JP2000012433A - Ｘ線マスク、ｘ線露光装置、ｘ線露光方法、及び、ｘ線転写歪測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線マスク、Ｘ線露光装置、Ｘ線露光方法、
及び、Ｘ線転写歪測定方法に関し、ミラーの揺動に起因
するランナウトの影響による転写パターンの歪を低減す
る。 【解決手段】 少なくともデバイスパターン８を設けた
Ｘ線マスク１をＸ線ステッパに装着する際に、０°、９
０°、１８０°、或いは、２７０°の内の少なくとも２
つ以上の回転角でＸ線ステッパに装着することを可能に
する構造をＸ線マスク１に設ける。

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線マスク、Ｘ線露
光装置、Ｘ線露光方法、及び、Ｘ線転写歪測定方法に関
するものであり、特に、シンクロトロン放射光（ＳＯ
Ｒ）を用いた等倍Ｘ線露光におけるミラーの揺動の影響
による転写パターンの歪を低減するためのＸ線マスク、
Ｘ線露光装置、Ｘ線露光方法、及び、Ｘ線転写歪測定方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】露光用光としてＸ線を用いた等倍Ｘ線リ
ソグラフィーは、優れた解像性を有するために、デザイ
ンルールが０．１５μｍ以下のデバイス作製技術の有力
候補になっており、等倍Ｘ線リソグラフィーに用いるＸ
線マスクは、ＳｉＣ、ＳｉＮ、或いは、ダイヤモンド等
のＸ線を透過するメンブレン、即ち、Ｘ線透過膜と、Ｔ
ａ、Ｗ等のＸ線を吸収する吸収体パターン、即ち、Ｘ線
吸収体パターンとによって構成され、このＸ線マスクを
透過させることによってＸ線強度のコントラストを変化
させてパターンを形成するものである。

【０００３】この様な等倍Ｘ線リソグラフィーに用いる
Ｘ線の光源としては、高輝度で発散角が小さなシンクロ
トロン放射光（ＳＯＲ）を主に利用しているので、図９
を参照してＳＯＲによる等倍Ｘ線リソグラフィーの概念
的構成を説明する。

【０００４】図９参照シンクロトロンから所定の形状の
スリットを介して取り出されたシンクロトロン放射光５
１は、固定された第１ミラー５２によってＸ方向（図に
おいては、紙面に垂直方向）に拡大されたのち、Ｘ線揺
動ミラー５３によってＹ方向、即ち、図において矢印で
示すミラーの揺動方向５４に拡大する。

【０００５】拡大されたシンクロトロン放射光５１は、
ミラーの揺動方向５４に沿って走査されることによって
Ｘ線吸収体パターン５６を設けたＸ線マスク５５に入射
させ、Ｘ線吸収体パターン５６を設けた領域以外の領域
を透過したＸ線が、２０〜３０μｍのギャップを介して
設けられたシリコンウェハ５７上に塗布した厚さが０．
５μｍ程度のＸ線レジスト５８に照射されて、所定の転
写パターンを形成する。

【０００６】この様な、ＳＯＲを用いた等倍Ｘ線リソグ
ラフィーにおいては、Ｘ線の発散角が小さく、且つ、Ｘ
線の波長が紫外線等に比べて格段に短波長であるので、
０．１５μｍ以下の線幅のパターンを精度良く描画する
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なＳＯ
Ｒを用いたＸ線リソグラフィーにおいては、Ｘ線揺動ミ
ラーの揺動に起因してランナウトと呼ばれる発散角の影
響が生じ、転写位置歪や解像性の劣化が生ずるという問
題がある。

【０００８】図１０（ａ）及び（ｂ）参照 図１０（ａ）は、Ｘ線マスクの露光前のマスクパターン
像、即ち、マスクイメージ６１であり、図１０（ｂ）は
図１０（ａ）のＸ線マスクを用いて露光した場合の転写
パターン像、即ち、転写イメージ６２であり、図におい
て矢印のミラーの揺動方向６３に沿った歪が生ずる。

【０００９】この内の転写位置歪については、歪の成分
が分かれば、Ｘ線マスクの作製時に歪の補正を加えてＸ
線マスクを作製する方法があり、ランナウトによる歪の
成分は基本的にはＸ線マスク５５とシリコンウェハ５７
との間のギャップに比例するため、このギャップを変動
させて複数回の転写を行うことで転写歪の成分を求める
ことができる。

【００１０】しかし、転写歪を求める場合、Ｘ線マスク
５５とシリコンウェハ５７とのギャップを変動させて転
写歪を求める場合、Ｘ線マスク５５とシリコンウェハ５
７とのギャップの測定が、ギャップを変動させた毎に正
確に計測されている必要があり、また、ランナウト以外
の要因による転写歪、例えば、Ｘ線照射時における熱に
よるＸ線マスクの変形等に起因する転写歪については、
スキャンされる方向が同じであり、各ギャップで同一条
件となるために、本要因を分離することができないため
未だ正確に算出することができないという問題がある。

【００１１】また、Ｘ線マスクの位置座標と転写された
パターンの位置精度の差からランナウト成分を分離する
手法も考えられるが、位置座標測定装置がＸ線マスクや
ウェハが同じに計測されているか懸念される。これは、
材料の剛性に伴い、試料の自重たわみが異なり、位置変
動を与えているからである。

【００１２】また、デバイス作製においては、解像性、
及び、寸法制御性の向上が要請されており、そのために
は、上述のランナウト成分の影響をできるかぎり小さく
するひ必要がある。

【００１３】したがって、本発明は、ミラーの揺動に起
因するランナウトの影響による転写パターンの歪を低減
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、少なくともデバイスパターン８を設け
たＸ線マスク１において、Ｘ線マスク１をＸ線ステッパ
に装着する際に、０°、９０°、１８０°、或いは、２
７０°の内の少なくとも２つ以上の回転角でＸ線ステッ
パに装着することを可能にする構造を有することを特徴
とする。

【００１５】この様に、Ｘ線マスク１に０°、９０°、
１８０°、或いは、２７０°の内の少なくとも２つ以上
の回転角でＸ線ステッパに装着することを可能にする構
造を設けることによって、４つの回転角の内の任意の回
転角での露光が可能になり、それによって、転写歪の測
定が可能になるので、Ｘ線マスク１の補正が容易にな
り、また、寸法精度の要求される方向を常にＸ線揺動ミ
ラーの揺動方向と垂直となる様に装着することが可能に
なるので高精度のデバイスの製造が可能になる。例え
ば、線幅の寸法精度が要求されるデバイスパターン８の
延在方向とＸ線揺動ミラーの揺動方向とが同じ方向、図
１においてはＹ方向になるように設定する。

【００１６】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、少なくとも２つ以上の回転角でＸ線ステッパに装着
することを可能にする構造が、正規のアライメントマー
ク２〜４と、正規のアライメントマーク２〜４と異なっ
た所定回転量に対するアライメントマーク５〜７から構
成されることを特徴とする。

【００１７】この様に、少なくとも２つ以上の回転角で
Ｘ線ステッパに装着することを可能にする構造は、基準
となるアライメントマーク、即ち、正規のアライメント
マーク２〜４と、正規のアライメントマーク２〜４と異
なった所定回転量に対するアライメントマーク５〜７と
によって構成することができ、０°、９０°、１８０
°、及び、２７０°の全ての回転角に対応するアライメ
ントマークを設けても良い。なお、図１においては、所
定回転量に対応するアライメントマーク５〜７として、
正規のアライメント２〜４に対して９０°回転させたア
ライメントマークを示している。

【００１８】（３）また、本発明は、上記（１）におい
て、少なくとも２つ以上の回転角でＸ線ステッパに装着
することを可能にする構造が、Ｘ線ステッパ側に設けら
れた位置合わせ手段に対応してＸ線マスク１上に設けら
れた物理的構造物であることを特徴とする。

【００１９】この様に、少なくとも２つ以上の回転角で
Ｘ線ステッパに装着することを可能にする構造は、アラ
イメントマークとは別に、Ｘ線ステッパ側に設けられた
位置合わせ手段、例えば、磁石等に対応して、Ｘ線マス
ク１側に鉄片等の複数の磁性体片からなる物理的構造物
を設けても良い。

【００２０】（４）また、本発明は、Ｘ線露光装置にお
いて、Ｘ線マスク１を０°、９０°、１８０°、或い
は、２７０°の内の少なくとも２つ以上の回転角でＸ線
ステッパに装着することを可能にする手段と、被転写試
料をＸ線マスク１と同一の回転量で回転させることを可
能にする手段を設けたことを特徴とする。

【００２１】上記（１）乃至（３）のＸ線マスク１を効
果的に用いるためには、Ｘ線露光装置側にも、Ｘ線マス
ク１を０°、９０°、１８０°、或いは、２７０°の内
の少なくとも２つ以上の回転角でＸ線ステッパに装着す
ることを可能にする手段と、被転写試料をＸ線マスク１
と同一の回転量で回転させることを可能にする手段を設
ける必要がある。

【００２２】（５）また、本発明は、Ｘ線露光方法にお
いて、Ｘ線マスク１に設けたデバイスパターン８の内の
寸法精度の要求される方向とランナウト成分の最も大き
な方向とが直交するようにＸ線マスク１を回転させてＸ
線ステッパにセットすることを特徴とする。

【００２３】この様に、Ｘ線マスク１に設けたデバイス
パターン８の内の寸法精度の要求される方向とランナウ
ト成分の最も大きな方向とが直交するようにすることに
よって、解像性及び寸法精度を向上することができ、そ
れによって、高精度のデバイスパターンの形成が可能に
なる。

【００２４】（６）また、本発明は、Ｘ線転写歪測定方
法において、同一のＸ線マスク１を用いて、０°、９０
°、１８０°、或いは、２７０°の回転角の内の少なく
とも２つの異なった回転角での転写を行ったのち、転写
されたパターンの位置歪を測定し、位置歪の回転角によ
る変動に基づいて転写歪を算出することを特徴とする。

【００２５】この様に、少なくとも２つの異なった回転
角での転写を行ったのち、転写されたパターンの位置歪
を測定することによって、位置歪の回転角による変動に
基づいた転写歪を算出することができ、この転写歪をＸ
線マスク１の作製の際にフィードバックすることによっ
て、ランナウトの影響を低減することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】ここで、図２を参照して、本発明
の第１の実施の形態のＸ線転写歪測定方法を説明する。 図２（ａ）参照 図２（ａ）は、正規の向きで位置計測用パターン、即
ち、位置座標マーク１２を有するＸ線マスク１１の概念
的構成を示す図であり、図においては説明を簡単にする
ために９つの十字マークとして示しており、後の比較の
ために上段の３つの位置座標マーク１２を左から順に
Ａ，Ｂ，Ｃとする。

【００２７】図２（ｂ）参照 次いで、この様なＸ線マスク１１及び厚さ０．５μｍの
Ｘ線レジストを塗布したシリコンウェハ（図示せず）を
Ｘ線ステッパ、即ち、Ｘ線露光装置にセットし、正規の
向きでＸ線露光及び現像を行って図２（ｂ）の左側の転
写パターン像１３を得た。また、Ｘ線マスク１１を正規
の向きに対して１８０°回転させた状態で同様に露光及
び現像を行って右側に示す１８０°回転転写パターン像
１５を得る。

【００２８】この場合の転写パターン像１３及び１８０
°回転転写パターン像１５の外周形状は、Ｘ線のビーム
ライン設計及び制作時に生じる水平方向のランナウト、
即ち、Ｘ方向のランナウトの影響により台形状になり、
且つ、ミラー揺動による垂直方向のランナウト、即ち、
Ｙ方向のランナウトの影響によってＹ方向の伸長した形
状となり、また、十字状の転写位置座標マーク１４の縦
方向の配列も台形の側面の形状に沿って傾く。

【００２９】図２（ｃ）参照 次いで、正規マスク回転位置で転写した左側の転写パタ
ーン像１３における転写位置座標マーク１４の座標測定
を位置検査装置で行うとともに、１８０°回転位置で転
写した右側の１８０°回転転写パターン像１５における
転写位置座標マーク１４の座標測定を位置検査装置で行
ない、この１８０°回転転写パターン像１５における転
写位置座標マーク１４の座標の測定結果を正規マスク回
転位置座標に換算し、換算結果を正規の転写パターン像
１３における転写位置座標マーク１４の座標の測定結果
と比較参照することによって、水平方向のランナウト誤
差を算出することができる。

【００３０】例えば、図２（ｃ）においては、同じＸ線
マスク１１における位置座標マーク１２の内のＡの転写
被座標マーク１４であるＡの位置座標とＡ′の位置座標
を比較することによって、水平方向のランナウト誤差を
算出する。なお、この場合、Ｙ方向のランナウトについ
ては正規の位置においても、１８０°回転させた位置に
おいても同じ影響を受けるので、両者の位置座標を比較
してもＹ方向のランナウト誤差は検出されない。

【００３１】このランナウト誤差データをＸ線マスクの
設計・作製時にフィードバックしてＸ方向のランナウト
を相殺するようにデバイスパターン、アライメントマー
ク、或いは、重ね合わせ評価マークのパターンを変更す
ることによって、水平方向のランナウトによる転写パタ
ーン像における歪を大幅に低減することができる。

【００３２】この第１の実施の形態においては、２回の
露光工程においてＸ線ステッパに対して同一のＸ線マス
ク１１をセットしているので、Ｘ線マスク１の位置誤差
を問題にする必要はなく、また、Ｘ線マスク１１とシリ
コンウェハとの間のギャップを正確に計測する必要がな
いので、歪の測定が容易になる。

【００３３】次に、図３乃至図５を参照して、本発明の
第２の実施の形態のＸ線転写歪測定方法を説明する。 図３（ａ）参照 第１の実施の形態と同様のＸ線マスク１１及び厚さ０．
５μｍのＸ線レジストを塗布したシリコンウェハ１６を
Ｘ線ステッパ（図示せず）に正規の向きでセットする。
なお、図において正規の向きを、Ｘ線マスク１１の位置
座標マーク１２の内の上段のＡ，Ｂ，Ｃの列とオリエン
テーションフラット１７が平行な場合として示してい
る。

【００３４】図３（ｂ）参照 次いで、この正規の向きでＸ線露光及び現像を行って転
写パターン像１３を得る。この場合も上記の第１の実施
の形態と同様に、Ｘ線のビームライン設計及び制作時に
生じる水平方向のランナウトの影響により転写パターン
像１３の外周の形状は台形状で、且つ、ミラー揺動によ
る垂直方向のランナウト垂直方向の伸長した形状とな
り、また、十字状の転写位置座標マーク１４の縦方向の
配列も台形の側面の形状に沿って傾く。

【００３５】図４（ｃ）参照 次いで、Ｘ線マスク１１及び厚さ０．５μｍのＸ線レジ
ストを塗布したシリコンウェハ１６を共に、正規の状態
から右回りで９０°回転した状態でＸ線ステッパ（図示
せず）にセットする。なお、説明の便宜上、Ａ，Ｂ，Ｃ
と同じ位置の位置座標マーク１２をＡ′，Ｂ′，Ｃ′と
する。

【００３６】図４（ｄ）参照 次いで、正規の状態から９０°回転させた向きでＸ線露
光及び現像を行って９０°回転転写パターン像１８を得
る。なお、この場合には、シリコンウェハ１６も９０°
回転させているのでオリエンテーションフラット１７に
沿った辺が側面となる台形状の９０°回転転写パターン
像１８が得られ、転写位置座標マーク１４の内のＡ′，
Ｂ′，Ｃ′の列は台形の側面に沿った列となる。

【００３７】図５（ｅ）参照 次いで、正規マスク回転位置で転写した左側の転写パタ
ーン像１３における転写位置座標マーク１４の座標の測
定を位置検査装置で行うとともに、９０°回転位置で転
写した右側の９０°回転転写パターン像１８における転
写位置座標マーク１４の座標の測定を位置検査装置で行
ない、この９０°回転転写パターン像１８における転写
位置座標マーク１４の座標の測定結果を正規マスク回転
位置座標に換算し、換算結果を正規の転写パターン像１
３における転写位置座標マーク１４の座標の測定結果と
比較参照することによって、ランナウト誤差を算出する
ことができる。

【００３８】この場合、上記の第１の実施の形態におい
て、ビームラインの設計・制作で報じる水平方向のラン
ナウト誤差が計測されているので、この水平方向のラン
ナウト誤差を考慮することによって、上記の図５（ｅ）
におけるランナウト誤差からミラー揺動に伴う垂直方向
のランナウト誤差を算出することができる。

【００３９】この様なランナウト誤差データをＸ線マス
クの設計・作製時にフィードバックしてＹ方向及びＸ方
向のランナウトを相殺するようにデバイスパターン、ア
ライメントマーク、或いは、重ね合わせ評価マークのパ
ターンを変更することによって、Ｙ方向及び水平方向の
ランナウトによる転写パターン像における歪を大幅に低
減することができ、それによって、高精細なデバイスを
再現性良く製造することができる。

【００４０】また、この場合には、Ｘ線照射に伴って発
生する熱によるＸ線マスク１１の変形も含んだ形でラン
ナウト誤差が得られるが、熱による変形は、照射される
マスクパターンの中心ほど熱が逃げにくく、温度が上昇
しやすいことが分かっており、Ｘ，Ｙ方向に発生するラ
ンナウトとは傾向が異なり、熱の影響については分離し
やすい。したがって、これから熱による位置変動につい
ても補正する、或いは、装置設計において、電流値やス
キャン周波数の最適値算出の指針とすることができる。

【００４１】なお、この第２の実施の形態の形態におい
ては、正規位置に対して右回りに９０°回転した９０°
回転転写パターン像１８を利用しているが、左回りに９
０°回転させても良く、即ち、右回りに２７０°回転さ
せても良いものであり、２７０°回転転写パターンを利
用することによっても同様なランナウト誤差を算出する
ことができる。

【００４２】また、上記の第１の実施の形態及び第２の
実施の形態においては、異なった回転角毎に別個のシリ
コンウェハ１６を用いて露光・現像し、座標位置計測を
行っているが、１枚のシリコンウェハを用いて重複露光
したのち、現像し、同じ座標位置に来るべき転写位置座
標マーク１４同士のずれを測定することによってもラン
ナウト誤差を算出することができる。

【００４３】図５（ｆ）参照 図５（ｆ）は、この様な重複露光によってランナウト誤
差を算出する場合に用いる転写位置座標マーク１４の具
体的パターン、即ち、転写位置座標マークパターン１９
の一例を示すもので、ボックス−イン−ボックス型のマ
ークを用いる。右側の図は、例えば、重複露光した場合
の転写位置座標マークＢ及びＢ′の重なり状態の一例を
示すものであり、各座標位置におけるボックス−イン−
ボックス型の転写位置座標マークパターン１９の重なり
状態からランナウト誤差を算出することができる。な
お、転写位置座標マークパターン１９の形状はボックス
−イン−ボックス型に限られるものではなく、バー−イ
ン−バー型のパターンを用いても良いものである。

【００４４】次に、図６乃至図８を参照して、具体的デ
バイスの製造工程に関する本発明の第３の実施の形態を
説明する。 図６（ａ）参照 図６（ａ）は、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・ア
クセス・メモリ）のゲートバス、即ち、ワードラインを
パターニングするためのワードライン露光用Ｘ線マスク
２１の概念的構成を示す図であり、Ｙ方向に延在するワ
ードラインパターン２２を設けるとともに、右辺側に正
規のＹアライメント用マーク２３、上辺側に正規のＸア
ライメント用マーク２４、及び、左辺側に正規のθアラ
イメント用マーク２５を設けている。また、このワード
ライン露光用Ｘ線マスク２１には、９０°回転させて露
光する場合のアライメントマーク、即ち、上辺側に９０
°回転用Ｙアライメント用マーク２６、左辺側に９０°
回転用Ｘアライメント用マーク２７、及び、下辺側に９
０°回転用θアライメント用マーク２８を設けておく。

【００４５】図６（ｂ）参照 図６（ｂ）は、ＤＲＡＭのドレインバス、即ち、ビット
ラインをパターニングするためのビットライン露光用Ｘ
線マスク３１の概念的構成を示す図であり、Ｘ方向に延
在するビットラインパターン３２を設けるとともに、右
辺側に正規のＹアライメント用マーク２３、上辺側に正
規のＸアライメント用マーク２４、及び、左辺側に正規
のθアライメント用マーク２５を設けている。また、こ
のビットライン露光用Ｘ線マスク３１にも、上辺側に９
０°回転用Ｙアライメント用マーク２６、左辺側に９０
°回転用Ｘアライメント用マーク２７、及び、下辺側に
９０°回転用θアライメント用マーク２８を設けてお
く。

【００４６】図７（ｃ）参照 次いで、このワードライン露光用Ｘ線マスク２１と厚さ
０．５μｍのＸ線レジストを塗布したシリコンウェハ３
３を、ワードラインパターン２２の延在方向とオリエン
テーションフラット３４とが直交するようにして、Ｘ線
ステッパ（図示せず）に正規の向き、即ち、回転角が０
°の状態になるようにセットしたのち、Ｘ線露光及び現
像を行い、現像されたＸ線レジストパターンをマスクと
して、ワードラインをパターニングする。この様にセッ
トすることによって、ランナウト成分の大きなミラーの
揺動方向、即ち、Ｙ方向とワードラインパターン２２の
延在方向が一致し、ワードラインの線幅を寸法精度良く
高解像度で、且つ、高いプロセスウインドウでパターニ
ングすることができる。

【００４７】図７（ｄ）参照 次いで、ワードラインを形成し、ビットラインのパター
ニング工程に至ったシリコンウェハ３３とビットライン
露光用Ｘ線マスク２１を共に正規の向きから右回りに９
０°回転した状態でＸ線ステッパにセットし、Ｘ線露光
・現像を行って、現像されたＸ線レジストパターンをマ
スクとしてビットラインをパターニングする。この場合
も、ランナウト成分の大きなミラーの揺動方向とビット
ラインパターン３２の延在方向が一致するようにセット
して露光しているので、ビットラインの線幅を寸法精度
良く高解像度で、且つ、高いプロセスウインドウでパタ
ーニングすることができる。

【００４８】ここで、図８を参照して、この第３の実施
の形態において、高いプロセスウインドウが得られる理
由を簡単に説明する。 図８（ａ）参照 図８（ａ）はランナウト誤差のない理想的な垂直入射が
行われる場合のＸ線露光の状態を示す図であり、Ｘ線４
５がＸ線マスクを構成するＸ線吸収体パターン４２を設
けたＸ線透過膜４１に対して垂直に入射することによっ
て、Ｘ線吸収体パターン４２と投影的に重ならない位置
のＸ線レジスト４４が露光されて１００％露光が行われ
た完全露光領域４６が形成され、現像することによって
精度の高いパターンが形成される。

【００４９】図８（ｂ）参照 図８（ｂ）は、ミラー揺動に伴うランナウト成分により
Ｘ線４５が斜め方向から入射する場合のＸ線露光の状態
を示す図であり、Ｘ線４５がＸ線マスクを構成するＸ線
吸収体パターン４２を設けたＸ線透過膜４１に対して傾
斜して入射することによって、Ｘ線吸収体パターン４２
と投影的に完全に重ならない位置に１００％露光が行わ
れた完全露光領域４６が形成されるとともに、その周囲
にＸ線吸収体パターン４２を半透過したＸ線により不完
全露光された不完全露光領域４７が形成される。

【００５０】この場合の不完全露光領域４７を照射する
Ｘ線４５は、Ｘ線吸収体パターン４２の透過厚さに応じ
て減衰され、それに伴って露光量、即ち、ドーズ量が変
化し、Ｘ線レジスト４４の性質によって、Ｘ線レジスト
パターンとして残る領域の幅が異なってくることにな
り、この不完全露光領域４７がパターンとして残存する
か、或いは、現像時に除去されるかはＸ線４５の強度に
依存することになる。

【００５１】図８（ｃ）参照 図８（ｃ）は、Ｘ線４５の露光強度と線幅の誤差の相関
を説明する図であり、例えば、０．１μｍの線幅のワー
ドライン等の配線層を形成する場合、そのパターン誤差
として図において破線で示す範囲まで許容されるとする
と、Ｘ線４５の強度の最適値に対して許容されるドーズ
量の範囲、即ち、プロセスウインドウは、ランナウトが
小さい場合には、プロセスウインドウＡのように広くな
り、一方、ランナウトが大きい場合には、プロセスウイ
ンドウＢのように狭くなり、プロセスウインドウが広い
場合には、Ｘ線４５の強度設定に余り精度が要求されず
寸法精度が高く高解像度の配線層が得られる。

【００５２】本発明の第３に実施の形態においては、ワ
ードライン及びビットラインの露光工程において、ワー
ドライン及びビットラインの延在方向がミラー揺動によ
るランナウト成分の大きなＹ方向に一致するようにＸ線
マスクをＸ線露光装置にセットしているので、プロセス
ウインドウを広く、即ち、高いプロセスウインドウを得
ることができ、それによって、Ｘ線強度の設定にあまり
精度が要求されることがなく、寸法精度の高いワードラ
イン及びビットラインを形成することができる。

【００５３】なお、上記の第３の実施の形態において
は、ワードライン及びビットラインの形成工程について
のみ示しているが、デバイス作製において、所望するパ
ターンに応じてＸ線マスク及びシリコンウェハの回転量
を適宜設定し、高い寸法精度が得られるように、また、
高いプロセスウインドウが得られるように工程を設定す
れば良い。

【００５４】また、この第３の実施の形態において用い
るワードライン露光用Ｘ線マスク２１及びビットライン
露光用Ｘ線マスク３１に設けているパターンについて
は、上記の第１及び第２の実施の形態の歪測定方法を適
用して、ランナウト誤差を相殺するようにパターンを補
正しておくことが望ましく、この様な補正を行うことに
よってより高いパターン精度が得られる。

【００５５】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の第３の実施の形態においては、正規のアライメントマ
ーク以外に、９０°回転用アライメントマークを設けて
いるが、場合によっては、１８０°回転用アライメント
マーク、或いは、２７０°アライメントマークを設けて
も良いものであり、さらには、これらのアライメントマ
ークを全て設けても良いものである。

【００５６】また、現在のＸ線ステッパにおいては、Ｘ
線マスクをセットする場合に、Ｘ線マスクの所定位置に
位置合わせ用の鉄片を設けておき、この鉄片とＸ線ステ
ッパ側に設けた磁石とにより位置合わせを行っている
が、Ｘ線マスクに所定回転角に応じて複数箇所に鉄片等
の物理的構造物を設けて、Ｘ線マスクを所定回転角で簡
単にセットすることができるようにしても良い。

【００５７】また、Ｘ線露光装置自体にも、所定角度で
回転させたＸ線マスクに対して、同一の回転量でシリコ
ンウェハを回転させるための機構を設けておくことが望
ましく、Ｘ線マスクの回転とシリコンウェハの回転とが
自動的に連動する機構、即ち、ソフト面及びハード面の
制御機構を設けておくことが望ましい。

【００５８】また、本発明は、Ｘ線光源としてシンクロ
トロン放射光を用いているが、必ずしもシンクロトロン
照射光に限られるものではなく、所定断面形状のＸ線ビ
ームラインを揺動ミラーを用いて拡大する機構を備えた
シンクロトロン照射光以外のＸ線光源にも適用されるも
のである。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線マスクを複数回、
回転させてパターンを形成することによって、ランナウ
トに起因する転写による位置変動を算出することがで
き、また、デバイスパターン作製時に、解像性や寸法精
度のスペックがより要求される方向に合わせてＸ線マス
クを回転させ、且つ、アライメント露光が可能になるよ
うに回転量に応じたアライメントマークを設けておくこ
とにより、高精度のデバイス作製が可能になり、それに
よって、Ｘ線露光技術の普及に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のＸ線転写歪測定方
法の説明図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態のＸ線転写歪測定方
法の途中までの工程の説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のＸ線転写歪測定方
法の図３以降の途中までの工程の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のＸ線転写歪測定方
法の図４以降の工程の説明図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態のＸ線露光方法の途
中までの工程の説明図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態のＸ線露光方法の図
６以降の工程の説明図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の作用効果の説明図
である。

【図９】ＳＯＲを用いたＸ線露光方法の概念的構成の説
明図である。

【図１０】ランナウトの影響による転写特性の変化の説
明図である。

【符号の説明】

１ Ｘ線マスク ２ 正規のアライメントマーク ３ 正規のアライメントマーク ４ 正規のアライメントマーク ５ 所定回転量に対するアライメントマーク ６ 所定回転量に対するアライメントマーク ７ 所定回転量に対するアライメントマーク ８ デバイスパターン １１ Ｘ線マスク １２ 位置座標マーク １３ 転写パターン像 １４ 転写位置座標マーク １５ １８０°回転転写パターン像 １６ シリコンウェハ １７ オリエンテーションフラット １８ ９０°回転転写パターン １９ 転写位置座標マークパターン ２１ ワードライン露光用Ｘ線マスク ２２ ワードラインパターン ２３ 正規のＹアライメント用マーク ２４ 正規のＸアライメント用マーク ２５ 正規のθアライメント用マーク ２６ ９０°回転用Ｙアライメント用マーク ２７ ９０°回転用Ｘアライメント用マーク ２８ ９０°回転用θアライメント用マーク ３１ ビットライン露光用Ｘ線マスク ３２ ビットラインパターン ３３ シリコンウェハ ３４ オリエンテーションフラット ４１ Ｘ線透過膜 ４２ Ｘ線吸収体パターン ４３ シリコンウェハ ４４ Ｘ線レジスト ４５ Ｘ線 ４６ 完全露光領域 ４７ 不完全露光領域 ５１ シンクロトロン放射光 ５２ 第１ミラー ５３ Ｘ線揺動ミラー ５４ ミラーの揺動方向 ５５ Ｘ線マスク ５６ Ｘ線吸収体パターン ５７ シリコンウェハ ５８ Ｘ線レジスト ６１ マスクイメージ ６２ 転写イメージ ６３ ミラーの揺動方向

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともデバイスパターンを設けたＸ
   線マスクにおいて、前記Ｘ線マスクをＸ線ステッパに装
   着する際に、０°、９０°、１８０°、或いは、２７０
   °の内の少なくとも２つ以上の回転角で前記Ｘ線ステッ
   パに装着することを可能にする構造を有することを特徴
   とするＸ線マスク。
2. 【請求項２】 上記少なくとも２つ以上の回転角でＸ線
   ステッパに装着することを可能にする構造が、正規のア
   ライメントマークと、前記正規のアライメントマークと
   異なった所定回転量に対するアライメントマークから構
   成されることを特徴とする請求項１記載のＸ線マスク。
3. 【請求項３】 上記少なくとも２つ以上の回転角でＸ線
   ステッパに装着することを可能にする構造が、前記Ｘ線
   ステッパ側に設けられた位置合わせ手段に対応して上記
   Ｘ線マスク上に設けられた物理的構造物であることを特
   徴とする請求項１記載のＸ線マスク。
4. 【請求項４】 Ｘ線マスクを０°、９０°、１８０°、
   或いは、２７０°の内の少なくとも２つ以上の回転角で
   Ｘ線ステッパに装着することを可能にする手段と、被転
   写試料を前記Ｘ線マスクと同一の回転量で回転させるこ
   とを可能にする手段を設けたことを特徴とするＸ線露光
   装置。
5. 【請求項５】 Ｘ線マスクに設けたデバイスパターンの
   内の寸法精度が要求される方向とランナウト成分の最も
   大きな方向とが直交するようにＸ線マスクを回転させて
   Ｘ線ステッパにセットすることを特徴とするＸ線露光方
   法。
6. 【請求項６】 同一のＸ線マスクを用いて、０°、９０
   °、１８０°、或いは、２７０°の回転角の内の少なく
   とも２つの異なった回転角での転写を行ったのち、転写
   されたパターンの位置歪を測定し、前記位置歪の回転角
   による変動に基づいて転写歪を算出することを特徴とす
   るＸ線転写歪測定方法。