(57)【要約】【課題】露光面に対して露光マスクが近接して配置される露光方法において、露光パターンの形成面の損傷を防止できる露光マスクおよび露光方法を提供する。【解決手段】支持枠３と、支持枠３の一主面側に支持されると共に露光パターン５ａが配置された薄膜状のメンブレン５と、支持枠３の一主面上に立設された壁部７とを備えた露光マスク１を用いた露光方法であって、壁部７を露光面Ｗａ側に向けた状態でメンブレン５を露光面Ｗａに対向配置すると共に、壁部７が露光面Ｗａに接触しない範囲で露光マスク１を露光面Ｗａに近接させて露光を行う。メンブレン５と露光面Ｗａとの間隔ｄを、壁部７の高さｈの３倍以下にまで近接させて露光を行う。【選択図】　　　　図３
2004103972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターンが形成された薄膜状のメンブレンを支持枠の一主面側に支持してなり、露光面に対して前記露光パターンを等倍で露光する際に、当該露光面の直上に前記メンブレンが所定間隔を設けて近接配置される露光マスクであって、
前記支持枠の一主面上に、前記所定間隔よりも小さい高さを有する壁部が立設されている
ことを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
請求項１記載の露光マスクにおいて、
前記壁部は、前記所定間隔の１／３以上の高さを有している
ことを特徴とする露光マスク。
【請求項３】
支持枠と、当該支持枠の一主面側に支持されると共に露光パターンが配置された薄膜状のメンブレンと、前記支持枠の一主面上に立設された壁部とを備えた露光マスクを用いた露光方法であって、
前記壁部を露光面側に向けた状態で前記メンブレンを当該露光面に対向配置すると共に、当該壁部が前記露光面に接触しない範囲で前記露光マスクを前記露光面に近接させて露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項３記載の露光方法において、
前記メンブレンと前記露光面との間隔を、前記壁部の高さの３倍以下にまで近接させて露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光マスクおよび露光方法に関し、特には露光マスクと露光面との間隔が数十μｍ程度に保たれる近接等倍露光に好適に用いられる露光マスクおよび露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造工程の一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成するリソグラフィー工程がある。近年、半導体装置の高集積化および高機能化にともない、このリソグラフィー工程には高精度な微細パターンの形成が要求されており、より低エネルギーの露光光を用いることで近接効果によるパターンの歪みを防止する露光技術が開発された。
【０００３】
このような露光技術においては、薄膜状のメンブレンに露光パターンを形成してなる露光マスクが用いられる。この露光マスクには、露光パターンの形態によってステンシルマスクとメンブレンマスクとがある。このうちステンシルマスクは、メンブレンに形成した開口パターンを露光パターンとしている。一方、メンブレンマスクは、メンブレン上に金属薄膜などの散乱体からなる転写パターンを設けてなり、散乱マスクとも呼ばれている。これらの露光マスクは、上記メンブレンを支持枠の一方の面側に支持させて構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような露光マスクを用いた露光方法においては、露光マスクを通過したことでパターン成形された低エネルギーの露光光が、露光面に達するまでの間にぼけることのないように、露光面に対して露光マスクをきわめて近い位置に配置して露光が行われる。例えば、露光光に低エネルギーの電子線を用いた露光方法、いわゆるＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅ−ｂｅａｍ　Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）においては、露光面と露光マスクとの間隔は数十μｍ程度に近接して配置される。このため、露光面上に異物が存在している場合、例えば露光雰囲気内の排気流の影響で、この異物が飛散して露光マスクのメンブレンに衝突し、これによってメンブレンが破ける等の破損が発生し易いといった問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、露光面に対して露光マスクが近接して配置される露光方法において、露光パターンの形成面の損傷を防止できる露光マスクおよび露光方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の露光マスクは、露光パターンが形成された薄膜状のメンブレンを支持枠の一主面側に支持してなり、露光面に対して露光パターンを等倍で露光する際に、この露光面に対してメンブレンが所定間隔を設けて近接配置される露光マスクであり、支持枠の一主面上に、メンブレンに形成された露光パターンよりも高く、かつ上述した所定間隔よりも小さい高さを有する壁部が立設されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明はこの露光マスクを用いた露光方法でもあり、壁部を露光面側に向けた状態でメンブレンを露光面に対向配置すると共に、壁部が露光面に接触しない範囲で、この露光マスクを露光面に近接させて露光を行うことを特徴としている。
【０００８】
このような構成の露光マスクおよびこれを用いた露光方法では、メンブレンを囲む露光面側の位置に壁部を突出させた状態で露光が行われる。このため、この壁部は、露光面と、この露光面に対して極近い位置に対向配置されるメンブレンとの間の空間を、その外側に対して隔てる隔壁となる。このため、メンブレンと露光面との空間に異物が入り込み難くなり、異物によるメンブレンの損傷が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光マスクおよび露光方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
＜露光マスク＞
図１（１）は、本発明の露光マスクの一構成例を示す断面図であり、図１（２）は図１（１）を図面上における下方側から見た平面図である。これらの図に示す露光マスク１は、支持枠３、支持枠３の一主面３ａ側に支持されたメンブレン５、この支持枠３の内側に設けられて支持枠３と共にメンブレンを支持する支持柱６、さらに支持枠３の一主面３ａ上に立設された壁部７とからなる。
【００１１】
このうち、支持枠３は、例えばシリコンからなり、矩形の枠形状に形成されており、その内壁は一主面３ａ側に向かって開口面積を狭めるようにテーパ形状に形成されている。
【００１２】
この支持枠３の一主面３ａ側に支持されたメンブレン５は、支持枠３の一主面３ａ上を覆う状態で支持枠３の開口を塞ぐように設けられたシリコン薄膜５ａで構成され、このシリコン薄膜において支持枠３で囲まれた部分でメンブレン５が構成されている。このメンブレン５には、開口状の露光パターン５ｂが形成配置されている。尚、このメンブレン５は、開口状の露光パターン５ｂを有するものに限定されることはなく、一方の面上（支持枠３側の面や壁部７側の面）に薄膜パターンからなる露光パターンが形成された構成であっても良い。
【００１３】
そして、支持柱６は、支持枠３の内側に、メンブレン５の露光領域を仕切るようにハニカム状に設けられている。
【００１４】
さらに、支持枠３の一主面３ａ上に立設された壁部７は、例えばシリコンからなり、露光パターン５ｂが形成されたメンブレン５を囲む枠状であっても良いし、この枠状に１カ所または複数カ所の極狭い切れ目が入った形状であっても良いが、より好ましくはメンブレン５の周囲を完全に囲む枠状であることが好ましい。
【００１５】
ここで、この壁部７の高さｈは、この露光マスク１を用いて露光を行う場合においてのメンブレン５と露光対象となる露光面Ｗａとの間隔をｄとした場合、ｄ×１／３≦ｈであることが好ましい。このため、壁部７の高さｈは、ｄ×１／３≦ｈ＜ｄとなる。例えば、間隔ｄがｄ＝３０μｍ程度であるとすると、壁部７の高さｈは、１０μｍ≦ｈ＜３０μｍとなる。ただし、壁部７の高さｈの上限は、露光の際に壁部７が露光面Ｗａに接触することのないように、露光面Ｗａのフラットネス（平面性）、露光マスク１の撓み状態の変動、さらにはこの露光マスク１が配置される露光装置におけるステッパの駆動による露光面Ｗａの高さ方向の変動に対してマージンを考慮して設定されることとなる。ここでは、一例として、上述した変動によるマージンを２０μｍ設け、ｈ＝１０μｍ程度に設定されることとする。
【００１６】
尚、この露光マスク１が、メンブレン５上に薄膜パターンからなる露光パターンを設けたものであり、この露光パターン（薄膜パターン）がメンブレン５の壁部７側の面に設けられている場合、壁部７は、この露光パターン（薄膜パターン）の膜厚よりも大きい高さｈで形成されることが好ましい。
【００１７】
次に、図２に基づいて、露光マスク１の作製手順の一例を説明する。
先ず、図２（１）に示すように、単結晶シリコンからなるシリコン基板２１上に、絶縁膜として形成した酸化シリコン膜２２を介して、１０μｍ程度の膜厚の単結晶シリコン薄膜２３を形成してなるＳＯＩ基板（ウェハ）２４を用意する。このＳＯＩ基板２において、単結晶シリコン薄膜２３がメンブレン５となり、この単結晶シリコン薄膜２３が、図１においてのシリコン薄膜５ａに対応する膜となる。
【００１８】
そして、図２（２）に示すように、このＳＯＩ基板２４におけるシリコン基板２１面上にレジストパターン２５を形成する。このレジストパターン２５は、シリコン基板２１面上にレジスト膜を塗布した後、パターン露光を行い、次いで現像処理を行うことによって形成する。その後、このレジストパターン２５をマスクにしたボッシュプロセスにより、シリコン基板２１をパターンエッチングし、酸化シリコン膜２２を露出させる。する。このエッチングの後に、レジストパターン２５を除去する。
【００１９】
これにより、図２（３）に示すように、これにより、シリコン基板２１からなる支持枠３、およびハニカム状の支持柱６を形成する。
【００２０】
次に、図２（４）に示すように、単結晶シリコン薄膜２３（メンブレン５）上に、溝２６ａを有するレジストパターン２６を形成し、溝２６ａ内を含むレジストパターン２６上にアルミニウム膜（図示省略）を形成し、さらにリフロー処理を行うことで、溝２６ａ内にアルミニウムを流し込む。その後、このレジストパターン２６を除去して溝２６ａ内のみにアルミニウム膜を残し、他の部分をレジストパターン２６と共にリフトオフ除去する。
【００２１】
これにより、図２（５）に示すように、アルミニウムからなる壁部７を形成する。この壁部７は、支持枠３の一主面上に酸化シリコン膜２２および単結晶シリコン薄膜２３を介して形成されることになる。
【００２２】
次いで、図２（６）に示すように、単結晶シリコン薄膜２３面上にレジストパターン２７を形成する。このレジストパターン２７は、単結晶シリコン薄膜２３面上にレジスト膜を塗布した後、パターン露光を行い、次いで現像処理を行うことによって形成する。尚、壁部７が枠状である場合には、図示したように壁部７の枠内のみにレジストパターン２７が形成されることになる。
【００２３】
その後、このレジストパターン２７をマスクにしたエッチングにより、単結晶シリコン薄膜２３をパターンエッチングする。これにより、単結晶シリコン薄膜２３（メンブレン５）に開口状の露光パターン（図示省略）を形成する。このエッチングが終了した後には、レジストパターン２７を除去する。
【００２４】
以上の工程の後、支持枠３および支持柱６から露出している酸化シリコン膜２２部分をエッチング除去し、支持枠３側に単結晶シリコン薄膜２３からなるメンブレン５を露出させる。これによって図１を用いて説明した露光マスク１が得られる。これによって得られた露光マスク１は、シリコン基板２１と酸化シリコン膜２２とで支持枠３が構成されることになる。
【００２５】
尚、この露光マスク１の各部の材質は、メンブレン５の撓みを防止するために、支持枠３、メンブレン５、および壁部７を構成する各材料は線膨張係数の近い材料を用いることが好ましい。
【００２６】
さらに上述した露光マスクの作製方法はあくまでも一例であり、本発明の露光マスクは、このような手順で作製されたものに限定されることはない。
【００２７】
例えば、別体として形成された壁部７を、支持枠３の一主面側に張り合わせる方法であっても良い。
【００２８】
＜露光方法＞
次に、上述した構成の露光マスク１を用いて露光を行う露光装置の構成およびこの露光装置による露光方法を、図３を用いて説明する。ここでは、ＬＥＥＰＬに用いる露光装置を例にとる。
【００２９】
この図に示す露光装置は、露光光として電子ビームＥ（荷電粒子線）を生み出す電子銃３１（照射部）を備えており、この電子銃３１から放出された電子ビームＥの経路上に、電子ビームＥの経路を法線とする状態で、上述した構成の露光マスク１が配置され、この露光マスク１の間に間隔を保ってｘｙ移動可能なステージ３２が配置されていることとする。つまり、ステージ３２の直上に、露光マスク１が配置されるのである。露光マスク１とステージ３２との間隔は、ステージ３２上に露光対象となるウェハＷを載置した場合に、ウェハＷの表面（すなわち露光面Ｗａ）と露光マスク１のメンブレン５と間に約３０μｍの間隔ｄが設けられる程度に設定されている。
【００３０】
そして、電子銃３１と露光マスク１との間には、電子ビームＥの経路を囲む状態で、電子銃３１側から順に、進行方向を平行にするためのコンデンサレンズ３３、電子ビームＥを制限するアパーチャー３４、電子ビームが平行なままでラスターまたはベクトル走査モードの何れかで且つ露光マスク１に垂直に入射するように偏向させる目的を持つデフレクターのセット３５〜３８が配置されている。
【００３１】
以上のような構成の露光装置を用いて露光を行う場合には、先ず、ステージ３２上に、表面にレジストを塗布してなるウェハＷを載置する。次いで、電子銃３１から放出させた電子ビームＥを、コンデンサレンズ３３、アパーチャー３４で成形しつつ、上述したデフレクター３５〜３８で電子ビームＥの照射位置を調整しつつ走査させながら露光マスク１に照射する。そして、この露光マスク１の露光パターン５ｂを通過することで成型された電子ビームＥを、ウェハＷ上のレジスト（図示省略）表面（すなわち露光面Ｗａ）に照射し、この露光面Ｗａに対してパターン露光を行う。このパターン露光では、メンブレン５に形成された露光パターン５ａが、露光面Ｗａに等倍で露光される。
【００３２】
このような露光マスク１およびこれを用いた露光方法によれば、露光面Ｗａに対して近接配置される露光マスク１の露光面Ｗａ側に、メンブレン５を囲んで壁部７を突出させた状態で露光が行われる。このため、この壁部７が、露光面Ｗａとメンブレン５との間の空間ａを外側に対して隔てる隔壁となる。したがって、露光面Ｗａ上に異物Ａが存在しおり、この異物Ａが例えば露光雰囲気内の排気流の影響で飛散したとしても、この異物Ａが露光面Ｗａとメンブレン５との間の空間ａ内に入り込み難くなり、異物Ａの衝突によるメンブレン５の損傷を防止することができる。
【００３３】
具体的には、［間隔ｄ（３０μｍ）−高さｈ（１０μｍ）］以上の径（２０μｍ）の異物Ａによるメンブレン５の損傷は、完全に防止されることになる。また、これよりも径の小さい異物Ａであっても、露光面Ｗａとメンブレン５との間の空間ａへの入り口が壁部７によって１／３以上狭められるため、この空間ａに異物Ａが入り込み難くなり、径の小さな異物Ａによるメンブレン５の損傷をも防止することができるのである。
【００３４】
また、以上により、メンブレン５の損傷による露光装置内の汚染や、破片が装置に内に散らばることによる露光装置の損傷を防止することができる。
【００３５】
尚、上述した露光方法の説明においては、低エネルギーの電子線を露光光に用いたＬＥＥＰＬＥ法に本発明を適用した実施の形態を説明したが、本発明の露光方法は、メンブレンを有する露光マスクを露光面に対して近接させた状態で露光を行う露光方法に広く適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光マスクおよび露光方法によれば、露光面に対して近接配置される露光マスクの露光面側に、メンブレンを囲んで壁部を突設させた構成とすることで、露光面とメンブレンとの間の空間に異物が入り込み難くなり、異物の衝突によるメンブレンの損傷を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光マスクの構成を示す図である。
【図２】図１の露光マスクの作製手順を示す断面工程図である。
【図３】本発明の露光方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…露光マスク、３…支持枠、３ａ…一主面（支持枠）、５…メンブレン、５ｂ…露光パターン、７…壁部、ｄ…間隔（メンブレン−露光面）、ｈ…高さ（壁部）、Ｗａ…露光面
【図１】
2004103972.tif 000003
【図２】
2004103972.tif 000004
【図３】
2004103972.tif 000005