(57)【要約】      （修正有）【課題】分割転写方式の電子線露光で、いわゆる重ね合わせ露光を行う場合において、多重重複露光可能領域におけるコントラストの低下に起因する線幅精度の低下を防止する。【解決手段】サブフィールドの周囲に、つなぎ合わせを円滑に行うためのファジーバウンダリ領域が設けておき、これらのファジーバウンダリ領域は感応基板上で重ね合わされる。ビーム成形開口に、多重重複露光可能領域に当たる部分への照明ビームを遮る遮光部が設け、多重重複露光可能領域に対する露光回数を減らし、感応基板上のデバイスパターンのコントラスト低下を低減する。【選択図】  図２
2004186612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンをメンブレンマスク上で複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成し、
該サブフィールドを１つずつ電子線で照明し、
照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の領域に投影、結像させ、
該感応基板上では、前記各サブフィールドの像をつないで前記デバイスパターン全体を転写する電子線露光方法であって、
前記マスク上のサブフィールドの各辺に、前記感応基板上の同一領域に重ね合わせて露光する重複露光可能領域を設けておき、
前記感応基板上の領域において露光回数が、散乱ステンシル型マスクの場合５回以上、散乱メンブレン型マスクの場合３回以上となる部分が生じることを回避すべく、前記マスク上のサブフィールドの重複露光可能領域の一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮ることを特徴とする電子線露光方法。
【請求項２】
前記サブフィールドが矩形であり、該矩形の４つの角に重複露光可能領域の重なり部（多重重複露光可能領域）が生じ、
該４角の多重重複露光可能領域のうちの２つ以上に当てる部分の照明ビームを遮ることを特徴とする請求項１記載の電子線露光方法。
【請求項３】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンが複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成されたマスクを載置するマスクステージと、
前記サブフィールドを１つずつ電子線照明する照明光学系と、
照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の位置に投影、結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
を具備し、
前記感応基板上で前記サブフィールドの像をつなぎ合わせることにより、前記デバイスパターン全体を転写する電子線露光装置であって、
前記マスク上のサブフィールドの一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮る遮光部が形成された照明ビーム成形開口を前記照明光学系中に有することを特徴とする電子線露光装置。
【請求項４】
前記サブフィールドが矩形をしており、
前記照明ビーム成形開口が該矩形のサブフィールドの４つの角の部分のうちの２つ以上への照明ビームを遮る遮光部を有する請求項３記載の電子線露光装置。
【請求項５】
前記照明ビーム成形開口を複数枚有し、
各照明ビーム成形開口の遮光部がそれぞれ異なる形態で形成されており、
さらに、該複数の成形開口を自動的に交換する開口切り換え手段が設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の電子線露光装置。
【請求項６】
前記照明ビーム成形開口の遮光部の形状が可変となっていることを特徴とする請求項３又は４記載の電子線露光装置。
【請求項７】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンをメンブレンマスク上で複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成し、該サブフィールドを１つずつ電子線で照明し、照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の領域に投影、結像させ、該感応基板上では、前記各サブフィールドの像をつないで前記デバイスパターン全体を転写する際に、前記マスク上のサブフィールドの各辺に、前記感応基板上の同一領域に重ね合わせて露光する重複露光可能領域を設けておき、前記感応基板上の領域において露光回数が、散乱ステンシル型マスクの場合５回以上、散乱メンブレン型マスクの場合３回以上となる部分が生じることを回避すべく、前記マスク上のサブフィールドの重複露光可能領域の一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮る電子線露光方法において用いるマスクを作成するためのマスク作成データ変換ソフトであって、
前記被遮光部を含むサブフィールドのうち、前記被遮光部のデバイスパターンを、前記遮光部によって、前記被遮光部に照射される照明ビームが遮られるサブフィールドからは除き、前記遮光部によって、前記被遮光部に照射される照明ビームが遮られないサブフィールドに配分することを特徴とするマスク作成データ変換ソフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いる、分割転写方式の電子線露光方法及び電子線露光装置等に関する。特には、サブフィールド間のパターンのつなぎ合わせ精度を向上させるための、いわゆる重ね合わせ露光を行う場合において、多重重複露光可能領域におけるコントラストの低下に起因する線幅精度の低下を防止できるよう改良を加えた電子線露光方法及び電子線露光装置等に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、半導体露光においては、さらなる高解像度化や露光フィールドの拡大の要請があり、高解像度化に対応しうる技術の候補の１つとして、電子線を用いた露光が注目されている。この電子線露光において、露光フィールドを拡大し、スループットを確保するため、いわゆる分割転写方式が提案されている。分割転写方式によれば、電子線露光装置の光学系の視野に入りきらないような、面積の広いマスク上のデバイスパターンを露光・転写できる。
【０００３】
分割転写方式においては、感応基板（ウェハ）上に転写するデバイスパターンが複数の小領域（以下、サブフィールドという。）に分割してマスク（レチクルを含む）上に形成される。そして、これらサブフィールド毎に露光し、これらのサブフィールドの像がウェハ上でつなぎ合わされるように転写する。
【０００４】
以下に、分割転写方式による電子線露光装置及びマスクについて説明する。
図４は、電子線露光装置の構成例を示す図である。
光学系の最上流（図４上方）には、電子銃３０１が配置されている。この電子銃３０１は、図の下方に向けて電子線を照射する。電子銃３０１の下方には、２段のコンデンサレンズ３０２、３０３が備えられている。電子線は、これらのコンデンサレンズ３０２、３０３によって収束され、ブランキング開口３０７にクロスオーバＣ．Ｏ．を結像する。
【０００５】
コンデンサレンズ３０３の下方には、照明ビーム成形開口３０４が配置されている。この開口３０４の像は、レンズ３０９によって、マスク３１０に結像される。
【０００６】
照明ビーム成形開口３０４の下方には、ブランキング偏向器３０５が配置されている。この偏向器３０５は、必要に応じて照明ビームを偏向させ、ブランキング開口３０７の非開口部に当てて、ビームがマスク３１０に当たらないようにする。
【０００７】
ブランキング開口３０７の下方には、照明ビーム偏向器３０８が配置されている。この偏向器３０８は、照明ビームをＸ軸方向に順次走査して、光学系の視野内にあるマスク３１０の各サブフィールドの照明を行う。
偏向器３０８の下方には、照明レンズ３０９が配置されている。照明レンズ３０９は、マスク３１０上に照明ビーム成形開口３０４を結像させる。
【０００８】
マスク３１０は、光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する（図５参照。詳細後述。）。マスク３１０上には、全体として１つの半導体チップをなすデバイスパターンが形成されている。なお、１つのチップをなすデバイスパターンを複数のマスク上に分割、形成してもよい。
マスク３１０は、移動可能なマスクステージ３１１上に設置されており、このマスクステージ３１１をＸ−Ｙ方向に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広範囲に広がる、マスク３１０上の各サブフィールドを照明することができる。このマスクステージ３１１には、位置検出器（干渉計）３１２が付属しており、マスクステージ３１１の位置を正確に把握することができる。
【０００９】
マスク３１０の下方には、投影レンズ３１５、３１９及び偏向器３１６が設けられている。マスク３１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ３１５、３１９及び偏向器３１６によって、ウェハ３２３上の所望の位置に結像される。
【００１０】
ウェハ３２３上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられ、マスク３１０上のデバイスパターンが縮小、転写される。
【００１１】
マスク３１０とウェハ３２３との間を縮小率比で内分する位置には、クロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、この位置に、コントラスト開口３１８が設けられている。この開口３１８は、マスク３１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ３２３に到達しないように遮断する。このとき、大部分の散乱電子線は遮断できるが、微量の散乱電子線は、遮断しきれずにウェハ３２３に到達する。
【００１２】
ウェハ３２３は、静電チャック（図示されていない。）を介して、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能なウェハステージ３２４上に配置されている。上記のマスクステージ３１１とウェハステージ３２４とを、互いに逆方向に同期移動させることにより、光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンを順次露光、転写することができる。なお、ウェハステージ３２４にも、上記のマスクステージ３１１と同様、位置検出器３２５が付属している。
【００１３】
ウェハ３２３の直上には、反射電子検出器３２２が配置されている。この反射電子検出器３２２は、ウェハ３２３の露光面やウェハステージ３２４上のマークで反射される電子の量を検出する。例えば、マスク３１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ３２３上のマークを走査し、マークによって反射される電子を検出することにより、マスク３１０とウェハ３２３の相対的位置関係を知ることができる。
【００１４】
上記の各レンズ３０２、３０３、３０９、３１５、３１９及び各偏向器３０５、３０８、３１６は、それぞれに対応するコイル電源制御部３０２ａ、３０３ａ、３０９ａ、３１５ａ、３１９ａ及び３０５ａ、３０８ａ、３１６ａを介して、コントローラ３３１により制御される。また、マスクステージ３１１及びウェハステージ３２４も、それぞれに対応するステージ制御部３１１ａ、３２４ａを介して、コントローラ３３１により制御される。
【００１５】
ステージ位置検出器３１２、３２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェイス３１２ａ、３２５ａを介して、コントローラ３３１に信号を送る。また、反射電子検出器３２２も同様に、インターフェイス３２２ａを介して、コントローラ３３１に信号を送る。
【００１６】
コントローラ３３１は、ステージの位置合わせ誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器３１６で補正する。これにより、マスク３１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ３２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ３２３上で各サブフィールドの像がつなぎ合わされて、マスク３１０上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
【００１７】
以下、マスク３１０について説明する。
図５は、電子線露光において用いられるマスクを示す図である。図５（Ａ）は、全体の平面図であり、図５（Ｂ）は、一部の斜視図であり、図５（Ｃ）は、小メンブレン領域の平面図である。このようなマスクは、例えば、シリコンウェハに電子線を用いて描画した後、エッチングを行うことにより製作する。
【００１８】
図５（Ａ）に示すマスク３１０には、デバイスパターンが分割配置されている。図５（Ａ）中に示す多数の正方形３４１は、各々１つのサブフィールドに対応したデバイスパターンを含む小メンブレン領域である。この小メンブレン領域３４１は、一例で厚さが０．１μｍから数μｍである。
【００１９】
図５（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域３４１は、中央のサブフィールド３４０と、その周囲を額縁状に囲むスカート３４３とからなる。
サブフィールド３４０は、一例で１辺が０．５〜５ｍｍの正方形である。投影の際の縮小率を１／５とすると、ウェハ３２３上に投影されるサブフィールド３４０の像は、１辺が０．１〜１ｍｍの正方形となる。
このようなサブフィールドのパターンを形成する形態としては、電子線が散乱しながら透過する散乱メンブレンに孔の開いた部分を設ける散乱ステンシルタイプと、電子線をよく散乱する高散乱体からなるパターン層を散乱メンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【００２０】
スカート３４３はパターンの形成されていない額縁状（一例で幅が０．０５ｍｍ）の部分であり、照明ビームの縁が当たる。
【００２１】
図５（Ａ）及び（Ｂ）の小メンブレン領域３４１周囲の格子状の部分は、グリレージ３４５である。グリレージ３４５は、マスク３１０の機械強度を保つための梁（一例で厚さ０．５〜１ｍｍ、幅０．１ｍｍ）である。
【００２２】
図５（Ａ）に示すように、図５のＸ軸方向に多数の小メンブレン領域３４１が並んで１つのグループ（エレクトリカルストライプ３４４）を形成し、エレクトリカルストライプ３４４が図５のＹ軸方向に多数並んで１つのメカニカルストライプ３４９を形成している。
エレクトリカルストライプ３４４の長さ（メカニカルストライプの幅３４９）は、光学系の偏向によってカバー可能な視野の広さによって制限される。
なお、１つのエレクトリカルストライプ３４４内において、隣り合うサブフィールドの間に、スカートやグリレージのような非パターン領域を設けない方式も検討されている。
【００２３】
メカニカルストライプ３４９は、図５のＸ軸方向に複数並んでいる。隣り合うメカニカルストライプ３４９の間の部分は、ストラット３４７である。ストラット３４７は、グリレージ３４５よりもやや太い梁であって、マスク３１０のたわみを低減する。ストラット３４７とグリレージ３４５とは一体となっている。
【００２４】
マスク３１０の露光は、図５のＸ軸方向には、電子線を偏向させることにより、エレクトリカルストライプ３４４のサブフィールド３４１の列を順次露光する。他方、図５のＹ軸方向には、連続ステージ走査により順次露光する。
【００２５】
図６は、デバイスパターンをサブフィールドに分割する例を模式的に示す図である。図６（Ａ）は、マスク上に隣り合って形成された４つのサブフィールドを示す平面図であり、図６（Ｂ）は、ウェハ上に転写、つなぎ合わされた４つのサブフィールドの像を示す平面図である。
図６においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは、マスク上で４つの正方形のサブフィールドに分割されているとする。図６（Ａ）及び（Ｂ）において、マスク上のサブフィールドに対応するウェハ上の像には、サブフィールドと同じ符号にダッシュを付けて示してある。
【００２６】
図６（Ａ）に示すように、デバイスパターンは、４つの正方形のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４に分割されて、マスク上に形成されている。このマスクは、図４の電子線露光装置のマスクステージ上に搭載される。
【００２７】
これらのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４は、個別に露光、投影されて、ウェハ上に転写される。このとき、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の像をウェハ上で高精度でつなぎ合わせるためには、マスクやウェハ、電子線露光装置に含まれる投影光学系の位置合わせが高精度で行われていなければならない。
【００２８】
この位置合わせの際に生じる誤差（以下、位置合わせ誤差という。）は、ウェハ上に形成されるパターンの位置・寸法に微小な変化をもたらす。ここで、トランジスタ回路のゲート部などのような微細なパターンが、２つのサブフィールドにまたがっていると、つなぎ合わせ部において、パターンがうまくつながらなくなる畏れがある。
【００２９】
上記のような微細なパターンがマスク上で２つのサブフィールドに分割されることを避けるための１つの手法として、パターンを分割する際に機械的に直線で分割するのではなく、ジグザグ線により分割して２つのサブフィールドに割り振り、ファジーバウンダリ領域（ウェハ上での重複露光可能領域）を各サブフィールドの辺に沿って設ける方法がある。図６（Ａ）に示すサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４には、それぞれファジーバウンダリ領域ＦＢ１〜ＦＢ４が設けられている。
【００３０】
そして、図６（Ａ）においては、微細なパターン（ｐ１、ｐ２、図６（Ｂ）の像ｐ１２）が２つのサブフィールドＳＦ１及びＳＦ２にまたがって分割されるのを避けるため、微細なパターンｐ１はファジーバウンダリ領域ＦＢ１のみに、パターンｐ２はファジーバウンダリ領域ＦＢ２のみに含まれるようにパターン分割されている。
【００３１】
そして、図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）に示すマスク上のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４は、それぞれのファジーバウンダリ領域ＦＢ１〜ＦＢ４が重なり合うようにウェハ上に転写される。このとき、ウェハ上では、２重に露光される重複露光可能領域Ｒ’２（隣り合う２つのサブフィールドの像の重なり合う辺に沿った部分）と、４重に露光される多重重複露光可能領域Ｒ’４（上下左右に隣り合う４つのサブフィールドの像の重なり合う隅の部分）が生じる。
このようにして、各ファジーバウンダリ領域の微細パターン（図６（Ａ）のパターンｐ１、ｐ２、図６（Ｂ）の像ｐ１２）が分断されることなく、各サブフィールドＳＦ’１〜ＳＦ’４がつなぎ合わされて、１つの半導体チップに相当するデバイスパターンがウェハ上に形成される。
【００３２】
ところで、前述のように、マスクに照射される電子には、マスクの開口部を透過するものと、マスクによって吸収、散乱されるものとがある。これらのうち散乱された電子は、投影光学系に含まれている散乱ビーム遮蔽開口（図４のコントラスト開口３１８）によって、そのほとんどが遮光される。
【００３３】
しかし、この散乱された電子の一部は、ごく微量ながらウェハに到達する。これらの電子は、ウェハ上に結像されることはなく、オフセット分として広範囲に広がり、レジスト露光に関与する。このような散乱電子によって生じる、ウェハ面上でのデバイスパターンのコントラストの低下は、０．１％程度であり、実用上問題を生じることはない。
【００３４】
ところが、図６（Ｂ）に示すウェハ上の重複露光可能領域Ｒ’２は２回露光されるので、前記コントラストの低下は０．２％となる。さらに、隅の多重重複露光可能領域Ｒ’４は４回露光されるので、コントラストの低下は０．４％となる。さらに、コンプリメンタリ露光を行う際には、領域Ｒ’２とＲ’４の露光回数は、それぞれ４回、８回となる。このため、上記の散乱電子のオフセットは最大（Ｒ’４で）８倍となり、コントラストの低下はおよそ０．８％となってしまう。この場合、１００ｎｍ以下のパターンが最密に配置されている部分では、最大で１ｎｍ程度の線幅寸法の誤差を生じてしまう。
【００３５】
上記の点に鑑み、本発明は、サブフィールド間のパターンのつなぎ合わせ精度を向上させるための、いわゆる重ね合わせ露光を行う場合において、多重重複露光可能領域におけるコントラストの低下に起因する線幅精度の低下を防止できるよう改良を加えた電子線露光方法及び電子線露光装置等を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る電子線露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをメンブレンマスク上で複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成し、該サブフィールドを１つずつ電子線で照明し、照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の領域に投影、結像させ、該感応基板上では、前記各サブフィールドの像をつないで前記デバイスパターン全体を転写する電子線露光方法であって、前記マスク上のサブフィールドの各辺に、前記感応基板上の同一領域に重ね合わせて露光する重複露光可能領域を設けておき、前記感応基板上の領域において露光回数が、散乱ステンシル型マスクの場合５回以上、散乱メンブレン型マスクの場合３回以上となる部分が生じることを回避すべく、前記マスク上のサブフィールドの重複露光可能領域の一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮ることを特徴とする。
【００３７】
本発明に係る電子線露光方法によれば、重複露光の露光回数を減らすことにより、コントラストの低下を防ぐことができ、線幅精度が向上する。
【００３８】
本発明のの電子線露光方法の１つの代表例においては、前記サブフィールドが矩形であり、該矩形の４つの角に重複露光可能領域の重なり部（多重重複露光可能領域）が生じ、該４角の多重重複露光可能領域のうちの２つ以上に当てる部分の照明ビームを遮るようになっている。
【００３９】
本発明に係る電子線露光装置は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンが複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成されたマスクを載置するマスクステージと、前記サブフィールドを１つずつ電子線照明する照明光学系と、照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の領域に投影、結像させる投影光学系と、前記感応基板を載置する感応基板ステージと、を具備し、前記感応基板上で前記サブフィールドの像をつなぎ合わせることにより、前記デバイスパターン全体を転写する電子線露光装置であって、前記マスク上のサブフィールドの各辺に、前記感応基板上の同一領域に重ね合わせて露光する重複露光可能領域が形成されており、前記感応基板上の領域において露光回数が３回以上となる部分が生じることを回避すべく、前記マスク上のサブフィールドの重複露光可能領域の一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮る遮光部が形成された照明ビーム成形開口を前記照明光学系中に有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の電子線露光装置の１つの代表例においては、前記サブフィールドが矩形をしており、前記照明ビーム成形開口が該矩形のサブフィールドの４つの角の部分のうちの２つ以上への照明ビームを遮る遮光部を有する。
【００４１】
本発明の電子線露光装置は、前記遮光部の形成された照明ビーム成形開口が複数設けられており、これら複数の開口を自動的に交換する開口切り換え手段を備えていてもよい。
すなわち、何種類かの異なる形態の成形開口を備えておき、そのうち実際に使用する成形開口を選んで、照明光学系の中のしかるべき位置にその成形開口を配置する。
【００４２】
照明ビーム成形開口の形状を選択することができ、多重重複露光可能領域に対する露光の際の柔軟性が増すという利点がある。
【００４３】
上記の電子線露光装置のほかの代表例においては、前記照明ビーム成形開口の遮光部の形状が可変となっている。
【００４４】
これにより、複数の照明ビーム成形開口やそれらを交換する開口切り換え手段を要しない。
【００４５】
本発明に係るマスク作成データ変換ソフトは、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをメンブレンマスク上で複数の多角形の小領域（サブフィールド）に分割して形成し、該サブフィールドを１つずつ電子線で照明し、照明したサブフィールドを通過した電子線を前記感応基板上の所望の領域に投影、結像させ、該感応基板上では、前記各サブフィールドの像をつないで前記デバイスパターン全体を転写する際に、前記マスク上のサブフィールドの各辺に、前記感応基板上の同一領域に重ね合わせて露光する重複露光可能領域を設けておき、前記感応基板上の領域において露光回数が、散乱ステンシル型マスクの場合５回以上、散乱メンブレン型マスクの場合３回以上となる部分が生じることを回避すべく、前記マスク上のサブフィールドの重複露光可能領域の一部に当てる照明電子線束（照明ビーム）を遮る電子線露光方法において、前記被遮光部を含むサブフィールドのうち、前記被遮光部のデバイスパターンを、前記遮光部によって、前記被遮光部に照射される照明ビームが遮られるサブフィールドからは除き、前記遮光部によって、前記被遮光部に照射される照明ビームが遮られないサブフィールドに配分することを特徴とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子線露光装置の照明光学系に用いられる照明ビーム成形開口の形状の例を示す平面図である。
図２は、デバイスパターンをサブフィールドに分割して転写する例を簡略化して示す図である。図２（Ａ）は、マスク上に隣り合って形成された４つのサブフィールドを示す平面図であり、図２（Ｂ）は、ウェハ上に転写、つなぎ合わされた４つのサブフィールドの像を示す平面図である。
図２においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは、マスク上で４つの正方形のサブフィールドに分割されているとする。図２（Ａ）及び（Ｂ）において、マスク上のサブフィールドに対応するウェハ上の像には、サブフィールドと同じ符号にダッシュを付けて示してある。
【００４７】
図２（Ａ）に示すように、パターンは、４つの正方形のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４に分割されて、マスク上に形成されている。図の上のサブフィールドＳＦ４とＳＦ３は、Ｘ方向（図の左右）に隣り合っている。図の下のサブフィールドＳＦ１とＳＦ２は、Ｘ方向（図の左右）に隣り合っている。図の左のサブフィールドＳＦ４とＳＦ１、及び、図の右のサブフィールドＳＦ３とＳＦ２は、Ｙ方向（図の上下）に隣り合っている。なお、以下の説明では、サブフィールドを単にＳＦで示すこともある。
【００４８】
図２（Ａ）に示す例では、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４に、それぞれファジーバウンダリ領域ＦＢ１〜ＦＢ４が、ほかのサブフィールドに接する辺に沿ってＬ字状に設けられている。なお、実際のマスク上では、ほとんどのサブフィールドの四辺に額縁状にファジーバウンダリ領域が設けられている。
【００４９】
そして、図２（Ｂ）に示すように、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４は、それぞれのファジーバウンダリ領域ＦＢ１〜ＦＢ４がウェハ上で重なり合うように転写される。このとき、左下のＳＦ１の右辺のＦＢ１と右下のＳＦ２の左辺のＦＢ２が重ね合わされてウェハ上に転写され、重複露光可能領域Ｒ’１２を形成する。同様に、右下のＳＦ２の上辺のＦＢ２と右上のＳＦ３の下辺のＦＢ３とで重複露光可能領域Ｒ’２３が、右上のＳＦ３の左辺のＦＢ３と左上のＳＦ４の右辺のＦＢ４とで重複露光可能領域Ｒ’３４が、左上のＳＦ４の下辺のＦＢ４と左下のＳＦ１の上辺のＦＢ１とで重複露光可能領域Ｒ’４１が形成される。そして、図２（Ｂ）でこれら十字状の重複露光可能領域（Ｒ’１２、Ｒ’２３、Ｒ’３４、Ｒ’４１）の中央の領域が、重複露光可能領域Ｒ’４である。
【００５０】
次に、多重重複露光可能領域が生じることを避けるための方法について説明する。上述のように、本発明の露光方法においては、マスク上のサブフィールドの各辺に設けられたファジーバウンダリ領域を、ウェハ上の同一領域に重ね合わせて露光することで、各サブフィールドの像をつないでデバイスパターン全体を転写する。本実施形態においては、この重ね合わせ露光された領域において、露光回数が、散乱メンブレン型のマスク使用時に３回以上、散乱ステンシル型マスク使用時に５回以上となる部分が生じることを回避するために、マスク上のデバイスパターンの一部に当てる照明ビームを、適当な遮光部の設けられた照明ビーム成形開口３０４を用いて遮光する。
【００５１】
図１に示す照明ビーム成形開口に設けられている遮光部について説明する。
図１は、照明ビーム成形開口に設けられた遮光部の形状の各種の例を示す。
図１に示す照明ビーム成形開口には、基板３に正方形状の開口部１が設けられている。
図１（Ａ）においては、この開口部１の左下角と右上角とに、それぞれ矩形の遮光部２ａと２ｂが設けられている。図１（Ｂ）においては、開口部１の左上角と右下角とに、それぞれ矩形の遮光部２ｃ、２ｄが設けられている。以下、図１（Ｃ）から（Ｆ）も、正方形の開口部１の４角のいずれか１〜３箇所に同様の矩形の遮光部が設けられている。
【００５２】
図１（Ａ）に示す成形開口の開口部１は、正方形の左下角と右上角にそれぞれ矩型の遮光部２ａと２ｂが張り出した形状をしている。この張り出した遮光部２ａ及び２ｂにより、例えば、図２（Ａ）の左下に示すサブフィールドＳＦ１の左下角２ａ１と右上角２ｂ１、及び、右上のＳＦ３の左下角２ａ３と右上角２ｂ３とを照明する照明ビームが遮光される。すると、図２（Ｂ）のサブフィールドの像ＳＦ’１は、図２（Ａ）に示す左下角２ａ１と右上角２ｂ１が欠けた状態で転写される。
【００５３】
しかしながら、ウェハ上でサブフィールドの像ＳＦ’１〜ＳＦ’４がつなぎ合わされた段階では、図２（Ｂ）に示す領域Ｒ’４は、図２（Ａ）の右下のサブフィールドＳＦ２の左上角２ｃ２及び左上のＳＦ４の右下角２ｄ４にあるパターンが転写・重ね合わされて形成される。したがって、ウェハ上のパターンに欠けが生じるようなことはない。
【００５４】
このとき、領域Ｒ’４にデバイスパターンが露光・転写される回数は２回（コンプリメンタリ露光のときは、４回）となる。したがって、散乱電子に起因するウェハ面上でのコントラストの低下は、０．２％（コンプリメンタリ露光のときは、０．４％）となる。これは、領域Ｒ’４の周囲の重複露光可能領域（Ｒ’１２、Ｒ’２３、Ｒ’３４、Ｒ’４１）と同じであり、図６で説明した従来例に比して１／２に低減されている。
【００５５】
図１（Ｂ）〜（Ｆ）は、さまざまな遮光部のほかの例を示す。
図１（Ｂ）に示す照明ビーム成形開口を用いた場合には、図１（Ｂ）の左上角２ｃと右下角２ｄとによって、それぞれ図２（Ａ）に示すマスク上の右下のＳＦ２の左上角２ｃ２と、左上のＳＦ４の右下角２ｄ４とが遮光される。すると、図２（Ｂ）に示す左下のＳＦ１の右上角２ｂ１と、右上のＳＦ３の左下角２ａ３とが重ね合わされて、２回の露光で領域Ｒ’４をウェハ上に形成することができる。
したがって、この場合も、露光回数を１／２に減らすことになり、ウェハ眼面上でのコントラストの低下を、従来例に比して１／２に低減することができる。
【００５６】
図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示す照明ビーム成形開口を用いる場合も、同様に、重複露光可能領域Ｒ’４の露光回数は２回（コンプリメンタリ露光時には、４回）となる。
また、図１（Ｅ）の場合は、図２（Ａ）の左下のＳＦ１の右上角２ｂ１のみが遮光され、Ｒ’４の露光回数は３回となる。この場合も露光回数を少なくする効果がある。
図１（Ｆ）の場合は、右下のＳＦ２の左上角２ｃ２、右上のＳＦ３の左下角２ａ３及び左上のＳＦ４の右下角２ｄ４が遮光されて、図２（Ｂ）の領域Ｒ’４は、左下のＳＦ１の右上角２ｂ１の露光１回のみで形成される。したがって、この場合には、領域Ｒ’４は、重ね合わせ露光されない。
【００５７】
これらの照明ビーム成形開口３０４の開口部１に設ける遮光部の形状は、デバイスパターンの露光・転写の際に必要となるコントラストを考慮して選択する。
【００５８】
本実施形態によれば、マスク上に形成されたサブフィールドの、重複して露光されるパターン部Ｒ’４の露光回数を３回以下に減らすことにより、ウェハ面上に転写されるデバイスパターンのコントラストの低下を低減することができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、上記遮光部の形状・配置の異なる照明ビーム成形開口を、予め複数枚用意しておき、交換可能となっていてもよい。
この場合、電子線露光装置は、図３に示す開口切り換え手段３０４ｅをさらに具備する。この開口切り換え手段３０４ｅは、露光するサブフィールドに応じて、照明ビーム成形開口を自動的に交換する。
【００６０】
さらに、上記の開口部１に設けられる遮光部の形状が可変になっていてもよい。
この場合、照明ビーム制限開口は、正方形の開口部１の４角に、適宜、取り外す、あるいは、非開口部３に格納することのできる、可動式の遮光部を備える。そして、露光するサブフィールドに応じて、遮光部を出し入れすることで、照明ビーム成形開口の開口部の形状を変化させる。
【００６１】
例えば、ＳＦ３を露光するときには、図１の右上角を張り出させて、図１（Ｇ）に示す形状の開口部として用い、ＳＦ１を露光するときには、図１の左下角を張り出させて、図１（Ｅ）に示す形状の開口部として用いる。これにより、上記の開口切り換える場合と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
ところで、上記の実施形態においては、ウェハ上の領域Ｒ’４に投影されるマスク上のサブフィールド内の領域（図２（Ａ）の左下のＳＦ１の右上角２ｂ１など）のいずれかが遮光される。このため、デバイスパターンを複数のサブフィールドに分割して、マスク上のデバイスパターンを作成する際に、上記の領域（２ｂ１）などのうち露光される（遮光されない）領域に、デバイスパターンが配分されるように調整する必要がある。
【００６３】
以下、デバイスパターンを複数のサブフィールドに分割して、マスク上のデバイスパターンデータを作成するマスク作成データ変換ソフトについて説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係るマスク作成データ変換ソフトの動作を示すフローチャートである。
【００６４】
本発明に係るマスク作成データ変換ソフトにおいては、まず、半導体チップのデバイスパターンが入力される（Ｓ１）。ここで入力されたデバイスパターンは、適当な数のサブフィールドに分割される（Ｓ２）。このとき、既述のように、微小パターンが複数のサブフィールドにまたがってしまわないように、ファジーバウンダリ領域が設けられる。
【００６５】
次に、照明ビーム成形開口の開口部に設けられた遮光部の配置を勘案しつつ、図２（Ｂ）に示したウェハ上の多重重複露光可能領域Ｒ４に相当する領域（例えば、図２（Ａ）の左下のＳＦ１の右上角２ｂ１など。以下、被遮光部という。）が遮光されるサブフィールドからは除き、被遮光部が露光される（遮光されない）サブフィールドに、Ｒ４のデバイスパターンを配分する（Ｓ３）。
最後に、Ｓ１で入力されたデバイスパターンをマスク上のマスク作成データに変換する（Ｓ４）。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によると、分割転写方式の電子線露光において、デバイスパターンが分割されてなるサブフィールドが、ウェハ上で重ね合わせ露光されて、パターンの一部の露光回数が増えることに起因する、パターンのコントラストの低下を防ぐことができ、パターンの線幅精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線露光装置に用いる照明ビーム成形開口の形状の例を示す平面図である。
【図２】デバイスパターンをサブフィールドに分割して転写する例を簡略化して示す図である。
（Ａ）  マスク上に形成されたサブフィールドを示す平面図である。
（Ｂ）  ウェハ上に転写、つなぎ合わされたサブフィールドを示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマスク作成データ変換ソフトの動作を示すフローチャートである。
【図４】電子線露光装置の構成例を示す図である。
【図５】電子線露光装置において用いられるマスクを示す図である。
【図６】デバイスパターンをサブフィールドに分割して転写する従来の例を模式的に示す図である。
（Ａ）  マスク上に形成されたサブフィールドを示す平面図である。
（Ｂ）  ウェハ上に転写、つなぎ合わされたサブフィールドを示す平面図である。
【符号の説明】
１  開口部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  遮光部
３  非開口部
ＳＦ１〜ＳＦ４  サブフィールド
ＦＢ１〜ＦＢ４  ファジーバウンダリ領域
Ｒ２  重複露光可能領域
Ｒ４  多重重複露光可能領域
３０１  電子銃
３０２、３０３  コンデンサレンズ
３０４  照明ビーム成形開口
３０４ｅ  照明ビーム成形開口切り換え手段
３０５  ブランキング偏向器
３０７  ブランキング開口
３０８  照明ビーム偏向器
３０９  照明レンズ
３１０  マスク
３１１  マスクステージ
３１２、３２５  位置検出器
３１５、３１９  投影レンズ
３１６  偏向器
３１８  コントラスト開口
３２２  反射電子検出器
３２３  ウェハ
３２４  ウェハステージ
３０２ａ、３０３ａ、３０５ａ、３０８ａ、３０９ａ、３１５ａ、３１６ａ、３１９ａ  コイル電源制御部
３３１  コントローラ
３４０  サブフィールド
３４１  小メンブレン領域
３４３  スカート
３４４  エレクトリカルストライプ
３４５  グリレージ
３４７  ストラット
３４９  メカニカルストライプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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