(57)【要約】      （修正有）【課題】デバイスパターンをマスク上に形成する方法に改良を加え、マスクの作製コストを低く抑えることのできる露光方法を提供する。【解決手段】３枚のマスク１０−１、２、３上の領域は、４本のメカニカルストライプ４９−１〜１２に分割されており、順にＡ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′、Ｅ、Ｅ′、Ｆ、Ｆ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＡ′とマスクパターンＡ等は全く同じパターンである。【選択図】図１
2005294658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の部分領域に分割してマスク上に形成し、
該マスク上の部分領域を順次露光して感応基板に転写し、
前記感応基板上では、前記マスク上の部分領域のパターンの像をつなぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって；
前記マスク上において前記デバイスパターンの少なくとも一部を冗長的に重複して形成し、
該冗長的に重複して形成したパターンを検査し、
該検査のデータに基づいてマスク上のパターンの内の健全な部分を選択して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記マスクに、前記デバイスパターンを複数組、各々複数の部分領域に分割して形成し、
該複数組のデバイスパターンの内の健全な部分領域を選択して露光することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記複数組のデバイスパターンを複数枚のマスク上に形成することを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項４】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の部分領域に分割して複数のマスク上に形成し、
該マスク上の部分領域を順次露光して感応基板に転写し、
前記感応基板上では、前記マスク上の部分領域のパターンの像をつなぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって；
前記マスク上形成した前記デバイスパターンの欠陥検査を行い、
該検査のデータに基づいて、前記マスクとは別のマスクに、前記マスク上の欠陥のあるパターンの替りとなる健全な代替パターンを形成し、
前記２枚のマスク上のパターンを選択して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
前記デバイスパターンを複数のストライプ領域に分割して前記マスク上に形成し、
該ストライプ毎に代替パターンの形成を行うことを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項６】
前記デバイスパターンを複数のサブフィールド領域に分割して前記マスク上に形成し、
該サブフィールド毎に代替パターンの形成を行うことを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項７】
前記マスクに、前記デバイスパターンを複数の部分領域に分割して形成し、
前記マスクとは別のマスク上に全く同じデバイスパターンを形成し、
前記２枚のマスク上のデバイスパターンの内の健全な部分領域を選択して露光することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項８】
感応基板上に転写すべきパターンを有する複数のマスクを載置するマスクステージと、
該マスクを荷電粒子線で照明する照明光学系と、
該マスクを通過した荷電粒子線を前記感応基板上に結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
各部を制御するコントローラと、
を具備する荷電粒子線露光装置であって；
前記パターンが複数の領域及び代替的なパターンに分割されて前記複数のマスク上に形成されており、
前記全てのマスク上のパターンの内の健全な部分を選択して露光することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の露光方法を用いるリソグラフィー工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体集積回路等のリソグラフィーにおける露光方法等に関する。特には、デバイスパターンをマスク上に形成する方法に改良を加え、マスクの作製コストを低く抑えることのできる露光方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の集積度はますます上り、その回路パターンは一層微細化している。現在のところ、半導体ウェハのパターン転写には光ステッパーが主に用いられている。この転写のための原版となるマスクは電子線で描画作成するのが通常である。そして、より高集積・超微細のパターンを露光するため、各ウェハの露光にも電子線露光を用いるとの提案が従来よりなされている。
【０００３】
しかしながら、電子線露光はスループットが低いのが欠点であり、この欠点を解消すべく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロジェクション、キャラクタープロジェクションあるいはブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用化されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性のある回路小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、同様の小パターンが複数種類形成されたマスクを用いて、１個の小パターンを一単位として繰り返し転写露光を行う。しかし、この方式でも、繰り返し性のないパターン部分については可変成形方式の描画を行う。
【０００４】
一方、図形部分一括露光方式よりも飛躍的に高いスループットをねらう電子線転写露光方式として、一個の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスクを準備し、そのマスクのある範囲に電子線を照射し、その照射範囲のパターンを投影レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案されている。
【０００５】
この種の装置では、マスクの全範囲に一括して電子線を照射して一度にチップパターン全体を転写しようとすると、精度良くパターンを転写することができない。また、原版となるマスクの製作が困難である。そこで、最近精力的に検討されている方式は、１ダイ（ウェハ上のチップ）又は複数ダイを一度に露光するのではなく、パターンは小さな領域（サブフィールド）に分割して転写露光し、ウェハ上では各サブフィールド上のパターンの像を繋ぎ合わせてチップパターン全体を形成するという方式である（ここでは分割転写方式と呼ぶこととする）。各サブフィールドの転写毎に光学系の収差や倍率・位置補正を行うことにより高精度のパターン形成を行うことができる。なお、各サブフィールドを露光する際には、電子光学系内で電子線を偏向したり、マスクやウェハを機械的に移動させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、デバイスパターンの高精度化に伴い、マスクに形成する原版パターンの欠陥が生じる可能性が高くなっている。特に、電子線露光装置のように薄膜マスクを用いる場合には、マスク製造工程で欠陥の生じる確率が高くなる。マスクの欠陥が発見された場合には、マスクを全て作り直す必要があり、マスクのコストが増大する。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、デバイスパターンをマスク上に形成する方法に改良を加え、マスクの作製コストを低く抑えることのできる露光方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の露光方法は、  感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の部分領域に分割してマスク上に形成し、  該マスク上の部分領域を順次露光して感応基板に転写し、  前記感応基板上では、前記マスク上の部分領域のパターンの像をつなぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって；  前記マスク上において前記デバイスパターンの少なくとも一部を冗長的に重複して形成し、  該冗長的に重複して形成したパターンを検査し、  該検査のデータに基づいてマスク上のパターンの内の健全な部分を選択して露光することを特徴とする。
【０００９】
冗長的に重複して形成してある複数のパターンの両方に欠陥があるということはほとんどないので、マスクを作り直す必要がほとんど無くなり、マスク作製コストを減らすことができる。
【００１０】
上記露光方法においては、  前記マスクに、前記デバイスパターンを複数組、各々複数の部分領域に分割して形成し、  該複数組のデバイスパターンの内の健全な部分領域を選択して露光することが好ましい。
【００１１】
上記露光方法においては、  前記複数組のデバイスパターンを複数枚のマスク上に形成することが好ましい。
【００１２】
本発明の露光方法は、  感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の部分領域に分割して複数のマスク上に形成し、  該マスク上の部分領域を順次露光して感応基板に転写し、  前記感応基板上では、前記マスク上の部分領域のパターンの像をつなぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって；  前記マスク上形成した前記デバイスパターンの欠陥検査を行い、  該検査のデータに基づいて、前記マスクとは別のマスクに、前記マスク上の欠陥のあるパターンの替りとなる健全な代替パターンを形成し、  前記２枚のマスク上のパターンを選択して露光することもできる。
【００１３】
欠陥のあるパターンのみを新たにマスクに形成するので、冗長的なパターンを全パターンについて形成する必要が無い。
【００１４】
上記露光方法においては、  前記デバイスパターンを複数のストライプ領域に分割して前記マスク上に形成し、  該ストライプ毎に代替パターンの形成を行うこともできる。
【００１５】
上記露光方法においては、  前記デバイスパターンを複数のサブフィールド領域に分割して前記マスク上に形成し、  該サブフィールド毎に代替パターンの形成を行うこともできる。
【００１６】
上記露光方法においては、  前記マスクに、前記デバイスパターンを複数の部分領域に分割して形成し、  前記マスクとは別のマスク上に全く同じデバイスパターンを形成し、  前記２枚のマスク上のデバイスパターンの内の健全な部分領域を選択して露光することもできる。
【００１７】
本発明の露光装置は、  感応基板上に転写すべきパターンを有する複数のマスクを載置するマスクステージと、  該マスクを荷電粒子線で照明する照明光学系と、  該マスクを通過した荷電粒子線を前記感応基板上に結像させる投影光学系と、  前記感応基板を載置する感応基板ステージと、  各部を制御するコントローラと、  を具備する荷電粒子線露光装置であって；  前記パターンが複数の領域及び代替的なパターンに分割されて前記複数のマスク上に形成されており、  前記全てのマスク上のパターンの内の健全な部分を選択して露光することを特徴とする。
【００１８】
本発明のデバイス製造方法は、上記いずれかの態様の露光方法を用いるリソグラフィー工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、デバイスパターンをマスク上に形成する方法に改良を加え、マスクの作製コストを低く抑えることができる
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、分割転写方式の電子線投影露光技術の概要を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１０は、分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーC.O.を結像する。
【００２２】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、マスク１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってマスク１０に結像される。
【００２３】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがマスク１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図１０の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるマスク１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、マスク１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【００２４】
マスク１０は、実際には（図１１を参照しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する。マスク１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数のマスクに１個の半導体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。
マスク１０は移動可能なマスクステージ１１上に載置されており、マスク１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるマスク上の各サブフィールドを照明することができる。
マスクステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、マスクステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００２５】
マスク１０の下方には投影レンズ１５及び１９並びに偏向器１６が設けられている。マスク１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所定の位置に結像される。投影レンズ１５、１９及び偏向器１６（像位置調整偏向器）の詳しい作用については、図１２を参照して後述する。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、マスク上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【００２６】
マスク１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。同開口１８は、マスク１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断する。
【００２７】
ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばマスク１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、マスク１０と２３の相対的位置関係を知ることができる。
【００２８】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記マスクステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のマスクステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００２９】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、マスクステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００３０】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正する。これにより、マスク１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、マスク上のチップパターン全体がウェハ上に転写される。
【００３１】
次に、分割転写方式の電子線投影露光に用いられるマスクの詳細例について、図１１を参照しつつ説明する。
図１１は、電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレイン領域の平面図である。このようなマスクは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを行うことにより製作できる。
【００３２】
図１１（Ａ）には、マスク１０における全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレイン領域（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図１１（Ｃ）に示すように、小メンブレイン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分である。スカート４３はパターンの形成されてない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態としては、メンブレインに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレイン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【００３３】
一つのサブフィールド４２は、現在検討されているところでは、マスク上で０．５〜５mm角程度の大きさを有する。投影の縮小率を１／５とすると、サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．１〜１mm角である。小メンブレイン領域４１の周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分４５は、マスクの機械強度を保つための、例えば厚さ０．５〜１mm程度の梁である。グリレージ４５の幅は、例えば０．１mm程度である。なお、スカート４３の幅は、例えば０．０５mm程度である。
【００３４】
図１１（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ方向）に多数の小メンブレイン領域４１が並んで一つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、そのようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を形成している。エレクトリカルストライプ４４の長さ（メカニカルストライプ４９の幅）は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。なお、一つのエレクトリカルストライプ４４内における隣り合うサブフィールド間に、スカートやグリレージのような非パターン領域を設けない方式も検討されている。
【００３５】
メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。
隣り合うメカニカルストライプ４９の間にストラット４７として示されている幅の太い梁は、マスク全体のたわみを小さく保つためのものである。ストラット４７はグリレージ４５と一体である。
【００３６】
現在有力と考えられている方式によれば、１つのメカニカルストライプ（以下単にストライプと呼ぶ）４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレクトリカルストライプ４４）は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。
【００３７】
図１２は、マスクからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にマスク１０上の１つのストライプ４９が示されている。ストライプ４９には上述のように多数のサブフィールド４２（スカートについては図示省略）及びグリレージ４５が形成されている。図の下部には、マスク１０と対向するウェハ２３が示されている。
【００３８】
この図では、マスク上のストライプ４９の一番手前の偏向帯４４の左隅のサブフィールド４２−１が上方からの照明ビームＩＢにより照明されている。そして、サブフィールド４２−１を通過したパターンビームＰＢが、２段の投影レンズと像位置調整偏向器（図１０参照）の作用によりウェハ２３上の所定の領域５２−１に縮小投影されている。
パターンビームＰＢは、マスク１０とウェハ２３の間で、２段の投影レンズの作用により、光軸と平行な方向から光軸と交差する方向へ、そしてその逆に計２回偏向される。
【００３９】
ウェハ２３上におけるサブフィールド像の転写位置は、マスク１０とウェハ２３との間の光路中に設けられた偏向器（図１０の符号１６）により、各パターン小領域４２に対応する被転写小領域５２が互いに接するように調整される。すなわち、マスク上のパターン小領域４２を通過したパターンビームＰＢを第１投影レンズ及び第２投影レンズでウェハ２３上に収束させるだけでは、マスク１０のパターン小領域４２のみならずグリレージ４５及びスカートの像までも所定の縮小率で転写することとなり、グリレージ４５等の非パターン領域に相当する無露光領域が各被転写小領域５２の間に生じる。このようにならないよう、非パターン領域の幅に相当する分だけパターン像の転写位置をずらしている。
なお、Ｘ方向とＹ方向に１つずつの位置調整用偏向器が設けられている。
【００４０】
以下、図を参照しつつ、本発明の実施例に係る露光方法の実施例について説明する。
【００４１】
実施例１
図１は、本発明の第１の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図１（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図１（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
図１（Ａ）には、ウェハ２３上の１つのチップ５０が示されている。チップ５０上のデバイスパターンは、６本のメカニカルストライプ５９−１〜６に分割されている。それぞれのメカニカルストライプ５９−１〜６には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのデバイスパターンを形成する。
【００４２】
図１（Ｂ）には、マスクステージ１１（図１０参照）上に載置された３枚のマスク１０−１、１０−２、１０−３が示されている。この例においては、チップ５０上に転写するデバイスパターンを３枚のマスク上に分割して形成する。なお、これら３枚のマスクは全てマスク上に搭載される。
【００４３】
マスク１０−１上の領域は、４本のメカニカルストライプ４９−１〜４に分割されている。それぞれのメカニカルストライプ４９−１〜４には、順にＡ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＡ′とマスクパターンＡは全く同じパターンであり、隣接するメカニカルストライプに配置されている。マスクパターンＢ′とマスクパターンＢも全く同じパターンであり、隣接するメカニカルストライプに配置されている。マスクパターンＡ、Ａ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＡに対応しており、マスクパターンＢ、Ｂ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＢに対応している。
【００４４】
マスク１０−２上の領域も、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−５〜８に分割されている。それぞれのメカニカルストライプ４９−５〜８には、順にＣ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＣ′とマスクパターンＣ、及びマスクパターンＤ′とマスクパターンＤは全く同じパターンであり、隣接するメカニカルストライプに配置されている。マスクパターンＣ、Ｃ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＣに対応しており、マスクパターンＤ、Ｄ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＤに対応している。
【００４５】
マスク１０−３上の領域も、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−９〜１２に分割されている。それぞれのメカニカルストライプ４９−９〜１２には、順にＥ、Ｅ′、Ｆ、Ｆ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＥ′とマスクパターンＥ、及びマスクパターンＦ′とマスクパターンＦは全く同じパターンであり、隣接するメカニカルストライプに配置されている。マスクパターンＥ、Ｅ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＥに対応しており、マスクパターンＦ、Ｆ′はメカニカルストライプ５９−１上のパターンＦに対応している。
【００４６】
各マスク１０−１、２、３上には、いくつかのマスクパターンの欠陥部分６１が示されている。このうち、メカニカルストライプ４９−１の上方にある欠陥部分に６１−１という符号を付し、メカニカルストライプ４９−２の下方にある欠陥部分に６１−２という符号を付してある。
【００４７】
なお、この例においては、チップ５０上のデバイスパターンを６本のメカニカルストライプに分割し、それぞれに対応したマスクパターンをマスク上のメカニカルストライプに形成した。しかし、チップ５０上のデバイスパターンを複数のエレクトリカルストライプ５４に分割し、それぞれに対応したマスクパターンをマスク上のエレクトリカルストライプに形成することもできる。
【００４８】
上述のように、隣り合うメカニカルストライプに同一のマスクパターンを形成することにより、露光時のスループットを向上でき、重ね合わせ精度を向上することができる。
【００４９】
次に、図２を参照しつつ、第１の実施例に係る露光方法について説明する。
図２は、第１の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
図２においては、まず、ＬＳＩ−ＣＡＤ等でウェハ上に形成する露光レイヤーのデータを作製し（ステップ２１）、作製されたデータをマスク上の所望の領域に割り付けて描画するためのデータ変換を行う（ステップ２２）。変換データに基づいて、３枚のマスク１０−１、２、３を作製し（ステップ２３）、それぞれについて欠陥検査を行う（ステップ２４）。
【００５０】
検査の結果、同一パターンの形成された隣り合うストライプの内のどちらかが無欠陥の場合（ステップ２５）には、「無欠陥のストライプを露光に用いる」というデータを出力し、露光データを作成する（ステップ２６）。この場合には、欠陥の無いストライプのみを走査し、ウェハ上に所望のデバイスパターンを転写する。これは例えば、図１（Ｂ）のメカニカルストライプ４９−１上の欠陥部分６０−１が存在せず、メカニカルストライプ４９−１が無欠陥であった場合である。図１（Ｂ）においては、他にメカニカルストライプ４９−４、６、７、１０、１１が無欠陥であり、それぞれには、パターンＢ′、Ｃ′、Ｄ、Ｅ′、Ｆが存在する。そのため、ウェハ上に転写すべき無欠陥のパターンが全て揃い、これらの無欠陥ストライプを走査することにより、所望のデバイスパターンを転写することができる。
【００５１】
隣り合うストライプの両方に欠陥がある場合には（ステップ２５）、どちらかの欠陥が修復可能かどうかを調査する（ステップ２７）。これは、例えば、図１（Ｂ）において、マスク１０−１上のパターンＡの形成されたメカニカルストライプ４９−１上の欠陥部分６０−１と、パターンＡと同一のパターンＡ′の形成されたメカニカルストライプ４９−２上の欠陥部分６０−２がある場合である。修復できる場合には、一方のストライプの欠陥部分を修復して、「修復された方のストライプを露光に用いる」というデータを出力し、露光データを作成する（ステップ２６）。この場合には、修復されたストライプ及び無欠陥のストライプのみを走査し、ウェハ上に所望のデバイスパターンを転写する。
【００５２】
次に、隣り合うストライプの両方に欠陥があり、それが同一箇所にない場合（ステップ２９）について説明する。これは、例えば、図１（Ｂ）において、マスク１０−１上のパターンＡの形成されたメカニカルストライプ４９−１上の欠陥部分６０−１と、パターンＡと同一のパターンＡ′の形成されたメカニカルストライプ４９−２上の欠陥部分６０−２が異なる箇所（サブフィールド４２）にある場合である。この場合には、「メカニカルストライプ４９−１上の欠陥部分６０−１の位置情報とメカニカルストライプ４９−２上の欠陥部分６０−２の位置情報」を出力し、露光データを作成する（ステップ２６）。
【００５３】
この場合には、露光時（ステップ３０）に、まず、メカニカルストライプ４９−１を走査し、マスクパターンＡをウェハ２３上に転写する。その際、欠陥のある６０−１の領域を転写するときにブランキングを行い、欠陥のあるパターンを転写しないようにする。その後、メカニカルストライプ４９−２を走査し、マスクパターンＡ′をウェハ２３上に転写する。欠陥部分６０−１に対応する領域以外の転写を行う際にブランキングを行い、パターンを重複して転写しないようにする。そして、欠陥部分６０−１に対応する領域の転写を行う際にブランキングを解除し、欠陥部分６０−１に対応する領域のみをウェハ２３上に転写する。このように、メカニカルストライプ４９−１、２を走査することにより、ウェハ２３上のメカニカルストライプ５９−１に欠陥の無いデバイスパターンＡが転写される。なお、メカニカルストライプ４９−２を走査する際には、メカニカルストライプ４９−２上の全てのサブフィールド４２を順次走査してもよいし、マスクステージ１１を欠陥部分６０−１に対応する領域まで移動させて、欠陥部分６０−１に対応する領域だけを転写してもよい。
【００５４】
隣り合うストライプの両方に欠陥があり（ステップ２５）、修復不可能（ステップ２７）で、さらにそれが同一箇所にある場合（ステップ２９）について説明する。これは、例えば、図１（Ｂ）において、マスク１０−１上のパターンＡの形成された領域の欠陥部分６０−１と、パターンＡと同一のパターンＡ′の形成された領域の欠陥部分６０−２が全く同一箇所（サブフィールド４２）であった場合である。この場合には、ステップ２３に戻って、欠陥のあったマスクを作り直す必要がある。しかし、実際には、同一箇所に欠陥が生じる確率は極めて低く、マスクを作り直すことはほとんど無いと言える。
【００５５】
実施例２
図３は、本発明の第２の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。
図３には、３枚のマスク１０−１、１０−２、１０−３が示されている。各マスク１０−１、２、３上の領域は、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−１〜１２に分割されている。メカニカルストライプ４９−１〜４には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−５〜８には、順にＥ、Ｆ、Ａ′、Ｂ′のマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−９〜１２には、順にＣ′、Ｄ′、Ｅ′、Ｆ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＡ′とＡ、Ｂ′とＢ、Ｃ´とＣ、Ｄ′とＤ、Ｅ′とＥ、Ｆ′とＦは同一パターンである。
【００５６】
チップ５０は、図１（Ａ）と同様に、６本のメカニカルストライプ５９−１〜６に分割されており、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのデバイスパターンが形成される。また、露光方法に用いるマスク作製手順は、第１の実施例と同様である。
【００５７】
上述のように、異なるマスク上に同一のマスクパターンを形成することにより、図２のステップ２９でマスクを作り直すことになった場合に、１枚で４つのマスクパターンを作り直すことができる。
【００５８】
実施例３
図４は、本発明の第３の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図４（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図４（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
図４（Ａ）には、ウェハ２３上の１つのチップ５０が示されている。チップ５０上のデバイスパターンは、８本のメカニカルストライプ５９−１〜８に分割されている。それぞれのメカニカルストライプ５９−１〜８には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのデバイスパターンを形成する。
【００５９】
図４（Ｂ）には、マスクステージ１１上に載置された３枚のマスク１０−１、１０−２、１０−３が示されている。各マスク１０−１、２、３上の領域は、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−１〜１２に分割されている。メカニカルストライプ４９−１〜４には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−５〜８には、順にＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈのマスクパターンが形成されている。この実施例においては、マスクパターンＡ、Ｃ、Ｆ、Ｈ上に、欠陥部分６０が示されている。メカニカルストライプ４９−９〜１２には、順にＡ′、Ｃ′、Ｆ′、Ｈ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＡ′とＡ、Ｃ′とＣ、Ｆ´とＦ、Ｈ′とＨは同一パターンである。
【００６０】
次に、図５を参照しつつ、第３の実施例に係る露光方法について説明する。
図５は、第３の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
図５においては、まず、ＬＳＩ−ＣＡＤ等でウェハ上に形成する露光レイヤーのデータを作製し（ステップ４１）、作製されたデータをマスク上の所望の領域に割り付けて描画するためのデータ変換を行う（ステップ４２）。変換データに基づいて、２枚のマスク１０−１、２を作製し（ステップ４３）、それぞれについて欠陥検査を行う（ステップ４４）。
【００６１】
検査の結果、欠陥のあるメカニカルストライプ４９が４本以上の場合（ステップ４５）には、３枚目のマスク１０−３上に替りのパターンを作り直すことできない。そのため、ステップ４３に戻って、欠陥のあったマスク１０−１、２を作り直す必要がある。
【００６２】
検査の結果、欠陥のあるメカニカルストライプ４９が４本以内（例えば、図４（Ｂ）のメカニカルストライプ４９−１、３、６、８）の場合（ステップ４５）には、欠陥部分のあるストライプを３枚目のマスク１０−３上に形成し（ステップ４６）、欠陥検査を行う（ステップ４７）。マスク１０−３に欠陥がある場合（ステップ４８）には、ステップ４６に戻って、欠陥のあったマスク１０−３を作り直す必要がある。
【００６３】
マスク１０−３に欠陥が無い場合（ステップ４８）には、マスク１０−１、２上の欠陥のあるメカニカルストライプの位置情報を出力し、露光データを作成する（ステップ４９）。
【００６４】
露光時（ステップ５０）に、まず、欠陥の無いメカニカルストライプ４９−２、４、５、７を走査し、マスクパターンＢ、Ｄ、Ｅ、Ｇをウェハ２３上に転写する。その際、欠陥のあるメカニカルストライプ４９−１、３、６、８は飛ばして走査する。その後、マスク１０−３上のメカニカルストライプ４９−９、１０、１１、１２を走査し、マスクパターンＡ′、Ｃ′、Ｆ′、Ｈ′をウェハ２３上に転写する。
【００６５】
上述のように、欠陥のあるストライプのみをマスク１０−３に形成するので、冗長的にパターンを形成する必要が無く、マスク上に形成するマスクパターンを多くできる。
【００６６】
実施例４
図６は、本発明の第４の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図６（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図６（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
図６（Ａ）には、ウェハ２３上の１つのチップ５０が示されている。チップ５０上のデバイスパターンは、第３の実施例と同様に、８本のメカニカルストライプ５９−１〜８に分割されており、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのデバイスパターンが形成される。
【００６７】
図６（Ｂ）には、３枚のマスク１０−１、１０−２、１０−３が示されている。マスク１０−１、２上の領域は、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−１〜８に分割されている。メカニカルストライプ４９−１〜４には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−５〜８には、順にＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈのマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−１、３、６、８上には、欠陥サブフィールド４２−１、３、６、８が示されている。マスク１０−３上には、マスク１０−１、２上の欠陥サブフィールド４２−１、３、６、８に対応する健全なパターンが形成されている。なお、本実施例においては、欠陥サブフィールド４２−１、３、６、８に対応する健全なパターンが飛び飛びに配置されているが、例えば、図の左上から詰めて形成することもできる。
【００６８】
次に、図７を参照しつつ、第４の実施例に係る露光方法について説明する。
図７は、第４の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
図７においては、まず、ＬＳＩ−ＣＡＤ等でウェハ上に形成する露光レイヤーのデータを作製し（ステップ６１）、作製されたデータをマスク上の所望の領域に割り付けて描画するためのデータ変換を行う（ステップ６２）。変換データに基づいて、２枚のマスク１０−１、２を作製し（ステップ６３）、それぞれについて欠陥検査を行う（ステップ６４）。
【００６９】
検査の結果、欠陥のあるサブフィールドのデータを出力し、作製されたデータをマスク１０−３上の所望の領域に割り付けて描画するためのデータ変換を行う（ステップ６５）。変換データに基づいて、マスク１０−３を作製し（ステップ６６）、それぞれについて欠陥検査を行う（ステップ６７）。
【００７０】
マスク１０−３に欠陥がある場合（ステップ６８）には、ステップ６６に戻って、マスク１０−３を作り直す必要がある。
【００７１】
マスク１０−３に欠陥が無い場合（ステップ６８）には、マスク１０−１、２上の欠陥のあるサブフィールドの位置情報を出力し、露光データを作成する（ステップ６９）。
【００７２】
露光時（ステップ７０）に、まず、マスク１０−１、２上のマスクパターンをウェハ２３上に転写する。その際、欠陥サブフィールド４２−１、３、６、８を転写するときにブランキングを行い、欠陥のあるパターンを転写しないようにする。その後、マスク１０−３上のサブフィールドを走査し、欠陥サブフィールド４２−１、３、６、８に対応する健全なパターンをウェハ２３上に転写する。
【００７３】
上述のように、欠陥のあるサブフィールドのみをマスク１０−３に形成するので、冗長的に形成するパターンが少なくて済む。
【００７４】
実施例５
図８は、本発明の第５の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図８（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図８（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
図８（Ａ）には、ウェハ２３上の１つのチップ５０が示されている。チップ５０上のデバイスパターンは、４本のメカニカルストライプ５９−１〜４に分割されており、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのデバイスパターンが形成される。
【００７５】
図８（Ｂ）には、２枚のマスク１０−１、１０−２が示されている。マスク１０−１、２上の領域は、それぞれ４本のメカニカルストライプ４９−１〜８に分割されている。メカニカルストライプ４９−１〜４には、順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのマスクパターンが形成されている。メカニカルストライプ４９−５〜８には、順にＡ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′のマスクパターンが形成されている。マスクパターンＡ′とＡ、Ｂ′とＢ、Ｃ´とＣ、Ｄ′とＤは同一パターンである。つまり、マスク１０−１と１０−２とは全く同じものである。メカニカルストライプ４９−１、４、５、６には、欠陥部分６０−１、４、５、６が示されている。
【００７６】
次に、図９を参照しつつ、第５の実施例に係る露光方法について説明する。
図９は、第５の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
図９においては、まず、ＬＳＩ−ＣＡＤ等でウェハ上に形成する露光レイヤーのデータを作製し（ステップ８１）、作製されたデータをマスク上の所望の領域に割り付けて描画するためのデータ変換を行う（ステップ８２）。変換データに基づいて、２枚のマスク１０−１、２を作製し（ステップ８３）、それぞれについて欠陥検査を行う（ステップ８４）。
【００７７】
同一パターンの同一箇所（エレクトリカルストライプ４４又はサブフィールド４２）に欠陥部分がある場合（ステップ８５）について説明する。これは、例えば、図８（Ｂ）において、マスク１０−１上のパターンＡの形成された領域の欠陥部分６０−１と、パターンＡと同一のパターンＡ′の形成された領域の欠陥部分６０−５が全く同一箇所であった場合である。この場合には、ステップ８３に戻って、２枚のマスクを作り直す必要がある。
【００７８】
次に、欠陥部分が同一箇所にない場合（ステップ８５）について説明する。この場合には、欠陥部分６０−１、４、５、６の位置情報を出力し、露光データを作成する（ステップ８６）。
【００７９】
露光時（ステップ８７）には、まず、メカニカルストライプ４９−１を走査し、マスクパターンＡをウェハ２３上に転写する。その際、欠陥のある６０−１の領域を転写するときにブランキングを行い、欠陥のあるパターンを転写しないようにする。その後、メカニカルストライプ４９−２、３、４を走査し、マスクパターンをウェハ２３上に転写する。メカニカルストライプ５を走査する際には、欠陥部分６０−１に対応する領域のみをウェハ２３上に転写する。
【００８０】
上述のように、全く同じマスクを２枚作製することにより、マスクを作り直すリスクを回避できる。
【００８１】
なお、上述の説明において、欠陥部分の代替という観点について説明したが、本発明の露光方法においては、欠陥とまで行かなくても、いくつかのパターンの内、精度の高いものを選択して転写することによりパターン形成精度を高めることができる。
【００８２】
次に上記説明した電子線転写露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図１３は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。
【００８３】
ステップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。この時、パターンについて局部的にリサイズを施すことにより近接効果や空間電荷効果によるビームボケの補正を行ってもよい。
一方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００８４】
ステップ４（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ８（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で作ったマスクを用いて電子ビーム転写装置によって、マスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。その際、上述の露光方法を用いる。ステップ１０（光露光）では、同じくステップ２で作った光露光用マスクを用いて、光ステッパーによってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。この前又は後に、電子ビームの後方散乱電子を均一化する近接効果補正露光を行ってもよい。
【００８５】
ステップ１１（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジスト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３を繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８６】
ステップ１４（組立）は、後工程と呼ばれ、上の工程によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ１５（検査）では、ステップ１４で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成しこれが出荷（ステップ１６）される。
【００８７】
以上図１〜図１３を参照しつつ、本発明の実施例に係る露光方法等について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のように様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図１（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図１（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
【図２】第１の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図４（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図４（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
【図５】第３の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図６（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図６（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
【図７】第４の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第５の実施例に係るウェハとマスクのパターン形成方法を説明する図である。図８（Ａ）はウェハ上でのデバイスパターンを示す平面図であり、図８（Ｂ）はマスク上に形成するマスクパターンを示す平面図である。
【図９】第５の実施例に係る露光方法に用いるマスク作製手順を示すフローチャートである。
【図１０】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図１１】電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレイン領域の平面図である。
【図１２】マスクからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。
【図１３】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。
【符号の説明】
【００８９】
１    電子銃                        ２，３  コンデンサレンズ
４    照明ビーム成形開口            ５    ブランキング偏向器
７    ブランキング開口              ８    照明ビーム偏向器    
９    コンデンサレンズ              １０  マスク
１１  マスクステージ                １２  マスクステージ位置検出器
１５  第１投影レンズ                １６  像位置調整偏向器
１８  コントラスト開口              １９  第２投影レンズ
２２  反射電子検出器                ２３  ウェハ
２４  ウェハステージ                ２５  ウェハステージ位置検出器
３１  コントローラ  
４１  小メンブレイン領域            ４２  サブフィールド    
４３  スカート                      ４４  エレクトリカルストライプ
４５  グリレージ                    ４７  ストラット    
４９  メカニカルストライプ          ５０  チップ    
５２  サブフィールド                ５９  ストライプ    
６０  欠陥部分
【図１】
2005294658.tif 000003
【図２】
2005294658.tif 000004
【図３】
2005294658.tif 000005
【図４】
2005294658.tif 000006
【図５】
2005294658.tif 000007
【図６】
2005294658.tif 000008
【図７】
2005294658.tif 000009
【図８】
2005294658.tif 000010
【図９】
2005294658.tif 000011
【図１０】
2005294658.tif 000012
【図１１】
2005294658.tif 000013
【図１２】
2005294658.tif 000014
【図１３】
2005294658.tif 000015