JP2002075829A

JP2002075829A - 荷電粒子線転写露光方法及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002075829A
Application number: JP2000258588A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-15
Also published as: US20020036272A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】露光の際、荷電粒子照射によるレチクルの温
度上昇を抑制できる荷電粒子線転写露光方法等を提供す
る。【解決手段】レチクル１０上においてはメジャースト
ライプ４９上にある図の一番上のマイナーストライプ４
４を、右端のサブフィールド４２−１Ｒから左端のサブ
フィールド４２−１Ｌへ走査した後、その下のサブフィ
ールド４２−２Ｌに進んで左から右に走査し、右端のサ
ブフィールド４２−２Ｒに進む。その後、再び最初のサ
ブフィールド４２−１Ｒに戻り、この２列のマイナース
トライプ上をさらに３周走査する。こうして計４回なぞ
るように露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体集積
回路等のリソグラフィーに用いられる荷電粒子線転写露
光方法に関する。また、そのような荷電粒子線転写露光
方法を用いてリソグラフィー工程を行うデバイス製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の集積度はますま
す増大し、その回路パターンは一層微細化している。当
然、微細なパターンのレイヤー間での位置の重ね合わせ
に関しても高精度が要求されている。従来、半導体ウェ
ハのパターン転写には光ステッパーが主に用いられてき
た。この転写のための原版となるレチクルは電子線で描
画作成するのが通常である。

【０００３】より高集積・超微細のパターンを露光する
ため、各ウェハの露光にも電子線露光を用いるとの提案
が従来よりなされている。しかしながら、電子線露光は
スループットが低いのが欠点であり、この欠点を解消す
べく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプ
ロジェクション、キャラクタープロジェクションあるい
はブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用
化されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性
のある回路小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、
同様の小パターンが複数種類形成されたマスクを用い
て、１個の小パターンを一単位として繰り返し転写露光
を行う。しかし、この方式でも、繰り返し性のないパタ
ーン部分については可変成形方式の描画を行う。

【０００４】一方、図形部分一括露光方式よりも飛躍的
に高いスループットをねらう電子線転写露光方式とし
て、一個の半導体チップ全体の回路パターンを備えたレ
チクルを準備し、そのレチクルのある範囲に電子線を照
射し、その照射範囲のパターンの像を投影レンズにより
縮小転写する電子線縮小転写装置が提案されている。

【０００５】この種の装置では、マスクの全範囲に一括
して電子線を照射して一度にパターンを転写しようとす
ると、精度良くパターンを転写することができない。ま
た、原版となるマスクの製作が困難である。そこで、最
近精力的に検討されている方式は、１ダイ（ウェハ上の
チップ）又は複数ダイを一度に露光するのではなく、光
学系としては大きな光学フィールドを持つが、パターン
は小さな領域（サブフィールド）に分割して転写露光す
るという方式である（ここでは分割転写方式と呼ぶこと
とする）。この際この小領域毎に、被露光面上に結像さ
れる前記小領域の像の焦点やフィールドの歪み等の収差
等を補正しながら露光する。これにより、ダイ全体の一
括転写に比べて、光学的に広い領域にわたって解像度並
びに精度の良い露光を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レチクル上を荷電粒子
線で照射すると、荷電粒子線とレチクルの相互作用によ
り熱が発生する。そこで、レチクルに薄いメンブレンを
用いることにより、荷電粒子線の吸収が少なくなるよう
に工夫している。しかしながら、サブフィールドの温度
上昇はゼロとなることはなく、レチクルには歪が発生す
る。この歪の具体例については、詳しくは後述するが、
ウェハ上で５nm程度のズレに結びつくおそれがある。こ
のレチクルの歪により、ウェハ上でパターンの位置ずれ
が起きてしまい、レイヤー間のオーバーレイ精度、サブ
フィールドのつなぎ精度が低下し、結果的に作成した半
導体デバイスの性能が低下してしまう。

【０００７】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、露光の際、荷電粒子照射によるレチク
ルの温度上昇を抑制でき、レチクルの熱膨張によるウェ
ハ上のパターン位置ずれを抑制でき、露光のオーバーレ
イ精度、サブフィールドつなぎ精度を向上できる荷電粒
子線転写露光方法等を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子線転写露光方法は、感応基板上
の特定範囲に転写すべきパターンの少なくとも一部を、
複数の小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上
に形成し、前記レチクルを前記サブフィールド毎に荷
電粒子線ビームで照明し、前記レチクルを通過した荷
電粒子線を前記感応基板上の特定範囲に投影結像させて
転写する荷電粒子線転写露光方法であって；前記複数
のサブフィールドを格子状に前記レチクル上に配置し、
格子の１方向（Ｘ方向）に前記荷電粒子線ビームを順次
偏向させてＸ方向に延びる前記サブフィールドの列（マ
イナーストライプ）を照明し、前記Ｘ方向と交差する
方向（Ｙ方向）に並ぶ一つ又は複数のマイナーストライ
プを単位領域として、該単位領域内のサブフィールドを
荷電粒子線ビームで複数回なぞるように露光することを
特徴とする。

【０００９】つまり、複数回の露光で所要の露光ドーズ
を得るので一回の照明ビームの電流強度は低くできる。
そのためレチクルの温度上昇と熱膨張を抑制できる。そ
の結果、レチクルの熱膨張によるウェハ上のパターン位
置ずれを抑制でき、露光のオーバーレイ精度、サブフィ
ールドつなぎ精度を向上できる。

【００１０】本発明の荷電粒子線転写露光方法は、前
記レチクル上に格子状に配置した前記サブフィールドの
一群（メジャーストライプ）を単位領域として、ステー
ジ移動を複数回繰り返すとともに該メジャーストライプ
内のサブフィールドを荷電粒子線ビームで複数回なぞる
ように露光することを特徴とする。

【００１１】本発明のデバイス製造方法は、荷電粒子
線を用いるリソグラフィー工程において、請求項１又は
２記載の荷電粒子線転写露光方法を用いることを特徴と
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】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技術の概要を
説明する。図２は、分割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。

【００１３】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.像を結像
する。

【００１４】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。具体的には、開口
４は、照明ビームをレチクルサイズ換算で例えば０．５
〜５mm角の正方形に成形する。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。

【００１５】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、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２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。

【００１６】レチクル１０は、図２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３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。

【００１７】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。

【００１８】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のある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
４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２３上
に転写される。

【００１９】なお、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像C.O.が形成さ
れ、同クロスオーバー像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。

【００２０】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。

【００２１】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、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】次に、分割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３を用いて説明
する。図３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。

【００２５】図３（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３（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低散乱体
からなる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４
５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。

【００２７】図３（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（破線で囲まれた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つの一点鎖線で囲まれたメジ
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４９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。本文ではこ
の場合について説明しないが、本発明はこの場合にも適
用される。

【００２８】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。隣のメジャーストライプ４９に進む際はステージ
を間欠的に送る。露光の際、スカートやグリレージ等の
非パターン領域はウェハ上では消去され、各サブフィー
ルドのパターンの像がウェハ上で繋ぎ合わせされる。

【００３０】図４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つのメジャーストライプ４９の一部が
示されている。メジャーストライプ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４５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。

【００３１】この図では、レチクル上のメジャーストラ
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２参照）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。

【００３２】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２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。

【００３３】次に、レチクルからウェハへのパターン転
写時における走査露光方法について説明する。図１は、
レチクル上の露光走査軌跡とウェハ上の露光走査軌跡を
模式的に示す平面図である。図１（Ａ）は、本発明の１
つの実施の形態に係る荷電粒子線転写露光方法にもとづ
き、マイナーストライプを単位領域として、該単位領域
内のサブフィールドを荷電粒子線ビームで複数回なぞる
ように露光したときの走査軌跡である。図１（Ｂ）は、
従来の荷電粒子線転写露光方法で露光したときの走査軌
跡である。図中に矢印のついた太い線で示してあるのが
露光走査軌跡である。

【００３４】図１（Ａ）、（Ｂ）ともに図の左には、レ
チクル１０上のメジャーストライプ４９の一部が示され
ている。メジャーストライプ４９には図３、４に示すよ
うにマイナーストライプ４４と多数のサブフィールド４
２が形成されている。図の右には、レチクル１０と対向
するウェハ２３上の転写像のメジャーストライプ５９の
一部が示されている。メジャーストライプ５９には多数
のサブフィールド５２が形成されている。

【００３５】まず、従来の露光走査方法で露光した場合
について説明する。図１（Ｂ）において、レチクル１０
上においてはメジャーストライプ４９上にある図の一番
上のマイナーストライプ４４を、右端のサブフィールド
４２−１Ｒから左端のサブフィールド４２−１Ｌへ走査
した後、その下のサブフィールド４２−２Ｌに進んで左
から右に走査し、その後順次４２−２Ｒ、３Ｒ、３Ｌ、
４Ｌ、４Ｒと走査を進めている。一方、ウェハ２３上で
は、ストライプ５９上にある図の一番下のマイナースト
ライプ５４を、左端のサブフィールド５２−１Ｌから右
端のサブフィールド５２−１Ｒへ走査した後、その上の
サブフィールド５２−２Ｒに進んで右から左に走査し、
その後順次５２−２Ｌ、３Ｌ、３Ｒ、４Ｒ、４Ｌと走査
を進めている。この際、マイナーストライプ４４、５４
の長手方向（Ｘ方向）には主にビームを偏向して走査
し、マイナーストライプ４４、５４の幅方向（Ｙ方向）
にはレチクルとウェハを機械的に移動させて走査する。

【００３６】この方法では電子線ビームのエネルギが大
きいため、一列のマイナーストライプの露光が終わった
ときに最後のサブフィールドの温度が上昇し、レチクル
上に歪が発生する。例えば、電子線の加速電圧を１００
kV、メンブレンの厚みを２μm、照射電流を２５μAと
し、レチクル上のサブフィールドが１mm角で、レジスト
感度が５μC/cm²という条件下で偏向方向（Ｘ方向）の
サブフィールドの一列（マイナーストライプ）を露光す
ると、最後のサブフィールドの温度は２℃程上昇し、レ
チクルには２０nm程の歪が発生する。このレチクルの歪
により、ウェハ上では５nm程のパターンの位置ずれが起
きてしまう。そして、この位置ずれにより、レイヤー間
のオーバーレイ精度、サブフィールドのつなぎ精度が低
下し、結果的に作成した半導体デバイスの性能が低下し
てしまう。

【００３７】次に、本発明の１つの実施の形態に係る走
査露光方法で露光した場合について説明する。図１
（Ａ）において、レチクル１０上においてはメジャース
トライプ４９上にある図の一番上のマイナーストライプ
４４を、右端のサブフィールド４２−１Ｒから左端のサ
ブフィールド４２−１Ｌへ走査した後、その下のサブフ
ィールド４２−２Ｌに進んで左から右に走査し、右端の
サブフィールド４２−２Ｒに進む。その後、再び最初の
サブフィールド４２−１Ｒに戻り、上記と同じように図
の上方にある２列のマイナーストライプ上を順次４２−
１Ｌ、２Ｌ、２Ｒと走査を進めていく。この後、再度サブ
フィールド４２−１Ｒに戻り、この２列のマイナースト
ライプ上をさらに２周走査する。こうして計４回なぞる
ように露光した後、４２−２Ｒの下のサブフィールド４
２−３Ｒに走査を進め、その左のサブフィールド４２−
３Ｌに走査を進めていく。この後は上記と同じように３
列目と４列目のマイナーストライプ上を４回なぞるよう
に露光し、５列目のマイナーストライプ（図示せず）に
走査を進めていく。

【００３８】一方、ウェハ２３はレチクル１０の移動に
応じて、ストライプ５９上にある図の一番下のマイナー
ストライプ５４を、左端のサブフィールド５２−１Ｌか
ら右端のサブフィールド５２−１Ｒへ走査した後、その
上のサブフィールド５２−２Ｒに進んで右から左に走査
し、左端のサブフィールド５２−２Ｌに進む。その後、
再び最初のサブフィールド５２−１Ｌに戻り、上記と同
じように図の下方の２列のマイナーストライプ上を順次
５２−１Ｒ、２Ｒ、２Ｌと走査を進めていく。この後、再
度サブフィールド５２−１Ｌに戻り、この２列のマイナ
ーストライプ上をさらに２周走査する。こうして計４回
なぞるように露光した後、５２−２Ｌの上のサブフィー
ルド５２−３Ｌに走査を進め、その右のサブフィールド
５２−３Ｒに走査を進めていく。この後は上記と同じよ
うに３列目と４列目のマイナーストライプ上を４回なぞ
るように露光し、５列目のマイナーストライプ（図示せ
ず）に走査を進めていく。

【００３９】この際、Ｙ方向の走査は次のように行う。
すなわち、レチクルとウェハの機械的送りは、一定の速
度で継続しながら、Ｙ方向にビームを偏向させて複数回
なぞる軌跡を実現する。なお、光学系の偏向フィールド
は、Ｙ方向にもマイナーストライプの長さ程度の高精度
なフィールドを有している。

【００４０】この方法でも、走査の際には、レチクル上
のサブフィールドの温度が上昇し、レチクル上に歪が発
生する。しかし、電子ビームのエネルギが従来の方法と
比べて４分の１と小さいため、サブフィールドの温度上
昇が少なく、レチクル上の歪も小さい。そこで、照射電
流を除いて従来の走査露光方法と同じ条件下（電子線の
加速電圧を１００kV、メンブレンの厚みを２μm、照射
電流を２５μA÷４＝６．２５μmとし、レチクル上のサ
ブフィールドが１mm角で、レジスト感度が５μC/cm²）
で偏向方向のサブフィールドを露光すると、最後のサブ
フィールドの温度上昇は、従来の４分の１の０.５℃程
度に抑えられ、歪も同じく４分の１の５nm程度に抑える
ことができる。したがって、ウェハ上でのパターンの位
置ずれも従来の４分の１の約１nmに抑えることができ
る。この程度のずれであれば、レイヤー間のオーバーレ
イ精度、サブフィールドのつなぎ精度ともに問題はな
い。

【００４１】しかし、この方法では従来の方法と比べ
て、サブフィールド偏向移動のための静定回数が増える
ため、ウェハ露光時間が増大するという問題がある。上
述の２列のマイナーストライプを４回なぞるように露光
する方式においては、静定時間は従来の方法に比べて４
倍となり、スループットの低下を招く。しかしながら、
この静定時間がウェハ露光時間全体に占める割合はさほ
ど大きいものではないため、露光時間は全体で約１割程
度の増大にとどまる。この程度であれば、十分に実用に
耐えられる範囲であり、特に精度が重視される微細パタ
ーン露光を行うのに適した方法である。

【００４２】次に、本発明の他の実施の形態に係る走査
露光方法について説明する。第１の実施の形態では、２
列のマイナーストライプを単位領域として、該単位領域
内のサブフィールドを荷電粒子線ビームで複数回なぞる
ように露光した。そこで、この例では、一度に露光する
範囲をさらに広げて、メジャーストライプ（図３参照）
全面のサブフィールドを電子ビームで複数回なぞるよう
に露光する。

【００４３】例えば、メジャーストライプ全面のサブフ
ィールドを４回なぞるように露光した場合には、サブフ
ィールドの温度上昇や、それに伴うウェハ上のパターン
の位置ずれの大きさは、従来の４分の１以下になり、レ
イヤー間のオーバーレイ精度、サブフィールドのつなぎ
精度ともに問題はない。その際、レチクルとウェハのＹ
方向機械送りを合計４回（２往復）行う。ところがこの
方法では、サブフィールド偏向移動のための静定回数が
増えるだけではなく、Ｙ方向のステージ移動のオーバー
ヘッド回数も増えるため、ウェハ露光時間は第１の実施
の形態の場合よりもさらに増大する。総合のオーバーヘ
ッド時間は従来の方法に比べて４倍となり、スループッ
トの低下を招く。しかしながら、これらの増大した時間
がウェハ露光時間全体に占める割合はさほど大きいもの
ではないため、露光時間は全体で約２割程度の増大にと
どまる。

【００４４】次に上述の荷電粒子線転写露光方法を利用
したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５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。

【００４５】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。

【００４６】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。その際、
上述の露光方法を用いる。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ェ
ハに焼付露光する。この前又は後に、電子ビームの後方
散乱電子を均一化する近接効果補正露光を行ってもよ
い。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の
ような変更を加えることも可能である。（１）図１（Ａ）に示した実施の形態においては、単位
領域（２列のマイナーストライプ）上を４回なぞる例に
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、２回又は３回等複数回なぞることもできる。（２）上述の実施の形態においては、マイナーストライ
プ上のサブフィールドを間欠的に移動する方法について
説明したが、マイナーストライプ内の走査軌跡上にグリ
レージ、スカートが無く、マイナーストライプ内をビー
ムが連続的に走査される場合にも適用できる。

【００５０】

【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、露光の際、荷電粒子照射によるレチクルの温
度上昇を抑制でき、レチクルの熱膨張によるウェハ上の
パターンの位置ずれを抑制でき、露光のオーバーレイ精
度、サブフィールドつなぎ精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レチクル上の走査軌跡とウェハ上の走査軌跡を
模式的に示す平面図である。図１（Ａ）は、本発明の１
つの実施の形態に係る荷電粒子線転写露光方法にもとづ
く走査軌跡である。図１（Ｂ）は、従来の荷電粒子線転
写露光方法で露光したときの走査軌跡である。

【図２】分割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３】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４】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５】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５４マイナー
ストライプ５９メジャーストライプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板上の特定範囲に転写すべきパタ
ーンの少なくとも一部を、複数の小領域（サブフィール
ド）に分割してレチクル上に形成し、前記レチクルを前記サブフィールド毎に荷電粒子線ビー
ムで照明し、前記レチクルを通過した荷電粒子線を前記感応基板上の
特定範囲に投影結像させて転写する荷電粒子線転写露光
方法であって；前記複数のサブフィールドを格子状に前
記レチクル上に配置し、格子の１方向（Ｘ方向）に前記
荷電粒子線ビームを順次偏向させてＸ方向に延びる前記
サブフィールドの列（マイナーストライプ）を照明し、前記Ｘ方向と交差する方向（Ｙ方向）に並ぶ一つ又は複
数のマイナーストライプを単位領域として、該単位領域
内のサブフィールドを荷電粒子線ビームで複数回なぞる
ように露光することを特徴とする荷電粒子線転写露光方
法。
【請求項２】感応基板上の特定範囲に転写すべきパタ
ーンの少なくとも一部を、複数の小領域（サブフィール
ド）に分割してレチクル上に形成し、前記レチクルを前記サブフィールド毎に荷電粒子線ビー
ムで照明し、前記レチクルを通過した荷電粒子線を前記感応基板上の
特定範囲に投影結像させて転写する荷電粒子線転写露光
方法であって；前記複数のサブフィールドを格子状に前
記レチクル上に配置し、格子状に配置した前記サブフィールドの一群（メジャー
ストライプ）を単位領域として、ステージ移動を複数回
繰り返すとともに該メジャーストライプ内のサブフィー
ルドを荷電粒子線ビームで複数回なぞるように露光する
ことを特徴とする荷電粒子線転写露光方法。
【請求項３】荷電粒子線を用いるリソグラフィー工程
において、請求項１又は２記載の荷電粒子線転写露光方
法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。