(57)【要約】【課題】マスクの補強部分に起因するアライメント精度の低下を防止でき、かつマスクアライメントマーク位置の制約を少なくできるマスクおよびアライメント方法を提供する。【解決手段】マスクの第１面側から、マスクの第２面側に配置された露光対象物に、マスクを介してアライメント光を照射する工程と、露光対象物で反射したアライメント光をマスクの第１面側で検出し、マスクと露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、マスクの第１面上に形成された補強部分の壁面でアライメント光を反射させる工程を有するアライメント方法と、それに用いられるマスク。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜と、
所定のパターンで前記薄膜に設けられた荷電粒子線の透過部と、
該透過部が形成されていない部分の前記薄膜の一方の面に形成された薄膜の補強部分と、
前記透過部と前記補強部分が形成されていない部分の前記薄膜に形成されたマスクアライメントマークと、
前記補強部分の壁面に形成され、前記マスクアライメントマークを検出するためのアライメント光を反射させる高反射膜とを有する
マスク。
【請求項２】
前記高反射膜は、結晶の所定の格子面である
請求項１記載のマスク。
【請求項３】
前記高反射膜は、スパッタ法により形成された膜を含む
請求項１記載のマスク。
【請求項４】
薄膜と、
所定のパターンで前記薄膜に設けられた荷電粒子線の透過部と、
該透過部が形成されていない部分の前記薄膜の一方の面に形成された薄膜の補強部分と、
前記透過部と前記補強部分が形成されていない部分の前記薄膜に形成されたマスクアライメントマークと、
該補強部分の壁面に形成され、前記マスクアライメントマークを検出するためのアライメント光の反射を防止する反射防止膜とを有する
マスク。
【請求項５】
マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、
前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、
前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面で、前記アライメント光を反射させる工程を含む
アライメント方法。
【請求項６】
マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、
前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、ｐ偏光（Ｐａｒａｌｌｅｌ偏光）に対してｓ偏光（ｓｅｎｋｒｅｃｈｔ偏光）を選択的に検出する
アライメント方法。
【請求項７】
前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面に、前記アライメント光の反射防止膜を有するマスクを用いる
請求項６記載のアライメント方法。
【請求項８】
マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、
前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、
前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面に、前記アライメント光の反射防止膜を有するマスクを用いる
アライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィに用いられるマスクと、マスクを用いる露光でのアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代半導体リソグラフィ技術として、微細パターンの形成に有利な電子線露光装置が注目されている。電子線を走査してパターンを直接描画する電子線直接描画装置はスループットが低く、スループットを高くできる電子線露光装置として転写型電子線露光装置がある。転写型電子線露光装置では、パターンが形成されたマスクを介してウェハ上に電子線を露光する。
【０００３】
転写型電子線露光装置に用いられるマスクとして、電子線を遮断する薄膜（メンブレン）に、マスクパターンで開口部が形成されたステンシルマスクが挙げられる。ステンシルマスクでは、開口部の加工精度を確保する必要性から、メンブレンを薄くすることが望まれる。
【０００４】
しかしながら、メンブレンを薄くすると、メンブレンの強度が低下して、開口部の形成によりメンブレンが破損したり、重力の影響でメンブレンが撓み、パターン位置精度が低下したりする。このような問題を防止するため、メンブレンを梁状の補強部分（以下、梁とする。）で補強する方法が提案されている。
【０００５】
図１８に、梁が設けられたステンシルマスクの断面図を示す。図１８に示すように、ステンシルマスク１０１はメンブレン１０２にマスクパターンで開口部１０３を有する。メンブレン１０２の一方の側の面には、例えばシリコンウェハにエッチングを行うことにより梁１０４や支持枠部分１０５が形成されている。
【０００６】
なお、このようなステンシルマスク１０１は、梁１０４や支持枠部分１０５となるシリコンウェハ上にシリコン酸化膜１０６を介してシリコン層１０７が形成されたＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒまたはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハを用いて作製できる。
【０００７】
リソグラフィ工程では、電子線露光装置にセットされたウェハとマスクの位置ずれを検出し、位置ずれを補正するアライメントが行われる。アライメント方法としては、アライメントマークをマスク面に垂直な方向から観測する垂直検出法と、斜方から観測する斜方検出法（特許文献１参照）がある。
【０００８】
露光用の電子線はマスク面に対してほぼ垂直に入射するため、垂直検出法では電子線とアライメント光の光軸がほぼ平行となる。垂直検出法は斜方検出法に比較して像歪が小さく、アライメントマークを観測するためのアライメント光学系の分解能を高く設定できるため、位置検出の絶対精度が高い。
【０００９】
その反面、垂直検出法によれば、アライメント光学系が露光領域に入り込むため、露光時にアライメント光学系を露光領域から退避させる必要がある。このようなアライメント光学系の移動によりスループットが低下する。また、垂直検出法によれば、露光と同時にアライメントマークの位置検出を行えないため、アライメント精度が低下する。
【００１０】
一方、斜方検出法によれば、アライメント光がマスク面に対し傾斜して入射するように、アライメント光学系が構成される。斜方検出法では、露光領域を遮らないようにアライメント光学系を配置できるため、露光中にアライメント光学系を退避させる必要がない。したがって、垂直検出法に比較して高いスループットが得られる。また、露光中に位置ずれを検出できる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２４２０３７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
マスクを補強する梁が形成されたマスクにおいて、斜方検出法によるアライメントを行った場合、梁のないマスクでは見られない問題が起こり、アライメント精度が低下する。第１の問題として、アライメント光がマスク面に対して斜めに入射するため、メンブレン上に梁の陰となる部分が生じることが挙げられる。
【００１３】
図１９はマスクの一部の断面図であり、メンブレン１０２に入射するアライメント光Ｌを模式的に示す。梁１０４によってアライメント光Ｌが遮られる部分（丸で囲んだ部分であり、非照射領域とする。）Ｓには、マスクアライメントマークを配置できない。非照射領域Ｓの大きさはアライメント光Ｌの入射角が大きいほど、あるいは、梁１０４の高さＴが高いほど大きくなる。
【００１４】
例えば、対物レンズの開口数ＮＡが０．４０である顕微鏡を用いてアライメントを行う例を説明する。ＮＡは屈折率ｎおよび収束半角θと次式（１）で表される関係がある。
ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ  ・・・（１）
したがって、屈折率を真空中のｎ＝１とすると、収束半角θは２３．６°となる。
【００１５】
図２０に示すように、非照射領域Ｓ（図１９参照）以外のメンブレン１０２にマスクアライメントマーク１０８が配置される。アライメント光Ｌのメンブレン１０２に対する入射角を４０°、梁１０４の高さＴを４００μｍとすると、非照射領域の長さＬは、次式（２）により求められる。
【００１６】
2004297002.tif 000003
梁１０４の間隔Ｄを例えば１０００μｍとすると、マスクアライメントマーク１０８を配置できる部分は梁１０４で囲まれたメンブレン１０２のうちの約１割であり、メンブレン１０２の大部分が非照射領域ということになる。
【００１７】
このように、マスクに梁１０４が設けられていることにより、マスクアライメントマーク１０８を配置できる位置に制約が生じ、アライメント精度が低下する。例えば、位置合わせ精度を特に高くする必要があるパターンの近傍にマスクアライメントマークを配置して、そのパターン周辺の位置合わせ精度を高くしようとする場合などには、マスクアライメントマークを配置できる位置が制限されると不利である。
【００１８】
第２の問題としては、アライメント光が梁の側壁で反射し、誤って検出されることが挙げられる。図２１は、梁に照射されるアライメント光を示す模式図である。梁１０４での反射により誤ってマスクアライメントマークが検出される場合としては、次の２通りが考えられる。
【００１９】
一方は、図２１（ａ）に示すように、梁１０４の側壁に入射するアライメント光Ｌａが梁１０４で反射して、マスクアライメントマーク１０８に照射される場合である。図２１（ａ）の点線は、マスクアライメントマーク１０８に直接入射し、マスクアライメントマーク１０８のエッジで反射して検出される本来のアライメント光を示す。
【００２０】
マスクアライメントマーク１０８のエッジにアライメント光が入射すると、反射光以外に散乱光も発生する。散乱光には指向性があり、後方散乱より前方散乱の方が強度が大きい。梁１０４で反射したアライメント光Ｌａがマスクアライメントマーク１０８に入射すると、前方散乱光Ｌｂが発生する。この前方散乱光Ｌｂが、点線で示す本来のアライメント光と誤って検出される場合がある。
【００２１】
図２１（ａ）に示すようなマスクアライメントマーク１０８の誤検出は、アライメント光のひらき角（あるいは、その半分の角度である収束半角θ）が大きいほど起こりやすい。また、図２１（ａ）に示すような誤検出は、マスクアライメントマーク１０８が梁１０４に近いほど起こりやすい。
【００２２】
他方は、図２１（ｂ）に示すように、マスクアライメントマーク１０８に照射されるアライメント光Ｌｃの前方散乱光Ｌｄが、梁１０４で反射して検出される場合である。図２１（ｂ）の点線は、マスクアライメントマーク１０８に直接入射し、マスクアライメントマーク１０８のエッジで反射して検出される本来のアライメント光を示す。
【００２３】
以上のように、図２１（ａ）、（ｂ）に示すいずれの場合も、梁１０４での反射により誤ったアライメント光が検出され、アライメント精度が低下する。マスクアライメントマーク１０８の位置によっては、このような問題を回避できる可能性もあるが、マスクアライメントマークを配置できる位置が制約される。図１９に示したように、非照射領域Ｓにはマスクアライメントマークを配置できないことから、上記の第１および第２の問題を解消できるようにマスクアライメントマークを配置することは困難である。
【００２４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、補強部分に起因するアライメント精度の低下を防止でき、かつマスクアライメントマーク位置の制約を少なくできるマスクを提供することを目的とする。
また、本発明は、補強部分を有するマスクで高精度にアライメントを行うことができるアライメント方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、薄膜と、所定のパターンで前記薄膜に設けられた荷電粒子線の透過部と、該透過部が形成されていない部分の前記薄膜の一方の面に形成された薄膜の補強部分と、前記透過部と前記補強部分が形成されていない部分の前記薄膜に形成されたマスクアライメントマークと、前記補強部分の壁面に形成され、前記マスクアライメントマークを検出するためのアライメント光を反射させる高反射膜とを有することを特徴とする。
【００２６】
これにより、補強部分によってアライメント光が遮られるために、従来、アライメント光を照射できなかった薄膜上の領域にマスクアライメントマークを配置することが可能となる。高反射膜が形成された補強部分の壁面でアライメント光を反射させることにより、アライメント光でマスクアライメントマークを照射して、マスクアライメントマークの位置を検出することが可能となる。したがって、本発明のマスクによれば、補強部分が形成されていても、高精度にアライメントを行うことが可能となる。
【００２７】
また、上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、薄膜と、所定のパターンで前記薄膜に設けられた荷電粒子線の透過部と、該透過部が形成されていない部分の前記薄膜の一方の面に形成された薄膜の補強部分と、前記透過部と前記補強部分が形成されていない部分の前記薄膜に形成されたマスクアライメントマークと、該補強部分の壁面に形成され、前記マスクアライメントマークを検出するためのアライメント光の反射を防止する反射防止膜とを有することを特徴とする。
【００２８】
これにより、マスクアライメントマークにアライメント光が照射されることにより発生する散乱光が、補強部分の壁面で反射され、アライメント光と誤って検出されるのを防止することが可能となる。したがって、マスクアライメントマーク位置の制約が少なくなる。本発明のマスクによれば、補強部分が形成されていても、高精度にアライメントを行うことが可能となる。
【００２９】
上記の目的を達成するため、本発明のアライメント方法は、マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面で、前記アライメント光を反射させる工程を含むことを特徴とする。
【００３０】
これにより、従来、アライメント光を照射できなかった薄膜上の領域においてもアライメントを行うことが可能となる。したがって、本発明のアライメント方法によれば、マスクの第１面と所定の角度をなす壁面を含むマスクにおいても、アライメント精度を高くすることが可能となる。
【００３１】
上記の目的を達成するため、本発明のアライメント方法は、マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、ｐ偏光に対してｓ偏光を選択的に検出することを特徴とする。
【００３２】
好適には、前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面に、前記アライメント光の反射防止膜を有するマスクを用いる。これにより、梁での反射光の強度が大きいｐ偏光が検出器に入射するのを防止できる。したがって、梁での反射による誤ったアライメント光が検出されるのを防止でき、アライメントを高精度に行うことが可能となる。
【００３３】
上記の目的を達成するため、本発明のアライメント方法は、マスクの第１面側から、前記マスクの第２面側に配置された露光対象物に、前記マスクを介してアライメント光を照射する工程と、前記露光対象物で反射したアライメント光を前記マスクの前記第１面側で検出し、前記マスクと前記露光対象物の位置合わせを行う工程とを有するアライメント方法であって、前記マスクの前記第１面上に前記第１面と所定の角度をなすように設けられた壁面に、前記アライメント光の反射防止膜を有するマスクを用いることを特徴とする。
【００３４】
これにより、アライメント光の散乱光がマスクの第１面と所定の角度をなす壁面で反射され、アライメント光と誤って検出されるのを防止することが可能となる。したがって、本発明のアライメント方法によれば、マスクの第１面と所定の角度をなす壁面を含むマスクにおいても、アライメント精度を高くすることが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクおよびアライメント方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態のアライメント方法を示す断面図である。本実施形態のアライメント方法は、メンブレン１上に梁２を有するマスクに適用される。
【００３６】
本実施形態のアライメント方法によれば、図１に示すように、アライメント光ＬＡを梁２の側壁で反射させ、反射したアライメント光ＬＢをマスクアライメントマーク３に入射させる。アライメント光ＬＢで照射されたマスクアライメントマーク３の位置を、検出器で検出する。
【００３７】
アライメント光ＬＡと平行な光Ｌを、梁２の側壁で反射させずに、メンブレン１に入射角α（例えば４０°）で照射した場合、光Ｌが梁２によって遮られる部分は非照射領域Ｓとなる。この場合、非照射領域Ｓにはマスクアライメントマーク３を配置できない。非照射領域Ｓは梁２の高さＴが高いほど、また、入射角αが大きいほど大きくなる。
【００３８】
それに対し、本実施形態のアライメント方法によれば、梁２の側壁でアライメント光ＬＡを反射させるため、非照射領域Ｓにマスクアライメントマーク３を配置できる。マスクアライメントマーク３を用いてアライメントを行うと、マスクアライメントマーク３の近傍のパターンの位置合わせ精度を特に高くできる。
【００３９】
本実施形態のアライメント方法によれば、マスクアライメントマーク位置の制約が少なくなるため、位置合わせ精度を特に高くする必要があるパターンの近傍にマスクアライメントマークを配置して、そのパターンの位置合わせ精度を確保することも可能である。
【００４０】
また、非照射領域Ｓ以外のメンブレン１に形成されたマスクアライメントマーク（不図示）を、従来のアライメント方法と同様に、梁２で反射させないアライメント光（例えば光Ｌ）によって直接照射してもよい。したがって、本実施形態のアライメント方法によれば、メンブレン１内にマスクアライメントマーク３をより自由に配置することが可能となる。また、マスクアライメントマーク３の配置の自由度が高くなることから、パターンのレイアウトの自由度をより高くすることもできる。
【００４１】
次に、本実施形態のアライメント方法におけるマスクと露光対象物（ウェハ）の配置を説明する。図２は、斜方検出法を示す断面図である。図２に示すように、ウェハ１１とマスク１２が平行に配置される。ウェハ１１の表面には例えば凹状にウェハアライメントマーク１３が形成されている。マスク１２にはマスクアライメントマーク１４とアライメント光透過用貫通孔１５が形成されている。
【００４２】
図２の例では、マスクアライメントマーク１４が貫通孔であるが、マスクアライメントマーク１４は必ずしも貫通孔でなくてもよい。マスクアライメントマーク１４は、例えば、表面が凹状に加工された領域でもよく、マスクアライメントマーク１４周囲のマスク１２とアライメント光の透過率または反射率が異なればよい。
【００４３】
平行な光束のアライメント光Ｌ１、Ｌ２は、マスク面（図２でＸ−Ｙ平面に平行な面）に対して斜方から照射される。すなわち、アライメント光Ｌ１、Ｌ２の光軸は図２でＸ−Ｚ平面に平行である。便宜上、図２ではアライメント光Ｌ１、Ｌ２を同一のＸ−Ｚ平面上に示してあるが、実際にはアライメント光Ｌ１、Ｌ２は互いに平行な平面上にあり、同一平面上にはない。
【００４４】
アライメント光の一部（アライメント光Ｌ１）はアライメント光透過用貫通孔５を透過し、ウェハアライメントマーク１３を含むウェハ表面に照射される。一方、アライメント光の他の一部（アライメント光Ｌ２）はマスク１２のマスクアライメントマーク１４に照射される。
【００４５】
ウェハアライメントマーク１３で反射したアライメント光Ｌ１と、マスクアライメントマーク１４で反射したアライメント光Ｌ２は検出器で検出される。検出されるウェハアライメントマーク１３とマスクアライメントマーク１４のフォーカスが両方とも合う状態をアライメントの最適位置として、ウェハ１１とマスク１２の位置合わせを行う。
【００４６】
図２に、アライメントが最適化されたときのフォーカス面Ｆを模式的に示す。斜方検出法によれば、このようにアライメントが最適化された状態で、アライメント光学系を移動させずに電子線ＥＢを露光できる。また、電子線ＥＢの露光と並行してアライメント状態をモニターすることもできる。
【００４７】
図３（ａ）は図２のウェハアライメントマーク１３およびマスクアライメントマーク１４をＺ軸方向から見た上面図である。図２のアライメント光Ｌ１、Ｌ２はＸ−Ｚ平面に平行な面内にあり、ウェハアライメントマーク１３とマスクアライメントマーク１４はＸ軸方向における位置が異なる。
【００４８】
通常、ウェハアライメントマーク１３は複数のパターン１３ａを含み、例えば矩形のパターン１３ａが行列状に配置されている。同様に、マスクアライメントマーク１４は複数のパターン１４ａを含み、例えば矩形のパターン１４ａが行列状に配置されている。
【００４９】
図３（ｂ）は図２のウェハアライメントマーク１３およびマスクアライメントマーク１４をアライメント光Ｌ１、Ｌ２に平行な方向（Ｚ’軸方向）から見た平面図である。図２に示すように、Ｚ’軸方向はＺ軸と角度θをなし、Ｘ’軸はＺ’軸と直交する。図３（ｂ）の点線は図２のアライメント光透過用貫通孔１５を示す。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、ウェハとマスクのアライメントが最適化された状態では、アライメント光透過用貫通孔１５内にウェハアライメントマーク１３が検出され、マスクアライメントマーク１４が見かけ上、ウェハアライメントマーク１３の間にウェハアライメントマーク１３と平行に配置される。
【００５１】
図４は、斜方検出法に用いられるアライメント装置の概略図である。図４に示すように、アライメント装置２１はウェハ／マスク保持部２２、アライメント光学系２３および制御装置２４を含む。ウェハ／マスク保持部２２はウェハステージ２５、マスクステージ２６、駆動機構２７、２８を含む。ウェハ１１はウェハステージ２５上に固定され、マスク１２はマスクステージ２６に保持される。ウェハ１１とマスク１２はほぼ平行に配置される。
【００５２】
駆動機構２７はマスク面に平行な面内でウェハ１１とマスク１２の相対位置を変化させる。すなわち、駆動機構２７はウェハ１１とマスク１２の相対位置をＸ軸方向およびＹ軸方向で変化させたり、Ｚ軸を中心として回転させたりする。なお、図４のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向は図２および図３のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向と対応する。
駆動機構２８はウェハ１１とマスク１２の間隔を変化させる。すなわち、駆動機構２８はウェハ１１とマスク１２の相対位置をＺ軸方向で変化させたり、Ｘ軸またはＹ軸を中心として回転させたりする。
【００５３】
アライメント光学系２３は光源３１、ハーフミラー３２、レンズ３３および像検出装置３４を含む。光源３１としては、例えば水銀ランプが用いられる。光源３１から出射されたアライメント光Ｌは、例えばレンズ３５およびミラー３６によってハーフミラー３２に導かれる。アライメント光Ｌはハーフミラー３２で一部が反射され、レンズ３３により集光されてマスク１２およびウェハ１１に入射する。
【００５４】
マスク１２またはウェハ１１で反射したアライメント光Ｌｒは、レンズ３３およびハーフミラー３２を透過して、像検出装置３４に入射する。像検出装置３４としては、例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）カメラが用いられる。像検出装置３４によってマスク１２上のマスクアライメントマークおよびウェハ１１上のウェハアライメントマーク（図２参照）の位置が検出される。
【００５５】
検出された各アライメントマークの位置に基づいて、制御装置２４がマスクおよび／またはウェハの位置の補正量を決定し、駆動機構２７、２８を駆動する。これにより、マスク１２とウェハ１１の位置が調整される。マスク１２とウェハ１１がアライメントされた状態で、露光用の電子線ＥＢがマスク１２に照射され、マスクパターンがウェハ１１に転写される。
【００５６】
以上のような斜方検出法は、例えば特許文献１に開示されており、ＳＬＡ（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ−ｌｉｇｈｔ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）方式と呼ばれている。本実施形態のアライメント方法では、例えば上記のようなＳＬＡ方式のアライメント光学系を用いることができる。
【００５７】
また、本実施形態のアライメント方法によれば、マスク上でパターンを形成できる領域（これをパターン形成領域とする。）の比率を大きくすることも可能である。図５および図６は梁で囲まれた部分のメンブレンを示す平面図であり、図５は比較例（従来）のアライメント方法によりマスクアライメントマークを検出できる部分、図６は本実施形態のアライメント方法によりマスクアライメントマークを検出できる部分をそれぞれ示す。
【００５８】
図２〜図４を用いて説明したようなアライメントは、図５および図６に矢印で示すような４方向からアライメント光を照射して行われる。したがって、図５に示す従来の場合、アライメント光が梁２で遮られる部分（非照射領域Ｓ）は、梁２に沿って４辺に均等な幅で形成される。非照射領域Ｓの内側が、マスクアライメントマーク３を含むマーク含有領域Ｍとなる。マーク含有領域Ｍの内側がパターン形成領域Ｐとなる。
【００５９】
一方、図６に示す本実施形態の場合は、非照射領域Ｓをなくすことができるため、梁２に沿ってマーク含有領域Ｍが配置される。マーク含有領域Ｍの内側がパターン形成領域Ｐとなる。マスクの梁は、例えば図７に示すような格子状、あるいは図示しないストライプ状などで形成される。
【００６０】
したがって、図６に示すように、非照射領域Ｓが不要な場合には、梁２の間隔を小さくできる。あるいは逆に、梁２の間隔を図５と同様にしたまま、非照射領域Ｓの分だけパターン形成領域Ｐを大きくすることもできる。いずれの場合も、マスク内でのパターン形成領域Ｐの総面積を大きくでき、１回のマスク作製で得られるマスクパターンの収量を上げることができる。これにより、マスクの製造コストを低減することもできる。
【００６１】
本実施形態のアライメント方法によれば、アライメント光を梁で反射させるため、梁の側壁が平坦かつ高反射率であることが望ましい。梁の側壁を平坦かつ高反射率にする方法としては、例えば、結晶方位によるエッチングレートの違いを利用して、梁を形成する方法が挙げられる。
【００６２】
図８（ａ）は、この方法によって形成された梁の断面図である。図８（ａ）に示す梁２は、シリコンウェハにウェットエッチングを行うことにより形成され、メンブレン１に平行に（１００）面を有する。梁２の側壁は（１１１）面であり、梁２の側壁とメンブレン１がなす角度（これを梁のテーパ角とする。）φは５４．７°となる。結晶方位によるエッチングレートの違いから、梁２の側壁は原子層オーダーで平坦となり、テーパ角φも高精度に制御される。
【００６３】
図８（ａ）に示す構造の梁２は、例えばＳＯＩウェハを用いて形成できる。図８（ｂ）に示すように、シリコンウェハ４１、埋め込み酸化膜４２、シリコン層４３が積層されたＳＯＩウェハ４４の裏面に、梁のパターンでレジスト４５を形成する。
【００６４】
また、シリコンウェハ４１にエッチングを行う過程でシリコン層４３がエッチングされるのを防止するため、シリコン層４３の表面に保護膜４６を形成する。保護膜４６としては、例えばレジスト、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などを用いることができ、保護膜４６の材料は特に限定されない。
【００６５】
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト４５をマスクとしてシリコンウェハ４１にウェットエッチングを行う。エッチャントとしては、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ；ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を用いることができる。
【００６６】
例えば、濃度３０ｗｔ％、温度７０℃のＫＯＨ溶液にウェハを浸漬した場合、（１００）面シリコンのエッチングレートが７９７ｎｍ／分であるのに対して、（１１１）面シリコンのエッチングレートは５ｎｍ／分と極端に遅い。したがって、梁２および不図示の支持枠部分の側壁は（１１１）面に相当するテーパ状をなす。
【００６７】
その後、例えばフッ酸を用いたウェットエッチングを行うことにより、メンブレン１の部分の埋め込み酸化膜４２を除去できる。また、レジスト４５と保護膜４６を除去することにより、図８（ａ）に示す構造が得られる。メンブレン１には孔が形成されるが、埋め込み酸化膜４２、レジスト４５あるいは保護膜４６の除去や、孔の形成の順序は特に限定されず、メンブレン１の強度などに応じてプロセスを適宜変更できる。
【００６８】
梁の側壁を平坦かつ高反射率にする方法として、側壁に金属などの高反射率の膜（高反射膜）を、例えばスパッタなどにより形成する方法も挙げられる。高反射膜としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）層が挙げられる。梁の側壁に金属層などを形成する場合、マスクに歪みを生じさせないことが重要となる。梁の側壁が均一に被覆されない場合、マスクが歪み、パターン位置精度が低くなる。したがって、高反射膜の形成方法としては、形成される膜の応力を成膜時のガス圧によって制御できるスパッタ法が特に好適である。
【００６９】
（実施形態２）
図９は本実施形態のアライメント方法を示す概略図である。本実施形態のアライメント方法によれば、ｓ偏光（ｓｅｎｋｒｅｃｈｔ偏光）を選択的に検出する。また、アライメント光が梁で反射するのを防止して、誤ったアライメント光が検出されるのを防止する。アライメント光の梁での反射を防止するため、梁に反射防止膜を設けてもよい。これにより、アライメント精度が改善される。
【００７０】
図９に示すように、光源からの光Ｌは光ファイバーを含むライトガイド５１によって伝送され、視野絞り５２と偏光フィルタ５３Ａを透過して、ハーフミラー５４で反射する。ハーフミラー５４で反射した光Ｌは、対物レンズ５５で集光されてメンブレン１の表面に入射する。光Ｌのメンブレン１に対する入射角は例えば４０°とする。メンブレン１で反射した光Ｌは、ハーフミラー５４を透過した後、半月フィルタ５６を透過して、ＣＣＤなどの光検出器５７により検出される。
【００７１】
本実施形態のアライメント方法では、ｓ偏光を検出するため、メンブレン１に入射させる光Ｌの光軸上に、ｐ偏光（Ｐａｒａｌｌｅｌ偏光）に対してｓ偏光を選択的に透過させる偏光フィルタ５３Ａを配置する。図１０（ａ）に示すように、メンブレン１に入射する光Ｌの進行方向とメンブレン１の法線ｎとで作られる面を入射面αとすると、ｐ偏光は電場ベクトルの振動方向が入射面αと平行である。一方、図１０（ｂ）に示すように、ｓ偏光は電場ベクトルの振動方向が入射面αと垂直である。
【００７２】
本実施形態のアライメント方法において、偏光フィルタの位置は特に限定されない。例えば、図９で視野絞り５２とハーフミラー５４の間に偏光フィルタ５３Ａを設けるかわりに、ハーフミラー５４と半月フィルタ５６の間に偏光フィルタ５３Ｂを設けてもよい。
【００７３】
なお、半月フィルタ５６は光の強度を制御するための円形のフィルタであり、半月状の半分で透過光強度が弱められ、残りの半分では光がそのままの強度で透過する。図２を用いて説明したように、ウェハよりもマスクの方がアライメント光の検出器の近くに配置される。
【００７４】
したがって、アライメントマークの材質やアライメント光の照射条件によっては逆転する場合もあるが、通常は、マスクアライメントマークの方がウェハアライメントマークよりも強い光強度で検出される。このような検出光の強度差を調整する目的で、半月フィルタ５６が設けられる。
【００７５】
図９に示すように、メンブレン１に対して入射角４０°で入射する光Ｌと平行な光は、梁の側壁に入射角５０°で入射する。斜めに入射する光は、偏光状態に応じて反射率、透過率といった分光特性が変化する。梁の側壁に光が入射角５０°で入射した場合、ｐ偏光とｓ偏光の反射率に差が生じる。
【００７６】
図１１〜図１３は反射防止膜が形成されていない梁の反射率を示し、図１１は通常の光（ｐ偏光とｓ偏光の平均）の場合、図１２はｐ偏光の場合、図１３はｓ偏光の場合をそれぞれ示す。図１１〜図１３の比較からわかるように、図１３のｓ偏光は図１２のｐ偏光に比較して、反射率が明らかに低い。したがって、選択的にｓ偏光を検出することにより、検出光の強度は弱くなるが、余計な光が検出器に入射するのを抑制できる。これにより、アライメント精度を改善できる。
【００７７】
図１４は梁の側壁に反射防止膜として、厚さ６０ｎｍのＴｉＯ２層を形成したときの通常の光（ｐ偏光とｓ偏光の平均）に対する反射率を示す。図１１と図１４の比較からわかるように、反射防止膜を形成することにより、梁の反射率が低減される。
【００７８】
反射防止については、基材上に基材より低屈折率の物質からなる単層の被膜を、光学的膜厚（被膜材料の屈折率と厚さの積）が光の波長の１／４またはその奇数倍となるように形成すると、極小の反射率が得られることが知られている。このような厚さで梁に反射防止膜を形成してもよい。
【００７９】
また、高屈折率の物質からなる被膜と低屈折率の物質からなる被膜を交互に積層することにより、広い波長範囲で反射防止機能をもたせることも可能である。図１５〜図１７は梁の側壁に反射防止膜として、シリコン酸化膜とＴｉＯ２層の積層膜を形成したときの反射率を示し、図１５は通常の光（ｐ偏光とｓ偏光の平均）の場合、図１６はｐ偏光の場合、図１７はｓ偏光の場合をそれぞれ示す。
【００８０】
反射防止膜は梁の側壁に厚さ１４０ｎｍのシリコン酸化膜が形成され、さらにその表面に厚さ６０ｎｍのＴｉＯ２層が形成された構成とした。図１１と図１５の比較からわかるように、反射防止膜を形成することにより、梁の反射率が低減される。また、図１５の反射防止膜の構成によれば、図１４の反射防止膜の構成に比較して、より反射率をより低減できる。図１６と図１７の比較からわかるように、この系では波長７００ｎｍ付近で、ｐ偏光の反射率がｓ偏光の反射率より高くなる。梁の反射率が低減され、かつｓ偏光の反射率が相対的に低くなる層構成は、例えばシミュレーションにより求めることができる。
【００８１】
アライメントにはレーザ光のような単一波長の光が用いられることもあるが、白色光も用いられる。ウェハアライメントマークの材質などは一定ではなく、半導体デバイスの製造工程に応じて変化する。アライメントに単一波長の光を用いると、ウェハアライメントマークの材質などの変化により、検出光強度が著しく変化する場合がある。
【００８２】
一方、アライメントに白色光を用いた場合は、通常のウェハ表面の材質で十分な反射光強度が確保できる。したがって、ウェハアライメントマークの材質などの変化にも対応しやすい。図１２および図１３に示すように、白色光の波長範囲（約４００〜７００ｎｍ）では、ｐ偏光に比較してｓ偏光の反射率が明らかに低い。また、図１４および図１５の反射防止膜の構成によれば、白色光の波長範囲での反射率が有効に低減される。
【００８３】
したがって、余計な光が検出器に入射するのを抑制でき、アライメント精度が改善される。また、反射光の検出器への入射が防止されるため、マスクアライメントマーク位置の制約が少なくなる。これにより、アライメント精度を特に高くする必要があるパターンの近傍にマスクアライメントマークを配置することも可能となる。
【００８４】
上記の本発明の実施形態のマスクおよびアライメント方法によれば、梁の側壁での反射を促進または抑制し、アライメント精度を改善させることができる。本発明のマスクおよびアライメント方法の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、反射防止膜の構成は、所望の反射防止効果が得られる限り、適宜変更できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８５】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、補強部分に起因するアライメント精度の低下を防止でき、かつマスクアライメントマーク位置の制約を少なくできる。
本発明のアライメント方法によれば、補強部分を有するマスクで高精度にアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態１に係るアライメント方法を示す概略図である。
【図２】図２は本発明の実施形態１に係るアライメント方法を示す概略図である。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態１に係るアライメント方法を示す平面図である。
【図４】図４は本発明の実施形態１に係るアライメント方法の概略図である。
【図５】図５は本発明の実施形態１の比較例であり、従来のアライメント方法でマスクアライメントマークを配置できる部分を示す平面図である。
【図６】図６は本発明の実施形態１に係り、本発明のアライメント方法でマスクアライメントマークを配置できる部分を示す平面図である。
【図７】図７は本発明の実施形態１に係り、梁の配置の一例を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の実施形態１に係るマスクの断面図であり、図８（ｂ）および（ｃ）は図８（ａ）の梁構造の形成工程を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の実施形態２に係るアライメント方法を示す概略図である。
【図１０】図１０は本発明の実施形態２に係り、図１０（ａ）はｐ偏光、図１０（ｂ）はｓ偏光を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられていないときの梁の反射率（ｐ偏光とｓ偏光の平均）を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられていないときの梁の反射率（ｐ偏光）を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられていないときの梁の反射率（ｓ偏光）を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられた梁の反射率（ｐ偏光とｓ偏光の平均）を示す図である。
【図１５】図１５は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられた梁の反射率（ｐ偏光とｓ偏光の平均）を示す図である。
【図１６】図１６は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられた梁の反射率（ｐ偏光）を示す図である。
【図１７】図１７は本発明の実施形態２に係り、反射防止膜が設けられた梁の反射率（ｓ偏光）を示す図である。
【図１８】図１８は梁を有するステンシルマスクの断面図である。
【図１９】図１９は梁を有するマスクに入射するアライメント光を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は従来のアライメント方法によりマスク上でアライメント光が照射されない領域を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）および（ｂ）は従来のアライメント方法により梁で反射する光を示す図である。
【符号の説明】
１…メンブレン、２…梁、３…マスクアライメントマーク、Ｌ…光、Ｓ…非照射領域、１１…ウェハ、１２…マスク、１３…ウェハアライメントマーク、１３ａ…パターン、１４…マスクアライメントマーク、１５…アライメント光透過用貫通孔、ＥＢ…電子線、２１…アライメント装置、２２…ウェハ／マスク保持部、２３…アライメント光学系、２４…制御装置、２５…ウェハステージ、２６…マスクステージ、２７、２８…駆動装置、３１…光源、３２…ハーフミラー、３３…レンズ、３４…像検出装置、３５…レンズ、３６…ミラー、４１…シリコンウェハ、４２…埋め込み酸化膜、４３…シリコン層、４４…ＳＯＩウェハ、４５…レジスト、４６…保護膜、５１…ライトガイド、５２…視野絞り、５３Ａ、５３Ｂ…偏光フィルタ、５４…ハーフミラー、５５…対物レンズ、５６…半月フィルタ、５７…光検出器、Ｍ…マーク含有領域、Ｐ…パターン形成領域、１０１…ステンシルマスク、１０２…メンブレン、１０３…開口部、１０４…梁、１０５…支持枠部分、１０６…シリコン酸化膜、１０７…シリコン層、１０８…マスクアライメントマーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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