JPS62106625A - Exposure mask - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make a collective exposure easy and cut down the manhours of exposure process by a method wherein the pattern holes with specified size are made in the thin part of a mask substrate while the other holes larger than the pattern holes are made in the thick part of the substrate. CONSTITUTION:The pattern holes P1 with a specified size are made in the thin part of a mask substrate 1 and then other holes P2 including the holes P1 and larger than the pattern holes P1 are made in the thick part of substrate 1. Thus an exposure mask with high mechanical strength can be formed for collective exposure for electron, ion and X rays etc. Through these procedures, the collective exposure can be made easy to cut down the manhours of exposure process.

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 遮蔽基板表面に、厚みの薄い所定パターン穴を設け、裏
面にそのパターン穴を含んで、そのパターン穴より大き
くくり抜いた厚みの厚い穴を設けた露光マスクにする。[Detailed Description of the Invention] [Summary] An exposure mask has a predetermined thin pattern of holes formed on the surface of a shielding substrate, and a thick hole hollowed out larger than the pattern hole on the back side, including the pattern hole. do.

そうすれば、その露光マスクを用いて、電子、イオン、
Ｘ線などの一括露光ができる。Then, using that exposure mask, electrons, ions,
Can perform bulk exposure to X-rays, etc.

［産業上の利用分野］ 本発明は露光マスクに係り、特に、イオンビーム露光、
電子ビーム露光、Ｘ線露光などに用いる穴開きマスクに
関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to an exposure mask, and in particular, to ion beam exposure,
This invention relates to a perforated mask used for electron beam exposure, X-ray exposure, etc.

ＩＣなどの半導体装置を製造する際に、リソグラフィ技
術が用いられており、その内、従前から使用されている
紫外線露光法では、フォトマスクが必須の材料となって
いる。周知のように、このフォトマスクは、クロム薄膜
などのマスクパターンを透明なガラス基板上に形成した
マスクである。Lithography technology is used when manufacturing semiconductor devices such as ICs, and among them, a photomask is an essential material for the ultraviolet exposure method that has been used for a long time. As is well known, this photomask is a mask in which a mask pattern such as a thin chrome film is formed on a transparent glass substrate.

しかし、ＩＣの微細化と共に、紫外線露光法では露光波
長の限界で、高精度にパターンニングでき難くなってき
た。そのため、電子ビーム露光。However, with the miniaturization of ICs, it has become difficult to pattern with high precision due to the limit of exposure wavelength using ultraviolet exposure. Therefore, electron beam exposure.

Ｘ線露光、イオンビーム露光などが研究され、現在、電
子ビーム露光法が既に汎用されている。X-ray exposure, ion beam exposure, etc. have been studied, and electron beam exposure is already in widespread use today.

ところが、現在の電子ビーム露光法はパターンを計算処
理系に内蔵させ、細く絞ったビームをスキャンニング（
走査）して、パターンを描画する、所謂、マスクレスの
露光方法である。However, current electron beam exposure methods incorporate the pattern into a computer processing system and scan (scan) a narrowly focused beam.
This is a so-called maskless exposure method in which a pattern is drawn by scanning).

従って、高価な装置を用いて、露光処理に長時間を要し
、処理コストが高くなる欠点がある。そのため、従前か
らの紫外線露光のようなマスクを用いた一括露光処理が
要望されている。Therefore, there is a disadvantage that an expensive apparatus is used, a long time is required for exposure processing, and processing costs are high. Therefore, there is a demand for a batch exposure process using a mask, similar to the conventional ultraviolet exposure process.

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点コさて、
上記のように、電子ビーム露光がマスクレスの露光方法
をおこな−っている理由は、ガラス基板を用いると、荷
電子が基板に吸収されて、透過しないからである７、ま
た、イオンビーム露光も同様に荷電子による露光である
から、従来のようなガラス基板を用いたフォトマスクを
利用することはできない。[Problems that the conventional technology and invention try to solve]
As mentioned above, the reason why electron beam exposure is a maskless exposure method is that when a glass substrate is used, charge electrons are absorbed by the substrate and do not pass through. Since the exposure is also by charged electrons, a conventional photomask using a glass substrate cannot be used.

一方、穴開きパターンを設けた穴開きマスクが作成でき
れば、その穴開きマスクを用いて電子ビーム露光やイオ
ンビーム露光の一括露光方法が可能になる。しかし、機
械的強度をもった厚みのある基板上に微細な穴開きパタ
ーンを形成することは至難なことである。On the other hand, if a perforation mask provided with a perforation pattern can be created, batch exposure methods such as electron beam exposure and ion beam exposure can be performed using the perforation mask. However, it is extremely difficult to form a fine hole pattern on a thick substrate with mechanical strength.

他方、Ｘ線露光は、シリコン薄膜やアルミナ薄膜などが
Ｘ線を透過して、現在１、このような薄膜の上に金（Ａ
ｕ）パターンを形成したＸ線用マスクが作成されている
。しかし、それは非常に薄膜の材料で、材料が限定され
て高価なものとなっており、且゛つ、機械的に強度が弱
い欠点がある。On the other hand, in X-ray exposure, silicon thin films, alumina thin films, etc. transmit X-rays, and currently 1, gold (A
u) A patterned X-ray mask has been created. However, it is a very thin film material, and the material is limited and expensive, and it also has the drawback of low mechanical strength.

本発明は、このような問題点にかんがみ、電子ビーム露
光などを安価におこなうための、機械的な強度をも゛つ
た穴開き露光マスクを提案するものである。In view of these problems, the present invention proposes a perforated exposure mask with mechanical strength for performing electron beam exposure at low cost.

［問題点を解決するための手段］ その問題は、マスク基板面の基板厚の薄い部分に所定手
法のパターン穴を設け、且つ、該パターン穴を含んで、
該パターン穴より大きい穴を基板厚のＩＩい部分に設け
た露光マスクによって解決される。[Means for solving the problem] The problem is to provide a pattern hole of a predetermined method in a thin part of the mask substrate surface, and to include the pattern hole,
This problem can be solved by using an exposure mask that has holes larger than the pattern holes in a portion that is thicker than the substrate.

［作用］ 即ち、本発明は、微細な所定のパターン穴が設けられる
ように、そのパターン穴部分を薄く形成し、その周囲を
大きくくり抜いて、全体は厚みの厚いマスク基板にする
。[Function] That is, in the present invention, in order to provide fine predetermined pattern holes, the pattern hole portions are formed thinly, and the periphery thereof is largely hollowed out to form a thick mask substrate as a whole.

そうすれば、電子、イオン、Ｘ線などの一括露光に用い
る機械的な強度の強い露光マスクが得られ、この露光マ
スクを用いると、一括露光によって露光処理が安価にな
るう 「実施例］ 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。By doing so, an exposure mask with strong mechanical strength for use in batch exposure of electrons, ions, X-rays, etc. can be obtained, and by using this exposure mask, the exposure process can be made cheaper by batch exposure. , will be explained in detail by way of examples with reference to the drawings.

第１図は本発明にかかる露光マスクの断面図を示してお
り、１はシリコン基板、２は基板表面の二酸化シリコン
（Ｓｉ０２）膜（膜厚５０００人）、３は基板裏面の５
ｉ０２膜（膜厚３μｍ）、ＰＬは所定寸法のパターン穴
、　Ｐ２は大きな穴、　ＭＬ　Ｍ２は位置合わせマーク
である。FIG. 1 shows a cross-sectional view of the exposure mask according to the present invention, in which 1 is a silicon substrate, 2 is a silicon dioxide (Si02) film (film thickness: 5000 mm) on the surface of the substrate, and 3 is 5 on the back surface of the substrate.
i02 film (film thickness 3 μm), PL is a pattern hole of a predetermined size, P2 is a large hole, ML M2 is a positioning mark.

シリコン基板１は厚さ数百μｍの基板を必要部分なだけ
厚さ５０ＩＪｍにして、その部分に深さ３μｍ程度の所
定寸法のパターン穴Ｐ１を設け、そのパターン穴Ｐ１を
含んで、裏面より深さ４７μｍの大きな穴Ｐ２を形成す
る。そうすれば、１μｍ前後の微細寸法をもった穴開き
パターンＰ１が得られる。The silicon substrate 1 is a substrate with a thickness of several hundred μm, and is made to have a thickness of 50 IJm in the necessary portion, and a pattern hole P1 of a predetermined size with a depth of about 3 μm is provided in that portion, and the pattern hole P1, including the pattern hole P1, is made deeper than the back surface. A large hole P2 with a diameter of 47 μm is formed. In this way, a hole pattern P1 having fine dimensions of about 1 μm can be obtained.

この穴開きパターンＰ１は、公知のフォトマスクと同し
く、１：１に等倍に露光するパターン寸法にして、且つ
、】チップ分のパターンを露光マスクに設け、ステップ
アンドレビートによって露光する方式に適用する。即ち
、本発明の露光マスクは、所謂、等倍露光のレチクルで
あり、このような穴開きマス〜りは電子ビーム露光、イ
オンビーム露光、Ｘ線露光の他、紫外線露光、遠紫外線
露光にも利用することができる。なお、この露光マスク
を電子ビーム露光法に用いる時１．ビームはシャワー状
に噴射して露光される。This hole pattern P1 has a pattern size that allows exposure to light at a ratio of 1:1, like a known photomask, and a pattern for a chip is provided on the exposure mask, and is exposed by step-and-beat. Apply. That is, the exposure mask of the present invention is a so-called 1-magnification exposure reticle, and such a perforated mask can be used not only for electron beam exposure, ion beam exposure, and X-ray exposure, but also for ultraviolet exposure and far ultraviolet exposure. can be used. Note that when this exposure mask is used in electron beam exposure method, 1. The beam is ejected in the form of a shower for exposure.

次に、第２図（ａｌ〜（ｅ）に示す工程順断面図によっ
て　その形成ｊ：；法を説明する。まず、同図ｆａ）に
示すように、Ｉ’にさ３００μｍのシリコン基板１を裏
面からエツチングして、パターン形成に必要な部分だけ
厚さ約５ＬＪｍにする。エツチングは、５Ｆ６（六弗化
硫黄）ガスなどを用いたドライエツチング法が適用され
る。Next, the formation method will be explained with reference to step-by-step sectional views shown in FIGS. 2(al to 2e). First, as shown in FIG. Etch from the back side to a thickness of approximately 5LJm only in the area necessary for pattern formation. For etching, a dry etching method using 5F6 (sulfur hexafluoride) gas or the like is applied.

次いで、第２図（ｂ）に示すように、シリコン基板１を
熱酸化して両面に膜厚５０００人の５ｉ０２膜を生成し
、更に、裏面には気相成長法で膜厚２〜３μｍの５ｉ０
２膜を被着する。そうするパＳ、表面に膜厚５０００人
の５ｉ０２膜２が形成され、裏面に膜厚３μｍの５ｉ０
２膜３が形成される。Next, as shown in FIG. 2(b), the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a 5000-thick 5i02 film on both sides, and a 2-3 μm thick film is further formed on the back side by vapor phase growth. 5i0
2 films are applied. When doing so, a 5i02 film 2 with a thickness of 5000 is formed on the front surface, and a 5i0 film 2 with a thickness of 3 μm is formed on the back surface.
Two films 3 are formed.

次いで、第２図（Ｃ）に示すように、従来の電子ビーム
露光法によって露光して、表面にレジストマスク（図示
せず）を設け、エツチングして深さ３μｍ程度の所定寸
法のパターンＰ１を形成する。この時、同時に位置合わ
せマークＭ１をも形成する。Next, as shown in FIG. 2(C), a resist mask (not shown) is provided on the surface by exposure using a conventional electron beam exposure method, and a pattern P1 having a predetermined size of about 3 μm in depth is formed by etching. Form. At this time, alignment marks M1 are also formed at the same time.

Ｓｉ○２膜２のエツチングにはトリフロロメタン（Ｃ１
（Ｈ３）ガスを用い、シリコン基板１のエツチングには
ＳＦ６を用いる。Trifluoromethane (C1) is used for etching the Si○2 film 2.
(H3) Gas is used, and SF6 is used for etching the silicon substrate 1.

次いで、第２図ｆｄ）に示すように、両面位置合わせ装
置を用いて、裏面に位置合わせマークＭ２を設けた後、
そのマークＭ２を基準にして、裏面にレジストマスク（
図示せず）を設け、エツチングしてパターンＰ１にまで
達する大きくて深いパターン穴Ｐ２を形成する。これは
、大きなバタ〜ンであるから、深くまでエツチングが可
能である。Next, as shown in FIG. 2 fd), after providing an alignment mark M2 on the back side using a double-sided alignment device,
Using the mark M2 as a reference, apply a resist mask (
(not shown) and is etched to form a large and deep pattern hole P2 that reaches up to the pattern P1. Since this is a large baton, deep etching is possible.

上記のようにして形成すれば、微細な穴開きパターンを
設けた、機械的強度の強い露光マスクが得られる。尚、
所定寸法のパターンＰ１部分周囲の膜厚が３μｍとなっ
ており、十分に荷電子照射の遮蔽性が得られるが、若し
Ｘ線ビームなどの照射を透過する心配があれば、表面に
金などの重金属を蒸着、またはスパッタすればよい。If formed as described above, an exposure mask with a fine hole pattern and strong mechanical strength can be obtained. still,
The film thickness around the pattern P1 portion of the predetermined size is 3 μm, which provides sufficient shielding properties against valence electron irradiation. However, if there is a concern that irradiation such as X-ray beams may pass through, the surface should be coated with gold or other material. The heavy metals may be vapor-deposited or sputtered.

且つ、上記例は、１つのパターンＰ１に対して１つの裏
面パターンＰ２を形成しているが、それには限ぎること
なく、近接した２つの表面パターンＰ１には、１つの裏
面パターンＰ２を形成するだけでもよい。また、上記は
両面に位置合わせマーク旧。In addition, in the above example, one back pattern P2 is formed for one pattern P1, but the invention is not limited to this, and one back pattern P2 may be formed for two adjacent front patterns P1. It's fine just by itself. Also, the above is the old alignment mark on both sides.

門２を設けた例で説明したが、裏面パターンＰ２は精度
が余り必要ではないから、この位置合わせマークを省略
しても形成できる。Although the example in which the gate 2 is provided has been described, since the back pattern P2 does not require much precision, it can be formed even if this alignment mark is omitted.

尚、シリコン基板の他、基板にはＧａＡｓ、　Ｉｎ　Ｐ
のような化合物半導体基板、各種の金属膜、ポリイミド
等の有機物膜を用いて、露光マスクを作成することがで
きる。In addition to the silicon substrate, the substrate also includes GaAs, InP, etc.
An exposure mask can be created using a compound semiconductor substrate such as, various metal films, and an organic film such as polyimide.

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば電子ビ
ーム露光、イオンビーム露光、Ｘ線露光などの露光方法
において、一括露光が容易に可能になるため、露光処理
工数が減少して、コストが低減される効果がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, batch exposure can be easily performed in exposure methods such as electron beam exposure, ion beam exposure, and X-ray exposure, so the number of exposure process steps can be reduced. This has the effect of reducing costs.

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

第１図は本発明にかかる露光マスクの断面図、第２図（
ａｌ〜（ｅｌはその形成工程順断面図である。 図において、 １はシリコン基板、　　２，３は５ｉ０２膜、Ｐｌは表
面に設けた所定寸法のパターン、Ｐ２は裏面に設けた大
きなパターン、 Ｍｌ、　Ｍ２は位置合わせマーク を示している。 ォ発ＢＦｊ、ｒ＝η１霞；芝７スフの由ヤ４閏　　　簡
２＠　１　図 ／ｉ榔〕ｑ＋て、ア；トスン・坪スフ？リファ１〉１ミ
◇（′工に５ニー１ｎつ−向ＩＩＩ第２図FIG. 1 is a sectional view of an exposure mask according to the present invention, and FIG.
al~(el is a sectional view in the order of its formation process. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 and 3 are 5i02 films, Pl is a pattern of a predetermined size provided on the front surface, P2 is a large pattern provided on the back surface, Ml , M2 indicates the positioning mark. FO BFj, r = η1 haze; Shiba 7 Sufu no Yuya 4 leap Simplified 2 @ 1 Figure/i 榔〕q+te, A; 1 mi ◇ ('work 5 knees 1n - direction III Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マスク基板面の基板厚の薄い部分に所定寸法のパターン
穴を設け、且つ、該パターン穴を含んで、該パターン穴
より大きい穴を基板厚の厚い部分に設けたことを特徴と
する露光マスク。An exposure mask characterized in that a pattern hole of a predetermined size is provided in a thin part of the mask substrate surface, and a hole including the pattern hole and larger than the pattern hole is provided in a thick part of the substrate.