JP3189836B2 - X線マスク - Google Patents

X線マスク

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX線マスク、特にX線露
光装置のX線を発生する光源と被露光体との間に露光マ
スクとして配置されるX線マスクに関する。
【0002】
【背景技術】IC、LSI、VLSI等の半導体装置の
製造にフォトリソグラフィ技術は不可欠である。そし
て、IC等の高集積化、トランジスタ等素子の微細化に
伴って配線膜等の形成ルールが1μmから0.5μm
へ、0.5μmから0.3あるいは0.2μmへと移行
している。そして、それに伴ってレジスト膜の露光に用
いる光線の波長も短くしなければならない。特に、0.
3あるいは0.2μmルールの実現には露光用光線とし
てX線を使用することが必要となる。図6はX線リソグ
ラフィに用いるX線型露光装置の構成の概略を示す斜視
図である。
【0003】図面において、1は電子蓄積リングで、図
示しない入射系から入射された電子を周回させる。該電
子は磁場によって曲げられるときに接線方向にSOR
(Syn-chrotron Radiation)2を放射する。3は振動ミ
ラーで、SOR2を反射しながら回動することによりS
OR2のスキャンを行う。4はヘリウムチャンバ、5、
5は該ヘリウムチャンバ4に設けられたBe窓で、該窓
5、5をSOR2が通る。6は露光マスク、7は露光処
理される半導体ウエハである。図7は露光マスクと半導
体ウエハを示す断面図である。
【0004】露光マスク6はSiNからなる光透過材8
の表面に例えばタンタルカーバライトからなる光吸収膜
9をパターニングしてなる。10は光透過材8の反光吸
収膜側の面に形成された支持枠である。半導体ウエハ7
はその表面にレジスト膜11が形成され、該レジスト膜
形成面が露光マスク6に面している。尚、SOR光源の
原理は例えばT.IEE Japan,Vol.108
−D,No.9, ’88の792〜796頁に記載さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6、図7
に示す従来例によれば、露光の際に露光マスクがX線の
一部を吸収して温度上昇し、熱変形が生じるという虞れ
があった。この点について詳しく説明すると次のとおり
である。露光用光線として真に欲する光線は波長λが1
0オングストローム程度のものであるが、実際には波長
がそれよりも長いもの、具体的に20ないし30オング
ストロームの波長のものも露光用光線中に含まれてしま
う。それに対して、露光マスク6の母体であるSiNか
らなる光透過材8は図8に示すような光透過特性を有
し、10オングストロームの波長λの光に対しては光透
過率が80%程度はあるが、それ以上波長の長い光に対
しては光透過率が80%よりも低い値になり、20オン
グストローム以上の波長λの光に対しては光透過率が0
%となる。
【0006】即ち、光源からのX線の一部は露光マスク
6の光吸収膜9が形成されていない部分でも吸収されて
しまうのである。そして、その吸収された光は熱となっ
て露光マスク6の温度を上昇させ、露光マスク6に熱変
形を与える原因となる。そして、露光マスク6の熱変形
はリソグラフィ精度を低下させるので好ましくない。そ
こで、本願発明者は露光マスク6の光源側に光透過材か
らなるダミーマスクを配置することを案出した。このよ
うにすれば、露光マスクの光透過材で吸収されるX線を
ダミーマスクにより吸収することができるので露光マス
クの光透過材でのX線吸収量を少なくすることができ、
延いては露光マスクの温度上昇を少なくし熱変形を小さ
くすることができ得るのである。そして、露光マスクの
光源側に光透過材からなるダミーマスクを配置するよう
にしたX線露光装置については既に本願出願人会社によ
って実願平1−48697により提案済である。
【0007】しかしながら、その露光マスクは光透過材
からなり、その光透過材は図8から明らかなように一部
のエネルギーを吸収するも大部分のエネルギーを通過さ
せる。そして、露光に必要なエネルギー量は、スループ
ットの向上の要請に応えるため高くなる一方であり、近
い将来現在の十倍以上になると予想される。従って、光
透過材のみからなるダミーマスクを露光マスクの光源側
に配置するだけでは露光マスクの熱変形を確実に防止す
ることができない虞れがある。
【0008】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、露光の際に露光マスクがX線を吸収
して温度上昇することにより熱変形するのをより有効に
防止することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1のX線マスク
は、露光マスクのマスクパターンを、通る光の回折作用
により転写が生じない程度に微小な間隙を置いて形成さ
れた島状に独立した複数の光吸収膜により構成したこと
を特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1のX線マスクによれば、露光マスクの
マスクパターンは、通るX線による光の回折作用により
転写が生じないような小さな間隙によって互いに他から
独立した多数の島状の光吸収膜により構成しているの
で、仮に露光マスクが温度上昇してもその小さな間隙に
よって島状の光吸収膜の膨張が吸収され、光透過材と光
吸収膜との間にストレスが生じにくくなる。従って、X
線が強くなったために仮に温度上昇が激しくなったとし
ても熱変形が小さくなるようにできる。そして、微細な
光吸収膜間の間隙はそこを通るX線による光の回折作用
により転写されない程度に小さいので、X線露光パター
ンに全く影響を与えない。
【0011】
【実施例】以下、本発明X線マスクを図示実施例に従っ
て詳細に説明する。図1乃至図4は本発明X線マスクの
一つの実施例を説明するためのもので、図1は本発明X
線マスクを用いたX線露光装置の構成を示す斜視図、図
2はダミーマスクと、露光マスクと、被露光体を示す断
面図、図3はダミーマスクと、露光マスクと、被露光体
を示す斜視図、図4は本発明X線マスクの一つの実施例
である露光マスクを示す平面図である。図1乃至図4に
示したX線型露光装置は、図6及び図7に示したX線型
露光装置とはダミーマスクが設けられている点で相違す
るが、それ以外の点では共通しており、共通している点
については図6、図7で用いたのと同じ符号を付して図
示するにとどめて説明を省略し、相違する点についての
み説明する。
【0012】12はダミーマスクで、露光マスク6の光
源側に配置されており、露光マスク6の母体である光透
過材と同じ材料、たとえばSiNを基板とし、その表面
に例えばタンタルカーバイトからなる光吸収膜14、1
4…を選択的に形成してなる。10は支持枠である。と
ころで、光吸収膜14、14、…は露光マスク6の光吸
収膜からなるマスクパターン15、15・・・から食み
出ないようなパターンに形成されている。それは、光吸
収膜14、14、…の存在によって露光されるパターン
が影響されないようにするためである。具体的にはスク
ライブラインに対応するところに露光マスク6のスクラ
イブラインの光吸収膜からなる各パターン15、15、
・・・よりも幅を狭くして形成されている。尚、露光マ
スク6のスクライブラインにより囲まれた各領域、即ち
半導体素子(チップ)領域内に描かれたパターン15、
15、・・・は非常に複雑な形状を有するが図面では便
宜上単なるL字状にした。このパターン15については
後で図4を参照して詳細に説明する。
【0013】本X線型露光装置は露光マスク6の光透過
材8と同じ材料からなるダミーマスク12が露光マスク
6の光源側に配置されているので、もしダミーマスク1
2がなかったならば露光マスク6の光透過材8によって
吸収されるX線はダミーマスク12によって相当に吸収
されてしまう。露光マスク6に達するのは波長λが10
オングストローム程度あるいはそれ以下の光のみであ
る。そして、露光マスク7に達したその波長λが10オ
ングストローム以下の光は光吸収膜9に入射したものを
除き露光マスク6の光透過材8を透過して半導体ウエハ
7表面のレジスト膜11に入射する。
【0014】また、露光マスク6の各パターン15、1
5、・・・を成す光吸収膜によって吸収される筈であっ
たX線の多くは、具体的にはスクライブラインに対応す
る光吸収膜によって吸収されるX線は、ダミーマスク1
2の光吸収膜14、14、…によって吸収される。従っ
て、露光マスク6の光吸収量は非常に少なくなるので露
光マスク6の温度上昇も少なくなる。依って、露光マス
ク6に熱変形が生じる虞れがなくなる。尚、本実施例の
ダミーマスクを露光マスクの光透過材と同じ材料により
形成していたが、必ずしもそのようにすることは必要で
はなく、露光マスクへの不要な光線をカットし、露光に
必要な光をカットしないフィルタ特性を有するものであ
れば良い。
【0015】次に、本発明X線マスクの一つの実施例で
ある露光マスク6を、その平面図である図4を参照して
詳細に説明する。同図において、8は露光マスクのSi
Nからなる光透過材、15は光透過材8の表面に形成さ
れた一つのマスクパターンである。該マスクパターン1
5は微小な間隙17、17、…を置いて互いに独立する
島状の微細な光吸収膜(例えばタンタルカーバイトから
なる)16、16、…を群成せしめることによって構成
されている。上記間隙17、17、…の大きさは例えば
0.1μmあるいはそれ以下というようにX線の回折か
ら転写されない程度に小さくされている。また、島状の
微細な光吸収膜17の一辺の長さ(幅)は例えば0.5
〜0.25μm程度である。
【0016】このようにマスクパターン15を転写され
ない程度の小さな間隙17、17、…をもって互いに独
立する島状の微細な光吸収膜16、16、…を群成せし
めることによって構成することとすれば、露光マスクが
温度上昇して光吸収膜が膨張した場合においてその光吸
収膜の膨張を間隙17、17、…によって吸収し、光吸
収膜と基板たる光透過材との間に強いストレスが生じな
いようにすることができる。即ち、従来において露光マ
スクの各マスクパターンはそれぞれ図5に示すように一
体の光吸収膜15によって形成されていた。従って、露
光マスクがX線の吸収によって温度上昇した場合にはそ
の光吸収膜15と基板たる光透過材8との間に熱膨張に
よる大きなストレスが生じた。これは基板たる光透過材
が数μmときわめて薄いうえに露光エリアの径あるいは
幅が20mm程度ときわめて広いためやむを得ないこと
とされていた。
【0017】しかしながら、本露光マスクのように、パ
ターンを微細な間隙を置いて島状に独立した微細光吸収
膜を群成して構成することにより解決することができる
のである。尚、図1、図2、図3に示すように、本露光
マスク6の光源側にダミーマスク12を設けるようにし
ても良いし、ダミーマスク12を設けずX線マスクとし
て露光マスク6のみを設けてX線露光を行うようにして
も良い。
【0018】請求項1のX線マスクは、X線を発生する
光源と被露光体との間に配置されるところの光透過材の
表面に光吸収膜からなるマスクパターンを形成した露光
マスクとして用いられるX線マスクであって、上記マス
クパターンが、通るX線(例えば波長10オングストロ
ームのX線)による光の回折作用により転写が生じない
程度に微小な間隙(例えば0.1μm以下)を置いて形
成された島状に独立する複数の光吸収膜により構成され
てなることを特徴とするものである。従って、請求項1
のX線マスクによれば、露光マスクのマスクパターンは
小さな間隙によって互いに他から独立した多数の縞状の
光吸収膜により構成されているので、仮に露光マスクが
温度上昇してもその間隙によって島状の光吸収膜の膨張
が吸収され、光透過材と光吸収膜との間にストレスが生
じにくくなる。従って、X線が強くなっても熱変形が小
さくなるようにできる。そして、微細光吸収膜間の間隙
は、X線の回折により転写されない程度に小さいので、
転写されない。従って、間隙がX線露光パターンに影響
を与えないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明X線マスクの第1の実施例を説明するた
めのX線露光装置の斜視図である。
【図2】上記実施例を説明するためのダミーマスクと、
露光マスクと、被露光体の断面図である。
【図3】上記実施例を説明するためのダミーマスクと、
露光マスクと、被露光体の斜視図である。
【図4】本発明X線マスクの一つの実施例の平面図であ
る。
【図5】図4のX線マスクと比較されるところのX線マ
スクの従来例の平面図である。
【図6】背景技術を説明するためのX線露光装置の斜視
図である。
【図7】背景技術を説明するための露光マスクと被露光
体の断面図である。
【図8】発明が解決しようとする問題点を説明するため
の光透過材の光透過特性図である。
【符号の説明】
6 X線マスク(露光マスク) 8 光透過材 12 X線マスク(ダミーマスク) 13 光透過材 14 光吸収膜 15 マスクパターン 16 微小光吸収膜 17 間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を発生する光源と被露光体との間に
    配置されるところの光透過材の表面に光吸収膜からなる
    マスクパターンを形成した露光マスクとして用いられる
    X線マスクであって、 上記マスクパターンが、通るX線による光の回折作用に
    より転写が生じない程度に微小な間隙を置いて形成され
    た島状に独立する複数の光吸収膜により構成されてなる
    ことを特徴とするX線マスク
  2. 【請求項2】 前記の通るX線の波長が10オングスト
    ロームで、前記微小な間隙が0.1μm以下である こと
    を特徴とする請求項1記載のX線マスク
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