JPH0453119A - X-ray mask - Google Patents

X-ray mask

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Publication number
JPH0453119A
JPH0453119A JP2158206A JP15820690A JPH0453119A JP H0453119 A JPH0453119 A JP H0453119A JP 2158206 A JP2158206 A JP 2158206A JP 15820690 A JP15820690 A JP 15820690A JP H0453119 A JPH0453119 A JP H0453119A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
wafer
ray
membrane
exposure
Prior art date
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Pending
Application number
JP2158206A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimi Yamashita
良美 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0453119A publication Critical patent/JPH0453119A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To facilitate sufficiently close exposure of a wafer by a method wherein the mask pattern mounting region of a mask membrane protrudes from its surroundings. CONSTITUTION:First, the circumferential part of an Si substrate 21 is removed by wet-etching so as to have a step S and protrusion 21A is formed. Then a membrane 22 made of SiN, etc., if formed on the upper surface of the Si substrate 21 by CVD, epitaxial growth, sputtering, etc. After that, the center part of the Si substrate 21 is removed by wet-etching from the rear to form a window 21B. After an X-ray absorbing metal film is applied to the membrane 22 by sputtering, etc., the metal film is patterned by electron beam exposure, etc., and dry-etching, etc., to form a mask pattern 23. Normally, a wafer 1 is kept sufficiently apart from a mask 10 and moved and, at a predetermined position, the wafer 1 is made to approach the X-ray mask 10 as close as a required exposure gap C and exposed in He gas at about 1atm. At that time, there is a possibility of breakdown of a mask substrate. However, even if the wafer is made to approach from a distance of several hundred mum to 15mum with a speed of 200mum/s, no breakdown occurs.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 X線露光に使用するX線マスクの構造に関し、ウェーハ
に充分に接近して露光することが可能なX線マスクを提
供することを目的とし、マスクメンブレン11のマスク
パターン12 ’fJE 載領域がその周辺部分より突
出しているように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the structure of an X-ray mask used for X-ray exposure, the purpose of this invention is to provide an X-ray mask that can expose a wafer sufficiently close to the wafer. The mask pattern 12'fJE area of No. 11 is configured to protrude from its surrounding area.

造に関する。Regarding construction.

近年、半導体装置の高集積化に伴ってパターンの微細化
が進んでおり、この傾向は今後も続くことが確実である
。そのため超微細パターン形成技術としてX線リソグラ
フィが有望視され、その実用化の研究が盛んに行われて
いるが、現時点では未解決の問題点が残されている。X
線リソグラフィは、X線透過性材料の薄膜(メンブレン
)からなるマスクメンブレン上にX線吸収体からなるマ
スクパターンを搭載したX線マスクを用い、ウェーハ上
のレジストを軟X線で露光してパターンを転写する技術
であるが、このX線マスクは、軟X線に対して充分に透
明な固体材料がないため、吸収損失を減らす必要上マス
クメンブレンの薄膜化が避けられず(例えば2μjI)
、この薄膜化に起因した問題があって使用上の制約が生
じている。従って、このような問題の解決が望まれてい
る。
In recent years, patterns have become finer as semiconductor devices become more highly integrated, and this trend is certain to continue. For this reason, X-ray lithography is seen as a promising ultra-fine pattern forming technology, and research into its practical application is actively being carried out, but at present there are still unresolved problems. X
Ray lithography uses an X-ray mask with a mask pattern made of an X-ray absorber mounted on a mask membrane made of a thin film (membrane) of an X-ray transparent material, and the resist on the wafer is exposed to soft X-rays to create a pattern. However, this X-ray mask does not have a solid material that is sufficiently transparent to soft X-rays, so it is necessary to reduce the absorption loss by making the mask membrane thinner (for example, 2μjI).
However, there are problems caused by this thinning of the film, which imposes restrictions on its use. Therefore, a solution to such problems is desired.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、X線露光に使用するX線マスクの構〔従来の
技術〕 従来のX線マスクの構造を第4図により説明する。第4
図は従来のX線マスクの露光状態を示す模式図である。
The present invention relates to the structure of an X-ray mask used for X-ray exposure [Prior art] The structure of a conventional X-ray mask will be explained with reference to FIG. Fourth
The figure is a schematic diagram showing the exposure state of a conventional X-ray mask.

図中、1は被露光体のウェーハであり、表面にX線レジ
ストが塗布されている。40はXvAマスクであり、中
央部にマスクパターン42を搭載したマスクメンブレン
410周辺部を支持枠43が支持する構造をなしている
。マスクメンブレン41は軟X線に対して比較的透明な
固体材料である SiN 、、BNXSiC等の2μM
程度のメンブレン(薄膜)である。マスクパターン42
は軟X線に対する吸収係数の大きいTa 、 H、Au
等、もしくはそれらのシリサイドで形成され、厚さは0
.5〜1゜0μ−程度である。支持枠43は径が75〜
100−m程度のSiうニームの中央部に25 X 2
5++a+程度の窓43Aを設けたものである。窓43
Aがこのように小さいのはマスクメンブレン41の厚さ
が薄(、機械的強度が弱いためである。前述のマスクパ
ターン42はこの窓43Aに対応する位置に設けられて
いるから、マスクパターン42が設けられている領域は
20 X 201程度である。
In the figure, numeral 1 is a wafer to be exposed, the surface of which is coated with an X-ray resist. Reference numeral 40 denotes an XvA mask, which has a structure in which a support frame 43 supports the periphery of a mask membrane 410 having a mask pattern 42 mounted in the center. The mask membrane 41 is made of a solid material relatively transparent to soft X-rays, such as SiN, BNXSiC, etc.
It is a membrane (thin film) of about 100%. Mask pattern 42
are Ta, H, and Au, which have large absorption coefficients for soft X-rays.
etc., or their silicides, and the thickness is 0.
.. It is about 5 to 1°0μ. The diameter of the support frame 43 is 75~
25 x 2 in the center of a 100-m Si wall
A window 43A of approximately 5++a+ is provided. window 43
The reason why A is so small is that the mask membrane 41 is thin (and its mechanical strength is weak). The area where is provided is approximately 20×201.

このX線マスク40を用いたX線露光は次のように行わ
れる。前述のようにマスクパターン42の領域が狭く、
一方、ウェーハ1の口径がこれを大幅に上回るのが普通
であるため(例えば100〜150IllI+)、露光
はステップ・アンド・リピート方式で行われる。通常、
ウェーハ1をX線マスク40から充分に離して移動し、
所定の位置で所望の露光間隙Gまで接近させ、約1気圧
のHeガス等の雰囲気中で露光する。
X-ray exposure using this X-ray mask 40 is performed as follows. As mentioned above, the area of the mask pattern 42 is narrow;
On the other hand, since the diameter of the wafer 1 is usually much larger than this (for example, 100 to 150 IllI+), exposure is performed by a step-and-repeat method. usually,
Move the wafer 1 sufficiently away from the X-ray mask 40,
It is brought close to a desired exposure gap G at a predetermined position and exposed in an atmosphere of He gas or the like at about 1 atm.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

X線露光にあっては、高精度のパターン転写のためには
前記の露光間隙Gは小さい方がよい。ところが、X線マ
スクのマスクメンブレンが極めて薄くて脆弱であるため
、ウェーハを接近させる際にウェーハとX線マスクとの
間の雰囲気ガスの気圧が一時的に上昇してマスクメンブ
レンが破れる虞があり、露光間隙Gが小さい程その危険
性が高い。従って露光間隙Gを充分に小さく出来ない、
という問題があった。本発明は、このような問題を解決
して、ウェーハに充分に接近して露光することが可能な
X線マスクを提供することを目的とする。
In X-ray exposure, the exposure gap G is preferably small for highly accurate pattern transfer. However, the mask membrane of the X-ray mask is extremely thin and fragile, so when the wafer is brought close to the mask, the pressure of the atmospheric gas between the wafer and the X-ray mask may temporarily rise, causing the mask membrane to rupture. , the smaller the exposure gap G, the higher the risk. Therefore, the exposure gap G cannot be made sufficiently small.
There was a problem. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems and provide an X-ray mask that can expose a wafer sufficiently close to the wafer.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的は、本発明によれば、マスクメンブレン11の
マスクパターン12搭載領域がその周辺部分より突出し
ていることを特徴とするX線マスクとすることで、達成
される。
According to the present invention, this object is achieved by providing an X-ray mask characterized in that the mask pattern 12 mounting area of the mask membrane 11 protrudes from its surrounding area.

〔作用〕[Effect]

X線露光においてマスクをウェーハに接近させなければ
ならないのは、マスクパターン搭載領域だけである。こ
の領域の面積の全体に占める比率は極めて低いから、こ
の領域だけを突出させ、他の部分ではウェーハとの間隙
が大きくなるようにすれば、マスクとウェーハを接近さ
せた際のマスクパターン搭載領域の雰囲気ガスは容易に
周辺部へ逃げることが出来、気圧の上昇は僅かで済む。
In X-ray exposure, the mask must be brought close to the wafer only in the mask pattern mounting area. Since the ratio of this area to the total area is extremely low, if only this area is made to protrude and the gap between the wafer and the wafer is increased in other parts, the mask pattern mounting area when the mask and wafer are brought close to each other. Atmospheric gases can easily escape to the surrounding area, resulting in only a slight increase in atmospheric pressure.

従ってマスクメンブレン破壊の危険性は減り、充分に露
光間隙を小さくすることが可能となる。
Therefore, the risk of mask membrane destruction is reduced, and the exposure gap can be made sufficiently small.

〔実施例〕〔Example〕

本発明に基づくX線マスクの実施例を第1図乃至第3図
により説明する。
An embodiment of the X-ray mask based on the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図は本発明の実施例のX線マスクの露光状態を示す
模式図である。図中、1は被露光体のウェーハであり、
表面にX線レジストが塗布されている。10は本実施例
のX線マスクであり、中央部にマスクパターン12を搭
載したマスクメンブレン110周辺部を支持枠13が支
持する構造をなしている。マスクメンブレン11は軟X
線に対して比較的透明な固体材料であるSiN、 BN
、 SiC等の2μ−程度の薄膜である。マスクパター
ン12軟X線に対する吸収係数の大きいはTa s W
 、Au等、もしくはそれらのシリサイドで形成され、
厚さは0.5〜1.0gyg程度である。支持枠13は
径が75〜100IIIl程度、厚さが0.5〜1.h
m程度のSt基板の中央部に25 X 25−m程度の
窓13Aを設けたものであるが、マスクメンブレン11
を支持する面は窓13Aの周辺が突出している。その段
差Sは100μ−程度である。前述のマスクパターン1
2はこの窓13Aに対応する位置に設けられているから
、マスクパターン12が設けられている領域は20 X
 20mm程度である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an exposure state of an X-ray mask according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a wafer to be exposed,
An X-ray resist is applied to the surface. Reference numeral 10 designates the X-ray mask of this embodiment, which has a structure in which a support frame 13 supports the peripheral portion of a mask membrane 110 having a mask pattern 12 mounted in the center thereof. Mask membrane 11 is soft X
SiN, BN, which is a solid material that is relatively transparent to wire
, is a thin film of about 2 μm such as SiC. Mask pattern 12 has a large absorption coefficient for soft X-rays.
, Au, etc., or their silicides,
The thickness is about 0.5 to 1.0 gyg. The support frame 13 has a diameter of about 75 to 100III and a thickness of about 0.5 to 1. h
A window 13A of about 25 x 25-m is provided in the center of the St substrate of about m, but the mask membrane 11
The supporting surface protrudes around the window 13A. The step S is about 100μ. Mask pattern 1 mentioned above
2 is provided at a position corresponding to this window 13A, so the area where the mask pattern 12 is provided is 20
It is about 20 mm.

発明者は本発明のX線マスク10を次の二通りの方法で
製造した。最初に第一の製造方法を第2図により説明す
る。先ずSi基板21の周辺部をウェット・エツチング
(弗酸・硝酸の混合液等による)で段差Sだけ除去し、
凸部21Aを形成する(同図(a)参照)。次にSi基
板21の上面にCVD、エピタキシアル成長、スパッタ
リング等によりSiN等のメンブレン22を形成する(
同図(b)参照)。次にSi基板21の中央部を下面か
らウェット・エツチング(弗酸・硝酸の混合液等による
)で除去して窓21Bを形成する(同図(c)参照)。
The inventor manufactured the X-ray mask 10 of the present invention using the following two methods. First, the first manufacturing method will be explained with reference to FIG. First, the peripheral part of the Si substrate 21 is wet etched (using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, etc.) to remove only the step S.
A convex portion 21A is formed (see (a) in the same figure). Next, a membrane 22 of SiN or the like is formed on the upper surface of the Si substrate 21 by CVD, epitaxial growth, sputtering, etc.
(See figure (b)). Next, the central portion of the Si substrate 21 is removed from the bottom surface by wet etching (using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, etc.) to form a window 21B (see FIG. 2(c)).

その後メンブレン22上にX線吸収体の金属膜をスパッ
タリング等により被着し、これを電子ビーム露光等とド
ライ・エツチング等によりパターニングしてマスクパタ
ーン23を形成する (同図(d)参照)。この状態が
第1図におけるX線マスク10に相当する。
Thereafter, a metal film of an X-ray absorber is deposited on the membrane 22 by sputtering or the like, and this is patterned by electron beam exposure or dry etching to form a mask pattern 23 (see FIG. 2D). This state corresponds to the X-ray mask 10 in FIG.

次に本発明のX線マスク10の第二の製造方法を第3図
により説明する。先ずSi基板31の上面にCVD、エ
ピタキシアル成長、スパッタリング等によりSiN等の
メンブレン32を形成する(同図(a)参照)。次にS
i基板31の中央部を下面からウェット・エツチング(
弗酸・硝酸の混合液等による)で除去して窓31Bを形
成する(同図(b)参照)。
Next, a second method of manufacturing the X-ray mask 10 of the present invention will be explained with reference to FIG. First, a membrane 32 made of SiN or the like is formed on the upper surface of a Si substrate 31 by CVD, epitaxial growth, sputtering, or the like (see FIG. 3(a)). Next, S
Wet etching (
(using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, etc.) to form a window 31B (see FIG. 3(b)).

次にメンブレン32の周辺部をドライ・エツチング(C
F、・0□の混合ガス等による)等により除去した後、
Si基板310周辺部をウェット・エツチング(弗酸・
硝酸の混合液等による)して段差Sを形成する(同図(
c)参照)。その後メンブレン32上にX線吸収体の金
属膜をスパッタリング等により被着し、これを電子ビー
ム露光等とドライ・エツチング等によりパターニングし
てマスクパターン33を形成する (同図(d)参照)
、この状態が第1図におけるX線マスク10に相当する
Next, the peripheral part of the membrane 32 is dry etched (C
After removing with a mixed gas of F,・0□, etc.),
Wet etching (hydrofluoric acid,
(using a mixed solution of nitric acid, etc.) to form a step S (see the same figure (
c). Thereafter, a metal film of an X-ray absorber is deposited on the membrane 32 by sputtering or the like, and this is patterned by electron beam exposure or dry etching to form a mask pattern 33 (see figure (d)).
, this state corresponds to the X-ray mask 10 in FIG.

このX線マスク10を用いたX線露光は次のように行わ
れる。前述のようにマスクパターン12の領域が狭いた
め、露光はステップ・アンド・リピート方式で行われる
。通常、ウェーハ1をX線マスク10から充分に離して
移動し、所定の位置で所望の露光間隙Gまで接近させ、
約1気圧のHeガス中で露光する。この所望の露光間隙
Gまで接近させる際にマスク基板11の破壊の危険性が
ある訳であるが、本実施例のX線マスク10の場合、数
百μmから15μmまで200μm/sの速度で接近さ
せても破損しなかった。尚、使用したX線マスク10は
、支持枠13の径が100gm、窓13Aの寸法が25
 X 25m+++、段差Sが100μ−、マスクメン
ブレン1工が厚さ2μ−のSiN (耐圧は10’ P
a)、雰囲気は1気圧のHeであった。従来のフラット
なX線マスク40(第4図)において同様の実験を行っ
た結果、G=50〜30μ量で破損した。従って、本発
明により露光間隙Gを大幅に縮小することが可能となっ
たことになる。
X-ray exposure using this X-ray mask 10 is performed as follows. As described above, since the area of the mask pattern 12 is narrow, exposure is performed in a step-and-repeat manner. Usually, the wafer 1 is moved sufficiently away from the X-ray mask 10 and brought close to the desired exposure gap G at a predetermined position,
Exposure in He gas at about 1 atm. There is a risk of destruction of the mask substrate 11 when approaching the desired exposure gap G, but in the case of the X-ray mask 10 of this embodiment, the distance from several hundred μm to 15 μm is approached at a speed of 200 μm/s. It didn't get damaged even if I did it. The X-ray mask 10 used has a supporting frame 13 of 100 gm in diameter and a window 13A of 25 gm in diameter.
X 25m+++, step S is 100μ-, one mask membrane is 2μ-thick SiN (withstand pressure is 10'P)
a), the atmosphere was He at 1 atm. A similar experiment was conducted using a conventional flat X-ray mask 40 (FIG. 4), and as a result, it was damaged at an amount of G=50 to 30μ. Therefore, the present invention makes it possible to significantly reduce the exposure gap G.

本発明は以上の実施例に限定されることなく、更に種々
変形して実施出来る。例えば、窓13Aは角形ではなく
、円形であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented with various modifications. For example, the window 13A may be circular instead of square.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ウェーハに充分
に接近して露光することが可能なX線マスクを提供する
ことが出来、X線露光技術の実用化に寄与するところが
大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an X-ray mask that can expose a wafer sufficiently close to the wafer, which greatly contributes to the practical application of X-ray exposure technology.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例のX線マスクの露光状態を示す
模式図、 第2図は本発明のX線マスクの第一の製造方法を示す模
式図、 第3図は本発明のX線マスクの第二の製造方法を示す模
式図、 第4図は従来のX線マスクの露光状態を示す模式図、で
ある。 図中、■はウェーハ、 10、40はX線マスク、 11、41はマスクメンブレン、 12、42はマスクパターン、 13、43は支持枠、 13A、43Aは窓、 Sは段差、 G は露光間隙、 である。 本余明の×緯マス7の第一のネ用り彬六に示す模式図%
2図 本Y明の実M!!、gI+の×株マスフの作光状懸R示
す懐式図第1 図 従来の×穆マスフの詐尤状態茗示す槓六図第4図 本発明の×稈マスクの第二の製造方法をホ別莫弐図凭3
FIG. 1 is a schematic diagram showing the exposure state of an X-ray mask according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a first manufacturing method of an X-ray mask according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a second method of manufacturing a ray mask. FIG. 4 is a schematic diagram showing an exposure state of a conventional X-ray mask. In the figure, ■ is a wafer, 10 and 40 are X-ray masks, 11 and 41 are mask membranes, 12 and 42 are mask patterns, 13 and 43 are support frames, 13A and 43A are windows, S is a step, and G is an exposure gap , is. Schematic diagram shown in Akira Akira's first page of x latitude square 7
2 illustration book Y Ming no Mi! ! Figure 1 shows the light production of the × strain mask of gI+. Figure 1 shows the deceptive state of the conventional Betsumo 2 illustration 3
figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  マスクメンブレン(11)のマスクパターン(12)
搭載領域がその周辺部分より突出していることを特徴と
するX線マスク。
Mask pattern (12) of mask membrane (11)
An X-ray mask characterized by a mounting area that protrudes from its surrounding area.
JP2158206A 1990-06-15 1990-06-15 X-ray mask Pending JPH0453119A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2158206A JPH0453119A (en) 1990-06-15 1990-06-15 X-ray mask

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2158206A JPH0453119A (en) 1990-06-15 1990-06-15 X-ray mask

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317480B1 (en) 1998-04-24 2001-11-13 Hoya Corporation Method of manufacturing X-ray mask and X-ray mask blank, and X-ray mask and X-ray mask blank manufactured thereby

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317480B1 (en) 1998-04-24 2001-11-13 Hoya Corporation Method of manufacturing X-ray mask and X-ray mask blank, and X-ray mask and X-ray mask blank manufactured thereby

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