(57)【要約】【課題】レチクルのメンブレン上へのコンタミ付着による感応基板（ウェハ）へのドーズの変動を補正する電子線露光方法及び露光装置を提供する。【解決手段】散乱メンブレン型レチクル１０上のパターン領域の一部にモニターサブフィールド１０ａを設定する。レチクル使用初期でのモニターサブフィールド１０ａの電子線透過率をＴ０と、レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときのモニターサブフィールド１０ａの電子線透過率をＴｎとから、透過率変動値（Ｔｎ−Ｔ０）を求める。この透過率変動値に応じて露光ドーズ量を補正する。これにより、メンブレンにコンタミが付着して電子線透過率が変化しても、ウェハに達するドーズ量が常に一定となるように露光できる。【選択図】      図１
2005011993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきパターンを原版上に形成し、
該原版を電子線照明し、
該原版を通過した電子線を前記感応基板に当てることにより前記パターンを前記感応基板上に転写する電子線露光方法であって、
前記原版上のパターン領域の一部にモニター部を設定し、
前記原版の使用初期から前記モニター部における電子線透過率を所定の頻度で計測し、
該モニター部の電子線透過率の変化に応じて前記原版に与える露光ドーズ量を補正制御することを特徴とする電子線露光方法。
【請求項２】
前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線透過率をＴ０とし、
該原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに前記モニター部で計測された電子線透過率をＴｎとして、
透過率変動値（Ｔｎ−Ｔ０）を求め、
前記感応基板に照射された電子線の累積ドーズ量がｍの場合の電子線透過率Ｔｍ´を、
Ｔｍ´＝ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎ＋Ｔ０
として算出し、
前記原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｍの場合における露光時間Ｅｔｉｍｅ―ｍ´を、
Ｅｔｉｍｅ−ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｍ´）
（Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）とすること特徴とする請求項１記載の電子線露光方法。
【請求項３】
前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線透過率をＴ０とし、
前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線量をＡ０とし、
該原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに前記モニター部で計測された電子線量をＡｎとして、
透過量変動値（Ａｎ−Ａ０）を求め、
ドーズマージンをＭとした場合の電子線透過率ＴＭ´を、
ＴＭ´＝Ｔ０×［１＋｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）］
として算出し、
露光時間Ｅｔｉｍｅ―Ｍ´を、
Ｅｔｉｍｅ−Ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×ＴＭ´）
（Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）とすること特徴とする請求項１記載の電子線露光方法。
【請求項４】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを有する原版（レチクル含む）を電子線照明する照明光学系と、  該原版を載置して移動・位置決めする原版ステージと、  前記原版を通過した電子線を前記感応基板上に投影結像する投影光学系と、  前記感応基板を載置して移動・位置決めする感応基板ステージと、を具備する電子線露光装置であって、
さらに、前記原版に形成された、モニター用メンブレンと、
前記感応基板上に投影された電子線の量を計測する電子線量計測装置と、
を備え、
前記原版の使用初期から前記モニター部における電子線透過率を所定の頻度で前記電子線量計測装置で計測し、計測された電子線透過率の変化に応じて前記原版に与える露光ドーズ量を補正制御する制御部を備えたことを特徴とする電子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等のリソグラフィに使用される電子線露光装置等に関する。特には、パターン原版（レチクル、マスク等）上に付着したコンタミネーションによる感応基板（ウェハ等）へのドーズ低下を補正して高精度に露光できる電子線露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子の製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程においては、紫外光を用いて半導体基板上に微細な回路パターンを形成するのが現在の主流である。ところで、半導体素子の性能は、その素子中に形成される回路パターンの数でほぼ決まり、回路パターンのサイズに大きく左右される。近年の回路パターンの微細化や高集積化への要求に対応して、さらに微細なパターンを形成できる半導体製造技術の開発が進められている。
【０００３】
しかし、要求される回路パターンの線幅がフォトリソグラフィ装置に使用される光源（紫外線）の波長の半分以下となるまで微細化が進みつつある現在のリソグラフィ装置においては、量産可能な露光特性が確保できなくなりつつある。そこで、将来的な技術として、光源の短波長化とともに、解像特性に優れる電子線やイオンビーム等の荷電粒子線やＸ線を光源とするリソグラフィ技術が検討されている。
【０００４】
特に、近年では、０．１μｍルール以降の微細パターン形成技術の開発が活発化している。その中で、メモリ量産対応も可能なスループットを有する方法として、電子線のような荷電粒子線を用いた縮小投影露光法や、低加速電子線を用いたプロキシミティ等倍露光法が注目されている。
【０００５】
特に電子線を用いた縮小投影露光法は、光ステッパーと同様に、所望のパターンの拡大パターンをそのまま投影露光することができる。このため、従来の可変成形法のように、単純な基本図形アパーチャを重ね合わせて所望のパターンを形成するような直描技術と異なり、量産性（スループット）を格段に向上させることができる。
【０００６】
この電子線露光技術においては、パターン原版として主に散乱ステンシル型レチクルや散乱メンブレン型レチクルを使用する。散乱ステンシル型レチクルの基本構造は、電子散乱体となるメンブレンと、このメンブレンを保持する保持構造とからなる。パターン転写部は、メンブレンに孔開き部として形成される。そして、電子線は孔開き部を透過するが、電子散乱体であるメンブレンでは電子が散乱して電子線は透過しない。散乱した電子は、散乱制限アパーチャでカットされ、感応基板面には達しない。
【０００７】
このような散乱ステンシル型レチクルは、パターンの全方位あるいは三方位がメンブレンによって拘束されないパターン（例えば、リーフ状パターンやドーナツ状パターン）は、周囲が抜けた非孔開き部や半島状のメンブレンの部分を重力方向に対してサポートできないため１枚のレチクル上に形成できない。そこで、パターンを２つ以上に相補的に分割（コンプリメンタリ分割）して別々のパターン領域（あるいはレチクル）に形成し、露光時に感応基板上で繋ぎ合わせる必要がある。このため、スループットの低下は避けられない。
【０００８】
一方、散乱メンブレン型レチクルは、極薄のメンブレン支持体上に、電子散乱体からなるパターン転写部が形成されている。支持体には、厚さが１００ｎｍ程度のＳｉＮメンブレンなどが使用される。また、ＳｉＮメンブレンよりさらに薄く、高い剛性と強度を有するダイヤモンドメンブレンも開発されつつある。電子線散乱体としては、例えばタングステン（Ｗ）が使用される。そして、電子散乱体からなるパターン転写部では電子線が散乱し、電子散乱体のないメンブレンの部分では電子線が透過する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような散乱メンブレン型レチクルを用いる際には、メンブレン上へコンタミが付着すると、露光ドーズ量が変動してしまう。つまり、メンブレン上にコンタミが付着すると、その部分で電子線が散乱し、パターン転写部を透過する電子線の量が減少する。
【００１０】
また、前述の低加速電子線を用いたプロキシミティ等倍露光方法では、散乱ステンシル型レチクルを用いるが、照射される電子線が低加速（２〜３ｋＶ程度）であるため、孔開き部の側壁にコンタミが付着すると、孔開き部を通過する電子線の量が減ってパターンの線幅が変動してしまう。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、レチクルのメンブレン上へのコンタミ付着等による感応基板（ウェハ）へのドーズの変動を補正できる電子線露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の電子線露光方法は、  感応基板上に転写すべきパターンを原版上に形成し、  該原版を電子線照明し、  該原版を通過した電子線を前記感応基板に当てることにより前記パターンを前記感応基板上に転写する電子線露光方法であって、  前記原版上のパターン領域の一部にモニター部を設定し、  前記原版の使用初期から前記モニター部における電子線透過率を所定の頻度で計測し、  該モニター部の電子線透過率の変化に応じて前記原版に与える露光ドーズ量を補正制御する。
【００１３】
累積ドーズ量がｎの場合の電子線透過率をＴｎとすると、同場合の露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｎ´を、
Ｅｔｉｍｅ−ｎ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｎ）
（Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）で求める。
電子線透過率の変化に応じて露光ドーズ量を補正することにより、メンブレンにコンタミが付着して電子線透過率が変化しても、ウェハに達するドーズ量が常に一定となるように露光できる。このため、パターンを精度よく転写することができる。なお、この方法は、ｐ回目の測定（累積ドーズ量がｎのときの測定）で得た電子線透過率に基づいて露光時間を求めた後、次のｐ＋１回目の測定までその露光時間を変えずに露光を続ける場合に適用される。
【００１４】
なお、露光ドーズ量を変更するには、露光時間を制御するのが最も望ましい。また、エミッション電流の制御等で、ビーム電流密度を変えても良い。
なお、本発明は、縮小投影露光方法についても、あるいは等倍近接転写方法についても適用できる。また、原版はマスク及びレチクルを含み、レチクルの場合は、散乱メンブレン型レチクル及びステンシル型レチクルに適用できる。
【００１５】
本発明においては、  前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線透過率をＴ０とし、  該原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに前記モニター部で計測された電子線透過率をＴｎとして、  透過率変動値（Ｔｎ−Ｔ０）を求め、  前記感応基板に照射された電子線の累積ドーズ量がｍの場合の電子線透過率Ｔｍ´を、  Ｔｍ´＝ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎ＋Ｔ０として算出し、  前記原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｍの場合における露光時間Ｅｔｉｍｅ―ｍ´を、  Ｅｔｉｍｅ−ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｍ´）  （Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）とすること特徴とする。
この方法は、ｐ回目の測定（累積ドーズ量がｎのときの測定）からｐ＋１回目の測定までの途中の段階で（その間測定を行わずに）、累積ドーズ量の変化（ｎ→ｍ）に応じて露光時間を補正したい場合に有効である。
【００１６】
本発明においては、  前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線透過率をＴ０とし、  前記原版の使用初期に前記モニター部で計測された電子線量をＡ０とし、  該原版に照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに前記モニター部で計測された電子線量をＡｎとして、  透過量変動値（Ａｎ−Ａ０）を求め、  ドーズマージンをＭとした場合の電子線透過率ＴＭ´を、  ＴＭ´＝Ｔ０×［１＋｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）］として算出し、  露光時間Ｅｔｉｍｅ―Ｍ´を、  Ｅｔｉｍｅ−Ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×ＴＭ´）  （Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）とすること特徴とする。
【００１７】
本発明の電子線露光装置は、  感応基板上に転写すべきデバイスパターンを有する原版（レチクル含む）を電子線照明する照明光学系と、  該原版を載置して移動・位置決めする原版ステージと、  前記原版を通過した電子線を前記感応基板上に投影結像する投影光学系と、  前記感応基板を載置して移動・位置決めする感応基板ステージと、を具備する電子線露光装置であって、  さらに、前記原版に形成された、モニター用メンブレンと、  前記感応基板上に投影された電子線の量を計測する電子線量計測装置と、を備え、  前記原版の使用初期から前記モニター部における電子線透過率を所定の頻度で前記電子線量計測装置で計測し、計測された電子線透過率の変化に応じて前記原版に与える露光ドーズ量を補正制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る露光装置の概要を説明する。
図１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。
【００１９】
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、レチクル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によってレチクル１０に結像される。
【００２０】
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、ビームがレチクル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（照明光学系の主偏向器）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１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レチクル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、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【００２１】
レチクル１０は、実際には光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっている。レチクル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、複数のレチクルに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。レチクル１０上のパターンは、多数のサブフィールドに分割されている。サブフィールドの一つには、電子線透過率を計測するモニター部１０ａ（モニターサブフィールド）が設けられている。このモニターサブフィールド１０ａは、あるパターン開口率ｘをもつ。パターン開口率ｘは、散乱メンブレン型レチクルの場合、サブフィールド面積（電子線照射面積）に対する電子散乱体の無いメンブレン部分の面積の比率で表される。また、散乱ステンシル型レチクルの場合は、サブフィールド面積（電子線照射面積）に対する孔開き部の面積の比率で表される。
【００２２】
レチクル１０は移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、レチクル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って配置されているレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
レチクルステージ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、レチクルステージ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。
【００２３】
レチクル１０の下方には投影レンズ１５、１９、並びに投影光学系の主偏向器（像位置調整偏向器）１６が設けられている。主偏向器１６としては、電磁偏向器等を用いることができ、電子線を比較的広い範囲に亘り偏向する。
【００２４】
レチクル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、主偏向器１６によってウェハ２３上の所定の位置に結像される。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、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【００２５】
投影光学系中のレチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にはクロスオーバー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（散乱制限アパーチャ）１８が設けられている。同開口１８は、レチクル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。
【００２６】
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（原版ステージ）２４上に載置されている。上記レチクルステージ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、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【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やステージ上のアライメントマークで反射される電子の量を検出する。
【００２８】
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、レチクルステージ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、反射電子検出器２２は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａ、２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００２９】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を主偏向器１６で補正する。これにより、レチクル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、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に転写される。
【００３０】
次に、露光ドーズ量を補正する方法について説明する。
本方法においては、ウェハステージ２４の側方に電流量計測装置を配置する。電流量計測装置は、例えば、ファラデーカップ２６を使用できる。ファラデーカップ２６で計測された電流値は、コントローラ３１に出力される。
【００３１】
まず、最適露光時間の求め方を説明する。
最初に、照射する電子線の電流密度Ｅｄｅｎｓｉｔｙを計測する。電流密度を計測する際は、レチクルステージ１１を移動して、レチクル１０を照明位置外に位置させて、レチクル面を素通しとする。そして、成形開口４で成形された電子線をファラデーカップ２６に到達させる。成形開口４の寸法は既知であるため、ファラデーカップ２６で計測された電流量と、成形開口４がウェハ面で結像した際の同開口の面積とを用いて電流密度Ｅｄｅｎｓｉｔｙを算出する。
【００３２】
一方、最適露光ドーズ量Ｅｓｉｚｅは、レジストの感度、パターン形状、ビームボケ量などに依存するため、これらのパラメータの基礎データを取得しておき、プロセスウィンドウ評価等を基にして決定する。
最適露光時間Ｅｔｉｍｅは、電流密度Ｅｄｅｎｓｉｔｙと最適露光ドーズ量Ｅｓｉｚｅを用いて、次の式で算出される。
Ｅｔｉｍｅ＝Ｅｓｉｚｅ／Ｅｄｅｎｓｉｔｙ
【００３３】
レチクルとして散乱ステンシル型レチクルを使用した場合は、露光に寄与する電子線は、ステンシルパターンである孔開き部を通過してウェハに達する。通常、ウェハ上に達する電子線のエネルギは減衰しないので、上記の式で最適露光時間を導き出すことができる。
【００３４】
しかし、散乱メンブレン型レチクルを使用した場合は、メンブレンに照射された電子線のうち、ある散乱角以上で散乱した電子線はコントラスト開口（図１の符号１８）でカットされるため、ウェハ面には到達せず、散乱されずにメンブレンを透過した電子線のみがウェハに達する。このため、最適露光時間Ｅｔｉｍｅ´を、メンブレンの電子線透過率Ｔを用いて以下のように変更する。
Ｅｔｉｍｅ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔ）
【００３５】
このため、メンブレンを透過する電子線の量が変わる（電子線透過率が変わる）と、Ｅｔｉｍｅ´を一定値とすると、露光ドーズ量は最適露光ドーズ量Ｅｓｉｚｅからずれる。そして、最悪の場合では、所望の線幅や形状が得られなくなる。そこで、この電子線透過率Ｔの変動による露光ドーズ量の変化を補正して、所望の線幅や形状を得る。
【００３６】
メンブレンの電子線透過率の変動の最も大きな要因は、メンブレンへのコンタミの付着である。コンタミは、メンブレンへの電子線照射時に、メンブレン近傍に浮遊する主として有機分子が、電子線、あるいは、電子線照射時に発生する二次電子によって励起し、化学的に不安定な状態となってメンブレン上に付着したものである。したがって、電子線照射を繰り返すうちに、メンブレン上にコンタミが積層していくことになる。このようなコンタミが付着したメンブレンの部分では、電子線が若干量ではあるが散乱するため、電子線透過率Ｔが変動（減少）する。
【００３７】
次に、この電子線透過率Ｔの変動を求める方法を説明する。
まず、レチクル使用初期の電子線透過率Ｔ０を求める。
最初に、照明位置にレチクルを載置せずにレチクル面を素通しとして、ウェハステージ上の結像面に入射する電子線の量をファラデーカップ２６で計測する。
計測された電流量をＡｉとする。次に、あるレチクルの初期状態において、レチクルステージ１１を移動して、レチクル１０のモニターサブフィールド１０ａを照明位置に位置させ、同サブフィールド１０ａを電子線照明する。ここで、モニターサブフィールド１０ａのパターン開口率をｘとする。なお、パターン開口率ｘは、散乱メンブレン型レチクルの場合、サブフィールド面積（電子線照射面積）に対する電子散乱体の無いメンブレン部分の面積の比率で表される。そして、ファラデーカップ２６で、モニターサブフィールド１０ａを通過して結像面に入射する電子線の量を計測する。計測された電子線量をＡ０とする。このレチクルの使用初期の電子線透過率Ｔ０は、
Ｔ０＝（Ａ０／Ａｉ）×（１／ｘ）
で求められる。
【００３８】
次に、このレチクルを使用して通常の露光を行い、同レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎとなった場合の電子線透過率を求める。この場合も、上述と同様の方法を用いてファラデーカップ２６で電子線量を計測して、透過率を求める。計測された電流量をＡｎとすると、このときの電子線透過率Ｔｎは、
Ｔｎ＝（Ａｎ／Ａｉ）×（１／ｘ）
で求められる。そして、最適露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｎ´は、電子線透過率Ｔｎを用いて、
Ｅｔｉｍｅ−ｎ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｎ）
と予想される。
レチクルの使用初期（電子線の累積ドーズ量がゼロの場合）から電子線の累積ドーズ量がｎとなるまでの電子線透過率の変動量は、Ｔｎ−Ｔ０となる。
【００３９】
その後、同レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｍ（ｍ＞ｎ）となった場合、電子線透過率の変動量（変動率）は、ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎと予想される。したがって、累積ドーズ量がｍの場合の電子線透過率Ｔｍ´は、レチクル使用初期の電子線透過率Ｔ０にこの変動率を加えた、
Ｔ０＋ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎ
と予想される。
【００４０】
そして、累積ドーズ量がｍの場合の最適露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｍ´は、電子線透過率Ｔｍ´を用いて、
Ｅｔｉｍｅ−ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｍ´）
と予想される。
【００４１】
次に、ステンシル型レチクルを使用する場合について説明する。
ステンシル型レチクルの場合は、上述のように、ウェハ面に達する電子線のエネルギ量が減少することはない。しかし、プロキシミティ等倍転写技術をする場合には、電子線の加速電圧が２〜３ｋＶとかなり低い。さらに、レチクルが、ウェハのレジスト面の近傍に配置されるために、レジストから発生するコンタミがレチクルに付着しやすい。ステンシル型レチクルの場合、コンタミはパターン部である孔開き部の側壁に付着して、孔開き部内に張り出すように形成されることが多い。
【００４２】
低加速の電子線は、このようなコンタミで散乱されてしまうため、コンタミが付着したパターンを露光転写すると、パターンの寸法がコンタミの付着分だけ細くなったり、パターン形状が変わってしまう。そこで、ステンシル型レチクルを使用して、プロキシミティ等倍転写技術でパターン形成する場合には、コンタミの影響を排除するように露光ドーズ量を補正する必要がある。
【００４３】
具体的には、コンタミが付着してパターン寸法が細った場合には、露光ドーズ量を多くして（オーバードーズで）露光して、意図的に線幅を太らせる。この方法について説明する。
【００４４】
まず、散乱メンブレン型レチクルの場合と同様に、レチクルの使用初期にモニターサブフィールドを通過してファラデーカップで計測された電子線量Ａ０を求める。ここで、モニターサブフィールドのパターン開口率をｘとする。パターン開口率ｘは、散乱ステンシル型レチクルの場合は、サブフィールド面積（電子線照射面積）に対する孔開き部の面積の比率で表される。このレチクルの使用初期の電子線透過率Ｔ０は、
Ｔ０＝（Ａ０／Ａｉ）×（１／ｘ）
で求められる。なお、Ａｉは、レチクル面を素通しとしたときにファラデーカップで計測された電子線量である。ステンシル型レチクルの場合は、レチクル使用初期の電子線の透過率は１００％（Ｔ０＝１）である。
【００４５】
次に、同レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに、モニターサブフィールドを通過してファラデーカップで計測された電子線量Ａｎを求める。露光中には、コンタミがパターン孔開き部の側壁から孔開き部の内側に突き出すように蓄積して、パターンの線幅が細ってくる。このため、レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎの場合では、電子線の透過率Ｔｎは、レチクル使用初期の電子線透過率１にこの変動率を加えた、１＋（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０と予想される。つまり、
2005011993.tif 000003
となる。
【００４６】
そこで、露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｎ´を、
2005011993.tif 000004
（Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）
となるように補正する。
【００４７】
その後、同レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｍ（ｍ＞ｎ）となった場合、電子線透過率の変動量（変動率）は、ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎと予想される。したがって、累積ドーズ量がｍの場合の電子線透過率Ｔｍ´は、レチクル使用初期の電子線透過率Ｔ０にこの変動率を加えた、Ｔ０＋ｍ（Ｔｎ−Ｔ０）／ｎと予想される。
【００４８】
そして、累積ドーズ量がｍの場合の最適露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｍ´は、電子線透過率Ｔｍ´を用いて、
Ｅｔｉｍｅ−ｍ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｍ´）
と予想される。
【００４９】
次に、ドーズマージンがＭの場合について説明する。ドーズマージンとは、許容される線幅の変化に対する露光ドーズ量の変動幅を表す。
前述の例と同様に、レチクルの使用初期にモニターサブフィールドを通過してファラデーカップで計測された電子線量Ａ０を求める。モニターサブフィールドのパターン開口率をｘとする。このレチクルの使用初期の電子線透過率Ｔ０は、
Ｔ０＝（Ａ０／Ａｉ）×（１／ｘ）
で求められる。
【００５０】
同レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎのときに、モニターサブフィールドを通過してファラデーカップで計測された電子線量をＡｎとする。ドーズマージンをＭ（＝Δｄｏｓｅ（％）／ΔＣＤ（％））とすると、レチクルに照射された電子線の累積ドーズ量がｎの場合の電子線透過率の変動率は、｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）となる。したがって、電子線の透過率ＴＭ´は、レチクル使用初期の電子線透過率１にこの変動率を加えた、１＋｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）と予想される。つまり、ドーズマージンがＭの場合の電子線透過率ＴＭ´は、
ＴＭ´＝Ｔ０×［１＋｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）］
となる。
【００５１】
そこで、露光時間Ｅｔｉｍｅ−Ｍ´を、
2005011993.tif 000005
（Ｅｓｉｚｅ：最適露光ドーズ量（μＣ／ｃｍ２）、Ｅｄｅｎｓｉｔｙ：ビーム電流密度）
となるように補正する。
【００５２】
実施例
散乱メンブレン型レチクルを使用したＥＰＬ露光装置において実際に露光時間を補正する方法を説明する。
まず、散乱メンブレン型レチクルの作製方法を簡単に説明する。
８インチＳｉウェハ上に、ＬＰ−ＣＶＤ（低圧プラズマＣＶＤ装置）を用いて、膜厚が約１００ｎｍのＳｉＮｘ膜を成膜した。次に、同ＳｉＮｘ膜の上に、膜厚が約５０ｎｍのＷを成膜した。このＷ膜の上方から、ＥＢ描画装置を用いてパターン（例えば解像チャートパターン）を微細加工した。ここで、パターンの一部は、面積が既知のモニターパターンとする。そして、Ｗ膜と反対側の面（裏面）からＳｉ膜を深掘加工して、ＳｉＮｘメンブレンを支持体とする散乱メンブレン型マスクを作製した。
作製したレチクルを露光装置のウェハステージ上に載置した。
【００５３】
次に、感応基板の作製方法を簡単に説明する。
８インチシリコン基板にＨＭＤＳ処理を行い、レジスト膜密着性を確保する。この際、ある温度以上の温度雰囲気下で行うことにより、Ｓｉ原子からのアンモニア分子の脱離が加速されて密着性を向上できる。その後、基板をコーターに搬送し、ＨＭＤＳを塗布した後、ホットプレート上でベークする。ベーク温度は１１０℃、時間は９０秒とする。その後、基板を冷却プレート上に搬送して、十分に冷却する。そして、所望のレジストをスピン塗布する。レジストは、解像力及びＣＤ制御性が安定した性能を持つものを選択する。その後、所定のプリベーク処理（１００℃×９０秒）を施した後、ホットプレート上でベーク処理を行う。ベーク温度は１００℃、時間は９０秒とする。
作製したウェハを露光装置の感応基板ステージ上に載置した。
【００５４】
露光装置のウェハステージ２４の側方には、ファラデーカップ２６を配置した。このファラデーカップ２６で計測された電流量は、コントローラ３１に出力される。
【００５５】
まず、最適露光時間を求める。
この際、レチクルステージ１１を移動してレチクルを露光位置外に位置させて、レチクル面を素通しとする。そして、矩形開口４で成形された電子線の量をファラデーカップ２６で計測した。矩形開口４は、例えば、ウェハ上で寸法が０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍとなるように、電子線を成形している。このときにファラデーカップ２６で計測された電流量は１０μＡであった。そこで、電流密度（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ）は、１０μＡ／（０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ）＝１６ｍＡ／ｃｍ２となる。
また、レチクルに形成されたパターンに対するレジストの最適露光ドーズ量（Ｅｓｉｚｅ）は、５μＣ／ｃｍ２であった。
【００５６】
したがって、理想的な最適露光時間（ブランカー開放時間、Ｅｔｉｍｅ）は、Ｅｔｉｍｅ＝Ｅｓｉｚｅ／Ｅｄｅｎｓｉｔｙで表され、
Ｅｔｉｍｅ＝５（μＣ／ｃｍ２）／１６（ｍＡ／ｃｍ２）＝３１２μｓｅｃとなる。
【００５７】
しかし、レチクルが散乱メンブレン型レチクルの場合は、メンブレンの電子線透過率を考慮する必要がある。電子線透過率Ｔの場合の露光時間は、
Ｅｔｉｍｅ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔ）で表される。
【００５８】
次に、レチクルの使用初期の電子線透過量Ａ０を求める。この際、レチクルのモニターサブフィールド１０ａを照明位置に位置させて、モニターサブフィールド１０ａを透過して結像面に入射した電子線量をファラデーカップ２６で計測する。ここで、モニターサブフィールド１０ａのパターン開口率ｘをｘ＝０．２４とする。計測された電子線量Ａ０を１．２μＡとする。したがって、このレチクルの使用初期の電子線透過率Ｔ０は、
2005011993.tif 000006
電子線透過率Ｔが５０％の場合の露光時間Ｅｔｉｍｅ´は、
2005011993.tif 000007
【００５９】
その後、レチクルを照明位置に位置させ、ウェハを露光位置に位置させて、露光を行う。ウェハをＣＤ−ＳＥＭ機で評価すると、所望の線幅とパターン形状が得られた。つまり、レチクルの使用初期においてはコンタミは付着しておらず、所望のパターン精度を得ることができる。
【００６０】
こうして同様の露光作業を繰り返して所定期間が経過した後（累積ドーズ量がｎとなったとき）、再度、レチクルの電子線透過量Ａｎを求める。電子線透過量Ａｎは、上述と同様に、レチクルのモニターサブフィールド１０ａを照明位置に位置させてモニターサブフィールド１０ａを透過して結像面に入射する電子線量をファラデーカップ２６で計測することにより求められる。この電子線量Ａｎを、１．１５μＡとする。
【００６１】
そして、レチクルの使用初期から、所定時間の露光作業後までの、電子線透過率の変動量を求める。この例では、電子線透過率の変動量ΔＴを、計測された電子線量の値をそのまま用いて求めると、電子線透過率の変動率ΔＴは、（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０で表される。そして、所定時間露光した後の電子線透過率Ｔｎは、
2005011993.tif 000008
で求められる。
【００６２】
したがって、所定時間露光後の露光時間Ｅｔｉｍｅ−ｎ´は、
Ｅｔｉｍｅ−ｎ´＝Ｅｓｉｚｅ／（Ｅｄｅｎｓｉｔｙ×Ｔｎ）
を用いて、
2005011993.tif 000009
となる。
【００６３】
つまり、露光時間を、初期の露光時間より、２７μｓｅｃ（＝６５２−６２５μｓｅｃ）だけ長くすればよい。また、露光ドーズ量を変更する方法として露光ドーズ量を変更するには、露光時間を制御してもよく、または、エミッション電流の制御等で、ビーム電流密度を変えても良い。
【００６４】
上述の例は、ドーズマージンをＭとして、Ｍ＝１（＝Δｄｏｓｅ１０％／ΔＣＤ１０％）の場合としたものであるが、ドーズマージンＭ＝１．５（＝Δｄｏｓｅ１５％／ΔＣＤ１０％）の場合は、以下のようになる。
ドーズマージンがＭの場合、電子線透過率ＴＭ´は、
ＴＭ´＝Ｔ０×［１＋｛（Ａｎ−Ａ０）／Ａ０｝×（１／Ｍ）］
で表される。つまり、
2005011993.tif 000010
そこで、露光時間ＥｔｉｍｅーＭ´は、
2005011993.tif 000011
となる。
【００６５】
そこで、露光時間を、初期の露光時間より、１８μｓｅｃ（＝６４３−６２５μｓｅｃ）だけ長くすればよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レチクル（散乱メンブレン型レチクル又は散乱ステンシル型レチクル）のメンブレン上へのコンタミ付着等による露光量の変動や線幅の変動を補正できる電子線露光方法及び露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【符号の説明】
１  電子銃                      ２、３  コンデンサレンズ
４  矩形開口                    ７  ブランキング開口
８  偏向器                      ９  レンズ
１０  レチクル                  １０ａ  モニターサブフィールド
１１  レチクルステージ          １２  位置検出器
１５、１９  投影レンズ          １６  主偏向器
１８  コントラスト開口          ２２  反射電子検出器
２３  ウェハ                    ２４  ウェハステージ
２５  位置検出器                ２６  ファラデーカップ
３１  コントローラ
【図１】
2005011993.tif 000012