JP2002075828A

JP2002075828A - 近接効果補正方法、電子線投影露光装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP2002075828A
Application number: JP2000258587A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Shimizu; 澄人清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】補正露光用レチクルの製作や補正露光作業を
楽に行える近接効果補正方法等を提供する。【解決手段】二次露光用レチクルのパターンには、い
わゆる一次露光に使う実パターンに対して、その一次パ
ターンの完全な反転パターンを用いる方法がある。この
場合には、レチクル作製時に実パターン用に作製したパ
ターンCADデータをそのまま使い、レチクルパターン加
工時のレジストをネガ、ポジ反転すれば簡単に反転パタ
ーンを作製でき、工程数を省け効率的なレチクル作製が
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路パ
ターン等を形成するための電子線露光における近接効果
補正方法に関する。特には、補正露光用レチクルを介し
て感応基板上に補正露光を加える方式の近接効果補正方
法であって、補正露光用レチクルの製作や補正露光作業
を楽に行えるように改良を加えた近接効果補正方法に関
する。また、そのような近接効果補正方法を行うのに適
した電子線投影露光装置に関する。さらに、そのような
近接効果補正方法を用いるデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、0.1μmルール以下の微細パターン
形成技術の開発が活発に行われている。その中で、メモ
リー量産にも対応可能なスループットを有する電子線縮
小投影露光法が注目されている（H.C.Pfeiffer他、J.Va
c.Sci.Technol.B17,2840(1999)参照、あるいはJ.A.Lidd
le他、Jpn.J.Appl.Phus.34(1995).6672参照）。最近で
は、この方法を用いた0.1μmルール以下のデバイス作製
に対応する量産対応機の開発もスタートしている。これ
らの技術の一つの特徴は、100kV前後という非常に高加
速の電子線を転写光源に用いることにある。高加速化の
理由の１つは空間電荷効果を低減し、0.1μm以下という
非常に微細なレジストパターンの形成に有利だからであ
る。一般に、感応基板に照射された電子線はレジスト高
分子中で散乱し、その軌道は少しずつ広がっていく。こ
れをいわゆる前方散乱と呼ぶが、電子線を高加速照射す
るほどこの前方散乱径は小さくなり、微細化に有利にな
る。

【０００３】しかし、電子線を高加速照射すると他の問
題も浮上することになる。というのは、レジスト中を散
乱しながら基板（ウェハ）表面に到達した電子は、ほと
んどがそのまま基板中に入り込み、そのエネルギーが０
になるまで散乱を繰り返す。この散乱半径は電子線が高
加速化するほど大きくなり、100kVでは約50μmに達する
と考えられる。基板に入り込んだ電子の内のある程度の
部分は、散乱を繰り返しながら再び基板表面に戻ってき
て、レジスト中に入り込み、レジスト感光反応に影響を
与える。この基板表面に戻ってきた電子がいわゆる後方
散乱電子であり、レジスト感光反応への影響によるドー
ズ量変動を引き起こす。これが、いわゆる近接効果と呼
ばれる現象である。高加速電子線を用いた電子線縮小投
影露光法では、この近接効果によるドーズ量変動に対す
る補正が非常に重要な課題となる。

【０００４】近接効果補正方法としては、次のような方
法がある。可変成形露光法などではそのショットサイズ
が数μm角とかなり小さいことから、ショットごとに露
光ドーズ量を最適化するという方法が実用化されてい
る。しかし、電子線投影露光法で露光面積が250μm角と
大きくなる場合はこの方法は使えない。大面積の電子線
投影露光にも用いることのできる近接効果補正方法とし
ては、マスクバイアス法あるいはゴースト補正法が有力
候補と考えられている。ゴースト補正法とは、所望のデ
バイスパターンを露光（仮に一次露光とする）後にその
反転パターンの補正露光を行う（仮に二次露光とする）
方法である。なお、この二次露光は、一般的に、電子の
後方散乱半径と同程度のボケを伴って行われる。マスク
バイアス法とは、マスク（レチクル）上のパターンを近
接効果を見込んで予め補正しておく方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大面積の電子線投影露
光を行う際には、上述のようにゴースト法が一つの有力
な近接効果補正手段と考えられるが、補正露光用レチク
ルとして従来のいわゆる散乱ステンシル型レチクルを用
いることには問題がある。散乱ステンシル型レチクルと
は、電子散乱体となるメンブレン（例えば厚さ２μm程
度のSi膜）に所望のパターンに応じた開口パターンを空
けたものである。しかし、散乱ステンシル型レチクルの
場合は、ゴースト補正時の二次露光で使う、デバイスパ
ターンに対する反転パターンは基本的に形成することが
できない。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、補正露光用レチクルを介して感応基板
上に補正露光を加える方式の近接効果補正方法であっ
て、補正露光用レチクルの製作や補正露光作業を楽に行
える近接効果補正方法等を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記の課題を解決するため、本発明の近接効果補正方法
は、高加速電子線露光時にパターン密度に依存し、後
方散乱電子に起因して生ずる露光ドーズ量オフセット、
いわゆる近接効果を補正する方法であって；近接効果
によるドーズ量オフセットを補正するための露光を感応
基板に加える際に、メンブレンレチクルからなる補正露
光用レチクルを介して電子線を感応基板に照射すること
を特徴とする。

【０００８】メンブレンレチクルは、高電子散乱体とそ
の散乱体を保持する極薄メンブレンから構成される。メ
ンブレンは、例えば100nm厚前後のごく薄いSi系材料か
らなる。電子散乱体は２〜300nm厚前後のタンタル、タ
ングステン等の比較的重金属材料で構成され、メンブレ
ン上に選択的に成膜される。メンブレンレチクルの場
合、電子線は散乱体の無いメンブレン部分を透過して転
写像を形成するが、このメンブレンを透過する電子の多
くがメンブレン中でわずかながら散乱される。電子が散
乱された場合、メンブレンを通過した電子のエネルギー
は初期エネルギーに対して０．０２%程の分散を発生し
てしまう。

【０００９】エネルギー分散が生じると、電子飛程に散
乱角が生じ、電子ビームが所望の転写像寸法より広がっ
た分布になってしまい、解像性が悪くなる。この現象は
色分散あるいは色収差と呼ばれているものであり、極め
て微細なパターン形成時には避けるべき現象と考えられ
ている。ところが、ゴースト補正露光時の二次露光用レ
チクルでは、色分散が生じても何ら問題がない。したが
って、二次露光用であれば、メンブレンレチクルを何ら
問題なく用いることができる。

【００１０】二次露光時に用いるメンブレンレチクル
は、上記Liddleらの提唱によるものを用いることができ
る。メンブレンは通常、SiNxが使われることが多く、そ
の厚さは0.15μm以下とされており、ドーズ量を稼ぐた
めにできるだけ薄くするのが良いとされている。本発明
のゴースト露光時の二次露光用レチクルでもこの点は同
じであり、できれば0.1μm以下の厚さが望ましい。レチ
クルの熱膨張については、電子照射時を含めてメンブレ
ンに熱膨張による歪みがほとんど生じないことが必須条
件となることはいうまでもない。この点からもメンブレ
ンは薄いものが好ましい。なお、メンブレン材質は上記
SiNxに限定されず、SiC、SiCN等のSi系材料はもとよ
り、DLC(Diamond Like Carbon)のようなC系材料を用い
ることができる。

【００１１】本発明の近接効果補正方法においては、
上記補正露光用レチクルのパターンとして、上記パター
ン形成露光用レチクルのパターンの、完全反転パター
ン、あるいは、所定の寸法（ボケ量の半分）以下のパ
ターンを塗り潰し（べたパターン）あるいは削除したも
の、あるいは、簡易な図形に置き換えたものを用いる
ことができる。

【００１２】二次露光用レチクルのパターンとしては、
いわゆる一次露光に使う実パターン（図１参照、図につ
いての詳細は後述）に対して、その一次パターンの完全
な反転パターン（図２参照）を用いることができる。こ
の場合には、実パターン用に作製したパターンCADデー
タをそのまま使い、レチクルパターン加工時のレジスト
をネガ、ポジ反転すれば簡単に反転パターンを作製で
き、工程数を省け効率的にレチクルを作製できる。

【００１３】一次露光用パターンにはいわゆる孤立パタ
ーンも多く含まれている。この孤立パターンを反転させ
ると、孤立部分のみ電子散乱体が残ってしまういわゆる
ドーナッツパターンとなり、散乱ステンシル型レチクル
では一枚でこのようなパターンを実現させることはでき
ない。このような場合には、パターンが保持できるよう
に、いわゆるコンプリメンタリなパターンとし、２枚の
レチクルを使い、所望のパターンを焼き付けることにな
る。この方法では、露光に必要な時間は通常の約２倍と
なってしまい、量産性が低下してしまう。ところが、本
発明によるところのメンブレンレチクルを用いれば、ど
のようなパターン形状でも１枚で形成することができ、
量産性の低下はメンブレンの電子透過率のみに因ること
となる。本発明によるメンブレンレチクルを用いたゴー
スト補正法はこの点が最大の利点である。

【００１４】二次露光用レチクルのパターンの内、ある
値以下のパターン寸法を有する部分はレチクル上で完全
に解像している必要はなく、そのような部分はいわゆる
べたパターンとして塗り潰し処理をしても問題はない
（図３参照）。また、二次露光用パターンに一次露光パ
ターンの反転パターンを想定した後に、しかるべき処理
をして割り出した簡易図形に置き換える、いわゆる代表
図形法を用いる方法（図４参照）も有効である（代表図
形法に関しては、特開平０９−１８６０５８を参照）。

【００１５】本発明の電子線投影露光装置は、レチク
ルを電子線で照明し、レチクルを通過した電子線を感応
基板上に投影結像させる電子線投影露光装置であって；
上記レチクルがメンブレンレチクルからなる近接効果
補正露光用のレチクルであることを検出するレチクル種
別検出機構、又は、そのことをマニュアル入力する入力
機構と、近接効果補正に適した露光フォーカス及びド
ーズ量を設定する補正露光パラメータ設定部と、を具
備することを特徴とする。

【００１６】二次露光を一次露光と同じ装置で行う場合
には、装置に、一次露光用と二次露光用のレチクルの識
別機能があると便利である。これはもちろん人手による
マニュアル入力でも問題はない。さらに、二次露光像は
後方散乱半径と同程度にボケた像がゴースト露光法とし
ては適しており、実際の露光時に多少デフォーカスさせ
て露光すれば良い。このデフォーカス量は露光装置のNA
（あるいは散乱アパーチャサイズ）によっても変わるた
め一概には規定できないが、露光電子ビームのボケ量と
しては３０μｍ程度発生させるとよい。このデフォーカ
ス量あるいはボケ量の設定は、用いる二次露光用レチク
ル装置条件にも依存するため、露光装置はそれぞれの最
適なデフォーカス値を設定できるようなシーケンスを有
することが好ましい。

【００１７】本発明のデバイス製造方法は、電子線を用
いるリソグラフィー工程において、上記近接効果補正方
法を用いることを特徴とする。

【００１８】以下、図面を参照しつつ説明する。まず、
分割投影転写方式の電子線投影露光装置の概要を説明す
る。図６は、分割投影転写方式の電子線投影露光装置の
光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図
である。光学系の最上流に配置されている電子銃１は、
下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２
段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線
は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束され
ブランキング開口７にクロスオーバーC.O.を結像する。

【００１９】二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム
成形開口）４は、レチクル（マスク）１０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。この開口４の像
は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。

【００２０】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部
に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにす
る。ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８
が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを
図６の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の
視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を
行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されて
いる。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開
口４を結像させる。

【００２１】レチクル１０は、実際には（図７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。レチクル１０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。レチクル１０は
移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、
レチクル１０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レチ
クル上の各サブフィールドを照明することができる。レ
チクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検
出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位
置をリアルタイムで正確に把握することができる。

【００２２】レチクル１０の下方には投影レンズ１５及
び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１
０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レ
ンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所
定の位置に結像される。投影レンズ１５、１９及び偏向
器１６（像位置調整偏向器）の詳しい作用については、
図８を参照して後述する。ウェハ２３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、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２
３上に転写される。

【００２３】レチクル１０とウェハ２３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１８が設けられて
いる。同開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散
乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断す
る。

【００２４】ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３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。例えばレチクル１０上のマークパター
ンを通過したビームでウェハ２３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、
レチクル１０と２３の相対的位置関係を知ることができ
る。

【００２５】ウェハ２３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ェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査する
ことにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。

【００２６】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、制御部
３１によりコントロールされる。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。

【００２７】コントローラ３１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１６で補正
する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの
縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。
そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わ
されて、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に
転写される。

【００２８】次に、分割投影転写方式の電子線投影露光
に用いられるレチクルの詳細例について、図７を参照し
つつ説明する。図７は、電子線投影露光用のレチクルの
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
小メンブレン領域の平面図である。このようなレチクル
は、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを
行うことにより製作できる。

【００２９】図７（Ａ）には、レチクル１０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４１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ン領域
（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図７（Ｃ）に示す
ように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領
域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パ
ターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィール
ド４２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４３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、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。

【００３０】一つのサブフィールド４２は、現在検討さ
れているところでは、レチクル上で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
ブフィールドがウェ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。小メンブレン領域４１の
周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分４５
は、レチクル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。グリレージ４５の幅は、例え
ば０．１mm程度である。なお、スカート４３の幅は、例
えば０．０５mm程度である。

【００３１】図７（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ
方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグ
ループ（マイナーストライプ４４）をなし、そのような
マイナーストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）に多数
並んで１つのメジャーストライプ４９を形成している。
マイナーストライプ４４の長さ（メジャーストライプ４
９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、一つのマイナーストライプ４４内にお
ける隣り合うサブフィールド間に、スカートやグリレー
ジ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。

【００３２】メジャーストライプ４９は、Ｘ方向に並列
に複数存在する。隣り合うメジャーストライプ４９の間
にストラット４７として示されている幅の太い梁は、レ
チクル全体のたわみを小さく保つためのものである。ス
トラット４７はグリレージ４５と一体である。

【００３３】現在有力と考えられている方式によれば、
１つのメジャーストライプ４９内のＸ方向のサブフィー
ルド４２の列（マイナーストライプ４４）は電子線偏向
により順次露光される。一方、メジャーストライプ４９
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。

【００３４】図８は、レチクルからウェハへのパターン
転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にレ
チクル１０上の１つのストライプ４９が示されている。
ストライプ４９には上述のように多数のサブフィールド
４２（スカートについては図示省略）及びグリレージ４
５が形成されている。図の下部には、レチクル１０と対
向するウェハ２３が示されている。

【００３５】この図では、レチクル上のストライプ４９
の一番手前のマイナーストライプ４４の左隅のサブフィ
ールド４２−１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４２−１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６参照）の作用によりウェハ２３上の所定
の領域５２−１に縮小投影されている。パターンビーム
ＰＢは、レチクル１０とウェハ２３の間で、２段の投影
レンズの作用により、光軸と平行な方向から光軸と交差
する方向へ、そしてその逆に計２回偏向される。

【００３６】ウェハ２３上におけるサブフィールド像の
転写位置は、レチクル１０とウェハ２３との間の光路中
に設けられた偏向器（図６の符号１６）により、各パタ
ーン小領域４２に対応する被転写小領域５２が互いに接
するように調整される。すなわち、レチクル上のパター
ン小領域４２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投影レンズでウェハ２３上に収束させる
だけでは、レチクル１０のパターン小領域４２のみなら
ずグリレージ４５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、グリレージ４５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５２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。

【００３７】実施例１続いて、本発明の第１の実施例に係る近接効果補正方法
について説明する。第１の実施例では、130nmルールの
ロジック用デバイスの作製プロセステストを目的とし
て、ゲートレイヤーの露光実験を実施した。図１は、一
次露光用ゲートレイヤーパターンを模式的に示す図であ
る。図２は、図１のゲートレイヤーパターンの二次露光
用完全反転パターンを模式的に示す図である。

【００３８】図１では、電子透過部が白抜きで示されて
いる。図１中の中央には複数の線状のゲートパターン部
１０１が形成されている。ゲートパターン部１０１の周
囲には周辺回路パターン部１０３が形成されている。レ
チクルパターンはゲート線幅約0.4μmでL/S比=1/2であ
る。レチクルは、Si厚２μmの電子散乱体（メンブレ
ン）と、それを保持するストラット構造体を基本構造と
する。電子線が透過する部分は、上記電子散乱体となる
Siメンブレンに形成された開口パターン（図中央の白抜
き部）である。この開口パターンを透過した電子が縮小
投影されることにより同パターンがウェハ上に転写され
る。レチクル作製用の基板としては６インチのSOIウェ
ハを用いた。このウェハをエッチングしてメンブレン形
成を行った。なお、メンブレンでは位置歪抑制のために
メンブレン自体の応力制御をする必要があり、そのため
SOIウェハ上にボロンを熱拡散でドーズすることで制御
した。なお、このようなレチクルの作製方法例は特開平
１０−２６０５２３号に開示されている。

【００３９】露光装置は本発明者らの開発した上記分割
投影転写方式のプロトタイプ機を用いた。その主要な仕
様は、電子線加速電圧100kV、縮小倍率４倍、一括露光
エリア0.25mm角である。被露光基板には８インチSiウェ
ハを用いた。このウェハ上に0.3μm厚のレジストを塗布
し、プリベークを行い露光装置内に搬送した。なお、EB
レジストには住友化学（株）製の化学増幅型ネガ型レジ
ストNEBシリーズを用いた。そして、一次露光用レチク
ルを露光装置内に搬送した後、露光実験を実施した。こ
のとき100kVでの最適露光ドーズ量は約30μC/cm²であっ
た。

【００４０】近接効果補正はゴースト法で行うことに
し、二次露光用レチクルを予め準備した。二次露光用レ
チクルは、反転パターン形成が容易なメンブレンレチク
ルを用いた。メンブレンは、減圧CVD法で成膜したSiNx
の0.1μm厚のものを用いた。メンブレン上に形成する電
子散乱体は、スパッタ法で成膜したタングステン（Ｗ）
の０．２μm厚のものを用いた。二次露光用レチクルパ
ターンには、図２に示すような一次露光用パターンの完
全反転パターンを用いた。図中の白い部分がメンブレン
部であり、黒い部分が電子散乱体である。

【００４１】図２中の中央には複数の線状のゲートパタ
ーン部１０５が形成されている。ゲートパターン部１０
５の周囲には周辺回路パターン部１０７が形成されてい
る。この二次露光用レチクルパターンは一次露光用パタ
ーンのCADデータをそのまま使い、レチクル描画時にレ
ジストをネガポジ反転させることにより作製した。そう
して作製したレチクルを二次露光用レチクルとして用
い、ウェハ上の一次露光パターンに対して位置アライメ
ントを行った後、露光した。露光時のフォーカスは一次
露光と同様にジャストフォーカスをとるようにし、露光
ドーズ量は約８μC/cm²とした。この結果、近接効果が
良好に補正され、精度の高いパターンを形成できた。

【００４２】実施例２次に、本発明の他の実施例について説明する。この例で
は、実施例１と同一の一次露光用レチクルパターンをウ
ェハ上に露光した。また、同じく実施例１と同様に、近
接効果補正を目的にゴースト法で二次露光を行った。し
かし、二次露光用レチクルパターンは、実施例１の場合
とは異ならせた。すなわち、二次露光用レチクルパター
ンの作製にあたり、実施例１における完全反転パターン
（図２）とは異なり、二次露光時のビームボケを考慮し
てパターンを簡略化した。図３、４は、実施例２で用い
た二次露光用パターンを模式的に示す図である。

【００４３】この例において露光しようとしているパタ
ーンにおいては、図１に示すように、ゲートパターン部
１０１は周辺回路パターン部１０３に比べて非常に微細
なパターンである。また、ゴースト補正時には、その微
細パターン１０１の完全反転パターンを露光する必要は
必ずしもない。そこで、二次露光用反転パターンでは、
図３の中央に示すように、塗り潰しパターン部１０９を
設定した。すなわち、同パターン部１０９は、電子散乱
体が一面に広く成膜されており、同パターン部１０９に
入射する電子線は散乱されて、ウェハには到達しない。
つまり、細いゲートパターン部にはゴースト露光のドー
ズは与えられない。

【００４４】さらに図４に示す例では、図３において周
辺回路と見立てたジグザグの周辺回路パターン部１０７
は、図４に示すような直線パターン１１１として扱っ
た。このようにパターン図形を簡略化することにより、
近接効果補正をそこそこ高精度に行いながら、二次露光
用レチクルの作製を簡略化できる。

【００４５】上述のようにして作製したレチクルを二次
露光用レチクルとして用い、ウェハ上の一次露光パター
ンに対して位置アライメントを行った後、露光した。露
光時のフォーカスは若干デフォーカスさせ、ビームボケ
量が約３０μｍとなるようにした。なお、露光ドーズ量
は約８μC/cm²とした。この結果、近接効果が良好に補
正され、精度の高いパターンを形成できた。

【００４６】次に、レチクル種別検出機構とゴースト露
光時の露光条件について説明する。図５は、本発明の１
実施例に係る電子線投影露光装置のゴースト補正露光機
能を示すブロック図と、補正露光の際におけるレチクル
種別の検出とゴースト露光を行う工程のフローチャート
である。図５(A)中の上部には、レチクル１０が示され
ている。レチクル１０の右側面には、バーコード（簡易
マーク）１０ａが設けられている。レチクル１０は、レ
チクルステージ１１に載置されている。レチクルステー
ジ１１の右方には、レチクル１０のバーコード１０ａ等
を読みとるリーダー３２（レチクル種別検出機構）が付
設されている。リーダー３２の先には、露光装置のコン
トローラ３１が配置されている。コントローラ３１内に
は、補正露光パラメータ設定部３１ａがある。

【００４７】続いて、図５(B)を参照しつつ、補正露光
の際におけるレチクル種別の検出とゴースト露光を行う
工程について説明する。まず初めに、散乱ステンシル型
レチクルとメンブレンレチクルとの種別の違いを、それ
ぞれに指定されたバーコードや簡易マーク等から検出す
る（S11）。その検出結果に応じて、露光装置のコント
ローラ３１内の補正露光パラメータ設定部３１ａが、そ
れぞれのレチクルに適した装置パラメータを設定する
（S12）。その際、露光ドーズ量の変更は最低限必要で
ある。さらに、レチクルパターンの形状に変形が加えら
れている場合（二次露光パターンが一次露光パターンの
完全反転パターンではなく、代表図形法によりパターン
図形が変形されている場合）（S13）には、フォーカス
位置の調整も必要である（S14）。

【００４８】二次露光（ゴースト露光）時には、適度に
ボケた電子線の照射を行う場合が多い（S15）。これ
は、二次露光領域を後方散乱電子の分布の広がり径に等
しくするためであり、30μm前後のボケが必要である。
ボケを発生させるには、電子線の焦点位置をずらし、デ
フォーカス条件で露光することが最も容易な方法であ
る。なお、二次露光を一次露光の完全反転パターンに行
う場合には、露光をジャストフォーカスで行う（S16）
こともある。

【００４９】次に、上述した近接効果補正方法を利用し
たデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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。

【００５０】ステップ１（回路設計）では、半導体デバ
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、パターンについて局部的にリサイズを施す
ことにより近接効果や空間電荷効果によるビームボケの
補正を行ってもよい。一方、ステップ３（ウェハ製造）
では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

【００５１】ステップ４（酸化）では、ウェハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウェ
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、ウェハにイオンを打ち込む。ステッ
プ８（レジスト処理）では、ウェ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ェハに焼付露光する。ここで、
上記近接効果補正を行う。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ェ
ハに焼付露光する。

【００５２】ステップ１１（現像）では、露光したウェ
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、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００５３】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ェハを用いて半導体
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。

【００５４】以上図１〜図９を参照しつつ、本発明の近
接効果補正方法等について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、様々な変更を加えることがで
きる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の近接効果補正方法によれば、補正露光用レチクルの製
作や補正露光作業を楽に行え、工程数を省け効率的なレ
チクル作製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一次露光用ゲートレイヤーパターンを模式的に
示す図である。

【図２】図１のゲートレイヤーパターンの二次露光用完
全反転パターンを模式的に示す図である。

【図３】図２の二次露光用反転パターンに代表図形法を
応用した場合のパターンを模式的に示す図である。

【図４】二次露光用反転パターンの他の例を模式的に示
す図である。

【図５】本発明の１実施例に係る電子線投影露光装置の
ゴースト補正露光機能を示すブロック図と、補正露光の
際におけるレチクル種別の検出とゴースト露光を行う工
程のフローチャートである。

【図６】分割投影転写方式の電子線投影露光装置の光学
系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図であ
る。

【図７】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的
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ン領
域の平面図である。

【図８】レチクルからウェ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９】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。

【符号の説明】

１電子銃２，３コンデ
ンサレンズ４照明ビーム成形開口５ブランキ
ング偏向器７ブランキング開口８照明ビー
ム偏向器９コンデンサレンズ１０レチクル
（マスク）１１レチクルステージ１２レチクル
ステージ位置検出器１５第１投影レンズ１６像位置調
整偏向器１８コントラスト開口１９第２投影
レンズ２２反射電子検出器２３ウェハ２４ウェハステージ２５ウェハス
テージ位置検出器３１コントローラ３２リーダー４１小メンブレン領域４２サブフィ
ールド４３スカート４４マイナー
ストライプ４５グリレージ４７ストラッ
ト４９メジャーストライプ５０チップ５２サブフィールド５９ストライ
プ１０１ゲート部１０３周辺回
路パターン部１０５ゲート部（反転パターン）１０７周辺回
路（反転パターン）１０９ゲート部（代表図形法）１１１周辺回
路（代表図形法）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高加速電子線露光時にパターン密度に依
存し、後方散乱電子に起因して生ずる露光ドーズ量オフ
セット、いわゆる近接効果を補正する方法であって；近
接効果によるドーズ量オフセットを補正するための露光
を感応基板に加える際に、メンブレンレチクルからなる
補正露光用レチクルを介して電子線を感応基板に照射す
ることを特徴とする近接効果補正方法。
【請求項２】上記補正露光用レチクルのパターンとし
て、パターン形成露光用レチクルのパターンの、完全
反転パターン、あるいは、所定の寸法（ボケ量の半
分）以下のパターンを塗り潰し（べたパターン）あるい
は削除したもの、あるいは、簡易な図形に置き換えた
もの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。
【請求項３】レチクルを電子線で照明し、レチクルを
通過した電子線を感応基板上に投影結像させる電子線投
影露光装置であって；上記レチクルがメンブレンレチク
ルからなる近接効果補正露光用のレチクルであることを
検出するレチクル種別検出機構、又は、そのことをマニ
ュアル入力する入力機構と、近接効果補正に適した露光フォーカス及びドーズ量を設
定する補正露光パラメータ設定部と、を具備することを特徴とする電子線投影露光装置。
【請求項４】電子線を用いるリソグラフィー工程にお
いて、上記請求項１又は２記載の近接効果補正方法を用
いることを特徴とするデバイス製造方法。