JP2004281774A - 電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】完全に平行にはできない電子ビームにより露光を行う際に、マスクたわみによるパターン線幅のばらつきを修正する電子ビーム露光装置を提供する。
【解決手段】電子ビーム近接露光装置１を、基本露光に加えて、マスクの各位置のたわみにより変化するマスクと試料との距離に応じて背景露光を行う補助露手段７１を備えて構成し、該補助露光手段７１を、各たわみ量に対する補助露光量を記憶する補助露光量記憶部７３と、該補助露光量に基づいて補助露光量を制御する補助露光量制御部７５とを備えて構成した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用される微細パターンを露光する露光装置に関し、特に露光パターンに対応する開口を有するマスクを半導体ウエハなどの試料の表面に近接して配置し、マスクに電子ビームを照射して開口を通過した電子ビームで露光を行う電子ビーム近接露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
【０００３】
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子ビーム近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。
【０００４】
図１９は、特許文献１に開示された電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、従来の電子ビーム近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子光学鏡筒（カラム）１０内には、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と整形アパチャ１６と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１８とを有する電子銃１２、対となる主偏向器２２、２４と、対となる副偏向器５１、５２とを含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２１、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、および表面にレジスト層４２が形成された試料（半導体ウエハ）４０が設けられている。
マスク３０は、厚い外縁部３４内の中央に開口の形成された薄膜部３２を有しており、試料４０は表面がマスク３０に近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射すると、マスクの開口を通過した電子ビームが試料４０の表面のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
電子ビーム１５は、走査手段２１により偏向されて、図２０（ａ）に示すようにマスク３０の薄膜部３２上を走査して全面にわたって露光する。ここに電子ビーム１５の露光量は、単位面積当たりに照射される電流量と照射時間との積（μＡ・ｔ／ｃｍ^２）、または単位面積当たりに照射される電子ビーム１５のクーロン量（μＣ／ｃｍ^２）により定義される。この露光量の分布にむらがあると、現像後のレジストのパターン線幅の誤差を生じる。したがって、従来はパターン線幅を一定にするためにマスク薄膜部３２への電子ビーム１５の露光量をできるだけ一定にしていた。図２０（ｂ）、（ｃ）は、このような走査方法による図２０（ａ）の経路Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂにおける露光量を示す。
【０００６】
また、回路パターンを微細化するためには、マスク３０の開口の線幅を狭くする必要がある。そして、このような狭い線幅の開口に電子ビーム１５を通過させて微細化されたパターンを精度良くマスクに整形させ、または所望のパターンを得るために位置補正を行うためには、マスク薄膜部３２が非常に薄く形成されることが要求される。
その一方で、露光装置のスループットを上げるために、できるだけ大きなパターン（例えば１ダイ分）を同じマスクで露光する必要があり、マスク薄膜部３２はその面積を大きく形成されることも要求される。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２号公報（全体）
【特許文献２】
日本特許第２９５１９４７号公報（全体）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の電子ビーム１５を完全な平行ビームにすることはできない。その理由は、次の通りである。
第１に、電子ビーム１５は、光源である電子ビーム源１４から発生し、空間電荷効果などにより、完全な点光源とはならず、それを照射レンズ１８によって完全な平行ビームにすることはできない。
第２に、電子ビーム１５は、照射レンズ１８による収差が含んでいる。
第３に、電子ビーム１５が有するクーロン効果により、照射レンズ１８が完全な電子ビームを得たとしても、行程が進むにつれ徐々に拡散する。
【０００９】
一方で、上述の理由により、マスク薄膜部３２は薄くかつ大きく形成されることが要求される。その結果、応力を適切に調節したとしてもマスク薄膜部３２は自重による微少なたわみを生じる（図２１）。マスク薄膜部３２のたわみは、その中央部の開口１０１ｃの位置と周辺部の開口１０１ｏの位置とで、マスク薄膜部３２と試料４０との間隔（ギャップ）の相違を生じさせる（通常Ｄｃ＜Ｄｏ）。
このように、マスク薄膜部３２の中央部と周辺部とではマスク薄膜部３２との間隔が異なり、かつ電子ビーム１５が完全な平行ビームでないために、マスク薄膜部３２の周辺部の開口１０１ｏを通過した電子ビーム１５ｏと、中央部の開口１０１ｃを通過した電子ビーム１５ｃとはボケ方が相違する。
その結果、マスク薄膜部の中央部と周辺部にある同一形状の開口１０１ｃと１０１ｏに同じ露光量の電子ビーム１５に露光すると、開口１０１ｃと１０１ｏを通過する電子ビームが照射される試料の４０ｃ部分と４０ｏ部分とでは、エネルギー蓄積量分布が相違することになる。図２２に、試料の４０ｃ部分と４０ｏ部分とにおけるエネルギー蓄積量分布を示す。
【００１０】
電子ビーム１５の露光量は、上記露光の後に現像されるレジスト層４２上に現れるパターンの線幅が、所望の幅となるように定められる。そして、予め設定されたしきい値以上の露光量が露光されたレジスト層４２のみが除去されまたは残留してパターンを形成する。また上述の通り、電子ビーム１５の露光量は、単位面積当たりに照射される電流量と照射時間との積（μＡ・ｔ／ｃｍ^２）、または単位面積当たりに照射される電子ビーム１５のクーロン量（ドーズ量：μＣ／ｃｍ^２）により定められる。
【００１１】
したがって、図２０に示した従来の電子ビーム走査方法によりマスク３０全体にわたって露光量が一様になるように露光すると、試料４０とマスク薄膜部３２との間隔の相違より、エネルギー蓄積量分布が部分的に相違する。
そして、かかるエネルギー蓄積量分布の部分的な相違により、マスク薄膜部３２各部の開口を通過する電子ビームにより露光されるパターンには、前記しきい値の露光がなされる線幅のばらつきが生じる。
【００１２】
例えば図２１の例では、マスクの中央部の開口１０１ｃに対応する４０ｃ部分では、パターンの線の中心からの距離がＷｃ／２以内の範囲でしきい値Ｅｎのエネルギーが蓄積されて線幅Ｗｃのパターンが形成される。これに対してマスクの周辺部の開口１０１ｏに対応する４０ｏ部分では、パターンの線の中心からの距離がＷｏ／２以内の範囲でしきい値Ｅｎのエネルギーが蓄積されて線幅Ｗｏ（＜Ｗｃ）のパターンが形成される。
【００１３】
この線幅のばらつきは非常に微少ではあるが、半導体集積回路の高集積化に伴い、線幅のばらつきの許容範囲も厳しくなっている。例えば、現状の６５ｎｍノードの半導体集積回路では許される許容範囲は６．５ｎｍ以内とされる。しかも、電子ビーム近接露光装置のように等倍露光を行う場合では、マスク不均一などの上記以外の理由により生じる、パターン線幅に対する影響が大きい。したがって、上述のマスクたわみと電子ビーム非平行性とによる線幅のばらつきは、可能な限り修正する必要がある。
【００１４】
本発明の目的は、電子ビームにより露光を行う際に、完全にコリメートすることができないために生じるマスクのたわみによるパターン線幅のばらつきを修正する電子ビーム近接露光装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電子ビーム近接露光装置は、マスク全面にわたって一定の露光量で露光するのに加え（以下、「基本露光」と記す）、マスクの各位置のたわみにより変化するマスクと試料との距離に応じて背景露光による補助露光を行う。
このため、本発明に係る電子ビーム近接露光装置は、マスクの各位置のたわみにより変化するマスクと試料との距離に応じて、前記補助露光をおこなう補助露光手段を備える。
そして、補助露光手段は、マスクの各位置において、同じ線幅の前記開口に対して露光されるパターンの線幅が同じになるように補助露光を行う。
前記補助露光には、基本露光を行う際に使用する電子ビーム源による電子ビームの焦点をぼかせて使用することとしてよい。
【００１６】
このように背景露光を基本露光に加えて行うことにより、完全に平行にはできない電子ビームにより露光を行う際にマスクがたわみを有していても、同じ線幅のマスクの開口に対して露光されるパターンの線幅が等しくなるように露光されてパターン線幅のばらつきを防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電子ビーム近接露光装置１の基本構成を示す図である。基本構成は、図１９に示した構成に類似するため、図１９と同一の機能部分には同一の参照符号を付して表す。
図示するように、電子ビーム近接露光装置１のカラム１０には、電子ビーム１５を発生する電子銃１４、整形アパチャ１６、電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１８、主偏向器２０、および副偏向器５０が設けられている。
【００１８】
また、電子ビーム近接露光装置１は、偏光器制御部６０、電子ビーム強度制御部６２、照射レンズ制御部６６を備える。偏光器制御部６０は、主偏光器２０および副偏光器５０を制御し、主に電子ビーム１５の走査を制御する。電子ビーム強度制御部６２は電子銃１４から照射される電子ビーム１５の強度を制御する。そして、照射レンズ制御部６６は照射レンズ１８のレンズ強度を制御する。
【００１９】
なお、主偏向器２０と副偏向器５０は、それぞれ１つの偏向器として示してあるが、実際には図１９に示したようにそれぞれ２段構成になっている。真空試料室（チャンバ）８には、試料４０をウエハチャック４４により保持して移動するウエハステージ４６が設けられている。なお、ウエハステージ４６は、少なくとも２軸方向に移動可能である。
【００２０】
補助露光は、基本露光時とは焦点位置をずらした電子ビーム源１４の電子ビームを使用して行うのが好適であるが、マスク３０を電子ビーム１５の経路から外した状態で電子ビーム１５を低い露光量で露光して行ってもよい。または、ウエハチャック４４により試料４０を降下させることにより電子ビーム１５をぼかして、露光してもよい。
補助露光に使用する焦点をぼかした電子ビーム１５は、例えば以下のような手段で生じさせることが可能である。
整形アパチャ１６に、基本露光時に使用する絞り１９ａとは別に、より小さな絞り１９ｂを設ける。図２に整形アパチャ１６の上面図を示す。アパチャ駆動部６３は、電子ビーム近接露光装置１が基本露光を行う際には、図２（ａ）に示すように電子ビーム１５が絞り１９ａを通過するよう整形アパチャ１６を移動させ、補助露光を行う際には、図２（ｂ）に示すようにアパチャ絞り１９ｂを通過するようアパチャ１６を移動させる。
一方、照射レンズ制御部６６は、補助露光を行う際に照射レンズ１８のレンズ強度を変更して、電子ビーム１５の焦点位置を試料４０の鉛直線に沿ってずらすことにより電子ビーム１５をぼかす。
【００２１】
さらに、電子ビーム近接露光装置１は、補助露光手段７１を備える。この補助露光手段７１には、補助露光量記憶部７３および補助露光量制御部７５が設けられている。
【００２２】
補助露光量記憶部７３は、所定の強度、所定の平行度を有する電子ビーム１５により基本露光した場合における、マスク３０のたわみにより生じるマスク３０と試料４０の間隔の変動に対する、補助露光量をテーブルに記憶する。図３〜９を用いて、補助露光量記憶部７３に記憶される補助露光量を説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、試料４０およびレジスト層４２の上方に位置する、自重によりたわんだマスク３０を示す図である。図示の通りマスク３０は、その中央部がたわみにより下降しているため、試料４０との間隔（Ｄｃ）が周辺部における間隔（Ｄｏ）よりも狭くなっている（Ｄｃ＜Ｄｏ）（図３（ｂ））。
【００２４】
図４および図５は、一定の露光量で基本露光を行った際の、マスク３０の中央部および周辺部にある同じ線幅の開口を通過して露光された試料４０のエネルギー蓄積量分布を示す。周辺部では中央部よりも試料４０との間隔が広いために、エネルギー蓄積量分布が中央部よりもボケた分布となる。
図４と図５とは、レジスト層４２の露光部分がパターンを形成するために必要な露光量のしきい値（エネルギー蓄積量Ｅｎ）の設定値が異なっている。図４および図５に示すとおり、周辺部および中央部の２つのエネルギー蓄積量分布では、同じエネルギー蓄積量Ｅｒがパターン線の中心から同じ位置で露光されるが、図４の場合では、前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎが、前記Ｅｒよりも高く設定されるのに対し（Ｅｎ＞Ｅｒ）、図５の場合では、ＥｎがＥｒよりも低く設定される（Ｅｎ＞Ｅｒ）。
【００２５】
図４に示すように、Ｅｎ＞Ｅｒのときは、基本露光時にエネルギー蓄積量Ｅｎ以上の露光量を露光されるパターン線幅は、周辺部の場合の方が中央部の場合よりも狭くなる（Ｗｏ＜Ｗｃ）。よって、周辺部と中央部とが同じ線幅Ｗｃでエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量により解像させるためには、線幅Ｗｃの位置における補助露光量ΔＥａ１が次式、
ΔＥａ１＝Ｅｎ−Ｅ１
となる補助露光を、基本露光に追加して周辺部へ行えばよい。ここで、Ｅｎは前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量とし、Ｅ１は、線幅Ｗｃの位置における基本露光時の周辺部の露光量とする。このような補助露光によるエネルギー蓄積量分布図を図６（ｂ）に示す。また、図６（ｃ）に、基本露光および上記補助露光を行った場合のエネルギー蓄積量分布を示す。図示するとおり、補助露光により周辺部のエネルギー蓄積量分布が全体に上に移動して、所望の線幅Ｗｃの位置においてエネルギー蓄積量Ｅの露光量を露光する。
【００２６】
Ｅｎ＞Ｅｒの場合、マスク３０と試料４０の間隔が大きくなるにつれ、前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎと線幅Ｗｃの位置における基本露光時の周辺部の露光量Ｅ１の差（Ｅｎ−Ｅ１）は大きくなる。したがって、補助露光量は、マスク３０と試料４０の間隔の増大に伴って大きくなる（図７（ａ））。また、このような補助露光を行った際にマスク３０に露光される全体の露光量を図７（ｂ）に示す。
【００２７】
図５に示すように、Ｅｎ＜Ｅｒのときは、基本露光時にエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量により解像されるパターン線幅は、中央部の場合の方が周辺部の場合よりも狭くなる（Ｗｏ＞Ｗｃ）。よって、中央部と周辺部とが同じ線幅Ｗｏでエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量を露光するためには、線幅Ｗｏの位置における補助露光量ΔＥａ２が次式、
ΔＥａ２＝Ｅｎ−Ｅ２
となる補助露光を、基本露光に追加して中央部へ行えばよい。ここで、Ｅｎは前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量とし、Ｅ２は、線幅Ｗｏの位置における基本露光時の周辺部の露光量とする。このような補助露光によるエネルギー蓄積量分布図を図８（ｂ）に示す。また、図８（ｃ）に、基本露光および上記補助露光を行った場合のエネルギー蓄積量分布を示す。図示するとおり、補助露光により中央部のエネルギー蓄積量分布が全体に上に移動して、所望の線幅Ｗｏの位置においてエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量を露光する。
【００２８】
Ｅｎ＜Ｅｒの場合、マスク３０と試料４０の間隔が大きくなるにつれ、前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎと線幅Ｗｃの位置における基本露光時の中央部の露光量Ｅ２の差（Ｅｎ−Ｅ２）は小さくなる。したがって、補助露光量は、マスク３０と試料４０の間隔の増大に伴って小さくなる（図９（ａ））。また、このような補助露光を行った際にマスク３０に露光される全体の露光量を図９（ｂ）に示す。
【００２９】
補助露光手段７１は、基本露光に追加して補助露光を行う。
その際、補助露光量制御部７５は、補助露光量記憶部７３に記憶した補助露光量に基づき、電子ビーム１５の強度を電子ビーム強度制御部６２により制御して、および／または電子ビーム１５の走査速度を偏光器制御部６０により制御して、電子ビーム１５の補助露光量を制御する。補助露光量制御部７５による電子ビーム１５の補助露光量の制御を図１０〜１３を用いて説明する。
【００３０】
図１０は、偏光器２０および５０により走査される電子ビーム１５の経路を示す図であり、ここに、電子ビーム１５は、図示するようにＡ〜Ｋの順でマスク３０上を走査される。また図１１（ａ）〜（ｆ）は、図７（ａ）の補助露光量に基づき露光量を修正した場合の、それぞれ経路Ａ−Ｂ、Ｅ−Ｆ、Ｉ−Ｊ、Ｂ−Ｃ、Ｆ−Ｇ、Ｊ−Ｋにおける電子ビーム１５の露光量を示した図である。
【００３１】
上述の通り、図７（ａ）の補助露光量は、マスク３０と試料４０との間隔が狭いほど小さくなるように定められている。したがって露光量制御部７５は、図１１に示すとおりマスク３０と試料４０との間隔が狭くなる中心部を走査するにしたがって、補助露光量が小さくなるように露光量を修正する。
一方、露光量制御部７５が、図９（ａ）の補助露光量に基づき露光量を修正する場合は、図１２に示すように、マスク３０と試料４０との間隔が狭くなる中心部を走査するにしたがって、補助露光量が大きくなるように制御する。
【００３２】
露光量は、単位面積当たりの電流値と照射時間との積により定められるので、と照射時間との積により定められる。したがって、補助露光量制御部７５は、電子ビーム１５の走査速度を偏光器制御部６０によって変更するか、および／または強度を電子ビーム強度制御部６２によって補助露光量を修正する。図１３（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）の補助露光量に基づく経路Ａ−Ｂ、Ｅ−Ｆ、Ｉ−Ｊにおける補助露光の走査速度を示したグラフであり、図１３（ｄ）〜（ｆ）は、同補助露光量に基づく経路Ａ−Ｂ、Ｅ−Ｆ、Ｉ−Ｊにおける補助露光の電子ビーム強度を示したグラフである。
【００３３】
以上により、完全に平行にはできない電子ビームにより露光を行う際に、マスク３０がたわみを有していても、同じ線幅のマスクの開口に対して露光されるパターンの線幅が同じになるように、マスク３０へ背景露光を行うことにより、パターン線幅のばらつきを防止することが可能となる。
【００３４】
図１４は、本発明の実施例に係る電子ビーム近接露光装置のブロック構成図である。本実施例の電子ビーム近接露光装置１は、上述の基本構成に加えて、ビーム強度検出部８１、たわみ量検出部８３およびビーム平行度検出部８５を備える。
ビーム強度検出部８１は、電子ビーム強度センサ８２により電子ビーム１５の強度を検出し、その検出量を補助露光手段７１内の補助露光量記憶部７３に出力する。電子ビーム強度センサ８２は、例えばウエハステージ４６上に設けられるファラデーカップや、カラム内ファラデーカップとすることができる。
たわみ量検出部８３およびビーム平行度検出部８５は、それぞれウエハステージ４６上に設けられたたわみ量センサ８４ならびにビーム平行度センサ８６から入力する検出信号により、マスク３０のたわみ量および電子ビーム１５の平行度を検出し、それぞれの検出量を補助露光量記憶部７３に出力する。図１５（ａ）にウエハステージ４６上に設けられたたわみ量センサ８４ならびにビーム平行度センサ８６を示す。
【００３５】
たわみ量センサ８４は、ウエハステージ４６によって移動されて、マスク３０の各開口の下に位置する試料４０の各位置に位置付けられ、その位置における試料４０とマスク３０との間隔を測定してたわみ量を検出する。たわみ量センサ８４としては、静電容量センサを使用してよい。
たわみ量検出部８３は、たわみ量センサ８４からの検出信号に基づき、マスク３０の全ての開口位置におけるたわみ量を補助露光量記憶部７３に出力する。
この際に、たわみ量センサ８４が、マスク３０の全ての開口の位置についてのたわみ量を検出してもよく、または、たわみ量検出部８３が、マスク３０の全ての開口位置についてのたわみ量を、たわみ量センサ８４が検出したサンプル位置におけるたわみ量に基づいて近似して求めてもよい。
【００３６】
図１５（ｂ）に、ビーム平行度センサ８６の構成の一例を示す。ビーム平行度センサ８６は、その上部に電子ビーム１５を成形して通過させるスリット８７と、スリット８７から間隔ｄを隔てて設けられ、スリット８７によって成形された電子ビーム１５の像を検出するビーム像検出体８８を備えている。
ビーム平行度検出部８５は、ビーム像検出体８８に照射された電子ビーム１５の像の大きさから、電子ビーム１５の平行度を検出する。
【００３７】
補助露光手段７１内の補助露光量記憶部７３は、所定幅のパターンで所定の基本露光を行った場合の、電子ビーム１５の各強度、各平行度、マスク３０の各たわみ量における、マスクへの補助露光量をテーブルに記憶する。
【００３８】
図１６は、本発明の実施例に係る電子ビーム近接露光装置の動作フローチャートである。まず、マスク３０全体にわたって一定の露光量で基本露光を行う（Ｓ２０１）。そして、たわみ量検出部８３により、マスク３０の各開口の位置における試料４０とマスク３０との間隔を検出する（Ｓ２０３）。次にビーム平行度検出部８５により、電子ビーム１５の平行度を検出する（Ｓ２０５）。
【００３９】
露光量制御部７５は、検出された試料４０とマスク３０との間隔と電子ビーム１５の平行度に対応する、焦点をぼかした電子ビームの露光量の補助露光量を補助露光量記憶部７３に記憶されるテーブルから選択する（Ｓ２０７）。そして、補助露光量制御部７５は、アパチャ駆動部６４および照射レンズ制御部６６により焦点をぼかした電子ビームを生じさせ（Ｓ２０９）、電子ビーム１５の強度を電子ビーム強度制御部６２により制御し、および／または電子ビーム１５の走査速度を偏光器制御部６０により制御し、焦点をぼかした電子ビーム１５の露光量を制御して補助露光を行う（Ｓ２１１）。
【００４０】
補助露光量は、マスク各開口位置のたわみ量に応じて、各部における基本露光量の不足分を補って、同じ線幅の開口に対して露光されるパターンが同じ線幅となるように定められる。
補助露光量を算出する方法の一例を図１７および図１８を用いて説明する。ここに図７は、補助露光量を算出する方法の一例を示すフローチャートであり、図１８（ａ）は、あるビーム強度、ビーム平行度およびマスクたわみ量において、所定の線幅のパターンにより所定の基本露光を行った場合の、エネルギー蓄積量分布図である。
【００４１】
まず、図１８（ａ）に示したエネルギー蓄積量分布図から、所望のパターン線幅Ｗｄの縁部位置における基本露光によるエネルギー蓄積量Ｅｄを算出する（Ｓ１０１）。
次に所定の補助露光量の補助露光による前記縁部位置のエネルギー蓄積量Ｅｂを算出する（Ｓ１０３）。図１８（ｂ）に所定の補助露光量におけるエネルギー蓄積量分布部を示す。
予め設定されているしきい値露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎと、基本露光による縁部位置のエネルギー蓄積量Ｅｄとの差（Ｅｄ−Ｅｎ）を算出する（Ｓ１０５）。
前記エネルギー蓄積量の差（Ｅｄ−Ｅｎ）と補助露光量時の前記縁部位置のエネルギー蓄積量Ｅｄの比（Ｅｄ−Ｅｎ）／Ｅｂを求め（図１８（ｂ））、これを前記所定の補助露光量を乗じて補助露光量を得る（Ｓ１０７）。
【００４２】
このように定まる補助露光量で補助露光することにより、図１８（ａ）に示すような基本露光によるエネルギー蓄積量分布が、図１８（ｃ）に示すように上方へ移動し、所望のパターンの線幅Ｗｄ内において、エネルギー蓄積量Ｅｎの露光がなされることになる。以上により、同じ線幅の開口に対して露光されるパターンの線幅が同じになる。
【００４３】
補助露光量記憶部７３は、ビーム強度検出部８１により検出されたビーム強度、たわみ量検出部８３により検出されたたわみ量、およびビーム平行度検出部８５により検出された電子ビームの平行度に対応する補助露光量を、補助露光量制御部７５に出力する。
補助露光量制御部７５は、補助露光量記憶部７３により出力された補助露光量に基づいて、試料４０各部に補助露光を行う際の電子ビーム１５の強度、および／または走査速度を修正して電子ビーム照射量を修正する。
【００４４】
なお、補助露光は、基本露光時とは焦点位置をずらした（デフォーカスした）電子ビーム源１４の電子ビームを使用して行うのが好適であるが、マスク３０を電子ビーム１５の経路から外した状態で電子ビーム１５を低い露光量で露光して行ってもよい。または、ウエハチャック４４により試料４０を降下させることにより電子ビーム１５をぼかして露光してもよい。焦点位置をずらした電子ビームは、基本構成に関して例示した方法以外により実現することとしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、完全に平行にはできない電子ビームにより露光を行う際に、マスクのたわみによるパターン線幅のばらつきを修正する電子ビーム近接装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。
【図２】整形アパチャ１６の上面図である。
【図３】試料およびレジスト層の上方に位置し、自重によりたわんだマスクを示す図である。
【図４】マスクの中央部および周辺部にある開口を通過して露光された、基本露光によるエネルギー蓄積量分布図（その１）である。
【図５】マスクの中央部および周辺部にある開口を通過して露光された、基本露光によるエネルギー蓄積量分布図（その２）である。
【図６】（ａ）は、マスクの中央部および周辺部にある開口を通過して露光された基本露光によるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｂ）はマスク周辺部に露光する補助露光によるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｃ）はマスク周辺部に露光する基本露光および補助露光によるエネルギー蓄積量分布図である。
【図７】（ａ）は、図４に示すエネルギー蓄積量分布の場合の、マスクと試料との間隔と補助露光量の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、試料との間隔とマスク露光量の関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、マスクの中央部および周辺部にある開口を通過して露光された基本露光によるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｂ）はマスク中央部に露光する補助露光によるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｃ）はマスク中央部に露光する基本露光および補助露光によるエネルギー蓄積量分布図である。
【図９】（ａ）は、図５に示すエネルギー蓄積量分布の場合の、マスクと試料との間隔と補助露光量の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、試料との間隔とマスク露光量の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る電子ビーム近接露光装置による電子ビーム１５の経路の例を示す図である。
【図１１】図７（ａ）の補助露光量を適用した場合の、それぞれ経路における電子ビーム１５の補助露光量を示す図である。
【図１２】図９（ｃ）の補助露光量を適用した場合の、それぞれ経路における電子ビーム１５の補助露光量を示す図である。
【図１３】図７（ａ）の補助露光量に基づき露光量を修正した場合の、それぞれの経路における補助露光の走査速度と電子ビーム強度を示す図である。
【図１４】本発明に係る第１実施例である電子ビーム近接露光装置のブロック構成図である。
【図１５】（ａ）は、ウエハステージ４６上に設けられたたわみ量センサおよびビーム平行度センサを示す図であり、（ｂ）はビーム平行度センサの構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例に係る電子ビーム近接露光装置の動作フローチャートである。
【図１７】補助露光量を算出する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）は、基本露光により所定の線幅のパターンを露光したエネルギー蓄積量分布図であり、（ｂ）は、補助露光のエネルギー蓄積量分布図であり、（ｃ）は、基本露光後に補助露光したエネルギー蓄積量分布図である。
【図１９】従来の電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。
【図２０】（ａ）は、従来の電子ビーム近接露光装置の電子ビームの走査例を示す図であり、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の経路Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂにおける露光量を示すグラフである。
【図２１】マスク薄膜部に生ずる自重によるたわみを示す図である。
【図２２】マスクの中央部と周辺部の開口を通過して試料に照射するエネルギー蓄積量分布図である。
【符号の説明】
１…電子ビーム近接露光装置
１４…電子ビーム源
１５…電子ビーム
２０…主偏光器
５０…副偏光器
３０…マスク
３２…薄膜部
３４…外縁部
４０…試料（半導体ウエハ）
４２…レジスト層
６０…偏光器制御部
６２…電子ビーム強度制御部
７１…補助露光手段
７３…補助露光量記憶部
７５…補助露光量制御部

Claims (14)

1. 電子ビームを発生する電子ビーム源と、
   前記電子ビームの経路中に配置され開口を有するマスクとを備え、
   前記マスクの開口を通過した電子ビームで、前記試料の表面に前記開口に対応するパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
   前記マスクの各位置のたわみにより変化する、前記マスクと前記試料との距離に応じて、背景露光を行う補助露光手段を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 前記補助露光手段は、前記マスクの各位置のたわみにより変化する前記マスクと前記試料との距離に応じて、焦点をぼかした電子ビームにより前記背景露光を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
3. 前記補助露光手段は、前記マスクの各位置において、同じ線幅の前記開口に対して露光されるパターンの線幅が同じになるように、前記焦点をぼかした電子ビームを露光することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記電子ビームを走査して前記マスクに一様に露光する基本露光を行い、焦点をぼかした電子ビームによる前記背景露光を前記基本露光に追加して行うことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
5. 前記電子ビームの露光を前記電子ビームを走査して行い、
   前記補助露光手段は、前記電子ビームの走査速度を変更することにより前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の電子ビーム露光装置。
6. 前記電子ビームの露光を前記電子ビームを走査して行い、
   前記補助露光手段は、前記電子ビーム源の前記電子ビーム強度を変更することにより前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の電子ビーム露光装置。
7. さらに、前記マスクのたわみ量を検出するたわみ量検出部を備え、
   前記補助露光手段は、検出された前記たわみ量に基づき、前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の電子ビーム露光装置。
8. 電子ビーム源から発生する電子ビームを、露光するパターンに対応する開口を有するマスクに照射し、前記開口を通過する電子ビームで、試料表面に前記開口に対応するパターンを露光する電子ビーム露光方法であって、
   前記マスクの各位置のたわみにより変化する、前記マスクと前記試料との距離に応じて、背景露光を行う補助露光ステップを備えることを特徴とする電子ビーム電子ビーム露光方法。
9. 前記補助露光ステップは、前記マスクの各位置のたわみにより変化する前記マスクと前記試料との距離に応じて、焦点をぼかした電子ビームにより前記背景露光を行うことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光方法。
10. 前記補助露光ステップは、前記マスクの各位置において、同じ線幅の前記開口に対して露光されるパターンの線幅が同じになるように、前記焦点をぼかした電子ビームを露光することを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光方法。
11. 前記電子ビームを走査して前記マスクに一様に露光する基本露光ステップを備え、前記補助露光ステップを前記基本露光ステップに追加して行うことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光方法。
12. 前記電子ビームの露光を前記電子ビームを走査して行い、
    前記補助露光ステップは、前記電子ビームの走査速度を変更することにより前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電子ビーム露光方法。
13. 前記電子ビームの露光を前記電子ビームを走査して行い、
    前記補助露光ステップは、前記電子ビーム源の前記電子ビーム強度を変更することにより前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電子ビーム露光方法。
14. さらに、前記マスクのたわみ量を検出するたわみ量検出ステップを備え、
    前記補助露光ステップは、検出された前記たわみ量に基づき、前記焦点をぼかした電子ビームの露光量を変更することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電子ビーム露光方法。

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