JPH02181905A - Ｘ線露光装置及び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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体製造装置、特にＸ線マスクと被露光材と
のアライメント性に優れたｘｗｉｎ光装置及びＸ線露光
方法に関する。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路の高密度化及び高速化に伴い、集
積回路のパターン線幅が約３年間で７０％に縮小される
傾向にある。

大容量メモリ素子（例えば４ＭＤＲＡＭ）の更なる集積
化により、１６Ｍｂｉｔ容量のもの等では０．５μｍル
ールのデバイス設計が行われる様になってきた。この為
焼付装置も一層の高性能化が要求され、転写可能な最小
線幅が０．５μｍ以下という高性能が要求され始めて来
ている。その為露光光源波長としてＸ線領域（７乃至１
４人）の光を利用したｘｌｌ；Ａ露光装置が開発されつ
つある。

上記Ｘ線露光装置は第１図示の様に、Ｘ線発生［（Ｘ−
Ｒａｙ）と露光チャンバー２０とシリコンウエ八等の被
露光材２５を所定位置に固定するウェハチャック２６と
Ｘ線マスク２４を所定位置に固定するマスクチャックｚ
２とアライメント光源とアライメント検出部２３等を主
要な要素として構成されている。

これらｘｗｉｎ光装置に用いられるマスク構造体として
は、例えば、第６図に示す様に、シリコンウェハｌ上に
化学気相堆積法等により２μｍ程度の硅素化合物、特に
窒化硅素や炭化硅素等の膜２が僅かに引７張り応力をも
つ様に形成される（第６図ａ）。次に膜２の表面に金等
のＸ線を良く吸収する材料により吸収体のパターン３を
形成しく第６図ｂ）、次いでシリコンウェハｌを、裏面
から必要な領域（Ｘ線を透過せしめる為の領域）のみエ
ツチングにより除去すると、無機？Ｉｉ膜２がシリコン
ウェハｌ上に緊張保持された状態のマスクが得られる。

しかしながらこのままの状態ではシリコンウェハｌが薄
い為、強度が小さく取扱いにも実用にも不便である為、
第８図ｄに示す様に補強体４を接着剤５により接着して
用いるのが普通である。

（発明か解決しようとしている問題点）以上の如きＸ線
マスクの吸収体を保持するＸ線透過膜としては、窒化硅
素が保持枠となるシリコン基板と近い熱膨張係数を有す
ることから有望視されている。これらのＸ線透過膜はＸ
線透過率から見れば薄い程よいが、逆に機械的強度の点
からは厚い方がよい。これらの両方の性能を考慮して従
来は約２μｍ程度の膜厚の窒化硅素が多く用いられてい
る。

ところが、これらの窒化硅素膜は、ｘ、ｔ！ｉ！露光に
先在って半導体レーザー（例えば８３０ｎｍ）を例えば
１７．５度の角度で入射して、マスクのアライメントを
行う場合に約３５％もの反射があり、アライメント光の
Ｓ／Ｎ比を下げ、アライメント効率が劣るという問題が
ある。又、アライメントの検出部の配置にもよるが、反
射光により検出が妨げられることもある。

又、上記窒化硅素膜は第３図に示す様に、膜厚の僅かの
違いにより反射率が大きく変化する為にアライメントの
再現性が悪いという問題がありだ。

従って本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、
アライメント性に優れたＸ線露光装置及びｘａｉｒｉ光
方法を捉方法ることである。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、Ｘ線発生源と露光チャンバーと被露光
材を所定位置に固定する手段とＸ線マスクを所定位置に
固定する手段とアライメント光源とアライメント検出部
とを含むＸ線露光装置において、上記Ｘ線マスクがアラ
イメント光に対して極小の反射率を有することを特徴と
するＸ１ｉｌ露光装置及び該装置を使用することを特徴
とするＸ線露光方法である。

（作　　用） Ｘ線露光装置において、ｘｌｌマスクがアライメント光
に対して極小の反射率を有する関係とすることにより、
アライメント性に優れ、通正且つ寸法緒度に優れたｘｌ
ｌＡ露光が実現される。

（実施例） 以下図面に示す実施例により本発明を更に詳しくする。

実施例１ 第１図は本発明のＸ線露光装置の簡略図であり、２０は
露光チャンバーである。２１はＢｅ窓ポートであり、３
０は排気ボートであり、露光チャンバー２０はＢｅでＸ
線発生源と遮断され、チャンバー内は大気、真空、Ｈｅ
３囲気等あらゆる状態での露光が可能である。

２２はマスクステージ、２３はアライメント検出部、２
４はマスク、２５はウェハ、２６はウェハチャック、２
７はウェハステージ、２８はＸ軸ステージ駆動モーター
、２９はＹ軸ガイドである。

マスク２４はマスクステージ２２に吸着される際、ある
程度室められた方向に位置決めビン又はオリエンテーシ
ョンフラット等を用い機械的にセットされる。ウェハ２
５も同様にウェハチャック２６にセットされ、その後マ
スク２４とウエハ２５の相対的な位置関係をアライメン
ト検出部２３からの指示により定められ、そのｆ！Ｘ線
により露光される。

第２図は、上記本発明のｘ＊ｎ光装置で使用するＸ線マ
スク２４のＸ線透過膜（マスクメンブレン）である窒化
硅素膜の製造装置を示す図であり、第６図は本発明で使
用するＸ線マスク製造工程の断面図である。

第２図において、６はプラズマＣＶＤ　（化学気相合成
法）用チャンバーであり、シリコン基板１は、プラズマ
ＣＶＤ用チャンバー６内で８００℃迄加熱が可能なサン
プルホルダー７に設置されている。

先ず背圧を２　ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ迄引いた後、水素
で１０％に希釈されたシランガス５　ｓｅｃｍとアンモ
ニアガス２０　ｓｅｃｍを下部電極８に開けられた穴か
ら供給した。基板１の温度を２５０℃に加熱し、圧カフ
、　５Ｘ　１０−’ｔｏｒｒで高周波パワー２０Ｗを印
加して窒化硅素膜を成膜した。

形成される窒化硅素膜の反射率のモニターは。

半導体レーザー（８３０止）９、ミラー１０．検出器１
１を用い、レーザーを１７．５°の角度で入射させるこ
とにより反射率を測定した。尚、ミラー１０と検出器１
！は保護部材１２により保護した。

膜厚が約２．１μｍ、反射率が３２．５％のところ（第
４図中のａの点）で成膜を停止し、第６図（ａ）の様に
窒化シリコン膜２を成膜した。

尚、第４図はシリコン基板上に成膜した窒化硅素膜の膜
厚（横軸）と１７．５°の入射角の８３０ｎｍのレーザ
ー光の反射率（縦軸）との関係を示す図である。

次に第６図（ｂ）に示す様に、金メツキ工程により吸収
体３を形成し、第６図（Ｃ）に示す様に、シリコン基板
１を３０胃Ｌ％にＯＨでエツチングしマスク２４を作成
した。第３図ａ点に示す様に反射率はほぼＯとなった。

尚、第３図はＸ線マスクとした後の窒化硅素膜の膜厚（
横軸）と１７．５°の入射角の８３０ｎｍのレーザー光
の反射率（縦軸）との関係を示す図である。第３図と第
４図とを比較してもわかるよ、うに、窒化硅素膜２より
も高屈折率のシリコンを基板として用いた場合には、基
板上で反射率が極大となった時に基板エツチング後の極
小の反射率を示す。

前記マスクを第１図の様な露光チャンバー２０にセット
し、入射角１７，５°の半導体レーザー（８３０ｎＩＩ
＋）アライメント光を用い、マスク２４とウェハ２５の
アライメントを行ったが、第３図ａ点に示すようにマス
ク面からの反射がほぼ０であり、非常に精度よくアライ
メントを行うことが出来、０．０２５μｍの精度でアラ
イメントを行うことが出来た。ＳＯＲ光をＸ線源とし、
マスク２４上にある吸収体３のパターンをウェハ上に焼
き付けた。

実施例２ 第７図は、本発明のｘ１ａｎ光装置で使用するＸ線マス
クのマスクメンブレンである窒化硅素膜の製造装置を示
す図である。

第７図において１３はマグネトロンスパッタ用チャンバ
ーであり、１４はサンプルホルダー！５はシャッターで
ある。

Ｓ　ｉ　Ｏ，（ｇｌａｓｓ）基板ｌは、サンプルホルダ
ー１４にセットされ、背圧を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ
迄引いた後、アルゴンガスを３０　ｓｅｃｍ流し、５Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒとし、高周波パワー１００Ｗを窒化硅
素ターゲット１６に印加した。充分放電が安定した後、
シャッター１５を開き成膜を開始した。第１の実施例と
同様に窒化硅素膜の反射率を測定し、膜厚約２．１μｍ
及び反射率３．５％となったところ（第５図のｂ点）で
シャッターを閉じ、第６図（ａ）の様に窒化硅素膜を成
膜した。

尚、第５図はＳｉＯ□（ｇｌａｓｓ）基板上に形成した
窒化硅素膜の膜厚（横軸）と１７．５°の入射角の８３
０ｎｍのレーザー光の反射率（縦軸）との関係を示す図
である。第３図と第５図とを比較してもわかるように、
窒化硅素膜２よりも低屈折率のＳ　ｉ　Ｏ，（ｇｌａｓ
ｓ）を用いた場合には、基板上で反射率が極小となった
ときに基板エツチング後も極小の反射率を示す。

次に第６図（ｂ）に示す様に、Ｔａをドライエツチング
することにより吸収体３を形成し、第６図（Ｃ）に示す
様に、Ｓｉｎ、基板１をフッ酸：フッ化アンモニウム＝
１＝１液でエツチングしマスク２４を作成した。第３図
す点に示す様に反射率はほぼ０となった。

前記マスク２４を第１図の様な露光チャンバー２０にセ
ットし、入射角１７．５°の半導体レーザー（８：１Ｏ
ｒｕｓ）アライメント光を用い、マスク２４とウェハ２
５のアライメントを行ったが、第３図す点に示すように
マスク面からの反射がほぼ０であり、非常に精度よくア
ライメントを行うことが出来、０．１μｍの精度でアラ
イメントを行うことが出来た。ＳＯＲ光をＸ線源とし、
パターンをウェハ上に焼き付けた。

実施例３ 第８図は本発明のＸ線露光装置におけるＸ線マスク製造
工程の断面図である。

シリコン基板１を、第７図に示す様なマグネトロンスパ
ッタ１３のホルダー１４にセットし、背圧を２　Ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒ迄引いた後、アルゴンガス：窒化ガス：
５：１のガスをトータルで２０　ｓｅｃ＋＋＋を流し、
２　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒとし、高周波パワー１００Ｗ
を窒化硅素ターゲット１６に印加した。充分放電が安定
した後、シャッター１５を開き、成膜を開始した。形成
された窒化硅素膜の反射率を測定しながら、膜厚約１．
９μｍ、反射率３２．５％となったところ（第５図のｂ
点）でシャッターを閉じ、第８図（ａ）の様に窒化硅素
膜２を成膜した。

第８図（ｂ）に示す様に、３０ｗし％にＯＨでシリコン
基板１をエツチングした後、第８図（Ｃ）の様に、Ｗを
ドライエツチングすることにより吸収体３を形成した。

最後に第８図（ｄ）に示す様に補強体４を接着剤５にて
接着してマスク２４を作成した。この様にして得られた
マスクメンブレンは、第３図Ｃ点に示す様に反射率はほ
ぼＯとなった。

前記マスク２４を第１図の様な露光チャンバー２０にセ
ットし、入射角１７．５°の角度の半導体レーザー（８
３０ｎｍ　）アライメント光を用い、マスク２４とウェ
ハ２５のアライメントを行ったが、マスク面からの反射
がほぼ０であり、非常に精度よくアライメントを行うこ
とが出来、０．０２５μｍの精度でアライメントを行う
ことが出来た。ＳＯＲ光をＸ線源とし、パターンをウェ
ハ上に焼き付けた。

実施例４ 第４の実施例としてＨａ−Ｎｅレーザー（６３２，８ｎ
■）によるアライメントを用いる露光装置を説明する。

第２図は、本発明の装置で使用するＸ線マスクのマスク
メンブレンである窒化硅素膜の製造装置を示す図であり
、第６図は本発明におけるＸ線マスク製造工程の断面図
である。

第２図において、６はプラズマＣＶＯ（化学気相合成法
）用チャンバーであり、シリコン基板ｌは、プラズマＣ
ｖＤ用チャンバー６内の８００℃迄加熱が可能なサンプ
ルホルダー７に設置されている。

先ず背圧を２　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ迄引いた後、水素
で１０％に希釈されたシランガス５ｓｅｃ＋ｍとアンモ
ニア２０　ｓｅｃｍを、下部電極８に開けられた穴から
供給した基板１の温度を２５０℃に加熱し、圧カフ、　
　ｓｘ　１０−３Ｔｏｒｒで高周波パワー２０Ｗを印加
し、窒化硅素膜を成膜した。

形成される窒化硅素膜の反射率のモニターはＨｅ−Ｎｅ
レーザー（６３２，８ｎｍ）　９、ミラー１０、検出器
１１を用い、レーザーを２０°の角度で入射させること
により、反射率を測定した。尚、ミラー１０と検出器１
１は保護部材１２により保護した。

膜厚が約２．０７μｍ及び反射率が３５％のところ（第
１０図のｄ点）で成膜を停止し、第６図（ａ）の様に窒
化硅素膜２を成膜した。

第６図（ｂ）に示す様に、金メツキ工程により吸収体３
を形成し、′：ＪＩＪ６図（ｃ）に示す様に、シリコシ
基板１を３０ｗｔ％にＯＨでエツチングしマスク２４を
作成した。第９図ｄ点に示す線反射率はほぼ０となった
。

尚、第９図は窒化硅素膜のみのときの波長６３２．８ｎ
ｍ、入射角２０６での膜厚の違いによる反射率の測定値
であり、第１０図はシリコン基板−トでの窒化硅素膜を
用いた場合である。

首記マスク２４を第１図の様な露光チャンバー２０にセ
ットし、入射角２０“のＨｅ−Ｎｅレーザー（Ｌ１２．
８ｎｍ）アライメント光を用い、マスク２４とウェハ２
５のアライメントを行ったが、第９図ｄ点に示すように
マスク面からの反射がほぼ０であり、非常に精度よくア
ライメントを行うことが出来、０．０２５μｍの精度で
アライメントを行うことが出来た。ＳＯＲ光をＸｌｉ源
とし、パターンをウェハ上に焼き付けた。

以上の説明における反射率は、下記式により定義される
値である。

入射角二〇 以上本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、本
発明はこれらの実施例に限定されず、Ｘ線マスクがアラ
イメント光に対して極小の反射率を有する関係となって
いる限りにおいて、他の構成は従来技術と同様であり、
上記実施例以外に多数の変形実施例を包含することが明
かである。

（効　　果） 以上の様に本発明によれば、Ｘ線露光装置及びｘＩＩ２
Ｉ露光方法において、Ｘ線マスクがアライメント光に対
して極小の反射率を有する関係とすることにより、アラ
イメント性に優れ、適性且つ寸法精度に優れたｘｎｎ光
が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるＸ線露光装置の簡略図である。 ２０：露光チャンバー ２１：Ｂｅ窓ボート ２２：マスクステージ ２３：アライメント検出部 ２４：マスク ２５：ウェハ ２６：ウェハチャック ２７：ウェハステージ ２８：Ｘ軸ステージ駆動モーター ２９：Ｙ軸ガイド ３０：排気ボート 第２図は本発明におけるＸ線マスクのＸ線透過膜（マス
クメンブレン）である窒化硅素膜の製造装置を示す図で
ある。 １：シリコン基板 ６：プラズマＣＶＤ用チャンバー ７：サンプルホルダー ８：下部電極 ９：半導体レーザー（８３０止） １０：ミラー １１：検出器 １２：保護部材 第３図、第４図及び第５図は窒化硅素膜の膜厚（横軸）
と１７．５°の入射角の８３０ｎｍのレーザー光の反射
率（縦軸）との関係を示す図である。尚、第３図は窒化
硅素膜のみのとき、第４図はシリコン基板上、第５図は
ＳｉＯ□（ｇ　Ｉ　ａ　ｓ　ｓ　）基板上における値で
ある。 第６図は本発明におけるＸ線マスク製造工程の断面図で
ある。 １：シリコン基板 ２：窒化硅素膜 ３：吸収体 ２４：マスク 第７図は本発明で使用するＸ線マスクのマスクメンブレ
ンである窒化硅素膜の製造装置を示す図である。 １　：　Ｓ　ｉ　Ｏ，（ｇｌａｓｓ）、２！板１３：マ
グネトロンスパッタ用チャンバー１４：サンプルホルダ
ー １５：シャッター １６：窒化硅素ターゲット 第８図は本発明におけるＸ線マスク製造工程の断面図で
ある。 ｌ：シリコン基板 ２：窒化硅素膜 ３：吸収体 ４：補強体 ５：接着剤 ２４：マスク 第９図及び第１０図は窒化硅素膜の膜厚（Ｍ軸）と２０
１の入射角の６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光の
反射率（縦軸）との関係を示す図である。尚、第９図は
窒化硅素膜のみのとき。 第１０図はシリコン基板上での値である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　　弁理士　青　１）勝　広　。 ’１ｘｒ、、　−１−’ 第２図 ｊト　３ 図 膜厚（μｍ） 第 図 第４図 膜厚くμｍ） 第５図 す 膜厚（μｍ） 第６図 ＋ａ＋ 第 図 第 図 （ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線発生源と露光チャンバーと被露光材を所定位
   置に固定する手段とＸ線マスクを所定位置に固定する手
   段とアライメント光源とアライメント検出部とを含むＸ
   線露光装置において、上記Ｘ線マスクがアライメント光
   に対して極小の反射率を有することを特徴とするＸ線露
   光装置。
2. （２）被露光材の表面にＸ線マスクを重ね、アライメン
   ト光によりＸ線マスクのアライメントを行ない且つ該マ
   スクを通してＸ線を露光するＸ線露光方法において、上
   記Ｘ線マスクがアライメント光に対して極小の反射率を
   有することを特徴とするＸ線露光方法。
3. （３）Ｘ線マスクのＸ線透過膜が窒化硅素であり、且つ
   アライメント光が可視光又は近赤外光である請求項１及
   び２に記載のＸ線露光装置及び露光方法。