JP4224962B2

JP4224962B2 - 半導体装置の製造方法およびマスク

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Publication number: JP4224962B2
Application number: JP2001314352A
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Inventors: 博樹羽根
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Publication date: 2009-02-18
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィーに用いられるマスクおよびその製造方法と露光装置および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置の製造工程の一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成するリソグラフィー工程がある。半導体装置の性能は、装置内にどれだけ多くの回路を設けたかによってほぼ決定される。半導体装置の集積度は、基板上に形成される回路パターンサイズに大きく左右される。近年、半導体装置の微細化および高集積化が著しく進んでいる。
【０００３】
半導体基板上に集積回路パターンを形成する方法としては、これまで紫外光を用いたフォトリソグラフィー法が一般的であった。しかしながら、回路パターンの微細化が進むにつれて光の解像限界が懸念され始め、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームやＸ線を用いた、より高解像度のリソグラフィー技術が検討されている。
【０００４】
例えば、荷電粒子ビームを用いた露光技術によれば、ビーム径をｎｍオーダーに絞ることが可能であり、１００ｎｍ以下の微細パターンを容易に形成できる。なかでも電子線描画技術は比較的古くから実用化されている。しかしながら、このように極めて細く絞った電子ビームを走査して描画する直接描画法により、大面積あるいは大きなパターンを形成するには、膨大な時間を必要とする。したがって、単位時間当たりの処理量（スループット）が低いという問題があった。
【０００５】
そのため、半導体集積回路の製造におけるリソグラフィー方法としては、依然として紫外光を光源としたフォトリソグラフィー法が用いられることが多い。電子線直接描画法は、フォトリソグラフィー用レチクル（マスク）の製造や、フォトリソグラフィーではデザインルールを満たすのが難しいような次世代デバイスの試作等、スループットの低さが比較的問題となりにくい、限定された用途に使用されていた。
【０００６】
スループットが低いという問題を解決するため、それまでのようにガウシアン形状の電子ビームで直接描画するのではなく、可変成形した電子ビームを用いて所定のパターンを描画する方法が１９８０年代に出現した。さらに、１９９０年代にはブロック露光やセルプロジェクション方式と呼ばれる、部分一括パターンを縮小してウェハ上に描画するリソグラフィー技術が出現した（サイエンスフォーラムより1994年11月刊「ＵＬＳＩリソグラフィ技術の革新」p.177)。
【０００７】
これらの技術進歩により、電子線直接描画のスループットは飛躍的に向上している。さらに、ルーセント・テクノロジー等が開発したＳＣＡＬＰＥＬ（scattering with angular limitation in projection electron-beam lithography／S.T. Stanton他 Proceedings of SPIE 3676 p.194 (1999）参照）や、ＩＢＭがニコンと共同で開発しているＰＲＥＶＡＩＬ（projection exposure with variable axis immersion lenses/A High-Throughput Electron Beam Approach to 'Suboptical' Lithography, Hans C. Pfeiffer, JJAP Vol. 34 (1995) p.6658-6662参照）等の電子線縮小描画（電子線リソグラフィー）によれば、さらにスループットを上げることも可能である。
【０００８】
しかしながら、これらの電子線縮小描画においては、電子ビームを収束させて鮮明な像を形成するために、電子ビームのエネルギーを高くする必要がある。ブロック露光やセルプロジェクション方式での電子ビームのエネルギーは５０ｋｅＶが一般的であったが、電子線縮小描画では電子ビームのエネルギーが１００ｋｅＶとなる。
このような高エネルギーでは電子線光学系を制御するための機構も大がかりとなる。したがって、装置のコストも増大する。
【０００９】
また、高エネルギー電子線の場合、電子がレジスト内でエネルギーをほとんど放出しないままレジストを通過するため、電子数当たりのレジスト感度が小さくなる。したがって、同じ感度のレジストを用いる場合には、電子ビームのエネルギーが高いほど、必要とされる電子ビーム電流量は大きくなり、ビーム内の電子密度が高くなる。
【００１０】
ビーム内の電子密度がより高くなると、ビームの焦点がぼけ、パターン解像度が低下する問題が起こる。また、電子ビームを用いる描画では、下側の基板からレジストへの後方散乱の結果、形成されるパターンが歪むという問題（近接効果）がある。電子ビーム電流量が大きくなるほど、近接効果の影響は大きくなる。
【００１１】
さらに、電子ビーム電流量が高くなるほど、マスク、レジストおよび基板が加熱されやすくなり、形成されるパターンの歪みが大きくなる。したがって、パターンに要求される精度を維持するためには、電子ビーム電流量を制限する必要があり、スループットは低下する。
【００１２】
スループットに影響を与えずに、近接効果を抑制するため、低エネルギーの電子ビームによりパターンを形成する露光方法が開発された。低エネルギーの電子ビームを用いると、近接効果が実質的に減少することが報告されている（’Lowvoltage alternative for electron beam lithography' J. Vac. Sci. Technol. B 10(6), Nov/Dec (1992) p.3094-3098) 。
【００１３】
低エネルギーの電子ビームを用いたリソグラフィー技術として、特許第２９５１９４７号に開示された技術を利用したＬＥＥＰＬ（low energy E-beam proximity projection lithography）の開発が進められている。ＬＥＥＰＬで用いられる電子ビームのエネルギーは約１〜４ｋｅＶ、好適には約２ｋｅＶである。ＬＥＥＰＬにおいて、マスクはレジストで被覆されたウェハから約５０μｍ離れた位置に配置される。
【００１４】
ＬＥＥＰＬは等倍近接露光であり、ウェハに例えば線幅１００ｎｍ以下の微細パターンを形成するためには、マスクにも１００ｎｍ以下のパターンを形成する必要がある。高エネルギーの電子ビームを用いるリソグラフィーの場合には、薄膜（メンブレン）上の一部に電子ビームを散乱する重金属部分を設け、メンブレンを透過する電子ビームによりパターンを転写することも可能である。
【００１５】
しかしながら、ＬＥＥＰＬの場合は電子ビームのエネルギーが低く、電子がメンブレンを透過しないため、メンブレンに孔を設けたステンシルマスクが用いられる。電子ビームは孔部分のみ透過して、パターンが転写される。ＬＥＥＰＬ用ステンシルマスクに例えば１００ｎｍ以下の微細パターンを高精度に形成するには、孔のアスペクトは低いことが好ましい。したがって、メンブレンを薄くすることが要求される。
【００１６】
例えば、セルプロジェクション方式で５０ｋｅＶの電子ビームを用いる電子線描画装置（HL900D）の場合、マスクのメンブレン厚は一般に１０μｍである。それに対し、ＬＥＥＰＬにはマスクのメンブレン厚は１／１０以下の５００ｎｍ程度である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＬＥＥＰＬ用マスクのような薄いマスクは、孔の形成によりメンブレン内の応力が変化し、マスクが変形し易い。マスクが変形すると、ウェハ上に転写される回路パターンに変形や位置ずれが生じる。特に、マスク中の開口パターンのコーナーが角の場合は、角に応力が集中して開口パターンが変形する。
【００１８】
これにより、ウェハ上に形成される回路パターンが本来の所望のパターンから変形し、最終的に得られる半導体装置の性能や信頼性が悪化する。場合によっては、マスク中の開口パターンの角部分から亀裂が生じ、マスクが使用不可能となることもある。また、マスクの開口パターンが長いライン状の場合は、メンブレン内の応力の不均一が影響してパターンが変形し、例えばラインの中央付近でライン幅が変化することがある。
【００１９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、開口パターンの変形や亀裂の要因となる角をマスクの開口部に形成せずに、角を有する回路パターンをウェハ上に転写できるマスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は角をもつ微細パターンを高精度に転写できる露光装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、角をもつ微細パターンを高精度に形成できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、荷電粒子線を遮断する第１のマスクと、前記第１のマスクに形成された荷電粒子線が透過する第１の開口部であって、角のない前記第１の開口部と、前記第１のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断する第２のマスクと、前記第２のマスクに前記第１の開口部と重なり部分をもつように形成された、荷電粒子線が透過する第２の開口部であって、角のない前記第２の開口部とを有することを特徴とする。
【００２１】
好適には、前記重なり部分は直線に挟まれた角を有する。好適には、前記重なり部分は矩形である。本発明のマスクの第１および第２のマスクには、前記第１または第２の開口部以外に、角のある第３の開口部が形成されていてもよい。好適には、前記荷電粒子線は電子ビームを含む。
【００２２】
これにより、マスクに角のある開口部を設けずに、角を有するパターンをリソグラフィーで形成できる。したがって、マスクの開口部の角における局所的な応力集中が抑制され、開口部の変形や、開口部の角における亀裂の発生等が防止される。
【００２３】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、マスクパターンに対応する開口部の角における局所的な応力集中を予測し、前記応力集中がマスクの耐性を超える開口部を抽出する工程と、抽出された前記開口部の一方向における両端に、曲線部分を含み、かつ前記開口部の形状に角がなくなるような追加パターンを加え、第１の開口部パターンを作成する工程と、抽出された前記開口部の他の方向における両端に、曲線部分を含み、かつ前記開口部の形状に角がなくなるような追加パターンを加え、第２の開口部パターンを作成する工程と、前記第１の開口部パターンを有する開口部と、抽出されなかった開口部とを有する第１のマスクを形成する工程と、前記第２の開口部パターンを有する開口部と、抽出されなかった開口部とを有し、前記第１のマスクと重ねて用いられる第２のマスクを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２４】
好適には、抽出された前記開口部が凹角をもつ形状のとき、前記第１の開口部パターンおよび前記第２の開口部パターンを作成する前に、前記開口部を凹角をもたない複数の開口部に分割する工程をさらに有する。好適には、前記第１の開口部パターンおよび前記第２の開口部パターンを作成する前に、凹角をもたない開口部を複数の開口部に分割する工程をさらに有する。
これにより、マスクに変形しにくい開口部を形成することが可能となる。また、開口部の角をなくすことができ、角における応力集中に起因したマスクの破損を防止できる。
【００２５】
上記の目的を達成するため、本発明の露光装置は荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線偏向手段と、荷電粒子線を遮断する第１のマスクと、前記第１のマスクに形成された荷電粒子線が透過する第１の開口部であって、角のない前記第１の開口部と、前記第１のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断する第２のマスクと、前記第２のマスクに前記第１の開口部と重なり部分をもつように形成された、荷電粒子線が透過する第２の開口部であって、角のない前記第２の開口部とを有することを特徴とする。
これにより、角のない開口部を有する２枚のマスクを用いて、角のあるパターンを露光することが可能となる。
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第１のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第２のマスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記第１のマスクに形成された開口部は、角のない第１の開口部を含み、前記第２のマスクに形成された開口部は、角がなく、かつ前記第１の開口部と第１の重なり部分をもつ第２の開口部を含み、前記第１の重なり部分を透過した荷電粒子線が前記基板に照射されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第３のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第４のマスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する工程をさらに有し、前記第３のマスクに形成された開口部は、角のない第３の開口部を含み、前記第４のマスクに形成された開口部は、角がなく、かつ前記第３の開口部と第２の重なり部分をもつ第４の開口部を含み、前記第１の重なり部分と異なる前記第２の重なり部分を透過した荷電粒子線が前記基板に照射される。
【００２８】
これにより、従来の半導体装置の製造方法に対して、必ずしも露光回数を増加させずに、微細パターンを高精度に形成することが可能となる。これは、マスクの開口部のパターン歪みや位置ずれが防止されることによる。
リソグラフィー用マスクのうち、開口部を有するステンシルマスクは、例えばドーナツ状のパターンを有する場合、連続した１枚のマスクですべてのパターンを形成することができない。異なるパターンが形成された少なくとも２枚のマスク（相補マスク）を、同時に用いずに順次用いて多重露光が行われる。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、第１および第２のマスクの２枚を同時に用いて第１の重なり部分に露光を行う。開口部を複数に分割した場合、さらに第３および第４のマスクの２枚を同時に用いて第２の重なり部分に露光を行う。したがって、従来、相補マスクを用いて多重露光を行う場合に比較して、露光回数を増加させなくてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクおよびその製造方法と露光装置および半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明をリソグラフィー技術の一つであるＬＥＥＰＬに適用した例を説明する。
【００３１】
図１はＬＥＥＰＬに用いる露光システムの概略図である。この露光システム１において、電子ビーム２は電子銃３から出射される。露光システム１は電子銃３の他、コンデンサレンズ４、アパーチャー５、一対のメインデフレクター６、７、一対の微調整用デフレクター８、９を有する。
【００３２】
コンデンサレンズ４は電子ビーム２を平行なビームにする。アパーチャー５はステンシルマスク１０に向かう電子ビーム２を制限する。メインデフレクター６、７は電子ビーム２が平行なままステンシルマスク１０に垂直に入射するように、電子ビーム２を偏向させる。
【００３３】
電子ビーム２はラスターまたはベクトル走査モードのいずれかでステンシルマスク１０に入射するが、いずれの場合も電子ビーム２の偏向にメインデフレクター６、７が用いられる。微調整用デフレクター８、９はメインデフレクター６、７によって偏向された電子ビーム２をさらに微調整する。
【００３４】
ＬＥＥＰＬに用いられるステンシルマスク１０の厚さｄ₁ は約５００ｎｍであるが、マスク材料に応じて変更することもできる。ステンシルマスク１０の材料としては、例えばダイヤモンドや単結晶シリコンが用いられる。ステンシルマスク１０とウェハ１１との距離ｄ₂ は約５０μｍである。ステンシルマスク１０に形成されたパターンは、等倍でウェハ１１上に転写される。
【００３５】
図２は、図１のステンシルマスク１０を拡大した断面図である。ステンシルマスク１０は、電子銃側に配置される第１マスク２１と、ウェハ側に配置される第２マスク２２とを有する。図２は、第１マスク２１と第２マスク２２が接するように配置した例を示す。電子ビームの平行性、エミッタンスおよび位置精度がよい場合には、第１マスク２１と第２マスク２２の間隔を１００μｍ以上、最大約３００μｍとすることも可能である。
第１マスク２１と第２マスク２２は、ほぼ同じ位置に異なるパターンで、それぞれ開口部２３、２４を有する。
【００３６】
図３（ａ）は本実施形態のステンシルマスクの概略図である。図３（ａ）に示すように、ウェハ１１上に第１のマスク２１と第２のマスク２２が重ねて配置される。第１のマスク２１の開口部２３と第２のマスク２２の開口部２４は一部が重なっている。
図３（ｂ）は、図３（ａ）の第１のマスク２１、第２のマスク２２およびウェハ１１の間隔を拡大して表したものである。開口部２３と開口部２４の重なり部分が、ウェハ１１上の所望の矩形状パターン２５に対応する。
【００３７】
図４（ａ）および（ｂ）は図３のステンシルマスクに形成される開口部のパターンを示す図である。図４（ｃ）は図４（ａ）および（ｂ）のパターンを組み合わせることによりウェハ上に転写されるパターンを示す。図３および図４は、矩形状のパターンをウェハ上に転写する場合の例を示す。
【００３８】
図３および図４（ａ）に示すように、第１マスク２１には開口部２３が形成される。開口部２３は斜線で示す所望の矩形状パターン２５に対し、長手方向の両端に追加パターン２６が形成されている。追加パターン２６はラウンド状であり、開口部２３は角をもたない。
【００３９】
一方、図３および図４（ｂ）に示すように、第２マスク２２には開口部２４が形成され、斜線で示す所望の矩形状パターン２５に対し、長手方向に直交する方向の両端に追加パターン２７が形成されている。追加パターン２７も追加パターン２６と同様にラウンド状であり、開口部２４は角をもたない。
【００４０】
追加パターン２６を含む開口部２３と、追加パターン２７を含む開口部２４との重なり部分は、所望の矩形状パターン２５と一致し、角が形成される。図３のウェハ１１上には予めレジストが塗布され、第１マスク２１と第２マスク２２の両方を透過した電子ビームにより、所望の矩形状パターン２５（図４（ｃ）参照）が転写される。
【００４１】
次に、矩形以外のパターンを形成する場合のマスクパターンについて説明する。ステンシルマスクの場合、例えば図５に示すようなトポロジー的にドーナツ状のパターン３１を形成することはできない。１枚のステンシルマスクは、開口部以外の部分ですべて連続している必要がある。
【００４２】
そこで、図５のようなパターンを形成する場合には、例えば図６（ａ）に示すように、パターン３１を少なくとも２個の分割パターン３２ａ、３２ｂに分割する。あるいは、図６（ｂ）に示すように、パターン３１を少なくとも２個の分割パターン３３ａ、３３ｂに分割する。
【００４３】
分割パターン３２ａ、３２ｂ（あるいは３３ａ、３３ｂ）をそれぞれ異なるステンシルマスクに形成し、これらのマスクを相補マスクとして用いる。すなわち、一方のステンシルマスクを用いて露光を行った後、他方のステンシルマスクを用いて多重露光を行う。
【００４４】
例えば、図６（ａ）に示すようにパターン３１（図５参照）を分割した場合、図７に示すようなＬ字型のパターン３４をマスク３５に形成することになる。しかしながら、凹状の角部分（図７の点線で囲まれた部分）は、図３および図４に示すような角をもたない開口部の重ね合わせにより形成することができない。したがって、図７に示すようなＬ字型のパターン３４を形成する場合には、凹状の角部分がなくなるまでパターン３４をさらに分割する。
【００４５】
図８は、Ｌ字型のパターン３４を分割する方法の一例を示す。図８に示すように、パターン３４を例えば分割パターン３６、３７に分割することにより、凹状の角をなくすことができる。分割パターン３６、３７はいずれも矩形状パターンであり、図３および図４に示すように、角をもたない２つの開口部の重ね合わせにより形成することが可能である。
【００４６】
図９（ａ）および（ｂ）の実線は露光により転写されるパターンを示す。図９（ａ）の実線は図８の分割パターン３６に対応する。図９（ｂ）の実線は図８の分割パターン３７に対応する。
図１０および図１１において、点線は所望のＬ字型パターン３４（図８参照）を示す。図１０（ｃ）の実線は図９（ａ）の分割パターン３６を形成するための一方のマスク（例えば図２の第１のマスク２１）に形成される開口部のパターンを示す。図１０（ｄ）の実線は図９（ｂ）の分割パターン３７を形成するための一方のマスクに形成される開口部のパターンを示す。
【００４７】
図１１（ｅ）の実線は図１０（ｃ）のパターンが形成されるマスクと重ね合わせて用いられるマスク（例えば図２の第２のマスク２２）に形成される開口部のパターンを示す。図１１（ｆ）の実線は図１０（ｄ）のパターンが形成されるマスクと重ね合わせて用いられるマスクに形成される開口部のパターンを示す。
【００４８】
図１０（ｃ）と図１１（ｅ）のパターンを重ね合わせて第１の露光を行い、図９（ａ）に示すパターンを転写してから、図１０（ｄ）と図１１（ｆ）のパターンを重ね合わせて第２の露光を行い、図９（ｂ）に示すパターンを転写する。このような２回露光により、Ｌ字型パターン３４が転写される。
【００４９】
第１の露光と第２の露光の順は入れ替えることもできる。また、図１０（ｃ）と図１１（ｅ）のパターンが形成されたマスクは、どちらを第１のマスク（電子銃側のマスク）としてもよい。同様に、図１０（ｄ）と図１１（ｆ）のパターンが形成されたマスクは、どちらを第１のマスクとしてもよい。
【００５０】
図１２は、図７に示すＬ字型のパターン３４を分割する方法の他の一例を示す。パターン３４は１本の分離線３８により、２つの矩形状パターンに分割することが可能である。しかしながら、分割されたパターンが一方向に長いライン状となる場合、パターンの長手方向と、それに直交する方向（幅方向）とでマスクの応力が異なる。応力解析から、ライン状パターンでは長手方向の中央付近で開口部が幅方向に拡がり易いことが知られている。また、ライン状パターンの角部では長手方向に亀裂が入り易い。
【００５１】
したがって、分割されたパターンに凹状の角がなくても、一方向に長いライン状パターンとなる場合等には、パターンをさらに分割して、パターンの縦横比を１に近づけることが望ましい。これにより、分割されたパターンの周囲でマスクの応力をより均等とし、パターンの歪みやパターン角部でのマスクの破損を防止することができる。
【００５２】
図１３は、本実施形態のマスクの製造方法における開口部の設計工程を示したフローチャートである。
ステップ１（ＳＴ１）：開口部の設計を開始する。例えば図５に示すように、１枚のマスクに連続していないパターン（トポロジー的にドーナツ状のパターン）がある場合や、図７に示すように、凹状の角を含むパターンの場合には、ステップ１の前に予め、矩形状のパターンに分割しておく。
【００５３】
ステップ２（ＳＴ２）：半導体装置の回路パターンにおいて、コーナーの角の応力集中が問題となるパターンを抽出する。パターンの抽出は、有限要素法等を用いた構造解析や、予備実験によって得られた知見等に基づいて行う。コーナーに角が形成されていても、角における応力集中が問題とならないパターンであれば、ステップ３以降の工程は不要であり、パターンを変更せずにマスクに開口部を形成することができる。
【００５４】
ステップ３（ＳＴ３）：ステップ２において抽出されたパターンについて、応力集中が問題となる角に規定の幅の追加パターンを設けることが可能か判断する。このとき、応力集中が問題となる角を含む特定の方向と、この方向と異なる方向の両方に規定の幅の追加パターンを形成できるか判断する。
【００５５】
ここで、規定の幅はマスクの開口部を形成するための描画装置（例えば、可変成形型調節電子ビーム描画装置）の解像限界や、隣接パターンとの間隔等を考慮して決定される。また、規定の幅を決定する上では、以降の工程で追加パターンを形成することにより、角における応力集中が許容される範囲まで緩和されるかどうかも考慮する。
【００５６】
例えば、図１４（ａ）に示すように、互いに離れた矩形状パターン４１、４２が近接して配置されている場合、図１４（ｂ）に示すように、それぞれのパターンに規定の幅４１ａ、４２ａ（点線部分）を追加すると、重なり部分４３（斜線部分）が生じる。このような場合、ステップ３でＮｏと判定される。
【００５７】
ステップ４（ＳＴ４）：ステップ３において、開口部に接する部分に規定の幅の追加パターンを設ける余地がないと判断された場合は、規定の幅を加えることができるように、パターンをさらに分割する。図１４に示すように、パターンに規定の幅を追加できない場合には、図１２に示す場合と同様に、矩形状パターンをさらに分割し、２つのパターン群に分ける。これにより、パターンの間隔が拡がり、パターンに規定の幅を追加することが可能となる。
【００５８】
ステップ５（ＳＴ５）：ステップ３でＹｅｓと判定されたパターン、またはステップ４で分割されたパターンの特定の一方向における両側に、規定の幅を加えた第１のパターンを作成する。また、上記の方向と異なる方向における両側に、規定の幅を加えた第２のパターンを作成する。
【００５９】
ステップ６（ＳＴ６）：ステップ５で追加された部分のコーナーを丸くする。ステップ７（ＳＴ７）：第１のパターンを第１のマスクの開口部のパターンとし、第２のパターンを第２のマスクの開口部のパターンとする。
ステップ８（ＳＴ８）：開口部の設計を終了する。
【００６０】
以上の工程により、本実施形態のマスクの開口部が設計される。その後、第１のパターンで第１のマスクに開口部を形成し、第２のパターンで第２の開口部を形成する。開口部を有するマスクは、従来のマスクの製造方法に従って製造することができる。第１および第２のマスクを組み合わせて本実施形態のステンシルマスクを形成する。
【００６１】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、上記のステンシルマスクを用いてリソグラフィーを行い、ウェハ上のレジストにパターンを転写する工程を含む。これにより、パターンの歪みや位置ずれが防止され、微細パターンを高精度に転写できる。パターンが転写されたレジストをエッチングやイオン注入等の半導体装置製造プロセスに用いることにより、半導体装置に微細パターンを形成することが可能となる。
【００６２】
上記の本発明の実施形態のマスクおよびその製造方法によれば、マスクの開口部の角における局所的な応力集中が抑制され、マスクの破損や開口部のパターンの歪みが防止される。
本発明のマスクおよびその製造方法と露光装置および半導体装置の製造方法の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、本発明のマスクはＬＥＥＰＬ用マスクに限定されず、ＬＥＥＰＬ以外の荷電粒子線リソグラフィー用マスクであってもよい。また、開口部を有する重金属膜等が薄膜上に形成される、例えばＸ線リソグラフィー用マスク等に本発明を適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、開口パターンの変形や亀裂の要因となる角をマスクの開口部に形成せずに、角を有する回路パターンを転写できる。本発明のマスクの製造方法によれば、角を有する回路パターンを形成するための開口部に角を形成する必要がなく、開口パターンの変形やマスクの破損が防止される。
本発明の露光装置によれば、開口パターンに角をもたないマスクを用いて、角を有する回路パターンを露光することが可能となる。本発明の半導体装置の製造方法によれば、角をもつ微細パターンを高精度に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のマスクを含む本発明の露光装置の概略図である。
【図２】図２は本発明のマスクの断面図である。
【図３】図３は本発明のマスクの概略図である。
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は本発明のマスクに形成されるパターンを示し、図４（ｃ）は本発明のマスクにより転写されるパターンを示す。
【図５】図５は回路パターンの一例を模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）および（ｂ）は図５のパターンを分割する例を示す。
【図７】図７は回路パターンの一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は本発明のマスクに形成されるパターンの一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）および（ｂ）は本発明のマスクにより転写されるパターンの例を示す。
【図１０】図１０（ｃ）は図９（ａ）のパターンを転写するためのマスクに形成されるパターンを示し、図１０（ｄ）は図９（ｂ）のパターンを転写するためのマスクに形成されるパターンを示す。
【図１１】図１１（ｅ）は図９（ａ）のパターンを転写するためのマスクに形成されるパターンを示し、図１１（ｆ）は図９（ｂ）のパターンを転写するためのマスクに形成されるパターンを示す。
【図１２】図１２は本発明のマスクに形成されるパターンの一例を示す図である。
【図１３】図１３は本発明のマスクの開口部の設計工程を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は図１３のＳＴ４でパターンを分割する必要がある場合の例を示す。
【符号の説明】
１…露光システム、２…電子ビーム、３…電子銃、４…コンデンサレンズ、５…アパーチャー、６、７…メインデフレクター、８、９…微調整用デフレクター、１０…ステンシルマスク、１１…ウェハ、２１…第１マスク、２２…第２マスク、２３、２４…開口部、２５…所望の矩形状パターン、２６、２７…追加パターン、３１、３４…パターン、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ…分割パターン、３５…マスク、３６、３７…分割パターン、３８…分離線。

Claims

開口部以外で荷電粒子線を遮断する第１のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第２のマスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する第１工程と、
開口部以外で荷電粒子線を遮断する第３のマスクと、開口部以外で荷電粒子線を遮断する第４のマスクとを介して、基板上に荷電粒子線を照射する第２工程と
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記第１のマスクに形成された開口部は、角のない第１の開口部を含み、
前記第２のマスクに形成された開口部は、角がない第２の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部とのそれぞれは、互いの一部が重なる第１の重なり部分をもつように設けられ、
前記第１工程においては、前記第１の重なり部分を透過した荷電粒子線が前記基板に照射され、
前記第３のマスクに形成された開口部は、角のない第３の開口部を含み、
前記第４のマスクに形成された開口部は、角がない第４の開口部を含み、
前記第３の開口部と前記第４の開口部とのそれぞれは、互いの一部が重なる第２の重なり部分をもつように設けられ、
前記第２工程においては、前記第２の重なり部分を透過した荷電粒子線が前記基板に照射され、
前記第１の重なり部分と前記第２の重なり部分とのそれぞれは、前記基板に転写するパターンが複数に分割された矩形状パターンであって、当該複数の矩形状パターンにおいて互いに隣接する矩形状パターンのそれぞれに対応するように設けられる、
半導体装置の製造方法。
前記第１の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記第２の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記荷電粒子線は、直線に挟まれた角を有する前記第１の重なり部分を透過する、
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記荷電粒子線は電子ビームを含む、
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
荷電粒子線を遮断する第１のマスクと、
前記第１のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断する第２のマスクと、
荷電粒子線を遮断する第３のマスクと、
前記第３のマスクと重ねて用いられ、荷電粒子線を遮断する第４のマスクと
を有し、前記第１のマスクには、荷電粒子線が透過する、角のない第１の開口部が形成されており、前記第２のマスクには、荷電粒子線が透過する、角のない第２の開口部が形成されており、前記第３のマスクには、荷電粒子線が透過する、角のない第３の開口部が形成されており、前記第４のマスクには、荷電粒子線が透過する、角のない第４の開口部が形成されているマスクであって、
前記第１のマスクと前記第２のマスクとのそれぞれは、前記第１の開口部と前記第２の開口部とのそれぞれの一部が、互いに重なる第１の重なり部分をもつように形成されており、
前記第３のマスクと前記第４のマスクとのそれぞれは、前記第３の開口部と前記第４の開口部とのそれぞれの一部が、互いに重なる第２の重なり部分をもつように形成されており、
前記基板に転写するパターンが複数に分割された矩形状パターンであって、当該複数の矩形状パターンにおいて互いに隣接する矩形状パターンのそれぞれに、前記第１の重なり部分と前記第２の重なり部分とのそれぞれが対応するように設けられている
マスク。
前記第１の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記第２の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記第１の重なり部分は直線に挟まれた角を有し、
前記第３の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記第４の開口部の形状は直線と曲線を含み、
前記第２の重なり部分は直線に挟まれた角を有する、
請求項４記載のマスク。
前記第１の重なり部分は矩形であり、
前記第１の開口部は前記矩形の対向する一対の辺の外側に曲線を含む部分を追加した形状であり、
前記第２の開口部は前記矩形の対向する他の一対の辺の外側に曲線を含む部分を追加した形状であり、
前記第２の重なり部分は矩形であり、
前記第３の開口部は前記矩形の対向する一対の辺の外側に曲線を含む部分を追加した形状であり、
前記第４の開口部は前記矩形の対向する他の一対の辺の外側に曲線を含む部分を追加した形状である、
請求項５に記載のマスク。
前記荷電粒子線は電子ビームを含む、
請求項４から６のいずれかに記載のマスク。