JPH0715869B2 - 軟x線露光装置 - Google Patents

軟x線露光装置

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JPH0715869B2
JPH0715869B2 JP58180684A JP18068483A JPH0715869B2 JP H0715869 B2 JPH0715869 B2 JP H0715869B2 JP 58180684 A JP58180684 A JP 58180684A JP 18068483 A JP18068483 A JP 18068483A JP H0715869 B2 JPH0715869 B2 JP H0715869B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、マスクに設けられたパターンをX線によりウ
エハ表面に形成されたレジスト膜に転写するための露光
方法、及び同露光装置に関するものである。
〔発明の背景〕
例えば集積回路(IC)或いは大規模集積回路(LSI)等
に、シリコン製のウエハ上にレジスト被膜を形成し、こ
のレジスト被膜に、マスク形成された所望のパターンを
転写し、転写されたパターンに従つてエツチング,イオ
ン注入等の処理を繰り返し行なうことにより、所望の回
路を持つように製造される。
前記LSI等においては集積度をより向上させるために、
回路を構成する線の幅が1μmもしくはそれ以下のサブ
ミクロンの微細パターンを形成することが要求されてい
る。そして、このような要求を満たすため前記パターン
の転写に、従来の光より波長が短かく転写精度の良いX
線を用いることが提案されている。
第1図に従来のステツプ&リピート方式X線露光の概要
を示す。線源1からのX線2はマスク3に照射され、マ
スク3上のパターン4がウエハ5上のレジストに転写さ
れる。サブミクロンの線幅で精密な転真を行う場合、一
つには寸法精度を向上するため、1回の露光のエリアを
小さくしてウエハ5の表面にステップ&リピートで順次
に露光が行われる。
X線源1は後述するマスク材料との関連で、医療用の短
波長X線(硬X線と称す)ではなく、透過力の弱い長波
長X線(軟X線と称す)を発生すするものを用いる。具
体的には数Å〜10数Åの波長で、例えばMo−Lα線5.4
Å等を使用する。又SOR(Synchrotron Orbital Radiati
on)からのような白色X線では軟X線を選択して使用す
る。
次に、第2図及び第3図を参照しつつ従来のステツプ&
リピート方式X線露光での問題点を説明する。マスク3
は支持リング7(例えばSi製)、支持リング7を補強す
るバツクリング8(例えばパイレツクスガラス製)、支
持リング7によつて張られたX線透過部としてのメンブ
レン9(例えば有機材や又はBN,Si3N4等無機材料製)、
及びX線を遮断してパターンニングするパターン部10
(例えば金0.8μm厚)からなる。
X線によるレジスト6への転写時に重要なのは、レジス
ト6が感光するX線源1からX線波長におけるパターン
10のコントラストCである。コントラストCは大きい程
良いが、X線露光では波長を選んでも可視光よりは透過
力が強く、大きなコントラストになりにくい。X線透過
率Kは次式で表わされる。
K=e−μt ……(1) ここでμ:吸収係数 t:厚さ マスク透過前のX線強度をIo,パターン透過後の強度を
IP,透過部透過後の強度をItとすると次の関係が成立
つ。
IP=KP・Io ……(2) It=Kt・Io ……(3) KP:パターン部X線透過率,Kt:透過部X線透過率、 1回の露光(シヨツトと称す)のコントラストをC1とす
ると ところが、ステツプ&リピートでは多数回のシヨツトを
行うため、第3図に示すようにウエハ5の表面の各部分
の露光状態が一様でなくなる。即ち、例えばA1のエリア
は1回だけ露光されるので、このエリアにおけるコント
ラストはC1である。しかし、エリアA2,エリアA3におい
てはそれぞれ2回,3回の多重露光となる。即ち、例えば
エリアA2においては、隣接する露光エリアからパターン
を露光されることは無いが隣接露光エリアにおいて金の
薄膜を透過したX線が入射してコントラストを弱める。
このため、エリアA2のコントラストC2、及びエリアA3の
コントラストC2はそれぞれ 一般にN重露光時のコントラストCNとなる。
よつて、例えば、式(4)でのコントラストC1が10の場
合でもC2,C3は5.5,4と著しく低下してしまう。この為
エリアA1,A2,A3共に露光するならば、最もコントラスト
の低いエリアA3に合わせて材料を選ぶ必要があり、これ
を実現する為には、例えば、パターン部10の金厚さを1
μm程度必要とする。線幅を0.5μmとすれば、アスペ
クト比2のパターンを実現する必要があり、極めて困難
である。又、エリアA1,A2,A3間ではコントラストの差が
大きくなるので転写パターン幅の制御性が悪くなり、線
幅0.5μm±0.1μmの如き線幅制御も又、極めて困難と
なる。
以上の如く、従来のステツプ&リピート方式X線露光で
は多重露光部でのコントラスト低下及び,コントラスト
不一致による線幅制御悪化の問題が発生するのでX線を
用いた露光の実用化が阻まれている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の如く、軟X線の透過を完全にな
くし、しかも絞りのエッジ作用をなくした矩形開口絞り
の機能を有する軟X線露光用マスクを準備することによ
り基板上の各露光領域における多重露光を完全に防止し
て軟X線による高コントラストの微細回路パターンの転
写を可能にした軟X線露光装置を提供することにある。
〔発明の概要〕 上記目的を達成するために本発明は、ほぼ点源である軟
X線源と、表面に所定のX線透過率を有する金属薄膜の
回路パターン領域を形成したメンブレンと該メンブレン
を張ってメンブレンの周辺部を一体に支持し、前記金属
薄膜の回路パターン領域のみに前記軟X線源から軟X線
が放射状に照射されるように前記金属薄膜の回路パター
ン領域の大きさに合わせて前記放射状に発した軟X線の
向きにほぼ合わせて拡開させた傾斜部を有する矩形絞り
開口を形成した支持リングと該支持リングを補強する補
強バックリングとで構成された軟X線露光用マスクと、
該X線露光用マスクに対して微小間隔を形成して対向配
置されたX線露光用基板を所定の間隔でステップアンド
リピートさせるステップアンドリピート手段とを備え、
前記軟X線源から放射状に照射された軟X線が、前記軟
X線露光用マスクの支持リングの傾斜部を有する矩形絞
り開口により限定照射された回路パターン領域のみを前
記所定の間隔でステップアンドリピートされるX線露光
用基板の各露光領域に順次転写露光し、該X線露光用基
板の各露光領域において多重露光を防止するように構成
したことを特徴とする軟X線露光装置である。
〔発明の実施例〕
次に、本発明に係る内容を第4図乃至第7図に基づいて
補足説明する。
第4図は本発明において余分のX線を遮断する絞り手段
の概念図、第5図は上記絞り手段の作用の説明図であ
る。X線源1からのX線2によりマスク3′上のパター
ン10はウエハ5上のレジスト6に転写される。マスク
3′へ到達するX線2はマスク3′上の絞り11でその照
射区域を限定されており、第5図に示すように、ステツ
プ&リピート方式で露光しても各シヨツト12が多重露光
にはならないようにする。本発明における絞り11は通過
光量を制限するためのものではなく、通過X線の照射領
域を制限するものである。
即ち、第4図において、仮りに絞り11を取り外した状態
を想定すると、X線2の内の仮想線矢印2aで示した光路
のX線はパターン部10の金薄膜によつて弱められるが、
露光区域EXの区域外の点Sに到達する。このため露光区
域EXに隣接する部分のコントラストを悪くする。
しかし、第4図に示したように絞り11を設けて露光区域
EX以外に到達するX線を十分に遮断すると、隣接地域の
コントラストを低下させることが無い。
上記のような効果を得るため、絞り11は、X線を透過さ
せない材料で(詳しくは、X線に対する透過率の低い材
料を用いて、実用上X線透過量を零と見做し得るだけの
厚さ寸法で)、露光区域EX以外の部分を覆う形状(詳細
後述)に構成する。
上記の絞り11による遮蔽効果について更に詳述する。絞
り11による透過X線をIBとする。
IB=Io・KB ……(8) ここでKBは絞り11のX線透過率 従来例について説明した式(4)〜(6)にならつて、 エリアA1′,A2′,A3′のコントラストC1′,C2′,C3
を計算すると、 一般にN重露光になるエリアでのコントラストCN′は、 となり、従来技術におけるコントラストを表わす式
(7)に比してコントラストが大きい。
絞り11の材質,厚さは、以下の手順と基準で選ぶ。ス
テツプ&リピートでの最多重露光回数からNを決める。
パターン部10を転写する時のコントラスト及びコント
ラスト精度を決めてCP±ΔCPとする。(12)式と
(9)式及び以上より、 CN′−C′1≦2ΔCP ……(13) 又 CN′≧CP−ΔCP…… (14) となり、(13),(14)両式を満たすようにIBを選び
(8)式により透過率が決まり、材質と、厚みが(1)
式から求められる。
以上により絞り11の材質,構造が決まるが、次に絞り11
の位置について第6図により説明する。X線露光では、
X線源1の大きさdにより、パターン10の半影ボケBP
レジスト6に生じる。
ここで、L:パターン部10とX線源1との距離 G:パターン部10とレジスト6とのギヤツプ 絞り11によつても図示の如く同様のボケBBが生ずること
になる。
ここでM:絞り11とパターン部10との距離ボケBBは隣接す
るシヨツト12(第5図参照)間の距離であり通常はスク
ライブエリア(50〜100μm位)となる。ボケBBの許容
値と、半影ボケBP,線源径d,ギヤツプGが決まれば、
(15),(16)式より、絞り11のパターン部10からの距
離が決まる。又、絞り11のマスク面に対する平面方向位
置決め精度もシヨツト12間の距離に、ボケBBと合わせ
て、入るように決めれば良い。
上述の構成例におけるマスク3′の具体的な平面図を第
7図(A)に、同じく断面正面図を同図(B)に示す。
指示リング7と、バツクリング8との間にアルミ1mmt
の絞り11を接着している。アルミ端面はX線2の照射角
度13に合わせて加工してあり、又、アルミ製の絞り11の
平面度は±1μm程度に仕上げてある。又、アライメン
ト用小窓14を設けアライメント可能にしてある。アライ
メントパターンを転写しない場合は、本図の様に装置側
にシヤツタ15を設ければ良い。シヤツタ15の構成・位置
は絞り11に準じて決まる。シヤツタ15はアライメント時
に開き、露光時に閉じる構造である。アルミ製の絞り11
の端面の加工は、ボケBB等の位置決め精度によつては不
要な場合もある。
第8図は、本発明に係る内容を説明するための補足説明
図である。本例においてはバツクリングの機能と絞りの
機能とを兼ねた絞りバツクリング16を設けてある。
第9図は本発明の実施例を示し、本例では支持リングの
機能と絞りの機能とを兼ねた絞り支持リング17を設けて
ある。
第10図は本発明に(関連する参考)例を示す。本例にお
いてはメンブレン9の両側に板状の絞り18を取付けてあ
り、この絞り18はメンブレン9の張力調整上に設けた上
絞り18aと、メンブレン9を介してその下方に設けた下
絞り18bとによつて構成されている。
本実施例において上絞り18a,下絞り18bの内いずれか一
方を省略することもできる。また、上に揚げた各実施例
における絞り手段を併用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、軟X線露光用マ
スク自体に軟X線の透過を完全になくし、しかも絞りの
エッジ作用をなくした矩形絞りの機能を持たせたことに
より、基板上の各露光領域における多重露光を完全に防
止して軟X線による高コントラストの微細回路パターン
の転写を可能にした実用的な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はX線による露光を説明するための概要的な立体
図、第2図は従来のX線露光装置の垂直断面図、第3図
は上記X線露光装置におけるウエハの上面を描いた平面
図、第4図は本発明に係る内容を補足説明するための垂
直断面図、第5図は第4図におけるウエハ上面を描いた
平面図、第6図は第4図及び第5図に示す場合における
位置精度の説明図、第7図は本発明に係るマスクについ
ての補足説明図であり第7図(A)は平面図、第7図
(B)は垂直断面図、第8図は本発明に係るマスクにつ
いての補足説明垂直断面図、第9図は本発明の実施例に
おけるマスクの垂直断面図、第10図は本発明に関連する
参考例におけるマスクの垂直断面図である。 1……絞り、2……X線、3,3′……マスク、5……ウ
エハ、9……メンブレン、11……絞り。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−129333(JP,A) 特開 昭55−132039(JP,A) 特開 昭59−32131(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ほぼ点源である軟X線源と、表面に所定の
    X線透過率を有する金属薄膜の回路パターン領域を形成
    したメンブレンと該メンブレンを張ったメンブレンの周
    辺部を一体に支持し、前記金属薄膜の回路パターン領域
    のみに前記軟X線源から軟X線が放射状に照射されるよ
    うに前記金属薄膜の回路パターン領域の大きさに合わせ
    て前記放射状に発した軟X線の向きにほぼ合わせて拡開
    させた傾斜部を有する矩形絞り開口を形成した支持リン
    グと該支持リングを補強する補強バックリングとで構成
    された軟X線露光用マスクと、該X線露光用マスクに対
    して微小間隔を形成して対向配置されたX線露光用基板
    を所定の間隔でステップアンドリピートさせるステップ
    アンドリピート手段とを備え、前記軟X線源から放射状
    に照射された軟X線が、前記軟X線露光用マスクの支持
    リングの傾斜部を有する矩形絞り開口により限定照射さ
    れた回路パターン領域のみを前記所定の間隔でステップ
    アンドリピートされるX線露光用基板の各露光領域に順
    次転写露光し、該X線露光用基板の各露光領域において
    多重露光を防止するように構成したことを特徴とする軟
    X線露光装置。
JP58180684A 1983-09-30 1983-09-30 軟x線露光装置 Expired - Lifetime JPH0715869B2 (ja)

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EP84111626A EP0136672B1 (en) 1983-09-30 1984-09-28 Method and apparatus for x-ray exposure
KR1019840006002A KR850002692A (ko) 1983-09-30 1984-09-28 X-선 노광 방법 및 장치

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