(57)【要約】【課題】気圧の変動に起因して生じるパターンの線幅の寸法の誤差を補正して、高精度の現像を行なうことができる現像装置および現像方法を提供する。【解決手段】現像装置に気圧計測部１０１を設け、制御部１０６が複数の気圧下において生じるパターンの線幅の寸法との誤差を計測した気圧との相関関係情報を基に、現像液射出部１０４がノズル１０３から射出する現像液１０５の射出圧を気圧に応じて制御する。これにより、気圧の変動に起因する誤差を補正して、高精度の現像を行なうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが描画された試料に対し、現像液を射出することにより前記試料を現像する現像装置において、
気圧計測部と、
前記試料に対向して設けられたノズルを有する現像液射出部と、
前記気圧計測部および前記現像液射出部に接続され、前記気圧計測部により計測された気圧に基づいて前記現像液を射出する圧力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
気圧計測部を用いて計測した気圧下での現像時に発生するパターンの線幅寸法誤差と気圧との相関関係情報を予め保持する現像装置を用いて、所定のパターンが描画された試料に対し現像液を射出することにより前記試料を現像する現像方法であって、
前記気圧計測部を用いて気圧を計測する第１の工程と、
前記相関関係情報を用いて前記気圧計測部で計測した気圧に対応した誤差の値を取得する第２の工程と、
現像する際に、気圧変動に伴い発生する前記パターンの線幅寸法の誤差を補正する前記現像液の射出圧に調整する第３の工程と、
前記射出圧で前記現像液を射出して、描画された前記パターンを現像する第４の工程と、
を備えることを特徴とした現像方法。
【請求項３】
所定のパターンを試料に描画するために荷電粒子線を照射する荷電粒子線描画装置において、
気圧計測部と、
前記試料に対向して設けられた荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射部と、
前記気圧計測部および前記荷電粒子線照射部とに接続され、前記気圧計測部によって計測された気圧に基づいて前記荷電粒子線の照射量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項４】
所定のパターンを試料に描画するために荷電粒子線を照射する荷電粒子線描画方法において、
気圧計測部を用いて気圧を計測する第１の工程と、
気圧と試料に形成されるパターンの線幅の寸法誤差との相関関係情報を用いて、前記気圧計測部で計測した気圧に対応した誤差の値を取得する第２の工程と、
前記気圧計測部によって計測された前記気圧と前記相関関係情報とに基づいて前記試料に前記荷電粒子線を照射する照射量を演算する第３の工程と、
前記演算により求められた照射量に基づいて前記試料に前記荷電粒子線を照射して所定のパターンを描画する第４の工程と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線描画方法。
【請求項５】
前記荷電粒子線による描画の間、所定の間隔で気圧が計測され、前記所定の間隔ごとに計測された気圧に基づいて、荷電粒子線の照射量が動的に制御されることを特徴とする、請求項４記載の荷電粒子線描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被現像基板である試料をノズルから射出された現像液で現像する現像装置および現像方法に関する。特に、気圧の変動によって発生するパターンの線幅の寸法の誤差を現像液の射出圧の調整によって補正する現像装置および現像方法に関する。
また、荷電粒子線を照射し所定のパターンを描画する荷電粒子線描画装置および荷電粒子線描画方法に関する。特に、気圧の変動に応じて荷電粒子線の照射量の調整をする荷電粒子線描画装置および荷電粒子線描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体素子製造プロセスにおいて唯一、回路のパターン（レチクル或いはマスクともいう）を生成する極めて重要なプロセスである。このマスクは、まずレジスト材が塗布されたマスクブランクス基板が荷電粒子線描画装置で描画され、そして現像装置で現像され、その後エッチング、洗浄等の各工程を経て製造される。
【０００３】
従来の現像装置の動作について、図７に示した概念図に基づいて説明する。
ステージ３０７上に荷電粒子線描画装置においてパターンが描画された試料３０２を載置し、現像液射出部３０３が現像液３０５を試料３０２に向けて射出する。そして、試料３０２の表面に塗布された感光性レジストが除去されることによって現像が行なわれる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
上述の現像装置では、試料３０２に射出される現像液３０５の射出圧が常に一定であることが、描画されたパターンに誤差を発生させずに高い現像精度を達成させるために必要な要件となる。
【０００５】
また、荷電粒子線描画装置では、電子銃などの荷電粒子線照射部から荷電粒子線を照射することで、現像装置において現像するパターンを試料に描画する。その際、荷電粒子線を偏向制御し試料に照射する時間を制御することで所定のパターンの線幅の寸法に調整することができ、様々なパターンを自在に描画することが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−３０２９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現像装置では描画されたパターンに誤差を発生させずに現像することが望まれているが、従来の現像装置では気圧の変動に起因する現像液の射出圧の変動により、現像されるパターンの線幅の寸法に気圧の変動分の誤差が生じるという問題があった。具体的には以下のような誤差が生じていた。
【０００７】
すなわち、図８の概念図に示すように、現像時の気圧が低い場合には現像液３０５の射出圧が高くなり、たとえば現像液３０５ａのようにして試料３０２への現像液３０５の当たりが強まる。その結果、現像されると、試料３０２に塗布されたレジストが必要以上に除去され、形成されるパターンの線幅の寸法が大きくなってしまい、誤差となってしまっていた。逆に、図９の概念図に示すように、現像時の気圧が高い場合には現像液３０５の射出圧が低くなり、たとえば現像液３０５ｂのようにして試料３０２への現像液３０５の当たりが弱まる。その結果、現像されると、試料３０２の表面に塗布されたレジストが必要な設定量以下しか除去されず、形成されるパターンの線幅の寸法が小さくなり、誤差となってしまっていた。
【０００８】
上述のように、従来の現像装置には気圧に起因する誤差がパターンの線幅寸法に発生していた。一方、ある一定気圧下での現像による誤差については、この誤差を克服するために、描画時に予め誤差を補正することが試みられていたが、描画時、現像時それぞれにおいて気圧が変動した場合に生じる気圧の変動分の誤差を補正することは考慮されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明は上述した問題点を克服し、気圧の変動によって発生するパターンの線幅の寸法の誤差を補正する現像装置、現像方法、描画装置および描画方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の現像装置は、
所定のパターンが描画された試料に対し、現像液を射出することにより試料を現像する現像装置において、
気圧計測部と、
試料に対向して設けられたノズルを有する現像液射出部と、
気圧計測部および現像液射出部に接続され、気圧計測部により計測された気圧に基づいて現像液を射出する圧力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成により、試料の現像時の気圧を計測することができる。そして、計測された気圧に応じて現像液の射出圧の制御を行なうことができる。
【００１２】
本発明の現像方法は、
気圧計測部を用いて計測した気圧下での現像時に発生するパターンの線幅寸法誤差と気圧との相関関係情報を予め保持する現像装置を用いて、所定のパターンが描画された試料に対し現像液を射出することにより試料を現像する現像方法であって、
上述の気圧計測部を用いて気圧を計測する第１の工程と、
上述の相関関係情報を用いて気圧計測部で計測した気圧に対応した誤差の値を取得する第２の工程と、
現像する際に、気圧の変動に伴い発生するパターンの線幅寸法の誤差を補正する現像液の射出圧に調整する第３の工程と、
上述した射出圧で現像液を射出して、描画されたパターンを現像する第４の工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成により、気圧計測部が計測する気圧と、上述した相関関係情報とに基づいて、パターンに発生する気圧の変動分の寸法誤差を補正する現像液の射出圧に制御できる。
これにより、描画されたパターンの現像精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の荷電粒子線描画装置は、
所定のパターンを試料に描画するために荷電粒子線を照射する荷電粒子線描画装置において、
気圧計測部と、
試料に対向して設けられた荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射部と、
気圧計測部および荷電粒子線照射部とに接続され、気圧計測部によって計測された気圧に基づいて荷電粒子線の照射量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成により、気圧を計測することができる。そして、計測された気圧に応じた荷電粒子線の照射量の制御を行なうことができる。
【００１６】
本発明の荷電粒子線描画方法は、
所定のパターンを試料に描画するために荷電粒子線を照射する荷電粒子線描画方法において、
気圧計測部を用いて気圧を計測する第１の工程と、
気圧と試料に形成されるパターンの線幅の寸法誤差との相関関係情報を用いて気圧計測部で計測した気圧に対応した誤差の値を取得する第２の工程と、
気圧計測部によって計測された気圧と相関関係情報に基づいて試料に荷電粒子線を照射する照射量を演算する第３の工程と、
演算により求められた照射量に基づいて試料に荷電粒子線を照射して所定のパターンを描画する第４の工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成により、描画の際、気圧計測部が計測する気圧と、上述の相関関係情報とに基づいて、所定のパターンを気圧の変動に対する特段の補正を行なわない現像装置において現像したとしても気圧の変動分の誤差が補正されるよう、描画を行なう荷電粒子線の照射量を予め制御することができる。そのため、描画時の気圧を現像時の気圧とみなして、現像時の気圧の変動に起因して生じる誤差を、描画時に補正しておくことができる。結果として、現像後のパターンの寸法精度を高めることができる。
【００１８】
また、たとえばパターンの線幅の寸法誤差の補正は現像時の気圧と寸法誤差の相関関係情報に基づいてなされると好適である。しかし、誤差補正量の決定手段はこれに限るものではない。描画時の気圧と最終的に出来た試料のパターン寸法誤差との相関関係を用いて、描画の際に補正しても好適である。
【００１９】
特に、その場合には、荷電粒子線による描画の間、所定の間隔で気圧が計測され、所定の間隔ごとに計測された気圧に基づいて、荷電粒子線の照射量が動的に制御されるとより好適である。
【００２０】
かかる構成により、描画時に発生するパターンの寸法誤差をリアルタイムに補正することができる。このとき、気圧と描画時に発生する気圧とパターンに生じる寸法誤差との相関関係情報を予め保持しておき、荷電粒子線の照射量はこれに基づいて制御されると良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、試料の現像を行なう現像装置が射出する現像液の射出圧を気圧の変動に応じて制御することができる。これによって、描画されたパターンの線幅の寸法に発生する気圧の変動に起因する誤差を補正して現像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
まず、第１の実施形態の現像装置について、図１に基づいて説明する。
【００２４】
図１は半導体製造プロセスに用いられる現像装置１００の動作を説明するために示した概念図である。可動式のステージ１０７に塗布されたレジスト上にパターンが描画された試料１０２が載置され、試料１０２に対向したノズル１０３を介して現像液射出部１０４が現像液１０５を射出することによって現像を行なう。このとき現像液射出部１０４から射出される現像液１０５の射出圧は気圧に影響され、変動してしまう。これによって現像されるパターンの線幅の寸法に誤差が発生してしまうため、気圧の影響に応じた現像液１０５の射出圧の制御を制御部１０６が気圧計等の気圧計測部１０１の計測値に基づいて行なう。
【００２５】
制御部１０６は、気圧が現像液１０５の射出圧にどれだけの影響を与えるかという点と、その気圧下で現像した場合に発生する、現像するパターンの線幅の寸法誤差を気圧計測部１０１の計測値を基に予め複数計測しておく。そして、実際に現像する際には、その誤差を補正する射出圧で現像液１０５を射出するように現像液射出部１０４を制御する。
【００２６】
次に、現像方法の手順について図２に基づいて説明する。
【００２７】
図２は実施の形態１の現像方法を示したフローチャートである。
この現像方法においては、まず気圧と現像時の寸法誤差との相関関係情報作成工程（Ｓ１０１）として、気圧計測部１０１が計測した複数の気圧下における現像液１０５の射出圧の変動によって発生する、現像されるパターンの線幅の寸法誤差を記録する。これを予め計測し気圧と現像時に発生する寸法誤差との相関関係を求める。そして、この相関関係情報を用いて現像する試料１０２のパターンに生じる誤差を補正する。以下にその工程を追って説明する。
まず、気圧計測工程（Ｓ１０２）として、気圧計測部１０１が気圧を計測する。
次に、パターン寸法誤差取得工程（Ｓ１０３）として、気圧計測部１０１によって計測された気圧下において現像されるパターンにどれだけの線幅の寸法に誤差が発生するかという情報を気圧と寸法誤差との相関関係情報から取得する。
次に、射出圧調整工程（Ｓ１０４）として、パターンの線幅の寸法に発生する気圧変動分の誤差を補正する現像液１０５の射出圧になるように射出圧を調整する。
そして、試料現像工程（Ｓ１０５）として、調整された射出圧で現像液１０５を射出して試料１０２に描画されたパターンを現像する。
【００２８】
次に、射出圧の調整の仕方について、図３に基づいて以下にその一例を説明する。
【００２９】
図３は気体の圧力で現像液を押し出す構成を有する現像装置の動作を示す概念図である。なお、図１と同一である構成については同一部分に同一符号を付している。
【００３０】
タンク部１０８は現像液１０５を貯蔵し現像液射出部１０４と接続される。現像液１０５の射出は、次のように行なわれる。タンク部１０８に設けられた加圧部１０９からＮ２などのガスを一定の圧力で送り込むことによってタンク部１０８に貯蔵された現像液１０５が加圧される。その圧力で現像液１０５が現像液射出部１０４に供給される。そして、ノズル１０３を通って射出される。
【００３１】
このとき、タンク部１０８に圧力計測部１１０を設け、現像液１０５の射出時のタンク部１０８内の圧力を計測し、気圧計測部１０１が計測する気圧との差が常に一定になるように、制御部１０６が供給するガス圧を制御する。
【００３２】
また、その他の調整方法として、たとえば、現像液をポンプを用いて吐出する場合には、ポンプの吐出圧を制御することで射出圧を制御しても良い。たとえば、気圧が高いときは吐出圧を上げ、気圧が低いときは吐出圧を下げることで調整可能である。
【００３３】
あるいは、径の異なる複数のノズルを設置して、気圧に応じて使用するノズルを選択しても良い。たとえば気圧が高いときは細いノズルを用い、気圧の低いときは太いノズルを用いればよい。
【００３４】
このように調整すれば、気圧の変動によって現像液１０５の射出圧がばらつくことがなくなり、常に一定の射出圧で現像液１０５を試料１０２に射出することができる。
これにより、気圧変動分の誤差を的確に補正することができ、現像後により寸法精度の高いマスクを安定して得ることができる。
【００３５】
（実施形態２）
実施の形態１では、現像装置で寸法誤差を補正したが、実施の形態２では描画装置で補正する場合について説明する。
【００３６】
図４は荷電粒子線描画装置の動作を示す概念図であり、電子光学鏡筒２１０に収容された荷電粒子線照射部２０３から荷電粒子線２０４を、ライティングチャンバー２１１に収容する可動式のステージ２０７に載置された試料２０２に照射することによってパターンを描画する。
このとき、照射時間演算部２０５は描画するパターンの寸法に応じ必要な照射時間を演算する。荷電粒子線２０４の照射量は照射時間で制御することができる。そして、照射時間に合わせて偏向制御部２０６が偏向部２０８を制御し、荷電粒子線２０４を偏向させる。
偏向された荷電粒子線２０４ａは遮光部２０９に遮られ、本来照射されるべき試料２０２に当たらなくなる。この制御をもって荷電粒子線２０４の試料２０２に照射される照射量を制御することができる。
上述のような制御を描画するパターンに応じて行なうことにより試料２０２に所望のパターンを描画することが可能となる。
【００３７】
本発明の実施形態２においては、荷電粒子線描画装置２００に気圧計測部２０１を設け、描画時の気圧を計測することにより、気圧の影響に応じた描画を行なう。気圧計測部２０１に計測された気圧に対応して照射する荷電粒子線２０４の照射時間を制御し、該荷電粒子線描画装置において描画された試料２０２が現像された際にパターンの線幅の寸法に発生する誤差を予め補正した線幅に調整したパターンを描画する。
【００３８】
図５は実施の形態２の荷電粒子線描画方法を示したフローチャートである。
この荷電粒子線描画方法においては、まず、気圧と現像時の寸法誤差との相関関係情報作成工程（Ｓ２０１）として、複数の気圧下における現像液１０５の射出圧の変動に起因して、現像されるパターンの線幅の寸法に生じる誤差を計測する。この気圧と線幅寸法誤差との相関関係を求める際に用いる気圧計は、描画装置に備えられた気圧計測部２０１を用いても良いし、或いは現像装置に別の気圧計を持ち込み、その気圧計で計測しても良い。但し、気圧計測部２０１を用いた方が誤差を小さくすることができ、好適である。そして、現像時の気圧は、描画時の気圧と同じであるとみなして、制御する。
以上のようにして、気圧と現像時に生じる寸法誤差との相関関係を求める。そして、この相関関係情報を用いて、描画する試料２０２を気圧に対応した特段の補正を行なわない現像装置において現像する際に発生する気圧変動分のパターンの誤差を予め補正した上で描画する。以下にその方法について工程を追って説明する。
まず、気圧計測工程（Ｓ２０２）として、気圧計測部２０１が気圧を計測する。
次に、パターン寸法誤差取得工程（Ｓ２０３）として、気圧計測部２０１によって計測された気圧下において、描画されたパターンを気圧に対応した特段の補正を行なわない現像装置において現像した場合に線幅の寸法にどれだけの誤差が発生するかという情報を気圧と現像時の寸法誤差との相関関係情報から取得する。
そして、荷電粒子線照射時間演算工程（Ｓ２０４）として、予め気圧の変動に起因して発生する誤差分の線幅を補正したパターンを描画できる荷電粒子線２０４の照射量を演算して求める。照射量は上述したように照射時間で調整する。
そして、パターン描画工程（Ｓ２０５）として、求められた荷電粒子線２０４の照射量に基づいて、所望のパターンを描画する。
この方法によれば、現像時の気圧と描画時の気圧とが同じであるとみなせば現像時に発生する気圧の変動に起因して発生する誤差を予め補正したパターンの線幅の寸法に描画しておくことができる。その結果として、予め描画時に補正がなされているため、気圧の変動による現像液１０５の射出圧のばらつきを補正する特段の補正機構のない現像装置で現像を行なったとしても所望のパターンの線幅の寸法に発生する気圧変動分の誤差を補正することが可能になる。
【００３９】
（実施形態３）
実施の形態１および２では、現像時に発生する寸法誤差の補正を現像装置あるいは荷電粒子線描画装置で行なったが、実施の形態３では、気圧の変動が描画時に与える寸法誤差の補正を荷電粒子線描画装置で行なう場合について説明する。
【００４０】
図６は実施の形態３の荷電粒子線描画方法を示したフローチャートである。
この荷電粒子線描画方法においては、まず、気圧と描画時の寸法誤差との相関関係情報作成工程（Ｓ３０１）として、複数の気圧下における電子光学鏡筒２１０の歪みに起因して発生する荷電粒子線２０４の焦点ずれが、描画されるパターンの線幅の寸法に生じる誤差を記録する。これを予め計測し、気圧と描画時に生じる寸法誤差との相関関係を求める。その相関関係は、気圧計測部２０１で計測された気圧で作成すると誤差を小さくすることができ、好適である。
次に、気圧計測工程（Ｓ３０２）として、気圧計測部２０１が気圧を計測する。
そして、パターン寸法誤差取得工程（Ｓ３０３）として、気圧計測部２０１によって計測された気圧下において、電子光学鏡筒２１０の歪みによってどれだけの焦点ずれが起き、描画するパターンの線幅の寸法に誤差を発生させるかの情報を気圧と描画時の寸法誤差との相関関係情報から取得する。
そして、荷電粒子線照射時間演算工程（Ｓ３０４）として、予め誤差分だけ線幅を補正したパターンを描画できる荷電粒子線２０４の照射量を演算して求める。
そして、パターン描画工程（Ｓ３０５）として、求められた荷電粒子線２０４の照射量に基づいて、所望のパターンを描画する。
この方法によれば、描画時に発生する誤差を予め補正したパターンの線幅の寸法に描画しておくことができる。その結果として、所望のパターンの線幅の寸法を高精度に描画することが可能となる。
【００４１】
また、実施の形態３においては、荷電粒子線２０４による描画中に、所定の間隔で気圧計測部２０１に気圧を計測させてもよい。
これを行なうことにより、描画の進行中にリアルタイムにパターンの線幅の寸法の誤差の補正を行なうことができる。そのため、描画中に気圧の変動が起きたとしても、それに起因する荷電粒子線の焦点ずれを起こさないようにすることができる。
その結果として高精度に描画されるパターンの線幅の寸法との誤差を補正することができる。
【００４２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１における現像装置の動作を説明するために示す概念図。
【図２】本発明の実施形態１における現像方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態１の他の態様の現像装置の動作を説明するために示す概念図。
【図４】本発明の実施形態２における荷電粒子線描画装置の動作を説明するために示す概念図。
【図５】本発明の実施形態２における荷電粒子線描画方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態３における荷電粒子線描画方法を示すフローチャート。
【図７】従来の現像装置の動作を説明するために示す概念図。
【図８】従来の現像装置において気圧が低いときの現像液の射出を示した概念図。
【図９】従来の現像装置において気圧が高いときの現像液の射出を示した概念図。
【符号の説明】
【００４４】
１００、１５０…現像装置
１０１、２０１…気圧計測部
１０２、２０２、３０２…試料
１０３、３０３…ノズル
１０４、３０４…現像液射出部
１０５、３０５…現像液
１０６、３０６…制御部
１０７、２０７、３０７…ステージ
１０８…タンク部
１０９…加圧部
１１０…圧力計測部
２００…荷電粒子線描画装置
２０３…荷電粒子線照射部
２０４…荷電粒子線
２０５…照射時間演算部
２０６…偏向制御部
２０８…偏向部
２０９…遮光部
２１０…電子光学鏡筒
２１１…ライティングチャンバー
３０５ａ…射出圧が高いときの現像液
３０５ｂ…射出圧が低いときの現像液
【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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