JPH0396220A - パターン形成用反射型ｘ線マスク - 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］ 本発明は半導体集積回路装置に代表される集積回路装置
の製造工程中に用いられるパターン転写技術におけるマ
スク構造に関し、殊に従来のＸ線透過型マスクに代わる
Ｘ１ｌＪ反射型マスクに関するものである。

［従来の技術コ 一般に、各種半導体の製造工程等において、Ｘ線による
パターン転写技術がしばしば用いられるが、対象物へ所
望のパターン．を形成乃至転写するためには、該パター
ンに対応した原図パターンが形成されたいわゆるｘｆｓ
透過型マスクを用いるのが従来の常であった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の転写技術にあってはマスクは概ね上述のようなも
のであるが、これには次に述べるような本質的な課題が
認められる。

一般にｘＩＩｊ！透過形マスクはメンプラン基板が用い
られるが、このメンプラン部分でのＸ線の吸収は避けら
れず、また機械的に変形し易いと云う課題があった。

本発明は以上に鑑み、マスクでのｘ線吸収という課題と
、機械的に変形し易いと云う本質的な課題を有する透過
型マスクに代え、Ｘ線反射現象を利用し、もって露光効
率の向上を図り、また従来不可能であった、マスクの機
械的強度の飛躊的向上をも可能にしたｘ線反射型マスク
を提供することを主目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明は、従来の透過型Ｘ線
マスクに代え、反射ＭＸＭマスクとなす手段をとる事を
基本とする。

［実施例］ 以下、図示する幾つかの実施例に就き詳記する第１図に
示すものは本発明の第１の実施例としての反射型マスク
１０の概略構成である。このマスク１０は、基板１１と
してモリブデン体を想定しており、入射面１２は鏡面仕
上面とたっていて、例えば入射角θをもって入射してく
るＸ線工ｔに対し、高反射率を示すようになっている。

この面上には、入射Ｘ線に対し低反射率を示すＸ線吸収
能の有る炭素やその他の物質層１５が配されている。こ
の物質層１３０表面は低反射率領域１５αを構成し、モ
リブデン基板の表面１２で物質層１３にて覆われていな
い面は高反射率領域１２αを構成している。

低反射率物質層１５をどのように配置するか、即ち、低
反射率領域１３αと高反射率領域１２αとを平面的な形
状としてどのような対比関係をもって配置するかは、原
図パターンに応じて定めるこのようなマスク１０にこの
場合は千行ｘ＃ｉ！束の入射Ｘ線工１を入射させると、
入射角θに等しい反射角θをもって規定される所定の方
向に反射しでいく反射Ｘ線工ｒ中では、高反射率領域に
入射した入射Ｘ線成分に対応する反射Ｘ線成分がその強
度において低反射率領域への入射Ｘ線成分に対応する反
射Ｘ線或分よりも強くなり、望ましくは高反射率領域か
らの反射Ｘ　Ｉ）成分のみを荷５反射Ｘ線工ｒとなると
ころから、該反射Ｘ線工ｒ中には原図パターンに即した
情報が載せられることになる。従って、図面上、露光す
べき対象物１４を反射Ｘ線の光路中に置けば、該対象物
には原図パターンに対応する所望のパターンが得られる
ことになる。勿論対象物１４は、ホト・レジスト膜等の
直接の露光面を含むシリコンウエーハ等であって良く、
その場合にはレジスト面を反射Ｘ線側に向けて配せば、
所望のパターンが少くとも単位時間当たりの露光量の差
に応じて、望ましくはその差が大きくなって等価的に低
反射率領域からの反射Ｘ線成分がないものと看倣される
場合には反射Ｘ線工ｒ中の高反射率領域からのみの反射
Ｘ線成分のみによって得られることになる。

対象物に斯様なパターンが得られれば、後は従来技術の
適用によって、例えばＳｉウエーハ表面の酸化膜の所望
のパターン通りの穴開け等が可能であること自明であろ
う。

勿論、パターン転写技術を要求する製作工程には急用可
能であって、対象物は多岐に亘り、図示のものはほんの
一例であること勿論である。

尚、図示の場合、反射ｘｆＩｓの当初の所定方向光路中
に対象物を置き、マスク１ｏと平行になるように配して
いるが（即ち、対象物１４への反射光工ｒの入射角もθ
となる）、光路と直角に置いても良い。但し、その場合
にはマスク上の原図パターンとはその面積的な大きさに
おいて各部に相違がでてくることは自明であるから、予
め対象物１４への所望のパターンを得るべく原図パター
ンの各部の面積を定めておけば良い。

ともあれ、斯様な反射型マスク１０を用いると、そもそ
も原理的にＸ線減衰の少ないものであるから、反射Ｘ線
の強度も充分採れ、露光時間の短縮ができると共に、Ｘ
線の波長に対する限定はしないで済むようになる。

第２図に示すものは本発明の第２の実施例としての反射
型マスク１０−Ｉの概略構成である。即ち、高反射率領
域１２αと低反射率領域１３αとを空間的にも一平面内
に位置させるように、この場合基板１１内に低反射率物
質１３を埋設した構造に、反射型マスク１０−Ｉを構成
すれば、第１図示のマスクでは起こり得る両領域間の段
差にょる加反射の惧れは全くなくすることができる。

殊に第１図に付した反射型マスク１ｏ乃至１ｏ−Ｉの作
用に就いての説明から理解されるように、反射光工ｒ中
にはマスクの高低両反射率領域の対比的な配置関係によ
る原図パターン情報′が載せられていれば足りるから、
第１，２図示のマスクの両領域の位置関係を正反対にし
ても良いことが判ろう。

第３図Ａ，Ｂ，Ｏ図に示す反射型マスクｉｏ−Ｉ［，　
１　（１−ｍ，　１　０−ＩＶは夫々更に別な実施例で
ある。

第３図示の反射型マスク１０−ｎは、基板１１上で高反
射率領域とするべく鏡面仕上げした部分１２α以外の部
分をエッチングその他適当な手法（機械的手法を含む）
によって乱反射部分１３−１としたものである。

第５Ｂ図示の反射型マスク１０−ｍ，第５１０＋Ｑ示の
反射型マスーク１０−■は夫々機械的手段（パンチング
手法等を含む）により、或はエッチング等により上述し
た定義による所定方向へは少くとも低反射率を示す領域
を有している。

反射型マスク１０−■における低反射率領域１５−２は
図示の場合、盲孔となっており、反射型マスク１０−Ｉ
Ｖの低反射率領域１５−３は基板１１の断面で示すよう
にこれを貫通するパターンに応じた孔である。いづれも
その側面部形状にて加反射乃至所定方向以外（高反射率
領域１２αが入射光に対して反射を許す方向以外）への
反射を起こすようにするためのものである。

このような反射型マスクの実用例としては、第１図に示
すような形態の他第４図に示すようｋマスク１００入射
面を湾曲（この場合凹面）にすることも考えられる。即
ち、入射光工１が平行Ｘ線束で入射してくると、その曲
面の曲率に応じて部位毎に反射Ｘ線の進むべき所定方向
が定められ、レンズ系の作用と同様に図示の場合は基板
１１上に高反射率領域１２αをもつ低反射率領域１３α
との対比で描かれた原図パターンは反射光路中で縮少的
に送られていくことになる。これは、対象物（図示せず
）への所望パターンが原図に対して縮尺できることを示
している。

勿論、マスク１０の入射面を凸面とすれば逆に原図パタ
ーンを拡大することも可．能である。

第１図から第３０図までの反射型マスク１０を第１１図
のように用いて、高反射率領域１２αによって入射角θ
に応じ規定される所定の方向へ反射する最初の反射光路
中に対象物１４を置くと、マスクの表面に描かれた原図
パターンと対象物１４に形成されるそれとは鏡に写した
ように裏返し・の関係になる。従って所望のパターンに
応じて原図パターンの方を予じめ裏返しの関係で作って
おく必要がある。大して面倒な作業ではないが、マスク
１０上の原図パターンと平面位相的に同一のパターンが
対象物上に欲しい場合には例えば第５図に示すよう々方
法が考えられる。

角度θで反射型マスクＩＱ（図示の場合は第２図示相等
のもの）に入射した入射Ｘ線工１に対応して原図パター
ン情報を荷い、先づ反射角θで所定の方向に反射した反
射Ｘ線工ｒを反射板１６に入射させる。反射板１６はモ
リブデンから作り、極力高反射率を示すように（損失の
ないように）反射面１６αを鏡面仕上げする等しておく
。反射板１６に入射角θｌ　（図示の場合θ、＝θ）で
入射した一次反射Ｘ線工ｒは反射角θ１で光路な変更さ
れて進む。しかし原図パターン情報は吸損されないから
、この光路中に対象物１４を置けば、マスク１０上の原
図パターンに対象物上のパターンは配置関係的に同一と
なり、更に対象物への入射角θ，をマスク１０への入射
Ｘ線の入射角θと同一に選べばパターンを構成する各部
の寸法も同一となる。

反射物１６の介在はその他にもマスクとパターンとの間
に距離を置けるという利点を産み、装置設計に余裕があ
ることも挙げられるが、その意味では、反射板１６等の
介在段数は図示一段に限らず原理的には何段でも良いと
も潤える。

［発明の効果］ 以上詳記したように，本発明になる反射型Ｘ線マスクは
、（イ）Ｘ線減衰が極めて少ないことから露光時間の短
縮，露光効率の向上が図れる、（ロ）Ｘ線の全波長領域
（１Ｘ〜１ｏｏＸ）に亘って使用可能である、（ハ）レ
ンズ系との併用は必要ではないので収差の問題を回避で
き、更に焦点深度を必ずしも要さないため焦点ぼけ等に
よるパターン形状不良がない、（ニ）自身内部を透過さ
せるものと異り、所謂プロジェクションタイプとなるた
めに損傷がなく、長寿命となる、（ホ）基板厚は任意の
問題であるから、要すれば厚くして機械的強度を充分に
採れる．、等々極めて有効なマスクである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる反射型ｘ＃Ｊマスクの第一の実施
例をその作用と共に示す概略構成図、第２図は、第二の
実施例の概略構成図、第３図Ａ，Ｂ，０は夫々高反射率
領域を作り得る単一の物質のみから所定方向には少くと
も低反射率を示す領域を作成した概略構成図、第４図は
マスクの入射面を曲面とした一例として凹面形状入射面
を有する作用と共に示す概略構成図、第５図は所定の方
向に反射した反射Ｘ線の光路を変換してパターン転写を
なす場合の説明図である。 図中１０は反射型マスク、１１はその基板、１２はその
表面乃至一生面、１２αは高反射率領域、１５は低反射
率領域を構成し得る物質乃至部分、１３α．　１　５−
１　．　１３−２　，’１　５−５は所定方向に少くと
も低反射率を示す領域、１４は対象物、１６は中間反射
物である。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）入射Ｘ線の入射面には、該入射Ｘ線に対して所定
   の方向に相対的に高反射率を示す領域と、少くとも低反
   射率を示す領域とが原図パターンに応じて対比的に配さ
   れて成り、もって上記所定方向への反射Ｘ線には上記原
   図パターンの情報が載せられ、該反射Ｘ線の光路中に置
   かれた対象物に該原図パターンに応じたことを特徴とす
   るパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （２）所定の方向に少くとも低反射率を示す領域はＸ線
   吸収能を有していることを特徴とする請求項１記載のパ
   ターン形成用反射型Ｘ線マスク（３）所定の方向に少く
   とも低反射率を示す領域は炭素を主たる成分として有し
   ている物質またはヘリウム、シリコン、アルミニウム、
   チタン等の軽金属によって構成されていることを特徴と
   する請求項１記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （４）所定の方向に少くとも低反射率を示す領域は所定
   の方向以外に乱反射を起こすように形成された部分にて
   構成されていることを特徴とする請求項１記載のパター
   ン形成用反射型Ｘ線マスク。 （５）所定の方向に少くとも低反射率を示す領域はマス
   クの入射面に切欠かれた溝乃至盲孔であることを特徴と
   する請求項１記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （６）所定の方向に少くとも低反射率を示す領域はマス
   クに穿かれた溝孔であることを特徴とする請求項１記載
   のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （７）所定の方向に相対的に高反射率を示す領域は鏡面
   仕上げ面となっていることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５、６のいづれかに記載のパターン形成用反射
   型Ｘ線マスク。 （８）所定の方向に相対的に高反射率を示す領域はモリ
   ブデン材表面の鏡面仕上げ面または、該鏡面仕上げモリ
   ブデン材表面に多層膜を形成してなつていることを特徴
   どする請求項１、２、３、４、５、６のいづれかに記載
   のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （９）高反射率領域と低反射率領域とはマスク入射面上
   で段差を作ることなく同一面内にて形成されていること
   を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６のいづれか
   に記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （１０）高反射率及び低反射率の各物質のうち、いづれ
   か一方を基板とし、該基板で入射Ｘ線の入射面となる面
   に他方が原図パターンに応じて対比的に配されて成るこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８
   、９のいづれかに記載のパターン形成用反射型Ｘ線マス
   ク。 （１１）マスク入射面は凹面乃至凸面等の曲面となって
   いて、マスク上の原図パターンに対し対象物に形成され
   るパターンは縮尺乃至拡大されるようになることを特徴
   とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
   ０のいづれかに記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク
   。 （１２）マスクを支持する手段と、該マスクの入射面へ
   の入射Ｘ線を発する手段と、該マスクから、該入射Ｘ線
   に応じ原図パターン情報を荷つた反射Ｘ線の光路中に対
   象物を支持する手段とを含むパターン転写装置の上記マ
   スクとして用いられることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５、６、７、８、９、１０、１１のいづれかに
   記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （１３）入射Ｘ線は平行光束であることを特徴とする請
   求項１２記載のパターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （１４）反射Ｘ線の光路中には反射手段が備えられ対象
   物は進路を変えられた上記反射Ｘ線光路中に位置するこ
   とを特徴とする請求項１２、１３のいづれかに記載のパ
   ターン形成用反射型Ｘ線マスク。 （１５）入射Ｘ線及び或いは反射Ｘ線の光路中には反射
   レンズ系が介在することを特徴とする請求項１２、１３
   、１４のいづれかに記載のパターン形成用反射型Ｘ線マ
   スク。