JP2004047664A - 露光用転写マスクおよび露光用転写マスクのパターン交換方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャラクタープロジェクション法において、パターンを変更したい場合や、一部のセルに不具合がある場合等に対応が可能な露光用転写マスク、およびこの露光用転写マスクにおけるパターン交換方法を提供すること。
【解決手段】所定パターン形状の開口が形成された複数のセル１２を備えたマスク部１１を有し、セル１２に荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、基板にそのセル１２のパターンを転写し、基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスク１０であって、マスク部１１は、一または複数のセルを有する一または複数のブロック１４と、ブロック１４を支持する支持部１８と、ブロック１４と支持１８とを接着し、かつ除去可能な接着部材１６とを有し、ブロック１４は、接着部材１６を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能である。
【選択図】 図３
【解決手段】所定パターン形状の開口が形成された複数のセル１２を備えたマスク部１１を有し、セル１２に荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、基板にそのセル１２のパターンを転写し、基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスク１０であって、マスク部１１は、一または複数のセルを有する一または複数のブロック１４と、ブロック１４を支持する支持部１８と、ブロック１４と支持１８とを接着し、かつ除去可能な接着部材１６とを有し、ブロック１４は、接着部材１６を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能である。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子ビームによる露光に用いられる露光用転写マスクおよび露光転写マスクのパターン交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、パターン形成にリソグラフィー技術が用いられているが、このようなリソグラフィー技術としては、従来より、マスクを用いた縮小投影光リソグラフィー技術が主流である。しかしながら、このような縮小投影光リソグラフィー技術では、高いスループットが得られるものの、数千万円から１億円という極めて高価なマスクセットが必要であり、半導体産業において汎用ＬＳＩから少量多品種生産が主流のシステムＬＳＩへの転換が進められている今日、このような高いマスクコストを回収することは困難である。また、マスク製造期間も１ヶ月と長く、短ＴＡＴ（ｔｕｒｎ−ａｒｏｕｎｄ ｔｉｍｅ）が必須のシステムＬＳＩでは致命傷となる。
【０００３】
このような問題を解決する次世代のリソグラフィー技術として電子ビーム直接描画技術が注目されている。この電子ビーム直接描画技術は、従来の縮小投影光リソグラフィー技術のような高価なマスクを用いることなく０．１５μｍ以下の微細パターンが形成可能であることから、マスクにともなう上記問題点を解決することができる。しかし、電子ビーム直接描画技術は、スループットが低いという欠点がある。
【０００４】
電子ビームリソグラフィー技術におけるスループット向上を実現可能な技術として、キャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式が提案されている。この技術は、繰り返し出現するキャラクターパターンを形成した多数のセルを有するＣＰアパーチャーマスクと称される露光用転写マスクを作成しておき、繰り返しパターン部分において、このＣＰアパーチャーマスクの特定のキャラクターパターンに選択的に電子線を照射して半導体ウエハ上にパターン露光する技術である。これにより、従来の可変成形描画方式等において多数のショット数を要したパターンを一度の照射で露光することができるので、描画速度を著しく上昇させることができ、スループットを大幅に向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなキャラクタープロジェクション方式は、予めＣＰアパーチャーマスクに種々のキャラクターパターンを形成したセルを多数有する構造を採用するため、パターンを変更したい場合や、一部のセルに不具合がある場合等、ＣＰアパーチャーマスク自体を一から製造する必要があり、ＣＰアパーチャーマスクのコストや納期の面で問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、キャラクタープロジェクション法において、パターンを変更したい場合や、一部のセルに不具合がある場合等に対応が可能な露光用転写マスク、およびこの露光用転写マスクにおけるパターン交換方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、前記マスク部において、前記複数のセルの一部または全部が交換可能であることを特徴とする露光用転写マスクを提供する。
【０００８】
このような構成によれば、所定のパターン形状の開口が形成された複数のセルの一部または全部が交換可能であるので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を交換すればよい。このため、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。
【０００９】
上記第１の観点において、前記マスク部は、一または複数のセルを有する一または複数のブロックを有し、各ブロックごとに交換可能とすることができる。これにより、一括して交換するセルの数を任意に設定可能である。また、前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることが好ましい。さらに、前記ブロックは、同数ずつの正方形のセルが正方形に配置されていることが好ましい。これにより、荷電粒子ビームの偏向を極力小さくすることができる。さらにまた、前記マスク部は、主にシリコンで構成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、前記マスク部は、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有し、前記ブロックは、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能であることを特徴とする露光用転写マスクを提供する。
【００１１】
このように、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有する構成とし、前記ブロックを、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能としたので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を含むブロックを交換すればよい。このため、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。また、接着部材を除去するだけで当該ブロックを取り外すことができ、そこに新たなブロックを取り付ければよいので、ブロックの交換を容易に行うことができる。
【００１２】
上記第２の観点において、前記支持部は、前記ブロックを位置決めし、前記接着部材により前記ブロックが接着されるストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部とを有する構造とすることができる。これにより、従前のブロックを取り外した後の新たなブロックを梁部に載せることができ、ストッパにより位置決めされるので、新たなブロックを容易に取り付けることができる、また、前記支持部は、前記ブロックを囲むように設けられ、前記接着部材は、前記ブロックの周囲の全周または複数箇所に設けられる構成とすることができる。さらに、前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることが好ましい。さらにまた、前記ブロックは、同数ずつの正方形のセルが正方形に配置されていることが好ましい。さらにまた、前記ブロックおよび支持部はシリコンで構成され、前記接着部材はカーボンを含有することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の第３の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクにおけるパターン交換方法であって、前記マスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを位置決めするストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部と、前記ストッパ部と前記ブロックとを接着するカーボンを含有する接着部材とで構成し、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することを特徴とする露光用転写マスクのパターン交換方法を提供する。
【００１４】
このように、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することにより露光用転写マスクのパターンを交換するので、露光用転写マスクのパターン交換を現実的かつ容易に実施することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の露光用転写マスクが適用されるキャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式の電子線露光装置を示す模式図である。
【００１６】
電子ビームを射出する電子銃１の下方には、矩形アパーチャー３が形成された成形アパーチャーマスク２が配置されている。その下方には、繰り返し出現する種々のキャラクターパターンが形成された多数のセル５を有する本発明の露光用転写マスクとして機能するＣＰアパーチャーマスク４が配置されている。ＣＰアパーチャーマスク４の下方には、パターン露光される半導体ウエハ６がステージ（図示せず）上に配置されている。
【００１７】
このようなＣＰ方式の電子線露光装置においては、電子銃１から射出された電子ビームＥＢが成形アパーチャーマスク２の矩形アパーチャー３を通過して成形ビームＳＢとなり、この成形ビームＳＢがＣＰアパーチャーマスク４の所定のキャラクターパターンが形成されたセル５に選択的に照射される。ＣＰアパーチャーマスク４を通過して生成されるビームパターンＢＰは、その下方の半導体ウエハ６上にパターン７として縮小投影される。
【００１８】
このようなＣＰ方式の電子線露光装置を用いることにより、１つのキャラクターパターンを一度の照射で露光することができるため、多数のショットを要した従来の可変成形描画方式に比較して描画速度を著しく高くすることができる。
【００１９】
次に、上述のＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクについて説明する。図２は本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す平面図、図３はその断面図である。
【００２０】
ＣＰアパーチャーマスク１０は、繰り返し出現する互いに異なるキャラクターパターンが形成された４００個のセル１２が形成されたマスク部１１と、このマスク部１１を支持するとともにホルダーのガイドとしての機能を有するガイド部１３とを有している。
【００２１】
マスク部１１は、１００個のセル１２ごとに正方形をなす４つのブロック１４に分割されており、これらブロック１４ごとに交換可能となっている。ブロック１４の周囲には、ブロック１４を位置決めするストッパ部１５が設けられており、ストッパ部１５とブロック１４とは、カーボンを含む接着部材１６により接着されている。ストッパ部１５は、ＳｉＯ２からなる接続部１９を介して梁部１７により支持されている。したがって、ストッパ部１５および梁部１７は、各ブロック１４の支持部として機能する。なお、接着部材１６は、図２では、ブロック１４の全周に設けられているが、図４に示すように、ブロック１４の周囲を複数箇所で接着するようにしてもよい。
【００２２】
ブロック１４はシリコン製の膜状体２１に１００個のセル１２に対応するキャラクターパターン２２が形成されてなっている。ストッパ部１５および梁部１７もシリコンで形成されており、マスク部１１は後述するようにシリコンウエハをエッチングおよび機械加工することにより形成される。
【００２３】
このようなＣＰアパーチャーマスク１０は、成形アパーチャーマスクの矩形アパーチャーで成形された成形ビームＳＢが所定のセル１２に選択的に照射され、そのキャラクターパターンを通過して生成されたビームパターンを半導体ウエハ上に縮小投影する。
【００２４】
なお、１つのＣＰアパーチャーマスクのセルの数は４００個に限らない。また、後述するように、１つのブロックに含まれるセルの数も１００個に限定されることはない。
【００２５】
次に、このようなＣＰアパーチャーマスク１０の製造方法について説明する。図５および図６は、ＣＰアパーチャーマスク１０の製造工程を説明するための断面図であり、図５は表面加工工程を示し、図６は裏面加工工程を示す。
【００２６】
まず、図５の（ａ）〜（ｆ）を参照して表面加工工程について説明する。
最初に、図５の（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ３１を準備する。このＳＯＩウエハ３１は、その表面近くにＳｉＯ２膜３２が形成され、これにより表層Ｓｉ部３１ａと本体Ｓｉ部３１ｂとに分離されている。ＳＯＩウエハ全体の厚さは７２５μｍ程度あれば十分である。表層Ｓｉ部３１ａの厚さは電子ビームを完全に遮断できる厚さが必要で、５ｅＶ程度の電子ビームを使用する場合は、およそ２μｍ以上必要である。また、ＳｉＯ２膜は現在実用化されているサブミクロン程度の厚さで十分である。
【００２７】
次いで、図５の（ｂ）に示すように、表層Ｓｉ部３１ａの上面にＴＥＯＳ膜３３を成膜し、その上にフォトレジスト膜３４を形成し、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジスト膜３４に、所定のパターンを形成する。引き続き、図５の（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３４をマスクとしてＴＥＯＳ膜３３をドライエッチングし、さらに図５の（ｄ）に示すようにフォトレジスト膜３４をアッシングして除去する。また、パターニングにおいては、電子線描画を用いてパターニングしてもよく、その場合は電子線用レジストをＴＥＯＳ膜３３の上に塗布し、電子線描画でパターンを形成する。引き続き、電子線用レジストをマスクとしてＴＥＯＳ膜３３をエッチングし、さらに電子線用レジストを酸素プラズマアッシングを用いてアッシング除去する。
【００２８】
その後、図５の（ｅ）に示すように、ＴＥＯＳ膜３３をマスクとして表層Ｓｉ部３１ａをエッチングして図３に対応するパターン２２を形成する。このときＳｉＯ２膜３２がストッパ層として機能する。パターン形成後、図５の（ｆ）に示すように、ＴＥＯＳ膜３３をアッシングするとともに、パターン保護膜３５を形成する。
【００２９】
次に、図６の（ａ）〜（ｅ）を参照して裏面加工工程について説明する。
図６の（ａ）に示すように、表面加工が終了したウエハを上下逆にして配置する。次いで、図６の（ｂ）に示すように、ドリル加工、ブラスト加工などの機械加工で、本体Ｓｉ部３１ｂの梁部形成予定部分以外の部分に深穴３７を形成する。この深穴は５００μｍ以上の深さが好ましく、６００μｍ以上がさらに好ましい。引き続き、図６の（ｃ）に示すように、ドライエッチングにより本体Ｓｉ部３１ｂの梁部形成予定部分以外の部分を完全に除去して梁部１７を形成する。
【００３０】
その後、図６の（ｄ）に示すように、パターン保護膜３５を除去し、ブロック１４の分離予定部分を接着部材１６で固定する。その後、図６の（ｅ）に示すように、ウエットエッチングにより接続部１９を残してＳｉＯ２膜３２を除去することにより、図３に示す状態の交換可能なブロック１４を有するＣＰアパーチャーマスク１０が形成される。
【００３１】
このように、表面にドライエッチングによりマスクパターンを形成し、裏面を機械加工とエッチング（ドライ、ウェット）を併用し加工することにより、迅速にＣＰアパーチャーマスクを製造することができる。
【００３２】
次に、このようなＣＰアパーチャーマスク１０のパターンを交換する方法について図７を参照して説明する。
本実施形態においては、互いに異なるキャラクターパターンが形成されたセル１２を１００個まとめて交換可能なブロック１４としているので、このブロック１４を交換することにより所望のパターンの交換を実現する。
【００３３】
まず、図３に示す状態のＣＰアパーチャーマスク１０において、図７の（ａ）に示すように、交換しようとするブロック１４の接着部材１６をアッシング等により除去してブロック１４を分離し、梁部１７の上に落下させる。
【００３４】
次いで、図７の（ｂ）に示すように、分離したブロック１４を除去し、図７の（ｃ）に示すように、所望のパターンを含む新たなブロック１４′をストッパ部１５により位置決めしつつ梁部１７の上に置く。この場合、新たなブロック１４′は、本実施形態で述べた方法と同様の製造方法により予め準備しておけばよい。
【００３５】
その後、図７の（ｄ）に示すように、梁部１７上の新たなブロック１４′とストッパ部１５とを接着部材で接着する。この場合に、新たなブロック１４′の配置高さが、最初のブロック１４よりも接合部１９の厚さだけ低くなるが、その厚さは通常サブミクロン程度であるから、露光には全く影響を与えない。
【００３６】
このように、交換しようとするパターンを有するブロック１４を接着している接着部材１６をアッシングにより除去し、次いで、そのブロック１４を取り外し、取り外されたブロック１４に対応する位置に存在する梁部１７の上にストッパ部１５により位置決めしつつ新たなブロック１４′を載置し、その後、新たなブロック１４′とストッパ部１５とを接着部材１６で接着するという極めて現実的な方法でブロック１４を交換することによりパターン交換を実現することができるので、パターン交換を容易に実現することができる。
【００３７】
次に、このようなパターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例について説明する。
上述のようなブロック交換を実現するためには、ストッパ部およびブロック接着のためのマージン等、従来のＣＰアパーチャーマスクには必要がなかったものが付加されるが、この付加部分を極力少なくしつつ、ブロック交換の際の誤差を考慮してブロック固定部の寸法を決定することが重要である。
【００３８】
まず、ブロック１４とストッパ部１５とを複数箇所で接着する場合について図８を参照して説明する。
ブロック１４を構成する膜状体（メンブレン）２１の厚さは電子ビームを遮断できる程度の厚さである。５ｅＶ程度の電子ビームを使用する場合、およそ２μｍ程度あれば十分である。接続部１９の厚さはサブミクロン程度あれば十分であり、ＳＯＩウエハの実績から０．２μｍである。
【００３９】
また、ストッパ部１５とブロック１４との間の距離をａとし、梁部１７とブロック１４との重なり部分の幅をｂとすると、ブロック交換の際に新たなブロックが最大ずれたときのマージンを考慮してａ：ｂ＝１：２とする。ａのぶれはメンブレン厚さの１０％として２μｍに対して０．２μｍである。これは、表面加工のドライエッチングにおいて、ＴＥＯＳ膜をマスクにして表層Ｓｉをドライエッチングする際、エッチングするＳｉの側壁にアンダーカットと呼ばれる、ＴＥＯＳ膜下にエッチング部分が回り込む現象が発生することがあり、この回り込み量（アンダーカット量）は、表層Ｓｉ厚さの１０％（片側５％）程度であるからである。アンダーカット量がａの２〜５％であればアンダーカット量分のぶれを吸収することができる。したがって、アンダーカット量が０．２μｍのときはａ＝４〜１０μｍとなるので、これを考慮してａ＝５μｍと設定する。このときｂ＝１０μｍである。
【００４０】
さらに、ブロック１４とストッパ部１５とを複数箇所で接着する場合には、図６の（ｅ）に示すように、ＳｉＯ２膜３２をウエットエッチして接続部１９を形成する際に、エッチング液がストッパ部１５の下に回り込む。このときｂ＝１０μｍの部分のＳｉＯ２膜３２をエッチする半分の量５μｍがストッパ部１５の両側においてエッチング液の回り込みによってエッチングされる。ストッパ部の強度保持のため、ストッパ部１５の幅：残存したＳｉＯ２膜３２の幅（つまり接続部１９の幅）＝５：４とするとストッパ部１５の幅は５０μｍとなる。
【００４１】
次に、ブロック１４とストッパ部１５とを全面で接着する場合について図９を参照して説明する。
この場合には、メンブレンの厚さ、接続部１９の厚さ、ａおよびｂの幅については図８と同様であるが、ＳｉＯ２膜３２をウエットエッチして接続部１９を形成する際に、エッチング液がストッパ部１５の下に回り込まないので、ストッパ部１５の幅が異なる。すなわち、この場合には、ａのアンダーカット０．２μｍがストッパ部１７の幅の数％となるようにストッパ部１５の幅を決定する。そして、０．２μｍが２％であるとするとストッパ部１５の幅は１０μｍとなる。ウェットエッチのエッチングレートがおよそ０．１μｍ／ｍｉｎとすると、接続部１９の幅は８μｍ以上に制御可能であるので、ストッパ部の強度は十分保持できる。
【００４２】
次に、１つのブロック１４のセル１２の個数を変化させた場合のブロック１４の配置およびその際の寸法について説明する。
ＣＰアパーチャーマスクにおいては、電子ビームの偏向を極力小さくする必要があり、そのためにはマスク部１１内の最外周のブロックに外接する円が最小になるようにブロック１４を配置することが好ましい。また、スペアのブロックの作りやすさや、ＣＰアパーチャーマスクに高密度でセル１２を配置することを考慮すると、ブロック１４が正方形となるようにセル１２が配置されていることが好ましい。
【００４３】
ここでは、これらの点を考慮して、１個のＣＰアパーチャーマスクに４００個の正方形のセル１２を配置し、かつ１つのブロック１４が正方形となるようにセル１２を配置した場合について示す。すなわち、１つのブロック１４に配置されるセル１２の数は、１、４、１６、２５、１００、４００の６種類とした。また、１つのセル１２の大きさは一辺が２０μｍとした。電子ビームの大きさは□２０μｍ＋αであるから、ブロック１４内でのセルとセルとの間の幅を５μｍとした。
【００４４】
まず、ブロック１４が１個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１０に示す。なお、ここでは、接着部材１６をブロック１４の周囲の複数箇所に設けた場合の寸法を示す（以下、同じ）。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１１０μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が２１２０μｍ、外接円の直径は２９９８．１μｍであり、図１１のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は２５３６．２μｍとなり擬多角形配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４５】
ブロック１４が４個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１２に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１３５μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が１２７０μｍ、外接円の直径は１７９６．１μｍであり、図１３のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は１５７３．９μｍとなり擬多角形配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。なお、図１２においても、接着部材をブロック１４の周囲の複数箇所に設けた場合の寸法を示しているが、接着部材は省略している。以下の図１４，１６，１８，２０も同様である。
【００４６】
ブロック１４が１６個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１４に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１８５μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が８４５μｍ、外接円の直径は１１９５μｍであり、図１５のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は１２１９．５μｍとなり、正方形配置配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４７】
ブロック１４が２５個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１６に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が２１０μｍとなる。これを図１７に示すように正方形配置した場合には、一辺が７６０μｍ、外接円の直径１０７４．８μｍとなり、擬多角形配置した場合の外接円の直径１１８７．１μｍよりも小さくなる。したがって、正方形配置の場合にマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４８】
ブロック１４が１００個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１８に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が３３５μｍとなる。この場合には、ブロック１４の数が４個であるから、図１９に示すように正方形配置した場合に外接円の直径が最小となることが明らかである。この際の正方形は一辺が５９０μｍ、外接円の直径は８３４．４μｍとなる。
【００４９】
ブロック１４が４００個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図２０に示す。この場合には、ブロック１４が１個であるから、ブロック１４およびブロック固定部の寸法がマスク部１１の寸法となり、正方形の一辺が５０５μｍ、外接円の直径が７１４．２μｍとなる。
【００５０】
この結果をまとめると、表１のようになる。表１に示すように、当然のことながら、１ブロックのセルの数が増加するに従って、最小外接円の直径が小さくなり、電子ビームの偏向距離が小さくなる。また、ハンドリング性が良好となる。この点を考慮すると２５、１００、４００セル／ブロックが選択肢となるが、現実のハンドリングを考慮すると１００、４００セル／ブロックが好ましい。しかし、１ブロックのセルの数が増加するほど、一度に交換するセルの数が多くなり、交換する必要のないセルを交換する数も多くなることから、ブロックを交換するメリットが減少する。この点を考慮すると、４００セル／ブロックはブロックの交換メリットが小さい。したがって、これら全てを考慮すると１００セル／ブロックが好ましい。
【００５１】
【表１】
【００５２】
以上の例では、同数ずつの正方形のセル１２を正方形になるように配置してブロック１４を構成したが、正方形以外の矩形のセルをほぼ同数ずつほぼ正方形になるように配置してもよい。また、セルの形状は矩形に限定されず、他の形状であってもよい。さらに、すべてのブロックのセルの数が同じでなくてもよいし、一つのブロック内のセルの配置は正方形に限定されるものではない。さらにまた、以上の例では、一つのブロック１４内にセル１２が縦横同数ずつ配置されていたが、セルが縦横異なる数で配置されてもよい。マスク部１１が円形のときが中心から外周までの距離が常に等しく電子ビームの偏向距離が最も小さくなると考えられるから、図２１のように、マスク部１１を略円形にして、中央に円形のブロック１４ａを配置し、その周囲に扇形のブロック１４ｂを９つ配置するようにすることも考えられる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ＳＯＩウエハからマスク部を作製したが、これに限るものではない。また、ストッパ部とブロックとをカーボン含有接着部材で接着して、交換する際にアッシングにより接着部材を除去するようにしたが、他の方法、例えば薬剤等で除去可能な接着部材を用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のパターン形状の開口が形成された複数のセルの一部または全部が交換可能であるから、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を交換すればよいから、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。
【００５５】
また、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有する構成とし、前記ブロックを、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能としたので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を含むブロックを交換すればよいから、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。また、接着部材を除去するだけで当該ブロックを取り外すことができ、そこに新たなブロックを取り付ければよいから、ブロックの交換が容易である。
【００５６】
さらに、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することにより露光用転写マスクのパターンを交換するので、露光用転写マスクのパターン交換を現実的かつ容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光用転写マスクが適用されるキャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式の電子線露光装置を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクにおいて、ブロックとストッパ部との間の複数箇所を接着部材で接着した状態を示す図。
【図５】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクの表面加工工程を示す断面図。
【図６】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクの裏面加工工程を示す断面図。
【図７】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクのブロック交換の手順を説明する断面図。
【図８】パターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例を示す断面図。
【図９】パターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例を示す断面図。
【図１０】１ブロックに１つのセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１１】１ブロックに１つのセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１２】１ブロックに４つのセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１３】１ブロックに４つのセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１４】１ブロックに１６のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１５】１ブロックに１６のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１６】１ブロックに２５のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１７】１ブロックに２５のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１８】１ブロックに１００のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１９】１ブロックに１００のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図２０】１ブロックに４００のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図２１】ブロックを円形に配置した例を示す平面図。
【符号の説明】
１；電子銃
２；成形アパーチャーマスク
３；矩形アパーチャー
４，１０；ＣＰアパーチャーマスク
５，１２；セル
６；半導体ウエハ
１１；マスク部
１３；ガイド部
１４；ブロック
１５；ストッパ部
１６；接着部材
１７；梁部
１８；支持部
２１；膜状体（メンブレン）
２２；パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子ビームによる露光に用いられる露光用転写マスクおよび露光転写マスクのパターン交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、パターン形成にリソグラフィー技術が用いられているが、このようなリソグラフィー技術としては、従来より、マスクを用いた縮小投影光リソグラフィー技術が主流である。しかしながら、このような縮小投影光リソグラフィー技術では、高いスループットが得られるものの、数千万円から１億円という極めて高価なマスクセットが必要であり、半導体産業において汎用ＬＳＩから少量多品種生産が主流のシステムＬＳＩへの転換が進められている今日、このような高いマスクコストを回収することは困難である。また、マスク製造期間も１ヶ月と長く、短ＴＡＴ（ｔｕｒｎ−ａｒｏｕｎｄ ｔｉｍｅ）が必須のシステムＬＳＩでは致命傷となる。
【０００３】
このような問題を解決する次世代のリソグラフィー技術として電子ビーム直接描画技術が注目されている。この電子ビーム直接描画技術は、従来の縮小投影光リソグラフィー技術のような高価なマスクを用いることなく０．１５μｍ以下の微細パターンが形成可能であることから、マスクにともなう上記問題点を解決することができる。しかし、電子ビーム直接描画技術は、スループットが低いという欠点がある。
【０００４】
電子ビームリソグラフィー技術におけるスループット向上を実現可能な技術として、キャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式が提案されている。この技術は、繰り返し出現するキャラクターパターンを形成した多数のセルを有するＣＰアパーチャーマスクと称される露光用転写マスクを作成しておき、繰り返しパターン部分において、このＣＰアパーチャーマスクの特定のキャラクターパターンに選択的に電子線を照射して半導体ウエハ上にパターン露光する技術である。これにより、従来の可変成形描画方式等において多数のショット数を要したパターンを一度の照射で露光することができるので、描画速度を著しく上昇させることができ、スループットを大幅に向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなキャラクタープロジェクション方式は、予めＣＰアパーチャーマスクに種々のキャラクターパターンを形成したセルを多数有する構造を採用するため、パターンを変更したい場合や、一部のセルに不具合がある場合等、ＣＰアパーチャーマスク自体を一から製造する必要があり、ＣＰアパーチャーマスクのコストや納期の面で問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、キャラクタープロジェクション法において、パターンを変更したい場合や、一部のセルに不具合がある場合等に対応が可能な露光用転写マスク、およびこの露光用転写マスクにおけるパターン交換方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、前記マスク部において、前記複数のセルの一部または全部が交換可能であることを特徴とする露光用転写マスクを提供する。
【０００８】
このような構成によれば、所定のパターン形状の開口が形成された複数のセルの一部または全部が交換可能であるので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を交換すればよい。このため、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。
【０００９】
上記第１の観点において、前記マスク部は、一または複数のセルを有する一または複数のブロックを有し、各ブロックごとに交換可能とすることができる。これにより、一括して交換するセルの数を任意に設定可能である。また、前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることが好ましい。さらに、前記ブロックは、同数ずつの正方形のセルが正方形に配置されていることが好ましい。これにより、荷電粒子ビームの偏向を極力小さくすることができる。さらにまた、前記マスク部は、主にシリコンで構成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、前記マスク部は、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有し、前記ブロックは、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能であることを特徴とする露光用転写マスクを提供する。
【００１１】
このように、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有する構成とし、前記ブロックを、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能としたので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を含むブロックを交換すればよい。このため、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。また、接着部材を除去するだけで当該ブロックを取り外すことができ、そこに新たなブロックを取り付ければよいので、ブロックの交換を容易に行うことができる。
【００１２】
上記第２の観点において、前記支持部は、前記ブロックを位置決めし、前記接着部材により前記ブロックが接着されるストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部とを有する構造とすることができる。これにより、従前のブロックを取り外した後の新たなブロックを梁部に載せることができ、ストッパにより位置決めされるので、新たなブロックを容易に取り付けることができる、また、前記支持部は、前記ブロックを囲むように設けられ、前記接着部材は、前記ブロックの周囲の全周または複数箇所に設けられる構成とすることができる。さらに、前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることが好ましい。さらにまた、前記ブロックは、同数ずつの正方形のセルが正方形に配置されていることが好ましい。さらにまた、前記ブロックおよび支持部はシリコンで構成され、前記接着部材はカーボンを含有することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の第３の観点では、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクにおけるパターン交換方法であって、前記マスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを位置決めするストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部と、前記ストッパ部と前記ブロックとを接着するカーボンを含有する接着部材とで構成し、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することを特徴とする露光用転写マスクのパターン交換方法を提供する。
【００１４】
このように、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することにより露光用転写マスクのパターンを交換するので、露光用転写マスクのパターン交換を現実的かつ容易に実施することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の露光用転写マスクが適用されるキャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式の電子線露光装置を示す模式図である。
【００１６】
電子ビームを射出する電子銃１の下方には、矩形アパーチャー３が形成された成形アパーチャーマスク２が配置されている。その下方には、繰り返し出現する種々のキャラクターパターンが形成された多数のセル５を有する本発明の露光用転写マスクとして機能するＣＰアパーチャーマスク４が配置されている。ＣＰアパーチャーマスク４の下方には、パターン露光される半導体ウエハ６がステージ（図示せず）上に配置されている。
【００１７】
このようなＣＰ方式の電子線露光装置においては、電子銃１から射出された電子ビームＥＢが成形アパーチャーマスク２の矩形アパーチャー３を通過して成形ビームＳＢとなり、この成形ビームＳＢがＣＰアパーチャーマスク４の所定のキャラクターパターンが形成されたセル５に選択的に照射される。ＣＰアパーチャーマスク４を通過して生成されるビームパターンＢＰは、その下方の半導体ウエハ６上にパターン７として縮小投影される。
【００１８】
このようなＣＰ方式の電子線露光装置を用いることにより、１つのキャラクターパターンを一度の照射で露光することができるため、多数のショットを要した従来の可変成形描画方式に比較して描画速度を著しく高くすることができる。
【００１９】
次に、上述のＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクについて説明する。図２は本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す平面図、図３はその断面図である。
【００２０】
ＣＰアパーチャーマスク１０は、繰り返し出現する互いに異なるキャラクターパターンが形成された４００個のセル１２が形成されたマスク部１１と、このマスク部１１を支持するとともにホルダーのガイドとしての機能を有するガイド部１３とを有している。
【００２１】
マスク部１１は、１００個のセル１２ごとに正方形をなす４つのブロック１４に分割されており、これらブロック１４ごとに交換可能となっている。ブロック１４の周囲には、ブロック１４を位置決めするストッパ部１５が設けられており、ストッパ部１５とブロック１４とは、カーボンを含む接着部材１６により接着されている。ストッパ部１５は、ＳｉＯ２からなる接続部１９を介して梁部１７により支持されている。したがって、ストッパ部１５および梁部１７は、各ブロック１４の支持部として機能する。なお、接着部材１６は、図２では、ブロック１４の全周に設けられているが、図４に示すように、ブロック１４の周囲を複数箇所で接着するようにしてもよい。
【００２２】
ブロック１４はシリコン製の膜状体２１に１００個のセル１２に対応するキャラクターパターン２２が形成されてなっている。ストッパ部１５および梁部１７もシリコンで形成されており、マスク部１１は後述するようにシリコンウエハをエッチングおよび機械加工することにより形成される。
【００２３】
このようなＣＰアパーチャーマスク１０は、成形アパーチャーマスクの矩形アパーチャーで成形された成形ビームＳＢが所定のセル１２に選択的に照射され、そのキャラクターパターンを通過して生成されたビームパターンを半導体ウエハ上に縮小投影する。
【００２４】
なお、１つのＣＰアパーチャーマスクのセルの数は４００個に限らない。また、後述するように、１つのブロックに含まれるセルの数も１００個に限定されることはない。
【００２５】
次に、このようなＣＰアパーチャーマスク１０の製造方法について説明する。図５および図６は、ＣＰアパーチャーマスク１０の製造工程を説明するための断面図であり、図５は表面加工工程を示し、図６は裏面加工工程を示す。
【００２６】
まず、図５の（ａ）〜（ｆ）を参照して表面加工工程について説明する。
最初に、図５の（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ３１を準備する。このＳＯＩウエハ３１は、その表面近くにＳｉＯ２膜３２が形成され、これにより表層Ｓｉ部３１ａと本体Ｓｉ部３１ｂとに分離されている。ＳＯＩウエハ全体の厚さは７２５μｍ程度あれば十分である。表層Ｓｉ部３１ａの厚さは電子ビームを完全に遮断できる厚さが必要で、５ｅＶ程度の電子ビームを使用する場合は、およそ２μｍ以上必要である。また、ＳｉＯ２膜は現在実用化されているサブミクロン程度の厚さで十分である。
【００２７】
次いで、図５の（ｂ）に示すように、表層Ｓｉ部３１ａの上面にＴＥＯＳ膜３３を成膜し、その上にフォトレジスト膜３４を形成し、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジスト膜３４に、所定のパターンを形成する。引き続き、図５の（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３４をマスクとしてＴＥＯＳ膜３３をドライエッチングし、さらに図５の（ｄ）に示すようにフォトレジスト膜３４をアッシングして除去する。また、パターニングにおいては、電子線描画を用いてパターニングしてもよく、その場合は電子線用レジストをＴＥＯＳ膜３３の上に塗布し、電子線描画でパターンを形成する。引き続き、電子線用レジストをマスクとしてＴＥＯＳ膜３３をエッチングし、さらに電子線用レジストを酸素プラズマアッシングを用いてアッシング除去する。
【００２８】
その後、図５の（ｅ）に示すように、ＴＥＯＳ膜３３をマスクとして表層Ｓｉ部３１ａをエッチングして図３に対応するパターン２２を形成する。このときＳｉＯ２膜３２がストッパ層として機能する。パターン形成後、図５の（ｆ）に示すように、ＴＥＯＳ膜３３をアッシングするとともに、パターン保護膜３５を形成する。
【００２９】
次に、図６の（ａ）〜（ｅ）を参照して裏面加工工程について説明する。
図６の（ａ）に示すように、表面加工が終了したウエハを上下逆にして配置する。次いで、図６の（ｂ）に示すように、ドリル加工、ブラスト加工などの機械加工で、本体Ｓｉ部３１ｂの梁部形成予定部分以外の部分に深穴３７を形成する。この深穴は５００μｍ以上の深さが好ましく、６００μｍ以上がさらに好ましい。引き続き、図６の（ｃ）に示すように、ドライエッチングにより本体Ｓｉ部３１ｂの梁部形成予定部分以外の部分を完全に除去して梁部１７を形成する。
【００３０】
その後、図６の（ｄ）に示すように、パターン保護膜３５を除去し、ブロック１４の分離予定部分を接着部材１６で固定する。その後、図６の（ｅ）に示すように、ウエットエッチングにより接続部１９を残してＳｉＯ２膜３２を除去することにより、図３に示す状態の交換可能なブロック１４を有するＣＰアパーチャーマスク１０が形成される。
【００３１】
このように、表面にドライエッチングによりマスクパターンを形成し、裏面を機械加工とエッチング（ドライ、ウェット）を併用し加工することにより、迅速にＣＰアパーチャーマスクを製造することができる。
【００３２】
次に、このようなＣＰアパーチャーマスク１０のパターンを交換する方法について図７を参照して説明する。
本実施形態においては、互いに異なるキャラクターパターンが形成されたセル１２を１００個まとめて交換可能なブロック１４としているので、このブロック１４を交換することにより所望のパターンの交換を実現する。
【００３３】
まず、図３に示す状態のＣＰアパーチャーマスク１０において、図７の（ａ）に示すように、交換しようとするブロック１４の接着部材１６をアッシング等により除去してブロック１４を分離し、梁部１７の上に落下させる。
【００３４】
次いで、図７の（ｂ）に示すように、分離したブロック１４を除去し、図７の（ｃ）に示すように、所望のパターンを含む新たなブロック１４′をストッパ部１５により位置決めしつつ梁部１７の上に置く。この場合、新たなブロック１４′は、本実施形態で述べた方法と同様の製造方法により予め準備しておけばよい。
【００３５】
その後、図７の（ｄ）に示すように、梁部１７上の新たなブロック１４′とストッパ部１５とを接着部材で接着する。この場合に、新たなブロック１４′の配置高さが、最初のブロック１４よりも接合部１９の厚さだけ低くなるが、その厚さは通常サブミクロン程度であるから、露光には全く影響を与えない。
【００３６】
このように、交換しようとするパターンを有するブロック１４を接着している接着部材１６をアッシングにより除去し、次いで、そのブロック１４を取り外し、取り外されたブロック１４に対応する位置に存在する梁部１７の上にストッパ部１５により位置決めしつつ新たなブロック１４′を載置し、その後、新たなブロック１４′とストッパ部１５とを接着部材１６で接着するという極めて現実的な方法でブロック１４を交換することによりパターン交換を実現することができるので、パターン交換を容易に実現することができる。
【００３７】
次に、このようなパターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例について説明する。
上述のようなブロック交換を実現するためには、ストッパ部およびブロック接着のためのマージン等、従来のＣＰアパーチャーマスクには必要がなかったものが付加されるが、この付加部分を極力少なくしつつ、ブロック交換の際の誤差を考慮してブロック固定部の寸法を決定することが重要である。
【００３８】
まず、ブロック１４とストッパ部１５とを複数箇所で接着する場合について図８を参照して説明する。
ブロック１４を構成する膜状体（メンブレン）２１の厚さは電子ビームを遮断できる程度の厚さである。５ｅＶ程度の電子ビームを使用する場合、およそ２μｍ程度あれば十分である。接続部１９の厚さはサブミクロン程度あれば十分であり、ＳＯＩウエハの実績から０．２μｍである。
【００３９】
また、ストッパ部１５とブロック１４との間の距離をａとし、梁部１７とブロック１４との重なり部分の幅をｂとすると、ブロック交換の際に新たなブロックが最大ずれたときのマージンを考慮してａ：ｂ＝１：２とする。ａのぶれはメンブレン厚さの１０％として２μｍに対して０．２μｍである。これは、表面加工のドライエッチングにおいて、ＴＥＯＳ膜をマスクにして表層Ｓｉをドライエッチングする際、エッチングするＳｉの側壁にアンダーカットと呼ばれる、ＴＥＯＳ膜下にエッチング部分が回り込む現象が発生することがあり、この回り込み量（アンダーカット量）は、表層Ｓｉ厚さの１０％（片側５％）程度であるからである。アンダーカット量がａの２〜５％であればアンダーカット量分のぶれを吸収することができる。したがって、アンダーカット量が０．２μｍのときはａ＝４〜１０μｍとなるので、これを考慮してａ＝５μｍと設定する。このときｂ＝１０μｍである。
【００４０】
さらに、ブロック１４とストッパ部１５とを複数箇所で接着する場合には、図６の（ｅ）に示すように、ＳｉＯ２膜３２をウエットエッチして接続部１９を形成する際に、エッチング液がストッパ部１５の下に回り込む。このときｂ＝１０μｍの部分のＳｉＯ２膜３２をエッチする半分の量５μｍがストッパ部１５の両側においてエッチング液の回り込みによってエッチングされる。ストッパ部の強度保持のため、ストッパ部１５の幅：残存したＳｉＯ２膜３２の幅（つまり接続部１９の幅）＝５：４とするとストッパ部１５の幅は５０μｍとなる。
【００４１】
次に、ブロック１４とストッパ部１５とを全面で接着する場合について図９を参照して説明する。
この場合には、メンブレンの厚さ、接続部１９の厚さ、ａおよびｂの幅については図８と同様であるが、ＳｉＯ２膜３２をウエットエッチして接続部１９を形成する際に、エッチング液がストッパ部１５の下に回り込まないので、ストッパ部１５の幅が異なる。すなわち、この場合には、ａのアンダーカット０．２μｍがストッパ部１７の幅の数％となるようにストッパ部１５の幅を決定する。そして、０．２μｍが２％であるとするとストッパ部１５の幅は１０μｍとなる。ウェットエッチのエッチングレートがおよそ０．１μｍ／ｍｉｎとすると、接続部１９の幅は８μｍ以上に制御可能であるので、ストッパ部の強度は十分保持できる。
【００４２】
次に、１つのブロック１４のセル１２の個数を変化させた場合のブロック１４の配置およびその際の寸法について説明する。
ＣＰアパーチャーマスクにおいては、電子ビームの偏向を極力小さくする必要があり、そのためにはマスク部１１内の最外周のブロックに外接する円が最小になるようにブロック１４を配置することが好ましい。また、スペアのブロックの作りやすさや、ＣＰアパーチャーマスクに高密度でセル１２を配置することを考慮すると、ブロック１４が正方形となるようにセル１２が配置されていることが好ましい。
【００４３】
ここでは、これらの点を考慮して、１個のＣＰアパーチャーマスクに４００個の正方形のセル１２を配置し、かつ１つのブロック１４が正方形となるようにセル１２を配置した場合について示す。すなわち、１つのブロック１４に配置されるセル１２の数は、１、４、１６、２５、１００、４００の６種類とした。また、１つのセル１２の大きさは一辺が２０μｍとした。電子ビームの大きさは□２０μｍ＋αであるから、ブロック１４内でのセルとセルとの間の幅を５μｍとした。
【００４４】
まず、ブロック１４が１個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１０に示す。なお、ここでは、接着部材１６をブロック１４の周囲の複数箇所に設けた場合の寸法を示す（以下、同じ）。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１１０μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が２１２０μｍ、外接円の直径は２９９８．１μｍであり、図１１のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は２５３６．２μｍとなり擬多角形配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４５】
ブロック１４が４個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１２に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１３５μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が１２７０μｍ、外接円の直径は１７９６．１μｍであり、図１３のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は１５７３．９μｍとなり擬多角形配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。なお、図１２においても、接着部材をブロック１４の周囲の複数箇所に設けた場合の寸法を示しているが、接着部材は省略している。以下の図１４，１６，１８，２０も同様である。
【００４６】
ブロック１４が１６個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１４に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が１８５μｍとなる。これを正方形配置した場合には、一辺が８４５μｍ、外接円の直径は１１９５μｍであり、図１５のように擬多角形配置した場合には、外接円の直径は１２１９．５μｍとなり、正方形配置配置をすることによりマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４７】
ブロック１４が２５個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１６に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が２１０μｍとなる。これを図１７に示すように正方形配置した場合には、一辺が７６０μｍ、外接円の直径１０７４．８μｍとなり、擬多角形配置した場合の外接円の直径１１８７．１μｍよりも小さくなる。したがって、正方形配置の場合にマスク部１１の外接円の直径が最小となる。
【００４８】
ブロック１４が１００個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図１８に示す。図示するように、この場合には、１つのブロック１４およびブロック固定部を含めて一辺が３３５μｍとなる。この場合には、ブロック１４の数が４個であるから、図１９に示すように正方形配置した場合に外接円の直径が最小となることが明らかである。この際の正方形は一辺が５９０μｍ、外接円の直径は８３４．４μｍとなる。
【００４９】
ブロック１４が４００個のセル１２から構成されている場合について、ブロック１４およびブロック固定部の寸法を図２０に示す。この場合には、ブロック１４が１個であるから、ブロック１４およびブロック固定部の寸法がマスク部１１の寸法となり、正方形の一辺が５０５μｍ、外接円の直径が７１４．２μｍとなる。
【００５０】
この結果をまとめると、表１のようになる。表１に示すように、当然のことながら、１ブロックのセルの数が増加するに従って、最小外接円の直径が小さくなり、電子ビームの偏向距離が小さくなる。また、ハンドリング性が良好となる。この点を考慮すると２５、１００、４００セル／ブロックが選択肢となるが、現実のハンドリングを考慮すると１００、４００セル／ブロックが好ましい。しかし、１ブロックのセルの数が増加するほど、一度に交換するセルの数が多くなり、交換する必要のないセルを交換する数も多くなることから、ブロックを交換するメリットが減少する。この点を考慮すると、４００セル／ブロックはブロックの交換メリットが小さい。したがって、これら全てを考慮すると１００セル／ブロックが好ましい。
【００５１】
【表１】
以上の例では、同数ずつの正方形のセル１２を正方形になるように配置してブロック１４を構成したが、正方形以外の矩形のセルをほぼ同数ずつほぼ正方形になるように配置してもよい。また、セルの形状は矩形に限定されず、他の形状であってもよい。さらに、すべてのブロックのセルの数が同じでなくてもよいし、一つのブロック内のセルの配置は正方形に限定されるものではない。さらにまた、以上の例では、一つのブロック１４内にセル１２が縦横同数ずつ配置されていたが、セルが縦横異なる数で配置されてもよい。マスク部１１が円形のときが中心から外周までの距離が常に等しく電子ビームの偏向距離が最も小さくなると考えられるから、図２１のように、マスク部１１を略円形にして、中央に円形のブロック１４ａを配置し、その周囲に扇形のブロック１４ｂを９つ配置するようにすることも考えられる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ＳＯＩウエハからマスク部を作製したが、これに限るものではない。また、ストッパ部とブロックとをカーボン含有接着部材で接着して、交換する際にアッシングにより接着部材を除去するようにしたが、他の方法、例えば薬剤等で除去可能な接着部材を用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のパターン形状の開口が形成された複数のセルの一部または全部が交換可能であるから、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を交換すればよいから、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。
【００５５】
また、所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを支持する支持部と、前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材とを有する構成とし、前記ブロックを、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能としたので、パターンを変更したい場合や一部のパターンに不具合がある場合に、その部分を含むブロックを交換すればよいから、新たな露光用転写マスクを製造する必要がなく、新たな露光用転写マスクのコストや納期等の問題を解消することができる。また、接着部材を除去するだけで当該ブロックを取り外すことができ、そこに新たなブロックを取り付ければよいから、ブロックの交換が容易である。
【００５６】
さらに、交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材をアッシングにより除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することにより露光用転写マスクのパターンを交換するので、露光用転写マスクのパターン交換を現実的かつ容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光用転写マスクが適用されるキャラクタープロジェクション（ＣＰ）方式の電子線露光装置を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクを示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るＣＰアパーチャーマスクにおいて、ブロックとストッパ部との間の複数箇所を接着部材で接着した状態を示す図。
【図５】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクの表面加工工程を示す断面図。
【図６】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクの裏面加工工程を示す断面図。
【図７】ＣＰ方式の電子線露光装置に適用される本実施形態のＣＰアパーチャーマスクのブロック交換の手順を説明する断面図。
【図８】パターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例を示す断面図。
【図９】パターン交換のためのブロック交換を実現可能なブロック固定部の寸法例を示す断面図。
【図１０】１ブロックに１つのセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１１】１ブロックに１つのセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１２】１ブロックに４つのセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１３】１ブロックに４つのセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１４】１ブロックに１６のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１５】１ブロックに１６のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１６】１ブロックに２５のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１７】１ブロックに２５のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図１８】１ブロックに１００のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図１９】１ブロックに１００のセルを搭載した際の外接円の直径が最小になるブロックの配置を示す平面図。
【図２０】１ブロックに４００のセルを搭載した際のブロックおよびブロック固定部の寸法を示す平面図。
【図２１】ブロックを円形に配置した例を示す平面図。
【符号の説明】
１；電子銃
２；成形アパーチャーマスク
３；矩形アパーチャー
４，１０；ＣＰアパーチャーマスク
５，１２；セル
６；半導体ウエハ
１１；マスク部
１３；ガイド部
１４；ブロック
１５；ストッパ部
１６；接着部材
１７；梁部
１８；支持部
２１；膜状体（メンブレン）
２２；パターン
Claims (12)
- 所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、
前記マスク部において、前記複数のセルの一部または全部が交換可能であることを特徴とする露光用転写マスク。 - 前記マスク部は、一または複数のセルを有する一または複数のブロックを有し、各ブロックごとに交換可能であることを特徴とする請求項１に記載の露光用転写マスク。
- 前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の露光用転写マスク。
- 前記ブロックは、ほぼ同数ずつの矩形のセルがほぼ正方形になるように配置されてなることを特徴とする請求項３に記載の露光用転写マスク。
- 前記マスク部は、主にシリコンで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の露光用転写マスク。
- 所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクであって、
前記マスク部は、
一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、
前記ブロックを支持する支持部と、
前記ブロックと前記支持部とを接着し、かつ除去可能な接着部材と
を有し、
前記ブロックは、前記接着部材を除去することにより除去され、新たなブロックに交換可能であることを特徴とする露光用転写マスク。 - 前記支持部は、前記ブロックを位置決めし、前記接着部材により前記ブロックが接着されるストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部とを有することを特徴とする請求項６に記載の露光用転写マスク。
- 前記支持部は、前記ブロックを囲むように設けられ、前記接着部材は、前記ブロックの周囲の全周または複数箇所に設けられることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の露光用転写マスク。
- 前記ブロックは、前記マスク部内の最外周のブロックに外接する円が最小になるように配置されていることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の露光用転写マスク。
- 前記ブロックは、ほぼ同数ずつの矩形のセルがほぼ正方形になるように配置されてなることを特徴とする請求項９に記載の露光用転写マスク。
- 前記ブロックおよび支持部は主にシリコンで構成され、前記接着部材はカーボンを含有することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の露光用転写マスク。
- 所定パターン形状の開口が形成された複数のセルを備えたマスク部を有し、前記いずれかのセルに荷電粒子ビームが照射された際にそのパターンに応じて荷電粒子ビームを透過し、被処理基板にそのセルのパターンを転写し、被処理基板上に露光パターンを形成する露光用転写マスクにおけるパターン交換方法であって、
前記マスク部を、一または複数のセルを有する一または複数のブロックと、前記ブロックを位置決めするストッパ部と、該ストッパ部を支持し、前記ブロックの一部と重なるように設けられた梁部と、前記ストッパ部と前記ブロックとを接着する接着部材とで構成し、
交換しようとするパターンを有するブロックを接着している接着部材を除去し、次いで、そのブロックを取り外し、取り外されたブロックに対応する位置に存在する梁部の上に新たなブロックを載置し、その後、新たなブロックとストッパ部とを接着部材で接着することを特徴とする露光用転写マスクのパターン交換方法。
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