(57)【要約】【課題】  露光時間を短縮することができ、相補パターンの相互の位置ズレを減らすことができる荷電粒子線露光用マスク及び荷電粒子線露光方法を得る。【解決手段】  マスク基板に開口によってパターンが形成されている荷電粒子線露光用マスクであって、同一マスク２１内に相補分割されたパターン領域２３，２４と相補分割されていないパターン領域２２を有する。また、この相補分割されたパターン領域２３，２４は、相補分割されていないパターン領域２２の外周部に配置され、ガードリング１３のパターンをする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク基板に開口によってパターンが形成されている荷電粒子線露光用マスクであって、同一マスク内に相補分割されたパターン領域と相補分割されていないパターン領域を有することを特徴とする荷電粒子線露光用マスク。
【請求項２】
前記相補分割されたパターン領域は、前記相補分割されていないパターン領域の外周部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスク。
【請求項３】
前記相補分割されたパターン領域は、ガードリングのパターンを有することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線露光用マスク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクを用いて、前記相補分割されたパターン領域を被露光基板に相補露光し、前記相補分割されていないパターン領域を前記被露光基板に一重露光することを特徴とする荷電粒子線露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク基板に開口によってパターンが形成されている荷電粒子線露光用マスク及びそれを用いた荷電粒子線露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ますます微細化される半導体集積回路の製造において、紫外線などの光を使った露光技術に替わり、荷電粒子線、特に電子線を使った露光方法が注目されている。
【０００３】
この電子線露光方法として、電子線ビームをマスク上で１ｍｍ角に整形し、露光用マスクとして４倍のステンシルマスクを用い、ウェハ上での一つの電子線ビームによる露光範囲を２５０μｍ角として露光する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この露光方法は電子線投影露光又はＥＰＬ（Electron Projection Lithography）と呼ばれている。
【０００４】
図８は、電子線投影露光の原理を説明するための概念図である。まず、電子銃から照射された電子線は、偏向部により進行方向を変えられてマスク７１の任意の位置に照射される。この電子線は、マスク７１のパターン部分（開口部分）に照射された場合、ほとんど散乱を受けず、制限アパチャ７２の光軸上に設けられた開口を通過し、ウェハ７３に露光される。一方、マスク７１のパターンでない部分（マスク基板部分）に照射された場合、電子線は散乱され、制限アパチャ７２の開口を通過することができない。これにより、マスク７１のパターンがウェハ７３に露光される。なお、マスク７１のパターンは、第１の投影露光レンズ７４及び第２の投影露光レンズ７５により４分の１に縮小される。また、電子線の加速電圧として主に１００ｋＶが用いられる。
【０００５】
その他、等倍のステンシルマスクを用い、マスクとウェハを近接させて電子線ビームを照射する電子線近接露光も提案されている（例えば、特許文献２参照）。両者はいずれもステンシルマスクを使用する露光方法である。
【０００６】
ステンシルマスクは電子ビームが通過する部分が完全に貫通しているため、例えば図９（ａ）に示すようなドーナツパターンの場合、内側のマスク部材が欠落してしまう。そのため、図９（ｂ）（ｃ）に示すような２つの相補パターンに分割し、それぞれ別のサブフィールド又は別のマスクに配置する。そして、露光時にこれらを重ね合わせて、所望のドーナツパターンをウェハ上に露光する。その他、大きなマスク部材を小さな支持部で支えているような機械的強度に問題のあるパターンについても分割する必要がある。
【特許文献１】特開平９−１３９３４４号公報
【特許文献２】米国特許第５，８３１，２７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電子線投影露光方法では、相補分割が必要なパターンが露光するパターンの一部のみであっても、全てのパターンを相補分割していた。即ち、相補分割が不必要なパターンもパターンの密度が均等に近くなるように分割していた。このため、露光時間が増大し、相補パターンの相互の位置ズレが増大するという問題があった。
【０００８】
本発明は、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、露光時間を短縮することができ、相補パターンの相互の位置ズレを減らすことができる荷電粒子線露光用マスク及び荷電粒子線露光方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の荷電粒子線露光用マスクは、マスク基板に開口によってパターンが形成され、同一マスク内に相補分割されたパターン領域と相補分割されていないパターン領域を有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、露光時間を短縮することができ、相補パターンの相互の位置ズレを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示すように、半導体集積回路は主回路１１と周辺回路１２とに分けられる。この主回路１１は矩形孔のパターンのみで構成されるが、周辺回路１２は矩形孔パターンのほかにドーナツ状パターンを含む。また、半導体集積回路の外周部に、外界からの水分の進入等を抑制するためのガードリング１３が配置される。このガードリング１３のパターンは相補分割する必要がある。即ち、相補分割の必要なパターンは、相補分割の必要のない主回路１１のパターンの外周部に配置される。
【００１２】
そこで、本発明の実施の形態に係る荷電粒子線露光用マスク２１は、図２に示すように、相補分割されていないパターン領域２２の外周部に互いに相補分割されたパターン領域２３，２４を配置している。そして、相補分割されていないパターン領域２２は主回路１１のパターンを有し、相補分割されたパターン領域２３，２４は周辺回路１２及びガードリング１３のパターンを有する。
【００１３】
荷電粒子線露光用マスク２１は、２００ｍｍ径のシリコンウェハから製作されたステンシルマスクであり、大面積の薄膜に形成するのは難しいため、図３に示すように同じ大きさの複数のサブフィールド３１から構成されている。このサブフィールド３１は、１ｍｍ角の正方形に形成され、支持枠であるストラット３２で支持されている。このストラット３２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。また、サブフィールド３１には、厚さ２μｍのシリコン膜からなるマスク基板に開口によってパターンが形成されている。一方、ストラット３２はシリコンウェハと同じ厚みを有し、２００ｍｍウェハの場合、代表的には７２５μｍである。  
【００１４】
図４は、荷電粒子線露光用マスク上のサブフィールド及びこれに対応する露光されたサブフィールドの説明図である。図４（ａ）に示すように、行列状に配置されたサブフィールドの内側部分に相補分割されていないサブフィールドが設けられている（相補分割されていないパターン領域２２）。そして、下辺の第１行と第２行に相補なサブフィールド行が設けられている（相補分割されたパターン領域２３，２４）。この領域において隣り合う同一列のサブフィールドが互いに相補となっている。そして、左辺の第１列と第２列に相補なサブフィールド列が設けられている（相補分割されたパターン領域２３，２４）。この領域において隣り合う同一行のサブフィールドが互いに相補となっている。また、上辺及び右辺でも同様である。
【００１５】
この荷電粒子線露光用マスクを用いて、相補分割されたパターン領域２３，２４を被露光基板に相補露光し、相補分割されていないパターン領域２２を被露光基板に一重露光する。これにより、図４（ａ）に示すマスク上のサブフィールドは、図４（ｂ）に示すように被露光基板に露光される。より具体的には、図５（ａ）に拡大して示すマスク上のサブフィールドは、図５（ｂ）に示すように被露光基板に露光される。以下、この露光方法についてより詳細に説明する。
【００１６】
図６に、電子線投影露光方式の露光方法を示す。この露光方式において、電子線５１は偏向器によって横方向に往復走査される。ただし、この電子線５１の偏向は、過大な収差を避けるために、荷電粒子線露光用マスク２１上で２０ｍｍ幅程度（サブフィールドの個数で２０個程度）に制限される。このため、２００ｍｍマスクの場合には横方向を４つに分けて電子線走査を行う。この４つの帯の各々はストライプと呼ばれる。また、荷電粒子線露光用マスク２１はマスクステージ（不図示）上に載置され、上下方向に往復走査される。
【００１７】
図７は、被露光基板であるウェハ５２の説明図である。ウェハ５２は行列状に並べられた複数のチップ６１を有する。そして、チップ６１は、縦方向に分割された複数のストライプ６２を有する。さらに、ストライプ６２は、横方向に分割された複数のメインフィールド６３を有する。そして、このメインフィールド６３は、複数のサブフィールド６４が横に一列に並んだものである。このウェハ５２におけるサブフィールド６４は、荷電粒子線露光用マスク２１におけるサブフィールド３１の４分の１の大きさである。そして、被露光基板であるウェハ５２はウェハステージ（不図示）上に載置され、マスクステージ走査に同期して走査される。
【００１８】
そして、電子線５１の横方向の往復走査によりサブフィールド６４ごとに露光していき、メインフィールド６３を露光する。そして、ウェハステージを走査してメインフィールド６３ごとに露光していき、ストライプ６２を露光する。そして、ウェハステージの走査方向と直角な方向へのステッピング動作により４つのストライプを露光し、１つのチップ６１が露光される。この動作を繰り返すことで、複数のサブフィールド３１に分割されたマスクパターンの全体がウェハ５２に露光される。なお、荷電粒子線露光用マスク２１におけるサブフィールド３１はストラット３２で隔てられているので、露光時には電子光学系、特に偏向器により、ウェハ５２上で各サブフィールド６４が接続するように露光する。
【００１９】
また、本発明の荷電粒子線露光方法では、相補分割されていないパターン領域２２はウェハ５２に通常の一重露光するが、相補分割されたパターン領域２３，２４はウェハ５２に相補露光する。具体的には、マスクパターンの左辺及び右辺において電子線５１の走査方向（横方向）に並んだ互いに相補なサブフィールド列は、各行ごとに電子線の偏向量を調節して相補露光する。一方、マスクパターンの上辺及び下辺においてウェハステージの走査方向（上下方向）に並んだ互いに相補なサブフィールド行は、片方のサブフィールド行を露光した後に他方のサブフィールド行を露光する際、ステージの速度及び電子線の偏向量を調整して露光した片方のサブフィールド行に重なるように相補露光する。ただし、電子線偏向調整のみで相補露光することもできる。
【００２０】
以上説明したように、本発明の荷電粒子線露光用マスクは、マスク基板に開口によってパターンが形成されているもので、同一マスク内に相補分割されたパターン領域と相補分割されていないパターン領域を有する。これにより、相補分割の必要なパターンのみ相補分割することができ、露光時間を短縮し、相補パターンの相互の位置ズレを減らすことができる。即ち、高速に精度の高い半導体集積回路パターンを露光することができ、その結果、高精度の半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００２１】
また、相補分割されたパターン領域は、相補分割されていないパターン領域の外周部に配置されている。これにより、主回路を相補分割されていないパターン領域で露光し、主回路の外周部に配置されたガードリングや周辺回路などの相補分割が必要なパターンのみ相補分割して露光することができる。
【００２２】
また、本発明の荷電粒子線露光方法は、これらの荷電粒子線露光用マスクを用いて、相補分割されたパターン領域を被露光基板に相補露光し、相補分割されていないパターン領域を被露光基板に一重露光する。これにより、露光時間を短縮することができ、相補パターンの相互の位置ズレを減らすことができる。
【００２３】
なお、本発明の荷電粒子線露光用マスク及び荷電粒子線露光方法は、以上説明したような電子線露光に限らず、他の荷電粒子線を用いた露光にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電粒子線露光用マスク及び荷電粒子線露光方法を用いて露光する半導体集積回路の上面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷電粒子線露光用マスクの上面図である。
【図３】荷電粒子線露光用マスクの拡大図である。
【図４】荷電粒子線露光用マスク上のサブフィールド及びこれに対応する露光されたサブフィールドの説明図である。
【図５】荷電粒子線露光用マスク上のサブフィールドを拡大したもの及びこれに対応する露光されたサブフィールドの説明図である。
【図６】電子線投影露光方式の露光方法を示す説明図である。
【図７】被露光基板であるウェハの説明図である。
【図８】電子線投影露光の原理を説明するための概念図である。
【図９】ドーナツパターン及びその相補パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１３  ガードリング
２１  荷電粒子線露光用マスク
２２  相補分割されていないパターン領域
２３  相補分割されたパターン領域
２４  相補分割されたパターン領域
５２  ウェハ（被露光基板）
【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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