JPH01125824A - 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 本発明は半導体装置の製造における微細パターン形成の
ための露光方法に関する。

従来の技術 半導体装置が高密度化され、サブミクロン領域の微細な
パターンを形成するために従来の紫外光を用いる露光技
術に替って波長が２桁小さいＸ線を用いる露光技術が検
討されている。

このＸ線露光においては、Ｘ線に対する適切な屈折光学
系がないため、レンズを用いる縮少投影露光方法を用い
ることができず、等価のマスクを半導体基板に近接して
並置し露光する近接露光法を用いる必要がある。

またサブミクロン領域の微細パターンを大面積の半導体
基板に形成するためには、半導体基板全面を一括露光す
ることは困難であり、限定された小面積、例えばチップ
毎に露光する方式（ステップエンドリピート）が必要で
ある。

第２図に従って従来のＸ線露光方法を説明する。

第２図において、２は半導体基板１に形成されている基
板パターン、３は半導体基板上の位置合せ用基板マーク
、６は露光用マスクで７は露光領域外にあるマスク上の
位置合せマスクマークである。８はレンズ、９，１１は
ミラーでこれらのもので位置合せ光学系が構成される。

１２はレーザー、１４は検知器、１６はパターン露光用
Ｘ線である。

Ｘ線露光では半導体基板１にすでに形成された絶縁膜あ
るいは半導体膜よりなる基板パターン２に、近接して置
かれたマスク５のマスクパターン６を位置合せしてから
Ｘ線１６を照射する。このとき、位置合ものための光学
系がＸ線１６を遮らないためには、露光領域内にある光
学系により位置合せをした後にＸ線１６を遮らない位置
まで光学系を移動させるか、あるいは露光領域の外にあ
ってＸ線を遮ぎらない位置に固定された光学系を用いて
位置合せを行なう必要がある。前者は機械的な振動を生
じるため精密な位置合せには適さず、後者が望ましい。

しかるに露光領域外にある光学系で位置合せをする際に
基板マーク３も露光領域外にあって半導体基板に垂直に
入射する光で位置合せを行なうことにより光学系の配置
、構造が簡単になるが、一方この位置合せマークのある
領域（位置合せ領域）は露光されない。

発明が解決しようとする問題点 位置合せ領域が露光されないと、たとえばポジ形のレジ
スト４を用いる場合には現像後にもレジスト４が残り、
後に続くエツチングのマスクとなるため半導体基板１０
基板マーク３はその上に薄膜が形成される等によりその
形状が変り、後の位置合せ時の精度を低下させるという
問題を生じる。

たとえば第９図に示すように半導体基板をエッ゛チング
して幅、間隔とも１μｍの格子状基板マーク２２が形成
□された半導体基板２１上に厚さ０．６μｍの５ｉ０２
膜２３が形成されると、位置合せマーク２２の凹部は５
ｔ０２膜２３により埋められＳ　１０２膜２３表面は殆
ど平坦になってしまう。したがって後に続くＸ線露光工
程における位置合せ時に、レーザー光を照射しても基板
マークによる十分な強度の回折光が得られず゛、マスク
との位置合せが困難になる。

問題点を解決するための手段 本発明では、位置合せ用の光学系に位置合せ用光源であ
るＨｅ−Ｎｏレーザー等の干渉光の他にレジストを感光
するのに十分な強度の非干渉光である紫外光を通すこと
により位置合せ領域を露光することを特徴とする。

すなわちミラー、あるいはレンズ等からな、る位置合せ
光学系を通してＨｅ−Ｎｅレーザー光を位置合せ領域に
照射し、半導体基板とマスクの位置合せマークの位置を
合せるとともに同じ光学系に高圧水銀ランプを光源とす
る紫外光を入射させて、位置合せ領域を照射しこの領域
のレジストを感光させる。位置合せが終了した後に露光
領域がＸ線で露光されることはいうまでもない。

作　　用 マスクと半導体基板とが所定の距離だけ離れて対向して
おり、また非干渉光で位置合せ領域を露光するため位置
合せ用マスクマーク内の格子等パターンの下にも光がま
わり込み、半導体基板の位置合せ領域のレジストは感光
し、現像処理によって選択除去される。したがって基板
マーク上に形成された絶縁膜、半導体膜あるいは金属膜
等が後の基板パター／をエツチングする際同時にエツチ
ングされて基板パターンの形状が変ることがない。

実施例 本発明の実施例を第１図にもとづいて説明する。

第１図において、１１はミラー、１３は紫外光源である
水銀ランプであり、その他は前述の第２図と同様である
。

半導体ＳＬ基板１には８１基板１の一部をエツチングし
て基板マーク３が形成され、さらに厚さ０．５μｍのＳ
ｉｏ２膜が形成され、Ｘ線に感度があるポジ形レジスト
４が塗布されている。マスク６は８１基板１と２０μｍ
だけ離れて対向しており、基板マーク３．マスクマーク
７として幅２間隔ともに１μｍの格子パターンがＳｉ基
板１．マスク６に形成されている。

露光領域の外に位置する位置合せ領域の上方に固定され
たレンズ８．ミラー９，１０，１１よりなる位置合せ光
学系にＨｅ−Ｎｏレーザー１２からレーザー光を入射し
て位置合せ領域を照射し、半導体基板、マスクの格子パ
ターンからの回折光を検知器１今で検知することによっ
て８１基板１゜マスク６のパターン２．θの位置ずれを
検知し位置合せを行なう。次に露光領域にはＸ線１５を
照射するとともに、位置合せ光学系には水銀ランプ１３
によって紫外光を入射し、位置合せ領域を露光する。

紫外光による露光は、マスクマークの格子パターンの下
にも光がまわり込んで、位置合せ領域のレジストが感光
されるに十分な時間だけ露光する。

露光領域をＸ線１６で、位置合せ領域を紫外光で露光し
た後、現像処理を施すと、露光領域にマスクパターン６
が転写され、位置合せ領域のレジストは除去される。

次にレジストパターンをマスクにして厚さＯ，Ｓμｍの
５ｔＯ３膜をエツチングすると露光領域には５ｉ０２膜
パターンが形成され、一方位置合せ領域の５１０２膜は
除去されて元の位置合せマーク３が露出されるため、次
のマスク露光時にも精度の高い位置合せができる。

本実施例では位置合せが終了した後に紫外光で位置合せ
領域を露光しているが、紫外力の照射がＨｅ−Ｎｏレー
ザー光による位置合せに影響がない場合には、位置合せ
中に紫外光を照射しても良い。

半導体基板の基板マーク３上に薄膜が形成されてもそれ
が位置合せに影響を及ぼさないものもあるが、薄膜自身
がＨｅ−Ｎｏレーザー光の透過に対して大きな影響がな
くても、基板マーク上薄膜表面の凹凸が減少することに
よってその上に形成した反射率の大きい金属膜等のパタ
ーン形成時に位置合せが困難になるため、位置合せ領域
の前記薄膜を除去する必要がある。

・　　なお本発明はＸ線露光に限らず、露光用の光と位
置合せ用の光（レーザー光など）の波長が大きく異なり
、同一の光学系を使えない場合、たとえば２００　ｎｍ
以下の波長のエキシマレーザ−光を光源とする露光にも
用いることができる。

発明の効果 本発明によれば、光学系を何ら移動させることなく位置
合せ領域も露光することができ、精度の高い露光ならび
に位置合せを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の露光方法の断面図、第２図
、第３図は従来の露光方法の断面図である。 ３．７・・・・・・半導体基板、マスクのアライメント
マーク、８・・・・・・レンズ、９，１０．１１・・・
・・・ミラー、１２・・・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザー、
１３・・・・・・水銀ランプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）露光領域の外に位置合せ領域があって、位置合せ
   光学系を通る干渉光により位置合せを行なうとともに、
   前記光学系を通る非干渉光により前記位置合せ領域上の
   レジストを露光するようにした露光方法。
2. （２）露光光源としてＸ線を用いる特許請求の範囲第１
   項に記載の露光方法。