JPH11111594A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH11111594A JPH11111594A JP9268893A JP26889397A JPH11111594A JP H11111594 A JPH11111594 A JP H11111594A JP 9268893 A JP9268893 A JP 9268893A JP 26889397 A JP26889397 A JP 26889397A JP H11111594 A JPH11111594 A JP H11111594A
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- forming method
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/7045—Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターンの解像性や寸法制御性がよく、優れ
た解像力と高スループット性を備えたパターン形成法を
得る。 【解決手段】 被処理基板上に形成された感光材に対す
る所望のパターン転写をレチクルマスクを用いた光露光
と荷電ビーム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解
像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパタ
ーン形成方法において、光露光パターンが荷電ビーム露
光時に生じる後方散乱電子によって受ける影響を抑制す
るように所定の補正を施してパターン形成を行う。
た解像力と高スループット性を備えたパターン形成法を
得る。 【解決手段】 被処理基板上に形成された感光材に対す
る所望のパターン転写をレチクルマスクを用いた光露光
と荷電ビーム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解
像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパタ
ーン形成方法において、光露光パターンが荷電ビーム露
光時に生じる後方散乱電子によって受ける影響を抑制す
るように所定の補正を施してパターン形成を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパターン形成方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程における光リソグラフィ
は、そのプロセス簡易性、低コストなどの利点により、
広くデバイス生産に用いられてきた。近年では短波長化
（ＫｒＦエキシマレーザ光源）により、０．２５μｍ以
下の素子の微細化が達成されつつある。さらに微細化を
進めようと、より短波長のＡｒＦエキシマレーザ光源や
レベンソン型の位相シフトマスクの開発が進められてお
り、０．１５μｍルール対応の量産リソグラフィツール
として期待されている。しかし、これを実現するための
課題も多く、その開発に係わる時間が長期化しており、
デバイスの微細化のスピードに追いつかなくなることが
心配されつつある。
は、そのプロセス簡易性、低コストなどの利点により、
広くデバイス生産に用いられてきた。近年では短波長化
（ＫｒＦエキシマレーザ光源）により、０．２５μｍ以
下の素子の微細化が達成されつつある。さらに微細化を
進めようと、より短波長のＡｒＦエキシマレーザ光源や
レベンソン型の位相シフトマスクの開発が進められてお
り、０．１５μｍルール対応の量産リソグラフィツール
として期待されている。しかし、これを実現するための
課題も多く、その開発に係わる時間が長期化しており、
デバイスの微細化のスピードに追いつかなくなることが
心配されつつある。
【０００３】これに対して、ポスト光リソグラフィの第
一候補である電子線リソグラフィは、細く絞ったビーム
を用いて０．０１μｍまでの加工ができることは実証済
みである。微細化という観点では、当面問題なさそうで
あるが、デバイス量産ツールとしてはスループットに問
題がある。すなわち、細かいパターンを一つ一つ順番に
描いていくため、どうしても時間がかかってしまう。こ
の描画時間を短縮するために、ＵＬＳＩパターンの繰り
返し部分を部分的に一括して描画するセルプロジェクシ
ョン方式など、幾つかの装置が開発されている。しかし
ながら、これらの装置を用いても、光リソグラフィのス
ループットに追いつくまでには至っていない。
一候補である電子線リソグラフィは、細く絞ったビーム
を用いて０．０１μｍまでの加工ができることは実証済
みである。微細化という観点では、当面問題なさそうで
あるが、デバイス量産ツールとしてはスループットに問
題がある。すなわち、細かいパターンを一つ一つ順番に
描いていくため、どうしても時間がかかってしまう。こ
の描画時間を短縮するために、ＵＬＳＩパターンの繰り
返し部分を部分的に一括して描画するセルプロジェクシ
ョン方式など、幾つかの装置が開発されている。しかし
ながら、これらの装置を用いても、光リソグラフィのス
ループットに追いつくまでには至っていない。
【０００４】電子線リソグラフィのスループットを増大
させる方法として、同一レジストに対するパターン転写
を光露光と電子線露光で行い、電子線露光の露光領域を
少なくして電子線描画装置が一時間当たりに処理できる
ウエハ枚数を増やすこと、いわゆる光とＥＢとの同層の
ミックスアンドマッチが提案されている。特開平４−１
５５８１２では、パターン形成のリソグラフィ工程にお
いて、同一レジストに対するパターン転写を位相シフト
マスクを用いた光露光と電子線露光とを用いて行うこと
が開示されている。これによれば、素子を構成するほと
んどのパターンを位相シフトマスクで転写し、位相シフ
タの配置で不都合が生じた部分を電子線描画で補修する
ようにして、電子線描画の領域をできる限り小さくして
電子線描画装置が一時間当たりに処理できるウエハ枚数
を増やしている。しかし、この方法では、描画領域は少
なくてすむものの、位相シフトマスクの限界解像度以下
のパターン転写はできず、今後のデバイスの微細化には
対応できない。
させる方法として、同一レジストに対するパターン転写
を光露光と電子線露光で行い、電子線露光の露光領域を
少なくして電子線描画装置が一時間当たりに処理できる
ウエハ枚数を増やすこと、いわゆる光とＥＢとの同層の
ミックスアンドマッチが提案されている。特開平４−１
５５８１２では、パターン形成のリソグラフィ工程にお
いて、同一レジストに対するパターン転写を位相シフト
マスクを用いた光露光と電子線露光とを用いて行うこと
が開示されている。これによれば、素子を構成するほと
んどのパターンを位相シフトマスクで転写し、位相シフ
タの配置で不都合が生じた部分を電子線描画で補修する
ようにして、電子線描画の領域をできる限り小さくして
電子線描画装置が一時間当たりに処理できるウエハ枚数
を増やしている。しかし、この方法では、描画領域は少
なくてすむものの、位相シフトマスクの限界解像度以下
のパターン転写はできず、今後のデバイスの微細化には
対応できない。
【０００５】また、多品種少量の素子を製造する際、マ
スクの作製に時間がかかるため、これを解決する手段と
して、特開平１−２９３６１６では、同一レジストに対
して、各種半導体に共通なひとかたまりの機能ブロック
を光で露光する処理と、各半導体素子に固有なパターン
を電子線で描画する方法が開示されている。すなわち、
各種素子に共通な部分のマスクを予め作製しておき、そ
の他のパターンが替わった部分だけ電子線描画を用いて
いる。この方法では、各種マスク毎にマスクを作る必要
がないため、素子の設計から製造までの期間を短縮する
ことができる。しかし、この方法の場合も上述の方法と
同様に、機能ブロック内に光露光での限界解像度以下の
パターンが存在する場合には適応できず、さらに、電子
線で描画するパターンは配線部分などであり、電子線露
光を適用するにはパターンを一つ一つ順番に描いていく
ためどうしても時間がかかってしまい、微細なパターン
を高速で描画するリソグラフィシステムとして使い難い
ものとなっている。
スクの作製に時間がかかるため、これを解決する手段と
して、特開平１−２９３６１６では、同一レジストに対
して、各種半導体に共通なひとかたまりの機能ブロック
を光で露光する処理と、各半導体素子に固有なパターン
を電子線で描画する方法が開示されている。すなわち、
各種素子に共通な部分のマスクを予め作製しておき、そ
の他のパターンが替わった部分だけ電子線描画を用いて
いる。この方法では、各種マスク毎にマスクを作る必要
がないため、素子の設計から製造までの期間を短縮する
ことができる。しかし、この方法の場合も上述の方法と
同様に、機能ブロック内に光露光での限界解像度以下の
パターンが存在する場合には適応できず、さらに、電子
線で描画するパターンは配線部分などであり、電子線露
光を適用するにはパターンを一つ一つ順番に描いていく
ためどうしても時間がかかってしまい、微細なパターン
を高速で描画するリソグラフィシステムとして使い難い
ものとなっている。
【０００６】このように、スループットを向上させるた
めに従来実施されていた光とＥＢとの同層のミックスア
ンドマッチでは、電子線露光の解像力を十分に引き出し
て使っていない、スループットが光ステッパーと同等ま
で達していないなどの問題点があった。
めに従来実施されていた光とＥＢとの同層のミックスア
ンドマッチでは、電子線露光の解像力を十分に引き出し
て使っていない、スループットが光ステッパーと同等ま
で達していないなどの問題点があった。
【０００７】上記問題を解決するために、本願発明者ら
は、電子線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステ
ッパーと同等のスループットとを兼ね備えた光とＥＢに
より同一感光材を露光するリソグラフィシステムをすで
に提案した（特願平９−４６６８３）。
は、電子線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステ
ッパーと同等のスループットとを兼ね備えた光とＥＢに
より同一感光材を露光するリソグラフィシステムをすで
に提案した（特願平９−４６６８３）。
【０００８】図２２及び図２３は、上記リソグラフィシ
ステムの基本概念を示す図である。図２２はパターン形
成方法およびリソグラフィシステムの概念を示す図であ
り、図２３はリソグラフィシステムの平面的な配置を示
す図である。これらの図において、１はステッパー（例
えばＤｅｅｐ−ＵＶステッパー）、２はセルプロジェク
ション方式の電子線露光装置、３はレジストの塗布・現
像装置、４はレジストをインラインプロセスで処理する
ために前記各装置間を雰囲気制御された環境下で搬送す
るための装置である。
ステムの基本概念を示す図である。図２２はパターン形
成方法およびリソグラフィシステムの概念を示す図であ
り、図２３はリソグラフィシステムの平面的な配置を示
す図である。これらの図において、１はステッパー（例
えばＤｅｅｐ−ＵＶステッパー）、２はセルプロジェク
ション方式の電子線露光装置、３はレジストの塗布・現
像装置、４はレジストをインラインプロセスで処理する
ために前記各装置間を雰囲気制御された環境下で搬送す
るための装置である。
【０００９】次に、このように構成されたシステムの動
作について述べる。レジスト塗布・現像装置３でレジス
トを塗布されたウエハ５は装置４によってステッパー１
に運ばれ、ウエハ５上の全面にレチクルのパターンが縮
小されて順次露光される。露光が終了すると、ウエハ５
は装置４によって電子線露光装置２に運ばれる。光露光
されたウエハに対して電子線露光すべきパターンの位置
合わせが完了した後、電子線によってウエハ５全面の各
チップに対して露光が順次なされていく。この際に電子
線露光のスループットを高めるために、繰り返しパター
ンはセルプロジェクション方式で露光する。さらに、ス
テッパー１のスループットに比べて電子線露光のスルー
プットは一般的に低いことから、電子線装置を複数台配
置してステッパーの処理能力が電子線装置の処理能力で
律速されないようにシステムを構成して、ステッパー１
から搬出されたウエハ５を複数台の電子線露光装置２で
並列処理できるようにしている。これによって電子線露
光の高い解像性とステッパーの高いスループットが両立
される。全てのパターンがウエハ５全面の全チップに対
して描画された後、装置４によってウエハ５は塗布・現
像装置３に戻され現像されてパターン形成が完了する。
このようなシステムで使うことができるレジストとして
は、高い解像性と高い感度を有する化学増幅型のレジス
ト、例えばＣＧＲ２４８（シプレー）があげられる。こ
のような化学増幅型のレジストは、空気中の様々な化学
物質でその性能が簡単に劣化するため、装置４を設置し
て各種装置内および各種装置間で環境制御された環境下
で取り扱うようにしている。これによって露光前後での
パターン寸法の変化などを抑えている。
作について述べる。レジスト塗布・現像装置３でレジス
トを塗布されたウエハ５は装置４によってステッパー１
に運ばれ、ウエハ５上の全面にレチクルのパターンが縮
小されて順次露光される。露光が終了すると、ウエハ５
は装置４によって電子線露光装置２に運ばれる。光露光
されたウエハに対して電子線露光すべきパターンの位置
合わせが完了した後、電子線によってウエハ５全面の各
チップに対して露光が順次なされていく。この際に電子
線露光のスループットを高めるために、繰り返しパター
ンはセルプロジェクション方式で露光する。さらに、ス
テッパー１のスループットに比べて電子線露光のスルー
プットは一般的に低いことから、電子線装置を複数台配
置してステッパーの処理能力が電子線装置の処理能力で
律速されないようにシステムを構成して、ステッパー１
から搬出されたウエハ５を複数台の電子線露光装置２で
並列処理できるようにしている。これによって電子線露
光の高い解像性とステッパーの高いスループットが両立
される。全てのパターンがウエハ５全面の全チップに対
して描画された後、装置４によってウエハ５は塗布・現
像装置３に戻され現像されてパターン形成が完了する。
このようなシステムで使うことができるレジストとして
は、高い解像性と高い感度を有する化学増幅型のレジス
ト、例えばＣＧＲ２４８（シプレー）があげられる。こ
のような化学増幅型のレジストは、空気中の様々な化学
物質でその性能が簡単に劣化するため、装置４を設置し
て各種装置内および各種装置間で環境制御された環境下
で取り扱うようにしている。これによって露光前後での
パターン寸法の変化などを抑えている。
【００１０】このようなリソグラフィシステムが構成さ
れたことによって、０．１μｍルールの微細パターンを
含むデバイスパターンを高スループットで形成すること
ができる。
れたことによって、０．１μｍルールの微細パターンを
含むデバイスパターンを高スループットで形成すること
ができる。
【００１１】図２４は、上記リソグラフィシステムを用
いて０．６５μｍ厚の化学増幅型ネガレジストＣＧＲ２
４８に形成した微細パターンの一例である。Ｄｅｅｐ−
ＵＶステッパーを用いて０．２５μｍ以上のパターン形
成を行い、０．２５μｍ以下のパターン形成を電子線露
光で行った。現像液はＴＭＡＨ水溶液、現像の条件は
０．１４規定で６０秒であった。０．１μｍまでのパタ
ーンが確実に形成できており、解像力的にはこのリソグ
ラフィシステムが十分な性能を持つことがわかった。
いて０．６５μｍ厚の化学増幅型ネガレジストＣＧＲ２
４８に形成した微細パターンの一例である。Ｄｅｅｐ−
ＵＶステッパーを用いて０．２５μｍ以上のパターン形
成を行い、０．２５μｍ以下のパターン形成を電子線露
光で行った。現像液はＴＭＡＨ水溶液、現像の条件は
０．１４規定で６０秒であった。０．１μｍまでのパタ
ーンが確実に形成できており、解像力的にはこのリソグ
ラフィシステムが十分な性能を持つことがわかった。
【００１２】図２５は、本リソグラフィシステムのスル
ープットを試算した結果である。スループット試算に使
った露光パターンは、０．１５μｍルールの２５６ＭＤ
ＲＡＭのゲート層である。このパターンを８インチウエ
ハ全面に１００チップ並べて露光したときのスループッ
トを試算した。レジストの感度は１０μＣ／ｃｍ2 とし
た。試算に使った電子線描画装置は日立製のＨＬ−８０
０Ｄである。この装置の性能は、［文献１］Ｙ．Ｎａｋ
ａｙａｍａ ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃ
ｈｎｏｌ．，Ｂ８（６），１９９０，ｐ１８３６．，
［文献２］Ｙ．Ｓｈｏｄａ ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．
Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ９（６），１９９１，ｐ
２９４０．， ［文献３］Ｈ．Ｉｔｏｈ ｅｔａｌ．，
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１０
（６），１９９２，ｐ２７９９．を参照した。なお、こ
の試算では、ステッパーと電子線露光装置は１台ずつの
構成とした。セルプロジェクションを使って（セル数：
５個）電子線露光だけで露光した場合のスループットは
０．３枚／ｈであるのに対し、０．２５μｍルール以上
のパターンはＤｅｅｐ−ＵＶステッパーで露光し、それ
以下のパターンをセルプロジェクションを使って（セル
数：５個）電子線で露光した場合には２．８枚／ｈとは
るかに高い値を示す。電子線露光装置を３台配置して、
ステッパーからのウエハを並列で処理できるようにすれ
ば、十分に量産ツールとして使えるスループットが確保
できると判断される。
ープットを試算した結果である。スループット試算に使
った露光パターンは、０．１５μｍルールの２５６ＭＤ
ＲＡＭのゲート層である。このパターンを８インチウエ
ハ全面に１００チップ並べて露光したときのスループッ
トを試算した。レジストの感度は１０μＣ／ｃｍ2 とし
た。試算に使った電子線描画装置は日立製のＨＬ−８０
０Ｄである。この装置の性能は、［文献１］Ｙ．Ｎａｋ
ａｙａｍａ ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃ
ｈｎｏｌ．，Ｂ８（６），１９９０，ｐ１８３６．，
［文献２］Ｙ．Ｓｈｏｄａ ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．
Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ９（６），１９９１，ｐ
２９４０．， ［文献３］Ｈ．Ｉｔｏｈ ｅｔａｌ．，
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１０
（６），１９９２，ｐ２７９９．を参照した。なお、こ
の試算では、ステッパーと電子線露光装置は１台ずつの
構成とした。セルプロジェクションを使って（セル数：
５個）電子線露光だけで露光した場合のスループットは
０．３枚／ｈであるのに対し、０．２５μｍルール以上
のパターンはＤｅｅｐ−ＵＶステッパーで露光し、それ
以下のパターンをセルプロジェクションを使って（セル
数：５個）電子線で露光した場合には２．８枚／ｈとは
るかに高い値を示す。電子線露光装置を３台配置して、
ステッパーからのウエハを並列で処理できるようにすれ
ば、十分に量産ツールとして使えるスループットが確保
できると判断される。
【００１３】以上詳しく述べてきたように、このような
リソグラフィシステムによれば、電子線露光の持つ光を
越える優れた解像力と光ステッパーと同等のスループッ
トとを兼ね備えた光リソグラフィ以降の量産システムを
提供することができるしかしながら、上述のシステムに
おいても、以下のような問題が明らかになってきた。す
なわち、電子線露光時に発生する後方散乱電子がＥＢ露
光領域に近接する光露光パターンに降りかぶり、これら
のパターンはオーバードーズすなわち露光量オーバーで
露光されたことになる。このため、適正露光量に対して
現像条件を決定して現像を行うと、ＥＢ露光領域に近接
した露光量オーバーで光露光されたパターンは所定の寸
法に仕上がらなくなることがわかってきた。
リソグラフィシステムによれば、電子線露光の持つ光を
越える優れた解像力と光ステッパーと同等のスループッ
トとを兼ね備えた光リソグラフィ以降の量産システムを
提供することができるしかしながら、上述のシステムに
おいても、以下のような問題が明らかになってきた。す
なわち、電子線露光時に発生する後方散乱電子がＥＢ露
光領域に近接する光露光パターンに降りかぶり、これら
のパターンはオーバードーズすなわち露光量オーバーで
露光されたことになる。このため、適正露光量に対して
現像条件を決定して現像を行うと、ＥＢ露光領域に近接
した露光量オーバーで光露光されたパターンは所定の寸
法に仕上がらなくなることがわかってきた。
【００１４】図２６は、光パターンとＥＢパターンとを
近接して（後方散乱電子の影響範囲内）形成したとき
に、光パターンが後方散乱電子の影響をどれ位受けるか
を模式的に示した図である。なお、この図ではＥＢパタ
ーンは全てのパターンが良好に解像するように近接効果
補正が行われているものとする。
近接して（後方散乱電子の影響範囲内）形成したとき
に、光パターンが後方散乱電子の影響をどれ位受けるか
を模式的に示した図である。なお、この図ではＥＢパタ
ーンは全てのパターンが良好に解像するように近接効果
補正が行われているものとする。
【００１５】図２６（ａ）では、光パターン１０は０．
２３μｍラインアンドスペースであり、その端から０．
１５μｍ離して０．１５μｍ幅のＥＢパターン、さらに
１．３５μｍ離して０．１５μｍ幅のＥＢパターンが形
成され、ＥＢパターン群１１の描画密度（単位面積当た
りに打ち込まれるＥＢ照射領域の割合）は１０％であ
る。図２６（ｂ）では、０．２３μｍラインアンドスペ
ースの光パターン群１０と、０．１５μｍラインアンド
スペースのＥＢパターン群１１とが０．１５μｍ離れて
おり、ＥＢ描画領域の描画密度は５０％である。
２３μｍラインアンドスペースであり、その端から０．
１５μｍ離して０．１５μｍ幅のＥＢパターン、さらに
１．３５μｍ離して０．１５μｍ幅のＥＢパターンが形
成され、ＥＢパターン群１１の描画密度（単位面積当た
りに打ち込まれるＥＢ照射領域の割合）は１０％であ
る。図２６（ｂ）では、０．２３μｍラインアンドスペ
ースの光パターン群１０と、０．１５μｍラインアンド
スペースのＥＢパターン群１１とが０．１５μｍ離れて
おり、ＥＢ描画領域の描画密度は５０％である。
【００１６】図２７は、上述したように両者のパターン
が近接して並んだときに、ＥＢパターンの描画密度によ
って最接近している光パターンの寸法がどれだけ変化す
るかを実験的に調べた結果である。レジストは図２４に
示したものと同様である。図からわかるように、描画密
度５０％の場合には寸法が５０％近く変動することがわ
かる。描画密度１０％でも約１０％変動することが予想
される。
が近接して並んだときに、ＥＢパターンの描画密度によ
って最接近している光パターンの寸法がどれだけ変化す
るかを実験的に調べた結果である。レジストは図２４に
示したものと同様である。図からわかるように、描画密
度５０％の場合には寸法が５０％近く変動することがわ
かる。描画密度１０％でも約１０％変動することが予想
される。
【００１７】なお、後方散乱電子の分布はほぼガウス分
布と見なされるので、ＥＢ照射域から離れるほど小さく
なり、加速電圧５０ｋＶの電子線の場合には、シリコン
ウエハ上ではその半径はおよそ３０μｍである。従っ
て、光パターンの変動もＥＢパターンから離れるほど少
なくなり、３０μｍ近く離れれば変動はほとんど起こら
ない。
布と見なされるので、ＥＢ照射域から離れるほど小さく
なり、加速電圧５０ｋＶの電子線の場合には、シリコン
ウエハ上ではその半径はおよそ３０μｍである。従っ
て、光パターンの変動もＥＢパターンから離れるほど少
なくなり、３０μｍ近く離れれば変動はほとんど起こら
ない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上の検討結果からわ
かるように、同一レジストを光とＥＢで打ち分けてパタ
ーンを形成する方法においては、後方散乱電子の影響を
どう回避するかが解像性や寸法制御性よくパターン形成
を行う上で大きな問題となっている。
かるように、同一レジストを光とＥＢで打ち分けてパタ
ーンを形成する方法においては、後方散乱電子の影響を
どう回避するかが解像性や寸法制御性よくパターン形成
を行う上で大きな問題となっている。
【００１９】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、電子
線露光時に発生する後方散乱電子が、ＥＢ露光領域に近
接する光露光パターンに降りかぶることで生じる影響を
補正して、パターンの解像性や寸法制御性がよい、電子
線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステッパーと
同等のスループットを兼ね備えたパターン形成法を提供
することにある。
になされたものであり、その目的とするところは、電子
線露光時に発生する後方散乱電子が、ＥＢ露光領域に近
接する光露光パターンに降りかぶることで生じる影響を
補正して、パターンの解像性や寸法制御性がよい、電子
線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステッパーと
同等のスループットを兼ね備えたパターン形成法を提供
することにある。
【００２０】
（Ａ１）本発明に係るパターン形成方法は、被処理基板
上に形成された感光材に対する所望のパターン転写をレ
チクルマスクを用いた光露光と荷電ビーム露光とで行
い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下のパターン転
写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方法において、
光露光パターンが荷電ビーム露光時に生じる後方散乱電
子によって受ける影響を抑制（回避）するように所定の
補正を施してパターン形成を行うことを特徴とする。
上に形成された感光材に対する所望のパターン転写をレ
チクルマスクを用いた光露光と荷電ビーム露光とで行
い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下のパターン転
写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方法において、
光露光パターンが荷電ビーム露光時に生じる後方散乱電
子によって受ける影響を抑制（回避）するように所定の
補正を施してパターン形成を行うことを特徴とする。
【００２１】（Ａ２）前記Ａ１において、前記所定の補
正は、光露光に用いられるレチクルマスクで行うことを
特徴とする。
正は、光露光に用いられるレチクルマスクで行うことを
特徴とする。
【００２２】（Ａ３）前記Ａ１において、前記所定の補
正は、光露光に用いられるレチクルマスクのパターン寸
法を変化させることによって行うことを特徴とする。
正は、光露光に用いられるレチクルマスクのパターン寸
法を変化させることによって行うことを特徴とする。
【００２３】（Ａ４）前記Ａ１乃至Ａ３において、前記
レチクルマスクは照射量制御の近接効果補正を用いた荷
電ビーム露光装置で作製し、該レチクルマスク作製時の
入射照射量マップに変調をかけることで前記所定の補正
を行うことを特徴とする。
レチクルマスクは照射量制御の近接効果補正を用いた荷
電ビーム露光装置で作製し、該レチクルマスク作製時の
入射照射量マップに変調をかけることで前記所定の補正
を行うことを特徴とする。
【００２４】（Ａ５）前記Ａ４において、前記入射照射
量マップの変調は、荷電ビーム照射時の後方散乱電子の
影響の有無を判断することによって行うことを特徴とす
る。
量マップの変調は、荷電ビーム照射時の後方散乱電子の
影響の有無を判断することによって行うことを特徴とす
る。
【００２５】（Ａ６）前記Ａ４において、前記入射照射
量マップの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルレジストの寸法変換係数×入
射電子量 で表される関係式から入射電子量を求めることによって
行うことを特徴とする。
量マップの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルレジストの寸法変換係数×入
射電子量 で表される関係式から入射電子量を求めることによって
行うことを特徴とする。
【００２６】（Ａ７）前記Ａ４において、前記入射照射
量マップのデータを生成する工程が、光露光パターンを
レチクル基板上に描画する際の適正照射量マップを求め
る工程と、荷電ビーム露光パターンをウエハ上に描画し
た際の後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを
求める工程と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布
マップを光露光パターン寸法変動量分布マップに変換す
る工程と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露
光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大する工程と、拡大さ
れた光露光パターン寸法変動量分布マップをレチクル露
光照射量換算値分布マップに変換する工程と、前記適正
照射量マップから前記レチクル露光照射量換算値分布マ
ップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
量マップのデータを生成する工程が、光露光パターンを
レチクル基板上に描画する際の適正照射量マップを求め
る工程と、荷電ビーム露光パターンをウエハ上に描画し
た際の後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを
求める工程と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布
マップを光露光パターン寸法変動量分布マップに変換す
る工程と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露
光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大する工程と、拡大さ
れた光露光パターン寸法変動量分布マップをレチクル露
光照射量換算値分布マップに変換する工程と、前記適正
照射量マップから前記レチクル露光照射量換算値分布マ
ップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
【００２７】（Ａ８）前記Ａ１乃至Ａ３において、前記
所定の補正は、レチクルマスク作製時の図形サイズに変
調をかけることによって行うことを特徴とする。
所定の補正は、レチクルマスク作製時の図形サイズに変
調をかけることによって行うことを特徴とする。
【００２８】（Ａ９）前記Ａ８において、前記図形サイ
ズの変調は、荷電ビーム照射時の後方散乱電子の影響の
有無を判断することによって行うことを特徴とする。
ズの変調は、荷電ビーム照射時の後方散乱電子の影響の
有無を判断することによって行うことを特徴とする。
【００２９】（Ａ１０）前記Ａ８において、前記図形サ
イズの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルマスクの図形サイズの寸法変
換量 で表される関係式から図形サイズの寸法変換量を求める
ことによって行うことを特徴とする。
イズの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルマスクの図形サイズの寸法変
換量 で表される関係式から図形サイズの寸法変換量を求める
ことによって行うことを特徴とする。
【００３０】（Ａ１１）前記Ａ８において、前記図形サ
イズのマップデータを生成する工程が、荷電ビーム露光
パターンをウエハ上に描画した際の後方散乱電子による
蓄積エネルギー分布マップを求める工程と、後方散乱電
子による蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸
法変動量分布マップに変換する工程と、光露光パターン
寸法変動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数
倍に拡大する工程と、レチクル基板上に描画する光露光
パターンから前記拡大後の光露光パターン寸法変動量分
布マップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
イズのマップデータを生成する工程が、荷電ビーム露光
パターンをウエハ上に描画した際の後方散乱電子による
蓄積エネルギー分布マップを求める工程と、後方散乱電
子による蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸
法変動量分布マップに変換する工程と、光露光パターン
寸法変動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数
倍に拡大する工程と、レチクル基板上に描画する光露光
パターンから前記拡大後の光露光パターン寸法変動量分
布マップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
【００３１】（Ａ１２）前記Ａ１において、前記所定の
補正は、デバイスパターンデータを修正することによっ
て行うことを特徴とする。
補正は、デバイスパターンデータを修正することによっ
て行うことを特徴とする。
【００３２】（Ａ１３）前記Ａ１又はＡ１２において、
前記所定の補正は、光露光のパターン領域と荷電ビーム
露光のパターン領域とを、これら両領域をつなぐパター
ン領域を除いて、一定距離離すことによって行うことを
特徴とする。
前記所定の補正は、光露光のパターン領域と荷電ビーム
露光のパターン領域とを、これら両領域をつなぐパター
ン領域を除いて、一定距離離すことによって行うことを
特徴とする。
【００３３】（Ａ１４）前記Ａ１３において、前記一定
距離は、荷電ビーム照射時に生じる後方散乱電子の散乱
径に対応した距離であることを特徴とする。
距離は、荷電ビーム照射時に生じる後方散乱電子の散乱
径に対応した距離であることを特徴とする。
【００３４】（Ａ１５）前記Ａ１３において、前記一定
距離を荷電ビーム照射時に生じる後方散乱電子の影響の
度合いを判断することによって決めることを特徴とす
る。
距離を荷電ビーム照射時に生じる後方散乱電子の影響の
度合いを判断することによって決めることを特徴とす
る。
【００３５】（Ｂ１）本発明に係るパターン形成方法
は、荷電ビームを基板上に照射することで該基板上に所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、予
め荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動量との
関係を求め、照射量を変化させることによってパターン
寸法を変化させることを特徴とする。
は、荷電ビームを基板上に照射することで該基板上に所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、予
め荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動量との
関係を求め、照射量を変化させることによってパターン
寸法を変化させることを特徴とする。
【００３６】（Ｂ２）本発明に係るパターン形成方法
は、被処理基板上に形成された感光材に対する所望のパ
ターン転写をレチクルマスクを用いた光露光と荷電ビー
ム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下
のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方
法において、光露光パターンが荷電ビーム露光時に生じ
る後方散乱電子によって受ける影響を抑制（回避）する
ような補正を光露光に用いられるフォトマスクのパター
ン寸法を変化させることで行い、予めフォトマスク描画
に用いる荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動
量との関係を求め、照射量を変化させることによって前
記フォトマスクのパターン寸法を変化させることを特徴
とする。
は、被処理基板上に形成された感光材に対する所望のパ
ターン転写をレチクルマスクを用いた光露光と荷電ビー
ム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下
のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方
法において、光露光パターンが荷電ビーム露光時に生じ
る後方散乱電子によって受ける影響を抑制（回避）する
ような補正を光露光に用いられるフォトマスクのパター
ン寸法を変化させることで行い、予めフォトマスク描画
に用いる荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動
量との関係を求め、照射量を変化させることによって前
記フォトマスクのパターン寸法を変化させることを特徴
とする。
【００３７】（Ｂ３）前記Ｂ１又はＢ２において、前記
荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動量との関
係を荷電ビームのボケの量（ビームエッジ分解能）を変
化させることで所望の値にすることを特徴とする。
荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法変動量との関
係を荷電ビームのボケの量（ビームエッジ分解能）を変
化させることで所望の値にすることを特徴とする。
【００３８】（Ｂ４）前記Ｂ１乃至Ｂ３のいずれかに記
載のパターン形成方法において、予め照射量マップを作
成しておくことを特徴とする。
載のパターン形成方法において、予め照射量マップを作
成しておくことを特徴とする。
【００３９】（Ｂ５）前記Ｂ４において、前記照射量マ
ップを作成する工程が、光露光パターンをフォトマスク
基板上に描画する際の適正照射量マップを求める工程
と、荷電ビーム露光パターンをウエハ上に描画した際の
後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを求める
工程と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップ
を光露光パターン寸法変動量分布マップに変換する工程
と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露光ステ
ッパの縮小率の逆数倍に拡大する工程と、拡大された光
露光パターン寸法変動量分布マップをフォトマスク露光
照射量換算値分布マップに変換する工程と、前記適正照
射量マップから前記フォトマスク露光照射量換算値分布
マップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
ップを作成する工程が、光露光パターンをフォトマスク
基板上に描画する際の適正照射量マップを求める工程
と、荷電ビーム露光パターンをウエハ上に描画した際の
後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを求める
工程と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップ
を光露光パターン寸法変動量分布マップに変換する工程
と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露光ステ
ッパの縮小率の逆数倍に拡大する工程と、拡大された光
露光パターン寸法変動量分布マップをフォトマスク露光
照射量換算値分布マップに変換する工程と、前記適正照
射量マップから前記フォトマスク露光照射量換算値分布
マップを差し引く工程とからなることを特徴とする。
【００４０】（Ｂ６）前記Ｂ３において、荷電ビームを
収束させる光学系における焦点位置を変化させることに
よって前記荷電ビームのボケの量を変化させることを特
徴とする。
収束させる光学系における焦点位置を変化させることに
よって前記荷電ビームのボケの量を変化させることを特
徴とする。
【００４１】（Ｃ１）本発明に係るパターン形成方法
は、被処理基板上に形成された感光材に対する所望のパ
ターン転写をレチクルマスクを用いた光露光と荷電ビー
ム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下
のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方
法において、光及び荷電ビームに感光性を有する高コン
トラストな感光性有機感光材を用いて所望のパターン形
成を行うことを特徴とする。
は、被処理基板上に形成された感光材に対する所望のパ
ターン転写をレチクルマスクを用いた光露光と荷電ビー
ム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解像限界以下
のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパターン形成方
法において、光及び荷電ビームに感光性を有する高コン
トラストな感光性有機感光材を用いて所望のパターン形
成を行うことを特徴とする。
【００４２】（Ｃ２）前記Ｃ１において、前記感光性有
機感光材として、ＰＨジャンプ機構の感光性有機感光材
を用いることを特徴とする。
機感光材として、ＰＨジャンプ機構の感光性有機感光材
を用いることを特徴とする。
【００４３】なお、高コントラストな感光性有機感光材
とは、例えば、図２１に示すように、感光性有機感光材
への照射量が一定以上に達したときに、その残膜率が急
激に減少するような感光材をいう。
とは、例えば、図２１に示すように、感光性有機感光材
への照射量が一定以上に達したときに、その残膜率が急
激に減少するような感光材をいう。
【００４４】前記各発明によれば、荷電ビーム露光時に
生じる後方散乱電子の影響を制御することにより、高解
像力でしかも高スループットのパターン形成を行うこと
が可能となる。
生じる後方散乱電子の影響を制御することにより、高解
像力でしかも高スループットのパターン形成を行うこと
が可能となる。
【００４５】
【発明の実施の形態】まず、本願の発明Ａに係る実施形
態（第１の実施形態）について説明する。
態（第１の実施形態）について説明する。
【００４６】図１及び図２は、第１の実施形態の第１の
具体例に係るパターン形成方法を説明するためのフロー
図である。なお、パターン形成方法を実施するために用
いるリソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図
２２及び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
具体例に係るパターン形成方法を説明するためのフロー
図である。なお、パターン形成方法を実施するために用
いるリソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図
２２及び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００４７】次に、図１及び図２に示したパターン形成
方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、図３に示したパターンを使って説明する。
方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、図３に示したパターンを使って説明する。
【００４８】まず、デバイスパターンＣＡＤデータを
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
この結果、図３（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
この結果、図３（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
【００４９】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。図３（ｂ）、
（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで図３
（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジスト中
に蓄積されるエネルギー分布を図３（ａ）の断面Ａ−Ａ
で見た場合を示している。図３（ｃ）のプロファイルは
入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和となってい
る。両露光は同一レジストに対して行われるため、実際
のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図３（ｄ）の様
になる。ＥＢパターンに近接する光パターンは、後方散
乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上げされる。
従って、一括現像では光パターンが所望のパターンと異
なって形成される。後方散乱電子がレジスト寸法に与え
る影響は、予め図２７のグラフが求まっていれば、容易
に推測することができる。
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。図３（ｂ）、
（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで図３
（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジスト中
に蓄積されるエネルギー分布を図３（ａ）の断面Ａ−Ａ
で見た場合を示している。図３（ｃ）のプロファイルは
入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和となってい
る。両露光は同一レジストに対して行われるため、実際
のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図３（ｄ）の様
になる。ＥＢパターンに近接する光パターンは、後方散
乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上げされる。
従って、一括現像では光パターンが所望のパターンと異
なって形成される。後方散乱電子がレジスト寸法に与え
る影響は、予め図２７のグラフが求まっていれば、容易
に推測することができる。
【００５０】このようにして得られた寸法変動量が許容
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してレチクル描画データを作成し、例えばレチクル
描画用のＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。そ
の後、このレチクルを用いて光露光で光パターンを、別
に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターン
をそれぞれ形成して、所望のパターン形成を行うことが
できる。
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してレチクル描画データを作成し、例えばレチクル
描画用のＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。そ
の後、このレチクルを用いて光露光で光パターンを、別
に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターン
をそれぞれ形成して、所望のパターン形成を行うことが
できる。
【００５１】一方、後方散乱電子による光パターンの寸
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
レチクル作製法を変更する。その方法を以下に説明す
る。すなわち、後方散乱電子により起こる寸法変動分を
予めレチクル寸法を変えておくことで吸収する。
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
レチクル作製法を変更する。その方法を以下に説明す
る。すなわち、後方散乱電子により起こる寸法変動分を
予めレチクル寸法を変えておくことで吸収する。
【００５２】図３（ｅ）は、レチクルをＥＢ露光装置で
作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射電子照
射量分布である。しかしながら、このマップを基に作ら
れたレチクル描画データではＥＢパターン露光時に受け
る後方散乱電子（図３（ｆ）にその分布を示す。これは
照射量補正計算する際に求められる。）により寸法変動
が起こるので、このマップで示される照射量分布からＥ
Ｂ露光時に受ける照射量分だけ差し引いて、レチクルパ
ターン描画補正照射量データを作成する（ｅ）。ただし
レチクル作製では、使用するレジストが異なる、基板の
反射電子係数が異なるなどの違いから、レチクル基板上
で使用するレジストの電子線照射量と寸法の関係を求め
ておく必要がある。図４（ａ）は、その一例であり、レ
チクル作製時に使用するレジストでの電子照射量とレジ
スト寸法との関係を示した図である。
作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射電子照
射量分布である。しかしながら、このマップを基に作ら
れたレチクル描画データではＥＢパターン露光時に受け
る後方散乱電子（図３（ｆ）にその分布を示す。これは
照射量補正計算する際に求められる。）により寸法変動
が起こるので、このマップで示される照射量分布からＥ
Ｂ露光時に受ける照射量分だけ差し引いて、レチクルパ
ターン描画補正照射量データを作成する（ｅ）。ただし
レチクル作製では、使用するレジストが異なる、基板の
反射電子係数が異なるなどの違いから、レチクル基板上
で使用するレジストの電子線照射量と寸法の関係を求め
ておく必要がある。図４（ａ）は、その一例であり、レ
チクル作製時に使用するレジストでの電子照射量とレジ
スト寸法との関係を示した図である。
【００５３】また、レチクル上の寸法はステッパーの縮
小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方散乱
電子によるウエハ上での寸法変動をレチクルで補正する
ためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくしておかな
ければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×レチクルレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃ
ｍ2 ）×入射電子量（μＣ／ｃｍ2 ） の関係式から入射電子量を求め、これを後方散乱電子の
影響を考慮しない場合に求めた図３（ｅ）に示すような
照射量から減らせばよいことになる。すなわち、図４
（ｂ）で点線で示した照射量でパターン形成すれば、後
方散乱電子による光パターンの寸法変動を予め考慮した
寸法でレチクルが形成できることになる。
小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方散乱
電子によるウエハ上での寸法変動をレチクルで補正する
ためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくしておかな
ければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×レチクルレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃ
ｍ2 ）×入射電子量（μＣ／ｃｍ2 ） の関係式から入射電子量を求め、これを後方散乱電子の
影響を考慮しない場合に求めた図３（ｅ）に示すような
照射量から減らせばよいことになる。すなわち、図４
（ｂ）で点線で示した照射量でパターン形成すれば、後
方散乱電子による光パターンの寸法変動を予め考慮した
寸法でレチクルが形成できることになる。
【００５４】ここでは簡単のために単一パターンでその
作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光パ
ターンについて寸法補正を行いレチクル描画データを作
成してレチクルを作製する。
作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光パ
ターンについて寸法補正を行いレチクル描画データを作
成してレチクルを作製する。
【００５５】以上説明したレチクル作製に用いる補正済
みの照射量データの作成工程（ｅ）は、図２に示すよう
な工程によって行うことができる。すなわち、光露光パ
ターンをレチクル基板上に描画する際の適正照射量マッ
プを求める工程Ｓ１と、電子線露光パターンをウエハ上
に描画した際の後方散乱電子による蓄積エネルギー分布
マップを求める工程Ｓ２と、後方散乱電子による蓄積エ
ネルギー分布マップを光露光パターン寸法変動量分布マ
ップに変換する工程Ｓ３と、光露光パターン寸法変動量
分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大す
る工程Ｓ４と、拡大された光露光パターン寸法変動量分
布マップをレチクル露光照射量換算値分布マップに変換
する工程Ｓ５と、工程Ｓ１で求めた適正照射量マップか
ら工程Ｓ５で求めた照射量換算値分布マップを差し引く
工程Ｓ６と、から構成されていることが望ましい。この
レチクルを用いて光露光で光パターンを露光し、別に用
意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターンを露
光すれば、所望のパターン形成を行うことができる。
みの照射量データの作成工程（ｅ）は、図２に示すよう
な工程によって行うことができる。すなわち、光露光パ
ターンをレチクル基板上に描画する際の適正照射量マッ
プを求める工程Ｓ１と、電子線露光パターンをウエハ上
に描画した際の後方散乱電子による蓄積エネルギー分布
マップを求める工程Ｓ２と、後方散乱電子による蓄積エ
ネルギー分布マップを光露光パターン寸法変動量分布マ
ップに変換する工程Ｓ３と、光露光パターン寸法変動量
分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大す
る工程Ｓ４と、拡大された光露光パターン寸法変動量分
布マップをレチクル露光照射量換算値分布マップに変換
する工程Ｓ５と、工程Ｓ１で求めた適正照射量マップか
ら工程Ｓ５で求めた照射量換算値分布マップを差し引く
工程Ｓ６と、から構成されていることが望ましい。この
レチクルを用いて光露光で光パターンを露光し、別に用
意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターンを露
光すれば、所望のパターン形成を行うことができる。
【００５６】図５及び図６は、第１の実施形態の第２の
具体例に係るパターン形成方法を説明するためのフロー
図である。なお、パターン形成方法を実施するために用
いるリソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図
２２及び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
具体例に係るパターン形成方法を説明するためのフロー
図である。なお、パターン形成方法を実施するために用
いるリソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図
２２及び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００５７】次に、図５及び図６に示したパターン形成
方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、図３に示したパターンを使って説明する。
方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、図３に示したパターンを使って説明する。
【００５８】まず、デバイスパターンＣＡＤデータを
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
この結果、図３（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
この結果、図３（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
【００５９】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。図３（ｂ）、
（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで図３
（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジスト中
に蓄積されるエネルギー分布を図３（ａ）の断面Ａ−Ａ
で見た場合を示している。図３（ｃ）のプロファイルは
入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和となってい
る。両露光は同一レジストに対して行われるため、実際
のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図３（ｄ）の様
になる。ＥＢパターンに近接する光パターンは、後方散
乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上げされる。
従って、一括現像では光パターンが所望のパターンと異
なって形成される。後方散乱電子がレジスト寸法に与え
る影響は、予め図２７のグラフが求まっていれば、容易
に推測することができる。
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。図３（ｂ）、
（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで図３
（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジスト中
に蓄積されるエネルギー分布を図３（ａ）の断面Ａ−Ａ
で見た場合を示している。図３（ｃ）のプロファイルは
入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和となってい
る。両露光は同一レジストに対して行われるため、実際
のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図３（ｄ）の様
になる。ＥＢパターンに近接する光パターンは、後方散
乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上げされる。
従って、一括現像では光パターンが所望のパターンと異
なって形成される。後方散乱電子がレジスト寸法に与え
る影響は、予め図２７のグラフが求まっていれば、容易
に推測することができる。
【００６０】このようにして得られた寸法変動量が許容
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してレチクル描画データを作成し、例えばレチクル
描画用のＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。そ
の後、このレチクルを用いて光露光で光パターンを、別
に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターン
をそれぞれ形成して、所望のパターン形成を行うことが
できる。
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してレチクル描画データを作成し、例えばレチクル
描画用のＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。そ
の後、このレチクルを用いて光露光で光パターンを、別
に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターン
をそれぞれ形成して、所望のパターン形成を行うことが
できる。
【００６１】一方、後方散乱電子による光パターンの寸
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
レチクル作製法を変更する。その方法を以下に説明す
る。すなわち、後方散乱電子により起こる寸法変動分を
予めレチクル寸法を変えておくことで吸収する。
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
レチクル作製法を変更する。その方法を以下に説明す
る。すなわち、後方散乱電子により起こる寸法変動分を
予めレチクル寸法を変えておくことで吸収する。
【００６２】図３（ｅ）は、レチクルをＥＢ露光装置で
作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射電子照
射量分布である。しかしながら、このマップを基に作ら
れたレチクル描画データではＥＢパターン露光時に受け
る後方散乱電子（図３（ｆ）にその分布を示す。これは
照射量補正計算する際に求められる。）により寸法変動
が起こるので、このマップで示される図形サイズからＥ
Ｂ露光時に受ける寸法変動分だけ差し引いて、補正レチ
クルパターン描画データを作成する（ｅ）。ただしレチ
クル作製では、使用するレジストが異なる、基板の反射
電子係数が異なるなどの違いから、レチクル基板上で使
用するレジストの電子線照射量と寸法の関係を求めてお
く必要がある。図４（ａ）はその一例であり、レチクル
作製時に使用するレジストでの電子照射量とレジスト寸
法との関係を示した図である。
作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射電子照
射量分布である。しかしながら、このマップを基に作ら
れたレチクル描画データではＥＢパターン露光時に受け
る後方散乱電子（図３（ｆ）にその分布を示す。これは
照射量補正計算する際に求められる。）により寸法変動
が起こるので、このマップで示される図形サイズからＥ
Ｂ露光時に受ける寸法変動分だけ差し引いて、補正レチ
クルパターン描画データを作成する（ｅ）。ただしレチ
クル作製では、使用するレジストが異なる、基板の反射
電子係数が異なるなどの違いから、レチクル基板上で使
用するレジストの電子線照射量と寸法の関係を求めてお
く必要がある。図４（ａ）はその一例であり、レチクル
作製時に使用するレジストでの電子照射量とレジスト寸
法との関係を示した図である。
【００６３】また、レチクル上の寸法はステッパーの縮
小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方散乱
電子によるウエハ上での寸法変動をレチクルで補正する
ためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくしておかな
ければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×レチクルマスクの図形サイズの寸法変換量（ｎｍ） の関係式から図形サイズの寸法変換量を求め、これを後
方散乱電子の影響を考慮しない場合の図形サイズから減
らせばよいことになる。後方散乱電子による光パターン
の寸法変動を予め考慮した寸法でレチクルが形成できる
ことになる。
小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方散乱
電子によるウエハ上での寸法変動をレチクルで補正する
ためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくしておかな
ければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×レチクルマスクの図形サイズの寸法変換量（ｎｍ） の関係式から図形サイズの寸法変換量を求め、これを後
方散乱電子の影響を考慮しない場合の図形サイズから減
らせばよいことになる。後方散乱電子による光パターン
の寸法変動を予め考慮した寸法でレチクルが形成できる
ことになる。
【００６４】ここでは簡単のために単一パターンでその
作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光パ
ターンについて寸法補正を行いレチクル描画データを作
成してレチクルを作製する。
作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光パ
ターンについて寸法補正を行いレチクル描画データを作
成してレチクルを作製する。
【００６５】以上説明したレチクル作製に用いる補正レ
チクルパターン描画データの作成工程（ｅ）は、図２に
示すような工程によって行うことができる。すなわち、
電子線露光パターンをウエハ上に描画した際の後方散乱
電子による蓄積エネルギー分布マップを求める工程Ｓ１
１と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを
光露光パターン寸法変動量分布マップに変換する工程Ｓ
１２と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露光
ステッパの縮小率の逆数倍に拡大した寸法変動量分布マ
ップを求める工程Ｓ１３と、レチクル基板上に描画する
光露光パターンデータから工程Ｓ１３で求めた拡大後の
寸法変動量分布マップを差し引く工程Ｓ１４と、から構
成されていることが望ましい。
チクルパターン描画データの作成工程（ｅ）は、図２に
示すような工程によって行うことができる。すなわち、
電子線露光パターンをウエハ上に描画した際の後方散乱
電子による蓄積エネルギー分布マップを求める工程Ｓ１
１と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップを
光露光パターン寸法変動量分布マップに変換する工程Ｓ
１２と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光露光
ステッパの縮小率の逆数倍に拡大した寸法変動量分布マ
ップを求める工程Ｓ１３と、レチクル基板上に描画する
光露光パターンデータから工程Ｓ１３で求めた拡大後の
寸法変動量分布マップを差し引く工程Ｓ１４と、から構
成されていることが望ましい。
【００６６】このレチクルを用いて光露光で光パターン
を露光し、別に用意しておいたＥＢ描画データを用いて
ＥＢパターンを露光すれば、所望のパターン形成を行う
ことができる。
を露光し、別に用意しておいたＥＢ描画データを用いて
ＥＢパターンを露光すれば、所望のパターン形成を行う
ことができる。
【００６７】図７は、第１の実施形態の第３の具体例に
係るパターン形成方法を説明するためのフロー図であ
る。なお、パターン形成方法を実施するために用いるリ
ソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図２２及
び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
係るパターン形成方法を説明するためのフロー図であ
る。なお、パターン形成方法を実施するために用いるリ
ソグラフィシステムは従来技術の項で説明した図２２及
び図２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００６８】次に、図７に示したパターン形成方法につ
いて説明する。ここでは、説明を簡単にするため、図３
に示したパターンを使って説明する。
いて説明する。ここでは、説明を簡単にするため、図３
に示したパターンを使って説明する。
【００６９】まず、デバイスパターンＣＡＤデータを
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用レチクルのＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する（ｂ）。
【００７０】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。ＥＢ描画データ
から光パターンがどれだけ後方散乱電子の影響を受ける
かを調べる。図２７のグラフを使って寸法変動のマップ
図３（ｄ）を求め、その変動量が許容する値以下か否か
で後方散乱電子が光パターンに与える影響を無視して良
いかどうかを判断する。
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）とＥＢ描画デ
ータ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあたっ
ては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成でき
るように近接効果補正が施される。なお、近接効果補正
は照射量制御によって行うものとする。ＥＢ描画データ
から光パターンがどれだけ後方散乱電子の影響を受ける
かを調べる。図２７のグラフを使って寸法変動のマップ
図３（ｄ）を求め、その変動量が許容する値以下か否か
で後方散乱電子が光パターンに与える影響を無視して良
いかどうかを判断する。
【００７１】影響ありの場合、第１及び第２の具体例で
は、レチクルの寸法を補正して問題を解決したが、本例
ではレチクル寸法の補正を行わない、より簡単な方法に
ついて示す。
は、レチクルの寸法を補正して問題を解決したが、本例
ではレチクル寸法の補正を行わない、より簡単な方法に
ついて示す。
【００７２】すなわち、ウエハ上で後方散乱電子の及ぶ
範囲は高々半径３０μｍ程度なので、図８に示すよう
に、光露光パターンが後方散乱電子の影響が許容値以上
になる領域において、光露光パターンをＥＢ露光パター
ンから一定距離ｄ、すなわち後方散乱径以上離すように
デバイスパターンデータの再作成を行う。この改良版デ
ータを使って、再びデータの分割フローを経て、光パタ
ーンがＥＢ露光時の後方散乱電子によって影響を受けな
いことを確認する。ただし、両パターン間で接続線が存
在する場合には、どうしても後方散乱電子の影響を受け
るので、寸法変動が起こっても問題ないように対処して
おく。この後、改良された光パターンデータを変換して
レチクル描画データを作成し、例えばレチクル描画用の
ＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。その後、そ
のレチクルを用いて光露光で光パターンを、別に用意し
ておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターンをそれぞ
れ露光し、所望のパターン形成を行うことができる。
範囲は高々半径３０μｍ程度なので、図８に示すよう
に、光露光パターンが後方散乱電子の影響が許容値以上
になる領域において、光露光パターンをＥＢ露光パター
ンから一定距離ｄ、すなわち後方散乱径以上離すように
デバイスパターンデータの再作成を行う。この改良版デ
ータを使って、再びデータの分割フローを経て、光パタ
ーンがＥＢ露光時の後方散乱電子によって影響を受けな
いことを確認する。ただし、両パターン間で接続線が存
在する場合には、どうしても後方散乱電子の影響を受け
るので、寸法変動が起こっても問題ないように対処して
おく。この後、改良された光パターンデータを変換して
レチクル描画データを作成し、例えばレチクル描画用の
ＥＢ露光装置を用いてレチクルを作製する。その後、そ
のレチクルを用いて光露光で光パターンを、別に用意し
ておいたＥＢ描画データを用いてＥＢパターンをそれぞ
れ露光し、所望のパターン形成を行うことができる。
【００７３】図９〜図１４は、本実施形態のリソグラフ
ィシステムを用いたデバイスの作製に関する具体例を説
明するための図である。ここでは、ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極加工を例にあげて説明する。
ィシステムを用いたデバイスの作製に関する具体例を説
明するための図である。ここでは、ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極加工を例にあげて説明する。
【００７４】図９は、第１〜第３の具体例で説明した方
法により製造された半導体デバイスの基本的な構造を示
す図である。同図において、半導体基板１０１上にはポ
リシリコン領域１０３及びレジスト１０４が形成されて
いる。ここでは、Ｓｉ3 Ｎ4を酸化マスクに使用する選
択酸化法であるるＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）による段差を示して
いるが、他の素子分離方法、例えばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌ
ｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等における
段差にも同様に適用できる。レジスト１０４は、Ｄｅｅ
ｐ−ＵＶ光および電子線に感光するレジスト、例えばＶ
Ｎ−ＨＳであり、その厚さは５００ｎｍ程度である。
法により製造された半導体デバイスの基本的な構造を示
す図である。同図において、半導体基板１０１上にはポ
リシリコン領域１０３及びレジスト１０４が形成されて
いる。ここでは、Ｓｉ3 Ｎ4を酸化マスクに使用する選
択酸化法であるるＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）による段差を示して
いるが、他の素子分離方法、例えばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌ
ｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等における
段差にも同様に適用できる。レジスト１０４は、Ｄｅｅ
ｐ−ＵＶ光および電子線に感光するレジスト、例えばＶ
Ｎ−ＨＳであり、その厚さは５００ｎｍ程度である。
【００７５】図１０は、微細パターンのため電子線で露
光するゲートの電極のパターンの平面図である。電子線
による露光では焦点深度が数μｍ以上と深いため、通常
のＤｅｅｐ−ＵＶ光による露光とは比較にならないほど
段差に対する露光裕度がある。従って、素子領域と素子
分離領域の間に生じている段差部においてもレジストが
切れたりすることなく、精度よくパターニングすること
が可能である。
光するゲートの電極のパターンの平面図である。電子線
による露光では焦点深度が数μｍ以上と深いため、通常
のＤｅｅｐ−ＵＶ光による露光とは比較にならないほど
段差に対する露光裕度がある。従って、素子領域と素子
分離領域の間に生じている段差部においてもレジストが
切れたりすることなく、精度よくパターニングすること
が可能である。
【００７６】以下、図１１〜図１４を参照して、ゲート
電極を形成する工程について説明する。
電極を形成する工程について説明する。
【００７７】図１１は、図９の状態を左手の方から斜め
に見た斜視図であり、半導体基板１０１の上には、ゲー
ト酸化膜領域および素子分離酸化膜領域１０２、ポリシ
リコン領域１０３（２００ｎｍ）、レジスト領域１０４
（５００ｎｍ）が順に積層されている。ここで、レジス
トはネガであり、ゲートのみを電子線露光で、その他は
第１〜第３の具体例で説明したレチクルマスクを用いて
Ｄｅｅｐ−ＵＶ光で露光し、全パターンを形成する。
に見た斜視図であり、半導体基板１０１の上には、ゲー
ト酸化膜領域および素子分離酸化膜領域１０２、ポリシ
リコン領域１０３（２００ｎｍ）、レジスト領域１０４
（５００ｎｍ）が順に積層されている。ここで、レジス
トはネガであり、ゲートのみを電子線露光で、その他は
第１〜第３の具体例で説明したレチクルマスクを用いて
Ｄｅｅｐ−ＵＶ光で露光し、全パターンを形成する。
【００７８】まず、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光によるパターン露
光をする。次に、電子線露光装置を用いて細線部分のパ
ターニングを行う。図１２は、レジスト中に光露光によ
って潜像が出来上がっている様子と、電子線露光によっ
て潜像が出来上がっている様子を示している。Ｄｅｅｐ
−ＵＶ光によるパターン露光に第１〜第３の具体例で説
明したレチクルマスクを使用することで、電子線露光時
の後方散乱電子のことを考慮せずに、同一レジストを光
とＥＢで打ち分けてパターンを形成することができる。
光をする。次に、電子線露光装置を用いて細線部分のパ
ターニングを行う。図１２は、レジスト中に光露光によ
って潜像が出来上がっている様子と、電子線露光によっ
て潜像が出来上がっている様子を示している。Ｄｅｅｐ
−ＵＶ光によるパターン露光に第１〜第３の具体例で説
明したレチクルマスクを使用することで、電子線露光時
の後方散乱電子のことを考慮せずに、同一レジストを光
とＥＢで打ち分けてパターンを形成することができる。
【００７９】次に、現像を行って図１３の状態を得る。
ここで、レジストの現像にはＴＭＡＨ水溶液、０．２７
規定のものを使っている。この後、このレジストパター
ンに基づいてＲＩＥ工程が行われ、図１４に示すような
ゲート電極の形を得ることができる。
ここで、レジストの現像にはＴＭＡＨ水溶液、０．２７
規定のものを使っている。この後、このレジストパター
ンに基づいてＲＩＥ工程が行われ、図１４に示すような
ゲート電極の形を得ることができる。
【００８０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ＥＢ露光パターン形成時の後方散乱電子のことを考
慮せずに、同一レジストを光とＥＢとで打ち分けてパタ
ーン形成をすることができる。その結果、光露光にとっ
ては、限界解像力より緩いパターンの形成を受け持つこ
とで、レチクル作製が簡単になり、露光プロセス裕度が
広くなる。また、電子線露光にとっては、境寸法値以下
のパターン形成だけを受け持つことで、電子線露光時間
が大幅に短縮される。
ば、ＥＢ露光パターン形成時の後方散乱電子のことを考
慮せずに、同一レジストを光とＥＢとで打ち分けてパタ
ーン形成をすることができる。その結果、光露光にとっ
ては、限界解像力より緩いパターンの形成を受け持つこ
とで、レチクル作製が簡単になり、露光プロセス裕度が
広くなる。また、電子線露光にとっては、境寸法値以下
のパターン形成だけを受け持つことで、電子線露光時間
が大幅に短縮される。
【００８１】次に、本願の発明Ｂに係る実施形態（第２
の実施形態）について説明する。
の実施形態）について説明する。
【００８２】図１５及び図１６は、第２の実施形態に係
るパターン形成方法を説明するためのフロー図である。
なお、パターン形成方法を実施するために用いるリソグ
ラフィシステムは従来技術の項で説明した図２２及び図
２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
るパターン形成方法を説明するためのフロー図である。
なお、パターン形成方法を実施するために用いるリソグ
ラフィシステムは従来技術の項で説明した図２２及び図
２３と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００８３】次に、図１５及び図１６に示したパターン
形成方法について説明する。ここでは、説明を簡単にす
るため、図１７に示したパターンを使って説明する。
形成方法について説明する。ここでは、説明を簡単にす
るため、図１７に示したパターンを使って説明する。
【００８４】まず、デバイスパターンＣＡＤデータを
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用フォトマスクのＣＡＤデー
タと、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する
（ｂ）。この結果、図１７（ａ）に示すように、光パタ
ーン（太く描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれ
た部分）とに分割されたとする。
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用フォトマスクのＣＡＤデー
タと、電子線露光用のＣＡＤデータとに分割する
（ｂ）。この結果、図１７（ａ）に示すように、光パタ
ーン（太く描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれ
た部分）とに分割されたとする。
【００８５】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、すなわちフォトマスク描画データ（ｃ）とＥＢ描
画データ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあ
たっては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成
できるように近接効果補正が施される。なお、近接効果
補正は照射量制御によって行うものとする。図１７
（ｂ）、（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで
図１７（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジ
スト中に蓄積されるエネルギー分布を図１７（ａ）の断
面Ａ−Ａで見た場合を示している。図１７（ｃ）のプロ
ファイルは入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和と
なっている。両露光は同一レジストに対して行われるた
め、実際のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図１７
（ｄ）の様になる。ＥＢパターンに近接する光パターン
は、後方散乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上
げされる。従って、一括現像では光パターンが所望のパ
ターンと異なって形成される。後方散乱電子がレジスト
寸法に与える影響は、予め図２７のグラフが求まってい
れば、容易に推測することができる。
ータ、すなわちフォトマスク描画データ（ｃ）とＥＢ描
画データ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあ
たっては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成
できるように近接効果補正が施される。なお、近接効果
補正は照射量制御によって行うものとする。図１７
（ｂ）、（ｃ）は、この際に算出される照射量マップで
図１７（ａ）のパターンをそれぞれ露光したときにレジ
スト中に蓄積されるエネルギー分布を図１７（ａ）の断
面Ａ−Ａで見た場合を示している。図１７（ｃ）のプロ
ファイルは入射電子と後方散乱電子のエネルギーの和と
なっている。両露光は同一レジストに対して行われるた
め、実際のレジスト中での蓄積エネルギー分布は図１７
（ｄ）の様になる。ＥＢパターンに近接する光パターン
は、後方散乱電子の影響を受け蓄積エネルギーがかさ上
げされる。従って、一括現像では光パターンが所望のパ
ターンと異なって形成される。後方散乱電子がレジスト
寸法に与える影響は、予め図２７のグラフが求まってい
れば、容易に推測することができる。
【００８６】このようにして得られた寸法変動量が許容
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してフォトマスク描画データを作成し、フォトマス
ク描画用のＥＢ露光装置を用いてフォトマスクを作製す
る。その後、このフォトマスクを用いて光露光で光パタ
ーンを、別に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥ
Ｂパターンをそれぞれ形成して、所望のパターン形成を
行うことができる。
する値以下か否かで、後方散乱電子が光パターンに与え
る影響を無視して良いかどうかを判断する。例えば、影
響なしと判断した場合、分離された光パターンデータを
変換してフォトマスク描画データを作成し、フォトマス
ク描画用のＥＢ露光装置を用いてフォトマスクを作製す
る。その後、このフォトマスクを用いて光露光で光パタ
ーンを、別に用意しておいたＥＢ描画データを用いてＥ
Ｂパターンをそれぞれ形成して、所望のパターン形成を
行うことができる。
【００８７】一方、後方散乱電子による光パターンの寸
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
フォトマスク作製法を変更する。その方法を以下に説明
する。要は、後方散乱電子により起こる寸法変動分を予
めフォトマスク寸法を変えておくことで吸収する。
法変動が許容値を超える場合には、後方散乱電子の影響
を受けて光パターンが所望のパターン寸法になるように
フォトマスク作製法を変更する。その方法を以下に説明
する。要は、後方散乱電子により起こる寸法変動分を予
めフォトマスク寸法を変えておくことで吸収する。
【００８８】図１７（ｅ）は、フォトマスクをＥＢ露光
装置で作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射
電子照射量分布である。しかしながら、このマップを基
に作られたフォトマスク描画データではＥＢパターン露
光時に受ける後方散乱電子（図１７（ｆ）にその分布を
示す。これは照射量補正計算する際に求められる。）に
より寸法変動が起こるので、このマップで示される照射
量分布からＥＢ露光時に受ける照射量分だけ差し引い
て、フォトマスクパターン描画照射量マップを作成する
（ｅ）。ただしフォトマスク作製では、使用するレジス
トが異なる、基板の反射電子係数が異なるなどの違いか
ら、フォトマスク基板上で使用するレジストでの電子線
照射量と寸法の関係を求めておく必要がある。図１８
（ａ）は、その一例であり、フォトマスク作製時に使用
するレジストでの電子照射量とレジスト寸法との関係を
示した図である。
装置で作製するための描画データの断面Ａ−Ａでの入射
電子照射量分布である。しかしながら、このマップを基
に作られたフォトマスク描画データではＥＢパターン露
光時に受ける後方散乱電子（図１７（ｆ）にその分布を
示す。これは照射量補正計算する際に求められる。）に
より寸法変動が起こるので、このマップで示される照射
量分布からＥＢ露光時に受ける照射量分だけ差し引い
て、フォトマスクパターン描画照射量マップを作成する
（ｅ）。ただしフォトマスク作製では、使用するレジス
トが異なる、基板の反射電子係数が異なるなどの違いか
ら、フォトマスク基板上で使用するレジストでの電子線
照射量と寸法の関係を求めておく必要がある。図１８
（ａ）は、その一例であり、フォトマスク作製時に使用
するレジストでの電子照射量とレジスト寸法との関係を
示した図である。
【００８９】また、フォトマスク上の寸法はステッパー
の縮小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方
散乱電子によるウエハ上での寸法変動をフォトマスクで
補正するためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくし
ておかなければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×フォトマスクレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ
／ｃｍ2 ）×入射電子量（μＣ／ｃｍ2 ） の関係式から入射電子量を求め、これを後方散乱電子の
影響を考慮しない場合に求めた図１７（ｅ）に示すよう
な照射量から減らせばよいことになる。すなわち、図１
８（ｂ）で実線で示した照射量でパターン形成すれば、
後方散乱電子による光パターンの寸法変動を予め考慮し
た寸法でフォトマスクが形成できることになる。
の縮小率をかけてウエハ上に転写されるため、逆に後方
散乱電子によるウエハ上での寸法変動をフォトマスクで
補正するためには、縮小率の逆数分だけ寸法を大きくし
ておかなければならない。従って、これらを考慮して、 ウエハレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ／ｃｍ2 ）
×後方散乱電子量（μＣ／ｃｍ2 ）＝ステッパーの縮小
率×フォトマスクレジストの寸法変換係数（ｎｍ／μＣ
／ｃｍ2 ）×入射電子量（μＣ／ｃｍ2 ） の関係式から入射電子量を求め、これを後方散乱電子の
影響を考慮しない場合に求めた図１７（ｅ）に示すよう
な照射量から減らせばよいことになる。すなわち、図１
８（ｂ）で実線で示した照射量でパターン形成すれば、
後方散乱電子による光パターンの寸法変動を予め考慮し
た寸法でフォトマスクが形成できることになる。
【００９０】ここで問題となるのが、フォトマスクで変
化させなければならない寸法の大きさである。一般にス
テッパーの縮小率は１／４あるいは１／５であるため、
フォトマスクのパターン寸法は４倍あるいは５倍にな
る。すなわち、変化させなければならない寸法もウエハ
上の４倍あるいは５倍である。本発明は、フォトマスク
描画の際に照射量を変化させる事によりフォトマスクの
寸法を変化させるのだが、図１８（ａ）に示したよう
に、可能な変化量には限度があり、変化させなければな
らない量を達成できない場合が生じる。照射量の下限は
レジストパターンが解像するか否かで決まり、上限は照
射量を増やしてもパターンサイズが変化しなくなる事に
より決まる。そこで、本発明の核となる部分であるが、
フォトマスク描画におけるビームのボケ量を大きくする
事で寸法変化量を大きくする事を可能にする。
化させなければならない寸法の大きさである。一般にス
テッパーの縮小率は１／４あるいは１／５であるため、
フォトマスクのパターン寸法は４倍あるいは５倍にな
る。すなわち、変化させなければならない寸法もウエハ
上の４倍あるいは５倍である。本発明は、フォトマスク
描画の際に照射量を変化させる事によりフォトマスクの
寸法を変化させるのだが、図１８（ａ）に示したよう
に、可能な変化量には限度があり、変化させなければな
らない量を達成できない場合が生じる。照射量の下限は
レジストパターンが解像するか否かで決まり、上限は照
射量を増やしてもパターンサイズが変化しなくなる事に
より決まる。そこで、本発明の核となる部分であるが、
フォトマスク描画におけるビームのボケ量を大きくする
事で寸法変化量を大きくする事を可能にする。
【００９１】図１８（ｃ）は、ビームのボケ量（ビーム
エッジ分解能）を３０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとし
た時の照射量とレジスト寸法の関係を示したものであ
る。３０ｎｍのボケ量の場合が図１８（ａ）である。ボ
ケ量が増すに連れ同じ照射量変動でも寸法変動が大きく
なり、結果として変化可能な範囲が増加している事がわ
かる。これにより、格段に補正可能な範囲が広がり、照
射量変調だけでフォトマスクのパターン寸法変化が可能
になる。すなわち、ボケ量を１００ｎｍにする事で２倍
以上の寸法変化量を確保できる。ただし、あまりビーム
をぼかしすぎると、当然ながら照射量精度の良くない描
画装置では寸法制御性に問題が出てくるので、最低限必
要なぼかし量にする事が望ましい。
エッジ分解能）を３０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとし
た時の照射量とレジスト寸法の関係を示したものであ
る。３０ｎｍのボケ量の場合が図１８（ａ）である。ボ
ケ量が増すに連れ同じ照射量変動でも寸法変動が大きく
なり、結果として変化可能な範囲が増加している事がわ
かる。これにより、格段に補正可能な範囲が広がり、照
射量変調だけでフォトマスクのパターン寸法変化が可能
になる。すなわち、ボケ量を１００ｎｍにする事で２倍
以上の寸法変化量を確保できる。ただし、あまりビーム
をぼかしすぎると、当然ながら照射量精度の良くない描
画装置では寸法制御性に問題が出てくるので、最低限必
要なぼかし量にする事が望ましい。
【００９２】ここでは簡単のために、単一パターンでそ
の作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光
パターンについて寸法補正を行いフォトマスク描画デー
タを作成しフォトマスクを作製する。
の作用を説明したが、この考え方に従って全ての光露光
パターンについて寸法補正を行いフォトマスク描画デー
タを作成しフォトマスクを作製する。
【００９３】以上説明したフォトマスク作製に用いる補
正済みの照射量データの作成工程（ｅ）は、図１６に示
すような工程によって行うことができる。すなわち、光
露光パターンをフォトマスク基板上に描画する際の適正
照射量マップを求める工程Ｓ１と、電子線露光パターン
をウェハ上に描画した際の後方散乱電子による蓄積エネ
ルギー分布マップを求める工程Ｓ２と、後方散乱電子に
よる蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸法変
動量分布マップに変換する工程Ｓ３と、光露光パターン
寸法変動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数
倍に拡大する工程Ｓ４と、拡大された光露光パターン寸
法変動量分布マップをフォトマスク露光照射量換算値分
布マップに変換する工程Ｓ５と、工程Ｓ１で求めた適正
照射量マップから工程Ｓ５で求めた照射量換算値分布マ
ップを差し引く工程Ｓ６と、から構成されていることが
望ましい。このフォトマスクを用いて光露光で光パター
ンを露光し、別に用意しておいたＥＢ描画データを用い
てＥＢパターンをそれぞれ露光すれば、所望のパターン
形成を行うことができる。
正済みの照射量データの作成工程（ｅ）は、図１６に示
すような工程によって行うことができる。すなわち、光
露光パターンをフォトマスク基板上に描画する際の適正
照射量マップを求める工程Ｓ１と、電子線露光パターン
をウェハ上に描画した際の後方散乱電子による蓄積エネ
ルギー分布マップを求める工程Ｓ２と、後方散乱電子に
よる蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸法変
動量分布マップに変換する工程Ｓ３と、光露光パターン
寸法変動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数
倍に拡大する工程Ｓ４と、拡大された光露光パターン寸
法変動量分布マップをフォトマスク露光照射量換算値分
布マップに変換する工程Ｓ５と、工程Ｓ１で求めた適正
照射量マップから工程Ｓ５で求めた照射量換算値分布マ
ップを差し引く工程Ｓ６と、から構成されていることが
望ましい。このフォトマスクを用いて光露光で光パター
ンを露光し、別に用意しておいたＥＢ描画データを用い
てＥＢパターンをそれぞれ露光すれば、所望のパターン
形成を行うことができる。
【００９４】以上説明したように、本例によれば、照射
量変調だけでフォトマスクのパターン寸法変化を可能に
し、電子線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステ
ッパーと同等のスループットとを兼ね備えたパターン形
成法を、容易に且つ高精度に提供することができる。
量変調だけでフォトマスクのパターン寸法変化を可能に
し、電子線露光の持つ光を越える優れた解像力と光ステ
ッパーと同等のスループットとを兼ね備えたパターン形
成法を、容易に且つ高精度に提供することができる。
【００９５】図９〜図１４は、本実施形態のリソグラフ
ィシステムを用いたデバイスの作製に関する具体例を説
明するための図である。ここでは、ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極加工を例にあげて説明する。
ィシステムを用いたデバイスの作製に関する具体例を説
明するための図である。ここでは、ＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極加工を例にあげて説明する。
【００９６】図９は、本実施形態で説明した方法により
製造された半導体デバイスの基本的な構造を示す図であ
る。同図において、半導体基板１０１上にはポリシリコ
ン領域１０３及びレジスト１０４が形成されている。こ
こでは、Ｓｉ3 Ｎ4 を酸化マスクに使用する選択酸化法
であるるＬＯＣＯＳによる段差を示しているが、他の素
子分離方法、例えばＳＴＩ等における段差にも同様に適
用できる。レジスト１０４は、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光および
電子線に感光するレジスト、例えばＶＮ−ＨＳであり、
その厚さは５００ｎｍ程度である。
製造された半導体デバイスの基本的な構造を示す図であ
る。同図において、半導体基板１０１上にはポリシリコ
ン領域１０３及びレジスト１０４が形成されている。こ
こでは、Ｓｉ3 Ｎ4 を酸化マスクに使用する選択酸化法
であるるＬＯＣＯＳによる段差を示しているが、他の素
子分離方法、例えばＳＴＩ等における段差にも同様に適
用できる。レジスト１０４は、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光および
電子線に感光するレジスト、例えばＶＮ−ＨＳであり、
その厚さは５００ｎｍ程度である。
【００９７】図１０は、微細パターンのため電子線で露
光するゲートの電極のパターンの平面図である。電子線
による露光では焦点深度が数μｍ以上と深いため、通常
のＤｅｅｐ−ＵＶ光による露光とは比較にならないほど
段差に対する露光裕度がある。従って、素子領域と素子
分離領域の間に生じている段差部においてもレジストが
切れたりすることなく、精度よくパターニングすること
が可能である。
光するゲートの電極のパターンの平面図である。電子線
による露光では焦点深度が数μｍ以上と深いため、通常
のＤｅｅｐ−ＵＶ光による露光とは比較にならないほど
段差に対する露光裕度がある。従って、素子領域と素子
分離領域の間に生じている段差部においてもレジストが
切れたりすることなく、精度よくパターニングすること
が可能である。
【００９８】以下、図１１〜図１４を参照して、ゲート
電極を形成する工程について説明する。
電極を形成する工程について説明する。
【００９９】図１１は、図９の状態を左手の方から斜め
に見た斜視図であり、半導体基板１０１の上には、ゲー
ト酸化膜領域および素子分離酸化膜領域１０２、ポリシ
リコン領域１０３（２００ｎｍ）、レジスト領域１０４
（５００ｎｍ）が順に積層されている。ここで、レジス
トはネガであり、ゲートのみを電子線露光で、その他は
先に説明したフォトマスクを用いてＤｅｅｐ−ＵＶ光で
露光し、全パターンを形成する。
に見た斜視図であり、半導体基板１０１の上には、ゲー
ト酸化膜領域および素子分離酸化膜領域１０２、ポリシ
リコン領域１０３（２００ｎｍ）、レジスト領域１０４
（５００ｎｍ）が順に積層されている。ここで、レジス
トはネガであり、ゲートのみを電子線露光で、その他は
先に説明したフォトマスクを用いてＤｅｅｐ−ＵＶ光で
露光し、全パターンを形成する。
【０１００】まず、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光によるパターン露
光をする。次に、電子線露光装置を用いて細線部分のパ
ターニングを行う。図１２は、レジスト中に光露光によ
って潜像が出来上がっている様子と、電子線露光によっ
て潜像が出来上がっている様子を示している。Ｄｅｅｐ
−ＵＶ光によるパターン露光に先に説明したフォトマス
クを使用することで、電子線露光時の後方散乱電子のこ
とを考慮せずに、同一レジストを光とＥＢで打ち分けて
パターンを形成することができる。
光をする。次に、電子線露光装置を用いて細線部分のパ
ターニングを行う。図１２は、レジスト中に光露光によ
って潜像が出来上がっている様子と、電子線露光によっ
て潜像が出来上がっている様子を示している。Ｄｅｅｐ
−ＵＶ光によるパターン露光に先に説明したフォトマス
クを使用することで、電子線露光時の後方散乱電子のこ
とを考慮せずに、同一レジストを光とＥＢで打ち分けて
パターンを形成することができる。
【０１０１】次に、現像を行って図１３の状態を得る。
ここで、レジストの現像にはＴＭＡＨ水溶液、０．２７
規定のものを使っている。この後、このレジストパター
ンに基づいてＲＩＥ工程が行われ、図１４に示すような
ゲート電極の形を得ることができる。
ここで、レジストの現像にはＴＭＡＨ水溶液、０．２７
規定のものを使っている。この後、このレジストパター
ンに基づいてＲＩＥ工程が行われ、図１４に示すような
ゲート電極の形を得ることができる。
【０１０２】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、ＥＢ露光パターン形成時の後方散乱電子の影響を容
易に且つ高精度にフォトマスクパターン寸法により補正
する事が可能になる。したがって、光露光にとっては、
限界解像力より緩いパターンの形成を受け持つことで、
フォトマスク作製が簡単になり、露光プロセス裕度が広
くなる。また、電子線露光にとっては、境寸法値以下の
パターン形成だけを受け持つことで、電子線露光時間が
大幅に短縮される。
ば、ＥＢ露光パターン形成時の後方散乱電子の影響を容
易に且つ高精度にフォトマスクパターン寸法により補正
する事が可能になる。したがって、光露光にとっては、
限界解像力より緩いパターンの形成を受け持つことで、
フォトマスク作製が簡単になり、露光プロセス裕度が広
くなる。また、電子線露光にとっては、境寸法値以下の
パターン形成だけを受け持つことで、電子線露光時間が
大幅に短縮される。
【０１０３】次に、本願の発明Ｃに係る実施形態（第３
の実施形態）について説明する。
の実施形態）について説明する。
【０１０４】図１９は、第３の実施形態に係るパターン
形成方法を説明するためのフロー図である。なお、パタ
ーン形成方法を実施するために用いるリソグラフィシス
テムは従来技術の項で説明した図２２及び図２３と同様
なので、詳しい説明は省略する。
形成方法を説明するためのフロー図である。なお、パタ
ーン形成方法を実施するために用いるリソグラフィシス
テムは従来技術の項で説明した図２２及び図２３と同様
なので、詳しい説明は省略する。
【０１０５】本実施形態で特に注目すべきことは、高コ
ントラストレジスト、例えばＰＨジャンプ機構のレジス
トを用いることである。高コントラストレジストは、具
体的には信越化学工業株式会社製ＳＥＰＲ−４２０２Ｐ
Ｂである。
ントラストレジスト、例えばＰＨジャンプ機構のレジス
トを用いることである。高コントラストレジストは、具
体的には信越化学工業株式会社製ＳＥＰＲ−４２０２Ｐ
Ｂである。
【０１０６】次に、本実施形態のパターン形成方法につ
いて説明する。ここでは説明を簡単にするため、図２０
で示したパターンを使って説明する。
いて説明する。ここでは説明を簡単にするため、図２０
で示したパターンを使って説明する。
【０１０７】まず、デバイスパターンＣＡＤデータを
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用のレチクルＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータに分割する（ｂ）。こ
の結果、図２０（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
（ａ）、リソグラフィシステムで使う光ステッパーの限
界解像度より緩い解像寸法値を境にして（これを以下、
境寸法値と呼ぶ）、光露光用のレチクルＣＡＤデータ
と、電子線露光用のＣＡＤデータに分割する（ｂ）。こ
の結果、図２０（ａ）に示すように、光パターン（太く
描かれた部分）とＥＢパターン（細く描かれた部分）と
に分割されたとする。
【０１０８】次に、それぞれのＣＡＤデータから描画デ
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）と、ＥＢ描画
データ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあた
っては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成で
きるように近接効果補正が施される。なお、近接効果補
正は照射量制御によって行うものとする。
ータ、すなわちレチクル描画データ（ｃ）と、ＥＢ描画
データ（ｄ）を作成する。ＥＢ描画データの作成にあた
っては、全てのＥＢ描画パターンが良好な寸法で形成で
きるように近接効果補正が施される。なお、近接効果補
正は照射量制御によって行うものとする。
【０１０９】図２０（ｂ）、（ｃ）は、この際に算出さ
れる照射量マップで図２０（ａ）のパターンをそれぞれ
露光したときにレジスト中に蓄積されるエネルギー分布
を図２０（ａ）の断面Ａ−Ａで見た場合を示している。
図２０（ｃ）のプロファイルは入射電子と後方散乱電子
のエネルギーの和となっている。両露光は同一レジスト
に対して行われるため、実際のレジスト中での蓄積エネ
ルギー分布は図２０（ｄ）の様になる。ＥＢパターンに
近接する光パターンは、後方散乱電子の影響を受け、蓄
積エネルギーがかさ上げされる。
れる照射量マップで図２０（ａ）のパターンをそれぞれ
露光したときにレジスト中に蓄積されるエネルギー分布
を図２０（ａ）の断面Ａ−Ａで見た場合を示している。
図２０（ｃ）のプロファイルは入射電子と後方散乱電子
のエネルギーの和となっている。両露光は同一レジスト
に対して行われるため、実際のレジスト中での蓄積エネ
ルギー分布は図２０（ｄ）の様になる。ＥＢパターンに
近接する光パターンは、後方散乱電子の影響を受け、蓄
積エネルギーがかさ上げされる。
【０１１０】ＰＨジャンプと呼ばれる機構でパターン形
成されるレジストは、図２１に示すように、従来レジス
トに比較して高γ値（γ値：レジスト残膜厚が初期膜厚
のそれぞれ０％、５０％となる照射量比）である特性を
持つ。光露光において、パターン非照射部は、照射光の
漏れにより、蓄積エネルギーは照射部の０．３倍程度と
なり、光露光の最適なパターン形成に必要な照射量１０
ｍＪ／ｃｍ2 に対して３ｍＪ／ｃｍ2 程度が非照射部の
蓄積エネルギー量となる。また、ＥＢパターンに隣接す
る光パターンがＥＢ照射の後方散乱電子の影響を受けて
かさ上げされる蓄積エネルギー量は、ＥＢパターンの描
画密度が５０％の時に５ｍＪ／ｃｍ2 程度であるので、
光露光とＥＢ露光を行った後の非照射部には８ｍＪ／ｃ
ｍ2 程度のエネルギー量が蓄積される。したがって、従
来レジストでは残膜率の変化が著しく、すなわち寸法変
動が著しくなる。一方、高コントラストレジストでは残
膜率の変化はなく、すなわち寸法変動は起こらない。
成されるレジストは、図２１に示すように、従来レジス
トに比較して高γ値（γ値：レジスト残膜厚が初期膜厚
のそれぞれ０％、５０％となる照射量比）である特性を
持つ。光露光において、パターン非照射部は、照射光の
漏れにより、蓄積エネルギーは照射部の０．３倍程度と
なり、光露光の最適なパターン形成に必要な照射量１０
ｍＪ／ｃｍ2 に対して３ｍＪ／ｃｍ2 程度が非照射部の
蓄積エネルギー量となる。また、ＥＢパターンに隣接す
る光パターンがＥＢ照射の後方散乱電子の影響を受けて
かさ上げされる蓄積エネルギー量は、ＥＢパターンの描
画密度が５０％の時に５ｍＪ／ｃｍ2 程度であるので、
光露光とＥＢ露光を行った後の非照射部には８ｍＪ／ｃ
ｍ2 程度のエネルギー量が蓄積される。したがって、従
来レジストでは残膜率の変化が著しく、すなわち寸法変
動が著しくなる。一方、高コントラストレジストでは残
膜率の変化はなく、すなわち寸法変動は起こらない。
【０１１１】このように、高コントラストレジストを用
いることで後方散乱電子が光パターンに与える影響を無
視できるので、分離された光パターンデータを後方散乱
電子の影響を考慮することなしに変換してレチクル描画
データを作成し、例えばレチクル描画用のＥＢ露光装置
を用いてレチクルを作製する。その後、そのレチクルを
用いて光露光で光パターンを、別に用意しておいたＥＢ
描画データを用いてＥＢパターンをそれぞれ露光して、
所望のパターン形成を行うことができる。
いることで後方散乱電子が光パターンに与える影響を無
視できるので、分離された光パターンデータを後方散乱
電子の影響を考慮することなしに変換してレチクル描画
データを作成し、例えばレチクル描画用のＥＢ露光装置
を用いてレチクルを作製する。その後、そのレチクルを
用いて光露光で光パターンを、別に用意しておいたＥＢ
描画データを用いてＥＢパターンをそれぞれ露光して、
所望のパターン形成を行うことができる。
【０１１２】本実施形態によれば、ＥＢ露光パターン形
成時の後方散乱電子のことを考慮せずに、同一レジスト
を光とＥＢで打ち分けてパターン形成をすることができ
る。この結果、光露光にとっては、限界解像力より緩い
パターンの形成を受け持つことで、レチクル作製が簡単
になり、露光プロセス裕度が広くなる。また、電子線露
光にとっては、境寸法値以下のパターン形成だけを受け
持つことで、電子線露光時間が大幅に短縮される。
成時の後方散乱電子のことを考慮せずに、同一レジスト
を光とＥＢで打ち分けてパターン形成をすることができ
る。この結果、光露光にとっては、限界解像力より緩い
パターンの形成を受け持つことで、レチクル作製が簡単
になり、露光プロセス裕度が広くなる。また、電子線露
光にとっては、境寸法値以下のパターン形成だけを受け
持つことで、電子線露光時間が大幅に短縮される。
【０１１３】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、本発明はこれらに限定されるものではない。例え
ば、本発明はＭＯＳＦＥＴのゲート電極以外にも、例え
ば素子領域、コンタクトホール、金属配線層など、全て
のパターニングに応用可能である。また、ＭＯＳＦＥＴ
のみではなく、例えばバイポーラ型トランジスタの微細
領域のパターニング等にも応用可能である。
たが、本発明はこれらに限定されるものではない。例え
ば、本発明はＭＯＳＦＥＴのゲート電極以外にも、例え
ば素子領域、コンタクトホール、金属配線層など、全て
のパターニングに応用可能である。また、ＭＯＳＦＥＴ
のみではなく、例えばバイポーラ型トランジスタの微細
領域のパターニング等にも応用可能である。
【０１１４】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲内において種々変形して実施可能である。
囲内において種々変形して実施可能である。
【０１１５】
【発明の効果】本発明によれば、荷電ビーム露光時に生
じる後方散乱電子の影響を制御することにより、高解像
力でしかも高スループットのパターン形成を行うことが
可能となる。
じる後方散乱電子の影響を制御することにより、高解像
力でしかも高スループットのパターン形成を行うことが
可能となる。
【図１】本発明の第１の実施形態の第１の具体例に係る
パターン形成方法を示したフロー図。
パターン形成方法を示したフロー図。
【図２】本発明の第１の実施形態の第１の具体例に係る
レチクル描画補正照射量データの作成方法を示したフロ
ー図。
レチクル描画補正照射量データの作成方法を示したフロ
ー図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方
法についてその作用を説明するための図。
法についてその作用を説明するための図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方
法についてその作用を説明するための図。
法についてその作用を説明するための図。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２の具体例に係る
パターン形成方法を示したフロー図。
パターン形成方法を示したフロー図。
【図６】本発明の第１の実施形態の第２の具体例に係る
補正レチクル描画データの作成方法を示したフロー図。
補正レチクル描画データの作成方法を示したフロー図。
【図７】本発明の第１の実施形態の第３の具体例に係る
パターン形成方法を示したフロー図。
パターン形成方法を示したフロー図。
【図８】本発明の第１の実施形態の第３の具体例におけ
るパターン配置の一例を示した図。
るパターン配置の一例を示した図。
【図９】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン形
成方法によって製造される半導体装置の構成例を示した
断面図。
成方法によって製造される半導体装置の構成例を示した
断面図。
【図１０】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン
形成方法によって製造される半導体装置の構成例を示し
た平面図。
形成方法によって製造される半導体装置の構成例を示し
た平面図。
【図１１】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
【図１２】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
【図１３】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
【図１４】本発明の第１及び第２の実施形態のパターン
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
形成方法によって製造される半導体装置の製造工程を示
した斜視図。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成
方法を示したフロー図。
方法を示したフロー図。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るフォトマスク
描画補正照射量データの作成方法を示したフロー図。
描画補正照射量データの作成方法を示したフロー図。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成
方法についてその作用を説明するための図。
方法についてその作用を説明するための図。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成
方法についてその作用を説明するための図。
方法についてその作用を説明するための図。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るパターン形成
方法を示したフロー図。
方法を示したフロー図。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るパターン形成
方法についてその作用を説明するための図。
方法についてその作用を説明するための図。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係るパターン形成
方法についてその作用を説明するための図。
方法についてその作用を説明するための図。
【図２２】本発明及び従来技術に係るリソグラフィシス
テムの概念を示した図。
テムの概念を示した図。
【図２３】本発明及び従来技術に係るリソグラフィシス
テムの平面的な配置の一例を示した図。
テムの平面的な配置の一例を示した図。
【図２４】（ａ）は、従来技術によるパターン形成方法
で形成したレジストパターンの一例を示した顕微鏡写
真、（ｂ）は、それに対応したパターンを示した図。
で形成したレジストパターンの一例を示した顕微鏡写
真、（ｂ）は、それに対応したパターンを示した図。
【図２５】リソグラフィシステムの相違によるスループ
ットの違いを試算した結果を示した図。
ットの違いを試算した結果を示した図。
【図２６】光露光パターンが近接する電子線露光パター
ンから受ける後方散乱電子の影響を模式的に示した図。
ンから受ける後方散乱電子の影響を模式的に示した図。
【図２７】光露光パターンが近接する電子線露光パター
ンから受ける後方散乱電子の影響を実験的に調べた結果
を示した図。
ンから受ける後方散乱電子の影響を実験的に調べた結果
を示した図。
１…Ｄｅｅｐ−ＵＶステッパー ２…セルプロジェクション方式の電子線露光装置 ３…レジストの塗布・現像装置 ４…搬送装置 ５…ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉原 和佳 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内
Claims (23)
- 【請求項１】 被処理基板上に形成された感光材に対す
る所望のパターン転写をレチクルマスクを用いた光露光
と荷電ビーム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の解
像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパタ
ーン形成方法において、光露光パターンが荷電ビーム露
光時に生じる後方散乱電子によって受ける影響を抑制す
るように所定の補正を施してパターン形成を行うことを
特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項２】 前記所定の補正は、光露光に用いられる
レチクルマスクで行うことを特徴とする請求項１に記載
のパターン形成方法。 - 【請求項３】 前記所定の補正は、光露光に用いられる
レチクルマスクのパターン寸法を変化させることによっ
て行うことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成
方法。 - 【請求項４】 前記レチクルマスクは照射量制御の近接
効果補正を用いた荷電ビーム露光装置で作製し、該レチ
クルマスク作製時の入射照射量マップに変調をかけるこ
とで前記所定の補正を行うことを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のパターン形成方法。 - 【請求項５】 前記入射照射量マップの変調は、荷電ビ
ーム照射時の後方散乱電子の影響の有無を判断すること
によって行うことを特徴とする請求項４に記載のパター
ン形成方法。 - 【請求項６】 前記入射照射量マップの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルレジストの寸法変換係数×入
射電子量 で表される関係式から入射電子量を求めることによって
行うことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方
法。 - 【請求項７】 前記入射照射量マップのデータを生成す
る工程が、光露光パターンをレチクル基板上に描画する
際の適正照射量マップを求める工程と、荷電ビーム露光
パターンをウエハ上に描画した際の後方散乱電子による
蓄積エネルギー分布マップを求める工程と、後方散乱電
子による蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸
法変動量分布マップに変換する工程と、光露光パターン
寸法変動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数
倍に拡大する工程と、拡大された光露光パターン寸法変
動量分布マップをレチクル露光照射量換算値分布マップ
に変換する工程と、前記適正照射量マップから前記レチ
クル露光照射量換算値分布マップを差し引く工程とから
なることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方
法。 - 【請求項８】 前記所定の補正は、レチクルマスク作製
時の図形サイズに変調をかけることによって行うことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン
形成方法。 - 【請求項９】 前記図形サイズの変調は、荷電ビーム照
射時の後方散乱電子の影響の有無を判断することによっ
て行うことを特徴とする請求項８に記載のパターン形成
方法。 - 【請求項１０】 前記図形サイズの変調は、 ウエハレジストの寸法変換係数×後方散乱電子量＝ステ
ッパーの縮小率×レチクルマスクの図形サイズの寸法変
換量 で表される関係式から図形サイズの寸法変換量を求める
ことによって行うことを特徴とする請求項８に記載のパ
ターン形成方法。 - 【請求項１１】 前記図形サイズのマップデータを生成
する工程が、荷電ビーム露光パターンをウエハ上に描画
した際の後方散乱電子による蓄積エネルギー分布マップ
を求める工程と、後方散乱電子による蓄積エネルギー分
布マップを光露光パターン寸法変動量分布マップに変換
する工程と、光露光パターン寸法変動量分布マップを光
露光ステッパの縮小率の逆数倍に拡大する工程と、レチ
クル基板上に描画する光露光パターンから前記拡大後の
光露光パターン寸法変動量分布マップを差し引く工程と
からなることを特徴とする請求項８に記載のパターン形
成方法。 - 【請求項１２】 前記所定の補正は、デバイスパターン
データを修正することによって行うことを特徴とする請
求項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項１３】 前記所定の補正は、光露光のパターン
領域と荷電ビーム露光のパターン領域とを、これら両領
域をつなぐパターン領域を除いて、一定距離離すことに
よって行うことを特徴とする請求項１又は１２に記載の
パターン形成方法。 - 【請求項１４】 前記一定距離は、荷電ビーム照射時に
生じる後方散乱電子の散乱径に対応した距離であること
を特徴とする請求項１３に記載のパターン形成方法。 - 【請求項１５】 前記一定距離を荷電ビーム照射時に生
じる後方散乱電子の影響の度合いを判断することによっ
て決めることを特徴とする請求項１３に記載のパターン
形成方法。 - 【請求項１６】 荷電ビームを基板上に照射することで
該基板上に所望のパターンを形成するパターン形成方法
において、予め荷電ビームの照射量変動量とパターン寸
法変動量との関係を求め、照射量を変化させることによ
ってパターン寸法を変化させることを特徴とするパター
ン形成方法。 - 【請求項１７】 被処理基板上に形成された感光材に対
する所望のパターン転写をレチクルマスクを用いた光露
光と荷電ビーム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の
解像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパ
ターン形成方法において、光露光パターンが荷電ビーム
露光時に生じる後方散乱電子によって受ける影響を抑制
するような補正を光露光に用いられるフォトマスクのパ
ターン寸法を変化させることで行い、予めフォトマスク
描画に用いる荷電ビームの照射量変動量とパターン寸法
変動量との関係を求め、照射量を変化させることによっ
て前記フォトマスクのパターン寸法を変化させることを
特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項１８】 前記荷電ビームの照射量変動量とパタ
ーン寸法変動量との関係を荷電ビームのボケの量を変化
させることで所望の値にすることを特徴とする請求項１
６又は１７に記載のパターン形成方法。 - 【請求項１９】 請求項１６乃至１８のいずれかに記載
のパターン形成方法において、予め照射量マップを作成
しておくことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項２０】 前記照射量マップを作成する工程が、
光露光パターンをフォトマスク基板上に描画する際の適
正照射量マップを求める工程と、荷電ビーム露光パター
ンをウエハ上に描画した際の後方散乱電子による蓄積エ
ネルギー分布マップを求める工程と、後方散乱電子によ
る蓄積エネルギー分布マップを光露光パターン寸法変動
量分布マップに変換する工程と、光露光パターン寸法変
動量分布マップを光露光ステッパの縮小率の逆数倍に拡
大する工程と、拡大された光露光パターン寸法変動量分
布マップをフォトマスク露光照射量換算値分布マップに
変換する工程と、前記適正照射量マップから前記フォト
マスク露光照射量換算値分布マップを差し引く工程とか
らなることを特徴とする請求項１９に記載のパターン形
成方法。 - 【請求項２１】 荷電ビームを収束させる光学系におけ
る焦点位置を変化させることによって前記荷電ビームの
ボケの量を変化させることを特徴とする請求項１８に記
載のパターン形成方法。 - 【請求項２２】 被処理基板上に形成された感光材に対
する所望のパターン転写をレチクルマスクを用いた光露
光と荷電ビーム露光とで行い、かつ少なくとも光露光の
解像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパ
ターン形成方法において、光及び荷電ビームに感光性を
有する高コントラストな感光性有機感光材を用いて所望
のパターン形成を行うことを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項２３】 前記感光性有機感光材として、ＰＨジ
ャンプ機構の感光性有機感光材を用いることを特徴とす
る請求項２２に記載のパターン形成方法。
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