JPH0864522A

JPH0864522A - 荷電粒子線転写方法

Info

Publication number: JPH0864522A
Application number: JP7150400A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】マスク側光学的フィールドの制約による感応
基板側光学的フィールドの無駄を解消して高スループッ
トを実現できる転写方法を提供する。【構成】感応基板の特定範囲１０１に転写すべきパタ
ーンをマスク上の複数の小領域ＳＦ１，ＳＦ２に分割し
て形成し、小領域ＳＦ１，ＳＦ２を一回の照射範囲とす
る荷電粒子線の照射を繰り返しかつ小領域ＳＦ１，ＳＦ
２に対応する感応基板上の被転写領域ＰＦが感応基板上
で互いに接するように感応基板へのパターン転写位置を
調整して感応基板上の特定範囲１０１に所定のパターン
を転写する方法において、感応基板の特定範囲１０１に
転写すべきパターンをマスクの小領域ＳＦ１，ＳＦ２に
分割して設ける際に、分割後のパターン形状が等しくな
るものＰＦ１（ＰＦ２）を共通の小領域ＳＦ１（ＳＦ
２）に集約し、転写時には共通の小領域ＳＦ１（ＳＦ
２）のパターンを感応基板上の複数の位置に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路のリソ
グラフィー等に用いられるパターン転写方法に係り、詳
しくは電子線やイオンビーム等の荷電粒子線の照射によ
りマスク上のパターンを感応基板へ転写する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、露光の高解像度と高スループット
との両立を可能とした荷電粒子線露光装置の検討が進め
られている。このような露光装置としては、１ダイ（１
枚のウエハに形成される多数の集積回路の１個分に相当
する。）または複数ダイ分のパターンをマスクから感応
基板へ一括して転写する一括転写方式の装置が従来より
検討されていた。ところが、一括転写方式は、転写の原
版となるマスクの製作が困難で、かつ１ダイ以上の大き
な光学フィールド内で光学系の収差を所定値以下に収め
ることが難しい。そこで、最近ではウエハに転写すべき
パターンを１ダイに相当する大きさよりも小さい複数の
小領域に分割し、各小領域毎に分割してパターンを転写
する分割転写方式の装置が検討されている。

【０００３】図１３および図１４は、上述した分割転写
方式の装置の一例を示すものである。これらの図に示す
装置では、不図示の線源から射出されて断面正方形状に
整形された電子線ＥＢが、偏向器１により光学系の光軸
ＡＸから所定距離δだけ偏向せしめられてマスク２に設
けられた複数の小領域２ａの一つに導かれる。ここで、
小領域２ａは、ウエハ５に転写すべきパターン形状に対
応する電子線の透過部が設けられる部分である。各々の
小領域２ａは、荷電粒子線を遮断しあるいは拡散する境
界領域２ｂによって互いに区分されている。小領域２ａ
への電子線ＥＢの照射に伴って、その小領域２ａに形成
された電子線の透過部に対応した形状のパターン像が第
１投影レンズ３および第２投影レンズ４を介してウエハ
５の所定領域５ｂに所定の縮小率（例えば１／４）で投
影される。なお、領域５ｂ毎のパターン像の詳細な形状
は図示を省略した。ＣＯはマスク２を透過した電子線Ｅ
Ｂのクロスオーバである。

【０００４】転写時には、小領域２ａを単位として電子
線ＥＢの照射が繰り返され、各小領域２ａの電子線透過
部に対応する形状のパターン像がウエハ５上の異なる領
域５ｂに順次転写される。ウエハ５に対するパターン像
の転写位置は、マスク２とウエハ５との間の光路中に設
けられた不図示の偏向器により、各小領域２ａに対応す
る被転写領域５ｂが互いに接するように調整される。す
なわち、小領域２ａを通過した電子線ＥＢを第１投影レ
ンズ３および第２投影レンズ４でウエハ５上に集束させ
るだけでは、マスク２の小領域２ａのみならず境界領域
２ｂの像までも所定の縮小率で転写され、境界領域２ｂ
に相当する無露光領域が各領域５ｂの間に生じる。その
ため、境界領域２ｂの幅に相当する分だけパターン像の
転写位置をずらしている。１枚のマスク２に形成された
すべての小領域２ａに対応するパターン像がウエハ５上
に転写されると、ウエハ５上の１ダイ分の領域５ａへの
パターン転写が終了する。なお、以下では、特に断りの
ない限り、図１３および図１４に示したように、電子線
ＥＢの光軸Ａの方向をｚ軸方向、マスク２の小領域２ａ
の一辺と平行な方向をｘ軸方向、ｚ軸方向およびｘ軸方
向の双方に直交する方向をｙ軸方向とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した分割転写方式
では、マスク２の小領域２ａとウエハ５の被転写領域５
ｂとを１：１に対応させている。例えば、図１５に示す
ようにウエハ５の１ダイ分の領域５ａを１００個の被転
写領域５ｂに分割して転写する場合、マスク２には領域
５ｂの分割数と同数の１００個の小領域２ａが設けられ
る。マスク２からウエハ５へはパターンが縮小して転写
されるから、単一の小領域２ａの大きさは、それに対応
する単一の被転写領域５ｂの大きさに対して縮小率の逆
数倍だけ大きい。加えてマスク２には小領域２ａのみな
らず境界領域２ｂも設けられる。したがって、図１５に
示すように、マスク２の小領域２ａが設けられる範囲
（以下、パターン保有範囲と呼ぶ。）２Ｐの大きさは、
全ての小領域２ａに対応するウエハ５側の領域５ａより
も常に大きい。なお、図示例ではパターン保有範囲２Ｐ
および領域５ａが１ダイ分に相当すると見做したが、常
に１ダイ分に等しいとは限らない。

【０００６】ところで、電子線転写装置では、光学系の
収差のために電子線の照射位置が光学系の光軸から離れ
るほど、換言すれば図１３に示す偏向量δが大きくなる
ほど解像度等の光学的誤差が大きくなる。マスク側およ
び感応基板（ウエハ）側で光学的誤差が許容範囲に収ま
る範囲を考えたとき、両範囲はいずれもマスク面および
感応基板面上で電子線の光学系の光軸を中心とする円形
の領域として与えられる。以下では、マスク側で光学的
誤差が許容範囲に収まる範囲をマスク側光学的フィール
ド、感応基板側で光学的誤差が許容範囲に収まる範囲を
感応基板側光学的フィールドと呼ぶ。上述した図１５で
は、マスク２およびウエハ５をいずれも静止させた状態
ですべての小領域２ａのパターンをウエハ５に所定の精
度で転写するためには、パターン保有範囲２Ｐに外接す
る円Ｃｍがマスク側光学的フィールドに、マスク５の領
域５ａに外接する円Ｃｗが感応基板側光学的フィールド
内にそれぞれ入っている必要がある。

【０００７】ここで、円Ｃｍは円Ｃｗよりも相当に大き
いから、結局、マスク２のパターン保有範囲２Ｐやそれ
に対応するマスク５側の領域５ａの大きさは転写装置の
マスク側光学的フィールドの大きさによって制限され
る。換言すれば、感応基板側では、光学的フィールドに
十分に余裕があるにも拘らず、それよりも小さい限られ
た範囲にしかパターンを転写できないことになる。した
がって、ウエハ５の複数の領域５ａが転写装置の感応基
板側光学的フィールドに一度に入っていたとしても、感
応基板側光学的フィールドよりも狭い限られた範囲にそ
れぞれの領域５ａを順次繰り出す操作が必要となり、ウ
エハ５を移動させるステージの駆動時間が全工程に占め
る割合が長くなってスループットが低下する。特にステ
ージを折り返すとき（駆動方向を変換するとき）のオー
バーヘッド時間が累積されると無駄時間が膨らみ、スル
ープットが大きく低下する。

【０００８】また、上述した分割転写方式では、複数の
パターン像を継ぎ合わせて１ダイ分のパターンを形成す
るので、図１６（ａ）に例示するように、分割されたパ
ターン像ＰＴ１，ＰＴ２の境界位置ＢＰでパターン像Ｐ
Ｔ１，２同士にずれが発生してデバイスの作動不良の原
因となるおそれもある。例えば、図１６（ｂ）に示すよ
うにパターン像ＰＴ１，ＰＴ２が境界位置ＢＰで互いに
離れ、左右のパターン像ＰＴ１，ＰＴ２のドーズ量が図
１６（ｃ）に実線で示す通りである場合、境界位置ＢＰ
でのドーズ量は同図に破線で示すように左右のパターン
像ＰＴ１，ＰＴ２のドーズ量の和に相当する。このと
き、転写後の現像レベルが同図に一点鎖線で示すように
境界位置ＢＰでの最小値よりも高い値に設定されている
と、現像後のパターンＰＴが離れて導通不良となる。図
１７（ａ）や（ｂ）に示すように左右のパターン像ＰＴ
１，ＰＴ２同士が重なった場合には、境界位置ＢＰにお
けるドーズ量が他の部分よりも増加して現像後のパター
ンＰＴが境界位置ＢＰで幅方向に拡大し、隣接するパタ
ーンに接するおそれもある。

【０００９】なお、特開平５−３６５９３号公報には、
メモリセルのような繰り返しパターンに対応する開口部
をマスクに形成し、かかる開口部の像をウエハ上の複数
位置に繰り返し転写する方法が開示されている。かかる
方法は、繰り返しパターン以外のパターンをマスク単独
で発生させることなく可変整形絞りにより発生させてい
る点で、感応基板に形成すべきパターンをマスクに分割
して設け、全てのパターン像をマスク単独で発生させる
ことを前提とした本願発明の転写方法と対象を異にす
る。

【００１０】本発明の第１の目的は、マスク側光学的フ
ィールドの制約による感応基板側光学的フィールドの無
駄を解消して高スループットを実現できる転写方法を提
供することにある。また、第２の目的は、パターンの分
割転写に伴うつなぎ位置での転写誤差を抑制できる転写
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１を参照して説明する
と、請求項１の発明は、感応基板の特定範囲１０１に転
写すべきパターンをマスク上で互いに離間する複数の小
領域ＳＦ１，ＳＦ２に分割して形成し、小領域ＳＦ１，
ＳＦ２を一回の照射範囲とする荷電粒子線の照射を繰り
返すとともに、小領域ＳＦ１，ＳＦ２に対応する感応基
板上の被転写領域ＰＦが感応基板上で互いに接するよう
に感応基板へのパターン転写位置を調整して感応基板上
の特定範囲１０１に所定のパターンを転写する荷電粒子
線転写方法に適用される。そして、感応基板の特定範囲
１０１に転写すべきパターンをマスクの小領域ＳＦ１，
ＳＦ２に分割して設ける際に、分割後のパターン形状が
等しくなるものＰＦ１（ＰＦ２）を共通の小領域ＳＦ１
（ＳＦ２）に集約し、転写時には共通の小領域ＳＦ１
（ＳＦ２）のパターンを感応基板上の複数の位置に転写
して上述した目的を達成する。請求項２の発明では、請
求項１の転写方法において、転写時に使用する光学系の
マスク側光学的フィールドが、共通の小領域ＳＦ１，Ｓ
Ｆ２を設けない場合に必要なマスク側光学的フィールド
よりも小さく設定される。図２を参照して説明すると、
請求項３の発明では、請求項１の転写方法において、感
応基板の特定範囲１１１を荷電粒子線転写装置の感応基
板側光学的フィールドＦＳｗよりも感応基板上の一方向
（矢印Ａｗ方向）に大きく設定し、転写時に感応基板を
上記一方向へ移動させてマスクのすべての小領域ＳＦの
パターンを感応基板の特定範囲１１１に転写する。図３
を参照して説明すると、請求項４の発明では、請求項１
の転写方法において、感応基板の特定範囲１２１を荷電
粒子線転写装置の感応基板側光学的フィールドＦＳｗ内
に包含される大きさに設定するとともに、この特定範囲
１２１に転写すべきパターンを荷電粒子線転写装置のマ
スク側光学的フィールドＦＳｍよりもマスク上の一方向
（矢印Ａｍ方向）に大きな範囲１２０に配列された複数
の小領域ＳＦに分割して形成し、転写時にはマスクを上
記の一方向へ移動させてマスクのすべての小領域ＳＦの
パターンを感応基板の特定範囲１２１に転写する。図４
を参照して説明すると、請求項５の発明では、請求項１
の転写方法において、感応基板の特定範囲１３１を荷電
粒子線転写装置の感応基板側光学的フィールドＦＳｗよ
りも感応基板上の一方向（矢印Ａｗ方向）に大きく設定
するとともに、この特定範囲１３１に転写すべきパター
ンを荷電粒子線転写装置のマスク側光学的フィールドＦ
Ｓｍよりもマスク上の一方向（矢印Ａｍ方向）に大きな
範囲１３０に配列された複数の小領域ＳＦに分割して形
成し、転写時にはマスクを上記のマスク上の一方向へ移
動させ、感応基板を上記の感応基板上の一方向へ移動さ
せてマスクのすべての小領域ＳＦのパターンを感応基板
の特定範囲１３１に転写する。図５を参照して説明する
と、請求項６の発明は、感応基板の特定範囲２００に転
写すべきパターン２０１をマスク上で互いに離間する複
数の小領域に分割して形成し、小領域を照射単位として
マスクへの荷電粒子線の照射を繰り返すとともに、小領
域に対応する感応基板上の被転写領域ＰＦが感応基板上
で互いに接するように感応基板へのパターン転写位置を
調整して感応基板の特定範囲２００上に所定のパターン
２０１を転写する荷電粒子線転写方法に適用される。そ
して、感応基板へのパターン２０１の転写が、少なくと
も感応基板上の一部で二回以上重複して行なわれ、重複
転写時におけるパターンの境界位置ＢＰ１，ＢＰ２が互
いに異なるようにして上述した目的を達成する。請求項
７の発明では、請求項６の転写方法において、感応基板
の特定範囲に転写すべきパターンをマスクの小領域に分
割して設ける際に、分割後のパターン形状が等しくなる
ものを共通の小領域に集約し、転写時には共通の小領域
のパターンを感応基板上の複数の位置に転写する。一実
施例を示す図１１を参照して説明すると、請求項８の発
明は、感応基板の特定範囲に転写すべきパターンが互い
に離間する複数の小領域に分割して形成されたマスクで
あって、感応基板に転写すべきパターンが第１の境界位
置ＬＶ１，ＬＨ１で分割して形成された第１の小領域の
組（７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ）と、感応基板に
転写すべきパターンが第１の境界位置ＬＶ１，ＬＨ１と
は異なる第２の境界位置ＬＶ２，ＬＨ２で分割して形成
された第２の小領域の組（７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７
２Ｄ，７２Ｅ）とを備える。

【００１２】

【作用】図１を参照して請求項１〜５の発明の作用を説
明する。図１に示すように、感応基板側の特定範囲１０
１を例えば１００個の被転写領域ＰＦに分割して転写す
る場合において、図中のＩ−Ｉ線よりも下側の被転写領
域ＰＦ１のパターンが互いに共通で、Ｉ−Ｉ線よりも上
側の被転写領域ＰＦ２のパターンが互いに共通であった
とする。この場合、請求項１〜５の発明ではＩ−Ｉ線よ
りも下側の被転写領域ＰＦ１に転写すべきパターン形状
がマスクの小領域ＳＦ１に、Ｉ−Ｉ線よりも上側のパタ
ーン形状がマスクの小領域ＳＦ２にそれぞれ集約して形
成される。これにより、マスクのパターン保有範囲（小
領域ＳＦ１，ＳＦ２が設けられる範囲）１００が従来よ
りも縮小する。請求項２の発明では、マスク側光学的フ
ィールドが従来よりも小さくなるから、転写装置の光学
系の解像、収差は感応基板側光学的フィールドＦＳｗに
よって制限され、結果として、感応基板側光学的フィー
ルドＦＳｗを従来より広範囲に利用してパターン転写を
行なうことができる。

【００１３】図２に示すように、請求項３の発明では感
応基板の一方向（矢印Ａｗ方向）への移動に伴って感応
基板の特定範囲１１１の感応基板側光学的フィールドＦ
Ｓｗに入り込む部分（図の斜線領域）が逐次変化する。
したがって、マスクを静止させてその小領域ＳＦが存在
する範囲１１０をマスク光学的フィールドＦＳｍ内に保
持したまま、すべての小領域ＳＦに順次荷電粒子線を照
射して感応基板側光学的フィールドＦＳｗよりも大きな
範囲１１１にパターンを転写できる。

【００１４】図３に示すように、請求項４の発明ではマ
スクの一方向（矢印Ａｍ方向）への移動に伴って、マス
クの小領域ＳＦが存在する範囲１２０のうちマスク側光
学的フィールドＦＳｍに入り込む部分（図の斜線領域）
が逐次変化する。このため、感応基板の特定範囲１２１
を転写するために必要な小領域ＳＦがマスク側光学的フ
ィールドＦＳｍよりも大きな範囲１２０に配列された場
合でも、すべての小領域ＳＦのパターンを感応基板の特
定範囲１２１に転写できる。

【００１５】図４に示すように、請求項５の発明では感
応基板の一方向（矢印Ａｗ方向）への移動に伴って感応
基板の特定範囲１３１の感応基板側光学的フィールドＦ
Ｓｗに入り込む部分（図の斜線領域）が逐次変化すると
ともに、マスクの一方向（矢印Ａｍ方向）への移動に伴
って、マスクの小領域ＳＦが存在する範囲１３０のうち
マスク側光学的フィールドＦＳｍに入り込む部分（図の
斜線領域）が逐次変化する。このため、感応基板側光学
的フィールドＦＳｗよりも大きな特定範囲１３１を転写
するために必要な小領域ＳＦがマスク側光学的フィール
ドＦＳｍよりも大きな範囲１３０に配列された場合で
も、すべての小領域ＳＦのパターンを感応基板の特定範
囲１３１に転写できる。

【００１６】請求項６の発明の作用を図５により説明す
る。図５（ａ）は、感応基板の特定範囲２００へのパタ
ーン（図の斜線部分）２０１の転写を２回重複させて行
う例を示し、第１回目の転写時にはパターン２０１を図
中一点鎖線で示す境界位置ＢＰ１で分割して転写し、第
２回目の転写時にはパターン２０１を図中破線で示す境
界位置ＢＰ２で分割して転写する。各回の電子線のドー
ズ量は重複転写を行わない場合の略半分に設定するとよ
い。パターン２０１が第１回目の境界位置ＢＰ１を横切
る図中Ｂ部を例にとってパターン２０１の転写状況を考
えると、同図（ｂ）に示すように、第１回目の転写時に
は境界位置ＢＰ１よりも左側にパターン２０１ａが転写
され、境界位置ＢＰ２よりも右側にパターン２０１ｂが
転写される。また、第２回目の転写時にはＢ部に境界位
置が存在せず、パターン２０１ｃが一括して転写され
る。そして、第１回目と第２回目の転写により、同図
（ｃ）に示すように境界位置ＢＰ１ではパターン２０１
ａ，２０１ｂとパターン２０１ｃとが重なり合う。

【００１７】パターンの重ね合わせ部分のドーズ量分布
は同図（ｄ）に示すようになる。すなわち、第１回目の
転写では図中実線で示すように境界位置ＢＰ１近傍で境
界位置ＢＰ１に近付くほどドーズ量が減少する。これ
は、被転写領域の周縁でパターン像が多少ぼけるためで
ある。一方、第２回目の転写では図中に１点鎖線で示す
ように境界位置ＢＰ１に関係なくドーズ量が一定であ
る。したがって、重複転写による合成ドーズ量は図中破
線で示すようになり、境界位置ＢＰ１でのドーズ量の減
少は図１６（ｃ）に示す重複転写を行わない場合に比べ
て略半分となる。このため、現像レベルを従来通りに設
定しても境界位置ＢＰ１でパターン２０１が切れること
がない。なお、図５（ｂ），（ｃ）では第１回目のパタ
ーン２０１ａ，２０１ｂの端部が離れた場合について説
明したが、両者が重なり合う場合にも第１回目の重複部
分の合成ドーズ量が従来よりも少ないので、図１７に示
すようなパターンの膨らみは抑制される。パターン２０
１ａ，２０１ｂの端部が重複しかつ境界位置ＢＰ１の方
向にずれた場合には図５（ｅ）に示すように境界位置Ｂ
Ｐ１で滑らかにパターン２０１が変化する。以上では２
回重複させて転写を行う例を説明したが、３回あるいは
それ以上に分割してもよい。重複数が増加するほどドー
ズ量が平均化されてパターンの境界位置での誤差が減少
する。重複転写は感応基板の全面で行い、あるいは一部
のみで行ってもよい。

【００１８】ここで、パターン２０１をｎ回重複して転
写し、かつ各回の転写も複数の被転写領域ＰＦに分割し
て行う場合、従来のように分割された個々のパターンと
マスク側の小領域とを１：１に対応させるとマスク側の
小領域の数は重複転写を行わないときのｎ倍となり、マ
スク側の小領域が存在する範囲の大きさがｎ倍あるいは
それ以上に大きくなる。請求項７の発明では、分割後の
パターン形状が等しくなるものを共通の小領域に集約す
るので、マスクの小領域が存在する範囲を縮小して荷電
粒子線転写装置のマスク側光学的フィールドに容易に収
めることができる。

【００１９】請求項８の発明では、マスク７０の第１の
小領域の組に属する小領域７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７
１Ｄに荷電粒子線を順次照射して、第１の境界位置ＬＶ
１，ＬＨをつなぎ位置とするパターン像を感応基板に転
写する。ついで、第２の小領域の組に属する小領域７２
Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅに荷電粒子線を順
次照射して、第２の境界位置ＬＶ２，ＬＨ２をつなぎ位
置とするパターン像を感応基板上に重複転写する。第１
の境界位置ＬＶ１，ＬＨと第２の境界位置ＬＶ２，ＬＨ
２とが異なるので、つなぎ位置でのドーズ量分布が平滑
化される。

【００２０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために図を用いたが、これにより本発明が図示例
に限定されるものではない。

【００２１】

【実施例】

−第１実施例− 図６〜図９を参照して本発明の一実施例を説明する。図
６は本実施例で使用する電子線縮小転写装置の概略を示
すものである。電子銃１０から放出された電子線ＥＢは
コンデンサレンズ１１で平行ビームとされ、視野選択偏
向器１２によりｘ−ｙ平面（ｘ軸およびｙ軸と平行な平
面）内で偏向されてマスク５０の小領域（図示略）の一
つに導かれる。マスク５０については後述する。マスク
５０を通過した電子線ＥＢは偏向器１３により所定量偏
向された上でレンズ１４，１５により感応基板６０上の
所定位置に所定の縮小率（例えば１／４）で結像され
る。マスク５０はマスクステージ１６にｘ−ｙ平面と平
行に取付けられる。マスクステージ１６は、駆動装置１
７によりｘ軸方向に連続移動し、ｙ軸方向にステップ移
動する。マスクステージ１６のｘ−ｙ平面内での位置は
レーザ干渉計１８で検出されて制御装置１９に出力され
る。なお、図６においてｘ軸方向は紙面と直交する方向
である。

【００２２】感応基板６０は感応基板台２０の可動ステ
ージ２１上にｘ−ｙ平面と平行に取付けられる。可動ス
テージ２１は、駆動装置２２によりマスクステージ１６
のｘ軸方向の連続移動とは逆方向へ連続移動可能とされ
る。逆方向としたのはレンズ１４，１５によりパターン
像が反転するためである。可動ステージ２１のｘ−ｙ平
面内での位置はレーザ干渉計２３で検出されて制御装置
１９に出力される。

【００２３】制御装置１９は、入力装置２４から入力さ
れる露光データと、レーザ干渉計１８，２３が検出する
ウエハステージ１６および可動ステージ２１の位置情報
とに基づいて、偏向器１２，１３による電子線ＥＢの偏
向量を演算するとともに、マスクステージ１６および可
動ステージ２１の動作を制御するために必要な情報（例
えば位置および移動速度）を演算する。偏向量の演算結
果は偏向量設定器２５，２６に出力され、これら偏向量
設定器２５，２６により偏向器１２，１３の偏向量が設
定される。ステージ１６，２１の動作に関する演算結果
はドライバ２７，２８にそれぞれ出力される。ドライバ
２７，２８は演算結果にしたがってステージ１６，２１
が動作するように駆動装置１７，２２の動作を制御す
る。なお、入力装置２４としては、露光データの作成装
置で作成した磁気情報を読み取るもの、マスク５０や感
応基板６０に登録された露光データをこれらの搬入の際
に読み取るものなど適宜選択してよい。

【００２４】図７（ａ）は上述したマスク５０の小領域
５０１が存在する範囲５００を示すものである。本実施
例では、電子線照射光学系のマスク側光学的フィールド
ＦＳｍよりもｘ軸方向に大きな範囲５００に小領域５０
１が配列されている。各小領域５０１は電子線を遮断
し、あるいは拡散する境界領域５０２にて互いに区分さ
れている。小領域５０１には、例えば図８に示すように
感応基板に転写すべきパターン形状に対応した電子線の
透過部（図の白抜き部分）ＢＴが設けられる。なお、電
子線転写用のマスクとしては、例えば図９（ａ）に示す
ように窒化シリコン（ＳｉＮ）等の薄膜にて透過部ＢＴ
を形成し、その表面に適宜タングステン製の散乱部ＢＳ
を設けたいわゆる散乱マスクと、図９（ｂ）に示すよう
にタングステン製の散乱部ＢＳに設けた抜き穴を透過部
ＢＴとするいわゆる穴空きステンシルマスク等が存在す
るが、本実施例ではいずれでも構わない。

【００２５】図７（ｂ）の斜線範囲６００は、図７
（ａ）に示すマスク５０の小領域５０１の組合わせによ
り転写可能な感応基板６０上の範囲を示している。この
範囲６００は、感応基板６０に形成すべき１ダイ分の領
域６０１の半分に相当し、感応基板側光学的フィールド
ＦＳｗよりもｘ軸方向に大きい。感応基板側光学的フィ
ールドＦＳｗは、１ダイ分の領域６０１の略１／４の範
囲を包含する大きさである。感応基板６０の範囲６００
に転写すべきパターンを小領域５０１に分割して設ける
際、分割後のパターン形状が等しくなるものは適宜共通
の小領域５０１に集約され、その結果、小領域５０１の
数は範囲６００の分割数よりも少ない。

【００２６】以上の構成において、小領域５０１と感応
基板６０上の転写位置との対応関係を露光データとして
予め入力装置２４から制御装置１９に入力する。そし
て、転写時には露光データにしたがって各小領域５０１
のパターン像が感応基板６０の指定位置に転写されるよ
うに偏向器１２，１３の偏向量およびステージ１６，２
１の位置を制御する。また、転写に伴ってマスクステー
ジ１６および可動ステージ２１をｘ軸方向に互いに逆方
向へ連続移動させる。これにより、図７に示す範囲５０
０，６００の光学的フィールドＦＳｍ，ＦＳｗに入り込
む領域が逐次変化し、範囲５００にあるすべての小領域
５０１のパターン像を感応基板６０上の範囲６００に転
写できる。なお、連続移動時のｙ軸方向への電子線ＥＢ
の照射位置およびパターン転写位置の調整は偏向器１
２，１３により行う。範囲６００の転写が終了した後は
可動ステージ２１をｙ軸方向へ範囲６００の幅分だけ移
動させて残りの領域を転写し、これにより１ダイ分の領
域６０１の転写を終了する。

【００２７】なお、感応基板６０の単一の被転写領域
（図１４の領域５ｂに相当）に転写されるパターン（電
子線の照射部分）の面積が大きい場合、すなわち、単一
の被転写領域に対するビーム照射量が大きい場合、クー
ロン効果によってパターン像のぼけが大きくなる。これ
を回避するには、例えば図１０に示すように単一の被転
写領域に転写するパターンＰＴ３を、複数（図示例では
２つ）のパターンＰＴ３ａ、ＰＴ３ｂに分割し、それぞ
れのパターンＰＴ３ａ、ＰＴ３ｂを図７に示したマスク
５０の異なる小領域５０１に設ける。そして、それぞれ
の小領域５０１に設けられたパターンを感応基板６０の
同一の被転写領域に転写すればよい。勿論、個々の小領
域５０１に設けられるパターン（電子線の透過部分）の
面積は、クーロン効果ぼけが十分に小さくなるよう制限
する。上述したように、本実施例ではパターンの等しく
なる小領域５０１を集約しているので、上記のように一
部の被転写領域のパターンを分割してマスク５０の複数
の小領域５０１に設けた場合でも、小領域５０１の総数
は少ない。

【００２８】−第２実施例− 図１１を参照して第２実施例を説明する。なお、本実施
例は上述した第１実施例に対してマスクの小領域の配列
方法と感応基板への転写方法とを変更したものであり、
使用する電子線転写装置は共通である。したがって電子
線転写装置の構成については図６を参照するものとし、
以下では装置の説明を省略する。図１１（ａ）は本実施
例におけるマスク７０の一部を示し、同図（ｂ）はマス
ク７０の（ａ）で示した部分によって感応基板に転写さ
れるパターンを示す。（ｂ）に示すパターンを境界線Ｌ
Ｈ１，ＬＶ１に沿って被転写領域Ａ1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1に
分割して転写するため、マスク７０には被転写領域Ａ
1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1内のパターン形状に対応した電子線透
過部を有する小領域７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄが
それぞれ設けられている。また、図１１（ｂ）に示すパ
ターンを図１１（ｃ）に示す境界線ＬＨ２，ＬＶ２に沿
って被転写領域Ａ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2，Ｅ2，……に分割
して転写するため、マスク７０には被転写領域Ａ2，Ｂ
2，Ｃ2，Ｄ2，Ｅ2，……内のパターン形状に対応した電
子線透過部を有する小領域７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７
２Ｄ，７２Ｅ，……がそれぞれ設けられている。

【００２９】マスク７０から感応基板への露光データを
作成する際には、上述した小領域７１Ａ，７１Ｂ，７１
Ｃ，７１Ｄを第１の小領域の組として、また、小領域７
２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅ，……を第２の
小領域の組として区分する。そして、転写時には第１の
小領域の組に属するものだけ選択的に電子線を照射して
感応基板上に第１の小領域の組のパターンを転写する。
この後、第２の小領域の組に属するものだけ選択的に電
子線を照射して感応基板上に第２の小領域の組のパター
ンを転写する。各回の電子線のドーズ量は１回で転写を
行う場合の略半分とする。以上のように転写をすること
により１回目の転写時のパターンのつなぎ位置と２回目
の転写時のパターンのつなぎ位置とが変化し、パターン
のつなぎ位置での位置誤差が抑制される。なお、小領域
の選択は、上述した偏向器１２の偏向量を調整して行う
ことができる。また、小領域毎の転写位置の調整は偏向
器１３の偏向量および可動ステージ２１の位置調整によ
って行うことができる。小領域７１Ａ，７１Ｂ，７１
Ｃ，７１Ｄおよび小領域７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２
Ｄ，７２Ｅ，……の組合わせによって転写されるパター
ンが感応基板上で繰り返し性を有するときは、小領域７
１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄおよび小領域７２Ａ，７
２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅ，……のパターンを感応
基板の複数の位置へ転写する。これにより、マスク７０
の小領域が存在する範囲を縮小できる。

【００３０】−第３実施例− 図１２により第３実施例を説明する。本実施例は、特に
感応基板上に島状の非露光パターンが生じる場合に効果
的な重複転写方法に関するものである。図１２（ａ）は
本実施例において感応基板に転写されるパターンの一部
を示し、斜線領域８０，８１は電子線による露光部、８
２は露光部８１で囲まれた島状の非露光部である。上述
した図９（ａ）に示す散乱マスクでも（ｂ）に示すステ
ンシルマスクの場合でも、島状の非露光部８２を感応基
板に設けるためにはそれに対応する大きさの散乱部ＢＳ
を設ける必要がある。ところが、散乱マスクの場合には
島状の非露光部８２に対応する散乱部ＢＳの周囲が自立
性のない薄膜のみとなり、ステンシルマスクの場合は島
状の非露光部８２に対応する散乱部ＢＳの周囲が抜き穴
で囲まれるので、いずれの場合でも単独で島状の非露光
部８２に対応できる散乱部ＢＳは実現できない。このよ
うな問題に対処するため、島状の非露光部８２を囲むパ
ターンを二回に分けて転写する方法が提案されている
が、本実施例では４回の重複露光により島状の非露光部
８２を形成するものである。

【００３１】図１２（ｂ）〜（ｅ）は同図（ａ）のパタ
ーンを転写するためのマスク側の小領域を示し、（ｂ）
は１回目の転写時に使用する小領域９１を、（ｃ）は２
回目の転写時に使用する小領域９２を、（ｄ）は３回目
の転写時に使用する小領域９３を、（ｅ）は４回目の転
写時に使用する小領域９４を示す。小領域９１，９２に
は、感応基板の露光部８０の全体に対応する電子線の透
過部ＢＴ０と、露光部８１を境界線ＬＶ３にて分割した
形状に対応する電子線の透過部ＢＴ１，ＢＴ２とが形成
されている。一方、小領域９３，９４には、露光部８１
を境界線ＬＨ３にて分割した形状に対応する電子線の透
過部ＢＴ３，ＢＴ４とが形成されている。なお、小領域
９１〜９４はすべて同じ大きさである。

【００３２】以上の小領域９１〜９４を備えたマスクに
おいて各回の電子線のドーズ量を１回の転写時の略１／
２に設定し、小領域９１，９３のパターン像を感応基板
上の同一位置へ、小領域９２，９４のパターン像を小領
域９１，９３のパターン像に対して小領域９１，９３の
幅の１／２だけ図の横方向へずらして転写する。小領域
９１，９２のパターン像の転写により露光部８１が境界
線ＬＶ３をつなぎ位置として感応基板上に転写され、小
領域９３，９４のパターン像の転写により露光部８１が
境界線ＬＨ３をつなぎ位置として感応基板上に転写され
る。１回目および２回目の転写による露光部８１のつな
ぎ位置と、３回目および４回目の重複転写による露光部
８１のつなぎ位置とが異なっているので、露光部８１を
単純に二分割して転写する場合と比べて露光部８１のつ
なぎ位置での電子線ドーズ量の分布が平滑化され、つな
ぎ位置での誤差が抑制される。

【００３３】なお、本実施例では露光部８１が２回重複
されて露光される場合を示したが、３回またはそれ以上
に重複させてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
５の発明では、感応基板の特定範囲にに転写すべきパタ
ーンを分割してマスクの小領域に設ける際、分割後のパ
ターン形状が等しくなるものを共通の小領域に集約する
ので、マスクの小領域が存在する範囲を従来よりも縮小
し、感応基板側光学的フィールドを有効に利用してスル
ープットを改善できる。すなわち、感応基板側光学的フ
ィールドを大きく取れるので、感応基板の転写範囲を感
応基板側光学的フィールド内に保持するために必要な感
応基板用ステージの折り返し動作の回数が減少し、折り
返し時のオーバーヘッド時間が減少してスループットが
向上する。また、転写時のステージの最高速度には自ず
と制限があるが、感応基板側光学的フィールドが大きい
ほどステージの連続移動露光時のステージ速度が小さく
て済み、ステージ速度によってスループットが過度に制
限を受けることがなくなる。請求項６および請求項７の
発明によれば、感応基板へのパターン転写を２回以上重
複させて行い、しかも各回の転写時のパターンの境界位
置を互いに異なるようにしたので、パターンのつなぎ位
置でのドーズ量分布が平滑化されて転写誤差が抑制され
る。特に請求項７の発明では重複転写に伴うマスク側の
小領域の増加を抑制し、高スループットおよび高精度を
両立したパターン転写を実現できる。また、請求項８の
発明によれば、感応基板の特定範囲に転写すべきパター
ンを互いに異なる第１の境界位置と第２の境界位置とで
分割した場合に対応する複数組の小領域がマスクに設け
られているので、請求項６の発明を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜５に係る発明を説明するための図。

【図２】請求項３に係る発明を説明するための図。

【図３】請求項４に係る発明を説明するための図。

【図４】請求項５に係る発明を説明するための図。

【図５】請求項６に係る発明を説明するための図。

【図６】本発明の実施例で使用する電子線縮小転写装置
の概略を示す図。

【図７】第１実施例でのマスクと感応基板との対応関係
を示す図。

【図８】図７に示すマスクの小領域に形成されるパター
ンの一例を示す図。

【図９】マスクの断面図。

【図１０】第１実施例において感応基板の単一の被転写
領域に転写すべきパターンをマスクの複数の小領域に分
割して設ける例を説明するための図。

【図１１】第２実施例で使用するマスクの小領域の配置
と小領域に形成されるパターンの一例を示す図。

【図１２】第３実施例での感応基板上のパターンとマス
クの小領域との対応を示す図。

【図１３】電子線縮小転写装置の光学系の概略を示す
図。

【図１４】電子線縮小転写装置による転写手順を示す斜
視図。

【図１５】従来のマスクの小領域と感応基板の被転写領
域との対応を示す図。

【図１６】従来のパターンのつなぎ位置での問題点を説
明するための図。

【図１７】従来のパターンのつなぎ位置での問題点を説
明するための図。

【符号の説明】

５０，７０マスク６０感応基板７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ第１の小領域の組７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅ，…… 第２
の小領域の組１００，１１０，１２０，１３０，５００マスクの小
領域が設けられる範囲１０１，１１１，１２１，１３１，２００，６００感
応基板の特定範囲２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ感応基板に転
写されるパターンＰＦマスクの小領域に対応する感応基板の被転写領域ＳＦマスクの小領域ＳＦ１，ＳＦ２共通の小領域ＢＦマスクの境界領域ＢＰ１，ＢＰ２感応基板に転写されるパターンの境界
位置ＢＴマスクの電子線の透過部ＢＳマスクの電子線の散乱部ＦＳｍマスク側光学的フィールドＦＳｗ感応基板側光学的フィールド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板の特定範囲に転写すべきパター
ンをマスク上で互いに離間する複数の小領域に分割して
形成し、前記小領域を照射単位としてマスクへの荷電粒
子線の照射を繰り返すとともに、前記小領域に対応する
感応基板上の被転写領域が感応基板上で互いに接するよ
うに感応基板へのパターン転写位置を調整して前記感応
基板上の前記特定範囲に所定のパターンを転写する荷電
粒子線転写方法において、前記感応基板の特定範囲に転写すべきパターンを前記マ
スクの前記小領域に分割して設ける際に、分割後のパタ
ーン形状が等しくなるものを共通の小領域に集約し、転
写時には前記共通の小領域のパターンを感応基板上の複
数の位置に転写することを特徴とする荷電粒子線転写方
法。
【請求項２】転写時に使用する光学系のマスク側光学
的フィールドが、前記共通の小領域を設けない場合に必
要なマスク側光学的フィールドよりも小さく設定される
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線転写方法。
【請求項３】前記感応基板の前記特定範囲を、荷電粒
子線転写装置の感応基板側光学的フィールドよりも感応
基板上の一方向に大きく設定し、転写時に前記感応基板
を前記一方向へ移動させて前記マスクの前記小領域のパ
ターンを前記感応基板の前記特定範囲に転写することを
特徴とする請求項１記載の荷電粒子線転写方法。
【請求項４】前記感応基板の前記特定範囲を荷電粒子
線転写装置の感応基板側光学的フィールド内に包含され
る大きさに設定するとともに、該特定範囲に転写すべき
パターンを、前記荷電粒子線転写装置のマスク側光学的
フィールドよりもマスク上の一方向に大きな範囲に配列
された複数の小領域に分割して形成し、転写時には前記
マスクを前記一方向へ移動させて前記マスクの前記小領
域のパターンを前記感応基板の前記特定範囲に転写する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線転写方法。
【請求項５】前記感応基板の前記特定範囲を荷電粒子
線転写装置の感応基板側光学的フィールドよりも感応基
板上の一方向に大きく設定するとともに、該特定範囲に
転写すべきパターンを、前記荷電粒子線転写装置のマス
ク側光学的フィールドよりもマスク上の一方向に大きな
範囲に配列された複数の小領域に分割して形成し、転写
時には前記マスクを前記マスク上の一方向へ移動させ、
前記感応基板を前記感応基板上の一方向へ移動させて前
記マスクの前記小領域のパターンを前記感応基板の前記
特定範囲に転写することを特徴とする請求項１記載の荷
電粒子線転写方法。
【請求項６】感応基板の特定範囲に転写すべきパター
ンをマスク上で互いに離間する複数の小領域に分割して
形成し、前記小領域を照射単位としてマスクへの荷電粒
子線の照射を繰り返すとともに、前記小領域に対応する
感応基板上の被転写領域が感応基板上で互いに接するよ
うに感応基板へのパターン転写位置を調整して前記感応
基板上の前記特定範囲に所定のパターンを転写する荷電
粒子線転写方法において、前記感応基板へのパターンの転写が少なくとも前記感応
基板上の一部で二回以上重複して行なわれ、重複転写時
における各回のパターンの境界位置が互いに異なること
を特徴とする荷電粒子線転写方法。
【請求項７】前記感応基板の特定範囲に転写すべきパ
ターンを前記マスクの前記小領域に分割して設ける際
に、分割後のパターン形状が等しくなるものを共通の小
領域に集約し、転写時には前記共通の小領域のパターン
を感応基板上の複数の位置へ転写することを特徴とする
請求項６記載の荷電粒子線転写方法。
【請求項８】感応基板の特定範囲に転写すべきパター
ンが互いに離間する複数の小領域に分割して形成された
マスクであって、前記感応基板に転写すべきパターンが
第１の境界位置で分割して形成された第１の小領域の組
と、前記感応基板に転写すべきパターンが前記第１の境
界位置とは異なる第２の境界位置で分割して形成された
第２の小領域の組とを備えることを特徴とする荷電粒子
線転写用マスク。