JP2001085301A - 近接効果補正方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ毎に補正を行う必要がなく、ＶＬＳＩ
に適用する場合にも計算時間があまりかからない近接効
果補正方法を提供する。 【解決手段】 電子線露光工程を経てパターン転写用マ
スクを作製する際に、パターン転写用マスク作製時の近
接効果補正分に、該パターン転写用マスクを使用した電
子線転写露光時の近接効果分を上乗せして過剰に補正す
る。非パターン領域に対応する補正用マスクの領域１７
については、この領域を２分割し、対岸に位置するパタ
ーン領域１に相当する開口を、２分割した補正用マスク
の領域２に設ける。この近接効果補正用マスクを用い
て、パターン転写用マスクの各区画に、近接効果補正用
マスクの対応する各区画の開口面積に応じた光量の補正
露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスパ
ターン等を電子ビーム転写露光により形成する際におけ
る近接効果補正方法等に関する。特には、最小線幅０．
１μm 以下の高密度・微細パターンを高精度・高スルー
プットで形成することを企図した、分割転写方式の電子
ビーム転写露光に好適に用いることができる近接効果補
正方法に関する。さらに、高密度・微細パターンを有す
るデバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする問題】電子線
レジストが塗布されたマスク基板又は半導体ウエハに電
子線露光によりパターンを形成すると、いわゆる近接効
果により、パターンの線幅等が設計値から外れることが
ある。この近接効果をもたらす主な原因は、電子線の加
速電圧が５０kV以上の場合は、ウエハに入射した電子線
の後方散乱である。

【０００３】近接効果を補正する方法としては、パター
ン毎にドーズを変化させる方法や、パターン寸法を調整
（リサイズ）する方法、あるいは後方散乱電子のバック
グラウンドドーズを補正露光によって均一化するいわゆ
るゴースト法等が知られている。また、後方散乱電子の
拡がりを２つあるいは３つのガウス分布で近似する方法
が公知である（O.W. Otto, J. Vac. Sci. Technol. B6
(1), Jan/Feb 1988) 。

【０００４】上記の方法のうち、パターン毎にドーズを
変化させる方法は、マスク上のデバイスパターンを一括
して転写する方式では事実上実行不可能である。二番目
のパターン寸法を局部的にリサイズする方法は、その具
体的方法や実際のＬＳＩパターンでの成功例は報告され
ていない。また、リサイズを計算する計算ソフトもＶＬ
ＳＩに適用可能なものは未だ開発されておらず、たとえ
開発されたとしても計算時間が非常に長くなってしまう
ことが予想される。

【０００５】ゴースト法の一般的な方法では、感応基板
に描画又は転写されたパターンの反転パターンの像を、
ボケの大きい電子ビームを用いて同一の感応基板上に補
正露光する。これにより、後方散乱による露光量（バッ
クグランドドーズ）が、感応基板の各部において均一化
される。しかしながら、電子線描画装置自体で近接効果
の補正を行う場合には、本来のパターンの描画が終わっ
てから、さらにマシンタイムを使って反転パターンの補
正描画を行う必要があり、スループットが低下する不都
合がある。さらに、本来のパターンが複雑なパターンで
ある場合には、反転パターンを描画又は露光することが
困難な場合もある。

【０００６】このような問題点を解決すべく、本発明者
は特開平５−１７５１１０号において、「電子線露光の
後方散乱電子の拡がり半径より小さいピッチで多数の開
口が形成されたマスクを用いてウエハに補正露光を行
う」ことを要旨とする近接効果補正方法を提案した。こ
の方法はいわば改良されたゴースト法といえる。しかし
ながら、この改良されたＧＨＯＳＴ法でも補正露光を全
ウエハに行う必要があり、経済的ではなかった。

【０００７】さらに、本発明者は特開平１０−９０８７
８号において、“近接効果を過剰に補正する方法”を提
案した。この方法は、電子線露光工程を経てパターン転
写用マスクを作製する際に、該マスクに近接効果補正用
マスクを介して補正露光を施し、ここで補正は、パター
ン転写用マスク作製時の近接効果補正分に、該パターン
転写用マスクを使用した転写露光時の近接効果分を上乗
せして過剰に補正し、その結果転写露光後には転写製品
一枚毎の近接効果補正を行うことなく適正なパターン寸
法の製品を得るというものである。

【０００８】しかしながら、上記特開平１０−９０８７
８号においては、桟とスカートでパターン領域が分離さ
れている分割転写方式のマスクについての具体的な近接
効果補正用マスクの構造については開示されていない。
また、近接効果補正した結果、周辺部と高密度部のパタ
ーン寸法差が生じるが、各部のパターン寸法を決めるこ
ととなるドーズのしきい値をそれぞれいくらの値になる
よう現像条件を決めればよいかは提案されていなかっ
た。

【０００９】本発明は上記の如き従来の問題点に鑑みて
なされたもので、ウエハ毎に補正を行う必要がなく、Ｖ
ＬＳＩに適用する場合にも計算時間があまりかからず、
マスクパターン寸法がきちんと決められる近接効果補正
方法を提供することを目的とする。さらに、より高精度
のパターン形成が可能なデバイス製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するため、本発明の近接効果補正方法は、
それ自身が電子線露光工程を経て作成されたパターン
転写用マスクを用いて感応基板上に電子線転写露光を行
う際に、 該マスク上に正規のマスクパターンを形成す
るための補正露光に加え、感応基板上に電子線転写露光
を行う際に発現する近接効果の分も含めて過剰に該マス
クを補正露光することにより近接効果補正織り込み済の
パターン転写用マスクを作成し、 該マスクを用いて感
応基板上に電子線転写露光を行うことにより、転写露光
後には感応基板一枚毎の近接効果補正を行うことなく適
正なパターン寸法の製品を得るようにした近接効果補正
方法であって；該パターン転写用マスクは、桟（ストラ
ット）又はスカート等の非パターン領域に囲まれた複数
のパターン小領域（サブフィールド）に分割されてお
り、 近接効果補正用マスクを以下ａ）〜ｆ）のように
して作成し、 ａ）各パターン小領域、非パターン領
域、これらの周辺領域を、転写露光時の後方散乱電子の
拡がり半径の（１／縮小率）倍より十分小さい小区画に
分割し、 ｂ）各区画での非パターン部分の面積を算出
し、 ｃ）最小線幅パターンを含む全ての区画における
該面積の最小値を抽出し、 ｄ）各区画における非パタ
ーン部分の面積から上記最小値を差し引いた値に対応す
る面積を有する開口を、補正用マスクの各対応する区域
に設け、 ｅ）非パターン領域に対応する補正用マスク
の領域については、この領域を２分割し、 ｆ）ある非
パターン領域を隔てた互いに対岸に位置するパターン小
領域の区画に相当する開口を、上記２分割した補正用マ
スクのそれぞれの領域に設け、 この近接効果補正用マ
スクを用いて、パターン転写用マスクの各区画に、近接
効果補正用マスクの対応する各区画の開口面積に応じた
エネルギービーム量の補正露光を行うことを特徴とす
る。

【００１１】本発明の近接効果補正方法によれば、パタ
ーン転写用マスクの非パターン領域に対応する近接効果
補正用マスクの領域にも相応の補正露光開口を設けたの
で、非パターン領域がマスク内にある場合にも適切に近
接効果を補正できる。なお、近接効果補正用マスクとし
て反射マスクを用いる場合は、上記開口の替りにマスク
上に高反射パターンを設ける。

【００１２】本発明の他の態様の近接効果補正は、 電
子線露光工程を経てパターン転写用マスクを作成する際
に該マスクに近接効果補正用マスクを介して補正露光を
施し、その結果、該パターン転写用マスクのパターンサ
イズを局部的にリサイズする近接効果補正方法であっ
て； 上記補正用マスクとして、エネルギービームをほ
とんど反射しない面上に、エネルギービームを高反射率
で反射する小面積の反射面が多数形成されているマスク
を準備し、 上記補正マスクを補正露光光学系に配置
し、 被補正マスク（転写用マスク）上での上記の小面
積の反射面のエッジのボケが、転写時の電子線の後方散
乱電子の拡り寸法と同程度の寸法となるような光源を用
いて補正露光を行うことを特徴とする。本発明のデバイ
ス製造方法は、電子ビーム転写露光によりデバイスを製
造する方法であって；上記の近接効果補正により電子ビ
ーム転写露光時の近接効果補正を行うことを特徴とす
る。

【００１３】以下、図面を参照しつつ説明する。まず、
分割転写方式の電子線投影露光装置全体及びマスクの構
成例について説明する。図７は、分割転写方式の電子線
投影露光装置の全体構成及び結像関係を模式的に示す図
である。

【００１４】光学系の最上流に配置されている電子銃１
０１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０１
の下方には２段のコンデンサレンズ１０２、１０３が備
えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ１
０２、１０３によって収束されブランキング開口１０７
にクロスオーバーC.O.を結像する。

【００１５】二段目のコンデンサレンズ１０３の下に
は、矩形開口１０４が備えられている。この矩形開口
（照明ビーム成形開口）１０４は、マスク（レチクル）
１１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパ
ターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させ
る。具体的には、開口１０４は、照明ビームをマスクサ
イズ換算で例えば０．５〜５mmの正方形に成形する。こ
の開口１０４の像は、レンズ１０９によってマスク１１
０に結像される。

【００１６】ビーム成形開口１０４の下方には、ブラン
キング偏向器１０５が配置されている。同偏向器１０５
は、照明ビームを偏向させてブランキング開口１０７の
非開口部に当て、ビームがマスク１１０に当たらないよ
うにする。ブランキング開口１０７の下には、照明ビー
ム偏向器１０８が配置されている。この偏向器１０８
は、主に照明ビームを図７の左右方向（Ｘ方向）に順次
走査して、照明光学系の視野内にあるマスク１１０の各
サブフィールドの照明を行う。偏向器１０８の下方に
は、照明レンズ１０９が配置されている。照明レンズ１
０９は、マスク１１０上にビーム成形開口１０４を結像
させる。

【００１７】マスク１１０は、図７では光軸上の１サブ
フィールドのみが示されているが、実際には（図８を参
照しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がってお
り多数のサブフィールドを有する。マスク１１０上に
は、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパタ
ーン（チップパターン）が形成されている。マスク１１
０は移動可能なマスクステージ１１１上に載置されてお
り、マスク１１０を光軸垂直方向（ＹＸ方向）に動かす
ことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がる
マスク上の各サブフィールドを照明することができる。
マスクステージ１１１には、レーザ干渉計を用いた位置
検出器１１２が付設されており、マスクステージ１１１
の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。

【００１８】マスク１１０の下方には投影レンズ１１５
及び１１９並びに偏向器１１６が設けられている。マス
ク１１０のあるサブフィールドを通過した電子線は、投
影レンズ１１５、１１９、偏向器１１６によってウエハ
１２３上の所定の位置に結像される。投影レンズ１１
５、１１９及び偏向器１１６（像位置調整偏向器）の詳
しい作用については、図９を参照して後述する。ウエハ
１２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジ
ストに電子線のドーズが与えられ、マスク上のパターン
が縮小されてウエハ１２３上に転写される。

【００１９】なお、マスク１１０とウエハ１２３の間を
縮小率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成さ
れ、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１１８
が設けられている。同開口１１８は、マスク１１０の非
パターン部で散乱された電子線がウエハ１２３に到達し
ないよう遮断する。

【００２０】ウエハ１２３の直上には反射電子検出器１
２２が配置されている。この反射電子検出器１２２は、
ウエハ１２３の被露光面やステージ上のマークで反射さ
れる電子の量を検出する。例えばマスク１１０上のマー
クパターンを通過したビームでウエハ１２３上のマーク
を走査し、その際のマークからの反射電子を検出するこ
とにより、マスク１１０と１２３の相対的位置関係を知
ることができる。

【００２１】ウエハ１２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウエハステージ１
２４上に載置されている。上記マスクステージ１１１と
ウエハステージ１２４とを、互いに逆の方向に同期走査
することにより、チップパターン内で多数配列されたサ
ブフィールドを順次露光することができる。なお、ウエ
ハステージ１２４にも、上述のマスクステージ１１１と
同様の位置検出器１２５が装備されている。

【００２２】上記各レンズ１０２、１０３、１０９、１
１５、１１９及び各偏向器１０５、１０８、１１６は、
各々のコイル電源制御部１０２ａ、１０３ａ、１０９
ａ、１１５ａ、１１９ａ及び１０５ａ、１０８ａ、１１
６ａを介してコントローラ１３１によりコントロールさ
れる。また、マスクステージ１１１及びウエハステージ
１２４も、ステージ制御部１１１ａ、１２４ａを介し
て、制御部１３１によりコントロールされる。ステージ
位置検出器１１２、１２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等
を含むインターフェース１１２ａ、１２５ａを介してコ
ントローラ１３１に信号を送る。また、反射電子検出器
１２２も同様のインターフェース１２２ａを介してコン
トローラ１３１に信号を送る。

【００２３】コントローラ１３１は、ステージ位置の制
御誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１１６で
補正する。これにより、マスク１１０上のサブフィール
ドの縮小像がウエハ１２３上の目標位置に正確に転写さ
れる。そして、ウエハ１２３上で各サブフィールド像が
繋ぎ合わされて、マスク上のチップパターン全体がウエ
ハ上に転写される。

【００２４】次に、分割転写方式の電子線投影露光に用
いられるマスクの詳細例について、図８を用いて説明す
る。図８は、電子線投影露光用のマスクの構成例を模式
的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、
（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブ
レイン領域の平面図である。このようなマスクは、例え
ばシリコンウエハに電子線描画・エッチングを行うこと
により製作できる。

【００２５】図８（Ａ）には、マスク１１０における全
体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多
数の正方形１４１で示されている領域が、一つのサブフ
ィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレイン
領域（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図８（Ｃ）に
示すように、小メンブレイン領域１４１は、中央部のパ
ターン領域（サブフィールド）１４２と、その周囲の額
縁状の非パターン領域（スカート１４３）とからなる。
サブフィールド１４２は転写すべきパターンの形成され
た部分である。スカート１４３はパターンの形成されて
ない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パタ
ーン形成の形態としては、電子を高散乱するメンブレン
に孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散
乱体からなるパターン層を電子をあまり散乱しないメン
ブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。

【００２６】一つのサブフィールド１４２は、現在検討
されているところでは、マスク上で０．５〜５mm角程度
の大きさを有する。投影の縮小率を１／５とすると、サ
ブフィールドがウエハ上に縮小投影された投影像の大き
さは、０．１〜１mm角である。 小メンブレイン領域１
４１の周囲の直交する格子状のマイナーストラット（あ
るいはグリレージ）と呼ばれる桟１４５は、マスクの機
械強度を保つための、例えば厚さ０．５〜１mm程度の梁
である。桟１４５の幅は、例えば０．１mm程度である。
なお、スカート１４３の幅は、例えば０．０５mm〜０．
１mm程度である。

【００２７】図８（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ
方向）に多数の小メンブレイン領域１４１が並んで一つ
のグループ（エレクトリカルストライプ１４４）をな
し、そのようなエレクトリカルストライプ１４４が図の
縦方向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストラ
イプ１４９を形成している。エレクトリカルストライプ
１４４の長さ（メカニカルストライプ１４９の幅）は電
子線光学系の偏向可能視野の大きさに対応している。な
お、一つのエレクトリカルストライプ１４４内における
隣り合うサブフィールド間に、スカートや桟のような非
パターン領域を設けない方式も検討されている。

【００２８】メカニカルストライプ１４９は、Ｘ方向に
並列に複数存在する。隣り合うメカニカルストライプ１
４９の間にメジャーストラット１４７として示されてい
る幅の太い梁は、マスク全体のたわみを小さく保つため
のものである。メジャーストラット１４７は桟と一体
で、厚さ０．５〜１mm程度であり、幅は数mmである。

【００２９】現在有力と考えられている方式によれば、
１つのメカニカルストライプ１４９内のＸ方向のサブフ
ィールド１４２の列（エレクトリカルストライプ４４）
は電子線偏向により順次露光される。一方、メカニカル
ストライプ１４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査
により順次露光される。隣のメカニカルストライプ１４
９に進む際はステージを間欠的に送る。露光の際、スカ
ートや桟等の非パターン領域はウエハ上では消去され、
各サブフィールドのパターンの像がウエハ上で繋ぎ合わ
せされる。

【００３０】図９は、マスクからウエハへのパターン転
写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にマス
ク１１０上の１つのメカニカルストライプ１４９が示さ
れている。メカニカルストライプ１４９には上述のよう
に多数のサブフィールド１４２（スカートについては図
示省略）及び桟１４５が形成されている。図の下部に
は、マスク１１０と対向するウエハ１２３が示されてい
る。

【００３１】この図では、マスク上のメカニカルストラ
イプ１４９の一番手前のエレクトリカルストライプ１４
４の左隅のサブフィールド１４２−１が上方からの照明
ビームＩＢにより照明されている。そして、サブフィー
ルド１４２−１を通過したパターンビームＰＢが、２段
の投影レンズと像位置調整偏向器（図７参照）の作用に
よりウエハ１２３上の所定の領域１５２−１に縮小投影
されている。

【００３２】ウエハ１２３上におけるサブフィールド像
の転写位置は、マスク１１０とウエハ１２３との間の光
路中に設けられた偏向器（図７の符号１１６）により、
各パターン小領域１４２に対応する被転写小領域１５２
が互いに接するように調整される。すなわち、マスク上
のパターン小領域１４２を通過したパターンビームＰＢ
を第１投影レンズ及び第２投影レンズでウエハ１２３上
に収束させるだけでは、マスク１１０のパターン小領域
１４２のみならず桟１４５及びスカートの像までも所定
の縮小率で転写することとなり、桟１４５等の非パター
ン領域に相当する無露光領域が各被転写小領域１５２の
間に生じる。このようにならないよう、非パターン領域
の幅に相当する分だけパターン像の転写位置をずらして
いる。なお、Ｘ方向とＹ方向に１つずつの位置調整用偏
向器が設けられている。

【００３３】次に、本発明の１実施例に係る近接効果補
正方法について説明する。図１は、本発明の１実施例に
係る近接効果補正方法において用いる補正露光用マスク
の概要を説明するための平面図である。この図では、マ
スクの一部のみが拡大して示されている。図中には、正
方形をした複数のパターン小領域１８、及びそれらの間
の非パターン領域１７が示されている。非パターン領域
１７は、桟２０とスカート１９からなる。パターン小領
域１８の上及び左は、パターンのないマスク周辺領域２
１である。なお、図１の下半分はパターン転写用マスク
を想定した図となっており、上半分は近接効果補正用マ
スクを想定した図となっている。

【００３４】左上のパターン領域１８の右端の符号１で
示す部分は、非パターン領域１７の右半分の領域２に形
成する開口を決めるパターン領域を示す。右上のパター
ン領域１８の左端の符号３で示す部分は、非パターン領
域１７の左半分の領域４に形成する開口を決めるパター
ン領域を示す。符号１３、１５で示す部分は、それぞれ
領域１４、１６に形成する開口を決めるパターン領域を
示す。

【００３５】符号６、８、１０、１２で示す部分は、桟
とスカートの交叉部を１／４に分けた領域を示す。左上
のパターン領域１８の右下隅の符号５で示す部分は、上
記分割領域６に与える開口を決めるパターン領域を示
す。同様に、符号７、１９、１１で示す部分は、それぞ
れ領域８、１０、１２に与える開口を決めるパターン領
域を示す。

【００３６】この例では、パターン小領域１８の寸法は
１mm角で、非パターン領域の桟２０と両側のスカート１
９は、合わせて幅３００μm とする。転写時は、マスク
上で１mm角のパターン小領域１８は縮小されてウエハ上
では２５０μm 角となる。非パターン領域は、図９を参
照しつつ上述したように、ビームの偏向で取り除かれ、
隣同士のパターン小領域の縮小像がウエハ上では隙間な
く接続される。

【００３７】転写露光時の電子線の加速電圧を１００KV
とすると、後方散乱電子の拡がり半径は約６５μm と推
定される。したがって、ウエハ上における隣のパターン
小領域の端の６５μm 幅の領域からの後方散乱電子が、
自らのパターン小領域の端のドーズ分布に影響を及ぼ
す。６５μm をマスク上に換算すると、６５×４＝２６
０μm となる。したがって、マスク上では２６０μm 幅
のパターン領域の影響を考慮すればよいこととなる。

【００３８】しかしマスク上で非パターン領域１７の幅
は３００μm しかなく、その内、片側のパターン領域用
の補正に使える幅は半分の１５０μm しかない。そこ
で、非パターン領域１７の半分の１５０μm 幅の領域、
例えば領域４では、左上のパターン領域１８とウエハ上
で隣り合う符号３のパターン領域のパターン密度に対応
した開口を設ける。同様に、図１の符号２の領域には、
符号１のパターン領域のパターン密度に対応した開口を
設ける。実際には隣り合うパターン領域１、３で急激に
パターン面積率が変わることは少なく、また、２６０μ
m 幅のうち１５０μm 幅の部分については正しく補正さ
れるので、実用上は問題はない。

【００３９】次に近接効果補正用マスクの開口又は高反
射パターンの面積の決定方法について説明する。このマ
スクの全領域、及び、マスクの周辺６５μm ×４の幅の
領域を、６５μm ×４＝２６０μm より十分小さい幅１
０μm 角の小区画に分割し、各区画で非パターン部分の
総面積を算出する。当然周辺領域２１や非パターン領域
１７では、非パターン部分の面積は１００μm²となる。
そして最小線幅パターンを含み、上記総面積が最小とな
る場所での上記面積を抽出する。そして各小区画での総
面積から前記非パターン部分の総面積の最小値を引き算
する。その結果の差の面積に相当する面積を持つ開口
を、補正露光用マスクの各小区画に設ける。

【００４０】ただし、マスク上の非パターン領域につい
ては、上述のように、例えば符号４の領域には符号３の
パターン領域に対応する小区画の開口を設ける。同様に
符号２の領域にはパターン領域１に対応する開口を設け
る。さらに、非パターン領域１７の交叉部については、
領域１０にはパターン領域９の、領域６にはパターン領
域５の、領域１２にはパターン領域１１の小区画の開口
を補正露光用マスクに設ける。

【００４１】図２は、非パターン領域の交叉部及びその
周辺を示す。符号５、７、９、１１の領域に示す二重円
の内部は、その領域での実パターン（模式的な例）の拡
大図である。領域５には、透過部が５００nm、散乱部が
２，０００nmのLine and Spaceパターンがあり、filing
factor は０．２である。領域７は、４００nmのLine a
nd Spaceパターンがあり、filing factor は０．５であ
る。領域９は、４００nm角の透過穴が２，０００nmピッ
チでＸ、Ｙ方向に配置されており、filing factor は
０．０４である。領域１１は、透過部が１６００nm、散
乱部が４００nmのLine and Spaceパターンがあり、fili
ng factor は０．８である。符号４、２、１２、１０、
８、６の領域に示す一重円の内部は、補正露光用マスク
の各領域での拡大図である。領域４には、０．５−０．
２＝０．３の開口比を持つ孔が、１０μm 角の区画に１
個設けられている。領域８も同様である。領域２には、
０．８−０．２＝０．６の開口比を持つ孔が１０μm 角
の区画に１個設けられている。領域６、１４も同様であ
る。領域１６には、０．９６−０．２＝０．７６の開口
比を持つ孔が１０μm 角の区画に１個設けられている。
領域１０も同様である。領域１２には開口は設けられて
いない。

【００４２】次に、パターン転写用マスクの現像レベル
について説明する。本過剰補正マスクを用いる近接効果
補正方法では、補正マスクによって与えられるドーズ分
布が例えば図３のようになる。図３（Ａ）はパターンの
例の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のパターンのパター
ン描画を行った後、本発明の方法で補正露光を行った後
のドーズ分布図を示すグラフであり、（Ｃ）はパターン
転写用マスク上に形成されるパターンの平面図である。

【００４３】図中の図３（Ａ）の符号６１はラインパタ
ーンを示し、符号６２はラインパターンの集まりを示
す。図３（Ｂ）の符号６３は、電子線転写時に受ける後
方散乱電子を横方向に４倍拡大した強度分布を示し、符
号６４は補正露光強度分布を示す。符号６８は現像のス
レッショールドを示す。図３（Ｃ）の符号６５はマスク
上のline and spece patternの集まりを示し、符号６６
は孤立に近いパターンを示し、符号６７は密集領域の中
央部のパターンを示す。

【００４４】この例は最小線幅を持つline and spece p
atternがある領域に密集していて、その周辺はパターン
がない場合である。ここで問題になるのは、現像レベル
をどの高さに合わせればよいかである。ドーズ６４は本
発明のマスクとボケたビームで補正露光した場合の補正
ドーズ値である。スレッショールドレベル６８は、高密
度パターンの最小線幅のパターン６７がプロセスマージ
ン０．０１μm の４倍小さい値、すなわち０．３６μm
になるように現像時間を決める。ところで、パターンか
ら十分離れた位置での強度はあらかじめテストパターン
で補正量を何点か変化させて作った近接効果補正済みマ
スクを用いて転写を行い、最も孤立した最小線幅パター
ンが最も近い値に形成される補正量から決める。

【００４５】マスクのパターン領域１８等にパターン描
画を行う前あるいは後に、上記補正露光用マスクを非パ
ターン描画マスクと位置合わせを行い、このマスク上で
は電子線転写時の後方散乱電子の拡がり半径に相当する
ボケを持つようなエネルギービームで補正露光を行う。
後方散乱電子の拡りを２〜３の半径のガウス分布で近似
したい場合には、上記２〜３の半径のボケを持つビーム
で２〜３回補正露光すればよい。本実施例では、最もパ
ターン精度がバラツキ易い最小線幅を含み、最高密度パ
ターン部の中央付近でのパターン線幅が最も精度よく転
写される条件で現像を行っている。したがって、近接効
果がウエハで最も適切に補正されるはずである。

【００４６】次に、反射マスクを用いた近接効果補正露
光の具体例について説明する。図４は、本発明の１実施
例に係る近接効果補正方法に用いる光学系の構成を表す
図である。図中、符号８１は近接効果補正用のマスクを
示し、符号８２はコンデンサレンズを示し、符号８３
は、被補正感応基板であるパターン転写用マスクを示
し、符号８４は補正光の光源を示し、符号８５は位置調
整のための光軸と直角方向移動機構を示す。

【００４７】光源８４は、この例では紫外光補正光及び
レジストレーション用の赤外光の光源である。レンズ８
２は、光源８４とマスク８１との間に配置されており、
光源像から発散する光を平行にしてマスク８１に当て
る。

【００４８】マスク８１は、ガラス基板の表面にＣｒ膜
の補正パターンを形成したものである。マスク８１は、
光源８４からレンズ８２を介して照射される補正光の光
軸に対して４５°傾けて配置されている。マスク８１に
当って反射された光は被補正感応基板８３に照射され
る。

【００４９】この光学系の補正露光時のボケは大きく、
ビーム分解能が電子線転写時の後方散乱電子の拡がり寸
法（この場合は６０μm 半径）程度になるよう設計され
ている。ただしマスク合わせを行う場合はビーム分解能
がよい方が合わせ精度が出る。そこで、レジストに感じ
ない赤色光を用いてレジストレーションを行う場合は光
学系のビーム分解能が０．３μm 程度になるように光学
系を構成する。レジストレーション後にそして光を紫外
線に変え、光源寸法、光源からコンデンサレンズ間距離
及びコンデンサレンズからウエハ間距離を選ぶことによ
って、ウエハ上でのボケの大きさを６０μm 半径となる
ようにする。

【００５０】図５は、本発明の１実施例に係る近接効果
補正に用いる補正用マスクの構成を模式的に示す図であ
り、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。図中にお
いて、符号８６はマスク基板を示し、符号８７は分割さ
れた１つの区画を示し、符号８８は高反射の領域を示
し、符号８９はスリガラス状態面（低反射率領域）を示
す。

【００５１】この例のマスクにおいては、９インチ角の
マスク基板８６内の８インチ角の部分にパターンが形成
されている。このマスクを４５°に傾けて使えば、２０
０mm角のマスク面で２００mm×１４１mmの領域を１度に
補正露光できる。図において点線で囲まれた区域８７
は、ウエハ上における区域３μ角を、横方向は４倍、縦
方向は４×２^1/2 倍に拡大した区画を示す。この区画８
７内に１個ずつ長方形の高反射面領域８８が形成されて
いる。なお、高反射面領域８８のない区域もある。高反
射面はＣｒ膜が残っている部分であり、その他の部分は
フッ酸に晒すことによってスリガラス状にして反射率が
落ちるようにした面８９である。

【００５２】次に上記説明した電子線転写露光を利用し
たデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、微小
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製
造のフローを示す。

【００５３】ステップ１（回路設計）では、デバイスの
回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計
した回路パターンを形成したマスクを製作する。この
時、パターン転写用マスクについては上述の近接効果補
正を行っておく。一方、ステップ３（ウエハ製造）で
は、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【００５４】ステップ４（酸化）では、ウエハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウエ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７（イオ
ン打ち込み）では、ウエハにるオンを打ち込む。ステッ
プ８（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布す
る。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で
作ったマスクを用いて電子ビーム転写装置によって、マ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１０（光露光）では、同じくステップ２で作った光露光
用マスクを用いて、光ステッパーによってマスクの回路
パターンをウエハに焼付露光する。なお、この例は、電
子ビームと光のいわゆるミックスアンドマッチ式の露光
であるが、全レヤーの露光を電子ビームで行ってもよ
い。

【００５５】ステップ１１（現像）では、露光したウエ
ハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジ
スト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３
（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となっ
たレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３を
繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００５６】ステップ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程によって作製されたウエハを用いて半導体
チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ１５（検査）では、ステ
ップ１４で作製された半導体デバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て
半導体デバイスが完成しこれが出荷（ステップ１６）さ
れる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ウエハ毎に補正を行う必要がなく、ＶＬＳＩ
に適用する場合にも計算時間があまりかからず、マスク
パターン寸法がきちんと決められる近接効果補正方法を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る近接効果補正方法にお
いて用いる補正露光用マスクの概要を説明するための平
面図である。

【図２】マスクの非パターン領域の交叉部及びその周辺
を示す平面図である。

【図３】（Ａ）はパターンの例の平面図であり、（Ｂ）
は（Ａ）のパターンのパターン描画を行った後、本発明
の方法で補正露光を行った後のドーズ分布を示すグラフ
であり、（Ｃ）はパターン転写用マスク上に形成される
パターンの平面図である。

【図４】本発明の１実施例に係る近接効果補正方法に用
いる光学系の構成を表す図である。

【図５】本発明の１実施例に係る近接効果補正に用いる
補正用マスクの構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図６】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。

【図７】分割転写方式の電子線投影露光装置の全体構成
及び結像関係を模式的に示す図である。

【図８】電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に
示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は
一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレイン領
域の平面図である。

【図９】マスクからウエハへのパターン転写の様子を模
式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１、３、１３、１５ パターン領域の端部 ２、４、１４、１６ 非パターン領域の半分 ５、７、９、１１ パターン領域の隅部 ６、８、１０、１２ 非パターン領域の交叉部の１／４
の部分 １７ 非パターン領域 １８ パターン領域

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それ自身が電子線露光工程を経て作成さ
   れたパターン転写用マスクを用いて感応基板上に電子線
   転写露光を行う際に、 該マスク上に正規のマスクパターンを形成するための補
   正露光に加え、感応基板上に電子線転写露光を行う際に
   発現する近接効果の分も含めて過剰に該マスクを補正露
   光することにより近接効果補正織り込み済のパターン転
   写用マスクを作成し、 該マスクを用いて感応基板上に電子線転写露光を行うこ
   とにより、転写露光後には感応基板一枚毎の近接効果補
   正を行うことなく適正なパターン寸法の製品を得るよう
   にした近接効果補正方法であって；該パターン転写用マ
   スクは、桟（ストラット）又はスカート等の非パターン
   領域に囲まれた複数のパターン小領域（サブフィール
   ド）に分割されており、 近接効果補正用マスクを以下ａ）〜ｆ）のようにして作
   成し、 ａ）各パターン小領域、非パターン領域、これらの周辺
   領域を、転写露光時の後方散乱電子の拡がり半径の（１
   ／縮小率）倍より十分小さい小区画に分割し、 ｂ）各区画での非パターン部分の面積を算出し、 ｃ）最小線幅パターンを含む全ての区画における該面積
   の最小値を抽出し、 ｄ）各区画における非パターン部分の面積から上記最小
   値を差し引いた値に対応する面積を有する開口を、補正
   用マスクの各対応する区域に設け、 ｅ）非パターン領域に対応する補正用マスクの領域につ
   いては、この領域を２分割し、 ｆ）ある非パターン領域を隔てた互いに対岸に位置する
   パターン小領域の区画に相当する開口を、上記２分割し
   た補正用マスクのそれぞれの領域に設け、 この近接効果補正用マスクを用いて、パターン転写用マ
   スクの各区画に、近接効果補正用マスクの対応する各区
   画の開口面積に応じたエネルギービーム量の補正露光を
   行うことを特徴とする近接効果補正方法。
2. 【請求項２】 上記補正露光の際に、上記パターン転写
   用マスクを用いる転写露光時の後方散乱電子分布に近似
   するビームボケを有するエネルギービームを用いること
   を特徴とする請求項１記載の近接効果補正方法。
3. 【請求項３】 上記後方散乱電子分布を２重又は３重ガ
   ウス型で近似するため、２個又は３個のガウス分布のボ
   ケを持つエネルギービームで２回又は３回補正露光を行
   うことを特徴とする請求項２記載の近接効果補正方法。
4. 【請求項４】 上記非パターン領域がＸ方向とＹ方向に
   交叉する領域では、交叉領域を田の字形に４分割し、該
   交叉領域を隔てて互いに対角線の関係にあるパターン領
   域の区画に対応する開口を各分割領域に与えることを特
   徴とする請求項１記載の近接効果補正方法。
5. 【請求項５】 上記近接効果補正用マスクを現像する際
   に、高密度部分の中央部での線幅がプロセスバイアス分
   だけ細く仕上がる条件で現像する（ただしプロセスバイ
   アスはマスクに換算した値とする）ことを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか１項記載の近接効果補正方法。
6. 【請求項６】 電子線露光工程を経てパターン転写用マ
   スクを作成する際に該マスクに近接効果補正用マスクを
   介して補正露光を施し、その結果、該パターン転写用マ
   スクのパターンサイズを局部的にリサイズする近接効果
   補正方法であって；上記補正用マスクとして、エネルギ
   ービームをほとんど反射しない面上に、エネルギービー
   ムを高反射率で反射する小面積の反射面が多数形成され
   ているマスクを準備し、 上記補正マスクを補正露光光学系に配置し、 被補正マスク（転写用マスク）上での上記の小面積の反
   射面のエッジのボケが、転写時の電子線の後方散乱電子
   の拡り寸法と同程度の寸法となるような光源を用いて補
   正露光を行うことを特徴とする近接効果補正方法。
7. 【請求項７】 電子ビーム転写露光によりデバイスを製
   造する方法であって；請求項１〜６のいずれか１項記載
   の近接効果補正により電子ビーム転写露光時の近接効果
   補正を行うことを特徴とするデバイス製造方法。