JPS59163825A - Ｘ線露光マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微細パターンの高精度転写技術として注目され
ているＸ線露光法に於いて用いられるＸ線露光マスク及
びその製造方法に関するものである。

Ｘ線露光法は、波長の短い軟Ｘ線を図形の転写媒体とし
て用いる念め、グロキシミティ露光による微細パターン
の高精度一括転写が可能であり、この為マスクの汚れが
生じ難く、また高精度のマスク位置介せも可能圧なると
いった長所を有している。その反面、電子ビーム励起方
式のＸ線源を用いたＸ線露光装置では、点光源から放射
状に発生する軟Ｘ線を図形の転写媒体として用いるが故
にマスク及びウェハの反りや歪が転写パターンの位貨ず
れやボケに大無く影響するという問題も抱えている。し
かしながら、ウェハの大口径化もまた半導体デバイスの
生産性及び歩留りを高める為に不可欠である。この為、
従来、マイラー、カグトン、ボリイオド、パリレン−Ｎ
などといったグラスチックの薄膜を転写パターンの支持
層とする大口径のＸ線露光マスク（以後プラスチックマ
スクと称する）を用いて、密着露光により大口径ウェハ
に転写しようとする試みが々されている。

ところが、現在までのところ、これらプラスチックマス
クにけ、プラスチック薄膜の寸法の経時変化や温度及び
湿度の変動に伴う寸法の変化及び使用状態においてもウ
ェハに密着したプラスチック薄膜を引き離す時に生ずる
歪等々の問題があるため、Ｉ　Ｊ１ｍ前後若しくはそれ
以下の超微細パターンを所望の精度で重ね合せ露光する
ことは非常に困難である。

一方　ＩＪ　１図に示すようにＡｕ等のＸ線を良く吸収
する重金属で形成した所望の転写パターン１１を８１　
’ｔ”　５ｉｓＮａ　、ＳｌＯ＊　、　８１Ｃ，ＢＮ、
ＡＩｔｏｓ等々の軟Ｘ線の透過率が大きい無機材料から
成る薄膜１２で支持し保＠膜１３を用いて選択的に蝕刻
除去して形成した８１フレーム１４で前記薄膜１２を補
強支持する構造のＸ線露光マスク（以後これを無機マス
クと称する）の開発もまた盛んである。こうした無機マ
スクは、−膜圧寸法の経時変化が殆ど無くまた、温度や
湿度の変化に伴う寸法の変動が小さいため、礪めて高精
度の位置合せを必要とする超ＬＳＩ等の製造に適してい
る。

無機マスクの欠点は、一般に該薄膜１２と該Ｓｉフレー
ム１４との界面圧倒く応力によって、反シを生じ、また
機械的強度がプラスチックマスクに比べて小さい為、大
口径ウェハに一括露光することはやけり固着な点である
。しかし、大口径ウェハに露光する場合の上記の問題点
は比較的小口径の高平面度を有する無機マスクを用いた
ステップ・アンド・リピートａ光方式を採用することに
より解決できる。なぜならば、こうすることによってマ
スク面りｎ小さくてもよいことになり、マスクの寸法が
小さいために反りが小さくなり、しかも温度や湿度の変
化【伴うマスクのピッチ精度の低下が小さく抑えられ％
更に各露光ステップ毎ＩｃＸ線Ｗ、光マスクとウェハの
間隔及び平行度を微妙に調整できるようＫなる為、ウェ
ハの口径とは無関係に高精度の位置合せが可能に々るの
である。

更に、こうしたステップ・アンド・リピート方式用のＸ
線露光マスクを製造する場合を考えてみても電子ビーム
露光技術等の微細パターン描画接衝を用いてするＸ線露
光マスクのパターン形成も描画パターン数が、少なくて
済むために容易になるという利点する享受し得ることＫ
なる。

ところが、上記のごとく多くの長所を有するステップ・
アンド・リピート方式のＸ線算元法に於いても、次に述
べるような問題点が有ることが最近認識され始めている
。第２図は従来の一般的なステップ自アンド・リピート
用ｘｍ霧光マスクの模式的表断面構造を示す。図中２１
はＸ線を良く透過する材料で形成した薄膜（以後Ｘ線透
過層と称する）で、Ｘ線を良く吸収する材料から成る転
写パターン２２およびマスクの位置合せ用マーク２３を
支持する為に用いられる〇 更に前記薄膜２１は、該パターン２２および位置合せマ
ーク２３が形成された領域に窓状の開口部２４および２
５を設けた補強支持枠２６で補強支持される。上記Ｘ線
マスクとパターンの被転写−５＝ 物である基板との位置合せは、マーり２３を用いて光学
的に行なわれる。ところが、かかる構造のＸ線露光マス
クを用いてステップ−アンド−リピートＸ線露光を行う
と、第３図に示すように、転写パターンが形成された開
口領域３１と、隣接する露光ステップに於ける該位置合
せマーク用開口領域３２とが！かり合う為、該転写パタ
ーン２２と位置合せマーク２３とが重なり合って転写さ
れてしまうという不都合が生ずる。各露光ステップに於
ける試料台の送り幅を１位置合せマーク用開口領域２５
の外周端相互の間隔ｄ（第２図）よｐ大きくすれば上記
のような重なって露光されるという不都合は生じなくな
るが、反面位置合せマーク専用の露光領域が必要となる
為、半導体集積回路等の製造プロセスの場合には、半導
体基板の利用効率並びに半導体集積回路の生産性が低下
するという問題が生ずる。

本発明は上記のごとき従来のステップ・アンド・リピー
ト型Ｘ線露光マスクの欠点を改善し、位置合せマーク形
成領域は可視光を良く透過し、軟６一 Ｘ線は殆ど吸収するような構造とすることＫより、各露
光ステップの試料台の送り幅を必要最小限に雑持しなが
ら、二重露光を防止するものである。

以下本発明の詳細を一実施例を引用しながら説明する。

第４図ｆａｔから（ｆｌに至る各図は本発明の一実施例
によるＸ線露光マスクの主要製造工程を順を追って示し
たＸ線露光マスクの模式断面図である〇先ず、シリコン
単結晶基板４１の一表面上に窒化シリコン、二酸化シリ
コン、炭化シリコン、窒化ボロン又はサファイアのいず
れか−っ若しくはそれ等の複合膜から成る薄膜４２をＣ
ＶＤ法、スパッタリング法、又は熱酸化法等の方法によ
り堆積し、該薄膜の表面上に通常の光学露光技術を用い
て転写パターン形成用の開口窓４３および位置合せマー
ク形成用の開口窓４４を有する所望のレジストパターン
４５を形成する（第４図（ａ））。

しかる後通常の湿式エツチング又はドライエツチング等
の方法を用いて該レジストパターン４３を保護膜にして
前記薄膜４２の所定の領域を蝕刻除去して前記薄膜４２
のパターン４２′を形成した後、不要となったレジスト
４３を除去する（第４図（ｂ））。

次に該シリコン単結晶基板４１の他方の表面上に窒化シ
リコン、オキシナイトライド又は炭化シリコン等の薄膜
又はこれ等の複合膜から成る薄膜４６を堆積する。この
薄膜４６は数人ないし十人程度の波長の軟Ｘ線を十分透
過するように数千人ないし数μｍ程度の厚さにすること
が望ましい。

続いて該薄膜４６の表面上圧数ｊｍないし＋／１ｍ程度
のアルミニウム膜４７を真空蒸着等の方法で堆積し、こ
のアルミニウム膜４７の表面上にレジストを塗布し、該
シリコン単結晶基板４１の他方の表面上に先に形成した
薄膜パターン４２′の位置合せマーク形成用開口窓に対
応する領域を開口したレジストパターン４８を形成する
（第４図（Ｃ））。

次に該レジストパターン４８をマスクにして、例えば約
１０％の硫酸を化成液に用いたｊ場極酸化法により、前
記アルミニウム膜４７の所定の領域を酸化し、透明な陽
極酸化膜４９を形成した後、レジスト４８を除去する（
第４図（ｄ））。

しかる後膣シリコン単結晶基板４１を純水中で煮沸し、
多孔質の前記陽極酸化膜４９を封孔処理して緻密な陽極
酸化膜４９′を形成し、更に：％　リン酸液中に浸して
アルミニウム膜４７′を除去する（第４図ｔｅｌ　＞。

次に前記陽極酸化膜４９′の表面上に位置合せマーク５
０を、また所定の転写パターン形成領域には所望の転写
パターン５１を、例えば金等の重金属を用いて形成し、
これ等のパターンを適当な治具を用いて保損しながら、
先如形成した保護膜４２′をマスクにして該シリコン単
結晶基板４１の所定の領域を蝕刻除去して補強支持枠４
１′を形成すれば、第４図（ｆｌに示すような本発明が
提供するＸ線露光用マスクが得られる。

第５図は本発明によるＸ線露光マスクの平面形状の一例
を示したものであ、？、Ａ−Ａ’で示した部分の断面を
矢印方向に見たものは第４図げ）Ｋ相当する。図中５１
はシリコン単結晶基板の一部で形成した補強支持枠、５
２および５３は該シリコン９− 単結晶基板５１の一部を選択的に蝕刻除去して形成した
開口窓であり、該補強支持枠５１の背面に形成したＸＩ
ｎ透過層が露出している。開口窓５２の背面のＸ線透過
層上には所望の転写パターンが形成され、開口窓５３の
背面にはＸ線透過層上にアルミニウムの陽極酸化膜５４
が形成されてお夛、該陽極醸化膜上には位置合せマーク
が形成される。

該開口窓５２および５３の形状および位置は第５図に限
定されるものでは表い。上記のごとき本発明が提供する
Ｘ線露光マスクに於いては位置合せマーク形成用の開口
窓が少なくとも数μｍの厚みを有するアルミナ膜で覆わ
れている為位置合せ用の光のみを透過し、露光に用いる
軟Ｘ線を殆ど透過しない。例えば９０％のＸ線エネルギ
を吸収する為に必要なアルｉナの膜厚は７．ＩＡＳＩＫ
線では２．５　ｔｉｍ　、　８．３　ＡＡＡＫ線では７
．５Ａｍである。この為、従来のＸ線露光マスクを用い
たステップ・アンド・リピートＸ線露光に於いて問題と
なっていた転写パターンと位置合せマークのオーバーラ
ツプが防止でき、高精度のパターン転写が生産性を低下
１０− させずに得られることＫなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のＸ線露蓋マスクの一般的形
状を示す模式的な断面図、第３図は従来のＸ線露光マス
クを用いたステップ・アンド・リピートＸ線露光に於い
て生ずるオーバーラツプ露光を説明する為の模式図、第
４図は本発明の一実施例によるＸ線露光マスクの製造工
程を示す模式的断面図、第５図は本発明の一実施例によ
るＸｍｇ元マスクの平面図をそれぞれ示す。図中各番号
はそれぞれ次のものを示す◇ １１．２２．５１・・・転写パターン、１２，２１．４
６・・・Ｘ線透過層、２４．２５・・・窓状開口部、１
４．２６・・・補強支持枠、３１・・・転写パターンが
形成された開［］領域、３２・・・隣接する露光ステッ
プに於ける位置合せマーク用開口領緘、４１．５１・・
・シリコン単結晶基板、４２・・・薄膜、４３．５２・
・・転写パターン形成用開口窓、４４．５３・・・位置
合せマーク形成用開口窓、４５．４８・・・レジストパ
ターン％４７・・・アルミニウム膜、４９．５４・・・
アルミナ膜、５ｏ・・・位置合せマーク。 ８　ノ　記 ３ １１２ 檗　２　層 ８３　図 第　４　図 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　転写パターンと、この転写パターンを支持するＸ
   線透過性薄膜と、この薄膜を補強支持する補強枠とを少
   なくとも備えたＸ線露光マスクに於いて、前記Ｘ線透過
   性薄膜の一表向上の一部に、アルミナ膜が設けられ、該
   アルミナ膜の上に位置合せマークが形成されていること
   を特徴とするＸ＃１ｌｌｌ！光マスク。 ２、　シリコン学結晶基板上にＸ線透過性薄膜を設け、
   この薄膜上に少なくとも１μｍ以上の膜厚のアルミニウ
   ムを堆積し、該アルミニウムの一部を陽他化成してアル
   ミナとした後、残るアルミニウムを除去し、前記アルミ
   ナ膜上に位置合せマークを形成し、アルミニウムを除去
   して露出した前記Ｘ線透過性＃膜上に所望の重金属パタ
   ーンを形成し、前記シリコン単結晶基板の所定の領域を
   蝕刻除去することを特徴とするＸ線露光マスクの製造方
   法。