(57)【要約】【課題】パターン疎密差に伴う現像ローディングに起因するフォトマスクの寸法差を容易に低減する。【解決手段】開口部パターン５の反転パターンにおいて開口部を広げる方向にリサイズした非開口部パターン７を形成し、開口部パターン５については、開口部４部分のレジスト膜３を除去するに十分な露光量でレジスト膜３への描画を行う。非開口部パターン７については、開口部パターン５の密なパターン領域である密部Ｐａと開口部パターン５の疎なパターン領域である疎部Ｐｂとのレジスト溶解量が同等程度となるように密部Ｐａ及び疎部Ｐｂの描画面積密度に基づき設定した非開口部パターン７の露光量でレジスト膜３への描画を行なう。【選択図】          図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に遮光膜及びレジストがこの順に積層されたフォトマスク基板において、前記レジストの所定の開口部領域を露光する第１の露光工程と、
前記レジストの非開口部領域を露光する第２の露光工程と、
前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程による露光後の前記レジストを現像して開口部パターンに応じたレジストパターンを形成する現像工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングするパターニング工程と、を備え、
前記第２の露光工程では、前記現像工程において、前記非開口部領域の前記レジストの膜厚方向の一部のみを溶解させる露光を行なうことを特徴とするフォトマスク作製方法。
【請求項２】
前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する露光を、前記現像工程後の前記非開口部領域のレジストを、前記パターニング工程での前記マスクとして利用可能な範囲で行なうことを特徴とする請求項１記載のフォトマスク作製方法。
【請求項３】
前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する露光量を制御することにより前記レジストの溶解量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフォトマスク作製方法。
【請求項４】
前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する電子線の加速電圧を制御することにより前記レジストの溶解量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフォトマスク作製方法。
【請求項５】
前記開口部のパターンのネガ反転パターンを用いて前記非開口部領域を露光するための非開口部パターンを形成し、
前記第２の露光工程では、前記レジストの前記非開口部パターン部分を露光することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のフォトマスク作製方法。
【請求項６】
前記ネガ反転パターンをリサイズして前記非開口部パターンを形成し、
前記非開口部パターンを形成する際のリサイズ量に応じて、前記開口部と前記非開口部パターンとの距離を調整することを特徴とする請求項５記載のフォトマスク作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィー工程におけるレジスト現像時の、特に電子線露光における現像ローディングの改善を図るフォトマスク作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスなど、微細加工が要求されるパターンの形成には光学的にパターンを転写する方法（フォトリソグラフィー）が用いられている。
フォトリソグラフィーではステッパー等の露光装置を用い、原版となるフォトマスクに光を照射することによりフォトマスクのパターンを対象物（ウェハなど）上に転写している。前記フォトマスクはパターン転写の原版であるため、パターン転写には高い寸法精度が求められている。
フォトマスクのパターニングでは、その精度の高さと解像性の高さから、電子線描画装置によるパターニングが主となっている。
【０００３】
ところで、半導体回路パターンの原版であるフォトマスクでは、密なパターン領域と疎なパターン領域とが混在する場合がある。
このように、密なパターン領域と疎なパターン領域とが混在する場合、フォトマスクを作製する際のリソグラフィー工程におけるポジ型レジストの現像工程においては、パターンが密な領域で現像液が局所的に不足することによりパターン寸法に細りが生じる現象（現像ローディング）が起こることが知られている。特に電子線用レジストでは、フォトレジストに比べて溶解速度が低く、現像ローディングの影響が大きいことが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
そのため、パターンが密なところでは現像ローディングにより寸法の細りが発生し、パターンが疎なところとの寸法差が発生し、寸法の面内均一性を悪化させてしまう可能性がある。
レジストの溶解速度が低く、粗密差の大きいフォトマスクにおいては、この現像ローディングの影響による寸法差が大きな問題であり、マスク品質を悪化させる一因となっている。
【０００５】
このような、現像ローディングによるパターン疎密の寸法差を改善させる方法として、電子線描画時の照射エネルギーを補正したり、パターン寸法にリサイズを入れることにより、疎密差に起因する寸法差を改善する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、パターンの疎密差自体を改善させる方法として、ダミーパターンを配置する方法なども提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６８０４２５号明細書
【特許文献２】特開２００４−２７９９５０号公報
【特許文献３】特開平１−１０７５５６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ，  ｖｏｌ．５４４６，  ｐ．１１８（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のように、電子線描画時の照射エネルギーを補正したり、寸法にリサイズを入れたりすることにより、疎密差に起因する寸法差を改善する方法にあっては、モデルを立て、パターン密度に応じた計算を行っているため、各種の条件出しを行なう必要があり、さらに、モデル自体の正当性についての検証を行なう必要があるなどの問題がある。
また、レジスト種や膜厚、現像方法毎に条件出しが必要であり、実際に適用可能な状態となるまでに時間がかかり、作業も煩雑であるという課題がある。さらに、厳密には現像液の流れ方向などの影響も考慮しなければならず、モデルを完成させること自体が難しい。
【０００９】
また、ダミーパターンを配置する方法にあっては、マスクレイアウトの変更作業を行なう必要があり、また、ダミーパターンが多すぎたり近すぎたりすると、マスク転写時のフレアが増加してしまうなどの変動が生じてしまい、レイアウト変更を簡単には行なうことができないという問題がある。
このように、パターン疎密差により発生する現像ローディングを、描画時の露光量補正やリサイズ補正にて対応することは、モデルの正当性への疑念や、条件出しに時間がかかるなどの課題がある。
【００１０】
また、ダミーパターンを配置する方法においては、パターンデータの変更が容易でないことや、ダミーパターンの配置に制限があるという課題がある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、現像ローディングに起因する寸法差を容易に抑制するフォトマスクの作製方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、基板上に遮光膜及びレジストがこの順に積層されたフォトマスク基板において、前記レジストの所定の開口部領域を露光する第１の露光工程と、前記レジストの非開口部領域を露光する第２の露光工程と、前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程による露光後の前記レジストを現像して開口部パターンに応じたレジストパターンを形成する現像工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングするパターニング工程と、を備え、前記第２の露光工程では、前記現像工程において、前記非開口部領域の前記レジストの膜厚方向の一部のみを溶解させる露光を行なうことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する露光を、前記現像工程後の前記非開口部領域のレジストを、前記パターニング工程での前記マスクとして利用可能な範囲で行なうことを特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する露光量を制御することにより前記レジストの溶解量を制御することを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項４に係る発明は、前記第２の露光工程では、前記非開口部領域に対する電子線の加速電圧を制御することにより前記レジストの溶解量を制御することを特徴としている。
またさらに、請求項５に係る発明は、前記開口部のパターンのネガ反転パターンを用いて前記非開口部領域を露光するための非開口部パターンを形成し、前記第２の露光工程では、前記レジストの前記非開口部パターン部分を露光することを特徴としている。
さらに、請求項６に係る発明は、前記ネガ反転パターンをリサイズして前記非開口部パターンを形成し、前記非開口部パターンを形成する際のリサイズ量に応じて、前記開口部と前記非開口部パターンとの距離を調整することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レジストの所定の開口部領域を露光すると共に、開口部を形成しない非開口部領域も露光し、このとき、非開口部領域の露光は、現像工程において非開口部領域の膜厚方向の一部のみを溶解させるように露光するため、現像工程時には、開口部領域のレジストが除去されると共に非開口部領域の一部が溶解される。このため、開口部のパターンに疎密差がある場合でも、パターンの疎の領域と密の領域とでレジストの溶解量の差が抑制されるため、パターンの疎密差に起因して生じる現像ローディングを抑制し、現像ローディングに起因するパターン寸法差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるフォトマスク作製方法の一例を説明するための、ブランクスにレジストをコートした状態のフォトマスク基板の断面図である。
【図２】本パターン（開口部パターン）の一例である。
【図３】反転パターンの一例である。
【図４】リサイズした非開口部パターンの一例である。
【図５】開口部パターンと非開口部パターンとを重ねた図である。
【図６】レジストコート済みブランクスに電子線露光を行なっている状態のフォトマスク基板の断面図である。
【図７】レジストコート済みブランクスに電子線露光を行なっている状態のフォトマスク基板の断面図である。
【図８】現像ローディングが起こらなかった場合の、現像後のフォトマスク基板の断面図である。
【図９】現像ローディングが起こった場合の、現像後のフォトマスク基板の断面図である。
【図１０】レジストコート済みブランクスの開口部パターンと、非開口部パターンとに電子線露光した場合の現像後のフォトマスク基板の断面図である。
【図１１】図１０のマスクを用いて遮光膜をエッチングした場合のフォトマスク基板の断面図である。
【図１２】図１１のマスクを除去した後のフォトマスク基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
以下に、本発明によるフォトマスク作製方法の一例を、図１から図１２を伴って説明する。
＜基板上に、レジスト膜を形成する工程＞
まず、ガラス基板１上に、例えばクロム（Ｃｒ）薄膜からなる遮光膜２が形成されたブランクスを用意し、このブランクスの上にレジスト膜３を形成し、フォトマスク作製用のフォトマスク基板を得る（図１参照）。
ガラス基板１、遮光膜２及びレジスト膜３は、特に限定されず適宜公知のものを適用することが出来る。
【００１７】
また、上記レジスト膜３は、露光部が現像時に除去されるポジ型、露光部が現像時に残存するネガ型のいずれであってもよい。
以下の説明はポジ型レジストを想定して進める。
前記ガラス基板１上に形成された遮光膜２にレジスト膜３を塗布する方法としては、適宜公知の方法を用いることが出来る。例えば、スピンコート法を用いても良い。
【００１８】
＜開口部及び非開口部パターンを作製する工程＞
次に、電子線描画装置により、レジスト膜３に電子線ビームにて所望の描画パターンを描画する。
まず、例えば長方形の開口部４を複数備えた開口部パターン５を基板全体の一枚絵として作製する（図２参照）。
次に、パターン変換ソフトを用い、図２の開口部パターン５の反転パターン６を作製する（図３参照）。
このようにパターン変換ソフトを用いることにより、非開口部を簡便に抽出することができ、また、図２の開口部パターン（以後、本パターンともいう。）５を元に、自動的に反転パターン６を生成させることができるため、本パターン５を精度よくトレースした反転パターン６を得ることができる。
【００１９】
次に、反転パターン６にリサイズを入れる。すなわち、反転パターン６において開口部４を形成する長方形の４辺を所定量だけオフセットして開口部を広くしてリサイズした非開口部パターン７を得る（図４参照）。なお、リサイズを入れるとは対象物の大きさ（この場合、開口部４の大きさ）を補正することをいう。これにより、本パターン５の開口部４から４辺が一定量だけ外側にオフセットされた開口部７ａを有する非開口部パターン７を得ることができる（図５参照）。なお、図５は、非開口部パターン７と、開口部パターン５とを重ねて表示したものである。
【００２０】
ここで、現像ローディング均一化の目的からすれば、開口部７ａの大きさはできるだけ本パターン５の開口部４の大きさに近づけることが望ましいが、本パターン５の開口部４から０．０５〔ｍｍ〕以下の距離にまで近づけてしまうと、電子線の後方散乱の影響距離に入ってしまい、本パターン５の解像性悪化などを引き起こす可能性があるため、ある程度の距離を離す必要がある。現像ローディングは、レジスト膜３のレジスト種や現像方式にもよるが、概ね０．１〔ｍｍ〕から１０〔ｍｍ〕程度の距離で発生するものであるため、本パターン５における開口部４から０．１〔ｍｍ〕程度離した位置に開口部７ａの各辺が位置するように形成することが望ましい。
【００２１】
＜電子線による露光を行う工程＞
次に、露光を行なう。
まず、本パターン５に対する電子線露光８を通常通り行い、レジスト膜３に本パターン５の描画を行なう（図６（ａ）参照）。
本パターン５を描画した後に、上述の手順で作製した図４の非開口部パターン７に対する電子線露光９を同様に行い、レジスト膜３に非開口部パターン７を描画する（図６（ｂ））。
なお、図７に示すように、レジスト膜３への本パターン５の描画と非開口部パターン７の描画とを同時に行なってもよい。
【００２２】
非開口部パターン７に対する電子線露光９における露光量は、レジスト現像後にドライエッチングに耐えうるレジスト残膜があるように設定する。
例えば、レジスト膜３が膜厚３０００〔Å〕である場合に、ドライエッチングにより１５００〔Å〕が膜減りするものと仮定すると、レジスト現像時に、非開口部を１４００〔Å〕膜減りさせたとしても、ドライエッチング後にはまだ１００〔Å〕のレジスト残膜があるため、下層すなわち遮光膜２がエッチングされることはない。
【００２３】
ここで、前述のように現像ローディングは、パターンが密な領域で現像液が局所的に不足することにより生じる。この現像ローディングによる密なパターン領域と疎なパターン領域との寸法差は、現像時のレジスト膜３のレジスト溶解量が異なることが原因であって、前述のように例えばダミーパターンを設け、密なパターン領域と疎なパターン領域とでレジスト溶解量が同等程度となるようにすれば低減することができる。
【００２４】
そこで、本発明では、図２の本パターン５において、開口部４だけでなく非開口部も露光し、密なパターン領域である密部Ｐａと疎なパターン領域である疎部Ｐｂとにおいて現像時のレジスト溶解量が同等程度となるようにすることで、ダミーパターンを設けた場合と同等の効果（以下、ダミーパターン効果ともいう）を得るようにしている。
図４の非開口部パターン７の場合、この非開口部パターン７に対して露光を行なうと、例えばレジスト膜３が膜厚３０００〔Å〕であって、レジスト現像時に非開口部を１４００〔Å〕膜減りさせた場合には、非開口部パターン７を描画面積密度で４７％相当に調整することができ、レジスト膜３の膜減り量を制御することにより、０〜４７％までの任意の描画面積密度に対応したダミーパターン効果を得ることができる。
【００２５】
したがって、本パターン５の描画面積密度と同等となるように非開口部パターン７の描画面積密度を調整すれば、密部Ｐａと疎部Ｐｂとで現像ローディングによる寸法差を低減することができることになる。そのためには、非開口部パターン７の描画面積密度が、本パターン５の描画面積密度と同等となるようにレジスト膜減り量を設定することが望ましい。
なお、ネガ型レジストの場合には、レジスト膜３において現像時に溶解される部分が、ポジ型レジストの場合と反転した形となるため、レジスト溶解量は異なるが、上記と同様の手順でレジスト膜減り量を設定すればよい。
【００２６】
＜非開口部パターンのレジスト溶解量を制御する方法＞
レジスト膜減り量は、描画露光量にて制御することが可能である。非開口部パターン７の露光量は、上記のとおり、任意の描画面積密度に相当するレジスト膜減り量に対応するように設定する。
また、レジスト膜減り量は、電子線描画装置の打ち込み電子の加速電圧によっても制御することが可能である。
【００２７】
電子線シミュレーションにより、各加速電圧の時の、打ち込み電子のレジストへの進入深さを計算することができる。現行の電子線描画装置の加速電圧は５０〔ｋｅＶ〕であるが、この場合の基板への電子の進入深さは１５〔μｍ〕程度であり、レジスト膜厚の０．３〔μｍ〕を大きく越えている。また、打ち込み電子の加速電圧を低加速電圧とすることによって、レジスト表面で電子が止まるように制御することができる。例えば、加速電圧２〔ｋｅＶ〕ではレジストへの進入深さは１５０〔ｎｍ〕となる。
したがって、非開口部パターン７への描画を行なう際の打ち込み電子の加速電圧は、任意の描画面積密度に相当するレジスト膜減り量に対応するように設定すればよい。
【００２８】
＜露光されたレジスト膜に、現像処理を行う工程＞
次に、露光されたレジスト膜３に対する現像処理を行う。
現像処理の方法は特に限定されず、適宜公知のものを適用することが出来る。
ここで、現像後のレジスト膜３は、現像ローディングがない理想的な状態では、図８に示すように密部Ｐａと疎部Ｐｂとで、レジスト膜３の密部Ｐａの開口部３ａの寸法と、疎部Ｐｂの開口部３ｂの寸法とは略同等となる。しかしながら、実際には図９に示すように、密部Ｐａには現像ローディングにより寸法細り１０が生じるため、密部Ｐａの開口部３ａの寸法は、疎部Ｐｂの開口部３ｂの寸法よりも狭くなり、密部Ｐａと疎部Ｐｂとで開口部３ａ、３ｂに寸法差が生じてしまう。
【００２９】
しかしながら、上記実施形態では、上述のように開口部４だけでなく非開口部に対しても露光を行なっており、且つレジスト膜３のレジスト溶解量が密部Ｐａと疎部Ｐｂとで同等程度となるように露光している。そのため、レジスト現像時には、開口部４だけでなく、非開口部においてもレジスト膜３の溶解が生じ、レジスト溶解量が密部Ｐａと疎部Ｐｂとで同等程度となるため、図１０に示すように、現像ローディングが、密部Ｐａだけでなく疎部Ｐｂにおいても同様に生じることになる。その結果、密部Ｐａ及び疎部Ｐｂの開口部３ａ、３ｂの寸法の寸法差が低減される。したがって、現像ローディングによる疎密寸法差を改善したフォトマスクを作製することができる。
【００３０】
このとき、開口部４に相当する部分のレジスト膜３が除去されると共に、レジスト膜３に膜減り１２が生じるが、この膜減り１２の量は、レジスト膜３の残膜の膜厚が、後の工程で実行されるドライエッチングに耐えうる膜厚となるように設定しているため、膜減り１２が生じることによりレジスト膜３の膜厚が減少したとしても、その後のドライエッチング工程においてレジスト膜として十分作用することができる。
【００３１】
また、単に、開口部４だけでなく非開口部に対しても露光を行ない、且つ露光量や加速電圧を調整して非開口部のレジスト溶解量を調整するだけで、現像ローディングによる疎密寸法差の低減を図ることができる。そして、非開口部への露光量の調整や加速電圧の調整は複雑な演算を伴うことなく容易に行なうことができるため、本パターン５の変更等に対しても容易に対応することができる。
【実施例】
【００３２】
本パターン５（図２）のネガ反転パターン６を作製し、開口部４のリサイズ量を０．１〔ｍｍ〕として開口部４の大きさを広げ、非開口部パターン７を準備した。
Ｃｒ遮光膜付き６インチＱｚ基板を準備し、このＱｚ基板に電子線用ポジ型レジスト（ＦＥＰ１７１／富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００〔ｎｍ〕厚コートしてフォトマスク基板を作製し（図１）、電子線描画装置にて本パターン５（図２）を描画した（図６（ａ））。このとき、描画時の条件はドーズ量を１０〔μＣ／ｃｍ２〕とした。
【００３３】
次に、非開口部パターン７（図４）を、ドーズ量４〔μＣ／ｃｍ２〕にて描画した（図６（ｂ））。
本パターン５（図２）の描画面積密度が４１％であったため、これに相当するレジスト溶解量から、レジスト膜を１２３〔ｎｍ〕溶解するドーズ量とした。
次に、本パターン５及び非開口部パターン７を描画したフォトマスク基板に対し、ポジ型レジスト膜の現像液として一般的に用いられる、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）の２．３８％水溶液を用いて現像処理を行った。現像時間を９０秒とした。これにより、本パターン５のパターンが転写されたレジストパターンを得た（図１０）。
【００３４】
次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたＱｚドライエッチングによって、遮光膜２であるＣｒ膜のエッチングを行った（図１１）。Ｃｒエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０〔ｓｃｃｍ〕、Ｏ２流量１０〔ｓｃｃｍ〕、Ｈｅ流量８０〔ｓｃｃｍ〕、圧力１５〔ｍＴｏｒｒ〕、ＩＣＰパワー３００〔Ｗ〕、ＲＩＥパワー３０〔Ｗ〕とした。
次に、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００〔ｓｃｃｍ〕、圧力３０〔Ｐａ〕、ＲＦパワー１０００〔Ｗ〕）によってレジスト膜３を剥離した（図１２）。
以上より、パターン疎密差に起因する寸法差を低減したフォトマスク（図１２）を作製した。
上記手順で作製したフォトマスク（図１２）は、従来と比べ、パターン疎密に起因する寸法差を大幅に改善できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のフォトマスク作製方法は、電子線露光における現像処理の評価方法として有用であり、導体デバイスやＤＶＤ等の記録デバイス、カラーフィルタなどの製造において用いられるフォトマスクの製造工程における電子線露光に好適に用いることが期待出来る。
【符号の説明】
【００３６】
１  ガラス基板
２  遮光膜
３  レジスト膜
３ａ  密部の開口部
３ｂ  疎部の開口部
５  本パターン（開口部パターン）
６  反転パターン
７  非開口部パターン
７ａ  開口部
１０  現像ローディングによる寸法細り
１２  膜減り
Ｐａ  密部
Ｐｂ  疎部
【図１】
2012078552.tif 000003
【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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