JPH0667405A - Mask for exposure - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a mask for exposure which easily solves the problem of a shift of the pattern due to warpage caused in the case where a light shielding film is formed on the surface of the substrate. CONSTITUTION:In a mask 1 for exposure with a light shielding film 2 on the periphery of the surface of the substrate 10, the light shielding film 2 is divided with slits 3, etc. When this mask for exposure is formed as a negative pattern mask, the precision of superposition on a positive pattern mask is enhanced.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光用マスクに関す
る。本発明の露光用マスクは、例えば、電子材料（半導
体装置等）のパターン形成のために利用することができ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask. The exposure mask of the present invention can be used, for example, for forming a pattern of an electronic material (semiconductor device or the like).

【０００２】[0002]

【従来の技術及びその問題点】従来より、露光光に対し
て透明な基板上に遮光材料によりパターン状の遮光部を
形成し、これを用いて被露光材を露光し、パターン転写
して、被露光材に各種のパターンを形成することが行わ
れている。例えば、半導体装置に各種の微細パターンを
形成する場合に、フォトレジストを露光マスクによりパ
ターン露光することが行われている。１対１露光が行わ
れることもあり、微細パターン形成の際には、５対１な
どの縮小投影露光が行われることもある。2. Description of the Related Art Conventionally, a patterned light-shielding portion is formed of a light-shielding material on a substrate which is transparent to exposure light, and the material to be exposed is exposed and the pattern is transferred, Various patterns are formed on a material to be exposed. For example, in the case of forming various fine patterns on a semiconductor device, pattern exposure of a photoresist with an exposure mask is performed. One-to-one exposure may be performed, and reduction projection exposure such as 5-to-1 may be performed when forming a fine pattern.

【０００３】図２に示すのは、従来のこの種の露光マス
クの製造工程である。例えば２．３ｍｍ厚程度の透明基
板１０、例えば図２（ａ）に示すような石英基板１０を
用い、この片面に図２（ｂ）に示す如く遮光材料膜２０
を形成する。例えば、Ｃｒを７００〜８００Å厚で形成
する。このとき、金属膜（ここではＣｒ膜）による収縮
により、図２（ｂ）に極端に示すように、石英基板１が
反る。この状態で遮光材料膜２０がＥＢ描画等によりパ
ターニングされることになる。パターン形成後、反りは
解放され、図１（ｃ）のような状態になる。よって、反
りが戻った分、形成されたパターン２１に位置ずれが起
こることになる。図２（ｂ）の状態で正確にパターン形
成されていても、図２（ｂ）における距離Ａにおいてパ
ターン形成されたものは、反りが解放された図２（ｃ）
の状態では、同図のＷ１，Ｗ２の分、パターンがシフト
してしまうことになるからである。このパターンシフト
分Ｗ１，Ｗ２は、ゲイン（Ｇａｉｎ）と称されている。FIG. 2 shows a conventional manufacturing process of this type of exposure mask. For example, a transparent substrate 10 having a thickness of about 2.3 mm, for example, a quartz substrate 10 as shown in FIG. 2A is used, and a light shielding material film 20 is provided on one surface thereof as shown in FIG. 2B.
To form. For example, Cr is formed to have a thickness of 700 to 800 Å. At this time, the quartz substrate 1 warps due to the contraction due to the metal film (here, the Cr film), as shown extremely in FIG. In this state, the light shielding material film 20 is patterned by EB drawing or the like. After forming the pattern, the warp is released, and the state shown in FIG. Therefore, as the warp returns, the formed pattern 21 is displaced. Even if the pattern is accurately formed in the state of FIG. 2B, the pattern formed at the distance A in FIG.
This is because in this state, the pattern shifts by W1 and W2 in FIG. The pattern shift amounts W1 and W2 are referred to as a gain.

【０００４】上記のような反りの発生に伴うパターンの
位置ずれを防止するため、例えば遮光材料膜２０として
Ｃｒ単独ではなく、Ｃｒ膜上に酸化クロムＣｒx Ｏy を
１００〜３００Å厚で形成したものを用いることも行わ
れている。これにより、反りを低減し、かつ反射率を低
くして、パターン精度を高めるようにできる。しかしこ
の手法でも、反りの或る程度の軽減は可能であるが、必
要精度以下にまで反りを抑制することは困難である。In order to prevent the displacement of the pattern due to the occurrence of warp as described above, for example, the light shielding material film 20 is not made of Cr alone, but is formed by forming chromium oxide Crx Oy in a thickness of 100 to 300 Å on the Cr film. It is also used. As a result, it is possible to reduce the warp, reduce the reflectance, and improve the pattern accuracy. However, even with this method, although it is possible to reduce the warp to some extent, it is difficult to suppress the warp to below the required accuracy.

【０００５】このため、図３に示すように、Ｃｒ及び／
または酸化クロム等から成る遮光材料膜２０により基板
１０の全面を覆って、パターニングすることが考えられ
る。この手法によれば、基板１の両面のバランスがとれ
るため、反りの発生を小さくできる。かつ電子ビーム
（ＥＢ）等によるチャージアップに対し、基板側面や下
面からアースをとることができ、静電対策がとり易く、
また、基板１０の裏面保護膜の役割を果たせることもで
きて、有利である。Therefore, as shown in FIG. 3, Cr and / or
Alternatively, it is conceivable to cover the entire surface of the substrate 10 with the light shielding material film 20 made of chromium oxide or the like and perform patterning. According to this method, since both surfaces of the substrate 1 are balanced, the occurrence of warpage can be reduced. Moreover, against charge-up by electron beam (EB), etc., it is possible to ground from the side or bottom of the substrate, making it easy to take measures against static electricity.
In addition, it is possible to play a role of a back surface protective film of the substrate 10, which is advantageous.

【０００６】しかしこの場合、基板のパターンエリアは
必ずしも基板全面ではなく、むしろ図１に示すようにパ
ターンエリア４は基板の一部分であることが多いため、
基板の周辺には遮光膜を残しておくことになる。その理
由は、一つには不要部分全体のＣｒ等をＥＢ等で除去す
ると、余りにも時間がかかり、生産性が極端に低下する
からである。（特にネガパターンマスクの場合この問題
が起こる）。また他の理由は、上述した静電対策を容易
にするためには、少なくとも周辺にＣｒ等の遮光材料膜
を残しておくのが有利だからである。ところが、このよ
うに基板外周に遮光材料膜を残すと、反りが戻りにく
く、結局投影露光過程で像がぼけるという問題を生じて
しまう。However, in this case, the pattern area of the substrate is not necessarily the entire surface of the substrate, but rather the pattern area 4 is often a part of the substrate as shown in FIG.
A light-shielding film is left around the substrate. The reason is that, if Cr or the like in the entire unnecessary portion is removed by EB or the like, it takes too much time and the productivity is extremely reduced. (Especially with negative pattern masks this problem occurs). Another reason is that it is advantageous to leave a light-shielding material film such as Cr at least in the periphery in order to facilitate the above-mentioned countermeasure against static electricity. However, if the light-shielding material film is left on the outer periphery of the substrate in this way, the warp is unlikely to return, which eventually causes a problem that the image is blurred in the projection exposure process.

【０００７】従来、このような反り発生によるパターン
位置ずれに対する対応策としては、パターンの位置ずれ
に応じてパターン補正をかけることが行われている。し
かしこの方法は、位置により補正量が違うことや、パタ
ーン形状によっても補正を要する挙動の違いが出、その
補正プログラムは極めて複雑になってしまう。現状では
特に、ネガ型マスクの反りに合わせて、ポジ型マスクも
その分のパターンを補正して形成し、ポジ型マスクとネ
ガ型マスクとの両者を用いる場合の重ね合わせを精確に
するようにしている。しかしこれは極めて複雑なプログ
ラムを要し、煩雑で、パターン形状によっても違い、手
軽に用い得る技術とは言えない。Conventionally, as a countermeasure against the pattern positional deviation due to the occurrence of such a warp, pattern correction is applied according to the pattern positional deviation. However, in this method, the correction amount differs depending on the position, and the behavior requiring correction also differs depending on the pattern shape, and the correction program becomes extremely complicated. At present, in particular, in accordance with the warp of the negative mask, the positive mask is also formed by correcting the pattern for that amount, so that the superposition in the case of using both the positive mask and the negative mask is accurate. ing. However, this requires an extremely complicated program, is complicated, and differs depending on the pattern shape, and cannot be said to be a technique that can be easily used.

【０００８】石英等の基板を厚くして、力学的に反りを
小さくすることも考えられるが、材料費が高くなること
や、描画装置や加工設備に高精度な改造が必要となり、
また、ステッパー（露光機）自身の改善も必要となり、
現行設備との互換性の問題が生じ、また投資が新たに必
要となることになって、実用的ではない。It is possible to thicken the substrate such as quartz to reduce the warpage mechanically, but the material cost becomes high, and the drawing device and the processing equipment need to be remodeled with high accuracy.
Also, it is necessary to improve the stepper (exposure machine) itself,
It is not practical because it causes compatibility problems with existing equipment and requires new investment.

【０００９】[0009]

【発明の目的】本発明は上述した従来技術の問題点を解
決して、基板面に遮光膜を形成する場合に生ずる反りに
よるパターンずれの問題を容易に解決した露光用マスク
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an exposure mask which solves the above-mentioned problems of the prior art and easily solves the problem of pattern displacement due to warpage that occurs when a light-shielding film is formed on a substrate surface. To aim.

【００１０】[0010]

【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、基板面の周辺部に遮光膜を有する露光用マスクに
おいて、前記周辺部の遮光膜を分割したことを特徴とす
る露光用マスクであって、これにより上記目的を達成す
るものである。According to the invention of claim 1 of the present application, in an exposure mask having a light-shielding film on the peripheral portion of the substrate surface, the light-shielding film on the peripheral portion is divided. A mask for use, which achieves the above object.

【００１１】本出願の請求項２の発明は、請求項１に記
載の露光用マスクであって、ネガパターンマスクに構成
し、ポジパターンマスクとの重ね合わせ精度を高める構
成とした露光用マスクであって、これにより上記目的を
達成するものである。The invention according to claim 2 of the present application is the exposure mask according to claim 1, wherein the exposure mask is a negative pattern mask and is configured to enhance overlay accuracy with a positive pattern mask. Therefore, this achieves the above object.

【００１２】[0012]

【作用】図１の例示は、請求項１の発明に係る露光用マ
スクの具体例であるが、この例では、基板面の周辺部に
遮光膜２を有する露光用マスクにおいて、周辺部の遮光
膜２をこの例ではスリット３を入れることにより分割し
たものであって、これにより基板周辺部の遮光膜２によ
るストレスが分散され、反りによるパターンずれが小さ
くなって、精度の良い露光マスクが得られる。The exemplification of FIG. 1 is a specific example of the exposure mask according to the invention of claim 1. In this example, in the exposure mask having the light shielding film 2 on the peripheral portion of the substrate surface, the peripheral portion is shielded from light. In this example, the film 2 is divided by forming slits 3, whereby the stress due to the light-shielding film 2 in the peripheral portion of the substrate is dispersed, the pattern displacement due to warpage is reduced, and an accurate exposure mask is obtained. To be

【００１３】また、このような請求項１の露光用マスク
をネガパターンマスクに構成することにより、パターン
ずれを小さくでき、ポジパターンマスクとの重ね合わせ
精度を良好にすることが可能ならしめられる。Further, by constructing the exposure mask of the first aspect as a negative pattern mask, it is possible to reduce the pattern deviation and improve the overlay accuracy with the positive pattern mask.

【００１４】[0014]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the examples described below.

【００１５】実施例１ 本実施例では、図１（Ａ）（Ｂ）に示すような露光用マ
スク１を得た。図１中、１０は石英から成る基板であ
り、基板１の周辺には遮光膜２が存在し、これはスリッ
ト３により分割されている。４はパターンエリアであ
る。Example 1 In this example, an exposure mask 1 as shown in FIGS. 1A and 1B was obtained. In FIG. 1, reference numeral 10 is a substrate made of quartz, and a light-shielding film 2 exists around the substrate 1 and is divided by a slit 3. 4 is a pattern area.

【００１６】本実施例においては、石英基板（厚さ２．
３ｍｍ、あるいはこれよりやや薄い程度）の表裏面、及
び側面、即ち全面にＣｒ（７００Å〜９００Å）または
Ｃｒ及びＣｒx Ｏy （１００Å〜３００Å）により遮光
材料膜を形成し、即ち図３に示したような構造とし、よ
って表裏同一構造のブランクスを作製することによっ
て、機械応力バランスをとって、極めて平坦度を高くし
た。通常工程を経ることにより、裏面膜を除去し、表面
のみにパターンを形成する。この時、表面パターン膜に
よる応力による反りを防止するため、特に石英基板１の
周辺部に形成される遮光膜２（光遮断用の枠）を不連続
になるよう、少なくとも石英基板１上の膜にスリット３
を一つ以上設けてスリット構造にして、これにより、発
生する応力を緩和し、極めて高精度なマスク（レティク
ル）としたものである。In this embodiment, a quartz substrate (thickness: 2.
3mm or slightly thinner than the front and back surfaces and side surfaces, that is, the entire surface is formed with Cr (700Å to 900Å) or Cr and Crx Oy (100Å to 300Å), that is, as shown in FIG. By forming a blank having the same structure and thus the front and back surfaces having the same structure, the mechanical stress was balanced and the flatness was extremely increased. By passing through a normal process, the back surface film is removed and a pattern is formed only on the front surface. At this time, in order to prevent the warp due to the stress due to the surface pattern film, at least the film on the quartz substrate 1 is formed so that the light-shielding film 2 (light-shielding frame) formed in the peripheral portion of the quartz substrate 1 is discontinuous. Slit 3 in
One or more of them are provided in a slit structure to alleviate the generated stress, thereby providing an extremely high precision mask (reticle).

【００１７】一般にデバイスルールで０．３５μｍ以下
を必要とするレティクルにおけるパターン精度は、１：
５レティクルパターン上で±０．０３μｍ以下を要求さ
れるが、本実施例によれば、これを満たすことができ
る。Generally, the pattern accuracy of a reticle that requires 0.35 μm or less in the device rule is 1:
Although ± 0.03 μm or less is required on the 5-reticle pattern, this can be satisfied according to the present embodiment.

【００１８】図２により略述した基板平坦度とパターン
位置精度との関係は、図４に更に詳しく示してある。こ
れは片面Ｃｒの場合であり、反りを今１μｍとし、１０
０ｍｍの長尺でのパターン誤差を計算すると、０．０４
６μｍとなる。図４に示した式から Ｗ１＝２．２８６×０．００１／１００＝０．０２３μ
ｍ Ｇａｉｎ＝Ｗ１＋Ｗ２＝０．０４６μｍ／１００ｍｍ となるからである。（石英基板上にクロム膜を１層また
は２層形成して遮光部を設けた基板について加熱を行う
場合の平坦度変化については、１９８９年１１月２０日
のＳＴＥＰ／ＭＩＣＲＯＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ’８９に
おける川平博一の発表「ＡＲＲＡＹ ＭＥＴＲＯＬＯＧ
Ｙ ＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴＳ」の資料参照）。The relationship between the substrate flatness and the pattern position accuracy outlined by FIG. 2 is shown in more detail in FIG. This is the case of single-sided Cr, the warp is now 1 μm, and 10
Calculating the pattern error on a 0 mm long strip gives 0.04
It becomes 6 μm. From the formula shown in FIG. W1 = 2.286 × 0.001 / 100 = 0.023μ
This is because m Gain = W1 + W2 = 0.046 μm / 100 mm. (For the flatness change when heating a substrate in which one or two layers of chrome film are formed on a quartz substrate and provided with a light shielding portion, see Hirokazu Kawahira in STEP / MICROPATTERNING '89 on November 20, 1989. Announcement of "ARRAY METROLOG
(See the material of "Y REQUIREMENTS").

【００１９】一方、図５に示すように、片面Ｃｒコート
の場合、平坦度変化は理論値IIに対し、実験値Ｉは基板
自身のたわみにより、図示のようにずれるが、本実施例
では、両面コートした結果、理論値IIにほぼ近い挙動が
示された。即ち、通常片面Ｃｒの場合ブランクスの状態
でその反り量は１．５〜２．５μｍ（自重も含む）以上
となっており、今仮に平均的に２．０μｍとすると、基
板周辺にＣｒが枠として存在しなかった場合、エッチン
グ後にはほぼ平坦に戻るので、２．０μｍ、自重を加味
しても、１．５μｍ、この時のＧａｉｎはトータルでお
よそ０．０８μｍにもなる（±０．０３５以下の仕様の
場合）。また枠があった場合は元に戻らず、逆にステッ
パー工程での焦点問題を引き起こすことがある。これに
対し、本実施例のようにＣｒ等で基板１０を両面コート
した場合、ほぼ基板は光学的に平坦（オプティカルフラ
ット）の状態で、エッチング後も基板外周Ｃｒ無しのポ
ジマスクの場合や、本例のようにその後スリット入り枠
型パターンにした場合、ほぼこのフラット状態を保ち、
パターンシフト量は基板重量によるのみとなり、トータ
ルのＧａｉｎとして、±＜０．０３５を満たす。On the other hand, as shown in FIG. 5, in the case of one-sided Cr coating, the change in flatness is deviated from the theoretical value II, while the experimental value I is deviated as shown due to the deflection of the substrate itself. As a result of double-sided coating, the behavior was close to the theoretical value II. That is, in the case of normally single-sided Cr, the amount of warpage in the blank state is 1.5 to 2.5 μm (including its own weight) or more. Now, assuming that the average is 2.0 μm, the Cr is surrounded by a frame. If it does not exist, it returns to a substantially flat state after etching, so 2.0 μm, 1.5 μm even when the self weight is added, and the total gain at this time is about 0.08 μm (± 0.035 For the following specifications). Also, if there is a frame, it may not return to its original state, but may cause a focus problem in the stepper process. On the other hand, when the substrate 10 is coated on both sides with Cr or the like as in the present embodiment, the substrate is substantially optically flat (optically flat), and the peripheral edge of the substrate does not have Cr even after etching. If you make a frame pattern with slits as in the example, keep this flat state,
The pattern shift amount depends only on the substrate weight, and satisfies ± <0.035 as the total gain.

【００２０】上記のように本実施例の露光用マスクは、
基板１０の周辺の枠状パターンをなす遮光膜２は、スリ
ット３により分割されており、よって応力分散が図れ、
パターンずれが防止される。よってこのマスクが例えば
これが外周に遮光膜が残るのが通常であるネガパターン
マスクであった場合についても、Ｃｒが残っている場合
について問題を解決できる。As described above, the exposure mask of this embodiment is
The light-shielding film 2 forming a frame-shaped pattern around the substrate 10 is divided by the slits 3, so that stress distribution can be achieved.
Pattern shift is prevented. Therefore, even when this mask is, for example, a negative pattern mask in which a light shielding film normally remains on the outer periphery, the problem can be solved when Cr remains.

【００２１】この結果、パターンずれを補正すべく、電
子線描画パターンに補正をかける必要はない。複雑なプ
ログラムによる補正も不要である。また、マスク（レテ
ィクル）作製時の加工プロセスは、現行のままでよく、
改造や設備投資の必要はない。かつ他の従来技術に比較
し最も安価で、価格上昇を抑えられる。更に、本実施例
では特に側面、裏面にも遮光材料であるＣｒ等の導電性
膜を形成してパターン形成したので、治工具等による静
電対策が取り易く、かつ下面にＣｒ（またはＣｒ及び酸
化クロム）が着いているので、裏面の保護膜としても役
に立つという利点もある。As a result, it is not necessary to correct the electron beam drawing pattern in order to correct the pattern shift. No correction by a complicated program is necessary. In addition, the process of making a mask (reticle) may be the same as it is now.
No need for remodeling or capital investment. In addition, it is the cheapest compared to other conventional technologies and can suppress the price increase. Further, in the present embodiment, since a conductive film such as Cr which is a light-shielding material is formed on the side surface and the back surface in particular, a pattern is formed. Since it has chromium oxide), it also has the advantage of serving as a protective film on the back surface.

【００２２】実施例２ 本実施例では、実施例１のように形成するマスクをネガ
パターンマスクとして、ポジパターンマスクとの重ね合
わせ精度を高めるようにした。一般に、ポジパターンマ
スクは外周に粉状の遮光膜は残らないので、パターンず
れの問題はなく、よって本例の構成のよにうして、ネガ
パターンマスクについても周辺部の遮光膜を分割したほ
ぼパターンずれのないものを用いた結果、極めて重ね合
わせて精度の良好な、精密で再現性の良いパターン形成
が実現できた。Example 2 In this example, the mask formed as in Example 1 was used as a negative pattern mask to improve the overlay accuracy with a positive pattern mask. In general, since a powdery light-shielding film does not remain on the outer periphery of a positive pattern mask, there is no problem of pattern displacement. Therefore, according to the configuration of this example, the light-shielding film in the peripheral portion is almost divided even for the negative pattern mask. As a result of using the pattern-free pattern, it was possible to realize a precise and reproducible pattern formation with very good overlay accuracy.

【００２３】[0023]

【発明の効果】本発明の露光用マスクは、基板面に遮光
膜を形成する場合に生ずる反りによるパターンずれの問
題を容易に解決して、良好な高精度のパターン形成を実
現できるものである。The exposure mask of the present invention can easily solve the problem of pattern shift due to warpage that occurs when a light-shielding film is formed on the surface of a substrate, and can realize good high-precision pattern formation. .

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

【図１】実施例１の露光用マスクの構成を示す図であ
り、（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ方
向矢視図である。1A and 1B are diagrams showing a configuration of an exposure mask of Example 1, where FIG. 1A is a partial plan view and FIG. 1B is a view in the direction B in FIG.

【図２】問題点を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a problem.

【図３】問題点を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a problem.

【図４】基板平坦度とパターン位置精度を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing substrate flatness and pattern position accuracy.

【図５】平坦度変化による精度変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing accuracy changes due to flatness changes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 露光用マスク ２ 基板面の周辺部の遮光膜 ３ スリット（遮光膜２の分割用） ４ パターンエリア １０ 基板 1 exposure mask 2 light-shielding film around the substrate surface 3 slits (for dividing the light-shielding film 2) 4 pattern area 10 substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】基板面の周辺部に遮光膜を有する露光用マ
スクにおいて、 前記周辺部の遮光膜を分割したことを特徴とする露光用
マスク。1. An exposure mask having a light-shielding film on a peripheral portion of a substrate surface, wherein the light-shielding film on the peripheral portion is divided. 【請求項２】請求項１に記載の露光用マスクであって、
ネガパターンマスクに構成し、ポジパターンマスクとの
重ね合わせ精度を高める構成とした露光用マスク。2. The exposure mask according to claim 1, wherein
An exposure mask configured as a negative pattern mask to enhance the overlay accuracy with a positive pattern mask.