(57)【要約】【課題】コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる電子ビーム露光用のマスクの製造方法を提供する。【解決手段】複数のマスクパターン形成領域に所定のマスクパターンＡ〜Ｈが形成されたマスタマスクＭを電子ビーム近接露光装置のマスクステージに配置し、マスクブランクス４０を電子ビーム近接露光装置のワークステージに配置し、マスクブランクスのレジスト層にマスタマスクの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写し、転写後のマスクブランクスを電子ビーム描画装置のワークステージに配置し、電子ビーム描画によって転写された複数のマスクパターン間の接続パターンＣ、Ｃ…を描画する。【選択図】      図１
2005167009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマスクパターン形成領域に所定のマスクパターンが形成されたマスタマスクを電子ビーム近接露光装置のマスクステージに配置し、
マスクブランクスを電子ビーム近接露光装置のワークステージに配置し、
前記マスクブランクスのレジスト層に前記マスタマスクの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写することを特徴とする電子ビーム露光用マスクの製造方法。
【請求項２】
複数のマスクパターン形成領域に所定のマスクパターンが形成されたマスタマスクを電子ビーム近接露光装置のマスクステージに配置し、
マスクブランクスを電子ビーム近接露光装置のワークステージに配置し、
前記マスクブランクスのレジスト層に前記マスタマスクの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写し、
転写後の前記マスクブランクスを電子ビーム描画装置のワークステージに配置し、電子ビーム描画によって前記転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画することを特徴とする電子ビーム露光用マスクの製造方法。
【請求項３】
前記マスタマスクの複数のマスクパターンには、複数の同一マスクパターンが含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム露光用マスクの製造方法。
【請求項４】
前記マスタマスクの複数のマスクパターンには、相補関係にあるマスクパターンが含まれることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の電子ビーム露光用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム露光用マスクの製造方法に係り、特に、ＩＰ（Intellectual Property ）として登録されたところの汎用的使用が見込まれる回路のマスクパターンを複数組み合わせて新規の半導体集積回路用のマスクパターンを形成するのに好適な電子ビーム露光用マスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、複雑さを増している半導体回路等においては回路部分の共有化が進行している。この半導体回路等の設計分野において、ＩＰ(Intellectual Property) は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＤＳＰなどの一定の規模を有した回路部を指す場合が多く、より小規模な汎用回路は、セル（マイクロセル、スタンダードセル）と、更に小規模な回路は、ライブラリと称される。これら全ての汎用回路部は、広義のＩＰと考えてよい。本発明において使用する用語であるＩＰは、この広義のＩＰを意味する。
【０００３】
すなわち、半導体回路等で共通的に使用されている回路部をＩＰとして登録しておき、新規の半導体回路等の設計では、これらＩＰを単に配置する（レイアウト設計と称する）だけで設計を完了させている。
【０００４】
これらＩＰは、各企業体、各大学等の団体で共有化して利用される傾向にある。このような形態を採ることにより、各利用者間で共通的に使用される回路部分の再設計等を行う労力が大幅に軽減され、設計コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られている。
【０００５】
そして、このようにして形成されたマスクパターンよりなる電子ビーム露光用マスクは、ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography ）方式の電子ビーム近接露光（特許文献１参照）等の各種電子ビーム露光に好適に使用できる。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、従来のフォトマスクの製造において、パターンを描画する場合には、ＩＰのパターンであっても、マスク描画機はパターンをその都度発生させて描画する必要があるため、大容量となっているデータの管理費用が高額化し、また、パターン描画に長時間を要してしまう。
【０００７】
また、近年の半導体回路等のデザインルールの微細化に伴い、更に深刻な問題が発生している。すなわち、ハーフトーン、レベンソン形など各種の位相シフトマスクが使われ始めているが、あるＩＰをハーフトーン形で開発し登録し、他のＩＰをレベンソン形で開発し登録した場合、これらのＩＰを同一のフォトマスク基板上に製作するのは極めて困難である。そのため、ＩＰの使用に重大な制約が生じている。
【０００８】
また、光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）のパターンを持つフォトマスクも、微細パターン用に使われ始めてきているが、このパターンは光露光装置の波長に応じて異なる。すなわち、光露光装置の光源は、g 線、I 線、ＫｒＦレーザ、ＡｒＦレーザ、Ｆ2 レーザと各種あり、それぞれに別種のＩＰを用意する必要が生じている。それに加えて、ＯＰＣ用のデータの作製に長時間（たとえば、３〜７日）を要する。
【０００９】
このように、微細化の進展とともに、フォトマスクを用いる光露光では、ＩＰを活用することで高められる筈の設計効率化が、かえって逆の効果を生じることとなりかねない。また、フォトマスクの製造においても、ＩＰ活用のメリットが得られないばかりか、ＯＰＣパターンや位相シフトマスクといった複雑で膨大な数のパターンを描画する必要に迫られている。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、設計の際におけるＩＰの活用に制限を与えず、また、いたずらにＩＰの種類を増大させることなく、更に、ＩＰの活用をマスク製造にも適用することにより、マスクパターンを形成する際に、コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる電子ビーム露光用のマスクの製造方法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】
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明は、複数のマスクパターン形成領域に所定のマスクパターンが形成されたマスタマスクを電子ビーム近接露光装置のマスクステージに配置し、マスクブランクスを電子ビーム近接露光装置のワークステージに配置し、前記マスクブランクスのレジスト層に前記マスタマスクの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写することを特徴とする電子ビーム露光用マスクの製造方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、所望のマスクパターンを選択してマスクブランクスのレジスト層に転写する。これにより、所望のデバイスの設計パターンがマスクブランクス上に形成され、しかもこれらのパターンには位相シフトへの対応やＯＰＣは不要である。その結果、マスクの製造コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる。
【００１３】
すなわち、本発明における、電子ビームを用いて製造したマスクは、電子ビームを用いて半導体回路等のパターンをウェハ上に転写するためのものである。近年の微細化の進行によって、パターン寸法は光露光装置が用いる光の波長の１／2 程度が求められており、光の回折効果によりパターン形成が困難となっている。これを少しでも改善すべく位相シフトマスクやＯＰＣパターン付のフォトマスクが使用されている。一方、本発明のように、電子ビームを使用すれば、電子ビームの波長は、２KeV においても０．２７オングストロームと短く、回折効果は完全に無視できる。すなわち、本発明は、位相シフトやＯＰＣパターンを不要とするマスクを提供し、ＩＰ活用の制約となる技術的課題をクリアするものである。
【００１４】
また、本発明は、複数のマスクパターン形成領域に所定のマスクパターンが形成されたマスタマスクを電子ビーム近接露光装置のマスクステージに配置し、マスクブランクスを電子ビーム近接露光装置のワークステージに配置し、前記マスクブランクスのレジスト層に前記マスタマスクの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写し、転写後の前記マスクブランクスを電子ビーム描画装置のワークステージに配置し、電子ビーム描画によって前記転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画することを特徴とする電子ビーム露光用マスクの製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、マスタマスクのＩＰ化された複数のマスクパターンのうち、所望のマスクパターンを選択してマスクブランクスのレジスト層に転写し、転写したこのパターンに隣接して他の所望のマスクパターンを転写し、これを繰り返して所望の半導体集積回路に必要な全てのマスクパターンを転写する。そして、このマスクブランクスを電子ビーム描画装置内に配置し、電子ビーム描画によって転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画する。これにより、所望の半導体集積回路の設計パターンがマスクブランクス上に形成されることとなる。
【００１６】
すなわち、本発明では、波長が極めて短い電子ビームを用いてマスクパターン転写を行うため、位相シフトへの対応やＯＰＣは不要であり、データの作製は不要、又は接続部と新規回路部のみのデータ作成に限定できるため、半導体集積回路の設計からマスク製造までが非常に短時間で行える。その結果、半導体集積回路の製造コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる。
【００１７】
本発明において、前記マスタマスクの複数のマスクパターンには、複数の同一マスクパターンが含まれることが好ましい。このように、複数の同一マスクパターンを有する態様であれば、１のマスクパターンが汚染されたりした場合に、これに代えて他のマスクパターンが即座に使用でき、また、必要な総露光量の１／２の露光量で露光し、欠陥があるマスクパターンの影響を軽減する多重露光も可能となり、各種のメリットが得られる。
【００１８】
また、本発明において、前記マスタマスクの複数のマスクパターンには、相補関係にあるマスクパターンを含めてもよい。相補関係にあるマスクパターンを使用することにより、いわゆるドーナツパターンのウェハ上への迅速な露光が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、所望のマスクパターンを選択してマスクブランクスのレジスト層に転写する。そして、必要な場合には、電子ビーム描画によってマスクパターン間の接続パターン、又は新規設計パターンを描画する。これにより、所望のデバイスの設計パターンがマスクブランクス上に形成され、しかもこれらのパターンには位相シフトへの対応やＯＰＣは不要であり、データの作製は不要か、又は、非常に短時間で行える。その結果、設計からマスクまでの設計とマスクの製造コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明に係る電子ビーム露光用マスクの製造方法好ましい実施の形態について説明する。ここでは、転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画する工程を含む場合の例を説明する。図１は、電子ビーム露光用マスクの製造方法等を示す工程フロー図であり、図２は、マスタマスクＭにおける複数のマスクパターンの配置状態とマスクブランクス４０におけるマスクパターンの転写状態を示す説明図である。
【００２１】
図１に従って電子ビーム露光用マスクの製造方法について説明する。最初に、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示される、電子ビーム露光用のマスタマスクＭの製造方法について説明する。マスタマスクＭは、図２に示されるように、複数のＩＰ化されたマスクパターンＡ〜Ｈが、それぞれのマスクパターン形成領域に配されたマスクである。マスクパターンＡ〜Ｈには、複数の同一マスクパターンが含まれてもよく、相補関係にあるマスクパターンが含まれてもよい。但し、マスクパターンＡ〜Ｈが、半導体回路等の集積回路の回路パターンとして必要な全てのパターンを備えていることが好ましい。
【００２２】
通常、ＩＰ化されたマスクパターンのサイズは１ｍｍ角以内である。８インチウェハのマスタマスクを用いる場合、１ｍｍ角のマスクパターンを１万個程度配置しておくことが可能である。
【００２３】
マスタマスクＭの製造は、電子ビーム描画装置（電子ビームマスク描画装置でも電子ビームウェハ直接描画装置のいずれでもよい）２により行われる。電子ビームマスク描画装置としては、日立製作所、日本電子社、ニューフレアテクノロジー社等より販売されている。また、電子ビームウェハ直接描画装置はたとえばアドバンテスト社から販売されている。
【００２４】
次に、このマスタマスクＭのマスクパターンＡ〜Ｈのうち、所望の集積回路に必要な複数のマスクパターンを選択し、マスクブランクス４０のレジスト層にこの複数のマスクパターンを平面方向に略隣接して転写する（図１（ｃ）参照）。図２に示される例では、マスタマスクＭのマスクパターンＡ〜Ｈのうち、Ａ、Ｄ、Ｅ及びＨの４パターンが選択されて、マスクブランクス４０上に相隣接して転写されている。
【００２５】
以下、図１（ｃ）に示されるこの転写の工程を電子ビーム近接露光装置１０の構成とともに説明する。図３はこの電子ビーム近接露光装置１０の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography ）方式の露光装置である。
【００２６】
電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。本転写工程においては、マスク３０にマスタマスクＭを使用する。
【００２７】
このマスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたマスクブランクス４０に近接するように（マスク３０とマスクブランクス４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビーム１５がマスクブランクス４０上のレジスト層４２に照射される。
【００２８】
また、走査手段２０は、図４に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがマスクブランクス４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【００２９】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図５に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。真空チャンバ５０内には、マスク３０を支持するマスクステージ８０と、このマスクステージ８０に支持されたマスク３０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのマスク移動機構８３が設けられている。
【００３０】
マスクパターンが電子ビーム１５の偏向領域内にある場合には、電子ビーム１５を偏向させることによりマスクパターンを選択し、選択したマスクパターン上のみをビーム走査することでマスクパターンの等倍転写を行う。マスクパターンが電子ビーム１５の偏向領域外にある場合には、上記のマスク移動機構８３がマスクパターンを電子ビーム１５の偏向領域内に移動させて、偏向で選択後、ビーム走査で等倍転写をする。これらを繰り返すことにより、１枚のマスクブランクス４０にマスタマスクＭの複数種類のマスクパターンが転写できる。
【００３１】
また、真空チャンバ５０内には、マスクブランクス４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたマスクブランクス４０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウエハステージ７０が設けられている。ウエハステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにマスクブランクス４０を所定量移動させる。これにより１枚のマスクブランクス４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。
【００３２】
この転写に際して、マスタマスクＭに歪みを生じている場合には、転写したパターンが歪んでしまうことより、副偏向器２６、２８により転写時における電子ビームの入射角度の制御を行い、マスク歪みの修正を行う。この電子ビームの入射角度の制御は、予め測定済みのマスタマスクＭのデータ（マスクの歪み）に応じた補正データに基づいて、図示しないデジタル演算回路の指示により、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。
【００３３】
いま、図６に示されるように、電子ビーム１５のマスク３０への入射角度をΨ、マスク３０とマスクブランクス４０との間隔をＧとすると、入射角度Ψによるマスクパターンの転写位置のシフト量δは、δ＝Ｇ・tan Ψで表される。図６上ではマスクパターンは、シフト量δだけ当初の位置からずれた位置に転写される。したがって、電子ビームの走査位置に応じて入射角度Ψを変化させることにより、転写位置を変化させることができる。
【００３４】
マスク歪みを補正は、たとえばマスクパターンを拡大したり、マスクパターンを縮小したりして転写することにより、マスク歪みのない状態でマスクパターンが転写されたのと同じになるように電子ビームの傾き補正を行うことによりなされる。
【００３５】
以上のように制御しながら、電子ビームによってマスク３０に形成されたマスクパターンをマスクブランクス４０に転写し、この転写を繰り返して、所望のデバイスに必要な全てのマスクパターンを転写する。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示されるように、転写後のマスクブランクス４０を電子ビーム描画装置４のワークステージに配置し、電子ビーム描画によって転写された複数のマスクパターン間の接続パターンＣ、Ｃ…を描画する。ここで使用される電子ビーム描画装置４は、マスクの電子ビーム描画やデバイスの電子ビーム描画に使用されており、販売されているものである。以上、この描画の詳細が既述の図２に示される。
【００３７】
このように、所望のデバイスに必要な全てのマスクパターンが転写され、この複数のマスクパターン間の接続パターンＣ、Ｃ…が描画されるので、所望のデバイスの設計パターンがマスクブランクス上に形成されることとなる。また、位相シフトへの対応やＯＰＣは不要であり、データの作製は不要か、非常に短時間で行える。その結果、マスクの製造コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる。
【００３８】
次に、転写及び電子ビーム描画によるマスクブランクス４０が電子ビーム露光用マスクに形成される工程について説明する。ここでは、電子ビーム露光用マスクとして、図７に示されるステンシルマスク１１２を形成する工程について説明する。この工程は図７（ａ）から（ｇ）までの順で進行する。
【００３９】
図７（ａ）において、ステンシルマスク１１２はシリコン１１４を備え、このシリコン１１４の下側表面の全面には酸化シリコン層１１６、シリコン膜１１８の順で薄膜が形成されている。なお、シリコン膜１１８がダイヤモンドやＳｉＣの場合、酸化シリコン層１１６は無くてもよい。シリコン１１４、酸化シリコン層１１６、シリコン膜１１８夫々の膜厚には特に制限はないが、たとえばシリコン１１４の膜厚は５２５μｍ程度、酸化シリコン層１１６やシリコン膜１１８の膜厚は０．３〜１．０μｍの範囲のものが好適に使用できる。
【００４０】
図７（ｂ）は、ステンシルマスク１１２の裏面（上面）にレジスト１２０が形成され、このレジスト１２０がバックエッチング処理のために窓状にパターニングされた状態を示す。
【００４１】
図７（ｃ）は、シリコン１１４および酸化シリコン層１１６がバックエッチング処理によって窓状に除去された状態を示す。除去されたシリコン１１４および酸化シリコン層１１６によって透過孔１２５、１２５…が形成され、メンブレン１２６、１２６…がステンシルマスク１１２の裏面（上面）に、当該透過孔１２５、１２５…から露呈される。ここで、バックエッチング処理は、たとえばウェットエッチング液、すなわち水酸化カリウムやヒドラジンなどのアルカリ溶液を加熱したものが用いられる。なお、このようなウェットエッチング方式以外にドライエッチング方式を用いてもよい。
【００４２】
図７（ｄ）以降において、ステンシルマスク１１２は上下が反転した状態で示される。図７（ｄ）は、ステンシルマスク１１２表面（上面）のシリコン膜１１８にレジスト１２２が塗布形成された後、所定パターン部分が露光されている状態を示す。この露光にはマスタマスクＭが用いられる。この露光によって図７（ｅ）に示すようにレジスト１２２にはパターンが形成される。
【００４３】
図７（ｆ）は、ステンシルマスク１１２の表面側（上面側）に露呈されたメンブレン１２６（シリコン膜１１８）の部分がドライエッチングによって除去され、マスクパターン１２７、１２７…が形成された状態を示す。
【００４４】
図７（ｇ）は、レジスト１２２が剥離された状態を示しており、本発明に係るステンシルマスク１１２の最終形態である。
【００４５】
ステンシルマスク１１２のマスクパターン形成領域には透過孔１２５、１２５…が形成され、ステンシルマスク１１２の上面にはマスクパターン１２７が形成されたメンブレン１２６、１２６…が成膜されている。バックエッチング処理において残されたシリコン１１４の一部が梁１２４として残され、メンブレン１２６、１２６…を支持している。以上が、電子ビーム露光用マスク（マスクブランクス４０）として、ステンシルマスク１１２を形成する工程の１例である。
【００４６】
図１（ｅ）は、以上の工程により、複数枚のマスクブランクス４０、４０…が製造された状態を示している。このマスクブランクス４０、４０…を図１（ｆ）に示されるように複数台の電子ビーム近接露光装置１０、１０…のマスクステージ８０（図５参照）に装着してウエハＷの露光を行える。これにより、図１（ｇ）に示されるように、複数枚のウエハＷ、Ｗ…の露光が高能率で行え、半導体回路等の集積回路素子の製造コストの大幅な低減、納期の大幅な短縮等のメリットが得られる。
【００４７】
以下、本発明に係る電子ビーム露光用マスクの製造方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。たとえば、マスタマスクＭにおける複数のマスクパターンの配置状態や、マスクブランクス４０におけるマスクパターンの転写状態は、図２に示される形態以外の各種態様が採り得る。
【００４８】
また、本発明においては、電子ビーム描画装置４によって転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画しているが、マスタマスクＭにおける複数のマスクパターンの一部に接続パターンをも形成する方式が採用できる。このような方式によれば、マスクパターンの汎用性という観点では劣るものの、後半の工程である、電子ビーム描画によって転写された複数のマスクパターン間の接続パターンを描画するという工程が省け、工程の大幅な短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】電子ビーム露光用マスクの製造方法等を示す工程フロー図
【図２】マスタマスクにおける複数のマスクパターンの配置状態とマスクブランクスにおけるマスクパターンの転写状態を示す説明図
【図３】電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図
【図４】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図５】電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【図６】副偏向器によって電子ビームの転写位置をシフトする様子を示す図
【図７】ステンシルマスクを形成する工程を示す断面図
【符号の説明】
【００５０】
２…ＥＢマスクライタ、４…電子ビーム描画装置、１０…電子ビーム近接露光装置、１２…電子銃、１５…電子ビーム、２０…走査手段、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、４０…マスクブランクス、４４…ウエハパレット、７０…ウエハステージ、８０…マスクステージ、Ｍ…マスタマスク、Ｗ…ウエハ
【図１】
2005167009.tif 000003
【図２】
2005167009.tif 000004
【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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