JPH07118438B2 - ゾーンプレートを使用するマスク―ウェーハ整合装置 - Google Patents
ゾーンプレートを使用するマスク―ウェーハ整合装置Info
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- JPH07118438B2 JPH07118438B2 JP60502539A JP50253985A JPH07118438B2 JP H07118438 B2 JPH07118438 B2 JP H07118438B2 JP 60502539 A JP60502539 A JP 60502539A JP 50253985 A JP50253985 A JP 50253985A JP H07118438 B2 JPH07118438 B2 JP H07118438B2
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は集積回路デバイスの製造、より詳細には集積回
路デバイスの整合の際の改良されたマスク−ウエーハ整
合を達成するための技術に関する。
路デバイスの整合の際の改良されたマスク−ウエーハ整
合を達成するための技術に関する。
Ｘ−線リングラフイーはデバイスの細線パターンを達成
するための有望なアプローチとして意欲的に開発されて
いる。Ｘ−線パターンニングシステムの高精密マスク−
ウエーハ整合を実現する有望な方法は、合衆国特許第4,
326,805号に説明されるように、マスク及びウエーハ上
のゾーンプレートの使用、及びコリメートレーザービー
ムによるマスク及びウエーハゾーンプレートの照射を含
む。
するための有望なアプローチとして意欲的に開発されて
いる。Ｘ−線パターンニングシステムの高精密マスク−
ウエーハ整合を実現する有望な方法は、合衆国特許第4,
326,805号に説明されるように、マスク及びウエーハ上
のゾーンプレートの使用、及びコリメートレーザービー
ムによるマスク及びウエーハゾーンプレートの照射を含
む。
実際には、レーザービーム照射ゾーンプレートによって
生成される光スポツトの強度及び場合によってはこの重
心の位置はマスク−ウエーハ間隔の変化に伴って変化す
る。通常、この強度の変化はこの整合プロセスを複雑に
する。また、映像光スポツトの重心の位置の変化によっ
て必然的に整合エラーが発生する。本発明はこの影響を
減少することを目的とする。
生成される光スポツトの強度及び場合によってはこの重
心の位置はマスク−ウエーハ間隔の変化に伴って変化す
る。通常、この強度の変化はこの整合プロセスを複雑に
する。また、映像光スポツトの重心の位置の変化によっ
て必然的に整合エラーが発生する。本発明はこの影響を
減少することを目的とする。
発明の要約 本発明によると、マスク上のゾーンプレートを照射する
のに採用される光の一部のみがマスク−ウエーハ間を通
じて伝播し、ウエーハから反射しマスクゾーンプレート
上に当たることが許される。これはマスク上の個々のゾ
ーンプレート上に局所化されたブロッキング層を形成す
ることによって達成される。この層はマスクゾーンプレ
ートによるウエーハから反射される光に起因するマスク
の表面上に干渉像スポツトが生成されるのを効果的に防
止する。これが防止されない場合、あるいは少なくとも
実質的に減少されない場合は、この干渉作用はマスクゾ
ーンプレートによって集められる像スポツトの好ましく
ない強度あるいは位置の変動を起こす。
のに採用される光の一部のみがマスク−ウエーハ間を通
じて伝播し、ウエーハから反射しマスクゾーンプレート
上に当たることが許される。これはマスク上の個々のゾ
ーンプレート上に局所化されたブロッキング層を形成す
ることによって達成される。この層はマスクゾーンプレ
ートによるウエーハから反射される光に起因するマスク
の表面上に干渉像スポツトが生成されるのを効果的に防
止する。これが防止されない場合、あるいは少なくとも
実質的に減少されない場合は、この干渉作用はマスクゾ
ーンプレートによって集められる像スポツトの好ましく
ない強度あるいは位置の変動を起こす。
本発明のもう１つの特徴によると、窒化ホウ素／ポリイ
ミドマスク構造の窒化ホウ素層の表面がマスク構造から
離れて置かれるウエーハ上のゾーンプレートを照射する
のに使用される光の波長の所で非反射性を示す層が被覆
される。これはウエーハゾーンプレートによって映像さ
れる光スポツトとマスクから反射される光の間の干渉作
用を減少させる。これはまた、マスクから反射される光
に起因する背景変動を減少することによって光スポツト
対背景ノイズ比の安定性を向上させる。この干渉作用が
除去あるいは実質的に減少されない場合は、この干渉作
用によって、整合プロセスの際に、ウエーハゾーンプレ
ートによって生成される像に好ましくない強度の変動が
発生する。
ミドマスク構造の窒化ホウ素層の表面がマスク構造から
離れて置かれるウエーハ上のゾーンプレートを照射する
のに使用される光の波長の所で非反射性を示す層が被覆
される。これはウエーハゾーンプレートによって映像さ
れる光スポツトとマスクから反射される光の間の干渉作
用を減少させる。これはまた、マスクから反射される光
に起因する背景変動を減少することによって光スポツト
対背景ノイズ比の安定性を向上させる。この干渉作用が
除去あるいは実質的に減少されない場合は、この干渉作
用によって、整合プロセスの際に、ウエーハゾーンプレ
ートによって生成される像に好ましくない強度の変動が
発生する。
本発明のもう一面によると、前述のマスク構造内のポリ
イミド層はいわゆる整合用入射線に対して1/4波長厚を
持つように設計される。この結果、この層の上面及び下
面からの反射が互いに破壊的に干渉する。結果として、
マスクのポリイミド層から反射される干渉光の正味量が
最小限にされる。これが最小限にされないと、この反射
光も整合プロセスの際にウエーハゾーンプレートによっ
て生成される像に好ましくない強度変動を与える。
イミド層はいわゆる整合用入射線に対して1/4波長厚を
持つように設計される。この結果、この層の上面及び下
面からの反射が互いに破壊的に干渉する。結果として、
マスクのポリイミド層から反射される干渉光の正味量が
最小限にされる。これが最小限にされないと、この反射
光も整合プロセスの際にウエーハゾーンプレートによっ
て生成される像に好ましくない強度変動を与える。
図面の簡単な説明 第１図はゾーンプレートを含む周知のマスク／ウエーハ
アセンブリの部分を表わす断面図を示し； 第２図及び第３図は本発明の一面を具現する一例として
のマスクの部分の断面図を示し； 第４図は第２図あるいは第３図に示されるマスクの部分
の平面図を示し；そして 第５図は本発明の２つの追加の特徴を含む断面図を示
す。
アセンブリの部分を表わす断面図を示し； 第２図及び第３図は本発明の一面を具現する一例として
のマスクの部分の断面図を示し； 第４図は第２図あるいは第３図に示されるマスクの部分
の平面図を示し；そして 第５図は本発明の２つの追加の特徴を含む断面図を示
す。
詳細な説明 例えば、IEEEの会議録（Proceedings of IEEE）、Vol.7
1、No.5、1983年５月、ページ640−656に掲載の論文
〔１−μm NMOSへのシステムアプローチ（A System App
roach to 1−μm NMOS）〕に説明されるごとく、周知の
Ｘ−線リソグラフイーシステムに使用されるＸ−線波長
は4.36−オングストロームユニット（Ａ）パラジウム線
である。第１図にはこのシステムに使用されるマスク構
造が示される。
1、No.5、1983年５月、ページ640−656に掲載の論文
〔１−μm NMOSへのシステムアプローチ（A System App
roach to 1−μm NMOS）〕に説明されるごとく、周知の
Ｘ−線リソグラフイーシステムに使用されるＸ−線波長
は4.36−オングストロームユニット（Ａ）パラジウム線
である。第１図にはこのシステムに使用されるマスク構
造が示される。
周知のマスクはポリイミド材の２−μｍの厚さの層12に
て被覆されたいわゆる窒化ホウ素（実際には原子百分率
にて約20:5:75のホウ素、窒素及び水素）の４−ミクロ
ン（μｍ）厚の膜10から構成される。
て被覆されたいわゆる窒化ホウ素（実際には原子百分率
にて約20:5:75のホウ素、窒素及び水素）の４−ミクロ
ン（μｍ）厚の膜10から構成される。
膜10及び層12はシリコンの環状リング14によって支持さ
れる。一方、リング14はパイレツクスガラスから製造さ
れる硬い環状リング16にエポキシ結合される。Ｘ−線吸
収体（順に300Åのタンタル16000Åの金及び800Åのタ
ンタルの３つの層で構成される。）が層12の下面に被着
され、次に電子ビーム露出システムを使用して集積回路
デバイスの１つのレベルに対する形状を描くようにパタ
ーン化される。上記３つの層で構成される吸収体におい
ては、ゾーンプレート整合マークも同様に描かれる。
れる。一方、リング14はパイレツクスガラスから製造さ
れる硬い環状リング16にエポキシ結合される。Ｘ−線吸
収体（順に300Åのタンタル16000Åの金及び800Åのタ
ンタルの３つの層で構成される。）が層12の下面に被着
され、次に電子ビーム露出システムを使用して集積回路
デバイスの１つのレベルに対する形状を描くようにパタ
ーン化される。上記３つの層で構成される吸収体におい
ては、ゾーンプレート整合マークも同様に描かれる。
膜10及び層12は本質的に4.36ÅのＸ線に対して透明であ
る。これに加えて、これらは整合の最中にマスク／ウエ
ーハアセンブリ上にゾーンプレートマークを照射するの
に使用される光に対しても透明である。
る。これに加えて、これらは整合の最中にマスク／ウエ
ーハアセンブリ上にゾーンプレートマークを照射するの
に使用される光に対しても透明である。
第１図はマスク構造上に描かれた単一ゾーンプレート整
合マークの部分を示す。ここに示される部分は円形領域
18及び環状領域20を含む。（これら領域はそれぞれ実際
には好ましくは、上述の３層の金属化層から製造される
が、これら領域は簡略の目的で、第１図には個々が単一
の層のみを含むように示される。）実際のゾーンプレー
ト整合マークは領域18及び20を包囲する一連の間隔を置
かれた同心円リングを含む。実際には、示されるマスク
構造上に数個のこのようなマークが含まれる。
合マークの部分を示す。ここに示される部分は円形領域
18及び環状領域20を含む。（これら領域はそれぞれ実際
には好ましくは、上述の３層の金属化層から製造される
が、これら領域は簡略の目的で、第１図には個々が単一
の層のみを含むように示される。）実際のゾーンプレー
ト整合マークは領域18及び20を包囲する一連の間隔を置
かれた同心円リングを含む。実際には、示されるマスク
構造上に数個のこのようなマークが含まれる。
第１図には集積回路デバイスの１つのレベル内に含まれ
る形状のＸ線吸収体部分21及び23も簡単に示される。第
１図には標準ウエーハ22の部分も示される。一例とし
て、ウエーハ22の上面とマスク構造の層12の下面の間の
距離d1は公称上40μｍである。実際には、ウエーハ22上
に、典型的には幾つかのゾーンプレート整合マークが形
成される。第１図には円形領域24と環状領域26を含む１
つのマークの部分のみが含まれる。ウエーハ上にはＸ−
線センシテイブレジストの厚さ0.7μｍの層28が覆われ
る。別の方法としては、標準の３レベル構造（例えば、
1.8μｍの硬焼HPRレジスト、1200Åの二酸化ケイ素、0.
7μmX−線センシテイブレジスト）が被覆される。
る形状のＸ線吸収体部分21及び23も簡単に示される。第
１図には標準ウエーハ22の部分も示される。一例とし
て、ウエーハ22の上面とマスク構造の層12の下面の間の
距離d1は公称上40μｍである。実際には、ウエーハ22上
に、典型的には幾つかのゾーンプレート整合マークが形
成される。第１図には円形領域24と環状領域26を含む１
つのマークの部分のみが含まれる。ウエーハ上にはＸ−
線センシテイブレジストの厚さ0.7μｍの層28が覆われ
る。別の方法としては、標準の３レベル構造（例えば、
1.8μｍの硬焼HPRレジスト、1200Åの二酸化ケイ素、0.
7μmX−線センシテイブレジスト）が被覆される。
第１図の矢印30及び32によって示されるように、領域24
及び26を含むウエーハゾーンプレートマークは光源（図
示なし）から放射されるコリメートビームによって照射
される。一例として、光源は6238Åのヘリウム−ネオン
レーザー発光ダイオードを含むこの照射に応答して、ウ
エーハゾーンプレートは第１図に矢印34及びスポツト36
によって示されるように層28の下面より所定の距離d2＋
d1だけ上の所に光源の焦点イメージを生成する。
及び26を含むウエーハゾーンプレートマークは光源（図
示なし）から放射されるコリメートビームによって照射
される。一例として、光源は6238Åのヘリウム−ネオン
レーザー発光ダイオードを含むこの照射に応答して、ウ
エーハゾーンプレートは第１図に矢印34及びスポツト36
によって示されるように層28の下面より所定の距離d2＋
d1だけ上の所に光源の焦点イメージを生成する。
同様に、第１図の矢印38及び40によって示されるよう
に、例えば、6328Åにて動作するレーザーから放射され
るコリメートレーザービームも領域18及び20よりなるマ
スクゾーンプレートマークを照射する。これに応答し
て、マスクゾーンプレートは第１図の矢印42及びスポツ
ト44によって示されるように、層12より所定の距離d3だ
け上の所に光源の焦点イメージを生成する。
に、例えば、6328Åにて動作するレーザーから放射され
るコリメートレーザービームも領域18及び20よりなるマ
スクゾーンプレートマークを照射する。これに応答し
て、マスクゾーンプレートは第１図の矢印42及びスポツ
ト44によって示されるように、層12より所定の距離d3だ
け上の所に光源の焦点イメージを生成する。
周知のごとく、第１図に示される距離d2及びd3は、ウエ
ーハゾーンプレートの焦点長がマスクゾーンプレートの
焦点長より距離d1だけ大きくなるように設計することに
よって等しくされる。この場合、マスク上のゾーンプレ
ート及びウエーハ上のその下の関連するゾーンプレート
から成るセツトによって形成されるイメージは、マスク
及びウエーハが整合されると、膜10の上面に平行の共通
プレートに所定のパターンを生成する映像スポツトの集
まりとして出現する。換言するならば、生成される映像
スポツトの関連するセツトは同一の高さの所に集められ
る。整合は焦点スポツトの相対的な位置を決定する周知
の像処理システムによって自動的に行われる。
ーハゾーンプレートの焦点長がマスクゾーンプレートの
焦点長より距離d1だけ大きくなるように設計することに
よって等しくされる。この場合、マスク上のゾーンプレ
ート及びウエーハ上のその下の関連するゾーンプレート
から成るセツトによって形成されるイメージは、マスク
及びウエーハが整合されると、膜10の上面に平行の共通
プレートに所定のパターンを生成する映像スポツトの集
まりとして出現する。換言するならば、生成される映像
スポツトの関連するセツトは同一の高さの所に集められ
る。整合は焦点スポツトの相対的な位置を決定する周知
の像処理システムによって自動的に行われる。
好ましくは、合衆国特許第4,326,805号によって示され
る理由によって、矢印30、32及び38、40によって表わさ
れるコリメートビームはそれぞれ膜10の上面に垂直の基
準ライン45に対して小さな角度にて膜10の上面の所に向
けられる。一例として、このビームはそれぞれライン45
に対して約３度の所に位置する。要約すると、オフ−ノ
ーマル照射の結果として、倍率エラー（例えば、ウエー
ハの部分間の温度差に起因するエラー）が検出され、こ
のエラーはマスク−ウエーハ間隔を変化することによっ
て修正される。
る理由によって、矢印30、32及び38、40によって表わさ
れるコリメートビームはそれぞれ膜10の上面に垂直の基
準ライン45に対して小さな角度にて膜10の上面の所に向
けられる。一例として、このビームはそれぞれライン45
に対して約３度の所に位置する。要約すると、オフ−ノ
ーマル照射の結果として、倍率エラー（例えば、ウエー
ハの部分間の温度差に起因するエラー）が検出され、こ
のエラーはマスク−ウエーハ間隔を変化することによっ
て修正される。
ただし、実際には、マスク−ウエーハ間の距離を変化す
ることによって、ここに説明のゾーンプレートマークに
よって生成される像スポツトの強度に変動が起こること
が知られている。間隔によっては、正確な整合が容易に
達成できないほどのスポツト−ノイズ比となる。ある場
合には、集められた映像スポツトの重心がマスク−ウエ
ーハ間隔が変化すると、事実上、移動することが確認さ
れている。この結果、整合エラーが発生することとな
る。当出願人は前述の現象の原因とする干渉作用を発見
しこの分析を行なった。
ることによって、ここに説明のゾーンプレートマークに
よって生成される像スポツトの強度に変動が起こること
が知られている。間隔によっては、正確な整合が容易に
達成できないほどのスポツト−ノイズ比となる。ある場
合には、集められた映像スポツトの重心がマスク−ウエ
ーハ間隔が変化すると、事実上、移動することが確認さ
れている。この結果、整合エラーが発生することとな
る。当出願人は前述の現象の原因とする干渉作用を発見
しこの分析を行なった。
第１図に示されるマスク／ウエーハアセンブリでは各種
の好ましくない光反射が発生する。つまり、例えば、領
域18及び20から構成されるマスクゾーンプレートに向け
られる照射の部分は、第１図の矢印46及び48によって示
されるように、レジスト被覆ウエーハ22の表面に当た
り、これより反射される。平行ビームの形式を持つこの
ウエーハ反射光はマスクゾーンプレートによって回析し
て伝送される。こうして生成された焦点スポツトはマス
クゾーンプレートによる反射によって最初に映像された
光によって生成されたスポツトと一致する。しかし、こ
れらスポット間の相対位相はウエーハによって反射され
た光によって取られる追加の経路長（約２d1）によって
決定される。この結果、d1が変化すると、スポツト44の
所で生成される像の強度も変化する。場合によっては、
スポツト44の強度はd1が0.15μｍだけ変化するだけで90
パーセント変化する。スポツトの強度が破壊的な干渉を
起こすような場合は、スポツト44の強度は正確及び／迅
速な整合が困難あるいは、事実上、不可能となるほど低
くなる場合もある。
の好ましくない光反射が発生する。つまり、例えば、領
域18及び20から構成されるマスクゾーンプレートに向け
られる照射の部分は、第１図の矢印46及び48によって示
されるように、レジスト被覆ウエーハ22の表面に当た
り、これより反射される。平行ビームの形式を持つこの
ウエーハ反射光はマスクゾーンプレートによって回析し
て伝送される。こうして生成された焦点スポツトはマス
クゾーンプレートによる反射によって最初に映像された
光によって生成されたスポツトと一致する。しかし、こ
れらスポット間の相対位相はウエーハによって反射され
た光によって取られる追加の経路長（約２d1）によって
決定される。この結果、d1が変化すると、スポツト44の
所で生成される像の強度も変化する。場合によっては、
スポツト44の強度はd1が0.15μｍだけ変化するだけで90
パーセント変化する。スポツトの強度が破壊的な干渉を
起こすような場合は、スポツト44の強度は正確及び／迅
速な整合が困難あるいは、事実上、不可能となるほど低
くなる場合もある。
さらに、状況によっては、第１図に示されるマスクゾー
ンプレートの焦点特性が反射と伝送で異なる場合があ
る。このような場合、ウエーハ22とレジスト28が完全に
平行でないときは、反射と伝送において映像されるそれ
ぞれのスポツトの重心が一致せず、結果として、検出器
及び像処理システムに出現する正味の結果としての映像
スポツトが反射においてのみゾーンプレートによって生
成される位置と異なる位置にくる。
ンプレートの焦点特性が反射と伝送で異なる場合があ
る。このような場合、ウエーハ22とレジスト28が完全に
平行でないときは、反射と伝送において映像されるそれ
ぞれのスポツトの重心が一致せず、結果として、検出器
及び像処理システムに出現する正味の結果としての映像
スポツトが反射においてのみゾーンプレートによって生
成される位置と異なる位置にくる。
ここに説明のマスク／ウエーハアセンブリーで発生する
他の問題の幾つかがさらに第１図に簡略的に示される。
例えば、領域24及び26から構成されるウエーハゾーンプ
レートの所に向けられる照射ビームの部分はレジスト層
28及びウエーハ22の上面並びに層12及び膜10からウエー
ハゾーンプレートに当たる前に、第１図の矢印50から57
によって示されるように、１回ないし複数回反射され
る。ビームのこの反射部分は照射源からウエーハゾーン
プレートに直接に伝播する入射部分と結合する。この結
合の正味結果が構成的であるか破壊的であるかに関係な
く、この程度はマスク−ウエーハ間隔d1の関数として決
定される。この結果、ウエーハゾーンプレート上に当る
照射の強度が変化するようにみえ、結果として、スポツ
ト36の強度も変化する。
他の問題の幾つかがさらに第１図に簡略的に示される。
例えば、領域24及び26から構成されるウエーハゾーンプ
レートの所に向けられる照射ビームの部分はレジスト層
28及びウエーハ22の上面並びに層12及び膜10からウエー
ハゾーンプレートに当たる前に、第１図の矢印50から57
によって示されるように、１回ないし複数回反射され
る。ビームのこの反射部分は照射源からウエーハゾーン
プレートに直接に伝播する入射部分と結合する。この結
合の正味結果が構成的であるか破壊的であるかに関係な
く、この程度はマスク−ウエーハ間隔d1の関数として決
定される。この結果、ウエーハゾーンプレート上に当る
照射の強度が変化するようにみえ、結果として、スポツ
ト36の強度も変化する。
これに加えて、第１図に示されるウエーハゾーンプレー
トを照射するのに使用される入射ビームの部分は、矢印
58から60によって示されるように、図示されるマスク構
造の各種の界面から反射される。一方、これら部分はウ
エーハの表面から反射される光（例えば、矢印51及び5
2）と干渉し、結果として、ゾーンプレート像が検出さ
れる背景光の強度に変化を与える。さらに、マスク界面
からのこの反射はウエーハゾーンプレートによって映像
される光と干渉する。このため、焦点スポツト36の強度
がマスク−ウエーハ間隔d1の変化に伴なって変化する。
トを照射するのに使用される入射ビームの部分は、矢印
58から60によって示されるように、図示されるマスク構
造の各種の界面から反射される。一方、これら部分はウ
エーハの表面から反射される光（例えば、矢印51及び5
2）と干渉し、結果として、ゾーンプレート像が検出さ
れる背景光の強度に変化を与える。さらに、マスク界面
からのこの反射はウエーハゾーンプレートによって映像
される光と干渉する。このため、焦点スポツト36の強度
がマスク−ウエーハ間隔d1の変化に伴なって変化する。
本発明によると、マスク−ウエーハ整合システムの上述
の各種の悪影響を除去あるいは実質的に減少する目的で
照射の経路を制御するためにマスク構造に各種の修正が
加えられる。この修正の１つが第２図及び第３図に簡略
的に示される。もう１つの好ましい修正が第５図に示さ
れる。
の各種の悪影響を除去あるいは実質的に減少する目的で
照射の経路を制御するためにマスク構造に各種の修正が
加えられる。この修正の１つが第２図及び第３図に簡略
的に示される。もう１つの好ましい修正が第５図に示さ
れる。
第１図に簡略形式にて示されるマスクゾーンプレートの
領域18及び20が第２図により詳細に示される。第２図に
示されるように、これら領域の各々は実際には３つの層
を含む。例えば、領域18はそれぞれタンタル、金及びタ
ンタルから製造される３つの層64から66を含む。環状領
域20もそれぞれタンタル、金及びタンタルから製造され
る３つの層68から70を含む。
領域18及び20が第２図により詳細に示される。第２図に
示されるように、これら領域の各々は実際には３つの層
を含む。例えば、領域18はそれぞれタンタル、金及びタ
ンタルから製造される３つの層64から66を含む。環状領
域20もそれぞれタンタル、金及びタンタルから製造され
る３つの層68から70を含む。
層12の下面に個々のマスクゾーンプレート及びこの周辺
の面をカバーするために“ブロッキング層"72が形成さ
れる。層72の目的は、マスク−ウエーハ間隔に入いり
（矢印74によって示される）、その後、ウエーハから反
射してゾーンプレートに向かうレーザー照射をブロック
することにある。さらに、この層はマスク−ウエーハ間
隔に侵入し、実際にマスクゾーンプレートに達してウエ
ーハから反射される全ての光をブロックする。ブロッキ
ング層72によって、この反射の悪影響が除去あるいは少
なくとも大きく減少される。
の面をカバーするために“ブロッキング層"72が形成さ
れる。層72の目的は、マスク−ウエーハ間隔に入いり
（矢印74によって示される）、その後、ウエーハから反
射してゾーンプレートに向かうレーザー照射をブロック
することにある。さらに、この層はマスク−ウエーハ間
隔に侵入し、実際にマスクゾーンプレートに達してウエ
ーハから反射される全ての光をブロックする。ブロッキ
ング層72によって、この反射の悪影響が除去あるいは少
なくとも大きく減少される。
ブロッキング層72を形成するために選択される材質の特
性はタンタル層64及び68に依存する。幾つかの場合にお
いては、被着及びパターン化されるこのタンタル層は入
射レーザー照射に対して光反射特性を示す。またある場
合においては、これら層は光吸収特性を示す。反射タン
タル層の場合は、ブロッキング層72の材質は、好ましく
は、入射レーザー光を吸収するものが選択される。吸収
タンタル層の場合は、ブロッキング層72は、好ましく
は、入射レーザー光を反射するものが選択される。この
選択によって、所望のブロッキング作用がゾーンプレー
トの像特性と大きな干渉を起こすことなく達成される。
場合によっては、これによってゾーンプレートの回折効
率が向上される。
性はタンタル層64及び68に依存する。幾つかの場合にお
いては、被着及びパターン化されるこのタンタル層は入
射レーザー照射に対して光反射特性を示す。またある場
合においては、これら層は光吸収特性を示す。反射タン
タル層の場合は、ブロッキング層72の材質は、好ましく
は、入射レーザー光を吸収するものが選択される。吸収
タンタル層の場合は、ブロッキング層72は、好ましく
は、入射レーザー光を反射するものが選択される。この
選択によって、所望のブロッキング作用がゾーンプレー
トの像特性と大きな干渉を起こすことなく達成される。
場合によっては、これによってゾーンプレートの回折効
率が向上される。
ブロッキング層72（第２図）を形成するのに適当な各種
の反射材質、例えば、金属が知られている。例えば、層
72は、マスク層12の下面全体に0.25μｍ厚のアルミニウ
ム膜が被着されることによって形成される。このアルミ
ニウム膜は、次に、このアルミニウム膜の選択された部
分を除去するために標準リソグラフィク技術によってパ
ターン化される。マスク層12の下面上の残こるアルミニ
ウムのパターンはブロッキング層72を含む。第４図には
このパターンがより完全に示される。
の反射材質、例えば、金属が知られている。例えば、層
72は、マスク層12の下面全体に0.25μｍ厚のアルミニウ
ム膜が被着されることによって形成される。このアルミ
ニウム膜は、次に、このアルミニウム膜の選択された部
分を除去するために標準リソグラフィク技術によってパ
ターン化される。マスク層12の下面上の残こるアルミニ
ウムのパターンはブロッキング層72を含む。第４図には
このパターンがより完全に示される。
同様に、ブロッキング層72（第２図）を形成するのに適
する各種の吸収材質が知られている。この材質の１つに
は、例えば、ニューヨーク州、ガーデン市所在のパイラ
ンパッカー社（Pylan Packer Company）から入手される
モートンオートメートブルー８（Morton Automate Blue
8）のような色素を５容量パーセント含むマサチューセ
ッツ州、ニュートン市所在のシップレイ社（Shipley Co
mpay）から入手されるマイクロデポジット1300−25（Mi
crcdeposit1300−25）ホトレジストを挙げることができ
る。この色素はマスクゾーンプレートを照射するのに使
用される6328Åレーザー光を非常に良く吸収する。一例
として、マスク層12の下面上に形成され標準のリソグラ
フィック技術を使用してパターン化された1.5μｍ厚の
膜は有効な吸収体として機能する。マスク層12の下面上
に残こる結果としての吸収体パターンはブロッキング層
72を含む。このパターンのより完全なものが第４図に示
され、以下に詳細に説明される。
する各種の吸収材質が知られている。この材質の１つに
は、例えば、ニューヨーク州、ガーデン市所在のパイラ
ンパッカー社（Pylan Packer Company）から入手される
モートンオートメートブルー８（Morton Automate Blue
8）のような色素を５容量パーセント含むマサチューセ
ッツ州、ニュートン市所在のシップレイ社（Shipley Co
mpay）から入手されるマイクロデポジット1300−25（Mi
crcdeposit1300−25）ホトレジストを挙げることができ
る。この色素はマスクゾーンプレートを照射するのに使
用される6328Åレーザー光を非常に良く吸収する。一例
として、マスク層12の下面上に形成され標準のリソグラ
フィック技術を使用してパターン化された1.5μｍ厚の
膜は有効な吸収体として機能する。マスク層12の下面上
に残こる結果としての吸収体パターンはブロッキング層
72を含む。このパターンのより完全なものが第４図に示
され、以下に詳細に説明される。
タンタル層64及び68が光反射特性を示す場合でもブロッ
キング層72を形成するのにアルミニウムのような反射材
を使用することもできる。ただし、この場合はマスク層
12は個々のゾーンプレートの付近を適当に修正する必要
がある。これを行なわないと、ゾーンプレートは結果と
してミラーとなり、所望の像生成機能を示さない。
キング層72を形成するのにアルミニウムのような反射材
を使用することもできる。ただし、この場合はマスク層
12は個々のゾーンプレートの付近を適当に修正する必要
がある。これを行なわないと、ゾーンプレートは結果と
してミラーとなり、所望の像生成機能を示さない。
第３図にはマスク層12に必要とされる修正が示される。
図示されるごとく、マスクゾーンプレートの領域18及び
20によって保護されない層12の下面部分は所定の量だけ
食刻（あるいは除去）される。結果として、入射光は除
去された部分と比較してゾーンプレート領域のすぐ下の
層12のより厚い部分を認識する。
図示されるごとく、マスクゾーンプレートの領域18及び
20によって保護されない層12の下面部分は所定の量だけ
食刻（あるいは除去）される。結果として、入射光は除
去された部分と比較してゾーンプレート領域のすぐ下の
層12のより厚い部分を認識する。
一例として、第３図に示されるマスクゾーンプレートの
領域18及び20によって保護されない層12の下面部分はこ
こを伝播する光に対して薄くされない他の部分と比較し
て約1/4波長位相差を与えるように薄くされる。層12は
典型的には約1.5の屈折率を持つ。従って、例えば、632
8Åの光に対しては、約1050Å（あるいは下に示される
ようにこの倍数）だけ薄くすることが必要である。
領域18及び20によって保護されない層12の下面部分はこ
こを伝播する光に対して薄くされない他の部分と比較し
て約1/4波長位相差を与えるように薄くされる。層12は
典型的には約1.5の屈折率を持つ。従って、例えば、632
8Åの光に対しては、約1050Å（あるいは下に示される
ようにこの倍数）だけ薄くすることが必要である。
結果として、第３図に示されるゾーンプレートは層64、
68及び72がほぼ同程度の反射率であっても位相タイプの
ゾーンプレートとして有効に機能する。さらに、これら
層のそれぞれの反射率が異なるだけ、図示されるゾーン
プレートは振幅タイプのゾーンプレートの特性を示す。
いずれの場合も高回折効率特性を持つゾーンプレートが
提供される。
68及び72がほぼ同程度の反射率であっても位相タイプの
ゾーンプレートとして有効に機能する。さらに、これら
層のそれぞれの反射率が異なるだけ、図示されるゾーン
プレートは振幅タイプのゾーンプレートの特性を示す。
いずれの場合も高回折効率特性を持つゾーンプレートが
提供される。
前述の反射及び吸収パターンのより詳細が第４図に示さ
れる。これはマスク層12の底の平面図である。前述の局
所化されたブロッキング層72は図示されるパターンの１
つの要素を含む。層72によってカバーされるマスクゾー
ンプレートの最も外側の環状領域（例えば、環状領域2
0）の外側の境界が第４図において点線76にて簡略的に
示される。
れる。これはマスク層12の底の平面図である。前述の局
所化されたブロッキング層72は図示されるパターンの１
つの要素を含む。層72によってカバーされるマスクゾー
ンプレートの最も外側の環状領域（例えば、環状領域2
0）の外側の境界が第４図において点線76にて簡略的に
示される。
第４図にはもう１つの反射あるいは吸収局所化ブロッキ
ング層78が示される。層78の下にはもう１つのマスクゾ
ーンプレートが存在するが、これは点線80によって簡略
的に示される。ブロッキング層72及び78を包囲する位置
に吸収あるいは反射材質が完全に除去された領域が存在
する。線82によって境界されるこの領域は透明層12の表
面の部分を示す。レーザー光は層12を通過して伝播し、
下のウエーハゾーンプレートを照射するが、これは整合
の目的上、マスクゾーンプレート76及び80のセットを構
成する。このウエーハゾーンプレートは第４図に円84に
よって簡略的に示される。
ング層78が示される。層78の下にはもう１つのマスクゾ
ーンプレートが存在するが、これは点線80によって簡略
的に示される。ブロッキング層72及び78を包囲する位置
に吸収あるいは反射材質が完全に除去された領域が存在
する。線82によって境界されるこの領域は透明層12の表
面の部分を示す。レーザー光は層12を通過して伝播し、
下のウエーハゾーンプレートを照射するが、これは整合
の目的上、マスクゾーンプレート76及び80のセットを構
成する。このウエーハゾーンプレートは第４図に円84に
よって簡略的に示される。
第４図に示される層12の表面の残りは参照番号86によっ
て示されるように前述の反射あるいは吸収材質によって
カバーされる。実際には、線82によって境界される領域
のような他のウインドウあるいは領域が第４図には示さ
れないマスクの部分内の層12上の材質内に形成される。
このウインドウはそれぞれが局所化されたブロッキング
層、例えば、層72及び78によってカバーされた他のマス
クゾーンプレート整合マークを含む。
て示されるように前述の反射あるいは吸収材質によって
カバーされる。実際には、線82によって境界される領域
のような他のウインドウあるいは領域が第４図には示さ
れないマスクの部分内の層12上の材質内に形成される。
このウインドウはそれぞれが局所化されたブロッキング
層、例えば、層72及び78によってカバーされた他のマス
クゾーンプレート整合マークを含む。
第５図に示されるマスク構造は前述に説明のタイプのブ
ロッキング層72がカバーされた領域18及び20から構成さ
れるゾーンプレートを含む。入射光は第５図に矢印74に
よって示されるように１つあるいは複数の下のウエーハ
ゾーンプレート（例えば、第１図に示される領域24及び
26から構成されるウエーハゾーンプレート）に向けられ
る。ウエーハゾーンプレートとマスクから反射された光
の間の前述の干渉作用を最小限にする目的で標準マスク
に対する追加の修正が行なわれる。これら修正としては
膜10の上面に反射防止コーテイング88を加えること、及
び整合用入射光に対して1/4波長厚を有するように層12
が形成されることが含まれる。
ロッキング層72がカバーされた領域18及び20から構成さ
れるゾーンプレートを含む。入射光は第５図に矢印74に
よって示されるように１つあるいは複数の下のウエーハ
ゾーンプレート（例えば、第１図に示される領域24及び
26から構成されるウエーハゾーンプレート）に向けられ
る。ウエーハゾーンプレートとマスクから反射された光
の間の前述の干渉作用を最小限にする目的で標準マスク
に対する追加の修正が行なわれる。これら修正としては
膜10の上面に反射防止コーテイング88を加えること、及
び整合用入射光に対して1/4波長厚を有するように層12
が形成されることが含まれる。
大気内で波長Ｗに持つ入射光では、屈折率na持つ材質内
の波長はW/nとなる。該入射光に対して1/4波長を持つ材
質では、この厚さとして（W/4n）×Ｎが選択されるが、
ここでＮは奇数の整数である。好ましくは、第５図のコ
ーティング88は膜10の屈折率の平方根を空気の屈折率の
平方根で割った屈折率を持つように選択される。さら
に、コーティング88の厚さはコーティング内の照射レー
ザー光の1/4波長に等しく選択される。結果として、コ
ーティング88の上面（空気とコーティング88の境界）か
らの反射と下面（コーティング88と膜10の境界）からの
反射は強度及び干渉破壊傾向において概むね等しい。従
って、膜10の上面からの反射はこうして除去あるいは少
なくとも実質的に減少される。
の波長はW/nとなる。該入射光に対して1/4波長を持つ材
質では、この厚さとして（W/4n）×Ｎが選択されるが、
ここでＮは奇数の整数である。好ましくは、第５図のコ
ーティング88は膜10の屈折率の平方根を空気の屈折率の
平方根で割った屈折率を持つように選択される。さら
に、コーティング88の厚さはコーティング内の照射レー
ザー光の1/4波長に等しく選択される。結果として、コ
ーティング88の上面（空気とコーティング88の境界）か
らの反射と下面（コーティング88と膜10の境界）からの
反射は強度及び干渉破壊傾向において概むね等しい。従
って、膜10の上面からの反射はこうして除去あるいは少
なくとも実質的に減少される。
一例として、窒化ホウ素から製造される膜10（第５図）
は1.8から2.3の範囲の屈折率を持つ。このような膜に対
して、各種の適当な反射防止コーティングが知られてい
る。この材質の１つには、例えば、マテリアル レター
ズ（Material Letters）、Vol.2、No.1、1983年、７
月、ページ23−26に掲載のT.F.リタジエツク（T.F.Reta
jaczyk）及びP.K.ガラグハー（P.K.Gallagher）の論文
〔スターティング モノマーとしてエチレン及びフッ化
炭化水素を使用するプラズマ沈殿膜の特性（Properties
of Plasma−Deposited Films Using Ethulene and Flu
oroethylenes as Starting Monomers）〕に記述のタイ
プのプラズマ沈殿フッ化炭化水素がある。ここに説明の
材質は約1.40の屈折率を示す。コーティング88に対する
他の適当な材質としては、約1.47の屈折率を持つスパッ
ター二酸化ケイ素及び約1.52の屈折率を持つスパン−オ
ン シロキサン ポリマー（例えば、オーエンズ イリ
ノイズ（Owens−Illinois）ガラス繊維タイプ950）が含
まれる。6328Åの波長を持つ入射光では、屈折率1.40、
1.47及び1.52を持つ材質に対する1/4波長厚はそれぞれ
約1130A、1076A及び1040A、あるいはこの奇数倍であ
る。
は1.8から2.3の範囲の屈折率を持つ。このような膜に対
して、各種の適当な反射防止コーティングが知られてい
る。この材質の１つには、例えば、マテリアル レター
ズ（Material Letters）、Vol.2、No.1、1983年、７
月、ページ23−26に掲載のT.F.リタジエツク（T.F.Reta
jaczyk）及びP.K.ガラグハー（P.K.Gallagher）の論文
〔スターティング モノマーとしてエチレン及びフッ化
炭化水素を使用するプラズマ沈殿膜の特性（Properties
of Plasma−Deposited Films Using Ethulene and Flu
oroethylenes as Starting Monomers）〕に記述のタイ
プのプラズマ沈殿フッ化炭化水素がある。ここに説明の
材質は約1.40の屈折率を示す。コーティング88に対する
他の適当な材質としては、約1.47の屈折率を持つスパッ
ター二酸化ケイ素及び約1.52の屈折率を持つスパン−オ
ン シロキサン ポリマー（例えば、オーエンズ イリ
ノイズ（Owens−Illinois）ガラス繊維タイプ950）が含
まれる。6328Åの波長を持つ入射光では、屈折率1.40、
1.47及び1.52を持つ材質に対する1/4波長厚はそれぞれ
約1130A、1076A及び1040A、あるいはこの奇数倍であ
る。
前述のごとく、第５図の層12は整合用入射線に対して1/
4波長厚を持つ。結果として、層12の上面（膜10と層12
の境界）からの反射と下面（層12と空気の境界）の反射
は破壊的に干渉する。こうして、層12の上面及び下面か
らの反射は実質的に減少される。
4波長厚を持つ。結果として、層12の上面（膜10と層12
の境界）からの反射と下面（層12と空気の境界）の反射
は破壊的に干渉する。こうして、層12の上面及び下面か
らの反射は実質的に減少される。
第５図には好ましいマスク構造が示されるが、この構造
では前述の各種の好ましくない干渉作用が除去あるいは
実質的に減少される。この構造はゾーンプレートマーク
を使用することによってマスク−ウエーハ構造を向上さ
せる。
では前述の各種の好ましくない干渉作用が除去あるいは
実質的に減少される。この構造はゾーンプレートマーク
を使用することによってマスク−ウエーハ構造を向上さ
せる。
ここでは主にゾーンプレートマークを使用するマスク−
ウエーハ整合に関して強調が置かれたが、この発明は整
合マークあるいは他の多層構造、例えば、ここに説明の
マスク／空気間隙／ウエーハ構造上の形状を照射するた
めに単色放射を使用する際に干渉作用が発生するような
場合の全ての場合に有効である。さらに、可能な場合
は、窒化ホウ素膜10の厚さは、有害な反射を最小限にと
どめるように制御されるべきである。これに加えて、反
射ブロッキング層72の下に整合用入射線に対して1/4波
長厚の材質を加えることによって、高回折効率位相タイ
プ ゾーン プレートを製造することもできる。
ウエーハ整合に関して強調が置かれたが、この発明は整
合マークあるいは他の多層構造、例えば、ここに説明の
マスク／空気間隙／ウエーハ構造上の形状を照射するた
めに単色放射を使用する際に干渉作用が発生するような
場合の全ての場合に有効である。さらに、可能な場合
は、窒化ホウ素膜10の厚さは、有害な反射を最小限にと
どめるように制御されるべきである。これに加えて、反
射ブロッキング層72の下に整合用入射線に対して1/4波
長厚の材質を加えることによって、高回折効率位相タイ
プ ゾーン プレートを製造することもできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘイマン，ピーター アーロン アメリカ合衆国 07103 ニユージヤーシ イ，クリフトン，スターモンド アヴエニ ユー 16 (72)発明者 ジヨンソン，ウイリアム アーサー アメリカ合衆国 07023 ニユージヤーシ イ，フアンウツド，プリーザント アヴエ ニユー 147 (72)発明者 レタジエクズツク，セオドア フランク ジユニア アメリカ合衆国 08809 ニユージヤーシ イ，クリントン，スプルース ラン ロー ド 13 (72)発明者 ホワイト，ドナルド ローレンス アメリカ合衆国 07924 ニユージヤーシ イ，バーナーズウイル，マウンテントツプ ロード（番地なし) (56)参考文献 特開 昭59−163825（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】間隔をおかれたマスクとウエーハと互いに
整合するものであり、該マスクが整合の目的で該マスク
に向けられる整合用入射線に対して透明な層（12）及び
該層の片面上のゾーンプレート整合マーク（18、20）を
含むマスクウエーハ整合装置において、 該マスクと該ウエーハの間を伝播し該ウエーハで反射し
た該整合用入射線が該マークに入射するのをブロックす
る手段（72）を含むことを特徴とするマスクウエーハ整
合装置。 - 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の整合装置におい
て、 該ウエーハがゾーンプレート整合マーク（24、26）を含
み、 該マスクが更に該透明層の反対側と接触する透明膜（1
0）及び該膜上に該整合用入射線に対する反射防止コー
ティングを構成するコーティングを含むことを特徴とす
る整合装置。 - 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の整合装置におい
て、 該透明層（10）の厚さが該整合用入射線に対して約1/4
波長厚であることを特徴とする整合装置。 - 【請求項４】請求の範囲第１項に記載の整合装置におい
て、 該ブロックする手段がマスクゾーンプレートマークを包
囲する整合用入射線反射材料の層を含むことを特徴とす
る整合装置。 - 【請求項５】請求の範囲第４項に記載の整合装置におい
て、 該層がアルミニウムからなることを特徴とする整合装
置。 - 【請求項６】請求の範囲第５項に記載の整合装置におい
て、 該マスクゾーンプレートのすぐ下の該透明層（12）の部
分（第３図）が該透明層の他の部分から該整合用入射線
に対して約1/4波長厚異なることを特徴とする整合装
置。 - 【請求項７】請求の範囲第１項に記載の整合装置におい
て、 該ブロックする手段が該マスクゾーンプレートマークを
包囲する整合用入射線を吸収する放射吸収材料の層を含
むことを特徴とする整合装置。 - 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の整合装置におい
て、 該層が、放射線光吸収性の色素を含むフォトレジストを
含むことを特徴とする整合装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/629,056 US4614433A (en) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | Mask-to-wafer alignment utilizing zone plates |
| US629056 | 1984-07-09 | ||
| PCT/US1985/000994 WO1986000724A1 (en) | 1984-07-09 | 1985-05-29 | Mask-to-wafer alignment utilizing zone plates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62500483A JPS62500483A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH07118438B2 true JPH07118438B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=24521400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60502539A Expired - Lifetime JPH07118438B2 (ja) | 1984-07-09 | 1985-05-29 | ゾーンプレートを使用するマスク―ウェーハ整合装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4614433A (ja) |
| EP (1) | EP0189435B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07118438B2 (ja) |
| DE (1) | DE3568224D1 (ja) |
| WO (1) | WO1986000724A1 (ja) |
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| US4798470A (en) * | 1985-11-14 | 1989-01-17 | Hitachi, Ltd. | Pattern printing method and apparatus |
| JP2723582B2 (ja) * | 1989-01-09 | 1998-03-09 | キヤノン株式会社 | Ｘ線マスク |
| JP2704002B2 (ja) * | 1989-07-18 | 1998-01-26 | キヤノン株式会社 | 位置検出方法 |
| NL9001611A (nl) * | 1990-07-16 | 1992-02-17 | Asm Lithography Bv | Apparaat voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat. |
| US5168513A (en) * | 1991-10-11 | 1992-12-01 | International Business Machines Corporation | X-ray metrology and alignment detection system |
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| US5757503A (en) * | 1995-12-26 | 1998-05-26 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for fabricating products using alignment measuring technique |
| US5760483A (en) * | 1996-12-23 | 1998-06-02 | International, Business Machines Corporation | Method for improving visibility of alignment targets in semiconductor processing |
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| US20040032931A1 (en) * | 2002-08-13 | 2004-02-19 | International Business Machines Corporation | X-ray alignment system for fabricaing electronic chips |
| US6888260B2 (en) * | 2003-04-17 | 2005-05-03 | Infineon Technologies Aktiengesellschaft | Alignment or overlay marks for semiconductor processing |
| US8716595B2 (en) | 2008-03-24 | 2014-05-06 | The University Of Houston | Boron nitride anti-reflection coatings and methods |
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- 1984-07-09 US US06/629,056 patent/US4614433A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60502539A patent/JPH07118438B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-29 EP EP85902892A patent/EP0189435B1/en not_active Expired
- 1985-05-29 WO PCT/US1985/000994 patent/WO1986000724A1/en active IP Right Grant
- 1985-05-29 DE DE8585902892T patent/DE3568224D1/de not_active Expired
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|---|---|---|---|---|
| JPS59163825A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | Nec Corp | Ｘ線露光マスクおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62500483A (ja) | 1987-02-26 |
| EP0189435A1 (en) | 1986-08-06 |
| US4614433A (en) | 1986-09-30 |
| EP0189435B1 (en) | 1989-02-08 |
| WO1986000724A1 (en) | 1986-01-30 |
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