(57)【要約】【課題】所定のパターンが形成されたフォトマスク用のマスクブランクに、スポットビームを走査して描画するラスター描画方法において、多重描画を任意の倍数に増やせ、ズレの量を制限無く設定出来る、描画するパターンの寸法精度を向上させるラスター描画方法及びそれを用いたフォトマスク製造方法並びにフォトマスクを提供する。【解決手段】あらかじめ所定のパターンＡのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンＢデータを複数用意しておき、所定のパターンが一致して重なるように前記パターンデータを重ねて描画（Ａ＋Ｂ）することを特徴とするラスター描画方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成されたフォトマスク用のマスクブランクに、スポットビームを走査して描画するラスター描画方法において、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておき、所定のパターンが一致して重なるように前記パターンデータを重ねて描画することを特徴とするラスター描画方法。
【請求項２】
複数の所定パターンの位置をずらしたバターンデータで重ね描画して、フォトマスク上の所定のパターンでビームのバラツキが平均化されることを特徴とする請求項１に記載のラスター描画方法。
【請求項３】
マスクブランクに、所定のパターンをビームにより描画し、現像してフォトマスクを製造するフォトマスク製造方法において、描画方法が請求項１または２記載のレーザー描画方法であることを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のフォトマスク製造方法で製造されたことを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子製造用のフォトマスク等の製造をするため、スポットビームを照射して所望のパターンを描画するラスター描画方法及びそれを用いたフォトマスク製造方法並びにフォトマスクに係り、特に走査方向の寸法のばらつきに起因する描画パターンの寸法精度の低下を回避するラスター描画方法およびそれを用いたフォトマスク製造方法並びにフォトマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェハープロセスに使用されるフォトマスクの製造に、スポットビームを走査させ、ビームのＯＮ、ＯＦＦによりマスクブランク上に所望のパターンを描画する装置が利用されている。一般にこの方式はラスター方式とよばれ電子ビームやレーザービームが用いられる。
通常マスクは、ガラス等の基板に実寸の半導体ＬＳＩのパターンが多面付けされているか、マスクブランクに原寸の４倍、もしくは５倍のパターンが描画されているものを指し、後者をレチクルという。近年の微細化に伴い、マスクは殆どがレチクルタイプである。
【０００３】
電子ビームでは、ビームを磁場で偏向することによりビームを走査し、レーザービームでは、光学音響素子、もしくは、回転ミラーにより、ビームを走査する。  さらに、走査方向に垂直な方向にステージを移動させることにより、描画を行う。
【０００４】
露光の方法としては、まずマスクブランクを縦軸、横軸に移動できるステージに固定しておく。そしてある一定の距離で走査し、マスクブランク上に露光する。この時、多数のスポットビームを用いるマルチビームの場合は、各ビームを同時に走査、露光する。
【０００５】
この一定の距離で走査し、露光したパターンを基本単位とする。そして、基本単位を照射した後に、マスクブランクを移動する。そして再び同様にしてビームを走査し基本単位を照射した後、マスクブランクを移動する。このようにビームの走査とマスクブランクの移動により単位毎の照射を繰り返すことによって多面付けし、マスクブランク全体の描画を終える。従ってマスクブランクでは基本単位が繰り返され、この周期をもって描画されることになる。
【０００６】
なおマスク上での所定のパターンの形成は次のようにして行われる。
電子ビームは、偏向によりステージ上にビームのオン、オフを所定のパターンに従い制御し、同時に別の偏向により、マスク上を走査させることで、パターン形成する。
【０００７】
レーザービームでは、マルチビームとして利用される場合が多い。この場合１本のビームをビームスプリッターにより複数本のレーザービームに分割する。その後、音響光学素子などにより各ビームの進行のオン、オフを所定のパターンに従い制御し、別の音響光学素子、または回転ミラーによりマスク上を同時に走査させることで、パターン形成する。
【０００８】
しかし以上のようなマスク描画によって次のような問題点が起こる。
すなわち、ビームを走査することにより、走査位置による寸法のばらつきが発生する。
電子ビームでは、収差ぼけが発生し、レーザービームでは、レンズや、光路差に起因して、パターン寸法にバラツキが発生してしまう。
また、マルチビームの場合は、光の分割や光路差によるビーム間のばらつきが、寸法のばらつきとなる。
【０００９】
このような寸法のばらつきを回避するため、Ｎ回、走査方向に走査距離のＮ分の１分づつずらして重ねて処理対象物（マスクブランク等）に照射している。
走査方向にずらすことにより、走査間の寸法ばらつきと繋ぎのばらつきを平均化している。
マルチビームではさらに、異なるレーザービーム同士が重なるように、走査方向に垂直な方向にもずらすことにより、ビーム間の強度のばらつきを平均化し、寸法のばらつきを平均化している。
【００１０】
図５は、この重ねる方法の一例をレーザー光を用いたマルチビームについて説明する図である。前記の露光の一単位パターンの走査方向をＹ軸に、これに垂直な複数のビームの並んだ方向をＸ軸とする。したがって一単位パターンの走査・露光は、複数本のビームが、Ｙ軸方向に並んだ線状のパターンに露光される。一単位パターンのマスクブランク上のＸ軸方向の長さをＬＸ、Ｙ軸方向の長さをＬＹ（走査距離）とする。まず、初回の露光を、初回の一単位パターン１１を露光した後に一単位パターンをＸ軸方向、Ｙ軸方向にお互いに接するように繰り返し露光し、初回の多面付けする。次に初回の一単位パターン１１にたいし、Ｘ軸方向にＬＸ／２、Ｙ軸方向にＬＹ／４だけずらして二回目の一単位パターン１２を露光し、同様に繰り返し露光し、二回目の多面付けする。次に初回の一単位パターン１１にたいし、Ｘ軸方向にＬＸ×（３／４）、Ｙ軸方向にＬＹ／２だけずらして三回目の一単位パターン１３を露光し、同様に繰り返し露光し、三回目の多面付けをする。次に初回の一単位パターン１１にたいし、Ｘ軸方向にＬＸ／４、Ｙ軸方向にＬＹ×（３／４）だけずらして四回目の一単位パターン１４を露光し、同様に繰り返し露光し、四回目の多面付けをする。この結果、多面付けされたパターンは、四重に重ね書きされたことになる。
【００１１】
図６は、このようにしてマスクブランク上に重ね書きしたビームの寸法分布の例を模式的に表した説明図である。図６（ａ）は、ビームの寸法分布を示す図の凡例の説明図であって、図でパターンの長さは一走査の距離１、矢印は走査の方向２、パターンの区切り線は走査のつなぎ３、数字は走査位置における寸法４を模式的に示している。
【００１２】
なお、本明細書では、「ビームパターン」は一単位パターン中の重ねて露光された１本のビームに相当する線状パターンをいうこととする。
【００１３】
図６（ｂ）は、異なるビームを走査距離の１／４ずつずらして、４回露光した寸法分布の説明図である。ここでＢＥＡＭ１で示したビームパターンは、このビームパターンを初回の多面付けをレーザービームＡで露光し、二回目の多面付けで走査を走査距離の１／４ずらしてレーザービームＢで露光し、三回目走査を２／４ずらしてレーザービームＣで、四回目走査を３／４ずらしてレーザービームＤで露光している。これらの四つのビームは同じビームパターン上を露光したものであるが、図では説明のために並列して記載した。走査して重ねがきした結果の寸法（重ねた各ビームの寸法の和）を、図の右部に示した。寸法の平均は２７となる。さらに寸法の走査方向のばらつきをＲＡＮＧＥでみると、最大値３４、最小値２２であるから１２となる。同様にして、ＢＥＡＭ２で示したビームパターンは、レーザービームＢ、Ｃ、Ｄ、Ａで露光し、寸法の平均は２７、走査方向のばらつき１２となる。ＢＥＡＭ３で示したビームパターンは、レーザービームＣ、Ｄ、Ａ、Ｂで露光し、寸法の平均は２７、走査方向のばらつき１２、ＢＥＡＭ４で示したビームパターンは、レーザービームＤ、Ａ、Ｂ、Ｃで露光し、寸法の平均は２７、走査方向のばらつき１２となる。これからＢＥＡＭ１〜４の平均寸法のばらつきは０、各ＢＥＡＭの走査方向のばらつきの平均は１２となる。
【００１４】
すなわち、四種類のビームを混ぜることにより、ビーム間のバラツキは平均化されることが判る。
【００１５】
以上のように、異なるビームをずらして重ねて描画することによって、バラツキを平均化することにより低減できる。ビームをずらして描画する際、マスクの所定のパターンはずれないように、一致して重ねて描画しなければならない。しかし、このようにして描画することは装置の機能に起因して非常に限定されている。任意に設定することができないため、このようなバラツキの低減も限られたものである。
【特許文献１】特願２００２−２１９２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、多重描画を任意の倍数に増やせ、ズレの量を制限無く設定出来る、描画するパターンの寸法精度を向上させるラスター描画方法及びそれを用いたフォトマスク製造方法並びにフォトマスクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明はかかる課題を解決するものであり、請求項１の発明は、所定のパターンが形成されたフォトマスク用のマスクブランクに、スポットビームを走査して描画するラスター描画方法において、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておき、所定のパターンが一致して重なるように前記パターンデータを重ねて描画することを特徴とするラスター描画方法したものである。
【００１８】
本発明の請求項２の発明は、複数の所定パターンの位置をずらしたバターンデータで重ね描画して、フォトマスク上の所定のパターンでビームのバラツキが平均化されることを特徴とする請求項１に記載のラスター描画方法としたものである。
【００１９】
本発明の請求項３の発明は、マスクブランクに、所定のパターンをビームにより描画し、現像してフォトマスクを製造するフォトマスク製造方法において、描画方法が請求項１または２記載のレーザー描画方法であることを特徴とするフォトマスク製造方法としたものである。
【００２０】
本発明の請求項４の発明は、請求項３記載のフォトマスク製造方法で製造されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本願の請求項１に係るレーザー描画方法によれば、描画前に、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておくので、単にデータをそのまま装置で描画すれば良く、多重描画の回数を装置上の設定の任意の倍数に増やせ、ズレの量も任意に設定できる描画方法とすることが出来る。このため、装置起因によるＥＲＲＯＲ成分をさらに平均化でき、描画パターンの寸法精度を向上することが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る描画方法によれば、請求項１の描画方法において、複数の所定パターンの位置をずらしたバターンデータで重ねて描画して、フォトマスク上の所定のパターンで寸法のバラツキが平均化される。描画前に、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておくので、単にデータをそのまま装置で描画すれば良く、ラスター描画の重ね描画が、ズレの量と回数に制限が無くでき、寸法のバラツキがさらに平均化された描画方法とすることが出来る。
【００２３】
請求項３に係るフォトマスク製造方法によれば、請求項１または２いずれか１項記載の描画方法によりマスクブランクに所定パターンを描画し、フォトマスクを製造するので、フォトマスクのパターンの寸法精度を向上することが可能となる。
【００２４】
請求項４に係るフォトマスクによれば、請求項３記載のフォトマスク製造方法で製造されるので、従来より寸法ばらつきの低減したフォトマスクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のラスター描画方法及びフォトマスク製造方法並びにフォトマスクを一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
【００２６】
描画前に、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておく。まず、所定のパターンのデータで描画して、さらに所定のパターンがマスクブランク上で一致して重なるように、前記の所定パターンの位置をずらしたパターンデータで、再度描画する。
これを複数回行ってもよい。
【００２７】
このように、複数の所定パターンの位置をずらしたバターンデータを重ねて描画して、フォトマスク上の所定のパターンで寸法のバラツキが平均化される。
【００２８】
また、描画前に、あらかじめ所定のパターンのデータと、所定パターンの位置をずらしたパターンデータを複数用意しておくので、単にデータをそのまま装置で描画すれば良く、多重描画が、ズレの量に制限が無くできる。
【００２９】
以上のように描画することで本願が、多重描画が、ズレの回数を任意の倍数に設定でき、ズレを制限なく設定できる、描画するパターンの寸法精度を向上させるラスター描画方法及びそれを用いたフォトマスク製造方法であることを図を用いて詳細に述べる。
【００３０】
図１は所定のマスクパターンと、これを位置をずらして作成した所定マスクパターンの例である。所定のマスクパターンのデータから位置をずらしたデータを作成するには、ＣＡＤを利用し、通常、所定のマスクパターンのデータを画面表示しパターンをずらした領域の端部（通常は左下及び右上）を指定し、パターンを切り出す操作で作成できる。図（Ａ）は所定のマスクパターン、図（Ｂ）は位置をずらした所定のパターン、図（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）は両パターンを重ねて描画した所定のパターンを表す。
露光部分は、ＰＡＴＴＥＲＮ  ＤＡＴＡと記述されたところとする。
【００３１】
パターンＡとＢは、露光部分は同じであるが切り出し面が異なるため、ビームで描画すると、描画の開始位置（描画はデータのある端部より開始される）が異なることから、それぞれ描画するビームの装置起因のＥＲＲＯＲ成分（バラツキ）が、所定のパターン上では出る場所が異なる。前提として、重ね描画時には、所定のパターン自体（この場合は、ＰＡＴＴＲＥＮ  ＤＡＴＡとかかれた部分）一致して重なるように、それぞれのパターンデータの座標を設定する。なお、所定のパターンのデータと、位置をずらしたパターンのデータとを合わせてｎ個用意し、ｎ回重ね描画する場合、描画に必要なエネルギー量の１／ｎの強度で各パターンの描画を行う。
【００３２】
なお、本願を利用して多重描画を行う場合は、通常、従来の技術を用いた装置のみによる描画と、本願の多重描画とを併用して行う。例えば、図１に示したＡのパターンを描画装置を用いて多重描画し、次にＢのパターンを用いてさらに多重描画をする。描画装置を用いた多重ね描画を共に４回実施するとすれば、このような本願の重ね描画との併用で、８回重ね描画出来る。
【００３３】
このようにして４本のレーザービームを４回の多重露光し、Ａ、Ｂを描画した場合のＥＲＲＯＲ成分（寸法バラツキ）を数字で表したもの図２に示す。本例では、それぞれＲＡＮＧＥで１２である。図に示すように、ＡとＢを重ねて平均をとったＥＲＲＯＲ成分の値は、ＲＡＮＧＥ２に改善される。
【００３４】
パターンＡとＢの寸法の分布を模式的に表現したものを図３に示す。バブルが大きいほど、寸法の平均からのずれが大きい。パターンＡで斜めに傾向がでているものが、ＡとＢを重ねることで平均化され、斜めの傾向がなくなっている。
【００３５】
以上のように、本願発明のラスター描画方法では、寸法ばらつきの低減したパターンを描画できるので、マスクブランクに、すくなくとも所定のパターンを本願発明のラスター描画方法により描画し、現像してフォトマスクを製造することによって、寸法ばらつきの低減したフォトマスクを製造できる。
【００３６】
さらに、このようにして製造したことにより、従来より寸法ばらつきの低減したフォトマスクを提供することができる。
【実施例１】
【００３７】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３８】
ＰＩＴＣＨが約３０μｍ、２μｍの幅のＬＩＮＥからなるパターンデータＡを用意した。これに、切り出し面を走査距離の９／１６ずらしたパターンＢのデータを作成した。これらをマルチレーザービームを利用したＥＴＥＣ社製ＡＬＴＡ３０００で描画した。通常、装置の設定で、重ね回数は８回、走査方向に１／８にずらして描画している。このようにして描画した時のパターンＡの寸法ばらつきを図４（ａ）に示す。図で、○印は、寸法が平均値より小さいもの、○印にハッチの入ったものは、寸法が平均値よりも大きいものを表す。また、○印の大きいものほど、値（絶対値）が大きいことを表す。バラツキのＲＡＮＧＥは０．０３７μｍで３σは０．０２２μｍであった。次にパターンＡとパターンＢを重ねて描画した場合の寸法ばらつきを図４（ｂ）に示す。各パターンは同様に装置の設定を行い多重描画しているので、この場合、実質、重ね回数は１６回、走査方向に１／１６にずらして描画することになる。
ＲＡＮＧＥは０．０２４μｍで、３σは０．０１１μｍと改善した。また、パターンＡで、斜め方向にでていた傾向が消えていて、ムラになりにくい寸法分布になった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の方法の実施の形態例に係る所定のマスクパターンと、これを位置をずらして作成したマスクパターンの例を模式的に示した説明図である。
【図２】本発明の方法の実施の形態例に係るマスクパターンを描画したＥＲＲＯＲ成分（寸法バラツキ）を模式的に示した説明図である。
【図３】本発明の方法の実施の形態例に係るマスクパターンを描画したＥＲＲＯＲ成分（寸法バラツキ）を模式的に示した説明図である。
【図４】本発明の方法で描画された線パターンの実施例を模式的に示した説明図である
【図５】多重露光の方法を示す説明図である。
【図６】ビームの強度分布の一例を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・一走査の距離
２・・・・走査の方向
３・・・・走査のつなぎ
４・・・・寸法
１１・・・・初回の一単位パターン
１２・・・・二回目の一単位パターン
１３・・・・三回目の一単位パターン
１４・・・・四回目の一単位パターン
【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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