JPH0511434U - Ｓｏｒ露光用のマスク構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光に必要なＳＯＲ光の垂直方向の拡がりを
狭くし、水平方向に一様な強度で拡がるＳＯＲ光で効率
良く露光ができるＳＯＲ露光用のマスク構造を提供する
ことにある。 【構成】 水平方向に一様な拡がりと強度をもち垂直方
向の拡がりが小さいＳＯＲ光の特性に基づいて、マスク
４０に形成する露光パターン４６をＳＯＲ光の広がりに
対応して垂直方向よりも水平方向に長くなるよう１列に
並べるようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ＳＯＲ光を用いて行う露光用のマスクの構造に関し、垂直方向の 拡がりが狭く、水平方向に一様の拡がりを持つＳＯＲ光の特長を生かして効率良 く露光ができるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、超ＬＳＩなどの製造には、紫外線等を光源とするリソグラフィが用いら れており、光源と露光対象であるウエハとの間にＬＳＩの露光パターンが形成さ れたマスクを配置し、ウエハ上に塗布したレジストにマスクを介して光を照射し 、マスクの露光パターンをレジストに転写するようにしている。 この光リソグラフィに用いられる光源は、たとえば超高圧水銀ランンプの全光 束をだ円鏡で集光し、コンデンサレンズを通して照射するようにしており、あら ゆる方向に一様な広がりをもって照射される。そこで、光リソグラフィに使用す るマスク１は、光源からの光を最大限利用して露光を行うため、たとえば図３に 示すように、４個のチップパターン（露光パターン）２を光の照射領域内に正方 形状に配置するようにし、たとえば、このマスク１に対してウエハステッパを用 いてウエハを所定位置に位置決めしたのち露光を行うことを繰り返しながらウエ ハ全面にチップパターンを転写するようにしている。 このような光露光では、光の波長程度の数倍の距離で回折、干渉などの効果に よりパターンに誤差を発生させることから、現在、２ミクロン程度の線幅を持つ ＬＳＩの製作が限界となっている。

【０００３】 そこで、線幅を細くして高集積化を図るため、光源としてさらに波長の短いＸ 線を用いるＸ線リソグラフィが開発されつつあり、最近では、電子線衝撃形Ｘ線 源に替え、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を用いるＸ線リソグラフィも研究 されている。 このＳＯＲ光を取出すＳＯＲ光装置の概要は、たとえば図４に示すように、電 子発生装置（電子銃等）１０で発生した電子ビームが直線加速器（ライナック） １２で光速近くに加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６で偏向されて、 インフレクタ１８を介してシンクロトロンの蓄積リング２２内に入射される。蓄 積リング２２に入射された電子ビームは高周波加速空洞２１でエネルギを与えら れながら収束電磁石２３で収束され、偏向電磁石２４で偏向されて真空ダクトで 構成された蓄積リング２２内を周回し続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に 接線方向に放射されるＳＯＲ光２９は光取り出しライン２６先端の窓３２を通し て出射されて、ステッパを内蔵する露光装置２８に送られＬＳＩ製造用の露光用 Ｘ線源として利用される。

【０００４】 このＳＯＲ光２９は偏向電磁石２４で偏向されるときに接線方向に放射される ことから、水平方向には、一様な拡がりを持つものの、垂直方向の拡がりは１mm rad 程度と小さく、しかも垂直方向の強度分布も一様でなく（ほぼ正規分布で近 似できる）、垂直方向の照射面積を確保するためＳＯＲ光２９を、図示しない電 子揺動やミラー揺動などで拡大することによって、図５に示すように、マスク１ への垂直方向の照射面積を確保するようにしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図３のように、チップパターン２を垂直方向と水平方向に均等に並 べる配置の仕方では、ＳＯＲ光２９を垂直方向に大きく振って拡大する必要があ るため、その振り幅に応じてＳＯＲ光２９の照射強度が低下してしまう。 また、ＳＯＲ光２９を垂直方向に大きく振って拡大するため、ＳＯＲ光２９を 光取り出しライン２６から出射させるベリリウム薄膜で形成された窓３２をＳＯ Ｒ光２９の振り幅に対応して垂直方向に大きくしなければならず、強度を確保す ることが難しい。 さらに、図３のチップパターン２の配置では、マスク１を介してウエハへのチ ップパターン２の露光に利用しているＳＯＲ光２９は、水平方向に広がっている ＳＯＲ光２９の一部に過ぎず、有効に利用していない。

【０００６】 この考案は、前記従来の技術における問題点を解決して、ＳＯＲ光の強度を低 下させずに水平方向に一様な拡がりを持つＳＯＲ光を有効に利用して露光ができ るＳＯＲ露光用のマスク構造を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案のＳＯＲ露光用のマスク構造は、ＳＯＲ光源と露光対象との間に配置 されるマスクに、複数の露光パターンをＳＯＲ光の水平方向の拡がりに対応して 垂直方向よりも水平方向に長く並べて形成したことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】

この考案のＳＯＲ露光用のマスク構造によれば、マスクに形成する露光パター ンをＳＯＲ光の水平方向の一様な広がりに対応して垂直方向よりも水平方向に長 く並べるようにしており、従来と同じチップパターンの個数であれば、その分垂 直方向への配列個数を少なくすることができ、露光に際してのＳＯＲ光の垂直方 向の振り幅を小さくして、ＳＯＲ光の強度の低下を防止するとともに、水平方向 に一様に拡がるＳＯＲ光の特性を利用して無駄な光を無くし有効に露光に利用で きる。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。 図１および図２はこの考案のＳＯＲ露光用のマスク構造の一実施例にかかり、 図１は正面図、図２はマスクへのＳＯＲ光の照射状態の垂直及び水平断面図であ る。 このマスク４０は、ＳＯＲ光２９（図４参照）をＸ線源とするＸ線リソグラフ ィに用いられるものであり、ＳＯＲ光源４２と露光対象であるウエハ４４との間 に配置される。

【００１０】 このマスク４０はＸ線透過材で形成されており、このマスク４０上には、露光 パターン４６として複数のＬＳＩ回路の微細パターンが金、タングステン等のＸ 線吸収体で描かれ、ＳＯＲ光２９の拡がり方向、すなわちシンクロトロンでの電 子の周回面（図４参照）である水平方向に、たとえば４個を１列に並べて形成し てある。 このマスク４０に形成する露光パターン４６の個数は、露光作業の作業効率、 たとえばウエハステッパを用いる場合のステッピング動作の回数や、マスク４０ へのチップパターン４６の描画作業の作業効率などによって定めれば良く、たと えば図３に示した従来のマスク１と同等の露光や描画の作業効率とする場合には 、４個のチップパターン４６を水平に１列に並べて形成するようにし、さらに露 光作業の作業効率向上を図る場合には、水平方向１列に並べるチップパターン４ ６の個数を増加するようにすれば良い。

【００１１】 そして、このマスク４０を用いてＳＯＲ光２９をＸ線源４２とするＸ線リソグ ラフィを行う場合には、マスク４０及びウエハ４４を垂直に配置するとともに、 マスク４０の４個のチップパターン４６が水平方向に位置するように配置し、た とえばマスク４０を露光装置のウエハ４４の前方に固定し、このマスク４０に対 してウエハ４４をウエハステッパを用いて所定位置に位置決めしたのち、水平方 向に一様に拡がっているＳＯＲ光２９を照射して露光が行われる。 こうしてウエハ４４の一箇所で４個のチップパターン４６の露光が完了したら 、ウエハステッパでウエハ４４を移動し、露光を行うこと繰り返してウエハ４４ の全面にチップパターン４６を転写するようにする。

【００１２】 このＸ線リソグラフィでは、シリコン等のウエハ４４上にＸ線用レジストが塗 布され、たとえば、ＰＭＭＡ、ＦＢＭ、ＤＣＰＡ等のポジ型またはネガ型レジス トが用いられている。 このウエハ４４の前方に、微少距離を隔てて露光用のマスク４０が平行に配設 され、ウエハ４４とマスク４０との距離は近接露光法の場合は数μｍ程度に設定 される。

【００１３】 このようなマスク４０を用いて行うＳＯＲ光２９によるＸ線リソグラフィでは 、ＳＯＲ光２９をシンクロトロンの光取り出しライン２６の先端の窓３２から出 射してマスク４０の前方から照射すると、ＳＯＲ光２９のうちマスク４０のＸ線 吸収体に当たった部分はここで吸収され、それ以外の部分はマスク４０を透過し てウエハ４４上のＸ線用レジストに照射される。Ｘ線用レジストに照射されたＸ 線のエネルギは、このＸ線用レジスト中で光電子放出の形で吸収され、Ｘ線用レ ジスト中に光電子を放出し、この光電子によってＸ線用レジストに化学反応が生 じ、これを現像することによりマスク４０上の水平方向１列の４個の露光パター ン４６が転写された形のレジストパターンがウエハ４４上に形成される。

【００１４】 このＳＯＲ光２９によるＸ線リソグラフィでは、マスク４０に４個の露光パタ ーン４６が水平方向に１列に並べて形成してあるので、露光のために必要なＳＯ Ｒ光２９の垂直方向の拡がりは、図２（ａ）に示すように、露光パターン４６の １つ分だけで良く、従来の４個のチップパターンを水平方向に２個、垂直方向に も２個配置して正方形状の配置としたマスク１（図３参照）を用いる場合の半分 で済むことになる。これにより、ＳＯＲ光２９を垂直方向に拡大するための電子 揺動やミラー揺動の振り幅Ｌを半分にすることができる。 したがって、同一露光時間とすれば、照射強度を大きくすることができ、必要 な照射強度を一定とすれば、照射時間を短縮することができる。

【００１５】 また、ＳＯＲ光２９の垂直方向の振り幅Ｌをチップパターン４６の１個分に小 さくすることができるので、ＳＯＲ光出射用の窓３２（図４参照）の垂直方向の 大きさを小さくすることができる。 これにより、従来のマスクの水平方向に形成した露光パターンの個数（図３で は、２個としてある）と、この発明のマスク４０の水平方向１列に並べる露光パ ターン４６の個数を同一（マスク４０へのチップパターン４６の個数を２個とす ることに相当する）にするようにすれば、光取り出しライン２６の先端の窓３２ の水平方向の大きさを同一にしたまま、窓３２の垂直方向の大きさを露光パター ン４６の１個分に小さくすることができ、ベリリウム薄膜等の強度の向上を図っ たり、ベリリウム薄膜を薄くしてＸ線透過率を向上することができる。この場合 、従来のマスクでは、垂直方向にも露光パターンを並べて形成しており、１度に その分（図３において垂直方向に形成した２個分）の露光もできたが、この露光 パターンの個数の減少による１回の露光の効率の低下を、ＳＯＲ光２９の振り幅 Ｌを小さくすることによってＳＯＲ光２９の強度が大きく、１回の露光のための 照射時間を短縮できることで補い、全体の露光効率を４個を１度に露光する従来 の場合と２個だけを用いて短時間に繰り返す本願の場合とで、ほぼ同等乃至それ 以上に保つこともできる。

【００１６】 一方、露光のために必要なＳＯＲ光２９の水平方向の拡がりは、図２（ｂ）に 示すように、露光パターン４６の４つ分必要となるが、ＳＯＲ光２９自体は、図 ４に示すシンクロトロンの偏向電磁石２４の接線方向に、水平方向に連続して一 様な拡がりを以て出射されることから、光取り出しライン２６を対応できるよう に水平方向に広く構成するだけで良く、水平方向に一様な強度を持って拡がった ＳＯＲ光２９を取出して露光を行なうことができる。

【００１７】 なお、上記実施例では、マスクへの露光パターンの形成を垂直方向よりも水平 方向に長く配列するため水平方向に１列に並べるようにしたが、これに限るもの でない。 また、ＳＯＲ光を出射するシンクロトロンでの電子の周回面が水平面でない場 合には、それに応じてマスクへの露光パターンの配列方向を変えることは言うま でもない。

【００１８】

【考案の効果】

以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの考案のＳＯＲ露光用のマ スク構造によれば、マスクに形成する露光パターンをＳＯＲ光の水平方向の広が りに対応して垂直方向よりも水平方向に長く並べるようにしたので、従来の水平 及び垂直方向に均等に露光パターンを配置したマスクを使用する場合に比べ、露 光に際してのＳＯＲ光の垂直方向の振り幅を小さくでき、ＳＯＲ光の強度の低下 を防止することができるとともに、水平方向に一様な強度で拡がったＳＯＲ光の 特性を利用して無駄な光を無くし有効に露光に利用することができる。 また、ＳＯＲ光の振り幅を小さくすることができるので、従来のマスクの水平 方向に形成した露光パタンの個数とこの発明によるマスクの露光パターンの個数 を同一にするようにすれば、光取り出しライン先端の窓の垂直方向の大きさを小 さくすることができ、ベリリウム薄膜等の強度の向上を図ったり、ベリリウム薄 膜の厚さを薄くしてＸ線の透過率を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のＳＯＲ露光用のマスク構造の一実施
例にかかる正面図である。

【図２】この考案のＳＯＲ露光用のマスク構造の一実施
例にかかるマスクへのＳＯＲ光の照射状態の垂直及び水
平断面図である。

【図３】従来の露光用マスクの正面図である。

【図４】露光用のＳＯＲ光を取出すＳＯＲ光装置の概略
平面図である。

【図５】従来の露光用マスクへのＳＯＲ光の照射状態の
垂直断面図である。

【符号の説明】

４０ ＳＯＲ露光用のマスク ４２ ＳＯＲ光源（Ｘ線源） ４４ ウエハ ４６ 露光パターン ２２ 蓄積リング（シンクロトロン） ２４ 偏向電磁石 ２６ 光取り出しライン ２８ 露光装置 ３２ ＳＯＲ光出射用の窓

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ＳＯＲ光源と露光対象との間に配置され
   るマスクに、複数の露光パターンをＳＯＲ光の水平方向
   の拡がりに対応して垂直方向よりも水平方向に長く並べ
   て形成したことを特徴とするＳＯＲ露光用のマスク構
   造。