JP3337036B2 - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/7045—Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光学式のリソグ
ラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの微細パタ
ーンよりなる半導体素子等を多量に製造する場合に適用
して好適なパターン形成方法に関する。
ラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの微細パタ
ーンよりなる半導体素子等を多量に製造する場合に適用
して好適なパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子等を製造する場合に、
光学式のステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型
露光装置（以下、「ステッパー」という）によりマスク
パターンの像を感光基板上に縮小転写する光学式のリソ
グラフィ技術が使用されていた。しかし、光学式のステ
ッパーでは、感光基板上での最小線幅が０．２〜０．３
μｍより狭いパターンの形成は困難であると共に、形成
できる場合でもスループットが大幅に低下して、製造コ
ストが高価になる。
光学式のステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型
露光装置（以下、「ステッパー」という）によりマスク
パターンの像を感光基板上に縮小転写する光学式のリソ
グラフィ技術が使用されていた。しかし、光学式のステ
ッパーでは、感光基板上での最小線幅が０．２〜０．３
μｍより狭いパターンの形成は困難であると共に、形成
できる場合でもスループットが大幅に低下して、製造コ
ストが高価になる。
【０００３】そこで、光学式のリソグラフィ技術では容
易に製造できないほどの微細パターンよりなる半導体素
子等を高いスループットで製造するために、感光用のエ
ネルギー線としてＸ線を使用するＸ線リソグラフィ、電
子ビームによる直接描画方式、電子ビームによる縮小転
写方式又はイオンビームによる縮小転写方式等の研究が
行われている。
易に製造できないほどの微細パターンよりなる半導体素
子等を高いスループットで製造するために、感光用のエ
ネルギー線としてＸ線を使用するＸ線リソグラフィ、電
子ビームによる直接描画方式、電子ビームによる縮小転
写方式又はイオンビームによる縮小転写方式等の研究が
行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
種々の技術の内のＸ線リソグラフィについては、等倍転
写を行うとするとマスクを作るのが極めて困難であり、
縮小転写を行うとしても適当な光学系及びアライメント
機構の方式が見い出されていないという不都合がある。
また、電子ビームによる直接描画方式では、等倍のパタ
ーンを描画する必要があるが、微細パターンを等倍で描
画するためには現状の描画精度では不十分である。特
に、電子ビームによる直接描画方式では、描画視野の接
続部の誤差である所謂つなぎ誤差があるため、精度的に
限界がある。
種々の技術の内のＸ線リソグラフィについては、等倍転
写を行うとするとマスクを作るのが極めて困難であり、
縮小転写を行うとしても適当な光学系及びアライメント
機構の方式が見い出されていないという不都合がある。
また、電子ビームによる直接描画方式では、等倍のパタ
ーンを描画する必要があるが、微細パターンを等倍で描
画するためには現状の描画精度では不十分である。特
に、電子ビームによる直接描画方式では、描画視野の接
続部の誤差である所謂つなぎ誤差があるため、精度的に
限界がある。
【０００５】一方、電子ビームによる縮小転写方式で
は、縮小率を１／３〜１／５にすると電子光学系の光路
長が非常に長くなり、転写装置が大型化する。一方、こ
の方式ではマスクの寿命が短いと予想される。例えば縮
小率が１／３〜１／５で電子ビームによる縮小転写を行
うとすると、１枚のステンシルマスク（電子線透過マス
ク）から転写できるウエハの枚数は１００００枚程度と
予想されるが、これでは不十分である。また、イオンビ
ームによる縮小転写方式では、縮小率を１／３〜１／５
にすると、パターンの歪が大きくなると共に、イオンビ
ーム光学系が長さ及び直径共に大きくなるという不都合
がある。
は、縮小率を１／３〜１／５にすると電子光学系の光路
長が非常に長くなり、転写装置が大型化する。一方、こ
の方式ではマスクの寿命が短いと予想される。例えば縮
小率が１／３〜１／５で電子ビームによる縮小転写を行
うとすると、１枚のステンシルマスク（電子線透過マス
ク）から転写できるウエハの枚数は１００００枚程度と
予想されるが、これでは不十分である。また、イオンビ
ームによる縮小転写方式では、縮小率を１／３〜１／５
にすると、パターンの歪が大きくなると共に、イオンビ
ーム光学系が長さ及び直径共に大きくなるという不都合
がある。
【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、光学式のリソグ
ラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの微細パタ
ーンよりなる半導体素子等を、高いスループットで且つ
高精度に製造するパターン形成方法を提供することを目
的とする。
ラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの微細パタ
ーンよりなる半導体素子等を、高いスループットで且つ
高精度に製造するパターン形成方法を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１のパタ
ーン形成方法は、例えば図１に示す如く、感光基板上に
転写すべきパターンを拡大した転写用のパターンを荷電
粒子線描画装置（２１）を用いて基板上に形成して第１
のマスク（１）を作製する第１工程（ステップ１０２）
と、光学式の縮小投影型露光装置（２２）を用いて第１
のマスク（１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ
基板上に形成して複数の第２のマスク（２−１，２−
２）を作製する第２工程（ステップ１０３）と、複数の
第２のマスク（２−１，２−２）から１個又は複数個の
荷電粒子線透過マスク（５−１）を作製する第３工程
（ステップ１０４）と、荷電粒子線縮小転写装置（２
３）を用いて１個又は複数個の荷電粒子線透過マスク
（５−１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ複数
の感光基板（７−１，７−２）上に転写する第４工程
（ステップ１０５）とを有するものである。
ーン形成方法は、例えば図１に示す如く、感光基板上に
転写すべきパターンを拡大した転写用のパターンを荷電
粒子線描画装置（２１）を用いて基板上に形成して第１
のマスク（１）を作製する第１工程（ステップ１０２）
と、光学式の縮小投影型露光装置（２２）を用いて第１
のマスク（１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ
基板上に形成して複数の第２のマスク（２−１，２−
２）を作製する第２工程（ステップ１０３）と、複数の
第２のマスク（２−１，２−２）から１個又は複数個の
荷電粒子線透過マスク（５−１）を作製する第３工程
（ステップ１０４）と、荷電粒子線縮小転写装置（２
３）を用いて１個又は複数個の荷電粒子線透過マスク
（５−１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ複数
の感光基板（７−１，７−２）上に転写する第４工程
（ステップ１０５）とを有するものである。
【０００８】この場合、その第１のマスク（１）上の転
写用のパターンは、それら感光基板（７−１，７−２）
上に転写されるパターンの３倍〜５倍のパターンであ
り、その光学式の縮小投影型露光装置（２２）における
縮小率は１／１．５倍〜１／２．５倍であることが望ま
しい。また、その荷電粒子線縮小転写装置（２３）とし
て、縮小率が実質的に１／２倍のイオンビーム縮小転写
装置を用いてもよい。
写用のパターンは、それら感光基板（７−１，７−２）
上に転写されるパターンの３倍〜５倍のパターンであ
り、その光学式の縮小投影型露光装置（２２）における
縮小率は１／１．５倍〜１／２．５倍であることが望ま
しい。また、その荷電粒子線縮小転写装置（２３）とし
て、縮小率が実質的に１／２倍のイオンビーム縮小転写
装置を用いてもよい。
【０００９】また、本発明による第２のパターン形成方
法は、例えば図１に示す如く、感光基板上に転写すべき
パターンを拡大した転写用のパターンを荷電粒子線描画
装置（２１）を用いて基板上に形成して第１のマスク
（１）を作製する第１工程（ステップ１０２）と、光学
式の縮小投影型露光装置（２２）を用いて第１のマスク
（１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ基板上に
形成して複数の第２のマスク（２−１，２−２）を作製
する第２工程（ステップ１０３）と、複数の第２のマス
ク（２−１，２−２）から１個又は複数個の荷電粒子線
透過マスク（５−１）を作製する第３工程（ステップ１
０４）とを有し、その荷電粒子線透過マスクのパターン
からその感光基板上に転写すべきパターンに対する倍率
は、縮小倍率であるものである。
法は、例えば図１に示す如く、感光基板上に転写すべき
パターンを拡大した転写用のパターンを荷電粒子線描画
装置（２１）を用いて基板上に形成して第１のマスク
（１）を作製する第１工程（ステップ１０２）と、光学
式の縮小投影型露光装置（２２）を用いて第１のマスク
（１）の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ基板上に
形成して複数の第２のマスク（２−１，２−２）を作製
する第２工程（ステップ１０３）と、複数の第２のマス
ク（２−１，２−２）から１個又は複数個の荷電粒子線
透過マスク（５−１）を作製する第３工程（ステップ１
０４）とを有し、その荷電粒子線透過マスクのパターン
からその感光基板上に転写すべきパターンに対する倍率
は、縮小倍率であるものである。
【００１０】
【作用】斯かる本発明の第１のパターン形成方法によれ
ば、第２工程（ステップ１０３）及び第４工程（ステッ
プ１０５）でそれぞれ縮小転写が行われるので、第１工
程（ステップ１０２）では感光基板（７−１，７−２）
に転写されるパターンを拡大したパターンを描画すれば
よい。従って、第１工程での要求精度は、荷電粒子線描
画装置（２１）で十分に満たすことができる。また、第
２工程で転写されるパターンも感光基板（７−１，７−
２）に転写されるパターンを拡大したパターンであるた
め、第２工程では光学式の縮小投影型露光装置（２２）
を使用することができ、この光学式の縮小投影型露光装
置（２２）により多数の第２マスク（２−１，２−２）
を作製することができる。更に、第１マスク（１）から
直接感光基板（７−１，７−２）上に縮小転写する場合
と比べて、本発明の第４工程での縮小倍率は１に近くな
っている。従って、比較的小型の荷電粒子線縮小転写装
置（２３）を使用することができる。
ば、第２工程（ステップ１０３）及び第４工程（ステッ
プ１０５）でそれぞれ縮小転写が行われるので、第１工
程（ステップ１０２）では感光基板（７−１，７−２）
に転写されるパターンを拡大したパターンを描画すれば
よい。従って、第１工程での要求精度は、荷電粒子線描
画装置（２１）で十分に満たすことができる。また、第
２工程で転写されるパターンも感光基板（７−１，７−
２）に転写されるパターンを拡大したパターンであるた
め、第２工程では光学式の縮小投影型露光装置（２２）
を使用することができ、この光学式の縮小投影型露光装
置（２２）により多数の第２マスク（２−１，２−２）
を作製することができる。更に、第１マスク（１）から
直接感光基板（７−１，７−２）上に縮小転写する場合
と比べて、本発明の第４工程での縮小倍率は１に近くな
っている。従って、比較的小型の荷電粒子線縮小転写装
置（２３）を使用することができる。
【００１１】次に、第１のマスク（１）上の転写用のパ
ターンが、感光基板（７−１，７−２）上に転写される
パターンの３倍〜５倍のパターンであり、第２工程（ス
テップ１０３）で使用される光学式の縮小投影型露光装
置（２２）における縮小率が１／１．５倍〜１／２．５
倍である場合の作用につき説明する。この場合、荷電粒
子線描画装置（２１）で作る第１マスク（１）のパター
ンは、感光基板（７−１，７−２）上のパターンの３〜
５倍という高倍率であるので、荷電粒子線描画装置（２
１）の精度で十分である。また、光学式の縮小投影型露
光装置（２２）が作製するワーキングレチクルとしての
第２マスク（２−１，２−２）のパターンは、最終パタ
ーンの２倍程度の線幅のパターンであるので、容易に且
つ高スループットでその第２マスクを作製できる。この
際に、荷電粒子線透過マスク（５−１）を作製する第３
工程（ステップ１０４）での歩留まりの悪さや、第４工
程（ステップ１０５）での荷電粒子線透過マスク（５−
１）の劣化を補うために、第３工程（ステップ１０３）
で大量の第２マスク（２−１，２−２）を必要として
も、光学式の縮小投影型露光装置（２２）にかかる負担
は小さい。
ターンが、感光基板（７−１，７−２）上に転写される
パターンの３倍〜５倍のパターンであり、第２工程（ス
テップ１０３）で使用される光学式の縮小投影型露光装
置（２２）における縮小率が１／１．５倍〜１／２．５
倍である場合の作用につき説明する。この場合、荷電粒
子線描画装置（２１）で作る第１マスク（１）のパター
ンは、感光基板（７−１，７−２）上のパターンの３〜
５倍という高倍率であるので、荷電粒子線描画装置（２
１）の精度で十分である。また、光学式の縮小投影型露
光装置（２２）が作製するワーキングレチクルとしての
第２マスク（２−１，２−２）のパターンは、最終パタ
ーンの２倍程度の線幅のパターンであるので、容易に且
つ高スループットでその第２マスクを作製できる。この
際に、荷電粒子線透過マスク（５−１）を作製する第３
工程（ステップ１０４）での歩留まりの悪さや、第４工
程（ステップ１０５）での荷電粒子線透過マスク（５−
１）の劣化を補うために、第３工程（ステップ１０３）
で大量の第２マスク（２−１，２−２）を必要として
も、光学式の縮小投影型露光装置（２２）にかかる負担
は小さい。
【００１２】また、第４工程（ステップ１０５）におけ
る荷電粒子線縮小転写装置（２３）での縮小率は１／２
程度でよい。例えば荷電粒子線縮小転写装置（２３）が
電子線縮小転写装置である場合に、縮小率が１／５の場
合の荷電粒子線透過マスク（５−１）からターゲットま
での距離を６ｍとすると、同じ精度で縮小率が１／２の
場合の荷電粒子線透過マスク（５−１）からターゲット
までの距離は３ｍ程度にほぼ半減する。従って、荷電粒
子線縮小転写装置（２３）として小型の装置を使用でき
る。また、荷電粒子線縮小転写装置（２３）がイオンビ
ーム縮小転写装置である場合にも、本発明では縮小率が
小さくて済むため、鏡筒が小型になり、パターンの歪も
低減する。
る荷電粒子線縮小転写装置（２３）での縮小率は１／２
程度でよい。例えば荷電粒子線縮小転写装置（２３）が
電子線縮小転写装置である場合に、縮小率が１／５の場
合の荷電粒子線透過マスク（５−１）からターゲットま
での距離を６ｍとすると、同じ精度で縮小率が１／２の
場合の荷電粒子線透過マスク（５−１）からターゲット
までの距離は３ｍ程度にほぼ半減する。従って、荷電粒
子線縮小転写装置（２３）として小型の装置を使用でき
る。また、荷電粒子線縮小転写装置（２３）がイオンビ
ーム縮小転写装置である場合にも、本発明では縮小率が
小さくて済むため、鏡筒が小型になり、パターンの歪も
低減する。
【００１３】次に、本発明の第２のパターン形成方法
は、上記の第１のパターン形成方法の第１工程から第３
工程までを含むものである。即ち、この第２のパターン
形成方法においても、第１工程での要求精度は、荷電粒
子線描画装置（２１）で十分に満たすことができる。ま
た、第２工程では光学式の縮小投影型露光装置（２２）
により多数の第２マスク（２−１，２−２）を作製する
ことができ、第３工程により荷電粒子線透過マスク（５
−１）が作製される。更に、その荷電粒子線透過マスク
のパターンからその感光基板上に転写すべきパターンに
対する倍率は、縮小倍率であるが、本発明ではその第２
工程で縮小像が投影されているため、その荷電粒子線透
過マスクから感光基板への縮小倍率は、その第１のマス
クから感光基板への縮小倍率よりも１に近づいている。
従って、この荷電粒子線透過マスク（５−１）を使用す
ることにより、鏡筒が小型で歪の少ない荷電粒子線縮小
転写装置を使用することができるため、半導体素子等
を、高いスループットで且つ高精度に製造することがで
きる。
は、上記の第１のパターン形成方法の第１工程から第３
工程までを含むものである。即ち、この第２のパターン
形成方法においても、第１工程での要求精度は、荷電粒
子線描画装置（２１）で十分に満たすことができる。ま
た、第２工程では光学式の縮小投影型露光装置（２２）
により多数の第２マスク（２−１，２−２）を作製する
ことができ、第３工程により荷電粒子線透過マスク（５
−１）が作製される。更に、その荷電粒子線透過マスク
のパターンからその感光基板上に転写すべきパターンに
対する倍率は、縮小倍率であるが、本発明ではその第２
工程で縮小像が投影されているため、その荷電粒子線透
過マスクから感光基板への縮小倍率は、その第１のマス
クから感光基板への縮小倍率よりも１に近づいている。
従って、この荷電粒子線透過マスク（５−１）を使用す
ることにより、鏡筒が小型で歪の少ない荷電粒子線縮小
転写装置を使用することができるため、半導体素子等
を、高いスループットで且つ高精度に製造することがで
きる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明によるパターン形成方法の一実
施例につき図面を参照して説明する。本例は、多数のウ
エハ上に所定の微細パターンを形成するリソグラフィシ
ステムに本発明を適用したものである。図１（ｂ）は本
実施例のリソグラフィシステムの要部を示し、この図１
（ｂ）に示すように、コンピュータ２０でコンピュータ
援用設計（ＣＡＤ）により生成したパターンデータを電
子線描画装置２１に供給する。そして、電子線描画装置
２１を用いて作製したレチクルを光学式のステッパー２
２に供給し、光学式のステッパー２２を用いて作製され
たワーキングレチクルから作製したステンシルマスク
（電子線透過マスク）を電子線縮小転写装置２３に供給
し、電子線縮小転写装置２３ではそのステンシルマスク
のパターンをウエハ上に縮小転写する。
施例につき図面を参照して説明する。本例は、多数のウ
エハ上に所定の微細パターンを形成するリソグラフィシ
ステムに本発明を適用したものである。図１（ｂ）は本
実施例のリソグラフィシステムの要部を示し、この図１
（ｂ）に示すように、コンピュータ２０でコンピュータ
援用設計（ＣＡＤ）により生成したパターンデータを電
子線描画装置２１に供給する。そして、電子線描画装置
２１を用いて作製したレチクルを光学式のステッパー２
２に供給し、光学式のステッパー２２を用いて作製され
たワーキングレチクルから作製したステンシルマスク
（電子線透過マスク）を電子線縮小転写装置２３に供給
し、電子線縮小転写装置２３ではそのステンシルマスク
のパターンをウエハ上に縮小転写する。
【００１５】次に、図１（ａ）のフローチャートを参照
して本例のリソグラフィ工程について説明する。先ず図
１（ａ）のステップ１０１において、コンピュータ援用
設計（ＣＡＤ）によりウエハ上に形成するパターンのパ
ターンデータを生成する。次に、ステップ１０２におい
て、そのパターンデータを電子線描画装置２１に与え、
電子線描画装置２１で基板（例えばガラス基板）上にウ
エハ上に形成するパターンの４倍のパターンを描画する
ことにより、レチクル１を作製する。
して本例のリソグラフィ工程について説明する。先ず図
１（ａ）のステップ１０１において、コンピュータ援用
設計（ＣＡＤ）によりウエハ上に形成するパターンのパ
ターンデータを生成する。次に、ステップ１０２におい
て、そのパターンデータを電子線描画装置２１に与え、
電子線描画装置２１で基板（例えばガラス基板）上にウ
エハ上に形成するパターンの４倍のパターンを描画する
ことにより、レチクル１を作製する。
【００１６】そして、ステップ１０３において、そのレ
チクル１を縮小率が１／２の光学式のステッパー２２に
セットし、多数のレジストが塗布されたシリコン基板上
に順次そのレチクル１のパターンを１／２に縮小して転
写する。その後、それらシリコン基板を現像することに
より、同一のワーキングレチクル２−１，２−２，２−
３，‥‥２ーＭを大量に作る。図２（ａ）はそのワーキ
ングレチクル２−１を示し、図２（ａ）において、シリ
コン基板よりなるワーキングレチクル２−１はガラス枠
３−１に固定され、ワーキングレチクル２−１の中央部
に厚さの薄いマスク部２−１ａがある。図２（ｂ）に示
すように、マスク部２−１ａは周辺部より厚さ方向から
角度θで異方性エッチングを行って厚さｄに仕上げたも
のであり、角度θは５４°、厚さｄは１μｍ程度であ
る。また、マスク部２−１ａ上にはレジスト４−１によ
りパターンが形成されている。
チクル１を縮小率が１／２の光学式のステッパー２２に
セットし、多数のレジストが塗布されたシリコン基板上
に順次そのレチクル１のパターンを１／２に縮小して転
写する。その後、それらシリコン基板を現像することに
より、同一のワーキングレチクル２−１，２−２，２−
３，‥‥２ーＭを大量に作る。図２（ａ）はそのワーキ
ングレチクル２−１を示し、図２（ａ）において、シリ
コン基板よりなるワーキングレチクル２−１はガラス枠
３−１に固定され、ワーキングレチクル２−１の中央部
に厚さの薄いマスク部２−１ａがある。図２（ｂ）に示
すように、マスク部２−１ａは周辺部より厚さ方向から
角度θで異方性エッチングを行って厚さｄに仕上げたも
のであり、角度θは５４°、厚さｄは１μｍ程度であ
る。また、マスク部２−１ａ上にはレジスト４−１によ
りパターンが形成されている。
【００１７】次に図１（ａ）に戻り、ステップ１０４に
おいて、ワーキングレチクル２−１〜２−Ｍよりステン
シルマスク（電子線透過マスク）５−１，５−２，‥
‥，５−ｍを作製する。具体的に、このステップ１０４
では、図２（ｂ）のレジスト４−１の開口部の下のワー
キングレチクル２−１にエッチングにより貫通孔を形成
する。これにより図２（ｃ）に示すように、貫通孔６−
１でパターンが形成されたステンシルマスク５−１が作
製される。この工程は、半導体デバイスを作るプロセス
とほとんど同じシリコンウエハの加工工程であり、しか
も線幅が最終的にウエハに形成されるパターンの２倍の
大きさである。従って、シリコン基板の厚さｄが薄いと
いう問題点があっても、歩留まり５０％は十分期待でき
る。従って、図１（ａ）において、Ｍ枚のワーキングレ
チクル２−１〜２−Ｍから得られるステンシルマスク５
−１〜５−ｍの枚数はＭ／２枚程度以上である。
おいて、ワーキングレチクル２−１〜２−Ｍよりステン
シルマスク（電子線透過マスク）５−１，５−２，‥
‥，５−ｍを作製する。具体的に、このステップ１０４
では、図２（ｂ）のレジスト４−１の開口部の下のワー
キングレチクル２−１にエッチングにより貫通孔を形成
する。これにより図２（ｃ）に示すように、貫通孔６−
１でパターンが形成されたステンシルマスク５−１が作
製される。この工程は、半導体デバイスを作るプロセス
とほとんど同じシリコンウエハの加工工程であり、しか
も線幅が最終的にウエハに形成されるパターンの２倍の
大きさである。従って、シリコン基板の厚さｄが薄いと
いう問題点があっても、歩留まり５０％は十分期待でき
る。従って、図１（ａ）において、Ｍ枚のワーキングレ
チクル２−１〜２−Ｍから得られるステンシルマスク５
−１〜５−ｍの枚数はＭ／２枚程度以上である。
【００１８】次にステップ１０５において、ステンシル
マスク５−１を縮小率が１／２の電子線縮小転写装置２
３にセットし、ウエハ７−１にそのステンシルマスク５
−１のパターンを１／２に縮小して転写して、そのウエ
ハ７−１の現像を行う。同様に、ステンシルマスク５−
１のパターンを次のウエハ７−２，‥‥に縮小転写し、
ステンシルマスク７−１が使用できなくなったら、順次
ステンシルマスク５−２，‥‥，５ーｍを使用する。最
終的に、Ｎ枚のウエハ７−１，７−２，７−３，‥‥，
７−Ｎに対するパターンの焼き付けが行われる。
マスク５−１を縮小率が１／２の電子線縮小転写装置２
３にセットし、ウエハ７−１にそのステンシルマスク５
−１のパターンを１／２に縮小して転写して、そのウエ
ハ７−１の現像を行う。同様に、ステンシルマスク５−
１のパターンを次のウエハ７−２，‥‥に縮小転写し、
ステンシルマスク７−１が使用できなくなったら、順次
ステンシルマスク５−２，‥‥，５ーｍを使用する。最
終的に、Ｎ枚のウエハ７−１，７−２，７−３，‥‥，
７−Ｎに対するパターンの焼き付けが行われる。
【００１９】この場合、本例によれば、ステップ１０３
において光学式のステッパー２２が転写するパターンの
最小線幅は、ウエハ上に形成されるパターンの最小線幅
の２倍である。従って、光学式ステッパーにより高いス
ループットで多数のワーキングレチクル２−１〜２−Ｍ
を作製することができる。
において光学式のステッパー２２が転写するパターンの
最小線幅は、ウエハ上に形成されるパターンの最小線幅
の２倍である。従って、光学式ステッパーにより高いス
ループットで多数のワーキングレチクル２−１〜２−Ｍ
を作製することができる。
【００２０】図４は、図１（ａ）のステップ１０５で使
用される電子線縮小転写装置２３を示し、この図４にお
いて、カソード１１を、六ホウ化ランタン（ＬaＢ6）の
単結晶より形成し、カソード１１の電子ビームの射出面
１１ａを射出方向に凹の球面状に研磨する。カソード１
１の下に、アノード１２を配置する。アノード１２のカ
ソード１１に対向する面１２ａを、カソード１１に対し
て凸の球面状に形成し、アノード１２の中心部に電子ビ
ーム通過用の貫通孔１２ｂを穿設する。また、アノード
１２から下方に順に、コンデンサーレンズ１３、ステン
シルマスク５−１、投影レンズ１４、アパーチャ板１
５、結像レンズ１６及びターゲットとしてのウエハ７−
１を配置する。ステンシルマスク５−１とウエハ７−１
とは共役であり、アパーチャ板１５のアパーチャ内に電
子ビームのクロスオーバーが形成される。また、投影レ
ンズ１４及び結像レンズ１６による縮小率は１／２であ
る。
用される電子線縮小転写装置２３を示し、この図４にお
いて、カソード１１を、六ホウ化ランタン（ＬaＢ6）の
単結晶より形成し、カソード１１の電子ビームの射出面
１１ａを射出方向に凹の球面状に研磨する。カソード１
１の下に、アノード１２を配置する。アノード１２のカ
ソード１１に対向する面１２ａを、カソード１１に対し
て凸の球面状に形成し、アノード１２の中心部に電子ビ
ーム通過用の貫通孔１２ｂを穿設する。また、アノード
１２から下方に順に、コンデンサーレンズ１３、ステン
シルマスク５−１、投影レンズ１４、アパーチャ板１
５、結像レンズ１６及びターゲットとしてのウエハ７−
１を配置する。ステンシルマスク５−１とウエハ７−１
とは共役であり、アパーチャ板１５のアパーチャ内に電
子ビームのクロスオーバーが形成される。また、投影レ
ンズ１４及び結像レンズ１６による縮小率は１／２であ
る。
【００２１】図４において、カソード１１から放出され
た電子線１７は、アノード１２の貫通孔１２ｂによる凹
レンズ作用によって、アノード１２の射出面付近に負の
球面収差を持つクロスオーバー１８を形成する。このク
ロスオーバー１８から出る電子線が、コンデンサレンズ
１３と投影レンズ１４とが持つ正の球面収差を丁度相殺
する負の球面収差を有するように、アノード１２の形状
及び位置が設定されている。従って、アパーチャ板１５
のアパーチャ１５ａ内に形成されるクロスオーバー１９
は球面収差が少なく、ステンシルマスク５−１のパター
ンの１／２の縮小像がウエハ７−１上に小さい収差で転
写される。このように縮小率が１／２でよいため、アパ
ーチャ板１５とウエハ７−１との間隔を１ｍにしても、
ステンシルマスク５−１とアパーチャ板１５との間隔は
２ｍでよく、コンデンサレンズ１３もかなりの球面収差
を許容できるので短くできる。従って、カソード１１か
らターゲットとしてのウエハ７−１迄の全光路長は５ｍ
程度となり、小型の装置を使用できる。
た電子線１７は、アノード１２の貫通孔１２ｂによる凹
レンズ作用によって、アノード１２の射出面付近に負の
球面収差を持つクロスオーバー１８を形成する。このク
ロスオーバー１８から出る電子線が、コンデンサレンズ
１３と投影レンズ１４とが持つ正の球面収差を丁度相殺
する負の球面収差を有するように、アノード１２の形状
及び位置が設定されている。従って、アパーチャ板１５
のアパーチャ１５ａ内に形成されるクロスオーバー１９
は球面収差が少なく、ステンシルマスク５−１のパター
ンの１／２の縮小像がウエハ７−１上に小さい収差で転
写される。このように縮小率が１／２でよいため、アパ
ーチャ板１５とウエハ７−１との間隔を１ｍにしても、
ステンシルマスク５−１とアパーチャ板１５との間隔は
２ｍでよく、コンデンサレンズ１３もかなりの球面収差
を許容できるので短くできる。従って、カソード１１か
らターゲットとしてのウエハ７−１迄の全光路長は５ｍ
程度となり、小型の装置を使用できる。
【００２２】また、島状の孤立パターンをウエハ７−１
上に転写する場合には、ステンシルマスク５−１を２枚
に分け、所謂ドーナツ効果を防ぐようにする。例えば孤
立パターンが図３（ａ）の孤立パターン８である場合に
は、ステンシルマスク５−１としては、図３（ｂ）の開
口パターン９を有する第１のマスクと、図３（ｃ）の開
口パターン１０を有する第２のマスクとを交互に使用す
る。更に、そのステンシルマスク５−１の厚さｄを電子
線の平均自由工程の１０倍〜４０倍にする。電子ビーム
の加速電圧が５０ｋＶの場合に、ステンシルマスク５−
１としてシリコン基板を使用すると、その厚さは０．５
〜２μｍである。これにより、ステンシルマスク５−１
での電子線の吸収を少なくして、ステンシルマスク５−
１の発熱を抑制する。また、本例では図４のクロスオー
バー１９での球面収差が小さく、クロスオーバー１９で
のビーム径を小さくできるので、アパーチャ板１５のア
パーチャ１５ａの径を小さくできる。これにより、ステ
ンシルマスク５−１からの散乱電子を吸収することがで
き、ステンシルマスク５−１を透過した電子線がウエハ
７−１迄達することはない。
上に転写する場合には、ステンシルマスク５−１を２枚
に分け、所謂ドーナツ効果を防ぐようにする。例えば孤
立パターンが図３（ａ）の孤立パターン８である場合に
は、ステンシルマスク５−１としては、図３（ｂ）の開
口パターン９を有する第１のマスクと、図３（ｃ）の開
口パターン１０を有する第２のマスクとを交互に使用す
る。更に、そのステンシルマスク５−１の厚さｄを電子
線の平均自由工程の１０倍〜４０倍にする。電子ビーム
の加速電圧が５０ｋＶの場合に、ステンシルマスク５−
１としてシリコン基板を使用すると、その厚さは０．５
〜２μｍである。これにより、ステンシルマスク５−１
での電子線の吸収を少なくして、ステンシルマスク５−
１の発熱を抑制する。また、本例では図４のクロスオー
バー１９での球面収差が小さく、クロスオーバー１９で
のビーム径を小さくできるので、アパーチャ板１５のア
パーチャ１５ａの径を小さくできる。これにより、ステ
ンシルマスク５−１からの散乱電子を吸収することがで
き、ステンシルマスク５−１を透過した電子線がウエハ
７−１迄達することはない。
【００２３】また、ステンシルマスク５−１〜５−ｍと
してシリコン基板を使用する場合、余裕をみてその厚さ
は０．５〜３μｍ程度である。従って、図１（ａ）のス
テップ１０４においては、深い孔を加工する必要がな
く、ステンシルマスク５−１〜５−ｍを高精度に加工で
きる。なお、本発明は上述実施例に限定されず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは
勿論である。
してシリコン基板を使用する場合、余裕をみてその厚さ
は０．５〜３μｍ程度である。従って、図１（ａ）のス
テップ１０４においては、深い孔を加工する必要がな
く、ステンシルマスク５−１〜５−ｍを高精度に加工で
きる。なお、本発明は上述実施例に限定されず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは
勿論である。
【００２４】
【発明の効果】本発明の第１のパターン形成方法によれ
ば、２段階の縮小転写を行うことにより、光学式のリソ
グラフィ技術では容易に製造できないほどの微細パター
ンよりなる半導体素子等を、高いスループットで且つ高
精度に製造できる利点がある。また、具体的に以下のよ
うな利点がある。先ず、荷電粒子線描画装置の描画精度
が厳しくならない。次に、光学式の縮小投影型露光装置
の高スループット性を有効に使える。更に、荷電粒子線
縮小転写装置の縮小率が小さいので、荷電粒子線透過マ
スクから感光基板（ターゲット）までの距離を短くでき
る。
ば、２段階の縮小転写を行うことにより、光学式のリソ
グラフィ技術では容易に製造できないほどの微細パター
ンよりなる半導体素子等を、高いスループットで且つ高
精度に製造できる利点がある。また、具体的に以下のよ
うな利点がある。先ず、荷電粒子線描画装置の描画精度
が厳しくならない。次に、光学式の縮小投影型露光装置
の高スループット性を有効に使える。更に、荷電粒子線
縮小転写装置の縮小率が小さいので、荷電粒子線透過マ
スクから感光基板（ターゲット）までの距離を短くでき
る。
【００２５】次に、第１のマスク上の転写用のパターン
が、感光基板上に転写されるパターンの３倍〜５倍のパ
ターンであり、光学式の縮小投影型露光装置における縮
小率が１／１．５倍〜１／２．５倍である場合には、荷
電粒子線描画装置の描画精度が感光基板上で問題の無い
レベルになり、光学式の縮小投影型露光装置を高いスル
ープットで使用できると共に、荷電粒子線縮小転写装置
が小型化される。また、荷電粒子線縮小転写装置が、イ
オンビーム縮小転写装置である場合には、縮小率が小さ
いので特に鏡筒が小型化され、歪も小さくなる。
が、感光基板上に転写されるパターンの３倍〜５倍のパ
ターンであり、光学式の縮小投影型露光装置における縮
小率が１／１．５倍〜１／２．５倍である場合には、荷
電粒子線描画装置の描画精度が感光基板上で問題の無い
レベルになり、光学式の縮小投影型露光装置を高いスル
ープットで使用できると共に、荷電粒子線縮小転写装置
が小型化される。また、荷電粒子線縮小転写装置が、イ
オンビーム縮小転写装置である場合には、縮小率が小さ
いので特に鏡筒が小型化され、歪も小さくなる。
【００２６】また、本発明の第２のパターン形成方法に
よれば、第１のマスクのパターンを縮小したパターンが
形成された荷電粒子線透過マスクが容易且つ高精度に作
製される。この荷電粒子線透過マスクを用いて、光学式
のリソグラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの
微細パターンよりなる半導体素子等を、高いスループッ
トで且つ高精度に製造できる。
よれば、第１のマスクのパターンを縮小したパターンが
形成された荷電粒子線透過マスクが容易且つ高精度に作
製される。この荷電粒子線透過マスクを用いて、光学式
のリソグラフィ技術のみでは容易に製造できないほどの
微細パターンよりなる半導体素子等を、高いスループッ
トで且つ高精度に製造できる。
【図１】（ａ）は本発明によるパターン形成方法の一実
施例のリソグラフィ工程を示すフローチャート、（ｂ）
はそのリソグラフィ工程を実施するシステムの要部を示
すブロック図である。
施例のリソグラフィ工程を示すフローチャート、（ｂ）
はそのリソグラフィ工程を実施するシステムの要部を示
すブロック図である。
【図２】実施例においてワーキングマスクからステンシ
ルマスクを作製する工程の説明に供する断面図である。
ルマスクを作製する工程の説明に供する断面図である。
【図３】（ａ）は孤立パターンの一例を示す平面図、
（ｂ）はその孤立パターンに対応する２枚のステンシル
マスクの一方のパターンを示す平面図、（ｃ）はそれら
２枚のステンシルマスクの他方のパターンを示す平面図
である。
（ｂ）はその孤立パターンに対応する２枚のステンシル
マスクの一方のパターンを示す平面図、（ｃ）はそれら
２枚のステンシルマスクの他方のパターンを示す平面図
である。
【図４】実施例で使用される電子線縮小転写装置を示す
一部断面図を含む概略構成図である。
一部断面図を含む概略構成図である。
１ レチクル ２−１〜２−Ｍ ワーキングレチクル ５−１〜５−ｍ ステンシルマスク ７−１〜７−Ｎ ウエハ ２１ 電子線縮小転写装置 ２２ 光学式のステッパー ２３ 電子線縮小転写装置
Claims (4)
- 【請求項１】 感光基板上に転写すべきパターンを拡大
した転写用のパターンを荷電粒子線描画装置を用いて基
板上に形成して第１のマスクを作製する第１工程と、 光学式の縮小投影型露光装置を用いて前記第１のマスク
の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ基板上に形成し
て複数の第２のマスクを作製する第２工程と、 前記複数の第２のマスクから１個又は複数個の荷電粒子
線透過マスクを作製する第３工程と、 荷電粒子線縮小転写装置を用いて前記１個又は複数個の
荷電粒子線透過マスクの転写用のパターンの縮小像をそ
れぞれ複数の感光基板上に転写する第４工程と、を有す
ることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項２】 前記第１のマスク上の転写用のパターン
は、前記感光基板上に転写されるパターンの３倍〜５倍
のパターンであり、前記光学式の縮小投影型露光装置に
おける縮小率は１／１．５倍〜１／２．５倍であること
を特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】 前記荷電粒子線縮小転写装置は、縮小率
が実質的に１／２倍のイオンビーム縮小転写装置である
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン形成方
法。 - 【請求項４】 感光基板上に転写すべきパターンを拡大
した転写用のパターンを荷電粒子線描画装置を用いて基
板上に形成して第１のマスクを作製する第１工程と、 光学式の縮小投影型露光装置を用いて前記第１のマスク
の転写用のパターンの縮小像をそれぞれ基板上に形成し
て複数の第２のマスクを作製する第２工程と、 前記複数の第２のマスクから１個又は複数個の荷電粒子
線透過マスクを作製する第３工程と、を有し、 前記荷電粒子線透過マスクのパターンから前記感光基板
上に転写すべきパターンに対する倍率は、縮小倍率であ
る ことを特徴とするパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27826492A JP3337036B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27826492A JP3337036B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132206A JPH06132206A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3337036B2 true JP3337036B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=17594923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27826492A Expired - Fee Related JP3337036B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337036B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW449672B (en) | 1997-12-25 | 2001-08-11 | Nippon Kogaku Kk | Process and apparatus for manufacturing photomask and method of manufacturing the same |
| JP4746753B2 (ja) | 2001-03-05 | 2011-08-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 荷電粒子線露光用マスクの形成方法および荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラム |
| JP2011155080A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 露光装置及び露光方法 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP27826492A patent/JP3337036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06132206A (ja) | 1994-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020710 |
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