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JP2001144008A - 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置 - Google Patents

電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置

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Publication number
JP2001144008A
JP2001144008A JP32727199A JP32727199A JP2001144008A JP 2001144008 A JP2001144008 A JP 2001144008A JP 32727199 A JP32727199 A JP 32727199A JP 32727199 A JP32727199 A JP 32727199A JP 2001144008 A JP2001144008 A JP 2001144008A
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JP
Japan
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pattern
mask
exposure
electron beam
partial
Prior art date
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Pending
Application number
JP32727199A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamashita
浩 山下
Hideo Obinata
秀夫 小日向
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP32727199A priority Critical patent/JP2001144008A/ja
Priority to TW089123715A priority patent/TW495834B/zh
Priority to US09/712,220 priority patent/US6597001B1/en
Priority to CN00132743A priority patent/CN1297251A/zh
Priority to KR1020000067991A priority patent/KR20010051732A/ko
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造のリソグラフィ工程におい
て、近接効果補正のための補助露光の調整を容易にし、
寸法精度を高める。 【解決手段】 所定パターンを複数の小領域に分割して
小領域毎に部分パターンを形成し、小領域毎に露光を行
うことにより、所定パターンを転写する分割転写方式の
電子線露光方法において、小領域毎に露光を行って部分
パターンの転写を行う工程と、部分パターンの転写領域
毎に、部分パターンの反転パターンビームをぼかして補
助露光を行うことにより、パターン露光による近接効果
を補正する工程を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光方法、
並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置に関す
る。特に、半導体装置の製造に用いられ、近接効果補正
に好適な分割転写方式の電子線露光方法、並びにこれに
用いるマスク及び電子線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造時のリソグラフィ工程
で行われる電子線露光においては、基板およびその上に
塗布されたレジスト層内での散乱電子に起因する近接効
果（proximity effect）が、転写パターンの寸法精度に
非常に影響を与える。例えば、近接したラインアンドス
ペースパターンにおいては、近接した露光部分に入射し
た電子が基板内で大きく散乱（後方散乱）され、このよ
うな後方散乱電子により未露光部のレジストが露光（バ
ックグラウンド露光）される。その結果、図４に示すよ
うに、パターン端部と中央部では蓄積エネルギーが異な
る分布となり、適当なスレショルドレベル（Threshold
Level）に設定したレジスト現像時に所望のパターンが
得られなくなる（特に端部において）。よって、近接効
果を補正することは、非常に重要な要素技術の一つであ
る。
【０００３】近接効果の補正法としては、パターン露光
時の露光量をバックグラウンド露光量に応じて適宜最適
化する露光量補正法と、パターン露光を行った領域でバ
ックグラウンド露光量が一定になるように補助露光を行
うゴースト露光法がある。
【０００４】現在、電子線露光法の主流である部分一括
露光法や可変成形露光法においては、露光量補正法によ
る近接効果補正を行うために、露光強度分布（ＥＩＤ）
関数を用いた逐次計算法や、パターン密度法などによる
複雑な計算を必要とする手法が採られている。そのた
め、データ処理のために膨大な時間を要し、異なるパタ
ーンを転写しようとする度にこのような複雑な計算を繰
り返す必要があった。
【０００５】ゴースト法は、本来露光すべきパターン
（正パターン）を露光した後、正パターンの反転パター
ンを後方散乱径程度にぼかしたビームで弱く補助露光
（ゴースト露光）することにより、正パターン露光によ
る入射電子の後方散乱によって発生する近接効果を補正
する手法である。図５は、ゴースト法の一種であるオフ
セットゴースト法による近接効果補正の原理の説明図で
あり、電子線露光による蓄積エネルギー分布を模式的に
示した図である。図５（ａ）は、１対１のラインアンド
スペースの正パターンの蓄積エネルギー分布を示し、図
５（ｂ）は、反転パターンビームを後方散乱径程度にぼ
かした補助露光の蓄積エネルギー分布を示し、図５
（ｃ）は、図５（ａ）の露光領域に図５（ｂ）に示す蓄
積エネルギー分布を生じる補助露光を行った場合の蓄積
エネルギー分布を示す。なお、図中において、前方散乱
電子のエネルギーを１とし、ηは後方散乱係数、βbは
後方散乱径を示す。図５（ｃ）に示すようにゴースト法
による近接効果補正を行うことにより、バックグランド
露光量を一定にすることができ、その結果、蓄積エネル
ギー分布が位置によらず一定になり、パターンの寸法精
度を向上することができる。
【０００６】しかしながら、このようなゴースト法も、
部分一括露光法や可変成形露光法において行うために
は、やはりＥＩＤ関数等を用いた露光強度の計算が必要
であり、かつ反転パターンの形成のために複雑な計算を
必要とするためデータ処理に時間を要し、またこのよう
にして得られた反転パターンを実際に転写する際にも時
間がかかるため、スループットを著しく低下させてい
た。
【０００７】一方、近年、部分一括露光法や可変成形露
光法に代わる新たな電子線露光方法として、分割転写方
式の電子線露光法が提案されている。この分割転写方式
による電子線露光法は、露光すべき所定のパターンを複
数の小領域に分割し、該小領域毎に露光を行って最終的
にこの所定パターンを転写する方法である。この分割転
写方式の電子線露光方法は、所定のパターンを複数の小
領域に分割するものの、１チップ分のあるいはその数分
割分の所定パターンを全て作り込んだマスクを用いる点
で、形成しようとするパターンをマスクに作り込むので
はなくソフトデータとして処理する可変成形露光法や、
繰り返しパターン部分のみを作り込んだマスクを用いる
部分一括露光法とは全く異なる。
【０００８】この分割転写方式の電子線露光法について
は、特開平１１−１７６７２０号公報の従来の技術の欄
にその公報の図２を用いてわかりやすく説明されてい
る。以下、この記載に基づいて分割転写方式の電子線露
光法について説明する。
【０００９】図６は、分割転写方式の電子線露光方法の
概略説明図である。図６において、１００はマスク、１
００ａはマスク１００上の小領域、１００ｂは小領域１
００ａ間の境界領域、１１０はレジストを塗布したウェ
ハ等の感応基板、１１０ａは感応基板１１０上の１ダイ
（１チップ）分の領域、１１０ｂは小領域１００ａのそ
れぞれに対応した感応基板１１０の被転写領域、ＡＸは
荷電粒子線光学系の光軸、ＥＢは荷電粒子線、ＣＯは荷
電粒子光学系のクロスオーバーポイントである。
【００１０】マスク１００上には、感応基板１１０上に
転写すべきパターンをメンブレン上にそれぞれ備えた多
数の小領域１００ａが、パターンが存在しない境界領域
１００ｂにより区分されて存在している。そして、境界
領域１００ｂに対応する部分には、格子状の支柱が設け
られ、メンブレンを熱的及び強度的に保護している。な
お、マスク１００は、メンブレンとして例えば厚さ１０
０ｎｍ程度のシリコン窒化膜上に、例えば厚さ５０ｎｍ
程度のタングステンからなる電子線散乱体パターンが形
成された散乱メンブレンマスクである。この散乱メンブ
レンマスクは、後述する散乱角制限方式の電子線露光方
法に専ら用いられるマスクであり、ここでの露光法は、
散乱角制限方式を想定している。
【００１１】各小領域１００ａは、感応基板１１０の１
ダイ分の領域１１０ａに転写すべきパターンを分割した
部分パターンをそれぞれ備えており、分割した部分パタ
ーン毎に感応基板１１０に転写される。感応基板１１０
の外観形状は、図６（ｂ）に示したとおりであり、図６
（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図６（ｂ）
のＶa部）を拡大して示してある。
【００１２】図６において、荷電粒子線光学系の光軸Ａ
Ｘと平行にｚ軸をとり、小領域１００ａの並び方向と平
行にｘ軸、ｙ軸をとる。そして、矢印Ｆｍ、Ｆｗで示す
ように、マスク１００及び感応基板１１０をｘ軸方向へ
互いに逆向きに連続的に移動させながら、荷電粒子線を
ｙ軸方向にステップ的に走査して一列の小領域１００ａ
のパターンを順次転写し、その列のパターン転写が終了
した後に、ｘ軸方向に隣接する次の小領域の１００ａの
列を荷電粒子線で走査し、以降同様にして小領域１００
ａ毎に転写（分割転写）を繰り返して１ダイ（１チッ
プ）分のパターンを転写する。
【００１３】このときの小領域１００ａの走査順序及び
感応基板１１０への転写順序は、それぞれ矢印Ａｍ、Ａ
ｗで示すとおりである。なお、マスク１００と感応基板
１１０の連続移動方向が逆なのは、１対の投影レンズに
よりマスク１００と感応基板１１０とでｘ軸、ｙ軸がそ
れぞれ反転するためである。
【００１４】このような手順で転写（分割転写）を行う
場合、ｙ軸方向の一列の小領域１００ａのパターンを一
対の投影レンズで感応基板１１０にそのまま投影するだ
けでは、小領域１００ａそれぞれに対応した感応基板１
１０の被転写領域１１０ｂそれぞれの間に、境界領域１
００ｂに対応する隙間が生じる。これに対する対策とし
て、各小領域１００ａを通過した荷電粒子線ＥＢを境界
領域１００ｂの幅Ｌｙに相当する分だけｙ軸方向に偏向
してパターン転写位置を補正している。
【００１５】ｘ軸方向に関しても、パターン縮小率比に
応じた一定速度で散乱透過マスク１００と感応基板１１
０を移動させるだけでなく、一列の小領域１００ａの転
写が終わって次の列の小領域１００ａの転写に移る際
に、境界領域１００ｂの幅Ｌｘだけ荷電粒子線ＥＢをｘ
軸方向に偏向して、被転写領域１１０ｂ同士の間にｘ軸
方向の隙間が生じないように、パターン転写位置を補正
している。
【００１６】以上説明したように、分割転写方式によれ
ば、１チップ分のあるいはその数分割分の所定パターン
を作り込んだマスクを用いているため、従来の部分一括
露光法や可変成形露光法に対して著しくスループットを
向上させることができる。
【００１７】また、分割転写方式では、各小領域１００
ａ間に形成された境界領域１００ｂに格子状の支柱を設
けることができるので、荷電粒子線照射によるマスク基
板のたわみや熱歪みを抑制することができ、精度よく露
光転写を行うことができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような分割転写
方式による電子線露光方法においても、前述の近接効果
を補正することは非常に重要な課題である。
【００１９】分割転写方式の電子線露光方法における近
接効果補正法としては、G.P.Watosonら（J.Vac.Sci.Tec
hnol.B13(6),2504-2507(1995)）によって、散乱角制限
方式の電子線露光法において前述のゴースト法を応用し
たスカルペルゴースト法（「SCALPEL」;登録商標）によ
る近接効果補正法が提案されている。
【００２０】以下、G.P.Watosonらの近接効果補正法を
説明する。
【００２１】散乱角制限方式において用いられるマスク
は、電子線散乱能が比較的小さい電子線透過性メンブレ
ン（以下「メンブレン」という）、例えば厚さ１００ｎ
ｍ程度のシリコン窒化膜上に、電子線散乱体、例えば厚
さ５０ｎｍ程度のタングステンからなるパターンが形成
されたマスク（以下「散乱メンブレンマスク」という）
が用いられる。散乱体が形成されていないメンブレン領
域を透過した非散乱あるいは散乱角の比較的小さい電子
線でウェハ上に露光が行われる。一方、散乱体を透過し
た散乱角の大きい散乱電子は、クロスオーバー位置もし
くはその近傍に設けられた制限アパチャにより遮蔽され
る。このように、メンブレン領域と散乱体領域との電子
線散乱の違いによってウェハ上に図形コントラストが形
成される。
【００２２】なお、前記の分割転写方式の説明における
マスクは、所定のパターンを分割するための境界領域が
格子状であったが、ストライプ状であってもよく、ここ
では境界領域がストライプ状に形成されているマスクが
用いられている。このようなマスクを用いた場合の小領
域毎の露光は、電子ビームを、ストライプ状の境界領域
により分割された帯状の小領域内で長手方向に電気的に
スキャンすることにより行われる。
【００２３】上述のような散乱角制限方式の電子線露光
方法における近接効果補正は、散乱メンブレンマスク上
の散乱体により散乱された散乱電子の一部を、クロスオ
ーバー位置もしくはその近傍に配置された制限アパチャ
に設けた輪帯状の開口で選択的に通過させ、この通過し
た散乱電子を対物レンズの球面収差により後方散乱径程
度にぼかし、補助露光（ゴースト露光）ビームとしてウ
ェハ上に照射して行われる。
【００２４】図７に、散乱角制限方式における近接効果
補正を説明するための光学系の模式図を示す。マスク２
０１を通過した露光電子は、第１の投影レンズ２０２に
よって集束され、クロスオーバーの位置、すなわち後方
焦平面に配置された制限アパチャ２０３の中央の開口を
通過し、続いて対物レンズである第２の投影レンズ２０
４によってウェハ２０５上のレジスト２０６に結像され
る。ここで、図７に示すレジスト２０６は照射部分が残
るネガ型であり、説明のために現像後の形状を示してい
る。
【００２５】一方、マスク２０１によって散乱された散
乱電子は、大部分が制限アパチャ２０３によって遮蔽さ
れ、一部分が中央の開口とその周囲を取り囲むように形
成された輪帯状の開口を通過する。この通過した散乱電
子が第２の投影レンズ２０４（対物レンズ）の球面収差
によって後方散乱径程度βbにぼかされ、補助露光（ゴ
ースト露光）ビームとしてウェハ上に照射される。ここ
で、中央の開口とその周囲の輪帯状開口は同心に配置さ
れている。
【００２６】補助露光ビームの強度、すなわちこれに比
例する補助露光量は、通常、制限アパチャの輪帯状開口
の開口面積によって調整され、ぼかし程度は輪帯状開口
の制限アパチャ中心からの距離、すなわち開口径で調整
される。なお、輪帯状開口の開口面積は制限アパチャの
中央部の開口より大きいため、実際の近接効果補正は輪
帯状開口を通過した散乱電子量にほぼ依存する。また実
際の露光における制限アパチャの設定おいては、後方散
乱径はウェハの材料と加速電圧に大きく依存するため、
ウェハ材料と加速電圧が同じ条件であれば、輪帯状開口
の制限アパチャ中心からの位置は一定（ぼかし程度一
定）に設定される。最適な補助露光量は、基板の材料、
すなわち後方散乱係数ηに依存するため、下地基板に応
じて輪帯状開口の幅（開口面積）を変えて補助露光量の
調整が行われる。
【００２７】次に、図７に示す上記の光学系における近
接効果補正の基本原理を、図８及び図９を用いて説明す
る。
【００２８】図８（ａ）は散乱メンブレンマスクを示
し、３０１がメンブレン、３０２が散乱体層である。図
８（ｂ）は、輪帯状開口を有しない制限アパチャを用
い、補助露光ビームを照射していない場合、すなわち近
接効果補正をしていない場合のウェハ上のレジスト内で
の蓄積エネルギー分布を示し、図８（ｃ）は補助露光ビ
ームを照射した場合、すなわち近接効果補正をした場合
の蓄積エネルギー分布を示す。図中のβbが後方散乱径
である。また、前方散乱電子のエネルギーを１とする
と、後方散乱電子のエネルギーは後方散乱係数ηとな
り、これに対応する補助露光率δはη／（１＋η）で示
される。なお、後方散乱電子のエネルギーはパターン密
度と後方散乱係数との積で求められる。
【００２９】補助露光ビームを後方散乱径βb程度、す
なわちＬ程度にぼかすことにより、図８（ｂ）において
境界線付近で低下していた蓄積エネルギーを、図８
（ｃ）に示すように一定にすることができる。その結
果、パターンの寸法精度を上げることができる。
【００３０】図９は、図８（ａ）に示す散乱メンブレン
マスクに１：１ラインアンドスペースパターン、すなわ
ちパターン密度５０％のパターンを形成したマスクを用
いた場合を示す。図９から明らかなように、パターン密
度が変わっても同様に近接効果補正が可能であることが
わかる。
【００３１】しかしながら、上記のような散乱角制限方
式の電子線露光法におけるG.P.Watosonらの近接効果の
補正方法には、補助露光（ゴースト露光）のぼかし程度
や露光量の調整が困難であるという問題があった。
【００３２】G.P.Watosonらの近接効果補正法は、パタ
ーン露光と同時に補助露光を行って近接効果補正を行う
方法であり、一度の露光でパターン露光と近接効果補正
を行うことができる点でスループットに優れる。しか
し、このようにスループットに優れ且つ良好な近接効果
補正を行うことができるのは、同一のマスクを用いて且
つ同一種の被露光基板に電子線露光を行いパターン転写
を繰り返す場合に限られる。
【００３３】近接効果の程度は、加速電圧以外にパター
ンの密度や、ウェハ等の被露光基板の材料種や、レジス
ト膜厚などによって異なる。そのため、異なるパターン
を有するマスクを用いる場合や、異なる材料からなる被
露光基板を用いる場合や、異なるリソグラフィ工程毎に
異なる厚さでレジスト層を形成する場合は、そのマスク
や被露光基板やレジスト厚に適した近接効果補正を行う
ために補助露光量やぼかし程度を調整する必要がある。
また、マスクによって電子線散乱体の厚さが異なると散
乱電子の散乱角が変わり、それに応じて補助露光量が変
化するため、補助露光量を調整する必要がある。
【００３４】しかし、補助露光の調整は、制限アパチャ
２０３の輪帯状開口の径や幅（面積）を調整することに
より行われるため、輪帯状開口が異なる制限アパチャを
別途に作製しなければならない。しかも、制限アパチャ
を交換するためには、一旦電子線露光を停止して光学系
装置内の真空状態を解除して大気開放してから交換する
必要がある。このように従来の方法で、マスクパターン
や被露光基板に応じて最適な近接効果補正を行おうとす
ると、スループットが著しく低下するという問題があっ
た。
【００３５】また、作製した散乱メンブレンマスクにお
いて、メンブレン上に形成した散乱体層の厚さがマスク
面内で変化していると、それに応じて電子の散乱角が変
化するため、補助露光量が変化し近接効果補正が不十分
となる。そのため、マスク作製時に、マスク面内での高
い膜厚均一性が要求されるが、そのような膜厚均一性の
高い散乱メンブレンマスク作製は容易ではなく、歩留ま
りが低下し、コストが増大するという問題があった。
【００３６】また、近接効果の程度は、１チップ分もし
くはその数分割分に相当するパターン内において、パタ
ーン密度の他に下地パターンによって異なることがあ
る。例えば、ウェハ表面のレジスト層の下地層にタング
ステン等の重金属からなる配線等の下地パターンが形成
されていると、その下地パターンで入射電子が反射ある
いは後方散乱され、その結果、下地パターンが形成され
ていない領域上のレジスト領域と下地パターン上のレジ
スト領域とで近接効果の程度が大きく異なることがあ
る。このように、１チップ分もしくはその数分割分に相
当するパターン内において、部分的に異なる近接効果に
応じて部分的に補助露光を調整することは上記従来の補
正方法ではできなかった。
【００３７】そこで本発明の目的は、近接効果補正のた
めの補助露光の調整が容易であり、優れた寸法精度を実
現可能な電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及
び電子線露光装置を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定パターン
を複数の小領域に分割して該小領域毎に部分パターンを
形成し、該小領域毎に露光を行うことにより、前記所定
パターンを転写する分割転写方式の電子線露光方法であ
って、前記小領域毎に露光を行って部分パターンの転写
を行う工程と、該部分パターンの転写領域毎に、該部分
パターンの反転パターンビームをぼかして補助露光を行
うことにより、パターン露光による近接効果を補正する
工程を有することを特徴とする電子線露光方法に関す
る。
【００３９】また本発明は、所定パターンが複数の小領
域に分割され該小領域毎に形成された部分パターン群と
これら部分パターンの反転パターン群とを同一基材に有
するマスクを用い、該小領域毎に露光を行って部分パタ
ーンの転写を行う工程と、該部分パターンの転写領域毎
に、該部分パターンの反転パターンビームをぼかして補
助露光を行うことにより、パターン露光による近接効果
を補正する工程を有することを特徴とする上記本発明の
電子線露光方法に関する。
【００４０】また本発明は、所定パターンが複数の小領
域に分割され該小領域毎に形成された部分パターン群を
有する第１のマスクを用いて該小領域毎に露光を行って
部分パターンの転写を行う工程と、該部分パターンの反
転パターン群を有する第２のマスクを用い、該部分パタ
ーンの転写領域毎に、該部分パターンの反転パターンビ
ームをぼかして補助露光を行うことにより、パターン露
光による近接効果を補正する工程を有することを特徴と
する上記本発明の電子線露光方法に関する。
【００４１】また本発明は、第１のマスクとしてステン
シルマスクを用い、第２のマスクとして散乱メンブレン
マスクを用いることを特徴とする上記本発明の電子線露
光方法に関する。
【００４２】また本発明は、上記本発明の電子線露光方
法に用いられるマスクであって、所定パターンが複数の
小領域に分割され該小領域毎に形成された部分パターン
群とこれら部分パターンの反転パターン群とを同一基材
に有することを特徴とする電子線露光用マスクに関す
る。
【００４３】また本発明は、上記本発明のマスクが配置
され、小領域毎に部分パターンの露光を行って前記所定
パターンの転写を行うことができ、小領域毎に反転パタ
ーンの露光を行って、部分パターンの転写領域毎にその
反転パターンビームを露光できる構成を有し、反転パタ
ーンビームを露光する度に反転パターンビームをぼかす
ことができる構成を有することを特徴とする電子線露光
装置に関する。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。
【００４５】本願発明は、所定パターンを複数の小領域
に分割し、これらの小領域毎に露光を行うことにより、
所定パターンを転写する分割転写方式の電子線露光方法
において、パターン露光による近接効果を補正するため
に、小領域毎に部分パターンの露光を行った後に、これ
ら小領域の部分パターンの転写領域毎に、部分パターン
の反転パターンビームをぼかした補助露光（ゴースト露
光）ビームの照射を行う。ここで、部分パターンの転写
領域とは、露光を行ったマスク上の小領域に対応するウ
ェハ上の領域をいう。
【００４６】所定パターンを複数の小領域に分割して得
られた部分パターンの転写領域毎に、その部分パターン
の反転パターンビームをぼかした補助露光ビームの照射
を行うためには、次の２つの手法を採ることができる。
【００４７】第１の手法としては、小領域毎に一あるい
は複数の部分パターンの露光を行った後に、その部分パ
ターンの転写領域毎に、その部分パターンの反転パター
ンビームをぼかした補助露光ビームの照射を行い、これ
を繰り返して、最終的に所定パターンの転写および相応
する補助露光を行う。その実施形態としては、所定パタ
ーンを複数の小領域に分割してこれら小領域毎に形成さ
れた部分パターン群とこれら部分パターンの反転パター
ン群とを同一基材に有するマスクを作製し、このマスク
を用いて、小領域毎に露光を行って部分パターンの転写
を行う工程と、部分パターンの露光領域毎に、その部分
パターンの反転パターンビームをぼかした補助露光ビー
ムを照射する工程とを交互あるいは所定の順で行う。
【００４８】第２の手法としては、所定パターンを複数
の小領域に分割してこれら小領域毎に部分パターンを形
成し、これら小領域毎に全ての部分パターンを露光して
所定パターンの転写を行った後、これら部分パターンの
露光領域毎に、その部分パターンの反転パターンビーム
をぼかした補助露光ビームの照射を行って、最終的に所
定パターンに対する補助露光を行う。このように、所定
パターンの分割転写が終了後、その所定パターンに対す
る補助露光を分割して行う実施形態としては、所定パタ
ーンが複数の小領域に分割され小領域毎に形成された部
分パターン群を有する第１のマスクと、これら部分パタ
ーンの反転パターン群を有する第２のマスクを作製し、
第１のマスクを用いて所定パターンを分割転写した後
に、第２のマスクを用いて、第１のマスクによる部分パ
ターンの露光領域毎に、その部分パターンの反転パター
ンビームをぼかした補助露光ビームの照射を行う。
【００４９】第１の手法に用いるマスクは、所定パター
ンが複数の小領域に分割され、これら小領域毎に形成さ
れた部分パターン群とこれら部分パターンの反転パター
ン群とを同一のマスク基材に形成して構成する。図１
に、本発明のマスクのパターン領域の構成を説明するた
めの概略平面図を示す。
【００５０】図１（ａ）は、境界領域２によりマスクの
パターン領域が格子状に分割され、正方形あるいは矩形
の小領域が配置された一構成例を示す図であり、図１
（ｂ）は、境界領域２によりマスクのパターン領域がス
トライプ状に分割され、帯状の小領域が平行に配置され
た一構成例を示す図である。図中の矢印は、マスク上の
各小領域の露光順を示す。
【００５１】図１においては境界領域２の幅は全て一定
であるが、マスク強度の点から、１箇所以上の特定の境
界領域の幅を広くしてもよい。例えば、図１（ａ）にお
いて、中央に位置する縦または／及び横のライン状の境
界領域の幅を広くすることによって、複数の小領域を、
１つのマスク内において２つ又は４つの小領域群に分け
て形成することができる。このように、１つのマスクに
形成される複数の小領域を２以上の小領域群に分けて任
意の距離をとってそれぞれ異なる領域に形成することが
できる。これらの境界領域、すなわちパターン未形成領
域に、支持部材を設けたり、その領域のマスク厚を厚く
することにより、マスク強度を高めることができる。こ
のようなマスク構成は、第２の手法に用いられるマスク
においても同様にとることができる。
【００５２】マスクのパターン領域における小領域の配
置としては、例えば図１（ａ）に示すように、部分パタ
ーンの小領域１ａとその反転パターンの小領域１ｂとを
交互に配置することができる。このようなマスクを用い
た電子線露光では、各小領域の部分パターンやその反転
パターンの露光順序はマスクの各小領域の配置に従い、
部分パターンの露光とその反転パターンビームをぼかし
た補助露光とを交互に行う。部分パターンの小領域１ａ
とその反転パターンの小領域１ｂのマスク上の配置およ
びそれに応じた露光順は、このような１：１交互の配列
および露光順に限られるものではなく、所望の順序で交
互に配列し、その配列に応じて露光してもよい。例え
ば、１列に配置した部分パターンの小領域１ａの列と１
列に配置したその反転パターンの小領域１ｂの列とを交
互に配置したマスクを作製し、このマスクを用いて１列
分の小領域１ａの部分パターンの露光とその隣の１列分
の小領域１ｂの反転パターンビームをぼかした補助露光
とを交互に行うことができる。あるいは、一つのマスク
のパターン領域を、部分パターンの小領域１ａのみが配
置されている領域とその反転パターンの小領域１ｂのみ
が配置されている領域とに二つ分けてマスクを作製し、
このマスクを用いてマスク上の全ての部分パターンの露
光を行った後に、それら部分パターンの露光領域毎に、
その部分パターンの反転パターンビームをぼかした補助
露光を行ってもよい。
【００５３】その他のマスクのパターン領域における小
領域の配置としては、図１（ｂ）に示すように、部分パ
ターンの帯状の小領域１ａとその反転パターンの帯状の
小領域１ｂとを交互に配置することができる。このよう
なマスクを用いた電子線露光でも、各小領域の部分パタ
ーンの転写の順序はマスクの各小領域の配置に従い、部
分パターンの露光とその反転パターンビームをぼかした
補助露光とをライン毎に交互に行う。このような帯状の
小領域を形成する場合においても、部分パターンの小領
域１ａとその反転パターン小領域１ｂのマスク上の配置
およびそれに応じた露光順は、このような１：１交互の
配列および露光順に限られるものではなく、所望の順序
で交互に配列し、その配列に応じて露光してもよい。あ
るいは、一つのマスクのパターン領域を、部分パターン
の小領域１ａのみが配置されている領域とその反転パタ
ーンの小領域１ｂのみが配置されている領域とに二つ分
けてマスクを作製し、このマスクを用いてマスク上の全
ての部分パターンの露光を行った後に、それら部分パタ
ーンの露光領域毎に、その部分パターンの反転パターン
ビームをぼかした補助露光を行ってもよい。
【００５４】なお、図１（ａ）に示すようにパターン領
域を格子状に分割して正方形あるいは矩形の小領域を形
成する場合は、１つの小領領域を、１ショットで露光可
能なサイズに形成する。現時点の電子線露光装置の１シ
ョットの露光面積は１ｍｍ角程度に設定できるため、マ
スク上の小領域のサイズも例えば１ｍｍ角程度に設定で
きる。この場合、例えば１／４縮小投影により、ウェハ
上の２５０μｍ角の領域を１ショットで転写できる。一
方、図１（ｂ）に示すようにパターン領域をストライプ
状に分割して帯状の小領域を形成する場合は、１つの小
領領域を、その長手方向に電子ビームを電気的にスキャ
ンすることによりその領域内全てを露光できるようなサ
イズに形成する。例えば、帯状の小領域の幅を１ｍｍに
設定し、長手方向の長さはマスクのパターン領域のサイ
ズや偏向器のスキャン幅に応じて適宜設定する。
【００５５】以上は第１の手法に用いるマスクについて
説明したが、第２の手法に用いるマスクとしては、所定
パターンが複数の小領域に分割され小領域毎に形成され
た部分パターン（正パターン）群を有する第１のマスク
と、それら部分パターンの反転パターン群を有する第２
のマスクとを組み合わせて用いる。
【００５６】正パターンである部分パターン群を有する
第１のマスクは、従来の分割転写方式の電子線露光方法
に用いられる公知のマスクを採用することができる。反
転パターン群を有する第２のマスクは、第１のマスクの
各部分パターンの形成位置に対応する位置にその反転パ
ターンを配置した構成とすることにより形成することが
できる。換言すれば、形成しようとする所定のパターン
の反転パターンを、第１のマスクの各部分パターンの反
転パターンに対応するように、複数の小領域に分割する
ことにより作製することができる。
【００５７】以上の説明における「所定パターン」と
は、１チップ分もしくはその数分割分に相当する正パタ
ーンに相当し、１つのマスクで転写形成しようとする正
パターンをいう。形成しようとする１チップ分の正パタ
ーンを１つのマスクに作り込んだマスクを用いることが
好ましいが、必要により、１チップ分の正パターンを数
分割し、分割されたパターン領域毎にマスクを作製し用
いてもよい。通常、２〜３分割される。例えば、１チッ
プ分の正パターンを２分割した場合は、分割パターン毎
にマスクを作製し、２つのマスクで１チップ分のパター
ンを形成する。
【００５８】１チップ分の正反パターンが全て１枚のマ
スクに形成されていてもよいが、１チップ分の正パター
ンを上記のように分割する場合、第１の手法では、１チ
ップに形成しようとする正パターンを、分割数と同じ数
のマスクに作り分ける。分割され各マスクに割り当てら
れた正パターン（所定パターン）は、各マスク毎に複数
の小領域にさらに分割する。そして、これら小領域毎に
形成される部分パターン群と、これら各部分パターンの
反転パターン群とを同一基材に形成したマスクを作製す
る。一方、第２の手法においては、１チップに形成しよ
うとする正パターンを、数分割し、各マスクに割り当て
られた正パターン（所定パターン）は、各マスク毎に複
数の小領域にさらに分割し、これら小領域毎に形成され
る部分パターン群をマスク基材に形成する。結果、分割
数と同じ数の第１のマスクを形成する。そして、各第１
のマスクに応じて、前記のように各部分パターンの反転
パターン群をマスク基材に形成して、第２のマスクを形
成する。通常、第１のマスクと同数の第２のマスクを作
製するが、１あるいは異なる数の第２のマスクを作製し
てもよい。なお、上記の部分パターン群と反転パターン
群を１つのマスク基材に形成したマスクを作製すること
もできるが、このようなマスクを用いる場合は第１の手
法でパターン露光を行うことになる。
【００５９】本発明に用いられるマスクは、分割転写方
式の電子線露光方法に一般に用いられているタイプのマ
スク構成において、上記のようにして小領域毎に部分パ
ターンとその反転パターンを形成することにより作製す
ることができる。もしくは、正パターンと反転パターン
を別々のマスクに形成する第２の手法においては、使用
するレジストのトーン、すなわちネガ型とポジ型を使い
分ければ、ＣＡＤデータを反転させなくても容易に反転
パターンを形成することができる。
【００６０】本発明に用いられるマスクの小領域毎に形
成されるの反転パターンは、対応する部分パターンの形
成に用いられるＣＡＤデータを反転させることにより容
易に形成できる。よって、複雑な計算が不要であるた
め、短時間でマスクを作製することができる。また、こ
の反転パターンにより補助露光を行う際も、反転パター
ンがマスクの小領域毎に形成されているため、小領域毎
に１ショットあるいは１スキャンで補助露光を行うこと
ができ、補助露光も短時間で行うことができる。
【００６１】本発明に用いられるマスクに適用できるマ
スクのタイプとしては、散乱メンブレンマスクやステン
シルマスクを挙げることができる。
【００６２】まず、散乱メンブレンマスクについて説明
する。散乱メンブレンマスクは、前述のように、電子線
散乱能が比較的小さい電子線透過性メンブレン（以下
「メンブレン」という）上に電子線散乱体からなるパタ
ーンが形成されたマスクである。散乱体が形成されてい
ないメンブレン領域を透過した非散乱あるいは散乱角の
比較的小さい電子線でウェハ上に露光が行われる。一
方、散乱体を透過した散乱電子は、クロスオーバー位置
もしくはその近傍に設けられた制限アパチャにより遮蔽
される。あるいは散乱体の厚さ等により散乱角を大きく
設定して散乱電子がウェハ上に照射されないようにす
る。このように、メンブレン領域と散乱体領域との電子
線散乱の違いによってウェハ上に図形コントラストが形
成される。
【００６３】メンブレンとしては、厚さ５０〜１５０ｎ
ｍ程度のシリコン窒化膜を用いることができる。散乱体
としては、メンブレン上にパターニングされた厚さ３０
〜５０ｎｍ程度のタングステン（Ｗ）層あるいはＷ／Ｃ
ｒ積層体層を形成することができる。その他の散乱体層
の材料としては、クロム、モリブデン、チタン、金、白
金等の重金属や、多結晶シリコン、タングステンシリサ
イド、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド等の多
結晶材料を挙げることができる。
【００６４】散乱メンブレンマスクの製造方法について
は、例えばSPIE,Vol.3236(1998)p.190に記載がある。以
下、散乱メンブレンマスクの作製方法の一例を説明す
る。
【００６５】まず、シリコン基板に電子線透過性薄膜
（メンブレン）としてシリコン窒化膜をＬＰＣＶＤ法に
より形成する。このときシリコン窒化膜はシリコン基板
の両面に形成される。続いて、基板の表側に形成された
シリコン窒化膜上に散乱体層としてタングステン層をス
パッタにより積層する。
【００６６】次に、シリコン基板の裏側に形成されたシ
リコン窒化膜上にレジストを被覆しパターニングを行
い、形成されたレジストパターンをマスクとして、反応
性イオンエッチングによりシリコン窒化膜を除去し、所
定の領域にシリコン基板を露出させる。なお、タングス
テン層は、この工程の後に基板表面のシリコン窒化膜上
に形成してもよい。
【００６７】レジスト除去後、ＫＯＨによるウェットエ
ッチングを行って、シリコン基板の露出領域のシリコン
を除去し、基板の表側に形成されたシリコン窒化膜が露
出した開口部を形成する。
【００６８】その後、基板の表側のタングステン層上に
レジストを被覆しパターニングを行い、形成されたレジ
ストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行っ
てタングステン層をパターニングする。レジストを除去
することにより、シリコン窒化膜上にタングステン層パ
ターンが形成された散乱メンブレンマスクが得られる。
【００６９】次に、ステンシルマスクについて説明す
る。ステンシルマスクとしては、加速電圧に応じて電子
線を透過しない基板、例えば加速電圧が５０ｋＶの場
合、厚さ２０μｍ以上のシリコン基板に開口パターンを
形成したものが一般に用いられている。パターニングさ
れた開口を通過した電子線がウェハ上に照射され、シリ
コンマスク基板の非開口部では吸収あるいは反射により
電子線が遮蔽される。このようにステンシルマスクを用
いる場合は、いわゆる吸収コントラストによってウェハ
上に図形コントラストが形成される。なお、電子線の吸
収によるマスクの発熱防止や開口パターンの形成精度向
上の点から、非開口部を電子線が透過してしまう程度に
マスク基板を薄くすることも可能である。但し、この場
合は、電子線露光装置の光学系に制限アパチャを設け
て、マスク基板の非開口部を透過した散乱電子を遮蔽し
たり、マスク基板の非開口部に散乱体を設けて透過電子
の散乱角を大きくしてウェハ上に透過散乱電子が照射さ
れコントラストが低下しないようにするなどの対処を行
う必要がある。このように、電子線が透過する程度に薄
いマスク基板領域に開口パターンが形成されたステンシ
ルマスク（散乱ステンシルマスク）の場合は、主に散乱
コントラストによりパターン形成が行われ、特にシリコ
ン基板を用いた場合は、マスク基板の厚さが薄くなり電
子の透過率が大きくなるに従って、パターン形成は、ほ
ぼ散乱コントラストに依存するようになる。例えば、加
速電圧を１００ｋＶとしたとき、シリコン基板のパター
ン形成領域の厚さを０．２以上５μｍ以下、好ましくは
０．３μｍ以上３μｍ以下にすることにより、ステンシ
ルマスクによって散乱コントラストによりパターン形成
ができる。
【００７０】ステンシルマスクにおいては、例えば棒状
パターンが矩形や正方形に配列されたパターンや、ある
いはコの字形の棒状パターン等を形成する場合、マスク
が破損しやすいという問題がある。例えば、マスクにお
いて、棒状パターンに囲まれた領域とその周囲の領域と
を支持する部分（例えば正方形パターンでは４角の部
分）は、その面積が小さく強度が低いため、取り扱い中
に容易にその支持部分でマスクが破損する。あるいは、
棒状パターンで閉じられたパターンは完全に支持部を失
うため抜け落ちてしまう。ドーナツ問題あるいはリーフ
問題とも呼ばれるこのような問題は、反転パターンをマ
スク基板に形成する際にも起こり得る。
【００７１】そこで本発明では、このような問題を起こ
し得る部分パターン及び反転パターンについては、この
ような問題を起こさないように、小領域毎に形成される
部分パターンや反転パターンをさらに複数に分割し、支
持部を失わないように或いは支持部の強度が弱くならな
いようにそれぞれの分割パターンを小領域毎に分けてマ
スクに作り込む。例えば、１つの小領域に形成される部
分パターンを２つに分割して２つの分割パターンを形成
した場合は、２つの小領域にそれぞれ分割パターンを一
つずつ作り込む。分割パターンがそれぞれ作り込まれた
小領域は、描画精度の点で互いに隣接して或いは近傍に
配置することが好ましい。
【００７２】次にステンシルマスクの作製方法の一例を
図２を用いて説明する。
【００７３】まず、図２（ａ）に示すように、貼り合せ
基板２４（Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ）上にリソグラフィ技
術によりレジスト層を形成しパターニングする。符号２
１と符号２３はＳｉ層を示し、符号２２はＳｉＯ2層を
示す。
【００７４】次に、図２（ｂ）に示すように、パターニ
ングされたレジスト層２５をマスクとしてＳｉ層２３を
ドライエッチングする。
【００７５】レジスト除去後、図２（ｃ）に示すよう
に、後の工程のウェットエッチングの際の保護膜として
シリコン窒化膜２６を形成する。次いで、裏面に、レジ
スト層を形成してパターニングし、中央に開口窓を有す
るレジスト層２７を形成する。
【００７６】次に、図２（ｄ）に示すように、開口部で
露出しているＳｉ層２１を水酸化カリウム溶液等のアル
カリ溶液でウェットエッチングする。形成されたＳｉ層
２１のテーパ形状はＳｉ層の面方位によるものである。
続いて、露出したＳｉＯ2膜２２をフッ酸を用いたウェ
ットエッチングにより除去する。
【００７７】その後、図２（ｅ）に示すように、レジス
ト層２７及び保護膜２６を除去し、表面部に金、白金、
パラジウム等からなる導電膜２８をスパッタ法等により
形成する。
【００７８】以上に説明した散乱メンブレンマスクとス
テンシルマスクは、それぞれ有利な特性を有するため、
リソグラフィ工程の条件に応じて適宜使い分けたり、あ
るいは組み合わせて用いることが好ましい。組み合わせ
て用いる場合、所定パターン（正パターン）を形成する
第１のマスクにステンシルマスクを用い、反転パターン
を形成する第２のマスクに散乱メンブレンマスクを用い
てもよいし、また、第１のマスクに散乱メンブレンマス
クを用い、第２のマスクにステンシルマスクを用いても
よい。
【００７９】散乱メンブレンマスクは、メンブレン領域
を透過した露光電子のメンブレンでの非弾性散乱による
エネルギー損失のため、レンズの色収差により解像度が
低下するが、前述のステンシルマスクに特有のドーナツ
問題やリーフ問題を有しない。一方、ステンシルマスク
は、散乱メンブレンマスクに比べて高い解像度を得るこ
とができる。よって、このような観点からは、所定パタ
ーン（正パターン）を形成する第１のマスクにステンシ
ルマスクを用い、反転パターンを形成する第２のマスク
に散乱メンブレンマスクを用いることが好ましい。所定
パターンを形成する第１のマスクにステンシルマスクを
用いることにより、散乱メンブレンマスクを使用する場
合より高い解像度を得ることができる。また、反転パタ
ーンを形成する第２のマスクに散乱メンブレンマスクを
用いることにより、反転パターンの形成時にドーナツ問
題やリーフ問題が発生するようなパターンを形成する場
合であっても問題なく容易に反転パターンマスクを作製
することができる。
【００８０】次に、本発明に用いられる電子線露光装置
について図３を用いて説明する。
【００８１】図３は、マスク３１として散乱ステンシル
マスクを用いた光学系の模式図を示している。マスク３
１の開口領域は散乱メンブレンマスクのメンブンレン領
域に対応し、非開口部分は同じく散乱体領域に対応す
る。
【００８２】マスクを透過した散乱電子は、第１の投影
レンズ３２を通過した後、クロスオーバー位置（後方焦
平面）あるいはその近傍に配置された制限アパチャ３３
によってほとんど遮蔽される。散乱電子の散乱角が十分
に大きく散乱電子がウェハ３５上にほとんど照射されな
い場合や、ステンシルマスクの基板が電子線を遮蔽する
程度に厚い場合は、コントラストを得る上では制限アパ
チャ３１は必ずしも必要ない。
【００８３】上記の散乱電子に対して、マスクの正パタ
ーンの開口部（ステンシルマスク）あるいはメンブレン
領域（散乱メンブレンマスク）を通過した露光電子は、
第１の投影レンズ３２によって集束され、制限アパチャ
３３の中央の開口を通過し、続いて対物レンズである第
２の投影レンズ３４によってウェハ３５上のレジスト３
６に結像される。ここで、図３に示されるレジスト３６
は照射部分が残るネガ型であり、説明のために現像後の
形状を示している。レジストはポジ型であってもよい。
なお、第１の投影レンズと第２の投影レンズはダブレッ
ト光学系を成している。
【００８４】一方、マスクの反転パターンの開口部ある
いはメンブレン領域を通過した露光電子は、第１の投影
レンズ３２によって集束され、制限アパチャ３３の中央
の開口を通過し、続いて対物レンズである第２の投影レ
ンズ３４通過して結像されるとともに、第２の投影レン
ズ３４と同位置あるいは近傍に位置するダイナミックフ
ォーカスレンズ（不図示）により後方散乱径程度にぼか
され、ウェハ上に補助露光ビームとして照射される。
【００８５】ダイナミックフォーカスレンズ機構は、通
常、ウェハの高さに合わせてフォーカス面を調整した
り、クーロン効果によるフォーカスの変動を補正したり
するために設けられる。本発明においては、正パターン
の露光時においてはこのような通常動作を行い、反転パ
ターンの露光時においては、反転パターンビームが後方
散乱径程度にぼけるようにフォーカス位置を調整する。
また、ダイナミックフォーカスレンズの動作条件（フォ
ーカス位置）を調整することよって反転パターンビーム
のぼかし程度を制御することができるため、異なる後方
散乱係数を有する材料からなるウェハに交換した場合
や、一つのウェハ内においても基板とは異なる後方散乱
係数を有する材料からなる下地パターンの有無により後
方散乱係数が部分的に異なる場合などは、異なるウェハ
毎あるいは異なる領域毎にぼかし程度を調整することが
できる。
【００８６】また、ぼかした反転パターンビームの照射
時間により、被露光基板の条件に応じて補正露光量を調
整することができる。
【００８７】
【発明の効果】本発明によれば、異なるパターンを有す
るマスクや異なる後方散乱係数の被露光基板に代えて電
子線露光を行う場合であっても、小領域毎に行う反転パ
ターンによる補助露光時にその照射時間を変えるだけ
で、そのパターン密度や後方散乱係数に応じて補助露光
量を容易に調整することが可能である。また、後方散乱
径の異なる材料からなる被露光基板に代えて電子線露光
を行う場合であっても、小領域毎に行う反転パターンに
よる補助露光時に、ダイナミックフォーカスレンズによ
ってその後方散乱係数に応じたぼかし程度に調整するこ
とができる。このように本発明によれば、スループット
を低下させることなく、マスクや被露光基板の種類に応
じて最適な近接効果補正を行うことができ、優れた寸法
精度を得ることができる。
【００８８】さらに、本発明によれば、１チップ分もし
くはその数分割分に相当する所定パターン内において
も、小領域毎に行う反転パターンによる補助露光時に、
パターン密度や下地パターンの影響による後方散乱の程
度の違いに応じてショット毎にその照射時間を制御する
ことによって、部分的に異なる近接効果に応じて部分的
に補助露光量を調整することができる。また、１チップ
分もしくはその数分割分に相当する所定パターン内にお
いて、小領域毎に行う反転パターンによる補助露光時
に、基板とは異なる後方散乱係数を有する下地パターン
の影響に応じてショット毎にダイナミックフォーカスレ
ンズを制御することにより、部分的に異なる近接効果に
応じて部分的に反転パターンビームのぼかし程度を調整
することができる。このように本発明によれば、スルー
プットを低下させることなく、形成しようとする所定パ
ターン内において、部分的に異なる近接効果に応じて部
分的に異なる最適な補助露光を行うことができ、優れた
寸法精度を得ることができる。
【００８９】また本発明によれば、露光装置の加速電圧
によって後方散乱径が異なっても、補助露光ビームのボ
ケ量をダイナミックフォーカスレンズで調整可能である
ため、どのような加速電圧においても同一のマスクを用
いて近接効果補正を行うことができる。
【００９０】本発明では、正パターン及び反転パターン
をマスクに形成しているため、ネガ型およびポジ型のレ
ジストのいずれを用いても同じマスクを用いて同様な操
作によって同様に優れた寸法精度を得ることができる。
【００９１】また本発明によれば、散乱電子を補助露光
に用いていないため、散乱メンブレンマスクの散乱体層
に高い膜厚の均一性を必要としない。よって、散乱メン
ブレンマスクを容易に低コストで作製することができ
る。
【００９２】また本発明によれば、マスク作製におい
て、ＣＡＤデータ上でパターンデータを白黒反転させる
だけで短時間で且つ容易に反転パターンデータを生成す
ることができるため、従来近接効果補正のために必要で
あった膨大なデータ処理時間を大幅に削減することがで
きる。また、正反パターンを別々のマスクに形成する場
合は、それぞれのマスク作製時にネガ型レジストとポジ
型レジストを用いれば、上記のようなパターンデータを
反転させる必要がないため、近接効果補正のために何ら
データ処理を必要とせず、近接効果補正のための前処理
時間を大幅に向上することができる。
【００９３】さらに本発明によれば、所定パターンマス
クにステンシルマスクを用い、反転パターンマスクに散
乱メンブレンマスクを用いることにより、反転パターン
の形成によりドーナツ問題やリーフ問題が発生するよう
なパターンを形成する場合であっても問題なく容易にマ
スクを作製することができ、且つ高解像度でパターン露
光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクのパターン領域の構成を説明す
るための概略平面図である。
【図２】本発明のマスクの製造方法の一例を示す工程断
面図である。
【図３】本発明の電子線露光装置の光学系を説明するた
めの模式図である。
【図４】近接効果を説明するための電子線露光による蓄
積エネルギー分布を示す図である。
【図５】ゴースト法による近接効果補正の原理を説明す
るための模式図である。
【図６】分割転写方式の電子線露光方法の概略説明図で
ある。
【図７】散乱角制限方式電子線露光法における従来の近
接効果補正を説明するための光学系の模式図である。
【図８】散乱角制限方式電子線露光法における従来の近
接効果補正の原理を説明するための図である。
【図９】散乱角制限方式電子線露光法における従来の近
接効果補正の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ 部分パターンの小領域 １ｂ 反転パターンの小領域 ２ 境界領域 ２１、２３ Ｓｉ層 ２２ ＳｉＯ2層 ２４ 貼り合せ基板 ２５、２７ レジスト層 ２６ 保護膜（シリコン窒化膜） ２８ 導電膜 ３１ マスク ３２ 第１の投影レンズ ３３ 制限アパチャ ３４ 第２の投影レンズ ３５ ウェハ ３６ レジスト １００ マスク １００ａ 小領域 １００ｂ 境界領域 １１０ 感応基板 １１０ａ １チップ分の領域 １１０ｂ マスクの各小領域に対応した被転写領域 ＡＸ 荷電粒子線光学系の光軸 ＥＢ 荷電粒子線 ＣＯ クロスオーバーポイント ２０１ マスク ２０２ 第１の投影レンズ ２０３ 制限アパチャ ２０４ 第２の投影レンズ ２０５ ウェハ ２０６ レジスト ３０１ メンブレン ３０２ 電子線散乱体層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定パターンを複数の小領域に分割して
    該小領域毎に部分パターンを形成し、該小領域毎に露光
    を行うことにより、前記所定パターンを転写する分割転
    写方式の電子線露光方法であって、 前記小領域毎に露光を行って部分パターンの転写を行う
    工程と、該部分パターンの転写領域毎に、該部分パター
    ンの反転パターンビームをぼかして補助露光を行うこと
    により、パターン露光による近接効果を補正する工程を
    有することを特徴とする電子線露光方法。
  2. 【請求項２】 所定パターンが複数の小領域に分割され
    該小領域毎に形成された部分パターン群とこれら部分パ
    ターンの反転パターン群とを同一基材に有するマスクを
    用い、該小領域毎に露光を行って部分パターンの転写を
    行う工程と、該部分パターンの転写領域毎に、該部分パ
    ターンの反転パターンビームをぼかして補助露光を行う
    ことにより、パターン露光による近接効果を補正する工
    程を有することを特徴とする請求項１記載の電子線露光
    方法。
  3. 【請求項３】 所定パターンが複数の小領域に分割され
    該小領域毎に形成された部分パターン群を有する第１の
    マスクを用いて該小領域毎に露光を行って部分パターン
    の転写を行う工程と、該部分パターンの反転パターン群
    を有する第２のマスクを用い、該部分パターンの転写領
    域毎に、該部分パターンの反転パターンビームをぼかし
    て補助露光を行うことにより、パターン露光による近接
    効果を補正する工程を有することを特徴とする請求項１
    記載の電子線露光方法。
  4. 【請求項４】 第１のマスクとしてステンシルマスクを
    用い、第２のマスクとして散乱メンブレンマスクを用い
    ることを特徴とする請求項３記載の電子線露光方法。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の電子線露光方法に用いら
    れるマスクであって、所定パターンが複数の小領域に分
    割され該小領域毎に形成された部分パターン群とこれら
    部分パターンの反転パターン群とを同一基材に有するこ
    とを特徴とする電子線露光用マスク。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のマスクが配置され、小領
    域毎に部分パターンの露光を行って前記所定パターンの
    転写を行うことができ、小領域毎に反転パターンの露光
    を行って、部分パターンの転写領域毎にその反転パター
    ンビームを露光できる構成を有し、反転パターンビーム
    を露光する度に反転パターンビームをぼかすことができ
    る構成を有することを特徴とする電子線露光装置。
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CN00132743A CN1297251A (zh) 1999-11-17 2000-11-16 电子束曝光方法以及所使用的掩膜和电子束曝光系统
KR1020000067991A KR20010051732A (ko) 1999-11-17 2000-11-16 전자선 노광방법, 및 이것에 이용하는 마스크 및 전자선노광장치

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7723702B2 (en) 2006-02-03 2010-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. E-beam lithography system for synchronously irradiating a plurality of photomasks and method of fabricating photomasks using the same
CN102193308A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 美光科技公司 包含图像反转辅助特征的微光刻掩膜、系统及其形成方法

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100489667C (zh) * 2001-05-21 2009-05-20 华邦电子股份有限公司 减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法
JP3674573B2 (ja) * 2001-06-08 2005-07-20 ソニー株式会社 マスクおよびその製造方法と半導体装置の製造方法
JP3930411B2 (ja) * 2002-09-30 2007-06-13 株式会社東芝 荷電ビーム描画装置及び描画方法
JP2004354088A (ja) * 2003-05-27 2004-12-16 Toshiba Corp 検査装置及びマスク製造方法
JP4520426B2 (ja) 2005-07-04 2010-08-04 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビームのビームドリフト補正方法及び電子ビームの描画方法
KR101143621B1 (ko) * 2006-01-09 2012-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 포토마스크의 전자빔 노광 방법
CN100449405C (zh) * 2006-04-30 2009-01-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电子束曝光方法
CN1884043B (zh) * 2006-07-07 2011-05-11 南京大学 纳米点结构制备中电子束直写版图的图形补偿方法
KR100811270B1 (ko) * 2006-09-19 2008-03-07 주식회사 하이닉스반도체 단일 포토마스크를 이용한 패턴 형성방법
US7901850B2 (en) 2008-09-01 2011-03-08 D2S, Inc. Method and system for design of a reticle to be manufactured using variable shaped beam lithography
US9341936B2 (en) 2008-09-01 2016-05-17 D2S, Inc. Method and system for forming a pattern on a reticle using charged particle beam lithography
US20120219886A1 (en) 2011-02-28 2012-08-30 D2S, Inc. Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography with variable pattern dosage
US8039176B2 (en) 2009-08-26 2011-10-18 D2S, Inc. Method for fracturing and forming a pattern using curvilinear characters with charged particle beam lithography
US8057970B2 (en) 2008-09-01 2011-11-15 D2S, Inc. Method and system for forming circular patterns on a surface
US9323140B2 (en) 2008-09-01 2016-04-26 D2S, Inc. Method and system for forming a pattern on a reticle using charged particle beam lithography
US8473875B2 (en) 2010-10-13 2013-06-25 D2S, Inc. Method and system for forming high accuracy patterns using charged particle beam lithography
US9164372B2 (en) 2009-08-26 2015-10-20 D2S, Inc. Method and system for forming non-manhattan patterns using variable shaped beam lithography
US9448473B2 (en) 2009-08-26 2016-09-20 D2S, Inc. Method for fracturing and forming a pattern using shaped beam charged particle beam lithography
TWI496182B (zh) * 2009-08-26 2015-08-11 D2S Inc 以可變束模糊技術使用帶電粒子束微影術製造表面之方法及系統
US8178280B2 (en) * 2010-02-05 2012-05-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Self-contained proximity effect correction inspiration for advanced lithography (special)
CN101872134B (zh) * 2010-06-09 2012-05-23 中国科学院半导体研究所 一种提高电子束曝光效率的方法
US8539392B2 (en) 2011-02-24 2013-09-17 National Taiwan University Method for compensating proximity effects of particle beam lithography processes
US9612530B2 (en) 2011-02-28 2017-04-04 D2S, Inc. Method and system for design of enhanced edge slope patterns for charged particle beam lithography
US9057956B2 (en) 2011-02-28 2015-06-16 D2S, Inc. Method and system for design of enhanced edge slope patterns for charged particle beam lithography
WO2012148606A2 (en) 2011-04-26 2012-11-01 D2S, Inc. Method and system for forming non-manhattan patterns using variable shaped beam lithography
US9034542B2 (en) 2011-06-25 2015-05-19 D2S, Inc. Method and system for forming patterns with charged particle beam lithography
US9400857B2 (en) 2011-09-19 2016-07-26 D2S, Inc. Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography
JP6128744B2 (ja) * 2012-04-04 2017-05-17 キヤノン株式会社 描画装置、描画方法、および、物品の製造方法
KR20150001834A (ko) 2012-04-18 2015-01-06 디2에스, 인코포레이티드 하전 입자 빔 리소그래피를 사용한 임계 치수 균일성을 위한 방법 및 시스템
US9343267B2 (en) 2012-04-18 2016-05-17 D2S, Inc. Method and system for dimensional uniformity using charged particle beam lithography
US8959463B2 (en) 2012-11-08 2015-02-17 D2S, Inc. Method and system for dimensional uniformity using charged particle beam lithography
TWI533096B (zh) 2013-05-24 2016-05-11 紐富來科技股份有限公司 Multi - charged particle beam mapping device and multi - charged particle beam rendering method
CN104793467B (zh) * 2014-01-20 2017-05-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 曝光装置、掩膜板及曝光方法
JP7051237B2 (ja) * 2015-12-23 2022-04-11 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 自由電子レーザ
CN110429028B (zh) * 2019-08-01 2021-11-19 福建省福联集成电路有限公司 一种晶体管器件增强型和耗尽型栅极集成制作方法及器件
CN113050386B (zh) * 2021-03-19 2024-07-16 京东方科技集团股份有限公司 数字曝光方法、电子元器件基板及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63155724A (ja) 1986-12-19 1988-06-28 Toshiba Corp 荷電粒子線描画方法
JPS63308919A (ja) 1987-06-11 1988-12-16 Dainippon Printing Co Ltd 電子ビ−ム描画方法
JP2680074B2 (ja) * 1988-10-24 1997-11-19 富士通株式会社 荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法
US5130213A (en) * 1989-08-07 1992-07-14 At&T Bell Laboratories Device manufacture involving lithographic processing
JP3192157B2 (ja) * 1990-09-17 2001-07-23 株式会社東芝 電子ビーム描画方法及び描画装置
JP3246610B2 (ja) 1991-12-26 2002-01-15 富士通株式会社 荷電粒子ビーム露光方法および露光装置
JPH05335221A (ja) 1992-05-28 1993-12-17 Fujitsu Ltd 荷電粒子線露光法および露光装置
JPH06151286A (ja) 1992-09-18 1994-05-31 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH07240358A (ja) 1994-03-01 1995-09-12 Fujitsu Ltd 電子ビーム露光方法
JPH07297094A (ja) 1994-04-20 1995-11-10 Hitachi Ltd 電子源および電子ビーム描画方法および描画装置
JPH08124833A (ja) * 1994-10-26 1996-05-17 Nikon Corp 荷電粒子線転写用マスク
DE19541180A1 (de) 1995-11-04 1997-05-07 Mst Automotive Gmbh Mittel zur Befestigung eines Airbag-Moduls
JPH09223659A (ja) * 1996-02-19 1997-08-26 Nikon Corp 荷電粒子線転写方法及び装置
JPH1064780A (ja) 1996-08-13 1998-03-06 Fujitsu Ltd 電子ビーム露光装置
JP3022381B2 (ja) 1997-03-14 2000-03-21 日本電気株式会社 集積回路パターンデータ処理方法
JPH11176720A (ja) 1997-12-10 1999-07-02 Nikon Corp 電子ビーム露光装置
JPH11186151A (ja) 1997-12-16 1999-07-09 Nikon Corp 近接効果補正方法及びこれに用いられる補正用レチクル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7723702B2 (en) 2006-02-03 2010-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. E-beam lithography system for synchronously irradiating a plurality of photomasks and method of fabricating photomasks using the same
CN102193308A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 美光科技公司 包含图像反转辅助特征的微光刻掩膜、系统及其形成方法

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CN1297251A (zh) 2001-05-30
KR20010051732A (ko) 2001-06-25
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TW495834B (en) 2002-07-21

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