JPH02218113A - パターン転写方法とマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光、Ｘ線、電子線等のエネルギー線により
集積回路パターン等のパターンをウェハ上のレジスト層
に転写する方法並びにこの方法の実施に直接使用するエ
ネルギー線阻止マスクに関するものである。

［発明の概要］ この発明は、被転写パターン領域を取囲むように帯状に
エネルギー線阻止領域が形成された転写マスクを用いて
パターン転写を行なう際に、エネルギー線阻止領域の内
方端縁で囲まれる平面図形と相似な形状のエネルギー線
透過部を有する板状のエネルギー線阻止マスクを転写マ
スクのエネルギー線入射側又はその反対側に配置するこ
とによりメカニカルな絞り機構を用いずに効率的にパタ
ーン転写を行なえるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、ステップアンドリピート型縮少投影露光装置等の
パターン転写装置にあっては、第２３図に例示するよう
なホトマスクｌＯが用いられている。

ホトマスクｌＯにおいて、例えばガラス又は石英からな
る方形状のマスク基板の表面には、例えばクロム等の金
属な被着してパターニングすることにより被露光パター
ン領域１２が形成されている。

被露光パターン領域１２は、−例として８個のチップ内
パターン領域Ａ−Ｈを直交行列的に配置してなり、この
配置の輪郭に対応する領域１２の平面図形は、長方形を
なすようになっている。長方形状の領域１２は、その四
辺がそれぞれホトマスクｌＯの四辺と平行をなすように
配置されている。

ホトマスクｌＯには、長方形状の領域１２を取囲むよう
に帯状の遮光領域１４が形成されている。この遮光領域
１４は、後述するように絞り機構の開口端ぼけが投影さ
れる領域である。

第２４図は、上記のようなホトマスクＩＯを用いる投影
露光系の一例を示すものである。ランプ２０及びミラー
２２を含む照明系から放射される光は、コンデンサレン
ズ２４、絞り機構２６、ホトマスクｌＯ１投影レンズ（
例えば５：１縮少投影レンズ）２８を介してウェハステ
ージ上のウェハ３０に照射される。ウェハステージは、
Ｘ方向（左右方向）Ｙ方向（前後方向）、Ｚ方向（上下
方向即ち光軸方向）及びθ方向（回転方向）に任意にウ
ェハ位置を制御可能になっている。

絞り機構２６は、第２３図に平面配置を示すようにＸ方
向に移動自在な２枚の遮光部材Ｐ、Ｑと。

Ｙ方向に移動自在な２枚の遮光部材Ｒ，Ｓとを組合せて
方形状の絞り孔２６ａを形成するもので、この絞り孔２
８ａの開口端ぼけがホトマスク１０上の遮光領域１４に
投影されるように各遮光部材の位置を制御可能になって
いる。

露光処理にあたっては、ホトマスク１０をマスクステー
ジにセットした後、マスクステージのＸ、Ｙ、θ方向の
位置制御によりマスク位置合せを行なう、そして、絞り
を調節してからウェハステージにウェハをセットし、ウ
ェハステージのＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向の位置制御によりウ
ェハ位置合せを行なう、この後、図示しないシャッタを
開いて１回目の露光を行ない、その露光が終ると、ウェ
ハステージをステップ移動させて２回目の露光を行ない
、以下同様にしてウェハ全面終了までステップ移動及び
露光を繰返す０通常、このような一連の操作はコンピュ
ータ制御の下に自動的に遂行される。

第２５図は、上記のような露光処理により半導体ウェハ
３０上のレジスト層に対してホトマスクｌＯの被露光パ
ターン領域１２のパターンを反復的に転写した例を示す
もので、１２Ａは１回の露光により転写されたパターン
転写領域を示している。ウェハ上面には、このようなパ
ターン転写領域１２Ａがステップ移動及び露光の繰返し
に伴い二次元的に配置されるようになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来技術によると、メカニカルな絞り機構２Ｂ
を用いているため、次のような問題点があった。

（イ）遮光部材Ｐ−Ｓを駆動制御する必要があって、制
御操作に時間を要するのみならず、駆動機構から発生さ
れる塵埃によりホトマスク表面が汚染され、転写不良が
生ずる。

（ｏ）被露光パターン領域１２が方形以外の多角形にな
った場合、その多角形状領域に適合するように絞り孔形
成を定めるために多数枚の遮光部材を必要とし、駆動機
構も一層複雑化する。

（ハ）被露光パターン領域１２が方形以外の多角形にな
った場合、上記（Ｑ）のように遮光部材を増加する代り
に、マスク基板１０Ａ上で遮光領域１４を広面積に形成
することも考えられるが、このようにしたのではホトマ
スク１０上で位置合せマーク、防塵用のペリクル付きフ
レーム等の設置スペースが減少する。

この発明の目的は、メカニカルな絞り機構を用いずにパ
ターン転写を可能とすることにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、マスク基板上に被転写パターン領域を形成
すると共に転写用のエネルギー線の透過を阻止する透過
阻止領域を該被転写パターン領域を取囲むように帯状に
形成して成るマスクに対して前記エネルギー線を照射し
、前記マスクを透過したエネルギー線により前記被転写
パターン領域のパターン像をウェハ上のレジスト層に転
写することを含むパターン転写方法において、次の（Ａ
）又は（Ｂ）のようにしてパターン転写を行なうことを
特徴とするものである。

（＾）前記マスクのエネルギー線入射側には、前記透過
阻止領域の内方端縁で囲まれる平面図形と相似な形状の
エネルギー線透過部を有する板状のエネルギー線阻止マ
スクを配置し、前記エネルギー線透過部を透過したエネ
ルギー線が前記被転写パターン領域に入射し且つ前記エ
ネルギー線透過部の端縁ぼけが前記透過阻止領域内に投
影されるように両マスクの相対的配置関係を定めた状態
でパターン転写を行なう。

（Ｂ）前記マスクのエネルギー線入射側とは反対側には
、前記透過阻止領域の内方端縁で囲まれる平面図形と相
似な形状のエネルギー線透過部を有する板状のエネルギ
ー線阻止マスクを配置し、前記被転写パターン領域を透
過したエネルギー線が前記エネルギー線透過部に入射し
且つ前記透過阻止領域の周辺のマスク基板部分を透過し
たエネルギー線が前記エネルギー線阻止マスクで透過阻
止されるように両マスクの相対的配置関係を定めた状態
でパターン転写を行なう。

［作　用］ この発明のパターン転写方法によると、パターン転写用
マスクのエネルギー線入射側又はその反対側に板状のエ
ネルギー線阻止マスクを配置してパターン転写を行なう
ので、メカニカルな絞り機構は不要となり、前述した（
イ）〜（ハ）のような問題点を解消することができる。

［実施例］ 第１図は、この発明の実施に用いるホトマスクｌＯを示
すもので、このホトマスクが第２３図のものと異なる点
は、被露光パターン領域１２及び遮光領域１４の形状を
変更したことである。

被露光パターン領域１２にあっては、各々方形状でほぼ
同一サイズの１２個のチップ内パターン領域Ａ−Ｌが直
交行列的に配置されており、この直交行列的な配置の輪
郭に対応する領域１２の平面図形は、行方向及び列方向
について各方向毎に２等分可能であり且つ各２等分線毎
にその両側の部分図形が該２等分線に関して対称である
１２角形をなしている。このような１２角形状の領域１
２を取囲むように一定幅の帯状の遮光領域１４が形成さ
れており、この遮光領域１４の輪郭形状は領域１２の平
面形状と相似関係にある１２角形をなすようになってい
る。

第１図のようなチップ内パターン領域配置によれば、第
２３図の場合と同じ広さの有効露光領域１６内に第２３
図の場合より多くのチップ内パターン領域を配置するこ
とができる。なお、有効露光領域１８は、投影露光系の
レンズ径等により決まるものである。

第２図は、第１図のホトマスク１０と組合せて用いられ
る板状の遮光マスク１８を示すものである。

遮光マスク１８は、ホトマスクｌＯと同様に方形状をな
しており、中央部には、ホトマスク１０の遮光領域１４
の内方端縁で囲まれる１２角形状の平面図形と相似な形
状の光透過孔１８Ａが設けられている。

遮光マスク１８の光透過孔１８Ａ以外の部分は、それ自
体遮光性の材料で構成してもよいし、透光性の材料の表
面に遮光性物質を被着して構成してもよい。

第３図は、この発明の第１の実施例による投影露光系を
示すもので、この投影露光系が第２４図のものと異なる
点は、第１に絞り機構２６を使用しないことであり、第
２にコンデンサレンズ２４と第１図のホトマスクｌＯと
の間に第２図の遮光マスク１８を配置したことであり、
その他の点は第２４図で述べたと同様である。

露光処理にあたっては、遮光マスク１８の光透過孔１８
Ａを透過した光がホトマスクＩＯの被露光パターン領域
１２に入射し且つ光透過孔１８Ａの端縁１８ａの端縁ぼ
け１８ａ　’が第１図に示すように遮光領域１４内に投
影されるように両マスク１０．１８の相対的配置関係を
定めてパターン転写を行なう。

第４図は、この発明の第２の実施例による投影露光系を
示すもので、この投影露光系が第３図のものと異なる点
は、第１図のホトマスクｌＯと投影レンズ２８との間に
第２図の遮光マスク１８を配置したことである。

露光処理にあたっては、ホトマスクｌＯの被露光パター
ン領域１２を透過した光が遮光マスク１８の光透過孔１
８Ａに入射し且つ遮光領域１４の周辺のマスク基板部分
を透過した光が遮光マスク１８で透過阻止されるように
両マスク１０．．１Ｂの相対的配置関係を定めてパター
ン転写を行なう。

第５図は、上記のようにして半導体ウェハ３０上のレジ
スト層へパターン転写した一例を示すもので、１２Ａは
１回の露光で転写されたパターン転写領域を示している
。第５図と第２５図を対比すると、第５図の場合の方が
露光１回当りに転写されるチップ内パターン数が多く、
ウェハ１枚当りのパターン転写回数が少なくて済むこと
が明らかである。

第６図は、被露光パターン領域１２の１２角形状平面図
形を示すもので、Ｘ方向（行方向）に沿う３辺の長さを
ａ、２ａ、ａとし、Ｘ方向（列方向）に沿う３辺の長さ
をす、２ｂ、ｂとすると、このような図形は、第７図乃
至第９図に示すようにチップ内パターン領域を配置する
ことにより構成される。すなわち、第７図の例では、短
辺及び長辺の長さがそれぞれａ及びｂである長方形状の
チップ内パターン領域Ｂ１を１２個直交行列的に配置し
たものである。また、第８図の例では、短辺及び長辺の
長さがそれぞれｂ／２及びａである長方形状のチップ内
パターン領域Ｂ２を２４個直交行列的に配置したもので
ある。さらに、第９図の例では、短辺及び長辺の長さが
それぞれａ　／　２及びｂ／２である長方形状のチップ
内パターン領域Ｂ３を４８個直交行列的に配置したもの
である。

第１Ｏ図は、第６図の図形をステップアンドリピート方
式で転写した場合の組合せ配置を示すもので、Ｘ方向及
びＸ方向のいずれについても密接した配置となっている
。

第１１図、第１３図、第１５図、第１７図、第１９図及
び第２１図は、いずれも被露光パターン領域１２の平面
図形の他の例を示すもので、これらの平面図形について
も各図形毎に第７図乃至第９図から類推していくつかの
配置例が容易に考えられる。

第１１図の１２角形状平面図形は、Ｘ方向の３辺の長さ
をいずれもａとし且つＸ方向の３辺の長さをいずれもｂ
としたもので、第１２図に示すように密接した組合せ配
置が可能である。

第１３図の１２角形状平面図形は、Ｘ方向の３辺の長さ
をいずれもａとし且つＸ方向の３辺の長さをｂ、２ｂ、
ｂとしたもので、第１４図に示すように密接した組合せ
配置が可能である。

第１５図の１２角形状平面図形は、Ｘ方向の３辺の長さ
をいずれもａとし且つＸ方向の３辺の長さをｂ、３ｂ、
ｂとしたもので、第１６図に示すように密接した組合せ
配置が可能である。

第１７図の１２角形状平面図形は、Ｘ方向の３辺の長さ
をいずれもａとし且つＸ方向の３辺の長さをｂ、４ｂ、
ｂとしたもので、第１８図に示すように密接した組合せ
配置が可能である。

第１９図の２０角形状平面図形は、Ｘ方向の５辺の長さ
をａ、ａ、２ａ、ａ、ａとし且つＸ方向の５辺の長さを
す、ｂ、２ｂ、ｂ、ｂとしたもので、第２０図に示すよ
うに密接した組合せ配置が可能である。

第２１図の２８角形状平面図形は、Ｘ方向の７辺の長さ
をａ、ａ、ａ、２ａ、ａ、ａ、ａとし且つＸ方向の７辺
の長さをす、ｂ、ｂ、２ｂ、ｂ、ｂ、ｂとしたもので、
第２２図に示すように密接した組合せ配置が可能である
。

第６図、第１１図、第１３図、第１５図、第１７図、第
１８図又は第２１図に示したような被露光パターン領域
１２を有するホトマスクについても、それに適合した遮
光マスクを第２図で述べたと同様に作成し、第３図又は
第４図で述べたと同様に露光処理を行なうことができる
。

［発明の効果］ 以１のように、この発明によれば、遮光マスク１Ｂのよ
うな板状のエネルギー線阻止マスクを用いることで、メ
カニカルな絞り機構を使用せずにノぐターン転写を行な
うようにしたので、次のような効果が得られる。

（イ）遮光部材の駆動制御が不要であるから、効率的に
パターン転写を行なえると共に、発塵等に伴う転写不良
の発生を防止できる。エネルギー線阻止マスクは、固定
ステージにおいて定められた位置に配置するようにして
もよく、このようにすればエネルギー線阻止マスクの位
置合せ制御も省略できる。

（ｏ）被転写パターン領域（被露光パターン領域１２）
が方形以外の多角形になっても、それに適合したエネル
ギー線阻止マスクは簡単に作成でき、従来のように遮光
部材を増設したりする煩わしさがない、また、被転写パ
ターン領域を有する転写マスクにおいても、エネルギー
線阻止領域（遮光領域１４）を特に広面積に形成しなく
てよいので。

位置合せマーク、ペリクル付きフレーム等の配置の自由
度が大きい。

（ハ）被転写パターン領域を多角形にしてより多くのチ
ップ内パターン領域を配置できるので、スルーブツトが
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及びＭＳ２図は、この発明の実施に用いるホトマ
スク及び遮光マスクをそれぞれ示す上面図、 第３図及び第４図は、この発明の第１及び第２の実施例
による投影露光系をそれぞれ示す図、第５図は、第１図
のマスクパターンの転写例を示すウェハ上面図、 第６図は、被露光パターン領域の平面図形の一例を示す
図、 第７図乃至第９図は、被露光パターン領域内におけるチ
ップ内パターン望域の異なる配置例をそれぞれ示す平面
図。 第１０図は、第６図の図形の組合せ配置を示す平面図、 第１１図、第１３図、第１５図、第１７図、第１８図及
び第２１図は、被露光パターン領域の平面図形の他の例
をそれぞれ示す図、 第１２図、第１４図、第１６図、第１８図、第２０図及
び第２２図は、それぞれ第１１図、第１３図、第１５図
、第１７図、第１８図及び第２１図の図形の組合せ配置
を示す平面図、 第２３図は、従来例によるホトマスク上方の遮光部材配
置を示す上面図、 第２４図は、投影露光系の一例を示す図、第２５図は、
第２３図のマスクパターンの転写例を示すウェハ上面図
である。 ｌＯ・・・ホトマスク、１２・・・被露光パターン領域
、１４・・・遮光領域、１８・・・遮光マスク、２０・
・・ランプ。 ２２・・・ミラー、２４・・・コンデンサレンズ、２日
・・・投影レンズ、３０・・・ウェハ、ＡＮＬ、Ｂｌ　
〜Ｂ３・・・チップ内パターン領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスク基板上に被転写パターン領域を形成すると共
   に転写用のエネルギー線の透過を阻止する透過阻止領域
   を該被転写パターン領域を取囲むように帯状に形成して
   成るマスクに対して前記エネルギー線を照射し、前記マ
   スクを透過したエネルギー線により前記被転写パターン
   領域のパターン像をウェハ上のレジスト層に転写するこ
   とを含むパターン転写方法において、 前記マスクのエネルギー線入射側には、前記透過阻止領
   域の内方端縁で囲まれる平面図形と相似な形状のエネル
   ギー線透過部を有する板状のエネルギー線阻止マスクを
   配置し、 前記エネルギー線透過部を透過したエネルギー線が前記
   被転写パターン領域に入射し且つ前記エネルギー線透過
   部の端縁ぼけが前記透過阻止領域内に投影されるように
   両マスクの相対的配置関係を定めた状態でパターン転写
   を行なうことを特徴とするパターン転写方法。 ２、マスク基板上に被転写パターン領域を形成すると共
   に転写用のエネルギー線の透過を阻止する透過阻止領域
   を該被転写パターン領域を取囲むように帯状に形成して
   成るマスクに対して前記エネルギー線を照射し、前記マ
   スクを透過したエネルギー線により前記被転写パターン
   領域のパターン像をウェハ上のレジスト層に転写するこ
   とを含むパターン転写方法において、 前記マスクのエネルギー線入射側とは反対側には、前記
   透過阻止領域の内方端縁で囲まれる平面図形と相似な形
   状のエネルギー線透過部を有する板状のエネルギー線阻
   止マスクを配置し、 前記被転写パターン領域を透過したエネルギー線が前記
   エネルギー線透過部に入射し且つ前記透過阻止領域の周
   辺のマスク基板部分を透過したエネルギー線が前記エネ
   ルギー線阻止マスクで透過阻止されるように両マスクの
   相対的配置関係を定めた状態でパターン転写を行なうこ
   とを特徴とするパターン転写方法。 ３、マスク基板上に被転写パターン領域を形成すると共
   に転写用のエネルギー線の透過を阻止する透過阻止領域
   を該被転写パターン領域を取囲むように帯状に形成して
   成るマスクに対して前記エネルギー線を照射して前記被
   転写パターン領域のパターン像をウェハ上のレジスト層
   に転写する際に前記マスクのエネルギー線入射側又はそ
   の反対側に配置されるべき板状のエネルギー線阻止マス
   クであって、 前記透過阻止領域の内方端縁で囲まれる平面図形と相似
   な形状のエネルギー線透過部を有することを特徴とする
   エネルギー線阻止マスク。