JP4366736B2 - 電子線一括露光用マスクおよびそのマスクホルダー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク及びそのホルダーに関するものであり、特に電子線一括露光用マスクおよびそのホルダーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子線一括露光用マスクは、電子線によりウェハ上のレジストに回路パターンを形成するために用いるステンシルマスクである。材質は通常Si(シリコン)、SiO2(二酸化シリコン)で形成されており、厚さは500μm程度であるが、パターンに対応する部分は厚さが20μm程度のメンブレン状で非常に薄い。上面から電子線を照射すると、このメンブレン状の部分に孔設されたパターン部、すなわち開口部のみを電子線が選択的に透過し、下方に設置したウェハ上のレジストに所望のパターンを感光させることができる。電子線一括露光用マスクの大きさは、開発当初は通常1センチメートル平方程度の微小な正方形のものであった。
【0003】
最近では、回路パターンの多様化にともない、マスク上にあらかじめ用意すべきパターンの種類が多くなった。数十〜百種類程度の回路パターンは必要である。このことから、電子線一括露光用マスクのサイズが大型化してきた。
そのため、円形のシリコンウェハから電子線一括露光用マスクを断裁して切り出す場合に、1面しか切り出すことができない場合もあり、断裁屑として捨てる部分の面積が多くなってきている。したがって、面付効率が低下し、材料コストが増加するという問題点が発生してきた。尚、シリコンウェハはシリコン結晶のインゴットをスライスしたものであるが、シリコン結晶の製造方法に起因して(チョクラルスキー法、フローティングゾーン法、ゾーンメルティング法等)、通常インゴットは円柱状となる。このため通常シリコンウェハは円形状となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、面付効率を高くし、材料コストを安くすることができるような電子線一括露光用マスク及びこれを簡易に保持する事のできるマスクホルダーを提供することを課題とするものである。
【0005】
請求項1に記載の本発明は、略円形のシリコンウェハに所望のパターンの開口部を設け所望の形状に切断されてなる電子線一括露光用マスクにおいて、前記略円形のシリコンウェハの円周の少なくとも一部をそのまま残した状態で所望の前記形状に断裁されてなり、前記形状が略円形のシリコンウェハの中心点を中心として円の中心角をn等分(nは正の整数)し半径に沿って断裁されてなることを特徴とする電子線一括露光用マスクである。
【0006】
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の電子線一括露光用マスクにおいて、 単体(1面)のマスクに形成されるべき所要のパターンの露光用データまたはシリコンウェハを2π/nずつ回転して、回転方向と同方向に順次隣り合う単体のマスクパターンに形成した後に、円形のシリコンウェハの中心点を中心としてn等分(nは正の整数)に半径に沿って断裁してなることを特徴とする電子線一括露光用マスクである。
【0007】
請求項3に記載の本発明は、請求項1または2のいずれかに記載の電子線一括露光用マスクを支えるマスクホルダーにおいて、前記マスクの円弧部の一部を弾性素材により押さえ、前記マスクホルダーのマスク載置部に圧着固定することを特徴とする電子線一括露光用マスクのマスクホルダーである。
【0011】
【作用】
請求項1の電子線一括露光用マスクによれば、シリコンウェハの円周の少なくとも一部をそのまま残した状態で断裁するので、シリコンウェハから正方形の電子線一括露光用マスクを切り出す場合に比べて面付効率が高くなる。
また、シリコンウェハの円周に沿った部分を断裁して捨てることがないので、材料コストを低く抑えることができる
また、従来であれば断裁して捨てていたシリコンウェハの円周に沿った部分にも所要のパターンを設けることができるので、元のシリコンウェハの面積当たりのパターンの密度を高くすることができる。換言すればパターン当たりの材料コストを低く抑えることができるのである。
【0012】
請求項2の電子線一括露光用マスクによれば、断裁する箇所が半径に沿った2ヵ所だけでよいので、断裁する作業が簡単である。
【0013】
請求項3の電子線一括露光用マスクによれば、1枚のシリコンウェハから同一形状のマスクをn枚作成することができるので、単体(1面)のマスク当たりの材料コストを低く抑えることができる
【0014】
請求項4の電子線一括露光用マスクによれば、同一のデータを用いて簡便な方法によりn枚のマスクを作成することができるので、全体の製造工程を簡単にすることができる。
【0015】
請求項5の電子線一括露光用マスクによれば、断裁する作業を省略することができるので、製造工程を簡単にすることができる。
【0016】
請求項6のマスクホルダーによれば、容易にマスクをホルダーに固定することができるので、簡便な製造工程で電子線一括露光用マスクを作成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の電子線一括露光用マスクを実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図1は本発明の電子線一括露光用マスクの一実施形態を示す平面図である。マスク1上には多数のパターン(開口部)の設けられた多数の薄膜領域(エリア)2が形成されている。マスクの一部にはこの作成の基となっている略円形のシリコンウェハの外形が円弧状3として残っている。図2にはこのマスクが断裁される前のシリコンウェハ状のマスクを平面図で示している。シリコンウェハ4は、マスク製造前に通常オリフラ5と呼ばれる部分が断裁され略円形状となっている。本実施形態例では図1で示したマスク単体1を90度づつ隣接するように回転して作成している。これら単体マスクの境界部分(直線AB,CD)と、オリフラと同じ位置関係にある部分(直線l,m,n)を断裁し、単体マスクを得る。断裁前のマスクは、既存のシリコンウェハにフォトリソグラフィの技術を用いて作成する。以下にこの製造方法について概略を述べる。
【0018】
まず、厚さの異なる2枚のシリコンウェハをシリコン酸化膜で貼り合わせた貼り合わせ基板を用意する。薄いシリコンウェハ上に常法の技術でレジストを塗布し、マスク単体分のパターンを電子ビーム露光装置等で露光する。次にシリコンウェハもしくは露光データを、ウェハの中心点を中心として90度回転し前記露光した部分に隣接するようにマスク単体分を露光する。これを繰り返し、ウェハ全体に複数個のマスク単体の領域を露光する。本実施の形態例では4個の場合を図示している。
【0019】
この後は通常のメンプレンマスク製造方法で、マスクを作成する。まず、レシジストを現像し、エッチングを行いウェハ上に開口部パターンを形成する。次に貼り合わせ基板の反対側の厚いシリコンウェハに多数のエリアパターンのパターニングを行い異方性エッチングをして、エリアパターンの開口部を形成する。次に上下開口部の間のシリコン酸化膜をエッチングして除去し、マスクとする。
尚、本実施形態では4分割の一部オリフラパターンの直線部分のある略扇形マスクの例を挙げたが、これ以外の分割数でも略扇形マスクとして作用効果が同じであるので、採用できる。また、マスク単体のパターンの増加などにより、略円形のシリコンウェハ形状のまま断裁せずにマスクとして利用することも可能である。
【0020】
図3は本発明のマスクを支えるマスクホルダーの一実施例である。図3(a)、(b)はマスクをホルダーにセットした状態を上方及び下方から見た概念図、図(c)はマスクとホルダーの相互の位置関係を示す概念図である。
本発明の扇型のマスク18は、ホルダーの台14と、留め治具15と、本発明に係る円弧部分19を押さえつける弾性素材であるバネ11で固定される。ホルダーの台14には、扇型の二辺を成す直線部分20の二つの先端点間を結ぶ直線を軸として、二辺を反転した二直線と扇型の二辺とから成る正方形(又はひし型)状の凹部(載置部)21が設けられている。この凹部21には後でマスク18をはめこむがこのとき、マスク18の開口部(エリア)の下に当たる部分には開口部分17を設けている。留め治具15は扇型マスク18の直線部分20を押さえる直線部分23と、留め治具15自体をホルダーの台14にネジ16で留める部分24からなる。この為、ホルダーの正方形(もしくはひし型)状の凹部21のうち、扇形マスク18の二直線部分20を押さえる事になる部分の3つの頂点には、留め治具15をネジ16でホルダーの台14に留める部分24がはまるように、凹部22が設けられている。扇型マスク20の円弧部分19は、弾性素材のバネ11で押さえる。本実施形態例では、長方形状の弾性素材を長手方向に波状に曲げ、バネの両端をホルダーの台に固定し、凹部21で波状の部分がマスクの円弧部分19を押さえられるように設ける。このバネ11で円弧部分19を固定するために、ホルダー台14には外側から凹部21に向けネジ孔を設け、バネ押しダイヤル13をこの孔に通し、ダイヤル13の先にバネ押し12を設けてある。このバネ押し12をバネ11の波状の部分にあて、反対側のバネの波の部分を円弧部分19に当てて押しつけるように、バネ押しダイヤル13で調整しながら固定する。
マスク18をホルダーにセットするには、先ずマスク18を凹部(載置部)21に置き、バネ11で円弧部19をダイヤル13で調整しながら固定する。次に留め治具15をマスク18の直線部20を押さえるように載置部21へあてはめ、ネジ16でホルダーの台14に固定する。
【0021】
尚、本実施形態ではホルダーの凹部(載置部)の形状を正方形もしくはひし型としたが、マスクの直線部分を支え、バネで円弧を押さえられるようにできる形状であればよく、特にこれに限定されるものではない。又、留め治具もマスクを上部より固定できれば良く、この目的にかなうものであれば良い。シリコンウェハ形状のままの略円形のマスクを固定する場合は、一部直線状(オリフラ部)の部分は同様に直線状の載置部で押さえ、残り円弧状の部分を一ヶ所以上についてバネで押さえるようにすればよい。
【0022】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例を以下に詳細に説明する。
<実施例>
図4及び図5は本発明に係る電子線一括露光用マスクの一実施例を示す平面図である。
図4は直径Lが152.4mm(6inch)のシリコンウェハ上に、その中心点を中心として4等分に面付された状態(角度90°の扇形)で多数の薄膜領域(エリア)が形成されている。それを半径に沿って単体の境界を断裁することにより、本発明の電子線一括露光用マスクの単体(1面)が得られる。エリアの部分は膜厚20μmのメンブレン状に形成されている。単体には27個の同一のエリアが形成されている。
【0023】
なお、単体にこのように多数の同一のエリアを形成する理由は下記のとおりである。
電子線一括露光用マスクは通常のフォトマスクに比較して、使用時における寿命が短いので、1個のエリアが使用できなくなったら、他のエリアを使用するようにしたい。そのために単体に多数の同一のエリアを形成するのである。
【0024】
図5は1個のエリアをさらに詳細に見た図である。すなわち、1個のエリアは100個のセルより構成されている。セルの寸法は、セル6(4個)は310μm平方であり、その他の96個のセルは240μm平方である。
これら100個のセルには各々異なる開口パターンが孔設されている。この電子線一括露光用マスクを使用してウェハ面に回路を形成する際には、1個のセルに1ショットの電子線を照射し、ウェハ上のレジストに1個のセルに対応する回路パターンを縮小転写する。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上の構成で、以上のような作用があるから、面付効率を高くし、材料コストを安くすることができるような電子線一括露光用マスク及びこれを簡易に保持する事のできるマスクホルダーとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子線一括露光用マスクの一実施形態例を示す平面図である。
【図2】本発明に係る電子線一括露光用マスクの一実施形態例をさらに詳細に説明する平面図である。
【図3】本発明に係る電子線一括露光用マスクのマスクホルダーの一実施例を示す概念図であり、図(a)はマスクをホルダーにセットした状態を上方から見た概念図、図(b)はマスクをホルダーにセットした状態を下方から見た概念図、図(c)はマスクとホルダーの相互の位置関係を示す概念図である。
【図4】本発明に係る電子線一括露光用マスクの一実施例を示す平面図である。
【図5】本発明に係る電子線一括露光用マスクの一実施例をさらに詳細に説明する平面図である。
【符号の説明】
1・・・電子線一括露光用マスク
2・・・薄膜領域
3・・・円弧部分
4・・・シリコンウェハ
5・・・オリフラ
6・・・セル
11・・・バネ
12・・・バネ押し
13・・・バネ押しダイヤル
14・・・ホルダーの台
15・・・留め治具
16・・・ネジ
17・・・ホルダー台の開口部分
18・・・電子線一括露光用マスク
19・・・マスクの円弧部分
20・・・マスクの直線部分
21・・・ホルダーの台の凹部
22・・・留め治具用凹部
23・・・留め治具の直線部分
24・・・留め治具のネジ留め部分
AB・・・マスク単体の境界線
CD・・・マスク単体の他の境界線
l・・・マスク断裁線
m・・・マスク断裁線
n・・・マスク断裁線
L・・・シリコンウェハの直径
Claims (3)
- 略円形のシリコンウェハに所望のパターンの開口部を設け所望の形状に切断されてなる電子線一括露光用マスクにおいて、
前記略円形のシリコンウェハの円周の少なくとも一部をそのまま残した状態で所望の前記形状に断裁されてなり、
前記形状が略円形のシリコンウェハの中心点を中心として円の中心角をn等分(nは正の整数)し半径に沿って断裁されてなること
を特徴とする電子線一括露光用マスク。 - 請求項1に記載の電子線一括露光用マスクにおいて、
単体(1面)のマスクに形成されるべき所要のパターンの露光用データまたはシリコンウェハを2π/nずつ回転して、回転方向と同方向に順次隣り合う単体のマスクパターンに形成した後に、円形のシリコンウェハの中心点を中心としてn等分(nは正の整数)に半径に沿って断裁してなること
を特徴とする電子線一括露光用マスク。 - 請求項1または2のいずれかに記載の電子線一括露光用マスクを支えるマスクホルダーにおいて、
前記マスクの円弧部の一部を弾性素材により押さえ、前記マスクホルダーのマスク載置部に圧着固定すること
を特徴とする電子線一括露光用マスクのマスクホルダー。
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