JP2003188079A - Mask, manufacturing method therefor, and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Mask, manufacturing method therefor, and manufacturing method for semiconductor device

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JP2003188079A
JP2003188079A JP2001386577A JP2001386577A JP2003188079A JP 2003188079 A JP2003188079 A JP 2003188079A JP 2001386577 A JP2001386577 A JP 2001386577A JP 2001386577 A JP2001386577 A JP 2001386577A JP 2003188079 A JP2003188079 A JP 2003188079A
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thin film
manufacturing
internal stress
pattern
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Shinji Omori
真二 大森
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask of high pattern precision which is stress-controlled and a manufacturing method therefor, and to provide a method for manufacturing a semiconductor device by which a minute pattern is transferred at high precision. <P>SOLUTION: A manufacturing method for a mask comprises a process where an internal stress distribution is calculated using the data of mask's material, structure, and a pattern, which is assumed as initial internal stress; a process where the displacement amount by which a plurality of calculation points on the mask move is calculated, which is required for the internal stress of the mask to dynamically balance, to acquire the optimum initial internal stress where the average value of displacement amounts of calculation points is minimum; a process which acquires a prescribed impurities addition amount which eliminates a difference, based on the relationship between a pre-examined impurities addition amount and a stress change, with the difference between the optimum initial internal stress and an initial internal stress acquired in advance at each calculation point; a process in which a transmission part and a blocking part are formed at a thin film; and a process to add impurities to the thin film by a prescribed impurities addition amount including a space distribution. The manufacturing method manufactures a mask, and a semiconductor device is manufactured using the mask. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィ等に
用いられるマスクおよびその製造方法と、マスクを用い
たリソグラフィ工程を有する半導体装置の製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask used for lithography or the like and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a semiconductor device having a lithography process using the mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィーに代わる次世代露
光技術として、電子線、X線あるいはイオンビームを用
いた転写型露光法が開発されている。これらの新技術
は、マスク上に薄膜領域(以下、メンブレンと呼ぶ)を
形成し、メンブレン上に転写パターンを配置する点で共
通している。
2. Description of the Related Art As a next-generation exposure technique replacing photolithography, a transfer type exposure method using an electron beam, an X-ray or an ion beam has been developed. These new technologies have in common that a thin film region (hereinafter referred to as a membrane) is formed on a mask and a transfer pattern is arranged on the membrane.

【0003】転写パターンがメンブレンの孔により形成
されるものはステンシルマスクと呼ばれる。一方、転写
パターンが金属薄膜等の荷電粒子線散乱体(またはX線
散乱体)で形成されるものはメンブレンマスクと呼ばれ
る。次世代露光技術の実現のためには、高い位置精度を
持つマスクの製造方法を確立することが必要不可欠であ
る。
The one in which the transfer pattern is formed by the holes of the membrane is called a stencil mask. On the other hand, a transfer pattern formed by a charged particle beam scatterer (or X-ray scatterer) such as a metal thin film is called a membrane mask. In order to realize next-generation exposure technology, it is essential to establish a mask manufacturing method with high positional accuracy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メンブ
レンの膜厚分布や、メンブレンマスクにおいて散乱体が
メンブレンに及ぼす応力、あるいはステンシルマスクに
おいてメンブレンに孔を設けることによる応力の解放等
は、メンブレンの応力を不均一にする要因となる。この
ように、メンブレンの応力が不均一となると、パターン
の位置精度が著しく低下する(例えば、M. Oda et al.,
Jpn. J. Appl. Phys. 31, 4189 (1992)参照)。
However, the film thickness distribution of the membrane, the stress that the scatterer exerts on the membrane in the membrane mask, or the stress release by providing holes in the membrane in the stencil mask, etc. This will cause unevenness. As described above, when the stress of the membrane becomes non-uniform, the positional accuracy of the pattern is significantly reduced (for example, M. Oda et al.,
Jpn. J. Appl. Phys. 31, 4189 (1992)).

【0005】このようなパターンの位置精度の低下に対
する解決策として、ダイヤモンドのような高剛性材料を
メンブレンに用いる方法がある(例えば特開平9−26
0251号公報参照)。しかしながら、均一性の高いダ
イヤモンド薄膜は、製造が困難で高価である。また、一
般に、ダイヤモンドを用いたメンブレンは内部応力が極
めて大きい。したがって、特にパターンに著しい疎密が
存在する場合には、パターン歪みの問題は依然として解
決されない。
As a solution to such a decrease in the positional accuracy of the pattern, there is a method of using a highly rigid material such as diamond for the membrane (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-26).
No. 0251). However, highly uniform diamond thin films are difficult and expensive to manufacture. Further, in general, a membrane using diamond has extremely large internal stress. Therefore, the problem of pattern distortion is still unsolved, especially when there is significant sparseness in the pattern.

【0006】パターンの設計位置と実際の位置とを結び
つける「伝達関数」を実験的に求め、その逆変換により
歪みを補正したパターンを設計する方法も提案されてい
る(特開平8−203817号公報参照)。しかしなが
ら、この方法によればマスクを2回作製する必要があ
り、時間とコストがかかる。
A method has also been proposed in which a "transfer function" for connecting a design position of a pattern and an actual position is experimentally obtained, and a pattern whose distortion is corrected by inverse conversion thereof is designed (Japanese Patent Laid-Open No. 8-203817). reference). However, according to this method, the mask needs to be manufactured twice, which requires time and cost.

【0007】一方、SOI(silicon on insulatorまた
はsemiconductor on insulator)ウェハーからマスクを
製造する方法に関して、シリコン活性層にホウ素等のイ
オンを打ち込むことにより、メンブレンの応力を制御す
る方法が提案されている(例えば特開2000−243
692号公報参照)。この方法は、半導体製造プロセス
において確立されているイオン打ち込み技術をそのまま
利用できる点で優れており、製造工程の増加も少ない。
On the other hand, as a method of manufacturing a mask from an SOI (silicon on insulator or semiconductor on insulator) wafer, a method of controlling the stress of the membrane by implanting ions such as boron into the silicon active layer has been proposed ( For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-243
692). This method is excellent in that the ion implantation technology established in the semiconductor manufacturing process can be used as it is, and the number of manufacturing steps is small.

【0008】また、特開平10−260523号公報、
特開平11−16804号公報、特開平11−2636
8号公報、特開平11−54409号公報には、EBス
テッパー用のステンシルマスクの製造プロセスにおい
て、SiまたはSOIウェハー全面に均一にイオンを打
ち込み、応力を低減させることが記載されている。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 10-260523,
JP-A-11-16804, JP-A-11-2636
No. 8 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54409 describe that in the process of manufacturing a stencil mask for an EB stepper, ions are uniformly implanted into the entire surface of a Si or SOI wafer to reduce stress.

【0009】しかしながら、マスク全面にわたる均一な
イオン打ち込みにより、メンブレン全体の内部応力を低
下させたとしても、パターンの疎密による応力の不均一
性は、依然としてパターンの変位を引き起こす。また、
内部応力を全体的に低下させると、面内変位は減少して
も、重力による垂直方向の面外歪みは逆に増加してしま
う。
However, even if the internal stress of the entire membrane is lowered by uniform ion implantation over the entire surface of the mask, the nonuniformity of the stress due to the density of the pattern still causes the displacement of the pattern. Also,
When the internal stress is reduced as a whole, although the in-plane displacement is reduced, the vertical out-of-plane strain due to gravity is increased.

【0010】レーザーを用いて金属散乱体を局所的に加
熱することで、メンブレンマスクの応力を調整する方法
も知られている(特開平9−306812号公報参
照)。この方法によれば、マスク全面ではなく各位置で
の応力を変化させることが可能であり、応力制御の自由
度が大きい。
A method is also known in which the stress of the membrane mask is adjusted by locally heating the metal scatterer using a laser (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-306812). According to this method, it is possible to change the stress at each position instead of the entire surface of the mask, and the degree of freedom in stress control is great.

【0011】しかしながら、マスク全面に照射量を変化
させながらレーザーを走査するのは非常に時間がかか
る。また、レーザーの空間分解能は1μm程度であり、
次世代露光法に必要とされる数10nmスケールの転写
パターンの応力制御を行うのは不可能である。さらに、
マスク材料がシリコン等の非金属の場合は、加熱による
応力変化は小さいため、適用できる材料が限定される。
また、この方法は当然ステンシルマスクには適用できな
い。
However, it takes a very long time to scan the laser while changing the irradiation amount on the entire surface of the mask. The spatial resolution of the laser is about 1 μm,
It is impossible to control the stress of the transfer pattern on the scale of several tens of nm, which is required for the next-generation exposure method. further,
When the mask material is a non-metal such as silicon, the stress change due to heating is small, so that the applicable material is limited.
Also, this method cannot be applied to stencil masks.

【0012】特開2001−100395号公報には、
X線リソグラフィー用マスクのメンブレンの一部を除去
し、応力に起因する歪みを低減させることが記載されて
いる。しかしながら、メンブレンの一部を除去するのは
困難である上に、正確な応力計算に基づいた応力制御が
開示されていない。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-100395 discloses that
It is described that a part of the membrane of the mask for X-ray lithography is removed to reduce strain caused by stress. However, it is difficult to remove a part of the membrane, and stress control based on accurate stress calculation is not disclosed.

【0013】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、内部応力の不均衡に起
因するパターン精度の低下を防止できるマスクおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明
は、微細パターンを高精度に転写できる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and therefore, the present invention aims to provide a mask and a method for manufacturing the mask, which can prevent deterioration of pattern accuracy due to imbalance of internal stress. And It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can transfer a fine pattern with high accuracy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のマスクは、荷電粒子線または電磁波の透過
部と遮断部が所定のパターンで形成されている薄膜を有
し、前記薄膜の内部応力による前記パターンの変位を小
さくするように、前記薄膜に不均一に不純物が添加され
ていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a mask of the present invention has a thin film in which a transmission part and a blocking part of a charged particle beam or an electromagnetic wave are formed in a predetermined pattern. The thin film is non-uniformly doped with impurities so as to reduce the displacement of the pattern due to the internal stress.

【0015】好適には、前記透過部は前記薄膜に形成さ
れた孔であり、前記遮断部は前記孔以外の前記薄膜であ
る。あるいは、好適には、前記薄膜は前記荷電粒子線ま
たは電磁波を透過させ、前記遮断部は前記薄膜上に前記
荷電粒子線または前記電磁波の散乱体が形成された部分
である。
Preferably, the transmission part is a hole formed in the thin film, and the blocking part is the thin film other than the hole. Alternatively, preferably, the thin film allows the charged particle beam or the electromagnetic wave to pass therethrough, and the blocking section is a portion where the charged particle beam or the electromagnetic wave scatterer is formed on the thin film.

【0016】上記の目的を達成するため、本発明のマス
クの製造方法は、荷電粒子線または電磁波の透過部と遮
断部が所定のパターンで形成されている薄膜を有するマ
スクについて、少なくとも前記マスクの材質、構造およ
び前記パターンのデータを用いて内部応力分布を計算
し、初期内部応力とする工程と、前記マスクの内部応力
が力学的平衡状態をとるために前記マスク上の複数の計
算点が移動する変位量を計算し、前記計算点の変位量の
平均値が最小となる内部応力分布を最適初期内部応力と
する工程と、各計算点で最適初期内部応力と初期内部応
力の差を求める工程と、予め調べられた不純物添加量と
応力変化との関係に基づき、前記差をなくすような所定
の不純物添加量を各計算点で求める工程と、前記薄膜に
前記透過部と前記遮断部を形成する工程と、前記所定の
不純物添加量で前記薄膜に不均一に不純物を添加する工
程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method of manufacturing a mask according to the present invention includes at least a mask having a thin film in which a transparent portion and a blocking portion of a charged particle beam or an electromagnetic wave are formed in a predetermined pattern. A step of calculating the internal stress distribution using the data of the material, the structure and the pattern and setting it as the initial internal stress, and a plurality of calculation points on the mask are moved to bring the internal stress of the mask into a mechanical equilibrium state. Calculating the amount of displacement, and the step of determining the internal stress distribution that minimizes the average value of the amount of displacement at the calculation point as the optimum initial internal stress, and the step of obtaining the difference between the optimum initial internal stress and the initial internal stress at each calculation point And a step of obtaining a predetermined impurity addition amount at each calculation point that eliminates the difference based on the relationship between the impurity addition amount and the stress change which has been examined in advance, and And having a step of forming a part, and adding a non-uniformly impurities into the thin film at the predetermined doping amount.

【0017】好適には、前記所定の不純物添加量を求め
る工程は、予め調べられたイオン打ち込み量と応力変化
との関係に基づき、前記差をなくすような所定のイオン
打ち込み量を各計算点で求める工程を含み、前記不純物
を添加する工程は、前記所定のイオン打ち込み量で前記
薄膜に不均一にイオンを打ち込む工程を含む。これによ
り、リソグラフィー等に用いられるマスクのパターン位
置精度を従来に比較して高くすることが可能となる。
Preferably, in the step of obtaining the predetermined impurity addition amount, a predetermined ion implantation amount that eliminates the difference is calculated at each calculation point based on the relationship between the ion implantation amount and the stress change which has been examined in advance. Including the step of obtaining, the step of adding the impurity includes the step of implanting ions in the thin film non-uniformly with the predetermined amount of ion implantation. As a result, the pattern position accuracy of the mask used for lithography or the like can be made higher than in the conventional case.

【0018】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法は、感光面にマスクを介して
荷電粒子線または電磁波を露光する工程を有する半導体
装置の製造方法であって、前記マスクとして、荷電粒子
線または電磁波の透過部と遮断部が所定のパターンで形
成されている薄膜を有し、前記薄膜の内部応力による前
記パターンの変位を小さくするように、前記薄膜に不均
一に不純物が添加されているマスクを用いることを特徴
とする。これにより、電子線、X線あるいはイオンビー
ムを用いる次世代露光技術において微細パターンをより
高精度に転写することが可能となる。
Further, in order to achieve the above object, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of exposing a photosensitive surface to a charged particle beam or an electromagnetic wave through a mask, As the mask, a thin film in which a transmitting portion and a blocking portion of a charged particle beam or an electromagnetic wave are formed in a predetermined pattern is provided, and the thin film is non-uniform so as to reduce displacement of the pattern due to internal stress of the thin film. It is characterized in that a mask to which impurities are added is used. This makes it possible to transfer a fine pattern with higher accuracy in a next-generation exposure technique that uses an electron beam, an X-ray, or an ion beam.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のマスクおよびそ
の製造方法と半導体装置の製造方法の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本実施形態のマスクの製
造方法を、図1のフローチャートに従って説明する。転
写パターン形成前のメンブレンは、ある内部応力値σ0
を持っている。例えば、化学気相成長(CVD;chemic
al vapor deposition)法により成膜したダイヤモンド薄
膜は、数100MPa程度の引っ張り応力を持ってい
る。また、SOIウェハーのシリコン活性層は数10M
Pa程度の圧縮応力を持っている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a mask, a method of manufacturing the mask and a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The mask manufacturing method of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The membrane before transfer pattern formation has a certain internal stress value σ 0
have. For example, chemical vapor deposition (CVD)
The diamond thin film formed by the al vapor deposition method has a tensile stress of about several hundred MPa. In addition, the silicon active layer of the SOI wafer is several 10M.
It has a compressive stress of about Pa.

【0020】内部応力値σ0 はメンブレンの組成や合成
法だけでなく、膜厚分布にも依存するため、一般に定数
ではなく、メンブレン上での位置(x,y)の関数であ
る。メンブレンの内部応力分布σ0 (x,y)は、マス
クブランクスの反りをレーザー干渉計や静電容量センサ
ーで計測することにより、実験的に決定できる(M. Oda
et al., Jpn. J. Appl. Phys. 34, 6729 (1995))。ス
テンシルマスクの場合、孔の箇所の応力はゼロになるた
め、初期内部応力分布σ(x,y)は次式(I)で表さ
れる。
Since the internal stress value σ 0 depends not only on the composition of the membrane and the synthesis method but also on the film thickness distribution, it is generally not a constant but a function of the position (x, y) on the membrane. The internal stress distribution σ 0 (x, y) of the membrane can be experimentally determined by measuring the warp of the mask blank with a laser interferometer or a capacitance sensor (M. Oda
et al., Jpn. J. Appl. Phys. 34, 6729 (1995)). In the case of the stencil mask, the stress at the hole is zero, so the initial internal stress distribution σ (x, y) is expressed by the following equation (I).

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】メンブレンマスクの場合、パターン部分の
応力はゼロではなく、散乱体がメンブレンに及ぼす応力
値がσ0 (x,y)に加わる。初期内部応力分布とマス
ク構造との関連を図2および図3に示した。図2(a)
のグラフの縦軸は内部応力σ 0 に対応し、横軸はメンブ
レンの一方向における位置xを示す。
In the case of a membrane mask, the pattern part
The stress is not zero, the stress that the scatterer exerts on the membrane
Value is σ0 Join (x, y). Initial internal stress distribution and mass
The relationship with the black structure is shown in FIGS. 2 and 3. Figure 2 (a)
The vertical axis of the graph is the internal stress σ 0 The horizontal axis corresponds to
The position x in one direction of Ren is shown.

【0023】図2(a)に示すように、メンブレンの膜
厚を一定と仮定した場合、メンブレンの内部応力は孔以
外の部分である一定値σ0 となり、孔部分では0とな
る。このσ(x,y)を決定する工程が、図1のステッ
プ1である。初期内部応力分布を与えられたマスクは、
応力のバランスをとるために変形して力学的平衡状態に
至る。この変形の様子を図2(b)および(c)に示
す。図2(b)は膜厚が一定のメンブレンの断面図であ
り、メンブレン1に孔2が形成されている。図2(b)
に示すメンブレン1は、例えば図2(c)に示すように
変形する。
As shown in FIG. 2 (a), assuming that the thickness of the membrane is constant, the internal stress of the membrane is a constant value σ 0 in the portion other than the hole and is 0 in the hole portion. The process of determining this σ (x, y) is step 1 in FIG. The mask given the initial internal stress distribution is
It deforms to balance the stress and reaches a mechanical equilibrium state. The state of this deformation is shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). FIG. 2B is a cross-sectional view of a membrane having a constant film thickness, in which the membrane 2 has holes 2 formed therein. Figure 2 (b)
The membrane 1 shown in 1 is deformed, for example, as shown in FIG.

【0024】メンブレンの各位置でのx、y方向の変位
をそれぞれu(x,y)、v(x,y)とすると、これ
らの変位量は文献に記載された偏微分方程式を解くこと
により計算できる(M. Oda et al., Jpn. J. Appl. Phy
s. 31, 4189 (1992):式(1)および(2))。この偏
微分方程式自体は弾性力学の教科書に記述されている周
知のものである。前述したとおり、応力制御していない
メンブレンのパターン変位u(x,y)、v(x,y)
は許容できないほど大きい。
Assuming that the displacements in the x and y directions at each position of the membrane are u (x, y) and v (x, y), these displacements can be obtained by solving the partial differential equation described in the literature. Computable (M. Oda et al., Jpn. J. Appl. Phy
s. 31, 4189 (1992): Equations (1) and (2)). The partial differential equation itself is a well-known one described in the textbook of elastic mechanics. As described above, the pattern displacement u (x, y), v (x, y) of the membrane without stress control
Is unacceptably large.

【0025】本実施形態においては、イオン打ち込みに
よりメンブレンの初期内部応力を変化させ、変位量を最
小化する。イオン打ち込みは半導体製造プロセスにおい
て電気的特性を変化させるために幅広く用いられている
が、同時に結晶の内部応力も変化させることが知られて
いる。
In this embodiment, the initial internal stress of the membrane is changed by ion implantation to minimize the displacement amount. Ion implantation is widely used in semiconductor manufacturing processes to change electrical characteristics, but it is also known to change the internal stress of crystals at the same time.

【0026】一般に、母材を構成する原子よりも半径の
大きいイオンを打ち込むと圧縮方向に、半径の小さいイ
オンを打ち込むと引っ張り方向に、それぞれ内部応力が
変化する。イオンの打ち込み量と内部応力の関係は実験
的によく調べられており、理論的なモデルも立てられて
いる(例えば、A. Degen et al., Proc. SPIE 3997,395
(2000)参照)。
In general, when ions having a larger radius than the atoms constituting the base material are implanted, the internal stress changes in the compression direction, and when ions having a smaller radius are implanted, the internal stress changes in the tensile direction. The relationship between the amount of implanted ions and the internal stress has been well investigated experimentally, and a theoretical model has also been established (eg, A. Degen et al., Proc. SPIE 3997,395.
(2000)).

【0027】前述したように、マスク全面に均一にイオ
ンを打ち込むことにより、内部応力を低下させる試み
は、従来行われている(例えば特開2000−2436
92号公報参照)。しかしながら、内部応力を全体的に
低下させても、パターンに疎密があると、それにより大
きな変形が生じ得る。したがって、内部応力を全体的に
低下させるだけでは、パターン精度が明らかに不足す
る。
As described above, attempts have been made to reduce the internal stress by implanting ions uniformly on the entire surface of the mask (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2436).
92 publication). However, even if the internal stress is reduced as a whole, if the pattern is sparse and dense, it may cause a large deformation. Therefore, the pattern accuracy is obviously insufficient only by reducing the internal stress as a whole.

【0028】そこで本実施形態では、イオンの打ち込み
量をマスクの位置に応じて変化させ、応力制御の自由度
を飛躍的に向上させる。これにより、従来よりもはるか
にパターン精度が高いマスクを製造できる。図3(a)
に示すように、イオン打ち込みによって初期内部応力分
布を空間的に変化させた場合は、応力制御をしない場合
(図2(a)参照)と比較して、マスクの変位が小さく
なる(図3(b)および(c)参照)。図3(a)のグ
ラフの縦軸は応力制御された最適初期内部応力σopt
対応する。図3(b)は初期内部応力分布を与えられた
メンブレンの断面図であり、図3(c)は力学的平衡状
態のメンブレンの断面図である。
Therefore, in this embodiment, the implantation amount of ions is changed according to the position of the mask, and the degree of freedom in stress control is dramatically improved. As a result, it is possible to manufacture a mask with much higher pattern accuracy than ever before. Figure 3 (a)
As shown in FIG. 3, when the initial internal stress distribution is spatially changed by ion implantation, the displacement of the mask is smaller than that in the case where stress control is not performed (see FIG. 2A) (see FIG. See b) and (c)). The vertical axis of the graph in FIG. 3A corresponds to the stress-controlled optimum initial internal stress σ opt . FIG. 3B is a cross-sectional view of the membrane to which the initial internal stress distribution is given, and FIG. 3C is a cross-sectional view of the membrane in the mechanical equilibrium state.

【0029】次世代露光技術に用いられるマスクには高
精度が要求されるため、ステンシルマスクとメンブレン
マスクのいずれも、マスクの応力制御を行うことが望ま
しい。ステンシルマスクは電子線転写型リソグラフィー
(EPL;electron beam projection lithography)や
イオンビームリソグラフィー(IPL;ion beam proje
ction lithography)に用いられる。
Since high precision is required for the mask used in the next-generation exposure technique, it is desirable to control the stress of the mask for both the stencil mask and the membrane mask. The stencil mask is an electron beam transfer lithography (EPL) or an ion beam lithography (IPL).
used for ction lithography).

【0030】ステンシルマスクが用いられるEPLとし
ては、数10keV以上の高加速電子を用いる縮小投影
型電子線リソグラフィーのPREVAIL(projection
exposure with variable axis immersion lenses)やS
CALPEL(scattering with angular limitation i
n projection electron-beam lithography) が挙げられ
る。また、数10keV以上の高加速電子を用いるEB
ステッパーにもステンシルマスクが用いられる。
As an EPL using a stencil mask, PREVAIL (projection) of reduction projection type electron beam lithography using highly accelerated electrons of several tens keV or more is used.
exposure with variable axis immersion lenses) and S
CALPEL (scattering with angular limitation i
n projection electron-beam lithography). In addition, EB using highly accelerated electrons of several tens keV or more
A stencil mask is also used for the stepper.

【0031】さらに、数keVの低加速電子を用いる等
倍近接転写型電子線リソグラフィーのLEEPL(low
energy electron-beam proximity projection lithogra
phy)にも、ステンシルマスクが用いられる。一方、メン
ブレンマスクは近接X線リソグラフィー(PXL;prox
imity X-ray lithography )と、高加速電子を用いるE
PLに用いられる。マスクの応力制御はこれらのすべて
の露光方法で重要である。
Furthermore, LEEPL (low) of the same size proximity transfer type electron beam lithography using low acceleration electrons of several keV is used.
energy electron-beam proximity projection lithogra
A stencil mask is also used for phy). On the other hand, the membrane mask is a proximity X-ray lithography (PXL; prox
imity X-ray lithography) and E using highly accelerated electrons
Used for PL. Mask stress control is important in all these exposure methods.

【0032】メンブレンの材料としては、例えばSi、
SiN、SiC、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカ
ーボン(DLC)等が挙げられる。メンブレンマスクに
おいて、マスク表面に荷電粒子線散乱体として金属薄膜
が形成される場合は、マスクに導電性が付与される。
The material of the membrane is, for example, Si,
Examples thereof include SiN, SiC, diamond, diamond-like carbon (DLC) and the like. In a membrane mask, when a metal thin film is formed as a charged particle beam scatterer on the surface of the mask, conductivity is imparted to the mask.

【0033】一方、絶縁性材料からなるステンシルマス
クに、リソグラフィー工程で荷電粒子線が入射すると、
マスクが帯電してビームの進行方向に影響を及ぼすこと
がある(チャージアップ)。このようなチャージアップ
を防止する目的で、マスク表面に導電性の金属コーティ
ングを施してもよい。コーティングには、例えばW、T
a、Mo、Au、Pt、Crやこれらの合金等の材料を
用いることができる。これらの金属または合金は、メン
ブレンマスクの荷電粒子線散乱体としても用いられる。
On the other hand, when a charged particle beam enters the stencil mask made of an insulating material in the lithography process,
The mask may be charged and affect the traveling direction of the beam (charge-up). A conductive metal coating may be applied to the mask surface for the purpose of preventing such charge-up. For coating, for example, W, T
Materials such as a, Mo, Au, Pt, Cr and alloys thereof can be used. These metals or alloys are also used as a charged particle beam scatterer for the membrane mask.

【0034】応力制御のためマスクに打ち込まれるイオ
ン種としては、例えばB、P、As、Ga、In等が挙
げられる。また、メンブレン材料がダイヤモンドやDL
Cのような非シリコン系材料の場合には、Siをマスク
に打ち込むこともできる。打ち込みエネルギーは、メン
ブレンの膜厚(通常、0.1μmから数μm程度)にも
よるが、10keV〜200keV程度とする。マスク
に打ち込んだイオンを加熱により拡散させてもよい。あ
るいは、打ち込みのかわりに、熱拡散法によってイオン
ドーピングを行うこともできる。
Examples of the ion species implanted into the mask for controlling stress include B, P, As, Ga and In. In addition, the membrane material is diamond or DL
In the case of a non-silicon-based material such as C, Si can be implanted in the mask. The implantation energy is set to about 10 keV to 200 keV, though it depends on the film thickness of the membrane (usually about 0.1 μm to several μm). The ions implanted in the mask may be diffused by heating. Alternatively, instead of implantation, ion doping can be performed by a thermal diffusion method.

【0035】イオン打ち込み量を決定するために、与え
られたマスクパターンに対して、孔部分で応力ゼロとい
う束縛条件の下で、初期内部応力σ(x,y)を変化さ
せて変位u(x,y)、v(x,y)の計算を繰り返
す。パターン精度の尺度として、次式(II)で表される
ような信頼度因子Rを定義する。
In order to determine the amount of ion implantation, the displacement u (x) is changed by changing the initial internal stress σ (x, y) under the constraint condition that the stress is zero at the hole portion for a given mask pattern. , Y) and v (x, y) are repeated. As a measure of pattern accuracy, a reliability factor R represented by the following equation (II) is defined.

【0036】[0036]

【数2】 [Equation 2]

【0037】ここで、Nは計算点数であり、ui 、vi
は各計算点での変位量である。Rはマスク変位の平均値
である。平均値Rだけでなく、ui 、vi の分散もパタ
ーン精度の尺度として併用し、特定の点で許容できない
大きな変位が起こらないように監視してもよい。計算点
の数は必要とされる精度と計算時間とのバランスを考慮
して決定すればよい。
Here, N is the number of calculation points, and u i , v i
Is the displacement at each calculation point. R is the average value of the mask displacement. Not only the average value R but also the variances of u i and v i may be used together as a measure of the pattern accuracy, and monitoring may be performed so that an unacceptable large displacement does not occur at a specific point. The number of calculation points may be determined in consideration of the balance between required accuracy and calculation time.

【0038】メンブレンをメッシュ状に複数のブロック
に分割し、まず、疎なメッシュで分割されたブロックで
大局的な最適化を行ってから、密なメッシュで分割され
たブロックで細かい最適化を行えば、最適化に要する時
間を短縮できる。初期内部応力をRが小さくなる方向に
変化させ、Rが極小になった地点を最適初期内部応力と
する。これが図1のステップ2である。この最適化アル
ゴリズムとしては、例えばSimplex 法、Marquardt 法、
Simulated Annealing 法、遺伝学的アルゴリズム法等の
数学的アルゴリズムを用いることができる。
The membrane is divided into a plurality of blocks in a mesh shape. First, global optimization is performed on the blocks divided by the sparse mesh, and then fine optimization is performed on the blocks divided by the dense mesh. Then, the time required for optimization can be shortened. The initial internal stress is changed in the direction in which R becomes smaller, and the point where R becomes minimum is taken as the optimum initial internal stress. This is step 2 in FIG. Examples of this optimization algorithm include Simplex method, Marquardt method,
Mathematical algorithms such as Simulated Annealing method and genetic algorithm method can be used.

【0039】こうして得られた最適初期内部応力をσ
opt (x,y)とすると、初期内部応力との差分δσ
(x,y)=σopt (x,y)−σ(x,y)がイオン
打ち込みにより変化させるべき各点での内部応力であ
る。この差分の値に正と負の領域がある場合は、引っ張
り応力と圧縮応力の領域がある場合に対応し、打ち込む
イオン種を変えればよいが、δσ(x,y)が正(ある
いは負)という束縛条件を付けて最適化してもよい。
The optimum initial internal stress thus obtained is σ
If opt (x, y), the difference δσ from the initial internal stress
(X, y) = σ opt (x, y) −σ (x, y) is the internal stress at each point to be changed by ion implantation. When the difference value has positive and negative regions, the ion species to be implanted may be changed according to the case where there are tensile stress and compressive stress regions, but δσ (x, y) is positive (or negative). You may optimize by adding the constraint condition.

【0040】また、イオン打ち込みで変化させられる内
部応力には上限があるため、δσ(x,y)がある一定
値を超えないように制限する必要がある。図1のステッ
プ3では、実験的あるいは理論的に得られた応力変化と
イオン打ち込み量との関係を用いて、δσ(x,y)を
各位置でのイオン打ち込み量D(x,y)に変換する。
Since the internal stress that can be changed by ion implantation has an upper limit, it is necessary to limit δσ (x, y) so that it does not exceed a certain value. In step 3 of FIG. 1, δσ (x, y) is set to the ion implantation amount D (x, y) at each position by using the relationship between the stress variation and the ion implantation amount obtained experimentally or theoretically. Convert.

【0041】以上がマスクの設計プロセスであるが、次
に、シミュレーションの結果を用いて実際にマスクを製
造する方法の一例について説明する。これまでに数多く
のステンシルマスクおよびメンブレンマスクの製造方法
が提案されており、本発明のマスクの製造プロセスは下
記に限定されない。イオンドーピング以外の工程は、従
来公知の他のマスク製造プロセスに任意に変更できる。
The above is the mask design process. Next, an example of a method for actually manufacturing a mask using the results of simulation will be described. Many stencil mask and membrane mask manufacturing methods have been proposed so far, and the mask manufacturing process of the present invention is not limited to the following. The steps other than the ion doping can be arbitrarily changed to other conventionally known mask manufacturing processes.

【0042】本実施形態のマスクの製造方法によれば、
まず、図4(a)に示すように、マスクブランクス11
として、SOIウェハーを用意する。SOIウェハーは
シリコンウェハー12上にシリコン酸化膜13を介して
シリコン活性層14が形成された構造を有する。
According to the mask manufacturing method of this embodiment,
First, as shown in FIG. 4A, the mask blanks 11
Then, an SOI wafer is prepared. The SOI wafer has a structure in which a silicon active layer 14 is formed on a silicon wafer 12 via a silicon oxide film 13.

【0043】次に、図4(b)に示すように、低圧CV
DによりSOIウェハーの全面にSiN層15a、15
bを形成する。次に、図4(c)に示すように、SOI
ウェハーの裏面のSiN層15bにエッチングを行い、
メンブレン形成領域のSiN層15bを除去する。この
エッチングは、SiN層15b上に所定のパターンでレ
ジスト(不図示)を形成してから、レジストをマスクと
して行い、ドライエッチングとウェットエッチングのい
ずれでもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, the low voltage CV
The SiN layers 15a and 15 are formed on the entire surface of the SOI wafer by D.
b is formed. Next, as shown in FIG.
Etching the SiN layer 15b on the back surface of the wafer,
The SiN layer 15b in the membrane formation region is removed. This etching may be performed by forming a resist (not shown) on the SiN layer 15b in a predetermined pattern and then using the resist as a mask, and performing either dry etching or wet etching.

【0044】次に、図5(d)に示すように、SiN層
15bをマスクとして、シリコンウェハー12に裏面か
らエッチングを行い、シリコン酸化膜13を露出させ
る。シリコンウェハー12が除去された部分のシリコン
活性層14がメンブレンとなる。また、メンブレンを囲
むようにして残されたシリコンウェハーは、ステンシル
マスクの機械的強度を補強するための支持枠として用い
られる。シリコンウェハー12のエッチング後、シリコ
ン活性層14を保護していたSiN層15aを除去す
る。
Next, as shown in FIG. 5D, the silicon wafer 12 is etched from the back surface using the SiN layer 15b as a mask to expose the silicon oxide film 13. The silicon active layer 14 in the portion where the silicon wafer 12 is removed becomes a membrane. Further, the silicon wafer left so as to surround the membrane is used as a support frame for reinforcing the mechanical strength of the stencil mask. After the etching of the silicon wafer 12, the SiN layer 15a protecting the silicon active layer 14 is removed.

【0045】次に、図5(e)に示すように、シリコン
活性層14にエッチングを行い、マスクパターンに対応
した孔16を形成する。このエッチングは、シリコン活
性層14上に所定のパターンでレジスト(不図示)を形
成してから、レジストをマスクとして行い、通常、ドラ
イエッチングとする。エッチング後、レジストを例えば
アッシングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 5E, the silicon active layer 14 is etched to form holes 16 corresponding to the mask pattern. This etching is performed by forming a resist (not shown) in a predetermined pattern on the silicon active layer 14 and then using the resist as a mask, usually dry etching. After etching, the resist is removed by, for example, ashing.

【0046】その後、図5(f)に示すように、メンブ
レン部分のシリコン酸化膜13を、例えばドライエッチ
ングにより除去する。以上の工程により、ステンシルマ
スクが形成される。本実施形態のマスクの製造方法によ
れば、図1に示すような手順で決定されたイオン打ち込
み量で、メンブレン(シリコン活性層14)にイオンの
打ち込みを行う。
After that, as shown in FIG. 5F, the silicon oxide film 13 in the membrane portion is removed by, for example, dry etching. Through the above steps, the stencil mask is formed. According to the mask manufacturing method of the present embodiment, ions are implanted into the membrane (silicon active layer 14) with the ion implantation amount determined by the procedure shown in FIG.

【0047】イオン打ち込み工程は、図4(a)に示す
マスクブランクス11の状態でも、図5(d)に示すよ
うにシリコンウェハー12のエッチング後、孔16を形
成する前であっても、あるいは、図5(e)および
(f)に示すように、孔16が形成された後であって
も、いずれでもよい。
The ion implantation step may be carried out in the state of the mask blank 11 shown in FIG. 4A, after etching the silicon wafer 12 as shown in FIG. 5D, and before forming the holes 16, or As shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), it does not matter even after the holes 16 are formed.

【0048】また、複数の工程でイオンの打ち込みを行
うことも可能である。例えば、図4(a)に示すマスク
ブランクス11の状態で、シリコン活性層14に均一に
イオンの打ち込みを行って、内部応力を全体的に低下も
しくは増加させ、その後、別の工程で空間的に変調した
打ち込みを行うことも可能である。
It is also possible to implant ions in a plurality of steps. For example, in the state of the mask blank 11 shown in FIG. 4A, ions are uniformly implanted into the silicon active layer 14 to reduce or increase the internal stress as a whole, and then spatially in another step. It is also possible to make a modulated implant.

【0049】空間分布を持つイオンの打ち込み方法とし
ては、図6〜図8に示す3通りの方法が考えられる。一
般に、イオン打ち込み量D(x,y)は2次元の連続関
数であるが、実際にはパターンが密な部分でのみ、ある
一定の値を持ち、それ以外ではゼロ(打ち込みなし)と
いうような離散的な関数として最適化することも可能で
ある。
As a method of implanting ions having a spatial distribution, three methods shown in FIGS. 6 to 8 can be considered. In general, the ion implantation amount D (x, y) is a two-dimensional continuous function, but actually has a certain value only in a dense pattern portion, and is zero (no implantation) in other areas. It is also possible to optimize as a discrete function.

【0050】図6(a)はステンシルマスクを介してイ
オンを打ち込む方法を示し、図6(b)はイオン打ち込
み量D(x,y)の分布を示す。この方法によれば、イ
オン打ち込み量D(x,y)がゼロの箇所を遮蔽するよ
うなステンシルマスク3を遮蔽マスクとして作製する。
遮蔽マスク上でイオンビームをスキャンすることによ
り、極めて速くイオン打ち込みを行うことが可能とな
る。
FIG. 6 (a) shows a method of implanting ions through a stencil mask, and FIG. 6 (b) shows the distribution of the amount of ion implantation D (x, y). According to this method, the stencil mask 3 that shields a portion where the ion implantation amount D (x, y) is zero is manufactured as a shielding mask.
By scanning the ion beam on the shielding mask, ion implantation can be performed extremely quickly.

【0051】図7(a)はマスクを用いない方法を示
し、図7(b)はイオン打ち込み量D(x,y)の分布
を示す。この方法は、イオンビームをスキャンすること
で所定量のイオンを所定の箇所に打ち込む。この方法に
よれば、図6に示す方法に比較してイオン打ち込みに時
間がかかるが、遮蔽マスクを作製する必要はない。
FIG. 7A shows the method without using a mask, and FIG. 7B shows the distribution of the ion implantation amount D (x, y). This method scans an ion beam to implant a predetermined amount of ions at a predetermined location. According to this method, although ion implantation takes time as compared with the method shown in FIG. 6, it is not necessary to prepare a shielding mask.

【0052】図8(a)は図6(a)に示す遮蔽マスク
を作製するかわりに、イオンビームを遮蔽するレジスト
または薄膜4をステンシルマスク上に直接形成する方法
を示し、図8(b)はイオン打ち込み量D(x,y)の
分布を示す。レジストをマスクとしてステンシルマスク
にイオン打ち込みを行う場合は、メンブレン上にレジス
トを塗布し、リソグラフィーによりイオン打ち込みパタ
ーンを描画してから、レジストを現像する。これによ
り、イオンビームを打ち込まない部分にレジストが形成
される。
FIG. 8A shows a method of directly forming a resist or a thin film 4 for shielding an ion beam on the stencil mask instead of producing the shielding mask shown in FIG. 6A, and FIG. Indicates the distribution of the ion implantation amount D (x, y). When performing ion implantation on the stencil mask using the resist as a mask, the resist is applied on the membrane, an ion implantation pattern is drawn by lithography, and then the resist is developed. As a result, a resist is formed on the portion where the ion beam is not implanted.

【0053】薄膜をマスクとしてステンシルマスクにイ
オン打ち込みを行う場合は、メンブレン上に薄膜を蒸着
させ、薄膜上にレジストを形成する。レジストをマスク
として薄膜にエッチングを行い、イオンビームを遮蔽す
る部分にのみ薄膜を残す。その後、レジストを除去す
る。薄膜の材料としては金属以外に、SiNやSiO2
等、通常の半導体プロセスで成膜および加工できる各種
の材料を用いる。
When ion implantation is performed on the stencil mask using the thin film as a mask, the thin film is vapor-deposited on the membrane and a resist is formed on the thin film. The thin film is etched by using the resist as a mask, and the thin film is left only in the portion that shields the ion beam. Then, the resist is removed. As the material for the thin film, besides metal, SiN or SiO 2
Various materials that can be formed and processed by a normal semiconductor process are used.

【0054】メンブレン1上に上記のように直接形成さ
れたレジストまたは薄膜4をマスクとして、メンブレン
1の特定の箇所にイオンを打ち込んだ後、レジストまた
は薄膜4を除去する。レジストは例えばアッシングによ
り除去できる。薄膜は例えばエッチングにより除去でき
る。
The resist or thin film 4 directly formed on the membrane 1 as described above is used as a mask to implant ions in a specific portion of the membrane 1 and then the resist or thin film 4 is removed. The resist can be removed by, for example, ashing. The thin film can be removed by etching, for example.

【0055】上記の本発明の実施形態のマスクおよびそ
の製造方法によれば、応力シミュレーションとイオン打
ち込みとの組み合わせにより、極めて精密にマスクの内
部応力制御を行うことができる。応力シミュレーション
とイオン打ち込みを組み合わせたメンブレンの内部応力
制御は、これまで行われていないが、応力シミュレーシ
ョンとイオン打ち込みの技術はよく確立されているた
め、内部応力を高精度に制御できる。本実施形態のマス
クの製造方法によれば、パターンの疎密によらず、マス
クの内部応力を均一とし、高精度に次世代露光法用転写
マスクを製造できる。
According to the mask and its manufacturing method of the above-described embodiment of the present invention, the internal stress of the mask can be controlled extremely accurately by the combination of the stress simulation and the ion implantation. The internal stress control of the membrane that combines the stress simulation and the ion implantation has not been performed so far, but since the technology of the stress simulation and the ion implantation is well established, the internal stress can be controlled with high accuracy. According to the mask manufacturing method of the present embodiment, the internal stress of the mask can be made uniform and the transfer mask for the next-generation exposure method can be manufactured with high accuracy regardless of the density of the pattern.

【0056】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記の本実施形態のマスクを用いてリソグラフィーを行う
工程を含む。リソグラフィー工程において、マスクのパ
ターン精度が高いことから、転写されるパターンの位置
ずれや歪みが防止される。したがって、本実施形態の半
導体装置の製造方法によれば、微細パターンを高精度に
転写して、半導体装置をさらに高集積化することが可能
となる。
The method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment includes a step of performing lithography using the mask of this embodiment. In the lithography process, since the pattern accuracy of the mask is high, positional deviation and distortion of the transferred pattern can be prevented. Therefore, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, it is possible to transfer the fine pattern with high accuracy and further integrate the semiconductor device.

【0057】本発明のマスクおよびその製造方法と半導
体装置の製造方法の実施形態は、上記の説明に限定され
ない。例えば、図6〜図8においては、ステンシルマス
クにイオンを打ち込み、応力制御を行う例を示したが、
メンブレンマスクに対しても同様にイオンを打ち込むこ
とができる。また、SOI以外のウェハー等をマスクブ
ランクスとして用いることも可能である。あるいは、シ
リコンウェハーのエッチングを行う前に、シリコン活性
層に孔を形成することもできる。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The embodiments of the mask, the method for manufacturing the mask, and the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention are not limited to the above description. For example, in FIGS. 6 to 8, an example is shown in which ions are implanted in the stencil mask to control stress.
Ions can be similarly implanted into the membrane mask. It is also possible to use wafers other than SOI as mask blanks. Alternatively, the holes may be formed in the silicon active layer prior to etching the silicon wafer. Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明のマスクによれば、内部応力の不
均衡に起因するパターン精度の低下を防止できる。本発
明のマスクの製造方法によれば、内部応力に起因するパ
ターン精度の低下が防止されたマスクを製造できる。ま
た、本発明の半導体装置の製造方法によれば、微細パタ
ーンを高精度に転写して、半導体装置をさらに高集積化
することが可能である。
According to the mask of the present invention, it is possible to prevent the deterioration of pattern accuracy due to the imbalance of internal stress. According to the method for manufacturing a mask of the present invention, it is possible to manufacture a mask in which a decrease in pattern accuracy due to internal stress is prevented. Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to transfer a fine pattern with high accuracy and further integrate the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明のマスクの製造方法における応力
制御の手順を示したフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a stress control procedure in a mask manufacturing method of the present invention.

【図2】図2はマスクの応力制御を行わない場合の初期
内部応力分布とマスク構造との関連を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the initial internal stress distribution and the mask structure when the stress control of the mask is not performed.

【図3】図3は本発明によりマスクの応力制御を行った
場合の初期内部応力分布とマスク構造との関連を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the initial internal stress distribution and the mask structure when the stress control of the mask is performed according to the present invention.

【図4】図4(a)〜(c)は本発明のマスクの製造方
法の製造工程を示す断面図である。
FIG. 4A to FIG. 4C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the mask manufacturing method of the present invention.

【図5】図5(d)〜(f)は本発明のマスクの製造方
法の製造工程を示す断面図であり、図4(c)に続く工
程を示す。
5 (d) to 5 (f) are cross-sectional views showing a manufacturing process of a mask manufacturing method of the present invention, showing a process following FIG. 4 (c).

【図6】図6(a)は本発明のマスクの製造方法におい
てイオンを打ち込む方法の一例を示し、図6(b)はイ
オン打ち込み量の分布を示す図である。
FIG. 6A shows an example of a method of implanting ions in the mask manufacturing method of the present invention, and FIG. 6B is a diagram showing the distribution of the amount of ion implantation.

【図7】図7(a)は本発明のマスクの製造方法におい
てイオンを打ち込む方法の一例を示し、図7(b)はイ
オン打ち込み量の分布を示す図である。
FIG. 7A shows an example of a method of implanting ions in the mask manufacturing method of the present invention, and FIG. 7B is a diagram showing a distribution of the amount of ion implantation.

【図8】図8(a)は本発明のマスクの製造方法におい
てイオンを打ち込む方法の一例を示し、図8(b)はイ
オン打ち込み量の分布を示す図である。
8A shows an example of a method of implanting ions in the mask manufacturing method of the present invention, and FIG. 8B is a diagram showing a distribution of the amount of ion implantation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…メンブレン、2…孔、3…ステンシルマスク、4…
レジストまたは薄膜、11…マスクブランクス、12…
シリコンウェハー、13…シリコン酸化膜、14…シリ
コン活性層、15a、15b…SiN層、16…孔。
1 ... Membrane, 2 ... Hole, 3 ... Stencil mask, 4 ...
Resist or thin film, 11 ... Mask blanks, 12 ...
Silicon wafer, 13 ... Silicon oxide film, 14 ... Silicon active layer, 15a, 15b ... SiN layer, 16 ... Hole.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】荷電粒子線または電磁波の透過部と遮断部
が所定のパターンで形成されている薄膜を有し、 前記薄膜の内部応力による前記パターンの変位を小さく
するように、前記薄膜に不均一に不純物が添加されてい
るマスク。
1. A thin film having a charged particle beam or an electromagnetic wave transmitting part and a blocking part formed in a predetermined pattern, and the thin film is formed so as to reduce displacement of the pattern due to internal stress of the thin film. A mask with impurities added uniformly.
【請求項2】前記透過部は前記薄膜に形成された孔であ
り、前記遮断部は前記孔以外の前記薄膜である請求項1
記載のマスク。
2. The transmission part is a hole formed in the thin film, and the blocking part is the thin film other than the hole.
The listed mask.
【請求項3】前記薄膜は前記荷電粒子線または電磁波を
透過させ、前記遮断部は前記薄膜上に前記荷電粒子線ま
たは前記電磁波の散乱体が形成された部分である請求項
1記載のマスク。
3. The mask according to claim 1, wherein the thin film allows the charged particle beam or the electromagnetic wave to pass therethrough, and the blocking section is a portion where the charged particle beam or the electromagnetic wave scatterer is formed on the thin film.
【請求項4】前記薄膜の一方の面側に、前記薄膜を支持
する支持部を有する請求項1記載のマスク。
4. The mask according to claim 1, further comprising a support portion for supporting the thin film on one surface side of the thin film.
【請求項5】荷電粒子線または電磁波の透過部と遮断部
が所定のパターンで形成されている薄膜を有するマスク
について、少なくとも前記マスクの材質、構造および前
記パターンのデータを用いて内部応力分布を計算し、初
期内部応力とする工程と、 前記マスクの内部応力が力学的平衡状態をとるために前
記マスク上の複数の計算点が移動する変位量を計算し、
前記計算点の変位量の平均値が最小となる内部応力分布
を最適初期内部応力とする工程と、 各計算点で最適初期内部応力と初期内部応力の差を求め
る工程と、 予め調べられた不純物添加量と応力変化との関係に基づ
き、前記差をなくすような所定の不純物添加量を各計算
点で求める工程と、 前記薄膜に前記透過部と前記遮断部を形成する工程と、 前記所定の不純物添加量で前記薄膜に不均一に不純物を
添加する工程とを有するマスクの製造方法。
5. A mask having a thin film in which a charged particle beam or electromagnetic wave transmitting portion and a shielding portion are formed in a predetermined pattern is used to determine an internal stress distribution by using at least the material and structure of the mask and data of the pattern. Calculate, the step of the initial internal stress, and calculate the displacement amount that a plurality of calculation points on the mask to move in order to take a mechanical equilibrium state of the internal stress of the mask,
A step of setting an internal stress distribution that minimizes the average value of the displacement amount at the calculation points as an optimum initial internal stress; a step of obtaining a difference between the optimum initial internal stress and the initial internal stress at each calculation point; Based on the relationship between the addition amount and the stress change, a step of obtaining a predetermined impurity addition amount that eliminates the difference at each calculation point, a step of forming the transmission part and the blocking part in the thin film, and the predetermined A method of manufacturing a mask, which comprises: non-uniformly adding impurities to the thin film with an impurity addition amount.
【請求項6】前記所定の不純物添加量を求める工程は、
予め調べられたイオン打ち込み量と応力変化との関係に
基づき、前記差をなくすような所定のイオン打ち込み量
を各計算点で求める工程を含み、 前記不純物を添加する工程は、前記所定のイオン打ち込
み量で前記薄膜に不均一にイオンを打ち込む工程を含む
請求項5記載のマスクの製造方法。
6. The step of obtaining the predetermined impurity addition amount comprises:
Based on the relationship between the amount of ion implantation and the stress change examined in advance, including a step of obtaining a predetermined amount of ion implantation to eliminate the difference at each calculation point, the step of adding the impurity, the step of adding the predetermined ion implantation The method for manufacturing a mask according to claim 5, further comprising the step of implanting ions into the thin film in a non-uniform amount.
【請求項7】前記薄膜に前記遮断部を形成する前に、前
記薄膜にイオンを打ち込む請求項6記載のマスクの製造
方法。
7. The method of manufacturing a mask according to claim 6, wherein ions are implanted into the thin film before the blocking portion is formed in the thin film.
【請求項8】前記薄膜に前記遮断部を形成した後に、前
記薄膜にイオンを打ち込む請求項6記載のマスクの製造
方法。
8. The method for manufacturing a mask according to claim 6, wherein ions are implanted into the thin film after the blocking portion is formed in the thin film.
【請求項9】イオンを複数回に分けて打ち込む請求項6
記載のマスクの製造方法。
9. The method of implanting ions in a plurality of times.
A method for manufacturing the described mask.
【請求項10】前記イオンを打ち込んだ後、前記不純物
を熱拡散させる工程をさらに有する請求項6記載のマス
クの製造方法。
10. The method of manufacturing a mask according to claim 6, further comprising the step of thermally diffusing the impurities after implanting the ions.
【請求項11】前記遮断部を形成する工程は、前記荷電
粒子線または電磁波を遮断する薄膜に孔を形成する工程
を含む請求項5記載のマスクの製造方法。
11. The method of manufacturing a mask according to claim 5, wherein the step of forming the blocking portion includes the step of forming a hole in the thin film that blocks the charged particle beam or the electromagnetic wave.
【請求項12】前記遮断部を形成する工程は、前記荷電
粒子線または電磁波を透過させる薄膜上に、前記荷電粒
子線または電磁波の散乱体を形成する工程を含む請求項
5記載のマスクの製造方法。
12. The mask manufacturing method according to claim 5, wherein the step of forming the blocking portion includes the step of forming a scatterer of the charged particle beam or the electromagnetic wave on a thin film that transmits the charged particle beam or the electromagnetic wave. Method.
【請求項13】基材上に薄膜形成用層を形成する工程
と、 前記基材の一部を前記薄膜形成用層と反対側の面から除
去して前記薄膜形成用層を露出させ、露出した部分を前
記薄膜とし、前記基材の残り部分を前記薄膜の支持部と
する工程とを有する請求項5記載のマスクの製造方法。
13. A step of forming a thin film forming layer on a base material, and a part of the base material is removed from a surface opposite to the thin film forming layer to expose the thin film forming layer. 6. The method for manufacturing a mask according to claim 5, further comprising the step of using the formed portion as the thin film and the remaining portion of the base material as a supporting portion of the thin film.
【請求項14】感光面にマスクを介して荷電粒子線また
は電磁波を露光する工程を有する半導体装置の製造方法
であって、 前記マスクとして、荷電粒子線または電磁波の透過部と
遮断部が所定のパターンで形成されている薄膜を有し、 前記薄膜の内部応力による前記パターンの変位を小さく
するように、前記薄膜に不均一に不純物が添加されてい
るマスクを用いる半導体装置の製造方法。
14. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of exposing a photosensitive surface to a charged particle beam or an electromagnetic wave through a mask, wherein the mask has a charged particle beam or an electromagnetic wave transmitting part and a blocking part. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a thin film formed in a pattern, and using a mask in which impurities are unevenly added to the thin film so as to reduce displacement of the pattern due to internal stress of the thin film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003297716A (en) * 2002-03-28 2003-10-17 Sony Corp Mask pattern correcting method, mask manufacturing method, mask, and semiconductor device manufacturing method

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