JP2006135046A - Mask and exposure method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance stiffness in an entire mask. <P>SOLUTION: The mask comprises a membrane 17 in which an exposure pattern is formed for each of a plurality of prescribed regions, and a support beam 19 for supporting the membrane 17 for each prescribed region while the membrane 17 is surrounded. In a partial region in the plurality of prescribed regions of the membrane 17, the exposure pattern and a mask alignment mark 20 are formed. The region in which the exposure pattern and the mask alignment mark 20 are formed is set without providing a region exclusive for the mask alignment mark 20 surrounded by the support beam 19, thus reducing the area of the membrane 17 as compared with the region exclusive for the mask alignment mark 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マスク及び露光方法に係り、半導体装置製造プロセス等、基板上にパタン形状を転写するリソグラフィプロセスのうち、特に、電子線等の荷電粒子線を用いるリソグラフィにおいて使用されるパタン転写用マスクに関するものである。   The present invention relates to a mask and an exposure method, and more particularly to a pattern transfer mask used in lithography using a charged particle beam such as an electron beam among lithography processes for transferring a pattern shape onto a substrate, such as a semiconductor device manufacturing process. It is about.

近年、半導体装置などの製造においては装置構造の微細化が進むに伴い、従来の光を用いたリソグラフィ技術ではパタン形成が困難な状況となりつつあるため、光に代わる光源を用いたリソグラフィ技術が開発されている。電子線などの荷電粒子線を光源としマスクを用いた一括転写型のリソグラフィ技術もこれらの新しいリソグラフィ技術のひとつであり、中でもＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる電子線縮小投影露光方式は現在注目を浴びる方式の一つである。   In recent years, with the progress of miniaturization of device structures in the manufacture of semiconductor devices and the like, it has become difficult to form patterns with conventional lithography technology using light, so lithography technology using a light source instead of light has been developed. Has been. One of these new lithography technologies is a batch transfer type lithography technology using a charged particle beam such as an electron beam as a light source and a mask. Among them, an electron projection reduction exposure method called EPL (Electron Projection Lithography) is currently attracting attention. It is one of the ways to bathe.

図５は、ステンシルマスクの一部を示す図である。
上述したＥＰＬに用いるマスクは、図５に示すように、シリコンなどを２μｍ乃至それ以下の薄板化したものであるメンブレン２に、電子ビーム１を透過させるための開口部３を設けたもの（ステンシルマスク）を用いる。ステンシルマスクに照射された電子ビーム１は、開口部３では、電子ビーム４で示すようにそのまま透過し、非開口部は電子ビーム５で示すようにメンブレン２により散乱される。 FIG. 5 is a view showing a part of the stencil mask.
As shown in FIG. 5, the mask used for the EPL described above is a membrane 2 made of silicon or the like having a thickness of 2 μm or less and provided with an opening 3 for transmitting the electron beam 1 (stencil). Mask). The electron beam 1 irradiated to the stencil mask passes through the opening 3 as it is as indicated by the electron beam 4, and the non-opening is scattered by the membrane 2 as indicated by the electron beam 5.

図６は、ＥＰＬの原理を説明するための概念図である。
ステンシルマスク１０に設けられる開口部３は所望の露光パタン形状に対応したものである。ステンシルマスク１０に照射された電子ビーム１は、開口部３ではそのまま透過し、非開口部はメンブレン２により散乱される。メンブレン２で散乱された電子ビームは、散乱電子ビーム５となってマスク像をウェハ９面へ投影する投影レンズ６等で構成される投影光学系内のクロスオーバー面（電子線収束面）近傍に設けられた絞りとなる制限アパーチャ７によってそのほとんどが遮断され、ウェハ９面ではマスク１０の開口部３を透過した電子ビームは、非散乱電子ビーム４となって、非散乱電子ビーム４のみでパタンをウェハ９面上に塗布されたレジスト８に結像させる。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the principle of EPL.
The opening 3 provided in the stencil mask 10 corresponds to a desired exposure pattern shape. The electron beam 1 irradiated to the stencil mask 10 is transmitted through the opening 3 as it is, and the non-opening is scattered by the membrane 2. The electron beam scattered by the membrane 2 becomes a scattered electron beam 5 in the vicinity of a crossover surface (electron beam converging surface) in a projection optical system including a projection lens 6 that projects a mask image onto the surface of the wafer 9. Most of the aperture is blocked by the provided limiting aperture 7, and the electron beam transmitted through the opening 3 of the mask 10 on the surface of the wafer 9 becomes a non-scattered electron beam 4. Is imaged on the resist 8 coated on the surface of the wafer 9.

図７は、連続メンブレンマスクの一部を示す図である。
ＥＰＬに用いるマスクとしては上述のステンシルタイプの他にも図７に示す連続メンブレンと呼ばれるタイプのものもある。連続メンブレンマスクは、照射される電子ビーム１の散乱が比較的小さいメンブレン１３と、電子ビーム１の散乱が大きい散乱体１２の二層を含む多層構造になっており、パタン部１１のみ散乱体１２を除去したマスクとなっている。パタン部１１を完全な開口とするステンシルタイプのマスクに比べ、パタン部１１を透過する電子ビーム１のエネルギー損失がある点や、パタン部１１と非パタン部となる散乱体１２のコントラストが低下するなどの不利な点もあるが、完全な開口を設けないことにより機械的強度が高まると同時にパタンの歪みが低減される点やドーナツ状パタンが脱落する問題を回避できるなどの利点がある。ここでも、連続メンブレンマスクに照射された電子ビーム１は、パタン部１１では、電子ビーム１４で示すように透過し、非パタン部では電子ビーム１５で示すように散乱体１２により散乱される。 FIG. 7 shows a part of the continuous membrane mask.
As a mask used for EPL, in addition to the stencil type described above, there is a type called a continuous membrane shown in FIG. The continuous membrane mask has a multilayer structure including two layers of a membrane 13 with relatively small scattering of the irradiated electron beam 1 and a scatterer 12 with large scattering of the electron beam 1, and only the pattern portion 11 has the scatterer 12. The mask has been removed. Compared with a stencil-type mask in which the pattern part 11 is a complete opening, there is an energy loss of the electron beam 1 that passes through the pattern part 11 and the contrast of the scatterer 12 that is the pattern part 11 and the non-pattern part is reduced. However, there is an advantage that, by not providing a complete opening, the mechanical strength is increased and at the same time the distortion of the pattern is reduced and the problem that the donut-shaped pattern falls off can be avoided. Also here, the electron beam 1 irradiated to the continuous membrane mask is transmitted through the pattern portion 11 as shown by the electron beam 14 and scattered by the scatterer 12 as shown by the electron beam 15 in the non-pattern portion.

図８は、ステンシルマスクの構成を示す図である。
図８（ａ）に示すように、ステンシルマスク１０は、基板１６を用いて、通常、２面形成される。そして、図８（ｂ）に示すように、マスクメンブレン１７は一般的に厚さが数μｍ乃至はそれ以下のシリコン膜や、あるいはその他の材料であっても機械的強度が大変に弱いものを用いるため、マスク全体の機械的強度を保つために支持梁１９を格子状に配置した形となっている。図８（ｃ）ではマスクの断面図を示し、基板１６の支持基盤部１８と支持梁１９とによりメンブレン１７を支持している。メンブレン領域が基板１６外縁と最も近い部分での保持基板の最小幅３６は、従来型マスクでおよそ１１ｍｍとなる。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the stencil mask.
As shown in FIG. 8A, the stencil mask 10 is usually formed in two faces using a substrate 16. As shown in FIG. 8B, the mask membrane 17 is generally a silicon film having a thickness of several μm or less, or other material, but having a very low mechanical strength. Therefore, in order to maintain the mechanical strength of the entire mask, the support beams 19 are arranged in a lattice shape. FIG. 8C shows a sectional view of the mask, and the membrane 17 is supported by the support base portion 18 and the support beam 19 of the substrate 16. The minimum width 36 of the holding substrate in the portion where the membrane region is closest to the outer edge of the substrate 16 is about 11 mm in the conventional mask.

図９は、マスクパタンの投影概念図である。
図９に示すように、支持梁１９で囲まれた領域は、１つのサブフィールドと呼ばれる小領域である。サブフィールドには、若干小さくした露光パタン領域２１にパタンとなる開口部３を形成する。この支持梁１９となる部分は露光マスクとして用いることが出来ないため、ＥＰＬマスクにおいて露光パタンはサブフィールド毎に分割した上で、かかるサブフィールドに対応する各メンブレン１７に形成される。すなわち、支持梁１９で囲まれるメンブレン１７がそれぞれ個々のサブフィールドに対応しており、露光パタンはこれらサブフィールド単位で分割し、マスク上にはサブフィールド毎に離散させて露光パタンを形成する。ＥＰＬ露光においては個々のメンブレン毎に電子線を照射し、ウェハ上にマスクパタン像を投影していく。 FIG. 9 is a conceptual diagram of mask pattern projection.
As shown in FIG. 9, the area surrounded by the support beam 19 is a small area called one subfield. In the subfield, an opening 3 serving as a pattern is formed in a slightly smaller exposure pattern region 21. Since the portion to be the support beam 19 cannot be used as an exposure mask, the exposure pattern in the EPL mask is divided into subfields and formed on each membrane 17 corresponding to the subfield. That is, the membranes 17 surrounded by the support beams 19 correspond to the respective subfields, and the exposure pattern is divided in units of these subfields, and the exposure pattern is formed discretely for each subfield on the mask. In EPL exposure, each membrane is irradiated with an electron beam, and a mask pattern image is projected onto the wafer.

図１０は、ＥＰＬ露光装置の電子光学系概念図である。
電子銃３０から照射された電子ビームをコンデンサレンズ３１を通過させ、マスク１０より上にある偏向器３２を用いて、マスク１０上での電子ビームの照射位置を変えることでマスク１０上の照射サブフィールドを選択し、マスク１０より下側にある偏向器３２を用いて選択されたサブフィールドパタンを投影レンズ６、制限アパーチャ７を介してウェハ９上の所望の位置へ照射することが出来るようになっている。実際の露光に際しては、これら偏向器３２およびマスクステージ３３、ウェハステージ３４それぞれの動きを調節し、マスク１０上で離散的に分割された各サブフィールドパタンが、図９に示したように、照射サブフィールド３５がつなぎ合わされ、ウェハ９上では元の設計パタンと同様の繋ぎ合わさったパタンとなる様に順に照射し、露光パタンを形成していく。 FIG. 10 is a conceptual diagram of an electron optical system of the EPL exposure apparatus.
The electron beam irradiated from the electron gun 30 passes through the condenser lens 31, and the irradiation position on the mask 10 is changed by changing the irradiation position of the electron beam on the mask 10 using the deflector 32 above the mask 10. A field is selected, and a subfield pattern selected using the deflector 32 below the mask 10 can be irradiated to a desired position on the wafer 9 via the projection lens 6 and the limiting aperture 7. It has become. In actual exposure, the movements of the deflector 32, the mask stage 33, and the wafer stage 34 are adjusted, and the subfield patterns divided on the mask 10 are irradiated as shown in FIG. The subfields 35 are connected to each other, and the wafer 9 is irradiated in order so as to have the connected pattern similar to the original design pattern, thereby forming an exposure pattern.

図１１は、アライメントマークが挿入された従来のＥＰＬマスクを説明するための図である。
図１１に示すように、マスク１０には、マスク１０を露光装置のマスクステージ上に設置した後に、その位置を調整するためのアライメントマーク２０が挿入されており、ＥＰＬ用マスク１０では格子状に配置された支持梁１９によって支持されたメンブレンに構成されるサブフィールドの最外周全周にアライメントマーク２０挿入のためのメンブレン２３による領域が用意されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１２４１１４号公報 FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional EPL mask having an alignment mark inserted therein.
As shown in FIG. 11, after the mask 10 is placed on the mask stage of the exposure apparatus, an alignment mark 20 for adjusting the position is inserted into the mask 10, and the EPL mask 10 has a lattice shape. A region by the membrane 23 for inserting the alignment mark 20 is prepared on the entire outermost circumference of the subfield constituted by the membrane supported by the arranged support beam 19 (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-124114 A

図１１で説明したように、マスク１０には、マスク１０を露光装置のマスクステージ上に設置した後にその位置を調整するためのアライメントマーク２０が、最外周に位置するアライメントマーク２０専用に支持梁１９で囲われたメンブレン２３領域に、全周わたって挿入されている。すなわち、従来のＥＰＬ用マスクでは、左右それぞれのマスク領域において、各々の最外周に露光に用いるのとは別にアライメントマーク挿入用のメンブレンが用意されている。   As described with reference to FIG. 11, the alignment mark 20 for adjusting the position of the mask 10 after the mask 10 is placed on the mask stage of the exposure apparatus is used as a support beam exclusively for the alignment mark 20 located on the outermost periphery. It is inserted in the membrane 23 region surrounded by 19 over the entire circumference. That is, in the conventional EPL mask, a membrane for inserting an alignment mark is prepared separately from the outermost outer periphery in each of the left and right mask regions.

ＥＰＬをはじめとする荷電粒子線を用いたリソグラフィ技術で用いられるマスクではメンブレンを用いるものが多いが、メンブレンは機械的強度が非常に低いためこれらのマスクでは基板やフレームなどを用いてメンブレンを支持する構造を持っていることは上述した通りである。また、現在、サブフィールド毎にパタンを分割し、離散的にこれらのパタンを配置したマスクは、現在の代表的なＥＰＬ露光システムにおいてサブフィールドの大きさがマスク上１ｍｍ四方（ウェハ上では、１／４に縮小され、転写サイズは２５０μｍ四方となる）となっている。   Many masks used in lithography technology using charged particle beams such as EPL use membranes, but since membranes have very low mechanical strength, these masks support the membrane using a substrate or frame. As described above, the structure has the following structure. At present, a mask in which a pattern is divided for each subfield and these patterns are discretely arranged has a size of 1 mm square on the mask (1 on the wafer) in the current typical EPL exposure system. / 4 and the transfer size is 250 μm square).

ここで、メンブレンの機械的強度が非常に低いため、マスク全体の剛性が弱くなり、露光パタンの位置精度にも直接影響を与えるといった問題がある。   Here, since the mechanical strength of the membrane is very low, there is a problem that the rigidity of the entire mask becomes weak and directly affects the position accuracy of the exposure pattern.

ここで、これらの構造を含めマスク全体の剛性を高めることは露光パタンの位置精度にも直接影響を与えるため、露光精度の向上において重要である。その対策の一つとして機械的強度の低いメンブレン領域そのものを小さくすることは有効な手段であると考えられる。   Here, increasing the rigidity of the entire mask including these structures directly affects the positional accuracy of the exposure pattern, and thus is important in improving the exposure accuracy. As one of the countermeasures, it is considered effective to reduce the membrane area itself having low mechanical strength.

例えば、ＥＰＬ技術に用いるマスクでは、マスクアライメントなどに用いるマークを挿入するための領域が用意されており、これらの領域を小さくすることは、マスク全体でのメンブレンの領域を小さくすることができるため、マスクの剛性を高めるのに有効であると考えられる。しかし、単純にマスクアライメントマーク用のメンブレンを小さくすることには以下の問題がある。ＥＰＬでは照射する電子ビームのエネルギーが高いためメンブレン化された部分にしか照射することが出来ない。支持基板や支持梁などのメンブレン化されていない部分に電子ビームが照射されると、電子ビームからそれらの部材に与えられるエネルギーが大きく急激に高温になることからマスクが破損する恐れがあるためである。また、ＥＰＬ露光装置ではマスク上に照射する電子ビームの照射領域（矩形）の大きさを任意に変化させることができない。このため、単純にマスクアライメントマークを挿入するメンブレンのみを小さくすることはできない。   For example, in the mask used for the EPL technique, regions for inserting marks used for mask alignment and the like are prepared, and reducing these regions can reduce the membrane region in the entire mask. It is considered effective to increase the rigidity of the mask. However, simply reducing the membrane for the mask alignment mark has the following problems. In EPL, since the energy of the electron beam to irradiate is high, it is possible to irradiate only the portion formed into a membrane. If an electron beam is irradiated on a non-membrane part such as a support substrate or a support beam, the energy given to those members from the electron beam is greatly increased to a high temperature and the mask may be damaged. is there. In addition, the EPL exposure apparatus cannot arbitrarily change the size of the irradiation region (rectangle) of the electron beam irradiated on the mask. For this reason, it is not possible to simply reduce the membrane into which the mask alignment mark is inserted.

さらに、上述したように、現在の代表的なＥＰＬ露光システムにおいてサブフィールドの大きさがマスク上１ｍｍ四方（ウェハ上では、１／４に縮小され、転写サイズは２５０μｍ四方となる）となっているが、このサブフィールドの大きさは今後更に大きくされる可能性がある。一度に投影露光出来る領域であるサブフィールド、すなわちマスク上のメンブレンの寸法を大きくすることは、露光装置の処理能力を向上させる上で有効な手段であるからである。ここで、将来的にメンブレンの寸法を現在のマスク上１ｍｍ四方から拡大する場合には、マスクアライメントマークを挿入するためのメンブレンの面積も増大することになり、マスクの剛性はさらに低下する方向に進むといった問題がある。   Further, as described above, in the current typical EPL exposure system, the size of the subfield is 1 mm square on the mask (on the wafer, it is reduced to 1/4 and the transfer size is 250 μm square). However, the size of this subfield may be further increased in the future. This is because increasing the size of the subfield, ie, the membrane on the mask, which can be projected and exposed at a time, is an effective means for improving the processing capability of the exposure apparatus. Here, if the dimensions of the membrane are expanded from 1 mm square on the current mask in the future, the area of the membrane for inserting the mask alignment mark will also increase, and the rigidity of the mask will further decrease. There is a problem of going forward.

本発明は、上述した問題点を克服し、マスク全体の剛性を高めることを目的とする。   An object of the present invention is to overcome the above-described problems and increase the rigidity of the entire mask.

本発明のマスクは、
露光パタンが複数の所定の領域毎に形成された薄膜と、
前記薄膜を前記所定の領域毎に囲うように支持する支持梁と、
を備え、
前記薄膜の複数の所定の領域の一部の領域に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成されたことを特徴とする。 The mask of the present invention is
A thin film in which an exposure pattern is formed for each of a plurality of predetermined regions;
A support beam for supporting the thin film so as to surround the predetermined region;
With
The exposure pattern and an alignment mark are formed in a partial area of the plurality of predetermined areas of the thin film.

前記支持梁で囲まれた位置合わせマーク専用の領域を設けずに、前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された領域にすることにより、位置合わせマーク専用の領域よりも薄膜の面積を小さくすることができる。   The area of the thin film is made smaller than the area dedicated to the alignment mark by providing the area where the exposure pattern and the alignment mark are formed without providing the area dedicated to the alignment mark surrounded by the support beam. be able to.

さらに、前記複数の所定の領域において、最外周に位置する領域の少なくとも一部に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成されたことを特徴とする。   Furthermore, in the plurality of predetermined regions, the exposure pattern and the alignment mark are formed in at least a part of a region located on the outermost periphery.

最外周に位置する領域の少なくとも一部に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成されたことにより、位置合わせマーク専用の領域よりも薄膜の面積を小さくすることができることに加え、従来技術のように、最外周全周に位置合わせマークを形成しない場合でも構わない。最外周に位置する領域の一部に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された場合には、さらに、薄膜の面積を小さくすることができる。   Since the exposure pattern and the alignment mark are formed in at least a part of the region located on the outermost periphery, the area of the thin film can be made smaller than the region dedicated to the alignment mark, as in the prior art. In addition, the alignment mark may not be formed on the entire outer periphery. When the exposure pattern and the alignment mark are formed in a part of the region located on the outermost periphery, the area of the thin film can be further reduced.

さらに、前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された領域が、他の領域より大きな面積で前記支持梁に囲まれていることを特徴とする。   Furthermore, a region where the exposure pattern and the alignment mark are formed is surrounded by the support beam with a larger area than other regions.

前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された領域が、通常のサブフィールド領域となる他の領域より大きな面積で前記支持梁に囲まれていることにより、位置合わせマークの領域を通常のサブフィールド領域と同じ大きくにする必要がないため、位置合わせマークの領域を小さくすることができる。   The region where the exposure pattern and the alignment mark are formed is surrounded by the support beam with a larger area than the other region which becomes the normal subfield region, so that the region of the alignment mark is changed to the normal subfield. Since the area does not need to be as large as the area, the area of the alignment mark can be reduced.

本発明の露光方法は、
露光パタンと位置合わせマークとが形成されたサブフィールドを照射して、照射された露光パタンと位置合わせマークとのうち、前記位置合わせマークを用いてマスクのアライメントを行なうアライメント工程と、
露光パタンと位置合わせマークとが形成されたサブフィールドの前記露光パタンが形成された領域を照射して、照射された前記露光パタンを用いて基板にパタンを露光する露光工程と、
を備えたことを特徴とする。 The exposure method of the present invention comprises:
An alignment step of irradiating a subfield in which an exposure pattern and an alignment mark are formed, and performing mask alignment using the alignment mark among the irradiated exposure pattern and the alignment mark;
An exposure step of irradiating a region where the exposure pattern is formed in a subfield where an exposure pattern and an alignment mark are formed, and exposing the pattern to the substrate using the irradiated exposure pattern;
It is provided with.

マスクのアライメントを行なう場合には、照射された露光パタンと位置合わせマークとのうち、前記位置合わせマークを用いればよく、基板にパタンを露光する場合には、位置合わせマークを照射せずに、露光パタンが形成された領域だけを照射するようにして、露光することにより、位置合わせマークを基板に露光しないようにしながら露光パタンと位置合わせマークとが形成されたサブフィールドを形成することができる。   When performing alignment of the mask, it is only necessary to use the alignment mark among the irradiated exposure pattern and alignment mark, and when exposing the pattern to the substrate, without irradiating the alignment mark, By irradiating only the region where the exposure pattern is formed and performing exposure, a subfield in which the exposure pattern and the alignment mark are formed can be formed without exposing the alignment mark to the substrate. .

以上説明したように、本発明によれば、機械的強度が非常に低い薄膜の面積を、位置合わせマーク専用の領域よりも小さくすることができるので、マスク全体での剛性を向上させることができる。また、メンブレンの寸法を現在のマスク上１ｍｍ四方から拡大する場合でも、位置合わせマークの大きさを大きくする必要が無いため、従来の手法よりさらに面積割合を小さくすることができる。   As described above, according to the present invention, since the area of the thin film having a very low mechanical strength can be made smaller than the area dedicated to the alignment mark, the rigidity of the entire mask can be improved. . Further, even when the dimensions of the membrane are expanded from 1 mm square on the current mask, the area ratio can be further reduced as compared with the conventional method because it is not necessary to increase the size of the alignment mark.

実施の形態１．
ＥＰＬに用いる従来のマスクでは格子状に配置されたメンブレン領域の最外周にある個々のメンブレンにマスクアライメント用のマークのみを配置している。すなわち露光パタンを挿入するメンブレンとは別に更にその外周にメンブレンを用意しそれらをレチクルアライメントマーク挿入のためだけに用いている。本実施の形態１では、露光パタンを挿入するメンブレンのうち最外周にあるものの面積を拡張し、本来のパタン投影露光ではビームが照射されないかかる拡張した領域にレチクルアライメントマーク等露光装置で計測するためのマーク挿入領域とすることを特徴とする。このことにより、メンブレン領域全体の面積を小さくすることが可能となり、マスク全体の構造的な剛性を高めることができる。
図１は、実施の形態１におけるマスクの構成を説明するための図である。
図１において、マスク１０は、格子状の支持梁１９によって、複数のサブフィールドに分割されると共にかかる領域に配置されるメンブレン１７を支持している。そして、複数のサブフィールドのうち、最外周のサブフィールドが位置する領域のみ外側に拡張するように、領域を拡大して支持梁１９に囲まれる。パタン露光用領域２６における支持梁１９に囲まれた領域では、メンブレン１７を照射する電子ビームが露光パタン領域２２を確実に照射するための余裕を持たせる領域として余白領域２１が周囲に用意されており、メンブレン１７と露光パタン領域２２とを合わせた領域が一つの領域となって、支持梁１９によって囲まれている。かかる領域にメンブレンが支持梁１９無しで配置される。マスクアライメントマーク領域２５となる最外周の領域では、さらに、マスクアライメントマーク２０を配置する拡張部分も含めて一つの領域となっていて、支持梁１９によって囲まれている。言い換えれば、マスクアライメントマーク２０と露光パタン領域２２との両方が、同一の連続したメンブレン領域上に配置され、支持梁１９によって囲まれた１つの領域を構成する。
本実施の形態ではメンブレンを従来の大きさから拡大し、そのことで新たに得られる露光パタン領域２２と余白領域２１以外の領域をマスクアライメントマーク２０ための領域として利用することを特徴としている。
図１に示すように、最外周のメンブレンのみを外側に拡大することで、最外周にマスクアライメントマーク２０を挿入するための領域を確保することが出来る。この領域にマスクアライメントマーク２０を必要に応じて挿入することにより、所望のマスクアライメントマーク２０を含んだＥＰＬ用マスクを作成することが出来る。 Embodiment 1 FIG.
In a conventional mask used for EPL, only mask alignment marks are arranged on individual membranes on the outermost periphery of the membrane region arranged in a lattice pattern. That is, in addition to the membrane for inserting the exposure pattern, a membrane is prepared on the outer periphery of the membrane and used only for inserting the reticle alignment mark. In the first embodiment, the area of the outermost membrane of the membrane into which the exposure pattern is inserted is expanded, and measurement is performed with an exposure apparatus such as a reticle alignment mark in such an expanded region where the original pattern projection exposure is not irradiated with the beam. It is characterized by a mark insertion region. As a result, the area of the entire membrane region can be reduced, and the structural rigidity of the entire mask can be increased.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a mask in the first embodiment.
In FIG. 1, a mask 10 supports a membrane 17 which is divided into a plurality of subfields and arranged in such a region by a lattice-like support beam 19. Then, the region is expanded and surrounded by the support beam 19 so that only the region where the outermost subfield is located among the plurality of subfields is expanded outward. In the area surrounded by the support beam 19 in the pattern exposure area 26, a blank area 21 is prepared around the area as an area for allowing the electron beam irradiating the membrane 17 to irradiate the exposure pattern area 22 with certainty. In other words, the combined area of the membrane 17 and the exposure pattern area 22 forms one area and is surrounded by the support beam 19. In this region, the membrane is arranged without the support beam 19. In the outermost peripheral region to be the mask alignment mark region 25, it is a single region including the extended portion where the mask alignment mark 20 is arranged, and is surrounded by the support beam 19. In other words, both the mask alignment mark 20 and the exposure pattern region 22 are arranged on the same continuous membrane region and constitute one region surrounded by the support beam 19.
The present embodiment is characterized in that the membrane is enlarged from the conventional size, and an area other than the exposure pattern area 22 and the blank area 21 newly obtained thereby is used as an area for the mask alignment mark 20.
As shown in FIG. 1, by enlarging only the outermost membrane to the outside, an area for inserting the mask alignment mark 20 can be secured on the outermost periphery. An EPL mask including a desired mask alignment mark 20 can be created by inserting the mask alignment mark 20 into this region as necessary.

図２は、本実施の形態１におけるマスクを用いた場合のパタン露光やあるいはマスクアライメントにおける電子ビームの照射方法を説明する概念図である。
図２（ａ）に示すように、電子ビームを照射する際には、対象となるパタンの周囲にパタンを形成することが禁止される余白領域が必要となる。露光パタン２２に周囲には、上述した余白領域２１が必要となり、同様に、マスクアライメントマーク２０の周囲にも禁止領域２７が必要になる。ここでは、できるだけ、メンブレン面積を小さくするために禁止領域２７と余白領域２１とが重なるように配置することが望ましい。 FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an electron beam irradiation method in pattern exposure or mask alignment when the mask according to the first embodiment is used.
As shown in FIG. 2 (a), when irradiating an electron beam, a blank area where the formation of the pattern is prohibited around the target pattern is required. The margin area 21 described above is required around the exposure pattern 22, and similarly, the prohibited area 27 is also required around the mask alignment mark 20. Here, in order to reduce the membrane area as much as possible, it is desirable that the forbidden area 27 and the blank area 21 overlap with each other.

まず、パタン露光の際（露光工程）は、メンブレンを拡大していない他の従来型のメンブレンを電子ビームで照射する場合と同様に、図２（ｂ）に示すように、電子ビーム照射領域２８は、露光パタン領域２２を中心にその全体を照射する領域となる。マスクアライメントマーク２０を配置する領域分を拡張しただけなので、マスクアライメントマーク２０を含まない領域を照射することができる。照射された前記露光パタンを用いて基板にパタンを露光し、パタン投影を行う。
一方、マスクアライメントマーク２０を読み取る場合（アライメント工程）、図２（ｃ）に示すように、電子ビーム照射領域２８は、マスクアライメントマーク２０が入るような領域となり、かかるマスクアライメントマークと露光パタン領域の一部とが入る領域に設定してマスクアライメントマークと露光パタン領域の一部とを同時に電子ビームで照射する。この場合には、電子ビームの一部が露光パタン領域２２にかかるが、マスクアライメントマーク２０の読み取りに際してはマスクアライメントマーク２０の周辺に設定される禁止領域２７にマスクアライメントマーク２０以外のパタンが入り込んでいなければマーク検出の妨げとなることはない。また、マスクアライメントマーク２０は、５００×３００μｍ以上の大きさのマークを用いることが望ましい。照射された露光パタンと位置合わせマークとのうち、前記位置合わせマークを用いてマスクのアライメントを行なう。 First, at the time of pattern exposure (exposure process), as shown in FIG. 2B, the electron beam irradiation region 28 is used in the same manner as in the case of irradiating another conventional membrane that is not enlarged with an electron beam. Is an area where the entire exposure pattern area 22 is irradiated. Since only the area where the mask alignment mark 20 is arranged is expanded, the area not including the mask alignment mark 20 can be irradiated. A pattern is exposed on the substrate using the irradiated exposure pattern, and pattern projection is performed.
On the other hand, when the mask alignment mark 20 is read (alignment step), as shown in FIG. 2C, the electron beam irradiation region 28 is a region where the mask alignment mark 20 enters, and the mask alignment mark and the exposure pattern region. The mask alignment mark and a part of the exposure pattern area are simultaneously irradiated with an electron beam. In this case, a part of the electron beam is applied to the exposure pattern area 22, but when reading the mask alignment mark 20, a pattern other than the mask alignment mark 20 enters a prohibited area 27 set around the mask alignment mark 20. If it is not, it will not interfere with mark detection. The mask alignment mark 20 is desirably a mark having a size of 500 × 300 μm or more. Of the irradiated exposure pattern and alignment mark, the alignment mark is used to align the mask.

また、マスクアライメントマーク２０の禁止領域２７が露光パタン領域２２周辺の余白領域２１と重なっている場合、その重なっている領域に一切パタンが入っていなければこれらの領域が重なること自体はパタン露光の際もマスクアライメントマーク読み取りの際も問題とならないため許容することができる。   Further, when the forbidden area 27 of the mask alignment mark 20 overlaps the margin area 21 around the exposure pattern area 22, if there is no pattern in the overlapping area, these areas overlap itself. This is acceptable because it does not cause a problem when reading the mask alignment mark.

最外周の領域については、支持梁１９で囲まれる１つの領域の面積が大きくなるが、マスクアライメントマーク２０を配置するために支持梁１９で囲まれる領域を１つ増やす場合に比べれば、マスク全体でのメンブレン面積を小さくすることができる。ここで、拡張する大きさとして、１辺の拡張幅を５０％以内とすることが望ましい。すなわち、面積では、約２倍（２．２５倍）以内とすることが望ましい。１辺の拡張幅を５０％以内とすることで、支持梁１９で囲まれるメンブレンを支持することができる。   As for the outermost region, the area of one region surrounded by the support beam 19 is increased. However, compared to the case where the region surrounded by the support beam 19 is increased by one in order to arrange the mask alignment mark 20, the entire mask. The membrane area can be reduced. Here, as an expansion size, it is desirable that the expansion width of one side is within 50%. That is, it is desirable that the area is within about twice (2.25 times). By setting the expansion width of one side to be within 50%, the membrane surrounded by the support beam 19 can be supported.

また、露光パタン領域２２とマスクアライメントマーク２０との間の余白領域は、６５〜１００μｍとすることが望ましい。マスクアライメントマーク２０の検出のために、５０μｍ以上禁止領域を設けることが望ましい。また、露光パタンに影響を与えないようにするために、６５μｍ以上の余白領域２１を設けることが望ましい。よって、両方に好適な６５μｍ以上の領域を設けることが望ましい。また、メンブレンの面積をできるだけ小さくするため、十分な間隔となる１００μｍ以下とすることが望ましい。   The blank area between the exposure pattern area 22 and the mask alignment mark 20 is preferably 65 to 100 μm. In order to detect the mask alignment mark 20, it is desirable to provide a forbidden region of 50 μm or more. In order to prevent the exposure pattern from being affected, it is desirable to provide a blank area 21 of 65 μm or more. Therefore, it is desirable to provide a region of 65 μm or more suitable for both. Further, in order to make the area of the membrane as small as possible, it is desirable to set it to 100 μm or less, which is a sufficient interval.

本実施の形態を適用することでマスクのメンブレン領域の面積が削減でき、マスク全体の剛性を高めることができる。引いては当該マスクを用いることで露光パタンの位置精度を向上させることが出来る。
現行の単一の露光パタン領域がマスク上で１ｍｍ四方の場合、マスクアライメントマーク用領域として幅６００μｍを確保する場合では、メンブレン領域の面積が従来型マスクに比べておよそ３％削減することができる。また、メンブレン領域が基板外縁と最も近い部分での保持基板の最小幅は従来型マスクでおよそ１１ｍｍであるのに対し、本実施の形態を適用することでおよそ１２．５ｍｍとすることができる。 By applying this embodiment, the area of the membrane region of the mask can be reduced, and the rigidity of the entire mask can be increased. As a result, the position accuracy of the exposure pattern can be improved by using the mask.
When the current single exposure pattern region is 1 mm square on the mask, the area of the membrane region can be reduced by about 3% compared to the conventional mask when a width of 600 μm is secured as the mask alignment mark region. . Further, the minimum width of the holding substrate at the portion where the membrane region is closest to the outer edge of the substrate is about 11 mm in the conventional mask, but can be set to about 12.5 mm by applying this embodiment.

個々のメンブレンの大きさが比較的小さい現行のマスクへの適用に比べ、将来的に可能性のあるメンブレンの大型化に対しては本実施の形態の効果がより顕著となる。例えば単一の露光パタン領域がマスク上で現行の１ｍｍから４ｍｍに拡大された場合においては、本実施の形態適用時のメンブレン領域面積は非適用時に比べておよそ１８％削減することができる。また、保持基板の最小幅も非適用時におよそ１７ｍｍであるのに対し適用時にはおよそ２５ｍｍ確保することができる。このように、特にメンブレンの大型化に対して本実施の形態を適用することによりマスクの剛性を高める効果が得られる。   The effect of the present embodiment becomes more conspicuous with respect to a possible increase in the size of the membrane in the future as compared with application to an existing mask in which the size of each membrane is relatively small. For example, when a single exposure pattern area is enlarged from the current 1 mm to 4 mm on the mask, the area of the membrane area when this embodiment is applied can be reduced by approximately 18% compared to when it is not applied. Further, the minimum width of the holding substrate is about 17 mm when not applied, but can be secured about 25 mm when applied. As described above, the effect of increasing the rigidity of the mask can be obtained by applying this embodiment particularly to the enlargement of the membrane.

図３は、マスクを示す図である。
図１では、マスク領域の最外周全周の領域について、マスクアライメントマークを挿入するために領域を拡張しているが、これに限るものではない。マスクアライメントマーク２０は、数が多い方が、位置精度は向上するが、例えば、最外周の領域の上部と下部のみに配置してもよい。或いは、さらに少なくしても構わない。図３に示すようなＡ〜Ｄの少なくとも４点にマスクアライメントマークを挿入するようにしてもよい。
図４は、図３に示すＡ〜Ｄの領域を構成を示す図である。
図４（ａ）では、図３に示すＡ部を示している。ここでは、マスクアライメントマーク２０をサブフィールド上部にのみ配置している。図４（ｂ）では、図３に示すＢ部を示している。ここでは、マスクアライメントマーク２０をサブフィールド上部にのみ配置している。図４（ｃ）では、図３に示すＣ部を示している。ここでは、マスクアライメントマーク２０をサブフィールド下部にのみ配置している。図４（ｄ）では、図３に示すＤ部を示している。ここでは、マスクアライメントマーク２０をサブフィールド下部にのみ配置している。 FIG. 3 shows a mask.
In FIG. 1, the region of the entire outermost periphery of the mask region is expanded in order to insert the mask alignment mark. However, the present invention is not limited to this. As the number of mask alignment marks 20 increases, the positional accuracy is improved. For example, the mask alignment marks 20 may be arranged only at the upper and lower portions of the outermost peripheral region. Alternatively, it may be further reduced. Mask alignment marks may be inserted into at least four points A to D as shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the areas A to D shown in FIG.
FIG. 4A shows a portion A shown in FIG. Here, the mask alignment mark 20 is arranged only in the upper part of the subfield. FIG. 4B shows a portion B shown in FIG. Here, the mask alignment mark 20 is arranged only in the upper part of the subfield. FIG. 4C shows a C portion shown in FIG. Here, the mask alignment mark 20 is arranged only at the lower part of the subfield. FIG. 4D shows a D portion shown in FIG. Here, the mask alignment mark 20 is arranged only at the lower part of the subfield.

マスクアライメントマーク２０を配置する箇所を減らすことで、さらに、メンブレン領域の面積を小さくすることができる。   By reducing the number of places where the mask alignment marks 20 are arranged, the area of the membrane region can be further reduced.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマスク或いは露光方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all masks or exposure methods that include the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

実施の形態１におけるマスクの構成を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for illustrating a configuration of a mask in the first embodiment. 本実施の形態１におけるマスクを用いた場合のパタン露光やあるいはマスクアライメントにおける電子ビームの照射方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the irradiation method of the electron beam in pattern exposure at the time of using the mask in this Embodiment 1, or mask alignment. マスクを示す図である。It is a figure which shows a mask. 図３に示すＡ〜Ｄの領域を構成を示す図である。It is a figure which shows a structure of the area | region of AD shown in FIG. ステンシルマスクの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of stencil mask. ＥＰＬの原理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the principle of EPL. 連続メンブレンマスクの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of continuous membrane mask. ステンシルマスクの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a stencil mask. マスクパタンの投影概念図である。It is a projection conceptual diagram of a mask pattern. ＥＰＬ露光装置の電子光学系概念図である。It is an electron optical system conceptual diagram of an EPL exposure apparatus. アライメントマークが挿入された従来のＥＰＬマスクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional EPL mask in which the alignment mark was inserted.

符号の説明Explanation of symbols

１，４，５，１４，１５ 電子ビーム
２，１３，１７，２３，２４ メンブレン
３ 開口部
６ 投影レンズ
７ 制限アパーチャ
８ レジスト
９ ウェハ
１０ マスク
１１ 投影パタン部
１２ 散乱体
１６ 基板
１８ 支持基板部
１９ 支持梁
２０ マスクアライメントマーク
２１ 露光パタン領域
２２ 余白領域
２５ マスクアライメント用領域
２６ パタン露光用領域
２７ 禁止領域
２８ 電子ビーム照射領域
３０ 電子銃
３１ コンデンサレンズ
３２ 偏向器
３３ マスクステージ
３４ ウェハステージ
３５ サブフィールド
３６ 保持基板の最小幅 1, 4, 5, 14, 15 Electron beams 2, 13, 17, 23, 24 Membrane 3 Aperture 6 Projection lens 7 Restriction aperture 8 Resist 9 Wafer 10 Mask 11 Projection pattern 12 Scattering body 16 Substrate 18 Support substrate 19 Support beam 20 Mask alignment mark 21 Exposure pattern area 22 Margin area 25 Mask alignment area 26 Pattern exposure area 27 Prohibited area 28 Electron beam irradiation area 30 Electron gun 31 Condenser lens 32 Deflector 33 Mask stage 34 Wafer stage 35 Subfield 36 Minimum width of holding substrate

Claims (4)

露光パタンが複数の所定の領域毎に形成された薄膜と、
前記薄膜を前記所定の領域毎に囲うように支持する支持梁と、
を備え、
前記薄膜の複数の所定の領域の一部の領域に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成されたことを特徴とするマスク。 A thin film in which an exposure pattern is formed for each of a plurality of predetermined regions;
A support beam for supporting the thin film so as to surround the predetermined region;
With
The mask, wherein the exposure pattern and the alignment mark are formed in a part of a plurality of predetermined regions of the thin film. 前記複数の所定の領域において、最外周に位置する領域の少なくとも一部に前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された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, in the plurality of predetermined regions, the exposure pattern and the alignment mark are formed in at least a part of a region located on the outermost periphery. 前記露光パタンと位置合わせマークとが形成された領域が、他の領域より大きな面積で前記支持梁に囲まれていることを特徴とする請求項１又は２記載のマスク。   3. The mask according to claim 1, wherein a region where the exposure pattern and the alignment mark are formed is surrounded by the support beam in a larger area than other regions. 露光パタンと位置合わせマークとが形成されたサブフィールドを照射して、照射された露光パタンと位置合わせマークとのうち、前記位置合わせマークを用いてマスクのアライメントを行なうアライメント工程と、
露光パタンと位置合わせマークとが形成されたサブフィールドの前記露光パタンが形成された領域を照射して、照射された前記露光パタンを用いて基板にパタンを露光する露光工程と、
を備えたことを特徴とする露光方法。 An alignment step of irradiating the subfield in which the exposure pattern and the alignment mark are formed, and performing alignment of the mask using the alignment mark among the irradiated exposure pattern and the alignment mark;
An exposure step of irradiating a region where the exposure pattern is formed in a subfield where an exposure pattern and an alignment mark are formed, and exposing the pattern to the substrate using the irradiated exposure pattern;
An exposure method comprising:

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