KR20060041615A

KR20060041615A - 마스크, 노광 방법 및 반도체 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20060041615A
Application number: KR1020050009786A
Authority: KR
Inventors: 시게루 모리야
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-05-12
Also published as: EP1562076A2; JP3968524B2; TW200538870A; US7517618B2; EP1562076A3; US20050170265A1; DE602005005867D1; DE602005005867T2; JP2005223055A; EP1562076B1; TWI286266B

Abstract

본 발명의 과제는 빔부의 구조를 규칙적이면서 또한 심플한 것으로 함으로써 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 마스크, 상기 마스크를 이용한 노광 방법, 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

X축, Y축에 대해 기울어져 연장되는 제1 빔(12a)이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, X축, Y축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 제1 빔(12a)과 교차하는 제2 빔(12b)이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부에 의해 빔부가 구성되어 있고, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 모든 영역에 있어서 규칙적인 빔 구조로 되어 있다. 그리고, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역 내에 피처리 기판(20)에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 설정하고, 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 멤브레인(13)이 존재하도록 하고 있다.

빔, 지지 프레임, 피처리 기판, 멤브레인, 마스크

Description

마스크, 노광 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{MASK, EXPOSURE METHOD AND PRODUCTION METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

도1은 본 실시 형태에 관한 마스크를 이용한 노광을 실시하는 노광 장치의 구성의 일예를 나타내는 도면.

도2는 마스크의 구성의 일예를 나타내는 평면도.

도3은 도2에 도시하는 마스크의 개략적인 단면도.

도4는 빔의 상세한 구성을 도시하는 도면.

도5는 본 실시 형태에 관한 마스크에 패턴을 배치하기 위한 상보 분할 처리에 대해 설명하기 위한 도면.

도6은 빔 근방을 확대하여 실제의 빔, 마진 영역 및 패턴 배치 영역의 크기의 관계를 나타내는 도면.

도7은 단위 노광 영역(10A)의 일부의 빔 배치를 나타내는 도면.

도8은 단위 노광 영역(10B)의 일부의 빔 배치를 나타내는 도면.

도9는 단위 노광 영역(10C)의 일부의 빔 배치를 나타내는 도면.

도10은 단위 노광 영역(10D)의 일부의 빔 배치를 나타내는 도면.

도11은 도7 내지 도10에 도시하는 빔 배치를 모두 포갠 도면.

도12는 제1 실시 형태에 관한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면.

도13은 멤브레인의 패턴 배치 영역의 사이즈를 변경한 경우의 제1 실시 형태에 관한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면.

도14a 내지 도14c는 본 실시 형태에 관한 마스크의 제작 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도.

도15a 및 도15b는 본 실시 형태에 관한 마스크의 제작 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도.

도16a 내지 도16c는 본 실시 형태에 관한 마스크의 제작 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도.

도17a 내지 도17e는 본 실시 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도.

도18은 제2 실시 형태에 관한 마스크의 빔 배치를 설명하기 위한 도면.

도19는 제2 실시 형태에 관한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면.

도20은 멤브레인의 패턴 배치 영역의 사이즈를 변경한 경우의 제2 실시 형태에 관한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 노광 장치

3 : 콘덴서 렌즈

10 : 마스크

14 : 패턴

15 : 실리콘 기판

16 : 산화 실리콘막

18 : 하드 마스크

20 : 피처리 기판

22 : 레지스트막

100 : 마스크 블랭크

본 발명은 예를 들어 반도체 장치의 제조에 이용되는 마스크, 노광 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

마스크 패턴을 개구에 의해 형성한 소위 스텐실 마스크라 불리우는 마스크를 웨이퍼에 근접하여 배치하고, 저가속 전자선을 마스크에 조사하여 노광을 행하는 등배 근접 노광 기술이 개시되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 노광 기술을 실현하기 위해 500 ㎚ 내지 1 ㎛ 정도의 두께의 박막(멤브레인)을 구비한 스텐실 마스크의 개발이나, 100 ㎚ 이하의 레지스트 프로세스의 개발이 현재 행해지고 있다.

패턴의 개구가 형성되는 멤브레인의 기계적 강도를 유지하기 위해서는 하나 의 멤브레인의 사이즈를 작게 할 필요가 있어, 멤브레인을 작게 구획하여 빔으로 보강한 마스크 구조가 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조). 이 경우, 빔의 위치에는 패턴의 개구를 형성할 수 없으므로, 웨이퍼에 전사해야 할 회로 패턴을 분할하여 각각의 분할 패턴을 복수의 멤브레인에 형성해 두고, 멤브레인을 포개어 노광함으로써 원하는 회로 패턴을 전사하는 상보 분할 기술이 필요하다.

상기한 특허 문헌 2에서는 빔으로 구획함으로써 1개의 멤브레인 사이즈를 1 내지 3 ㎜ 정도로 하고, 4개의 마스크 영역의 빔의 배치를 어긋나게 한 마스크가 개시되어 있다. 4개의 마스크 영역을 포개어 노광함으로써 웨이퍼에 소정의 회로 패턴이 전사된다. 상기한 특허 문헌 2에 기재된 마스크에서는 1개의 마스크 영역의 사이즈는 웨이퍼의 단위 피노광 영역이 되는 다이(칩) 사이즈와 같은 정도가 된다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 제2951947호

[특허 문헌 2]

일본 특허 공개 제2003-59819호 공보

그러나, 상기 특허 문헌 2에 기재된 스텐실 마스크에서는 멤브레인을 보강하기 위한 빔이 4개의 마스크 영역에서 서로 어긋나도록 복잡하게 늘어서 있다. 그로 인해, 빔 구조가 복잡해져 멤브레인에 형성되는 패턴의 왜곡이 복잡화되어 왜곡을 보정하는 것이 곤란해진다.

왜곡을 보정하는 것이 곤란해지면, 스텐실 마스크를 이용한 노광에 의해 패턴이 형성되는 반도체 장치의 패턴 정밀도 저하를 초래하여 반도체 장치의 신뢰성 저하로 이어진다.

또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 스텐실 마스크에서는 1개의 빔 배치로 적용 가능한 다이 사이즈의 자유도가 거의 없어, 노광 대상이 되는 다이 사이즈에 맞추어 빔 배치를 변경할 필요가 있었다. 이로 인해, 제작하는 디바이스(반도체 장치)마다 다른 마스크 블랭크를 준비할 필요가 있었다.

패턴 형성 전의 마스크 블랭크가 사이즈가 다소 다른 다이에 대응할 수 있으면, 1개의 마스크 블랭크에 의해 복수의 디바이스 생산에 사용 가능해지므로 비용의 저하를 도모할 수 있다.

이상과 같이, 패턴의 왜곡을 보정하는 관점에서 규칙적이고 심플한 빔 구조의 스텐실 마스크가 바람직하다. 또한, 비용 저하의 관점에서 1개의 스텐실 마스크로 적용 가능한 다이 사이즈의 범위를 확대할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 빔부의 구조를 규칙적이면서 또한 심플한 것으로 함으로써 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 마스크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 마스크를 이용하여 노광함으로써, 정밀도 좋게 패턴을 전사할 수 있는 노광 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 마스크를 이용한 노광 방법을 적용하여 정밀도 좋게 패턴의 층을 형성함으로써, 신뢰성이 있는 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 마스크는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와, 상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과, 상기 박막에 형성되어 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고, 상기 빔부는 상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, 상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부를 갖고, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 것이다.

상기한 본 발명의 마스크에서는 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부에 의해 빔부가 구성되어 있고, 지지 프레임으로 둘러싸인 모든 영역에 있어서 규칙적인 빔 구조로 되어 있다.

그리고, 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역을 설정하고, 4개의 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 박막이 존재하도록 하고 있다.

따라서, 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴을 상보 분할한 패턴을 적어도 2개의 단위 노광 영역의 박막으로 나누어 형성해 두고, 4개의 단위 노광 영역을 포개어 노광함으로써 피노광체에 회로 패턴이 전사된다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 노광 방법은 지지 프레임과, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와, 상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과, 상기 박막에 형성되어 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고, 상기 빔부는 상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, 상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부를 갖고, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 마스크를 이용하고, 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과, 상기 마스크와 상기 피노광체의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 상기 피노광체에 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개어 노광하는 것이다.

상기한 본 발명의 노광 방법에서는 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 규칙적인 빔 구조가 형성되어 있고, 이 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역을 설정한 마스크를 이용한다.

4개의 단위 노광 영역을 포개었을 때에, 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 박막이 존재하도록 하고 있다. 이로 인해, 각 단위 노광 영역에는 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴을 상보 분할한 패턴이 배치된다.

그리고, 마스크의 4개의 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과, 마스크와 피노광체와의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 피노광체에 마스크의 4개의 단위 노광 영역을 포개어 노광한다. 이에 의해, 4개의 단위 노광 영역이 포개어져 노광되어 피노광체에 회로 패턴이 전사된다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은 기판에 피가공막을 형성하는 공정과, 상기 피가공막 상에 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막에 대해 마스크의 패턴을 노광하는 공정과, 패턴 노광된 감광막을 에칭 마스크로 하여 상기 피가공막을 에칭함으로써 상기 피가공막을 패턴 가공하는 공정을 반복함으로써 패턴의 층을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법이며, 지지 프레임과, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와, 상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과, 상기 박막에 형성되어 감광막에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고, 상기 빔부는 상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, 상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부를 갖고, 상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 감광막에 포개어 노광하기 위한 4개의 단 위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 마스크를 이용하고, 상기 감광막에 대해 상기 마스크의 패턴을 노광하는 공정에 있어서 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 상기 감광막에 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개어 노광하는 것이다.

상기한 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에서는 감광막에 대해 마스크의 패턴을 노광하는 공정에 있어서, 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 규칙적인 빔 구조가 형성되어 있고, 이 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 감광막에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역을 설정한 마스크를 이용한다.

4개의 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 박막이 존재하도록 하고 있다. 이로 인해, 각 단위 노광 영역에는 감광막에 전사해야 할 회로 패턴을 상보 분할한 패턴이 배치된다.

그리고, 상기한 노광 공정에 있어서, 마스크의 4개의 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과, 마스크와 기판과의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 감광막에 마스크의 4개의 단위 노광 영역을 포개어 노광한다. 이에 의해, 4개의 단위 노광 영역이 포개어져 노광되어 감광막에 회로 패턴이 전사된다.

그리고, 패턴 노광된 감광막을 에칭 마스크로 하여 피가공막을 에칭함으로써 피가공막을 패턴 가공하여 패턴의 층이 형성된다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

도1은 본 실시 형태에 관한 마스크를 이용한 노광을 실시하는 노광 장치의 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도1에 도시하는 노광 장치는 LEEPL 기술에 적용되는 노광 장치이다.

도1에 도시하는 노광 장치는 전자총(2)과, 콘덴서 렌즈(3)와, 애퍼쳐(4)와, 한 쌍의 주편향기(5a, 5b)와, 한 쌍의 부편향기(6a, 6b)를 갖는다.

전자총(2)은 2 ㎸ 정도의 가속 전압으로 전자선(EB)을 출사한다. 전자총(2)으로부터 출사된 전자선(EB)은 콘덴서 렌즈(3)를 통해 평행 빔에 수렴한다. 이 평행 빔에 수렴된 전자선(EB)의 불필요한 부분은 애퍼쳐(4)에 의해 차단된다.

전자선(EB)은 주편향기(5a)에 의해 전자선(EB)을 조사할 목표를 향해 좌우로 움직여진 후, 주편향기(5b)에 의해 광축에 평행한 방향이 되도록 좌우로 움직여 복귀된다. 이에 의해, 전자선(EB)은 마스크(10)에 대략 수직으로 조사한다. 주편향기(5a, 5b)에 의해 전자선(EB)이 주사된다.

부편향기(6a, 6b)는 피노광체인 웨이퍼 등의 피처리 기판(20)에 전사되는 패턴의 위치를 보정하기 위해 전자선(EB)의 마스크(10)에의 입사각을 제어한다. 전자선(EB)을 약간 기울어지게 함으로써, 정확한 위치로부터 변위하고 있는 마스크(10)의 패턴을 피처리 기판(20) 상의 정확한 위치로 보정하여 전사한다. 도1에 도시한 바와 같이 조사 각도의 제어에 의해 전자선(EB)의 피처리 기판(20)에의 조사 위치를 Δ만큼 이동시킬 수 있다.

도1에 있어서 마스크(10)의 멤브레인에 형성된 개구 패턴을 통과한 전자선(EB)에 의해 피처리 기판(20) 상의 도시하지 않은 레지스트가 노광된다. 도1에 도시하는 노광 장치에서는 등배 노광을 채용하고 있어, 마스크(10)와 피처리 기판(20)은 근접하여 배치된다.

도2는 마스크(10)의 구성의 일예를 나타내는 평면도이고, 도3은 도2에 도시하는 마스크의 개략적인 단면도이다.

도2 및 도3에 도시한 바와 같이 마스크(10)는 두꺼운 막의 지지 프레임(11)과, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar)을 분할하는 두꺼운 막의 빔(12)과, 빔(12)에 의해 분할된 영역에 형성된 멤브레인(박막)(13)을 갖는다. 멤브레인(13)은 전자선 차폐막으로서 기능하고, 상기 멤브레인(13)에 개구로 이루어지는 패턴(14)이 형성된다. 패턴은 피처리 기판(20)에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴이다.

도4는 빔(12)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

빔(12)은 그 연신 방향에 따라서 2개로 크게 나누어 제1 빔(12a)과, 제2 빔(12b)으로 구성된다. 또, 이후의 설명에 있어서, 특히 제1 빔(12a)과, 제2 빔(12b)를 나누어 설명할 필요가 없는 경우에는 단순히 빔(12)이라 칭한다. 복수의 빔(12)의 전체가 본 발명의 빔부에 상당한다.

제1 빔(12a)은 패턴의 위치를 지정하기 위한 XY 좌표계를 구성하는 X축, Y축에 대해 기울어져 연장되어 있다. 제1 빔(12a)은 서로 등간격으로 복수 배열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 빔(12a)은 예를 들어 X축에 대해 45°기울어져 연장되어 있다. 복수의 제1 빔(12a)의 전체가 본 발명의 제1 빔부에 상당한다.

제2 빔(12b)은 X축, Y축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 제1 빔(12a)과 교차하고 있다. 제2 빔(12b)은 서로 등간격으로 복수 배열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 빔(12b)은 예를 들어 X축에 대해 -45°기울어져 신장하고, 제1 빔(12a)과 직교한다. 제2 빔(12b)의 전체가 본 발명의 제2 빔부에 상당한다.

패턴의 위치를 지정하는 XY 좌표계는, 예를 들어 직사각형 다이의 2변에 따라서 설정된다. XY 좌표계는 노광 장치의 스테이지 제어에 있어서도 X방향 제어, Y방향 제어를 위한 기준 좌표가 된다. 또한, 전자선 주사에 있어서도 마찬가지로 사용되어, 예를 들어 상기 XY 좌표계를 구성하는 X축 방향에 따라서 전자선이 주사되고(수평 주사), 상기 수평 주사가 Y축 방향으로 차례로 행해진다. 이와 같이, 기준이 되는 XY 좌표계는 패턴 위치의 지정, 스테이지 제어, 전자선 주사 전체에 공통으로 설정된다.

상기한 바와 같이 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar)이 빔(12)에 의해 복수의 소영역으로 분할되어 있고, 분할된 영역에 멤브레인(13)이 형성된다. 멤브레인(13)은 패턴 배치 가능한 영역이다.

도4에 도시한 바와 같이 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar) 내에 피처리 기판(20)에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역(10A, 10B, 10C, 10D)이 설정된다. 단위 노광 영역(10A 내지 10D)은 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar)의 대략 중심부를 원점(O)으로 하여, 제1 사분면으로부터 제4 사분면에 대응하 여 설정된다.

즉, 단위 노광 영역(10A)에 대해 단위 노광 영역(10B)은 X축 방향에 인접하고 있고, 단위 노광 영역(D)은 Y축 방향에 인접하고 있다. 또한, 단위 노광 영역(10C)은 단위 노광 영역(10B)에 대해 Y축 방향에 인접하고, 단위 노광 영역(10D)에 대해 X축 방향에 인접하고 있다. 각 단위 노광 영역(10A 내지 10D)은 원점(O)을 공유하고 있다.

각 단위 노광 영역(10A 내지 10D)은 동일한 치수이고, 다이 사이즈와 동일한 치수로 되어 있다. 통상, 광마스크를 이용하여 축소 투영을 행하는 포토리소그래피에서는 1개 또는 복수의 LSI 칩 패턴을 광마스크 상에 탑재한다. 본원 명세서에서는 광마스크에 탑재된 1개 또는 복수의 칩을 다이라 칭한다. 다이의 치수는 탑재되는 칩의 치수에 따라 다르고, 치수의 최대치는 스테퍼 또는 스캐너라 불리우는 광노광 장치의 성능으로 결정된다. 광노광과 전자선 노광의 믹스 앤드 매치 노광을 적용하는 경우에는 광노광의 다이의 치수에 맞추어 단위 노광 영역을 설정할 필요가 있다.

도4에 도시한 바와 같이 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar)은 ±45°방향으로 연장되는 복수의 빔(12)에 의해 분할되어 있고, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역(Ar)에 있어서 규칙적인 빔 구조로 되어 있다. 본 실시 형태에서는 빔(12)에 의해 구획된 멤브레인(13)의 전체가 정사각형으로 동일 형상으로 되어 있다.

상기한 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)은 피처리 기판(20)에 포개어져 노광된다. 빔(12)이 존재하는 부위에는 패턴을 전사할 수 없으므로, 1개의 단위 노광 영역에 있어서 빔(12)의 존재에 의해 패턴을 전사할 수 없는 부위를 다른 단위 노광 영역의 멤브레인(13)에 패턴을 형성함으로써 보간할 필요가 있다. 또한, 상보 분할에 대응하기 위해서는 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 포개었을 때에, 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 멤브레인(13)이 존재할 필요가 있다.

상기한 본 실시 형태에 관한 마스크를 이용한 노광 방법에서는 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D) 전체에 전자선(EB)을 주사한다. 전자선을 주사한 후, 1개의 단위 노광 영역의 치수만큼 마스크(10)와 피처리 기판(20)의 상대 위치를 바꾸어, 다시 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D) 전체에 전자선(EB)을 주사한다. 이와 같이, 마스크(10)의 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)에 전자선(EB)을 조사하는 전자선 조사 공정과, 마스크(10)와 피처리 기판(2)의 상대 위치를 바꾸는 이동 공정을 반복하여 행함으로써(스텝 앤드 리피트 노광), 피처리 기판(20)에 마스크(10)의 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 포개어 노광한다(상보 노광).

도5는 본 실시 형태에 관한 마스크에 패턴을 배치하기 위한 상보 분할 처리에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도5는 빔(12)에 의해 구획된 하나의 멤브레인(13)을 도시하고 있고, 또한 가상적인 그리드선(G)을 그어 도해하고 있다.

두꺼운 막의 빔(12)에 의해 둘러싸인 멤브레인(13)의 영역은 패턴 배치 영역(13a)과, 마진 영역(13b)으로 나누어 사용한다. 원칙적으로 패턴은 패턴 배치 영역(13a)에 형성하지만, 경우에 따라서는 마진 영역(13b)의 일부로 비어져 나와 형 성한다.

도5에 도시한 바와 같이 그리드선(G)에 의해 둘러싸인 다른 작은 영역마다 패턴의 상보 분할 및 배치 처리가 이루어진다. 상기 영역을 패턴 처리 단위 영역(PUF)이라 칭한다. 그리드선(G)은 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 간격으로 설정하고, 예를 들어 10 ㎛의 간격으로 설정한다. 10 ㎛의 간격으로 그리드선(G)을 설정한 경우, 패턴 처리 단위 영역(PUF)은 10 ㎛ × 10 ㎛의 사이즈가 된다. 예를 들어 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)은 1 내지 5 ㎜ 정도의 대략 정사각형이고, 마진(13b)을 포함한 빔(12)의 폭은 100 내지 500 ㎛ 정도이다. 단, 도5에서는 도시의 간략화를 위해 그리드선(G)의 간격은 빔(12)의 폭이나 멤브레인(13)의 사이즈에 비교하여 크게 그려져 있다.

패턴이 패턴 배치 영역(13a)에 들어가지 않을 경우, 원칙적으로 마스크의 다른 단위 노광 영역으로 비어져 나온 부분의 패턴이 형성되고, 포개어져 노광(상보 노광)에 의해 패턴이 서로 연결된다.

그러나, 패턴이 패턴 배치 영역(13a)으로부터 아주 조금 비어져 나오는 경우, 다른 단위 노광 영역 중 어느 하나에 상보 패턴을 형성하여 서로 연결하는 것 보다도 패턴을 분할하지 않고 전사할 수 있는 쪽이 유리하다. 특히, 선 폭이 좁은 미세 패턴, 예를 들어 게이트가 패턴 배치 영역(13a)으로부터 조금 비어져 나오는 경우에는, 상보 패턴으로 분할하면 제조되는 반도체 장치의 특성을 저하시킬 가능성이 있다. 그래서, 패턴 배치 영역(13a)의 주위에 패턴의 형성이 가능한 마진 영역(13b)을 마련하고 있다.

도6은 빔 근방을 확대하여 패턴 처리 단위 영역(PUF)을 10 ㎛ 직사각형으로 하였을 때의 실제의 빔(12), 멤브레인(13)의 마진 영역(13b) 및 패턴 배치 영역(13a)의 크기의 관계를 나타낸 것이다.

도6에 도시한 바와 같이 충분한 크기의 마진 영역(13b)을 확보할 수 있고, 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)으로부터 비어져 나온 패턴은 마진 영역(13b)에 배치할 수 있는 것을 알 수 있다. 마진 영역(13b)을 포함해서 빔(12)이라 간주하여, 임의의 모든 위치에 있어서 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)이 적어도 2개의 단위 노광 영역에 존재하는 것을 확인하면 상보 노광에 충분히 적용 가능해진다.

다음에, 상기한 본 실시 형태에 관한 마스크의 상보 노광에의 적용 가능성에 대해 설명한다.

본 예에서는 마진 영역(13b)을 포함하는 빔(12)의 폭을 200 ㎛로 하고, 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)을 1.8 ㎜ 직사각형으로 하고, 패턴 처리 단위 영역(PUF)을 10 ㎛ 직사각형으로 하여, 26 × 33 ㎜ 사이즈의 다이에의 상보 노광의 적용 가능성에 대해 검토한다.

도7 내지 도10은 상기한 다이 사이즈와 같은 치수로 각 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 설정한 경우에 있어서의 각 단위 노광 영역(10A 내지 10D)의 좌측 하부 부분의 빔 배치를 추출한 도면이다. 도7은 단위 노광 영역(10A)의 빔 배치를 나타내는 도면이고, 도8은 단위 노광 영역(10B)의 빔 배치를 나타내는 도면이고, 도9는 단위 노광 영역(10C)의 빔 배치를 나타내는 도면이고, 도10은 단위 노광 영 역(10D)의 빔 배치를 나타내는 도면이다.

도7 내지 도10에는 상보 노광의 적용 가능성을 설명하기 위해 패턴 위치(101 내지 103)에 각각 다른 마크를 그리고 있다.

도7 내지 도10에 그린 마크를 참조하면, 패턴 위치(101)는 단위 노광 영역(10A)에서는 빔 상에 위치하지만, 단위 노광 영역(10B 내지 10D)에서는 멤브레인(13) 상에 위치한다. 마찬가지로, 패턴 위치(102)는 단위 노광 영역(10C)에서는 빔 상에 위치하지만, 단위 노광 영역(10A, 10B, 10D)에서는 멤브레인(13) 상에 위치한다. 또한, 패턴 위치(103)는 단위 노광 영역(10C, 10D)에서는 빔 상에 위치하지만, 단위 노광 영역(10A, 10B)에서는 멤브레인(13) 상에 위치한다. 이와 같이, 3개의 패턴 위치(101 내지 103)와 함께 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D) 중 적어도 2개의 단위 노광 영역에 있어서의 멤브레인(13) 상에 존재하는 것을 알 수 있다.

도11은 도7 내지 도10에 도시하는 빔 배치를 모두 포갠 도면이다. 도11에서는 각 단위 노광 영역(10A 내지 10D)에 존재하는 빔마다 해칭을 다르게 하여 도해하고 있다.

도11에 도시한 바와 같이, 임의의 모든 위치에 있어서 3개 이상의 단위 노광 영역의 빔(12)이 포개어져 있지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 임의의 모든 위치에 있어서 적어도 2개 이상의 단위 노광 영역에 있어서 멤브레인(13)이 존재하는 것을 알 수 있다.

이상의 검토에 의해, 본 실시 형태에 관한 마스크는 상기 사이즈의 다이에 대한 상보 노광에 적용 가능한 것을 알 수 있다. 또, 빔(12)은 규칙적으로 나열되어 있으므로, 상기한 일부의 빔 배치의 검토에 의해 다른 영역에 있어서도 상보 노광이 가능하다고 할 수 있다.

도12는 마진 영역(13b)을 포함하는 빔(12)의 폭을 200 ㎛로 하고, 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)을 1.8 ㎜ 직사각형으로 하여 제작한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면이다.

도12에서는, 횡축은 다이의 X방향에 있어서의 치수를 나타내고, 종축은 다이의 Y방향에 있어서의 치수를 나타낸다. 도12에서는 흑색 도포된 영역에 있어서의 다이 사이즈가 상기한 마스크에 의해 상보 노광이 가능한 것을 나타내고 있다. 예를 들어, 24(X방향 치수) × 26(Y방향 치수), 24 × 28 사이즈의 다이에 대해서는, 상기한 마스크로 상보 노광이 가능한 것을 알 수 있다. 또한, 24 × 27의 사이즈의 다이에 대해서는, 상기한 마스크로서는 상보 노광이 불가능한 것을 알 수 있다. 도12로부터 1종류의 마스크에서는 임의의 다이 사이즈에는 대응할 수 없는 것을 알 수 있다.

도13은 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)을 1.75 ㎜ 직사각형으로 하고, 다른 것은 동일한 치수로 제작한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면이다.

도13도 마찬가지로, 흑색 도포된 영역에 있어서의 다이 사이즈가 상기한 마스크에 의해 상보 노광이 가능한 것을 나타내고 있다. 도13에 도시한 바와 같이 앞의 마스크에서는 적용 불가능한, 예를 들어 24 × 27 사이즈의 다이에 대해서는 상기한 마스크에서는 상보 노광이 가능해지는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 1종류의 마스크로는 모든 다이 사이즈에 적용 가능하지 않지만, 패턴 배치 영역(13a)의 치수를 조금 변경함으로써 적용 가능한 다이 사이즈를 바꿀 수 있다.

다음에, 상기한 마스크의 제작 방법의 일예에 대해 도14a 내지 도16c를 참조하여 설명한다. 본 예에서는, SOI 기판을 이용하여 마스크를 제작하는 예에 대해 설명한다.

도14a에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(15) 상에 산화 실리콘막(16)이 형성되고, 산화 실리콘막(16) 상에 박막의 실리콘층(17)이 형성된 SOI 기판을 준비한다.

도14b에 도시한 바와 같이 SOI 기판의 표면 및 이면을 포함하는 전체면에, 예를 들어 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법에 의해 질화 실리콘을 성막하여 하드 마스크(18)를 형성한다. 하드 마스크(18)의 막 두께는 예를 들어 400 ㎚ 정도이다.

다음에, 도14c에 도시한 바와 같이 SOI 기판의 실리콘 기판(15)측에 있어서의 하드 마스크(18) 상에 레지스트 도포, 노광 및 현상을 행하고, 레지스트를 에칭 마스크로 하여 하드 마스터(18)를 드라이 에칭함으로써 지지 프레임(11) 및 빔(12)의 패턴을 갖는 하드 마스크(18a)를 형성한다. 하드 마스크(18)의 에칭은 예를 들어 플로로 카본계의 가스를 이용한다. 그 후, 레지스트를 제거한다.

다음에, 도15a에 도시한 바와 같이 하드 마스크(18a)를 에칭 마스크로 하여, 산화 실리콘막(16)에 도달할 때까지 실리콘 기판(15)을 에칭하여 지지 프레임(11) 및 빔(12)을 형성한다. 실리콘 기판(15)의 에칭은 예를 들어 염소계 가스를 이용한다.

다음에, 도15b에 도시한 바와 같이 SOI 기판의 실리콘층(17)측에 있어서의 하드 마스크(18) 상에 레지스트 도포, 노광 및 현상을 행하고, 레지스트를 에칭 마스크로 하여 하드 마스크(18)를 드라이 에칭함으로써 지지 프레임(11)에 의해 둘러싸인 영역(Ar)(도2 참조)을 노출하는 패턴의 하드 마스크(18b)에 가공한다. 하드 마스크(18)의 에칭은 예를 들어 플로로 카본계의 가스를 이용한다. 그 후, 레지스트를 제거한다.

본 실시 형태에서는 상기한 공정에 의해 제작된 것을 마스크 블랭크(100)로서 사용한다. 단, 상기한 공정 이외의 공정에 의해 제작된 것을 마스크 블랭크로서 사용할 수도 있다.

다음에, 도16a에 도시한 바와 같이 마스크 블랭크(100)의 실리콘층(17) 상에 전자선 레지스트를 형성하고, 전자선 레지스트에 마스크 묘화기를 이용하여 묘화하여 현상함으로써 마스크에 형성하는 패턴을 갖는 레지스트 패턴(19)을 형성한다.

다음에, 도16b에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(19)을 에칭 마스크로 하여, 실리콘층(17)을 드라이 에칭함으로써 실리콘층(17)에 패턴의 개구(17a)를 형성한다. 실리콘층(17)의 에칭은 예를 들어 염소계 가스를 이용한다. 그 후, 레지스트 패턴(19)을 제거한다. 상기 공정에 있어서, 산화 실리콘막(16)은 에칭 스토퍼가 되고, 산화 실리콘막(16)에 도달하는 개구(17a)가 형성된다.

마지막으로, 도16c에 도시한 바와 같이 빔(12)으로부터 노출된 산화 실리콘막(16)을 에칭 제거하고, 또한 하드 마스크(18)를 제거함으로써 개구(관통 구멍)로 이루어지는 패턴(14)이 형성된 마스크가 완성된다.

본 실시 형태에 관한 마스크는 반도체 장치의 제조에 있어서의 노광 공정에 있어서 적합하게 사용된다.

반도체 장치의 제조에 있어서는, 도17a에 도시한 바와 같이 예를 들어 피처리 기판(20) 상에 폴리실리콘이나 산화 실리콘 등의 피가공층(21)을 형성하고, 피가공층(21) 상에 전자선 레지스트로 이루어지는 레지스트막(22)을 형성한다.

다음에, 도1에 도시하는 노광 장치에 피처리 기판(20)을 셋트하여 마스크(10)와 피처리 기판(20)의 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트에는 사방(斜方) 검출법을 채용하여, 마스크(10)와 피처리 기판(20)의 각각에 형성된 얼라이먼트 마크를 기울기 방향으로부터 관찰하여 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트 후, 도17b에 도시한 바와 같이 상기한 본 실시 형태에 관한 노광 방법을 실시한다. 이에 의해, 멤브레인(13)에 형성된 패턴(14)을 통과한 전자선(EB)에 의해 피처리 기판(20)의 레지스트막(22)이 노광된다.

다음에, 도17c에 도시한 바와 같이 레지스트막(22)을 현상함으로써, 예를 들어 레지스트막(22)이 포지티브형이면 전자선 조사 부분이 제거되어 레지스트막(22)에 패턴이 형성된다.

다음에, 도17d에 도시한 바와 같이 레지스트막(22)을 마스크로 하여 피가공층(21)을 에칭함으로써, 피가공층(21)이 패턴 가공되어 회로 패턴이 형성된다. 회 로 패턴으로서는 예를 들어 게이트 패턴이나 콘택트홀 패턴이 있다.

그 후, 도17e에 도시한 바와 같이 레지스트막(22)을 제거함으로써 피가공층(21)의 패턴 가공이 종료된다.

반도체 장치의 제조에 있어서는, 상층을 더욱 퇴적시켜 상기한 도17a 내지 도17e에 나타내는 공정을 반복함으로써 집적 회로가 형성된다.

본 실시 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법은 모든 층의 가공에 전자선 노광을 이용하는 경우뿐만 아니라, 게이트 등의 임계층만을 전자선 노광을 이용하여 가공하고, 다른 층을 광노광을 이용하여 가공하는 등의 믹스 앤드 매치 노광에 의해 반도체 장치를 제조하는 경우도 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 상기한 본 실시 형태에 관한 마스크에서는 X축, Y축에 대해 기울어져 연장되는 제1 빔(12a)이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와, X축, Y축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 제1 빔(12a)과 교차하는 제2 빔(12b)이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부에 의해 빔부가 구성되어 있고, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 모든 영역에 있어서 규칙적인 빔 구조로 되어 있다. 그리고, 지지 프레임(11)으로 둘러싸인 영역 내에 피처리 기판(20)에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 설정하고, 4개의 단위 노광 영역(10A 내지 10D)을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 단위 노광 영역의 박막이 존재하도록 하고 있다.

이와 같이, 규칙적인 빔 구조에 의해 상보 노광을 가능하게 하였으므로, 멤브레인(13)에 형성되는 패턴의 왜곡이 복잡화되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인 해, 미리 왜곡을 고려하여 위치를 보정하여 멤브레인(13)에 패턴(14)을 형성하거나, 전자선(EB)의 편향에 의해 조사 위치를 보정함으로써 왜곡을 보정하는 것이 용이해진다. 이로 인해, 피처리 기판에의 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도12 혹은 도13에 도시한 바와 같이 1개의 빔 배치로 모든 다이 사이즈에 상보 노광은 적용은 할 수 없지만, 다이 사이즈가 다소 변경된 정도이면 적용 가능하다. 실제로는 다이 사이즈는 극단적으로 변하는 일은 없으므로 충분히 실용 가능하다.

또한, 도12 및 도13을 참조하여 설명한 바와 같이 사용하는 다이 사이즈의 범위를 미리 결정해 두면, 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)의 치수를 바꾼 수종류의 마스크 블랭크를 준비함으로써 대응 가능하다. 이로 인해, 미리 빔 가공이 끝난 마스크 블랭크(100)를 준비해 둠으로써, 패턴 결정으로부터 마스크 제작까지의 TAT 단축 및 마스크 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

빔을 형성하여 빔에 의해 구획되는 1개의 멤브레인(13)의 사이즈를 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 정도로 작게 하는 효과로서, 마스크의 기계적 강도의 향상 외에 패턴의 열 변위를 방지할 수 있는 효과도 있다. 즉, 멤브레인(13)에 전자선을 조사하면 멤브레인(13)의 온도가 상승하고, 이 온도 상승에 의해 멤브레인(13)에 형성된 패턴이 변위되어 버린다. 멤브레인 온도의 감쇠 시간은 1개의 멤브레인(13)의 사이즈의 제곱에 비례한다. 따라서, 빔(12)에 의해 멤브레인(13)을 작게 분할함으로써 빔(12)에 열을 빠르게 전달시켜, 멤브레인(13) 온도의 감쇠 시간을 짧게 할 수 있다. 이로 인해, 멤브레인(13)의 온도 상승을 억제할 수 있어 패턴 변위를 방지할 수 있 다.

LEEPL 기술에서는 마스크면에 대해 기울어지므로 X방향 및 Y방향으로 얼라이먼트광을 조사하여 마스크(10) 및 피처리 기판(20)에 형성된 얼라이먼트 마크로부터의 산란광을 수광하여 관찰 화상을 취득하는 사방 검출법을 채용하고 있다. 본 실시 형태에 관한 마스크에서는 빔이 X방향 및 Y방향으로부터 기울어져 있음으로써 X방향 및 Y방향에 따라서 조사한 얼라이먼트광이 그대로 얼라이먼트 광학계에 반사되는 일이 없게 된다. 이로 인해, 마크 검출의 SN비를 향상시킬 수 있고, 얼라이먼트 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 마스크의 제작에 있어서, 빔(12) 상에 얼라이먼트 마크를 미리 형성해 두고, 패턴을 묘화할 때에[도16a 참조] 얼라이먼트 마크를 기준으로 하여 패턴을 묘화하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 빔 구조가 규칙적으로 배치되어 있음으로써 얼라이먼트 마크를 규칙적으로 배치할 수 있으므로, 마스크에 패턴을 정밀도 좋게 제작할 수 있다.

상기한 마스크를 이용한 본 실시 형태에 관한 노광 방법에 따르면, 상기한 마스크를 이용하여 노광함으로써 정밀도 좋게 패턴을 전사할 수 있다.

또한, 상기한 마스크를 이용한 노광을 반도체 장치의 제조 방법에 적용함으로써 정밀도 좋게 패턴의 층을 형성할 수 있어, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도12 및 도13에 도시한 바와 같이 XY 좌표계에 대해 ±45°의 각도로 연장되 는 빔(12)의 마스크에서는 26(X방향 치수) × 26(Y방향 치수)의 다이 사이즈와 같은 정사각형의 다이에 적용할 수 없다. 본 실시 형태에서는 정사각형의 다이에 상보 노광이 가능한 빔 배치를 갖는 마스크의 예에 대해 설명한다.

도18은 본 실시 형태에 관한 마스크의 빔 배치를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시 형태에 있어서도, 빔(12)은 그 연신 방향에 따라서 2개로 크게 나누어 제1 빔(12a)과, 제2 빔(12b)에 의해 구성된다. 복수의 빔(12) 전체가 본 발명의 빔부에 상당한다.

본 실시 형태에서는 제1 빔(12a)은 XY 좌표계에 대해 4/3의 기울기로 연장되어 있다. 제1 빔(12a)은 서로 등간격으로 복수 배열되어 있다. 복수의 제1 빔(12a)의 전체가 본 발명의 제1 빔부에 상당한다.

제2 빔(12b)은 XY 좌표계에 대해 -3/4의 기울기로 연장되어 있고, 제1 빔(12a)부와 직교하고 있다. 제2 빔(12b)은 서로 등간격으로 복수 배열되어 있다. 제2 빔(12b)의 전체가 본 발명의 제2 빔부에 상당한다.

상기한 제1 빔(12a)과 제2 빔(12b)에 의해 복수의 소영역으로 분할되어 있고, 분할된 영역에 정사각형의 멤브레인(13)이 존재한다. 멤브레인(13)은 패턴 배치 가능한 영역이다.

상기한 바와 같이 하여, XY 좌표계에 대해 ±45°로부터 다소 어긋나 제1 빔(12a)과 제2 빔(12b)이 형성되어 있다. 여기서, 상기한 바와 같은 빔의 기울기로 한 것은 빔의 기울기와 빔과 빔의 간격이 3 : 4 : 5의 직각 삼각형을 충족시키므로, 설정하는 처리 단위 영역(PUF)의 사이즈에 전혀 오차가 발생하지 않기 때문이 다. 이는 처리 단위 영역(PUF)을 구획하는 그리드선(G)은 도6에 도시한 바와 같이 XY 좌표계의 X방향과 Y방향에 따라서 설정하고 있는 것에 의한다.

같은 관점에서, 제1 빔(12a)이 XY 좌표계에 대해 3/4의 기울기로 연장되는 것으로 하고, 제2 빔(12b)이 XY 좌표계에 대해 -4/3의 기울기로 연장되는 것으로 해도 좋다. 또, 빔 폭이나 멤브레인의 치수는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도19는 도12와 동일한 조건[마진 영역(13b)을 포함하는 빔(12)의 폭을 200 ㎛로 하고, 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)을 18 ㎜ 직사각형으로 함]으로 빔(12)의 기울기를 도18과 같이 하여 제작한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면이다.

도19도 마찬가지로, 흑색 도포된 영역에 있어서의 다이 사이즈가 상기한 마스크에 의해 상보 노광이 가능한 것을 나타내고 있다. 도19에 도시한 바와 같이 제1 실시 형태에 비해 적용 가능한 다이 사이즈는 적어지고 있지만, 제1 실시 형태에서는 적용 불가능한 22 × 22, 24 × 24, 26 × 26 사이즈의 정사각형 다이에 대해 상기한 마스크로 상보 노광이 가능한 것을 알 수 있다.

도20은 멤브레인(13)의 패턴 배치 영역(13a)을 1.75 ㎜ 직사각형으로 변경하고, 빔(12)의 기울기 등의 다른 조건은 도19의 경우와 동일하게 제작한 마스크에 있어서의 상보 노광에 적용 가능한 다이 사이즈를 나타내는 도면이다.

도20도 마찬가지로, 흑색 도포된 영역에 있어서의 다이 사이즈가 상기한 마스크에 의해 상보 노광이 가능한 것을 나타내고 있다. 도20에 도시한 바와 같이 도19의 조건으로 제작한 마스크에서는 적용 불가능한, 예를 들어 21 × 21, 23 × 23, 25 × 25 사이즈의 정사각형 다이에 대해서는, 상기한 마스크에서는 상보 노광이 가능해지는 것을 알 수 있다. 단, 이 경우에 있어서도, 제1 실시 형태에 비해 적용 가능한 다이 사이즈는 적어지고 있다.

이상과 같이, 1종류의 마스크에서는 모든 사이즈의 정사각형 다이에 적용 가능하지는 않지만, 패턴 배치 영역(13a)의 치수를 약간 변경함으로써 적용 가능한 정사각형의 다이 사이즈를 바꿀 수 있다.

본 실시 형태에 관한 마스크, 상기 마스크를 이용한 노광 방법, 상기 노광 방법을 적용한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서도 제1 실시 형태와 같은 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시 형태의 설명에 한정되지 않는다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는 빔(12)에 의해 분할된 각 멤브레인(13)이 정사각형의 예에 대해 설명하였지만, 직사각형이라도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 빔(12a)과 제2 빔(12b)이 직각으로 교차하는 예에 대해 설명하였지만, 직각 이외에서 교차해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서 설명한 노광 장치의 구성은 일예로, 장치 구성을 변경해도 좋고, 등배 노광 이외에도 전자선 축소 투영 노광에 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는 전자선을 이용하는 노광의 예에 대해 설명하였지만, 하전 입자선이면 이온 빔을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는 SOI 기판으로부터 마스크를 제작하는 예에 대해 설명하였지만, 마스크의 제작 방법에 한정되는 것은 없다. 본 실시 형태에서 예로 든 재료나 수치는 일예로, 이에 한정되는 것은 아니다.

그 밖에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.

본 발명의 마스크에 따르면, 빔부의 구조를 규칙적이면서 또한 심플한 것으로 할 수 있고, 이에 의해 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 노광 방법에 따르면, 상기한 마스크를 이용하여 노광함으로써 정밀도 좋게 패턴을 전사할 수 있다.

본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 따르면, 상기한 마스크를 이용한 노광 방법을 적용하여 정밀도 좋게 패턴의 층을 형성함으로써 신뢰성이 있는 반도체 장치를 제조할 수 있다.

Claims

지지 프레임과,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와,

상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과,

상기 박막에 형성되어 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고,

상기 빔부는,

상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와,

상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배치한 제2 빔부를 갖고,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 빔부는 상기 2개의 좌표축에 대해 약 45°기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성되고,

상기 제2 빔부는 상기 2개의 좌표축에 대해 약 45°기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 직교하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성된 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 빔부는 상기 좌표계에 있어서 4/3의 기울기로 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성되고,

상기 제2 빔부는 상기 제1 빔부와 직교하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성된 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 빔부는 상기 좌표계에 있어서 3/4의 기울기로 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성되고,

상기 제2 빔부는 상기 제1 빔부와 직교하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열하여 구성된 마스크.
지지 프레임과,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와,

상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과,

상기 박막에 형성되어 피노광체에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고,

상기 빔부는,

상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와,

상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장하고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부를 갖고,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 피노광체에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 마스크를 이용하고,

상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과,

상기 마스크와 상기 피노광체의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 상기 피노광체에 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개어 노광하는 노광 방법.
기판에 피가공막을 형성하는 공정과, 상기 피가공막 상에 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막에 대해 마스크의 패턴을 노광하는 공정과, 패턴 노광된 감광막을 에칭 마스크로 하여 상기 피가공막을 에칭함으로써 상기 피가공막을 패턴 가공하는 공정을 반복함으로써 패턴의 층을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법이며,

지지 프레임과,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역을 분할하는 빔부와,

상기 빔부에 의해 분할된 영역에 형성된 박막과,

상기 박막에 형성되어 상기 감광막에 전사해야 할 회로 패턴이 상보 분할된 패턴의 개구를 갖고,

상기 빔부는,

상기 패턴의 위치를 지정하기 위한 좌표계를 구성하는 2개의 좌표축에 대해 기울어져 연장되는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제1 빔부와,

상기 2개의 좌표축에 대해 기울어져 신장되고, 또한 상기 제1 빔부와 교차하는 빔이 서로 등간격으로 복수 배열된 제2 빔부를 갖고,

상기 지지 프레임으로 둘러싸인 영역 내에 상기 감광막에 포개어 노광하기 위한 4개의 단위 노광 영역이 설정되어, 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개었을 때에 임의의 위치에 있어서 적어도 2개의 상기 단위 노광 영역의 상기 박막이 존재하도록 한 마스크를 이용하고,

상기 감광막에 대해 상기 마스크의 패턴을 노광하는 공정에 있어서,

상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 조사 공정과,

상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 이동시키는 이동 공정을 반복하여 행하고, 상기 감광막에 상기 마스크의 4개의 상기 단위 노광 영역을 포개어 노광하는 반도체 장치의 제조 방법.