(57)【要約】【課題】寸法の変動を低減し、コストの増大を抑制するパターン形成方法を提供する。【解決手段】レジスト膜が形成された基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列し、パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを第１露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光する。第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で第１露光区画に対して行方向及び列方向にずらして互いに部分的に重畳するように設定して、パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、マスクパターンを第２露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光する。第１及び第２露光量の合計が、パターン領域内ではレジスト膜の描画像が所望の寸法範囲の寸法で形成され、パターン領域外では描画像が形成されないようにする。【選択図】図１３
2010145785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にレジスト膜を形成するステップと、
前記基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列するステップと、
前記パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを前記第１露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光するステップと、
前記第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、前記マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、前記第２露光区画を前記第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定するステップと、
前記パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、前記マスクパターンを前記第２露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光するステップと、
現像により前記レジスト膜に描画像を形成するステップとを含み、
前記第１及び第２露光量の合計が、前記パターン領域内では前記描画像が所望の寸法で形成される適正露光量となり、前記パターン領域外では前記描画像が形成されない不足露光量となるようにすることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記ピッチに対応する幅の任意の整数倍で前記第２露光区画を前記第１露光区画に対してずらした幅をＡとし、前記適正露光量で前記マスクパターンを前記複数の第１露光区画の中の一つの露光区画の前記レジスト膜に対して単独で露光して現像した場合に、前記レジスト膜に所望の寸法範囲外の不良描画像が形成される前記一つの露光区画の周辺領域の幅をＢとして、Ａ≧Ｂの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記マスクパターンは、第１図形、及び前記第１図形に対して露光光をπラジアン位相シフトさせる第２図形を前記単位図形として有し、
前記第１及び第２図形は、前記行及び列方向に互いに隣接するように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
基板上にレジスト膜を形成するステップと、
前記基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列すること、前記パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを前記第１露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光して第１パターン区画を作成すること、前記第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、前記マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、前記第２露光区画を前記第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定すること、前記パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、前記マスクパターンを前記第２露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光して第２パターン区画を作成することを含み、互いに部分的に重畳するＮ（Ｎは２以上の整数）個のパターン区画を作成するステップと、
現像により前記レジスト膜に描画像を形成するステップとを含み、
前記描画像が形成される限界の限界露光量をＤｍ、及び前記描画像が所望の寸法で形成される適正露光量をＤｏとして、前記Ｎ個のパターン区画それぞれに含まれる各露光区画がＤｏ／Ｎの露光量で逐次露光され、Ｎが、Ｎ＜１／（１−Ｄｍ／Ｄｏ）の関係を満たすことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列するステップ、前記パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを前記第１露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光するステップ、前記第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、前記マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、前記第２露光区画を前記第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定するステップ、前記パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、前記マスクパターンを前記第２露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光するステップ、現像により前記レジスト膜に描画像を形成するステップにより前記レジスト膜にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記基板を選択的に除去する工程とを含み、
前記第１及び第２露光量の合計が、前記パターン領域内では前記描画像が所望の寸法で形成される適正露光量となり、前記パターン領域外では前記描画像が形成されない不足露光量となるようにすることを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
【請求項６】
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列すること、前記パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを前記第１露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光して第１パターン区画を作成すること、前記第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、前記マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、前記第２露光区画を前記第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定すること、前記パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、前記マスクパターンを前記第２露光区画それぞれの前記レジスト膜に対して逐次露光して第２パターン区画を作成することを含み、互いに部分的に重畳するＮ（Ｎは２以上の整数）個のパターン区画を作成するステップ、現像により前記レジスト膜に描画像を形成するステップにより前記レジスト膜にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記基板を選択的に除去することを含み、
前記描画像が形成される限界の限界露光量をＤｍ、及び前記描画像が所望の寸法で形成される適正露光量をＤｏとして、前記Ｎ個のパターン区画それぞれに含まれる各露光区画がＤｏ／Ｎの露光量で逐次露光され、Ｎが、Ｎ＜１／（１−Ｄｍ／Ｄｏ）の関係を満たすことを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重露光によるパターン形成方法及びインプリント用モールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリントリソグラフィでは、インプリント用モールドを押し付けてインプリント用モールド表面のパターン領域に形成された凹凸状のモールドパターンを被転写物に転写する。モールドパターンは、リソグラフィ、ドライエッチング等によりインプリント用モールド用の基板に形成される。
【０００３】
縦横に一定間隔で繰り返し配置された複数の凸部を被転写物に転写する場合、インプリント用モールドには、縦横に一定間隔で繰り返し配置された複数の凹部を有するモールドパターンが設けられる。一つの凹部に対応する矩形や円形の単位図形を、電子線やレーザ光を用いたパターンジェネレータを用いてレジスト膜上に繰り返し描画して、モールドパターンに対応するレジストパターンを形成することが可能である。しかしながら、モールドパターンが形成されるパターン領域が大面積になると、パターンジェネレータによる描画時間が非常に長くなり実用的ではない。
【０００４】
光学式縮小投影露光装置を用いれば、露光マスクに設けたマスクパターンを縮小投影して基板表面に塗布されたレジスト膜にレジストパターンを短時間で描画することができる。露光マスクのマスクパターンは、モールドパターンに対応して縦横に一定間隔で繰り返し配置された複数の単位図形を有する。露光量は、複数の単位図形に対応するレジストパターンの複数のレジスト像が所望の寸法で形成される適正露光量に設定される。
【０００５】
インプリントリソグラフィにより、直径が約２００ｍｍの被転写物のほぼ全面にわたる転写領域に繰り返しパターンを転写する場合、使用されるインプリント用モールドのパターン領域も転写領域に対応して大面積となる。しかし、露光マスクで露光できる露光領域は全パターン領域よりも小さい。そのため、露光マスクには、モールドパターンの一部に対応したマスクパターンを設け、パターン領域内で矩形状の露光領域が互いに隣接するように逐次移動させて露光する。各露光領域においては、適正露光量を用いて露光される。
【０００６】
単位図形の寸法が露光光の波長に近くなると、形成されるレジストパターンのレジスト像には、光近接効果によりパターン密度に依存して寸法変動が生じる。特に、基板上のパターン領域の外側には露光される図形が存在しない。そのため、パターン領域の外周部ではパターン密度が小さくなる。パターン領域の外周部に形成されるレジスト像は、光近接効果の影響でレジストパターンの中央部のレジスト像に比べて実効的な露光量が低下する。その結果、パターン領域の外周部に形成されるレジスト像では、寸法が縮小したり、解像しなくなるという問題がある。
【０００７】
パターン密度が小さいパターン領域の外周部に形成されるレジスト像に対して、露光量の低下を補正する図形補正方法が提案されている（特許文献１参照。）。提案された図形補正方法では、光近接効果を考慮して実効露光量を計算し、実効露光量が低下するレジスト像に対応する露光マスク上の単位図形寸法を増加させている。
【０００８】
基板上のパターン領域が複数の露光領域をつなぎ合わせて形成される場合、互いに隣接する露光領域間の境界（辺）近傍では、実効露光量が増加する。レジスト像が開口図形の場合では、露光領域間の境界を挟んで対面する二つのレジスト像が繋がってしまう。また、互いに隣接する四つの露光領域の角部においては、互いに対面する四つのレジスト像が繋がってしまう。このような場合は、実効露光量を低下させるように露光マスクの単位図形の寸法を減少させる図形補正を行えばよい。
【０００９】
このように、矩形状の各露光領域の４辺において隣接する露光領域の有無を考慮して、各露光領域に対応する露光マスクの外周部に配置される単位図形の寸法が補正される。このように、図形補正方法により、形成されるレジストパターンの寸法変動を抑制することが可能となる。
【特許文献１】特許第３３３４４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、パターン領域内での露光領域の位置により、異なる図形補正が施されたマスクパターンを有する複数の露光マスクを用いる必要がある。パターン領域が２行２列の露光領域で区分される場合、４種類の露光マスクが必要である。また、パターン領域が３行３列以上の露光領域で区分される場合は、９種類の露光マスクが必要である。図形補正方法を採用する場合、複数の露光マスクが必要となり、かつ、複数の露光マスクの交換に伴い露光の効率が低下するため、製造コストが増大する。
【００１１】
なお、露光マスクのマスクパターン配置領域を分割して、異なる図形補正が施された複数のマスクパターンを１枚の露光マスク上に配置することもできる。複数のマスクパターンのそれぞれが、対応する露光領域に形成される。その場合、基板上のパターン領域を区分する複数の露光領域それぞれの面積は小さくなる。したがって、露光領域が増加し、露光工程の時間が長くなるという問題が生じる。また、露光領域間の境界が増加することで、図形補正すべき単位図形が多くなるという問題が生じる。
【００１２】
本発明の目的は、寸法の変動を低減し、コストの増大を抑制することが可能なパターン形成方法及びインプリント用モールド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】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、（イ）基板上にレジスト膜を塗布するステップと、（ロ）基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列するステップと、（ハ）パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを第１露光区画それぞれのレジスト膜に対して第１逐次露光するステップと、（ニ）第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、第２露光区画を第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定するステップと、（ホ）パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、マスクパターンを第２露光区画それぞれのレジスト膜に対して第２逐次露光するステップと、（ヘ）現像によりレジスト膜に描画像を形成するステップとを含み、（ト）第１及び第２露光量の合計が、パターン領域内では描画像が所望の寸法で形成される適正露光量となり、パターン領域外では描画像が形成されない不足露光量となるようにするパターン形成方法が提供される。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、（イ）基板上にレジスト膜を塗布するステップと、（ロ）基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列すること、パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを第１露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光して第１パターン区画を作成すること、第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、第２露光区画を第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定すること、パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、マスクパターンを第２露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光して第２パターン区画を作成することを含み、（ハ）互いに部分的に重畳するＮ（Ｎは２以上の整数）個のパターン区画を作成するステップと、（ニ）現像によりレジスト膜に描画像を形成するステップとを含み、（ホ）描画像が形成される限界の限界露光量をＤｍ、及び描画像が所望の寸法で形成される適正露光量をＤｏとして、Ｎ個のパターン区画それぞれに含まれる各露光区画がＤｏ／Ｎの露光量で逐次露光され、Ｎが、Ｎ＜１／（１−Ｄｍ／Ｄｏ）の関係を満たすパターン形成方法が提供される。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、（イ）基板上にレジスト膜を塗布する工程と、（ロ）基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列するステップ、パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを第１露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光するステップ、第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、第２露光区画を第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定するステップ、パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、マスクパターンを第２露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光するステップ、現像によりレジスト膜に描画像を形成するステップによりレジスト膜にレジストパターンを形成し、（ハ）レジストパターンをマスクとして、基板を選択的に除去する工程を含み、（ニ）第１及び第２露光量の合計が、パターン領域内では描画像が所望の寸法で形成される適正露光量となり、パターン領域外では描画像が形成されない不足露光量となるようにするインプリント用モールドの製造方法が提供される。
【００１６】
本発明の第４の態様によれば、（イ）基板上にレジスト膜を塗布する工程と、（ロ）基板上に定義されるパターン領域に複数の第１露光区画を互いに隣接させて配列すること、パターン領域の全面にわたり第１露光量で、マスクパターンを第１露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光して第１パターン区画を作成すること、第１露光区画と同一の大きさの第２露光区画を複数配列し、マスクパターンが有する繰り返し図形のピッチに対応する幅の任意の整数倍で、第２露光区画を第１露光区画に対して行方向及び列方向の少なくとも一方にずらして互いに部分的に重畳するように設定すること、パターン領域よりも広い領域にわたり第２露光量で、マスクパターンを第２露光区画それぞれのレジスト膜に対して逐次露光して第２パターン区画を作成することを含み、互いに部分的に重畳するＮ（Ｎは２以上の整数）個のパターン区画を作成するステップ、現像によりレジスト膜に描画像を形成するステップによりレジスト膜にレジストパターンを形成する工程と、（ハ）レジストパターンをマスクとして、基板を選択的に除去することを含み、（ニ）描画像が形成される限界の限界露光量をＤｍ、及び描画像が所望の寸法で形成される適正露光量をＤｏとして、Ｎ個のパターン区画それぞれに含まれる各露光区画がＤｏ／Ｎの露光量で逐次露光され、Ｎが、Ｎ＜１／（１−Ｄｍ／Ｄｏ）の関係を満たすインプリント用モールドの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、寸法の変動を低減し、コストの増大を抑制することが可能なパターン形成方法及びインプリント用モールドの製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図７に示すように、露光マスクのマスクパターン２２（図４参照）で露光可能な領域がパターン領域１２に比べて小さい場合、パターン領域１２を複数の露光区画１６で分割してステップアンドリピート方式で逐次露光する。複数の露光区画１６のそれぞれは、互いに隣接して配置される。なお、図７では、複数の露光区画１６として２行２列の配置を示しているが、露光区画１６の分割数及び配置は限定されない。パターン領域１２としては、複数の矩形を連結した図形、例えば十字形を取りうる。露光区画１６の分割数及び配置は、パターン領域１２及びマスクパターン２２の寸法に基いて決定される。
【００１９】
図８及び図９に示すように、露光装置を用いて、パターン領域１２の内部に定義される複数の露光区画１６のそれぞれにマスクパターン２２をステップアンドリピート方式で逐次露光した後、基板１０の表面に塗布したポジ型のレジスト膜３０を現像して複数の描画像３４を形成する。露光量は、各露光区画１６の中央部において、描画像３４が解像により所望の寸法で形成される適正露光量が用いられる。描画像３４は、図４に示したマスクパターン２２の開口２４に対応して、ピッチＰｒで行方向及び列方向に繰り返し配置されたレジスト膜３０に設けられた開口パターンの一部である。
【００２０】
なお、複数の描画像３４は、ポジ型レジスト膜３０に形成されているが、ネガ型レジスト膜に対しても適用可能である。ネガ型レジスト膜を用いる場合、マスクパターン２２の開口２４を透過した露光光で感光したレジスト膜は、現像後に柱状のレジスト膜として基板表面に残る。また、描画像３４の平面パターンは、図８に示したように、円形状である。マスクパターン２２の正方形の開口２４は、露光条件が解像限界に近い場合には、円形状や角が丸まった正方形になる。露光条件を調整することにより、略正方形の描画像を得ることも可能である。
【００２１】
互いに隣接させて配置した複数の露光区画１６のそれぞれを適正露光量で逐次露光すると、露光区画１６の周辺領域に形成される描画像が、光近接効果の影響により所望の寸法範囲から外れる場合がある。
【００２２】
図１０に示すように、他の露光区画１６と隣接しない孤立した辺の周辺領域では、近傍のパターン密度が小さい。そのため、孤立した辺の周辺領域においては、所望の寸法範囲の下限より小さな開口寸法の不良描画像３４ａや、未解像でレジスト膜３０に窪みが形成された不良描画像３４ｂが形成される。また、レベンソン型位相シフトマスクパターンでは、図１１に示すように、他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域において、露光区画１６の境界の辺を挟んで対向する位置に個別に形成される描画像が２個結合、あるいは４個結合した不良描画像３４ｃ、３４ｄが形成される。露光量を低減すると、他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域において、所望の寸法範囲の上限より大きな開口寸法の不良描画像（図示省略）が形成される場合もある。なお、他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域での不良描画像の発生は、バイナリ型マスクパターンではほとんどなく、ハーフトーン型位相シフトマスクパターンでは小さい。
【００２３】
ここで、不良描画像３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、露光区画１６の周辺領域でのみ発生し、露光区画１６の中央部には発生しない。なお、図１０及び図１１に示した不良描画像３４ａ〜３４ｄは、露光区画１６の辺に沿った１行１列の範囲の周辺領域に発生している。しかし、不良描画像３４ａ〜３４ｄが発生する周辺領域が、不良描画像が数行数列に及ぶ場合もある。
【００２４】
（本発明の実施の形態）
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２５】
本発明の実施の形態に係るパターン形成方法では、単位図形としての開口２４（図４参照）が一定ピッチで行方向及び列方向に繰り返し配置された矩形状のマスクパターン２２にそれぞれ対応する第１及び第２露光区画１６、１８（図１２参照）を、互いにピッチの任意の整数倍で行方向及び列方向にずらして互いに重なるように設定する。なお、行方向のピッチと列方向のピッチとは異なってもよいが、以下では両者を同一として論ずる。このように設定した第１及び第２露光区画１６、１８のそれぞれを互いに隣接させて配置した第１及び第２パターン区画２、４（図１３参照）が作成される。マスクパターン２２が転写される基板１０のパターン領域１２（図１参照）に第１パターン区画２を対応させ、第２パターン区画４をパターン領域１２の全面を覆うように設定する。そして、第１及び第２露光区画の露光量の合計が、パターン領域１２内ではレジスト膜３０の描画像３４が解像により所望の寸法で形成される適正露光量となり、パターン領域１２外では描画像が未解像により形成されない不足露光量となるように、全ての第１及び第２露光区画１６、１８にマスクパターン２２を逐次露光する。
【００２６】
実施の形態に係るパターン形成方法は、インプリント用モールドの製造に適用することができる。実施の形態の説明に用いるインプリント用モールドは、図１に示すように、基板１０表面にパターン領域１２を有する。パターン領域１２には、ピラー及びホール等のパターンが配置される。例えば、図２及び図３に示すように、基板１０表面に対して凹型の複数の転写パターン１４が一定のピッチＰｍで行方向及び列方向に繰り返し配置される。なお、パターン形状は、基板１０表面に対して凹型でも凸型でもよい。また、パターンのピッチやアスペクト比（溝深さと開口幅の比の値）は限定されず任意である。
【００２７】
光インプリントリソグラフィの場合、基板１０として、例えば厚さが６ｍｍ〜７ｍｍ程度の石英ガラス、耐熱ガラス、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等の透明材料や、これら透明材料の積層構造が用いられる。熱インプリントリソグラフィの場合、基板１０として、炭化シリコン（ＳｉＣ）、Ｓｉ、ＳｉＣ／Ｓｉ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）／Ｓｉ、及び窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）／Ｓｉ等が用いられる。また、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）等の金属基板であってもよい。
【００２８】
転写パターン１４は、フォトリソグラフィ及びドライエッチング等により基板１０表面のパターン領域１２に形成される。フォトリソグラフィ工程では、例えば光学式縮小投影露光装置等を用いて、基板１０の表面に塗布されたレジスト膜に露光マスクのマスクパターンが逐次露光される。
【００２９】
レジスト膜の露光に用いる露光マスクは、図４及び図５に示すように、矩形状のマスクパターン２２を備える。マスクパターン２２は、合成石英等の透明基板２０の表面に成膜されたクロム（Ｃｒ）等の遮光膜２６に形成された正方形の複数の開口（単位図形）２４を有する。開口２４は、一定ピッチＰｇで行方向及び列方向に繰り返し配置される。なお、マスクパターン２２として、複数の開口２４を６行６列配列しているが、配列される複数の開口２４の数は限定されない。通常のマスクパターンには、行方向及び列方向にそれぞれ、数千〜数万個の開口が配列される。
【００３０】
また、実施の形態の説明では、図４に示したように、バイナリ型露光マスクを用いているが、レベンソン型やハーフトーン型の位相シフト露光マスクを用いてもよい。位相シフト露光マスクは、露光波長及び開口数で決まる露光装置の解像度を向上させることが可能であり、微細パターンの描画を精度良く行うことができる。例えば、レベンソン型位相シフト露光マスクは、図６に示すように、開口（第１図形）２４Ａ、及び開口２４Ａに対して露光光をπラジアン位相シフトさせる開口（第２図形）２４Ｂを、行方向及び列方向に交互に隣接させて配置したマスクパターン２２ａを備える。レベンソン型位相シフト露光マスクでは、開口２４Ａ、２４Ｂが単位図形となる。
【００３１】
実施の形態に係るパターン形成方法では、図１２に示すように、図４に示したマスクパターン２２に対応する複数の露光区画、例えば第１露光区画１６と、第１露光区画１６と同一の大きさの第２露光区画１８が、開口２４のピッチＰｇ（図４参照）に対応するピッチＰｒ（図８参照）の任意の整数倍の幅（ｋ×Ｐｒ）（ｋは任意の整数）で互いに行方向及び列方向にずらされる。第１及び第２露光区画１６、１８は、互いに部分的に重畳するように設定される。
【００３２】
図１３に示すように、複数の第１露光区画１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを互いに隣接するように配置して、第１パターン区画２を作成する。第１パターン区画２を、図１に示したパターン領域１２に対応させる。また、複数の第２露光区画１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉを互いに隣接するように配置して、第２パターン区画４を作成する。第２パターン区画４は、第１パターン区画２を覆うように設定する。ここで、第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉは、ピッチＰｒの任意の整数倍の幅（ｋ×Ｐｒ）で行方向及び列方向に互いにずらしてある。
【００３３】
その後、露光装置により、基板１０の表面に塗布されたレジスト膜に設定された第１露光区画１６ａ〜１６ｄ、及び第２露光区画１８ａ〜１８ｉのそれぞれにマスクパターン２２を適正露光量の１／２の露光量で逐次露光する。パターン領域１２に対応する第１パターン区画２が２重露光され、パターン領域１２の外に設定された第２パターン区画４は１重露光される。したがって、パターン領域１２内では、露光量の合計がレジスト膜の描画像が所望の寸法で解像する適正露光量となる。また、パターン領域１２外に第２パターン区画４が設定された領域では、露光量は適正露光量の１／２であり、不足露光量となる。
【００３４】
ここで、適正露光量をＤｏ、レジスト膜３０の描画像が解像する限界の限界露光量をＤｍとする。通常は、レジスト残渣を避けるため、限界露光量Ｄｍと適正露光量Ｄｏとの比Ｄｍ／Ｄｏは約０．６〜約０．８５の範囲である。したがって、パターン領域１２外で２重露光されない第２パターン区画４が設定された領域では、限界露光量Ｄｍ未満の露光量で露光されるため、レジスト膜３０には描画像が形成されない。その結果、レジスト膜を現像して、パターン領域１２だけに図８に示した描画像３４が形成される。
【００３５】
なお、図１２に示したように、第１及び第２露光区画１６、１８は、第１露光区画１６の略１／２の幅で互いにずらされているが、ずらされる幅は限定されない。例えば、図１４に示すように、第１及び第２露光区画１６、１８を、第１露光区画１６の略１／２以下の幅Ａで互いにずらしてもよい。ただし、幅ＡはピッチＰｒの任意の整数倍の幅（ｋ×Ｐｒ）であり、図１０及び図１１に示した不良描画像３４ａ〜３４ｄに対応する描画像が互いに重ならないように、露光区画の周辺領域５０の幅Ｂ以上に大きくする、即ちＡ≧Ｂの関係を満たすことが必要である。
【００３６】
例えば、図１０に示した他の露光区画１６と隣接しない辺の周辺領域は、パターン密度に依存して、露光区画１６の中央部の適正露光量Ｄｏに比べて小さな実効露光量（Ｄｏ−Δａ）で露光される。即ち、Δａの露光不足が生じる。他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域は、パターン密度が露光区画１６の中央部と同じであるので、実効露光量は、適正露光量と同程度となる。実施の形態では、第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉのそれぞれは、露光量Ｄｏ／２で露光される。パターン領域１２に対応する第１パターン区画２の孤立した辺の周辺領域は、第２パターン区画４の孤立した辺の周辺領域とは重ならない。したがって、第１パターン区画２の孤立した辺の周辺領域では、露光不足量は、Δａ／２である。このように、孤立した辺の周辺領域での露光不足を低減することができ、レジスト膜３０の描画像３４の寸法変動を抑制することが可能となる。
【００３７】
一方、レベンソン型位相シフトマスクパターンには、図１１に示した他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域が露光過剰になる固有の問題がある。例えば、他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域は、適正露光量Ｄｏに比べて大きな実効露光量（Ｄｏ＋Δｂ）で露光される。実施の形態では、第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉのそれぞれは、露光量Ｄｏ／２で露光される。したがって、他の露光区画１６と隣接する辺の周辺領域では、実効的な露光過剰量は、Δｂ／２であり、そのため、形成される描画像の結合や開口寸法の増大が抑制される。さらに、第１露光区画１６ａ〜１６ｄ、と第２露光区画１８ａ〜１８ｉとの互いに直交する辺の交差位置近傍の周辺領域においても、同様な効果が確認されている。このように、従来に比べて低い露光量Ｄｏ／２で露光することにより、レベンソン型位相シフト法に固有の描画像３４の寸法変動を抑制することが可能となる。
【００３８】
次に、実施の形態に係るパターン形成方法を適用したインプリント用モールドの製造方法を、図１５〜図１９を用いて説明する。パターン形成に用いる露光マスクは、図６に示したレベンソン型位相シフト露光マスクである。レベンソン型位相シフト露光マスクのマスクパターン２２ａには、単位図形である開口２４Ａ、２４Ｂが配置される。実際には、１辺が１．２５μｍの正方形の開口２４Ａ、２４Ｂが、２．５μｍのピッチで６０００行６０００列配置される。露光装置は、縮小率が５対１の縮小投影露光装置が用いられる。また、図１３に示した第１パターン区画２及び第２パターン区画４が予め準備される。第１露光区画１６ａ〜１６ｄと第２露光区画１８ａ〜１８ｉとは、ピッチの３０００倍で行方向及び列方向にずれている。第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉのそれぞれは、１辺が３ｍｍの正方形である。
【００３９】
図１５に示すように、石英基板等の基板１０の表面にレジスト膜３０が約４００ｎｍの厚さで塗布される。レジスト膜３０として、ノボラック系樹脂を主原料とするポジ型レジスト膜が用いられる。用いたレジスト膜の適正露光量Ｄｏは、３２０ｍＪ／ｃｍ2、限界露光量Ｄｍは２４０ｍＪ／ｃｍ2である。レジスト膜３０は、塗布後に約１３０℃で約６０秒プリベークされる。
【００４０】
図１６に示すように、図１に示したパターン領域１２に対応する第１パターン区画２の第１露光区画１６ａ〜１６ｄのそれぞれに対して、マスクパターン２２ａが適正露光量Ｄｏの１／２の露光量１６０ｍＪ／ｃｍ2で逐次露光される。レジスト膜３０には、複数の開口２４Ａ、２４Ｂに対応した複数の潜像３６が形成される。なお、この図は孤立した辺の周辺領域を特に示している。
【００４１】
図１７に示すように、第２パターン区画４の第２露光区画１８ａ〜１８ｉのそれぞれに対して、マスクパターン２２ａが露光量１６０ｍＪ／ｃｍ2で逐次露光される。レジスト膜３０には、複数の開口２４Ａ、２４Ｂに対応した複数の潜像３６ａ、３８が形成される。ここで、潜像３６ａは、潜像３６に重ねて露光されたものである。
【００４２】
図１８に示すように、レジスト膜３０を現像して、描画像３４がレジスト膜３０に形成される。ここで、潜像３８は、限界露光量Ｄｍより低い露光量で露光されているため、現像されても、解像しない。このようにして、パターン領域１２に、５００ｎｍのピッチで１２０００行１２０００列に配置された複数の描画像３４を有するレジストパターンが形成される。描画像３４の寸法を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により測定し、３５０ｎｍ±５０ｎｍの所望の寸法範囲を満足していることを確認している。
【００４３】
図１９に示すように、形成したレジストパターンをマスクとして、ドライエッチング等により基板１０を選択的に除去する。その後、レジストパターンを除去して、図１に示したパターン領域に、凹型の複数の転写パターン１４を有するインプリント用モールドが製造される。
【００４４】
実施の形態に係るパターン形成方法では、第１露光区画１６ａ〜１６ｄと第２露光区画１８ａ〜１８ｉとは、ピッチの３０００倍で行方向及び列方向にずれている。図１０及び図１１に示した不良描画像３４ａ〜３４ｄが発生する周辺領域は、各第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉの辺から数行数列〜数十行数十列の範囲である。また、各第１及び第２露光区画１６ａ〜１６ｄ、１８ａ〜１８ｉの露光量は、適正露光量の１／２で、且つ限界露光量よりも低い。したがって、寸法変動を抑制してパターン領域１２に描画像３４を形成することができる。
【００４５】
なお、上記の説明では、第１パターン区画２を先に露光しているが、すべての露光区画に対して露光の順は限定されない。例えば、第２パターン区画４を先に露光してもよい。あるいは、露光区画１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１６ｂ、１６ａ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１６ｄ、１６ｃ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉの順に逐次露光してもよい。この場合、露光装置の基板１０及び露光マスクを移動させる基板ステージ及びマスクステージの走査時間を短縮することができる。
【００４６】
また、上記の説明では、第１及び第２パターン区画２、４を用いて、パターン領域１２を２重露光しているが、パターン区画は３以上であってもよい。例えば、図２０に示すように、複数の第１露光区画１６を有する第１パターン区画２、複数の第２露光区画１８を有する第２パターン区画４、及び複数の第３露光区画１９を有する第３パターン区画６を用いて、第１パターン区画２に対応させられるパターン領域１２を３重露光してもよい。第１〜第３パターン区画２、４、６のそれぞれの露光区画１６、１８、１９は、互いに露光区画１６、１８、１９を露光するマスクパターンに配置された複数の単位図形のピッチの整数倍で行方向及び列方向に互いにずらして配置される。各露光区画１６、１８、１９は、適正露光量の１／３の露光量で露光される。
【００４７】
ここで、用いるパターン区画の数をＮ（Ｎは、２以上の整数）、適正露光量をＤｏ、限界露光量をＤｍ、及び各露光区画の露光量をＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とする。適正露光量Ｄｏと各露光量Ｄｉとの関係は、
Ｄｏ＝Ｄ１＋Ｄ２＋・・・＋ＤＮ     （１）
である。Ｄ１をパターン領域１２に対応するパターン区画を露光する露光量とする。パターン領域１２外の露光区画の領域で描画像が解像しない条件は、
Ｄｍ＞Ｄ２＋Ｄ３＋・・・＋ＤＮ     （２）
である。各露光区画の露光量を変更して露光しようとすると、露光装置に設定変更動作が加わるため、露光工程に要する時間が増加する。したがって、Ｄｉは、全露光区画で等しくするのが望ましい。
【００４８】
Ｄｉ＝Ｄｏ／Ｎ      （３）
と設定する。
【００４９】
式（２）及び（３）より、
Ｎ＜１／（１−Ｄｍ／Ｄｏ） （４）
と表せる。一般に、Ｄｍ／Ｄｏは、約０．６〜約０．８５であるので、不等式（４）を満たすパターン区画の数Ｎは、２〜６となる。描画像の寸法精度を向上させるには、パターン区画の数Ｎを増やせばよい。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
本発明の実施の形態においては、光学式縮小投影露光装置を用いて、レジスト膜の描画像を形成している。しかし、光学式露光装置として、等倍投影露光装置、拡大投影露光装置を用いてもよい。また、光学式ではなく、電子ビーム等を用いる荷電粒子露光装置であってもよい。
【００５２】
また、実施の形態に係るパターン形成方法をインプリント用モールドの製造方法に適用しているが、限定されない。複数の単位図形が繰り返し配置される電子装置やプリント基板の製造方法に適用してもよい。
【００５３】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドのパターン領域の一例を示す平面概略図である。
【図３】図２に示したインプリント用モールドのＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態の説明に用いる露光マスクの一例を示す平面概略図である。
【図５】図４に示した露光マスクのＢ−Ｂ断面を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態の説明に用いる露光マスクの他の例を示す平面概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るパターン領域の分割の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレジストパターンの一例を示す平面概略図である。
【図９】図８に示したレジストパターンのＣ−Ｃ断面を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態の説明に用いる不良描画像の一例を示す平面概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態の説明に用いる不良描画像の他の例を示す平面概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る第１及び第２露光区画の配置の一例を示す平面概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るパターン区画の配置の一例を示す平面概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る第１及び第２露光区画の配置の他の例を示す平面概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図１７】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図１８】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図１９】本発明の実施の形態に係るインプリント用モールドの製造方法の一例を示す断面図（その５）である。
【図２０】本発明の実施の形態に係るパターン区画の配置の他の例を示す平面概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
２…第１パターン区画
４…第２パターン区画
１０…基板
１２…パターン領域
１４…転写パターン
１６、１６ａ〜１６ｄ…露光区画、特に第１露光区画
１８、１８ａ〜１８ｉ…第２露光区画
２０…透明基板
２２、２２ａ…マスクパターン
２４、２４Ａ、２４Ｂ…開口
２６…遮光膜
３０…レジスト膜
３４…描画像
３４ａ〜３４ｄ…不良描画像
３６、３６ａ、３８…潜像
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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