(57)【要約】【課題】適正な成形ゲインが容易に求められる可変成形荷電ビームの調整方法を提供すること。【解決手段】可変成形荷電ビームの調整方法は、表面にレジストが設けられた基板を用意する工程Ｓ１と、互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じ複数のパターンの描画データに基づいて、可変成形ビーム方式のビーム照射により、前記レジスト上に前記複数のパターンを描画する工程Ｓ２，Ｓ３と、前記レジストを現像し、前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンを前記基板上に形成する工程Ｓ４と、前記複数のレジストパターンの寸法を測定する工程Ｓ５と、前記複数のレジストパターンの寸法のそれぞれが所定の寸法になるように成形ゲインを調整する工程とを有する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にレジストが設けられた基板を用意する工程と、
互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じである複数のパターンの描画データに基づいて、可変成形ビーム方式のビーム照射により、前記レジスト上に前記複数のパターンを描画する工程と、
前記レジストを現像し、前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンを前記基板上に形成する工程と、
前記複数のレジストパターンの寸法を測定する工程と、
前記複数のレジストパターンの寸法のそれぞれが所定の寸法になるように成形ゲインを調整する工程と
を有することを特徴とする可変成形荷電ビームの調整方法。
【請求項２】
前記互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じ複数のパターンを可変成形ビーム方式のビーム照射により前記レジスト上に描画する工程は、フォトマスクプロセスの空間電荷効果の影響の程度が所定の程度以下の条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の可変成形荷電ビームの調整方法。
【請求項３】
空間電荷効果の影響の程度は、パターン寸法リニアリティに基づいて判断されることを特徴とする請求項１または２に記載の可変成形荷電ビームの調整方法。
【請求項４】
前記複数のパターンは、複数のＬ＆Ｓパターンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可変成形荷電ビームの調整方法。
【請求項５】
前記レジストを現像し、前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンを前記基板上に形成する工程は、前記成形ゲインの複数の値のそれぞれについて前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンを前記基板上に形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の可変成形荷電ビームの調整方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可変成形荷電ビームの調整方法により、可変成形荷電ビームを調整する工程と、
前記調整した可変成形荷電ビームを用いて複数のパターンを含むフォトマスクを形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記複数のパターンは、孤立パターンを含むことを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクの形成方法。
【請求項８】
互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じである複数のパターンの描画データに基づいて、可変成形ビーム方式のビーム照射により、基板の表面上に設けられたレジスト上に前記複数のパターンを描画させる手順と、
前記レジストを現像して得られた前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンの寸法を測定させる手順と、
前記複数のレジストパターンの寸法のそれぞれが所定の寸法になるように成形ゲインを調整させる手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変成形ビーム方式描画装置の可変成形ビームの調整方法、フォトマスクの製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームリソグラフィは、半導体微細加工技術を支える最も有力な手段の１つである。電子ビームリソグラフィには様々な描画方式がある。描画方式の一つとして、可変成形ビーム（ＶＳＢ）方式が知られている。ＶＳＢ方式では、１種類のアパーチャから多種多様な図形を生成できるという汎用性と高いスループットとを両立できる。そのため、ＶＳＢ方式は、現在、主流の描画方式となっている。
【０００３】
可変成形ビームの寸法を定義するパラメータは２つある。一つは定義上のビーム寸法であり、他方は、形成された実際のビームの寸法である。図１１は、定義上のビーム寸法と形成された実際のビーム寸法との関係を示す特性図である。図１１では、定義上のビーム寸法が横軸（Ｘ軸）にとられ、形成された実際のビーム寸法が縦軸（Ｙ軸）にとられている。両者のビーム寸法の関係を表す直線を引いた場合、その直線の傾きを決定する成形変更アンプの利得は成形ゲインと呼ばれ、その直線の縦軸の切片を決定する成形変更基準電圧は成形オフセットと呼ばれる。以下、簡単のために、上記直線の傾きを成形ゲイン、上記縦軸の切片を成形オフセットと呼ぶ。
【０００４】
近年の光リソグラフィ技術の進展により、ウエハ上に形成されるパターンの形成技術のレベルが、光の解像限界付近にまで進められている。そのため、フォトマスクに形成されるパターンの寸法に対する余裕度が低下している。その結果、近年、従来よりも極めて高い寸法精度がフォトマスクの製作に要求されるようになっている。
【０００５】
これに伴い従来は問題とならないレベルであったＶＳＢ方式のショットつなぎ誤差が、重要視されるようになっている。一方、寸法測定手段の測定精度も向上してきている。これらの結果、従来技術により決定された適正ゲイン値が用いられた場合でも、なお有意な寸法誤差が生じていることが判明された。
【０００６】
ＶＳＢ方式のショットつなぎ誤差を少なくするための方法の一つとして、特許文献１に開示された可変成形ビームの調整手法がある。この調整方法の場合、パターン分割後のショットサイズの面積が異なるため、空間電荷効果の影響を受けることになる。空間電荷効果の影響は、入射電子ビームのビームプロファイルの変動や、フォーカス位置の変動を招く。その結果、適正な成形ゲインが求められず、ショットつなぎ誤差を十分に小さくすることが困難となる。
【０００７】
また、ＶＳＢ方式のショットつなぎ誤差を少なくするための他の方法として、特許文献２に開示された可変成形ビームの調整方法がある。しかしながら、この調整方法の場合、異なるショットサイズでビーム調整が行われるため、空間電荷効果の影響を受ける。したがって、特許文献２に開示された調整方法には、特許文献１に開示された調整方法と同様の問題がある。
【特許文献１】特開平９−１８６０７０号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の如く、従来の可変成形ビームの調整手法は、適正な成形ゲインが求められず、ショットつなぎ誤差を十分に小さくすることが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、適正な成形ゲインが容易に求められる可変成形荷電ビームの調整方法、フォトマスクの製造方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１１】
すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係る可変成形荷電ビームの調整方法は、表面にレジストが設けられた基板を用意する工程と、互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じである複数のパターンの描画データに基づいて、可変成形ビーム方式のビーム照射により、前記レジスト上に前記複数のパターンを描画する工程と、前記レジストを現像し、前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンを前記基板上に形成する工程と、前記複数のレジストパターンの寸法を測定する工程と、前記複数のレジストパターンの寸法のそれぞれが所定の寸法になるように成形ゲインを調整する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、本発明に係る可変成形荷電ビームの調整方法により、可変成形荷電ビームを調整する工程と、前記可変成形荷電ビームを用いて複数のパターンを含むフォトマスクを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプログラムは、互いにサイズが異なり、かつ、面積が同じである複数のパターンの描画データに基づいて、可変成形ビーム方式のビーム照射により、基板の表面上に設けられたレジスト上に前記複数のパターンを描画させる手順と、前記レジストを現像して得られた前記複数のパターンに対応した複数のレジストパターンの寸法を測定させる手順と、前記複数のレジストパターンの寸法のそれぞれが所定の寸法になるように成形ゲインを調整させる手順とをコンピュータに実行させるためのものである。
【００１４】
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳説したように本発明によれば、適正な成形ゲインが容易に求められる可変成形荷電ビームの調整方法、フォトマスクの製造方法およびプログラムを実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
本発明者は、特許文献２に開示された調整方法により可変成形ビームが調整された電子ビーム描画装置を用いて、マスクブランクス上にパターン（レジストパターン）を形成した。
【００１８】
ここでは、上記パターンとして、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すようなラインアンドスペースパターン（Ｌ＆Ｓパターン）１，２を形成した。図１（ａ）に示されたＬ＆Ｓパターン１は、ショット面積１．２μｍ×２．０μｍの電子ビーム（第１の電子ビーム）で形成され、図１（ｂ）に示されたＬ＆Ｓパターン２は、ショット面積２．４μｍ×１．０μｍの電子ビーム（第２の電子ビーム）で形成される。
【００１９】
第１および第２の電子ビームは、短辺および長辺の寸法は異なるが、ショット面積は同じである。ショット面積が同じであるので、第１および第２のＬ＆Ｓパターン１，２の間に空間電荷効果の影響の差異はない。
【００２０】
次に、複数の第１および第２のＬ＆Ｓパターン１，２を複数の異なるドーズ量（照射量）で形成し、各ドーズ量での第１および第２のＬ＆Ｓパターン１，２のハーフピッチの設計値と実寸値との差を調べた。図２に、その結果を示す。図２から、第１および第２のＬ＆Ｓパターン１，２のハーフピッチは各ドーズ量で互いに異なっていることが分かる。これは、第１および第２のＬ＆Ｓパターン１，２が、適正な成形ゲイン値で形成されなかったことを意味する。
【００２１】
さらに、本発明者は、特許文献２に開示された調整方法により可変成形ビームが調整された電子ビーム描画装置を用いて、Ｌ＆Ｓパターンを含むフォトマスクを形成し、Ｌ＆Ｓパターンのハーフピッチの寸法のリニアリティ（パターン寸法リニアリティ）を調べた。図３に、その結果を示す。図３から、従来の調整方法を用いた場合、パターン寸法リニアリティは保たれていないことが分かる。
【００２２】
このように本発明者は、従来の調整方法には、以上の述べたような従来知られていない問題があることを見つけだした。以下、このような新規な問題を鑑みた実施形態について説明する。
【００２３】
まず、クロムブランクス（ＨＯＹＡ製）上に、ＦＥＰ１７１（富士フィルムアーチ製）ポジ型レジストが、マスクスピン塗布装置により、塗布される。上記ポジ型レジストの膜厚は４００ｎｍとした。その後、１２０℃、１０分間のベーキングが行われる。
【００２４】
次に、ＥＢＭ３０００（ニューフレア  テクノロジー製）のＶＳＢ方式の電子ビーム描画装置（以下、単に電子ビーム描画装置という）が用意され、加速電圧が５０ｋｅＶ、最大ショットサイズが０．４μｍに設定される。
【００２５】
上記のようにパラメータが設定された電子ビーム描画装置により、上記ポジ型レジスト上に、互いにハーフピッチが異なる４つのＬ＆Ｓパターンがそれぞれ１０μＣ／ｃｍ2 で描画される。上記ハーフピッチの設計値は、１．２μｍ、１．６μｍ、２．０μｍおよび２．４μｍである。ここで、最大ショットサイズは０．４μｍという小さいな値に設定され、かつ、最大ショットサイズの整数倍が上記ハーフピッチの設計値となっている。したがって、フォトマスクプロセスの空間電荷効果の影響は十分に抑制される。
【００２６】
次に、ホットプレートのベーカーにより、１２０℃、１０分間のベーキングが行われ、その後、スプレー現像装置により、２３℃のＡＤ−１０（多摩化学製）現像液を用いて、８０秒間のスプレー現像が行われる。このようにして、クロムブランクス上に４つのＬ＆Ｓパターン（レジストパターン）が形成される。
【００２７】
次に、ＪＷＳ−７８００測長ＳＥＭ（ＪＥＯＬ製）により、上記４つのＬ＆Ｓパターンのハーフピッチの寸法が測定され、パターン寸法リニアリティが調べられる。その結果、図４に示すようなパターン寸法リニアリティが確認された。すなわち、フォトマスクプロセスの空間電荷効果の影響が、所定の程度以下に抑えられていることが確認された。上記所定の程度はフォトマスクプロセスによって決まる。一般には、フォトマスクプロセスの条件が厳しいほど、空間電荷効果の影響を小さくする必要がある。
【００２８】
次に、上記電子ビーム描画装置について、適正な成形ゲインが求められるプロセスに進む。図５は、該プロセスを示すフローチャートである。
【００２９】
まず、表面にレジストが設けられた基板が用意される（ステップＳ１）。上記基板は代表的にはマスクブランクスである。
【００３０】
次に、図６（ａ）−図６（ｄ）に示される第１−第４のＬ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４の描画データが用意される（ステップＳ２）。Ｌ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４の１つのショット面積（＝２．４μｍ2 ）はそれぞれ同じである。しかし、Ｌ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４のショット寸法は、互いに異なる。
【００３１】
具体的には、Ｌ＆ＳパターンＰ１は１．２μｍ×２μｍ、Ｌ＆ＳパターンＰ２は１．５μｍ×１．６μｍ、Ｌ＆ＳパターンデータＰ３は２．０μｍ×１．２μｍ、Ｌ＆ＳパターンデータＰ４は２．４μｍ×１．０μｍである。ショット面積が同じであるので、Ｌ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４の間に空間電荷効果の影響の差異はない。
【００３２】
ここでは、Ｌ＆Ｓパターンを用いたが、三角形等の他の形状を有するパターンを用いても構わない。また、パターンの面積が同じであれば、相似でないパターンを用いても構わない。例えば、Ｌ＆Ｓパターンと三角形のパターンとが混在していても構わない。
【００３３】
次に、上記電子ビーム描画装置により、Ｌ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４の描画データに基づいて、Ｌ＆ＳパターンデータＰ１−Ｐ４がレジスト上に描画される（ステップＳ３）。その後、上記レジストが現像され、Ｌ＆ＳパターンＰ１−Ｐ４に対応した４つのレジストパターン（Ｌ＆Ｓレジストパターン）が形成される（ステップＳ４）。
【００３４】
上記プロセス（ステップＳ３，Ｓ４）は、上記電子ビーム描画装置の成形ゲイン値を変えて、複数回行われる。ここで、成形ゲイン値は、１．８％、１．２％、０．６％、０．０％、−０．６％、−１．２％、−１．８％とした。成形ゲイン値の変更は、上記電子ビーム描画装置のビーム寸法可変用偏向器を駆動するための偏向アンプ（成形変更アンプ）のゲインを変えることで行われる。
【００３５】
次に、上記７つの成形ゲイン毎に、上記４つのＬ＆Ｓレジストパターンのハーフピッチの寸法が測長ＳＥＭにより測定され、パターン寸法リニアリティが取得される（ステップＳ５）。その結果、図７に示すようなパターン寸法リニアリティの成形ゲイン依存性が確認された。測定値以外のハーフピッチの設計寸法からのずれは補間により求められる。ここでは、７つの成形ゲインのパターン寸法リニアリティは、図７に示すように、点線で規定される直線Ｌ１−Ｌ７で表現される。
【００３６】
次に、上記７つの成形ゲインと直線Ｌ１−Ｌ７の傾きとから、図８に示すように、（１−ハーフピッチの設計値／ハーフピッチの実測値）ΔＤの成形ゲイン依存性が取得される（ステップＳ５）。上記７つの成形ゲイン以外の（１−ハーフピッチの設計値／ハーフピッチの実測値）ΔＤは補間により求められる。ここでは、（１−ハーフピッチの設計値／ハーフピッチの実測値）ΔＤの成形ゲイン依存性は、図８に示すように、点線で規定される直線Ｌ８で表現される。
【００３７】
図８から、成形ゲイン値を−０．６４％に設定すると、図６で示されるＬ＆Ｓパターンの寸法リニアリティが保たれ、−０．６４％が正確な適正な成形ゲイン値であることがわかる（ステップＳ６）。このようにして適正な成形ゲイン値が容易に得られることで、ショットつなぎ誤差を容易に十分に小さくすることが可能となる。
【００３８】
本発明者は、本実施形態の方法により可変成形ビームが調整された電子ビーム描画装置を用いて形成されたＬ＆Ｓパターンのパターン寸法リニアリティの評価を行った。その結果を図９に示す。図９の本実施形態のパターン寸法リニアリティは、図３の従来のパターン寸法リニアリティに比較して、改善されていることが分かる。
【００３９】
なお、図９から、ハーフピッチが大きくなるほど、設計値からのずれが大きくなる傾向が見られる。このようなパターン寸法リニアリティの不完全性は電子ビーム描画装置の調整方法に起因するものではなく、マスクプロセスに起因するものである。すなわち、僅かに残っている空間電荷効果の影響により、入射電子ビームプロファイルがショットサイズにより変動することが、パターン寸法リニアリティの不完全性の原因である。
【００４０】
以上述べた本実施形態の可変成形電子ビームの調整方法は、プログラムとしても実施できる。すなわち、本実施形態のプログラムは、本実施形態の可変成形電子ビームの調整方法のステップＳ１−Ｓ６（手順）をプログラムに実行させるものである。
【００４１】
次に、本実施形態のフォトマスクの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、本実施形態の可変成形電子ビームの調整方法により、可変成形電子ビームが調整される。次に、上記調整方法により調整された可変成形電子ビームを用いて、マスクブランクス上のレジスト上に複数のパターンが描画される。次に、上記レジストが現像されて上記複数のパターンを含むフォトマスクが得られる。
【００４３】
上記複数のパターンは、例えば、孤立パターンを含む。図１０に示すように、孤立パターンの隣りのパターンまでの距離Ｌ１は、密パターンのそれ（Ｌ２）に比べて長い。したがって、孤立パターンを形成する場合、密パターンを形成する場合に比べて、パターン周辺のレジストの除去量は多くなる。そのため、ポジ型レジストを用いて孤立パターンを形成する場合、フォトマスクプロセスの空間電荷効果の影響が成形ゲインの調整に現れやすい。しかし、本実施形態によれば、フォトマスクプロセスの空間電荷効果の影響が十分に抑制された条件で、成形ゲインの調整が行われるので、孤立パターンを容易に正確に形成することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた場合について説明したが、イオンビーム等の他の荷電ビームを用いることも可能である。
【００４５】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】短辺および長辺の寸法は異なるが、ショット面積は同じであるＬ＆Ｓパターンを示す図。
【図２】図１のＬ＆Ｓパターンのハーフピッチのドーズ量依存性を示す図。
【図３】従来の調整方法を用いた場合のＬ＆Ｓパターンのハーフピッチのリニアリティを示す図。
【図４】実施形態のパターン寸法リニアリティを示す図。
【図５】実施形態の適正な成形ゲインを求めるプロセスを示すフローチャート。
【図６】実施形態の第１−第４のＬ＆Ｓパターンデータを示す図。
【図７】実施形態のパターン寸法リニアリティの成形ゲイン依存性を示す図。
【図８】（１−ハーフピッチの設計値／ハーフピッチの実測値）の成形ゲイン依存性を示す図。
【図９】本実施形態の方法で可変成形ビームが調整された電子ビーム描画装置を用いて形成されたＬ＆Ｓパターンの寸法リニアリティの評価結果を示す図。
【図１０】孤立パターンおよび密パターンを示す平面図。
【図１１】可変成形ビームの定義寸法と実際の寸法との関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００４８】
１，２，Ｐ１−Ｐ４…Ｌ＆Ｓ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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