JP2003133218A - 露光マスク、その製造方法、露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口パターンが形成された基板に、開口パタ
ーンの形成による歪みが生じることのない露光パターン
を提供する。 【解決手段】 開口パターン１３ａが設けられた第１層
部分１３と、開口パター１４ａが設けられた第２層部分
１４とを積層してなる基板１２を備えた露光マスク１０
であり、開口パターン１３ａと開口パターン１４ａと
は、部分的に交差させた状態で配置されている。そし
て、開口パターン１３ａと開口パターン１４ａとの交差
部分に、基板１２の一主面側と他主面側とを連通する露
光パターン１５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線を露光
光として用いたリソグラフィ用の露光マスク、その製造
方法、露光装置および露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置製造工程の
一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成する
リソグラフィ工程がある。半導体装置の性能はその装置
の中にどれだけ多くの回路を設けたかでほぼ決まり、そ
れは基板上に形成する回路パターンサイズに大きく左右
される。近年の半導体集積回路製造技術の発展には目覚
しいものがあり、半導体装置の微細化、高集積化の傾向
も著しい。

【０００３】半導体基板上に集積回路パターンを形成す
る方法としては、これまで紫外光を用いたフォトリソグ
ラフィ法が一般的であった。しかし、回路パターンのよ
り一層の微細化が進むにつれて光の解像限界が懸念され
始め、電子線やイオンビームなどの荷電ビームやＸ線を
用いたより高解像なリソグラフィ技術が検討されてい
る。例えば荷電粒子ビームを用いた露光技術は、ビーム
径をｎｍオーダーにまで絞ることができるため、１００
ｎｍ以下の微細パターンを容易に形成できる点に大きな
特徴があり、なかでも電子線描画技術は古くから実用化
されている。

【０００４】ところが、このような極めて細く絞った電
子線を走査しながら描画する、いわゆる直接描画法で
は、大面積あるいは大きなパターンを形成するには膨大
な時間を必要とすること、即ちスループット（単位時間
当たりの処理量）が低いことが問題であった。そのた
め、半導体集積回路製造におけるリソグラフィ方法とし
ては依然として紫外光を光源としたフォトリソグラフィ
法が用いられ、電子線直接描画法はフォトリソグラフィ
用レチクル（マスク）の製造やフォトリソグラフィでは
デザインルールの厳しい次世代の試験的なデバイス試作
など、限定された分野でのみ使用されているにすぎなか
った。

【０００５】このような問題を解決するために、従来の
様にガウシアンの形状をした電子ビーム粒子で直接描画
するのではなく、可変成形した電子ビームを用いて所定
のパターンを電子光学系を介して直接描画する方法が１
９８０年代に出現し、いわゆるブロック露光やセルプロ
ジェクション方式と呼ばれる方法による部分一括パター
ンを縮小してウェーハ基板上に描画するリソグラフィ技
術が１９９０年代に出現した（サイエンスフォーラムよ
り１９９４年１１月刊の「ＵＬＳＩリソグラフィ技術の
革新」Ｐ１７７、及び、図５等参照）。これらの技術進
歩により、電子線直接描画のスループットは飛躍的に向
上している。

【０００６】さらには、ルーセント・テクノロジー等が
開発しているＳＣＡＬＰＥＬ（ｗｗｗ．ｌｕｃｅｎｔ．
ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／９９＿２＿５．ｈｔｍｌ参
照）や、ＩＢＭがＮｉｋｏｎと共同で開発しているＰＲ
ＥＶＡＩＬ（”Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒ
ｅ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｘｉｓ Ｉｍｍｅ
ｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓｅｓ：Ａ Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕ
ｇｈｂｕｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ａｐｐｒｏ
ａｃｈ ｔｏ“Ｓｕｂｏｐｔｉｃａｌ”Ｌｉｔｈｏｇｒ
ａｐｈｙ””Ｈａｎｓ Ｃ ＰＦＥＩＦＥＥＲ；ＪＪＡ
Ｐ Ｖｏ１．３４（１９９５）ｐｐ．６６５８−６６６
２参照）等の電子線縮小描画（電子線リソグラフィ）で
あれば、さらにスループットも早くできると考えられ
る。

【０００７】しかし、これらの電子線縮小描画のために
は電子ビームがよく収束しシャープな像を作り出す様、
電子ビームのエネルギーを高くする必要がある。そのた
め、上記部分ブロック露光やセルプロジェクション方式
での電子線のエネルギーは５０ｋｅＶが一般的であった
のが、電子線縮小描画では電子ビームのエネルギーは１
００ｋｅＶとなる。この様な高エネルギーでは電子線光
学系を制御するためのしくみも大掛かりになり、装置の
コストが非常に大きなものとなってしまう。しかも、高
エネルギー電子ビームでは、電子がレジスト内でエネル
ギーをほとんど放出しないままレジストを通過してしま
うので電子数当たりのレジスト感度が小さくなる。この
ため、電子ビームのエネルギーが高いほど、同じ感度の
レジストを用いる場合に必要な電子ビーム電流量は大き
くなり、ビーム内の電子密度はより高くなる。ビーム内
の電子密度がより高くなると、ビームの焦点がぼけ、パ
ターン解像度の劣化が引き起こるというジレンマが生じ
る。また電子ビーム電流量が大きくなるほど近接効果
（下側の基板からレジストヘの後方散乱の結果、形成さ
れるパターンに歪みをもたらす）の影響も大きくなる。
さらに、電子ビーム電流が高くなるほど、マスク、レジ
スト層、さらには基板も加熱され、形成パターンの歪み
はより大きいものになる。従って、必要な精度を維持す
るために、電子ビーム電流を限定する必要がありスルー
プットに影響を及ぼす。

【０００８】これらの影響を回避するため、低エネルギ
ーの電子ビームによるパターンを形成する露光方法が開
発された。低エネルギーの電子ビームでは近接効果が実
質的に減少することが”Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ａｌ
ｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａ
ｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”（Ｊ Ｖａｃ．Ｓｃｉ
ＴｅｃｈＢ １０（６），１１月／１２月 ３０９４−
３０９８）にて報告されている。

【０００９】このような低エネルギーの電子ビームを用
いたリソグラフィ技術の一つとして、特許 第２９５１
９４７に示された技術を利用して開発が進められている
ＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅ−ｂｅａｍ Ｐ
ｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ：ｗｗｗ．ｌｅｅｐｌ．ｃｏｍ、および日
刊工業新聞／２０００年１２月４日の発表資料等参照）
においては、電子ビームのエネルギーは約１〜４ｋｅ
Ｖ、特徴的には約２ｋｅＶである。

【００１０】ところで、上述した露光方法のうち、電子
線縮小描画やＬＥＥＰＬにおいては、予め露光パターン
が形成された露光マスクを用いて露光が行われるが、通
常、荷電粒子線を露光光に用いる場合の露光マスクに
は、貫通孔状の開口パターンを露光パターンとして設け
る必要がある。図９には、このような露光マスクの一例
を示す。この図に示す露光マスク１００は、マスク支持
枠１０１で支持された薄膜（いわゆるメンブレン）１０
３に、露光パターンとなる開口パターン１０５を設けて
なる。この開口パターン１０５は、メンブレン１０３の
両面においてほぼ同一形状を保っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した構
成の露光マスクにおいて、開口パターンの形状を精度良
く形成するためには、開口パターンのアスペクト比をよ
り低く抑える必要がある。このため、開口パターンの微
細化にともない、露光マスク（メンブレン部分）の薄膜
化が加速されることになる。

【００１２】例えば、上記構成の露光マスクが用いられ
るＬＥＥＰＬにおいては、露光マスクはレジストで被覆
された基板との間に約５０μｍの間隔を設けて配置さ
れ、露光マスク上の開口パターンはウェーハ上のパター
ンと等倍のいわゆる等倍近接露光が行われる。このた
め、ＬＥＥＰＬによって、例えば１００ｎｍ以下の極微
細なパターンを基板上に形成するためには、露光マスク
上にも同じく１００ｎｍ以下の極微細な開口パターンを
形成する必要があり、この場合、露光マスクの厚み（メ
ンブレン部分の厚み）には、５００ｎｍ程度の薄膜化が
要求される。これは、例えばセルプロジェクション方式
で電子線のエネルギーが５０ｋｅＶである日立製電子線
描画装置ＨＬ９００Ｄで使用されるマスクの厚みが１０
μｍであるのに対し、１／１０以下の厚みになる。

【００１３】しかし、メンブレンの薄膜化によって、微
細化された開口パターンの寸法精度の確保は可能になる
ものの、開口パターンを設けたことによる応力の変化に
対してメンブレンが変形し易くなる。このため、この変
形によってウェーハ上に形成されるパターンの変形や位
置ずれが生じることになる。

【００１４】特に、露光マスク中の開ロパターンのコー
ナーが角を持つと角に応力が集中するので開ロパターン
が変形し易い。このため、ウェーハ上に形成する半導体
装置の回路パターンも本来所望のパターンから変形し、
最終的に作られた半導体装置の性能や信頼性を悪化させ
る要因になる。また、開口パターンの角に応力が集中す
ることによって、開ロパターンの角部分から亀裂が生
じ、該マスクが使用不可能となる場合もある。

【００１５】そこで本発明は、微細な開口パターンを備
えながらも、開ロパターンの形状を維持することが可能
な露光マスクと、その製造方法、さらにはこの露光マス
クを用いた露光装置および露光方法を提供することを目
的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の露光マスクは、それぞれ開口パターン
が設けられた複数の層部分を、当該各開口パターンを部
分的に交差させた状態で積層してなる基板を備えてお
り、各開口パターンの交差部分に基板の一主面側と他主
面側とを連通する露光パターンが設けられていることを
特徴としている。

【００１７】このような構成の露光マスクでは、積層さ
せた開口パターンの交差部分を露光パターンとしている
ため、開口パターンの平面的な内壁部分のみで露光パタ
ーンが構成される。このため、投影形状が矩形のような
角部を有する露光パターンであっても、その内壁に応力
が集中し易い角部が設けられることはない。

【００１８】そして、このような構成の露光マスクを製
造方法するための本発明は、基板の一主面側に第１の溝
パターンを形成する工程と、基板の他主面側に第１の溝
パターンと部分的に交差する状態で当該第１の溝パター
ンに達する第２の溝パターンを形成する工程とを行い、
これにより、第１の溝パターンと前記第２の溝パターン
との交差部分に前記基板の一主面側と他主面側とを連通
する露光パターンを設けることを特徴としている。

【００１９】このような製造方法では、基板の一主面側
に形成された第１の溝パターンに対してこれと交差する
ように、基板の他主面側に第２の溝パターンを形成する
ようにしたことから、これらの交差部分に、第１の溝パ
ターンの内壁における平面部分と第２の溝パターンの内
壁における平面部分とによって、投影形状が規制される
開口形状の露光パターンが形成される。

【００２０】また本発明は、このような構成の露光マス
クを備えた露光装置、および露光方法でもあり、荷電粒
子線を露光光としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、各図
を用いて詳細に説明する。尚、ここでは、第１実施形態
〜第３実施形態において、露光マスクとその製造方法の
実施の形態を説明し、第４実施形態において露光装置と
これを用いた露光方法の実施の形態を説明する。

【００２２】（第１実施形態）図１（１）および図１
（２）は、本発明の第１実施形態の露光マスクを示す断
面図である。また、図２は、図１の露光マスクの要部斜
視図であり、１つの露光パターン部分の斜視図である。
尚、図１（１）は、図２のＡ−Ａ’方向の断面図であ
り、図１（２）は、図２のＢ−Ｂ’方向の断面図となっ
ている。

【００２３】これらの図に示す露光マスク１０は、荷電
粒子線を露光光としたパターン露光、例えば従来の技術
で説明したＬＥＥＰＬのような電子線を露光光としたパ
ターン露光に用いられる露光マスクである。この露光マ
スク１０は、支持枠１１によってメンブレン（薄膜）状
の基板１２を支持してなる。

【００２４】基板１２は、複数の層部分を積層してな
り、例えばここでは一主面側（支持枠１１側）の第１層
部分１３と、他主面側の第２層部分１４とで構成されて
いることとする。これらの第１層部分１３および第２層
部分１４は、後に説明する露光マスクの製造を考慮した
場合、それぞれ異なる材質で構成することが好ましく、
例えばシリコンと酸化シリコンで構成されていることと
する。また、基板１２は、同一材料で構成されていても
良く、またＳｉ単結晶や、ガラス基板、あるいはダイヤ
モンドからなる一枚構成（一体物）であっても良い。

【００２５】このような第１層部分１３および第２層部
分１４には、それぞれ開口パターン１３ａ，１４ａが複
数設けられている。各開口パターン１３ａ，１４ａは、
それぞれが例えば矩形の開口形状を有していることとす
る。

【００２６】そして、第１層部分１３に設けられた開口
パターン１３ａと、第２層部分１４に設けられた開口パ
ターン１４ａとが、部分的に交差した状態で配置されて
おり、各交差部分に基板１２の一主面側と他主面側とを
連通する各露光パターン１５が設けられている。つま
り、この露光マスク１０は、第１層部分１３に設けられ
た開口パターン１３ａが、基板１２の一主面側に溝パタ
ーンとして設けられている一方、第２層部分１４に設け
られた開口パターン１４ａが、基板１２の他主面側に溝
パターンとして設けられており、これらの溝パターンの
交差部分が露光パターン１５となっているのである。

【００２７】また、開口パターン１３ａと開口パターン
１４ａとは完全に交差した状態で配置され、これにより
露光パターン１５の投影形状が、開口パターン１３ａの
平面的な内壁部分と開口パターン１４ａの平面的な内壁
部分とで構成される。

【００２８】尚、図面においては、１つの開口パターン
１３ａに対して１つの開口パターン１４ａを交差させた
構成を示したが、１つの開口パターン１３ａに対して複
数の開口パターン１４ａを交差させても良く、この逆で
あっても良い。

【００２９】ここで、第１層部分１３および第２層部分
１４のそれぞれは、開口パターン１３ａ，１４ａを精度
良好に形成可能な膜厚を有していることとし、例えば１
００ｎｍ以下の線幅の露光パターン１５を設ける場合に
は、第１層部分１３の膜厚ｔ１および第２層部分１４の
膜厚ｔ２はそれぞれ約５００ｎｍ程度であることとす
る。尚、これに対して、支持枠１１の厚みは、基板１２
の膜厚よりも厚く、例えばマスクの元となるウェーハ厚
程度で良い。

【００３０】さらに、露光マスク１０は、１回目の露光
の際に露光光（電子線のような荷電粒子線）が照射され
る領域、２回目の露光の際に露光光が照射される領域
…、の複数の領域が設けられ、これらの領域に形成され
た開口パターン１３ａを組み合わせて一つのパターン
（例えば半導体装置の回路パターン）となるように構成
されていても良い。

【００３１】また、この露光マスク１０は、電子ビーム
などの荷電粒子線を露光光としたパターン露光に用いら
れるため、荷電粒子線によるチャージアップを防ぐため
タングステン・モリブデン・イリジウムなどの金属、あ
るいは、これらの金属を含む合金等の金属材料からなる
導電層を、荷電粒子線の照射面（ここでは、第１層部分
１３）上に形成しておくことが好ましい。

【００３２】このように構成された露光マスク１０にお
いて、露光パターン１５の投影形状は、開口パターン１
３ａと開口パターン１４ａとが重ね合わされた部分とな
る。図３は、この露光マスク１０に電子線Ｅを照射した
場合の投影形状を説明する図であり、基板１２を第１層
部分１３と第２層部分１４とに分離した図である。この
図に示すように、露光マスク１０に照射された電子線Ｅ
は、開口パターン１３ａによって成形され、次いで開口
パターン１４ａによって成形され、開口パターン１３
ａ，１４ａの両方を通過した電子線Ｅのみが、矩形の投
影形状ｅで露光面（例えばウェーハＷ表面）に照射され
ることになる。

【００３３】以上のように、矩形の投影形状を有する露
光パターン１５は、積層させた開口パターン１３ａ，１
４ａの交差部分で構成されており、開口パターン１３
ａ，１４ａの平面的な内壁部分のみで構成されている。
このため、露光パターン１５は、その投影形状が角部を
有する形状であったとしても、その内壁に応力が集中し
易い角部が設けられることはない。したがって、この露
光パターン１５が設けられた基板１２を例えば露光パタ
ーン１５の微細化のために薄膜化した場合であっても、
上記角部への応力集中による基板の歪みを防止すること
が可能になる。この結果、この露光マスク１０を用いた
露光においては、微細な露光パターン１５を、形状精度
良好に投影することが可能になる。

【００３４】また、ＬＥＥＰＬに代表されるような低加
速の電子ビームを用いるリソグラフィ技術においては、
厚みの薄い露光マスク（メンブレン状の基板１２）を用
いることが必要となると考えられる。このため、上述し
たように薄膜化が可能である本露光マスク１０は、低加
速の電子ビームを用いる露光用として特に適したものと
なる。したがって、この露光マスク１０により、例えば
１００ｎｍルール以降の半導体回路形成の量産化を実現
できる。

【００３５】さらに、ダイヤモンド薄膜のような強度が
あるが材料及び加工コストのかかる材料を用いることな
く、基板１２を薄膜化できるため、半導体装置製造プロ
セスでよく用いられているシリコン単結晶などの強度は
それほどではない材料を用い、また加工コストを抑える
ことができる。また、加工も容易なので短納期で、この
ような露光マスク１０を作成することができる。そのた
め、マスク専門メーカーだけでなく、半導体メーカーも
自前で、しかも短期間で該マスクを作成することが可能
で、ニーズに応じた多品種の半導体装置をタイミング良
く市場に提供することが可能となる。

【００３６】次に、このような構成の露光マスク１０の
製造方法を、図４の断面工程図を用いて説明する。

【００３７】先ず、図４（１）に示すように、単結晶シ
リコンからなるシリコン基板４１上に、絶縁膜として形
成した酸化シリコン膜４２を介してシリコン薄膜４３を
形成してなるＳＯＩ基板（ウェーハ）４４を用意する。
そして、例えばＬＰ−ＣＶＤ法によって、膜厚４００ｎ
ｍの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜４５を成膜し、この
ウェーハ４４の周囲を窒化シリコン膜４５で覆う。

【００３８】次に、図４（２）に示すように、シリコン
基板４１側の窒化シリコン膜４５をパターニングし、シ
リコン基板４１の周縁部から側壁、さらにはシリコン薄
膜４３側を覆う状態で窒化シリコン膜４５を残し、シリ
コン基板４１の中央部分を露出させる状態で窒化シリコ
ン膜を除去する。この際、シリコン基板４１の周縁側の
窒化シリコン膜４５上にレジストパターン（図示省略）
を形成し、これをマスクに用いてシリコン基板４１側の
窒化シリコン膜４５を、フロロカーボン系ガスなどを用
いてドライエッチングする。

【００３９】その後、図４（３）に示すように、シリコ
ン基板４１上の周縁部に残した窒化シリコン膜４５をマ
スクとして、水酸化カリウム水溶液をエッチング溶液に
用いてシリコン基板４１をウエットエッチングし、酸化
シリコン膜４２を露出させる。これにより、シリコン基
板４１からなる支持枠１１を形成する。また、この支持
枠１１に支持された状態の酸化シリコン膜４２とシリコ
ン薄膜４３とからなる基板１２を形成する。この基板１
２においては、酸化シリコン膜４２が第１層部分１３と
なり、シリコン薄膜４３が第２層部分１４となる。

【００４０】次に、図４（４）に示すように、酸化シリ
コン膜４２（第１層部分１３）上に、レジストパターン
４６を形成し、このレジストパターン４６をマスクにし
て酸化シリコン膜４２（第１層部分１３）をエッチング
する。この際、フロロカーボン系ガスなどを用いたドラ
イエッチングによって、シリコン薄膜４３（第２層部分
１４）をエッチングストッパにして酸化シリコン膜４２
を選択的にエッチング除去する。これにより、酸化シリ
コン膜４２からなる第１層部分１３に開口パターン１３
ａを形成する。この開口パターン１３ａは、基板１２の
一主面側に第１の溝パターン４２ａとして形成されるこ
とになる。

【００４１】次いで、レジストパターン４６を除去した
後、図４（５）に示すように、シリコン薄膜４３（第２
層部分１４）側の窒化シリコン膜４５上に、レジストパ
ターン４７を形成する。そして、このレジストパターン
４７をマスクにして窒化シリコン膜７５をエッチング除
去する。

【００４２】そして、図４（６）に示すように、窒化シ
リコン膜４５をマスクにして、さらにシリコン薄膜４３
（第２層部分１４）をエッチングする。この際、塩素系
ガスなどを用いたドライエッチングによって、酸化シリ
コン膜４２（第１層部分１３）をエッチングストッパに
してシリコン薄膜４３（第２層部分１４）を選択的にエ
ッチング除去する。これにより、シリコン薄膜４３から
なる第２層部分１４に開口パターン１４ａを形成する。
この開口パターン１４ａは、基板１２の一主面側に第２
の溝パターン４３ａとして形成されることになる。

【００４３】以上の工程の後、シリコン薄膜４３（第２
層部分１４）側の窒化シリコン膜４５を除去する。これ
によって図１および図２を用いて説明した露光マスク１
０を形成することができる。

【００４４】尚、この製造方法においては、基板１２
を、その一主面側と他主面側との両側からパターンエッ
チングするため、露光パターン１５を精度良好に形成す
るための膜厚が、第１層部分１３と第２層部分１４とに
分散されることになる。つまり、露光パターン１５の径
に対する基板１２の膜厚のアスペクトを、基板１２の一
方側からのみパターンエッチングする場合の倍以上にで
きる。

【００４５】（第２実施形態）図５は、本発明の第２実
施形態の露光マスクを示す断面図である。この図に示す
露光マスク１０’と、図１および図２を用いて説明した
第１実施形態の露光マスクとの異なるところは、基板１
２’構成にある。

【００４６】すなわち、基板１２’は、第１層部分１３
と第２層部分１４との間に、これらの層部分とは異なる
材質で構成された中間層部分１７を挟持してなる。ここ
で、第１層部分１３と第２層部分１４とは、同質材料か
らなることが好ましい。また、中間層部分１７は、第１
層部分１３と第２層部分１４とに対するエッチングスト
ッパとなる材料で構成されることとする。

【００４７】この中間層部分１７には、例えば第２層部
分１４に形成された開口パター１４ａと連続する形状の
開口パターン１７ａが設けられている。つまり、この開
口パターン１７ａは、開口パターン１４ａと同一形状を
有して完全に重ね合わされた状態で配置されている。
尚、開口パターン１７ａは、第１層部分１３に形成され
た開口パターン１３ａと連続するように配置されていて
も良い。

【００４８】そして、開口パターン１３ａと、開口パタ
ーン１４ａおよび開口パターン１７ａとの交差部分を、
基板１２’の一主面側と他主面側とを連通する露光パタ
ーン１５’としている。

【００４９】このような構成の露光マスク１０’では、
露光パターン１５’が、開口パターン１３ａと、開口パ
ターン１４ａおよび開口パターン１７ａとの交差部分で
構成されており、開口パターン１４ａと開口パターン１
７ａとが連続している。このため、第１実施形態の露光
マスクと同様に、露光パターン１５’は、その投影形状
が角部を有する形状であったとしても、その内壁に応力
が集中し易い角部が設けられることはなく、第１実施形
態の露光マスクと同様の効果を得ることができる。

【００５０】しかも、材質の異なる中間層部分１７を挟
持する第１層部分１３と第２層部分１４とが同質材料で
構成されていることから、基板１２’の両面に掛かる応
力を均等にすることが可能であり、基板１２’部分の応
力による変形を抑える効果が高い。したがって、中間層
部分１７をエッチングストッパとすることで、精度の良
好な加工によって露光マスク１０’を作製すようにした
場合であっても、作製された露光マスク１０’の応力に
よる変形を抑えることが可能になる。

【００５１】次に、このような構成の露光マスク１０’
の製造方法を、図６の断面工程図を用いて説明する。

【００５２】先ず、上述した第１実施形態において図４
（１）および図４（２）を用いて説明した工程を行った
後、図６（１）に示すように、シリコン基板４１上の周
縁部に残した窒化シリコン膜４５をマスクとして、水酸
化カリウム水溶液をエッチング溶液に用いてシリコン基
板４１をウエットエッチングする。この際、酸化シリコ
ン膜４２上に、所定膜厚のシリコン基板４１を残すよう
にエッチング時間を制御しつつ、当該シリコン基板４１
のエッチングを行う。

【００５３】これにより、シリコン基板４１からなる支
持枠１１を形成する。そして、この支持枠１１に支持さ
れた状態の、シリコン基板４１部分、酸化シリコン膜４
２およびシリコン薄膜４３とからなる基板１２’を形成
する。この基板１２’においては、酸化シリコン膜４２
上に残したシリコン基板４１部分が第１層部分１３とな
り、酸化シリコン膜４２が中間層部分１７、シリコン薄
膜４３が第２層部分１４となる。

【００５４】以上の後、図６（２）に示すように、酸化
シリコン膜４２上に、レジストパターン６１を形成し、
このレジストパターン６１をマスクにしてシリコン基板
４１（第１層部分１３）をエッチングする。この際、塩
素系ガスなどを用いたドライエッチングによって、酸化
シリコン膜４２（中間層部分１７）をエッチングストッ
パにしてシリコン基板４１（第１層部分１３）を選択的
にエッチング除去する。これにより、シリコン基板４１
からなる第１層部分１３に開口パターン１３ａを形成す
る。この開口パターン１３ａは、基板１２’の一主面側
に第１の溝パターン４１ａとして形成されることにな
る。

【００５５】次に、レジストパターン６１を除去した
後、図６（３）に示すように、シリコン薄膜４３側の窒
化シリコン膜４５上に、レジストパターン６２を形成す
る。そして、このレジストパターン６２をマスクにして
窒化シリコン膜４５をエッチング除去する。

【００５６】そして、図６（４）に示すように、窒化シ
リコン膜４５をマスクにして、さらにシリコン薄膜４３
（第２層部分１４）をエッチングする。この際、塩素系
ガスなどを用いたドライエッチングによって、酸化シリ
コン膜４２（中間層部分１７）をエッチングストッパに
してシリコン薄膜４３（第２層部分１４）を選択的にエ
ッチング除去して開口パターン１４ａを形成する。これ
に引き続き、エッチングストッパに用いた酸化シリコン
膜４２（中間層部分１７）をエッチングして、開口パタ
ーン１４ａに連続する開口パターン１７ａを形成する。
この開口パターン１４ａ，１７ａは、基板１２’の他主
面側に第２の溝パターン４２ａ’として形成されること
になる。

【００５７】以上の工程の後、シリコン薄膜４３（第２
層部分１４）側の窒化シリコン膜４５を除去し、これに
より図５を用いて説明した露光マスク１０’を形成する
ことができる。

【００５８】（第３実施形態）図７（１），（２）は、
本発明の露光マスクの第３実施形態を示す断面図であ
る。この図に示す露光マスク１０”と、図１および図２
を用いて説明した第１実施形態の露光マスクとの異なる
ところは、基板１２”が３層構造となっている点にあ
る。

【００５９】すなわち、基板１２”は、第１層部分１３
および第２層部分１４、さらには第３層部分３１との３
層部分で構成されている。第１層部分１３および第２層
部分１４は、第１実施形態の露光マスクで説明したと同
様であることとし、この第２層部分１４に第３層部分３
１を貼り合わせた状態で、基板１２”が構成されてい
る。尚、図７（２）においては説明のため、第３層部分
３１のみを分離した状態を図示した。

【００６０】この第３層部分３１には、開口パターン３
１ａが複数設けられており（図面状においては１つのみ
を示す）、各開口パターン３１ａ、それぞれが例えば矩
形の開口形状を有していることとする。そして、各開口
パターン３１ａは、第１層部分１３に設けられた開口パ
ターン１３ａ、および第２層部分１４に設けられた開口
パターン１４ａとに対して、部分的に交差した状態で配
置されており、各交差部分に基板１２の一主面側と他主
面側とを連通する各露光パターン１５”が設けられてい
る。これらの開口パターン１３ａ、開口パターン１４ａ
および開口パターン３１ａは完全に交差した状態で配置
されることとし、露光パターン１５”の投影形状が、開
口パターン１３ａの平面的な内壁部分、開口パターン１
４ａの平面的な側壁部分、および開口パターン３１ａの
平面的な内壁部分とで構成されることが好ましい。

【００６１】ここで、第３層部分３１は、第１層部分１
３および第２層部分１４と同様に、開口パターン２１ａ
を精度良好に形成可能な膜厚を有していることとする。

【００６２】このように構成された露光マスク１０”
は、各層部分に形成された開口パターン１３ａ，１４
ａ，３１ａの平面的な内壁部分のみで露光パターン１
０”を形成している。このため、第１実施形態と同様
に、露光パターン１５”は、その投影形状が角部を有す
る形状であったとしても、その内壁に応力が集中し易い
角部が設けられることはなく、第１実施形態の露光マス
クと同様の効果を得ることができる。

【００６３】しかも、基板１２”を３層構造とし、それ
ぞれに形成された開口パターン１３ａ，１４ａ，３１ａ
を部分的に交差させて露光パターン１５”としているた
め、露光パターン１５”は、投影形状が矩形であるもの
に限定されることなく、図７に示すような６角形の投影
形状や、５角形の投影形状を有するものとすることがで
きる。

【００６４】このような構成の露光マスク１０”を製造
する場合には、例えば第１実施形態において図４（６）
を用いて説明した工程を終了した後、第３層部分３１を
構成する膜（第３層膜）を第２層部分１４上に貼り合わ
せ、この第３層膜３１をパターンエッチングすることで
開口パターン３１ａを形成する。

【００６５】（第４実施形態）次に、第４実施形態とし
て、上述した露光マスクを用いた露光装置の構成および
この露光装置による露光方法を、図８を用いて説明す
る。ここでは、ＬＥＥＰＬに用いる露光装置を例にと
る。

【００６６】この図に示す露光装置は、露光光として電
子ビームＥ（荷電粒子線）を生み出す電子銃８１（照射
部）を備えており、この電子銃８１から放出された電子
ビームＥの経路上に、電子ビームＥの経路を法線とする
状態で、上述した構成の露光マスク１０が配置され、こ
の露光マスク１０との間に間隔を保ってｘｙ移動可能な
ステージ８２が配置されていることとする。露光マスク
１０とステージ８２との間隔は、ステージ８２上に露光
対象となるウェーハＷを載置した場合に、ウェーハＷ表
面と露光マスク１０と間に約５０μｍの間隔ｄが設けら
れる程度に設定されている。

【００６７】そして、電子銃８１と露光マスク１０との
間には、電子ビームＥの経路を囲む状態で、電子銃８１
側から順に、進行方向を平行にするためのコンデンサレ
ンズ８３、電子ビームＥを制限するアパーチャー８４、
電子ビームが平行なままでラスターまたはベクトル走査
モードの何れかで且つ露光マスク１０に垂直に入射する
ように偏向させる目的を持つ対となるメインデフレクタ
ーのセット８５，８６があり、さらには電子ビームＥの
照射位置の微調整を行うための微調整用デフレクター８
７，８８が配置されている。

【００６８】以上のような構成の露光装置を用いて露光
を行う場合には、先ず、ステージ８２上に、表面にレジ
ストを塗布してなるウェーハＷを載置する。次いで、電
子銃８１から放出させた電子ビームＥを、コンデンサレ
ンズ８３、アパーチャー８４で成形しつつ、上述したデ
フレクター８５〜８８で電子ビームＥの照射位置を調整
しつつ走査させながら露光マスク１０に照射する。そし
て、この露光マスク１０の露光パターン１５を通過する
ことで成型された電子ビームＥ’を、ウェーハＷ表面の
レジスト（図示省略）に照射し、このレジストに対して
パターン露光を行う。

【００６９】このような露光装置および露光装置を用い
た露光方法によれば、上述した露光マスクを用いている
ため、露光マスクに形成された微細な露光パターンに対
して歪みのない投影形状でパターン露光を行うことが可
能になる。したがって、精度良好に、微細なレジストパ
ターンを形成することが可能になる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の露光マスク
によれば、積層させた開口パターンの交差部分を露光パ
ターンとすることで、投影形状が矩形のような角部を有
する露光パターンを、その内壁に応力が集中し易い角部
を設けることなく構成することが可能になる。したがっ
て、この露光パターンが設けられた基板を薄膜化した場
合であっても、上記角部への応力集中による基板の歪み
を防止することが可能になり、微細な露光パターンを形
状精度良好に投影させることが可能になる。

【００７１】また、本発明の露光マスクの製造方法によ
れば、基板の一主面側に第１の溝パターンを形成し、こ
れと交差するように基板の他主面側に第２の溝パターン
を形成するようにしたことから、上述した本発明の構成
の露光マスクを形成することができる。

【００７２】さらに、本発明の露光装置によれば、上述
した本発明の露光マスクを備えた構成とすることで、微
細な露光パターンを歪みなく投影するパターン露光を行
うことが可能になる。

【００７３】そして、この露光装置を用いた露光方法に
よれば、微細な露光パターンを歪みなく投影したパター
ン露光を行うことが可能であるため、例えば半導体装置
の回路パターンも本来所望のパターンから変形させる事
無く形成することが可能であり、最終的に作られた半導
体装置の性能や信頼性の向上を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の露光マスクの構成を示す断面図
である。

【図２】第１実施形態の露光マスクの構成を示す要部斜
視図である。

【図３】第１実施形態の露光マスクの投影形状を説明す
る図である。

【図４】第１実施形態の露光マスクの製造工程を示す断
面図である。

【図５】第２実施形態の露光マスクの構成を示す断面面
である。

【図６】第２実施形態の露光マスクの製造工程を示す断
面図である。

【図７】第３実施形態の露光マスクの構成を示す図であ
る。

【図８】本発明の第４実施形態で示す露光装置の構成図
である。

【図９】従来の露光マスクの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０，１０’，１０”…露光マスク、１２，１２’，１
２”…基板、１３…第１層部分、１３ａ，１４ａ，１７
ａ，３１ａ…開口パターン、１４…第２層部分、１７…
中間層部分、３１…第３層部分、１５，１５’，１５”
…露光パターン、４１ａ，４２ａ…第１の溝パターン、
４２ａ’４３ａ…第２の溝パターン、８１…電子銃（照
射部）、Ｅ…電子線（荷電粒子線）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ開口パターンが設けられた複数
   の層部分を、当該各開口パターンを部分的に交差させた
   状態で積層してなる基板を備え、 前記各開口パターンの交差部分に、前記基板の一主面側
   と他主面側とを連通する露光パターンが設けられている
   ことを特徴とする露光マスク。
2. 【請求項２】 請求項１記載の露光マスクにおいて、 前記各層部分は、隣接して積層された層部分とは異なる
   材質で構成されていることを特徴とする露光マスク。
3. 【請求項３】 請求項１記載の露光マスクにおいて、 前記基板は、異なる材質で構成された中間層部分を同質
   材料からなる層部分間に挟持してなり、 前記中間層部分には隣接して積層された一方の層部分の
   開口パターンと連続する形状の開口パターンが設けられ
   ていることを特徴とする露光マスク。
4. 【請求項４】 基板の一主面側に第１の溝パターンを形
   成する工程と、 前記基板の他主面側に前記第１の溝パターンと部分的に
   交差する状態で当該第１の溝パターンに達する第２の溝
   パターンを形成する工程とを行い、 前記第１の溝パターンと前記第２の溝パターンとの交差
   部分に前記基板の一主面側と他主面側とを連通する露光
   パターンを設けることを特徴とする露光マスクの製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の露光マスクの製造方法に
   おいて、 前記基板は、第１層部分と当該第１層部分とは異なる材
   質で構成された第２層部分との積層体からなり、 前記第１の溝パターンを形成する工程では、前記第２層
   部分をストッパにして前記第１層をパターンエッチング
   し、 前記第２の溝パターンを形成する工程では、前記第１層
   部分をストッパにして前記第２層をパターンエッチング
   することを特徴とする露光マスクの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の露光マスクの製造方法に
   おいて、 前記基板は、第１層部分と第２層部分との間に、これら
   の層とは異なる材質の中間層部分を挟持してなり、 前記第１の溝パターンを形成する工程では、前記中間層
   部分をストッパとして前記第１層部分をパターンエッチ
   ングし、 前記第２の溝パターンを形成する工程では、前記中間層
   部分をストッパとして前記第２層部分をパターンエッチ
   ングし、 前記第１の溝パターンまたは前記第２の溝パターンの底
   面に露出した前記中間層部分をパターンエッチングする
   ことを特徴とする露光マスクの製造方法。
7. 【請求項７】 荷電粒子線の照射部と、当該照射部から
   発生させた荷電粒子線の経路に設けられた露光マスクと
   を備えた露光装置において、 前記露光マスクは、 それぞれ開口パターンが設けられた複数の層部分を、当
   該各開口パターンを部分的に交差させた状態で積層して
   なる基板部分を備え、 前記各開口パターンの交差部分に、前記基板の一主面側
   と他主面側とを連通する露光パターンが設けられている
   ことを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 荷電粒子線を露光光として用いる露光方
   法であって、 それぞれ開口パターンが設けられた複数の層部分を当該
   各開口パターンを部分的に交差させた状態で積層してな
   る基板部分を備え、前記各開口パターンの交差部分に前
   記基板の一主面側と他主面側とを連通する露光パターン
   が設けられている露光マスクに対し、露光光となる荷電
   粒子線を照射することで当該荷電粒子線を前記露光パタ
   ーンの形状に成形することを特徴とする露光方法。