(57)【要約】【課題】マスクのコンタミネーション堆積量を容易にモニターできるマスク、マスクコンタミネーションモニタ方法、露光方法およびプログラムを提供する。【解決手段】被露光膜に転写される転写用パターン形成領域を有し、被露光膜に転写用パターン形成領域を転写する際に付着するコンタミネーションの量をモニタするマスクであって、転写用パターン形成領域の周辺部に、複数の開口部を配置して形成されたモニタ用パターン形成領域を有する。ここで、モニタ用パターンは、露光ビームのビーム径よりも大きい領域に複数の開口部が配置され形成されている。【選択図】図２
2005191328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームにより被露光膜に転写される転写用パターンが開口により形成されたマスクであって、
前記転写用パターンの周辺部に、複数の開口部を配置して形成されたモニタ用パターン
を有するマスク。
【請求項２】
前記モニタ用パターンは、露光ビームのビーム径より大きい領域に複数の前記開口部が配置されて形成されている
請求項１記載のマスク。
【請求項３】
前記モニタ用パターンの中心において、その周辺部の前記開口部と形状が異なり、前記露光ビームの位置合わせをし得る前記開口部が形成されている
請求項１記載のマスク。
【請求項４】
マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光によって、前記マスクに堆積したコンタミネーションをモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法であって、
モニタ用パターンが形成された前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第１の電流値を測定する工程と、
前記露光を行った後に、前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第２の電流値を測定する工程と、
予め求められた前記パターンの線幅と、前記第１の電流値および前記第２の電流値とを用いて前記マスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と
を有するマスクコンタミネーションモニタ方法。
【請求項５】
前記第１および前記第２の電流値測定工程において、前記マスクのモニタ用パターンの所定の位置に前記荷電粒子線の電子密度の大きい領域を配置して、前記電流値を測定する
請求項４記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
【請求項６】
前記第１および前記第２の電流値測定工程において、前記荷電粒子線の照射量が、前記モニタ用パターンに一様になるように前記荷電粒子線を走査させながら前記マスクに照射して前記電流値を測定する
請求項４記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
【請求項７】
前記第１および前記第２の電流値測定工程において、それぞれ基準となる電流値を測定し、
前記コンタミネーション堆積量算出工程において、前記第１および第２の電流値と前記基準電流値とから補正値を求めて前記コンタミネーション堆積量を求める
請求項４記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
【請求項８】
前記第１および前記第２の電流値測定工程において、前記基準電流値は、前記マスクを介さずに測定された電流値、および、前記モニタ用パターンに相当する大きさに形成された１つの開口部を有するマスクを介して測定された電流値のいずれか一方である
請求項７記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
【請求項９】
被露光膜にパターンを転写する際にコンタミネーションが堆積するマスクの洗浄時期を見積るプログラムであって、
前記マスクの所定のパターンを介して測定された前記荷電粒子線の第１の電流値および第２の電流値から第１の開口率および第２の開口率を算出するステップと、
予め入力された前記モニタ用パターンの線幅と、前記第１の開口率および前記第２の開口率とにより前記モニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出するステップと、
算出された前記コンタミネーション量に基づいて、前記マスクの洗浄を行うか否かを判断するステップと
を有するプログラム。
【請求項１０】
マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光方法であって、
モニタ用パターンが形成された前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第１の電流値を測定する工程と、
前記マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、前記被露光膜に前記転写用パターンを転写する工程と、
前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第２の電流値を測定する工程と、
予め求められた前記モニタ用パターンの線幅と、前記第１の電流値および前記第２の電流値とを用いて前記マスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と、
前記コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する工程と、
設定された前記露光条件に基づいて、前記被露光膜に前記転写用パターンを転写する工程と
を有する露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク、マスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法に関し、特に、パターンが開口により形成されるマスク、およびそれを用いたマスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代半導体リソグラフィー技術として、フォトリソグラフィー技術に比べて微細加工性に優れる電子ビームおよびイオンビームなどの荷電粒子線を用いた露光装置の開発が進められている。
【０００３】
電子ビームを利用した露光装置において、電子ビーム直接描画装置は早くから開発が進み、フォトマスクやレチクルの作成などのために広く実用化されている。電子ビーム直接描画装置において、点ビームによるいわゆる一筆書き方式からスループットを改善するための可変成形ビームや部分一括露光方式といった技術が一般に用いられている。上記の電子ビーム直接描画装置は、１０〜３０μｍ程度のメンブレン上にステンシルパターンを成形したマスクを用いて露光を行う。
【０００４】
電子ビームを用いた露光技術の他の例としては、マスク上に形成したパターンをウエハに転写するＰＲＥＶＡＩＬ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ａｘｉｓ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓｅｓ）やＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ
Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が挙げられる（たとえば、非特許文献１，２参照）。上記の露光技術は、０．１〜１０μｍ程度の厚さのメンブレン上にステンシルパターンを形成したマスクを用いる。また、イオンビーム露光においても、同様のマスクが提案されている。
【０００５】
上記の露光技術に共通して、マスクにビームを照射すると炭化水素系の汚染物質（以下、コンタミネーションとも称する）が付着あるいは堆積するという不都合がある。ステンシルマスクにコンタミネーションが付着し、あるいはそれらが成長すると、マスクに形成された転写用パターンの開口寸法が狭まって開口形状が劣化したり、チャージアップ現象が生じて転写パターンの寸法変動や形状悪化を引き起こすことがある。そのため、解像度や寸法精度を維持するには、マスクの管理、つまり、マスクのコンタミネーション堆積量をモニタし、マスクの洗浄や交換の時期を適切に見積もる必要がある。
【０００６】
コンタミネーションの堆積量は転写が行われる領域の真空度、試料からのアウトガス量および露光条件などさまざまな要因で決まると考えられており、付着量を予め定量的に予測することは困難である。
このため、マスクのコンタミネーション堆積量や交換の時期を見積もるために、実際に露光した転写パターンを評価する方法が一般的に行われている。しかしながら、この方法では検査に時間を要し、また、コンタミネーション量の定量が難しい。
【０００７】
そこで、マスクに定電圧を印加してコンタミネーション部にたまる電荷量を測定することによってコンタミネーション量をモニタする方法（たとえば、特許文献１参照）や、露光装置内に光ビーム照射手段と反射光測定装置や元素分析器を組み込み、コンタミネーション膜を評価する方法（たとえば、特許文献２参照）や、露光装置内でマスク励起光を照射し、分光分析によりコンタミネーションを定量する方法（たとえば、特許文献３参照）などが提案されている。
しかしながら、これらはいずれもコンタミネーション量の測定に特化した機構を設ける必要があり、装置の機構が複雑になったり、多くのコストがかかってしまうという不都合があった。
【非特許文献１】Ｈ．Ｃ．ファイファー（Ｈ．Ｃ．Ｐｆｅｉｆｆｅｒ），「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）」Ｂ１７，ｐ．２８４０（１９９９）
【非特許文献２】Ｔ．ウツミ（Ｔ．Ｕｔｓｕｍｉ），「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）」Ｂ１７，ｐ．２８９７（１９９９）
【特許文献１】特開平６−２７５５０２号公報
【特許文献２】特開平９−１３４８６１号公報
【特許文献３】特開２００１−３５８０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスクのコンタミネーション堆積量を容易にモニタできるマスク、それを用いたマスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、上記の本発明のマスクは、被露光膜に転写される転写用パターンが開口により形成されたマスクであって、転写用パターンの周辺部に、複数の開口部を配置して形成されたモニタ用パターンを有する。
【００１０】
本発明のマスクによれば、モニタ用パターンが複数の開口部から構成されているので、コンタミネーションの付着による開口部の変動が大きい。
【００１１】
上記目的を達成するため、上記の本発明のマスクコンタミネーションモニタ方法は、マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光によって、マスクに堆積したコンタミネーションをモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法であって、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第１の電流値を測定する工程と、露光を行った後に、マスクに荷電粒子線を照射してモニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第２の電流値を測定する工程と、予め求められたパターンの線幅と、第１の電流値および第２の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程とを有する。
【００１２】
本発明のマスクコンタミネーションモニタ方法によれば、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第１の電流値を測定する。
次に、露光を行った後に、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第２の電流値を測定する。
次に、予め求められたパターンの線幅と、第１の電流値および第２の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する。
【００１３】
上記目的を達成するため、上記の本発明のプログラムは、被露光膜にパターンを転写する際にコンタミネーションが堆積するマスクの洗浄時期を見積るプログラムであって、マスクの所定のパターンを介して測定された荷電粒子線の第１の電流値および第２の電流値から第１の開口率および第２の開口率を算出するステップと、予め入力されたモニタ用パターンの線幅と、第１の開口率および第２の開口率とによりモニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出するステップと、算出されたコンタミネーション量に基づいて、マスクの洗浄を行うか否かを判断するステップとを有する。
【００１４】
本発明のプログラムによれば、まず、マスクの所定のパターンを介して測定された荷電粒子線の第１の電流値および第２の電流値から第１の開口率および第２の開口率を算出する。
次に、予め求められたモニタ用パターンの線幅、第１の開口率および第２の開口率よりモニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出する。
次に、算出されたコンタミネーション量に基づいて、マスクの洗浄を行うか否かを判断する。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の露光方法は、マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光方法であって、モニタ用パターンが形成されたマスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第１の電流値を測定する工程と、マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、被露光膜に転写用パターンを転写する工程と、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第２の電流値を測定する工程と、予め求められた、モニタ用パターンの線幅と、第１の電流値および第２の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と、コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する工程と、設定された露光条件に基づいて、被露光膜に転写用パターンを転写する工程とを有する。
【００１６】
本発明の露光方法によれば、モニタ用パターンが形成されたマスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第１の電流値を測定する。
次に、マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、被露光膜に転写用パターンを転写する。
次に、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第２の電流値を測定する。
次に、予め求められたモニタ用パターンの線幅と、第１の電流値および第２の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する。
次に、コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する。
次に、設定された露光条件に基づいて被露光膜に転写用パターンを転写する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のマスクによれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明のマスクコンタミモニタ方法によれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明のプログラムによれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明の露光方法によれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る電子線露光装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態においては、一例としてＬＥＥＰＬに用いる電子線露光装置を示す。
【００２０】
本実施形態に係る露光装置１は、電子銃２と、制限アパーチャー３と、収束レンズ４と、一対の主偏向器６，７と、一対の微調整用偏向器８，９と、ステンシルマスク１０と、被露光体となるウエハ１１を保持するホルダ１２と、ホルダ１２を搭載するステージ１３と、ステージ１３に搭載されたファラデーカップ１４と、制御部１６と、記憶部１７とを有する。
【００２１】
電子銃２は、電子ビームＥＢを出射する。ＬＥＥＰＬに用いられる電子ビームＥＢのエネルギーは、たとえば、１〜４ｋｅＶであり、好適には２ｋｅＶである。
制限アパーチャー３は、電子ビームＥＢを所望の形状にするための開口を有し、電子銃２から出射された電子ビームＥＢの断面形状を成形する。
【００２２】
収束レンズ４は、制限アパーチャー３により成形された電子ビームＥＢを平行にする。収束レンズ４によって集光された電子ビームＥＢの断面形状は、通常円形であるが、他の断面形状であってもよい。なお、本実施形態に係る電子ビームＥＢのビーム径は、たとえば、６００μｍ〜１ｍｍ程度である。
【００２３】
主偏向器６，７は、電子ビームＥＢが平行なままステンシルマスク１０に垂直に入射するように、電子ビームＥＢを偏向する。主偏向器６，７は、ラスターまたはベクトル走査モードのいずれかで電子ビームＥＢを偏向する。
微調整用偏向器８，９は、主偏向器６，７によって変更された電子ビームＥＢをさらに偏向して微調整する。
主偏向器６，７および微調整用偏向器８，９は、たとえば、偏向コイルにより構成されている。
【００２４】
ステンシルマスク１０は、被露光体となるウエハ１１上に近接配置される。ステンシルマスク１０とウエハ１１との距離は、たとえば、５０μｍである。ステンシルマスク１０に形成された転写用パターンは、等倍でウエハ１１上に形成されたレジストに転写される。
【００２５】
ホルダ１２は、ウエハ１１を保持し、ステージ１３に搭載されている。
ステージ１３は、平行方向に移動可能であり、ステンシルマスク１０に対するウエハ１１の位置決め制御を行う。ステージ１３は、メカニカルステージとモータとの組み合わせにより実現される。
【００２６】
ファラデーカップ１４はステージ１３に搭載され、ファラデーカップ１４とグランド線との間には電流検出器１５が設けられている。
電流検出器１５は、ファラデーカップ１４に流入する電子ビームＥＢによるビーム電流を検出する。電流検出器１５は、ビーム電流を電圧に変換して増幅する増幅回路と、増幅回路をアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換回路を備えている。電流検出器１５は、制御部１６と接続されている。電流検出器１５は、検出された電流のデータを制御部１６に出力する。
【００２７】
記憶部１７は、制御部１６と接続されている。記憶部１７は、プログラムなどを記憶し、制御部１６からの指示によって記憶されたプログラムを制御部１６に出力する。本実施形態において、記憶部１７は露光プログラム１８を有し、本発明のプログラムの一実施態様が露光プログラム１８に相当する。
【００２８】
制御部１６は、電子銃２、主偏向器６，７、微調整用偏向器８，９、ステージ１３、電流検出器１５および記憶部１７などに接続されている。制御部１６は、記憶部１７からのプログラムなどに基づいて電子ビームＥＢの照射を制御する。また、制御部１６は、同様に主偏向器６，７および微調整用偏向器８，９を制御して、照射された電子ビームＥＢを偏向させる。また、制御部１６は、たとえば、ステージ１３の位置調整や、ウエハ１１のローダーおよびアンローダーなどを制御する。制御部１６は、たとえば、ＣＰＵなどにより実現される。
【００２９】
図２は、本発明に係るマスクの一実施態様を示す概略平面図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係るステンシルマスク１０は、転写用パターンが形成される転写用パターン形成領域４０とモニタ用パターンが形成されるモニタ用パターン形成領域５０とを有する。
【００３１】
転写用パターン形成領域４０は、たとえば、直径２００ｍｍ程度、厚さ０．１〜１０μｍ程度のメンブレンの中央部に、４０〜５０ｍｍ□に形成されている。
【００３２】
また、モニタ用パターン形成領域５０は、ステンシルマスク１０の外周部に配置され、上記の電子線露光装置１の電子ビームＥＢのビーム径よりも大きく形成されている。モニタ用パターン形成領域５０は、たとえば、６００μｍ〜１ｍｍ□に形成されている。なお、ステンシルマスク１０において、パターンの配置上の制約により、モニタ用パターン形成領域５０が電子ビーム２のビーム径よりも大きくすることができない場合は、この限りではない。また、モニタ用パターン形成領域５０を設ける位置については後述する。
【００３３】
図３（ａ）は、図２に示すステンシルマスクに形成された転写用パターンの要部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、ステンシルマスク１０の転写用パターン形成領域４０における断面図である。
【００３４】
図３に示すように、補強用梁部２０に支持されてパターン形成用膜２１が形成され、補強用梁部２０が形成された領域を除くパターン形成用膜２１に所定のパターンの孔２２が貫通形成されている。なお、図示の例では、補強用梁部２０とパターン形成用膜２１との間にエッチングストッパ膜２３が形成されている。ここで、本発明の転写用パターンは、貫通形成された所定のパターンに相当する。
【００３５】
図４（ａ）は、図２に示すステンシルマスク１０に形成されたモニタ用パターン形成領域を示す概略平面図であって、図４（ｂ）は、モニタ用パターンの開口部の一例を示す拡大平面図である。
【００３６】
図４に示すようにモニタ用パターンは、モニタ用パターン形成領域５０に配列された複数の開口部５２により構成されている。それぞれの開口部５２の一辺ａは、コンタミネーションが堆積することによって開口寸法が大きく変化する形状、つまり、図４（ｂ）に示すような正方形に近い四角形の形状や後述するホール形状などが望ましい。また、それぞれの開口部５２の開口寸法はその一辺ａが小さいほど敏感に変化する。さらに、開口部５２を配列する間隔（ピッチ）ｂはステンシルマスク１０に開口部５２を形成できる範囲で可能な限り狭くすることが望ましい。
このため、開口部の一辺ａは６０ｎｍ〜１５０ｎｍ□程度、開口部の配列ピッチｂは開口寸法の１．５倍から２．５倍程度とする。
また、複数の開口部５２により構成されるモニタ用パターンは、露光ビームのビーム径よりも大きいことが望ましい。たとえば、モニタ用パターン形成領域５０の一辺は、６００μｍ〜１ｍｍ程度とする。
【００３７】
ここで、モニタ用パターン形成領域５０は、１）スクライブラインなどの露光時にモニタ用パターン形成領域がウエハに転写されてもよい領域や、２）上記の露光装置の電子ビームＥＢが偏向可能な領域であって、転写用パターンの転写領域を除く領域に形成される。
【００３８】
上記の１）の場合には、配置できるパターンの面積に制約があるため、上記のようなビーム径と同程度のモニタ用パターン形成領域５０を配置するのに不都合が生じる可能性がある。そのときは、たとえば、モニタ用パターン形成領域５０はスクライブラインに配置できる最大の領域に形成される。
【００３９】
また、上記の２）の場合には、１）の様な面積的制約はなくなる。しかしながら、露光装置を用いてステンシルマスク１０の転写用パターンをウエハ１１に転写する通常の工程では、モニタ用パターンは転写領域の外側に形成されるため、電子ビームがモニタ用パターン形成領域５０に照射されない。その結果、モニタ用パターン形成領域５０において転写用パターン形成領域４０と同程度のコンタミネーションが堆積されることはない。そこで、露光の際に転写が終了してウエハ１１が露光装置１のステージ１３から撤去された後に、転写用パターンの転写に要した分の露光量をモニタ用パターン形成領域５０に照射する。
【００４０】
図５は、露光の際のレジスト膜の有無とコンタミネーション堆積量を示すグラフである。
ここで、横軸はマスクの中心からの距離を示し、縦軸はマスクに付着したコンタミネーションの堆積量を示す。また、実線は、マスクを介してレジスト膜が形成されたウエハを露光した場合を示し、破線は、マスクを介してレジスト膜が形成されていないウエハを露光した場合を示す。
【００４１】
図５に示すように、露光されるウエハにレジスト膜が形成されていなくても、レジスト膜が形成されたウエハ１１とほぼ同じ量のコンタミネーションを堆積させることが可能である。また、レジスト膜が形成されたウエハ１１がステージ１３上になくても、同様の結果を予測することができる。
また、２）の場合には、モニタ用パターン形成領域５０を転写用パターン形成領域４０から孤立して形成することができるため、電子ビームＥＢを走査させる幅を確保することができる。
【００４２】
図６（ａ）は、モニタ用パターンを構成する１つの開口部５２の一例を示す概略図であって、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す開口部５２にコンタミネーションが付着した様子を示す概略図である。
【００４３】
図６（ａ）は、第１の時間におけるモニタ用パターンを構成する開口部５２を示し、開口部５２は、上記のような第１の線幅Ａ１および第１の開口率Ｓ１を有する略正方形のパターンに形成されている。
図６（ｂ）は、第２の時間における開口部５２を示し、開口部５２にコンタミネーションが堆積量ｄ付着している。その結果、開口部５２の実質的な開口の第２の線幅Ａ２は第１の線幅Ａ１と比較して小さくなる。このため、コンタミネーションが付着した後の第２の開口率Ｓ２は、図６（ａ）に示す開口率Ｓ１より小さくなる。
【００４４】
ここで、初期のモニタ用パターンにおける開口部５２の線幅Ａ１は転写用パターンの線幅よりも小さく形成されているので、コンタミネーション堆積量が実質的に同じであっても、モニタ用パターンの線幅の変動の方が大きい。
【００４５】
図７（ａ）は、モニタ用パターンを構成する１つの開口部５２の他の例を示す概略図であって、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す開口部５２にコンタミネーションが付着した様子を示す概略図である。
【００４６】
図７（ａ）に示すモニタ用パターンを構成する開口部５２は、上記のような線幅Ａ’１および開口率Ｓ’１を有するホール形状のパターンである。
図７（ｂ）に示すように、開口部５２にコンタミネーションが付着すると、開口部５２の実質的な開口の線幅Ａ’２が小さくなる。その結果、コンタミネーションが付着した後の開口率Ｓ’２は、図７（ａ）に示す開口率Ｓ’１より小さくなる。
【００４７】
上記のようなホール形状を開口部５２とすることができるので、マスク作製工程でパターン形状が劣化し、モニタ用パターンを構成する開口部５２がホール形状となった場合についても用いることができる。また、開口部５２としては、図６および図７に示す略正方形およびホール形状以外にも、菱形のようなパターンを用いることもできる。
たとえば、菱形の開口部は先鋭な部分を有するため、正方形よりもコンタミネーションの付着に敏感であるという利点を有するが、上記の先鋭な部分にコンタミネーションが堆積して丸くなる（コーナーラウンディング）と、その影響を見積もることが難しいという不利益もある。
【００４８】
次に、上記の本発明に係るマスクを用いて、ステンシルマスク１０へのコンタミネーションによるパターン劣化をモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法について図を参照して説明する。
【００４９】
図８は、本実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法の工程を示すフローチャートである。本実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法においては、上記の露光装置およびマスクが用いられる。
【００５０】
また、本実施形態のマスクコンタミネーションモニタ方法は、電子線露光装置１の記憶部１７に組み込まれた露光プログラム１８により実行される。露光プログラム１８は、電子線露光装置１の記憶部１７から制御部１６に読み出され、制御部１６からの制御によって実行される。
【００５１】
まず、未使用あるいは洗浄直後のステンシルマスク１０に対してモニタ用パターンにおける開口部の線幅Ａを測定する（ＳＴ２１）。
マスク１０のモニタ用パターンにおける開口部の線幅Ａは、測長走査型電子顕微鏡などの測長機により測定することができる。
【００５２】
また、このとき、処理枚数ＮB および許容されるコンタミネーション堆積量の閾値ｄB
が予め設定される。処理枚数ＮB は、たとえば、２０〜３０枚のウエハを１ロットとし、１回の工程においてロット単位で処理枚数ＮB が設定される。このとき、コンタミネーション堆積量の閾値ｄB は、たとえば、５ｎｍとする。上記の設定された値は、電子線露光装置１の制御部１６に出力される。
【００５３】
次に、上記の未使用あるいは洗浄直後のステンシルマスク１０のモニタ用パターン形成領域５０を介して照射された電子ビーム２の第１の電流値Ｉ1 を測定する（ＳＴ２２）。
制御部１６は電子銃２に指令を与えて電子ビームＥＢを照射させ、マスク１０を介してファラデーカップ１４に照射されるビーム電流値を電流検出器１５を介して検出する。
このとき、電子ビームＥＢのビーム強度は、マスク面に対して一様ではなく、一般にはガウス分布で近似されるようにビームの中心において最も電子密度が高くなる。そのため、再現性をよくするために、電子ビームＥＢの中心とモニタ用パターン形成領域５０の中心とを実質的に一致させる必要がある。
【００５４】
具体的には、制御部１６は、主偏向器６，７および微調整偏向器８，９を介して電子ビームＥＢの中心を少しずつずらすように制御する。その結果、電子ビームＥＢは、ステンシルマスク１０のモニタ用パターン形成領域５０上を走査する。電流検出器１５は電流値を測定し、測定された電流値を制御部１６に出力する。ここで、電流値が最も大きくなった時の値を第１の電流値Ｉ1 とする。
あるいは、モニタ用パターン形成領域５０の中心に、周辺部と異なる開口形状を有する開口部５２を配置して、電子ビームＥＢを照射する際に走査型電子顕微鏡により撮影される像を観察しながらビーム中心とパターン中心とが実質的に一致するように電子ビームＥＢの位置を設定し、その時の電流値を第１の電流値Ｉ1 とする。
なお、モニタ用パターン形成領域５０が上記の２）のように配置されている場合は、制御部１６は、電子ビームＥＢをモニタ用パターン形成領域５０に走査させて、ビームの照射量を均一にすることが可能である。
【００５５】
次に、ステンシルマスク１０に形成された転写用パターンをウエハ１１に転写する（ＳＴ２３）。
制御部１６はステンシルマスク１０に電子ビームＥＢを照射する。その結果、ステンシルマスク１０に形成された転写用パターンは、ウエハ１１の上面に形成されたレジスト膜に転写される。このとき、コンタミネーションがステンシルマスク１０に付着する。
【００５６】
次に、制御部１６は、ステップＳＴ２３において行われたウエハ１１の露光が予め設定された露光処理枚数ＮB に達したか否かを判断する（ＳＴ２４）。
設定された露光枚数ＮB に達してない場合、制御部１６によって設定処理枚数に達するまでステップＳＴ２３およびステップＳＴ２４が繰り返され、露光が行われる。このとき、露光を行うたびにコンタミネーションがマスクに付着してコンタミネーション堆積量は増加する。その結果、モニタ用パターンを構成する開口部５２の開口率は低下する。
設定された露光処理枚数ＮB に達している場合、次の工程を行う。
【００５７】
次に、上記のマスク１０に形成されたモニタ用パターン形成領域５０を介して照射された電子ビームＥＢの第２の電流値Ｉ2 を測定する（ＳＴ２５）。
【００５８】
上記の第１の電流値Ｉ1 と同様に、制御部１６は、予め設定された枚数ＮB のウエハ１１を露光した後のマスク１０のモニタ用パターン形成領域５０に電子線を照射して、電流検出器１５を介して第２の電流値Ｉ2 を測定する。
このとき、第１の電流値Ｉ1 を測定した時と同様に、電子ビームＥＢのビーム中心と、モニタ用パターン形成領域５０の中心とを実質的に一致させる。たとえば、第１の電流値Ｉ1 の測定時に、記憶部１７は、ステンシルマスク１０と電子ビームＥＢのビーム中心との位置関係を記憶する。第２の電流値Ｉ2 の測定時において、制御部１６は、記憶部１７に記憶された情報に基づいてステンシルマスク１０と電子ビームＥＢのビーム中心とを設定する。その結果、第１の電流値Ｉ1 と第２の電流値Ｉ2 とは同じ条件で検出される。
【００５９】
次に、測定された第１および第２の開口率Ｓ１，Ｓ２を用いてコンタミネーション堆積量ｄを算出する（ＳＴ２６）。ステップＳＴ２６の以下の工程は、制御部１６によって行われる。
【００６０】
図９は、マスク透過後の電流値Ｉとモニタ用パターンにおける開口部の開口率Ｓとの関係を示すグラフである。
【００６１】
図９に示すように、ステンシルマスク１０を介して測定される電流量Ｉは、モニタ用パターンにおける開口部の開口率Ｓにほぼ比例する。従って、第１の時間ｔ１におけるモニタ用パターンにおける開口部の第１の開口率Ｓ１、およびモニタ用パターン形成領域５０を介して測定される第１の電流量Ｉ1 とし、第２の時間ｔ２におけるモニタ用パターンにおける開口部の第２の開口率Ｓ２、およびモニタ用パターン形成領域５０を介して測定される第２の電流量Ｉ2 とすると、下記の式（１）のような関係で表すことができる。
【００６２】
【数１】
2005191328.tif 000003
【００６３】
ここで、第１の時間ｔ１は露光によるパターンの転写を行う前の未使用あるいは洗浄直後のマスクを用いた状態を示し、第２の時間ｔ２は設定された露光処理枚数ＮB のウエハに対して露光を行った後のマスクを用いた状態を示す。
【００６４】
上記のように、第１の開口率Ｓ１がコンタミネーションの堆積により第２の開口率Ｓ２に変化すると、第１および第２の開口率Ｓ１，Ｓ２は下記の式（２）のような関係で表すことができる。
【００６５】
【数２】
2005191328.tif 000004
【００６６】
ここで、上記のように線幅Ａ，コンタミネーション堆積後の線幅Ａ−２ｄ，第１および第２の開口率Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ正の値であるから式（２）を変形すると、コンタミネーションの堆積量ｄは、下記の式（３）のように表すことができる。
【００６７】
【数３】
2005191328.tif 000005
【００６８】
よって、第１の時間ｔ１におけるモニタ用パターンの開口部５２の線幅Ａを予め測定することによって、第１の時間ｔ１および第２の時間ｔ２における第１および第２の電流値Ｉ１，Ｉ２を測定することで、コンタミネーション堆積量ｄを求めることができる。
【００６９】
ここで、図９および上記の式（１）の関係は、露光装置１の電子ビームＥＢの強度、つまりビーム電流が安定しており、一定とみなせる場合にのみ成り立つ。
【００７０】
次に、制御部１６は、算出されたコンタミネーション堆積量が予め設定された堆積量ｄB よりも大きいか否かを判断する（ＳＴ２７）。
【００７１】
予め設定された堆積量ｄB よりも算出されたコンタミネーション堆積量ｄが大きい場合、制御部１６によってステンシルマスク１０は洗浄が必要と判断され、制御部１６は露光を中断する。一方、設定された堆積量ｄB よりも算出されたコンタミネーション堆積量ｄが小さい場合、露光が継続される（ＳＴ２８）。
【００７２】
このとき、制御部１６は、算出されたコンタミネーション堆積量ｄを電子ビーム量などの露光条件にフィードバックする（ＳＴ２９）。
ここで、コンタミネーション堆積量と露光条件との関係、たとえば、コンタミネーション堆積量の増加に伴う電子ビームＥＢの変化量などを予め求め、記憶部１７に記憶させておく。その結果、たとえば、コンタミネーションが堆積することにより開口部５２の開口率Ｓは小さくなっているので、制御部１６は記憶部１７からの情報に基づいて露光量が多くなるように設定し、再びステップＳＴ２４から露光を行う。
【００７３】
なお、上記のように、式（１）に示す開口率Ｓと電流値Ｉの関係は、この限りではない。ビーム電流の強度は、使用とともに経時変動する可能性がある。
【００７４】
図１０は、ビーム電流が経時変動する場合の電流値Ｉと開口率Ｓとの関係を示すグラフである。
【００７５】
ビーム電流の値が経時変動すると、図１０に示すように傾きが変化してしまい、同じ開口率Ｓ１の場合でも測定される電流値が異なる。
そこで、制御部１６は、モニタ用パターン形成領域５０を介して測定された電流値Ｉ1
，Ｉ2 の他に、基準となる電流値Ｉ01，Ｉ02を測定する。制御部１６は、第１および第２の電流値Ｉ1 ，Ｉ2 の代わりに、式（１）に補正値として第１および第２の補正値Ｉ1 ／Ｉ01，Ｉ2 ／Ｉ02を入力し、算出する。
【００７６】
基準電流値Ｉ01，Ｉ02としては、ステンシルマスク１０を介さずに測定したビーム電流値や、モニタ用パターン形成領域５０と同程度の領域を開口したステンシルマスクを介して測定された電流値などが用いられる。また、第１の基準電流値Ｉ01は、第１の電流値Ｉ1 を測定する際に測定され、第２の基準電流値Ｉ02は、第２の電流値Ｉ2 を測定する際に測定される。
【００７７】
本実施形態によるマスクによれば、転写用パターンの他に、コンタミネーションモニタ用パターンを設けることにより、マスクに堆積するコンタミネーションを検出することができる。
また、モニタ用パターンは複数の開口部５２により構成されている。その結果、１つの開口部５２の開口寸法を小さくすることができ、開口率の変化を敏感に検出することができる。
さらに、複数の開口部５２によってモニタ用パターンが形成されているので、マスクのモニタ用パターン形成領域５０を、転写用パターン形成領域４０の大きさおよび配置位置によって適宜変えることができ、形成する領域に応じてモニタ用パターン形成領域５０の大きさも変えることができる。
【００７８】
本実施形態におけるマスクコンタミネーションモニタ方法によれば、電子ビームなどの荷電粒子線を用いる装置において通常設置されている電流検出器などの電流値測定部を用いて電流値を測定することにより、マスクのコンタミネーション堆積量をモニタすることができる。上記のように、既存の装置を用いるので、新たな設備を付加することなく、容易にモニタすることが可能である。たとえば、マスクの露光装置、検査装置、線幅測定装置などをそのままモニタ用の装置として用いることも可能である。
上記の実施形態のように、露光装置によって電流値を測定すれば、測定のためのマスクハンドリングを最小限に抑えることができる。さらに、真空引きおよび大気開放の工程を経ずに電流値を測定し、コンタミネーションをモニタできるので、異物が付着する可能性を低減することができる。
【００７９】
本実施形態における露光プログラムによれば、既存の装置を用いて、簡便にスループットを落とさずにマスクのコンタミネーションをモニタすることができる。その結果、マスクの洗浄のタイミングを的確に判断することができる。
【００８０】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。
たとえば、本発明のマスクにおいて、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の形状などは一例であって、変更することができる。また、未使用あるいは洗浄済のマスクにおける開口部の測定方法は本実施形態に限定されず、適宜変えることができる。
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】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るマスクを用いた露光方法、およびマスクコンタミネーションモニタ方法を実現する電子線露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るステンシルマスクの概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すステンシルマスクに形成された転写用パターン形成領域を模式的に示す概略斜視図であって、図３（ｂ）は、転写用パターン形成領域の概略断面図である。
【図４】図４は、図２に示すステンシルマスクに形成されたモニタ用パターン形成領域を模式的に示す拡大平面図である。
【図５】図５は、レジスト膜が形成されたことによるコンタミネーションの堆積量を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の一例を示す平面図であって、図６（ｂ）は、図６（ａ）にコンタミネーションが付着した様子を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）は、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の他の例を示す平面図であって、図７（ｂ）は、図７（ａ）にコンタミネーションが付着した様子を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法の工程を示すフローチャートである。
【図９】図９は、電流値と開口率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、電流値と開口率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１…露光装置、２…電子銃、３…制限アパーチャー、４…収束レンズ、６，７…主偏向器、８，９…微調整用偏向器、１０…ステンシルマスク、１２…ウエハ、１３…ステージ、１４…ファラデーカップ、１５…電流検出器、１６…制御部、１７…記憶部、２０…補強用梁部、２１…パターン形成用膜、２２…孔、２３…エッチングストッパ膜、４０…転写用パターン形成領域、５０…モニタ用パターン形成領域、５２…開口部、Ｓ１，Ｓ’１…第１の開口部、Ｓ２，Ｓ’２…第２の開口部、Ａ１，Ａ’１、Ａ２，Ａ’２…線幅、ＥＢ…電子ビーム
【図１】
2005191328.tif 000006
【図２】
2005191328.tif 000007
【図３】
2005191328.tif 000008
【図４】
2005191328.tif 000009
【図５】
2005191328.tif 000010
【図６】
2005191328.tif 000011
【図７】
2005191328.tif 000012
【図８】
2005191328.tif 000013
【図９】
2005191328.tif 000014
【図１０】
2005191328.tif 000015