TWI229241B - Mask and its manufacturing method, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Description

1229241 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用於半導體裝置之製造之光罩及其製造 方法、以及半導體裝置之製造方法。 【先前技術】 +作為取代微影照相技術之次一代曝光技術之一，有低速 电子線接近複製微影照相技術（LEEpL ·· 1〇w dak⑽

Pr〇Xlmity pr〇jection lith〇graphy)。在 LEEPL·中，使用在厚 數百賊之薄膜形成相當於裝置圖案之孔之模板光罩。所謂 模板光m形成貫穿薄膜之孔之光罩，在模板光罩之 孔内部之空間並無物質存在。 在LEEPL中，係以光罩與晶圓之間隔保持數i〇pm程度之 方式’將光罩設置於晶圓之正上方，利用以數1 G keV之電 子^’掃描光罩之圖案部分之方式，將圖案複製在晶圓上 (參照 t. Utsumi，Journal of Vacuum Science and Techn〇i〇gy B 1 75 2897 (1 999)) 〇 但’，上述LEEPL用光罩中，薄膜尺寸太大時，可能因 本身重量而使薄膜彎曲’以致於有圖案受到内部應力之作 用而變形之問題。解決此問題之方法之一，有在薄膜材料 中使用鑽石等揚氏模量較高之物質之方法(參照特開2謝· 7701=虎公報）。為減少因本身重量而使薄膜彎曲，有必要 配合薄膜尺寸之增大而提高薄膜之内部應力。因此，薄膜 之大分區化自然有其上限。 另一種方法係以樑構造（柵構造）支持小分區薄膜之方法 81123 1229241 ，此方法係使用於 SCALPEL (scattering with angular limitation in projection electron-beam lithography ：角度限 制散射式投射電子束微影照相技術）、PREVAIL (projection exposure with variable axis immersion lenses ：可變軸浸沒 透鏡式投射曝光技術）及EB步進機之光罩（例如參照l . R.

Harriott，Journal of Vacuum Science and Technology B15, 2130 (1997) ； H. C. Pfeiffer Japanese Journal of Applied Physics 34，6658 (1995)) 〇 圖1係表示現在提議之EB步進機用光罩之模式圖。如圖J 所示，薄膜12被柵11所分割，並利用柵i i支持薄膜12。在 薄膜12上’以裝置圖案形成有孔（未予圖示）。 圖1所示之光罩例如係在矽晶圓上，介著矽氧化模，利用 形成㈣活性層之(sili_ Gn insulatGr :切絕緣體、 或semiconductor on insuiat〇r:含半導體絕緣體）晶圓所形 成。SOI晶圓表面之石夕活性層被使用作為薄膜12，由石夕活性 層之背面側蝕刻矽晶圓而形成栅1 1。 依據圖1所示之光單構造，薄膜12被分割力小區域， 剛性較高之柵U所支持，因&，不會發生薄膜之彎曲隨著 薄膜尺寸之增加而增大之特開期_7雇號 罩等所見之問題。 吓戰之先 广如圖1所示’栅U規則地排列成正方形之網目狀之 罩構切^能1不變地應詩LEEPL。在咖 先，以電子線掃描相當於1個或數個晶片之光罩區域。， 在此曝光結束後’使晶圓定位台移動相當於晶片尺寸 81123 1229241 距離或其正數倍之距離，再行曝光。利用此反覆動作對配 置於曰曰圓王面之晶片施行曝光(步進及反覆曝光)。如圖^所 不拇11配置成正方形之網目狀時，無法將拇正下方之區 域曝光。 口此考慮不將所有光罩區域同樣地分割成網目狀，而 如圖2所示，將光罩21之薄膜分成4個小區域A〜D，而以使 、罔目在此等區域中互相移位之方式形成栅（參照圖】）之方 法。在此，小區域A〜D分別為相當於丨個或多數個晶片之 光罩區域(晶片複製用區域），晶圓定位台係以此等小區域 為移動單位。 圖3係表示將柵n配置於圖2之薄膜之小區域a〜d之一 例。在圖3中，被直交之X軸及y軸分割之區域分別對應於圖 2之小區域A〜D。如圖3所示，為方便起見，將各小區域假 疋為分割成網目狀之10 X 10個區塊之正方形。 在圖3所示之例中，各小區域a〜D之點線圍成之5 χ 5個 區塊之部分相當於1個晶片份。使晶圓定位台分別在小區域 Α〜D移動時，可對點線圍成之部分施行多重曝光。各小區 域之拇11之配置係呈現反覆施行點線圍成之部分（複製用 區域）之栅11之配置之狀態。 如前所述，由於不能將柵正下方之區域曝光，因此，使 點線圍成之5 X 5個區塊對應於5列X 5行之表，而將各區塊 中哪一小區域可被曝光（即哪一小區域可形成圖案）加以囊 總時，即如表1所示。 81123 1229241

例如，採用如圖3所 口所不之配置時，如表1所示，在各區塊 ’至少在2個小區域可形成圖案。因此，可使2個以上之 ’1、區域對應於晶片之任意位置。利用將同-光罩上之4個小 區域重疊之多重曝光時，即可將包含環狀之圖案之任意裝 置圖案複製在晶圓上。 仁如圖3所不’將配置有栅之光罩與某種對準法相組合 時，就有發生問題之可能性。在LEEPL中，由於光罩與晶 81123 1229241 圓係以數1 Ο μηι之間隔互相接近，無法在光罩與晶圓間配置 對準光學系。 因此，使用如圖4所示之TTR (thr〇ugh加reticle 經由 標線片）對準方式（日本特許第31〇1582號）。如圖4所示，在 晶圓31之表面形成晶圓側對準（位置對準）標記32。另一方 面，在光罩33也形成光罩側對準標記34。光罩側對準標記 34可以為貫穿薄膜之開口部，或為僅形成於薄膜之表面之 凹部中之任一種。 對準光分別入射於晶圓側對準標記32及光罩側對準標記 …檢出被晶圓側對準標記32反射之仏、與被光罩側對 準才示§己34反射之光Lm，而由光Lw與光^之相對位置施行光 罩3 3與晶圓3 1之對準。 如圖5所示，在光罩之4角配置4個對準檢出系（Xl、X2、 Χ4)而施行圖4所示之對準時，即可完全決定相當於晶 ^先罩區域之變形。依據此種TTR對準方式時，由於光 f曰圓間未配置對準光學系’在電子線曝光中，也可經 A出對準標記，即時地施行晶片變形之補正。 形如=:Γ以正方形之網目狀在光軍形成柵之情 能^ Γ 施行對準時’在特定之條件下，不 剖面圖/圖6係表示栅11所圍成之圖案形成區域之-之 度Θ如:::：二光罩法線方向'所測得之對準光L ^起過決疋於柵U之間隔及高度與光罩㈣ 」.角^ ’閘11與對準光Μ來自光罩側對準 81123 1229241 標記34之反射光）會發生干擾而不能檢出對準光l。 【發明内容】 本發明係為解決上述問題精心研發而成，其目的在於提 供可施行利用TTR方式之對準與互補分割圖案之複製，且 具有充分之薄膜強度之光罩及其製造方法。 ，又，本發明之目的在於提供可提高微影照相工序之對準

精破度，ϋ可施行微細圖案之高精確度之複製之半導體褒 置之製造方法。 ， :、達成上述目的’本發明之光罩之特徵在於包含：支 框；薄膜’其係形成比前述支持框薄，且被前述支持框 =者；第—小區域；其係以含有通過前述薄膜上u點之 么Ή 向L伸之苐一直線、與在前述基準點上 月丨J述第一直線直交而而筮- 第一方向延伸之第二直線之多數 將則述缚膜分割成多數小區域中 其係在第一方向巾 者，第一小£域 域； 小區域鄰接者，·第三小 φ 二…、在第二方向中，與前述第一小 小區域，·其係在第 ^ f，弟t 第-方向令，二'，與前述第二小區域鄰接Μ 在前述第一小巴：1弟三小區域鄰接者；第一群襟，心 ^ 區域上向第二方向延伸， 二群樑之一擁 ψ 亚由一鳊連接於筹 八姑以補強前述薄膜之至少-摔所構赤

域上向第-方向群樑’其係在前述第二小區 力向延伸，並由一 L 樑，以補強前述 、别述第—群樑之— 直線之樑者Cr構成’且包含接於第-弟二，標’其係在前述第三小區域上向第— 81123 -10- 1229241 ’、並由—端連接於第四群樑之一樑，以補強前述 涛膜之至少一標所構成，且包含接於第一直線之襟者；第 四㈣，其係在前述第四小區域上向第二方向延伸，並由 ^連接於别述第：群樑之—樑，以補強前述薄膜之至少 一樑所構成，且包含接於贷 匕3接於弟二直線之樑者；第一開口部， 其係形成於前述第一小區域内之前述樑以外之部分之一部 者及第一開口部，其係形成於前述第二至第四小區域 中至少-個區域内之前述樑以外之部分之一部分者。 較適合之情況為：前述第―開口部與前述第二開口部係 互補地構成圖案。較適合之情況為：在各小區域内，前述 ::以：等間隔形成，且前述第-至第四小區域係形狀及 一= 方形或矩形。Χ ’較適合之情況為：前述第 群樑中至少—群樑係以他端連接於前述支持框之 方式形成。較適合之情況為：前述第一及第二開口部係可 透過帶電粒子線之孔。較適合之情況為··前述第-至第四 小區域係被平行於第一直線之至少则-分割線、與平行 於弟一直線之至少1條第二分割線之至少-方之分割線分 割成形狀及大小相等之多數晶片複製用區域。較適a之产 況為：包含位置對準標記’其係形成於前述第—至第四,： 區域内之前述樑以外之部分之— 述基準點最遠部分者。 #，尤其形成於距離前 因此，利用TTR方式施行感 除對準光被樑遮住而不能對準 LEEPL，高精確度地複製微細 光面與光罩之對準時，可消 之問題，從而，、例如可利用 圖案。 81123 -11 - 1229241 又，為達成上述目的，本發明之光罩之製造方法之特徵 在：：3支持框形成工序’其係在薄臈周圍形成支持框 者；制成工序，其係在前述薄膜之—方之面之一部分形 成《前述薄膜之樑者；及開口部形成工序，其係在前述 之•之前述薄膜形成開σ部者；前述樑形成工序 薄^第在可述薄膜之第一小區域形成第一群樑，在前述 /專膜之第—小區域形成第-雜；Μ办，—a丄 在前述薄膜之第三小區 或^成第—群樑，在前述薄膜 义 辱胰之弟四小區域形成第四群樑 之工序，刖述第一小區域传冬 基準點而向第一方向延:二一有通過所述薄膜上之1點之 古 ° 弟一直線、與在前述基準點上 與則速第—直線直交 , 门弟—方向延伸之第二直線之多數 割成多數小區域中之-個小區域；前述 弟一小區域係在第-方向中， 區域；前述第三小區域係在第二方J 域鄰接之小 域鄰接之小區域.前比第，向中，與前述第-小區 述第-小域係在第二方向中，與前 <币一小區域鄰接，在一 接之小區域.前辻笛_ ° ，，、前述第三小區域鄰 方向延伸並Γ 樑係在前述第-小區域上向第二 前述薄膜之至少一樑所構成，且以補強 前述第二群樑係在^s f L3接於第二直線之樑；

，、 处弟—小區域上向第一方A 由-端連接於前述第—群摔之 #彳向延伸，亚 少-樑所構成，且包含接於第―：：以補強前述薄膜之至 係在前述第三小區域上向第—方2之襟:前述第三群樑 前述第四群桦之一押 °延伸，並由一端連接於 '.以補強前述薄膜之至少-樑所構成 81123 -12- 1229241 且包含接於第一吉綠H 、4>、々>> 小區域上向第-方Ϊ 弟四群襟係在前述第四 …“向延伸，i由-端連接於前述第二群擰 第強前述薄膜之至少—襟所構成，且包含接於 區；内1=述開口部形成工序係包含在前述第-小 ^ 内之别述樑以外之部分之一部分形成第一開口部，在 部：弟—至弟四小區域中至少-個區域内之前述樑以外之 π刀之一部分形成第二開口部之工序者。 、生因此，利用TTR方式施行感光面與光罩之對準時， 準光不會，樑遮住之光罩。依據本發明之光罩之製造 '，可製造高精確度地複製微細圖案之光罩。 另外’為達成上述㈣，本發明之半導體裝置之製造方 射^徵在於包含：曝光工序，其係介著光罩 =粒子線、放射線或光線者’而該光軍係包含支持； 者/、」其係形成比前述支持框薄’且被前述支持框包圍 J區域，其係以含有通過前述薄膜上之1點 伸之第一直線、與在前述基準點上= 將于n ^而向第一方向延伸之第二直線之多數線， 系:Γ:、分割成多數小區域中之一者；第二小區域；其 係在弟一方向中，叙i、+、给 ，、刖处弟一小區域鄰接者；第三小區域 係在第二方向中’與前述第-小區域鄰接者；第四 :二而：係在弟二方向中’與前述第二小區域鄰接，在第 與前述第三小區域鄰接者；第—群襟，其係在 月 丨區域上向第二方向延伸’並由-端連接於第三 群樑之-帛，以補強前述薄膜之至少一樑所構成，且包含 81123 -13- 1229241 接於第二直線之樑者；第二群 … ，、係在丽述弟二小區域 弟一：向延伸，並由一端連接於前述第-群樑之-樑 ，以補強珂述薄膜之至少一檸 &所構成，且包含接於第一直 線之樑者；第三群樑，苴待在 在則述苐三小區域上向第-方 向延伸，並由一端連接於第 腌々s I、、 弟群榡之一樑，以補強前述薄 、之至 > 一樑所構成，且 群_，义 匕3稷於弟一直線之樑者；第四 ^ ^ χ 竦上向弟二方向延伸，並由一 立而連接於前述第二群摔 抑％接# ，、 ^ 以補強前述薄膜之至少一 私所構成，且包含接於第二 总r》μ、， 且深之樑者，第一開口部，農 係形成於W述第一小區域 ，、 者n Μ 坺内之别述樑以外之部分之一部分 f，及第_開口部，並， 至，卜一個丨π 4 /、係形成於珂述第二至第四小區域中 主·夕 個小區域肉3** 、4·、Λ、·η 匕$内之刖述樑以外之部分 含第一曝光工序，其係 邛刀者，且包 ^ ^ ，、、月1述弟一小區域重疊於前述减光 面之特定處而施行第一 _止λ ^ ^ ^ 、fM _ _ & ^ 第曝先，將前述第一開口部複製於前 述特定處内者；及第二 I後表於刖 口部之小區域t 其係將包含前述第二開 月,J述第二開口部複製 仃弟一曝先，將 设I於則述特定處内者。 較適合之情況為··前 内之前述樑以外之_ 前述第—至第四小區域 標記，並進-步包===分分別包含光罩側位置對準 光面或前述感光面;序之前，在前述感 圓側位置對準桿圮之工床形成可"由前述光罩檢出之晶 前，在第-方向將光照:在:::第包含方:各曝光… 之小區域上1用檢 一 °弟—方向延伸之前述樑 … 别U光罩側位置對準標記反射之 81123 -14- 1229241 二」、、在則述感4光面側位置對準標記反射之光之位置，施 订月』述光罩與可述感光面之位置對準之工序、與在第二方 σ等光"、、射在包含向第二方向延伸之前述樑之小區域上， 2用仏出在前述光罩側位置對準標記反射之光、與在前述 _ 于旱‘圮反射之光之位置，施行前述光罩盥 ，光面之位置對準之工序之一方。較適合之情況為了 將則述位置對準與前述曝光同時並行地施行。 口此在微影照相工序中，可施行ttr方式之感光面與 "罩之對準。依據本發明，由於料光不會被光罩之襟遮 住，故可鬲精確地施行對準。 【實施方式】 以下’參照圖式’說明有關本發明之光罩及半導體裝置 之製造方法之實施形態。 心 人圖7係本實施形態之光罩之上面圖。本實施形態之光罩適 5於使用於LEEPL。如圖7新；^ J. 如圖7所不，权板光罩丨例如係利用矽 :曰圓2所形成，在石夕晶圓2之令央部形成有薄膜 光罩，係指形成貫穿薄膜之孔之光罩。在模板光罩之孔内 部之空間並無物質存在。 薄膜3周圍之矽晶圓2係被使用作為補強薄膜3之強产之 支持框。薄膜3係包含與周圍之石夕晶圓2成—體化之柵㈣ :及拇4圍成之圖案形成區域5。拇4係以棒狀或線狀形成於 缚膜3上之突起部分，在形成柵4之部分，薄膜3實質上合變 厚。因此，薄膜3可受到補強’以防止因薄膜3本身之；量 而.¥曲。柵4之材質未必需要與支持框相同，但利用對石夕晶 81123 -15- 1229241 圓2施行乾式蝕刻，可简 等之材質便會相同。β ’成支持框與栅4,此時4 圖8係圖7之a a之剖面圖。如圖8所示，在柵4 宰之开圖成^成之^形成有對應於裝置圖案之孔6。又，在圈 1刀形成有先罩侧對準標記。 圖7及圖8所示之太眚始其彡自t > >、 曰n, u — ^ ㈣之_板光罩例如係利用在句 曰曰^ ;丨者碎乳化膜7形切層（薄膜3)之SOI晶圓所形治 ㈣之背面側蝕刻矽晶圓2而形成柵4。矽氧化膜7仓 在石夕晶圓2之儀刻中，被传用祚幺 皮使用作為蝕刻阻擋層。孔6係利用 對溥M 3¼行蝕刻所形成。又，也 模板光罩。 了利用上逑以外方法形成 本貫施形態之模板光罩可滿足下列3條件。第—條件在於 利用柵補強薄膜。第二條件在於可有效地以晶片尺寸之整 數倍之步進及反覆曝光法將被互補分割之圖案曝光。第= 條件在於經由薄膜而檢出晶圓上之對準標記之對準光學系 之光路不會與柵相干擾。 ’、 前述圖1所示之光罩構造之情形，可滿足第—條件。但， ^圖1所示之構造中，如圖2所示，㈣媒分割成4個小區—域 日守，柵之形成位置會在4個小區域中互相重疊，因此，不能 在4個小區域A〜D形成互補分割圖案，無法滿足第二條= 。又’如圖6所示，也不能滿足第三條件。 採用圖3所示之光罩構造之情形時，可滿足第一條件與第 二條件。但，在圖6所示，不能滿足第三條件。 圖9A係本實施形態之模板光罩之柵之配置之放大圖。圖 81123 -16- 1229241 9A之斜線部分係表示圖7之圖案形成區❸，夾在圖案形成 區域5之部分表示拇4。曝光區域被X軸及y轴分割成4個小區 域A〜D，在對角線上之小區域A、D中，對著原點〇以點對 %方式配置柵4。此等小區域A、D之拇4向乂方向（第一方 延伸。同樣地’纟小區域B、c中，對著原點〇以點對稱方 式配置柵4。此等小區域B、c之栅怕y方向(第二方向)延伸。 將光罩分割成4個小區域之理由如下：拇不存在之光罩合 因薄膜本身重量而使彎曲變大，因此導致圖案變位，故^ 以使用作為光罩。所以在薄膜上有形成拇之必要，但在妒 成柵時，有必|M + p 夕 ^ ν 要在先罩之另一位置確保形成本來配置在薄 馭上之柵部分之圖案用之區域 個區域。 隹尤罩上至少需要2 另外’在模板光罩巾，以互補分 每1圖案需要2個以上之區蛣gR , 如則所述， ， &或。即，在具有柵之模板光罩中 萑保形成與栅重疊之圖案用之區域及基於互 之必要性之觀點，至少需要 ° 者-主夕而要2X2=4個小區域。因此，將本 只靶形悲之模板光罩分割成4個小區域。 子本 將光罩分割成4個小區域’在此等小區域沿著^ 方向配置柵4並非僅為了消除在TTR方式之對準“ Υ 被柵4遮住之問題， 、中對準光 整個光罩之變形、。^也疋為了將柵4均等配置，以抑制 又’在各小區域内，栅4僅向一方向延伸，而 故例如如圖3所示，與將柵配置成網 己 置在4個小區域互相 、，罔目之位 … “相比時’柵4與其外之區域 81123 -17- 1229241 (圖案形成區域5)可更單純地予以分割。 山如圖9A所不，在各小區域中，柵*與帶狀之圖案形成區域 5交互排列，柵4之條數與圖案形成區域$之條數之合計（在

小區域A、^N，在小區域B、C為M)為偶數。決定於圖9A 之X與Υ之各小區域之尺寸為顯示於小區域A之晶片複製用 區域Ac之尺寸之整數倍。即，各小區域包含⑽《數個晶片 才炅製用區域Ac。 各小區域中，在對應於曝光區域之4角之部分設有光罩側 對準標記8。圖9B及圖9C雖係光罩側對準標記8之例，伸光 罩側對準標記8之形狀並非限定於此，光罩侧對準標記 8可以為貫穿薄膜之開口部，或為僅形成於薄膜之表面之凹 部中之任何一種。 柵4之寬與圖案形成區域5之寬雖無必要相同，但其合計 必須為晶片複製用區域Ac之一邊長之整數分之丨，且柵4之 寬有必要此夠充分支持薄膜。在曝光區域之4角配置4個對 準光學系X!、χ2、Yi、γ2。 又，向x方向延伸之柵4(小區域B、c之栅4)之寬、與向y 方向延伸之柵4 (小區域A、D之柵4)之寬不必相同。同樣地 ，向X方向延伸之圖案形成區域5 (小區域B、c之圖案形成 區域5)之寬、與向y方向延伸之圖案形成區域5 (小區域A、 D之圖案形成區域5)之寬也不必相同。 與圖1或圖3所示之光罩不同，本實施形態之模板光罩中 ’柵所圍成之部分之薄膜形狀為長方形。此構造乍見之下 ，雖然容易使人有強度上較為不利之印象，但卻屬錯誤。 81123 -18- 1229241 本實施形態之栅構造乃係基於「施加於矩形薄膜之最大〶 曲力矩與短邊之2次方成正比」之材料力學的理論。= 施加於將週邊固定之薄膜之彎曲力矩可從長邊之中點取 得最大值M=c (b/a) X a2。在此，a為矩形之短邊之長，b為 矩形之長邊之長。比例係數c雖為b/a比之函數，但因對^^ 比之依存性較弱，故可視同常數。此等理論係記載於材料a 力學之著名教科書之Theory of Plates and SheUs (s〆

Timishenko and S· Woinwsky-Krieger)等。 依據此理論’計算正方形薄膜之邊長b(=a)變化時之最大 彎曲力矩、與將一邊長a固定於2_而改變他邊長b時之最 大彎曲力矩’計算結果如圖1〇所示。如圖1〇所示，正方形 薄膜之情形’隨著尺寸之辦士 通嘗八丁之i日大，鉍加於溥膜之負載會急 增大。 另一方Φ，長方形薄膜之情幵》，只要一邊較小，即使增 大長邊，施加於薄膜之負載也會飽和於-定值。如以上戶； 述，短邊長為a之長方形薄膜之力學的強度不受長邊長匕 影響’大致與一邊之長a之正方形薄膜之力學的強度同等。 因此’，據本實施形態之光罩’可滿^前述之第一條件。 將本貫施形態之模板光罩使用於曝光時，無法將柵正下 方之區域曝光。在圖9A Φr α λ 中將小區域A、D中平行於y軸之 帶、與小區域B、中平杆於 册田

十订於x軸之朮豐合時，可獲得Μ X N 個區塊。在圖9Α之你丨+ Λ/Γ χτ 中’ Μ=Ν=8。使Μ χ Ν個區塊對應於μ 列X Ν行（=8列X 8行）夕本二^ )之表，而將各區塊中哪一小區域可被曝 光（即哪一小區域可形此 安 ά 夕成圖案）加以朶總時，即如表2所示。 81123 -19· 1229241 81123

-20- 1229241 依據 區塊中 塊對應 同一光 利用疊 置圖案 可滿足 各小 之長度 光路不 區域之 本實施形態之模板光 ，可 文閘配置，如表2所示，在各 了將圖案形成於2個小 於曰y &域。因此，可使2個小區 於日日片之任意位置。將 置μ + 、互補为割之圖案分配形成於 罩上之4個小區域中， 頂期被曝光之2個小區域。可 合4個小區域之多 、售制+ *先’將包含環狀圖案之任意裝 二 依據本貫施形態之模板光罩， 刚述之第二條件。 區域之對準光學系 ’、 向平行於其小區域内之柵4 一向目此’如圖11之剖面圖所示，對準光學系之 曰與柵4相干擾。圖u係表示栅#所圍成之圖案形成 一之剖面圖。 如圖η所示，在由光罩法線方向2所測得之對準光l之檢 出角度θ變大時’依據圖9所示之光學系之配置，對準光[ α自光罩側對準標記8之反射光）也不會被拇4遮住，故可 鬲精確地施行TTR方式之對準。 ^實施形態之半導體裳置之製造方法係包含使用本實施 形態之模板光罩之微影照相工序。在此微影照相工序中， 使晶圓定位台每次移動圖9所示之又或γ，並在每次移動時 ，反覆施行曝光。例如，利用第一曝光，將小區域Α〜D之 圖案在晶圓上曝光後，使晶圓定位台移動相當於小區域之χ 軸方向之長度（X)。在此狀態下’利用第二曝光，將小區域 Α〜D之圖案曝光在晶圓上時，可使小區域β之圖案曝光於 在第一曝光中曝光小區域A之圖案之部分上，並可使小區域 D之圖案曝光於在第一曝光中曝光小區域c之圖案之部分 81123 -21 - 1229241 上。 施行第二曝光後，使晶圓定位台移動例如小區域之y軸方 向之長度（Y)。在此狀態下，利用弟二曝光，將小區域A〜 D之圖案曝光在晶圓上時，可使小區域B之圖案曝光於在第 一曝光中曝光小區域C之圖案，且在第二曝光中曝光小區域 D之圖案之部分上。再使晶圓移動-X而利用第四曝光，將 小區域A之圖案曝光於此部分。即，利用第--第四曝光， 將小區域A〜D之圖案全部曝光。 在貫際之半導體裝置之製造中，係在晶圓上將多數晶片 配置成矩陣狀。因此，如上所述，如不採用依照以上所述 方式，使晶圓定位台依照x、γ、_x之順序移動，也可使晶 圓定位台向一方向（例如χ方向）由端至端移動又後，使晶圓 定位台向y方向移動γ，再使晶圓定位台向义方向由端至端移 動-X。 曰曰U疋位口之移動經路可適當選擇，以減少晶圓定 移動用之所需時間。又’如上户“，如每當使晶圓移 =曝光小區域A〜D之圖案時，無法將所有小區域之圖 "曝光在曰曰圓上配置於最外側之晶片±，僅可將1個读 J區域之圖案加以曝光。只要排除此等晶片即可。 依以上所述方式，可將形成在4個小區域A〜D之互; 案：重曝光’且可將裝置圖案有效地複製於與-彳 :’所3之曰曰片複製用區域A。之數同數之晶片上。依 貫施形態之模板光罩，可滿足前述之第三條件。 圖係表不本貫施形態之半導體裝置之製造方法之分 81123 -22- 1229241 =。如圖12所示，在步驟！（ST1)，利用第一曝光將第一小 品或之圖案曝光。第一小區域為光罩上之4個小區域中之— 又，圖1 2之流程圖係表示施加在塗敷於晶 声夕甘^ Μ 、尤阻 9 <某4寸定處之處理流程，在第一曝光中，係將第一〜第 四小區域之圖案全部曝光於晶圓上之感光面之光阻層上。 在步驟2 (ST2)，利用第二曝光將第二小區域之圖^曝光 。第二小區域為第一小區域以外之3個小區域中之一個。又 j與第一曝光同樣地，在第二曝光中，也將第一〜第四小 區域之圖案全部曝光於晶圓上之光阻層上。 在步驟(ST3)，利用第三曝光將第三小區域之圖案曝光 。第三小區域為第一及第二小區域以外之2個小區域中之一 方。又，與第一及第二曝光同樣地，在第三曝光中，也將 第一〜第四小區域之圖案全部曝光於晶圓上之光阻層上。 在步驟4 (ST4)，利用第四曝光將第四小區域之圖案曝光 。、第四小區域為第一〜第三小區域以外之剩下之一個小區 域。又，與第一〜第三曝光同樣地，在第四曝光中，也將 第一〜第四小區域之圖案全部曝光於晶圓上之光阻層上。 、=驟5 (ST5)，施行光阻層之顯影，藉以復原施行互補 分咅彳别之圖案，而將其複製於光阻層。 依據上述之本實施形態之半導體裝置之製造方法，可有 效地施行各小區域之圖案複製，一面抑制光罩之變形，一 面以高的生產率施行曝光。 帶狀薄膜可形成於例如特開2〇〇〇_91227號公報所載 SCALPEL用光罩。在此光罩中，掃描電子線等之曝光用 81123 -23- 1229241 帶電粒子束時，I μ、上， 土；減> 因柵的存在而使射束跳過之次數 =方將薄膜形成矩形。薄膜之帶之方向與帶電粒子束 <俾細方向平行。 所之光罩基於與上述之㈣2奪91227號公報 太 軍相異之目的，將模板光罩形成矩形。例如，在 光罩中，對準光之檢出角度之容許範圍可依 因此，矩形之模板光罩之長邊之長也 Ί對應地予以適當決定。 南對此，在上述公報所記載之SCALPEL用光罩巾，並未考 實施形離之:罩^罩區域之分割’以供形成如本 罩之小區域A〜D般之互補分割圖案。 依據本貫施形能夕忠置 , , 可增高光學系設：上t 柵4不會干擾到對準光，故 又计上之自由度，因此，也可 一 NA大的光學系，更進一步提高訊號強度 ： 方形之網9狀之以往之光罩構造之情形： 膜。 之干擾’有必要變更光學系，或擴大薄 但，欲擴大正方形之薄膜之面積時，如圖_ 強度會顯著地降低，B ^ ^ 尤卓 .^ 低且也難以變更光學系。依據本實施开》 〜、之吴板光罩’無需變更光學系，也不會降低光罩強产 圖：係柵在各小區域中為單數時之光罩之。二 13之光罩1中，也利 * 國在圖 將薄膜3分割成4個父之直線（不予圖示）， ，沿著邊界延伸之^ 小區域相鄰接之邊界部分 ，柵4係形成於一方小區域内，藉以使所有 81123 -24- 1229241 的柵4互相連接。形成於各小區域之 之多數，也可以為如圖π所示之單數中:任：如， 又，各小區域内之柵數為複數之情形與為單 任何-種情形’各小區域之大小未必要相同：之 ，在重疊複製於晶圓之同一處之區域内 、::域十 斤有之點至少以2個小區域包含於圖案形 域：大小及形狀即使不同亦無妨。但，基於減d 之k形之觀點，如圖丨或圖13 . , n 取好將各小區域構成相 门=小’且以點對稱方式將柵形成於對角線上之小區域。 互：補分割之圖案形成於多數之互補光罩，利用使用 在曝光裝置之互補光罩。在此=2必要更換安裝 有將某-區域之圖案分二補光罩，係指形成 圖案(互補分割圖案)之數先罩， ^数尤罩而§。利用將各互 域重疊曝光於曝光對象物(通常為晶圓)，將分割 之圖案復原而複製在曝光對象物上。 依據本實施形態之模板光罩，互補分割圖案係被 光罩内之不同小區域，因此，在曝光互補分割 2之際，無需更換安裝於曝光裝置之光罩，僅使晶圓定 位台移動，即可為a y % > PT在曰曰片把仃多重曝光，因此，與在不同之 2形成互補分割圖案之情形相比，可大幅提高曝光之生 座竿。 广形成於本實施形態之模板光罩之小區域之數並不限 疋於4個。例如如圖14所示’也可將模板光罩分割成⑹固小 81123 -25- 1229241 區域，或如圖1 5所示，將薄膜分宝i 士 哥胰刀剖成9個小區域，或如圖1 6 所示，將薄膜分割成6個小區域。 將薄膜分割成4個以外之小區域時，在鄰接之小區域，也 使樑延伸之方向彼此互相成直交。小區域之數多於4個時， 增加部分之小區域可形成與4個小區域A〜D同樣之互補分 割圖案，也可形《其他互補 >割㈣，或形成互補分割圖 案以外之曝光用圖案中之任何一種圖案。 依據上述本發明之實施形態之光罩及半導體裝置之製造 方法，在利用TTR方式施行對準時，對準光不會被柵所阻 斷，因此，即使在使晶圓與光罩接近之LeEPL中，亦可高 精確度地施行對準。又，依據本發明之實施形態之光罩之 製造方法，可製造適合於利用TTR方式之對準與互補分割 圖案之複製之雙方之光罩。 圖17係使用於LEEPL之曝光裝置之概念圖，顯示電子線 之投影光學系之概念。本實施形態之模板光罩可適合使用 於利用如圖1 7所示之曝光裝置之電子線曝光。 圖17之曝光裝置ill除具有產生低加速之電子線112之電 子槍11 3外，尚具有孔徑11 4、聚光透鏡11 5、1對主偏轉器 11 6、11 7及1對微調用偏轉器η 8、11 9。 孔徑114係用於限制電子線112。聚光透鏡u 5係用於使電 子線112成為平行光束。聚光透鏡U5所聚光之電子線丨之 剖面形狀通常為圓形，但也可為其他剖面形狀。主偏轉器 116、117及微調用偏轉器118、119係偏向線圈，主偏轉器 116、11 7基本上係用於使電子線112偏向，以便使電子線112 81123 -26- 1229241 垂直入射於模板光罩120之表面。 微调用偏轉器11 8、11 9係用於使電子線丨！ 2偏向，以便使 電子線11 2垂直或由垂直方向略微傾斜地入射於模板光罩 120之表面。電子線112之入射角可依模板光罩12〇上之圖案 位置等設定於最適值，但電子線112之入射角最大為1〇 mrad程度，可使電子線112大致垂直地入射於模板光罩 上之各位置。 囷1 7之黾子線112 a〜c係表示掃描模板光罩之電子線112 大致垂直地入射於模板光罩12〇上之各位置之情形，並非表 示電子線112a〜c同時入射於模板光罩12〇。電子線112之掃 描可％行光柵掃描與向量掃描之任何一種掃描。 在圖17中，利用透過模板光罩120之孔121部分之電子線 ，將晶圓122上之光阻層123曝光。LEEpLlf7使用等倍光罩 ’並將模板光罩120與晶圓122配置成接近狀態。 以上述曝光裝置丨丨丨施行電子線曝光之際，使用本實施形 態之模板光罩作為模板光罩丨2 〇。在本實施形態之模板光罩 中，由於薄膜已被柵補強，故可防止薄膜之彎曲，降低在 電子線曝光時之複製圖案位置之移位，且利用使晶圓移動 之方式，不必更換模板光罩120，即可將互補分割圖案重疊 曝光。 也可將具有上述實施形態所示之柵配置之模板光罩應用 於LEEPL以外之電子線曝光裝置，例如圖“所示之電子線 曝光裝置。依據圖18所示之投影光學系，可利用電子線將 光罩20 1之圖案以特定之整數倍縮小複製於晶圓等之試樣 81123 -27- 1229241 2〇2。電子線之執道被聚光透鏡2〇3、第一投影透鏡2〇4、第 二投影透鏡205、交叉孔徑206、試樣下透鏡207及多數偏向 益2 0 8所控制。 在圖18所示之投影光學系中，由多數偏向器2〇8產生偏向 磁場，使透過光罩201之電子線通過交叉孔徑2〇6而垂直入 射於試樣202。除了具有上述投影光學系之電子線曝光裝置 X外本貝方也形恶之光罩也可應用於使用離子束等之帶電 粒子束之曝光裝置，且也可將本實施形態之光罩應用於使 用X線或放射線或光線之曝光裝置。 本發明之光罩及其製造方法、半導體裝置之製造方法之 貝轭形恶並非限定於上述之說明。例如，光罩只要將柵形 成帶狀即可，光罩之材料及構成可適當地加以變更。具體 而言，既可在薄膜設置防止充電用之導電層，也可利用上 述以外之方法製造光罩。又本實施形態之模板光罩也可使 用於微影照相以外之半導體裝置製造工序，例如離子植入 等。此外，在不脫離本發明之要旨之範圍内，可作種種變 更。 依據本發明之光罩，也可施行TTR方式之對準與互補分 割圖案之複製，獲得充分薄膜強度。 依據本發明之光罩之製造方法，可施行TTR方式之對準 與互補分割圖案之複製，製成具有充分薄膜強度之光罩。 依據本發明之半導體裝置之製造方法，可提高微影照相 工序之對準精確度，施行微細圖案之高精確度之複製。 81123 -28- 1229241 【圖式簡單說明】 圖1係以往之光罩之斜視圖。 圖2係將光罩之薄膜分割成多數小區域之例。 圖3係表示光罩之柵配置之一例之圖。 圖4係表示TTR對準方式之概略圖。 圖5係表示對準光學系之配置例之平面圖。 圖6係表不以往之光罩施行對準時之模式圖。 圖7係表示本發明之光罩之上面圖。 圖8係圖7之a—a’之剖面圖。 圖9A係圖7之薄膜3部分之放大圖，圖9B及圖％係光罩側 對準標記之例之圖。 圖10係表示薄膜尺寸與薄膜之最大彎曲力矩之關係之計 鼻結果 ° 圖11係表示本發明之光罩施行對準時之模式圖。 圖12係表不本發明之半導體裝置之製造方法之流程圖。 圖13係表示本發明之光罩之上面圖。 圖14係表示本發明之光罩之小區域之配置例之上面圖。 圖1 5係表不本發明之光罩之小區域之配置例之上面圖。 圖1 6係表不本發明之光罩之小區域之配置例之上面圖。 圖17係表不應用本發明之光罩之電子線曝光裝置之概略 圖。 圖18係表不應用本發明之光罩之另一電子線曝光裝置之 概略圖。 81123 -29- 1229241 【圖式代表符 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 21 31 32 33 34 111 112、112a〜c 113 114 115 116 、 117 118 、 119 120 號說明】 模板光罩 碎晶圓 薄膜 柵

圖案形成區域 子L 矽氧化膜 光罩側對準標記 柵 薄膜 光罩 晶圓 晶圓側對準標記 光罩 光罩側對準標記 曝光裝置 電子線 電子槍 孔徑 聚光透鏡 主偏轉器 微調用偏轉器 模板光罩 81123 -30- 孔 晶圓 光阻層 光罩 試樣 聚光透鏡 第一投影透鏡 第二投影透鏡 交叉孔徑 試樣下透鏡 偏向器 -31 -

Claims (1)

1229241 拾、申請專利範圍·· 1. 一種光罩，其係包含： 支持框； 且被前述支持框έ 薄膜其係形成比前述支持框薄 圍者； 第一小區域；其係以含有通 m % ^ ^ 則述溥膜上之1點之;^ 羊點而向弟一方向延伸之第一 盥fr if # 直線、與在前述基準點」 與則述第—直線直交而向第二 吝盤娩u. 万向延伸之第二直線^ ;將前述薄膜分割成多數小區域中之一者； 第一小區域；其係在第一方 鄰接者； T與則述弟一小區无 第三小區域；其係在第二方向中 鄰接者； /、引述弟一小區超 第四小區域；其係在筮一 鄰接，在第太Μ 與前述第二小區域 在弟一方向中，與前述第三小區域鄰接者. 第一群擁，1在产Α — 者， ”係在別述弟一小區域上 ，並由-端連接於第弟-方向延伸 至少一摔所構由Β . ” ‘，以補強前述薄膜之 =構成，且包含接於第二直線之樑者； 弟-料’其係在前述第二小區域 ’並由-端連接於前述第方向延伸 膜之至少一樑所構成 南強m这薄 笛… 包含接於第一直線之摔者. 弟二㈣，其係在前述第 卞者， ，並由—端連接 , 次上向弟一方向延伸 至少-樑所構成，且包\以補強别迷薄膜之 … 3得於弟一直線之樑者； 81123 1229241 弟四群樑，其係在前述第四小區域 ，並由-端連接於前述第二群摔之一拇《一方向延伸 ^ ^ f知之裙，以補強前述薄 膑之至少一樑所構成，且 第一開口部，笪俜米…+ 、弟—直線之樑者’· 以外之部分之一部分者;及# κ域内之前述樑 弟二開口部，其係形成於前述第二至 少一個區域内夕舒、+、h 匕μ r主 2. 3. 4. 5. 内之則述樑以外之部分之一部分告。 如申請專利範圍第丨項之光罩，其中 前述第一開口部盥前 _ 案者。 、部係互補地構成圖 如申請專利範圍第丨項之光罩，其中 = 區域内，前述樑係以互等間隔形成者。 如“專利範圍第1項之光罩，其中 前述第-至第四小區域係形 或矩形者。 彳互4之正方形 如申請專利範圍第1項之光罩，其中 、=一至第四群樑中至少:群樑係 月,J述支持框之方式形成者。 如申請專利範圍第1項之光罩，其中 如=:二及第二開°部係帶電粒子線可透過之孔者。 如U利範圍糾項之光罩，其中 前述第一至第四小區域係被乎行於第—直線 條第-分割線、與平行於第二直線 條: 線之至少…分割線分割成形狀及大小相等 81123 1229241 晶片複製用區域者。 8· 9· 10. 如申請專利範圍第1項之光罩，其中 包3位置對準標記，其係形成於前述第一至第四小區 域内之丽述樑以外之部分之一部分者。 如申請專利範圍第8項之光罩，其中 刖述位置對準標記係在各小區域内，形成於距離前述 基準點最遠部分者。 -種光罩之製造方法，其係包含： 上持框形成工序，其係在薄膜周圍形成支持框者； 成=工序，其係在前述薄膜之-方之面之-部分形 成補強則述薄膜之樑者；及 膜序，其係在前述樑以外之部分之前述薄 前述襟形成工序係 成第 手已3.在則述缚膜之第-小區域形 在前述薄膜夕… 、之弟一小區域形成第二群樑， 寻勝之弟三小區域 第四小區域形出货 n y成和二群樑，在前述薄膜之 一Ά成第四群樑之工序· 前述第一」σ 、/ ’ 準點而向Μ品或係以5有通過前述薄膜上之1點之基 叩向第一方向延伸之第一亩妗 與前述赏 ^ |線、與在前述基準點上 义弟一直線直交而向第二 多數線，蔣^ 一方向延伸之第二直線之 域； 风夕數小區域中之一個小區 前述第- 鄰接之小^域區域係在第—方向中，與前述第—小區域 81123 1229241 前述第三小區域係在第二 鄰接之小區域； 向中，與前述第一小區域 前述第四小區域係在第二 鄰接，在第一方向中，與；：：中一，與前述第二小區域 域； 处弟一小區域鄰接之小區 伸，並由-端連接於前述第 ^或上向第一方向灸 薄膜之至少一樑所構成，且之：樑，以補強前利 前述第二群樑係在前_ s接於弟—直線之樑； 伸，並由-端連接於前述第：小區域上向第—方向延 薄膜之至少—襟所構成，且:群人襟之—襟，以補強前述 前述第三群㈣在前述/_3接於第—直線之樑； 伸，並由-端連接於前述—^區域上向第—方向延 薄膜之至少一摔 之一樑’以補強前述 子木所構成’且包 前述第四群樑係在前述第四小區域上:樑； 伸，並由-端連接於前述 …向弟二方向延 薄膜之、至少-樑所構成，且:群八，之—樑，以補強前述 刚迷開口部形成工序係包 s線之才木， 前述襟以外之部分之—部 小區域内之 二至第四小區域中至少—’成第一開口部，在前述第 部分之-部分形成二個小區域内之前述樑以外之 H. -種半導體裳置之L::、:部之工序者。 著光罩在感光面照射帶電:, <糸包含：曝光工序，其係介 該光罩係包含： 电子線、放射線或光線者，而 81123 -4^ 1229241 支持樞； 其係形成比前述支持樞薄，且被前述支持框包 圍肴； 車2】、區域，其係以含有通過前述薄膜上之1點之基 ;向第-方向延伸之第—直線、與在前述基準點上 興刖述第—吉# * > ^人& 多數 、、、乂 ^第二方向延伸之第二直線之 /將前述薄膜分割成多數小區域中之一者； 鄰區域；其係在第一方向中，與前述第一小區域 鄰區域;其係在第二方向中，與前述第一小區域 第四小區域；其係在第二 鄰接，在第一方义^ ，與則述第二小區域 ° ，共雨述第三小區域鄰接者； 群‘，其係在前述第—小 ，並由—端連接於第三群摔之—歧⑽;向延伸 至二:斤構成’且包含接於第二直線之樑者； “ ’其係在w述第二小區域上向第一 ，亚由一端連接於前述第— 。乙伸 膜ΐ至少一襟所構成，且包含;妾於2直=：：=薄 弟三群樑，其係在前述第三 =’ ，並由-端連接於第四群樑 :：、,方向延伸 至少-樑所構成，且包人姑“補強可述薄膜之 第四群襟，其係在二;接於第-直線之傑者； ，益由-端連接於前域上向第：方向延件 … —群樑之一樑，以補強前述薄 81123 -5- 1229241 之至小 1、 第一 一樑所構成，且包含接於第二直線之樑者； ，口部’其係形成於前述第一小區域内之前述樑 4分之一部分者；及 少2知肩I邛，其係形成於前述第二至第四小區域中至 :第：小區域内之前述樑以外之部分之一部分者，且包 光面 Ί卫序’其係將前述第一小區域重疊於前述感 、， 疋處而知行第一曝光，將前述第一開口部複製 於可述特定處内者；及 之f 光工序，其係將包含前述第二開口部之小區域 口都…叠於前述特定處而施行第二曝光，將前述第二開 12 。卩後製於前述特定處内者。 二申：專利範圍第^項之半導體裝置 進—步包含： 重：―：光工序’其係將在前述第-及第二曝光中未被 j引述4寸疋處而具有前述第三開口部之前述小區 ^^4 一、人、 部；^ V特疋處而施行第三曝光，將前述第三開口 心:製於前述特定處内者；及 # 2 T光工序，其係將在前述第一至第三曝光中未被 前、成/ 1述特疋處而具有第四開口部之小區域重疊於 ‘二、疋處而^仃第四曝光，將前述第四開口部複製於 則述特定處内者。 13.如：請專利範圍第u項之半導體裝置之製造方法，其中 外之Γ t罩係在丽述第—至第四小區域内之前述樑以 刀之邻刀分別包含光罩側位置對準標記，並進 «· · 81123 1229241 一步包含： 在前述第一曝井工庠 i 面下部預先…人：則’在前述感光面或前述感光 準標記之工 罩祆出之日日圓側位置對 斤，且至少包含： 在各曝光工序之前，在裳— 一方在弟—方向將光照射在包含向第 方向延伸之前述樑之小區域 側位置對制檢述光罩 1野半％ 5己反射之光、盥名益 芦勺G U /、在刖述感光面側位置對準 払3己反射之光之位置，施行 卞羊 置對準之工序；與 ^罩^相光面之位 樑：:：方向將光照射在包含向第二方向延伸之前述 品域上，利用檢出在前述光^ ^ ^ ^ ^ 射夕也丄 置對準標記反 ::、在前述感光面側位置對準標記反射之光之位 =知謂述光罩與前述感光面之位置對準之工序之一 万者。 14. 如1請專利範圍第12項之半導體裝置之製造方法， 刚述光罩係在前述第一至第四 外> #八 j α内之刖述樑以 ::刀之一部分分別包含光罩側位置對準標記，並進 一步包含： 面：：述第一曝光工序之前’在前述感光面或前述感光 口預先形成可介由前述光軍檢出之晶圓側位置對 +輛§己之工序，且至少包含·· 一在各曝光卫序之前，在第-方向將光照射在包含向第 側it延伸之前述樑之小區域上，利用檢出在前述光罩 側位置對準標記反射之光、與在前述感光面側位置對準 81123 1229241 射之光之位置，施行前述先罩與前述感光面之位 置對準之工序，·與 在第二方向將光照射在包含 ^ ^ f ^ ^ L 弟一方向延伸之前述 子木之小區域上，利用拾屮尤 射之* “乂述光罩側位置對準標記反 苦,#卜么、丄、 且耵旱‘纪反射之光之位 置施订别述光罩盘前诚咸 早/、別迷感先面之位置對準之工序之一 方者。 15. 16. 如申請專利範圍第丨i項之半導w —十w 、，、 牛冷體裝置之製造方法，其中 刖’L置對準標記係在各小區祕& y 、， 基準點最遠部分者。 σ 3内，形成於距離前述 如申請專利範圍第u項之半 將前u、A m 體衣置之製造方法，其中 將則述位置對準與前述曝、_ 一 同日寸並行地施行者。 81123