JPS62262428A - リソグラフイ−用マスク - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大規模集積回路（ＬＳＩ　）などの豪細パタ
ーンをＸ線露光によりつニア１等に焼付ける際に用いる
リソグラフィー用マスクに閃するものである。

〔従来の技術〕

Ｘ線リソグラフィーは、Ｘ線固有の直進性、非干渉性、
低回折性などに基づき、これまでの可視光や紫外光によ
るリソグラフィーより摩れた多くの点を持っており、サ
ブミクロンリソグラフィーの有力な手段として注目され
つつある。

Ｘ線リソグラフィーは可視光や紫外光によるリソグラフ
ィーに比較して多くの災位点を持ちながらも、Ｘ線源の
パワー不足、レジストの低感度、アライメントの困難さ
、Ｖスフ材料の選定及び加工方法の困難さなどから、生
産性が低く、コストが高いという欠点があり、実用化が
遅れている。

その中でＸ線リソグラフィー用マスクを取上げてみると
、可視光および紫外光リソグラフィーでは、マスク材保
持体（即ち′光線透過体）としてガラス板および石英板
が利用されてきたが、Ｘ腺すソグラフィーにおいては利
用できる光線の波長が１〜２００人とされており、これ
までのガラス板や石英板はこのＸ線波長域での吸収が大
きく且つ厚さも１〜２Ｍと厚くせざるを得ないためＸ線
を充分に透過させないので、これらはＸ線リソグラフィ
ー用マスク材保持体の材料としては不適である。

ｘｇ透過率は一般に物質の密度に依存するため、Ｘ線リ
ソグラフィー用マスク材保持体の材料として密度の低い
無機物や有機物が検討されつつある。この様な材料とし
ては、たとえばベリリウム（Ｂｅ　）、チタ７　（Ｔｌ
　）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）の単体およびそれ
らの化合物などの無機物、またはポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエステル、パリレン（商品名、ユニオンカーバ
イド社製）などの有機物が挙げられる。

これらの物質をＸ線リソグラフィー用マスク材保持体の
材料として実際に用いるためには、Ｘ線通過量をできる
だ（す大きくするために薄膜化することが必要であり、
無機物の場合で数μｍ以下、有機物の場合で数＋２ｍ以
下の厚さに形成することが要求されている。このため、
たとえば無機物薄膜およびその複合膜からなるマスク保
持体の形成にあたっては、平面性に優れたシリコンウェ
ハー上に蒸着などによって窒化シリコン、酸化シリコン
、窒化ボロン、炭化シリコンなどの薄膜を形成した後に
シリコンウェハーをエツチングによって除去するという
方法が提案されている。

一方、以上の様なマスク材保持体上に保持されるＸ線リ
ソグラフィー用マスク材（Ｉ！０ちＸ線吸収体）として
は、一般に密度の高い物質たとえば金、白金、タングス
テン、タンタル、銅、ニッケルなどが好ましい。この様
なマスク材は、たとえば上記Ｘ線透過膜上に一様に上記
高密度物質の薄膜、望ましくは０．５〜１卿厚の薄膜を
形成した後、レジストを塗布し、該レジストに電子ビー
ム、光などにより所望のパターン描画を行ない、しかる
後にエツチングなどの手段を用いて所望パターンに作成
される。

第６図は従来のリソグラフィー用マスクの一例を示す平
面図、第７図は第６図に示した従来のリソグラフィー用
マスクを第６図の八−入線で切断した断面図、第８図は
このリソグラフィー用マスクを用いてステップアンドリ
ピート方式により行なうＸｌｓ露光露光性写法様を示す
模式的断面図である。

第６図及び第７図に示す様に、従来のリソグラフィー用
マスク（１０）は、マスク材保持薄膜（１）と、該マス
ク材保持￥ＪＭ　（１）にパターン状に付与されたマス
ク材（２）（第６図では不図示）と、該パターン状に付
与されたマスク材（２）を囲む様に前記マスク材保持薄
膜（１）の周辺σＳに付与された遮へい１障（３）とを
宥り一事にギＩ　Ｆマスク材保持薄膜を保持するための
環状保持基板（４）を有している。このようなリソグラ
フィー用マスク（１０〕には、マスク材が前記マスク材
保持薄表（１）にパターン状に付与された、正方形など
所定形状寸法の露光領域（５〕と、前記遮へい薄、膜（
３）が前記マスク材保持薄膜（１）に付与された周辺部
遮へい領域（６）とが形成されている。

第６図に示した正方形状の境界（７）の内側の部分が前
記露光領域〔５〕、即ちマスクパターンなウェハに１回
の露光で焼付ける部分であり、正方形状の境界（７）の
外側の部分が前記周辺部遮へい領域、即ち前記マスク材
保持薄膜（１）に前記遮へい薄膜（３）が付与されてい
る部分である。前記パターン化されたマスク材（２）と
遮へい簿膜（３）とは、Ａｕなどの同一材料からなり、
又それらの厚さも同一である。

ところで、量産されるＬＳＩのうち最高集積度のものに
ついては、加工寸法の微小化とそれに伴う位２合わせ精
度の高度化の要求により、直征１００１ｍや１２５ｍ１
１の半導体ウエノ１上に一度にパタ−ノを焼付ける方式
よりも、ウェハ表面を複数ブロックに分けて、固定した
マスクに対してウエノ１をステップ移動させては次々と
焼付ける所謂ステップアンドリピート方式のほうが大勢
を占める傾向にある。これは、ウェハ表面の処理プロセ
スの段階により、ウェハが全体的に伸縮又は部分的に歪
み、ウェハ全面を一括して焼付ける方式であるとウェハ
全面にわたって良好なアライメント状態を確保できない
のが主な理由である。この傾向は光学レンズによる投影
焼付けだけでなく、Ｘ線による焼付けにおいても当然あ
てはまることである。

第６図及び第７図に示す様な従来のリソグラフィー用マ
スク（１０）を用いてステップアンドリピート方式のＸ
線露光転写を行なう場合のウェハ上での露光状態は、第
８図に示す通りである。第８図において第６図および第
７図と同一符号は対応する部分を示し、マスク（ｌＧ）
はウェハ（１１）の直上に固定され、その上方から線源
部（１２）によりＸ線の照射を受ける。

線源部（１２）は、真空の内部に電子ビーム発生用のｉ
−＋−銃（１３）と、この電子銃（１３）からの電子ビ
ームの照射を受けて例えば波長１〜５０人の軟Ｘ線を発
生する金８ターゲツ）（１４）とを備えており、ターゲ
ラＩ−（１４）から生じた軟Ｘ線は窒（１５）から外部
へ照射されるようになされている。

またこの窓（１５）から見たターゲラ）（１４）の軟Ｘ
線放射面（１！子ビ一ム照射面）の大きさＳを線源の見
かけの大きさと云い、これは小さければ小さいぼど好ま
しく、一般的には幅寸法でＳ＝２〜５Ｗ程度である。尚
（１６）はシャッタである。

この図の例ではマスク（１０）が前述のように固定配置
され、その下でウェハ（１１）が図中左方向にストロー
クＸのステップ置でステップ移動する。

従って（Ｐ、）は図示状態にてマスク（１０）の露光領
域（４）の回路パターンが９九転写されたつエム（１１
）表面上の被露光領域（チップ）であり、（Ｐ２）は次
のステップ移動によって露光転写される被露光領域（チ
ップ）であり、それらの間の間隔部分（Ｄ）は通常スク
ライプ線ないしダイシング線と呼ばれるチップとチップ
の分離領域で、その幅寸法（ＳＬ）は極力小さいほうが
良いことは述べるまでもない。

第８図において、マスク（１０）の環状保持基板（４）
の内側のマスク領域（６）部分に照射された軟Ｘ線は、
その遮へい薄膜（３）によって吸収されるものの一部が
透過してウェハ（０）の被露光領域（Ｐ、〕の周辺部を
照射する。この周辺部の照射強度はマスク（１０）の露
光領域（５）による被露光領域ＣＰ、〕への軟Ｘ線照射
強度より小さい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ステップアンドリピート方式ニよる場合
、わずかではあるが前記周辺部への余分なＸ線照射が防
り合う被露光領域（チップ）を感光させてしまう。この
ため露光転写されたウェハ上のレジストの焼付パターン
のコントラスト低下、従ってエツチング等加工精度の低
下をもたらす。

この結果、極端な場合には、パターン焼付は自体が不首
尾に終る結果となっていた。

〔問題点を解決するための手段〕

発明では、マスク材保持薄膜と、該マスク材保持薄膜に
パターン状に付与されたマスク材と、該パターン状に付
与されたマスク材を囲む様に前記マスク材保持薄膜に付
与された遮へいＭＢとを有するリソグラフィー用マスク
において、前記遮へい薄膜のＸ線透過率が前記パターン
状に付与されたマスク材のＸ線透過率よりも小さいこと
を特徴とするリソグラフィー用マスクを提供する。

その一つの態様は、前記遮へい薄膜の厚さと前記パター
ン状に付与されたマスク材の厚さとが異なるリソグラフ
ィ用マスクである。

又別の態様は、前記遮へい薄膜の材料と前記パターン状
に付与されたマスク材の材料とが異なるリソグラフィー
用マスクである。

更に別の態様は、前記遮へい薄膜と前記パターン状に付
与されたマスク材との厚さと材料との双方が異なるリソ
グラフィー用マスクである。

（作　用〕 本発明のリソグラフィー用マスクは、遮へい１隨のＸ名
′：３ン后高寓ルパ々−ソ什亡躬各７７ｈ好ハＹ線透過
率よりも小さくして、露光領域周囲へのＸ線のかぶりを
狙止することができる。

具体的には、前記遮へい薄膜のＸ線透過率は前記パター
ン化されたマスク材のＸ線透過率に較べて１／２〜１／
１０であることが好ましく、１／２〜１／４であること
がより好ましい。

前記数値範囲のうち１７２という値は、遮へい薄膜のｘ
Ｉｆａ透過率とパターン化されたマスク材のＸ線透過率
との比が１／２以下の値であるときに、レジスト像のコ
ントラストを向上させるという本発明の目的をより好ま
しく達成できるということから定まった値である。

又、前記数値範囲のうち１／１Ｇ　、　１／４という値
は、生産性や生産コスト等の点とレジスト像のコントラ
ストの向上という点との双方を鑑みたときの、遮へい薄
膜のＸ線透過率とパターン化されたマスク材のＸ線透過
率との比が、好ましくは１／１０以上、より好ましくは
１／４以上となることから定゛　まった値である◎ 本発明における遮へい薄膜は、マスク材保持薄膜にマス
ク材を付与する工程と同時に作成しても構わないし、前
記工程とは別の工程で作成してもよい。

その作成方法は、蒸着法、　ＣＶＤ法、スパッタリング
法、電着法（電気メツキ法）等一般的な薄膜作成方法の
何れであってもよい。

以下１本発明の実施例について詳細に説明するつ〔実施
例〕 第１図は、本発明のリソグラフィー用マスクの第１の実
施例を示す平面図であり、第２図は第１図に示す本発明
のリソグラフィー用マスクを第１図のＢ−Ｂ線で切断し
た断面図である。

第１図及び第２図において、表面に酸化物層を設けたシ
リコン単結晶等からなる環状保持基板（１７〕は、下面
にポリイミド等からなるマスク材保持薄膜（１９〕を保
持している。このマスク材保持薄膜（１９）には、パタ
ーン化された金のマスク材（２１ｂ）（第５図では図示
せず）をもつ露光領域（２０）と、その周囲を囲む金か
らなるＸ線の遮へい薄膜（Ｚｔａ　）からなる周辺部遮
へい領域（２２）とが形成されている。ここでパターン
化されたマスク材（２１ｂ　）の厚さは０．５〜０．７
−１Ｘ線の遮へい薄膜（２１ｍ　）の厚さは１．０〜１
．５μｍであるのが好ましく、本実施例では前者は０．
６μｍ、後者は１．２μｍであった。

以下、第１図及び第２図に示した本発明リソグラフィー
用マスクの一実施例の作成方法の一例について、第３図
を用いて説明する。尚、第３図は本発明リソグラフィー
用マスクの一実施例の作成方法の一例を説明するための
模式的断面工程図である。

先ず、表面に酸化物層を設けたシリコンから成る環状保
持基板（１７〕と、該環状保持基板（１７）に周辺を保
持されたポリイミド等から成るマスク材保持薄膜（１９
）とを有するマスクブランク（３０）を常法により作成
した（第３図１））。

次に、上記マスク材保持薄膜（１９〕上−面に、０．６
μｍ厚の金から成るマスク材（ａ４）の薄膜を形成しく
第３図２））、更にその上にフォトレジストｆｅｅ’ｓ
　　、′Ａ　＋ｌ　　　！　　　／１ＷｒＱ　　ＦＴ７
１４Ｎ　　　Ｎ　　　　　　　Ｌｅ　　−テ　　Ｊ、　
　　Ｌ　　Ｉ−Ｊテスト（３５）のパターンユングを所
定の方法により行ない（第３図４））、然る後装フォト
レジスト〔３５〕のパターンをもとにマスク材（３４）
をエツチングして、マスク材（３４）のパターンを作成
した（第３図５））。尚、この際、第３図４）及び５）
に示した様に、マスク材（３４）のパターンを［ｔｒ様
にマスク材保持薄膜（１９）周辺上のマスク材（３４）
をエツチングせずに残した。

フォトレジスト（３５）を除去した後、マスク材保持薄
膜（１９）上に形成したマスク材（３４）のパターン部
（２０）や周辺残部（２２）の上−面に新たにフォトレ
ジスト（３８）を塗布した（第３図６））。

上記周辺残部（３７）上のフォトレジスト（３８）を除
去し九後（第３図７））、該周辺残部（３７）のマスク
材の上に電気メツキ法により０，６μｍ厚の金から成る
層（３９）を形成した（第３図８））。

フオトレジス）（３８）を除去して、本発明の一実施例
のリソグラフィー用マ：スクを作成し終えた（第３図９
））。

筺３図においで一本益明に篠ス；庶へい痛障ｒ９１ａ）
とはマスク材保持薄膜（１９）上周辺残部（２２）のマ
スク材の暦と該層上に形成された層（３９）との積層膜
を指す。

このように、遮へい薄１ｊｌ（２１１）の厚さをパター
ン状に付与されたマスク材（２１ｂ　）の厚さよりも厚
くすることにより、Ｘ線の１かぶり”を遮へい薄膜（２
０）で阻止することができた。

駕４図は、本発明のリソグラフィー用マスクの第２の一
実施例を示す平面図であり、第５図は第４図に示す本発
明のリソグラフィー用マスクを第４図のＣ−Ｃ線で切断
した断Ｉ図である。第４図及び第５図における符号は、
夫々第１図及び第２図における符号がさし示すものと同
じものをさすので、ここではその説明を省略する。但し
、本実施例においては、パターン化されたマスク材（２
１ｂ）　（第７図では図示せず）はＴａからなり、遮へ
い薄膜（２ｔａ　）はムＵからなる。又、本実施例にお
いてそれらの厚さは０．８声で同一である。

以上記した第２の実施例のリソグラフィー用マスクは、
Ａｕかうなる遮へい薄膜（２１ｍ　）をマスク材保持薄
膜（１９）上に形成する工程と、Ｔａのマスク材保持薄
膜（１９）上に付与し、該マスク材をパターン化する工
程とを別々に行なう事により作成した口 このように、遮へい薄膜（２１ＪＩ　）とパターン化さ
れたマスク材（２１ｂ　）との夫々の材料を異ならせ、
前者のＸ線透過率を後者のＸ線透過率よりも小さくする
ことにより、Ｘ線の１かぶり”を阻止することができた
。

本発明のリソグラフィー用マスクの第３の実施例を、第
１図及び第２図を用いて説明する。

本実施例においては、遮へい薄膜（２１ｍ　）はＡ面１
らなり、その厚さは１．１μｍ、パターン状に付与され
たマスク材（２１ｂ）（第２図では不図示）はＷかうな
り、その厚さは０．９１ｉｎである。

このように、遮へい薄膜（２１ｍ　）及びパターン状に
付与されたマスク材（２１ｂ　）の材料及び厚さの双方
を異ならせることにより、夫々のＸ線透過率を異ならせ
（遮へい薄膜（２１ｍ　）のＸ線透過率をパターン状に
付与されたマスク材（２１ｂ）のそれより小さくシ）、
これによってＸ線の°かぶり″を阻止することができた
。

遮へい薄膜（２１Ｊｌ　）の材料としては、Ｘ線の吸収
係数の大きな材料である入ｕ　、　Ｔａ　、　Ｐｂ　、
　Ｗ　。

等が好適に用いられ、パターン状に付与されたマスク材
（２１ｂ　）の材料としては、欠陥が少なくドライエツ
チングで微細パターンの作成が可能なＮｉ、　Ｃｒ　、
　Ｔａ　、　Ｗ等が好適に用いられる。

〔効　果〕

本発明は、遮へい薄膜のＸ線透過率をパターン化された
マスク材のＸ線透過率よりも小さくすることにより、Ｘ
線の“かぶり”を遮へい薄膜のみで十分に阻止できるの
で、ステップアンドリピート方式のＸ線露光転写に用い
た際のレジスト像のコントラストの向上に有効である。

本発明によるリソグラフィー用マスクは、その作成工程
が容易であり、特に新たな別部材を用いる必要がないの
で、アテイメントに困ｌを来したりすることもない。

持するための保持基板を設ける場合であっても、該保持
基板は厚さ等の均一な一般に用いられるものであればよ
いので、前記保持基板の厚さの不均一から生じる歪みに
よる精度不良といった間型が起こることがなく、良好な
リソグラフィーを実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリソグラフィー用マスクの一実施例を
示す平面図であり、第２図は第１図に示す本発明のリソ
グラフィー用マスクを第１図のＢ−Ｂ線で切断した断面
図である。 第３図は本発明のリソグラフィー用マスクの一実施例の
作成方法の一例を説明するための模式的断面工程図であ
る。 第４図は本発明のリソグラフィー用マスクの一実施例を
示す平面図であり、第５図は第４図に示す本発明のリソ
グラフィー用マスクを第４図のＣ−Ｃ線で切断した断面
図である。 第６図は従来のリソグラフィー用マスクの一例４Ｊ纂す
正討Ｍ−セａ１　　拵り譚Ｌ々舘Ｃ圀νｆ；千停＋のリ
ソグラフィー用マスクを第６図のＡ−入線で切断した断
面図である。 第８図は従来のリソグラフィー用マスクを用いてステッ
プアンドリピート方式により行なうＸ線露光転写法の態
様を示す模式的断面図である。 １７・・・保持基板 １９・・・マスク材保持薄膜 ２０・・・露光領域 ２１ｍ・・・遮へい薄膜 ２１ｂ・・・マスク材 ２２・・・マスク領域 出　願　人　　キャノン株式金社 Ｚｌか フｆＪ−。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク材保持薄膜と、該マスク材保持薄膜にパタ
   ーン状に付与されたマスク材と、該パターン状に付与さ
   れたマスク材を囲む様に前記マスク材保持薄膜に付与さ
   れた遮へい薄膜とを有するリソグラフィー用マスクにお
   いて、前記遮へい薄膜のＸ線透過率が前記パターン状に
   付与されたマスク材のＸ線透過率よりも小さいことを特
   徴とするリソグラフィー用マスク。
2. （２）前記遮へい薄膜のＸ線透過率が前記パターン状に
   付与されたマスク材のＸ線透過率の１／２〜１／１０で
   ある、特許請求の範囲第（１）項に記載のリソグラフィ
   ー用マスク。
3. （３）前記遮へい薄膜の厚さと前記パターン状に付与さ
   れたマスク材の厚さとが異なる、特許請求の範囲第（１
   ）項に記載のリソグラフィー用マスク。
4. （４）前記遮へい薄膜の材料と前記パターン状に付与さ
   れたマスク材の材料とが異なる、特許請求の範囲第（１
   ）項又は第（３）項に記載のリソグラフィー用マスク。