JP2003124097A - Mask and manufacturing method thereof, projection aligner, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Mask and manufacturing method thereof, projection aligner, and manufacturing method of semiconductor device

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JP2003124097A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask that can transfer an angled pattern without forming an angle at the opening section of the mask, and a manufacturing method of the mask, and to provide a projection aligner and a manufacturing method of a semiconductor device. SOLUTION: In a mask 10, the manufacturing method of the mask 10, a projection aligner, and the manufacturing method of a semiconductor device; the mask 10 has a first mask 21 for shielding a charged particle beam (preferably, an electron beam), a first opening 23 that does not have an angle for transmitting the charged particle beam formed in the first mask 21, a second mask 22 that is used while being overlapped to the first mask 21 and shields the charged particle beam, and a second opening 24 that is formed in the second mask so that it has a portion that is overlapped to the first opening and does not have any corners for transmitting the charged particle beam.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィーに
用いられるマスクおよびその製造方法と露光装置および
半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask used in lithography, a method of manufacturing the mask, an exposure apparatus, and a method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ICやLSI等の半導体装置の製造工程
の一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成す
るリソグラフィー工程がある。半導体装置の性能は、装
置内にどれだけ多くの回路を設けたかによってほぼ決定
される。半導体装置の集積度は、基板上に形成される回
路パターンサイズに大きく左右される。近年、半導体装
置の微細化および高集積化が著しく進んでいる。
2. Description of the Related Art One of the manufacturing processes for semiconductor devices such as IC and LSI is a lithography process for forming a fine circuit pattern on a semiconductor substrate. The performance of a semiconductor device is largely determined by how many circuits are provided in the device. The degree of integration of a semiconductor device greatly depends on the size of a circuit pattern formed on a substrate. In recent years, miniaturization and high integration of semiconductor devices have been significantly advanced.

【0003】半導体基板上に集積回路パターンを形成す
る方法としては、これまで紫外光を用いたフォトリソグ
ラフィー法が一般的であった。しかしながら、回路パタ
ーンの微細化が進むにつれて光の解像限界が懸念され始
め、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームやX
線を用いた、より高解像度のリソグラフィー技術が検討
されている。
As a method of forming an integrated circuit pattern on a semiconductor substrate, a photolithography method using ultraviolet light has been generally used so far. However, as the circuit pattern becomes finer, the resolution limit of light begins to become a concern, and charged particle beams such as electron beams and ion beams and X
Higher resolution lithographic techniques using lines are being investigated.

【0004】例えば、荷電粒子ビームを用いた露光技術
によれば、ビーム径をnmオーダーに絞ることが可能で
あり、100nm以下の微細パターンを容易に形成でき
る。なかでも電子線描画技術は比較的古くから実用化さ
れている。しかしながら、このように極めて細く絞った
電子ビームを走査して描画する直接描画法により、大面
積あるいは大きなパターンを形成するには、膨大な時間
を必要とする。したがって、単位時間当たりの処理量
(スループット)が低いという問題があった。
For example, according to the exposure technique using a charged particle beam, the beam diameter can be narrowed down to the nm order, and a fine pattern of 100 nm or less can be easily formed. Above all, electron beam drawing technology has been put into practical use for a relatively long time. However, it takes an enormous amount of time to form a large area or a large pattern by the direct writing method in which an electron beam that is extremely narrowed down is scanned and written. Therefore, there is a problem that the processing amount (throughput) per unit time is low.

【0005】そのため、半導体集積回路の製造における
リソグラフィー方法としては、依然として紫外光を光源
としたフォトリソグラフィー法が用いられることが多
い。電子線直接描画法は、フォトリソグラフィー用レチ
クル(マスク)の製造や、フォトリソグラフィーではデ
ザインルールを満たすのが難しいような次世代デバイス
の試作等、スループットの低さが比較的問題となりにく
い、限定された用途に使用されていた。
Therefore, as a lithography method in manufacturing a semiconductor integrated circuit, a photolithography method using ultraviolet light as a light source is still often used. The electron beam direct writing method is limited in that low throughput is relatively less problematic, such as in manufacturing a reticle (mask) for photolithography and a prototype of a next-generation device in which it is difficult to meet design rules in photolithography. Was used for different purposes.

【0006】スループットが低いという問題を解決する
ため、それまでのようにガウシアン形状の電子ビームで
直接描画するのではなく、可変成形した電子ビームを用
いて所定のパターンを描画する方法が1980年代に出
現した。さらに、1990年代にはブロック露光やセル
プロジェクション方式と呼ばれる、部分一括パターンを
縮小してウェハ上に描画するリソグラフィー技術が出現
した(サイエンスフォーラムより1994年11月刊「ULS
Iリソグラフィ技術の革新」p.177)。
In order to solve the problem of low throughput, there is a method of drawing a predetermined pattern using a variable shaped electron beam in the 1980s, instead of directly drawing with a Gaussian shaped electron beam as before. Appeared. Furthermore, in the 1990s, a lithography technology for reducing the partial batch pattern and writing on the wafer, called block exposure or cell projection method, appeared (Science Forum published in November 1994, ULS).
I Lithography Technology Innovation ”p.177).

【0007】これらの技術進歩により、電子線直接描画
のスループットは飛躍的に向上している。さらに、ルー
セント・テクノロジー等が開発したSCALPEL(sc
attering with angular limitation in projection ele
ctron-beam lithography/S.T. Stanton他 Proceeding
s of SPIE 3676 p.194 (1999)参照)や、IBMがニコ
ンと共同で開発しているPREVAIL(projection e
xposure with variable axis immersion lenses/A High
-Throughput Electron Beam Approach to 'Suboptical'
Lithography, Hans C. Pfeiffer, JJAP Vol. 34 (199
5) p.6658-6662参照)等の電子線縮小描画(電子線リソ
グラフィー)によれば、さらにスループットを上げるこ
とも可能である。
Due to these technological advances, the throughput of electron beam direct writing has been dramatically improved. In addition, SCALPEL (sc
attering with angular limitation in projection ele
ctron-beam lithography / ST Stanton etc. Proceeding
s of SPIE 3676 p.194 (1999)), and PREVAIL (projection e developed by IBM in collaboration with Nikon).
xposure with variable axis immersion lenses / A High
-Throughput Electron Beam Approach to'Suboptical '
Lithography, Hans C. Pfeiffer, JJAP Vol. 34 (199
5) Through electron beam reduction drawing (electron beam lithography) such as p.6658-6662), it is possible to further increase the throughput.

【0008】しかしながら、これらの電子線縮小描画に
おいては、電子ビームを収束させて鮮明な像を形成する
ために、電子ビームのエネルギーを高くする必要があ
る。ブロック露光やセルプロジェクション方式での電子
ビームのエネルギーは50keVが一般的であったが、
電子線縮小描画では電子ビームのエネルギーが100k
eVとなる。このような高エネルギーでは電子線光学系
を制御するための機構も大がかりとなる。したがって、
装置のコストも増大する。
However, in these electron beam reduction drawing, it is necessary to increase the energy of the electron beam in order to converge the electron beam and form a clear image. The energy of the electron beam in the block exposure and cell projection method is generally 50 keV,
Energy of electron beam is 100k in electron beam reduction drawing
It becomes eV. With such high energy, the mechanism for controlling the electron beam optical system becomes large. Therefore,
The cost of the device also increases.

【0009】また、高エネルギー電子線の場合、電子が
レジスト内でエネルギーをほとんど放出しないままレジ
ストを通過するため、電子数当たりのレジスト感度が小
さくなる。したがって、同じ感度のレジストを用いる場
合には、電子ビームのエネルギーが高いほど、必要とさ
れる電子ビーム電流量は大きくなり、ビーム内の電子密
度が高くなる。
Further, in the case of a high-energy electron beam, electrons pass through the resist without releasing energy in the resist, so that the resist sensitivity per the number of electrons becomes small. Therefore, when resists having the same sensitivity are used, the higher the electron beam energy, the larger the required electron beam current amount and the higher the electron density in the beam.

【0010】ビーム内の電子密度がより高くなると、ビ
ームの焦点がぼけ、パターン解像度が低下する問題が起
こる。また、電子ビームを用いる描画では、下側の基板
からレジストへの後方散乱の結果、形成されるパターン
が歪むという問題(近接効果)がある。電子ビーム電流
量が大きくなるほど、近接効果の影響は大きくなる。
When the electron density in the beam becomes higher, the beam is out of focus and the pattern resolution is lowered. Further, in the drawing using the electron beam, there is a problem that the formed pattern is distorted as a result of backscattering from the lower substrate to the resist (proximity effect). The larger the electron beam current amount, the larger the influence of the proximity effect.

【0011】さらに、電子ビーム電流量が高くなるほ
ど、マスク、レジストおよび基板が加熱されやすくな
り、形成されるパターンの歪みが大きくなる。したがっ
て、パターンに要求される精度を維持するためには、電
子ビーム電流量を制限する必要があり、スループットは
低下する。
Further, the higher the electron beam current amount, the easier the mask, resist and substrate are heated, and the greater the distortion of the formed pattern. Therefore, in order to maintain the precision required for the pattern, it is necessary to limit the amount of electron beam current, which lowers the throughput.

【0012】スループットに影響を与えずに、近接効果
を抑制するため、低エネルギーの電子ビームによりパタ
ーンを形成する露光方法が開発された。低エネルギーの
電子ビームを用いると、近接効果が実質的に減少するこ
とが報告されている(’Lowvoltage alternative for e
lectron beam lithography' J. Vac. Sci. Technol.B 1
0(6), Nov/Dec (1992) p.3094-3098) 。
In order to suppress the proximity effect without affecting the throughput, an exposure method has been developed in which a pattern is formed by a low energy electron beam. It has been reported that the proximity effect is substantially reduced by using a low energy electron beam ('Low voltage alternative for e
lectron beam lithography 'J. Vac. Sci. Technol.B 1
0 (6), Nov / Dec (1992) p. 3094-3098).

【0013】低エネルギーの電子ビームを用いたリソグ
ラフィー技術として、特許第2951947号に開示さ
れた技術を利用したLEEPL(low energy E-beam pr
oximity projection lithography)の開発が進められて
いる。LEEPLで用いられる電子ビームのエネルギー
は約1〜4keV、好適には約2keVである。LEE
PLにおいて、マスクはレジストで被覆されたウェハか
ら約50μm離れた位置に配置される。
As a lithography technique using a low energy electron beam, LEEPL (low energy E-beam pr) utilizing the technique disclosed in Japanese Patent No. 2951947 is used.
Oximity projection lithography) is under development. The energy of the electron beam used in LEEPL is about 1 to 4 keV, preferably about 2 keV. LEE
In PL, the mask is placed about 50 μm away from the resist coated wafer.

【0014】LEEPLは等倍近接露光であり、ウェハ
に例えば線幅100nm以下の微細パターンを形成する
ためには、マスクにも100nm以下のパターンを形成
する必要がある。高エネルギーの電子ビームを用いるリ
ソグラフィーの場合には、薄膜(メンブレン)上の一部
に電子ビームを散乱する重金属部分を設け、メンブレン
を透過する電子ビームによりパターンを転写することも
可能である。
LEEPL is an equal magnification proximity exposure, and in order to form a fine pattern having a line width of 100 nm or less on a wafer, it is necessary to form a pattern of 100 nm or less on a mask. In the case of lithography using a high-energy electron beam, it is also possible to provide a heavy metal portion for scattering the electron beam on a part of a thin film (membrane) and transfer the pattern by the electron beam passing through the membrane.

【0015】しかしながら、LEEPLの場合は電子ビ
ームのエネルギーが低く、電子がメンブレンを透過しな
いため、メンブレンに孔を設けたステンシルマスクが用
いられる。電子ビームは孔部分のみ透過して、パターン
が転写される。LEEPL用ステンシルマスクに例えば
100nm以下の微細パターンを高精度に形成するに
は、孔のアスペクトは低いことが好ましい。したがっ
て、メンブレンを薄くすることが要求される。
However, in the case of LEEPL, since the energy of the electron beam is low and electrons do not pass through the membrane, a stencil mask having holes in the membrane is used. The electron beam transmits only the hole portion, and the pattern is transferred. In order to form a fine pattern of, for example, 100 nm or less on the LEEPL stencil mask with high accuracy, it is preferable that the aspect of the hole is low. Therefore, it is required to make the membrane thin.

【0016】例えば、セルプロジェクション方式で50
keVの電子ビームを用いる電子線描画装置(HL900D)
の場合、マスクのメンブレン厚は一般に10μmであ
る。それに対し、LEEPLにはマスクのメンブレン厚
は1/10以下の500nm程度である。
For example, in the cell projection system, 50
Electron beam writer (HL900D) using keV electron beam
In the case of, the membrane thickness of the mask is generally 10 μm. On the other hand, in LEEPL, the membrane thickness of the mask is about 1/10 or less and about 500 nm.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上記のLEEPL用マ
スクのような薄いマスクは、孔の形成によりメンブレン
内の応力が変化し、マスクが変形し易い。マスクが変形
すると、ウェハ上に転写される回路パターンに変形や位
置ずれが生じる。特に、マスク中の開口パターンのコー
ナーが角の場合は、角に応力が集中して開口パターンが
変形する。
In a thin mask such as the above-described LEEPL mask, the stress in the membrane changes due to the formation of holes, and the mask is easily deformed. When the mask is deformed, the circuit pattern transferred onto the wafer is deformed or displaced. In particular, when the corners of the opening pattern in the mask are corners, stress concentrates on the corners and the opening pattern is deformed.

【0018】これにより、ウェハ上に形成される回路パ
ターンが本来の所望のパターンから変形し、最終的に得
られる半導体装置の性能や信頼性が悪化する。場合によ
っては、マスク中の開口パターンの角部分から亀裂が生
じ、マスクが使用不可能となることもある。また、マス
クの開口パターンが長いライン状の場合は、メンブレン
内の応力の不均一が影響してパターンが変形し、例えば
ラインの中央付近でライン幅が変化することがある。
As a result, the circuit pattern formed on the wafer is deformed from the original desired pattern, and the performance and reliability of the finally obtained semiconductor device deteriorate. In some cases, the corners of the opening pattern in the mask may crack, rendering the mask unusable. Further, when the opening pattern of the mask is a long line, the pattern may be deformed due to the non-uniformity of stress in the membrane, and the line width may change, for example, near the center of the line.

【0019】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、開口パターンの変形や
亀裂の要因となる角をマスクの開口部に形成せずに、角
を有する回路パターンをウェハ上に転写できるマスクお
よびその製造方法を提供することを目的とする。また、
本発明は角をもつ微細パターンを高精度に転写できる露
光装置を提供することを目的とする。さらに、本発明
は、角をもつ微細パターンを高精度に形成できる半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems. Therefore, the present invention does not form a corner that causes deformation or cracks of the opening pattern in the opening of the mask, but has a circuit having a corner. An object of the present invention is to provide a mask capable of transferring a pattern onto a wafer and a manufacturing method thereof. Also,
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can transfer a fine pattern having corners with high accuracy. A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can form a fine pattern having corners with high accuracy.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のマスクは、荷電粒子線を遮断する第1のマ
スクと、前記第1のマスクに形成された荷電粒子線が透
過する第1の開口部であって、角のない前記第1の開口
部と、前記第1のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線
を遮断する第2のマスクと、前記第2のマスクに前記第
1の開口部と重なり部分をもつように形成された、荷電
粒子線が透過する第2の開口部であって、角のない前記
第2の開口部とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the mask of the present invention has a first mask for blocking a charged particle beam and a charged particle beam formed on the first mask. The first opening having no corners, the second mask used to overlap the first mask and blocking a charged particle beam, and the second mask having the second opening It is characterized in that it has a second opening which is formed so as to have an overlapping portion with the first opening and through which the charged particle beam passes, and which has no corners.

【0021】好適には、前記重なり部分は直線に挟まれ
た角を有する。好適には、前記重なり部分は矩形であ
る。本発明のマスクの第1および第2のマスクには、前
記第1または第2の開口部以外に、角のある第3の開口
部が形成されていてもよい。好適には、前記荷電粒子線
は電子ビームを含む。
[0021] Preferably, the overlapping portions have corners sandwiched by straight lines. Suitably, the overlapping portion is rectangular. In the first and second masks of the mask of the present invention, a third opening having corners may be formed in addition to the first or second opening. Suitably, the charged particle beam comprises an electron beam.

【0022】これにより、マスクに角のある開口部を設
けずに、角を有するパターンをリソグラフィーで形成で
きる。したがって、マスクの開口部の角における局所的
な応力集中が抑制され、開口部の変形や、開口部の角に
おける亀裂の発生等が防止される。
Thus, a pattern having corners can be formed by lithography without providing a mask with a corner opening. Therefore, local stress concentration at the corners of the opening of the mask is suppressed, and deformation of the opening and generation of cracks at the corners of the opening are prevented.

【0023】上記の目的を達成するため、本発明のマス
クの製造方法は、マスクパターンに対応する開口部の角
における局所的な応力集中を予測し、前記応力集中がマ
スクの耐性を超える開口部を抽出する工程と、抽出され
た前記開口部の一方向における両端に、曲線部分を含
み、かつ前記開口部の形状に角がなくなるような追加パ
ターンを加え、第1の開口部パターンを作成する工程
と、抽出された前記開口部の他の方向における両端に、
曲線部分を含み、かつ前記開口部の形状に角がなくなる
ような追加パターンを加え、第2の開口部パターンを作
成する工程と、前記第1の開口部パターンを有する開口
部と、抽出されなかった開口部とを有する第1のマスク
を形成する工程と、前記第2の開口部パターンを有する
開口部と、抽出されなかった開口部とを有し、前記第1
のマスクと重ねて用いられる第2のマスクを形成する工
程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method of manufacturing a mask of the present invention predicts a local stress concentration at a corner of an opening corresponding to a mask pattern, and the stress concentration exceeds the resistance of the mask. And adding an additional pattern that includes curved portions at both ends in one direction of the extracted opening and the shape of the opening has no corners to create a first opening pattern. Step and at both ends of the extracted opening in the other direction,
A step of creating a second opening pattern by adding an additional pattern that includes a curved portion and the shape of the opening has no corners; an opening having the first opening pattern; Forming a first mask having a second opening pattern, an opening having the second opening pattern, and an opening not extracted,
And a step of forming a second mask to be used by being overlapped with the above mask.

【0024】好適には、抽出された前記開口部が凹角を
もつ形状のとき、前記第1の開口部パターンおよび前記
第2の開口部パターンを作成する前に、前記開口部を凹
角をもたない複数の開口部に分割する工程をさらに有す
る。好適には、前記第1の開口部パターンおよび前記第
2の開口部パターンを作成する前に、凹角をもたない開
口部を複数の開口部に分割する工程をさらに有する。こ
れにより、マスクに変形しにくい開口部を形成すること
が可能となる。また、開口部の角をなくすことができ、
角における応力集中に起因したマスクの破損を防止でき
る。
Preferably, when the extracted opening has a reentrant shape, the opening is reentrant before the first opening pattern and the second opening pattern are formed. The method further includes the step of dividing into a plurality of openings that are not present. Preferably, the method further comprises the step of dividing the opening having no reentrant angle into a plurality of openings before forming the first opening pattern and the second opening pattern. This makes it possible to form an opening that is difficult to deform in the mask. Also, the corners of the opening can be eliminated,
It is possible to prevent damage to the mask due to stress concentration at the corners.

【0025】上記の目的を達成するため、本発明の露光
装置は荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線偏向手段と、
荷電粒子線を遮断する第1のマスクと、前記第1のマス
クに形成された荷電粒子線が透過する第1の開口部であ
って、角のない前記第1の開口部と、前記第1のマスク
と重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断する第2のマスク
と、前記第2のマスクに前記第1の開口部と重なり部分
をもつように形成された、荷電粒子線が透過する第2の
開口部であって、角のない前記第2の開口部とを有する
ことを特徴とする。これにより、角のない開口部を有す
る2枚のマスクを用いて、角のあるパターンを露光する
ことが可能となる。
To achieve the above object, the exposure apparatus of the present invention comprises a charged particle beam generating means, a charged particle beam deflecting means,
A first mask for blocking the charged particle beam; a first opening formed in the first mask for transmitting the charged particle beam; the first opening having no corners; A second mask which is used in combination with the above-mentioned mask to block a charged particle beam, and a second mask which is formed in the second mask so as to have a portion overlapping with the first opening and through which the charged particle beam passes. 2 openings, the second opening having no corners. This makes it possible to expose a cornered pattern using two masks having a cornerless opening.

【0026】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体装置の製造方法は、開口部以外で荷電粒子線を遮断す
る第1のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する
第2のマスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射す
る工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記第1
のマスクに形成された開口部は、角のない第1の開口部
を含み、前記第2のマスクに形成された開口部は、角が
なく、かつ前記第1の開口部と第1の重なり部分をもつ
第2の開口部を含み、前記第1の重なり部分を透過した
荷電粒子線が前記基板に照射されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the semiconductor device manufacturing method of the present invention comprises a first mask for blocking the charged particle beam except at the opening and a second mask for blocking the charged particle beam at other than the opening. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of irradiating a charged particle beam onto a substrate through a mask, the method comprising:
The opening formed in the mask of 1) includes a first opening having no corners, and the opening formed in the second mask has no corners, and the first opening overlaps the first opening. The substrate is irradiated with a charged particle beam including a second opening having a portion and passing through the first overlapping portion.

【0027】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第3のマスク
と、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第4のマスクと
を介して、基板上に荷電粒子線を照射する工程をさらに
有し、前記第3のマスクに形成された開口部は、角のな
い第3の開口部を含み、前記第4のマスクに形成された
開口部は、角がなく、かつ前記第3の開口部と第2の重
なり部分をもつ第4の開口部を含み、前記第1の重なり
部分と異なる前記第2の重なり部分を透過した荷電粒子
線が前記基板に照射される。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, preferably, a third mask for blocking the charged particle beam except the opening and a fourth mask for blocking the charged particle beam other than the opening are provided. And irradiating the substrate with a charged particle beam, the opening formed in the third mask includes a third opening without corners, and the opening is formed in the fourth mask. The opening has no corners and includes a fourth opening having a second overlapping portion with the third opening, and the charged particle is transmitted through the second overlapping portion different from the first overlapping portion. A line is applied to the substrate.

【0028】これにより、従来の半導体装置の製造方法
に対して、必ずしも露光回数を増加させずに、微細パタ
ーンを高精度に形成することが可能となる。これは、マ
スクの開口部のパターン歪みや位置ずれが防止されるこ
とによる。リソグラフィー用マスクのうち、開口部を有
するステンシルマスクは、例えばドーナツ状のパターン
を有する場合、連続した1枚のマスクですべてのパター
ンを形成することができない。異なるパターンが形成さ
れた少なくとも2枚のマスク(相補マスク)を、同時に
用いずに順次用いて多重露光が行われる。
As a result, it becomes possible to form a fine pattern with high accuracy without necessarily increasing the number of exposures as compared with the conventional method for manufacturing a semiconductor device. This is because pattern distortion and displacement of the openings of the mask are prevented. Among lithographic masks, a stencil mask having openings has a donut-shaped pattern, for example, and it is not possible to form all the patterns with one continuous mask. Multiple exposure is performed by sequentially using at least two masks (complementary masks) on which different patterns are formed, without using them simultaneously.

【0029】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
第1および第2のマスクの2枚を同時に用いて第1の重
なり部分に露光を行う。開口部を複数に分割した場合、
さらに第3および第4のマスクの2枚を同時に用いて第
2の重なり部分に露光を行う。したがって、従来、相補
マスクを用いて多重露光を行う場合に比較して、露光回
数を増加させなくてもよい。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The first overlapping portion is exposed by using two sheets of the first and second masks at the same time. If you divide the opening into multiple parts,
Further, the second overlapping portion is exposed by using two sheets of the third and fourth masks at the same time. Therefore, it is not necessary to increase the number of exposures as compared with the conventional case where multiple exposure is performed using a complementary mask.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のマスクおよびそ
の製造方法と露光装置および半導体装置の製造方法の実
施の形態について、図面を参照して説明する。以下、本
発明をリソグラフィー技術の一つであるLEEPLに適
用した例を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a mask, a method of manufacturing the same, an exposure apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, an example in which the present invention is applied to LEEPL, which is one of lithography techniques, will be described.

【0031】図1はLEEPLに用いる露光システムの
概略図である。この露光システム1において、電子ビー
ム2は電子銃3から出射される。露光システム1は電子
銃3の他、コンデンサレンズ4、アパーチャー5、一対
のメインデフレクター6、7、一対の微調整用デフレク
ター8、9を有する。
FIG. 1 is a schematic diagram of an exposure system used for LEEPL. In the exposure system 1, the electron beam 2 is emitted from the electron gun 3. The exposure system 1 has, in addition to the electron gun 3, a condenser lens 4, an aperture 5, a pair of main deflectors 6 and 7, and a pair of fine adjustment deflectors 8 and 9.

【0032】コンデンサレンズ4は電子ビーム2を平行
なビームにする。アパーチャー5はステンシルマスク1
0に向かう電子ビーム2を制限する。メインデフレクタ
ー6、7は電子ビーム2が平行なままステンシルマスク
10に垂直に入射するように、電子ビーム2を偏向させ
る。
The condenser lens 4 makes the electron beam 2 a parallel beam. Aperture 5 is stencil mask 1
Limit the electron beam 2 towards 0. The main deflectors 6 and 7 deflect the electron beam 2 so that the electron beam 2 is incident parallel to the stencil mask 10 while remaining parallel.

【0033】電子ビーム2はラスターまたはベクトル走
査モードのいずれかでステンシルマスク10に入射する
が、いずれの場合も電子ビーム2の偏向にメインデフレ
クター6、7が用いられる。微調整用デフレクター8、
9はメインデフレクター6、7によって偏向された電子
ビーム2をさらに微調整する。
The electron beam 2 is incident on the stencil mask 10 in either the raster or vector scanning mode, and in either case, the main deflectors 6 and 7 are used to deflect the electron beam 2. Fine adjustment deflector 8,
Reference numeral 9 further finely adjusts the electron beam 2 deflected by the main deflectors 6 and 7.

【0034】LEEPLに用いられるステンシルマスク
10の厚さd1 は約500nmであるが、マスク材料に
応じて変更することもできる。ステンシルマスク10の
材料としては、例えばダイヤモンドや単結晶シリコンが
用いられる。ステンシルマスク10とウェハ11との距
離d2 は約50μmである。ステンシルマスク10に形
成されたパターンは、等倍でウェハ11上に転写され
る。
The thickness d 1 of the stencil mask 10 used for LEEPL is about 500 nm, but it can be changed according to the mask material. As the material of the stencil mask 10, for example, diamond or single crystal silicon is used. The distance d 2 between the stencil mask 10 and the wafer 11 is about 50 μm. The pattern formed on the stencil mask 10 is transferred onto the wafer 11 at the same size.

【0035】図2は、図1のステンシルマスク10を拡
大した断面図である。ステンシルマスク10は、電子銃
側に配置される第1マスク21と、ウェハ側に配置され
る第2マスク22とを有する。図2は、第1マスク21
と第2マスク22が接するように配置した例を示す。電
子ビームの平行性、エミッタンスおよび位置精度がよい
場合には、第1マスク21と第2マスク22の間隔を1
00μm以上、最大約300μmとすることも可能であ
る。第1マスク21と第2マスク22は、ほぼ同じ位置
に異なるパターンで、それぞれ開口部23、24を有す
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the stencil mask 10 of FIG. The stencil mask 10 has a first mask 21 arranged on the electron gun side and a second mask 22 arranged on the wafer side. FIG. 2 shows the first mask 21.
An example is shown in which the second mask 22 and the second mask 22 are in contact with each other. When the electron beam parallelism, emittance, and positional accuracy are good, the interval between the first mask 21 and the second mask 22 is set to 1
It is also possible to set the thickness to 00 μm or more and to a maximum of about 300 μm. The first mask 21 and the second mask 22 have openings 23 and 24 in different patterns at substantially the same position.

【0036】図3(a)は本実施形態のステンシルマス
クの概略図である。図3(a)に示すように、ウェハ1
1上に第1のマスク21と第2のマスク22が重ねて配
置される。第1のマスク21の開口部23と第2のマス
ク22の開口部24は一部が重なっている。図3(b)
は、図3(a)の第1のマスク21、第2のマスク22
およびウェハ11の間隔を拡大して表したものである。
開口部23と開口部24の重なり部分が、ウェハ11上
の所望の矩形状パターン25に対応する。
FIG. 3A is a schematic view of the stencil mask of this embodiment. As shown in FIG. 3A, the wafer 1
A first mask 21 and a second mask 22 are arranged on top of one another. The openings 23 of the first mask 21 and the openings 24 of the second mask 22 partially overlap each other. Figure 3 (b)
Is the first mask 21 and the second mask 22 of FIG.
Also, the distance between the wafers 11 is shown enlarged.
The overlapping portion of the openings 23 and 24 corresponds to the desired rectangular pattern 25 on the wafer 11.

【0037】図4(a)および(b)は図3のステンシ
ルマスクに形成される開口部のパターンを示す図であ
る。図4(c)は図4(a)および(b)のパターンを
組み合わせることによりウェハ上に転写されるパターン
を示す。図3および図4は、矩形状のパターンをウェハ
上に転写する場合の例を示す。
FIGS. 4A and 4B are views showing patterns of openings formed in the stencil mask of FIG. FIG. 4C shows a pattern transferred onto the wafer by combining the patterns of FIGS. 4A and 4B. 3 and 4 show an example of transferring a rectangular pattern onto a wafer.

【0038】図3および図4(a)に示すように、第1
マスク21には開口部23が形成される。開口部23は
斜線で示す所望の矩形状パターン25に対し、長手方向
の両端に追加パターン26が形成されている。追加パタ
ーン26はラウンド状であり、開口部23は角をもたな
い。
As shown in FIGS. 3 and 4A, the first
An opening 23 is formed in the mask 21. The opening 23 is formed with additional patterns 26 at both ends in the longitudinal direction with respect to a desired rectangular pattern 25 shown by hatching. The additional pattern 26 has a round shape, and the opening 23 does not have a corner.

【0039】一方、図3および図4(b)に示すよう
に、第2マスク22には開口部24が形成され、斜線で
示す所望の矩形状パターン25に対し、長手方向に直交
する方向の両端に追加パターン27が形成されている。
追加パターン27も追加パターン26と同様にラウンド
状であり、開口部24は角をもたない。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4 (b), an opening 24 is formed in the second mask 22 and is in a direction orthogonal to the longitudinal direction with respect to a desired rectangular pattern 25 shown by hatching. Additional patterns 27 are formed on both ends.
The additional pattern 27 is also round like the additional pattern 26, and the opening 24 does not have a corner.

【0040】追加パターン26を含む開口部23と、追
加パターン27を含む開口部24との重なり部分は、所
望の矩形状パターン25と一致し、角が形成される。図
3のウェハ11上には予めレジストが塗布され、第1マ
スク21と第2マスク22の両方を透過した電子ビーム
により、所望の矩形状パターン25(図4(c)参照)
が転写される。
The overlapping portion of the opening 23 including the additional pattern 26 and the opening 24 including the additional pattern 27 coincides with the desired rectangular pattern 25, and a corner is formed. A resist is applied on the wafer 11 in FIG. 3 in advance, and a desired rectangular pattern 25 is formed by the electron beam transmitted through both the first mask 21 and the second mask 22 (see FIG. 4C).
Is transcribed.

【0041】次に、矩形以外のパターンを形成する場合
のマスクパターンについて説明する。ステンシルマスク
の場合、例えば図5に示すようなトポロジー的にドーナ
ツ状のパターン31を形成することはできない。1枚の
ステンシルマスクは、開口部以外の部分ですべて連続し
ている必要がある。
Next, a mask pattern for forming a pattern other than a rectangle will be described. In the case of a stencil mask, it is not possible to form a topologically donut-shaped pattern 31 as shown in FIG. 5, for example. One stencil mask needs to be all continuous except for the opening.

【0042】そこで、図5のようなパターンを形成する
場合には、例えば図6(a)に示すように、パターン3
1を少なくとも2個の分割パターン32a、32bに分
割する。あるいは、図6(b)に示すように、パターン
31を少なくとも2個の分割パターン33a、33bに
分割する。
Therefore, when forming a pattern as shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG.
1 is divided into at least two division patterns 32a and 32b. Alternatively, as shown in FIG. 6B, the pattern 31 is divided into at least two division patterns 33a and 33b.

【0043】分割パターン32a、32b(あるいは3
3a、33b)をそれぞれ異なるステンシルマスクに形
成し、これらのマスクを相補マスクとして用いる。すな
わち、一方のステンシルマスクを用いて露光を行った
後、他方のステンシルマスクを用いて多重露光を行う。
Division patterns 32a, 32b (or 3)
3a, 33b) are formed on different stencil masks and these masks are used as complementary masks. That is, after performing exposure using one stencil mask, multiple exposure is performed using the other stencil mask.

【0044】例えば、図6(a)に示すようにパターン
31(図5参照)を分割した場合、図7に示すようなL
字型のパターン34をマスク35に形成することにな
る。しかしながら、凹状の角部分(図7の点線で囲まれ
た部分)は、図3および図4に示すような角をもたない
開口部の重ね合わせにより形成することができない。し
たがって、図7に示すようなL字型のパターン34を形
成する場合には、凹状の角部分がなくなるまでパターン
34をさらに分割する。
For example, when the pattern 31 (see FIG. 5) is divided as shown in FIG. 6A, L as shown in FIG.
The V-shaped pattern 34 is formed on the mask 35. However, the concave corner portion (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 7) cannot be formed by overlapping the openings having no corners as shown in FIGS. 3 and 4. Therefore, when forming the L-shaped pattern 34 as shown in FIG. 7, the pattern 34 is further divided until the concave corner portions are eliminated.

【0045】図8は、L字型のパターン34を分割する
方法の一例を示す。図8に示すように、パターン34を
例えば分割パターン36、37に分割することにより、
凹状の角をなくすことができる。分割パターン36、3
7はいずれも矩形状パターンであり、図3および図4に
示すように、角をもたない2つの開口部の重ね合わせに
より形成することが可能である。
FIG. 8 shows an example of a method of dividing the L-shaped pattern 34. As shown in FIG. 8, by dividing the pattern 34 into, for example, division patterns 36 and 37,
The concave corner can be eliminated. Dividing pattern 36, 3
7 is a rectangular pattern, and as shown in FIGS. 3 and 4, it can be formed by superposing two openings having no corners.

【0046】図9(a)および(b)の実線は露光によ
り転写されるパターンを示す。図9(a)の実線は図8
の分割パターン36に対応する。図9(b)の実線は図
8の分割パターン37に対応する。図10および図11
において、点線は所望のL字型パターン34(図8参
照)を示す。図10(c)の実線は図9(a)の分割パ
ターン36を形成するための一方のマスク(例えば図2
の第1のマスク21)に形成される開口部のパターンを
示す。図10(d)の実線は図9(b)の分割パターン
37を形成するための一方のマスクに形成される開口部
のパターンを示す。
Solid lines in FIGS. 9A and 9B show patterns transferred by exposure. The solid line in FIG. 9A is shown in FIG.
Corresponding to the division pattern 36 of. The solid line in FIG. 9B corresponds to the division pattern 37 in FIG. 10 and 11
In, the dotted line indicates the desired L-shaped pattern 34 (see FIG. 8). The solid line in FIG. 10C is one mask for forming the divided pattern 36 in FIG.
The pattern of the opening formed in the first mask 21) of FIG. The solid line in FIG. 10D shows the pattern of the opening formed in one mask for forming the division pattern 37 in FIG. 9B.

【0047】図11(e)の実線は図10(c)のパタ
ーンが形成されるマスクと重ね合わせて用いられるマス
ク(例えば図2の第2のマスク22)に形成される開口
部のパターンを示す。図11(f)の実線は図10
(d)のパターンが形成されるマスクと重ね合わせて用
いられるマスクに形成される開口部のパターンを示す。
The solid line in FIG. 11E shows the pattern of the opening formed in the mask (for example, the second mask 22 in FIG. 2) used in superposition with the mask in which the pattern in FIG. 10C is formed. Show. The solid line in FIG. 11 (f) is shown in FIG.
The pattern of the opening formed in the mask used by overlapping with the mask in which the pattern of (d) is formed is shown.

【0048】図10(c)と図11(e)のパターンを
重ね合わせて第1の露光を行い、図9(a)に示すパタ
ーンを転写してから、図10(d)と図11(f)のパ
ターンを重ね合わせて第2の露光を行い、図9(b)に
示すパターンを転写する。このような2回露光により、
L字型パターン34が転写される。
The first exposure is carried out by superposing the patterns shown in FIGS. 10C and 11E, and the pattern shown in FIG. 9A is transferred, and then the patterns shown in FIGS. Second exposure is performed by superimposing the pattern shown in f), and the pattern shown in FIG. 9B is transferred. With such double exposure,
The L-shaped pattern 34 is transferred.

【0049】第1の露光と第2の露光の順は入れ替える
こともできる。また、図10(c)と図11(e)のパ
ターンが形成されたマスクは、どちらを第1のマスク
(電子銃側のマスク)としてもよい。同様に、図10
(d)と図11(f)のパターンが形成されたマスク
は、どちらを第1のマスクとしてもよい。
The order of the first exposure and the second exposure can be exchanged. Either of the masks on which the patterns of FIG. 10C and FIG. 11E are formed may be the first mask (mask on the electron gun side). Similarly, FIG.
Either the mask in which the patterns of (d) and FIG. 11 (f) are formed may be the first mask.

【0050】図12は、図7に示すL字型のパターン3
4を分割する方法の他の一例を示す。パターン34は1
本の分離線38により、2つの矩形状パターンに分割す
ることが可能である。しかしながら、分割されたパター
ンが一方向に長いライン状となる場合、パターンの長手
方向と、それに直交する方向(幅方向)とでマスクの応
力が異なる。応力解析から、ライン状パターンでは長手
方向の中央付近で開口部が幅方向に拡がり易いことが知
られている。また、ライン状パターンの角部では長手方
向に亀裂が入り易い。
FIG. 12 shows an L-shaped pattern 3 shown in FIG.
Another example of a method of dividing 4 will be shown. Pattern 34 is 1
It is possible to divide into two rectangular patterns by the separating line 38 of the book. However, when the divided pattern has a line shape that is long in one direction, the stress of the mask differs between the longitudinal direction of the pattern and the direction (width direction) orthogonal to the longitudinal direction. From the stress analysis, it is known that in the linear pattern, the opening easily expands in the width direction near the center in the longitudinal direction. Further, cracks are likely to occur in the longitudinal direction at the corners of the line pattern.

【0051】したがって、分割されたパターンに凹状の
角がなくても、一方向に長いライン状パターンとなる場
合等には、パターンをさらに分割して、パターンの縦横
比を1に近づけることが望ましい。これにより、分割さ
れたパターンの周囲でマスクの応力をより均等とし、パ
ターンの歪みやパターン角部でのマスクの破損を防止す
ることができる。
Therefore, even if the divided pattern does not have concave corners, if the pattern becomes a long line pattern in one direction, it is desirable to further divide the pattern so that the aspect ratio of the pattern approaches 1. . Thereby, the stress of the mask can be made more uniform around the divided pattern, and the distortion of the pattern and the damage of the mask at the corners of the pattern can be prevented.

【0052】図13は、本実施形態のマスクの製造方法
における開口部の設計工程を示したフローチャートであ
る。 ステップ1(ST1):開口部の設計を開始する。例え
ば図5に示すように、1枚のマスクに連続していないパ
ターン(トポロジー的にドーナツ状のパターン)がある
場合や、図7に示すように、凹状の角を含むパターンの
場合には、ステップ1の前に予め、矩形状のパターンに
分割しておく。
FIG. 13 is a flow chart showing the steps of designing an opening in the mask manufacturing method of this embodiment. Step 1 (ST1): Start designing the opening. For example, as shown in FIG. 5, when one mask has a pattern that is not continuous (topologically donut-shaped pattern), or as shown in FIG. 7, when a pattern includes concave corners, Before step 1, it is divided into rectangular patterns in advance.

【0053】ステップ2(ST2):半導体装置の回路
パターンにおいて、コーナーの角の応力集中が問題とな
るパターンを抽出する。パターンの抽出は、有限要素法
等を用いた構造解析や、予備実験によって得られた知見
等に基づいて行う。コーナーに角が形成されていても、
角における応力集中が問題とならないパターンであれ
ば、ステップ3以降の工程は不要であり、パターンを変
更せずにマスクに開口部を形成することができる。
Step 2 (ST2): In the circuit pattern of the semiconductor device, a pattern in which stress concentration at corners is a problem is extracted. The extraction of the pattern is performed based on the structural analysis using the finite element method or the like and the knowledge obtained by the preliminary experiment. Even if a corner is formed,
If the pattern is such that stress concentration at the corners does not matter, the steps after step 3 are unnecessary, and the opening can be formed in the mask without changing the pattern.

【0054】ステップ3(ST3):ステップ2におい
て抽出されたパターンについて、応力集中が問題となる
角に規定の幅の追加パターンを設けることが可能か判断
する。このとき、応力集中が問題となる角を含む特定の
方向と、この方向と異なる方向の両方に規定の幅の追加
パターンを形成できるか判断する。
Step 3 (ST3): With respect to the pattern extracted in step 2, it is judged whether an additional pattern having a prescribed width can be provided at a corner where stress concentration becomes a problem. At this time, it is determined whether an additional pattern having a specified width can be formed in both a specific direction including a corner where stress concentration becomes a problem and a direction different from this direction.

【0055】ここで、規定の幅はマスクの開口部を形成
するための描画装置(例えば、可変成形型調節電子ビー
ム描画装置)の解像限界や、隣接パターンとの間隔等を
考慮して決定される。また、規定の幅を決定する上で
は、以降の工程で追加パターンを形成することにより、
角における応力集中が許容される範囲まで緩和されるか
どうかも考慮する。
Here, the prescribed width is determined in consideration of the resolution limit of the drawing device (for example, the variable shaping type electron beam drawing device) for forming the opening of the mask, the interval between adjacent patterns, and the like. To be done. Also, in determining the prescribed width, by forming an additional pattern in the subsequent steps,
Consider also whether stress concentration at the corners is relaxed to an acceptable range.

【0056】例えば、図14(a)に示すように、互い
に離れた矩形状パターン41、42が近接して配置され
ている場合、図14(b)に示すように、それぞれのパ
ターンに規定の幅41a、42a(点線部分)を追加す
ると、重なり部分43(斜線部分)が生じる。このよう
な場合、ステップ3でNoと判定される。
For example, when the rectangular patterns 41 and 42 which are separated from each other are arranged close to each other as shown in FIG. 14A, the respective patterns are defined as shown in FIG. 14B. When the widths 41a and 42a (dotted line portions) are added, an overlapping portion 43 (hatched portion) occurs. In such a case, No is determined in step 3.

【0057】ステップ4(ST4):ステップ3におい
て、開口部に接する部分に規定の幅の追加パターンを設
ける余地がないと判断された場合は、規定の幅を加える
ことができるように、パターンをさらに分割する。図1
4に示すように、パターンに規定の幅を追加できない場
合には、図12に示す場合と同様に、矩形状パターンを
さらに分割し、2つのパターン群に分ける。これによ
り、パターンの間隔が拡がり、パターンに規定の幅を追
加することが可能となる。
Step 4 (ST4): When it is judged in Step 3 that there is no room for providing an additional pattern having a specified width in the portion in contact with the opening, the pattern is formed so that the specified width can be added. Further divide. Figure 1
As shown in FIG. 4, when the specified width cannot be added to the pattern, the rectangular pattern is further divided into two pattern groups as in the case shown in FIG. As a result, the pattern interval is widened, and it becomes possible to add a prescribed width to the pattern.

【0058】ステップ5(ST5):ステップ3でYe
sと判定されたパターン、またはステップ4で分割され
たパターンの特定の一方向における両側に、規定の幅を
加えた第1のパターンを作成する。また、上記の方向と
異なる方向における両側に、規定の幅を加えた第2のパ
ターンを作成する。
Step 5 (ST5): Yes in Step 3
A first pattern is created by adding a specified width to both sides of the pattern determined as s or the pattern divided in step 4 in a specific one direction. Further, a second pattern having a specified width is formed on both sides in a direction different from the above direction.

【0059】ステップ6(ST6):ステップ5で追加
された部分のコーナーを丸くする。 ステップ7(ST7):第1のパターンを第1のマスク
の開口部のパターンとし、第2のパターンを第2のマス
クの開口部のパターンとする。 ステップ8(ST8):開口部の設計を終了する。
Step 6 (ST6): The corners of the portion added in step 5 are rounded. Step 7 (ST7): The first pattern is used as the opening pattern of the first mask, and the second pattern is used as the opening pattern of the second mask. Step 8 (ST8): The design of the opening ends.

【0060】以上の工程により、本実施形態のマスクの
開口部が設計される。その後、第1のパターンで第1の
マスクに開口部を形成し、第2のパターンで第2の開口
部を形成する。開口部を有するマスクは、従来のマスク
の製造方法に従って製造することができる。第1および
第2のマスクを組み合わせて本実施形態のステンシルマ
スクを形成する。
Through the above steps, the opening of the mask of this embodiment is designed. After that, an opening is formed in the first mask with the first pattern, and a second opening is formed with the second pattern. A mask having an opening can be manufactured according to a conventional mask manufacturing method. The stencil mask of this embodiment is formed by combining the first and second masks.

【0061】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記のステンシルマスクを用いてリソグラフィーを行い、
ウェハ上のレジストにパターンを転写する工程を含む。
これにより、パターンの歪みや位置ずれが防止され、微
細パターンを高精度に転写できる。パターンが転写され
たレジストをエッチングやイオン注入等の半導体装置製
造プロセスに用いることにより、半導体装置に微細パタ
ーンを形成することが可能となる。
In the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, lithography is performed using the above stencil mask,
The step of transferring the pattern to the resist on the wafer is included.
As a result, pattern distortion and displacement are prevented, and a fine pattern can be transferred with high accuracy. A fine pattern can be formed on a semiconductor device by using the resist to which the pattern is transferred in a semiconductor device manufacturing process such as etching or ion implantation.

【0062】上記の本発明の実施形態のマスクおよびそ
の製造方法によれば、マスクの開口部の角における局所
的な応力集中が抑制され、マスクの破損や開口部のパタ
ーンの歪みが防止される。本発明のマスクおよびその製
造方法と露光装置および半導体装置の製造方法の実施形
態は、上記の説明に限定されない。例えば、本発明のマ
スクはLEEPL用マスクに限定されず、LEEPL以
外の荷電粒子線リソグラフィー用マスクであってもよ
い。また、開口部を有する重金属膜等が薄膜上に形成さ
れる、例えばX線リソグラフィー用マスク等に本発明を
適用することも可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
According to the mask and its manufacturing method of the embodiment of the present invention described above, local stress concentration at the corners of the opening of the mask is suppressed, and damage to the mask and distortion of the pattern of the opening are prevented. . The embodiments of the mask, the method for manufacturing the mask, the exposure apparatus, and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention are not limited to the above description. For example, the mask of the present invention is not limited to the LEEPL mask, and may be a charged particle beam lithography mask other than LEEPL. The present invention can also be applied to, for example, a mask for X-ray lithography in which a heavy metal film having an opening is formed on a thin film. Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のマスクによれば、開口パターン
の変形や亀裂の要因となる角をマスクの開口部に形成せ
ずに、角を有する回路パターンを転写できる。本発明の
マスクの製造方法によれば、角を有する回路パターンを
形成するための開口部に角を形成する必要がなく、開口
パターンの変形やマスクの破損が防止される。本発明の
露光装置によれば、開口パターンに角をもたないマスク
を用いて、角を有する回路パターンを露光することが可
能となる。本発明の半導体装置の製造方法によれば、角
をもつ微細パターンを高精度に形成できる。
According to the mask of the present invention, a circuit pattern having a corner can be transferred without forming a corner in the opening of the mask which causes deformation or crack of the opening pattern. According to the mask manufacturing method of the present invention, it is not necessary to form a corner in an opening for forming a circuit pattern having a corner, and deformation of the opening pattern and damage to the mask are prevented. According to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to expose a circuit pattern having a corner by using a mask having no corner in the opening pattern. According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a fine pattern having corners can be formed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明のマスクを含む本発明の露光装置
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an exposure apparatus of the present invention including a mask of the present invention.

【図2】図2は本発明のマスクの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a mask of the present invention.

【図3】図3は本発明のマスクの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a mask of the present invention.

【図4】図4(a)および(b)は本発明のマスクに形
成されるパターンを示し、図4(c)は本発明のマスク
により転写されるパターンを示す。
4 (a) and 4 (b) show patterns formed on the mask of the present invention, and FIG. 4 (c) shows patterns transferred by the mask of the present invention.

【図5】図5は回路パターンの一例を模式的に示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a circuit pattern.

【図6】図6(a)および(b)は図5のパターンを分
割する例を示す。
6A and 6B show examples of dividing the pattern of FIG.

【図7】図7は回路パターンの一例を模式的に示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a circuit pattern.

【図8】図8は本発明のマスクに形成されるパターンの
一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a pattern formed on the mask of the present invention.

【図9】図9(a)および(b)は本発明のマスクによ
り転写されるパターンの例を示す。
FIG. 9A and FIG. 9B show examples of patterns transferred by the mask of the present invention.

【図10】図10(c)は図9(a)のパターンを転写
するためのマスクに形成されるパターンを示し、図10
(d)は図9(b)のパターンを転写するためのマスク
に形成されるパターンを示す。
10 (c) shows a pattern formed on a mask for transferring the pattern of FIG. 9 (a), and FIG.
9D shows a pattern formed on a mask for transferring the pattern of FIG. 9B.

【図11】図11(e)は図9(a)のパターンを転写
するためのマスクに形成されるパターンを示し、図11
(f)は図9(b)のパターンを転写するためのマスク
に形成されるパターンを示す。
11 (e) shows a pattern formed on a mask for transferring the pattern of FIG. 9 (a), and FIG.
9F shows a pattern formed on a mask for transferring the pattern of FIG. 9B.

【図12】図12は本発明のマスクに形成されるパター
ンの一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a pattern formed on the mask of the present invention.

【図13】図13は本発明のマスクの開口部の設計工程
を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a process of designing an opening of a mask of the present invention.

【図14】図14は図13のST4でパターンを分割す
る必要がある場合の例を示す。
FIG. 14 shows an example in which the pattern needs to be divided in ST4 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…露光システム、2…電子ビーム、3…電子銃、4…
コンデンサレンズ、5…アパーチャー、6、7…メイン
デフレクター、8、9…微調整用デフレクター、10…
ステンシルマスク、11…ウェハ、21…第1マスク、
22…第2マスク、23、24…開口部、25…所望の
矩形状パターン、26、27…追加パターン、31、3
4…パターン、32a、32b、33a、33b…分割
パターン、35…マスク、36、37…分割パターン、
38…分離線。
1 ... Exposure system, 2 ... Electron beam, 3 ... Electron gun, 4 ...
Condenser lens, 5 ... Aperture, 6, 7 ... Main deflector, 8, 9 ... Fine adjustment deflector, 10 ...
Stencil mask, 11 ... Wafer, 21 ... First mask,
22 ... 2nd mask, 23, 24 ... Opening part, 25 ... Desired rectangular pattern, 26, 27 ... Additional pattern, 31, 3
4 ... pattern, 32a, 32b, 33a, 33b ... division pattern, 35 ... mask, 36, 37 ... division pattern,
38. Separation line.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】荷電粒子線を遮断する第1のマスクと、 前記第1のマスクに形成された荷電粒子線が透過する第
1の開口部であって、角のない前記第1の開口部と、 前記第1のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断
する第2のマスクと、 前記第2のマスクに前記第1の開口部と重なり部分をも
つように形成された、荷電粒子線が透過する第2の開口
部であって、角のない前記第2の開口部とを有するマス
ク。
1. A first mask for blocking a charged particle beam, and a first opening for transmitting a charged particle beam formed in the first mask, the first opening having no corners. A second mask that is used to overlap with the first mask to block a charged particle beam; and charged particles formed in the second mask so as to have a portion overlapping the first opening. A mask having a second opening through which a line is transmitted, the second opening having no corners.
【請求項2】前記第1の開口部の形状は直線と曲線を含
み、 前記第2の開口部の形状は直線と曲線を含み、 前記重なり部分は直線に挟まれた角を有する請求項1記
載のマスク。
2. The shape of the first opening includes a straight line and a curved line, the shape of the second opening includes a straight line and a curved line, and the overlapping portion has an angle between the straight lines. The listed mask.
【請求項3】前記重なり部分は矩形であり、 前記第1の開口部は前記矩形の対向する一対の辺の外側
に曲線を含む部分を追加した形状であり、 前記第2の開口部は前記矩形の対向する他の一対の辺の
外側に曲線を含む部分を追加した形状である請求項2記
載のマスク。
3. The overlapping portion has a rectangular shape, the first opening portion has a shape in which a portion including a curved line is added outside a pair of opposite sides of the rectangle, and the second opening portion has the shape. The mask according to claim 2, which has a shape in which a portion including a curved line is added to the outside of another pair of opposite sides of the rectangle.
【請求項4】前記第1のマスクは、荷電粒子線が透過す
る第3の開口部であって、角のある前記第3の開口部を
さらに有する請求項1記載のマスク。
4. The mask according to claim 1, wherein the first mask is a third opening through which a charged particle beam passes, and further has the third opening having a corner.
【請求項5】前記第2のマスクは、荷電粒子線が透過す
る第4の開口部であって、角のある前記第4の開口部を
さらに有する請求項1記載のマスク。
5. The mask according to claim 1, wherein the second mask has a fourth opening through which a charged particle beam is transmitted, the fourth opening having an angle.
【請求項6】前記荷電粒子線は電子ビームを含む請求項
1記載のマスク。
6. The mask according to claim 1, wherein the charged particle beam includes an electron beam.
【請求項7】マスクパターンに対応する開口部の角にお
ける局所的な応力集中を予測し、前記応力集中がマスク
の耐性を超える開口部を抽出する工程と、 抽出された前記開口部の一方向における両端に、曲線部
分を含み、かつ前記開口部の形状に角がなくなるような
追加パターンを加え、第1の開口部パターンを作成する
工程と、 抽出された前記開口部の他の方向における両端に、曲線
部分を含み、かつ前記開口部の形状に角がなくなるよう
な追加パターンを加え、第2の開口部パターンを作成す
る工程と、 前記第1の開口部パターンを有する開口部と、抽出され
なかった開口部とを有する第1のマスクを形成する工程
と、 前記第2の開口部パターンを有する開口部と、抽出され
なかった開口部とを有し、前記第1のマスクと重ねて用
いられる第2のマスクを形成する工程とを有するマスク
の製造方法。
7. A step of predicting a local stress concentration at a corner of an opening corresponding to a mask pattern and extracting the opening whose stress concentration exceeds the resistance of the mask, and one direction of the extracted opening. A step of creating a first opening pattern by adding an additional pattern including curved portions to both ends of the opening and eliminating the corners of the shape of the opening, and both ends of the extracted opening in the other direction. A step of creating a second opening pattern by adding an additional pattern including a curved portion and having no corners in the shape of the opening, and an opening having the first opening pattern; Forming a first mask having unopened openings, opening having the second opening pattern, and unextracted openings, overlapping the first mask Used And a step of forming a second mask, the method for manufacturing a mask.
【請求項8】抽出された前記開口部が凹角をもつ形状の
とき、前記第1の開口部パターンおよび前記第2の開口
部パターンを作成する前に、前記開口部を凹角をもたな
い複数の開口部に分割する工程をさらに有する請求項7
記載のマスクの製造方法。
8. When the extracted opening has a reentrant shape, a plurality of the openings having no reentrant angle are formed before the first opening pattern and the second opening pattern are created. 8. The method according to claim 7, further comprising the step of dividing the openings into
A method for manufacturing the described mask.
【請求項9】前記第1の開口部パターンおよび前記第2
の開口部パターンを作成する前に、凹角をもたない開口
部を複数の開口部に分割する工程をさらに有する請求項
7記載のマスクの製造方法。
9. The first opening pattern and the second opening pattern.
8. The method for manufacturing a mask according to claim 7, further comprising the step of dividing the opening having no reentrant angle into a plurality of openings before forming the opening pattern of.
【請求項10】荷電粒子線発生手段と、 荷電粒子線偏向手段と、 荷電粒子線を遮断する第1のマスクと、 前記第1のマスクに形成された荷電粒子線が透過する第
1の開口部であって、角のない前記第1の開口部と、 前記第1のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断
する第2のマスクと、 前記第2のマスクに前記第1の開口部と重なり部分をも
つように形成された、荷電粒子線が透過する第2の開口
部であって、角のない前記第2の開口部とを有する露光
装置。
10. A charged particle beam generating means, a charged particle beam deflecting means, a first mask for blocking the charged particle beam, and a first opening for transmitting the charged particle beam formed in the first mask. A first opening having no corners, a second mask used to overlap with the first mask to block charged particle beams, and the first opening to the second mask. An exposure apparatus having a second opening which is formed so as to have an overlapping portion and through which the charged particle beam is transmitted and which has no corners.
【請求項11】開口部以外で荷電粒子線を遮断する第1
のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第2の
マスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する工程
を含む半導体装置の製造方法であって、 前記第1のマスクに形成された開口部は、角のない第1
の開口部を含み、 前記第2のマスクに形成された開口部は、角がなく、か
つ前記第1の開口部と第1の重なり部分をもつ第2の開
口部を含み、 前記第1の重なり部分を透過した荷電粒子線が前記基板
に照射される半導体装置の製造方法。
11. A first means for blocking a charged particle beam except at an opening.
And a second mask that shields the charged particle beam at a portion other than the opening, the method including the steps of: irradiating the substrate with the charged particle beam; The formed opening has a first corner
The opening formed in the second mask has no corners and includes a second opening having a first overlapping portion with the first opening. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate is irradiated with a charged particle beam that has passed through an overlapping portion.
【請求項12】前記第1の開口部の形状は直線と曲線を
含み、 前記第2の開口部の形状は直線と曲線を含み、 前記荷電粒子線は、直線に挟まれた角を有する前記第1
の重なり部分を透過する請求項11記載の半導体装置の
製造方法。
12. The shape of the first opening includes straight lines and curved lines, the shape of the second opening includes straight lines and curved lines, and the charged particle beam has corners sandwiched by straight lines. First
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the overlapping portion of the light is transmitted.
【請求項13】開口部以外で荷電粒子線を遮断する第3
のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第4の
マスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する工程
をさらに有し、 前記第3のマスクに形成された開口部は、角のない第3
の開口部を含み、 前記第4のマスクに形成された開口部は、角がなく、か
つ前記第3の開口部と第2の重なり部分をもつ第4の開
口部を含み、 前記第1の重なり部分と異なる前記第2の重なり部分を
透過した荷電粒子線が前記基板に照射される請求項11
記載の半導体装置の製造方法。
13. A third means for blocking a charged particle beam except at the opening.
The method further comprises the step of irradiating the substrate with the charged particle beam through the mask of No. 4 and a fourth mask that blocks the charged particle beam except at the opening, and the opening formed in the third mask is , Third without horns
The opening formed in the fourth mask has no corners and includes a fourth opening having a second overlapping portion with the third opening, and the first opening The charged particle beam that has passed through the second overlapping portion different from the overlapping portion is irradiated onto the substrate.
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項14】前記荷電粒子線は電子ビームを含む請求
項11記載の半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the charged particle beam includes an electron beam.
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