(57)【要約】【課題】保持治具により反射された荷電粒子によりレジスト膜が再露光されることによるパターン寸法変動を抑制することができるマスク作製方法および露光方法を提供する。【解決手段】レジスト膜を露光する際に、レジスト膜が現像されるのに必要な露光量Ｅｅｘｐから、周囲のレジスト膜の露光の際にパターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子によるレジスト膜の再露光量ΔＥｏｐを差し引いた露光量Ｅｏｐとなるエネルギーで荷電粒子線を照射する。レジスト膜には、電子線の照射によるレジスト膜への露光量Ｅｏｐと、周囲のレジスト膜の露光の際にパターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子によるレジスト膜の再露光量とを加えた露光量ΔＥｏｐとが与えられることになるため、最終的にはレジスト膜が現像されるのに必要な露光量Ｅｅｘｐだけ与えられる。【選択図】図４
2004200275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成用膜上に形成されたレジスト膜に荷電粒子線を照射して前記レジスト膜を露光し、現像およびエッチングにより前記パターン形成用膜にパターンを形成するマスク作製方法であって、
前記レジスト膜を露光する工程において、
前記パターン形成用膜を保持治具により保持し、前記レジスト膜が現像されるのに必要な露光量から、周囲の前記レジスト膜の露光の際に前記パターン形成用膜を透過し前記保持治具により反射された荷電粒子による前記レジスト膜の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を照射する
マスク作製方法。
【請求項２】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、
前記レジスト膜を露光する工程において、
前記パターン形成用膜を前記第２面側から前記保持治具により保持し、各パターン形成領域における前記レジスト膜の露光毎に、前記レジスト膜が現像されるのに必要な露光量から、前記各パターン形成領域毎に規定された前記再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を前記第１面側から照射する
請求項１記載のマスク作製方法。
【請求項３】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、
前記レジスト膜を露光する工程において、
各パターン形成領域における前記パターン形成用膜を透過し前記保持治具により反射された荷電粒子が前記梁部と前記保持治具との間から他のパターン形成領域へ侵入することを防止するように、前記梁部に対し前記保持治具を密接させて露光を行う
請求項１記載のマスク作製方法。
【請求項４】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、
前記露光工程の前に、
前記露光工程の際の各パターン形成領域における前記レジスト膜の前記再露光量を低減するように各パターン形成領域を所定の面積をもって区画する前記梁部を形成する工程をさらに有する
請求項１記載のマスク作製方法。
【請求項５】
パターン形成用膜上に形成されたレジスト膜に荷電粒子線を照射して前記レジスト膜を露光し、現像およびエッチングにより前記パターン形成用膜にパターンを形成するマスク作製方法であって、
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、
前記レジスト膜を露光する工程において、
各パターン形成領域における前記パターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子が前記梁部と前記保持治具との間から他のパターン形成領域へ侵入することを防止するように、前記梁部に対し前記保持治具を密着させて露光を行う
マスク作製方法。
【請求項６】
前記露光工程の前に、
前記露光工程の際の各パターン形成領域における前記レジスト膜の前記再露光量を低減するように各パターン形成領域を所定の面積をもって区画する前記梁部を形成する工程をさらに有する
請求項５記載のマスク作製方法。
【請求項７】
保持治具で保持された被露光対象に荷電粒子線を照射して前記被露光対象を露光する露光方法であって、
前記被露光対象を露光するのに必要な露光量から、前記被露光対象を透過し前記保持治具により反射された前記荷電粒子による前記被露光対象の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を照射する
露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク作製方法および露光方法に関し、例えば半導体製造のリソグラフィに用いられる荷電粒子線用マスクおよびＸ線露光用マスクへパターンを露光する露光方法および当該露光方法を用いたマスク作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路パターンの微細化に伴い、従来の光を用いたパターン形成手段以外の方法が提案されている。この中でも、露光光にＸ線を用いる、Ｘ線リソグラフィや、電子線を用いるＥＰＬ（Electron beam Projection Lithography) 、ＬＥＥＰＬ(Low Energy Electron-beam proximity Projection Lithography) 等の技術は、いずれも露光波長が短波長であることから、次世代のパターン形成方法として、注目されている。
【０００３】
これらのパターン形成方法は、いずれもメンブレン構造を有するマスクを使用するという共通点を持つ。また、当然のことながらこれらの手法により形成されたパターンには、現状以上に精密なパターン精度が要求される。このことは、パターン露光用マスクにもほぼ当てはまり、仮に現状の光露光用マスクと同様のマスク倍率であれば、１０ｎｍ以下の緻密なパターン制御が要求される。
【０００４】
上記に例示したような、メンブレン構造を有するパターン露光用マスクとして、図９に示すように、メンブレン（パターン形成用膜）３を補強するストラット（梁部）１が形成されているマスクがある。
【０００５】
上記のマスクの製造方法の一例について、図１０〜図１１を参照して説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板１ａ上にシリコン酸化膜からなるエッチングストッパ膜２を介してシリコン層からなるパターン形成用膜３が形成されたＳＯＩウェーハを用意する。続いて、シリコン基板１ａ上にシリコン酸化膜を堆積させてハードマスク４を形成する。
【０００６】
次に、図１０（ｂ）に示すようにハードマスク４を梁部のパターンに加工し、当該ハードマスク４をエッチングマスクとして、シリコン基板１ａをエッチングして梁部１を形成する。このエッチングは、エッチングストッパ膜２に達するまで行う。
【０００７】
次に、図１０（ｃ）に示すように、梁部１から露出した部分のエッチングストッパ膜２を除去する。これにより、梁部１から露出したパターン形成用膜３部分からなるパターン形成領域Ａｒが形成される。シリコン酸化膜からなるエッチングストッパ膜２のエッチングは、例えばフッ化水素酸を用いたウェットエッチングにより除去される。このエッチングにより、シリコン酸化膜からなるハードマスク４も同時に除去される。
【０００８】
次に、図１１（ｄ）に示すように、パターン形成用膜３上にレジスト膜Ｒを塗布する。次に、図１１（ｅ）に示すように、レジスト膜Ｒにマスクパターンを描画して、レジスト膜Ｒを現像する。レジスト膜Ｒへのマスクパターンの描画には、例えば電子線直接描画機を用いる。
【０００９】
次に、図１１（ｆ）に示すように、レジスト膜Ｒをマスクとしてパターン形成用膜３にエッチングを行い、孔からなるパターン５を形成する。その後、レジスト膜Ｒを除去することにより、マスクが形成される。なお、このような孔からなるパターン５が形成されたマスクは、ステンシルマスクと称される。
【００１０】
上記の図１１（ｅ）に示すように、パターン形成用膜３上に形成されたレジスト膜Ｒへのパターン露光方法は、後方散乱による近接効果が通常のウェハ上に形成されたレジスト膜に露光する場合に比べ、低減するという利点を持つことが報告されている（非特許文献１参照）。
【００１１】
特に、パターン形成用膜３の膜厚が５００ｎｍ程度と薄い場合は、後方散乱起因の近接効果がほぼ無視できる。これは、通常必要であるパターン露光時における、近接効果の補正が不要であることを意味する。このため、図１０〜図１１に示すマスク作製方法は、パターン寸法制御の点で有利であることが分かる。
【００１２】
【非特許文献１】
岩瀬他、第49回応用物理学会学術講演会予稿集30p-YR-1 (2002)
【非特許文献２】
Y. Nakayama et al., SPIE 4409, 650-659, (2001)
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図１１（ｅ）に示すレジスト膜Ｒへのパターン露光工程は、図１２（ａ）に示すように、パターン形成用膜３上にレジスト膜Ｒが形成されたマスクをスペーサ１０を介してホルダ１１により保持した状態で、電子線ＥＢを照射することにより行われる。
【００１４】
しかしながら、パターン形成用膜３は非常に薄いことから、図１２（ａ）に示すように、露光用の電子線ＥＢがパターン形成用膜３を透過し、マスクを支えるホルダ１１に到達し、図１２（ｂ）に示すように、ホルダ１１で反射した電子が再びレジスト膜Ｒに到達し、レジスト膜Ｒを再露光する現象が確認されている（非特許文献２参照）。このような現象をフォギング効果と呼ぶ。
【００１５】
上記のフォギング効果により、レジスト膜Ｒ中に蓄積されるエネルギーが増加し、パターン寸法の変動が生じることがある。さらには、この現象で発生した再露光による露光量は、梁部１により区画された各パターン形成領域Ａｒ１〜Ａｒ３のパターン密度に比例し高くなる。このため、各パターン形成領域Ａｒ１〜Ａｒ３のパターンの密度の高低により再露光時の露光量が異なり、各パターン形成領域Ａｒ１〜Ａｒ３間においてパターン密度に差のあるマスクの場合、形成されるパターンの寸法の均一性が著しく低下してしまっていた。ここで、露光量とは、単位面積当たりの照射エネルギーをいう。
【００１６】
このように、メンブレン構造を有するマスクに電子線によるパターン露光を行った場合、フォギング効果に起因するパターン寸法変動が生じてしまい、マスク寸法制御の点で、重大な問題となると考えられる。
【００１７】
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、保持治具により反射された荷電粒子によりレジスト膜が再露光されることによるパターン寸法変動を抑制することができるマスク作製方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、保持治具により反射された荷電粒子により被露光対象が再露光されることによるパターン寸法変動を抑制することができる露光方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスク作製方法は、パターン形成用膜上に形成されたレジスト膜に荷電粒子線を照射して前記レジスト膜を露光し、現像およびエッチングにより前記パターン形成用膜にパターンを形成するマスク作製方法であって、前記レジスト膜を露光する工程において、前記パターン形成用膜を保持治具により保持し、前記レジスト膜が現像されるのに必要な露光量から、周囲の前記レジスト膜の露光の際に前記パターン形成用膜を透過し前記保持治具により反射された荷電粒子による前記レジスト膜の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を照射する。
【００１９】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、前記レジスト膜を露光する工程において、前記パターン形成用膜を前記第２面側から前記保持治具により保持し、各パターン形成領域における前記レジスト膜の露光毎に、前記レジスト膜が現像されるのに必要な露光量から、前記各パターン形成領域毎に規定された前記再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を前記第１面側から照射する。
【００２０】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、前記レジスト膜を露光する工程において、各パターン形成領域における前記パターン形成用膜を透過し前記保持治具により反射された荷電粒子が前記梁部と前記保持治具との間から他のパターン形成領域へ侵入することを防止するように、前記梁部に対し前記保持治具を密接させて露光を行う。
【００２１】
前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、前記露光工程の前に、前記露光工程の際の各パターン形成領域における前記レジスト膜の前記再露光量を低減するように各パターン形成領域を所定の面積をもって区画する前記梁部を形成する工程をさらに有する。
【００２２】
上記の本発明のマスク作製方法では、レジスト膜を露光する工程において、パターン形成用膜を保持治具により保持し、レジスト膜が現像されるのに必要な露光量から、周囲のレジスト膜の露光の際にパターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子によるレジスト膜の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで荷電粒子線を照射する。
レジスト膜には、この荷電粒子線の照射によるレジスト膜への露光量と、周囲のレジスト膜の露光の際にパターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子によるレジスト膜の再露光量とを加えた露光量とが与えられることになるため、最終的にはレジスト膜が現像されるのに必要な露光量分だけ与えられることとなる。ここで、レジスト膜が現像されるのに必要な露光量とは、周辺部にパターンがない場合の最適露光量を示す。
【００２３】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のマスク作製方法は、パターン形成用膜上に形成されたレジスト膜に荷電粒子線を照射して前記レジスト膜を露光し、現像およびエッチングにより前記パターン形成用膜にパターンを形成するマスク作製方法であって、前記パターン形成用膜は、第１面に前記レジスト膜が形成され、前記第１面の裏面の第２面に梁部が形成され、前記梁部により複数のパターン形成領域が区画されており、前記レジスト膜を露光する工程において、各パターン形成領域における前記パターン形成用膜を透過し保持治具により反射された荷電粒子が前記梁部と前記保持治具との間から他のパターン形成領域へ侵入することを防止するように、前記梁部に対し前記保持治具を密着させて露光を行う。
【００２４】
前記露光工程の前に、前記露光工程の際の各パターン形成領域における前記レジスト膜の前記再露光量を低減するように各パターン形成領域を所定の面積をもって区画する前記梁部を形成する工程をさらに有する。
【００２５】
上記の本発明のマスク作製方法では、レジスト膜を露光する工程において、パターン形成用膜を保持治具により保持した状態で、各パターン形成領域におけるレジスト膜に対し荷電粒子線が照射されて露光される。
このとき、荷電粒子線は、各パターン形成領域におけるパターン形成用膜をも透過し、保持治具により反射されることになるが、梁部に対し保持治具を密着させているため、保持治具により反射された荷電粒子が梁部と保持治具との間から他のパターン形成領域へ侵入することが防止される。
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、保持治具で保持された被露光対象に荷電粒子線を照射して前記被露光対象を露光する露光方法であって、前記被露光対象を露光するのに必要な露光量から、前記被露光対象を透過し前記保持治具により反射された前記荷電粒子による前記被露光対象の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで前記荷電粒子線を照射する。
【００２７】
上記の本発明の露光方法では、被露光対象を保持治具により保持し、被露光対象を露光するのに必要な露光量から、被露光対象を透過し保持治具により反射された荷電粒子による被露光対象の再露光量を差し引いた露光量となるエネルギーで荷電粒子線を照射する。
被露光対象には、この荷電粒子線の照射による被露光対象への露光量と、被露光対象を透過し保持治具により反射された荷電粒子によるレジスト膜の再露光量とを加えた露光量とが与えられることになるため、最終的には被露光対象を露光するのに必要な露光量分だけ与えられる。ここで、被露光対象を露光するのに必要な露光量とは、周辺部にパターンがない場合の最適露光量を示す。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク作製方法および露光方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、本発明の露光方法をマスク作製方法に適用した例について説明する。
【００２９】
第１実施形態
本実施形態に係るマスク作製方法は、パターン形成用膜上に形成されたレジスト膜への電子線による露光時において、電子線によるレジスト膜への露光量、すなわち電子線のエネルギーを調節するものである。
【００３０】
図１は、フォギング効果を考慮に入れた最適露光量を導出するためのフロー図である。
本実施形態においては、まず、あらかじめパターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量を見積もっておく（ステップＳＴ１）。
図２（ａ）は、パターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量を見積もるためのパターン形成領域の一例を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部における拡大図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、例えば、梁部１により囲まれたパターン形成用膜３により、パターン形成領域Ａｒが規定されている場合を考える。そして、パターン形成領域Ａｒにおけるパターン形成用膜３に、図２（ｂ）に示すようなラインアンドスペースパターンＬＳを形成するとする。この場合に、ラインアンドスペースパターンＬＳの周辺領域３１，３２のパターン描画面積を変化させた場合のラインアンドスペースパターンＬＳの寸法変動量を計測する。
【００３２】
図３は、図２に示すパターン配置の場合のパターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量の測定結果の一例である。図３の横軸は図２における周辺領域３１，３２のパターン描画面積率（％）を示し、縦軸は図２におけるラインアンドスペースパターンＬＳの寸法変動量を示している。ただし、縦軸は相対値であり、基準は図２において周辺領域のパターン描画面積率が０である場合のパターンの寸法である。ここで、パターン描画面積率（％）とは、周辺領域３１，３２の面積に占める、周辺領域３１，３２のパターン描画面積の百分率と定義する。
【００３３】
図３に示すように、フォギング効果による寸法変動量はパターン描画面積に比例することが分かる。図３に示す測定結果では、面積率（％）をｘ、規格化寸法変動量をｙとした場合に、ｙ＝０．００４ｘ＋０．９９５という関係が算出された。
なお、図３に示す結果は、電子線の加速電圧を５０ｋｅＶとし、パターン形成用膜３の膜厚を６００ｎｍとし、レジスト膜の膜厚を２００ｎｍとし、パターン形成用膜３としてシリコン（Ｓｉ）を用いた場合のものである。
以上のようにして、パターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量を予め見積もっておく。
【００３４】
次に、露光対象となる各パターン形成領域におけるパターン描画面積率Ｄを決定する（ステップＳＴ２）。図３に示す結果から分かるように、パターン描画面積率Ｄの部分においては、フォギング効果による露光量の増加の分、寸法変動が生じる。従って、図３に示すパターン描画面積率と寸法変動量の関係を、パターン描画面積率と露光量との関係式に変換することができる。
【００３５】
図４は、フォギング効果によるパターン描画面積率と露光量との関係を模式的に表した図である。
図４に示すように、孤立パターンを露光するための最適露光量Ｅｅｘｐで、パターン描画面積率Ｄのパターン形成領域Ａｒにおけるレジスト膜Ｒを露光すると、孤立パターンの最適露光量Ｅｅｘｐに比べ、ΔＥｅｘｐ（Ｄ）の分、露光量が大きくなる。このため、Ｅｅｘｐの露光量を与えても、実質的にはＥｅｘｐ＋ΔＥｅｘｐ（Ｄ）の露光量で露光されてしまう。このΔＥｅｘｐ（Ｄ）の補正は次のように行う。
【００３６】
パターン描画面積率Ｄを有するパターン形成領域Ａｒにおけるレジスト膜の露光に際し、あらかじめＥｅｘｐより低い露光量Ｅｏｐで露光を行う。ただし、Ｅｏｐは、Ｅｏｐによりレジスト膜を露光することによって生じるフォギング効果による再露光量分ΔＥｏｐ（Ｄ）とＥｅｘｐとの間に次のような関係を満足していなければならない。
【００３７】
【数１】
Ｅｏｐ＋ΔＥｏｐ（Ｄ）＝Ｅｅｘｐ                            （１）
【００３８】
上記式（１）において、Ｅｏｐはフォギング効果補正後の最適露光量であり、ΔＥｏｐ（Ｄ）は露光量Ｅｏｐを与えた場合の、パターン描画面積率Ｄにおけるフォギング効果による再露光量分であり、Ｅｅｘｐはフォギング効果がない場合の最適露光量である。
【００３９】
このようなＥｏｐの求め方は次のように行う。まず、ΔＥｅｘｐ（Ｄ）とΔＥｏｐ（Ｄ）の関係は、下記式（２）の関係を満たすはずである。なぜなら、フォギング効果によって生じる反射電子のエネルギーは、入射した電子の数に比例するためである。
【００４０】
【数２】
ΔＥｏｐ（Ｄ）＝ΔＥｅｘｐ（Ｄ）×（Ｅｏｐ／Ｅｅｘｐ）      （２）
【００４１】
上記式（２）において、ΔＥｅｘｐ（Ｄ）は露光量Ｅｅｘｐを与えた場合の、パターン描画面積率Ｄにおける露光量増加量である。
【００４２】
従って、上記式（１），（２）よりパターン描画面積率Ｄにおける補正後の最適露光量Ｅｏｐは、下記式（３）のように示される。
【００４３】
【数３】
Ｅｏｐ＝（Ｅｅｘｐ）2 ／（Ｅｅｘｐ＋ΔＥｅｘｐ（Ｄ））      （３）
【００４４】
従って、予め定めた図４に示すパターン描画面積率と露光量との関係に、描画パターン面積率Ｄを当てはめることによってΔＥｅｘｐを算出し（ステップＳＴ３）、ＥｅｘｐおよびΔＥｅｘｐを上記式（３）に代入することにより、フォギング効果による寸法変動を考慮に入れた最適露光量Ｅｏｐを求める（ステップＳＴ４）。
【００４５】
そして、実際のプロセス時に、図１１（ｅ）に示すパターン形成用膜３上に形成されたレジスト膜Ｒに、最適露光量Ｅｏｐとなるエネルギーで電子線を照射することによりレジスト膜Ｒを露光し、現像およびエッチングにより図１１（ｆ）に示すようにパターン形成用膜３に孔からなるパターン５を形成することによりマスクが作製される。
【００４６】
本実施形態に係るマスク作製方法によれば、パターン形成用膜３上に形成されたレジスト膜Ｒへのパターン露光時において、レジスト膜Ｒが現像されるのに必要な露光量から、フォギング効果によるレジスト膜の再露光量分を差し引いた露光量となるエネルギーで電子線を照射することにより、レジスト膜Ｒのパターン寸法変動を低減することができる。
従って、このようなレジスト膜Ｒを用いてエッチングすることにより、パターン形成用膜３に形成されるマスクパターンの寸法性を向上させることができる。
また、このようなマスクを用いて露光することにより形成される回路パターンのパターン精度を向上させることができる。
【００４７】
第２実施形態
本実施形態では、フォギング効果によるパターン寸法変動を低減するため、パターン形成用膜のパターン形成領域の面積を縮小するものである。
【００４８】
図３に示すように、フォギング効果による露光量の増加は、電子線露光におけるパターン描画面積に依存することが分かる。よって、梁部１によってパターン形成用膜３に形成するパターン描画面積を小さくすれば、フォギング効果による再露光量の増加が低減できる。しかしながら、単位面積あたりのパターン描画面積はデバイスパターンによって一意的に決定されるものであり、これを変更することはできない。
【００４９】
そこで、本実施形態においては梁部１によって区画されるパターン形成領域Ａｒの面積を縮小し、一つのパターン形成領域Ａｒあたりの描画面積を低減させることによって、フォギング効果によるパターン寸法変動の増加を未然に防ぐ。
【００５０】
図５（ａ）は、パターン形成領域のサイズとフォギング効果による寸法の変動量の関係の測定対象となる３種類のパターン形成領域の一例を示す。
図５（ａ）に示すように、０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍのサイズのパターン形成領域ＡｒＡと、１ｍｍ×０．２５ｍｍのサイズのパターン形成領域ＡｒＢと、１ｍｍ×１ｍｍのサイズのパターン形成領域ＡｒＣの３つの種類のサイズのパターン形成領域Ａｒについて、パターン形成領域の面積に対するパターン寸法変動量の関係について測定した。
【００５１】
図５（ｂ）に、図５（ａ）に示す各パターン形成領域ＡｒＡ，ＡｒＢ，ＡｒＣに、相補分割したＳＲＡＭのパターンを隙間無く密に形成した場合におけるレジスト膜の寸法変動量についての測定結果を示す。図５（ｂ）の縦軸は、寸法変動量を表している。
【００５２】
図５（ｂ）において、寸法変動の基準１は、図５（ａ）の各パターン形成領域ＡｒＡ，ＡｒＢ，ＡｒＣに孤立パターンを配置した場合の寸法である。したがって、各パターン形成領域に配置されたパターンの寸法が図５（ａ）の縦軸における１に近ければ近いほど、孤立パターンとの寸法の差が無くなることを意味している。
【００５３】
図５（ｂ）では実験によって求めたＳＲＡＭパターンの寸法の変動量を示す実測値ＶＥと、図３に示す関係から算出した推定値ＶＣとを示してある。図５（ｂ）に示すように、両者はよく一致していることがわかる。
【００５４】
図５（ｂ）に示す結果から、パターン寸法の粗密差はパターン形成領域のサイズの増加にしたがって大きくなっていることが分かる。例えば、パターン形成領域のサイズが１ｍｍ×１ｍｍの場合は孤立パターンの寸法に比べ２０％近く寸法の変動が発生していることが分かる。しかしながら、パターン形成領域のサイズが０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ程度の場合は、孤立パターンの寸法とほぼ等しい寸法が得られていることが分かる。実際の寸法変動量は約１％程度である。
【００５５】
上記の結果は、以下のように考察される。すなわち、パターン形成領域Ａｒが梁部１により区画されている場合には、ホルダにより反射された電子は梁部１によりレジスト膜Ｒへの再入射が遮られる。従って、実際に各パターン形成領域Ａｒにおいてフォギング効果によるパターン寸法変動に大きく寄与するのは、同一のパターン形成領域Ａｒにおけるレジスト膜Ｒを露光する際に照射した電子となる。
このため、パターン形成領域Ａｒのサイズが大きい場合には、同じパターン描画面積率であっても、当該パターン形成領域Ａｒ内に配置されるパターン描画面積が大きくなることから、それだけフォギング効果によるパターン寸法変動量が大きくなる。
【００５６】
本実施形態に係るマスク作製方法によれば、パターン形成用膜３上に形成されたレジスト膜Ｒへのパターン露光時において、梁部により区画されたパターン形成領域Ａｒのサイズを例えば０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ程度に縮小することにより、フォギング効果に起因するレジスト膜Ｒのパターン寸法変動を減少させることができる。
従って、このようなレジスト膜Ｒを用いてエッチングすることにより、パターン形成用膜３に形成されるマスクパターンの寸法精度を向上させることができる。
また、このようなマスクを用いて露光することにより形成される回路パターンのパターン精度を向上させることができる。
【００５７】
第３実施形態
本実施形態では、フォギング効果によるパターン寸法変動を低減するため、露光時のマスク保持方法を従来とは変更するものである。
【００５８】
本実施形態は、各パターン形成領域Ａｒにおけるレジスト膜Ｒへの電子線照射によるパターン描画時において、フォギング効果による他のパターン形成領域Ａｒのレジスト膜Ｒへの再露光量を０にする手法である。
【００５９】
図６（ａ）は、本実施形態におけるマスク作製方法においてレジスト膜Ｒへの電子線の照射の際のマスクの保持方法を説明するための図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態では、表面にレジスト膜Ｒが形成されたパターン形成用膜３の裏面を支持する梁部１と、ホルダ（保持治具）１１との間にギャップを設けずにマスクを支持する。
【００６０】
これにより、ホルダ１１にて反射された電子のうち、一部は描画中のパターン形成領域Ａｒ１におけるレジスト膜Ｒへ再入射するが、梁部１によって、隣接するパターン形成領域Ａｒ２，Ａｒ３におけるレジスト膜Ｒには到達しない。従って、図６（ａ）に示すマスク保持方法では、フォギング効果の影響が露光を行っているパターン形成領域Ａｒ１におけるレジスト膜Ｒのみに及ぼされ、隣接するパターン形成領域Ａｒ２，Ａｒ３におけるレジスト膜Ｒへは一切影響を与えないことが分かる。
【００６１】
これに対し、図６（ｂ）に示すように、マスクとホルダ１１との間に何らかのスペーサ１０が存在する場合には、ホルダ１１にて反射した電子が、描画中のパターン形成領域Ａｒ１におけるレジスト膜Ｒ以外の、隣接するパターン形成領域Ａｒ２，Ａｒ３におけるレジスト膜Ｒにも到達する。これは、梁部１の下面とホルダ１１の間にスペーサ１０に起因するギャップＧがあることが原因である。
【００６２】
なお、このスペーサ１０としては、実際にはマスクを用いてウェーハを露光する際にマスクに貼り付けるフレームが想定される。このようなフレームをマスクへのパターン露光の前に張り付けてしまうと上記の問題が起こることから、本実施形態では、このようなフレームは張り付けずにマスクへパターン露光を行い、その後にフレームの張り付けを行う。
【００６３】
次に、上記のマスク保持方法によるパターン寸法変動を低減する効果について説明する。
図７（ａ）は、上記の効果を検証するためのパターンの一例を示す。
図７（ａ）に示すように、隣接する２つのパターン形成領域Ａｒ１，Ａｒ２のうち、パターン形成領域Ａｒ１にはラインアンドスペースパターンＬＳの周辺領域に描画パターンを設けず、パターン形成領域Ａｒ２にはラインアンドスペースパターンＬＳの周辺領域３１，３２を全面描画した。図７（ａ）において、パターン形成領域Ａｒ１，Ａｒ２のサイズは、１ｍｍ×１ｍｍであり、周辺領域３１，３２の幅を０．４ｍｍ、周辺領域３１，３２の間隔を０．２ｍｍとした。ラインアンドスペースパターンＬＳの一例を図７（ｂ）に示す。
【００６４】
図８は、図７に示すパターンを作製した場合の、レジスト膜の寸法変動量の測定結果である。図８の横軸は、図７（ａ）に示すＸ方向における位置を示し、図８の縦軸は、寸法変動量を表している。図８には、パターン形成領域Ａｒ１のレジスト膜の寸法変動量の実測値Ｐ１と、パターン形成領域Ａｒ２のレジスト膜の寸法変動量の実測値Ｐ２とを示している。
【００６５】
図８に示すように、パターン形成領域Ａｒ１，Ａｒ２間でレジスト膜のパターン寸法の乖離が見られる。これにより、パターン形成領域Ａｒ２においては、フォギング効果に起因する寸法の変化が生じていることが分かる。しかし、パターン形成領域Ａｒ１においては、パターン形成領域Ａｒ２に隣接しているにもかかわらず、どの部分でも寸法はほぼ一定の値である。これから、パターン形成領域Ａｒ１においては、パターン形成領域Ａｒ２のレジスト膜を露光する際の電子線にに起因するフォギング効果による寸法の変動が生じていないことが分かる。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係るマスク作製方法によれば、レジスト膜Ｒへの電子線の照射の際に、表面にレジスト膜Ｒが形成されたパターン形成用膜３の裏面を支持する梁部１とホルダ１１との間にギャップを設けずにマスクを支持した状態でレジスト膜Ｒに露光することにより、他のパターン形成領域におけるレジスト膜Ｒの露光の際の電子に起因するフォギング効果による、パターン寸法変動を防止することができる。
従って、このようなレジスト膜Ｒを用いてエッチングすることにより、パターン形成用膜３に形成されるマスクパターンの寸法精度を向上させることができる。
また、このようなマスクを用いて露光することにより形成される回路パターンのパターン精度を向上させることができる。
【００６７】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。例えば、上記の第１実施形態ないし第３実施形態において説明した方法を組み合わせるとさらに相乗効果が期待できる。
【００６８】
例えば、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせることにより、サイズの等しい複数のパターン形成領域Ａｒにパターン密度の異なるパターンを露光する場合に、他のパターン形成領域Ａｒの露光の際の電子によるフォギング効果に起因するパターン寸法変動を防止しつつ、各パターン形成領域Ａｒの露光量を当該パターン形成領域のパターン描画面積に応じて調節することにより、全てのパターン形成領域におけるレジスト膜のパターン寸法の精度をさらに向上させることができる。
これに加え、第２実施形態に係る方法を組み合わせることにより、各パターン形成領域における再露光量分を低減することができる。
【００６９】
また、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせることにより、複数のパターン形成領域Ａｒにパターンを露光する場合に、他のパターン形成領域Ａｒの露光の際の電子によるフォギング効果に起因するパターン寸法変動を防止しつつ、自身のパターン形成領域の露光の際の電子によるフォギング効果に起因するパターン寸法変動を低減することができ、全てのパターン形成領域におけるレジスト膜のパターン寸法の精度を向上させることができる。
【００７０】
さらに、本発明はマスク作製時においてパターン形成用膜上に電子線露光を行う方式の荷電粒子線露光用マスクおよびＸ線露光用マスクの全ての作製について、適用可能である。また、本発明の露光方法はマスクへのパターン露光以外にも適用可能である。
また、パターン形成用膜は、Ｓｉ以外にも、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン等で構成された薄膜であってもよい。
また、フォギング効果によるパターン寸法の変動を防止できればよく、電子線が透過する膜厚として、２０μｍ以下のパターン形成用膜を採用するものであれば全て適用可能である。また、パターン形成用膜上に金属が付着している場合においても有効である。
また、マスク作製時のレジスト膜への露光方法として、電子線以外にもイオンビーム等の荷電粒子線を採用することも可能である。
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。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、保持治具により反射された荷電粒子により被露光対象であるレジスト膜が再露光されることによるパターン寸法変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るマスク作製方法において、フォギング効果を考慮に入れた最適露光量を導出するためのフロー図である。
【図２】図２（ａ）は、パターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量を見積もるためのパターン形成領域の一例を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部における拡大図である。
【図３】図２に示すパターン配置の場合のパターン描画面積とフォギング効果による寸法の変動量の測定結果の一例である。
【図４】フォギング効果によるパターン描画面積率と露光量との関係を模式的に表した図である。
【図５】第２実施形態に係るマスク作製方法を説明するための図であり、（ａ）は、パターン形成領域の面積とフォギング効果による寸法の変動量の関係の測定対象となる３種類のパターン形成領域の一例を示す図であり、（ｂ）は、パターン形成領域の面積とフォギング効果による寸法の変動量の測定結果を示す図である。
【図６】図６（ａ）は第３実施形態に係るマスク作製方法におけるマスク保持方法を説明するための図であり、図６（ｂ）は従来例のマスク作製方法におけるマスク保持方法を説明するための図である。
【図７】第３実施形態におけるマスク保持方法によるパターン寸法変動を低減する効果を検証するためのパターンの一例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示すパターンを作製した場合の、レジスト膜の寸法変動量の測定結果である。
【図９】梁によりパターン形成用膜が支持された構造をもつマスクの一例を示す図である。
【図１０】メンブレン構造をもつマスクの作製の一例を示す工程断面図である。
【図１１】図１１に続く工程断面図である。
【図１２】フォギング効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１…梁部、１ａ…シリコン基板、２…エッチングストッパ膜、３…パターン形成用膜、４…ハードマスク、５…パターン、３１，３２…周辺領域、Ａｒ…パターン形成領域、ＥＢ…電子線、Ｒ…レジスト、ＬＳ…ラインアンドスペースパターン。
【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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【図１１】
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【図１２】
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