JP3348097B1 - パターン転写用マスク、パターン転写方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
パターン転写用マスク、パターン転写方法および半導体装置の製造方法Info
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- JP3348097B1 JP3348097B1 JP2001215163A JP2001215163A JP3348097B1 JP 3348097 B1 JP3348097 B1 JP 3348097B1 JP 2001215163 A JP2001215163 A JP 2001215163A JP 2001215163 A JP2001215163 A JP 2001215163A JP 3348097 B1 JP3348097 B1 JP 3348097B1
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 電子ビーム転写露光（ＥＰＬ）において、ス
テンシルマスクのマスクパターンを構成する梁１、３
が、マスクの加速運動に伴い振動することによって、パ
ターン転写精度が悪化することを防止する。 【解決手段】 梁１、３の長さＬの上限値を、許容でき
る梁の変形量および梁１、３の幅Ｗに基づいて定め、上
限値を越えない長さの梁によってマスクパターンを構成
する。
テンシルマスクのマスクパターンを構成する梁１、３
が、マスクの加速運動に伴い振動することによって、パ
ターン転写精度が悪化することを防止する。 【解決手段】 梁１、３の長さＬの上限値を、許容でき
る梁の変形量および梁１、３の幅Ｗに基づいて定め、上
限値を越えない長さの梁によってマスクパターンを構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
過程において、基板上に配線などのパターンを転写する
際に使用するパターン転写用マスクと、そのマスクを用
いたパターン転写方法および半導体装置の製造方法、並
びにその方法により製造された半導体装置に関する。
過程において、基板上に配線などのパターンを転写する
際に使用するパターン転写用マスクと、そのマスクを用
いたパターン転写方法および半導体装置の製造方法、並
びにその方法により製造された半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化に伴いリ
ソグラフィ工程に対して、１００ｎｍ以下の最小解像寸
法が要求されており、このような高解像性能を有するリ
ソグラフィ手段として電子ビーム投影露光方法(Electro
n beam Projection Lithography、以下、ＥＰＬと呼ぶ)
が提案されている。
ソグラフィ工程に対して、１００ｎｍ以下の最小解像寸
法が要求されており、このような高解像性能を有するリ
ソグラフィ手段として電子ビーム投影露光方法(Electro
n beam Projection Lithography、以下、ＥＰＬと呼ぶ)
が提案されている。
【０００３】ＥＰＬ技術において用いられるパターン転
写用マスクは、従来の光リソグラフィで用いられてきた
ＣＯＧ(Chromium On Glass)構造のマスクと異なる。現
在、２種類のマスク構造が提案されている。第１のマス
ク構造は、米国のLucent Technology社が提案した連続
メンブレンタイプのマスクである。このマスクは１００
ｎｍ程度の膜厚のシリコン窒化膜上に、タングステン/
クロムの電子散乱体をパターンとして設けたものであ
る。第２のマスク構造は、米国のＩＢＭ社と日本のニコ
ン社が提案しているステンシルタイプのマスクである。
このマスクは０．５〜３μm膜厚程度のシリコン薄膜に
パターンを貫通孔として形成したものである。両マスク
とも１００ｋＶ程度に加速された電子ビームで照射さ
れ、タングステン/クロム、もしくは、シリコン薄膜によ
り散乱を受けた電子が、投影レンズの後焦点面に設けら
れたコントラストアパーチャで遮蔽されることにより、
電子ビームにコントラストが生じてパターン転写が行な
われる。
写用マスクは、従来の光リソグラフィで用いられてきた
ＣＯＧ(Chromium On Glass)構造のマスクと異なる。現
在、２種類のマスク構造が提案されている。第１のマス
ク構造は、米国のLucent Technology社が提案した連続
メンブレンタイプのマスクである。このマスクは１００
ｎｍ程度の膜厚のシリコン窒化膜上に、タングステン/
クロムの電子散乱体をパターンとして設けたものであ
る。第２のマスク構造は、米国のＩＢＭ社と日本のニコ
ン社が提案しているステンシルタイプのマスクである。
このマスクは０．５〜３μm膜厚程度のシリコン薄膜に
パターンを貫通孔として形成したものである。両マスク
とも１００ｋＶ程度に加速された電子ビームで照射さ
れ、タングステン/クロム、もしくは、シリコン薄膜によ
り散乱を受けた電子が、投影レンズの後焦点面に設けら
れたコントラストアパーチャで遮蔽されることにより、
電子ビームにコントラストが生じてパターン転写が行な
われる。
【０００４】第１の構造のマスクは従来のＣＯＧと構造
が似ているために比較的早い時期から開発が行なわれて
きた。しかし、シリコン窒化膜を電子ビームが透過する
ときに電子がプラズモン散乱を受けて電子のエネルギー
分布が広がって電子光学系の色収差によって解像性能が
劣化しやすい。このために７０ｎｍ設計則以下での使用
を前提に開発されているＥＰＬにおいては、第２のステ
ンシルタイプのマスクが有望視されている。
が似ているために比較的早い時期から開発が行なわれて
きた。しかし、シリコン窒化膜を電子ビームが透過する
ときに電子がプラズモン散乱を受けて電子のエネルギー
分布が広がって電子光学系の色収差によって解像性能が
劣化しやすい。このために７０ｎｍ設計則以下での使用
を前提に開発されているＥＰＬにおいては、第２のステ
ンシルタイプのマスクが有望視されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ステンシルタイプのマ
スクにおいては、パターンが貫通孔として形成されるた
めに従来のＣＯＧに比較してパターン形状に制限が生じ
る。例えば環状パターン(ドーナツパターン)は物理的に
形成できない。このようなパターンは形成可能形状の２
つのパターンに相補分割される。
スクにおいては、パターンが貫通孔として形成されるた
めに従来のＣＯＧに比較してパターン形状に制限が生じ
る。例えば環状パターン(ドーナツパターン)は物理的に
形成できない。このようなパターンは形成可能形状の２
つのパターンに相補分割される。
【０００６】しかし、ＥＰＬにおいてはステップアンド
スキャンの露光スキームが用いられ、マスクは機械的に
スキャンされる。スキャン時には最大５ｇ程度（ｇは重
力加速度＝９．８ｍ／ｓｅｃ２）の加速度がマスクに加
わる。このために相補分割で静的に形成可能なパターン
であっても使用不可能なパターンが生じうる。図４にこ
のようなパターンの一例を示す。
スキャンの露光スキームが用いられ、マスクは機械的に
スキャンされる。スキャン時には最大５ｇ程度（ｇは重
力加速度＝９．８ｍ／ｓｅｃ２）の加速度がマスクに加
わる。このために相補分割で静的に形成可能なパターン
であっても使用不可能なパターンが生じうる。図４にこ
のようなパターンの一例を示す。
【０００７】図４（ａ）は幅２００ｎｍ、高さ２０００
ｎｍ、長さ１ｍｍのシリコンの片持ち梁構造である。図
４（ａ）に示すＹ方向に図４（ｂ）に示すような最大４
ｇの加速度を加えた時の振動状態を図５に示す。図５は
有限要素法を用いたシミュレーションの結果である。図
５に示すように片持ち梁構造の先端は数十μmの振幅で
振動する。また、ＥＰＬにおいてはマスクが高真空下で
用いられるために振動減衰が極めて小さく、加速度がな
くなった後も振動を続ける。
ｎｍ、長さ１ｍｍのシリコンの片持ち梁構造である。図
４（ａ）に示すＹ方向に図４（ｂ）に示すような最大４
ｇの加速度を加えた時の振動状態を図５に示す。図５は
有限要素法を用いたシミュレーションの結果である。図
５に示すように片持ち梁構造の先端は数十μmの振幅で
振動する。また、ＥＰＬにおいてはマスクが高真空下で
用いられるために振動減衰が極めて小さく、加速度がな
くなった後も振動を続ける。
【０００８】このような振動を生じるマスクパターン
は、パターン転写に用いることは出来ない。そこで、本
発明は、この問題を解決するためのパターン転写用マス
クの構造を提案する。
は、パターン転写に用いることは出来ない。そこで、本
発明は、この問題を解決するためのパターン転写用マス
クの構造を提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン転写用
マスクは、片持ち梁構造の梁および／または両端固定構
造の梁を備えたステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、その梁の長さが、許容できる梁の変形量およ
び前記梁の幅に基づいて定められた上限値以下の長さで
あることを特徴とする。すなわち、本発明では、ＥＰＬ
時の梁の振動を防止するという観点から、梁の長さに上
限値を設ける。このようなマスクの例として、以下にい
くつかの構造を提案する。
マスクは、片持ち梁構造の梁および／または両端固定構
造の梁を備えたステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、その梁の長さが、許容できる梁の変形量およ
び前記梁の幅に基づいて定められた上限値以下の長さで
あることを特徴とする。すなわち、本発明では、ＥＰＬ
時の梁の振動を防止するという観点から、梁の長さに上
限値を設ける。このようなマスクの例として、以下にい
くつかの構造を提案する。
【００１０】本発明が提案する第１のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌ４≦（ＶＥ
Ｗ２）／（３Ｇρ）を満たす長さであることを特徴とす
る。ここで、Ｖは許容できる梁の変形量、Ｇはマスク面
内で梁に垂直方向に加わる最大加速度、ρは梁材料の密
度、Ｅは梁材料のヤング率である（以下、同様）。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌ４≦（ＶＥ
Ｗ２）／（３Ｇρ）を満たす長さであることを特徴とす
る。ここで、Ｖは許容できる梁の変形量、Ｇはマスク面
内で梁に垂直方向に加わる最大加速度、ρは梁材料の密
度、Ｅは梁材料のヤング率である（以下、同様）。
【００１１】本発明が提案する第２のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌ４≦（１６
ＶＥＷ２）／（Ｇρ）を満たす長さであることを特徴と
する。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌ４≦（１６
ＶＥＷ２）／（Ｇρ）を満たす長さであることを特徴と
する。
【００１２】本発明が提案する第３のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０Ｌ
≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす
長さであることを特徴とする。ここで、Ａは定数、Ｌｏ
ｇ１０は常用対数である（以下、同様）。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０Ｌ
≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす
長さであることを特徴とする。ここで、Ａは定数、Ｌｏ
ｇ１０は常用対数である（以下、同様）。
【００１３】本発明が提案する第４のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０
Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満た
す長さであることを特徴とする。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０
Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満た
す長さであることを特徴とする。
【００１４】本発明が提案する第５のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０Ｌ
≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす長さであ
ることを特徴とする。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの片持
ち梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０Ｌ
≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす長さであ
ることを特徴とする。
【００１５】本発明が提案する第６のマスクは、ステン
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０
Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす長さで
あることを特徴とする。
シル構造のパターン転写用マスクであって、幅Ｗの両端
固定梁構造の梁を備え、その梁の長さＬが、Ｌｏｇ１０
Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４を満たす長さで
あることを特徴とする。
【００１６】本発明が提案する第７のマスクは、シリコ
ン薄膜からなるステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、片持ち梁構造の梁を備え、その梁の幅Ｗが
０．２μm以上０．４μm以下であり、その梁の長さＬが
９０μm以下であることを特徴とする。
ン薄膜からなるステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、片持ち梁構造の梁を備え、その梁の幅Ｗが
０．２μm以上０．４μm以下であり、その梁の長さＬが
９０μm以下であることを特徴とする。
【００１７】本発明が提案する第８のマスクは、シリコ
ン薄膜からなるステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、両端固定梁構造の梁を備え、その梁の幅Ｗが
０．２μm以上０．４μm以下であり、その梁の長さＬが
２５０μm以下であることを特徴とする。
ン薄膜からなるステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、両端固定梁構造の梁を備え、その梁の幅Ｗが
０．２μm以上０．４μm以下であり、その梁の長さＬが
２５０μm以下であることを特徴とする。
【００１８】また、本発明のパターン転写方法は、上記
本発明のパターン転写用マスクを用いることを特徴とす
るパターン転写方法である。また、本発明の半導体装置
の製造方法は、本発明のパターン転写用マスクを用いて
パターンの転写を行う工程を含むことを特徴とする方法
である。さらに、本発明の半導体装置は、その半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。
本発明のパターン転写用マスクを用いることを特徴とす
るパターン転写方法である。また、本発明の半導体装置
の製造方法は、本発明のパターン転写用マスクを用いて
パターンの転写を行う工程を含むことを特徴とする方法
である。さらに、本発明の半導体装置は、その半導体装
置の製造方法により製造された半導体装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。
態について、図面を参照して説明する。
【００２０】実施の形態１．図１は、ＥＰＬ技術の概要
を示す図である。ＥＰＬにおいて、電子銃（図示せず）
から発射された電子ビームは成形アパーチャ５により矩
形に成形された後、ステンシルマスク６の各露光領域７
に順次照射される。各露光領域７には、転写したいパタ
ーンと同じ形状の開口部（例えば図の開口部８ａ、８
ｂ）が形成されており、開口部を通過した電子ビームに
よりウエハ９が露光され、ウエハ９上に所定の縮小率で
パターン（例えば図のパターン１０ａ、１０ｂ）が縮小
転写される。
を示す図である。ＥＰＬにおいて、電子銃（図示せず）
から発射された電子ビームは成形アパーチャ５により矩
形に成形された後、ステンシルマスク６の各露光領域７
に順次照射される。各露光領域７には、転写したいパタ
ーンと同じ形状の開口部（例えば図の開口部８ａ、８
ｂ）が形成されており、開口部を通過した電子ビームに
よりウエハ９が露光され、ウエハ９上に所定の縮小率で
パターン（例えば図のパターン１０ａ、１０ｂ）が縮小
転写される。
【００２１】ここで、パターンの形状が、例えば図１の
パターン１０ａのような形状である場合には、開口部８
ａを片持ち梁構造とする必要がある。また、図１のパタ
ーン１０ｂのような形状の場合には、開口部８ｂは、両
端固定梁構造となる。本発明は、このような梁の、マス
ク加速時の振動を防止することが可能なマスク構造を提
案するものであり、具体的には、梁の長さに上限を設け
ることで振動による影響を最小限に抑えようとするもの
である。したがって、以下、梁の長さの上限値の定め方
を中心に説明する。
パターン１０ａのような形状である場合には、開口部８
ａを片持ち梁構造とする必要がある。また、図１のパタ
ーン１０ｂのような形状の場合には、開口部８ｂは、両
端固定梁構造となる。本発明は、このような梁の、マス
ク加速時の振動を防止することが可能なマスク構造を提
案するものであり、具体的には、梁の長さに上限を設け
ることで振動による影響を最小限に抑えようとするもの
である。したがって、以下、梁の長さの上限値の定め方
を中心に説明する。
【００２２】本実施の形態では、梁長さの上限値を、単
結晶シリコンで形成された梁構造の振動を構造解析ソフ
トウェアによってシミュレーション解析して求めてい
る。図２にシミュレーション解析に用いた梁構造の模式
図を示す。図２（ａ）は片持ち梁構造であり、図２
（ｂ）は両端固定梁構造である。図２において１はシリ
コン片持ち梁、３はシリコン両端固定梁、２、４はバル
クシリコンで梁１，２はバルクシリコン２，４に剛結さ
れており、バルクシリコンに加速度による変形は生じな
いと仮定した。
結晶シリコンで形成された梁構造の振動を構造解析ソフ
トウェアによってシミュレーション解析して求めてい
る。図２にシミュレーション解析に用いた梁構造の模式
図を示す。図２（ａ）は片持ち梁構造であり、図２
（ｂ）は両端固定梁構造である。図２において１はシリ
コン片持ち梁、３はシリコン両端固定梁、２、４はバル
クシリコンで梁１，２はバルクシリコン２，４に剛結さ
れており、バルクシリコンに加速度による変形は生じな
いと仮定した。
【００２３】梁の幅、長さ、厚さは、それぞれ、Ｗ、Ｌ、
Ｔである。座標軸は梁の長さ方向にＸ軸を取り、梁と垂
直方向にＹ軸を取り、下方向をＺ軸とする。シリコンの
面方位は、梁の上面が（１００）面、左右端面を（０１
０）面、前後の面を（００１）面とした。
Ｔである。座標軸は梁の長さ方向にＸ軸を取り、梁と垂
直方向にＹ軸を取り、下方向をＺ軸とする。シリコンの
面方位は、梁の上面が（１００）面、左右端面を（０１
０）面、前後の面を（００１）面とした。
【００２４】−Ｙ方向に５ｇの加速度を２４ｍｓｅｃ加
えて振動解析を行った。５ｇで２４ｍｓｅｃ加速するこ
とによりマスクはＥＰＬ露光装置のスキャン露光におけ
る最高速度に達する。また、Ｚ方向にｇの加速度を加え
ている。片持ち梁における最大振幅は自由端Ｐ１に生
じ、両端固定梁の最大振幅は梁の中央点Ｐ２で生じる。
えて振動解析を行った。５ｇで２４ｍｓｅｃ加速するこ
とによりマスクはＥＰＬ露光装置のスキャン露光におけ
る最高速度に達する。また、Ｚ方向にｇの加速度を加え
ている。片持ち梁における最大振幅は自由端Ｐ１に生
じ、両端固定梁の最大振幅は梁の中央点Ｐ２で生じる。
【００２５】梁長さＬは１μmから５００μmまで対数的
に条件を設定した。幅Ｗは０．２μmと０．４μmの２条
件とした。厚さＴは０．４μm幅に対しては２μmのみと
し、０．２μm幅に関しては１μmと２μmの２条件とし
た。
に条件を設定した。幅Ｗは０．２μmと０．４μmの２条
件とした。厚さＴは０．４μm幅に対しては２μmのみと
し、０．２μm幅に関しては１μmと２μmの２条件とし
た。
【００２６】解析モデルとしてはラーメン(骨組み)モデ
ルを用いた。解析ソフトウェアはカリフォルニア大学バ
ークレイ校が開発した構造解析ソフトウェア“ＳＡＰ−
ＩＶ”を用いて非定常弾性解析を行った。
ルを用いた。解析ソフトウェアはカリフォルニア大学バ
ークレイ校が開発した構造解析ソフトウェア“ＳＡＰ−
ＩＶ”を用いて非定常弾性解析を行った。
【００２７】シリコンの物性値は「日本機械学会編,"機
械工学便覧",（１９８９）」に掲載されている次の値を
用いた。すなわち、密度ρ［ｋｇ／ｍ３］＝２．３３Ｅ
３、ヤング率 Ｅ［Ｐａ］＝１．２５Ｅ１１、ポアソン
比＝０．２７として計算を行った。
械工学便覧",（１９８９）」に掲載されている次の値を
用いた。すなわち、密度ρ［ｋｇ／ｍ３］＝２．３３Ｅ
３、ヤング率 Ｅ［Ｐａ］＝１．２５Ｅ１１、ポアソン
比＝０．２７として計算を行った。
【００２８】また、真空中での減衰振動における減衰比
は、「Blom F.R., Bouwstra S., Elvenspoek M., Fluit
man J.H.J., "Dependence of the Quality Factor of M
icromachined Silicon Beam Resonators on Pressure a
nd Geometry", Journal of Vacuum Science & Technolo
gy B, Vol.10, 19, (1992)」に記載されている実験値に
基づいて、減衰比＝３．３Ｅ−６とした。
は、「Blom F.R., Bouwstra S., Elvenspoek M., Fluit
man J.H.J., "Dependence of the Quality Factor of M
icromachined Silicon Beam Resonators on Pressure a
nd Geometry", Journal of Vacuum Science & Technolo
gy B, Vol.10, 19, (1992)」に記載されている実験値に
基づいて、減衰比＝３．３Ｅ−６とした。
【００２９】解析の時間刻みは、各形状での固有振動数
の解析値を求めて振動周期に対して十分小さくなるよう
に設定した。骨組み構造の要素分割数は梁長さに応じて
１００から５００とした。
の解析値を求めて振動周期に対して十分小さくなるよう
に設定した。骨組み構造の要素分割数は梁長さに応じて
１００から５００とした。
【００３０】図３に各条件における梁の長さＬと最大変
位量Ｕの関係図を示す。横軸は梁の長さ、縦軸は最大変
位量で共に対数軸であり単位はμmである。１１は幅Ｗ
＝０．２μm、厚さＴ＝２μmの片持ち梁の梁長さＬと最
大変位量Ｕの関係を表す。１２は幅Ｗ＝０．２μm、厚
さＴ＝１μmの片持ち梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関
係を表す。１３は幅Ｗ＝０．４μm、厚さＴ＝２μmの片
持ち梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関係を表す。１４は
幅Ｗ＝０．２μm、厚さＴ＝２μmの両端固定梁の梁長さ
Ｌと最大変位量Ｕの関係を表す。１５は、幅Ｗ＝０．２
μm、厚さＴ＝１μmの両端固定梁の梁長さＬと最大変位
量Ｕの関係を表す。１６は幅Ｗ＝０．４μm、厚さＴ＝
２μmの両端固定梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関係を
表す。
位量Ｕの関係図を示す。横軸は梁の長さ、縦軸は最大変
位量で共に対数軸であり単位はμmである。１１は幅Ｗ
＝０．２μm、厚さＴ＝２μmの片持ち梁の梁長さＬと最
大変位量Ｕの関係を表す。１２は幅Ｗ＝０．２μm、厚
さＴ＝１μmの片持ち梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関
係を表す。１３は幅Ｗ＝０．４μm、厚さＴ＝２μmの片
持ち梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関係を表す。１４は
幅Ｗ＝０．２μm、厚さＴ＝２μmの両端固定梁の梁長さ
Ｌと最大変位量Ｕの関係を表す。１５は、幅Ｗ＝０．２
μm、厚さＴ＝１μmの両端固定梁の梁長さＬと最大変位
量Ｕの関係を表す。１６は幅Ｗ＝０．４μm、厚さＴ＝
２μmの両端固定梁の梁長さＬと最大変位量Ｕの関係を
表す。
【００３１】ここで、片持ち梁の自由端の静的な変位量
は解析的に求めることが可能で、（３ＧρＬ４）／（２
ＥＷ２）となる。本発明の発明者らは、この静的な変位
量と図３に示した関係図とから、動的な最大変位量は自
由端の静的な変位量の約２倍になることを見出した。こ
の場合、許容可能な変位量をＶとすると、Ｖ≦２×（３
ＧρＬ４）／（２ＥＷ２）の関係式が成り立つ。この式
を変形すると、 Ｌ４≦（ＶＥＷ２）／（３Ｇρ） ・・・式（１） が得られる。
は解析的に求めることが可能で、（３ＧρＬ４）／（２
ＥＷ２）となる。本発明の発明者らは、この静的な変位
量と図３に示した関係図とから、動的な最大変位量は自
由端の静的な変位量の約２倍になることを見出した。こ
の場合、許容可能な変位量をＶとすると、Ｖ≦２×（３
ＧρＬ４）／（２ＥＷ２）の関係式が成り立つ。この式
を変形すると、 Ｌ４≦（ＶＥＷ２）／（３Ｇρ） ・・・式（１） が得られる。
【００３２】同様に、両端固定梁の中央部の静的な変位
量も解析的に求めることが可能で、（ＧρＬ４）／（３
２ＥＷ２）となる。また、両端固定梁の場合にも、動的
な最大変位量は中央部の静的な変位量の約２倍になるこ
とを見出した。そこで、許容可能な変位量をＶとすると
きに、Ｖ≦２×（ＧρＬ４）／（３２ＥＷ２）の関係式
が成り立つ。この式を変形すると、 Ｌ４≦（１６ＶＥＷ２）／（Ｇρ） ・・・式（２） が得られる。
量も解析的に求めることが可能で、（ＧρＬ４）／（３
２ＥＷ２）となる。また、両端固定梁の場合にも、動的
な最大変位量は中央部の静的な変位量の約２倍になるこ
とを見出した。そこで、許容可能な変位量をＶとすると
きに、Ｖ≦２×（ＧρＬ４）／（３２ＥＷ２）の関係式
が成り立つ。この式を変形すると、 Ｌ４≦（１６ＶＥＷ２）／（Ｇρ） ・・・式（２） が得られる。
【００３３】例えば、式（１）、（２）において、Ｖ＝
１［ｎｍ］、Ｗ＝１［μｍ］、Ｇ＝２×９．８「ｍ／ｓ
ｅｃ２」とし、密度ρ「ｋｇ／ｍ３」＝２．３３Ｅ３、
ヤング率 Ｅ［Ｐａ］＝１．２５Ｅ１１とすると、それ
ぞれ、Ｌ≦１７０μｍ(片持ち梁)、Ｌ≦４５０μｍ(両
端固定梁)となる。したがって、片持ち梁構造における
梁長さの上限値は１７０μｍ、両端固定梁における梁長
さの上限値は４５０μｍと、決定することができる。
１［ｎｍ］、Ｗ＝１［μｍ］、Ｇ＝２×９．８「ｍ／ｓ
ｅｃ２」とし、密度ρ「ｋｇ／ｍ３」＝２．３３Ｅ３、
ヤング率 Ｅ［Ｐａ］＝１．２５Ｅ１１とすると、それ
ぞれ、Ｌ≦１７０μｍ(片持ち梁)、Ｌ≦４５０μｍ(両
端固定梁)となる。したがって、片持ち梁構造における
梁長さの上限値は１７０μｍ、両端固定梁における梁長
さの上限値は４５０μｍと、決定することができる。
【００３４】片持ち梁構造、両端固定梁構造のいずれの
場合も、梁長さＬが前記各不等式を満たす限り、動的な
変位をＶ以下に出来るので、パターン転写時の振動の影
響を無視することができる。したがって、微細な半導体
集積回路装置のパターンを高精度、高スループットで転
写することが可能であり、高性能な半導体集積回路装置
を高い歩留まりと高い生産性で製造することが可能とな
る。
場合も、梁長さＬが前記各不等式を満たす限り、動的な
変位をＶ以下に出来るので、パターン転写時の振動の影
響を無視することができる。したがって、微細な半導体
集積回路装置のパターンを高精度、高スループットで転
写することが可能であり、高性能な半導体集積回路装置
を高い歩留まりと高い生産性で製造することが可能とな
る。
【００３５】特に、本実施の形態では、前記式（１）、
（２）はいずれも加速度Ｇを含む式であるため、ＥＰＬ
で想定される最大加速度が将来変化したとしても、その
加速度に応じて梁長さの上限値を求めることができる。
（２）はいずれも加速度Ｇを含む式であるため、ＥＰＬ
で想定される最大加速度が将来変化したとしても、その
加速度に応じて梁長さの上限値を求めることができる。
【００３６】実施の形態２．次に、梁の長さの上限値
の、他の定め方を示す。前述のように、本発明の発明者
らは、図３の関係図より、最大変位量Ｕは、解析的に求
められる静的な最大変位量(片持ち梁においては自由端
の変位量、両端固定梁においては梁の中央部の変位量)
の約２倍であるとの知見を得た。
の、他の定め方を示す。前述のように、本発明の発明者
らは、図３の関係図より、最大変位量Ｕは、解析的に求
められる静的な最大変位量(片持ち梁においては自由端
の変位量、両端固定梁においては梁の中央部の変位量)
の約２倍であるとの知見を得た。
【００３７】本発明の発明者らは、これに加え、図３の
関係図から次の３つの知見を得た。第１に、梁長さＬと
最大変位量Ｕは両対数グラフ上で直線関係にあり、Ｌｏ
ｇ１ ０Ｌに対するＬｏｇ１０Ｕの傾きは、全ての梁構造
に対してほぼ等しく、約４である。第２に、梁の幅Ｗと
最大変位量Ｕの間にＬｏｇ１０ＷとＬｏｇ１０Ｕが直線
関係を有する関係があると仮定した場合、Ｌｏｇ１０Ｗ
に対するＬｏｇ１０Ｕの傾きは、片持ち梁構造、両端固
定梁構造共に約−２である。第３に、グラフ１１と１
２、グラフ１４と１５から、最大変位量Ｕは梁の厚さに
殆ど依存しないことがわかった。
関係図から次の３つの知見を得た。第１に、梁長さＬと
最大変位量Ｕは両対数グラフ上で直線関係にあり、Ｌｏ
ｇ１ ０Ｌに対するＬｏｇ１０Ｕの傾きは、全ての梁構造
に対してほぼ等しく、約４である。第２に、梁の幅Ｗと
最大変位量Ｕの間にＬｏｇ１０ＷとＬｏｇ１０Ｕが直線
関係を有する関係があると仮定した場合、Ｌｏｇ１０Ｗ
に対するＬｏｇ１０Ｕの傾きは、片持ち梁構造、両端固
定梁構造共に約−２である。第３に、グラフ１１と１
２、グラフ１４と１５から、最大変位量Ｕは梁の厚さに
殆ど依存しないことがわかった。
【００３８】これら第１、第２および第３の知見は、以
下のように梁の一様応力に対する曲がり量の理論式と一
致する。
下のように梁の一様応力に対する曲がり量の理論式と一
致する。
【００３９】第１に、曲がり量は梁の長さＬの４乗に比
例する。これに対してＬｏｇ１０Ｌに対するＬｏｇ１０
Ｕの傾きは約４である。
例する。これに対してＬｏｇ１０Ｌに対するＬｏｇ１０
Ｕの傾きは約４である。
【００４０】第２に、加速度方向の断面２次モーメント
は幅Ｗの３乗に比例し、また、単位長さあたりの梁の質
量は梁の幅Ｗに比例し、従って単位長さあたりに働く慣
性力は幅Ｗに比例する。曲げによる変位は断面２次モー
メントに反比例し、慣性力に比例するので、変位量は幅
Ｗの２乗に反比例する。よって曲がり量はＷの２乗に反
比例する。これに対して、Ｌｏｇ１０ＷとＬｏｇ１０Ｕ
は直線関係を有し、その傾きは−２である。
は幅Ｗの３乗に比例し、また、単位長さあたりの梁の質
量は梁の幅Ｗに比例し、従って単位長さあたりに働く慣
性力は幅Ｗに比例する。曲げによる変位は断面２次モー
メントに反比例し、慣性力に比例するので、変位量は幅
Ｗの２乗に反比例する。よって曲がり量はＷの２乗に反
比例する。これに対して、Ｌｏｇ１０ＷとＬｏｇ１０Ｕ
は直線関係を有し、その傾きは−２である。
【００４１】第３に、梁の厚さが変化した場合、加速度
方向に対する断面2次モーメントは梁の厚さに比例す
る。また、単位長さあたりの梁の質量も梁の厚さに比例
し、従って単位長さあたりに働く慣性力は梁の厚さに比
例する。撓み量は断面２次モーメントに反比例し、か
つ、力に比例するので結局梁の厚さの変化による断面２
次モーメントの変化と慣性力の変化は相殺されて撓み量
は変化しない。
方向に対する断面2次モーメントは梁の厚さに比例す
る。また、単位長さあたりの梁の質量も梁の厚さに比例
し、従って単位長さあたりに働く慣性力は梁の厚さに比
例する。撓み量は断面２次モーメントに反比例し、か
つ、力に比例するので結局梁の厚さの変化による断面２
次モーメントの変化と慣性力の変化は相殺されて撓み量
は変化しない。
【００４２】ここで、前記理論式に裏付けられた第１お
よび第２の知見に基づいて、本発明における梁長さ上限
の関係式を導出する。
よび第２の知見に基づいて、本発明における梁長さ上限
の関係式を導出する。
【００４３】まず、図３において、理論上、Ｌｏｇ１０
Ｗ [μｍ]に対してＬｏｇ１０Ｕ ［μｍ］が直線関係を
有し、その傾きは−２であるので、幅Ｗ＝１[μｍ]にお
けるＹ切片Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝αとすると、 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］ = α − ２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μ
ｍ] ・・・式（３） となる。
Ｗ [μｍ]に対してＬｏｇ１０Ｕ ［μｍ］が直線関係を
有し、その傾きは−２であるので、幅Ｗ＝１[μｍ]にお
けるＹ切片Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝αとすると、 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］ = α − ２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μ
ｍ] ・・・式（３） となる。
【００４４】また、理論上、Ｌｏｇ１０Ｌ ［μｍ］に
対してＬｏｇ１０Ｕ ［μｍ］が直線関係を有し、その傾
きは４であるので、梁長さＬ＝１ [μｍ]におけるＹ切
片Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝βとすると、 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］ = β ＋ ４×Ｌｏｇ１０Ｌ [μｍ] ・・・式（４） となる。
対してＬｏｇ１０Ｕ ［μｍ］が直線関係を有し、その傾
きは４であるので、梁長さＬ＝１ [μｍ]におけるＹ切
片Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝βとすると、 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］ = β ＋ ４×Ｌｏｇ１０Ｌ [μｍ] ・・・式（４） となる。
【００４５】Ｗ＝１ [μｍ]、Ｌ＝１ [μｍ]を原点とす
る平面対数座標上で、Ｕ[μｍ]をＷ[μｍ]、Ｌ[μｍ]に
対して対数プロットする場合、Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］は
式（３）、式（４）の右辺の和となるので次式を得る。 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝α + β−２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μｍ] ＋ ４×Ｌｏｇ １０ Ｌ [μｍ]・・・式（５） さらに、式（５）を変形して次式（６）を得る。 Ｌｏｇ１０Ｌ [μｍ]＝（Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］−Ａ＋２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μ ｍ]）／４・・・式（６） 但し、Ａ＝α＋β
る平面対数座標上で、Ｕ[μｍ]をＷ[μｍ]、Ｌ[μｍ]に
対して対数プロットする場合、Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］は
式（３）、式（４）の右辺の和となるので次式を得る。 Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］＝α + β−２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μｍ] ＋ ４×Ｌｏｇ １０ Ｌ [μｍ]・・・式（５） さらに、式（５）を変形して次式（６）を得る。 Ｌｏｇ１０Ｌ [μｍ]＝（Ｌｏｇ１０Ｕ ［μｍ］−Ａ＋２×Ｌｏｇ１０Ｗ [μ ｍ]）／４・・・式（６） 但し、Ａ＝α＋β
【００４６】図３において片持ち梁構造、及び、両端固
定梁構造に関して、それぞれＡを求めると、片持ち梁構
造ではＡ≒１２両端固定梁構造では、Ａ≒１３．５とい
う値が得られる。
定梁構造に関して、それぞれＡを求めると、片持ち梁構
造ではＡ≒１２両端固定梁構造では、Ａ≒１３．５とい
う値が得られる。
【００４７】式（６）で、最大変位量Ｕを許容可能な変
位量Ｖと置き換え、その式により決定されたＬを梁長さ
の上限値として梁の長さを決定すれば、梁の最大変位
を、許容可能な変位量Ｖ以下、すなわちパターン転写に
おいてその影響を無視できる程度の変位に抑えることが
可能となる。
位量Ｖと置き換え、その式により決定されたＬを梁長さ
の上限値として梁の長さを決定すれば、梁の最大変位
を、許容可能な変位量Ｖ以下、すなわちパターン転写に
おいてその影響を無視できる程度の変位に抑えることが
可能となる。
【００４８】例えば、式（６）において、許容可能な変
位量Ｖを１ｎｍ＝１Ｅ−３μｍとすれば、下記式（７） Ｌｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４ ・・・（７） が得られる。この式によれば、梁の最大変位は常に１ｎ
ｍ以下となる。ＥＰＬにおいては１：４の縮小投影が行
なわれるのでウエハ上における梁の投影像の最大変位は
０．２５ｎｍである。３５ｎｍ設計則における最小パタ
ーン寸法は２５ｎｍ程度と予想されているが、ウエハ上
での最大変位はこの最小寸法の１／１００であり、パタ
ーン転写において無視できる量である。
位量Ｖを１ｎｍ＝１Ｅ−３μｍとすれば、下記式（７） Ｌｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４ ・・・（７） が得られる。この式によれば、梁の最大変位は常に１ｎ
ｍ以下となる。ＥＰＬにおいては１：４の縮小投影が行
なわれるのでウエハ上における梁の投影像の最大変位は
０．２５ｎｍである。３５ｎｍ設計則における最小パタ
ーン寸法は２５ｎｍ程度と予想されているが、ウエハ上
での最大変位はこの最小寸法の１／１００であり、パタ
ーン転写において無視できる量である。
【００４９】よって、本実施の形態のように梁の最大長
さの設定を行うことにより、３５ｎｍ設計則でＥＰＬを
用いる場合、加速度によるマスクパターンの変形、及び、
振動によりパターン転写性能の劣化を回避することが可
能となる。
さの設定を行うことにより、３５ｎｍ設計則でＥＰＬを
用いる場合、加速度によるマスクパターンの変形、及び、
振動によりパターン転写性能の劣化を回避することが可
能となる。
【００５０】実施の形態３．次に、梁の長さの上限値
の、さらに他の定め方を示す。図３において、幅０．４
μｍの片持ち梁構造の最大変位が１Ｅ−３μｍ以下とな
る梁長さを読み取ると約９０μｍである。また、幅０．
４μｍの両端固定梁構造の最大変位が１Ｅ−３μm以下
となる梁長さを読み取ると約２５０μｍである。この梁
長さに対する幅０．２μｍの梁の最大変位を読み取ると
４ｎｍである。これより、幅０．２μｍから０．４μｍ
の梁の最大長さを片持ちに対して９０μｍ、両端固定に
関して２５０μｍと設定することで、最大変位量を最大
４ｎｍとすることができる。
の、さらに他の定め方を示す。図３において、幅０．４
μｍの片持ち梁構造の最大変位が１Ｅ−３μｍ以下とな
る梁長さを読み取ると約９０μｍである。また、幅０．
４μｍの両端固定梁構造の最大変位が１Ｅ−３μm以下
となる梁長さを読み取ると約２５０μｍである。この梁
長さに対する幅０．２μｍの梁の最大変位を読み取ると
４ｎｍである。これより、幅０．２μｍから０．４μｍ
の梁の最大長さを片持ちに対して９０μｍ、両端固定に
関して２５０μｍと設定することで、最大変位量を最大
４ｎｍとすることができる。
【００５１】ＥＰＬでは１：４の縮小投影が行なわれる
のでウエハ上での梁の投影像の最大変位は最大１[ｎｍ]
となる。マスク上で０．２μｍ〜０．４μｍのパターン
はウエハ上では５０ｎｍ〜１００ｎｍとなる。５０ｎｍ
に対して１ｎｍの変位量は無視できる値である。
のでウエハ上での梁の投影像の最大変位は最大１[ｎｍ]
となる。マスク上で０．２μｍ〜０．４μｍのパターン
はウエハ上では５０ｎｍ〜１００ｎｍとなる。５０ｎｍ
に対して１ｎｍの変位量は無視できる値である。
【００５２】よって、本実施例による梁の最大長さの設
定を行うことにより、１００〜５０ｎｍ設計則にＥＰＬ
を用いる場合、加速度によるマスクパターンの変形、及
び、振動によりパターン転写性能の劣化を回避すること
が可能となる。
定を行うことにより、１００〜５０ｎｍ設計則にＥＰＬ
を用いる場合、加速度によるマスクパターンの変形、及
び、振動によりパターン転写性能の劣化を回避すること
が可能となる。
【００５３】なお、以上に示した各実施の形態では、ラ
ーメン(骨組み)モデルを用いた数値解析によって図３に
示す梁構造、梁長さ、梁の幅と梁の最大変位量の関係
を、マスクに加わる最大加速度を５ｇと仮定することに
より求めた。定数Ａも、これらの仮定のもとで、Ａ≒１
２(片持ち梁構造)あるいはＡ≒１３．５ (両端固定梁構
造)とした。
ーメン(骨組み)モデルを用いた数値解析によって図３に
示す梁構造、梁長さ、梁の幅と梁の最大変位量の関係
を、マスクに加わる最大加速度を５ｇと仮定することに
より求めた。定数Ａも、これらの仮定のもとで、Ａ≒１
２(片持ち梁構造)あるいはＡ≒１３．５ (両端固定梁構
造)とした。
【００５４】しかし、図３の関係を求める手段、及び、
最大加速度の仮定は前記各実施の形態に限定されるもの
ではない。解析モデルとしてはさらに高い解析精度が期
待される有限要素法(Finite Element Method、以下、Ｆ
ＥＭ)を用いることも出来る。また、実験的手法によっ
て求めることも可能である。また、最大加速度も将来的
にはさらに大きな値になることもあり得る。
最大加速度の仮定は前記各実施の形態に限定されるもの
ではない。解析モデルとしてはさらに高い解析精度が期
待される有限要素法(Finite Element Method、以下、Ｆ
ＥＭ)を用いることも出来る。また、実験的手法によっ
て求めることも可能である。また、最大加速度も将来的
にはさらに大きな値になることもあり得る。
【００５５】この場合、図３の各直線１１〜１６が表す
最大変位量は、本発明で示したものと異なる可能性があ
る。しかし、この場合においても前述のように各直線の
傾きが４である事と、幅Ｗと最大変位量Ｕの間に、Ｕ∝
１／Ｗ２の関係が成立することは理論的に保証されてい
る。よって、式（１）から（７）の右辺の関係式は、式
（３）から（７）の定数部を除いて変化しない。異なる
手段、加速条件で図３の関係式を求めた場合、α、β、
Ａ＝(α+β)の値のみが変化する。
最大変位量は、本発明で示したものと異なる可能性があ
る。しかし、この場合においても前述のように各直線の
傾きが４である事と、幅Ｗと最大変位量Ｕの間に、Ｕ∝
１／Ｗ２の関係が成立することは理論的に保証されてい
る。よって、式（１）から（７）の右辺の関係式は、式
（３）から（７）の定数部を除いて変化しない。異なる
手段、加速条件で図３の関係式を求めた場合、α、β、
Ａ＝(α+β)の値のみが変化する。
【００５６】しかし、本発明の要旨は、梁の長さＬの上
限値を許容できる変位量Ｖと梁幅Ｗの関数により定める
という点にあり、定数Ａの値は問題とならない。上記実
施の形態において提示した定数Ａの値も、片持ち梁構
造、両端固定梁構造に対する一つの目安に過ぎない。す
なわち、式（３）から（７）において、α、β、Ａ＝
(α+β)の値が本発明と異なる場合であっても、上記関
数形により梁長さの上限を求めることにより作製された
パターン転写用のマスクは、すべて本発明の技術的範囲
に含まれるものである。
限値を許容できる変位量Ｖと梁幅Ｗの関数により定める
という点にあり、定数Ａの値は問題とならない。上記実
施の形態において提示した定数Ａの値も、片持ち梁構
造、両端固定梁構造に対する一つの目安に過ぎない。す
なわち、式（３）から（７）において、α、β、Ａ＝
(α+β)の値が本発明と異なる場合であっても、上記関
数形により梁長さの上限を求めることにより作製された
パターン転写用のマスクは、すべて本発明の技術的範囲
に含まれるものである。
【００５７】また、マスクの材料も、上記実施の形態に
示したようなシリコン薄膜からなるマスクには限定され
ない。マスク加速時の最大変位はマスクの材料にも依存
するため、マスクの材料が異なれば、図３の各直線１１
〜１６が表す最大変位量も異なることになる。しかし、
この場合においても、幅Ｗと最大変位量Ｖの間に前述の
関係が成立することにはかわりなく、上記実施の形態と
同様の手段により、本発明の目的を達成することができ
る。すなわち、本発明はシリコン薄膜からなるマスクに
限定されるものではない。シリコン薄膜に代わる材料と
しては、ダイアモンド薄膜やＤＬＣ（Diamond Like Car
bon）薄膜などが有望である。
示したようなシリコン薄膜からなるマスクには限定され
ない。マスク加速時の最大変位はマスクの材料にも依存
するため、マスクの材料が異なれば、図３の各直線１１
〜１６が表す最大変位量も異なることになる。しかし、
この場合においても、幅Ｗと最大変位量Ｖの間に前述の
関係が成立することにはかわりなく、上記実施の形態と
同様の手段により、本発明の目的を達成することができ
る。すなわち、本発明はシリコン薄膜からなるマスクに
限定されるものではない。シリコン薄膜に代わる材料と
しては、ダイアモンド薄膜やＤＬＣ（Diamond Like Car
bon）薄膜などが有望である。
【００５８】また、本発明のパターン転写方法は、例え
ば図１に示したＥＰＬ技術を用いてパターン転写を行う
際に、ステンシルマスク６として本発明のパターン転写
用マスクを用いる方法である。また、本発明の半導体装
置の製造方法は、そのようなパターンの転写工程を含む
半導体装置の製造方法である。本明細書では図１におい
てパターン転写工程の概要のみを説明したが、半導体装
置の製造過程における他の工程は、公知の技術を用いて
実施することができる。さらに、本発明の半導体装置
は、その半導体装置の製造方法により製造された半導体
装置である。
ば図１に示したＥＰＬ技術を用いてパターン転写を行う
際に、ステンシルマスク６として本発明のパターン転写
用マスクを用いる方法である。また、本発明の半導体装
置の製造方法は、そのようなパターンの転写工程を含む
半導体装置の製造方法である。本明細書では図１におい
てパターン転写工程の概要のみを説明したが、半導体装
置の製造過程における他の工程は、公知の技術を用いて
実施することができる。さらに、本発明の半導体装置
は、その半導体装置の製造方法により製造された半導体
装置である。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、梁の長さは、許容でき
る梁の変形量および前記梁の幅に基づいて定められた上
限値以下の長さに制限されるため、マスク加速時の振動
がパターン転写に与える影響を無視できる程度に小さく
抑えることができる。
る梁の変形量および前記梁の幅に基づいて定められた上
限値以下の長さに制限されるため、マスク加速時の振動
がパターン転写に与える影響を無視できる程度に小さく
抑えることができる。
【００６０】請求項１記載の発明によれば、片持ち梁構
造の場合の梁の長さＬはＬ４≦（ＶＥＷ２）／（３Ｇ
ρ）を満たす長さに制限される。また、請求項２記載の
発明によれば、両端固定構造の梁の長さＬはＬ４≦（１
６ＶＥＷ２）／（Ｇρ）を満たす長さに制限される。い
ずれの発明でも、Ｌが前記各不等式を満たす限り、動的
な変位をＶ以下とすることができ、これにより、振動の
影響を無視してパターン転写を行うことができる。した
がって、微細な半導体集積回路装置のパターンを高精
度、高スループットで転写することが可能であり、高性
能な半導体集積回路装置を高い歩留まりと高い生産性で
製造することが可能となる。
造の場合の梁の長さＬはＬ４≦（ＶＥＷ２）／（３Ｇ
ρ）を満たす長さに制限される。また、請求項２記載の
発明によれば、両端固定構造の梁の長さＬはＬ４≦（１
６ＶＥＷ２）／（Ｇρ）を満たす長さに制限される。い
ずれの発明でも、Ｌが前記各不等式を満たす限り、動的
な変位をＶ以下とすることができ、これにより、振動の
影響を無視してパターン転写を行うことができる。した
がって、微細な半導体集積回路装置のパターンを高精
度、高スループットで転写することが可能であり、高性
能な半導体集積回路装置を高い歩留まりと高い生産性で
製造することが可能となる。
【００６１】請求項３または４記載の発明によれば、片
持ち梁構造あるいは両端固定構造において、梁の長さは
Ｌｏｇ１０Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）
／４に制限される。梁の長さＬをこのような関係式で示
される長さに制限することにより、マスク加速によって
生じる振動の最大振幅をＶ[μｍ]以下とすることが可能
であり、振動の影響を無視して転写が可能であるので、
微細な半導体集積回路装置のパターンを高精度、高スル
ープットで転写することが可能であり、高性能な半導体
集積回路装置を高い歩留まりと高い生産性で製造するこ
とが可能となる。
持ち梁構造あるいは両端固定構造において、梁の長さは
Ｌｏｇ１０Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）
／４に制限される。梁の長さＬをこのような関係式で示
される長さに制限することにより、マスク加速によって
生じる振動の最大振幅をＶ[μｍ]以下とすることが可能
であり、振動の影響を無視して転写が可能であるので、
微細な半導体集積回路装置のパターンを高精度、高スル
ープットで転写することが可能であり、高性能な半導体
集積回路装置を高い歩留まりと高い生産性で製造するこ
とが可能となる。
【００６２】請求項５または６記載のパターン転写用マ
スクは、梁の長さをＬｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏ
ｇ１０Ｗ）／４という式により制限したものであるが、
これは請求項３または４記載の発明において、許容でき
る梁の変形量を１ｎｍに設定したものである。したがっ
て、マスク加速によって生じる振動の最大振幅を１ｎｍ
以下とすることが可能である。ＥＰＬではマスク像は１
／４程度に縮小して転写されるので、転写像の振動の最
大振幅は０．２５ｎｍ以下となる。将来的にＥＰＬが使
用可能な半導体集積回路の設計則は最小３５ｎｍ則が予
想され、その最小寸法は２３ｎｍ程度が予測されるが、
転写像の最大振幅は最小寸法の１／１００程度であり、
振動の影響を無視して転写が可能であるので、微細な半
導体集積回路装置のパターンを高精度、高スループット
で転写することが可能であり、高性能な半導体集積回路
装置を高い歩留まりと高い生産性で製造することが可能
となる。
スクは、梁の長さをＬｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏ
ｇ１０Ｗ）／４という式により制限したものであるが、
これは請求項３または４記載の発明において、許容でき
る梁の変形量を１ｎｍに設定したものである。したがっ
て、マスク加速によって生じる振動の最大振幅を１ｎｍ
以下とすることが可能である。ＥＰＬではマスク像は１
／４程度に縮小して転写されるので、転写像の振動の最
大振幅は０．２５ｎｍ以下となる。将来的にＥＰＬが使
用可能な半導体集積回路の設計則は最小３５ｎｍ則が予
想され、その最小寸法は２３ｎｍ程度が予測されるが、
転写像の最大振幅は最小寸法の１／１００程度であり、
振動の影響を無視して転写が可能であるので、微細な半
導体集積回路装置のパターンを高精度、高スループット
で転写することが可能であり、高性能な半導体集積回路
装置を高い歩留まりと高い生産性で製造することが可能
となる。
【００６３】請求項７記載のパターン転写用マスクは、
片持ち梁構造において、梁の幅Ｗが０．２μm以上０．
４μm以下であるときに、梁の長さＬを９０μm以下に制
限したものである。また、請求項８記載のパターン転写
用マスクは、両端固定梁構造において、梁の幅Ｗが０．
２μm以上０．４μm以下であるときに、梁の長さＬを２
５０μｍ以下に制限したものである。梁長さにこのよう
な制限を設けることにより、１００ｎｍ設計則から５０
ｎｍ設計則の半導体集積回路において最も集積度の高い
１：１ラインアンドスペースパターンの振動の最大振幅
を４ｎｍ以下とすることが可能であり、転写倍率が１／
４においてウエハ上での像の振動は１ｎｍ以下とするこ
とが可能で、１００ｎｍから５０ｎｍ設計則の半導体集
積回路のパターン転写においては、振動の影響を殆ど無
視してＥＰＬによるパターン転写が可能であり、前記設
計則の半導体集積回路を高い歩留まりと高い生産性で製
造することが可能となる。
片持ち梁構造において、梁の幅Ｗが０．２μm以上０．
４μm以下であるときに、梁の長さＬを９０μm以下に制
限したものである。また、請求項８記載のパターン転写
用マスクは、両端固定梁構造において、梁の幅Ｗが０．
２μm以上０．４μm以下であるときに、梁の長さＬを２
５０μｍ以下に制限したものである。梁長さにこのよう
な制限を設けることにより、１００ｎｍ設計則から５０
ｎｍ設計則の半導体集積回路において最も集積度の高い
１：１ラインアンドスペースパターンの振動の最大振幅
を４ｎｍ以下とすることが可能であり、転写倍率が１／
４においてウエハ上での像の振動は１ｎｍ以下とするこ
とが可能で、１００ｎｍから５０ｎｍ設計則の半導体集
積回路のパターン転写においては、振動の影響を殆ど無
視してＥＰＬによるパターン転写が可能であり、前記設
計則の半導体集積回路を高い歩留まりと高い生産性で製
造することが可能となる。
【００６４】請求項９記載のパターン転写方法によれ
ば、本発明のパターン転写用マスクを用いてパターンを
転写するため、転写の過程でマスクの加速により梁が振
動したとしても、その振動が転写パターンに与える影響
は無視できる程度に小さく、高精度なパターン転写を実
現することができる。
ば、本発明のパターン転写用マスクを用いてパターンを
転写するため、転写の過程でマスクの加速により梁が振
動したとしても、その振動が転写パターンに与える影響
は無視できる程度に小さく、高精度なパターン転写を実
現することができる。
【００６５】また、請求項１０記載の半導体装置の製造
方法は、パターン転写工程において、本発明のパターン
転写用マスクを用いるため、転写の精度が高く、高い歩
留まりと高い生産性を実現することができる。
方法は、パターン転写工程において、本発明のパターン
転写用マスクを用いるため、転写の精度が高く、高い歩
留まりと高い生産性を実現することができる。
【００６６】また、そのような製造方法により製造され
た半導体装置は、高密度かつ高性能な装置となる。
た半導体装置は、高密度かつ高性能な装置となる。
【図１】 ＥＰＬ技術の概要を説明するための図
【図２】 本発明のパターン転写用マスクにおける梁構
造を説明するための図
造を説明するための図
【図３】 梁の長さと加速時の最大変位との関係を表す
グラフ
グラフ
【図４】 従来技術の問題点について説明するための図
【図５】 従来技術の問題点について説明するための図
１ 片持ち構造の梁、 ２、４ バルクシリコン、 ３
両端固定構造の梁、５ 成形アパーチャ、 ６ ステ
ンシルマスク、 ７ 露光領域、 ８ 開口部、 ９
ウエハ、 １０ パターン
両端固定構造の梁、５ 成形アパーチャ、 ６ ステ
ンシルマスク、 ７ 露光領域、 ８ 開口部、 ９
ウエハ、 １０ パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/20 G03F 7/22
Claims (10)
- 【請求項１】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの片持ち梁構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌ４≦（ＶＥＷ２）／（３Ｇρ） Ｖ：許容できる梁の変形量、Ｇ：マスク面内で梁に垂直
方向に加わる最大加速度、ρ：梁材料の密度、Ｅ：梁材
料のヤング率を満たす長さであることを特徴とするパタ
ーン転写用マスク。 - 【請求項２】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの両端固定構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌ４≦（１６ＶＥＷ２）／（Ｇρ） Ｖ：許容できる梁の変形量、Ｇ：マスク面内で梁に垂直
方向に加わる最大加 速度、ρ：梁材料の密度、Ｅ：梁材料のヤング率を満た
す長さであることを特徴とするパターン転写用マスク。 - 【請求項３】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの片持ち梁構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌｏｇ１０Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）
／４ Ｖ：許容できる梁の変形量、Ａ：定数、Ｌｏｇ１０：常
用対数を満たす長さであることを特徴とするパターン転
写用マスク。 - 【請求項４】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの両端固定梁構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌｏｇ１０Ｌ≦（Ｌｏｇ１０Ｖ＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）
／４ Ｖ：許容できる梁の変形量、Ａ：定数、Ｌｏｇ１０：常
用対数を満たす長さであることを特徴とするパターン転
写用マスク。 - 【請求項５】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの片持ち梁構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４ Ａ：定数、Ｌｏｇ１０：常用対数 を満たす長さであることを特徴とするパターン転写用マ
スク。 - 【請求項６】 ステンシル構造のパターン転写用マスク
であって、 幅Ｗの両端固定梁構造の梁を備え、当該梁の長さＬが、 Ｌｏｇ１０Ｌ≦（−３＋Ａ＋２Ｌｏｇ１０Ｗ）／４ Ａ：定数、Ｌｏｇ１０：常用対数 を満たす長さであることを特徴とするパターン転写用マ
スク。 - 【請求項７】 シリコン薄膜からなるステンシル構造の
パターン転写用マスクであって、 片持ち梁構造の梁を備え、 当該梁の幅Ｗが０．２μm以上０．４μm以下であり、当
該梁の長さＬが９０μm以下であることを特徴とするパ
ターン転写用マスク。 - 【請求項８】 シリコン薄膜からなるステンシル構造の
パターン転写用マスクであって、 両端固定梁構造の梁を備え、 当該梁の幅Ｗが０．２μm以上０．４μm以下であり、当
該梁の長さＬが２５０μm以下であることを特徴とする
パターン転写用マスク。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載のパタ
ーン転写用マスクを用いることを特徴とするパターン転
写方法。 - 【請求項１０】 請求項１から８のいずれかに記載のパ
ターン転写用マスクを用いてパターンの転写を行う工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215163A JP3348097B1 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | パターン転写用マスク、パターン転写方法および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215163A JP3348097B1 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | パターン転写用マスク、パターン転写方法および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3348097B1 true JP3348097B1 (ja) | 2002-11-20 |
| JP2003031471A JP2003031471A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19049854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001215163A Expired - Fee Related JP3348097B1 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | パターン転写用マスク、パターン転写方法および半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3348097B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4023347B2 (ja) * | 2003-02-06 | 2007-12-19 | ソニー株式会社 | マスク処理装置、マスク処理方法、プログラム、およびマスク |
| JP3903947B2 (ja) | 2003-04-16 | 2007-04-11 | ソニー株式会社 | 相補分割方法 |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001215163A patent/JP3348097B1/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003031471A (ja) | 2003-01-31 |
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