JPH0345950A

JPH0345950A - マスク作成方法

Info

Publication number: JPH0345950A
Application number: JP1182022A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Fukuda; 福田　恵明; Tetsushi Nose; 哲志野瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1991-02-27
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: EP0408349A3; EP0408349A2; JP2801270B2

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、半導体集積回路その他の精密パターンを作製
する時に用いるフォトマスクの作成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来半導体の製造を行う場合、縮小投影型露光装置や、
ミラープロジェクションによる１：ｌ投影型露光装置に
よりマスク（レチクル）に描かれた回路パターンをウェ
ハー上に焼きつけることによって行われている。又、近
年台頭をみているＸ線を用いたプロキシミテイー（近接
）露光では、マスクとウェハーを１０μｍ〜５０μｍ程
度離し、マスクに照射されたＸ線の影（シャドー）がウ
ェハーに出来、この現象を利用してウェハー上に所望の
回路パターン等を作成する。

これらの露光装置は高い位置合わせ精度とともに高いス
ループットを有することが求められており、このため、
マスク（レチクル）とウェハーを高精度、高速で位置合
わせする事は重要な技術的課題となっている。

ところで、従来使用されているマスクあるいはレチクル
は第１図に示すように、石英ガラス基板ｌの上にＣｒや
ＡＩ等の金属膜２が設けられており、露光時にこの金属
膜２のパターン模様が第２図に示す様な縮小結像露光系
や、第３図に示すプロキシミテイ（近接）露光系により
ウェハー上に写し込まれる。第２図において、６はレチ
クル、５はレチクル上の半導体回路パターンエリア、７
ａ〜７ｄはマスク、ウェハーの位置合せ用のマーク、８
は縮小結像レンズを意味する。９はウェハー、１０はウ
ェハー上の半導体回路パターンエリア、１ｌａｘｌｌｄ
はマスク、ウェハー位置合せ用のマーク、１８はレチク
ル照明（露光用）光を示す。又、第３図において、１２
はプロキシミティー用ｌ：１等倍用マスク、１３ａ〜１
３ｄはマスク、ウェハー位置合せ用のマーク、１４はマ
スク上の半導体回路パターンエリア、１５ａ〜１５ｄは
マスク、ウェハー位置合せ用マーク、１６はウェハー上
の半導体回路パターンエリア、１７はマスク露光（照明
）の光を示す。

このようなマスク、ウェハーの位置合せの方法として、
種々の方法が開発されているが、その中でもマスクある
いはレチクル上に所謂回折効果をもたらす格子状パター
ンを設け、更にウェハー上にも格子状パターンを設ける
ことによりマスク。

ウェハー間で・光の回折による作用で信号を発生させ高
精度な位置合せをする方法がある。

その方法の１例として、雑誌Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　
ＶａｃｕｍＳｃｉｅｎｃｅ　　ａｎｄ　　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ　　Ｂｌ　（４）　　Ｏｃｔ。

−Ｄｅｃ、１９８３年、Ｐ、１２７６〜に示されている
所謂２重回折格子（ｄｕａｌ　　ｇｒａｔｉｎｇ　　ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）法を第４図に示す。第４図は所謂プ
ロキシミテイ方式のＸ線ステッパーの例のアライメント
方式を示す図であり、１９はマスク、２０はマスク上に
格子状に形成された光に不透明な金属膜、２１はウェハ
ーで２２はその上に半導体プロセスで設けられる材料に
より設けられた同じく格子状のパターンである。

２３はアライメント用入射レーザー光で、２４と２５は
光電変換器である。ここでのアライメント信号光はマス
クの回折格子の±１次回折光を光電変換器２４．２５に
導き、その信号強度の比較（例えばＩ　＋＋　　Ｉ　−
＋　）とマスク、ウェハー間のずれとの相関を利用して
いる。ここでは、マスクの±１次回折光を利用している
事から±１次回折効率により光電変換器２４．　２５に
入る信号光量が影響をうける。

又、他の位置合せ方法の例として、それを第５図に示す
。第５図に於いて、レーザー光源３３より出た光をコリ
メーターレンズ３２により平行平面波としてマスク２８
Ｍ上のアライメントパターン２６Ｍに入射する。２６Ｍ
は所謂ゾーンプレートのようなレンズ作用をもつ物理光
学素子としてのパターンである。このとき２６Ｍで回折
された１次回折光はＩ度点Ｑで集光し再び発散波として
ウェハー３４Ｗ上のアライメントマーク２７Ｗに入射し
、２７Ｗも同様にゾーンプレート状の屈折作用をもつ物
理光学素子としてあり、２７Ｗの１次回折光は光センサ
−３０に光スポットを結ぶ。この時光センサ−３０上に
展開する光スポットの位置は、マスク２８Ｍ上の位置合
せパターン２６Ｍとウェハー３４Ｗ上位置合せパターン
２７Ｗの光軸Ｑ′　の上に来たときがマスクとウェハー
が位置合せされた時に相当する。

パターン２６Ｍと２７Ｗに設けられる位置合せマーク（
格子）はゾーンプレートが代表的な例であるが、第６図
に示す。第６図において、黒い部分は光が透過しない金
属膜が存在するエリア、白い部分は光が透過するエリア
である。

以上述べた第４図、第５図の各方法において、位置合せ
信号光はマスク上に設けられた格子の回折効率に大きく
依存している。ところで所望の回折次数以外の光、例え
ば直進成分である０次光や、多重反射のゴースト光、そ
れに位置合せパターンのエツジの散乱光などがノイズ成
分となって光センサーに入り、このノイズ成分と所望の
回折次数（第４図、第５図の例で言えば１次光）の信号
光成分の比が所謂光強度レベルでのＳ／Ｎ比を決定する
。そのため、所望の回折次数の信号光をできるだけ強く
導びくための工夫が、位置合せ系やマスクに要求される
。

〔本発明の目的〕

本発明は以上の事から、回折効率を向上し、位置合せの
アライメント信号光を増し、Ｓ／Ｎのよい高精度、高速
度なアライメントを実現するための位相型マスクの作成
方法を提供する事が目的の１つである。

よく知られている様に、第１図に示すような先の透過部
と不透過部からなる回折格子に比べ、第７図に示すよう
にいずれも光の透過部から成るパターン（格子）からの
回折効率は大きい。例えば１次光の回折効率は第７図の
回折格子は第１図の回折格子に比べて約４倍である。位
相型格子の１次回折効率は最大的４０％、振幅型格子の
１次回折効率は最大ｌＯ％。従って第７図のような光を
透過する誘電体膜３６でマスクの位置合せパターンを構
成してやれば、位置合せ用の信号光は格段に増し、Ｓ／
Ｎ比も向上し、高精度、高速の位置合せが可能となる。

更に、Ｘ線露光装置で用いるＸ線マスクの場合には、回
路パターンの露光はＸ線で、アライメントは光で行う場
合が多いため、回路パターンにはＸ線に対してコントラ
ストを発生する材料であるＡｕやＴａなとの膜が０．５
μｍ−１、０μｍの厚みで設けられ、アライメントパタ
ーンには光に対してコントラストを発生するＣｒやＡＩ
の金属膜が０．１μｍの厚みで設けられたり、ＳｉＯ２
やＮｇＦ　２などの誘電体膜が設けられておればよい。

従ってＸ線の露光パターンがＡｕやＴａの厚い膜（０，
５μｍ〜１．０μｍ）である時、アライメントパターン
はＣｒやＡＩ！の薄い膜（０，１μｍ）を設け、これに
よってアライメント時のアライメントパターンからの散
乱光をＡｕやＴａなとの厚い膜の時の散乱光よりも小さ
く抑える事が出来る。即ち、１例として第１７図に示す
。第１７図に於いて、１０４は回路パターンエリアで、
１０５．．１０５□、１０５３．１０５４は現に使用す
るアライメントパターンエリア、１０６．。

１０６□、　　１０６３．　１０６４は次のレイヤーで
位置合せするためにウェハーに焼きつけるアライメント
パターンを示す。この時、１０５□、１０５゜、１０５
３゜１Ｏ５４はＣｒ膜を０．１μｍ程度の厚みでつけ、
１０４および１０６．、１０６□、　１０６３．１０６
４はＴａ膜を０．７μｍ〜１．０μｍつけておけばよい
。こうすれば、Ｘ線露光に対しても十分なコントラスト
が得られ、しかもアライメント時に散乱光などのノイズ
が少ないマスクが得られる。本発明のいまひとつの目的
はこのようなマスク及びマスクの作成方法を提供する事
にある。

又、本発明における一番の目的は、回路パターン部と、
位置合せパターン部を形成する材料が異なるマスクにお
いて、効率良く、且つ、高精度にこの様なマスクを作成
するマスク作成方法を提供することである。

第７図において、３５はマスク基板、４１は位置合せ用
のレーザー光、３６は格子状パターンを成す光を透過す
る膜である。膜３６の厚みは、膜の屈折率λ をｎとすると（ｎ−１）Ｘｔ＝　−Ｘ奇数（λ：アライ
メント光の波長）−■　となる様に決めてやると、±１
次の回折効率が最大となる。膜厚ｔをこの関係に対しず
らせれば、それに応じて回折効率は小さくなる。３６は
単層でなくても一般に多層であってもよく、実質的に膜
がある部分とない部分の段差（膜厚）によって発生する
光路差（（ｎ−１）ｔλ に相当する値）が−の奇数倍であればよい。（λ：アラ
イメント光の波長）ところで位置合せ用パターンは第８図に示すように所望
の電気回路パターン３７のエリアに対して厳密にどれだ
け離れた位置にあるかが多くのレイアーを設け□る半導
体プロセスを定結させるためには重要であり、位置合せ
パターンが回路パターン３７に対して高精度に間隔設定
されて描かれていなければならない。通常マスク（レチ
クル）はＥｌｅｃｔｉｏｎＢｅａｎで回路パターンエリ
アも、位置合せパターンエリアも一括描画しており、こ
れにより上記の要求を満たしてきた。

本発明は、この回路パターンに対して従来保障されてき
た、間隔設定（相互位置）の精度をそこなうことなく実
現する、位相型マスクを提供する。

第８図はマスク上のパターンの様子を説明する図である
。３８は位置合せパターンが設けられるスクライブライ
ン、３７は半導体回路パターンのエリア、３９ａ〜３９
ｄは位置合せのためマスク上に設けられた格子状パター
ン（ゾーンプレート等も含む）で、それらの中心位置を
４０ａ〜４０ｄに示す。４ケ所にパターンを示している
のは、１ケのパターンで１次元方向の検知例えば３９ａ
のパターンでは第８図に示す矢印４１ａの方向のみしか
検出しないとした時の例を示し、パターン３９ａの中心
線が４０ａの位置決の検出方向４１ａの方向に対して成
る一定の位置に決められて描画されている事が上に述べ
たマスクの位置決めパターン設定の重要な点である。

〔目的を達成するための手段〕

そして、本発明は上記目的を前記各領域において、パタ
ーンを形成する材料が表面層になる様処理する工程と、
前記処理工程後、前記各領域においてパターンを形成す
るために、前記各領域を一緒に電子ドームを用いて一括
描画する工程とを含むマスク作成方法により達成してい
る。

詳しくは、実施例にて述べる。

図面を参照しながら説明していく。

〔実施例〕

［実施例１コ第９図に本発明の実施例を示す。第９図の（ａ）から（
ｈ）まではマスク作成のプロセス順に出来上ったマスク
の断面形状を示す。（ａ）はマスクのベース４２に誘電
体薄膜４３を蒸着で設け、さらに、その上に金やＴａ等
の薄膜４４を設けるプロセスを経たマスクである。誘電
体膜の膜厚は望みの回折効率により適宜設定する。（ｂ
）は（ａ）にレジスト４５を塗布した状態を示す。（Ｃ
）図はレジスト塗布後アライメントパターンエリア４６
のレジストをそっくり除去するための例えば光露光をす
る状態を示す。これによりアライメントパターンエリア
４６に光が露光され、次の（ｄ）の工程でＡＡパターン
エリアの金属膜４４が除去される。光があたったレジス
ト部は４８として示す。尚、４７は半導体の回路パター
ンエリアである。光露光によりレジストを取り除くパタ
ーンニング精度は１μｍ〜２μｍ以下であればよい。（
ｄ）は（ｃ）の光露光後、レジスト現像を行い、レジス
トパターンにもとづきＡｕやＣｒ、Ｔａ等の金属パター
ンエリアをドライエツチングする状態を示す。これによ
りアライメントパターンエリアから、Ａｕ、Ｃｒ、Ｔａ
等の本体半導体の焼付は露光に対してコントラストを与
える金属膜をとり除き、アライメントパターンは誘電体
膜４３のみが残る事になる。

この後、（ｅ）図に示す様にレジスト４８を塗布する。

このレジストはアライメントパターンや半導体回路パタ
ーン描画のためのＥｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｂｅａｍ露光の
ためのレジストである。（ｆ）においてＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＢｅａｍによりアライメントパターンと半導体回路パ
ターンの一括描画を行う。ここでポイントは、高精度ア
ライメントに対応してアライメントパターン４６の位置
と、半導体回路パターン４７の相対位置関係が高精度に
保証されている事が必要であり、このためＥ、Ｈにより
一括描画をする点である。−括描画は従来用いられてい
るマスクに於いて行われている。尚、従来用いられてい
るマスクを第１Ｏ図に断面として示す。４２はマスクベ
ース、４４はＴａ、Ａｕ、Ｃｒ等の金属膜で、従来のマ
スクはアライメントパターン４６と半導体回路パターン
４７いずれもが同一の金属膜４３で構成されている。

本発明の実施例を第９図に戻って更に説明をつづける。

Ｃｆ）に於いて、５０はＥ、Ｂ露光域である。

Ｅ、Ｂ−括描画したのち、レジスト現像を行い、レジス
トパターンをもとにドライエツチングをするのが（ｇ）
である。これにより、金属膜４４と誘電体膜４３がエツ
チングされる。この時エツチングレートの調整により、
誘電体膜４３がちょうどすべてエツチングされた後、金
属膜４４がすべてエツチングされている様にえらぶ事が
できる。例えば、誘電体にＳｉＯ２、金属膜にＡｕを用
いた場合、エツチングガスとしてＣＣｌＦ３／Ｃ２Ｆ６
を用い、アライメントパターン４６のエツチング終了後
５ｉＣｊ！　４で更にオーバエッチし金の酸化物があれ
ば除去するとよい。

この後、焼付は光に対してマスクが所望のコントラスト
を得るために、金属膜４４の上に例えばＡｕなどの場合
はメツキを施してやればよい。

以上の（ａ）から（ｈ）の工程を経て、アライメントパ
ターンが誘電体透明膜４３（アライメント光に対し）か
ら成る位相型マスクであり、かつアライメントパターン
と半導体回路パターンの相対位置関係が高精度に保証さ
れ、回路パターン焼付は光に対し所望のコントラストを
もつマスクが実現する。

尚、４３の誘電体膜としてはＳｉＯ２、ＺｒＯ２。

ＭｇＦ２．ＴｉＯ２，ＡＩ！２０３などであり、４４の
金属膜はＡｕ、Ｔａ、Ｗ、ＷＮなどがあげられる。

また、マスクベース材４２としては、石英やポリイミド
メンブレン或いはＳｉＮやＡｊ’　Ｎ、　ＳｉＣ等いず
れであってもよい。

［実施例２］第１１図に本発明の第２の実施例を示す。第１１図に於
いて、（ａ）から（ｇ）が位相型マスク作成の工程を示
したもので、第９図に既に示した実施例１と同様にして
説明する。

先ず、（ａ）に示す様に、マスクベース材５２に誘電体
膜５３を蒸着等でつけ、更にその上にレジスト５４を塗
布する。誘電体膜はＳｉ０２等いずれであってもよい。

誘電体膜の膜厚は望みの回折効率により適宜設定する。

この後アライメントパターンエリア５６にみに誘電体膜
５３を残すべく光露光等によりアライメントエリア以外
の、即ち半導体回路パターンエリア５７に光をあて、レ
ジスト現像し、誘電体膜５３をドライエツチングする。

この状態を示すのが（ｂ）である。この後、この上に全
面金属膜５５を蒸着し、更にその上にレジスト５８を塗
布する。金属膜５５はＡｕやＣｒ、Ｃｆ等いずれであっ
てもよい。このレジストに対し光露光ないしＥ、Ｂ露光
を行い、アライメントパターンエリア５６−面レジスト
を感光さす。このレジストを現像すればアライメントパ
ターンエリア５６のみレジストが除去され、金属膜５５
がむき出しになり、半導体回路パターンエリア５７には
レジストが残っている状態になる。このレジストをもと
に金属膜５５のドライエツチングをし、アライメントパ
ターンエリア５６上の金属膜５５をなくする。そうして
のち残存しているレジストを除去すると、（ｄ）に示す
状態になる。これにレジストを更に塗布し、アライメン
トパターン５６と半導体回路パターン５７の相対位置精
度を保証するため、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｂｅａｍで従
来行っている様な一括描画をしてパターン露光を施す。

この状態を（ｅ）に示す。６０は露光部を示す。Ｅ、Ｂ
−括描画ののちレジストを現像し、レジストパターンを
もとにドライエツチングを行う。

このドライエツチングは誘電体膜５３がエツチングされ
、所望の段差になるまで行う。この時、金属膜５５もパ
ターンエツチングされるが、金属膜５５の膜厚が、半導
体回路焼付は光に対しマスクが要求するコントラストを
達成すべく更にメツキ等で堆積してやる。（ｆ）はレジ
スト現像ドライエツチングした後の状態を示し、（ｇ）
は金属膜５５の上に更にメツキ等で５５と同じ膜を堆積
する状態を示す。例えば、金属膜５５がＡｕなどの場合
６１もメツキにより堆積されたＡｕ膜を示す。

以上述べた方法により、実施例１と同様、アライメント
パターンが誘電体透明膜から戊る位相型マスクであり、
かつアライメントパターンと半導体回路パターンの相対
位置関係が高精度に保証され、回路パターン焼付は光に
対し、所望のコントラストをもつマスクが実現する。

［実施例３］第１２図に本発明の第３実施例を示す。第１２図におい
て、マスクベース材料６２としてＳｉＮの場合について
以下説明する。実際にはマスクベース材はＳｉＮに限定
されず石英や、グリイミド膜或いは、ＡＩ　Ｎ、　　Ｓ
ｉＣ等であってもよいが、実例の説明として材料をＳｉ
Ｎの場合として話を進める。（ａ）から（ｊ）が第３実
施例の各工程順の説明を示す。先ず、（ａ）に示す様に
Ａｕ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａ１等の金属膜６３を蒸着でつける
。金属膜は１００Ａ以下のうすい厚みでよい。

次に、金属膜６３の上にポリイミドワニスＰｉＱ６４（
商品名　日立化成＠’Ｍ）を十分厚（（０，８〜１．０
μｍ）コーティングする。更にその上にレジスト６５を
塗布する。このレジストに対し、アライメントパターン
エリア６７の金属膜６３およびＰｉＱ６４を取り除くた
め、アライメントパターンエリアの分だけ光露光を与え
てレジストを現像する。この状況を示すのが（Ｃ）であ
り、６７はアライメントパターンエリア、６８は半導体
回路パターンエリアを示す。６６はレジスト６５のうち
光が露光された部分。次に、ＰｉＱ６４をウェットエツ
チングし、更に金属膜６３をウェットエツチングする。

これによりアライメントパターンエリアのＰｉＱと金属
膜が取り除かれる。この後にレジストを現像して取り除
けば（ｄ）に示す状態になる。（ｄ）の状態に対し、誘
電体透明膜（アライメント光に対し透明）６９を蒸着し
くｅｘ、　ＳｉＯ２、ＭｇＦ　２　）更に、レジスト７
０を塗布する。こののち、アライメントパターン６７と
半導体回路パターン６８の相対位置関係を精密に設定す
るためにＥｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｂｅａｍで一括描画露光
し、そののちレジトを現像する。この状態を示すのが（
ｆ）である。ＣＦ４等でドライエツチングすれば誘電体
膜６９はＥ、Ｂレジストのパターンに対応したパターン
にエツチングされ、この後レジストを剥離して（ｇ）の
ようになる。更に０゜（酸素）でドライエツチングすれ
ば誘電体膜６９（例えばＳｉＯ２）のパターンをもとに
ＰｉＱ６４がパターニングされ、このパターニングされ
たＰｉＱ６４のパターン上から金属膜７１（例えばＡｕ
）をメツキで堆積する。ここで、ＰｉＱ６４の厚みと金
属膜７１（例えばＡｕ）の厚みの関係をＰｉＱ厚〉金属
膜厚としておく。ＰｉＱをウェットエツチングして（ｉ
）に示す様な最終パターンが得られる。（ｉ）において
金属膜６３（例えばＡｕ）は１００Å以下の膜厚であり
、金属膜７１の膜厚は０．１μｍ〜１μｍ程度にとって
おけば、回路パターン焼付は光に対し所望のコントラス
トが得られる。更に、金属膜７１が例えばＡｕの場合に
は、（ｉ）の状態からＡｕのドライエツチング（Ａｒ）
或いはウェットエツチングを施こし、金属膜（Ａｕ膜）
６３にパターンを切れば（ｊ）の状態のマスクが得られ
る。

［実施例４］第１３図に本発明の第４実施例を示す。第１３図におい
て、マスクベース材料７２としてポリイミド膜の場合に
ついて以下説明する。実際にはマスクベース材はポリイ
ミドに限定されるものではない。

（ａ）から（ｈ）が第４実施例の各工程順を示す。

先ず、（ａ）に示す様にＡｕ等の金属膜７３を蒸着でつ
ける。金属膜は３００〜７００Ａ以下の薄い膜厚でよい
。金属膜７３の上にレジストを塗布し、アライメントパ
ターンエリア７４と半導体回路パターンエリア７５の領
域分けのために、アライメントパターンエリア７４に光
露光を与える。この後レジストを現像して除去したのち
、金属膜７３　（Ａｕ　　ｅｔｃ）をエツチングし、レ
ジストを更にとり去れば（ｂ）に示した膜構成のものが
得られる。

更にＰｉＱをコーディングする。この時ＰｉＱの膜厚ｄ
は、ＰｉＱ７６の屈折率をｎとすると（ｎ−１）ｄλ ＝−×奇数とすれば位相型格子の１次の回折効率は最大
値にある。（λ：アライメント光の波長）。但し、一般
には所望の回折効率に応じてＰｉＱ７６の膜厚は設定す
ればよい。この後ＰｔＱ７６の上に、レジストを塗布し
た状態を示すのが（Ｃ）である。次にＥｌｅｃｔｒｏｎ
　　Ｂｅａｍでアライメント光くターン７４と、半導体
回路パターン７５を一括描画し、レジストを現像する。

ＰｉＱのウェットエツチングをしたのち、Ａｕメツキを
施せば、（ｄ）の状態が得られる。７８はメツキされた
Ａｕである。Ａｕの厚みは、焼付は光に対し十分コント
ラストが得られれば良い厚みに設定する。この後−様に
レジスト塗布をし、半導休園パターンエリア７５のＰｉ
Ｑ７６を除去するために、半導体回路パターンエリア７
５に光露光をペタで与える。（ｅ）がこの状態を示す。

７９は露光されたレジスト。レジスト現像を行いＰｉＱ
の１ウエツトエツチングをすれば（ｆ）の状態が得られ
る。この後アライメントパターンエリア７４にベタに光
露光を与え、レジストを現像すれば最終的に望む形態の
マスク（ｇ）が得らえる。７６はＰｉＱ、７８はＡｕ膜
、７３は薄いＡｕ膜で、半導体回路パターンの焼付は光
に対し十分コントラストが得られる様、膜７８の厚みに
対し、膜７３の厚みは十分薄くしておく。更にＡｕのド
ライエツチング（Ａｒ）あるいはウェットエツチングす
れば（ｈ）の様な状態のマスクが得られる。

本実施例でも実施例１〜３と同様、マスクベース材はポ
リイミドに限定されるものでなく、石英やＳｉＮ、ＡＡ
等の場合でもよい。又、金属膜もＣｒ。

Ｔａ、ｋｌ等の材料であってもよい。

以上４つの実施例は、透過の光束（回折光）を効果的に
利用するための所謂透過型の位相マスクの製作方法であ
った。但し、これらの位相型マスクを用いて反射回折光
を利用しても差しつかえないことは言うまでもない。

これに対し、次に反射回折光を積極的に用いる、所謂反
射型の位相マスクの例について述べる。反射型の位相マ
スクの基本形態について第１４図を参照しながら説明す
る。第１４図は反射型位相マスクの断面図であり、同図
において８１はマスクベース材料、８２は半導体回路焼
付は光に対しコントラストを与える回路パターン膜材、
８３はアライメント用光に対し透明な誘電体材料。８４
は金属膜、８５はアライメントパターンエリア、８６は
半導体回路ノくターンエリア、８７．８８はいずれもア
ライメント光が反射回折される状況を示したものである
。ここで、マスク材８１と誘電体８３はいずれもアライ
メント光に対し透明であり、８４が金属反射膜であるこ
とから、誘電体８３の厚みが光８７と８８の光路差を発
生し、反射型位相マスクを実現する。例えば、誘電体８
３の厚みをｄとし、屈折率をｎとすれば２ｄＸｎが光８
７と光８８の光路長差になり、２ｎｄλ 一×奇数（λ；アライエメント先の波長）の時、１次の
反射回折効率は最大になる。一般には、回折効率の値に
応じて誘電体８３の厚みｄを適宜設定すればよい。例え
ばｎ＝１．５の場合、λ＝０．８３μｍ＝Ｏ，１３８μ
ｍの厚みを設定してやれば、１次回折光の回折効率が最
大になる。従って、回折効率を変化させるには厚みｄや
屈折率ｎ等を変えることで達成される。

次にこの様な反射型位相マスクの作成方法の実施例につ
いて図を参照しながら説明する。

［実施例５］ＳｉＮベースにＴａの場合（反射型位相マスク）第１５
図に本発明の第５実施例を示す。第１５図において、（
ａ）　−（ｂ）が作成層である。

まず、（ａ）においてマスクベース材料８１に厚さｄ　
、＝７００人のＳｉＯ２膜８２をスパッタリグにより成
膜した後、回路パターンを形成する部分にのみ吸収体膜
であるＴａ８３を成膜した。Ｔａの成膜にＲＦスパッタ
リング法を用いた。ひきつづき位相グレーティング材８
４となるＳｉＯ２をｄ２の厚さに８２と同じスパッタリ
ングで成膜した。その際厚さｄｌとｄ２の和ｄと蒸着Ｓ
ｉＯ２の屈折率ｎの積ｎｄがアライメント光の波長の１
７４となるように定めた。

λ 即ちλ＝８３０ＯＡ、ｎ＝１．４５とすると２ｎｄ＝　
−×奇数となる厚さｄは１４３０人となるので、ｄ　、
　＝７００Ａとしたため、ｄ２としては７３０人の厚さ
に設定した。

次に（ｂ）において多層レジスト層の下層・材８５とし
てノボラック樹脂系のフォトレジスト（商品名　ＡＺ−
２４００ヘキスト社製）を５ｏｏｏ人の厚さに塗布し、
上層レジスト８６としてシリコン系Ｅ、Ｂレジスト（商
品名トヨビーム　ＳＮＲ，東ソー社製）を２５００人塗
布した通常のプロセスに従いプリベークを施した後、電
子ビーム描画装置により位置合わせ用パターンと回路用
パターンを連続して一括露光描画を行いＥ、Ｂレジスト
パターンを形成した。

このパターンをマスクに酸素のドライエツチングにより
、下層レジストパターンを形成した。次に（Ｃ）におい
てＣＦ４＋Ｃ２Ｈ４を動作ガスとして用いてＳｉＯ□　
８４のエツチングを行い吸収体層の表面に到達するまで
、即ちｄ２の厚さだけエツチングした。続いて動作ガス
をＣＢｒＦ　３に変え、ＴａとＳｉＯ□のエッチレート
が１ｏｌｌとなる条件にてエツチングを進めた。吸収体
層厚さと、吸収体材膜の形成されていない部分のＳｉＯ
２の膜厚比をｌＯ：１としであるので、吸収体８３のパ
ターン形成が終了した時点で、アライメント用パターン
の５ｉＯ９（ａ＋＋ｄＺ）は１４３０Ａとなっている。

更に（ｄ）において、回路パターン部分を覆い、アライ
メントマーク部分に窓があくようにレジスト８７をバタ
ーニングし反射用金蒸着８８を１０００人行った。その
後レジストを剥離したところ、反射型位相をグレーティ
ングと回路パターンを同時形成したマスクが作成できた
。

［実施例６コ石英ベースにＣｒの場合（反射型位相マスク）第１６図
に本発明の実施例６を示す。本発明は従来より行われて
いる紫外光を用いた露光用マスクのための反射位相型ア
ライメントパターン及びマスフの作製法であり、通常石
英基板をマスクのベース材料とし、回路パターンは遮光
体としてＣｒの〜１０００人程度の厚さの膜を用いた場
合を考える。第１６図の（ａ）より（ｈ）までは本発明
によるマスク作製プロセスを順に示したものであり、（
ｉ）は完成したマスクの断面を示している。

（ａ）はマスク作製の材料としてクロム付石英ブランク
スを示し、ベース材料９１の石英とパターンの形成され
るクロム蒸着膜９２である。

まず前記ブランクスに誘電体膜を被着すべく金属膜（ク
ロム）の除去を行う。（ｂ）に示すように金属膜上にフ
ォトレジスト９３を塗布し、次に除去すべき金属膜の領
域を残すようレジスト被覆し、（Ｃ）に示すように金属
膜（例えばクロム）をエツチング除去し、マスクベース
面を露出させる。その後、（ｄ）に示すように誘電体膜
９４を電子ビーム蒸着法等により形成し、レジスト９３
を剥離するとともに金属膜上の誘電体を同時に除去しく
ｅ）に示す装置とする。このとき、その膜厚がアライメ
ントに使用する波長に対し、光は距離が１／４波長に相
当するように制御する。すなわち、誘電体としてＳｉＯ
２を用いると屈折率を１．４とすれば、光の波長が０．
８３μｍのとき０．１４８μｍすればよい。

マスクのパターンの位置関係で重要なことはアライメン
ト用パターンと回路パターンとの相対位置であり、これ
が高精度に作製されていなければならない。従って両パ
ターンは一度に電子ビーム露光等により描画されること
が望ましい。（ｆ）は電子ビーム露光用のレジストを塗
布した後電子ビーム露光を行い現像して得られた両パタ
ーンのレジスト像９５を示す。

次に誘電体と金属膜をプラズマエツチングでエツチング
除去をするが、誘電体１金属膜がそれぞれ５ｉ０２．Ｃ
ｒであるときは、エツチングガスとして、Ｃｌ１２＋Ｃ
２Ｆ６を用い、０２の添加量を変化させることにより、
エツチングレートの制御を行えるので、ＳｉＯ□（〜１
５００人）とＣｒ（〜１ＯＯＯ人）とが同時にエツチン
グ終了とすることができ、アライメントパターン９８、
回路パターン９９を得る。この状態を（ｇ）に示す。

次にアライメントパターン９８に反射膜９７を形成する
が、これには（ｈ）に示すように、回路ノくターンをレ
ジスト９６で覆った後、反射膜材料（例えばアルミニウ
ム、金、銀、クロムなど）を蒸着すればよく、その厚さ
は反射率が十分高くなるものであれば自由に設定可能で
ある。

以上の作製プロセスにより得られた反射位相型マスクを
（ｉ）に示す。これによればアライメントパターンが誘
電体透明膜からなる位相型マスクでかつ反射型位相格子
を形成しており、かつアライメントパターンと半導体回
路パターンの相対位置関係が高精度に保証されたマスク
が実現できる。

［実施例７］第１８図に本発明の実施例７を示す。実施例７は、アラ
イメントパターンがＯｒなどの薄膜（〜０．１μｍ厚）
で、アライメント光に対してコントラストがあり、回路
パターンがＡｕやＴａなどの厚い膜（０，７μｍ〜１゜
０μｍ）が設けられ露光Ｘ線に対しコントラストがある
場合のＸ線露光装置で用いるＸ線マスクの作成方法の例
である。

（ａ）において、１１０はＳｉＮメンブレン、１１１は
Ｃｒ膜である。Ｃｒ膜は厚みが約０．１μｍで蒸着によ
り設ける。次に（ｂ）に示す様に、Ｃｒ１ｌｌの上にス
パッタによりＴａ膜１１２を０．７μｍ〜１．０μｍの
厚みでつける。Ｔａ膜の上にレジスト１１３を塗布し、
アライメントパターンエリア１５０と回路パターンエリ
ア１５１のエリア分けに対応して光露光をする。この様
子を（ｄ）に示す。１１３のレジストの斜線を施した部
分が露光をつけたエリア。次に、レジストを現像し、Ｃ
ＢｒＦ３でドライエツチングすると（ｅ）に示す構造の
ものが得られる。これに更にレジスト１１４を一様に塗
布する。この時レジストはＴａとのエツチング選択比に
応じて厚めにつけておくかもしくは多層レジストプロセ
スを用いてＴａ及びＯｒのエツチングが連続的にできる
ようにする。このレジスト塗布した後に（ｆ）に示す様
に、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｂｅａｍでアライメントパタ
ーンと回路パターンを一括して描画する。これにより、
アライメントパターンと回路パターンの相互位置関係は
Ｅ、Ｂの描画装置の精度（０，０１μｍ　〜０．１　μ
ｍ）の高精度で実現可能である。

尚、（ｄ）のエリア分けの露光の場合の露光位置精度は
〜１μｍ程度であれば十分であり、大画面の等倍焼付は
ミラープロジェクション露光装置により実現できる。

さて、（ｆ）のＥ、Ｂ描画後、レジストを現像しこのレ
ジストの上からＣＢｒＦ　３でＴａをドライエツチング
する。Ｔａをドライエツチングした後、更にＣＩ！２＋
Ｃ２Ｆ６を用い０２の添加量を変えてＣｒをエツチング
する。この状態を（ｈ）に示す。Ｃｒが完全にエツチン
グされた後、レジスト１１４を除去すれば所望の構成の
マスク（ｉ）のものが得られる。（ｉ）の断面のマスク
は、第１７図に示すように、１０５　、　、　１０５　
。、　　１０５３．　１０５４はＣｒ１ｌｌの薄膜より
成り、１０６、．１０６□、１０６３．１０６４および
回路パターン１０４はＴａ膜１１２より成っている。

又、本発明の場合Ｃｒ膜に限らず、Ａｆ等の〜０．１μ
ｍ厚もあれば十分光に対してコントラストが得られる材
料であってもよいし、Ｔａ膜の代わりにＡｕ等のＸ線に
対してコントラストが得られる材料であってもよい。

〔発明の効果〕

以上示した様に、本発明は半導体集積回路その他の精密
パターンを作成する時に用いるフォトマスクの作成方法
に関し、回折効率を向上し、位置合わせのアライメント
信号光を増し、Ｓ／Ｎのよい高精度、高速度なアライメ
ントを実現するための位相型マスクの作成方法を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・従来用いられているマスク（レチクル）の
例を示す図。第２図・・・従来層われている光ステッパーのレチクル
、ウェハー間の説明図。第３図・・・Ｘ線リングラフイー等のプロキシミテイー
に於けるマスク、ウェハー間の説明図。第４図・・・Ｘ線リングラフイー等のプロキシミテイー
に於けるアライメント方法の例を示す図。第５図・・・本出願人によるプロキシミテイーにおける
アライメント方法の例を示す図。第６図・・・ゾーンプレートの図。第７図・・・透過型位相マスクの、例を示す図。第８図・・・マスク（レチクル）の回路パターンとアラ
イメントパターンの関係を示す図。第９図・・・本発明の第１実施例を示す図。第１０図・・・従来のマスクの例。第１１図、第１２図、第１３図・・・本発明の第２．第
３、第４実施例を示す図。第１４図・・・反射型位相マスクの例を示す図。第１５図・・・本発明の第５実施例を示す図。第１６図・・・本発明の第６実施例を示す図。第１７図・・・Ｘ線露光装置で使用するマスクの例を示
す図。第１８図・・・本発明の第７実施例を示す図。４２・・・ベース４３・・・誘電体薄膜４４・・・金、Ｔａ等の薄膜４５・・・レジスト４６・・・アライメントパターンエリア４７・・・回路
パターンエリア５０・・・Ｅ、Ｂ露光領域６４７ φ６７４乙７、５６！；７６７６θ ６ｑグ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）位置合わせパターン領域と回路パターン領域とを
併せ持つマスクのマスク作成方法において、前記位置合
わせパターン領域と、前記回路パターン領域のパターンを形成する材料は、各
々異なるとともに、前記各領域において、パターンを形成する材料が表面層
になる様処理する工程と、前記処理工程後、前記各領域においてパターンを形成す
るために、前記各領域を一緒に電子ビームを用いて一括
描画する工程とを含むことを特徴とするマスク作成方法
。