(57)【要約】【課題】電子線用レジストの現像ローディング評価パターンにおいて、電子線露光時のfoggingの影響と現像ローディングの影響が発生する密なパターン領域を持つフォトマスクから、現像ローディングの影響のみを、工程を増やさず抽出することが出来、現像条件の最適化を行うことが出来る現像ローディング評価パターン、それを用いた評価方法、現像ローディング評価用マスク、および現像方法を提供することを課題とする。【解決手段】電子線露光量に対応したパターン密度を有する複数個のダミーパターン部Ｂ、Ｃと、ダミーパターン部に近接して設けられた寸法測定パターン部Ａ、Ａ´と、を備えたことを特徴とする現像ローディング評価パターン。【選択図】図２
2010232302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線用レジストの現像ローディング評価パターンにおいて、
電子線露光量に対応したパターン密度を有する複数個のダミーパターン部と、ダミーパターン部に近接して設けられた寸法測定パターン部と、を備えたことを特徴とする現像ローディング評価パターン。
【請求項２】
複数個のダミーパターン部の面積がいずれも同じであり、ダミーパターン部のパターン密度と電子線露光量の対応が、パターン密度＝ｋ／電子線露光量の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の現像ローディング評価パターン。ここでｋは定数を示す。
【請求項３】
電子線用レジストの現像ローディング評価方法において、
請求項１または２に記載の現像ローディング評価パターンを用いて評価することを特徴とする現像ローディング評価方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の評価パターンを基板に設けたことを特徴とする現像ローディング評価用マスク。
【請求項５】
請求項３に記載の現像ローディング評価方法を用いて現像を最適化することを特徴とする現像方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の現像ローディング評価パターンのデータを備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローディング評価方法に関するものであり、特に、電子線露光における現像ローディング評価パターン、それを用いた評価方法、現像方法、および現像ローディング評価用マスク、並びに電子ビーム露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法（フォトリソグラフィー）が用いられていた。
【０００３】
フォトリソグラフィーでは、ステッパー等の露光装置を用い、原版となるフォトマスクに光を照射することにより、フォトマスクのパターンを対象物（ウェハなど）上に転写している。フォトマスクはパターン転写の原版であるため、高い寸法精度が求められる。
【０００４】
フォトマスクのパターニングでは、その精度の高さと解像性の高さから、電子線描画機によるパターニングが主となっている。
【０００５】
フォトマスクでは、パターンが密な領域と疎な領域が混在する場合がある。
【０００６】
フォトマスク作製のリソグラフィー工程における現像工程においては、例えばポジレジストを使用した場合、パターンが密な領域で現像液が局所的に不足することにより、パターン（現像での溶解部分）寸法に細りが生じる現象（現像ローディング）が起こることが知られている。特に電子線用レジストでは、フォトレジストに比べて溶解速度が低く、現像ローディングの影響が大きいことが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
現像ローディングによるパターン粗密の寸法差を最小限に抑えるためには、スプレー現像、パドル現像などの現像方式の最適化や、現像時間、現像レシピなどの現像条件の最適化が必要である。
【０００８】
一方、電子線による露光の場合、パターンが密な領域ではフォギング（fogging）の現象が起こることが知られている。
【０００９】
図１は、電子線露光時のfoggingを説明するための概念図である。描画機の電子銃より、遮光膜５、レジスト４がこの順に積層された基板６上に電子１を打ち込む。このとき、基板（レジスト４）表面などで散乱、反射を起こし、一部の電子２がレジスト４面から飛び出して行き、描画機チャンバー３の内壁で更に反射して、再度レジスト４へ入射する。このような現象がfoggingである。パターン密度が高いほどfoggingの影響は大きくなり、このfoggingの影響する領域は数十ｍｍにも及ぶことが知られている。
【００１０】
レジストは上記のようなfoggingによる再入射電子のエネルギーによりうっすら感光し、foggingの影響を受けたパターン（現像での溶解部分）寸法では太りが生じる。
【００１１】
このようなfoggingと現像ローディングの両方がパターン寸法に影響を与える。そのうち現像ローディング成分のみを抽出する方法として、電子線露光と光露光を組み合わせた方法が提案されている。（特許文献１参照）。
【００１２】
以下本願明細書等では、パターンについては、現像したときにレジストが溶解する部分
をパターン部とする。そしてパターン部の面積が設計値等の基準値より縮小する場合を「パターンが細る」とし、面積が拡大する場合を「パターンが太る」とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−７８５５３号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ，  ｖｏｌ．５４４６，  ｐ．１１８（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
電子線露光におけるパターンが密な領域では、現像ローディングによるパターン寸法の細りと描画時のfoggingによるパターン寸法の太りの２つの現象が混ざってしまい、現像条件や露光量補正を最適化していくことが困難である。
【００１６】
この問題を解決する方法として、電子線露光に光露光を組み合わせる方法があるが、光露光の工程が必要となる。
【００１７】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、電子線露光時のfoggingの影響と現像ローディングの影響が発生する密なパターン領域を持つフォトマスクから、現像ローディングの影響のみを、工程を増やさず抽出することが出来、現像条件の最適化を行うことが出来る現像ローディング評価パターン、それを用いた評価方法、現像ローディング評価用マスク、および現像方法、並びに電子ビーム露光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたもので、請求項１に記載の本発明は、
電子線用レジストの現像ローディング評価パターンにおいて、電子線露光量に対応したパターン密度を有する複数個のダミーパターン部と、ダミーパターン部に近接して設けられた寸法測定パターン部と、を備えたことを特徴とする現像ローディング評価パターンである。
ここで、電子線露光量とは、電子線描画機でかぶり補正機能や近接効果補正機能等の露光量補正機能を用いず、実際に露光される露光量のことである。
【００１９】
請求項２に記載の本発明は、
複数個のダミーパターン部の面積がいずれも同じであり、ダミーパターン部のパターン密度と電子線露光量の対応が、パターン密度＝ｋ／電子線露光量の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の現像ローディング評価パターンである。ここでｋは定数を示す。
【００２０】
請求項３に記載の本発明は、
電子線用レジストの現像ローディング評価方法において、請求項１または２に記載の現像ローディング評価パターンを用いて評価することを特徴とする現像ローディング評価方法である。
【００２１】
請求項４に記載の本発明は、
請求項１または２に記載の評価パターンを基板に設けたことを特徴とする現像ローディング評価用マスクである。
【００２２】
請求項５に記載の本発明は、請求項３に記載の現像ローディング評価方法を用いて現像を最適化することを特徴とする現像方法である。
【００２３】
請求項６に記載の本発明は、請求項１または２に記載の現像ローディング評価パターンのデータを備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置である。
【００２４】
本発明の電子線用レジストの現像ローディング評価パターンは、電子線露光量に対応したパターン密度を有する複数個のダミーパターン部と、ダミーパター部に近接して設けられた寸法測定パターン部と、を備えている。電子線露光時のfoggingによる再入射電子は、電子線露光量が多いと増加し、また描画するパターンが密であると増加する。したがって、電子線露光量と、それに対応したパターン密度を有するダミーパターン部の組み合わせを複数備えることによって、再入射電子の量が一定で、しかもパターン密度がことなるダミーパターン部が複数得られる。これから、これらのダミーパターン部に近接して設けられた寸法測定パターン部を測定し、foggingによるパターン幅への影響を除去した現像ローディング成分を、正確に評価することが可能となる。すなわち、再入射電子の量（再入射電子のエネルギー）が一定であるので、これらの寸法測定パターン部を測定し、その差を評価することによって、foggingによるパターン幅への影響を除去できる。
【００２５】
さらに、複数個のダミーパターン部の面積をいずれも同じとし、ダミーパターン部のパターン密度と電子線露光量の対応が、パターン密度＝ｋ／電子線露光量の関係にすることによって、容易にfoggingの影響を除去できた評価が出来、好ましい。すなわち、電子線露光時のfoggingによる再入射電子は、電子線露光量が多いと増加し、描画するパターンが密であると増加することから、パターン密度＝ｋ／電子線露光量の関係にすることによって、再入射電子の量を容易に一定にすることができる。
【００２６】
なお再入射電子の量が、パターン密度や電子線露光量に正比例しない場合でも、パターン密度と電子線露光量の対応を適切にすることによって、再入射電子の量が一定となるようにすればよい。
【００２７】
以上の現像ローディング評価パターンは、基板に設け、現像ローディング評価用マスクとする。この場合、基板は、現像の対象とするフォトマスクと同じものが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の現像ローディング評価方法は以上のような構成および作用を有し、現像ローディング評価パターンに、電子線露光量に対応したパターン密度を有するダミーパターンを複数個用いることにより、混在する現像ローディングとfoggingの影響の内、foggingによるパターン幅への影響を除去する事が出来、現像ローディング成分を正確に評価することが可能となる現像ローディング評価パターン、それを用いた評価方法、それを設けた現像ローディング評価用マスク、およびそれを用いた現像方法とすることが出来る。
【００２９】
また本発明の現像ローディング評価方法を用いることにより、foggingの影響で隠れていた現像液の局所的な不足を解消出来、現像方法や露光量補正でパターン粗密差による寸法面内均一性を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電子線露光時のfoggingを説明するための概念図である。
【図２】本発明の現像ローディング評価パターンの一例を平面で見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の現像ローディング評価方法について、その一例を、図２を用いながら説明を行う。
【００３２】
＜基板上に、レジスト膜を形成する工程＞
まず、基板上にレジスト膜を形成する。
【００３３】
基板としては、特に限定されず適宜公知のものを適用することが出来る。
【００３４】
レジストとしては、電子線用レジストを用いる。例えば化学増幅型の電子線用レジストは、その感度の高さから高い生産性を有しており、フォトマスク製造において広く使用されている。
【００３５】
また、上記レジストは、露光部が現像時に除去されるポジ型、露光部が現像時に残存するネガ型のいずれであってもよい。
【００３６】
基板にレジスト膜を塗布する方法としては、適宜公知の方法を用いることが出来る。例えば、スピンコート法を用いても良い。
【００３７】
＜電子線による露光を行う工程＞
次に、電子線描画機での露光を行う。
【００３８】
一例として、図２にパターンの一例を示す。図２は、本発明の現像ローディング評価パターンの一例を平面で見た説明図である。
【００３９】
図において、パターンＡおよびＡ´は、寸法測定パターンである。また、パターンＢとＣは、ダミーパターンである。パターンＢおよびＣのパターン密度と露光量の関係が、パターン密度＝ｋ／電子線露光量となるように設定する。ｋは、定数である。
【００４０】
また、ダミーパターンであるＢとＣは、寸法測定パターンであるＡおよびＡ´へ近接効果の影響を与えないよう、パターンＡおよびＡ´との距離を開けるように配置する。
【００４１】
また、パターンＢおよびＣは、指定した露光量にて描画するために、電子線描画機でかぶり補正機能や近接効果補正機能等の露光量補正機能を用いない。
【００４２】
このとき、パターンＢおよびＣのパターン密度と露光量の関係が、パターン密度＝ｋ／電子線露光量の関係にあるので、パターンＢおよびパターンＣが、パターンＡおよびＡ´に与えるfoggingによるエネルギー量は同じとなる。
【００４３】
＜露光されたレジスト膜に、現像処理を行う工程＞
次に、露光されたレジスト膜に、現像処理を行う。
【００４４】
現像処理の方法としては、スプレー現像、パドル現像、ディップ現像などが適用出来、また、現像条件としては現像時間、温度、現像液吐出流量、現像シーケンスなどが挙げられる。
【００４５】
このとき、パターンＢとＣのパターン密度の違いから、パターンＡとＡ´に与える現像ローディングの影響が異なる。
【００４６】
＜パターンを測定する工程＞
次に、現像処理を行った後のパターン寸法を測定し、現像ローディングの影響を評価する。
【００４７】
パターンＡおよびＡ´が、パターンＢおよびＣから受けるfoggingの影響は同じであるが、現像ローディングの影響は異なる。この現像ローディングの影響により、パターンＡとＡ´のパターン寸法傾向に違い生じる。
よって、パターンＡとＡ´のパターン寸法の差を求める事により、現像ローディング成分を抽出できる。
【００４８】
パターンＡおよびＡ´のパターン寸法の測定方法としては、線幅測長機能を持った光学顕微鏡や、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いて測定する方法がある。
【００４９】
パターンＡおよびＡ´のパターン寸法より、現像ローディングの影響を評価し、最適化された現像条件を算出する。
【００５０】
例えばパドル現像においてパターンＡ´がパターンＡに比べ寸法が細っている場合、現像液の供給不足、液の対流不足によって現像ローディングが発生していることが分かる。これを改善するため現像液吐出量を増やす、吐出回数を増やす、現像時間を長くする、基板の揺動を大きくする等の評価を行い、最もパターンＡとＡ´の寸法差が小さくなる現像シーケンスに変更する。他の現像方式についても同様に、スプレー現像、ディップ現像についても上記の評価を行うことにより現像方法を最適化出来る。
【００５１】
以上より、本発明の現像ローディングの評価方法を実施することが出来る。
【００５２】
本願発明の現像ローディング評価パターンは、対象となるフォトマスクのパターン密度に対応して、ダミーパターンを設ける。電子線露光量とパターン密度の対応関係や、ダミーバターンの面積や、その配置は、製造するフォトマスクのパターンとは独立して予め決めることが出来る。このことから、予めダミーパターン面積や電子線露光量とパターン密度の対応を設定し、電子線露光量とパターン密度の組み合わせを複数設け、ダミーパターンの配置をしたパターンデータを作成しておくことが好ましい。そして、フォトマスクのパターンに応じてダミーパターンを選定して使用することが出来る。選定は、露光するときに、データを選んでも良いし、露光し現像したパターンで選んでも良い。また、ダミーパターンの配置も、電子線露光を変えて描画し易い配置にしておくことが出来る。このようなデータは、電子線露光装置に備えておくのが、好ましい。
【実施例】
【００５３】
現像ローディング評価用の基板として、Ｃｒ遮光膜付き６インチＱｚ基板を準備し、この基板に化学増幅型電子線用ポジ型レジストを２００ｎｍ厚コートした。
【００５４】
次に、電子線描画機にて図２のパターンを描画した。
パターンＡおよびＡ´には、１０００ｎｍのラインアンドスペースパターンを用いた。パターンＣにはパターン密度１００％のパターン内全面描画パターンを用いた。パターンＢにはパターン密度５０％になるように１０００ｎｍのラインアンドスペースパターンを用いた。
【００５５】
パターンＢの露光量は、パターンＣの露光量の倍になるように設定した。
また、パターンＢおよびＣは、電子線描画機でのかぶり補正機能や近接効果補正機能等の露光量補正機能を用いなかった。
【００５６】
上記と同様の基板を３枚作製し、現像の評価につなげた。
【００５７】
＜基板の現像処理＞
次に、パドル現像に於いて、現像液の吐出回数が１回のレシピ、２回のレシピ、３回のレシピを用意し、上記３枚のマスクにてそれぞれ現像処理を行って、現像ローディング評価用マスクとした。
【００５８】
＜パターンの測定＞
次に、上記３枚のマスクについて、走査型電子顕微鏡にて５００００倍の倍率でパターンＡとパターンＡ’の１０００ｎｍのスペース部を１ｍｍ間隔で測長した。
【００５９】
＜現像ローディングの評価＞
得られたパターンＡとパターンＡ´の測定結果の差により、現像ローディングによる寸法への影響が算出できた。現像液の吐出回数が１回ではパターンＡとＡ´の寸法差が大きかったが、吐出回数が３回ではパターン疎密による寸法差が小さくなっており、現像液の吐出回数を３回にすることにより現像ローディングを改善出来た。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の現像ローディング評価方法は電子線露光における現像処理の評価方法として有用であり、導体デバイスやＤＶＤ等の記録デバイス、カラーフィルタなどの製造において用いられるフォトマスクの製造工程における電子線露光に好適に用いることが期待出来る。
【符号の説明】
【００６１】
１…電子線露光機の電子銃から打ち込まれた電子
２…基板で反射した電子がチャンバー内で更に反射し、レジストに再入射する電子
３…電子線露光機チャンバー
４…電子線用レジスト
５…Ｃｒ遮光膜
６…６インチガラス基板
Ａ…寸法測定パターン
Ａ´…寸法測定パターン
Ｂ…ダミーパターン
Ｃ…ダミーパターン
【図１】
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【図２】
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