(57)【要約】  【課題】  相補型ステンシルマスクにおける局所的な応力集中を防止すると共に該マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際におけるパターン転写欠陥の発生を防止する。  【解決手段】  転写すべき所定のパターン１００を、該パターン１００が分割されてなる方形状パターン同士が交差する部分からなる第１のパターン１１０と、所定のパターン１００から第１のパターン１１０を差し引いた残りの直線的な第２のパターン１２０とに分割して各相補マスクに配置する。【選択図】      図２
2005039151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクの作成方法であって、
前記所定のパターンを複数の方形状パターンに分割する工程と、
前記方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部を抽出し、該抽出したパターン交差部からなる第１のパターンを作成する工程と、
前記所定のパターンから前記第１のパターンを差し引くことにより第２のパターンを作成する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクに前記第１のパターンと対応する第１の開口部を設けると共に、前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクに前記第２のパターンと対応する第２の開口部を設ける工程とを備えていることを特徴とする相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項２】
前記第１のパターンを作成する工程において、前記パターン交差部のうち、対応する方形状パターンの面積よりも小さい面積を持つパターン交差部を抽出することを特徴とする請求項１に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項３】
前記第１のパターンにおける前記第２のパターンと接する端部を前記第２のパターンの方向に拡張することにより第３のパターンを作成する工程と、
前記所定のパターンから前記第３のパターンを差し引くことにより第４のパターンを作成する工程とをさらに備え、
前記第１の開口部及び前記第２の開口部を設ける工程において、前記第１のパターンに代えて前記第３のパターンと対応する前記第１の開口部を前記第１のマスクに設けると共に、前記第２のパターンに代えて前記第４のパターンと対応する前記第２の開口部を前記第２のマスクに設けることを特徴とする請求項１に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項４】
前記第３のパターンにおける前記第４のパターンと接する端部を前記第４のパターンの方向に拡張することにより第５のパターンを形成する工程、及び前記第４のパターンにおける前記第３のパターンと接する端部を前記第３のパターンの方向に拡張することにより第６のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備え、
前記第１の開口部及び前記第２の開口部を設ける工程は、前記第３のパターンに代えて前記第５のパターンと対応する前記第１の開口部を前記第１のマスクに設ける工程、及び前記第４のパターンに代えて前記第６のパターンと対応する前記第２の開口部を前記第２のマスクに設ける工程のうちの少なくとも１つの工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項５】
前記第３のパターン及び前記第４のパターンのそれぞれの拡張幅は前記所定のパターンの幅以下であることを特徴とする請求項４に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項６】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクの作成方法であって、
前記所定のパターンを複数の方形状パターンに分割する工程と、
前記複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンを抽出し、該抽出した方形状パターンからなる第１のパターンを作成する工程と、
前記複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンを抽出し、該抽出した方形状パターンからなる第２のパターンを作成する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクに前記第１のパターンと対応する第１の開口部を設けると共に、前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクに前記第２のパターンと対応する第２の開口部を設ける工程とを備えていることを特徴とする相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項７】
前記第１のパターンにおける前記第２のパターンと接する端部を前記第２のパターンの方向に拡張することにより第３のパターンを形成する工程、及び前記第２のパターンにおける前記第１のパターンと接する端部を前記第１のパターンの方向に拡張することにより第４のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備え、
前記第１の開口部及び前記第２の開口部を設ける工程は、前記第１のパターンに代えて前記第３のパターンと対応する前記第１の開口部を前記第１のマスクに設ける工程、及び前記第２のパターンに代えて前記第４のパターンと対応する前記第２の開口部を前記第２のマスクに設ける工程のうちの少なくとも１つの工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項８】
前記第１のパターン及び前記第２のパターンのそれぞれの拡張幅は前記所定のパターンの幅以下であることを特徴とする請求項７に記載の相補型ステンシルマスクの作成方法。
【請求項９】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクであって、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクは、前記所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部と対応する第１の開口部を有し、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクは、前記所定のパターンから前記パターン交差部を差し引くことにより得られるパターンと対応する第２の開口部を有することを特徴とする相補型ステンシルマスク。
【請求項１０】
前記パターン交差部の面積は、対応する方形状パターンの面積よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の相補型ステンシルマスク。
【請求項１１】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクであって、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクは、前記所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンと対応する第１の開口部を有し、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクは、前記複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンと対応する第２の開口部を有することを特徴とする相補型ステンシルマスク。
【請求項１２】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を塗布する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクを介して第１の電子ビームを前記レジスト膜に照射する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクを介して第２の電子ビームを前記レジスト膜に照射する工程と、
前記第１の電子ビーム及び前記第２の電子ビームを照射された前記レジスト膜を現像することによってレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記第１のマスクは、前記所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部と対応する第１の開口部を有し、
前記第２のマスクは、前記所定のパターンから前記パターン交差部を差し引くことにより得られるパターンと対応する第２の開口部を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１３】
所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を塗布する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクを介して第１の電子ビームを前記レジスト膜に照射する工程と、
前記一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクを介して第２の電子ビームを前記レジスト膜に照射する工程と、
前記第１の電子ビーム及び前記第２の電子ビームを照射された前記レジスト膜を現像することによってレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記第１のマスクは、前記所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンと対応する第１の開口部を有し、
前記第２のマスクは、前記複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンと対応する第２の開口部を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１４】
前記第１のマスクを通過する前記第１の電子ビームのぼけと、前記第２のマスクを通過する前記第２の電子ビームのぼけとが同等になるように、前記第１の電子ビーム若しくは前記第２の電子ビームの電流量又は露光装置の投影光学系を調整するビームぼけ調整工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のパターン形成方法。
【請求項１５】
前記ビームぼけ調整工程は、前記第１の電子ビーム及び前記第２の電子ビームのぼけを前記所定のパターンの最小寸法よりも小さくする工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス加工における電子ビームリソグラフィ技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、回路パターンの微細化も進んできたため、リソグラフィにおける解像度の向上が求められている。例えば電子ビームを用いた転写露光技術によると、５０ｎｍ以下の寸法を持つパターンの形成が可能になってきている。
【０００３】
電子ビームを用いた転写露光技術としては、回路パターンを部分的に一括して縮小転写する方法、又は回路パターンを等倍で転写する方法等がある。例えば非特許文献１に開示された縮小転写方法においては、転写すべき回路パターンと対応する開口部が設けられたステンシルマスクに電子ビームを照射し、該ステンシルマスクの開口部を通り抜けた電子ビームは縮小投影光学系によってウェハ上に縮小転写される。
【０００４】
例えば図１４（ａ）に示す回路パターン１０を転写する場合、図１４（ｂ）に示すステンシルマスク２０を用いて縮小転写を行なうことができる。ここで、ステンシルマスク２０は、マスク基板部２１と、回路パターン１０と対応するようにマスク基板部２１に設けられた開口部２２とからなる。しかしながら、図１４（ｂ）に示すように、大きなリーフ構造部２３を細い支持部２４が支えているようなマスク構造をステンシルマスク２０が持つ場合、リーフ構造部２３の自重によって支持部２４に応力がかかるので、支持部２４の機械的な強度が弱くなる。その結果、このようなマスクを長期にわたって使用すると、マスクの変形又はマスクの破壊が生じる可能性がある。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、ステンシルマスクに過度の応力がかからないようにするために、回路パターンを２枚のステンシルマスクに分けて配置する相補型マスクが提案されている。例えば図１５（ａ）に示す回路パターン３０を転写する場合を例にすると、図１５（ａ）の回路パターン３０を、図１５（ｂ）に示す第１のパターン３１と図１５（ｃ）に示す第２のパターン３２とに分割し、分割された各パターン３１及び３２をそれぞれ、図１５（ｄ）に示す第１の相補マスク４０と、図１５（ｅ）に示す第２の相補マスク５０とに振り分ける。ここで、第１の相補マスク４０は、マスク基板部４１と、第１のパターン３１と対応するようにマスク基板部４１に設けられた開口部４２とからなる。また、第２の相補マスク５０は、マスク基板部５１と、第２のパターン３２と対応するようにマスク基板部５１に設けられた開口部５２とからなる。
【０００６】
一組の相補型マスク４０及び５０を用いてウェハに対して転写露光を行なう場合、まず、第１の相補マスク４０を用いて電子ビームによる第１の転写露光を行ない、続いて第１の転写露光を行なった位置に合わせて、第２の相補マスク５０を用いて電子ビームによる第２の転写露光を行なう。これにより、図１５（ａ）に示す所望の回路パターン像を転写することができる。また、図１５（ｄ）及び（ｅ）に示すように回路パターンを分割して２枚のステンシルマスク４０及び５０に配置しているため、各マスクに過剰な応力が局所的にかかることがないので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止することができる。
【非特許文献１】Kazuaki Suzuki,Tomoharu Fujiwara,Kazunari Hada,Noriyuki Hirayanagi,Shintaro Kawata,Kenji Morita,Kazuya Okamoto,Teruaki Okino,Sumito Shimizu,Takehisa Yahiro 、"Nikon EB stepper:its system concept and counter measures for critical issues"、Proceeding of SPIE、米国、2000年、Volume 3997 、p.214-224
【特許文献１】特開２００２−２６０９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の相補型ステンシルマスクを用いた電子ビームによる転写露光方法においては、第１の相補マスク及び第２の相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に重ね合わせ誤差が生じると、パターンが解像しなくなるような重大な欠陥が生じる可能性がある。
【０００８】
以下、図１５（ａ）に示す回路パターン３０を転写するために、図１５（ｄ）に示す第１の相補マスク４０と図１５（ｅ）に示す第２の相補マスク５０とを用いて重ね合わせ露光を行なう場合を例として説明する。まず、第１の相補マスク４０を用いて露光を行なうことにより、図１６に示すように、第１の転写像６１を得る。次に、第２の相補マスク５０を用いて、第１の転写像６１の位置に合わせて露光を行なうことにより、図１６に示すように、第２の転写像６２を得る。このとき、第１の転写像６１に対して位置合わせを行なうときに誤差が生じると、最終的な転写像（第２の転写像６２）は理想的な転写像６３からずれてしまう。その結果、第１の転写像６１と第２の転写像６２とが異常接近した極近接部６４が発生する。尚、最終的な転写像の位置精度が仮に許容範囲内にあったとしても、このような極近接部６４が発生すると、その部分の像コントラストが劣化するため、最悪の場合にはレジストを現像した後にその部分が分離解像しなくなる危険性がある。
【０００９】
前記に鑑み、本発明は、電子ビーム露光法で用いられる相補型のステンシルマスクにおける局所的な応力集中を防止できるようにすると共に、該相補型マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際におけるパターン転写欠陥の発生を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の相補型ステンシルマスクの作成方法は、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクの作成方法であって、所定のパターンを複数の方形状パターンに分割する工程と、方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部を抽出し、該抽出したパターン交差部からなる第１のパターンを作成する工程と、所定のパターンから第１のパターンを差し引くことにより第２のパターンを作成する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクに第１のパターンと対応する第１の開口部を設けると共に、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクに第２のパターンと対応する第２の開口部を設ける工程とを備えている。
【００１１】
第１の相補型ステンシルマスクの作成方法によると、転写すべき所定のパターンを、方形状パターン同士が交差する部分からなる第１のパターンと、所定のパターンから第１のパターンを差し引いた残りの直線的な第２のパターンとに分割して各相補マスクに配置する。このため、ステンシルマスクにおける局所的な応力集中の原因となる複雑な多角形パターンを分断して各相補マスクに配置できる結果、各マスクに過剰な応力が局所的にかかることがないので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止できる。また、第２のパターンとなる直線的なパターンは所定のパターンの主要部分であるので、複数の相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、重ね合わせ誤差に起因するパターン主要部の解像不良つまりパターン転写欠陥を防止できる。
【００１２】
第１の相補型ステンシルマスクの作成方法において、第１のパターンを作成する工程において、パターン交差部のうち、対応する方形状パターンの面積よりも小さい面積を持つパターン交差部のみを抽出することが好ましい。すなわち、微小な図形（方形状パターン）がパターン交差部と接する場合には、該交差部を抽出しないこと、言い換えると、該交差部を分割しないことが好ましい。
【００１３】
このようにすると、不必要なパターン分割を防止することができる。
【００１４】
第１の相補型ステンシルマスクの作成方法において、第１のパターンにおける第２のパターンと接する端部を第２のパターンの方向に拡張することにより第３のパターンを作成する工程と、所定のパターンから第３のパターンを差し引くことにより第４のパターンを作成する工程とをさらに備え、第１の開口部及び第２の開口部を設ける工程において、第１のパターンに代えて第３のパターンと対応する第１の開口部を第１のマスクに設けると共に、第２のパターンに代えて第４のパターンと対応する第２の開口部を第２のマスクに設けることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、第１のパターンつまりパターン交差部を拡張して第３のパターンを形成すると共に、所定のパターンから第３のパターンを差し引くことにより第４のパターンを作成するため、第４のパターンを構成する線状のパターン同士の間隔を十分に取ることができる。従って、第２のマスクにおいて、第４のパターンと対応する第２の開口部同士の間隔が広くなるので、マスクの機械的強度が一層高くなる。
【００１６】
また、この場合、第３のパターンにおける第４のパターンと接する端部を第４のパターンの方向に拡張することにより第５のパターンを形成する工程、及び第４のパターンにおける第３のパターンと接する端部を第３のパターンの方向に拡張することにより第６のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備え、第１の開口部及び第２の開口部を設ける工程は、第３のパターンに代えて第５のパターンと対応する第１の開口部を第１のマスクに設ける工程、及び第４のパターンに代えて第６のパターンと対応する第２の開口部を第２のマスクに設ける工程のうちの少なくとも１つの工程を含むことことが好ましい。
【００１７】
このようにすると、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、各パターンにおける拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部における断線を防止することができる。このとき、第３のパターン及び第４のパターンのそれぞれの拡張幅が所定のパターンの幅以下であると、接続部において転写後のパターン寸法がほぼ均一になるので、スムーズな接続部を形成できる。
【００１８】
本発明に係る第２の相補型ステンシルマスクの作成方法は、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクの作成方法であって、所定のパターンを複数の方形状パターンに分割する工程と、複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンを抽出し、該抽出した方形状パターンからなる第１のパターンを作成する工程と、複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンを抽出し、該抽出した方形状パターンからなる第２のパターンを作成する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクに第１のパターンと対応する第１の開口部を設けると共に、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクに第２のパターンと対応する第２の開口部を設ける工程とを備えている。
【００１９】
第２の相補型ステンシルマスクの作成方法によると、転写すべき所定のパターンを、互いに直交する第１のパターン及び第２のパターンに分割して各相補マスクに配置する。このため、ステンシルマスクにおける局所的な応力集中の原因となる複雑な多角形パターンを分断して各相補マスクに配置できる結果、各マスクに過剰な応力が局所的にかかることがないので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止することができる。さらに、互いに平行に近接するパターン同士は同一の相補マスク内に配置されるので、複数の相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行う際に、重ね合わせ誤差に起因するパターン主要部の解像不良（例えば転写像同士の極近接部の解像不良）つまりパターン転写欠陥を防止することができる。
【００２０】
第２の相補型ステンシルマスクの作成方法において、第１のパターンにおける第２のパターンと接する端部を第２のパターンの方向に拡張することにより第３のパターンを形成する工程、及び第２のパターンにおける第１のパターンと接する端部を第１のパターンの方向に拡張することにより第４のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備え、第１の開口部及び第２の開口部を設ける工程は、第１のパターンに代えて第３のパターンと対応する第１の開口部を第１のマスクに設ける工程、及び第２のパターンに代えて第４のパターンと対応する第２の開口部を第２のマスクに設ける工程のうちの少なくとも１つの工程を含むことが好ましい。
【００２１】
このようにすると、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、各パターンにおける拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部における断線を防止することができる。このとき、第１のパターン及び第２のパターンのそれぞれの拡張幅が所定のパターンの幅以下であると、接続部において転写後のパターン寸法がほぼ均一になるので、スムーズな接続部を形成できる。
【００２２】
本発明に係る第１の相補型ステンシルマスクは、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクであって、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクは、所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部と対応する第１の開口部を有し、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクは、所定のパターンからパターン交差部を差し引くことにより得られるパターンと対応する第２の開口部を有する。すなわち、本発明に係る第１の相補型ステンシルマスクは、前述の本発明に係る第１の方法により得られる相補型ステンシルマスクであるので、該方法と同様の効果が得られる。
【００２３】
本発明に係る第２の相補型ステンシルマスクは、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクであって、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクは、所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンと対応する第１の開口部を有し、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクは、複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンと対応する第２の開口部を有する。すなわち、本発明に係る第２の相補型ステンシルマスクは、前述の本発明に係る第２の方法により得られる相補型ステンシルマスクであるので、該方法と同様の効果が得られる。
【００２４】
本発明に係る第１のパターン形成方法は、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を塗布する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクを介して第１の電子ビームをレジスト膜に照射する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクを介して第２の電子ビームをレジスト膜に照射する工程と、第１の電子ビーム及び第２の電子ビームを照射されたレジスト膜を現像することによってレジストパターンを形成する工程とを備え、第１のマスクは、所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターン同士の隣接部分であるパターン交差部と対応する第１の開口部を有し、第２のマスクは、所定のパターンからパターン交差部を差し引くことにより得られるパターンと対応する第２の開口部を有する。すなわち、本発明に係る第１のパターン形成方法は、前述の本発明に係る第１の相補型ステンシルマスクの作成方法により得られるマスクを用いたパターン形成方法であるので、該方法と同様の効果が得られる。具体的には、使用するステンシルマスクが十分な機械的強度を有するため、長期にわたってステンシルマスクを使用することが可能になるので、製造コストを低減できる。また、重ね合わせ誤差に起因する回路パターンの解像不良が生じないので、パターン転写を高精度に行なうことができる。
【００２５】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を塗布する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１のマスクを介して第１の電子ビームをレジスト膜に照射する工程と、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第２のマスクを介して第２の電子ビームをレジスト膜に照射する工程と、第１の電子ビーム及び第２の電子ビームを照射されたレジスト膜を現像することによってレジストパターンを形成する工程とを備え、第１のマスクは、所定のパターンが分割されてなる複数の方形状パターンのうち長辺が垂直方向に延びる方形状パターンと対応する第１の開口部を有し、第２のマスクは、複数の方形状パターンのうち長辺が水平方向に延びる方形状パターンと対応する第２の開口部を有する。すなわち、本発明に係る第２のパターン形成方法は、前述の本発明に係る第２の相補型ステンシルマスクの作成方法により得られるマスクを用いたパターン形成方法であるので、該方法と同様の効果が得られる。具体的には、使用するステンシルマスクが十分な機械的強度を有するため、長期にわたってステンシルマスクを使用することが可能になるので、製造コストを低減できる。また、重ね合わせ誤差に起因する回路パターンの解像不良が生じないので、パターン転写を高精度に行なうことができる。
【００２６】
第１又は第２のパターン形成方法において、第１のマスクを通過する第１の電子ビームのぼけと、第２のマスクを通過する第２の電子ビームのぼけとが同等になるように、第１の電子ビーム若しくは第２の電子ビームの電流量又は露光装置の投影光学系を調整するビームぼけ調整工程をさらに備えていることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、各露光工程における電子ビームのぼけが一定になるので、重ね合わせ露光により形成されるパターンの形状及び寸法を均一にすることができる。また、この場合、ビームぼけ調整工程が、第１の電子ビーム及び第２の電子ビームのぼけを所定のパターンの最小寸法よりも小さくする工程を含むと、露光量マージンを十分に保ちながらパターン形成を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、電子ビーム露光法に用いられる相補型ステンシルマスクの作成において、転写すべき所定のパターンの主要部をできるだけ分割しないようにしながら、複雑なパターンを分割して各相補マスクに配置するので、ロジックゲートパターンや多層配線パターン等の微細且つ複雑なパターンを高い精度でレジストに転写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスク及びその作成方法について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態の相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図である。また、図２（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【００３１】
すなわち、本実施形態の方法では、図１に示すトランジスタゲートパターン１００を、一組の相補型ステンシルマスクに分割して配置する。
【００３２】
具体的には、まず、図２（ａ）に示すように、ゲートパターン１００を複数の方形状パターン（以下、矩形パターンと称する）に分割する。尚、このパターン分割は、基本的に、ゲートパターン１００の屈曲部においてゲートパターン１００の幅方向に沿ってゲートパターン１００を区分することによって行なうものとする。言い換えると、各矩形パターンは、ゲートパターン１００と同等の幅を持つ。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、分割した矩形パターン同士が互いに隣接している箇所であるパターン交差部１０１を抽出する。本実施形態では、パターン分割する必要のない箇所についてはできるだけ分割しないことを目的として、パターン交差部１０１のうち、対応する矩形パターンの大きさが該交差部と比べて同程度か又は小さいような交差部１０１Ｂについては分割しないものとする。言い換えると、大きな図形（矩形パターン）同士の交差部１０１のみを、分割すべき交差部１０１Ａとして抽出する。
【００３４】
次に、図２（ｃ）に示すように、分割すべき交差部１０１Ａにおける矩形パターンと接する端部（つまり交差部１０１Ａの切片）を該矩形パターンの方向に拡張することにより拡張交差部１０２を作成する。ここで、交差部１０１Ａの拡張幅を、例えば主パターン（矩形パターン）の線幅の２分の１の大きさに設定する。
【００３５】
次に、図２（ｄ）に示すように、拡張交差部１０２のみを抽出し、該抽出した拡張交差部１０２からなる第１のパターン１１０を作成する。すなわち、第１のパターンデータを作成する。
【００３６】
次に、図２（ｅ）に示すように、図１に示すトランジスタゲートパターン１００から第１のパターン１１０を差し引くことにより第２のパターン１２０を作成する。すなわち、元のパターンデータから第１のパターンデータを差し引いて第２のパターンデータを作成する。
【００３７】
最後に、第１及び第２のパターンデータのそれぞれを用いて、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１及び第２のマスクの作成を行なう。具体的には、第１のマスクに第１のパターン１１０と対応する第１の開口部を設けると共に第２のマスクに第２のパターン１２０と対応する第２の開口部を設ける。
【００３８】
本実施形態では、図２（ｄ）に示す第１のパターン１１０は所望のパターン（トランジスタゲートパターン１００）の交差点である一方、図２（ｅ）に示す第２のパターン１２０は所望のパターンの主要部である線状パターンから構成されている。このため、第１及び第２のパターン１１０及び１２０のそれぞれに対応して２枚に分けられた相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、元のパターン（トランジスタゲートパターン１００）をより正確に復元することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、元の複雑なパターンを、該パターンの交差点である第１のパターン１１０と、単純な矩形パターンからなる第２のパターン１２０とに分割して各相補マスクに配置するので、各相補マスクにおいては十分な機械的強度が保たれる。また、図２（ｃ）に示すように、交差部１０１Ａをパターン幅のおよそ半分程度の幅だけ拡張することによって、次のような効果が得られる。すなわち、トランジスタゲートパターン１００から、拡張交差部１０２からなる第１のパターン１１０を差し引くことにより第２のパターン１２０を作成する際に、第２のパターン１２０を構成する線状のパターン同士の間隔を十分に取ることができる。従って、第２のマスクにおいて、第２のパターン１２０と対応する第２の開口部同士の間隔が広くなるので、マスクの機械的強度が一層高くなる。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態によると、転写すべき所定のパターン（トランジスタゲートパターン１００）中に存在する複雑な多角形パターンを分断して各相補マスクに配置できる。このため、相補マスクにおける局所的な応力集中を防止できるので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止することができる。さらに、所望のパターンの主要部分（線状パターンから構成された第２のパターン１２０）を１枚の相補マスク（第２のマスク）上に振り分けるため、各相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、重ね合わせ誤差に起因するパターン主要部の解像不良つまりパターン転写欠陥を防止することができる。すなわち、所望のパターンの転写形状における忠実性を高めることができる。
【００４１】
尚、第１の実施形態において、パターン交差部１０１Ａを拡張する幅は、相補マスクの機械的強度が保たれる範囲内で任意に設定することができる。
【００４２】
また、第１の実施形態において、パターン交差部１０１Ａを拡張せずに該交差部１０１Ａからなる第１のパターン１１０を作成すると共に、該第１のパターン１１０をトランジスタゲートパターン１００から差し引くことにより第２のパターン１２０を作成し、該各パターン１１０及び１２０を第１及び第２のマスクに配置してもよい。
【００４３】
また、第１の実施形態において、第１及び第２のパターン１１０及び１２０を作成した後に、第１のパターン１１０における第２のパターン１２０と接する端部（つまり第１のパターン１１０の切片）を第２のパターン１２０の方向に拡張することにより第３のパターンを形成する工程、及び第２のパターン１２０における第１のパターン１１０と接する端部（つまり第２のパターン１２０の切片）を第１のパターン１１０の方向に拡張することにより第４のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備えていてもよい。また、この場合、第１のパターン１１０に代えて第３のパターンと対応する開口部を第１のマスクに設けてもよいし、第２のパターン１２０に代えて第４のパターンと対応する開口部を第２のマスクに設けてもよい。このようにすると、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、各パターンにおける拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部における断線を防止することができる。このとき、第１のパターン１１０及び第２のパターン１２０のそれぞれの拡張幅がトランジスタゲートパターン１００の幅以下であると、接続部において転写後のパターン寸法をほぼ均一にできる。
【００４４】
また、第１の実施形態において、拡張交差部１０２を抽出し、該抽出した拡張交差部１０２からなる第１のパターン１１０を作成すると共に、ゲートパターン１００から第１のパターン１１０を差し引くことにより第２のパターン１２０を作成した。しかし、これに代えて、次のようにしてもよい。すなわち、まず、交差部１０１Ａを抽出し、該抽出した交差部１０１Ａからなる第１のパターンを作成した後、ゲートパターン１００から第１のパターンを差し引くことにより第２のパターンを作成する。その後、第１のパターン（つまり各交差部１０１Ａ）における第２のパターン（つまり各矩形パターン）と接する端部を第２のパターンの方向に拡張することにより第３のパターンを作成した後、ゲートパターン１００から第３のパターンを差し引くことにより第４のパターンを作成する。その後、第１のパターンに代えて第３のパターンと対応する開口部を第１のマスクに設けると共に、第２のパターンに代えて第４のパターンと対応する開口部を第２のマスクに設ける。この場合、第３及び第４のパターンを作成した後に、第３のパターンにおける第４のパターンと接する端部（つまり第３のパターンの切片）を第４のパターンの方向に拡張することにより第５のパターンを形成する工程、及び第４のパターンにおける第３のパターンと接する端部（つまり第４のパターンの切片）を第３のパターンの方向に拡張することにより第６のパターンを形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに備えていてもよい。また、第３のパターンに代えて第５のパターンと対応する開口部を第１のマスクに設けてもよいし、第４のパターンに代えて第６のパターンと対応する開口部を第２のマスクに設けてもよい。このようにすると、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、各パターンにおける拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部における断線を防止することができる。このとき、第３及び第４のパターンのそれぞれの拡張幅はトランジスタゲートパターン１００の幅以下であることが好ましい。
【００４５】
また、第１の実施形態において、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクは２つのマスクから構成されていたが、一組の相補型ステンシルマスクが３つ以上のマスクから構成される場合にも本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００４６】
また、第１の実施形態において、ゲートパターンの作成を対象としたが、本実施形態を他のパターンの作成に応用できることは言うまでもない。
【００４７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスク及びその作成方法について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図３は、本実施形態の相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図である。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【００４９】
すなわち、本実施形態の方法では、図３に示すトランジスタゲートパターン２００を、一組の相補型ステンシルマスクに分割して配置する。尚、このパターン分割は、基本的に、ゲートパターン２００の屈曲部においてゲートパターン２００の幅方向に沿ってゲートパターン２００を区分することによって行なうものとする。言い換えると、各矩形パターンは、ゲートパターン２００と同等の幅を持つ。
【００５０】
具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、ゲートパターン２００を複数の方形状パターン（以下、矩形パターンと称する）に分割する。
【００５１】
次に、図４（ｂ）に示すように、複数の矩形パターンのうち長辺が垂直方向に延びる矩形パターンを抽出し、該抽出した矩形パターンからなる第１のパターン２１０を作成する。すなわち、第１のパターンデータを作成する。
【００５２】
次に、図４（ｃ）に示すように、複数の矩形パターンのうち長辺が水平方向に延びる矩形パターンを抽出し、該抽出した矩形パターンからなる第２のパターン２２０を作成する。すなわち、第２のパターンデータを作成する。
【００５３】
尚、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第１のパターン２１０において、第２のパターン２２０を構成する矩形パターンと接する端部（つまり第１のパターン２１０の切片）を拡張する。このとき、第１のパターン２１０の拡張幅を、例えばトランジスタゲートパターン２００の幅のおよそ３分の１の大きさに設定する。また、このパターン拡張に伴い、拡張部分２１１を含めた第１のパターンデータを新たに作成する。
【００５４】
同様に、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、第２のパターン２２０において、第１のパターン２１０を構成する矩形パターンと接する端部（つまり第２のパターン２２０の切片）を拡張する。このとき、第２のパターン２２０の拡張幅を、例えばトランジスタゲートパターン２００の幅のおよそ３分の１の大きさに設定する。また、このパターン拡張に伴い、拡張部分２２１を含めた第２のパターンデータを新たに作成する。
【００５５】
最後に、第１及び第２のパターンデータのそれぞれを用いて、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１及び第２のマスクの作成を行なう。具体的には、第１のマスクに第１のパターン２１０（拡張部分２１１を含む）と対応する第１の開口部を設けると共に、第２のマスクに第２のパターン２２０（拡張部分２２１を含む）と対応する第２の開口部を設ける。
【００５６】
本実施形態では、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、複雑な形状の元のパターン（トランジスタゲートパターン２００）は、単純な矩形パターンのみからなる第１及び第２のパターン２１０及び２２０に分割されていると共に、近接したパターン同士は同一のマスク内に配置されている（特に図４（ｂ）参照）。
【００５７】
以上に説明したように、本実施形態によると、転写すべき所定のパターン（トランジスタゲートパターン２００）中に存在する複雑な多角形パターンを、互いに直交する第１及び第２のパターン２１０及び２２０に分割して各相補マスクに配置する。このため、相補マスクにおける局所的な応力集中を防止できるので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止することができる。さらに、互いに平行に近接するパターン同士は同一の相補マスク内に配置されるので、複数の相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行う際に、重ね合わせ誤差に起因するパターン主要部の解像不良（例えば転写像同士の極近接部の解像不良）つまりパターン転写欠陥を防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態によると、トランジスタゲートパターン２００を第１及び第２のパターン２１０及び２２０に一旦分割した後、各パターンの切片を拡張し、その後、拡張された各パターンと対応する開口部を各マスクに設ける。このため、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、各パターンにおける拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部の寸法精度を高め、それにより該接続部における断線等を防止することができる。
【００５９】
尚、第２の実施形態において、第１及び第２のパターン２１０及び２２０の拡張幅を、トランジスタゲートパターン２００の幅のおよそ３分の１の大きさに設定したが、該拡張幅が該パターン幅以下の範囲内であれば、接続部における転写後のパターン寸法をほぼそろえることができるるため、該拡張幅は特に限定されるものではない。
【００６０】
また、第２の実施形態において、トランジスタゲートパターン２００が分割されてなる複数の矩形パターンを、その長辺方向の向きに応じて第１のパターン２１０又は第２のパターン２２０に振り分けた。しかし、矩形パターンの形状が正方形である場合には、該矩形パターンを第１のパターン２１０又は第２のパターン２２０のいずれに振り分けてもよい。
【００６１】
また、第２の実施形態において、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクは２つのマスクから構成されていたが、一組の相補型ステンシルマスクが３つ以上のマスクから構成される場合にも本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００６２】
また、第２の実施形態において、ゲートパターンの作成を対象としたが、他のパターンの作成に本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００６３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態のパターン形成方法は、第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法である。
【００６４】
図５（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態で用いる相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【００６５】
すなわち、本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すトランジスタゲートパターン１００のパターン分割を行ない、分割された各パターンを一組の相補型ステンシルマスクに配置する。具体的には、第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法を用いて、トランジスタゲートパターン１００を、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、パターン交差部からなる第１のパターン１１０と、パターン交差部を除く矩形パターンからなる第２のパターン１２０とに分割する。すなわち、第１のパターンデータと第２のパターンデータとを作成する。
【００６６】
尚、本実施形態では、第１のパターン１１０における第２のパターン１２０の矩形パターンと接する端部（つまり第１のパターン１１０の切片）を該矩形パターンの方向に例えば１２０ｎｍ（マスク上換算値）拡張することにより、第１のパターンデータを新たに作成する。言い換えると、第２のパターン１２０における第１のパターン１１０のパターン交差部と接する端部（つまり第２のパターン１２０の切片）を１２０ｎｍ後退させることにより、第２のパターンデータを新たに作成する。
【００６７】
次に、第１及び第２のパターンデータのそれぞれを用いて、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１及び第２の相補マスクの作成を行なう。具体的には、図５（ｄ）に示すように、第１の相補マスク１３０のマスク基板１３１に、第１のパターン１１０と対応する第１の開口部１３２を設けると共に、第２の相補マスク１４０のマスク基板１４１に、第２のパターン１２０と対応する第２の開口部１４２を設ける。尚、各開口部の幅、つまりトランジスタゲートパターン１００のパターン幅（マスク上換算値）は２６０ｎｍである。
【００６８】
図６（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【００６９】
本実施形態では、４倍の縮小投影光学系を有する電子ビーム縮小投影露光装置を用いて、前述のように作成した２枚の相補マスク１３０及び１４０による重ね合わせ露光を行なう。
【００７０】
具体的には、まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板１５１上に、電子ビームに感光するレジスト膜１５２を厚さ３００ｎｍで塗布する。
【００７１】
次に、第１の相補マスク１３０を電子ビーム露光装置（図示省略）内のレチクル位置に挿入すると共に、レジスト膜１５２を塗布されたシリコン基板１５１を電子ビーム露光装置内のウェハステージに設置する。本実施形態では、電子ビーム露光装置内にある電子銃から出射された電子ビーム１５３（図６（ｂ）参照）は、加速電圧１００ｋＶで加速された後、照明光学系を通って第１の相補マスク１３０に照射される。また、第１の相補マスク１３０の開口部１３２を通過した電子ビーム１５３は、縮小投影光学系を通ってシリコン基板１５１上に露光される。このとき、レジスト膜１５２には、図６（ｂ）に示すように、第１の転写像１５４が潜像として形成される。
【００７２】
次に、第１の相補マスク１３０による１回目の露光の終了後、第１の相補マスク１３０を露光装置外に取り出して第２の相補マスク１４０と交換し、続いて、第２の相補マスク１４０による露光を再度開始する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、第２の相補マスク１４０の開口部１４２を通過した電子ビーム１５５は、シリコン基板１５１上に投影され、その結果、レジスト膜１５２には第２の転写像１５６が潜像として形成される。このとき、各相補マスクのレチクルステージ上への設置誤差や電子ビームの位置制御誤差等の影響により、第１の転写像１５４と第２の転写像１５６との間に１５ｎｍ程度の重ね合わせ誤差が生じた。図７（ａ）は、第１の転写像１５４と第２の転写像１５６とを示す平面図である。尚、図６（ｃ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ｂ線の断面図である。
【００７３】
次に、第２の相補マスク１４０による２回目の露光の終了後、シリコン基板１５１を露光装置から取り出して、例えばアルカリ現像液を用いてレジスト膜１５２に対して現像を行ない、それによって、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン１５７を形成する。図７（ｂ）は、レジストパターン１５７を示す平面図である。
【００７４】
図７（ａ）と図７（ｂ）との比較から分かるように、レジスト現像後のレジストパターン１５７におけるライン端やコーナー部の形状は、第１及び第２の転写像１５４及び１５６と比べて丸みを帯びる。これは、電子ビームのぼけの影響と、ライン端やコーナー部におけるレジストの現像速度がその他の部分と比べて速くなるという現像メカニズムとに起因するものである。従って、前述の重ね合わせ誤差が、ライン端やコーナー部のレジストパターン形状に与える影響は鈍くなる。
【００７５】
以上に説明したように、本実施形態によると、第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法により得られた２枚の相補マスクを用いて、電子ビームによる重ね合わせ露光を行なうので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、重ね合わせ誤差の影響が抑制され、その結果、形成したレジストパターン１５７の精度が高くなる。また、使用するステンシルマスクが十分な機械的強度を有するため、長期にわたってステンシルマスクを使用することが可能になるので、製造コストを低減できる。
【００７６】
尚、第３の実施形態において、電子ビーム縮小投影露光装置を用いたが、これに代えて、等倍の電子ビーム投影露光装置を用いても同様の効果が得られる。また、投影光学系の倍率や電子ビームの加速電圧等が特に限定されないことは言うまでもない。さらに、レジストの膜厚等の条件も、電子ビームに感光する範囲内で特に限定されるものではない。
【００７７】
また、第３の実施形態において、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクは２つのマスクから構成されていたが、一組の相補型ステンシルマスクが３つ以上のマスクから構成される場合にも本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００７８】
また、第３の実施形態において、ゲートパターンの作成を対象としたが、他のパターンの作成に本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００７９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態のパターン形成方法は、第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法である。
【００８０】
図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態で用いる一組の相補型ステンシルマスクを示す平面図である。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、まず、第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法を用いて、図８（ａ）に示す第１の相補マスク２３０と、図８（ｂ）に示す第２の相補マスク２４０とを作成する。図８（ａ）に示すように、第１の相補マスク２３０は、マスク基板２３１と、マスク基板２３１に設けられた第１の開口部２３２とから構成される。第１の開口部２３２は、転写しようとする所定のパターン（ゲートパターン）のうち、長辺が垂直方向に延びる矩形パターン（その切片の拡張部分を含む）と対応する。一方、図８（ｂ）に示すように、第２の相補マスク２４０は、マスク基板２４１と、マスク基板２４１に設けられた第２の開口部２４２とから構成される。第２の開口部２４２は、転写しようとする所定のパターンのうち、長辺が水平方向に延びる矩形パターン（その切片の拡張部分を含む）と対応する。尚、各開口部の幅、つまりゲートパターンのパターン幅（マスク上換算値）は２６０ｎｍである。
【００８２】
図９（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【００８３】
本実施形態では、４倍の縮小投影光学系を有する電子ビーム縮小投影露光装置を用いて、前述の２枚の相補マスク２３０及び２４０による重ね合わせ露光を行なう。
【００８４】
具体的には、まず、図９（ａ）に示すように、シリコン基板２５１上に、電子ビームに感光するレジスト膜２５２を厚さ３００ｎｍで塗布する。
【００８５】
次に、第１の相補マスク２３０を電子ビーム露光装置（図示省略）内のレチクル位置に挿入すると共に、レジスト膜２５２を塗布されたシリコン基板２５１を電子ビーム露光装置内のウェハステージに設置する。本実施形態では、電子ビーム露光装置内にある電子銃から出射された電子ビーム２５３（図９（ｂ）参照）は、加速電圧１００ｋＶで加速された後、照明光学系を通って第１の相補マスク２３０に照射される。また、第１の相補マスク２３０の開口部２３２を通過した電子ビーム２５３は、縮小投影光学系を通ってシリコン基板２５１上に露光される。このとき、レジスト膜２５２には、図９（ｂ）に示すように、第１の転写像２５４が潜像として形成される。
【００８６】
次に、第１の相補マスク２３０による１回目の露光の終了後、第１の相補マスク２３０を露光装置外に取り出して第２の相補マスク２４０と交換し、続いて、第２の相補マスク２４０による露光を再度開始する。具体的には、図９（ｃ）に示すように、第２の相補マスク２４０の開口部２４２を通過した電子ビーム２５５は、シリコン基板２５１上に投影され、その結果、レジスト膜２５２には第２の転写像２５６が潜像として形成される。このとき、各相補マスクのレチクルステージ上への設置誤差や電子ビームの位置制御誤差等の影響により、第１の転写像２５４と第２の転写像２５６との間に１０ｎｍ程度の重ね合わせ誤差が生じた。図１０は、第１の転写像２５４と第２の転写像２５６とを示す平面図である。尚、図９（ｃ）は、図１０におけるＣ−Ｄ線の断面図である。図１０に示すように、全体の転写像の形状と、設計上のパターン形状（図３参照）との間に大きな差は生じていない。
【００８７】
次に、第２の相補マスク２４０による２回目の露光の終了後、シリコン基板２５１を露光装置から取り出して、例えばアルカリ現像液を用いてレジスト膜２５２に対して現像を行ない、それによって、図９（ｄ）に示すように、設計通りのレジストパターン２５７を形成する。
【００８８】
以上に説明したように、本実施形態によると、第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法により得られた２枚の相補マスクを用いて、電子ビームによる重ね合わせ露光を行なうので、第２の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、重ね合わせ誤差の影響が抑制され、その結果、形成したレジストパターン２５７の精度が高くなる。また、使用するステンシルマスクが十分な機械的強度を有するため、長期にわたってステンシルマスクを使用することが可能になるので、製造コストを低減できる。
【００８９】
尚、第４の実施形態において、第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法を用いたが、これに代えて、第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法を用いても、同様のレジストパターン精度が得られる。
【００９０】
また、第４の実施形態において、電子ビーム縮小投影露光装置を用いたが、これに代えて、等倍の電子ビーム投影露光装置を用いても同様の効果が得られる。また、投影光学系の倍率や電子ビームの加速電圧等が特に限定されないことは言うまでもない。さらに、レジストの膜厚等の条件も、電子ビームに感光する範囲内で特に限定されるものではない。
【００９１】
また、第４の実施形態において、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクは２つのマスクから構成されていたが、一組の相補型ステンシルマスクが３つ以上のマスクから構成される場合にも本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００９２】
また、第４の実施形態において、ゲートパターンの作成を対象としたが、他のパターンの作成に本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【００９３】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る相補型ステンシルマスク及びその作成方法について図面を参照しながら説明する。
【００９４】
図１１（ａ）は、本実施形態の相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図であり、図１１（ｂ）〜（ｅ）は、本実施形態の相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【００９５】
すなわち、本実施形態の方法では、図１１（ａ）に示す配線パターン５００を、一組の相補型ステンシルマスクに分割して配置する。
【００９６】
具体的には、まず、図１１（ｂ）に示すように、配線パターン５００を複数の方形状パターン（以下、矩形パターンと称する）に分割する。尚、このパターン分割は、基本的に、配線パターン５００の屈曲部において配線パターン５００の幅方向に沿って配線パターン５００を区分することによって行なうものとする。言い換えると、各矩形パターンは、配線パターン５００と同等の幅を持つ。
【００９７】
次に、分割した矩形パターン同士が互いに隣接している箇所であるパターン交差部５０１を抽出する。但し、本実施形態では、対応する矩形パターンが微小図形であるようなパターン交差部については抽出せずにそのまま残す。
【００９８】
次に、図１１（ｃ）に示すように、分割すべき交差部５０１における矩形パターンと接する端部（つまり交差部５０１の切片）を該矩形パターンの方向に拡張することにより拡張交差部５０２を作成する。ここで、交差部５０１の拡張幅を、例えば、ウェハ上換算で一律に４０ｎｍに設定する。
【００９９】
次に、図１１（ｄ）に示すように、拡張交差部５０２のみを抽出し、該抽出した拡張交差部５０２からなる第１のパターン５１０を作成する。すなわち、第１のパターンデータを作成する。
【０１００】
次に、図１１（ｅ）に示すように、図１１（ａ）に示す配線パターン５００から第１のパターン５１０を差し引くことにより第２のパターン５２０を作成する。すなわち、元のパターンデータから第１のパターンデータを差し引いて第２のパターンデータを作成する。
【０１０１】
最後に、第１及び第２のパターンデータのそれぞれを用いて、一組の相補型ステンシルマスクを構成する第１及び第２のマスクの作成を行なう。具体的には、第１のマスクに第１のパターン５１０と対応する第１の開口部を設けると共に第２のマスクに第２のパターン５２０と対応する第２の開口部を設ける。
【０１０２】
ところで、図１１（ａ）に示す所望の配線パターン５００を点と線とを用いて簡易的に表現したとすると、図１１（ｄ）に示す第１のパターン５１０は所望のパターン５００の交差点に相当する一方、図１１（ｅ）に示す第２のパターン５２０は所望のパターン５００の主要部分である線から構成されることになる。従って、第１及び第２のパターン５１０及び５２０のそれぞれに対応して２枚に分けられた相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、重ね合わせ誤差の影響を最小限に抑えることができるので、元のパターン（配線パターン５００）をより正確に復元することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、図１１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、元の複雑なパターンを、該パターンの交差点である第１のパターン５１０と、単純な矩形パターンからなる第２のパターン５２０とに分割して各相補マスクに配置するので、各相補マスクにおいては十分な機械的強度が保たれる。また、図１１（ｃ）に示すように、交差部５０１を例えば１６０ｎｍ（マスク上換算値）程度まで拡張することによって、次のような効果が得られる。すなわち、配線パターン５００から、拡張交差部５０２からなる第１のパターン５１０を差し引くことにより第２のパターン５２０を作成する際に、第２のパターン５２０を構成する線状のパターン同士の間隔を十分に取ることができる。従って、第２のマスクにおいて、第２のパターン５２０と対応する第２の開口部同士の間隔が広くなるので、マスクの機械的強度が一層高くなる。
【０１０４】
以上に説明したように、本実施形態によると、転写すべき所定のパターン（配線パターン５００）中に存在する複雑な多角形パターンを分断して各相補マスクに配置できる。このため、相補マスクにおける局所的な応力集中を防止できるので、マスクが変形したり又は破壊したりすることを防止することができる。さらに、所望のパターンの主要部分（線状パターンから構成された第２のパターン５２０）を１枚の相補マスク（第２のマスク）上に振り分けるため、各相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、重ね合わせ誤差に起因するパターン主要部の解像不良つまりパターン転写欠陥を防止することができる。すなわち、所望のパターンの転写形状における忠実性を高めることができる。
【０１０５】
尚、第５の実施形態において、パターン交差部５０１を拡張する幅は、相補マスクの機械的強度が保たれる範囲内で任意に設定することができる。
【０１０６】
また、第５の実施形態において、第１及び第２のパターン５１０及び５２０を作成した後に、第１のパターン５１０における第２のパターン５２０と接する端部（つまり第１のパターン５１０の切片）を第２のパターン５２０の方向に拡張することにより第３のパターンを形成する工程をさらに備えていてもよい。また、この場合、第１のパターン１１０に代えて第３のパターンと対応する開口部を第１のマスクに設けてもよい。このようにすると、各相補型ステンシルマスクを用いて重ね合わせ露光を行なう際に、パターンの拡張部分が「のりしろ」の役割を果たすので、各パターンの転写像同士の接続部における断線を防止することができる。このとき、パターンの拡張幅は配線パターン５００の幅以下であることが望ましい。
【０１０７】
また、第５の実施形態において、所定のパターンを転写するための一組の相補型ステンシルマスクは２つのマスクから構成されていたが、一組の相補型ステンシルマスクが３つ以上のマスクから構成される場合にも本実施形態を応用できることは言うまでもない。
【０１０８】
また、第５の実施形態において、配線パターンの作成を対象としたが、本実施形態を他のパターンの作成に応用できることは言うまでもない。
【０１０９】
（第６の実施形態）
電子ビーム露光法においては、電子ビームが投影レンズ中を通過する際に電子同士がクーロン反発し合うために、ビームがぼけるという「ビームぼけ」現象が生じることが広く知られている。ここで、ビームぼけの大きさは、主に投影レンズを通過する電流量に大きく依存していると共に、レンズとウェハとの間の距離等のその他の光学系パラメータにも依存している。
【０１１０】
本実施形態は、相補型ステンシルマスクを用いた電子ビーム露光において「ビームぼけ」の課題にも着目した発明である。以下、第４の実施形態に係るパターン形成方法を前提として説明する。
【０１１１】
第４の実施形態においては、縦方向（垂直方向）に長いパターンから構成されている第１の相補マスク２３０と、横方向（水平方向）に長いパターンから構成されている第２の相補マスク２４０とを用いた。ここで、第１の相補マスク２３０の開口率（開口している部分の面積比率）は約２０％であり、第２の相補マスク２４０の開口率は約１０％である。マスクに照射される電流量が一定である場合、マスクを通過する電流量は、マスクの開口率に比例するので、第１の相補マスク２３０を通過する電流量は第２の相補マスク２４０を通過する電流量の２倍になる。従って、第１の相補マスク２３０を用いた場合のビームぼけは、第２の相補マスク２４０を用いた場合のビームぼけと比べて２倍近く大きくなる。このようにマスクに照射する電流量を一定にした状態で、第１の相補マスク２３０による露光と第２の相補マスク２４０による露光とを行なうと、図１２に示すような転写像が得られる。図１２に示すように、第１の相補マスク２３０による第１の転写像２５４の寸法は、ビームぼけが大きいために太くなる。一方、第２の相補マスク２４０による第２の転写像２５６は、ビームぼけが小さいためにシャープになる。以上に説明したように、ビームぼけの違いに起因して、第１の転写像２５４と第２の転写像２５６との間でコントラストが変化すると、第１の転写像２５４の寸法と第２の転写像２５６の寸法との間に違いが生じてしまうという問題がある。しかも、ビームぼけの絶対値がパターン寸法の設計値よりも大きくなった場合には、パターンの解像度が極端に悪くなるという問題もある。
【０１１２】
そこで、本実施形態では、予め各相補マスクの開口率を計算しておき、該計算結果に基づいて、第１及び第２の相補マスク２３０及び２４０のそれぞれによる露光においてビームぼけが同等又はほぼ同等になるように、各マスクに照射する電流量を調整する。第４の実施形態では、転写しようとするゲートパターンの幅（最小寸法）の設計値が６５ｎｍであるため、本実施形態では、十分な露光マージンが得られるようにビームぼけがパターン設計幅以下の４０ｎｍ程度になるように、第１及び第２の相補マスク２３０及び２４０のそれぞれに照射する電流量を調整した。具体的には、第１の相補マスク２３０に照射する電流量を１０μＡに調整すると共に第２の相補マスク２４０に照射する電流量を２０μＡに調整して露光を行なうことによって、ビームぼけがほぼ４０ｎｍ程度になり、図１３に示すように、第１の転写像２５４の幅と第２の転写像２５６の幅とが均一になった。また、現像処理後のレジストパターンにおいても、縦長のライン部の寸法及び横長のライン部の寸法は共に設計通りの６５ｎｍであって、均一なパターン寸法が得られた。また、露光量の余裕度についても、２０％という十分に高いマージンが得られた。
【０１１３】
以上に説明したように、本実施形態によると、各露光工程における電子ビームのぼけが一定になるように電流量の調整を行なうので、転写されたレジストパターンの寸法の均一性を高めることができる。また、電子ビームのぼけをパターン寸法設計値以下に設定するので、高い露光量マージンが得られる。
【０１１４】
尚、第６の実施形態において、各露光工程における電子ビームのぼけが同等になるように電流量を調整したが、これに代えて、露光装置の投影光学系のパラメータを調整してもよい。また、電子ビームのぼけを４０ｎｍに設定したが、これに限られず、電子ビームのぼけをパターン寸法設計値以下に設定することによって十分な露光マージンが得られる。
【０１１５】
また、第６の実施形態において、第４の実施形態に係るパターン形成方法（第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法）を対象としたが、これに代えて、第３の実施形態に係るパターン形成方法（第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いたパターン形成方法）を対象とした場合にも、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上に説明したように、本発明は、相補型ステンシルマスク、その作成方法及びパターン形成方法に関し、ロジックゲートパターンや多層配線パターン等の微細パターンを形成する場合等に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法で用いる相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法により得られた、第１の転写像と第２の転写像とを示す平面図であり、（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法により得られたレジストパターンを示す平面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法で用いる相補型ステンシルマスクを示す平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法により得られた、第１の転写像と第２の転写像とを示す平面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするゲートパターンを示す図であり、（ｂ）〜（ｅ）は本発明の第５の実施形態に係る相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【図１２】ビームぼけの影響を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係るパターン形成方法において第１の相補マスクと第２の相補マスクとを用いて重ね合わせ露光を行なうことにより得られた転写像を示す図である。
【図１４】（ａ）は従来の相補型ステンシルマスクを用いて転写しようとするパターンを示す図であり、（ｂ）は従来の相補型ステンシルマスクを示す平面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）は従来の相補型ステンシルマスクの作成方法の各工程を説明するための図である。
【図１６】従来の相補型ステンシルマスクにおける問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００    ゲートパターン
１０１    パターン交差部
１０２    拡張交差部
１１０    第１のパターン
１２０    第２のパターン
１３０    第１の相補マスク
１３１    マスク基板
１３２    第１の開口部
１４０    第２の相補マスク
１４１    マスク基板
１４２    第２の開口部
１５１    シリコン基板
１５２    レジスト膜
１５３    電子ビーム
１５４    第１の転写像
１５５    電子ビーム
１５６    第２の転写
１５７    レジストパターン
２００    ゲートパターン
２１０    第１のパターン
２１１    拡張部分
２２０    第２のパターン
２２１    拡張部分
２３０    第１の相補マスク
２３１    マスク基板
２３２    第１の開口部
２４０    第２の相補マスク
２４１    マスク基板
２４２    第２の開口部
２５１    シリコン基板
２５２    レジスト膜
２５３    電子ビーム
２５４    第１の転写像
２５５    電子ビーム
２５６    第２の転写像
２５７    レジストパターン
５００    配線パターン
５０１    パターン交差部
５０２    拡張交差部
５１０    第１のパターン
５２０    第２のパターン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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