JP2004335649A

JP2004335649A - 露光装置及び露光方法、露光用マスク、半導体装置

Info

Publication number: JP2004335649A
Application number: JP2003128084A
Authority: JP
Inventors: Taro Ito; 太郎伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】マスク欠陥を低減しつつ、高信頼性の微細パターン露光が達成できる露光装置及び露光方法、露光用マスク、半導体装置を提供する。
【解決手段】電子銃等の電子源１１は電子線（電子ビーム）ＥＢを発射する。電子ビームＥＢは、収束用の電子レンズや各種の偏向器や成形アパーチャ等（図示せず）を介する電子光学系１２、さらにマスク１３を介して露光ステージ１６に支持された基材１７に照射される。基材１７は、例えば電子線照射表面にＥＢレジスト材が形成された半導体ウェハである。この実施形態では露光ステージ１６前段のマスク１３が、ステージ１６上のウェハ照射面に対して所定角度θ傾けられた配置となっている。これにより、角度θ傾けられた方向の転写寸法がｃｏｓθ倍に縮小される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細なマスクパターンを介して露光媒体を露光対象物に照射することにより露光処理する露光装置及び線露光方法、露光用マスク、その利用により得られる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップサイズの拡大とパターンの最小線幅の縮小率が著しい。これにより、縮小投影露光に利用されるフォトマスクでは、マスクサイズが拡大するうえに、パターン線幅のいっそうの微細化が要求される。このようなより厳しい要求精度に電子線ビーム露光装置が少なからず用いられるようになってきている。
【０００３】
電子ビーム露光装置は、フォトマスク生産用として、あるいは繰り返しパターン等の多い超微細デバイスの形成のため、マスクを使った、または使わないウェハへの直接露光などに利用される。フォトマスクのパターン形成では、微細パターンを高速に発生可能である電子線描画の技術が効果的である。また、ウェハへの直接露光は、一辺数μｍの部分領域のパターンを、マスクを用いて一括して露光する方式が知られている。このようなマスクはステンシルマスクあるいは電子線を透過する基材に金属材料を用いてパターニングしたマスクが用いられる。このようなウェハへの直接露光は、量産品製造への適用の可能性が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
露光媒体である電子線でマスクパターンをウェハに転写焼き付けしようとする場合、一手法として、Ｘ線リソグラフィのように１：１の等倍マスクを使う技術が用いられる。微細化が進むと、等倍マスクを準備することが次第に困難になってくる。その結果、微細パターンの形成部分の信頼性が劣化するという問題がある。
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、マスク欠陥を低減しつつ、高信頼性の微細パターン露光が達成できる露光装置及び露光方法、露光用マスク、半導体装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、ステージに支持された基材上のレジスト材に対し、少なくとも光学系を介して照射される露光媒体によりマスクパターンに応じた露光処理を達成する機構を有した露光装置であって、前記マスクパターンを構成するマスクが前記露光媒体の前記レジスト材への照射面に対して所定角度傾けて設置されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る露光装置は、露光媒体発生源と、パターニング対象物が支持されるステージと、前記露光媒体発生源と前記ステージの間に設けられる光学系と、少なくとも前記ステージの前段に設けられ前記ステージに対してマスクが所定角度傾けて配置されるマスクステージと、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
上記それぞれの本発明に係る露光装置によれば、マスクがパターニング対象物の支持されるステージに対して所定角度傾けて配置される。これにより、１回の露光では１方向に限られるがマスクパターン寸法より縮小される露光パターンが得られる。
なお、好ましい実施態様として、前記露光媒体は電子線であるか、またはＸ線であることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る露光方法は、露光媒体の照射面に対しマスクパターンに応じた露光処理を達成する露光方法において、前記マスクパターンを構成するマスクを前記露光媒体の照射面に対して所定角度θだけ傾けて、所定の方向の露光転写像をｃｏｓθ倍に縮小することを特徴とする。
【０００９】
上記本発明に係る露光方法によれば、マスクを露光媒体の照射面に対して所定角度θだけ傾けることにより、１回の露光で１方向に限られるがマスクパターン寸法よりｃｏｓθ倍縮小される露光転写像を得ることができる。
なお、より好ましくは、前記所定方向に関する寸法縮小用のパターンを有する第１マスクと、前記第１マスクとは別の所定方向に関する寸法縮小用のパターンを有する第２マスクを準備し、前記第１マスク、第２マスクを組み合わせて、前記露光転写像の全体像を得ることを特徴とする。
なお、好ましい実施態様として、前記露光媒体は電子線が使用されるか、またはＸ線が使用されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る露光用マスクは、露光媒体の照射面に対し所定の露光パターンを形成する露光用マスクであって、前記前記露光パターンを実現するため前記露光媒体の照射面に対して所定角度傾けて用いることを特徴とする。
さらに好ましい実施態様として、本発明に係る露光用マスクは、露光媒体の照射面に対して第１の方向に所定角度θ１傾けて用いる第１方向の寸法縮小用のパターンを有する第１マスクと、前記露光媒体の照射面に対して第２の方向に所定角度θ２傾けて用いる第２方向の寸法縮小用のパターンを有する第２マスクと、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係る露光用マスクによれば、第１マスク及び第２マスクのセットで第１の方向及び第２の方向について、実寸法よりｃｏｓθ倍縮小される露光転写像が得られるマスクを実現する。
【００１２】
本発明に係る半導体装置は、少なくとも上記した露光方法の利用を経て形成されたことを特徴とする。より微細な集積回路パターンを有するようになり、高集積化に寄与する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の要部構成を示す概念図である。電子銃等の電子源１１は電子線（電子ビーム）ＥＢを発射する。電子ビームＥＢは、収束用の電子レンズや各種の偏向器や成形アパーチャ等（図示せず）を介する電子光学系１２、さらにマスク１３を介して露光ステージ１６に支持された基材１７に照射される。基材１７は、例えば電子線照射表面にＥＢレジスト材が形成された半導体ウェハである。この実施形態では露光ステージ１６前段のマスク１３が、ステージ１６上のウェハ照射面に対して所定角度θ傾けられた配置となっている。
【００１４】
マスク１３は、ステンシルマスクのような金属板マスク、さらに好ましくは、電子が透過する薄膜基板上に重金属材料を被覆してパターニングしたマスクを用いることが考えられる。マスク１３は、マスクステージ１４により所定角度θだけ傾けられて配置されている。これにより、角度θ傾けられた方向の転写寸法がｃｏｓθ倍に縮小される。マスク１３を角度θ傾けることで得られる縮小は１マスクにつき１方向に限られる。例えばθ＝６０°であれば、１方向の転写寸法が１／２に縮小される。
【００１５】
例えば、マスク１３に関し、Ｘ（ｎｍ）の線幅のパターン形成が精度的に限界であったとする。しかし、露光寸法要求がＸ（ｎｍ）以下の線幅である場合、マスク１３を傾けることによって、照射面であるＥＢレジスト材に、要求されるＸ（ｎｍ）以下の線幅を有するパターンが転写可能である。上記例でいうと、露光寸法要求がＸ／２（ｎｍ）である場合、マスクステージ１４においてマスク１３を６０°傾けてセットし、露光処理する。
【００１６】
上記実施形態の構成によれば、マスクステージ１４にセットされたマスク１３が、ウェハ照射面を支持する露光ステージ１６に対して所定角度傾けて配置される。これにより、１回の露光では１方向に限られるがマスクパターン寸法より縮小される露光パターンが得られる。
なお、上記露光媒体は電子線で説明したが、露光媒体としてＸ線を用いるＸ線露光装置にこのようなマスクを傾ける実施形態の応用が期待できる。
【００１７】
図２、図３は、本発明の一実施形態に係る露光方法の要部を工程順に示す概念図である。
図２に示されるように、マスク１３１はＸ方向の幅がパターン形成の精度限界に近い線幅Ｗ１のパターンＰ２を含む。一方、露光寸法はＸ方向の幅がＷ１より小さいＷ１ｅの線幅を含むパターンが要求されている。マスク１３１を、露光媒体、例えば電子ビーム（またはＸ線）の照射面に対して所定角度θ１だけ傾けて露光処理する。これにより、露光対象のレジスト材１５表面に、Ｘ方向の幅がｃｏｓθ１倍だけ縮小された所望のＷ１ｅの線幅を含むパターンの露光転写像Ｅ１が形成される。
【００１８】
次に、図３に示されるように、マスク１３２はＹ方向の幅がパターン形成の精度限界に近い線幅Ｗ２のパターンＰ２を含む。一方、露光寸法はＹ方向の幅がＷ２より小さいＷ２ｅの線幅を含むパターンが要求されている。マスク１３２を、露光媒体、例えば電子ビーム（またはＸ線）の照射面に対して所定角度θ２だけ傾けて露光処理する。これにより、露光対象のレジスト材１５表面に、Ｙ方向の幅がｃｏｓθ２倍に縮小された所望のＷ２ｅの線幅を含むパターンの露光転写像Ｅ２が形成される。
【００１９】
上記図２、図３で用いられるＸ方向の線幅や間隔を縮小したいマスク１３１、Ｙ方向の線幅や間隔を縮小したいマスク１３２を組み合わせることによって、露光転写像の全体像ＥＰを得ることが期待できる。これらマスク１３１，１３２はセットでユニット化し、例えば、図１のマスク１３として工程順にセットされるようにする。これにより、マスク欠陥の低減された作製しやすいマスクが実現できる。もちろん、マスク１３１，１３２はそれぞれ複数から構成されるマスクユニットを構成してもよい。なお、マスク１３１，１３２は、傾ける角度θはそれぞれ固定とし、要求される線幅から（１／ｃｏｓθ）倍の線幅を算出して実際のマスク製作に反映させるとよい。
【００２０】
上記各実施形態の構成及び方法によれば、マスクがパターニング対象物の支持されるステージに対して所定角度傾けて配置される。これにより、１回の露光では１方向に限られるがマスクパターン寸法より縮小される露光パターンが得られる。さらに好ましくは、上記使用したマスクを第１マスクとし、第１マスクとは別の所定方向に関する寸法縮小用のパターンを有する第２マスクを準備し、これら、第１マスク、第２マスクを組み合わせて、目的の露光転写像の全体像を得ることもできる。このような露光装置、露光マスク、露光方法を利用することにより、半導体装置はより微細な集積回路パターンを有するようになり、高集積化に寄与する。
以上、説明したように、マスク欠陥を低減しつつ、高信頼性の微細パターン露光が達成される露光装置及び露光方法、露光用マスク、半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る露光装置の要部構成を示す概念図。
【図２】一実施形態に係る露光方法の要部を工程順に示す第１概念図。
【図３】一実施形態に係る露光方法の要部を工程順に示す第２概念図。
【符号の説明】
１１…電子源、１２…電子工学系、１３，１３１，１３２…マスク、１４…マスクステージ、１５…レジスト材、１６…露光ステージ、１７…基材。

Claims

ステージに支持された基材上のレジスト材に対し、少なくとも光学系を介して照射される露光媒体によりマスクパターンに応じた露光処理を達成する機構を有した露光装置であって、
前記マスクパターンを構成するマスクが前記露光媒体の前記レジスト材への照射面に対して所定角度傾けて設置されていることを特徴とする露光装置。
露光媒体発生源と、
パターニング対象物が支持されるステージと、
前記露光媒体発生源と前記ステージの間に設けられる光学系と、
少なくとも前記ステージの前段に設けられ前記ステージに対してマスクが所定角度傾けて配置されるマスクステージと、
を具備したことを特徴とする露光装置。
前記露光媒体は電子線であることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
前記露光媒体はＸ線であることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
露光媒体の照射面に対しマスクパターンに応じた露光処理を達成する露光方法において、
前記マスクパターンを構成するマスクを前記露光媒体の照射面に対して所定角度θだけ傾けて、所定の方向の露光転写像をｃｏｓθ倍に縮小することを特徴とする露光方法。
前記所定方向に関する寸法縮小用のパターンを有する第１マスクと、前記第１マスクとは別の所定方向に関する寸法縮小用のパターンを有する第２マスクを準備し、前記第１マスク、第２マスクを組み合わせて、前記露光転写像の全体像を得ることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
前記露光媒体として電子線が使用されることを特徴とする請求項５または６記載の露光方法。
前記露光媒体としてＸ線が使用されることを特徴とする請求項５または６記載の露光方法。
露光媒体の照射面に対し所定の露光パターンを形成する露光用マスクであって、
前記前記露光パターンを実現するため前記露光媒体の照射面に対して所定角度傾けて用いることを特徴とする露光用マスク。
露光媒体の照射面に対して第１の方向に所定角度θ１傾けて用いる第１方向の寸法縮小用のパターンを有する第１マスクと、
前記露光媒体の照射面に対して第２の方向に所定角度θ２傾けて用いる第２方向の寸法縮小用のパターンを有する第２マスクと、
を具備したことを特徴とする露光用マスク。
前記請求項５または６記載の露光方法の利用を経て形成されたことを特徴とする半導体装置。