JP2004145174A

JP2004145174A - 両面マスクの作成方法

Info

Publication number: JP2004145174A
Application number: JP2002312244A
Authority: JP
Inventors: Jotaro Suzuki; 鈴木　丈太郎
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: JP3994850B2

Abstract

【課題】任意のパターンについてセントラリティとローテイションを制御した、両面パターンの垂直方向の重ね合わせ精度を向上させる両面マスクの作成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】両面マスク用ブランクの表面に、表面パターンを形成した後、表パターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する。次に、裏面に、アライメントパターンを描画後、セントラリティ及びローテイションを測定し、表パターンと裏面アライメントパターンのセントラリティ及びローテイションの差分を、アライメントパターンの位置座標で補正変更した後、前記アライメントパターンの位置座標を基準にして、裏面パターンを描画し現像後、表裏面パターンのずれに問題がないことを確認後、エッチング処理後、レジスト層を剥膜する両面マスクの作成方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブランクの両面にパターンを有するフォトマスク等を作製する描画方法に係るもので、特に表面と裏面の垂直方向のパターン重ね合わせのずれを回避する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通常の方法で裏面パターンを描画すると、表面と裏面のセントラリティやローテイションの違いから、両パターンの垂直方向の重ね合わせがずれる問題が発生していた。
【０００３】
一般に、両面マスクにおいて、裏面パターンを描画するときに任意のパターンについてセントラリティ及びローテイションを制御しないと、表面パターンと垂直方向の重ね合わせを揃えることができない。
【０００４】
通常の描画方法で、表と裏のパターンをそれぞれ描画した場合、任意のパターンについてセントラリティとローテイションを制御することはできなかったので、垂直方向の重ね合わせを揃えた表裏両面パターンを作成することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、任意のパターンについてセントラリティとローテイションを制御し、両面パターンの垂直方向の重ね合わせ精度を向上させる両面マスクの作成方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、ブランクの両面にパターンをもつ構造のフォトマスク（以下、両面マスクと記す）を作成する方法において、表面パターンを描画した後、裏面パターンを描画する時に、先に、裏面にアライメントパターンを描画し、そのアライメントパターンと表面パターンとの位置のずれを測定し、次に、前記測定した位置のずれ量を用いて、裏面パターンの位置を補正して裏面パターンを描画することを特徴とする両面マスクの作成方法である。
【０００７】
本発明の請求項２に係る発明は、前記裏面アライメントパターンと表面パターンとの位置のずれが、それぞれのパターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定することにより得られることを特徴とする請求項１記載の両面マスクの作成方法である。
【０００８】
本発明の請求項３に係る発明は、前記裏面パターンの位置の補正が、裏面のアライメントパターンの座標を変更して、表面パターンと重なるように補正し、裏面パターンを描画することを特徴とする請求項１又は２項記載の両面マスクの作成方法である。
【０００９】
【作用】
本発明の両面マスクの作成方法では、表面パターンと裏面のアライメントパターン中の検査パターンから求めたセントラリティ及びローテイションの差を補正するように、アライメントパターンの位置座標を変更することにより、裏面パターンのセントラリティ及びローテイションを任意の値に変更することが可能となり、垂直方向のパターンの重ね合わせ精度が向上する作用がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は係る課題を解決するものであり、請求項１の発明では、事前に描画されたアライメントパターン中の基準点（以下アライメントマークと記す）でアライメント（位置あわせ）をとってパターンを描画する機能を利用して、裏面パターンを描画するものである。この機能は、ブランクの同一面における一回目パターンと二回目パターンを精度良く重ね合わせるための描画方法であり、本来、アライメントパターンは一回目パターンに含まれる。二回目パターンは、一回目パターンのアライメントマークでアライメントをとり、両パターンのずれがないように重ね描画するもので、位相シフトマスクなどの作成に使われる機能である。両面マスクにおいて本発明の描画方法では、裏面にこのアライメントパターンだけを描画し、処理後、再度レジストをコートし、次に、このアライメントマークでアライメントをとって裏面パターンを重ね描画することにより、アライメントマークに対して、精度良く重ね合わせることを目的として使用する。この時ブランクの同一面でなく表裏両面のパターンの重ね合わせのため、表面のパターンと裏面のアライメントパターンのセントラリティ及びローテイションをそれぞれ測定し、ずれ量（以下オフセットと記す）を求める。裏面のパターンの描画では、アライメントマークでアライメントをとり、このオフセット分ずらして裏面パターンを描画することにより、表面パターンとずれることなく裏面パターンを描画することができる。
【００１１】
次に、請求項１に係るブランクの両面にパターンをもつ構造のフォトマスク（以下、両面マスクと記す）を作成する方法の手順は以下の通りになる。
（ａ）ブランク用のガラス基板の両面にＣｒ層をスパッタリングにより形成し、該ブランク表面側のみレジストを塗布する手順。
（ｂ）前記レジスト層に表面パターンを描画し、現像、エッチング、レジスト層の剥膜をする手順。
（ｃ）前記表面パターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する手順。
（ｄ）前記ブランク裏面側にレジストを塗布する手順。
（ｅ）前記レジスト層にアライメントパターンを描画し、現像、エッチング、レジスト層の剥膜をする手順。
（ｆ）前記アライメントパターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する手順。
（ｇ）再度、前記ブランク裏面側にレジストを塗布する手順。
（ｈ）表面パターンと、アライメントパターンのセントラリティ及びローテイションの差を補正するように、ＪＯＢファイル内のアライメントパターンの座標を補正変更する手順。
（ｉ）補正変更した前記ＪＯＢにより、アライメントパターンを用いて裏面パターンを重ね描画し、現像する手順。
（ｊ）前記裏面パターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する手順。
（ｋ）前記の裏面パターンと表面パターンのセントラリティ及びローテイションの対比により、表面裏面パターンの重ねのずれに問題がないことを確認後、エッチング、レジスト層を剥膜する手順。
（ｌ）表面裏面パターンの重ねのずれが発生した場合は、前記レジスト層を剥膜し、再度、工程（ｇ）に戻す手順。
【００１２】
本発明の請求項２に係る両面マスクを作成する方法におけるパターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する手順は以下の通りになる。
（ａ）パターンの最外周の四隅に検査用パターンを描画する手順。
（ｂ）座標顕微鏡を用いて、ブランクのエッジ端部分から前記検査用パターンの座標を測定し、距離を算出する手順。
（ｃ）エッジ端部分から検査用パターンの前記距離のずれから、セントラリティ及びローテイションを算出する手順。
【００１３】
本発明の請求項３に係る両面マスクを作成する方法における裏面パターンの座標を変更する方法については、本発明ではアライメントパターンの位置座標を変更し、装置側で任意の値に補正する機能がついていない場合には、裏面パターン描画時のアライメントマークの読み込み座標（位置座標）を変更することで、任意の補正を行うことができる。
【００１４】
図１は、本発明の両面マスクの作成方法を説明する工程図である。
【００１５】
ブランク用ガラス基板は、ボロシリケート系又は石英ガラスを使用する。前記ガラス基板は熱膨張率に差があり、後者の石英ガラスの方が大幅に小さく、高精度のフォトマスク用に使用されるが、材料が高価のため、フォトマスクの寸法精度により選択することが好ましい。遮光用金属薄膜層はクロームまたは酸化クローム、モリブデンシリサイドの層を単層又は複数層積層させて形成する。本発明に用いる両面ブランクは前記ガラス基板の表、裏面に遮光用金属薄膜層を形成して作製する。前記遮光用金属薄膜は真空蒸着法、スパッタリング法により成膜する。次に、スピンコーター機を用いて、前記両面ブランクの表面に光感光性のレジスト樹脂を塗布する。（工程（ａ）参照）
【００１６】
次に、前記両面ブランクのレジスト層に表パターンを描画する。各々パターンデータファイルの管理名（データファイル名）と、位置座標を記載した描画手順ファイル（以下ＪＯＢファイルと記す）に従って、レジスト層を露光させてパターンの図形を形成し、現像工程、エッチング及びレジスト層を剥膜する工程を経て表パターンを形成したフォトマスクができる。（工程（ｂ）参照）
【００１７】
前記表パターンの位置精度、すなわち、セントラリティ及びローテイションを本発明の方法により測定する。前記表パターンには検査用パターンが含まれている。
【００１８】
次に、前記両面ブランクの裏面に光感光性のレジスト樹脂を塗布する。（工程（ｄ）参照）
【００１９】
前記両面ブランクの裏面に、アライメントパターンを描画する。パターンを露光させて図形を形成し、現像工程、エッチング及びレジスト層を剥膜する工程を経て、アライメントパターンを形成したフォトマスクができる。前記アライメントパターンには検査用パターンが含まれている。（工程（ｅ）参照）
【００２０】
前記両面ブランクの裏面のアライメントパターンの位置精度、すなわち、セントラリティと及びローテイションを本発明の方法により測定する。（工程（ｆ）参照）
【００２１】
再度、前記両面ブランクの裏面に光感光性のレジスト樹脂を塗布する。（工程（ｇ）参照）
【００２２】
前記測定した表面のアライメントパターンと裏面のアライメントパターンのセントラリティ及びローテイションを比較し、その差分を補正して、裏面パターンをアライメントマーク（アライメントパターン中の基準点）でアライメント（位置合わせ）をとる方法で描画を行う。装置上で補正する機能がない場合は、裏面パターンのＪＯＢファイル中のアライメントパターン読み込み位置座標を変更する。すなわち、前記差分をＪＯＢファイルに登録したアライメントパターン位置座標の差分に変換して、アライメントをずらすことにより補正する方法である。（工程（ｈ）参照）
【００２３】
裏パターンの現像のみを行う。（工程（ｉ）参照）
【００２４】
両面ブランク裏面の前記裏面パターンの位置精度、すなわち、セントラリティと及びローテイションを本発明の方法により測定する。前記裏パターンには検査用パターンが含まれている。（工程（ｊ）参照）
【００２５】
前記測定により、前記の裏面パターンと表面パターンのセントラリティ及びローテイションの対比により、表面裏面パターンの重ねのずれに問題がないことを確認後、エッチング、レジスト層の剥膜し、本発明の両面マスクが完成する。（工程（ｋ）参照）
【００２６】
ｊ工程において、表面裏面パターンの重ねのずれが発生した場合は、問題を対処後、前記レジスト層を剥膜し、再度、工程（ｇ）に戻す処置をする。以上本発明の両面マスクの作成方法により目的とする表裏の両面パターンの垂直方向の重ね合わせ精度の高い両面マスクが完成する。
【００２７】
次に、図２は、本発明の両面マスク（１０）の上面図である。説明のために表パターン（２０）はＦ文字とし、裏パターン（３０）はＬ文字とした。該パターン内に検査用パターン（５０）が含まれている。アライメントパターン（４０）は描画系座標（１００）上に配置されている。表裏パターン（２０、３０）は製品系座標（２００）上に配置され、基準点（座標原点）は描画系座標（１００）内に設定している。一般に両面マスク（１０）は垂直方向に重なり、表パターンＦ（２０）は正向き、裏パターンＬ（３０）は反向きとなる。
【００２８】
図３は、表裏パターンの向き方向を説明する上面図である。
【００２９】
左側では、本発明の両面マスク（１０）の表パターン（２０）はＦ文字を正向きに描画したもので、右側は両面マスク（１０）の裏パターン（３０）はＬ文字を正向きに描画した時、表パターンは波線で表している。
【００３０】
図４は、測定した表面のパターンと裏面のアライメントパターンのローテイションを比較し、その差分を補正するために、裏面のＪＯＢファイル中よりアライメントパターン位置座標の補正変更方法を説明する図面である。実線は表パターン（２０）を示し四隅に検査用パターン（５０）が配置されている。同様に、波線は裏パターン（３０）を示し四隅に検査用パターン（５０）が配置されている。例えば、表パターン（２０）は、仮に基準状態で正常位置に表現され、裏面パターンは、原点（この場合は中心位置）を中心に時計回り方向に回転したずれが発生している。そのローテイションの差分はθ’である。このローテイションの差分はθ’場合は、図上で解るように、表面の検査パターンと中心を結んだ直線とＸ軸の交差する角度をθとすると、変換後、裏面の検査パターンの角度は、θ±θ’となる。従って、変換後の座標（ａ’、ｂ’）は、下記（１）式である。（ａ’、ｂ’）＝（ｃｏｓ（θ＋θ’）×ｃ、ｓｉｎ（θ＋θ’）×ｃ）―――――（１）
（ａ’、ｂ’）：変換後の座標
【００３１】
図５は、測定した表面のパターンと裏面のアライメントパターンのセントラリティを比較し、その差分を補正するために、裏面のＪＯＢファイル中よりアライメントパターン位置座標の補正変更方法を説明する図面である。実線は表パターン（２０）を示し四隅に検査用パターン（５０）が配置されている。同様に、波線は裏パターン（３０）を示し四隅に検査用パターン（５０）が配置されている。例えば、表パターン（２０）は、仮に基準状態で正常位置に表現され、裏面パターンは、原点（この場合は中心位置）を中心に、左下方向にずれが発生している。そのセントラリティの差分は（ａ＋ｂ／２）である。このセントラリティの差分は、図上で解るように、変換後の座標は、Ｘ軸方向に（ａ＋ｂ／２）補正し平行移動させ重ね合わせる方法である。同様に、Ｙ軸方向も同じ方法によりセントラリティの差分を補正する。
【００３２】
請求項２項に係る両面マスクを作成する方法におけるパターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する方法を順次説明する。
【００３３】
アライメントパターンの最外周の四隅に検査用パターンを描画する場合に、検査用パターンの形状は特に限定しないが、位置座標の測定に適した形状が好ましい。座標顕微鏡を用いて、ブランクのエッジ端部分から前記検査用パターンの座標を測定し、距離を算出する。
【００３４】
エッジ端部分から検査用パターンの前記距離のずれから、セントラリティ及びローテイションを算出する。
【００３５】
図６は、両面マスク（１０）の平面図であり、両面マスクの作成方法において、パターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定する方法を説明するものである。
【００３６】
両面マスク（１０）はガラス基板のブランク（１）上に、例えば表用のパターンの四隅に検査用パターン（５０）が配置されている。本発明の両面マスクのセントラリティ及びローテイションは前記検査用パターン（５０）とブランク（１）端部との距離の測定値をもとに算出する方法を採用した。検査パターン（５０）は、四隅、例えばａ、ｂ、ｃ、ｄとし、各検査パターン（５０）からブランク端部（１）距離を座標顕微鏡を用いて測定する。図上に記載のように、ａｘ，ａｙ，ｂｘ，ｂｙ，ｃｘ，ｃｙ，ｄｘ，ｄｙの距離を算出する。Ｘ方向のセントラリティ、Ｙ方向のセントラリティは下記（２）式で、
Ｃｘ＝（（（ａｘ＋ｃｘ）／２）−（（ｂｘ＋ｄｘ）／２）））／２）Ｃｙ＝（（（ａｙ＋ｂｙ）／２）−（（ｃｙ＋ｄｙ））／２））／２）――――−（２）
Ｃｘ：Ｘ方向のセントラリティ
Ｃｙ：Ｙ方向のセントラリティ
【００３７】
セントラリティは、例えば左右のアライメントパターン（４０）の中心点とブランクの中心点とのずれの距離であり、正しい配置は前記中心点と中心点が重なるものであり、この状態で、セントラリティは０となる。
【００３８】
ローテイションは、各検査パターン（５０）の傾き、例えばθを計算し、その平均値である。ローテイションは下記（３）式で示される。
θ＝ａｖｅｒａｇｅ（ＡＲＣＳＩＮ（（ｂｙ−ａｙ）／Ｅ）、ＡＲＣＳＩＮ（（ａｘ−ｃｘ）／Ｅ）、ＡＲＣＳＩＮ（（ｄｘ−ｂｘ）／Ｅ）、ＡＲＣＳＩＮ（（ｃｙ−ｄｙ）／Ｅ））　　　　　　　　　　　　　　　　―――――（３）
θ：ローテイション
【００３９】
ローテイションは、アライメントパターン（４０）とブランク（１）との傾きの角度であり、正しい配置はブランク（１）上に配置するアライメントパターン（４０）の余白距離が上下、左右均等になるものであり、この状態で、ローテイションは０となる。
【００４０】
上述したように、セントラリティ、ローテイションの実測値を数式に代入する本発明の方法（（２）式、（３）式）が構築され、両面マスクにおいて、裏面パターンを描画する時、任意のパターンのセントラリティ、ローテイションが制御可能となるため、表面パターンと垂直方向の重ね合わせを揃えることが容易になった。
【００４１】
【実施例】
次に、本発明の実施例に従って、以下に具体的に説明する。図７は、両面マスク（１０）両面に、アライメントパターン（４０）及び四隅に検査パターンを配置し、その内部エリアに実線で表した裏パターンと、波線の表パターンが配置されている。表裏のパターンは各々１００ｍｍ角のパターンを形成した。実施例は本発明の製造方法で補正後、裏パターンを描画した両面マスクを実施例１に記述し、従来の方法は比較例１に記述した。表裏パターンの垂直方向の重ね合わせ精度の測定は、図７に示すＡ〜Ｅの５ヶ所で測定した。
【００４２】
＜実施例１＞
表パターンの検査パターンと裏用アライメントパターンとを検査比較し、その差分を算出した。裏パターンの描画はセントラリティ及びローテイションの前記差分を補正後、実施例１の両面マスクを作製した。補正値は表１に記す。表１中の測定パターン１〜８は、図７参照してください。
【００４３】
【表１】

【００４４】
＜比較例１＞
裏パターンの描画はセントラリティ及びローテイションは変更せずに、表パターンと同じＪＯＢファイルを用いて描画、比較例１の両面マスクを作製した。
【００４５】
実施例１及び比較例１の両面マスクを５カ所測定した（図７参照）。比較例１の両面マスクは、表裏パターンの垂直方向の重ね合わせ精度の最大値は１１５μｍ、実施例１は、最大９μｍのずれ量となり、大幅な精度向上が確認できた。測定結果は下記の表２に記す。
【００４６】
【表２】

【００４７】
【発明の効果】
本発明の請求項２に係る測定方法によれば、パターンのセントラリティとローテイションを測定することが可能となる。また、請求項１に係る描画方法によれば、任意のパターンについてセントラリティとローテイションを制御して裏面に描画することにより両面のパターンの垂直方向の重ね合わせ精度を向上することが可能となる。さらに、本発明の両面マスクの作成方法に従えば、不良発生を未然に防止出来るために、材料や工数損なう問題を解消できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面マスク作成の工程図。
【図２】本発明の両面マスク上面図。
【図３】本発明の両面マスクの表裏関係を示す上面図。
【図４】本発明のアライメントマークの座標変換方法を説明する上面図。
【図５】本発明のアライメントマークの座標変換方法を説明する上面図。
【図６】本発明のアライメントマークの座標変換方法を説明する上面図。
【図７】本発明のアライメントマークの実施例を説明する上面図。
【符号の説明】
１…（両面）ブランク
１０…両面マスク
２０…表パターン
３０…裏パターン
４０…アライメントパターン
５０…検査用パターン
１００…アライメントパターン系座標（描画装置系座標）
２００…表裏パターン系座標（製品系座標）

Claims

ブランクの両面にパターンをもつ構造のフォトマスク（以下、両面マスクと記す）を作成する方法において、表面パターンを描画した後、裏面パターンを描画する時に、先に、裏面にアライメントパターンを描画し、該アライメントパターンと前記表面パターンとの位置のずれを測定し、次に、前記測定した位置のずれ量を用いて、裏面パターンの位置を補正して裏面パターンを描画することを特徴とする両面マスクの作成方法。
前記裏面アライメントパターンと表面パターンとの位置のずれが、それぞれのパターンの位置精度のセントラリティ及びローテイションを測定することにより得られることを特徴とする請求項１記載の両面マスクの作成方法。
前記裏面パターンの位置の補正が、裏面のアライメントパターンの座標を変更して、表面パターンと重なるように補正し、裏面パターンを描画することを特徴とする請求項１又は２項記載の両面マスクの作成方法。