(57)【要約】【課題】超微細な補助パターンを備えたＥＵＶマスクとその製造方法を提供する。【解決手段】基板１０１上に高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層して、ＥＵＶ光を反射する反射層１０２を形成する。次に、反射層１０２の上に、ＥＵＶ光を吸収する吸収層１０５を形成する。次いで、吸収層１０５を、転写対象面に転写される主パターン１０７の形状に加工した後、主パターン１０７の近傍に、転写対象面に転写されない補助パターン１０８を形成する。補助パターン１０８を形成する工程では、反射層１０２に電子ビーム２０４を照射して、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層の固溶体を形成する。【選択図】図２
2012248676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成され、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とが交互に積層された構造によってＥＵＶ光を反射する反射層と、
前記反射層の上に形成され、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とを有するＥＵＶマスクであって、
前記吸収層は、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工されており、
前記主パターンの近傍には、前記転写対象面に転写されない補助パターンが形成されていて、
前記補助パターンは、前記高透過率・低反射層と前記低透過率・高反射層の固溶体からなることを特徴とするＥＵＶマスク。
【請求項２】
前記高透過率・低反射層はシリコンからなり、前記低透過率・高反射層はモリブデンからなることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶマスク。
【請求項３】
基板上に高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層して、ＥＵＶ光を反射する反射層を形成する工程と、
前記反射層の上に、ＥＵＶ光を吸収する吸収層を形成する工程と、
前記吸収層を、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工する工程と、
前記主パターンの近傍に、前記転写対象面に転写されない補助パターンを形成する工程とを有し、
前記補助パターンを形成する工程では、前記反射層に電子ビームを照射して、前記高透過率・低反射層と前記低透過率・高反射層の固溶体を形成することを特徴とするＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項４】
前記高透過率・低反射層はシリコンからなり、前記低透過率・高反射層はモリブデンからなり、
電子ビームを照射して前記反射層の温度を４００℃以上とすることにより、前記シリコンと前記モリブデンの固溶体を形成することを特徴とする請求項３に記載のＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項５】
前記反射層の温度は５００℃以下とすることを特徴とする請求項４に記載のＥＵＶマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）マスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い、個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。
【０００３】
半導体集積回路の製造においては、レチクルと呼ばれる回路原版をレジストと呼ばれる感光性樹脂に転写してウェハを加工する工程が基本となる。そして、この基本工程を繰り返すことによって、半導体集積回路が製造される。
【０００４】
転写工程には、ステッパまたはスキャナと呼ばれる露光装置が用いられる。従来は、転写光源として光を用い、レチクル上の回路パターンをウェハ上に４分の１から５分の１程度に縮小投影して転写する方法が採られてきた。半導体集積回路の微細化のためには、この転写工程での解像性能を向上させることが必要となる。ここで、結像光学系の開口係数をＮＡ、光源の波長をλとすると、解像寸法は（λ／ＮＡ）に比例する。したがって、開口係数ＮＡの向上または波長λの短波長化を図ることにより、露光解像度を小さくすることができる。
【０００５】
しかし、焦点深度は（λ／ＮＡ２）に比例するので、開口係数ＮＡを大きくすると、露光解像度は小さくできるものの、焦点深度が低下するという問題を生じる。例えば、１００ｎｍ以下のデザイン・ルールに対応する微細パターンでの焦点深度は、０．３５μｍ程度である。微細化の進展とともに、焦点深度は今後さらに浅くなることが予想される。そこで、レチクルに斜め方向から光を入射させて焦点深度が深くなるようにする変形照明法が提案されている。
【０００６】
一方、短波長（λ＝１３〜１４ｎｍ）のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ；極短紫外）光を用いたＥＵＶリソグラフィ技術の開発も進められている。ＥＵＶリソグラフィの開口係数ＮＡは、フォトリソグラフィより小さいが、波長の２．０〜１．５倍程度は解像するので、３０ｎｍ以下の解像寸法が可能である。
【０００７】
特許文献１には、ＥＵＶマスクの製造方法が記載されている。それによれば、まず低熱膨張ガラス基板上に、スパッタ法などによって、所望の層数のモリブデンとシリコンからなる多層膜を積層して反射層を形成する。次いで、この反射層の上に緩衝膜を形成する。緩衝膜は、吸収層のパターニングや欠陥修正の際に、多層膜が受けるダメージを軽減する機能を有する。次に、緩衝膜の上に、スパッタ法などにより吸収層となる薄膜を形成する。そして、この薄膜の上にレジストを塗布し、ベーキングを行った後に電子ビームによる描画を行う。その後、描画後のポストベーキングに続いて、現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、上記薄膜のドライエッチングを行う。次いで、レジストを剥離することにより、ＥＵＶマスクを得る。
【０００８】
ところで、パターンの線幅が狭くなり、解像限界に近くなってきたことにより、主パターンの周辺に補助パターンを設けて主パターンの解像性を向上させる超解像技術が提案されている。このとき、補助パターンは、主パターンが投影されるときに発生する光近接効果を補償するためだけに使用される。補助パターンとしては、例えば、Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｂａｒなどが挙げられる。補助パターンは、それ自身が解像しない寸法と透過率で設計され、主パターンの近傍に配置される。特許文献２には、補助パターンの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２６００５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３７４６号公報
【特許文献３】特開昭６４−３３０３０号公報
【特許文献４】米国特許第３，４９８，８７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解像度（Ｒ）は、プロセス係数（ｋ）を用いると、次式で表される。
2012248676.tif 000003
【００１１】
上記式において、係数（ｋ）は、フォトリソグラフィ条件に関連する転写パターンの複雑さや、フォトリソグラフィ工程を行う際の工程レシピなどによって変動する程度または能力を反映する値である。
【００１２】
次世代のＥＵＶ露光装置では、例えば、ｋ＝０．４〜０．５、ＮＡ＝０．３３〜０．５、λ＝１３．５ｎｍとなることが想定されている。この場合、マスク面上での解像度は６０ｎｍ程度、試料面上での解像度は１５ｎｍ程度になると考えられる。そして、この世代で必要とされる補助パターンは、マスク上で１５ｎｍ以下の寸法になると考えられる。
【００１３】
特許文献１に記載されているように、最先端の半導体集積回路で使用されるマスクの製造には、パターンの微細性の点から電子ビーム描画装置が用いられる。しかしながら、電子光学系、プロセスおよびレジストに起因するボケによって、上記寸法の補助パターンを形成することは困難である。以下、この点について詳述する。
【００１４】
マスク生産においては、解像性とともにスループットが要求されるため、高解像度でかつ高感度のレジストが必要とされ、具体的には化学増幅型レジストが用いられる。化学増幅型レジストは光酸発生剤を含み、光反応によって発生した酸が触媒となって、露光後の加熱工程でレジスト樹脂成分を不溶化させている保護基を脱離させる。これにより、露光部がアルカリ現像液に対して可溶化し、微細パターンが形成される。
【００１５】
化学増幅型レジストでは、露光により発生する酸が少量であっても、熱拡散により連鎖的に反応が進行するため、高感度、すなわち、微小な露光量で感光することが可能となっている。しかし、この熱拡散に起因して、実効的な像のボケが生じることが知られている。これは、加熱後の現像液に対する溶解度の分布パターンが、熱拡散によって変化する酸の分布に依存することによる。このためレジストパターンの寸法を予測するには、実効的な光学像のボケの定量が重要になる。現在用いられている化学増幅型レジストの場合、一方のエッジで１０〜２０ｎｍ程度のボケがある。したがって、１５ｎｍ以下の寸法を有する補助パターンをマスク上に形成しようとしても、かかるパターンの潜像をレジスト上に形成することは困難である。また、たとえ潜像を形成できたとしても、現像処理でコントラストが十分に確保できないため、レジストパターンにすることはさらに困難である。
【００１６】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、超微細な補助パターンを備えたＥＵＶマスクとその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様は、基板と、
基板の上に形成され、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とが交互に積層された構造によってＥＵＶ光を反射する反射層と、
反射層の上に形成され、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とを有するＥＵＶマスクであって、
吸収層は、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工されており、
主パターンの近傍には、転写対象面に転写されない補助パターンが形成されていて、
補助パターンは、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層の固溶体からなることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１の態様において、高透過率・低反射層はシリコンからなり、低透過率・高反射層はモリブデンからなることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の態様は、基板上に高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層して、ＥＵＶ光を反射する反射層を形成する工程と、
反射層の上に、ＥＵＶ光を吸収する吸収層を形成する工程と、
吸収層を、転写対象面に転写される主パターンの形状に加工する工程と、
主パターンの近傍に、転写対象面に転写されない補助パターンを形成する工程とを有し、
補助パターンを形成する工程では、反射層に電子ビームを照射して、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層の固溶体を形成することを特徴とするＥＵＶマスクの製造方法に関する。
【００２１】
本発明の第２の態様において、高透過率・低反射層はシリコンからなり、低透過率・高反射層はモリブデンからなり、
電子ビームを照射して反射層の温度を４００℃以上とすることにより、シリコンとモリブデンの固溶体を形成することが好ましい。
また、この場合、反射層の温度は５００℃以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、超微細な補助パターンを備えたＥＵＶマスクとその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態におけるＥＵＶマスク基板の一例である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態におけるＥＵＶマスクの製造方法を示す模式図ある。
【図３】本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。
【図４】電子ビームによる描画方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ＥＵＶ光は、波長が短いために、透過・屈折させるレンズを形成する物質が存在しない。このため、従来の可視光または紫外光を用いたフォトリソグラフィのような透過型の屈折光学系を使用することができない。そこで、ＥＵＶリソグラフィでは、反射光学系、すなわち、反射型フォトマスクとミラーが用いられる。また、光源からＥＵＶマスクまでＥＵＶ光を導く照明光学系と、ＥＵＶマスクで反射されたパターン情報を有する光をウェハまで導く結像光学系との干渉を避けるために、マスクに対して斜めに光を入射させる照明系が採用されている。入射角は、例えば、法線方向から６°とすることができる。ＥＵＶマスクの裏面には、例えば導電性を有するクロム膜などが形成され、この裏面を静電チャック方式により保持した状態で、表面からＥＵＶ光を斜めに入射させる。
【００２５】
上記理由から、一般的なＥＵＶマスクは、低熱膨張ガラス基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とがこの順に形成された構造を有している。反射層としては、高透過率で低反射の層（高透過率・低反射層とも称する。）と、低透過率で高反射の層（低透過率・高反射層とも称する。）とを交互に積層することで、ＥＵＶ光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜が使用される。一方、吸収層としては、ＥＵＶ光に対する吸収係数の高い材料、例えば、タンタルを主成分とする材料が用いられる。
【００２６】
以下では、本実施の形態によるＥＵＶマスクの製造方法について説明する。
【００２７】
まず、ＥＵＶマスク基板を準備する。
【００２８】
ＥＵＶマスク基板は、例えば、低熱膨張ガラス基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とがこの順に形成されており、さらに吸収層の上にレジストが形成されたものである。
【００２９】
反射層としては、高透過率・低反射層と低透過率・高反射層とを交互に積層することで、ＥＵＶ光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜が使用される。例えば、低透過率・高反射層としてのモリブデン層と、高透過率・低反射層としてのシリコン層とからなる２層膜を、４０層積層した多層反射膜を用いて、反射層とすることができる。モリブデンの膜厚は、例えば３ｎｍとすることができる。また、シリコンの膜厚は、例えば４ｎｍとすることができる。
【００３０】
吸収層としては、ＥＵＶ光に対する吸収係数の高い材料、例えばタンタルを主成分とする材料が用いられる。
【００３１】
反射層と吸収層との間には、ＣｒＮなどの材料またはルテニウムからなる緩衝膜を設けることができる。緩衝膜は、吸収層のパターニングや欠陥修正の際に、反射層が受けるダメージを軽減する保護膜としての機能を有する。また、緩衝膜と反射層の間に、シリコンからなるキャップ膜を設けてもよい。
【００３２】
図１は、ＥＵＶマスク基板の一例である。
【００３３】
基板１０１の光学特性は問わないが、低熱膨張の材料を用いる。例えば、チタニウムドープケイ酸塩ガラスやＣｕ２Ｏ−ＣｕＯ−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の銅亜鉛アルミニウムケイ酸塩ガラスなどが好適である。チタニウムドープケイ酸塩ガラスの熱膨張係数は、＜＜１００ｐｐｂ／Ｋであり、熱膨張がゼロに近い材料（ＮＺＴＥ；Ｎｅａｒ  Ｚｅｒｏ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）として知られている（例えば、特開昭６４−３３０３０号公報参照。）。また、Ｃｕ２Ｏ−ＣｕＯ−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の銅亜鉛アルミニウムケイ酸塩ガラスも、最大で１５×１０−７/Ｋという低い熱膨張係数を有することが知られている（米国特許第３，４９８，８７６号明細書参照）。
【００３４】
図１において、基板１０１の上には、モリブデンとシリコンからなる２層膜を多数積層した反射層１０２が形成されている。ＥＵＶ光は、物質に容易に吸収されるため、通常の鏡面では反射しない。しかしながら、光の干渉を利用した上記反射層１０２によれば、ＥＵＶ光を反射することが可能である。但し、反射層１０２は均一な厚さとすることが必要であり、基板１０１上に異物が載ったり、成膜時に異物が混入したりしないよう十分に留意する必要がある。また、異物は、ＥＵＶ光を吸収したり、散乱したりして、線幅欠陥や位相欠陥を生じさせる要因ともなる。
【００３５】
反射層１０２において、モリブデン膜の厚さは、例えば３ｎｍとすることができ、シリコン膜の厚さは、例えば４ｎｍとすることができる。反射層１０２は、例えば、モリブデンとシリコンからなる２層膜が４０〜５０層積層された、厚さ３００ｎｍ程度の膜とすることができる。この場合、反射層１０２によるＥＵＶ光の反射率は６０％〜７０％である。
【００３６】
反射層１０２の上には、キャップ膜１０３が形成されている。キャップ膜１０３は、例えば、シリコンからなる膜とすることができる。キャップ膜１０３は、ＥＵＶマスクの凹部における最上層となり、反射層１０２を保護する機能を有する。
【００３７】
キャップ膜１０３の上には、緩衝膜１０４が形成されている。緩衝膜１０４は、例えば、ＣｒＮまたはルテニウムからなる膜とすることができる。また、ＳｉＯ２膜とすることもできる。緩衝膜１０４は、上記したように、吸収層１０５のパターニングや欠陥修正の際に反射層が受けるダメージを軽減する保護膜としての機能を有する。また、吸収層１０５のエッチングストッパとしての機能も有する。緩衝膜１０４は、可視光を用いた検査コントラストが高いものであることが好ましい。ＥＵＶ光による露光コントラストは、吸収層１０５と緩衝膜１０４からなる吸収体積層膜によって決められる。
【００３８】
緩衝膜１０４の上には、吸収層１０５が形成されている。吸収層１０５としては、例えば、ＴａＮ膜、ＴａＢＮ膜またはＴａＧｅＮ膜などを用いることができる。また、吸収層１０５の膜厚は、例えば４０〜７０ｎｍ程度とすることができる。吸収層１０５には、ＥＵＶ光による露光コントラストが高いこと、紫外光を用いた検査コントラストが高いこと、成膜時の応力制御性がよいこと、エッチング加工性がよいこと、さらには、ＥＵＶ光の照射でイオン化しないことなどの諸特性が要求される。
【００３９】
吸収層１０５の上には、レジスト１０６が形成されている。レジスト１０６は、電子ビームに対して感応性を有する材料を用いて構成される。
【００４０】
次に、上記のＥＵＶマスク基板に対して電子ビームリソグラフィ法を行い、吸収層１０５と緩衝膜１０４を所定のパターンに加工する。ここで、所定のパターンとは、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の回路パターンなどの主パターンを言い、主パターンの解像度を向上させる目的で設けられる補助パターンは含まない。本実施の形態において、補助パターンは、後述の通り、主パターンとは別の工程で形成される。尚、電子ビームで主パターンを描画する際には、補助パターンの形成工程で必要となる、パターンの位置合わせマークを併せて描画しておくことが好ましい。
【００４１】
電子ビームリソグラフィ工程では、図２（ａ）に示すように、まず、レジスト１０６に対して電子ビームで所定のパターンを描画する。次いで、レジスト１０６を現像してレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターンをマスクとして、下層の膜（吸収層１０５と緩衝膜１０４）をエッチングする。その後、不要となったレジストパターンを剥離する。以上の工程によって、図２（ｂ）に示すように、吸収層１０５と緩衝膜１０４が、目的とする形状の主パターン１０７に加工される。
【００４２】
主パターンを形成した後は、補助パターンを形成する。補助パターンは、主パターンの解像度を向上させる目的で設けられるパターンであり、入射光が反射しない部分として形成される。
【００４３】
補助パターンの厚みや面積は、主パターンの厚みや面積などに依存して多様に設定される。また、補助パターンは、主パターンの両側（二方向）または主パターンの周囲（四方向）に配置することができる。例えば、主パターンがラインアンドスペースのような１次元的なパターンである場合、補助パターンは主パターンの両側に配置することができる。一方、主パターンがコンタクトホールなどの２次元的なパターンである場合、補助パターンは主パターンの周囲に配置することができる。
【００４４】
電子ビームリソグラフィ法によって、補助パターンを形成する場合、レジスト１０６に主パターンを描画する工程で補助パターンの描画も行われる。そして、吸収層１０５と緩衝膜１０４がこれらのパターン形状に加工される。具体的には、レジスト１０６に対して電子ビームで主パターンと補助パターンを描画し、次いで、レジスト１０６を現像してレジストパターンとした後、このレジストパターンをマスクとして、吸収層１０５と緩衝膜１０４をエッチングする。その後、レジストパターンを剥離すると、主パターンと補助パターンに加工された吸収層１０５と緩衝膜１０４が得られる。しかしながら、この方法では、レジストに起因する光学像のボケによって、超微細な補助パターンを形成するのは困難である。その理由として、目的とする補助パターンに対応した形状のレジストパターンが得られないことが挙げられる。
【００４５】
そこで、本実施の形態においては、電子ビームリソグラフィ技術を用いることなしに補助パターンを形成する。以下、この方法について詳述する。
【００４６】
まず、図２（ｃ）に示すように、補助パターンを形成する箇所に電子ビームを照射する。具体的には、上述の電子ビームリソグラフィ工程で吸収層１０５（または吸収層１０５と緩衝膜１０４）が除去され、キャップ膜１０３が露出している箇所であって、主パターン１０７の近傍の所定領域に電子ビームを照射する。この際、主パターン１０７の描画時に併せて描画した位置合わせマークを用いて、パターンの位置合わせを行い、電子ビームが所望とする位置に照射されるようにする。
【００４７】
キャップ膜１０３の下層には反射層１０２が設けられている。上述したように、反射層１０２は、高透過率・低反射層と、低透過率・高反射層とを交互に積層することで、ＥＵＶ光を層表面に照射した際の光反射率を高めた多層反射膜である。電子ビームの照射によって多層反射膜が所定温度以上になると、その部分の構造が局所的に変化してＥＵＶ光が反射しないようになる。したがって、この部分を補助パターンとして機能させることができる。図２（ｄ）は、電子ビームの直接照射によって、補助パターン１０８が形成される様子を模式的に示す図である。
【００４８】
例えば、モリブデンとシリコンからなる２層膜を４０層積層した多層反射膜を用いた場合、補助パターンを形成する箇所に電子ビームを照射して、その部分の温度が所定温度以上となるようにする。すると、モリブデンとシリコンの固溶体が形成され、この部分に入射した光は反射しなくなる。つまり、この方法によれば、レジストを使用せずに、多層反射膜の構造が局所的に乱れた位相欠陥部分を形成することができる。したがって、レジストのボケによる解像度の低下を考慮する必要がない。
【００４９】
また、電子ビームの直接照射による上記方法によれば、超微細な補助パターンの形成が可能である。例えば、可変成形型電子ビーム描画装置の場合、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。ここで、電子ビームのショットは０．１ｎｍ単位で成形することが可能である。したがって、マスク上のごく限られた部分に電子ビームを照射して、この部分の膜構造を変化させて１５ｎｍ以下の寸法の補助パターンを形成することは十分に可能である。
【００５０】
モリブデンとシリコンの固溶体を形成するためには、反射層１０２を局所的に４００℃以上の高温にする必要がある。したがって、電子ビームの照射量は、反射層１０２の温度が４００℃以上となるような値とする。尚、一般に、電子ビームリソグラフィ工程における照射量は、レジストの飛散を防ぐ観点から、２５０℃より低い温度となるように１回の照射当たりの露光量を調整される。一方、補助パターンの形成工程は、レジストを剥離した後であり、レジストの飛散を考慮する必要がない。したがって、固溶体を形成するのに必要な温度まで電子ビームを照射することができる。
【００５１】
上記の通り、固溶体を形成する際の温度管理は、レジストに電子ビームを照射する際のように厳密である必要はない。しかしながら、温度が高くなりすぎると、シリコンが拡散し、補助パターンを形成すべき箇所以外の箇所にも固溶体が形成されるおそれがある。したがって、電子ビーム照射による温度上昇は、シリコンの拡散が抑制される温度の範囲内とする必要があり、具体的には、５００℃以下の温度とすることが好ましい。
【００５２】
以上述べたように、本実施の形態によれば、反射層に電子ビームを照射して局所的にその膜構造を乱す。この部分は、入射光を反射しないので、補助パターンとして機能させることができる。すなわち、この方法では、レジストを使用せずに補助パターンを形成するので、レジストに起因する解像度の低下を考慮する必要がなく、超微細な補助パターンの形成が可能である。
【００５３】
図３は、本実施の形態において、主パターンの描画や補助パターンの形成に用いられる電子ビーム描画装置の一例である。
【００５４】
図３に示すように、電子ビーム描画装置の試料室１内には、試料２が設置されるステージ３が設けられている。試料２は、上述したＥＵＶマスク基板であり、本実施の形態では、レジストに対して電子ビームで主パターンなどを描画したり、反射層に電子ビームを照射して局所的に温度を上昇させたりする。
【００５５】
ステージ３は、ステージ駆動回路４によりＸ方向とＹ方向に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路５により測定される。
【００５６】
試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。この光学系１０は、電子銃６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、および、２個のビーム成形用のアパーチャ１７、１８等から構成されている。
【００５７】
図４は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、試料２上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム５４は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００５８】
副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器１５で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器１６によって制御される。すなわち、主偏向器１５によって、電子ビーム５４が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器１６によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器１４とビーム成形用のアパーチャ１７、１８によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。
【００５９】
ＥＵＶマスク基板上のレジストへの主パターンなどの描画は、次のようにして行われる。すなわち、ステージ３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。
【００６０】
副偏向領域は、副偏向器１６によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム５４が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器１４により形成される。具体的には、電子銃６から出射された電子ビーム５４が、第１のアパーチャ１７で矩形状に成形された後、成形偏向器１４で第２のアパーチャ１８に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム５４は、上述の通り、副偏向器１６と主偏向器１５により偏向されて、ステージ３上に載置された試料２に照射される。
【００６１】
電子ビームのショットは、例えば、０．１ｎｍ単位で成形することができる。したがって、マスク上のごく限られた部分に電子ビームを照射して、この部分の温度を局所的に上昇させることが可能である。本実施の形態において、補助パターンを形成する際には、反射層の所定領域に電子ビームを照射し、この部分の膜構造を変化させる。これにより、例えば、１５ｎｍ以下の寸法の微細な補助パターンであっても形成可能である。
【００６２】
試料２に対して、どのような形状と寸法のパターンを、どの位置に、どれくらいの照射量でショットするかは、次のようにして決定される。尚、この決定方法は、主パターンおよび補助パターンのいずれであっても基本的には同様である。
【００６３】
試料２上に描画されるパターンデータは、まず、設計者（ユーザ）によってＣＡＤデータとして作成される。次いで、このＣＡＤデータは、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカ毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。
【００６４】
図３で、符号２０は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置にフォーマットデータが入力される部分である。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部２０には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００６５】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがフォトマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００６６】
図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【００６７】
電子ビーム描画装置では、描画後のパターン寸法が設計データの寸法と同一になるようにビーム照射量を変動させる補正処理が必要である。パターン寸法変動を引き起こす要因としては、近接効果、かぶり効果およびローディング効果などが挙げられる。これらによって生じる寸法変動を補正するため、各々の現象に対して補正で必要となるパラメータが実験的に決定される。そして、この補正パラメータに基づく補正処理が、図３の描画データ補正部３１で行われる。描画データ補正部３１は、寸法補正マップ作成部３１ａと、この寸法補正マップに対応した補正照射量を求める補正照射量算出部３１ｂと、補正照射量からマスクの所定位置における電子ビームの照射量を求める照射量算出部３１ｃとを有する。ここで、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも１つとすることができる。
【００６８】
各補正パラメータは、図３の入力部２０から入力され、描画データ補正部３１の寸法補正マップ作成部３１ａに送られる。また、入力部２０には、既に説明したように、電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換された描画データも入力される。制御計算機１９によって入力部２０から読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１に格納されたフレーム領域５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部３１に順次送られ、複数のフレーム情報を考慮して、寸法補正を行う。
【００６９】
描画データ補正部３１の照射量算出部３１ｃでは、本実施の形態の補助パターンを形成する際の照射量も求められる。例えば、モリブデンとシリコンからなる２層膜を４０層積層した多層反射膜を用いた場合、これらの固溶体を形成するためには、温度を４００℃以上にする必要がある。照射量算出部３１ｃでは、この温度とするのに必要な照射量が求められる。補助パターンの厚みや面積は、主パターンの厚みや面積などに依存して多様に設定されるので、必要とされる補助パターンの厚みや面積に応じて照射量を変えることも可能である。
【００７０】
描画データ補正部３１で補正されたフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３に送られる。
【００７１】
パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成形器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路２４に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成形器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２５から、光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の寸法が制御される。
【００７２】
図３の偏向制御部３０は、セトリング時間決定部２９に接続し、セトリング時間決定部２９は、副偏向領域偏向量算出部２８に接続し、副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２に接続している。また、偏向制御部３０は、ブランキング回路２４と、ビーム成形器ドライバ２５と、主偏向器ドライバ２６と、副偏向器ドライバ２７とに接続している。
【００７３】
描画データデコーダ２３の出力は、主偏向器ドライバ２６と副偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２６から主偏向器１５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２７から副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域５３内での描画が行われる。
【００７４】
上記した電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるので、ビームの制御により寸法変動を抑制できるという利点も有している。したがって、微細化が進むレチクルの製造に好適であり、微細な回路パターンなどを精度よく形成することができる。
【００７５】
また、レジストを介さずに電子ビームを照射し、反射層の膜構造を局所的に乱すことによって、超微細な補助パターンを形成することができる。この方法によれば、レジストに起因する解像度の低下を考慮する必要がないうえに、電子ビームのショットは０．１ｎｍ単位で成形することが可能であるので、超微細な補助パターンを形成することができる。
【００７６】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【００７７】
例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１    試料室
２    試料
３    ステージ
４    ステージ駆動回路
５    位置回路
６    電子銃
７、８、９、１１、１２    各種レンズ
１０    光学系
１３    ブランキング用偏向器
１４    成形偏向器
１５    主偏向器
１６    副偏向器
１７    第１のアパーチャ
１８    第２のアパーチャ
１９    制御計算機
２０    入力部
２１    パターンメモリ
２２    パターンデータデコーダ
２３    描画データデコーダ
２４    ブランキング回路
２５    ビーム成形器ドライバ
２６    主偏向器ドライバ
２７    副偏向器ドライバ
２８    副偏向領域偏向量算出部
２９    セトリング時間決定部
３０    偏向制御部
３１ａ    寸法補正マップ作成部
３１ｂ    補正照射量算出部
３１ｃ    照射量算出部
３１    描画データ補正部
５１    描画されるパターン
５２    フレーム領域
５３    副偏向領域
５４、２０４    電子ビーム
１０１    基板
１０２    反射層
１０３    キャップ膜
１０４    緩衝膜
１０５    吸収層
１０６    レジスト
１０７    主パターン
１０８    補助パターン
【図１】
2012248676.tif 000004
【図２】
2012248676.tif 000005
【図３】
2012248676.tif 000006
【図４】
2012248676.tif 000007