JP2000077305A - 反射マスクおよびｘ線投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型であっても、高精度なアライメントが
できる反射マスク、及びこれらを用いたＸ線投影露光装
置を提供する。 【解決手段】 多層膜２の表面には、吸収体３がパター
ン状に形成されている。ここにＸ線が入射すると、多層
膜２が露出する部分に入射したＸ線は反射し、吸収体３
に入射したＸ線は反射しない。アライメントマークはア
ライメント光の反射部４と非反射部２ａからなる。反射
部４はアライメント光が反射しやすい材料で構成するこ
とが好ましい。非反射部２ａはアライメント光を反射し
にくいようにする必要があるが、下地の材料は多層膜２
の構成材料で決まってしまう。そこで、その表面粗さを
大きくして、入射光を散乱させることで反射率を低減す
る。これにより、反射部４と非反射部２ａのコントラス
トの大きなアライメントマークが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＸ線光学系
等のミラープロジェクション方式により、フォトマスク
（マスクまたはレチクル、以下、単にマスクという。本
明細書においてマスクとは、レチクルを含む概念であ
る。）上の回路パターンを反射型の結像光学系を介して
ウェハ等の基板上に転写する際に好適な反射マスク、及
びこれらの反射マスクを用いたＸ線投影露光装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用の露光装置においては、物
体面としてのマスク面上に形成された回路パターンを、
結像装置を介してウェハ等の基板上に投影転写する。基
板にはレジストが塗布されており、露光することによっ
てレジストが感光し、レジストパターンが得られる。

【０００３】露光装置の解像度ｗは、主に露光波長λと
結像光学系の開口数ＮＡで決まり、次式で表される。 ｗ＝ｋλ／ＮＡ ｋ：定数 従って、解像度を向上させるためには、波長を短くする
かあるいは開口数を大きくすることが必要となる。現
在、半導体の製造に用いられている露光装置は主に波長
365ｎｍのｉ線を使用しており、開口数約0.5で0.5μｍ
の解像度が得られている。開口数を大きくすることは、
光学設計上困難であることから、今後、解像度を更に向
上させるためには、露光光の短波長化が必要となる。ｉ
線より短波長の露光光としては、例えばエキシマレーザ
ーがあげられ、その波長はKrＦエキシマレーザーで248
ｎｍ、ArＦエキシマレーザーで193ｎｍであるため、開
口数を0.5とした場合、KrＦエキシマレーザーでは0.25
μｍ、ArＦエキシマレーザーでは0.18μｍの解像度が得
られる。そして、露光光としてさらに波長の短いＸ線を
用いると、例えば波長13ｎｍで0.1μｍ以下の解像度が
得られる。

【０００４】従来の露光装置は、主に光源と照明装置と
投影結像光学系で構成される。投影結像光学系は複数の
レンズあるいは反射鏡等で構成され、マスク上のパター
ンをウェハ上に結像するようになっている。

【０００５】露光装置が所望の解像度を有するために
は、少なくとも結像光学系が無収差あるいは無収差に近
い光学系である必要がある。仮に、結像光学系に収差が
あると、レジストパターンの断面形状が劣化し、露光後
のプロセスに悪影響を及ぼすほか、像が歪んでしまうと
いった問題が生じる。

【０００６】また、従来の半導体露光装置には、回路パ
ターンが設けられたウェハ上の決められた位置にレジス
トパターンを形成できるように、位置検出装置（以下、
アライメント装置という）が設けられている。これによ
りマスクとウェハの位置を検出し、マスクの縮小像がウ
ェハ上の所望の位置に結像するように、ウェハステージ
およびマスクステージにより、それぞれウェハおよびマ
スクの位置を調整する。

【０００７】アライメント装置としては、例えば光学的
な検出装置を有するものがある。これは、例えばウェハ
上のマークに照明光を照射して、その反射光等を光検出
器で検出するものである。ウェハ位置が変わると、検出
器から出力される信号が変わるため、ウェハの位置を知
ることができる。マスクに対しても同様に、マークに照
明光を照射して、その透過光等を光検出器で検出し、マ
スクの位置を知ることができる。このようなアライメン
ト装置は、ウェハおよびマスク上のマークの位置を高精
度に検出できるため、マスクとウェハの位置合わせを正
確に行うことができる。

【０００８】従来のｉ線を用いた露光装置の一部の概略
図を図７に示す。装置は、主に光線源および照明光学系
２１とマスク２４のステージ２５、投影結像光学系２
３、ウェハ２６のステージ２７、アライメント装置２
２、２８（ウェハ側のアライメント装置は不図示）で構
成される。マスク２４には描画するパターンの等倍ある
いは拡大パターンが形成されている。投影結像光学系２
３は複数のレンズ等で構成され、ｉ線２９により、マス
ク２４上のパターンをウェハ２６上に結像するようにな
っている。すなわち、結像光学系２３は直径約２０mmの
視野を有し、マスク２４上のパターンを、ウェハ２６上
に一括転写する。マスク２４のマーク位置は、アライメ
ント検出装置２８で検出される。

【０００９】マスク２４は、図８に示すようにガラス等
の基板３１の表面にクロム膜３２をパターン状に配置し
たもので、アライメントに用いるアライメントマーク３
３にも回路パターンと同様にクロムのパターンが用いら
れる。図７に示すように、マスク上のアライメントマー
ク３３をアライメント装置２２から射出した可視光２０
ａ等で照明し、その透過光２０ｂをアライメント装置２
８に入射させる。アライメント装置は例えば可視光顕微
鏡であり、アライメントマーク３３の像位置を画像処理
により検出するものである。このようにクロムパターン
の透過像を見ることで、高コントラストの像を得ること
ができ、高い検出感度を達成している。

【００１０】従来のｉ線等を用いた露光装置において
は、投影結像光学系をレンズで構成することができるた
め、20ｍｍ角以上の視野を有する光学系の設計が可能で
あり、所望の領域（例えば、半導体チップ２チップ分の
領域）を一括で露光することができる。

【００１１】一方、より高い解像度を得るために、Ｘ線
用の結像光学系を設計しようとすると、視野が小さくな
ってしまい、所望の領域を一括で露光できなくなってし
まう。そこで、露光の際に、マスクとウェハを走査する
ことにより、小さな視野の結像光学系で20ｍｍ角以上の
半導体チップを露光する方法が採用されている。このよ
うにすることで、Ｘ線投影露光装置でも、所望の露光領
域を露光することができる。例えば、波長13ｎｍのＸ線
で露光する場合、投影結像光学系の露光視野を輪帯状に
することで、高い解像度を得ることができる。

【００１２】Ｘ線投影露光装置の一部の概略図を図９に
示す。装置は、主にＸ線源４１およびＸ線照明光学系４
２とマスク４４のステージ４５、Ｘ線投影結像光学系４
３、ウェハ４６のステージ４７で構成される。マスク４
４には描画するパターンの等倍あるいは拡大パターンが
形成されている。投影結像光学系４３は複数の反射鏡４
３ａ〜４３ｄ等で構成され、マスク４４上のパターンを
ウェハ４６上に結像するようになっている。反射鏡４３
ａ〜４３ｄの表面には反射率を高めるための多層膜が形
成されている。投影結像光学系４３は輪帯状の視野を有
し、マスク４４の一部をなす輪帯状の領域のパターン
を、ウェハ４６上に転写する。マスク４４も反射型のも
のが用いられる。露光の際は、Ｘ線源４１よりのＸ線４
８ａをＸ線照明光学系４２によって照用明Ｘ線４８ｂと
し、マスク４４上に照用明Ｘ線４８ｂを照射し、その反
射Ｘ線４８ｃを、Ｘ線投影結像光学系４３を通してウェ
ハ４６上に入射させる。マスク４４とウェハ４６を一定
速度で同期走査させることで、所望の領域（例えば、半
導体チップ１個分の領域）を露光するようになってい
る。

【００１３】従来の反射型マスクの例の概略図を図１０
に示す。この反射型マスクにおいては、基板５１の表面
に多層膜５２が設けられ、その上にＸ線を吸収するため
の吸収体５３がパターン状に形成されている。基板５１
には表面粗さの小さい部材を用いるとよい。このように
することで、多層膜のＸ線反射率を高めることができ
る。表面粗さの小さい基板としては、単結晶シリコンを
用いることが多い。吸収体５３は、Ｘ線を吸収しやす
く、かつパターン状に加工しやすい部材で構成する。例
えば、吸収体としてニッケルを用い、パターン加工を電
解メッキのリフトオフで行うことによりパターンを形成
する。このような理由から、従来のマスクにおいては、
アライメントマーク５４も、多層膜上にパターン状にＸ
線を吸収しやすい材料を配置したものが用いられてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｘ線投影露
光装置の場合、マスクは反射型のマスクを用いなければ
ならない。その理由は、透過型のマスクを用いた場合、
マスク基板によるＸ線の吸収が大きくなり、従って、マ
スク基板の厚さを薄くする必要があるが、マスク基板を
薄くすると、マスク自体の剛性が低下して、パターンが
歪みやすくなるという問題が生じるからである。そのた
め、Ｘ線投影露光装置の場合、マスクとして反射型のマ
スクを用い、アライメントマークにも反射型のマークを
用いていたが、反射型のマークは、従来の透過型のマー
クに比べて、検出精度が悪いという問題があった。例え
ば、多層膜として、モリブデンとシリコンを交互に積層
した多層膜を用い、その最表面をシリコンとし、さらに
その上に、パターンと同じ材料のニッケルでアライメン
トマークを形成した場合を考える。

【００１５】この場合、表面がシリコンで形成された多
層膜とニッケルの反射率の差は、Ｘ線に対しては十分大
きなものであるが、可視光における、シリコンおよびニ
ッケルの反射率はそれぞれ約30％および約50％である。
従って、このようなアライメントマークを可視光で検出
しようとすると、アライメントマークの反射コントラス
トが低くなり、その結果、従来の反射型マスクを用いた
Ｘ線投影露光装置では、高精度な重ね合わせ露光が困難
であった。ニッケルの代わりにより反射率の高い材料と
して例えばアルミを用いると、コントラストは改善する
が、それでも不十分であった。

【００１６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、反射型であっても、高精度なアライメント
ができる反射マスク、及びこれらを用いたＸ線投影露光
装置を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、少なくとも多層膜を用いた反射マスク
であって、投影転写する回路パターンとアライメントマ
ークを有し、アライメントマークはアライメント光を反
射する反射部と反射しにくい非反射部で構成され、非反
射部の表面粗さが反射部の表面粗さよりも大きいことを
特徴とする反射マスク（請求項１）である。

【００１８】本手段においては、非反射部の表面粗さを
反射部の表面粗さよりも大きくすることにより、非反射
部の反射率を低下させ、これにより、反射部と非反射部
における反射光のコントラストを大きくしている。よっ
て、アライメントマークが、反射方式のアライメントマ
ーク検出器により精度よく検出されるので、反射型であ
っても高精度で高速のアライメントが可能である。な
お、一般に、非反射部を構成する物質の反射率を、反射
部を構成する物質の反射率よりも小さくしておくことが
望ましいが、表面粗さの差の程度によっては、両者が同
じ物質であっても、さらには、前者の反射率が後者の反
射率より大きい場合でも、十分なコントラストが得られ
る場合がある。

【００１９】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記反射部がパターン状の薄
膜部材であり、前記非反射部が前記多層膜であることを
特徴とするもの（請求項２）である。

【００２０】本手段においては、反射部を形成するパタ
ーン状の薄膜部材を、非反射部を形成する多層膜と同じ
スパッタリングで形成できるので、製作工程が簡単にな
る。また、転写パターンにおいては反射面となる多層膜
の表面粗さを粗くしてそのまま用いているので、この点
でも製作工程が簡単になる。

【００２１】特に、反射部を形成する材料を、マスクパ
ターンを形成する材料（Ｘ線を吸収する材料）と同じに
しておけば、マスクパターン形成と同時にアライメント
マークの反射部を形成することができる。

【００２２】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段であって、前記反射部が多層膜上に形成
された薄膜部材であり、前記非反射部が当該薄膜部材上
に形成された別の薄膜部材であることを特徴とするもの
（請求項３）である。

【００２３】本手段においては、アライメントマークの
反射部を形成する薄膜部材を、マスクパターンにおいて
反射部となる多層膜上に形成し、さらにこの反射部を形
成する薄膜部材の上に、アライメントマークの非反射部
を形成する別の薄膜部材を形成している。よって、反射
部を形成する薄膜部材と、非反射部を形成する薄膜部材
の材質を、比較的自由に選ぶことができ、アライメント
マークのコントラストを大きなものとすることができ
る。

【００２４】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段に係る反射マスクを用い
たＸ線投影露光装置（請求項４）である。

【００２５】本手段によれば、マスクのアライメントマ
ークの位置を精度よく検出することができるので、マス
クのアライメントを正確かつ迅速に行うことができる。
よって、スループットの高いＸ線露光装置とすることが
できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施
の形態に係るマスクの概略断面図である。図１におい
て、１は基板、２は多層膜、２ａはアライメントマーク
の非反射部、３は吸収体、４はアライメントマークの反
射部である。

【００２７】マスクは基板１、多層膜２、吸収体３と、
非反射部２ａ及び反射部４からなるアライメントマーク
で構成される。基板１は平板でその表面に多層膜２が形
成されている。多層膜２として、露光する波長のＸ線を
高い反射率で反射するような材料および膜厚が選ばれて
いる。また、基板１は表面を平滑に研磨し、多層膜の界
面および表面が平滑になるようにされている。このよう
にすることで、多層膜のＸ線反射率を高めることができ
る。

【００２８】多層膜２の表面には、吸収体３がパターン
状に形成されている。ここにＸ線が入射すると、多層膜
２が露出する部分に入射したＸ線は反射し、吸収体３に
入射したＸ線は反射しない。つまり、マスクに入射した
Ｘ線のうち、パターン状に形成された吸収体３以外に入
射したものが反射する。一方、マスクの周辺部等の吸収
体パターンが形成される領域外には、その一部にアライ
メントマークが形成される。

【００２９】アライメントマークはアライメント光の反
射部４と非反射部２ａからなる。反射部４はアライメン
ト光が反射しやすい材料で構成することが好ましい。例
えば、アライメント光が可視光の場合は、アルミや白金
等の金属を用いると反射率が高くなる。さらに、反射部
の表面は、表面粗さを小さくすると反射率が高くなるの
で好ましい。一般に、多層膜２の表面は、表面粗さがき
わめて小さく、反射率が高くなるので、多層膜２を形成
したものと同じ成膜手段を用いるとよい。

【００３０】一方、非反射部２ａはアライメント光を反
射しにくいようにする必要があるが、下地の材料は多層
膜２の構成材料で決まってしまうので、反射部のように
アラメント光に対する反射率を基に材料を選択すること
は困難である。そこで、その表面粗さを大きくして、入
射光を散乱させることで反射率を低減する。少なくとも
反射部４の表面粗さより大きくすることにより、反射率
が低下し、反射コントラストが大きくなる。通常、反射
部４の表面粗さは、一般に多層膜２の表面粗さよりも大
きくなることが多い。従って、非反射部の表面粗さを反
射部の表面粗さよりも大きくするためには、非反射部の
表面粗さを大きくするような手段を施す必要がある。

【００３１】非反射部の表面粗さを大きくするには、例
えば、その表面を削るとよい。このとき、表面粗さが大
きくなるように、削り速度が微視的にむらがあるような
方法が好ましい。例えば、ガラスビーズ等の微粒子を被
加工面に吹き付けて削るブラスト法を用いると、表面粗
さを大きくすることができる。このとき、ブラスト加工
等はアライメントパターン部のみ行うようにする。例え
ば、加工時に露光パターン部をレジスト等の保護膜で覆
ってやるような方法を採用する。

【００３２】図１に示した反射型マスクの製造プロセス
の例を図２に示す。以下の図において、発明の実施の形
態の欄における前出の図に示された構成要素と同じ構成
要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図２
において５はレジストである。

【００３３】まず、基板１の表面に多層膜２を形成し、
アライメントパタンを形成する領域以外をレジスト５で
覆う（ａ）。次に、ブラスト法で多層膜２表面を削り、
粗さを増大させて非反射部２ａを形成する（ｂ）。レジ
スト５を剥離した後、反射部４及びパターンを構成する
吸収体３をパターン状に形成する（ｃ）。

【００３４】反射部４は、その表面粗さが小さいような
材料あるいは形成方法を用いることが好ましい。例え
ば、反射部４をポリイミドで形成するとよい。ポリイミ
ドは、塗布する際には液状なので基板面の表面粗さが大
きくても、パターン化された後の表面粗さは小さくでき
る。特に感光性のポリイミドを用いれば、パターン加工
も容易にできる。また、ポリイミドの表面に反射率向上
のためのコーティングを施してもよい。コートする材料
は、アライメント光の反射率が大きい材料が好ましく、
アライメント光が可視光の場合は、アルミや白金等の金
属材料が好ましい。

【００３５】表面粗さを大きくする手段はブラスト法に
限らない。反応性イオンエッチングやイオンビームエッ
チング等のエッチング手法を用いてもよい。反射部の形
成材料もポリイミドに限らない。ＰＳＧ（Phospho-sili
cate glass）等の表面平坦化に優れた材料を用いてもよ
い。また、加工のプロセス手順の図２に示したものに限
らず、あらかじめ反射部を形成した後、非反射部のみを
加工して粗さを増大させてもよい。

【００３６】本発明の第２の実施の形態に係るマスクの
概略断面図を図３に示す。図３において、６は薄膜、６
ａは反射部、７は非反射部である。マスクは基板１、多
層膜２、吸収体３と、薄膜６及び非反射部７からなるア
ライメントマークで構成される。基板１は平板でその表
面に多層膜２が形成されている。多層膜２は、露光する
波長のＸ線を高い反射率で反射するような材料および膜
厚で形成されている。また、基板１は表面を平滑に研磨
し、多層膜２の界面および表面が平滑になるようにされ
ている。このようにすることで、多層膜２のＸ線反射率
を高めることができる。

【００３７】多層膜の表面には、吸収体３がパターン状
に形成されている。ここにＸ線が入射すると、多層膜２
が露出する部分に入射したＸ線は反射し、吸収体３に入
射したＸ線は反射しない。つまり、マスクに入射したＸ
線の一部が反射する。

【００３８】一方、マスクの周辺部等の吸収体パターン
が形成される領域以外には、その一部にアライメントマ
ークが形成される。アライメントマークは薄膜６と非反
射部７からなる。薄膜６の表面は反射部６ａとなるの
で、薄膜６はアライメント光の反射しやすい材料で構成
することが好ましい。例えば、アライメント光が可視光
の場合は、アルミや白金等の金属を用いると反射率が高
くなる。さらに、反射部の表面は、表面粗さを小さくす
ると反射率が高くなるので好ましい。一般に、多層膜２
の表面は、表面粗さがきわめて小さく、反射率が高くな
るので、多層膜２を形成したのと同じ成膜手段を用いる
とよい。特に成膜方法として、多層膜形成に用いる装置
（イオンビームスパッタ装置、マグネトロンスパッタ装
置等）を用いると、表面粗さが小さくなるので好まし
い。

【００３９】非反射部７は、アライメント光を反射しに
くいようにする。パターン状に加工しやすく且つアライ
メント光の反射しにくい材料で構成することが好まし
い。さらに、非反射部７の表面は、表面粗さを大きくす
ると反射率が低くなる。少なくとも反射部６ａの表面粗
さより大きくすると、反射コントラストが大きくなる。

【００４０】図４に、本発明の実施の形態の一例である
Ｘ線投影露光装置の概略図を示す。図４において、１０
はアライメント光、１１はＸ線源、１２は照明光学系、
１３は投影結像光学系、１３ａ〜１３ｄは反射鏡、１４
はマスク、１５はマスクステージ、１６はウェハ、１７
はウェハステージ、１８はアライメント検出装置、１９
はＸ線である。

【００４１】本装置は主に、Ｘ線源１１、Ｘ線照明光学
系１２、Ｘ線投影結像光学系１３、マスク１４を保持す
るステージ１５、ウェハ１６を保持するウェハステージ
１７とアライメント検出装置１８で構成される。マスク
１３には描画するパターンの等倍あるいは拡大パターン
が形成されている。Ｘ線投影結像光学系１５は複数の反
射鏡等で構成され、マスク１４上のパターンをウェハ１
６上に結像するようになっている。Ｘ線投影結像光学系
１５は輪帯状等の視野を有し、マスク１４の一部の領域
のパターンを、ウェハ１６上に転写する。露光の際は、
マスクとウェハを一定速度で同期走査させることで、所
望の領域を露光するようになっている。Ｘ線投影結像光
学系１３はＸ線を反射する複数の反射鏡１３ａ〜１３ｄ
で構成される。Ｘ線の反射率を向上させるために、反射
鏡の表面には、多層膜をコートするのが好ましい。

【００４２】マスク１３には、図１、図３に示したよう
な本発明による反射型マスクが用いられる。アライメン
ト検出装置１８は、光学的にマスク１４上のアライメン
トマークの位置を検出する装置で、マークを照明する照
明光学系とマークからの光を検出する検出光学系とを有
する。たとえば、アライメント装置は可視光顕微鏡であ
り、アライメント装置から射出したアライメント光１０
をアライメントマークに照射し、その反射像を、光学系
を通してＣＣＤ等で撮像する。

【００４３】本発明に係るＸ線投影露光装置は、図１、
図３に示したような反射型マスクを用いているので、ア
ライメントマークを高いコントラストで検出できる。よ
って、アライメントマークの位置を高い精度で検出で
き、マスクの位置合わせを正確、かつ高速に行えるの
で、転写精度とスループットを高くすることができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００４５】（実施例１）図１に示したような反射型マ
スクを製作した。この実施例について、再び図１を用い
て説明する。マスクは基板１、多層膜２、吸収体３と、
非反射部２ａ及び反射部４からなるアライメントマーク
で構成した。基板１はシリコン単結晶の平板で、その表
面を２オングストロームｒｍｓの粗さに研磨したものを
用いた。その上に、モリブデンとシリコンを交互に積層
した多層膜２を形成した。多層膜はイオンビームスパッ
タ法で作製した。多層膜の表面粗さは３オングストロー
ムｒｍｓであった。

【００４６】多層膜の表面には、吸収体３とアライメン
トマークの反射部４をパターン状に形成した。いずれの
パターンもクロムで形成し、リフトオフ法により作製し
た。反射部４の表面粗さは１ｎｍｒｍｓであった。さら
に、アライメント光の非反射部２ａは、その表面粗さを
0.1μｍｒｍｓ程度にして、アライメント光の反射率を
低下させた。

【００４７】このような反射マスクの製造プロセスを図
５に示す。まず、（ａ）に示すような、基板１の上に前
述のような多層膜２が形成され、その上にクロムで形成
された吸収体３と反射部４を有する、従来と同じ形態の
反射型マスク表面の、露光パターンを形成した部分をレ
ジスト５で覆った（ｂ）。次に、Ｆ（フッ素）を主成分
とするガスの反応性イオンエッチングで多層膜２の露出
した部分をエッチングした（ｃ）。このとき、多層膜は
Ｆ系のガスでエッチングされるため、その表面粗さが低
下し、非反射部２ａが形成される。一方、クロムはＦ系
のガスでエッチングされないため、反射部４の表面粗さ
はほとんど変化しない。最後にレジスト７を剥離して、
マスクが完成した（図ｄ）。本マスクの非反射部２ａの
アライメント光反射率を測定したところ、従来のマスク
に比べて１／５以下に低下した。

【００４８】さらに、本マスクを用いて投影露光を行っ
た。露光装置は図４に示した装置を用いた。Ｘ線の露光
波長は13ｎｍである。マスク１４で反射したＸ線は、投
影結像光学系１３を通過してウェハ１６上に到達し、マ
スクパターンがウェハ１６上に縮小転写される。結像光
学系１３は４枚の反射鏡１３ａ〜１３ｄで構成され、Ｎ
Ａは0.1、縮小倍率は１／４であり、輪帯状の露光視野
を有する。反射鏡１３ａ〜２３ｄは反射面形状が非球面
であり、その表面にはＸ線の反射率を向上するためのモ
リブデンとシリコンからなる多層膜がコートしてある。
露光時はマスク１４およびウェハ１６はそれぞれステー
ジ１５および１７により走査される。ウェハの走査速度
は、常にマスクの走査速度の１／４となるように、同期
している。その結果、マスク上のパターンをウェハ上に
１／４に縮小して転写することができる。

【００４９】本装置には、マスク用のアライメント装置
１８が設けられている。本アライメント装置は可視光顕
微鏡の一種で、アライメントマークに波長500ｎｍを中
心波長とする可視の白色光を照射し、マークの反射像を
ＣＣＤカメラで撮像するものである。同様の装置がウェ
ハ用にも設けられ、ウェハ上のマークも検出できる。こ
れらにより、マスク上のマークとウェハ上のマークの位
置関係を検出した。マスクのマークは従来のマークに比
べコントラストが高いため、短時間でアライメントがで
きた。そのため、高スループットで高精度のデバイスを
作製することができた。

【００５０】一方、従来の反射型マスクを使用した場合
は、アライメント検出に多くの時間を要した。高スルー
プットで露光しようとするとアライメント精度が低いた
めに歩留が低くなり、生産性を上げることができなかっ
た。

【００５１】（実施例２）図３に示したような反射型マ
スクを製作した。この実施例について、再び図３を用い
て説明する。マスクは基板１と多層膜２と吸収体３、及
び薄膜６（反射部６ａ）、非反射部７で形成されるアラ
イメントマークで構成した。基板１はシリコン単結晶の
平板で、その片面を２オングストロームｒｍｓの粗さに
研磨したものを用いた。その上に、モリブデンとシリコ
ンを交互に積層した多層膜２を形成した。多層膜はイオ
ンビームスパッタ法で作製した。多層膜２の表面粗さは
３オングストロームｒｍｓであった。

【００５２】多層膜２の表面には、吸収体３と、表面が
アライメントマークの反射部６ａとなる薄膜６をパター
ン状に形成した。薄膜６はアルミで形成しその表面粗さ
は0.7ｎｍｒｍｓであった。パターンを形成する吸収体
３及びアライメントマークの非反射部７は、いずれもニ
ッケルで形成し、メッキ法のリフトオフにより作製し
た。さらに、アライメント光の非反射部７は、その表面
粗さを0.1μｍｒｍｓ程度にして、アライメント光の反
射率を低下させた。

【００５３】本マスクの製造プロセスを図６に示す。ま
ず、多層膜２の表面のうちアライメントマークを形成す
る部分にアルミの薄膜６を形成した（ａ）。アルミは多
層膜形成と同じスパッタ法で作製した。さらに、マスク
表面に転写パターンおよびアライメントパターンのレジ
ストパターン５を形成し、メッキ法でレジストのない部
分にニッケルの膜３、７を形成した（ｂ）。このとき、
ニッケルの表面粗さが大きくなるような条件でメッキを
行った。次に、アライメントマークの非反射部７となる
ニッケル膜の部分に、アルゴンのイオンビームを照射し
て、ニッケルの表面をエッチングして、さらに表面粗さ
を大きくした（ｃ）。最後に、レジストを剥離した
（ｄ）。

【００５４】本マスクの非反射部７のアライメント光反
射率を測定したところ、従来のマスクに比べて１／３以
下に低下した。さらに、アライメントマーク反射部６ａ
の反射率は従来のものに比べ、1.8倍に増大した。さら
に、本マスクを用いて実施例１と同様の投影露光を行っ
た。その結果、高スループットで高精度のデバイスを作
製することができた。

【００５５】（実施例３）図１に示したような反射型マ
スクを製作した。この実施例について、再び図１を用い
て説明する。マスクは基板１、多層膜２、吸収体３と、
非反射部２ａ及び反射部４からなるアライメントマーク
で構成した。基板１はシリコン単結晶の平板で、その表
面を２オングストロームｒｍｓの粗さに研磨したものを
用いた。ここにモリブデンとシリコンを交互に積層した
多層膜２を形成した。多層膜はイオンビームスパッタ法
で作製した。多層膜の表面粗さは３オングストロームｒ
ｍｓであった。

【００５６】多層膜２の表面には、吸収体３とアライメ
ントマークの反射部４をパターン状に形成した。パター
ンを構成する吸収体３はニッケルで形成し、アライメン
トマークの反射部４は感光性ポリイミドで形成した。感
光性ポリイミドの表面には、アライメントマークの反射
率を向上させるため、白金をコートした（不図示）。白
金の表面粗さは１ｎｍｒｍｓ程度である。さらに、アラ
イメント光の非反射部２ａは、その表面粗さを0.5μｍ
ｒｍｓ程度にして、アライメント光の反射率を低下させ
た。

【００５７】非反射部の表面粗さ低減プロセスを再び図
２を用いて説明する。まず、基板１上に多層膜２を形成
し、その表面の回路パターンを形成する領域にレジスト
膜５を塗布した（ａ）。この表面にガラスビーズの微粒
子をブラスト装置で吹き付けて、表面を削った（ｂ）。
これにより多層膜２の露出する部分の表面粗さが大きく
なり、非反射部２ａが形成された。レジスト５を剥離し
た後、感光性ポリイミドを塗布して、露光・現像により
パターン状に加工した。さらに反射部４の表面にはアラ
イメント光の反射率を向上させるために白金の膜をコー
トした（不図示）。白金膜は、反射部４のみのコートで
きるように、あらかじめレジストで反射部以外を覆っ
て、リフトオフ法により形成した。最後に、露光転写す
る吸収体を、メッキ法によりパターン状に形成した
（ｃ）。

【００５８】本マスクの非反射部のアライメント光反射
率を測定したところ、従来のマスクに比べて１／10以下
に低下した。さらに、本マスクを用いて実施例１と同様
の投影露光を行った。高スループットで高精度のデバイ
スを作製することができた。

【００５９】（実施例４）図１に示したような反射型マ
スクを製作した。この実施例について、再び図１を用い
て説明する。マスクは基板１、多層膜２、吸収体３と、
非反射部２ａ及び反射部４からなるアライメントマーク
で構成した。基板１はシリコン単結晶の平板で、その表
面を２オングストロームｒｍｓの粗さに研磨したものを
用いた。ここにモリブデンとシリコンを交互に積層した
多層膜２を形成した。多層膜はイオンビームスパッタ法
で作製した。多層膜の表面粗さは３オングストロームｒ
ｍｓであった。

【００６０】多層膜の表面には、吸収体３とアライメン
トマークの反射部４をパターン状に形成した。パターン
を構成する吸収体３はニッケルで形成し、アライメント
マークの反射部４はＰＳＧで形成した。ＰＳＧの表面に
は、アライメントマークの反射率向上のためのクロムを
コートした（不図示）。クロムの表面粗さは１ｎｍｒｍ
ｓ程度である。さらに、アライメント光の非反射部２ａ
は、その表面粗さを0.5μｍｒｍｓ程度にして、アライ
メント光の反射率を低下させた。非反射部の表面粗さ低
減プロセスを再び図２を用いて説明する。まず、基板１
上に多層膜２を形成し、その表面の回路パターンを形成
する領域にレジスト膜５を塗布した（ａ）。この表面に
ガラスビーズの微粒子をブラスト装置で吹き付けて、表
面を削った（ｂ）。これにより多層膜２の露出する部分
の表面粗さが大きくなり、非反射部２ａが形成される。
レジスト５を剥離した後、ＰＳＧをスピンコータで塗布
して反射部４を形成した。その表面にクロム膜を形成
し、さらにレジストを塗布して露光・現像によりクロム
をパターン状に加工した（不図示）。このクロムパター
ンをエッチングマスクとしてドライエッチングを行い、
ＰＳＧをパターン状に加工した。

【００６１】本マスクの非反射部のアライメント光反射
率を測定したところ、従来のマスクに比べて１／５以下
に低下した。さらに、本マスクを用いて実施例１と同様
の投影露光を行った。その結果、高スループットで高精
度のデバイスを作製することができた。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、非反射部の表面粗さを反射
部の表面粗さよりも大きくすることにより、非反射部の
反射率を低下させているので、アライメントマークが、
精度よく検出され、反射型であっても高精度で高速のア
ライメントが可能である。本反射マスクは、特に可視光
を用いたアライメント装置を有するＸ線露光装置に用い
るのに適している。

【００６３】請求項２に係る発明においては、反射部を
形成するパターン状の薄膜部材を、非反射部を形成する
多層膜と同じスパッタリングで形成できるので、製作工
程が簡単になる。

【００６４】請求項３に係る発明においては、反射部を
形成する薄膜部材と、非反射部を形成する薄膜部材の材
質を、比較的自由に選ぶことができ、アライメントマー
クのコントラストを大きなものとすることができる。

【００６５】請求項４に係る発明においては、請求項１
から請求項３に記載の発明に係る反射マスクを使用して
いるので、マスクのアライメントを正確かつ迅速に行う
ことができ、スループットの高いＸ線露光装置とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマスクの概略
断面図である。

【図２】図１に示した反射型マスクの製造プロセスの例
を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマスクの概略
断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例であるＸ線投影露光
装置の概略図である。

【図５】図１に示した反射型マスクの製造プロセスの例
を示す図である。

【図６】図３に示した反射型マスクの製造プロセスの例
を示す図である。

【図７】従来のｉ線を用いた露光装置の一部を示す概念
図である。

【図８】従来のｉ線を用いた露光装置に使用されるマス
クの概略図である。

【図９】従来のＸ線投影露光装置の一部を示す概念図で
ある。

【図１０】従来の反射型マスクの例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１…基板、２…多層膜、２ａ…アライメントマークの非
反射部、３…吸収体、４…アライメントマークの反射
部、５…レジスト、６…薄膜、６ａ…反射部、７…非反
射部、１０…アライメント光、１１…Ｘ線源、１２…照
明光学系、１３…投影結像光学系、１３ａ〜１３ｄ…反
射鏡、１４…マスク、１５…マスクステージ、１６…ウ
ェハ、１７…ウェハステージ、１８…アライメント検出
装置、１９…Ｘ線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも多層膜を用いた反射マスクで
   あって、投影転写する回路パターンとアライメントマー
   クを有し、アライメントマークは、アライメント光を反
   射する反射部と反射しにくい非反射部で構成され、非反
   射部の表面粗さが反射部の表面粗さよりも大きいことを
   特徴とする反射マスク。
2. 【請求項２】 前記反射部がパターン状の薄膜部材であ
   り、前記非反射部が前記多層膜であることを特徴とする
   請求項１に記載の反射マスク。
3. 【請求項３】 前記反射部が多層膜上に形成された薄膜
   部材であり、前記非反射部が当該薄膜部材上に形成され
   た別の薄膜部材であることを特徴とする請求項１に記載
   の反射マスク。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に記載の反射マスクを用いたＸ線投影露光装置。