JPH0245911A - Ｘ線露光マスクとその製造方法 - 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、半導体集積回路等の製造に用いるＸ線露光用
高精度マスクに関するものである。

［従来の技術］ 従来のＸ線露光用マスクの断面を第８図に示す。露光パ
タンを形成するＸ線吸収体１および合わせマーク２がメ
ンブレン３上に設けられている。メンブレン３は補強枠
５で補強されたＳｉ枠４上に支持されている。Ｘ線吸収
体１には一般にＡｕ、　Ｔａ、Ｗ等の重金属が使用され
る。メンブレン３は、ＳｉＣ，ＳｉＮ、ＢＮ等の無機物
の薄膜であり、その膜厚は、数μｍである。Ｓｉ枠は、
ウェハの中央部をエツチングで除去して形成したもので
ある。その厚みは、０．４から２ｍｍ程度が一般的に用
いられている。

第９図ないし第１２図に従来のＸ線露光用マスクの平面
図を示す。ただし、これらの図においては、Ｘ線吸収体
の図示を省略し、露光パタンのある領域６のみを示しで
ある。また、各図において、メンブレンのうち下部のＳ
ｉがエツチング除去されている部分のみをメンブレン３
Ａとして示しである。

メンブレン３Ａの形状は、第９図および第１０図に示す
ような円形、六角形が一般的であり、露光用パタンと合
わせマーク２が同一メンプレン３Ａ上にある。一般に、
メンブレンの厚さは１から数μｍであり、数ｍｍ）１２
０の圧力が加わってもメンブレンは数十μｍ変形する。

このような形状のマスクでは、ウェハとマスクの間隙を
ｌＯから３０μｍの範囲に設定するとき、ウェハ・マス
ク間の圧力変動でメンブレンは大きく変形し振動する。

このため、ギャップ設定をしようとしても、ギャップ検
出信号が全県し、ギャップ設定が困難になる。このよう
な圧力変動を少なくしようとすると、ウェハ・マスク間
の間隔を非常に遅い速度で近づける必要が生じ、アライ
メント時間が非常に長くなり実用的でなくなる。

この欠点を解決しようと考えられたのが、第１１図およ
び第１２図である。第１１図では、合わせマーク２のす
ぐ近くまでＳｉ枠の内周縁を持ってきてメンブレンの振
動をなるべく少なくしようとしている。しかし、実際に
はＳｉ枠の加工と除去の精度に限界があるので、合わせ
マーク２と枠の内周辺が１〜２ｍｍ程度で離れているの
が通常である。パタンの領域が２０ｍｍ角程度でウェハ
とマスク間の間隔が２０〜３０μｍになると、ウェハと
マスク間の間隔がわずかに変化してもマスクとウニへ間
の圧力は数ｍｍＨ２Ｏ程度変動する。この圧力変動によ
ってメンブレンが振動しギャップ検出信号がとれないと
いう問題が発生する。この問題を抑制しようとすると、
マスクとウェハのギャップ設定速度を非常に遅くする必
要があり、ギャップ設定・位置合わせに長時間を要し実
用的でなくなる。

第１２図の例では、この問題を解決するため、パタン露
光領域と合わせマーク領域とを分離している。すなわち
Ｓｔウェハの合わせマーク部分をエツチング除去し、露
光パタンかその上に形成されるメンブレン部３Ａとは独
立に合わせマークがその上に形成されるメンブレン部３
Ｂを設ける。このような構成にすると、合わせマーク領
域のメンブレンが小さいので、メンブレンの振動がほと
んどなくなり、ギャップ設定・位置合わせにほとんど時
間を要しなくなる。しかしながら、この場合、スクライ
ブライン上に合わせマークを設けることができず、ウェ
ハ上のチップ配置が非常に複雑になり、半導体集積回路
製作時に歩留りが低下するという問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上述した従来の問題を解決しマスク・
ウニへ間のギャップ設定・位置合わせを行う際にマスク
・ウニへ間に生ずるわずかな圧力変動によって発生する
マスクメンブレンの振動を抑制し、かつスクライブライ
ン上にマークを設けられるウィンドウ構成とすることに
よって、パタン領域に近接したところに合わせマークを
設けた高精度Ｘ線マスクを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるＸ線露光マスクは、Ｘ線を透過する軽元素
のメンブレン上にＸ線を吸収する重金属のパタンか存在
し、メンブレンを剛性の大きい枠で保持しているＸ線露
光マスクにおいて、露光用パタンの存在する領域と合わ
せマークが存在する領域とが同一枠内に存在し、合わせ
マークが近接した枠の間に挟まれていることを特徴とす
る。

本発明製造方法は、（ｌθ０）の面方位をもつＳｔウニ
への露光パターン側と対向する面上にエツチング保護膜
を形成する工程と、保護膜の露光領域に相当する部分と
合わせマーク領域に相当する部分との境界部にエツチン
グ保護領域を設け、保護領域を残して露光領域に相当す
る部分および合わせマーク領域に相当する部分とを除去
する工程と、湿式エツチングによってＳｉウェハをエツ
チングし、（１１０）面、　（１００）面に対する（１
１１）面のエツチング速度の差を利用して露光領域と合
わせマーク領域とのエツジ部を直角にする工程とを有す
ることを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、合わせマーク領域が狭い幅でＳｉ枠に
囲まれ、かつ露光領域と一体化していることによって、
露光領域の近傍に合わせマークを設けることができ、ア
ライメント精度が向上するとともに、スクライブライン
上に合わせマークを設けることができるので半導体集積
回路の歩留りを向上させることができる。さらに、合わ
せマークの配置が比較的自由になるので、光露光、電子
線露光とのハイブリッド露光が可能になる。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実施例１ 表面の面方位が（１００）面であるＳｉウェハの表裏両
面に通常の方法でＳｉＮ層を形成した。表面のＳｉＮ層
はＸ線露光マスクのメンブレンとなるもので、その上に
Ｘ線吸収体および合わせマークを形成した後、Ｓｉウェ
ハをＳｉ枠に加工した。

第１図（Ａ）は本発明のＸ線マスクを形成するための枠
加工前のマスク裏面形状の一例を示し、第１図（Ｂ）は
その一部の拡大図である。７は湿式エツチングの時にエ
ツチングマスクとして作用する保護膜で、この場合には
、メンブレン形成時にウェハ裏面に形成されたＳｉＮで
ある。４Ａはエツチング保護膜７を除去して露出された
Ｓｔ面である。図示されるように、本実施例においては
、保護ｌｌ！７のうち中央部の露光パタン領域に相当す
る部分が正方形状に除去され、さらに正方形の各辺の中
央の幅の狭い領域７Ａが合わせマーク領域として除去さ
れている。領域７Ａの両側の突起部７Ｂは、Ｓｉラウェ
の裏面のエツチングによって露光領域と合わせマーク領
域とのエツジを直角にするためのエツチング保護領域で
ある。この時露光パタン領域をなす正方形の各辺をとお
り、第１図の紙面に垂直な面がＳｉラウェの（１１０）
面と平行になるようにするとよい。保護膜７を第１図に
示した形状とした後にＳｉウェハの裏面を通常のエツチ
ング液により湿式エツチングした。

第２図にマスク裏面のエツチング後の状態を示す。第２
図（Ａ）は第１図（Ｂ）と同じ部分を示し、同図（１１
）は図（八）の八−へ′線に沿った断面を示す。面方位
によるエツチング速度の差によって、エツチング保護領
域７Ｂはエツチングによって除去され、露光領域と合わ
せマーク領域のエツジは直角になる。Ｓｉ枠４の傾斜面
は（１１１）面である。

第３図はこのようにして形成したＸ線露光マスクの平面
図を示す。露光パタンは図示を省略しである。露光領域
と合わせマーク領域のエツジは直角であり、合わせマー
ク２は狭い平行な枠の間にあり、剛体で支えられた形に
なっている。このため、メンブレンに加わる圧力変動で
この部分のメンブレンはほとんど振動しない。

合わせマーク領域の変位を調べるために、第４図に示す
形状のメンブレンを有するマスクを作製した。合わせマ
ーク領域のメンブレン幅がほぼ２ｍｍで、露光領域のメ
ンブレンのサイズが２４ｍ＋ｓ角の場合であり、合わせ
マーク領域の長さの影響を調べるため、エツチング保護
領域７Ｂを設けずにＳｔウェハのエツチングを行ったの
で、露光領域と合わせマーク領域のエツジが４５°の角
度をなしている。第５図は第４図の部分拡大図で、点Ａ
、Ｂ。

Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはメンブレンの振動を測定した位置
を示している。第６図はメンブレンの中心からの距離と
メンブレンの変位量の関係を示す。

曲線（イ９ロ、ハ、二、ホ）はそれぞれマスク・ウニへ
間隔を３０から１０μｍに、３５から１５μｍに、４０
から２０μＧに、４５から２５μｍに、５０から３０μ
ｍにマスクで変化させた時の変位量である。最初のギャ
ップが５０μｍと大きい時には、変位量は小さい。最初
のギャップが３０μｍのときには、ギャップを１０μｍ
まで変化させると、露光領域のＡ点ではほぼ２０μｍの
変位が発生している。合わせマーク領域内のＦ、Ｇ点で
はその変位量は１μｍ以内である。最初のギャップが５
０μＩのホの曲線では、点Ａでも変位量は２μｍ以内で
あり、点Ｅ。

Ｆ、Ｇではその変位量は１μｍ以内である。

以上述べたように合わせマーク領域の奥に行くほどメン
ブレンの変形は少ない。通常Ｘ線露光で用いるマスク・
クエへ間隔は２ｏから３０μｍであり、Ｆ、Ｇの点での
変位量はほとんど問題ない程度である。しかも第６図に
示した変位量はエツジを４５°とした時の値であって、
第２図および第３図に示したように、エツジを直角とす
れば、メンブレンの変位量はさらに小さくなる。

本発明のエツジが直角な構造の枠を用いることにより、
合わせマークの振動の問題はほとんどなくなり、アライ
メント時のギャップ設定時間も大幅に短縮できた。

火Ａ■ユ 第７図（Ａ）は本発明のＸ線マスクを形成するための枠
加工前のマスクの裏面の形状の他の例を示す。同図（Ｂ
）は図（Ａ）の一部を拡大して示したものである。本実
施例と第１図に示した実施例の相異は、エツチング保護
領域７ｃが本実施例においては楔形状をなしている点の
みである。このエツチング保護領域７Ｃはエツチングに
よって除去され、露光領域と合わせマーク領域の境界は
第２図および第３図に示したと同様になり、露光領域と
合わせマーク領域のエツジは直角になる。露光領域と合
わせマーク領域のエツジは直角であり、合わせマーク２
は狭い平行な枠の間にあり、剛体で支えられた形になっ
ている。このため、メンブレンに加わる圧力変動でこの
部分のメンブレンはほとんど振動しない。

エツチング保護領域の形状は実施例１および２に示した
ものに限られず、（１１１）面と（１００）　。

（１１０）面のエツチング速度比を考慮すれば種々の形
状のエツチング保護領域が可能である。具体的には、合
わせマーク領域側に矩形のエツチング保護領域を設けた
もの、合わせマーク領域と露光領域にそれぞれ矩形のエ
ツチング保護領域を設けたものなどをあげることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、合わせマーク領域が狭い幅でＳｉ
枠に囲まれ、かつ露光領域と一体化していることによっ
て、露光領域の近傍に合わせマークを設けることができ
、アライメント精度が向上するとともに、スクライブラ
イン上に合わせマークを設けることができるので半導体
集積回路の歩留りを向上させることができる。さらに、
合わせマークの配置が比較的自由になるので、光露光、
電子線露光とのハイブリッド露光が可能になる。

アライメントでは、合わせマーク領域が狭い幅でＳｉ枠
に囲まれているので、マスク・ウニへ間のギャップ設定
でも、合わせマーク領域のメンブレンは振動せず、短時
間でアライメントが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における枠加工前のマスクの裏面の形状
の一例を示す図、 第２図はエツチング後の合わせマーク領域の形状を示す
図、 第３図は本発明によるＸ線露光マスクの平面図、 第４図はメンブレンの形状を示す図、 第５図はメンブレンの部分拡大図、 第６図はメンブレンの変位量と測定位置の関係を示す図
、 第７図は本発明における枠加工前のマスクの裏面の形状
の他の例を示す図、 第８図は従来のＸ線露光マスクの断面図、第９図ないし
第１２図は従来のＸ線露光マスクの平面図である。 １・・・吸収体、 ２・・・合わせマーク、 ３・・・メンブレン、 ４・・・Ｓｉ枠、 ４＾・・・エツチング保護膜を除去したＳｉ面、５・・
・補強枠、 ６・・・露光領域、 ７・・・保護膜、 ７＾・・・合わせマーク領域、 ７Ｂ、７Ｇ・・・エツチング保護領域。 マスク−ウニ八ａｔず上角値 メンフ゛レンｆ）實イしｉと；ｌ！Ｊ疋イ１！０閾係４
ポ１１］第６図 区 第 図 ヰ勺右日月にわ１する拌力０工、前のマスク沫ｍｌの千
枚の化０４列を示１１」第 図 従来０×＃Ｇ尤マスクｆ）千面圓 第二２図 ２伊わとマーク 参〇とマ 第 図 従来のＸ稼亀光マヌク／）煎１閃 第８図 第 １０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｘ線を透過する軽元素のメンブレン上にＸ線を吸収
   する重金属のパタンが存在し、前記メンブレンを剛性の
   大きい枠で保持しているＸ線露光マスクにおいて、露光
   用パタンの存在する領域と合わせマークの存在する領域
   とが同一枠内に存在し、該合わせマークが近接した枠の
   間に挟まれていることを特徴とするＸ線露光マスク。 ２）｛１００｝の面方位をもつＳｉウェハの露光パター
   ン側と対向する面上にエッチング保護膜を形成する工程
   と、 該保護膜の露光領域に相当する部分と合わせマーク領域
   に相当する部分との境界部にエッチング保護領域を設け
   、該保護領域を残して前記露光領域に相当する部分およ
   び合わせマーク領域に相当する部分とを除去する工程と
   、 湿式エッチングによって前記Ｓｉウェハをエッチングし
   、｛１１０｝面、｛１００｝面に対する｛１１１｝面の
   エッチング速度の差を利用して露光領域と合わせマーク
   領域とのエッジ部を直角にする工程と、を有することを
   特徴とするＸ線露光マスクの製造方法。