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載のＸ線マ
   スクフレームにおいて、 マスク保持部材をばねによって保持し、Ｘ線マスク方向
   に付勢したことを特徴とするＸ線マスクフレーム。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４または５記載のＸ
   線マスクフレームにおいて、 マスク保持部材をＸ線マスクから後退した待機位置に係
   止する機構を備えたことを特徴とするＸ線マスクフレー
   ム。
7. 【請求項７】 請求項６記載のＸ線マスクフレームにお
   いて、 フレーム本体に凹部を設け、この凹部内にマスク保持部
   材と、このマスク保持部材を保持するばねと、マスク保
   持部材を待機位置に係止する機構とを収容したことを特
   徴とするＸ線マスクフレーム。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のうちのいずれか１つに記
   載のＸ線マスクフレームにおいて、 Ｘ線マスクの側面に設けられた段差部分に係合する係合
   部をマスク保持部材に設けたことを特徴とするＸ線マス
   クフレーム。
9. 【請求項９】 Ｘ線マスクをＸ線マスクフレームの表面
   上に載置し、マスク保持部材によりＸ線マスクの側面で
   かつＸ線マスクを保持する力の作用線がＸ線マスクのバ
   ックエッチング部を通らない位置を保持することを特徴
   とするＸ線マスクの保持方法。
10. 【請求項１０】 ランアウトによりＸ線マスク上のパタ
    ンが露光フィールドが広がる方向にずれて転写される量
    を低減または補正するのに適切なＸ線マスクの歪みを、
    Ｘ線マスクを保持する力の作用線がＸ線マスクのバック
    エッチング部を通らない位置を押えることにより生じさ
    せ、露光時にランアウトに起因するパタンのずれ量が低
    減または補正される状態でＸ線マスクを保持することを
    特徴とするＸ線マスクの保持方法。