(57)【要約】【課題】  投影型リソグラフィに用いるマスクにおいて、マスクに生じる歪を高精度に補正することが可能な荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法及びパターン露光方法を提供することを目的とする。【解決手段】  シリコンからなる格子状の梁構造と、その梁構造により支持される薄膜と、を有し、前記梁によって仕切られた前記薄膜にマスクパターンが互いに分割されて形成された荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法であって、前記マスクパターンを形成するための露光に際して、前記梁によって仕切られた個々の分割領域毎にマスクパターン描画装置の露光フィールドの同じ偏向位置を用いて露光し、かつ各分割領域を露光したのと同じ露光フィールドの設定と同じ状態で個々の分割領域を取り囲む前記梁の部分にパターン位置精度測定のためのマークを描画することを特徴とする荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法を提案する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンからなる格子状の梁構造と、その梁構造により支持される薄膜と、を有し、前記梁によって仕切られた前記薄膜にマスクパターンが互いに分割されて形成された荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法であって、
前記マスクパターンを形成するための露光に際して、前記梁によって仕切られた個々の分割領域毎にマスクパターン描画装置の露光フィールドの同じ偏向位置を用いて露光し、かつ各分割領域を露光したのと同じ露光フィールドの設定と同じ状態で個々の分割領域を取り囲む前記梁の部分にパターン位置精度測定のためのマークを描画することを特徴とする荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項２】
前記薄膜の前記マスクパターンの領域中であって検査マークを挿入可能な領域に、前記梁の部分に形成したものと同じ形状あるいは異なる形状のパターン位置精度測定のためのマークを挿入することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項３】
前記薄膜のマスクアライメントを配置するために用意された領域に、前記梁の部分に形成したものと同じ形状あるいは異なる形状のパターン位置精度測定のためのマークを挿入することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項４】
前記位置精度測定のためのマークに対応する位置あるいはその近傍に、寸法精度測定用のパターンを同時に描画することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法により製造された荷電粒子線リソグラフィマスクを用い、マスクパターン描画装置が前記薄膜のマスクパターンを描画したのと同じ露光フィールドの設定のまま露光することにより前記梁の部分に形成された複数の前記位置精度測定のためのマークの位置を測定し、その測定された位置の情報から前記マスクパターンの位置ずれや歪を算出し、前記マスクパターンを投影露光する際にその算出された位置ずれ量や歪量を元に前記分割領域の投影位置や投影歪を補正することを特徴とするパターン露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法及びパターン露光方法に関し、特に、基板上にパターン形状を転写するリソグラフィプロセスに用いられる転写用マスクの製造方法及びこのマスクを用いたパターン露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化にともない、パターンの微細化を実現する手段として、荷電粒子線露光方法が注目されている。荷電粒子線露光方法によれば、電子線などの荷電粒子線によるパターン転写を行うことで、より微細なパターン形成が可能となる。荷電粒子線露光装置において正確なパターン転写を行うために、マスク描画装置の露光フィールドが持つ歪を含めたマスクの歪を測定することが必要である。
【０００３】
図８は、電子線投影露光の一つであるＥＰＬで用いられる一般的なマスクの平面構造の拡大図である。ＥＰＬ用のマスクでは１．１３ｍｍ四方の薄膜領域が縦横に１．３ｍｍ間隔で配列状に並んだ形となっており、この各薄膜領域の中の１ｍｍ四方を転写パターンの形成領域として用いる。この１．１３ｍｍ四方の薄膜領域を取り囲む幅０．１７ｍｍの領域は基板のシリコンが残されておりこれを「梁」と呼んでいる。マスク上では転写パターンは１ｍｍ四方毎に分割され、マスク上に形成されることになり、実際の露光では各１ｍｍ四方の領域のパターン毎に電子ビームが照射され試料基板上に投影される。また、全ての薄膜領域が転写露光用のメインパターンの形成に使われるのではなく、配列状に並んだ薄膜領域の最外周にあたる薄膜領域はマスクアライメントのためのマークを挿入する領域として利用される。
【０００４】
図９および図１０は、マスクを製造する際の工程断面図である。図９は表面薄膜にパターン開口を設けるステンシル型マスクを示し、図１０は電子線散乱の小さな薄膜上にさらに電子線散乱の大きな散乱体を形成しその散乱体にパターンを形成する連続メンブレン型マスクを示している。
マスクには、シリコン基板３２０表面にあらかじめ薄膜３００を形成したものが用いられる（図９、１０（ａ））。先ずシリコン基板３２０の裏面にレジスト３３０などでエッチングマスクを形成後（図９、１０（ｂ））、シリコン基板３２０をエッチングして除去し、表面の薄膜３００のみを残した領域を作成する（図９、１０（ｃ））。次に、この薄膜化された領域に転写用のパターンを形成する工程に移り、基板表面にレジストを塗布しマスク描画装置によってパターン露光を行い現像する（図９、１０（ｄ））。レジストをマスクに表面の薄膜をエッチングし、所望のマスクパターンを形成する（図９、１０（ｅ））。この作成プロセスは一例であり、シリコン基板のエッチングと、表面のマスクパターンの描画や薄膜のエッチングの行われる順序が逆の場合があり、またレジストを直接エッチングマスクにせずハードマスクを形成した上にレジスト塗布しパターン露光、現像後にハードマスクへパターン転写してからエッチングを行う場合など、様々なプロセスがある。
【０００５】
主に電子線投影露光などに用いられる、シリコンの梁状構造の上に薄膜を形成し梁によって区切られた個々の薄膜上に露光パターンを分割して形成するマスクにおいては、マスクの歪を計測し把握することが重要であるためその測定方法や測定のためのマーク形成方法についてはこれまでにも多くの提案がなされている。梁によって区切られた個々の領域（以下、「サブフィールド」と呼ぶ）の四隅や上下左右の各辺に位置精度測定用のマークパターンを形成し、マスク作成後にそのマークパターンを座標測定器によって測定する手法である。そのほとんどはマスクの最終的な出来上がり形状や位置精度測定マークの測定手法、補正手法に言及するのみであり、マスク作成時におけるマスク描画装置による描画方法には着目していない。あるいはマスク描画に言及しているもの（特許文献３）においては、複数のサブフィールドをマスク描画装置の露光フィールド内で露光し、同時に各サブフィールドの角にあたる梁の交差位置に位置精度測定用のマークパターンを形成する。マスク作成後においてこれらの位置精度測定マークを測定することにより、マスク描画装置の露光フィールドが持つ歪を含めたマスクの歪を測定することができる。（例えば、特許文献１、２及び３参照）
【特許文献１】特開２００２−２５２１５７号公報
【特許文献２】特開２００３−０８６４９６号公報
【特許文献３】特開２００４−０５５７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなマスクを用いた転写露光におけるパターンの位置精度および寸法精度を高精度なものにするためには、それに用いるマスクの位置精度や寸法精度の向上だけでなく、出来上がったマスクの位置誤差や寸法誤差を計測して把握し、それらを露光時に高精度に補正することも重要である。ただし、転写露光時の補正においては個々のサブフィールドの歪を高精度に補正することは困難であり、個々のサブフィールド内部の歪は極力小さくしたいと同時に歪の特徴を同じにしておきたい。また、サブフィールド個々の歪を測定により正確に把握したいという要求がある。このことは電子線投影露光のフレキシブルな露光補正手段を活用して高精度な露光を可能にする。
【０００７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、投影型電子線リソグラフィに用いるマスクにおいて、製造上あるいはそれ以外で発生するマスク歪を高精度に補正することが可能な荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法及びこのマスクを用いたパターン露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、シリコンからなる格子状の梁構造と、その梁構造により支持される薄膜と、を有し、前記梁によって仕切られた前記薄膜にマスクパターンが互いに分割されて形成された荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法であって、
前記マスクパターンを形成するための露光に際して、前記梁によって仕切られた個々の分割領域毎にマスクパターン描画装置の露光フィールドの同じ偏向位置を用いて露光し、かつ各分割領域を露光したのと同じ露光フィールドの設定と同じ状態で個々の分割領域を取り囲む前記梁の部分にパターン位置精度測定のためのマークを描画することを特徴とする荷電粒子線リソグラフィマスクの製造方法が提供される。
【０００９】
ここで、前記薄膜の前記マスクパターンの領域中であって検査マークを挿入可能な領域に、前記梁の部分に形成したものと同じ形状あるいは異なる形状のパターン位置精度測定のためのマークを挿入することができる。
【００１０】
また、前記薄膜のマスクアライメントを配置するために用意された領域に、前記梁の部分に形成したものと同じ形状あるいは異なる形状のパターン位置精度測定のためのマークを挿入することができる。
【００１１】
また、前記位置精度測定のためのマークに対応する位置あるいはその近傍に、寸法精度測定用のパターンを同時に描画することができる。
一方、本発明によれば、上記いずれかの方法により製造された荷電粒子線リソグラフィマスクを用い、マスクパターン描画装置が前記薄膜のマスクパターンを描画したのと同じ露光フィールドの設定のまま露光することにより前記梁の部分に形成された複数の前記位置精度測定のためのマークの位置を測定し、その測定された位置の情報から前記マスクパターンの位置ずれや歪を算出し、前記マスクパターンを投影露光する際にその算出された位置ずれ量や歪量を元に前記分割領域の投影位置や投影歪を補正することを特徴とするパターン露光方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マスク上のサブフィールド分割を、マスク描画機におけるフィールド分割と関係付け、各サブフィールドパターンの歪を知ることができるようにサブフィールド周囲に４個以上の検査パターンを挿入することを特徴とするマスク作成方法を提案する。それらの検査マークを予め測定し、露光補正にフィードバックすることにより、高精度な補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスク１の平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、基板１０上に、１．１３ｍｍ四方の薄膜領域２０が縦横に１．３ｍｍ間隔で配列状に並んでいる。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスク１の、図１におけるＡ−Ａ線の断面構造を例示する模式図である。同図に表したように、１．１３ｍｍ四方の薄膜領域２０を取り囲む幅０．１７ｍｍの領域３０は基板のシリコンが残されていて、これを梁と呼んでいる。各薄膜領域２０の中の１ｍｍ四方を転写パターンの形成領域として用いる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスク１の、図１におけるＢ部の斜視構造を例示する模式図である。同図に表したように、基板１０上に、１．１３ｍｍ四方の薄膜領域２０が縦横に１．３ｍｍ間隔で配列状に並んでいて、隣りあう薄膜領域２０は、幅０．１７ｍｍの梁３０によって仕切られている。
【００１７】
図４は、本発明の第１の実施例のＥＰＬ用のマスク１の平面構造の一部を例示する模式図である。すなわち同図は、一つの薄膜領域２０とその周辺の梁３０の平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、パターン４０の形成された１ｍｍ四方の転写パターン領域５０を有する、１．１３ｍｍ四方の薄膜領域２０が存在し、その外周には幅０．１７ｍｍの梁３０が存在する。そして、薄膜領域２０の四隅に近い梁３０の交差する部分に、位置精度測定パターン６０が形成されている。隣接している薄膜領域に対する位置精度測定パターン６０が存在している。挿入するパターン６０の形状は特にここでは規定しない。マスクパターンの位置精度を測定する装置で測定が可能なパターンであればよく、一般的に用いられる十字マークなどでよい。
【００１８】
これらの位置精度測定パターン６０が形成されているマスク１を用いて、パターン４０を描画する手順について説明する。
【００１９】
マスク作成時のマスク描画装置によるパターン露光において、その露光時の露光フィールド７０の中心を、マスクの各薄膜領域２０の中心に合わせて露光を行う。さらに、その露光フィールドの設定のまま、その薄膜領域２０を取り囲む梁３０の部分に位置精度測定パターン６０を露光する。すなわち、先ず最初に、露光する薄膜領域２０の中心をマスク描画装置の露光フィールド中心へ移動する。次に薄膜領域２０に所望のパターン４０を描画する。さらにそのまま続けて薄膜領域２０を取り囲む梁部分３０に位置精度測定マーク６０を描画する。この時、位置精度測定パターン６０は薄膜領域２０の四隅近傍や辺の中点、その他の点など、複数の点に描画するものとする。メインパターン４０と位置精度測定マーク６０を描画した後、次に描画する薄膜領域２０が露光フィールドも中心となるようにマスクを移動する。この繰り返しによって全ての薄膜領域２０の描画を行う。ひとつの薄膜領域２０に対してひとつの露光フィールドで描画することを特徴としており、全ての薄膜領域にわたってマスク描画装置の露光フィールドの同じ部分を用いて描画することを特徴としている。
【００２０】
位置精度測定パターン６０が形成されているマスク１を用いて、パターン４０を描画することによって、以下のような効果が得られる。
【００２１】
先ず、各薄膜領域毎にマスク描画装置の露光フィールドを設定し、マスク描画装置の持つ露光フィールドの同じ部分を用いて描画することで、マスク描画装置の露光フィールドが持つ歪に起因するパターン４０の位置ずれや寸法精度の劣化を全ての薄膜領域に対して同じにすることができる。これは、薄膜領域毎にマスク描画装置の持つ露光フィールドの描画位置が異なることで薄膜領域毎の歪や寸法誤差の傾向が異なる場合に比較して、歪や寸法の補正が格段に容易になることを意味している。
【００２２】
また、マスク描画装置の露光フィールドの中でもマスク描画に用いる領域を限定することにもなるので、露光フィールドの中でも歪や寸法精度の比較的良い領域のみを用いてマスク描画ができるという利点もある。一般的に、露光フィールドの中心において歪や寸法精度が良い場合が多いことから、ここでは露光フィールドの中心を薄膜領域の中心となるように設定する方法を記述したが、あらかじめ露光フィールド中の精度の良い領域がわかっていてそれが露光フィールドの中心から外れている場合には、任意に精度の良い領域を用いてマスク描画することもできる。
【００２３】
さらに、各薄膜領域の周辺に複数の位置精度測定パターンを挿入することにより、その測定を通して各薄膜領域のパターン歪をより正確に知ることが可能となる。すなわち、薄膜領域を描画したのと同じ露光フィールドで周囲に位置精度測定マークを描画していることから、この位置精度測定マークはマスク描画装置の持つ露光フィールドの歪の傾向や、マスクパターン露光時に発生する薄膜領域のパターン歪の傾向の影響を受けて描画されている。そのため、これらのパターンを測定することで、薄膜領域２０のパターンの歪をより正確に把握することが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施例のＥＰＬ用のマスクについて説明する。
【００２５】
図５は、本発明の第２の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。すなわち同図は、一つの薄膜領域２０とその周辺の梁３０の平面構造を例示する模式図である。同図については、図４に関して前述したものと同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
一般にデバイスパターンなどにおいては、スクライブラインなどが存在し、製品の回路パターンとは異なる重ね合わせ精度を検査したりあるいはパターンの寸法精度を検査したりするための検査パターンが挿入できる領域がある。本実施例のマスクには、このような検査パターン挿入可能な領域９０にも、位置精度測定パターン６０が描画されている。パターンの形状は先の実施の形態で示した梁部分３０に挿入されている位置精度測定パターン６０と同じ形状がより好ましいが、マスクパターンの位置精度測定装置において同等の測定ができるパターンであればよい。
【００２６】
このように、スクライブラインなどの検査パターン挿入可能な領域９０にもさらに位置精度測定パターン６０を描画することによって以下のような効果が得られる。
【００２７】
すなわち、これまでのマスクパターンの位置精度測定においては、薄膜領域２０内の測定パターンを測定する場合と梁部分３０の測定パターンを測定する場合とで測定に違いが生じることがあった。特に、ステンシルマスクにおいては、梁部分３０のパターンは表面の薄膜と下地基板との段差が形成されているのに対し、薄膜領域２０では薄膜に開口が開いた下地基板の無いパターンとなることから、測定装置でのパターンの見え方、スキャン波形の形状などが大きくことなる。また、一般的にマスクパターンの位置精度測定装置は照明光源として光を用いており、マスクの薄膜が透けて見えるため、連続メンブレン型のマスクであっても薄膜領域上のパターンと梁部分のパターンとではスキャン波形の形状などが異なる。あるいはまた、ステンシル型マスクにおいては薄膜領域のパターンと梁部分のパターンとではエッチングの状態も異なることから、マスク作成におけるパターンの出来上がりにも差異が生じることが多い。これらのことから、梁部分３０に形成された位置精度測定パターンの測定結果と、薄膜領域に形成された転写パターンの実際の位置精度に差が生じる可能性があった。
【００２８】
これに対して、本実施例のように検査パターン挿入可能な領域９０にもさらに位置精度測定パターン６０を描画することによって、薄膜領域２０にもパターンの位置精度が確認できるパターン６０を挿入することによって、マスクパターンの位置精度測定時にこのパターンも併せて測定し、薄膜領域２０に形成されたパターンと梁部分に形成されたパターンの位置の差を知ることができる。また、薄膜領域２０内に複数の測定パターンを挿入し測定することによって、薄膜領域２０内の実際のパターン歪の傾向を知ることも可能となる。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施例のＥＰＬ用のマスクについて説明する。
【００３０】
図６は、本発明の第３の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。すなわち同図は、一つの薄膜領域２０とその周辺の梁３０の平面構造を例示する模式図である。同図については、図１乃至４に関して前述したものと同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
本実施例のマスクには、転写パターン４０内ではなく、マスクアライメントマークを形成するための領域９５に、位置精度測定パターン６０が描画されている。すなわち、薄膜領域内に位置精度測定パターンを挿入する手法として、転写パターン４０の中で検査マークを挿入可能な領域を利用する以外に、本実施例の如く、マスクアライメントに用いるマークを挿入した薄膜領域を利用する方法がある。たとえばＥＰＬに用いるマスクの場合、配列状に並んだ薄膜領域のうちの最外周にあたる薄膜領域は全てマスクアライメントマークを形成するために使われているが、マスクアライメントマークが必要とする領域は薄膜領域の中の一部分であり、それ以外の領域に位置精度測定パターン６０を挿入することが可能である。
【００３１】
このように、本実施例のＥＰＬ用のマスクによると、転写パターン（メインパターン）４０のための領域を使うこと無く、第２の実施例と同等の効果が得られる。
【００３２】
次に、本発明の第４の実施例のＥＰＬ用のマスクについて説明する。
【００３３】
図７は、本発明の第４の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。すなわち同図は、一つの薄膜領域２０とその周辺の梁３０の平面構造を例示する模式図である。同図については、図４に関して前述したものと同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。同図に表したように、位置精度測定パターン６０の他に、寸法精度測定パターン１００が形成されている。寸法精度測定パターンの形状は従来から使われているパターンでよく、ここでは特に規定しないが、メインパターンでターゲットとする寸法と同じかあるいはその寸法に近い寸法の測定パターンを含んでいることが望ましい。マスク描画装置による露光においては、露光フィールド内の位置に依存してパターン寸法が変動する傾向を持っているため、寸法誤差の検査測定においてもマスク描画装置の露光フィールド内の同じ位置で露光されたパターンを測定することで、より正確なマスクの寸法誤差を知ることができる。また、露光フィールド内の複数の位置で露光された測定パターンを検査測定することで、露光フィールド内の寸法誤差の傾向を知ることも可能となる。
【００３４】
さらに薄膜領域２０上に寸法精度測定パターン１００を挿入することによって、梁部分３０の寸法精度測定パターン１００と薄膜領域２０上のパターンとの寸法差を知ることができる。
【００３５】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明のマスクを構成する要素について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスクの、図１におけるＡ−Ａ線の断面構造を例示する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるＥＰＬ用のマスクの、図１におけるＢ部の斜視構造を例示する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。
【図６】本発明の第３の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。
【図７】本発明の第４の実施例のＥＰＬ用のマスクの平面構造の一部を例示する模式図である。
【図８】従来のマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図９】従来のステンシル型マスクの製造方法を表す工程断面図である。
【図１０】従来のメンブレン型マスクの製造方法を表す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ マスク
１０ 基板
２０ 薄膜領域
３０ 梁
４０ 転写パターン
５０ 転写パターン領域
６０ 位置精度測定パターン
７０ 露光フィールド
９０ 領域
９５ 領域
１００ 寸法精度測定パターン
３００ 薄膜
３２０ シリコン基板
３３０ レジスト
【図１】
2006024865.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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