【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステンシルマスク及び該ステンシルマスクを使用した転写方法に係り、特に、半導体集積回路を形成すべく、半導体基板上に形成されたレジスト層に電子ビームで等倍転写するために使用されるステンシルマスク及び該ステンシルマスクを使用した転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の集積度を向上させるべく、電子ビームにより描画（転写）する方法が多用されている。この電子ビーム描画法に使用されるステンシルマスクについては、各種の改善がなされており、高精度化が志向されている。
【０００３】
たとえば、このような従来のステンシルマスクについて、図９によってその描画（転写）方法を説明する。この例においては、マスクパターンは４分割されており、４回に分けてウェーハ２のレジスト層に転写される。
【０００４】
すなわち、ステンシルマスクはパターン精度を向上させるべく、マスク１のパターン領域３が極力薄くなるように構成されている。一方、マスク１のパターン領域３が薄いと、機械的な強度が不足するので、所定面積に区切って所定間隔で補強の梁４、４…が設けられている。ところが、この梁４がマスクパターンの一部を覆ってしまうと所望のパターンの転写が行なえない。そこで、マスクパターンを複数に分割し、複数回に分けてウェーハ２のレジスト層に転写している。
【０００５】
図示の例では、所望のパターンは「ＬＥＥＰ」の文字である、そして、この「ＬＥＥＰ」の文字パターンを４分割し、いずれのマスク１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄにおいてもパターンが梁４と干渉しないように配置している。図示のように、１ａ、１ｂの順で４分割された文字パターンが重ね合わせ転写され、１ｄの転写で所望の文字パターン「ＬＥＥＰ」が完成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のマスク１を使用して転写を行なう方法では、転写回数が多く、スループットが低いという問題がある。また、アライメントの際に顕微鏡の光軸をマスク１に対して傾けて読み取り、位置合わせする転写方法を採用した場合、梁４が邪魔になるという問題がある。更に、電子銃より所定の断面形状（たとえば径が０．４μｍ）の電子ビームを出射させ、電子ビームがマスク１の面を走査する場合に、走査のロスも大きい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハ上のレジスト層に高精度でかつ高いスループットの転写が行なえるステンシルマスク及び該ステンシルマスクを使用した転写方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、荷電粒子が通過可能なマスクパターン状の開口を有するステンシルマスクにおいて、前記ステンシルマスクには、所定厚さのウェーハであるマスク本体に、長さが該マスクのパターン領域の略全長に及び、かつ所定幅を有する平面形状が細長矩形の薄膜部分が所定間隔をもって平行に複数個所、該マスクパターン領域の略全幅に及んで設けられており、前記薄膜部分同士の間の前記所定間隔は、前記薄膜部分の前記所定幅の整数倍であり、該薄膜部分に前記マスクパターン状の開口が形成されていることを特徴とするステンシルマスクを提供する。
【０００９】
本発明によれば、ステンシルマスクには細長矩形の薄膜部分が所定間隔をもって平行に複数個所設けられ、また、薄膜部分同士の間の間隔が薄膜部分の幅の整数倍であるので、ステンシルマスクのパターン領域の機械的な強度が確保できるとともに、マスクパターンの分割数を最低限にすることができる。これにより、高精度でかつ高いスループットの転写が行なえる。
【００１０】
本発明において、前記薄膜部分同士の間の前記所定間隔は、前記薄膜部分の前記所定幅の１倍であることが好ましい。このように、薄膜部分同士の間隔と薄膜部分の幅を等しくすれば、マスクパターンの分割数を２とすることができる。これにより、高精度でかつ高いスループットの転写が行なえる。
【００１１】
また、本発明において、それぞれの前記薄膜部分に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであり、該２種類のマスクパターンが前記マスクのパターン領域に同数配されることが好ましい。このように、２種類の相補的なマスクパターンに分割することとすれば、たとえば、ドーナツパターンのように単一のマスクでは開口（スリット）を形成できないような場合にも対応できる。
【００１２】
すなわち、図１０（ａ）に示されるようなマスクパターンは、単一のマスクを使用して転写が可能である。これに対し、図１０（ｂ）に示されるようなマスクパターンはドーナツパターンの中央部分の支持ができず、２以上のマスクパターンを組み合わせて使用する必要がある。本発明は、このようなマスクパターンに適用される場合にその特徴が発揮できる。
【００１３】
また、本発明において、前記２種類のマスクパターンが交互に隣接して設けられることが好ましい。このように、２種類のマスクパターンを交互に隣接して設ければ、２種類のマスクパターンの転写の際のウェーハの移動距離が少なくなり、スループットの向上に寄与できる。
【００１４】
また、本発明において、前記薄膜部分の表面は前記マスク本体の表面と面一に形成されており、前記薄膜部分の裏面の四周の縁より前記マスク本体の裏面に向かってテーパ部が形成されていることが好ましい。このようなテーパ部を形成すれば、たとえば、アライメントの際に顕微鏡の光軸をマスクに対して傾けて読み取り、位置合わせする転写方法を採用した場合でも、マスク本体のパターンの際が邪魔になるという問題がない。
【００１５】
また、本発明は、上記に記載のステンシルマスクをウェーハに近接配置するとともに、電子銃より所定の断面形状の電子ビームを出射させ、該電子ビームが前記ステンシルマスクの裏面を走査するように電子ビームを偏向させて前記ステンシルマスクに形成されたマスクパターンを前記ウェーハ上のレジスト層に転写する転写方法であって、該電子ビームが前記ステンシルマスクの裏面のうち前記薄膜部分のみを走査するように制御することを特徴とする転写方法を提供する。
【００１６】
本発明によれば、電子ビームがステンシルマスクの裏面のうち薄膜部分のみを走査するように制御するので、電子ビームがマスクの面を走査する場合の走査のロスを最小限に抑えることができる。これにより、高いスループットの転写が行なえる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るステンシルマスク及び該ステンシルマスクを使用した転写方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００１８】
図６は電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、ステンシルマスク３０とから構成されている。
【００１９】
前記ステンシルマスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウェーハ４０に近接するように（ステンシルマスク３０の表面（図では下面）とウェーハ４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、ステンシルマスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、ステンシルマスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウェーハ４０上のレジスト層４２に照射される。なお、ステンシルマスク３０は、所定厚さのウェーハであるマスク本体３０Ａと、マスク本体３０Ａより板厚に形成されマスク本体３０Ａの周縁に窓枠状に形成される枠体３０Ｂとよりなる。
【００２０】
また、走査手段２０は、図７に示されるように電子ビーム１５がステンシルマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、ステンシルマスク３０のマスクパターンがウェーハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【００２１】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図８に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウェーハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウェーハ４０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウェーハステージ７０が設けられている。ウェーハステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウェーハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウェーハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。なお、８０は、ステンシルマスク３０をＸ方向及びＹ方向に移動させることができるマスクステージである。
【００２２】
ところで、ウェーハはそれぞれマスクパターンの異なる複数のマスクを用いて複数回露光され、これにより集積回路が形成される。そして、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるようにマスクとウェーハとを相対的に位置合わせを行う必要がある。
【００２３】
図１は本発明に係るステンシルマスク３０の一例の概略構成図である。ただし、枠体３０Ｂ及び後述するテーパ部３４の図示は省略されている。
【００２４】
図示のステンシルマスク３０のマスク本体３０Ａの厚さは５２５μｍであり、パターン領域サイズは４６ｍｍ角である。薄膜部分３２は、長さがステンシルマスク３０のパターン領域の全長に近い４０ｍｍであり、かつ所定幅５ｍｍを有する平面形状が細長矩形であり、この薄膜部分３２が所定間隔５ｍｍをもって平行に４個所、このマスクパターン領域の全幅に近い３５ｍｍに及んで設けられている。薄膜部分３２、３２同士の間の所定間隔は、薄膜部分３２の所定幅と同一（１倍）であり、この薄膜部分３２にマスクパターン状の開口が形成されている。
【００２５】
このそれぞれの薄膜部分３２−１、３２−２、３２−３及び３２−４に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであり、この２種類のマスクパターンがマスクのパターン領域に同数配される。図示の例では、この２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）が交互に隣接して設けられている。すなわち、薄膜部分３２−１、３２−３には第一のマスクパターンが、薄膜部分３２−２、３２−４には第二のマスクパターンが、それぞれ設けられている。
【００２６】
薄膜部分３２の厚さは、たとえば、０．３μｍとすることができる。このように構成するには、マスク本体３０Ａをシリコン（厚さ約５２５μｍ）上にＳｉＣ膜をＣＶＤ（厚さ約０．３μｍ）により形成しておき、薄膜部分３２においてのみシリコン層をエッチングにより除去すればよい。
【００２７】
図示のようなステンシルマスク３０は、１０ｍｍ角サイズのＩＣチップを１６枚取りできることを前提とした構成のものである。
【００２８】
図２は本発明に係るステンシルマスク３０の他の一例の概略構成図である。ただし、説明の便宜のため、縦方向の薄膜部分３２のサイズは縮小して表示してある。図示の例において、図１と異なり、マスク本体３０Ａには薄膜部分３２が８箇所形成されている。また、テーパ部３４及び薄膜部分３２における２種類のマスクパターンが図示されている。
【００２９】
図２のステンシルマスク３０は、図１と同様に、ウェーハであるマスク本体３０Ａに、長さがマスクのパターン領域の略全長に及び、かつ所定幅を有する平面形状が細長矩形の薄膜部分３２が所定間隔Ｗｃをもって平行に複数個所、このマスクパターン領域の略全幅に及んで設けられており、薄膜部分３２同士の間の所定間隔Ｗｃは、薄膜部分３２の所定幅と同一（１倍）であり、この薄膜部分３２にマスクパターン状の開口が形成されている。そして、それぞれの薄膜部分３２、３２…に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであり、該２種類のマスクパターンがマスクのパターン領域に同数（４個ずつ）配されている。
【００３０】
この２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）は、交互に隣接して設けられている。第一のマスクパターンと第二のマスクパターンとを重ね合わせた場合に、ドーナツパターンが形成されるようになっている。
【００３１】
薄膜部分３２の表面（図では裏面に該当する）はマスク本体３０Ａの表面と面一に形成されており（円内の拡大断面図参照）、薄膜部分３２の裏面（図では表面に該当する）の四周の縁よりマスク本体３０Ａの裏面に向かってテーパ部３４が形成されている（円内の拡大断面図参照）。
【００３２】
このようなテーパ部３４を形成するには、マスク本体３０Ａのシリコン層を、ウェットエッチング液、たとえば、水酸化カリウム、ヒドラジン等のアルカリ溶液を加熱したものによりエッチングすればよい。なお、ウェットエッチング以外に、ドライエッチングを採用してもよい。シリコン層の結晶方位を適正に配することにより、図示のようなテーパ部３４の形状が形成できる。
【００３３】
図３は本発明に係るステンシルマスク３０の更に他の一例の概略構成図である。ただし、説明の便宜のため、縦方向の薄膜部分３２のサイズは縮小して表示してある。図示の例において、図１、図２と異なり、薄膜部分３２同士の間の所定間隔は、薄膜部分３２の所定幅Ｗｃの整数倍（２倍）である２Ｗｃとなっている。
【００３４】
また、それぞれの薄膜部分３２、３２…に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであるが、この２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）は、交互に隣接して設けられておらず第一のマスクパターンが連続して設けられている。図示を省略した第二のマスクパターンは、図の右方に連続して設けられている。そして、第一のマスクパターンと第二のマスクパターンとを重ね合わせた場合に、ドーナツパターンが形成されるようになっている。その他の図１、図２と同一・類似の構成については、説明を省略する。
【００３５】
このような構成とする理由は、薄膜部分３２の所定幅Ｗｃが小さい場合に、薄膜部分３２同士の間の所定間隔Ｗｃを薄膜部分３２の所定幅Ｗｃと同一（１倍）とするとこの部分の機械的な強度が不足する懸念があるからである。
【００３６】
また、２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）を、交互に隣接して設けず、第一のマスクパターン及び第二のマスクパターンをそれぞれ連続して設ける構成も採用できる旨を例示するものである。この構成のステンシルマスク３０を使用した転写方法の詳細は後述する。
【００３７】
次に、本発明に係るステンシルマスクを使用した転写方法について説明する。図４は、この転写方法を説明する概念図である。この例においては、図２に示されるステンシルマスク３０が使用されている。同図の上部にマスクパターンの上半分が図示されている。そして、１回目の転写から順次転写が繰り返される毎の転写されたマスクパターンが図示されている。同図では、各回の転写において、その回に転写されるパターンのみ塗り潰しで表示し、既に転写済みのパターンは破線で表示してある。
【００３８】
先ず、１回目の転写において、マスクパターンと同一の形状が転写される。２回目の転写においては、ステンシルマスク３０がウェーハに対して１ピッチ分（図２のＷｃだけ）右方に相対移動し、転写がなされる。なお、実際には、ステンシルマスク３０は固定されており、ウェーハが１ピッチ分（図２のＷｃだけ）左方に移動する。
【００３９】
以下、３回目、４回目と繰り返されることにより、順次ドーナツパターンが形成されていく。なお、５回目以降は図示を省略してある。このように、本発明に係るステンシルマスクを使用した転写方法を採用することにより、高精度でかつ高いスループットの転写が行なえる。すなわち、マスク本体３０Ａに、所定幅Ｗｃを有する薄膜部分３２が所定間隔Ｗｃをもって平行に設けられており、この薄膜部分３２にマスクパターン状の開口が形成されているので、所定ピッチＷｃの送りを繰り返すことにより精度良く転写が行なえる。
【００４０】
次に、本発明の他の態様のステンシルマスク、具体的には図３に示されるステンシルマスク３０を使用した転写方法について説明する。この転写方法では１回目の転写後、ウェーハを１ピッチ分（図３のＷｃだけ）左方に移動させ２回目の転写を行い、更に、ウェーハを１ピッチ分左方に移動させ３回目の転写を行なう。これにより、ウェーハのパターン領域のうち左半分に第一のマスクパターンが、右半分に第二のマスクパターンが転写されることになる。
【００４１】
次いで、ウェーハをパターン領域幅の約半分だけ左方又は右方に移動させて転写を行い、転写済みの第一のパターンに第二のマスクパターンが重なるように転写を行なう。同様に、転写済みの第二のパターンに第一のマスクパターンが重なるように転写を行なう。このように繰り返すことにより、ウェーハの全パターン領域の転写が完了する。
【００４２】
次に、図５により本発明に係る転写方法について説明する。この転写方法は、図６及び図８に示されるように、ステンシルマスク３０をウェーハ４０に近接配置するとともに、電子銃１２より所定の断面形状の電子ビーム１５を出射させ、この電子ビーム１５がステンシルマスク３０の裏面（図では上面）を走査するように電子ビーム１５を偏向させてステンシルマスク３０に形成されたマスクパターンをウェーハ４０上のレジスト層４２に転写する転写方法である。
【００４３】
そして、本発明の特徴とする所は、図５に示されるように、電子ビーム１５がステンシルマスク３０の裏面のうち薄膜部分３２のみを走査するように制御することにある。
【００４４】
従来の転写方法では、図７に示されるように、走査手段２０により、電子ビーム１５がステンシルマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御していた。これに対し、本発明に係る転写方法では、薄膜部分３２、３２同士の間をスキップして、電子ビーム１５がステンシルマスク３０の薄膜部分３２のみを走査するので、スループットが実質的に２倍になるという効果が得られる。更に、図３に示されるステンシルマスク３０を使用した場合には、スループットが実質的に３倍になるという効果が得られる。
【００４５】
また、薄膜部分３２以外をスキップして、電子ビーム１５がステンシルマスク３０の薄膜部分３２のみを走査する制御において、薄膜部分３２同士の間の間隔が薄膜部分３２の幅Ｗｃの整数倍であるので、制御が容易となる。
【００４６】
以上、本発明に係るステンシルマスク及び該ステンシルマスクを使用した転写方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００４７】
たとえば、本実施形態では、マスク本体３０Ａをシリコン上にＳｉＣ膜を蒸着により形成した構成としたが、これ以外の材質とすることも任意である。たとえば、導電性膜としてＣｒ膜又はＣｒ／Ｃｒ２ Ｏ３ 膜を使用することもできる。また、Ｘ線マスク用のダイヤモンド、等も適用可能であるシリコンを用いてもよい。
【００４８】
また、本実施形態で示した薄膜部分３２の平面形状、膜厚等も例示であり、これ以外の適宜の数値を採用することは可能である。
【００４９】
更に、本発明は電子ビーム露光用の等倍ステンシルマスクを前提になされているが、４倍のステンシルマスク、又は、２５倍、６０倍のステンシルマスクにも同様に適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るステンシルマスクによれば、このステンシルマスクには細長矩形の薄膜部分が所定間隔をもって平行に複数個所設けられ、また、薄膜部分同士の間の間隔が薄膜部分の幅の整数倍であるので、ステンシルマスクのパターン領域の機械的な強度が確保できるとともに、マスクパターンの分割数を最低限にすることができる。これにより、高精度でかつ高いスループットの転写が行なえる。
【００５１】
また、本発明に係るステンシルマスクを使用した転写方法によれば、電子ビームがステンシルマスクの裏面のうち薄膜部分のみを走査するように制御するので、電子ビームがマスクの面を走査する場合の走査のロスを最小限に抑えることができる。これにより、高いスループットの転写が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステンシルマスクの一例の概略構成図
【図２】本発明に係るステンシルマスクの他の一例の概略構成図
【図３】本発明に係るステンシルマスクの更に他の一例の概略構成図
【図４】本発明に係るステンシルマスクを使用した転写方法を説明する概念図
【図５】本発明に係る転写方法を説明する概念図
【図６】電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図
【図７】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図８】電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【図９】従来のステンシルマスクの描画（転写）方法を示す概略図
【図１０】マスクパターンの例を示す概略図
【符号の説明】
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３０…ステンシルマスク、３０Ａ…マスク本体、３２…薄膜部分、３４…テーパ部、４０…ウェーハ、７０…ウェーハステージ、８０…マスクステージ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stencil mask and a transfer method using the stencil mask, and more particularly to a stencil used to transfer an electron beam to a resist layer formed on a semiconductor substrate at a magnification of 1 to form a semiconductor integrated circuit. The present invention relates to a mask and a transfer method using the stencil mask.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a method of drawing (transferring) by an electron beam has been frequently used in order to improve the degree of integration of a semiconductor integrated circuit. Various improvements have been made to the stencil mask used in the electron beam writing method, and high precision is being pursued.
[0003]
For example, a drawing (transfer) method of such a conventional stencil mask will be described with reference to FIG. In this example, the mask pattern is divided into four parts, and the mask pattern is transferred to the resist layer of the wafer 2 four times.
[0004]
That is, the stencil mask is configured such that the pattern region 3 of the mask 1 is as thin as possible in order to improve the pattern accuracy. On the other hand, if the pattern area 3 of the mask 1 is thin, the mechanical strength is insufficient, so that the reinforcing beams 4, 4,... However, if the beam 4 covers a part of the mask pattern, a desired pattern cannot be transferred. Therefore, the mask pattern is divided into a plurality of parts and transferred to the resist layer of the wafer 2 in a plurality of times.
[0005]
In the illustrated example, the desired pattern is the character “LEEP”, and the character pattern “LEEP” is divided into four, and the pattern does not interfere with the beam 4 in any of the masks 1a, 1b, 1c and 1d. Are arranged as follows. As shown in the figure, the character pattern divided into four in the order of 1a and 1b is superimposed and transferred, and the desired character pattern "LEEP" is completed by the transfer of 1d.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method of performing transfer using the mask 1 has a problem that the number of transfers is large and the throughput is low. In addition, when the transfer method of reading and aligning the optical axis of the microscope with respect to the mask 1 at the time of alignment is adopted, there is a problem that the beam 4 becomes an obstacle. Furthermore, when an electron beam having a predetermined cross-sectional shape (for example, a diameter of 0.4 μm) is emitted from the electron gun and the electron beam scans the surface of the mask 1, the scanning loss is large.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a stencil mask capable of performing high-accuracy and high-throughput transfer to a resist layer on a wafer and a transfer method using the stencil mask. I do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a stencil mask having a mask pattern-shaped opening through which charged particles can pass, wherein the stencil mask has a length on a mask body which is a wafer of a predetermined thickness. A plurality of thin-film portions having an elongated rectangular planar shape having a predetermined width and extending over substantially the entire width of the mask pattern region are provided over substantially the entire length of the pattern region of the mask, and the thin-film portions are provided. The stencil mask is characterized in that the predetermined distance between the thin film portions is an integral multiple of the predetermined width of the thin film portion, and the opening of the mask pattern is formed in the thin film portion.
[0009]
According to the present invention, the stencil mask is provided with a plurality of elongated rectangular thin film portions in parallel with a predetermined interval, and the interval between the thin film portions is an integral multiple of the width of the thin film portion. The mechanical strength of the pattern area can be secured, and the number of divisions of the mask pattern can be minimized. Thereby, high-accuracy and high-throughput transfer can be performed.
[0010]
In the present invention, the predetermined interval between the thin film portions is preferably one time of the predetermined width of the thin film portion. As described above, if the interval between the thin film portions is made equal to the width of the thin film portion, the number of divisions of the mask pattern can be set to two. Thereby, high-accuracy and high-throughput transfer can be performed.
[0011]
In the present invention, the mask pattern formed on each of the thin film portions is one of two types of complementary mask patterns, and the same number of the two types of mask patterns are arranged in the pattern region of the mask. Is preferred. By dividing the mask into two types of complementary mask patterns, it is possible to cope with a case where an opening (slit) cannot be formed with a single mask such as a donut pattern.
[0012]
That is, a mask pattern as shown in FIG. 10A can be transferred using a single mask. On the other hand, the mask pattern as shown in FIG. 10B cannot support the central portion of the donut pattern, and it is necessary to use a combination of two or more mask patterns. The present invention can exhibit its features when applied to such a mask pattern.
[0013]
In the present invention, it is preferable that the two types of mask patterns are provided alternately and adjacently. As described above, if two types of mask patterns are provided alternately and adjacently, the movement distance of the wafer when transferring the two types of mask patterns is reduced, which can contribute to an improvement in throughput.
[0014]
Further, in the present invention, the surface of the thin film portion is formed flush with the surface of the mask main body, and a tapered portion is formed from four peripheral edges of the back surface of the thin film portion toward the back surface of the mask main body. Is preferred. If such a tapered portion is formed, for example, even when a transfer method for reading and aligning the optical axis of the microscope with respect to the mask at the time of alignment is adopted, alignment of the pattern on the mask body becomes an obstacle. There is no problem.
[0015]
In addition, the present invention provides the stencil mask described above in close proximity to the wafer, emits an electron beam having a predetermined cross-sectional shape from an electron gun, and scans the electron beam on the back surface of the stencil mask. And transferring the mask pattern formed on the stencil mask to a resist layer on the wafer by controlling the electron beam to scan only the thin film portion on the back surface of the stencil mask. A transfer method is provided.
[0016]
According to the present invention, since the electron beam is controlled so as to scan only the thin film portion on the back surface of the stencil mask, the scanning loss when the electron beam scans the mask surface can be minimized. Thus, high-throughput transfer can be performed.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a stencil mask according to the present invention and a transfer method using the stencil mask will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration of the electron beam proximity exposure apparatus. The electron beam proximity exposure apparatus 10 mainly includes an electron beam source 14 for generating an electron beam 15, an electron gun 12 including a lens 16 and a shaping aperture 18 for converting the electron beam 15 into a parallel beam, a main deflector 22, 24, The scanning unit 20 includes deflectors 26 and 28 and scans the electron beam in parallel with the optical axis, and a stencil mask 30.
[0019]
The stencil mask 30 is arranged so as to be close to the wafer 40 having the resist layer 42 formed on the surface (so that the gap between the surface (the lower surface in the figure) of the stencil mask 30 and the wafer 40 is, for example, 50 μm). You. In this state, when the stencil mask 30 is irradiated with an electron beam vertically, the electron beam passing through the mask pattern of the stencil mask 30 is irradiated on the resist layer 42 on the wafer 40. The stencil mask 30 includes a mask body 30A that is a wafer having a predetermined thickness, and a frame body 30B that is formed thicker than the mask body 30A and that is formed in a window frame shape around the periphery of the mask body 30A.
[0020]
The scanning means 20 controls the deflection of the electron beam so that the electron beam 15 scans the entire surface of the stencil mask 30 as shown in FIG. Thereby, the mask pattern of the stencil mask 30 is transferred to the resist layer 42 on the wafer 40 at the same magnification.
[0021]
The electron beam proximity exposure apparatus 10 is provided in a vacuum chamber 50 as shown in FIG. In the vacuum chamber 50, the electrostatic chuck 60 for sucking the wafer 40 and the wafer 40 sucked by the electrostatic chuck 60 are moved in two horizontal orthogonal directions (X direction and Y direction). In addition, a wafer stage 70 for rotating in a horizontal plane is provided. The wafer stage 70 moves the wafer 40 by a predetermined amount every time the equal-size transfer of the mask pattern is completed, so that a plurality of mask patterns can be transferred to one wafer 40. Reference numeral 80 denotes a mask stage that can move the stencil mask 30 in the X and Y directions.
[0022]
Incidentally, the wafer is exposed a plurality of times using a plurality of masks having different mask patterns, thereby forming an integrated circuit. When exposing each mask pattern, it is necessary to relatively align the mask and the wafer such that the mask pattern to be exposed has a predetermined positional relationship with the already exposed mask pattern.
[0023]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a stencil mask 30 according to the present invention. However, the illustration of the frame 30B and the tapered portion 34 described later is omitted.
[0024]
The thickness of the mask main body 30A of the illustrated stencil mask 30 is 525 μm, and the pattern area size is 46 mm square. The thin film portion 32 has a length of 40 mm which is close to the entire length of the pattern region of the stencil mask 30, and has an elongated rectangular planar shape having a predetermined width of 5 mm, and four thin film portions 32 are arranged in parallel at a predetermined interval of 5 mm. The mask pattern is provided over 35 mm which is close to the entire width of the mask pattern region. The predetermined interval between the thin film portions 32, 32 is the same (1 time) as the predetermined width of the thin film portion 32, and a mask pattern opening is formed in the thin film portion 32.
[0025]
The mask pattern formed on each of the thin film portions 32-1, 32-2, 32-3 and 32-4 is one of two types of complementary mask patterns, and these two types of mask patterns are masks. In the same pattern area. In the illustrated example, the two types of mask patterns (first mask pattern and second mask pattern) are provided alternately and adjacently. That is, the first mask pattern is provided on the thin film portions 32-1 and 32-3, and the second mask pattern is provided on the thin film portions 32-2 and 32-4.
[0026]
The thickness of the thin film portion 32 can be, for example, 0.3 μm. In such a configuration, the mask main body 30A is formed on a silicon (thickness of about 525 μm) SiC film by CVD (thickness of about 0.3 μm), and the silicon layer is removed by etching only in the thin film portion 32. do it.
[0027]
The stencil mask 30 as shown in the drawing has a configuration on the assumption that 16 IC chips of 10 mm square size can be taken.
[0028]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another example of the stencil mask 30 according to the present invention. However, for convenience of description, the size of the thin film portion 32 in the vertical direction is reduced and displayed. In the illustrated example, unlike FIG. 1, eight thin film portions 32 are formed on the mask main body 30A. Further, two types of mask patterns in the tapered portion 34 and the thin film portion 32 are illustrated.
[0029]
The stencil mask 30 shown in FIG. 2 has a thin film portion 32 having a length of substantially the entire length of the pattern region of the mask and a flat shape having a predetermined width and an elongated rectangular shape, which is formed on the mask body 30A as in FIG. A plurality of the mask pattern regions are provided in parallel at a predetermined interval Wc and substantially over the entire width of the mask pattern region. The predetermined interval Wc between the thin film portions 32 is the same (1 time) as the predetermined width of the thin film portions 32. An opening in the form of a mask pattern is formed in the thin film portion 32. The mask pattern formed on each of the thin film portions 32 is one of two types of complementary mask patterns, and the two types of mask patterns have the same number (4 each) in the pattern area of the mask. Are arranged.
[0030]
The two types of mask patterns (the first mask pattern and the second mask pattern) are provided alternately and adjacently. When the first mask pattern and the second mask pattern are overlapped, a donut pattern is formed.
[0031]
The front surface (corresponding to the back surface in the figure) of the thin film portion 32 is formed flush with the front surface of the mask body 30A (see the enlarged cross-sectional view in the circle), and the back surface (corresponding to the front surface in the drawing) of the thin film portion 32. A tapered portion 34 is formed from the four peripheral edges toward the back surface of the mask body 30A (see an enlarged sectional view in the circle).
[0032]
In order to form such a tapered portion 34, the silicon layer of the mask main body 30A may be etched with a wet etching solution, for example, a solution obtained by heating an alkali solution such as potassium hydroxide or hydrazine. In addition, dry etching may be adopted other than wet etching. By appropriately arranging the crystal orientation of the silicon layer, the shape of the tapered portion 34 as shown can be formed.
[0033]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of still another example of the stencil mask 30 according to the present invention. However, for convenience of description, the size of the thin film portion 32 in the vertical direction is reduced and displayed. In the illustrated example, the predetermined interval between the thin film portions 32 is 2Wc which is an integral multiple (twice) of the predetermined width Wc of the thin film portion 32, unlike FIGS.
[0034]
The mask pattern formed on each of the thin film portions 32 is one of two types of complementary mask patterns. The two types of mask patterns (first mask pattern, second mask pattern) Are not provided alternately and adjacently, but the first mask pattern is provided continuously. The second mask pattern, not shown, is provided continuously on the right side of the figure. Then, when the first mask pattern and the second mask pattern are overlapped, a donut pattern is formed. Descriptions of other configurations that are the same as or similar to those in FIGS. 1 and 2 are omitted.
[0035]
The reason for adopting such a configuration is that, when the predetermined width Wc of the thin film portion 32 is small, if the predetermined interval Wc between the thin film portions 32 is set to be the same as (one time) the predetermined width Wc of the thin film portion 32, This is because there is a concern that the mechanical strength is insufficient.
[0036]
In addition, a configuration is also adopted in which two types of mask patterns (a first mask pattern and a second mask pattern) are not provided alternately and adjacently, but the first mask pattern and the second mask pattern are provided continuously. This is an example of what can be done. Details of the transfer method using the stencil mask 30 having this configuration will be described later.
[0037]
Next, a transfer method using the stencil mask according to the present invention will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating this transfer method. In this example, the stencil mask 30 shown in FIG. 2 is used. The upper half of the mask pattern is shown in the upper part of FIG. Then, a transferred mask pattern is shown each time transfer is sequentially repeated from the first transfer. In the same drawing, in each transfer, only the pattern transferred in that transfer is displayed in solid color, and the already transferred pattern is displayed in broken lines.
[0038]
First, in the first transfer, the same shape as the mask pattern is transferred. In the second transfer, the stencil mask 30 is moved relative to the wafer to the right by one pitch (Wc in FIG. 2), and transfer is performed. Actually, the stencil mask 30 is fixed, and the wafer moves to the left by one pitch (Wc in FIG. 2).
[0039]
Hereinafter, by repeating the third and fourth times, a donut pattern is sequentially formed. Illustration is omitted from the fifth time onward. Thus, by employing the transfer method using the stencil mask according to the present invention, transfer with high accuracy and high throughput can be performed. That is, a thin film portion 32 having a predetermined width Wc is provided in parallel with a predetermined interval Wc on the mask body 30A, and a mask pattern-shaped opening is formed in the thin film portion 32. By repeating, transfer can be performed with high accuracy.
[0040]
Next, a transfer method using a stencil mask according to another embodiment of the present invention, specifically, a stencil mask 30 shown in FIG. 3 will be described. In this transfer method, after the first transfer, the wafer is moved to the left by one pitch (only by Wc in FIG. 3) to perform the second transfer, and further, the wafer is moved to the left by one pitch to perform the third transfer. Perform As a result, the first mask pattern is transferred to the left half and the second mask pattern is transferred to the right half of the pattern area of the wafer.
[0041]
Next, the wafer is moved to the left or right by about half of the pattern area width to perform the transfer, and the transfer is performed so that the second mask pattern overlaps the transferred first pattern. Similarly, transfer is performed such that the first mask pattern overlaps the transferred second pattern. By repeating in this manner, the transfer of the entire pattern area of the wafer is completed.
[0042]
Next, a transfer method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this transfer method, as shown in FIGS. 6 and 8, a stencil mask 30 is arranged close to a wafer 40, and an electron beam 15 having a predetermined sectional shape is emitted from an electron gun 12. This is a transfer method of deflecting the electron beam 15 so as to scan the back surface (the upper surface in the figure) of the mask 30 and transferring the mask pattern formed on the stencil mask 30 to the resist layer 42 on the wafer 40.
[0043]
The feature of the present invention resides in that the electron beam 15 is controlled so as to scan only the thin film portion 32 on the back surface of the stencil mask 30, as shown in FIG.
[0044]
In the conventional transfer method, as shown in FIG. 7, the deflection of the electron beam is controlled by the scanning means 20 so that the electron beam 15 scans the entire surface of the stencil mask 30. In contrast, in the transfer method according to the present invention, since the electron beam 15 scans only the thin film portion 32 of the stencil mask 30 by skipping between the thin film portions 32, the throughput is substantially doubled. Is obtained. Further, when the stencil mask 30 shown in FIG. 3 is used, an effect is obtained that the throughput is substantially tripled.
[0045]
Further, in the control in which the electron beam 15 scans only the thin film portion 32 of the stencil mask 30 while skipping the portions other than the thin film portion 32, the interval between the thin film portions 32 is an integral multiple of the width Wc of the thin film portion 32. , Control becomes easy.
[0046]
The stencil mask according to the present invention and the example of the embodiment of the transfer method using the stencil mask have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modes can be adopted.
[0047]
For example, in the present embodiment, the mask main body 30A has a configuration in which a SiC film is formed on silicon by vapor deposition, but other materials may be used. For example, a Cr film or a Cr / Cr 2 O 3 film can be used as the conductive film. Alternatively, silicon to which diamond for an X-ray mask or the like can be applied may be used.
[0048]
Further, the planar shape, the film thickness, and the like of the thin film portion 32 shown in the present embodiment are also exemplifications, and other appropriate numerical values can be adopted.
[0049]
Further, the present invention is premised on an equal-size stencil mask for electron beam exposure. However, the present invention can be similarly applied to a 4-fold stencil mask or a 25-fold or 60-fold stencil mask.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the stencil mask according to the present invention, the stencil mask is provided with a plurality of elongated rectangular thin film portions in parallel with a predetermined interval, and the interval between the thin film portions is equal to that of the thin film portion. Since the width is an integral multiple of the width, the mechanical strength of the pattern area of the stencil mask can be secured, and the number of divisions of the mask pattern can be minimized. Thereby, high-accuracy and high-throughput transfer can be performed.
[0051]
Further, according to the transfer method using the stencil mask according to the present invention, since the electron beam is controlled so as to scan only the thin film portion on the back surface of the stencil mask, the scanning when the electron beam scans the mask surface is performed. Loss can be minimized. Thereby, high-throughput transfer can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a stencil mask according to the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another example of a stencil mask according to the present invention. FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a transfer method using a stencil mask according to the present invention. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a transfer method according to the present invention. FIG. 6 is a basic configuration of an electron beam proximity exposure apparatus. FIG. 7 is a diagram used to explain mask scanning by an electron beam. FIG. 8 is an overall configuration diagram of an electron beam proximity exposure apparatus. FIG. 9 is a drawing (transfer) method of a conventional stencil mask. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a mask pattern.
15: Electron beam, 22, 24: Main deflector, 26, 28: Sub deflector, 30: Stencil mask, 30A: Mask body, 32: Thin film part, 34: Tapered part, 40: Wafer, 70: Wafer stage, 80 ... Mask stage
