JPS61168917A - 露光方法および露光装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明はバター／露光方法および装置に関し、特にＸ線
１粒子線を用いてマスクパターンを転写するための露光
方法および装置に関するものである。

〔背景技術〕

半導体集積回路等の製造ではリングラフィ技術が利用さ
れるが、そのためには所要のバクーン形状をしたマスク
パターンを半導体基板の表面に露光転写する必要がある
。このパターン露光方法としては紫外線、Ｘ線、電子（
粒子）ＩＩｉ１等種々の方式が提案されているが、解像
度等の点からＸＩＩＮを使用したＸ＋１！露光法が用い
られようとしている。

実験的九はバブルメモリで試作が行なわれている。

このｘｌｌＪｇ光法は、第３図に示すように、所要波長
のＸ線を実質的に透過させるシリコンやボロンナイトラ
イド等の基板２１上Ｋ、このＸ線を実質的に透過しない
金等によってパターン層２２を形成してマスク２３を形
成し、これを支持台２４に支持した上でその下側ＫＸ線
レジスト２６を塗布した半導体ウェーハ２５を設置し、
かつ上方からＸ線２７を照射して前記パターン層２２の
パターン形状をウェーハ２５上に露光する方式である。

例えば、（ＩＩＥ、　Ｎ、　Ｆｕｌｓ　：　５ＰＩＥ　
　Ｖｏｌ。

３３３　　Ｓｖｂｍｉｃｒｏｎ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ
ｙ　（１９８２）ＰＩ　１３〜１１７　　（２１Ｂ、　
　Ｆａｙ　ｅｔ　ａｌ　　：　ＩＥＥＥ　　ＩＥＤＭ（
１９８２）Ｐ４１１〜４１４に記載がある。

しかしながら、この方式ではパターン層２２をＸ線を透
過させる程度に薄膜化した基板（通常数μｍ程度）２１
に形成しているために、（１１薄膜のマスク作成が困難
、（２）マスクの歪等のために大面積のマスク作成が困
難、（３）Ｘ線露光法では光学露光法に用いられるよう
な縮小レンズ系が存在しないので縮小露光が困難であり
かつ高精度重ね合わせが期待できない、等の問題を有し
ている。

このようなことから、厚板上にパターン層を形成しかつ
反射光を利用してパターン露光を行なう方法が、信学技
報（電気通信学会技術研究報告〕Ｖｏ１．８３．Ｎ１３
００に提案されている。即ち、この方法は第４図のよ５
Ｋ、低電子密度の材料からなる厚板基板３１上に高電子
密度の材料によってパターン層３２を形成してマスク３
３を構成し、これにＸ線３４を投射してパターン層３２
からの反射光３５をウェーハ３６上のＸ線レジスト３７
に１１元する方法である。この方法によれば、マスクの
作成が容易であり、入射角（反射角）の正弦分だけパタ
ーン縮小が図れる等の利点がある。

しかしながら、この方法ではマスク（パターン層３２）
３３の全反射光を利用しているために、Ｘ線３４の入射
強度に対して反射光３５の強度が極めて小さく（約３〜
４％）、ｔＩｌｉＩ光に必要な時間が長くなる、（２）
強度の大きなＸ線源が必要となる等の問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的はマスクの作成の容易化を図るのはもとよ
り、露光効率の向上および任意の縮小を行なうことので
きる露光方法および露光装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、露光光線に対してブラッグ反射可能な材料と
、前記光線に対しては有効なブラッグ反射を行なわない
材料とで表面パターンを形成してマスクを構成し、前記
露光光線をこのマスクに照射しかつその反射光によって
被露光体へのパターン露光を行なうことＫなり、マスク
を容易に作成できると共に、露光効率の向上を図りかつ
任意の縮小を可能とするものである。

また、ブラッグ反射する材料と、有効なブラッグ反射を
行なわない材料とで表面パターンを形成したマスクと、
このマスクの表面に露光光線を照射する光源部と、前記
露光光線のマスクからの反射光照射位置にマスクと任意
の角度をなすように被露光体を支持する支持部とを備え
ることにより、任意の縮小でかつ効率のよい露光を行な
うことができる。

〔実施例１〕 第１図は本発明の露光装置の一実施例を示す。

露光ハウジングｌ内の中央にはマスク２を略水千に表向
きに設置し、その斜め左上方にはＸ線４を投射する光源
部としてのＸ線源３を設置し、また斜め右上方には被露
光体としてのシリコンウェーハ５を支持する支持部６を
設置している。前記Ｘ線源３はマスク４の表面に対して
所要の角θ、換言すれば後述するブラッグ角θＢでＸ線
（例えば銅のにα線（λ＝１．５４Ａ））４を全面照射
する。

また支持部６は上下方向に角度θＳを変化できる揺動テ
ーブル７を有し、その下方に向いた面に７ＩＪ　：１７
７　ｆ）エーハ５を支持している。シリコンウェーハ５
は表面にＸ線レジスト層８を形成していることはいうま
でもない。

前記マスク２は第２図のように前記Ｘ線４に対してブラ
ッグ反射可能な基板９０表面に前記Ｘ線を吸収する等実
質的にブラッグ反射を行ＴＬわない材料によってパター
ン層１０を形成している。例えば基板９としては単結晶
シリコン板を使用し、この（１１１）結晶面上に金又は
ポリイミド系樹脂からなる前記材料でパターン層１０を
形成している。

以上の構成によれば、マスク２の基板９の（１１１）面
の面間隔は、３．１３６Ａであるので、Ｘ線４が前述の
銅のにα線であるときにはブラッグ角θＢは次式のよう
になる。

：１４．２度 したがって、Ｘ線源３はマスク２の表面に対して１４．
２°の角度θでＸ線４を照射すれば、ブラッグ反射され
た反射Ｘ線１１を得ることができる。

このとき、パターン４１０表面に当射されたＸ線４はこ
のブラッグ反射が行なわれないので、基板９の表面、つ
まり単結晶シリコンが露呈されているパターン部からの
みＸ線が反射される。そして、この反射Ｘ線１１は支持
部６のウェーハ５表面に投Ｈされ、Ｘ線レジスト８にパ
ターン露光を行なうことＫなる。このとき、支持部６で
は揺動テーブル７をマスク２に対して１４．２°傾けて
おくことにより、ウェーハ５を反射Ｘ線１１に対して正
対でき、これにより前記ブラッグ角θＢの正弦分だけ、
つまりＳｉｎθＢ：０．２４６だけパターン寸法（図示
左右方向の寸法）を縮ｌ」・シて露光することができる
。勿論、揺動テーブル７の角度を変えればこれに応じて
縮小率も変化できる。

なお、ブラッグ反射された反射Ｘ線１１の強度は、Ｘ線
やマスク材料によって異なるが、本例においては約９０
％の反射強度を得ることができ、効率のよい露光を行な
うことができる。

したがって、この露光によれば、マスク２は厚く形成し
た基板９０表面にパターン層１０を形成すればよく、こ
のパターン層１０は通常のリングラフィ技術をそのまま
利用できるので極めて容易にマスク２を製作できる。ま
た、マスク２は厚い基板９に形成しているので変形する
ことも少なく、パターン形状の保持性がよい。また、装
置としては、Ｘ線源３、マスク２、支持部６を備えれば
よ（、簡単に構成できる。更に、ウェーハ５の傾きによ
り縮小率を変化できるので任意の縮小率が得られ、かつ
反射率も高いので効率のよい露光を行なうことができる
。

〔効果〕

（１１ブラッグ反射する基板の表面に光吸収し或いはブ
ラッグ反射しない材料でパターン層を形成して、マスク
を構成しているので、基板を厚く形成でき、マスクの製
造を容易にできると共にマスクの変形、歪等を防止して
パターンの形状を高精度に維持できる。

（２）マスクの反射にブラッグ反射を利用しているので
、Ｘ線の反射強度を従来のものに比較して大きくでき、
露光時間の短縮化等、露光効率を向上できる。

（３）マスクに対して被露光体の対向角度を適宜に変化
することＫよりマスクパターンの露光縮小率を任意Ｋか
つ連続的に変化させることができる。

（４）　　露光装置の構成をマスク部と、光源部と、支
持部とで構成しているので、極めて容易に構成できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例忙限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で稽々変史可
能であることはいうまでもない。

たとえば、マスクの基板としての単結晶シリコンは（１
１１）面の外に（２２０）面を使用してもよく、或いは
単結晶シリコン以外のもの、例えば非晶質シリコンを用
いてもよい。また、パターン層を基板内に埋設してマス
クを構成してもよく、逆にＳＯ５，ＳＯＩ等によりパタ
ーン材料となる単結晶シリコンをブラッグ反射を行なわ
ない材料上に形成してパターンを構成するよ５にしても
よい。更に基板とパターン層は夫々ブラッグ角の異なる
もので構成してもよい。また、Ｘ線は調風外の例えばパ
ラジウムのものを用いてもよく、＊にはブラッグ反射を
行なうＸｍ以外の粒子線を用いてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造工
程におけるリングラフィ技術について説明したが、それ
に限定されるものではな（、パターンの露光を必要とす
る技術全般に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成を示す正面図、 第２図はマスクの詳細正面断面図、 第３図および第４図は夫々異なる従来装置の構成因であ
る。 １、ＩＡ・・・ハウジング、２・・・マスク、反射板、
３・・・光源部、４・・・Ｘ１１！、５・・・ウェーハ
、６・・・支持部、７・・・揺動テーブル、８・・・Ｘ
＋１８！レジスト、９・・・ブラッド反射する基板、１
ｏ・・・パターン層、１１・・・反射Ｘ線、θＢ・・・
プラ、ッグ角。 ゝゝｔゴ・ 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露光光線に対してブラッグ反射可能な材料と、前記
   光線に対しては有効な反射を行なわない材料とで表面パ
   ターンを形成してマスクを形成し、前記露光光線をこの
   マスクに照射しその反射光によって被露光体へのパター
   ン露光を行なうことを特徴とする露光方法。 ２、露光光線はＸ線であり、マスクは単結晶シリコン板
   上に金又はポリイミド系樹脂でパターンを形成してなる
   特許請求の範囲第１項記載の露光方法。 ３、露光光線はブラッグ角でマスクを照射し、被露光体
   は反射光に対して直角に方向付けしてなる特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の露光方法。 ４、ブラッグ反射する材料と有効なブラッグ反射を行な
   わない材料とで表面パターンを形成したマスクと、この
   マスクの表面に露光光線を照射する光源部と、前記マス
   クからの反射光照射位置に被露光体を支持する支持部と
   を備えたことを特徴とする露光装置。 ５、光源部はＸ線源である特許請求の範囲第４項記載の
   露光装置。 ６、支持部はマスクないし反射光に対する被露光体の角
   度を任意に変化し得るよう構成してなる特許請求の範囲
   第４項又は第５項記載の露光装置。