JP2000292911A

JP2000292911A - 電子線用転写マスク

Info

Publication number: JP2000292911A
Application number: JP9954299A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kawada; 真太郎河田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-20
Also published as: US6403268B1

Abstract

(57)【要約】【目的】パターンのつなぎ精度を確保しつつ、マスクサ
イズを必要最低限に抑えることができるマスクを提供す
る。【解決手段】感応基板に転写すべきパターンを形成した
メンブレンと、該メンブレンを複数の長方形の領域に分
割する支柱と、を備えた電子線用転写マスクにおいて、
前記長方形の領域内には、長手方向に複数のパターン領
域である小領域が配置され、該各小領域間には非パター
ン領域が配置され、該非パターン領域の幅が１μｍ〜５
０μｍであることを特徴とする電子線用転写マスク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線縮小転写装置
に用いられる電子線転写マスクに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像度を
向上させるために、Ｘ線、電子線やイオンビーム等の荷
電粒子線（以下、単に荷電粒子線という）を使用した露
光方式（リソグラフィー技術）が開発されている。その
中でも、電子線を利用してパターンを形成する電子線露
光は、電子線自体を数Å（オングストローム）にまで絞
ることが出来るため、１μｍ又はそれ以下の微細パター
ンを形成できる点に大きな特徴がある。

【０００３】しかし、従来の電子線露光方式は、一筆書
きの方式であったため、微細パターンになればなるほ
ど、絞った電子線で描画せねばならず、描画時間が長
く、デバイス生産コストの観点から量産用ウエハの露光
には用いられなかった。そこで、所定のパターンを有す
る転写マスクに電子線を照射し、その照射範囲にあるパ
ターンを投影レンズによりウエハに縮小転写する荷電粒
子線縮小転写装置が提案されている。

【０００４】回路パターンを投影するためにはその回路
パターンが描かれた転写マスクが必要である。転写マス
クとして、図３（ａ）に示すように、貫通孔が存在せ
ず、メンブレン３２上に散乱体パターン３４が形成され
た散乱透過転写マスク３１と、図３（ｂ）に示すよう
に、電子線を散乱する程度の厚さを有するメンブレン４
２に貫通孔パターン４４が形成された散乱ステンシル転
写マスク４１が知られている。

【０００５】これらは、感応基板に転写すべきパターン
をメンブレン３２、４２上にそれぞれ備えた多数の小領
域３２ａ、４２ａがパターンが存在しない境界領域によ
り区分され、境界領域に対応する部分に支柱３３、４３
が設けられている。（図４参照）散乱ステンシル転写マ
スクでは、メンブレンは厚さ約２μｍ程度のシリコンメ
ンブレンからなり、メンブレンには電子線が透過する開
口部（感応基板に転写すべきパターンに相当）が設けら
れている。

【０００６】即ち、一回の電子線によって露光される領
域は１ｍｍ角程度であるため、この１ｍｍ角の小領域
に、感応基板の１チップ（１チップの半導体）分の領域
に転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞ
れ形成し、この小領域を多数敷き詰める構成をとってい
る。従って、荷電粒子線を用いたパターン転写方法は、
図３（ｃ）に示すように、各小領域３２ａ、４２ａが荷
電粒子線にてステップ的に走査され、各小領域の開口部
又は散乱体の配置に応じたパターンが不図示の光学系で
感応基板３７に縮小転写される方法であるので、転写マ
スクの小領域３２ａ毎のパターンを感応基板３７上でつ
なぎ合わせる方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この支柱幅は、約１８
０μｍ程度であるので、マスクが大きくなる原因となっ
ており、また製造プロセス上においてもこの幅をエッチ
ングにより制御するのは、容易ではない。

【０００８】さらに、このようにサイズの大きなマスク
をマスクステージで保持して搬送することは、装置が大
がかりになり、搬送時の負荷が大きくなる。その解決策
として、長手方向に複数のパターン領域である小領域を
含む長方形の領域を形成する支柱を形成し、マスクの強
度を保持しつつ、支柱により形成された領域内に複数の
パターン領域である小領域と非パターン領域を交互に形
成したスロットタイプのマスクが提案されている。

【０００９】究極的には、長方形の領域内に非パターン
領域がなく、パターン領域である小領域を敷き詰めた構
成が最もマスクサイズを小さくすることができる。しか
し、マスクの各小領域を照明する電子線は、マスク上で
偏向、走査しており、その位置精度は０．５μｍ程度以
下に抑えることは電子光学系の偏向器に接続されている
ＤＡＣ等の性能等から考えて現時点では、困難である。

【００１０】この電子線の位置精度の不確定さは、一様
ではないので、二重に露光されたり、露光されない抜け
部分が生じたりして、パターンのつなぎ精度が問題にな
る。また、非パターン領域を連続して配置した場合に、
連続して露光時に電子線を走査する方法では、各小領域
のパターン（形状、位置、密度）に合わせて電子線を連
続的に制御する必要が生じ、即ち連続的かつ高速に処理
できる電子光学制御系が必要とされるが、そのような制
御は極めて困難である。

【００１１】そこで、本発明はこのような従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、パターンのつなぎ精度を
確保しつつ、マスクサイズを必要最低限に抑えることが
できるマスクを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するために手段】本発明者は鋭意検討の結
果、スロットタイプのマスクにおける非パターン領域の
最適な幅を見いだした。本発明は第一に「感応基板に転
写すべきパターンを形成したメンブレンと、該メンブレ
ンを複数の長方形の領域に分割する支柱と、を備えた電
子線用転写マスクにおいて、前記長方形の領域内には、
長手方向に複数のパターン領域である小領域が配置さ
れ、該各小領域間には非パターン領域が配置され、該非
パターン領域の幅が１μｍ〜５０μｍであることを特徴
とする電子線用転写マスク（請求項１）」を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態の
電子線用転写マスク及びそのマスクを用いて電子線縮小
転写装置により露光する方法を図面を参照しながら説明
する。本実施形態にかかる電子線用転写マスクは、感応
基板に転写すべきパターンを形成したメンブレン１と、
該メンブレンを複数の長方形の領域に分割する支柱２と
を備え、その長方形の領域内には、長手方向に複数のパ
ターン領域である小領域３が配置されている。

【００１４】各小領域間には非パターン領域４が配置さ
れ、該非パターン領域の幅が１μｍ〜５０μｍである。
この１μｍ〜５０μｍの数値は、電子線の位置設定精度
と、電流密度分布が一様な電子線を各小領域に照射する
際に生ずる位置ずれにより、隣接する小領域に電子線が
かかることがない様に、かかる位置ズレ量の幅との双方
から導き出された値である。

【００１５】また、小領域と長手方向を形成している支
柱との間に形成される非パターン領域は、後述するよう
にマスクステージの速度と露光時間により決定されるマ
スクステージの移動量を考慮して決定する。また、非パ
ターン領域は、メンブレン上に膜厚５０ｎｍ程度の重金
属（例えば、金、白金、タングステン）を設け、重金属
からなる非パターン領域で散乱させてもよいし、単なる
メンブレンのままで、メンブレンからなる非パターン領
域で散乱させてもよい。

【００１６】前述したように、小領域に形成されるパタ
ーンは、所定の散乱体パターンを形成するタイプと、所
定の開口パターンを形成するタイプのいずれであっても
かまわない。なお、非パターン領域として重金属を形成
する場合及び小領域内に所定のパターンを形成する散乱
体として重金属を形成する場合のいずれについても、公
知の形成方法が用いられる。

【００１７】図２は、電子線縮小転写装置に本発明にか
かる電子線用転写マスクを搭載して電子線露光を行って
いる様子を示した概略図である。本実施形態の電子線縮
小転写装置のパラメータは、加速電圧１００ＫＶ、縮小
率１／５、マスクの各小領域１ｍｍ角、マスク上におけ
る電流値約１０μＡ／各少領域、ウエハ上に塗布されて
いるレジスト感度１０μＣ／cm²である。

【００１８】２０ｍｍ角のチップ用マスクは、パターン
領域が、約１２０×１２５ｍｍの大きさになり、一メン
ブレンサイズは、１．１×２７．５ｍｍで小領域を１×
２５個含み、非パターン領域の幅は５０μｍである。こ
れは、小領域露光中のステージ移動距離、ステージ及び
電子光学系の位置合わせ精度、マスクの製作精度等によ
り決定された。

【００１９】ステージ走査と電子線の走査により、マス
ク上の各小領域に形成されたパターンを転写する。ステ
ージ１６、２６は、図面に垂直な方向（Ｘ軸方向）に走
査し、電子線１２は、図面上の横方向（Ｙ軸方向）に走
査する。また、電子線１２は、電子照明系１３及び電子
投影系２１によりステップ露光されるが、ステージ１６
は、連続的に移動する。

【００２０】投影系は、マスクステージ１６及びウエハ
ステージ２６の相対位置関係を保ちながら各小領域ごと
に転写を行う。複数の小領域のうちの一つの小領域の露
光には約０．４msecかかり、マスクステージ１６は１０
０mm／secで露光中にも連続移動しているため、その間
にマスクステージ１６は、０．０２ｍｍ移動する。非露
光領域があるために露光中に照明光をマスクの動き（ス
テージの走査）に追従して偏向させる必要がない。

【００２１】電子線は、小領域よりステージ移動量分だ
け大きな径のものが使用される。電子銃１１から照射さ
れた電子線１２は照明系１３によりコリメートされ（平
行光にされ）、マスク１７を照射する。マスク１７上の
電子線１２により照明する各小領域１８の選択は、偏向
器１４により電子線を偏向させて行う。マスク１７の小
領域１８に形成されたパターンは、投影系２１によりウ
エハ２２に形成されたレジスト２４上に結像されるが、
その露光位置は偏向器１０の偏向によって決定される。

【００２２】ウエハ２２上への露光は、マスク１７に形
成された非パターン領域１９は省略され、マスク１７に
形成された各小領域１８が、順次つなぎ合わされて形成
される。即ち、マスク１７上に形成された非パターン領
域１９を介して隣りあった小領域Ａ及びＢは、ウエハ２
２に形成されたレジスト２４上に各露光領域Ａ’及び
Ｂ’として連続して転写される。

【００２３】また、前述したとおり、転写マスクの非パ
ターン領域１９に照明された電子線は、散乱され、散乱
電子阻止開口アパーチャ２５にてカットされるので、非
パターン領域からの散乱電子は、ウエハ上の結像には関
与しない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にかかる電
子線用転写マスクによれば、パターンのつなぎ精度を確
保しつつ、マスクサイズを必要最低限に抑えることがで
きる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電子線用転写マスクの概略斜視
図である。

【図２】本発明にかかる電子線用転写マスクを電子線縮
小転写装置に搭載して電子線露光を行っている様子を示
した概略図である

【図３】電子線縮小転写装置で用いられる転写マスクの
うち（ａ）は散乱透過マスク、（ｂ）は散乱ステンシル
マスクの概略図であり、（ｃ）は電子線を用いたパター
ン転写方法を示す概略斜視図である。

【図４】転写マスクの概略斜視図である。１・・・メンブレン２・・・支柱３・・・小領域４・・・非パターン領域５・・・電子線１１・・・電子銃１２・・・電子線１３・・・照明系１４・・・偏向器系１５・・・マスクの支柱１６・・・マスクステージ１７・・・マスク１８・・・小領域１９・・・非パターン領域２０・・・偏向器２１・・・投影系２２・・・ウエハ２３・・・投影パターン２４・・・レジスト２５・・・散乱電子阻止アパーチャ２６・・・ウエハステージ３１・・・散乱透過マスク３２、４２・・・メンブレン３３、４３・・・支柱３４・・・散乱体パターン３７・・・感光基板４１・・・散乱ステンシルマスク４４・・・貫通孔パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板に転写すべきパターンを形成した
メンブレンと、該メンブレンを複数の長方形の領域に分
割する支柱と、を備えた電子線用転写マスクにおいて、前記長方形の領域内には、長手方向に複数のパターン領
域である小領域が配置され、該各小領域間には非パター
ン領域が配置され、該非パターン領域の幅が１μｍ〜５
０μｍであることを特徴とする電子線用転写マスク。