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JPH053146A - X線露光法 - Google Patents

X線露光法

Info

Publication number
JPH053146A
JPH053146A JP3232944A JP23294491A JPH053146A JP H053146 A JPH053146 A JP H053146A JP 3232944 A JP3232944 A JP 3232944A JP 23294491 A JP23294491 A JP 23294491A JP H053146 A JPH053146 A JP H053146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
exposure method
absorber
ray exposure
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3232944A
Other languages
English (en)
Inventor
Taro Ogawa
太郎 小川
Kozo Mochiji
広造 持地
Seiichi Murayama
精一 村山
Hiroaki Oiizumi
博昭 老泉
Takashi Soga
隆 曽我
Seiji Yamamoto
清二 山本
Isao Ochiai
勲 落合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3232944A priority Critical patent/JPH053146A/ja
Priority to US07/909,309 priority patent/US5372916A/en
Publication of JPH053146A publication Critical patent/JPH053146A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/7035Proximity or contact printers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】X線露光法において、解像性を向上させるため
に、光露光法に用いられる位相シフト法の概念の適用を
検討した。その結果、X線マスクの吸収体パターン側壁
に適当な屈折率を有する材料からなる位相シフト層を設
け、干渉効果により解像性を向上させる方法を考案し
た。 【構成】本発明はX線露光法において、X線マスク2の
吸収体パターン5側壁に吸収体と異なる屈折率を有する
材料からなる層14を、1層以上形成することを特徴と
する。 【効果】側壁に形成された層14を透過したX線9は位
相が進み、通常部分からの透過X線6との干渉が生ず
る。この結果、X線マスク透過光の露光強度分布10が
急峻化され、転写パターンの解像性向上を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造方法に
係り、特に軟X線を用いてマスク上のパターンを基板上
に転写するX線露光法に関する。
【0002】
【従来の技術】X線露光法はX線透過支持膜と吸収体パ
ターンからなるマスクに軟X線を照射し、マスク透過光
により基板上に所望のパターンを転写する半導体製造工
程である。軟X線は、従来の光露光法に用いられる紫外
線と比べて波長が2桁程度短いため、フレネル回折の影
響を低減し高い解像性を得ることが可能となる。
【0003】しかし、X線露光法においてもサブミクロ
ンの領域ではフレネル回折の影響により解像性の劣化が
生ずる。このため例えば、長谷川、他、マイクロ・エレ
クトロニック・エンジニアリング、第9巻、(198
9)、127〜130頁、または特開平2ー52416
号において論じられているように、X線の干渉効果を利
用して解像性を向上させる試みが行なわれている。本方
法は図1(a)に示すように従来矩形であった吸収体パタ
ーン5の側壁を、X線の光路長を変化させるために図1
(b)に示すようにテーパ形状8等に加工することを特徴
とする。この結果吸収体の側壁を透過するX線9の位相
が通常の透過部分からのX線6に対して進み、6のフレ
ネル回折による露光強度の拡がりと干渉し合うため、透
過X線の露光強度分布10が急峻化され、解像性の向上
を図ることが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来法では、吸収
体パターンの側壁をテーパ形状等に加工することにより
解像性の向上を可能とした。しかし、サブミクロン寸法
の吸収体パターン側壁を任意の形状に加工するのは極め
て困難であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記従来法の課題を解決
するため、本発明では吸収体パターンの側壁に吸収体と
異なった屈折率を有する材料からなる層を1層以上形成
することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明において吸収体側壁に形成された層の波
長がλの軟X線に対する屈折率をn、線吸収係数をμと
おけば、n、μはオプティカル システムズ フォーソ
フト エックスレイズ、エー.ジー.ミシェット編、プ
レナム・プレス、(1986)、3〜7頁、ならびにプ
ロシーディング・エーアイピー・コンファレンス、 ビ
ー.エル.ヘンケ他編、3〜7頁、によりそれぞれ次式
で与えられる。
【0007】 n = 1−δ−iβ …………… μ = 4πβ/λ ……………… 但し δ = Nreλ21/2π β = Nreλ22/2π N:側壁に形成された層の構成原子の単位体積当りの個
数、re:有効電子半径f1、f2:側壁に形成された層
の構成原子の原子散乱因子の実部、虚部、したがって吸
収体側壁に形成された層の厚さをt、露光X線の強度を
0、側壁に形成された層を透過後のX線の位相の進
み、ならびにX線の強度をφ、Iとおけば、φ、Iは次
式で与えられる。
【0008】 φ = 2πδt/λ …………… I = I0exp(−μt) ……… したがって、吸収体側壁に形成された層を透過したX線
は位相がφ進み、強度がI/I0に減衰するため、 干渉
効果により通常の透過部分からのフレネル回折による拡
がりを打消し、マスク透過光の露光強度分布を急峻化さ
せることが可能となる。特に、側壁に形成された層を透
過したX線の位相が、通常の部分を透過したX線の位相
の2分の1波長の整数倍進むことにより、干波の効果は
大きくなる。また、通常の透過部分からの透過X線の回
折による拡がりの強度が、、式で与えられる側壁層
からの位相が2分の1波長の整数倍進んだ透過X線の強
度と等しい場合、干渉の効果はより大きくなる。さらに
本発明は、干渉性の良好なアンジュレータ放射光、X線
レーザ、プラズマX線源等をX線源に用いることにより
実施することが可能である。
【0009】吸収体側壁に形成される層は化学気相成長
法、蒸着法、エピタキシー法、塗布法、ないしはラング
ミュア・ブロジェット膜などの有機薄膜の積層等により
簡便に形成できる。また、ベリリウム、ホウ素、シリコ
ン、チタン、タンタル、タングステン等の原子番号が4
から82までの元素ならびにそれらの化合物、および水
素化物、炭化物、窒化物、酸化物等により構成すること
が可能である。また、本層は構成材料ならびに組成を変
えることにより屈折率を変化させることが可能である。
さらに図2のように屈折率の異なった層14を積層させ
ることにより、透過X線の位相9を幅方向に変化させる
ことが可能である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図3、図4ならびに
図5により説明する。
【0011】〈実施例1〉図3(a)においてX線マスク
2は厚さが3μmの窒化シリコン膜4、ならびに厚さ
0.7μm、透過部分の線幅11が0.35μmで配列
されたタングステン吸収体パターン5から構成される。
次に図3(b)に示すようにX線マスク2上に酸化タンタ
ル膜12を化学気相成長法ないしは斜め蒸着法により
0.125μmの厚さに堆積した後、図3(c)に示すよ
うにアルゴン・イオン13の照射を行なって吸収体パタ
ーン5の側壁以外に堆積した酸化タンタル膜12を除去
し、幅が0.125μmの側壁層14を形成した。
【0012】次に図4のように、アンジュレータ放射光
17により干渉性が良好で、かつ波長が1.2nmの露
光X線1を用いて、1μm厚のレジスト19を塗布した
ウェハ18にギャップ20が10μmの条件で吸収体パ
ターン5の転写を行なった。その結果、側壁に形成され
た層14を透過したX線9は位相が2分の1波長進み露
光強度分布が急峻化されたため、現像後のレジストパタ
ーンは線幅が0.1μm、アスペクト比が10の矩形の
形状が得られた。なお、側壁以外に堆積した酸化タンタ
ル膜14は厚さが0.125μmと薄くX線の吸収が少
ないため、除去を行なわない場合でもX線の露光が可能
であった。
【0013】〈実施例2〉図3(b)において、実施例1
と同様のX線マスク2に、酸化タンタル膜12を化学気
相成長法により組成をTaからTa25まで連続的に変
化させて、X線マスク2全面に0.125μmの厚さに
堆積を行った。さらに図3(c)に示すように、アルゴン
・イオン13の照射により吸収体パターン5の側壁以外
に堆積した酸化タンタル膜12を除去し、側壁層14を
形成した。
【0014】次に、図4のように露光X線1に波長が
1.2nmの軟X線を用いて、1.5μm厚のレジスト
19を塗布したウェハ18にギャップ20が15μmの
条件で吸収体パターン5の転写を行なった。その結果、
側壁に形成された層14を透過した軟X線9の位相は0
から2分の1波長まで連続的に進み露光強度分布が急峻
化されたため、現像後のレジストパターンは線幅が0.
15μm、アスペクト比が10の矩形の形状が得られ
た。
【0015】〈実施例3〉本実施例では、吸収体パター
ンが透過X線の位相が2分の1波長の整数倍進む側壁層
のみから構成されるX線マスクを用いて露光を行い、マ
スクパターンの倍周期のパターン形成を行った。
【0016】図5においてX線マスク2は厚さが3μm
の窒化シリコン膜4、ならびに厚さ1.6μm、線幅が
0.1μm、周期が0.2μmで配列されたシリコンか
らなる吸収体パターン5から構成される。次に露光X線
1に波長が1.0nmの軟X線を用いて、1.0μm厚
のレジスト19を塗布したウェハ18にギャップ20が
10μmの条件で吸収体パターン5の転写を行なった。
その結果、吸収体パターン5を透過したX線9の位相は
2分の1波長進み、通常の透過部分からのX線6との境
界では位相が反転し強度の打消しが生ずるため、マスク
透過光は吸収体パターン5の倍周期の露光強度分布10
が得られ、この結果0.1μm周期、アスペクト比が1
0の矩形のライン/スペース形状が得られた。
【0017】
【発明の効果】以上、本発明によれば、X線露光法にお
いてX線の干渉効果による解像性の向上を簡便な方法で
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来法の概念図
【図2】本発明の概念図
【図3】本発明の実施法の概念図
【図4】本発明による露光法の概念図
【図5】本発明による露光法の概念図
【符号の説明】
1…露光X線、2…X線マスク、3…支持枠、4…X線
透過支持膜、5…吸収体パターン、6…透過X線、7…
透過X線の露光強度分布、8…テーパー形状の吸収体パ
ターン、9…吸収体側壁の透過X線、10…異なった位
相の透過X線の干渉による露光強度分布、12…堆積
膜、13…アルゴン・イオン、14…吸収体パターンの
側壁に形成された層、15…電子蓄積リング、16…電
子、17…アンジュレータ放射光、18…シリコン基
板、19…レジスト、20…マスクーウェハ・ギャッ
プ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 老泉 博昭 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 曽我 隆 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山本 清二 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 落合 勲 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線透過支持膜と吸収体パターンからなる
    マスク、フレネル輪帯等のX線光学素子にX線を照射
    し、透過光により基板上に所望のパターンを形成するX
    線露光法において、吸収体パターンの側壁に吸収体と異
    なる屈折率を有する材料からなる層を1層以上形成する
    ことを特徴とするX線露光法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のX線露光法において、吸
    収体パターンの側壁に形成された層の屈折率が、隣接し
    た層毎に異なっていることを特徴とするX線露光法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載のX線露光法にお
    いて、吸収体パターンの側壁に形成された層の形状が、
    矩形ないしはテーパ形状であることを特徴とするX線露
    光法。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3に記載のX線露光法
    において、吸収体パターンの側壁への層の形成を化学気
    相成長法、蒸着法、エピタキシー法、塗布法、ないしは
    有機薄膜の積層を用いて行うことを特徴とするX線露光
    法。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3または4に記載のX線露
    光法において、吸収体側壁に形成された層を透過したX
    線の位相が2分の1波長の整数倍進むことを特徴とする
    X線露光法。
  6. 【請求項6】請求項1、2、3、4または5に記載のX
    線露光法において、吸収体側壁に形成された層が原子番
    号が4から82までの元素ならびにそれらの化合物、お
    よび水素化物、炭化物、窒化物、酸化物等により構成さ
    れることを特徴とするX線露光法。
  7. 【請求項7】請求項1、2、3、4、5または6に記載
    のX線露光法において、X線光源に干渉性の良好なアン
    ジュレータ放射光、X線レーザ、プラズマX線源等を用
    いることを特徴とするX線露光法。
  8. 【請求項8】請求項1、2、3、4、5、6または7に
    記載のX線露光法を用いた露光装置ならびに分析装置。
  9. 【請求項9】請求項1、2、3、4、5、6、7または
    8に記載のX線露光法を用いて形成された転写パターン
    ならびに半導体素子。
JP3232944A 1991-04-19 1991-09-12 X線露光法 Pending JPH053146A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3232944A JPH053146A (ja) 1991-04-19 1991-09-12 X線露光法
US07/909,309 US5372916A (en) 1991-09-12 1992-07-06 X-ray exposure method with an X-ray mask comprising phase shifter sidewalls

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8811091 1991-04-19
JP3-88110 1991-04-19
JP3232944A JPH053146A (ja) 1991-04-19 1991-09-12 X線露光法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH053146A true JPH053146A (ja) 1993-01-08

Family

ID=26429550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3232944A Pending JPH053146A (ja) 1991-04-19 1991-09-12 X線露光法

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JP (1) JPH053146A (ja)

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