JP2000269113A - Electron beam exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光方
法に関し、より詳しくは、ステンシルマスクを使用する
電子ビーム露光方法に関する。The present invention relates to an electron beam exposure method, and more particularly, to an electron beam exposure method using a stencil mask.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、パタ
ーンルールの微細化に伴い、パターン精度、特に寸法の
ばらつきが大きな問題となり、デバイスの微細化・高信
頼性化を妨げる大きな要因となっている。半導体装置の
製造工程は膜の形成と膜のパターニングを伴うものであ
り、膜のパターニングは、レジストパターンをマスクに
して膜をエッチングすることにより行われる。レジスト
パターンの形成は、膜上に塗布されたレジストを露光
し、さらに現像することによって得られ、レジストを露
光する露光装置の１つとして電子ビーム露光装置があ
る。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, pattern precision, especially dimensional variation, has become a major problem with the miniaturization of pattern rules, which is a major factor hindering miniaturization and high reliability of devices. The manufacturing process of a semiconductor device involves formation of a film and patterning of the film. Patterning of the film is performed by etching the film using a resist pattern as a mask. The formation of the resist pattern is obtained by exposing and further developing the resist applied on the film, and there is an electron beam exposure apparatus as one of the exposure apparatuses for exposing the resist.
【０００３】電子ビーム露光装置は、図１に示すよう
に、電子銃101 から出射された電子ビーム（荷電粒子ビ
ーム）Ｂを複数の電子レンズ102 〜107 、電子ビーム整
形マスク108 、ステンシルマスク109 、図形選択偏向器
110 、図形選択振り戻し偏光器111 などを通して基板11
2 上のレジスト113 に照射する構造を有している。そし
て、レジスト113 に照射される電子ビームＢを整形する
方法として、部分一括転写露光や可変整形露光法などが
ある。As shown in FIG. 1, the electron beam exposure apparatus converts an electron beam (charged particle beam) B emitted from an electron gun 101 into a plurality of electron lenses 102 to 107, an electron beam shaping mask 108, a stencil mask 109, Figure selection deflector
110, substrate 11 through figure selection swingback polarizer 111, etc.
2 has a structure for irradiating the upper resist 113. As a method of shaping the electron beam B applied to the resist 113, there are a partial batch transfer exposure method and a variable shaping exposure method.
【０００４】部分一括露光法は、ブロック露光法とも呼
ばれ、主に処理能力向上を目的として用いられ、ステン
シルマスク109 上に図２に示すような複数の領域109Rに
複数種類のブロックパターン孔109A,109B を設け、半導
体デバイスを構成する繰り返しパターンの一部を複数の
パターン孔109A,109B から選択してレジスト113 に露光
するという方法である。[0004] The partial batch exposure method is also called a block exposure method, and is mainly used for the purpose of improving the processing ability. , 109B, and a part of a repetitive pattern constituting a semiconductor device is selected from a plurality of pattern holes 109A, 109B and is exposed on a resist 113.
【０００５】また、可変整形露光法は、主に微小線幅の
パターンを露光することを目的として用いられ、図２に
示すように、電子ビーム整形マスク108 の第１の矩形状
開口108sとステンシルマスク109 の第２の矩形状開口10
9sを透過する電子ビームの重なり部分によってパターン
の形状を決定し、これによって得られた矩形のパターン
の線幅（短辺幅）を２つの開口の重なり量によって決定
するといった方法である。The variable shaping exposure method is mainly used for exposing a pattern having a fine line width. As shown in FIG. 2, a first rectangular opening 108s of an electron beam shaping mask 108 and a stencil Second rectangular opening 10 in mask 109
In this method, the shape of the pattern is determined by the overlapping portion of the electron beams passing through 9s, and the line width (short side width) of the obtained rectangular pattern is determined by the overlapping amount of the two openings.
【０００６】即ち、可変整形露光法によれば、図３(a),
(b) に示すように、電子ビーム整形マスク108 の第１の
矩形状開口108sを透過して矩形状に整形された電子ビー
ムＢのうち、ステンシルマスク109 の第２の矩形状開口
109sとの重なり部分がレジスト113 に照射されることに
なる。なお、図３(a) は縦長の長方形のパターンを形成
する場合を示し、図３(b) は横長の長方形のパターンを
形成する場合を示している。That is, according to the variable shaping exposure method, FIG.
As shown in FIG. 3B, of the electron beam B transmitted through the first rectangular opening 108s of the electron beam shaping mask 108 and shaped into a rectangular shape, the second rectangular opening of the stencil mask 109 is formed.
The overlapping portion with 109s is irradiated on the resist 113. FIG. 3A shows a case where a vertically long rectangular pattern is formed, and FIG. 3B shows a case where a horizontally long rectangular pattern is formed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、可変整形露光
法によれば、第２の矩形状開口109sによって整形される
長方形パターンのエッジ部分は隣接する２辺だけであ
り、その他の２辺は電気的な電子ビームの偏向を制御す
ることによって実現しているために０．３μｍ以下とい
ったパターンの微小な線幅ｗを微調整することは難し
く、しかも再現精度が十分では無い。However, according to the variable shaping exposure method, the rectangular pattern shaped by the second rectangular opening 109s has only two adjacent edges, and the other two edges are electrically connected. It is difficult to finely adjust the fine line width w of the pattern, such as 0.3 μm or less, by controlling the deflection of the electron beam, and the reproduction accuracy is not sufficient.
【０００８】これに対して部分一括転写法による露光方
法では、パターンの繰り返しの単位の微小矩形パターン
を選択してウェハ上に転写するために、電子ビームの偏
向による微小線幅の調整が不要であり、高精度なパター
ン形成ができる。しかし、一括転写法のステンシルマス
ク109 上でのパターン孔の数には限りがあり、ステンシ
ルマスク109 に存在しないパターンが必要な場合には、
可変整形露光法を使用しなければならなくなる。On the other hand, in the exposure method using the partial batch transfer method, since a minute rectangular pattern of a unit of pattern repetition is selected and transferred onto a wafer, it is not necessary to adjust the minute line width by deflecting an electron beam. Yes, highly accurate pattern formation is possible. However, the number of pattern holes on the stencil mask 109 of the batch transfer method is limited, and when a pattern that does not exist on the stencil mask 109 is required,
Variable shaping exposure must be used.
【０００９】本発明の目的は、微小線幅のパターンを高
精度にレジストに露光することができる電子ビーム露光
方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide an electron beam exposure method capable of exposing a resist to a pattern having a fine line width with high precision.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図４〜
図６に例示するように、荷電粒子ビームＥＢを矩形状の
スリット１５ａに透過させることにより前記荷電粒子ビ
ームの形状を矩形整形し、相対向する２つの長辺と２つ
の短辺からなる四角形のブロックパターン孔２０ａ，２
０ｂを少なくとも１つ有するステンシルマスク２０のう
ち、前記ブロックパターン孔２０ａ，２０ｂの少なくと
も一部であって前記２つの長辺を跨ぐ領域に向けて矩形
整形された前記荷電粒子ビームＥＢを照射し、前記ブロ
ックパターン孔２０ａ，２０ｂを透過した前記荷電粒子
ビームＥＢをレジストＲに照射して矩形状のパターン潜
像を形成する工程を含むことを特徴とする電子ビーム露
光方法によって解決する。Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are described with reference to FIGS.
As illustrated in FIG. 6, the shape of the charged particle beam is rectangularly shaped by transmitting the charged particle beam EB through a rectangular slit 15a, and a rectangular shape including two opposing long sides and two short sides is formed. Block pattern holes 20a, 2
The stencil mask 20 having at least one 0b is irradiated with the charged particle beam EB that is rectangular-shaped toward at least a part of the block pattern holes 20a and 20b and extends over the two long sides, The problem is solved by an electron beam exposure method including a step of irradiating the resist R with the charged particle beam EB transmitted through the block pattern holes 20a and 20b to form a rectangular pattern latent image.
【００１１】上記した電子ビーム露光方法において、矩
形整形された前記荷電粒子ビームは、前記ブロックパタ
ーン孔２０ａ，２０ｂのうち前記短辺の一方から離れた
領域を含む領域に照射される様にしてもよい。上記した
電子ビーム露光方法において、前記ブロックパターン孔
２０ａ，２０ｂを透過した前記荷電粒子ビームは、前記
レジストＲにおいて隣接した領域に複数回照射される様
にしてもよい。In the above-described electron beam exposure method, the charged particle beam shaped into a rectangle may be irradiated to an area of the block pattern holes 20a and 20b including an area away from one of the short sides. Good. In the above-described electron beam exposure method, the charged particle beam transmitted through the block pattern holes 20a and 20b may be applied to an adjacent region of the resist R a plurality of times.
【００１２】上記した電子ビーム露光方法において、前
記ブロックパターン孔２０ａ，２０ｂに照射される前記
荷電粒子ビームは、前記ブロックパターン孔２０ａ，２
０ｂの長手方向の長さを変更させて前記レジストＲ上の
隣接した領域に複数回照射されるようにしてもよい。上
記した電子ビーム露光方法において、前記ブロックパタ
ーン孔２０ａ。２０ｂは、前記ステンシルマスク２０に
おいて前記長辺方向を異ならせて少なくとも２つ形成す
るようにしてもよい。In the above-described electron beam exposure method, the charged particle beam applied to the block pattern holes 20a and 20b is applied to the block pattern holes 20a and 20b.
The length of Ob in the longitudinal direction may be changed so that an adjacent area on the resist R is irradiated a plurality of times. In the electron beam exposure method described above, the block pattern holes 20a. At least two of the stencil masks 20b may be formed in the stencil mask 20 with the long side direction being different.
【００１３】上記した電子ビーム露光方法において、２
つの前記ブロックパターン孔２０ａ。２０ｂは、前記ス
テンシルマスク２０において隣接したブロック領域に形
成されるようにしてもよい。上記した電子ビーム露光方
法において、前記２つのブロックパターン孔２０ａ，２
０ｂのそれぞれの前記長辺は、互いに交差する方向に配
置されるようにしてもよい。In the above electron beam exposure method, 2
Two said block pattern holes 20a. 20b may be formed in an adjacent block region in the stencil mask 20. In the above electron beam exposure method, the two block pattern holes 20a, 2
0b may be arranged in directions intersecting with each other.
【００１４】なお、上記した図番、符号は、本発明の理
解を容易にするために引用されたものであって、本発明
を限定するものではない。次に、本発明の作用について
説明する。本発明によれば、矩形整形した荷電粒子（電
子）ビームを、相対向する２つの長辺と２つの短辺から
なる四角形のブロックパターン孔の一部であって２つの
長辺を跨ぐ領域に透過させることによって整形するよう
にした。The figures and reference numerals described above are cited to facilitate understanding of the present invention and do not limit the present invention. Next, the operation of the present invention will be described. According to the present invention, a rectangular shaped charged particle (electron) beam is applied to an area that is a part of a rectangular block pattern hole including two opposing long sides and two short sides and straddles the two long sides. Shaped by transmitting.
【００１５】そのようなブロックパターン孔によって整
形された電子ビームは、それら２つの長辺によって線幅
（パターン幅）が決定され、しかもそのパターンの長さ
は電子ビームの偏向によって決定されるので、高精度の
微小線幅を有するパターンがレジストに露光されること
になる。ところで、本発明は、可変整形法により２つの
開口スリット間に電気的な偏向器を設けて印可電圧の変
異で透過ビームサイズの短辺幅を決定するものではな
く、１枚のマスクに形成されたスリットのうち相対向す
る２辺によって線幅を決定し、これにより、レジストに
転写されるパターンの線幅の精度を高くすることができ
るというものである。In the electron beam shaped by such a block pattern hole, the line width (pattern width) is determined by the two long sides, and the length of the pattern is determined by the deflection of the electron beam. A pattern having a high-precision fine line width is exposed on the resist. Incidentally, the present invention does not provide an electric deflector between two opening slits by a variable shaping method and determine the short side width of the transmitted beam size by changing the applied voltage. The line width is determined by the two opposing sides of the slit, whereby the accuracy of the line width of the pattern transferred to the resist can be increased.
【００１６】従って、本発明は、従来の可変整形法や一
括転写法とは異なる。即ち、本発明は、マスクに形成さ
れた線幅の狭いブロックパターンを使用して、そのブロ
ックパターンのうち間隔の狭い２つの辺によってパター
ンの幅を決定するとともに、電子ビームの投影領域を変
えることによってパターンの長さを任意の値に選択する
ものである。Therefore, the present invention is different from the conventional variable shaping method and the batch transfer method. That is, the present invention uses a narrow line width block pattern formed on a mask, determines the pattern width by two sides of the block pattern having a narrow interval, and changes the projection area of the electron beam. Is used to select the pattern length to an arbitrary value.
【００１７】半導体デバイスの製造においては、様々な
線幅のパターンを形成する工程を含んでいるが、厳しい
パターン幅を要求される対象となるのは通常数種類のパ
ターンである。従って、そのような高精度のパターン幅
を要求されるパターンの露光については本発明を用い、
その他のパターンの露光については従来の可変整形法や
ブロック露光法を使用することも可能である。もとよ
り、全ての露光について本発明を適用してもよい。In the manufacture of a semiconductor device, a process for forming patterns having various line widths is included. However, several types of patterns are usually required to have a strict pattern width. Therefore, the present invention is used for exposure of a pattern requiring such a high-precision pattern width,
For the exposure of other patterns, a conventional variable shaping method or a block exposure method can be used. Of course, the present invention may be applied to all exposures.
【００１８】また、半導体デバイス特性上、縦ラインと
横ラインの線幅精度をあわせることは重要であり、縦・
横は同一短辺幅の長方形パターンを組にして配置するこ
とは有効である。ブロック露光においては、一般に数種
類から１００種類程度までのブロック領域が配置可能で
あるが、通常、その配置座標に対応した線幅の絶対値に
分布が生じることがあるが、縦と横のパターンの線幅の
差はデバイス特性上問題となるために、隣接して配置す
ることは重要である。Further, it is important to match the line width accuracy between the vertical line and the horizontal line from the viewpoint of the characteristics of the semiconductor device.
It is effective to arrange rectangular patterns having the same short side width on the side. In block exposure, generally from several types to about 100 types of block areas can be arranged. Usually, distribution may occur in the absolute value of the line width corresponding to the arrangement coordinates. Since the line width difference causes a problem in device characteristics, it is important to arrange them adjacently.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、以下に述べる第１〜第３の実
施形態に使用される電子ビーム露光装置の構成について
図１(a),(b) に基づいて説明する。電子ビーム露光装置
は、移動可能なウェハステージ１上に載置したウェハＷ
に向けて電子を照射するための電子ビーム発生源１０を
有し、その電子ビーム発生源１０はLaB6製のカソード電
極１１とウェーネルト１２とアノード１３を有してい
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of an electron beam exposure apparatus used in the following first to third embodiments will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). The electron beam exposure apparatus includes a wafer W mounted on a movable wafer stage 1.
An electron beam source 10 for emitting electrons toward, the electron beam source 10 includes a cathode electrode 11 and the Wehnelt 12 and the anode 13 made of LaB 6.
【００２０】また、電子ビーム発生源１０の下側には、
電子ビームを図１(b) に示すように矩形（例えば略正方
形）に整形する第１のスリット１５ａを有する整形マス
ク１５と、整形された電子ビームを収束させる第１の電
磁レンズ１６が配置されている。さらに、第１の電磁レ
ンズ１６とウェハステージ１との間には第２及び第３の
電磁レンズ１８、１９が配置され、第２の電磁レンズ１
８と第３の電磁レンズ１９の間にはステンシルマスク２
０が配置されている。On the lower side of the electron beam source 10,
As shown in FIG. 1B, a shaping mask 15 having a first slit 15a for shaping the electron beam into a rectangle (for example, substantially square) as shown in FIG. 1B, and a first electromagnetic lens 16 for converging the shaped electron beam are arranged. ing. Further, between the first electromagnetic lens 16 and the wafer stage 1, second and third electromagnetic lenses 18 and 19 are arranged.
8 and the third electromagnetic lens 19, the stencil mask 2
0 is arranged.
【００２１】そのステンシルマスク２０には、後述する
ように複数のパターン領域には長方形のスリット（長方
形パターン孔）や種々のブロックパターン孔が形成され
ている。ステンシルマスク２０の上側には、電子ビーム
を偏向してステンシルマスク２０上のブロックパターン
孔を選択するための第１、第２の偏光器２１，２２が配
置されている。また、ステンシルマスク２０の下側に
は、ステンシルマスク２０の孔を透過した電子ビームを
振り戻すための第３、第４の偏向器２３、２４が配置さ
れている。In the stencil mask 20, rectangular slits (rectangular pattern holes) and various block pattern holes are formed in a plurality of pattern areas as described later. Above the stencil mask 20, first and second polarizers 21 and 22 for deflecting the electron beam and selecting a block pattern hole on the stencil mask 20 are arranged. Further, below the stencil mask 20, third and fourth deflectors 23 and 24 for returning the electron beam transmitted through the holes of the stencil mask 20 are arranged.
【００２２】第３のレンズ１９とウェハステージ１の間
には、ブランキング信号に応じて電子ビームを遮断或い
は透過させるブランキング２５と、ビームを縮小させる
ための第４の電磁レンズ２６と、ラウンドアパーチャー
２７と、第５のレンズ２９とが順に配置されている。第
５のレンズ２９とウェハステージ１の間には電子ビーム
を試料Ｗ上に位置決めするための主偏向器３３及び副偏
向器３４と、ウェハステージ１に載せられた試料Ｗ上に
電子ビームを投影するための対物電磁レンズ３２を有し
ている。その資料Ｗ上には電子ビーム露光用のレジスト
Ｒが塗布されている。Between the third lens 19 and the wafer stage 1, there is provided a blanking 25 for blocking or transmitting an electron beam in accordance with a blanking signal, a fourth electromagnetic lens 26 for reducing the beam, and a round. The aperture 27 and the fifth lens 29 are arranged in order. A main deflector 33 and a sub-deflector 34 for positioning the electron beam on the sample W between the fifth lens 29 and the wafer stage 1, and the electron beam is projected on the sample W placed on the wafer stage 1. And an objective electromagnetic lens 32 for performing the operation. On the material W, a resist R for electron beam exposure is applied.
【００２３】以上のような露光装置では、電磁レンズ１
６、１８、１９、２６、３２の焦点合わせや、第１〜第
４の偏光器２１〜２４による電子ビームＥＢの偏向や、
電子ビーム発生源１０から出射される電子の電流密度の
調整や、ウェハステージ１の移動などは制御回路４０の
プログラムに従って制御される。次に、上記した電子ビ
ーム露光装置を使用する露光方法の実施形態について説
明する。 （第１の実施の形態）図５(a) は、Ｘ方向に長い横長の
長方形（矩形）の平面形状を有する第１のスリット２０
ａを有するステンシルマスク２０を示している。また、
図５(b) は、Ｙ方向に長い縦長の長方形（矩形）の平面
形状を有する第２のスリット２０ｂを有するステンシル
マスク２０に形成された示している。In the above exposure apparatus, the electromagnetic lens 1
6, 18, 19, 26, 32 focusing, deflection of the electron beam EB by the first to fourth polarizers 21 to 24,
Adjustment of the current density of the electrons emitted from the electron beam source 10, movement of the wafer stage 1, and the like are controlled according to a program of the control circuit 40. Next, an embodiment of an exposure method using the above-described electron beam exposure apparatus will be described. (First Embodiment) FIG. 5A shows a first slit 20 having a horizontally long rectangular (rectangular) plane shape long in the X direction.
1 shows a stencil mask 20 having a. Also,
FIG. 5B shows a stencil mask 20 having a second slit 20b having a vertically long rectangular (rectangular) planar shape long in the Y direction.
【００２４】レジストＲに最終的に露光転写される長方
形のパターンの長辺を５．０μｍ、短辺を０．１３μｍ
とすると、第１のスリット２０ａと第２のスリット２０
ｂの長辺Ｌ0 は５．０μｍ×ｎ（ｎ＞１）、短辺ｗは
０．１３μｍ×ｎとなる。例えば、ステンシルマスク２
０上での投影倍率を６０倍（ｎ＝６０）とすると図５
(a) に示す横長の長方形のスリット２０ａにおいてＹ方
向の短辺の長さｗは７．８μｍ、そのＸ方向の長辺の長
さＬ0 は３００μｍとなる。また、ステンシルマスク２
０上での投影倍率を６０倍（ｎ＝６０）とすると図５
(b) に示す縦長の長方形のスリット２０ｂにおいてＸ方
向の短辺の長さＬは７．８μｍ、Ｙ方向の長辺の長さＬ
0 は３００μｍとなる。The long side of the rectangular pattern finally exposed and transferred to the resist R is 5.0 μm, and the short side is 0.13 μm.
Then, the first slit 20a and the second slit 20
b of the long side L 0 is 5.0μm × n (n> 1) , the short side w becomes 0.13 [mu] m × n. For example, stencil mask 2
Assuming that the projection magnification on 0 is 60 times (n = 60), FIG.
In the horizontal rectangular slit 20a shown in (a), the length w of the short side in the Y direction is 7.8 μm, and the length L 0 of the long side in the X direction is 300 μm. Also, stencil mask 2
Assuming that the projection magnification on 0 is 60 times (n = 60), FIG.
In the vertically elongated rectangular slit 20b shown in (b), the length L of the short side in the X direction is 7.8 μm, and the length L of the long side in the Y direction is
0 is 300 μm.
【００２５】そのようなステンシルマスク２０を第２の
偏向器２２と第３の偏向器２３の間に設置する。そのよ
うな状態において、図４に示した電子銃１０から放出さ
れた電子ビームＥＢはその下方の整形マスク１５のスリ
ット１５ａを通って略正方形に整形される。そして、整
形された電子ビームＥＢは第１の電磁レンズ１６，第２
の電磁レンズ１８を透過し、さらに第１及び第２の偏向
器２１，２２によって第１又は第２のスリット２０ａ，
２０ｂの一部又は全部に重なるようにステンシルマスク
２０に投影される。The stencil mask 20 is set between the second deflector 22 and the third deflector 23. In such a state, the electron beam EB emitted from the electron gun 10 shown in FIG. 4 is shaped into a substantially square shape through the slit 15a of the shaping mask 15 thereunder. Then, the shaped electron beam EB is transmitted to the first electromagnetic lens 16 and the second electromagnetic lens 16.
Of the first or second slits 20a, 20a by the first and second deflectors 21 and 22.
The stencil mask 20 is projected onto the stencil mask 20 so as to partially or entirely overlap 20b.
【００２６】矩形整形された電子ビームＥＢを第１のス
リット２０ａの一部に投影する場合には、例えば図６
(a),(b) に示すように、第１又は第２のスリット２０
ａ，２０ｂの一方の短辺が電子ビームＥＢの矩形状の投
影領域Ｅに入り込み、且つ、第１又は第２のスリット２
０ａ，２０ｂの長辺が一方の短辺から他方の短辺に向け
て長さＬだけ電子ビームＥＢの矩形状の投影領域Ｅに重
なるようにする。When projecting the rectangular shaped electron beam EB onto a part of the first slit 20a, for example, as shown in FIG.
(a), (b), the first or second slit 20
a, 20b enters one of the rectangular projection areas E of the electron beam EB and the first or second slit 2
The long sides of 0a and 20b are made to overlap the rectangular projection area E of the electron beam EB by a length L from one short side to the other short side.
【００２７】これにより、ステンシルマスク２０を透過
した電子ビームＥＢは、短辺の長さがｗであって長辺の
長さがＬの長方形に整形される。なお、長辺の長さＬの
調整は、図６(a),(b) に示す電子ビームＥＢの投影領域
Ｅを第１又は第２のスリット２０ａ，２０ｂの長手方向
に偏向することによって行われる。以上のようにステン
シルマスク２０を透過した電子ビームＥＢは、第３及び
第４の偏向器２３，２４によって偏向されて第３の電磁
レンズ１９を透過した後に、ブランキング２５、第４の
電磁レンズ２６などを通ってレジストＲに縮小投影され
ることになる。As a result, the electron beam EB transmitted through the stencil mask 20 is shaped into a rectangle having a short side length w and a long side length L. The length L of the long side is adjusted by deflecting the projection area E of the electron beam EB shown in FIGS. 6A and 6B in the longitudinal direction of the first or second slits 20a and 20b. Will be As described above, the electron beam EB transmitted through the stencil mask 20 is deflected by the third and fourth deflectors 23 and 24 and transmitted through the third electromagnetic lens 19, and then the blanking 25 and the fourth electromagnetic lens 26, and is reduced and projected on the resist R.
【００２８】次に、図７(a) に示したＬ字状パターンの
潜像をレジストＲに形成する方法について説明する。図
７(a) のＬ字状パターンは、Ｙ方向の短辺が０．１３μ
ｍであってＸ方向の長辺が１２μｍの第１のストライプ
４０の一端に、Ｘ方向の短辺が０．１３μｍであってＹ
方向の長辺が５μｍの第２のストライプ４１を接続した
形状となっている。Next, a method of forming the latent image having the L-shaped pattern shown in FIG. The L-shaped pattern in FIG. 7A has a short side of 0.13 μm in the Y direction.
m, one end of the first stripe 40 having a long side in the X direction of 12 μm and a short side in the X direction of 0.13 μm and a Y side
It has a shape in which a second stripe 41 having a long side in the direction of 5 μm is connected.
【００２９】このようなパターンを電子ビームＥＢによ
って露光する場合には、図５(a) に示す横長の第１のス
リット２０ａに電子ビームＥＢを完全に重ねて図８(a)
に示すようなパターン形状ａの電子ビームをレジストＲ
に投影させ、このパターン潜像をレジストＲにＸ方向に
２つ並べる。次に、第１のスリット２０ａの一方の短辺
からの長さＬが２μｍ×ｎ倍となる領域に電子ビームＥ
Ｂを重ねて図８(b) に示すようなパターン形状ｃの電子
ビームをパターン形状ａのＸ方向の端部に隣接させる。
さらに、図５(b) に示す縦長の第２のスリット２０ｂに
電子ビームＥＢを完全に重ねて図８(c) に示すようなパ
ターン形状ｂの電子ビームをレジストＲにのパターン形
状ａのＸ方向の短辺に隣接させる。When such a pattern is exposed by the electron beam EB, the electron beam EB is completely superimposed on the horizontally elongated first slit 20a shown in FIG.
An electron beam having a pattern shape a as shown in FIG.
And two pattern latent images are arranged on the resist R in the X direction. Next, the electron beam E is applied to a region where the length L from one short side of the first slit 20a is 2 μm × n times.
The electron beam having the pattern shape c as shown in FIG. 8B is made to be adjacent to the end of the pattern shape a in the X direction as shown in FIG.
Further, the electron beam EB is completely superimposed on the vertically elongated second slit 20b shown in FIG. 5B, and an electron beam having a pattern shape b as shown in FIG. Adjacent to the short side in the direction.
【００３０】これにより、図７(b) に示すようなパター
ン潜像がレジストＲに形成される。そのパターン潜像の
エッジは全て第１及び第２のスリット２０ａ，２０ｂに
よって整形されたものであり、そのパターン潜像の線幅
の経時変化は５％程度に抑えることが可能になった。ち
なみに、同じパターン潜像を従来の可変整形法によって
レジストに形成したところ、パターン潜像の線幅の経時
変化は２０％程度と大きく変動した。As a result, a pattern latent image as shown in FIG. 7B is formed on the resist R. The edges of the pattern latent image were all shaped by the first and second slits 20a and 20b, and the line width of the pattern latent image could be reduced to about 5% over time. Incidentally, when the same pattern latent image was formed on the resist by the conventional variable shaping method, the change over time of the line width of the pattern latent image was greatly changed to about 20%.
【００３１】以上のような露光方法を、以下に、固定幅
一次元可変法と称する。１チップの半導体デバイスにお
いては、同一線幅を有する微細パターンの均一性が重要
であり、微小線幅のパターンを固定幅一次元可変法によ
って形成することにより、１チップ内の線幅のばらつき
を１０％以下に抑えることが可能になり、良好なデバイ
ス特性が得られる。 （第２の実施の形態）半導体デバイスの製造において
は、様々な線幅の導電体絶縁体又は半導体のパターンが
存在するが、厳しい精度要求の対象となるのは、通常、
ゲート電極、ワード線などの数種類程度のパターンであ
る。例えば、特定のデバイス上では０．２５μｍ以下の
線幅精度が重要であり、実際には、０．１３μｍと０．
２５μｍのような２種類のみが含まれることがある。The above-described exposure method is hereinafter referred to as a fixed width one-dimensional variable method. In a one-chip semiconductor device, uniformity of fine patterns having the same line width is important, and by forming a pattern with a fine line width by a fixed width one-dimensional variable method, variations in line width within one chip can be reduced. It is possible to suppress the amount to 10% or less, and good device characteristics can be obtained. (Second Embodiment) In the manufacture of a semiconductor device, there are conductor insulators or semiconductor patterns having various line widths.
There are several types of patterns such as gate electrodes and word lines. For example, on a particular device, line width accuracy of 0.25 μm or less is important, and in practice, 0.13 μm and 0.1 μm are important.
Only two types such as 25 μm may be included.
【００３２】このような場合には、ステンシルマスク２
０に図９に示すように、７．８μｍ×３００μｍの第１
の横長パターン孔２０ｃと、３００μｍ×７．８μｍの
第１の縦長パターン孔２０ｄと、１５μｍ×３００μｍ
の第２の横長パターン孔２０ｅと、３００μｍ×１５μ
ｍの第２の縦長パターン孔２０ｆを形成するとともに、
５．０μｍ×５．０μｍの略正方形の可変整形用パター
ン孔２０ｇを形成しておく。それらの横長又は縦長のパ
ターン孔２０ｃ〜２０ｆは、パターン領域２０ｘに配置
される。In such a case, the stencil mask 2
0, as shown in FIG. 9, the first 7.8 μm × 300 μm first
Horizontal pattern hole 20c, a first vertical pattern hole 20d of 300 μm × 7.8 μm, and a 15 μm × 300 μm
Of the second horizontal pattern hole 20e, 300 μm × 15 μm
m of the second vertically long pattern hole 20f,
An approximately square variable shaping pattern hole 20 g of 5.0 μm × 5.0 μm is formed. The horizontal or vertical pattern holes 20c to 20f are arranged in the pattern area 20x.
【００３３】上記した辺の長さは、レジストＲに投影さ
れる寸法のｎ倍（ｎ＞１）、例えば６０倍となってい
る。ｎが６０の場合には、第１の横長パターン孔２０ｃ
を透過してレジストＲに投影されるパターン潜像は０．
１３μｍ×５．０μｍの大きさとなり、第１の縦長パタ
ーン孔２０ｄを透過してレジストＲに投影されるパター
ン潜像は５．０μｍ×０．１３μｍの大きさとなり、第
２の横長パターン孔２０ｅを透過してレジストＲに投影
されるパターン潜像は０．２５μｍ×５．０μｍの大き
さとなり、第２の縦長パターン孔２０ｆを透過してレジ
ストＲに投影されるパターン潜像は５．０μｍ×０．２
５μｍの大きさとなる。The length of the side is n times (n> 1), for example, 60 times the dimension projected on the resist R. If n is 60, the first horizontally elongated pattern hole 20c
Is projected on the resist R through the .RTM.
The pattern latent image having a size of 13 μm × 5.0 μm, projected through the first vertically long pattern hole 20 d and projected on the resist R has a size of 5.0 μm × 0.13 μm, and the second horizontally long pattern hole 20 e. Has a size of 0.25 μm × 5.0 μm and is projected on the resist R through the second vertically long pattern hole 20f to be 5.0 μm. × 0.2
The size is 5 μm.
【００３４】そして、図９に示すステンシルマスク２０
を用いて第１の実施の形態と同様の方法で露光を行うこ
とになる。半導体デバイス設計のパターンデータは矩形
データとして記述された後に、パターン幅を認識し、幅
ないし高さが０．２５μｍ以下に該当するもののみを抽
出する。抽出されたパターンは、例えば０．１３μｍ又
は０．２５μｍの幅のものだけであり、そのようなパタ
ーンは例えば最大で５μｍの複数のパターンに分割され
る。即ち、０．２５μｍ以下のパターンは固定幅一次元
可変法によって露光される。Then, the stencil mask 20 shown in FIG.
Exposure is performed using the same method as in the first embodiment. After the pattern data of the semiconductor device design is described as rectangular data, the pattern width is recognized, and only the data whose width or height falls below 0.25 μm is extracted. The extracted patterns are only those having a width of, for example, 0.13 μm or 0.25 μm, and such patterns are divided into a plurality of patterns having a maximum of, for example, 5 μm. That is, a pattern of 0.25 μm or less is exposed by a fixed width one-dimensional variable method.
【００３５】また、０．２５μｍよりも大きなパターン
はステンシルマスク２０の可変整形用パターン孔２０ｇ
を使用して従来の可変整形法によって露光する。このよ
うに、固定幅一次元可変法によれば、ステンシルマスク
２０上の横長又は縦長のパターン孔のうちの対向する２
辺の間隔によって露光パターンの線幅が決定される一方
で、露光パターンの長さは第１及び第２の偏向器２１，
２２による矩形状の電子ビームの投影位置の調整によっ
て決定される。The pattern larger than 0.25 μm is formed by the variable shaping pattern holes 20 g of the stencil mask 20.
To expose by a conventional variable shaping method. As described above, according to the fixed width one-dimensional variable method, two of the horizontally or vertically elongated pattern holes on the stencil mask 20 are opposed to each other.
The line width of the exposure pattern is determined by the distance between the sides, while the length of the exposure pattern is determined by the first and second deflectors 21 and
22 is determined by adjusting the projection position of the rectangular electron beam.
【００３６】このように微細な線幅のパターンをレジス
トＲに露光する場合には固定幅一次元可変法によって行
い、線幅が太いパターンをレジストＲに露光する場合に
は可変整形法によって行うことにより、デバイスに必要
なパターンの全体の線幅の変動率を小さくすることが可
能になる。半導体デバイスの製造においては、様々な線
幅のパターンが存在するが、厳しい精度要求の対象とな
るのは、通常、ゲート電極、ワード線などの数種類程度
のパターンである。例えば、特定のデバイス上では、
０．２５μｍ以下の線幅精度が重要であり、その他の線
幅として０．１μｍや０．１８μｍが含まれるとする。
この場合には、線幅が０．１μｍや０．１８μｍのパタ
ーンは可変整形法を用いることにする。When a pattern having a fine line width is exposed on the resist R as described above, the exposure is performed by a fixed width one-dimensional variable method. Accordingly, it is possible to reduce the variation rate of the entire line width of the pattern required for the device. In the manufacture of semiconductor devices, there are patterns with various line widths, but strict accuracy requirements are usually applied to several types of patterns such as gate electrodes and word lines. For example, on certain devices,
It is assumed that line width accuracy of 0.25 μm or less is important, and other line widths include 0.1 μm and 0.18 μm.
In this case, a variable shaping method is used for a pattern having a line width of 0.1 μm or 0.18 μm.
【００３７】ところで、半導体デバイスの製造において
は、縦長のパターン２０ｄと横長のパターン２０ｃが存
在するが、それらのパターンの線幅の差は最小であるこ
とが望ましい。図９に示したように、縦長のパターン孔
２０ｃと横長のパターン孔２０ｄを１つのステンシルマ
スク２０に形成して固定幅一次元可変法によりそれらの
パターンをレジストＲに露光したところ、図１０、図１
１の実線で示すように、レジスト上での縦長のパターン
と横長のパターンの線幅ｗの差を２％程度に抑えること
が可能になった。従来の可変整形法によれば、図１０，
図１１の破線で示すように、縦長のパターンと横長のパ
ターンの線幅の差は５〜１０％程度となった。In the manufacture of a semiconductor device, there are a vertically long pattern 20d and a horizontally long pattern 20c, and it is desirable that the difference between the line widths of these patterns is as small as possible. As shown in FIG. 9, a vertically elongated pattern hole 20c and a horizontally elongated pattern hole 20d are formed in one stencil mask 20 and the patterns are exposed on a resist R by a fixed width one-dimensional variable method. FIG.
As shown by the solid line 1, the difference between the line width w of the vertical pattern and the horizontal pattern on the resist can be suppressed to about 2%. According to the conventional variable shaping method, FIG.
As shown by the broken line in FIG. 11, the difference in line width between the vertically long pattern and the horizontally long pattern was about 5 to 10%.
【００３８】なお、図１０、図１１の実験においては、
レジストＲに照射される荷電粒子のドーズ量を３４μｍ
/cm2とし、レジストＲに形成されるパターン潜像の線幅
を０．１２μｍ（２１０ｎｍ）とした。 （第３の実施の形態）電子ビーム露光法においては、数
十〜数百の多数のブロックパターン領域を含むステンシ
ルマスクを使用することがある。そのようなブロックパ
ターン領域の位置の違いによって線幅の精度が異なるこ
とがある。In the experiments shown in FIGS. 10 and 11,
The dose of charged particles irradiated to the resist R is 34 μm
/ cm 2, and the line width of the pattern latent image formed on the resist R was 0.12 μm (210 nm). (Third Embodiment) In an electron beam exposure method, a stencil mask including a large number of tens to hundreds of block pattern regions may be used. The accuracy of the line width may vary depending on the difference in the position of such a block pattern area.
【００３９】このような場合に、図９に示した第１の横
長パターン孔２０ｃと第１の縦長パターン孔２０ｄの線
幅の差、又は第２の横長パターン孔２０ｅと第２の縦長
パターン孔２０ｆの線幅の差をそれぞれ解消するために
は、第１の横長パターン孔２０ｃと第１の縦長パターン
孔２０ｄを隣接する領域に配置し、さらに、第２の横長
パターン孔２０ｅと第２の縦長パターン孔ｆを隣接する
領域に配置することが好ましい。In such a case, the line width difference between the first horizontal pattern hole 20c and the first vertical pattern hole 20d shown in FIG. 9 or the second horizontal pattern hole 20e and the second vertical pattern hole 20e shown in FIG. In order to eliminate the line width difference of 20f, the first horizontal pattern hole 20c and the first vertical pattern hole 20d are arranged in adjacent regions, and further, the second horizontal pattern hole 20e and the second horizontal pattern hole 20e are connected to each other. It is preferable to arrange the vertically elongated pattern holes f in adjacent regions.
【００４０】例えば、図１２に示すように、第１の横長
パターン孔２０ｃを座標（４，３）の位置に配置する場
合には、縦長パターン孔２０ｄを座標（３，４）、
（４，４）、（３，３）、（３，２）又は（４，２）の
位置に配置することが望ましく、このように第１の横長
パターン孔２０ｃと第１の縦長パターン孔２０ｄを隣接
したパターン領域２０ｘに配置することにより、第１の
横長パターン孔２０ｃと第１の縦長パターン孔２０ｄの
それらの線幅の誤差を２％以下に抑えることが可能にな
った。For example, as shown in FIG. 12, when the first horizontally long pattern hole 20c is arranged at the position of the coordinates (4, 3), the vertically long pattern hole 20d is placed at the coordinates (3, 4).
It is desirable to dispose them at the positions (4, 4), (3, 3), (3, 2) or (4, 2). Thus, the first horizontal pattern hole 20c and the first vertical pattern hole 20d Are arranged in the adjacent pattern region 20x, it is possible to suppress the error in the line width of the first horizontally elongated pattern hole 20c and the first vertically elongated pattern hole 20d to 2% or less.
【００４１】なお、図１２中で符号４４ａ〜４４ｃはブ
ロックパターン孔を示している。固定幅一次元可変法で
は、複数のブロックパターンの一部を使用するために、
必要以上の種類の線幅の選択は避けることが望ましく、
指定した複数種類の線幅のみについて固定幅一次元可変
法を適用することは重要である。In FIG. 12, reference numerals 44a to 44c indicate block pattern holes. In the fixed-width one-dimensional variable method, to use a part of multiple block patterns,
It is advisable to avoid choosing more line widths than necessary,
It is important to apply the fixed-width one-dimensional variable method only for a plurality of specified line widths.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、矩形
整形した荷電粒子（電子）ビームを、相対向する２つの
長辺と２つの短辺からなる四角形のブロックパターン孔
の一部であって２つの長辺を跨ぐ領域に透過させること
によって整形するようにしたので、そのようなブロック
パターン孔によって整形された電子ビームは、それら２
つの長辺によって線幅（パターン幅）が決定され、しか
もそのパターンの長さは電子ビームの偏向によって決定
され、高精度の微小線幅を有するパターンをレジストに
露光する事ができる。As described above, according to the present invention, a charged particle (electron) beam having a rectangular shape is formed by a part of a rectangular block pattern hole having two long sides and two short sides opposed to each other. The electron beam shaped by such a block pattern hole is shaped by transmitting through a region extending over two long sides.
The line width (pattern width) is determined by the two long sides, and the length of the pattern is determined by the deflection of the electron beam, so that a pattern having a minute line width with high precision can be exposed on the resist.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】図１は、従来の可変整形露光法に使用される露
光装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an exposure apparatus used for a conventional variable shaping exposure method.
【図２】図２は、従来の可変整形露光法を示す斜視図で
ある。FIG. 2 is a perspective view showing a conventional variable shaping exposure method.
【図３】図３(a),(b) は、従来の可変整形露光法を示す
平面図である。FIGS. 3A and 3B are plan views showing a conventional variable shaping exposure method.
【図４】図４は、本発明の実施形態に使用される露光装
置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.
【図５】図５(a),(b) は、本発明の第１の実施の形態に
使用されるステンシルマスクの一例を示す平面図であ
る。FIGS. 5A and 5B are plan views showing an example of a stencil mask used in the first embodiment of the present invention.
【図６】図６(a),(b) は、本発明の第１の実施の形態の
電子ビームの整形の一例を示す平面図である。FIGS. 6A and 6B are plan views illustrating an example of shaping an electron beam according to the first embodiment of the present invention.
【図７】図７(a) は、本発明の第１の実施の形態の露光
方法を用いて形成しようとするパターンの平面図、図７
(b) は、本発明の第１の実施の形態の露光方法を用いて
形成されたパターンの平面図である。FIG. 7A is a plan view of a pattern to be formed by using the exposure method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 2B is a plan view of a pattern formed by using the exposure method according to the first embodiment of the present invention.
【図８】図８(a),(b),(c) は、本発明の第１の実施の形
態の電子ビームによるパターン形状を示す平面図であ
る。FIGS. 8A, 8B, and 8C are plan views showing a pattern shape by an electron beam according to the first embodiment of the present invention.
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に使用され
るステンシルマスクの一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of a stencil mask used in a second embodiment of the present invention.
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に使用
されるステンシルマスクを用いたパターンの線幅変動を
従来との比較で示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a variation in line width of a pattern using a stencil mask used in a second embodiment of the present invention in comparison with a conventional example.
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に使用
されるステンシルマスクを用いたパターンの線幅縦横差
を従来との比較で示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a line width / height / width difference of a pattern using a stencil mask used in a second embodiment of the present invention in comparison with a conventional case.
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施の形態に使用
されるステンシルマスクの一例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an example of a stencil mask used in a third embodiment of the present invention.
１…ウェハステージ、１０…電子ビーム発生源、２０…
ステンシルマスク、２０ａ、２０ｂ…スリット、２０ｃ
〜２０ｇ…パターン孔、３２…対物電磁レンズ、４０…
制御回路、Ｒ…レジスト、ＥＢ…電子ビーム。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer stage, 10 ... Electron beam generation source, 20 ...
Stencil mask, 20a, 20b ... slit, 20c
~ 20g ... pattern hole, 32 ... objective electromagnetic lens, 40 ...
Control circuit, R: resist, EB: electron beam.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 AA03 AA11 AB07 CA16 EA01 LA05 5C033 BB02 5C034 BB04 BB05 BB07 5F056 AA04 AA06 BA05 BA06 EA04 EA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H097 AA03 AA11 AB07 CA16 EA01 LA05 5C033 BB02 5C034 BB04 BB05 BB07 5F056 AA04 AA06 BA05 BA06 EA04 EA05
Claims (7)
させることにより前記荷電粒子ビームの形状を矩形整形
し、 相対向する２つの長辺と２つの短辺からなる四角形のブ
ロックパターン孔を少なくとも１つ有するステンシルマ
スクのうち、前記ブロックパターン孔の少なくとも一部
であって前記２つの長辺を跨ぐ領域に向けて矩形整形さ
れた前記荷電粒子ビームを照射し、 前記ブロックパターン孔を透過した前記荷電粒子ビーム
をレジストに照射して矩形状のパターン潜像を形成する
工程を含むことを特徴とする電子ビーム露光方法。1. A charged particle beam is formed into a rectangular slit by transmitting a charged particle beam through a rectangular slit, and at least a rectangular block pattern hole comprising two long sides and two short sides opposed to each other is formed. The stencil mask having one is irradiated with the charged particle beam that is rectangularly shaped toward a region that straddles the two long sides and is at least a part of the block pattern hole, and that the block pattern hole is transmitted. An electron beam exposure method, comprising: irradiating a resist with a charged particle beam to form a rectangular pattern latent image.
記ブロックパターン孔のうち前記短辺の一方から離れた
領域を含む領域に照射されることを特徴とする請求項１
に記載の電子ビーム露光方法。2. The charged particle beam having a rectangular shape is applied to an area of the block pattern hole including an area distant from one of the short sides.
3. The electron beam exposure method according to item 1.
電粒子ビームは、前記レジストにおいて隣接した領域に
複数回照射されることを特徴とする請求項１に記載の電
子ビーム露光方法。3. The electron beam exposure method according to claim 1, wherein the charged particle beam transmitted through the block pattern hole is irradiated a plurality of times on an adjacent region in the resist.
荷電粒子ビームは、前記ブロックパターン孔の長手方向
の長さを変更させて前記レジスト上の隣接した領域に複
数回照射されることを特徴とする請求項１に記載の電子
ビーム露光方法。4. The method according to claim 1, wherein the charged particle beam irradiated to the block pattern hole is irradiated a plurality of times on an adjacent region on the resist by changing a length of the block pattern hole in a longitudinal direction. The electron beam exposure method according to claim 1.
ルマスクにおいて前記長辺方向を異ならせて少なくとも
２つ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
電子ビーム露光方法。5. The electron beam exposure method according to claim 1, wherein at least two of the block pattern holes are formed in the stencil mask so that the long side directions thereof are different.
テンシルマスクにおいて隣接したブロック領域に形成さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム
露光方法。6. The electron beam exposure method according to claim 5, wherein the two block pattern holes are formed in adjacent block regions in the stencil mask.
の前記長辺は、互いに交差する方向に配置されているこ
とを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム露光方法。7. The electron beam exposure method according to claim 6, wherein the long sides of each of the two block pattern holes are arranged in a direction crossing each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069704A JP2000269113A (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Electron beam exposure method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000269113A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010219482A (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Nuflare Technology Inc | Method and apparatus for drawing of charged particle beam |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP11069704A patent/JP2000269113A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010219482A (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Nuflare Technology Inc | Method and apparatus for drawing of charged particle beam |
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