JPH01144628A - Ｘ線露光用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細パターンを高精度に転写するためのＸ線露
光用マスクに係わり、特に、Ｘ線露光用マスクと露光さ
れる基板との相対的な位置合せのためのＸ線露光用マス
クおよびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

最近の半導体集積回路は一層、高密度化、高集積化しつ
つあり、半導体基板には１μｍ以下の幅を有する微細パ
ターンの形成が要求される。半導体基板に微細パターン
を形成する時の露光技術の一例としては軟Ｘ線によるＸ
線露光がある。このＸ線露光を行うにはＸ線露光用マス
クのＸ線透過率が十分大きくなくてはならない。従来の
Ｘ線露光用マスクは、ＳｉウェーハからなるＸ線露光用
マスク自体の外郭をなす支持枠と、この支持枠に支持さ
れＳｉ　３　Ｎ４、Ｓｉ　Ｎ、Ｓｉ　０２、Ｓｉ　Ｃ。

ＢＮ、ＢＮＣ，ＢＮＳｉ等により形成されたＸ線透過性
薄膜と、このＸ線透過性薄膜上に形成され、Ｘ線吸収係
数か大きな金属の回路パターンや位置合せ部としての位
置合せパターンからなるＸ線吸収性パターンとから構成
されている。このような構成からなるＸ線露光用マスク
のうちの位置合せパターンは、露光される基板との間の
位置合せのために高精度を要求される。Ｘ線露光の場合
、今まで提案されている方法としては、フレネルゾーン
プレートを用いる方法、回折格子を用いる方法、それに
、ビデオ信号を用いる方法がある。上記いずれの方法も
Ｘ線露光用マスクに位置合せパターンが使用されている
。

このＸ線露光用マスクの一例としては、第６図に示すよ
うなものがある。この例の位置合せパターンコはＸ線吸
収性パターン２側に別に形成するか、または、Ｘ線吸収
性パターン２と兼用する形に形成されている。位置合せ
光３としては白色光やレーザ光か使用され、この位置合
せ光３かＸ線露光用マスク４側にある位置合せ光源５か
ら位置合せパターン］に照射される。位置合せ光３はＸ
線透過性薄膜６を透過した後、位置合せパターン１によ
り反射される。この反射された位置合せ光３を位置合せ
受光部７が位置合せ信号として受けることによりＸ線露
光用マスク４と基板８とは位置調整される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしなからＸ線透過性薄膜６はＳｉＮ等の膜により形
成されており、その膜厚は１〜２μｍである。このよう
にＸ線透過性薄膜６は非常に薄いために、位置合せ光３
がＸ線透過性薄膜６を透過する時、Ｘ線透過性薄膜６の
表面と裏面との間で−Ｂ　　− 位置合せ光３の反射による干渉か生ずる。このために、
位置合せ光３か位置合せパターン］から反射する時、反
射率が非常に小さくなる。この干渉を避けるためにはＸ
線透過性薄膜６の屈折率と膜厚とを均一に維持しなけれ
ばならない。しかし、実際にはＸ線透過性薄膜６の屈折
率およびその膜厚を均一にすることは難しく、このため
に、Ｘ線源９がＸ線９ａをＸ線透過性薄膜６に照射する
時のＸ線９ａの透過率および位置合せパターン１の反射
率は大きく変化することになりＸ線露光用マスク４と基
板８との位置合せを精度良く行うことは難しいという問
題がある。

本発明は」１記問題点を解決するためになされたもので
あり、Ｘ線透過性薄膜に形成されたＸ線吸収性パターン
とは反対側のＸ線透過性薄膜の表面に位置合せパターン
を形成することにより、Ｘ線露光用マスクと基板との位
置合せが正確になるＸ線露光用マスクおよびその製造方
法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

」１記目的を達成するために第１の発明は、支持枠に支
持されたＸ線透過性薄膜上にＸ線吸収性パターンを形成
したＸ線露光用マスクにおいて、Ｘ線吸収性パターンの
厚み方向の前記Ｘ線吸収性パターンが形成されている側
とは反対側のＸ線透過性薄膜の表面に、露光される基板
との相対位置を表わす位置合せ部を形成した構成を内容
とする。

また、第２の発明は、支持枠に支持されたＸ線透過性薄
膜上にＸ線吸収性パターンを形成するＸ線露光用マスク
の製造方法において、Ｘ線吸収性パターンの厚み方向の
前記Ｘ線吸収性パターンが形成されている側とは反対側
のＸ線透過性薄膜の表面に感光レジスト層を形成し、次
いで、前記Ｘ線吸収性パターン側から露光し、その後、
現像により形成されたパターン上に金属薄膜を成膜し、
レジストパターンを除去することにより金属薄膜による
位置合せ部を形成した製造方法を内容とする。

〔作　用〕

」１記のように、第１の発明のＸ線露光用マスクは、Ｘ
線露光用マスクの位置合せ部がＸ線透過性薄膜を挟んで
Ｘ線吸収性パターン側とは反対側に形成されている。し
たかって、Ｘ線露光用マスクを基板に位置合せする時の
位置合せ部が基板とは反対側のＸ線透過性薄膜上にある
。このような構成により、位置合せ光がＸ線露光用マス
クの位置合せ部に照射された時は、位置合せ光は位置合
せ部から何物にも遮られることなく直接反射される。

この反射強度は位置合せ部を識別するのに十分大きいの
でＸ線露光用マスクか基板に対して正確に位置決めされ
る。

第２の発明によるＸ線露光用マスクの製造方法は、Ｘ線
吸収性パターンの厚み方向のＸ線吸収性パターンが形成
されている側とは反対側に金属薄膜の位置合せ部を形成
する 〔実施例〕 以下に第１の発明のＸ線露光用マスクおよび第２の発明
のＸ線露光用マスクの製造方法を図面に基づいて説明す
る。第１図は第１の発明のＸ線露光用マスク４を示して
いる。このＸ線露光用マスク４はシリコンウェーハ（以
下、Ｓｉウエーノ＼という）かもとになっている。Ｓｔ
ウェーハ１０の中央部は窓のようにエツチングされるこ
とによりＸ線透過窓１１をなし、Ｘ線透過性窓１１を囲
むＳｉウェーハ１０の部分は支持枠１２となっている。

支持枠１２の両面にはＸ線透過性薄膜６を有し、上記し
たエツチングにより図面の上部にはＸ線透過性薄膜６は
残っているが、下部のＸ線透過性薄膜６は支持枠１２の
部分に残っている。Ｘ線透過性薄膜６はＳｉ　３　Ｎ４
、Ｓｉ　Ｎ、Ｓｉ　０２、Ｓｔ　ＯＮ、Ｓｉ　Ｃ，ＢＮ
ＳＢＮＣ，ＢＮＳｉ等の材質であり、０．２〜４，０μ
ｍの厚さに形成される。

上部のＸ線透過性薄膜６にはＸ線吸収性パターン２が形
成されている。このＸ線吸収性パターン２は第２図に示
すように基板８をＸ線９ａにより露光する時のマスクと
なる。Ｘ線吸収性パターン２はタンタルＴａやタングス
テンＷにより６００〜１１０００ｎの厚さに形成される
。Ｘ線透過窓１１側のＸ線透過性薄膜６には金属薄膜１
ａがＸ線吸収性パターン２に一致させて形成されている
。この金属薄膜１ａは位置合せ部としての位置合せパタ
ーン１および回路パターン１３であり、Ｘ線露光用マス
ク４を用いることにより基板８が露光される時の位置合
せに使用される。位置合せパターン１はチタンＴ１１ク
ロムＣｒ、ニッケルＮｉ１タンタルＴａ、タングステン
Ｗ１モリブデンＭｏ等により数十オングストロームない
し数百オングストロームの厚さに形成される。

次に、第１の発明のＸ線露光用マスク４を製造する第２
の発明のＸ線露光用マスクの製造方法を第３図に基つい
て説明する。

まず、第３図（ａ）ではＸ線露光用マスク４を製造する
ために、０，３〜３．０ｍｍの厚さのＳｉつ工−ハ１０
を用意する。第３図（ｂ）ではＳｉウェーハ１０の両面
に０．２〜４．０μｍの厚さのＸ線透過性薄膜６を形成
する。このＸ線透過性薄膜６はＳｉ　３　Ｎ４、Ｓｔ　
Ｎ、Ｓｉ　０２、Ｓｔ　ＯＮ、ＳｔＣ，ＢＮ、ＢＮＣ，
ＢＮＳｉ等をスパッタリング法、または、ＣＶＤ　（ｃ
ｈｅｍｉ　ｃａ　１ｖａｐｏｒ　　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により形−９＝ 成される。次に、第３図（Ｃ）では両面に形成されたＸ
線透過性薄膜６のうち一側のＸ線透過性薄膜６をプラズ
マエツチングまたは反応性イオンエツチング等の方法に
よりエツチングする。このエツチングにより窪み部１４
が形成され、窪み部１４を囲む周辺にはＸ線透過性薄膜
６が残ることにより保護膜１５となる。第３図（ｄ）で
はエツチングされなかったＸ線透過性薄膜６側に６００
〜］、０００ｎｍの厚さのＸ線吸収性材料層１６を形成
する。

このＸ線吸収性材料層１６はタンタルＴａやタングステ
ンＷ等をスパッタリングや蒸着の方法により形成される
。第３図（ｅ）ではＸ線吸収性材料層１６上に回路パタ
ーン１３や位置合せパターン１を形成するためのレジス
トパターン１７を形成した後、反応性イオンエツチング
により第３図（ｆ）に示すようにＸ線吸収性パターン２
を形成する。次に、第３図（ｇ）に示すように、Ｘ線吸
収性パターン２が形成されていない側、即ち、保護膜１
５側からＳｉウェーハ１０をエツチングすることにより
Ｘ線透過窓１１を形成する。

＝　］〇　− 第３図（ｈ）では保護膜１５を含むＸ線透過窓１１側に
Ｘ線硬化性レジスト１８をコーテイング後、Ｘ線吸収性
パターン２側からＸ線９ａの露光が行われる。Ｘ線９ａ
の露光後、現像することにより第３図（ｉ）に示すよう
にＸ線硬化性レジストパターン１８ａが形成される。次
に、第３図（ｊ）では形成されたＸ線硬化性レジストパ
ターン１８ａ上に数十オングストロームないし数百オン
グストロームの金属薄膜１ａを形成する。この金属薄膜
１ａはチタンＴ１、クロムＣｒｓニッケルＮｊ１タンタ
ルＴａ、タングステンｗ１モリグデンＭＯ等をスパッタ
リング法や蒸着法等により形成される。形成された金属
薄膜１ａのうちＸ線硬化性レジストパターン１．８　ａ
上に形成された金属薄膜１ａは、Ｘ線硬化性レジストパ
ターン１８ａと共に除去される。Ｘ線硬化性Ｉノジスト
パターン１８ａが除去されることにより第３図（ｋ）に
示すようにＸ線透過性薄膜６上に残った金属薄膜１ａが
回路パターン１３および位置合せパターン１となる。

上記の工程では回路パターン１３と位置合せパターン１
とが、Ｘ線吸収性パターン２をマスクにすることにより
Ｘ線吸収性パターン２に対向したＸ線透過性薄膜６上に
形成されたが、回路パターン１３と位置合せパターン１
の反転パターンをＸ線吸収性パターン２をマスクにして
Ｘ線吸収性パターン２が形成されていないＸ線透過性薄
膜６上に形成してもよい。その工程を次に説明する。

第３図（ａ）ないし第３図（ｇ）までは上記と同し工程
である。次の工程は第３図（１）に示すように保護膜１
５を含むＸ線透過窓１１側にＸ線分解性レジスト１９を
コーティングした後、Ｘ線吸収性パターン２側からＸ線
９ａの露光が行われる。Ｘ線分解性レジスト１つはＸ線
９ａの露光後、現像されることにより第３図（ｍ）に示
すようにＸ線分解性レジストパターン１９ａが形成され
る。

次に、第３図（ｎ）では形成されたＸ線分解性レジスト
パターン１９ａ上に数十オングストロームないし数百オ
ングストロームの上記工程と同様の金属薄膜］ａを形成
する。Ｘ線分解性レジストバ＝　　１１　− ターン１９ａ上に形成された金属薄膜１ａは、Ｘ線分解
性レジストパターン１９ａと共に除去されることにより
、第３図（０）に示すようにＸ線透過性薄膜６に残った
金属薄膜１ａは回路パターン１３および位置合せパター
ン１の反転パターンになる。

次に、第３図（ａ）ないし第３図（０）に示した製造工
程の具体例を説明する。

第３図（ａ）で用意されるＳｉウェーハ］０の両面は鏡
面研磨された後、第３図（ｂ）では１μｍのＳｉ３Ｎ４
をＸ線透過性薄膜６として形成した。第３図（ｃ）にお
いて、−側のＸ線透過性薄膜６の一部がドライエツチン
グ法でエツチングされることにより窪み部コ４が形成さ
れ、窪み部１４の周辺はＸ線透過性薄膜６を残すことに
より保護膜１５とした。第３図（ｄ）では保護膜１５と
は反対側のＸ線透過性薄膜６上に６００　ｎｍの厚さの
タングステンＷをスパッタリングし、Ｘ線吸収性材料層
１６を形成した。このＸ線吸収性材料層１６上には第３
図（ｅ）に示すように０．５μｍの＝　　１２　− 厚さのフォトレジスト（商品型番、ＡＺ−１，３５０）
をコーティングした。このフォトレジストに回路パター
ン１３および位置合せパターン１が現１象されることに
よりレジストパターン１７が形成された。このレジスト
パターン１７をエツチングマスクとして第３図（ｆ）で
はＣＢｒ　Ｆ３ガスを使用し、Ｘ線吸収性材料層１６を
反応性イオンエツチング法によりエツチングした。この
後、酸素ガスを用いたプラズマアッシングでフォトレジ
ストを除去することによりＸ線吸収性パターン２を形成
した。

次に、第３図（ｇ）では保護膜１５をマスクとして２０
重量％のＫＯＨ水溶液で窪み部１４側のＳｉウェーハ１
０をエツチングすることによりＸ線透過窓１１を形成し
た。第３図（ｈ）では保護膜１５を含むＸ線透過窓１１
側に０．８μｍの厚さのＸ線硬化性レジスト１８（商品
型番、ＭＥＳ−Ｘ）を塗布した。その後、Ｘ線硬化性レ
ジスト１８はＸ線吸収性パターン２側からＸ線９ａで露
光される。第３図（ｉ）では露光されたＸ線硬化性レジ
スト１８は現像された後、Ｘ線吸収性パターン２とは反
転したＸ線硬化性レジストパターン１８ａか形成される
。次に、第３図（ｊ）ではＸ線硬化性レジストパターン
１８ａに真空蒸着法により５０曲の厚さのチタンＴｉか
らなる金属薄膜１ａを形成した。形成された金属薄膜１
ａのうちＸ線硬化性レジストパターン１８ａ上に形成さ
れた金属薄膜］ａは、Ｘ線硬化性レジストパターン１８
ａがアセトンにより除去される時にＸ線硬化性レジスト
パターン １８ａと共に除去される。Ｘ線硬化性レジストパターン
１８ａが除去されると第３図（ｋ）に示すようにＸ線吸
収性パターン２に対向した回路パターン１３および位置
合せパターン１か形成される。

なお、第３図（１）ないし第３図（ｏ）に示すように回
路パターン１３および位置合せパターン１がＸ線透過性
薄膜６においてＸ線吸収性パターン２とは対向していな
い場合の具体例ついては、第３図（ｈ）ないし第３図（
ＩＯに基づいて上記したことから明らかであるので、そ
の説明は省略する。

上記のように製造されたＸ線露光用マスク４を使用する
時は、Ｘ線９ａにより露光される基板８に対してＸ線露
光用マスク４は第２図に示すようにＸ線吸収性パターン
２側を基板８に対向させて配置する。次に、位置合せ光
源５からは位置合せパターン１に位置合せ光３としての
白色光またはレーザ光が照射される。この白色光または
レーザ光は何物にも遮られることなく位置合せパターン
コにより直接反射される。反射された白色光またはレー
ザ光は位置合せ受光部７により受けられるので位置合せ
パターン１を正確に検出することからＸ線露光用マスク
４が基板８に正確に位置づけされる。この時の反射率は
数％ないし十数％であり、また、位置合せパターン１は
数十オングストロームであるからＸ線９ａの透過率も大
きい。

なお、位置合せパターンは第３図（０）および２５４図
に示すように、Ｘ線透過性薄膜６を挾んでＸ線吸収性パ
ターン２と一致させないで形成することもできる。

また、第５図に示すように位置合せパターン１はＸ線吸
収性パターン２の一部分だけに一致させて形成すること
もできる。

〔発明の効果〕

以上述べたことから本発明のＸ線露光用マスクおよびそ
の製造方法では位置合せ部をＸ線吸収性パターンとは反
対側に形成し、Ｘ線露光用マスクを露光される基板に位
置づけする時は、位置合せ光源からの光を直接、位置合
せ部に照射できるので、高い反射率が得られ、従来のよ
うにＸ線透過性薄膜の屈折率や膜厚に影響されることな
く、位置合せ受光部により正確に位置合せ部を検出でき
る。この位置合せ部の検出によりＸ線露光用マスクは露
光される基板に精度よく位置づけされる。

したがって、Ｘ線露光用マスクから基板への転写の再現
性が良好となり、信頼性の高いＸ線露光用マスクか実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ線露光用マスクの断面図、第２図はＸ線露光
用マスクを基板に位置合せする時の状態を示す断面図、
第３図はＸ線露光用マスクの製造工程を示す断面図、第
４図は位置合せパターンの一例を示す断面図、第５図は
位置合せパターンの他の例を示す断面図、第６図は従来
のＸ線露光用マスクを示す断面図である。 １・・・位置合せ部（位置合せパターン）、１ａ・・・
金属薄膜、２・・・Ｘ線吸収性パターン、４・・・Ｘ線
露光用マスク、６・・・Ｘ線透過性薄膜、８・・・基板
、１２・・支持枠、１８．１９・・・感光レジスト（Ｘ
線硬化性レジスト、Ｘ線分解性レジスト）。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 図面の浄書（内容に変更なし） 娩２図 地３図 為 ３図 手続補正書 昭和６３年１月乙日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持枠に支持されたＸ線透過性薄膜上にＸ線吸収性
   パターンを形成したＸ線露光用マスクにおいて、前記Ｘ
   線吸収性パターンの厚み方向の前記Ｘ線吸収性パターン
   が形成されている側とは反対側の前記Ｘ線透過性薄膜の
   表面に、露光される基板との相対位置を表わす位置合せ
   部を形成したことを特徴とするＸ線露光用マスク。 ２、支持枠に支持されたＸ線透過性薄膜上にＸ線吸収性
   パターンを形成するＸ線露光用マスクの製造方法におい
   て、前記Ｘ線吸収性パターンの厚み方向の前記Ｘ線吸収
   性パターンが形成されている側とは反対側の前記Ｘ線透
   過性薄膜の表面に感光レジスト層を形成し、次いで、前
   記Ｘ線吸収性パターン側から露光し、その後、現像によ
   り形成されたパターン上に金属薄膜を成膜し、レジスト
   パターンを除去することにより金属薄膜による位置合せ
   部を形成したことを特徴とするＸ線露光用マスクの製造
   方法。 ３、特許請求の範囲第２項記載のＸ線露光用マスクの製
   造方法において位置合せ部形成用のレジストとしてＸ線
   レジストを用い、露光にはＸ線を用いることを特徴とす
   るＸ線露光用マスクの製造方法。