JP3360725B2 - 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置 - Google Patents

電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置

Info

Publication number
JP3360725B2
JP3360725B2 JP29688699A JP29688699A JP3360725B2 JP 3360725 B2 JP3360725 B2 JP 3360725B2 JP 29688699 A JP29688699 A JP 29688699A JP 29688699 A JP29688699 A JP 29688699A JP 3360725 B2 JP3360725 B2 JP 3360725B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
pattern
electron beam
exposure
scattering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29688699A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001118777A (ja
Inventor
浩 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP29688699A priority Critical patent/JP3360725B2/ja
Priority to US09/670,540 priority patent/US6509127B1/en
Priority to TW089121107A priority patent/TW471014B/zh
Priority to CNB001301411A priority patent/CN1142579C/zh
Priority to KR1020000061039A priority patent/KR20010040106A/ko
Publication of JP2001118777A publication Critical patent/JP2001118777A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3360725B2 publication Critical patent/JP3360725B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20—Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31769—Proximity effect correction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31777—Lithography by projection
    • H01J2237/31791—Scattering mask
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/143—Electron beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【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方法、並びにこれに用いる
マスク及び電子線露光装置に関する。特に、散乱角制限
方式電子線露光方法において近接効果補正に好適な電子
線露光用マスクに関する。
【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。
【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。
【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、近接効果の補正
を、ゴースト法（ＧＨＯＳＴ法）を応用した補償法によ
り行われている。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。なお、この電子線露光方法に用いられる露
光装置については、ゴースト法とともに後に詳述する。
【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、電子線散乱能が比較的小さい電
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
レンを透過した非散乱あるいは散乱角の比較的小さい電
子線で露光が行われ、この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。
【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。本来露光すべきパターンの反転パタ
ーンを別途に、後方散乱径程度にぼかして弱く露光する
従来のゴースト法に対して、パターンの描画と同時に補
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。パターンの描画と同時に補助露光が行え近接効果の
補正ができることはスループットの向上に大きく寄与す
る。このような近接効果の補正方法は、既に、J.Vac.Sc
i.Technol.B 13(6),2504-2507(1995)において、G.P.Wat
son らによって報告されている。
【０００７】一方、部分一括露光法あるいはこの方法に
用いる装置（部分一括露光型電子線露光装置）に使用さ
れるマスク（以下「ステンシルマスク」という）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が一般的に用い
られている。
【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いる
ため、マスク基板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。
【０００９】ステンシルマスクにおいて、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、また
発熱量は低下するが、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。
【００１０】そこで、部分一括露光法において、このよ
うなステンシルマスクの問題を解決するため、特開平１
０−９７０５５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。
【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
さい制限絞りを設け、マスクの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。
【００１２】このように、部分一括露光法に用いられる
ステンシルマスクには、ステンシルマスクの薄膜化によ
り散乱電子が生じるものものもあるが、生じた散乱電子
がウェハ上に照射されるとコントラストが小さくなり、
解像度が低下するため、部分一括露光法においては、散
乱電子がウェハ上に照射されないように何らかの手段を
講じることが必要である。
【００１３】また、従来、ステンシルマスクは部分一括
露光法に専ら用いられ、散乱角制限方式電子線露光方法
に用いられた例は本発明者によるもの以外は見受けられ
ない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来、散乱角制限方式
電子線露光方法における近接効果補正には、以下のよう
な問題があった。
【００１５】通常、一回のパターン露光における補助露
光は、パターン密度の分布に関係なく常に一定量（後方
散乱係数η）の多量の補助露光を行う。そのため、コン
トラストが低下し、その結果、解像度が低下したり、露
光量マージンが小さくなる。補助露光量は、通常、制限
アパチャに形成された輪帯状開口の径と幅の寸法で調整
されるが、この補助露光量の調整は一つのパターン全体
に対するものであるため、一つのパターン中でパターン
密度分布に応じて補助露光量が変わるように調整するこ
とはできなかった。
【００１６】また、ウェハにおいては、下地パターンに
よって近接効果の程度が異なる場合があり、特に、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ことがある。このような
場合も、一つのパターン領域において下地パターンに応
じて補助露光量が変わるように調整することはできなか
った。
【００１７】ところで本出願人は既に、特開平１０−２
７４８４１号公報にて、図形一括描画方式の電子線露光
方法、すなわち部分一括電子線露光法において、ステン
シルマスクの開口パターンの密度がセルアレイ中心部と
端部で異なるため（セルアレイ端部周辺にはパターンが
形成されていないため）、レジスト上に転写されたパタ
ーン寸法が異なるという近接効果の問題を提示し、ステ
ンシルマスクの開口パターンの密度に応じてマスク基体
を透過する電子線量を変化させるためにマスク基体の厚
さを変化させたことを特徴とするマスク及びこれを用い
た電子線露光方法を開示している。そして、同公報の
（００２９）段落に、「ステンシルマスクの開口パター
ンの密度に応じてマスク基体の厚さを変えることで、非
開口部位を透過する電子線量を制御することが可能とな
り、開口パターンが密になるアレイ中心部に対応するマ
スク部位では透過電子線量を少なくし、開口パターンが
粗になるアレイ端部に対応するマスク部位では透過電子
線量を多くすることができる。したがって、アレイ中心
部及びアレイ端部で同等のパターン寸法を得ることがで
き、近接効果の影響を補正することができる。」と記載
している。そして、「１回のショットで１度に露光でき
るので、スループットを向上させることができる。」と
記載している。
【００１８】この記載からも明らかなように、同公報に
記載の発明は、非開口部を透過する電子については、散
乱電子を全く考慮しないで全て直進する非散乱電子であ
るとし、電子の透過率の違いだけで近接効果を補正しよ
うとするものである。すなわち、パターン密度に応じて
透過電子線量が異なる反転パターンをそのまま露光しよ
うとするものである。
【００１９】この方法は、本来露光すべきパターン（正
パターン）の反転パターンを後方散乱径程度にぼかした
ビームで弱く露光することにより近接効果を補正するい
わゆるゴースト法とは全く異なるものである。反転パタ
ーンをぼかさないでそのまま正パターンと同時に露光し
て近接効果補正をしようとする同公報記載の方法では、
コントラストが大きく低下し、微細パターンの形成には
適さない。しかも、パターン密度に応じて反転パターン
の透過電子線量が異なるため、パターン密度に応じてコ
ントラストが変化し、寸法精度が低くなる。
【００２０】そこで本発明の目的は、ゴースト法による
近接効果補正をパターン露光と同時に行う散乱角制限方
式電子線露光方法において、パターン密度に応じて補助
露光量を調整することにより、コントラストを増大さ
せ、解像度を向上し、露光量マージンを大きくすること
にある。また、下地パターンが寄与する後方散乱に応じ
て補助露光量を調整することにより、パターンの寸法精
度を向上させることにある。さらに、このような方法に
用いる電子線露光用マスク及び電子線露光装置を提供す
ることにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、散乱領域
を有するマスクを用い、該マスクにより散乱される散乱
電子の通過量を制限アパチャにより制御し、該マスクを
通過した電子線の散乱角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散乱角制限方式の電子線露光
方法であって、パターン密度に応じてマスクの散乱領域
の厚さを変えて散乱電子の散乱角を制御することによっ
て制限アパチャを通過する散乱電子量を調整し、該制限
アパチャを通過した散乱電子の補助露光によりパターン
露光と同時に近接効果補正を行うことを特徴とする電子
線露光方法に関する。
【００２２】第２の発明は、前記マスクが、電子線透過
性の薄膜上に所定のパターンを有する電子線散乱体から
なる散乱領域が形成された構成を有する第１の発明の電
子線露光方法に関する。
【００２３】第３の発明は、前記マスクが、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、
該基板は、その厚さが電子線の飛程よりも薄い散乱領域
を有し、該散乱領域に前記開口パターンが形成されてお
り、該散乱領域は、ウェハにおける後方散乱径の範囲に
対応する領域を含むことを特徴とする第１の発明の電子
線露光方法に関する。
【００２４】第４の発明は、前記マスクが、複数のマス
クパターンの組み合わせで所望のパターンを形成する一
組の相補型マスクの一つであり、この一組の相補型マス
クを用いて所望のパターン形成に必要なマスクの数だけ
複数回露光した場合の補助露光量の合計が、所望のパタ
ーンを一つのマスクで一度の露光により形成する場合の
補助露光量と同じになるように、各相補型マスクの散乱
領域の厚さを設定して散乱電子の散乱角を制御し、これ
ら相補型マスクを用いた露光を必要回数実施して所望の
パターンの形成を行うと同時に、制限アパチャを通過し
た散乱電子の補助露光により近接効果補正を行うことを
特徴とする第３の発明の電子線露光方法に関する。
【００２５】第５の発明は、散乱領域を有するマスクを
用い、該マスクにより散乱される散乱電子の通過量を制
限アパチャにより制御し、該マスクを通過した電子線の
散乱角の違いによる散乱コントラストによりパターン露
光を行う散乱角制限方式の電子線露光方法であって、前
記マスクとして、電子線透過性の薄膜上に所定のパター
ンを有する電子線散乱体からなる散乱領域が形成された
マスクを用い、ウェハの下地パターンが寄与する後方散
乱に応じてマスクの電子線散乱体の厚さを変えて散乱電
子の散乱角を制御することによって、制限アパチャを通
過する散乱電子量を調整し、該制限アパチャを通過した
散乱電子の補助露光によりパターン露光と同時に近接効
果補正を行うことを特徴とする電子線露光方法に関す
る。
【００２６】第６の発明は、ウェハの下地パターン及び
該下地パターンが寄与する後方散乱径の範囲に対応する
マスクの散乱領域において、下地パターンが寄与する後
方散乱を加味してマスクの散乱領域の厚さを設定し散乱
電子の散乱角を制御することによって、制限アパチャを
通過する散乱電子量を調整し、該制限アパチャを通過し
た散乱電子の補助露光によりパターン露光と同時に近接
効果補正を行うことを特徴とする第１の発明の電子線露
光方法に関する。
【００２７】第７の発明は、第１の発明の方法に用いら
れるマスクであって、パターン密度に応じて、適した補
助露光量で近接効果補正ができるように、散乱電子の散
乱角を制御するためにマスクの散乱領域の厚さが変えて
あることを特徴とする電子線露光用マスクに関する。
【００２８】第８の発明は、電子線透過性の薄膜上に所
定のパターンを有する電子線散乱体からなる散乱領域が
形成された構成を有する第７の発明の電子線露光用マス
クに関する。
【００２９】第９の発明は、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、該基板は、その
厚さが電子線の飛程よりも薄い散乱領域を有し、該散乱
領域に前記開口パターンが形成されており、該散乱領域
は、被露光体における後方散乱径の範囲に対応する領域
を含むことを特徴とする第７の発明の電子線露光用マス
クに関する。
【００３０】第１０の発明は、第４の発明の方法に用い
られる、複数のマスクパターンの組み合わせで所望のパ
ターンを形成する一組の相補型マスクであって、この一
組の相補型マスクを用いて所望のパターン形成に必要な
マスクの数だけ複数回露光した場合の補助露光量の合計
が、所望のパターンを一つのマスクで一度の露光により
形成する場合の補助露光量と同じになるように、各相補
型マスクの散乱領域の厚さが設定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。
【００３１】第１１の発明は、第５の発明の方法に用い
られるマスクであって、電子線透過性の薄膜上に所定の
パターンを有する電子線散乱体からなる散乱領域が形成
された構成を有し、ウェハの下地パターンが寄与する後
方散乱に応じて、適した補助露光量で近接効果補正がで
きるように、散乱電子の散乱角を制御するために電子線
散乱体の厚さが変えてあることを特徴とする電子線露光
用マスクに関する。
【００３２】第１２の発明は、散乱領域を有するマスク
を用い、該マスクにより散乱される散乱電子の通過量を
制限アパチャにより制御し、該マスクを通過した電子線
の散乱角の違いによる散乱コントラストによりパターン
露光を行う散乱角制限方式の電子線露光装置であって、
前記マスクは、第７〜第１１のいずれかの発明のマスク
であり、前記制限アパチャは、中央部の開口と、該中央
部の開口の周囲に、パターン露光と同時に行われる近接
効果補正のための補助露光用散乱電子の通過量を制御す
るための閉帯状開口を有することを特徴とする散乱角制
限方式の電子線露光装置に関する。
【００３３】
【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。
【００３４】＜散乱角制限方式電子線露光装置の基本構
成＞まず、パターン露光と同時に補助露光が行われ近接
効果補正が可能な散乱角制限方式電子線露光装置の基本
構成について、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。
【００３５】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。
【００３６】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、中央の開口とその周囲
の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。
【００３７】補助露光ビームの強度、すなわちこれに比
例する補助露光量は、通常、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る。輪帯状開
口の場合は、開口径の大きさでぼかし程度が調整され
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。また実際の
露光における制限アパチャの設定おいては、後方散乱径
はウェハの材料と加速電圧に大きく依存するため、ウェ
ハ材料と加速電圧が同じ条件であれば、閉帯状開口の制
限アパチャ中心からの位置は一定（ぼかし程度一定）に
設定され、閉帯状開口の幅（開口面積）を変えて補助露
光量の調整のみが行われる。
【００３８】＜近接効果補正の基本原理＞次に、図３及
び図４を用いて、近接効果補正の基本原理について説明
する。なお、マスクの電子線散乱領域と、電子線散乱能
が比較的小さい電子線透過領域（以下単に「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。
【００３９】図３（ａ）は散乱メンブレンマスクを示
し、２１がメンブレン（電子線透過性薄膜）、２２が散
乱体層である。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
の蓄積エネルギー分布を示し、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
の蓄積エネルギー分布を示す。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。
【００４０】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。
【００４１】図４は、図３（ａ）に示す散乱メンブレン
マスクに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マスクを用
いた場合を示す。図４から明らかなように、パターン密
度が変わっても同様に近接効果補正が可能であり、従来
のゴースト法のように、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。
【００４２】＜本発明のマスクによる作用・効果＞次
に、パターン密度に応じて散乱領域の厚さを変えた本発
明のマスクを用いて電子線露光を行った場合の作用・効
果について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本
発明の散乱メンブレンマスクを用いて電子線露光を行っ
た場合のレジスト内での蓄積エネルギー分布を示す概念
図であり、図６は、比較として、従来の散乱メンブレン
マスク（散乱体層２２の厚さが一定）を用いた場合の蓄
積エネルギー分布を示す概念図である。図５及び図６に
おいて、図（ａ）は散乱メンブレンマスクの断面図を示
す。なお、ステンシルマスクの場合は、メンブレン２１
がなく、散乱体２２をシリコン等からなる基板に開口パ
ターンが形成されたものに代えて見ることができる。図
（ｂ）は、近接効果補正を行っていない場合、すなわ
ち、制限アパチャとして輪帯状開口が無く中央部の開口
のみを有するものを用い、補助露光を行わなかった場合
を示す。図（ｃ）は、中央部開口の周囲に輪帯状開口を
有する制限アパチャを用いてパターン露光と同時に補助
露光ビームを照射して近接効果補正を行った場合を示
す。なお、本発明におけるパターン密度は、理論的に
は、電子線ビーム入射点から後方散乱径の範囲内のパタ
ーン密度をいう。
【００４３】近接効果補正を行わないと、図５及び図６
のいずれにおいても図（ｂ）に示すように、孤立パター
ンや、パターンの中央部と端部におけるように位置的に
パターン密度が異なることによって蓄積エネルギーに違
いが生じる。近接効果補正を行うと、図５（ｃ）及び図
６（ｃ）に示すようにいずれの場合も、パターン密度に
よらず蓄積エネルギーは一定になる。これにより、パタ
ーンの寸法精度を上げることができる。
【００４４】本発明では、さらに、露光部と未露光部と
の蓄積エネルギーのコントラストを増大させ、解像度を
向上し、露光量マージンを大きくするため、図５（ａ）
に示すように、パターン密度αに応じてマスクの散乱領
域（散乱体層２２）の厚さを変えている。マスクの散乱
領域の厚さを変えることにより、散乱電子の散乱角を制
御することでき、制限アパチャを通過する散乱電子の量
を調整することができる。すなわち、従来の散乱メンブ
レンマスクでは散乱体層の厚さが一定であったためマス
ク単位でしか補助露光量を調整できなかったが、本発明
によれば一つのマスクパターン内においてもパターン密
度に応じて部分的に補助露光量を調整できる。このよう
にパターン密度に応じてマスクの散乱領域の厚さを変え
ることにより、パターン密度に応じた必要最小量の補助
露光ビームの照射が可能となり、その結果、コントラス
トを増大させることができ、解像度が向上し、また露光
量マージンを大きくとることが可能となる。なお、露光
コントラストＣは、露光部の最大露光強度をＩmax、非
露光部の最小露光強度をＩminとすると、Ｃ＝（Ｉmax−
Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）で示される。実際の露光に
おいては、露光強度がエネルギーに比例するため、蓄積
エネルギーのコントラストＣEは、最大蓄積エネルギー
をＥmax、最小露光強度をＥminとすると、ＣE＝（Ｅmax
−Ｅmin）／（Ｅmax＋Ｅmin）で示される。
【００４５】さらに図面を参照して説明すると、図６に
示すように、散乱領域の厚さが一定である従来の散乱メ
ンブレンマスクを用いた場合は、パターン密度αによら
ずウェハ全体に一定量ηの多量の補助露光を行うため、
補助露光によるエネルギー蓄積も大きくなっている。こ
れに対して、図５に示すように、パターン密度（α0＜
αi＜αm）に応じて散乱領域の厚さ（ｔ0＜ｔi＜ｔm）
を変えてある本発明のマスクを用いた場合は、パターン
密度に応じて補助露光量が調整されているため、補助露
光によるエネルギー蓄積が小さくなっている。特に、最
大パターン密度αmのパターン領域においては、境界か
ら後方散乱径の範囲（Ｌ）以外では補助露光によるエネ
ルギー蓄積が無い程度にまで補助露光量を低減すること
ができる。このように本発明によれば、補助露光による
近接効果補正によってコントラストが大きく低下するこ
とがないため、従来のマスクを用いた場合に対して、レ
ジストパターンの断面形状に優れ（解像度が高く）、露
光量マージンを大きくとることができる。
【００４６】＜電子線露光用マスクの構成＞次に、本発
明の電子線露光用マスクの構成について説明する。本発
明においては、マスクの散乱領域の厚さを厚くすること
により散乱電子の散乱角が大きくなり補助露光量を小さ
くでき、薄くすることにより散乱角が小さくなり補助露
光量を大きくできる。このようなマスクの構成として
は、従来の散乱メンブレンマスクを応用したものと、従
来のステンシルマスクを応用したものを挙げることがで
きる。
【００４７】従来の散乱メンブレンマスクを応用した本
発明のマスクとしては、図５（ａ）に示すように、従来
の散乱メンブレンマスクにおいて電子線透過性薄膜（メ
ンブレン２１）上に形成された散乱体層２２の厚さをパ
ターン密度に応じて変えたものを用いることができる。
電子線透過性薄膜としては、厚さ５０〜１５０ｎｍ程度
のシリコン窒化膜を用いることができる。散乱体として
は、このような薄膜上に、パターニングされた厚さ５０
ｎｍ程度のタングステン（Ｗ）層あるいはＷ／Ｃｒ積層
体等を形成することができる。その他の散乱体層の材料
としては、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。散乱メンブレンマスクの材料
および製造方法については、例えば、ＳＰＩＥ, Vol.32
36 (1998) p.190 に記載されている。
【００４８】一方、従来のステンシルマスクは、露光電
子を全て吸収（遮蔽）する或いはほとんど吸収する程度
に厚い基板に開口パターンが形成され、露光電子の吸収
コントラストによりパターン形成が行われていたが、本
発明のマスクとしては、比較的厚い基板に電子ビームの
透過率が高く且つ十分に散乱する程度に薄い散乱領域を
形成し、この散乱領域に開口パターンを形成し、且つパ
ターン密度に応じて散乱領域の厚さ変えたものを用いる
ことができる（以下「散乱ステンシルマスク」とい
う）。
【００４９】本発明の散乱ステンシルマスクについて、
その一実施形態を示す図７を用いてさらに説明する。図
７（ａ）はラインアンドスペースの転写パターン３１を
示し、図７（ｂ）は図７（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。本発明の散乱ステンシルマスク
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。さらに、この散乱領域の厚
さは、パターン密度に応じて補助露光量が最適になるよ
うに変えてある。
【００５０】マスク基板の散乱領域に開口パターンが形
成された散乱ステンシルマスクを用いて露光を行うと、
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、散乱領域すなわち基板の薄い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。その結果、従来のステ
ンシルマスクでは吸収コントラストによりウェハ上に図
形コントラストが形成されるのに対して、本発明の散乱
ステンシルマスクでは散乱コントラストにより図形コン
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、これにより近接効果補正が行われ
る。このように散乱ステンシルマスクにおいては、その
散乱領域は散乱メンブレンマスクの散乱体層２２に対応
し、開口部は散乱メンブレンマスクの電子線透過性薄膜
（メンブレン２１）に対応している。
【００５１】本発明の散乱ステンシルマスクの散乱領域
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、パターン密度以外に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。ま
た、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の開口部においてはアスペクト
比が１０以下であることが望ましく、この点も考慮して
厚さを設定することが望ましい。
【００５２】本発明の散乱ステンシルマスクでは、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。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
７（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
さとするのが好ましい。
【００５３】本発明の散乱ステンシルマスクとして、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下限としては０．３μｍ以上が好
ましく、０．４μｍ以上がより好ましく、０．６μｍ以
上がさらに好ましい。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。
【００５４】本発明の散乱ステンシルマスクにおける他
の重要な点は、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「後方散乱マスク
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
域は後方散乱マスク基板領域を含むことが必要である。
この後方散乱マスク基板領域において電子が十分に透過
しなかったり、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
効果補正を行うためには、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（後方散乱マスク基板領域）からも散乱電子が発す
る必要がある。
【００５５】＜マスクの散乱領域の厚さと補助露光量の
関係＞次に、マスクの散乱領域の厚さを変えることによ
り散乱電子の散乱角が制御でき、補助露光量を調整でき
ることについてさらに説明する。
【００５６】図８（ａ）は、所定の厚さのＳｉステンシ
ルマスク（非開口部）を透過して散乱された散乱電子の
アパチャ通過率Ｔ（％）と制限アパチャのアパチャ角θ
（mrad）との関係を示す図である。ここでアパチャ通過
率Ｔ（％）とは、マスク照射電子に対するウェハ８５上
に照射された電子の割合を示す。この関係は、図８
（ｂ）に示す光学系において、制限アパチャとして輪帯
状開口の無い中央部にのみ開口を有するものを用い、マ
スクとしては開口パターンの無い、厚さがそれぞれ０．
１５μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、２．
０μｍのものを用いた場合のものである。ここで、アパ
チャ角θと、制限アパチャ８３の中央部の開口の半径ｒ
との関係は、マスク８１から第１の投影レンズ８２まで
の距離をＤとすると、ｒ≒Ｄ・θで表される。
【００５７】図８（ａ）から、アパチャ角θが大きい
（開口径ｒが大きい）ほどアパチャ通過率Ｔが大きく、
また、マスクが厚いほどアパチャ通過率Ｔが小さくなっ
ていることがわかる。
【００５８】アパチャ角θが大きいほどアパチャ通過率
Ｔが大きいことは、開口径ｒが大きいほどウェハ上に照
射される散乱電子量が大きいことを示す。なお、非散乱
電子のアパチャ通過率は図８（ａ）においてアパチャ角
が０のときのアパチャ通過率である。
【００５９】一方、マスクが厚いほどアパチャ通過率が
小さくなっていることは、マスク厚が厚いほど、すなわ
ち散乱領域が厚いほど電子線の散乱角が大きくなり、散
乱角が大きくなった散乱電子が制限アパチャに遮られ、
ウェハに照射される散乱電子量が低減することを示して
いる。
【００６０】本発明者は、このようにマスクの散乱領域
の厚さを変えることにより散乱電子の散乱角が制御で
き、これによりウェハ上へ照射される散乱電子量、すな
わち補助露光量が調整できることに着目し、本発明を完
成するに至ったのである。
【００６１】なお、図９に、加速電圧１００ｋＶのとき
のＳｉステンシルマスク（非開口）の厚さとビームコン
トラストとの関係を示す。ここで、ビームコントラスト
Ｃ（％）は、アパチャ角θが０mradのときのアパチャ通
過率をＴ0としたとき、Ｃ＝１００−Ｔ0［％］で示され
る。例えば、図８（ａ）においてマスク厚が０．３μｍ
のときは、アパチャ通過率Ｔ0が１０％であるため、ビ
ームコントラストは９０％となり、ウェハ上に十分な図
形コントラストが形成可能であることがわかる。
【００６２】＜パターン密度とマスク散乱領域の厚さと
の関係＞次に、パターン密度に応じて補助露光量を調整
するため、マスクの散乱領域の厚さを変えることについ
て具体例を挙げて説明する。
【００６３】マスクとして、ラインアンドスペースパタ
ーンが形成され、パターン密度５０％（L/S＝1/1）の領
域とパターン密度２５％（L/S＝1/3）の領域を有するＳ
ｉ散乱ステンシルマスクを用い、制限アパチャとして、
中央部の開口の周囲に輪帯状開口を有し、この輪帯状開
口の内径のアパチャ角が２０mrad、外径のアパチャ角が
４０mradである制限アパチャ（中心径のアパチャ角が３
０mrad）を用いる場合について以下に説明する。
【００６４】露光条件としては、加速電圧＝１００ｋ
Ｖ、Ｆ1＝１６０ｍｍ、Ｆ2＝４０ｍｍとする。また、こ
の露光条件で後方散乱径βbが３０μｍであるＳｉウェ
ハを用いる場合、光学系の対物レンズ（第２の投影レン
ズ４）としては、上記の制限アパチャの輪帯状開口を通
過した散乱電子がこの後方散乱径βb（３０μｍ）程度
にぼけるような球面収差係数を有するものを用いる。
【００６５】さて、後方散乱電子による蓄積エネルギー
は、前方散乱電子の蓄積エネルギーを１とすると、パタ
ーン密度（α）と後方散乱係数（η）との積で表される
ため、パターン密度が５０％の領域ではη／２、パター
ン密度が２５％の領域ではη／４となる。
【００６６】ここでは、パターン密度が最も大きい領域
における後方散乱による蓄積エネルギーを基準として、
補助露光量を決定する。例えば、最大パターン密度が５
０％であるとすると、全てのパターン領域において蓄積
エネルギーがη／２となるような補助露光量を与える
（このとき、最大パターン密度の領域の補助露光量は境
界付近を除き０）。この場合、パターン密度２５％の領
域では、η／２−η／４＝η／４に相当する補助露光量
が必要となる。よって、パターン密度２５％の領域に対
しては、制限アパチャの輪帯状開口を通過させる補助露
光ビームの補正露光量率δ25は、δ25＝（０．２５／
０．７５）×η／（１＋η）となり、後方散乱係数η＝
０．４とすると、δ25＝０．０９５（＝９．５％）とな
る。これを一般式で示すと、最大パターン密度をαm、
他の領域のパターン密度をαiと表記すると、パターン
密度αiの領域に対する補正露光量率δiは、δi＝
（（αm−αi）／（１−αi））×η／（１＋η）で表
すことができる（但し１≧αm＞αi）。
【００６７】ここで、マスク厚とアパチャ通過率との関
係（輪帯状開口のアパチャ角：２０〜４０mrad）を示す
図１０において、前述のδ25＝０．０９５（＝９．５
％）に相当するアパチャ通過率９．５％のときのマスク
厚は０．８μｍである。よって、パターン密度２５％の
領域のマスク厚は０．８μｍとする。一方、パターン密
度が５０％の領域には境界付近を除き補助露光ビームを
照射しないため、アパチャ角２０〜４０mradにおいてア
パチャ通過率が０％となるようにマスク厚を２μｍ以上
とする。
【００６８】なお、ここでは、最大パターン密度の領域
への補助露光量が境界付近を除き０の場合を示したが、
所望のコントラストが得られる範囲内で、最大パターン
密度の領域全体にも補助露光ビームが照射されてもよ
い。
【００６９】＜下地パターンに応じて散乱領域の厚さが
変えられたマスク＞次に、図１１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
１１（ａ）はラインアンドスペースの転写パターン３１
と、下地パターン３２を示し、図１１（ｂ）は、図１１
（ａ）のＡＢ線に対応するマスクの断面図を示す。図中
のβbSiはシリコン基板に起因する後方散乱径を示し、
βbWは下地パターンがさらに寄与する後方散乱径を示し
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。
【００７０】下地パターン３２は、ウェハ材料より密度
の大きい物質からなるゲートや配線、コンタクトホール
の埋め込み部等からなり、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。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パターンに対応している。
【００７１】本実施の形態では、後方散乱係数と後方散
乱径が材料の種類によって異なる点も考慮しているの
で、転写パターンの寸法の制御がより正確に行える。
【００７２】本実施の形態では、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、ウェハ側基板
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、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。
【００７３】図１１に示すように、マスクの散乱体層２
２の厚さは、下地パターン３２が後方散乱に寄与する領
域ＲWが最も薄く、下地パターン３２が寄与しない領域
ＲSiがやや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の散乱領域を薄くすることによっ
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。
【００７４】図１１により説明した上記の実施形態は、
パターン密度を考慮しないで下地パターンが寄与する後
方散乱に応じてマスク基板の散乱領域の厚さを変えた例
であったが、パターン密度に応じてマスク基板の散乱領
域の厚さを設定する際に、下地パターンが寄与する後方
散乱を加味して散乱領域の厚さを設定してもよい。この
とき、後方散乱の程度は、下地パターンが寄与する後方
散乱領域においては、ウェハ基板の後方散乱係数と下地
パターンの後方散乱係数の両方を考慮する。
【００７５】＜本発明の相補型マスクへの適用＞ステン
シルマスクにおいては、例えば棒状パターンが矩形や正
方形に配列されたパターンや、あるいはコの字形の棒状
パターン等を有する場合、マスクが破損しやすいという
問題がある。マスクにおいて、棒状パターンに囲まれた
領域とその周囲の領域とを支持する部分（例えば正方形
パターンでは４角の部分）は、その面積が小さく強度が
低いため、取り扱い中に容易にその支持部分でマスクが
破損する。
【００７６】そこで、ドーナツ問題、リーフ問題とも呼
ばれるこのような問題を解決するため、パターンを複数
に分割し、分割されたそれぞれのパターンに相応したマ
スクを作製し、これらのマスクを用いて複数回電子線露
光を行って最終的に所望のパターンを形成する方法が採
られている。分割されたパターンを有する各マスクは、
相補型マスク、あるいはコンプリメンタリマスクと呼ば
れている。
【００７７】従来の散乱角制限方式の電子線露光方法に
おいて、このような相補型マスクを用いて所望のパター
ンを形成しようとすると、次のような問題が生じる。す
なわち、パターン露光と同時に行われる近接効果補正で
は、一つのマスク毎に補助露光ビームが照射されるた
め、所望のパターン形成のために複数の相補型マスクを
用いて複数回露光を行うと、２回目以降の露光では余分
に補助露光ビームが照射されることになり、その結果、
不正な補助露光量のため寸法精度が低下したりコントラ
ストが低下する。
【００７８】このような問題を解決するため、本発明で
は、パターン密度に応じてマスク基板の散乱領域の厚さ
を設定する際、一組の相補型マスクを用いて所望のパタ
ーン形成に必要なマスクの数だけ複数回露光した場合の
補助露光量の合計が、所望のパターンを一つのマスクで
一度の露光により形成する場合の補助露光量と同じにな
るように、各相補型マスクの散乱領域の厚さを設定す
る。このときのマスク基板の散乱領域の厚さも、前述の
図１０に示される補助露光量率δに相当するアパチャ通
過率とマスク厚との関係を用いて求めることができる。
【００７９】このように散乱領域の厚さが変えられ散乱
角が制御された相補型マスクを用いることにより、一組
の相補型マスクを用いて電子線露光を必要回数実施して
所望のパターンの形成を行うと同時に、所定の補助露光
量による最適な近接効果補正を行うことができる。
【００８０】＜マスクの製造方法＞ 散乱ステンシルマスクの製造方法 従来のステンシルマスクの製造方法の一例を図１１を用
いて説明した後、本発明の散乱ステンシルマスクの製造
方法の実施形態を説明する。
【００８１】まず、図１２（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
層を示す。
【００８２】次に、図１２（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。
【００８３】レジスト除去後、図１２（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。
【００８４】次に、図１２（ｄ）に示すように、開口部
で露出している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４２をウェットエッチ
ングにより除去する。
【００８５】その後、図１２（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。
【００８６】本発明の散乱ステンシルマスクは、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。
【００８７】マスクの散乱領域において部分的に厚さを
変えるには、例えばマスクの形成後、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１２（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。
【００８８】他の方法としては、例えば、図１２（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１３（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１３（ｂ））。あるい
は、図１２（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。このような部分的に薄
膜にする工程は、パターン密度の異なる複数の領域毎に
繰り返し行うことができる。
【００８９】散乱メンブレンマスクの製造方法 従来の散乱メンブレンマスクの作製方法の一例を説明し
た後、本発明の散乱メンブレンマスクの製造方法の実施
形態を説明する。なお、従来の散乱メンブレンマスクの
製造方法については、例えば、ＳＰＩＥ, Vol.3236 (19
98) p.190 に記載されている。
【００９０】まず、シリコン基板に電子線透過性薄膜と
してシリコン窒化膜をＬＰＣＶＤ法により形成する。こ
のときシリコン窒化膜はシリコン基板の両面に形成され
る。続いて、基板の表側に形成されたシリコン窒化膜上
に散乱体層としてタングステン層をスパッタにより積層
する。
【００９１】次に、シリコン基板の裏側に形成されたシ
リコン窒化膜上にレジストを被覆しパターニングを行
い、形成されたレジストパターンをマスクとして、反応
性イオンエッチングによりシリコン窒化膜を除去し、所
定の領域にシリコン基板を露出させる。なお、タングス
テン層は、この工程の後に基板表面のシリコン窒化膜上
に形成してもよい。
【００９２】レジスト除去後、ＫＯＨによるウェットエ
ッチングを行って、シリコン基板の露出領域のシリコン
を除去し、基板の表側に形成されたシリコン窒化膜が露
出した開口部を形成する。
【００９３】次に、基板の表側のタングステン層上にレ
ジストを被覆しパターニングを行い、形成されたレジス
トパターンをマスクとして、ドライエッチングを行って
タングステン層をパターニングする。レジストを除去す
ることにより、シリコン窒化膜上にタングステン層パタ
ーンが形成された散乱メンブレンマスクが得られる。以
上が従来の製造方法の一例であるが、この方法におい
て、タングステン層パターンの厚さを部分的に変えるに
は、例えば、タングステン層を予め厚めに形成してお
き、所定のパターン領域毎にエッチング量を変えてフォ
トレジスト工程を複数回行うことにより、部分的に厚さ
の異なる散乱体層パターンを形成することができる。
【００９４】その他の方法として、タングステン層をシ
リコン窒化膜上に形成する際、所定の領域毎にレジスト
パターン形成とタングステンスパッタとレジスト除去を
行う工程を行い、タングステンスパッタ量をこの工程毎
に変えて行うことにより、部分的に厚さの異なる散乱体
層パターンを形成することができる。
【００９５】
【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、ゴースト法による近接効果補正をパターン露光
と同時に行う散乱角制限方式電子線露光方法において、
パターン密度に応じて補助露光量を調整することによ
り、コントラストを増大させ、解像度を向上し、露光量
マージンを大きくすることができる。また、下地パター
ンが寄与する後方散乱に応じて補助露光量を調整するこ
とにより、パターンの寸法精度を向上させることができ
る。さらに、このような方法に最適な電子線露光用マス
ク及び電子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における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。
【図２】本発明における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。
【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。
【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。
【図５】本発明のマスクを用いて電子線露光を行った場
合の蓄積エネルギー分布を示す概念図である。
【図６】従来のマスクを用いて電子線露光を行った場合
の蓄積エネルギー分布を示す概念図である。
【図７】本発明の電子線露光用マスクの一実施形態の説
明図である。
【図８】Ｓｉステンシルマスク（非開口）を透過して散
乱された散乱電子のアパチャ通過率と制限アパチャのア
パチャ角との関係を示す図である。
【図９】Ｓｉステンシルマスク（非開口）の厚さとビー
ムコントラストとの関係を示す図である。
【図１０】Ｓｉステンシルマスク（非開口）の厚さと、
このマスクを透過した電子のアパチャ通過率との関係を
示す図である。
【図１１】本発明の電子線露光用マスクの一実施形態の
説明図である。
【図１２】従来のステンシルマスクの製造方法を説明す
るための工程断面図である。
【図１３】本発明の散乱ステンシルマスクの製造方法を
説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
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 散乱体層 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 ８１ マスク ８２ 第１の投影レンズ ８３ 制限アパチャ ８４ 第２の投影レンズ ８５ ウェハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｍ

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 散乱領域を有するマスクを用い、該マス
    クにより散乱される散乱電子の通過量を制限アパチャに
    より制御し、該マスクを通過した電子線の散乱角の違い
    による散乱コントラストによりパターン露光を行う散乱
    角制限方式の電子線露光方法であって、 パターン密度に応じてマスクの散乱領域の厚さを変えて
    散乱電子の散乱角を制御することによって制限アパチャ
    を通過する散乱電子量を調整し、該制限アパチャを通過
    した散乱電子の補助露光によりパターン露光と同時に近
    接効果補正を行うことを特徴とする電子線露光方法。
  2. 【請求項２】 前記マスクは、電子線透過性の薄膜上に
    所定のパターンを有する電子線散乱体からなる散乱領域
    が形成された構成を有する請求項１記載の電子線露光方
    法。
  3. 【請求項３】 前記マスクは、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、該基板は、そ
    の厚さが電子線の飛程よりも薄い散乱領域を有し、該散
    乱領域に前記開口パターンが形成されており、該散乱領
    域は、ウェハにおける後方散乱径の範囲に対応する領域
    を含むことを特徴とする請求項１記載の電子線露光方
    法。
  4. 【請求項４】 前記マスクは、複数のマスクパターンの
    組み合わせで所望のパターンを形成する一組の相補型マ
    スクの一つであり、 この一組の相補型マスクを用いて所望のパターン形成に
    必要なマスクの数だけ複数回露光した場合の補助露光量
    の合計が、所望のパターンを一つのマスクで一度の露光
    により形成する場合の補助露光量と同じになるように、
    各相補型マスクの散乱領域の厚さを設定して散乱電子の
    散乱角を制御し、 これら相補型マスクを用いた露光を必要回数実施して所
    望のパターンの形成を行うと同時に、制限アパチャを通
    過した散乱電子の補助露光により近接効果補正を行うこ
    とを特徴とする請求項３記載の電子線露光方法。
  5. 【請求項５】 散乱領域を有するマスクを用い、該マス
    クにより散乱される散乱電子の通過量を制限アパチャに
    より制御し、該マスクを通過した電子線の散乱角の違い
    による散乱コントラストによりパターン露光を行う散乱
    角制限方式の電子線露光方法であって、 前記マスクとして、電子線透過性の薄膜上に所定のパタ
    ーンを有する電子線散乱体からなる散乱領域が形成され
    たマスクを用い、 ウェハの下地パターンが寄与する後方散乱に応じてマス
    クの電子線散乱体の厚さを変えて散乱電子の散乱角を制
    御することによって、制限アパチャを通過する散乱電子
    量を調整し、該制限アパチャを通過した散乱電子の補助
    露光によりパターン露光と同時に近接効果補正を行うこ
    とを特徴とする電子線露光方法。
  6. 【請求項６】 ウェハの下地パターン及び該下地パター
    ンが寄与する後方散乱径の範囲に対応するマスクの散乱
    領域において、下地パターンが寄与する後方散乱を加味
    してマスクの散乱領域の厚さを設定し散乱電子の散乱角
    を制御することによって、制限アパチャを通過する散乱
    電子量を調整し、該制限アパチャを通過した散乱電子の
    補助露光によりパターン露光と同時に近接効果補正を行
    うことを特徴とする請求項１記載の電子線露光方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法に用いられるマスク
    であって、 パターン密度に応じて、適した補助露光量で近接効果補
    正ができるように、散乱電子の散乱角を制御するために
    マスクの散乱領域の厚さが変えてあることを特徴とする
    電子線露光用マスク。
  8. 【請求項８】 電子線透過性の薄膜上に所定のパターン
    を有する電子線散乱体からなる散乱領域が形成された構
    成を有する請求項７記載の電子線露光用マスク。
  9. 【請求項９】 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、該基板は、その厚さが電子線
    の飛程よりも薄い散乱領域を有し、該散乱領域に前記開
    口パターンが形成されており、該散乱領域は、被露光体
    における後方散乱径の範囲に対応する領域を含むことを
    特徴とする請求項７記載の電子線露光用マスク。
  10. 【請求項１０】 請求項４記載の方法に用いられる、複
    数のマスクパターンの組み合わせで所望のパターンを形
    成する一組の相補型マスクであって、 この一組の相補型マスクを用いて所望のパターン形成に
    必要なマスクの数だけ複数回露光した場合の補助露光量
    の合計が、所望のパターンを一つのマスクで一度の露光
    により形成する場合の補助露光量と同じになるように、
    各相補型マスクの散乱領域の厚さが設定されていること
    を特徴とする電子線露光用マスク。
  11. 【請求項１１】 請求項５記載の方法に用いられるマス
    クであって、 電子線透過性の薄膜上に所定のパターンを有する電子線
    散乱体からなる散乱領域が形成された構成を有し、 ウェハの下地パターンが寄与する後方散乱に応じて、適
    した補助露光量で近接効果補正ができるように、散乱電
    子の散乱角を制御するために電子線散乱体の厚さが変え
    てあることを特徴とする電子線露光用マスク。
  12. 【請求項１２】 散乱領域を有するマスクを用い、該マ
    スクにより散乱される散乱電子の通過量を制限アパチャ
    により制御し、該マスクを通過した電子線の散乱角の違
    いによる散乱コントラストによりパターン露光を行う散
    乱角制限方式の電子線露光装置であって、 前記マスクは、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の
    マスクであり、 前記制限アパチャは、中央部の開口と、該中央部の開口
    の周囲に、パターン露光と同時に行われる近接効果補正
    のための補助露光用散乱電子の通過量を制御するための
    閉帯状開口を有することを特徴とする散乱角制限方式の
    電子線露光装置。
JP29688699A 1999-10-19 1999-10-19 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置 Expired - Fee Related JP3360725B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29688699A JP3360725B2 (ja) 1999-10-19 1999-10-19 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置
US09/670,540 US6509127B1 (en) 1999-10-19 2000-09-27 Method of electron-beam exposure
TW089121107A TW471014B (en) 1999-10-19 2000-10-09 Method of electron-beam exposure and mask and electron-beam exposure system used therein
CNB001301411A CN1142579C (zh) 1999-10-19 2000-10-17 电子束曝光方法
KR1020000061039A KR20010040106A (ko) 1999-10-19 2000-10-17 전자빔 노광 방법 및 여기에 사용되는 마스크와 전자빔노광 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29688699A JP3360725B2 (ja) 1999-10-19 1999-10-19 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001118777A JP2001118777A (ja) 2001-04-27
JP3360725B2 true JP3360725B2 (ja) 2002-12-24

Family

ID=17839444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29688699A Expired - Fee Related JP3360725B2 (ja) 1999-10-19 1999-10-19 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6509127B1 (ja)
JP (1) JP3360725B2 (ja)
KR (1) KR20010040106A (ja)
CN (1) CN1142579C (ja)
TW (1) TW471014B (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4434440B2 (ja) * 2000-06-19 2010-03-17 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 電子線露光用マスクの検査方法および電子線露光方法
JP4603305B2 (ja) * 2004-07-21 2010-12-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 露光方法、パターン寸法調整方法及び焦点ぼかし量取得方法
JP2006100336A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Advantest Corp 電子ビーム露光用マスク、電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置
US7868300B2 (en) 2005-09-15 2011-01-11 Mapper Lithography Ip B.V. Lithography system, sensor and measuring method
TWI407260B (zh) * 2005-09-15 2013-09-01 Mapper Lithography Ip Bv 微影系統，感測器及測量方法
KR100865553B1 (ko) * 2007-06-27 2008-10-29 주식회사 하이닉스반도체 노광 장치
JP5217442B2 (ja) * 2008-01-08 2013-06-19 富士通セミコンダクター株式会社 露光データ作成方法及び露光方法
JP5530688B2 (ja) * 2009-09-18 2014-06-25 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置およびその近接効果補正方法
DE102011056162A1 (de) 2011-12-08 2013-06-13 Krones Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Sterilisation von Innenwandungen von Behältnissen mit einer Reflektorvorrichtung
CN103777468B (zh) 2012-10-23 2016-06-15 无锡华润上华半导体有限公司 基于高台阶斜坡的光刻方法及系统
EP3389055A1 (de) * 2017-04-11 2018-10-17 Siemens Healthcare GmbH Röntgeneinrichtung zur erzeugung von hochenergetischer röntgenstrahlung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5130213A (en) 1989-08-07 1992-07-14 At&T Bell Laboratories Device manufacture involving lithographic processing
JPH06163371A (ja) 1992-11-18 1994-06-10 Hitachi Ltd 電子線描画装置
JP2921507B2 (ja) 1996-09-24 1999-07-19 日本電気株式会社 電子線露光用マスクおよびその製造方法
JP2874688B2 (ja) 1997-03-31 1999-03-24 日本電気株式会社 マスク及びそれを用いた電子線露光方法
JPH11176720A (ja) 1997-12-10 1999-07-02 Nikon Corp 電子ビーム露光装置
US6140020A (en) * 1998-11-30 2000-10-31 Motorola, Inc. Method for manufacturing a semiconductor wafer using a mask that has several regions with different scattering ability

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001118777A (ja) 2001-04-27
CN1142579C (zh) 2004-03-17
TW471014B (en) 2002-01-01
KR20010040106A (ko) 2001-05-15
CN1293450A (zh) 2001-05-02
US6509127B1 (en) 2003-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6597001B1 (en) Method of electron-beam exposure and mask and electron-beam exposure system used therein
JP3153521B2 (ja) リソグラフィプロセスを含むデバイス製作法
US6872495B2 (en) Method for fabricating a lithographic reflection mask in particular for the patterning of a semiconductor wafer, and a reflection mask
JP3360725B2 (ja) 電子線露光方法、並びにこれに用いるマスク及び電子線露光装置
JPH06216011A (ja) リソグラフィプロセスを含むデバイス作製
US5876881A (en) Manufacturing method for mask for charged-particle-beam transfer or mask for x-ray transfer
US6051346A (en) Process for fabricating a lithographic mask
JPH10255712A (ja) 電子線露光装置及びその露光方法
US6355383B1 (en) Electron-beam exposure system, a mask for electron-beam exposure and a method for electron-beam exposure
US5866913A (en) Proximity correction dose modulation for E-beam projection lithography
JP2002110537A (ja) マスク描画用電子線露光装置
JP3353830B2 (ja) 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
US6001511A (en) Mask for use in a projection electron beam exposure
JPH08124833A (ja) 荷電粒子線転写用マスク
US6468700B1 (en) Transfer mask blanks and transfer masks exhibiting reduced distortion, and methods for making same
KR100313423B1 (ko) 산란 마스크, 하전 입자 빔 리소그래피 장치 및 리소그래피 공정
KR100363734B1 (ko) 전자빔 노광 시스템, 전자빔 노광 시스템용 마스크 및전자빔 노광방법
JP3255230B2 (ja) 電子線露光装置および電子線露光方法
WO2008002045A1 (en) Method for forming predetermined patterns on a wafer by direct etching with neutral particle beams
TWI251113B (en) Transfer mask blank, transfer mask, and transfer method using the same
JP2921507B2 (ja) 電子線露光用マスクおよびその製造方法
US6603131B2 (en) Charged-particle-beam optical systems and microlithography apparatus comprising a non-absorbing shaping aperture
JPH04368947A (ja) 位相シフトマスクの作成方法
US6653644B1 (en) Pattern exposure method and apparatus
JP2005032816A (ja) マスクの製造方法、マスク、露光方法および露光装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees