JP2005157053A - マスクおよびその作製方法、フォトマスクおよびその作製方法、並びに露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる露光方式を用いるミックスアンドマッチ露光において、パターンの合わせ精度を向上することができるマスクおよびその作製方法、フォトマスクおよびその作製方法、並びに露光方法を提供する。
【解決手段】ステンシルマスクの位置歪のうち、偏向による補正量を越える位置歪を抽出し（ステップＳＴ２４）、抽出された位置歪に合わせたパターン位置をもつフォトマスクを作製することにより（ステップＳＴ２６）、ステンシルマスクのマスクパターンのうち補正量を越える位置歪を解消する。そして、ミックスアンドマッチ露光において、電子線露光時にステンシルマスクの残りの位置歪を副偏向により補正することにより、フォトマスクを用いて光露光により形成される露光パターンと、ステンシルマスクを用いて電子線露光により形成される露光パターンとが合わせられる。
【選択図】図７

Description

本発明は、特に、異なる露光方式を組み合わせるミックスアンドマッチ露光に使用されるマスクおよびその作製方法、フォトマスクおよびその作製方法、並びに露光方法に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化、チップサイズの縮小化に伴い、より微細化が重要になってきている。露光方式に関しても現在、ＫｒＦ、ＡｒＦなどの光リソグラフィが中心であるが、１００ｎｍ以下の線幅に対しては、光リソグラフィであればＦ₂ リソグラフィ、またその他にも電子線露光技術、Ｘ線露光技術、ＥＵＶなど様々な露光方式が提案されている。

本来であれば光技術の延長であるＦ₂ リソグラフィが本命になりそうではあるが、装置の硝材の問題、１５７ｎｍという短波長のため空気中での吸収により今までの光学系を構成することが難しいという問題等から、次世代の技術の１候補としての位置付けで開発が進められている。

電子線露光技術としては直接描画技術に加えて、低エネルギー電子ビームを用いたリソグラフィ技術の開発が始まっている（特許文献１参照）。本方式は、２ｋＶ程度の加速電圧を用いて、等倍のステンシルマスクで近接露光するという方式で１００ｎｍ以降の世代の露光技術の有力な方式として開発されている。また、４倍に縮小される電子光学系を利用し１００ｋＶの加速電圧を用いて露光するＥＰＬ技術なども開発されている。

ＥＵＶは１３ｎｍの極紫外光を用いて露光する方法で日本ではＡＳＥＴが中心となり開発が進められている。

ＬＥＥＰＬ、ＥＰＬのような次世代電子線リソグラフィでは、フォトリソグラフィに用いられていた石英マスクに代わり、描画エリアであるメンブレン（薄膜）領域をＳｉやＳｉＣ、ダイアモンドなどで構成し、メンブレン領域に貫通孔からなるパターンを形成したステンシルマスクを用いる。電子線は、ステンシルマスクの貫通孔の部分を通り、ウエハ上に予め塗られたレジスト上に到達し、ポジ型レジストであれば電子線の描画された部分が現像液に溶解しパターンが形成される。
特許第２９５１９４７号

ＬＥＥＰＬのような電子線露光装置が半導体デバイス等の電子装置の露光工程に採用されると考えた場合、光露光装置が１００枚以上のスループットを有するのに対し、電子線露光装置のスループットが５０枚程度であることもあり、電子線露光装置と光露光装置とのミックスアンドマッチ露光になることが想定される。

従来の光リソグラフィ技術においては、相互に合わせ精度の厳しい工程では、レンズディストーションの差による影響を極力抑えるため、１台の光露光装置で全ての工程を処理することが行われていた。

しかしながら、上記したように、高解像に対する要求を満たし、かつ、経済的側面を背景とした生産性の観点からは、露光装置をミックスアンドマッチで構成して使用することが前提となり、電子線露光装置１台で全ての工程を処理することは困難である。

従って、今後、ミッスクアンドマッチ露光を採用する場合において、より高精度に重ね合わせ精度を達成する必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる露光方式を用いるミックスアンドマッチ露光において、パターンの合わせ精度を向上することができるマスクおよびその作製方法、フォトマスクおよびその作製方法、並びに露光方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクの作製方法は、電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための露光工程に使用され、前記電子線露光工程に使用される電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクの作製方法であって、前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程と、前記抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めた前記マスクを作製する工程とを有する。

上記の本発明のマスクの作製方法では、電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクの作製において、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置を歪めたマスクを作製することにより、電子線用マスクのマスクパターンの位置歪が解消される。

上記の目的を達成するため、本発明のフォトマスクの作製方法は、電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための光露光工程に使用されるフォトマスクの作製方法であって、前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程と、前記抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めた前記フォトマスクを作製する工程とを有する。

上記の本発明のフォトマスクの作製方法では、電子線用マスクよりもフォトマスクの方が要求されるパターン位置精度が緩いことから、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを作製することにより、電子線用マスクのマスクパターンの位置歪が解消される。

上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、第１の層の加工のために電子線用マスクを用いて電子線露光を行う第１の露光工程と、前記第１の露光工程の前あるいは後であって、前記第１の層に隣接する第２の層の加工のために、前記電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクを用いて、前記電子線露光とは異なる方式の露光を行う第２の露光工程と、を有し、前記第２の露光工程において、前記電子線マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつマスクを使用する。

上記の本発明の露光方法では、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつマスクを第２の露光工程に使用する。
従って、第１の露光工程により露光される電子線用マスクのマスクパターンと、第２の露光工程により露光されるマスクのマスクパターンとの合わせずれが解消される。

上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、第１の層の加工のために前記電子線用マスクを用いて電子線露光を行う電子線露光工程と、前記電子線露光工程の前あるいは後であって、前記第１の層に隣接する第２の層の加工のためにフォトマスクを用いて光露光を行う光露光工程と、を有し、前記光露光工程において、前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出した特定の位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを使用する。

上記の本発明の露光方法では、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつフォトマスクを光露光工程に使用する。
従って、電子線露光工程により露光される電子線用マスクのマスクパターンと、光露光工程により露光されるフォトマスクのマスクパターンとの合わせずれが解消される。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための露光工程に使用され、前記電子線露光工程に使用される電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクであって、前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置が歪められているものである。

上記の本発明のマスクによれば、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつマスクを露光工程に使用する。
従って、露光工程により当該マスクのパターンを露光することにより形成された露光パターンと、電子線露光工程により露光された電子線用マスクのマスクパターンに相当する露光パターンとの合わせずれが解消される。

上記の目的を達成するため、本発明のフォトマスクは、電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための光露光工程に使用されるフォトマスクであって、前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置が歪められているものである。

上記の本発明のフォトマスクによれば、電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつフォトマスクを光露光工程に使用する。
従って、光露光工程により当該フォトマスクのパターンを露光することにより形成された露光パターンと、電子線露光工程により電子線用マスクのマスクパターンを露光することにより形成された露光パターンとの合わせずれが解消される。

本発明のマスクおよびその作製方法、並びにフォトマスクおよびその作製方法によれば、異なる露光方式を用いるミックスアンドマッチ露光において、電子線用マスクと組み合わせて使用されるのに最適であり、かつ、パターンの合わせ精度を向上することができるマスクおよびフォトマスクを実現できる。また、上記のマスクおよびフォトマスクを用いた本発明の露光方法によれば、異なる露光方式を用いて露光された露光パターン同士の合わせ精度を向上することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、ミックスアンドマッチ露光を適用した電子装置の製造方法のフローチャートである。

ミックスアンドマッチ露光とは、例えば電子線露光と光露光、電子線露光の中でもＬＥＥＰＬ技術による露光とＥＰＬ技術による露光、光露光の中でもＫｒＦエキシマレーザ露光とｉ線露光といったように異なる露光方式を組み合わせて電子装置のパターンを形成することを称する。なお、光露光としては、ＡｒＦエキシマレーザ露光や、Ｆ₂ レーザ露光を採用することもできる。

ミックスアンドマッチ露光を採用する電子装置の製造方法として、例えば、光露光を用いて配線パターンを形成し、次に、配線パターンを覆う層間絶縁膜等に電子線露光を用いてコンタクトホールパターンを形成し、次に、コンタクトホールパターンを埋め込む配線パターンを光露光を用いて形成する例について説明する。

まず、半導体ウエハ等の基板に導電層からなる第１層を堆積し（ステップＳＴ１）、第１層上にフォトレジストからなる光露光層を形成する（ステップＳＴ２）。そして、光露光層のパターン形成箇所に光露光を行った後（ステップＳＴ３）、現像する（ステップＳＴ４）。

図２は、光露光について説明するための図である。
図２に示すように、第１層１１上に形成された光露光層ＬＲの光露光のため、フォトマスクＦＭが使用される。フォトマスクＦＭは、石英ガラス等からなる透明基板２０にクロム等からなる遮光層２１によりマスクパターンが形成されている。光露光では縮小投影露光を採用することから、フォトマスクＦＭに形成されるマスクパターンは光露光層ＬＲに形成すべき露光パターンよりも数倍大きい。要求されるマスクパターン精度は、一般に倍率に反比例して緩くなる。フォトマスクＦＭに照射された光ＬＴは、フォトマスクＦＭの透明基板２０を通過し、遮光層２１が形成されていない部分を通過して、縮小投影光学系２３により光学像が縮小されて光露光層ＬＲに結像される。

現像により、光露光層ＬＲがポジ型であれば光照射部分が溶け、光露光層ＬＲがネガ型であれば光照射部分が残る。これにより、光露光層ＬＲに露光パターンが形成される。その後、光露光層ＬＲをエッチングマスクとして、第１層１１をエッチングすることにより、第１層１１に配線パターンが形成される（ステップＳＴ５）。その後、光露光層ＬＲを除去する。

次に、配線パターンが形成された基板１０に、層間絶縁膜からなる第２層を堆積し（ステップＳＴ６）、第２層上に電子線レジストからなる電子線露光層を形成する（ステップＳＴ７）。そして、電子線露光層のパターン形成箇所に電子線露光を行った後（ステップＳＴ８）、現像する（ステップＳＴ９）。

図３は、電子線露光について説明するための図である。
図３に示すように、第２層１２上に形成された電子線露光層ＥＲの電子線露光のため、ステンシルマスク（電子線用マスク）ＳＭが使用される。なお、図３の第２層１２の下層には、図示はしないが、第１層の加工により形成された配線パターンが存在する。図３に示すステンシルマスクＳＭは、貫通孔３０ａからなるマスクパターンが形成されるメンブレン（薄膜）３０と、メンブレン３０を支える酸化シリコンからなるエッチングストッパ膜３１とシリコン基板３２により構成される。シリコン基板３２とエッチングストッパ膜３１が加工されて梁３２ａが形成されており、梁３２ａにより区画されたメンブレン３０に、貫通孔３０ａによりマスクパターンが形成されている。

図４は、ステンシルマスクを用いた相補露光を説明するための図であり、（ａ）は設計パターンを示す図であり、（ｂ）はマスクパターンを示す図であり、（ｃ）は露光パターンを示す図である。

ステンシルマスクＳＭのマスクパターンは、貫通孔により形成されることから、図４（ａ）に示すようにドーナツ形状の設計パターンＳＰ１やリーフ形状の設計パターンＳＰ２がある場合に、これをそのまま形成することができない。これは、ドーナツ形状の設計パターンＳＰ１は、その中央部が支持できないからであり、リーフ形状の設計パターンＳＰ２は中央部を支持する部分の強度が弱く破損する恐れがあるからである。

従って、図４（ｂ）に示すように、ステンシルマスクＳＭの一つのブロックのメンブレン３０に設計パターンＳＰ１，ＳＰ２を分割した形状のマスクパターンＰ１−１，Ｐ２−１を貫通孔により形成し、他のブロックのメンブレン３０に設計パターンＳＰ１，ＳＰ２を分割した残りの形状に相当するマスクパターンＰ１−２，Ｐ２−２を貫通孔により形成する。

そして、一つのブロックのマスクパターンＰ１−１，Ｐ２−１を基板の電子線露光層に露光した後に、他のブロックのマスクパターンＰ１−２，Ｐ２−２を基板の同一位置における電子線露光層に露光する。これにより、図４（ｃ）に示すように、電子線露光層ＥＲに、設計パターンと同じドーナツ形状の露光パターンＲＰ１とリーフ形状の露光パターンＲＰ２が形成される。

上記のように相補露光を行った場合には、通常行われている下地層との重ね合わせに加えて、同層同士の重ね合わせを考慮する必要がある。例えば、要求される重ね合わせ精度が±２０ｎｍであるとすると、同層の重ね合わせ精度も加味して誤差を±２０ｎｍに抑える必要が生じ、相補露光を行わない光露光等に比べて、下地層に対してより高精度に重ね合わせをする必要がある。

電子線露光のうち、ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography)技術では等倍露光を採用することから、ステンシルマスクのマスクパターンは、基板１０の電子線露光層ＥＲに形成すべき露光パターンと同じ寸法である。このため、ステンシルマスクＳＭのマスクパターン精度がそのまま露光パターンの精度に反映されるので、高いマスクパターン精度が要求される。ステンシルマスクＳＭに照射された電子線ＥＢは、ステンシルマスクＳＭの貫通孔３０ａを通過して、基板１０上の電子線露光層ＥＲに照射される。

現像により、電子線露光層ＥＲがポジ型であれば電子線照射部分が溶け、電子線露光層ＥＲがネガ型であれば電子線照射部分が残る。これにより、電子線露光層ＥＲに露光パターンが形成される。その後、電子線露光層ＥＲをエッチングマスクとして、第２層１２をエッチングすることにより、第２層１２にコンタクトホールが形成される（ステップＳＴ１０）。その後、電子線露光層ＥＲを除去する。

次に、コンタクトホールが形成された第２層上に、導電層からなる第３層を堆積し（ステップＳＴ１１）、第３層上にフォトレジストからなる光露光層を形成する（ステップＳＴ１２）。そして、光露光層のパターン形成箇所に光露光を行った後（ステップＳＴ１３）、現像する（ステップＳＴ１４）。

光露光については、上述したフォトマスクが用いられ、光露光層がポジ型であれば光照射部分が溶け、光露光層がネガ型であれば光照射部分が残る。これにより、光露光層に露光パターンが形成される。その後、光露光層をエッチングマスクとして、第３層をエッチングすることにより、第３層に配線パターンが形成される（ステップＳＴ１５）。その後、光露光層を除去する。

以上のようにして、電子線露光と光露光とのミックスアンドマッチ露光により、配線パターン、コンタクトホールパターン、および配線パターンが形成される。

図５は、ＬＥＥＰＬに用いられる電子線露光装置の概略構成を示す図である。

図５に示す電子線露光装置１００は、電子線ＥＢを出射する電子銃１０１と、電子線ＥＢを平行化するコンデンサレンズ１０２と、電子線ＥＢを制限するアパーチャ１０３と、電子線ＥＢが平行なままでラスターまたはベクトル走査モードのいずれかでかつステンシルマスクＳＭに垂直に入射するように偏向させる目的をもつ一対の主偏向器１０４，１０５と、電子線ＥＢの照射位置の微調整を行うために電子線を偏向させる副偏向器１０６，１０７と、装置全体の動作を制御する制御部１０８とを有する。

図５に示すように、ステンシルマスクＳＭの貫通孔により形成されたマスクパターンを通過した電子線ＥＢにより、ウエハ等の基板１０上の不図示の電子線露光層が露光される。図５に示す電子線露光装置では、等倍露光を採用しており、ステンシルマスクＳＭと基板１０は近接して配置される。

図６（ａ）は、主偏向器による電子線ＥＢの走査の様子を示す図であり、図６（ｂ）は副偏向器による電子線ＥＢの入射角の調整の様子を示す図である。

図６（ａ）に示すように、主偏向器１０４，１０５により電子線ＥＢが偏向されて、ステンシルマスクＥＭ上で電子線ＥＢが走査され、ステンシルマスクＳＭのマスクパターンが基板１０の電子線露光層に露光される。マスクパターンに歪がない場合には、図６（ｂ）に示すように、露光時においてステンシルマスクＳＭに対して垂直に電子線ＥＢが照射され、マスクパターンに対応する位置に露光パターンが形成される。マスクパターンに歪が存在する場合には、図６（ｂ）に示すように、歪に応じて副偏向器１０６，１０７により電子線ＥＢの入射角を僅かに傾けた電子線ＥＢ’が照射される。これにより、マスク歪により正確な位置から変位しているマスクパターンが、基板１０上の正しい位置に照射される。

上記の電子線露光方法では、電子線の副偏向機能による入射角の調整を利用した露光パターンの位置補正は、重要な合わせ精度向上機能であるが、副偏向には限界があり、ステンシルマスクのマスクパターンの全ての歪を補正することはできない。

そこで、本実施形態では、設定された補正量を越えるようなマスクパターンの位置歪を抽出して、抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを前後に隣接する露光工程に使用することにより、合わせ精度を向上させる。ここでいうフォトマスクとは、電子線露光工程を経てパターン加工される第２層と隣接する第１層あるいは第３層を加工するための光露光工程に使用されるフォトマスクである。

図７は、本実施形態に係るミックスアンドマッチ露光に使用されるフォトマスクの作製方法を説明するための図である。

まず、図３に示す構造のステンシルマスクＳＭを作製する（ステップＳＴ２０）。ステンシルマスクＳＭは、例えばＳＯＩウエハを利用して形成される。図３に示すステンシルマスクは、ＳＯＩウエハのシリコン基板３２と酸化シリコン膜からなるエッチングストッパ膜３１を加工することにより梁３２ａを形成し、ＳＯＩウエハのシリコン層をメンブレン３０として利用して、貫通孔３０ａからなるマスクパターンを形成することにより、作製される。

次に、作製したステンシルマスクＳＭのマスクパターンの位置を測定することにより、位置歪を求める（ステップＳＴ２１）。このマスクパターンの位置の測定は、マスクパターンの位置を直接測定することの他、マスクパターンを電子線露光層に露光した露光パターンの位置を測定することにより行ってもよい。図８（ａ）は、ステンシルマスクのマスクパターンが理想的な格子に形成されている様子を示し、図８（ｂ）はステンシルマスクのマスクパターンが理想的な格子から歪んで形成されている様子を示す図である。

マスクパターンは、通常、図８（ｂ）に示すように理想的な格子から歪んで形成されてしまう。理想的な格子に形成されているとは、設計パターンからの位置ずれがなく形成されていることを意味する。

そして、図８（ｃ）に点線で示す理想格子のマスクパターンＦＰをもつフォトマスクで露光した場合の露光パターンの位置をシミュレーションにより求める（ステップＳＴ２２）。このシミュレーションでは、光露光に使用する光露光機のレンズディストーションの影響を考慮した露光パターンを求める。なお、フォトマスクは未だ作製していないため、図８（ｃ）に示す理想格子のマスクパターンＦＰとは、マスクパターンを作製するためのパターンデータのことである。

ステップＳＴ２１で計測されたステンシルマスクのマスクパターンの位置と、シミュレーションにより求められた露光パターンの位置から、フォトマスクによる露光パターンの位置に合わせるようにマスクパターンの歪を補正するのに必要な副偏向による補正量を算出する（ステップＳＴ２３）。このときの補正量とは、ステンシルマスク上の座標毎に求められる。

副偏向機能による補正量よりも大きい歪を抽出する（ステップＳＴ２４）。例えば、副偏向機能による補正量を１００ｎｍとした場合には、１００ｎｍ以上の歪みを抽出する。ここで抽出する歪みとしては、必ずしも副偏向機能による補正量の限界に設定する必要はなく、副偏向機能により最も高精度で残留歪み（最終的には合わせ精度）を最小化できる許容歪以上の歪みを抽出すればよい。

次に、抽出された歪みに合わせて、フォトマスクのマスクパターンを理想格子から歪めたパターンデータを作製する（ステップＳＴ２５）。例えば、図８（ｃ）に示すように理想格子のマスクパターンＦＰから、抽出された歪みに合わせて歪めた補正マスクパターンＦＰ’のパターンデータを作製する。なお、図８（ｃ）に示す例では、図８（ｂ）に示すステンシルマスクの全ての歪みに合わせて歪ませたフォトマスクのマスクパターンＦＰ’を示すが、実際には設定された補正量よりも大きい歪みのみを抽出して、抽出された歪みに合わせた補正マスクパターンＦＰ’を作製する。

次に、補正マスクパターンＦＰ’をもつフォトマスクを作製する（ステップＳＴ２６）。図９（ａ）〜図９（ｄ）は、フォトマスクの作製の工程断面図である。

図９（ａ）に示すように、石英ガラス等からなる透明基板２０上にクロム等を堆積することにより遮光層２１ａを形成し、遮光層２１ａ上に電子線レジストからなる電子線露光層２２ａを形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、マスク描画機を用いて、パターン形成箇所にのみ電子線ＥＢを照射する。マスク描画機は、成形アパーチャで電子ビームを成形し、アパーチャ形状を切り換えて様々なビーム形状をつくり出すことにより、入力したパターンデータに応じたパターンを露光する、いわゆる可変成形方式を採用するものである。上述した補正マスクパターンＦＰ’のパターンデータがマスク描画機により読み込まれて、補正マスクパターンが描画される。

次に、図９（ｃ）に示すように、例えば電子線露光層２２ａがポジ型である場合には、電子線照射部分のみが現像後に溶解して、露光パターンが形成された電子線露光層２２となる。なお、ネガ型の場合には、反対に電子線照射部分のみが残る。

次に、図９（ｄ）に示すように、例えば電子線露光層２２をエッチングマスクとして、遮光層２１ａをエッチングすることにより、マスクパターン形状の遮光層２１に加工される。

以降の工程の後、電子線露光層２２を除去することにより、図２に示すフォトマスクＦＭが完成する。

上記のようにして作製されたフォトマスクＦＭは、ミックスアンドマッチ露光において、電子線露光工程を経てパターン加工される第２層と、上下において隣接する第１層あるいは第３層を加工するための光露光工程に使用される。

このように、本実施形態に係るフォトマスクおよびその作製方法によれば、ステンシルマスクの位置歪のうち、偏向による補正量を越える位置歪を抽出し、抽出された位置歪に合わせたパターン位置をもつフォトマスクを作製することにより、ステンシルマスクのマスクパターンのうち補正量を越える位置歪を予め解消することができる。

このため、このようなフォトマスクを光露光に用いたミックスアンドマッチ露光では、電子線露光時にステンシルマスクの残りの位置歪を副偏向により補正することにより、フォトマスクを用いて光露光により形成される露光パターンと、ステンシルマスクを用いて電子線露光により形成される露光パターンの合わせ精度を向上することができる。

実際に、本実施形態に係る露光方法によれば、６５ｎｍノード対応の合わせ精度である２３ｎｍを実現することができた。

（第２実施形態）
本実施形態においても、ミックスアンドマッチ露光のうち、電子線露光に使用されるステンシルマスクの特定の位置歪を抽出し、抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを作製して、当該フォトマスクを光露光に使用する点については、第１実施形態と同様である。

第１実施形態では、ステンシルマスクの位置歪が補正量を越えるか否かを判断し、補正量を越える位置歪のみをフォトマスクのパターン位置に反映させていたが、本実施形態では、電子線露光による補正を考慮せずに、ステンシルマスクの特定の位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを作製するものである。

図１０は、本実施形態に係るミックスアンドマッチ露光に使用されるフォトマスクの作製方法を説明するための図である。

まず、図３に示す構造のステンシルマスクＳＭを作製する（ステップＳＴ３０）。本工程は、第１実施形態と同様であり、例えば、ステンシルマスクＳＭは、ＳＯＩウエハを利用して形成される。

次に、作製したステンシルマスクＳＭのマスクパターンの位置を測定することにより、位置歪を求める（ステップＳＴ３１）。このマスクパターンの位置の測定は、マスクパターンの位置を直接測定することの他、マスクパターンを電子線露光層に露光した露光パターンの位置を測定することにより行ってもよい。

次に、マスクパターンの残留歪を抽出する（ステップＳＴ３２）。以下に、マスクパターンの残留歪としてどのようなものがあるかを説明する。

図１１（ａ）は、ステンシルマスクの露光時の姿勢を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、電子線露光装置のマスク保持手段１０９によりメンブレン３０が下向きとなるようにステンシルマスクＳＭを保持した状態で、電子線を走査することにより、ステンシルマスクＳＭのマスクパターンを基板１０上の電子線露光層ＥＲに露光する。

このとき、メンブレン３０は１０ｎｍ〜１０μｍ程度と薄いため、重力により撓むことにより、グローバルな変形を生ずる。ただし、ステンシルマスクのグローバルな変形により引き起こされるマスクパターンの位置歪をシミュレーションし、その情報をマスクパターンの作製にフィードバックすることが可能であるため、大きな残留歪とはならない。すなわち、重力によりメンブレン３０が撓んだ状態においてマスクパターンの位置が理想位置にくるように、ステンシルマスクが作製される。

従って、ステンシルマスクの歪として、局所的な位置歪が残留する。図１１（ｂ）は、局所的な位置歪を説明するための図である。図１１（ｂ）では、ステンシルマスクのメンブレン３０の要部平面図である。図３に示す梁３２ａによりメンブレン３０が区画されている場合は、図１１（ｂ）に示すメンブレン３０は梁３２ａにより囲まれた一つのメンブレン３０の領域を示す。あるいは、梁３２ａがなくステンシルマスクの全領域にメンブレン３０のみが形成されている場合には、図１１（ｂ）はステンシルマスクの全領域に形成されたメンブレン３０を示す。

図１１（ｂ）に示すように、メンブレン３０の左下の領域Ａｒ１にパターン密度が８０％でマスクパターンが形成されており、右上の領域Ａｒ２にパターン密度が３０％でマスクパターンが形成されているとする。

このように一つのメンブレン３０の領域内にパターン密度が大きく異なると、グローバルな位置歪とは異なる局所的な位置歪が発生する。このようなパターンの疎密により発生する位置歪が残留歪の一つとして挙げられる。

好ましくは、上記のパターン密度の差異に起因する局所的な残留歪を低減するため、パターン密度を均等に近づけるようにダミーパターンを配置することが好ましい。ダミーパターンとは、デバイスパターンとはならないパターンを称する。ダミーパターンは、パターン密度を均等にするために設けるものであるが、他のマスクパターンと同様に電子線露光層に露光パターンが形成されてしまうことから、下層あるいは上層と繋がらないような位置に形成する必要がある。

上記のダミーパターンをステンシルマスクに形成する場合には、ダミーパターンを形成することによっても解消されない残留歪がステップＳＴ３２により抽出される。

次に、抽出された歪みに合わせて、フォトマスクのマスクパターンを理想格子から歪めたパターンデータを作製する（ステップＳＴ３３）。例えば、図８（ｃ）に示すように理想格子のマスクパターンＦＰから、抽出された局所的な歪みに合わせて歪めた補正マスクパターンＦＰ’のパターンデータを作製する。

次に、補正マスクパターンＦＰ’をもつフォトマスクを作製する（ステップＳＴ３４）。フォトマスクの作製については、図９（ａ）〜図９（ｄ）を用いて説明したように、第１実施形態と同様である。

上記のようにして作製されたフォトマスクＦＭは、ミックスアンドマッチ露光において、電子線露光工程を経てパターン加工される第２層と、上下において隣接する第１層あるいは第３層を加工するための光露光工程に使用される。

このように、本実施形態に係るフォトマスクおよびその作製方法によれば、ステンシルマスクの位置歪のうち、ステンシルマスクのマスクパターン作製にフィードバック可能なグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪を抽出し、抽出された位置歪に合わせたパターン位置をもつフォトマスクを実現することができることから、ステンシルマスクのマスクパターンのうち局所的な位置歪による生ずる露光パターンの位置精度の誤差を小さくすることができる。

このため、このようなフォトマスクを光露光に用いたミックスアンドマッチ露光では、電子線露光時の副偏向による補正量を小さくすることができ、フォトマスクを用いて光露光により形成される露光パターンと、ステンシルマスクを用いて電子線露光により形成される露光パターンの合わせ精度を向上することができる。

実際に、本実施形態に係る露光方法によれば、６５ｎｍノード対応の合わせ精度である２３ｎｍを実現することができた。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本実施形態では、電子線露光のうちＬＥＥＰＬ露光と光露光とのミックスアンドマッチ露光について説明したが、ＥＰＬのような他の電子線露光と光露光とのミックスアンドマッチ露光についても同様に適用可能である。

本発明では、露光パターンと等倍のマスクパターンをもつステンシルマスクと、露光パターンより数倍大きいマスクパターンをもつフォトマスクでは、要求される位置精度がステンシルマスクの方が厳しいため、ステンシルマスクのマスクパターンの位置歪をフォトマスクのマスクパターンを歪めることにより解消しようとするものである。この意味では、例えば、ＬＥＥＰＬとＥＰＬのような電子線露光同士のミックスアンドマッチ露光においても、ＬＥＥＰＬのような等倍露光に使用されるステンシルマスクと、ＥＰＬのような縮小投影露光に使用されるステンシルマスクとでは、要求される位置精度が異なることから、要求される位置精度が厳しい側のステンシルマスクの位置歪を解消するように、要求される位置精度が緩い側のパターン位置を歪めてステンシルマスクを作製してもよい。

同様に、ＬＥＥＰＬとＥＵＶのミックスアンドマッチ露光、ＥＰＬとＥＵＶのミックスアンドマッチ露光のように、６５ｎｍノード対応の露光方式を組み合わせたミックスアンドマッチ露光において、本発明のマスクの作製方法および露光方法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。

ミックスアンドマッチ露光を適用した電子装置の製造方法のフローチャートである。 光露光を説明するための図である。 電子線露光を説明するための図である。 ステンシルマスクを用いた相補露光を説明するための図であり、（ａ）は設計パターンを示す図であり、（ｂ）はマスクパターンを示す図であり、（ｃ）は露光パターンを示す図である。 ＬＥＥＰＬに用いられる電子線露光装置の概略構成を示す図である。 （ａ）は、主偏向器による電子線の走査の様子を示す図であり、（ｂ）は副偏向器による電子線の入射角の調整の様子を示す図である。 本実施形態に係るミックスアンドマッチ露光に使用されるフォトマスクの作製方法を説明するための図である。 （ａ）はステンシルマスクのマスクパターンの理想格子の様子を示す図であり、（ｂ）はステンシルマスクのマスクパターンが理想的格子から歪んでいる様子を示す図であり、（ｃ）はフォトマスクのマスクパターンの格子を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、フォトマスクの作製の工程断面図である。 本実施形態に係るミックスアンドマッチ露光に使用されるフォトマスクの作製方法を説明するための図である。 （ａ）はステンシルマスクの露光時の姿勢を示す図であり、（ｂ）は局所的な位置歪を説明するための図である。

符号の説明

１０…基板、１１…第１層、１２…第２層、２０…透明基板、２１，２１ａ…遮光層、２２，２２ａ…電子線露光層、３０…メンブレン、３０ａ…貫通孔、３１…エッチングストッパ膜、３２…シリコン基板、３２ａ…梁、１００…露光装置、１０１…電子銃、１０２…コンデンサレンズ、１０３…アパーチャ、１０４，１０５…主偏向器、１０６，１０７…副偏向器、１０８…制御部、１０９…マスク保持手段、Ａｒ１，Ａｒ２…領域、ＬＲ…光露光層、ＬＴ…光、ＥＲ…電子線露光層、ＥＢ…電子線、ＦＭ…フォトマスク、ＳＭ…ステンシルマスク、ＳＰ１，ＳＰ２…設計パターン、Ｐ１−１，Ｐ１−２，Ｐ２−１，Ｐ２−２…マスクパターン、ＲＰ１，ＲＰ２…露光パターン

Claims (15)

1. 電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための露光工程に使用され、前記電子線露光工程に使用される電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクの作製方法であって、
   前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程と、
   前記抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めた前記マスクを作製する工程と
   を有するマスクの作製方法。
2. 電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための光露光工程に使用されるフォトマスクの作製方法であって、
   前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程と、
   前記抽出された位置歪に合わせてパターン位置を歪めた前記フォトマスクを作製する工程と
   を有するフォトマスクの作製方法。
3. 前記電子線露光工程において、電子線を偏向して前記電子線用マスクへの入射角を変えることにより、前記位置歪を補正して露光し、
   前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程において、前記位置歪のうち前記偏向による前記位置歪の補正量を越える位置歪を抽出する
   請求項２記載のフォトマスクの作製方法。
4. 前記電子線露光工程において、貫通孔によりマスクパターンが形成されたステンシルマスクを用い、
   前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程において、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪を抽出する
   請求項２記載のフォトマスクの作製方法。
5. 前記ステンシルマスクには、前記マスクパターンの密度が均一となるようにダミーパターンが形成されており、
   前記電子線用マスクのマスクパターンから特定の位置歪を抽出する工程において、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪であって、前記ダミーパターンの形成後に残留する位置歪を抽出する
   請求項４記載のフォトマスクの作製方法。
6. 第１の層の加工のために電子線用マスクを用いて電子線露光を行う第１の露光工程と、
   前記第１の露光工程の前あるいは後であって、前記第１の層に隣接する第２の層の加工のために、前記電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクを用いて、前記電子線露光とは異なる方式の露光を行う第２の露光工程と、
   を有し、
   前記第２の露光工程において、前記電子線マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせたパターン配置をもつマスクを使用する
   露光方法。
7. 第１の層の加工のために前記電子線用マスクを用いて電子線露光を行う電子線露光工程と、
   前記電子線露光工程の前あるいは後であって、前記第１の層に隣接する第２の層の加工のためにフォトマスクを用いて光露光を行う光露光工程と、
   を有し、
   前記光露光工程において、前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出した特定の位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを使用する
   露光方法。
8. 前記電子線露光工程において、前記電子線を偏向して前記電子線用マスクへの入射角を変えることにより、前記位置歪を補正して露光し、
   前記光露光工程において、前記位置歪のうち、前記偏向による前記位置歪の補正量を越える位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを使用する
   請求項７記載の露光方法。
9. 前記電子線露光工程において、貫通孔によりマスクパターンが形成されたステンシルマスクを用い、
   前記光露光工程において、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを使用する
   請求項７記載の露光方法。
10. 前記ステンシルマスクには、前記マスクパターンの密度が均一となるようにダミーパターンが形成されており、
    前記光露光工程において、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪であって、前記ダミーパターンの形成後に残留する位置歪に合わせてパターン位置を歪めたフォトマスクを使用する
    請求項９記載の露光方法。
11. 電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための露光工程に使用され、前記電子線露光工程に使用される電子線用マスクよりも要求されるパターン位置精度が緩いマスクであって、
    前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置が歪められた
    マスク。
12. 電子線露光工程を経てパターン加工される層と隣接する層を加工するための光露光工程に使用されるフォトマスクであって、
    前記電子線用マスクのマスクパターンから抽出された特定の位置歪に合わせてパターン位置が歪められた
    フォトマスク。
13. 前記電子線露光工程において、前記電子線を偏向して前記電子線用マスクへの入射角を変えることにより、前記位置歪を補正して露光し、
    前記特定の位置歪は、前記電子線用マスクのマスクパターンの位置歪のうち、前記偏向による前記位置歪の補正量を越える位置歪を含む
    請求項１２記載のフォトマスク。
14. 前記電子線露光工程において、貫通孔によりマスクパターンが形成されたステンシルマスクを用い、
    前記特定の位置歪は、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪を含む
    請求項１２記載のフォトマスク。
15. 前記ステンシルマスクには、前記マスクパターンの密度が均一となるようにダミーパターンが形成されており、
    前記特定の位置歪は、前記ステンシルマスクのグローバルな位置歪を除いた局所的な位置歪であって、前記ダミーパターンの形成後に残留する位置歪を含む
    請求項１４記載のフォトマスク。
    
    
    

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