JPH11297618A - 転写方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】解像度が高く、クーロン効果による局部的なボ
ケ、歪みが極めて少なく、更には近接効果によるボケ、
歪みが極めて少ない、スループットの高い転写方法を提
供する。 【解決手段】ウエハ１上に転写しようとする露光パター
ンを比較的微細な微細領域１Ａと、比較的粗いパターン
領域のうちの露光領域となる粗露光領域１Ｂと、比較的
粗いパターン領域のうちの遮光領域となる粗遮光領域１
Ｃとに区分し、微細領域１Ａと粗遮光領域１Ｃに対応す
る部分２Ａは露光パターンと同一に形成された第１レチ
クル２を用意して、第１レチクル２を荷電粒子線にて照
射して像をウエハ１上に転写する荷電粒子線転写工程
と、粗露光領域１Ｂに対応する部分３Ｂは露光パターン
と同一に形成された第２レチクル３を用意して、第２レ
チクル３を露光光にて照明して像をウエハ１上に転写す
る光学式転写工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
等をリソグラフィー工程で製造する際に用いられる転写
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化、高集積化の
傾向が高まり、光学式転写装置に比べて、高解像度が得
られる荷電粒子線転写装置の開発が行われている。一般
に荷電粒子線転写装置は、光学式転写装置に比べてスル
ープットが低く、これを向上するためにレチクルの照射
領域を大きくする傾向にある。例えばレチクル転写露光
方式の半導体素子製造用荷電粒子線転写装置では、レチ
クル上の照射領域が１ｍｍ角程度であり、この領域に形
成されたパターンの像を荷電粒子線投影光学系によって
縮小投影して、ウエハ上に０．２５ｍｍ角程度の露光領
域に転写する。

【０００３】また荷電粒子線転写装置に使われるレチク
ルは、その構造の違いから、散乱レチクルと穴開きレチ
クルとの２種類に大別される。散乱レチクルは、ベース
が荷電粒子線を透過する薄膜で形成されて、その上にウ
エハ上に転写すべきパターンが金属等の電子散乱の大き
い材料で形成されている。一方、穴開きレチクルは、ウ
エハ上に転写すべきパターンに対応する穴をレチクルに
開けて、その穴から荷電粒子線を通過させる。この穴開
きレチクルの場合には、中央部が他の部分から孤立して
いる島状のパターン、いわゆるドーナツ状パターンを１
枚のレチクルで作るのは、その孤立した部分がレチクル
から欠け落ちてしまうので、不可能である。よってこの
ような場合には、孤立した部分がなくなるようにパター
ンを２枚以上のレチクルに分割して、それらの分割パタ
ーンをウエハ上に重ねて転写する方法が、一般にとられ
ている。このとき、それぞれの分割パターンにおいて、
荷電粒子線が通過する面積の割合（開口率）は、ほぼ同
じにしている。

【０００４】また荷電粒子線転写装置の中で、より高い
解像度が得られるものとして、荷電粒子線を加速する電
圧が約１０ＫＶ以上である高加速の荷電粒子線転写装置
が知られているが、これらの多くはウエハ上で起こる散
乱による近接効果を補正するため、ゴースト法と呼ばれ
る補正方法を採用している。高加速電圧でウエハ上のレ
ジスト内に進入した荷電粒子線の多くは、パターン間隔
の密接した部分（微細領域）で、前方散乱せずに後方散
乱する。この後方散乱はレジストに蓄積される露光量分
布に直接影響する。すなわち、後方散乱の影響を受けた
部分の露光分布は、それ以外の部分に比べ露光量が増え
た形となる。そのパターン周辺に、増えた露光量に対応
する露光を別途行い露光分布の補正をするのが、ゴース
ト法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の荷電粒
子線転写装置のように、高スループットを達成するた
め、照射領域の面積を大きくした場合、荷電粒子線に与
える速度が一定で、電流密度が一定であれば、その増加
面積分レチクルを通過する単位時間当りの荷電粒子線の
量（ビーム電流）は多くなる。これにより、１つの荷電
粒子が他の荷電粒子から受けるクーロン力が増加し、す
なわち、クーロン効果が大きくなり、ウエハ上のパター
ン像は、局部的にボケや歪みを生じることになる。クー
ロン効果によるボケや歪みは、レチクルの照射領域とそ
の開口率（パターン部面積／照射領域）とに密接に関係
すると言える。

【０００６】そもそもウエハに転写されるレチクルパタ
ーンは、転写装置のユーザーが定めるものであり、その
形状は不特定なものである。そのためレチクルを通過す
る荷電粒子線は、そのパターン特有の空間電荷分布を持
ち、これが非等方的な静電場を生じ、パターン特有のボ
ケ、歪みが発生する。このようにクーロン効果によるボ
ケ、歪みは、レチクルパターン形状特有なものでもあ
る。すなわち、レチクルの照射領域とその開口率が同じ
であっても、そのパターン形状が異なれば、そのボケ、
歪みの状態も異なってくる。よって、これらの転写装置
自体に依存しないボケ、歪みを、焦点補正、非点補正等
の装置側の補正手段で補正するのは極めて困難である。

【０００７】このようなクーロン効果によるボケや歪み
を、レチクル側で最小限にするには、前記従来技術の穴
開きレチクルでのドーナツ状パターン形成時の如く、パ
ターンを複数枚のレチクルに分割し、その１枚当りの開
口率を小さくする方法が考えられる。しかし、これは分
割したレチクルの枚数分、荷電粒子線転写工程が増すこ
とになり、結局スループットは低下してしまう。このよ
うに、荷電粒子線だけを用いた転写方法では、クーロン
効果によるボケ、歪みを無くすことと、スループットを
向上することとの両立が難しくなる。

【０００８】他方、荷電粒子線転写装置に高加速電圧を
用いた場合、クーロン効果は低加速電圧に比べ低減でき
るものの、副作用としてウエハ上の後方散乱によるボ
ケ、歪みが生じる。したがって、高加速電圧を用いる場
合は、従来技術で述べたゴースト法等による近接効果補
正が必須となる。そこで本発明は、解像度が高く、クー
ロン効果による局部的なボケ、歪みが極めて少なく、更
には近接効果によるボケ、歪みが極めて少ない、スルー
プットの高い転写方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をかっこ内に付記すると、本発明は、ウエハ
（１）上に転写しようとする露光パターンを比較的微細
な微細領域（１Ａ）と、比較的粗いパターン領域のうち
の露光領域となる粗露光領域（１Ｂ）と、比較的粗いパ
ターン領域のうちの遮光領域となる粗遮光領域（１Ｃ）
とに区分し、微細領域（１Ａ）と粗遮光領域（１Ｃ）と
に対応する部分（２Ａ）は露光パターンと同一に形成さ
れ、粗露光領域（１Ｂ）に対応する部分（２Ｂ）は遮光
された第１レチクル（２）を用意して、第１レチクル
（２）を荷電粒子線にて照射して第１レチクル（２）の
像を荷電粒子線投影光学系を介してウエハ（１）上に転
写する荷電粒子線転写工程と、粗露光領域（１Ｂ）に対
応する部分（３Ｂ）は露光パターンと同一に形成され、
微細領域（１Ａ）と粗遮光領域（１Ｃ）とに対応する部
分（３Ａ）は遮光された第２レチクル（３）を用意し
て、第２レチクル（３）を露光光にて照明して第２レチ
クル（３）の像を光学式投影光学系を介してウエハ
（１）上に転写する光学式転写工程とを有することを特
徴とする転写方法である。

【００１０】また本発明は、ウエハ（１）上に転写しよ
うとする露光パターンを比較的微細な微細領域（１Ａ）
と、比較的粗いパターン領域のうちの露光領域となる粗
露光領域（１Ｂ）と、比較的粗いパターン領域のうちの
遮光領域となる粗遮光領域（１Ｃ）とに区分し、微細領
域（１Ａ）と粗遮光領域（１Ｃ）とに対応する部分（４
Ａ）は露光パターンと同一に形成され、粗露光領域（１
Ｂ）に対応する部分（４Ｂ）は遮光された第１レチクル
（４）を用意して、第１レチクル（４）を荷電粒子線に
て照射して第１レチクル（４）の像を荷電粒子線投影光
学系を介してウエハ（１）上に転写する荷電粒子線転写
工程と、粗露光領域（１Ｂ）に対応する部分（５Ｂ）は
露光パターンと同一に形成され、微細領域（１Ａ）と粗
遮光領域（１Ｃ）とに対応する部分（Ｇ）は荷電粒子線
転写工程による露光量分布を補正すべき補正用パターン
（ｇ）で形成された第２レチクル（５）を用意して、第
２レチクル（５）を露光光にて照明して第２レチクル
（５）の像を光学式投影光学系を介してウエハ（１）上
に転写する光学式転写工程とを有することを特徴とする
転写方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１及び図２にて本発明の転写方法の第１
実施例を示す。図１は、ウエハ１に転写されるパターン
を示す。斜線部は露光部１ａであり、それ以外の白部は
非露光部１ｂである。ウエハ１のパターンは、細線やエ
ッジ部やコンタクトホール等を含む比較的微細な微細領
域１Ａと、比較的粗いパターン領域のうち露光部１ａで
ある粗露光領域１Ｂと、比較的粗いパターン領域のうち
非露光部１ｂである粗遮光領域１Ｃとに分かれる。ここ
で、粗いパターン領域の露光部１ａのエッジ部は、微細
領域１Ａに含まれ、粗露光領域１Ｂには含まれない。こ
のように１つのパターンを、３つの性質の異なる領域１
Ａ、１Ｂ、１Ｃに区分することができる。

【００１２】図２（Ａ）は、荷電粒子線転写装置（不図
示）に設置される第１レチクル２を示す。ウエハ１の露
光パターンの微細領域１Ａと粗遮光領域１Ｃに対応する
のが、第１レチクル２の微細パターン領域２Ａであり、
露光パターンと同一に形成される。そして、粗露光領域
１Ｂに対応するのが、粗露光パターン領域２Ｂであり、
遮光されている。荷電粒子線は、第１レチクル２を照射
し、斜線部で示す通過部２ａを通過し、斜線部以外の白
部で示す遮光部２ｂで散乱される。これにより、通過部
２ａに対応した像が、荷電粒子線投影光学系を介して、
ウエハ１上に転写される。

【００１３】図２（Ｂ）は、光学式転写装置（不図示）
に設置される第２レチクル３を示す。ウエハ１の露光パ
ターンの粗露光領域１Ｂに対応するのが、第２レチクル
３の粗露光パターン領域３Ｂであり、露光パターンと同
一に形成される。そして、微細領域１Ａと粗遮光領域１
Ｃに対応するのが、微細パターン領域３Ａであり、遮光
されている。露光光は、第２レチクル３を照明し、斜線
部で示す通過部３ａを通過し、斜線部以外の白部で示す
遮光部３ｂで反射される。これにより、通過部３ａに対
応した像が、光学式投影光学系を介して、先に第１レチ
クル２の像が転写されたウエハ１上に重ねて転写され
る。これにより、所望のパターンをウエハ１上に得るこ
とになる。ここで第２レチクル３は、例えばガラス基板
であり、その上にクロムで遮光部３ｂを形成している。
なお、ウエハ１上に重ねて転写する工程手順は、前述し
た工程手順とは逆、すなわち、光学式転写工程が荷電粒
子線転写工程より先であっても良い。

【００１４】以上のように、本第１実施例の転写方法に
おいては、高解像度の求められる比較的微細な微細パタ
ーン領域２Ａを、荷電粒子線転写装置にて必要最小限の
面積のみ転写しているので、クーロン効果による局部的
なボケ、歪みは極めて小さくなる。また、高解像度の求
められない比較的粗い粗露光パターン領域３Ｂを、光学
式転写装置にて必要最大限の面積を転写しているので、
その分スループットが高くなる。このように、全体とし
て、高解像度と高スループットとを両立し、クーロン効
果による局部的なボケ、歪みの極めて少ない転写方法を
提供することができる。なお、実施例には示さないが、
レチクル面積のうち微細パターンの占める面積が、非常
に大きいパターンの場合は、第１実施例のようにレチク
ルを２分割しても、第１レチクル２側の開口率が大きく
なってしまうので、更に微細パターンを複数枚のレチク
ルに分割し、クーロン効果を弱めることが可能である。

【００１５】次に、図１及び図３にて本発明の転写方法
の第２実施例を示す。第１実施例同様、図１のようなウ
エハ１に転写すべきパターンがあり、これを微細領域１
Ａ、粗遮光領域１Ｃと、粗露光領域１Ｂとに区分する。
図３（Ａ）は、高加速電圧を用いた荷電粒子線転写装置
（不図示）に設置される第１レチクル４を示す。第１実
施例同様、ウエハ１の露光パターンの微細領域１Ａと粗
遮光領域１Ｃに対応するのが、第１レチクル４の微細パ
ターン領域４Ａであり、露光パターンと同一に形成され
る。そして、粗露光領域１Ｂに対応するのが、粗露光パ
ターン領域４Ｂであり、遮光されている。荷電粒子線
は、第１レチクル４を照射し、斜線部で示す通過部４ａ
を通過し、斜線部以外の白部で示す遮光部４ｂで散乱さ
れる。これにより、通過部４ａに対応した像が、荷電粒
子線投影光学系を介して、ウエハ１上に転写される。

【００１６】図３（Ｂ）は、光学式転写装置（不図示）
に設置される第２レチクル５を示す。ウエハ１の露光パ
ターンの粗露光領域１Ｂに対応するのが、第２レチクル
５の粗露光パターン領域５Ｂであり、露光パターンと同
一に形成される。そして、微細領域１Ａと粗遮光領域１
Ｃに対応するのが、パターン領域Ｇであり、この領域に
は荷電粒子線転写工程による露光量分布を補正すべき補
正用パターン、いわゆる、ゴースト補正パターンｇが形
成されている。同図（Ｂ）のドットで示すゴースト補正
パターンｇは、通過部５ａの粗露光パターンと共に、光
学式転写装置にてウエハ１上に転写される。ゴースト補
正パターン部ｇを透過した露光光が、第１レチクル４の
像に重ねて露光されることで近接効果補正を行う。ゴー
スト補正パターン領域Ｇの像は、粗露光パターン領域５
Ｂの像同様、高い解像度は求められていないため、光学
式転写装置で充分な機能を果たす。以上のように、本第
２実施例の転写方法においては、第１実施例の効果に加
え、特に高加速電圧を用いた荷電粒子線転写装置で発生
する後方散乱による像のボケ、歪みの極めて少ない転写
方法を提供することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明では、高解像度の求
められる比較的微細な微細領域を、荷電粒子線転写装置
にて必要最小限の面積のみ転写しているので、クーロン
効果による局部的なボケ、歪みは極めて小さくなる。ま
た、高解像度の求められない比較的粗い粗露光領域を、
光学式転写装置にて必要最大限の面積を転写しているの
で、その分スループットが高くなる。このように、全体
として、高解像度と高スループットとを両立し、クーロ
ン効果による局部的なボケ、歪みの極めて少ない転写方
法を提供することができる。また本発明では、荷電粒子
線転写工程による露光量分布を補正すべき補正用パター
ンを、比較的粗い粗露光パターンと共に、光学式転写装
置にて転写しているので、上記発明の効果に加え、特に
高加速電圧を用いた荷電粒子線転写装置で発生する後方
散乱による像のボケ、歪みの極めて少ない転写方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２実施例によるパターンが
転写された後のウエハを示す平面図である。

【図２】本発明の第１実施例による（Ａ）荷電粒子線転
写装置用の第１レチクルを示す平面図と、（Ｂ）光学式
転写装置用の第２レチクルを示す平面図である。

【図３】本発明の第２実施例による（Ａ）高加速電圧を
用いた荷電粒子線転写装置用の第１レチクルを示す平面
図と、（Ｂ）光学式転写装置用の第２レチクルを示す平
面図である。

【符号の説明】

１…ウエハ １ａ…露光部 １ｂ…非露光部 １Ａ…微細領域 １Ｂ…粗露光領域 １Ｃ…粗遮光領域 ２、４…第１レチクル（荷電粒子線転写装置用） ３、５…第２レチクル（光学式転写装置用） ２Ａ、３Ａ、４Ａ…微細パターン領域 ２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ…粗露光パターン領域 Ｇ…ゴースト補正パターン領域 ２ａ、３ａ、４ａ、５ａ…通過部 ２ｂ、３ｂ、４ｂ…遮光部 ｇ…ゴースト補正パ
ターン部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハ上に転写しようとする露光パターン
   を比較的微細な微細領域と、比較的粗いパターン領域の
   うちの露光領域となる粗露光領域と、比較的粗いパター
   ン領域のうちの遮光領域となる粗遮光領域とに区分し、 前記微細領域と粗遮光領域とに対応する部分は前記露光
   パターンと同一に形成され、前記粗露光領域に対応する
   部分は遮光された第１レチクルを用意して、該第１レチ
   クルを荷電粒子線にて照射して該第１レチクルの像を荷
   電粒子線投影光学系を介して前記ウエハ上に転写する荷
   電粒子線転写工程と、 前記粗露光領域に対応する部分は前記露光パターンと同
   一に形成され、前記微細領域と粗遮光領域とに対応する
   部分は遮光された第２レチクルを用意して、該第２レチ
   クルを露光光にて照明して該第２レチクルの像を光学式
   投影光学系を介して前記ウエハ上に転写する光学式転写
   工程とを有することを特徴とする転写方法。
2. 【請求項２】ウエハ上に転写しようとする露光パターン
   を比較的微細な微細領域と、比較的粗いパターン領域の
   うちの露光領域となる粗露光領域と、比較的粗いパター
   ン領域のうちの遮光領域となる粗遮光領域とに区分し、 前記微細領域と粗遮光領域とに対応する部分は前記露光
   パターンと同一に形成され、前記粗露光領域に対応する
   部分は遮光された第１レチクルを用意して、該第１レチ
   クルを荷電粒子線にて照射して該第１レチクルの像を荷
   電粒子線投影光学系を介して前記ウエハ上に転写する荷
   電粒子線転写工程と、 前記粗露光領域に対応する部分は前記露光パターンと同
   一に形成され、前記微細領域と粗遮光領域とに対応する
   部分は前記荷電粒子線転写工程による露光量分布を補正
   すべき補正用パターンで形成された第２レチクルを用意
   して、該第２レチクルを露光光にて照明して該第２レチ
   クルの像を光学式投影光学系を介して前記ウエハ上に転
   写する光学式転写工程とを有することを特徴とする転写
   方法。