JP2002110519A - Stress adjusting method for exposure mask, stress adjusting device, manufacturing method of exposure mask including this stress adjusting method in process, and semiconductor device pattern-transferred using this exposure mask - Google Patents
Stress adjusting method for exposure mask, stress adjusting device, manufacturing method of exposure mask including this stress adjusting method in process, and semiconductor device pattern-transferred using this exposure maskInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細パターン露光用マスクのパターン膜応力
を調整し、パターン位置ずれのない露光用マスクを提供
する。また、高精度なパターン転写がなされた半導体装
置を提供する。
【解決手段】 溶液2が充填された溶液槽1の中に、露
光用マスク18を浸漬し、さらに参照電極7と対向電極
8を備え、露光用マスクと対向電極とを電源9を介して
接続する。露光用マスク上のパターン膜の構成材の水溶
液中での状態を電位とpHとの関係から求め、参照電極
に対する露光用マスクのパターン膜の電位を所望の電位
に制御して、還元、あるいは酸化反応を起こしパターン
膜応力を調整する。pH調整を行ってもよい。
(57) [PROBLEMS] To provide an exposure mask which adjusts the pattern film stress of a fine pattern exposure mask and has no pattern displacement. Further, the present invention provides a semiconductor device on which pattern transfer with high accuracy is performed. SOLUTION: An exposure mask 18 is immersed in a solution tank 1 filled with a solution 2, and further provided with a reference electrode 7 and a counter electrode 8, and the exposure mask and the counter electrode are connected via a power supply 9. I do. The state of the constituent material of the pattern film on the exposure mask in the aqueous solution is determined from the relationship between the potential and the pH, and the potential of the pattern film on the exposure mask relative to the reference electrode is controlled to a desired potential to reduce or oxidize A reaction is caused to adjust the pattern film stress. The pH may be adjusted.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、微細パターンを
転写するための露光用マスクのパターン歪みを緩和する
応力調整方法、並びに応力調整装置に関するものであ
る。また、前記応力調整方法を製造工程に含み、露光用
マスクを製造する方法、及び前記露光用マスクを用いて
製造する半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress adjusting method and a stress adjusting apparatus for mitigating pattern distortion of an exposure mask for transferring a fine pattern. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing an exposure mask including the stress adjustment method in a manufacturing process, and a semiconductor device manufactured using the exposure mask.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置のパターンの微細化お
よび高密度化が促進されており、半導体装置を製造する
ための基板上に、より微細な回路パターンを転写する技
術が要求されている。このため、露光に用いられる光の
短波長化が積極的に進められており、極微細なパターン
が転写できるX線や電子線を用いた露光方法の開発が進
められている。2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and densification of semiconductor device patterns have been promoted, and a technique for transferring a finer circuit pattern onto a substrate for manufacturing a semiconductor device has been required. For this reason, the wavelength of light used for exposure has been actively reduced, and an exposure method using an X-ray or an electron beam capable of transferring an extremely fine pattern has been developed.
【0003】このような回路パターンの転写に用いられ
る露光用マスクの製造方法は、例えば本願出願人の出願
に係る特開平11−274067号公報に示されてい
る。以下、この公報に示されたX線マスクの製造方法を
従来例として説明する。A method of manufacturing an exposure mask used for transferring such a circuit pattern is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-27067 filed by the present applicant. Hereinafter, a method of manufacturing an X-ray mask disclosed in this publication will be described as a conventional example.
【0004】図5は、上記公報に示された従来のX線マ
スクの製造方法の工程の例を示す概略断面図である。ま
ず、基板11上にメンブレン(X線透過性基板と同義)
12を成膜する(図5(a))。次に、メンブレン12
の一部裏面が露出するまで基板11の一部を除去する
(図5(b))。そして、前記メンブレン12上に、反
射防止膜兼エッチングストッパ膜の役割を果たす下地膜
13を形成し、焼成する(図5(c))。さらに、前記
下地膜13上に、X線の透過を遮る材質からなる吸収体
14を成膜し、上記吸収体14の平均膜応力を測定し
て、この平均膜応力を0とするために、例えば250℃
程度でアニール処理を行なう(図5(d))。そしてこ
の後、吸収体14上にレジスト15を塗布、ベークした
後、基板11裏面に、サポートリング16を接着剤17
などによって装着する(図5(e))。そして、パター
ニングされたレジスト15をマスクとして吸収体14を
エッチングし、この後、レジスト15を除去して、図5
(f)に示す露光用マスク18が製造される。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of steps of a conventional method for manufacturing an X-ray mask disclosed in the above publication. First, a membrane (synonymous with an X-ray transparent substrate) is placed on the substrate 11.
12 is formed (FIG. 5A). Next, the membrane 12
A part of the substrate 11 is removed until a part of the back surface is exposed (FIG. 5B). Then, a base film 13 serving as an antireflection film and an etching stopper film is formed on the membrane 12 and baked (FIG. 5C). Further, an absorber 14 made of a material that blocks transmission of X-rays is formed on the base film 13, and the average film stress of the absorber 14 is measured. For example, 250 ° C
Annealing is performed to the extent shown in FIG. 5 (d). Then, after applying a resist 15 on the absorber 14 and baking, a support ring 16 is attached to the back surface of the substrate 11 with an adhesive 17.
(FIG. 5 (e)). Then, the absorber 14 is etched using the patterned resist 15 as a mask, and thereafter, the resist 15 is removed.
The exposure mask 18 shown in FIG.
【0005】上記メンブレン12は、例えばX線を透過
する炭化珪素(SiC)やダイヤモンド薄膜等が、上記
吸収体14には、タングステン(W)やW化合物、ある
いはタンタル(Ta)やTa化合物などの導電性を有す
る金属膜が一般的に使用される。また、下地膜13とし
ては、インジウムティンオキサイド(ITO)やルテニ
ウム(Ru)等が用いられる。また、この下地膜13は
必ずしも必要ではなく、メンブレン12上に直接、吸収
体14が形成される場合もある。The membrane 12 is made of, for example, silicon carbide (SiC) or a diamond thin film that transmits X-rays. The absorber 14 is made of tungsten (W), a W compound, tantalum (Ta), a Ta compound, or the like. A conductive metal film is generally used. As the base film 13, indium tin oxide (ITO), ruthenium (Ru), or the like is used. The base film 13 is not always necessary, and the absorber 14 may be formed directly on the membrane 12 in some cases.
【0006】このような製造方法により、極微細パター
ンが形成された露光用マスクを提供することが可能とな
ってきた。また吸収体14のパターニング前にアニール
を施すことにより、吸収体14の平均膜応力が0となる
ように調整し、残留応力によるパターンの位置ずれを防
止する対策もなされてきた。According to such a manufacturing method, it has become possible to provide an exposure mask on which an extremely fine pattern is formed. Also, by performing annealing before patterning the absorber 14, the average film stress of the absorber 14 is adjusted so as to be zero, and measures have been taken to prevent pattern displacement due to residual stress.
【0007】また、発生する膜応力が、パターンの縦方
向と横方向で等しい、いわゆる等方性のある歪みであれ
ば、露光時に歪み分を機械的に補正して転写する試みも
なされてきた。Further, if the generated film stress is equal in the vertical direction and the horizontal direction of the pattern, that is, isotropic distortion, attempts have been made to transfer the film by mechanically correcting the distortion during exposure. .
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パター
ニング前に吸収体14の平均膜応力を0としても、パタ
ーニング後の吸収体14の側壁に自然酸化膜が形成され
ることにより圧縮応力が発生し、パターンの位置ずれが
生じる問題があった。However, even if the average film stress of the absorber 14 is set to 0 before patterning, a compressive stress is generated due to the formation of a natural oxide film on the side wall of the absorber 14 after patterning. There has been a problem that pattern displacement occurs.
【0009】また、特にパターン欠陥が多数ある場合、
例えばレーザなどにより修正すると、部分的に変質して
応力値が変わり、パターンの位置ずれが生じる問題があ
った。Further, especially when there are many pattern defects,
For example, when the correction is performed by a laser or the like, there is a problem that the stress is partially changed and the stress value is changed, thereby causing a pattern displacement.
【0010】また、メンブレンを基板に接着剤で装着し
た後の工程では、従来のアニールによる歪み調整方法を
用いることができないという問題があった。[0010] In addition, in the step after the membrane is mounted on the substrate with an adhesive, there is a problem that the conventional distortion adjustment method by annealing cannot be used.
【0011】また、発生する膜応力が、パターンの縦方
向と横方向で異なる、いわゆる異方性のある歪みであれ
ば、露光段階で修正する手段がなかった(通常のパター
ン膜は縦方向と横方向のサイズが異なり、酸化されると
長手方向の膜歪みが大きくなり、異方性歪みを生じ
る)。In addition, if the generated film stress is a so-called anisotropic distortion that is different in the vertical and horizontal directions of the pattern, there is no means for correcting it at the exposure stage (the normal pattern film has a vertical direction and a horizontal direction). The size in the lateral direction is different, and when oxidized, the film strain in the longitudinal direction increases, resulting in anisotropic strain).
【0012】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、微細に形成されたパターン膜の
応力を調整する方法、およびこれを実現する装置を提供
するものである。また、上記位置ずれのない微細吸収体
パターンを備えた露光用マスクの製造方法を提供し、こ
れにより製造された露光用マスクを用いて高精度な微細
パターンが形成された半導体装置を提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for adjusting the stress of a finely formed pattern film and an apparatus for realizing the method. Further, the present invention provides a method for manufacturing an exposure mask having a fine absorber pattern without the above-described positional shift, and provides a semiconductor device in which a high-precision fine pattern is formed using the manufactured exposure mask. It is.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明に係わる第1の
露光用マスクの応力調整方法は、基板と、メンブレン
と、前記メンブレン上に形成されたパターン膜とを備え
た露光用マスクの応力調整方法であって、所定のpHの
溶液において所定の電位を与え、前記パターン膜を還元
あるいは酸化するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a stress of an exposure mask including a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane. In the method, a predetermined potential is applied to a solution having a predetermined pH to reduce or oxidize the pattern film.
【0014】この発明に係わる第1の構成の露光用マス
クの応力調整装置は、基板と、メンブレンと、前記メン
ブレン上に形成されたパターン膜とを備えた露光用マス
クの前記パターン膜からなる第一の電極と、前記第一の
電極に対向する第二の電極と、前記第一の電極に電流を
流す電源とを備えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a stress adjusting apparatus for an exposure mask, comprising a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane. One electrode, a second electrode opposed to the first electrode, and a power supply for supplying a current to the first electrode are provided.
【0015】この発明に係わる第2の構成の露光用マス
クの応力調整装置は、パターン膜の応力歪みを計測する
手段を備え、前記計測する手段による計測値を参照し
て、上記第1の構成の露光用マスクの応力調整装置の第
一の電極の電位を制御する制御回路を備えたものであ
る。An exposure mask stress adjusting apparatus according to a second aspect of the present invention includes means for measuring a stress distortion of a pattern film, and refers to a value measured by the measuring means. And a control circuit for controlling the potential of the first electrode of the stress adjusting device for an exposure mask.
【0016】この発明に係わる第1の露光用マスクの製
造方法は、基板にメンブレンを成膜する工程と、前記基
板の一部を除去する工程と、前記メンブレン上に露光光
を遮る材質からなる膜を成膜する工程と、前記露光光を
遮る材質からなる膜をパターニングする工程と、所定の
pHの溶液において所定の電位を与え、前記パターニン
グされた膜を還元あるいは酸化する工程とを備えたもの
である。A first method of manufacturing a mask for exposure according to the present invention comprises a step of forming a membrane on a substrate, a step of removing a part of the substrate, and a material for blocking exposure light on the membrane. A step of forming a film, a step of patterning a film made of a material that blocks the exposure light, and a step of applying a predetermined potential in a solution having a predetermined pH to reduce or oxidize the patterned film. Things.
【0017】この発明に係わる第1の露光用マスクを用
いてパターン転写した半導体装置は、上記第1の露光用
マスクの応力調整方法を用いて応力調整を施した露光用
マスク、あるいは上記第1の露光用マスクの製造方法を
用いて製造した露光用マスクを用いてパターン転写した
ものである。According to the present invention, there is provided a semiconductor device to which a pattern is transferred by using the first exposure mask, wherein the stress is adjusted by the first exposure mask stress adjustment method, or the first exposure mask is subjected to the stress adjustment. The pattern is transferred using an exposure mask manufactured by using the method for manufacturing an exposure mask described above.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、この発明
の実施の形態1による露光用マスクの応力調整装置の概
略構成を示す図であり、図において、1は溶液槽、2は
溶液、3は薬液ポンプ、5はフィルタ、7は参照電極、
8は対向電極、9は電源、10は制御回路、18は露光
用マスク、90は配線である。また、図2は露光用マス
ク18の吸収体として使用されるTaの水溶液中での状
態を電位とpHの関係とで示す説明図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a stress adjusting device for an exposure mask according to a first embodiment of the present invention. In the drawing, 1 is a solution tank, 2 is a solution, 3 is a chemical pump, 5 is a filter, 7 Is the reference electrode,
8 is a counter electrode, 9 is a power supply, 10 is a control circuit, 18 is an exposure mask, and 90 is a wiring. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of Ta used as an absorber of the exposure mask 18 in an aqueous solution by a relationship between potential and pH.
【0019】図1において、溶液槽1には溶液2が充填
されており、さらに溶液2のpHを調整するための薬液
を循環させる薬液ポンプ3と、溶液2をクリーンな状態
に保つため異物を除去するフィルタ5とが接続されてい
る。この装置の溶液槽1に露光用マスク18を浸漬し
て、吸収体14に電圧が印加できるように、露光用マス
ク18、電源9、制御回路10、対向電極8、参照電極
7が配線90によって電気的に接続されている。ここ
で、対向電極8は例えば白金、参照電極7は例えば標準
水素電極とし銀/塩化銀を用いることができる。In FIG. 1, a solution tank 1 is filled with a solution 2 and a chemical pump 3 for circulating a chemical for adjusting the pH of the solution 2 and foreign substances for keeping the solution 2 clean. The filter 5 to be removed is connected. The exposure mask 18, the power supply 9, the control circuit 10, the counter electrode 8, and the reference electrode 7 are connected by the wiring 90 so that the exposure mask 18 is immersed in the solution tank 1 of this apparatus and a voltage can be applied to the absorber 14. It is electrically connected. Here, the counter electrode 8 is, for example, platinum, and the reference electrode 7 is, for example, a standard hydrogen electrode, and silver / silver chloride can be used.
【0020】次に、本実施の形態の露光用マスクの応力
調整装置を用い、露光用マスク18の吸収体14として
Taを用いた場合の応力調整方法について説明する。製
造後半年程度経過した露光用マスク上のアライメントパ
ターンの位置を座標計測装置で計測すると、製造直後に
対して、マスク上の吸収体パターンは横方向に0.1p
pm、縦方向に0.5ppm誤差を生じていた。そこ
で、本実施の形態の露光用マスクの応力調整装置を用
い、パターン膜に−3.0Vの電圧を印加した状態で、
溶液2(例えばpH4程度の希硫酸溶液を使用)に、露
光用マスク18を浸漬した。すでに大気中で長期間使用
された露光用マスク18上のTaパターンの表面は酸化
され、Ta2O5となっているが、図2に示すように本条
件ではTaが安定状態であるため、30分間程度の電圧
印加により、Taパターンの表面に形成されたTa2O5
はTaに還元される。したがって、生じていた圧縮応力
を解消することができる。確認のため、位置精度を測定
するとほぼ製造直後レベルのほぼ0ppm(装置の測定
限界)となっていた。Next, a description will be given of a stress adjusting method in the case where Ta is used as the absorber 14 of the exposure mask 18 using the exposure mask stress adjusting apparatus of the present embodiment. When the position of the alignment pattern on the exposure mask, which has been manufactured for about half a year, is measured by a coordinate measuring device, the absorber pattern on the mask is 0.1 p.
pm, there was a 0.5 ppm error in the vertical direction. Therefore, with the use of the stress adjusting device for an exposure mask of the present embodiment, while applying a voltage of -3.0 V to the pattern film,
The exposure mask 18 was immersed in the solution 2 (for example, using a dilute sulfuric acid solution of about pH 4). The surface of the Ta pattern on the exposure mask 18 that has been used for a long time in the atmosphere is oxidized to Ta 2 O 5. However, as shown in FIG. By applying a voltage for about 30 minutes, Ta 2 O 5 formed on the surface of the Ta pattern
Is reduced to Ta. Therefore, the generated compressive stress can be eliminated. For confirmation, the position accuracy was measured and found to be almost 0 ppm (measurement limit of the apparatus), which is almost immediately after the production.
【0021】本実施の形態では、pH4、電圧−3.0
Vの条件を用いたが、図2に示すTaの安定条件であれ
ば、条件は任意に選定できる。また、浸漬時間などの条
件は、設定したpH、電圧に応じて最適化することが好
ましい。In this embodiment, the pH is set to 4, and the voltage is set to -3.0.
Although the condition of V was used, the condition can be arbitrarily selected as long as it is a stable condition of Ta shown in FIG. It is preferable that conditions such as the immersion time are optimized according to the set pH and voltage.
【0022】実施の形態2.吸収体14として、上記実
施の形態1と同様にTaを用いた露光用マスクを製造
後、上記実施の形態1の露光用マスクの応力調整装置の
溶液2として、pH11程度の希釈アンモニア溶液を用
い、電源9を用いて吸収体14に+2.0Vの電圧を印
加した。すると、直ちに吸収体14の表面にはTa2O5
が形成された。30秒程度の電圧印加により、Taの酸
化はそれ以上進まず安定な状態(不動態)になる。本実
施の形態による露光用マスク18の吸収体14には酸化
膜が形成されているため応力歪みが生じるが、不動態を
形成しているため、徐々に形成される自然酸化膜と異な
り歪み値の変化はほとんどない。したがって、特に等方
性歪みに近い場合には、歪みを露光段階などで修正する
ことにより、位置精度の高いパターン転写を達成するこ
とができる。Embodiment 2 FIG. After producing an exposure mask using Ta as the absorber 14 in the same manner as in the first embodiment, a diluted ammonia solution having a pH of about 11 was used as the solution 2 of the stress adjusting device for the exposure mask in the first embodiment. A voltage of +2.0 V was applied to the absorber 14 using the power supply 9. Then, the surface of the absorber 14 immediately has Ta 2 O 5
Was formed. By applying a voltage for about 30 seconds, Ta oxidation does not proceed any more and a stable state (passive state) is obtained. Although an oxide film is formed on the absorber 14 of the exposure mask 18 according to the present embodiment, stress distortion occurs because the oxide film is formed. Little change. Therefore, particularly when the distortion is close to isotropic distortion, the distortion can be corrected at the exposure stage or the like, so that pattern transfer with high positional accuracy can be achieved.
【0023】尚、本実施の形態では、pH11、電圧+
2.0Vの条件を用いたが、図2に示すTa2O5の安定
条件であれば、条件は任意に選定できる。また、浸漬時
間などの条件は、設定したpH、電圧に応じて最適化す
ることが好ましい。It should be noted that, in the present embodiment, pH 11, voltage +
Although the condition of 2.0 V was used, the condition can be arbitrarily selected as long as it is a stable condition of Ta 2 O 5 shown in FIG. It is preferable that conditions such as the immersion time are optimized according to the set pH and voltage.
【0024】また、上記実施の形態1および本実施の形
態において、参照電極7を用いる例を示したが、対向電
極8のみで吸収体14の印加電圧を設定できる場合は省
略してもよい。Further, in the first embodiment and the present embodiment, an example in which the reference electrode 7 is used has been described. However, when the voltage applied to the absorber 14 can be set only by the counter electrode 8, it may be omitted.
【0025】実施の形態3.図3は、この発明の実施の
形態3による露光用マスクの応力調整装置の概略構成を
示す図であり、図において、1は溶液槽、2は溶液、3
は薬液ポンプ、5はフィルタ、7は参照電極、8は対向
電極、9は電源、10は制御回路、18は露光用マス
ク、20は応力歪み計測手段、90は配線である。ま
た、図4は露光用マスク18の吸収体として使用される
Wの水溶液中での状態を電位とpHの関係とで示す説明
図である。Embodiment 3 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure mask stress adjusting device according to a third embodiment of the present invention. In FIG.
Is a chemical pump, 5 is a filter, 7 is a reference electrode, 8 is a counter electrode, 9 is a power supply, 10 is a control circuit, 18 is an exposure mask, 20 is a stress strain measuring means, and 90 is a wiring. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of an aqueous solution of W used as an absorber of the exposure mask 18 in relation to a potential and a pH.
【0026】上記実施の形態1において説明した露光用
マスクの応力調整装置と同様に、図3において、溶液槽
1には溶液2が充填されており、さらに溶液2のpHを
調整するための薬液を循環させる薬液ポンプ3と、溶液
2をクリーンな状態に保つため異物を除去するフィルタ
5とが接続されている。この装置の溶液槽1に露光用マ
スク18を浸漬して、吸収体14に電圧が印加できるよ
うに、露光用マスク18、電源9、制御回路10、対向
電極8、参照電極7が配線90によって電気的に接続さ
れている。As in the exposure mask stress adjusting device described in the first embodiment, in FIG. 3, a solution tank 1 is filled with a solution 2 and a chemical solution for adjusting the pH of the solution 2. And a filter 5 for removing foreign matter in order to keep the solution 2 in a clean state. The exposure mask 18, the power supply 9, the control circuit 10, the counter electrode 8, and the reference electrode 7 are connected by the wiring 90 so that the exposure mask 18 is immersed in the solution tank 1 of this apparatus and a voltage can be applied to the absorber 14. It is electrically connected.
【0027】さらに、溶液槽1には露光用マスク18の
応力歪みを計測する手段20が設けられており、例えば
溶液槽1の外部に設置されたレーザにより露光用マスク
18の裏面をスキャンし、このレーザの反射光を検出し
て、露光用マスク18の反りを計測することにより応力
歪みの測定を行う。この測定結果より、参照電極7に対
する露光用マスク18の電位を判断し、制御回路10に
より調整する。これによって吸収体14の還元あるいは
酸化が行われる。Further, the solution tank 1 is provided with a means 20 for measuring the stress distortion of the exposure mask 18. For example, the back surface of the exposure mask 18 is scanned by a laser installed outside the solution tank 1. The reflected light of the laser is detected, and the warpage of the exposure mask 18 is measured to measure the stress distortion. Based on the measurement result, the potential of the exposure mask 18 with respect to the reference electrode 7 is determined and adjusted by the control circuit 10. Thereby, reduction or oxidation of the absorber 14 is performed.
【0028】次に、本実施の形態の露光用マスクの応力
調整装置を用い、露光用マスク18の吸収体14として
Wを用いた場合の応力調整方法について説明する。上記
実施の形態1と同様に、製造後半年程度経過した露光用
マスクを、-1.0Vの印加電圧を加えた状態で、pH11
の希釈アンモニア溶液に浸漬した。この条件下では、W
が安定の状態であり吸収体14の表面酸化層WO3は還
元されるが、反応速度は非常に遅い。ここで、印加電圧
を徐々に増やし、-0.5V程度にまで増加させる。する
と、表面のWO3は、可溶性の負イオンWO4 2-となり、
徐々にエッチングされる。表面酸化層の応力は内部の応
力と比較して大きく、ごく僅かのエッチングで、吸収体
14の平均応力は変化する。半年前の製造時の状態の膜
応力を基準としたとき、本実施の形態による半年経過後
の膜応力変化は、10MPa程度であったが、上記のよ
うに所定のpH溶液中で所定の電圧を印加することによ
り、ほぼ0MPaになった。また上記エッチングによる
寸法変化はほとんどなくパターン膜の機能を損なうこと
がないことを確認した。Next, a description will be given of a stress adjusting method in the case where W is used as the absorber 14 of the exposure mask 18 using the exposure mask stress adjusting apparatus of the present embodiment. In the same manner as in the first embodiment, the exposure mask, which has been manufactured for about half a year, is subjected to pH 11 with the applied voltage of -1.0 V applied.
In a diluted ammonia solution. Under these conditions, W
Is in a stable state, and the surface oxide layer WO 3 of the absorber 14 is reduced, but the reaction rate is very slow. Here, the applied voltage is gradually increased to about -0.5V. Then, WO 3 surfaces, negative ions WO 4 2-next-soluble,
Etched slowly. The stress of the surface oxide layer is larger than the internal stress, and the average stress of the absorber 14 changes with a very slight etching. When the film stress in the state at the time of manufacture six months ago was used as a reference, the change in the film stress after half a year according to the present embodiment was about 10 MPa. Applied, the pressure almost reached 0 MPa. It was also confirmed that there was almost no dimensional change due to the above etching, and the function of the pattern film was not impaired.
【0029】本実施の形態では、pH11、電圧−1.
0〜―0.5V程度の条件を用いたが、図4に示すWO
3をイオン化される条件を得るものであれば、条件は任
意に選定できる。In the present embodiment, pH 11, voltage -1.
Although a condition of about 0 to -0.5 V was used, the WO shown in FIG.
The condition can be arbitrarily selected as long as the condition for ionizing 3 is obtained.
【0030】また、本実施の形態では、膜応力を計測す
る手段として、レーザ光を入射させ、その反射光を検出
する手段を用いる例について示したが、静電容量などの
変化を利用して膜応力の測定を行ってもよい。In this embodiment, an example is shown in which a means for measuring the film stress uses a means for irradiating a laser beam and detecting the reflected light, but utilizing a change in capacitance or the like. The film stress may be measured.
【0031】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、露光用マスク18の吸収体14を配線
90に接続する例について説明したが、吸収体14に電
圧が印加できれば、配線90を直接吸収体14に接続せ
ず、例えば導電性の下地膜13(例えば、ITO膜)や
メンブレン12(例えば、SiC)を介してもよい。Further, in the first and second embodiments and the present embodiment, the example in which the absorber 14 of the exposure mask 18 is connected to the wiring 90 has been described. May be connected directly to the absorber 14, for example, via a conductive base film 13 (for example, an ITO film) or a membrane 12 (for example, SiC).
【0032】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、吸収体14としてWおよびTaを用い
た例について示したが、電位とpH値による安定状態を
知り得る材質であれば、他の材質でも本発明の応力調整
方法を用いることができる。Further, in the first and second embodiments and the present embodiment, an example in which W and Ta are used as the absorber 14 has been described. The stress adjustment method of the present invention can be used with other materials.
【0033】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、制御回路10、薬液ポンプ3、フィル
タ5などを用いた例を示したが、特に高精度に電位やp
Hを調整必要がなく、また異物を考慮する必要がない場
合には、これら、あるいはこれらの一部を省いてもよ
い。Further, in the first and second embodiments and the present embodiment, examples using the control circuit 10, the chemical pump 3, the filter 5, and the like are shown.
If it is not necessary to adjust H and it is not necessary to consider foreign matter, these or some of them may be omitted.
【0034】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、露光用マスク18表面に形成されてい
る吸収体14を還元させる例について示したが、吸収体
でなく散乱体や反射体であってもよい。In the first and second embodiments and the present embodiment, an example in which the absorber 14 formed on the surface of the exposure mask 18 is reduced has been described. It may be.
【0035】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、X線マスクの例を示したが、電子線や
光露光など他の露光用マスクにおいても、マスクに設け
られた導電性膜を第1の電極として使用できるものであ
れば同様の効果が得られる。In the first and second embodiments and the present embodiment, the example of the X-ray mask has been described. However, in the case of other exposure masks such as an electron beam and light exposure, the conductive mask provided on the mask may be used. Similar effects can be obtained as long as the film can be used as the first electrode.
【0036】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、参照電極7に銀/塩化銀電極、対向電
極に白金を用いる例を示したが、その他の材料からなる
電極を用いてもよい。例えば、参照電極7としては、水
素電極、カロメル電極、硫酸水銀電極等を用いることが
できる。対向電極8としては、カーボンやSi等の導電
性材料、あるいは半導電性材料を用いてもよい。In the first and second embodiments and the present embodiment, an example is described in which a silver / silver chloride electrode is used for the reference electrode 7 and platinum is used for the counter electrode. Is also good. For example, as the reference electrode 7, a hydrogen electrode, a calomel electrode, a mercury sulfate electrode, or the like can be used. As the counter electrode 8, a conductive material such as carbon or Si, or a semiconductive material may be used.
【0037】また、本実施の形態および上記実施の形態
1において、参照電極7を溶液槽1内に設置する例につ
いて示したが、別の槽に設置し、塩橋などを用いて接続
してもよい。Further, in this embodiment and the first embodiment, the example in which the reference electrode 7 is installed in the solution tank 1 has been described. However, the reference electrode 7 is installed in another tank and connected by using a salt bridge or the like. Is also good.
【0038】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、電源9と制御回路10とを別の構成と
したが、これらが一体になったポテンショスタットなど
を用いても良い。In the first and second embodiments and the present embodiment, the power supply 9 and the control circuit 10 have different structures, but a potentiostat or the like in which these are integrated may be used.
【0039】また、上記実施の形態1、2および本実施
の形態において、溶液2を固定し、印加電圧を変化させ
る例について示したが、薬液ポンプ3を用いて溶液槽1
に薬液を供給し、pHを調整して図2および図4に示す
吸収体の安定条件にもっていってもよい。In the first and second embodiments and the present embodiment, an example in which the solution 2 is fixed and the applied voltage is changed has been described.
2 and FIG. 4 to adjust the pH to bring the absorbent into a stable condition.
【0040】実施の形態4.図5は、この発明の実施の
形態4による露光用マスクの製造工程を示す工程図であ
る。本実施の形態の露光用マスクの製造工程では、まず
基板上にメンブレンを成膜する。次に、メンブレンの一
部裏面が露出するまで基板の一部を除去する。そして、
前記メンブレン上に、下地膜を形成し、焼成する。さら
に、前記下地膜上に、露光光を遮る材質からなる吸収体
を成膜し、レジストを塗布、ベークした後、基板裏面
に、サポートリングを装着する。そして、パターニング
されたレジストをマスクとして吸収体をエッチングし、
この後、レジストを除去してパターンを形成する。次
に、所定のpHの溶液において所定の電位を与え、上記
パターン膜を還元あるいは酸化する。このような工程で
製造された露光用マスクは、パターニング後に膜応力が
調整されているので、露光時に高位置精度が確保されて
おり、高精度なパターン転写が可能となる。Embodiment 4 FIG. FIG. 5 is a process chart showing a manufacturing process of an exposure mask according to Embodiment 4 of the present invention. In the manufacturing process of the exposure mask of the present embodiment, first, a membrane is formed on a substrate. Next, a part of the substrate is removed until a part of the back surface of the membrane is exposed. And
A base film is formed on the membrane and fired. Further, an absorber made of a material that blocks exposure light is formed on the base film, a resist is applied and baked, and a support ring is mounted on the back surface of the substrate. Then, the absorber is etched using the patterned resist as a mask,
After that, the resist is removed to form a pattern. Next, a predetermined potential is applied to a solution having a predetermined pH to reduce or oxidize the pattern film. In the exposure mask manufactured in such a process, the film stress is adjusted after the patterning, so that high positional accuracy is secured at the time of exposure, and highly accurate pattern transfer can be performed.
【0041】本実施の形態において、特に膜応力を測定
する工程を示していないが、必要な場合はこの工程を備
えてもよい。In the present embodiment, a step for measuring the film stress is not particularly shown, but this step may be provided if necessary.
【0042】本実施の形態において、パターン欠陥を修
正する工程を示していないが、必要な場合は、この工程
を備えてもよい。Although the present embodiment does not show a step of correcting a pattern defect, this step may be provided if necessary.
【0043】本実施の形態において、下地膜を形成する
工程を示したが、不要な場合は省略してもよい。In this embodiment, the step of forming the base film has been described, but may be omitted if unnecessary.
【0044】また、吸収体は散乱体や反射体など露光光
を遮るものであればよく、パターニング方法は、先にレ
ジストのパターニングを行ってから成膜するリフトオフ
方法でもよい。The absorber may be any material that blocks exposure light, such as a scatterer or a reflector. The patterning method may be a lift-off method in which a resist is first patterned and then a film is formed.
【0045】実施の形態5.上記実施の形態1乃至3の
応力調整方法を用いて応力調整した露光用マスク、およ
び上記実施の形態4の製造方法により製造した露光用マ
スクを用いて、半導体装置の微細回路パターンを転写し
た。また転写精度を比較するため、製造後半年経過しパ
ターン膜の自然酸化が進行した露光用マスクを用いて、
同様に半導体装置の微細回路パターンを転写した。パタ
ーン幅は、それぞれ設計寸法が100nm幅のものを用
いた。上記5種の露光用マスクを用いて、半導体装置を
製造するウエハ上にパターン転写して配線を形成し、こ
れらの配線の位置精度を比較すると、自然酸化膜が形成
された従来のものでは、位置ずれ量が70nmとなり、
本発明の実施の形態1によるもの、実施の形態3による
ものはともに25nm、実施の形態4によるものは20
nmであった。また、実施の形態2によるものは露光時
に歪み分修正したが、位置ずれ量は22nmに抑えられ
ていた。したがって、本発明の応力調整方法、および製
造方法を用いることにより、露光用マスクの膜応力歪み
が少なくなる、あるいは経時変化を抑えられるので、半
導体装置の配線パターン精度が著しく改善されることを
確認した。Embodiment 5 FIG. A fine circuit pattern of a semiconductor device was transferred using an exposure mask stress-adjusted using the stress adjustment methods of Embodiments 1 to 3 and an exposure mask manufactured by the manufacturing method of Embodiment 4. In order to compare the transfer accuracy, using an exposure mask in which the natural oxidation of the pattern film has progressed after the last half year of manufacture,
Similarly, a fine circuit pattern of a semiconductor device was transferred. The pattern width used was 100 nm in design dimension. Using the above five types of exposure masks, a pattern is transferred onto a wafer for manufacturing a semiconductor device to form wirings, and the positional accuracy of these wirings is compared. The displacement amount becomes 70 nm,
Both the first and third embodiments of the present invention have a thickness of 25 nm, and the fourth embodiment has a thickness of 20 nm.
nm. In the second embodiment, the distortion is corrected at the time of exposure, but the amount of displacement is suppressed to 22 nm. Therefore, by using the stress adjustment method and the manufacturing method of the present invention, it is confirmed that the film stress distortion of the exposure mask is reduced or the change with time is suppressed, so that the wiring pattern accuracy of the semiconductor device is significantly improved. did.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、基板
と、メンブレンと、前記メンブレン上に形成されたパタ
ーン膜とを備えた露光用マスクの応力調整方法であっ
て、所定のpHの溶液において所定の電位を与え、前記
パターン膜を還元あるいは酸化して前記パターン膜の膜
応力を調整したので、パターン膜に生じていた応力を解
消することができる。As described above, according to the present invention, there is provided a method for adjusting the stress of an exposure mask including a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane. Since a predetermined potential is applied to the solution to reduce or oxidize the pattern film to adjust the film stress of the pattern film, it is possible to eliminate the stress generated in the pattern film.
【0047】また、基板と、メンブレンと、前記メンブ
レン上に形成されたパターン膜とを備えた露光用マスク
の前記パターン膜からなる第一の電極と、前記第一の電
極に対向する第二の電極と、前記第一の電極に電流を流
す電源とを備えたので、パターン膜を所望の電位にする
ことができる。Further, a first electrode composed of the pattern film of the exposure mask having a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane, and a second electrode facing the first electrode. Since the electrode and the power supply for supplying current to the first electrode are provided, the pattern film can be set to a desired potential.
【0048】また、パターン膜に係わる応力歪みを計測
する手段を備え、前記計測する手段による計測値を参照
して、第一の電極の電位を制御する制御回路を備えたの
で、パターン膜の応力を計測しながらパターン膜の応力
を迅速にかつ精度よく調整することができる。Further, the apparatus has a means for measuring the stress strain relating to the pattern film, and a control circuit for controlling the potential of the first electrode with reference to the measured value by the measuring means. , The stress of the pattern film can be quickly and accurately adjusted.
【0049】また、基板にメンブレンを成膜する工程
と、前記基板の一部を除去する工程と、前記メンブレン
上に露光光を遮る材質からなる膜を成膜する工程と、前
記露光光を遮る材質からなる膜をパターニングする工程
と、所定のpHの溶液において所定の電位を与え、上記
パターン膜を還元あるいは酸化する工程とを備えて露光
用マスクを製造したので、パターニング後に膜応力が調
整されており、露光時に高位置精度を確保できる。Also, a step of forming a membrane on the substrate, a step of removing a part of the substrate, a step of forming a film made of a material that blocks exposure light on the membrane, and a step of blocking the exposure light Since an exposure mask was manufactured, comprising a step of patterning a film made of a material and a step of applying a predetermined potential in a solution having a predetermined pH and reducing or oxidizing the pattern film, the film stress was adjusted after patterning. And high positional accuracy can be secured during exposure.
【0050】また、上記露光用マスクの応力調整方法を
用いて応力調整を施した露光用マスク、あるいは上記露
光用マスクの製造方法を用いて製造した露光用マスクを
用いてパターン転写したので、配線の位置精度を向上さ
せ、半導体装置の配線パターン精度が著しく改善でき
る。Since the pattern is transferred using an exposure mask that has been subjected to stress adjustment using the above-described exposure mask stress adjustment method or an exposure mask manufactured using the above-described exposure mask manufacturing method, wiring And the wiring pattern accuracy of the semiconductor device can be remarkably improved.
【図1】 本発明の実施の形態1による露光用マスクの
応力調整装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exposure mask stress adjusting device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態1によるタンタル(T
a)の水溶液中での状態を電位とpHの関係で示す説明
図である。FIG. 2 shows a tantalum (T) according to a first embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the state in aqueous solution of a) by the relationship of an electric potential and pH.
【図3】 本発明の実施の形態3による露光用マスクの
応力調整装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an exposure mask stress adjusting device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態3によるタングステン
(W)の水溶液中での状態を電位とpHの関係で示す説
明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of tungsten (W) in an aqueous solution according to a third embodiment of the present invention in relation to potential and pH.
【図5】 本発明の実施の形態4による露光用マスクの
製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of an exposure mask according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】 従来の露光用マスクの製造工程図である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a conventional exposure mask.
1 溶液槽、2 溶液、3 薬液ポンプ、5 フィル
タ、7 参照電極、8 対向電極、9 電源、10 制
御回路、11 基板、12 メンブレン、13 下地
膜、14 吸収体、15 レジスト、16 サポートリ
ング、17 接着剤、18 露光用マスク、20 応力
歪計測手段、90 配線。1 solution tank, 2 solution, 3 chemical pump, 5 filter, 7 reference electrode, 8 counter electrode, 9 power supply, 10 control circuit, 11 substrate, 12 membrane, 13 base film, 14 absorber, 15 resist, 16 support ring, 17 adhesive, 18 exposure mask, 20 stress / strain measuring means, 90 wiring.
Claims (5)
上に形成されたパターン膜とを備えた露光用マスクの応
力調整方法であって、所定のpHの溶液において所定の
電位を与え、前記パターン膜を還元あるいは酸化するこ
とを特徴とする露光用マスクの応力調整方法。1. A method for adjusting the stress of an exposure mask comprising a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane, the method comprising: applying a predetermined potential to a solution having a predetermined pH; Adjusting or reducing the stress of an exposure mask.
上に形成されたパターン膜とを備えた露光用マスクの前
記パターン膜からなる第一の電極と、前記第一の電極に
対向する第二の電極と、前記第一の電極に電流を流す電
源とを備えたことを特徴とする露光用マスクの応力調整
装置。2. An exposure mask comprising a substrate, a membrane, and a pattern film formed on the membrane, a first electrode made of the pattern film, and a second electrode facing the first electrode. A stress adjusting device for an exposure mask, comprising: an electrode; and a power supply for supplying a current to the first electrode.
手段を備え、前記計測する手段による計測値を参照し
て、第一の電極の電位を制御する制御回路を備えたこと
を特徴とする請求項2に記載の露光用マスクの応力調整
装置。3. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for measuring a stress strain related to the pattern film, and a control circuit for controlling a potential of the first electrode by referring to a measured value by the measuring means. Item 3. A stress adjusting device for an exposure mask according to Item 2.
記基板の一部を除去する工程と、前記メンブレン上に露
光光を遮る材質からなる膜を成膜する工程と、前記露光
光を遮る材質からなる膜をパターニングする工程と、所
定のpHの溶液において所定の電位を与え、前記パター
ニングされた膜を還元あるいは酸化する工程とを備えた
露光用マスクの製造方法。4. A step of forming a membrane on a substrate, a step of removing a part of the substrate, a step of forming a film made of a material that blocks exposure light on the membrane, and a step of blocking the exposure light. A method for manufacturing an exposure mask, comprising: a step of patterning a film made of a material; and a step of applying a predetermined potential in a solution having a predetermined pH to reduce or oxidize the patterned film.
整方法を用いて応力調整を施した露光用マスク、あるい
は請求項4に記載の露光用マスクの製造方法を用いて製
造した露光用マスクを用いてパターン転写した半導体装
置。5. An exposure mask that has been subjected to stress adjustment using the exposure mask stress adjustment method according to claim 1, or an exposure mask manufactured using the exposure mask manufacturing method according to claim 4. A semiconductor device with a pattern transferred using a mask.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000298350A JP2002110519A (en) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | Stress adjusting method for exposure mask, stress adjusting device, manufacturing method of exposure mask including this stress adjusting method in process, and semiconductor device pattern-transferred using this exposure mask |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI594069B (en) * | 2011-09-21 | 2017-08-01 | Hoya Corp | Method of manufacturing a transfer mask |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000298350A patent/JP2002110519A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI594069B (en) * | 2011-09-21 | 2017-08-01 | Hoya Corp | Method of manufacturing a transfer mask |
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