(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の荷電粒子の照射によってレジストに形成される潜像パターンのうち反射電子強度分布が傾斜する領域に、複数の孔を備えた露光マスクを使用することにより、前記反射電子強度分布の傾斜を平坦化する分布で第二の荷電粒子を照射する電子ビーム露光方法であって、
前記反射電子強度が低い部分の前記孔の開口面積を、前記反射電子強度が高い部分の前記孔の前記開口面積よりも大きくすることを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項２】
１ショットの荷電粒子が照射される領域に、解像されない幅の電子ビーム遮断領域を介して隣設される複数の孔を有し、前記領域の内側ほど前記孔の開口面積が小さくなることを特徴とする電子ビーム露光用マスク。
【請求項３】
レジストに形成しようとするパターンとその周辺を該パターンよりも小さな複数の矩形状の領域に区分する工程と、
前記パターンをレジストに露光する場合に生じる反射電子強度を前記矩形状の領域のそれぞれの頂点毎に求める工程と、
各前記矩形状の領域の４つの頂点での前記反射電子強度を比較して、前記反射電子強度が２つに分けられ且つ同じ前記反射電子強度となる頂点を結ぶ線が平行になる前記矩形状の領域を第１の領域として選択し、異なる前記反射強度を有する第１及び第２の頂点間の前記反射強度の第１の変化率を求める工程と、
各前記矩形状の領域の４つの頂点での前記反射電子強度を比較して、前記反射電子強度が３つ又は４つに分けられる前記矩形状の領域を第２の領域として選択し、前記反射電子強度の最大値と最小値となる第３及び第４の頂点間の前記反射電子強度の第２の変化率を求める工程と、
前記第１及び第２の頂点のうち前記反射強度の大きな前記第１の頂点を最小の開口面積とし、前記第２の頂点を最大の開口面積とし、前記第１の頂点と前記第２の頂点の間に前記第１の変化率の割合で開口面積が変化する複数の孔を前記第１の領域が区画された基板に形成する工程と、
前記第３及び第４の頂点のうち前記反射強度の大きな前記第３の頂点を最小の開口面積とし、前記第４の頂点を最大の開口面積とし、前記第３の頂点と前記第２の頂点の間に前記第２の変化率の割合で開口面積が変化する複数の孔を前記第２の領域が区画された基板に形成する工程と
を有することを特徴とする電子ビーム露光マスクの製造方法。
【請求項４】
マトリクス状に複数形成した孔を有する露光マスクを使用してポジ型レジストのパターン非形成領域を露光することにより、現像の際に該パターン非形成領域にある該ポジ型レジストを除去する量の荷電粒子を該パターン非形成領域に付与することを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項５】
前記ポジ型レジストの前記パターン非形成領域の露光と、前記パターン非形成領域に隣設するパターン形成領域の露光は、露光量を異ならせて行われることを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項６】
露光領域の全域に対して１ショットの電子ビームを照射する領域内を単位として該露光領域を複数の区画に区分し、
各区画毎に露光面積を区画面積で割った露光面積比を求め、
前記露光領域において、パターン形成領域の外にあるパターン非形成領域の前記露光面積比が、前記パターン形成領域の外周近傍の第１の領域の前記露光面積比と同じか、現像処理を経た後にポジ型レジストが残らない範囲内で最も該第１の領域の前記露光面積比に近い値となる大きさとピッチで、マトリクス状に孔を複数配置する工程を有することを特徴とする露光マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子ビーム露光マスク及びその製造方法及び電子ビーム露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ますます半導体集積回路（ＩＣ）の集積度が向上し、機能が増えしているので、ＩＣが使用される計算機、通信、機械制御等広く産業全般に渡る技術進歩が期待されている。ＩＣは、例えばＤＲＡＭのように２〜３年で４倍の高集積化が達成されているものもある。このような高集積化は微細加工技術の進歩によってもたらされる。
【０００３】
電子ビーム露光においては、０．０２μｍ以下の露光マスクの位置合わせ精度があれば０．０５μｍ以下のパターンの微細加工が実現できるが、これまで、スループットが低くてＬＳＩの量産には使用できないであろうと考えられてきた。しかし、近年、ブロック露光やブランキングアパーチャアレー（ＢＡＡ）方式により１時間当たり２枚程度のスループットが期待できるようになった。
【０００４】
この場合、パターン幅、パターン間隔が０．２０μｍを下回るような超微細なパターン形成が半導体装置形成のためのリソグラフィー技術に求められている。このようなパターン形成のためにレジストを露光する場合、ネガ型レジストを用いるよりもポジ型を用いる方が有利なことが多い。
ネガ型レジストは、電子線照射によってレジスト材料に架橋反応を起こさせるがものである、現像過程においては現像液を吸収して膨潤するために、現像を経て形成されたパターンが膨れる方向に向かい、寸法精度が出なくなってしまうからである。一方、ポジ型レジストは、架橋しているレジスト材料をエネルギー線で切断するもので、現像によってその部分を溶かし出すため、寸法精度が出やすい。
【０００５】
シリコンよりなる透過マスクを用いて電子ビームを整形するいわゆる“ブロック露光”を用いて、トランジスタのゲート電極やキャパシタ電極を露光する場合でも、ポジ型レジストを用いて露光する方がゲート電極の寸法精度を出し易いし、キャパシタ電極の表面積を大きくし易い。キャパシタは例えばメモリ素子の電荷蓄積容量として使用されるので大きい方が良い。
【０００６】
ポジ型レジストを用いる場合に、ゲート電極やキャパシタのパターンをブロック露光用の透過マスク（以下、ブロックマスクともいう）に形成しようとすると、キャパシタのパターンは図２６（ａ）  に示すように環状に抜かれた開孔部１０１  で囲む必要があり、また、トランジスタのゲート電極のパターンの周囲は図２６（ｂ）  に示すようなＵ字状に抜かれたパターン１０２  が形成される。なお、環状の開孔部で囲まれるパターンを、以下に島状のパターンともいう。また、一部をＵ字状の開孔部で囲むパターンを、以下に半島状のパターン或いは舌状のパターンともいう。
【０００７】
しかし、環状の開孔部１０１  に囲まれた島状部分１０１ａはそのままでは浮いた状態になっているので、現実的でない。また、Ｕ字状の開孔部１０２  に囲まれた半島状部分１０２ａは機械的強度が小さい。
そこで、露光用の電子ビームを十分に遮れない程度の細い梁（以下、架橋部ともいう）によって島状部分１０１ａや半島状部分１０２ａの一部を支持したり、或いは、図２６（ｃ），（ｄ）  に示すように、分割されたパターンを有する複数のマスク１０３，１０４  を使用して２ショット以上で露光する方法がある。その技術は、例えば特公昭６１─１１６５７号公報に記載されている。しかし、この技術はスループットが約半分以下になることは明らかである。
【０００８】
一方、感光されない程度の細い線からなる格子状のメッシュを用い、そのうち電子線を透過させたくない網目を薄膜により塞ぎ、これにより島状パターンや半島状パターンを形成した露光マスクも存在する。
また、光の回折を利用してパターンを形成する露光マスクが特公昭６１─３４６６７号公報に記載されている。この露光マスクは、図２７（ａ）  に示すように“隣設する孔による回折波が互いに重なり合うようにそれらの小孔を密に配置した複数の孔１０５  ”によって１つのパターンを構成したものである。
【０００９】
上記したようなメッシュを用いた露光マスクと複数の小孔でパターンを形成する露光マスクにおいては、１つのパターンを複数の開孔部で構成し、それらの開口部間を分ける梁の裏側には光を回折により通過させている。これにより、ウェハ上のレジストには梁に対応する部分が実質的に解像しないことになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これらの露光マスクは、紫外線やＸ線などの光を用いている場合は、特に問題は生じない。しかし、電子ビームなど高エネルギーの電離放射線が照射された場合には、熱によりマスク全体が高温となって、延びたり融けたりする。
特に、スループット向上のために電子ビーム電流密度を４０Ａ／ｃｍ２  以上にして照射時間を短くした場合や、４０ｋＶ以上に加速される電子ビームを用いることを考えた場合、電荷粒子線用の露光マスクには上記したメッシュを適用することはできない。
【００１１】
通常、電子線など、荷電粒子線を用いる露光のためのマスク材料としては、シリコン板を使用し、孔部分は異方性エッチングとトレンチエッチングを使用して開口したマスクが提案されている。シリコン板は、金属薄板よりも剛性があり、さらに、結晶構造を持つのでエネルギー線が当たっても溶けないマスクが作成される。
【００１２】
ところで、シリコン基板を材料とした露光マスクを用いて、前述した島状パターン、半島状パターンを露光する場合に、次のような問題が生じる。
（１）  露光マスクでの開口部を有しない部分（エネルギー線を遮る部分）には、熱が蓄積されてくるので、この熱を効率良く逃すことが必要である。熱が蓄積されると、熱膨張によってマスク寸法の精度が低下したり、熱膨張によるストレスによってマスク破壊を惹起する。
【００１３】
（２）  島状パターン、半島状パターンの力学的な強度を十分に持たせる必要がある。このためには、複数の開口部を区画する梁の部分を太くすればよいが、太すぎるとレジストにパターンとして解像されてしまい、目的が達成できなくなる。
（３）  露光したいパターン形状を忠実に実現するような梁のレイアウトにしなければならない。即ち、上記したようにメッシュや孔を使用した露光マスクについて、荷電粒子（電子ビーム）による露光後のレジストパターン形状を精度良く得るための条件が明らかになっていない。例えば、メッシュで区画された複数の領域を選択的に薄膜で覆うようなパターンでは、精度良い形状が得にくい。
【００１４】
また、図２７（ａ）  のように、多数の孔を縦横に配置しただけでは、図２７（ｂ）  に示すようにパターン１０６  の縁が波状になるので、精度の良いパターンを形成することができない。
また、露光マスクの開口部を透過して照射されたレジストの荷電粒子の分布は、開口部に対応する領域のエッジで不均一になってパターン精度低下の原因になっている。これは、島状パターン或いは半島状パターンを囲む開口部に限るものではない。
【００１５】
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、精度良いパターンを形成することができる電子ビーム露光マスク及びその製造方法及び電子ビーム露光方法を提供する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、図１３(a)，(b)、図１５に例示するように、第１の荷電粒子の照射によってレジストに形成される潜像パターンのうち反射電子強度分布が傾斜する領域に、複数の孔を備えた露光マスクを使用することにより、前記反射電子強度分布の傾斜を平坦化する分布で第二の荷電粒子を照射する電子ビーム露光方法であって、前記反射電子強度が低い部分の前記孔の開口面積を、前記反射電子強度が高い部分の前記孔の前記開口面積よりも大きくすることを特徴とする電子ビーム露光方法によって解決する。
【００２１】
または、図１５に例示するように、１ショットの荷電粒子が照射される領域に、解像されない幅の電子ビーム遮断領域を介して隣設される複数の孔６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅを有し、前記領域の内側ほど前記孔６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅの開口面積が小さくなることを特徴とする電子ビーム露光用マスクによって達成する。
または、図１２〜図１５に例示するように、レジストに形成しようとするパターン６１Ａとその周辺を該パターンよりも小さな複数の矩形状の領域Ｘ11〜Ｘ43に区分する工程と、前記パターン６１Ａをレジストに露光する場合に生じる反射電子強度を前記矩形状の領域Ｘ11〜Ｘ43のそれぞれの頂点ａ〜ｔ毎に求める工程と、各前記矩形状の領域Ｘ11〜Ｘ43の４つの頂点での前記反射電子強度を比較して、前記反射電子強度が２つに分けられ且つ同じ前記反射電子強度となる頂点を結ぶ線が平行になる前記矩形状の領域Ｘ42を第１の領域として選択し、異なる前記反射強度を有する第１及び第２の頂点間の前記反射強度の第１の変化率を求める工程と、各前記矩形状の領域の４つの頂点での前記反射電子強度を比較して、前記反射電子強度が３つ又は４つに分けられる前記矩形状の領域Ｘ43を第２の領域として選択し、前記反射電子強度の最大値と最小値となる第３及び第４の頂点間の前記反射電子強度の第２の変化率を求める工程と、前記第１及び第２の頂点のうち前記反射強度の大きな前記第１の頂点を最小の開口面積とし、前記第２の頂点を最大の開口面積とし、前記第１の頂点と前記第２の頂点の間に前記第１の変化率の割合で開口面積が変化する複数の孔６５ａ〜６５ｅを前記第１の領域が区画された基板６３に形成する工程と、前記第３及び第４の頂点のうち前記反射強度の大きな前記第３の頂点を最小の開口面積とし、前記第４の頂点を最大の開口面積とし、前記第３の頂点と前記第２の頂点の間に前記第２の変化率の割合で開口面積が変化する複数の孔６４ａ〜６４ｅを前記第２の領域が区画された基板６３に形成する工程とを有することを特徴とする電子ビーム露光マスクの製造方法によって解決する。
【００２２】
上記した課題は、図７、図１８に例示するように、マトリクス状に複数形成した孔７７を有する露光マスクを使用してポジ型レジストのパターン非形成領域を露光することにより、現像の際に該パターン非形成領域にある該ポジ型レジストを除去する量の荷電粒子を該パターン非形成領域に付与することを特徴とする電子ビーム露光方法によって解決する。
【００２３】
または、前記ポジ型レジストの前記パターン非形成領域の露光と、前記パターン非形成領域に隣設するパターン形成領域の露光は、露光量を異ならせて行われることを特徴とする電子ビーム露光方法によって解決する。
または、露光領域の全域に対して１ショットの電子ビームを照射する領域内を単位として該露光領域を複数の区画に区分し、各区画毎に露光面積を区画面積で割った露光面積比を求め、前記露光領域において、パターン形成領域の外にあるパターン非形成領域の前記露光面積比が、前記パターン形成領域の外周近傍の第１の領域の前記露光面積比と同じか、現像処理を経た後にポジ型レジストが残らない範囲内で最も該第１の領域の前記露光面積比に近い値となる大きさとピッチで、マトリクス状に孔を複数配置する工程を有することを特徴とする露光マスクの形成方法によって解決する。
【００２４】
【作  用】
本発明によれば、電子ビーム遮蔽パターンと、前記荷電粒子遮蔽パターンの周縁に沿って梁を挟んで一列に配置された複数の開孔部とを有している。
この露光マスクによれば、開孔部間に存在する梁（架橋部）のパターンは、露光に際してレジストで解像されることなく消滅し、しかも、開孔部の太りは孤立した開孔部による近接効果から容易に予測され、パターン精度が良くなる。
【００２５】
また、梁がパターンとして解像されない場合の開孔部の太り分を狭くしてその開孔部の大きさを決めることによってパターン精度がさらに向上する。
別の発明によれば、レジストに形成される潜像パターンのうち反射電子強度が傾斜する領域に、反射電子強度分布の傾斜を平坦化する分布の荷電粒子を照射するようにしている。このため、反射電子強度分布の減少によって露光不足となる領域に解像に必要な電子強度が付与され、精度の良い潜像パターンがレジストに形成される。
【００２６】
また、分布の異なる荷電粒子を照射する場合には、透過量に比例した開口面積を有する複数の孔を有する露光マスクを使用しているので、１ショットの電子ビームでも電子強度分布の不均一な荷電粒子をレジストに照射することができる。
さらに、そのような露光マスクを形成する場合に、レジストに形成しようとするパターンを複数の矩形状の領域に区分して、その矩形状の領域の４つ角毎に反射強度を求め、それらを比較して反射電子強度の変化の有無を選択しかつ変化率を求め、その変化率に比例した孔を露光マスクに形成するようにしている。このため、露光マスクの孔の大きさや配置が比較的容易に決定される。
【００２７】
さらに別の発明によれば、マトリクス状に複数形成した孔を有する露光マスクを使用してポジ型レジストのパターン非形成領域を露光するようにしている。このため、パターン非形成領域の露光量を小さくして、隣設するパターン形成領域への露光による近接効果が抑制され、精度良いパターンがポジ型レジストに形成される。  この場合、パターン形成領域の露光量とパターン非形成領域の露光量を異ならせることによってさらに精度良いパターンが形成される。
【００２８】
また、マトリクス状に複数形成した孔を有する露光マスクは、露光領域の全体を複数に区画し、それらの区画された領域における露光量面積比を基準にして孔の大きさやピッチを決定している。このため、パターン非形成領域の荷電粒子密度をパターン形成領域の外側寄りの荷電粒子密度に等しく又はこれに近づけることができ、その露光マスクを使用する場合にパターン形成領域の領域の過露光の判断が容易になる。
【００２９】
【実施例】
そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
（１）本実施例に係る露光マスクのパターンの説明
図１〜図６は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光マスクのパターンと、それらの露光マスクを使用して得られたＥＢレジストのパターンを示す平面図である。
【００３０】
本発明者らは、露光マスクの最適パターンを得るために種々の実験を試みた。
まず、ブロック露光（又はセルプロフェクション）として提案されている方法において、露光マスク（透過マスクともいう）上で“解像限界以下の間隔”を実現できるかどうかを確認する。
以下に説明する露光マスクは、シリコン基板に広い凹部を形成し、その薄層化された領域をメンブレンとして使用している。そのメンブレンの厚さは、機械的強度、電子阻止能などを考慮した下限値、即ち２０μｍとした。
【００３１】
また、１回でビームが照射される範囲内に、１つ以上の島形状若しくは半島状の非露光部分と、その周辺の荷電粒子（電子ビーム）透過用の開孔部がこの露光マスク上に形成されている。また、ビーム透過部分には、実質的にウェハ上に露光されない程度の架橋部（梁）が配置されることで、島形状若しくは半島形状からなる非露光部分を保持している。
【００３２】
▲１▼露光マスクの第１の試料とその露光結果
第１の露光マスクとして、図１（ａ）  に示すようなパターンをメンブレンに作成したものを用いる。その露光マスクは、ポジ型ＥＢレジストに矩形状のパターンを連続して形成するためのパターンを有している。
図１（ａ）  において、島状のパターンとなる矩形状の電子ビーム遮蔽パターン１を区画する４０μｍ×１００μｍの区画線上には複数の開孔部３，４が形成され、電子ビーム遮蔽パターン１の２つの長辺側には、それぞれ幅（Ｗ０  ）８μｍの架橋部（橋状の未開孔部）２により分離された幅（Ｗ１  ）１５μｍの四角形の第一の開孔部３が２つ形成され、また、２つの短辺側には幅（Ｗ２  ）１５μｍの第二の開孔部４が形成されている。電子ビーム遮蔽パターン１を区画する縦横の仮想線は第一及び第二の開孔部３，４の中心を通っている。
【００３３】
さらに、第一の開孔部３の配列と第二の開孔部４の配列の交差部分には、隣接する電子ビーム遮蔽パターン１相互の四隅を分離するための四角形の第三の開孔部５が、架橋部６により第一及び第二の開孔部２，４から仕切られて存在している。
このような露光マスクを使用して、電子ビームによってポジ型のＥＢレジストを露光したところ、図１（ｂ）  に示すようなＥＢレジストパターンが得られ、幅８μｍの架橋部２に対応する部分は電子ビームをもっても解像してしまうことがわかる。
【００３４】
露光マスクのパターン倍率は１００倍であるので、露光マスク上での第一の開孔部３、第三の開孔部５を仕切る架橋部２，６の幅Ｗ０  は８μｍであり、ＥＢレジスト上では０．０８μｍとなる。
なお、架橋部（梁）の幅Ｗ０  は、電子ビーム遮蔽パターンの縁線に沿った方向（開孔部の配列方向）の架橋部の長さを示し、また、開孔部の幅Ｗ１  は、電子ビーム遮蔽パターンの縁線（開孔部の配列方向）と直交する方向の開孔部の長さを示す（以下の説明でも同様である）。
【００３５】
▲２▼  露光マスクの第２試料とその露光結果
図２（ａ）  は、第２の露光マスクの露光マスクのパターンの一部を示し、第一の開孔部３、第三の開孔部５を仕切る架橋部２，６の幅を６μｍとした以外は第１の試料と同じパターン構成となっている。
この露光マスクを使用して最適露光量より僅かに多い露光量を与えてオーバー露光したところ、図２（ｂ）  に示すようなポジ型ＥＢレジストのパターンが得られた。
【００３６】
この試料においては、第１の試料と異なり架橋部２，６に対応するパターンが解像されていないが、その痕跡がＥＢレジストパターンに残ってしまうことが確認された。即ち、架橋部２，６の幅を狭くして６μｍ程度になると解像されなくなることがわかる。
▲３▼  露光マスクの第３の試料とその露光結果
図３（ａ）  は、第３の露光マスクの露光マスクのパターンの一部を示し、第一の開孔部３、第三の開孔部５を仕切る架橋部２，６の幅を２μｍとした以外は第１の試料と同じ構成となっている。
【００３７】
この露光マスクを使用して、最適露光量より僅かに多い露光量を与えてオーバー露光したところ、図３（ｂ）  に示すようなＥＢレジストパターンが得られた。
これによれば、架橋部２に対応するパターンが解像されず、その痕跡も見られず、電子ビーム遮蔽パターン１に対応するパターンの周囲には直線状のストライプが形成される。これは電子ビームの近接効果による。
【００３８】
▲４▼  露光マスクの第４の試料とその露光結果
第４の露光マスクとして、図４（ａ）  に示すようなパターンをメンブレンに作成したものを用いる。
その露光マスクは、第１〜第３の試料と同じように、ポジ型ＥＢレジストに矩形状のパターンを形成するためのパターンを有している。
【００３９】
図４（ａ）  において、島状のパターン領域である矩形状の電子ビーム遮蔽パターン１１を区画する４０μｍ×１００μｍの区画線上には複数の開孔部１２，１３が形成され、電子ビーム遮蔽パターン１１の長辺側には、それぞれ架橋部（梁）１４を介して分離された複数の四角形の第一の開孔部１２が形成され、また、短辺にも架橋部１５を介して分離された複数の第二の開孔部１３が形成されている。第一及び第二の開孔部１２，１３のうち電子ビーム遮蔽パターン１１の縁線に沿った方向の辺の長さは６μｍであり、これに隣接する（直交する）辺の長さは１１μｍである。また、第一の開孔部１２相互の間隔、及び第二の開孔部１３相互の間隔、即ち架橋部１４，１５の幅は２μｍである。
【００４０】
電子ビーム遮蔽パターン１１を区画する仮想線が、第一及び第二の開孔部１２，１３の中心を通っている。
この場合、露光マスクのパターンの倍率を１００倍とした。電子ビーム遮蔽パターン１１を囲む第一及び第二の開孔部１２，１３の幅はマスク上で１１μｍであり、試料上で０．１１μｍに相当する。
【００４１】
図４（ｂ）  は、３０％程度の９０μＣ／ｃｍ２  でオーバー露光したものである。
この場合、ウェハ上のＥＢレジストにおいて架橋部１４，１５の太さは０．０２μｍ相当となるが、２０％程度のオーバー露光では架橋部１４，１５は解像せず、電子ビーム遮蔽パターン１１に対応する矩形状のパターンの縁線には直線ストライプ状にレジストが除去される。
【００４２】
第４の試料では、第１〜第３の試料に比べて電子ビーム遮蔽パターン１１を囲む開孔部１２，１３の長さが短く、数が多く形成されている。これにより、ＥＢレジストにおける電子ビーム遮蔽パターン１１に対応する矩形状のパターンの縁線は、直線性が向上することが実験的に確かめられた。
▲５▼  露光マスクの第５の試料とその露光結果
第５の露光マスクとして、図５（ａ）  に示すパターンをメンブレンに作成したものを用いる。その露光マスクを使用してポジ型ＥＢレジストに矩形状のパターンが形成される。
【００４３】
図５（ａ）  において、島状のパターンとなる電子ビーム遮蔽パターン２１を区画する４０μｍ×１００μｍの区画線上には複数の開孔部２２，２３が形成され、電子ビーム遮蔽パターン２１の長辺側には、それぞれ架橋部（橋状の未開孔部）２４を介して分離された複数の四角形の第一の開孔部２２が形成され、また、短辺側には架橋部２５を介して分離された複数の第二の開孔部２３が形成されている。
【００４４】
第一及び第二の開孔部２２，２３のうち電子ビーム遮蔽パターン２１の縁線に沿った方向の辺の長さは６μｍであり、これに隣接する（直交する）辺の幅は１３μｍである。また、第一の開孔部２２相互の間隔、及び第二の開孔部２３相互の間隔、即ち架橋部２４，２５の幅は４μｍである。
電子ビーム遮蔽パターン２１を区画する仮想線は、第一及び第二の開孔部２２，２３の中心を通っている。
【００４５】
また、第一の開孔部２２と第二の開孔部２３が配置される２つの直線方向の交差領域に配置された矩形（正方形）状の第三の開孔部２６の一辺の長さは、第一及び第二の開孔部２２，２３の幅よりも小さい９μｍとした。
このとき、１５％程度のオーバー露光でも架橋部２４，２５はＥＢレジストには解像しなかった。図５（ｂ）  は、第５の試料を使用して、２０％程度の８０μＣ／ｃｍ２  でオーバー露光を経てパターニングされたＥＢレジストパターンであり、架橋部２４，２５に対応する部分は解像されずに、電子ビーム遮蔽パターン２１に対応する形状の良好な矩形状パターンが得られた。
【００４６】
ところで、直線の交差領域に矩形状の第三の開孔部２６を配置することによって、第三の開孔部２６の回りに架橋部２７が存在することになるので、その領域のマスクの強度が大きくなる。
ところで、その交差領域でその架橋部２７が存在せずに、十字状の開孔パターンが形成される場合には、近接効果によって矩形パターンの角が顕著に丸くなってしまう。しかし、第５の試料では、架橋部２７の存在により交差点部分の露光量を低下させる効果が生じ、パターンの角が丸くなるのが抑制されている。これは例えば図５（ｂ）  の露光結果を見ても明らかである。
【００４７】
これは、第１〜第４の試料でも同じである。しかし、電子ビーム遮蔽パターンの周囲に配置する開孔部の数が少ない場合、即ち開孔部が長い場合には図１（ｂ）  、図２（ｂ）  に示すように開孔部の中央が太り、また、その開孔部が短くその数が多いほど、即ち架橋部の数が多いほど第４、第５の試料のようにＥＢレジストにおけるパターンのエッジの直線性が良くなる傾向にある。
【００４８】
以上のことから、次のことが導き出される。
ウェハに塗布されたポジ型ＥＢレジスト上で露光マスクの架橋部が露光解像されてはいけないので架橋部の幅を無制限に大きくすることはできない。この場合、細い架橋部の数を多く配置すればするほど、熱的、機械的強度は増し、開孔部の中央での太りが少なくなるが、一方で、架橋部の数が多過ぎると遮蔽パターンの面積が大きくなって露光量不足となってしまう。
【００４９】
発明者の実験では、架橋部幅に対する開孔部長が最低限度１．５倍以上必要なことがわかった。例えば、架橋部の幅が４μｍならば、ビーム透過部の幅（開孔部長）は６μｍ以上必要となる。ピッチでいえば、架橋部をその幅の２．５倍以上のピッチで配置する必要がある。
したがって、露光されるべき範囲に形成される架橋部の幅に対する実際のビーム透過部の幅の関係が１．５倍以上である電子ビーム露光用マスク、或いは、架橋部の配置ピッチが架橋部の幅の２．５倍以上のピッチで配置される露光用マスクが必要となる。
【００５０】
なお、以上の露光マスクの説明では、島状パターンを形成する場合について説明したが、ＥＢレジストに半島状パターンを形成するための露光マスクのパターンの一例を図６に示す。この例でもＵ字の形状に沿って複数の開孔部３１を一列に並べることにより、上記したような良好な露光が行える。この場合には、Ｕ字の角の部分の開孔部３１ａは近接効果による広がりが小さいので他の開孔部３１と同じ大きさにしてもよい。また、以上の露光マスクは１つのパターンを１ショットで形成することができる。
（２）本発明の実施例の露光マスクのパターン幅と近接効果の関係
上記した露光マスクは、図７に示すような構成の電子ビーム露光装置による露光の際に使用される。この電子ビーム露光装置においては、グリッドＧ、アノードＡ、ビーム整形用スリットＢＳ１  、収束レンズＬ１  、ビーム位置偏向用のスリットデフレクタＳＤ１  、第２のレンズＬ４  などを通過したカソード電極Ｋからの電子（荷電粒子）ビームは、露光マスクを通過してパターン化される。さらに、パターン化された電子ビームは、レンズＬ２  ，Ｌ３  、アパーチャＡＰ等を通して基板Ｗ表面のＥＢレジストＲに照射して潜像パターンを形成する。なお、図７中符号ＴＤは、露光マスクのパターンを選択するために電子ビームを偏向する偏向器を示している。
【００５１】
このように露光を終えた後に、ＥＢレジストを現像すると、上記したようにパターンが顕像化する。
ところで、上記した露光マスクの架橋部を消すためには、架橋部の周囲の開孔部（ビーム透過部）を透過した電子ビームの近接効果によって架橋部が解像しないようにする必要がある。露光マスクの梁がレジストの現像時にパターンとなって現れないためには、露光マスクでの回折波効果ではなく、近接効果による。
【００５２】
近接効果は、レジストに照射された荷電粒子が散乱することにより露光領域を広げることである。散乱には前方散乱と後方散乱がある。前方散乱は、レジストに照射された荷電粒子がレジスト内で散乱することであり、後方散乱は、レジストを通過してその下のウェハ内に入射した荷電粒子が跳ね返って飛び出したり弾き出されてしまった電子による散乱である。
【００５３】
近接効果が及ぶ範囲は、電子線の加速電圧などに依存するが、前方散乱による影響は０．０１〜０．１μｍ程度、後方散乱による影響は３〜５μｍ程度の範囲となる。どちらもガウシャン分布をしているので、実際にレジストが受ける要因、いわゆる解像度の阻害成分となる要因は図８（ａ）  に示すように前方及び後方散乱の和となる。ただし、レジストが解像するか否かは、図８（ｂ）  に示すように、露光量が境界値（閾値ともいう）を越えるか否かによるので、パターンの縁部はその境界値が存在する位置によって決まる。なお、境界値を越える場合には解像することになる。
【００５４】
一般に、荷電粒子が照射される部分のパターン同士が近いほど互いの近接効果による荷電粒子（露光量）が重なりあってそれらのパターンが一体化するようになる。例えば、図９に示すように、４μｍ間隔で分離された開孔部４２，４３を矩形状の電子ビーム遮蔽パターン４４の周囲に架橋部４１を介して２列に配置したものを露光マスクに使用して露光すると、特に図示しないが、レジストには近接効果により２つの開口部４２，４３が一体化したパターンが形成される。しかし、このように開孔部４２，４３を２列配置すると、例えば図中右側の開孔部４２の近接効果が左側の開孔部４３の左側にも及んでしまいレジストでのパターン幅が広がって寸法精度が低下するので好ましくない。
【００５５】
したがって、上記したように島状或いは半島状のパターンを複数の開孔部によって囲む場合には、近接効果を考慮して開口部を並列に配置してはいけない、という条件が必要となる。
【００５６】
ところで、図１０に示すように、近接効果によってレジストで解像しないように露光マスクの架橋部５１の幅を決めている。近接効果は、開孔部５２のうちの架橋部５１が存在しない側にも生じるので、ＥＢレジストでは開孔部５２に対応するパターンの幅に太り分（シフト分）Ｗ２１が生じる。また、露光マスクの架橋部５１では、その前後にある２つの開孔部５２の近接効果の相乗効果によって露光量が多くなりやすい。したがって、架橋部５１の幅Ｗ０  を、開孔部５２の太り分Ｗ２１の２倍よりも僅かに大きくしても架橋部５１はレジストでは解像せず、パターンとして現れないはずである。
【００５７】
例えば、ＥＢレジストにおいて近接効果による開孔部５２の太り分Ｗ２１を０．０２μｍとし、露光したいパターンの幅を０．１５μｍとすると、両側へのシフト分を考慮して開孔部５２の幅Ｗ１  を０．１１μｍとすればよい。この場合、架橋部５１の幅Ｗ０  を少なくとも０．０４μｍとして露光すれば、その架橋部５１はパターンとして現れないことになる。
【００５８】
この論理に従って露光マスクを作ってレジストを露光したところ、荷電粒子が照射された領域の開孔部５２に対応するパターン幅が０．１５μｍとなったところで架橋部５１に対応するパターンは消えずに残っている。さらに、架橋部５１が解像されないように露光量を増やしていったところ、開孔部５２のパターン幅Ｗ１  は０．２０μｍとなり、予測よりも０．０５μｍの太りが生じた。
【００５９】
これにより、論理的条件のみによって開孔部のパターン幅を決めることは困難であることがわかったので、架橋部５１が消える場合のパターンの太りＷ２１を予め調査し、そのデータに基づいて開孔部（ビーム透過孔）５２の幅Ｗ１  を小さくする方向（オフセットする方向）に設計する必要がある。例えば、そのオフセット量は、開孔部５２の太り分Ｗ２１を架橋部５１の幅Ｗ０  以上の長さにする。
（３）本発明の実施例の露光マスクにおける電子ビーム遮蔽領域の四隅の形状
既に説明したが、複数の開孔部を２方向（例えば縦方向と横方向）に配置する場合に、２つの方向のうちの交差部分に存在する開孔部を十字状に形成すると、近接効果の影響が他の部分よりも多くなって、露光量オーバーとなり、開孔部に囲まれた矩形状領域の角の部分がレジストでは角がとれて丸くなってしまう。逆に、交差部分に透過孔を設けないと（又は透過孔を設けても小さ過ぎると）、隣接する矩形状領域のレジストパターンは、互いに接触し合おうとして図１（ｂ）  のようにコーナー部分が鋭角になってしまい、所望するパターンの形成が困難になる。そこで、その交差部分では、その中心部分にビームを透過させる適当な大きさの孔を設けることが必須となる。
【００６０】
露光マスクに島状パターンを３つ以上隣合って配置する場合に、露光マスクで非透過孔部分が近接しあういわゆる交差点部分の中心には、図４（ａ）  に示すようなビーム透過孔部を設けることを特徴とする。
（４）本発明の実施例の露光マスクの１ショットにおける開孔部の面積
露光マスクを使用して実際に露光する場合には、通常の露光領域に対して若干の露光量を多くして露光を行う。架橋部をＥＢレジスト上で消してしまうのは、近接効果によるものであるが、交差領域以外の開孔面積をほぼ一定にしておかないと近接効果の影響がばらついてしまい、結果的にある部分はオーバーぎみに露光されたり、全体に寸法精度がでなかったりして、意図したパターンが得られなくなる。
【００６１】
そこで、露光マスク上のパターンのうち、レジストでの露光部分に相当する開孔部（ビームが抜けてくる部分）の各々、即ち架橋部と架橋部の間にある個々の開孔部は１回のビーム照射範囲内（１ショットの大きさ内）において、略同一の開孔面積にする必要がある。
また、マスクのパターンのうち、レジストで露光されない部分に相当する個々の架橋部（ビームの陰りとなる部分）の幅は、１回のビーム照射範囲内で略同一の幅にする必要がある。
（第２実施例）
（１）上記した第１実施例の露光マスク（ブロックマスクともいう）では、島状又は半島状のパターンを囲む開口部を複数の梁（電子ビーム遮断領域）で分割して、それらのパターンが露光マスクから抜け落ちないようにしている。梁によって開口部を分割する技術については、島状又は半島状のパターンの周囲の開口部に適用する他に、図１１（ａ）  に示すように、露光マスク６０に形成される１つの矩形状の開口パターン６１の内部に適用してもよい。即ち、所定位置の開口パターン６１を透過する電子の量が多くなることもあるので、開口パターン６１内を梁（電子ビーム遮断領域）６２で複数に分割することによってその内部を透過する露光量（電子ビームの電流量）を低減させることが可能になる。この場合の梁６２の幅は、第１実施例と同じようにレジストに解像しない程度に小さくする必要がある。
【００６２】
ところが、１つの開口パターン６１を透過してレジスト（不図示）に照射された荷電粒子（電子強度）の分布が近接効果によって異なってくることがある。即ち、図１１（ｂ）  に示すように、開口パターン６１のエッジ及びその周辺では、他の領域に比べて荷電粒子の量が低減する。これは、近接効果によって開口パターン６１の外側から進入する荷電粒子が少ないからである。
【００６３】
開口パターン６１のエッジを透過した電子強度が、図１１（ｂ）  に示すような解像境界値よりも大きくならない場合には、レジストに形成されるパターンが狭くなってしまう。
そこで、この実施例では、開口パターン６１のエッジ及びその周辺に対応するレジストの領域（図１１（ａ）  の破線で囲んだ領域）に局所的に電子ビームを照射して、レジストの電子強度を補正することにした。このような局部的な電子ビームの照射を、以下に補助露光又は傾斜補助露光という。補助露光は、開口パターン全体を露光する前か後に行う。
【００６４】
補助露光を行うことによって、図１１（ｃ）  に示すように、開口パターン６１のエッジ及びその周辺の領域の荷電粒子を局部的にかつ適正な量で増加させ、これにより、開口パターン６１の潜像が精度良くレジスト（不図示）に転写されることになる。
傾斜補助露光は、露光マスクの開口パターン６１内を梁６２で分割しない場合にも必要になってくる。開口パターン６１においては梁６２が無い場合にも、そのエッジ及びその周辺では荷電粒子の分布が小さくなるからである。
【００６５】
そこで、内部に梁のない開口パターンを有する露光マスクを使用する場合を例に挙げてその補助露光について詳細に説明する。
（２）図１２は、シリコン板よりなる露光マスクに形成された矩形状の開口パターン６１Ａを示している。その開口パターンはＫｘ  ×Ｌｙ  の大きさとする。
このような開口パターン６１Ａは１ショットの電子ビームによって露光されるが、パターンを精度良く形成するためには、上記したような補助露光が必要となる場合がある。以下にその補助露光のための露光マスクの形成方法を説明する。
【００６６】
まず、図１２の破線に示すように、開口パターン６１Ａとその周辺を格子状の仮想線によりに複数の領域Ｘ１１〜Ｘ４３に区分する。開口パターン６１Ａの縁部と仮想線とは重なっても、重ならなくてもよい。区分された１つの領域は１つの矩形状ブロックであり、黒丸ａ〜ｔは矩形状ブロックの４つの頂点を示す。矩形状ブロックの少なくとも３つの頂点は隣の矩形状ブロックの頂点と重なっている。また、矩形状ブロックは、当然のことながらＫｘ  ×Ｌｙ  よりも小さくなる。
【００６７】
このように矩形状ブロックにより開口パターン６１Ａ及びその周辺を区分した後に、各頂点ａ〜ｔ毎に反射電子強度を計算する。
近接効果によって生じた反射電子強度は、例えば図１３（ａ）  に示すようになっている。なお、図１３（ａ），ｂ）においては、図１２のように区分された３つの領域Ｘ２２，Ｘ３２，  Ｘ４２の反射電子強度と、それらの領域の中央において照射された電子ビームの電子強度を示している。
【００６８】
このような計算結果から、図１３（ａ）  に示すように、開口部パターン６１Ａの縁部近傍では反射電子強度が傾斜するように減少することがわかる。
各矩形状ブロックの頂点の反射電子強度を求めた後に、各矩形状ブロック毎に電子反射強度の減少の変化を求める。
まず、分割された各領域（矩形状ブロック）Ｘ１１〜Ｘ４３において、反射電子強度が２種類に分かれるか、３種類以上に分かれるかを判断する。
【００６９】
２種類に分かれる場合とは、１つの矩形状ブロックの４つの頂点での反射電子強度が２つの大きさに分けられることをさしている。そして、この場合には、同じ大きさの反射電子強度を有する頂点を結ぶ２つの直線（例えば領域Ｘ４２においてＬ１  ，Ｌ２  ）が平行になる場合だけを考え、それ以外には補助露光用のパターンを形成しないことにする。そして、それらの２つの直線に直交する方向で、反射電子強度の異なる２つの頂点間の反射電子強度の傾きＡを求める。反射電子強度の変化率（傾きＡ）は、反射電子強度の差を頂点間の距離で割った値である。
【００７０】
一方、３種類以上に分かれる場合とは、矩形状ブロックの４つの頂点の反射電子強度が３つ又は４つの大きさに分けられことをさす。この場合には、最大値と最小値の反射電子強度の２つの頂点を選択し、それらの反射電子強度の差を頂点間の距離で割って反射電子強度の変化率（傾きＡ）を求める。例えば、図１２の矩形状の領域Ｘ４３では反射電子強度は３種類以上に分かれ、反射電子強度の最大値と最小値が領域Ｘ４３の対角線上にあるとすると、その対角線上の反射強度は概ね図１４（ａ）  のような分布となる。
【００７１】
ところで、反射電子強度が２種類に分かれる場合、３種類以上に分かれる場合のそれぞれの反射電子強度の変化率はともにともに次の式▲１▼で求まる。ただし、２つの頂点において大きい方の反射電子強度をＲｍａｘ  、小さい方の反射電子強度をＲｍｉｎ  とし、また２つの頂点間の距離をＢとする。
Ａ＝（Ｒｍａｘ  −Ｒｍｉｎ  ）／Ｂ        ……  ▲１▼
傾斜補助露光用のマスクはシリコン板からなり、そのシリコン板には、上記したように反射電子強度が二種類に分かれる領域（例えばＸ４２）と三種類以上に分かれる領域（例えばＸ４３）にそれぞれ以下に述べるような複数の孔が形成される。
【００７２】
補助露光用のマスクは、図１５に示すように、図１２の矩形状の領域に対応した領域に矩形状の孔を複数個有している。それらの孔は、図１４（ａ）  に示したような反射電子強度の傾斜をほぼ零にするように開口面積が異なっている。例えば図１２、図１４（ａ）  において最も傾斜補助露光が必要となるＲｍｉｎ  の頂点Ｂに対応する部分の孔の面積を最も大きくし、Ｒｍａｘ  の頂点Ｏに対応する部分の孔の面積を最も小さくする。また、それらの２つの孔の間には、傾斜Ａに比例して面積を変化させた複数の孔を配置する。これにより、補助露光用のマスクでは、頂点Ｂの近傍では最も多くの電子が透過する一方で、頂点０の近傍では最も少なく電子を透過させることになる。
【００７３】
補助露光用のマスクの１つの矩形状の領域において最小の孔の面積を１とし、最大の孔の面積をＳとし、露光量（電子ビームの電流値）をＲとすると、次式▲２▼の関係にあれば、反射電子強度の低下を抑制する露光量が得られる。
ＳＲ＋Ｒｍｉｎ  ＝Ｒ＋Ｒｍａｘ      ……  ▲２▼
これから最大の孔の面積Ｓは、次式▲３▼によって求まる。
【００７４】
Ｓ＝〔（Ｒｍａｘ  −Ｒｍｉｎ  ）／Ｒ〕＋  １    ……▲３▼
また、最小の孔と最大の孔の間の領域において、最小の孔からＤだけ離れた孔の面積Ｓｘ  は式▲４▼で求められる。
Ｓｘ  ＝（ＡＤ／Ｒ）  ＋  １    ……▲４▼
このような計算は、反射露光強度が２種類に分けられる領域と、３種類以上に分けられる領域について個々に行う。
【００７５】
以上のような関係から、図１２の開口パターンを形成するための露光マスクに使用する補助露光用のマスク６０Ａは図１５に示すようになる。即ち、図１２の領域Ｘ４３に対応する領域Ｙ４３には右下のような矩形状の孔６４ａ〜６４ｅを複数形成し、また領域Ｘ４２に対応する領域Ｙ４２には左下のように大きさが変化した矩形状の孔６５ａ〜６５ｅを複数形成し、さらに、図示しないが他の領域Ｙ１１〜Ｙ１３、Ｙ２１、Ｙ２３、Ｙ３１、Ｙ３３、Ｙ４１にも孔を複数形成する。ただし、開口パターン６１Ａの中央の領域Ｘ２２，Ｘ３２では４つの頂点の反射電子強度が同じなので、図１５に示す中央の２つの矩形状の領域Ｙ２２、Ｙ３２では補助露光が不用となって補助露光用の孔は形成されない。なお、補助露光は荷電粒子量が少ないので、これだけでは解像されない。
【００７６】
このような補助露光用のマスク６３を使用すると、図１４（ａ）  の反射電子強度分布を有するレジストには図１４（ｂ）  に示すような補助露光がなされる。この結果、レジストの電子強度分布は、図１３（ａ）  の状態から図１３（ｂ）  の状態へと補正され、開口パターン６１Ａの縁部とその周辺に対応する領域の反射電子強度の傾斜がほぼ平坦になる。これにより開口パターン６１Ａのエッジ部分の電子強度が解像境界値よりも大きくなって適正な露光量となり、補助露光が加わったレジストのパターンの精度が向上する。補助露光は、開口パターンを露光する前であっても後であってもよい。補助露光は、図７に示すような構造を備えた電子ビーム露光装置を使用して行われる。
【００７７】
なお、補助露光を行う領域において、反射電子強度が最も大きい部分に露光量Ｒで補助露光されるので、開口パターン６１Ａを露光する場合にはその露光量Ｒだけ小さい露光量とする必要がある。
以上のような補助露光は、部分的に行われるので、電子ビームの照射時間も短く問題になるほとスループットを低下させることはない。また、補助露光用のマスクは、孔を有するだけなので、強度が低下することはなく、丈夫である。さらに、補助露光は、大きさの異なる孔を有しているので、１ショット内でも露光量の分布を変えることができ、パターン精度が良くなる。
【００７８】
なお、四角以外の開口パターンをレジストに転写する場合であっても、傾斜分布のある電子ビームを用いてその開口パターンのエッジとその周辺の領域を補正露光してもよい。
上記した反射強度を求める方法の一例を次に説明する。
まず、矩形面積Ａ矩形分解して求めた露光面積比率Ｓを基にして各計測点と各矩形の中心の距離ｒを測り、ついで以下の式によって求める。
【００７９】
ある計測点における反射電子強度ηは、次式で表される。
【００８０】
【数１】
0003544235.tif 000002
【００８１】
（ａ，ｂ，ｃ，ｄはレジストの種類や膜厚等の条件によって決まる定数）
（第３実施例）
ポジレジストにレジストパターンを形成する場合に、レジスシストを残さないい領域では、電子ビームを照射して荷電粒子により塗り潰す必要がある。しかし、大きな径の電子ビームでその領域を塗りつぶす場合にはクーロンインターラクションによってパターンが形成される領域に電荷粒子が広がることがあるので、これを防止することが必要になる。
【００８２】
そこで、荷電粒子を塗り潰す領域に、第１実施例のような梁を形成して複数に区分することが考えられるが、その梁によって区分する領域が広い場合には、図１６（ａ）  の電子強度分布に示すように、クーロンインターラクションによる周囲への悪影響がある。しかし、梁によって区分する領域が狭い場合には電子ビームの電流密度が同じであっても、図１６（ｂ）  に示すように、荷電粒子を照射した領域からのクロスインターラクションによる周囲への影響は殆ど見られない。
【００８３】
図１７は、レジストからマトリクス状に形成される島状パターン７１を示し、各島状パターン７１は溝７２によって区分され、また島状パターン７１の集合領域の周辺にはパターンを形成しない領域（パターン非形成領域）７３が広く存在している。図１７の島状パターン７１を形成するために、本実施例では図１８のような開口パターンの有る露光マスクを使用する。図１８の露光マスクは、ポジ型レジストをパターニングするために使用される。
【００８４】
図１８中符号７４は、第１実施例で説明したような梁（荷電粒子遮蔽領域）７５により区画された開口部７７に囲まれた島状パターンであり、マトリクス状に複数配置されている。複数の島状パターン７４は梁７５によって互いに繋げられている。島状パターン７４の集合領域の回りには、矩形状の小さな孔７７がマトリクス状に配置され、その孔７７を仕切る梁（荷電粒子遮蔽領域）７８は解像しない程度の幅を有している。
【００８５】
マトリクス状の孔７７の大きさは次のようにして決定される。
まず、複数の島状パターン７４を形成する領域（以下にパターン形成領域という）を第２実施例のように１ショットで電子ビームが照射される大きさの矩形状の領域に複数に区分し、各矩形状の領域毎に露光面積比を求める。露光面積比は、その矩形状の領域において電子ビームを通過させる総面積を矩形の領域の面積で割った値（電子ビーム照射面積／矩形状の領域の面積）である。
【００８６】
次に、パターン周辺領域においては、パターン形成領域の周辺の露光面積比と等しくなるか、これに近い値になるような露光面積比でマトリクス状の孔７７の大きさとピッチを決定する。この場合の近い値というのは、露光工程において複数の孔７７を透過した荷電粒子がポジ型レジストに照射された場合に、マトリクス状の孔７７がレジストに解像されず、しかもその領域のレジストが現像により完全に除去される露光量が得られる値のうちで最もパターン形成領域の周辺の露光面積比に近い値をさす。
【００８７】
例えば、次に説明する図１９（ａ）での露光面積比の範囲が１４．５％、（ｂ）での露光面積比は３６％である。ただし、図１９（ａ）と（ｂ）では図２１で示すように露光量が異なる。
ここで、島状パターン７４とそのパターン形成領域外側の複数の孔７７のそれぞれの大きさの一例を示す。図１９（ａ）〜１９（ｃ）に露光マスクの一例を説明する。これらの図に記入した寸法は一例であり、レジストには例えば、１／１００に縮小される。
【００８８】
図１９（ａ）  に示すように、１μｍ×１μｍの矩形状の領域に２つの島状パターン７４が形成されるとともに、２つの島状パターン７４の一側と上端にそれぞれ幅０．０５μｍの開口部形成領域７９が存在する。また、図１９（ｂ）  に示すように、１μｍ×１μｍの矩形状の領域に梁７８に囲まれた孔７７がマトリクス状に１００個形成されている。その孔７７は、図１９（ｃ）  に示すように、０．０６μｍ×０．０６μｍの矩形状の大きさを有し、その周辺には０．１μｍ×０．１μｍの範囲で梁７８が枠状に形成されている。なお、孔７７と孔７７の間の梁７８は０．０４μｍの幅を有しているが、この程度の大きさでは梁７８はポジ型レジストには解像しない。
【００８９】
ところで、露光マスクの開口部の面積と電子ビームの電流量の関係を示すと図２０のようになり、開口部を通る電流量は開口部の面積が増えるとともに増加することがわかる。その開口部に梁を形成しない状態（全開口）での開口部を通る電流量を１とすると、その開口部を図１９（ｂ）  のような梁で仕切って多数の孔７７を形成した場合にはその孔７７を通る電流量は１／３〜１／４になっていることがわかる。なお、全開口の場合に比べて電子ビームの１ショットの露光時間を長くする必要がある。
【００９０】
なお、上記した説明では図１８に示すように島状パターン７４とマトリクス状の孔７７を１つの露光マスクに形成しているが、それらを別々の露光マスクとしてもよい。
以上のような露光マスクを使用してポジ型レジストを露光する。露光の場合には、パターン形成領域の周辺に近い部分の露光面積比とパターン形成領域の外部の露光面積比とが異なる場合には、それらの露光量を相違させて近接効果の補正を行う。露光量は、実験によって定めた値とする。
【００９１】
例えば、図２１に示すように、パターン形成領域８０のエッジから４μｍ内側の領域での荷電粒子のドーズ量を７．３μＣ／ｃｍ２  とし、それからさらに中央寄りの領域での荷電粒子のドーズ量を７．８μＣ／ｃｍ２  とする。また、パターン形成領域８０の外側の領域８１には６．８μＣ／ｃｍ２  のドーズ量となるように荷電粒子を照射する。
【００９２】
このようなドーズ量で、図１８のパターンを有する露光マスクを使用してポジ型レジストを露光し、過現像したところ、図２２の写真に見られるような結果が得られた。露光は、図７に示すような露光装置を使用した。図２２中黒い部分がレジストパターンである。
パターン形成領域の外側寄り島状パターンを拡大して写真観察したところ、図２３（ａ）  に示すような結果が得られ、良好な形状の島状パターンが得られた。また、パターン形成領域の中央寄りの島状パターンを拡大して写真観察したところ、図２３（ｂ）  に示すような結果が得られた。なお、電子ビームの線幅は約１．４μｍとした。
【００９３】
これに対して、パターン形成領域８０の外側の領域８１を露光する際に、図１９（ｂ）  に示すようなマトリクス状の孔７７を有しない露光マスクを使用し、しかも、露光量を変化させない場合には図２４に示すような結果が得られ、パターン形成領域の外側寄り島状パターンの一部が消失し、しかも、図２５（ａ）  に示すように、島状パターンが細くなっていることが分かった。また、パターン形成領域の中央寄りの島状パターンには細りは生じないものの、島状パターン同士の間隔が狭く、しかも島状パターン同士の一部が繋がっている領域も存在した。
【００９４】
以上のことから、電子ビームでレジストの広い領域を塗りつぶす場合に、本実施例のようなマトリクス状に配列された孔を有する露光マスクを使用すると、クーロンインタラクションが少なく、パターンへの悪影響を大幅に抑制することができた。しかも、その露光マスクは、シリコン基板に孔７７を開けるだけなので、プロセス的にも簡単に形成でき、しかも丈夫である。また、この露光マスクにおいて、ある単位面積当たりの露光量が均一になるようにパターン形成領域に対して孔７７の大きさや位置を決めてやれば、反射電子強度を無視してもよい。なお、マトリクス状の孔を有する露光マスクを使用する場合には、１回の電子ビーム照射で十分でありスループットを低下させることはない。
【００９５】
本実施例ではポジ型レジストの露光について説明したが、クロスインタラクションを抑えるという意味においてはネガ型レジスト露光にも本実施例を適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電子ビーム遮蔽パターンと、前記荷電粒子遮蔽パターンの周縁に沿って梁を挟んで一列に配置された複数の開孔部とを露光マスク内に有しているので、この露光マスクによれば、開孔部間に存在する梁（架橋部）のパターンは、露光に際してレジストで解像されることなく消滅し、しかも、開孔部の太りは孤立した開孔部による近接効果から容易に予測され、パターン精度を良くすることができる。
【００９７】
また、梁がパターンとして解像されない場合の開孔部の太り分を狭くしてその開孔部の幅を決めるようにしているので、パターン精度をさらに向上できる。
別の本発明によれば、レジストに形成される潜像パターンのうち反射電子強度が傾斜する領域に、反射電子強度分布の傾斜を平坦化する分布の荷電粒子を照射するようにしているので、反射電子強度分布の減少によって露光不足となる領域に解像に必要な強度の荷電粒子が存在し、精度の良い潜像パターンをレジストに形成できる。
【００９８】
また、分布の異なる荷電粒子を照射する場合には、透過量に比例した開口面積を有する複数の孔を有する露光マスクを使用しているので、１ショットの電子ビームでも電子強度分布の不均一な荷電粒子をレジストに容易に照射することができる。
さらに、そのような露光マスクを形成する場合に、レジストに形成しようとするパターンを複数の矩形状の領域に区分して、その矩形状の領域の４角毎に反射強度を求め、それらを比較して反射電子強度の変化の有無を選択しかつ変化率を求め、その変化率に比例した孔を露光マスクに形成するようにしているので、露光マスクの孔の大きさや配置を比較的容易に決定できる。
【００９９】
さらに別の本発明によれば、マトリクス状に複数形成した孔を有する露光マスクを使用してポジ型レジストのパターン非形成領域を露光するようにしたので、パターン非形成領域の露光量を小さくして、隣設するパターン形成領域への露光による近接効果を抑制でき、精度良いパターンをポジ型レジストに形成できる。この場合、パターン形成領域の露光量とパターン非形成領域の露光量を異ならせることによってさらに精度良いパターンを形成することが可能になる。
【０１００】
また、マトリクス状に複数形成した孔を有する露光マスクは、露光領域の全体を複数に区画し、それらの区画された領域における露光量面積比を基準にして孔の大きさやピッチを決定しているので、パターン非形成領域の荷電粒子密度をパターン形成領域の外側寄りの荷電粒子密度に等しく又はこれに近づけることができ、その露光マスクを使用する場合にパターン形成領域の過露光の判断が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実験に際して用いた第１の露光マスクを示す開孔パターンの平面図とその露光結果を示すレジストパターンの平面状態を示す写真である。
【図２】本発明の実験に際して用いた第２の露光マスクを示す開孔パターンの平面図とその露光結果を示すレジストパターンの平面状態を示す写真である。
【図３】本発明の一実施例に係る第１の露光マスクを示す開孔パターンの平面図とその露光結果を示すレジストパターンの平面状態を示す写真である。
【図４】本発明の一実施例に係る第２の露光マスクを示す開孔パターンの平面図とその露光結果を示すレジストパターンの平面状態を示す写真である。
【図５】本発明の一実施例に係る第３の露光マスクを示す開孔パターンの平面図とその露光結果を示すレジストパターンの平面状態を示す写真である。
【図６】本発明の一実施例の第４の露光マスクを示す開孔パターンの平面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る露光マスクを使用する露光装置の概要構成図である。
【図８】本発明に使用する電子ビームの近接効果を示す露光量分布図である。
【図９】本発明の比較のために使用する露光マスクの平面図である。
【図１０】本発明に係る露光マスクの梁の幅とパターンの太りの関係を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）  は、本発明の第２実施例の電子ビーム露光方法に使用する露光マスクの第１例と補助露光領域を示す平面図、図１１（ｂ）  は、補助露光がされない場合のレジストの電子強度分布図、図１１（ｃ）  は、補助露光がされた場合のレジストの電子強度分布図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施例の電子ビーム露光方法に使用する露光マスクの第２例と、これを仮想線によって複数の矩形状の領域に分割した状態を示す平面図である。
【図１３】図１３（ａ）  は、図１２の露光マスクを使用して露光されたレジストの電子強度分布図、図１３（ｂ）  は、図１３（ａ）  に補助露光を行った場合のレジストの電子強度分布図である。
【図１４】図１４（ａ）  は、図１２の露光マスクを使用して露光される場合のレジストの反射電子強度の変化を示す電子強度分布図、図１４（ｂ）  は、補助露光により照射される電子強度の分布図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施例の電子ビーム露光方法に使用される補助露光用マスクを示す平面図である。
【図１６】図１６（ａ）  は、電子ビームが照射された領域の周辺のボケを示す電子強度分布図、図１６（ｂ）  は、電子ビームが照射された領域にボケが無い状態示す電子強度分布図である。
【図１７】図１７は、レジストに形成しようとするパターンの一部を示す平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第３実施例に使用する露光マスクの一部を示す平面図である。
【図１９】図１９（ａ）  は、図１８に示した島状パターンの大きさの一例を示す平面図、図１９（ｂ）  は、パターン非形成領域に配置するマトリクス状の孔の大きさの一例を示す平面図、図１９（ｃ）  は、図１９（ｂ）  の孔とその周辺の梁を示す拡大平面図である。
【図２０】図２０は、開口面積と露光マスクを透過する電流量との関係を示す特性図である。
【図２１】図２１は、図１８に示した露光マスクのうちの荷電粒子の分布を示す平面図である。
【図２２】図２２は、本発明の第３実施例の露光マスクを使用して露光工程を経て形成されたレジストパターンを示す写真である。
【図２３】図２３（ａ）  及び（ｂ）  は、図２２の写真に移ったパターンを部分的に拡大した撮った写真である。
【図２４】図２４は、本発明の第３実施例の露光マスクを使用しない露光工程を経て形成されたレジストパターンを示す写真である。
【図２５】図２５（ａ）  及び（ｂ）  は、図２４の写真に移ったパターンを部分的に拡大した撮った写真である。
【図２６】従来の露光マスクのパターンを示す平面図（その１）である。
【図２７】従来の露光マスクのパターンを示す平面図（その２）である。
【符号の説明】
１、１１、４４    非露光領域
２、１４、１５、２４、２５、４１、５１    架橋部（梁）
３、４、５、１２、１３、２２、２３、４２、４３、５２    開孔部
６０、６０Ａ    露光マスク
６１、６１Ａ    開口パターン
６２    梁（電子ビーム遮断領域）
６３    補助露光用マスク
６４ａ〜６４ｅ    孔
６５ａ〜６５ｅ    孔
７１    島状パターン
７２    溝
７３    パターン非形成領域
７４    島状パターン
７５    梁（荷電粒子遮蔽領域）
７６    開口部
７７    孔
７８    梁
７９    露光領域
【図１】
0003544235.tif 000003
【図２】
0003544235.tif 000004
【図３】
0003544235.tif 000005
【図４】
0003544235.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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