(57)【要約】【課題】フォトマスクを電子線描画するときに、描画パターン密度の変化の大きいところでのドリフトが生じ位置精度が悪化することに対応するフォトマスクの作製方法を提供する。【解決手段】フォトマスクを描画パターンの描画密度変化の所定値を予め定める工程と描画パターンの描画密度変化を求める工程と、求めた描画密度変化が予め定めた所定値より大きい場合には、描画密度変化が所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程とを備えた作製方法により、ドリフトを抑制することを可能とした。【選択図】図９
2012215636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法において、
描画密度変化の所定値を予め定める工程と、
前記フォトマスクの描画パターンの描画密度変化を求める工程と、
前記求めた描画密度変化が前記描画密度変化の所定値より大きい場合には、描画密度変化が前記描画密度変化の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程と、
を備える
ことを特徴とするフォトマスクの作製方法。
【請求項２】
光学系対物ユニットの汚染度により、前記描画密度変化の所定値を設定する
ことを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの作製方法。
【請求項３】
フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法において、
描画密度の所定値を予め定める工程と、
前記フォトマスクの描画パターンの描画密度を求める工程と、
前記求めた描画密度が前記描画密度の所定値より大きい場合には、描画密度が前記描画密度の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程と、
を備える
ことを特徴とするフォトマスクの作製方法。
【請求項４】
光学系対物ユニットの汚染度により、前記描画密度の所定値を設定する
ことを特徴とする請求項３記載のフォトマスクの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造において使用されるフォトマスクの作製方法に関し、より詳細には電子線描画工程における精度を向上させるフォトマスクの作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスクは、半導体デバイスの製造工程において、回路をシリコンウェハに焼き付けるときのいわばネガ（原版）に相当するものである。フォトマスク上のパターンをシリコンウェハの表面に縮小露光することにより微細なパターンを形成している。
【０００３】
このフォトマスクを作製するには、回路パターンデータを元にレーザー光や電子線描画技術によってフォトマスク基板上にマスクパターンを形成し、その後、エッチング、レジスト剥離、洗浄、測定、検査を経て完成となる。
【０００４】
電子線描画技術によりフォトマスクを作成するには、電子線描画機が用いられる。この電子線描画機の位置精度は、温度、湿度、気圧などによる装置材料の伸縮や、磁界の影響、ビーム安定性などにより変動するドリフトが起こることが知られている。
【０００５】
ドリフトには、初期ドリフトと呼ばれる描画の開始時に起こる変動がある。また、描画中や、描画パターンに依存して発生するドリフトも存在する。描画中のドリフト要因として、温度、湿度、気圧などの変化による装置材料の伸縮や、磁界変化などの外乱要因が挙げられている。
【０００６】
さらにまた、電子線描画機の電子ビームのカラム（電子光学系ユニット）が汚染されると、電荷が蓄積されるチャージアップによりビーム安定性が悪くなり、照射位置のドリフトが起き、描画位置精度を悪化させる。
【０００７】
このチャージアップは電子光学系ユニットを交換することにより改善することが出来るが、それまではユニットの汚染度に応じて位置精度が悪化するということになってしまう。また、電子光学系ユニットの交換は高額な費用と多くの時間を必要とし、頻繁に行うことはできない。
【０００８】
従来のこれらのドリフトに対応するフォトマスクの作製方法として、特許文献１および特許文献２に記載のものがある。特許文献１に記載の作製方法は、期間単位および外乱単位でドリフトを補正している。期間単位のドリフト補正では描画の開始時における変化が大きな初期ドリフトの間は補正する期間を短くし、初期ドリフトの後の安定期は変化が小さくなるので補正する期間を長くした。外乱単位のドリフト補正では気圧や温度等の外乱要素の変化量をトリガとしてドリフト補正を行った。このようにして、外乱に対応しながらドリフト補正回数を低減することを可能としている。
【０００９】
特許文献２に記載の描画方法は、カラムの汚染による照射位置のドリフトを観測し、観測した位置誤差を用いて、所定の予測関数から補正量を算出する。この補正量に基づき高精度な照射を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−４３０８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７３９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、描画パターン密度の変化によるドリフトに対しては対応していないという不都合があった。
【００１２】
また、特許文献２に記載の技術では、描画パターンを考慮していないため、描画パターン密度の変化の大きいところでの急激な位置精度悪化に対応していないという不都合があった。
【００１３】
本発明の目的は、描画パターン密度の変化の大きいところでの位置精度が悪化するというドリフトに対応するフォトマスクの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。
【００１５】
本発明は、フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法に関する。そして、描画密度変化の所定値を予め定める工程と、フォトマスクの描画パターンの描画密度変化を求める工程と、求めた描画密度変化が描画密度変化の所定値より大きい場合には、描画密度変化が描画密度変化の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、光学系対物ユニットの汚染度により、描画密度変化の所定値を設定することを特徴とする。
【００１７】
また、フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法において、描画密度の所定値を予め定める工程と、フォトマスクの描画パターンの描画密度を求める工程と、求めた描画密度が描画密度の所定値より大きい場合には、描画密度が描画密度の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
そして、光学系対物ユニットの汚染度により、描画密度の所定値を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上述の特徴を有することから、下記に示すことが可能となる。
【００２０】
すなわち、フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法において、描画密度変化の所定値を予め定める工程と、フォトマスクの描画パターンの描画密度変化を求める工程と、求めた描画密度変化が描画密度変化の所定値より大きい場合には、描画密度変化が描画密度変化の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程とを備えるので、描画パターン密度の変化の大きいところでの位置精度が悪化するというドリフトに対応することが可能となる。
【００２１】
また、光学系対物ユニットの汚染度により、描画密度変化の所定値を設定するので、光学系対物ユニットの汚染により描画が不安定になっても、十分な品質の描画が可能となる。
【００２２】
また、フォトマスクを電子線描画により作製するフォトマスクの作製方法において、描画密度の所定値を予め定める工程と、フォトマスクの描画パターンの描画密度を求める工程と、求めた描画密度が描画密度の所定値より大きい場合には、描画密度が描画密度の所定値以下になるように描画パターンを複数に分割する工程とを備えるので、描画パターン密度の変化の大きいところでの位置精度が悪化するというドリフトに対応することが可能となる。
【００２３】
そして、光学系対物ユニットの汚染度により、描画密度の所定値を設定するので、光学系対物ユニットの汚染により描画が不安定になっても、十分な品質の描画が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電子線描画装置による描画時間とドリフトとの相関を示すグラフ
【図２】電子線描画装置の電子光学系ユニットの汚染の密度変化とドリフト値との相関を示すグラフ
【図３】本発明の一実施形態に係る元の描画パターンの密度を示すマップ
【図４】一実施形態のフォトマスクの作製方法を説明する図であって、元の描画パターンの密度変化を示すマップ
【図５】一実施形態に係る分割した描画パターンの密度を示すマップ
【図６】一実施形態に係る分割した描画パターンの密度を示すマップ
【図７】一実施形態に係る分割した描画パターンの密度を示すマップ
【図８】一実施形態に係る分割した描画パターンの密度変化を示すマップ
【図９】一実施形態に係るデータ処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、詳細に説明する。本実施形態は、電子線描画技術によるフォトマスクの作製方法に係り、特に、電子線描画工程におけるドリフトを一定範囲内に管理することの可能なフォトマスクの作製方法に関するものである。
【００２６】
図１は、電子線描画装置による描画時間によりどのようなドリフトが起きるかを説明するグラフである。図２は電子光学系ユニットの汚染の程度と、密度変化によるドリフト値の相関を示すグラフである。図３乃至図８は、描画パターンと密度、または密度変化のマップを示す。図９は、データをどのように処理していくのかを示すフローチャートである。
【００２７】
＜チャージドリフト特性を把握する工程＞
図１を用いてドリフトの変化について説明する。図１は描画時間とドリフトとの相関を示すグラフである。描画時間の始めからＡ点までの間が初期ドリフトでありドリフトの変化が大きい。初期ドリフトの後の、Ａ点からＢ点まではドリフトの変化が小さい安定期となる。所定時間が経過しＢ点に到ると、それ以後はチャージドリフトが発生し、ドリフトの変化が大きくなる。
【００２８】
図２は、電子線描画装置の電子光学系ユニットの汚染の程度による、隣接する区分との描画密度変化とチャージドリフトのドリフト値との関係を示すグラフである。チャージドリフトの評価パターンを用いて取得した。カラム交換からの時間が経過し、汚染度が高くなると、変動するドリフト値が大きくなっている。図２に示すように、汚染が大きいと、描画の安定性が損なわれ、隣接する区分との密度変化があると大きなドリフト値となり、汚染が小さければ、描画は安定しているので、大きな密度変化があっても変動するドリフト値は小さなものとなる。
【００２９】
図２において、ドリフト管理値１を超えないようにするためには、汚染が高い状態において、密度変化が２５パーセント以下にする必要がある。以下、本実施形態のフォトマスクの作製方法の具体的説明として、ドリフト管理値１から求めた密度変化２５パーセント以内とする場合について以下説明する。
【００３０】
＜描画パターンを分割する工程＞
実際の描画パターンを例にとり、描画パターンを描画密度により分割を行う工程を説明する。ここで、パターン解析の単位は、任意のメッシュ単位が好ましいが、必要に応じてパターン単位などとしてもよい。図３は描画パターンの描画密度マップ２を示し、図４は描画密度変化マップ３を示す。
【００３１】
図３は、描画パターンの一例を示した描画密度マップ２であり、中央の区分４とこれを囲むコの字状の部分とから構成されている。各部の描画密度については、中央の区分４の描画密度は４０パーセントで高密度であり、コの字状の部分で中央の区分４の上と下に位置する上下の区分５は描画密度３０パーセント、上下の部分５の右側の縦の区分６は描画密度１０パーセント、上下の部分の左側の端部の区分７は描画密度５パーセントとなっている。
【００３２】
図４は、描画密度変化マップ３であり、各区分と隣接する部分との描画密度の差（密度変化）を示している。すなわち、それぞれの区分の輪郭部における隣接する部分との描画密度の差を示している。中央の区分４の輪郭部４ａでは隣接する部分にはパターンが設けられておらず描画密度０パーセントの部分であるので、密度変化は４０パーセントである。また、上下の区分５の輪郭部５ａとパターンの設けられていない部分との密度変化は３０パーセントであり、隣接する区分との密度変化は、縦棒の区分６の輪郭部６ａと重なった部分は２０パーセント、端部の区分７の輪郭部７ａと重なった部分は２５パーセントとなる。
【００３３】
図４に示す描画密度変化マップ３と密度変化の所定値から、パターンの分割数を決定する。中央の区分の密度変化は最大であり４０パーセントであるので、ドリフト管理値以下とするためには２５％以下までパターン密度を低減させる必要があり、分割数は２以上となる。上下の区分５の密度変化は３０パーセントであり、２５％以下までパターン密度を低減させる必要があり、この部分も２以上に分割する必要がある。
【００３４】
図５及び図６に示す描画密度マップ２は、図３に示す描画パターンを２枚の描画パターンに分割した例を示している。図５に示す描画密度マップ２に対応する描画密度変化マップ３を図７に、図６に示す描画密度マップ２に対応する描画密度変化マップ３を図８に示す。図７及び図８に描画密度変化マップ３に示すように、図５及び図６に示す描画密度マップ２の密度変化はいずれもドリフト管理値１の２５パーセントを下回っている。
【００３５】
このように描画パターンを形成することによって、光学系対物ユニットの汚染度が高く描画が不安定でドリフトが起きやすい状態においても、安定したフォトマスクの製造が可能となる。
【００３６】
また、前述したとおり、ドリフトには光学系対物ユニットの汚染等以外にも、初期ドリフト等いろいろな種類があるが、描画が安定するため、それらのドリフトにも対応できる。また、安定した描画を保持できる場合は、必要に応じ、描画速度を上げることも可能となる。
【００３７】
図９に示すフローチャートは、本実施形態におけるデータの処理方法をまとめたものである。まず、フローチャートの左側の部分について説明する。この部分は「チャージドリフト特性を把握する工程」に対応する。
【００３８】
最初に、ドリフトデータを取得する（ステップＳ１）。例えば、図２に示す電子線描画装置の電子光学系ユニットの汚染の程度による、隣接する区分との描画密度変化とドリフト値との関係を示すグラフ等がドリフトデータである。このドリフトデータから、このドリフト管理値１を決定する（ステップＳ２）。ドリフト管理値１から、隣接する部分との密度変化の上限値を求め、ドリフト密度上限値を決定する（ステップＳ３）。
【００３９】
次に、フローチャートの右側の部分について説明する。この部分は「描画パターンを分割する工程」に対応する。
【００４０】
描画パターンから、描画パターンの描画密度マップ２を作成する（ステップＳ４）。この描画密度マップ２を用いてこれに対応する描画密度変化マップ３を作成し、隣接する部分との密度変化を求め、描画パターン密度解析をする（ステップＳ５）。
【００４１】
ステップＳ５で求めた描画密度変化マップ３の密度変化と、ステップＳ３で求めた密度変化の上限値とを対比して、分割した後の描画パターンの密度変化が上限値を超えないように、分割数を決定する（ステップＳ６）。
【００４２】
ステップＳ６の結果により分割した分割数の各描画パターンについて、それぞれの描画密度マップ２と描画密度変化マップ３を作成して、描画密度変化マップ３の密度変化の上限値が、ステップＳ３で求めた密度変化の上限値を超えていないことを確認して、描画パターン密度解析する（ステップＳ７）。
【００４３】
以上のようにしてデータを処理し、その決定に基づいて分割して作成した描画パターンを用いることによって、描画が不安定で変動が起きやすい状態においても、安定してフォトマスクを製造できる。
【００４４】
なお、前述の実施形態においては、密度変化に着目し密度変化を管理値１に対応する上限値以下とするように描画パターンを分割したが、描画パターンの描画密度に着目して上限値を決めて分割するようにしてもよい。描画密度の最大値が低くなれば、その低くなった描画密度の最大値以上には密度変化は生じないわけであるので、隣接する部分との密度変化も低くなるからである。描画密度により分割すると、密度変化を求める工程を省くことができて、より簡単となる。
【００４５】
また、描画パターンの分割数は、多すぎるとステージの移動が多くなり、結果、描画時間を長くしてしまうため、通常は必要最低限の分割数が良い。また、パターンの分割範囲は、全面でもよいし、任意のエリア毎などでもよい。
【００４６】
また、密度が分けられればどのように分割するか方法は問わない。例えば、市販されている多重露光用のパターン分割ソフトを用いたり、他にもこれに準じたソフトウェアなどでパターン分割してもよい。
【実施例】
【００４７】
ドリフト管理値１は、使用する電子線描画機の性能等により、いろいろ設定できる。本実施例では、チャージドリフトの評価パターンを用いて、パターン密度を１６パーセント以下とする必要がわかった。
【００４８】
また、描画パターンの描画密度マップ２および描画密度変化マップ３を作成し、密度変化の最大値が４２パーセントであることを解析した。
【００４９】
チャージドリフトを管理値以下とするため、１６％以上の描画パターンを３枚に分割し、それぞれ１６％以下となるよう分けた。
【００５０】
Ｃｒ遮光膜付き６インチＱｚ（石英ガラス）基板を準備し、この基板に電子線用ポジ型レジスト：ＦＥＰ１７１（富士フイルム製）を３００ｎｍ厚コートし、電子線描画装置にて、３つに分割したパターンを描画した。このとき、描画時の条件はドーズを１０μＣ／ｃｍ2とした。
【００５１】
次に露光後加熱処理(ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ)を行い、その後、水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ）２．３８％現像液にて現像処理を行った。現像時間を９０秒とした。
【００５２】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチング装置を用いて、遮光膜であるＣｒ膜のエッチングを行った。Ｃｒエッチングの条件は、Ｃｌ2流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ2流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）パワー３０Ｗとした。
【００５３】
最後に、Ｏ2プラズマアッシング（条件：Ｏ2流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によってレジストを剥離した。
以上より、チャージドリフトを低減したフォトマスクを製造した。
【００５４】
本実施例のフォトマスクでは、従来と比べ、チャージドリフトに起因する位置精度悪化を低減することができた。
【符号の説明】
【００５５】
１    ドリフト管理値
２    描画密度マップ
３    描画密度変化マップ
４    中央の区分
５    上下の区分
６    縦の区分
７    端部の区分
【図１】
2012215636.tif 000003
【図２】
2012215636.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012215636.tif 000006
【図５】
2012215636.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012215636.tif 000009
【図８】
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【図９】
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