JPH053148A - X-ray mask, manufacture of x-ray mask and exposure method using x-ray mask - Google Patents

X-ray mask, manufacture of x-ray mask and exposure method using x-ray mask

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JPH053148A
JPH053148A JP3266289A JP26628991A JPH053148A JP H053148 A JPH053148 A JP H053148A JP 3266289 A JP3266289 A JP 3266289A JP 26628991 A JP26628991 A JP 26628991A JP H053148 A JPH053148 A JP H053148A
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JP
Japan
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ray
alignment
pattern
ray mask
mask
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Application number
JP3266289A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Koga
啓介 古賀
Juro Yasui
十郎 安井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an X-ray mask, from which an alignment signal of a sufficient intensity is obtained and which makes the improvement of an alignment accuracy possible. CONSTITUTION:In an X-ray mask, a circuit pattern 3b, which is an X-ray absorber pattern and consists of a 0.7mum thick tantalum film, and patterns 3a for alignment use are formed on the surface of a 2mum thick SiN film 2, which is an X-ray transmitting film. Moreover, alignment marks 6, which are patterns for alignment use to oppose to the patterns 3a and consist of a photosensitive resin, are formed on the rear of the film 2 via the film 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、X線露光装置に用い
られるX線マスクおよびX線マスクの製造方法およびX
線マスクを使った露光方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray mask used in an X-ray exposure apparatus, a method for manufacturing the X-ray mask, and an X-ray mask.
The present invention relates to an exposure method using a line mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化が著しく進む中で、微細パターン形成技術の開発が製
造装置面および製造技術面で精力的に行われている。リ
ソグラフィー技術開発分野では、これまでLSIの量産
技術を支えてきた光方式の縮小投影露光技術が、光源の
短波長化とレンズの高NA化の努力により解像力を著し
く向上させてきたが、ハーフミクロン領域を境に限界に
近づいてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have been remarkably miniaturized and highly integrated, development of fine pattern forming technology has been vigorously carried out in terms of manufacturing equipment and manufacturing technology. In the field of lithography technology development, optical reduction projection exposure technology, which has supported LSI mass production technology, has significantly improved the resolution by efforts to shorten the wavelength of the light source and increase the NA of the lens. The boundaries are approaching the limit.

【0003】256MDRAM以降の次々世代デバイスに
必要とされる0.25μmレベルの次世代露光技術には、電
子ビーム露光技術あるいはX線露光技術が有望と考えら
れている。
Electron beam exposure technology or X-ray exposure technology is considered to be promising for the next-generation exposure technology of the 0.25 μm level required for the next-generation devices after 256 MDRAM.

【0004】X線露光には、X線を吸収する材料および
X線を透過する材料の組み合せにより作製されたX線マ
スクが必要である。
X-ray exposure requires an X-ray mask made of a combination of X-ray absorbing materials and X-ray transmitting materials.

【0005】従来のX線マスクの断面構造を図5に示
す。図5において、1はSi基板よりなるシリコン支持
枠、2はX線透過膜(メンブレン)として用いられるシ
リコンナイトライド(SiN)膜、3はX線吸収体パターン
として用いられるタンタル膜で、3aは位置合せパター
ン、3bは回路パターンである。
A cross-sectional structure of a conventional X-ray mask is shown in FIG. In FIG. 5, 1 is a silicon support frame made of a Si substrate, 2 is a silicon nitride (SiN) film used as an X-ray transparent film (membrane), 3 is a tantalum film used as an X-ray absorber pattern, and 3a is The alignment pattern 3b is a circuit pattern.

【0006】X線マスク11の回路パターン3bはX線光
源に対してSiN膜2の裏側に形成されている。これは従
来のシリコンLSIのリソグラフィーのマスクにおいて
も回路パターンは光源に対してマスクの裏側に形成され
ている。裏面にパターンを形成するのは露光してもマス
クのパターンが半導体ウエハ上にきれいに転写できるか
らである。もし微細パターンをマスクに対して光源側に
形成するとそのパターンは、半導体ウエハ上にピントが
あわないためぼけてしまい半導体ウエハにきれいに転写
できないからである。
The circuit pattern 3b of the X-ray mask 11 is formed on the back side of the SiN film 2 with respect to the X-ray light source. In a conventional silicon LSI lithography mask, the circuit pattern is formed on the back side of the mask with respect to the light source. The pattern is formed on the back surface because the mask pattern can be transferred onto the semiconductor wafer cleanly even after exposure. This is because if a fine pattern is formed on the light source side with respect to the mask, the pattern will be out of focus because it is out of focus on the semiconductor wafer and cannot be transferred onto the semiconductor wafer cleanly.

【0007】さらに位置合せパターン3aは回路パター
ン3bと同時に形成されるため、位置合せパターン3a
はいつも回路パターン3bとX線透過膜に対して同じ側
にあり、位置合せパターン3aと回路パターン3bとを
別の側に形成しようという思想はなかった。
Further, since the alignment pattern 3a is formed simultaneously with the circuit pattern 3b, the alignment pattern 3a is formed.
Was always on the same side of the circuit pattern 3b and the X-ray transparent film, and there was no idea to form the alignment pattern 3a and the circuit pattern 3b on different sides.

【0008】なお、X線透過膜として炭化シリコン膜、
X線吸収体パターンとしてタングステン膜とする組み合
せの開発も行われている。
A silicon carbide film is used as the X-ray transparent film,
A combination of a tungsten film as an X-ray absorber pattern is also being developed.

【0009】X線露光装置は、軟X線波長領域で十分な
性能を持つミラーやレンズ等の材料が現在まだ開発され
ていないため、縮小投影系が実現できない等の理由によ
り、X線マスクとウェハは微小なギャップを持ち平行に
対向して保持して露光を行うプロキシミティ露光方式を
用いてる。
Materials for the X-ray exposure apparatus, such as mirrors and lenses, which have sufficient performance in the soft X-ray wavelength region, have not yet been developed. The wafer uses a proximity exposure method in which the wafer has a minute gap and is held in parallel facing each other to perform exposure.

【0010】一方、0.25μmレベルの微細パターンを形
成する際には、0.1μm以下の高精度なX線マスクとウェ
ハ間位置決め精度が要求される。このため、露光中にお
いても高精度な位置決めを継続して行う方式が採用され
ている。
On the other hand, when forming a fine pattern of 0.25 μm level, a highly accurate X-ray mask of 0.1 μm or less and inter-wafer positioning accuracy are required. For this reason, a method of continuously performing highly accurate positioning even during exposure is adopted.

【0011】図6に代表的なプロキシミティギャップ露
光時のアライメント構成例を示す。図6において、11は
図5に示すX線マスク、12はウェハ、13は高精度なウェ
ハステージ、14はアライメント光学系、15はレーザ光、
16は回折光、17はフォトディテクター、18はX線であ
る。アライメント光学系14及びフォトディテクター17
は、X線露光中においても位置検出が可能なように露光
用X線18の領域の外に配置されている。X線マスク11と
ウェハ12を近接して対向させた後、X線マスク11および
ウェハ12上に形成されたアライメントマーク上に位置検
出用のレーザ光15が照射される。アライメントマークに
より回折された回折光16は、X線マスク11とウェハ12間
の相対的な合せズレ情報を持っている。フォトディテク
ター17で検出された信号より得られるX線マスク11とウ
ェハ12間の相対的な合せズレ情報をウェハステージ13へ
フィードバックしステージ位置を補正することにより高
精度なアライメントが達成されている。
FIG. 6 shows a typical alignment configuration during proximity gap exposure. In FIG. 6, 11 is the X-ray mask shown in FIG. 5, 12 is a wafer, 13 is a highly accurate wafer stage, 14 is an alignment optical system, 15 is a laser beam,
16 is diffracted light, 17 is a photodetector, and 18 is an X-ray. Alignment optical system 14 and photo detector 17
Are arranged outside the area of the exposure X-ray 18 so that the position can be detected even during X-ray exposure. After the X-ray mask 11 and the wafer 12 are made to face each other in close proximity, the alignment mark formed on the X-ray mask 11 and the wafer 12 is irradiated with a laser beam 15 for position detection. The diffracted light 16 diffracted by the alignment mark has relative misalignment information between the X-ray mask 11 and the wafer 12. Highly accurate alignment is achieved by feeding back relative misalignment information between the X-ray mask 11 and the wafer 12 to the wafer stage 13 and correcting the stage position, which is obtained from the signal detected by the photodetector 17.

【0012】これについて図7をもちいてさらにくわし
く説明する。X線マスク11と半導体ウェハ12とを位置合
せする際に、両者のずれ量を検出する方法として、X線
マスク11に形成した位置合わせパターン3aと半導体ウェ
ハ12に形成した位置合せパターン3cにアライメント光で
あるレーザ光15を照射し、生じた各々の回折光を比較す
る方法が、最も精度のよい方法のひとつとして用いられ
ている(光技術コンタクトvo1.28 No.7 p.3(1990))。
本方法をさらに詳しく説明する。
This will be described in more detail with reference to FIG. When the X-ray mask 11 and the semiconductor wafer 12 are aligned with each other, a method for detecting the amount of deviation between them is to align the alignment pattern 3a formed on the X-ray mask 11 with the alignment pattern 3c formed on the semiconductor wafer 12. The method of irradiating the laser light 15, which is light, and comparing the generated diffracted light is used as one of the most accurate methods (Optical technology contact vo1.28 No.7 p.3 (1990). ).
The method will be described in more detail.

【0013】図7において、レーザ光15は、X線マスク
11の位置合せパターン3aを照射し、そのとき生ずる回折
光のうち、1次の反射回折光16をフォトディテクタ17に
より検知する。一方、X線マスク11を透過してウェハ12
の位置合せパターン3cを照射したレーザ光により生ずる
1次の反射回折光16aも同様に他のフォトディテクタ17
により検知される。
In FIG. 7, laser light 15 is an X-ray mask.
The alignment pattern 3a of 11 is irradiated, and of the diffracted light generated at that time, the first-order reflected diffracted light 16 is detected by the photodetector 17. On the other hand, the wafer 12 is transmitted through the X-ray mask 11.
Similarly, the first-order reflected diffracted light 16a generated by the laser beam irradiating the alignment pattern 3c of FIG.
Detected by.

【0014】このようにして検知された回折光16,16a
を比較することにより、X線マスク11、半導体ウェハ12
の位置ずれを検出する。
The diffracted light 16, 16a thus detected
X-ray mask 11 and semiconductor wafer 12
The positional deviation of is detected.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】アライメント精度を左
右する要因として、ステージ位置決め精度・アライメン
ト信号検出精度等が上げられるが、中でも後者において
アライメント信号強度(S/N)が重要な要素となって
いる。
As the factors that influence the alignment accuracy, the stage positioning accuracy, the alignment signal detection accuracy, and the like can be increased. Among them, the alignment signal strength (S / N) is an important factor in the latter. .

【0016】上記従来の構成によれば、図8に示すよう
にフォトディテクター17でのアライメント信号の検出に
際して、レーザ光15が透過率70%程度であるX線マスク
11のシリコンナイトライド膜2よりなるX線透過膜を往
復するため回折光16の光量が1/2程度に減少する。しか
もSiN膜2の透過率はその厚さによっても周期的に変化
し、条件によっては更に回折光16の光量が減少する可能
性を有している。
According to the above-mentioned conventional structure, as shown in FIG. 8, when the photodetector 17 detects the alignment signal, the X-ray mask in which the laser beam 15 has a transmittance of about 70%.
The light quantity of the diffracted light 16 is reduced to about 1/2 because it reciprocates through the X-ray transmission film made of the silicon nitride film 2 of 11. Moreover, the transmittance of the SiN film 2 changes periodically depending on its thickness, and there is a possibility that the light amount of the diffracted light 16 may be further reduced depending on the conditions.

【0017】また、アライメントマークの回折効率は、
この場合マーク形状によらずX線マスク11を構成するX
線透過膜とX線吸収対パターンの材料の組み合せによっ
て決まる実効屈折率に依存するため、通常小さな値とな
ってしまい、最適な値を任意に設定することができな
い。
The diffraction efficiency of the alignment mark is
In this case, X that constitutes the X-ray mask 11 regardless of the mark shape
Since it depends on the effective refractive index that is determined by the combination of the material of the radiation transparent film and the X-ray absorption pair pattern, the value is usually small, and the optimum value cannot be set arbitrarily.

【0018】このような理由により、アライメント信号
強度が理想的な信号強度1/5程度以下になってしまい、
高精度なアライメントを行う上で大きな障害となってい
た。
For these reasons, the alignment signal strength becomes less than the ideal signal strength of about 1/5,
This has been a major obstacle in performing highly accurate alignment.

【0019】この発明の目的は、十分な強度のアライメ
ント信号が得られ、アライメント精度を向上させること
を可能にするX線マスクおよびX線マスクの製造方法お
よびX線マスクを使った露光方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide an X-ray mask, an X-ray mask manufacturing method and an exposure method using the X-ray mask, which can obtain an alignment signal with sufficient intensity and improve the alignment accuracy. It is to be.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のX線マスクは、X線透過膜の一主面に、回路パ
ターンおよび位置合せ用パターンとなるX線吸収体パタ
ーンを備え、前記X線透過膜の他主面に、前記位置合せ
用パターンと対向する同一パターンの位置合せマークを
設けるものである。
In order to solve the above problems, an X-ray mask of the present invention comprises an X-ray absorber pattern serving as a circuit pattern and a positioning pattern on one main surface of an X-ray transparent film, On the other main surface of the X-ray transparent film, alignment marks of the same pattern facing the alignment pattern are provided.

【0021】また、本発明のX線マスクの製造方法は、
X線透過膜の他主面に位置合せマーク形成用の感光性材
料をコートする工程と、前記X線透過膜の一主面に形成
してある位置合せ用パターンをマスクとして、前記感光
性材料が感度を有する光を全面露光し、X線透過膜の他
主面に等倍転写して自己整合的に位置合せマークを形成
する工程とを有するものである。
The method of manufacturing an X-ray mask of the present invention is
The step of coating a photosensitive material for forming an alignment mark on the other main surface of the X-ray transmissive film, and the photosensitive material using the alignment pattern formed on the one main surface of the X-ray transmissive film as a mask Is exposed to light on the entire surface and is transferred to the other main surface of the X-ray transmission film at the same size to form the alignment mark in a self-aligned manner.

【0022】さらに、本発明のX線マスクを使った露光
方法は、ウェハステージに半導体ウェハを設置する工程
と、回路パターンおよび位置合せパターンをもつ請求項
1記載のX線マスクを前記半導体ウェハと対向する位置
にセットする工程と、前記X線マスクおよび前記半導体
ウェハの位置合せマークにレーザ光を照射して位置ずれ
を検出する工程と、前記X線マスクにX線を露光し前記
X線マスクに形成された前記回路パターンを前記半導体
ウェハに転写する工程とを有するものである。
Further, in the exposure method using the X-ray mask of the present invention, the step of placing the semiconductor wafer on the wafer stage and the X-ray mask according to claim 1 having a circuit pattern and an alignment pattern, A step of setting at opposite positions; a step of irradiating the alignment marks of the X-ray mask and the semiconductor wafer with a laser beam to detect positional deviation; and a step of exposing the X-ray mask to X-rays to expose the X-ray mask. And transferring the circuit pattern formed on the semiconductor wafer to the semiconductor wafer.

【0023】[0023]

【作用】本発明のX線マスクの構成によれば、レーザ光
は減衰することなく、X線透過膜の前記他面に形成され
た位置合せマークを照射するため、またこの位置合せマ
ークの高さを最適に選ぶことにより十分な強度のアライ
メント信号を得ることができる。
According to the structure of the X-ray mask of the present invention, the laser beam is irradiated to the alignment mark formed on the other surface of the X-ray transmission film without being attenuated, and the height of the alignment mark is increased. By selecting the optimum height, it is possible to obtain an alignment signal with sufficient strength.

【0024】また本発明のX線マスクの製造方法によれ
ば、マスクと基板の位置合せ用パターンを用いて自己整
合法により等倍転写してX線透過膜の他面にマスク用位
置合せマークを設けるだけなので、簡単な工程でX線マ
スクを歩留まりよく製造することができる。
According to the method of manufacturing an X-ray mask of the present invention, the mask alignment mark is formed on the other surface of the X-ray transmissive film by performing the same size transfer by the self-alignment method using the alignment pattern of the mask and the substrate. Since it is simply provided, the X-ray mask can be manufactured with a high yield by a simple process.

【0025】さらに、X線露光方法によれば、十分な強
度のアライメント信号を得ることができアライメント精
度の飛躍的な向上が図れ、マスクの回路パターンを精度
よく半導体半導体ウエハに転写できるので、工業生産性
にも大変優れているものである。
Further, according to the X-ray exposure method, an alignment signal having a sufficient intensity can be obtained, alignment accuracy can be remarkably improved, and the circuit pattern of the mask can be accurately transferred onto the semiconductor semiconductor wafer. It also has excellent productivity.

【0026】[0026]

【実施例】この発明によるX線マスクについて、図面を
参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An X-ray mask according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0027】図2(e),(f)は本発明の一実施例のX線マ
スクの断面図であり、1はシリコン支持枠、2はシリコ
ンナイトライド膜(SiN膜)、3はタンタル膜であり、3
aは位置合せパターン、3bは回路パターンである。ま
た6は感光性樹脂による位置合せマークである。
2 (e) and 2 (f) are sectional views of an X-ray mask according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a silicon support frame, 2 is a silicon nitride film (SiN film), and 3 is a tantalum film. And 3
Reference symbol a is an alignment pattern, and reference symbol 3b is a circuit pattern. Further, 6 is an alignment mark made of a photosensitive resin.

【0028】本実施例のX線マスクは図2(e)にその断
面を示すようにX線透過膜である厚さ2μmのSiN膜2表
面に、X線吸収体パターンである厚さ0.7μmのタンタル
膜からなる回路パターン3b、と位置合せパターン3a
が形成されている。さらにSiN膜2を介してこのSiN膜2
の裏面に、位置合せパターン3aと対向する同一パター
ンの、感光性樹脂による位置合せマーク6が形成されて
いる。
The X-ray mask of this embodiment has an X-ray absorber pattern of 0.7 μm thick on the surface of the SiN film 2 of 2 μm thick, which is an X-ray transparent film, as shown in the cross section of FIG. 2 (e). Circuit pattern 3b made of tantalum film and alignment pattern 3a
Are formed. Furthermore, the SiN film 2
An alignment mark 6 made of a photosensitive resin and having the same pattern as the alignment pattern 3a is formed on the back surface of the.

【0029】図2(e),(f)のように従来のX線マスクに
対して位置合せマーク6をレーザ光源側に形成すること
によりアライメント光学系から出射したレーザ光15はSi
N膜2を透過せず直接位置合せマーク6にあたって回折
するために、レーザ光15の光量の減衰がほとんどなくて
すむ。
As shown in FIGS. 2E and 2F, by forming the alignment mark 6 on the laser light source side with respect to the conventional X-ray mask, the laser beam 15 emitted from the alignment optical system is Si.
Since the light does not pass through the N film 2 but directly hits the alignment mark 6 and diffracts, there is almost no attenuation of the light amount of the laser light 15.

【0030】以下に、図1、図2の製造工程断面図に基
づいて、本実施例のX線マスクの製造方法を簡単に説明
する。
The manufacturing method of the X-ray mask of this embodiment will be briefly described below with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS.

【0031】まず、図1(a)に示すように、シリコン支
持枠1,X線透過膜となるSiN膜2およびX線吸収体パタ
ーンとなるタンタル膜3からなる従来のX線マスク11
(図5)を作製する。なお、3aは従来の位置合せパタ
ーン、3bは回路パターンである。
First, as shown in FIG. 1 (a), a conventional X-ray mask 11 comprising a silicon supporting frame 1, a SiN film 2 serving as an X-ray transmitting film, and a tantalum film 3 serving as an X-ray absorber pattern.
(FIG. 5) is produced. 3a is a conventional alignment pattern, and 3b is a circuit pattern.

【0032】つぎに、シリコンナイトライド膜2に感光
性材料4(例えばポジ型フォトレジスト)をスピンナー
等により図1(b)に示すように均一コートする。このと
き、アライメント光学系の構成によって決定される回折
効率が最大になるように、感光性材料4の膜厚を設定し
ておく。ここで感光性材料4の膜厚の設定について、図
3および図4を参照しながら説明しておく。
Next, the silicon nitride film 2 is uniformly coated with a photosensitive material 4 (for example, a positive photoresist) by a spinner or the like as shown in FIG. 1 (b). At this time, the film thickness of the photosensitive material 4 is set so that the diffraction efficiency determined by the configuration of the alignment optical system is maximized. Here, the setting of the film thickness of the photosensitive material 4 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0033】図3はラメラー型回折格子の断面図であ
る。図3に示すように、入射レーザ光の波長をλ、入射
角をα、回折角をβ、回折格子のピッチをd、回折格子
の高さをhとすると、ラメラー回折格子の理論より回折
効率ηはつぎの式で表される。
FIG. 3 is a sectional view of the lamellar diffraction grating. As shown in FIG. 3, assuming that the wavelength of the incident laser light is λ, the incident angle is α, the diffraction angle is β, the pitch of the diffraction grating is d, and the height of the diffraction grating is h, the diffraction efficiency is calculated from the theory of the lamellar diffraction grating. η is expressed by the following equation.

【0034】 η=(400/m2π2)・cos2〔(δ’+mπ)/2〕 但し、δ’=2πh/λ(cosα+cosβ) mλ=d(sinα−sinβ) であり、mは回折光の次数である。Η = (400 / m 2 π 2 ) · cos 2 [(δ ′ + mπ) / 2] where δ ′ = 2πh / λ (cosα + cosβ) mλ = d (sinα−sinβ), where m is the diffraction It is the order of light.

【0035】回折効率ηは、回折格子の高さhに依存し
て周期的に変化しており、極大値と極小値とをもつ条件
を有している。
The diffraction efficiency η changes periodically depending on the height h of the diffraction grating, and has a condition of having a maximum value and a minimum value.

【0036】図4にレーザ光としてヘリウムネオンレー
ザ(λ=633nm)、ピッチd=4μmの回折格子を用い、入
射角αを約10度とした場合の0次回折光(ZERO order di
ffracted beam)の回折効率η0および1次回折光の回折
効率η1と回折格子の高さhとの関係を示す。アライメ
ント光として通常1次回折光を使用するため、図4によ
り回折格子の高さhを0.16μm,0.48μm等に設定するこ
とによって、約40%の最大の回折効率η1が得られるこ
とがわかる。このように設定した回折格子の高さhを感
光性材料4の膜厚とする。
In FIG. 4, a helium neon laser (λ = 633 nm) as a laser beam, a diffraction grating with a pitch d = 4 μm is used, and the zero-order diffracted light (ZERO order di
The relationship between the diffraction efficiency η 0 of the ffracted beam) and the diffraction efficiency η 1 of the first- order diffracted light and the height h of the diffraction grating is shown. Since the first-order diffracted light is normally used as the alignment light, it can be seen from FIG. 4 that the maximum diffraction efficiency η 1 of about 40% can be obtained by setting the height h of the diffraction grating to 0.16 μm, 0.48 μm, etc. . The height h of the diffraction grating thus set is the film thickness of the photosensitive material 4.

【0037】このように回折格子の高さを回折効率が大
きくなるように自由にえらぶことができ、またSiN膜の
レーザ光側に位置合せパターンを形成しているためアラ
イメント光の減衰が小さいので、十分な強度の回折光を
得ることができる。
In this way, the height of the diffraction grating can be freely selected so as to increase the diffraction efficiency, and since the alignment pattern is formed on the laser light side of the SiN film, the attenuation of the alignment light is small. , Diffracted light with sufficient intensity can be obtained.

【0038】つぎに、図1(c)に示すように、感光性材
料4が感度を有する光(例えば水銀ランプ等の光)5を
用いて、X線吸収体パターンとなるタンタル膜3をマス
クにして一括全面露光を行う。X線透過膜となるシリコ
ンナイトライド膜2の膜厚は通常2μm程度であるた
め、密着露光と同じ方式になり、X線吸収体パターンは
正確に裏面の感光性材料4に等倍転写される。当然、X
線吸収体パターンよりなる位置合せパターン3aも位置
ズレを発生することなく正確に転写される。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the tantalum film 3 serving as the X-ray absorber pattern is masked by using light 5 (for example, light from a mercury lamp) which the photosensitive material 4 is sensitive to. Then, the whole surface exposure is performed. Since the film thickness of the silicon nitride film 2 serving as an X-ray transmission film is usually about 2 μm, the same method as contact exposure is used, and the X-ray absorber pattern is accurately transferred to the photosensitive material 4 on the back surface at the same size. . Of course, X
The alignment pattern 3a composed of the line absorber pattern is also accurately transferred without causing positional deviation.

【0039】つぎに、現像処理を行いマスク用の位置合
せマーク6を形成する(図2(d))。最後に、不要なパ
ターンを選択的に除去することによってX線マスクを完
成させる(図2(e))。
Next, development processing is performed to form the alignment mark 6 for the mask (FIG. 2 (d)). Finally, the X-ray mask is completed by selectively removing unnecessary patterns (FIG. 2 (e)).

【0040】なお、前記一括全面露光を行う際2、回路
パターン3bを遮光することにより、位置合せ用パター
ン3aのみを転写することができる。
It is possible to transfer only the alignment pattern 3a by shielding the circuit pattern 3b from light when performing the above-mentioned collective whole surface exposure 2.

【0041】このようにこの実施例のX線マスクによれ
ば、アライメントマーク6を回折格子として用いること
により、図2(f)に示すように、レーザ光15を照射した
とき、十分な強度の回折光16を生じ、従って高い検出分
解能を得ることができる。すなわち、このX線マスク
は、アライメント光学系に対し回折効率が最大となる最
適化された形状のアライメントマーク6を有することに
なり、この結果十分なアライメント信号強度が得られ、
高いアライメント精度を実現することが可能となる。
As described above, according to the X-ray mask of this embodiment, by using the alignment mark 6 as a diffraction grating, as shown in FIG. 2 (f), when the laser beam 15 is irradiated, a sufficient intensity is obtained. Diffracted light 16 is generated, and thus high detection resolution can be obtained. That is, this X-ray mask has the alignment mark 6 having an optimized shape that maximizes the diffraction efficiency with respect to the alignment optical system, and as a result, sufficient alignment signal strength is obtained.
It becomes possible to achieve high alignment accuracy.

【0042】また、アライメントマーク6の形成プロセ
スは、感光性材料4を均一コートし、一括全面露光を行
うだけで可能であり、特殊な装置も必要とせず非常に容
易に行うことができる。しかもX線吸収体パターンの転
写に際しては、原理的に密着露光と同じであるため、X
線吸収体パターンの転写に伴うパターン位置歪み等はほ
とんど問題にならない程の低いレベルであり、アライメ
ント誤差の要因としてはまったく影響がない。したがっ
て、高精度なアライメントが要求されるX線露光用のマ
スクとして、十分に高い光学特性を持つアライメントマ
ークを備えた高性能なX線マスクを実現することができ
る。
Further, the process of forming the alignment mark 6 can be carried out simply by uniformly coating the photosensitive material 4 and carrying out collective whole surface exposure, and can be carried out very easily without requiring a special device. Moreover, the transfer of the X-ray absorber pattern is, in principle, the same as the contact exposure.
The pattern position distortion and the like due to the transfer of the linear absorber pattern is at a low level such that it hardly causes a problem and has no influence as a factor of the alignment error. Therefore, as a mask for X-ray exposure that requires highly accurate alignment, it is possible to realize a high-performance X-ray mask provided with alignment marks having sufficiently high optical characteristics.

【0043】[0043]

【発明の効果】この発明のX線マスクは、マスクと基板
の位置合せ用パターンを用いて自己整合法により等倍転
写してX線透過膜の他面にマスク用位置合せマークを設
けたことにより、十分な強度のアライメント信号を得る
ことができアライメント精度の飛躍的な向上が図れ、か
つ工業生産性にも大変優れている。
According to the X-ray mask of the present invention, the mask alignment mark is provided on the other surface of the X-ray transparent film by performing the same size transfer by the self-alignment method using the alignment pattern of the mask and the substrate. As a result, it is possible to obtain an alignment signal having a sufficient strength, and it is possible to dramatically improve the alignment accuracy, and it is also excellent in industrial productivity.

【0044】また位置合せマークをレーザ光源側にも回
折効率が大きくなる高さで形成しているため十分な強度
のアライメント信号が得られる。さらに本発明のX線マ
スクを用いてマスク上に形成した回路パターンを半導体
ウェハに露光すればマスクとウェハとの位置ずれがほと
んどないために所望の微細パターンも簡単に露光するこ
とができる。
Further, since the alignment mark is formed on the laser light source side at a height at which the diffraction efficiency is increased, an alignment signal having a sufficient intensity can be obtained. Further, when a semiconductor wafer is exposed with a circuit pattern formed on the mask using the X-ray mask of the present invention, a desired fine pattern can be easily exposed because there is almost no positional deviation between the mask and the wafer.

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

【図1】本発明の一実施例のX線マスクの製造方法の工
程断面図
FIG. 1 is a process sectional view of an X-ray mask manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のX線マスクの製造方法の工
程断面図
FIG. 2 is a process sectional view of an X-ray mask manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図3】ラメラー型回折格子の断面図FIG. 3 is a sectional view of a lamellar diffraction grating.

【図4】回折効率と回折格子の高さとの関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency and the height of the diffraction grating.

【図5】従来のX線マスクの断面図FIG. 5 is a sectional view of a conventional X-ray mask.

【図6】プロキシミティギャップ露光時のアライメント
方式を説明するための図
FIG. 6 is a diagram for explaining an alignment method at the time of proximity gap exposure.

【図7】X線マスクおよび半導体ウエハの位置合わせの
方法を説明するための断面図
FIG. 7 is a sectional view for explaining a method of aligning an X-ray mask and a semiconductor wafer.

【図8】X線マスクの位置合わせパターンに入射するレ
ーザ光を説明するための断面図
FIG. 8 is a sectional view for explaining a laser beam incident on an alignment pattern of an X-ray mask.

【符号の説明】 1 シリコン支持枠 2 シリコンナイトライド膜 3 タンタル膜 3a 位置合せパターン 3b 回路パターン 3c 位置合わせパターン 6 位置合せマーク 11 X線マスク 12 半導体ウエハ 13 ウエハステージ 15 レーザ光 16 回折光 18 X線[Explanation of symbols] 1 Silicon support frame 2 Silicon nitride film 3 Tantalum film 3a Alignment pattern 3b circuit pattern 3c alignment pattern 6 alignment mark 11 X-ray mask 12 Semiconductor wafer 13 Wafer stage 15 Laser light 16 diffracted light 18 X-ray

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/20 521 7818−2H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location G03F 7/20 521 7818-2H

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】X線透過膜の一主面に、回路パターンおよ
び位置合せ用パターンとなるX線吸収体パターンを備
え、前記X線透過膜の他主面に、前記位置合せ用パター
ンと対向する同一パターンの位置合せマークを設けたこ
とを特徴とするX線マスク。
1. An X-ray transparent film is provided on one main surface thereof with an X-ray absorber pattern serving as a circuit pattern and a positioning pattern, and the other main surface of the X-ray transparent film is opposed to the alignment pattern. An X-ray mask provided with alignment marks having the same pattern.
【請求項2】X線透過膜の他主面に位置合せマーク形成
用の感光性材料をコートする工程と、前記X線透過膜の
一主面に形成してある位置合せ用パターンをマスクとし
て、前記感光性材料が感度を有する光を全面露光し、X
線透過膜の他主面に等倍転写して自己整合的に位置合せ
マークを形成する工程とを有することを特徴とするX線
マスクの製造方法。
2. A step of coating a photosensitive material for forming an alignment mark on the other main surface of the X-ray transmissive film, and using the alignment pattern formed on the one main surface of the X-ray transmissive film as a mask. , The entire surface of the photosensitive material is exposed to light having sensitivity, X
And a step of forming an alignment mark in a self-aligned manner by transferring the same size to the other main surface of the line-transmissive film.
【請求項3】ウェハステージに半導体ウェハを設置する
工程と、回路パターンおよび位置合せパターンをもつ請
求項1記載のX線マスクを前記半導体ウェハと対向する
位置にセットする工程と、前記X線マスクおよび前記半
導体ウェハの位置合せマークにレーザ光を照射して位置
ずれを検出する工程と、前記X線マスクにX線を露光し
前記X線マスクに形成された前記回路パターンを前記半
導体ウェハに転写する工程とを有することを特徴とする
X線マスクを使った露光方法。
3. A step of setting a semiconductor wafer on a wafer stage, a step of setting an X-ray mask having a circuit pattern and an alignment pattern at a position facing the semiconductor wafer, and the X-ray mask. And a step of irradiating the alignment mark of the semiconductor wafer with a laser beam to detect a positional deviation, and exposing the X-ray mask to an X-ray to transfer the circuit pattern formed on the X-ray mask to the semiconductor wafer. And an exposure method using an X-ray mask.
JP3266289A 1990-10-17 1991-10-15 X-ray mask, manufacture of x-ray mask and exposure method using x-ray mask Pending JPH053148A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696205B2 (en) 2000-12-21 2004-02-24 International Business Machines Corporation Thin tantalum silicon composite film formation and annealing for use as electron projection scatterer

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