JPH06333804A - X線露光方法及びx線マスク製造方法 - Google Patents

X線露光方法及びx線マスク製造方法

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JPH06333804A
JPH06333804A JP11873793A JP11873793A JPH06333804A JP H06333804 A JPH06333804 A JP H06333804A JP 11873793 A JP11873793 A JP 11873793A JP 11873793 A JP11873793 A JP 11873793A JP H06333804 A JPH06333804 A JP H06333804A
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JP
Japan
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ray
exposure
film
mask
resist
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Withdrawn
Application number
JP11873793A
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English (en)
Inventor
Kazuo Tokitomo
一雄 時友
Tomoko Kikuchi
智子 菊地
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 X線露光方法及びX線露光用マスク製造方法
に関し、レジストパターン側壁の傾斜を防止することを
目的とする。 【構成】 所定のパターンの透光部3bとこの透光部3bの
周囲に接する半透光部3dとを備えたX線マスク3Aを使用
し、基板1上のレジスト膜2にX線マスク3Aの透光部3b
に等しいパターンの適正露光潜像4とその周囲に接し且
つ露光量の少ない微弱露光潜像5とを形成し、その後ベ
ーキングと現像とを行ってレジストパターンを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX線露光方法及びX線露
光用マスク(以下、X線マスクと記す)の製造方法に関
する。
【0002】近年、半導体装置等ではパターンの微細化
が進行しており、この傾向が今後も続くことは確実であ
る。そのため、紫外線露光法(フォトリソグラフィ)で
は形成し得ない極めて微細なパターンを形成する技術と
して、紫外線より波長の短い軟X線を使用するX線露光
法(X線リソグラフィ)が注目されており、実用化のた
めの検討がなされている。
【0003】
【従来の技術】X線露光法では、通常、図5(A) に示す
ように、X線レジストを塗布した基板1(半導体ウェー
ハ等)と等倍のマスクパターンを有するX線マスク3と
を微小な間隔を保って対向させ、このレジスト膜2にX
線マスク3を介してシンクロトロン放射光等の軟X線を
照射し、X線マスク3の透光部3bのパターンに等しい潜
像4を形成した後、現像してレジストパターンを得る。
【0004】X線マスク3としては、通常、図5(C) に
示すように、支持枠31に張着されたX線透過膜32の片面
に、所望のパターンの透光部3b(3cは遮光部)が形成さ
れたX線吸収体膜33を有するものを使用する。
【0005】X線レジストとしては、ネガ型、ポジ型と
もに種々開発されており、転写するパターンの種類等に
応じて適宜使い分けられているが、化学増幅型のポジ型
レジストが、高感度且つ高解像度で、しかも容易に入手
出来るため、微細パターン転写用として多用されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、X線レジス
トとして化学増幅型のポジ型レジストを使用した場合、
現像して得られるレジストパターンの側壁は垂直とはな
らず、図5(B) に示したようにレジスト膜2の表層側が
庇状に張り出して逆テーパが付いた断面形状となる、と
いう問題があった。これは、レジスト膜の露光部分に生
成された酸が露光してからベーキング(ポスト・エクス
ポージャ・ベーク)するまでの間にその表層部で減少す
る等の理由で表層部に現像液に溶けにくい層が形成され
て周辺部から成長するためと考えられている。
【0007】レジスト膜のこのような断面形状は、パタ
ーン寸法測定精度を低下させると共に、このレジスト膜
をエッチングマスクとして行う下地のエッチングの寸法
制御性を損なうことになり、微細パターン加工の支障と
なる。
【0008】本発明はこのような問題を解決して、レジ
ストパターンの側壁が垂直となるX線露光方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、〔1〕基板上のレジスト膜をX線マスクを介して選
択的にX線露光する方法であって、該レジスト膜に所定
のパターンの適正露光潜像と該適正露光潜像の周囲に接
し且つ該適正露光潜像より露光量の少ない微弱露光潜像
とを形成することを特徴とするX線露光方法とすること
で、〔2〕前記の〔1〕において、所定のパターンの透
光部を備えたX線マスクを使用し、前記基板と該X線マ
スクとの相対位置を所定の位置に合わせて行う通常露光
と、該通常露光より露光量が少なく且つ該基板と該X線
マスクとの相対位置を所定の位置から僅かにずらせて行
う補助露光とを含むことを特徴とするX線露光方法とす
ることで、〔3〕前記の〔1〕において、所定のパター
ンの透光部と該透光部の周囲に接する半透光部とを備え
たX線マスクを使用し、前記基板と該X線マスクとの相
対位置を所定の位置に合わせて露光することを特徴とす
る請求項1記載のX線露光方法とすることで、〔4〕透
光部と該透光部の周囲に接する半透光部とを備えたX線
マスクの製造方法であって、X線透過膜の表面に第一の
X線吸収体膜を形成する工程と、該X線透過膜の裏面に
第二のX線吸収体膜を形成する工程と、該第一のX線吸
収体膜をパターニングする工程と、該第二のX線吸収体
膜上に化学増幅型のポジ型レジストを塗布してレジスト
膜を形成する工程と、該第一のX線吸収体膜側から該第
二のX線吸収体膜を透過するX線により該レジスト膜を
選択的に露光する工程と、該レジスト膜全面を一様にX
線露光する工程と、該レジスト膜現像する工程と、該レ
ジスト膜をマスクとして該第二のX線吸収体膜をエッチ
ングする工程と、をこの順に含むことを特徴とするX線
マスク製造方法とすることで、達成される。
【0010】
【作用】レジストは一般に、その臨界ドーズ量に達しな
い露光を行って現像すると、ドーズ量に応じて膜厚が減
少する。本発明では、図1(A) に示すように、基板1上
のレジスト膜2に、臨界ドーズ量を超える露光により適
正露光潜像4を形成すると共にその周囲に接して現像時
に僅かな膜厚減少を生じる程度の露光により微弱露光潜
像5を形成するから、露光してからベーキングするまで
の間にレジスト膜2の表層部に現像液に溶けにくい層が
周辺から形成されても、現像後にレジスト膜の表層部に
庇状の張り出しのない、図1(B) に示すような垂直の側
壁を得ることがが出来る。
【0011】この微弱露光潜像5を形成する手段とし
て、請求項2の方法では通常露光とは別に補助露光が必
要となるが構造が簡単な従来のX線マスクが使用出来、
一方、請求項3の方法では構造が複雑なX線マスクを必
要とするが一度の通常露光で適正露光潜像4と微弱露光
潜像5とが同時に形成される。
【0012】この請求項3の方法で使用するX線マスク
は構造が複雑であるが、吸収体膜をX線透過膜の両面に
分割し、一方の吸収体膜をパターニングした後、そのパ
ターンを他方の吸収体膜に転写するセルフアライン方式
を採用しているから、微小な半透光部を比較的簡単な方
法で精度良く形成することが出来る。
【0013】
【実施例】本発明に係るX線露光方法及びX線マスク製
造方法の実施例を図2乃至図4を参照しながら説明す
る。
【0014】図2は本発明のX線露光方法の第一の実施
例を示す断面図である。同図において、1は基板(半導
体ウェーハ等)、2はレジスト膜、3はX線マスクであ
る。レジスト膜2は化学増幅型のポジ型レジスト( Hoec
hst 社製、RAY−PF)からなり、厚さは1μm 。X
線マスク3は図5(C) に示したような通常の構造をなす
ものであり、所望のパターンの透光部 3b を有してい
る。
【0015】基板1とX線マスク3との間隔を30μm に
保ち、基板1に形成されている既成パターン(図示は省
略)とX線マスク3のマスクパターンとの位置合わせ
(マスクアライメント)を行った後、X線マスク3を介
してレジスト膜2にX線(シンクロトロン放射光)を所
定の露光量だけ照射する(図2(a) 参照)。
【0016】次に、基板1とX線マスク3との重ね合わ
せ位置を保ったまま、間隔を70μmに拡げる。次に、こ
の重ね合わせ位置を中心として基板1をX及びY方向に
順次0.1〜0.3μm 移動し(又は振動させながら)、少
量のX線露光を行う(補助露光)。その結果、レジスト
膜2には適正露光潜像4とこの周囲に接する微弱露光潜
像5とが得られる(図2(b) ,(c) 参照)。尚、この基
板1の微小移動(又は振動)は、露光装置のマスクアラ
イメント機構を利用して行う。
【0017】このレジスト膜2をアルカリ現像液( 1.6
%テトラメチルアンモニウムオキサイド水溶液)で1分
間現像し、純水で洗浄したのち乾燥させる。この方法に
より、先に図1(B) に示したような断面形状のレジスト
パターンが得られた。
【0018】図3は本発明のX線露光方法の第二の実施
例を示す断面図であり、(A) は露光方法の概念を示し、
(B) は使用するX線マスクの構造を示している。同図の
(A)における3AはX線マスク、3dは半透光部であり、(B)
における34は第一のX線吸収体膜、35は第二のX線吸
収体膜である(他の符号は図1,2に同じ)。
【0019】この例では、所望のパターンの透光部3bの
周囲に、遮光膜3cの厚さを薄くした半透光部3dを備えた
X線マスク3Aを使用し、通常の露光を行うだけで適正露
光潜像4と微弱露光潜像5とを同時に得る。
【0020】このX線マスク3Aの構造は、実際には図3
(B) に示すように、X線透過膜32の表面側に第一のX線
吸収体膜34、裏面側に第二のX線吸収体膜35をそれぞれ
設け、第一のX線吸収体膜34には所望のパターンを、第
二のX線吸収体膜35には所望のパターンのエッジから寸
法dの範囲のX線吸収体を除去したパターンをそれぞれ
形成したものとした。尚、表面側でX線吸収体の幅がd
の2倍以下となれば、その部分の裏面側にはX線吸収体
はなくなる。
【0021】この方法によっても、先に図1(B) に示し
たような断面形状のレジストパターンが得られた。この
第一及び第二のX線吸収体膜34及び35の合計厚さが図5
(B) に示した通常のX線マスク3におけるX線吸収体膜
33に等しい。従って、X線透過膜32の両面にX線吸収体
が存在する部分が遮光部3c、片面のみに存在する部分が
半透光部3d、両面共存在しない部分が透光部3bとなる。
【0022】次に、このX線マスク3Aの製造方法を説明
する。図4は本発明のX線マスク製造方法の実施例を示
す断面図である。先ず、Siウェーハ30の表面にCVD法
により炭化珪素(SiC) を被着して、厚さ2μm のX線透
過膜32を形成し、更にその上にスパッタリング法により
タンタル(Ta)を被着して、厚さ0.3μm の第一のX線吸
収体膜34を形成する(図4(a) 参照)。
【0023】次にSiウェーハ30をX線透過膜32の支持枠
となる周辺部を残して裏面側からエッチングにより除去
し、X線透過膜32の裏面側を露出させた後、このX線透
過膜32の裏面にスパッタリング法によりタンタル(Ta)を
被着して、厚さ 0.5μm の第二のX線吸収体膜35を形成
する。その後、第一のX線吸収体膜34を通常の電子ビー
ム露光法によりパターニングする(図4(b) 参照)。
【0024】次に、第二のX線吸収体膜35上に化学増幅
型のポジ型レジストを塗布してレジスト膜36を形成し、
その後、X線を第一のX線吸収体膜34側から照射し、第
二のX線吸収体膜35を透過させてこのレジスト膜36を露
光する。更に裏面側からX線をレジスト膜36全面に直接
照射する(図4(c) 参照)。
【0025】次に、このレジスト膜36を現像すると、こ
の膜は第一のX線吸収体膜34のパターンに対応して除去
されると共に、その周辺の膜厚が大幅に減少する(図4
(d)参照)。次にこのレジスト膜36をエッチングマスク
として反応性イオンエッチング法により第二のX線吸収
体膜35をエッチングすると、第一のX線吸収体膜34のパ
ターンより若干広い範囲でX線吸収体が除去される(図
4(e) 参照)。
【0026】このような方法により、前記のX線マスク
3Aを比較的容易に、精度良く製造することが出来た。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
形して実施することが出来る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
化学増幅型のポジ型レジストからなるレジストパターン
の側壁が垂直となるX線露光方法と、そのためのX線マ
スクの製造方法とを提供することが出来、半導体装置製
造等のパターン微細化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理を説明する断面図である。
【図2】 本発明のX線露光方法の第一の実施例を示す
断面図である。
【図3】 本発明のX線露光方法の第二の実施例を示す
断面図である。
【図4】 本発明のX線マスク製造方法の実施例を示す
断面図である。
【図5】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 レジスト膜 3, 3A X線マスク 3b 透光部 3c 遮光部 3d 半透光部 4 適正露光潜像 5 微弱露光潜像 30 Siウェーハ 31 支持枠 32 X線透過膜 33 X線吸収体膜 34 第一のX線吸収体膜 35 第二のX線吸収体膜 36 レジスト膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1) 上のレジスト膜(2) をX線マス
    ク(3, 3A) を介して選択的にX線露光する方法であっ
    て、 該レジスト膜(2) に所定のパターンの適正露光潜像(4)
    と該適正露光潜像(4)の周囲に接し且つ該適正露光潜像
    (4) より露光量の少ない微弱露光潜像(5) とを形成する
    ことを特徴とするX線露光方法。
  2. 【請求項2】 所定のパターンの透光部(3b)を備えたX
    線マスク(3) を使用し、 前記基板(1) と該X線マスク(3) との相対位置を所定の
    位置に合わせて行う通常露光と、該通常露光より露光量
    が少なく且つ該基板(1) と該X線マスク(3) との相対位
    置を所定の位置から僅かにずらせて行う補助露光とを含
    むことを特徴とする請求項1記載のX線露光方法。
  3. 【請求項3】 所定のパターンの透光部(3b)と該透光部
    (3b)の周囲に接する半透光部(3d)とを備えたX線マスク
    (3A)を使用し、 前記基板(1) と該X線マスク(3A)との相対位置を所定の
    位置に合わせて露光することを特徴とする請求項1記載
    のX線露光方法。
  4. 【請求項4】 所定のパターンの透光部(3b)と該透光部
    (3b)の周囲に接する半透光部(3d)とを備えたX線マスク
    (3A)の製造方法であって、 X線透過膜(32)の表面に第一のX線吸収体膜(34)を形成
    する工程と、 該X線透過膜(32)の裏面に第二のX線吸収体膜(35)を形
    成する工程と、 該第一のX線吸収体膜(34)をパターニングする工程と、 該第二のX線吸収体膜(35)上に化学増幅型のポジ型レジ
    ストを塗布してレジスト膜(36)を形成する工程と、 該第一のX線吸収体膜(34)側から該第二のX線吸収体膜
    (35)を透過するX線により該レジスト膜(36)を選択的に
    露光する工程と、 該レジスト膜(36)全面を一様にX線露光する工程と、 該レジスト膜(36)を現像する工程と、 該レジスト膜(36)をマスクとして該第二のX線吸収体膜
    (35)をエッチングする工程と、をこの順に含むことを特
    徴とするX線マスク製造方法。
JP11873793A 1993-05-20 1993-05-20 X線露光方法及びx線マスク製造方法 Withdrawn JPH06333804A (ja)

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Cited By (4)

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