JPH04130621A - Ｘ線マスクおよびｘ線露光方法 - 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〕 この発明は、半導体装置の写真蝕刻工程において、特に
軟Ｘ線を光源として用いるＸ線マスクおよびＸ線露光方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置、特に大規模集積回路（ＬＳ　Ｉ）の高密度
化および高速化に伴い、素子の微細化が要求されている
。この半導体装置の製造の写真蝕刻工程に用いられる光
源の光は、その波長が短いはと微細な素子を形成するこ
とができる。したかつて、次世代の露光方法として、波
長カ月　［ｎｍ）前後の軟Ｘ線を光源とするＸ線露光か
有望視されている。

このＸ線露光に用いられるＸ線マスクは、Ｘ線が透過す
る際に生じる減衰をできるだけ小さくするために、軽元
素物質よりなる薄いＸ線透過膜と、このＸ線透過股上に
形成されＸ線を吸収する重金属よりなる吸収体の転写パ
ターン（以下［吸収体パターン」という。）とから構成
さねている。

第２図（ａ）は従来のＸ線マスクの構成を示す断面図で
ある。

第２図（ａ）において、ｌはシリコン基板からなる支持
枠、２゛はこの支持枠ｌ上に形成されたＳｉＮ膜からな
るＸ線透過膜、３゛はタングステンからなる吸収体パタ
ーン、４はこの吸収体パターン３°の下部のシリコン基
板をエツチングすることにより形成した開口、Ｉ８はガ
ラスよりなる補強枠、６はこの補強枠の中央部に形成し
た開口である。

第２図（ａｌに示すように、従来のＸ線マスクＢは、開
口４を有する支持枠ｌ上にＸ線透過膜２″が形成され、
開口４の上部のＸ線透過膜２°上には、吸収体パターン
３°が形成される。また露光装置のローディング装置（
図示せず）により自動的にマスクステージにＸ線マスク
Ｂを装着するためには、Ｘ線透過膜２′および吸収体パ
ターン３°を形成した支持枠ｌのままでは機械的強度が
低いため、支持枠ｌの裏面には、中央部に開口６を有す
る補強枠１８が接着される。またこの補強枠１８は支持
枠Ｉに熱歪を与えないことが必要であるため、補強枠１
Ｂと支持枠１との熱膨張率の差は小さい方が望ましい。

次にこのような従来のＸ線マスクを用いたＸ線露光方法
を第２図（ｂｌに基づいて説明する。

第２図（ｂ）は従来のＸ線露光方法を説明するための説
明図である。

第２図（ｂｌにおいて、１０はｘ＃ｌマスクＢを保持す
るマスクステージ、］ｊはウェハ　１２はウェハ１１を
保持するウェハステージ、１３はビームライン、Ｉ４は
蓄積リング（図示せず）により放射され、ビームライン
により導かれたＸ線、１５はアライメント光学系、１６
はＸ線１４の照射領域、１９はＨｅガス供給管である。

またＸ線露光において、光源から照射される波長］　　
（ｎｍ）前後のＸ線（軟Ｘ線）１４は、空気中では大き
く減衰するために、Ｈｅガス雰囲気中で露光することが
望ましい。したがって、Ｈｅガス配管１９によりＨｅガ
スを供給することによって、アライメント光学系１５を
含むＸ！１４の光路近傍を囲む照射領域Ｉ６はＨｅガス
で充たされる。

従来のＸ線露光方法は、先ずＸＭマスクＢの補強枠１８
をローディング装置（図示せず）により掴み、マスクス
テージ１０により補強枠１８の裏面を真空吸着すること
により保持する。

この際、ローディング装置は吸収体パターン３′が形成
されているＸ線透過膜２°や支持枠１に接触することは
ない。

次にウェハステージ１２上に表面にレジストが塗布され
たウェハＩｔを保持した後、このウェハ１１をＸ線マス
クＢと対向させ、アライメント光学系１５によりウェハ
１１とＸ線マスクＢとの位置合わせが行われる。

その後、ビームライン】３゛　により導かれたＸ線１４
がＸ線マスクＢに照射される。

Ｘ＃１１４がＸ線マスクＢを構成するＸ線透過膜２′に
照射されると、そのエネルギーの一部はＸ線透過膜２′
に吸収されながら、一部のみがＸ線透過膜２′を透過し
てウェハ１１上に照射され、ウェハ１１上に塗布された
レジストが感光されることにより露光が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のＸ線マスクＢは、Ｘ線
透過膜２°を形成した支持枠ｌと補強枠１８とは密着し
ているため、Ｘ線透過膜２′に生じる熱の発散が容易で
はなく、したがってこのＸ線マスクＢを用いた従来のＸ
線露光方法では、照射したＸ線１４がＸ線透過膜２′に
吸収されると、Ｘ線透過膜２°の温度が上昇し、熱膨張
が生じることにより、Ｘ線透過膜２°の表面に形成され
た吸収体パターン３゛の位置が移動し、精度の高いパタ
ーン転写ができないという問題があった。またこの問題
を解決するために、例えばマスクステージｌＯの冷却等
の方法が用いられているが、マスクステージ１０とＸ線
透過膜２′との間にはガラスからなる補強枠１８がある
ため、Ｘ線透過膜２°の熱はマスクステージｌＯに容易
に伝わらず、Ｘ線透過膜２゛を容易に冷却することがで
きないという問題があった。

この発明の目的は上記問題点に鑑み、Ｘ線透過膜の温度
上昇を抑制し、精度良く、安定して微細なパターンを転
写することのできるＸ線マスクおよびＸ線露光方法を提
供することである。

（課題を解決するための手段〕 請求項（１）記載のＸ線マスクは、所定の領域に吸数体
パターンを形成したＸ線透過膜と、このＸ線透過膜を表
面に形成し吸収体パターンを形成した領域に開口を有す
る支持枠と、この支持枠の裏面に接面し中央部に開口を
有する補強枠と、支持枠と補強枠との接面部に設けた隙
間形成用スペーサとを備えたものである。

請求項（２）記載のＸ線露光方法は、請求項（１）記載
のＸ線マスクを用い、補強枠と支持枠との間の隙間に冷
却用気体を流入させることによりＸ線マスクを冷却する
ことを特徴とする。

〔作用〕

請求項（１）記載の構成によれば、吸収体パターンを有
したＸ線透過膜を表面に形成した支持枠と、この支持枠
の裏面に接面した補強枠との接面部に隙間形成用スペー
サを備えることによって、支持枠と補強枠との間に隙間
を設けた。したがって、Ｘ線を照射した際にＸ線透過膜
に生じる熱を隙間から良好に発散させることによりＸ線
透過膜の温度上昇を防ぐことができる。また隙間形成用
スペーサを小さなものとすることにより接面部を小さく
することができるため、補強枠および支持枠が互いに与
える応力を減少させることができる。

請求項（２）記載の構成によれば、請求項（１）記載の
Ｘ線マスクを用い、支持枠と補強枠との隙間に冷却用気
体を流入させてＸ線マスクを冷却することによりＸ線透
過膜の温度上昇を十分に抑制することができる。また支
持枠と補強枠との隙間に流入させる冷却用気体の流入量
は、隙間の大きさを制御することにより制御することが
できる。

（実施例〕 この発明の一実施例を第１図（ａｌ、　（ｂ）に基づい
て説明する。

第１図（ａ）はこの発明の一実施例のＸ線マスクの構成
を示す断面図である。

第１図（ａｌにおいて、１はシリコン基板からなる支持
枠、２はＳｉＮ膜からなるＸ線透過膜、３は厚さ０．７
〔μｍ〕のタングステンからなる吸収体パターン、４は
支持枠ｌの開口であり、吸収体パターン３を形成した領
域のシリコン基板をエツチングすることにより形成した
ものである。５は熱膨張率がシリコン（Ｓｉ）に近いパ
イレックスガラスよりなる補強枠、６はこの補強枠５の
中央部に形成され、Ｘ線を通過させるための開口である
。

７は隙間形成用スペーサ、８は支持枠１と補強枠５との
間の隙間、Ｓは接面部である。

第１図（ａｌに示すように、所定の領域に吸収体パター
ン３を形成したＸ線透過膜２を表面に形成した支持枠１
の裏面に補強枠５を位置合わせした後、隙間形成用スペ
ーサ７を支持枠ｌの接面部Ｓに接着固定したものである
。

隙間形成用スペーサ７は補強枠５の表面から所定の深さ
だけ選択的にエツチングすることにより形成したもので
あり、例えば補強枠５の開口６周辺に点在した突起状の
ものである。すなわち支持枠ｌと補強枠５との間に隙間
８を設けるためのものである。また補強枠５の選択的エ
ツチング量（例えば０．１（ｍ））すなわち隙間形成用
スペーサ７の大きさを制御することにより、隙間８の大
きさを制御することができる。

このように支持枠ｌと補強枠５とを突起状の隙間形成用
スペーサ７を介在させて固定し、支持枠１と補強枠５と
の間に隙間８を設けることにより、Ｘ線を照射した際に
Ｘ線透過＃２に生じる熱を良好に発散させ、Ｘ線透過膜
２の温度上昇を抑制する。したがって、従来のようにＸ
線透過膜２°の温度上昇による吸収体パターン３゛の位
置ずれが生じることがない。また隙間形成用スペーサ７
を小さなものとすることにより接面部Ｓを小さくするこ
とができるため、補強枠５および支持枠１が互いに与え
る応力を減少させることができる。その結果、吸収体パ
ターン３の位置精度か劣化することなく、精度良く、安
定してパターンを転写することができる。

次に上述Ｘ線マスクＡを用いたＸ線露光方法を第１図（
ｂｌに基づいて説明する。

第１図（ｂ）はこの発明の一実施例のＸ線露光方法を説
明するための説明図である。

第１図（ｂ）において、１０はＸ線マスクへを保持する
マスクステージ、１１はウェハ、１２はウェハ１１を保
持するウェハステージ、１３はビームライン、１４は蓄
積リング（図示せず）により放射され、ビームラインに
より導かれたＸ線、１５はアライメント光学系、１６は
Ｘｍ１４の照射領域、１７は冷却用気体となるＨｅガス
を供給するための供給管である。なおＸ線１４の光路を
含む照射領域１６には、Ｘ線１４の減衰を防止するため
にＨｅ雰囲気となっている。

Ｘ線マスクＡを用いたＸ線露光方法は、先ずＸ線マスク
Ａの補強枠５をローディング装置（図示せず）により掴
み、マスクステージｌＯにより補強枠５の裏面を真空吸
着することにより保持する。

この際、ローディング装置は吸収体パターン３が形成さ
れているＸ線透過膜２．支持枠ｌおよび隙間形成用スペ
ーサ７に接触することはない。

次にウェハステージＩ２上に表面にレジストが塗布され
たウェハ１１を保持した後、このウェハ１１をＸ線マス
クＡと対向させ、アライメント光学系１５によりウェハ
１１とＸ線マスクへとの位置合わせを行う。その後、ビ
ームライン１３により導いたＸ線１４をＸ線マスクＡお
よびウェハ１１に照射する。

この際、供給管１７より冷却用気体であるＨｅガスを供
給し続けることにより、Ｘ線マスクＡの支持枠ｌと補強
枠５との間に設けた隙間８に所定量のＨｅガスを流入さ
せ（矢印Ｇ方向）、Ｘ線透過膜２を冷却する。

そしてＸ線１４がＸｉマスクＡを介してウェハｌＩ上に
照射されることにより、ウェハ１１上に塗布されたレジ
ストを感光することにより露光を行う。

このようにＸ線照射中に供給管１７により冷却用気体で
あるＨｅガスを照射領域１６内に供給し、Ｘ線マスクＡ
の支持枠ｌと補強枠５との間に設けた隙間８にＨｅガス
を流入させることにより、Ｘ線透過膜２の温度上昇を十
分に抑制する。すなわちＨｅガスをＸｍ１４の減衰を小
さくするためだけに用いるのではなく、Ｘ線マスクＡの
Ｘ線透過膜２を冷却するためにも用いる。

また隙間８に流入させるＨｅガスの流入量は、隙間８の
大きさすなわち隙間形成用スペーサ７の大きさにより制
御する。すなわち補強枠５の表面の選択的エツチング量
によって、Ｈｅガスの流入量を制御することができる。

なお実施例では補強枠５をエツチングすることにより突
出した隙間形成用スペーサ７を形成し、補強枠５と隙間
形成用スペーサ７とは一体としたが、これに限らず、例
えば支持枠の裏面をエツチングすることにより隙間形成
用スペーサを形成しても良い。また支持枠および補強枠
と隙間形成用スペーサとは別体としても良い。

〔発明の効果〕

請求項（１１記載のＸ線マスクによれば、吸収体パター
ンを有したＸ線透過膜を表面に形成した支持枠と、この
支持枠の裏面に接面した補強枠との接面部に備えた隙間
形成用スペーサにより支持枠と補強枠との間に隙間を設
けたため、Ｘ＃透過膜の温度上昇を防ぐことができる。

また隙間形成用スペーサを小さなものとすることにより
接面部を小さくすることができるため、補強枠および支
持枠が互いに与える応力を減少させることができる。

その結果、吸収体パターンの位置精度が劣化することな
く、精度良く、安定して微細なパターンを転写すること
のできるＸ線マスクを得ることができる。

請求項（２）記載のＸ線露光方法によれば、請求項＋１
１記載のＸ線マスクを用い、支持枠と補強枠との隙間に
冷却用気体を流入させてＸ線マスクを冷却することによ
りＸ線透過膜の温度上昇を十分に抑制することができる
。また支持枠と補強枠との隙間に流入させる冷却用気体
の流入量は、隙間の大きさを制御することにより制御す
ることができる。

その結果、吸収体パターンの位置精度は劣化することな
く、精度良く、安定して微細なパターンを転写すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例のＸ線マスクの構成
を示す断面図、第１図（ｂＪは同Ｘ線露光方法を説明す
るための説明図、第２図（ａｌは従来のＸ線マスクの構
成を示す断面図、第２図（ｂｌは同Ｘ線露光方法を説明
するための説明図である。 ｌ・・・支持枠、２・・・Ｘ線透過膜、３・・・吸収体
パターン、４，６・・・開口、５・・・補強枠、７・・
・隙間形成用スペーサ、８・・・隙間、Ｓ・・・接面部
第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の領域に吸収体パターンを形成したＸ線透過
   膜と、このＸ線透過膜を表面に形成し前記吸収体パター
   ンを形成した領域に開口を有する支持枠と、この支持枠
   の裏面に接面し中央部に開口を有する補強枠と、前記支
   持枠と前記補強枠との接面部に設けた隙間形成用スペー
   サとを備えたＸ線マスク。
2. （２）請求項（１）記載のＸ線マスクを用い、前記補強
   枠と前記支持枠との隙間に冷却用気体を流入させること
   により前記Ｘ線マスクを冷却することを特徴とするＸ線
   露光方法。