(57)【要約】【課題】  ストリートの幅の増大を抑制することができる露光用マスクを提供することである。【解決手段】  支持枠にマスクメンブレンが支持されている。マスクメンブレンを貫通する複数の開口で構成された転写すべき被転写パターンが形成されている。さらに、被転写パターンとの相対位置が特定され、前記マスクメンブレンの一方の面に形成され、マスクメンブレンの厚さよりも浅い凹部で構成されたアライメントマークが形成されている。【選択図】  図１
2005332974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠に支持されたマスクメンブレンと、
前記マスクメンブレンを貫通する複数の開口で構成された転写すべき被転写パターンと、
前記被転写パターンとの相対位置が特定され、前記マスクメンブレンの一方の面に形成され、該マスクメンブレンの厚さよりも浅い凹部で構成されたアライメントマークと
を有するマスク。
【請求項２】
ウエハ上の集積回路が形成されるダイに対応する第１の領域と、ウエハ上のダイとダイとの間に画定されたストリートに対応する第２の領域とが、前記マスクメンブレン上に画定されており、前記被転写パターンが前記第１の領域内に配置され、前記アライメントマークの少なくとも一部分が前記第１の領域内に配置されている請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記アライメントマークが、前記第１の領域と第２の領域との境界線を跨ぐように配置されている請求項２に記載のマスク。
【請求項４】
前記アライメントマークは、照明光を散乱させる複数の散乱箇所を含み、該散乱箇所は、前記第１の領域と第２の領域との境界線に直交する方向に、少なくとも１列に配列している請求項２または３に記載のマスク。
【請求項５】
前記アライメントマークが、前記マスクメンブレンの、ウエハに対向する面に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のマスク。
【請求項６】
支持枠に保持されたマスクメンブレンに、被転写パターンに対応する開口を形成する工程と、
前記マスクメンブレンに、該マスクメンブレンを貫通しない凹部で構成されたアライメントマークを、集束イオンビームを用いて形成する工程と
を有するマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクに関し、特に電子線近接露光に使用可能なステンシルタイプの露光用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、Ｘ線近接露光に適用されるマスクとウエハとの位置合わせ技術が開示されている。特許文献１に開示された技術によると、例えば、マスクに形成されたアライメントマーク（マスクマーク）及びウエハに形成されたアライメントマーク（ウエハマーク）を、ウエハ表面の法線から傾いた光軸を有する観測光学系で観測する。ウエハマーク及びマスクマークは、照明光を散乱させる複数の散乱箇所を有する。この散乱箇所は、ウエハの表面の法線と、観測光学系の光軸とを含む面に平行な方向に配列している。
【０００３】
この観測により、顕微鏡の光軸とウエハ表面の法線とを含む仮想平面に直交する方向に関して、アライメントマークの相対位置情報を得ることができる。この位置検出方法を、「斜方検出法」と呼ぶこととする。特許文献１では、Ｘ線近接露光を例にとって位置合わせ方法が説明されているが、この位置合わせ方法は、電子線近接露光にも適用可能である。
【０００４】
特許文献２に、加速電圧２ｋＶ程度の低エネルギ電子ビームを用いた低エネルギ電子ビーム近接露光（Low-Energy Electron beam Proximity Lithography (LEEPL)）に用いられるマスクが開示されている。ＬＥＥＰＬでは、マスクメンブレンを貫通する開口によりパターンを形成したステンシルタイプのマスクが用いられる。
【０００５】
図５を参照して、ステンシルタイプのマスクを用い、斜方検出法によってマスクマークとウエハマークとの位置を検出する方法について説明する。
【０００６】
図５（Ａ）に、位置合わせ装置の主要部の概略図を示す。ウエハステージ１０にウエハ１１が保持されている。ウエハ１１の表面上にウエハマーク１２が形成されている。感光性レジスト膜１３が、ウエハ１１の表面及びウエハマーク１２を覆う。
【０００７】
ウエハ１１から微小間隔を隔ててマスク２０が保持されている。マスク２０は、マスクメンブレン２１及び支持枠２２により構成される。支持枠２２は、転写すべきパターンが配置された領域の周囲において、マスクメンブレン２１を機械的に支持する。マスクメンブレン２１にマスクマーク２３が形成されている。ウエハ１１の表面に平行な面をＸＹ面とし、ウエハ１１の表面の法線方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を導入する。
【０００８】
斜方観測光学装置３０の光軸３１が、Ｚ軸方向からＸ軸の正の方向に傾いている。斜方観測光学装置３０の受像面に共役な面（物面）３２が、ウエハマーク１２及びマスクマーク２３と交差する。
【０００９】
図５（Ｂ）に、ウエハマーク１２とマスクマーク２３との平面図を示す。例えば、ウエハマーク１２は、一対の行列パターン１２Ａ及び１２Ｂが、Ｙ軸方向にある間隔を隔てて配置された形状を有する。行列パターン１２Ａ及び１２Ｂの各々は、凸部がＸ軸方向に１０個、Ｙ軸方向に３個、行列状に配列したパターンを有する。マスクマーク２３は、開口がＸ軸方向に１０個、Ｙ軸方向に３個、行列状に配列したパターンを有する。マスクマーク２３は、Ｙ軸方向に関して行列パターン１２Ａと１２Ｂとの間に位置する。凸部及び開口のエッジが、照明光を散乱させる散乱箇所となる。なお、アライメントマークを、散乱箇所がＸ軸方向に少なくとも１列に並んだパターンとしてもよい。
【００１０】
図５（Ａ）において、ウエハマーク１２及びマスクマーク２３のうち、物面３２と交差する位置のエッジにピントが合う。ピントが合っているエッジのＹ軸方向の位置を検出することにより、ウエハマーク１２とマスクマーク２３とのＹ軸方向に関する相対位置情報を得ることができる。さらに、図５（Ｂ）のアライメントマークを９０°回転させたパターンを有するアライメントマークを配置することにより、Ｘ軸方向に関する相対位置情報を得ることができる。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−３１６１２６号公報
【特許文献２】特開２００３−５９８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５（Ａ）に示した斜方検出法では、ウエハマーク及びマスクマークの複数の散乱箇所うち、物面３２上に位置する散乱箇所にピントが合う。ウエハマーク１２のピントの合う散乱箇所と、マスクマーク２３のピントの合う散乱箇所とのＸ軸方向に関する位置は、相互に異なる。このため、図５（Ｂ）に示したように、ウエハマーク１２とマスクマーク２３とを、Ｘ軸方向に相互にずらして配置しなければならない。
【００１３】
ウエハマークは、通常、ウエハのダイとダイとの間のスクライビング領域（ストリート）に配置される。ストリートが、図５（Ｂ）のＹ軸方向に延在する場合、ウエハマーク１２及びマスクマーク２３の両方をストリート内に配置するために、ストリートを太くしなければならない。ストリートを太くすると、ウエハの利用効率が低下してしまう。
【００１４】
本発明の目的は、ストリートの幅の増大を抑制することができる露光用マスク及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一観点によると、支持枠に支持されたマスクメンブレンと、前記マスクメンブレンを貫通する複数の開口で構成された転写すべき被転写パターンと、前記被転写パターンとの相対位置が特定され、前記マスクメンブレンの一方の面に形成され、該マスクメンブレンの厚さよりも浅い凹部で構成されたアライメントマークとを有するマスクが提供される。
【００１６】
本発明の他の観点によると、支持枠に保持されたマスクメンブレンに、被転写パターンに対応する開口を形成する工程と、前記マスクメンブレンに、該マスクメンブレンを貫通しない凹部で構成されたアライメントマークを、集束イオンビームを用いて形成する工程とを有するマスクの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
マスクマークがマスクメンブレンを貫通しないため、電子線露光を行う際に、マスクマークがウエハ上に転写されない。このため、ウエハのダイに対応する領域のうち、回路パターンが配置されず、かつパターンの転写が禁止される領域にマスクマークを配置することが可能になる。これにより、マスクマークを、ストリートからはみ出して配置できるため、ストリートを細くすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に、第１の実施例によるマスクを保持した位置合わせ装置の概略図を示す。位置合わせ装置自体は、図５（Ａ）に示したものと同一である。図５（Ａ）の例では、マスクマーク２３が、マスクメンブレンを貫通する複数の開口で構成されていたが、図１の第１の実施例では、マスクメンブレン２１の、ウエハ１１に対向する面とは反対側の面に形成された複数の凹部で構成されている。マスクマーク２３の平面パターンは、図５（Ｂ）に示したマスクマーク２３の平面パターンと同一である。
【００１９】
図２（Ａ）に、ウエハ１１の平面図を示す。ウエハ１１の表面に、複数のダイ４０が行列状に配置されている。相互に隣り合うダイ４０の間にストリート４１が画定される。ストリート４１は、ウエハ１１を個々のダイ４０に分割する時に、ダイヤモンドカッタ等で溝が形成される領域である。ウエハマークは、このストリート４１内に配置される。
【００２０】
図２（Ｂ）に、マスク２０の主要部の平面図を示す。マスクメンブレン２１内に、ウエハ１１のダイ４０に対応する正方形の第１の領域５０と、ストリート４１に対応する第２の領域５１が画定されている。第２の領域５１は、第１の領域５０を取り囲む。マスクマーク２３が、第１の領域５０と第２の領域５１との、Ｙ軸に平行な境界線を跨ぐように配置されている。ウエハ１１とマスク２０との位置合わせが完了した状態では、マスクマーク２３に対応するウエハマーク１２は、第２の領域５１内に包含される。
【００２１】
第１の領域５０の他の３つの辺にも、同様のマスクマークが配置されている。また、各マスクマークに対応して、ウエハマーク１２と同様のウエハマークが配置されている。
【００２２】
図１に戻って、第１の実施例の説明を続ける。ウエハ１１とマスク２０との間隔をＧ、ウエハマーク１２のＸ軸方向の長さをＬｗ、マスクマーク２３のＸ軸方向の長さをＬｍ、Ｘ軸方向に関してウエハマーク１２とマスクマーク２３とが占める長さをＬｔ、ウエハマーク１２と物面３２との交差箇所から、マスクマーク２３と物面３２との交差箇所までのＸ軸方向の長さをＬｆ、Ｚ軸方向と光軸３１とのなす角度をθとする。物面３２が、ウエハマーク１２の中央でウエハマーク１２と交差し、マスクマーク２３の中央でマスクマーク２３と交差すると仮定すると、
（数１）
Ｌｔ＝Ｌｆ＋（Ｌｍ＋Ｌｗ）／２
が成立する。ここで、
（数２）
Ｌｆ＝Ｇ／ｔａｎθ
である。一例として、間隔Ｇを５０μｍ、マスクマーク２３の長さＬｍ及びウエハマーク１２の長さＬｗを共に４０μｍとする。角度θを４０°とする。このとき、Ｘ軸方向に関してウエハマーク１２及びマスクマーク２３の占める長さＬｔは、約９９．６μｍである。ウエハマーク１２とマスクマーク２３との両方を、図２（Ｂ）に示したストリートに対応する第２の領域５１内に配置するためには、ストリートの太さを１００μｍ程度にしなければならない。第１の実施例では、ウエハマーク１２のみが第２の領域５１内に包含され、マスクマーク２３の一部分のみが第２の領域５１内に配置されている。このため、ウエハマーク１２の長さである４０μｍよりもやや長い５０μｍ程度まで、ストリートを細くすることが可能である。
【００２３】
さらに、第１の実施例によるマスク２０のマスクマーク２３はマスクメンブレン２１を貫通していない。このため、電子線露光を行なう際に、マスクマーク２３がウエハ上に転写されない。図２（Ｂ）において、第１の領域５０内の転写すべき回路パターンと重ならないようにマスクマーク２３を配置することにより、回路パターンへ影響を与えることなく、ストリート４１を細くすることができる。特に、図２（Ａ）に示したウエハ１１のダイ４０内にマスクマークが転写されることが好ましくない場合に、上記第１の実施例のマスクが有効である。
【００２４】
図２（Ｂ）では、マスクマーク２３の一部分が第１の領域５０内に配置されていた。ウエハ１１とマスク２０との間隔Ｇがより大きい場合や、光軸３１の傾き角θがより小さい場合には、マスクマーク２３とウエハマーク１２とをＸ軸方向に離さなければならない。極端な場合には、マスクマーク２３の全体が第１の領域５０内に配置されるようになる。
【００２５】
図３に、第２の実施例によるマスクの断面図を示す。マスクメンブレン２１が支持枠２２に支持されている。第１の実施例では、マスクマーク２３を構成する凹部が、マスクメンブレンの、ウエハに対向する面とは反対側の面に形成されていた。第２の実施例では、マスクマーク２３ａを構成する凹部が、マスクメンブレン２１の、ウエハに対向する面に形成されている。マスクマーク２３ａの平面形状は、図５（Ｂ）に示したマスクマーク２３の平面形状と同一である。
【００２６】
第２の実施例の場合にも、マスクマーク２３ａがマスクメンブレン２１を貫通しないため、第１の実施例の場合と同様の効果を有する。さらに、第２の実施例の場合には、マスクメンブレン２１を通してマスクマーク２３ａが観測される。ウエハ上のウエハマークも、マスクメンブレン２１を通して観測される。このため、ウエハマークの像と、マスクマーク２３ａの像との明るさの差を小さくすることができる。これにより、両者の像の位置検出を容易に行うことが可能になる。
【００２７】
次に、図４（Ａ）〜図４（Ｈ）を参照して、第１の実施例によるマスクの製造方法について説明する。なお、図１では、マスクメンブレン２１を補強するための梁が形成されていない場合を示したが、以下の説明では、マスクメンブレン２１の機械的強度を補強するための梁を形成する場合について説明する。
【００２８】
図４（Ａ）に示すように、シリコン基板６２、酸化シリコン層６１、及びシリコン層６０がこの順番に積層されたＳＯＩ基板を準備する。直径８インチの基板を用いる場合、シリコン基板６２の厚さは、例えば７２５μｍである。シリコン基板６２の、酸化シリコン層６１が積層されていない方の表面上に、酸化シリコンからなる保護膜６３を形成する。保護膜６３の上に、レジストパターン６４を形成する。レジストパターン６４は、図１に示した支持枠２２に対応する領域及び梁に対応する領域を覆う。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すように、レジストパターン６４をエッチングマスクとして、保護膜６３をエッチングする。保護膜６３のエッチング後、レジストパターン６４を除去する。
【００３０】
図４（Ｃ）に示すように、残った保護膜６３をエッチングマスクとして、シリコン基板６２をエッチングする。シリコン基板６２のエッチングは、例えば、ＳＦ６やＮＦ３等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより行うことができる。酸化シリコン膜６１が露出した時点でエッチングを停止させる。シリコン基板６２の一部で構成された梁６２ａ及び支持枠６２ｂが残る。
【００３１】
図４（Ｄ）に示すように、梁６２ａ及び支持枠６２ｂをエッチングマスクとして、酸化シリコン膜６１をエッチングする。このエッチングは、例えばフッ酸を用いたウェットエッチングにより行う。このとき、保護膜６３も除去される。
【００３２】
図４（Ｅ）に示すように、シリコン層６０の、梁６２ａが形成されている面に、レジスト膜６５を形成する。レジスト塗布面に梁６２ａによる凹凸が存在するため、周知のスピンコート法を用いて膜厚の均一な膜を形成することはできない。このような凹凸を有する表面にレジストを塗布する技術が、例えば特許第３０８４３３９号公報、特開平１０−３２１４９３号公報等に開示されている。これらの公報に開示された方法により、膜厚のほぼ均一なレジスト膜６５を形成することができる。
【００３３】
図４（Ｆ）に示すように、レジスト膜６５に、転写すべきパターンに対応した開口６５ａを形成する。レジスト膜６５のパターニングは、通常の電子線描画装置を用いてパターン描画を行い、現像することにより形成することができる。
【００３４】
図４（Ｇ）に示すように、開口６５ａが形成されたレジスト膜６５をエッチングマスクとして、シリコン層６０をエッチングし、開口６０ａを形成する。シリコン層６０のエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより行うことができる。シリコン層６０のエッチング後、レジスト膜６５を除去する。
【００３５】
図４（Ｈ）に示すように、シリコン層６０の、梁６２ａが形成された表面に、複数の凹部からなるマスクマーク６０ｂを形成する。マスクマーク６０ｂは、例えば、Ｇａの集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いたスパッタエッチングにより形成することができる。ＦＩＢを入射させる位置は、０．１μｍの精度で制御することが可能である。ＦＩＢにより、開口６０ａに対する相対位置を特定して、マスクマーク６０ｂを形成することができる。シリコン層６１が、図１のマスクメンブレン２１に対応し、支持枠６２ｂが図１の支持枠２２に対応し、マスクマーク６０ｂが図１のマスクマーク２３に対応する。
【００３６】
図３に示した第２の実施例によるマスクのマスクマーク２３ａの形成も、ＦＩＢを用いたスパッタエッチングにより行うことが可能である。
【００３７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施例によるマスクを装填した位置合わせ装置の概略図である。
【図２】（Ａ）は、ウエハの平面図であり、（Ｂ）は、マスクの主要部の平面図である。
【図３】第２の実施例によるマスクの断面図である。
【図４（Ａ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その１）である。
【図４（Ｂ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その２）である。
【図４（Ｃ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その３）である。
【図４（Ｄ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その４）である。
【図４（Ｅ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その５）である。
【図４（Ｆ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その６）である。
【図４（Ｇ）】実施例によるマスクの製造方法を説明するための製造途中のマスクの断面図（その７）である。
【図４（Ｈ）】実施例によるマスクの主要部の断面図である。
【図５】（Ａ）は、電子線近接露光に適用される位置合わせ装置の概略図であり、（Ｂ）は、マスクマーク及びウエハマークの平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ウエハステージ
１１  ウエハ
１２  ウエハマーク
１３  レジスト膜
２０  マスク
２１  マスクメンブレン
２２  支持枠
２３、２３ａ  マスクマーク
３０  斜方検出光学装置
３１  光軸
３２  物面
４０  ダイ
４１  ストリート
５０  ダイに対応する第１の領域
５１  ストリートに対応する第２の領域
６０  シリコン層
６１  酸化シリコン層
６２  シリコン基板
６２ａ  梁
６２ｂ  支持枠
６３  保護膜
６４  レジストパターン
６５  レジスト膜
【図１】
2005332974.tif 000003
【図２】
2005332974.tif 000004
【図３】
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【図４（Ａ）】
2005332974.tif 000006
【図４（Ｂ）】
2005332974.tif 000007
【図４（Ｃ）】
2005332974.tif 000008
【図４（Ｄ）】
2005332974.tif 000009
【図４（Ｅ）】
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【図４（Ｆ）】
2005332974.tif 000011
【図４（Ｇ）】
2005332974.tif 000012
【図４（Ｈ）】
2005332974.tif 000013
【図５】
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