JP2001203160A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置製造用露光用マスクの基板面に遮光
膜を形成する場合に生ずる反りによる露光のパターンず
れの問題を容易に解決した半導体装置の製造方法を提供
する。 【手段】基板１０のパターンが形成されている側の面の
面上の周辺部に枠状の遮光膜２を有し、該周辺部の枠状
の遮光膜をスリット３によって分割したことにより、該
遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画してなる露光用マス
クを用いてパターンを形成する工程を有する半導体装置
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関する。本発明は、各種の半導体装置の製造のために
利用することができる。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来より、露光光に対し
て透明な基板上に遮光材料によりパターン状の遮光部を
形成し、これを用いて被露光材を露光し、パターン転写
して、被露光材に各種のパターンを形成することが行わ
れている。例えば、半導体装置に各種の微細パターンを
形成する場合に、フォトレジストを露光マスクによりパ
ターン露光することが行われている。１対１露光が行わ
れることもあり、微細パターン形成の際には、５対１な
どの縮小投影露光が行われることもある。

【０００３】図２に示すのは、従来のこの種の露光マス
クの製造工程である。例えば２．３ｍｍ厚程度の透明基
板１０、例えば図２（ａ）に示すような石英基板１０を
用い、この片面に図２（ｂ）に示す如く遮光材料膜２０
を形成する。例えば、Ｃｒを７００〜８００Å厚で形成
する。このとき、金属膜（ここではＣｒ膜）による収縮
により、図２（ｂ）に極端に示すように、石英基板１が
反る。この状態で遮光材料膜２０がＥＢ描画等によりパ
ターニングされることになる。パターン形成後、反りは
解放され、図２（ｃ）のような状態になる。よって、反
りが戻った分、形成されたパターン２１に位置ずれが起
こることになる。図２（ｂ）の状態で正確にパターン形
成されていても、図２（ｂ）における距離Ａにおいてパ
ターン形成されたものは、反りが解放された図２（ｃ）
の状態では、同図のＷ１，Ｗ２の分、パターンがシフト
してしまうことになるからである。このパターンシフト
分Ｗ１，Ｗ２は、ゲイン（Ｇａｉｎ）と称されている。

【０００４】上記のような反りの発生に伴うパターンの
位置ずれを防止するため、例えば遮光材料膜２０として
Ｃｒ単独ではなく、Ｃｒ膜上に酸化クロムＣｒx Ｏy を
１００〜３００Å厚で形成したものを用いることも行わ
れている。これにより、反りを低減し、かつ反射率を低
くして、パターン精度を高めるようにできる。しかしこ
の手法でも、反りの或る程度の軽減は可能であるが、必
要精度以下にまで反りを抑制することは困難である。

【０００５】このため、図３に示すように、Ｃｒ及び／
または酸化クロム等から成る遮光材料膜２０により基板
１０の全面を覆って、パターニングすることが考えられ
る。この手法によれば、基板１の両面のバランスがとれ
るため、反りの発生を小さくできる。かつ電子ビーム
（ＥＢ）等によるチャージアップに対し、基板側面や下
面からアースをとることができ、静電対策がとり易く、
また、基板１０の裏面保護膜の役割を果たせることもで
きて、有利である。

【０００６】しかしこの場合、基板のパターンエリアは
必ずしも基板全面ではなく、むしろ図１に示すようにパ
ターンエリア４は基板の一部分であることが多いため、
基板の周辺には遮光膜を残しておくことになる。その理
由は、一つには不要部分全体のＣｒ等をＥＢ描画等で除
去すると、余りにも時間がかかり、生産性が極端に低下
するからである。（特にネガパターンマスクの場合この
問題が起こる）。また他の理由は、マスク洗浄等の処理
プロセスにおける静電対策を容易にするためには、少な
くとも周辺にＣｒ等の遮光材料膜を残しておくのが有利
だからである。ところが、このように基板外周に遮光材
料膜を残すと、反りが戻りにくく、結局投影露光過程で
像がぼけるという問題を生じてしまう。

【０００７】従来、このような反り発生によるパターン
位置ずれに対する対応策としては、パターンの位置ずれ
に応じてパターン補正をかけることが行われている。し
かしこの方法は、位置により補正量が違うことや、パタ
ーン形状によっても補正を要する挙動の違いが出、その
補正プログラムは極めて複雑になってしまう。現状では
特に、ネガ型マスクの反りに合わせて、ポジ型マスクも
その分のパターンを補正して形成し、ポジ型マスクとネ
ガ型マスクとの両者を用いる場合の重ね合わせを正確に
するようにしている。しかしこれは極めて複雑なプログ
ラムを要し、煩雑で、パターン形状によっても違い、手
軽に用い得る技術とは言えない。

【０００８】石英等の基板を厚くして、力学的に反りを
小さくすることも考えられるが、材料費が高くなること
や、描画装置や加工設備に高精度な改造が必要となり、
また、ステッパー（露光機）自身の改善も必要となり、
現行設備との互換性の問題が生じ、また投資が新たに必
要となることになって、実用的ではない。

【０００９】

【発明の目的】本発明は上述した従来技術の問題点を解
決して、基板面に遮光膜を形成する場合に生ずる反りに
よるパターンずれの問題を容易に解決して、良好な高精
度のパターン形成を可能とした半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、基板のパターンが形成されている側の面の面上の
周辺部に枠状の遮光膜を有するとともに、前記周辺部の
枠状の遮光膜をスリットによって分割したことにより、
該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画してなる露光用マ
スクを用いてパターンを形成する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。

【００１１】

【作用】図１の例示は、請求項１の発明に係る半導体装
置の製造方法に用いる露光用マスクの具体例であるが、
これは例示のように、基板面の周辺部に枠状の遮光膜２
を有する露光用マスクにおいて、周辺部の遮光膜２をス
リット３を入れることにより分割したものである。請求
項１の発明で用いる露光用マスクは、このようにするこ
とにより基板周辺部の遮光膜２によるストレスが分散さ
れ、反りによるパターンずれが小さくなって、精度の良
い露光を達成できる。

【００１２】このような露光用マスクは、さらにネガパ
ターンマスクに構成すれば、パターンずれを小さくで
き、ポジパターンマスクとの重ね合わせ精度を良好にす
ることが可能ならしめられる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。

【００１４】実施例１ 本実施例では、図１（Ａ）（Ｂ）に示すような露光用マ
スク１を用いた。図１中、１０は石英から成る基板であ
り、基板１の周辺には遮光膜２が存在し、これはスリッ
ト３により分割されている。４はパターンエリアであ
る。

【００１５】本実施例においては、石英基板（厚さ２．
３ｍｍ、あるいはこれよりやや薄い程度）の表裏面、及
び側面、即ち全面にＣｒ（７００Å〜９００Å）または
Ｃｒ及びＣｒx Ｏy （１００Å〜３００Å）により遮光
材料膜を形成し、即ち図３に示したような構造とし、よ
って表裏同一構造のブランクスを作製することによっ
て、機械応力バランスをとって、極めて平坦度を高くし
た。通常工程を経ることにより、裏面膜を除去し、表面
のみにパターンを形成する。この時、表面パターン膜に
よる応力による反りを防止するため、特に石英基板１の
周辺部に形成される遮光膜２（光遮断用の枠）を不連続
になるよう、少なくとも石英基板１上の膜にスリット３
を一つ以上設けてスリット構造にして、これにより、発
生する応力を緩和し、極めて高精度なマスク（レティク
ル）としたものである。

【００１６】一般にデバイスルールで０．３５μｍ以下
を必要とするレティクルにおけるパターン精度は、１：
５レティクルパターン上で±０．０３μｍ以下を要求さ
れるが、本実施例によれば、これを満たすことができ
る。

【００１７】図２により略述した基板平坦度とパターン
位置精度との関係は、図４に更に詳しく示してある。こ
れは片面Ｃｒの場合であり、反りを今１μｍとし、１０
０ｍｍの長尺でのパターン誤差を計算すると、０．０４
６μｍとなる。図４に示した式から ＡＢ＝１μｍとする
と、 Ｗ１＝２．２８６×０．００１／１００＝０．０２３μ
ｍ Ｇａｉｎ＝Ｗ１＋Ｗ２＝０．０４６μｍ／１００ｍｍ となるからである。（石英基板上にクロム膜を１層また
は２層形成して遮光部を設けた基板について加熱を行う
場合の平坦度変化については、１９８９年１１月２０日
のＳＴＥＰ／ＭＩＣＲＯＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ’８９に
おける川平博一の発表「ＡＲＲＡＹ ＭＥＴＲＯＬＯＧ
Ｙ ＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴＳ」の資料参照）。

【００１８】一方、図５に示すように、片面Ｃｒコート
の場合、平坦度変化は理論値IIに対し、実験値Ｉは基板
自身のたわみにより、基板真空チャック時に変形が生
じ、図示のようにずれるが、本実施例では、両面コート
した結果、理論値IIにほぼ近い挙動が示された。即ち、
通常片面Ｃｒの場合ブランクスの状態でその反り量は
１．５〜２．５μｍ（自重も含む）以上となっており、
今仮に平均的に２．０μｍとすると、基板周辺にＣｒが
枠として存在しなかった場合、エッチング後にはほぼ平
坦に戻るので、２．０μｍ、自重を加味しても、１．５
μｍ、この時のＧａｉｎはトータルでおよそ０．０８μ
ｍにもなる（±０．０３５以下の仕様の場合）。また枠
があった場合は元に戻らず、逆にステッパー工程での焦
点問題を引き起こすことがある。これに対し、本実施例
のようにＣｒ等で基板１０を両面コートした場合、ほぼ
基板は光学的に平坦（オプティカルフラット）の状態
で、エッチング後も基板外周Ｃｒ無しのポジマスクの場
合や、本例のようにその後スリット入り枠型パターンに
した場合、ほぼこのフラット状態を保ち、パターンシフ
ト量は基板重量によるのみとなり、トータルのＧａｉｎ
として、±＜０．０３５を満たす。

【００１９】上記のように本実施例で用いる露光用マス
クは、基板１０の周辺の枠状パターンをなす遮光膜２
は、スリット３により分割されており、よって応力分散
が図れ、パターンずれが防止される。よってこのマスク
が例えばこれが外周に遮光膜が残るのが通常であるネガ
パターンマスクであった場合についても、Ｃｒが残って
いる場合について問題を解決できる。

【００２０】この結果、パターンずれを補正すべく、電
子線描画パターンに補正をかける必要はない。複雑なプ
ログラムによる補正も不要である。また、マスク（レテ
ィクル）作製時の加工プロセスは、現行のままでよく、
改造や設備投資の必要はない。かつ他の従来技術に比較
し最も安価で、価格上昇を抑えられる。更に、本実施例
では特に側面、裏面にも遮光材料であるＣｒ等の導電性
膜を形成してパターン形成したので、治工具等による静
電対策が取り易く、かつ下面にＣｒ（またはＣｒ及び酸
化クロム）が着いているので、裏面の保護膜としても役
に立つという利点もある。

【００２１】実施例２ 本実施例では、実施例１のように形成するマスクをネガ
パターンマスクとして、ポジパターンマスクとの重ね合
わせ精度を高めるようにした。一般に、ポジパターンマ
スクは外周に枠状の遮光膜は残らないので、パターンず
れの問題はなく、よって本例の構成のようにして、ネガ
パターンマスクについても周辺部の遮光膜を分割したほ
ぼパターンずれのないものを用いた結果、極めて重ね合
わせて精度の良好な、精密で再現性の良いパターン形成
が実現できた。

【００２２】

【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、基板面に遮光膜を形成する場合に生ずる反りによる
パターンずれの問題を容易に解決して、良好な高精度の
パターン形成を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の露光用マスクの構成を示す図であ
り、（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ方
向矢視図である。

【図２】問題点を示す図である。

【図３】問題点を示す図である。

【図４】基板平坦度とパターン位置精度を示す図であ
る。

【図５】平坦度変化による精度変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 露光用マスク ２ 基板面の周辺部の遮光膜 ３ スリット（遮光膜２の分割用） ４ パターンエリア １０ 基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板のパターンが形成されている側の面の
   面上の周辺部に枠状の遮光膜を有するとともに、前記周
   辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割したことに
   より、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画してなる露
   光用マスクを用いてパターンを形成する工程を有するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。