JPH10125580A - X線マスク - Google Patents

X線マスク

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JPH10125580A
JPH10125580A JP27798796A JP27798796A JPH10125580A JP H10125580 A JPH10125580 A JP H10125580A JP 27798796 A JP27798796 A JP 27798796A JP 27798796 A JP27798796 A JP 27798796A JP H10125580 A JPH10125580 A JP H10125580A
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ray
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light
transparent thin
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JP27798796A
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Shoji Tanaka
正二 田中
Tomohito Kitamura
智史 北村
Akihiko Furuya
明彦 古屋
Tadashi Matsuo
正 松尾
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Toppan Printing Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】短波長域(例えば400〜550nm)のアラ
イメント光であっても充分な透過率を有するX線透過性
支持膜を有するX線マスクを提供することを目的とす
る。 【解決手段】アライメント光反射防止膜と、アライメン
ト光透過性X線透過性支持膜と、前記アライメント光透
過性X線透過性支持膜上に形成されたX線吸収体パター
ンとを少なくとも有するX線マスクにおいて、アライメ
ント光反射防止膜を、低屈折率材料よりなる透明薄膜
と、高屈折率材料よりなる透明薄膜とを交互に所定の層
数積層した光学多層膜とし、SiNX 膜よりなるアライ
メント光透過性X線透過性支持膜にて前記アライメント
光反射防止膜を挟持したことを特徴とするX線マスク。

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線リソグラフィ
ーに使用するX線マスクに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のX線露光用マスクの構造は、少な
くとも、X線を吸収する重金属膜よりなるX線吸収体パ
ターンと、その重金属パターンを支持するX線の吸収の
少ない、例えば低分子量化合物の膜と、その膜の外周を
固定する枠とからなっている。X線を吸収する重金属パ
ターンは、Au、Ta、W等原子番号の大きい物質で形
成され、例えば厚さ 0.2〜 1μmの微細回路パターンを
形成している。また、枠材はSi等、比較的剛性があ
り、部分的にエッチング除去できる物質からなり、通常
厚さ 1〜 2mmであり、内部の所定領域に窓が形成されて
いる。重金属パーンを支持するX線の吸収の少ない膜
は、この窓を塞ぐかたちで、枠材に固定されている。
【0003】X線リソグラフィーはこのようなX線露光
用マスクを介して、該マスクの裏側、すなわち枠材側か
ら、X線を照射して、該マスクのパターンを基板状のレ
ジストへ露光転写する方法である。半導体集積回路の製
造では、何層ものパターンを精度よく重ね合わせていく
必要があり、X線リソグラフィーでは、そのためのアラ
イメント光源として、例えば可視光のHe−Neレーザ
ーがよく使用されている。
【0004】重金属パターンを支持するX線の吸収の少
ない膜は、アライメント光を透過する必要があるため、
例えばアライメント光透過性X線透過性支持膜と呼称さ
れる(以下、単に、X線透過性支持膜と記す)。X線マ
スクは精度の良い重ね合わせが要求されるため、X線透
過性支持膜は、アライメント光にたいしては充分な光透
過率が要求されるものである。そのため、照射されたア
ライメント光の反射を少なくするべく、X線透過性支持
膜にアライメント光反射防止膜を形成する方法が提案さ
れている。例えば、アライメント光反射防止膜(以下、
単に、光反射防止膜2と記す)を形成したX線マスク1
の例として、図3の例に示す構造のものが知られてい
る。
【0005】すなわち、X線透過性支持膜3である、例
えば膜厚 2μmのSiNX (チッ化ケイ素)膜を、例え
ば膜厚1050ÅのSiO2 (二酸化ケイ素)よりなる光反
射防止膜2で挟持した構成としたものである。引っ張り
応力を有するSiNX 膜を、圧縮応力を有するSiO2
膜で挟持したことにより、力のバランスがとれた応力制
御に優れた光反射防止膜付きX線透過性支持膜が得られ
るものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、被露光体とX線
マスクとの位置合わせ(アライメント)に用いる光とし
てHe−Neレーザー(例えば、光波長λ:632.8
nm)がよく使用されていたものである。上述した図3
の例に示すような、従来の光反射防止膜付きX線透過性
支持膜では、He−Neレーザーの光波長域での光透過
率が良く、例えば90%以上の光透過率となっていたもの
である。
【0007】しかし、近年、アライメント光として、ア
ルゴンレーザー(例えば、光波長λ:460.0nm)
または、He−Cdレーザー(例えば、光波長λ:53
2.0nm)等の、従来より短波長域の光を用いる要求
がなされているものである。
【0008】しかるに、上述した図3の例に示すよう
な、従来の光反射防止膜付きX線透過性支持膜では短波
長域(例えば光波長λが400〜550nm)の光に吸
収域をもち、充分な光透過率が得られないといえる。こ
のため、従来のX線マスクでは、短波長のアライメント
光を用いた場合、アライメントが困難になり、被露光体
へのパターンの重ね合わせ精度も低下していたものであ
る。
【0009】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であり、短波長域(例えば400〜550nm)のアラ
イメント光であっても充分な光透過率を有するX線透過
性支持膜を有するX線マスクを提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に於い
て上記課題を達成するために、まず請求項1において
は、アライメント光反射防止膜と、アライメント光透過
性X線透過性支持膜と、前記アライメント光透過性X線
透過性支持膜上に形成されたX線吸収体パターンとを少
なくとも有するX線マスクにおいて、アライメント光反
射防止膜を、低屈折率材料よりなる透明薄膜と、高屈折
率材料よりなる透明薄膜とを交互に所定の層数積層した
光学多層膜とし、SiNX 膜よりなるアライメント光透
過性X線透過性支持膜にて前記アライメント光反射防止
膜を挟持したことを特徴とするX線マスクとしたもので
ある。
【0011】また、請求項2においては、前記低屈折率
材料LをSiO2 、高屈折率材料HをTiO2 とし、
(LH)y L(yは任意の整数)となるよう積層したア
ライメント光反射防止膜を有することを特徴とする請求
項1に記載のX線マスクとしたものである。
【0012】本発明のX線マスクに用いる光反射防止膜
2は、低屈折率材料よりなる透明薄膜と、高屈折率材料
よりなる透明薄膜とを交互に所定の層数積層した光学多
層膜8、すなわち、光干渉型フィルター(例えば、ダイ
クロイックフィルター)を援用したものである。このた
め、本発明のX線マスクは、短波長域(例えば光波長λ
が400〜550nm)のアライメント光にたいし高透
過率となるばかりでなく、光学多層膜8を構成する低屈
折率材料と高屈折率材料との層構成、もしくは、各透明
薄膜の光学的膜厚(屈折率と膜厚との積)を変えること
により、光波長400〜700nmの任意のアライメン
ト光にたいし高透過率となるX線マスクとすることが可
能となる。
【0013】また、光反射防止膜2とする光学多層膜8
は、例えばアルカリ雰囲気や湿気等の、周辺雰囲気の影
響による経時変化で、光透過率が変動を生じやすいもの
である。しかし本発明のX線マスクでは、光学多層膜8
を、X線透過性支持膜3であるSiNX 膜7で挟持した
構成としているため、光学多層膜8が周辺雰囲気の影響
を受けずにすむ。これにより、耐アルカリ性、耐湿性、
耐熱性等を有する耐久性に優れた光反射防止膜付きX線
透過性支持膜とすることができる。
【0014】さらに、従来の光反射防止膜付きX線透過
性支持膜は、SiO2 /SiNX /SiO2 の層構成で
あり、強度的に弱いものであった。しかし、本発明に用
いる光反射防止膜付きX線透過性支持膜は、硬いSiN
X膜で光学多層膜8を挟持するため、強度が増し剛性が
向上するといえる。
【0015】次いで、本発明に用いる、光反射防止膜付
きX線透過性支持膜の内部応力においても、後述するメ
ンブレン化工程において充分処理可能な内部応力とする
ことができるものである。すなわち、積層することで内
部応力のバランスがほぼとれた光学多層膜を、成膜条件
を制御することで引っ張り応力としたSiNX 膜で挟持
しているためである。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のX線マスクの実施形態
を、以下に示す製造例である図面をもとに記し、さらに
説明を行う。
【0017】まず、図1(a)に示すように、シリコン
ウェハー6の全面にX線透過性支持膜および保護膜とな
る第一のSiNX 膜7aを減圧CVD装置で形成した。な
お、このときの製造条件は、成膜温度を 850℃とし、ガ
ス流量を、SiH2Cl2 を 201. 0sccm 、NH3 を 6
6.0sccm 、N2 を 200. 0sccm 、また、ガス圧を 40.0
Paとした。ここで、SiNX 膜7aは、その光学的膜厚
(屈折率と膜厚の積)が、使用するアライメント光波長
λの1/2となるよう形成するものである。
【0018】次いで、図1(b)に示すように、SiN
X 膜7a上に、低屈折率材料としてSiO2 (二酸化ケイ
素)の透明薄膜を、高屈折率材料としてTiO2 (二酸
化チタン)の透明薄膜を交互に所定の層数積層し、光反
射防止膜2となる光学多層膜8を形成した。本実施例で
は、光学多層膜8の形成にPVD法を用い、その時の製
造条件を以下に記す。すなわち、基板温度 200〜 300
℃、蒸着開始時真空圧7×10-4Paとし、SiO2
膜の蒸着速度を 2.0Å/s、TiO2 薄膜の蒸着速度を
1.0Å/sとした。なお、TiO2 薄膜の蒸着時には、
ガス分圧9×10-3Paの酸素ガスを流量 40sccm にて
供給した。
【0019】SiNX 膜7a上に光反射防止膜2として形
成する、光学多層膜8の積層例を図2に示す。SiO2
薄膜9とTiO2 薄膜10が組になるように、かつ、最終
層がSiO2 薄膜9となるように複数層積層するもので
ある。また、積層するSiO 2 薄膜9およびTiO2
膜10は、各光学的膜厚(屈折率と膜厚の積)が、使用す
るアライメント光の波長λの1/4となるよう形成する
ものである。
【0020】なお、使用するアライメント光の波長によ
り、高透過率を得るために必要とされる光学多層膜8の
積層数、もしくは、各透明薄膜の光学的膜厚(屈折率と
膜厚の積)が異なるため、使用するアライメント光の波
長により、適宜光学多層膜8の積層数もしくは、光学的
膜厚を設定することが望ましい。
【0021】次いで、上述した第一のSiNX 膜7aを形
成したのと同様の条件にて、減圧CVD法を用い第二の
SiNX 膜7bを形成し、図1(c)を得た。なお、ここ
で形成したSiNX 膜7bも、その光学的膜厚(屈折率と
膜厚の積)を、使用するアライメント光の波長λの1/
2となるよう形成するものである。これにより、本発明
の特徴とする、SiNX 膜7で光学多層膜8、すなわち
光反射防止膜2を挟持した、光反射防止膜付きX線透過
性支持膜11が得られるものである。
【0022】次いで、裏面のSiNX 膜7の所定部位を
除去してシリコンウェハー6を露出し、図1(d)を得
た。なお、SiNX 膜7の除去は、RIEを用いた以下
の工程によったものである。すなわち、 (1)まず、裏面のSiNX 膜7面に、レジスト(東京
応化工業(株)製、商品名「OFPR800」、 800c
p)を塗布する。 (2)次いで、基板を90℃にて1時間プレベークする。 (3)次いで、レジストの所定の部位にパターン露光
後、NaOH( 0.6重量%)およびNa2 CO3 ( 0.7
重量%)よりなる現像液にて現像を行う。 (4)次いで、RIEにて、レジストより露出したSi
X 膜7部位をエッチングする。なお、流量 25sccm の
2 6 ガスを用い、出力 600W、圧力 3.0Paとし
た。 (5)次いで、NaOH(30重量%)溶液にて、レジス
トの剥膜を行う。 以上の工程である。
【0023】次いで、メンブレン化工程を行った。すな
わち、図1(e)に示すように、SiNX 膜7部位より
露出したシリコンウェハー6部位を、熱濃アルカリ液、
例えば液温80〜90℃、KOH水溶液(25重量%)にてエ
ッチングしていき、所定部分のシリコンウェハーを除去
し、枠材5を得た。
【0024】なお、図示していないが、本発明のX線マ
スクとするにあたっては、公知の技術にて、Ta、W、
Au等のX線吸収性金属よりなるX線吸収体パターン
を、SiNX 膜7b上に形成するものである。例えば、上
述した図1(c)と図1(d)の工程の間で、フォトエ
ッチング法を用い、所定のパターンを有するX線吸収体
パターン4を形成するものである。
【0025】
【実施例】
(実施例1)上述した製造工程にて、SiNX 201Å/
(SiO2 598 Å/TiO2 381 Å)18SiO2 598 Å
/SiNX 201Åの構成とした、光反射防止膜付きX線
透過性支持膜11を得た。なお、各分子式の後の数値は膜
厚であり、括弧右上の数値は、SiO2 薄膜とTiO2
薄膜の組の積層数を示している。
【0026】図4に、上記構成の光反射防止膜付きX線
透過性支持膜11の分光透過率のグラフ図を示す。なお、
以下の図4から図6に示すグラフ図中の、縦軸は光透過
率(%)を、横軸は光波長(nm)を示している。図4
に示すように、上記構成の光反射防止膜付きX線透過性
支持膜は、波長460nmにおける透過率は90%以上
となっており、アライメント光として短波長であるアル
ゴンレーザー(波長λ:460.0nm)を用いた場合
でも、充分な透過率を有しているといえる。
【0027】(実施例2)次いで、上述した製造工程に
て、SiNX 241Å/(SiO2 715 Å/TiO 2 455
Å)18SiO2 715 Å/SiNX 241Åとした、光反射
防止膜付きX線透過性支持膜11を得た。なお、前述した
と同様に、各分子式の後の数値は膜厚であり、括弧右上
の数値は、SiO2 薄膜とTiO2 薄膜の組の積層数を
示している。
【0028】図5に、上記構成の光反射防止膜付きX線
透過性支持膜の分光透過率のグラフ図を示す。図5に示
すように、上記構成の光反射防止膜付きX線透過性支持
膜は、波長532nmにおける透過率は90%以上とな
っており、アライメント光として短波長であるHe−C
dレーザー(波長λ:532.0nm)を用いた場合で
も、充分な透過率を有しているといえる。
【0029】(実施例3)さらに、上述した製造工程に
て、SiNX 280Å/(SiO2 832 Å/TiO 2 530
Å)18SiO2 832 Å/SiNX 280Åとした、光反射
防止膜付きX線透過性支持膜11を得た。なお、各分子式
の後の数値は膜厚であり、括弧右上の数値は、SiO2
薄膜とTiO2 薄膜の組の積層数を示している。
【0030】図6に、上記構成の光反射防止膜付きX線
透過性支持膜の分光透過率のグラフ図を示す。図6に示
すように、上記構成の光反射防止膜付きX線透過性支持
膜は、波長640nmにおける透過率は90%以上とな
っており、アライメント光として長波長であるHe−N
eレーザー(波長λ:632.8nm)を用いた場合で
も、充分な透過率を有しているといえる。
【0031】
【発明の効果】本発明のX線マスクにおける光反射防止
膜付きX線透過性支持膜は、短波長域(例えば光波長4
00〜550nm)のアライメント光にたいし高透過率
とできるばかりでなく、光反射防止膜となる光学多層膜
の、低屈折率材料と高屈折率材料との積層部の層構成、
もしくは、積層材料の光学的膜厚を変えることにより、
光波長400〜700nmの任意のアライメント光波長
においても高透過率とすることが可能となる。これによ
り、短波長のアライメント光ばかりでなく、従来の長波
長のアライメント光も使用することが出来る。
【0032】また、本発明のX線マスクでは、経時変化
で透過率が変動しやすい光学多層膜である光反射防止膜
を、SiNX 膜で挟持した構成としている。このため、
光学多層膜が周辺雰囲気の影響を受けず、耐アルカリ
性、耐湿性、耐熱性等に優れた耐久性のある光反射防止
膜付きX線透過性支持膜とすることができる。
【0033】さらに、従来の光反射防止膜付きX線透過
性支持膜は、SiO2 /SiNX /SiO2 の層構成で
あり、強度的に弱いものであった。しかし、本発明のX
線マスクに用いた光反射防止膜付きX線透過性支持膜
は、硬いSiNX 膜で光学多層膜、すなわち光反射防止
膜を挟持しているため、強度が増し剛性が向上している
ものである。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)は、本発明のX線マスクの製造
工程の一実施例の要部を工程順に示す説明図。
【図2】本発明のX線マスクに形成する光反射防止膜の
例を示す説明図。
【図3】従来のX線マスクの一例を示す説明図。
【図4】本発明のX線マスクの分光透過率の例を示すグ
ラフ図。
【図5】本発明のX線マスクの分光透過率の他の例を示
すグラフ図。
【図6】本発明のX線マスクの分光透過率のその他の例
を示すグラフ図。
【符号の説明】
1 X線マスク 2 光反射防止膜 3 X線透過性支持膜 4 X線吸収体パターン 5 枠材 6 シリコンウェハー 7 SiNX 膜 8 光学多層膜 9 SiO2 薄膜 10 TiO2 薄膜 11 光反射防止膜付きX線透過性支持膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 正 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アライメント光反射防止膜と、アライメン
    ト光透過性X線透過性支持膜と、前記アライメント光透
    過性X線透過性支持膜上に形成されたX線吸収体パター
    ンとを少なくとも有するX線マスクにおいて、アライメ
    ント光反射防止膜を、低屈折率材料よりなる透明薄膜
    と、高屈折率材料よりなる透明薄膜とを交互に所定の層
    数積層した光学多層膜とし、SiNX 膜よりなるアライ
    メント光透過性X線透過性支持膜にて前記アライメント
    光反射防止膜を挟持したことを特徴とするX線マスク。
  2. 【請求項2】前記低屈折率材料LをSiO2 、高屈折率
    材料HをTiO2 とし、(LH)yL(yは任意の整
    数)となるよう積層したアライメント光反射防止膜を有
    することを特徴とする請求項1に記載のX線マスク。
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