(57)【要約】【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に使用するマスクを提供する。【解決手段】電子ビーム近接露光装置１に使用するマスク３０を、その薄膜部３２のたわみにより変化する、各開口（３５ａ〜３５ｃ）位置におけるマスク薄膜部３２と試料４０との距離に応じて、当該開口（３５ａ〜３５ｃ）の線幅（Ｗｍａ〜Ｗｍｃ）を変更して設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記マスクの前記開口を通過した電子ビームで、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使用される前記マスクであって、
前記開口は、前記マスク上の各位置において、前記各位置の前記マスクのたわみにより変化する前記試料との距離に応じて、線幅を変更して定められることを特徴とする電子ビーム露光装置のマスク。
【請求項２】
前記開口は、同じ線幅のパターンの露光を行う前記開口が、前記試料の表面に同じ線幅のパターンを露光するように、定められることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
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、
前記マスクの前記開口を通過した電子ビームで、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使用される前記マスクの開口の線幅決定方法であって、
前記マスクの前記各開口の位置において、前記各開口の位置の前記マスクのたわみにより変化する前記試料との距離を検出する距離検出ステップと、
検出された前記距離に応じて、前記各開口の線幅を決定する開口線幅決定ステップとを備えることを特徴とするマスク開口の線幅決定方法。
【請求項４】
さらに、前記電子ビームを通過させるスリットと電子ビーム検知面との距離と、前記スリットの線幅とを変えて、前記電子ビーム検知面に照射される前記電子ビームのエネルギー蓄積量分布をそれぞれ取得するエネルギー蓄積量分布取得ステップを備え、
前記開口線幅決定ステップは、検出した前記試料との距離に対応する前記エネルギー蓄積量分布に基づき、所望の露光幅を露光する前記スリット幅を前記各開口の線幅として決定する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記露光幅は、前記エネルギー蓄積量分布において、所定しきい値以上のエネルギー蓄積量の電子ビームが露光される分布幅であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
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、
前記マスクの前記開口を通過した電子ビームで、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使用される前記マスクの開口の線幅を決定するプログラムであって、コンピュータを、
前記マスクの各開口によって前記試料の表面にそれぞれ露光される各パターンを入力するパターン入力手段と、
前記マスクの前記各開口の位置における、前記各開口の位置の前記マスクのたわみにより変化する前記試料との距離を入力する距離入力手段と、
入力された前記パターンの線幅および前記距離に応じて、前記各開口の線幅を決定する開口線幅決定手段として機能させるためのマスク開口の線幅決定プログラム。
【請求項７】
さらに、コンピュータを、前記各開口と前記試料との各距離と前記各開口の各線幅とにおいて前記試料に露光される前記パターンの各線幅を示す露光幅データを入力する露光幅データ入力手段として機能させ、
前記開口線幅決定手段は、入力された前記試料との各距離と、入力された前記各パターンの線幅と、入力された前記露光幅データとに基づき、前記各開口の線幅を決定する請求項６に記載のプログラム。
【請求項８】
前記露光幅データは、
前記電子ビームを通過させるスリットと電子ビーム検知面との距離と、前記スリットの線幅とを変えてそれぞれ取得した、前記電子ビーム検知面に照射される前記電子ビームのエネルギー蓄積量分布において、
前記スリットと前記電子ビーム検知面との各距離と、前記スリットの各線幅における、所定しきい値以上のエネルギー蓄積量の電子ビームが露光されるそれぞれの分布幅をデータ内容とすることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記露光幅データは、前記電子ビームを通過させるスリットと電子ビーム検知面との距離と、前記スリットの線幅とを変えてそれぞれ取得した、前記電子ビーム検知面に照射される前記電子ビームのエネルギー蓄積量分布データであり、
前記開口線幅決定手段は、入力した前記試料との距離に対応する前記エネルギー蓄積量分布データのうち、入力した前記パターンの線幅が所定しきい値以上のエネルギー蓄積量の電子ビームが露光される分布幅となる前記エネルギー蓄積量分布データに対応する前記スリットの線幅を、前記開口の線幅として決定することを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項１０】
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、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、
前記マスクは請求項１または２に記載のマスクであることを特徴とする電子ビーム近接露光装置。
【発明の詳細な説明】
【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１５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】
図１６（ａ）は、マスク３０に形成された薄膜部３２の上面図であり、図１６（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ図１６（ａ）に示した薄膜部３２の中央部であるＡ部、周辺部であるＢ部および中間部であるＣ部における部分拡大図である。図示するとおりＡ部〜Ｃ部には、試料４０に同じ線幅のパターンを露光するための開口３５ａ〜３５ｃがそれぞれ設けられているとする。
従来のマスク３０では、同じ線幅のパターンに対応して設けられる開口３５ａ〜３５ｃの線幅Ｗｍａ〜Ｗｍｃは、同じ線幅に設けられていた。
【０００６】
一方、電子ビーム１５は、走査手段２１により偏向されて、図１７（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／ｃｍ２）、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／ｃｍ２）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１７（ｂ）、（ｃ）は、このような走査方法による図１７（ａ）の経路Ｐ１−Ｐ２、Ｐ３−Ｐ４における露光量を示す。
【０００７】
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。
【０００８】
【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）
【０００９】
【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。
【００１０】
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１８）。マスク薄膜部３２のたわみは、その中央部の開口３５ａの位置と周辺部の開口３５ｃ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Ｄｂａ＜Ｄｂｃ）。
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３５ａを通過した電子ビーム１５ａと、中央部の開口３５ｃ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、開口３５ａと３５ｃに同じ露光量の電子ビーム１５が露光され、かつ開口３５ａと３５ｃとが同一線幅の開口であっても、開口３５ａと３５ｃと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１９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。
【００１１】
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／ｃｍ２）、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／ｃｍ２）により定められる。
【００１２】
したがって、図１６に示す従来のマスクを図１７に示した従来の電子ビーム走査方法によって、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。
【００１３】
例えば図１８の例では、マスクの中央部の開口３５ａに対応する４０ａ部分では、パターンの線の中心からの距離がＷｐａ／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Ｗｐａ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３５ｃ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Ｗｐｃ／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Ｗｐｃ（＜Ｗｐａ）のパターンが形成される。
【００１４】
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。
【００１５】
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しうる、上述の電子ビーム近接露光装置に使用されるマスクを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１形態に係るマスクは、その開口が、自重によりマスクに生じるたわみにより各開口の位置によって変化する試料との距離に応じて、その線幅が変更して定められることとした。
そして、開口は、同じ線幅のパターンの露光を行う開口が、試料の表面に同じ線幅のパターンを露光するように定められることとした。
【００１７】
また、本発明の第２形態に係るマスク開口の線幅決定方法は、マスクの各開口の位置において、開口の位置の前記マスクのたわみにより変化する試料との距離を検出する距離検出ステップと、検出された距離に応じて、開口の線幅を決定する開口線幅決定ステップとを備えることとした。
【００１８】
また、本発明の第３形態に係るマスク開口の線幅決定プログラムは、コンピュータを、マスクの各開口によって試料の表面にそれぞれ露光される各パターンを入力するパターン入力手段と、マスクの各開口の位置における前記開口の位置の前記マスクのたわみにより変化する試料との距離を入力する距離入力手段と、マスクの各開口について入力されたパターンの線幅および前記距離に応じて、開口の線幅を決定する開口線幅決定手段として機能させることとした。
【００１９】
さらに、本発明の第４形態に係る電子ビーム近接露光装置は、従来のマスクに変えて、本発明の第１形態に係るマスクを使用することとした。
【００２０】
このように、マスクと試料との間隔の変化に応じて、マスク開口の線幅を変更して定めることにより、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、パターンの線幅のばらつきを防止することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して、本発明に係るマスクおよび該マスクを使用する電子ビーム近接露光装置を説明する。図１は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。
【００２２】
電子ビーム近接露光装置の基本構成は、図１５に示した従来の基本構成に類似するため、図１５と同一の機能部分には同一の参照符号を付して表す。
図１に示すように、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４０が設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
図２（ａ）は、本発明に係るマスク３０に形成された薄膜部３２の上面図であり、図２（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）に示した薄膜部３２の中央部であるＡ部、周辺部であるＢ部および中間部であるＣ部における部分拡大図である。図示するとおりＡ部〜Ｃ部には、試料４０に同じ線幅のパターンを露光するための開口３５ａ〜３５ｃがそれぞれ設けられているとする。
ここで、本発明に係るマスク３２では、同じ線幅のパターンに対応して設けられる開口３５ａ〜３５ｃの線幅Ｗｍａ〜Ｗｍｃが、自重によるマスク薄膜部３２のたわみによって変化する、マスク３２と試料４０との距離に応じて変更して設けられる。例えば図２に示す場合では、中央部（Ａ部）の開口３５ａの線幅よりも、中間部（Ｂ部）の開口３５ｂの線幅が広く設けられ（Ｗｍａ＜Ｗｍｂ）、昼間部（Ｂ部）の開口３５ｂの線幅よりも、周辺部（Ｃ部）の開口３５ｃの線幅が広く設けられている（Ｗｍｂ＜Ｗｍｃ）。
【００２５】
図３（ａ）は、試料４０の上方に位置する、自重によりたわんだマスク薄膜部３２を示す図である。ここで、マスク薄膜部３２と試料３０との間隔をＤｂとする。図示の通りマスク薄膜部３２は、その中央部がたわみにより下降する。したがって、図３（ｂ）に示すようにＡ部（中央部）の試料４０との間隔（Ｄｂａ）は、Ｂ部（周辺部）における間隔（Ｄｂｃ）よりも狭くなる（Ｄｂａ＜Ｄｂｃ）。図３（ｃ）に、マスク中心からの位置と、マスクと試料との距離の関係を示す。
【００２６】
以下、図４〜図６を参照して、マスクと試料との距離に応じて変更される、本発明に係るマスクの線幅の概略を説明する。
【００２７】
図４は、一定の露光量で基本露光を行った際の、従来のマスク薄膜部３２のＡ部およびＣ部にある同じ線幅の開口３５ａ、３５ｃ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。周辺部であるＣ部では、中央部であるＡ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Ａ部よりもボケた分布となる。図示するとおり、Ａ部およびＣ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。図４（ａ）と（ｂ）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（ａ）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４（ｂ）の場合では、ＥｎがＥｒよりも低く設定される（Ｅｎ＜Ｅｒ）。
【００２８】
Ｅｎ＞Ｅｒの場合は（図４（ａ））、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、Ｃ部の場合の方がＡ部の場合よりも狭くなる（Ｗｐｃ＜Ｗｐａ）。したがって、Ｃ部がＡ部と同じ線幅Ｗｐａでエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量を露光するためには、Ｃ部における開口３５ｃの線幅を、Ａ部における開口３５ａよりも太く設ければよい。
【００２９】
このようにエネルギー蓄積量分布の差に応じて、Ｃ部の開口の線幅を変更したマスクのＡ部およびＣ部におけるエネルギー蓄積量分布図を図５（ａ）に示す。図示するとおり、変更前のＣ部におけるエネルギー蓄積量分布が横方向に広がって、所望の線幅Ｗｐａ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。
【００３０】
Ｅｎ＞Ｅｒの場合では（図４（ａ））、マスク薄膜部３２と試料４０の間隔Ｄｂが大きくなるにつれて、前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎが露光されるパターンの線幅Ｗｐが狭くなる。
したがって、図５（ｂ）に示すように、間隔Ｄｂが大きくなるにつれてマスク３０の開口３５ａ〜３５ｃの線幅を太く設ける必要があり、開口３５ａ〜３５ｃの線幅に対して行われる開口線幅修正値が大きくなる（図５（ｃ））。
【００３１】
Ｅｎ＜Ｅｒの場合は（図４（ｂ））、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、Ａ部の場合の方がＣ部の場合よりも狭くなる（Ｗｐａ＜Ｗｐｃ）。したがって、Ａ部がＣ部と同じ線幅Ｗｐｃでエネルギー蓄積量Ｅｎの露光量を露光するためには、Ａ部における開口３５ａの線幅を、Ｃ部における開口３５ｃよりも太く設ければよい。
【００３２】
このようにエネルギー蓄積量分布の差に応じて、Ａ部の開口の線幅を変更したマスクのＡ部およびＣ部におけるエネルギー蓄積量分布図を図６（ａ）に示す。図示するとおり、変更前のＡ部におけるエネルギー蓄積量分布が横方向に広がって、所望の線幅Ｗｐｃの位置においてエネルギー蓄積量Ｅｎ以上の露光量を露光する。
【００３３】
Ｅｎ＞Ｅｒの場合では（図４（ａ））、マスク薄膜部３２と試料４０の間隔Ｄｂが大きくなるにつれて、前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎが露光されるパターンの線幅Ｗｐが広くなる。
したがって、図６（ｂ）に示すように、間隔Ｄｂが大きくなるにつれてマスク３０の開口３５ａ〜３５ｃの線幅を狭く設ける必要があり、開口３５ａ〜３５ｃの線幅に対して行われる開口線幅修正値が小さくなる（図６（ｃ））。
【００３４】
以下、図７から図１２を参照して、本発明に係るマスク開口の線幅決定方法の一例を説明する。
図７は、本発明に係るマスク開口の線幅決定方法の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５では、マスクの開口と試料との各間隔Ｄｂ、マスク開口の各線幅Ｗｍにおいて露光されるパターンの線幅Ｗｐを測定する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０５において使用する、パターンの線幅Ｗｐの測定装置の構成例を図８に示す。
【００３５】
パターン線幅測定装置１２１は、線幅Ｗｍのスリット１２３を有するスリット板１２５、スリット板１２５をＺ方向に昇降可能に支持するステム１２７、ステム１２７を固定するスリットステージ１２９、電子ビームセンサ１３１、および電子ビームセンサ１３１を載置し少なくともＸＹ方向に移動可能なセンサステージ１３３を備える。
さらにパターン線幅測定装置１２１は、スリット駆動部１３５、パターン幅算出部１３７および記憶部１３９を備える。スリット駆動部１３５は、スリット板１２５を昇降させて、スリット板１２５と電子ビーム検知面である電子ビームセンサ１３１上面との間隔Ｄｂを制御する。
パターン幅算出部１３７は、スリット１２３により整形された電子ビーム１５を電子ビームセンサ１３１により取得し、試料とマスクとの間隔がＤｂ、マスク開口の線幅がＷｍのときに、試料（半導体ウエハ）に露光されるパターン幅Ｗｐを算出する。
【００３６】
図９（ａ）および（ｂ）に、電子ビームセンサ１３１の構成例の上面図および断面図を示す。電子ビームセンサ１３１は、アパチャ板１５３を上面に備え、アパチャ板１５３は電子受入口１５１を有している。アパチャ板１５３の下には、電子受入口１５１を通過した電子ビームを検出するファラデーカップのような電子検出器１５５を設ける。
電子ビームセンサ１３１は、図９（ｃ）に示すとおり、その電子受入口１５１が線幅Ｗｍのスリット１２３によって整形された電子ビーム１５を横切るように、センサステージ１３３により移動する。図９（ｄ）に示す位置１５１ａから１５１ｂまで電子受入口１５１が移動するときの、センサ１３１に検出される総電子量とセンサ１３１の位置との関係を、図９（ｅ）のグラフに示す。
【００３７】
ここで、露光量であるエネルギー蓄積量は、単位面積当たりに照射される電流量と照射時間との積であるから、試料とマスクとの間隔Ｄｂ、マスク開口の線幅Ｗｍのときに、試料に照射される電子ビームのエネルギー蓄積量は、前記位置１５１ａから位置１５１ｂまで移動する電子ビームセンサ１３１が各位置で検出した電流量の分布に、実際の電子ビーム１５の走査速度とセンサ１３１の移動速度とにより定める定数を乗じることにより算出できる。
したがって、パターン幅算出部１３７は、電子ビームセンサ１３１により検出された電流量をセンサの位置によって微分して、エネルギー蓄積量分布を得る（図９（ｆ））（Ｓ１０１）。
【００３８】
取得されたエネルギー蓄積量分布は、図１０（ａ）に示すように、試料とマスクとの間隔Ｄｂを一定とした場合に（Ｄｂ＝Ｄｂ１）、マスク開口の線幅Ｗｍを変化させる（Ｗｍ１〜Ｗｍ３）ことにより幅が変化する。また、図１０（ｂ）に示すように、マスク開口の線幅Ｗｍを一定とした場合に（Ｗｍ＝Ｗｍ１）、試料とマスクとの間隔Ｄｂ（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）を変化させることにより高さが変化する。
【００３９】
次に、パターン幅算出部１３７は、試料とマスクとの間隔Ｄｂ、マスク開口の線幅Ｗｍのときに、試料に露光されるパターン線幅Ｗｐを算出する（Ｓ１０３）。ここで、パターン線幅Ｗｐの算出は、取得したエネルギー蓄積量分布において、エネルギー蓄積量が前記しきい値の露光量に対応するエネルギー蓄積量Ｅｎが解像される幅を求めて行う。
例えば図１０（ｂ）の例では、マスク開口の線幅がＷｍ１であり、試料とマスクとの間隔がＤｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３のときには、エネルギー蓄積量Ｅｎが解像される幅はそれぞれＷｐ１１、Ｗｐ１２、Ｗｐ１３となり、これらの各値がパターン線幅として算出し、記憶部１３９に記憶する。
【００４０】
これらステップＳ１０１およびＳ１０３を、各マスク開口線幅Ｗｍ、試料とマスクの各間隔Ｄｂについて繰り返すことによって（Ｓ１０５）、図１１（ａ）に示す、マスクの開口と試料との各間隔Ｄｂ、マスク開口の各線幅Ｗｍにおいて露光されるパターンの線幅Ｗｐのテーブルが、記憶部１３９に記憶される。記憶部１３９に記憶される間隔Ｄｂ、マスク開口線幅Ｗｍおよびパターンの線幅Ｗｐの関係を図１１（ｂ）に示す。
【００４１】
ステップＳ１０７〜ステップ１１１では、自重によりたわむマスク薄膜部３２の各位置における開口線幅Ｗｍを算出する。
ステップＳ１０７において、マスク薄膜部３２の各位置におけるマスク薄膜部３２と試料４０との間隔Ｄｂｄを測定する。図１２にステップＳ１０２で使用するマスク薄膜部３２と試料４０との間隔Ｄｂｄを測定する装置の構成例を示す。
【００４２】
測定装置１６１は、検知面が試料４０と同じ高さに設けられて、試料４０とマスク薄膜部３２との間隔Ｄｂｄを測定することができる距離センサ１６３と、距離センサ１６３を載置してマスク薄膜部３２が設けられるのＸＹ平面に移動可能な距離センサステージ１６５を備える。
さらに測定装置１６１は、上記ステップＳ１０１〜１０５により、マスクの開口と試料との各間隔Ｄｂ、マスク開口の各線幅Ｗｍにおいて露光されるパターンの線幅Ｗｐのテーブルを記憶する記憶部１３９および開口線幅決定部１６７を備える。
距離センサ１６３は、距離センサステージ１６５によりマスク薄膜部３２の各開口の位置に移動されて、各開口における試料４０とマスク薄膜部３２との間隔Ｄｂｄを測定する。距離センサ１６３には、静電容量センサなどの種々の距離センサを使用することができる。
【００４３】
次にオペレータが、各開口により露光する所望のパターン幅Ｗｐを決定する（Ｓ１０９）。
開口線幅決定部１６７は、測定されたスク薄膜部３２の各開口の位置における試料４０とマスク薄膜部３２との間隔Ｄｂｄ、および入力された所望のパターン幅Ｗｐｄに対応する開口線幅Ｗｍｄを記憶部１３９から取得して決定する（Ｓ１１１）。
【００４４】
例えば、図１２（ｂ）の例では、試料４０とマスク薄膜部３２との間隔がＤｂｄであり、マスク開口線幅Ｗｍ１、Ｗｍｄ、Ｗｍ２のときのそれぞれのエネルギー蓄積量分布の中から、所望のパターン線幅Ｗｐｄにおいて、エネルギー蓄積量Ｅｎが露光されるＷｍ＝Ｗｍｄのエネルギー蓄積量分布を選択し、開口線幅をＷｍｄと決定する。
具体的には、図１１（ｂ）に示した、記憶部１３９に記憶される間隔Ｄｂ、マスク開口線幅Ｗｍおよびパターンの線幅Ｗｐの関係から、マスク３０と距離センサ１６１との間隔Ｄｂ、所望のスリット幅Ｗｐｄのときのマスク開口線幅Ｗｍｄを求める（図１２（ｃ））。
以上ステップＳ１０１〜Ｓ１１１により、マスクの各開口の位置における試料との距離に応じて開口の線幅を決定することが可能となる。
【００４５】
以下、本発明に係るマスク開口の線幅決定プログラム（以下、「線幅決定プログラム」と記す）の一例を説明する。
線幅決定プログラムの一例は、対象とするマスク３０によって試料４０に露光すべきパターンのＣＡＤデータ、およびこのマスク３０のたわみにより変化するマスク３０各位置における試料４０との距離データまたはこのたわみ量データを入力とし、マスク３０の各開口の線幅を決定し、さらにマスク３０の各開口の形状のＣＡＤデータを出力するＣＡＤデータ変換プログラムである。
入力されるパターンには、上述の従来の電子ビーム近接露光装置のマスク開口のＣＡＤデータを用いることができる。なぜなら、電子ビーム近接露光装置ではマスク開口の形状が試料３０上に等倍露光されるため、従来の（上述のたわみによる影響に対する修正を施す前の）マスク開口形状は、露光されるべきパターンと一致するからである。
【００４６】
図１３に、線幅決定プログラムを実行するコンピュータの構成の一例を示すブロック構成図を示し、図１４に、線幅決定プログラムのフローチャートを示す。
【００４７】
コンピュータ１７１は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび／またはハードディスク等の記憶手段である内部記憶部１７３、内部記憶部１７３に記憶されるプログラムを実行し、内部記憶部１７３に記憶されるデータおよび／またはその他のデータを処理するＣＰＵ等である処理部１７５、外部からのデータ、プログラムなどをコンピュータ１７１に入力する、フレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のドライブまたはネットワーク・アダプタ等であるデータ入力部１７７、および外部に対しデータを出力する前述のような各ドライブ、ネットワーク・アダプタ、図示しない表示手段を駆動するビデオカードであるデータ出力部１７９を備える。
ここで、本発明に係るマスク開口の線幅決定プログラムは内部記憶部１７３に記憶され、処理部１７５により呼び出されて実行される。
【００４８】
以下、図１４のフローチャートを参照して、線幅決定プログラムを説明する。
線幅決定プログラムを呼び出し実行した処理部１７５は、試料４０上に露光されるべき各パターンをデータ入力部１７７から入力する（Ｓ１８１）。入力するパターンは、必要により内部記憶部１７３に格納される。
次に、処理部１７５は、マスク３０の各開口の位置における、各開口の位置のマスク３０のたわみにより変化する試料４０との各距離Ｄｐｄをデータ入力部１７７から入力する（Ｓ１８３）。この距離の代わりに、マスク３０の下記開口におけるたわみ量自体とマスク３０上の所定箇所における試料４０との距離を入力して、処理部１７５が、各開口の位置の試料４０との各距離を計算することとしてもよい。入力された各距離Ｄｐｄは、必要により内部記憶部１７３に格納される。
【００４９】
次に、処理部１７５は図８に示すパターンの線幅測定装置１２１により測定した露光幅データをデータ入力部１７７から入力する（Ｓ１８５）。入力される露光幅データは図１１に示すテーブルデータとしてよい。
すなわち露光幅データは、図１０を参照して上述したように、電子ビーム１５を通過させるスリット１２３と電子ビーム検知面である電子ビームセンサ１３１の上面との距離Ｄｂと、スリット１２３の線幅Ｗｍとを変えて、電子ビームセンサ１３１の上面に照射される電子ビーム１５の複数のエネルギー蓄積量分布を取得し、各距離Ｄｂおよび各スリット線幅Ｗｍに対して、所定しきい値以上のエネルギー蓄積量Ｅｎの電子ビームが露光される各エネルギー蓄積量分布の分布幅Ｗｐを算出することにより求められるテーブルデータとしてよい。入力された露光幅データは、必要により内部記憶部１７３に格納される。
【００５０】
または露光幅データを、図９（ｆ）に示すような、スリット１２３と電子ビームセンサ１３１の上面との距離Ｄｂと、スリット１２３の線幅Ｗｍとを変えて取得される、電子ビームセンサ１３１の上面に照射される電子ビーム１５の複数のエネルギー蓄積量分布としてもよい。
【００５１】
その後、処理部１７５は、図１２（ｂ）および（ｃ）に関して上述するように、各距離Ｄｂｄに応じて、入力された各パターンの線幅Ｗｐｄに対応する各マスク開口線幅Ｗｍｄを決定する（Ｓ１８７）。
また、上述の通りエネルギー蓄積量分布を露光幅データとする場合には、処理部１７５はＳ１８７において、入力された各距離Ｄｂに対応するエネルギー蓄積量分布データのうち、入力したパターンの線幅Ｗｐが所定しきい値Ｅｎ以上のエネルギー蓄積量の電子ビームが露光される分布幅となるエネルギー蓄積量分布を選択し、このエネルギー蓄積量分布に対応する前記スリットの線幅を、前記開口の線幅として決定する。
【００５２】
その後、処理部１７５は決定された各マスク開口線幅に基づいて、マスク３０の各開口の形状データを作成し、または入力されたパターンからマスク３０の各開口の形状データへ変換して、データ出力部１７９へ出力する（Ｓ１８９）。
【００５３】
【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露光装置のマスク、マスク開口の線幅決定方法、マスク開口の線幅決定プログラムおよび電子ビーム露光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】本発明に係るマスクを備えた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】（ａ）は、本発明に係るマスクの上面図であり、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）に示すマスクの一部の上面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、試料の上方に位置し、自重によりたわんだマスクを示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示すマスク各位置とマスクと試料の間隔との関係を示すグラフである。
【図４】マスク薄膜部のＡ部およびＣ部にある開口を通過して露光されたエネルギー蓄積量分布図である。
【図５】（ａ）は、Ｃ部の開口の線幅を変更したマスクのＡ部およびＣ部におけるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の場合のマスクと試料の間隔とマスク開口線幅の関係を示すグラフであり、（ｃ）は（ｂ）の場合のマスクと試料の間隔と線幅修正値の関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、Ａ部の開口の線幅を変更したマスクのＡ部およびＣ部におけるエネルギー蓄積量分布図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）の場合のマスクと試料の間隔とマスク開口線幅の関係を示すグラフであり、（ｃ）は（ｂ）の場合のマスクと試料の間隔と線幅修正値の関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係るマスク開口の線幅決定方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】ステップＳ１０１〜Ｓ１０５において使用する、パターンの線幅の測定装置の構成例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８のパターンの線幅の測定装置に使用する電子ビームセンサの上面図および断面図であり、（ｃ）〜（ｆ）は、かかる電子ビームセンサによるエネルギー蓄積量分布の算出例を説明する図である。
【図１０】試料とマスクとの間隔Ｄｂ、マスク開口の線幅Ｗｍにおける、露光されるパターン線幅Ｗｐの算出例を説明するエネルギー蓄積量分布図である。
【図１１】図８のパターンの線幅の測定装置の記憶部に記憶される、試料とマスクとの間隔Ｄｂ、マスク開口の線幅Ｗｍのとき、露光されるパターン線幅Ｗｐを格納するテーブル内容を示す図である。
【図１２】（ａ）は、マスク薄膜部と試料との間隔Ｄｂを測定する装置の構成例を示す図である。（ｂ）、（ｃ）は、試料とマスクとの間隔Ｄｂｄ、所望のパターン線幅Ｗｐｄに対する、マスク開口の線幅Ｗｍｄの算出例を説明する図である。
【図１３】本発明に係るマスク開口の線幅決定プログラムを実行するコンピュータの構成の一例を示すブロック構成図である。
【図１４】本発明に係るマスク開口の線幅決定プログラムのフローチャートである。
【図１５】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１６】（ａ）は、マスク３０に形成された薄膜部３２の上面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ（ａ）に示した薄膜部３２のＡ部、Ｂ部およびＣ部における部分拡大図である。
【図１７】（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Ｐ１−Ｐ２、Ｐ３−Ｐ４における露光量を示すグラフである。
【図１８】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１９】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
【図１】
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【図２】
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【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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【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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