(57)【要約】【課題】電子線露光において露光時間を短縮し、生産性を上げ、パターン形成のコストを削減する。【解決手段】複数の基本回路パターンが形成されたマスクの情報を有するマスクデータを生成し、基板に露光すべき回路パターンを複数の基本回路パターンと同じ単位に分割した複数の分割回路パターンを生成し、この複数の分割回路パターンのそれぞれに対応する基本回路パターンをそれぞれ、マスクデータに基づいて選択し、マスクを用いて、この選択した基本回路パターンを所定の位置関係で基板に露光する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本回路パターンが形成されたマスクの情報を有するマスクデータを生成し、
基板に露光すべき回路パターンを前記複数の基本回路パターンと同じ単位に分割した複数の分割回路パターンを生成し、
この複数の分割回路パターンのそれぞれに対応する基本回路パターンをそれぞれ、前記マスクデータに基づいて選択し、
前記マスクを用いて、この選択した基本回路パターンを所定の位置関係で前記基板に露光することを特徴とする電子線露光方法。
【請求項２】
前記マスクとして、前記複数の基本回路パターンがそれぞれ同じ大きさに形成されたものを用いることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記マスクとして、前記複数の基本回路パターンが半導体集積回路の論理回路の基本パターンを有するものを用いることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記マスクとして、前記複数の基本回路パターンが半導体記憶装置の基本パターンを有するものを用いることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
前記マスクとして、前記複数の基本回路パターンが複数のブロックごとに縦と横に行列状に配列しているものを用い、
露光に用いるブロックの中心を光軸に合わせるように、前記マスクの位置を移動し、
その露光に用いるブロック内に含まれる基本回路パターンのうち一つを露光光の偏向により露光し、
その露光された基本回路パターンが投影される位置と、前記基板の露光すべき箇所の縦方向の位置とを合わせるように前記基板を移動することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項６】
前記マスクとして、前記複数のブロックの列ごとに所定の種類の基本回路パターンが含まれているものを用いることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項７】
前記マスクとして、前記複数のブロックの隣り合う数列ごとに所定の種類の基本回路パターンが含まれているものを用いることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項８】
前記マスクとして、前記複数のブロックのそれぞれにおいて、行方向に異なった種類の基本回路パターンが順番に配置され、列方向にはこの行方向に配置された基本回路パターンが周期的に一つずれるように配置されているものを用いることを特徴とする請求項６記載の露光方法。
【請求項９】
前記マスクとして、前記複数のブロックのそれぞれにおいて、行方向に異なった種類の基本回路パターンが順番に配置され、列方向にはこの行方向に配置された基本回路パターンが周期的に前記数列ずれるように配置されているものを用いることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
【請求項１０】
前記マスクとして、前記複数のブロックのうちで、露光に用いる順番が早いものに、前記複数の基本回路パターンのうちで出現頻度の高いものを優先的に配列したものを用いることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項１１】
電子線を照射する電子銃と、
複数の基本回路パターンが形成されたマスクと、
前記電子線の進行方向を変えて、前記マスクの所望の基本回路パターンを露光する偏向部と、
前記マスクを載せ、光軸に対して位置合わせするマスクステージと、
基板を載せ、光軸に対して位置合わせする基板ステージと、
前記マスクの情報を有するマスクデータが格納されたマスクデータ格納部と、
前記基板に露光すべき回路パターンを前記複数の基本回路パターンと同じ単位に分割した複数の分割回路パターンを生成して、格納する分割回路パターン生成部と、
この複数の分割回路パターンのそれぞれに対応する基本回路パターンをそれぞれ、前記マスクデータに基づいて選択し、この選択した基本回路パターンを所定の位置関係で前記基板に露光するように、前記偏向部、前記マスクステージ及び前記基板ステージを制御する制御部とを有することを特徴とする電子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路などのパターン形成に用いられる露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路などのパターン形成には、光露光や電子線露光が用いられる。特に、非常に微細なパターン形成で、かつ、個数が少ない場合には、電子線を使った電子線露光方法が多く使われる。図９は、従来の電子線露光装置を示す図である。この電子線露光装置は、図９に示すように、第１矩形アパチャ１００、矩形または鍵穴形状の第２矩形アパチャ１０１を有する。なお、実際の電子線露光装置は、電子銃、電子レンズ、各種偏向器、ステージ、真空容器、制御回路などを有するが、ここでは説明の簡略化のため省略する。
【０００３】
この電子線露光装置は、第２矩形アパチャ１０１上に投影する第１矩形アパチャ１００の像の位置を変化させることにより、所望の形状（矩形または三角形など）の電子線を形成し、これを被露光物１０２に照射する。そして、被露光物１０２に描画すべきパターンは、ソフトウェアによって、多くの矩形または三角形に分割され、上記の電子線露光装置を用いて露光される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の電子線露光方法では、描画すべきパターンを多くの矩形または三角形に分割して露光するため、近年の大規模な集積回路パターンを露光するには、多くの露光時間を要し、生産性が低いという問題点があった。また、生産性が低いためにパターン形成のコストが上昇するという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、電子線露光において露光時間を短縮し、生産性を上げ、パターン形成のコストを削減することができる電子線露光方法及び電子線露光装置を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子線露光方法は、複数の基本回路パターンが形成されたマスクの情報を有するマスクデータを生成し、基板に露光すべき回路パターンを複数の基本回路パターンと同じ単位に分割した複数の分割回路パターンを生成し、この複数の分割回路パターンのそれぞれに対応する基本回路パターンをそれぞれ、マスクデータに基づいて選択し、マスクを用いて、この選択した基本回路パターンを所定の位置関係で基板に露光する。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の電子線露光装置を示す図である。電子線露光装置は、電子線を照射する電子銃１と、電子線の進行方向を変える偏向部２と、露光するパターンが形成されたマスク３と、マスク３のパターンを４分の１に縮小して露光する第１の投影露光レンズ４及び第２の投影露光レンズ６と、第１の投影露光レンズ４及び第２の投影露光レンズ６の間に形成され、光軸Ｃ上に開口が形成された制限アパチャ５と、マスク３を載せるマスクステージ１０と、基板７を載せる基板ステージ１１と、マスク３の任意のパターンを基板７の任意の場所に露光するよう制御する制御部２０と、マスク３に含まれる各パターンの情報が格納されたマスクデータ格納部２１と、基板７に露光すべき回路パターンを分割したパターンの情報が格納された分割回路パターン生成部２２とを有する。
【０００８】
この電子線露光装置による露光は、散乱コントラスト方式で行われる。すなわち、マスク３のパターン部分（抜き部分）に入射した電子線は、ほとんど散乱を受けず、制限アパチャ５の光軸部分に設けられた開口を通過する。一方、マスク３のパターン以外の部分に入射した電子線は、散乱され、制限アパチャ５の開口を通過することができない。これにより、マスク３のパターンが基板７に露光される。
【０００９】
図２は、本発明で用いるマスクの説明図である。マスク３としては連続メンブレンマスクまたはステンシルマスクが用いられる。そして、マスク３には、図２（ａ）に示すように、同じ大きさの複数の基本回路パターン３０が形成されている。この基本回路パターン３０としては、半導体集積回路の論理回路の基本パターンや半導体記憶装置の基本パターンなどがある。
【００１０】
また、基本回路パターン３０は、薄膜で大面積を構成するのが難しいため、１ｍｍ角の正方形に形成され、支持枠であるストラット３１で支持されている。このストラット３１は、幅が０．１７ｍｍであり、１．１３ｍｍ角の正方形領域を作るように網目状に配置されている。
【００１１】
そして、図２（ｂ）に示すように、複数の基本回路パターン３０が複数のブロック３３ごとに縦と横に行列状に配列している。さらに、図２（ｃ）に示すように、複数のブロック３３がマスク３に行列状に配列している。
【００１２】
図３は、被露光物である基板７の説明図である。ここでは、基板７として、半導体集積回路が形成されるウェハの露光に用いるマスクパターンを例に取って説明するが、ウェハであってもよい。基板７は複数のチップ４０を有する。そして、チップ４０は、縦方向に分割された複数のストライプ４１を有する。さらに、ストライプ４１は、横方向に分割された複数のメインフィールド４２を有する。そして、このメインフィールド４２は、複数のサブフィールド４３が横に一列に並んだものである。このサブフィールド４３の大きさは基本回路パターン３０の４分の１である。
【００１３】
次に、上記の露光装置を用いた本発明の電子線露光方法について説明する。まず、露光に用いるマスク３の情報を有するマスクデータを生成し、マスクデータ格納部２１に格納する。このマスクデータは、それぞれの基本回路パターン３０についてのマスク３内での位置及びパターンの種類である。次に、分割回路パターン生成部２２は、基板に露光すべき回路パターンを基本回路パターン３０と同じ単位に分割した分割回路パターンを生成して、格納する。なお、基板に露光すべき回路パターンは、チップ４０に露光する回路パターンに相当し、分割回路パターンは、サブフィールド４３に露光する回路パターンに相当する。
【００１４】
そして、制御部２０は、マスクデータ格納部２１及び分割回路パターン生成部２２からデータを読み出し、複数の分割回路パターンのそれぞれに対応する基本回路パターン３０をそれぞれマスクデータに基づいて選択する。次に、マスク３を用いた露光装置を制御部２０が制御して、選択した基本回路パターン３０をそれぞれ所定の位置関係で基板７に電子線露光する。
【００１５】
以上の電子線露光方法では、基本回路パターンを一括で電子線露光するため、従来の電子線露光方法にくらべて、露光時間を短縮し、生産性を上げ、パターン形成のコストを削減することができる。また、基板に露光する回路パターンを分割して、それぞれをマスクの基本回路パターンに対応させることにより、一つのマスクで様々な回路パターンを基板に露光することができる。さらに、各基本回路パターンを同じ大きさに形成することにより、露光の際の電子線の偏向量、マスクの位置合わせ、基板の位置合わせ等を単純化することができる。
【００１６】
本発明の電子線露光方法について、図４を用いて更に詳細に説明する。まず、露光するメインフィールド４２の横方向の中心を光軸Ｃに合わせるように、基板ステージ１１を制御して、基板７を移動させる。次に、露光に用いるブロック３３の中心を光軸Ｃに合わせるように、マスクステージ１０を制御して、マスク３の位置を移動させる。
【００１７】
ここで、露光の際に、マスク３の基本回路パターン３０は、基板７上では光軸Ｃに対して略反対側に投影される。そして、ブロック３３の右端の列の基本回路パターン３０を基板上に投影すると、メインフィールド４２の左端のサブフィールド４３と横方向の位置が合致する。同様に、ブロック３３の左から２番目の列はメインフィールド４２の右から２番目のサブフィールド４３に対応し、ブロック３３の右から３番目の列はメインフィールド４２の左から３番目のサブフィールド４３に対応する。
【００１８】
また、露光に際して、基板ステージ１１は連続的に移動し、マスクステージ１０はストライプ４１が露光されている間は静止している。
【００１９】
そして、メインフィールド４２の左端のサブフィールド４３に露光すべき基本回路パターン３０が、ブロック３３の右端の列にある場合は、基板ステージ１１の連続的な移動により、これらの位置関係が光軸に対して略対称になった時に、その基本回路パターン３０を露光するように、偏向部２を制御して、露光光を偏向して露光する。同様にして、各サブフィールド４３を順番に露光していく。この時、露光すべき基本回路パターン３０が、選択したブロック３３の対応する列に無い場合は、露光せずに、次のサブフィールド４３の処理に移る。なお、基本回路パターン３０は、それぞれストラット３１で隔てられているため、露光の際には、この間隔を詰めるように電子ビームの偏向で微調整する。
【００２０】
選択したブロック３３によるストライプ４１の露光が終了すると、別のブロック３３の中心を光軸に合わせるように、マスクステージ１０を制御して、マスク３の位置を移動させ、同様の処理を行う。そして、ストライプ４１内の全てのサブフィールド４３を露光すると、次のストライプ４１を同様に露光する。このようにストライプ４１ごとに露光を行い、一つのチップ４０が露光し終わると、次のチップ４０を露光する。
【００２１】
次に、マスク３の具体的なパターンについて説明する。図５は、実施の形態１で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。図５に示すように、ブロック３３内には、２０×２０の基本回路パターン３０が配置されている。
【００２２】
そして、マスク３上に、同じ大きさのブロック３３を５×４に配置する（図示せず）。そして、各ブロック３３に、図５で示した１〜２０番の他に、２１〜４０番、・・・、３８１〜４００番の基本回路パターン３０を配置する。よって、一枚のマスク３に、４００種類の基本回路パターン３０を配置する。
【００２３】
ここで、図５に示すように、マスク３のブロック３３に、行方向に異なった種類の１〜２０番の基本回路パターン３０を配置し、列方向にはこの行方向に配置された基本回路パターン３０が周期的に１つずれるように配置する。これにより、マスク３には、ブロック３３の列ごとに４００種類の基本回路パターンが含まれる。よって、このマスクを用いて電子線露光を行えば、基板７の各サブフィールド４３に、４００種類の基本回路パターンのいずれかを露光することができる。
【００２４】
なお、図５のマスクを用いて、電子ビームの電流密度０．１Ａ／ｃｍ２、レジスト感度２０ｕＣ／ｃｍ２、ストライプの長さ約１２３ｍｍ、マスク基板の露光領域幅１２０ｍｍの条件で露光を行ったところ、露光時間は約２１分であった。なお、相補パターンのために２枚のマスクを使用した場合は、露光時間は約４２分であった。
【００２５】
また、マスク３に含まれる複数のブロック３３のうちで、露光に用いる順番が早いものに優先的に、基本回路パターン３０のうちで出現頻度の高いものを配列すれば、さらに露光時間を短縮することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２で用いるマスク３のブロック内の基本回路パターン３０の配置を示す図である。このマスク３を用いて、実施の形態１と同様の電子線露光方法で露光を行う。図６に示すように、各ブロック３３内には４×２０の基本回路パターン３０が配置されている。そして、マスク３上に同じ大きさのブロック３３が４×２５を配置する（図示せず）。
【００２７】
ブロック３３に、行方向に異なった種類の１〜２０番の基本回路パターン３０を順番に配置し、列方向にはこの行方向に配置した基本回路パターン３０を周期的に１つずれるように配置している。そして、５つのブロック３３ごとに、１〜２０番、２１〜４０番、・・・、３８１〜４００番の基本回路パターン３０を配置する。
【００２８】
これにより、マスク３には、ブロック３３の列ごとに４００種類の基本回路パターンが含まれる。よって、このマスクを用いて電子線露光を行えば、基板７の各サブフィールド４３に、４００種類の基本回路パターンのいずれかを露光することができる。
【００２９】
なお、図６のマスクを用いて、電子ビームの電流密度０．１Ａ／ｃｍ２、レジスト感度２０ｕＣ／ｃｍ２、ストライプの長さ約１２３ｍｍ、マスク基板の露光領域幅１２０ｍｍの条件で露光を行ったところ、露光時間は約１時間４４分であった。なお、相補パターンのために２枚のマスクを使用した場合は、露光時間は約３時間２８分であった。
【００３０】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３で用いるマスク３のブロック３３内の基本回路パターン３０の配置を示す図である。このマスク３を用いて、実施の形態１と同様の電子線露光方法で露光を行う。ただし、この実施の形態３では、基板７の横方向に隣り合う２列のサブフィールド４３のうち、任意の方を電子ビームの偏向で選択して露光する。なお、最初の段階では、ブロック３３の両側の列と一つ内側の列の中間が、メインフィールド４２の両端のサブフィールド４３に投影されるように位置合わせされている。
【００３１】
図７に示すように、各ブロック３３内には１０×２０の基本回路パターン３０が配置されている。そして、マスク３上に、同じ大きさのブロック３３を１０×４に配置する（図示せず）。
【００３２】
そして、各ブロック３３に、１〜２０番、２１〜４０番、・・・、７８１〜８００番の基本回路パターン３０を配置する。よって、一枚のマスク３に、８００種類の基本回路パターン３０を配置する。また、マスク３のブロック３３には、行方向に異なった種類の基本回路パターン３０を順番に配置し、列方向にはこの行方向に配置された基本回路パターン３０を周期的に２つずれるように配置する。これにより、マスク３には、ブロック３３の隣り合う２列ごとに８００種類の基本回路パターンが含まれる。よって、基板７の各サブフィールド４３に、８００種類の基本回路パターンのいずれかを露光することができる。
【００３３】
なお、図７のマスクを用いて、電子ビームの電流密度０．１Ａ／ｃｍ２、レジスト感度２０ｕＣ／ｃｍ２、ストライプの長さ約１２３ｍｍ、マスク基板の露光領域幅１２０ｍｍの条件で露光を行ったところ、露光時間は約４２分であった。なお、相補パターンのために２枚のマスクを使用した場合は、露光時間は約１時間４２分であった。
【００３４】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。このマスク３を用いて、実施の形態１と同様の電子線露光方法で露光を行う。ただし、この実施の形態３では、基板７の横方向に隣り合う３列のサブフィールド４３のうち、任意のものを電子ビームの偏向で選択して露光する。なお、最初の段階では、ブロック３３の両側の一つ内側の列が、メインフィールド４２の両端のサブフィールド４３に投影されるように位置合わせされている。
【００３５】
図８に示すように、各ブロック３３内に７×２２の基本回路パターン３０を配置する。そして、マスク３上に、同じ大きさのブロック３３を１４×４に配置する（図示せず）。そして、各ブロック３３に、１〜２０番、２１〜４０番、・・・、１１０１〜１１２０番の基本回路パターン３０を配置する。よって、一枚のマスク３に、１１２０種類の基本回路パターン３０を配置する。これにより、マスク３には、ブロック３３の隣り合う３列ごとに１１２０種類の基本回路パターンが含まれる。そして、マスク３のブロック３３には、行方向に異なった種類の１〜２０番の基本回路パターン３０が配置され、列方向にはこの行方向に配置された基本回路パターン３０が周期的に３つずれるように配置されている。よって、基板７の各サブフィールド４３に、１１２０種類の基本回路パターンのいずれかを露光することができる。
【００３６】
なお、図８のマスクを用いて、電子ビームの電流密度０．１Ａ／ｃｍ２、レジスト感度２０ｕＣ／ｃｍ２、ストライプの長さ約１２３ｍｍ、マスク基板の露光領域幅１２０ｍｍの条件で露光を行ったところ、露光時間は約５９分であった。なお、相補パターンのために２枚のマスクを使用した場合は、露光時間は約１時間５７分であった。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、電子線露光において露光時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子線露光装置を示す図である。
【図２】本発明で用いるマスクの説明図である。
【図３】被露光物である基板の説明図である。
【図４】本発明の電子線露光方法の説明図である。
【図５】実施の形態１で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。
【図６】実施の形態２で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。
【図７】実施の形態３で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。
【図８】実施の形態４で用いるマスクのブロック内の基本回路パターンの配置を示す図である。
【図９】従来の電子線露光装置を示す図である。
【符号の説明】
２  偏向部
３  マスク
７  基板
１０  マスクステージ
１１  基板ステージ
２０  制御部
２１  マスクデータ格納部
２２  分割回路パターン生成部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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