(57)【要約】【課題】微細パターンを含むフォトマスクパターンを安定して高精度に形成することを可能とする、パターン描画方法およびそれを用いるパターン描画装置を提供すること。【解決手段】フォトマスクのパターン描画方法において、設計寸法に応じて描画のための放射線照射量を補正する。また、上記のパターン描画方法を用いるパターン描画装置であって、描画条件補正機構を包含し、描画条件補正機構が、設計パターンデータを小区画に分割して設計寸法と描画密度を解析する図形処理部と、設計寸法と描画密度に応じて描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正できる寸法別補正量処理部と、複数の補正パラメータを統合して放射線照射量を最終的に補正する補正量算出処理部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクのパターン描画方法において、設計寸法に応じて描画のための放射線照射量を補正することを特徴とするパターン描画方法。
【請求項２】
放射線が電子線であることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画方法。
【請求項３】
放射線照射量を補正するにあたり、設計寸法と補正量との関係式を導出して、該関係式に従って描画するための放射線照射量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン描画方法。
【請求項４】
先行作製したパターン寸法の測定値を基にして、補正後のパターン寸法が設計寸法に近くなるように、描画時のパターン寸法と、描画時の放射線照射量とを共に補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン描画方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のパターン描画方法を用いるパターン描画装置であって、描画条件補正機構を包含し、描画条件補正機構が、
設計パターンデータを小区画に分割して設計寸法と描画密度を解析する図形処理部と、
設計寸法と描画密度に応じて描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正できる寸法別補正量処理部と、
複数の補正パラメータを統合して放射線照射量を最終的に補正する補正量算出処理部と、を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項６】
図形処理部が、分割された小区画を縦方向および横方向に走査し、描画部と、非描画部の連続隣接回数を解析し、設計寸法および任意の区画毎の描画密度を測定することを特徴とする請求項５に記載のパターン描画装置。
【請求項７】
図形処理部が、分割された小区画の頂点を座標として、任意パターンの位置情報を座標で取得することを特徴とする請求項５または６に記載のパターン描画装置。
【請求項８】
寸法別補正量処理部が、補正する描画時のパターン寸法と補正量との関係式を導出し、関係式に従って、描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のパターン描画装置。
【請求項９】
寸法別補正量処理部が、別途入力されたパターン寸法の測定値をもとに、マスク作製後のパターン寸法が設計値に近くなるように、描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクのパターン描画方法およびパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や各種電子部品のパターン形成時に露光工程で使用されるフォトマスクの製造工程においては、フォトリソグラフィやエッチング等のパターン形成プロセスが行われている。フォトリソグラフィによって回路パターンの描画、現像を行う場合、回路パターンの描画密度や描画装置、フォトマスクの製造に利用する現像装置、使用するレジストと現像液の組み合わせ、現像条件等により、描画・現像後のパターン寸法が、描画前の設計データ上のパターンに比較して誤差を生ずることがある。また、エッチング工程で生ずる寸法変動は、パターンの配置密度の疎密差が大きくなるにつれて増大する。なお、上記描画工程において、微細パターンの形成のための選択的照射を紫外線等の光に変えて電子線の照射によって行う、電子線リソグラフィも広い意味のフォトリソグラフィに含めて、多く使われるようになっている。
【０００３】
フォトリソグラフィによるパターン寸法の誤差や、エッチング工程の寸法変動は、フォトリソグラフィのプロセスの改善やエッチング条件の改善のみで対処することは困難である。このため、上記の問題は、例えば、描画時に電子線の照射領域に対応するパターン寸法に補正を施すことで対処している。フォトリソグラフィによる描画・現像に伴うパターン寸法の誤差の補正は、一般に「近接効果補正」、「遠距離相互作用補正」で補正し、エッチングの過程で生ずる寸法変動の補正は、一般に「ローディング効果補正」で補正を行なっている。
【０００４】
これら「近接効果補正」、「遠距離相互作用補正」、「ローディング効果補正」は、プロセスによって発生するパターンの寸法変動分をパターン描画するための電子線の照射領域の調整によって相殺する手法である。前記電子線の照射領域の調整は、描画装置、レジスト、現像装置、現像条件、エッチング装置、エッチング条件を定義する「プロセス情報」により予め定める。さらに、特許文献１によれば、パターンの密度が高い領域と低い領域に画定して、パターン密度に応じてパターン寸法の補正を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６６０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のフォトマスク製造方法では、高解像度化のために、例えば、膜厚１００ｎｍ以下の薄いレジスト膜を塗布したフォトマスクブランクスを使用した場合、パターン寸法が８０ｎｍ以下の微細パターンを作製する部分に関して、他の大柄パターンを作製する部分と比べて、現像後のレジスト残膜が１０ｎｍ以上少なくなる場合がある。それにより、微細パターンではエッチング工程時にレジスト残膜が先行して消失し、微細パターンが崩れてしまうことがある。これは、パターン寸法に応じたレジストの膜減りについて、従来の補正方法では十分に補正されていないためである。
【０００７】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、微細パターンを含むフォトマスクパターンを安定して高精度に形成することを可能とする、パターン描画方法およびそれを用いるパターン描画装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、フォトマスクのパターン描画方法において、設計寸法に応じて描画のための放射線照射量を補正することを特徴とするパターン描画方法である。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、放射線が電子線であることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画方法である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、放射線照射量を補正するにあたり、設計寸法と補正量との関係式を導出して、該関係式に従って描画するための放射線照射量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン描画方法である。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、先行作製したパターン寸法の測定値を基にして、補正後のパターン寸法が設計寸法に近くなるように、描画時のパターン寸法と、描画時の放射線照射量とを共に補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン描画方法である。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のパターン描画方法を用いるパターン描画装置であって、描画条件補正機構を包含し、描画条件補正機構が、設計パターンデータを小区画に分割して設計寸法と描画密度を解析する図形処理部と、設計寸法と描画密度に応じて描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正できる寸法別補正量処理部と、複数の補正パラメータを統合して放射線照射量を最終的に補正する補正量算出処理部と、を備えることを特徴とするパターン描画装置である。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、図形処理部が、分割された小区画を縦方向および横方向に走査し、描画部と、非描画部の連続隣接回数を解析し、設計寸法および任意の区画毎の描画密度を測定することを特徴とする請求項５に記載のパターン描画装置である。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、図形処理部が、分割された小区画の頂点を座標として、任意パターンの位置情報を座標で取得することを特徴とする請求項５または６に記載のパターン描画装置である。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、寸法別補正量処理部が、補正する描画時のパターン寸法と補正量との関係を数式化し、数式に従って、描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のパターン描画装置である。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、寸法別補正量処理部が、別途入力されたパターン寸法の測定値をもとに、マスク作製後のパターン寸法が設計値に近くなるように、描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のパターン描画装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、フォトマスクのパターン描画方法において、設計寸法に応じて描画のための放射線照射量を補正するので、微細パターンを含むフォトマスクパターンを安定して高精度に形成することができる。
また、本発明のパターン描画方法を用いるパターン描画装置においては、描画条件補正機構を包含し、描画条件補正機構が、設計パターンデータを小区画に分割して設計寸法と描画密度を解析する図形処理部と、設計寸法と描画密度に応じて描画時のパターン寸法と描
画時の放射線照射量を補正できる寸法別補正量処理部と、複数の補正パラメータを統合して放射線照射量を最終的に補正する補正量算出処理部と、を備えるので、微細パターンを含むフォトマスクパターンを安定して高精度に形成することを可能とするパターン描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の方法を説明するためのブロック図であって、描画条件補正機構を備えた描画装置を用いた描画工程の一例を示す。
【図２】本発明の実施の形態に係る描画条件補正機構の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるフォトマスクブランクスに描画されるパターン例の一部であり、（ａ）は、パターンの一部をそのまま示した模式図であり、（ｂ）は、分割した小区画について示す模式図であり、（ｃ）は、小区画の外形形状の頂点の座標表示を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る描画条件補正機構の動作を示すフロー図である。
【図５】実施例１および実施例２で、使用するテストパターンとそのデータの例である。
【図６】実施例１で、本発明の描画補正を用いて作製したフォトマスクの測定結果である。
【図７】実施例２で、従来の描画補正のみを用いて作製したフォトマスクの測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の方法を説明するためのブロック図であって、描画条件補正機構を備えたパターン描画装置を用いた描画工程の一例を示す。
【００２０】
本発明は、フォトマスクのパターン描画方法において、設計寸法に応じて描画のための放射線照射量を補正することを特徴とするパターン描画方法である。
放射線は、紫外線を始めとする全ての電磁波および電子線を始めとする全ての粒子線を含む輻射線の総称であって、照射されて性質を変えるレジスト材料に対して選択的に作用させることができる。特に電子線レジストに電子線を選択的に照射する方法が、微細パターンを描画し、後工程の現像によりパターンを顕在化させる手法として一般化されている。以下、本発明を実施するための形態を説明する上で、放射線が電子線である例について述べる。
【００２１】
図１において、パターン描画装置１０は、レジスト塗布済みのフォトマスクブランクス１２へパターンを描画して、パターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を製造するパターン描画部１１と、上述した近接効果補正、遠距離相互作用補正、及びローディング効果補正を考慮した電子線照射領域の補正や、パターン寸法毎にパターン寸法や電子線照射量に補正を行う描画条件補正機構１４とを少なくとも備える。本発明のパターン描画方法は、プロセス情報や補正情報を含むパターンデータ１５を、前記描画条件補正機構１４に入力して処理することにより、補正後のパターンデータと電子線照射量情報１６を得て、パターン描画部１１に載置されるレジスト塗布済みのフォトマスクブランクス１２への電子線照射の条件を与えるものである。
なお、レジスト塗布済みのフォトマスクブランクス１２は、石英などの透明基板に金属薄膜（例えばクロム（Ｃｒ）等）を遮光層パターン形成層として形成し、その上層にレジスト層を塗布して、紫外光や電子線を照射することによって、現像液への溶解性が変化する材料を形成したものである。その後、パターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を現像することにより、レジスト層にポジ型を使用した場合には、照射領域が選択的に溶解
され、後続のエッチング工程で遮光層を選択的に除去することができる。
【００２２】
なお、パターン描画部１１は、パターン描画済みのフォトマスクブランクス１３を製造するための装置であり、その機種や台数は任意であり、補正後のパターンデータと電子線照射量情報を受け取れる構成とする。
【００２３】
次に、本発明の実施形態における描画条件補正機構１４の内部構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態による描画条件補正機構１４の概略構成を示すブロック図である。図２において、制御部２１は描画条件補正機構１４内のデータを制御する機能を備えるものである。入力処理部２２は、レジスト塗布済みのフォトマスクブランクス１２へパターン描画するパターンのデータ、プロセス情報及び補正情報が入力される機能を備える。
なお、入力処理部２２は、パターンデータ、プロセス情報及び補正情報が記憶媒体を介して入力されても問題なく、その場合は記憶媒体の読み取り機能を具備したり、ネットワーク経由でパターンデータ、プロセス情報及び補正情報のデータを受信する機能を具備してもよい。
【００２４】
格納部２３は、パターン描画するための電子線照射条件の補正処理を行うため、種々の既定の情報を格納する機能を備える。この格納部２３には、破線枠で示す近接効果補正２３ａ、遠距離相互作用補正２３ｂおよびローディング効果補正２３ｃ等に関する既定の条件の情報が格納される。
【００２５】
図形処理部２４は、入力処理部２２より入力された設計用のパターンデータを所定の形状の小区画に分割して、設計寸法及び描画密度を解析する機能を備える。以下、例に従って説明する。
図３は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクブランクスに描画されるパターン例の一部であり、（ａ）は、パターンの一部をそのまま示した模式図であり、（ｂ）は、分割した小区画について示す模式図であり、（ｃ）は、小区画の外形形状の頂点の座標表示を示す模式図である。
例えば、図３（ａ）のパターンデータを、図３（ｂ）に示すように多数の小区画に分割する。ここで、描画部３１の領域は描画される領域を示し、非描画部３２の領域は描画されない領域を示す。小区画を１０ｎｍ×１０ｎｍの形状に設定して分割した場合、分割された小区画を縦方向、横方向をそれぞれ走査方向１および走査方向２として走査することにより、描画部３１、非描画部３２の連続隣接回数が解析され、１０ｎｍ以上の設計寸法、任意の領域毎の描画密度を測定できる。また、小区画の外形形状の頂点を図３（ｃ）に示す座標とした場合、パターンデータ全体を小区画に分割すると、任意パターン位置の情報を座標で取得することが可能となる。
【００２６】
寸法別補正量処理部２５は、図形処理部２４によって分割された小区画から補正対象となるパターンを抽出して、描画する電子線照射量やパターン寸法を調整する機能を備える。例えば、入力処理部２２に補正する設計寸法の寸法補正量と、パターン描画する電子線照射量の補正量を入力すると、補正する設計寸法に対して、寸法補正量と電子線照射量の補正量とを実際の寸法別に振り分けて補正することが可能となる。また、電子線照射量の補正量に関して、寸法別補正量処理部２５において、補正する設計寸法と補正量との関係を数式化して関係式を導出し、該関係式に従って描画するための電子線照射量を補正することができる。
【００２７】
補正量算出処理部２６は、格納部２３に格納された近接効果補正２３ａ、遠距離相互作用補正２３ｂおよびローディング効果補正２３ｃに関する情報に、寸法別補正量処理部２５で算出されたパターン寸法別の電子線照射量の補正量を加算して、複数の全ての補正パラメータを統合し、電子線照射量を最終的に算出し補正する機能を備える。
【００２８】
なお、図２に示した各処理部は専用のハードウェアにより実現されることが可能であり、また、各処理部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することで、各処理部の機能を実現させることが可能である。
また、上記メモリは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるものとすることが可能である。
【００２９】
次に、上述した描画条件補正機構１４の動作について説明する。図４は、本発明の実施形態による描画条件補正機構１４の動作を示すフロー図である。まず、パターンの形状、寸法、位置関係に関するパターンデータ、工程条件に関するプロセス情報、および、補正に関する既定情報としての補正情報を入力処理部２２へ入力する（Ｓ１０）。次に、図形処理部２４において、入力処理部２２より入力されたパターンデータを図３（ｂ）に示した小区画に分割する（Ｓ１１）。その後、分割したパターンを走査して、各パターンの寸法と座標データを調査する（Ｓ１２）。
【００３０】
次に、寸法別補正量処理部２５は、図形処理部２４で分割された小区画におけるパターンデータに対して、パターン寸法別にパターン寸法と描画するための電子線照射量の補正量を決定する（Ｓ１３）。ここで、パターン寸法の補正量は出力処理部２７へ転送され、電子線照射量の補正量は、補正量算出処理部２６へ転送される。
【００３１】
次に、補正量算出処理部２６では、格納部２３に格納された近接効果補正２３ａ、遠距離相互作用補正２３ｂおよびローディング効果補正２３ｃと、寸法別補正量処理部２５で算出されたパターン寸法別の電子線照射量を加算して、全ての補正が加味された電子線照射量を算出する（Ｓ１４）。
以上のフローを経て、補正後のパターンデータ及び描画するための電子線照射量が描画部へ転送される（Ｓ１５）。
【００３２】
また、本発明は、先行作製したパターン寸法の測定値を基にして、補正の結果をフィードバックすることにより、補正後のパターン寸法が設計寸法に近くなるように、描画時のパターン寸法と、描画時の放射線照射量とを共に補正することができる。従って、本発明の使用機会を増すごとに、フォトマスクパターンをさらに安定して高精度かつ高解像度に形成するパターン描画方法を提供できる。
【００３３】
また、上記の方法を実施するために、本発明のパターン描画装置において、別途入力処理部２２を通じて入力されたパターン寸法の測定値をもとに、寸法別補正量処理部２５に、マスク作製後のパターン寸法が設計値に近くなるように、描画時のパターン寸法と描画時の放射線照射量を補正する機能を発揮させることができる。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る描画装置１０は、従来の補正（近接効果補正、遠距離相互作用補正、ローディング補正）に加えて、パターン寸法毎にパターン寸法と電子線照射量の補正を追加することによって、パターン寸法に応じた現像後のレジストの膜減りが均一となり、フォトマスクパターンを安定して高精度かつ高解像度に形成することが可能となる。以下、本発明によるパターン描画の実施例を示す。
【実施例１】
【００３５】
本実施例は、本発明に係る実施例の一つであって、図１に示すパターン描画装置１０を用い、パターン寸法および電子線照射量の寸法別補正量を加えた結果、現像後のレジストの膜減りが均一となるため、フォトマスクパターンを安定して高精度に形成することができる方法であることを示している。
【００３６】
従来の描画補正（近接効果補正、遠距離相互作用補正、ローディング効果補正）を用いて作製したフォトマスクと本発明である描画装置１０を用いて寸法別補正を追加したフォトマスクの素子寸法特性（ＣＤ特性）と現像後のレジスト残膜を比較して、発明の効果を確認した。
ＣＤ特性は、図５に示すテストパターン４１を使用し、設計値を１０００ｎｍ〜５０ｎｍまで振ったＩｓｏ  ｏｐａｑｕｅパターンにより評価した。
また、本発明の実施例で使用するレジストは、ポジ型化学増幅レジスト（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ）で膜厚は１００ｎｍとした。
【００３７】
図６は、実施例１で、本発明の描画補正を用いて作製したフォトマスクの測定結果であり、レジスト残膜の膜厚と、ＣＤ特性で表現した線幅の実測値および設計値からのズレ、を示す。従来の描画補正に本発明の描画補正を追加すると、レジスト残膜の膜厚が線幅の設計値５０ｎｍまで減少することなく、フラットであった。これは、寸法別の電子線補正量が最適であったと考えられる。また、ＣＤ特性のｒａｎｇｅ（ｎｍ）が２ｎｍ、解像限界は設計値で５０ｎｍが得られた。
【実施例２】
【００３８】
＜比較例＞
図７は、実施例２で、従来の描画補正のみを用いて作製したフォトマスクの測定結果であり、レジスト残膜の膜厚と、ＣＤ特性で表現した線幅の実測値および設計値からのズレ、を示す。従来の描画補正のみでは、現像後のレジスト残膜の膜厚が線幅の設計値７０ｎｍ近辺から急激に減少している。これは、微細なパターンほど電子線照射のかぶりの影響を受け易くなるためと考えられる。また、ＣＤ特性のｒａｎｇｅ（ｎｍ）が９ｎｍ、解像限界は設計値で７０ｎｍと、いずれも実施例１より劣る結果であった。
【００３９】
以上より、本発明に係るパターン描画装置１０を用いて描画した結果を従来の描画補正のみを用いて描画した結果と比較すると、本発明の方が現像後のレジスト残膜の膜減りが少なく解像性、ＣＤ特性共に良好であった。これにより、本発明に係る描画装置１０を用いることによって、高精度かつ高解像度な素子寸法特性を安定して実現することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・パターン描画装置
１１・・・パターン描画部
１２・・・レジスト塗布済みのフォトマスクブランクス
１３・・・パターン描画済みのフォトマスクブランクス
１４・・・描画条件補正機構
１５・・・パターンデータ（プロセス情報、補正情報を含む）
１６・・・補正後のパターンデータと電子線照射量情報
２１・・・制御部
２２・・・入力処理部
２３・・・格納部
２３ａ・・・近接効果補正
２３ｂ・・・遠距離相互作用補正
２３ｃ・・・ローディング効果補正
２４・・・図形処理部
２５・・・寸法別補正量処理部
２６・・・補正量算出処理部
２７・・・出力処理部
３１・・・描画部
３２・・・非描画部
４１・・・テストパターン
【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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