JP2001013671A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビーム露光時に発生する後方散乱電子
が、ＥＢ露光領域に近接する光露光パターンに振りかぶ
ることで生じる寸法差の影響を、フォトマスクに形成す
る光露光用パターンで補正することができ、且つフォト
マスクの描画に際して複雑な計算を必要としない。 【解決手段】 ウェハ上に形成された第１のネガレジス
トに対し、レチクルを用いた光露光とＥＢ露光の両者を
行い、且つ少なくとも光露光の解像限界以下のパターン
を電子ビームで描画するパターン形成方法において、光
露光に用いるレチクルを製造する際に、レチクルを実現
するためのマスク基板上に形成された第２のネガレジス
トに対し、レチクルパターン１１の反転パターン１３を
ＥＢで描画する工程と、ＥＢ露光パターン１２をぼけた
ビームでＥＢ描画する工程との２回の描画工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一レジストに対
するパターン露光を、光露光と荷電ビーム露光の両者を
用いて行うパターン形成方法に係わり、特に光露光パタ
ーンに荷電ビーム露光による後方散乱ビームが振りかぶ
ることによって生じるパターン精度の劣化を補正するよ
うにしたパターン形成方法に関する。また、この方法に
使用するためのフォトマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、同一レジストに対するパターン露
光を光露光と電子線（ＥＢ）露光で行う、いわゆる光と
ＥＢのミックスアンドマッチが提案されている。これ
は、精度が要求される領域をＥＢ露光で描画し、それ以
外の領域を光露光で転写することによって、光露光の持
つ高いスループットと、ＥＢ露光の持つ高い精度の両方
を達成するものである。

【０００３】この種のリソグラフィシステムの例を、図
１３に示す（特開平１０−２４２０３８号公報）。
（ａ）はパターン形成方法及びリソグラフィシステムの
概念を示す図であり、（ｂ）はリソグラフィシステムの
平面的な配置を示す図である。これらの図において、１
はステッパ（例えばＤｅｅｐ−ＵＶステッパ）、２はセ
ルプロジェクション方式の電子線露光装置（ＣＰ−Ｅ
Ｂ）、３はレジストの塗布・現像装置、４はレジストを
インラインプロセスで処理するために前記各装置間を雰
囲気制御された環境下で搬送するための搬送装置であ
る。

【０００４】このシステムでは、レジスト塗布・現像装
置３でレジストが塗布されたウェハ５はステッパ１に運
ばれ、ウェハ５上の全面にレチクル（フォトマスク）の
パターンが縮小されて順次露光される。露光が終了する
と、ウェハ５は電子線露光装置２に運ばれる。光露光さ
れたウェハに対してＥＢ露光すべきパターンの位置合わ
せが完了した後、電子線によってウェハ５全面の各チッ
プに対してＥＢ露光パターンの描画が順次なされてい
く。

【０００５】この際に、ＥＢ露光のスループットを高め
るために、繰り返しパターンはセルプロジェクション方
式で露光する。さらに、ステッパ１のスループットに比
べてＥＢ露光のスループットは一般的に低いことから、
電子線露光装置２を複数台配置してステッパ１の処理能
力が電子線露光装置２の処理能力で律速されないように
システムを構成して、ステッパ１から搬出されたウェハ
５を複数台の電子線露光装置２で並列処理できるように
している。これによってＥＢ露光の高い解像性と光露光
の高いスループットが両立される。

【０００６】全てのパターンがウェハ５全面の全チップ
に対して描画された後、ウェハ５は塗布・現像装置３に
戻され、現像されてパターン形成が完了する。このよう
なシステムで使うことができるレジストとしては、高い
解像性と高い感度を有する化学増幅型のレジスト、例え
ばＣＧＲ２４８（シプレー）があげられる。このような
化学増幅型のレジストは、空気中の様々な化学物質でそ
の性能が簡単に劣化するため、装置４を設置して各種装
置内及び各種装置間で環境制御された環境下で取り扱う
ようにしている。これによって露光前後でのパターン寸
法の変化などを抑えている。

【０００７】ところで、このシステムにおける問題点
は、ＥＢ露光時に発生する後方散乱電子がＥＢ露光領域
に近接する光露光パターンに振りかぶることである。こ
れらのパターンはオーバードーズ、即ち露光量オーバー
で露光されることになる。このため、適正露光量に対し
て現像条件を決定して現像を行うと、ＥＢ露光領域に近
接した露光量オーバーで光露光されたパターンは所定の
寸法に仕上がらなくなる問題がある。

【０００８】図１４は、光露光パターンとＥＢ露光パタ
ーンとを近接して（後方散乱電子の影響範囲内）形成し
たときに、光露光パターンが後方散乱電子の影響をどれ
くらい受けるかを模式的に示した図である。なお、この
図ではＥＢ露光パターンは全てのパターンが良好に解像
するように近接効果補正が行われているものとする。

【０００９】図１４（ａ）は、０．２３μｍラインの光
露光パターン７と、その端から０．１５μｍ離して０．
１５μｍ幅のＥＢパターンを、さらに１．３５μｍ離し
て０．１５μｍ幅のＥＢパターンを形成してＥＢ露光パ
ターン群８を形成した例である。ＥＢ露光パターン群８
の描画密度（単位面積当たりに打ち込まれるＥＢ照射領
域の割合）は１０％である。図１４（ｂ）は、０．２３
μｍラインの光パターン７’と、０．１５μｍラインア
ンドスペースのＥＢ露光パターン群８’が０．１５μｍ
離れている場合で、ＥＢ露光パターン群８’の描画密度
は５０％である。図中の灰色領域は後方散乱電子の広が
る範囲９を示しており、色が濃いほど後方散乱電子が多
いことを示している。

【００１０】図１５は、上述したように両者のパターン
が近接して並んだときに、ＥＢ露光パターンの描画密度
によって最接近している光露光パターンの寸法がどれだ
け変化するかを実験的に調べた結果である。図から分か
るように、描画密度５０％の場合には寸法が５０％近く
変動することが分かる。描画密度１０％でも約１０％変
動することが予想される。なお、後方散乱電子の分布は
ほぼガウス分布と見なされるので、ＥＢ照射域から離れ
るほど小さくなり、加速電圧５０ｋＶの電子線の場合、
シリコンウェハ上ではその半径はおよそ３０μｍであ
る。従って、光露光パターンの変動もＥＢ露光パターン
から離れるほど少なくなり、３０μｍ近く離れれば変動
は殆ど起こらない。

【００１１】この問題を解決するために本発明者らは、
光露光に用いるレチクルを作成する際に、光露光パター
ンがＥＢ露光パターンから受ける後方散乱電子の影響に
よる寸法変動を補正する方法を既に提案している（特願
平９−２６８８９３号）。

【００１２】この例では、デバイスパターンＣＡＤデー
タを、リソグラフィシステムで使う光ステッパの限界解
像度より緩い解像寸法を境にして、光露光用のレチクル
ＣＡＤデータとＥＢ露光用ＣＡＤデータに分ける。次
に、それぞれのＣＡＤデータからレチクル描画データと
ＥＢ描画データを作成する。このとき、図１４で示した
後方散乱電子の影響による光露光パターンの寸法変動が
許容値を超えると判断された光露光パターンについて、
所望のパターン寸法となるようにレチクル作成方法を変
更する。

【００１３】具体的には、後方散乱電子により起こる寸
法変動分を予めレチクル寸法を変えておくことで吸収す
る。即ち、光露光パターン位置におけるＥＢ露光パター
ン描画時の後方散乱電子分布を計算し、その分布から、
ＥＢ露光時に受ける照射量分だけ差し引いてレチクルパ
ターン描画補正照射量データを作成する。但し、レチク
ル作成では、使用するレジストが異なる、基板の反射電
子係数が異なるなどの違いから、レチクル基板上で使用
するレジストの電子線照射量と寸法の関係を予め求めて
おく必要がある。

【００１４】また、レチクル上の寸法はステッパの縮小
率をかけてウェハ上に転写されるため、逆に後方散乱電
子によるウェハ上での寸法変動をレチクルで補正するた
めには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくしておかなけ
ればならない。従って、これらを考慮して、 ウェハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ² ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ² ）＝ステッパの縮小率
×レチクルレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ
² ）×入射電子量（μＣ／ｃｍ² ） の関係式から入射電子量を求め、これを後方散乱電子の
影響を考慮しない場合に求めた照射量から減らせばよい
ことになる。このレチクルを用いて光露光で光露光パタ
ーンを、別に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥ
Ｂ露光パターンをそれぞれ露光すれば、所望のパターン
形成を行うことができる。

【００１５】しかしながら、この種の方法においては、
次のような問題が生じた。即ち、後方散乱電子により起
こる寸法変動分をレチクル寸法を変えることによって吸
収するために、レチクル描画データ作成時に複雑な補正
計算が必要となる。そして、元のデータからレチクル描
画データを作成する際に、計算工程が極めて複雑とな
り、さらに専用の計算アルゴリズムの開発も必要となっ
てしまう。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、光と
ＥＢのミックスアンドマッチによる露光では、光露光の
持つ高いスループットとＥＢ露光の持つ高い精度を実現
することができるが、ＥＢ露光時に発生する後方散乱電
子がＥＢ露光領域に近接する光露光パターンに振りかぶ
り、光露光パターンの寸法精度を劣化させる問題があ
る。これを防止するために特願平９−２６８８９３号の
ように、光露光パターンがＥＢ露光パターンから受ける
後方散乱電子の量を計算し、これを相殺するようにフォ
トマスクのパターンを補正する方法があるが、この方法
では、フォトマスクの描画データ作成時に複雑な補正計
算が必要となる問題を生じた。

【００１７】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、荷電ビーム露光時に発
生する後方散乱ビームが、荷電ビーム露光領域に近接す
る光露光パターンに振りかぶることで生じる寸法差の影
響を、フォトマスクに形成する光露光用パターンで補正
することができ、且つフォトマスクの形成に際して複雑
な計算を要することなくパターンの描画を行い得るパタ
ーン形成方法を提供することにある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、上記のパター
ン形成方法に使用するフォトマスクの製造方法を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。

【００２０】即ち本発明は、試料上に形成された第１の
レジストに対するパターン露光を、フォトマスクを用い
た光露光と荷電ビーム露光の両者で行い、且つ少なくと
も光露光の解像限界以下のパターンを荷電ビームで描画
するパターン形成方法において、前記光露光に用いるフ
ォトマスクを製造する際に、前記フォトマスクを実現す
るためのマスク基板上に形成された第２のレジストに対
し、荷電ビームを用いて、光露光用パターンを描画する
工程と荷電ビーム露光用パターンを重ねて描画する工程
との少なくとも２回の描画工程を行うことを特徴とす
る。

【００２１】また本発明は、試料上に形成された第１の
レジストに対するパターン露光を、光露光と荷電ビーム
露光の両者で行うパターン形成方法に用いるフォトマス
クの製造方法において、透明基板上に遮光膜を有するマ
スク基板上に第２のレジストを形成する工程と、第２の
レジストに対し光露光用パターンを荷電ビームで描画す
る工程と、第２のレジストに対し荷電ビーム露光用パタ
ーンを荷電ビームで描画する工程とを含むことを特徴と
する。

【００２２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 荷電ビームは電子ビームであること。 (2) 第１のレジストはネガ型であり、第２のレジストは
ネガ型であり、第２のレジストに光露光用パターンを描
画するために、光露光用パターンの反転パターンを描画
し、第２のレジストに荷電ビーム露光用パターンを描画
するために、焦点結像していないぼかしビームを用いる
こと。

【００２３】(3) ぼかしビームの後方散乱径は、試料面
で焦点結像したビームで露光した場合の後方散乱径の倍
数であること。 (4) ぼかしビームの後方散乱径の倍数は、フォトマスク
を用いて試料上にパターン転写する際に用いる光露光装
置の縮小率の逆数倍であること。 (5) ぼかしビームの後方散乱径σは、 σ＝（試料上の第１の感光材に対する後方散乱径）／
（マスク基板上の第２のレジストに対する後方散乱径）
×（光露光装置の縮小率の逆数） であること。

【００２４】(6) 第１のレジストはポジ型であり、第２
のレジストはネガ型であり、第２のレジストに荷電ビー
ム露光用パターンを描画する際に、荷電ビーム露光用パ
ターンに縁取り処理を施したデータを用いること。 (7) 縁取り幅と光露光による限界解像寸法値との関係
は、縁取り幅×２＋縁取り対象となるパターン寸法＞光
露光機限界解像寸法値であること。 (8) フォトマスクの作成に用いる第２のレジストは、ウ
ェハ上に露光する際に用いる第１のレジストと同一のも
のであること。

【００２５】また本発明は、試料上に形成されたレジス
トに対するパターン露光を、光露光と荷電ビーム露光の
両者で行い、且つ少なくとも光露光の解像限界以下のパ
ターンを荷電ビームで描画するパターン形成方法におい
て、前記パターン露光のための光露光と荷電ビーム露光
に加え、荷電ビーム露光用パターンを描画した際の後方
散乱ビームによる影響が試料面全面でほぼ一様となるよ
うに、荷電ビーム露光露光用パターンの反転パターンを
前記試料上のレジストにぼかしビームで描画することを
特徴とする。

【００２６】ここで、ぼかしビームで描画された分の後
方散乱ビームの影響から来る寸法変化分を、予めフォト
とマスク作成時に補正してフォトマスクを作成すること
が望ましい。また、ぼかしビームで描画された分の照射
量のレジストに対するエネルギー分を差し引いたエネル
ギーで光露光を行うことが望ましい。

【００２７】（作用）本発明によれば、フォトマスクを
実現するためのマスク基板上に形成された第２のレジス
トに対して、光露光用パターンを描画する工程と荷電ビ
ーム露光用パターンを重ねて描画する工程との少なくと
も２回の描画工程を行うことにより、光露光用パターン
に荷電ビーム露光による後方散乱ビームが振りかぶるこ
とによって生じるパターン精度の劣化を、光露光に用い
るフォトマスク上でのパターン寸法補正を行うことで改
善することができる。

【００２８】そしてこの場合、フォトマスクに補正を施
す際、光露光用パターンの描画データに対して複雑な補
正計算を行うことなく、荷電ビーム露光用パターン描画
データで重ね露光を行うのみで、上記のパターン寸法補
正を行うことができる。

【００２９】また、フォトマスクに補正を施す代わり
に、後方散乱ビームによる影響が試料面全面で一様にな
るように、荷電ビームで露光されたパターンの反転パタ
ーンを試料上にぼかしビームで描画することによって
も、光露光用パターンに荷電ビーム露光による後方散乱
ビームが振りかぶることによって生じるパターン精度の
劣化を防止することが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００３１】（第１の実施形態）本実施形態では、ウェ
ハ上の同一のネガレジストに対し、光露光とＥＢ露光を
用いてパターン形成を行う際に、予めレチクルパターン
を補正しておく方法について述べる。

【００３２】図１は、本実施形態に係わるパターン形成
方法の操作手順を示す図である。なお、本実施形態のパ
ターン形成方法を実施するために用いるリソグラフィシ
ステムは前記図１３と同様なので、その詳しい説明は省
略する。

【００３３】まず、図２に示すようなデバイスパターン
ＣＡＤデータ１０を、リソグラフィシステムで使う光ス
テッパの限界解像度より緩い解像寸法値を境にして、２
種類のデータに分割する。その結果、図３（ａ）に示す
ように、光露光で形成する光露光パターン１１と電子線
で形成するＥＢ露光パターン１２の各データに分割され
たとする。

【００３４】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、即ちレチクル描画データとＥＢ描画データを作成
する。この際、ＥＢ描画データとしてはＥＢ露光パター
ン１２のみを用い、レチクル描画データとしては光露光
パターン１１とＥＢ露光パターン１２の両方を用いる。
ＥＢ描画データの作成に当たっては、全てのＥＢ露光パ
ターン１２が良好な寸法で形成できるように近接効果補
正が施される。なお、近接効果補正は照射量制御によっ
て行うものとする。

【００３５】次いで、図３（ｂ）に示すように、光露光
パターン１１を白黒反転した反転パターン１３のデータ
を作成した後、光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大し、
レチクル描画データＡを作成する。また、一方ＥＢ露光
パターン１２を光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大し、
レチクル描画データＢを作成する。

【００３６】次いで、レチクル作成のためにガラス基板
上にＣｒ等の遮光膜を形成したマスク基板上にネガレジ
ストを塗布し、レチクル描画データＡを用いてパターン
の描画を行う。このとき、マスク基板上のネガレジスト
はウェハ上での露光に用いるレジストと同一のものであ
る。本実施形態では、ＳＡＬ６０６（シップレイ・ファ
ーイースト社製）を使用した。図４（ａ）は、この際の
露光領域４１（図中のハッチング部分）を示したもので
ある。

【００３７】次いで、マスク基板上のレジストに対し、
レチクル描画データＢを重ねて描画する。この際、レチ
クル描画データＢを描画する電子ビームは試料面上で焦
点結像していない、ぼかしビームであるとする。ぼかし
関係はウェハ上において、ＥＢ照射域から近接効果が及
ぶ半径の倍数であり、その倍数は光ステッパの縮小率の
逆数である。後方散乱電子の分布はほぼガウス分布と見
なされるので、ＥＢ照射域から離れるほど小さくなり、
加速電圧５０ｋＶの電子線の場合、シリコンウェハ上で
はその半径はおよそ３０μｍである。

【００３８】本実施形態では、レジストが持つ近接効果
の及ぶ径は３０μｍであり、使用する光ステッパの縮小
率は１／４であるので、レチクル上で描画データＢを描
画する際のぼかし径は１２０μｍとする。ビームぼかし
径の設定方法は、本実施形態では描画装置の対物レンズ
の設定値を変更することで焦点位置を変化させ、試料面
上でビームが所望の径でぼけるよう設定した。他の手法
として、描画装置の加速電圧を上げ、近接効果補正の及
ぶ範囲が広くなるように設定してもよい。

【００３９】また、レチクル製作に用いるレジストが、
このレチクルを用いてウェハ上に露光する際に用いるレ
ジストと異なるものである場合、ぼかしビームの後方散
乱径σは、 σ＝（ウェハ上のレジストに対する後方散乱径）／（レ
チクル上のレジストに対する後方散乱径）×（光露光装
置の縮小率の逆数） から導き出せる数値であるとする。

【００４０】このようにして描画データＢをレチクルに
対し描画した結果、レジスト中に蓄積されるエネルギー
分布を模式的に表示したものが図４（ｂ）であり、描画
データＢの描画（図中の４２がデータＢのビーム照射領
域）によるぼかしビーム照射領域４３が描画データＡに
よるパターン部分４４に一部重なっている。そして、こ
れを一度に現像することで、図５に示すようなレチクル
上のレジストパターンが得られる。

【００４１】なお、描画には同一の装置を用い、データ
Ａ，Ｂの２度の描画の間にレチクルロード・アンロード
は行わないため、２度目の描画の際にパターン合わせの
工程は必要ない。このパターンをマスクとしてＣｒエッ
チングを行い、光露光に用いるレチクルを作成する。そ
の結果、ウェハ上での描画において、ＥＢ露光によって
振りかぶる後方散乱電子の影響が及ぶ範囲でパターン補
正されたレチクルが製作される。

【００４２】次に、前記図１３に示すようなリソグラフ
ィシステムを用いて、ウェハ上にパターンを形成する。
まず、ウェハ上にネガレジストを塗布し、上記のような
工程を経て製作したレチクルを用いて光パターンを、別
に用意しておいたＥＢ露光パターン１２の描画データを
用いてＥＢ露光パターンを同一のレジストに対してそれ
ぞれ露光し、現像を行う。

【００４３】ここで、ウェハ上のレジストに蓄積される
エネルギー分布を、図６を参照して滅瞑する。図６
（ａ）は露光パターンを上面から見た図であり、パター
ン６１は光露光されるパターン形状、パターン６２はＥ
Ｂ露光されるパターン形状を表している。図６（ｂ）は
（ａ）の断面Ａ−Ａで見たエネルギー分布であり、実線
６３はＥＢ露光によるエネルギー分布、破線６４はＥＢ
露光後方散乱電子によるエネルギー分布、６５は光露光
によるエネルギー分布、６６は光露光エネルギーとＥＢ
後方散乱電子によるエネルギーを足し合わせたエネルギ
ー分布を表している。また、図６（ｃ）はレジスト現像
後のパターン断面を示している。

【００４４】光露光によるエネルギー分布６５は、パタ
ーン６１の一部分（後方散乱電子の影響が及ぶ部分）を
細くしたことにより本来のパターン６１に相当する幅よ
りも細くなっているが、これに後方散乱電子によるエネ
ルギー分布６４を加えたエネルギー分布６６は、本来の
パターン６１に相当する幅と同じになっている。このよ
うに、後方散乱電子がかぶることによる影響を光パター
ン側で補正し、所望の寸法でのパターン形成を行うこと
ができる。

【００４５】従って本実施形態によれば、後方散乱電子
がかぶることによって嵩上げされる分のエネルギー補正
をレチクルパターンを予め補正しておくことで行う場
合、光露光用パターンとＥＢ露光用パターンとの重ね描
画をネガレジストに対して行うことにより、複雑な計算
を必要とせず、補正込みのレチクルを簡易に製作するこ
とができる。そして、このレチクルを用いることでウェ
ハ上の同一のネガレジストに対して、光露光とＥＢ露光
とを行った場合、ＥＢ露光による後方散乱電子のことを
考慮せずにパターン形成を行うことができる。

【００４６】その結果、光露光で限界解像力より緩いパ
ターンの形成を受け持ち、ＥＢ露光で光限界解像力以下
のパターンの形成だけを受け持つことで、高スループッ
ト，高解像力を持つリソグラフィを実現することができ
る。

【００４７】（第２の実施形態）本実施形態では、ウェ
ハ上の同一のポジレジストに対し、光露光とＥＢ露光を
用いてパターン形成を行う際に、予めレチクルパターン
を補正しておく方法について述べる。

【００４８】図７は、本実施形態におけるパターン形成
方法の操作手順を示す図である。なお、本実施形態のパ
ターン形成方法を実施するために用いるリソグラフィシ
ステムは前記図１３と同様なので、その詳しい説明は省
略する。

【００４９】まず、前記図２に示すようなデバイスパタ
ーンＣＡＤデータ１０を、リソグラフィシステムで使う
光ステッパの限界解像度より緩い解像寸法値を境にし
て、２種類のデータに分割する。その結果、前記図３
（ａ）に示すように、光露光で形成する光露光パターン
１１と電子線で形成するＥＢ露光パターン１２の各デー
タに分割されたとする。

【００５０】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、即ちレチクル描画データとＥＢ描画データを作成
する。ここで、図８（ａ）に示すように、ＥＢ露光パタ
ーン１２に対し縁取り処理を施したパターン１８のデー
タを作成する。パターン１８の縁取り幅Ｆは、 縁取り幅Ｆ×２＋縁取り対象パターン寸法＞光ステッパ
限界解像寸法値 を満たす任意の数値であるとする。これらのデータか
ら、図８（ｂ）に示すような縁取りパターン１８と、図
８（ｃ）に示すような縁取りパターン１８からパターン
１２を差し引いたパターン１９の各データを作成する。

【００５１】ＥＢ描画データとしては、上記のパターン
１９を用い、レチクル描画データとしては光露光パター
ン１１と縁取り処理パターン１８の２種類を用いる。Ｅ
Ｂ描画データの作成に際しては、全てのＥＢ描画パター
ンが良好な寸法で形成できるように近接効果補正が施さ
れる。なお、近接効果補正は照射量制御によって行うも
のとする。

【００５２】レチクル描画データとしては、光露光パタ
ーン１１と縁取り処理パターン１８を用いる。即ち、光
露光パターン１１と縁取り処理パターン１８をそれぞれ
光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大し、２種類のレチク
ル描画データＣ，Ｄを作成する。

【００５３】次いで、レチクル作成のためにガラス基板
上にＣｒ等の遮光膜を形成したマスク基板上にネガレジ
ストを塗布し、描画データＣを用いてパターンの描画を
行う。図９（ａ）は、この際のレジストの露光状態を表
示したものであり、図中の９１が露光領域を示してい
る。

【００５４】次いで、マスク基板上のレジストに対し、
描画データＤを重ねて描画する。この際、描画データＤ
を描画する電子ビームは試料面上で焦点結像していな
い、ぼかしビームであるとする。ぼかしビームの半径
（後方散乱径）σは、 σ＝（ウェハ上のレジストに対する後方散乱径）／（レ
チクル上のレジストに対する後方散乱径）×（光露光装
置の縮小率の逆数） から導き出せる数値であるとする。

【００５５】ビームぼかし径の設定方法は、本実施形態
では描画装置の対物レンズの設定値を変更することで焦
点位置を変化させ、試料面上でビームが所望の径でぼけ
るように設定した。他の手法として、描画装置の加速電
圧を上げ、近接効果補正の及ぶ範囲が広くなるように設
定してもよい。

【００５６】このようにして描画データＤをレチクルに
対し描画した結果、レジストに露光されるエネルギー分
布を模式的に示したのが図９（ｂ）であり、描画データ
Ｄの描画に（図中の９２がデータＤのビーム照射領域）
よるぼかしビーム照射領域９２が描画データＣによるパ
ターン部分９４に一部重なっている。そして、これを一
度に現像することで、図１０に示すようなレチクル上の
レジストパターンが得られる。

【００５７】なお、描画には同一の装置を用い、データ
Ｃ，Ｄの２度の描画の間にレチクルロード・アンロード
は行わないため、２度目の描画の際にパターン合わせの
工程は必要ない。このパターンをマスクとしてＣｒエッ
チングを行い、光露光に用いるレチクルを作成する。そ
の結果、ウェハ上での描画において、ＥＢ露光によって
振りかぶる後方散乱電子の影響が及ぶ範囲でパターン補
正されたレチクルが製作される。

【００５８】次に、前記図１３に示すようなリソグラフ
ィシステムを用いて、ウェハ上にパターンを形成する。
まず、ウェハ上にポジレジストを塗布し、上記のような
工程を経て製作したレチクルを用いて光パターンを露光
する。このとき、ＥＢ露光パターンが描画されるべき領
域は、レチクル描画データＤによるパターンで保護され
ており、エネルギーの照射はなされていない。続いて、
別に用意しておいたＥＢ露光パターン１２の描画データ
を用いてＥＢ露光パターンを同一のレジストに対してそ
れぞれ露光し、現像を行う。

【００５９】ここで、ウェハ上のレジストに蓄積される
エネルギー分布を、図１１を参照して説明する。図１１
（ａ）は露光パターンを上面から見た図であり、パター
ン１１１は光露光されるパターン形状、パターン１１２
はＥＢ露光されるパターン形状を表している。図１１
（ｂ）は（ａ）の断面Ａ−Ａで見たエネルギー分布であ
り、実線１１３はＥＢ露光によるエネルギー分布、破線
１１４はＥＢ露光後方散乱電子によるエネルギー分布、
１１５は光露光によるエネルギー分布、１１６は光露光
エネルギーとＥＢ後方散乱電子によるエネルギーを足し
合わせたエネルギー分布を表している。また、図１１
（ｃ）はレジスト現像後のパターン断面を示している。

【００６０】光露光によるエネルギー分布１１５は、パ
ターン１１１の一部分（後方散乱電子の影響が及ぶ部
分）を太くしたことにより本来のパターン１１１に相当
する幅よりも太くなっているが、これに後方散乱電子に
よるエネルギー分布１１３を加えたエネルギー分布１１
６は、本来のパターン１１１に相当する幅と同じになっ
ている。このように、後方散乱電子がかぶることによる
影響を光パターン側で補正し、所望の寸法でのパターン
形成を行うことができる。

【００６１】従って本実施形態によれば、後方散乱電子
がかぶることによって嵩上げされる分のエネルギー補正
をレチクルパターンを予め補正しておくことで行う場
合、光露光用パターンとＥＢ露光用パターンとの重ね描
画をネガレジストに対して行うことにより、複雑な計算
を必要とせず、補正込みのレチクルを簡易に製作するこ
とができる。そして、このレチクルを用いることでウェ
ハ上の同一のポジレジストに対して、光露光とＥＢ露光
とを行った場合、ＥＢ露光による後方散乱電子のことを
考慮せずにパターン形成を行うことができる。

【００６２】その結果、光露光で限界解像力より緩いパ
ターンの形成を受け持ち、ＥＢ露光で光限界解像力以下
のパターンの形成だけを受け持つことで、高スループッ
ト，高解像力を持つリソグラフィを実現することができ
る。

【００６３】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態に係わるパターン形成方法を、図１２を参照し
て説明する。本実施形態で形成されるデバイスパターン
は前記図２と同様であるとする。また、本実施形態のパ
ターン形成方法を実施するために用いるリソグラフィシ
ステムは前記図１３と同様である。

【００６４】まず、先の２つの実施形態と同様にデバイ
スパターンＣＡＤデータを、リソグラフィシステムで使
う光ステッパの限界解像度より緩い解像寸法値を境にし
て、２種類のデータに分割する。この結果、前記図３
（ａ）に示すように、光露光パターン１１とＥＢ露光パ
ターン１２との各データに分割されたとする。

【００６５】次いで、それぞれのＣＡＤデータから描画
データ、即ちレチクル描画データとＥＢ描画データを作
成する。この際、レチクル描画データとしては光露光パ
ターン１１を用い、ＥＢ描画データとしてはＥＢ露光パ
ターン１２及び１２の反転パターン１２’（図示せず）
を用いる。そして、露光光の照射により光露光パターン
１１が得られるようなレチクルを作成しておく。

【００６６】このレチクルの作成には、例えば第１の実
施形態のように、ガラス基板上にＣｒ遮光膜を形成した
マスク基板上にネガレジストを塗布し、このレジストに
光露光パターン１１の反転パターン１３をＥＢ露光によ
り描画する。その後、現像して得られたレジストパター
ンをマスクにＣｒをエッチングすればよい。

【００６７】次に、前記図１３に示すようなリソグラフ
ィシステムを用いて、ウェハ上にパターンを形成する。
まず、ウェハ上にネガレジストを塗布し、ＥＢ描画デー
タによりＥＢ露光パターン１２の描画を行う。続いて、
同じレジストに対し、ＥＢ露光パターン１２の反転パタ
ーン１２’を描画する。但し、反転パターン１２’を描
画する際のビームは、試料面上で焦点結像していない、
ぼかしビームであるとする。なおかつ、ぼかし半径は、
露光ビームによって影響される後方散乱径に等しいもの
とする。

【００６８】ビームぼかし径の設定方法は、本実施形態
では描画装置の対物レンズの設定値を変更することで焦
点位置を変化させ、試料面上でビームが所望の径でぼけ
るように設定した。

【００６９】その結果、ウェハ上のレジスト中に蓄積さ
れるエネルギー分布は、図１２のようになる。図１２
（ａ）は露光パターンを上面から見た図であり、パター
ン１２１は光露光されるパターン形状、パターン１２２
はＥＢ露光されるパターン形状を表している。図１２
（ｂ）は（ａ）の断面Ａ−Ａで見たエネルギー分布であ
り、１２３はＥＢ露光によるエネルギー分布であり、１
２４はＥＢ露光後方散乱電子によるエネルギー分布であ
り、１２５は反転データ１２’のぼかしビーム露光によ
るエネルギー分布を表している。

【００７０】これらのエネルギーを足し合わせ、全体の
エネルギー分布を表したものが図１２（ｃ）である。全
体のバックグラウンドエネルギーｃが均一に嵩上げさ
れ、ＥＢ露光パターンの描画による後方散乱電子による
エネルギー分布の不均一性が改善されている。

【００７１】次いで、レチクル描画データを用いて製作
されたレチクルを用いて、光露光用パターン１１の露光
を行う。このとき、露光量は、レジスト中に蓄積された
バックグラウンドエネルギーｃの分を差し引いたエネル
ギーとした。その結果、レジスト中に蓄積されるエネル
ギー分布は、図１２（ｃ）に示す通りである。破線で示
した１２６は光露光で入射されたエネルギー分布であ
り、実線で示した１２７はバックグラウンドエネルギー
と合わせた、実際にレジスト中に蓄積されているエネル
ギー分布である。そして、このレジストを現像した結
果、図１２（ｄ）のようなパターンが良好に得られた。

【００７２】なお、ステッパによる露光時のエネルギー
を調整するのではなく、バックグラウンドエネルギーｃ
によって変動する分のレジストパターン寸法を、予めレ
チクルパターン寸法から差し引いてレチクル作成を行っ
てもよい。このときは、光露光用データ全体を細め又は
太め処理するものとする。

【００７３】このように本実施形態によれば、後方散乱
電子がかぶることによって不均一となるバックグラウン
ドエネルギーを、ＥＢ露光用データの反転データをぼか
しビームで露光することにより、ウェハ全面のバックグ
ラウンドエネルギーを均一に嵩上げし、光露光パターン
の寸法不均一性な箇所を補正することが可能である。そ
の結果、光露光で限界解像力より結いパターンの形成を
受け持ち、電子線露光で光限界解像力以下のパターンの
形成だけを受け持つことで、高スループット，高解像力
を持つリソグラフィを実現することができる。

【００７４】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。使用する露光装置の構成は、仕様
に応じて適宜変更可能である。例えば、電子ビーム露光
装置としては、可変成形ビーム方式，キャラクタビーム
方式，これらを併用した方式のいずれでもよい。また、
実施形態では、光露光の解像限界以下のパターンを描画
するのに電子ビーム露光装置を用いたが、この代わりに
イオンビーム露光装置を用いることも可能である。ま
た、フォトマスクを作成する際のレジストの種類，材料
等は実施形態に何ら限定されるものではなく、仕様に応
じて適宜変更可能である。同様に、試料上のレジストの
種類，材料等の条件も、仕様に応じて適宜定めればよ
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
料上に光露光と荷電ビーム露光の両者を用いてパターン
を露光するパターン形成方法において、光露光に用いる
フォトマスクを形成するために、光露光用パターンを描
画する工程と荷電ビーム露光用パターンを重ねて描画す
る工程との少なくとも２回の描画工程を行うことによ
り、荷電ビーム露光時に発生する後方散乱ビームが、荷
電ビーム露光領域に近接する光露光パターンに振りかぶ
ることで生じる寸法差の影響を、フォトマスクに形成す
る光露光用パターンで補正することができる。そしてこ
の場合、フォトマスクの描画に際して複雑な計算を要す
ることなく、パターン補正されたフォトマスクを簡易に
作成することができる。

【００７６】従って、パターンの解像性や寸法制御性が
良い荷電ビーム露光の持つ光を越える優れた解像力と光
ステッパと同等のスループットを兼ね備えたパターン形
成方法を実現することが可能となる。

【００７７】また、フォトマスクのパターンを補正する
代わりに、パターン露光のための光露光と荷電ビーム露
光に加え、荷電ビーム露光用パターンを描画した際の後
方散乱ビームによる影響が試料面全面でほぼ一様となる
ように、荷電ビーム露光用パターンの反転パターンを前
記試料上のレジストにぼかしビームで描画することによ
っても、光露光用パターンに荷電ビーム露光による後方
散乱ビームが振りかぶることによって生じるパターン精
度の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるパターン形成方法の操
作手順を示す図。

【図２】デバイスパターンＣＡＤデータを示す図。

【図３】ＣＡＤデータを光露光及びＥＢ露光に分割した
各パターンと、光露光パターンを白黒反転した反転パタ
ーンを示す図。

【図４】反転パターンによる露光領域と、反転パターン
及びＥＢ描画パターンによる露光分布を示す図。

【図５】最終的に得られるマスク基板上のレジストパタ
ーンを示す図。

【図６】レジストに蓄積されるエネルギー分布を説明す
るための図。

【図７】第２の実施形態におけるパターン形成方法の操
作手順を示す図。

【図８】第２の実施形態におけるデータ作成方法を示す
図。

【図９】第２の実施形態によりレジストに露光されるパ
ターンを示す図。

【図１０】第２の実施形態により作成されるレジストパ
ターンを示す図。

【図１１】レジストに蓄積されるエネルギー分布を説明
するための図。

【図１２】第３の実施形態に係わるパターン形成方法を
説明するための図。

【図１３】ＥＢと光のミックスアンドマッチによるリソ
グラフィシステムの例を示す図。

【図１４】ＥＢ露光時の後方散乱電子によるかぶりを説
明するための図。

【図１５】ＥＢ露光パターンの描画密度によって最接近
している光露光パターンの寸法がどれだけ変化するかを
実験的に調べた結果を示す図。

【符号の説明】

１…ステッパ ２…電子線露光装置 ３…レジスト塗布・現像装置 ４…搬送装置 ５…ウェハ ７…光露光パターン ８…ＥＢ露光パターン群 ９…後方散乱電子の広がる範囲 １０…デバイスパターンＣＡＤデータ １１…光露光パターン １２…ＥＢ露光パターン １３…反転パターン １８…縁取りパターン １９…差し引きパターン ４１…描画データＡによる露光領域 ４２…描画データＢによる露光領域 ４３…ぼかしビーム照射領域 ４４…描画データＡによるパターン部分 ６１，１１１…光露光パターン ６２，１１２…ＥＢ露光パターン ６３，１１３…ＥＢ露光によるエネルギー分布 ６４，１１４…ＥＢ露光後方散乱電子によるエネルギー
分布 ６５，１１５…光露光によるエネルギー分布 ６６，１１６…合成したエネルギー分布 ９１…描画データＣによる露光領域 ９２…描画データＤによる露光領域 ９３…ぼかしビーム照射領域 ９４…描画データＣによるパターン部分

フロントページの続き (72)発明者 馬越 俊幸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 加藤 善光 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐藤 信二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2H095 BA02 BA08 BB10 BB31 2H097 AA03 AA13 CA13 CA16 GB01 JA02 LA10 5F046 AA07 AA09 CB17 5F056 AA04 AA06 AA31 CA12 CA30 CB09 CD12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料上に形成された第１のレジストに対す
   るパターン露光を、フォトマスクを用いた光露光と荷電
   ビーム露光の両者で行い、且つ少なくとも光露光の解像
   限界以下のパターンを荷電ビームで描画するパターン形
   成方法において、 前記光露光に用いるフォトマスクを製造する際に、 前記フォトマスクを実現するためのマスク基板上に形成
   された第２のレジストに対し、荷電ビームを用いて、光
   露光用パターンを描画する工程と荷電ビーム露光用パタ
   ーンを重ねて描画する工程との少なくとも２回の描画工
   程を行うことを特徴とするパターン形成方法。
2. 【請求項２】第１のレジストはネガ型であり、第２のレ
   ジストはネガ型であり、第２のレジストに光露光用パタ
   ーンを描画するために、光露光用パターンの反転パター
   ンを描画し、第２のレジストに荷電ビーム露光用パター
   ンを描画するために、焦点結像していないぼかしビーム
   を用いることを特徴とする請求項１記載のパターン形成
   方法。
3. 【請求項３】第１のレジストはポジ型であり、第２のレ
   ジストはネガ型であり、第２のレジストに荷電ビーム露
   光用パターンを描画する際に、荷電ビーム露光用パター
   ンに縁取り処理を施したデータを用いることを特徴とす
   る請求項１記載のパターン形成方法。
4. 【請求項４】試料上に形成された第１のレジストに対す
   るパターン露光を、光露光と荷電ビーム露光の両者で行
   うパターン形成方法に用いるフォトマスクの製造方法に
   おいて、 透明基板上に遮光膜を有するマスク基板上に第２のレジ
   ストを形成する工程と、第２のレジストに対し光露光用
   パターンを荷電ビームで描画する工程と、第２のレジス
   トに対し荷電ビーム露光用パターンを荷電ビームで描画
   する工程とを含むことを特徴とするフォトマスクの製造
   方法。
5. 【請求項５】試料上に形成されたレジストに対するパタ
   ーン露光を、光露光と荷電ビーム露光の両者で行い、且
   つ少なくとも光露光の解像限界以下のパターンを荷電ビ
   ームで描画するパターン形成方法において、 前記パターン露光のための光露光と荷電ビーム露光に加
   え、荷電ビーム露光用パターンを描画した際の後方散乱
   ビームによる影響が試料面全面でほぼ一様となるよう
   に、荷電ビーム露光用パターンの反転パターンを前記試
   料上のレジストにぼかしビームで描画することを特徴と
   するパターン形成方法。