JP2005039144A - 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビーム描画の技術分野において、スループットの大幅な向上が達成できる電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】、半導体基板上のレジストに電子ビームによってパターンを描く電子ビーム描画システム。電子ビーム源１４より平行な電子ビーム１５を出射し、パターン状の開口を有し、電子ビーム１５の径路に配置されるマスク３０に電子ビーム１５を照射するとともに、ビーム偏向手段により電子ビームを偏向させ、電子ビーム１５及びマスク３０の径路に配置され、表面に電子ビーム感応性レジストの層が形成された基板４０を描画する。このときの電子ビーム電流を５〜１００μＡとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に係り、集積回路デバイスの製造に好適な電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に関する。

集積回路製造の重要な工程の一つとして、半導体ウェハの表面におけるパターニングが挙げられる。このパターニングは、イオン注入領域、接触窓領域、ボンディングパッド領域等のようなパターンを、集積回路デバイス内の各種の領域に画成することにある。このパターニングは、一般的に、集積回路デバイスを形成するウェハの表面にレジストを形成し、このレジスト層にマスクの幾何学形状パターンを転写することによりなされる。

多くの場合、設計パターンの数倍のサイズのパターンが形成されたマスクを使用し、これをレジストへ縮小投影させる縮小投影露光方式が採用されている。このフォトリソグラフィーのために使用される輻射線のエネルギーは光学的波長のものである。ところが、デザインルールの微細化に伴い、光学的波長の輻射線による従来のフォトリソグラフィーの解像度は限界に近づいてきている。

これに対処すべく、Ｘ線、超紫外線、及び電子ビームの使用が提唱されており、本出願人により、量産を前提とし、サブミクロン又はそれより小さいサイズのパターンニングをするために、十分なスループット及び精度をもつ、低エネルギー電子ビームの近接投射リソグラフィ用のシステムが提案されている（特許文献１参照。）。
特許第２９５１９４７号公報

しかしながら、このような電子ビーム描画システムにおいて、更なるスループットの向上が期待されている。電子ビーム描画システムにおいて、スループットを支配する工程は大別すると以下の３つに分類される。１）真空排気系、２）搬送系、３）電子ビーム描画系。

上記の３）について鋭意検討したところ、特許文献１に開示の範囲以外の所に最適な条件が得られる可能性を見出した。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電子ビーム描画の技術分野において、スループットの大幅な向上が達成できる電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上のレジストに電子ビームによってパターンを描く電子ビーム描画装置において、平行な電子ビームを出射し偏向走査する電子鏡筒部と、前記電子ビームの径路に配置される等倍マスク装着部と、前記等倍マスク装着部に近接配置され、表面に電子ビーム感応性レジストの層が形成された基板を保持する基板保持部と、を含み、前記電子ビーム電流が５〜１００μＡであることを特徴とする電子ビーム描画装置を提供する。

また、本発明は、半導体集積回路の製造において、表面に電子ビーム感応性レジストの層が形成された基板にパターンを描くための電子ビーム描画方法であって、前記基板を電子ビーム描画装置に配置する工程と、前記基板の表面から１０〜３００μｍの位置にパターン状の開口を有するマスクを配置する工程と、前記マスクのパターン部の略全面に亘ってビーム電流が５〜１００μＡの前記電子ビームを前記マスクに偏向走査させる工程と、を含むことを特徴とする電子ビーム描画方法を提供する。

本発明によれば、従来３μＡ程度に制限されていた電子ビーム電流を、高電流化することにより、描画時間の短縮化が図れる。これにより、スループットの大幅な向上が達成できる。従来より、電子ビーム電流を高電流化することにより、描画時間の短縮化が図れることは認識されていたが、マスクの寿命、描画パターン精度等で電子ビーム電流値に制約があった。本発明は、主にマスクに各種の改良を施し、電子ビーム電流の高電流化と組み合わせることにより、上記課題の達成を可能とするものである。

なお、電子ビーム電流とは、単位時間あたりのレジストに打ち込まれる電子の電流値を指す。

本発明において、前記マスクのパターン部の厚さが１〜１００μｍであることが好ましい。このような厚さのマスクを使用すれば、電子ビーム電流の高電流化においても、マスクの寿命の点で問題となることはなく、また、描画パターン精度の低下等も、マスクに各種の改良を施すことにより対処できるからである。

また、本発明において、前記マスクの前記パターンの周縁に格子状の梁が形成されていることが好ましい。このように、パターンの周縁に格子状の梁が形成されていれば、パターンの部分のたわみ、歪が軽減される。したがって、パターンの部分をより薄くして、パターンの微細化が可能となる。

また、本発明において、前記マスクの前記基板に相対しない側の表面の描画用開口が前記パターンのサイズとなっており、前記マスクの前記基板に相対する側の表面の開口が前記パターンのサイズより大サイズになっていることが好ましい。このようにマスクの開口を形成することにより、パターン部の厚さを大きくでき、電子ビーム電流の高電流化においても、マスクの寿命の点で問題となることはなく、また、描画パターン精度等も、基板に相対しない側の表面の描画用開口をパターンのサイズとすることにより対処できるからである。

また、本発明において、前記マスクが、ダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、タングステン、アルミニウム、タンタル、チタン、白金、金、銀、銅、及びそれらの化合物のいずれか１つからなることが好ましい。すなわち、マスクに形成されたマークを使用してマスクと基板との位置合せを行うことが多いが、マスクの素材に依存して、位置合せに使用する照明光や散乱光の透過率に問題が生じるので、このような材質が好ましい。

また、本発明において、前記マスクが、電子遮蔽膜と、該電子遮蔽膜を支持する支持膜と、前記マスク部の外側で前記支持膜を支持する支持枠とを備え、前記支持膜は、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｂ₄ Ｃ及びＢＮのいずれか１つからなることが好ましい。すなわち、マスクにおいて、ダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素、炭化硼素及び窒化硼素のいずれか１つから支持膜を構成するのであれば、高剛性で熱伝導性のよい支持膜が得られる。これにより、支持膜の膜厚を薄くでき、膜厚と開口幅との比率を、現在のプロセス技術で製造可能なアスペクト比とすることができる。

また、本発明において、前記マスクが導電性を有する、又は、前記マスクの前記基板に相対しない側の表面に導電層が形成されていることが好ましい。電子遮蔽膜と導電層の支持膜との構成により、電子ビームの照射によっても反りが発生せず、長寿命のマスクが得られる。

また、本発明において、前記マスクのパターン部の周縁に応力緩和層が形成されていることが好ましい。このように、マスクパターン形成領域に生じる内応力を応力緩和層によって吸収させれば、マスクパターンを高精度にできる。したがって、描画時におけるレジストパターンが高精度に形成される。

また、本発明において、前記電子ビームを、その断面が前記走査の方向の幅が狭く前記走査の方向に垂直な方向の幅が広い細長いビームに整形する電子ビーム整形手段を備えたことが好ましい。このようにすれば、マスク上を走査する平行な電子ビームの断面は、走査方向に垂直な方向の幅が広いので、描画装置のスループットは高くなる。一方、電子ビームの走査方向の幅は狭いので、走査幅は狭くできる。更に、偏向方向（ブランカ等による）を走査方向にすれば、電子ビームの幅が狭く、電子ビームの照射のオンオフ制御の応答性を高くできる。

以上説明したように、本発明によれば、従来３μＡ程度に制限されていた電子ビーム電流を、高電流化することにより、描画時間の短縮化が図れる。これにより、スループットの大幅な向上が達成できる。従来より、電子ビーム電流を高電流化することにより、描画時間の短縮化が図れることは認識されていたが、マスクの寿命、描画パターン精度等で電子ビーム電流値に制約があった。本発明は、主にマスクに各種の改良を施し、電子ビーム電流の高電流化と組み合わせることにより、上記課題の達成を可能とするものである。

以下、添付図面に従って、本発明に係る電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法の好ましい実施の態様について説明する。図１〜図３には、本発明に係る電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に適用される電子ビーム近接描画装置１０が示されている。

図１は上記電子ビーム近接描画装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接描画装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。

マスク３０は、表面にレジスト層４２（電子ビーム感応性レジスト）が形成された基板であるウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。

また、走査手段２０は、図２に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。

この電子ビーム近接描画装置１０は、図３に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウエハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウエハステージ７０が設けられている。ウエハステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。

なお、図３上で、マスク３０をＸ方向及びＹ方向に移動させることができるマスクステージ８０が設けられ、ウエハ４０の導通をとるために、ウエハ４０の上面に押し当てられた導通ピン８１が設けられる。

次に、本発明に適用されるマスク３０の各態様について説明する。図４は、マスクの第１の実施態様の構成を示す説明図である。同図において、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のマスク部（破線の円内）を拡大して模式的に示した断面図である。なお、図４（図５も同様）に示されるマスク３０の向きは、図１、図３と異なり、上下で逆転している。

このマスク３０は、図４（ａ）に示されるように、マスク部１１０と支持基板１２０とから構成されている。マスク部１１０は、図４（ｂ）に示されるように、支持基板１２０上の中央部に形成されており、支持基板１２０はマスク部１１０が設けられた領域がくりぬかれて支持枠を構成している。

このマスク３０は、マスク部１１０が所定パターンに合わせて開口された等倍のマスクであり、図４（ｃ）に示されるように、シリコンウェハ１０１の一方の面にシリコン窒化膜１０２、ダイヤモンド膜１０３、タンタル膜１０４の順で積層された積層膜が形成されており、マスク部１１０の積層膜に所定パターンに合わせて開口された複数の貫通孔が設けられ、シリコンウェハ１０１のマスク部１１０が設けられた領域がくりぬかれている。また、シリコンウェハ１０１の他方の面にもシリコン窒化膜１０２が形成されており、貫通孔の壁面、シリコン窒化膜１０２の露出面及びシリコンウェハ１０１の露出面に白金パラジウム（ＰｔＰｄ）膜１０７が被着されている。

ここで、マスク部１１０の所定パターンは、描画するウェハ４０に回路用パターンを転写するための電子線マスクとなる転写パターン１０４ａと、描画するウェハ４０との位置決めに用いるアライメントマークとなるアライメントパターン１０４ｂとからなり、アライメントパターン１０４ｂは転写パターン１０４ａ領域の周囲に配置されている。

シリコン窒化膜１０２は、シリコンウェハ１０１をくりぬくエッチングを行う際の保護膜であり、厚さはわずかである。また、ダイヤモンド膜１０３側のシリコン窒化膜１０２は、ダイヤモンド膜１０３の付着性をよくする下地膜を兼ねている。ダイヤモンド膜１０３は、タンタル膜１０４を支える支持膜である。タンタル膜１０４は、描画用の電子線を遮蔽する電子遮蔽膜であり、厚さはわずかである。白金パラジウム膜１０７は、描画用の電子線による帯電を防止するための帯電防止膜であり、厚さはわずかである。この実施の形態にかかるマスク３０の製造工程については、公知の各種方法が採用できる。

マスク３０は、電子遮蔽膜を支持する支持膜としてダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素、炭化硼素及び窒化硼素のいずれか１つを用いたので、高剛性で熱伝導性のよい支持膜が得られるため、従来より高電流化した電子ビームに耐え得る範囲内において、支持膜の膜厚を薄くでき、現在のプロセス技術で製造可能なアスペクト比とすることができる。

また、電子遮蔽膜をタンタル、タングステン及びクロムのいずれか１つの金属又はこの金属を主成分とする化合物で構成したので、電子遮蔽に必要な膜厚を薄くでき、加工時にアスペクト比が問題になることがない。また、膜厚が薄くてよいので支持膜に及ぼす応力が小さく、薄い支持膜を用いても支持膜を大きく歪ませることがないので、高精度のマスクを安定的に製造することができる。また、絶縁体で構成された部分が導電体で被覆されているので、電子線による帯電が抑止できる。

次に、マスク３０の第２の実施態様について説明する。このマスク３０は、ＳＯＩウエハのシリコン膜上に導電性膜が形成された後に複数の描画用開口が形成されたもので、導電性膜には複数の描画用開口が形成されているとともに、シリコン膜には複数の描画用開口と略同じ形状で描画用開口より大きな開口が形成されており、描画用領域のＳＯＩウエハのシリコン層及び酸化シリコン膜が窓状に除去されているものである。

このマスク３０も、高電流の電子ビームの照射によっても反りが発生しにくい、高精度かつ長寿命なマスクとすることを目的としたものである。図５は、このマスク３０の構成を示す説明図である。

導電性膜２２０には複数の描画用開口２２４、２２４…が形成されることによりパターンが形成され、また、導電性膜２２０の裏面には該パターンより狭い幅のシリコン膜２１８が形成される。これにより、導電性膜２２０により高精度パターンが形成される。また、シリコン膜２１８により導電性膜２２０が補強され、高電流の電子ビームの照射によっても反りが発生せず、長寿命なマスクが得られる。

本実施態様のマスクの特徴として以下の事項が挙げられる。１）基板として安価なＳＯＩウエハが使用できる。これにより経済性に優れる。２）マスク製造設備の新規開発が不要である。すなわち、Ｘ線マスク用の製造設備の改良でよい。３）パターン層を薄くでき、解像度、寸法精度が向上する。４）ホール層（コンタクトホール）では分割が不要になる可能性がある。

次に、マスクの第３の実施態様について説明する。このマスク３０は、基板（ウエハ）に相対しない側の表面の描画用開口がパターンのサイズとなっており、基板に相対する側の表面の開口がパターンのサイズより大サイズになっているものである。このように開口を形成することにより、パターン部の厚さを大きくでき、電子ビーム電流の高電流化においても、マスクの寿命の点で問題となることはなく、また、描画パターン精度等も、基板に相対しない側の表面の描画用開口をパターンのサイズとすることにより対処できる。

図６は、マスク３０の第３の実施態様の構成を示す説明図であり、マスク３０のパターン部を拡大して模式的に示した断面図である。同図において、（ａ）は、開口の断面をテーパ形状とするものであり、（ｂ）は、開口の断面を段差付き形状とするものである。いずれの図も上側が電子ビーム源１４側であり、下側がウエハ（基板）４０側である。このように開口の断面をテーパ形状又は段差付き形状とすることにより、以下に列挙する効果が得られる。

１）パターン部の厚さを大きくでき、電子ビーム電流の高電流化に対処できる。これにより、スループットの大幅な向上が達成できる。

２）開口の断面が電子ビームの出射方向に向かって開くことにより、開口断面の側壁で電子ビームが反射する現象を避けることができる。その結果、側壁に衝突する電子ビームによるビーム間のクロストークを防止でき、レジスト面に入射する電子ビームの質を向上させられる。

３）副偏向器２６、２８（図１参照）により出射する電子ビームを傾斜（偏向）させる際に、この電子ビームを遮って描画のデッドゾーンをつくる不具合を解消できる。図７は、この関係を説明する拡大断面図である。同図において、（ａ）は、開口の断面をテーパ形状とするものであり、（ｂ）は、開口の断面を従来のままのストレート形状とするものである。

副偏向器２６、２８による電子ビーム１５の偏向角をαとした場合、図７（ａ）においては、断面がテーパ形状となっているので、開口断面の側壁により電子ビーム１５が遮られることはない。

一方、図７（ｂ）においては、断面がストレート形状となっているので、開口断面の側壁により電子ビーム１５が遮られ、いわゆる描画のデッドゾーンＤＺを生じてしまう。すなわち、偏向角をαより小さいα’の偏向をしたのと同じ結果となる。この現象は、ウエハ（基板）４０の表面とマスク３０の下面とのギャップＧを大きく設定した場合、たとえば、ギャップＧを１０〜３００μｍとした場合に顕著となる。

図７（ｃ）は、開口の断面をテーパ形状とする際のテーパ角度βと偏向角αとの関係を示した図である。図示のように、テーパ角度βが偏向角αより大であれば、描画のデッドゾーンＤＺを生じることはない。

なお、以上において、開口の断面をテーパ形状とする場合について説明したが、開口の断面を段差付き形状とすることによっても同様の効果が得られる。

４）上記の３）の効果として、ウエハ（基板）４０の表面とマスク３０の下面とのギャップＧの選択幅が大きくとれ、製造条件の自由度が増す。

以上に説明したような図６（ａ）又は（ｂ）に示される断面形状のマスク３０に加工するには、第１の実施態様及び第２の実施態様に使用されている各種のフォトリソグラフィー技術を組み合わせて適用すればよい。また、エッチング等の加工の際にも、等方性エッチング、異方性エッチング、ドライエッチング、ＲＩＥ法等の適宜な方法を採用すればよい。

次に、マスクの第４の実施態様について説明する。このマスクには、パターンの周縁に格子状の梁が形成されている。このように、パターンの周縁に格子状の梁が形成されていれば、パターンの部分のたわみ、歪が軽減され、電子ビーム電流の高電流化に対処できる。

図８は、マスクの第４の実施態様の構成を示す説明図であり、描画（転写）方法を説明する図である。同図において、（ａ）は、マスク３０の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の中心部分の円内の拡大図である。この例においては、同図（ｂ）に示されるように、マスクパターンはI、II、III及びIVの部分に４分割されており、４回に分けてウエハのレジ
スト層に転写される。なお、同図（ｂ）において、マスク３０の中心は、Ｏで表示されている。

すなわち、マスクはパターン精度を向上させるべく、マスク３０のパターン領域２５３が極力薄くなるように構成されている。一方、マスク３０のパターン領域２５３が薄いと、機械的な強度が不足するので、所定面積に区切って所定間隔で補強の梁２５４、２５４…が設けられている。ところが、この梁２５４がマスクパターンの一部を覆ってしまうと所望のパターン（図８（ｂ）に破線で表示）の転写が行なえない。そこで、マスクパターンを複数に分割し（I、II、III及びIVの部分に４分割）、複数回に分けてウエハ２５２の
レジスト層に転写している。

このようなマスク３０を製作するには、以下の手法による。すなわち、支持枠と、この支持枠より薄く形成され、かつ支持枠で囲まれた薄膜と、薄膜上の１点である第１の点を通り第１の方向に延びる第１の直線と、第１の点で第１の直線と直交し、第２の方向に延びる第２の直線とによって、薄膜が４分割された領域である４つの区画の一つである第１の区画と、第１の区画と第１の方向において隣接する第２の区画と、第２の区画と第２の方向において隣接する第３の区画と、第３の区画と第１の方向において隣接し、かつ第１の区画と第２の方向において隣接する第４の区画と、第１〜第４の区画のそれぞれにおいて、薄膜上に支持枠と接続するように、支持枠と同一の材料から形成された、第１の方向に延びる複数の梁であって、互いに平行に等間隔で形成された第１群の梁と、第１〜第４の区画のそれぞれにおいて、薄膜上に支持枠と接続し、かつ第１群の梁と交差するように、支持枠と同一の材料から形成された、第２の方向に延びる複数の梁であって、互いに平行に等間隔で形成された第２群の梁と、梁の両側部分の薄膜に梁と平行に設けられた裾部と、梁とその両側の裾部とから構成される梁用帯部であって、隣接する梁用帯部との間隔が梁用帯部の幅の３以上の整数倍となるような梁用帯部と、第１の区画に形成された第１群の梁の一つを含み、第１の直線に接する第１の梁用帯部であって、第１の方向において第４の区画の第２群の梁が第１の区画の第２群の梁と互いに異なる位置で接続する第１の梁用帯部と、第１の区画に形成された第２群の梁の一つを含み、第２の直線に接する第２の梁用帯部であって、第２の方向において第２の区画の第１群の梁が第１の区画の第１群の梁と互いに異なる位置で接続する第２の梁用帯部と、第３の区画に形成された第１群の梁の一つを含み、第１の直線に接する第３の梁用帯部であって、第１の方向において第２の区画の第２群の梁が第３の区画の第２群の梁と互いに異なる位置で接続する第３の梁用帯部と、第３の区画に形成された第２群の梁の一つを含み、第２の直線に接する第４の梁用帯部であって、第２の方向において第４の区画の第１群の梁が第３の区画の第１群の梁と互いに異なる位置で接続する第４の梁用帯部と、梁用帯部で囲まれた部分の薄膜に設けられた、電子線が透過する開口であって、第１〜第４の区画において、同一のパターンの互いに異なる一部である相補分割パターンで形成されている開口と、第１〜第４の区画のそれぞれから選択される、形状および大きさが同一の重ね合わせ領域であって、それぞれ第１および第２の直線を含む４つの重ね合わせ領域とを有し、重ね合わせ領域上の任意の点は、第１〜第４の区画のうちの少なくとも２つの区画において、梁用帯部以外の薄膜に含まれるマスクとする。

次に、マスクの第５及び第６の実施態様について説明する。このマスクには、第４の実施態様と同様にパターンの周縁に格子状の梁が形成されている。このように、パターンの周縁に格子状の梁が形成されていれば、パターンの部分のたわみ、歪が軽減され、電子ビーム電流の高電流化に対処できる。

第４の実施態様においては、転写回数が多く、スループットが低いという問題がある。また、アライメントの際に顕微鏡の光軸をマスク３０に対して傾けて読み取り、位置合わせする転写方法を採用した場合、梁２５４が邪魔になるという問題がある。更に、電子銃より所定の断面形状の電子ビーム１５を出射させ、電子ビーム１５がマスク３０の面を走査する場合に、走査のロスも大きい。

第５及び第６の実施態様は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウエハ上のレジスト層に高精度でかつ高いスループットの転写が行なえるマスクを提供するものである。

図９は、第５の実施態様のマスク３０の概略構成図である。ただし、枠体及び後述するテーパ部３４の図示は省略されている。

図示のマスク３０のマスク本体３０Ａの薄膜部分２８２は、長さがマスク３０のパターン領域の全長に近く、かつ所定幅を有する平面形状が細長矩形であり、この薄膜部分２８２が所定間隔をもって平行に４個所、このマスクパターン領域の全幅に近くに及んで設けられている。薄膜部分２８２、２８２同士の間の所定間隔は、薄膜部分２８２の所定幅と同一（１倍）であり、この薄膜部分２８２にマスクパターン状の開口が形成されている。

このそれぞれの薄膜部分２８２−１、２８２−２、２８２−３及び２８２−４に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであり、この２種類のマスクパターンがマスクのパターン領域に同数配される。図示の例では、この２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）が交互に隣接して設けられている。すなわち、薄膜部分２８２−１、２８２−３には第一のマスクパターンが、薄膜部分２８２−２、２８２−４には第二のマスクパターンが、それぞれ設けられている。このマスク３０を使用した転写方法は、後述する第６の実施態様と略同様であることより、説明を省略する。

図１０は第６の実施態様のマスク３０の概略構成図である。ただし、説明の便宜のため、縦方向の薄膜部分２８２のサイズは縮小して表示してある。図示の例において、図９と異なり、マスク本体３０Ａには薄膜部分２８２が８箇所形成されている。また、テーパ部３４及び薄膜部分２８２における２種類のマスクパターンが図示されている。

図１０のマスク３０は、図９と同様に、ウェーハであるマスク本体３０Ａに、長さがマスクのパターン領域の略全長に及び、かつ所定幅を有する平面形状が細長矩形の薄膜部分２８２が所定間隔Ｗｃをもって平行に複数個所、このマスクパターン領域の略全幅に及んで設けられており、薄膜部分２８２同士の間の所定間隔Ｗｃは、薄膜部分２８２の所定幅と同一（１倍）であり、この薄膜部分２８２にマスクパターン状の開口が形成されている。そして、それぞれの薄膜部分２８２、２８２…に形成されるマスクパターンは、２種類の相補的なマスクパターンのいずれかであり、該２種類のマスクパターンがマスクのパターン領域に同数（４個ずつ）配されている。

この２種類のマスクパターン（第一のマスクパターン、第二のマスクパターン）は、交互に隣接して設けられている。第一のマスクパターンと第二のマスクパターンとを重ね合わせた場合に、ドーナツパターンが形成されるようになっている。

薄膜部分２８２の表面（図では裏面に該当する）はマスク本体３０Ａの表面と面一に形成されており（円内の拡大断面図参照）、薄膜部分２８２の裏面（図では表面に該当する）の四周の縁よりマスク本体３０Ａの裏面に向かってテーパ部３４が形成されている（円内の拡大断面図参照）。

次に、マスクの第７の実施態様について説明する。このマスクのパターン部の周縁には応力緩和層が形成されている。このように、マスクパターン形成領域に生じる内応力を応力緩和層によって吸収させれば、マスクパターンを高精度にできる。したがって、電子ビーム電流の高電流化に対応してパターン部の厚さを比較的大きくしたマスクであっても、描画時におけるレジストパターンを高精度に形成することができる。

図１１は、マスクの第７の実施態様の構成を示す斜視図である。同図において、マスク３０はシリコン３１４、このシリコン３１４に形成されたメンブレン３２６、３２６…、ダミーメンブレン（応力緩和層）３２８などから構成されている。このマスク３０が等倍露光装置のメインチャンバに収納される際には、所定の接着箇所３３２、３３２…にてフレーム３３０に接着されて固定される。なお、このフレーム３３０は従来と同等の構成のものが用いられる。当該ダミーメンブレン３２８は、マスク３０のマスクパターン形成領域３２３周縁部において、接着箇所３３２、３３２…に近接するように配置されており、同図においては例として３箇所に分散して形成されている。

本実施態様によれば、マスクパターン形成領域に生じる内部応力を応力緩和層（ダミーメンブレン３２８）によって吸収させ、マスクパターンを高精度にできる。したがって、電子ビーム電流の高電流化に対応してパターン部の厚さを比較的大きくしたマスクであっても、描画時におけるレジストパターンを高精度に形成することができる。

次に、本発明における第８の実施態様について説明する。この実施態様は、電子ビームの走査方法に関するもので、電子ビームを、その断面が走査の方向の幅が狭く走査の方向に垂直な方向の幅が広い細長いビームに整形する電子ビーム整形手段を備えた構成を採用する。

図１２は、第８の実施態様の概略構成図である。同図（ａ）に示されるように、本実施態様の電子ビーム近接露光装置では、マスク３０上を走査する平行な電子ビーム１５の断面を、走査方向の幅が狭く、走査方向に垂直な方向の幅が広い細長いビームにする。これにより、マスク３０上を走査する平行な電子ビーム１５の断面は、走査方向に垂直な方向の幅が広いので、露光装置のスループットは高い。一方、走査方向の幅は狭いので、走査幅は狭くできる。更に、同図（ｂ）に示されるように、ブランカ（ブランカ電極６６、ブランキングアパーチャ６８）による偏向方向を走査方向にすれば、電子ビームの幅が狭く、電子ビームの照射のオン・オフ制御の応答性を高くできる。

以上のようにして形成された細長い電子ビーム１５で、マスク３０上を走査する。この際、図１２に示されるように、細長い電子ビーム１５の走査に垂直な方向の幅をＬ、隣接する走査線の間隔をＰとした場合、ＬをＰの数倍、好ましくは５倍以上として、マスク３０上の各点が複数回の走査により露光されるようにする。これにより、細長い電子ビーム１５の走査に垂直な方向の強度むらの影響が低減される。

以上説明したように、本実施態様によれば、マスク３０を走査する電子ビーム近接露光装置において、大きな走査幅のままで露光装置のスループットを低下させることなく、電子ビーム１５の照射のオン・オフ制御の応答性を改善することが可能になる。

電子ビーム近接描画装置の基本構成を示す図 電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図 電子ビーム近接描画装置の全体構成図 マスクの構成を示す説明図 マスクの構成を示す説明図 マスクの構成を示す説明図 マスクの開口の断面をテーパ形状とする効果を説明する断面図 マスクの構成を示す説明図 マスクの構成を示す説明図 マスクの構成を示す説明図 マスクの構成を示す斜視図 マスク上の電子ビームの走査を示す図

符号の説明

１２…電子銃、１４…電子ビーム源、１５…電子ビーム、１６…レンズ、１８…整形アパーチャ、２０…走査手段、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３０…マスク、４０…ウエハ（基板）、４２…レジスト層、５０…真空チャンバ、６０…静電チャック、７０…ウエハステージ、８０…マスクステージ

Claims (11)

1. 半導体基板上のレジストに電子ビームによってパターンを描く電子ビーム描画装置において、
   平行な電子ビームを出射し偏向走査する電子鏡筒部と、
   前記電子ビームの径路に配置される等倍マスク装着部と、
   前記等倍マスク装着部に近接配置され、表面に電子ビーム感応性レジストの層が形成された基板を保持する基板保持部と、を含み、
   前記電子ビーム電流が５〜１００μＡであることを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 前記電子ビームを、その断面が前記走査の方向の幅が狭く前記走査の方向に垂直な方向の幅が広い細長いビームに整形する電子ビーム整形手段を備えた請求項１に記載の電子ビーム描画装置。
3. 半導体集積回路の製造において、表面に電子ビーム感応性レジストの層が形成された基板にパターンを描くための電子ビーム描画方法であって、
   前記基板を電子ビーム描画装置に配置する工程と、
   前記基板の表面から１０〜３００μｍの位置にパターン状の開口を有するマスクを配置する工程と、
   前記マスクのパターン部の略全面に亘ってビーム電流が５〜１００μＡの前記電子ビームを前記マスクに偏向走査させる工程と、
   を含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。
4. 前記マスクのパターン部の厚さが１〜１００μｍである請求項３に記載の電子ビーム描画方法。
5. 前記マスクの前記パターンの周縁に格子状の梁が形成されている請求項３又は４に記載の電子ビーム描画方法。
6. 前記マスクの前記基板に相対しない側の表面の描画用開口が前記パターンのサイズとなっており、前記マスクの前記基板に相対する側の表面の開口が前記パターンのサイズより大サイズになっている請求項３〜５のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
7. 前記マスクが、ダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、タングステン、アルミニウム、タンタル、チタン、白金、金、銀、銅、及びそれらの化合物のいずれか１つからなる請求項３〜６のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
8. 前記マスクが、電子遮蔽膜と、該電子遮蔽膜を支持する支持膜と、前記マスク部の外側で前記支持膜を支持する支持枠とを備え、前記支持膜は、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｂ₄ Ｃ及びＢＮのいずれか１つからなる請求項３〜７のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
9. 前記マスクが導電性を有する、又は、前記マスクの前記基板に相対しない側の表面に導電層が形成されている請求項３〜８のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
10. 前記マスクのパターン部の周縁に応力緩和層が形成されている請求項３〜９のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
11. 前記電子ビームを、その断面が前記走査の方向の幅が狭く前記走査の方向に垂直な方向の幅が広い細長いビームに整形する電子ビーム整形手段を備えた請求項３〜１０のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。

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