(57)【要約】【課題】被処理基板の帯電による転写後のパターン線幅の変動を防止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】プロセスを経たウエハ等の被処理基板２０の帯電量をチップ２０ａ毎に測定し、チップ２０ａ毎の最適露光量を求める。そして、チップ２０ａ毎に最適露光量で露光することにより、帯電量によらず所望のサイズのレジストパターンを得る。【選択図】図５
2005268522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に転写するためのパターンが形成されたマスクと、
前記被処理基板の帯電量を測定する帯電量測定手段と、
前記被処理基板の前記帯電量に応じて、前記被処理基板への前記荷電粒子線の露光量を決定する制御手段と、
決定された前記露光量により、前記マスクを介して前記被処理基板に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射手段と
を有する露光装置。
【請求項２】
前記被処理基板は、複数の単位被露光領域を有し、
前記帯電量測定手段は、前記被処理基板の前記単位被露光領域毎の帯電量を測定し、
前記制御手段は、前記単位被露光領域毎の帯電量に応じて、前記荷電粒子線の露光量を前記単位被露光領域毎に決定し、
前記荷電粒子線手段は、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量により、前記単位被露光領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記マスクは、前記単位被露光領域に転写するパターンが相補分割された相補パターンが配置された複数のマスク領域を有し、
前記荷電粒子線照射手段は、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量に基づいて、前記マスク領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記マスクと、前記荷電粒子線照射手段とが設置された露光室と、
前記露光室への前記被処理基板の搬出入を行うための予備室とを有し、
前記帯電量測定手段は、前記予備室に設置されている
請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
被処理基板の帯電量を測定する工程と、
前記帯電量に応じて前記被処理基板への前記荷電粒子線の露光量を決定する工程と、
前記被処理基板に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、前記被処理基板に対して決定された前記露光量で荷電粒子線を照射する工程と
を有する露光方法。
【請求項６】
前記被処理基板は、複数の単位被露光領域を有し、
前記被処理基板の帯電量を測定する工程において、前記被処理基板の前記単位被露光領域毎の帯電量を測定し、
前記露光量を決定する工程において、前記単位被露光領域毎の帯電量に応じて、前記荷電粒子線の露光量を前記単位被露光領域毎に決定し、
前記荷電粒子線を照射する工程において、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量により、前記単位被露光領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項５記載の露光方法。
【請求項７】
前記マスクは、前記単位被露光領域に転写するパターンが相補分割された相補パターンが配置された複数のマスク領域を有し、
前記荷電粒子線を照射する工程において、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量に基づいて、前記マスク領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項６記載の露光方法。
【請求項８】
被処理基板に被加工層を形成する工程と、前記被加工層上に感光膜を形成する工程と、前記感光膜に対してマスクのパターンを露光する露光工程と、パターン露光された感光膜をエッチングマスクとして前記被加工層をエッチングすることにより前記被加工層をパターン加工する工程とを繰り返すことにより、パターンの層を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記露光工程は、
前記被処理基板の帯電量を測定する工程と、
前記帯電量に応じて前記感光膜への前記荷電粒子線の露光量を決定する工程と、
前記感光膜に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、前記感光膜に対して決定された前記露光量で荷電粒子線を照射する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記被処理基板は、複数の単位被露光領域を有し、
前記被処理基板の帯電量を測定する工程において、前記被処理基板の前記単位被露光領域毎の帯電量を測定し、
前記露光量を決定する工程において、前記単位被露光領域毎の帯電量に応じて、前記感光膜への前記荷電粒子線の露光量を前記単位被露光領域毎に決定し、
前記荷電粒子線を照射する工程において、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量により、前記感光膜に対して前記単位被露光領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記マスクは、前記感光膜に転写するパターンが相補分割された相補パターンが配置された複数のマスク領域を有し、
前記荷電粒子線を照射する工程において、決定された前記単位被露光領域毎の前記露光量に基づいて、前記マスク領域毎に露光量を変えて前記荷電粒子線を照射する
請求項９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、特に荷電粒子線を用いた露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低加速電子ビーム近接転写リソグラフ（ＬＥＥＰＬ：low energy electron beam proximity projection lithography ）では、２ｋＶで加速された低エネルギー電子を用いることから、ウエハ帯電による入射電子のエネルギー損失の割合が大きい。パターンが形成されるレジストの感度は、入射した電子のエネルギーに依存するため、同じ露光量でパターンを露光した場合、ウエハ帯電により、形成されるパターンのサイズに違いが生じる。
【０００３】
ウエハ帯電の理由としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)による膜構造の積層や、プラズマエッチング時のウエハ印加電圧、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)時の摩擦、レジスト塗布およびレジスト剥離等が考えられ、デバイス構造やウエハ毎に帯電量が異なることが考えられる。
【０００４】
この問題を解決する従来技術として、レジスト表面に導電性をもつ帯電防止膜を２０ｎｍ厚程度で塗布し、表面にアース針を立てる等により、帯電を除去する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２２３３９２号公報（従来技術の欄）
【特許文献２】特開２００３−５９８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特にＬＥＥＰＬのように低エネルギー電子を用いる露光技術においては、レジスト表面に２０ｎｍ厚の膜構造を付加することは、レジスト層における電子散乱の増大による解像性能の劣化と、侵入電子数の減少による感度の劣化を引き起こすため、問題解決のための望ましい技術ではなかった。
【０００６】
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、被処理基板の帯電による転写後のパターン線幅の変動を防止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。
【０００７】
本発明の他の目的は、被処理基板の帯電による転写後のパターン線幅の変動を防止して、被加工層の加工後のパターン寸法精度を向上させ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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の露光装置は、被処理基板に転写するためのパターンが形成されたマスクと、前記被処理基板の帯電量を測定する帯電量測定手段と、前記被処理基板の前記帯電量に応じて、前記被処理基板への前記荷電粒子線の露光量を決定する制御手段と、決定された前記露光量により、前記マスクを介して前記被処理基板に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射手段とを有する。
【０００９】
上記の本発明の露光装置では、まず、帯電量測定手段により、被処理基板の帯電量が測定される。
そして、測定された被処理基板の帯電量に応じて、制御手段により、被処理基板への荷電粒子線の露光量が決定される。
そして、制御手段からの決定された露光量情報を受けて、荷電粒子線照射手段により、当該露光量でマスクを介して被処理基板に荷電粒子線が照射される。
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、被処理基板の帯電量を測定する工程と、前記帯電量に応じて前記被処理基板への前記荷電粒子線の露光量を決定する工程と、前記被処理基板に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、前記被処理基板に対して決定された前記露光量で荷電粒子線を照射する工程とを有する。
【００１１】
上記の本発明の露光方法では、被処理基板の帯電量を測定し、帯電量に応じて被処理基板への荷電粒子線の露光量を決定する。そして、被処理基板に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、被処理基板に対して決定された露光量で荷電粒子線を照射する。
【００１２】
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、被処理基板に被加工層を形成する工程と、前記被加工層上に感光膜を形成する工程と、前記感光膜に対してマスクのパターンを露光する露光工程と、パターン露光された感光膜をエッチングマスクとして前記被加工層をエッチングすることにより前記被加工層をパターン加工する工程とを繰り返すことにより、パターンの層を形成する半導体装置の製造方法であって、前記露光工程は、前記被処理基板の帯電量を測定する工程と、前記帯電量に応じて前記感光膜への前記荷電粒子線の露光量を決定する工程と、前記感光膜に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、前記感光膜に対して決定された前記露光量で荷電粒子線を照射する工程とを有する。
【００１３】
上記の本発明の半導体装置の製造方法では、被処理基板に被加工層を形成し、被加工層上に感光膜を形成する。
露光工程では、予め被処理基板の帯電量を測定し、帯電量に応じて感光膜への荷電粒子線の露光量を決定しておく。
そして、感光膜に転写するためのパターンが形成されたマスクを介して、感光膜に対して決定された露光量で荷電粒子線を照射する。
露光後、パターン露光された感光膜をエッチングマスクとして被加工層をエッチングすることにより被加工層をパターン加工する。これにより、パターンの層が形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の露光装置および露光方法によれば、被処理基板の帯電による転写後のパターン線幅の変動を防止することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、被処理基板の帯電による転写後のパターン線幅の変動を防止して、被加工層の加工後のパターン寸法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
図１に示す露光装置は、電子線を用いて露光を行うために真空状態にある露光室１と、露光室１とゲートバルブ２を介して連結されたロードロック室（予備室）３と、装置全体の制御を行う制御手段４とを有する。
【００１７】
露光室１には、後述する電子光学系（荷電粒子線照射手段）の他、マスク１０を保持するマスク保持部５と、被処理基板２０を保持するステージ６とが設置されている。ステージ６は、被処理基板２０を平面方向および垂直方向に移動させる。
【００１８】
ロードロック室３は、露光室１を大気中に開放せずに被処理基板２０の搬出入を行うことを目的とした真空室である。露光室１との間で被処理基板２０を搬出入する際には露光室１と同じ真空状態に制御され、外部との間で被処理基板２０を搬出入する際には大気圧に制御される。ロードロック室３には、露光室１での次の露光対象となる被処理基板２０を搭載するパレット７と、被処理基板２０の帯電量を測定する帯電量測定手段８とが設置されている。
【００１９】
帯電量測定手段８は、例えば表面電位計により構成され、被処理基板２０の表面電位を測定することにより、被処理基板２０の帯電量を測定する。本実施形態では、帯電量測定手段８により、被処理基板２０の各単位被露光領域毎の帯電量を測定する。
【００２０】
制御手段４は、装置全体の制御を行う。本実施形態では、制御手段４は、特に帯電量測定手段８により測定された被処理基板２０の帯電量に基づいて、被処理基板２０を露光するための露光量を決定し、当該露光量で露光するように後述する電子光学系を制御する。
【００２１】
図２は、露光室に設置された電子光学系（荷電粒子線照射手段）の詳細な構成を示す図である。図２に示す電子光学系は、ＬＥＥＰＬ技術に適用される電子光学系である。
【００２２】
図２に示す電子光学系は、マスク１０の上流側に、電子銃１２と、コンデンサレンズ１３と、アパーチャ１４と、一対の主偏向器１５ａ，１５ｂと、一対の副偏向器１６ａ，１６ｂとを有する。
【００２３】
電子銃１２は、２ｋＶ程度の加速電圧で電子線ＥＢを出射する。電子銃１２から出射された電子線ＥＢは、コンデンサレンズ１３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１４によって遮断される。
【００２４】
電子線ＥＢは、主偏向器１５ａ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１５ｂ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１０に対して略垂直に向けられる。主偏向器１５ａ，１５ｂにより、電子線ＥＢが走査される。
【００２５】
副偏向器１６ａ，１６ｂは、ウエハ等の被処理基板２０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１０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１０のパターンを、被処理基板２０上の正しい位置に補正して転写する。図２に示すように、照射角度の制御により、電子線ＥＢの被処理基板２０への照射位置をΔだけ移動させることができる。
【００２６】
図２においてマスク１０の電子線遮蔽膜（メンブレン）に形成された開口パターンを通過した電子線ＥＢにより、被処理基板２０上の図示しないレジストが露光される。図２に示す露光装置では、等倍露光を採用しており、マスク１０と被処理基板２０は近接して配置される。
【００２７】
制御手段４は、主偏向器１５ａ，１５ｂ、副偏向器１６ａ，１６ｂの他、図１に示すステージ６の動作を制御する。本実施形態では特に、制御手段４は、被処理基板２０の帯電量に応じた露光量となるように、主偏向器１５ａ，１５ｂによる電子線ＥＢの走査速度を制御することにより露光量を制御する。すなわち、電子線ＥＢの走査速度を遅くすれば露光量は増加し、電子線ＥＢの走査速度を速くすれば露光量は減少する。露光量とは、単位面積当たりの電子線の照射量（Ｃ／ｃｍ2 ）である。
【００２８】
次に、上記の本実施形態に係る露光装置を用いた露光方法について説明する。
【００２９】
まず、露光対象となるウエハ等の被処理基板２０の帯電量を、ロードロック室３内に設置した帯電量測定手段８により測定する。ここで、本実施形態では、単位被露光領域であるチップ毎の帯電量を測定する。
【００３０】
図３は、測定された被処理基板２０の帯電量マップを示す図である。図３に示すように、被処理基板２０の各チップ２０ａの帯電量（Ｖ）が得られる。通常、ウエハ等からなる被処理基板２０では、負に帯電している。
【００３１】
図４は、事前の実験で得たレジストの最適露光量と被処理基板の帯電量の関係を示す図である。最適露光量とは、マスクの開口からなるパターンと同じ寸法のレジストパターンを形成するのに必要な露光量である。図４に示す最適露光量と帯電量との関係は、制御手段４に記憶させておく。
【００３２】
図４に示すように、負の電位をもつ電子線を用いた露光においては、被処理基板２０が負に帯電している場合には、被処理基板２０に到達する直前にクーロン反発により電子線のレジストへの侵入速度が遅くなる。レジスト中を侵入する電子の速度が遅くなると、それだけレジスト内で化学反応が行われやすいことからレジスト感度が向上する。このため、例えば帯電量が０Ｖの場合に比べて、必要な露光量が少なくなる。
【００３３】
図４に示すように、例えば帯電量が０Ｖの場合の最適露光量を２．０μＣ／ｃｍ2 とすると、被処理基板２０の帯電量が−１００Ｖの場合には最適露光量は１．８μＣ／ｃｍ2
となり、被処理基板２０の帯電量が−２００Ｖの場合には最適露光量は１．６μＣ／ｃｍ2 となる。反対に、被処理基板２０が正に帯電している場合には最適露光量は２．０μＣ／ｃｍ2 よりも増加する。
【００３４】
従って、制御手段４では、被処理基板２０のチップ毎の帯電量を入力し、上記の関係に基づいて、チップ２０ａ毎の最適露光量を求める。図５は、図３の帯電量マップに基づいて、チップ２０ａ毎の最適露光量（μＣ／ｃｍ2 ）を計算した露光量マップを示す図である。
【００３５】
図５に示すようなチップ２０ａ毎の最適露光量に基づいて、制御手段４により主偏向器１５ａ，１５ｂによる電子線の走査速度を制御することにより、各チップ２０ａの露光量が図５に示す最適露光量となるように制御する。
【００３６】
本実施形態による露光量補正を実施せずに被処理基板２０の全面を２．０μＣ／ｃｍ2
で露光した場合にはチップ間におけるパターンサイズのばらつきが７．７ｎｍとなったが、上記の本実施形態に係る露光方法を実施することによりチップ間のパターンサイズのばらつきを３．１ｎｍに低減することができた。
【００３７】
また、本実施形態に係る帯電量に応じた露光量制御を行わない場合には、被処理基板２０の全面を例えば２．０μＣ／ｃｍ2 という過剰な露光量で電子線を照射するため、本来９０ｎｍに形成されるべきレジストパターンが、例えば平均で９７ｎｍになってしまった。これに対して、本実施形態による露光量補正を実施することにより、平均で９０ｎｍという設計通りのレジストパターンが得られた。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置および露光方法によれば、被処理基板２０の単位被露光領域であるチップ２０ａの帯電量に応じて、チップ２０ａ毎に露光量を最適化することにより、被処理基板２０の帯電量に限らず、同一の被処理基板２０内の異なるチップ２０ａ間、異なる被処理基板２０間で均一なサイズのレジストパターンを得ることができる。また、被処理基板２０の帯電量によらず設計サイズ通りのレジストパターンを得ることができる。
【００３９】
なお、上記の本実施形態では、チップ毎に露光量を最適化する例について説明したが、帯電量測定手段８により被処理基板２０の全体での平均の帯電量を測定し、帯電量の平均値に基づいて１つの被処理基板２０に対し１つの最適露光量で露光するようにしてもよい。この場合には、チップ２０ａ間でのパターンばらつきは発生するが、被処理基板２０間でほぼ均一なサイズのレジストパターンを得ることができる。また、得られるレジストパターンのサイズを設計値に近づけることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態に係る露光装置では、上記の帯電量測定手段８をロードロック室３内に設置することにより、先行の被処理基板２０の露光処理の間に、次の被処理基板２０の帯電量を測定することができ、本実施形態の実施による露光処理のＴＡＴ増大を最小限にすることができる。
【００４１】
（相補露光の一例）
図６（ａ）はマスク１０の構成の一例を示す図である。マスク１０が、開口によりパターンが形成されるステンシルマスクの場合には、少なくともレジストに転写すべきパターンが２つに相補分割されて形成される（例えば、特許文献２参照）。図６では、相補パターンがそれぞれ形成された４つのマスク領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するマスク１０の例を示す。
【００４２】
図６（ｂ）は、マスク１０の各マスク領域Ａ〜Ｄの要部断面図である。
マスク１０の各マスク領域Ａ〜Ｄは、例えばシリコンからなる薄膜の電子線遮蔽膜１０１と、電子線遮蔽膜１０１の強度を補強する梁部１０２とにより構成され、梁部１０２により区画された電子線遮蔽膜１０１に貫通孔からなるパターン１０３が形成されている。梁部１０２の存在する箇所には、パターン１０３を形成できないことから、図６（ａ）に示すようにレジストに転写すべきパターンを相補分割した相補パターンが、マスク領域Ａ〜Ｄに形成される。
【００４３】
１つのチップ２０ａに対し、上記のマスク領域Ａと、マスク領域Ｂと、マスク領域Ｃおよびマスク領域Ｄを順次重ねて露光することにより、マスク領域Ａ〜Ｄに分割配置された相補パターンが全て露光されて、分割前のデバイスパターンがレジストに転写される。
【００４４】
上記のマスク１０を用いて、チップ２０ａ毎に露光量を変えて露光する露光方法について説明する。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、被処理基板２０の中央のチップ２０ａ（図中、斜線を付しており、最適露光量が１．７８μＣ／ｃｍ2 のチップ）にマスク領域Ａ〜Ｄの相補パターンを露光する場合を考える。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、中央のチップ２０ａにマスク１０のマスク領域Ａがアライメントされた状態で、マスク領域Ａには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｂには露光量１．８０μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｃには露光量１．８１μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｄには露光量１．７９μＣ／ｃｍ2 で露光する。これにより、中央のチップ２０ａには、マスク領域Ａの相補パターンが転写される。このように、各チップ２０ａの最適露光量に応じて、対応する各マスク領域Ａ〜Ｄへの露光量を制御する。これは、各マスク領域Ａ〜Ｄへの電子線の走査速度を変えることにより実施する。
【００４７】
次に、図７（ｂ）に示すように、ステージ６の制御により、中央のチップ２０ａにマスク１０のマスク領域Ｄが位置するように被処理基板２０をアライメントする。そして、マスク領域Ｄには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ａには露光量１．７９μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｂには露光量１．８０μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｃには露光量１．８０μＣ／ｃｍ2 で露光する。これにより、中央部のチップ２０ａには、マスク領域Ｄの相補パターンが転写される。
【００４８】
次に、図８（ａ）に示すように、ステージ６の制御により、中央のチップ２０ａにマスク１０のマスク領域Ｃが位置するように被処理基板２０をアライメントする。そして、マスク領域Ｃには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ａには露光量１．８０μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｂには露光量１．７９μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｄには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光する。これにより、中央部のチップ２０ａには、マスク領域Ｃの相補パターンが転写される。
【００４９】
次に、図８（ｂ）に示すように、ステージ６の制御により、中央のチップ２０ａにマスク１０のマスク領域Ｂが位置するように被処理基板２０をアライメントする。そして、マスク領域Ｂには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ａには露光量１．７８μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｃには露光量１．７９μＣ／ｃｍ2 で露光し、マスク領域Ｄには露光量１．７９μＣ／ｃｍ2 で露光する。これにより、中央部のチップ２０ａには、マスク領域Ｂの相補パターンが転写される。
【００５０】
以上のようにして、被処理基板２０の中央のチップ２０ａのレジストに、マスク領域Ａ〜Ｄの全ての相補パターンを最適露光量１．７８で露光することができ、相補分割前のパターンが転写される。
【００５１】
上記では、１つのチップ２０ａへの相補露光について説明するため、マスク１０に対する被処理基板２０の位置を上記のように移動させたが、実際には以下に示すようにして、マスク１０と被処理基板２０との相対位置を順次移動させ、露光を行うというステップアンドリピート露光を行う。
【００５２】
図９（ａ）に示すように、例えば被処理基板２０の左側の列について、下から上へステップアンドリピート露光を行う。チップ２０ａの１列分の露光が終了した後、図９（ｂ）に示すように、次の列について、下から上へとステップアンドリピート露光を行う。以上の露光処理を、右側の列まで行うことにより、被処理基板２０の全てのチップ２０ａに、マスク領域Ａ〜Ｄを重ねて露光することができる。
【００５３】
上記の本実施形態に係る露光装置および露光方法は、半導体装置の製造における露光工程において好適に使用される。
【００５４】
半導体装置の製造においては、図１０（ａ）に示すように、例えば、被処理基板２０上にポリシリコンや酸化シリコン等の被加工層２１を形成し、被加工層２１上に電子線レジストからなるレジスト膜２２を形成する。
【００５５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態に係る露光方法により、被処理基板２０の帯電量に応じた最適露光量でマスク１０に電子線を照射する。これにより、電子線遮蔽膜１０１に形成されたパターン１０３を通過した電子線ＥＢにより被処理基板２０のレジスト膜２２が露光される。
【００５６】
次に、図１０（ｃ）に示すように、レジスト膜２２を現像することにより、例えばレジスト膜２２がポジ型であれば電子線照射部分が除去されて、レジスト膜２２にパターンが形成される。
【００５７】
次に、図１０（ｄ）に示すように、レジスト膜２２をマスクとして被加工層２１をエッチングすることにより、被加工層２１がパターン加工されて、回路パターンが形成される。回路パターンとしては、例えばゲートパターンやコンタクトホールパターンがある。
【００５８】
その後、図１０（ｅ）に示すように、レジスト膜２２を除去することにより、被加工層２１のパターン加工が終了する。
【００５９】
半導体装置の製造においては、上層をさらに堆積させて、上記の図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に示す工程を繰り返すことにより、集積回路が形成される。
【００６０】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、全ての層の加工に電子線露光を用いる場合だけでなく、ゲート等のクリティカルな層のみを電子線露光を用いて加工して、他の層を光露光を用いて加工するといった、ミックスアンドマッチ露光により半導体装置を製造する場合も含む。
【００６１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、被処理基板２０の帯電量に限らず、同一の被処理基板２０内の異なるチップ２０ａ間、異なる被処理基板２０間で均一なサイズのレジストパターンを得ることができる。また、被処理基板２０の帯電量によらず設計サイズ通りのレジストパターンを得ることができる。これにより、当該レジストパターンを用いて加工した被加工層のパターンの寸法精度を向上させることができる。被加工層のパターンの寸法精度が向上することにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。例えば、本実施形態では等倍近接露光方式の電子線露光の例について説明したが、縮小投影露光方式の電子線露光にも適用可能である。また、電子線以外にも、イオンビーム等の荷電粒子線を用いた露光にも適用可能である。さらに、４つのマスク領域に相補パターンを形成したマスク以外にも、３つ以下あるいは５つ以上のマスク領域に相補パターンを形成したマスクにも同様に適用可能である。
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】
【００６３】
【図１】本実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す露光装置の露光室の詳細な構成を示す図である。
【図３】被処理基板の帯電量マップを示す図である。
【図４】被処理基板の帯電量と最適露光量との関係を示す図である。
【図５】被処理基板の露光量マップを示す図である。
【図６】（ａ）はマスクの概略構成を示す図であり、（ｂ）はマスクの要部断面図である。
【図７】マスク領域毎に露光量を変えて露光を行う処理を説明するための図である。
【図８】マスク領域毎に露光量を変えて露光を行う処理を説明するための図である。
【図９】ステップアンドリピート露光を説明するための図である。
【図１０】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…露光室、２…ゲートバルブ、３…ロードロック室、４…制御手段、５…マスク保持部、６…ステージ、７…パレット、８…帯電量測定手段、１０…マスク、１２…電子銃、１３…コンデンサレンズ、１４…アパーチャ、１５ａ，１５ｂ…主偏向器、１６ａ，１６ｂ…副偏向器、２０…被処理基板、２０ａ…チップ、２１…被加工層、２２…レジスト膜、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…マスク領域、１０１…電子線遮蔽膜、１０２…梁部、１０３…パターン
【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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