JP3353830B2 - Electron beam exposure mask, electron beam exposure apparatus and electron beam exposure method - Google Patents

Electron beam exposure mask, electron beam exposure apparatus and electron beam exposure method

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JP3353830B2 JP29401799A JP29401799A JP3353830B2 JP 3353830 B2 JP3353830 B2 JP 3353830B2 JP 29401799 A JP29401799 A JP 29401799A JP 29401799 A JP29401799 A JP 29401799A JP 3353830 B2 JP3353830 B2 JP 3353830B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置の
製造に用いられる電子線露光用マスク、電子線露光装置
およびこれらを用いた電子線露光方法に関する。特に、
近接効果補正に好適な電子線露光用マスク、電子線露光
装置および電子線露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure mask, an electron beam exposure apparatus, and an electron beam exposure method using these masks, which are mainly used for manufacturing semiconductor devices. In particular,
The present invention relates to an electron beam exposure mask suitable for proximity effect correction, an electron beam exposure apparatus, and an electron beam exposure method.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線露光においては、レジスト層およ
び基板内での散乱電子に起因する近接効果(proximity
effect)がパターンの寸法精度に非常に影響を与える。
そのため、近接効果の補正は非常に重要な要素技術の一
つである。
2. Description of the Related Art In electron beam exposure, a proximity effect caused by scattered electrons in a resist layer and a substrate is used.
effect) greatly affects the dimensional accuracy of the pattern.
Therefore, the correction of the proximity effect is one of the very important elemental technologies.

【0003】現在、電子線露光方法の主流である部分一
括露光法(cell projection lithography)において
は、露光強度分布(EID)関数を用いた逐次計算法や
パターン密度法による複雑な計算を必要とする露光量補
償法が用いられている。
At present, in a partial projection exposure method (cell projection lithography), which is the mainstream of the electron beam exposure method, a complicated calculation by a sequential calculation method using an exposure intensity distribution (EID) function or a pattern density method is required. An exposure compensation method is used.

【0004】一方、近年、次世代の電子線露光技術とし
て注目されている散乱角制限方式電子線露光方法(Scat
tering with Angular Limitation in Projection Elect
ronBeam Lithography)においては、GHOST法(ゴ
ースト法)を応用した補償法により近接効果の補正が行
われている。散乱角制限方式電子線露光方法は、露光し
ようとするチップ全体のパターンをマスクに作り込み、
これをスキャンしながらウェハ上に転写する分割転写法
である。
On the other hand, in recent years, a scattering angle limiting type electron beam exposure method (Scat
tering with Angular Limitation in Projection Elect
In ronBeam Lithography, the correction of the proximity effect is performed by a compensation method applying the GHOST method (ghost method). The scattering angle limiting type electron beam exposure method creates a pattern of the entire chip to be exposed on a mask,
This is a division transfer method in which the image is transferred onto a wafer while being scanned.

【0005】この散乱角制限方式電子線露光方法に用い
られるマスクとしては、電子線を散乱しにくい電子線透
過性メンブレン(以下単に「メンブレン」ともいう)、
例えば厚さ100nm程度のシリコン窒化膜上に、電子
線散乱体、例えば厚さ50nm程度のタングステンから
なるパターンが形成されたマスク(以下「散乱メンブレ
ンマスク」という)が用いられている。メンブレンを透
過した電子線で露光が行われ、メンブレン領域と散乱体
領域との電子線散乱の違いによってウェハ上に図形コン
トラストが形成される。
[0005] As a mask used in this scattering angle limiting type electron beam exposure method, an electron beam transmissive membrane (hereinafter simply referred to as a “membrane”) that hardly scatters an electron beam,
For example, a mask in which a pattern made of an electron beam scatterer, for example, tungsten having a thickness of about 50 nm is formed on a silicon nitride film having a thickness of about 100 nm (hereinafter, referred to as a “scattering membrane mask”) is used. Exposure is performed with an electron beam transmitted through the membrane, and a pattern contrast is formed on the wafer by a difference in electron beam scattering between the membrane region and the scatterer region.

【0006】散乱角制限方式電子線露光方法における近
接効果補正は、この散乱メンブレンマスク上の散乱体に
より大きく散乱された電子の一部を、クロスオーバー位
置もしくはその近傍に配置された制限アパチャに設けた
輪帯状の開口で選択的に通過させ、この通過した散乱電
子を対物レンズの球面収差および色収差により後方散乱
径程度にぼかし、補助露光ビームとしてウェハ上に照射
することにより行われる。このような近接効果の補正方
法は、既に、J.Vac.Sci.Technol.B 13(6),2504-2507(19
95)において、G.P.Watson らによって報告されている。
本来露光すべきパターンの反転パターンを別途に露光す
る従来のGHOST法に対して、パターンの露光と同時
に補助露光が行われ近接効果の補正ができる点に特徴が
ある。パターンの露光と同時に補助露光が行えることは
スループットの向上に大きく寄与する。
In the proximity angle correction in the scattering angle limiting type electron beam exposure method, a part of the electrons largely scattered by the scatterer on the scattering membrane mask is provided in a limiting aperture located at or near the crossover position. This is carried out by selectively passing the scattered electrons through the annular opening, blurring the scattered electrons to the extent of the backscattering diameter by spherical aberration and chromatic aberration of the objective lens, and irradiating the wafer as an auxiliary exposure beam. Such a proximity effect correction method has already been described in J. Vac.Sci.Technol.B 13 (6), 2504-2507 (19
95), reported by GPWatson et al.
Compared to the conventional GHOST method in which a reverse pattern of a pattern to be exposed is separately exposed, a feature is that auxiliary exposure is performed simultaneously with exposure of a pattern to correct a proximity effect. The ability to perform the auxiliary exposure simultaneously with the pattern exposure greatly contributes to the improvement of the throughput.

【0007】一方、部分一括露光法あるいはこの方法に
使用する装置(部分一括露光型電子線露光装置)に用い
られるマスクは、電子線を透過しない基板、例えば厚さ
20μm以上のシリコン基板に開口パターンを形成した
もの(以下「ステンシルマスク」という)が一般的に用
いられている。
On the other hand, a mask used in the partial batch exposure method or an apparatus used in this method (partial batch exposure type electron beam exposure apparatus) uses an opening pattern formed on a substrate that does not transmit an electron beam, for example, a silicon substrate having a thickness of 20 μm or more. (Hereinafter referred to as “stencil mask”) is generally used.

【0008】しかし、半導体装置の高集積化に伴いパタ
ーンの微細化が進むにつれて、このような厚い基板から
なるステンシルマスクは次のような問題を起こすように
なった。すなわち、マスクの製造においては、厚さ20
μm以上の厚いシリコン基板に開口パターンを精度よく
形成することは困難であるため寸法にバラツキが生じた
り、電子線露光においては、マスクにより電子線が吸収
されマスクが発熱するため耐久性が低下したり熱膨張に
よりマスク位置が変動したりするなどの問題が起きてい
る。しかも、電子光学系の収差を低減して解像度を向上
させるために加速電圧を高くすることが求められてるた
め、マスク基板の厚さは厚くなる傾向にあり、これらの
問題はますます顕著になってきている。
However, as patterns become finer as semiconductor devices become more highly integrated, stencil masks made of such a thick substrate have caused the following problems. That is, in the manufacture of a mask, the thickness 20
It is difficult to accurately form an opening pattern on a silicon substrate with a thickness of at least μm, which causes variations in dimensions.In electron beam exposure, electron beams are absorbed by the mask and the mask generates heat, resulting in reduced durability. And the position of the mask fluctuates due to thermal expansion. In addition, since the acceleration voltage is required to be high in order to reduce the aberration of the electron optical system and improve the resolution, the thickness of the mask substrate tends to be thick, and these problems become more remarkable. Is coming.

【0009】マスク基板を薄くすると、開口パターンの
寸法精度は高くなり発熱量も低下するが、本来遮蔽すべ
き電子線がマスク基板部(非開口部)を透過してしま
い、その結果、ウェハ上のレジストの露光すべきでない
領域が露光され、コントラストが低下し、解像度が低下
する。
When the thickness of the mask substrate is reduced, the dimensional accuracy of the opening pattern is increased and the amount of heat generated is reduced. However, an electron beam to be shielded originally passes through the mask substrate portion (non-opening portion). The areas of the resist that should not be exposed are exposed, reducing contrast and reducing resolution.

【0010】そこで、このような問題を解決するため、
特開平10−97055号公報には、比較的薄いマスク
基板に開口パターンを形成し、マスク裏面側に該マスク
を透過した電子線を散乱させるための電子線散乱層を形
成したことを特徴とする電子線露光用マスクが開示され
ている。この電子線散乱層としては、多結晶シリコン、
タングステンシリサイド、モリブデンシリサイド、チタ
ンシリサイド等の多結晶体からなる層や、凹凸形状の層
が挙げられている。このような電子線散乱層を形成する
ことにより、マスクのパターン層(非開口基板部)を透
過してしまう電子を散乱させウェハ上に入射することを
防ぐことができると記載されている。
Therefore, in order to solve such a problem,
JP-A-10-97055 is characterized in that an opening pattern is formed on a relatively thin mask substrate, and an electron beam scattering layer for scattering electron beams transmitted through the mask is formed on the back surface of the mask. An electron beam exposure mask is disclosed. As this electron beam scattering layer, polycrystalline silicon,
Examples include a layer made of a polycrystalline material such as tungsten silicide, molybdenum silicide, and titanium silicide, and a layer having an uneven shape. It is described that by forming such an electron beam scattering layer, it is possible to prevent electrons transmitted through a pattern layer (non-opening substrate portion) of a mask from being scattered and incident on a wafer.

【0011】また、特開平6−163371号公報に
は、マスクとして用いられる電子線の成形アパーチャを
電子線の飛程よりも薄い基板に開口部を設けた構造と
し、上記成形アパーチャより下方の電子光学系内に、上
記成形アパーチャ(マスク)の基板部を透過し、散乱さ
れた電子を遮断する機構を設けたことを特徴とする電子
線描画装置が開示されている。この発明においては、成
形アパーチャの基板部を透過し散乱された電子を遮断す
る機構を設け、すなわちクロスオーバー面に、孔径の小
さい制限絞り板を設け、マスク開口部を通過した電子線
のみを通過させ、マスク基板部で散乱された電子はその
制限絞り板によって取り除いている。また、他の遮断す
る機構として、エネルギーフィルタを設け、マスク基板
部を透過してエネルギーの一部を失った減速電子をその
進路を曲げて制限絞りによって取り除いている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-163371 discloses that an electron beam forming aperture used as a mask has a structure in which an opening is provided in a substrate thinner than the range of the electron beam, and an electron beam below the forming aperture is formed. There is disclosed an electron beam lithography apparatus in which an optical system is provided with a mechanism for transmitting electrons through the substrate of the shaping aperture (mask) and blocking scattered electrons. In the present invention, a mechanism for blocking electrons scattered through the substrate portion of the forming aperture is provided, that is, a limiting aperture plate having a small hole diameter is provided on the crossover surface, and only the electron beam passing through the mask opening is passed. The electrons scattered by the mask substrate are removed by the limiting aperture plate. As another mechanism for blocking, an energy filter is provided, and decelerating electrons that have passed through the mask substrate and have lost a part of the energy are bent and their path is removed by a limiting aperture.

【0012】また、特開平6−163371号公報に
は、上記の成形アパーチャ(マスク)は、大面積の図形
転写マスクに均一の電子線を照射し一度に大面積の図形
の露光を行う電子線投射型リソグラフィ装置に用いられ
るマスク、すなわち、電子線に対して比較的透明な薄膜
を支持体としてその上に電子線を大きく散乱させる重金
属で図形を形成したマスク、が有する後に述べる第1の
問題も解決できる旨が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-163371 discloses that the above-mentioned forming aperture (mask) is an electron beam that irradiates a large area graphic transfer mask with a uniform electron beam and exposes a large area graphic at a time. A first problem which will be described later has in a mask used in a projection type lithography apparatus, that is, a mask in which a thin film relatively transparent to an electron beam is used as a support and a figure is formed with a heavy metal which largely scatters the electron beam. Is also described.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術の問題とし
て、マスクの電子線散乱角の違いによりコントラストを
形成する散乱角制限方式電子線露光方法に用いられるマ
スク、すなわち電子線を散乱しにくい電子線透過性メン
ブレン上に電子線散乱体パターンが形成された散乱メン
ブレンマスクは、次のような問題を有していた。
As a problem of the prior art, a mask used in a scattering angle limiting type electron beam exposure method for forming a contrast by a difference in an electron beam scattering angle of the mask, that is, an electron beam which hardly scatters an electron beam. The scattering membrane mask in which the electron beam scatterer pattern is formed on the beam transmitting membrane has the following problems.

【0014】第1の問題は、電子線透過性メンブレン部
においても透過電子が散乱するため、露光電子のエネル
ギー分布が広がり、これが色収差となってビームダレが
起きることである。このビームダレを抑えるためには収
束半角を小さくしなければならないが、収束半角を小さ
くするとクーロン効果が顕著になり、その結果、解像度
が低下してしまう。クーロン効果を小さくするにはビー
ム電流を小さくすればよいが、その場合には露光時間が
長くなるためスループットが低下する。このように散乱
メンブレンマスクでは十分な電子露光性能が得られてい
なかった。
The first problem is that since the transmitted electrons are scattered even in the electron beam transmitting membrane portion, the energy distribution of the exposure electrons is widened, which causes chromatic aberration and beam sag. In order to suppress the beam sag, the convergence half angle must be reduced. However, when the convergence half angle is reduced, the Coulomb effect becomes remarkable, and as a result, the resolution decreases. In order to reduce the Coulomb effect, the beam current may be reduced, but in that case, the exposure time becomes longer and the throughput decreases. Thus, sufficient electron exposure performance was not obtained with the scattering membrane mask.

【0015】さらに第2の問題として、散乱メンブレン
マスクは、100nm程度の非常に薄いシリコン窒化膜
上に、さらに薄い50nm程度のタングステン等の重金
属薄膜をパターニングして形成させるため、その製造は
非常に困難であり、歩留まりも低い。
Further, as a second problem, the scattering membrane mask is formed by patterning a thin metal film such as tungsten having a thickness of about 50 nm on a very thin silicon nitride film having a thickness of about 100 nm. Difficult and low yield.

【0016】以上のような問題に加えて、第3の問題と
して、前記の近接効果補正においては次のような問題が
ある。
In addition to the above problems, a third problem in the above-described proximity effect correction is as follows.

【0017】ウェハ表面のレジスト層の下地層にタング
ステン等の重金属からなる配線等の下地パターンが形成
されていると、その下地パターンで露光電子が反射ある
いは後方散乱され、その結果、下地パターンが形成され
ていない領域上のレジスト領域と下地パターン形成領域
上のレジスト領域とで近接効果の程度が異なる。従来の
前記近接効果補正法では、下地パターンに応じて領域毎
に補助露光量が異なるように調整することは困難であ
り、またそのような試みさえ行われていなかった。
If an underlayer pattern such as a wiring made of heavy metal such as tungsten is formed on the underlayer of the resist layer on the wafer surface, the exposed electrons are reflected or backscattered by the underlayer pattern. As a result, the underlayer pattern is formed. The degree of the proximity effect is different between the resist region on the unexposed region and the resist region on the base pattern formation region. In the conventional proximity effect correction method, it is difficult to adjust the auxiliary exposure amount to be different for each region according to the base pattern, and even such an attempt has not been made.

【0018】そこで本発明の目的は、散乱角制限方式電
子線露光方法に好適な、パターン露光と同時に近接効果
補正が可能であるステンシルタイプのマスクを提供する
ことにある。さらには、製造が容易であり、マスクパタ
ーンを精度よく形成でき、また、高い解像度、高い精度
でパターン露光を可能とするマスクを提供することにあ
る。加えて、ウェハの下地パターンに応じて最適な近接
効果補正が可能なマスクを提供することにある。また、
解像度およびパターン精度が高く優れた露光性能を有
し、パターン露光と同時に近接効果補正が可能なスルー
プットの高い電子線露光装置および電子線露光方法を提
供することにある。さらに、ウェハの下地パターンに応
じて最適な近接効果補正が可能な電子線露光装置および
電子線露光方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a stencil type mask suitable for a scattering angle limiting type electron beam exposure method and capable of correcting proximity effect simultaneously with pattern exposure. Another object of the present invention is to provide a mask which is easy to manufacture, can form a mask pattern with high accuracy, and can perform pattern exposure with high resolution and high accuracy. In addition, it is another object of the present invention to provide a mask capable of optimally correcting the proximity effect according to a base pattern of a wafer. Also,
An object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus and an electron beam exposure method which have high exposure performance with high resolution and pattern accuracy, and which can perform proximity exposure correction simultaneously with pattern exposure and have high throughput. It is still another object of the present invention to provide an electron beam exposure apparatus and an electron beam exposure method capable of performing optimal proximity effect correction according to a base pattern of a wafer.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は、散乱領域を有
するマスクを用いて電子線散乱の違いによる散乱コント
ラストによりパターン露光を行うと同時に、該マスクに
より散乱された散乱電子の一部を利用して近接効果補正
を行う散乱角制限方式電子線露光方法に用いられるマス
クであって、マスク基板に電子線の飛程の1/2よりも
薄い散乱領域を有し、該散乱領域はウェハにおける露光
電子の後方散乱径の範囲に対応する領域を含み、該散乱
領域に開口部を設けて開口パターンが形成されているこ
とを特徴とする電子線露光用マスクに関する。また本発
明は、上記マスクにおいて、前記マスク基板の少なくと
も前記散乱領域に電子線散乱層が設けられている電子線
露光用マスクに関する。
According to the present invention, pattern exposure is performed using a mask having a scattering region by a scattering contrast due to a difference in electron beam scattering, and at the same time, a part of the scattered electrons scattered by the mask is used. A mask used in a scattering angle limiting type electron beam exposure method that performs proximity effect correction by using a mask substrate having a scattering region thinner than half the range of an electron beam, wherein the scattering region is The present invention relates to an electron beam exposure mask including an area corresponding to a range of a back scattering diameter of exposure electrons, wherein an aperture pattern is formed by providing an opening in the scattering area. Further, the present invention relates to the mask for electron beam exposure, wherein the mask substrate is provided with an electron beam scattering layer at least in the scattering region of the mask substrate.

【0020】また本発明は、上記マスクにおいて、前記
散乱領域は、ウェハの下地パターンが寄与する後方散乱
に応じて厚さが変えてある電子線露光用マスクに関す
る。
The present invention also relates to the above-mentioned mask, wherein the scattering region has a thickness changed in accordance with the backscattering contributed by the underlying pattern of the wafer.

【0021】また本発明は、上記の電子線露光用マスク
と、該マスクにより散乱された散乱電子の通過量を制御
するために、中央部の開口と該開口を取り囲む閉帯状の
開口が形成された制限アパチャを有し、パターン露光と
同時に散乱電子の一部を利用して近接効果補正を行うこ
とが可能である散乱角制限方式電子線露光装置に関す
る。
According to the present invention, there is further provided an electron beam exposure mask having a central opening and a closed band-like opening surrounding the opening in order to control the amount of scattered electrons scattered by the mask. The present invention relates to a scattering angle limiting type electron beam exposure apparatus having a limited aperture and capable of performing proximity effect correction using a part of scattered electrons simultaneously with pattern exposure.

【0022】また本発明は、散乱領域を有するマスクを
用いて電子線散乱の違いによる散乱コントラストにより
パターン露光を行うと同時に、該マスクにより散乱され
た散乱電子の一部を利用して近接効果補正を行う散乱角
制限方式電子線露光方法において、前記マスクとして、
マスク基板に電子線の飛程の1/2よりも薄い散乱領域
を形成し、該散乱領域はウェハにおける露光電子の後方
散乱径の範囲に対応する領域を含むように形成し、該散
乱領域に開口部を設けて開口パターンを形成して得たマ
スクを用いることを特徴とする電子線露光方法に関す
る。
According to the present invention, pattern exposure is performed using a mask having a scattering region by a scattering contrast due to a difference in electron beam scattering, and at the same time, proximity effect correction is performed by utilizing a part of the scattered electrons scattered by the mask. In the scattering angle limiting type electron beam exposure method to perform, as the mask,
A scattering region thinner than half the range of the electron beam is formed on the mask substrate, and the scattering region is formed so as to include a region corresponding to the range of the back scattering diameter of the exposure electrons on the wafer. The present invention relates to an electron beam exposure method using a mask obtained by forming an opening pattern by providing an opening.

【0023】また本発明は、上記電子線露光方法におい
て、前記散乱領域は、ウェハの下地パターンが寄与する
後方散乱に応じて厚さを変えることを特徴とする電子線
露光方法に関する。
Further, the present invention relates to the electron beam exposure method, wherein the scattering region is changed in thickness in accordance with the backscattering contributed by the underlying pattern of the wafer.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を挙げて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

【0025】まず、本発明の基本構成を図1及び図2の
概念図を用いて説明する。なお、図1においては一部の
散乱電子と露光電子の軌道を示し、図2においては露光
電子のみの軌道を示した。マスク1を通過した露光電子
は、第1の投影レンズ2によって集束され、クロスオー
バーの位置、すなわち後方焦平面に配置された制限アパ
チャ3の中央の開口を通過し、続いて対物レンズである
第2の投影レンズ4によってウェハ5上のレジスト6に
結像される。ここで、図1に示すレジスト6は照射部分
が残るネガ型であり、説明のために現像後の形状を示し
ている。本発明に用いられるレジストはポジ型であって
もよい。また、第1の投影レンズと第2の投影レンズは
ダブレット光学系を成している。一方、マスク1によっ
て散乱された散乱電子は、大部分が制限アパチャ3によ
って遮蔽され、一部分が中央の開口とその周囲を取り囲
むように形成された閉帯状の開口を通過する。この通過
した散乱電子が第2の投影レンズ4(対物レンズ)の球
面収差と色収差によって後方散乱径程度にぼかされ、補
助露光ビームとしてウェハ上に照射される。ここで、中
央の開口と閉帯状開口は同心に配置されており、閉帯状
開口は輪帯状であっても矩形や正方形の帯状であっても
よい。通常は輪帯状のものが用いられるが、アパチャの
材料や製法上の条件から矩形や正方形の帯状とされるこ
ともある。なお、通常は閉帯状開口の外周部と内周部を
連結するリブが設けられるが、所望の近接効果補正が可
能な範囲内でこのリブの幅を広くして閉帯状開口部が部
分的に閉鎖された形状となってもかまわない。
First, the basic configuration of the present invention will be described with reference to the conceptual diagrams of FIGS. FIG. 1 shows the trajectories of some scattered electrons and exposure electrons, and FIG. 2 shows the trajectories of only exposure electrons. Exposure electrons passing through the mask 1 are converged by the first projection lens 2 and pass through the center opening of the limiting aperture 3 arranged at the crossover position, that is, the rear focal plane, and then the objective lens, An image is formed on the resist 6 on the wafer 5 by the two projection lenses 4. Here, the resist 6 shown in FIG. 1 is a negative type in which an irradiated portion remains, and shows a shape after development for explanation. The resist used in the present invention may be of a positive type. Further, the first projection lens and the second projection lens form a doublet optical system. On the other hand, most of the scattered electrons scattered by the mask 1 are shielded by the restricting aperture 3, and a part of the scattered electrons pass through a central opening and a closed-band opening formed so as to surround the periphery. The passed scattered electrons are blurred to the extent of the backscattering diameter by the spherical aberration and chromatic aberration of the second projection lens 4 (objective lens), and are irradiated on the wafer as an auxiliary exposure beam. Here, the central opening and the closed band-shaped opening are arranged concentrically, and the closed band-shaped opening may be a ring-shaped band, a rectangular band or a square band. Usually, a ring-shaped band is used, but a rectangular or square band may be used depending on the material of the aperture and the conditions of the manufacturing method. Usually, a rib for connecting the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the closed band-shaped opening is provided. However, the width of the rib is increased within a range where the desired proximity effect correction can be performed, and the closed band-shaped opening is partially formed. It may be a closed shape.

【0026】補助露光ビームの強度(これに比例する補
助露光量)は、制限アパチャの閉帯状開口の開口面積に
よって調整され、ぼかし程度は閉帯状開口の制限アパチ
ャ中心からの距離で調整され、輪帯状開口の場合は径の
大きさで調整される。なお、閉帯状開口の開口面積は制
限アパチャの中央部の開口より大きいため、実際の近接
効果補正は閉帯状開口を通過した散乱電子量にほぼ依存
する。
The intensity of the auxiliary exposure beam (auxiliary exposure amount in proportion thereto) is adjusted by the opening area of the closed aperture of the limiting aperture, and the degree of blur is adjusted by the distance of the closed aperture from the center of the limiting aperture. In the case of a band-shaped opening, it is adjusted by the size of the diameter. Since the opening area of the closed-band opening is larger than the opening at the center of the restricting aperture, the actual proximity effect correction substantially depends on the amount of scattered electrons passing through the closed-band opening.

【0027】次に、近接効果補正の基本原理について図
3及び図4を用いて説明する。なお、電子線散乱領域と
電子線を散乱しにくい電子線透過領域(以下「透過領
域」ともいう)を明確にするため、ここでは従来の散乱
メンブレンマスクを用いて説明する。
Next, the basic principle of the proximity effect correction will be described with reference to FIGS. Here, in order to clarify the electron beam scattering region and the electron beam transmission region in which the electron beam is hardly scattered (hereinafter also referred to as “transmission region”), a description will be given here using a conventional scattering membrane mask.

【0028】図3(a)は散乱メンブレンマスクを示
し、21がメンブレン、22が散乱体である。散乱体が
形成された領域が散乱領域であり、散乱体が形成されて
いないメンブレン領域が透過領域である。図3(b)
は、閉帯状開口を有しない制限アパチャを用い、補助露
光ビームを照射していない場合、すなわち近接効果補正
をしていない場合のウェハ上のエネルギー蓄積分布を示
し、図3(c)は補助露光ビームを照射した場合、すな
わち近接効果補正をした場合のエネルギー蓄積分布を示
す。図中のβbが後方散乱径である。また、前方散乱電
子のエネルギーを1とすると、後方散乱電子のエネルギ
ーは反射係数ηとなり、これに対応する補助露光率δは
η/(1+η)で示される。
FIG. 3A shows a scattering membrane mask, wherein 21 is a membrane and 22 is a scatterer. The region where the scatterers are formed is the scattering region, and the membrane region where the scatterers are not formed is the transmission region. FIG. 3 (b)
FIG. 3C shows the energy storage distribution on the wafer when the auxiliary exposure beam is not irradiated, that is, when the proximity effect correction is not performed, using the limiting aperture having no closed-band opening. FIG. 4 shows an energy storage distribution when a beam is irradiated, that is, when a proximity effect correction is performed. Βb in the figure is the backscattering diameter. If the energy of the forward scattered electrons is 1, the energy of the back scattered electrons becomes the reflection coefficient η, and the corresponding auxiliary exposure rate δ is represented by η / (1 + η).

【0029】補助露光ビームを後方散乱径βb程度、す
なわちL程度にぼかすことにより、図3(b)において
境界線付近で低下していた蓄積エネルギーを、図3
(c)に示すように一定にすることができる。その結
果、パターンの寸法精度を上げることができる。なお、
制限アパチャの閉帯状開口の幅を大きくするほど(開口
面積を大きくするほど)補助露光量が大きくなり、ま
た、閉帯状開口の径を大きくするほど収差が大きくな
り、ぼかす程度を大きくできる。
By blurring the auxiliary exposure beam to about the backscattering diameter βb, ie, about L, the stored energy that has dropped near the boundary line in FIG.
It can be made constant as shown in FIG. As a result, the dimensional accuracy of the pattern can be improved. In addition,
The larger the width of the closed-band opening of the limiting aperture (the larger the opening area), the larger the auxiliary exposure amount, and the larger the diameter of the closed-band opening, the larger the aberration and the greater the degree of blurring.

【0030】図4は、図3(a)に示す散乱メンブレン
マスクにさらに1:1ラインアンドスペースパターン、
すなわちパターン密度50%のパターンを形成した場合
を示す。図4から明らかなように、パターン密度が変わ
っても近接効果補正が可能であり、従来のGHOST法
のようにパターン毎に複雑な計算が必要な反転パターン
の補正露光を別途に行う必要はないことがわかる。
FIG. 4 shows that the scattering membrane mask shown in FIG.
That is, a case where a pattern having a pattern density of 50% is formed is shown. As is apparent from FIG. 4, the proximity effect correction is possible even if the pattern density changes, and there is no need to separately perform correction exposure for an inverted pattern requiring complicated calculation for each pattern unlike the conventional GHOST method. You can see that.

【0031】以上、本発明の電子線露光装置の基本構成
および近接効果補正の基本原理を説明したが、次に、本
発明の電子線露光用マスクについて図5を用いて説明す
る。図5(a)はラインアンドスペースの転写パターン
31を示し、図5(b)は図5(a)のAB線に対応す
るマスクの断面図を示す。図中のβbは後方散乱径を示
している。なお、転写パターンとマスクとの対応関係を
わかりやすくするために、転写パターンサイズとマスク
サイズは1:1としている。
The basic structure of the electron beam exposure apparatus of the present invention and the basic principle of proximity effect correction have been described above. Next, the electron beam exposure mask of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a line-and-space transfer pattern 31, and FIG. 5B shows a cross-sectional view of a mask corresponding to the line AB in FIG. 5A. Βb in the figure indicates the backscattering diameter. Note that the transfer pattern size and the mask size are set to 1: 1 in order to easily understand the correspondence between the transfer pattern and the mask.

【0032】本発明の電子線露光用マスクは、シリコン
等からなる基板に開口部を設けて開口パターンが形成さ
れたマスクであって、この基板は、電子線の飛程よりも
薄い散乱領域を有し、この散乱領域に前記開口パターン
が形成されている。そして、この散乱領域は、ウェハに
おける露光電子の後方散乱径βbの範囲に対応する領域
を含んでいる。
The electron beam exposure mask of the present invention is a mask in which an opening is provided in a substrate made of silicon or the like and an opening pattern is formed. This substrate has a scattering region thinner than an electron beam range. And the opening pattern is formed in the scattering region. The scattering region includes a region corresponding to the range of the backscattering diameter βb of the exposure electrons on the wafer.

【0033】開口パターンは、マスク基板の電子線の飛
程よりも薄い散乱領域に形成する。これにより、開口部
を通過した電子は露光電子としてウェハ上に照射され、
基板の薄い部分(散乱領域)を透過した電子は散乱電子
となり、その大部分はクロスオーバー位置の制限アパチ
ャにより遮蔽されることによってウェハ上に図形コント
ラストが形成される。一方、制限アパチャの閉帯状開口
を通過した一部の散乱電子は、補助露光ビームとしてウ
ェハ上に照射されて近接効果補正が行われる。本発明の
マスクの散乱領域の厚さは、電子線が十分に透過し且つ
散乱するために次のように設定する。散乱領域の厚さの
上限としては、電子線の飛程(侵入長)よりも薄いこと
が必要であり、電子線の飛程の1/2よりも薄いことが
好ましい。さらには、平均自由行程の25倍以下が好ま
しく、15倍以下がより好ましく、10倍以下がさらに
好ましい。散乱領域の厚さの下限としては、電子線の平
均自由行程よりも厚いことが必要であり、好ましくは平
均自由行程の1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、
さらに好ましくは3倍以上とする。電子線の飛程や平均
自由行程はマスク基板材料や加速電圧に大きく依存する
ため、散乱領域の厚さは、マスク基板材料や加速電圧も
考慮して適宜設定する。なお、平均自由行程は、Jpn.J.
Appl.Phys.,10 (1971) p.678 に記載の関係式により求
めることができる。さらに、上記のように設定されるマ
スク基板の散乱領域の厚さは、ビームコントラストが好
ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さら
に好ましくは98%以上となるように設定される。な
お、製造上の点も考慮することが必要となる場合もあ
り、例えばシリコン基板においては開口部のアスペクト
比が10以下であることが望ましく、この点も考慮して
厚さを設定する。本発明のマスクでは、薄い散乱領域に
開口パターンが形成されるため、開口パターンの加工精
度が向上し、また、電子線は散乱領域をほとんど透過す
るため電子線照射によるマスクの発熱が抑えられるとい
う利点も有する。
The opening pattern is formed in a scattering region thinner than the range of the electron beam on the mask substrate. Thereby, the electrons passing through the opening are irradiated on the wafer as exposure electrons,
Electrons transmitted through a thin portion (scattering region) of the substrate become scattered electrons, and most of the electrons are shielded by the limiting aperture at the crossover position, thereby forming a graphic contrast on the wafer. On the other hand, a part of the scattered electrons that have passed through the closed aperture of the limiting aperture is irradiated on the wafer as an auxiliary exposure beam, and the proximity effect correction is performed. The thickness of the scattering region of the mask of the present invention is set as follows in order to sufficiently transmit and scatter the electron beam. The upper limit of the thickness of the scattering region needs to be smaller than the range of the electron beam (penetration length), and is preferably smaller than half the range of the electron beam. Furthermore, the mean free path is preferably 25 times or less, more preferably 15 times or less, and even more preferably 10 times or less. The lower limit of the thickness of the scattering region is required to be thicker than the mean free path of the electron beam, preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more of the mean free path,
More preferably, it is three times or more. Since the range of the electron beam and the mean free path greatly depend on the mask substrate material and the acceleration voltage, the thickness of the scattering region is appropriately set in consideration of the mask substrate material and the acceleration voltage. The mean free path is Jpn.J.
Appl. Phys., 10 (1971) p.678. Further, the thickness of the scattering region of the mask substrate set as described above is set so that the beam contrast is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and further preferably 98% or more. In some cases, it is necessary to consider a manufacturing point. For example, in a silicon substrate, the aspect ratio of the opening is desirably 10 or less, and the thickness is set in consideration of this point. In the mask of the present invention, since the opening pattern is formed in the thin scattering region, the processing accuracy of the opening pattern is improved, and since the electron beam almost transmits through the scattering region, heat generation of the mask due to electron beam irradiation can be suppressed. It also has advantages.

【0034】但し、マスク基板の散乱領域が薄すぎると
マスクの機械的強度が失われるため、図5(b)に示す
ように、散乱領域以外の領域は、マスクの機械的強度が
保てるように散乱領域の厚さより厚く形成することが好
ましく、散乱領域の厚さの2倍以上の厚さとするのがよ
り好ましい。本発明のマスクとして、例えばシリコン基
板を用いた場合、加速電圧を100kVとしたとき(電
子線の飛程は約67μm)、シリコン基板の散乱領域の
厚さの範囲としては、例えば0.2〜2μmの範囲とす
ることができる。シリコン基板の散乱領域の厚さの下限
としては0.2μm以上が好ましく、0.3μm以上が
より好ましく、さらに0.4μm以上が好ましく、0.
6μm以上がより好ましい。上限としては5μm以下が
好ましく、3μm以下がより好ましく、2μm以下がさ
らに好ましい。
However, if the scattering area of the mask substrate is too thin, the mechanical strength of the mask is lost. Therefore, as shown in FIG. 5B, the mechanical strength of the mask is maintained in areas other than the scattering area. The thickness of the scattering region is preferably larger than that of the scattering region, and more preferably twice or more the thickness of the scattering region. When a silicon substrate is used as the mask of the present invention, for example, when the acceleration voltage is 100 kV (the range of the electron beam is about 67 μm), the range of the thickness of the scattering region of the silicon substrate is, for example, 0.2 to 0.2 μm. It can be in the range of 2 μm. The lower limit of the thickness of the scattering region of the silicon substrate is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, further preferably 0.4 μm or more.
6 μm or more is more preferable. As a maximum, 5 micrometers or less are preferred, 3 micrometers or less are more preferred, and 2 micrometers or less are still more preferred.

【0035】また、マスク基板の散乱領域は、薄いほど
散乱電子の散乱角が小さくなるため、散乱角の小さな散
乱電子が制限アパチャの中央の開口部を通過してコント
ラストの低下を起こさないように厚さを適宜設定する。
あるいは、散乱角を大きくするために、マスク基板の散
乱領域に電子線散乱層を積層してもよい。電子線散乱層
は、マスクの裏面、表面または両面に形成することがで
きる。電子線散乱層の厚さは、電子が十分に透過すると
同時に十分に散乱し且つ寸法精度が確保できるように適
宜設定される。例えば、タングステン等の重金属を用い
る場合は、加工精度の点から1μm以下であることが好
ましく、電子散乱の点から10nm以上であることが好
ましい。電子線散乱層の材料としては、タングステン、
クロム、モリブデン、チタン、金、白金等の重金属や、
多結晶シリコン、タングステンシリサイド、モリブデン
シリサイド、チタンシリサイド等の多結晶材料を挙げる
ことができる。このような電子線散乱層の形成によりマ
スク強度を向上させることもできる。さらに、電子線散
乱層を設けると、散乱電子のエネルギー損失が生じると
ともに散乱角が大きくなり散乱電子の密度が小さくなる
ため、制限アパチャの輪帯状開口の幅を比較的大きくす
ることができ、その結果、制限アパチャの輪帯状開口の
寸法精度が確保できる。
Further, since the scattering angle of the scattered electrons becomes smaller as the scattering region of the mask substrate becomes thinner, the scattered electrons having the smaller scattering angle do not pass through the central opening of the limiting aperture so that the contrast is not lowered. Set the thickness appropriately.
Alternatively, in order to increase the scattering angle, an electron beam scattering layer may be laminated on the scattering region of the mask substrate. The electron beam scattering layer can be formed on the back surface, the front surface, or both surfaces of the mask. The thickness of the electron beam scattering layer is appropriately set so that electrons are sufficiently transmitted and sufficiently scattered at the same time, and dimensional accuracy can be ensured. For example, when using a heavy metal such as tungsten, the thickness is preferably 1 μm or less from the viewpoint of processing accuracy, and preferably 10 nm or more from the viewpoint of electron scattering. As materials for the electron beam scattering layer, tungsten,
Heavy metals such as chromium, molybdenum, titanium, gold, platinum,
Polycrystalline materials such as polycrystalline silicon, tungsten silicide, molybdenum silicide, and titanium silicide can be given. By forming such an electron beam scattering layer, the mask strength can be improved. Furthermore, when the electron beam scattering layer is provided, the energy loss of the scattered electrons occurs, and the scattering angle increases and the density of the scattered electrons decreases. As a result, the dimensional accuracy of the annular aperture of the restriction aperture can be ensured.

【0036】本発明の電子線露光用マスクにおけるさら
に重要な点は、ウェハにおける露光電子の後方散乱径の
範囲に対応するマスク基板領域(以下「後方散乱基板領
域」という。)も、電子線の飛程よりも薄い上記の厚さ
にすることである。すなわち、マスク基板の散乱領域は
後方散乱基板領域を含むように形成することが必要であ
る。この後方散乱基板領域において電子が透過しないあ
るいは十分な散乱電子が発しないと、近接効果補正を十
分に行うことができない。前述のとおり、近接効果補正
のためには、散乱電子を後方散乱径程度にぼかして補助
露光ビームとして照射する必要があるため、少なくとも
後方散乱径の範囲に対応するマスク基板領域、すなわち
後方散乱基板領域から散乱電子が発する必要がある。
A further important point of the electron beam exposure mask of the present invention is that the mask substrate region corresponding to the range of the backscattering diameter of the exposure electrons on the wafer (hereinafter referred to as the "backscattering substrate region") is also an electron beam. That is, the above thickness which is smaller than the range. That is, it is necessary to form the scattering region of the mask substrate so as to include the back scattering substrate region. Unless electrons are transmitted or sufficient scattered electrons are not emitted in the backscattering substrate region, the proximity effect correction cannot be sufficiently performed. As described above, in order to correct the proximity effect, scattered electrons need to be blurred to the extent of the backscattering diameter and irradiated as an auxiliary exposure beam. Therefore, at least the mask substrate region corresponding to the range of the backscattering diameter, that is, the backscattering substrate Scattered electrons need to be emitted from the region.

【0037】次に、図6を用いて本発明の電子線露光用
マスクの他の実施の形態について説明する。図6(a)
はラインアンドスペースの転写パターン31と、ウェハ
材料より密度の大きい物質からなる例えばセル部のゲー
トや配線、コンタクトホールの埋め込み部等からなる下
地パターン32を示し、図6(b)は、図6(a)のA
B線に対応するマスクの断面図を示す。図中のβbSi
シリコン基板に起因する後方散乱径を示し、βbWはさら
に下地パターンが寄与した後方散乱径を示している。な
お、転写パターンとマスクとの対応関係をわかりやすく
するために、転写パターンサイズとマスクサイズは1:
1としている。下地パターンを構成する重い物質として
は、タングステン、銅、タンタル、コバルト、チタン、
モリブデン等の重金属が挙げられる。上記のラインアン
ドスペースの転写パターン31は、例えば、ビット線や
アルミ配線の上層パターンに対応している。本実施形態
においては、後方散乱係数ηと後方散乱径βbが材料の
種類によって異なる点を考慮しているので、転写パター
ン寸法の制御がより正確に行える。
Next, another embodiment of the electron beam exposure mask of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 (a)
FIG. 6B shows a line-and-space transfer pattern 31 and a base pattern 32 made of a substance having a higher density than the wafer material, for example, a gate or a wiring in a cell portion, a buried portion of a contact hole, and the like. A of (a)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the mask corresponding to line B. Beta bSi in the figure shows the back-scattering diameter due to the silicon substrate, beta bW illustrates yet backscattering diameter underlying pattern contributed. Note that the transfer pattern size and the mask size are set to 1:
It is set to 1. Heavy substances that make up the underlying pattern include tungsten, copper, tantalum, cobalt, titanium,
Heavy metals such as molybdenum; The line-and-space transfer pattern 31 corresponds to, for example, an upper layer pattern of a bit line or an aluminum wiring. In the present embodiment, since the backscattering coefficient η backscattered diameter beta b is considering different depending on the kind of the material, allows more precise control of the transferred pattern size.

【0038】本実施の形態においては、基板材料だけで
なく下地パターンが寄与する後方散乱も考慮してマスク
厚の異なる領域を形成する。このマスク厚の異なる領域
の厚さは、基板材料と下地パターンの後方散乱係数に応
じて設定する。また、このマスク厚の異なる領域は、下
地パターンの形成範囲に対応する領域だけでなく下地パ
ターンが寄与する後方散乱径の範囲に対応する領域を含
めてその厚さの設定を行う。図6に示すように、マスク
の厚さは、下地パターン32が後方散乱に寄与する領域
Wが最も薄く、下地パターン32が寄与しない領域R
Siがやや厚く形成されている。領域RWと領域RSiは電
子線を透過させ散乱させるため電子線の飛程より薄く形
成され、他の領域RSPはマスクの機械的強度を保つため
それらよりも厚く形成されている。領域RWが領域RSi
より薄く形成されているのは、下地パターンが寄与する
後方散乱によるエネルギー蓄積の増加分を補償するた
め、より多くの補助露光量をウェハ上に照射するためで
ある。このように、下地パターンが寄与する後方散乱領
域に対応するマスク基板領域を薄くすることよって、下
地パターンによる後方散乱が寄与する近接効果の補正も
可能となり、現像後のレジストパターンの寸法精度がよ
り一層向上する。
In this embodiment, regions having different mask thicknesses are formed in consideration of not only the substrate material but also the backscattering contributed by the underlying pattern. The thicknesses of the regions having different mask thicknesses are set according to the backscattering coefficient of the substrate material and the underlying pattern. The thickness of the region having a different mask thickness is set not only in the region corresponding to the formation range of the base pattern but also in the region corresponding to the range of the back scattering diameter to which the base pattern contributes. As shown in FIG. 6, the thickness of the mask area base pattern 32 is thinnest contributes region R W backscattered, underlying pattern 32 does not contribute R
Si is formed slightly thicker. Region R W and the region R Si is thinner than Fei enough for the electron beam to scatter by transmitting an electron beam, the other region R SP is formed thicker than those for maintaining the mechanical strength of the mask. Region R W is region R Si
The reason why the film is formed thinner is to irradiate a larger amount of auxiliary exposure light onto the wafer in order to compensate for an increase in energy accumulation due to backscattering contributed by the underlying pattern. In this way, by reducing the thickness of the mask substrate region corresponding to the backscattering region to which the underlying pattern contributes, it becomes possible to correct the proximity effect to which the backscattering due to the underlying pattern contributes, and the dimensional accuracy of the resist pattern after development is further improved. Further improve.

【0039】図6に示す上記の実施形態においては、マ
スク基板の散乱領域の厚さを下地パターンが寄与する後
方散乱に応じて部分的に変えることにより散乱電子を部
分的に制御して、ウェハ上に照射される補助露光ビーム
の露光量を部分的に調整した。補助露光量を部分的に調
整する他の方法として、このようなマスク基板の散乱領
域の厚さを変える代わりに、散乱領域に部分的に電子線
散乱層を設けることによって補助露光量を部分的に制御
してもよい。例えば、図6においては、散乱領域
(RW、RSi)全体の厚さを、下地パターンが寄与する
後方散乱領域に対応する領域RWに最適な厚さとし、下
地パターンが寄与する後方散乱領域に対応する領域RW
以外の散乱領域RSiに電子線散乱層を設ける。この電子
線散乱層により散乱電子の散乱角が大きくなり制限アパ
チャを通過する電子が減り、その結果、補助露光量を部
分的に低減させることができる。この電子線散乱層は上
記の図5に示した実施の形態と同様な材料や厚さのもの
を用いることができる。
In the above-described embodiment shown in FIG. 6, the scattered electrons are partially controlled by partially changing the thickness of the scattering region of the mask substrate in accordance with the backscattering contributed by the underlying pattern. The exposure amount of the auxiliary exposure beam irradiated above was partially adjusted. As another method of partially adjusting the auxiliary exposure amount, instead of changing the thickness of the scattering region of such a mask substrate, the auxiliary exposure amount is partially adjusted by providing an electron beam scattering layer in the scattering region. May be controlled. For example, in FIG. 6, the thickness of the entire scattering region (R W , R Si ) is set to an optimum thickness for the region R W corresponding to the back scattering region to which the underlying pattern contributes, and the back scattering region to which the underlying pattern contributes. Region R W corresponding to
An electron beam scattering layer is provided in the other scattering regions R Si . The electron beam scattering layer increases the scattering angle of the scattered electrons and reduces the number of electrons passing through the restriction aperture. As a result, the amount of auxiliary exposure can be partially reduced. This electron beam scattering layer can be made of the same material and thickness as in the embodiment shown in FIG.

【0040】本発明の電子線露光用マスクは、部分一括
露光型電子線露光装置に用いられてきた従来の種々のス
テンシルマスクの作製方法を適用して作製することがで
きる。
The electron beam exposure mask of the present invention can be manufactured by applying various conventional stencil mask manufacturing methods used in a partial batch exposure type electron beam exposure apparatus.

【0041】以下、従来のマスクの作製方法の一例を図
7を用いて説明した後、本発明の電子線露光用マスクの
製造方法の実施形態を説明する。
Hereinafter, an example of a conventional mask manufacturing method will be described with reference to FIG. 7, and then an embodiment of a method of manufacturing an electron beam exposure mask according to the present invention will be described.

【0042】まず、図7(a)に示すように、貼り合せ
ウェハ44(Si/SiO2/Si)上にリソグラフィ
技術によりレジスト層を形成しパターニングする。符号
41と符号43はSi層を示し、符号42はSiO2
を示す。
First, as shown in FIG. 7A, a resist layer is formed on a bonded wafer 44 (Si / SiO 2 / Si) by lithography and patterned. Reference numerals 41 and 43 indicate Si layers, and reference numeral 42 indicates an SiO 2 layer.

【0043】次に、図7(b)に示すように、パターニ
ングされたレジスト層45をマスクとしてSi層43を
ドライエッチングする。
Next, as shown in FIG. 7B, the Si layer 43 is dry-etched using the patterned resist layer 45 as a mask.

【0044】続いて、レジスト層を除去後、図7(c)
に示すように、後の工程のウェットエッチングの際の保
護膜としてシリコン窒化膜46を形成する。次いで、裏
面に、レジスト層を形成してパターニングし、中央に開
口窓を有するレジスト層47を形成する。
Subsequently, after removing the resist layer, FIG.
As shown in FIG. 7, a silicon nitride film 46 is formed as a protective film at the time of wet etching in a later step. Next, a resist layer is formed on the back surface and patterned to form a resist layer 47 having an opening window in the center.

【0045】次に、図7(d)に示すように、開口部で
露出しているシリコン窒化膜とSi層41を水酸化カリ
ウム溶液等のアルカリ溶液でウェットエッチングする。
形成されたSi層41のテーパ形状はSi層の面方位に
よるものである。続いて、露出したSiO2膜をウェッ
トエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 7D, the silicon nitride film and the Si layer 41 exposed at the opening are wet-etched with an alkali solution such as a potassium hydroxide solution.
The tapered shape of the formed Si layer 41 depends on the plane orientation of the Si layer. Subsequently, the exposed SiO 2 film is removed by wet etching.

【0046】その後、図7(e)に示すように、レジス
ト層47及び保護膜46を除去し、表面部に金、白金、
パラジウム等からなる導電膜48をスパッタ法等により
形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 7E, the resist layer 47 and the protective film 46 are removed, and gold, platinum,
A conductive film 48 made of palladium or the like is formed by a sputtering method or the like.

【0047】本発明の電子線露光用マスクは、上記従来
の製造方法を応用することにより作製することができ
る。
The mask for electron beam exposure of the present invention can be manufactured by applying the above-mentioned conventional manufacturing method.

【0048】マスクの散乱領域において部分的に厚さを
変えるには、マスクの形成後、裏面からイオンビームを
照射して選択的にSi層を除去することで形成すること
ができる。あるいは、図7(d)に示す工程後、レジス
ト層47及び保護膜46を除去した後、表面部に導電膜
48を形成する前に、表面からイオンビームを照射して
選択的にSi層を除去してもよい。
In order to partially change the thickness in the scattering region of the mask, the mask can be formed by irradiating an ion beam from the back surface and selectively removing the Si layer after forming the mask. Alternatively, after the step shown in FIG. 7D, after removing the resist layer 47 and the protective film 46 and before forming the conductive film 48 on the surface portion, the surface is selectively irradiated with an ion beam to selectively form the Si layer. It may be removed.

【0049】他の方法としては、例えば、図7(b)に
示す工程の後、レジスト層45を除去し、その後、リソ
グラフィ技術によりレジスト層を形成しパターニングし
(図8(a))、次いでパターニングされたレジスト層
49をマスクとしてドライエッチングして、部分的に厚
さの薄い領域を形成する(図8(b))。あるいは、図
7(d)に示す工程後、レジスト層47及び保護膜46
を除去した後、表面部に導電膜48を形成する前に、同
様に、リソグラフィ技術によりレジスト層を形成しパタ
ーニングし、次いでパターニングされたレジスト層をマ
スクとしてドライエッチングして、部分的に厚さの薄い
領域を形成してもよい。
As another method, for example, after the step shown in FIG. 7B, the resist layer 45 is removed, and then a resist layer is formed and patterned by lithography (FIG. 8A). Dry etching is performed using the patterned resist layer 49 as a mask to form a partially thin region (FIG. 8B). Alternatively, after the step shown in FIG. 7D, the resist layer 47 and the protective film 46 are formed.
Is removed, and before the conductive film 48 is formed on the surface portion, a resist layer is similarly formed by lithography and patterned, and then dry-etched using the patterned resist layer as a mask to partially remove the thickness. May be formed.

【0050】マスクの散乱領域において部分的に電子線
散乱膜を設けるには、例えば下記にようにして行うこと
ができる。
The provision of the electron beam scattering film partially in the scattering region of the mask can be performed, for example, as follows.

【0051】図7(d)に示す工程後、レジスト層47
及び保護膜46を除去した後、表面部に導電膜48を形
成する前に、リソグラフィ技術によりレジスト層を形成
しパターニングし(図9(a))、次いでパターニング
されたレジスト層50上に電子線散乱膜51を形成し
(図9(b))、レジスト層50上の電子線散乱膜51
をレジスト層50とともに除去し、部分的に電子線散乱
膜を形成する(図9(c))。
After the step shown in FIG.
After removing the protective film 46 and before forming the conductive film 48 on the surface portion, a resist layer is formed by lithography and patterned (FIG. 9A), and then an electron beam is formed on the patterned resist layer 50. A scattering film 51 is formed (FIG. 9B), and the electron beam scattering film 51 on the resist layer 50 is formed.
Is removed together with the resist layer 50 to partially form an electron beam scattering film (FIG. 9C).

【0052】他の方法としては、例えば、図7(d)に
示す工程後、レジスト層47及び保護膜46を除去した
後、表面部に導電膜48を形成する前に、表面部に電子
線散乱膜51を形成し(図10(a))、次いでリソグ
ラフィ技術によりレジスト層を形成しパターニングし
(図10(b))、その後、パターニングされたレジス
ト層50をマスクとしてエッチングして不要な電子線散
乱膜を除去し、続いてレジスト層50を除去して、部分
的に電子線散乱膜を形成する(図10(c))。
As another method, for example, after the step shown in FIG. 7D, the resist layer 47 and the protective film 46 are removed, and before the conductive film 48 is formed on the surface portion, the electron beam is applied to the surface portion. A scattering film 51 is formed (FIG. 10A), and then a resist layer is formed by lithography and patterned (FIG. 10B). Thereafter, the patterned resist layer 50 is used as a mask to etch unnecessary electrons. The beam scattering film is removed, and subsequently, the resist layer 50 is removed to partially form an electron beam scattering film (FIG. 10C).

【0053】[0053]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、散乱角制限方式電子線露光方法に好適な、パタ
ーン露光と同時に近接効果補正が可能であるステンシル
タイプのマスクを提供することができる。本発明のマス
クは、製造が容易であり、マスクパターンを精度よく形
成でき、また、高い解像度、高い精度のパターン露光を
可能にする。さらに、ウェハの下地パターンに応じて最
適な近接効果補正が可能なマスクを提供できる。また、
本発明によれば、解像度およびパターン精度が高く優れ
た露光性能を有し、パターン露光と同時に近接効果補正
が可能なスループットの高い電子線露光装置および電子
線露光方法を提供することができる。さらに、ウェハの
下地パターンに応じて最適な近接効果補正が可能な電子
線露光装置および電子線露光方法を提供できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, there is provided a stencil-type mask suitable for a scattering angle limiting type electron beam exposure method and capable of correcting proximity effect simultaneously with pattern exposure. Can be. The mask of the present invention is easy to manufacture, can form a mask pattern with high precision, and enables high-resolution and high-precision pattern exposure. Further, it is possible to provide a mask capable of optimally correcting the proximity effect according to the underlying pattern of the wafer. Also,
According to the present invention, it is possible to provide an electron beam exposure apparatus and an electron beam exposure method that have high exposure performance with high resolution and pattern accuracy, and that can perform proximity exposure correction simultaneously with pattern exposure and have high throughput. Further, it is possible to provide an electron beam exposure apparatus and an electron beam exposure method capable of performing optimal proximity effect correction in accordance with a base pattern of a wafer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本構成を説明するための概念図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の散乱角制限方式電子線露光装置の基本
構成を説明するための概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a basic configuration of a scattering angle limiting type electron beam exposure apparatus according to the present invention.

【図3】本発明における近接効果補正の基本原理を説明
するための概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a basic principle of proximity effect correction in the present invention.

【図4】本発明における近接効果補正の基本原理を説明
するための概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a basic principle of proximity effect correction according to the present invention.

【図5】本発明の電子線露光用マスクの構成の説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of an electron beam exposure mask of the present invention.

【図6】本発明の電子線露光用マスクの構成の説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a configuration of an electron beam exposure mask of the present invention.

【図7】従来の電子線露光用マスクの製造方法を説明す
るための工程断面図である。
FIG. 7 is a process cross-sectional view for describing a conventional method for manufacturing an electron beam exposure mask.

【図8】本発明の電子線露光用マスクの製造方法を説明
するための工程断面図である。
FIG. 8 is a process cross-sectional view for explaining the method for manufacturing an electron beam exposure mask of the present invention.

【図9】本発明の電子線露光用マスクの製造方法を説明
するための工程断面図である。
FIG. 9 is a process cross-sectional view for explaining the method for manufacturing an electron beam exposure mask of the present invention.

【図10】本発明の電子線露光用マスクの製造方法を説
明するための工程断面図である。
FIG. 10 is a process sectional view for illustrating the method for manufacturing the mask for electron beam exposure according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスク 2 第1の投影レンズ 3 制限アパチャ 4 第2の投影レンズ 5 ウェハ 6 レジスト 21 メンブレン 22 散乱体 31 転写パターン 32 下地パターン 41、43 Si層 42 SiO2層 44 貼り合せウェハ 45、47、49、50 レジスト層 46 保護膜(シリコン窒化膜) 48 導電膜 51 電子線散乱膜Reference Signs List 1 mask 2 first projection lens 3 limiting aperture 4 second projection lens 5 wafer 6 resist 21 membrane 22 scatterer 31 transfer pattern 32 base pattern 41, 43 Si layer 42 SiO 2 layer 44 bonded wafer 45, 47, 49 , 50 resist layer 46 protective film (silicon nitride film) 48 conductive film 51 electron beam scattering film

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−250414(JP,A) 特開 平8−124833(JP,A) 特開 平11−176720(JP,A) 特開 平8−45808(JP,A) 特開 平7−297097(JP,A) 特開 平9−134701(JP,A) 特開 平8−314121(JP,A) 特開 平8−22940(JP,A) 特開 平7−142360(JP,A) 特開 平6−163371(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/20 Continuation of the front page (56) References JP-A-8-250414 (JP, A) JP-A-8-124833 (JP, A) JP-A-11-176720 (JP, A) JP-A 8-45808 (JP) JP-A 7-297097 (JP, A) JP-A 9-134701 (JP, A) JP-A 8-314121 (JP, A) JP-A 8-22940 (JP, A) 7-142360 (JP, A) JP-A-6-163371 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 散乱領域を有するマスクを用いて電子線
散乱の違いによる散乱コントラストによりパターン露光
を行うと同時に、該マスクにより散乱された散乱電子の
一部を利用して近接効果補正を行う散乱角制限方式電子
線露光方法に用いられるマスクであって、 マスク基板に電子線の飛程の1/2よりも薄い散乱領域
を有し、該散乱領域はウェハにおける露光電子の後方散
乱径の範囲に対応する領域を含み、 該散乱領域に開口部を設けて開口パターンが形成されて
いることを特徴とする電子線露光用マスク。
1. A method of performing pattern exposure using a mask having a scattering region by a scattering contrast due to a difference in electron beam scattering, and simultaneously performing a proximity effect correction using a part of the scattered electrons scattered by the mask. A mask used in an angle limiting type electron beam exposure method, wherein the mask substrate has a scattering region thinner than half the range of the electron beam, and the scattering region is in a range of a back scattering diameter of exposure electrons on a wafer. An electron beam exposure mask comprising a region corresponding to the above, and an opening pattern formed by providing an opening in the scattering region.
【請求項2】 前記散乱領域以外の領域は、マスクの機
械的強度が保てるように前記散乱領域の厚さの2倍以上
の厚さに形成されている請求項1記載の電子線露光用マ
スク。
2. A region other than the scattering region is at least twice the thickness of the scattering region so that the mechanical strength of the mask can be maintained.
The electron beam exposure mask according to claim 1, wherein the mask is formed to a thickness of:
【請求項3】 前記マスク基板の少なくとも前記散乱領
域に電子線散乱層が設けられている請求項1又は2記載
の電子線露光用マスク。
3. The electron beam exposure mask according to claim 1, wherein an electron beam scattering layer is provided on at least the scattering region of the mask substrate.
【請求項4】 前記散乱領域は、ウェハの下地パターン
が寄与する後方散乱に応じて厚さが変えてある請求項1
又は2記載の電子線露光用マスク。
4. The scattering region has a thickness changed according to backscattering contributed by a base pattern of a wafer.
Or the mask for electron beam exposure according to 2.
【請求項5】 前記散乱領域は、ウェハの下地パターン
が寄与する後方散乱領域に対応する領域以外の領域に電
子線散乱層が設けられている請求項1又は2記載の電子
線露光用マスク。
5. The electron beam exposure mask according to claim 1, wherein said scattering region is provided with an electron beam scattering layer in a region other than a region corresponding to a back scattering region to which a base pattern of a wafer contributes.
【請求項6】 前記マスク基板がシリコンからなる請求
項1〜5のいずれか1項に記載の電子線露光用マスク。
6. The electron beam exposure mask according to claim 1, wherein said mask substrate is made of silicon.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載のマ
スクと、該マスクにより散乱された散乱電子の通過量を
制御するために、中央部の開口と該開口を取り囲む閉帯
状の開口が形成された制限アパチャを有し、パターン露
光と同時に散乱電子の一部を利用して近接効果補正を行
うことが可能である散乱角制限方式電子線露光装置。
7. A mask according to any one of claims 1 to 6, and an opening at a central portion and a closed band surrounding the opening for controlling a passing amount of scattered electrons scattered by the mask. An electron beam exposure apparatus having a limited scattering angle, having a limiting aperture having an opening formed therein, and capable of performing proximity effect correction using a part of scattered electrons simultaneously with pattern exposure.
【請求項8】 散乱領域を有するマスクを用いて電子線
散乱の違いによる散乱コントラストによりパターン露光
を行うと同時に、該マスクにより散乱された散乱電子の
一部を利用して近接効果補正を行う散乱角制限方式電子
線露光方法において、 前記マスクとして、マスク基板に電子線の飛程の1/2
よりも薄い散乱領域を形成し、該散乱領域はウェハにお
ける露光電子の後方散乱径の範囲に対応する領域を含む
ように形成し、該散乱領域に開口部を設けて開口パター
ンを形成して得たマスクを用いることを特徴とする電子
線露光方法。
8. A method for performing pattern exposure using a mask having a scattering region by a scattering contrast due to a difference in electron beam scattering, and performing proximity effect correction using a part of the scattered electrons scattered by the mask. In the angle limiting type electron beam exposure method, a half of an electron beam range is provided on the mask substrate as the mask.
A thinner scattering region is formed, the scattering region is formed so as to include a region corresponding to the range of the back scattering diameter of the exposure electrons on the wafer, and an opening is formed in the scattering region to form an opening pattern. An electron beam exposure method, comprising using a mask.
【請求項9】 前記散乱領域は、ウェハの下地パターン
が寄与する後方散乱に応じて厚さを変えることを特徴と
する請求項8記載の電子線露光方法。
9. The electron beam exposure method according to claim 8, wherein said scattering region changes its thickness in accordance with backscattering contributed by a base pattern of a wafer.
【請求項10】 前記散乱領域は、ウェハの下地パター
ンが寄与する後方散乱領域に対応する領域以外の領域に
電子線散乱層を設けることを特徴とする請求項8記載の
電子線露光方法。
10. The electron beam exposure method according to claim 8, wherein the scattering region is provided with an electron beam scattering layer in a region other than a region corresponding to a back scattering region to which a base pattern of a wafer contributes.
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