JPH0715877B2 - X線マスク - Google Patents

X線マスク

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JPH0715877B2
JPH0715877B2 JP15799385A JP15799385A JPH0715877B2 JP H0715877 B2 JPH0715877 B2 JP H0715877B2 JP 15799385 A JP15799385 A JP 15799385A JP 15799385 A JP15799385 A JP 15799385A JP H0715877 B2 JPH0715877 B2 JP H0715877B2
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ray mask
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公吉 出口
保直 斉藤
信行 竹内
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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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、X線露光に用いるX線マスクに関するもので
ある。
〔従来の技術〕
近年、集積回路製造技術の中で、回路パタンを被加工基
板に転写し形成する方法としてX線露光法が注目されて
いる。X線露光法は、通常の紫外線露光法に較べ波長が
数10Å以下と短いため、サブミクロンの微細パタンを形
成できる利点を有している。X線露光法をデバイス製造
プロセスに適用するには、多層におよぶ転写パタン相互
の重ね合わせ精度を最小パタン寸法の数10%以下に抑え
ることが要求される。この重ね合わせ精度を実現するた
め、従来のX線露光装置では、X線マスクと被露光基板
とに設けたアライメントマークを光学的に検出し、検出
信号をもとに両者の相対位置関係を合わせ込む手法を行
っている。したがって、アライメントマークの検出レベ
ルがアライメント精度を左右する重要な要因になる。ア
ライメントマークの検出方法としては、凹または凸の段
差マークに光を照射することにより得られる正反射光あ
るいエッジからの乱反射光による検出方法、回折格子マ
ークから得られる回折光による検出方法、ゾーンプレー
トによる検出方法等が主に用いられており、いずれの場
合にも光を照射して得られる情報光を利用している。ま
た、被露光基板のアライメントマークの検出は、X線マ
スクのメンブレンを通して行っている。
上記X線露光法におけるパタン転写とアライメント方法
を第3図により説明する。X線マスク1にX線8を照射
して、被露光基板10に塗布したレジスト11に、上記X線
マスク1の回路パタン2を転写する。このレジストパタ
ンをエッチングマスクにして被露光基板10を被加工材12
をエッチングして所望の回路パタンを得る。上記工程を
多層繰返すことにより集積回路チップを得る。このよう
な露光工程においてX線マスク1と被露光基板10との相
対位置のアライメントは、X線マスク1に設けたアライ
メントマーク3と下地基板13に設けたアライメントマー
ク14に照明光9を照射して両者から得られる反射光を検
出して行う。この際、下地基板13に設けたアライメント
マーク14の検出はメンブレン4を通して行う。このよう
なアライメントマークの検出では、アライメントマーク
3および14の照明光9に対する反射率とメンブレン4の
照明光9に対する反射率、ならびにメンブレン4の照明
光9に対する透過率を高く保つことが重要になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
X線マスクのメンブレンには、従来、窒化シリコン、窒
化ほう素、酸化シリコン等の無機材、ポリイミド等の有
機材の透明な薄膜の単層膜、またはこれらを組合わせた
多層膜が用いられている。このようなメンブレンにマー
ク検出用の照明光を照射すると光の干渉を生じる。この
ためメンブレンからの反射光量が増加し、光の透過率が
低下する。光の干渉の影響度合、すなわちメンブレンで
光の反射率はメンブレンの材質の光に対する屈折率、厚
さおよび光の波長に依存して変化し、最悪の場合は全反
射となり、メンブレンを光が透過しなくなる。このよう
にメンブレンで光の干渉が生じると、アライメントマー
クからの反射光強度や回折光強度が低下し、検出信号の
SN比が悪くなる。このため、アライメント精度が悪化
し、さらにはアライメントが不可能になるなどの問題が
あった。特に光源としてレーザ光のような単色光あるい
は準単色光を用いた場合には、この影響が顕著になるた
め問題であり、解決策として光源の光強度を上げること
が考えられるが、発熱量が大きくなるため、露光環境温
度の上昇原因となったり、光源の寿命が短くなるなどの
新たな問題を生じ、根本的な解決策にはならない。また
単色光に対し波長が異る2種類の光源を組合わせる方式
も考えられるが、装置価格が高くなるとともに、光路系
が複雑になるなどの問題があり得策とはいえない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、X線マスクのメンブレンにおける光の干渉の
影響を除去し、メンブレン膜が支持体に接する被露光基
板と反対の面上で上記支持体とメンブレン膜とに挾まれ
ない状態、およびX線吸収体を覆う状態で、上記メンブ
レン膜の光に対する屈折率よりも小さい屈折率を有する
透明膜を形成することにより、SN比がよいアライメント
マークの検出が行えるようにしたものである。
〔作用〕
メンブレンの被露光基板と反射側の面に、X線の透過率
が高く、照明光に対して透明であり、しかも上記メンブ
レンの光に対する屈折率よりも小さな屈折率を有する薄
膜を形成する。上記薄膜の最適な屈折率と膜厚とは、照
明光の波長、メンブレンの屈折率と厚さから次式で計算
できる。
ただし、n:薄膜の屈折率、n1:メンブレンの屈折率、d:
薄膜の厚さ、λ:照明光の波長、k:正の整数である。上
記条件を満足するn、dの薄膜を形成すれば、メンブレ
ンでの光の反射はなくなり、また であるかぎり、メンブレンでの光の反射は、薄膜がない
場合に較べて小さくすることができる。このように透明
薄膜を形成することにより照明光のメンブレンにおける
反射を減少させることができ、アライメントマークの検
出信号のSN比を大幅に改善することができる。
〔実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1図
は本発明によるX線マスクの実施例を説明する断面図で
ある。
第1実施例 第1図に示す本実施例は、X線マスク1のメンブレン4
の両側に透明な薄膜6および7を形成している。なお、
図における5は上記X線マスク1を支持する支持体であ
る。上記透明な薄膜6の形成は、X線マスク1のメンブ
レン4を形成したのち、スピンコートまたはスパッタに
より形成することができ、その材質としては、X線8の
透過性が高く、照射光9に対して透明であり、メンブレ
ン4の光に対する屈折率より小さな屈折率を有する材料
が適しており、例えばPMMA等の有機レジスト、ポリイミ
ド等の有機高分子膜や酸化シリコン等の無機膜およびこ
れらの多層膜が適している。膜厚は上記式d=(2k−
1)λ/4nにより、上記材料の照明光に対する屈折率か
ら最適値が求められる。
例えば、上記透明薄膜6の形成は、2μm膜厚の窒化シ
リコンメンブレン4(屈折率1.9)をもつX線マスク1
のマーク検出用の照明光9の入射側に有機レジストOFPR
(東京応化製)0.1μmをスピンコータにより塗布した
後、150℃で1時間、窒素雰囲気中でベークして透明膜
6を形成した。上記有機レジスト膜6の屈折率は1.4で
ある。照明光源にハロゲンランプやキセノンランプを用
いたX線マスクおよび被露光基板のアライメントマーク
検出において、上記薄膜6を形成してX線マスク1で
は、通常のX線マスクに較べ検出信号レベルで1.5〜2.0
倍、SN比で6dB程度改善できた。さらに上記薄膜6を形
成した場合のMo−Ld線に対するマスクの透過率の低下は
0.3%であり、露光時間の増加は認められなかった。本
実施例では上記透明薄膜6の他に、X線マスク1のメン
ブレン4下面には形成した透明薄膜7によって、アライ
メントマーク3およびX線吸収体パタン2を覆う状態に
透明膜が形成されているので、被露光基板(図示せず)
に設けたアライメントマークの反射光が、上記メンブレ
ン4に入射するときの干渉の影響を軽減できるため、被
露光基板におけるアライメントマークの検出信号のSN比
をさらに改善することができる。さらにもう1つの利点
は、X線マスク1の吸収体パタン2にX線8が照射した
とき、上記吸収体パタン2から放出される光電子、オー
ジェ電子の吸収体として、上記薄膜7が利用できること
にある。これにより光電子やオージェ電子によるかぶり
を軽減することができ、露光の解像性が向上できる。例
えば透明な薄膜6および7としてOFPRを、それぞれ0.1
および0.5μmの膜厚でメンブレン4の表面および裏面
にスピンコートし、窒素雰囲気中の150℃で1時間ベー
クしたのち、上記X線マスク1を用いてモリブデンター
ゲット、20kV、1Aの電子線励起によるX線源で露光した
結果、かぶりがなく良好なサブミクロンパタンが形成で
きた。
〔発明の効果〕
上記のように本発明によるX線マスクは、光を透過する
メンブレン膜と該メンブレン膜上に形成したX線吸収体
からなるパタンを有するX線マスクと、該X線マスクを
支持する支持体とを備え、上記X線マスクのパタンをX
線によって転写する被露光基板との相対位置関係を、上
記メンブレン膜を通して被露光基板に設けたアライメン
トマークに光を照射して得られる反射光を用いて合わせ
込むX線マスクにおいて、上記支持体がメンブレン膜と
接し、上記メンブレン膜の被露光基板と反対側の面上で
上記支持体とメンブレン膜とに挾まれない状態、および
上記X線吸収体を覆う状態で上記基板側の面に、上記メ
ンブレン膜の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明膜
を形成したことにより、メンブレン部における光の干渉
の影響、すなわち反射光量を軽減することができるた
め、SNが高いアライメントマークの検出が行えるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるX線マスクの一実施例を説明する
断面図、第2図はX線露光におけるパタン転写とアライ
メント方法とを説明するための断面図である。 1…X線マスク、2…パタン、3,14…アライメントマー
ク、4…メンブレン膜、5…支持体、6,7…透明膜、8
…X線、9…光、10…被露光基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を透過するメンブレン膜と該メンブレン
    膜上に形成したX線吸収体からなるパタンとを有するX
    線マスクと、該X線マスクを支持する支持体とを備え、
    上記X線マスクのパタンをX線によって転写する被露光
    基板との相対位置関係を、上記メンブレン膜を通して被
    露光基板に設けたアライメントマークに光を照射して得
    られる反射光を用いて合わせ込むX線マスクにおいて、
    上記支持体がメンブレン膜と接し、上記メンブレン膜の
    被露光基板と反対側の面上で上記支持体とメンブレン膜
    とに挾まれない状態、および上記X線吸収体を覆う状態
    で上記基板側の面に、上記メンブレン膜の屈折率より小
    さな屈折率を有する透明膜を形成したことを特徴とする
    X線マスク。
JP15799385A 1985-07-19 1985-07-19 X線マスク Expired - Lifetime JPH0715877B2 (ja)

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JPS6220310A JPS6220310A (ja) 1987-01-28
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JPS6220310A (ja) 1987-01-28

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