JP2005108867A - 露光マスクおよび電子ビーム露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 露光装置で使用される露光用マスクの薄膜部がウエハに接着され、マスク薄膜部が破損することを防止する。
【解決手段】 露光マスク30を、露光パターンに対応する開口33を有する薄膜部32のウエハ対向面に、薄膜部32とウエハ40との接触を防ぐメカニカルストッパ35を備えて構成する。
【選択図】 図6
【解決手段】 露光マスク30を、露光パターンに対応する開口33を有する薄膜部32のウエハ対向面に、薄膜部32とウエハ40との接触を防ぐメカニカルストッパ35を備えて構成する。
【選択図】 図6
Description
本発明は、半導体集積回路などの製作工程で使用される微細パターンを露光する露光装置で使用される露光マスクに関し、特に露光パターンに対応する開口を有するマスクを半導体ウエハなどの試料の表面に近接して配置し、マスクに電子ビームを照射して開口を通過した電子ビームで露光を行う電子ビーム近接露光装置で使用される露光マスクに関する。
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やX線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子ビーム近接露光装置が開示されている(例えば特許文献1、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献2)。
図1は、特許文献1に開示された電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、従来の電子ビーム近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子光学鏡筒(カラム)10内には、電子ビーム15を発生する電子ビーム源14と整形アパーチャ16と電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ18とを有する電子銃12、対となる主偏向器22、24と、対となる副偏向器51、52とを含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段21と、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30と、静電チャック44と、XYステージ46とから構成される。
露光用のマスク30は、図2に示すように、厚い外縁部34内の中央に開口の形成された薄膜部32を有しており、薄膜部32には露光するパターンに対応する開口33が設けられている。そして、静電チャック44に吸着されたウエハ40に近接するように(露光用のマスク30とウエハ40とのギャップが、例えば50μmとなるように)配置して、マスク30に垂直に電子ビームを照射することにより、マスクの開口33を通過した電子ビームを試料40の表面のレジスト層42に照射する。
走査手段21中の主偏向器22、24は、図3に示すように電子ビーム15が露光用のマスク30の薄膜部32の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク30のマスクパターンがウエハ40上のレジスト層42に等倍転写される。
また、走査手段21中の副偏向器51、52は、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御(傾き補正)する。いま図4に示されるように電子ビーム15の露光用のマスク30への入射角度をα、露光用のマスク30とウエハ40とのギャップをGとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
δ=G・tanα
で表される。
δ=G・tanα
で表される。
図4上でマスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。したがって、露光用のマスク30に例えば図5(A)に示されるようなマスク歪みがある場合には、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて電子ビームの傾き制御を行うことにより、図5(B)に示されるようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンが転写される。
XYステージ46は、静電チャック44に吸着されたウエハ40を水平の直交2軸方向に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了する毎にウエハ40を所定量移動させ、これにより1枚のウエハ40に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。
回路パターンを微細化するためには、マスク30の開口33の線幅を狭くする必要がある。そして、この狭い線幅の開口33に電子ビーム15を通過させて微細化されたパターンを精度良く整形させるには、マスク薄膜部32が非常に薄く形成されることが要求される。
また、露光装置のスループットを上げるためには、できるだけ大きなパターン(例えば1ダイ分)を同じマスクで露光する必要があるため、マスク薄膜部32の面積は大きく形成されることが要求される。
したがって、マスク薄膜部32は薄くかつ大きく形成されることが要求され、自重による微少なたわみが生じることとなる。
また、露光装置のスループットを上げるためには、できるだけ大きなパターン(例えば1ダイ分)を同じマスクで露光する必要があるため、マスク薄膜部32の面積は大きく形成されることが要求される。
したがって、マスク薄膜部32は薄くかつ大きく形成されることが要求され、自重による微少なたわみが生じることとなる。
ここで、上述のような近接露光方式の電子ビーム露光装置では、マスク30とウエハ40とが非常に近接して配置され、マスク30とウエハ40の間には、電子ビーム15の照射によってウエハ40に蓄積された電荷によるクーロン力や、マスク30とウエハ40間の分子間力などの、様々な吸引力が作用している。したがって、上述のマスク薄膜部32のたわみのためにウエハ40と更に接近することによって前記吸引力が強力に作用すると、マスク薄膜部32がウエハ40に面接着してしまい、最悪の場合にはマスク薄膜部32が破損される恐れがある。
上記問題点を鑑みて、本発明は、露光装置で使用される露光用マスクの薄膜部がウエハに面接着することを防止し、マスク薄膜部の破損を防止することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の露光マスクは、マスク薄膜部のウエハとの対向面にメカニカルストッパを備える。
すなわち、本発明の露光マスクは、ウエハに露光するパターンに対応する開口を有する薄膜部と、薄膜部のウエハとの対向面に設けられ、薄膜部の前記対向面がウエハに所定距離内に接近したときウエハに接触し、薄膜部とウエハとの接触を防ぐメカニカルストッパとを備える。
すなわち、本発明の露光マスクは、ウエハに露光するパターンに対応する開口を有する薄膜部と、薄膜部のウエハとの対向面に設けられ、薄膜部の前記対向面がウエハに所定距離内に接近したときウエハに接触し、薄膜部とウエハとの接触を防ぐメカニカルストッパとを備える。
薄膜部に設けるメカニカルストッパは、マスク薄膜部のウエハとの対向面に突起部を設けることにより実現することが可能である。
また、このようなメカニカルストッパ(突起部)を導電性材料で形成すれば、露光マスクとウエハとの導通を検出して、メカニカルストッパがウエハに接触しているか否かを判定することが可能となる。
そのために、本発明の電子ビーム露光装置は、露光マスクとウエハとの導通状態を検出する導通検出器を備える。
上記のように、本発明の露光マスクは、マスク薄膜部のウエハとの対向面にメカニカルストッパを備えるので、薄膜部の前記対向面がウエハに所定距離内に接近したとき、薄膜部の前記対向面がウエハに接触する前に、メカニカルストッパがウエハに点接触して、マスク薄膜部とウエハが直接接触して面接着することを防止する。
メカニカルストッパとウエハとの接触面積は、マスク薄膜部とウエハと接触面積に比して非常に小さいので、メカニカルストッパとウエハ間の吸引力は、マスク薄膜部とウエハ間の吸引力よりも小さい。
したがって本発明の露光マスクによって、ウエハに接着したマスクを離す際に生じるマスク薄膜部の脱落などの破損を防止することができる。
したがって本発明の露光マスクによって、ウエハに接着したマスクを離す際に生じるマスク薄膜部の脱落などの破損を防止することができる。
また、マスク薄膜部とウエハとの間にメカニカルストッパが介在することにより、薄膜部の前記対向面がウエハに所定距離以上に接近することを防止し、マスク薄膜部とウエハとが近接することによる両者間の吸引力の増大を防止する。これにより、ウエハに接近したマスクを引き離すために要する力を小さくする。
また、このようなメカニカルストッパを導電性材料で形成し、電子ビーム露光装置にて露光マスクとウエハとの導通検出を行うことにより、メカニカルストッパがウエハに点接触していることを、即座に検出することが可能となる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る露光マスクについて説明を行う。なお、本発明は電子ビーム露光装置に使用される露光マスクであればどのようなものにも適用可能であるが、特に近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクに適している。
図6は、本発明に係る露光マスクの説明図である。図6(A)の上面図に示すように、露光マスク30は比較的厚手の外縁部34に囲まれる薄膜部32を有しており、この薄膜部32は、試料であるウエハに露光する露光パターンに対応する開口33と、メカニカルストッパとしての機能を果たす突起部35を備えている。
この突起部35は、図6(B)の側断面図に示すように薄膜部32のウエハとの対向面に、開口33を避けて設けられる。このような突起部35は、様々な方法によって実現することが可能であるが、特に薄膜部32及び開口33をドライエッチング等の手法によってマスク30に形成した後に、集束イオンビームアシスト蒸着法により薄膜部30のウエハ対向面に炭素膜や酸化シリコン膜を堆積することにより形成することが好適である。
いま、上述したように薄膜部32がたわみ、ウエハ40に接近したとする。この様子を図7(A)に示す。マスク30の薄膜部32とウエハ40との間には、ウエハ40に照射され蓄積した電荷によるクーロン力等の様々な吸引力が作用している。
この吸引力は、薄膜部32とウエハ40との間隔が小さくなる程強く作用するため、薄膜部32がある程度以上接近すると、この吸引力によってウエハ40にさらに引き寄せされて、図7(B)に示すようにウエハ40に接着されるに至る。
この吸引力は、薄膜部32とウエハ40との間隔が小さくなる程強く作用するため、薄膜部32がある程度以上接近すると、この吸引力によってウエハ40にさらに引き寄せされて、図7(B)に示すようにウエハ40に接着されるに至る。
このように薄膜部32とウエハ40とが接着されると、両者は比較的大きな接着面積で面接着される。したがって、薄膜部32とウエハ40との間には強い接着力が働き、このまま薄膜部32をウエハ40から引き離そうとすれば、薄膜部32が脱落しマスク30が破損してしまう。
本発明の露光マスク30では、図7(C)に示すように薄膜部32のウエハ40との対向面に突起部35を備えているので、薄膜部32がウエハ40に引き寄せされても、薄膜部32のウエハ対向面がウエハ40に至るより先に、突起部35がウエハ40に接触して、薄膜部32とウエハ40とが面接着することを防止する。
このとき突起部35とウエハ40との接触点にも、薄膜部32とウエハ40との間に作用する吸引力と同種の力が働くが、接触点の接触面積が小さいので作用する吸引力の総量が小さい。したがって薄膜部32をウエハ40から引き離しても、薄膜部32が脱落することはない。
また、薄膜部32とウエハ40との間隔は、介在する突起部35によって、突起部35の所定の高さ(例えば10μm)以上に保たれるため、薄膜部32とウエハ40との接近によって両者間に働く吸引力が極度に強くなることが防止される。
また、薄膜部32とウエハ40との間隔は、介在する突起部35によって、突起部35の所定の高さ(例えば10μm)以上に保たれるため、薄膜部32とウエハ40との接近によって両者間に働く吸引力が極度に強くなることが防止される。
なお、このように突起部35は、薄膜部32とウエハ40との間に作用する吸引力に打ち勝って薄膜部32を支持する機能を果たす。したがって突起部35は、設置点が面をなすように少なくとも3箇所に設けて、薄膜部32の支持点を面とすることが好適である。
ところで、上述のような薄膜部を有する露光マスクには、薄膜部の機械的強度を高めるために、薄膜部を支持する梁部(ストラット)を設ける露光マスクもある。その構造を図8に示す。
図8(A)は、梁部が設けられた露光マスクの上面図であり、図8(B)はその側面図であり、図8(C)は斜視図である。図示するとおり、露光マスク30の薄膜部32には、ウエハ対向面の反対側の面に薄膜部32を張架するように支持する梁37が形成され、薄膜部32の薄膜は梁37により相互に分離されている。
このような梁37付近には、開口33が無く機械的強度も高い。したがって、近本発明に係る露光マスクのメカニカルストッパ(突起部)を設ける露光マスク面上位置としては、梁37が形成される位置が好適である。
このように、露光マスクに上記のような梁構造を設けられる際には、前述のメカニカルストッパ(突起部)35を、薄膜部34のウエハ対向面の、梁37が形成される露光マスク30面上位置に設けるのが好ましい(図9参照)。
このように、露光マスクに上記のような梁構造を設けられる際には、前述のメカニカルストッパ(突起部)35を、薄膜部34のウエハ対向面の、梁37が形成される露光マスク30面上位置に設けるのが好ましい(図9参照)。
また、上述のように突起部35としては、導電性材料である炭素や、絶縁性材料である酸化シリコン等の種々の電気的性質の材料で形成することが可能である。突起部35を導電性材料で形成することにより、突起部35とウエハ40との接触の有無をマスク30とウエハ40の導通チェックで検出することが可能となる。
図10は、突起部35とウエハ40との接触検出機能を備える電子ビーム近接露光装置の構成図である。電子ビーム近接露光装置の構成は、図1に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表し説明を省略する。
図示するように、電子ビーム近接露光装置1のカラム10には、電子ビーム15を発生する電子銃14、電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ18、主偏向器20、および副偏向器50が設けられている。
図示するように、電子ビーム近接露光装置1のカラム10には、電子ビーム15を発生する電子銃14、電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ18、主偏向器20、および副偏向器50が設けられている。
また、電子ビーム近接露光装置1のチャンバ8には、薄膜部32のマスク対向面にメカニカルストッパである突起部35が形成されたマスク30が設けられ、ウエハ40は露光面にレジスト層42が塗布されて、XYステージ46上に設けられたウエハチャック44に保持されている。
さらに、電子ビーム近接露光装置1は、マスク30とウエハ40との導通を検出する導通検出器60を備えている。
前述の通り、突起部35は導電性材料で形成されるので、ウエハ30及びレジスト層42の材質に導電性材料が使用されている場合には、突起部35とレジスト層42とが接触によってマスク30とウエハ40とが導通する。電子ビーム近接露光装置1は、前記の導通検出器60によってマスク30とウエハ40との導通を検出することにより、突起部35とウエハ40との接触の有無を検出する。
前述の通り、突起部35は導電性材料で形成されるので、ウエハ30及びレジスト層42の材質に導電性材料が使用されている場合には、突起部35とレジスト層42とが接触によってマスク30とウエハ40とが導通する。電子ビーム近接露光装置1は、前記の導通検出器60によってマスク30とウエハ40との導通を検出することにより、突起部35とウエハ40との接触の有無を検出する。
上述の電子ビーム近接露光装置の接触検出機能により、突起部35とウエハ40との接触の有無を検出するためには、突起部35が導電性材料で形成されることが好適であるが、突起部35を、酸化シリコンのような絶縁性材料を突起形状に堆積した後に、CVD法やスパッタリングによりシリコン膜や金属膜などの導電性膜をシーリングすることにより、突起部35の接触点とマスク30とが導通するように形成してもよい。
1…電子ビーム近接露光装置
8…チャンバ
10…電子光学鏡筒(カラム)
12…電子銃
15…電子ビーム
21…走査手段
30…露光マスク
32…薄膜部
33…開口
34…外縁部
35…突起部
40…ウエハ
42…レジスト層
8…チャンバ
10…電子光学鏡筒(カラム)
12…電子銃
15…電子ビーム
21…走査手段
30…露光マスク
32…薄膜部
33…開口
34…外縁部
35…突起部
40…ウエハ
42…レジスト層
Claims (6)
- ウエハに露光するパターンに対応する開口を有する薄膜部と、
前記薄膜部の前記ウエハとの対向面に設けられ、前記薄膜部の前記対向面が前記ウエハに所定距離内に接近したとき前記ウエハに接触し、前記薄膜部と前記ウエハとの接触を防ぐメカニカルストッパと、を備えることを特徴とする電子ビーム露光用の露光マスク。 - 前記メカニカルストッパは、導電性材料で形成される突起部であることを特徴とする請求項1に記載の露光マスク。
- 前記薄膜部には、前記ウエハと対向しない面に前記薄膜部を支持する梁が形成され、
前記メカニカルストッパは、前記薄膜部の前記ウエハとの対向面の、前記梁が形成される前記露光マスク面上位置に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の露光マスク。 - 前記露光マスクは、前記ウエハに近接して設けられる電子ビーム近接露光用マスクであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光マスク。
- 請求項2に記載の露光マスクに、電子ビームを照射して、前記露光マスクを通過する前記電子ビームで前記ウエハの表面にパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記露光マスクと前記ウエハとの導通を検出する導通検出器を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。 - 前記露光マスクは前記ウエハに近接して設けられることを特徴とする請求項5に記載の電子ビーム露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003335867A JP2005108867A (ja) | 2003-09-26 | 2003-09-26 | 露光マスクおよび電子ビーム露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005108867A true JP2005108867A (ja) | 2005-04-21 |
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ID=34532175
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Country Status (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015079765A (ja) * | 2014-12-16 | 2015-04-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
JP2016027600A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-02-18 | 内海 孝雄 | 低エネルギー電子ビームリソグラフィ |
US9543111B2 (en) | 2011-01-31 | 2017-01-10 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device |
-
2003
- 2003-09-26 JP JP2003335867A patent/JP2005108867A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016027600A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-02-18 | 内海 孝雄 | 低エネルギー電子ビームリソグラフィ |
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