JPH02114512A - 荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選
択的に露光する半導体装置の製造方法に関し、 簡単な工程によって近接効果を実質的に低減できる荷電
粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とし、 荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択的に露光し、
所望のパターンを形成する半導体装置の製造方法におい
て、荷電粒子ビームを用いて基本パターンを繰り返し露
光し、所定の領域内に繰り返し模様を主露光する工程と
、該繰り返し模様領域の中央部を除外して少なくとも該
繰り返し模様領域内のうち荷電粒子ビームの近接効果に
より該繰り返し模様が不均一となる外縁領域に、強度が
主露光よりも低い補助露光を行い、該荷電粒子ビームの
近接効果による該所定の領域の荷電粒子ビームの強度の
不均一性を補償する工程とを含むように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に電子ビーム
等の荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択的に露光
する半導体装置の製造方法に関する。

近年、集積回路の高密度化にとらない、長年微細パター
ン形成の主流であった紫外線フォトリングラフィに代わ
り、より短波長の電磁波であるＸ線や波動としての波長
はさらに著しく短い電子ビームなどの荷電粒子ビームを
用いる新しい露光方法が検討され、実際に使われるよう
になってきた。

荷電粒子ビーム露光は、電磁的制御の可能な電子ビーム
等の荷電粒子ビームを用いてパターン形成を行ない、ミ
クロン以下の微細なパターンを形成できる事に大きな特
徴がある。荷電粒子ビーム露光はガウス形ビーム方式と
成形ビーム方式とに大別される。

［従来の技術］ 最近、半導体装置のパターンの微細化の傾向は急速に高
まりつつある。可能な最小スポット径の大きさは、光ビ
ームと比べて電子ビームの場合桁違いに小さく、電子ビ
ームによる露光は解像度においてはｍ細化の要求を十分
溝たすことができる。

ガウス型ビーム方式の場合、電子ビームをカラス型分布
の小さなスポットに集束し、スポットを走査することで
パターンを描画する。この場合、いわゆる−筆書きの露
光になり、スポットを小さくすればするほど大きな面積
を露光するには露光時間が長くなる。

そこで、ある範囲については、パターン化した電子ビー
ムが照射できたならば、電子の持つ微細化成形能力を活
用し、さらに速いスピードでパターンを形成する事がで
きるようになる。そこで、例えば、可変矩形に電子ビー
ムを成形して被露光物に照射する方法が考えられている
。可変矩形の生成は、たとえば正方形開口を設けた第１
焦合面に電子ビームを焦合して第１の成形を行い、さら
に他の正方形開口を設けた第２焦合面に電子ビムを焦合
して第２の整形を行なうことで実行する。

第１焦合面と第２焦合面の正方形開口を移動することに
より、両者の重合わせである可変矩形を制御する。制御
を簡単にするため、長方形や正方形、三角形等を可変矩
形の組み合わせで形成するようなプログラムをあらかじ
め作っておき、グログラムを選択して露光する方法も提
案されている。しかし、複雑な形状を可変矩形の組み合
わせで実現しようとすると厖大な数の可変矩形を要する
ことになり、露光に要する時間ら、それに伴って長くな
る。

電子ビーム自体は十分な精度で成形できる。しかし、電
子ビームがフォト（電子線）レジスト膜に入射するとレ
ジスト中で散乱し、ある程度の前方散乱を起こす、さら
にアルミニウム、シリコン等の下地層に衝突し、反射し
てレジスト膜中に戻り、さらに散乱してより広い後方散
乱を起こす。

このような電子ビームの拡がりは次式のようなガウス分
布で近似できる。

Ｆ　（ｒ）＝ｃｘ　ｅｘｔ）［−（ｒ／σｘ　）２　］
＋ｃｚｅｘｐ［−（ｒ／σ、　＞２］右辺第１項が前方
散乱を、第２項が後方散乱を表す、パラメータ負、ｃ２
、σ０、σ、は下地層の材質、レジスト膜の種類、電子
ビームの加速電圧等に依存する９例えばシリコン基板に
ＰＭＭＡ膜を０゜５μｍ厚塗布し、加速電圧２０にＶの
電子ビームを用いた場合、前方散乱の拡がりσ、が１μ
ｍ程度、後方散乱の拡がりσ、が３μｍ程度である。

半１体パターンは高集積化と共に微細化が進んでいる。

隣接する露光パターン間の間隔が小さくなるにつれ、上
述の電子ビームの散乱による拡がりが隣接パターンに重
なり影響を及ぼすようになる。これを近接効果という。

第９図（Ａ＞、（Ｂ）に近接効果の例を示す。

第９図（Ａ）において、分離した幅ｄの単独設計ライン
１０１に対して、半値幅がライン幅ｄに対応する電子ビ
ーム１１１でレジストを露光したとき、幅ｄの現像パタ
ーン１２１を得るとする。互いに近接する幅ｄの設計ラ
イン１０２．１０３に対して同様の半値幅がｄに対応す
る電子ビーム１１２．１１３でレジストを露光すると、
相対向する部分で電子ビーム１１２．１１３の裾の拡が
りがオーバラップした合成ビーム１１４となり、中央部
が現像レベルを越えて２本のラインが接触して１本のラ
イン１２４となって露光されてしまう。

分離すべきラインが接続してしまうことは、半導体装置
内では短絡等を起こすことを意味する。

ここで第９図（Ｂ）に示すように現像レベルを上げるこ
とにより、合成電子ビーム１１４の２つのピークを分Ａ
ｔ　してライン１２２．１２３として現像されるように
することも考えられる。しかし、２つのライン１２２．
１２３間に設計通りの間隔ｇを保つように調整できたと
しても、今度は各ライン１２１ないし１２２．１２３の
幅が設計値ｄより細くなり、近接ライン１２２．１２３
は位置も少し変化してしまう、線幅が細くなることは、
半導体装置内では導電路の抵抗の増大やそれに基づく過
熱破断等を意味する。また位置の変化は接続部での位置
ずれに基づく接続不良、寄生容量増加等を起こす。

このように近接するパターンの影響で設計上のパターン
の寸法ないし位置が変化してしまう現象が近接効果であ
る。

近接効果を防止ないし低減する方法として従来提案され
たものを第１０図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。

第１０図（Ａ）は寸法低減、位置シフトによる調整を説
明する図である。設計上は同じ幅ｄのパターン１０１．
１０２．１０３があり、その内２つのパターン１０２．
１０３が近接している場合である。この場合、近接パタ
ーン１０２．１０３を単独パターン１０１と同様に扱う
と第９図（Ａ）のようになって近接パターンは幅が広く
なり、場合によっては接続してしまう、そこで近接の程
度に応じてパターン幅を狭くしてやる。但し外側にある
辺は近接効果が小さいので、内側の辺をより大きく互い
に離す状態で調整する。すなわち寸法が減り、位置がシ
フトすることになる。電子ビムで露光するとビーム１１
２とビーム１１３の裾の部分が互いに他方に重なり、合
成ビーム１１４が設計通りの位置に設計通りの幅を持つ
現像パターン１２２．１２３を形成する。

第１０図（Ｂ）は露光量による補正を示す。

近接パターン１０２．１０３に対しては電子ビームの露
光量を減少する。この結果合成電子ビーム１１４がほぼ
正しい間隔を保つようにすることができる。但し、近接
効果の少ない外側の辺で６電子ビームの強度を減らすこ
とになるのでパターン幅は少し狭くなる０幅を保とうと
すると位置が少し変化する。この補償方法は簡単なパタ
ーンをガウスビーム方式で形成する場合などに比較的簡
単に実施できるがパターン位置と幅との両方を正確に再
現するのは離しい。

第１０図（Ｃ）はゴースト露光による補正を示す、パタ
ーン１０１．１０２．１０３以外の部分（相補的領域）
にパターンを露光する主露光よりも低い強度で補助露光
を行なう１通常は、主露光の強度を１とした時、補助露
光の強度は０．２〜０．５である。このゴースト（補助
）露光１１６とパターンの主露光１１７とを合わせた合
成電子ビーム１１８は全面をカバーすることになる。パ
ターンが近接している部分ではパターン同志か近接効果
を与え、単独パターンが分離している部分ではパターン
の主露光に対してゴースト露光が近接効果を与える。パ
ターンが密な部分ではパターン以外の面積が狭いのでゴ
ースト露光による近接効果は小さくなる。すなわち、主
露光とゴースト露光の強度の差を考えなければ全てのパ
ターンに同一の近接効果を与えることになる０強度の差
を考慮しても、すべてのパターンにほぼ同一の近接効果
を与えることができ、結果として得られる精度は高い、
現像レベルを調整することにより、全体で所望の寸法の
パターンを得る。しかしながら、ゴースト露光は本来の
パターンの完全反転パターンを形成するので、この反転
パターンのパターンデータが膨大であり、補助露光に要
する時間も長大であるという著しい欠点を有している。

［発明が解決しようとする課題］ 最近の超微細パターンを必要とする半導体装置は、例え
ば、１６Ｍ−ＤＲＡＭのように微細ではあるが露光する
殆どの面積は繰り返し模様であるものが多い、繰り返し
模様である点を旨く利用すれば高精度のバターニングが
比較的容易にできる可能性がある。

最近、本発明者のグループは繰り返し模様のリピートの
単位となる基本パターンを有する透過マスクを用いて繰
り返しショット露光することによって繰り返し模様を露
光する技術を提案した９例えはＤＲＡＭのセル１個分、
ないし数個分とかＳＲＡ　Ｍのセル１個分、ないしはそ
の数個分の少なくとも１部などを対象とした繰り返し基
本パターンを透過マスク内に形成し、基本パターンをヘ
ッド・ツ・テイルで各１シヨツトで露光し接続すること
により繰り返し模様を描画する。

このような繰り返し模様の高密度パターンにおいて、近
接効果の影響は大きい、１つの基本パターン内のみでの
近接効果を考慮して寸法シフト等をすることは勿論可能
であるが、さらに、基本パターンを敷き詰めて大きな繰
り返し模様を作る場合、周囲の基本パターンからの近接
効果があり、これを考慮することも可能である。ところ
が、中央部の基本パターンは他の基本パターンで囲まれ
るのに対し、周辺部の基本パターンは、内側には隣の基
本パターンがあるが外側には他の基本パターンがもはや
存在しない、このように基本パターンの位置によって近
接効果の量が異なり、この調整を基本パターン内での寸
法シフトで行なうのは同一基本バタ〜ンのマスクを使用
するかぎり不可能である。

ライン毎に露光量を調整する方法は、基本バタンが１ラ
インで形成されていれば露光位置に応じて露光量を調整
するように、あらかじめそのデータを持っていれば可能
であるが、基本パターンが複数のラインで形成されてい
る場合には対応できない。

ゴースト露光を行なうことは近接効果低減のため原理的
には極めて有効であるが、パターン以外の全領域を露光
するため、露光工程、露光時間の増大等を招く。

このように従来技術によれば、繰り返し模様に対しても
時間のあまりかからない簡単な方法で近接効果を有効に
防止ないし低減することが難しかった。

本発明の目的は、簡単な工程によって近接効果を実質的
に低減できる荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の
製造方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 第１図を参照して、基本パターン１を繰り返し露光し、
所定の領域２内に繰り返し模様の主露光を行ない、該繰
り返し模様領域２の中央部２ａを除外し、少なくとも該
繰り返し模様領域２のうち外縁領域に強度的に主露光よ
りも低い、補助露光６を行う。

また、前記補助露光６の工程は、電磁波ビームを補助露
光用透過マスクに透過させることによって所望の領域に
露光することで行っても良い。

［作用１ 基本パターンの繰り返しからなる繰り返し模様を荷電粒
子ビームで露光する場合、周囲を同一基本パターンの繰
り返しで囲まれた繰り返し領域２の中央部２ａにおいて
は近接効果もほぼ均等に表れ、その補正も容易である。

しかし、外縁部２ｂでは一方の側には第１、第２隣接パ
ターンが存在するのに他の側には第２隣接パターン、ま
たは第１および第２１１１ｉ１接パターンが存在しない
ような不均一が生じる。従って、外縁部パターン１ａ、
１ｂは他と比較して近接効果が不均一であり、露光量が
少なくなる。少なくとも外縁部２ｂ、必要に応じてさら
にその外側の周辺部５で補助露光６を行なうことにより
、この外縁部２ｂでの主露光３の露光量不均一を補償で
きる。

補助露光６は簡単な形状でも有効である。簡単なパター
ンで中央部２ａを除外して、かつ低露光量で行なえばよ
いので露光時間を短くできる。

主露光を、基本パターンを有する透過マスクを用いて基
本パターンの繰り返し露光で行なう場合も、繰り返し領
域２の中央部２ａについてはマスクレベルでの調整によ
り近接効果の補償が可能である。外縁部２ｂについては
補助露光を行なうことにより、全体として近接効果を補
償できる。

補助露光は荷電粒子ビームの近接効果に相応する拡がり
を持てばよく、電磁波ビームでも補助露光を行なえる。

この場合補助露光に要する時間は極めて短くできる。

［実施例］ 第１図は基本実施例を示す、基本パターン１が繰り返さ
れる繰り返し模様の領域（以後繰り返し領域）２とその
外側周辺の周辺部５とが示されている。基本パターン１
は１本のラインで例示するか、より複雑な図形であって
もよい０例えばＤＲＡＭの配線パターンの数セル分でも
よい、これを繰り返し露光することでより広い部分のパ
ターンを構成できるものである。前述の荷電粒子ビーム
の拡がりが例えば基本パターン１の２個分の幅あるとす
る。繰り返し領域２の中央部２ａの基本パターンは左右
から２本づつの近接基本パターン１の近接効果を受けて
いる。この近接効果を取り込んで設計上のライン幅を形
成するように調整する。

繰り返し領域２の外縁部２ｂの１番外側の基本パターン
１ａは図中右側からは２つの基本パターンからの近接効
果をうけるが左側からの基本パターンの近接効果はない
０次の基本パターン１ｂは最近接パターンは左右に存在
するが、２番目の近接パターンは右側にしかない、従っ
て、外縁部２ｂで２つのパターンが細くなり、その位置
を右方向にずらすことになる。ここで補償用の補助露光
６が繰り返し領域２の内側の外縁部２ｂに与えられる。

この外縁部２ｂの補助露光６により、左側にもパターン
がある時の近接効果と同等の効果を与えて、繰り返し領
域２内の外縁部２ｂの基本パターン１ａ、１ｂがほぼ設
計通りの幅と位置を有するように調整する。

補助露光６は単独では露光パターンを形成しない強度で
ある。その目的は近接効果の補償のみにある。どの程度
の強度の近接効果をどの範囲まで与えるかによって幾つ
かの形態が考えられる。特に荷電粒子ビームによって補
助露光する場合は自由度が多い、なお、前記補助露光は
、周辺部５にも同時に与えられても良い。

第２図（Ａ）、（Ｂ）は、主露光の繰り返し領域２と補
助露光６の領域との関係の例を示す、繰り返し領域２は
パターンを形成可能であった領域であり、その内で実際
のパターン７は境界より内側に形成されるので主露光パ
ターン７と補助露光領域６とは離れている。補助露光領
域６は、例えば矩形中空パターンである。この場合、繰
り返し領域２内のパターン密度などにより補助露光の強
度を定めて補助露光を行なう。

第２図（Ａ）は補助露光６の領域が実際の主露光パター
ン７の境界に外接している場合である。

境界に接することにより、低い強度の補助露光で主露光
パターンの外縁に強い近接効果を与えることができる。

実際にどんな基本パターンを露光するのかを考慮してよ
り精密に補助露光するのに適している。

第２図（Ｂ）はさらに主露光パターン７の内側にまで入
り込んだ補助露光６を行なう場合で、補助露光６の強度
を抑え、荷電粒子ビームの拡がり一杯を考慮してさらに
精密に補償を行うのに適している１例えば、主露光パタ
ーンの外縁から内側に向けて補助露光の強度を漸減する
ようにする。

なお、主露光と補助露光との関係は、第２図（Ａ＞、（
Ｂ）のものに限らないことは当業者に自明であろう０例
えば、これらの組み合わせ、変更、修正等も可能である
。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光の他の形態を示す。

第３図（Ａ）は補助露光領域６が繰り返し領域２の四辺
を完全には囲まない場合を示す、たとえば縮方向の平行
ラインからなるパターンの場合互いに隣り合うラインか
らの近接効果は無視できないかライン方向での近接効果
は無視できる場合がある。さらに、このような場合周辺
部の上下からは補助露光を行わない方がかえってパター
ン幅が正確に再現できることもある。第３図（Ａ＞の場
合、補助露光領域６を限定することで補助露光工程を簡
単にすることもできる。

第３図（Ｂ）は、２段階の補助露光を示す１例えば、第
２図（Ｂ）のように実際の主露光パターン７に入り込ん
で補助露光をする場合に行なう。

外側の補助露光６ａは強度が高く、内側の補助露光６ｂ
は強度が低い、たとえば前方散乱に合わせて高強度の補
助露光６ａを、後方散孔に合わせて低強度の補助露光６
ｂを行なう、また、第１図の周辺部５に合わせて補助露
光６ａを、外縁部２ｂに合わせて補助露光６ｂを行なっ
てもよい。

補助露光６が繰り返し領域２を囲んだ時の外延の形態を
第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す、第４図（Ａ＞は、第２図
（Ａ＞、（Ｂ）の場合と同様、外側も限定して、補助露
光６の領域が一定の幅で画定されている形態である。近
接効果の及ぶ幅は限られているので繰り返し領域２から
ある距離以上能れた部分には補助露光してもほとんど効
果はない、従って補助露光６を行なう領域を繰り返し領
域２の外側一定の幅に限定してもよい、補助露光６を電
子ビームで行なう場合は、露光面積を広くすると露光時
間が長くなるので、幅を制限して補助露光の時間を低減
する。

第４図（Ｂ）は繰り返し領域２の中央部２ａを除外して
より外側のチップ全域を補助露光する場合を示す、補助
露光６を光で行なう場合、１チップ分を１回の露光で行
なうことも可能である。このような場合補助露光の面積
を限定しても、補助露光工程の時間は変らない、かえっ
て、第４図（Ｂ）を作るマスクの方が精度の点で便宜な
ことがある。

第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は繰り返し領域２内のパ
ターン１ａ、１ｂと補助露光６の内縁の形態を示す。

第５図（Ａ）は最も外側のパターン１ａの外縁を補助露
光６の内縁とするものである 第５図（Ｂ）は最も外側のパターン１ａから外側に離れ
た位置に補助露光６の内縁を設定するものである４例え
ば細かい凹凸のあるパターンに対し、直線的形状の補助
露光を近接させる。

第５図（Ｃ）は最も外側のパターン１ａと補助露光６の
内縁とを接触させるが、細かい凹凸は無視して簡単な形
状とするものである０図示の場合、パターン１ａの外縁
は三角形の凹部を持っているが、補助露光６は直線状の
内縁としたものである。

第６図（Ａ）〜（Ｇ）は補助露光を最も外側のパターン
１ａの外縁より内側にまで延在させる場合の形態を示す
。

第６図（Ａ）、（Ｂ）は補償露光６を最も外側のパター
ン１ａに重ねて行なった場合であり、（Ａ）は補助露光
内縁を最ら外側のパターン１ａの内縁と一致させた場合
を示し、（Ｂ）は補助露光６の内縁を外側のパターン１
ａと次のパターン１ｂとの間まで延在させた場合である
。

第６図（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は補助露光６を縁り返し
領域２と重ねるが、パターン１ａ、１ｂのある領域は除
外する場合を示し、（Ｃ）はパターンの形状に合わせて
ゴースト露光的にパターン以外の部分全部に補助露光６
を行なう場合、（Ｄ＞、（Ｅ）は補助露光６の形状を簡
略化する場合で、（Ｄ）は最も外側のパターン１ａ、次
のパターン１ｂの凹部を補助露光６では直線で近似する
もの、（Ｅ）は２番目のパターン１ｂについてのみ同様
の簡略化を行なうものである。

第６図（Ｆ）はこれらを組み合わせたもので最も外側の
部分ではパターン１ａ、１ｂに重ねて簡略化した形状の
補助露光６ａを行ない、次の領域ではパターン以外の領
域のみをゴースト露光的に補助露光６ｂするものである
。

第６図（Ｇ）は外縁部のパターンに補助露光を重ねて露
光する場合である。

以下繰返模様の主露光３と近接効果補償の補助露光６を
どのように行なうかを説明する。

第７図（Ａ＞は主露光３を行なう電子ビーム露光装置を
示す。

例えば、Ｌ　ａ　Ｂ　ｅを被覆したタングステンフィラ
メントを含む電子銃２１から放出された電子ビーム２０
は第１成形アパチヤ２２で矩形に成形され、電磁レンズ
２３で集束される。集束された電子ビームは小区画選択
用電磁デフレクタ２４により透過マスク２６上の１区画
２７内の任意の小区画２８の繰り返し基本パターンに照
射され、パターン化された電子ビームが電磁レンズ２つ
で電磁デフレクタ３０に焦合される。その後、パターン
化された電子ビームは縮小電磁レンズ３１に照射され、
さらに電磁レンズ３２、電磁デフレクタ３３を有する偏
向系３４によってウェーハ３５上に偏向、露光される。

透過マスク２６の１区画２７上には非繰り返しパターン
用に、可変矩形の開口（パターンがない抜きスリット）
も備えている。

第１成形アパチヤ２２は電子ビーム２０の輪郭を定める
ためのものであり、透過マスク２６１１つの小区画２８
のみを照射し、隣接する小区画は照射しないようにする
。

小区画選択用電磁デフレクタ２４は透過マスク２６上の
１つの区画２７内で電子ビームを偏向させる。たとえば
透過マスク２６上で１方向３〜５１ｍ位までの偏向を行
なうことによって所望の基本パターンを選択する。

透過マスク２６の開口によってパターン化された電子ビ
ーム２０は電磁レンズ２９によって一旦結像され、縮小
電磁レンズ３２によってたとえば１／１００に縮小され
る。ａ小することによって描画パターンを微細にする。

従ってより微細なパターンを描こうという時は、マスク
２６上のパターンを大きくして縮小率を大きくするのが
よい。

電磁デフレクタ３３によってパターンを偏向して基本パ
ターンを繰り返し露光する。

透過マスク２６は、第７図（Ｂ）に示すようにシリコン
ウェーハ４０の中央部４１をステンシル状に薄くし、開
ロバターンを形成したものである。

但し、シリコンに限らず金属板等で形成してもよい、透
過マスク２６の中央部４１は、第７図（Ｃ）に示すよう
に１辺３０〜５０ｎｎの矩形状であり、その中に複数の
区画２７を形成している６区画２７はマスク用ステージ
の撮械的移動をすることなく、電子ビームを偏向できる
範囲である１辺３〜５１１１の短形をパターン形成領域
として有する０区画と区画の間は分離領域４４によって
隔てられている。

１区画２７の中は、たとえば第７図ＣＤ＞に示すように
１辺２００〜５００μｍの短形の小区画２８がマトリク
ス状に分布している。四隅の小区画は位置合わせ用の整
合パターンになっている。

小区画２８の大きさは、被露光物であるウェーハ３５上
でパターンを良好に焦合して縮小露光できる電子ビーム
の大きさで決まる。

区画内の小区画の配列は第７図（Ｅ）に示すようなもの
であることらある。格子構造の副格子のように、位置合
わせ用整合パターンの小区画群と形状作成用のパターン
の小区画群とが組み合った構成になっている。形状作成
用パターンの各基準点Ｏ１の座標を周囲の位置合わせ用
の整合パターンで確定する。

このような電子ビーム露光装置を用いて、ウェーハ３５
の繰り返し領域２内に基本パターン１の繰り返し模様を
描画する。

たとえば半導体装置の１チップ内の主露光工程において
は、繰り返し基本パターンは連続して露光する。たとえ
ば縦方向のラインのパターンを縦方向に連続して露光す
ることにより縦方向に長いラインを露光する。

主露光の後または主露光の前に補助露光を行なう、たと
えば主露光に使ったのと同じ電子ビーム露光系を用いて
、繰り返し領域の周辺部に補助露光を行なう、電子ビー
ムの場合１度に広い面積を露光するのは難しいので一定
の面積を順次露光して繰り返し領域を囲む、たとえば前
述の可変矩形の開口を用いて矩形を接続して露光する。

次に補助露光の具体的実線例をいくつか説明する。

第１１図（Ａ）に示すようなステンシルマスク２００を
用いて、補助露光を行う。

第１１図（Ａ＞の開ロバターン２０１〜２０５を有する
ステンシルマスク２００は、第７図（Ａ）のステンシル
２６の内部に設けられているものとする。

開ロバターン２０１は、最大矩形孔であり、入射矩形ビ
ームとこの孔との組合せで可変矩形ビムを形成すること
が可能である。開ロバターン２０２は、下に尖った２等
辺三角形である。開ロバターン２０３は、右に尖った２
等辺三角形である。

開ロバターン２０４は、左に尖った２等辺三角形である
。開ロバターン２０５は、上に尖った２等辺三角形であ
る。

第１１図（Ｂ）は所定のＩＣチップのパターンであり、
ｇは繰り返し領域の中央部、ｆは繰り返し領域の外縁部
、ｅはパターンのない周辺部である。補助露光は、例え
ば、周辺部ｅを一定強度１１の電子ビームを第１１図（
Ａ＞の矩形孔２０１を通過させて形成した可変矩形ビー
ムで行い、中央部ｇは露光せず、外縁部ｆに対しては、
外側で露光量が１１で、内側で露光量が１２　　（＝Ｏ
）となる、単調減少関数形の露光量を与えるのがよい。

このような補助露光レベルのグロフィルを第１１図（Ｃ
）に示す０編軸が補助露光強度を表わす。

外縁部ｆに対するこのような４光量変化は、第１１図（
Ｄ）に示すように、外縁部ｆの左辺は開ロバターン２０
３の形の右に尖った三角形電子ビームを形成して、下か
ら上へ走査し、上辺は開ロバターン２０２の形の下に尖
った三角形電子ビームを形成して左から右へ走査し、右
辺は開ロバターン２０４の形の左に尖った三角形電子ビ
ームを形成して下から上へ走査し、下辺は開ロバターン
２０５の形の上に尖った三角形電子ビームを形成して左
から右に走査する事で行う、このように露光すると、三
角形開孔の幅の変化により、第１１図（Ｃ）に示された
補助露光量分布を与えることができる。

なお、ここでは２０２は下に尖った２等辺三角形とした
が、同様に第１１図（Ｅ）に示すような他の開ロバター
ン２０２’　、２０２”　、２０２°゛。

を用いることもできる。下部が上部の幅よりも小さくな
った形状であるならば良い。

また、外縁部ｆの露光を格別に行わなくても、周辺部ｅ
の露光をする際に、ビームのフォーカスを外してわざと
ボケを発生させることで第１１図（Ｃ）のような補助露
光プロフィルを得ることもできるが、この方法はゴース
ト露光で使用される露光方法と同様のものである。

第１２図＜Ａ）〜（Ｈ）を参照して、従来のゴースト露
光と本発明の差異の１つを述べる。

第１２図（Ａ）は設計上のパターンを示し、このパター
ンにしたがって露光すると近接効果補正を行なわない場
合の露光量は第１２図（Ｄ）のようになる。

第１２図（Ｂ）は従来のゴースト露光で露光する反転パ
ターンを示している。すなわち第１２図（Ａ＞の反転パ
ターンである。ゴースト露光は、第１２図（Ｅ）に示す
ように反転パターンを強度を弱くし、焦点をポカして露
光する。このように従来のゴースト露光で近接効果補正
を行った時のレジストの得るエネルギ分布を第１２図（
Ｆ）に示す、これは第１２図（Ｄ＞と（Ｅ）との和に相
当する。第１２図（Ｃ）は本発明の部分的ゴースト露光
の実施例の１例を示す、この場合、繰り返し領域の周辺
部と孤立パターンの上に補助露光する。露光量は第１２
図（Ｇ）に示すように周辺部では外側から内側に向かっ
て低くする。第１２図（Ｇ）では補助露光の量を３段階
に変化させている。ＩＩＩＩ助露光は領域ｃ１、ｃ２、
ｃ３の順で露光量が大きい、このような近接効果の補正
によって、第１２図（Ａ）の主露光に第１２図（Ｇ）の
補助露光が重なり、例えば第１２図（Ｈ）で表わすもの
が得られる６、従来と異なり、補助露光が必要ない部分
には行わないので露光時間は減少する。

補助露光はそれ程Ｗ１１ＩｆＩなパターンでなくてもよ
いので光等の電磁披露光で行なうこともできる。

第８図は、電磁波露光系を備えたＥＢ露光装置の電子光
学部を示す、電子レンズ系の光軸上には、電子銃５１側
からアパーチャないし第一スリット５２、電子レンズ５
３、偏向器５４、繰り返し基本パターンを有する透過マ
スク５５、電子レンズ５６が備えられ、基本パターンの
ビーム形成部を形成している。ここからたとえばウェー
ハ上で最大３μｍＸ３μｍの電子ビームパターンが発生
する。

基本パターンビーム形成部の下には、電子ビームのオン
、オフ制御をするブランキング５７、電子レンズ５８、
アパーチャ６１、電子レンズ６２、ＸＹＩ向部６３、電
子レンズ６４か設けられている。この電子レンズ系によ
って、焦合された電子ビームがウェーハホルダを備えた
ＸＹステージ６５上のウェーハ６６に入射する。

電子ビームを照射されたウェーハ６６からは反射電子か
前面に飛び出す６反射電子検出器６７はこれら反射電子
を検出して、ウェーハ６６の表面の状態を伝える。

電子レンズ系と並列に電磁披露光系が備えられている。

電磁波の例として紫外線を用いる場合を示す、水銀ラン
グ７１からは紫外光が発し、シャッタ７２、補助露光用
パターンを有するマスク７３を介してパターン化された
ビームが、鏡光学系７５によって、ウェーハ６６の表面
に照射される。

図中、ｔｒｉ！ｉ披露光系が斜めに光を照射するような
図示をしたが、精度を上げる場合は垂直入射とする。光
照射の場所ら電子ビーム照射の場所と別にしてもよい、
この電磁披露光は当該チップまたは次のチップのＥＢ露
光と同時に行なってもよい。

ＥＢ露光系と別体の電磁披露光系を用いてもよいことは
言うまでもないであろう。

［発明の効果］ 以上説明したように、従来のゴースト露光では所期のパ
ターンの全反転パターンを露光するなめに膨大なデータ
を必要とし、また補助露光にも多大な時間を要していた
が、 本発明を用いれば、６４Ｍ−ＤＲＡＭ等の繰り返しパタ
ーンの海の中ではまったく補助露光を与えず、例えば縁
り返しパターンの周辺部という狭い領域でのみ補助露光
を行うので、従来の電子ビムによるゴースト露光に比べ
て著しくスルーグツドを上げて、効果的な近接効果の補
償を行える。

また、補助露光を電磁波ビームで行うと補助露光工程の
ために必要となる時間を極めて短くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本実施例を説明するための概略図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は主露光領域と補助露光領域との
関係を示す平面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光領域の他の形態を示す
平面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は補助露光の外延を示し、（Ａ）
は一定幅の場合の平面図、（Ｂ）はチップ内全域の場合
の平面図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は補助露光の内縁の形態
を示す平面図であり、（Ａ）はパターンと密着した形態
、（Ｂ）はパターンから離隔した形態、（Ｃ）パターン
と一部接触した形態、第６図（Ａ）〜（Ｇ）は繰り返し
領域と重ね合わせた場合の補助露光の形態を示す平面図
であり、（Ａ＞、（Ｂ）は塗り潰し型補助露光の形態、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）はパターン打ち抜き型補助露光
の形態、（Ｆ）は組合せの形態、（Ｇ）はパターンの重
ね露光の形態、 第７図（Ａ）〜（Ｅ）は繰り返し領域の露光に用いる電
子ビーム露光装置と透過マスクを示し、（Ａ）は電子ビ
ーム露光装置の概略全体図、（Ｂ）は透過マスクの断面
図、（Ｃ）、（Ｄ＞、（Ｅ）は透過マスクの部分平面図
、 第８図は光学露光系を備えた電子ビーム露光装置の概略
全体図、 第９図（Ａ）、（Ｂ）、は近接効果を説明するための原
理図、 第１０図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は近接効果低減ないし
防止の従来技術を説明する原理図、第１１図（Ａ）〜（
Ｅ）は本発明の１実施例による補助露光を説明するため
の図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は上面図
、（Ｃ）はエネルギ分布図、 第１２図（Ａ）〜（Ｈ）は従来のゴースト露光と本発明
の実施例による補助露光とを比教して示す図で、（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）は上面図、（Ｄ）（Ｅ）　　、 （Ｆ）　　、 （Ｇ）　　、 （Ｈ）はエネルギ分布 図である。 図において、 基本パターン １番外側の基本パターン 次に外側の基本パターン 繰り返し領域 ａ 中央部 ｂ 外縁部 荷電粒子ビームの主露光 繰り返し領域外側の周辺部 第 図 補助露光 パターンの外縁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、荷電粒子ビームを用いてレジスト膜を選択的に
   露光し、所望のパターンを形成する半導体装置の製造方
   法において、 荷電粒子ビーム（３）を用いて基本パターン（１）を繰
   り返し露光し、所定の領域（２）内に繰り返し模様を主
   露光する工程と、 該繰り返し模様領域（２）の中央部（２ａ）を除外して
   少なくとも該繰り返し模様領域内（２）のうち荷電粒子
   ビームの近接効果により該繰り返し模様が不均一となる
   外縁領域に、強度が主露光よりも低い補助露光（６）を
   行い、該荷電粒子ビーム（３）の近接効果による該所定
   の領域（２）の荷電粒子ビームの強度の不均一性を補償
   する工程と を含む荷電粒子ビーム露光を用いた半導体装置の製造方
   法。
2. （２）、前記補助露光（６）の工程は電磁波ビームを補
   助露光用透過マスクに透過させることによって所望の領
   域に露光することを含む請求項１記載の荷電粒子ビーム
   露光を用いた半導体装置の製造方法。