JP2785811B2 - 電子線露光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線露光装置用マスク - Google Patents
電子線露光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線露光装置用マスクInfo
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光装置用
露光マスクデータの作成方法および電子線露光装置用マ
スクに関し、特に大規模メモリなどの半導体集積回路に
於いて複数の所望パターンを一括して露光する一括図形
露光法を用いた電子線露光装置用露光マスクデータの作
成方法および電子線露光装置用マスクに関する。
露光マスクデータの作成方法および電子線露光装置用マ
スクに関し、特に大規模メモリなどの半導体集積回路に
於いて複数の所望パターンを一括して露光する一括図形
露光法を用いた電子線露光装置用露光マスクデータの作
成方法および電子線露光装置用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体集積回路の量産製造工程に
於いて、０．２〜０．３μ程度の微細寸法が使用される
ようになってきており、これに伴い紫外光を用いる光リ
ソグラフィやＸ線を用いるＸ線リソグラフィばかりでな
く、電子線を用いる電子線リソグラフィが使用されてき
ている。ところが、日立評論ＶＯＬ．７６ＮＯ．７ ５
１〜５４頁に紹介されているように、従来の電子線露光
装置は、ステッパ装置による光露光方法に比してスルー
プットが著しく低いという問題があった。電子線露光方
法を採用して最小加工寸法を改善し、かつ高スループッ
トを目的とした方法として、あらかじめ所望パターンが
形成された電子線露光装置用マスクを使用する一括電子
線露光方法が知られている。この方法は、電子線露光装
置用マスクを用いて、大規模メモリのメモリセルのよう
に多数の同一パターンを順次繰り返して露光する場合、
特に効率よく露光することができる。
於いて、０．２〜０．３μ程度の微細寸法が使用される
ようになってきており、これに伴い紫外光を用いる光リ
ソグラフィやＸ線を用いるＸ線リソグラフィばかりでな
く、電子線を用いる電子線リソグラフィが使用されてき
ている。ところが、日立評論ＶＯＬ．７６ＮＯ．７ ５
１〜５４頁に紹介されているように、従来の電子線露光
装置は、ステッパ装置による光露光方法に比してスルー
プットが著しく低いという問題があった。電子線露光方
法を採用して最小加工寸法を改善し、かつ高スループッ
トを目的とした方法として、あらかじめ所望パターンが
形成された電子線露光装置用マスクを使用する一括電子
線露光方法が知られている。この方法は、電子線露光装
置用マスクを用いて、大規模メモリのメモリセルのよう
に多数の同一パターンを順次繰り返して露光する場合、
特に効率よく露光することができる。
【０００３】従来の一括電子線露光装置に於いては、所
望する形状を開口部として形成したマスクを電子ビーム
光軸の中心付近に配置し、その開口部に電子ビームを照
射することにより、所望する各種パターンをシリコンウ
ェハに転写していた。ところで、このマスク開口部の大
きさは、露光装置のスループットを上げるため、設計デ
ータに含まれる各種の繰り返しパターンの領域の中で、
一括電子線露光が可能な最大照射領域にもっとも近い大
きさをもつ繰り返しパターンの領域の大きさから決定し
ていた。
望する形状を開口部として形成したマスクを電子ビーム
光軸の中心付近に配置し、その開口部に電子ビームを照
射することにより、所望する各種パターンをシリコンウ
ェハに転写していた。ところで、このマスク開口部の大
きさは、露光装置のスループットを上げるため、設計デ
ータに含まれる各種の繰り返しパターンの領域の中で、
一括電子線露光が可能な最大照射領域にもっとも近い大
きさをもつ繰り返しパターンの領域の大きさから決定し
ていた。
【０００４】部分一括電子線露光装置用マスクに適用す
る最大の大きさをもつ繰り返しパターンを設計データの
中から抽出する従来例が、特開平５−３４３３０４号公
報に開示されている。この従来例では、部分一括電子線
露光を行う各々のマスクパターンごとに抽出作業を並列
処理し効率よく抽出を行う方法をとっているものの、単
純に部分一括電子線露光装置が照射可能な最も大きい領
域サイズに一番近い大きさの繰り返しパターンが抽出さ
れる。
る最大の大きさをもつ繰り返しパターンを設計データの
中から抽出する従来例が、特開平５−３４３３０４号公
報に開示されている。この従来例では、部分一括電子線
露光を行う各々のマスクパターンごとに抽出作業を並列
処理し効率よく抽出を行う方法をとっているものの、単
純に部分一括電子線露光装置が照射可能な最も大きい領
域サイズに一番近い大きさの繰り返しパターンが抽出さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例を、Ｄ
ＲＡＭメモリの素子分離用パターン、容量パターンなど
に適用した場合、所望パターンの大きさが最大照射領域
の大きさ以下であっても、部分一括電子線照射領域の境
界にまたがっているパターンに対してパターンの分割処
理が行われる。これを図６及び図７を参照して具体的に
説明すると、従来例の部分一括電子線露光装置用マスク
をＤＲＡＭメモリセルの素子分離用パターンに適用した
場合、素子分離用パターン１が太線で示す最大照射領域
２より小さいにもかかわらず、素子分離用パターン１の
一部を斜線で示す繰り返しパターン領域３の境界上で分
割し、図７（ａ）の斜線で示す部分一括電子線露光装置
用マスクパターン４が抽出される。マスクパターン４
は、分割されないパターン５１と繰り返しパターン領域
３の境界上で分割されたパターン５２の一部分とから構
成される。
ＲＡＭメモリの素子分離用パターン、容量パターンなど
に適用した場合、所望パターンの大きさが最大照射領域
の大きさ以下であっても、部分一括電子線照射領域の境
界にまたがっているパターンに対してパターンの分割処
理が行われる。これを図６及び図７を参照して具体的に
説明すると、従来例の部分一括電子線露光装置用マスク
をＤＲＡＭメモリセルの素子分離用パターンに適用した
場合、素子分離用パターン１が太線で示す最大照射領域
２より小さいにもかかわらず、素子分離用パターン１の
一部を斜線で示す繰り返しパターン領域３の境界上で分
割し、図７（ａ）の斜線で示す部分一括電子線露光装置
用マスクパターン４が抽出される。マスクパターン４
は、分割されないパターン５１と繰り返しパターン領域
３の境界上で分割されたパターン５２の一部分とから構
成される。
【０００６】このマスクパターン４を用いて部分一括電
子線露光装置用マスクを作製し、部分一括電子線露光を
実施した場合、図７（ｂ）に一部を示すように、マスク
パターン４は、シリコンウェハ上にパターン４１，４
２，４３として順次転写される。このとき、部分一括電
子線照射ごとに、パターン４１，４２，４３の境界で分
割されたパターン５２の位置ずれ５３および５４に伴う
接続誤差が生じるため、マスクから転写したレジストパ
ターンの寸法精度の劣化を招いていた。また、部分一括
照射するごとにパターン５２の接続部のように繰り返し
パターンの整合性も考慮する必要があるため、複雑なマ
スクパターン抽出処理が必要であった。
子線露光装置用マスクを作製し、部分一括電子線露光を
実施した場合、図７（ｂ）に一部を示すように、マスク
パターン４は、シリコンウェハ上にパターン４１，４
２，４３として順次転写される。このとき、部分一括電
子線照射ごとに、パターン４１，４２，４３の境界で分
割されたパターン５２の位置ずれ５３および５４に伴う
接続誤差が生じるため、マスクから転写したレジストパ
ターンの寸法精度の劣化を招いていた。また、部分一括
照射するごとにパターン５２の接続部のように繰り返し
パターンの整合性も考慮する必要があるため、複雑なマ
スクパターン抽出処理が必要であった。
【０００７】最近、デバイスの高集積化、微細化に伴
い、設計寸法値０．２μに対して±０．０２μｍ以下の
寸法精度が要求されている。この為、繰り返しパターン
領域３の境界上で分割されたパターン５２の位置ずれに
起因する寸法精度の劣化を改善することが不可欠になっ
ている。
い、設計寸法値０．２μに対して±０．０２μｍ以下の
寸法精度が要求されている。この為、繰り返しパターン
領域３の境界上で分割されたパターン５２の位置ずれに
起因する寸法精度の劣化を改善することが不可欠になっ
ている。
【０００８】この為、本発明の目的は部分一括照射する
ごとに生じる接続誤差を改善してマスクからシリコンウ
ェハに転写するパターン寸法精度を向上させた電子線露
光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線露光
装置用マスクを提供することにある。
ごとに生じる接続誤差を改善してマスクからシリコンウ
ェハに転写するパターン寸法精度を向上させた電子線露
光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線露光
装置用マスクを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明による
電子線露光装置用露光マスクデータの作成方法は、少な
くとも複数個の基本パターンから構成される繰り返しパ
ターンを複数個含む集積回路のマスクパターンを電子線
露光装置が１回の照射で露光可能な複数の矩形領域に分
割し、前記矩形領域に含まれる前記基本パターンを抽出
し、抽出された前記基本パターンが前記矩形領域の境界
で分割されているか否かを判定し、前記基本パターンが
前記矩形領域の境界上で分割された場合は抽出された前
記繰り返しパターンから前記矩形領域の境界で分割され
た前記基本パターンを除外してマスクデータを作成する
ことを特徴としている。
電子線露光装置用露光マスクデータの作成方法は、少な
くとも複数個の基本パターンから構成される繰り返しパ
ターンを複数個含む集積回路のマスクパターンを電子線
露光装置が１回の照射で露光可能な複数の矩形領域に分
割し、前記矩形領域に含まれる前記基本パターンを抽出
し、抽出された前記基本パターンが前記矩形領域の境界
で分割されているか否かを判定し、前記基本パターンが
前記矩形領域の境界上で分割された場合は抽出された前
記繰り返しパターンから前記矩形領域の境界で分割され
た前記基本パターンを除外してマスクデータを作成する
ことを特徴としている。
【００１０】さらに、本発明の電子線露光装置用マスク
は、本発明による電子線露光装置用露光マスクデータの
作成方法に基づいて作製されたことを特徴としている。
は、本発明による電子線露光装置用露光マスクデータの
作成方法に基づいて作製されたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１２】図１は、本発明の電子線露光装置用露光マ
スクデータの作成方法を表すフローチャートである。は
じめに、ステップＳ１で、図２に示すように素子分離用
パターン１がＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方
向）に多数繰り返されたパターンが含まれるＤＲＡＭメ
モリセルの領域を、メモリセルの領域の最も左下に配置
されたパターン１００の左下を基準点にとって、順に最
大照射領域２で分割する。
スクデータの作成方法を表すフローチャートである。は
じめに、ステップＳ１で、図２に示すように素子分離用
パターン１がＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方
向）に多数繰り返されたパターンが含まれるＤＲＡＭメ
モリセルの領域を、メモリセルの領域の最も左下に配置
されたパターン１００の左下を基準点にとって、順に最
大照射領域２で分割する。
【００１３】次に、ステップＳ２で、最大照射領域２に
含まれるパターン１を全て抽出し、ステップＳ３で抽出
されたパターン１の中に最大照射領域２の境界上で分割
されたパターンが存在するかどうかを検証し、分割され
たパターンが存在する場合、ステップＳ４で、分割され
たパターンをステップＳ２で抽出されたパターンの集合
から削除する。こうして、ステップＳ５で部分一括電子
線照射するごとに最大照射領域２の境界でパターンの接
続不具合が生じることが無い図３に示すマスクパターン
を得ることができる。
含まれるパターン１を全て抽出し、ステップＳ３で抽出
されたパターン１の中に最大照射領域２の境界上で分割
されたパターンが存在するかどうかを検証し、分割され
たパターンが存在する場合、ステップＳ４で、分割され
たパターンをステップＳ２で抽出されたパターンの集合
から削除する。こうして、ステップＳ５で部分一括電子
線照射するごとに最大照射領域２の境界でパターンの接
続不具合が生じることが無い図３に示すマスクパターン
を得ることができる。
【００１４】一方、ステップＳ３で分割されたパターン
の検証の結果、最大照射領域２の境界上で分割されたパ
ターンが存在しない場合、ステップＳ４の処理を行わず
に、ステップＳ５でマスクパターンの作成を行う。この
場合も分割されたパターンが存在する場合と同様に、部
分一括電子線照射するごとに最大照射領域２の境界でパ
ターンが不連続となり、寸法精度が劣化する不具合を改
善することができる。
の検証の結果、最大照射領域２の境界上で分割されたパ
ターンが存在しない場合、ステップＳ４の処理を行わず
に、ステップＳ５でマスクパターンの作成を行う。この
場合も分割されたパターンが存在する場合と同様に、部
分一括電子線照射するごとに最大照射領域２の境界でパ
ターンが不連続となり、寸法精度が劣化する不具合を改
善することができる。
【００１５】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
の形態による電子線露光装置用マスクの製造方法につい
て説明する。
の形態による電子線露光装置用マスクの製造方法につい
て説明する。
【００１６】はじめに図４（ａ）において、本発明の第
１の実施の形態で作成した部分一括電子線照射するごと
に最大照射領域２の境界でパターンの接続不具合を生じ
ることがないマスクデータを用いて、シリコン基板６の
表面上に形成したマスク材質をパターニングし、シリコ
ン基板のエッチング用マスク７を形成する。
１の実施の形態で作成した部分一括電子線照射するごと
に最大照射領域２の境界でパターンの接続不具合を生じ
ることがないマスクデータを用いて、シリコン基板６の
表面上に形成したマスク材質をパターニングし、シリコ
ン基板のエッチング用マスク７を形成する。
【００１７】次に、図４（ｂ）のようにシリコン基板６
をエッチングし、所望のパターン開口部８を作製しマス
ク７を全面除去した後、図４（ｃ）に示すように裏面エ
ッチング用のパターニングをし、裏面エッチング用マス
ク９を形成する。この裏面エッチング用マスク９を用い
て図４（ｄ）に示すように、水酸化カリューム（ＫＯ
Ｈ）溶液を用いてシリコン基板６の裏面エッチングを行
う。最後に、図４（ｅ）に示すように、金、タングステ
ン、チタン等の導電層１０をシリコン基板表面上に成長
させて部分一括電子線露光装置用マスクの製造工程を完
了する。
をエッチングし、所望のパターン開口部８を作製しマス
ク７を全面除去した後、図４（ｃ）に示すように裏面エ
ッチング用のパターニングをし、裏面エッチング用マス
ク９を形成する。この裏面エッチング用マスク９を用い
て図４（ｄ）に示すように、水酸化カリューム（ＫＯ
Ｈ）溶液を用いてシリコン基板６の裏面エッチングを行
う。最後に、図４（ｅ）に示すように、金、タングステ
ン、チタン等の導電層１０をシリコン基板表面上に成長
させて部分一括電子線露光装置用マスクの製造工程を完
了する。
【００１８】また、上記の製造工程を一部入れ替えて、
図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すシリコン基板６の裏
面エッチングを最初に行い、次に図４（ａ）に示すシリ
コン基板６の表面のパターニングを行った後、図４
（ｂ）に示すシリコン基板６のエッチング処理をし、最
後に図４（ｅ）に示すように金属薄膜をシリコン基板６
の表面上に成長させても同様な効果が得られる。
図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すシリコン基板６の裏
面エッチングを最初に行い、次に図４（ａ）に示すシリ
コン基板６の表面のパターニングを行った後、図４
（ｂ）に示すシリコン基板６のエッチング処理をし、最
後に図４（ｅ）に示すように金属薄膜をシリコン基板６
の表面上に成長させても同様な効果が得られる。
【００１９】次に図５を参照して、本発明の第２の実施
の形態による電子線露光装置用マスクを用いてシリコン
基板上にパターンを形成する方法について説明する。
の形態による電子線露光装置用マスクを用いてシリコン
基板上にパターンを形成する方法について説明する。
【００２０】図５に示すように、部分一括電子線照射は
Ｘ（水平）方向は露光ピッチ１１で、Ｙ（垂直）方向は
露光ピッチ１２で、照射する領域を互いにオーバーラッ
プさせながらシリコン基板の表面上を順に照射する。図
５では、Ｘ方向に４回、Ｙ方向に２回繰り返して照射し
た場合を示している。このとき、当然Ｘ方向およびＹ方
向の露光ピッチ１１および１２とも、最大照射サイズ２
以下の適切な値を選択して露光することはいうまでもな
い。また、図１のステップＳ４で説明したマスクパター
ンを抽出する際に削除したメモリセル領域端部の素子分
離用パターン１３は可変成形電子線を用いて露光する。
Ｘ（水平）方向は露光ピッチ１１で、Ｙ（垂直）方向は
露光ピッチ１２で、照射する領域を互いにオーバーラッ
プさせながらシリコン基板の表面上を順に照射する。図
５では、Ｘ方向に４回、Ｙ方向に２回繰り返して照射し
た場合を示している。このとき、当然Ｘ方向およびＹ方
向の露光ピッチ１１および１２とも、最大照射サイズ２
以下の適切な値を選択して露光することはいうまでもな
い。また、図１のステップＳ４で説明したマスクパター
ンを抽出する際に削除したメモリセル領域端部の素子分
離用パターン１３は可変成形電子線を用いて露光する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による電子
線露光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線
露光装置用マスクは、部分一括電子線照射するごとに繰
り返しパターン領域３の境界上で接続誤差が生じないよ
うに、あらかじめ、設計パターンデータに含まれるパタ
ーンを分割することなく繰り返しパターンを抽出し、こ
れを用いて部分一括電子線露光用マスクを作製すること
により、繰り返しパターン領域３の境界上でパターンの
接続誤差が無い所望のレジストパターンを得ることがで
きる。その結果、従来、部分一括電子線照射ごとに生じ
ていた０．０２〜０．０３μｍ程度の接続誤差を無くす
ことができ、電子線露光したレジストパターンの寸法精
度を向上することができる。
線露光装置用露光マスクデータの作成方法および電子線
露光装置用マスクは、部分一括電子線照射するごとに繰
り返しパターン領域３の境界上で接続誤差が生じないよ
うに、あらかじめ、設計パターンデータに含まれるパタ
ーンを分割することなく繰り返しパターンを抽出し、こ
れを用いて部分一括電子線露光用マスクを作製すること
により、繰り返しパターン領域３の境界上でパターンの
接続誤差が無い所望のレジストパターンを得ることがで
きる。その結果、従来、部分一括電子線照射ごとに生じ
ていた０．０２〜０．０３μｍ程度の接続誤差を無くす
ことができ、電子線露光したレジストパターンの寸法精
度を向上することができる。
【００２２】また、繰り返しパターン領域の境界上で原
理的に接続誤差が存在しないため、部分一括電子線照射
ごとに繰り返しパターン接続の整合性を考慮する必要が
無く、容易に設計パターンデータから部分一括電子線露
光用マスクデータを抽出することが可能である。
理的に接続誤差が存在しないため、部分一括電子線照射
ごとに繰り返しパターン接続の整合性を考慮する必要が
無く、容易に設計パターンデータから部分一括電子線露
光用マスクデータを抽出することが可能である。
【図１】本実施の形態の電子線露光装置用露光マスクデ
ータの作成方法の処理手順を示すフローチャートであ
る。
ータの作成方法の処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図２】本実施の形態の電子線露光装置用露光マスクデ
ータの作成方法に於いて、繰り返しパターンが存在する
領域を最大照射領域３に分割する説明図である。
ータの作成方法に於いて、繰り返しパターンが存在する
領域を最大照射領域３に分割する説明図である。
【図３】本実施の形態の電子線露光装置用露光マスクデ
ータの作成方法により抽出されたマスクパターンであ
る。
ータの作成方法により抽出されたマスクパターンであ
る。
【図４】本実施の形態の電子線露光装置用マスク製造方
法を工程順に示した模式的構造断面図である。
法を工程順に示した模式的構造断面図である。
【図５】本実施の形態の電子線露光装置用マスク製造方
法を用いて製造されたマスクを用いて、シリコンウェハ
上にマスクパターンを具体的に転写する方法を示す説明
図である。
法を用いて製造されたマスクを用いて、シリコンウェハ
上にマスクパターンを具体的に転写する方法を示す説明
図である。
【図６】従来の部分一括電子線露光装置用マスクパター
ンの作成方法を説明するための図である。
ンの作成方法を説明するための図である。
【図７】図６に示す繰り返しパターン領域３を用いて、
シリコンウェハ上にマスクパターンを転写したときの繰
り返しパターン領域３の境界上で生じるパターンの接続
誤差を説明するための図である。
シリコンウェハ上にマスクパターンを転写したときの繰
り返しパターン領域３の境界上で生じるパターンの接続
誤差を説明するための図である。
１，５１，５２，１００ 素子分離用パターン ２ 部分一括電子線露光装置の最大照射領域 ３ 繰り返しパターン領域 ４，４１，４２，４３ 従来の部分一括電子線露光装
置用マスクパターン ６ シリコン基板 ７ シリコン基板のエッチング用マスク ８ シリコン基板に形成したパターン開口部 ９ 裏面エッチング用マスク １０ 導電層 １１ Ｘ方向露光ピッチ １２ Ｙ方向露光ピッチ １３ 可変成形電子線で露光される素子分離用パター
ン ５３，５４ 分割されたパターンの位置ずれ
置用マスクパターン ６ シリコン基板 ７ シリコン基板のエッチング用マスク ８ シリコン基板に形成したパターン開口部 ９ 裏面エッチング用マスク １０ 導電層 １１ Ｘ方向露光ピッチ １２ Ｙ方向露光ピッチ １３ 可変成形電子線で露光される素子分離用パター
ン ５３，５４ 分割されたパターンの位置ずれ
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも複数個の基本パターンから構
成される繰り返しパターンを複数個含む集積回路のマス
クパターンを電子線露光装置が１回の照射で露光可能な
複数の矩形領域に分割し、前記矩形領域に含まれる前記
基本パターンを抽出し、抽出された前記基本パターンが
前記矩形領域の境界で分割されているか否かを判定し、
前記基本パターンが前記矩形領域の境界上で分割された
場合は抽出された前記繰り返しパターンから前記矩形領
域の境界で分割された前記基本パターンを除外してマス
クデータを作成することを特徴とする電子線露光装置用
露光マスクデータの作成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電子線露光装置用露光マ
スクデータの作成方法を用いて作製されたことを特徴と
する電子線露光装置用マスク。 - 【請求項３】 請求項２記載の電子線露光装置用マスク
を用いて、ウェハ表面に前記マスクに形成されたパター
ンを転写することを特徴とする露光方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の露光方法を用いて、さら
に前記矩形領域の境界上で分割された前記基本パターン
を可変成形電子線を用いて露光することを特徴とする露
光方法。
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