JP2010510688A

JP2010510688A - セル投影粒子ビームリソグラフィのためのステンシル設計および方法

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Publication number: JP2010510688A
Application number: JP2009538472A
Authority: JP
Inventors: 憲司吉田; 隆三橋; 尚平松下; 晶藤村
Original assignee: D2S Inc
Current assignee: D2S Inc
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: US20080116397A1; TW200832080A; WO2008064155A2; EP2092534A4; EP2092534A2; JP5397949B2; WO2008064155A3; US7772575B2

Abstract

電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ等の粒子ビームリソグラフィのための方法およびシステムを開示する。この方法およびシステムは、ステンシルマスクから複数のセルパターンのうちの１つを選択するステップと、電子ビーム等の粒子ビームに当該パターンを部分的に曝露して、基板上に当該パターンの一部を選択的に投影するステップとを含む。

Description

背景
分野
この発明の分野は、粒子ビームリソグラフィに関し、特に、セル投影粒子ビームリソグラフィのためのステンシル設計および方法に関する。

関連技術の説明
現在の半導体製造プロセスでは、通常、フォトマスクを用いた光学リソグラフィが使用される。フォトマスクは、ガラス基板と、その上に描かれたマスクパターンとからなり、通常、シリコンウェハ上にデバイスのパターンを形成するために使用される。しかしながら、シリコンウェハ上にマスクパターンを光学的に転写するために使用する紫外光の波長よりもフィーチャサイズが小さくなるのに伴い、光近接効果が著しくなり、正確な転写が難しくなる。

この効果を是正するために、光近接補正（Optical Proximity Correction）（ＯＰＣ）技術が使用される。この技術は、高コストの計算時間およびＥＢ描画時間を要することが多く、製造歩留りの低下を生じる。このマスクのコストの問題を解消するために、フォトマスクを使用しない、マスクレスリソグラフィ（ＭＬ２）等のさまざまな手法が提案されてきた。さまざまなＭＬ２技術の中でも期待のできる手法の１つにＥＢＤＷが含まれており、半導体製造業者によっては実際に使用しているところもある。

図１を参照すると、セル投影（ＣＰ）機能を有する、電子ビーム（ＥＢ）ライタ等の従来の粒子ビームライタは、セル投影粒子ビーム描画、たとえばセル投影電子ビーム描画を行なう。図示されるように、粒子ビーム源または電子ビーム源１００は、第１のマスク１１２に粒子ビームまたは電子ビーム１０２を提供する。このビーム１０２は、当該第１のマスク１１２に形成された第１のアパーチャ１１０によって矩形形状１１４に形成され得る。その後、矩形ビーム１１４は、第２のマスク１２２に方向付けられ、当該第２のマスク１２２に形成された第２のアパーチャ１２０を通る。第２のマスク１２２は、ＥＢリソグラフィ用に構成されており、さまざまな種類のセルパターンを規定するアパーチャ１２０を含む。

第２のマスク１２２の各セルパターンは、さまざまな種類の電子回路ブロック、たとえばインバータ、フリップフロップ、およびメモリブロックを示す。たとえば、電子ビーム１０２が第１のアパーチャ１１０の矩形パターンに整形され、その後、インバータ等の複雑なセルパターン１２４が、ステンシルマスク１２２の第２のアパーチャ１２０を介した電子ビーム投影によって形成され得る。

一般に、可変整形ビーム（ＶＳＢ）マシン（図示せず）は、第２のアパーチャに簡単なパターンのみを有している。そのパターンにより、ウェハまたは基板上に投影するための、さまざまなサイズを有する簡単な形状、たとえば矩形形状または三角形状が生じる。チップパターンは、これらの簡単な矩形形状または三角形状を用いて描くことができる。図１に示すＣＰ（セル投影）の場合、第２のアパーチャまたはステンシルマスク１２０は、約１００個のセルパターン等の複数のセルパターンを含み得る。各セルパターンは、サイズが１０×１０ｎｍ²の規模の複雑なパターンを含み得る。ステンシルマスク上のこのようなパターンは、スタンダードセルライブラリのエンティティのパターン、たとえばインバータまたはフリップフロップを含み得る。

図２を参照すると、ステンシルマスク１４０上に、セル領域またはセルパターン１４２の一般的なレイアウトが形成される。このようなセルの１つを選択することにより、ＶＳＢマシンの場合における１０回以上の露光とは対照的に、１回のＥＢ露光により、ウェハ上にパターンを描くことができ、これにより、ＥＢ描画時間が大いに短縮される。

セル投影（ＣＰ）技術は、ＥＢの描画時間を短縮するために提案された。このＣＰ技術により、１回の露光でセルパターンを描くことができるため、従来の可変整形ビーム（ＶＳＢ）の方法に比べて総描画時間が短縮される。しかしながら、ＣＰの問題点とは、１つのステンシルマスク上に含めることのできるセルの数が、たとえば１００個等に限定される点である。ＡＳＩＣのセルライブラリが、通常３００個から５００個のセルを有しており、ステンシルマスクが各セルの考え得るすべての配向を含んでいなければならない結果、ステンシルマスク上に約１２００個から２０００個のパターンが必要とされる。そのため、必要とされるあらゆるセルパターンを１つのステンシルマスク上に載せることができない恐れがある。ステンシル上のセル数が限定されるため、集積回路（ＩＣ）チップで使用されるセルの一部しか、ＣＰを用いて描画することができず、チップパターンの残りの部分は従来のＶＳＢで描かなければならない。これにより、スループットの改善が制限されてしまい、大量生産用にＣＰを使用することができなくなる。この欠点により、実際の用途は、ＡＳＩＣ等の小量生産のチップにのみ限定されるか、または、純粋な研究目的に限定されている。

概要
ＥＢＤＷおよびＣＰの、上で論じた問題を回避するために、この発明は、セル投影機能を最適に利用することにより、ＥＢ描画時間を大幅に短縮する技術を提供する。

一局面において、この発明は、セル投影（ＣＰ）機能を有する、電子ビーム（ＥＢ）ライタ等の粒子ビームライタ用のステンシルを設計する方法と、この方法により設計されるステンシル自体とに関する。この発明の１つの特徴は、ステンシルマスク上の限られた数のセルパターンを用いて、ＣＰによりチップ上に多数のセルパターンを描くことを可能にし、したがって、ＣＰ機能を用いてスループットを大いに改善することができる。

この発明は、電子ビームリソグラフィだけでなく、少なくとも２個のアパーチャ（ステンシルマスク）と、光学レーザビームおよびＸ線ビーム等の粒子ビームの源とを用いてパターンを転写するあらゆる種類の粒子ビームリソグラフィ技術にも適用することができる。

一実施形態において、粒子ビームリソグラフィのための方法は、ステンシルマスクから複数のセルパターンのうちの１つを選択するステップと、当該セルパターンを粒子ビームに部分的に曝露して、セルパターンの一部を基板上に選択的に投影するステップとを含む。

一局面において、各セルパターンは、ステンシルマスクに形成されたアパーチャを含む。各セルパターンは、電子回路ブロックを示すパターンを含む。電子回路ブロックは、インバータ、フリップフロップ、論理ゲート、またはメモリセルを含むスタンダードセルライブラリ内のセルである。セルパターンは、１つのセル領域内に共に配置された、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む。個々に使用可能なこれらのブロックパターンは、セル領域内で垂直または水平に互いに隣り合うように、かつ、これらの隣
り合うブロックパターンを取囲む十分な空間をとって、配列され得る。この空間は、個々のブロックパターンのうちの１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む。

一局面において、上記のセルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む。複数の反復パターンは周期的に反復する。基板上に投影されたセルパターンの一部は、少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む。基板上にセルパターンを部分的に投影することにより、当該セルパターンの周囲に空間が生じる。この空間は、基板上への当該セルパターンの部分的な投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む。

さらに別の局面において、粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み得、粒子ビームは電子ビームを含み得る。代替的に、粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み得、粒子ビームは光学（光）レーザビームを含み得る。代替的に、粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み得、粒子ビームはＸ線ビームを含み得る。

一実施形態において、粒子ビームリソグラフィのための方法は、露光領域を規定する第１のアパーチャを介して粒子ビームを投影するステップと、セルパターンを規定する第２のアパーチャを介して粒子ビームを方向付けるステップと、第１のアパーチャをマスクとして用いて第１のアパーチャの露光領域を限定することによって、粒子ビームにセルパターンを部分的に曝露することにより、基板上にセルパターンの一部を選択的に投影するステップとを含む。

一局面において、この方法は、部分投影技術を含む。第１のアパーチャは、露光マスクに形成され、第１のアパーチャは、矩形のアパーチャを含み得る。第２のアパーチャは、ステンシルマスクに形成され、第２のアパーチャまたはセルパターンは、ステンシルマスクに形成された複数の第２のアパーチャまたはセルパターンのうちの１つである。

一実施形態において、粒子ビームリソグラフィのためのシステムは、粒子ビーム源と、セルパターンを規定するアパーチャを有するマスクとを備え、粒子ビーム源にセルパターンの一部を選択的に曝露することにより、基板上にセルパターンの部分画像が形成される。

一実施形態において、粒子ビームリソグラフィのためのシステムは、粒子ビーム源と、当該粒子ビーム源への曝露のために位置付けられた第１のマスクとを備え、当該第１のマスクは、露光領域を規定する第１のアパーチャを有し、当該システムはさらに、第１のマスクの下方かつ基板の上方に位置付けられた第２のマスクを備え、当該第２のマスクは、セルパターンを規定する第２のアパーチャを有し、第１のアパーチャに粒子ビームを露光し、第２のアパーチャに粒子ビームを選択的に露光することにより、基板上にセルパターンの部分画像が形成される。

一実施形態において、粒子ビームリソグラフィのためのステンシルは、複数のセルパターンを備える。各セルパターンは、セル領域内に個々に選択可能な複数の露光領域を含む。第１のセルパターンの第１の露光領域を粒子ビームに曝露することにより、第１のセルパターンの少なくとも一部の第１の画像が基板上に選択的に投影され、第１の露光領域とは異なる、第１のセルパターンの第２の露光領域を粒子ビームに曝露することにより、第１の画像とは異なる、第１のセルパターンの少なくとも別の一部の第２の画像が基板上に選択的に投影される。

この教示のこれらのおよび他の目的および利点は、添付の図面とともに以下の説明から、より十分に明らかになるであろう。

セル投影（ＣＰ）機能を有する従来の電子ビーム（ＥＢ）ライタを示す図である。ステンシルマスク上の典型的なセルパターンのレイアウトを示す図である。ステンシルマスク上のセルパターンのレイアウトの一実施形態を示す図である。従来のセルパターンのレイアウトを示す図である。２個の隣接するセルパターンを有するセルパターンのレイアウトの一実施形態を示す図である。セルパターンの他の実施形態を示す図である。反復単位パターンを有するセルパターンの一実施形態を示す図である。メモリセルパターンの実施形態を示す図である。メモリセルパターンの実施形態を示す図である。反復ブロックパターンおよび非反復ブロックパターンを含むセルパターンの一実施形態を示す図である。インバータのセルパターンの一実施形態を示す図である。電子ビームリソグラフィのための方法の一実施形態のプロセスフロー図を示す図である。

詳細な説明
本明細書では、図面を参照してこの発明のさまざまな実施形態を説明する。図面が縮尺通りに描かれていないこと、および、類似する構造または機能の要素が、図面全体に亘って同じ参照番号によって表わされていることに注意されたい。

以下の説明は、粒子ビームリソグラフィの一用途としてＥＢ直接描画（ＥＢＤＷ）を記載しており、ＥＢ直接描画（ＥＢＤＷ）にのみ限定されるべきではなく、この発明は、セル投影（ＣＰ）機能を有する電子ビーム（ＥＢ）ライタを用いるマスク描画にも同様の態様で適用することができ、スループットの改善を生じる。

したがって、少なくとも２個のアパーチャ（ステンシルマスク）を使用し、かつ、電子ビーム（ＥＢ）以外の他の種類の粒子ビーム、たとえば直線状に伝播して感光材料（レジスト）の層を刺激して基板上にパターンを形成する光学（光）レーザビーム、Ｘ線ビーム、または他の任意の粒子ビームを使用する、転写パターンを用いる他の描画技術にも、この発明を適用することができる点を認識されたい。

一実施形態によると、この発明は、ステンシルマスク上の限られた数のセルパターンを用いて、ＣＰによりチップ上に描かれるセルパターンの数を大いに増やすことを可能にし、したがって、ＣＰを用いてスループットを大いに改善することができる。加えて、この発明は、さまざまな実施形態において、ＣＰ用のステンシルマスクを設計し、部分投影（Partial Projection）（ＰＰ）技術を適用する技術を提供する。このＰＰ技術は、第１のアパーチャを、露光領域を限定するための別のマスクとして用いることにより、基板上にセルパターンの一部のみを選択的に投影する。この露光領域は、一例として、１０×１０ｕｍ²の矩形形状を含み得る。

図３は、ステンシルマスク上のセルパターンのレイアウトの一実施形態を示す。たとえば一局面において、セル領域（Ｔ）１５４または図２のセル領域１４２には、個々に使用
可能な２個のブロックパターンＡ１５０およびＢ１５２が含まれ、周辺領域は、空間１５６および１５８を含む。ステンシルマスクは、同一のセル領域１５４内に個々に使用可能な２個以上のブロックパターン１５０および１５２を含むセルパターンを含み得、加えて、セル領域１５４の周辺区域内に十分な空間１５６および１５８を保持する。この空間１５６および１５８は、隣接するセルパターン１６０および１６２が同時に露光されることなく、このセルパターンの一部（ブロックパターン）が部分投影により露光され得るように、十分に広くなければならない。換言すると、隣接するセルパターン１６０および１６２はいずれも、露光領域１６４の場所が、図３の場合においてたとえばブロックパターンＡ１５０またはＢ１５２の１つのみを含むように調節される場合、当該隣接するセルパターンのどのような部分も露光領域１６４内に含まれないように、十分に離して位置決めされる。

一局面において、上記の１つのセル領域は、少なくとも２個の個々のセルパターンを含み、これらのセルパターンは、矩形の、三角形の、または直線の、形状または輪郭を含み得る。直線状の輪郭により、類似しかつ相互接続する同様のフィーチャによって結合され得る２個のセルパターンの結合を強化させる。セルパターンの組合せまたは結合には、２つの方法が存在することを認識されたい。一例では、セルパターンの組合せまたは結合がステンシル上で行なわれ得、別の例では、セルパターンの組合せまたは結合が、当該セルパターンがウェハまたは基板上に描かれる際に行なわれ得る。

図４Ａは、従来のセルパターンのレイアウトを示し、図４Ｂは、この発明によるセルパターンのレイアウトを示し、隣接する２個のセルパターンは、それらを取囲む共通の空間を共有する。

セル領域のサイズは、露光領域のサイズよりも小さいか、または大きいか、のいずれかであり得る。ステンシルマスクの空間に関し、隣接する２個のセルパターンのための空間を重複させることができ、それにより、それらのセルに必要とされる総面積を、図４Ｂに示すように、図４Ａよりも大幅に縮小することができる。図４Ａは、たとえば、従来の重複しない空間の場合を示す。

別の適用例は、先に図３または図４で示した水平な態様とは対照的に、２個のブロックパターンを垂直の態様で（上下に）レイアウトする同様の方法である。ブロックパターンのレイアウトが、この発明の範囲から逸脱することなく、セル領域内において、垂直に、水平に、ならびに／または、垂直および水平の両方に配列され得ることを認識されたい。

図５は、１つのセル領域内に４個のブロックを共に位置付けるセルパターンの別の適用例を示す。図示するように、４個のブロックパターンが、垂直および水平の態様で、かつ、４方向に周囲空間を備えた状態で、含まれかつレイアウトされる。これらの場合、周辺領域は、隣接するパターンが露光されることなく、セルパターンのいずれか一部が別々の態様で露光され得るように、十分な空間を有するべきである。

図６は、反復単位パターンを有するセルパターンの一例を示す。一実施形態において、複数の反復単位パターンは、周期的に反復するパターンを含む。たとえば図６に示すように、４個の異なる単位パターンが周期的に形成されており、異なる露光領域を選択することにより、異なるブロックパターンおよび異なるサイズを有する異なるセルパターンを、ＡＢＣＤパターンの組合せにより形成することができる。

ステンシルマスクは、より少ない数の反復を伴うサブパターンとして使用され得る反復パターンを、セルパターンとして含み得、加えて、セル領域の周辺区域に十分な空間を保持する。この空間は、先に述べたように、隣接するセルパターンが同時に露光されずに、
より小さな数の反復を伴う任意のサブパターンが部分投影によって露光され得るように、十分に広くなければならない。

一局面において、セル領域のサイズは、露光領域のサイズよりも小さいか、または大きいか、のいずれかであり得、反復は、水平（Ｘ）方向、垂直方向（Ｙ）、または水平（Ｘ）および垂直（Ｙ）方向の組合せ、のいずれかであり得る。これは、同一の単位パターンの反復だけでなく、１組の異なる単位パターンの周期的な反復も含み得る。

一実施形態において、異なる単位パターンは、完全に異なるパターンまたは向きの異なる同一パターン、のいずれかであり得る。一例において、反復は、メモリ設計でしばしば使用される。

図６は、このようなステンシルパターンの一例と、その用途とを示す。この場合、同一のセルパターンを用いて反復サイズを自由に選択することに加え、露光領域１７４および１７６の２つの異なる選択を使用する部分投影により、セル領域１８０内の２個の異なるパターン１７０および１７２を描くことができる。この態様で、一定サイズのステンシルマスクを用いることにより、反復パターンの任意の組合せを有する多数のブロックパターンを露光することができる。１つの固定セルパターンのみを使用することにより、遥かに多くの数のセルパターンを描くことができる。一例において、この技術の用途は、メモリブロック等の反復パターンを用いて得ることができる。

図７Ａおよび図７Ｂは、メモリセルパターンの例を示す。一局面において、露光領域の異なる位置を選択することにより、異なる構成を有するメモリパターンを得ることができる。

一実施形態において、ステンシルマスク２００および２０２は、同一のセル領域内に個々のブロックパターンと反復パターンとの組合せを含む複数のセルパターン２１０、２１２、２１４、および２１６を含み得、加えて、このセル領域の周辺区域に十分な空間を保持する。この空間は、先に述べたように、隣接するセルパターンが同時に露光されることなく、より小さな数の反復を伴った任意のサブパターンが部分投影により露光され得るように、十分に広くなければならない。

一実施形態では、同一のステンシルマスクにおける異なる露光領域が、結果的に異なるパターンを生じ得る。一例では、図７Ａに示すように、同一のステンシルマスク２００における異なる露光領域２２０および２２２が、結果的に異なるパターン２３０および２３２を生じる。同様に、図７Ｂに示す別の例では、同一のステンシルマスク２００における異なる露光領域２４０が、結果的に異なるパターン２５０および２５２を生じる。

図８は、反復ブロックパターンおよび非反復ブロックパターンを含むセルパターンの別の実施形態を示す。図８に示すように、セルパターン３００は、１つの正規のブロックパターン（Ａ）３０２と、反復単位パターン（Ｂ）３０４とを含み得る。異なる露光領域３１０および３１２を選択することにより、一定のセルパターン３００を用いて、異なるセルパターン３２０および３２１を描くことができる。たとえば図８に示すように、結果的に得られる、１個の（Ａ）パターン３０２および１個の（Ｂ）パターン３０４を有するセルパターン３２０は、第１の露光領域３１０を用いて描画または形成され得る。別の例では、結果的に得られる、１個の（Ａ）パターン３０２および３個の（Ｂ）パターン３０４を有するセルパターン３２１が、第２の露光領域３１２を用いて描画または形成され得る。この技術の一例が、異なる駆動能力を有するインバータに用いられている。

図９は、異なる位置の露光領域４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、および４２
０を選択することにより、異なる駆動能力を有するインバータのセルパターン４００の一例を示す。一局面において、図９の例は、右側に反復パターンを有する実施形態を示すが、この発明は、それとは反対の左側の実施形態、および、これらの構成の各々が垂直方向に存在する実施形態も含む。

一局面において、図９のセルパターンは、３層のパターン、すなわち、拡散領域、ルーティング材料（または金属層）、およびゲート材料（またはポリシリコン層）を含み、これらのパターンは、当該層によってそれぞれ形成される物理領域を含む。ＩＮおよびＯＵＴは、回路の機能性または信号名、たとえば、ＩＮ：入力（端子）、ＯＵＴ：出力（端子）、ＶＤＤ：電源、およびＶＳＳ：接地を表す。ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５、ｘ６等は、インバータの駆動能力の強度（１倍、２倍、３倍、４倍、５倍、６倍等）を表わし、これらは、当該異なる位置における部分露光によって形成される。たとえば、形成される最小のインバータは、１という基本的な駆動能力を有し得、形成される最大のインバータは、６倍強力な駆動能力を有し得る。ｘ２からｘ５の駆動能力を有するインバータは、異なる位置の各々における部分露光を用いることにより形成され得る。

この発明は、ステンシルマスクの設計そのものに加え、セル投影（ＣＰ）のための上記のステンシルマスクを用い、かつ、部分投影（ＰＰ）技術も用いる電子ビーム（ＥＢ）露光の方法を含むことを認識されたい。

図１０は、電子ビームリソグラフィのための方法５００の一実施形態のプロセスフロー図を示す。方法５００の以下の説明が、図１−図９を参照して行なわれることを認識されたい。一局面では、方法５００が、参照のために２つのグループまたは部分に、すなわち、準備部分５２０およびｅビーム（ＥＢ）描画部分５３０に分割される。

準備部分５２０を参照すると、ステップ５０２において、方法５００は、露光領域を決定するステップと、露光マスクとも呼ばれ得る第１のマスク１１２のアパーチャ１１０を規定するステップとを含む。ステップ５０３において、第２のマスクまたはステンシルマスク１１２は、所望のセルパターンを載せるように設計される。

ｅビーム描画部分５３０を参照すると、ステップ５０４において、方法５００は、第２のマスクまたはステンシルマスク１２２を選択し、当該ステンシルマスク１２２から第２のアパーチャまたはセルパターン１２０を選択するステップを含む。ステップ５０６において、方法５００は、電子ビーム１０２に曝露するためのセルパターン１２０の一部を決定するステップを含む。ステップ５０８において、方法５００は、第１のマスク１１２に形成された第１のアパーチャ１１０に電子ビーム１０２を露光するステップを含む。ステップ５１０において、方法５００は、ステンシルマスク１２０に形成された、選択された第２のアパーチャまたはセルパターン５１２に対し、電子ビーム１０２を方向付けるおよび／または投影するステップを含む。加えて、ステップ５１０は、電子ビーム１０２に対し、ステンシルマスク１２２の選択されたセルパターン１２０を部分的に曝露するステップと、基板またはウェハ１３０上にセルパターン１２０の部分画像１２４を投影するステップとを含む。

一局面において、セル投影（ＣＰ）は、電子ビーム（ＥＢ）の描画時間を短縮するのに効果的な技術である。しかしながら、ＣＰの問題点とは、１つのステンシルマスク上に含めることのできるセルの数が限られる点である。ＩＣチップで用いられるセルの一部しかＣＰを用いて描画することができず、スループットの改善が限定されてしまう。

この発明は、ＣＰ用のステンシルの設計方法と、ステンシルマスク上の限られた数のセルパターンを用いて多数のセルパターンがチップ上に効果的に描かれることを可能にし、
したがって、ＣＰ機能を用いて描画速度およびスループットを大いに改善することのできるステンシル自体とに関する。

これまでの説明は、主にＥＢ直接描画の場合について記載してきたが、この発明の用途をＥＢ直接描画に限定すべきではなく、ＣＰ機能を有するＥＢライタを同様の態様で用いるマスク描画にも適用することができ、スループットの改善を生じる。

さらに、この発明が、少なくとも２個のアパーチャ（ステンシルマスク）を用い、直線状に伝播して感光材料（レジスト）層を刺激して基板上にパターンを形成することのできる光学（光）レーザビーム、Ｘ線ビーム、または他の任意のビーム等の、ＥＢ以外の他の種類のビームを用いる、転写パターンを使用する他の描画技術にも適用可能であることを認識されたい。

この発明の特定の実施形態を図示および記載してきたが、この発明を好ましい実施形態に限定することを意図していないことが理解されるであろう。また、この発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および変形を行なってよいことが当業者には自明であろう。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で捉えられるべきである。この発明は、クレームによって規定される発明の範囲内に含まれ得る代替例、変更例、および等価例を包含するように意図される。

Claims

粒子ビームリソグラフィのための方法であって、
ステンシルマスクから複数のセルパターンのうちの１つを選択するステップと、
前記セルパターンを粒子ビームに部分的に曝露して、前記セルパターンの一部を基板上に選択的に投影するステップとを含む、方法。
粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み、前記粒子ビームは電子ビームを含む、請求項１に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み、前記粒子ビームは光学（光）レーザビームを含む、請求項１に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み、前記粒子ビームはＸ線ビームを含む、請求項１に記載の方法。
各セルパターンは、前記ステンシルマスクに形成されたアパーチャを含む、請求項１に記載の方法。
各セルパターンは、電子回路ブロックを示すステンシルパターンを含む、請求項１に記載の方法。
前記電子回路ブロックは、インバータ、フリップフロップ、論理ゲート、またはメモリセルを含むスタンダードセルライブラリ内のセルである、請求項６に記載の方法。
前記ステンシルマスク内の前記セルパターンは、１つのセル領域内で互いに隣り合う、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む、請求項１に記載の方法。
前記セルパターンは、矩形の、三角形の、直線の、または多角形の、形状または輪郭を含む、請求項８に記載の方法。
隣り合うブロックパターンを取囲む空間が確保され、前記空間は、個々のブロックパターンの少なくとも１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項８に記載の方法。
個々に使用可能なブロックパターンは、前記セル領域内において垂直方向または水平方向のいずれかで互いに隣り合うように配列される、請求項８に記載の方法。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、垂直方向および水平方向の両方で互いに隣り合うように配列される、請求項８に記載の方法。
前記ステンシルマスク内の前記セルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む、請求項１に記載の方法。
前記複数の反復パターンは周期的に反復する、請求項１３に記載の方法。
前記基板上に投影された前記セルパターンの前記一部は、前記少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む、請求項１３に記載の方法。
前記ステンシルマスク内の隣り合うブロックパターンと反復パターンとを取囲む空間が
確保され、前記空間は、少なくとも１つのブロックパターンと前記反復パターンの指定された一部との部分投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項１３に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィのための方法であって、
露光領域を規定する第１のアパーチャを介して粒子ビームを投影するステップと、
セルパターンを規定する第２のアパーチャを介して前記粒子ビームを方向付けるステップと、
前記第１のアパーチャをマスクとして用いて前記第２のアパーチャの前記露光領域を限定することによって、前記粒子ビームに前記セルパターンを部分的に曝露することにより、基板上に前記セルパターンの一部を選択的に投影するステップとを含む、方法。
粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み、前記粒子ビームは電子ビームを含む、請求項１７に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み、前記粒子ビームは光学（光）レーザビームを含む、請求項１７に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み、前記粒子ビームはＸ線ビームを含む、請求項１７に記載の方法。
前記第１のアパーチャは露光マスクに形成される、請求項１７に記載の方法。
前記第１のアパーチャは、矩形のアパーチャを含む、請求項１７に記載の方法。
前記第２のアパーチャは、ステンシルマスクに形成される、請求項１７に記載の方法。
前記第２のアパーチャまたはセルパターンは、ステンシルマスクに形成された複数の第２のアパーチャまたはセルパターンのうちの１つである、請求項１７に記載の方法。
ステンシルマスク内の前記セルパターンは、１つのセル領域内で互いに隣り合う、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む、請求項１７に記載の方法。
前記セルパターンは、矩形の、三角形の、または直線の、形状または輪郭を含む、請求項２５に記載の方法。
前記隣り合うブロックパターンを取囲む空間が確保され、前記空間は、個々のブロックパターンのうちの１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項２５に記載の方法。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、前記セル領域内において垂直方向または水平方向のいずれかで互いに隣り合うように配列される、請求項２５に記載の方法。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、垂直方向および水平方向の両方で互いに隣り合うように配列される、請求項２５に記載の方法。
ステンシルマスク内の前記セルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む、請求項１７に記載の方法。
前記複数の反復パターンは周期的に反復する、請求項３０に記載の方法。
前記基板上に投影された前記セルパターンの前記一部は、前記少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む、請求項３０に記載の方法。
前記ステンシルマスク内の隣り合うブロックパターンと反復パターンとを取囲む空間が確保され、前記空間は、１つのブロックパターンと前記反復パターンの指定された一部との部分投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項３０に記載の方法。
粒子ビームリソグラフィのためのシステムであって、
粒子ビーム源と、
セルパターンを規定するアパーチャを有するステンシルマスクとを備え、前記粒子ビーム源に前記セルパターンの一部を選択的に曝露することにより、基板上に前記セルパターンの部分画像が形成される、システム。
粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み、前記粒子ビーム源は電子ビーム源を含む、請求項３４に記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み、前記粒子ビーム源は光学（光）レーザビーム源を含む、請求項３４に記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み、前記粒子ビーム源はＸ線ビーム源を含む、請求項３４に記載のシステム。
前記ステンシルマスク内の前記セルパターンは、１つのセル領域内で互いに隣り合う、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む、請求項３４に記載のシステム。
前記セルパターンは、矩形の、三角形の、直線の、または多角形の、形状または輪郭を含む、請求項３８に記載のシステム。
隣り合うブロックパターンを取囲む空間が確保され、前記空間は、個々のブロックパターンの少なくとも１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項３８に記載のシステム。
個々に使用可能なブロックパターンは、前記セル領域内において垂直方向または水平方向のいずれかで互いに隣り合うように配列される、請求項３８に記載のシステム。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、垂直方向および水平方向の両方で互いに隣り合うように配列される、請求項３８に記載のシステム。
前記ステンシルマスク内の前記セルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む、請求項３４に記載のシステム。
前記複数の反復パターンは周期的に反復する、請求項４３に記載のシステム。
前記基板上に投影された前記セルパターンの前記一部は、前記少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む、請求項４３に記載のシステム。
前記ステンシルマスク内の隣り合うブロックパターンと反復パターンとを取囲む空間が
確保され、前記空間は、少なくとも１つのブロックパターンと前記反復パターンの指定された一部との部分投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項４３に記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィのためのシステムであって、
粒子ビーム源と、
前記粒子ビーム源への曝露のために位置付けられた第１のマスクとを備え、前記第１のマスクは、露光領域を規定する第１のアパーチャを有し、前記システムはさらに、
前記第１のマスクの下方かつ基板の上方に位置付けられた第２のマスクを備え、前記第２のマスクは、セルパターンを規定する第２のアパーチャを有し、
前記第１のアパーチャに前記粒子ビーム源を露光し、前記第２のアパーチャに前記粒子ビーム源を選択的に露光することにより、前記基板上に前記セルパターンの部分画像が形成される、システム。
粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み、前記粒子ビーム源は電子ビーム源を含む、請求項４７に記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み、前記粒子ビーム源は光学（光）レーザビーム源を含む、請求項４７に記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み、前記粒子ビーム源はＸ線ビーム源を含む、請求項４７に記載のシステム。
ステンシルマスク内の前記セルパターンは、１つのセル領域内で互いに隣り合う、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む、請求項４７に記載のシステム。
前記セルパターンは、矩形の、三角形の、直線の、または多角形の、形状または輪郭を含む、請求項５１に記載のシステム。
隣り合うブロックパターンを取囲む空間が確保され、前記空間は、個々のブロックパターンの少なくとも１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項５１に記載のシステム。
個々に使用可能なブロックパターンは、前記セル領域内において垂直方向または水平方向のいずれかで互いに隣り合うように配列される、請求項５１に記載のシステム。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、垂直方向および水平方向の両方で互いに隣り合うように配列される、請求項５１に記載のシステム。
ステンシルマスク内の前記セルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む、請求項４７に記載のシステム。
前記複数の反復パターンは周期的に反復する、請求項５６に記載のシステム。
前記基板上に投影された前記セルパターンの一部は、前記少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む、請求項５６に記載のシステム。
前記ステンシルマスク内の隣り合うブロックパターンと反復パターンとを取囲む空間が確保され、前記空間は、少なくとも１つのブロックパターンと前記反復パターンの指定された一部との部分投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項５６に
記載のシステム。
粒子ビームリソグラフィのためのステンシルであって、
複数のセルパターンを備え、各セルパターンは、セル領域内に個々に選択可能な複数の露光領域を有し、
第１のセルパターンの第１の露光領域を粒子ビームに曝露することにより、前記第１のセルパターンの少なくとも一部の第１の画像が基板上に選択的に投影され、
前記第１の露光領域とは異なる、前記第１のセルパターンの第２の露光領域を粒子ビームに曝露することにより、前記第１の画像とは異なる、前記第１のセルパターンの少なくとも別の一部の第２の画像が前記基板上に選択的に投影される、ステンシル。
粒子ビームリソグラフィは、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィを含み、前記粒子ビームは電子ビームを含む、請求項６０に記載のステンシル。
粒子ビームリソグラフィは、光学（光）レーザリソグラフィを含み、前記粒子ビームは光学（光）レーザビームを含む、請求項６０に記載のステンシル。
粒子ビームリソグラフィは、Ｘ線ビームリソグラフィを含み、前記粒子ビームはＸ線ビームを含む、請求項６０に記載のステンシル。
各セルパターンは、セル領域内で互いに隣り合う、個々に使用可能な少なくとも２個のブロックパターンを含む、請求項６０に記載のステンシル。
各セルパターンは、矩形の、三角形の、または直線の、形状または輪郭を含み、それにより、各セルパターンは、互いに結合するように構成される、請求項６４に記載のステンシル。
前記隣り合うブロックパターンを取囲む空間が確保され、前記空間は、個々のブロックパターンの少なくとも１つの部分投影を選択的に可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項６４に記載のステンシル。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、前記セル領域内において垂直方向または水平方向のいずれかで互いに隣り合うように配列される、請求項６４に記載のステンシル。
前記個々に使用可能なブロックパターンは、垂直方向および水平方向の両方で互いに隣り合うように配列される、請求項６４に記載のステンシル。
少なくとも１つのセルパターンは、少なくとも１つのブロックパターンと複数の反復パターンとを含む、請求項６０に記載のステンシル。
前記複数の反復パターンは周期的に反復する、請求項６９に記載のステンシル。
前記基板上に投影された前記セルパターンは、前記少なくとも１つのブロックパターンと少なくとも１つの反復パターンとを含む、請求項６９に記載のステンシル。
隣り合うブロックパターンと反復パターンとを取囲む空間が確保され、前記空間は、１つのブロックパターンと前記反復パターンの指定された一部との部分投影を可能にするだけの大きさを有するマージンを含む、請求項６９に記載のステンシル。
回路を製作するための方法であって、
ウェハを提供するステップと、
粒子ビーム源を提供するステップと、
ステンシルマスクから複数のセルパターンのうちの１つを選択するステップと、
粒子ビームに前記セルパターンを部分的に曝露して、前記ウェハ上に前記セルパターンの一部を選択的に投影して、前記回路を描画するステップとを含む、方法。
回路を製作するための方法であって、
ウェハを提供するステップと、
粒子ビーム源を提供するステップと、
露光領域を規定する第１のアパーチャを介して粒子ビームを投影するステップと、
セルパターンを規定する第２のアパーチャを介して前記粒子ビームを方向付けるステップと、
前記第１のアパーチャをマスクとして用いて前記第２のアパーチャの露光領域を限定することによって、前記粒子ビームに前記セルパターンを部分的に曝露することにより、ウェハ上に前記セルパターンの一部を選択的に投影し、前記回路を描画するステップとを含む、方法。
回路を製作するための方法であって、
ウェハを提供するステップと、
粒子ビーム源を提供するステップと、
セルパターンを規定するアパーチャを有するステンシルマスクを提供するステップと、
前記粒子ビーム源に前記セルパターンの一部を選択的に曝露することにより、前記ウェハ上に前記セルパターンの部分画像を形成し、前記回路を描画するステップとを含む、方法。
回路を製作するための方法であって、
ウェハを提供するステップと、
粒子ビーム源を提供するステップと、
前記粒子ビーム源に曝露するために第１のマスクを位置付けるステップとを含み、前記第１のマスクは露光領域を規定する第１のアパーチャを有し、前記方法はさらに、
前記第１のマスクの下方かつ基板の上方に第２のマスクを位置付けるステップを含み、前記第２のマスクは、セルパターンを規定する第２のアパーチャを有し、前記方法はさらに、
前記第１のアパーチャに前記粒子ビーム源を露光し、前記第２のアパーチャに前記粒子ビーム源を選択的に露光して、前記ウェハ上に前記セルパターンの部分画像を形成し、前記回路を描画するステップを含む、方法。
回路を製作するための方法であって、
ウェハを提供するステップと、
粒子ビーム源を提供するステップと、
複数のセルパターンを含むステンシルを提供するステップとを含み、各セルパターンは、セル領域内に個々に選択可能な複数の露光領域を有し、前記方法はさらに、
粒子ビームに第１のセルパターンの第１の露光領域を曝露し、前記ウェハ上に前記第１のセルパターンの少なくとも一部の第１の画像を選択的に投影するステップと、
前記第１の露光領域とは異なる、前記第１のセルパターンの第２の露光領域を、粒子ビームに曝露し、前記第１の画像とは異なる、前記第１のセルパターンの少なくとも別の一部の第２の画像を選択的に前記ウェハ上に投影し、前記回路を描画するステップとを含む、方法。