(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、
（ホ）該決定された照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することを特徴とするフォトマスクの作製方法。
【請求項２】
フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法におけるレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定することを特徴とするレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造において使用されるフォトマスクの作製方法、レジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法、並びにフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトマスク作製においては、従来、電子線ビームリソグラフィー技術が用いられている。通常方式のあるいはハーフトーン方式のフォトマスクを作製する場合、先ず、フォトマスク基板上に形成された例えばクロム（Ｃｒ）薄膜から成る遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望の描画パターンを描画する。次いで、このレジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成する。このフォトマスクの作製においては、電子線ビームによってレジスト材料に描画される描画パターンの密度（以下、「描画率」と呼ぶ）に起因して、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）からずれるという現象が発生している。以下、本明細書中では、このような現象をパターン変動現象と呼ぶ。また、フォトマスクに形成される若しくは形成されたパターンをマスクパターンと呼び、半導体装置に形成される若しくは形成されたパターンを、単にパターンと呼ぶ。更には、以下、遮光膜及び半遮光膜を総称して遮光膜等と呼ぶ場合がある。
【０００３】
パターン変動現象は、電子線ビームにて描画パターンをレジスト材料に描画したときレジスト材料に発生する熱による「レジストヒーティング」現象や、基板によって反射された電子が電子線描画装置のカラム内で反射され、再びレジスト材料に入射することによってレジスト材料に発生する「かぶり露光」現象によって生じる。あるいは又、このパターン変動現象は、描画率に依存して、フォトマスク基板上に形成された遮光膜等のドライエッチングの状態が変化することによっても生じる。半導体装置のドライエッチング工程においてパターンの寸法が変動する原因として、「ローディング効果」がよく知られている。
【０００４】
このローディング効果は、半導体装置のドライエッチング工程において、レジストがポジ型レジストの場合、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域にはエッチングに必要な活性種が必要以上に多く供給され、それとは逆に、半導体装置に形成すべきパターンが密な領域ではエッチングに必要とされる活性種の供給量が足りなくなるという現象である。ローディング効果の結果、パターンの密度に依存して所望寸法のパターンが得られなくなる。即ち、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法（パターン設計寸法）よりも大きくなる。一方、半導体装置に形成すべきパターンが密な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法よりも小さくなる。
【０００５】
ローディング効果に起因したパターン寸法の変動に対する対策として、ドライエッチング条件の最適化がとられ、あるいは又、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの形状を補正する方法が提案されている。後者の方法を半導体装置のドライエッチに適応した例として、例えば第３８回応用物理学会３０ｐ−ＺＡ−１１で発表された手法を挙げることができる。この手法は、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域で生じるエッチング過剰に対処するために、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域に対応するフォトマスクの部分に、ダミーのマスクパターン（例えば、矩形の補助マスクパターン）を形成し、あるいは又、マスクパターンの寸法をマスクパターン設計寸法より大きくし、ドライエッチングによって得られた孤立したパターンの寸法をパターン設計寸法に近づける手法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなマスクパターンの形状を補正する方法をフォトマスクの作製方法に適用した場合、次のような問題点がある。即ち、マスクパターンの形状を補正するためには、フォトマスク基板上の所望の位置に新たに矩形マスクパターン（補助マスクパターン）等を設けたり、マスクパターンの寸法を修正する必要がある。そのため、電子線ビームによる描画のためのマスクパターンデータにマスクパターンの補正データを加える必要があり、マスクパターンデータ量の増加が避けられない。このことは、近年の膨大な集積度の半導体装置を作製する上で、大きな問題である。
【０００７】
更には、パターン変動現象は、フォトマスク作製時に発生するローディング効果以外の原因によっても生じることが本発明者らの検討により判明した。フォトマスク作製時に発生するローディング効果とは、マスクパターンが疎な領域において活性種が必要以上に供給され、それ故、遮光膜等のエッチングが過剰となり、反対に、マスクパターンが密な領域では遮光膜等のエッチングが不足となる現象である。然るに、フォトマスク基板上に形成（塗布）されたレジスト材料の種類によっては、ローディング効果とは逆の現象が起こることが判明した。この現象は、使用するレジスト材料のドライエッチング耐性が低い場合に顕著に現れる。この現象は、レジストがポジ型レジストの場合、描画率が低い領域では遮光膜等のエッチング不足が生じ、描画率の高い領域では遮光膜等のエッチング過剰が生じる、ローディング効果とは逆の現象である。尚、このようなローディング効果とは逆の現象を、本明細書中では「逆ローディング効果」と呼ぶ。この逆ローディング効果は、レジスト材料と活性種とが反応する結果、活性種による遮光膜等のエッチングが進行し難くなるために生じると推定している。
【０００８】
ところで、ローディング効果においても逆ローディング効果においても、ドライエッチング後の遮光膜等から成るマスクパターンの寸法が描画率に依存して変動するという現象に変わりはない。以下、本明細書においては、遮光膜等のドライエッチングにおいて、このローディング効果及び逆ローディング効果に依る描画率に依存したマスクパターンの寸法の変動現象を、総称して「プロセス近接効果」と呼ぶ。
【０００９】
従って、本発明の目的は、フォトマスクの作製に使用されるマスクパターンデータ量を増加させることなく、ドライエッチング時、マスクパターンの密度（描画率）に起因して、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを出来る限り無くし、所望寸法のマスクパターンを有するフォトマスクを作製し得る方法、かかる方法の実行のためにレジスト材料への電子線ビーム照射補正量を決定する方法、並びに、かかるフォトマスクの作製方法にて作製されるフォトマスクを提供することにある。
【００１０】
更に、本発明の目的は、マスクパターンデータ量を増加させることなく上述のプロセス近接効果を補正し、所望寸法のマスクパターンを有するフォトマスクを作製し得る方法、かかる方法の実行のためにレジスト材料への電子線ビーム照射補正量を決定する方法、並びに、かかるフォトマスクの作製方法にて作製されるフォトマスクを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクの作製方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法であって、
ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべく、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、
該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することを特徴とする。
【００１２】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクの作製方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、
（ホ）該決定された照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法におけるレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定することを特徴とする。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクは、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングすることによって形成された遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンを有するフォトマスクであって、
ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべく、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、
該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することによって作製されることを特徴とする。
【００１５】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクは、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングすることによって形成された遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンを有するフォトマスクであって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、
（ホ）該決定された照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することによって作製されることを特徴とする。
【００１６】
本発明におけるフォトマスクとして、フォトマスク基板上にパターニングされた遮光膜を有する通常のフォトマスクあるいは位相シフトマスク、フォトマスク基板上にパターニングされた遮光膜を有し、フォトマスク基板の一部が彫り込まれた位相シフトマスク、フォトマスク基板上にパターニングされた半遮光膜を有するハーフトーン方式の位相シフトマスクを例示することができる。遮光膜や半遮光膜は、例えばクロム（Ｃｒ）から構成することができる。フォトマスク基板を構成する材料として石英を例示することができる。
【００１７】
近年のフォトマスク作製においては、電子線ビーム近接効果補正が必須とされている。電子線ビーム近接効果補正は、通常、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量をマスクパターンデータ上で補正することにより行われる。つまり、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量を調節、制御することで、現像後に得られるパターニングされたレジスト材料の寸法の変動を補正する。
【００１８】
同様にして、遮光膜等のドライエッチング工程においてプロセス近接効果により生じるパターン変動現象を、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量を補正（最適化）することによって抑制することが可能である。しかも、この電子線ビーム照射量を調節する方法は、マスクパターンデータ上で電子線ビーム照射量に応じた数値を設定することによって行われる。従って、本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法においては、描画パターン図形（補助マスクパターン等）に相当するマスクパターンデータを新たに生成する必要はない。それ故、マスクパターンデータ上でデータ量を増加させることなくプロセス近接効果を補正するという目的が達成される。しかも、電子線ビーム近接効果補正と併せてプロセス近接効果を補正することが可能である。本発明においては、マスクパターンデータ上の電子線ビーム照射量の補正（最適化）を行うことによって、電子線ビーム描画の際の電子線ビーム照射量を補正（最適化）し、これによって、形成すべきマスクパターンの描画率に起因して遮光膜等のドライエッチング工程にて生じるプロセス近接効果を抑制することができる。尚、電子線ビーム近接効果補正は、電子線ビームのレジスト材料への照射における問題を解決するのに対して、本発明においては、電子線ビームのレジスト材料への照射には無関係なドライエッチング工程において生じる問題を電子線ビームの照射量を最適化することで解決する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態及び実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
先ず、本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法の概要を段階を、図１を参照して説明する。
【００２１】
［ステップ−１］
ステップ−１においては、以下の処理を行う。（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求める。即ち、プロセス近接効果を補正するために、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、レジスト材料に対する電子線ビームの照射補正量との関係を求める。併せて、（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求める。即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲を求める。ステップ−１は、次の３つのサブステップから構成される。
【００２２】
[サブステップ−１Ａ]
先ず、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、ドライエッチングによってフォトマスク基板上に形成されたマスクパターン寸法の変動の関係を実験にて求める。尚、電子線ビームによってレジスト材料に描画されるパターンの密度（描画率）が、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度に対応するので、以下、描画率に基づき説明を行う。
【００２３】
具体的には、描画率を変化させた同一形態（例えば、ライン・アンド・スペース・パターン）の評価用描画パターンを描画するためのマスクパターンデータを準備する。一方、例えばクロム（Ｃｒ）薄膜から成る遮光膜若しくは半遮光膜が形成されたフォトマスク基板の上に、レジスト材料を形成（塗布）しておく。そして、かかるマスクパターンデータに基づき、種々の描画率の描画パターンを同一電子線ビーム照射量でレジスト材料に描画する。尚、設定した描画率の種類（数）を「Ｋ」とする。
【００２４】
次いで、レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成る評価用のマスクパターン（以下、評価パターンと呼ぶ）をフォトマスク基板上に形成する。得られた評価パターンの数はＫ個である。そして、各評価パターンの寸法（例えば、ライン幅やスペース幅）を描画率毎に測定する。尚、測定個所は、各評価パターンの中央部とすることが好ましい。
【００２５】
測定結果を、描画率と寸法差の関係として纏める。ここで、描画率ｋ％の評価パターンにおいて測定されたマスクパターンの寸法をＳm_k、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）をＳd_kとすると、寸法差ΔＳkは、Ｓm_k−Ｓd_k で表される。こうして得られた描画率と寸法差の関係のデータ（「データ１」と呼ぶ）を、プロセス近接効果を補正する基準として用いる。
【００２６】
[サブステップ−１Ｂ]
サブステップ−１Ｂにおいては、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を求める。即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲を求める。そのために、サブステップ−１Ａで得られたマスクパターンを測定することにより、求める範囲を割り出す。具体的には、描画率が比較的高い評価パターンを適宜選択し、かかる評価パターンを複数（Ｎ個）のマトリックス状の領域に区分けし、各領域の中央部におけるマスクパターンの寸法を測定する。ｉ番目の領域におけるかかる測定値をＳm_iとする。また、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値をＳm_aveとする。そして、
Ｓm_i−Ｓm_ave
の関係を等分布線に纏めることにより、評価パターンの縁部からどれだけ内側に入ったところでマスクパターンの寸法に変化が無くなるかを決定する。尚、マスクパターンの寸法に変化が無くなるマスクパターンの位置の内、最も評価パターンの縁部から近い位置から、評価パターンの縁部までの最短の距離を「Ｌ」とする。
【００２７】
評価パターンの中央部においては、描画率は一定とみなせる。一方、評価パターンの縁部における描画率は、評価パターンの中央部と比較して大きく変化している。従って、上述の距離Ｌは、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲に相当する。言い換えれば、かかる距離Ｌは、使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲に相当する。
【００２８】
[サブステップ−１Ｃ]
データ１として求められた各描画率毎の寸法差ΔＳk（＝Ｓm_k−Ｓd_k）は、レジスト材料に対する電子線ビームの照射量を適切に補正することによって、出来る限り０に近づけることが可能である。サブステップ−１Ｃにおいては、各描画率毎に必要とされる電子線ビームの照射補正量を実験から求める。即ち、サブステップ−１Ａで用いたと同じ形状の評価用描画パターンをレジスト材料に描画する。そして、Ｋ’個の評価用描画パターンのそれぞれが、Ｍ個のマトリックス状の領域に区分けされるようにマスクパターンデータを設定し、且つ、区分けされた各領域（１≦ｊ≦Ｍ）に対して異なる照射量の電子線ビームを照射するようにマスクパターンデータを設定する。
【００２９】
言い換えれば、１つの評価用描画パターンの異なるＭ個のレジスト材料の領域に、照射量を変化させて１回、電子線ビームを描画する。この操作をＫ’個の評価用描画パターンに対して行う。
【００３０】
その後、サブステップ−１Ａと同じ条件でレジスト材料を現像し、次いで、サブステップ−１Ａと同じ条件にて、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成る評価パターンをフォトマスク基板上に形成する。その後、各評価パターンのＭ個の領域の中央部において、マスクパターンの寸法を測定する。こうして、描画率と、寸法差と、電子線ビームの照射量との関係のデータを得ることができる。かかるデータから、寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量と描画率との関係のデータ（「データ２」と呼ぶ）が得られる。尚、サブステップ−１Ａにおける電子線ビーム照射量から、寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量を減じた照射量が、照射補正量である。
【００３１】
以上のステップ−１により、プロセス近接効果を補正するために、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、レジスト材料に対する電子線ビームの照射補正量との関係が求まる。併せて、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）が求まる。
【００３２】
［ステップ−２］
ステップ−２においては、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンをこの単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求める。そのために、先ず、計算機を用いて、マスクパターンデータを範囲（Ｌ）を一辺とした正方形で分割する。区切られた単位区画をメッシュテーブルとして計算機上に保存する。こうして求められた各々の単位区画内におけるマスクパターンの密度（描画率）を、以下に示す式に基づき計算機を用いて計算する。求められた描画率は、対象となるメッシュテーブル内にデータとして格納する。描画率は、以下の式（１）から求め得る。
0003680425.tif 000002
【００３３】
このような計算をマスクパターンデータの全ての単位区画において行い、求められた描画率をメッシュテーブルに格納する。こうして求められたメッシュテーブルを「データ３」と呼ぶ。
【００３４】
［ステップ−３］
ステップ−３においては、各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、ステップ−１にて予め求めた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定する。即ち、ステップ−１及びステップ−２で求めたデータ２及びデータ３に基づき、レジスト材料に描画される各描画パターンに対して、照射補正量を設定する。具体的には、データ３として求めた単位区画毎の描画率に基づき、データ２から照射補正量を求め、これによって、この単位区画内に存在するパターン全てに対する照射補正量が決定される。このような操作を、全ての単位区画、即ち、レジスト材料に描画すべき全ての描画パターンに対して行う。こうして、レジスト材料へ照射すべき電子線ビームの照射補正量が決定される。
【００３５】
［ステップ−４］
その後、ステップ−３にて求められた照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。次に、かかるレジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成することによって、フォトマスクが作製される。
【００３６】
【実施例】
（実施例−１）
実施例１においては、フォトマスク基板上に塗布するレジスト材料としてＰＭＭＡ系のポジ型レジスト材料を用いた。以下、実施例１におけるフォトマスクの作製方法及びレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法、並びにフォトマスクを説明する。
【００３７】
［工程−１００］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ａに相当する。先ず、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度（描画率に相当する）と、ドライエッチングによってフォトマスク基板上に形成されたマスクパターン寸法の変動の関係を実験にて求めた。用いた描画パターンを図２に示す。設定した描画率の種類（Ｋ）を、２．５％，５％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，９５％，９７．５％の１３通り（Ｋ＝１３）とした。１つの描画率につき図２の（Ｂ）に模式的に示すような５μｍ幅の評価パターンを形成した。この評価パターンはライン・アンド・スペース・パターンである。尚、図２の（Ｂ）においては、ラインの部分に斜線を付した。また、評価パターンの外形を点線で示した。各評価パターンを縱横２ｃｍ離して、図２の（Ａ）に示すように配置した。尚、図２の（Ａ）においては、評価パターンの横に描画率を記載した。評価パターンは、フォトマスク基板上に形成されたクロムから成る遮光膜上のレジスト材料に、各描画率の描画パターンを同一電子線ビーム照射量で描画した後、かかるレジスト材料をＭＩＢＫ現像液を用いて現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜を塩素と酸素の混合ガスによりドライエッチングした後、レジスト材料を剥離することで作製した。
【００３８】
描画率が５０％以下の評価パターンを形成するための描画パターンにおいては、ラインの幅を５μｍとし、所定の描画率が得られるようにスペースの幅を調整した。ライン幅を５μｍとしたのは、電子線ビーム近接効果を避けるためである。尚、加速電圧が２０ｋｅＶの場合、電子線ビームの入射点から約２μｍの範囲に電子線ビーム近接効果が生じる。一方、描画率が５０％を超える評価パターンを形成するための描画パターンにおいては、スペースの幅を５μｍに固定し、所定の描画率が得られるようにラインの幅を調整した。ラインの幅を５μｍに固定し、所定の描画率が得られるようにスペースの幅を調整したのでは、高い描画率においてスペースの幅が微小となり、電子線ビーム近接効果が生じるからである。
【００３９】
得られた評価パターンの中央部で、描画率５０％以下の評価パターンにおいてはラインの幅を測定し、描画率が５０％を超える評価パターンにおいてはスペースの幅を測定した。測定方法は、以下においても同様である。測定した結果を、横軸に描画率ｋ、縦軸に寸法差ΔＳk（＝Ｓm_k−Ｓd_k）として纏めた結果を図３に示す。図３から、描画率が高くなるに従い、寸法差が大きくなることが判る。
【００４０】
［工程−１１０］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ｂに相当し、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲、即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を求める。そのために、［工程−１００］で得られた評価パターンから適当な描画率の評価パターンを適当な数、選択する。実施例１においては、描画率７０％の評価パターンを選択した。そして、５ｍｍ四角の評価パターンを縱横２００μｍに区分けした。即ち、評価パターンをＮ＝６２５個のマトリックス状の領域に区分けした。そして、各領域の中央部におけるマスクパターンの寸法を測定した。そして、ｉ番目の領域におけるかかる測定値Ｓm_i、及び、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値Ｓm_aveに基づき、
Ｓm_i−Ｓm_ave
の値を等分布線に纏めた結果を模式的に図４の（Ａ）に示す。また、Ｓm_i−Ｓm_aveの値（単位：任意）の変化を模式的に図４の（Ｂ）に示す。図４の（Ａ）において実線Ａで囲まれた領域の中では、Ｓm_i−Ｓm_aveの値がほぼ一定となる。つまり、この実線Ａで囲まれた領域内では、プロセス近接効果は一様となる。反対に、この実線Ａより外側の領域では、評価パターンの端部方向に向かって描画パターンの存在率（即ち、微小領域における描画率）が減少し、その結果、プロセス近接効果の度合いが変化する。従って、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲、即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）は、この実線Ａから評価パターンの縁部までの距離、即ち、Ｓm_i−Ｓm_aveの値がほぼ一定となるマスクパターンの位置の内、最も評価パターンの縁部から近い位置から、評価パターンの縁部までの最短の距離「Ｌ」に相当する。実施例１においては、Ｌ＝１．００ｍｍであった。
【００４１】
［工程−１２０］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ｃに相当する。図３に示した描画率ｋと寸法差ΔＳkの結果から、実施例１にて用いたレジスト材料においては、プロセス近接効果を描画率１０％の刻みの値で補正することとした。即ち、例えば、１０．０％〜１９．９％の描画率の範囲に入るパターンは同じ描画率として扱うこととした。そこで、各描画率の範囲の中間値（１５％，２５％，３５％，４５％，５５％，６５％，７５％，８５％，９５％）での最適なる照射量（寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量）を得るために、以下の処理を行う。尚、実施例１のこの工程における評価パターンの数（Ｋ’）は９である。
【００４２】
評価パターンを、［工程−１００］と同様のライン・アンド・スペース・パターンとした。図５の（Ａ）に模式的に示すように３×３のマトリックス状に配置された９つの評価パターンを作製した。尚、評価パターンのそれぞれの描画率は、各描画率の範囲の中間値（１５％，２５％・・・８５％，９５％）とした。各評価パターンの大きさを３ｍｍ四角とし、各評価パターンが５ｍｍ離れて配置されるように評価パターンを形成した。図５の（Ａ）に示した評価パターンの横には描画率を付記した。また、Ｋ’個の評価用描画パターンのそれぞれが、Ｍ個（実施例１においては９個）のマトリックス状の領域に区分けされるようにマスクパターンデータを設定し、区分けされた各領域（１≦ｊ≦９）に対して異なる照射量の電子線ビーム（実施例１においては９レベル）でレジスト材料を描画した。尚、各描画率において基準となる照射量は、図３で得られた描画率毎の寸法差を考慮して設定した。形成された評価パターンの１つの模式図を図５の（Ｂ）に示す。尚、各領域の境界を点線で示した。評価パターンの大きさ、区分けされた評価パターンの領域の大きさ、各評価パターンの間の距離は、実施例１にて使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）が約１．００ｍｍと求まったため、評価に際し他の要素と影響しないことを考慮している。尚、レジスト材料の現像条件、ドライエッチングの条件は、［工程−１００］と同様とした。
【００４３】
こうして得られた９つの評価パターンのそれぞれにおいて、９個のマトリックス状の領域の中央部にてマスクパターンの寸法を測定した。測定した結果を、横軸に照射補正量、縦軸に寸法差をとって描画率毎にプロットした結果を図６に示す。尚、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。図６では、説明の都合上、描画率が１５％（白四角で表示）、５５％（黒四角で表示）、及び９５％（白丸で表示）のデータしか示していない。実際には、１５％〜９５％の全てのデータに対してプロットする。
【００４４】
図６から、各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に出来る限り近づくような、即ち、寸法差が出来る限り０となるような照射補正量を求めた。得られた描画率と照射補正量の関係を、図７に示す。
【００４５】
［工程−１３０］
以上により求めた、描画率毎の照射補正量と、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）に基づき、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンをこの単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、次いで、各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、描画率毎の照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、この照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００４６】
この工程における描画パターンとして、［工程−１００］で用いた描画パターンを用いた。まず、描画すべきマスクパターンデータを、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）と定めた１．００ｍｍ四角の単位区画にて、マスクパターンデータ全体に亙って区切った。次に、各々の単位区画においてその単位区画内での描画パターンの描画率を式（１）に基づき計算し、単位区画内の全ての描画パターンに対して、［工程−１２０］にて求められた描画率との照射補正量の関係から、かかる単位区画における照射補正量を求める。この操作を全ての単位区画に対して行うことにより、マスクパターンデータの全体に亙ってプロセス近接効果の補正を行った。そして、このマスクパターンデータに基づき、即ち、照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて上述の描画パターンをレジスト材料に描画した。尚、照射補正量に基づく照射量とは、プロセス近接効果の補正のための照射補正量に加え、電子線ビーム近接効果補正のための照射補正量を考慮し、所望の寸法のマスクパターンを得るための最適照射量を意味する。そして、［工程−１００］と同様の条件でレジスト材料の現像を行い、次いで、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜をドライエッチングし、遮光膜から成るマスクパターン（評価パターンと同じ形状を有する）をフォトマスク基板上に形成した。
【００４７】
形成された種々の描画率におけるマスクパターンの中央部において、マスクパターンの寸法を測定した。そして、測定結果に基づき寸法差を求めた。ここで、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。描画率と寸法差の関係を、図８に黒四角で示す。尚、図８において、比較のため、［工程−１００］にて得られたプロセス近接効果を補正していない値（図３参照）を白丸で示した。
【００４８】
図８から明らかなように、全ての描画率において、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法は、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に対し±０．０２μｍの範囲内にあり、ドライエッチングにて得られたマスクパターンは高い精度で形成されていることが判る。本発明により、プロセス近接効果が大幅に低減された高精度のフォトマスクを作製することができた。
【００４９】
（実施例２）
実施例２においては、レジスト材料としてノボラック系のネガ型レジスト材料を用いた。実施例１の［工程−１００］と全く同様の方法で得られた評価パターンにおける寸法差ΔＳk（＝Ｓm_k−Ｓd_k）と描画率の関係を図９に示す。尚、実施例２においては、レジスト材料を現像するためにＴＭＡＨ現像液を用いた。次に、実施例１の［工程−１１０］と同様の方法で、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を求めたところ、Ｌ＝１．００ｍｍであった。
【００５０】
次いで、実施例１の［工程−１２０］と同様の方法で得られた評価パターンの寸法差と照射補正量の関係を各描画率毎に求めた。その結果を図１０に示す。図１０では、説明の都合上、描画率が１５％（白四角で表示）、５５％（黒四角で表示）、及び９５％（白丸で表示）のデータしか示していない。更に、図１０から、各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に出来る限り近づくような、即ち、寸法差が出来る限り０となるような照射補正量を求めた。得られた描画率と照射補正量の関係を、図１１に示す。
【００５１】
次に、実施例１の［工程−１３０］と同様の方法にて、遮光膜から成るマスクパターン（評価パターンと同じ形状を有する）をフォトマスク基板上に形成した。得られた種々の描画率におけるマスクパターンの中央部において、マスクパターンの寸法を測定した。そして、測定結果に基づき寸法差を求めた。ここで、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。描画率と寸法差の関係を、図１２に黒四角で示す。尚、図１２において、比較のため、プロセス近接効果を補正していない値（図９参照）を白丸で示した。
【００５２】
図１２から明らかなように、全ての描画率において、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法は、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に対し±０．０２μｍの範囲内にあり、ドライエッチングにて得られたマスクパターンは高い精度で形成されていることが判る。本発明により、プロセス近接効果が大幅に低減された高精度のフォトマスクを作製することができた。
【００５３】
以上、本発明を、発明の実施の形態及び好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例にて説明した条件や各種の数値は例示であり、適宜変更することができる。発明の実施の形態及び好ましい実施例においては、使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲（距離Ｌ）を予め求めたが、かかる範囲（距離Ｌ）を経験則から一定の値として取り扱い、サブステップ−１Ｂや［工程−１１０］を省略することもできる。あるいは又、プロセス近接効果を補正するための電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を、一定のテーブル化し、かかるテーブルを参照することで、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定することも可能である。これによって、ステップ−１や［工程−１００］〜［工程−１２０］を省略することができる。
【００５４】
本発明のフォトマスクの作製方法及びレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法を、半導体基板等の上に形成された被エッチング材料層（例えば、絶縁層や配線層）の上に塗布されたレジスト材料への電子線ビームの直接描画法に適用することもできる。即ち、かかる直接描画法においては、半導体基板の上に形成された被エッチング材料層上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして被エッチング材料層をドライエッチングするが、この際、ドライエッチング時、形成すべき被エッチング材料層のパターン密度に起因して、エッチングされた被エッチング材料層の寸法が所望の寸法（設計寸法）からずれることを無くすべく、半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００５５】
あるいは又、かかる直接描画法においては、
（イ）ドライエッチング時、形成すべき被エッチング材料層のパターン密度に起因して、エッチングされた被エッチング材料層の寸法が所望の寸法（設計寸法）からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされた被エッチング材料層のパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際に半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンを該単位区画で区切り、各単位区画における被エッチング材料のパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められた被エッチング材料層のパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量と被エッチング材料層のパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を求め、
（ホ）該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００５６】
尚、上記の直接描画法における工程（イ）〜（ニ）によれば、直接描画法のためのレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定を行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、プロセス近接効果を補正するために新たに描画パターン図形（補助マスクパターン等）を生成させる必要がない。それ故、マスクパターンデータ上でデータ量を増加させることなくプロセス近接効果を補正することができる。その結果、高精度のフォトマスクを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法を説明するための工程図である。
【図２】描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を調べるための評価パターンの模式的な配置図、及び評価パターンの拡大された模式図である。
【図３】実施例１における、描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を示す図である。
【図４】プロセス近接効果が及ぶ範囲を求めるために、或る評価パターンにおいてｉ番目の領域におけるかかる測定値Ｓm_i、及び、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値Ｓm_aveに基づき求められたＳm_i−Ｓm_aveの関係を等分布線に纏めた結果、及びＳm_i−Ｓm_aveの値の変化を模式的に示す図である。
【図５】各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法に等しくなるような照射補正量を求めるための評価パターンの模式的な配置図、及び評価パターンの拡大された模式図である。
【図６】実施例１において得られた描画率と照射補正量と寸法差との関係を示す図である。
【図７】実施例１における描画率と照射補正量の関係を示す図である。
【図８】実施例１において、プロセス近接効果の補正を行った場合と行わない場合の描画率と寸法差の関係を示す図である。
【図９】実施例２における、描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を示す図である。
【図１０】実施例２において得られた描画率と照射補正量と寸法差との関係を示す図である。
【図１１】実施例２における描画率と照射補正量の関係を示す図である。
【図１２】実施例２において、プロセス近接効果の補正を行った場合と行わない場合の描画率と寸法差の関係を示す図である。
【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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