JPH01155622A - Ｘ線露光方法およびこれに用いられるマスク - 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、Ｘ線リソグラフィ用に適したＸ線露光方法お
よびこれに用いられるマスクに関し、特に高強度Ｘ線ビ
ームを用いてスキャン露光あるいは分割（ステップ・ア
ンド・リピート）露光を行なうリングラフィ法において
高精度のパターン転写を実現するＸ線露光方法およびこ
れに用いられるマスクに関する。

［従来技術］ 従来、Ｘ線リソグラフィ技術では、線源としては固定タ
ーゲットと称せられる金属のターゲットに電子ビームを
照射してＸ線を得る形式のものが用いられていた。また
ターゲット材料としてはＰｄ（パラジウム）、ｐｈ（ロ
ジウム）、Ｗ（タングステン）、Ａｌ１（アルミニウム
）、ｓｉ　（シリコン）、Ｃｕ（銅）等のに線、Ｌ線あ
るいはＭ線の特性線が用いられ、その波長範囲は４〜１
４人であった。

一般に、これらのターゲットから発せられるＸ線は人力
が５〜：ｌＯＫＶ、　　５０　ｍＡ〜Ｉ　Ａ程度であり
、得られるエネルギー量はマスク面上で数ミリワット程
度と非常に小さい。したがって、焼付に長時間を要し、
これがスルーブツト（生産性）の低下の原因となってい
る。そしてこれはＸ線リソグラフィの実用化を遅らせて
いる大きな原因の１つでもある。また、従来の焼付方式
は一括露光焼付方式が主流であり、それによるマスク材
のＸ線吸収による熱の影響はわずかで問題は起こらなか
った。

一方、近年提唱されているＸ線リングラフィの高スルー
ブツト化の方法の１つにＳＯＲ（シンクロトロン放射光
）、プラズマＸ線源等の高エネルギーＸ線を利用する方
法がある。

この方法においては、放射光それ自体が高エネルギー高
強度であるとともに従来の波長４人を中心としたものか
ら７〜５０人更には２００人までも利用する方向にある
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような高エネルギーＸ線を用いたＸ
線リソグラフィにおいては、Ｘ線マスク材料のＸ線吸収
量が極端に増大し大巾な発熱をもたらす。このＸ線照射
によるマスク面の温度上昇は真空中で大きく、１回のパ
ターン露光でほぼ３０〜５０℃上昇する。このことは、
Ｘ線透過膜および吸収体の熱膨張のみならず、Ｘ線透過
膜が積層膜の場合は特に膜の平面性、形状などに変化を
及ぼしくすなわち位置変動およびギャップの変動をもた
らし）、シたがって、スリット露光、スキャン露光、ス
テッピング（分割）露光等により高強度のＸ線がマスク
の一部分に照射された場合、極部の温度上昇に伴いマス
クパターンやＸ線透過膜の位置が変動し正常な転写が行
なわれない。

本発明の目的は、この従来例の問題点に鑑み、上記理由
によるＸ線透過膜の移動を制限し高精度のパターン転写
が行なえるＸ線露光方法およびこれに用いられるマスク
を提供することにある。

Ｌ問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、Ｘ線透過膜とパタ
ーン化されたＸ線吸収体とを有するＸ線リソグラフィ用
マスク構造体等のマスクにＸ線によりステップ・アンド
・リピート（分割逐次露光）またはスリットビームスキ
ャン露光を行ない被焼付基板上のレジスト膜上にパター
ンを転写焼付する際に、Ｘ線非照射部（Ｘ線照射中でな
い部分）を、Ｘ線パターン露光と同時にまたは予め温度
上昇手段を用いて加熱し、Ｘ線ビーム照射による局所的
温度差を抑制しながら焼付露光を行なうようにしている
。

温度上昇手段としては、赤外線の照射（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ、半導体レーザ光を含む）、発熱体による輻射熱、通
電によるジュール熱、光の照射による吸収光の熱交換な
どが利用できる。

加熱に際しては、サーモメータ等の温度検知手段により
照射部の温度を測定し加熱量にフィードバックすること
も好ましいが、予め温度上昇が予測できるため、この予
測値に基づきコントロールして加熱することも有効であ
る。この場合、サーモメータ等の設置位置は、露光光路
のさまたげにならない位置に設置しなければならない。

例えば、第３図のような露光光路側や、スリットビーム
と並行した位置が考えられる。

通電加熱体として用いられる通電材料としては金属類、
Ａｕ、Ｐｔ％Ｒｈ％Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ。

Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ％Ｗ、ＡｆＬ％Ａｇ、Ｃｕ％Ｓｎ等の
単膜、合金膜、酸化膜（Ｓｎ０２、ＩＴＯなど）もしく
は複合膜、あるいは炭素（黒鉛、ダイヤモンド、ダイヤ
モンドライクカーボン等）の薄膜等があげられるが、特
にこれらの中でも透光性の大なるものが好ましい。膜の
厚さは特に規定はしないが３００人〜２０００人が都合
よく使用できる。

Ｘ線リソグラフィ用マスク構造体等のマスク構造体とし
ては、原版パターンが形成されるＸ線透過膜にｓｉＮ、
５ｉｆｔ　、ＳｉＣ％Ａｊ２Ｎ。

ＢＮ、ＡＡＯｌＳｉＢＮ、Ｔｉ、Ｃ、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリエステル、パリレン及びこれらの組合せに
よる積層体が利用できる。

原版パターンを形成するＸ線吸収体材料としてはＡｕ、
Ｐｔ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ。

Ｎｉ％Ｗ、Ｍｏ、ＣＯ等の重金属類が利用でき、パター
ンは適切なパターン形成手段例えばエレクトロホーミン
グ、リフトオフ、エツチング等により厚さ（高さ）０．
４〜１．５　μ程度の微細パターンとして上記Ｘ線透過
膜上に加工される。

また、上記Ｘ線透過膜および原版パターンは原版保持体
（フレーム）に接着され保持されるが、このフレーム材
としては石英、パイレックス、ガラス、シリコン、イン
バー、コバー、鉄、ステンレススチール、黄銅等が用い
られる。

［作用］ この構成において、分割露光あるいはスキャン露光を行
なうためＸ線照射を行なうと、Ｘ線照射部分におけるマ
スク面の温度上昇は真空中で大きく、はぼ３０〜５０℃
上昇する。ただし、これと並行しであるいは予めＸ線非
照射部を温度上昇手段を用いて加熱し、Ｘ線ビーム照射
による局所的温度差が抑制される。すなわち、Ｘ線透過
膜や吸収体の熱膨張による局所的な平面性、形状などの
変化から生ずる位置変動やギャップの変動を抑制しつつ
露光転写が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は本発明の特に有効な一実施例に係
るＸ線リソグラフィ用マスク構造体の断面図および見取
図である。

このマスク構造体は、リング状フレーム１にポリイミド
膜２を延伸し張り付けて作成したマスクブランクスを用
いており、このマスクブランクス（ポリイミド膜２）の
表面にはマスクパターン作成りソグラフィによりＸ線吸
収マスクパターン３が設けられている。Ｘ線マスク裏面
には通電により熱を発生する物質４が設けられている。

この通電発熱物質４はＸ線スリットビーム５によって露
光を行なう際に未照射部分の領域のみを加熱するために
、ビーム５の走査領域（露光区分）に対応させスリット
状に分割しである。分割数は多いほど細かい制御が可能
となる。制御の方式としては赤外線温度計（輻射熱）あ
るいはサーミスタにより間接あるいは直接に温度を測定
しく第５図参照）、この結果をフィードバックさせるも
のがあるが、最も簡単な方式は導電体（通電発熱物質４
）例えば金属、炭素、光半導体等の電気抵抗が温度上昇
に応じて増加することを利用して流す電流量を調節する
方式である（第１図参照）。簡単のため、ここでは分割
された各区域の通電発熱物質４は、それぞれ電流の出入
端子６を持つ。各通電発熱物質４と端子６間はリード線
７により接続している。

本マスク構造体を用いるＸ線露光装置においては、スリ
ットビームとして取り出されたＸ線（ＳＯＲ光）５で走
査してマスクパターン３の像をシリコンウェハ８上のレ
ジスト膜９に転写する。そして、これに際して、端子６
を介して通電発熱物１１ｔ４に通電することにより、非
露光領域（露光中でない部分）を加熱し、あるいは予め
一定の高温状態に維持する。すなわち、ビーム照射によ
る局部的温度差を抑制しながら露光が行なわれる。この
ときのＸ線のスキャニングスピードはレジストの感度に
より異なる。

本発明の他の実施例として、上記通電発熱によらず、露
光の際にＸ線スリットビームと同時に赤外線を照射して
加熱する方式がある。この方式においては、照射される
赤外線の光量はＸ線露光により発生する熱量から予め算
出される。また、赤外線は照射Ｘ線（スリットビーム）
５と並行にかつ連動して走査される。また、この場合ビ
ーム５の両側を同時に走査するのがより効果的である。

また、この方式を、第１図のマスク構造体を用いてフィ
ードバックをかけながら実施することもできる。この場
合は、通電発熱体には電流を流さずその電気抵抗値のみ
を測定し、これに基づき赤外線照射光源にフィードバッ
クをかけ、赤外線照射のオン・オフによりあるいは光量
調整によりその照射光量を調整しながら赤外線照射を行
ない局所的温度差を抑制すべく加熱する。第３図はさら
にマスク上の通電体、リード線、電極の取付力の具体的
な実施例を示す。リング状フレーム１は直径１００　ｌ
Ｑｍ、内径７０　ｍｍ、高さ２４ｍｍのハングフレーム
で、外側に沿って傾斜した側面を有している。膜２は７
．５μｍ厚のポリイミド膜で、前記斜面に対し接着剤に
より接着して固定されている。そして、このようなマス
クメンプラン上に本発明の目的である非Ｘ線照射部の加
熱手段の一つである通電発熱体を設ける。すなわち、ス
リット状のＸ線照射５に対応した向きで（平行して）電
気抵抗体としての５００人厚０スズ（Ｓｎ）、長方形パ
ターン４をＥＢ（電子ビーム）蒸着法等により、蒸着Ｔ
ｉ（チタン）の長方形パターンが形成された穴あきマス
クを通して、７個形成し、さらに同様の方法でリード線
７、および電極６をＡｕ真空蒸着法で０．２μ厚で形成
した。

第４図はこのマスクを用いてＸ線リソグラフィを行なう
露光プロセスを示したものでマスクホルダ１０に設けら
れた対電極１１とのマネクトおよび電線１２により通電
および通電コントロールが行なわれる。図中前回と同番
号のものについては、同一のものを示す。スリット状Ｘ
線５が照射されると、マスクパターン３を通してパター
ン情報を含むＸ線がウェハ上のＸ線用レジスト９上に照
射される。このとき、Ｘ線の照射部分はマスクパターン
のＸ線吸収による発熱およびメンプランの吸収による発
熱で温度が上昇する。また、本発明の通電発熱体は温度
上昇により電気抵抗値が上昇する。一方、Ｘ線未照射の
部分は電気抵抗値が低いのでジュール熱により温度が上
昇して抵抗値がバランス（同等になるまで）されるまで
通電が行なわれる。

以上が本願実施例であり、ここでは、スキャン露光ある
いは分割露光時の局所的な温度差異による弊害を防止す
る実施例を主に説明したが、−括露光においても往来的
には、問題がなかったが、今後、局所的な温度差異によ
る弊害が問題となるなら、前述した本願実施型の工夫応
用により比較的容易に問題解決は可能である。第５図は
、その１実施例を示す模式図であり、前回と同番号のも
のに関しては同一の物を示す。熱型赤外線センサのよう
な温度検知手段１３により得た温度分布状況をＣＰＵ１
４で処理し、マスク上の温度が均一になるようドライブ
手段１５に命令を送る。このドライブ手段１５は、赤外
線等をマスク上に集束照射するような手段であり、ドラ
イブ手段１５による熱照射により、マスク上の温度を略
一定に保つ。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、Ｘ線非照射部分を
露光と同時にあるいは予め加熱しながら露光を行なうよ
うにしたため、マスクの局所的温度差を抑制しパターン
移動を生ぜずして露光を行なうことができ、露光転写の
高精度化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の特に有効な一実施例に
係るＸ線リソグラフィ用マスク構造体の断面図および見
取図、 第３図は、マスク上の通電体、リード線、電極の取付力
の具体的な実施例を示す見取図、第４図は、第３図のマ
スクを用いてＸ線リソグラフィを行なう露光プロセスを
示す模式図、そして 第５図は、−括露光の場合において、本願実施例を応用
した例を示す模式図である。 １：リング状フレーム、 ２：ポリイミド膜、 ３：マスクパターン、 ４：通電発熱物質、 ５：Ｘ線スリットビーム、 ６：端子、 ７：リード線、 ８：シリコンウェハ、 ９ニレジスト膜、 １０：マスクホルダー、 １１：電極、 １２：リード線、 １３：温度検出手段、 １４：ＣＰＵ１ １５：熱源。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 第１図 第２図 第３区 第４因

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線露光用マスクのＸ線非照射部分を露光と同時
   にあるいは予め加熱しながらＸ線によりスキャンまたは
   分割露光を行ない該Ｘ線露光用マスクのパターンを基板
   上に転写することを特徴とするＸ線露光方法。
2. （２）前記Ｘ線露光用マスクが、Ｘ線透過膜と、該Ｘ線
   透過膜上において転写パターンを形成しているＸ線吸収
   体と、露光区分に応じて上記Ｘ線透過膜に設けられた通
   電発熱体とを備えた、特許請求の範囲第１項記載のＸ線
   露光方法。
3. （３）露光と同時にあるいは予め前記通電発熱体に通電
   してＸ線の部分的照射による局所的温度差を抑制しなが
   ら露光を行なう、特許請求の範囲第２項記載のＸ線露光
   方法。
4. （４）前記通電発熱体の抵抗値に基づき該通電発熱体へ
   の通電量を制御して通電を行なう特許請求の範囲第３項
   記載のＸ線露光方法。
5. （５）前記通電発熱体が金属薄膜である特許請求の範囲
   第２項記載のＸ線露光方法。
6. （６）前記通電発熱体がダイヤモンド、ダイヤモンドラ
   イクカーボンまたは黒鉛である特許請求の範囲第２項記
   載のＸ線露光方法。
7. （７）前記Ｘ線非照射部分の加熱は、赤外線照射により
   行なう、特許請求の範囲第１項記載のＸ線露光方法。
8. （８）前記通電発熱体の抵抗値に基づき赤外線照射量を
   調整しながら赤外線照射により前記Ｘ線非照射部分の加
   熱を行なう、特許請求の範囲第２項記載のＸ線露光方法
   。
9. （９）Ｘ線透過膜と、該Ｘ線透過膜上において転写パタ
   ーンを形成しているＸ線吸収体と、露光区分に応じて分
   割して上記Ｘ線透過膜に設けられた通電発熱体とを具備
   することを特徴とするＸ線露光用のマスク。
10. （１０）前記通電発熱体が金属薄膜である特許請求の範
    囲第９項記載のマスク。
11. （１１）前記通電発熱体がダイヤモンド、ダイヤモンド
    ライクカーボンまたは黒鉛である特許請求の範囲第９項
    記載のマスク。