JP2002222750A - 電子ビーム転写用マスク - Google Patents
電子ビーム転写用マスクInfo
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- Electron Beam Exposure (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 ウエハの反り、歪みを小さくし、パターンの
位置精度の劣化を防止する。 【解決手段】 電子ビーム転写用マスクの一括転写領域
13,14を、パターン密度の高い領域14(斜線領
域)と、パターン密度の低い領域13(白色領域)とを
チェッカーフラッグのように配列するようにして、ウエ
ハ全面上でパターン密度が平均化されるように配列す
る。
位置精度の劣化を防止する。 【解決手段】 電子ビーム転写用マスクの一括転写領域
13,14を、パターン密度の高い領域14(斜線領
域)と、パターン密度の低い領域13(白色領域)とを
チェッカーフラッグのように配列するようにして、ウエ
ハ全面上でパターン密度が平均化されるように配列す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム転写用
マスクに関するものであり、特に、一括転写領域をウエ
ハ全面上において配列する電子ビーム転写用マスク
((Electron-Beam、略してEB)露光用マスク)に関
する。
マスクに関するものであり、特に、一括転写領域をウエ
ハ全面上において配列する電子ビーム転写用マスク
((Electron-Beam、略してEB)露光用マスク)に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、集積回路装置の高密度化に伴っ
て、集積回路を形成する半導体素子や配線を形成するた
めの超微細加工が要求され、それを実現するための手法
の開発が課題となっている。
て、集積回路を形成する半導体素子や配線を形成するた
めの超微細加工が要求され、それを実現するための手法
の開発が課題となっている。
【0003】例えば、線幅0.1μm以下の微細パター
ンを形成するためには、レジスト膜を露光する際、電子
ビームを用いて微細なパターニングを行うという技術が
ある。
ンを形成するためには、レジスト膜を露光する際、電子
ビームを用いて微細なパターニングを行うという技術が
ある。
【0004】電子ビームは、物質波としての波長が他の
露光技術と比較して非常に短く、回折収差が無視できる
ほど小さいため本質的に高い解像度を有する。しかし、
電子ビーム露光技術(EB直描)では、数μm程度の大
きさの矩形に成形した電子ビームでパターンを直接塗り
つぶしながら描画していくため、スループットの低いこ
とが欠点である。この方法は可変成形電子ビーム露光方
式と呼ばれる。
露光技術と比較して非常に短く、回折収差が無視できる
ほど小さいため本質的に高い解像度を有する。しかし、
電子ビーム露光技術(EB直描)では、数μm程度の大
きさの矩形に成形した電子ビームでパターンを直接塗り
つぶしながら描画していくため、スループットの低いこ
とが欠点である。この方法は可変成形電子ビーム露光方
式と呼ばれる。
【0005】このスループットの低さを解消するため、
現在では、部分一括電子ビーム露光(セルプロジェクシ
ョン、もしくはブロック露光とも呼ばれる。)という技
術が実用化されている。この部分一括電子ビーム露光技
術については、例えば特開平7−161605号公報等
において記載されている。
現在では、部分一括電子ビーム露光(セルプロジェクシ
ョン、もしくはブロック露光とも呼ばれる。)という技
術が実用化されている。この部分一括電子ビーム露光技
術については、例えば特開平7−161605号公報等
において記載されている。
【0006】この部分一括電子ビーム露光技術とは、デ
バイスパターン中に繰り返し存在するパターンを膜厚2
0μm程度のSiに開口形成したステンシル型電子ビー
ムマスク(Siステンシルマスク、アパチャ、部分一括
マスク、セルプロジェクションマスク、ブロックマスク
とも呼ばれる。)を用いて、数μm角の面積パターンを
一度に転写するものである。これにより、電子ビームの
ショット数が従来のEB直描技術から大幅に低減され、
スループット向上が達成できる。
バイスパターン中に繰り返し存在するパターンを膜厚2
0μm程度のSiに開口形成したステンシル型電子ビー
ムマスク(Siステンシルマスク、アパチャ、部分一括
マスク、セルプロジェクションマスク、ブロックマスク
とも呼ばれる。)を用いて、数μm角の面積パターンを
一度に転写するものである。これにより、電子ビームの
ショット数が従来のEB直描技術から大幅に低減され、
スループット向上が達成できる。
【0007】しかしながら、この部分一括電子ビーム露
光方式でも、デバイスパターン中における繰り返し性の
ないパターンについては、やはり数μm程度の大きさの
矩形に成形した電子ビームでパターンを直接塗りつぶし
ながら描画(可変成形電子ビーム露光方式)していくこ
とになり、デバイス量産化を考えるとさらなるスループ
ット向上が求められる。
光方式でも、デバイスパターン中における繰り返し性の
ないパターンについては、やはり数μm程度の大きさの
矩形に成形した電子ビームでパターンを直接塗りつぶし
ながら描画(可変成形電子ビーム露光方式)していくこ
とになり、デバイス量産化を考えるとさらなるスループ
ット向上が求められる。
【0008】そこで近年、部分一括電子ビーム露光方式
よりも飛躍的に高スループットを狙う電子ビーム露光方
式として、一個の半導体チップ全体の回路パターンを備
えたマスクを準備し、そのマスクのある範囲に電子ビー
ムを照射し、その照射範囲のパターンの像を投射レンズ
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。この技術は電子ビーム・プロジェクション・リソグ
ラフィ(Electron Bean Projection Lithography;略し
てEPLという。)と一般的に呼ばれている。このEP
L技術については、例えば、特開2000−58446
号公報等において記載されている。
よりも飛躍的に高スループットを狙う電子ビーム露光方
式として、一個の半導体チップ全体の回路パターンを備
えたマスクを準備し、そのマスクのある範囲に電子ビー
ムを照射し、その照射範囲のパターンの像を投射レンズ
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。この技術は電子ビーム・プロジェクション・リソグ
ラフィ(Electron Bean Projection Lithography;略し
てEPLという。)と一般的に呼ばれている。このEP
L技術については、例えば、特開2000−58446
号公報等において記載されている。
【0009】従来用いられてきた可変成形方法や部分一
括露光方式では、一度に転写する領域が5μm角程度と
小さかった。しかし上記のEPL技術では、250μm
角程度とかなり大きくなっており、これによりスループ
ットが大幅に向上する。
括露光方式では、一度に転写する領域が5μm角程度と
小さかった。しかし上記のEPL技術では、250μm
角程度とかなり大きくなっており、これによりスループ
ットが大幅に向上する。
【0010】上記の部分一括電子ビーム露光技術やEP
L技術では、マスクを用いることになるのであるが、こ
のマスクの製造時、及び電子ビーム照射時において、許
容できないマスクの反り、歪みが生じ、パターンの位置
精度が劣化するという問題がある。
L技術では、マスクを用いることになるのであるが、こ
のマスクの製造時、及び電子ビーム照射時において、許
容できないマスクの反り、歪みが生じ、パターンの位置
精度が劣化するという問題がある。
【0011】図4に、従来のEPL(電子ビーム・プロ
ジェクション・リソグラフィ)用マスクの模式図を示
す。
ジェクション・リソグラフィ)用マスクの模式図を示
す。
【0012】先ず、最終的に描画したいパターンを準備
したとき、それは通常、図4(a)に示すように、その
パターン密度は一様ではなく、偏って存在している。こ
こでは、パターン密度が高い領域41(斜線領域)、及
びパターン密度の低い領域42(白色領域)がそれぞれ
図4(a)のように分布しているとする。
したとき、それは通常、図4(a)に示すように、その
パターン密度は一様ではなく、偏って存在している。こ
こでは、パターン密度が高い領域41(斜線領域)、及
びパターン密度の低い領域42(白色領域)がそれぞれ
図4(a)のように分布しているとする。
【0013】次に、マスク上における一括転写領域が1
mm2とすると、図4(b)に示すように、描画パター
ンを1mm2に分割する。
mm2とすると、図4(b)に示すように、描画パター
ンを1mm2に分割する。
【0014】最後に、1mm2の一括転写領域を8イン
チシリコンウエハ43上に配列するときに、通常は図4
(c)に示すように、ある一括転写領域から次に転写す
る一括転写領域までの移動距離、すなわち移動時間を短
くするように配列する。よって、できるだけ元の描画パ
ターンの隣接関係を崩さないように配列することが多
い。
チシリコンウエハ43上に配列するときに、通常は図4
(c)に示すように、ある一括転写領域から次に転写す
る一括転写領域までの移動距離、すなわち移動時間を短
くするように配列する。よって、できるだけ元の描画パ
ターンの隣接関係を崩さないように配列することが多
い。
【0015】その結果、8インチウエハ全面でパターン
密度の偏りが存在することとなり、その部分に、マスク
製造時及び電子ビーム照射時に発生する応力が集中し、
ウエハの反り、歪みが生じ、パターンの位置精度が劣化
する。
密度の偏りが存在することとなり、その部分に、マスク
製造時及び電子ビーム照射時に発生する応力が集中し、
ウエハの反り、歪みが生じ、パターンの位置精度が劣化
する。
【0016】EPL用マスクにおいては、高い転写精度
を提供することが重要な要素の一つとなっている。
を提供することが重要な要素の一つとなっている。
【0017】なお、本発明に関連する技術としては、特
開平7−66098号公報等に開示された技術がある。
開平7−66098号公報等に開示された技術がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスク製造方法においては、ウエハ全面でパターン密度
の偏りが存在することとなり、その部分に、マスク製造
時及び電子ビーム照射時に発生する応力が集中し、ウエ
ハの反り、歪みが生じ、パターンの位置精度が劣化する
という問題があった。
マスク製造方法においては、ウエハ全面でパターン密度
の偏りが存在することとなり、その部分に、マスク製造
時及び電子ビーム照射時に発生する応力が集中し、ウエ
ハの反り、歪みが生じ、パターンの位置精度が劣化する
という問題があった。
【0019】そこで、例えば、特開昭63−11063
4号公報には、X線ステッパー用マスクの製造方法につ
いて、有効パターン領域とカバー領域との双方をほぼ、
同じパターン密度としてX線吸収体をのせることによ
り、ストレスによる吸収体パターンのちぢみまたはそり
上がりを抑えることが開示されている。
4号公報には、X線ステッパー用マスクの製造方法につ
いて、有効パターン領域とカバー領域との双方をほぼ、
同じパターン密度としてX線吸収体をのせることによ
り、ストレスによる吸収体パターンのちぢみまたはそり
上がりを抑えることが開示されている。
【0020】この技術は、単一の一括転写領域における
ストレスの緩和という点に関しては一応の効果を奏して
いる。
ストレスの緩和という点に関しては一応の効果を奏して
いる。
【0021】しかしながら、この発明では、複数の一括
転写領域がマトリクス状に配置されているマスクの場合
には、ウエハ全面におけるパターン密度の平均化には貢
献せず、むしろ、ウエハ全面におけるパターン密度の偏
りを大きくさせるおそれがあり、ウエハ全面の特定の領
域に集中する応力は緩和できない。
転写領域がマトリクス状に配置されているマスクの場合
には、ウエハ全面におけるパターン密度の平均化には貢
献せず、むしろ、ウエハ全面におけるパターン密度の偏
りを大きくさせるおそれがあり、ウエハ全面の特定の領
域に集中する応力は緩和できない。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム転写
用マスクは、一括転写領域を、半導体基板全面上でパタ
ーン密度が平均化されるように配列することを特徴とす
る。
用マスクは、一括転写領域を、半導体基板全面上でパタ
ーン密度が平均化されるように配列することを特徴とす
る。
【0023】
【発明の実施の形態】図1に、本発明による電子ビーム
転写用マスクの一実施形態の模式図を示した。
転写用マスクの一実施形態の模式図を示した。
【0024】半導体基板となる、8インチウエハ11上
に、ある一定の大きさを持つ一括転写領域をマトリクス
状(12)に配列するときに、ウエハ全面においてパタ
ーン密度ができるだけ平均化されるように配列する。
に、ある一定の大きさを持つ一括転写領域をマトリクス
状(12)に配列するときに、ウエハ全面においてパタ
ーン密度ができるだけ平均化されるように配列する。
【0025】例えば、パターン密度の高い領域14(斜
線領域)と、パターン密度の低い領域13(白色領域)
とをチェッカーフラッグのように配列する。
線領域)と、パターン密度の低い領域13(白色領域)
とをチェッカーフラッグのように配列する。
【0026】このように配列して、8インチウエハ全面
でのパターン密度の偏りが少なくなることにより、マス
ク製造時及び電子ビーム照射時における応力発生が減少
し、ウエハの反り、歪みが小さくなり、パターンの位置
精度の劣化が防止できる。
でのパターン密度の偏りが少なくなることにより、マス
ク製造時及び電子ビーム照射時における応力発生が減少
し、ウエハの反り、歪みが小さくなり、パターンの位置
精度の劣化が防止できる。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0028】図2を参照すると、本発明の一実施例とし
てのEPL(電子ビーム・プロジェクション・リソグラ
フィ)用マスクの模式図が示されている。
てのEPL(電子ビーム・プロジェクション・リソグラ
フィ)用マスクの模式図が示されている。
【0029】先ず、最終的に描画したいパターンを準備
したとき、それは通常、図2(a)に示すように、その
パターン密度は一様ではなく、偏って存在している。
したとき、それは通常、図2(a)に示すように、その
パターン密度は一様ではなく、偏って存在している。
【0030】ここでパターン密度が高い領域21(斜線
領域)、及びパターン密度の低い領域22(白色領域)
がそれぞれ図2(a)のように分布しているとする。
領域)、及びパターン密度の低い領域22(白色領域)
がそれぞれ図2(a)のように分布しているとする。
【0031】次に、マスク上における一括転写領域が1
mm2とすると、図2(b)に示すように、描画パター
ンを1mm2に分割する。
mm2とすると、図2(b)に示すように、描画パター
ンを1mm2に分割する。
【0032】最後に、1mm2の一括転写領域を半導体
基板となる8インチシリコンウエハ23上に配列すると
きに、図2(c)に示すようにウエハ全面においてパタ
ーン密度ができるだけ平均化されるように、一括転写領
域を例えばチェッカーフラッグ状に配列する。
基板となる8インチシリコンウエハ23上に配列すると
きに、図2(c)に示すようにウエハ全面においてパタ
ーン密度ができるだけ平均化されるように、一括転写領
域を例えばチェッカーフラッグ状に配列する。
【0033】このようにして、8インチウエハ全面での
パターン密度の偏りが少なくなることにより、マスク製
造時及び電子ビーム照射時における応力発生が減少し、
ウエハの反り、歪みが小さくなり、パターンの位置精度
の劣化が防止できる。
パターン密度の偏りが少なくなることにより、マスク製
造時及び電子ビーム照射時における応力発生が減少し、
ウエハの反り、歪みが小さくなり、パターンの位置精度
の劣化が防止できる。
【0034】また、図3に示すように、パターン密度の
高い領域31(斜線領域)と、パターン密度の低い領域
32(白色領域)とを異なる列(又は行)になるように
一括転写領域を配列することでパターン密度を平均化す
ることもできる。
高い領域31(斜線領域)と、パターン密度の低い領域
32(白色領域)とを異なる列(又は行)になるように
一括転写領域を配列することでパターン密度を平均化す
ることもできる。
【0035】上記実施例では、EPL(電子ビーム・プ
ロジェクション・リソグラフィ)用マスクにおいて本発
明を適用したが、これを部分一括電子ビーム露光用マス
クに対して適用しても、同様の効果が得られる。
ロジェクション・リソグラフィ)用マスクにおいて本発
明を適用したが、これを部分一括電子ビーム露光用マス
クに対して適用しても、同様の効果が得られる。
【0036】ここで、電子ビーム(Electron-Beam、略
してEBという。)露光用マスクについて説明する。
してEBという。)露光用マスクについて説明する。
【0037】電子ビーム露光は、昔は全くマスクを使わ
ずに一筆書きのイメージで塗りつぶしていた。マスクが
不要なので、マスク費用がゼロで済む。また、マスクパ
ターンの一部を急きょ変更したい場合に、一からマスク
を作成し直す必要がない、等の利点がある。
ずに一筆書きのイメージで塗りつぶしていた。マスクが
不要なので、マスク費用がゼロで済む。また、マスクパ
ターンの一部を急きょ変更したい場合に、一からマスク
を作成し直す必要がない、等の利点がある。
【0038】しかし、EB露光はスループットが低く、
これが量産適用への道を阻害している。
これが量産適用への道を阻害している。
【0039】そこで、最近電子ビーム露光でもマスクを
使い始め、スループットを向上しようとしている。EB
露光に用いられるマスクは大きく分けて、ステンシルマ
スクとメンブレンマスクに分けられる。
使い始め、スループットを向上しようとしている。EB
露光に用いられるマスクは大きく分けて、ステンシルマ
スクとメンブレンマスクに分けられる。
【0040】ステンシルマスクとその作製方法は、例え
ば特開平5−216216号公報に記載されている。ス
テンシルマスクとは開口部(物質がなにもない)を有す
るマスクであり、開口部を電子が通過し、開口していな
い部分は電子が散乱され通過しない。通常は、シリコン
ウエハに化学ガスを用いたドライエッチング方で穴をあ
けてパターンを形成している。ステンシルマスクの長所
はコントラストが高いことである。開口部は物質がない
ので電子は散乱されずに通過し、開口していない部分は
シリコンがある一定の厚みをもって存在しているのでほ
とんどの電子は通過しない(ほんの少しは通過する)。
しかし、開口でパターンを形成するのでドーナツパター
ン等は中のパターンが落ちてしまうので作製できない。
ば特開平5−216216号公報に記載されている。ス
テンシルマスクとは開口部(物質がなにもない)を有す
るマスクであり、開口部を電子が通過し、開口していな
い部分は電子が散乱され通過しない。通常は、シリコン
ウエハに化学ガスを用いたドライエッチング方で穴をあ
けてパターンを形成している。ステンシルマスクの長所
はコントラストが高いことである。開口部は物質がない
ので電子は散乱されずに通過し、開口していない部分は
シリコンがある一定の厚みをもって存在しているのでほ
とんどの電子は通過しない(ほんの少しは通過する)。
しかし、開口でパターンを形成するのでドーナツパター
ン等は中のパターンが落ちてしまうので作製できない。
【0041】一方、メンブレンマスクは、例えば特願平
5−62888号等において記載されている。メンブレ
ンマスクは、電子透過膜の上に電子散乱膜を成膜して、
電子散乱膜のみパターニングして作製する。電子散乱膜
が残っている部分は電子を通さず、電子散乱膜が存在し
ない部分(すなわち、電子透過膜のみ存在する部分)は
電子を透過させる。
5−62888号等において記載されている。メンブレ
ンマスクは、電子透過膜の上に電子散乱膜を成膜して、
電子散乱膜のみパターニングして作製する。電子散乱膜
が残っている部分は電子を通さず、電子散乱膜が存在し
ない部分(すなわち、電子透過膜のみ存在する部分)は
電子を透過させる。
【0042】しかし、いくら電子透過膜といっても、い
くらかの電子は散乱してしまうため、ステンシルマスク
ほどコントラストは高くない。ただし、電子透過膜の上
に電子散乱体が乗っかっているので、ドーナツパターン
も落下することなく形成できる。
くらかの電子は散乱してしまうため、ステンシルマスク
ほどコントラストは高くない。ただし、電子透過膜の上
に電子散乱体が乗っかっているので、ドーナツパターン
も落下することなく形成できる。
【0043】このメンブレンマスクはX線リソグラフィ
用マスクで開発されたものが、そのままEBリソグラフ
ィ用マスクとしても使えるため、利用しているのが現状
である。すなわち、X線リソグラフィ用マスクとして用
いられるメンブレンマスクの多くは、そのまま電子リソ
グラフィ用マスクとしても使える。X線散乱体は基本的
に電子を散乱し、X線透過体は基本的に電子を透過させ
る。一般的には、シリコン窒化膜を電子透過体、その上
に乗せるタングステンやクロムなどの重金属を電子散乱
体としてマスクを作製する。
用マスクで開発されたものが、そのままEBリソグラフ
ィ用マスクとしても使えるため、利用しているのが現状
である。すなわち、X線リソグラフィ用マスクとして用
いられるメンブレンマスクの多くは、そのまま電子リソ
グラフィ用マスクとしても使える。X線散乱体は基本的
に電子を散乱し、X線透過体は基本的に電子を透過させ
る。一般的には、シリコン窒化膜を電子透過体、その上
に乗せるタングステンやクロムなどの重金属を電子散乱
体としてマスクを作製する。
【0044】なお、EBリソグラフィの業界では、マス
クといえばステンシルマスクをさすことが多い。マスク
のことをアパチャやレチクルと呼んだりもする。コント
ラストを稼ぐために開口しているマスクが有利だからで
ある。
クといえばステンシルマスクをさすことが多い。マスク
のことをアパチャやレチクルと呼んだりもする。コント
ラストを稼ぐために開口しているマスクが有利だからで
ある。
【0045】しかし近年大面積を一括露光してスループ
ットを稼ぐというEPLという技術が出てきて、ここで
は広い面積を一括露光しようとするので、その中にはド
ーナツパターンが入ってくるので、ドーナツパターンも
形成できるメンブレンマスクを適用しようとする動きが
ある。ステンシルマスクでもドーナツパターンを2つに
分割してマスク2枚で転写露光すればドーナツパターン
を形成できる。
ットを稼ぐというEPLという技術が出てきて、ここで
は広い面積を一括露光しようとするので、その中にはド
ーナツパターンが入ってくるので、ドーナツパターンも
形成できるメンブレンマスクを適用しようとする動きが
ある。ステンシルマスクでもドーナツパターンを2つに
分割してマスク2枚で転写露光すればドーナツパターン
を形成できる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハ全面でのパターン密度の偏りが少なくなることに
より、マスク製造時及び電子ビーム照射時における応力
発生が減少し、ウエハの反り、歪みが小さくなり、パタ
ーンの位置精度の劣化が防止できる。
ウエハ全面でのパターン密度の偏りが少なくなることに
より、マスク製造時及び電子ビーム照射時における応力
発生が減少し、ウエハの反り、歪みが小さくなり、パタ
ーンの位置精度の劣化が防止できる。
【図1】本発明による電子ビーム転写用マスクの一実施
形態の模式図である。
形態の模式図である。
【図2】本発明の一実施例のEPL(電子ビーム・プロ
ジェクション・リソグラフィ)用マスクの模式図であ
る。
ジェクション・リソグラフィ)用マスクの模式図であ
る。
【図3】本発明の他の実施例のEPL用マスクの模式図
である。
である。
【図4】従来のEPL用マスクの模式図である。
11 ウエハ 12 マトリクス状に配置された一括転写領域 14 パターン密度の高い領域 13 パターン密度の低い領域 21,31 パターン密度が高い領域 22,32 パターン密度の低い領域 23,33 シリコンウエハ
Claims (5)
- 【請求項1】 一括転写領域を、半導体基板全面上でパ
ターン密度が平均化されるように配列することを特徴と
する電子ビーム転写用マスク。 - 【請求項2】 請求項1に記載の電子ビーム転写用マス
クは、ステンシルマスクである電子ビーム転写用マス
ク。 - 【請求項3】 請求項1に記載の電子ビーム転写用マス
クは、メンブレンマスクである電子ビーム転写用マス
ク。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の電子
ビーム転写用マスクは、部分一括電子ビーム露光用マス
クである電子ビーム転写用マスク。 - 【請求項5】 請求項1から3のいずれかに記載の電子
ビーム転写用マスクは、電子ビーム・プロジェクション
・リソグラフィ用マスクである電子ビーム転写用マス
ク。
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