JPH08330222A

JPH08330222A - Ｘ線露光用マスク及びそれを用いた半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JPH08330222A
Application number: JP26629295A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Maehara; 広前原; Makoto Eto; 良江渡; Ryuichi Ebinuma; 隆一海老沼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1996-12-13
Anticipated expiration: 2015-09-20
Also published as: JP3261948B2; US5800949A

Abstract

(57)【要約】【課題】内部応力によるマスクの歪みが少ない高精度
の露光転写が可能なＸ線露光用マスク及びそれを用いた
半導体素子の製造方法を得ること。【解決手段】Ｘ線吸収体を支持する支持膜、該支持膜
をその周囲で支持する支持枠そして該支持枠を補強保持
するマスクフレームとを有したＸ線露光用マスクにおい
て、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マークを設
けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線露光用マスク
（マスク）及びそれを用いた半導体素子の製造方法に関
し、例えば波長２Å〜１５０Å程度のＸ線を用いてマス
ク面上の電子回路パターンをウエハ面上に転写し、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ等の半導体素子（デバイス）や、マイクロマ
シーン，マイクロオプテックス等を製造する所謂Ｘ線リ
ソグラフィーにおいて高精度な露光転写が可能なＸ線露
光用マスク及びそれを用いた半導体素子の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高密度化及び高速化に
伴い、集積回路のパターン線幅はこの３年間で約７０％
も縮小されている。これらの大容量メモリ素子は、近紫
外線から遠紫外線の光を用いてマスクから半導体基板へ
と転写されている。しかし、これらの光の波長領域で
は、加工することができる半導体デバイスの加工線幅も
限界に近づきつつある。

【０００３】又露光波長の短波長化や、投影光学系の開
口数の増加に伴う焦点深度の低下等から半導体デバイス
の高集積化に伴って、より高解像度の焼付けが可能なＸ
線を利用した露光装置が近年、種々と提案されている。
このＸ線リソグラフィ技術は前述の解像度と焦点深度の
問題を同時に解決し得るものとして、その期待が大き
い。

【０００４】このＸ線を利用した露光装置で使用される
Ｘ線露光用マスク（Ｘ線マスク）の材料及び構成に関す
る研究も数多く発表されている。このＸ線露光に使用さ
れるＸ線マスクは一般にシリコンウエハ等の適当な支持
枠上に形成されたＸ線透過膜上にＸ線吸収体の微細パタ
ーンやアライメントに使用するアライメントパターンが
形成され、更に、該支持枠がパイレックスガラス等のマ
スクフレームに固定された構造を有している。

【０００５】一方、Ｘ線露光用マスクとしてのドーター
マスクを作製する際には、まずドーターマスク用のウエ
ハにバックエッチを施した後、ＥＢ露光や露光によって
パターニングを行ってマスターマスクのパターンをウエ
ハに転写しパターニングしている。そして該ウエハをマ
スクフレームに接着して、これによりドーターマスクを
作製している。

【０００６】一般にバックエッチをするときやパターニ
ングをするときに応力によりウエハに歪が発生する。こ
の歪はウエハをマスクフレームに装着するときにマスク
フレームの接着部にならって矯正されている。このため
パターニングされたドーターマスクのパターンに変形が
生じてくる。この変形量は、例えばバックエッチ時に発
生する歪を考えると、バックエッチの前後で０．１μｍ
程度である。

【０００７】ドーターマスクの精度は、それを用いて作
製されるデバイスの精度に直接の影響を与える。また例
えば６４ＭＤＲＡＭ以上の集積度を持つデバイスを作製
するには、露光方法として等倍露光をとる場合には前記
０．１μｍ程度の歪量は無視できない大きさである。

【０００８】バックエッチをするときやパターニングを
するときの歪の影響を防ぎ、より高精度なマスクを作製
するための一方法として、ウエハをマスクフレームに接
着した後にパターニングを行う方法が提案されている。
この方法によれば、パターニング時に発生する応力に対
してマスクフレームの強度が十分大きいため、マスター
マスクより転写されたパターンに生じる変形は少ない。

【０００９】一般にドーターマスクを用いてデバイスを
作製するには、まず露光装置にドーターマスクをローデ
ィングする。そして露光装置の基準に対してマスクのパ
ターンのずれ（ｘ，ｙ，θ）を知るために、マスクオー
トアライメント（マスクＡＡ）と呼ばれる動作を行う。

【００１０】一般にマスクをローディングする際には、
Ｖブロック等にマスクを一定方向でかつ一定押圧で押し
つけて、マスクフレームの外径基準で位置決めを行う。
位置決めされたマスクのパターンに対してマスクＡＡ動
作を行いマスクのパターンのずれを知り、露光されるウ
エハとロードされたマスクのずれを無くすため両者の位
置関係を補正する。

【００１１】ｘｙ方向のずれに対してはマスクステージ
で補正して露光装置に対してマスク上のパターンが一定
位置となるようにするか、ウエハステージの駆動量を補
正するようにしている。一方、θ方向のずれに対しては
マスクθステージを駆動して補正を行っている。ローデ
ィングされたマスクの位置ずれを補正した後、露光され
るウエハをローディングし、マスクと対向させてアライ
メント動作を行い、双方の位置関係が所定の関係になる
ようにして、その後露光を行っている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一般にバックエッチさ
れたウィンドウ（バックエッチウィンドウ）の中心は歪
が少ない領域である。このためバックエッチウィンドウ
の中心にウエハに転写されるパターンを設けている。バ
ックエッチされたウエハをマスクフレームに接着し、そ
の後パターニングを行う方法でマスクを作製する場合、
バックエッチウィンドウがマスクフレームに対し、ｘ，
ｙ，θの各方向にずれを持つようになる。例えば転写パ
ターンがバックエッチウィンドウの中心に対してずれを
持って転写されてパターンとウィンドウエッジの間隔が
近くなると、エッジ付近の応力の集中により支持膜のロ
ーカルな平面度が悪化しパターンに歪が生じてくる。こ
のためメンブレン（支持膜）上のパターンはバックエッ
ッチウィンドウの略中央に描画又は転写する必要があ
る。

【００１３】転写パターンをマスクフレームの中心に対
して合致させて転写する方法をとる場合、バックエッチ
ウィンドウがマスクフレームの中心に対してずれて接着
されていると、パターンとウィンドウの関係にずれが生
じてくる。

【００１４】又、前述の如くマスクは露光装置に突き当
てで位置決めされている。バックエッチウィンドウ、更
にその中心に存在するパターンがｘｙ方向にずれを持つ
場合、マスクのパターンとウエハのアライメント計測を
行うアライメントユニットがマスクのパターンに対して
ずれを生じることとなる。アライメントユニットがずれ
ることでアライメント誤差が発生するのを除くために、
マスクのパターンに対してアライメントユニットの位置
決めを行う必要が生じてくる。

【００１５】従ってマスクのローディング時にアライメ
ントユニットの模索動作が必要となり、その分だけ余分
に時間がかかってスループットが低下してくる。θ方向
のずれはマスクθステージで補正するが、ずれ量検出時
に前記アライメントユニットの模索動作が発生し、又ず
れ量が大きいとマスクθステージの許容駆動量を越えて
しまい補正しきれない場合がある。こうした事態を防ぐ
ためにパターニングが行われる領域であるバックエッチ
ウィンドウがマスクフレームの外形に対して所定の位置
に存在することが必要となってくる。

【００１６】これに対してはマスクフレーム外形に対し
てバックエッチウィンドウが所定の位置に存在するブラ
ンクマスクにパターニングを行ってマスクを作成し、そ
のマスクでデバイスを作成すれば良い。

【００１７】このようにＸ線マスクにおいてはシリコン
ウエハ基板（マスク基板）の窓に引張り応力を有するＸ
線透過膜が形成されており、又このマスク基板に形成さ
れた窓は通常矩形形状である為、窓の辺や頂点では該Ｘ
線露光透過膜に歪みを生じてしまう。このような歪みを
生じた透過膜上に該Ｘ線吸収体パターンやアライメント
パターンが配置された場合、これらのパターンが設計上
あるべき位置から位置ずれを起こしてしまう。この結
果、このようなＸ線マスクを使用すると転写されたウエ
ハ上のパターンにも位置ズレが生じ、高精度のデバイス
が製造できないという問題が発生してくる。

【００１８】一方、このような歪みを生じたＸ線透過膜
上に該アライメントパターンが配置されている場合は、
該アライメントパターンの位置ずれによってマスク・ウ
エハ間の重ね合わせ精度が低下してしまうという問題も
発生してくる。更に該マスク基板の窓と該マスクフレー
ムの貼合わせ後の位置関係にバラツキがあると、露光装
置へＸ線マスクを装着した時の装着による歪みもバラツ
キが発生し、Ｘ線マスク間での重ね合わせ誤差が増大
し、高精度のデバイスが製造できないという問題が発生
してくる。

【００１９】本発明は支持枠にバックエッチをするとき
や支持膜（メンブレン）にＸ線吸収体によりパターニン
グするときに内部応力によりマスクが歪むのを少なく
し、又支持膜面上にＸ線吸収体パターンを精度良く形成
することができ、高精度のパターン転写が可能なＸ線露
光用マスク及びそれを用いた半導体素子の製造方法の提
供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線露光用マス
クは、（１−１）Ｘ線吸収体を支持する支持膜、該支持膜をそ
の周囲で支持する支持枠そして該支持枠を補強保持する
マスクフレームとを有したＸ線露光用マスクにおいて、
該マスクフレームの一部に位置合わせ用マークを設けた
ことを特徴としている。

【００２１】本発明のＸ線露光用マスクの製造方法は、（２−１）Ｘ線吸収体パターンを支持する支持膜の周囲
を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補強支
持し、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マークを
該マスクフレームの基準面を利用して形成する工程を利
用してＸ線露光用マスクを製造していることを特徴とし
ている。

【００２２】（２−２）Ｘ線吸収体パターンを支持する
支持膜の周囲を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレ
ームで補強支持し、該マスクフレームの一部に位置合わ
せ用マークを該マスクフレームの基準面を利用して形成
する工程、該Ｘ線吸収体パターンを該位置合わせ用マー
クを基準に該支持膜上に形成する工程、を利用してＸ線
露光用マスクを製造していることを特徴としている。

【００２３】（２−３）Ｘ線吸収体パターンを支持する
支持膜の周囲を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレ
ームで補強支持し、該マスクフレームの一部に位置合わ
せ用マークを該マスクフレームの基準面を利用して形成
する工程、該マスクフレームを該位置合わせ用マークを
利用して所定位置に位置合わせをした後に該Ｘ線吸収体
パターンを該支持膜上に形成する工程、を利用して形成
する工程を利用してＸ線露光用マスクを製造しているこ
とを特徴としている。

【００２４】（２−４）シリコンをエッチングして形成
した窓とＸ線吸収体パターンとを有した支持膜の周囲を
支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補強支持
する工程、該支持枠と該マスクフレームとの接着を該窓
のエッジと該マスクフレームの一部に設けた位置合わせ
用マークを基準に行う工程、を利用して形成する工程を
利用してＸ線露光用マスクを製造していることを特徴と
している。

【００２５】（２−５）シリコンをエッチングして形成
した窓とＸ線吸収体パターンとを有した支持膜の周囲を
支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補強支持
する工程、該Ｘ線吸収体パターンを該窓のエッジを基準
に形成する工程、を利用して形成する工程を利用してＸ
線露光用マスクを製造していることを特徴としている。

【００２６】又本発明のＸ線露光装置は、（３−１）構成要件（２−１）〜（２−５）の何れか１
項記載のＸ線露光用マスクの製造方法で得たＸ線露光用
マスクをＸ線で照射し、該Ｘ線露光用マスクに形成した
Ｘ線吸収体パターンを露光手段で被露光部材に露光転写
していることを特徴としている。

【００２７】本発明の半導体素子の製造方法は、構成要
件（３−１）のＸ線露光装置を用いて製造していること
を特徴としている。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のＸ線露光用マスク
Ｍ（以下「マスク」ともいう。）の実施形態１の要部斜
視図である。

【００２９】図中、１１は支持膜（Ｘ線透過膜）であり
Ｘ線が透過する材料より成っている。支持膜１１面上に
はＸ線吸収体より成るパターン（不図示）が形成されて
おり、その周囲を支持枠１１ａで支持してマスク基板１
５を構成している。１０はマスクフレームであり、支持
枠１１ａを接着剤１２により接着保持し、マスクＭを補
強保持している。１３はバックエッチウィンドウであ
り、この領域にＸ線吸収体より成るパターンを形成して
いる。

【００３０】１４は位置合わせ用マーク（アライメント
マーク，ＡＡマーク）であり、マスクフレーム１０の一
部に設けている。ＡＡマーク１４とウエハに設けたＡＡ
マーク（不図示）との位置関係を検出し、これによりマ
スクＭとウエハとの相対的な位置合わせを行っている。

【００３１】図２（Ａ）は本発明に係るＸ線露光用マス
クの要部断面図である。同図ではマスク基板１５にマス
クフレーム１０を貼り合わせた後にエレクトロンビーム
によりパターニングを行っている。マスク基板１５はマ
スク基板チャック等によりマスクフレーム１０と貼り合
わされている。

【００３２】上記の貼り合わせにより一体とされたマス
ク基板１５とマスクフレーム１０は、図２（Ｂ）に示す
ようなカセット２に装着されてエレクトロンビームの照
射を受ける。

【００３３】カセット２の外周部には等間隔に支持部８
が設けられ、各支持部８のカセット内上面にはマスクフ
レーム１０下面を介して、その上面をカセット２の上板
の内面に押圧する少なくとも２個（好ましくは３個）の
板バネ３がマスクフレーム１０の周囲に沿って等間隔に
設けられている。マスク基板１５はこのような取付け状
態にてエレクトロンビームの照射を受け、マスクパター
ンの描画を施される。

【００３４】従ってマスクフレーム１０のカセット２に
設けられるエレクトロンビームを通過させるための開口
はマスク基板１５を収容できる大きさとされている。本
実施形態においては剛性の高いマスクフレーム１０の上
面を用いてカセット２への取り付けを行い、取付け精度
を向上させている。

【００３５】このような工程を経てマスクパターンが描
画されたマスク基板１５とこれと一体に貼り合わされた
マスクフレーム１０とはマスクチャックを介して露光装
置に取付けられて実際の露光に使用している。

【００３６】次に本実施形態のＸ線露光用マスクの製造
方法について説明する。バックエッチ工程の終了したウ
エハを、バックエッチウィンドウのエッジを観察してそ
のエッジがドーターマスク用マスクフレームの外形に対
して所定の位置にｘ，ｙ，θが合うように位置決めし接
着する（以下これを「ドーターマスク用マスクブランク
ス」と呼ぶ）。

【００３７】マスクフレームには予め所定の位置に、マ
スクフレームアライメント用の位置決めマーク１４を１
ヶないし複数ヶ設けておく。図１には、対向する２ヶ所
の位置に位置決めマーク１４を設けたマスクを示してい
る。

【００３８】図３は位置決めマーク１４の概略図であ
る。図中、１４２は位置合わせマーク、１４１はウエハ
チップである。

【００３９】位置決めマーク１４は、例えばウエハにマ
ークパターンを焼き付けた物を切り出して作成し、これ
をマスクフレーム１０の外形に対して所定の位置に接着
する。その際、位置決めマーク１４の接着後の高さは、
この後作成されるマスクの回路パターンより低くしてお
くことが望ましい。これは該マスクを使用してデバイス
を作成する際、マスクとウエハを狭ギャップにて露光す
る際にマスクとウエハの接触を防ぐためである。

【００４０】位置決めマークの許容される位置誤差は、
前記マスクステージのストロークや、マスクとアライメ
ントユニットの位置ずれに伴なうアライメント誤差の許
容値より算出される。

【００４１】ドーターマスクの原版となるマスターマス
クをＸ線露光装置にローディングし位置決めする。ドー
ターマスク用マスクブランクスを搬送し、チャックにマ
スクフレームを吸着保持する。このとき搬送経路の中途
にアライメントユニットを設け、該アライメントユニッ
トでマスクフレームに設けた２つのマークを読み取って
マスクフレームの位置及び回転方向のずれを算出し、そ
の位置情報をもとにしてチャックにマスクフレームを吸
着する。

【００４２】ドーターマスク用マスクブランクスはフレ
ームに対し所定の位置にバックエッチウィンドウを持つ
ので、以上のマスクブランクスローディング動作によ
り、マスターマスクに対してドーターブランクマスクは
位置決めされる。この状態で露光を行ってマスターマス
クのパターンをドーターマスクに転写する。

【００４３】パターニングされたドーターマスクにＸ線
吸収体をメッキし、レジストはく離の後工程を施してデ
バイス作製用ドーターマスクを作成している。尚、バッ
クエッチ工程の終了したウエハをバックエッチウィンド
ウがマスクフレーム外形に対して所定の位置に接着する
方法を示したが、本発明の方法はこれに限るものではな
く、ウエハ接着時にバックエッチウィンドウのエッジを
予めフレーム上に設けられたマスクフレームアライメン
ト用位置決めマークに対し位置決めを行って接着しても
良い。

【００４４】又、ドーターマスク用マスクブランクスを
位置決めするために専用のアライメントユニットを露光
装置のマスクブランクス搬送経路の中途に設ける例を示
したが、本発明はこれに限る物ではなく、マスクと被露
光基板をアライメントするアライメントユニットを用い
てマスクブランクスの位置決めを行っても良い。又、光
露光装置で一般的であるプリＡＡマークを使用してドー
ターマスクフレーム上のマスクフレームアライメント用
位置決めマークの位置を計測して、ステージ上のチャッ
クに対するドーターマスクの吸着位置を算出し、マスタ
ーマスクに対するドーターマスクの位置決めを行うよう
にしても良い。この他、本発明においては次の方法が適
用可能である。

【００４５】（Ａ１）実施形態１ではＸ線露光装置を用
いてドーターマスクを作成したが、この他、Ｇ線、ｉ線
そしてエキシマレーザーからの光束等を用いた縮小投影
装置（ステッパー）を用いて作成しても良い。又、マス
ターマスクを用いずにＥＢ（エレクトロンビーム），Ｆ
ＩＢ（集光イオンビーム）を用いても良い。このときは
ＥＢ及びＦＩＢを使用してマスクフレーム上のアライメ
ントマークを検出し、ドーターマスクの位置を確認した
後パターニングを行う。その後は実施形態１と同様にし
て後処理を行い、これよりドーターマスクを得ている。

【００４６】（Ａ２）マスクフレームに設けるアライメ
ントマークをケガキ線としても良い。図４は対向するフ
レーム位置に直交する２本のケガキ線を設けた本発明の
実施形態２のマスクの概略図である。ケガキ線はマスク
フレームを作成する際に加工を施せば良い。搬送経路の
中途にマスクフレームアライメントユニットを設け、同
ユニットでマスクフレーム上のケガキ線を読み取ってマ
スクフレームの位置検出を行う。ケガキ線をマスクと被
露光基板のアライメントを行うアライメントユニットで
検出可能な形状に加工しておけば、該アライメントユニ
ットでマスクフレームの位置検出が可能となるので好ま
しい。

【００４７】本実施形態ではマスクの窓１３の中心に正
確にパターンを配置する為にマスクフレーム１０上の任
意の場所にアライメント使用するＡＡマーク１４を予め
設けておき、このＡＡマーク１４を基準にパターニング
の際に位置決めしている。このときこれらのＡＡマーク
１４はＸ線マスクの窓１３の辺、頂点の任意の場所に対
して正確に位置が分かっている必要がある。このような
ＡＡマーク１４を基準にしてパターンがＸ線マスクの窓
１３の中心に正確に配置されるようにパターニングして
Ｘ線マスクの窓１３のサイズを必要最小限のサイズに
し、かつＸ線透過膜１１の歪みの大きい部分を避けてパ
ターンを配置することを可能とし、これによりパターン
の位置精度を向上させている。該アライメントの為のＡ
Ａマーク１４はＸ線マスク上に１つ若しくは２つ以上配
置し、Ｘ線マスクのパターン平面のＸ方向，Ｙ方向の２
軸とＸ線マスクのパターン平面に垂直なＺ軸周りの回転
に関して計測できるようにしてパターンの位置精度を向
上させている。

【００４８】次にＸ線マスクの窓１３とＸ線マスクのマ
スクフレーム１０上に描かれた該アライメント用のＡＡ
マーク１４と露光用のデバイスパターンの３者の位置関
係を制御する具体的な方法に関して図５により説明す
る。

【００４９】図５（Ａ），（Ｂ）は該アライメント用の
ＡＡマーク２０９をマスクフレーム２０８上に配置する
場合の概略図である。同図において２０１はマスクフレ
ーム２０８上の所望の位置に位置合わせ用のＡＡマーク
２０９を敷設する為のイオンビーム描画装置のマスクフ
レームホルダーである。図中、２０３ａ，２０３ｂは各
々マスクフレーム２０８の歪みを最小にする為の３点支
持用のピンの一部である。

【００５０】２０４ａ，２０４ｂは各々マスクフレーム
２０８を該イオンビーム描画装置のマスクフレームホル
ダー２０１の中心に正確にマスクフレーム２０８を設置
する為のピンである。２０２ａ，２０２ｂは該マスクホ
ルダー２０１上にあって、イオンビーム２０５の描画位
置を正確に制御する為の位置合わせ用マークである。マ
スクフレーム２０８はこれらの機構によって正確にマス
クホルダー２０１上の中心に設置され、マスクホルダー
２０１上の位置合わせ用マーク２０２ａ，２０２ｂを検
出することによりイオンビーム２０５の描画位置を決定
し、所望の金属を堆積させている。このようにして作製
されたＡＡマーク２０９はマスクフレーム２０８の形状
に対して正確な位置に形成されており、一連のマスク製
造プロセスに際して位置の基準としている。

【００５１】図６はマスク基板３００上のアライメント
マークを基準にしてマスク基板３００とマスクフレーム
３０８とを貼合わせする場合の概略図である。まず、Ｘ
線透過膜として膜厚２μｍの窒化シリコン３０２が成膜
されたシリコンウエハ３０１をＸ線マスク用のマスク基
板３００として用意する（図６（Ａ））。片側の窒化シ
リコン膜のＸ線マスク窓３０３に相当する部分をＳＦ₆
ガスを用いたドライエッチングによって除去する（図６
（Ｂ））。

【００５２】次いでこの窒化シリコン膜が除去された領
域を３０重量％の水酸化カリウム水溶液を用いて１００
℃でシリコンウエハをエッチングし、窓３０３を形成
し、該窓に対するマスク基板３００の他の片面に形成さ
れた窒化シリコンの自立膜を形成する。

【００５３】この後、該窒化シリコン膜上にＸ線吸収体
パターンをめっきで形成するための電極材料であるクロ
ム３０４ａと金３０５を電子線蒸着法によってそれぞれ
５ｎｍ，５０ｎｍ連続蒸着する（図６（Ｃ））。次にこ
の上に電子線レジストであるＰＭＭＡ３０６ａを膜厚１
μｍに塗布する（図６（Ｄ））。このレジスト３０６ａ
上にアライメントパターンとデバイス用パターンをマス
ク基板３００の窓のエッジを基準に加速電圧１００ｋＶ
の電子線描画装置で描画，現像後、Ｘ線吸収体パターン
３０７の鋳型を形成している（図６（Ｅ））。この後、
このマスク基板を市販の金めっき液ニュートロネックス
３０９（ＥＥＪＡ製）のめっき浴に装着し、前述のめっ
き用の金膜を電極としてめっきを行い、膜厚０．７μｍ
の金のＸ線吸収体パターン３０７を得ている（図６
（Ｆ））。そしてマスク基板をリアクティブオンエッチ
ング（ＲＩＥ）装置内に移し、Ｏ₂ ＲＩＥによるレジス
ト除去、ＡｒスパッタによるＡｕ電極膜除去、Ｏ₂ ＲＩ
ＥによるＣｒ膜の酸化透明化処理を行い、Ｘ線マスク構
造体を得ている。

【００５４】一方、該Ｘ線マスクを補強固定する為のマ
スクフレーム３０８を用意する。このマスクフレーム３
０８上にマスクフレーム外径を基準に該マスク基板３０
０とマスクフレーム３０８を貼合わせに際して位置合わ
せを行う為のＡＡマーク３０９を敷設する。該マーク３
０９の敷設はレーザー描画、電子線描画、数値制御（Ｎ
Ｃ）工作機、フォトリソグラフィー等の方法を用いてい
る。

【００５５】次いで、該マスク基板上の座標既知のマー
クと該マスクフレーム３０８上の該位置合わせ用のＡＡ
マーク３０９を用いて両者の位置合わせを行い、エポキ
シ系の接着剤等を用いて両者の貼合わせを行う（図６
（Ｈ））。このようにして作製されたＸ線マスク構造体
Ｍはマスクフレーム３０８の外径とマスク基板の窓位置
とマスクパターンの位置関係が制御されており、これに
よりマスクパターンの面内の歪みを小さく制御してい
る。

【００５６】図７はマスクフレーム４０８上のアライメ
ントマーク４０９を基準にマスク基板４００上にパター
ンを配置する場合の概略図である。まずＸ線透過膜とし
て膜厚２μｍの炭化シリコン４０２が成膜されたシリコ
ンウエハ４０１をＸ線マスク用のマスク基板４００とし
て用意する（図７（Ａ））。片側の炭化シリコン膜のＸ
線マスクの窓４０３に相当する部分をＳＦ₆ ガスを用い
たドライエッチングによって除去する（図７（Ｂ））。

【００５７】次いで、この炭化シリコン膜が除去された
領域を３０重量％の水酸化カリウム水溶液を用いて、１
００℃でシリコンウエハをエッチングし、窓を形成し、
該窓に該Ｘ線マスク基板の他の片面に形成された炭化シ
リコンの自立膜を形成する（図７（Ｃ））。

【００５８】次にＸ線マスクを補強固定する為のマスク
フレーム４０８を用意する。このマスクフレーム４０８
上にマスクフレーム外径を基準にするマスク基板４００
とマスクフレーム４０８を貼合わせに際して位置合わせ
を行う為のＡＡマーク４０９を敷設する。該ＡＡマーク
４０９の敷設はレーザー描画、電子線描画、数値制御
（ＮＣ）工作機、フォトリソグラフィー等の方法を用い
ている。

【００５９】次いで該マスク基板４００上の窓の任意の
部分と該マスクフレーム上の該位置合わせ用のＡＡマー
ク４０９を用いて両者の位置合わせを行い、エポキシ系
の接着剤等を用いて両者の貼合わせを行う（図７
（Ｄ））。この後、該炭化シリコン膜上にＸ線吸収体パ
ターンをめっきで形成する為の電極材料であるクロム４
０４ａと金４０５を電子線蒸着法によってそれぞれ５ｎ
ｍ，５０ｎｍ連続蒸着する（図７（Ｅ））。次にこの上
に遠紫外光レジストであるＰＭＭＡ４０６ｂを膜厚１μ
ｍに塗布する。このレジスト上にアライメントパターン
とデバイス用パターンをマスクフレーム上のアライメン
ト用のマークを基準に光源にＫｒＦエキシマレーザー遠
紫外線操作露光装置を用いて露光，現像後、Ｘ線吸収体
パターンの鋳型を形成した（図７（Ｆ））。

【００６０】この後、この基板を市販の金めっき液ニュ
ートロネックス３０９（ＥＥＪＡ製）のめっき浴に装着
し、前述のめっき用の金膜を電極として、めっきを行
い、膜厚０．７μｍの金のＸ線吸収体パターンを得た。
マスク基板をリアクティブオンエッチング（ＲＩＥ）装
置内に移し、Ｏ₂ ＲＩＥによるレジスト除去（図７
（Ｇ））、ＡｒスパッタによるＡｕ電極膜除去、Ｏ₂ Ｒ
ＩＥによるＣｒ膜の酸化透明化処理を行い、Ｘ線マスク
を得ている（図７（Ｈ））。

【００６１】このようにして作製されたＸ線マスクＭは
マスクフレームの外径とマスクの窓位置とマスクパター
ンの位置関係が制御されており、その結果、マスクパタ
ーンの面内の歪みを小さく制御している。

【００６２】図８は本発明に係るＸ線露光用マスクを用
いた露光装置の要部概略図である。同図において、５０
０は所謂ＳＯＲリングであり、５０１はＸ線の発光点で
ある発光点５０１より出たＸ線ｘａは横方向に光強度が
均一のビームに拡がり縦方向にはほとんど拡がりを持た
ないシートビーム状をしている。このＸ線ｘａはシリン
ドリカルミラー５０２で反射させて縦方向に拡大させ
て、これにより断面が略四角でビームｘｂとして、これ
により四角い露光領域を得るようにしている。６０１は
露光装置とミラーを含むビームライン部とＳＯＲ部５０
を隔てるＢｅの薄膜であり、薄膜６０１よりＳＯＲ５０
０側は高真空、露光装置側はチャンバー６１０内に納め
られ、チャンバー６１０内は減圧Ｈｅ雰囲気にしてい
る。６０２は被露光体であるウエハである。ウエハ６０
２はウエハチャック６０３に吸着保持されている。ウエ
ハチャック６０３はウエハステージ６０４に搭載されて
いる。ウエハステージ６０４を移動させてウエハ６０２
を位置決めしている。

【００６３】７０１はマスクであり、マスクステージ６
０５に吸着されてウエハ６０２と対向する位置に保持し
ている。アライメントユニット６０６はマスク７１０と
ウエハ６０２の各々に設けたマスク７０１上のアライメ
ントパターン及びウエハ６０２上の露光領域の位置決め
用のアライメントマークを検出する光学系と、両者のず
れを演算する演算部とを有している。６１１はプリアラ
イメントユニットである。

【００６４】次に本実施形態の動作について説明する。
ＳＯＲ５００により出たシートビーム状のＸ線ｘａはシ
リンドリカルミラー５０２を介して拡げられた露光ビー
ムｘｂとなる。露光ビームｘｂは横方向には光強度が均
一だが縦方向には強度分布を有している。この強度分布
を補正し、露光領域全域で均一な露光量を得るためにシ
ャッタ６０７で露光強度補正を行っている。

【００６５】ウエハ６０２とマスク７０１はそれぞれ不
図示のローディング手段により露光装置の露光位置にロ
ーディングしている。ローディングした後にウエハはウ
エハチャックに、マスクはマスクチャックに吸着される
と、アライメントユニット６０６がマスク７０１上のア
ライメントマークを検出する位置へ移動し、マスク７０
１上のマークを検出する。続いてウエハステージ６０４
が移動し、ウエハ６０２のアライメントマークがマスク
７０１上のそれと重なる位置に来る。

【００６６】アライメントユニット６０６はマスク７０
１上のマークとウエハ６０２上のアライメントマークを
検出し、その両者のずれ量を演算部にて計算する。求め
られたずれ量が０となるようにウエハステージ６０４を
移動させてウエハ６０２をマスク７０１上の回路パター
ンに対して位置合わせを行っている。両者の位置合わせ
後、シャッタ６０７が動作して露光を行っている。そし
てウエハ６０２を公知の現像処理工程を介して、これに
より半導体素子を製造している。

【００６７】次に前述した露光装置を利用した半導体デ
バイス（半導体素子）の製造方法の実施形態を説明す
る。図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チ
ップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローチ
ャートである。

【００６８】本実施形態においてステップ１（回路設
計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ
２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成した
マスクを製作する。

【００６９】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【００７０】完成したドーターマスクを露光装置にロー
ディングする。マスクを搬送しマスクチャックにチャッ
キングすると、パターンは装置に対して一定の領域にあ
るのでアライメントユニットはマスク上のパターンに対
する模索動作を行わなくともマスク／アライメントユニ
ットの誤差を生じない。

【００７１】次にウエハをローディングしてウエハをマ
スクと対向させ、アライメントユニットで両者のずれを
検出して、ウエハステージを駆動して両者の位置合わせ
を行う。両者が合致したならば露光を行う。露光終了
後、ウエハは次のショットへステップ移動し、アライメ
ント以下の動作を連続的に行う。この方法はマスクをロ
ーディングした際にアライメントユニットの模索動作を
行わないのでスループットが向上するという特長があ
る。

【００７２】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。

【００７３】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００７４】図１０は上記ステップ４のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。

【００７５】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【００７６】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００７７】尚本実施形態の製造方法を用いれば、従来
は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に
製造することができる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、支持枠にバックエッチをするときや
支持膜（メンブレン）にＸ線吸収体によりパターニング
するときに内部応力によりマスクが歪むのを少なくし、
又露光装置本体へのＸ線マスク構造体の装着時のＸ線マ
スク構造体間での歪みのバラツキも小さくすることがで
き、高精度のパターン転写が可能なＸ線露光用マスク及
びそれを用いた半導体素子の製造方法を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマスクの実施形態１の要部概略図

【図２】本発明のマスクの実施形態１の要部断面図

【図３】図１のＡＡマークの説明図

【図４】本発明のマスクの実施形態２の要部概略図

【図５】本発明のマスクとマスクホルダーとの関係の
説明図

【図６】本発明のマスクの製造方法の説明図

【図７】本発明のマスクの製造方法の説明図

【図８】本発明の露光装置の要部概略図

【図９】本発明に係る半導体素子の製造方法のフロー
チャート

【図１０】本発明に係る半導体素子の製造方法のフロ
ーチャート

【符号の説明】

１０マスクフレーム１１支持膜１２接着剤１３バックエッジウィンドウ１４ＡＡマーク５００ＳＯＲ５０２シリンドリカルミラー６０２ウエハ６０３ウエハチャック６０４ウエハステージ６０５マスクステージ６０６アライメントユニット６０７シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線吸収体を支持する支持膜、該支持膜
をその周囲で支持する支持枠そして該支持枠を補強保持
するマスクフレームとを有したＸ線露光用マスクにおい
て、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マークを設
けたことを特徴とするＸ線露光用マスク。
【請求項２】Ｘ線吸収体パターンを支持する支持膜の
周囲を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補
強支持し、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マー
クを該マスクフレームの基準面を利用して形成する工程
を利用してＸ線露光用マスクを製造していることを特徴
とするＸ線露光用マスクの製造方法。
【請求項３】Ｘ線吸収体パターンを支持する支持膜の
周囲を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補
強支持し、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マー
クを該マスクフレームの基準面を利用して形成する工
程、該Ｘ線吸収体パターンを該位置合わせ用マークを基
準に該支持膜上に形成する工程、を利用してＸ線露光用
マスクを製造していることを特徴とするＸ線露光用マス
クの製造方法。
【請求項４】Ｘ線吸収体パターンを支持する支持膜の
周囲を支持枠で支持し、該支持枠をマスクフレームで補
強支持し、該マスクフレームの一部に位置合わせ用マー
クを該マスクフレームの基準面を利用して形成する工
程、該マスクフレームを該位置合わせ用マークを利用し
て所定位置に位置合わせをした後に該Ｘ線吸収体パター
ンを該支持膜上に形成する工程、を利用して形成する工
程を利用してＸ線露光用マスクを製造していることを特
徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。
【請求項５】シリコンをエッチングして形成した窓と
Ｘ線吸収体パターンとを有した支持膜の周囲を支持枠で
支持し、該支持枠をマスクフレームで補強支持する工
程、該支持枠と該マスクフレームとの接着を該窓のエッ
ジと該マスクフレームの一部に設けた位置合わせ用マー
クを基準に行う工程、を利用して形成する工程を利用し
てＸ線露光用マスクを製造していることを特徴とするＸ
線露光用マスクの製造方法。
【請求項６】シリコンをエッチングして形成した窓と
Ｘ線吸収体パターンとを有した支持膜の周囲を支持枠で
支持し、該支持枠をマスクフレームで補強支持する工
程、該Ｘ線吸収体パターンを該窓のエッジを基準に形成
する工程、を利用して形成する工程を利用してＸ線露光
用マスクを製造していることを特徴とするＸ線露光用マ
スクの製造方法。
【請求項７】請求項２から請求項６の何れか１項記載
のＸ線露光用マスクの製造方法で得たＸ線露光用マスク
をＸ線で照射し、該Ｘ線露光用マスクに形成したＸ線吸
収体パターンを露光手段で被露光部材に露光転写してい
ることを特徴とするＸ線露光装置。
【請求項８】請求項２から請求項６の何れか１項記載
のＸ線露光用マスクの製造方法で得たＸ線露光用マスク
をＸ線で照射し、該Ｘ線露光用マスクに形成したＸ線吸
収体パターンを露光手段で被露光部材に露光転写して半
導体素子を製造していることを特徴とする半導体素子の
製造方法。