JP2004172581A - マスクおよびマスクブランクス、並びに露光装置および露光方法、並びに電子素子の製造方法および電子素子搭載基板 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン形成部の強度を補強しつつ、梁部の存在による相補露光回数の増大を抑制することができるマスクおよびマスクブランクス、並びに露光装置および露光方法を提供する。
【解決手段】露光領域１１は、ｘ方向（第１の方向）に延びる梁１２−１により第１の露光領域１１−１と、第２の露光領域１１−２と、第３の露光領域１１−３に分割されている。各露光領域１１−１，１１−２，１１−３は、ｙ方向に延びる梁１２−２によってさらに区画されている。梁１２−１，１２−２によって、ｙ方向に延びるストライプ状のパターン形成部１３が区画される。各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向に延びる梁１２−２は、ｙ方向にさらに延長した場合に、他の露光領域に配置されたｙ方向に延びる梁１２−２に重ならないように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば電子素子の製造に用いられるマスクおよびマスクブランクス、並びに露光装置および露光方法、並びに電子素子の製造方法および電子素子搭載基板に関する。

フォトリソグラフィに代わる次世代露光技術の一つとして、低速電子線近接転写リソグラフィ（ＬＥＥＰＬ：Low Energy electron proximity projection lithography）がある（特許文献１および非特許文献１，２参照。）。ＬＥＥＰＬには、厚さ数１００ｎｍのメンブレンにデバイスパターンに相当する孔が形成されたステンシルマスクが用いられる。

ＬＥＥＰＬでは、マスクはレジストで被覆された基板から約５０μｍに位置しており、マスク上のパターンはウェーハ上のパターンと等倍の所謂等倍近接露光を用いるため、例えば１００ｎｍ以下の極微細パターンを形成するためにはマスク上にも同じく１００ｎｍ以下の極微細パターンの孔を形成する必要がある。

そのため、孔のアスペクト比の問題から、薄膜部（メンブレン) の厚みは５００ｎｍ程度にする必要があるといわれている。この場合、メンブレンサイズを大きくするとメンブレンの自重によりメンブレンが撓み、撓みそのものと、撓みによる内部応力の変化に伴いパターンが歪むという問題が発生する。

この問題を解決する一つの方法は、ダイヤモンド等のヤング率の高い物質をメンブレン材料に用いることである（特許文献２参照。）。その場合、自重によるメンブレンの撓みを小さくするためには、メンブレンサイズの増加に応じて、メンブレンの内部応力を高める必要があるので、メンブレンの大区画化には限界がある。

別の方法として、小区画メンブレンを梁構造( グリッドまたはストラット構造) で支持する方法もある。この手法は、ＳＣＡＬＰＥＬ（ scattering with angular limitation
in projection electron-beam lithography ）や、ＰＲＥＶＡＩＬ（ Projection Exposure with Variable Axis Immersion Lenses）等の電子線縮小描画( 電子線リソグラフィ：所謂ＥＢステッパ) 用のマスクに用いられている（非特許文献３，４参照。）。

上記のＳＣＡＬＰＥＬやＰＲＥＶＡＩＬ等、所謂ＥＢステッパ用のマスクでは、梁によって薄膜部（メンブレン）が分割されており、梁は薄膜部（メンブレン）を支持している。メンブレンの中のパターン形成エリアには、貫通孔となるデバイスパターンが形成される。

上記のマスクは、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ ）を介してシリコン活性層が形成された所謂ＳＯＩ（silicon on insulatorまたはsemiconductor on insulator) ウェーハ等を用いて形成される。ＳＯＩウェーハ表面のシリコン活性層が薄膜部（メンブレン）として用いられ、シリコン活性層の裏面側からシリコンウェーハをメンブレン領域の形状にエッチングして、残った裏面のシリコン部分がそのまま梁として使用される。
特許第２９５１９４７号 特開２００１−７７０１６号公報 特許第３１０１５８２号 特開２００２−１９２３７０号公報 T.Utumi, "Low voltage alternative for electron beam lithography" Journal of Vacuum Science and Technology B 10(6),11月/12 月 p.3094-3098 T.Utumi, JJAP Vol.38 p.7046 L. R. Harriott, Journal of Vacuum Science and Technology B 15,2130(1997) H. C. Pfeiffer, Japanese Journal of Applied Physics Vol.34,p.6658-6662 (1995)

しかしながら、ＬＥＥＰＬにおいては、上記のＥＢステッパ用のマスクをそのまま用いることはできない。これは、ＬＥＥＰＬは、等倍近接露光を採用していることから、梁が正方形のメッシュ状に配置された場合、梁直下の領域を露光することが出来なくなるからである。すなわち、梁直下の領域には、パターンを配置することができない。

一方、ステンシルマスクの場合、例えばドーナツ状のパターンを形成すると、パターンで囲まれた中央部を支持できなかったり、あるいは一方向に長いパターン等を形成したときにメンブレンがたわみ、パターンの位置精度が低くなったりする。従って、半導体ウェーハに転写するパターンを分割する必要がある。

以上のように、ステンシルマスクを用いたＬＥＥＰＬでは、本来的にパターンを最低でも２分割することは必須であり、２重露光を行う必要がある。これに加え、梁が形成された箇所には露光できないことを考慮すると、例えばパターンを４分割して４重露光を行う必要があり、以下の問題がある。

第１に、４重の相補露光になることからマスク上のパターン形成領域が４倍になる。第２に、４重の相補露光になることから相補パターン間の合わせ精度が悪くなる。第３に、４重の相補分割のためのアルゴリズムが複雑になる。

一方で、ステンシルマスクを作製するためのマスクブランクスが、任意のチップサイズに対応することができればマスクのコストの低下を図ることができる。これができれば、設計の段階でチップサイズに応じたマスクブランクスを作成しておき、最終的にチップサイズの微妙な変更を行うことがあっても、梁の配置の問題からマスクブランクスを作り直す必要もなくなる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、パターン形成部の強度を補強しつつ、梁部の存在による相補露光回数の増大を抑制することができるマスクを提供することにある。
本発明の第２の目的は、任意のチップサイズに対応することができるマスクブランクスを提供することにある。
本発明の第３の目的は、上記のマスクを用いて相補露光回数の増大を抑制して、被露光体へのパターン露光のスループットを向上することができる露光装置および露光方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、上記のマスクを用いた露光を適用することにより、パターンの層を形成する電子素子の製造方法および複数の電子素子を搭載する電子素子搭載基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、を有する露光領域を備え、前記露光領域は、実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、各有効露光領域の前記第１の梁部は、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている。

上記の本発明のマスクでは、各有効露光領域の第１の梁部は、重ね合わせた際に他の有効露光領域の第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている。すなわち、一つの有効露光領域の第１の梁部が存在する位置は、重ね合わせた場合には他の２つの有効露光領域においてパターン形成部にくることから、３重露光により全ての領域の相補露光が行われる。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスは、第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成され得る複数のパターン形成部と、を有する露光領域を備え、前記露光領域は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の梁部により３つの領域に分割され、かつ、分割された各領域の前記第１の梁部は、前記第１の方向に延長した場合に他の露光領域の前記第１の梁部と互いに重ならないように配置されている。

上記の本発明のマスクブランクスでは、第２の梁部により３つに分割された領域に存在する第１の梁部は、重ね合わせた際に他の露光領域の第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている。すなわち、一つの領域の第１の梁部が存在する位置は、重ね合わせた場合には他の２つの領域においてパターン形成部にくることから、全ての領域に相補パターンを配置することが可能となる。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクブランクスは、第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成され得る複数のパターン形成部と、を有する露光領域を備え、前記露光領域は、前記第１の梁部のみにより前記パターン形成部が区画されている。

上記の本発明のマスクブランクスでは、露光領域内に第１の方向に並ぶように３つの有効露光領域を設定し、かつ各有効露光領域を第２の方向に一定量だけずらして配置することにより、各有効露光領域を重ね合わせた際に１つの有効露光領域の第１の梁部が他の２つの有効露光領域の第１の梁部と重ならないようにすることが可能となる。従って、全ての領域に相補パターンを配置することが可能なマスクブランクスが得られる。

上記の目的を達成するため、本発明は、上記のマスクを備えた露光装置であり、上記のマスクを用いて露光する露光方法である。露光方法では、マスクの全ての有効露光領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射工程と、被露光体との相対位置を移動させる移動工程と、を繰り返し行い、被露光体にマスクの全ての有効露光領域が重ね合わさるように露光する。

上記の本発明の露光方法では、上記したように荷電粒子線照射工程と移動工程とを繰り返し行うことにより多重露光して、被露光体にパターンを転写しているが、この荷電粒子線照射工程において全ての有効露光領域に荷電粒子線を照射することにより、荷電粒子線の照射回数が低減される。

上記の目的を達成するため、本発明は、上記のマスクを用いてパターンを形成する電子素子の製造方法、および電子素子搭載基板を提供するものである。

本発明によれば、パターン形成部の強度を補強しつつ、梁部の存在による相補露光回数の増大を抑制することができるマスクを実現できる。また、任意のチップサイズに対応することができるマスクブランクスを提供できる。また、上記のマスクを用いて相補露光回数の増大を抑制して、被露光体へのパターン露光のスループットを向上することができる露光装置および露光方法を提供できる。さらに、上記のマスクを用いた露光を適用した電子素子の製造方法を提供でき、さらに、複数の電子素子を搭載する電子素子搭載基板を提供できる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では一例として、ＬＥＥＰＬに用いられるマスクおよびマスクブランク、並びに露光装置および露光方法について説明する。なお、本実施形態に係るマスクは、半導体ウェーハに形成されるＬＳＩのパターン露光以外にも、液晶パネル、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)撮像素子、ＣＭＯＳ撮像素子等の他の電子素子の回路パターンを一度に複数個形成するのに用いることができる。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
図１に示す露光装置１は、電子ビーム２を出射する電子銃３、電子ビーム２を制限するアパーチャ４、電子ビーム２を平行化するコンデンサレンズ５、電子ビーム２が平行なままでラスターまたはベクトル走査モードの何れかで且つマスク１０に垂直に入射するように偏向させる目的を持つ一対の主偏向器６，７とを有し、さらには、微調を行う目的を持つ一対の微調整用偏向器８，９を有する。

ＬＥＥＰＬにおいて好適な例ではマスク１０の厚み（本願明細書では、マスクの厚みに言及する場合はパターン形成用薄膜（所謂メンブレン）の厚みをいう）は約５００ｎｍであり、マスク１０とウェーハＷとの間の距離は約５０μｍである。

ＬＥＥＰＬには低加速電子が用いられるため、パターン形成用薄膜に所定のパターンで孔１４が設けられたステンシルマスクが用いられる。図１において、マスク１０の孔１４を透過した電子ビーム２により、ウェーハＷ上のレジストＲが露光される。ＬＥＥＰＬは等倍露光であり、マスク１０とウェーハＷは近接して配置される。

図２（ａ）は、本実施形態に係るマスクの上面から見た模式図である。
図２（ａ）に示すマスク１０は、例えばシリコンウェーハを用いて形成され、中央部には露光領域１１が形成されており、露光領域１１の周囲にはシリコンウェーハの膜厚に等しい支持枠１２が形成されている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域１１の拡大図である。
図２（ｂ）に示すように、露光領域１１は、支持枠１２と一体化されたｘ方向（第２の方向）に延びる梁（第２の梁部）１２−１により第１の露光領域１１−１と、第２の露光領域１１−２と、第３の露光領域１１−３に分割されている。これにより、ｘ方向と略垂直に交わるｙ方向（第１の方向）に沿って３つの露光領域１１−１，１１−２，１１−３が配置されている。各露光領域１１−１，１１−２，１１−３に、実質的にパターンが配置される有効露光領域が設定される。

各露光領域１１−１，１１−２，１１−３は、ｙ方向に延びる梁（第１の梁部）１２−２によってさらに区画されており、梁１２−２はｘ方向に延びる梁１２−１に接続されている。梁１２−１，１２−２によって、ｙ方向に延びるストライプ状のパターン形成部１３が区画される。

パターン形成部１３のｘ方向における幅は、梁１２−２のｘ方向における幅の２倍以上とし、本実施形態では例えば丁度２倍とする。但し、区切りの関係から第２の露光領域１１−２の両端部分におけるパターン形成部１３のｘ方向における幅は梁１２−２のｘ方向における幅と同じである。図２においては、マスク１０の外周部の形状はシリコンウェーハを念頭に円形としたが、一般的なフォトマスクの様に矩形や他の形でも良い。

各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向に延びる梁１２−２は、ｙ方向にさらに延長した場合に、他の露光領域に配置されたｙ方向に延びる梁１２−２に重ならないように配置されている。

次に、上記のマスクを用いたウェーハへの露光方法について、図３および図４を参照して説明する。

図３（ａ）は１３ｍｍ（ｘ方向）×２０ｍｍ（ｙ方向）のチップサイズの半導体装置を作成するために作られたマスクである。すなわち、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｘ方向における長さは２０ｍｍであり、ｙ方向における長さは１３ｍｍであり、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のサイズがチップサイズに等しくチップサイズの全てが有効露光領域となる。なお、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３を区切るｘ方向に延びる梁１２−１の幅は０．５ｍｍであるとする。

図３（ａ）に示すように、ｘ方向に電子ビーム２を走査しながらｙ方向に電子ビーム２をずらしていくことで３つの露光領域１１−１，１１−２，１１−３の全てを走査する。

この電子ビーム２の走査による露光が終了した後に、図３（ｂ）に示すように、＋ｙ方向に１３．５ｍｍだけマスク１０を移動させるか若しくは、ウェーハＷを−ｙ方向に１３．５ｍｍだけ移動させ、上記と同様に３つの露光領域１１−１，１１−２，１１−３の全てを電子ビーム２により走査する（ステップアンドリピート露光）。このｙ方向における移動距離は、チップサイズの１３ｍｍに各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向における梁１２−１の間隔分０．５ｍｍを加えて算出される。

同様にして、電子ビーム２の走査による露光が終了した後に、マスク１０とウェーハＷとの相対位置を１３．５ｍｍだけ移動させて、３つの露光領域１１−１，１１−２，１１−３の全てを電子ビーム２により走査する。これにより、例えば、図３（ｂ）に示すチップＣｈに３重相補露光が行われ、各露光領域に分割した相補パターンの全てが転写されて、デバイスパターンが復元される。

図４は、例えば１５０ｍｍのウェーハＷ上に１３×２０ｍｍのサイズのチップＣｈが４１チップ配置されている図である。この４１チップの全てにパターンを転写する場合には、単純な２露光でも８２ショット必要であり、４重露光であれば１６４ショットが必要になるが、本実施形態に係る露光方法によれば、ステップアンドリピート露光において、一回の電子ビームの走査領域を全ての露光領域に設定することにより、５１ショットですみ、スループットを短縮することができる。

なお、チップサイズ、ウェーハサイズ等は例として挙げただけでチップサイズは描画装置のビーム走査可能な範囲に応じて最大サイズが決まるのみで任意のサイズで良い。また、ウェーハサイズも９５ｎｍ以降の微細なデザインルールの世代において主流になると考えられる２００ｍｍや３００ｍｍでも構わない。

図５（ａ）および（ｂ）は、マスクにより露光される領域をａ〜ｃに分割して、個々の領域ａ〜ｃの露光の様子を説明するための図である。

図５に示す領域ａには、第２の露光領域１１−２の梁１２−２が存在するが、第１および第３の露光領域１１−１，１１−３のパターン形成部１３に含まれるため、３回露光することにより相補パターンの転写が可能となる。
同様に領域ｂには、第３の露光領域１１−３の梁１２−２が存在するが、第１および第２の露光領域１１−１，１１−２のパターン形成部１３に含まれるため、３回露光することにより相補パターンの転写が可能となる。
同様に領域ｃには、第１の露光領域１１−１の梁１２−２が存在するが、第２および第３の露光領域１１−２，１１−３のパターン形成部１３に含まれるため、３回露光することにより相補パターンの転写が可能となる。

このように、本実施形態に係る露光方法により全ての領域に２重相補露光が可能であることから、相補パターンの転写が全ての領域に可能となる。本実施形態に係る露光方法では、例示したような３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さがチップのｙ方向の長さと等しいときには、３重露光で相補露光が可能となる。なお、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さがチップのｙ方向の長さの整数倍であっても３重露光で全ての領域に相補露光が可能となる。

次に、上記の露光方法においてマスクとウェーハのアライメント方法の一例に関して、図６および図７を参照して説明する。ＬＥＥＰＬではマスクとウェーハの間隔が上述したように約５０μｍと近接しているため、アライメント光学系をマスクとウェーハの間に配置することが出来ない。

そこで、図６に示すようなＴＴＲ（through the reticle ）アライメント方式が用いられる。ＴＴＲアライメント方式の詳細に関しては、特許文献３に詳しく記載されている。

図６は、ＴＴＲアライメント方式を説明するための図である。
図６に示すように、ウェーハＷとマスク１０が平行に配置され、ウェーハＷ上にウェーハアライメントマークＷＡが形成されている。ウェーハアライメントマークＷＡは基板表面に凹状または凸状に形成されている。一方、マスク１０にはマスクアライメントマークＭＡとアライメント光透過用貫通孔１５が形成されている。

図６の例では、マスクアライメントマークＭＡは貫通孔であるが、マスクアライメントマークＭＡは必ずしもパターン形成用薄膜を貫通する貫通孔でなくてもよく、パターン形成用薄膜の表面に形成された凹部であっても良い。

平行な光束のアライメント光ＬＷ，ＬＭは、マスク面（図６でｘ−ｙ平面に平行な面）に対して斜方から照射される。すなわち、アライメント光ＬＷ，ＬＭの光軸は、図６でｙ−ｚ平面に平行である。

アライメント光透過用貫通孔１５を通ってウェーハアライメントマークＷＡで反射、散乱され再度アライメント光透過用貫通孔１５を通ってきたアライメント光ＬＷを検出する。また、マスクアライメントマークＭＡで反射、散乱されたアライメント光ＬＭを検出する。

例えば、図６（ｂ）に示すように複数のウェーハアライメントマークＷＡおよび複数のマスクアライメントマークＭＡが形成されており、検出されたウェーハアライメントマークＷＡおよびマスクアライメントマークＭＡの相対位置とアライメント光ＬＷ，ＬＭの傾き角θとの相対関係からアライメントを行う。

本実施形態では、図７に示すようにアライメント光を照射しおよび検出する４個のアライメント光学系２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２をマスクの４隅に配置して、アライメント光をそれぞれ検出してアライメントを行う。

ここで、上記のアライメント光学系２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２は、アライメント光を照射し、さらに検出する方向が梁１２−２の延びるｙ方向と平行になるように設置されている。なお、マスクアライメントマークは３つの露光領域１１−１，１１−２，１１−３の全てに配置することが望ましい。

上記のようにアライメント光学系が設置されていることによる効果について比較例を用いて説明する。

図８に示すように、正方形のメッシュ状の梁１０２によりパターン形成部（パターン形成用薄膜）１０３を支持したマスクに対して、図９（ａ）に示すようにマスクの４隅にアライメント光を照射しおよび検出する４個のアライメント光学系Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２を配置した場合を比較例とする。

この比較例の場合には、特定の条件下ではアライメントが不可能となる場合がある。図９（ｂ）は梁１０２で囲まれたパターン形成部１０３の一つを示す断面図である。パターン形成部１０３には、貫通孔からなるマスクアライメントマークＭＡが形成されている。

図９（ｂ）に示すように、比較例では、マスクＭの法線方向Ｚから測ったアライメント光Ｌの検出角θが、梁１０２の高さ及びマスクアライメントマークＭＡの位置とで決定される特定の臨界角θａを超えると、梁１０２とアライメント光Ｌが干渉し、アライメント光Ｌが検出できなくなるという問題がある。

これに対し、本実施形態では、全てのアライメント光学系２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２は、アライメント光を照射し検出する方向が梁１２−２の延びるｙ方向と平行になるように設置されていることから、マスク法線方向ｚから図ったアライメント光Ｌの検出角度θが大きくなった場合にも、アライメント光（マスクアライメントマークＭＡからの反射、散乱光）は梁１２−２によって遮られることはない。

従って、梁１２−２の高さやマスクアライメントマークＭＡの位置に関わらずアライメントを行うことが可能である。このようにＴＴＲアライメント方式を応用することにより、アライメント光学系がマスクとウェーハの間に配置されないため電子線露光中も常時アライメントマークを検出し、リアルタイムでチップ歪みの補正を行うことができる。

次に、上記の本実施形態に係るマスクの製造のためのプロセス前のパターンの配置方法について、図１０および図１１を参照して説明する。

ステンシルマスクは、例えば、図１０（ａ）に示すドーナツ状パターン１４ａを形成しようとすると、パターンの中央部のパターン形成用薄膜１３−１はマスクに支持されない。そこで、ドーナツ状パターン１４ａは、２つのパターン１４ａ−１，１４ａ−２に分割する必要がある。

また、例えば、図１０（ｂ）に示すようないわゆるリーフ状パターン１４ｂを形成しようとすると、中央部を支持するパターン形成用薄膜１３−２の幅が狭くなってしまう。この支持部分に応力が集中することによるマスクの破損を防止する観点から、２つのパターン１４ｂ−１，１４ｂ−２に分割する必要がある。

従って、まず設計パターンから上記のドーナツ状パターンやリーフ状パターン等の分割が必要なパターンを抽出する（図１１のステップＳＴ１）。なお、ステンシルマスクにおいて、相補分割が必要となるパターンは上記の他、非常に長い直線パターン等があるが、特に限定されるものではない。

次に、チップ配置とパターン配置から上記の分割が必要なパターンが図５（ｂ）に示す領域ａ〜ｃのうちの何れの箇所に配置されることになるかを割り出す。分割が必要とならないパターンも領域ａ〜ｃのうちの何れかの箇所に配置されることになるかを割り出す（図１１のステップＳＴ２）。

上記の割り出しステップにおいて、例えば領域ａにパターンを割り出すことが決定された場合に、第１の露光領域１１−１と第３の露光領域１１−３のパターン形成部１３に相補パターンを割り振る（図１１のステップＳＴ３）。この場合に、第１の露光領域１１−１と第３の露光領域１１−３のパターン形成部１３に形成されるパターン密度が大きく異ならないようにする。また、分割が必要とならないパターンを領域ａに割り出すことが決定された場合には、第１の露光領域１１−１と第３の露光領域１１−３のどちらに配置してもよいが、第１の露光領域１１−１と第３の露光領域１１−３でパターン密度が大きく異ならないようにする。

以上のようにして、設計パターンからマスクに配置するパターンが割り振られて、描画用データが作製される。

次に、上記の本実施形態に係るマスクの製造プロセスについて、図１２〜図１３を参照して説明する。ステンシルマスクを製造する方法として、様々な方法があるが、ここではＳＯＩ基板からステンシルマスクを製造する方法について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板１２ａ上に、酸化シリコンからなるエッチングストッパ膜１６を介してシリコン層からなるパターン形成用薄膜１３ａが形成されたＳＯＩ基板を用意する。このＳＯＩ基板の表面には、予め両面アライナー用のアライメントマークを形成しておく。

次に、図１２（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面および裏面を含む全面に、例えばＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 法によりＳｉ₃ Ｎ₄ を成膜してハードマスク１７を形成する。ハードマスク１７の膜厚は、例えば４００ｎｍ程度である。

次に、図１２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板の裏面側（シリコン基板１２ａ側）におけるハードマスク１７上に、レジスト塗布、電子線描画および現像を行い、レジストをエッチングマスクとしてハードマスク１７をドライエッチングすることにより、梁および支持枠のパターンをもつハードマスク１７ａを形成する。電子線描画は、両面アライナーを用いて、表面のアライメントマークを検出して位置合わせをして行う。ハードマスク１７のエッチングは、例えばフロロカーボン系のガスを用いる。その後、レジストを除去する。

次に、図１３（ｄ）に示すように、ハードマスク１７ａをエッチングマスクとして、エッチングストッパ膜１６に達するまでシリコン基板１２ａをエッチングして、梁１２−１，１２−２および支持枠１２を形成する。シリコン基板１２ａのエッチングは、例えば塩素系ガスを用いる。

次に、図１３（ｅ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面側（パターン形成用薄膜１３ａ側）におけるハードマスク１７上に、レジスト塗布、電子線描画および現像を行い、レジストをエッチングマスクとしてハードマスク１７をドライエッチングすることにより、露光領域となる部分のハードマスク１７を除去する。電子線描画は、両面アライナーを用いて、表面のアライメントマークを検出して位置合わせをして行う。ハードマスク１７のエッチングは、例えばフロロカーボン系のガスを用いる。その後、レジストを除去する。

本実施形態では、上記の工程により作製されたものをマスクブランクスとして、在庫に用意しておく。なお、本願明細書では、パターン形成用薄膜１３ａのうち、梁１２−１，１２−２により区画された領域をパターン形成部１３と定義する。そして、図１０および図１１を参照して説明したように、設計パターンから用意された描画用データを元に以下の工程を行う。

すなわち、図１３（ｆ）に示すように、既に用意したマスクブランクスのパターン形成用薄膜１３ａ上に、レジスト塗布、電子線描画および現像を行い、レジストをエッチングマスクとしてパターン形成用薄膜１３ａをドライエッチングすることにより、相補分割パターン等の孔１４を形成する。パターン形成用薄膜１３ａのエッチングは、例えば塩素系ガスを用いる。その後、レジストを除去する。
電子線描画は、両面アライナーを用いて、表面のアライメントマークを検出して位置合わせをして行い、上述した描画用データを元に、相補分割パターンを電子線を用いて直接描画する。

最後に、梁１２−１，１２−２から露出したエッチングストッパ膜１６をエッチングして除去し、さらにハードマスク１７を除去することによりマスクが製造される。酸化シリコンからなるエッチングストッパ膜１６のエッチングは、例えばフロロカーボン系ガスを用いる。

なお、上記したエッチングガスの種類は、各層のエッチングレートの違いを利用できるものであれば特に限定はない。例えば本例においてもフロロカーボン系ガスでもＨ₂ ガスの流量比により、レジスト、窒化シリコン、酸化シリコンのそれぞれのエッチングレートが異なることを利用することができる。

後述する第２および第３実施形態で説明するように、本実施形態に係るマスクはチップサイズによらずデバイスパターンを配置することができる。
従って、図１３（ｅ）に示す工程までを予め済ませたものをマスクブランクスとして在庫に持つことが可能となり、チップサイズパターン決定後は図１３（ｆ）に示すパターン形成用薄膜１３ａへの相補パターンの孔１４の形成工程のみをマスクブランクスに行うことで、最終的なマスクを作成することが可能となり、ＴＡＴの大幅な短縮が可能となる。

これにより、他社である電子素子製造者の要求に応じてマスクブランクスあるいはマスクを対価と引き換えに提供するという、ビジネス形態をとることが容易となる。図１４を用いて上記に関する具体例を説明する。

一つは、図１４（ａ）に示すように、マスクブランクス製造者は電子素子製造者にマスクブランクスを提供するかわりに、対価を受け取る。
マスクブランクス製造者は本実施形態に係るマスクブランクスを在庫として持つことが可能となるので、電子素子製造者の依頼を受けてから直ぐにマスクブランクスを提供することが可能となる。
電子素子製造者も電子素子のデザイン決定後に、マスクブランクスを受け取り、図１３（ｆ）に示す工程を行うことにより最終マスクを作製し、最終マスクを用いて電子素子を製造することができる。
従って、電子素子のデザイン決定から最終マスクを用いての電子素子の製造までを短期間で行うことができる。

あるいは、図１４（ｂ）に示すように、マスク製造者は本実施形態に係るマスクブランクスを在庫として用意しておき、電子素子製造者にマスクを提供するかわりに、対価を受け取る。
マスク製造者は本実施形態に係るマスクブランクスを在庫として用意しておき、電子素子製造業者の依頼を受けてから直ぐに、図１３（ｆ）に示す工程を行うことによりマスクを作製して提供することが可能となる。
電子素子製造者も電子素子のデザイン決定後に、当該電子素子のデザインをマスク製造者に提供して、作製された最終マスクを受け取り、最終マスクを用いて電子素子を製造することができる。
従って、電子素子のデザイン決定から最終マスクを用いての電子素子の製造までを短期間で行うことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態の説明は、３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の寸法が有効露光領域のｙ方向の寸法の整数倍（特に等しい場合について説明したが、整数倍でも同じである）の場合のパターン配置の例および露光方法について適用されるが、本実施形態では、整数倍ではない場合におけるマスクへのパターン配置の例および露光方法について説明する。

図１５に示すように、まず、マスクの各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さが１３ｍｍであり、露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の間隔、すなわちｘ方向に延びる梁１２−１の幅が０．５ｍｍである場合について説明する。この場合において、ｙ方向の長さが１０ｍｍであるチップを露光する場合について説明する。なお、ｘ方向に関しては任意のチップサイズに適用可能なことは図５により明らかであることから、図示の簡略化のため各露光領域１１−１，１１−２，１１−３内に配置されたｙ方向に延びる梁１２−２は省略してある。本実施形態に係る露光方法では、梁１２−１の部分は非露光領域となることから、この部分の幅をできるだけ狭くすることが好ましい。

図１６に、本実施形態に係るマスクへのチップパターンの配置例を示す。
図１６に示すように、第１の露光領域１１−１内の有効露光領域Ａ、第２の露光領域１１−２内の有効露光領域Ｂ、第３の露光領域１１−３の有効露光領域Ｃ１，Ｃ２にパターンを配置する。なお、有効露光領域Ｃ１とＣ２は、重なって露光されるものではないため、１つの有効露光領域として数えるものとする。従って、本実施形態に係るマスクも本発明の３つの有効露光領域を有するマスクに含まれる。

有効露光領域Ａは、第１の露光領域１１−１の下辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じ１０ｍｍとなるようにする。
有効露光領域Ｂは、第２の露光領域１１−２の上辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じ１０ｍｍとなるようにする。

第３の露光領域１１−３には、２つの有効露光領域Ｃ１，Ｃ２が配置される。
有効露光領域Ｃ１は、第３の露光領域１１−３の上辺からｙ方向における長さが７ｍｍとなるようにする。有効露光領域Ｃ２は、有効露光領域Ｃ１とはｙ方向に０．５ｍｍの間隔を空けて設けられ、ｙ方向における長さが３ｍｍになるようにする。有効露光領域Ｃ１と有効露光領域Ｃ２との間隔を０．５ｍｍだけ空けるとは、この部分に梁を配置するわけではなく、パターンを形成しないという意である。

電子ビーム２による走査の後の、マスクあるいはウェーハのｙ方向における移動距離は、ｙ方向におけるチップサイズに梁の幅を加えた１０．５ｍｍとする。

図１７に、上記の距離で移動させた場合における各露光工程でのウェーハとマスクとの位置関係を示す。図１８は、図１７のＤ部分における詳細を示す図である。マスクはウェーハに対して同一ライン上を移動しているが、図１７および図１８では説明の便宜上ずらして図示している。

図１８において１回目の露光の際の有効露光領域Ａの上辺の位置をベースラインＢＬとして、この位置を０ｍｍと定義する。２回目の露光においては、チップサイズに梁１２−１の幅を加えた１０．５ｍｍ移動することから、有効露光領域Ｂの上辺はベースラインに揃うこととなる。これにより、有効露光領域Ａと有効露光領域Ｂの全てのパターンが露光される。

３回目および４回目の露光により、有効露光領域Ｃ１，Ｃ２の全てのパターンが隙間なく露光されるためには、図１８に示す３回目の露光における有効露光領域Ｃ１の上辺の位置をαとし、４回目の露光における有効露光領域Ｃ２の下辺の位置をβとした場合に、α＝βである必要がある。ここで、有効露光領域Ｃ２のｙ方向における長さは３ｍｍであることから、α＝β＝−３ｍｍであればよい。

これについて検討すると、有効露光領域Ｃ１の上辺は、１回目の露光の際には、ベースラインから−１０（有効露光領域Ａのｙ方向長さ）−０．５（梁のｙ方向の幅）−１３（第２の露光領域のｙ方向長さ）−０．５（梁のｙ方向の幅）＝−２４ｍｍに位置している。そして、１回の移動量はｙ方向に＋１０．５ｍｍであり、３回目の露光の際には、２回移動することから、−２４ｍｍ＋（１０．５×２）＝−３ｍｍ＝αとなり、上記の条件を満たしている。

また、有効露光領域Ｃ２の下辺は、一回目の露光の際には、ベースラインから−２４（有効露光領域Ｃ１の上辺の位置）−７（有効露光領域Ｃ１のｙ方向長さ）−０．５（有効露光領域Ｃ１，Ｃ２間の間隔）−３（有効露光領域Ｃ２のｙ方向長さ）＝−３４．５ｍｍに位置している。そして、１回の移動量はｙ方向に＋１０．５ｍｍであり、４回目の露光の際には、３回移動することから、−３４．５ｍｍ＋（１０．５×３）＝−３ｍｍ＝βとなり、上記の条件を満たしている。

以上をまとめて、チップサイズを一般化した場合におけるパターンの分割方法および移動距離は、図１９のように示される。まず、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向における長さをＬＡとし、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向における間隔（梁１２−１のｙ方向幅）をＬＳとし、チップのｙ方向における長さをＬＣとする。なお、各有効露光領域Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２のｘ方向における長さは、チップのｘ方向における長さと等しくする。

この場合に、露光毎のｙ方向における移動距離はＬＣ＋ＬＳとする。
そして、有効露光領域Ａは、第１の露光領域１１−１の下辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じＬＣになるようにする。
有効露光領域Ｂは、第２の露光領域１１−２の上辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じＬＣになるようにする。

有効露光領域Ｃ１と有効露光領域Ｃ２はＬＳだけ間隔を空けて配置し、有効露光領域Ｃ１のｙ方向長さをＬＢとし、有効露光領域Ｃ２のｙ方向長さをＬＴとすると以下のように規定される。
図１８に示すように、２回目の露光の際の有効露光領域Ｂの下辺の位置と、３回目の露光の際の有効露光領域Ｃ１の下辺の位置が揃っている必要があることから、有効露光領域Ｂの下辺から有効露光領域Ｃ１の下辺までの長さが１回の移動距離のＬＣ＋ＬＳである必要がある。
従って、（ＬＡ−ＬＣ）＋ＬＳ＋ＬＢ＝ＬＣ＋ＬＳとなり、ＬＢ＝ＬＣ−（ＬＡ−ＬＣ）となる。また、ＬＢ＋ＬＴ＝ＬＣより、ＬＴ＝ＬＣ−ＬＢとなる。

以上のように、３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さがチップのｙ方向の長さの整数倍（等しい場合も含む）ではない場合においても、第３の露光領域１１−３を有効露光領域Ｃ１，Ｃ２に分割して、４重露光を行うことにより、チップに相補パターンを転写することができる。上記したように、この場合におけるパターンの配置および分割方法や移動距離は、チップサイズに応じて決まる。

従って、図１３（ｅ）までの工程を経たマスクブランクスは、どのチップサイズに対しても適用可能となる。ここで、図１８に示すように１回目の露光における有効露光領域Ａの上辺位置と、２回目の露光における有効露光領域Ａの下辺位置とは梁１２−１の幅分だけずれている。すなわち、本実施形態におけるパターンの配置および露光方法では、梁１２−１の存在する箇所は非露光領域となることから、この部分をできるだけ狭くすることが好ましい。

（第３実施形態）
本実施形態では、３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の寸法が有効露光領域のｙ方向の寸法の整数倍（等しい場合も含む）でない場合において、図１５に示す梁１２−１の部分を非露光領域とすることのないパターン配置の例および露光方法について説明する。

第２実施形態と同様に、図１５に示すように、まず、マスクの各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さが１３ｍｍであり、露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の間隔、すなわちｘ方向に延びる梁１２−１の幅が０．５ｍｍである場合について説明する。この場合において、ｙ方向の長さが１０ｍｍであるチップを露光する場合について説明する。なお、ｘ方向に関しては任意のチップサイズに適用可能なことは図５により明らかであることから、図示の簡略化のため各露光領域１１−１，１１−２，１１−３内に配置されたｙ方向に延びる梁１２−２は省略する。

図２０に、本実施形態に係るマスクへのチップパターンの配置例を示す。
図２０に示すように、第１の露光領域１１−１内の有効露光領域Ａ、第２の露光領域１１−２内の有効露光領域Ｂ１，Ｂ２、第３の露光領域１１−３の有効露光領域Ｃ１，Ｃ２にパターンを配置する。なお、有効露光領域Ｂ１，Ｂ２は、重なって露光されるものではないため、１つの有効露光領域として数えるものとする。有効露光領域Ｃ１，Ｃ２についても同様である。従って、本実施形態に係るマスクも本発明の３つの有効露光領域を有するマスクに含まれる。

有効露光領域Ａは、第１の露光領域１１−１の下辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じ１０ｍｍとなるようにする。

第２の露光領域１１−２には、分割された有効露光領域Ｂ１，Ｂ２が配置される。
有効露光領域Ｂ１は、第２の露光領域１１−２の上辺からｙ方向における長さがチップの長さ１０ｍｍから梁１２−１の幅０．５ｍｍを引いた９．５ｍｍになるようにする。
有効露光領域Ｂ２は、有効露光領域Ｂ１に間隔を空けずに隣接しておりｙ方向の長さが０．５ｍｍになるようにする。

第３の露光領域１１−３には、分割された有効露光領域Ｃ１と有効露光領域Ｃ２が配置される。
有効露光領域Ｃ１は、第３の露光領域１１−３の上辺からｙ方向における長さが６ｍｍとなるようにする。
有効露光領域Ｃ２は、有効露光領域Ｃ１に間隔を空けずに隣接しており、ｙ方向における長さが４ｍｍになるようにする。

電子ビーム２による走査の後の、マスクあるいはウェーハのｙ方向における移動距離は、ｙ方向におけるチップサイズの１０ｍｍとする。

図２１に、上記の距離で移動させた場合における各露光工程でのウェーハとマスクとの位置関係を示す。図２２は、図２１のＤ部分における詳細を示す図である。マスクはウェーハに対して同一ライン上を移動しているが、図２１および図２２では説明の便宜上ずらして図示している。

図２２において１回目の露光の際の有効露光領域Ａの上辺の位置をベースラインＢＬとして、この位置を０ｍｍと定義する。２回目の露光においては、チップのｙ方向長さである１０ｍｍだけ移動させることから、有効露光領域Ｂの上辺はベースラインから梁１２−１の幅に起因する−０．５ｍｍの位置となる。これにより、梁１２−１の部分を除いた有効露光領域Ｂ１のパターンが露光される。

３回目および４回目の露光により、有効露光領域Ｃ１，Ｃ２の全てのパターンが隙間なく露光されるためには、図２２に示す３回目の露光における有効露光領域Ｃ１の上辺の位置をαとし、４回目の露光における有効露光領域Ｃ２の下辺の位置をβとした場合に、α＝βである必要がある。ここで、有効露光領域Ｃ２のｙ方向における長さは４ｍｍであることから、α＝β＝−４ｍｍであればよい。また、α＝−４ｍｍのときには、有効露光領域Ｂ２の上辺と有効露光領域Ｃ１の上辺との距離が４ｍｍであることから、３回目の露光の際に有効露光領域Ｂ２の上辺がベースラインＢＬに揃うこととなる。すなわち、３回目の露光の際に、２回目の露光では露光されなかった梁１２−１の存在する箇所に有効露光領域Ｂ２のパターンが露光される。

これについて検討すると、有効露光領域Ｃ１の上辺は、一回目の露光の際には、ベースラインから−１０（有効露光領域Ａのｙ方向長さ）−０．５（梁のｙ方向の幅）−１３（第２の露光領域のｙ方向長さ）−０．５（梁のｙ方向の幅）＝−２４ｍｍに位置している。そして、１回の移動量はｙ方向に＋１０ｍｍであり、３回目の露光の際には、２回移動することから、−２４ｍｍ＋（１０×２）＝−４ｍｍ＝αとなり、上記の条件を満たしている。

また、有効露光領域Ｃ２の下辺は、一回目の露光の際には、ベースラインから−２４（有効露光領域Ｃ１の上辺の位置）−６（有効露光領域Ｃ１のｙ方向長さ）−４（有効露光領域Ｃ２のｙ方向長さ）＝−３４ｍｍに位置している。そして、１回の移動量はｙ方向に＋１０ｍｍであり、４回目の露光の際には、３回移動することから、−３４ｍｍ＋（１０×３）＝−４ｍｍ＝βとなり、上記の条件を満たしている。

以上をまとめて、チップサイズを一般化した場合におけるパターンの分割方法および移動距離は、図２３のように示される。まず、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向における長さをＬＡとし、各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向における間隔（梁１２−１のｙ方向幅）をＬＳとし、チップのｙ方向における長さをＬＣとする。なお、各有効露光領域Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２のｘ方向における長さは、チップのｘ方向における長さと等しくする。

この場合に、露光毎のｙ方向における移動距離はＬＣとする。
そして、有効露光領域Ａは、第１の露光領域１１−１の下辺からｙ方向における長さがチップの長さと同じＬＣとなるようにする。

有効露光領域Ｂ１は、第２の露光領域１１−２の上辺からのｙ方向における長さＬＭがチップのｙ方向長さＬＣから梁１２−１のｙ方向幅ＬＳだけ引いたＬＣ−ＬＳ（＝ＬＭ）になるようにする。有効露光領域Ｂ２は有効露光領域Ｂ１に間隔を空けずに隣接して配置し、ｙ方向における長さを梁１２−１のｙ方向幅ＬＳと等しくなるようにする。

有効露光領域Ｃ１と有効露光領域Ｃ２は、間隔を空けずに隣接して配置し、有効露光領域Ｃ１のｙ方向長さをＬＢとし、有効露光領域Ｃ２のｙ方向長さをＬＴとすると以下のように規定される。
図２２に示すように、２回目の露光の際の有効露光領域Ｂ１の下辺の位置と３回目の露光の際の有効露光領域Ｃ１の下辺の位置が揃っている必要があることから、有効露光領域Ｂ１の下辺から有効露光領域Ｃ１の下辺までの長さが１回の移動距離のＬＣである必要がある。
従って、ＬＳ＋（ＬＡ−ＬＣ）＋ＬＳ＋ＬＢ＝ＬＣとなり、ＬＢ＝ＬＣ−（ＬＡ−ＬＣ）−２ＬＳとなる。また、ＬＢ＋ＬＴ＝ＬＣより、ＬＴ＝ＬＣ−ＬＢとなる。

以上のように、３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の寸法が有効露光領域のｙ方向の寸法（チップのｙ方向の寸法と同じ）の整数倍（等しい場合も含む）ではない場合においても、第２の露光領域１１−２に分割された有効露光領域Ｂ１，Ｂ２を設け、第３の露光領域１１−３に分割された有効露光領域Ｃ１，Ｃ２を設けて、４重露光を行うことにより、チップに相補パターンを転写することができる。上記したように、この場合におけるパターンの配置および分割方法や移動距離は、チップサイズに応じて決まる。

従って、図１３（ｅ）までの工程を経たマスクブランクスは、どのチップサイズに対しても適用可能となる。ここで、図２２に示すように１回目の露光における有効露光領域Ａの上辺位置と、２回目の露光における有効露光領域Ａの下辺位置とはベースラインＢＬ上に揃うこととなる。すなわち、本実施形態におけるパターンの配置および露光方法では、梁１２−１の存在する箇所は非露光領域とならずにパターンを転写することができ、梁１２−１による影響をなくすことができる。

（第４実施形態）
第１から第３実施形態では、３つの露光領域１１−１〜１１−３がｘ方向に延びる梁１２−１によって分離された構造をもつ例について説明したが、本実施形態では、露光領域は分離されておらず、露光対象となるチップサイズに合わせて露光領域内に有効露光領域を設ける例について説明する。

図２４（ａ）は、本実施形態に係るマスクの上面から見た模式図である。
図２４（ａ）に示すマスクは、例えばシリコンウェーハを用いて形成され、中央部には露光領域１１が形成されており、露光領域１１の周囲にはシリコンウェーハの膜厚に等しい支持枠１２が形成されている。

図２４（ｂ）は、露光領域の要部拡大図である。
図２４（ｂ）に示すように、露光領域１１には、端部が支持枠１２と接続されたｙ方向に延びる梁１２−２が複数設けられており、この梁１２−２の間にストライプ状のパターン形成部１３が形成される。

パターン形成部１３のｘ方向における幅は、梁１２−２のｘ方向における幅Ｈの２倍以上とし、本実施形態では例えば丁度２倍とする。図２４においては、マスクの外周部の形状はシリコンウェーハを念頭に円形としたが、一般的なフォトマスクの用に矩形や他の形でも良い。

上記の１方向（ｘ方向）に延びる梁１２−２のみにより複数のパターン形成部１３が区画された露光領域１１内に、３つの有効露光領域１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３が設けられる。有効露光領域とは、露光領域のうちパターンが形成される領域をいう。等倍露光では、マスクのパターンサイズとウエハのパターンサイズは等しいことから、有効露光領域の寸法はチップと等しいものとなる。以下、有効露光領域の寸法がチップの寸法と等しい等倍露光の場合を例に説明する。

各有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３の梁１２−２が、３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３を重ね合わせた際に、他の有効露光領域の梁１２−２と重ならないように、露光領域１１内に３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３が設定される。このような条件を満たす例として、例えば、露光領域内１１に、有効露光領域１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３が、ｙ方向にいくに従って梁１２−２の幅Ｈだけずれてそれぞれ配置される。

図２５は、図２４（ｂ）のように設定された３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３を取り出し、左右を合わせて配置した図である。
図２５に示すように、３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３が重ね合わさった場合には、一つの有効露光領域内におけるｙ方向に延びる梁１２−２は、他の２つの有効露光領域内におけるｙ方向に延びる梁１２−２に重ならない位置に配置されることがわかる。

従って、任意のどの位置においても２つの有効露光領域のパターン形成部１３にパターンを配置することができる。この結果、第１実施形態と同様に全ての領域に２重相補露光が可能となる。

次に、上記のマスクを用いたウェーハへの露光方法について図２６および図２７を参照して説明する。

図２６に示すように、本実施形態に係る露光方法においても、第１実施形態と同様に、ｘ方向に電子ビーム２を走査しながらｙ方向に電子ビーム２をずらしていくことで３つの有効露光領域１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３の全てを走査する。

例えば、図２７（ａ）の太線で示すようにウェーハＷに対して３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３を位置合わせして、３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３を露光する。

この電子ビーム２の走査による露光が終了した後に、図２７（ｂ）に示すように、＋ｙ方向に有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３のｙ方向寸法分だけ、かつ＋ｘ方向に梁１２−２の幅Ｈ分だけ有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３が移動するように、マスクあるいはウェーハＷを移動させる。その後、上記と同様に３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３の全てを電子ビーム２により走査する（ステップアンドリピート露光）。

同様にして、電子ビーム２の走査による露光が終了した後に、図２７（ｃ）に示すように、＋ｙ方向に有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３のｙ方向寸法分だけ、かつ＋ｘ方向に梁１２−２の幅Ｈ分だけ有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３が移動するように、マスクあるいはウェーハＷを移動させる。その後、上記と同様に３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３の全てを電子ビーム２により走査する。

以上により、例えば図２７（ａ）〜図２７（ｃ）の斜線部で示すチップＣｈに３重露光が行われてパターンが形成される。上記したステップアンドリピート露光を続けて全てのチップＣｈにパターンを露光した後、現像してレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをエッチングマスクとして被加工膜をパターン加工することにより、パターンが形成される。

上記の本実施形態に係るマスクを用いた露光工程を経ることにより、ウェーハ（電子素子搭載基板）Ｗには、図２７（ａ）に示すように、ｙ方向に並んだチップＣｈがｘ方向に梁１２−２の幅Ｈだけ順にずれてチップＣｈが形成される。

各チップの積層パターンが最終的に作製された後に、各チップを分離するダイシング工程が存在するが、このダイシング工程は以下のように行う。
すなわち、図２８（ｂ）に示すように、ｘ方向に平行で等間隔な境界線ＤＬ１が引けるため、この境界線ＤＬ１に沿って、高速に回転するブレードによりウェーハＷをダイシングする。これにより、ｘ方向に並ぶチップ列が得られる（図では６列）。なお、このダイシングにより、ｙ方向の最上部と最下部に位置し、チップ列を形成しない単独のチップＣｈ１，Ｃｈ２は切り離される。

次に、図２９（ａ）に示すように、分割された各チップ列のｘ方向におけるずれを解消するため、チップ列をｘ方向に移動させる。これは、各チップ列に対応して矢印方向に独立制御可能なステージにより実現される。

これにより、図２９（ｂ）に示すように、各チップ列をまたがる、ｙ方向に平行で等間隔な境界線ＤＬ２が引けるため、この境界線ＤＬ２に沿って、高速に回転するブレードによりウェーハＷをダイシングする。これにより、個々のチップＣｈに分断される。

上記の本実施形態に係るマスクによれば、製造対象となるチップの設計パターンが決定した後に、露光領域に３つの有効露光領域１１ａ−１〜１１ａ−３を設け、３つの有効露光領域を重ねた際に１の有効露光領域の梁１２−２が他の有効露光領域の梁１２−２と重ならないようにすることにより、チップサイズにかかわらず単純な露光方法を採用することができる。従って、図２４に示すステンシルマスクにパターンが形成されていない状態のマスクブランクスは、任意のチップサイズに適用することができ、汎用性が向上する。その他、第１実施形態に係るマスクの説明が同様に本実施形態に係るマスクについても適用され、同様の効果を奏することができる。

また、上記の本実施形態に係るマスクを電子素子の製造方法の露光工程に使用することにより、ｙ方向（第１の方向）に並んだ複数の電子素子が、互いにｘ方向（第２の方向）に一定量だけずれて配置された電子素子搭載基板が得られる。

なお、ウェーハＷ裏面を研磨して薄型のチップを得たい場合には、ウェーハＷの裏面を薄く削った後にダイシングすると薄く削ったウェーハは割れやすいため、厚いウェーハの状態で任意の厚さ分だけ切り込んだ後に、裏面研削する先ダイシング法を採用することができる。

なお、上記のようにしてダイシングする以外にも、多光子吸収を起こさせる条件でかつウェーハＷの内部に焦光点を合わせて、パルスレーザ光をウェーハＷのダイシングラインに照射することによりダイシングするステルスダイシング（ＳＤ：Stealth Dicing) を用いることもできる（特許文献４参照）。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、マスクの製造方法の一例について説明したが、これに限られるものではない。また、第２および第３実施形態において、３分割された各露光領域１１−１，１１−２，１１−３のｙ方向の長さがチップのｙ方向の長さの整数倍（等しい場合も含む）ではない場合におけるパターンの配置や露光方法について説明したが、種々の変更が可能である。
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。

第１〜第４実施形態に係る露光装置の概略構成図である。 図２（ａ）は、第１〜第３実施形態に係るマスクの上面から見た模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光領域の拡大図である。 本実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光方法について説明するための図である。 本実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光方法について説明するための図である。 マスクにより露光される領域をａ〜ｃに分割して、個々の領域ａ〜ｃの露光の様子を説明するための図である。 マスクとウェーハのアライメント方法を説明するための図である。 アライメント光学系の配置を示す図である。 比較例におけるマスクの斜視図である。 図９（ａ）は比較例におけるアライメント光学系の配置を示す図であり、図９（ｂ）は上記のアライメント光学系による問題点を指摘するための図である。 相補分割が必要なパターンの一例を示す図である。 設計パターンから描画用パターンを作製する際のパターンの配置方法を説明するためのフロー図である。 第１〜第４実施形態に係るマスクおよびマスクブランクスの製造方法を説明するための工程断面図である。 第１〜第４実施形態に係るマスクおよびマスクブランクスの製造方法を説明するための工程断面図である。 本実施形態に係るマスクブランクスを用いたビジネス形態を説明するための図である。 第２実施形態に係るマスクのサイズの一例を示す図である。 第２実施形態に係るマスクのパターンの配置を説明するための図である。 第２実施形態に係るマスクを用いた露光において、マスクとウェーハとの位置関係を示す図である。 図１７のＤ部における詳細を示す図である。 第２実施形態に係るマスクにおいて、チップサイズを一般化した場合におけるパターンの分割方法および移動距離を説明するための図である。 第３実施形態に係るマスクのパターンの配置を説明するための図である。 第３実施形態に係るマスクを用いた露光において、マスクとウェーハとの位置関係を示す図である。 図２１のＤ部における詳細を示す図である。 第３実施形態に係るマスクにおいて、チップサイズを一般化した場合におけるパターンの分割方法および移動距離を説明するための図である。 （ａ）は第４実施形態に係るマスクの上面から見た模式図であり、（ｂ）は露光領域の要部拡大図である。 第４実施形態に係るマスクの３つの有効露光領域を取り出し、左右を合わせて配置した図である。 第４実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光方法について説明するための図である。 第４実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光方法について説明するための図である。 第４実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光後の、ダイシング方法について説明するための図である。 第４実施形態に係るマスクを用いたウェーハへの露光後の、ダイシング方法について説明するための図である。

符号の説明

１…露光装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…電子線、３…電子銃、４…アパーチャ、５…コンデンサレンズ、６，７…主偏向器、８，９…微調整用偏向器、１０…マスク（ステンシルマスク）、１０ａ…マスクブランクス、１１…露光領域、１１−１…第１の露光領域、１１−２…第２の露光領域、１１−３…第３の露光領域、１２…支持枠、１２−１，１２−２…梁、１２ａ…シリコン基板、１３…パターン形成部、１３−１，１３−２…パターン形成用薄膜、１３ａ…パターン形成用薄膜、１４…孔、１４ａ…ドーナツ状パターン、１４ｂ…リーフ状パターン、１４ａ−１，１４ａ−２，１４ｂ−１，１４ｂ−２…パターン、１５…アライメント光透過用貫通孔、１６…エッチングストッパ膜、１７…ハードマスク、２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２…アライメント光学系、Ａ，Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２…領域、１０１…露光領域、１０２…梁、１０３…パターン形成部、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２…アライメント光学系、Ｒ…レジスト、Ｗ…ウェーハ、Ｃｈ…チップ、ＷＡ…ウェーハアライメントマーク、ＭＡ…マスクアライメントマーク、ＬＭ，ＬＷ…アライメント光

Claims (18)

1. 第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
   前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、
   を有する露光領域を備え、
   前記露光領域は、実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、
   各有効露光領域の前記第１の梁部は、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている
   マスク。
2. 前記露光領域は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の梁部により３つの領域に分割され、かつ、分割された各領域の前記第１の梁部は、前記第１の方向に延長した場合に他の露光領域の前記第１の梁部と互いに重ならないように配置されており、
   前記分割された各領域内に各有効露光領域が設定される
   請求項１記載のマスク。
3. 前記分割された各領域の前記第１の方向の寸法が、前記有効露光領域の前記第１の方向の寸法の整数倍に規定されている
   請求項２記載のマスク。
4. 前記有効露光領域は、前記露光領域内に前記第１の方向に並んで配置され、かつ、前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならないように前記第２の方向に一定量だけずれて配置されている
   請求項１記載のマスク。
5. 第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
   前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成され得る複数のパターン形成部と、
   を有する露光領域を備え、
   前記露光領域は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の梁部により３つの領域に分割され、かつ、分割された各領域の前記第１の梁部は、前記第１の方向に延長した場合に他の露光領域の前記第１の梁部と互いに重ならないように配置されている
   マスクブランクス。
6. 第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
   前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成され得る複数のパターン形成部と、
   を有する露光領域を備え、
   前記露光領域は、前記第１の梁部のみにより前記パターン形成部が区画されている
   マスクブランクス。
7. 荷電粒子線の照射部と、前記照射部により照射された前記荷電粒子線の経路に設けられたマスクとを有する露光装置であって、
   前記マスクは、
   第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
   前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、
   を有する露光領域を備え、
   前記露光領域は、実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、
   各有効露光領域の前記第１の梁部は、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている
   露光装置。
8. 前記露光領域は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の梁部により３つの領域に分割され、かつ、分割された各領域の前記第１の梁部は、前記第１の方向に延長した場合に他の露光領域の前記第１の梁部と互いに重ならないように配置されており、
   前記分割された各領域内に各有効露光領域が設定される
   請求項７記載の露光装置。
9. 前記有効露光領域は、前記露光領域内に前記第１の方向に並んで配置され、かつ、前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならないように前記第２の方向に一定量だけずれて配置されている
   請求項７記載の露光装置。
10. 前記被露光体および前記マスクには、それぞれ位置合わせマークが形成されており、
    前記第１の梁部の延びる前記第１の方向から前記被露光体および前記マスクのそれぞれの前記位置合わせマークを観察して、前記マスクと前記被露光体の位置合わせを行うアライメント光学系をさらに有する
    請求項７記載の露光装置。
11. 第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
    前記第１の梁部の間であって、被露光体へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、
    を有する露光領域を備え、
    前記露光領域は、実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、
    各有効露光領域の前記第１の梁部が、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置された、
    マスクを用い、
    前記マスクの全ての前記有効露光領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射工程と、
    被露光体との相対位置を移動させる移動工程と、
    を繰り返し行い、前記被露光体に前記マスクの全ての有効露光領域が重ね合わさるように露光する
    露光方法。
12. 前記露光領域は、前記第１の方向と交わる第２の方向に延びる第２の梁部により３つの領域に分割され、かつ、分割された各領域の前記第１の梁部は、前記第１の方向に延長した場合に他の露光領域の前記第１の梁部と互いに重ならないように配置されており、
    前記分割された各領域内に各有効露光領域が設定される
    請求項１１記載の露光方法。
13. 前記分割された各領域の前記第１の方向の寸法が、前記有効露光領域の前記第１の方向の寸法の整数倍に規定されており、
    前記相対位置を移動させる際に、前記第１の方向における分割された各領域の寸法と、前記第２の梁部の幅とを足した距離だけ移動させて、前記被露光体に３重露光を行う
    請求項１２記載の露光方法。
14. 前記有効露光領域は、前記露光領域内に前記第１の方向に並んで配置され、かつ、前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならないように前記第２の方向に一定量だけずれて配置されており、
    前記相対位置を移動させる際に、前記第１の方向の有効露光領域の寸法だけ前記第１の方向に移動させ、かつ、前記一定量だけ前記第２の方向に移動させて、前記被露光体に３重露光を行う
    請求項１１記載の露光方法。
15. 基板に被加工膜を形成する工程と、前記被加工膜上に感光膜を形成する工程と、前記感光膜に対しマスクのパターンを露光する工程と、パターン露光された感光膜をエッチングマスクとして前記被加工膜をエッチングすることにより前記被加工膜をパターン加工する工程とを繰り返すことにより、パターンの層を形成する電子素子の製造方法であって、
    第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
    前記第１の梁部の間であって、前記感光膜へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、
    を有する露光領域を備え、
    前記露光領域は実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、
    各有効露光領域の前記第１の梁部は、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている
    マスクを用い、
    前記感光膜に対し前記マスクのパターンを露光する工程において、
    前記マスクの全ての前記有効露光領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射工程と、
    前記感光膜との相対位置を移動させる移動工程と、
    を繰り返し行い、前記感光膜に前記マスクの全ての有効露光領域が重ね合わさるように露光する
    電子素子の製造方法。
16. 前記有効露光領域が、前記露光領域内に前記第１の方向に並んで配置され、かつ、前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならないように前記第２の方向に一定量だけずれて配置された前記マスクを用いる
    請求項１５記載の電子素子の製造方法。
17. 前記基板に複数の電子素子のパターンの層を形成した後に、各電子素子間にレーザを照射することによりダイシングを行う
    請求項１６記載の電子素子の製造方法。
18. 基板に被加工膜を形成する工程と、前記被加工膜上に感光膜を形成する工程と、前記感光膜に対しマスクのパターンを露光する工程と、パターン露光された感光膜をエッチングマスクとして前記被加工膜をエッチングすることにより前記被加工膜をパターン加工する工程と、を繰り返すことにより形成されたパターンの層をもつ電子素子を複数搭載する電子素子搭載基板であって、
    第１の方向に伸び一定間隔を空けて複数配置された第１の梁部と、
    前記第１の梁部の間であって、前記感光膜へ転写するパターンの孔が形成された複数のパターン形成部と、
    を有する露光領域を備え、
    前記露光領域は実質的に前記パターンが形成される３つの有効露光領域を含み、
    各有効露光領域の前記第１の梁部は、３つの前記有効露光領域を重ね合わせた際に、他の前記有効露光領域の前記第１の梁部と重ならない位置にそれぞれ配置されている
    マスクを用い、
    前記感光膜に対し前記マスクのパターンを露光する工程において、
    前記マスクの全ての前記有効露光領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射工程と、
    前記感光膜との相対位置を移動させる移動工程と、
    を繰り返し行い、前記感光膜に前記マスクの全ての有効露光領域が重ね合わさるように露光することにより、第１の方向に並んだ複数の電子素子が、互いに第２の方向に一定量だけずれて配置された
    電子素子搭載基板。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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