JP2680074B2 - 荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法

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    • Y10S430/168—X-ray exposure process

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を
選択的に露光する半導体装置の製造方法に関し、 簡単な工程によって近接効果を実質的に低減できる荷
電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法を提供
することを目的とし、 荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択的に露光
し、所望のパターンを形成する半導体装置の製造方法に
おいて、荷電粒子ビームを用いて基本パターンを繰り返
し露光し、所定の領域内に繰り返し模様を主露光する工
程と、該繰り返し模様領域の中央部を除外して少なくと
も該繰り返し模様領域内のうち荷電粒子ビームの近接効
果により該繰り返し模様が不均一となる外縁領域に、強
度が主露光よりも低い補助露光を行い、該荷電粒子ビー
ムの近接効果による該所定の領域の荷電粒子ビームの強
度の不均一性を補償する工程とを含むように構成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に電子ビー
ム等の荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択的に露
光する半導体装置の製造方法に関する。
近年、集積回路の高密度化にともない、長年微細パタ
ーン形成の主流であった紫外線フォトリソグラフィに代
わり、より短波長の電磁波であるＸ線や波動としての波
長はさらに著しく短い電子ビームなどの荷電粒子ビーム
を用いる新しい露光方法が検討され、実際に使われるよ
うになってきた。
荷電粒子ビーム露光は、電磁的制御の可能な電子ビー
ム等の荷電粒子ビームを用いてパターン形成を行ない、
ミクロン以下の微細なパターンを形成できる事に大きな
特徴がある。荷電粒子ビーム露光はガウス形ビーム方式
と成形ビーム方式とに大別される。
［従来の技術］ 最近、半導体装置のパターンの微細化の傾向は急速に
高まりつつある。可能な最小スポット径の大きさは、光
ビームと比べて電子ビームの場合桁違いに小さく、電子
ビームによる露光は解像度においては微細化の要求を十
分満たすことができる。
ガウス型ビーム方式の場合、電子ビームをガウス型分
布の小さなスポットに集束し、スポットを走査すること
でパターンを描画する。この場合、いわゆる一筆書きの
露光になり、スポットを小さくすればするほど大きな面
積を露光するには露光時間が長くなる。
そこで、ある範囲については、パターン化した電子ビ
ームが照射できたならば、電子の持つ微細化成形能力を
活用し、さらに速いスピードでパターンを形成する事が
できるようになる。そこで、例えば、可変矩形に電子ビ
ームを成形して被露光物に照射する方法が考えられてい
る。可変矩形の生成は、たとえば正方形開口を設けた第
１焦合面に電子ビームを焦合して第１の成形を行い、さ
らに他の正方形開口を設けた第２焦合面に電子ビームを
焦合して第２の整形を行なうことで実行する。第１焦合
面と第２焦合面の正方形開口を移動することにより、両
者の重合わせである可変矩形を制御する。制御を簡単に
するため、長方形や正方形、三角形等を可変矩形の組み
合わせで形成するようなプログラムをあらかじめ作って
おき、プログラムを選択して露光する方法も提案されて
いる。しかし、複雑な形状を可変矩形の組み合わせで実
現しようとする厖大な数の可変矩形を要することにな
り、露光に要する時間も、それに伴って長くなる。
電子ビーム自体は十分な精度で成形できる。しかし、
電子ビームがフォト（電子線）レジスト膜に入射すると
レジスト中で散乱し、ある程度の前方散乱を起こす。さ
らにアルミニウム、シリコン等の下地層に衝突し、反射
してレジスト膜中に戻り、さらに散乱してより広い後方
散乱を起こす。このような電子ビームの拡がりは次式の
ようなガウス分布で近似できる。
Ｆ（ｒ）＝c1exp［−（r/σ１）２］ ＋c2exp［−（r/σ２）２］ 右辺第１項が前方散乱を、第２項が後方散乱を表す。
パラメータc1、c2、σ１、σ２は下地層の材質、レジス
ト膜の種類、電子ビームの加速電圧等に依存する。例え
ばシリコン基板にPMMA膜を0.5μｍ厚塗布し、加速電相2
0KVの電子ビームを用いた場合、前方散乱の拡がりσ１
が１μｍ程度、後方散乱の拡がりσ２が３μｍ程度であ
る。
半導体パターンは高集積化と共に微細化が進んでい
る。隣接する露光パターン間の間隔が小さくなるにつ
れ、上述の電子ビームの散乱による拡がりが隣接パター
ンに重なり影響を及ぼすようになる。これを近接効果と
いう。
第９図（Ａ）、（Ｂ）に近接効果の例を示す。第９図
（Ａ）において、分離した幅ｄの単独設計ライン101に
対して、半値幅がライン幅ｄに対応する電子ビーム111
でレジストを露光したとき、幅ｄの現像パターン121を
得るとする。互いに近接する幅ｄの設計ライン102、103
に対して同様の半値幅がｄに対応する電子ビーム112、1
13でレジストを露光すると、相対向する部分で電子ビー
ム112、113の裾の拡がりがオーバラップした合成ビーム
114となり、中央部が現像レベルを越えて２本のライン
が接触して１本のライン124となって露光されてしま
う。分離すべきラインが接続してしまうことは、半導体
装置内では短絡等を起こすことを意味する。
ここで第９図（Ｂ）に示すように現像レベルを上げる
ことにより、合成電子ビーム114の２つのピークを分離
してライン122、123として現像されるようにすることも
考えられる。しかし、２つのライン122、123間に設計通
りの間隔ｇを保つように調整できたとしても、今度は各
ライン121ないし122、123の幅が設計値ｄより細くな
り、近接ライン122、123は位置も少し変化してしまう。
線幅が細くなることは、半導体装置内では導電路の抵抗
の増大やそれに基づく過熱破断等を意味する。また位置
の変化は接続部での位置ずれに基づく接続不良、寄生容
量増加等を起こす。
このように近接するパターンの影響で設計上のパター
ンの寸法ないし位置が変化してしまう現象が近接効果で
ある。
近接効果を防止ないし低減する方法として従来提案さ
れたものを第10図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。
第10図（Ａ）は寸法低減、位置シフトによる調整を説
明する図である。設計上は同じ幅ｄのパターン101、10
2、103があり、その内２つのパターン102、103が近接し
ている場合である。この場合、近接パターン102、103を
単独パターン101と同様に扱うと第９図（Ａ）のように
なって近接パターンは幅が広くなり、場合によっては接
続してしまう。そこで近接の程度に応じてパターン幅を
狭くしてやる。但し外側にある辺は近接効果が小さいの
で、内側の辺をより大きく互いに離す状態で調整する。
すなわち寸法が減り、位置がシフトすることになる。電
子ビームで露光するとビーム112とビーム113の裾の部分
が互いに他方に重なり、合成ビーム114が設計通りの位
置に設計通りの幅を持つ現像パターン122、123を形成す
る。
第10図（Ｂ）は露光量による補正を示す。
近接パターン102、103に対しては電子ビームの露光量
を減少する。この結果合成電子ビーム114がほぼ正しい
間隔を保つようにすることができる。但し、近接効果の
少ない外側の辺でも電子ビームの強度を減らすことにな
るのでパターン幅は少し狭くなる。幅を保とうとすると
位置が少し変化する。この補償方法は簡単なパターンを
ガウスビーム方式で形式する場合などに比較的簡単に実
施できるがパターン位置と幅との両方を正確に再現する
のは難しい。
第10図（Ｃ）はゴースト露光による補正を示す。パタ
ーン101、102、103以外の部分（相補的領域）にパター
ンを露光する主露光よりも低い強度で補助露光を行な
う。通常は、主露光の強度を１とした時、補助露光の強
度は0.2〜0.5である。このゴースト（補助）露光116と
パターンの主露光117とを合わせた合成電子ビーム118は
全面をカバーすることになる。パターンが近接している
部分ではパターン同志が近接効果を与え、単独パターン
が分離している部分ではパターンの主露光に対してゴー
スト露光が近接効果を与える。パターンが密な部分では
パターン以外の面積が狭いのでゴースト露光による近接
効果は小さくなる。すなわち、主露光とゴースト露光の
強度の差を考えなければ全てのパターンに同一の近接効
果を与えることになる。強度の差を考慮しても、すべて
のパターンにほぼ同一の近接効果を与えることができ、
結果として得られる精度は高い。現像レベルを調整する
ことにより、全体で所望の寸法のパターンを得る。しか
しながら、ゴースト露光は本来のパターンの完全反転パ
ターンを形成するので、この反転パターンのパターンデ
ータが膨大であり、補助露光に要する時間も長大である
という著しい欠点を有している。
［発明が解決しようとする課題］ 最近の超微細パターンを必要とする半導体装置は、例
えば、16M−DRAMのように微細ではあるが露光する殆ど
の面積は繰り返し模様であるものが多い。繰り返し模様
である点を旨く利用すれば高精度のパターニングが比較
的容易にできる可能性がある。
最近、本発明者のグループは繰り返し模様のリピート
の単位となる基本パターンを有する透過マスクを用いて
繰り返しショット露光することによって繰り返し模様を
露光する技術を提案した。例えばDRAMのセル１個分、な
いし数個分とかSRAMのセル１個分、ないしはその数個分
の少なくとも１部などを対象とした繰り返し基本パター
ンを透過マスク内に形成し、基本パターンをヘッド・ツ
・テイルで各１ショットで露光し接続することにより繰
り返し模様を描画する。
このような繰り返し模様の高密度パターンにおいて、
近接効果の影響は大きい。１つの基本パターン内のみで
の近接効果を考慮して寸法シフト等をすることは勿論可
能であるが。さらに、基本パターンを敷き詰めて大きな
繰り返し模様を作る場合、周囲の基本パターンからの近
接効果があり、これを考慮することも可能である。とこ
ろが、中央部の基本パターンは他の基本パターンで囲ま
れるのに対し、周辺部の基本パターンは、内側には隣の
基本パターンがあるが外側には他の基本パターンがもは
や存在しない。このように基本パターンの位置によって
近接効果の量が異なり、この調整を基本パターン内での
寸法シフトで行なうのは同一基本パターンのマスクを使
用するかぎり不可能である。
ライン毎の露光量を調整する方法は、基本パターンが
１ラインで形成されていれば露光位置に応じて露光量を
調整するように、あらかじめそのデータを持っていれば
可能であるが、基本パターンが複数のラインで形成され
ている場合には対応できない。
ゴースト露光を行なうことは近接効果低減のため原理
的には極めて有効であるが、パターン以外の全領域を露
光するため、露光工程、露光時間の増大等を招く。
このように従来技術によれば、繰り返し模様に対して
も時間のあまりかからない簡単な方法で近接効果を有効
に防止ないし低減することが難しかった。
本発明の目的は、簡単な工程によって近接効果を実質
的に低減できる荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置
の製造方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 第１図を参照して、基本パターン１を繰り返し露光
し、所定の領域２内に繰り返し模様の主露光を行ない、
該繰り返し模様領域２の中央部2aを除外し、少なくとも
該繰り返し模様領域２のうち外縁領域に強度的に主露光
よりも低い、補助露光６を行う。
また、前記補助露光６の工程は、電磁波ビームを補助
露光用透過マスクに透過させることによって所望の領域
に露光することで行っても良い。
［作用］ 基本パターンの繰り返しからなる繰り返し模様を荷電
粒子ビームで露光する場合、周囲を同一基本パターンの
繰り返しで囲まれた繰り返し領域２の中央部2aにおいて
は近接効果もほぼ均等に表れ、その補正も容易である。
しかし、外縁部2bでは一方の側には第１、第２隣接パタ
ーンが存在するのに他の側には第２隣接パターン、また
は第１および第２隣接パターンが存在しないような不均
一が生じる。従って、外縁部パターン1a、1bは他と比較
して近接効果が不均一であり、露光量が少なくなる。少
なくとも外縁部2b、必要に応じてさらにその外側の周辺
部５で補助露光６を行なうことにより、この外縁部2bで
の主露光３の露光量不均一を補償できる。
補助露光６は簡単な形状でも有効である。簡単なパタ
ーンで中央部2aを除外して、かつ低露光量で行なえばよ
いので露光時間を短くできる。
主露光を、基本パターンを有する透過マスクを用いて
基本パターンの繰り返し露光で行なう場合も、繰り返し
領域２の中央部2aについてはマスクレベルでの調整によ
り近接効果の補償が可能である。外縁部2bについては補
助露光を行なうことにより、全体として近接効果を補償
できる。
補助露光は荷電粒子ビームの近接効果に相応する拡が
りを持てばよく、電磁波ビームでも補助露光を行なえ
る。この場合補助露光に要する時間は極めて短くでき
る。
［実施例］ 第１図は基本実施例を示す。基本パターン１が繰り返
される繰り返し模様の領域（以後繰り返し領域）２とそ
の外側周辺の周辺部５とが示されている。基本パターン
１は１本のラインで例示するが、より複雑な図形であっ
てもよい。例えばDRAMの配線パターンの数セル分でもよ
い。これを繰り返し露光することでより広い部分のパタ
ーンを構成できるものである。前述の荷電粒子ビームの
拡がりが例えば基本パターン１の２個分の幅あるとす
る。繰り返し領域２の中央部2aの基本パターンは左右か
ら２本づつの近接基本パターン１の近接効果を受けてい
る。この近接効果を取り込んで設計上のライン幅を形成
するように調整する。繰り返し領域２の外縁部2bの１番
外側の基本パターン1aは図中右側からは２つの基本パタ
ーンからの近接効果をうけるが左側からの基本パターン
の近接効果はない。次の基本パターン1bは最近接パター
ンは左右に存在するが、２番目の近接パターンは右側に
しかない。従って、外縁部2bで２つのパターンが細くな
り、その位置を右方向にずらすことになる。ここで補償
用の補助露光６が繰り返し領域２の内側の外縁部2bに与
えられる。この外縁部2bの補助露光６により、左側にも
パターンがある時の近接効果と同等の効果を与えて、繰
り返し領域２内の外縁部2bの基本パターン1a、1bがほぼ
設計通りの幅と位置を有するように調整する。
補助露光６は単独では露光パターンを形成しない強度
である。その目的は近接効果の補償のみにある。どの程
度の強度の近接効果をどの範囲まで与えるかによって幾
つかの形態が考えられる。特に荷電粒子ビームによって
補助露光する場合は自由度が多い。なお、前記補助露光
は、周辺部５にも同時に与えられても良い。
第２図（Ａ）、（Ｂ）は、主露光の繰り返し領域２と
補助露光６の領域との関係の例を示す。繰り返し領域２
はパターンを形成可能であった領域であり、その内で実
際のパターン７は境界より内側に形成されるので主露光
パターンと補助露光領域６とは離れている。補助露光領
域６は、例えば矩形中空パターンである。この場合、繰
り返し領域２内のパターン密度などにより補助露光の強
度を定めて補助露光を行なう。
第２図（Ａ）は補助露光６の領域が実際の主露光パタ
ーン７の境界に外接している場合である。境界に接する
ことにより、低い強度の補助露光で主露光パターンの外
縁に強い近接効果を与えることができる。実際にどんな
基本パターンを露光するのかを考慮してより精密に補助
露光するのに適している。
第２図（Ｂ）はさらに主露光パターン７の内側にまで
入り込んだ補助露光６を行なう場合で、補助露光６の強
度を抑え、荷電粒子ビームの拡がり一杯を考慮してさら
に精密に補償を行うのに適している。例えば、主露光パ
ターンの外縁から内側に向けて補助露光の強度を漸減す
るようにする。
なお、主露光と補助露光との関係は、第２図（Ａ）、
（Ｂ）のものに限らないことは当業者に自明であろう。
例えば、これらの組み合わせ、変更、修正等も可能であ
る。
第３図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光の他の形態を示す。
第３図（Ａ）は補助露光領域６が繰り返し領域２の四
辺を完全には囲まない場合を示す。たとえば縦方向の平
行ラインからなるパターンの場合互いに隣り合うライン
からの近接効果は無視できないがライン方向での近接効
果は無視できる場合がある。さらに、このような場合周
辺部の上下からは補助露光を行わない方がかえってパタ
ーン幅が正確に再現できることもある。第３図（Ａ）の
場合、補助露光領域を限定することで補助露光工程を簡
単にすることもできる。
第３図（Ｂ）は、２段階の補助露光を示す。例えば、
第２図（Ｂ）のように実際の主露光パターン７に入り込
んで補助露光をする場合に行なう。外側の補助露光6aは
強度が高く、内側の補助露光6bは強度が低い。たとえば
前方散乱に合わせて高強度の補助露光6aを、後方散乱に
合わせて低強度の補助露光6bを行なう。また、第１図の
周辺部５に合わせて補助露光6aを、外縁部2bに合わせて
補助露光6bを行なってもよい。
補助露光６が繰り返し領域２を囲んだ時の外延の形態
を第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す。第４図（Ａ）は、第２
図（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様、外側も限定して、補助
露光６の領域が一定の幅で画定されている形態である。
近接効果の及ぶ幅は限られているので繰り返し領域２か
らある距離以上離れた部分には補助露光してもほとんど
効果はない。従って補助露光６を行なう領域を繰り返し
領域２の外側一定の幅に限定してもよい。補助露光６を
電子ビームで行なう場合は、露光面積を広くすると露光
時間が長くなるので、幅を制限して補助露光の時間を低
減する。
第４図（Ｂ）は繰り返し領域２の中央部2aを除外して
より外側のチップ全域を補助露光する場合を示す。補助
露光６を光で行なう場合、１チップ分を１回の露光で行
なうことも可能である。このような場合補助露光の面積
を限定しても、補助露光工程の時間は変らない。かえっ
て、第４図（Ｂ）を作るマスクの方が精度の点で便宜な
ことがある。
第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は繰り返し領域２内の
パターン1a、1bと補助露光６の内縁の形態を示す。
第５図（Ａ）は最も外側のパターン1aの外縁を補助露
光６の内縁とするものである 第５図（Ｂ）は最も外側のパターン1aから外側に離れ
た位置に補助露光６の内縁を設定するものである。例え
ば細かい凹凸のあるパターンに対し、直線的形状の補助
露光を近接させる。
第５図（Ｃ）は最も外側のパターン1aと補助露光６の
内縁とを接触させるが、細かい凹凸は無視して簡単な形
状とするものである。図示の場合、パターン1aの外縁は
三角形の凹部を持っているが、補助露光６は直線上の内
縁としたものである。
第６図（Ａ）〜（Ｇ）は補助露光を最も外側のパター
ン1aの外縁より内側にまで延在させる場合の形態を示
す。
第６図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光６を最も外側のパタ
ーン1aに重ねて行なった場合であり、（Ａ）は補助露光
内縁を最も外側のパターン1aの内縁と一致させた場合を
示し、（Ｂ）は補助露光６の内縁を外側のパターン1aと
次のパターン1bとの間まで延在させた場合である。
第６図（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は補助露光６を繰り返
し領域２と重ねるが、パターン1a、1bのある領域は除外
する場合を示し、（Ｃ）はパターンの形状に合わせてゴ
ースト露光的にパターン以外の部分全部に補助露光６を
行なう場合、（Ｄ）、（Ｅ）は補助露光６の形状を簡略
化する場合で、（Ｄ）は最も外側のパターン1a、次のパ
ターン1bの凹部を補助露光６では直線で近似するもの、
（Ｅ）は２番目のパターン1bについてのみ同様の簡略化
を行なうものである。
第６図（Ｆ）はこれらを組み合わせたもので最も外側
の部分ではパターン1a、1bに重ねて簡略化した形状の補
助露光6aを行ない、次の領域ではパターン以外の領域の
みをゴースト露光的に補助露光6bするものである。
第６図（Ｇ）は外縁部のパターンに補助露光を重ねて
露光する場合である。
以下繰返模様の主露光３と近接効果補償の補助露光６
をどのように行なうかを説明する。
第７図（Ａ）は主露光３を行なう電子ビーム露光装置
を示す。
例えば、LaB6を被覆したタングステンフィラメントを
含む電子銃21から放出された電子ビーム20は第１成形ア
パチャ22で矩形に成形され、電磁レンズ23で集束され
る。集束された電子ビームは小区画選択用電磁デフレク
タ24により透過マスク26上の１区画27内の任意の小区画
28の繰り返し基本パターンに照射され、パターン化され
た電子ビームが電磁レンズ29で電磁デフレクタ30に焦合
される。その後、パターン化された電子ビームは縮小電
磁レンズ31に照射され、さらに電磁レンズ32、電磁デフ
レクタ33を有する偏向系34によってウェーハ35上に偏
向、露光される。透過マスク26の１区画27上には非繰り
返しパターン用に、可変矩形の開口（パターンがない抜
きスリット）も備えている。
第１成形アパチャ22は電子ビーム20の輪郭を定めるた
めのものであり、透過マスク26上１つの小区画28のみを
照射し、隣接する小区画は照射しないようにする。
小区画選択用電磁デフレクタ24は透過マスク26上の１
つの区画27内で電子ビームを偏向させる。たとえば透過
マスク26上で１方向３〜5mm位までの偏向を行なうこと
によって所望の基本パターンを選択する。
透過マスク26の開口によってパターン化された電子ビ
ーム20は電磁レンズ29によって一旦結像され、縮小電磁
レンズ32によってたとえば1/100に縮小される。縮小す
ることによって描画パターンを微細にする。従ってより
微細なパターンを描こうという時は、マスク26上のパタ
ーンを大きくして縮小率を大きくするのがよい。電磁デ
フレクタ33によってパターンを偏向して基本パターンを
繰り返し露光する。
透過マスク26は、第７図（Ｂ）に示すようにシリコン
ウェーハ40の中央部41をステンシル状に薄くし、開口パ
ターンを形成したものである。但し、シリコンに限らず
金属板等で形成してもよい。透過マスク26の中央部41
は、第７図（Ｃ）に示すように１辺30〜50mmの矩形状で
あり、その中に複数の区画27を形成している。区画27は
マスク用ステージの機械的移動をすることなく、電子ビ
ームを偏向できる範囲である１辺３〜5mmの矩形をパタ
ーン形成領域として有する。区画と区画の間は分離領域
44によって隔てられている。
１区画27の中は、たとえば第７図（Ｄ）に示すように
１辺200〜500μｍの矩形の小区画28がマトリクス状に分
布している。四隅の小区画は位置合わせ用の整合パター
ンになっている。小区画28の大きさは、被露光物である
ウェーハ35上でパターンを良好に焦合して縮小露光でき
る電子ビームの大きさで決まる。
区画内の小区画の配列は第７図（Ｅ）に示すようなも
のであることもある。格子構造の副格子のように、位置
合わせ用整合パターンの小区画群と形状作成用のパター
ンの小区画群とが組み合った構成になっている。形状作
成用パターンの各基準点0iの座標を周囲の位置合わせ用
の整合パターンで確定する。
このような電子ビーム露光装置を用いて、ウェーハ35
の繰り返し領域２内に基本パターン１の繰り返し模様を
描画する。
たとえば半導体装置の１チップ内の主露光工程におい
ては、繰り返し基本パターンは連続して露光する。たと
えば縦方向のラインのパターンを縦方向に連続して露光
することにより縦方向に長いラインを露光する。
主露光の後または主露光の前に補助露光を行なう。た
とえば主露光に使ったのと同じ電子ビーム露光系を用い
て、繰り返し領域の周辺部に補助露光を行なう。電子ビ
ームの場合１度に広い面積を露光するのは難しいので一
定の面積を順次露光して繰り返し領域を囲む。たとえば
前述の可変矩形の開口を用いて矩形を接続して露光す
る。
次に補助露光の具体的実施例をいくつか説明する。
第11図（Ａ）に示すようなステンシルマスク200を用
いて、補助露光を行う。
第11図（Ａ）の開口パターン201〜205を有するステン
シルマスク200は、第７図（Ａ）のステンシル26の内部
に設けられているものとする。
開口パターン201は、最大矩形孔であり、入射矩形ビ
ームとこの孔との組合せで可変矩形ビームを形成するこ
とが可能である。開口パターン202は、下に尖った２等
辺三角形である。開口パターン203は、右に尖った２等
辺三角形である。開口パターン204は、左に尖った２等
辺三角形である。開口パターン205は、上に尖った２等
辺三角形である。
第11図（Ｂ）は所定のICチップのパターンであり、ｇ
は繰り返し領域の中央部、ｆは繰り返し領域の外縁部、
ｅはパターンのない周辺部である。補助露光は、例え
ば、周辺部ｅを一定強度I1の電子ビームを第11図（Ａ）
の矩形孔201を通過させて形成した可変矩形ビームで行
い、中央部ｇは露光せず、外縁部ｆに対しては、外側で
露光量がI1で、内側で露光量がI2（＝０）となる。単調
減少関数形の露光量を与えるのがよい。このような補助
露光レベルのプロフィルを第11図（Ｃ）に示す。縦軸が
補助露光強度を表わす。外縁部ｆに対するこのような露
光量変化は、第11図（Ｄ）に示すように、外縁部ｆの左
辺は開口パターン203の形の右に尖った三角形電子ビー
ムを形成して、下から上へ走査し、上辺は開口パターン
202の形の下に尖った三角形電子ビームを形成して左か
ら右へ走査し、右辺は開口パターン204の形の左に尖っ
た三角形電子ビームを形成して下から上へ走査し、下辺
は開口パターン205の形の上に尖った三角形電子ビーム
を形成して左から右に走査する事で行う。このように露
光すると、三角形開孔の幅の変化により、第11図（Ｃ）
に示された補助露光量分布を与えることができる。
なお、ここでは202は下に尖った２等辺三角形とした
が、同様に第11図（Ｅ）に示すような他の開口パターン
202′、202″、202を用いることもできる。下部が上
部の幅よりも小さくなった形状であるならば良い。
また、外縁部ｆの露光を格別に行わなくても、周辺部
ｅの露光をする際に、ビームのフォーカスを外してわざ
とボケを発生させることで第11図（Ｃ）のような補助露
光プロフィルを得ることもできるが、この方法はゴース
ト露光で使用される露光方法と同様のものがある。
第12図（Ａ）〜（Ｈ）を参照して、従来のゴースト露
光と本発明の差異の１つを述べる。
第12図（Ａ）は設計上のパターンを示し、このパター
ンにしたがって露光すると近接効果補正を行なわない場
合の露光量は第12図（Ｄ）のようになる。
第12図（Ｂ）は従来のゴースト露光で露光する反転パ
ターンを示している。すなわち第12図（Ａ）の反転パタ
ーンである。ゴースト露光は、第12図（Ｅ）に示すよう
に反転パターンを強度を弱くし、焦点をボカして露光す
る。このように従来のゴースト露光で近接効果補正を行
った時のレジストの得るエネルギ分布を第12図（Ｆ）に
示す。これは第12図（Ｄ）と（Ｅ）との和に相当する。
第12図（Ｃ）は本発明の部分的ゴースト露光の実施例の
１例を示す。この場合、繰り返し領域の周辺部と孤立パ
ターンの上に補助露光する。露光量は第12図（Ｇ）に示
すように周辺部では外側から内側に向かって低くする。
第12図（Ｇ）では補助露光の量を３段階に変化させてい
る。補助露光は領域c1、c2、c3の順で露光量が大きい。
このような近接効果の補正によって、第12図（Ａ）の主
露光に第12図（Ｇ）の補助露光が重なり、例えば第12図
（Ｈ）で表わすものが得られる。。従来と異なり、補助
露光が必要ない部分には行わないので露光時間は減少す
る。
補助露光はそれ程微細なパターンでなくてもよいので
光等の電磁波露光で行なうこともできる。
第８図は、電磁波露光系を備えたEB露光装置の電子光
学部を示す。電子レンズ系の光軸上には、電子銃51側か
らアパーチャないし第一スリット52、電子レンズ53、偏
向器54、繰り返し基本パターンを有する透過マスク55、
電子レンズ56が備えられ、基本パターンのビーム形成部
を形成している。ここからたとえばウェーハ上で最大３
μｍ×３μｍの電子ビームパターンが発生する。
基本パターンビーム形成部の下には、電子ビームのオ
ン、オフ制御をするブランキング57、電子レンズ58、ア
パーチャ61、電子レンズ62、XY偏向部63、電子レンズ64
が設けられている。この電子レンズ系によって、焦合さ
れた電子ビームがウェーハホルダを備えたXYステージ65
上のウェーハ66に入射する。
電子ビームを照射されたウェーハ66からは反射電子が
前面に飛び出す。反射電子検出器67はこれら反射電子を
検出して、ウェーハ66の表面の状態を伝える。
電子レンズ系と並列に電磁波露光系が備えられてい
る。電磁波の例として紫外線を用いる場合を示す。水銀
ランプ71からは紫外光が発し、シャッタ72、補助露光用
パターンを有するマスク73を介してパターン化されたビ
ームが、鏡光学系75によって、ウェーハ66の表面に照射
される。
図中、電磁波露光系が斜めに光を照射するような図示
をしたが、精度を上げる場合は垂直入射とする。光照射
の場所も電子ビーム照射の場所と別にしてもよい。この
電磁波露光は当該チップまたは次のチップのEB露光と同
時に行なってもよい。
EB露光系と別体の電磁波露光系を用いてもよいことは
言うまでもないであろう。
［発明の効果］ 以上説明したように、従来のゴースト露光では所期の
パターンの全反転パターンを露光するために膨大なデー
タを必要とし、また補助露光にも多大な時間を要してい
たが、 本発明を用いれば、64M−DRAM等の繰り返しパターン
の海の中ではまったく補助露光を与えず、例えば繰り返
しパターンの周辺部という狭い領域でのみ補助露光を行
うので、従来の電子ビームによるゴースト露光に比べて
著しくスループットを上げて、効果的な近接効果の補償
を行える。
また、補助露光を電磁波ビームで行うと補助露光工程
のために必要となる時間を極めて短くできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本実施例を説明するための概略図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は主露光領域と補助露光領域との
関係を示す平面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光領域の他の形態を示す
平面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光の外延を示し、（Ａ）
は一定幅の場合の平面図、（Ｂ）はチップ内全域の場合
の平面図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は補助露光の内縁の形態
を示す平面図であり、（Ａ）はパターンと密着した形
態、（Ｂ）はパターンから離隔した形態、（Ｃ）パター
ンと一部接触した形態、 第６図（Ａ）〜（Ｇ）は繰り返し領域と重ね合わせた場
合の補助露光の形態を示す平面図であり、（Ａ）、
（Ｂ）は塗り潰し型補助露光の形態、（Ｃ）、（Ｄ）、
（Ｅ）はパターン打ち抜き型補助露光の形態、（Ｆ）は
組合せの形態、（Ｇ）はパターンの重ね露光の形態、 第７図（Ａ）〜（Ｅ）は繰り返し領域の露光に用いる電
子ビーム露光装置と透過マスクを示し、（Ａ）は電子ビ
ーム露光装置の概略全体図、（Ｂ）は透過マスクの断面
図、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は透過マスクの部分平面
図、 第８図は光学露光系を備えた電子ビーム露光装置の概略
全体図、 第９図（Ａ）、（Ｂ）、は近接効果を説明するための原
理図、 第10図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は近接効果低減ないし防
止の従来技術を説明する原理図、 第11図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の１実施例による補助露
光を説明するための図であり、（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｄ）、（Ｅ）は上面図、（Ｃ）はエネルギ分布図、 第12図（Ａ）〜（Ｈ）は従来のゴースト露光と本発明の
実施例による補助露光とを比較して示す図で、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）は上面図、（Ｄ）（Ｅ）、（Ｆ）、
（Ｇ）、（Ｈ）はエネルギ分布図である。 図において、 １……基本パターン 1a……１番外側の基本パターン 1b……次に外側の基本パターン ２……繰り返し領域 2a……中央部 2b……外縁部 ３……荷電粒子ビームの主露光 ５……繰り返し領域外側の周辺部 ６……補助露光 ７……パターンの外縁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択
    的に露光し、所望のパターンを形成する半導体装置の製
    造方法において、 荷電粒子ビーム（３）を用いて基本パターン（１）を繰
    り返し露光し、所定の領域（２）内に繰り返し模様を主
    露光する工程と、 該繰り返し模様領域（２）の中央部（2a）を除外して少
    なくとも該繰り返し模様領域内（２）のうち荷電粒子ビ
    ームの近接効果により該繰り返し模様が不均一となる外
    縁領域に、強度が主露光よりも低い補助露光（６）を行
    い、該荷電粒子ビーム（３）の近接効果による該所定の
    領域（２）の荷電粒子ビームの強度の不均一性を補償す
    る工程と を含む荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項２】前記補助露光（６）の工程は電磁波ビーム
    を補助露光用透過マスクに透過させることによって所望
    の領域に露光することを含む請求項１記載の荷電粒子ビ
    ーム露光を用いた半導体装置の製造方法。
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