JPS63129621A - Ｘ線露光方法 - 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】 〔概要〕 大きさを持つ発散Ｘ線源を光源にしてマスクパターンを
ウェーハ上のレジストｕｔｔに転写する露光において、 マスクパターンに対して、転写像の位置ずれに関する補
正に加えて、半影ボケに関する補１Ｅをすることにより
、 レジスト膜のパターン化精度を一層高めたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、大きさを持つ発散Ｘ線源を光源にしてマスク
パターンをウェーハ上のレジスト膜に転写するＸ線露光
方法に係り、特に、マスクパターンの補正に関す。

半導体集積回路（ＩＣ）などを製造する微細加工技術の
一つとして、ウェーハ上のレジスト膜をパターン化する
ためレジスト膜に微細パターンを露光する技術がある。

この露光には、マスクパターンを転写する方式と細いビ
ームでパターンを描画する方式とがある。

そして今までに用いられている露光では、転写方式はス
ループットが大きいものの紫外線などを照射光とするた
めパターンの微細化が進むと解像度に難があり、描画方
式はスループットが小さい難がある。

上記のＸ線露光は、高スループツトを確保しながら照射
光のＸ線が解像度を高めることにより、高度の微細化加
工に利用出来るものとして実用化を期待されているが、
転写のずれによるレジスト膜のパターン化精度の低下を
防止する補正が必要である。

〔従来の技術〕

第４図は、大きさを持つ発散Ｘ線源を光源にしてマスク
パターンをウェーハ上のレジスト膜に転写するＸ線露光
の従来方法の模式側面図である。

同図において、１は大きさを持つ発散Ｘ線源からなる光
源、２はウェーハに被着されて露光対象となるレジスト
膜、３はレジスト膜２パターン化の所望寸法に寸法を合
致させたＡｕなどのＸ線吸収体膜からなるマスクパター
ン４をＸ線透過膜に設けてなるマスク、である。

レジスト膜２は光源ｌに対向してその間にマスク３が介
在し、光源１からマスク３までの距離は数１０ｃｍ程度
、マスク３からレジスト膜２までの距離は数１０μｍ程
度である。また光源１のＸ線出射領域の大きさは数ＩＩ
ＩＩＩｌφ程度である。

光源１からのＸ線は、マスク３を通過する際にマスクパ
ターン４に吸収されて、マスク３に近接しているレジス
トＩＪ　２にマスクパターン４の転写像を露光しレジス
ト膜２を感光させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記露光方法においては、感光したレジス
ト膜２を現像してパターン化すると、形成されたレジス
トパターンは、その寸法がマスクパターン４の寸法（レ
ジスト膜２パターン化の所望寸法に合致させた寸法）か
らずれたものとなり、所望寸法に対して精度が低下する
問題がある。

即ち、レジスト膜２をポジ型にした場合を例に取ると第
５図に示す如（、マスクパターン４およびその転写によ
り形成されたレジストパターン５における中央部（光源
１から垂線の立つ位置）のパターンをそれぞれ４ａおよ
び５ａ、周辺部（前記垂線の立つ位置の周囲）のパター
ンをそれぞれ４ｂおよび５ｂとすれば、パターン５ａの
中心はパターン４ａの中心に一致しているものの、パタ
ーン５ｂの中心はパターン４ｂの中心から外側にずれて
いる。このずれを位置すれと称する。

然も更に細かく見ると、パターン４ａｓ　５ａ、４ｂ。

５ｂの幅寸法をそれぞれＷｌ　、Ｗｌ　、Ｗ２　、Ｗ２
とすれば、Ｗ　１　＞　Ｗ　１　、　ｗ　２　＞　Ｗ２
、（Ｗ２−Ｗ２　）＞　（ｗ　１　　Ｗ＋）　、といっ
た具合に、パターン幅にずれの生ずる場合が多い。

そして、レジスト膜２がネガ型の場合も同様である。

これらのずれは、実用上の面でマスク３が僅かとはいえ
レジスト膜２から離れていることが一原因となっている
ので、除去が困難である。

そこで、所望寸法に対するレジストパターンの精度を高
めるため、マスクパターン４に上記ずれの分の補正を施
すことが提案された。

それは、光源ｌからレジスト膜２までの距離に対する光
源ｌからマスク３までの距離の比に比例させて、マスク
パターン４を縮小するものである（本出願人の開示によ
る特願昭６１−０６１６４１号）。

この補正は、光源１からのＸ線の非平行性即ち発散性に
よって位置ずれが発生していることに着目している。

ちなみに、紫外線などを平行にして照射する今までの露
光方法の場合には、位置ずれの発生がない。

このため上記補正の施されたマスクを使用する露光では
、主として位置ずれのみが補正されて、上述のパターン
幅のずれが殆ど補正されずに残る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、上述のＸ線露光を行う場合に、上述の位
置ずれ補正に加えて、光源ｌが大きさを持つために発生
しレジスト欣２上の位置によって異なる半影ボケにより
、レジスト膜２の感光領域幅が変化する分をマスクパタ
ーンのパターン幅で補正したマスクを用いる本発明のＸ
線露光方法によって解決される。

本発明によれば、上記半影ボケに対する上記パターン幅
の補正値は、その補正の前のマスクパターンによりレジ
スト膜２に照射されるＸ線のエネルギーのレジスト膜２
面に対する分布を該半影ボケに基づいて算出し、その分
布とレジスト膜２の感光に要するエネルギーとの突き合
わせにより、マスク上の位置に応じて求めるのが良い。

〔作用〕

先に述べたパターン幅のずれ、即ちレジストパターンの
幅がマスクパターンの幅に対してずれる現象は、レジス
ト膜２に照射されるＸ線のエネルギーのレジスト膜２面
に対する分布と、レジスト膜２の感光に要するエネルギ
ーとの兼ね合いによって生じ、その分布の形態は、主と
して上記半影ボケによって支配される。

従ってマスクパターンの幅の補正値をＬ記方法によって
求め、先に述べた位置ずれ補正と上記補正値による幅の
補正（後述の半影ボケ補正）との両方をマスクパターン
に施すことにより、形成されるレジストパターンは、位
置すれと共にパターン幅のずれが補正されて所望寸法に
対する精度が一層向上する。

〔実施例〕

以下、本発明方法の実施例について第１図〜第３図を用
い説明する。

第１図は本発明方法実施例の模式側面図、第２図は実施
例に使用するマスクを説明する側面図、第３図は半影ボ
ケ補正の説明図（ａ）〜（Ｃ）、である。

全図を通じ同一符号は同一対象物を示す。

第１図に示す実施例の方法は、第４図図示従来方法のマ
スク３の代わりに、以下に説明する補正の施したマスク
パターン７を設けてなるマスク６を使用したものであり
、その他は従来方法と同じである。

マスク６を説明する第２図は、レジスト膜２をポジ型に
した場合の例を示し、第５図に対応させである。

第２図において、マスクパターン７およびその転写によ
りレジスト膜２がパターン化されて形成されたレジスト
パターン８における、中央部（光源１から垂線の立つ位
置）のパターンをそれぞれ７ａおよび８ａ、周辺部（前
記垂線の立つ位置の周囲）のパターンをそれぞれ７ｂお
よび８ｂとし、パターン７ａ、８ａ、７ｂ、８ｂの幅寸
法をそれぞれＷ３、ｗ３、Ｗ、　、Ｗ４とすれば、パタ
ーン７ａは、従来例の対応するパターン４ａに対して中
心が一致し且つＷ３〈ＷＩであり、パターン７ｂは、従
来例の対応するパターン４ｂに対して中心が内側に移動
し且つＷ４くＷｚである。然も（Ｗｚ−ｗ４）＞　（ｗ
、−Ｗｚ）である。

Ｗ４のＷｚに対する中心の移動は、先に述べた位置ずれ
補正によるものであり、Ｗ３およびｗ４のＷ、およびＷ
ｚに対する差異は、先に問題にしたパターン幅のずれに
対する補正で、主として次ぎに説明する半影ボケ補正に
よるものである。そしてこの差異は、ｗ３およびｗ４を
それぞれＷ。

およびＷｚに略等しくさせる。

半影ボケ補正に関しては、半影ボケによりパターン幅に
ずれが生ずることの説明によって理解出来る。

即ち第３図（ａ）において、マスク３を使用した場合を
例に取ると、光源１のＸ線出射領域が大きさを持つため
、マスク３のマスクパターン４におけるパターン４ａお
よび４ｂの端部を逼るＸ線は、幾何学的に見ると成る拡
がりを持ってレジストＩｆ！　２を照射する。このため
パターン４ａの転写像にはｂ１の大きさのボケが、また
パターン４ｂの転写像にはｂｌ　（＞ｂ、）の大きさの
ボケが発生する。このボケを半影ボケと称する。

この際パターン４ｂの転写像にはａの大きさの位置ずれ
も発生するが、ここではパターン幅のずれに対する半影
ボケ補正を主題とするので、位置ずれに関する説明は省
略する（位置ずれは先に述べた位置ずれ補正によって補
正される）。

上記の半影ボケのため、レジスト膜２に照射されるＸ線
のエネルギーのレジスト膜２面に対する分布は、第３図
（ｂｌに実線で示すＡの如くになる。

即ち転写像の部分はエネルギーが略０でその両側がエネ
ルギー大となり、両者の境は半影ボケにより傾斜してい
る。その傾斜は、ｂｌ〉ｂｌの関係からパターン４ｂの
転写像部の方が緩やかである。

そして、パターン４ａおよび４ｂの転写像部における傾
斜上端の幅をそれぞれＵ、およびｕｚ　、Ｍ斜下端の幅
をそれぞれｖｌおよびｖｌとすれば、ｕｌ　＞Ｗ、＞ｖ
ｌ、（ｕ＋　＋ｖｌ　）／２＃Ｗ１、ｕ　２　＞　Ｗｌ
　＞　Ｖ　２、（ｕｚ　＋Ｖ２　）／２’Ｗｚ、（ｕｚ
　　　Ｗｌ　）＞　　（ｕｌ　　　ｗ、）　　、　（Ｗ
ｌ　　　Ｖ２）＞　（Ｗｌ　　ｖ　Ｈ）　、となる（　
Ｗ　＋およびＷｌは、パターン４ａおよび４ｂそれぞれ
の幅寸法）。

一方、レジスト膜２は、エネルギーの大きな部分で感光
し小さな部分で不感光となり、その感光に要するエネル
ギーは、鎖線で示すＢの如くＡにおけるエネルギー大の
部分に近い位置にある。それは、Ａのエネルギーの大き
な部分をＢより僅かに大きくなるようにして露光するの
が一般であることによる。

そして、パターン４ａおよび４ｂの転写像部におけるＡ
とＢとの交点の間隔を、それぞれＷｌおよびｗ２とすれ
ば、レジスト膜２の感光領域はＷｌおよびＷｌの外側に
なり、レジスト膜２がポジ型の場合に形成されるレジス
トパターン５におけるパターン５ａおよび５ｂの幅寸法
は、第３図（Ｃ）に示すようにそれぞれＷｌおよびＷｌ
となり、先に述べたように・Ｗ嘗＞Ｗｌ　、Ｗｌ　＞Ｗ
ｌ・　（Ｗｌ　　Ｗ１）＞　（Ｗ　１　　Ｗｌ　）　、
の状態となる。

以、ヒのことから、半影ボケによるパターン幅のずれを
補正する半影ボケ補正は、第３図中）におけるＡとＢと
の交叉点の間隔のＷｌがＷ、にまたｗ２がＷｌになるよ
うに、Ａにおける傾斜の幅を破線で示す如く内側に移動
させれば良いことが判る。Ｗｌに対する移動量（レジス
ト膜２における補正値）は両側からそれぞれＣ１であり
、Ｗｌに対しては同じ（Ｃ２（＞ｃＩ）である。この移
動は、パターン４ａおよび４ｂの幅寸法Ｗ１およびＷｌ
をそれぞれＣ・およびＣ２に応じて小さくすることによ
り実現され、小さくしたその幅寸法がそれぞれ先に述べ
たＷ３およびＷ４に相当するものになる（位置ずれ補正
が加わってＷ３およびＷ４になる）ことも理解できる。

そして、エネルギー分布へが事前に算出可能であり、レ
ジスト膜２の感光に要するエネルギーＢも既知であるこ
とから、上述の半影ボケ補正が実行可能であることを理
解されよう。

なお、マスクパターン４の膜厚が大きくなるとパターン
幅寸法Ｗ１やＷｌの実効的な値が変化して来るが、その
場合でもエネルギー分布Ａの事前算出が可能であるので
、半影ボケ補正の実行には支障を来さない。

また、以上の半影ボケ補正の説明は、レジスト膜２がネ
ガ型の場合にも適用出来る。

実際の実行にあたっては、先ず位置ずれ補正を行い、こ
の補正のなされたマスクパターンに対して半影ボケ補正
を行うのが良い。そしてこのように補正されたマスクパ
ターンが先に説明したマスクパターン７となる。

なお、上述した半影ボケ補正の説明において肝心なこと
は、レジスト膜２に照射されるエネルギー分布Ａとレジ
スト膜２の感光に要するエネルギーＢとの交点に着目し
て補正値を求めることにあり、半影ボケ補正は、パター
ン幅寸法Ｗ、およびＷｌを小さくすることに限定するも
のではない。

また、パターン幅にずれを生じさせる原因には、上述し
た半影ボケの他に例えばＸ線の回折などがあるが、それ
によるずれは、半影ボケによるずれに比して極めて小さ
い。

以上のことから、マスクパターン７を設けてなるマスク
６を使用した露光により、形成されるレジストパターン
８は、所望寸法に対して極めて精度の高いものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、大きさを持
つ発散Ｘ線源を光源にしてマスクパターンをウェーハ上
のレジスト膜に転写する露光において、レジスト膜のパ
ターン化精度を一層高めることが可能になり、高度の微
細化加工に対応出来る露光の提供を可能にさせる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法実施例の模式側面図、第２図は実施
例に使用するマスクを説明する側面図、 第３図は半影ボケ補正の説明図、 第４図は従来方法の模式側面図、 第５図は従来方法の問題点説明図、 である。 図において、 １は光源、 ２はレジスト膜、 ３．６はマスク、 ４．７はマスクパターン、 ４ａ、　４ｂは４におけるパターン、 ７ａ、　７ｂは７におけるパターン、 ５．８はレジストパターン、 ５ａ、　５ｂは５におけるパターン、 ８ａ、８ｂは８におけるパターン、 Ｗ１〜Ｗ４、ｗ１〜ｗ４はパターンノ幅寸法、Ａは２に
照射されるＸ線のエネルギー分布、Ｂは２の感光に要す
るエネルギー、 ａは位置ずれの大きさ、 ’ｂ、、ｂ２は半影ボケの大きさ、 ＣＩ、Ｃ２は２における半影ボケ補正値、である。 氷、４１ｅ月方３去す老例ｎオ曖代！・１面ｍ第　１　
図 す記例【二僧ボす：５７スク含説明ｌイ則面図第　２　
図 半影ボ°ケ判＃＊／７占え咽図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）大きさを持つ発散Ｘ線源を光源にし、その光路にマ
   スクとレジスト膜被着のウェーハとを順に配置して、該
   マスクに設けられたマスクパターンを該レジスト膜に転
   写する露光において、該マスクに、該光源から該レジス
   ト膜までの距離に対する該光源から該マスクまでの距離
   の比に比例させて該マスクパターンを縮小し、且つ該光
   源が大きさを持つために発生し該レジスト膜上の位置に
   よって異なる半影ボケにより、該レジスト膜の感光領域
   幅が変化する分を該マスクパターンのパターン幅で補正
   したマスクを用いることを特徴とするＸ線露光方法。 ２）上記半影ボケに対する上記パターン幅の補正値は、
   その補正の前のマスクパターンにより上記レジスト膜に
   照射されるＸ線のエネルギーの該レジスト膜面に対する
   分布を該半影ボケに基づいて算出し、その分布と該レジ
   スト膜の感光に要するエネルギーとの突き合わせにより
   、マスク上の位置に応じて求めることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線露光方法。