(57)【要約】【課題】電子線描画中におけるポストエクスポージャーディレイから生じる寸法の面内ばらつきを簡便に抑制できるパターン形成方法を提供する。【解決手段】電子線描画を行う領域であるパターン領域を描画領域に分割する工程と、分割された描画領域に描画順序を指定する工程と、描画順序に従って描画領域を描画する工程と、描画順序とは逆順に描画領域を描画する工程と、を備えることを特徴とするパターン形成方法を提供する。更に、描画順序に従って描画領域を描画する工程と、描画順序とは逆順に描画領域を描画する工程と、を繰り返してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線描画を行う領域であるパターン領域を描画領域に分割する工程と、
分割された前記描画領域に描画順序を指定する工程と、
前記描画順序に従って前記描画領域を描画する工程と、
前記描画順序とは逆順に前記描画領域を描画する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法であって、
更に、
前記描画順序に従って前記描画領域を描画する工程と、
前記描画順序とは逆順に前記描画領域を描画する工程と、
を繰り返すことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
前記描画領域は、線状に分割されたストライプ領域であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン形成方法であって、
前記パターン領域を１からｍまで順序付けされたｍ本のストライプ領域に分割する工程と（ｍは偶数の自然数）、
電子線を照射して１番目からｍ番目まで順にストライプ領域を描画する工程と、
電子線を照射してｍ番目から１番目まで順にストライプ領域を描画する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項３に記載のパターン形成方法であって、
前記パターン領域を、前記２番目からｍ番目までの偶数の前記ストライプ領域、前記１番目から（ｍ−１）番目までの奇数の前記ストライプ領域に分割する工程と、
電子線を照射して前記２番目からｍ番目までの偶数の前記ストライプ領域を順に描画する工程と、
電子線を照射して前記１番目から（ｍ−１）番目までの奇数の前記ストライプ領域を順に描画する工程と、
電子線を照射して前記（ｍ−１）番目から１番目までの奇数の前記ストライプ領域を順に描画する工程と、
電子線を照射して前記ｍ番目から２番目までの偶数の前記ストライプ領域を順に描画する工程と、
を備えたことを特徴とするパターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法に関し、特に、電子線によりパターン形成されるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴い、その原版であるフォトマスクにおいても常にパターンの微細化が要求されている。微細化に付随して要求される寸法精度も厳密さを増し、特にマスク面内での寸法のばらつきを抑制することに非常な困難を伴うようになってきている。
【０００３】
電子線描画によるパターン形成方法において、マスク面内での寸法のばらつきを生じさせる要因としては、所望のパターン寸法に合わせたビーム形状を形成する際の形状誤差が挙げられる。この影響を除くために、パターンを複数回多重描画することで、各回の形状のばらつきを平均化する方法がとられている。
【０００４】
マスク面内での寸法のばらつきを生じさせる別の要因として、パターンが局在していることによって散乱電子の密度にばらつきが生じることが挙げられる。こうした現象は近接効果やフォギング効果として知られており、この影響を除外する手段としてパターンの配置より想定される散乱電子の影響を相殺するように、入射電子の照射量を増減させる方法がとられている。
【０００５】
マスク面内での寸法のばらつきを生じさせるさらに別の要因として、描画後に行われる現像やエッチング工程での面内ばらつきが挙げられる。この影響を除くためには、あらかじめ別のマスクにパターン形成を行い、測定された面内の寸法分布を一定値に収束させるように、描画工程において寸法の増減を行う方法がとられている。
【０００６】
マスク面内での寸法のばらつきを生じさせるさらに別の要因として、描画後の引き置き時間に依存したレジストの寸法変化が挙げられる。以下、この現象について説明する。
【０００７】
電子線描画においては、パターンの微細化及び高密度化に伴い工程時間が長時間化しており、一枚のマスクを描画するのに１０時間を越えることもまれではなくなった。一方、描画時間を短くして生産性を上げるために、レジストには高感度の化学増幅型レジストを用いるのが一般的である。
【０００８】
化学増幅型レジストにおいては、電子線の照射によって発生する酸を触媒として化学反応を引き起こさせ、これにより現像液に対する溶解度を変化させることでパターンを発現させる。しかし電子線照射による酸触媒の発生から、上記化学反応を活性化させる加熱処理までの間に、酸触媒の分布や濃度に経時的な変化が生じ、これにより所望のパターン寸法が得られなくなるという問題がある。
【０００９】
上記パターン寸法の経時的な変化は一般にポストエクスポージャーディレイ（以下、「ＰＥＤ」という）と呼ばれ、発生した酸が雰囲気中に存在する塩基と反応したり、レジスト中で拡散したりすることによって生じる。またＰＥＤは、レジストの塗布された基板が高真空中に設置されている描画工程内においても起こる可能性がある。これは描画により発生した酸がレジスト外へ蒸散したり、大気中と同様にレジスト内で拡散したりすることによって生じるものである。
【００１０】
上記した真空中におけるＰＥＤはレジストに電子線が照射された直後から経時的に進行するため、基板内で最初に描画された部位と最後に描画された部位とではその影響度合いが異なる。これは基板面内でパターンの描画順による寸法ばらつきを生じさせ、必要とされる寸法均一性を得られない原因となる。
【００１１】
図８は描画されたパターンを描画機内に放置することで、真空中のＰＥＤによる寸法変化を示したものである。図８に示すように、１２時間の放置によりパターンの寸法は約５ｎｍ変化しており、このことから１２時間の描画時間を要するマスクにおいては、面内で５ｎｍの寸法ばらつきがＰＥＤによって生じることがわかる。
【００１２】
上記したＰＥＤによる寸法変化を抑制する手段として、特許文献１では、レジスト表面をレジストと相溶性のない塗布膜で被覆する種々の方法が開示されている（特許文献１参照）。しかしこれらの方法ではレジスト層上に形成された付加的な皮膜により電子線等の照射エネルギー線が散乱されるなどして解像度が低下してしまう。
【特許文献１】特開昭６３−２８７９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、電子線描画中におけるポストエクスポージャーディレイから生じる寸法の面内ばらつきを簡便に抑制できるパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、電子線描画を行う領域であるパターン領域を描画領域に分割する工程と、分割された描画領域に描画順序を指定する工程と、描画順序に従って描画領域を描画する工程と、描画順序とは逆順に描画領域を描画する工程と、を備えたことを特徴とするパターン形成方法としたものである。
【００１５】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパターン形成方法であって、更に、描画順序に従って描画領域を描画する工程と、描画順序とは逆順に描画領域を描画する工程と、を繰り返すことを特徴とするパターン形成方法としたものである。
【００１６】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２のいずれかに記載のパターン形成方法であって、描画領域は、線状に分割されたストライプ領域であることを特徴とするパターン形成方法としたものである。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載のパターン形成方法であって、パターン領域を１からｍまで順序付けされたｍ本のストライプ領域に分割する工程と、電子線を照射して１番目からｍ番目まで順にストライプ領域を描画する工程と、電子線を照射してｍ番目から１番目まで順にストライプ領域を描画する工程と、を備えたことを特徴とするパターン形成方法としたものである。
【００１８】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項３に記載のパターン形成方法であって、パターン領域を、偶数のストライプ領域２番目からｍ番目まで、奇数のストライプ領域１番目から（ｍ−１）番目までに分割する工程と、電子線を照射して偶数のストライプ領域２番目からｍ番目まで順に描画する工程と、電子線を照射して奇数のストライプ領域１番目から（ｍ−１）番目まで順に描画する工程と、電子線を照射して奇数のストライプ領域（ｍ−１）番目から１番目まで順に描画する工程と、電子線を照射して偶数のストライプ領域ｍ番目から２番目まで順に描画する工程と、を備えたことを特徴とするパターンの形成方法としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、順に描画した後、再度逆順に描画することにより、電子線描画後の引き置き時間を個々の描画領域内毎にほぼ一律とすることができる。このため、電子線描画中におけるポストエクスポージャーディレイから生じる寸法の面内ばらつきを簡便に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法における描画方法を示す概念図である。図１では、電子線描画を行う領域であるパターン領域２１を、描画領域に分割している。ここで、描画領域は線状のストライプ領域である。また、分割されたストライプ領域において各ストライプの番号を１、２、３、・・・・ｍとする。このストライプ領域内には形成されるべき所望の回路パターンが含まれている。電子線照射はストライプ番号の１、２、３という具合に隣接するストライプに向かって順次進行する。ｎ回の多重描画を行う場合は、各回の電子線照射量は規定の照射量に対し１／ｎとなるよう設定される。
【００２２】
図２に示すように、任意のストライプに電子線照射が行われてから描画が終了するまでの時間を表している。すなわちこの時間がストライプに含まれる回路パターンを形成するためのレジストが描画工程中に引き置きされる時間になる。番号の小さいストライプほど先に電子線照射が行われるため描画終了までに長時間を要し、ポストエクスポージャーディレイ（以下、「ＰＥＤ」という）の影響を受けやすいことがわかる。
【００２３】
図３に示すように、図２と同一のパターンをストライプの描画順が逆になるようにして描画を行った場合の引き置き時間である。図２の場合とは逆に、番号の大きいストライプほど先に照射が行われるため、描画終了までに長時間を要しＰＥＤの影響を受けやすいことがわかる。
【００２４】
図４に示すように、図２に示す描画を行った後に、引き続き図３に示す描画を行った場合の、各ストライプにおける各描画での引き置き時間をそれぞれ足し合わせた合計時間である。これにより２回の多重描画を逆の描画順序で行えば、各パターンの引き置き時間の影響はほぼ一律となり、描画工程中におけるＰＥＤでの寸法変化量はマスク面内で均一となることがわかる。ここで、各パターンの引き置き時間の影響がほぼ一律の「ほぼ」とは、±２時間の誤差を含むものとする。
【００２５】
図５に示すように、多重描画を行わず、１回の描画でパターン形成を行った場合のマスク面内での寸法ばらつきである。この例では１３３ｍｍのパターン領域内でレンジにして６．７ｎｍのバラつきが生じていることがわかる。
【００２６】
図６に示すように、図５と同じパターンを各回逆の描画順で多重描画した場合の寸法ばらつきである。ばらつきのレンジは３．６ｎｍであり、１回で描画した場合と比べ３．１ｎｍのばらつきの改善が得られている。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態によれば、経時的に進行するＰＥＤの影響をマスク面内でほぼ一律にすることで面内の寸法ばらつきを抑制することができるとともに高精度の回路パターンを形成することができる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態と描画順序を変更する場合を示す。
【００２９】
まず、図７に示すように、１回目の描画でストライプを偶数の番号に限り番号の小さい順に描画する（例えば、２、４、６、・・・ｍ（ｍは偶数の自然数））。ここで、最終ストライプｍは偶数番号であるとする。偶数番号のストライプを描画し終えた後、奇数番号のストライプを番号の小さい順に描画して１回目の描画を全面に渡って終了する（例えば、１、３、５、・・・ｍ−１）。
【００３０】
次に、図７に示すように、２回目の描画としてストライプを奇数の番号に限り番号の大きい順に描画する（例えば、ｍ−１、・・・、５、３、１）。奇数番号のストライプを描画し終えた後、偶数番号のストライプを番号の大きい順に描画して２回目の描画を全面に渡って終了する（例えば、ｍ、・・・、６、４、２）。このようにして多重描画を行ったパターンにおいて電子線照射後の引き置き時間がほぼ一律化され、寸法のばらつきを低減させることができる。ここで、引き置き時間がほぼ一律化の「ほぼ」とは、±２時間の誤差を含むものとする。
【００３１】
ただし、第２の実施の形態では、隣り合うストライプに連続して電子線照射が行われることの無いように描画順序が調整されている。このような順序で描画を行うことによって隣接するストライプが短い時間間隔で電子線照射を受けることが避けられ、これによりレジストの発熱が低減される。発熱はレジストの寸法変動を引き起こす要因となりえるので、これを抑制することによって更なる寸法制度の向上ができる。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態によれば、マスク面内に配置された各パターンの引き置き時間をほぼ一律化することができる。これによってＰＥＤの影響がマスク面内で均一化され、寸法ばらつきの少ない高精度のマスクパターンを形成することができる。
【００３３】
本発明によれば、寸法ばらつきを抑制する効果はパターンの描画順を調整することによって実現できるので、近接効果やフォギング効果等を補正するための他の補正手段と干渉することなく、簡便に寸法精度向上の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、インプリントモールド、マイクロマシン、ステンシルマスク、半導体装置などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る描画方法を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る各ストライプにおける電子線照射後の引き置き時間を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る図２と同一のパターンを逆の順序で電子線照射した場合の各ストライプでの引き置き時間を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る２回多重描画をそれぞれの回で逆の描画順序で行った場合の、各ストライプにおける引き置き時間を示す図である。
【図５】多重描画を行わない場合のマスク面内の寸法ばらつきの一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る２回多重描画をそれぞれの回で逆の描画順序で行った場合の、マスク面内の寸法ばらつきを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るストライプの描画順序を示す図である。
【図８】描画工程中でのポストエクスポージャーディレイによるレジストの寸法変動の一例を示す。
【符号の説明】
【００３６】
２１  パターン領域
【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】
2009238817.tif 000008
【図７】
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【図８】
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