(57)【要約】【課題】荷電粒子線の照射によるマスクの温度上昇を抑制することができ、マスクの温度上昇に伴うパターンの位置変位を防止して、被露光体に精度良くパターンを転写することができる露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法を提供する【解決手段】１つの走査線ＳＬ１＋１上に電子線を走査した後、所定の飛び越し本数ｋだけ走査線を飛び越して、次の走査線ＳＬ１＋ｋ上に電子線を走査していく。飛び越し本数ｋは、電子線の重なりによるメンブレンＭの温度上昇を抑制し得る本数に設定されていることから、飛び越し走査によりメンブレンＭの温度上昇は抑制される。１回の飛び越し走査が終了した後、飛び越した走査線ＳＬ２に対して、同様にして所定の飛び越し本数ｋだけ走査線を飛び越しつつ、走査線上に電子線を走査する。上記の飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線上に電子線を走査する。【選択図】図７
2005183577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体に転写されるパターンが形成されたマスクと、
前記マスクに荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する走査線設定手段と、
前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行い、前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する荷電粒子線走査手段と
を有する露光装置。
【請求項２】
前記荷電粒子線走査手段は、前記荷電粒子線の重なりを低減し、かつ、前記マスクの一回の飛び越し走査に要する時間を確保して、前記マスクの温度上昇を最小にし得る前記飛び越し本数で前記飛び越し走査を行う
請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記走査線設定手段は、前記マスクに形成された前記パターンの寸法よりも大きい間隔で配列した複数の前記走査線を設定し、
前記荷電粒子線走査手段は、前記走査線の間隔よりも大きいビーム径の前記荷電粒子線を走査する
請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記荷電粒子線走査手段は、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記荷電粒子線走査手段は、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行った後、前記一定方向とは逆方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行い、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記荷電粒子線走査手段は、前記マスクの温度上昇を最小にし得る本数の略２倍の飛び越し本数で、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記マスクは、薄膜に前記パターンが開口により形成されたステンシルマスクである
請求項１記載の露光装置。
【請求項８】
前記マスクは、前記薄膜の強度を補強し、前記薄膜を区画する梁部をさらに有する
請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記走査線設定手段は、前記被露光体の単位被露光領域の寸法に対して、１．５倍以上２倍未満の長さの走査線を複数設定する
請求項７記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マスクは、前記被露光体上に近接して配置され、前記被露光体に転写されるパターンが等倍で形成された等倍マスクである
請求項１記載の露光装置。
【請求項１１】
被露光体に転写されるパターンが形成されたマスクに、荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する工程と、
前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行う工程とを有し、
前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する
露光方法。
【請求項１２】
前記飛び越し走査を行う工程において、前記荷電粒子線の重なりを低減し、かつ、前記マスクの一回の飛び越し走査に要する時間を確保して、前記マスクの温度上昇を最小にし得る前記飛び越し本数で前記飛び越し走査を行う
請求項１１記載の露光方法。
【請求項１３】
前記走査線を設定する工程において、前記マスクに形成された前記パターンよりも大きい間隔で配列した複数の前記走査線を設定し、
前記飛び越し走査を行う工程において、前記走査線の間隔よりも大きいビーム径の前記荷電粒子線を走査する
請求項１１記載の露光方法。
【請求項１４】
前記飛び越し走査を繰り返し行う際に、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項１１記載の露光方法。
【請求項１５】
前記飛び越し走査を繰り返し行う際に、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行った後、前記一定方向とは逆方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行い、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項１１記載の露光方法。
【請求項１６】
前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う際に、前記マスクの温度上昇を最小にし得る本数の略２倍の飛び越し本数で、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項１５記載の露光方法。
【請求項１７】
前記マスクとして、薄膜に前記パターンが開口により形成されたステンシルマスクを用いる
請求項１１記載の露光方法。
【請求項１８】
前記マスクとして、前記薄膜の強度を補強し、前記薄膜を区画する梁部がさらに形成された前記ステンシルマスクを用いる
請求項１７記載の露光方法。
【請求項１９】
前記走査線を設定する工程において、前記被露光体の単位被露光領域の寸法に対して、１．５倍以上２倍未満の長さの前記走査線を複数設定する
請求項１７記載の露光方法。
【請求項２０】
前記マスクとして前記被露光体に転写される前記パターンが等倍で形成された等倍マスクを用いる
請求項１１記載の露光方法。
【請求項２１】
基板に形成されたレジストにパターンを転写し、パターン転写後の前記レジストを用いて前記基板を加工して半導体装置の回路パターンを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記レジストに転写する前記パターンが形成されたマスクに、荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する工程と、
前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行う工程とを有し、
前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する
半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記飛び越し走査を行う工程において、前記荷電粒子線の重なりを低減し、かつ、前記マスクの一回の飛び越し走査に要する時間を確保して、前記マスクの温度上昇を最小にし得る前記飛び越し本数で前記飛び越し走査を行う
請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記走査線を設定する工程において、前記マスクに形成された前記パターンよりも大きい間隔で配列した複数の前記走査線を設定し、
前記飛び越し走査を行う工程において、前記走査線の間隔よりも大きいビーム径の前記荷電粒子線を走査する
請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記飛び越し走査を繰り返し行う際に、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記飛び越し走査を繰り返し行う際に、一定方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行った後、前記一定方向とは逆方向に前記荷電粒子線の飛び越し走査を行い、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う際に、前記マスクの温度上昇を最小にし得る本数の略２倍の飛び越し本数で、前記一定方向と前記逆方向の飛び越し走査を繰り返し行う
請求項２５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、マスクに荷電粒子線を走査してパターンを転写する露光装置、露光方法、並びに当該露光方法を用いて半導体装置の回路パターンを形成する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクパターンを開口により形成したいわゆるステンシルマスクと称されるマスクをウエハに近接して配置し、低加速電子線をマスクに照射して露光を行う等倍近接露光技術が開示されている（特許文献１参照）。この露光技術を実現するため、５００ｎｍから１μｍ程度の厚さの薄膜（メンブレン）を備えたステンシルマスクの開発や、１００ｎｍ以下のレジストプロセスの開発が現在行われている。
【０００３】
パターンの開口が形成されるメンブレンの機械的強度を維持するためには、１つのメンブレンのサイズを小さくする必要があり、メンブレンを小さく区画し梁で補強したマスク構造が提案されている（特許文献２参照）。この場合、梁の位置にはパターンの開口が形成できないことから、ウエハに転写すべき回路パターンを分割して、それぞれの分割パターンを複数のメンブレンに形成しておき、メンブレンを重ね合わせて露光することにより、所望の回路パターンを転写する相補分割技術が必要である。
【０００４】
上記の特許文献２では、梁で区画することにより１つのメンブレンのサイズを１〜３ｍｍ程度とし、４つのマスク領域の梁の配置をずらしたマスクが開示されている。４つのマスク領域を重ね合わせて露光することにより、ウエハに所定の回路パターンが転写される。上記の特許文献２に記載のマスクでは、１つのマスク領域のサイズは、ウエハの単位被露光領域となるダイ（チップ）サイズと同程度となる。
【０００５】
したがって、上記の特許文献２に記載の方法では、ステンシルマスクに形成された４つのマスク領域を一度で走査する場合には、電子線の走査範囲は縦横ともにダイの２倍以上となる。特許文献１で開示されている等倍近接露光技術において、電子線の走査範囲が大きくなると、平行電子線を維持しつつ、高精度にビーム走査することが難しくなる。
【０００６】
上記のように、マスクの機械的強度の向上のためには複数の梁によりメンブレンを小さく区画して１つのメンブレンのサイズを１ｍｍ〜３ｍｍ程度と小さくすることが好ましい。しかし、複数の梁によりメンブレンを区画すると、梁の位置にはパターンの開口を形成できないため、例えば特許文献２に記載のマスク構造のように、ダイと同じサイズのマスク領域を４つ必要とし、電子線走査範囲が大きくなってしまうという問題がある。また、梁によりメンブレンを小さく区画すれば、それだけパターンの相補分割が複雑になるという問題も生じる。
【０００７】
一方で、近年、メンブレンのサイズを２０ｍｍ程度なら実現できる見通しが出てきている（２００３年７月、第４回ＬＥＥＰＬフォーラム）。梁のない１つのメンブレンのみをもつステンシルマスクが実現できれば、電子線走査範囲もダイサイズよりやや大きい程度でよく、上記の問題が解決されたようにみえる。
【特許文献１】特許第２９５１９４７号
【特許文献２】特開２００３−５９８１９号公報
【非特許文献１】小宮山宏著、「移動論」、朝倉書店、１９９０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パターンの開口を形成する１つのメンブレンのサイズが大きくなると、露光中に下記原因によるメンブレンの温度上昇と、これに伴う許容値以上のパターン位置の変位の発生という重要な課題が発生した。
【０００９】
温度上昇の原因の１つは、メンブレン上に走査させる電子線が重なりあうことによるものである。なお、上記特許文献１では、使用する電子線のエネルギーが小さいことのみで温度上昇はない旨記載されているが、実際には温度上昇は電子線エネルギーと電子線照射時間の積で決まるため、低エネルギー電子線であっても照射時間が長ければメンブレンの温度が上昇してしまう。電子線照射時間は、感光されるレジスト感度で決まるため、レジスト感度をも考慮してメンブレンの温度の上昇の有無を論じる必要がある。
【００１０】
後述するように、実際にＬＥＥＰＬのように電子線のエネルギーが２ｋｅＶと小さい場合であっても、メンブレンサイズを大きくすると、許容値以上のパターン変位を起こす程度にメンブレンの温度上昇が確認された。
【００１１】
温度上昇の原因のもう１つは、一度上昇したメンブレンの温度の減衰時間は、メンブレンのサイズの２乗に比例する点である（非特許文献１参照）。従って、メンブレンのサイズが大きくなりすぎると、温度が元に戻るのに要する時間が長くなる。このため、温度が元に戻らないまま、メンブレン上に電子線が重なって照射され、メンブレンの温度はさらに上昇し、メンブレンに形成されたパターンの位置変位が増加する。なお、上記特許文献１には、温度減衰に関する記載は全くない。
【００１２】
以上のように、メンブレンサイズを大きくした場合には、メンブレンの温度上昇とそれにともなうパターン位置の変位という重要な課題が発生した。パターン位置が変位してしまうとウエハに転写される転写パターンに誤差が生じ、精度良くパターンを転写することができない。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、荷電粒子線の照射によるマスクの温度上昇を抑制することができ、マスクの温度上昇に伴うパターンの位置変位を防止して、被露光体に精度良くパターンを転写することができる露光装置および露光方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、荷電粒子線の照射によるマスクの温度上昇を抑制することができ、マスクの温度上昇に伴うパターンの位置変位を防止して、基板に形成されたレジストに精度良くパターンを転写して、精度良い回路パターンを形成することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明の露光装置は、被露光体に転写されるパターンが形成されたマスクと、前記マスクに荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する走査線設定手段と、前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行い、前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する荷電粒子線走査手段とを有する。
【００１６】
上記の本発明の露光装置では、荷電粒子線走査手段により電子線の飛び越し走査がなされる。すなわち、１つの走査線上に荷電粒子線が走査された後、所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越して、次の走査線上に荷電粒子線が走査される。飛び越し本数は、荷電粒子線の重なりによるマスクの温度上昇を抑制し得る本数に設定されていることから、飛び越し走査によりマスクの温度上昇は抑制される。
１回の飛び越し走査が終了した後、荷電粒子線走査手段により、飛び越した走査線（未照射走査線）に対して、同様にして所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越しつつ、走査線上に荷電粒子線が走査される。
上記の飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線上に荷電粒子線が走査される。
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、被露光体に転写されるパターンが形成されたマスクに、荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する工程と、前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行う工程とを有し、前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する。
【００１８】
上記の本発明の露光方法では、マスクに対し電子線の飛び越し走査がなされる。すなわち、１つの走査線上に荷電粒子線が走査された後、所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越して、次の走査線上に荷電粒子線が走査される。飛び越し本数は、荷電粒子線の重なりによるマスクの温度上昇を抑制し得る本数に設定されていることから、飛び越し走査によりマスクの温度上昇は抑制される。
１回の飛び越し走査が終了した後、飛び越した走査線に対して、同様にして所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越しつつ、走査線上に荷電粒子線が走査される。
上記の飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線上に荷電粒子線が走査される。
【００１９】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、基板に形成されたレジストにパターンを転写し、パターン転写後の前記レジストを用いて前記基板を加工して半導体装置の回路パターンを形成する半導体装置の製造方法であって、前記レジストに転写する前記パターンが形成されたマスクに、荷電粒子線を走査すべき複数の走査線を設定する工程と、前記荷電粒子線の重なりによる前記マスクの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ前記走査線を飛び越して前記荷電粒子線を走査する飛び越し走査を行う工程とを有し、前記飛び越した前記走査線に対して前記飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての前記走査線上に前記荷電粒子線を走査する。
【００２０】
上記の本発明の半導体装置の製造方法では、レジストへのパターン転写の際に、レジストにパターンを転写するためのマスクに対し電子線の飛び越し走査がなされる。すなわち、１つの走査線上に荷電粒子線が走査された後、所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越して、次の走査線上に荷電粒子線が走査される。飛び越し本数は、荷電粒子線の重なりによるマスクの温度上昇を抑制し得る本数に設定されていることから、飛び越し走査によりマスクの温度上昇は抑制される。
１回の飛び越し走査が終了した後、飛び越した走査線に対して、同様にして所定の飛び越し本数だけ走査線を飛び越しつつ、走査線上に荷電粒子線が走査される。
上記の飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線上に荷電粒子線が走査される。これにより、マスクに形成された全てのパターンがレジストに転写される。パターン転写後のレジストを用いて基板を加工することにより、半導体装置の回路パターンが形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の露光装置および露光方法によれば、荷電粒子線の照射によるマスクの温度上昇を抑制することができ、マスクの温度上昇に伴うパターンの位置変位を防止して、被露光体に精度良くパターンを転写することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、荷電粒子線の照射によるマスクの温度上昇を抑制することができ、マスクの温度上昇に伴うパターンの位置変位を防止して、基板に形成されたレジストに精度良くパターンを転写して、精度良い回路パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の露光装置、露光方法、および半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る露光装置、当該露光装置に使用されるマスク、およびマスクにより露光されるレジストの特性値の一例を示す。
【００２５】
図１に示すように、マスクの熱膨張によるパターンの熱変位を考慮するためには、マスクを構成するメンブレン材料の熱パラメータ（密度、熱容量、熱伝導率）、機械パラメータ（ヤング率、線膨張率、ポアソン比）、構造パラメータ（厚さ、幅）を明確にする必要がある。このため、一例として、現時点でのメンブレンの有力な材料であるシリコンと、ダイアモンドの上記のパラメータについて図１に示している。ただし、材料に限定はなく、さらに好ましい材料を使用することも可能であるが、本実施形態では一例として、シリコンおよびダイアモンドを採用する場合について説明する。
【００２６】
図１には、露光装置の特性として、ビームパラメータ（半値幅ビーム径、ビーム電流、加速電圧）と、走査パラメータ（走査長Ｖ、走査幅Ｈ、走査線間隔Ｐ、飛び越し本数）について示している。
【００２７】
（従来の電子線走査法でのメンブレンの温度上昇とパターン位置の変位の検討）
図１に示す露光装置、マスク、およびレジストの特性値を用いて、まず、従来の電子線走査法でのメンブレンの温度上昇とパターン位置の変位について検討した。
【００２８】
図２は、従来の電子線走査方法を説明するための図である。
図２に示すように、マスクのメンブレンＭが存在する場合に、メンブレンに形成された開口よりなるマスクパターンを露光するために、まず、図中、ｘ方向に延び、ｙ方向に一定の間隔で並ぶ複数の走査線ＳＬ１〜ＳＬｎが設定される。図中、ｘ方向への水平走査の長さを走査幅Ｈ（走査線の長さに相当）とし、ｙ方向への垂直走査の長さを走査長Ｖとしている。
【００２９】
説明の簡略化のため、走査線間隔Ｐを広くして図解しているが、走査線間隔Ｐは、図１に示すように、実際には例えば１０μｍ程度である。ビーム径（半値幅）は１ｍｍ程度であるため（図１参照）、走査線間隔Ｐに対しビーム径は１００倍程度と非常に大きい。このように走査線間隔Ｐが、ビーム径に対して非常に小さいのは、電子線を細かく走査することにより、ビームのばらつきを解消して、レジストに転写されるパターンの位置精度を向上させるためである。また、後述するように、電子線露光では、偏向により電子線の照射角度を変えて、レジストに転写されるパターンの位置を補正できる。メンブレンＭに形成されるパターンは、例えば５０〜６０ｎｍのため、走査線間隔を小さくした方が、それだけメンブレンＭに形成されたパターンの位置補正を細かく行うことができるという利点を有する。
【００３０】
従来の電子線露光では、図中、一番上の走査線ＳＬ１上に左から右へ電子線を走査した後、次の走査線ＳＬ２へと下に移動させて、さらに右から左へと走査線ＳＬ２上に電子線を走査する。このように、上から下へと順に設定された走査線上に電子線を走査していき、一番下の走査線ＳＬｎまで順に走査している。走査速度は、レジスト感度により決まる。このように電子線を走査した場合には、ビーム径を１ｍｍ、走査線間隔Ｐを１０μｍとすると、１つのメンブレン位置に１００本の電子線が重なることになる。
【００３１】
図３は、図２に示すメンブレンＭのｘ方向のメンブレン幅Ｌを変えて、従来の電子線走査方法によりレジストに電子線を照射した場合における、メンブレン中央部Ｃにおけるｘ方向位置と温度上昇によるパターンの最大変位を解析した結果を示す図である。
【００３２】
当該解析では、メンブレン材料にシリコンを用い、メンブレン厚５００ｎｍ、ビーム径１ｍｍφ（半値幅）、ビーム電流５μＡ、走査幅（Ｈ）２５ｍｍ、走査長（Ｖ）２５ｍｍ、走査線間隔（Ｐ）１０μｍ、レジスト感度１．６μＣ／ｃｍ2 とした。
【００３３】
図３に示すように、特許文献２で開示されている１〜３ｍｍ程度のサイズのメンブレンを用いる場合には、熱によるパターンの最大変位が１ｎｍ以下となっており問題はない。しかしながら、５ｍｍのメンブレンサイズでは、パターンの最大変位が１０ｎｍ程度になっており、メンブレンサイズがチップサイズと等しい２３ｍｍとなると、パターンの最大変位が６０ｎｍ以上にもなってしまっている。
【００３４】
メンブレンＭに形成された５０〜６０ｎｍ程度のサイズのパターンを転写するのには、パターンの変位を１ｎｍ以下に抑えるのが理想的である。従って、メンブレンにシリコンを用いた場合には、従来の電子線走査方法ではメンブレンサイズが３ｍｍ以上のマスクを使用できないことは明らかである。
【００３５】
１本の走査線上に電子線を走査することによるメンブレンの温度上昇は、０．２〜０．４℃程度と、１℃以下のためパターン変位に影響はない。しかし、従来の電子線走査法では、上から下へと順に走査線ＳＬ上に電子線を走査していくため、１００本近くの電子線が次々と重なることになる。それでも、メンブレンのサイズが３ｍｍ以下と小さければ、周囲の厚膜部（梁部）に熱が速やかに伝達されるため温度上昇は少ない。しかし、メンブレンのサイズが大きくなると、上述したようにメンブレンの温度の減衰時間がメンブレンのサイズの２乗に比例するため、メンブレンの温度が下がりきらないうちに電子線が次々と重なって走査されるため、メンブレンの温度が上昇してしまい、その結果、無視できないパターン変位が発生してしまうのである。
【００３６】
図４は、メンブレン材料をダイアモンドにした場合における、メンブレン位置と温度上昇の解析結果を示す図であり、図５は、メンブレン位置と熱によるパターンの最大変位の解析結果を示す図である。
【００３７】
図４は、ダイアモンドからなるメンブレンの厚さを７００ｎｍとし、メンブレン幅Ｌをダイサイズと同じ２３ｍｍ、すなわち梁のない１枚メンブレンからなるマスクとし、他の条件は、図３の条件と同じとした場合の解析結果である。
【００３８】
ダイアモンドは、熱伝導率が非常に大きく、かつ、機械的剛性の高い材料として、現時点で最も理想的な材料とされているものである。ダイアモンドの熱伝導率は、図１に示すように、シリコンの１０倍以上もある。
【００３９】
しかしながら、図４に示すように、特にメンブレンの中央部において、温度が９℃も上昇してしまっていることがわかる。メンブレン位置の端部は、厚膜部分に接しており温度が速やかに伝達されるため温度上昇はほとんどない。すなわち、メンブレンの端部から中央部へいくにつれ、二次関数的に温度が上昇していることがわかる。中央部は周囲の厚膜部からは遠いため、それだけ熱が逃げにくいためである。
【００４０】
図５に示すように、図４に示すメンブレンの温度上昇の結果、メンブレン材料にダイアモンドを用いた場合でも、ダイサイズと等しい１枚のメンブレンのみから構成されるマスクでは、最大で±２０ｎｍもパターン位置が変位していることがわかる。図５に示すように、厚膜部により固定されたメンブレンの端部におけるパターンの変位は０となり、中央部ではｘ方向の左右に延びるためパターン変位は０となる。このため、中央部と端部との間でパターンの変位が最大となることがわかる。すなわち、中央部と端部を固定端として、メンブレンが大きく膨張してしまっている。
【００４１】
以上、従来の電子線走査法でのメンブレンの温度上昇とパターン位置の変位について検討したように、梁のない１枚のメンブレンのみからなるマスクに、従来のビーム走査方法により走査したのでは、無視できないパターンの位置変位が発生していることがわかる。なお、図４および図５において解析した、メンブレン幅（Ｌ）が２３ｍｍは、光マスクで縮小投影されたダイ幅としては小さい部類である。
【００４２】
（本実施形態）
以下、上記の問題を解決するための、本実施形態に係る飛び越し走査方法について説明する。まず、本実施形態に係る飛び越し走査を実現するための露光装置について説明する。図６は、本実施形態に係る露光装置の概略構成図である。図６に示す露光装置は、ＬＥＥＰＬ技術に適用される露光装置である。
【００４３】
図６に示す露光装置は、電子銃１０１と、コンデンサレンズ１０２と、アパーチャ１０３と、一対の主偏向器１０４ａ，１０４ｂと、一対の副偏向器１０５ａ，１０５ｂと、走査線設定手段１０６と，偏向駆動手段１０７とを有する。
【００４４】
電子銃１０１は、２ｋＶ程度の加速電圧で電子線ＥＢを出射する。電子銃１０１から出射された電子線ＥＢは、コンデンサレンズ１０２を通って平行ビームに収束する。この平行ビームに収束した電子線ＥＢの不要部分は、アパーチャ１０３によって遮断される。
【００４５】
電子線ＥＢは、主偏向器１０４ａによって、電子線ＥＢを照射する目標に向けて振られた後、主偏向器１０４ｂによって、光軸に平行な方向になるように振り戻される。これによって、電子線ＥＢは、マスクＭＡに略垂直に照射する。主偏向器１０４ａ，１０４ｂにより、目標とする走査線ＳＬ上に電子線ＥＢが走査される。
【００４６】
副偏向器１０５ａ，１０５ｂは、ウエハＷに転写されるパターンの位置を補正すべく電子線ＥＢのマスクＭＡへの入射角を制御する。電子線ＥＢを僅かに傾けることにより、正確な位置から変位しているマスクＭＡのパターンを、ウエハＷ上の正しい位置に補正して転写する。図６に示すように、照射角度の制御により、電子線ＥＢのウエハＷへの照射位置をΔだけ移動させることができる。
【００４７】
図６においてマスクＭＡのメンブレンＭに形成された開口パターンを通過した電子線ＥＢにより、ウエハＷ上の図示しないレジストが露光される。図６に示す露光装置では、等倍露光を採用しており、パターンが形成されたメンブレンＭを備えるマスクＭＡとウエハＷは近接して配置される。
【００４８】
走査線設定手段１０６は、マスクＭＡに電子線を走査すべき複数の走査線を設定する。偏向駆動手段１０７は、主偏向器１０４ａ，１０４ｂおよび副偏向器１０５ａ，１０５ｂを制御する。偏向駆動手段１０７と、主偏向器１０４ａ，１０４ｂおよび副偏向器１０５ａ，１０５ｂが、本発明の電子線走査手段に相当する。
【００４９】
本実施形態では、電子線ＥＢの重なりによるマスクＭＡ、より詳しくはメンブレンＭの温度上昇を抑制し得る飛び越し本数だけ、走査線設定手段１０６により設定された走査線を飛び越して電子線ＥＢを走査する飛び越し走査を行う。そして、飛び越した走査線に対して飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線上に電子線ＥＢを走査する。
【００５０】
（飛び越し走査の１例）
図７は、本実施形態に係る露光装置および露光方法で実施する飛び越し走査の一例を説明するための図である。
【００５１】
図７では、明瞭な説明のため、走査線の数を図２に示すものよりも間引いているが、走査線ＳＬの設定数や、設定する走査線の間隔自体は、従来と同様である。なお、走査線の位置を特に問題にしない場合には、単に走査線ＳＬと称する。例えば、走査線ＳＬは、マスクＭのメンブレンＭ上に数千本、例えば４０００本程度設定される。ただし、走査線ＳＬの設定本数は、メンブレンＭのサイズに応じて、２０００本、１０００本といったように変更してもよい。
【００５２】
本実施形態では、図中、一番上の走査線ＳＬ１上に左から右へ電子線を走査した後、走査線ＳＬをｋ本（飛び越し本数）だけ飛び越して、走査線ＳＬ１＋ｋへと下に移動させて、さらに右から左へと走査線ＳＬ１＋ｋ上に電子線を走査していく。このように、上から下へと一定方向に、ｋ本だけ飛び越して走査線上に電子線を走査していき、一番下の走査線ＳＬまで順に走査する。走査速度は、レジスト感度により決まる。
【００５３】
一番下の走査線ＳＬまで１回の飛び越し走査を終えた後、飛び越した走査線ＳＬに対して飛び越し走査を繰り返す。例えば、電子線を上から２番目の走査線ＳＬ２に振り戻す。そして、上記と同様に、走査線ＳＬ２上に左から右へ電子線を走査した後、走査線ＳＬをｋ本だけ飛び越して、走査線ＳＬ２＋ｋへと下に移動させて、さらに右から左へと走査線ＳＬ２＋ｋ上に電子線を走査していく。
【００５４】
以上の飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線ＳＬ上に電子線を走査する。飛び越し本数をｋ本とした場合には、飛び越し走査をｋ回繰り返すことにより、全ての走査線ＳＬが走査される。
【００５５】
図８は、図６に示す電子線飛び越し走査によりマスクに電子線を照射した場合における、飛び越し本数と熱によるパターンの最大変位を解析した結果を示す図である。
【００５６】
当該解析では、メンブレン材料にシリコンを用い、メンブレン厚５００ｎｍ、メンブレン幅（Ｌ）６ｍｍ、ビーム径１ｍｍφ（半値幅）、ビーム電流２０μＡ、走査幅（Ｈ）５０ｍｍ、走査長（Ｖ）５０ｍｍ、走査線間隔（Ｐ）１２．５μｍとし、レジスト感度１μＣ／ｃｍ2 とした。図８は、上記の条件でメンブレンＭに電子線を飛び越し走査した場合における、飛び越し本数に対する図７のメンブレンＭの中央部の位置変位を解析した結果である。走査幅Ｈと、走査長Ｖは、梁付きのメンブレンからなるマスクの適用を想定して、図３〜図５の場合よりも大きくとってある。
【００５７】
図８に示すように、飛び越し本数の増加とともに熱によるパターンの変位は急激に減少し、飛び越し本数が５０本から７０本で熱によるパターンの変位が最小となり、その後ゆっくりと熱によるパターン変位が増加しているのがわかる。飛び越し本数の増加によるパターンの変位の急激な減少は、ビームの重なりが少なくなるためである。飛び越し本数を７０本以上とした場合に、熱によるパターンの変位が増大するのは、飛び越し本数の増加によって、１回の飛び越し走査に要する時間が少なくなるため、メンブレンの温度が下がりきらないうちに、次の飛び越し走査が開始されてしまうからである。
【００５８】
図８に示すように、飛び越し本数には最適値が存在するが、最適化さえできれば、従来の電子線走査法では困難であった大きいメンブレン幅でも、熱によるパターンの変位を許容値内に抑えることができる。
【００５９】
温度上昇は、レジスト感度と密接に関連する。これは、レジスト感度が低ければそれだけ電子線照射時間を長くする（電子線走査速度を遅くする）必要があるため、レジスト感度が低いほど、メンブレンの温度上昇が顕著になるからである。したがって、レジスト感度が低い場合には、図７に示す飛び越し走査において、走査速度を例えば必要な走査速度よりも早くして全ての走査線ＳＬに対し飛び越し走査を行った後、繰り返し全ての走査線ＳＬに対して飛び越し走査を行うようにしてもよい。
【００６０】
図９は、メンブレン材料にダイアモンドを採用した場合における、飛び越し本数と熱によるパターンの最大変位を解析した結果を示す図である。なお、他の条件は、図８に示すシリコンの場合の解析と同じとした。図９には、メンブレン幅Ｌを１３ｍｍにした場合（図中、ＣＶ１で示す）と、９ｍｍにした場合（図中、ＣＶ２で示す）について示してある。
【００６１】
図９に示すように、飛び越し走査と、メンブレン材料として熱伝導率が大きく剛性の高いダイアモンドとを組み合わせることにより、メンブレン幅が１３ｍｍの場合でも、熱によるパターンの最大変位を１ｎｍ以下に抑えることができているのがわかる。
【００６２】
（飛び越し走査の他の例）
図７に示す飛び越し走査では、上から下へと一定方向に電子線の飛び越し走査を繰り返し行う例を説明した。ただし、この方法では、一番下の走査線ＳＬまで１回の飛び越し走査を終えた後、電子線をもう一度下から上へと振り戻す必要があり、主変更器１０４ａ，１０４ｂに大きな負荷がかかるため、電子線を上に戻した後、電子線を安定させるための整定時間を要する。この整定時間が長くなると、露光のスループットに影響を与える。本例では、整定時間を短くすることができる飛び越し走査の例について説明する。
【００６３】
図１０は、飛び越し走査の他の例を説明するための図である。図７では、最適な飛び越し本数ｋで飛び越し走査を行う例を説明したが、本例では、最適な飛び越し本数ｋの２倍の飛び越し本数で、一定方向に電子線の飛び越し走査を行った後、一定方向とは逆方向に電子線の飛び越し走査を行い、上記の一定方向と逆方向の飛び越し走査を繰り返し行うものである。
【００６４】
すなわち、図１０に示すように、図中、一番上の走査線ＳＬ１上に左から右へ電子線を走査した後、走査線ＳＬを２ｋ本だけ飛び越して、走査線ＳＬ１＋２ｋへと電子線を下に移動させて、さらに右から左へと走査線ＳＬ１＋２ｋ上に電子線を走査していく。このように、上から下へと一定方向に、２ｋ本だけ飛び越して走査線上に電子線を走査していき、一番の下の走査線ＳＬまで順に走査する。走査速度は、レジスト感度により決まる。
【００６５】
一番下の走査線ＳＬまで１回の飛び越し走査を終えた後、最適な飛び越し本数ｋだけ上あるいは下に電子線を移動させ（図１０では下に移動させる例である）、上記とは反対に、走査線ＳＬを２ｋ本だけ飛び越す飛び越し走査を、下から上へと行う。これにより、先の飛び越し走査で走査された走査線ＳＬの間の走査線ＳＬが走査される。
【００６６】
下から上への飛び越し走査が終了したら、同様にして、上から下への飛び越し走査と、下から上への飛び越し走査を繰り返すことにより、設定された全ての走査線ＳＬ上に電子線を走査する。
【００６７】
上記の飛び越し走査では、上から下への一定方向の飛び越し走査が終了した後、下から上への逆方向の飛び越し走査が開始するため、下端部あるいは上端部のメンブレン位置では、温度減衰に要する時間はほとんどない。しかし、最適本数の２倍で飛び越し走査を行っているため、下端部あるいは上端部のメンブレン位置では最適本数の飛び越し走査を行っているのと同様の結果となるため、図７に示す走査方法と同じ温度上昇の抑制効果が得られる。さらに、電子線を大きく振り戻すことはないため、整定時間を短くすることができる。
【００６８】
本実施形態に係る飛び越し走査を採用した露光方法を用いることにより、熱によるパターン変位を抑制することができるため、大きいサイズのメンブレンを採用することができる。しかし、図９に示したように、現時点で熱伝導率や機械的剛性が理想的とされるダイアモンドをメンブレン材料に採用した場合であっても、熱によるパターン変位を１ｎｍ以下に抑えるためには、メンブレン幅が１３ｍｍ程度までである（図９のＣＶ１参照）。従って、１枚のメンブレンからなるマスクにより、２６ｍｍ×３３ｍｍ程度のサイズのダイを露光することは、困難である。
【００６９】
従って、以下では、本実施形態に係る露光方法を採用することにより、できるだけ大きいサイズのメンブレンを採用しつつ、熱によるパターン変位を抑制することがマスクの例について説明する。
【００７０】
（好適なマスクの第１の例）
図１１は、好適なマスクの第１の例を示す図である。
図１１に示すように、露光対象となるダイＩ，ＩＩの横寸法をＤとし、縦寸法をＥとする。上述したように、ダイＩ，ＩＩと同じサイズの１枚のメンブレンからなるマスクを用いることは困難であるため、厚膜の梁Ｔで二つの主メンブレンＭ１，Ｍ２に区切り、梁Ｔに相当する部分を副メンブレンＮ１としてマスクに備える。
【００７１】
主メンブレンＭ１，Ｍ２の幅をそれぞれＷとし、梁Ｔの幅をＳとすると、副メンブレンＮ１の幅はＳとなる。ただし、実際には、主メンブレンＭ１，Ｍ２の幅は、マージンとしてαだけ広げておく。図１２は、主メンブレンＭ１の要部斜視図である。図１２に示すように、主メンブレンＭ１には梁Ｔとの間にマージンαが設けられており、主メンブレンＭ１には開口よりなるパターンＭＰが形成される。主メンブレンＭ１と主メンブレンＭ２との間には、厚膜の梁Ｔが形成されている。図１１に示す梁Ｔの幅Ｓは、ここではマージンαを含めている。
【００７２】
図１１に示すマスクを用いた露光では、主メンブレンＭ１，Ｍ２および副メンブレンＮ１を含む領域に電子線を飛び越し走査する。これにより、ダイＩには主メンブレンＭ１，Ｍ２のパターンが転写され、ダイＩＩには副メンブレンＮ１のパターンが転写される。その後、転写されたウエハをダイの横寸法Ｄだけ移動させて転写することにより、主メンブレンＭ１，Ｍ２側で転写できなかった梁Ｔの領域が、副メンブレンＮ１によって転写される。
【００７３】
図１１に示す関係から、下記式の関係が得られる。
【００７４】
【数１】
2005183577.tif 000003
【００７５】
上記式において、Ｈは走査幅である。現時点で最大のダイサイズとして、横寸法Ｄ＝２６ｍｍ、縦寸法Ｅ＝３３ｍｍを想定しても、メンブレンとしてダイアモンドを採用しメンブレン幅（Ｗ＋２α）を１３ｍｍとすれば、Ｓ＝１ｍｍとしても、マージンα＝０．２５ｍｍを確保でき、このとき、ダイの横寸法Ｄの１．５３倍の走査幅Ｈで済む。実際の走査幅は、これにビーム径を考慮した走査が必要であるため、左右に２ｍｍ程度追加して、ダイの横寸法Ｄの１．７２倍程度となる。
【００７６】
上記構成のマスクは、大きいサイズのメンブレンＭ１，Ｍ２，Ｎ１を備えているが、本実施形態に係る露光装置および露光方法に使用することにより、熱によるパターン変位を抑えることができる。また、走査幅Ｈもダイの横寸法の１．７２倍程度のため、走査幅Ｈを小さくすることができる。
【００７７】
（好適なマスクの第２の例）
図１３は、好適なマスクの第２の例を示す図である。上記の第１の例では、熱によるパターン変位を１ｎｍ以下に抑えることができる、最小の数（３つ）のメンブレンからなるマスクについて説明したが、５つのメンブレンからなるマスク構成にすることで、メンブレン材料として、シリコンを用いることも可能となる。
【００７８】
図１３に示すように、本実施形態に係るマスクでは、厚膜の２つの梁Ｔで３つの主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３に区切り、２つの梁Ｔに相当する部分（マージンαも含む）を副メンブレンＮ１，Ｎ２としてマスクに備える。
【００７９】
主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３の幅はそれぞれＷとし、梁Ｔの幅をＳとすると、副メンブレンＮ１の幅はＳとなる。ただし、実際には、主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３の幅は、マージンとしてαだけ広げておき、梁Ｔの幅Ｓは、マージンαを含める点については上記と同じである。
【００８０】
このように、２つ以上の主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対して、主メンブレンの数より１つだけ少ない副メンブレンＮ１，Ｎ２を配置することにより、ダイの横寸法Ｄに対する走査幅Ｈの倍率は大きくなるが、飛び越し走査により１ｎｍ以下のパターン変位に抑えることが確認されたメンブレン幅６ｍｍのシリコン材料からなるメンブレンを採用することも可能となる（図８参照）。
【００８１】
この図１１に示すマスクを用いた露光では、主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３および副メンブレンＮ１，Ｎ２を含む領域に電子線を飛び越し走査する。これにより、ダイＩには主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３のパターンが転写され、ダイＩＩには副メンブレンＮ１，Ｎ２のパターンが露光される。その後、転写されたウエハをダイの横寸法Ｄだけ移動させて転写することにより、主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３側で転写できなかった梁Ｔの領域が、副メンブレンＮ１によって転写される。
【００８２】
なお、図１１に示す例では主メンブレンＭ１，Ｍ２が２つで、副メンブレンＮ１が１つのマスクを示し、図１３に示す例では主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ３が３つで、副メンブレンＮ１，Ｎ２が２つのマスクを示したが、同様にしてさらに主メンブレンと副メンブレンを増やすことも可能である。なお、図１３に示すマスクを用いた場合には、走査幅Ｈは、上記式中のＷ＋Ｓ／２Ｗ＋Ｓを、２Ｗ＋２Ｓ／３Ｗ＋２Ｓに置き換えて計算される。上記式の項をみてもわかるように、梁を設ける場合には、メンブレンの数を最小にした場合には走査幅Ｈをダイの横寸法Ｄの１．５倍程度にまで下げることができ、メンブレンの数を増やしていっても走査幅Ｈはダイの横寸法Ｄの２倍未満となる。
【００８３】
（好適なマスクの第３の例）
図１４は、好適なマスクの第３の例を示す図である。
図１４に示すマスクは、図１１に示す主メンブレンＭ１，Ｍ２および副メンブレンＮ１の縦の長さを、隣接するダイＩＩＩ，ＩＶにまで拡張して、さらに主メンブレンＭ１’，Ｍ２’，副メンブレンＮ１’を形成したものである。主メンブレンＭ１と主メンブレンＭ１’、主メンブレンＭ２と主メンブレンＭ２’、副メンブレンＮ１と副メンブレンＮ１’は梁によって区画されておらず、それぞれ１つのメンブレンにより構成される。
【００８４】
図１４に示すマスクを用いた露光では、主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ１’，Ｍ２’および副メンブレンＮ１，Ｎ１’を含む領域に電子線を飛び越し走査する。そして、例えばダイＩに着目した場合には、主メンブレンＭ１，Ｍ２のパターンを露光した後、ダイの横寸法Ｄだけウエハを移動して副メンブレンＮ１のパターンを露光し、さらにダイの縦寸法Ｅだけウエハを移動させて副メンブレンＮ１’のパターンを露光し、さらにダイの横寸法Ｄだけ移動させて主メンブレンＭ１’，Ｍ２’のパターンを露光する。これにより、１つのダイに対し、主メンブレンＭ１，Ｍ２と副メンブレンＮ１に重ねて、主メンブレンＭ１’，Ｍ２’と副メンブレンＮ１’が露光される。すなわち、相補露光が可能なマスクとなっている。
【００８５】
図１４に示すマスクは、各メンブレンの縦寸法は図１１に示すメンブレンの略２倍となるが、横寸法は変わらない。熱によるパターン変位は、メンブレンの縦横寸法のうち、短い方の寸法の２乗に影響するため、このようにメンブレンを縦に延ばしても問題はない。機械的な強度に関しても同様である。
【００８６】
上記構成のマスクは、比較的大きいサイズのメンブレンを備えているが、本実施形態に係る露光装置および露光方法に使用することにより、熱によるパターン変位を抑えることができることに加えて、相補露光が可能になるという効果がある。
【００８７】
（好適なマスクの第４の例）
図１５は、好適なマスクの第４の例を示す図である。
図１５に示すマスクは、図１４とはメンブレンの縦横寸法を逆にしており、４つのダイＩ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに対して、横長メンブレンにより相補露光を可能にしたマスクの例である。本例のマスクは、露光対象となるダイＩ〜ＩＶの縦寸法Ｅを，二つの主メンブレンＭ１，Ｍ２の縦寸法Ｗと、主メンブレンを区切る梁Ｔの寸法Ｓに分割している。そして、梁Ｔに相当する部分を副メンブレンＮ１としてマスクに備える。それぞれのメンブレンＭ１，Ｍ２，Ｎ１の横寸法が拡張してあり、さらに主メンブレンＭ１’，Ｍ２’，副メンブレンＮ１’を形成している。主メンブレンＭ１と主メンブレンＭ１’、主メンブレンＭ２と主メンブレンＭ２’、副メンブレンＮ１と副メンブレンＮ１’は梁によって区画されておらず、それぞれ１つのメンブレンにより構成される。
【００８８】
図１５に示すマスクを用いた露光では、主メンブレンＭ１，Ｍ２，Ｍ１’，Ｍ２’および副メンブレンＮ１，Ｎ１’を含む領域に電子線を飛び越し走査する。そして、図１４と同様にして、１つのダイに対し、主メンブレンＭ１，Ｍ２と副メンブレンＮ１に重ねて、主メンブレンＭ１’，Ｍ２’と副メンブレンＮ１’が露光される。すなわち、相補露光が可能なマスクとなっている。
【００８９】
図１５に示すマスクの走査幅は、上記式（１）の横寸法Ｄを縦寸法Ｅに置き換えて計算される。メンブレン材料としてダイアモンドを採用する場合には、メンブレンの寸法のうち短い方の縦寸法を１３ｍｍとすることにより、同様に熱によるパターン変位の低いマスクを実現できる。
【００９０】
上記構成のマスクは、比較的大きいサイズのメンブレンを備えているが、本実施形態に係る露光装置および露光方法に使用することにより、熱によるパターン変位を抑えることができることに加えて、相補露光が可能になるという効果がある。
【００９１】
上記に説明した本実施形態に係る露光装置および露光方法は、以下に示す効果を奏する。上記したように、飛び越し走査を採用することにより、メンブレンの温度上昇を抑制することができるため、スループットを犠牲にすることなく、メンブレンに形成されたパターンの変位を許容値以下にすることができる。このため、メンブレンにパターンが形成されたマスクを用いて被露光体に転写される転写パターンの位置精度を向上させることができる。
【００９２】
また、熱によるパターン変位を抑制することができることから、大きいサイズのメンブレンを採用することができ、シンプルな構成の梁付きマスクを用いることができる。なお、本実施形態に係る露光装置および露光方法に、特許文献２に記載されているような従来のマスクを使用することもできる。
【００９３】
本実施形態に係る露光装置および露光方法は、特に要求されるパターン位置精度の高い半導体装置の製造に好適に適用される。半導体装置の製造では、基板に被加工層を形成した後、被加工層上にレジストを塗布し、露光および現像してレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをエッチングマスクとして被加工層を加工することにより回路パターンを形成する。上記の工程を繰り返すことにより、半導体集積回路が形成される。本実施形態に係る露光装置および露光方法を、半導体装置の製造工程に適用することにより、高精度な回路パターンを形成することができる。
【００９４】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。本実施形態では、電子線の例について説明したが、電子線以外にもイオンビーム等の荷電粒子線であれば同様に適用可能である。また、本実施形態では、等倍近接露光方式の露光装置および露光方法について説明したが、飛び越し走査は縮小投影方式の電子線露光にも適用可能である。また、本実施形態では、メンブレンに開口によりパターンが形成されるマスクを用いる例について説明したが、メンブレン上に散乱体パターンが形成されたマスクを使用することもできる。メンブレンを採用するマスクでは、同様に熱によるパターン変位が起こりやすいからである。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係る露光装置、当該露光装置に使用されるマスク、およびマスクにより露光されるレジストの特性値の一例を示す図である。
【図２】従来の電子線走査方法を説明するための図である。
【図３】従来の電子線走査方法において、メンブレン材料にシリコンを用いた場合のメンブレンのパターン変位を示す図である。
【図４】従来の電子線走査方法において、メンブレン材料にダイアモンドを用いた場合のメンブレン位置と温度上昇の解析結果を示す図である。
【図５】従来の電子線走査方法において、メンブレン位置と熱によるパターンの最大変位の解析結果を示す図である。
【図６】本実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図７】本実施形態に係る露光方法における飛び越し走査の一例を説明するための図である。
【図８】飛び越し走査によりレジストに電子線を照射した場合における、飛び越し本数と熱によるパターンの最大変位を解析した結果を示す図である。
【図９】メンブレン材料にダイアモンドを採用した場合における、飛び越し本数と熱によるパターンの最大変位を解析した結果を示す図である。
【図１０】飛び越し走査の他の例を説明するための図である。
【図１１】本実施形態に好適に使用されるマスクの第１の例を示す図である。
【図１２】図１１のマスクの要部斜視図である。
【図１３】本実施形態に好適に使用されるマスクの第２の例を示す図である。
【図１４】本実施形態に好適に使用されるマスクの第３の例を示す図である。
【図１５】本実施形態に好適に使用されるマスクの第４の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０１…電子銃、１０２…コンデンサレンズ、１０３…アパーチャ、１０４ａ，１０４ｂ…主偏向器、１０５ａ，１０５ｂ…副偏向器、１０６…走査線設定手段、１０７…偏向駆動手段、ＭＡ…マスク、Ｍ…メンブレン、ＭＰ…パターン、Ｍ１，Ｍ１’，Ｍ２，Ｍ２’，Ｍ３，Ｍ３’…主メンブレン、Ｎ１，Ｎ１’，Ｎ２，Ｎ２’…副メンブレン、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ…ダイ、Ｗ…ウエハ、ｋ…飛び越し本数、ＳＬ…走査線、Ｈ…走査幅、Ｖ…走査長、Ｌ…メンブレン幅、Ｐ…走査線間隔
【図１】
2005183577.tif 000004
【図２】
2005183577.tif 000005
【図３】
2005183577.tif 000006
【図４】
2005183577.tif 000007
【図５】
2005183577.tif 000008
【図６】
2005183577.tif 000009
【図７】
2005183577.tif 000010
【図８】
2005183577.tif 000011
【図９】
2005183577.tif 000012
【図１０】
2005183577.tif 000013
【図１１】
2005183577.tif 000014
【図１２】
2005183577.tif 000015
【図１３】
2005183577.tif 000016
【図１４】
2005183577.tif 000017
【図１５】
2005183577.tif 000018