(57)【要約】【課題】  サブフィールドの大きさを大きくした場合でも、一つのサブフィールド内でのボケや歪みの状態を均一化し、精度の良い露光転写を行うことができる荷電粒子線露光装置における露光転写方法を提供する。【解決手段】  一つのサブフィールド１を、その中央部分２と周辺部分３に分けて、異なる露光条件で露光転写を行う。これにより、中央部分２と周辺部分３とにおけるボケや歪みの較差を小さくでき、精度良く露光転写を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する方法であって、露光転写すべき領域を、複数の小領域（サブフィールド）に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて目的とする領域の露光転写を行うものにおいて、一つのサブフィールドを、その中心から所定範囲内の部分と、それ以外の部分に区分し、各部分を別々の条件で露光することを特徴とする荷電粒子線露光装置における露光転写方法。
【請求項２】
前記別々の条件が、電流密度の違いであることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置における露光転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する方法であって、露光転写すべき領域を、複数の小領域（サブフィールド）に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて目的とする領域の露光転写を行う、いわゆる分割露光転写方式の露光転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工程においては、レチクル（本明細書、及び請求の範囲においてはマスクを含む意味で使用する）に形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程が含まれる。近年、半導体デバイスの集積度の向上により微細化されたパターンは従来の紫外光を用いた露光方法では解像が困難になりつつあり、荷電粒子線や極短紫外線（ＥＵＶ）を用いた新しい露光方法が使用されるようになってきている。中でも荷電粒子線を用いた露光装置は、電気的手段による制御性が良い、等の利点を持ち、次世代の露光手段として有望である。
【０００３】
荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子線光学系の収差や歪等のために、広い領域を一度に露光転写することができない。このため、例えば１つのチップに相当する領域を、複数のサブフィールドと呼ばれる領域に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて１つのチップのパターンを得る、分割露光転写方式が採用されるようになってきている。
【０００４】
図２に分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す。図２において、１００はレチクル、１００ａはレチクル１００上のサブフィールド、１００ｂはサブフィールド１００ａ間の境界領域、１１０はレジストを塗布したウエハ等の感応基板、１１０ａは感応基板１１０の１チップ分の領域、１１０ｂはサブフィールド１００ａそれぞれに対応した感応基板１１０の被転写領域、ＡＸは荷電粒子線光学系の光軸（システム軸）、ＥＢは荷電粒子線、ＣＯは荷電粒子光学系のクロスオーバポイントである。
【０００５】
レチクル１００上には、感応基板１１０に転写すべきパターンをメンブレン上にそれぞれ備えた多数のサブフィールド１００ａが、パターンが存在しない境界領域１００ｂにより区分されて存在している。そして、境界領域１００ｂに対応する部分には、格子状の支柱（桟）が設けられ、メンブレンを熱的及び強度的に保護している。
【０００６】
各サブフィールド１００ａは、感応基板１１０の１チップ分の領域１１０ａに転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞれ備えており、分割した部分パターン毎に感応基板１１０に転写される。
【０００７】
感応基板１１０の外観形状は図２（ｂ）に示したとおりであり、図２（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図２（ｂ）のＶａ部）を拡大して示してある。
【０００８】
図２において、荷電粒子線光学系の光軸ＡＸと平行にｚ軸をとり、サブフィールド１００ａの並び方向と平行にｘ軸、ｙ軸をとる。そして、矢印Ｆｍ、Ｆｗで示すように、レチクル１００及び感応基板１１０をｘ軸方向へ互いに逆向きに連続移動させながら、荷電粒子線をｙ軸方向にステップ的に走査して一列のサブフィールド１００ａのパターンを順次転写し、その列のパターン転写が終了した後に、ｘ軸方向に隣接する次のサブフィールド１００ａの列を荷電粒子線で走査し、以降同様にしてサブフィールド１００ａ毎に転写（分割露光転写）を繰り返して１チップ分のパターンを転写する。この矢印Ｆｍ、Ｆｗで示されるｘ軸方向を、ステージのスキャン方向と呼ぶ。
【０００９】
このときのサブフィールド１００ａの走査順序及び感応基板１１０への転写順序は、それぞれ矢印Ａｍ、Ａｗで示すとおりである。なお、レチクル１００と感応基板１１０の連続移動方向が逆なのは、一対の投影レンズによりレチクル１００と感応基板１１０とでｘ軸、ｙ軸がそれぞれ反転するためである。
【００１０】
このような手順で転写（分割転写）を行う場合、ｙ軸方向の一列のサブフィールド１００ａのパターンを一対の投影レンズで感応基板１１０にそのまま投影するだけでは、サブフィールド１００ａそれぞれに対応した感応基板１１０の被転写領域１１０ｂそれぞれの間に、境界領域１００ｂに対応する隙間が生じる。これに対する対策として、各サブフィールド１００ａを通過した荷電粒子線ＥＢを境界領域１００ｂの幅Ｌｙに相当する分だけｙ軸方向に偏向してパターン転写位置を補正している。
【００１１】
ｘ軸方向に関しても、パターン縮小率比及び境界領域１００ｂの幅Ｌｘを考慮した一定速度で散乱透過レチクル１００と感応基板１１０を移動させるだけでなく、サブフィールドの像を感応基板との相対速度がゼロになるように、ｘ軸方向に像を偏向しながら露光し、被転写領域１１０ｂ同士の間にｘ軸方向の隙間が生じないように、パターン転写位置を補正している。
【００１２】
以上説明したように、分割露光転写方式においては、レチクル１００上の１チップに対応するパターンが多数のサブフィールド１００ａに分割され、各サブフィールド１００ａ間に形成された境界領域１００ｂに格子状の支柱（ストラット）が設けられているので、荷電粒子線照射によるレチクル基板のたわみや熱歪みを抑制することができ、精度のよい露光転写を行うことができる。
【００１３】
また、このような方法で露光が行われるため、従来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパターンが全て形成されているため、非常にスループットを向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような分割露光転写方式の電子線露光装置においては、現在サブフィールドの大きさは、レチクル上で１mm×１mm、ウエハ上で0.25mm×0.25mm程度である。しかし、このような微小領域をつなぎ合わせて１枚のウエハ全体に形成されるパターンの露光を行おうとすると、露光（ショット）回数が多くなり、スループットが低下するという問題が避けられない。よって、このサブフールドの大きさを大きくして、露光回数を減らし、スループットを上げるような試みがなされている。
【００１５】
しかしながら、サブフールドの大きさを大きくすると、その中央部と周辺部とで、ボケや歪みの大きさが異なり、一つのサブフィールド全域にわたって精度の良い露光転写が行えなくなるという問題点がある。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サブフィールドの大きさを大きくした場合でも、一つのサブフィールド内でのボケや歪みの状態を均一化し、精度の良い露光転写を行うことができる荷電粒子線露光装置における露光転写方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するための第1の手段は、荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する方法であって、露光転写すべき領域を、複数の小領域（サブフィールド）に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて目的とする領域の露光転写を行うものにおいて、一つのサブフィールドを、その中心から所定範囲内の部分と、それ以外の部分に区分し、各部分を別々の条件で露光することを特徴とする荷電粒子線露光装置における露光転写方法(請求項１)である。
【００１８】
前述のように、サブフィールドを大きくすると、サブフィールドの中心部と周辺部では、歪みやボケが大きく異なるようになる。そこで、本手段においては、一つのサブフィールドを、その中心から所定範囲内の部分と、それ以外の部分に区分し、各部分を別々の条件で露光するようにしている。このようにすると、歪みやボケの大きさが、サブフィールドの中心部と周辺部であまり変化しないようにすることができる。よって、レチクルに形成するパターンの設計が容易となる。又、例えばレチクルパターンの線幅が同じ場合、ウエハに形成されるパターンの線幅変化が、サブフィールドの各部分であまり変化しないようになるので、正確な露光転写を行うことができる。なお「所定範囲」は、露光条件等に応じて、任意に定めることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記別々の条件が、電流密度の違いであることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２０】
電流密度を変えると、クーロン効果に起因するぼけの量が変わってくる。よって、電流密度を、サブフィールドの中心部の露光時と周辺部の露光時において変えることにより、中心部でのボケ量と周辺部でのボケ量の差を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、サブフィールドの大きさを大きくした場合でも、一つのサブフィールド内でのボケや歪みの状態を均一化し、精度の良い露光転写を行うことができる荷電粒子線露光装置における露光転写方法を提供することができる。
【実施例】
【００２２】
図１に示すように、レチクル上で５mm×５mmのサブフィールド１を一括露光した。縮小倍率は１／４とした。電子線の開き角は0.3mrad、電子線の電流を５μＡ（電流密度0.2μＡ／mm２）とした。その結果、ボケ（Blurで示す。以下同じ）の最大値は39.8nmで、サブフィールド１内でのボケの最大値と最小値の差は、最大24.6nmであった。
【００２３】
一方、サブフィールド１内を、２mm×２mmの中心部２と、その周辺部３に分割し、別々にウエハ上に露光転写した。中心部２の露光の際には、周辺部３に対応する部分にはパターンが形成されていないレチクルを使用し、露光条件として、前述の条件から電子線の電流のみを変化させて２μＡ（電流密度0.5μＡ／mm２）とした。その結果、ボケの最大値は36.5nmであった。周辺部３の露光の際には、中心部２には全くパターンが形成されていないレチクルを使用し、露光条件として、前述の条件と同じ条件（電流密度0.2μＡ／mm２）とした。その結果、ボケの最大値は40.4nmであった。又、上記の中心部２と周辺部３のボケ全体を比較した場合、ボケの最大値と最小値の差は、16.3nmであった。
【００２４】
このように、サブフィールド１を中心部２と周辺部３に分割して露光した場合、サブフィールド１を一括露光した場合に比して、サブフィールド１内でのボケの最大値と最小値の差を8.3nm小さくできた。このように、ボケの最大値と最小値の差を小さくできることにより、サブフィールド１内でのパターン線幅の変化が小さくなり、正確な露光転写が可能となる。なお、ボケの最大値は後者の方が大きくなっているが、これは、レチクル上でのパターン線幅をその分細くすることにより補償可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】サブフィールドの分割を示す図である。
【図２】分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…サブフィールド、２…中心部、３…周辺部
【図１】
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【図２】
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