(57)【要約】【課題】  製造されるデバイスの性能を実質的に悪化させることなく、散乱ステンシル型レチクルが有する相補パターンの問題を解決できる荷電粒子線用レチクルを提供する。【解決手段】  （ｆ）に示すレチクルにおいては、一つのサブフィールドが、散乱ステンシル領域Ａとメンブレン領域Ｂに分けられ、散乱ステンシル領域Ａにおいては、散乱ステンシル型パターンが、メンブレン領域Ｂにおいては、メンブレン型パターンが形成されている。よって、クリティカルパターンを有する部分に対して前者を、精度を要しないパターンに対して後者を使用することにより、相補型パターンの必要性を減少させ、スループットを向上させることができる。【選択図】  図１
2005209750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のサブフィールド内に、散乱ステンシル型により形成されたパターンと、メンブレン型により形成されたパターンが共存していることを特徴とする荷電粒子線露光装置用レチクル。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルであって、散乱ステンシル型で形成されたパターンは、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされており、メンブレン型により形成されたパターンは、前記散乱ステンシル型で形成されたパターンについての最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされていることを特徴とする荷電粒子線露光装置用レチクル。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルであって、メンブレン型により形成されたパターンは、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされており、散乱ステンシル型で形成されたパターンは、前記メンブレン型で形成されたパターンについての最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされていることを特徴とする荷電粒子線露光装置用レチクル。
【請求項４】
請求項２に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法であって、全てのレチクルパターンを散乱ステンシル型で製造されるものと仮定して、散乱ステンシル型で形成されたパターンが、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法で設計を行い、その後、メンブレン型により形成されるパターンの寸法を、メンブレンで散乱される荷電粒子線の影響を考慮して補正することを特徴とする荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法であって、全てのレチクルパターンをメンブレン型で製造されるものと仮定して、メンブレン型で形成されたパターンが、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法で設計を行い、その後、散乱ステンシル型により形成されるパターンの寸法を、メンブレンで散乱されない荷電粒子線の影響を考慮して補正することを特徴とする荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法。
【請求項６】
メンブレンエッチングマスク層、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域及びメンブレン型領域の双方に所定パターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域における前記メンブレンエッチングマスク層を除去し、残ったメンブレンエッチングマスク層をマスクとして、散乱ステンシル型領域におけるメンブレン層をエッチングにより除去し、続いて残ったメンブレンエッチングマスク層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法。
【請求項７】
メンブレンエッチングマスク層、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域に所定パターンを形成すると共に、メンブレン型領域のステンシルパターン形成層を除去し、その後、メンブレン型領域に、リソグラフィ工程により所定のパターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域における前記メンブレンエッチングマスク層を除去し、残ったメンブレンエッチングマスク層をマスクとして、散乱ステンシル型領域におけるメンブレン層をエッチングにより除去し、続いて残ったメンブレンエッチングマスク層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法。
【請求項８】
メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域及びメンブレン型領域の双方に所定パターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域におけるパターンに対応する部分の、メンブレン層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法。
【請求項９】
メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域に所定パターンを形成すると共に、メンブレン型領域のステンシルパターン形成層を除去し、その後、メンブレン型領域に、リソグラフィ工程により所定のパターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域におけるパターンに対応する部分の、メンブレン層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置用レチクルを使用して、荷電粒子線露光装置により前記レチクルのパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置用レチクル、荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法、荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法、及び半導体デバイスの製造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４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４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４（ｂ）に示したとおりであり、図４（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図４（ｂ）のＶａ部）を拡大して示してある。
【０００８】
図４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、パターン縮小率比に応じ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、一列のサブフィールド１００ａの転写が終わって次の列のサブフィールド１００ａの転写に移る際に、境界領域１００ｂの幅Ｌｘだけ荷電粒子線ＥＢをｘ軸方向に偏向して、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。
【００１４】
ウエハの移動方向と約直角な方向に荷電粒子線を偏向させることによりスループットを向上するスキャン方式は、予めレチクルに形成されたパターンをウエハに転写する方式の露光装置に限らず、例えば、２段階のレチクルにより任意のサイズの矩形に切り出された荷電粒子線をウエハに露光する方式や、レチクルを使用せず物面に配置されたブランキングアパーチャアレイにより任意のパターン形状に整形された荷電粒子線をウエハに転写する方式、物面に配列されたフィールドエミッターから得られる荷電粒子線をウエハに転写する方式の荷電粒子線露光装置においても有効である。
【００１５】
荷電粒子線露光装置用として推奨されるレチクルタイプはいわゆる散乱ステンシル型レチクルである。散乱ステンシル型レチクルとは、荷電粒子散乱体となるメンブレンとそのメンブレンの保持構造を基本構造としており、パターン転写部は開口となっている。つまり、荷電粒子線を透過させたい部分は開口とし、透過させない部分はメンブレン材料でもある荷電粒子散乱体で荷電粒子を散乱させることになる。因みに、荷電粒子散乱体にて散乱された荷電粒子は、散乱制限アパーチャにてカットされてしまい、ウエハ面上に届く荷電粒子は開口部を透過した荷電粒子のみということになる。一方、窒化シリコン薄膜あるいはダイヤモンド状薄膜上に散乱パターンを配する、いわゆるメンブレン型レチクルも提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
散乱ステンシル型レチクルは、パターン開口部では荷電粒子はレチクルと干渉することもなく、そのまま突き抜けるので、そのエネルギーはそのまま保存され、光学系の有する結像特性そのままに露光像を形成することが出来る一方、ステンシル型ゆえに例えばドーナツ状パターンなどは内側の散乱体を支える構造体がなく、作製できない。またパターンの一方だけで指示されるタン（舌）型やリーフ（葉っぱ）型などは、もう一方の開放部の拘束がないがゆえにパターン歪などが生じやすいという問題がある。この問題を考慮して、一つのパターンを２つに分離し、相補パターンを形成して、露光時にウエハ上で重ね合わせる方法が提唱されている。この方法の最大の問題は、スループットが約半減してしまうことである。
【００１７】
一方、メンブレン型レチクルでは相補パターンの問題は生じえず、一つのレチクルで所望のパターンを形成することができる。しかし、転写パターン部では入射荷電粒子はメンブレン部に必ず照射され、薄いメンブレン中ながら、その荷電粒子はある程度の小散乱をして投影光学系に進む。たとえ小散乱でも散乱をした荷電粒子はそのエネルギーを微量ながら減衰させてしまい、この現象を色分散と呼んでいる。色分散が生じると荷電粒子は若干量広がってウエハ上に投影されるため、若干の解像性劣化を引き起こしてしまうという問題点がある。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、製造されるデバイスの性能を実質的に悪化させることなく、散乱ステンシル型レチクルが有する相補パターンの問題を解決できる荷電粒子線用レチクル、このレチクルの設計方法と製造方法、及びこのレチクルを使用した、半導体デバイスの製造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】
【００１９】
前記課題を解決するための第１の手段は、同一のサブフィールド内に、散乱ステンシル型により形成されたパターンと、メンブレン型により形成されたパターンが共存していることを特徴とする荷電粒子線用レチクル（請求項１）である。
【００２０】
本発明者は、半導体デバイスに形成されるパターン中には、回路の性能を決定する部分であり、高いパターン精度を要求されるいわゆる「クリティカルパターン」部と、増幅回路のように、それほどのパターン精度を要求されない部分があることに着目した。そして、クリティカルパターンの部分には、相補的パターンがほとんど無く、増幅回路のようにそれほどの精度を要求されない部分に相補的パターンが多いことを見いだし、請求項１にかかる発明を着想するに至った。
【００２１】
すなわち、本手段においては、同一のサブフィールド内に、散乱ステンシル型により形成されたパターンと、メンブレン型により形成されたパターンが共存しているので、例えば、クリティカルパターンに相当する部分を散乱ステンシル型により形成し、精度を要せず相補的パターンの多い部分をメンブレン型パターンにより形成しておけば、製造されるデバイスの性能を実質的に悪化させることなく、散乱ステンシル型レチクルが有する相補パターンの問題を解決できる。
【００２２】
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、散乱ステンシル型で形成されたパターンは、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされており、メンブレン型により形成されたパターンは、前記散乱ステンシル型で形成されたパターンについての最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２３】
本手段においては、散乱ステンシル型パターンに対する最適露光量で露光したときに、いずれの部分においても目標値どおりの寸法のパターンの露光が行うことができる。
【００２４】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、メンブレン型により形成されたパターンは、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされており、散乱ステンシル型で形成されたパターンは、前記メンブレン型で形成されたパターンについての最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法とされていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２５】
本手段においては、メンブレン型パターンに対する最適露光量で露光したときに、いずれの部分においても目標値どおりの寸法のパターンの露光が行うことができる。
【００２６】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段の荷電粒子線露光装置用レチクルを設計する方法であって、全てのレチクルパターンを散乱ステンシル型で製造されるものと仮定して、散乱ステンシル型で形成されたパターンが、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法で設計を行い、その後、メンブレン型により形成されるパターンの寸法を、メンブレンで散乱される荷電粒子線の影響を考慮して補正することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２７】
レチクルパターンの設計を行うとき、一つのサブフィールド内におけるレチクルの条件を同一として設計を行うのが容易である。すなわち、一つのサブフィールド内に、散乱ステンシル型領域とメンブレン型領域が共存するとして設計を行うと計算が複雑になる。そこで、本手段においては、一つのサブフィールド内が全て散乱ステンシル型領域であるとして設計を行い、その後で、メンブレン型領域に存在するパターンについて、メンブレンにおける吸収・散乱を考慮して補正計算を行い、パターン寸法を補正する。このような手法を取ることにより、従来より「マスクバイアス」として知られているプログラムを応用して補正を行うことができる。一般に、メンブレンで吸収・散乱される分だけ、メンブレン領域のパターンにおいてはパターン形成に寄与する荷電粒子線の量が少なくなるので、レチクルのパターン寸法は太くなるように補正が行われる。
【００２８】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第３の手段の荷電粒子線露光装置用レチクルを設計する方法であって、全てのレチクルパターンをメンブレン型で製造されるものと仮定して、メンブレン型で形成されたパターンが、そのパターンに対する最適露光量で露光したときにウエハに設計値どおりのパターン寸法のパターンが形成されるような寸法で設計を行い、その後、散乱ステンシル型により形成されるパターンの寸法を、メンブレンで散乱されない荷電粒子線の影響を考慮して補正することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２９】
本手段は、前記第４の手段と設計思想を同じくするものであるが、メンブレン型領域のパターンを基準にして設計を行い、散乱ステンシル型領域のパターンの補正を行うところが異なっている。すなわち、一つのサブフィールド内が全てメンブレン型領域であるとして設計を行い、その後で、散乱ステンシル型領域に存在するパターンについて、メンブレンにおける吸収・散乱を考慮して補正計算を行い、パターン寸法を補正する。一般に、メンブレンで吸収・散乱されない分だけ、散乱ステンシル領域のパターンにおいては、パターン形成に寄与する荷電粒子線の量が多くなるので、レチクルのパターン寸法は細くなるように補正が行われる。
【００３０】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの荷電粒子線露光装置用レチクルを製造する方法であって、メンブレンエッチングマスク層、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域及びメンブレン型領域の双方に所定パターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域における前記メンブレンエッチングマスク層を除去し、残ったメンブレンエッチングマスク層をマスクとして、散乱ステンシル型領域におけるメンブレン層をエッチングにより除去し、続いて残ったメンブレンエッチングマスク層を除去する工程を有することを特徴とするもの（請求項６）である。
【００３１】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの荷電粒子線露光装置用レチクルを製造する方法であって、メンブレンエッチングマスク層、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域に所定パターンを形成すると共に、メンブレン型領域のステンシルパターン形成層を除去し、その後、メンブレン型領域に、リソグラフィ工程により所定のパターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域における前記メンブレンエッチングマスク層を除去し、残ったメンブレンエッチングマスク層をマスクとして、散乱ステンシル型領域におけるメンブレン層をエッチングにより除去し、続いて残ったメンブレンエッチングマスク層を除去する工程を有することを特徴とするもの（請求項７）である。
【００３２】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの荷電粒子線露光装置用レチクルを製造する方法であって、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域及びメンブレン型領域の双方に所定パターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域におけるパターンに対応する部分の、メンブレン層を除去する工程を有することを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３３】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの荷電粒子線露光装置用レチクルを製造する方法であって、メンブレン層、ステンシルパターン形成層を有するマスクブランクに対して、ステンシルパターン形成層にリソグラフィ工程により、散乱ステンシル型領域に所定パターンを形成すると共に、メンブレン型領域のステンシルパターン形成層を除去し、その後、メンブレン型領域に、リソグラフィ工程により所定のパターンを形成し、続いて、散乱ステンシル型領域におけるパターンに対応する部分の、メンブレン層を除去する工程を有することを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３４】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの荷電粒子線露光装置用レチクルを使用して、荷電粒子線露光装置により前記レチクルのパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００３５】
本手段においては、精密なパターンと相補的なパターンが同一サブフィールドに共存する場合でも、スループットを低下させずに、露光転写を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、製造されるデバイスの性能を実質的に悪化させることなく、散乱ステンシル型レチクルが有する相補パターンの問題を解決できる荷電粒子線用レチクル、このレチクルの設計方法と製造方法、及びこのレチクルを使用した、半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法を示す図である。まず、シリコンからなる基板１の上にメンブレンエッチングマスク層２、メンブレン層３、散乱ステンシル層４（ステンシルパターン形成層）を成膜する（ａ）。
【００３８】
メンブレン層３は、できる限り薄くすることができ、かつ強度が得られる材料から形成されることが望ましく、現在ではシリコン系材料（窒化シリコン等）や炭素系材料が使用されているが、ダイヤモンド状薄膜も使用されるようになってきている。
【００３９】
散乱ステンシル層４は、シリコンあるいは炭素を主要元素とするのが望ましく、応力制御のためにドープされるボロン、リンなど以外はシリコンから形成するか、ダイヤモンドカーボンで構成することが好ましい。メンブレンエッチングマスク層２は、後に述べるように、散乱ステンシル領域からメンブレン層３を取り除くために使用されるものである。
【００４０】
続いて、基板１側の裏側にレジストを塗布し、サブフィールドとなる部分のパターンに対応する部分を露光して現像し残ったレジストをマスクとして、基板１のシリコン層をエッチングし、サブフィールドとなる部分に穴１ａを形成する。エッチングされずに残った部分がストラット５となる。このようにしてマスクブランクスが形成される（ｂ）。
【００４１】
このマスクブランクスに対して、散乱ステンシル層４の表面にレジストを塗布し、所定のパターンを露光し、レジストを現像して、残ったレジストをマスクとして散乱ステンシル層４をエッチングし、散乱パターン４Ａ、散乱パターン４Ｂを形成する（ｃ）。図においてＡ側の部分が散乱ステンシル領域となり、Ｂの部分がメンブレン領域となるが、それぞれの部分の散乱パターン４Ａ、散乱パターン４Ｂは同時に形成される。
【００４２】
続いて、メンブレンエッチングマスク層２のうち、散乱ステンシル領域Ａの部分に対応するものを除去する（ｄ）。続いて、残ったメンブレンエッチングマスク層２をマスクとしてメンブレン層３をエッチングにより除去する。これにより、散乱ステンシル領域Ａのメンブレン層３が除去され、パターン部分に貫通孔が形成される（ｅ）。
【００４３】
最後に残ったメンブレンエッチングマスク層２を除去すると、散乱ステンシル領域Ａに散乱ステンシル型のパターンが、メンブレン領域Ｂにメンブレン型のパターンが共存するレチクルが完成する（ｆ）。
【００４４】
以上の実施の形態においては、散乱ステンシル層４を散乱ステンシル型マスクにおけるパターンの非形成部、メンブレン型マスクにおける散乱体として共用している点に特徴があり、このことにより、第２の実施の形態よりも工程が簡単となっている。
【００４５】
図２は、本発明の第２の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法を示す図である。なお、以下の図においては、本欄における前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【００４６】
図２に示した実施の形態は、図１（ｂ）のマスクブランクスを用いている。又、レジストを塗布して、パターンを露光し、現像後に残ったレジストをマスクとしてエッチングにより所望のパターンを形成する工程は周知のものであるので、「リソグラフィ工程」と呼んで、その説明を省略する。
【００４７】
まず、マスクブランクスのメンブレン領域Ｂの散乱ステンシル層４をリソグラフィ工程により除去する（ｂ）。次に、散乱ステンシル領域Ａの散乱ステンシル層４をリソグラフィ工程により所望のパターンにエッチングし散乱パターン４Ａを形成する（ｃ）。なお、この（ｂ）と（ｃ）の工程は、同時に行うこともできる。その後、メンブレン領域Ｂの部分のみに散乱体となる物質を積層し、リソグラフィ工程により所望のパターンにエッチングして散乱体４Ｃを形成する（ｄ）。
【００４８】
続いて、メンブレンエッチングマスク層２のうち、散乱ステンシル領域Ａの部分に対応するものを除去する（ｅ）。続いて、残ったメンブレンエッチングマスク層２をマスクとしてメンブレン層３をエッチングにより除去する。これにより、散乱ステンシル領域Ａのメンブレン層３が除去され、パターン部分に貫通孔が形成される（ｆ）。
【００４９】
最後に残ったメンブレンエッチングマスク層２を除去すると、、散乱ステンシル領域Ａに散乱ステンシル型のパターンが、メンブレン領域Ｂにメンブレン型のパターンが共存するレチクルが完成する（ｇ）。
【００５０】
なお、以上の第１の実施の形態、第２の実施の形態においては、いずれもメンブレンエッチングマスク層２がついたものをマスクブランクスとして使用していた。しかし、メンブレンエッチングマスク層２を必ずしも予め形成しておく必要は無い。その場合には、図１、図２において、マスクブランクスとしてメンブレンエッチングマスク層２の無いものを使用し、図１における（ｃ）の工程の後、図２における（ｄ）の工程の後に、メンブレン層３の裏面（図の下側）にレジストを塗布し、リソグラフィ工程によりメンブレン領域Ｂのみにレジストを残し、このレジストをマスクにして散乱ステンシル領域Ａのメンブレン層３をエッチングにより除去した後、レジストを除去すればよい。
【００５１】
又、散乱ステンシル領域Ａの部分のメンブレン層３をエッチング工程により除去する代わりに、ＦＩＢ等の選択的エッチングにより直接除去する方法も有効である。
【００５２】
またこのようなことをする代わりに、図１における（ｃ）の工程の後、図２における（ｄ）の工程の後に、散乱ステンシル領域Ａのパターンに併せて、メンブレン層３の裏側から孔開け加工を行い、散乱ステンシル領域Ａのパターンに対応する貫通孔を形成するようにしてもよい。
【００５３】
以下、本発明の第３の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルの設計方法について説明する。前述のように、散乱ステンシル型レチクルにおいては、パターン部である孔を通過する荷電粒子線は、そのエネルギーを殆ど失わないのに対し、メンブレン型レチクルのパターン部を透過する電子はエネルギーを失って、いわゆる色分散を生じているので、同じ寸法のパターンを使用しても、レジストに蓄積されるエネルギーが異なり、よって、実際にウエハ上に形成されるパターン線幅が異なって来るという問題が生じる。本発明に係る荷電粒子線露光装置用レチクルでは、露光量は散乱ステンシル領域Ａでもメンブレン領域Ｂでも同じであるので、予めこの寸法の差を見越して、パターンの線幅を決定しておかなければならない。
【００５４】
第３の実施の形態においては、散乱ステンシル領域Ａを基準にして、全てのパターンが散乱ステンシル領域に形成されるものと仮定して、散乱ステンシル領域Ａを露光するときの最適な線量で露光を行ったとき、目的の線幅が感応基板に得られるように、レチクルのパターン設計を行う。そして、その結果に対して、メンブレン領域Ｂのパターンの寸法を、色分散の影響の分だけ補正するようにしている。このようにすることにより、はじめから散乱ステンシル領域Ａとメンブレン領域Ｂが混在するものとしてパターンの設計を行うよりも、設計を容易にすることができる。色分散によりエネルギーが弱まる分だけ、メンブレン領域Ｂにおけるレチクルパターン寸法を太らせるような補正が行われる。
【００５５】
本発明の第４の実施の形態では、これと逆で、メンブレン領域Ｂを基準にして、全てのパターンがメンブレン領域に形成されるものと仮定して、メンブレン領域Ｂを露光するときの最適な線量で露光を行ったとき、目的の線幅が感応基板に得られるように、パターン設計を行い、その結果に対して、散乱ステンシル領域Ａのパターンの寸法を、色分散の影響の分だけ補正するようにしている。このようにすることにより、はじめから散乱ステンシル領域Ａとメンブレン領域Ｂが混在するものとしてパターンの設計を行うよりも、設計を容易にすることができる。色分散によりエネルギーが弱まらない分だけ、散乱ステンシル領域Ａにおけるレチクルパターン寸法を細くするような補正が行われる。
【００５６】
以下、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図３は、本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
(1)ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを準備するウエハ準備工程）
(2)露光に使用するレチクルを製作するレチクル製造工程（又はレチクルを準備するレチクル準備工程）
(3)ウエハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
(4)ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
(5)できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００５７】
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
(1)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
(2)この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
(3)薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにレチクルを用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
(3)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
(5)イオン・不純物注入拡散工程
(6)レジスト剥離工程
(7)さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００５８】
本実施の形態においては、リソグラフィ工程において、本発明の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルを使用しているので、スループットを下げることなく、高精度の半導体デバイスを製造することができる。
【実施例】
【００５９】
６５ｎｍノードのLOGICデバイス作製のため、所望のゲート層を形成の後、層間絶縁膜上にコンタクトホールレイヤーパターンを露光形成することとした。レチクルは本発明の実施の形態とした方法で散乱ステンシル型／メンブレン型共存レチクルを製造した。散乱ステンシル部はシリコン層とし、その膜厚は１５０ｎｍとした。一方メンブレンは窒化シリコン膜とし、その厚さは５０ｎｍまで薄膜形成した。
【００６０】
レチクルのパターン寸法の設計は、まず、全てのパターンが散乱ステンシル部に形成されるものとして行った。そして、このままでは、メンブレン部では散乱ステンシル部に比べて同一露光ドーズではアンダードーズ気味になってしまうので、そのままでは、設計パターンより細いパターンが形成されてしまう。よって、その分を見越して、レチクル作製時にメンブレン部パターンのみ、一律４％、パターン寸法を太くする処理を行った。
【００６１】
この散乱ステンシル型／メンブレン型共存レチクルをＥＢステッパ（ニコン製）に使用して露光してレジストパターン形成を行った。８インチウエハ上には化学増幅型ＥＢポジ型レジスト０．４μｍ厚を塗布、プリベークを行い露光装置内に搬送した。なお、ＥＢレジストには富士フィルムアーチ（株）製の化学増幅型ポジ型レジストＦＥＰシリーズを用いた。露光ドーズ量は９μＣ／ｃｍ２とした。又、露光時にコンタクトホールとラインパターンを同一ドーズ量で露光すると、それぞれの最適露光量が異なるため、ラインパターンが設計値より太くなってしまう。このことを考慮して、メンブレン領域のラインパターンについて、予めレチクルパターン上で−５％のマスクバイアス処理を施して、細く形成しておいた。
【００６２】
露光後パターンをＣＤ−ＳＥＭにて評価すると、所望の目標寸法内にすべて形成されていることが確認できた。本コンタクトレイヤーのＥＢステッパでのスループットは、散乱ステンシル型レチクル使用時で１５枚程度であったが、本発明による散乱ステンシル型／メンブレン型共存レチクルを使用することにより２８枚程度まで引き上げることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である荷電粒子線露光装置用レチクルの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】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】
【００６４】
１…基板、１ａ…穴、２…メンブレンエッチングマスク層、３…メンブレン層、４…散乱ステンシル層（ステンシルパターン形成層）、４Ａ，４Ｂ…散乱パターン、４Ｃ…散乱体、５…ストラット、Ａ…散乱ステンシル領域、Ｂ…メンブレン領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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