JP3287333B2 - 電子線露光用マスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
電子線露光用マスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ上への
電子線露光（ＥＢ露光）技術において、近接効果の補正
方法を改善した電子線露光用マスク、その製造方法及び
それを使用した半導体装置の製造方法に関し、特に、１
チップ分のパターンの全部又は一部を１つのマスクに作
り込む転写型露光装置のステンシルマスクとして好適の
電子線露光用マスク、その製造方法及びそれを使用した
半導体装置の製造方法に関する。
電子線露光（ＥＢ露光）技術において、近接効果の補正
方法を改善した電子線露光用マスク、その製造方法及び
それを使用した半導体装置の製造方法に関し、特に、１
チップ分のパターンの全部又は一部を１つのマスクに作
り込む転写型露光装置のステンシルマスクとして好適の
電子線露光用マスク、その製造方法及びそれを使用した
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は転写型ＥＢ露光装置を示す図であ
る。このＥＢ露光装置においては、電子線（電子ビー
ム）が透過すべき部分に孔が形成されたステンシルマス
ク２１と、投影レンズ２２と、対物絞り２３と、対物レ
ンズ２４とがそれらの中心軸を一致させて相互に平行に
配置されており、対物レンズ２４の下方にウエハ２５が
配置される。
る。このＥＢ露光装置においては、電子線（電子ビー
ム）が透過すべき部分に孔が形成されたステンシルマス
ク２１と、投影レンズ２２と、対物絞り２３と、対物レ
ンズ２４とがそれらの中心軸を一致させて相互に平行に
配置されており、対物レンズ２４の下方にウエハ２５が
配置される。
【０００３】このウエハ２５の表面上にはレジスト膜２
６が形成されており、このレジスト膜２６に対し、ステ
ンシルマスク２１の開口部を透過した電子線が投影レン
ズ２２により収束し、対物絞り２３により絞られ、更に
対物レンズ２４により収束された後、照射される。ステ
ンシルマスク２１には１チップ分のパターン又はその一
部が作り込まれており、このステンシルマスク２１に対
して電子線を走査することにより、１チップ分のパター
ンがウエハ２５上のレジスト膜２６に描画される。
６が形成されており、このレジスト膜２６に対し、ステ
ンシルマスク２１の開口部を透過した電子線が投影レン
ズ２２により収束し、対物絞り２３により絞られ、更に
対物レンズ２４により収束された後、照射される。ステ
ンシルマスク２１には１チップ分のパターン又はその一
部が作り込まれており、このステンシルマスク２１に対
して電子線を走査することにより、１チップ分のパター
ンがウエハ２５上のレジスト膜２６に描画される。
【０００４】而して、このＥＢ露光技術においては、マ
スク素材上に形成されたレジスト膜に対して電子線でパ
ターンを描画し、現像及びエッチングして、電子線露光
用マスクを作成し（マスク描画）、更に、この電子線露
光用マスクを使用して、ウエハ上のレジスト膜に対して
電子線でマスクパターンを転写露光している（ウエハ描
画）。これらの場合に、所謂、近接効果により、パター
ンの線幅が設計値から外れるという問題点があり、この
ような近接効果による寸法変動を補正したパターンでマ
スク描画及びウエハ描画が行われている。
スク素材上に形成されたレジスト膜に対して電子線でパ
ターンを描画し、現像及びエッチングして、電子線露光
用マスクを作成し（マスク描画）、更に、この電子線露
光用マスクを使用して、ウエハ上のレジスト膜に対して
電子線でマスクパターンを転写露光している（ウエハ描
画）。これらの場合に、所謂、近接効果により、パター
ンの線幅が設計値から外れるという問題点があり、この
ような近接効果による寸法変動を補正したパターンでマ
スク描画及びウエハ描画が行われている。
【０００５】即ち、近接効果はパターン密度の差によっ
て生じる寸法変動であり、ウエハ上に形成すべき目標と
するパターンが一定幅の線を一定間隔で並べたようなも
のである場合に、ネガ型レジストを使用したとき、パタ
ーンの両側部における線幅が、パターン中央部の定常部
分の線幅よりも細くなる現象である。この近接効果によ
る寸法変動は、レジスト膜を通過してＳｉ基板内に侵入
した電子線が後方散乱によりレジスト膜に再入射するこ
とによって生じる。そこで、レジスト膜及びＳｉ基板の
断面をメッシュに切り、電子線の照射によりレジスト膜
に蓄積されるエネルギを各メッシュ毎にコンピュータで
計算し、近接効果によるエネルギ分布をシミュレート
し、露光強度分布（ＥＩＤ）関数を求め、更にこのＥＩ
Ｄ関数により、図６に示すように、ウエハ描画用近接効
果補正露光量をパターン端部からの距離に対応させて求
め、これをマスクバイアス量として、電子線露光用マス
クのパターン寸法を決定している。このマスクバイアス
量は、線幅が細くなるパターン端部の露光量を多くし
て、近接効果による線幅の減少量を補うものであり、パ
ターン端部におけるレジスト寸法の減少量を見積もり、
その分をバイアス量として設計値に加えて補正するもの
である。
て生じる寸法変動であり、ウエハ上に形成すべき目標と
するパターンが一定幅の線を一定間隔で並べたようなも
のである場合に、ネガ型レジストを使用したとき、パタ
ーンの両側部における線幅が、パターン中央部の定常部
分の線幅よりも細くなる現象である。この近接効果によ
る寸法変動は、レジスト膜を通過してＳｉ基板内に侵入
した電子線が後方散乱によりレジスト膜に再入射するこ
とによって生じる。そこで、レジスト膜及びＳｉ基板の
断面をメッシュに切り、電子線の照射によりレジスト膜
に蓄積されるエネルギを各メッシュ毎にコンピュータで
計算し、近接効果によるエネルギ分布をシミュレート
し、露光強度分布（ＥＩＤ）関数を求め、更にこのＥＩ
Ｄ関数により、図６に示すように、ウエハ描画用近接効
果補正露光量をパターン端部からの距離に対応させて求
め、これをマスクバイアス量として、電子線露光用マス
クのパターン寸法を決定している。このマスクバイアス
量は、線幅が細くなるパターン端部の露光量を多くし
て、近接効果による線幅の減少量を補うものであり、パ
ターン端部におけるレジスト寸法の減少量を見積もり、
その分をバイアス量として設計値に加えて補正するもの
である。
【０００６】なお、レジスト膜に外部から直接侵入した
電子である前方散乱電子と、Ｓｉ基板内で散乱した後レ
ジスト膜に入る後方散乱電子とによるエネルギ蓄積量の
分布は図７に示すようになり、このエネルギ蓄積分布は
下記数式１にて示す露光強度分布（ＥＩＤ）関数により
表される。
電子である前方散乱電子と、Ｓｉ基板内で散乱した後レ
ジスト膜に入る後方散乱電子とによるエネルギ蓄積量の
分布は図７に示すようになり、このエネルギ蓄積分布は
下記数式１にて示す露光強度分布（ＥＩＤ）関数により
表される。
【０００７】
【数１】ｆ（ｒ）＝ｋ｛exp（−ｒ2／βｆ2）＋η（β
ｆ2／βｂ2）exp（−ｒ2／βｂ2）｝ 但し、ｒは照射点からの距離、βｆは図７に示すように
前方散乱によるエネルギ蓄積分布の半値幅、βｂは後方
散乱によるエネルギ蓄積分布の半値幅、ηは反射係数と
呼ばれ、基板材料等によって決定される定数である。
ｆ2／βｂ2）exp（−ｒ2／βｂ2）｝ 但し、ｒは照射点からの距離、βｆは図７に示すように
前方散乱によるエネルギ蓄積分布の半値幅、βｂは後方
散乱によるエネルギ蓄積分布の半値幅、ηは反射係数と
呼ばれ、基板材料等によって決定される定数である。
【０００８】このように、近接効果による寸法変動を補
正すべく、従来、マスクバイアス（マスクパターンの補
正量）をＥＩＤ関数とメッシュを利用した数値演算によ
り求め、このマスクバイアスが考慮されたマスクを使用
してウエハを電子線により露光していた。また、電子線
露光用マスクを製造する際にも、同様に、電子線による
近接効果を補正するために、演算処理し、得られた補正
露光量に基づいてマスク素材上のレジスト膜に電子線に
よる露光がなされ、マスクが製造されている。従って、
従来、マスクの製造時及びウエハ描画時の２回にわた
り、近接効果を補正するための演算がなされている。
正すべく、従来、マスクバイアス（マスクパターンの補
正量）をＥＩＤ関数とメッシュを利用した数値演算によ
り求め、このマスクバイアスが考慮されたマスクを使用
してウエハを電子線により露光していた。また、電子線
露光用マスクを製造する際にも、同様に、電子線による
近接効果を補正するために、演算処理し、得られた補正
露光量に基づいてマスク素材上のレジスト膜に電子線に
よる露光がなされ、マスクが製造されている。従って、
従来、マスクの製造時及びウエハ描画時の２回にわた
り、近接効果を補正するための演算がなされている。
【０００９】しかしながら、この補正演算はメッシュに
区切った部分毎に行うため、複雑な計算処理が必要であ
り、このため、補正精度が低いという難点がある。補正
精度を高めるためには、メッシュサイズを小さくすれば
よいが、そうすると計算時間が膨大になり、処理に時間
がかかり、スループットが低下するという難点がある。
区切った部分毎に行うため、複雑な計算処理が必要であ
り、このため、補正精度が低いという難点がある。補正
精度を高めるためには、メッシュサイズを小さくすれば
よいが、そうすると計算時間が膨大になり、処理に時間
がかかり、スループットが低下するという難点がある。
【００１０】そこで、各ウエハ毎の近接効果補正露光工
程を省略でき、高密度パターンを高スループットで形成
できることを目的とした近接効果の補正方法が提案され
ている（特開平１０−９０８７８号公報）。この近接効
果補正方法においては、レジスト塗布済みのマスク基板
を準備し、この基板のレジスト膜上にＥＢ描画によりマ
スクパターンを描き、別途作成していた近接効果補正用
マスクを使用して、パターン転写用マスクの補正露光を
行い、この際、マスク上に形成されるパターンが、後の
ウエハへのＥＢ転写時の近接効果の分も上乗せして補正
された（過剰補正された）ものとなるように、補正マス
クのパターン及び露光量を決定し、その後、現像、エッ
チングを経て近接効果補正折り込み済みのパターン転写
用マスクを得、このマスクを使用して１回の転写露光で
ウエハ上へＥＢ露光するものである。これにより、従
前、ウエハ毎に補正露光していてウエハ露光時に２回の
露光工程が必要であったのを、マスク製造時に補正露光
して、近接効果補正折り込み済みのマスクを製造し、ウ
エハ露光時の補正露光工程を省略してウエハ描画時に１
回の露光工程で済むようにすることができ、スループッ
トを向上させる。
程を省略でき、高密度パターンを高スループットで形成
できることを目的とした近接効果の補正方法が提案され
ている（特開平１０−９０８７８号公報）。この近接効
果補正方法においては、レジスト塗布済みのマスク基板
を準備し、この基板のレジスト膜上にＥＢ描画によりマ
スクパターンを描き、別途作成していた近接効果補正用
マスクを使用して、パターン転写用マスクの補正露光を
行い、この際、マスク上に形成されるパターンが、後の
ウエハへのＥＢ転写時の近接効果の分も上乗せして補正
された（過剰補正された）ものとなるように、補正マス
クのパターン及び露光量を決定し、その後、現像、エッ
チングを経て近接効果補正折り込み済みのパターン転写
用マスクを得、このマスクを使用して１回の転写露光で
ウエハ上へＥＢ露光するものである。これにより、従
前、ウエハ毎に補正露光していてウエハ露光時に２回の
露光工程が必要であったのを、マスク製造時に補正露光
して、近接効果補正折り込み済みのマスクを製造し、ウ
エハ露光時の補正露光工程を省略してウエハ描画時に１
回の露光工程で済むようにすることができ、スループッ
トを向上させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においても、従前と同様に、マスク描画時の電子
線による近接効果の補正と、ウエハ描画時の電子線によ
る近接効果の補正とを行う必要があり、補正処理に多大
の計算時間がかかり、また計算精度が低いという欠点は
解消されていない。
来技術においても、従前と同様に、マスク描画時の電子
線による近接効果の補正と、ウエハ描画時の電子線によ
る近接効果の補正とを行う必要があり、補正処理に多大
の計算時間がかかり、また計算精度が低いという欠点は
解消されていない。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、計算処理に要する時間が短縮されると共
に、計算精度を向上させることができる電子線露光用マ
スク、その製造方法及び前記マスクを使用した半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
のであって、計算処理に要する時間が短縮されると共
に、計算精度を向上させることができる電子線露光用マ
スク、その製造方法及び前記マスクを使用した半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子線露光
用マスクは、電子線露光装置に使用されるマスクにおい
て、露光対象のウエハと同一の材料により形成され、マ
スク描画の近接効果補正量の２倍の補正量を伴う描画パ
ターンを有することを特徴とする。この描画パターン
は、ウエハ描画時と同一の加速電圧の電子線でパターニ
ングされたものである。
用マスクは、電子線露光装置に使用されるマスクにおい
て、露光対象のウエハと同一の材料により形成され、マ
スク描画の近接効果補正量の２倍の補正量を伴う描画パ
ターンを有することを特徴とする。この描画パターン
は、ウエハ描画時と同一の加速電圧の電子線でパターニ
ングされたものである。
【００１４】この電子線露光用マスクは、例えば、電子
線が通過する孔を有するステンシルマスク又は電子線を
遮蔽する膜を有するメンブレンタイプマスクである。ま
た、このマスクは、例えば、１チップ分のパターンの全
部又は一部が作り込まれ、転写型露光装置に使用される
ものである。
線が通過する孔を有するステンシルマスク又は電子線を
遮蔽する膜を有するメンブレンタイプマスクである。ま
た、このマスクは、例えば、１チップ分のパターンの全
部又は一部が作り込まれ、転写型露光装置に使用される
ものである。
【００１５】本発明に係る電子線露光用マスクの製造方
法は、マスク描画の近接効果補正量を算出する工程と、
露光対象のウエハと同一材料からなるマスク素材の表面
に形成されたレジスト膜に対し前記マスク描画の近接効
果補正量の２倍の補正量を伴うパターンでウエハ露光時
と同一の加速電圧で露光する工程と、前記レジスト膜を
現像してレジスト膜パターンを形成する工程と、前記レ
ジスト膜パターンをマスクとして前記マスク素材をエッ
チングすることによりマスクを作成する工程とを有する
ことを特徴とする。
法は、マスク描画の近接効果補正量を算出する工程と、
露光対象のウエハと同一材料からなるマスク素材の表面
に形成されたレジスト膜に対し前記マスク描画の近接効
果補正量の２倍の補正量を伴うパターンでウエハ露光時
と同一の加速電圧で露光する工程と、前記レジスト膜を
現像してレジスト膜パターンを形成する工程と、前記レ
ジスト膜パターンをマスクとして前記マスク素材をエッ
チングすることによりマスクを作成する工程とを有する
ことを特徴とする。
【００１６】この電子線露光用マスクの製造方法におい
て、例えば、前記マスク素材は、Ｓｉ基体上のＳｉＯ2
膜上にＳｉ膜が形成されたＳＯＩ貼り合わせ基板であ
り、前記Ｓｉ膜上に前記レジスト膜パターンが形成さ
れ、このレジスト膜パターンをマスクとして前記Ｓｉ膜
がエッチングされるものである。マスクとしては、Ｓｉ
膜上に形成したＳｉＯ2膜を前記レジスト膜によりエッ
チングした所謂ハードマスクを使用することもある。ま
た、前記Ｓｉ膜のエッチング後に前記Ｓｉ基体における
前記Ｓｉ膜のパターニング部分に整合する領域をエッチ
ング除去して前記ＳｉＯ2膜を露出させる工程を有する
ことが好ましい。
て、例えば、前記マスク素材は、Ｓｉ基体上のＳｉＯ2
膜上にＳｉ膜が形成されたＳＯＩ貼り合わせ基板であ
り、前記Ｓｉ膜上に前記レジスト膜パターンが形成さ
れ、このレジスト膜パターンをマスクとして前記Ｓｉ膜
がエッチングされるものである。マスクとしては、Ｓｉ
膜上に形成したＳｉＯ2膜を前記レジスト膜によりエッ
チングした所謂ハードマスクを使用することもある。ま
た、前記Ｓｉ膜のエッチング後に前記Ｓｉ基体における
前記Ｓｉ膜のパターニング部分に整合する領域をエッチ
ング除去して前記ＳｉＯ2膜を露出させる工程を有する
ことが好ましい。
【００１７】本発明に係る半導体装置の製造方法は、マ
スク描画の近接効果補正量を算出する工程と、露光対象
のウエハと同一材料からなるマスク素材の表面に形成さ
れたレジスト膜に対し前記マスク描画の近接効果補正量
の２倍の補正量を伴うパターンでウエハ描画時と同一の
加速電圧で露光する工程と、前記レジスト膜を現像して
レジスト膜パターンを形成する工程と、前記レジスト膜
パターンをマスクとして前記マスク素材をエッチングす
ることによりマスクを作成する工程と、前記マスクを使
用してウエハ上のレジスト膜を前記マスク描画時と同一
の加速電圧で電子線露光する工程とを有することを特徴
とする。
スク描画の近接効果補正量を算出する工程と、露光対象
のウエハと同一材料からなるマスク素材の表面に形成さ
れたレジスト膜に対し前記マスク描画の近接効果補正量
の２倍の補正量を伴うパターンでウエハ描画時と同一の
加速電圧で露光する工程と、前記レジスト膜を現像して
レジスト膜パターンを形成する工程と、前記レジスト膜
パターンをマスクとして前記マスク素材をエッチングす
ることによりマスクを作成する工程と、前記マスクを使
用してウエハ上のレジスト膜を前記マスク描画時と同一
の加速電圧で電子線露光する工程とを有することを特徴
とする。
【００１８】従来、ステンシルマスクの製造工程におい
て、電子線によるマスク描画時には、比較的低コストの
装置を使用して、２０乃至５０ｋＶ程度の比較的低い加
速電圧で露光がなされている。一方、このステンシルマ
スクを使用してウエハを描画するウエハ描画時には、ス
ループットを上げるために、電子線の電流を高くする必
要があり、ビーム電流を高くするとクーロン効果により
解像度が低下するのを防止するために、加速電圧を例え
ば５０ｋＶ又は１００ｋＶと上げて解像度を高めてい
る。
て、電子線によるマスク描画時には、比較的低コストの
装置を使用して、２０乃至５０ｋＶ程度の比較的低い加
速電圧で露光がなされている。一方、このステンシルマ
スクを使用してウエハを描画するウエハ描画時には、ス
ループットを上げるために、電子線の電流を高くする必
要があり、ビーム電流を高くするとクーロン効果により
解像度が低下するのを防止するために、加速電圧を例え
ば５０ｋＶ又は１００ｋＶと上げて解像度を高めてい
る。
【００１９】本発明においては、近接効果が電子線の加
速電圧に依存すること、また近接効果は露光せんとする
レジスト膜の下に配置された基板の材質により決まるこ
とに着目してなされたものである。即ち、電子線の露光
強度分布は、前述の数式１に示すように、半値幅βｆ及
びβｂと定数ηにより決まり、これらの半値幅βｆ及び
βｂと定数ηは電子線の加速電圧に依存する。従って、
近接効果による線幅の変動は加速電圧により変化し、加
速電圧が同一であれば、近接効果の出方は同一である。
また、近接効果は、レジスト膜を透過した電子線がレジ
スト膜の下方の基板内で散乱し、その散乱ビームがレジ
スト膜に再入射する後方散乱により生じる。従って、こ
の近接効果による線幅変動の程度は、レジスト膜の下方
の基板の材質により決まる。
速電圧に依存すること、また近接効果は露光せんとする
レジスト膜の下に配置された基板の材質により決まるこ
とに着目してなされたものである。即ち、電子線の露光
強度分布は、前述の数式１に示すように、半値幅βｆ及
びβｂと定数ηにより決まり、これらの半値幅βｆ及び
βｂと定数ηは電子線の加速電圧に依存する。従って、
近接効果による線幅の変動は加速電圧により変化し、加
速電圧が同一であれば、近接効果の出方は同一である。
また、近接効果は、レジスト膜を透過した電子線がレジ
スト膜の下方の基板内で散乱し、その散乱ビームがレジ
スト膜に再入射する後方散乱により生じる。従って、こ
の近接効果による線幅変動の程度は、レジスト膜の下方
の基板の材質により決まる。
【００２０】そこで、本発明においては、マスク素材
を、露光対象のウエハと同一の材料とし、このマスク上
に形成されたレジスト膜をウエハ描画時と同一の加速電
圧で露光してレジスト膜をパターニングする。そして、
マスク描画時に近接効果に対して補正すべき量を演算し
てマスクバイアスを求め、この補正量を２倍した補正量
でマスクを描画する。この補正量は、マスク描画時に近
接効果によりパターン端部において線幅が細くなるのを
補正するように、この端部における描画線幅を太くする
量と、ウエハ描画時に近接効果によりパターン端部にお
いて線幅が細くなるのを補正するように、この端部にお
ける描画線幅を太くする量とを加算したものである。従
って、このマスクを使用して、マスク描画時と同一の加
速電圧で補正せずにウエハを描画すると、設計値どおり
の線幅でパターンが描画される。この本発明において
は、補正量の演算は１回のみであり、計算時間が短くな
ると共に、計算時間が従来と同一であるとすると、メッ
シュを極めて細かくして計算精度を著しく向上させるこ
とができる。
を、露光対象のウエハと同一の材料とし、このマスク上
に形成されたレジスト膜をウエハ描画時と同一の加速電
圧で露光してレジスト膜をパターニングする。そして、
マスク描画時に近接効果に対して補正すべき量を演算し
てマスクバイアスを求め、この補正量を２倍した補正量
でマスクを描画する。この補正量は、マスク描画時に近
接効果によりパターン端部において線幅が細くなるのを
補正するように、この端部における描画線幅を太くする
量と、ウエハ描画時に近接効果によりパターン端部にお
いて線幅が細くなるのを補正するように、この端部にお
ける描画線幅を太くする量とを加算したものである。従
って、このマスクを使用して、マスク描画時と同一の加
速電圧で補正せずにウエハを描画すると、設計値どおり
の線幅でパターンが描画される。この本発明において
は、補正量の演算は１回のみであり、計算時間が短くな
ると共に、計算時間が従来と同一であるとすると、メッ
シュを極めて細かくして計算精度を著しく向上させるこ
とができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る電子線露光用マスクの製造方法及びそ
れを使用した半導体装置の製造方法を示すフローチャー
ト図である。
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る電子線露光用マスクの製造方法及びそ
れを使用した半導体装置の製造方法を示すフローチャー
ト図である。
【００２２】先ず、ウエハと同一材料のマスク素材を用
意し、このマスク素材上にレジスト膜を形成する（ステ
ップＱ１）。
意し、このマスク素材上にレジスト膜を形成する（ステ
ップＱ１）。
【００２３】次いで、近接効果補正量を演算して、所定
の設計値どおりの線幅のマスクが得られるレジスト膜の
補正露光量、即ちマスクバイアス量を求め、このマスク
バイアス量を２倍した補正露光量でマスク素材上のレジ
スト膜を所定の加速電圧でＥＢ露光する（ステップＱ
２）。
の設計値どおりの線幅のマスクが得られるレジスト膜の
補正露光量、即ちマスクバイアス量を求め、このマスク
バイアス量を２倍した補正露光量でマスク素材上のレジ
スト膜を所定の加速電圧でＥＢ露光する（ステップＱ
２）。
【００２４】次いで、このマスク素材上のレジスト膜を
現像し、得られたレジストパターンをマスクとしてマス
ク素材をエッチングして電子線露光用マスクを完成する
（ステップＱ３）。
現像し、得られたレジストパターンをマスクとしてマス
ク素材をエッチングして電子線露光用マスクを完成する
（ステップＱ３）。
【００２５】そして、このマスクを使用して、ウエハ上
のレジスト膜を前記所定の加速電圧でＥＢ露光する（ス
テップＱ４）。
のレジスト膜を前記所定の加速電圧でＥＢ露光する（ス
テップＱ４）。
【００２６】本実施例においては、マスク描画時にマス
クバイアスの２倍の補正量を有するパターンを形成し、
ウエハ描画時に、同一の加速電圧で補正なしでＥＢ露光
するので、マスク描画時の近接効果と、ウエハ描画時の
近接効果とが、補正されたパターンがウエハ上のレジス
ト膜に描画される。そして、補正演算はマスクバイアス
を求めるための１回のみであり、それを単純に２倍した
補正量でマスクを描画するだけで、ウエハ描画時の近接
効果も補正できる。従って、全体の演算処理時間を著し
く短縮できる。また、メッシュサイズを小さくして計算
精度を高めることも容易である。また、本実施例におい
ては、マスク描画が１回のＥＢ露光で行われるので、処
理工程が少なくてすむと共に、描画精度も高いという効
果を奏する。
クバイアスの２倍の補正量を有するパターンを形成し、
ウエハ描画時に、同一の加速電圧で補正なしでＥＢ露光
するので、マスク描画時の近接効果と、ウエハ描画時の
近接効果とが、補正されたパターンがウエハ上のレジス
ト膜に描画される。そして、補正演算はマスクバイアス
を求めるための１回のみであり、それを単純に２倍した
補正量でマスクを描画するだけで、ウエハ描画時の近接
効果も補正できる。従って、全体の演算処理時間を著し
く短縮できる。また、メッシュサイズを小さくして計算
精度を高めることも容易である。また、本実施例におい
ては、マスク描画が１回のＥＢ露光で行われるので、処
理工程が少なくてすむと共に、描画精度も高いという効
果を奏する。
【００２７】次に、本実施例に係る電子線露光用マスク
の製造工程について説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は
この製造工程を順に示す断面図である。本実施例は、電
子線（電子ビーム）が通過する孔を有するステンシルタ
イプのマスクの製造方法である。
の製造工程について説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は
この製造工程を順に示す断面図である。本実施例は、電
子線（電子ビーム）が通過する孔を有するステンシルタ
イプのマスクの製造方法である。
【００２８】先ず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基体１上にＳｉＯ2シリコン酸化膜２を形成したもの
と、シリコン基体（シリコン膜３）とを貼り合わせたＳ
ＯＩ基板を用意し、このＳＯＩ基板のシリコン膜３上に
レジスト膜４を形成する。その後、前述の補正露光量を
持つパターンでレジスト膜４をＥＢ露光する。
基体１上にＳｉＯ2シリコン酸化膜２を形成したもの
と、シリコン基体（シリコン膜３）とを貼り合わせたＳ
ＯＩ基板を用意し、このＳＯＩ基板のシリコン膜３上に
レジスト膜４を形成する。その後、前述の補正露光量を
持つパターンでレジスト膜４をＥＢ露光する。
【００２９】次いで、図２（ｂ）に示すように、レジス
ト膜４を現像してレジストパターンを形成し、このレジ
ストパターンをマスクとしてシリコン膜３をエッチング
して、電子線を透過させる孔５を有するシリコン膜３の
パターンを形成する。
ト膜４を現像してレジストパターンを形成し、このレジ
ストパターンをマスクとしてシリコン膜３をエッチング
して、電子線を透過させる孔５を有するシリコン膜３の
パターンを形成する。
【００３０】その後、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン基体１の中央部をエッチング除去して開口部６を形成
し、この開口部６内でシリコン酸化膜２を露出させる。
ン基体１の中央部をエッチング除去して開口部６を形成
し、この開口部６内でシリコン酸化膜２を露出させる。
【００３１】次いで、図２（ｄ）に示すように、フッ酸
により開口部６内のシリコン酸化膜２を除去することに
より、シリコン基体１の側部に支持されたシリコン膜３
により、ステンシルタイプの電子線露光用マスクが製造
される。
により開口部６内のシリコン酸化膜２を除去することに
より、シリコン基体１の側部に支持されたシリコン膜３
により、ステンシルタイプの電子線露光用マスクが製造
される。
【００３２】次に、電子線を遮蔽する膜によりマスクパ
ターンが形成されたメンブレンタイプのマスクの製造方
法について説明する。このメンブレンタイプのマスクに
おいても、ステンシルタイプと同様に、計算処理を削減
することができる。図３（ａ）乃至（ｄ）は所謂メンブ
レンタイプの電子線露光用マスクの製造工程を順に示す
断面図である。
ターンが形成されたメンブレンタイプのマスクの製造方
法について説明する。このメンブレンタイプのマスクに
おいても、ステンシルタイプと同様に、計算処理を削減
することができる。図３（ａ）乃至（ｄ）は所謂メンブ
レンタイプの電子線露光用マスクの製造工程を順に示す
断面図である。
【００３３】このメンブレンタイプマスクは、図３
（ａ）に示すように、シリコン基体１０上にＳｉＮ膜１
１を形成し、ＳｉＮ膜１１上にタングステン膜１２を形
成した基板を用意し、この基板のタングステン膜１２上
にレジスト膜１３を形成する。
（ａ）に示すように、シリコン基体１０上にＳｉＮ膜１
１を形成し、ＳｉＮ膜１１上にタングステン膜１２を形
成した基板を用意し、この基板のタングステン膜１２上
にレジスト膜１３を形成する。
【００３４】次いで、図３（ｂ）に示すように、レジス
ト膜１３を前述の補正露光量を持つパターンでＥＢ露光
し、レジスト膜１３を現像した後、得られたレジストパ
ターンでタングステン膜１２をエッチングする。これに
より、タングステン膜１２のパターンがＳｉＮ膜１１上
に形成される。
ト膜１３を前述の補正露光量を持つパターンでＥＢ露光
し、レジスト膜１３を現像した後、得られたレジストパ
ターンでタングステン膜１２をエッチングする。これに
より、タングステン膜１２のパターンがＳｉＮ膜１１上
に形成される。
【００３５】その後、図３（ｃ）に示すように、シリコ
ン基体１０の中央部をエッチングにより除去してＳｉＮ
膜１１を露出させ、開口部１４を形成する。これによ
り、シリコン基体１０の側部に支持されたタングステン
膜１２のパターンからなるメンブレンタイプのマスクが
製造される。このメンブレンタイプのマスクは、タング
ステン膜１２にて大きく散乱される電子が対物絞り２３
（図５参照）で遮蔽されることにより、ＥＢの照射パタ
ーンが決められるものである。
ン基体１０の中央部をエッチングにより除去してＳｉＮ
膜１１を露出させ、開口部１４を形成する。これによ
り、シリコン基体１０の側部に支持されたタングステン
膜１２のパターンからなるメンブレンタイプのマスクが
製造される。このメンブレンタイプのマスクは、タング
ステン膜１２にて大きく散乱される電子が対物絞り２３
（図５参照）で遮蔽されることにより、ＥＢの照射パタ
ーンが決められるものである。
【００３６】図４は本発明における近接効果補正の原理
を示す図である。図４（ａ）はマスク描画時のレジスト
寸法を示すグラフ図、図４（ｂ）はウエハ描画時のレジ
スト寸法を示すグラフ図、図４（ｃ）は露光量を示すグ
ラフ図である。図４（ａ）の実線にて示すように、マス
ク描画時の近接効果補正をしない場合は、ＥＢ露光及び
現像後のマスク上のレジスト寸法は、近接効果によりパ
ターン端部にて細くなる。これに対し、図４（ｃ）の破
線に示すように、基準露光量に対し、マスク描画用近接
効果補正後の露光量で露光し、マスク描画時に近接効果
補正をした場合は、図４（ａ）の破線にて示すように、
ＥＢ露光及び現像後のマスク上のレジスト寸法は、近接
効果による寸法変動を補正したものとなり、所定の設計
値どおりの寸法が得られる。即ち、図４（ｃ）に示すよ
うに、パターン端部のレジスト露光量を上げると、大き
な孔が開き、近接効果による線幅の細線化を補うことが
できる。
を示す図である。図４（ａ）はマスク描画時のレジスト
寸法を示すグラフ図、図４（ｂ）はウエハ描画時のレジ
スト寸法を示すグラフ図、図４（ｃ）は露光量を示すグ
ラフ図である。図４（ａ）の実線にて示すように、マス
ク描画時の近接効果補正をしない場合は、ＥＢ露光及び
現像後のマスク上のレジスト寸法は、近接効果によりパ
ターン端部にて細くなる。これに対し、図４（ｃ）の破
線に示すように、基準露光量に対し、マスク描画用近接
効果補正後の露光量で露光し、マスク描画時に近接効果
補正をした場合は、図４（ａ）の破線にて示すように、
ＥＢ露光及び現像後のマスク上のレジスト寸法は、近接
効果による寸法変動を補正したものとなり、所定の設計
値どおりの寸法が得られる。即ち、図４（ｃ）に示すよ
うに、パターン端部のレジスト露光量を上げると、大き
な孔が開き、近接効果による線幅の細線化を補うことが
できる。
【００３７】そして、図４（ｂ）の実線にて示すよう
に、マスク描画時の近接効果補正を行ったマスク（図４
（ａ）の破線にて示すマスク）を使用してウエハ上のレ
ジスト膜をＥＢ露光すると、近接効果によりパターン端
部のレジスト寸法が細くなる。これに対し、図４（ｃ）
の実線にて示すように、マスクバイアス量の２倍の補正
露光量で露光したマスクを使用し、マスク描画と同じ加
速電圧でウエハを描画すると、図４（ｂ）の破線にて示
すように、マスク描画時に加えてウエハ描画時の近接効
果が補正されたものとなり、得られたウエハ上のレジス
ト膜の寸法は所定の設計値どおりのものとなる。
に、マスク描画時の近接効果補正を行ったマスク（図４
（ａ）の破線にて示すマスク）を使用してウエハ上のレ
ジスト膜をＥＢ露光すると、近接効果によりパターン端
部のレジスト寸法が細くなる。これに対し、図４（ｃ）
の実線にて示すように、マスクバイアス量の２倍の補正
露光量で露光したマスクを使用し、マスク描画と同じ加
速電圧でウエハを描画すると、図４（ｂ）の破線にて示
すように、マスク描画時に加えてウエハ描画時の近接効
果が補正されたものとなり、得られたウエハ上のレジス
ト膜の寸法は所定の設計値どおりのものとなる。
【００３８】以上のようにして、マスクバイアスの２倍
の補正露光量でマスクを描画し、ウエハ描画時には補正
演算することなくＥＢ露光することにより、ウエハ上の
レジスト膜に所定の設計値どおりの寸法のパターンを形
成することができる。
の補正露光量でマスクを描画し、ウエハ描画時には補正
演算することなくＥＢ露光することにより、ウエハ上の
レジスト膜に所定の設計値どおりの寸法のパターンを形
成することができる。
【００３９】上述のように、マスクバイアスにより、マ
スク上のレジスト寸法のパターンを平坦なものとし（図
４（ａ）の破線）、マスクバイアスの２倍の補正露光に
より、ウエハ上のレジスト寸法のパターンを平坦なもの
とする（図４（ｂ）の破線）ことができるのは、電子線
の露光量（ドーズ量）とレジスト膜の線幅寸法との間に
は直線関係が存在するからである。即ち、露光量を２倍
に変化させるとレジスト膜の幅寸法も２倍に変化する。
このため、露光量の制御により、レジスト膜の線幅を制
御することができる。
スク上のレジスト寸法のパターンを平坦なものとし（図
４（ａ）の破線）、マスクバイアスの２倍の補正露光に
より、ウエハ上のレジスト寸法のパターンを平坦なもの
とする（図４（ｂ）の破線）ことができるのは、電子線
の露光量（ドーズ量）とレジスト膜の線幅寸法との間に
は直線関係が存在するからである。即ち、露光量を２倍
に変化させるとレジスト膜の幅寸法も２倍に変化する。
このため、露光量の制御により、レジスト膜の線幅を制
御することができる。
【００４０】これに対し、前述の如く、近接効果は数式
１にて示す露光強度関数ｆ（ｒ）により表されるが、こ
の数式１において、加速電圧を上げると、前方散乱によ
るエネルギ蓄積分布の半値幅βｆは低下し、後方散乱の
半値幅βｂは増大し、加速電圧を低下させると、前方散
乱の半値幅βｆは増大し、後方散乱の半値幅βｂは低下
する。このように、電子線の加速電圧と近接効果（露光
強度関数）との間には相関関係があるが、露光強度関数
ｆ（ｒ）は加速電圧に比例せず、レジスト膜内のエネル
ギ蓄積から求まる近接効果補正量は加速電圧に比例しな
い。このため、加速電圧により近接効果を補正すること
はできない。
１にて示す露光強度関数ｆ（ｒ）により表されるが、こ
の数式１において、加速電圧を上げると、前方散乱によ
るエネルギ蓄積分布の半値幅βｆは低下し、後方散乱の
半値幅βｂは増大し、加速電圧を低下させると、前方散
乱の半値幅βｆは増大し、後方散乱の半値幅βｂは低下
する。このように、電子線の加速電圧と近接効果（露光
強度関数）との間には相関関係があるが、露光強度関数
ｆ（ｒ）は加速電圧に比例せず、レジスト膜内のエネル
ギ蓄積から求まる近接効果補正量は加速電圧に比例しな
い。このため、加速電圧により近接効果を補正すること
はできない。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク素材材料をウエハ基板材料と同一とし、ウエハ描
画の加速電圧と同一の加速電圧でマスク描画を行うこと
により、マスク描画時の近接効果補正演算で得られた補
正露光量パターンを単に２倍してマスク描画するだけ
で、得られたマスクを使用して近接補正なしでウエハ描
画することにより、ウエハ上に所定の設計値どおりのレ
ジストパターンを形成することができる。このため、近
接補正演算が１回で済み、その全体の計算時間が著しく
短縮されると共に、メッシュサイズを小さくして計算精
度を高めることもできる。
マスク素材材料をウエハ基板材料と同一とし、ウエハ描
画の加速電圧と同一の加速電圧でマスク描画を行うこと
により、マスク描画時の近接効果補正演算で得られた補
正露光量パターンを単に２倍してマスク描画するだけ
で、得られたマスクを使用して近接補正なしでウエハ描
画することにより、ウエハ上に所定の設計値どおりのレ
ジストパターンを形成することができる。このため、近
接補正演算が１回で済み、その全体の計算時間が著しく
短縮されると共に、メッシュサイズを小さくして計算精
度を高めることもできる。
【図１】本発明の第１実施例方法を示すフローチャート
図である。
図である。
【図２】（ａ）乃至（ｄ）はこの第１実施例方法におけ
るマスクの製造工程を順に示す断面図である。
るマスクの製造工程を順に示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）はメンブレンタイプのマスク
の製造工程を順に示す断面図である。
の製造工程を順に示す断面図である。
【図４】本発明の近接効果補正の原理を示す図である。
【図５】転写ＥＢ露光装置を示す図である。
【図６】従来のマスクバイアスの露光量パターンを示す
グラフ図である。
グラフ図である。
【図７】前方散乱及び後方散乱によるエネルギ蓄積分布
を示すグラフ図である。
を示すグラフ図である。
１、１０：シリコン基体 ２：シリコン酸化膜 ３：シリコン膜 ４：レジスト膜 １１：ＳｉＮ膜 １２タングステン膜 １３：レジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16
Claims (9)
- 【請求項１】 電子線露光装置に使用されるマスクにお
いて、露光対象のウエハと同一の材料により形成され、
マスク描画の近接効果補正量の２倍の補正量を伴う描画
パターンを有することを特徴とする電子線露光用マス
ク。 - 【請求項２】 前記描画パターンは、ウエハ描画時と同
一の加速電圧の電子線でパターニングされたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線露光用マス
ク。 - 【請求項３】 電子線が通過する孔を有するステンシル
マスク又は電子線を遮蔽する膜を有するメンブレンタイ
プマスクであることを特徴とする請求項１又は２に記載
の電子線露光用マスク。 - 【請求項４】 １チップ分のパターンの全部又は一部が
作り込まれ、転写型露光装置に使用されるものであるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
電子線露光用マスク。 - 【請求項５】 マスク描画の近接効果補正量を算出する
工程と、露光対象のウエハと同一材料からなるマスク素
材の表面に形成されたレジスト膜に対し前記マスク描画
の近接効果補正量の２倍の補正量を伴うパターンでウエ
ハ露光時と同一の加速電圧で露光する工程と、前記レジ
スト膜を現像してレジスト膜パターンを形成する工程
と、前記レジスト膜パターンをマスクとして前記マスク
素材をエッチングすることによりマスクを作成する工程
とを有することを特徴とする電子線露光用マスクの製造
方法。 - 【請求項６】 前記マスク素材は、Ｓｉ基体上のＳｉＯ
2膜上にＳｉ膜が形成されたＳＯＩ貼り合わせ基板であ
り、前記Ｓｉ膜上に前記レジスト膜パターンが形成さ
れ、このレジスト膜パターンをマスクとして前記Ｓｉ膜
がエッチングされるものであることを特徴とする請求項
５に記載の電子線露光用マスクの製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｓｉ膜のエッチング後に前記Ｓｉ基
体における前記Ｓｉ膜のパターニング部分に整合する領
域をエッチング除去して前記ＳｉＯ2膜を露出させる工
程を有することを特徴とする請求項６に記載の電子線露
光用マスクの製造方法。 - 【請求項８】 前記Ｓｉ膜上にＳｉＯ2膜が形成されて
おり、前記Ｓｉ膜と共に前記ＳｉＯ2膜をエッチングし
てマスクパターンとすることを特徴とする請求項６又は
７に記載の電子線露光用マスクの製造方法。 - 【請求項９】 マスク描画の近接効果補正量を算出する
工程と、露光対象のウエハと同一材料からなるマスク素
材の表面に形成されたレジスト膜に対し前記マスク描画
の近接効果補正量の２倍の補正量を伴うパターンでウエ
ハ描画時と同一の加速電圧で前記マスク素材のレジスト
膜を露光する工程と、前記レジスト膜を現像してレジス
ト膜パターンを形成する工程と、前記レジスト膜パター
ンをマスクとして前記マスク素材をエッチングすること
によりマスクを作成する工程と、前記マスクを使用して
ウエハ上のレジスト膜を前記マスク描画時と同一の加速
電圧で電子線露光する工程とを有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12305999A JP3287333B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電子線露光用マスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| KR1020000022365A KR20000071827A (ko) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | 전자빔 노광용 마스크, 그 제조방법 및 반도체 장치의제조방법 |
| TW089108164A TW425492B (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | Mask for electron beam exposure, manufacturing method for the same, and manufacturing method for semiconductor device |
| US09/560,336 US6376132B1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | Mask for electron beam exposure, manufacturing method for the same, and manufacturing method for semiconductor device |
| CN00106190A CN1271870A (zh) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | 用于电子束曝光的掩模及制造方法和半导体器件制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12305999A JP3287333B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電子線露光用マスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3287333B2 true JP3287333B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=14851192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12305999A Expired - Fee Related JP3287333B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電子線露光用マスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6376132B1 (ja) |
| JP (1) | JP3287333B2 (ja) |
| KR (1) | KR20000071827A (ja) |
| CN (1) | CN1271870A (ja) |
| TW (1) | TW425492B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005294754A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラム及び直接描画方式を用いた半導体装置の製造方法 |
| US7148496B2 (en) * | 2004-04-13 | 2006-12-12 | Massachusetts Institute Of Technology | System and method for proximity effect correction in imaging systems |
| US7500218B2 (en) * | 2004-08-17 | 2009-03-03 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, method, and computer program product for generating a mask pattern and device manufacturing method using same |
| CN100390668C (zh) * | 2005-02-07 | 2008-05-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种用负性化学放大抗蚀剂曝光亚50nm图形的方法 |
| US7300725B2 (en) * | 2005-04-13 | 2007-11-27 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Method for determining and correcting reticle variations |
| KR100755149B1 (ko) * | 2006-09-01 | 2007-09-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 포토레지스트 패턴 형성 방법 |
| CN103676492A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 中国科学院微电子研究所 | 电子束光刻方法 |
| US11054748B2 (en) | 2018-09-21 | 2021-07-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Dummy insertion for improving throughput of electron beam lithography |
| CN118092069A (zh) * | 2024-04-22 | 2024-05-28 | 华芯程(杭州)科技有限公司 | 一种掩膜工艺校正方法、装置、设备及可读存储介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0165524B1 (ko) * | 1996-07-16 | 1999-03-20 | 김광호 | 포토리소그래피 공정의 노광방법 |
| JPH1090878A (ja) | 1996-09-17 | 1998-04-10 | Nikon Corp | 近接効果補正方法及び同方法に用いるパターン転写用マスク |
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1999
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