JP2005039055A - Exposing mask, its manufacturing method, exposing method, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2005039055A JP2003274512A JP2003274512A JP2005039055A JP 2005039055 A JP2005039055 A JP 2005039055A JP 2003274512 A JP2003274512 A JP 2003274512A JP 2003274512 A JP2003274512 A JP 2003274512A JP 2005039055 A JP2005039055 A JP 2005039055A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposing mask prevented from being damaged due to the electrification of an object to be exposed at the time of exposure and capable of preventing the positional accuracy and resolution of an exposure pattern from being deteriorated due to vibration, a method for manufacturing the exposing mask, an exposing method, and a method for manufacturing a semiconductor device. <P>SOLUTION: The exposing mask 100 is constituted of a supporting frame 4, beams 5 for supporting a membrane 6 integrally with the supporting frame 4, the membrane 6 composed of a pattern forming part 7 or the like in which electron beam penetration holes 9 are formed, conductive projections 11, and so on. The height of the conductive projection 11 is the same as a distance between the mask 100 and an object to be exposed (e.g. a resist layer on a semiconductor wafer) at the time of exposure. Consequently, the conductive projections 11 can be brought into contact with the object to be exposed almost without applying stress to the mask 100 and the object and the generation of electrification and vibration can be prevented. The contact position is a non-circuit pattern forming area such as scribe lines. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光用マスクとその製造方法及び露光方法、並びに半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an exposure mask, a manufacturing method thereof, an exposure method, and a semiconductor device manufacturing method.

近年、半導体デバイスはますます微細化され、紫外光を用いたリソグラフィの解像限界を超えようとしている。このため、電子ビーム又はイオンビーム等の荷電粒子線やX線を用いて微細な回路パターンを描画する微細加工技術が開発されている。   In recent years, semiconductor devices are increasingly miniaturized and are going to exceed the resolution limit of lithography using ultraviolet light. For this reason, a fine processing technique for drawing a fine circuit pattern using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam or an X-ray has been developed.

例えば、従来の、収束させた電子ビームによって半導体ウエハ等を走査して露光させる直接描画方式は、微細パターンになるほどデータ量が多くなり、描画時間が長くなって、生産性(スループット)が低下する。そこで、所定の回路パターンを有する露光用マスクに電子ビーム又はイオンビーム等を照射し、ウエハ上に回路パターンを一括転写する、電子ビーム投影露光装置又はイオンビーム投影露光装置が提案されている。   For example, in the conventional direct drawing method in which a semiconductor wafer or the like is scanned and exposed with a focused electron beam, the data amount increases as the pattern becomes finer, the drawing time becomes longer, and the productivity (throughput) decreases. . In view of this, an electron beam projection exposure apparatus or an ion beam projection exposure apparatus has been proposed in which an exposure mask having a predetermined circuit pattern is irradiated with an electron beam, an ion beam, or the like, and the circuit pattern is collectively transferred onto the wafer.

これらの露光技術には、例えば、高エネルギーの電子ビームを使用する電子ビーム転写リソグラフィ(EPL:Electron Projection Lithography,H.C.Pfeiffer et al.,Jpn.J.Appl.Phys.,(1995),34,6658参照。)、低エネルギーの電子ビームを使用する低速電子ビーム近接転写リソグラフィ(LEEPL:Low Energy Electron-beam Proximity projection Lithography,T.Utsumi,U.S.Patent No.5831272(3 November 1998) 参照。)、イオンビームを使用するイオンビーム転写リソグラフィ(IPL:Ion Projection Lithography,H.Loeschner et al.,J.Vac.Sci.Technol.,(2001),B19,2520参照。)等がある。   These exposure techniques include, for example, electron beam transfer lithography (EPL: Electron Projection Lithography, HCPfeiffer et al., Jpn. J. Appl. Phys., (1995), 34, 6658 using a high energy electron beam. Low-energy electron beam proximity projection lithography using low-energy electron beams (see LEEPL: Low Energy Electron-beam Proximity projection Lithography, T. Utsumi, US Patent No. 5831272 (3 November 1998)), ion beam Ion beam transfer lithography (see Ion Projection Lithography, H. Loeschner et al., J. Vac. Sci. Technol., (2001), B19, 2520).

電子ビーム転写型リソグラフィとしては、IBMとニコンの共同開発によるPREVAIL(Projection Exposure with Variable axis Immersion Lenses)、ルーセント・テクノロジー等の開発によるSCALPEL(Scattering with Angular Limitation in Projection Electron-beam Lithography)、及び東京精密とソニーの共同開発によるLEEPL(Low Energy Electron-beam Proximity projection Lithography)が挙げられる。   As electron beam transfer type lithography, PREVAIL (Projection Exposure with Variable axis Immersion Lenses) jointly developed by IBM and Nikon, SCALPEL (Scattering with Angular Limitation in Projection Electron-beam Lithography) developed by Lucent Technology, etc., and Tokyo Seimitsu And LEEPL (Low Energy Electron-beam Proximity Projection Lithography) jointly developed by Sony.

PREVAIL及びSCALPELには、加速電圧100kV程度の高エネルギー電子ビームが用いられる。PREVAILおよびSCALPELの場合、マスクの一部を透過した電子ビームが通常4倍の縮小投影系でレジスト上に結像され、パターンが転写される。   For PREVAIL and SCALPEL, a high energy electron beam having an acceleration voltage of about 100 kV is used. In the case of PREVAIL and SCALPEL, the electron beam transmitted through a part of the mask is imaged on the resist by a reduction projection system of 4 times, and the pattern is transferred.

一方、LEEPLには加速電圧2kV程度の低エネルギー電子ビームが用いられる(T. Utsumi, J. Vac. Sci. Technol. B 17, p.2897, (1999)、H. Nakano et al., Proc. SPIE 4754, p.827, (2002)参照。)。LEEPLはPREVAILやSCALPELに比較して、電子鏡筒の構成を簡素化できるという利点を有する。   On the other hand, a low energy electron beam having an acceleration voltage of about 2 kV is used for LEEPL (T. Utsumi, J. Vac. Sci. Technol. B 17, p. 2897, (1999), H. Nakano et al., Proc. (See SPIE 4754, p.827, (2002).) LEEPL has an advantage that the configuration of the electron lens barrel can be simplified as compared with PREVAIL and SCALPEL.

また、一般に、電子の加速電圧が高くなるほど、レジスト中の電子の散乱が少なくなり、電子がレジストと反応する確率は低下する。したがって、高エネルギー電子ビームを用いるリソグラフィでは、より高感度のレジストが必要とされる。それに対し、LEEPLは電子ビームのエネルギーが低いため、レジストを高感度で利用でき、高い生産性を実現できるという特徴を有する。   In general, as the electron acceleration voltage increases, the scattering of electrons in the resist decreases, and the probability that the electrons react with the resist decreases. Therefore, in lithography using a high energy electron beam, a resist with higher sensitivity is required. On the other hand, since LEEPL has a low electron beam energy, the resist can be used with high sensitivity and high productivity can be realized.

LEEPLで用いられる露光用マスクは、従来の光リソグラフィで用いられてきたマスクとは構造が異なるステンシル様のマスクで、ステンシルマスクと呼ばれる。ステンシルマスクは、露光用電子ビームを透過しないメンブレン(薄膜)に、電子ビーム通過孔が露光パターンに対応して設けられたものであり、このビーム通過孔を通過した電子ビームがウエハ上のレジストを感光させることで、マスク上のパターンが等倍でウエハ上に転写される。   An exposure mask used in LEEPL is a stencil-like mask having a structure different from that of a mask used in conventional optical lithography, and is called a stencil mask. The stencil mask is a membrane (thin film) that does not transmit the exposure electron beam. Electron beam passage holes are provided corresponding to the exposure pattern, and the electron beam that has passed through the beam passage holes forms a resist on the wafer. By exposing it, the pattern on the mask is transferred onto the wafer at the same magnification.

ステンシルマスクにおいては、電子ビーム通過孔を通過するビームが孔の側壁で反射され、パターン精度が損なわれるのを防止する目的で、非常に薄いメンブレンが用いられる。また、ビーム通過孔をエッチングにより高精度で加工するためにも、メンブレンは薄い方がよい。具体的には、厚さ100nm〜10μm程度のシリコン、炭化シリコン又はダイヤモンド等の薄膜がメンブレンとして用いられる。   In the stencil mask, a very thin membrane is used for the purpose of preventing the beam passing through the electron beam passage hole from being reflected by the side wall of the hole and impairing the pattern accuracy. Further, in order to process the beam passage hole with high accuracy by etching, the membrane should be thin. Specifically, a thin film such as silicon, silicon carbide, or diamond having a thickness of about 100 nm to 10 μm is used as the membrane.

図14は、従来の露光用マスク200を用いてLEEPLで露光を行う場合の、露光用マスク200の近辺の状態を示す概略断面図である。LEEPLでは、電子ビーム通過孔9を通過した電子ビーム32の解像度が、電子同士の反発等で露光面に到達するまでの間に低下することがないように、露光用マスク(ステンシルマスク)200を露光面に対して極めて近い位置に配置して露光を行う。具体的には、露光用マスク200と電子ビームレジスト42との間隙は、数十μm、例えば30μm程度である。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a state in the vicinity of the exposure mask 200 when exposure is performed in LEEPL using the conventional exposure mask 200. In LEEPL, an exposure mask (stencil mask) 200 is provided so that the resolution of the electron beam 32 that has passed through the electron beam passage hole 9 does not decrease before reaching the exposure surface due to repulsion between electrons. Exposure is carried out by arranging it at a position very close to the exposure surface. Specifically, the gap between the exposure mask 200 and the electron beam resist 42 is several tens of μm, for example, about 30 μm.

このため、LEEPL露光の問題点として、ウエハの帯電による静電気力でマスク破損が発生するという問題がある。絶縁膜41が成膜された半導体ウエハ40をLEEPLで露光する場合、半導体ウエハ40上の絶縁膜41及び電子ビームレジスト42が帯電し、露光用マスクとの間に次の式(1)で示される静電気力(クーロン力)Fが作用する。
F=εSV2/2G2……(1)
但し、ここで、εは誘電率、Sはウエハ帯電面積、Vは帯電領域の電位、Gは露光用マスクと電子ビームレジスト42との距離である。この静電気力Fによって、メンブレン6の材料の降伏応力をこえる負荷が加わると、露光用マスクが破損する。
For this reason, as a problem of LEEPL exposure, there is a problem that mask breakage occurs due to electrostatic force due to charging of the wafer. When the semiconductor wafer 40 on which the insulating film 41 is formed is exposed by LEEPL, the insulating film 41 and the electron beam resist 42 on the semiconductor wafer 40 are charged and expressed by the following equation (1) between the exposure mask and the semiconductor wafer 40. Electrostatic force (Coulomb force) F is applied.
F = εSV 2 / 2G 2 (1)
Here, ε is the dielectric constant, S is the charged area of the wafer, V is the potential of the charged region, and G is the distance between the exposure mask and the electron beam resist 42. When a load exceeding the yield stress of the material of the membrane 6 is applied by the electrostatic force F, the exposure mask is damaged.

絶縁膜41及び電子ビームレジスト42の帯電を防ぐ方法として、電子ビームの直接描画方式では、レジスト42の表面に導電性有機膜を塗布して電荷を逃がす技術が知られている。例えば、市販品では三菱レーヨンのaquaSAVE(商品名)、昭和電工のエスペーサー(商品名)などが開発されており、これらの典型的な膜厚は50〜70nm程度である。   As a method for preventing the insulating film 41 and the electron beam resist 42 from being charged, a technique of releasing a charge by applying a conductive organic film on the surface of the resist 42 is known in the electron beam direct writing method. For example, commercially available products such as aqua SAVE (trade name) from Mitsubishi Rayon and Espacer (trade name) from Showa Denko have been developed, and their typical film thickness is about 50 to 70 nm.

しかしながら、LEEPLの場合、加速電圧が2kV程度と小さいため、レジスト42への電子の侵入深さが100nm弱しかなく、導電性有機膜を塗布すると、ほとんどの電子が導電性有機膜でエネルギーを失ってしまい、レジストを感光させることができない。更に、導電性有機膜の前方散乱によって解像力の劣化が発生する。また、導電性有機膜を用いるに際し、電子の侵入深さが減少することへの対策として電子ビームレジスト42を薄膜化すると、レジスト42のエッチング耐性が悪化するという別の問題が生じる。これらの点から、LEEPLでは、導電性有機膜の導入はデメリットが大きいと考えられる。   However, in the case of LEEPL, since the acceleration voltage is as small as about 2 kV, the penetration depth of electrons into the resist 42 is only 100 nm, and when a conductive organic film is applied, most of the electrons lose energy in the conductive organic film. As a result, the resist cannot be exposed. Further, the resolution is degraded due to forward scattering of the conductive organic film. Further, when the conductive organic film is used, if the electron beam resist 42 is thinned as a countermeasure against a decrease in the penetration depth of electrons, another problem that etching resistance of the resist 42 deteriorates occurs. From these points, it is considered that introduction of the conductive organic film has a great disadvantage in LEEPL.

一方、メンブレン6の表面に金属層を形成したり、メンブレン6に導電性のある材料を用いたりすることによって、露光用マスク200の帯電を防止する方法が提案されている(例えば、後述の特許文献1と2参照。)。しかし、これらの露光用マスク200は、ウエハ40と電気的な接触のない状態で用いられるから、露光用マスク200の帯電防止がウエハ40の帯電防止に役立つことはない。   On the other hand, a method for preventing charging of the exposure mask 200 by forming a metal layer on the surface of the membrane 6 or using a conductive material for the membrane 6 has been proposed (for example, a patent described later). See references 1 and 2.) However, since these exposure masks 200 are used in a state where there is no electrical contact with the wafer 40, prevention of charging of the exposure mask 200 does not help prevention of charging of the wafer 40.

LEEPL露光の他の問題点として、露光中の振動によって解像力や位置精度の劣化が生じるという問題点がある。露光中に露光用マスク若しくは半導体ウエハ41が振動すると、高周波成分は解像力の劣化を、低周波成分は位置精度の劣化を引き起こす。   As another problem of LEEPL exposure, there is a problem that resolution and position accuracy are deteriorated due to vibration during exposure. When the exposure mask or the semiconductor wafer 41 vibrates during exposure, the high frequency component causes degradation of resolution and the low frequency component causes degradation of position accuracy.

これらの振動を低減するために、LEEPL技術ではSLA(Scatterd Light Allignment)アライメント法(T.Miyatake and M.Hirose, Proc. SPIE 3048, p.225 (1997)参照。)を採用し、露光中に露光用マスク200若しくは半導体ウエハ40の相対位置を顕微鏡で計測し、リアルタイムでウエハステージ50及び(図示を省略した)マスクホルダの位置および回転成分を制御する。   In order to reduce these vibrations, the LEEPL technology adopts the SLA (Scattered Light Allignment) alignment method (see T.Miyatake and M.Hirose, Proc. SPIE 3048, p.225 (1997)). The relative position of the exposure mask 200 or the semiconductor wafer 40 is measured with a microscope, and the position and rotation component of the wafer stage 50 and the mask holder (not shown) are controlled in real time.

しかしながらSLA方式ではCCD(Charge Coupled Device)画像の取り込みや信号処理に有限の時間を要するため、高周波成分の検出ができない。さらには、突発的な振動が発生した場合にも、その振動を検知して補正をかけ終えるまでに有限の時間を要し、この間にも露光が進行するので位置精度や解像度の劣化は免れない。   However, in the SLA method, a CCD (Charge Coupled Device) image capture and signal processing require a finite time, so that high frequency components cannot be detected. Furthermore, even if sudden vibrations occur, it takes a finite time to detect the vibrations and complete the correction, and since exposure proceeds during this time, degradation of position accuracy and resolution is inevitable. .

特開2002−34710号公報(第8頁、図1及び2)JP 2002-34710 A (Page 8, FIGS. 1 and 2) 特開2003−37055号公報(第4及び6頁、図3)JP 2003-37055 A (4th and 6th pages, FIG. 3)

本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、露光時において、露光対象の帯電に起因する露光用マスクの破損の心配がなく、振動による露光パターンの位置精度や解像度の劣化がない露光用マスクとその製造方法及び露光方法、並びに半導体装置の製造方法を提供することにある。   In view of the above circumstances, the object of the present invention is that there is no risk of damage to the exposure mask due to charging of the exposure object during exposure, and there is no deterioration in the position accuracy or resolution of the exposure pattern due to vibration. It is an object of the present invention to provide a mask, a method for manufacturing the same, an exposure method, and a method for manufacturing a semiconductor device.

即ち、本発明は、一方の面側から他方の面側へ貫通した露光ビーム通過孔が所定パターンに形成され、前記露光ビーム通過孔を通過する露光ビームによって露光対象に前記所定パターンの露光を行うのに用いられる露光用マスクであって、露光時に前記露光対象と対向する面に、前記露光対象と接触する高さの導電体を有する、第1の露光用マスクに係わるものであり、また、一方の面側から他方の面側へ貫通した露光ビーム通過孔が所定パターンに形成され、前記露光ビーム通過孔を通過する露光ビームによって露光対象に前記所定パターンの露光を行うのに用いられる露光用マスクであって、露光時に前記露光対象と対向する面に、前記露光対象と接触する高さの突起物を有する、第2の露光用マスクに係わるものである。   That is, according to the present invention, an exposure beam passage hole penetrating from one surface side to the other surface side is formed in a predetermined pattern, and exposure of the predetermined pattern is performed on an exposure target by the exposure beam passing through the exposure beam passage hole. An exposure mask used for the first exposure mask, having a conductor in contact with the exposure target on a surface facing the exposure target at the time of exposure, and An exposure beam passage hole penetrating from one surface side to the other surface side is formed in a predetermined pattern, and is used for exposure of the predetermined pattern on an exposure target by the exposure beam passing through the exposure beam passage hole. The mask relates to a second exposure mask having a protrusion having a height in contact with the exposure target on a surface facing the exposure target during exposure.

また、前記の露光用マスクの製造方法であって、前記露光対象と対向する面に、マスクを用いて導電体材料又は突起物材料を被着して、前記導電体又は前記突起物を所定パターンに形成する工程を有する、露光用マスクの製造方法に係わるものであり、また、前記露光対象と対向する面をパターニングして前記導電体又は前記突起物を形成する工程を有する、露光用マスクの製造方法に係わるものである。   Further, in the method for manufacturing the exposure mask, a conductor material or a projection material is deposited on a surface facing the exposure target using a mask, and the conductor or the projection is formed in a predetermined pattern. A method of manufacturing an exposure mask, comprising: a step of patterning a surface facing the object to be exposed to form the conductor or the protrusion. It relates to the manufacturing method.

更に、前記の露光用マスクを用いて前記露光対象を所定パターンに露光するに際し、前記露光用マスクのマスクパターン部と前記露光対象とを所定の間隔に保持し、前記導電体又は前記突起物を前記露光対象に接触させながら前記露光を行う、露光方法に係わるものであり、また、露光用マスクを用いて半導体ウエハ上のレジスト層を所定パターンに露光するに際し、前記露光用マスクのマスクパターン部と前記レジスト層とを所定の間隔に保持し、前記導電体又は前記突起物を前記レジスト層に接触させながら前記露光を行い、この露光後に前記レジストを現像する工程を含む、半導体装置の製造方法に係わるものである。   Further, when exposing the exposure target to a predetermined pattern using the exposure mask, the mask pattern portion of the exposure mask and the exposure target are held at a predetermined interval, and the conductor or the protrusion is The present invention relates to an exposure method in which the exposure is performed while being in contact with the object to be exposed, and when the resist layer on the semiconductor wafer is exposed to a predetermined pattern using the exposure mask, the mask pattern portion of the exposure mask And the resist layer at a predetermined interval, the exposure is performed while the conductor or the protrusion is in contact with the resist layer, and the resist is developed after the exposure. It is related to.

本発明の第1の露光用マスク又は第2の露光用マスクは、露光時に前記露光対象と対向する面に、前記露光対象と接触する高さの導電体又は突起物を有するので、これらの露光用マスクを用いて前記露光対象を所定パターンに露光する際、前記露光用マスクのマスクパターン部と前記露光対象とを所定の間隔に保持すると、前記露光用マスクと前記露光対象とにほとんど応力を加えることなく、前記導電体又は前記突起物を前記露光対象に接触させることができる。   Since the first exposure mask or the second exposure mask of the present invention has a conductor or protrusion having a height in contact with the exposure target on the surface facing the exposure target at the time of exposure, these exposures are performed. When the exposure target is exposed to a predetermined pattern using a mask for the exposure, if the mask pattern portion of the exposure mask and the exposure target are held at a predetermined interval, stress is almost applied to the exposure mask and the exposure target. Without adding, the conductor or the protrusion can be brought into contact with the exposure object.

本発明の露光方法によれば、上記の状態で前記露光を行うので、第1の露光用マスクを用いれば、前記露光用マスクと前記露光対象との間に導電性の接続が形成されているため、両者は同電位に保たれ、前記露光対象の帯電に起因する静電気力によって前記露光用マスクが破損する心配がない。また、第2の露光用マスクを用いれば、前記露光用マスクと前記露光対象との接触により両者が一体化されているため、振動等により露光パターンの位置精度や解像度が劣化することがない。この際、前記接触によって前記露光用マスク或いは前記露光対象に加わる応力は軽微であるので、これによって前記露光用マスクや前記露光対象が歪みを生じて破損したり、汚染物が生じたりする心配はほとんどない。   According to the exposure method of the present invention, since the exposure is performed in the above-described state, a conductive connection is formed between the exposure mask and the exposure target by using the first exposure mask. Therefore, both are kept at the same potential, and there is no fear that the exposure mask is damaged by the electrostatic force resulting from the charging of the exposure object. If the second exposure mask is used, the exposure mask and the exposure object are integrated by contact with each other, so that the position accuracy and resolution of the exposure pattern are not deteriorated by vibration or the like. At this time, since the stress applied to the exposure mask or the exposure target by the contact is slight, there is a concern that the exposure mask or the exposure target may be distorted and damaged or a contaminant may be generated. rare.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ上のレジスト層を所定パターンに露光するに際し前記露光方法を適用するものであるから、前記露光方法と同様の特徴を有し、第1の露光用マスクを用いれば、前記レジスト層の帯電によって前記露光用マスクが破損する心配がなく、また、第2の露光用マスクを用いれば、振動等により露光パターンの位置精度や解像度が劣化することがない。この際、前記導電体又は前記突起物が前記前記レジスト層に接触することによって、前記露光用マスクや前記露光対象が破損したり、汚染物が生じたりする心配はほとんどない。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention applies the exposure method when exposing a resist layer on a semiconductor wafer to a predetermined pattern, and thus has the same characteristics as the exposure method, If an exposure mask is used, there is no risk of damage to the exposure mask due to charging of the resist layer, and if a second exposure mask is used, the positional accuracy and resolution of the exposure pattern deteriorates due to vibration or the like. There is no. At this time, there is almost no fear that the exposure mask and the object to be exposed are damaged or that contaminants are generated by the contact of the conductor or the protrusion with the resist layer.

また、本発明の露光用マスクの製造方法によれば、前記露光対象と対向する面に、マスクを用いて導電体材料又は突起物材料を被着して、前記導電体又は前記突起物を所定パターンに形成する工程を有するか、又は、前記露光対象と対向する面をパターニングして前記導電体又は前記突起物を形成する工程を有するので、確実に、効率よく、所定の高さを有する前記導電体又は前記突起物を有する露光用マスクを作製できる。   Further, according to the method for manufacturing an exposure mask of the present invention, a conductor material or a projection material is deposited on a surface facing the exposure target using a mask, and the conductor or the projection is predetermined. Since it has a step of forming a pattern, or a step of patterning a surface facing the object to be exposed to form the conductor or the protrusion, it is surely efficient and has a predetermined height. An exposure mask having a conductor or the protrusion can be manufactured.

本発明において、前記導電体が、少なくとも1つの導電性突起物からなるのがよい。これは、前記露光用マスクと前記露光対象との間に導電性の接続を形成するには、少なくとも1箇所で両者が接続されていればよいからである。また、前記突起物が、少なくとも3つの絶縁性又は導電性の突起物からなるのがよい。これは、前記露光用マスクと前記露光対象とが力学的に安定に支持し合う関係を形成するには、3箇所以上での接触が望ましいからである。   In the present invention, the conductor is preferably composed of at least one conductive protrusion. This is because in order to form a conductive connection between the exposure mask and the object to be exposed, both need only be connected in at least one place. Further, it is preferable that the protrusion is composed of at least three insulating or conductive protrusions. This is because contact at three or more locations is desirable in order to form a relationship in which the exposure mask and the object to be exposed support each other dynamically and stably.

また、前記露光ビームが荷電粒子線であるのがよい。また、前記露光対象が、その表面にレジスト層が設けられた半導体ウエハであるのがよい。本発明は、光リソグラフィーでは形成できない微細なパターンを、電子ビームやイオンビームなどの前記荷電粒子線によって前記半導体ウエハ上に形成する際に、最もよくその効果を発揮する。   The exposure beam may be a charged particle beam. The exposure target may be a semiconductor wafer having a resist layer provided on the surface thereof. The present invention is most effective when a fine pattern that cannot be formed by photolithography is formed on the semiconductor wafer by the charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.

また、前記導電体又は前記突起物が前記露光対象に接触する箇所及びその近傍を回路パターン領域以外に配置するか、若しくは異物が発生してもデバイス動作に支障のない回路パターン領域に配置するのがよい。これは、前記導電体又は前記突起物の接触による破損や汚染物の発生が皆無とは言えないので、その影響をできるだけ抑え、前記デバイスの性能や製造歩留まり等を向上させるためである。   In addition, the portion where the conductor or the protrusion is in contact with the object to be exposed and the vicinity thereof are disposed outside the circuit pattern region, or are disposed in the circuit pattern region which does not hinder device operation even if foreign matter is generated. Is good. This is because damage or contamination due to contact with the conductor or the protrusions cannot be said to occur at all, and the influence thereof is suppressed as much as possible to improve the performance and manufacturing yield of the device.

また、1つの露光領域における前記露光が終了した後に、前記導電体又は前記突起物と前記露光対象とを離脱させ、この状態で前記露光対象の前記露光用マスクに対する相対位置を次の露光領域に移動させる工程とこの移動位置において前記導電体又は前記突起物を前記露光対象に再び接触させ、前記露光対象に対して前記露光を行う工程とを少なくとも1回行うことにより、前記露光対象上に所定の露光パターンを形成するのがよい。これにより、移動中に前記露光対象が前記露光用マスクと接触する事故を防止することができる。   In addition, after the exposure in one exposure area is completed, the conductor or the protrusion and the exposure target are separated, and in this state, the relative position of the exposure target with respect to the exposure mask is changed to the next exposure area. The step of moving and the step of bringing the conductor or the protrusion again into contact with the exposure target at the moving position and performing the exposure on the exposure target are performed at least once on the exposure target. It is preferable to form the exposure pattern. As a result, it is possible to prevent an accident in which the exposure object contacts the exposure mask during movement.

また、前記導電体又は前記突起物を非露光領域に配置して前記露光を行うのがよい。これは、前述したように、前記導電体又は前記突起物の接触による破損や汚染物の発生が皆無とは言えないので、その影響をできるだけ抑えるためである。   Further, the exposure may be performed by arranging the conductor or the protrusion in a non-exposed region. This is because, as described above, it cannot be said that there is no damage or contamination due to the contact of the conductor or the protrusions, so that the influence is suppressed as much as possible.

前記半導体装置の製造方法においては、前記導電体又は前記突起物を非露光領域に配して前記露光を行うのがよい。また、現像によって形成された前記レジストパターンを用いて、その下層を所定パターンにエッチングするのがよい。   In the method for manufacturing a semiconductor device, the exposure may be performed by arranging the conductor or the protrusion in a non-exposed region. Moreover, it is preferable to etch the lower layer into a predetermined pattern using the resist pattern formed by development.

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

露光用マスク
図1(a)は、本実施の形態に基づく露光用マスク(ステンシルマスク)100のA−A線断面図であり、図1(b)は、その上面図である。露光用マスク100は、マスク100全体の剛性を保つための支持枠4、支持枠4と一体となってメンブレン6を支える梁5、支持枠4と梁5とによって支持されたメンブレン6、そして本発明の特徴である導電体又は突起物に当たる導電性突起物11等からなる。
Exposure Mask FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA of an exposure mask (stencil mask) 100 according to the present embodiment, and FIG. 1B is a top view thereof. The exposure mask 100 includes a support frame 4 for maintaining the rigidity of the entire mask 100, a beam 5 that supports the membrane 6 integrally with the support frame 4, a membrane 6 that is supported by the support frame 4 and the beam 5, and a book. It consists of a conductive protrusion 11 or the like that hits a conductor or protrusion that is a feature of the invention.

支持枠4の形状は、剛性を保つため、切れ目なくマスク外周部を形成する形状が望ましい。例えば、支持枠4を円板状のシリコンウエハから形成する場合には、円板の中央部を矩形状にくり抜いた形状とし、外周部を完全に残す等である。梁5の形状は、特に制限されるものではないが、一般的には格子状が好都合である。   The shape of the support frame 4 is preferably a shape that forms the outer periphery of the mask without a break in order to maintain rigidity. For example, when the support frame 4 is formed from a disc-shaped silicon wafer, the central portion of the disc is cut into a rectangular shape and the outer peripheral portion is left completely. The shape of the beam 5 is not particularly limited, but generally a lattice shape is convenient.

露光ビームである電子ビームの吸収によって加熱され、露光用マスク100の温度が上昇しても変形が生じないように、望ましくは、支持枠4と梁5とは熱膨張率が類似した材料からなり、より望ましくは、支持枠4と梁5とが同じ材料からなり、後述の方法等によって無垢の材料から形成されるのがよい。支持枠4と梁5の材料としては、シリコンウエハの他に、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコンや金属材料(例えば、金、銀、クロム、タングステン、白金、パラジウム、チタン等)等を挙げることができる。   Desirably, the support frame 4 and the beam 5 are made of materials having similar coefficients of thermal expansion so that they will not be deformed even if the temperature of the exposure mask 100 rises due to heating by absorption of the exposure electron beam. More preferably, the support frame 4 and the beam 5 are made of the same material, and are made of a solid material by a method described later. Examples of the material of the support frame 4 and the beam 5 include silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, and metal materials (for example, gold, silver, chromium, tungsten, platinum, palladium, titanium, etc.) in addition to the silicon wafer. Can do.

メンブレン6は、露光パターンに対応する電子ビーム通過孔9が形成されるパターン形成部7と、支持枠4又は梁5に接合し、パターン形成部7を取り囲むように配置された支持部8とからなる(図1(b)では、電子ビーム通過孔9は図示を省略している。)。図1(b)に示すように、支持枠4に囲まれているメンブレン領域6全体は、梁5に接合している支持部8によって多数のパターン形成部7に分割されている。図では16個の小領域に分割する例を示したが、これは図示する上での便宜的なものであって、通常、もっと多数の小領域に分割される。   The membrane 6 includes a pattern forming portion 7 in which an electron beam passage hole 9 corresponding to an exposure pattern is formed, and a support portion 8 that is joined to the support frame 4 or the beam 5 and is disposed so as to surround the pattern forming portion 7. (In FIG. 1B, the electron beam passage hole 9 is not shown). As shown in FIG. 1B, the entire membrane region 6 surrounded by the support frame 4 is divided into a large number of pattern forming portions 7 by a support portion 8 joined to the beam 5. In the figure, an example in which the image is divided into 16 small areas is shown. However, this is for convenience of illustration, and is usually divided into a larger number of small areas.

先述したように、ビーム通過孔9の側壁での電子の散乱を抑制するためにも、また、ビーム通過孔9をエッチングにより高精度で加工するためにも、メンブレン6は薄い方がよい。具体的には、厚さ0.3〜0.6μm程度の単結晶シリコン層等の薄膜がメンブレンとして用いられる。   As described above, it is preferable that the membrane 6 be thin in order to suppress scattering of electrons on the side wall of the beam passage hole 9 and to process the beam passage hole 9 with high accuracy by etching. Specifically, a thin film such as a single crystal silicon layer having a thickness of about 0.3 to 0.6 μm is used as the membrane.

一般には、メンブレン6が薄いほど、メンブレン6はたわみやすくなり、メンブレン6のたわみは、転写されるパターンの歪みやパターンの位置ずれを引き起こす。しかしながら、本実施の形態によれば、上述したように、メンブレン6を梁5によって多数の小領域に分割して支持するので、メンブレン6のたわみを抑え、転写されるパターンの歪みやパターンの位置ずれを最小限にとどめることができる。   In general, the thinner the membrane 6, the more easily the membrane 6 bends, and the deflection of the membrane 6 causes distortion of the transferred pattern and displacement of the pattern. However, according to the present embodiment, as described above, the membrane 6 is supported by being divided into a large number of small regions by the beams 5, so that the deflection of the membrane 6 is suppressed, and the distortion of the transferred pattern and the position of the pattern are suppressed. Deviation can be minimized.

梁5を形成する場合の問題点として、梁5の位置に電子ビーム通過孔9を形成できなくなることがあるが、この問題は、相補型マスクを用いて多重露光を行うことで解決することができる(特開2003−59819号公報参照。)。相補型マスクによる多重露光は、いわゆるドーナツ型の露光パターンや、縦横比(アスペクト比)の大きなラインアンドスペ−ス(Line and Space)形の露光パターンを形成するために、ステンシルマスクによる露光では通常に行われることであるから、梁5の形成によって余分な負担が生じることはない。   A problem in forming the beam 5 is that it becomes impossible to form the electron beam passage hole 9 at the position of the beam 5, but this problem can be solved by performing multiple exposure using a complementary mask. (See JP 2003-59819 A). Multiple exposures with complementary masks are usually used with stencil masks to form so-called donut-shaped exposure patterns and line and space exposure patterns with a large aspect ratio (aspect ratio). Therefore, no extra burden is caused by the formation of the beam 5.

メンブレン6の材料としては、剛性に優れると共に、電子ビームの吸収によって生じた熱をすみやかに散逸させるために熱伝達率の高いものが望ましく、単結晶シリコンの他に、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、多結晶ダイヤモンド、窒化チタン、酸化窒化チタンTiONや金属材料(例えば、金、銀、クロム、タングステン、白金、パラジウム、チタン等)等を挙げることができる。   The material of the membrane 6 is excellent in rigidity and preferably has a high heat transfer coefficient in order to quickly dissipate heat generated by absorption of the electron beam. In addition to single crystal silicon, silicon oxide, silicon nitride, carbonized carbon is preferable. Examples thereof include silicon, polycrystalline diamond, titanium nitride, titanium oxynitride TiON, and metal materials (eg, gold, silver, chromium, tungsten, platinum, palladium, titanium, etc.).

本発明の特徴である導電体又は突起物に当たる導電性突起物11の高さは、露光時における露光用マスク100と露光対象(例えば、半導体ウエハ上のレジスト層)との距離(10μm以上、通常、30〜50μm)と同じとする。例えば、露光用マスク100と露光対象との距離が30μmである場合には、導電性突起物11は、厚さ30μmに形成する。   The height of the conductive protrusion 11 corresponding to the conductor or protrusion, which is a feature of the present invention, is the distance (10 μm or more, usually between the exposure mask 100 and the exposure target (for example, a resist layer on a semiconductor wafer) at the time of exposure. 30 to 50 μm). For example, when the distance between the exposure mask 100 and the exposure target is 30 μm, the conductive protrusion 11 is formed to a thickness of 30 μm.

このように導電性突起物11の高さを設定すると、露光用マスク100のパターン形成部7と露光対象とを所定の距離(例えば、30μm)に保持すると、露光用マスク100と露光対象とにほとんど応力を加えることなく、導電性突起物11を露光対象に接触させることができる(後述するように、実際の操作としては、露光用マスク100を露光対象に接近させ、導電性突起物11がわずかに露光対象に接触したところで、露光用マスク100と露光対象とを固定して保持するのがよい。)。   When the height of the conductive protrusion 11 is set in this way, when the pattern forming portion 7 of the exposure mask 100 and the exposure target are held at a predetermined distance (for example, 30 μm), the exposure mask 100 and the exposure target are separated. The conductive protrusion 11 can be brought into contact with the exposure target with almost no stress (as will be described later, the exposure mask 100 is brought close to the exposure target as will be described later, and the conductive protrusion 11 It is preferable that the exposure mask 100 and the exposure target are fixed and held when they are slightly in contact with the exposure target.

本実施の形態ではこの状態で露光を行うので、導電性突起物11の接触によって露光用マスク100と露光対象との間が電気的に接続され、両者は同電位に保たれるので、露光対象の帯電に起因する静電気力によって露光用マスク100が破損する心配がない。また、導電性突起物11が4箇所で露光対象と接触することによって、露光用マスク100と露光対象とが互いに固定し合う関係となり、一体化しているため、振動等により露光パターンの位置精度や解像度が劣化することがない。   In this embodiment, since exposure is performed in this state, the exposure mask 100 and the exposure target are electrically connected by the contact of the conductive protrusions 11, and both are kept at the same potential. There is no fear that the exposure mask 100 will be damaged by the electrostatic force resulting from the charging. Further, when the conductive protrusions 11 come into contact with the exposure target at four locations, the exposure mask 100 and the exposure target are in a fixed relationship with each other, and are integrated. Resolution does not deteriorate.

この際、接触によって露光用マスク100或いは露光対象に加わる応力は軽微であるので、これによって露光用マスク100や露光対象が歪みを生じて破損したり、汚染物が生じたりする心配はほとんどない。   At this time, since the stress applied to the exposure mask 100 or the exposure target by contact is slight, there is almost no fear that the exposure mask 100 or the exposure target is distorted due to this, or a contaminant is generated.

露光用マスクの作製(1)
本実施の形態では、蒸着によって金属を被着させて導電性突起物11を形成し、図1の(a)と(b)に示した露光用マスク100を作製する例を説明する。図2は、露光用マスク100を作製する工程を示すフロー図であり、図3と図4は、その工程を示す概略断面図である。
Production of exposure mask (1)
In this embodiment, an example will be described in which a metal is deposited by vapor deposition to form the conductive protrusions 11 and the exposure mask 100 shown in FIGS. 1A and 1B is manufactured. FIG. 2 is a flowchart showing a process of manufacturing the exposure mask 100, and FIGS. 3 and 4 are schematic sectional views showing the process.

図3(a)は、単結晶シリコンからなるシリコン基板(ウエハ)1の上に、酸化シリコン層2と厚さ0.3μm程度の単結晶シリコン膜3とが形成されたSOI(Silicon On Insulator)ウエハを示す断面図である。下記の工程によって、SOIウエハの単結晶シリコン膜3をメンブレン6に加工し、シリコン基板1を、マスク全体の剛性を保つ支持枠4と、支持枠4と一体となってメンブレン6を支える梁5に加工する。   FIG. 3A shows an SOI (Silicon On Insulator) in which a silicon oxide layer 2 and a single crystal silicon film 3 having a thickness of about 0.3 μm are formed on a silicon substrate (wafer) 1 made of single crystal silicon. It is sectional drawing which shows a wafer. The single crystal silicon film 3 of the SOI wafer is processed into a membrane 6 by the following process, and the silicon substrate 1 is supported by the support frame 4 that maintains the rigidity of the entire mask, and the beam 5 that supports the membrane 6 integrally with the support frame 4. To process.

まず、図3(b)に示すように、シリコン基板1の裏面にレジスト膜を塗布した後、露光、現像して、支持枠4及び梁5の形状に対応してパターニングされたレジストパターン21を形成する。支持枠4の形状は、切れ目なく、マスク外周部を形成する形状が望ましい。梁5の形状は、特に制限されるものではないが、一般的には格子状が好都合である。   First, as shown in FIG. 3B, a resist film is applied to the back surface of the silicon substrate 1 and then exposed and developed to form a resist pattern 21 patterned corresponding to the shapes of the support frame 4 and the beam 5. Form. The shape of the support frame 4 is preferably a shape that forms a mask outer peripheral portion without a break. The shape of the beam 5 is not particularly limited, but generally a lattice shape is convenient.

次に、図3(c)に示すように、レジストパターン21をマスクとして、ボッシュプロセスによりシリコン基板1をエッチングし、支持枠4と梁5とを形成する。エッチングは、酸化シリコン層2が露出するまで行い、酸化シリコン層2を、エッチングストッパー層として用いる。エッチング終了後、レジストパターン21を除去する。なお、ボッシュプロセスとは、デポジション(堆積)条件とエッチング条件とを交互に繰り返すエッチング方法である。   Next, as shown in FIG. 3C, the silicon substrate 1 is etched by a Bosch process using the resist pattern 21 as a mask to form the support frame 4 and the beam 5. Etching is performed until the silicon oxide layer 2 is exposed, and the silicon oxide layer 2 is used as an etching stopper layer. After the etching is completed, the resist pattern 21 is removed. The Bosch process is an etching method in which deposition (deposition) conditions and etching conditions are repeated alternately.

次に、図3(d)に示すように、支持枠4と梁5をマスクとして、酸化シリコン層2をエッチング除去する。このエッチング工程は、例えばフッ化水素酸を用いたウェットエッチングとする。これで支持枠4と梁5によって支持されたメンブレン6(シリコン薄膜)が形成される。メンブレン6は、支持枠4や梁5と接している支持部8と、支持部8に囲まれたパターン形成部7とからなる。裏面の加工は、これで終了する。   Next, as shown in FIG. 3D, the silicon oxide layer 2 is removed by etching using the support frame 4 and the beam 5 as a mask. This etching step is, for example, wet etching using hydrofluoric acid. Thus, a membrane 6 (silicon thin film) supported by the support frame 4 and the beam 5 is formed. The membrane 6 includes a support portion 8 in contact with the support frame 4 and the beam 5 and a pattern forming portion 7 surrounded by the support portion 8. This completes the processing of the back surface.

次に、図3(e)に示すように、単結晶シリコン膜3の表面に厚さ50μmのポジレジストを塗布した後、露光、現像して、レジストパターン22を形成する。レジストパターン22は、露光用マスクの四隅の位置に、図1(a)及び(b)に示した導電性突起物11を形成するための凹部23を有する。凹部23は、垂直方向の断面が台形状で、上方への開口部の形状は1辺50μmの正方形である。このような末広がりの凹部は、レジストとしてポリメチルメタクリレートを用い、現像液としてメチルイソブチルケトンとイソプロピルアルコールの混合液を用いることで、作製することができる。   Next, as shown in FIG. 3E, a positive resist having a thickness of 50 μm is applied to the surface of the single crystal silicon film 3, and then exposed and developed to form a resist pattern 22. The resist pattern 22 has recesses 23 for forming the conductive protrusions 11 shown in FIGS. 1A and 1B at the positions of the four corners of the exposure mask. The recess 23 has a trapezoidal cross section in the vertical direction, and the upward opening has a square shape with a side of 50 μm. Such a divergent recess can be produced by using polymethyl methacrylate as a resist and using a mixed solution of methyl isobutyl ketone and isopropyl alcohol as a developer.

次に、図4(f)に示すように、レジストパターン22の上方から、金属、例えばタングステン若しくはアルミニウム等を蒸着し、凹部23に導電性突起物11を形成する。この後、図4(g)に示すように、リフトオフ処理を行い、上部に付着した金属層24ごと、レジストパターン22を除去する。導電性突起物11の高さ(層の厚さ)は、露光時における露光用マスク100と露光対象との距離と同じとする。例えば、露光用マスク100を用いて30μm離れた位置にある電子ビームレジスト層を露光する場合には、導電性突起物11の厚さを30μmとする。   Next, as shown in FIG. 4F, a metal such as tungsten or aluminum is deposited from above the resist pattern 22 to form the conductive protrusions 11 in the recesses 23. Thereafter, as shown in FIG. 4G, a lift-off process is performed, and the resist pattern 22 is removed together with the metal layer 24 adhering to the upper portion. The height (layer thickness) of the conductive protrusions 11 is the same as the distance between the exposure mask 100 and the exposure target during exposure. For example, when the electron beam resist layer located 30 μm away is exposed using the exposure mask 100, the thickness of the conductive protrusion 11 is set to 30 μm.

次に、図4(h)に示すように、単結晶シリコン膜3のメンブレン領域6の表面に再びレジスト膜を塗布し、露光、現像して、露光パターンに対応した電子ビーム通過孔9を形成するためのレジストパターン25を形成する。レジスト膜のパターニングは、通常の電子ビームリソグラフィにより行うことができる。   Next, as shown in FIG. 4 (h), a resist film is applied again on the surface of the membrane region 6 of the single crystal silicon film 3, and exposed and developed to form an electron beam passage hole 9 corresponding to the exposure pattern. A resist pattern 25 is formed. Patterning of the resist film can be performed by ordinary electron beam lithography.

次に、図4(i)に示すように、レジストパターン25をマスクとして、単結晶シリコン膜3のメンブレン領域6をエッチングし、電子ビーム通過孔9を形成する。   Next, as shown in FIG. 4I, the membrane region 6 of the single crystal silicon film 3 is etched using the resist pattern 25 as a mask to form an electron beam passage hole 9.

次に、図4(j)に示すように、レジストパターン25を除去して、露光用マスク100を完成する。   Next, as shown in FIG. 4J, the resist pattern 25 is removed, and the exposure mask 100 is completed.

露光用マスクの作製(2)
本実施の形態では、エッチング除去によって突起物11bを形成し、露光用マスク101を作製する例を説明する。図5は、露光用マスクを作製する工程を示すフロー図であり、図6と図7は、その工程を示す概略断面図である。以下、重複を避けるため、露光用マスクの作製(1)との相違点に重点をおいて説明する。
Production of exposure mask (2)
In this embodiment, an example in which the protrusion 11b is formed by etching and the exposure mask 101 is manufactured will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a process for producing an exposure mask, and FIGS. 6 and 7 are schematic sectional views showing the process. Hereinafter, in order to avoid duplication, an explanation will be given with an emphasis on the difference from the production of the exposure mask (1).

図6(a)は、単結晶シリコンからなるシリコン基板(ウエハ)1の上に、酸化シリコン層2と単結晶シリコン膜3bとが形成されたSOI(Silicon On Insulator)ウエハを示す断面図である。下記の工程によって、SOIウエハの単結晶シリコン膜3bをメンブレン6と突起物11bに加工し、シリコン基板1をマスク全体の剛性を保つ支持枠4と、支持枠4と一体となってメンブレン6を支える梁5に加工する。   FIG. 6A is a cross-sectional view showing an SOI (Silicon On Insulator) wafer in which a silicon oxide layer 2 and a single crystal silicon film 3b are formed on a silicon substrate (wafer) 1 made of single crystal silicon. . Through the following steps, the single crystal silicon film 3b of the SOI wafer is processed into the membrane 6 and the protrusion 11b, and the support frame 4 for maintaining the rigidity of the entire silicon substrate 1 and the support frame 4 and the membrane 6 are integrated. It is processed into a supporting beam 5.

単結晶シリコン膜3bの厚さは、露光時きおける露光用マスク101と露光対象(例えば、半導体ウエハ上の電子ビームレジスト層)との距離にメンブレン6の厚みを加えたものとする。例えば、露光用マスク101と露光対象との距離が30μmで、メンブレン6の厚みが0.5μmである場合には、単結晶シリコン膜3bの厚さは、30.5μmとする。   The thickness of the single crystal silicon film 3b is obtained by adding the thickness of the membrane 6 to the distance between the exposure mask 101 and the exposure target (for example, an electron beam resist layer on a semiconductor wafer) at the time of exposure. For example, when the distance between the exposure mask 101 and the object to be exposed is 30 μm and the thickness of the membrane 6 is 0.5 μm, the thickness of the single crystal silicon film 3b is 30.5 μm.

初めに、露光用マスクの作製(1)と同様にして裏面を加工し、支持枠4及び梁5を形成する。   First, the back surface is processed in the same manner as in the production of the exposure mask (1), and the support frame 4 and the beam 5 are formed.

即ち、図6(b)に示すように、シリコン基板1の裏面にレジスト膜を塗布した後、露光、現像して、支持枠4及び梁5の形状に対応してパターニングされたレジストパターン21を形成する。支持枠4の形状は、切れ目なく、マスク外周部を形成する形状が望ましく、梁5の形状は、格子状が好都合である。   That is, as shown in FIG. 6B, a resist film is applied to the back surface of the silicon substrate 1 and then exposed and developed to form a resist pattern 21 patterned corresponding to the shapes of the support frame 4 and the beam 5. Form. The shape of the support frame 4 is desirably a shape that forms an outer periphery of the mask without a break, and the shape of the beam 5 is preferably a lattice shape.

そして、図6(c)に示すように、レジストパターン21をマスクとして、ボッシュプロセスによりシリコン基板1をエッチングし、支持枠4と梁5とを形成する。エッチングは、酸化シリコン層2が露出するまで行い、酸化シリコン層2を、エッチングストッパー層として用いる。エッチング終了後、レジストパターン21を除去する。   Then, as shown in FIG. 6C, the silicon substrate 1 is etched by the Bosch process using the resist pattern 21 as a mask to form the support frame 4 and the beam 5. Etching is performed until the silicon oxide layer 2 is exposed, and the silicon oxide layer 2 is used as an etching stopper layer. After the etching is completed, the resist pattern 21 is removed.

更に、図6(d)に示すように、支持枠4と梁5をマスクとして、酸化シリコン層2を、例えばフッ化水素酸を用いたウェットエッチングにより除去する。これで、単結晶シリコン膜3bが支持枠4と梁5によって支持される構造が形成される。   Further, as shown in FIG. 6D, the silicon oxide layer 2 is removed by wet etching using, for example, hydrofluoric acid using the support frame 4 and the beam 5 as a mask. Thus, a structure in which the single crystal silicon film 3b is supported by the support frame 4 and the beam 5 is formed.

次に、単結晶シリコン膜3bを突起物11bとメンブレン6とに加工する。   Next, the single crystal silicon film 3 b is processed into the protrusion 11 b and the membrane 6.

まず、図6(e)に示すように、単結晶シリコン膜3bの表面にネガレジストを塗布した後、露光、現像して、露光用マスクの四隅の位置にレジストパターン26を形成する。レジストパターン26の水平方向の断面は、1辺50μmの正方形とする。   First, as shown in FIG. 6E, a negative resist is applied to the surface of the single crystal silicon film 3b, and then exposed and developed to form resist patterns 26 at the four corner positions of the exposure mask. The cross section in the horizontal direction of the resist pattern 26 is a square having a side of 50 μm.

続いて、図7(f)に示すように、レジストパターン26をマスクとして単結晶シリコン膜3bを30μmエッチングし、高さ30μmの突起物11bを形成すると共に、単結晶シリコン膜3bの主要部を厚さ0.5μmのメンブレン6に加工する。このエッチング工程は、例えば、50質量%、温度70℃の水酸化カリウム(KOH)水溶液、又はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いるウェットエッチングで行う。エッチング終了後、図7(g)に示すように、レジストパターン26を除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 7F, the single crystal silicon film 3b is etched by 30 μm using the resist pattern 26 as a mask to form a protrusion 11b having a height of 30 μm, and the main part of the single crystal silicon film 3b is formed. It is processed into a membrane 6 having a thickness of 0.5 μm. This etching step is performed by, for example, wet etching using a 50% by mass potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at a temperature of 70 ° C. After the etching is completed, the resist pattern 26 is removed as shown in FIG.

上記のようにして、突起物11bとメンブレン6が形成された後は、露光用マスクの作製(1)と同様にしてメンブレン6を加工し、露光用マスク101を完成する。   After the projections 11b and the membrane 6 are formed as described above, the membrane 6 is processed in the same manner as in the exposure mask fabrication (1) to complete the exposure mask 101.

即ち、図7(h)に示すように、単結晶シリコン膜3bのメンブレン領域6の表面に電子ビームリソグラフィによりレジストパターン25を形成し、次に、図7(i)に示すように、レジストパターン25をマスクとしてメンブレン領域6をエッチングして電子ビーム通過孔9を形成した後、図7(j)に示すように、レジストパターン25を除去する。   That is, as shown in FIG. 7 (h), a resist pattern 25 is formed by electron beam lithography on the surface of the membrane region 6 of the single crystal silicon film 3b. Next, as shown in FIG. 7 (i), the resist pattern The membrane region 6 is etched using 25 as a mask to form the electron beam passage hole 9, and then the resist pattern 25 is removed as shown in FIG. 7 (j).

露光方法
次に、露光用マスク100を用いて露光を行う露光装置及び露光方法について説明する。
Exposure method Next, an exposure apparatus and an exposure method for performing exposure will be described with reference to the exposure mask 100.

図8は、電子ビーム露光装置30及びそれを用いる露光方法の説明図である。電子ビーム露光装置30は、露光ビームとして電子ビーム32を発生させる電子銃31を備え、電子銃31から出射された電子ビーム32の飛行経路上には、電子銃31側から順に、電子ビーム32の進行方向を平行にそろえるコンデンサレンズ33、電子ビーム32を制限するアパーチャ34、電子ビーム32をラスタスキャンモード又はベクタスキャンモードで走査し、そのときでも電子ビーム32が互いに平行なままで露光用マスク100に垂直に入射するように電子ビーム32を制御する主偏光器35及び副偏向器36等が配置されている。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the electron beam exposure apparatus 30 and an exposure method using the same. The electron beam exposure apparatus 30 includes an electron gun 31 that generates an electron beam 32 as an exposure beam. On the flight path of the electron beam 32 emitted from the electron gun 31, the electron beam 32 is sequentially formed from the electron gun 31 side. The condenser lens 33 that aligns the traveling directions in parallel, the aperture 34 that restricts the electron beam 32, and the electron beam 32 are scanned in the raster scan mode or the vector scan mode. Even at that time, the electron beam 32 remains parallel to each other. A main polarizer 35, a sub-deflector 36, and the like that control the electron beam 32 so as to be perpendicularly incident on are arranged.

LEEPLで用いられる電子ビーム露光装置30では、図8に点線で示したように、副偏向器36を調整することにより、露光用マスク100に入射する電子ビームの入射角を垂直方向から微妙に変化させることが可能であり、副偏向器36を制御して微妙な位置ずれや線幅等の補正を行うことができる。   In the electron beam exposure apparatus 30 used in LEEPL, the incident angle of the electron beam incident on the exposure mask 100 is slightly changed from the vertical direction by adjusting the sub deflector 36 as shown by the dotted line in FIG. The sub-deflector 36 can be controlled to correct a slight misalignment or line width.

図8の電子ビーム露光装置では、露光用マスク100は、図示を省略したマスクホルダによって所定の位置に保持される。一方、露光対象である半導体ウエハ40は、表面に酸化シリコン層などの絶縁層41と電子ビームレジスト層42とを形成した状態で、ウエハステージ50によって所定の位置に保持される。露光用マスク100に対する半導体ウエハ40の相対位置は、ウエハステージ50を調節することによって水平方向(xy方向)及び垂直方向(z方向)に移動させることができ、露光時には、露光用マスク100のメンブレン6と、半導体ウエハ40上の電子ビームレジスト層42との間隔が所定の値(10μm以上、通常30〜50μm)に設定できるようになっている。   In the electron beam exposure apparatus of FIG. 8, the exposure mask 100 is held at a predetermined position by a mask holder (not shown). On the other hand, the semiconductor wafer 40 to be exposed is held at a predetermined position by the wafer stage 50 with an insulating layer 41 such as a silicon oxide layer and an electron beam resist layer 42 formed on the surface. The relative position of the semiconductor wafer 40 with respect to the exposure mask 100 can be moved in the horizontal direction (xy direction) and the vertical direction (z direction) by adjusting the wafer stage 50. During exposure, the membrane of the exposure mask 100 6 and the electron beam resist layer 42 on the semiconductor wafer 40 can be set to a predetermined value (10 μm or more, usually 30 to 50 μm).

露光用マスク100に対する半導体ウエハ40の相対位置データは、先述したSLAアライメント機構37により顕微鏡画像をCCDで取り込み、パターン認識等の画像処理を行うことにより、リアルタイムで取得できる。このデータは、露光前の半導体ウエハ40の位置合わせ等に用いられる他、露光時に電子ビーム露光装置30の副偏向器36を制御して位置ずれの補正を行いながら電子ビーム32を照射したり、ウエハステージ50及びマスクホルダの位置及び回転成分をリアルタイムで制御して露光中の振動等の影響を抑制したりするために用いられる。   The relative position data of the semiconductor wafer 40 with respect to the exposure mask 100 can be acquired in real time by taking a microscope image with a CCD by the SLA alignment mechanism 37 described above and performing image processing such as pattern recognition. In addition to being used for alignment of the semiconductor wafer 40 before exposure, the data is irradiated with the electron beam 32 while controlling the sub-deflector 36 of the electron beam exposure apparatus 30 to correct the positional deviation during exposure. It is used to control the position and rotation components of the wafer stage 50 and the mask holder in real time to suppress the influence of vibration and the like during exposure.

露光時には、電子銃31から出射した電子ビーム32を、コンデンサレンズ33、アパーチャ34で成形しつつ、主偏光器35及び副偏光器36によって電子ビーム32の照射位置を制御し、露光用マスク100の上をラスタスキャンモード或いはベクタスキャンモードで走査する。そして、露光用マスク100の電子ビーム通過孔9を通過した電子の照射を受けた電子ビームレジスト42が感光することによって、露光用マスク100のマスクパターンが電子ビームレジスト42に等倍で転写される。   At the time of exposure, the electron beam 32 emitted from the electron gun 31 is shaped by the condenser lens 33 and the aperture 34, and the irradiation position of the electron beam 32 is controlled by the main polarizer 35 and the sub-polarizer 36. Scan the top in raster scan mode or vector scan mode. The electron beam resist 42 that has been irradiated with electrons that have passed through the electron beam passage hole 9 of the exposure mask 100 is exposed to light, so that the mask pattern of the exposure mask 100 is transferred to the electron beam resist 42 at the same magnification. .

図9は、本実施の形態に基づく露光方法のフロー図であり、図10は、その概略断面図である。   FIG. 9 is a flowchart of the exposure method based on the present embodiment, and FIG. 10 is a schematic sectional view thereof.

図8に示した電子ビーム露光装置30を用いて露光を行う場合には、まず、露光用マスク100を図示省略したマスクホルダによって保持し、表面に酸化シリコン層などの絶縁層41と電子ビームレジスト層42とを形成した半導体ウエハ40をウエハステージ50によって保持することにより、露光用マスク100と半導体ウエハ40とをそれぞれの所定の位置において露光装置30に載置する。   When performing exposure using the electron beam exposure apparatus 30 shown in FIG. 8, first, the exposure mask 100 is held by a mask holder (not shown), and an insulating layer 41 such as a silicon oxide layer and an electron beam resist are formed on the surface. By holding the semiconductor wafer 40 on which the layer 42 is formed by the wafer stage 50, the exposure mask 100 and the semiconductor wafer 40 are placed on the exposure apparatus 30 at respective predetermined positions.

次に、ウエハステージ50の操作によって半導体ウエハ40を水平方向に動かし、最初の露光領域に移動させた後、SLAアライメント機構37によって露光用マスク100と半導体ウエハ40との位置合わせを実施する(図10(a))。   Next, the semiconductor wafer 40 is moved in the horizontal direction by the operation of the wafer stage 50 and moved to the first exposure region, and then the exposure mask 100 and the semiconductor wafer 40 are aligned by the SLA alignment mechanism 37 (FIG. 10 (a)).

次に、ウエハステージ50をピエゾ素子で駆動して上方へ移動させ、露光用マスク100の下方に突出している導電性突起物11に半導体ウエハ40の表面、詳しくは電子ビームレジスト層42の表面を接触させる(図10(b))。   Next, the wafer stage 50 is driven by a piezo element to move upward, and the surface of the semiconductor wafer 40, specifically the surface of the electron beam resist layer 42, is exposed on the conductive protrusion 11 protruding below the exposure mask 100. Contact is made (FIG. 10B).

次に、再びSLAアライメント機構によって露光用マスク100と半導体ウエハ40の位置ずれ量を測定し、電子ビーム露光装置30の副偏向器36を用いて位置ずれの補正を行いながら、電子ビームを走査して半導体ウエハ40を露光し、パターンを転写する(図10(c))。   Next, the amount of misalignment between the exposure mask 100 and the semiconductor wafer 40 is measured again by the SLA alignment mechanism, and the electron beam is scanned while correcting the misalignment using the sub deflector 36 of the electron beam exposure apparatus 30. Then, the semiconductor wafer 40 is exposed to transfer the pattern (FIG. 10C).

この場合、導電性突起物11の接触によって露光用マスク100と電子ビームレジスト層42との間が電気的に接続され、両者は同電位に保たれ、電子ビームレジスト層42の上の静電気は露光用マスク100とマスクホルダとを通して接地に逃がされるので、電子ビームレジスト層42の帯電に起因する静電気力によって露光用マスク100が破損する心配がない。   In this case, the exposure mask 100 and the electron beam resist layer 42 are electrically connected by contact of the conductive protrusions 11, and both are kept at the same potential, and the static electricity on the electron beam resist layer 42 is exposed. Since it is released to the ground through the mask 100 and the mask holder, there is no fear that the exposure mask 100 is damaged by the electrostatic force caused by the charging of the electron beam resist layer 42.

また、露光用マスク100の導電性突起物11と半導体ウエハ40が4点で接し、互いに固定し合う関係となり、一体化しているため、振動、特に高周波振動の影響が抑制され、露光パターンの位置精度や解像度が劣化することがない。   Further, since the conductive protrusion 11 of the exposure mask 100 and the semiconductor wafer 40 are in contact with each other at four points and are fixed to each other and integrated, the influence of vibration, particularly high frequency vibration is suppressed, and the position of the exposure pattern is reduced. Accuracy and resolution are not degraded.

この際、接触によって露光用マスク100或いは半導体ウエハ40に加わる応力は軽微であるので、これによって露光用マスク100や半導体ウエハ40が歪みを生じて破損したり、汚染物が生じたりする心配はない。   At this time, since the stress applied to the exposure mask 100 or the semiconductor wafer 40 by the contact is slight, there is no fear that the exposure mask 100 or the semiconductor wafer 40 is distorted due to this, or a contaminant is generated. .

転写終了後、ウエハステージ50を下げ、露光用マスク100と半導体ウエハ40の間に十分な距離をとる(図10(d))。この状態でウエハステージ50の操作によって半導体ウエハ40を水平方向に動かし、次の露光領域に移動させる(図10(e))。   After the transfer is completed, the wafer stage 50 is lowered and a sufficient distance is provided between the exposure mask 100 and the semiconductor wafer 40 (FIG. 10D). In this state, the semiconductor wafer 40 is moved in the horizontal direction by operating the wafer stage 50 and moved to the next exposure region (FIG. 10E).

この後、図10(a)〜(e)の操作による半導体ウエハ40の露光と移動を繰り返して行い、半導体ウエハ40上に所定の露光パターンを形成する。   Thereafter, the semiconductor wafer 40 is repeatedly exposed and moved by the operations of FIGS. 10A to 10E to form a predetermined exposure pattern on the semiconductor wafer 40.

図示を省略したが、半導体装置の製造方法では、この後、電子ビームレジスト層42を現像する工程と、現像によって形成されたレジストパターンを用いて、その下の酸化シリコン層41及びシリコン層40を所定パターンにエッチングする。   Although not shown, in the method of manufacturing a semiconductor device, the step of developing the electron beam resist layer 42 and the resist pattern formed by the development are used to form the silicon oxide layer 41 and the silicon layer 40 thereunder. Etch into a predetermined pattern.

図11は、電子ビームレジスト層42に帯電した電荷(この場合は電子)を取り除く経路を示す説明図である。図11(a)は、露光用マスク100が静電チャック等の手段でマスクホルダ20に保持された状態を示す上面図であり、図11(b)は、図10(c)と同じ状態ながらマスクホルダ20を描き加えたものであり、図11(c)は、その一部を拡大した拡大概略断面図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing a path for removing charges (electrons in this case) charged in the electron beam resist layer 42. 11A is a top view showing a state in which the exposure mask 100 is held by the mask holder 20 by means such as an electrostatic chuck, and FIG. 11B is the same as FIG. 10C. The mask holder 20 is added, and FIG. 11C is an enlarged schematic cross-sectional view of a part thereof.

電子は、接地されたマスクホルダ20を通じて大地へ放出される。即ち、図11(c)に示すように、電子ビームレジスト層42及び絶縁層41に帯電した電子は、導電性突起物11を介して露光用マスク100に取り出され、薄い酸化シリコン層2をトンネル効果によって通り抜けた後、支持枠4とマスクホルダ20を通じて接地に逃がされる。このため、絶縁層41を有する半導体ウエハ40に対する露光であっても、電子ビームレジスト層42と露光用マスク100との間に電位差が生ずることがなく、メンブレン破損のトラブルに見舞われることがない。   Electrons are emitted to the ground through the grounded mask holder 20. That is, as shown in FIG. 11C, the electrons charged in the electron beam resist layer 42 and the insulating layer 41 are taken out to the exposure mask 100 through the conductive protrusions 11 and tunnel through the thin silicon oxide layer 2. After passing through by the effect, it is escaped to the ground through the support frame 4 and the mask holder 20. For this reason, even when the semiconductor wafer 40 having the insulating layer 41 is exposed, a potential difference does not occur between the electron beam resist layer 42 and the exposure mask 100, and the trouble of membrane breakage does not occur.

図12(a)は、本実施の形態に基づく露光用マスク(ステンシルマスク)の他の例110の上面図である。露光用マスク110は、露光用マスク100とほぼ同じように構成されているが、裏面に導電性突起物11の代わりに四角形の枠状導電体11cを有する点が異なっており、電子ビームレジスト層42の帯電防止には、この例のように導電体を帯状に設けることが効果的な場合がある。このように、導電体又は突起物の形状や配置は、その目的やマスクパターンの形状に応じて適宜選択自由である。   FIG. 12A is a top view of another example 110 of an exposure mask (stencil mask) based on the present embodiment. The exposure mask 110 is configured in substantially the same way as the exposure mask 100, except that a rectangular frame-shaped conductor 11c is provided on the back surface instead of the conductive protrusion 11, and an electron beam resist layer is provided. In order to prevent the charging of 42, it may be effective to provide a conductor in a strip shape as in this example. As described above, the shape and arrangement of the conductors or protrusions can be appropriately selected depending on the purpose and the shape of the mask pattern.

先述したように、導電体又は突起物の接触による破損や汚染物の発生が皆無とは言えないので、その影響をできるだけ抑え、デバイスの性能や製造歩留まり等を向上させるためには、導電体又は突起物が半導体ウエハに接触する接触域及びその近傍を回路パターン領域以外に配置するか、若しくは異物が発生してもデバイス動作に支障のない回路パターン領域に配置するのが望ましい。例えば、半導体ウエハから半導体装置を個片化するのに用いられるスクライブライン領域に接触域を配置するのがよい。   As described above, since it cannot be said that there is no damage or contamination due to contact with the conductor or protrusion, in order to suppress the influence as much as possible and improve the device performance, production yield, etc., the conductor or It is desirable to arrange the contact area where the protrusions contact the semiconductor wafer and the vicinity thereof in areas other than the circuit pattern area, or in the circuit pattern area that does not hinder device operation even if foreign matter occurs. For example, the contact area may be arranged in a scribe line area used for separating a semiconductor device from a semiconductor wafer.

また、その目的が電子ビームレジスト層の帯電防止である場合には、比較的広い領域に導電体パターンを分布させるのがよい。他方、その目的が振動の低減にある場合には、外周部にできるだけ等間隔に3点〜6点ほど突起物を設ければ十分である。   When the purpose is to prevent the electron beam resist layer from being charged, it is preferable to distribute the conductor pattern over a relatively wide area. On the other hand, when the purpose is to reduce vibration, it is sufficient to provide protrusions at 3 to 6 points at even intervals on the outer peripheral portion as much as possible.

図12(b)は、導電体又は突起物の垂直断面の形状の例を示す断面図である。垂直断面の形状も、目的や作製方法の相違に応じて様々なものが考えられる。例えば、蒸着等で形成した場合には、図12の(b−1)又は(b−2)のように先端部に丸みを持つ形状になりやすく、エッチング等で形成した場合には、先端部が平坦面になりやすい。   FIG. 12B is a cross-sectional view showing an example of the shape of the vertical cross section of the conductor or protrusion. Various shapes of the vertical cross section are conceivable depending on the purpose and manufacturing method. For example, when formed by vapor deposition or the like, it tends to be rounded at the tip as shown in FIG. 12 (b-1) or (b-2), and when formed by etching or the like, the tip Tends to be flat.

導電体又は突起物の断面の幅は、30μm〜100μm、より好ましくは50μm程度がよい。断面の幅が30μm未満では十分な強度を確保できない。また、100μmを超えると、接触域がスクライブライン領域からはみ出る不都合がある。   The width of the cross section of the conductor or protrusion is preferably 30 μm to 100 μm, more preferably about 50 μm. If the cross-sectional width is less than 30 μm, sufficient strength cannot be ensured. On the other hand, if it exceeds 100 μm, there is a disadvantage that the contact area protrudes from the scribe line area.

図13は、望ましい接触域の設定例である。図13(a)は、半導体ウエハ上に形成されたチップ61が1個ずつに個片化されるのではなく、複数個(図では6個)をまとめてモジュール62として切断される場合である。このような場合、接触域60は外スクライブライン(モジュール間のスクライブライン)63に設け、従来、外スクライブライン63に設けられていたアライメントマーク65は内スクライブライン(モジュール間のスクライブライン以外のスクライブライン)64に設けるのがよい。   FIG. 13 is an example of setting a desirable contact area. FIG. 13A shows a case where the chips 61 formed on the semiconductor wafer are not separated into pieces, but a plurality (six in the figure) are cut together as a module 62. . In such a case, the contact area 60 is provided on the outer scribe line (scribe line between modules) 63, and the alignment mark 65 conventionally provided on the outer scribe line 63 is provided on the inner scribe line (scribe lines other than the scribe line between modules). Line) 64 is preferable.

図13(b)は、1つのマスクを4つの象限に分割し、4つの相補性マスクを
形成する相補型露光用マスクの例120である(特開2003−59819号公報参照。)。支持枠4、梁5、メンブレン6、パターン形成部7、及び支持部8等の構成は、先述した露光用マスク101の場合と同じである。この場合、接触域60は梁5の下部に位置するメンブレン6である支持部8の上であればどこにとってもかまわない。
FIG. 13B shows an example 120 of a complementary exposure mask in which one mask is divided into four quadrants to form four complementary masks (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-59819). The configurations of the support frame 4, the beam 5, the membrane 6, the pattern forming unit 7, the support unit 8, and the like are the same as those of the exposure mask 101 described above. In this case, the contact area 60 may be anywhere on the support portion 8 which is the membrane 6 positioned below the beam 5.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention.

例えば、上述した露光方法の説明においては、低エネルギーの電子線を露光ビームとして用いる例を説明したが、本発明の露光方法は、メンブレンを有する露光マスクを露光面に対して近接させた状態で露光を行う露光方法に広く適用可能であり、露光ビームは、イオンビーム等の荷電粒子線であってもよい。   For example, in the above description of the exposure method, an example in which a low-energy electron beam is used as an exposure beam has been described. However, the exposure method of the present invention is in a state in which an exposure mask having a membrane is brought close to the exposure surface. The present invention is widely applicable to exposure methods that perform exposure, and the exposure beam may be a charged particle beam such as an ion beam.

本発明は、紫外光を用いた光リソグラフィーでは形成できない微細な回路パターンを、電子ビームやイオンビームなどの荷電粒子線によって半導体ウエハ等の上に描画する微細加工技術、詳しくは、所定の回路パターンを有する露光用マスクに電子ビーム又はイオンビーム等を照射し、ウエハ上に回路パターンを一括転写する投影露光技術に適用されたとき、最もよくその効果を発揮する。   The present invention relates to a microfabrication technique for drawing a fine circuit pattern, which cannot be formed by photolithography using ultraviolet light, on a semiconductor wafer or the like with a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam. It is most effective when applied to a projection exposure technique that irradiates an exposure mask having an electron beam, an ion beam, or the like and transfers a circuit pattern onto a wafer at a time.

本発明の好ましい実施の形態に基づく、露光用マスクの例を示す断面図(a)と上面図(b)と変形例の露光用マスクの上面図(c)である。They are sectional drawing (a) which shows the example of the mask for exposure based on preferable embodiment of this invention, top view (b), and top view (c) of the exposure mask of a modification. 同、露光用マスクを作製する工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of producing the mask for exposure same as the above. 同、露光用マスクを作製する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process of producing an exposure mask same as the above. 同、露光用マスクを作製する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process of producing an exposure mask same as the above. 同、他の露光用マスクを作製する工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of producing another exposure mask same as the above. 同、他の露光用マスクを作製する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process of producing the other exposure mask same as the above. 同、他の露光用マスクを作製する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process of producing the other exposure mask same as the above. 同、電子ビーム露光装置及びそれを用いる露光方法の説明図である。It is explanatory drawing of an electron beam exposure apparatus and the exposure method using the same. 同、露光方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an exposure method similarly. 同、露光方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the exposure method equally. 同、電子ビームレジスト層に帯電した電荷(この場合は電子)を取り除く経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the path | route which removes the electric charge (in this case electron) charged to the electron beam resist layer. 同、露光用マスク(ステンシルマスク)の他の例の上面図(a)と、導電体又は突起物の垂直断面の形状の例を示す断面図(b)である。The top view (a) of the other example of the mask for exposure (stencil mask) and sectional drawing (b) which shows the example of the shape of the perpendicular | vertical cross section of a conductor or a protrusion. 同、望ましい接触域の設定例である。This is an example of setting a desirable contact area. 従来の露光用マスクを用いてLEEPLで露光を行う場合の、露光用マスクの近辺の状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state of the vicinity of the mask for exposure when performing exposure by LEEPL using the conventional mask for exposure.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリコン基板(ウエハ)、2…酸化シリコン層、3、3b…単結晶シリコン膜、
4…支持枠、5…梁、6…メンブレン、7…パターン形成部、8…支持部、
9…電子ビーム通過孔、11…導電性突起物、11b…突起物、
21、22、25、26…レジストパターン、23…凹部、24…金属層、
30…電子ビーム露光装置、31…電子銃、32…電子ビーム、
33…コンデンサレンズ、34…アパーチャ、35…主偏光器、36…副偏向器、
37…SLAアライメント機構、40…半導体ウエハ、41…絶縁層、
42…電子ビームレジスト層、50…ウエハステージ、60…接触域、61…チップ、
62…モジュール、63…外スクライブライン(モジュール間のスクライブライン)、
64…内スクライブライン(外スクライブライン以外のスクライブライン)、
65…アライメントマーク、
100、101、110…露光用マスク(ステンシルマスク)、
120…相補型露光用マスク(ステンシルマスク)、
200…従来の露光用マスク(ステンシルマスク)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate (wafer), 2 ... Silicon oxide layer, 3, 3b ... Single crystal silicon film,
4 ... support frame, 5 ... beam, 6 ... membrane, 7 ... pattern forming part, 8 ... support part,
9 ... Electron beam passage hole, 11 ... Conductive projection, 11b ... Projection,
21, 22, 25, 26 ... resist pattern, 23 ... concave, 24 ... metal layer,
30 ... Electron beam exposure apparatus, 31 ... Electron gun, 32 ... Electron beam,
33 ... Condenser lens, 34 ... Aperture, 35 ... Main polarizer, 36 ... Sub deflector,
37 ... SLA alignment mechanism, 40 ... Semiconductor wafer, 41 ... Insulating layer,
42 ... Electron beam resist layer, 50 ... Wafer stage, 60 ... Contact area, 61 ... Chip,
62 ... Module, 63 ... Outside scribe line (scribe line between modules),
64 ... inner scribe line (scribe line other than outer scribe line),
65 ... alignment mark,
100, 101, 110 ... exposure mask (stencil mask),
120: Complementary exposure mask (stencil mask),
200 ... Conventional exposure mask (stencil mask)

Claims (19)

一方の面側から他方の面側へ貫通した露光ビーム通過孔が所定パターンに形成され、前記露光ビーム通過孔を通過する露光ビームによって露光対象に前記所定パターンの露光を行うのに用いられる露光用マスクであって、露光時に前記露光対象と対向する面に、前記露光対象と接触する高さの導電体を有する、露光用マスク。   An exposure beam passage hole penetrating from one surface side to the other surface side is formed in a predetermined pattern, and is used for exposure of the predetermined pattern on an exposure target by the exposure beam passing through the exposure beam passage hole. A mask for exposure, comprising a conductor having a height in contact with the exposure target on a surface facing the exposure target during exposure. 前記導電体が、少なくとも1つの導電性突起物からなる、請求項1に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 1, wherein the conductor is made of at least one conductive protrusion. 前記露光ビームが荷電粒子線である、請求項1に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 1, wherein the exposure beam is a charged particle beam. 前記導電体が前記露光対象に接触する箇所及びその近傍を回路パターン領域以外に配置するか、若しくは異物が発生してもデバイス動作に支障のない回路パターン領域に配置する、請求項1に記載した露光用マスク。   2. The device according to claim 1, wherein a portion where the conductor is in contact with the object to be exposed and the vicinity thereof are arranged outside the circuit pattern region, or arranged in a circuit pattern region which does not hinder device operation even if foreign matter is generated. Mask for exposure. 前記露光対象が、その表面にレジスト層が設けられた半導体ウエハである、請求項1に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 1, wherein the exposure target is a semiconductor wafer having a resist layer provided on a surface thereof. 一方の面側から他方の面側へ貫通した露光ビーム通過孔が所定パターンに形成され、前記露光ビーム通過孔を通過する露光ビームによって露光対象に前記所定パターンの露光を行うのに用いられる露光用マスクであって、露光時に前記露光対象と対向する面に、前記露光対象と接触する高さの突起物を有する、露光用マスク。   An exposure beam passage hole penetrating from one surface side to the other surface side is formed in a predetermined pattern, and is used for exposure of the predetermined pattern on an exposure target by the exposure beam passing through the exposure beam passage hole. An exposure mask having a protrusion having a height in contact with the exposure target on a surface facing the exposure target during exposure. 前記突起物が、少なくとも3つの絶縁性又は導電性の突起物からなる、請求項6に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 6, wherein the protrusion is composed of at least three insulating or conductive protrusions. 前記露光ビームが荷電粒子線である、請求項6に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 6, wherein the exposure beam is a charged particle beam. 前記突起物が前記露光対象に接触する箇所及びその近傍を回路パターン領域以外に配置するか、若しくは異物が発生してもデバイス動作に支障のない回路パターン領域に配置する、請求項6に記載した露光用マスク。   The portion where the projection contacts the exposure target and the vicinity thereof are arranged outside the circuit pattern region, or arranged in a circuit pattern region which does not hinder device operation even if foreign matter is generated. Mask for exposure. 前記露光対象が、その表面にレジスト層が設けられた半導体ウエハである、請求項6に記載した露光用マスク。   The exposure mask according to claim 6, wherein the exposure target is a semiconductor wafer having a resist layer provided on a surface thereof. 請求項1〜10のいずれか1項に記載した露光用マスクの製造方法であって、前記露光対象と対向する面に、マスクを用いて導電体材料又は突起物材料を被着して、前記導電体又は前記突起物を所定パターンに形成する工程を有する、露光用マスクの製造方法。   It is the manufacturing method of the mask for exposure described in any one of Claims 1-10, Comprising: Conductor material or protrusion material is adhered to the surface facing the said exposure object using a mask, The said A method for manufacturing an exposure mask, comprising a step of forming a conductor or the protrusion in a predetermined pattern. 請求項1〜10のいずれか1項に記載した露光用マスクの製造方法であって、前記露光対象と対向する面をパターニングして前記導電体又は前記突起物を形成する工程を有する、露光用マスクの製造方法。   It is a manufacturing method of the mask for exposure described in any one of Claims 1-10, Comprising: It is for exposure which has the process of patterning the surface facing the said exposure object, and forming the said conductor or the said protrusion. Mask manufacturing method. 請求項1〜10のいずれか1項に記載した露光用マスクを用いて前記露光対象を所定パターンに露光するに際し、前記露光用マスクのマスクパターン部と前記露光対象とを所定の間隔に保持し、前記導電体又は前記突起物を前記露光対象に接触させながら前記露光を行う、露光方法。   When exposing the exposure object to a predetermined pattern using the exposure mask according to claim 1, the mask pattern portion of the exposure mask and the exposure object are held at a predetermined interval. An exposure method for performing the exposure while bringing the conductor or the protrusion into contact with the object to be exposed. 1つの露光領域における前記露光が終了した後に、前記導電体又は前記突起物と前記露光対象とを離脱させ、この状態で前記露光対象の前記露光用マスクに対する相対位置を次の露光領域に移動させる工程とこの移動位置において前記導電体又は前記突起物を前記露光対象に再び接触させ、前記露光対象に対して前記露光を行う工程とを少なくとも1回行うことにより、前記露光対象上に所定の露光パターンを形成する、請求項13に記載した露光方法。   After the exposure in one exposure region is completed, the conductor or the protrusion and the exposure target are separated, and in this state, the relative position of the exposure target with respect to the exposure mask is moved to the next exposure region. A predetermined exposure is performed on the exposure target by performing the step and the step of bringing the conductor or the protrusion again into contact with the exposure target at the moving position and performing the exposure on the exposure target. The exposure method according to claim 13, wherein a pattern is formed. 前記導電体又は前記突起物を非露光領域に配置して前記露光を行う、請求項13に記載した露光方法。   The exposure method according to claim 13, wherein the exposure is performed by arranging the conductor or the protrusion in a non-exposed region. 請求項1〜10のいずれか1項に記載した露光用マスクを用いて半導体ウエハ上のレジスト層を所定パターンに露光するに際し、前記露光用マスクのマスクパターン部と前記レジスト層とを所定の間隔に保持し、前記導電体又は前記突起物を前記レジスト層に接触させながら前記露光を行い、この露光後に前記レジストを現像する工程を含む、半導体装置の製造方法。   When the resist layer on the semiconductor wafer is exposed to a predetermined pattern using the exposure mask according to claim 1, the mask pattern portion of the exposure mask and the resist layer are spaced at a predetermined interval. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing the exposure while holding the conductor or the protrusion in contact with the resist layer, and developing the resist after the exposure. 前記現像によって形成されたレジストパターンを用いて、その下層を所定パターンにエッチングする、請求項16に記載した半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein a lower layer of the resist pattern formed by the development is etched into a predetermined pattern. 前記導電体又は前記突起物を非露光領域に配して前記露光を行う、請求項16に記載した半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the exposure is performed by arranging the conductor or the protrusion in a non-exposed region. 前記非露光領域が前記半導体装置のスクライブライン上である、請求項18に記載した半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the non-exposure region is on a scribe line of the semiconductor device.
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