JP3158515B2 - 露光用マスク、露光用マスクの使用方法、露光用マスクの製造方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

露光用マスク、露光用マスクの使用方法、露光用マスクの製造方法、及び半導体装置の製造方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、露光用マスク、露光用マスクの
使用方法、露光用マスクの製造方法、及び半導体装置の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】従来より、露光光に対し
て透明な基板上に遮光材料によりパターン状の遮光部を
形成し、これを用いて被露光材を露光し、パターン転写
して、被露光材に各種のパターンを形成することが行わ
れている。例えば、半導体装置に各種の微細パターンを
形成する場合に、フォトレジストを露光マスクによりパ
ターン露光することが行われている。1対1露光が行わ
れることもあり、微細パターン形成の際には、5対1な
どの縮小投影露光が行われることもある。
【0003】図2に示すのは、従来のこの種の露光マス
クの製造工程である。例えば2.3mm厚程度の透明基
板10、例えば図2(a)に示すような石英基板10を
用い、この片面に図2(b)に示す如く遮光材料膜20
を形成する。例えば、Crを700〜800Å厚で形成
する。このとき、金属膜(ここではCr膜)による収縮
により、図2(b)に極端に示すように、石英基板1が
反る。この状態で遮光材料膜20がEB描画等によりパ
ターニングされることになる。パターン形成後、反りは
解放され、図(c)のような状態になる。よって、反
りが戻った分、形成されたパターン21に位置ずれが起
こることになる。図2(b)の状態で正確にパターン形
成されていても、図2(b)における距離Aにおいてパ
ターン形成されたものは、反りが解放された図2(c)
の状態では、同図のW1,W2の分、パターンがシフト
してしまうことになるからである。このパターンシフト
分W1,W2は、ゲイン(Gain)と称されている。
【0004】上記のような反りの発生に伴うパターンの
位置ずれを防止するため、例えば遮光材料膜20として
Cr単独ではなく、Cr膜上に酸化クロムCrx Oy を
100〜300Å厚で形成したものを用いることも行わ
れている。これにより、反りを低減し、かつ反射率を低
くして、パターン精度を高めるようにできる。しかしこ
の手法でも、反りの或る程度の軽減は可能であるが、必
要精度以下にまで反りを抑制することは困難である。
【0005】このため、図3に示すように、Cr及び/
または酸化クロム等から成る遮光材料膜20により基板
10の全面を覆って、パターニングすることが考えられ
る。この手法によれば、基板1の両面のバランスがとれ
るため、反りの発生を小さくできる。かつ電子ビーム
(EB)等によるチャージアップに対し、基板側面や下
面からアースをとることができ、静電対策がとり易く、
また、基板10の裏面保護膜の役割を果たせることもで
きて、有利である。
【0006】しかしこの場合、基板のパターンエリアは
必ずしも基板全面ではなく、むしろ図1に示すようにパ
ターンエリア4は基板の一部分であることが多いため、
基板の周辺には遮光膜を残しておくことになる。その理
由は、一つには不要部分全体のCr等をEB描画等で除
去すると、余りにも時間がかかり、生産性が極端に低下
するからである。(特にネガパターンマスクの場合この
問題が起こる)。また他の理由は、マスク洗浄時等処理
プロセスにおける静電対策を容易にするためには、少な
くとも周辺にCr等の遮光材料膜を残しておくのが有利
だからである。ところが、このように基板外周に遮光材
料膜を残すと、反りが戻りにくく、結局投影露光過程で
像がぼけるという問題を生じてしまう。
【0007】従来、このような反り発生によるパターン
位置ずれに対する対応策としては、パターンの位置ずれ
に応じてパターン補正をかけることが行われている。し
かしこの方法は、位置により補正量が違うことや、パタ
ーン形状によっても補正を要する挙動の違いが出、その
補正プログラムは極めて複雑になってしまう。現状では
特に、ネガ型マスクの反りに合わせて、ポジ型マスクも
その分のパターンを補正して形成し、ポジ型マスクとネ
ガ型マスクとの両者を用いる場合の重ね合わせを正確
するようにしている。しかしこれは極めて複雑なプログ
ラムを要し、煩雑で、パターン形状によっても違い、手
軽に用い得る技術とは言えない。
【0008】石英等の基板を厚くして、力学的に反りを
小さくすることも考えられるが、材料費が高くなること
や、描画装置や加工設備に高精度な改造が必要となり、
また、ステッパー(露光機)自身の改善も必要となり、
現行設備との互換性の問題が生じ、また投資が新たに必
要となることになって、実用的ではない。
【0009】
【発明の目的】本発明は上述した従来技術の問題点を解
決して、基板面に遮光膜を形成する場合に生ずる反りに
よるパターンずれの問題を容易に解決した露光用マスク
を提供することを目的とし、またかかる露光用マスクの
使用方法、露光用マスクの製造方法、及び該露光用マス
クを利用した半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
【0010】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、基板のパターンが形成されている側の面の面上
周辺部に枠状の遮光膜を有する露光用マスクにおいて、
前記周辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割した
ことにより、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画した
ことを特徴とする露光用マスクであって、これにより上
記目的を達成するものである。本出願の請求項2の発明
は、ネガパターンマスクに構成したことを特徴とする請
求項1に記載の露光用マスクであって、これにより上記
目的を達成するものである。
【0011】本出願の請求項3の発明は、基板のパター
ンが形成されている側の面の面上の周辺部に枠状の遮光
膜を有するとともに、前記周辺部の枠状の遮光膜をスリ
ットによって分割したことにより、該遮光膜を四角形の
遮光膜部分に区画してなる露光用マスクをネガパターン
マスクに構成し、該ネガパターンマスクをポジパターン
マスクと重ね合わせて使用することを特徴とする露光用
マスクの使用方法であって、これにより上記目的を達成
するものである。本出願の請求項4の発明は、基板の表
裏面及び側面からなる全面に遮光材料膜を形成し、一方
の面の遮光材料膜を除去し、他方の面の遮光材料膜はパ
ターン形成に用いるとともに、該面の周辺部には枠状の
遮光膜を残し、かつその際、該枠状の遮光膜をスリット
によって分割して、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区
画することを特徴とする露光用マスクの製造方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。本出願
の請求項5の発明は、基板のパターンが形成されている
側の面の面上の周辺部に枠状の遮光膜を有するととも
に、前記周辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割
したことにより、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画
してなる露光用マスクをネガパターンマスクに構成し、
該ネガパターンマスクをポジパターンマスクと重ね合わ
せて用いてパターンを形成する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【0012】
【作用】図1の例示は、本出願の発明に係る露光用マス
クの具体例であるが、この例では、基板面の周辺部に遮
光膜2を有する露光用マスクにおいて、周辺部の遮光膜
をスリット3を入れることにより分割したものであっ
て、これにより基板周辺部の遮光膜2によるストレスが
分散され、反りによるパターンずれが小さくなって、精
度の良い露光マスクが得られる。
【0013】また、このような露光用マスクをネガパタ
ーンマスクに構成することにより、パターンずれを小さ
くでき、ポジパターンマスクとの重ね合わせ精度を良好
にすることが可能ならしめられる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。
【0015】実施例1 本実施例では、図1(A)(B)に示すような露光用マ
スク1を得た。図1中、10は石英から成る基板であ
り、基板1の周辺には遮光膜2が存在し、これはスリッ
ト3により分割されている。4はパターンエリアであ
る。
【0016】本実施例においては、石英基板(厚さ2.
3mm、あるいはこれよりやや薄い程度)の表裏面、及
び側面、即ち全面にCr(700Å〜900Å)または
Cr及びCrx Oy (100Å〜300Å)により遮光
材料膜を形成し、即ち図3に示したような構造とし、よ
って表裏同一構造のブランクスを作製することによっ
て、機械応力バランスをとって、極めて平坦度を高くし
た。通常工程を経ることにより、裏面膜を除去し、表面
のみにパターンを形成する。この時、表面パターン膜に
よる応力による反りを防止するため、特に石英基板1の
周辺部に形成される遮光膜2(光遮断用の枠)を不連続
になるよう、少なくとも石英基板1上の膜にスリット3
を一つ以上設けてスリット構造にして、これにより、発
生する応力を緩和し、極めて高精度なマスク(レティク
ル)としたものである。
【0017】一般にデバイスルールで0.35μm以下
を必要とするレティクルにおけるパターン精度は、1:
5レティクルパターン上で±0.03μm以下を要求さ
れるが、本実施例によれば、これを満たすことができ
る。
【0018】図2により略述した基板平坦度とパターン
位置精度との関係は、図4に更に詳しく示してある。こ
れは片面Crの場合であり、反りを今1μmとし、10
0mmの長尺でのパターン誤差を計算すると、0.04
6μmとなる。図4に示した式から W1=2.286×0.001/100=0.023μ
m Gain=W1+W2=0.046μm/100mm となるからである。(石英基板上にクロム膜を1層また
は2層形成して遮光部を設けた基板について加熱を行う
場合の平坦度変化については、1989年11月20日
のSTEP/MICROPATTERNING’89に
おける川平博一の発表「ARRAY METROLOG
Y REQUIREMENTS」の資料参照)。
【0019】一方、図5に示すように、片面Crコート
の場合、平坦度変化は理論値IIに対し、実験値Iは基
板自身のたわみにより、基板真空チャック時に変形が生
じ、図示のようにずれるが、本実施例では、両面コート
した結果、理論値IIにほぼ近い挙動が示された。即
ち、通常片面Crの場合ブランクスの状態でその反り量
は1.5〜2.5μm(自重も含む)以上となってお
り、今仮に平均的に2.0μmとすると、基板周辺にC
rが枠として存在しなかった場合、エッチング後にはほ
ぼ平坦に戻るので、2.0μm、自重を加味しても、
1.5μm、この時のGainはトータルでおよそ0.
08μmにもなる(±0.035以下の仕様の場合)。
また枠があった場合は元に戻らず、逆にステッパー工程
での焦点問題を引き起こすことがある。これに対し、本
実施例のようにCr等で基板10を両面コートした場
合、ほぼ基板は光学的に平坦(オプティカルフラット)
の状態で、エッチング後も基板外周Cr無しのポジマス
クの場合や、本例のようにその後スリット入り枠型パタ
ーンにした場合、ほぼこのフラット状態を保ち、パター
ンシフト量は基板重量によるのみとなり、トータルのG
ainとして、±<0.035を満たす。
【0020】上記のように本実施例の露光用マスクは、
基板10の周辺の枠状パターンをなす遮光膜2は、スリ
ット3により分割されており、よって応力分散が図れ、
パターンずれが防止される。よってこのマスクが例えば
これが外周に遮光膜が残るのが通常であるネガパターン
マスクであった場合についても、Crが残っている場合
について問題を解決できる。
【0021】この結果、パターンずれを補正すべく、電
子線描画パターンに補正をかける必要はない。複雑なプ
ログラムによる補正も不要である。また、マスク(レテ
ィクル)作製時の加工プロセスは、現行のままでよく、
改造や設備投資の必要はない。かつ他の従来技術に比較
し最も安価で、価格上昇を抑えられる。更に、本実施例
では特に側面、裏面にも遮光材料であるCr等の導電性
膜を形成してパターン形成したので、治工具等による静
電対策が取り易く、かつ下面にCr(またはCr及び酸
化クロム)が着いているので、裏面の保護膜としても役
に立つという利点もある。
【0022】実施例2 本実施例では、実施例1のように形成するマスクをネガ
パターンマスクとして、ポジパターンマスクとの重ね合
わせ精度を高めるようにした。一般に、ポジパターンマ
スクは外周に状の遮光膜は残らないので、パターンず
れの問題はなく、よって本例の構成のようにして、ネガ
パターンマスクについても周辺部の遮光膜を分割したほ
ぼパターンずれのないものを用いた結果、極めて重ね合
わせて精度の良好な、精密で再現性の良いパターン形成
が実現できた。
【0023】
【発明の効果】本発明の露光用マスク、露光用マスクの
使用方法、露光用マスクの製造方法、及び半導体装置の
製造方法によれば、露光用マスクについて基板面に遮光
膜を形成する場合に生ずる反りによるパターンずれの問
題を容易に解決して、良好な高精度のパターン形成を実
現でき、また適正なパターン転写を実現できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の露光用マスクの構成を示す図であ
り、(A)は部分平面図、(B)は(A)におけるB方
向矢視図である。
【図2】問題点を示す図である。
【図3】問題点を示す図である。
【図4】基板平坦度とパターン位置精度を示す図であ
る。
【図5】平坦度変化による精度変化を示す図である。
【符号の説明】
1 露光用マスク 2 基板面の周辺部の遮光膜 3 スリット(遮光膜2の分割用) 4 パターンエリア 10 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−91635(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板のパターンが形成されている側の面の
    面上の周辺部に枠状の遮光膜を有する露光用マスクにお
    いて、 前記周辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割した
    ことにより、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画した
    ことを特徴とする露光用マスク。
  2. 【請求項2】ネガパターンマスクに構成したことを特徴
    とする請求項1に記載の露光用マスク。
  3. 【請求項3】基板のパターンが形成されている側の面の
    面上の周辺部に枠状の遮光膜を有するとともに、前記周
    辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割したことに
    より、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画してなる露
    光用マスクをネガパターンマスクに構成し、該ネガパタ
    ーンマスクをポジパターンマスクと重ね合わせて使用す
    ることを特徴とする露光用マスクの使用方法。
  4. 【請求項4】基板の表裏面及び側面からなる全面に遮光
    材料膜を形成し、 一方の面の遮光材料膜を除去し、 他方の面の遮光材料膜はパターン形成に用いるととも
    に、該面の周辺部には枠状の遮光膜を残し、かつその
    際、該枠状の遮光膜をスリットによって分割して、該遮
    光膜を四角形の遮光膜部分に区画することを特徴とする
    露光用マスクの製造方法。
  5. 【請求項5】基板のパターンが形成されている側の面の
    面上の周辺部に枠状の遮光膜を有するとともに、前記周
    辺部の枠状の遮光膜をスリットによって分割したことに
    より、該遮光膜を四角形の遮光膜部分に区画してなる露
    光用マスクをネガパターンマスクに構成し、該ネガパタ
    ーンマスクをポジパターンマスクと重ね合わせて用いて
    パターンを形成する工程を有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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