JP3314762B2 - 電子線露光用マスク及びこれを用いる電子線露光方法と電子線露光装置並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

電子線露光用マスク及びこれを用いる電子線露光方法と電子線露光装置並びにデバイスの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光用マスクに電子
ビーム(電子線)を一括露光して露光を行う際に用いる
電子線露光用マスク(以下、露光用マスクと略称する)
と、この露光用マスクを用いた露光方法及び電子線露光
装置に関し、さらにはこれらの技術を用いて半導体装置
等のデバイスを製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子線を利用したリソグラフィ技
術として、可変成形(電子線偏向により任意の矩形パタ
ーンを露光すること)及び部分一括(所望パターンの繰
り返し部分を一括マスクを用いて露光すること)の各手
法が用いられている。この手法では、露光用マスクとし
て数十倍のステンシルマスクを用いており、パターン露
光されるウェハ上での最大露光面積が5μm□程度で露
光を行っている。しかしながら、この手法ではスループ
ットが低いという課題があり、これを改善するために、
近年では電子ビームのビーム径をマスク上で1mm程度
に増大するとともに、露光用マスクとして4倍のステン
シルマスクやメンブレンマスクを用い、ウェハ上での最
大露光面積を250μm□で露光を行う手法が提案され
ている。また、これに伴い、従来では繰り返し部分のみ
を露光用マスクとして形成しているが、ウェハに形成す
るチップ(デバイス)の全パターンを分割した多数の分
割マスクで構成される露光用マスクを形成し、その分割
マスクに対して電子ビームによる一括露光を行う手法が
提案されている。
【0003】このような改善された手法では、例えば、
20mm□の寸法のチップのパターンを露光する際に
は、電子ビームのビーム径をマスク上でほぼ1mmと
し、露光用マスクを約1/4で縮小投影露光するとした
上で、チップ領域を縦横に80×80に分割し、ウェハ
上で分割した250μm□の6400個の分割領域を得
る。そして、これら分割領域をそれぞれ4倍した1mm
□の6400個の分割マスクを形成し、この分割マスク
を配列して露光用マスクを形成する。そして、このよう
な露光用マスクに対しては、電子源から出射されるビー
ム径がほぼ1mmの電子ビームを露光用マスクに配列形
成されている6400個の分割マスクの1つに投射し、
当該分割マスクを透過した電子ビームをウェハに投射し
て当該分割マスクを一括露光する。そして、このような
一括露光を全ての分割マスクに対して順次行うことによ
り、露光用マスクの全パターンをウェハに露光し、チッ
プの全領域の露光を行うことが可能になる。
【0004】ここで、メンブレンマスクは、図8(a)
のように、所要の厚さのSiN(窒化シリコン)基板1
01に、所要のパターンのW(タングステン)とCr
(クロム)の積層薄膜102を30〜50nmの厚さに
形成してメンブレンマスク100としたものである。そ
して、前記SiN基板101の表面に厚さが750μm
程度のSi(シリコン)で構成された枡目状の補強枠1
03を一体化し、各枡目領域をそれぞれ分割マストして
構成たものである。また、後者のステンシルマスクは、
図8(b)のように、所要の厚さのSi基板201をエ
ッチング等により加工して枡目状の凹部202を形成
し、各凹部の底面に形成された薄肉部203を分割マス
クとして構成するとともに、個々の分割マスクの薄肉部
203に所要のパターン開口204を形成し、かつ凹部
202間のシリコン基板201の領域を枠部205とし
て構成したステンシルマスク200としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の数十
倍の露光用マスクを用いた部分一括露光の手法では、露
光用マスクとしてのステンシルマスクは10〜20μm
程度の厚さのSi基板が用いられているが、改善された
手法で用いられる4倍の露光用マスクとしてのステンシ
ルマスクでは、パターンを微細に形成するために、Si
基板は2μm程度に薄くすることが要求される。そのた
め、ステンシルマスクの機械的な強度が低下し、マスク
作製時にマスク欠陥が生じる確率が高くなり、全く欠陥
のない露光用マスクを作製することは困難になる。ま
た、同時に前記提案されている手法では、ステンシルマ
スクを構成する多数の分割マスクは、繰り返し部分のパ
ターンのみならずチップの全パターンを分割した多数の
異なるパターンの分割パターンを形成する必要があるた
め、同一の繰り返しパターンを形成する数十倍程度の露
光用マスクを作製する場合に比較してマスク欠陥が生じ
易くなり、この面からも全ての分割マスクを欠陥が生じ
ることなく形成することが困難になる。このような欠陥
が生じたメンブレンマスクやステンシルマスクでは、露
光用マスクとしての機能を損なうことなく光学露光方式
のフォトマスクで採用されているパターン修正技術、特
にマスクパターンを構成しているクロム等の金属薄膜に
対してイオンビームを集光してパターンの修正を行なう
FIB(フォーカス・イオン・ビーム)法を用いること
が難しいため、欠陥が生じている露光用マスクは使用す
ることができず、露光用マスクを再度作製し直すことに
なり、露光用マスクの製造歩留りの低下、さらには露光
用マスクの製造コストが高くなる要因になっている。
【0006】本発明の目的は、分割マスクに欠陥が生じ
ていても所要のパターンを電子線露光により露光するこ
とを可能とし、これによりマスクの製造歩留りを実質的
に向上することが可能な電子線露光用マスクを提供する
ものである。また、本発明の他の目的は、本発明の露光
用マスクを用いて所要のパターンの露光を可能にした電
子線露光方法と電子線露光装置を提供するものである。
さらに、本発明は前記した電子線露光方法を用いて半導
体装置等の製造を可能にしたデバイスの製造方法を提供
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の露光用マスク
は、複数の分割マスクで構成される主マスクと、少なく
とも前記主マスク分割マスクと同一構成でかつ同一パ
ターンを有する分割マスクを含む補償マスクとを備えて
いることを特徴とする。ここで、前記主マスクと補償マ
スクとは1枚の基板に配設されていることが好ましい。
また、前記補償マスクは、前記主マスクを構成する前記
複数の分割マスクのうちの一部の分割マスクと同一構成
の分割マスクで構成されている構成としてもよい。この
場合、前記補償マスクを構成する分割マスクは、同一パ
ターンの分割マスクを複数形成することが、また、前記
主マスクの隣接位置、あるいは前記主マスクの周辺位置
に配設されることが好ましい。また、前記した本発明の
露光用マスクは、メンブレンマスクあるいはステンシル
マスクで構成されることが好ましい。
【0008】本発明の電子線露光方法は、本発明の前記
した露光用マスクを用い、主マスクの欠陥がある分割マ
スクを露光する際に、当該欠陥がある分割マスクに対応
する欠陥のない補償マスクの分割マスクを用いて露光を
行うことを特徴とする。この場合、主マスクの欠陥のあ
る分割マスクのアドレスと、その欠陥のある分割マスク
に対応する欠陥のない補償マスクの分割マスクのアドレ
スとを予め記録しておき、当該欠陥のある分割マスクの
アドレスでの露光を行う際に、これに対応する補償マス
クの分割マスクのアドレスに置き換えて露光を行うよう
にする。さらに、本発明の電子線露光方法を用いて半導
体基板の表面に形成された電子線レジストを露光し、前
記半導体基板に半導体デバイスを製造することを特徴と
する。
【0009】また、本発明の電子線露光装置は、電子ビ
ームを出射する電子銃と、電子線露光用マスクを載置す
るマスクステージと、前記電子線露光用マスクを通した
電子ビームを露光する電子線レジストが形成されたウェ
ハを載置するウェハステージと、前記電子銃から出射さ
れた電子ビームを前記電子線露光用マスクに投射する第
1の電子線光学手段と、前記電子線露光用マスクを通し
た電子ビームを前記ウェハに投射する第2の電子線光学
手段と、前記電子線露光用マスクの主マスク及び補償マ
スクを構成するそれぞれの分割マスクのアドレスを記録
するメモリと、前記第1及び第2の電子線光学手段を制
御して前記電子ビームを偏向制御するコントロール装置
とを備え、前記メモリには、前記主マスクを構成する複
数の分割マスクのうち欠陥のある分割マスクのアドレス
と、これに対応する前記補償マスクの欠陥のない分割マ
スクのアドレスが記録され、前記コントロール装置は、
前記主マスクの欠陥のある分割マスクのアドレスでの露
光を実行するときに、これに対応する前記補償マスクの
欠陥のない分割マスクのアドレスでの露光を実行するよ
うに構成したことを特徴とする。
【0010】本発明の露光用マスクを用いて電子線露光
を行うことにより、主マスクの一部の分割マスクに欠陥
が生じている場合でも、この欠陥のある分割マスクを欠
陥のない補償マスクの分割マスクに置き換えてパターン
の露光が実現できるため、主マスクは必ずしも全ての分
割マスクが欠陥のない分割マスクで構成される必要はな
い。そのため、全ての分割マスクに欠陥が生じていない
主マスクを作製する必要がなくなり、露光用マスクの実
質的な製造歩留りを向上し、露光用マスクの作製時間の
短縮を可能にして低コスト化が実現できることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の露光用マスクEM1
の第1の実施形態の平面図である。マスク基板として、
ここでは円形のシリコン(Si)基板1を用いて多数個
の分割マスクを配列したステンシルマスクからなる露光
用マスクEM1が形成されている。なお、前記シリコン
基板1には、実際には前記したように1つのチップを縦
横に80×80で分割した6400個、あるいはそれ以
上の多数個の分割マスクMDM,CDMからなる主マス
クMMと補償マスクCMが配列されているが、ここでは
簡略化のため少ない数の分割マスクで構成されたマスク
として図示している。前記分割マスクMDM,CDM
は、それぞれ電子ビームのビーム径に対応して1mm□
の平面寸法に形成されており、図8(b)に示したよう
に、各分割マスクMDM,CDMでは前記シリコン基板
1(201)の表面から凹部202が形成されて、その
凹部202の底面が薄肉部203として形成され、かつ
前記薄肉部203に露光するチップのパターンを分割し
た個々のパターンに対応するパターン開口204を形成
している。なお、隣接する分割マスクの境界は、前記シ
リコン基板1の厚さがそのまま残されて枡目状の枠部2
05として構成されている。そして、前記多数個の分割
マスクMDM,CDMは、1つのチップのパターンを露
光するために必要な6400個の前記分割マスクMDM
が1つのブロックとして前記シリコン基板1の一側領域
に配設されて前記主マスクMMとして構成されている。
また、前記シリコン基板1の他側領域には同じく640
0個の分割マスクCDMが別のブロックとして配設され
て前記補償マスクCMとして構成されている。ここで、
前記主マスクMMと補償マスクCMは、それぞれ1対1
で対応する分割マスクMDM,CDMがそれぞれ同じパ
ターンで、かつ同じ配列状態で形成されている。
【0012】図2は前記露光用マスクEM1を用いる電
子線露光装置の概念構成図である。電子ビームを出射す
る電子銃11と、前記電子銃11から出射した電子ビー
ムEBが投射される露光用マスクEM1を載置して平面
XY方向に移動可能なマスクステージ12と、前記露光
用マスクEM1を透過した電子ビームが露光される半導
体ウェハWを載置して平面XY方向に移動可能なウェハ
ステージ13を備えている。また、前記電子銃11から
出射した電子ビームを平面XY方向に偏向して前記マス
クステージ12上の前記露光用マスクEM1に対する投
射位置を変化させる第1偏向器及び投影レンズからなる
第1光学系14と、前記露光用マスクEM1を透過した
電子ビームを平面XY方向に偏向して前記ウェハステー
ジ13上のウェハWの表面に対する投射位置を変化させ
ながら露光を行う第2偏向器及び対物レンズからなる第
2光学系15とを備えている。前記第1及び第2光学系
14,15はコントロール装置16によって制御され、
前記第1光学系14は前記露光用マスクEMの任意の分
割マスクMDM,CDMに対して電子ビームEBを投射
可能に電子ビームEBの偏向が制御され、前記第2光学
系15は露光用マスクEMを透過した電子ビームEBを
前記ウェハWの任意の位置に投射して露光を行うことが
可能にその偏向が制御される。また、前記マスクステー
ジ12及びウェハステージ13にはそれぞれ前記コント
ロール装置16によって制御されるステージ駆動部1
7,18が設けられており、これらのステージ駆動部1
7,18によって前記露光用マスクEM及びウェハWの
各平面位置が制御される。さらに、前記コントロール装
置16にはメモリ19が付設されており、前記メモリ1
9には詳細を後述するように前記露光用マスクEM1の
主マスクMMと補償マスクCMを構成する各分割マスク
MDM,CDMのアドレスが記録され、また、前記コン
トロール装置16は前記メモリ19から当該アドレスを
読み出して前記第1及び第2光学系14,15及び前記
各ステージ12,13を制御するように構成される。
【0013】次に、図1に示した第1の実施形態の露光
用マスクEM1を用い、図2に示した電子線露光装置に
よりウェハWに対してチップのパターンを電子線露光す
る方法について説明する。図1の露光用マスクEM1は
前記電子線露光装置のマスクステージ12に載置され
る。また、シリコン等の半導体基板からなるウェハWは
表面に図外の電子線レジストが塗布され、ウェハステー
ジ13に載置される。しかる上で、コントロール装置1
6はマスクステージ12とウェハステージ13の各ステ
ージ駆動部17,18を制御し、電子銃11の光軸に対
して露光用マスクEM1とウェハWとをそれぞれ対応す
る位置にそれぞれ設定する。しかる上で、電子銃11か
ら出射される電子ビームEBを第1光学系14によって
偏向し、露光用マスクEM1の主マスクMMの最初の分
割マスクMDMに投射する。最初の分割マスクMDMに
投射された電子ビームEBは、当該分割マスクMDMに
形成されているパターン開口によりパターン化された光
束形状の電子ビームEBとなり、第2光学系15で偏向
されてウェハWの表面の対応する位置に投射され、電子
線レジストを露光する。このとき、コントロール装置1
6は、第1の光学系14の投影レンズと第2の光学系1
5の対物レンズの焦点位置をそれぞれ制御することで、
分割マスクMDMのパターンはウェハWの表面上に合焦
状態とされ、かつ一括して露光される。
【0014】次いで、第1光学系14により電子ビーム
EBを偏向して次の分割マスクMDMに投射し、当該分
割マスクMDMを透過した電子ビームEBを第2の光学
系15により偏向してウェハWの表面の対応する位置に
投射する。これにより、例えば、ウェハ表面の前記最初
の分割マスクにより露光された領域の隣に次の分割マス
クのパターンが一括して露光される。このように多数個
の主マスクMMの各分割マスクMDMのパターンをウェ
ハWの表面に順次露光する作業を繰り返すことにより、
すなわち本実施形態の場合には6400回の露光を行う
ことで、1つのチップのパターンをウェハ表面に露光す
ることが可能となる。
【0015】以上の説明は主マスクMMを構成する多数
個の分割マスクMDMに欠陥が生じていない場合の動作
であり、実際には前記したように主マスクMMを構成す
る分割マスクMDMの一部に欠陥が生じていることは避
けられない。このように主マスクMMに欠陥のある分割
マスクMDMが内在される露光用マスクを用いた本発明
の電子線露光方法について説明する。図3はそのフロー
チャートである。前記した電子線露光の動作に先立ち、
図1の露光用マスクEMを作製する(S101)。つい
で、当該露光用マスクEMを説明を省略したマスク検査
装置に設置し、主マスクMMの各分割マスクMDMに対
して欠陥検査を実行する(S102)。この欠陥検査で
は、各分割マスクMDMに形成したパターン開口をCC
D撮像装置等により撮像し、その拡大したパターン開口
を設計パターンと対比することで、パターンに生じてい
る欠陥を検出することが可能である。そして、欠陥が生
じている分割マスクMDMを検出し(S103)、当該
欠陥のある分割マスクMDMのアドレスをメモリ19に
記録する(S104)。このアドレスは、前記主マスク
MMを構成する多数の分割マスクMDMのXY座標位置
であっても、あるいは前記分割マスクMDMに対して付
した通し番号であっても、さらにはその他の識別番号で
あってもよい。
【0016】主マスクMMの全部の分割マスクMDMの
検査が完了すると(S105)、次に、前記露光用マス
クEMの補償マスクCMの各分割マスクCDMの欠陥検
査に移行する。この検査では、主マスクMMに対する前
記した欠陥検査においてメモリ19に記録した欠陥のあ
る分割マスクMDMのアドレスを読み出し、このアドレ
スに対応する補償マスクCMの分割マスクCDMを対象
として欠陥検査を実行する(S106)。そして、当該
対象となった補償マスクCMの分割マスクCDMに欠陥
が生じていないときには、その分割マスクCDMを主マ
スクMMの欠陥のある分割マスクMDMの補償用の分割
マスクCDMとしてそのアドレスをメモリに記録する
(S107)。なお、主マスクMMの欠陥のある分割マ
スクMDMのアドレスに対応する補償マスクCMの分割
マスクCDMにも欠陥が存在する場合には、当該補償マ
スクCMを補償用のマスクとして利用できないため、当
該露光用マスクEMは使用せず、新たに別の露光用マス
クを作製する(S101)。主マスクMMの欠陥のある
分割マクスDMの全てのアドレスに対応する補償マスク
CMの分割マスクCDMの検査を完了すれば(S10
8)は処理を終了する。
【0017】ここで、主マスクMMと補償マスクCM
は、それぞれ同一のマスク原型パターンから作製される
が、一般的に1つの分割マスクに欠陥が生じる確率をP
としたときに、主マスクMMと補償マスクCMのそれぞ
れ対応する同一パターンの分割マスクMDM,CDMに
共に欠陥が生じる確率はP×P=P2 となる。例えば、
Pの値を1/10程度と見積もると、主マスクMMと補
償マスクCMの互いに対応する各分割マスクMDM,C
DMに共に欠陥が生じる確率は1/100となり、実際
にこのような状況が生じる確率は極めて低いものとな
る。したがって、主マスクMMの一部に欠陥のある分割
マスクMDMが存在していても、補償マスクCMの対応
する分割マスクCDMが欠陥のない正常な分割マスクで
ある確率は極めて高く、主マスクMMの欠陥のある分割
マスクMDMを補償マスクCMの欠陥のない分割マスク
CDMで補償することが可能となる。なお、欠陥が生じ
る確率が高く見積もられる場合は、補償マスクの同一の
分割パターンを複数個作製しておくことにより、主マス
クと補償マスクに共に欠陥が生じる確率を低くすること
ができる。
【0018】このように、主マスクMMの欠陥のある分
割マスクMDMのアドレスと、これを補償する補償マス
クCMの欠陥のない分割マスクCDMのアドレスをそれ
ぞれメモリ19に記憶した上で、前記したように、電子
線露光装置により主マスクMMの分割マスクMDMを用
いて順次ウェハへの露光を実行する。そして、図4にフ
ローチャートを示すように、コントロール装置16は、
主マスクMMの分割マスクMDMを順次露光する際にそ
のアドレスを確認する(S201)。次いで、そのアド
レスをメモリ19に記録しているアドレスと比較する
(S202)。露光する分割メモリDMのアドレスがメ
モリ19に記録してある欠陥のある分割マスクのアドレ
スと一致しないときには、前記したように主マスクMM
の当該分割マスクMDMについて露光を実行する(S2
03)。一方、一致したときには、当該分割マスクMD
Mが欠陥のある分割マスクであることを認識し、コント
ロール装置16は当該欠陥のある分割マスクMDMに対
応する補償マスクCMの分割マスクCDMのアドレスを
メモリ16から読み出し(S204)、この読み出した
アドレスに基づいてマスクステージ12を制御するとと
もに、第1光学系14での偏向を制御して当該アドレス
の補償マスクCMの分割マスクCDMが電子ビームEB
によって投射されるように制御を行う。また、同時に第
2光学系15を制御してウェハW上に電子ビームEBが
投射されるように制御を行ない、電子銃11からの電子
ビームEBによる露光を行う(S205)。主マスクM
Mの全部の分割マスクMDMについて同様な処理が完了
すると(S206)、主マスクMMの欠陥のある分割マ
スクMDMによる露光は回避され、欠陥のない補償マス
クCMの分割マスクCDMによる露光が実行される。こ
の補償マスクCMによる露光が完了すると、コントロー
ル装置16は、マスクステージ12を直前の位置まで戻
して再度主マスクMMの各分割マスクMDMによる露光
を継続する。その後は、同様に、主マスクMMの欠陥の
ある分割マスクMDMを露光する際には、その都度補償
マスクCMの対応する分割マスクCDMを用いて露光を
行うことで、主マスクMMと補償マスクCMを利用し
て、欠陥のない分割マスクCDMによるチップのパター
ン露光が実現されることになる。
【0019】図5は前記露光方向を説明するための模式
図であり、主マスクMMの分割マスクMDMを(1)か
ら(5)まで順次露光して行き、(6)の分割マスクM
DMのときに、当該分割マスクMDMが欠陥マスクであ
ることが認識されたとする。このとき、補償マスクCM
の対応する分割マスク、すなわち欠陥のない分割マスク
CDM(6)を利用して露光を行う。その後、再び主マ
スクMMに戻り、次の分割マスクMDM(7)について
同様の露光を行なう。以降は、主マスクMMの分割マス
クMDMが欠陥分割マスクであるときには、同様に補償
マスクCMの分割マスクCDMでの露光を行っていく。
【0020】以上のように、補償マスクCMにより主マ
スクMMに生じている欠陥を補償することで、主マスク
MMの一部の分割マスクMDMに欠陥が生じている場合
でも、欠陥のないパターンでのチップの露光が実現でき
るため、全ての分割マスクに欠陥が生じていない主マス
クを作製する必要がなくなり、露光用マスクの実質的な
製造歩留りを向上し、露光用マスクの作製時間(TA
T)の短縮が可能となり、低コスト化が実現できること
になる。また、この実施形態の場合には、特に主マスク
MMと補償マスクCMとを同時に形成した後に、主マス
クMMと補償マスクCMの各分割マスクMDM,CDM
の欠陥を検査し、欠陥のある分割マスクの数が少ない方
を主マスクMMとして構成し、他方のマスクを補償マス
クCMとして構成するようにしてもよい。これにより、
主マスクMMの分割マスクMDMを補償マスクCMの分
割マスクCDMで置き換える回数が少なくなり、全露光
時間を短縮する上で有利なものとなる。
【0021】ここで、本実施形態における他の露光方法
として、主マスクによる露光と補償マスクによる露光を
時間軸上で分離して行う露光方法がある。この露光方法
は、図5にフローチャートを示すように、電子線露光装
置により主マスクMMの分割マスクMDMのアドレスを
認識しながら各分割マスクMDMに対して順次ウェハW
への露光を実行する点は前記実施形態と同様である(S
301〜S303)。このとき、コントロール装置16
は当該分割マスクMDMのアドレスがメモリ19に記録
した欠陥のある分割マスクMDMのアドレスと一致し、
当該分割マスクMDMが欠陥分割マスクであることを認
識すると、当該分割マスクMDMでの露光は実行せず、
次の分割マスクMDMにジャンプする(S304)。こ
のとき、ウェハWの表面においては、当該分割マスクM
DMに対応する領域への露光は行なわれず、その次の領
域へジャンプすることは言うまでもない。このように、
主マスクMMの欠陥のある分割マスクMDMでの露光は
一切行わず、欠陥のない分割マスクMDMに対する全て
の露光を実行する(S305)。しかる上で、コントロ
ール装置16は第1光学系14及び第2光学系15を制
御して今度は補償マスクCMに電子ビームが投射される
ように偏向制御した上で、主マスクMMの欠陥のある分
割マスクMDMに対応する補償マスクCMの分割マスク
CDMのアドレス、すなわち主マスクMMを用いての露
光時に露光を行なわなかった分割マスクMDMに対応す
る補償マスクCMの分割マスクCDMのアドレスをメモ
リから読み出し(S306)、この読み出したアドレス
の分割マスクCDMに対して電子ビームを投射して露光
を実行する(S307)。このとき、コントロール装置
16は、同時にウェハステージ13を制御することで、
ウェハWの露光を行わなかった領域に露光を実行するこ
とは勿論である。全ての補償マスクCMの対象となる分
割マスクCDMについて処理を行って露光が完了すると
(S308)、主マスクMMで露光されなかったウェハ
Wの表面の領域が、補償マスクCMの分割マスクCDM
によって露光され、結果として、欠陥のない分割マスク
CDMによるチップのパターン露光が実現されることに
なる。
【0022】この露光方法では、主マスクMM及び補償
マスクCMの各分割マスクCDMが、第1光学系14に
よる電子ビームEBの偏向範囲内に配設しておけば、主
マスクMMを用いての露光時に、マスクステージ12を
制御して欠陥分割マスクをその都度補償マスクCMの分
割マスクCDMに置き換えることが不要となり、その置
き換えを行う際のマスクステージ12の移動時間が省略
できるため、露光時間を短縮することが可能である。
【0023】図7(a)は本発明にかかる露光用マスク
EM2の第2の実施形態を示す図である。シリコン基板
1には、第1の実施形態と同様に所要の個数の分割マス
クMDMを配設した主マスクMMが形成されている。こ
の主マスクMMの構成及び配置は、前記第1の実施形態
の露光用マスクEM1の主マスクMMと同じである。ま
た、前記主マスクMMに隣接する領域には、所定の数の
分割マスクCDMからなる補償マスクCMが配設されて
いる。前記補償マスクCMは、前記主マスクMMに比較
して分割マスクCDMの個数は少なくされており、主マ
スクMMの全ての分割マスクMDMのうちの一部の分割
マスクMDMに対応する分割マスクCDMのみが配設さ
れている。すなわち、主マスクMMの全ての分割マスク
MDMのうち、欠陥が生じる確率の高い分割マスクに対
応する分割マスクのみを配設して補償マスクCMを構成
したものである。
【0024】このような露光用マスクEM2の作製にお
いては、例えば、先に1枚の主マスクMMを作製した上
で、当該主マスクMMの分割マスクMDMについて第1
の実施形態の場合と同様に検査を行ない、欠陥のある分
割マスクMDMを検出する。そして、この欠陥のある分
割マスクMDMを選択して補償マスクCMを構成し、前
記主マスクMMと構成した補償マスクCMとを改めて別
のシリコン基板に同時に形成する方法が採用可能であ
る。この場合、先に複数枚の主マスクMMを作製した上
で各主マスクMMの分割マスクMDMについての検査を
行い、欠陥が生じる頻度の高い分割マスクから選択して
補償マスクを構成するようにしてもよく、主マスクMM
の欠陥のある分割マスクMDMを補償することが可能な
確率が高くされた分割マスクCDMからなる補償マスク
CMを有する露光用マスクEM2が作製できる。また、
補償マスクCMの配設スペースに余裕がある場合には、
欠陥が発生する確率の高い分割マスク、例えば開口率の
大きな分割マスクやパターンの寸法精度の厳しい分割マ
スクについては、同一の分割マスクCDMを複数個形成
してもよい。これにより、全ての分割マスクCDMに欠
陥が発生する状態を回避する確率が高くなり、有効な補
償マスクCMを作製する上で有利となる。この場合にお
いても、欠陥が発生する確率の高い分割マスクの個数
を、確率の低い分割マスクよりも多数個形成するように
段階付けを行ってもよい。
【0025】この第2の実施形態の露光用マスクEM2
を用いた電子線露光方法は、基本的には第1の実施形態
と同じであり、電子ビームでの露光に先立って、作製し
た露光用マスクEM2に対して第1の実施形態と同様に
欠陥の検査を行い、主マスクMMにおける欠陥のある分
割マスクMDMのアドレスをメモリ19に記録するとと
もに、当該欠陥のある分割マスクMDMに対応する補償
マスクの分割マスクCDMをメモリ19に記録してお
く。しかる上で、電子線露光装置により主マスクMMの
分割マスクMDMに対して順次ウェハへの露光を実行
し、欠陥のある分割マスクMDMを露光する段階におい
て、コントロール装置16はメモリ19に記録したアド
レスから欠陥のある分割マスクであることを認識する
と、対応する補償マスクCMの分割マスクCDMのアド
レスをメモリ19から読み出し、第1及び第2の各光学
系14,15を制御して、当該アドレスの補償マスクの
分割マスクでの露光を実行する。これにより、主マスク
MMの欠陥のある分割マスクMDMが、欠陥のない補償
マスクCMの分割マスクCDMに置き換えて露光が実行
される。これにより、主マスクMMと補償マスクCMを
利用して、欠陥のない分割マスクによるチップのパター
ン露光が実現されることになる。
【0026】なお、この露光方法においても、図4に示
したフローチャートのように、主マスクMMでの欠陥の
ある分割マスクMDMを露光する際に、その都度補償マ
スクCMの分割マスクCDMに置き換えて露光を行う方
法を採用しても、あるいは図6に示したフローチャート
のように、先に主マスクMMの欠陥のない分割マスクM
DMでの露光を全て行った後に、露光していない部分を
補償マスクCMの分割マスクCDMで露光するようにし
てもよい。本実施形態では、主マスクMMを構成する複
数の分割マスクMDMのうちでも、比較的にパターンが
単純で欠陥が生じるおそれが少ない分割マスクMDMに
対する補償マスクCMの分割マスクCDMを作製する必
要がないため、補償マスクCMを構成する分割マスクC
DMの個数を低減し、補償マスクCMの作製に必要な面
積を低減することが可能となる。これにより、露光用マ
スクの小型化が可能であり、特に多数の分割マスクで構
成され面積の大きな主マスクを有する露光用マスクを構
成する場合に有利である。
【0027】図7(b)は本発明にかかる露光用マスク
EM3の第3の実施形態を示す図である。シリコン基板
1には、第1の実施形態と同様に所要の個数の分割マス
クを配設した主マスクMMが形成されている。この主マ
スクMMの構成及び配置は、前記第1の実施形態の露光
用マスクEM1の主マスクMMと同じである。また、前
記主マスクMMの周囲領域には、所定の数の分割マスク
CDMからなる補償マスクCMが配設されている。前記
補償マスクCMは、第2の実施形態と同様に、前記主マ
スクMMに比較して分割マスクCDMの個数は少なくさ
れており、主マスクMMの全ての分割マスクMDMのう
ちの一部の分割マスクMDMに対応する分割マスクCD
Mのみが配設されている。すなわち、主マスクMMの全
ての分割マスクMDMのうち、欠陥が生じる確率の高い
分割マスクMDMに対応する分割マスクCDMを選択し
て配設して補償マスクCMを構成したものである。
【0028】この露光用マスクの製造方法は、第2の実
施形態の露光用マスクEM2と同様であり、主マスクM
Mの欠陥のある分割マスクMDMを補償する確率の高い
分割マスクMDMからなる補償マスクCMを有する露光
用マスクEM3が作製できる。また、この第3の実施形
態では、補償マスクCMを構成する分割マスクCDM
は、主マスクMMの対応する分割マスクMDMに近い位
置、すなわち主マスクMMの欠陥のある分割マスクMD
Mと、これを補償する補償マスクCMの分割マスクCD
Mとの距離が極力短くなるように、主マスクMMの分割
マスクMDMに近い位置の周辺に対応する補償マスクC
Mの分割マスクCDMを配設している。
【0029】この第3の実施形態の露光用マスクEM3
を用いた電子線露光方法は、第2の実施形態と同じであ
るのでその詳細な説明は省略する。また、この第3の実
施形態での電子線露光方法においても、図4に示したフ
ローチャートのように、主マスクMMでの欠陥のある分
割マスクMDMを露光する際に、その都度補償マスクC
Mの分割マスクCDMに置き換えて露光を行う方法を採
用しても、あるいは図6に示したフローチャートのよう
に、先に主マスクMMの欠陥のない分割マスクMDMで
の露光を全て行った後に、露光していない部分を補償マ
スクCMの分割マスクCDMで露光するようにしてもよ
い。本実施形態では、主マスクMMの個々の分割マスク
MDMを補償マスクCMの分割マスクCDMに置き換え
る露光方法を行った場合でも、置き換える補償マスクC
Mの分割マスクCDMは、置き換えられる主マスクMM
の分割マスクMDMに近い位置に配設されているので、
電子ビームEBの偏向制御をより高速に行うことが可能
である。また、本実施形態においても、第2の実施形態
と同様に、主マスクを構成する複数の分割マスクのうち
でも、比較的にパターンが単純で欠陥が生じるおそれが
少ない分割マスクに対する補償マスクを作製する必要が
ないため、補償マスクを構成する分割マスクの個数を低
減し、補償マスクの作製に必要な面積を低減し、露光用
マスクの小型化が可能となる。
【0030】ここで、前記各実施形態では、1枚のシリ
コン基板1に主マスクMMと補償マスクCMを形成して
いるが、第1の実施形態の露光用マスクEM1の場合に
は、主マスクMMと補償マスクCCとを別体のシリコン
基板に形成し、各シリコン基板を別の基板、あるいは支
持板等によって一体化して1つの露光用マスクとして構
成することも可能である。また、前記各実施形態では、
露光用マスクとしてシリコン基板を主体としたステンシ
ルマスクて構成した例を示したが、メンブレンマスクと
して構成することが可能であることは言うまでもない。
さらに、前記実施形態では、本発明の露光技術を半導体
ウェハの表面に設けた電子線レジストにパターン露光し
て半導体デバイスを製造する例を示しており、特に先端
ロジック回路素子や先端メモリ素子を含む半導体デバイ
スの製造に適用して好適であるが、半導体デバイスにお
ける微細な配線回路やその他のパターンを露光する技術
としても同様に適用できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、露光用マ
スクを、複数の分割マスクで構成される主マスクと、少
なくとも前記主マスク分割マスクと同一構成でかつ
一パターンを有する分割マスクを含む補償マスクとを備
えた構成とし、この露光用マスクを用いての露光方法で
は、主マスクの分割マスクにより順次露光を行い、かつ
主マスクの欠陥がある分割マスクを露光する際に、当該
欠陥がある分割マスクに対応する欠陥のない補償マスク
の分割マスクを用いて露光を行うことにより、主マスク
の一部の分割マスクに欠陥が生じている場合でも、この
欠陥のある分割マスクを欠陥のない補償マスクの分割マ
スクに置き換えてパターンの露光が実現できるため、主
マスクは必ずしも全ての分割マスクが欠陥のない分割マ
スクで構成される必要はない。これにより、本発明で
は、全ての分割マスクに欠陥が生じていない主マスクを
作製する必要がなくなり、露光用マスクの実質的な製造
歩留りを向上し、露光用マスクの作製時間の短縮を可能
にして低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の露光用マスクの平面
図である。
【図2】本発明の電子線露光装置の概略構成図である。
【図3】主マスクと補償マスクの検査工程を説明するた
めのフローチャートである。
【図4】本発明の露光方法を説明するためのフローチャ
ートである。
【図5】本発明の露光方法を説明するための模式図であ
る。
【図6】本発明の他の実施形態の露光方法を説明するた
めのフローチャートである。
【図7】本発明の第2の実施形態及び第3の実施形態の
各露光用マスクの平面図である。
【図8】メンブレンマスクとステンシルマスクの各断面
図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 11 電子銃 12 マスクステージ 13 ウェハステージ 14 第1光学系 15 第2光学系 16 コントロール装置 17,18 ステージ駆動部 19 メモリ 100 メンブレンマスク 200 ステンシルマスク EM1〜EM3 露光用マスク MM 主マスク CM 補償マスク MDM (主マスクの)分割マスク CDM (補償マスクの)分割マスク W ウェハ EB 電子ビーム

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の分割マスクで構成される主マスク
    と、少なくとも前記主マスクの前記分割マスクと同一構
    成でかつ同一パターンを有する分割マスクを含む補償マ
    スクとを備えていることを特徴とする電子線露光用マス
    ク。
  2. 【請求項2】 前記主マスクと少なくとも一つの補償マ
    スクとが1枚の基板に配設されていることを特徴とする
    請求項1に記載の電子線露光用マスク。
  3. 【請求項3】 前記補償マスクは、前記主マスクを構成
    する前記複数の分割マスクのうちの一部の分割マスクと
    同一構成の分割マスクで構成されていることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の電子線露光用マスク。
  4. 【請求項4】 前記補償マスクは、複数の同一パターン
    の分割マスクを備えていることを特徴とする請求項3に
    記載の電子線露光用マスク。
  5. 【請求項5】 前記補償マスクを構成する分割マスク
    は、前記主マスクの隣接位置、あるいは前記主マスクの
    周辺位置に配設されていることを特徴とする請求項3又
    は4に記載の電子線露光用マスク。
  6. 【請求項6】 請求項1から5に記載の前記電子線露光
    用マスクがメンブレンマスクあるいはステンシルマスク
    であることを特徴とする電子線露光用マスク。
  7. 【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載の前記
    電子線露光用マスクを用い、前記主マスクの欠陥がある
    分割マスクを露光する際に、当該欠陥がある分割マスク
    に対応する欠陥のない前記補償マスクの分割マスクを用
    いて露光を行うことを特徴とする電子線露光方法。
  8. 【請求項8】 主マスクの欠陥のある分割マスクのアド
    レスと、前記欠陥のある分割マスクに対応する欠陥のな
    い補償マスクの分割マスクのアドレスとを予め記録して
    おき、当該欠陥のある分割マスクのアドレスでの露光を
    行う際に、これに対応する補償マスクの分割マスクのア
    ドレスに置き換えて露光を行うことを特徴とする電子線
    露光方法。
  9. 【請求項9】 請求項7または8に記載の電子線露光方
    法を用いて半導体基板の表面に形成された電子線レジス
    トを露光し、前記半導体基板に半導体デバイスを製造す
    ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  10. 【請求項10】 電子ビームを出射する電子銃と、電子
    線露光用マスクを載置するマスクステージと、前記電子
    線露光用マスクを通した電子ビームを露光する電子線レ
    ジストが形成されたウェハを載置するウェハステージ
    と、前記電子銃から出射された電子ビームを前記電子線
    露光用マスクに投射する第1の電子線光学手段と、前記
    電子線露光用マスクを通した電子ビームを前記ウェハに
    投射する第2の電子線光学手段と、前記電子線露光用マ
    スクの主マスク及び補償マスクを構成するそれぞれの分
    割マスクのアドレスを記録するメモリと、前記第1及び
    第2の電子線光学手段を制御して前記電子ビームを偏向
    制御するコントロール装置とを備え、前記メモリには、
    前記主マスクを構成する複数の分割マスクのうち欠陥の
    ある分割マスクのアドレスと、これに対応する前記補償
    マスクの欠陥のない分割マスクのアドレスが記録され、
    前記コントロール装置は、前記主マスクの欠陥のある分
    割マスクのアドレスでの露光を実行するときに、これに
    対応する前記補償マスクの欠陥のない分割マスクのアド
    レスでの露光を実行するように構成したことを特徴とす
    る電子線露光装置。
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