JP3516667B2 - Mask, method of manufacturing semiconductor device, and exposure apparatus - Google Patents

Mask, method of manufacturing semiconductor device, and exposure apparatus

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
液晶デバイスの製造工程において使用されるパターン転
写用のマスクと、そのマスクを用いて製造される半導体
装置、およびそのマスク用の位置合わせ機構を備えた露
光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern transfer mask used in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal device, a semiconductor device manufactured using the mask, and an alignment mechanism for the mask. The present invention relates to a provided exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線(EB:Electron Beam)露光技
術は、半導体デバイス製造技術の1つとして、近年着目
されている技術である。従来から行われている光露光に
比べて解像度や焦点深度の点で優れていることから、超
微細パターンの形成に適した技術として期待されてい
る。しかし、電子線によりウエハ上にパターンを描画す
る、いわゆる直接描画法はスループットが低く、生産性
が重要視される量産工程には適さない。このため、光露
光の場合と同様、マスクを用いて電子線を選択的に透過
させ、ウエハ上にマスクパターンを転写する方法が提案
されている。
2. Description of the Related Art An electron beam (EB) exposure technique is a technique which has recently been attracting attention as one of semiconductor device manufacturing techniques. It is expected as a technique suitable for forming an ultrafine pattern because it is superior in resolution and depth of focus to the conventional light exposure. However, a so-called direct writing method of writing a pattern on a wafer with an electron beam has a low throughput and is not suitable for a mass production process in which productivity is important. Therefore, as in the case of light exposure, a method has been proposed in which an electron beam is selectively transmitted using a mask to transfer the mask pattern onto the wafer.

【0003】図4は、電子線露光における部分一括法の
概要を示す図である。図に示すように、電子銃(図示せ
ず)から発射された電子線7は第1のマスクである成形
アパーチャ1によって矩形ビームに成形された後、第2
のマスクであるステンシルマスク2に照射され、ステン
シルマスク2を透過した電子線7によりウエハ3が露光
され、ウエハ3上にパターン4が転写される。ステンシ
ルマスク2には、部分一括開口部5と可変成形開口部6
が形成されている。部分一括開口部5は、ウエハ上に繰
り返し出現するパターンの形状の孔であり、可変成形開
口部6は出現頻度の低いパターンを直接描画するための
開口部である。この方法は、一部の繰り返しパターンを
一括転写することにより、スループットの向上を図るも
のである。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of the partial batch method in electron beam exposure. As shown in the figure, an electron beam 7 emitted from an electron gun (not shown) is shaped into a rectangular beam by a shaping aperture 1 which is a first mask, and then a second beam is formed.
The stencil mask 2 which is the mask of No. 2 is irradiated, the wafer 3 is exposed by the electron beam 7 that has passed through the stencil mask 2, and the pattern 4 is transferred onto the wafer 3. The stencil mask 2 has a partial batch opening 5 and a variable shaping opening 6.
Are formed. The partial collective opening 5 is a hole having a shape of a pattern repeatedly appearing on the wafer, and the variable shaping opening 6 is an opening for directly drawing a pattern having a low appearance frequency. This method is intended to improve the throughput by transferring a part of the repetitive patterns at once.

【0004】また、この考え方を一歩進めた方法が、電
子線投影露光(EPL:Electron Beam Projection Lit
hography)法である。EPLは、直接描画は行わず、す
べてマスクを用いて転写する方法である。図5に、EP
L用の標準的なステンシルマスクを示す。図5(A)は
EPL用のステンシルマスク8の平面図であり、このマ
スクには2つの長方形の梁構造領域9が設けられてい
る。図5(B)は、梁構造領域9の一部を拡大した図で
ある。この図に示すように、梁構造領域9は、複数の露
光単位領域10が格子状に配列された領域である。露光
単位領域10は、電子線を照射する際の1ショットに対
応する領域である。電子線の1ショットで露光する範囲
は、通常露光単位領域10の内側の一部の範囲とし、梁
周辺での電子散乱の影響を防いでいる。露光単位領域1
0には、パターン形状に対応する種々の形状の透過領域
11が、貫通孔として形成されている。また、図5
(C)は、図5(B)に示される1つの露光単位領域1
0の断面Xの図である。図に示すように、ステンシルマ
スク8を製造する場合には、露光単位領域10となる領
域を予めエッチングして薄膜状にしておいてから、透過
領域11を形成するのが好ましい。これは、露光単位領
域の膜厚が厚いと、貫通孔(透過領域11)を形成する
ためのドライエッチング処理で、マイクロローディング
効果により、パターンの寸法精度が損なわれることがあ
るからである。このようにして作製されたステンシルマ
スクでは、図5(C)に示されるように、露光単位領域
10は、周辺をマスクの膜厚に相当する厚さの梁12に
よって支えられた構造となる。
A method that takes this idea one step further is an electron beam projection exposure (EPL).
hography) method. EPL is a method in which direct writing is not performed and all are transferred using a mask. In Figure 5, EP
3 shows a standard stencil mask for L. FIG. 5A is a plan view of the stencil mask 8 for EPL, and this mask is provided with two rectangular beam structure regions 9. FIG. 5B is an enlarged view of a part of the beam structure region 9. As shown in this figure, the beam structure region 9 is a region in which a plurality of exposure unit regions 10 are arranged in a grid pattern. The exposure unit area 10 is an area corresponding to one shot when the electron beam is irradiated. The range of exposure with one shot of the electron beam is usually a part of the inside of the exposure unit region 10 to prevent the influence of electron scattering around the beam. Exposure unit area 1
At 0, transmission regions 11 having various shapes corresponding to the pattern shape are formed as through holes. Also, FIG.
5C shows one exposure unit area 1 shown in FIG.
It is a figure of the cross section X of 0. As shown in the figure, when the stencil mask 8 is manufactured, it is preferable that the transmissive region 11 is formed after the region to be the exposure unit region 10 is previously etched to form a thin film. This is because when the film thickness of the exposure unit region is large, the dimensional accuracy of the pattern may be impaired due to the microloading effect in the dry etching process for forming the through hole (transmission region 11). In the stencil mask manufactured in this way, as shown in FIG. 5C, the exposure unit region 10 has a structure in which the periphery is supported by the beam 12 having a thickness corresponding to the film thickness of the mask.

【0005】なお、電子線露光に用いられるマスクとし
ては、シリコンウエハに貫通孔を設けた前述のステンシ
ルマスクのほかに、薄膜上の透過領域以外の部分に電子
線を散乱あるいは吸収する重金属材質の膜を形成するこ
とにより結果的に透過領域のみ電子線が通過するように
したスカルペルタイプのマスクも提案されている。
As a mask used for electron beam exposure, in addition to the above-mentioned stencil mask in which a through hole is formed in a silicon wafer, a heavy metal material that scatters or absorbs an electron beam in a portion other than the transmission region on the thin film is used. There is also proposed a scalpel-type mask in which an electron beam is allowed to pass only through a transmission region by forming a film.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
ステンシルマスクの構造には、マスク外部から力が加わ
った場合に、マスクの一部に応力が集中するという問題
点がある。例えば図5(A)に示した配置では、梁構造
領域9が直角を有する形状をしているので四隅13に応
力が集中し易い。これにより、梁構造領域9の四隅13
からマスクの劣化がはじまり、マスクに亀裂が生じやす
くなるという問題がある。さらに、露光単位領域10が
格子状に配置されているため、外部からの応力により各
露光単位領域を支える梁12に歪みが生ずる可能性が高
い。すなわち、露光単位領域ひいては透過領域が変形す
るおそれがある。マスクの変形は、マスク寿命を短縮す
るのみならず、変形した状態のマスクを使用して半導体
装置を製造すれば歩留まりの低下にもつながる。特に、
EPLでは、すべてのパターンを1枚(相補マスクを必
要とする場合は2枚)のマスクに含めるために転写投影
時の縮小率を1/4としている。このため、縮小率を数
十分の一程度とするEB直接描画部分一括露光の場合よ
りもさらに問題は深刻であり、透過領域の変形は、直ち
に転写されたパターンの歪みあるいはパターン同士の接
続のずれとなって現れる。
However, the structure of the stencil mask as described above has a problem that stress is concentrated on a part of the mask when a force is applied from the outside of the mask. For example, in the arrangement shown in FIG. 5A, since the beam structure region 9 has a shape having a right angle, stress is likely to concentrate on the four corners 13. As a result, the four corners 13 of the beam structure region 9 are
Therefore, there is a problem that the mask starts to deteriorate and cracks are easily generated in the mask. Furthermore, since the exposure unit regions 10 are arranged in a grid, there is a high possibility that the beam 12 supporting each exposure unit region will be distorted by external stress. That is, the exposure unit area and thus the transmission area may be deformed. Deformation of the mask not only shortens the mask life, but also reduces the yield if a semiconductor device is manufactured using the deformed mask. In particular,
In the EPL, the reduction rate at the time of transfer projection is set to 1/4 in order to include all patterns in one mask (two masks when a complementary mask is required). Therefore, the problem is more serious than in the case of the EB direct writing partial batch exposure in which the reduction ratio is about several tenths, and the deformation of the transmissive region causes the distortion of the pattern immediately transferred or the connection between the patterns. It appears as a gap.

【0007】通常、電子線露光装置はマスクの高速移
動、停止を繰り返すため、マスクの加速度は5g(gは
重力加速度)にも及ぶ。マスクには、露光装置のマスク
装着部分から、その加速度に応じた応力が加わることに
なる。今後、スループットを向上するために加速度を上
昇させれば、マスクに加わる応力はさらに大きくなるこ
とが予想される。この問題は、貫通孔のあるステンシル
マスクに限らず、孔の無いスカルペルタイプのマスクで
あっても、露光単位領域のみが薄膜状になっているの
で、同様に生じ得る問題である。このため、上記問題の
早急な解決が望まれる。
Since the electron beam exposure apparatus normally repeats high speed movement and stopping of the mask, the acceleration of the mask reaches 5 g (g is gravitational acceleration). Stress corresponding to the acceleration is applied to the mask from the mask mounting portion of the exposure apparatus. It is expected that the stress applied to the mask will be further increased by increasing the acceleration in order to improve the throughput. This problem is not limited to a stencil mask having a through hole, and a scalpel-type mask having no hole may have a similar problem because only the exposure unit region has a thin film shape. Therefore, an urgent solution to the above problems is desired.

【0008】本発明は、上記問題を解決する新しいマス
クを提供することを第1の課題とする。また、この新し
いマスクを使用することによって、高精度な半導体装置
を提供することを第2の課題とする。さらに、この新し
いマスクを使用するためには、このマスクに対応した露
光装置が必要となるため、この露光装置を提供すること
を第3の課題とする。
A first object of the present invention is to provide a new mask that solves the above problems. A second object is to provide a highly accurate semiconductor device by using this new mask. Furthermore, in order to use this new mask, an exposure apparatus corresponding to this mask is required, and therefore it is a third object to provide this exposure apparatus.

【0009】但し、本発明は上記3つの課題を解決する
ためになされたものではあるが、これらの目的の達成以
外にも種々の効果があることが確認されている。すなわ
ち、本発明の技術的範囲は、上記解決課題によって限定
解釈されるべきものではない。なお、これらの効果につ
いては、本発明の実施の形態とともに後述する。
However, although the present invention has been made to solve the above three problems, it has been confirmed that various effects other than the achievement of these objects are obtained. That is, the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by the above problem to be solved. Note that these effects will be described later together with the embodiments of the present invention.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のマスクは、複数
の露光単位領域と、互いに隣接する露光単位領域の境界
部に形成された梁とを備えたパターン転写用のマスクで
あって、前記露光単位領域の形状が六角形であり、隣接
して配置された一群の露光単位領域が前記マスク上に円
状の梁構造領域を構成するように配置されていることを
特徴とする。
A mask of the present invention is a mask for pattern transfer, comprising a plurality of exposure unit regions and a beam formed at a boundary portion between exposure unit regions adjacent to each other. the shape of the exposure unit regions Ri hexagonal der, adjacent
A group of exposure unit areas arranged in a circle on the mask.
It is characterized in that it is arranged so as to form a beam-shaped structure region .

【0011】「露光単位領域」は、電子線の1ショット
に対応する領域である。但し、露光する範囲は、境界部
における電子散乱を防止するため、露光単位領域の内側
の一部の範囲としてもよい。また「境界部に形成された
梁」とは、マスクの所定の領域に形成された複数の梁に
よって、その領域が複数の露光単位領域に区切られてい
ることを意味する。言いかえれば、各露光単位領域の境
界部が梁によって形成されている。
The "exposure unit area" is an area corresponding to one electron beam shot. However, the exposure range may be a partial range inside the exposure unit area in order to prevent electron scattering at the boundary. The "beam formed at the boundary portion" means that the region is divided into a plurality of exposure unit regions by a plurality of beams formed in a predetermined region of the mask. In other words, the boundary between the exposure unit regions is formed by the beam.

【0012】また、「六角形」は、鈍角のみからなる対
称な六角形であることが好ましく、正六角形が最も好ま
しい。すなわち、角の部分に応力が集中しにくく、隙間
無く並べて配置することができ、かつそのように並べた
場合に、いわゆるハニカム構造を構成するような六角形
を選択するのがよい。
The "hexagon" is preferably a symmetrical hexagon having only obtuse angles, and a regular hexagon is most preferable. That is, it is preferable to select a hexagonal shape which is less likely to have stress concentrated on the corners, can be arranged side by side without a gap, and when so arranged, forms a so-called honeycomb structure.

【0013】また、露光単位領域は、薄膜構造とするこ
とが好ましい。言い換えれば、露光単位領域となる部分
が適切な膜厚となるように予めエッチング処理をしてお
くのがよい。その後、露光単位領域内にエネルギー線を
透過させる所定の形状の、すなわち転写したいパターン
と同じ形状の透過領域を設けることにより、個々のマス
クが完成する。露光単位領域を予め薄膜構造となるよう
にエッチングしておけば、透過領域を形成する際に、高
精度な加工が可能となる。但し、「透過領域」は、マス
ク上に設けられた領域でエネルギー線を選択的に透過す
ることができる領域を意味し、必ずしも貫通孔である必
要はない。
It is preferable that the exposure unit area has a thin film structure. In other words, it is preferable to perform the etching process in advance so that the portion to be the exposure unit area has an appropriate film thickness. After that, each mask is completed by providing a transmission region having a predetermined shape for transmitting energy rays, that is, the same shape as the pattern to be transferred, in the exposure unit region. If the exposure unit region is etched in advance so as to have a thin film structure, it is possible to perform highly accurate processing when forming the transmission region. However, the "transmissive region" means a region provided on the mask and capable of selectively transmitting energy rays, and does not necessarily have to be a through hole.

【0014】ここで、「エネルギー線」とは、電子線、
イオンビーム、X線、紫外線など、露光技術に用いられ
るあらゆる照射線を含む。また、「エネルギー感応基
板」は、照射線として使用するエネルギー線が照射され
た場合に所定の反応を起してパターンを形成すべき領域
とそれ以外の領域とを区別できるようにする(すなわち
パターンを転写する)ことができる材質の基板をいい、
ウエハ上にそのような材質の層を設けた場合も含むもの
とする。
Here, the "energy beam" means an electron beam,
It includes all irradiation rays used in exposure technology such as ion beams, X-rays, and ultraviolet rays. The “energy-sensitive substrate” allows a predetermined reaction to occur when an energy ray used as an irradiation ray is applied to distinguish the area where a pattern is to be formed from other areas (that is, the pattern). Is a substrate of a material that can transfer
The case where a layer of such a material is provided on the wafer is also included.

【0015】次に、本発明の半導体装置の製造方法は、
このようなマスクに露光単位領域ごとに円形または楕円
形のエネルギー線を成形せずに照射し、前記透過領域を
通過したエネルギー線を所定のエネルギー感応基板にあ
てて、前記所定の形状のパターンをそのエネルギー感応
基板上に転写する工程を含むことを特徴とする方法であ
る。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.
A circle or ellipse for each exposure unit area on such a mask
Irradiated without forming the shape of the energy beam, by applying an energy beam passing through the transmissive region to a predetermined energy sensitive substrate, further comprising the step of transferring a pattern of the predetermined shape in the energy sensitive substrate In a characteristic way
It

【0016】また、本発明の露光装置は、このようなマ
スクに露光単位領域ごとにエネルギー線を照射し、透過
領域を通過したエネルギー線を所定のエネルギー感応基
板にあてて、所定の形状のパターンをそのエネルギー感
応基板上に転写する露光装置であって、エネルギー感応
基板に対するマスクの位置を所望の位置に合わせるため
の位置あわせ手段を備えた露光装置である。本発明のマ
スクは、露光単位領域の配置あるいは形状が従来のマス
クと異なるため、露光装置にそれに対応する位置合わせ
機構を設けたものである。
In the exposure apparatus of the present invention, such a mask is irradiated with energy rays for each exposure unit area, and the energy rays passing through the transmission area are applied to a predetermined energy sensitive substrate to form a pattern of a predetermined shape. Is an exposure apparatus that transfers the laser beam onto the energy-sensitive substrate, and is an exposure apparatus that includes a positioning unit for aligning the position of the mask with respect to the energy-sensitive substrate to a desired position. Since the mask of the present invention is different from the conventional mask in the arrangement or shape of the exposure unit areas, the exposure apparatus is provided with a corresponding alignment mechanism.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好適な実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】はじめに、本発明のマスクについての実施
の形態を示す。図1は、本実施の形態におけるステンシ
ルマスク14を表す図である。図1(A)はステンシル
マスク14の平面図であり、8インチのマスク上に円状
の梁構造領域15が設けられている。ここで、梁構造領
域15は、一群の露光単位領域16が隣接して配置され
た領域である。また、露光単位領域16は、電子線を照
射する際の単位となる領域、すなわち電子線の1ショッ
トに対応する領域である。なお、本実施の形態では、特
に補強を入れなくても十分な強度が得られることから梁
構造領域15を円状の領域としているが、この形状は多
角形(例えば六角形)などでもよく、特に限定されな
い。また、露光単位領域16は、本実施の形態のように
1つの梁構造領域15内に配置されていてもよいし、2
以上の梁構造領域15があってもよい。例えば、ステン
シルマスク14上に複数の円状梁構造領域が配置されて
いてもよい。図1(B)は、梁構造領域15の一部を拡
大した図である。この図に示すように、梁構造領域15
内に、複数の六角形の露光単位領域16がハニカム構造
となるように配列されている。
First, an embodiment of the mask of the present invention will be shown. FIG. 1 is a diagram showing a stencil mask 14 in the present embodiment. FIG. 1A is a plan view of the stencil mask 14, in which a circular beam structure region 15 is provided on the 8-inch mask. Here, the beam structure region 15 is a region in which a group of exposure unit regions 16 are arranged adjacent to each other. The exposure unit area 16 is an area that serves as a unit when the electron beam is irradiated, that is, an area corresponding to one shot of the electron beam. In the present embodiment, the beam structure region 15 is a circular region because sufficient strength can be obtained without any particular reinforcement, but the shape may be a polygon (for example, a hexagon), There is no particular limitation. Further, the exposure unit area 16 may be arranged in one beam structure area 15 as in the present embodiment, or 2
There may be the above beam structure region 15. For example, a plurality of circular beam structure regions may be arranged on the stencil mask 14. FIG. 1B is an enlarged view of a part of the beam structure region 15. As shown in this figure, the beam structure region 15
A plurality of hexagonal exposure unit regions 16 are arranged therein so as to have a honeycomb structure.

【0019】本実施の形態では、各露光単位領域16は
直径1ミリの円内に収まる程度の大きさの正六角形であ
る。隣接する露光単位領域との境界部には梁18が形成
されており、各露光単位領域16は6本の梁18に囲ま
れた構造になっている。電子線を照射する際には、この
梁18周辺での電子散乱の影響を防ぐため、露光単位領
域16の内側の一部の露光範囲23に電子線を照射す
る。露光範囲23には、パターン形状に対応する種々の
形状の透過領域17が、貫通孔として形成されている。
また、図1(C)は、図1(B)に示される1つの露光
単位領域16の断面Yの図である。図1(C)に示すよ
うに、ステンシルマスク14は、薄膜構造の露光単位領
域16が梁18によって周辺を支えられた構造となって
いる。本実施の形態では、このような構造のマスクを、
次のようにして作製する。はじめに、シリコン基板20
上にSiO酸化膜21と、その上にシリコン層22を
形成する。このような構造のシリコン基板はウエハ貼り
合せなどの技術を用いて容易に形成できる。次に、Si
酸化膜21をストッパーとしてシリコン基板20を
エッチングし、露光単位領域16となる部分を薄膜化す
る。さらに、反対方向からシリコン層22に対しドライ
エッチングを行い、透過領域17を形成する。
In the present embodiment, each exposure unit area 16 is a regular hexagon having a size that can fit within a circle having a diameter of 1 mm. Beams 18 are formed at boundaries between adjacent exposure unit regions, and each exposure unit region 16 has a structure surrounded by six beams 18. When the electron beam is irradiated, in order to prevent the influence of electron scattering around the beam 18, the electron beam is irradiated to a part of the exposure area 23 inside the exposure unit region 16. In the exposure area 23, transmission regions 17 of various shapes corresponding to the pattern shape are formed as through holes.
Further, FIG. 1C is a diagram of a cross section Y of one exposure unit area 16 shown in FIG. As shown in FIG. 1C, the stencil mask 14 has a structure in which an exposure unit region 16 of a thin film structure is supported by a beam 18 on the periphery. In the present embodiment, the mask having such a structure is
It is manufactured as follows. First, the silicon substrate 20
A SiO 2 oxide film 21 and a silicon layer 22 are formed thereon. The silicon substrate having such a structure can be easily formed by using a technique such as wafer bonding. Next, Si
The silicon substrate 20 is etched by using the O 2 oxide film 21 as a stopper to thin the portion to be the exposure unit region 16. Further, the silicon layer 22 is dry-etched from the opposite direction to form the transmissive region 17.

【0020】図2は、図1のマスクを利用したEPLの
概要を示す図である。電子銃から発射された電子線7は
ステンシルマスク14の各露光単位領域16の露光範囲
23毎に順次照射される。さらに、露光範囲23内に形
成された透過領域17を通過した電子線7によりウエハ
3が露光され、ウエハ3上に1/4の縮小率でパターン
4が転写される。すなわち、直径1ミリの円内に収まる
六角形の露光単位領域は、ウエハ3上では、直径250
μmの円内に収まる六角形の領域に対応する。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of EPL using the mask of FIG. The electron beam 7 emitted from the electron gun is sequentially irradiated to each exposure area 23 of each exposure unit area 16 of the stencil mask 14. Further, the wafer 3 is exposed by the electron beam 7 that has passed through the transmission region 17 formed in the exposure area 23, and the pattern 4 is transferred onto the wafer 3 at a reduction rate of 1/4. That is, a hexagonal exposure unit area that fits within a circle with a diameter of 1 mm has a diameter of 250 mm on the wafer 3.
It corresponds to a hexagonal area that fits within a circle of μm.

【0021】以下、露光単位領域16を六角形にするこ
とにより得られる効果について説明する。
The effects obtained by making the exposure unit area 16 hexagonal will be described below.

【0022】第1に、正六角形のように鈍角のみにより
構成されている六角形では、四角形のように角の部分に
応力が極度に集中するという問題は生じない。したがっ
て、例え図5と同じく2つの長方形の領域に配置したと
しても、マスクの亀裂の問題は生じにくい。
First, in the case of a hexagon formed by only obtuse angles such as a regular hexagon, there is no problem that stress is extremely concentrated at the corners like a quadrangle. Therefore, even if the masks are arranged in two rectangular regions as in FIG. 5, the problem of mask cracking is unlikely to occur.

【0023】第2に、六角形の露光単位領域を、その各
辺が他の露光単位領域の各辺と隣接するように隙間なく
並べて配置すると、その構造はハニカム構造となる。こ
の構造は、図5に示した構造のように隣接する露光単位
領域の梁が直線上に同じ方向に並ぶことがないので、マ
スクに外力が加わったとしても応力は分散される。した
がって、梁が容易に歪むといった問題は生じない。ま
た、この構造は三方向対称であるため、いずれの方向か
らの外力に対しても比較的強い構造といえる。したがっ
て、マスクを設置する際の向きによって、外力の影響の
大きさが変わるということがなく、マスク設置方向及び
固定位置の自由度が高い。
Secondly, when the hexagonal exposure unit regions are arranged side by side without any gap so that each side is adjacent to each side of another exposure unit region, the structure becomes a honeycomb structure. In this structure, unlike the structure shown in FIG. 5, the beams of the adjacent exposure unit regions do not line up in the same direction on a straight line, so that the stress is dispersed even if an external force is applied to the mask. Therefore, the problem that the beam is easily distorted does not occur. Further, since this structure is symmetrical in three directions, it can be said that the structure is relatively strong against external force from any direction. Therefore, the degree of influence of the external force does not change depending on the orientation when the mask is installed, and the degree of freedom in the mask installation direction and the fixed position is high.

【0024】以上のように、露光単位領域を六角形とす
ることにより、応力によってマスクが劣化、変形するこ
とを防止することができる。さらに、露光単位領域を六
角形とすることには、次のような利点がある。
As described above, by making the exposure unit area hexagonal, it is possible to prevent the mask from being deteriorated or deformed by stress. Further, making the exposure unit area hexagonal has the following advantages.

【0025】1つは、空き領域を生じさせることなく効
率よく配置することができる、つまり平面に敷き詰める
ことができるという点である。例えば露光単位領域の形
状を八角形とした場合、応力の問題は解決できるもの
の、露光単位領域を隙間無く配置することはできない。
さらに、四角形に比べて角の部分に応力が生じにくいと
いう特徴から、図1(A)に示すように、マスクの端部
近くまで露光単位領域を配置することができる。さら
に、構造的に強いので、梁を細くして、より露光単位領
域を近接させることができる。すなわち、1枚のマスク
に、より多くの露光単位領域を配置することができ、マ
スクを有効に活用できる。
One is that they can be efficiently arranged without creating an empty area, that is, they can be spread over a plane. For example, when the shape of the exposure unit area is an octagon, the problem of stress can be solved, but the exposure unit areas cannot be arranged without a gap.
Further, since the stress is less likely to be generated in the corner portion as compared with the quadrangle, the exposure unit region can be arranged near the end portion of the mask as shown in FIG. Further, since it is structurally strong, the beam can be made thin so that the exposure unit regions can be closer to each other. That is, more exposure unit regions can be arranged on one mask, and the mask can be effectively used.

【0026】また、露光単位領域の形状が六角形である
場合、図4に示した成形アパーチャ1によるビーム成形
を省略することが可能となる。従来は、製造するチップ
の形状が矩形であることから、露光単位領域の形状も同
じ矩形とすること、また電子ビームを矩形に成形するこ
とが常識とされてきた。断面が円形あるいは楕円形の電
子ビームを、矩形の露光単位領域全体に照射しようとす
ると、隣の露光単位領域の一部を一緒に照射してしまう
可能性があり、それを防ぐためにはより梁(領域)を太
くしなければならない。一方、矩形の露光単位領域の外
側に電子ビームが照射されないように円形や楕円形の電
子ビームの半径を小さくすると、矩形の露光単位領域四
隅の部分には全く電子ビームが照射されないことにな
る。これでは、透過領域を形成できる範囲が限られてし
まい、露光単位領域を有効に活用できない。すなわち、
従来は、電子ビームを矩形に成形せざるを得なかった。
しかし、露光単位領域が六角形の場合には、露光単位領
域全体に円形あるいは楕円形の電子ビームを照射して
も、隣接する露光単位領域の一部を照射してしまう可能
性は、露光単位領域が矩形の場合と比べれば明らかに低
い。また、円あるいは楕円の電子ビームの半径を小さく
しても、図2からわかるように六角形の露光単位領域の
ほとんどの部分に電子ビームが照射されることになるた
め、六角形の領域を有効に活用して透過領域を形成する
ことができる。したがって、電子ビームの断面形状を六
角形に成形する必要はなく、円形あるいは楕円形の電子
ビームをそのまま照射することが可能である。これによ
り、露光装置の構造を簡素化することができる。但し、
従来同様、露光単位領域の形状に合わせて電子ビームを
六角形に成形してもよいことはいうまでもない。
When the exposure unit area has a hexagonal shape, the beam shaping by the shaping aperture 1 shown in FIG. 4 can be omitted. Conventionally, since the shape of the chip to be manufactured is rectangular, it has been common knowledge that the shape of the exposure unit area is also the same and the electron beam is shaped into a rectangular shape. If an electron beam with a circular or elliptical cross section is used to irradiate a rectangular exposure unit area, it may irradiate a part of the adjacent exposure unit area together. (Area) must be thick. On the other hand, if the radius of the circular or elliptical electron beam is reduced so that the electron beam is not irradiated to the outside of the rectangular exposure unit region, the four corners of the rectangular exposure unit region are not irradiated with the electron beam at all. In this case, the range in which the transmissive region can be formed is limited, and the exposure unit region cannot be effectively utilized. That is,
Conventionally, the electron beam had to be shaped into a rectangle.
However, if the exposure unit area is hexagonal, even if the entire exposure unit area is irradiated with a circular or elliptical electron beam, it is possible that a part of the adjacent exposure unit area is irradiated. It is obviously lower than when the area is rectangular. Even if the radius of the circular or elliptical electron beam is reduced, the electron beam is irradiated to most of the hexagonal exposure unit area as shown in FIG. 2, so the hexagonal area is effective. Can be utilized to form a transparent region. Therefore, it is not necessary to shape the cross section of the electron beam into a hexagon, and it is possible to directly irradiate the electron beam with a circular or elliptical shape. As a result, the structure of the exposure apparatus can be simplified. However,
Needless to say, the electron beam may be shaped into a hexagon according to the shape of the exposure unit area, as in the conventional case.

【0027】なお、上記実施の形態として示したマスク
はシリコンウエハを利用して作製されたステンシルマス
クであるが、本発明のマスクはステンシルマスクに限定
されずスカルペルタイプのマスクについても適用可能で
ある。また、露光単位領域の構造が梁に支えられた薄膜
構造の場合を例に説明したが、前述のように本発明は応
力によるマスク変形の問題を解決するのみならず他の種
々の効果を奏するものであり、したがって、膜厚がより
厚いマスクについても適用可能である。
Although the mask described in the above embodiment is a stencil mask manufactured by using a silicon wafer, the mask of the present invention is not limited to the stencil mask and can be applied to a scalpel type mask. . Further, the case where the structure of the exposure unit region is a thin film structure supported by a beam has been described as an example, but as described above, the present invention not only solves the problem of mask deformation due to stress but also exhibits other various effects. Therefore, it is applicable to a mask having a thicker film thickness.

【0028】半導体装置の製造工程でパターン転写を行
う際に本発明のマスクを使用する、パターン加工の精
度がよく、従来の半導体装置に比べて高い品質を保証す
ることができる。また、マスク変形の問題が生じにくい
ため、製造工程の歩留まりを改善することができる。
[0028] Using the mask of the present invention when performing pattern transfer in the manufacturing process of semiconductor devices, good accuracy of pattern processing, it is possible to ensure a high quality in comparison with the conventional semiconductor device. Moreover, since the problem of mask deformation is unlikely to occur, the yield of the manufacturing process can be improved.

【0029】次に、本発明の露光装置について説明す
る。本発明の露光装置に限らず、露光装置には、パター
ンを転写する位置を正確に合わせるための機構が備えら
れている。前述のように、電子線露光は、部分的なパタ
ーンを順次転写してつなぎ合わせていくことによってパ
ターン全体を転写するため、マスク位置のずれは、パタ
ーン接合部のずれとなって現れてしまい、歩留まりの低
下につながるからである。
Next, the exposure apparatus of the present invention will be described. The exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus of the present invention, and the exposure apparatus is provided with a mechanism for accurately adjusting the position where the pattern is transferred. As described above, the electron beam exposure transfers the entire pattern by sequentially transferring and connecting partial patterns, so that the mask position shift appears as a shift of the pattern bonding portion, This is because the yield will be reduced.

【0030】本実施の形態では、マスク上に形成される
位置合わせのためのマーク(アラインメントマーク)
は、図3のように六角形の頂点3点に形成する。但し、
他のアラインメントマークの配置でもよいことはいうま
でもない。
In this embodiment, a mark (alignment mark) for alignment which is formed on the mask.
Are formed at three points of a hexagon as shown in FIG. However,
It goes without saying that other alignment marks may be arranged.

【0031】アラインメントマーク検出による位置測定
は、例えばレーザー光をマスクに照射して、アラインメ
ントマークによって回折・散乱された光をセンサで検出
して測定するLSA(Laser Step Alignment)、画像認
識処理によってマスク上のアラインメントマークの位置
を検出するFIA(Field Image Alignment)など、公
知の方法により実施する。一方、測定結果に基づく位置
合わせは、露光単位領域が六角形であり、かつその配置
がハニカム構造であることを前提とした制御プログラム
を露光装置に組み込むなどしなければならない。位置合
わせ時のマスクの移動方向は、どのような順番でパター
ンを転写するかにも依存する。従来の露光単位領域の配
置では、X方向あるいはY方向にマスクを移動させて位
置あわせをするのが一般的であるが、六角形の場合に
は、隣接する露光単位領域が6方向にあるため、種々の
移動方法が考えられる。すなわち、マスク移動に関する
自由度が高いため、スループット向上のために種々の工
夫を重ねる余地がある。
The position measurement by the alignment mark detection is performed, for example, by irradiating the mask with a laser beam and detecting the light diffracted / scattered by the alignment mark with a sensor to measure the LSA (Laser Step Alignment). This is performed by a known method such as FIA (Field Image Alignment) for detecting the position of the upper alignment mark. On the other hand, for the alignment based on the measurement result, a control program that assumes that the exposure unit area has a hexagonal shape and has a honeycomb structure must be incorporated in the exposure apparatus. The moving direction of the mask at the time of alignment also depends on the order in which the patterns are transferred. In the conventional arrangement of the exposure unit areas, it is general to move the mask in the X direction or the Y direction for alignment, but in the case of a hexagon, the adjacent exposure unit areas are in six directions. Various movement methods are possible. That is, since the degree of freedom in moving the mask is high, there is room for various measures to improve throughput.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマスク
は、露光単位領域を六角形とすることによって、外部か
らの応力によるマスクの劣化、変形を防止することがで
き、結果的に精密なパターン転写を実現して製造工程の
歩留まりを向上する。さらには、その構造から、マスク
上により多くの露光単位領域を配置することができ、1
枚のマスクを有効に活用することができる。
As described above, in the mask of the present invention, by making the exposure unit area a hexagon, deterioration and deformation of the mask due to external stress can be prevented, and as a result, a precise Pattern transfer is realized to improve the yield of the manufacturing process. Furthermore, because of its structure, more exposure unit areas can be arranged on the mask.
It is possible to effectively utilize one mask.

【0033】また、露光単位領域が梁により支えられた
薄膜構造である場合には、高精度なマスクを実現でき
る。また薄膜構造は外部からの応力の影響を受け易いの
で、本発明の効果は特に大きい。
If the exposure unit area has a thin film structure supported by beams, a highly accurate mask can be realized. Further, since the thin film structure is easily affected by external stress, the effect of the present invention is particularly great.

【0034】また、本発明のマスクを利用する露光工程
を経て製造された半導体装置は、マスク変形によりパタ
ーン精度が低下することがないため、歩留まりがよく、
高い品質を提供することができる。
Further, the semiconductor device manufactured through the exposure process using the mask of the present invention has a good yield because the pattern accuracy does not decrease due to the mask deformation.
High quality can be provided.

【0035】さらに、本発明のマスクを使用して露光を
行う場合に、このマスク専用の位置合わせ機構を露光装
置に設ければ、正確な位置あわせを実現でき、部分パタ
ーン同士の接合部のずれがない高精度なパターン転写を
実施することが可能となる。
Further, when the mask of the present invention is used for exposure, if the mask aligning mechanism dedicated to the mask is provided in the exposure apparatus, accurate alignment can be realized, and the displacement of the joint between the partial patterns can be realized. It is possible to carry out a highly accurate pattern transfer without any error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施の形態におけるマスクを表す
FIG. 1 is a diagram showing a mask according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のマスクを利用したEPLの概要を示す
2 is a diagram showing an outline of an EPL using the mask of FIG.

【図3】 位置合わせ用のマーク位置の一例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of mark positions for alignment.

【図4】 電子線露光の概要を示す図FIG. 4 is a diagram showing an outline of electron beam exposure.

【図5】 従来のEPL用ステンシルマスクを示す図FIG. 5 is a view showing a conventional EPL stencil mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成形アパーチャ、 2 ステンシルマスク、 3
ウエハ、 4 パターン、 5 部分一括開口部、 6
可変成形開口部、 7 電子線、 8 ステンシルマ
スク、 9 梁構造領域、 10 露光単位領域、 1
1 透過領域、12 梁、 13 四隅、 14 ステ
ンシルマスク、 15 梁構造領域、16 露光単位領
域、 17 透過領域、 18 梁、 19 マーク、
20、22 シリコン、 21 酸化膜、 23 露
光範囲
1 shaping aperture, 2 stencil mask, 3
Wafer, 4 patterns, 5 partial batch openings, 6
Variable shaping opening, 7 electron beam, 8 stencil mask, 9 beam structure area, 10 exposure unit area, 1
1 transmissive area, 12 beams, 13 four corners, 14 stencil mask, 15 beam structure area, 16 exposure unit area, 17 transmissive area, 18 beam, 19 mark,
20, 22 Silicon, 21 Oxide film, 23 Exposure range

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の露光単位領域と、互いに隣接する
露光単位領域の境界部に形成された梁とを備えたパター
ン転写用のマスクであって、前記露光単位領域の形状が
六角形であり、隣接して配置された一群の露光単位領域
が前記マスク上に円状の梁構造領域を構成するように配
置されていることを特徴とするマスク。
1. A mask for pattern transfer, comprising a plurality of exposure unit regions and a beam formed at a boundary between adjacent exposure unit regions, wherein the exposure unit regions have a hexagonal shape. , A group of exposure unit areas arranged adjacent to each other
Are arranged so as to form a circular beam structure region on the mask.
A mask characterized by being placed .
【請求項2】 前記露光単位領域が薄膜構造であること
を特徴とする請求項1記載のマスク。
2. The mask according to claim 1, wherein the exposure unit region has a thin film structure.
【請求項3】 前記露光単位領域内にエネルギー線を透
過させる所定の形状の透過領域を有することを特徴とす
る請求項1または2記載のマスク。
3. The mask according to claim 1, wherein the exposure unit area has a transmission area having a predetermined shape for transmitting energy rays.
【請求項4】 請求項3記載のマスクに前記露光単位領
域ごとに円形または楕円形のエネルギー線を成形せずに
照射し、前記透過領域を通過したエネルギー線を所定の
エネルギー感応基板にあてて、前記所定の形状のパター
ンを当該エネルギー感応基板上に転写する工程を含む
導体装置の製造方法
4. The mask according to claim 3 is irradiated with a circular or elliptical energy beam without being shaped for each exposure unit region, and the energy beam passing through the transmission region is subjected to a predetermined energy response. A method for manufacturing a semiconductor device , comprising the step of applying the pattern having the predetermined shape onto a substrate and then transferring the pattern onto the energy sensitive substrate.
【請求項5】 請求項3記載のマスクに前記露光単位領
域ごとにエネルギー線を照射し、前記透過領域を通過し
たエネルギー線を所定のエネルギー感応基板にあてて、
前記所定の形状のパターンを当該エネルギー感応基板上
に転写する露光装置であって、 前記エネルギー感応基板に対する前記マスクの位置を所
望の位置に合わせるための位置あわせ手段を備えたこと
を特徴とする露光装置。
5. The mask according to claim 3 is irradiated with energy rays in each of the exposure unit areas, and the energy rays passing through the transmission areas are applied to a predetermined energy sensitive substrate,
An exposure apparatus for transferring a pattern of the predetermined shape onto the energy-sensitive substrate, the exposure apparatus comprising alignment means for aligning the position of the mask with respect to the energy-sensitive substrate to a desired position. apparatus.
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