JP2002202590A - 多世代マスクによる描画方法 - Google Patents
多世代マスクによる描画方法Info
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ターゲット基板上に複数の同一ターゲット構造
を描画パターン形成するため、それぞれが１つ以上の円
形構造要素のセットからなる複数個の同一テンプレート
構造で構成されるテンプレート構造パターンを有するテ
ンプレートマスクを製造する。 【解決手段】１つ以上の円形構造要素からなる第１次構
造パターンを有する第１次マスク基板１１から始め、１
つ以上の描画マスク製作ステップ（ｂ，ｃ）によりテン
プレートマスクの製造を行い、エネルギ放射の幅広のイ
オンビーム３１によるそれぞれのマスク製作ステップの
中で、マスクが照射されて、マスク基板１１，１２上の
構造パターンが中間基板１１ａ，１２ａに描画される。
この最終的な描画パターンのテンプレートマスク１３に
より、ターゲット基板１４がパターン形成され、このよ
うにして作製されたパターン像は複数の同一のターゲッ
ト構造２４を有して構成される。
を描画パターン形成するため、それぞれが１つ以上の円
形構造要素のセットからなる複数個の同一テンプレート
構造で構成されるテンプレート構造パターンを有するテ
ンプレートマスクを製造する。 【解決手段】１つ以上の円形構造要素からなる第１次構
造パターンを有する第１次マスク基板１１から始め、１
つ以上の描画マスク製作ステップ（ｂ，ｃ）によりテン
プレートマスクの製造を行い、エネルギ放射の幅広のイ
オンビーム３１によるそれぞれのマスク製作ステップの
中で、マスクが照射されて、マスク基板１１，１２上の
構造パターンが中間基板１１ａ，１２ａに描画される。
この最終的な描画パターンのテンプレートマスク１３に
より、ターゲット基板１４がパターン形成され、このよ
うにして作製されたパターン像は複数の同一のターゲッ
ト構造２４を有して構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ターゲット基板
上に複数の同一構造、さらに詳細に述べると、広面積の
周期的ナノ構造からなる描画パターンを形成する事に関
する。
上に複数の同一構造、さらに詳細に述べると、広面積の
周期的ナノ構造からなる描画パターンを形成する事に関
する。
【０００２】
【従来の技術】周期的ナノ構造を利用する一つの技術と
して、近赤外線メッシュフィルタアレイの作製がある。
熱エネルギ源（非光エネルギ源）からの光起電力エネル
ギ変換は一般的に効率が悪い。というのは、熱放射の光
電スペクトルが極めて広い帯域を有しているのに対し光
起電力エネルギ変換の場合は狭いエネルギ帯域であると
いう不一致による。この問題の解決策は、米国特許第
５,６１１,８７０号明細書(Horne et al.)に記述されて
いる。この解決策では、光起電力素子を赤外線帯域フィ
ルタに連結し、光起電力素子により効率的に電気に変換
できる光子だけを通過させ、短か過ぎる及び長が過ぎる
波長の光子をエネルギ源に反射させて、そこで、再吸収
させている。赤外線（ＩＲ）帯域フィルタとしては、薄
い金（ゴールド）箔からなる十字形の開口部を形成して
作られたメタルメッシュフィルタアレイが使用されてい
る（以下ＩＲフィルタアレイと称す）。十字形の開口部
は、４５０nmの長さで５０〜８０nmのアーム幅を持って
いる。これらのフィルタの使用によって、１５００K黒
色放射体を用いての作業でGaSb光起電力素子の効率を１
%未満から３０%近くまで高めることが期待されている。
して、近赤外線メッシュフィルタアレイの作製がある。
熱エネルギ源（非光エネルギ源）からの光起電力エネル
ギ変換は一般的に効率が悪い。というのは、熱放射の光
電スペクトルが極めて広い帯域を有しているのに対し光
起電力エネルギ変換の場合は狭いエネルギ帯域であると
いう不一致による。この問題の解決策は、米国特許第
５,６１１,８７０号明細書(Horne et al.)に記述されて
いる。この解決策では、光起電力素子を赤外線帯域フィ
ルタに連結し、光起電力素子により効率的に電気に変換
できる光子だけを通過させ、短か過ぎる及び長が過ぎる
波長の光子をエネルギ源に反射させて、そこで、再吸収
させている。赤外線（ＩＲ）帯域フィルタとしては、薄
い金（ゴールド）箔からなる十字形の開口部を形成して
作られたメタルメッシュフィルタアレイが使用されてい
る（以下ＩＲフィルタアレイと称す）。十字形の開口部
は、４５０nmの長さで５０〜８０nmのアーム幅を持って
いる。これらのフィルタの使用によって、１５００K黒
色放射体を用いての作業でGaSb光起電力素子の効率を１
%未満から３０%近くまで高めることが期待されている。
【０００３】IRフィルタアレイの十字型パターン形成の
課題は、十字形の中心部に鋭利な角（コーナー）を再現
するために必要な解像度にある。M.D. Morgan等は“J.
Vac. Sci.Technol.”B １４(６), １９９６, pp.３９０
３〜３９０６の中で、等価なスペクトル応答を有するよ
うに用意された電子ビーム描画(EBL)とイオンビーム近
接印刷(IBP)を使ったIRフィルタの製作について論じて
いる。EBLでは、精緻に集束された、高エネルギ電子ビ
ームを使用して基板上のレジストを露光する。偏向装置
によりビームを、基板を横断して走査し、所望のパター
ンを高精度に描画する。しかしながら、この方法の順次
性（走査を連続して繰り返し行わなければならないとい
う性質）によって、形成過程を極めて時間と費用のかか
るものにしてしまう。
課題は、十字形の中心部に鋭利な角（コーナー）を再現
するために必要な解像度にある。M.D. Morgan等は“J.
Vac. Sci.Technol.”B １４(６), １９９６, pp.３９０
３〜３９０６の中で、等価なスペクトル応答を有するよ
うに用意された電子ビーム描画(EBL)とイオンビーム近
接印刷(IBP)を使ったIRフィルタの製作について論じて
いる。EBLでは、精緻に集束された、高エネルギ電子ビ
ームを使用して基板上のレジストを露光する。偏向装置
によりビームを、基板を横断して走査し、所望のパター
ンを高精度に描画する。しかしながら、この方法の順次
性（走査を連続して繰り返し行わなければならないとい
う性質）によって、形成過程を極めて時間と費用のかか
るものにしてしまう。
【０００４】図１はIBPパターン形成の原理を示してい
る。基板１０２を覆うフォトレジストといった感光材料
１０１は、透過ビーム１０４によって露光される。この
感光材料１０１に、パターンマスク１０３に形成された
パターンに従って開口部が作られる。また、透過ビーム
１０４は、光イオンからなるブロードビーム１１４によ
ってマスク１０３を照らした時にできるもので、透明領
域１０５を通過して下にあるレジストを露光する。IBP
では、マスク１０３は基板１０２に近接して配置され
る。マスクと基板の距離Gは数mm又はそれ以下と小さ
く、その値はイオンビーム装置の光学的性質にかかって
いる。図１で説明されているように、透明領域１０５は
通常開口部である。ステンシルマスクの開口部は、例え
ば、所望のパターンとされた開口部であり、マスク１０
３はエッチングされた開口部を有するシリコン膜として
通常実現される。描画マスクを使って実現されるパラレ
ル印刷技術により、マスクのパターンは一回の露光で複
製される。そこで、マスク複製の費用は、ビームの大き
さ(通常、直径２〜８インチ)によって決まる最大限ま
で、アレイの大きさに効率的に依存しない。印刷・投影
技術を含む描画パターン形成法、及び電子イオンビーム
を使った描画装置については、例えば、H. Koops著の
“Electron beamprojection techniques”(“Fine Line
Lithography”の第３章(Ed. R. Newman,North-Hollan
d, １９８０, pp.２６４〜２８２))で、論じられてい
る。電子や特定のイオンは“Overview of theIon Proje
ction Lithography European MEDEA and International
Program”(ProceedingsSPIE, Vol.３９９７, Emerging
Lithography Technologies IV, 2000)の中でRainer Kae
smaier氏やHans Loschner氏が論じているように、粒子
波長がナノメートル範囲をはるかに下回る粒子波長を有
するものであり、極めて良質のイメージ特性をもたらす
利点がある。ステンシルマスクを使った描画パターンの
形成は粒子ビーム装置だけに制限されておらず、EUV(極
紫外線)やX線リソグラフィのような光子を基にした描画
装置でも可能である。また、とりわけEUV装置との関連
において、透過マスクの代わりに反射マスクを使うこと
ができる。この場合、マスクは透明領域に代わって反射
率の高い領域を持つ。
る。基板１０２を覆うフォトレジストといった感光材料
１０１は、透過ビーム１０４によって露光される。この
感光材料１０１に、パターンマスク１０３に形成された
パターンに従って開口部が作られる。また、透過ビーム
１０４は、光イオンからなるブロードビーム１１４によ
ってマスク１０３を照らした時にできるもので、透明領
域１０５を通過して下にあるレジストを露光する。IBP
では、マスク１０３は基板１０２に近接して配置され
る。マスクと基板の距離Gは数mm又はそれ以下と小さ
く、その値はイオンビーム装置の光学的性質にかかって
いる。図１で説明されているように、透明領域１０５は
通常開口部である。ステンシルマスクの開口部は、例え
ば、所望のパターンとされた開口部であり、マスク１０
３はエッチングされた開口部を有するシリコン膜として
通常実現される。描画マスクを使って実現されるパラレ
ル印刷技術により、マスクのパターンは一回の露光で複
製される。そこで、マスク複製の費用は、ビームの大き
さ(通常、直径２〜８インチ)によって決まる最大限ま
で、アレイの大きさに効率的に依存しない。印刷・投影
技術を含む描画パターン形成法、及び電子イオンビーム
を使った描画装置については、例えば、H. Koops著の
“Electron beamprojection techniques”(“Fine Line
Lithography”の第３章(Ed. R. Newman,North-Hollan
d, １９８０, pp.２６４〜２８２))で、論じられてい
る。電子や特定のイオンは“Overview of theIon Proje
ction Lithography European MEDEA and International
Program”(ProceedingsSPIE, Vol.３９９７, Emerging
Lithography Technologies IV, 2000)の中でRainer Kae
smaier氏やHans Loschner氏が論じているように、粒子
波長がナノメートル範囲をはるかに下回る粒子波長を有
するものであり、極めて良質のイメージ特性をもたらす
利点がある。ステンシルマスクを使った描画パターンの
形成は粒子ビーム装置だけに制限されておらず、EUV(極
紫外線)やX線リソグラフィのような光子を基にした描画
装置でも可能である。また、とりわけEUV装置との関連
において、透過マスクの代わりに反射マスクを使うこと
ができる。この場合、マスクは透明領域に代わって反射
率の高い領域を持つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】IRフィルタアレイのス
テンシルマスクは、従来、EBLを使用して製造されるも
ので、薄いシリコン膜の基板上にマスク構造が画成され
る。ハイコストなEBL法は、１cm２以上のような広い面
積のIBPマスクの製造を不経済なものにする。この制限
を克服するには、パターンの周期性を利用し、印刷ステ
ップアンドリピート式で小マスクの複製を第２基板に印
刷し、もっと広い面積の第２次世代複製を成形すること
ができる。この複製過程を繰り返し、原マスクのそれ以
降の大きな次世代を次々に作成するのだが、実際は、原
マスクの構造の忠実さを最初の複製においてさえも維持
することは難しいことが実証されている。この問題はイ
オンビーム装置特有の不鮮明度（ぼやけ）にある。不鮮
明度によって、イオンビームは低域空間フィルタの機能
を果たし、基板(例えば、第二次マスク)上に造影された
時に原マスクパターンの高周波情報を不鮮明とする。
テンシルマスクは、従来、EBLを使用して製造されるも
ので、薄いシリコン膜の基板上にマスク構造が画成され
る。ハイコストなEBL法は、１cm２以上のような広い面
積のIBPマスクの製造を不経済なものにする。この制限
を克服するには、パターンの周期性を利用し、印刷ステ
ップアンドリピート式で小マスクの複製を第２基板に印
刷し、もっと広い面積の第２次世代複製を成形すること
ができる。この複製過程を繰り返し、原マスクのそれ以
降の大きな次世代を次々に作成するのだが、実際は、原
マスクの構造の忠実さを最初の複製においてさえも維持
することは難しいことが実証されている。この問題はイ
オンビーム装置特有の不鮮明度（ぼやけ）にある。不鮮
明度によって、イオンビームは低域空間フィルタの機能
を果たし、基板(例えば、第二次マスク)上に造影された
時に原マスクパターンの高周波情報を不鮮明とする。
【０００６】不鮮明度により、原形状の角（コーナー）
を記述する高周波情報は著しく丸みを帯びる程度までぼ
やけてしまう。例えば、IRフィルタアレイに使用された
ような十字型パターンの場合、その中心は拡大し、アー
ム幅は長さによって可変する。さらに、角の丸みと中心
の拡大は、マスク世代が増加するに従って大きくなる。
０.４９cm２のステンシルマスクによる実験では、マス
クパターンの質が第１次から第２次世代で低下すること
が確認された。従って、多次世代マスクの高周波空間情
報の複製は、特に、角および／又はエルボーラインから
なる構造において、問題が存在する。
を記述する高周波情報は著しく丸みを帯びる程度までぼ
やけてしまう。例えば、IRフィルタアレイに使用された
ような十字型パターンの場合、その中心は拡大し、アー
ム幅は長さによって可変する。さらに、角の丸みと中心
の拡大は、マスク世代が増加するに従って大きくなる。
０.４９cm２のステンシルマスクによる実験では、マス
クパターンの質が第１次から第２次世代で低下すること
が確認された。従って、多次世代マスクの高周波空間情
報の複製は、特に、角および／又はエルボーラインから
なる構造において、問題が存在する。
【０００７】IBPマスクイメージの品質低下は図２に示
されている。グラフは、不鮮明度として７０nm FWHMが
選択された場合におけるシミュレーション計算に基づ
き、旧世代のレジストフット印刷（軌跡）が次世代を印
刷するマスクとして使ったIBPマスクコピーの第５次世
代のレジストフット印刷を示している。最終の第５次世
代マスクパターンは原マスクパターンと明らかに類似し
ていなく、それどころか、最初の十字形パターンはそう
とう書き消されてしまっている。
されている。グラフは、不鮮明度として７０nm FWHMが
選択された場合におけるシミュレーション計算に基づ
き、旧世代のレジストフット印刷（軌跡）が次世代を印
刷するマスクとして使ったIBPマスクコピーの第５次世
代のレジストフット印刷を示している。最終の第５次世
代マスクパターンは原マスクパターンと明らかに類似し
ていなく、それどころか、最初の十字形パターンはそう
とう書き消されてしまっている。
【０００８】本発明の課題は、パターン製造にまつわる
上記の問題、とりわけ多世代マスクパターン複製におい
ての問題を解決することである。
上記の問題、とりわけ多世代マスクパターン複製におい
ての問題を解決することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、発明に係る
ターゲット基板上への複数個の同一構造の描画パターン
形成方法によって達成されるもので、本方法は、複数個
の同一テンプレート構造で構成され、それぞれが１つ以
上の円形構造要素のセットから成る。テンプレート構造
パターンを有するテンプレートマスクを用いて、ターゲ
ット基板に描画パターンを形成するために使われるもの
で、幅広のエネルギ放射を用いて、テンプレートマスク
を照射し、照射用ビームを作成し、ターゲット基板を、
ビームの光路内となるようにマスクの後に配置すると共
に、前記エネルギ放射の露光のための感光材料で構成し
て、前記照射用ビームを用いてテンプレート構造パター
ンをターゲット基板にイメージ製造してターゲット基板
にパターン像を製造してなり、これにより、パターン像
が複数個の同一構造のターゲット構造として製造され
る。
ターゲット基板上への複数個の同一構造の描画パターン
形成方法によって達成されるもので、本方法は、複数個
の同一テンプレート構造で構成され、それぞれが１つ以
上の円形構造要素のセットから成る。テンプレート構造
パターンを有するテンプレートマスクを用いて、ターゲ
ット基板に描画パターンを形成するために使われるもの
で、幅広のエネルギ放射を用いて、テンプレートマスク
を照射し、照射用ビームを作成し、ターゲット基板を、
ビームの光路内となるようにマスクの後に配置すると共
に、前記エネルギ放射の露光のための感光材料で構成し
て、前記照射用ビームを用いてテンプレート構造パター
ンをターゲット基板にイメージ製造してターゲット基板
にパターン像を製造してなり、これにより、パターン像
が複数個の同一構造のターゲット構造として製造され
る。
【００１０】本発明に係るテンプレートマスク、すなわ
ち、それぞれが１つ以上の円形構造要素のセットからな
る複数個の同一テンプレート構造で構成されるテンプレ
ート構造パターンを有するマスクは、以下の方法により
適切に製造される。すなわち、１つ以上の円形構造要素
からなる第１次構造パターンを有する第１次マスクから
始まり、それぞれ第１次構造パターンに対応する複数個
の同一テンプレート構造で構成されるテンプレート構造
パターンを有するテンプレートマスクはテンプレート構
造を定めるため第１次マスクを使用して製造され、 −テンプレートマスクの製造が１つ以上の描画マスク製
作ステップでなされ、ここで、幅広のエネルギ放射によ
るそれぞれのマスク製作ステップの中で、構造パターン
を有するマスクが照射されて照射用ビームを形成し、構
造パターンが照射用ビームにより１度以上中間基板に描
画され、当該中間基板をビームの光路内になるようにマ
スクの後に配置すると共に、前記エネルギ放射の露光の
ための感光材料で構成して、当該中間基板上にパターン
像を製造し、この中間基板より、パターン像に対応する
構造パターンを有するパターン化された他のマスクが作
製され、 −前記マスク製作ステップの初めに使用されたマスクは
第１次マスクであり、それぞれその後使用されたマスク
は、もしあるならば、以前のステップで製造されたマス
クであり、最後のマスク製作ステップで製造されたマス
クがテンプレートマスクであり、そして、 −前記マスク製作ステップの１つ以上において、構造パ
ターンから描画されたパターン像を中間基板上で移動す
るようにして、沢山の違う位置を取るようにする。
ち、それぞれが１つ以上の円形構造要素のセットからな
る複数個の同一テンプレート構造で構成されるテンプレ
ート構造パターンを有するマスクは、以下の方法により
適切に製造される。すなわち、１つ以上の円形構造要素
からなる第１次構造パターンを有する第１次マスクから
始まり、それぞれ第１次構造パターンに対応する複数個
の同一テンプレート構造で構成されるテンプレート構造
パターンを有するテンプレートマスクはテンプレート構
造を定めるため第１次マスクを使用して製造され、 −テンプレートマスクの製造が１つ以上の描画マスク製
作ステップでなされ、ここで、幅広のエネルギ放射によ
るそれぞれのマスク製作ステップの中で、構造パターン
を有するマスクが照射されて照射用ビームを形成し、構
造パターンが照射用ビームにより１度以上中間基板に描
画され、当該中間基板をビームの光路内になるようにマ
スクの後に配置すると共に、前記エネルギ放射の露光の
ための感光材料で構成して、当該中間基板上にパターン
像を製造し、この中間基板より、パターン像に対応する
構造パターンを有するパターン化された他のマスクが作
製され、 −前記マスク製作ステップの初めに使用されたマスクは
第１次マスクであり、それぞれその後使用されたマスク
は、もしあるならば、以前のステップで製造されたマス
クであり、最後のマスク製作ステップで製造されたマス
クがテンプレートマスクであり、そして、 −前記マスク製作ステップの１つ以上において、構造パ
ターンから描画されたパターン像を中間基板上で移動す
るようにして、沢山の違う位置を取るようにする。
【００１１】本発明によると、実際に望まれた構造パタ
ーンの作製は、描画パターン形成の最終ステップまで延
期される。それまでのステップ、すなわち、マスク製作
ステップでは、円形孔からなる構造パターンだけが描画
されており、その事で、複製上の問題はずっと少なくな
る。
ーンの作製は、描画パターン形成の最終ステップまで延
期される。それまでのステップ、すなわち、マスク製作
ステップでは、円形孔からなる構造パターンだけが描画
されており、その事で、複製上の問題はずっと少なくな
る。
【００１２】本発明は、第１次パターン構造の正確な複
製をその後、沢山のマスクの次世代において可能にす
る。それぞれのマスク製作次世代で、パターンを複数倍
に増加することができ、従って、巨大な数の初代パター
ンのコピーを製造することができる。本発明に係るテン
プレートマスクとして使われる最終マスクにおいて、所
望の数のパターンコピーとなる。このテンプレートマス
クはその後ターゲット基板のパターン形成に使われる。
製をその後、沢山のマスクの次世代において可能にす
る。それぞれのマスク製作次世代で、パターンを複数倍
に増加することができ、従って、巨大な数の初代パター
ンのコピーを製造することができる。本発明に係るテン
プレートマスクとして使われる最終マスクにおいて、所
望の数のパターンコピーとなる。このテンプレートマス
クはその後ターゲット基板のパターン形成に使われる。
【００１３】簡単に述べれば、本発明により単一のター
ゲット構造の初期面積に比べて巨大な面積のアレイマス
クコピーの成形を可能にする。例えば、１μm大のター
ゲット構造で一杯にされた２０×２０cm２のIRフィルタ
の製造を、現状の描画技術を用いて短時間に達成可能な
ようである。
ゲット構造の初期面積に比べて巨大な面積のアレイマス
クコピーの成形を可能にする。例えば、１μm大のター
ゲット構造で一杯にされた２０×２０cm２のIRフィルタ
の製造を、現状の描画技術を用いて短時間に達成可能な
ようである。
【００１４】本発明の好ましい実施形態では、ターゲッ
ト構造の最終的な形は、ターゲット作製方法の最終ステ
ップで画成される。このターゲットパターン形成ステッ
プでは、パターン像は基板上を移動して一連のイメージ
位置を取る。これら一連のイメージ位置における露光に
より、基板上に照射量からなる空間的分布を重ね写しす
る。当該分布は、前記感光材料の露光依存性に対応して
ターゲット基板上にこのようにしてパターン形成された
構造を画成する。
ト構造の最終的な形は、ターゲット作製方法の最終ステ
ップで画成される。このターゲットパターン形成ステッ
プでは、パターン像は基板上を移動して一連のイメージ
位置を取る。これら一連のイメージ位置における露光に
より、基板上に照射量からなる空間的分布を重ね写しす
る。当該分布は、前記感光材料の露光依存性に対応して
ターゲット基板上にこのようにしてパターン形成された
構造を画成する。
【００１５】このケースで、望ましくは、ターゲット基
板上の照射量からなる空間的分布は、基板フィールドの
領域内でのみ前記感光材料の特定の最少照射量を超える
ようになされている。そして、前記露光領域において、
複数個の同一構造からなる露光パターンを形成する。
板上の照射量からなる空間的分布は、基板フィールドの
領域内でのみ前記感光材料の特定の最少照射量を超える
ようになされている。そして、前記露光領域において、
複数個の同一構造からなる露光パターンを形成する。
【００１６】本発明の有利な態様として、露光の強さ
は、ターゲット基板上に製造すべきパターン像の表示か
ら計算された所定セットの強度に従って行うように各イ
メージ位置によって変更される。イメージ位置における
露光強度の変化としては、例えば、隣接する構造要素の
有効照射量の相互影響を修正することがある。望ましく
は、露光の強さは、それぞれのイメージ位置における露
光時間を変化させることによってコントロールできる。
この態様の変形である３次元構造の成形との関係で、パ
ターン像は、前記感光材料の高さの空間分布で定義する
ことができる。前記所定セットの強さは、しかる後、照
射量に対する所定の高さ依存関数を使って、前記高さ分
布から適当に計算される。
は、ターゲット基板上に製造すべきパターン像の表示か
ら計算された所定セットの強度に従って行うように各イ
メージ位置によって変更される。イメージ位置における
露光強度の変化としては、例えば、隣接する構造要素の
有効照射量の相互影響を修正することがある。望ましく
は、露光の強さは、それぞれのイメージ位置における露
光時間を変化させることによってコントロールできる。
この態様の変形である３次元構造の成形との関係で、パ
ターン像は、前記感光材料の高さの空間分布で定義する
ことができる。前記所定セットの強さは、しかる後、照
射量に対する所定の高さ依存関数を使って、前記高さ分
布から適当に計算される。
【００１７】さらに、この場合において、もし第１次構
造パターン及びテンプレートマスクの各テンプレート構
造が円形単一構造要素からなる場合が有利である。その
場合、マスクの円形開口部は、単に画成されるべきター
ゲット構造の位置を定義するだけである。というのは、
開口部が丸い形のため、開口部の何回もの複製時にも、
不鮮明度（ぼやけ）による情報は失われないからであ
る。パターン像は、ターゲットパターン形成ステップに
おける不連続な一セットのイメージ位置に移動される。
これはまた、異なるイメージ位置間の二重（クロス）露
光効果を修正する簡潔な解決法を提供する。すなわち、
パターンをあるイメージ位置に保持しておく時間は、そ
れぞれのイメージ位置で付与すべき照射量に従って変化
させる。
造パターン及びテンプレートマスクの各テンプレート構
造が円形単一構造要素からなる場合が有利である。その
場合、マスクの円形開口部は、単に画成されるべきター
ゲット構造の位置を定義するだけである。というのは、
開口部が丸い形のため、開口部の何回もの複製時にも、
不鮮明度（ぼやけ）による情報は失われないからであ
る。パターン像は、ターゲットパターン形成ステップに
おける不連続な一セットのイメージ位置に移動される。
これはまた、異なるイメージ位置間の二重（クロス）露
光効果を修正する簡潔な解決法を提供する。すなわち、
パターンをあるイメージ位置に保持しておく時間は、そ
れぞれのイメージ位置で付与すべき照射量に従って変化
させる。
【００１８】本発明のさらに好ましい実施形態におい
て、エネルギ放射は電荷粒子からなり、描画パターン形
成は光粒子描画システムを用いて行われ、パターン像
は、前記描画システムの静電偏向装置を用いて当該描画
システムの光軸に対するビームの方向を傾けることによ
り、基板上を移動される。光学機器の静電コントロール
によって、イメージを基板上で高精度に移動することが
できるが、本発明はこれを利用する。
て、エネルギ放射は電荷粒子からなり、描画パターン形
成は光粒子描画システムを用いて行われ、パターン像
は、前記描画システムの静電偏向装置を用いて当該描画
システムの光軸に対するビームの方向を傾けることによ
り、基板上を移動される。光学機器の静電コントロール
によって、イメージを基板上で高精度に移動することが
できるが、本発明はこれを利用する。
【００１９】マスク作製及びターゲットパターン作製ス
テップにおけるエネルギ放射は電荷を帯びたイオン粒子
からなり、また、描画パターン形成は光粒子描画システ
ムを使って有利に行われる。とりわけ、エネルギ放射は
水素やヘリウムのようなイオンからなる。この場合、光
粒子描画システムの静電偏向装置によりビームの方向を
傾斜させるようにすることが適当である。
テップにおけるエネルギ放射は電荷を帯びたイオン粒子
からなり、また、描画パターン形成は光粒子描画システ
ムを使って有利に行われる。とりわけ、エネルギ放射は
水素やヘリウムのようなイオンからなる。この場合、光
粒子描画システムの静電偏向装置によりビームの方向を
傾斜させるようにすることが適当である。
【００２０】本発明はさまざまな用途で使用可能であ
る。その用途の１つはエネルギ放射によるレジスト層の
パターン形成である。この場合、ターゲット基板はエネ
ルギ放射の露光に対して感光するレジスト材料層で構成
される。例えば、イオンビーム放射を使用する場合、イ
オン放射についての空間的照射量変化の適用例は多数あ
る。例えば、ガリウムヒ素(GaAs)基板を水素や酸素イオ
ン等の照射によって絶縁性に変換したり、半導体をドー
ピングしたり、エッチングや研摩作用に対して材料を硬
化したり、あるいは、放射線照射による屈折率を変化さ
せるもの等がある。
る。その用途の１つはエネルギ放射によるレジスト層の
パターン形成である。この場合、ターゲット基板はエネ
ルギ放射の露光に対して感光するレジスト材料層で構成
される。例えば、イオンビーム放射を使用する場合、イ
オン放射についての空間的照射量変化の適用例は多数あ
る。例えば、ガリウムヒ素(GaAs)基板を水素や酸素イオ
ン等の照射によって絶縁性に変換したり、半導体をドー
ピングしたり、エッチングや研摩作用に対して材料を硬
化したり、あるいは、放射線照射による屈折率を変化さ
せるもの等がある。
【００２１】本発明は、言うまでもなく、メッシュフィ
ルタアレイの製造に限定されていないことは注意される
べきである。さらなる１つの用途は、１つ以上の円形開
口部で構成される構造パターンを有する本発明に係るテ
ンプレートマスクに起因する、不鮮明度（ぼやけ）や電
子の場合は近接効果を最大限に補償されたパターンを有
するステンシルマスクの製造である。この場合、パター
ン形成されるべきターゲット基板は、IBP描画やイオン
ビーム投撮描画のようなイオンビーム描画で使用される
マスクのマスク基板である。
ルタアレイの製造に限定されていないことは注意される
べきである。さらなる１つの用途は、１つ以上の円形開
口部で構成される構造パターンを有する本発明に係るテ
ンプレートマスクに起因する、不鮮明度（ぼやけ）や電
子の場合は近接効果を最大限に補償されたパターンを有
するステンシルマスクの製造である。この場合、パター
ン形成されるべきターゲット基板は、IBP描画やイオン
ビーム投撮描画のようなイオンビーム描画で使用される
マスクのマスク基板である。
【００２２】本発明にとりわけ適切な描画システムは、
上に述べたテンプレートマスク、すなわち、それぞれ１
つ以上の円形構造要素のセットからなる複数個の同一テ
ンプレート構造で構成されるテンプレート構造パターン
を有するテンプレートマスクにより提供される。本発明
のさらなる実施形態において、それぞれのマスク製作ス
テップの中で、パターン像は中間基板上を移動し、一定
配列の多数の位置を取るようになされている。
上に述べたテンプレートマスク、すなわち、それぞれ１
つ以上の円形構造要素のセットからなる複数個の同一テ
ンプレート構造で構成されるテンプレート構造パターン
を有するテンプレートマスクにより提供される。本発明
のさらなる実施形態において、それぞれのマスク製作ス
テップの中で、パターン像は中間基板上を移動し、一定
配列の多数の位置を取るようになされている。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図を参照しても
っと詳しく説明する。図１は、IBPパターン形成の原理
の略図である。図２は、従来技術に係る多世代イメージ
作製方法におけるIBPマスク像の品質低下を示す図であ
る。図３は、本発明に係るマスク構造の多世代複製を示
す図である。図４は、本発明に係るマスク構造を有する
パターン形成を示す図である。図５は、それぞれ直径９
０nmの円形マスク孔に対し、それぞれ所定の照射量を加
えたときにおける線幅と照射許容率の相関関係を示す図
である。図６は、それぞれ、直径８０nmと６０nmの円形
マスク孔にそれぞれ所定の照射量を加えたときにおける
線幅の相関関係を示す図である。図７は、本発明に係る
テンプレートマスクを有するターゲット基板の露光を示
す図である。図８は、ターゲット基板の照射量の調整効
果を示す図である。図９は、図６を２倍のピクセル解像
度にした改良型を示す図である。図１０, １１は、それ
ぞれ、本発明によって製造された２つの３次元レリーフ
を示す図である。
っと詳しく説明する。図１は、IBPパターン形成の原理
の略図である。図２は、従来技術に係る多世代イメージ
作製方法におけるIBPマスク像の品質低下を示す図であ
る。図３は、本発明に係るマスク構造の多世代複製を示
す図である。図４は、本発明に係るマスク構造を有する
パターン形成を示す図である。図５は、それぞれ直径９
０nmの円形マスク孔に対し、それぞれ所定の照射量を加
えたときにおける線幅と照射許容率の相関関係を示す図
である。図６は、それぞれ、直径８０nmと６０nmの円形
マスク孔にそれぞれ所定の照射量を加えたときにおける
線幅の相関関係を示す図である。図７は、本発明に係る
テンプレートマスクを有するターゲット基板の露光を示
す図である。図８は、ターゲット基板の照射量の調整効
果を示す図である。図９は、図６を２倍のピクセル解像
度にした改良型を示す図である。図１０, １１は、それ
ぞれ、本発明によって製造された２つの３次元レリーフ
を示す図である。
【００２４】以下に、IR放射が通過する複数個の同一の
十字形構造を有するIRフィルタアレイの製造に関係した
本発明の好ましい実施形態について説明する。これらの
IRフィルタの製造において、以下において穿孔アレイマ
スク(ＡＡＭｓ)と称する多世代マスクが使用されてい
る。本発明によると円形孔からなるアレイが、IRフィル
タの十字に対応するパターンの代わりにマスクパターン
として使用されている。というのは、一セットの円形孔
は、最小の高周波空間パターン情報を含むマスクパター
ンの一例を成形し、常に一セットの円形開口部を印刷す
る。一セットの円形開口部は、多世代マスクの製作にお
けるパターンの品質低下の問題に対し簡潔な解決法を提
供する。実際のデザイン構造、例えば、１μｍ大きさの
構造を画成する９０ nmのアーム幅と４５０ nmの長さを
有する十字形構造は、最後のパターン形成ステップでの
み作製される。この時、所望数の十字構造に対応する多
数の孔を有するマスク基板を、ターゲット基板にパター
ン形成するテンプレートマスクとして使用しており、こ
のターゲット基板からIRフィルタを製造する。
十字形構造を有するIRフィルタアレイの製造に関係した
本発明の好ましい実施形態について説明する。これらの
IRフィルタの製造において、以下において穿孔アレイマ
スク(ＡＡＭｓ)と称する多世代マスクが使用されてい
る。本発明によると円形孔からなるアレイが、IRフィル
タの十字に対応するパターンの代わりにマスクパターン
として使用されている。というのは、一セットの円形孔
は、最小の高周波空間パターン情報を含むマスクパター
ンの一例を成形し、常に一セットの円形開口部を印刷す
る。一セットの円形開口部は、多世代マスクの製作にお
けるパターンの品質低下の問題に対し簡潔な解決法を提
供する。実際のデザイン構造、例えば、１μｍ大きさの
構造を画成する９０ nmのアーム幅と４５０ nmの長さを
有する十字形構造は、最後のパターン形成ステップでの
み作製される。この時、所望数の十字構造に対応する多
数の孔を有するマスク基板を、ターゲット基板にパター
ン形成するテンプレートマスクとして使用しており、こ
のターゲット基板からIRフィルタを製造する。
【００２５】本発明によると、図３にも示されているよ
うに、複数個の開口部を持つアレイの製造は多次世代に
わたる一連のシーケンスを通じてなされる。最初のマス
ク１１は、例えば、図３（ａ）のEBLにより作製された
少ない数の円形の開口部C、例えば、n１が４又は１６個
の開口部Ｃのみを有するように製造される。図３（ａ）
において、パターンは、マスク基板１１上の作製すべき
領域に電子ビーム３０１を偏向させることによって形成
される。最初のマスク基板 １１から始めて、次のマス
ク基板が、次世代のマスク基板の構造パターン２１をパ
ターン形成するために使用される。最終マスク基板、す
なわち、テンプレートのマスク基板１３は、その後、タ
ーゲット基板１４の露光のために使用される。それぞれ
のマスク基板次世代において、マスク基板１１、１２は
次世代のマスク基板１２a、１３a（図３ (b)と(c)）を
パターン形成するために使用される。すなわち、マスク
基板１１、１２は、次世代マスク基板 １２a,１３a上を
移動し、複数の位置を取る。これらの相対的位置は、所
定のアレイ、例えば、２×２、４×４、１０×１０のよ
うな正方形アレイ、あるいは、図３（ｂ）にあるよう
な、２×３の長方形アレイのように配置される。そし
て、マスク基板１２a、１３aは、従来周知の技術に従っ
て次世代のマスク基板 １２、１３を製造するため現像
される。この複製工程は、最終マスク基板が周期的アレ
イの孔を有することとなるまで繰り返される。その数
は、ターゲット基板で製造されるべき構造要素２４の所
望の数nｆと対応することとなる。この「少ない数」n１
は、本発明の具体例では実際極めて大きな数となり得る
ことに注意されるべきである。しかしながら、その数
は、常に、基板上に形成される構造２４の数より少な
い。例えば、最終の数nｆが何十億、何兆のオーダの時
は、n１は数百万ともなり得る。マスク基板を使用した
全てのパターン形成ステップ（図３ (b)〜(d)）におい
て、上記説明の通り、IBP法を使用可能である。すなわ
ち、幅広照射イオンビーム３１は、それぞれ、マスク基
板 １１、１２、１３の開口部Cに従うように配置された
イオンビームとして形成される。
うに、複数個の開口部を持つアレイの製造は多次世代に
わたる一連のシーケンスを通じてなされる。最初のマス
ク１１は、例えば、図３（ａ）のEBLにより作製された
少ない数の円形の開口部C、例えば、n１が４又は１６個
の開口部Ｃのみを有するように製造される。図３（ａ）
において、パターンは、マスク基板１１上の作製すべき
領域に電子ビーム３０１を偏向させることによって形成
される。最初のマスク基板 １１から始めて、次のマス
ク基板が、次世代のマスク基板の構造パターン２１をパ
ターン形成するために使用される。最終マスク基板、す
なわち、テンプレートのマスク基板１３は、その後、タ
ーゲット基板１４の露光のために使用される。それぞれ
のマスク基板次世代において、マスク基板１１、１２は
次世代のマスク基板１２a、１３a（図３ (b)と(c)）を
パターン形成するために使用される。すなわち、マスク
基板１１、１２は、次世代マスク基板 １２a,１３a上を
移動し、複数の位置を取る。これらの相対的位置は、所
定のアレイ、例えば、２×２、４×４、１０×１０のよ
うな正方形アレイ、あるいは、図３（ｂ）にあるよう
な、２×３の長方形アレイのように配置される。そし
て、マスク基板１２a、１３aは、従来周知の技術に従っ
て次世代のマスク基板 １２、１３を製造するため現像
される。この複製工程は、最終マスク基板が周期的アレ
イの孔を有することとなるまで繰り返される。その数
は、ターゲット基板で製造されるべき構造要素２４の所
望の数nｆと対応することとなる。この「少ない数」n１
は、本発明の具体例では実際極めて大きな数となり得る
ことに注意されるべきである。しかしながら、その数
は、常に、基板上に形成される構造２４の数より少な
い。例えば、最終の数nｆが何十億、何兆のオーダの時
は、n１は数百万ともなり得る。マスク基板を使用した
全てのパターン形成ステップ（図３ (b)〜(d)）におい
て、上記説明の通り、IBP法を使用可能である。すなわ
ち、幅広照射イオンビーム３１は、それぞれ、マスク基
板 １１、１２、１３の開口部Cに従うように配置された
イオンビームとして形成される。
【００２６】以下では、次世代マスク基板を露光するス
テップで使用される位置の数は、乗数mpと表現する (例
えば、mp=２×２、４×４、１０×１０)。 通常、同一
の乗数を用いると、一連の多次世代製造シーケンスの実
施を単純化するが、乗数mpをステップ毎に変えることも
可能である。上記から明らかになるように、最終マスク
基板の開口部の数は、最初の開口部の数と次世代マスク
基板のパターン形成ステップのそれぞれにおける位置の
数との積である。例えば、もし、Ｋ回全てのパターン形
成ステップにおいて同一の乗数mpが使用されていると仮
定したら、最終マスク基板の開口部の数は、nｆ=n１・mp
kとなる。図３の例では、n１=４であり次世代Ｋの数は
２だけである。また、２つのパターン形成ステップの乗
数は異なり、それぞれ、mp ( １ )=２×３=６とmp ( ２ )=２
×２=６である。よって、nｆ=４・６・４=９６となる。
テップで使用される位置の数は、乗数mpと表現する (例
えば、mp=２×２、４×４、１０×１０)。 通常、同一
の乗数を用いると、一連の多次世代製造シーケンスの実
施を単純化するが、乗数mpをステップ毎に変えることも
可能である。上記から明らかになるように、最終マスク
基板の開口部の数は、最初の開口部の数と次世代マスク
基板のパターン形成ステップのそれぞれにおける位置の
数との積である。例えば、もし、Ｋ回全てのパターン形
成ステップにおいて同一の乗数mpが使用されていると仮
定したら、最終マスク基板の開口部の数は、nｆ=n１・mp
kとなる。図３の例では、n１=４であり次世代Ｋの数は
２だけである。また、２つのパターン形成ステップの乗
数は異なり、それぞれ、mp ( １ )=２×３=６とmp ( ２ )=２
×２=６である。よって、nｆ=４・６・４=９６となる。
【００２７】図４は、テンプレートマスク１３で本発明
によりターゲット基板１４上にパターン形成を行ったも
のを示している。円形マスクパターンの利点は、開口部
の形が多数次世代の後でも円形で残ることである。最終
テンプレートマスクは、以下に説明するように、所望の
パターンを製造するため使用できる。図４のグラフは、
直径４５nmの単一の点４０３を用いて、以下に詳細に説
明される計算に基づき定められた照射量で、４５nm間隔
のアレイを印刷した場合のレジストのフット印刷を示
す。理想的なパターン４００は、長さ４００nmでアーム
幅９０nmの十字形で、不鮮明度（ぼやけ）は７０nmFWHM
（イオン‐光不鮮明度）と仮定された。図２の従来技術
の多世代方法に対して、本発明による方法はマスク世代
の数に関係なく最終イメージ４０４を複製する。
によりターゲット基板１４上にパターン形成を行ったも
のを示している。円形マスクパターンの利点は、開口部
の形が多数次世代の後でも円形で残ることである。最終
テンプレートマスクは、以下に説明するように、所望の
パターンを製造するため使用できる。図４のグラフは、
直径４５nmの単一の点４０３を用いて、以下に詳細に説
明される計算に基づき定められた照射量で、４５nm間隔
のアレイを印刷した場合のレジストのフット印刷を示
す。理想的なパターン４００は、長さ４００nmでアーム
幅９０nmの十字形で、不鮮明度（ぼやけ）は７０nmFWHM
（イオン‐光不鮮明度）と仮定された。図２の従来技術
の多世代方法に対して、本発明による方法はマスク世代
の数に関係なく最終イメージ４０４を複製する。
【００２８】多世代コピー形成のため円形開口部を使用
する際の１つ大事な問題は開口部直径の制御である。図
５は、７５ keV He+イオンと２００ nmのPMMA（ポリメ
チルメタクリレート）レジストで印刷された直径９０nm
の円形マスク孔に所定の照射量を付与した場合に対する
線幅及び照射許容率の相関関係を示す。照射許容率は、
印刷された線幅変化１０%に対する照射量の変化率とし
て定められる。図５のデータは、以下に説明されるよう
に、３次元レジスト露光及び現像モデルから計算された
ものである。イオン‐光不鮮明度(FWHM)は７０ nm、レ
ジストの限界照射量は２ μC/cm２、線幅はレジスタの
下から１０%の位置で測定した。照射許容率は、照射量
に対する線幅データのクアドラチック フィット(a qua
dratic fit)により計算した。不鮮明度（ぼやけ）が印
刷された図形サイズの７０%以上であっても、９０ nmの
孔を１０%近くの照射許容率で忠実に複製することがで
きる。１０%の照射量コントロール又は５%の照射量コン
トロールさえも、従来の描画技術を使って容易に達成で
きるので、第２次マスクの開口部の大きさは元の開口部
の１０%の変化で止まる。第３次マスクでさえも、開口
部の直径は元の開口部の２０%以内となる。
する際の１つ大事な問題は開口部直径の制御である。図
５は、７５ keV He+イオンと２００ nmのPMMA（ポリメ
チルメタクリレート）レジストで印刷された直径９０nm
の円形マスク孔に所定の照射量を付与した場合に対する
線幅及び照射許容率の相関関係を示す。照射許容率は、
印刷された線幅変化１０%に対する照射量の変化率とし
て定められる。図５のデータは、以下に説明されるよう
に、３次元レジスト露光及び現像モデルから計算された
ものである。イオン‐光不鮮明度(FWHM)は７０ nm、レ
ジストの限界照射量は２ μC/cm２、線幅はレジスタの
下から１０%の位置で測定した。照射許容率は、照射量
に対する線幅データのクアドラチック フィット(a qua
dratic fit)により計算した。不鮮明度（ぼやけ）が印
刷された図形サイズの７０%以上であっても、９０ nmの
孔を１０%近くの照射許容率で忠実に複製することがで
きる。１０%の照射量コントロール又は５%の照射量コン
トロールさえも、従来の描画技術を使って容易に達成で
きるので、第２次マスクの開口部の大きさは元の開口部
の１０%の変化で止まる。第３次マスクでさえも、開口
部の直径は元の開口部の２０%以内となる。
【００２９】図６は、前述の図５における直径９０ nm
のものと同じ条件のもと、７０ nm のFWHM不鮮明度で印
刷される直径８０ nmと６０ nmの孔に対する照射量と線
幅の相関関係を示す。大きな不鮮明度で小さな孔を解像
した場合の照射量は、８０ nmの孔を解像する場合の照
射量よりもはるかに大きい。
のものと同じ条件のもと、７０ nm のFWHM不鮮明度で印
刷される直径８０ nmと６０ nmの孔に対する照射量と線
幅の相関関係を示す。大きな不鮮明度で小さな孔を解像
した場合の照射量は、８０ nmの孔を解像する場合の照
射量よりもはるかに大きい。
【００３０】図５及び図６からも判るように、閾値（孔
の大きさによる）より小さい孔は、この不鮮明度の設定
では全く解像されなかった。従って、不鮮明度を大きく
すると、欠陥的な開口部は完全に複写工程で取り除かれ
ると断定できる。ほとんどの用途において、この効果
は、とりわけ、IRメッシュフィルタアレイの形成におい
て好ましい。というのは、欠陥的な十字構造は帯域スペ
クトルを低下させるが、除去された要素は単にフィルタ
の最高透過量を減らすだけであるからである。
の大きさによる）より小さい孔は、この不鮮明度の設定
では全く解像されなかった。従って、不鮮明度を大きく
すると、欠陥的な開口部は完全に複写工程で取り除かれ
ると断定できる。ほとんどの用途において、この効果
は、とりわけ、IRメッシュフィルタアレイの形成におい
て好ましい。というのは、欠陥的な十字構造は帯域スペ
クトルを低下させるが、除去された要素は単にフィルタ
の最高透過量を減らすだけであるからである。
【００３１】本発明の好ましい改良型によると、図３
(d)に対応する図７の平板状のレジストやレジスト４０
１で覆われた曲線状の半導体基板４０２のような、ター
ゲット基板４１４の露光に使われる最終マスク基板 ４
１３は、単一円形の開口部Cの規則的アレイ４１０だけ
から構成されている。イオンビーム３１の露光中（図３
(ｄ)）、円形開口部のアレイにより、照射ビームは、ア
レイ４１０に従って配列された対応するセットのイオン
ビーム４３２に形成される。ビーム４３２で基板４１４
上を平行に走査し、任意のユニットセルに周期的アレイ
を作成する。これにより、大規模平行描画（MPL）プロ
セスを実現する。基板上のビームの走査移動は、例え
ば、静電偏向手段を使って、ビーム３１を偏向させるこ
とによって実行することが好ましい。走査移動を実現す
る別の可能な方法は、基板の載せ台を使って基板４１４
を移動することである。載せ台は、描画装置の中で照射
用ビームに対して当該基板を保持し且つ位置決めするた
めに使用したものである。
(d)に対応する図７の平板状のレジストやレジスト４０
１で覆われた曲線状の半導体基板４０２のような、ター
ゲット基板４１４の露光に使われる最終マスク基板 ４
１３は、単一円形の開口部Cの規則的アレイ４１０だけ
から構成されている。イオンビーム３１の露光中（図３
(ｄ)）、円形開口部のアレイにより、照射ビームは、ア
レイ４１０に従って配列された対応するセットのイオン
ビーム４３２に形成される。ビーム４３２で基板４１４
上を平行に走査し、任意のユニットセルに周期的アレイ
を作成する。これにより、大規模平行描画（MPL）プロ
セスを実現する。基板上のビームの走査移動は、例え
ば、静電偏向手段を使って、ビーム３１を偏向させるこ
とによって実行することが好ましい。走査移動を実現す
る別の可能な方法は、基板の載せ台を使って基板４１４
を移動することである。載せ台は、描画装置の中で照射
用ビームに対して当該基板を保持し且つ位置決めするた
めに使用したものである。
【００３２】ここで論じられている好ましい実施例で
は、走査移動は断続的である。すなわち、照射用ビーム
は場所から場所へ移動し、それぞれの場所で、基板に与
えられるべき照射量に比例した所定時間だけ停止する。
この改良型では、この移動は基板上の複数の線に沿った
連続走査から成っている。
は、走査移動は断続的である。すなわち、照射用ビーム
は場所から場所へ移動し、それぞれの場所で、基板に与
えられるべき照射量に比例した所定時間だけ停止する。
この改良型では、この移動は基板上の複数の線に沿った
連続走査から成っている。
【００３３】ターゲット基板の露光ステッププロセスに
おいて、基板上にパターン形成された単一構造の形状
は、相互に極めて近似しているため、隣接する構造要素
の有効照射量について相互に影響を与える。これによ
り、周知の構造細部のひずみ、特に、線の終わりの部
分、線が相互に近接している部分、あるいは、線が交差
している部分のひずみを引き起こす。このひずみを防ぐ
ため、印刷イメージのユニットセルに対する照射量を調
節し、不鮮明度に関係するイメージの品質低下を克服す
ることがさらに提案されている。この調整、すなわち、
以下に詳しく説明される基板上の照射量の空間的変化
は、本プロセスによるパターン忠実性を劇的に向上させ
ると考えられている。照射量調整の計算方法は、G. Owe
n著の“J. Vac. Sci.Technol.” B ８(６), １９９０,
pp.１８８９〜１８９２「近接効果の修正」等の文献か
ら引用される。
おいて、基板上にパターン形成された単一構造の形状
は、相互に極めて近似しているため、隣接する構造要素
の有効照射量について相互に影響を与える。これによ
り、周知の構造細部のひずみ、特に、線の終わりの部
分、線が相互に近接している部分、あるいは、線が交差
している部分のひずみを引き起こす。このひずみを防ぐ
ため、印刷イメージのユニットセルに対する照射量を調
節し、不鮮明度に関係するイメージの品質低下を克服す
ることがさらに提案されている。この調整、すなわち、
以下に詳しく説明される基板上の照射量の空間的変化
は、本プロセスによるパターン忠実性を劇的に向上させ
ると考えられている。照射量調整の計算方法は、G. Owe
n著の“J. Vac. Sci.Technol.” B ８(６), １９９０,
pp.１８８９〜１８９２「近接効果の修正」等の文献か
ら引用される。
【００３４】照射量調整の出発点としては、基板表面
を、例えば、n×nの長方形格子からなるピクセルに分け
る。図８の例では、１０×１０格子が使われている。次
に、ビームを可変滞留時間だけグリッド上で照射し、そ
れぞれの格子点位置（ij）で照射量Dijを与える。この
ような照射量の全セットにより、以下、描画照射量分布
ベクトルと呼ばれるベクトルDを作り上げる。不鮮明度
等、個々の格子点間の二重照射効果（クロスエフェク
ト）のため、空間イメージ分布AはベクトルDと同一では
ない。それよりはむしろ、所定の格子点における空間イ
メージ要素Aijは、その格子上の他の点への露光からの
配分を含む。ベクトルD、A間の相関関係は、以下のよう
に記述することができる。 A=G・D (１) ここで、マトリクスGは、描画システムの二重照射効果
情報を含む。この例では、Gは、各格子要素の単位照射
量に関する描画不鮮明度関数（lithographic blurfunct
ion）を用いて決定される。
を、例えば、n×nの長方形格子からなるピクセルに分け
る。図８の例では、１０×１０格子が使われている。次
に、ビームを可変滞留時間だけグリッド上で照射し、そ
れぞれの格子点位置（ij）で照射量Dijを与える。この
ような照射量の全セットにより、以下、描画照射量分布
ベクトルと呼ばれるベクトルDを作り上げる。不鮮明度
等、個々の格子点間の二重照射効果（クロスエフェク
ト）のため、空間イメージ分布AはベクトルDと同一では
ない。それよりはむしろ、所定の格子点における空間イ
メージ要素Aijは、その格子上の他の点への露光からの
配分を含む。ベクトルD、A間の相関関係は、以下のよう
に記述することができる。 A=G・D (１) ここで、マトリクスGは、描画システムの二重照射効果
情報を含む。この例では、Gは、各格子要素の単位照射
量に関する描画不鮮明度関数（lithographic blurfunct
ion）を用いて決定される。
【００３５】本発明の背景において、所望の空間イメー
ジAを生成する最良の照射量Dを計算するため、以下に手
順を説明する。この手順は、C. R. K. Marrian,“Opt.
Eng.”３５(９) １９９６, pp.２６８５〜２６９２等の
文献に論じられているような他の方法に比べてシンプル
で計算するのも速い。Aを所望の空間イメージ、例え
ば、十字型の空間イメージと設定すると、例えば、D=G-
１・Aのように、Dについて方程式(１)を解くことがで
き、これにより、完璧な十字もたらす照射量を計算す
る。しかし、方程式を解くにあたって、通常、物理的パ
ターンの端部近くのピクセルに対し非物理的な負の照射
量が生じることが分かっている。この問題を克服するた
めに、一定の基線をベクトルDに加え、それにより、そ
の全ての要素を正とすると共に、結果として生まれるベ
クトルを、例えば、最大要素の値で割って正規化する。
これにより、Dの各要素は０から１の間となる。通常、
所望の空間イメージA以外の領域にも、また、印刷する
必要がある。
ジAを生成する最良の照射量Dを計算するため、以下に手
順を説明する。この手順は、C. R. K. Marrian,“Opt.
Eng.”３５(９) １９９６, pp.２６８５〜２６９２等の
文献に論じられているような他の方法に比べてシンプル
で計算するのも速い。Aを所望の空間イメージ、例え
ば、十字型の空間イメージと設定すると、例えば、D=G-
１・Aのように、Dについて方程式(１)を解くことがで
き、これにより、完璧な十字もたらす照射量を計算す
る。しかし、方程式を解くにあたって、通常、物理的パ
ターンの端部近くのピクセルに対し非物理的な負の照射
量が生じることが分かっている。この問題を克服するた
めに、一定の基線をベクトルDに加え、それにより、そ
の全ての要素を正とすると共に、結果として生まれるベ
クトルを、例えば、最大要素の値で割って正規化する。
これにより、Dの各要素は０から１の間となる。通常、
所望の空間イメージA以外の領域にも、また、印刷する
必要がある。
【００３６】図８は、上記に説明された十字型IRフィル
タ要素の一例における前述の手順を示したものである。
十字型は、９０ nmの孔が９０ nmの間隔で配置された９
つの点で構成される孔パターンを用いて印刷され、不鮮
明度が７０ nm（FWHM）と仮定されている。図８(a)は、
所望の空間イメージAを示している。図８(b)は、基線を
加え且つベクトル要素を比例尺とした後、方程式(１)の
逆式から得られる予め修正されたピクセル強度Dを示
す。図８(b)の照射量分布から結果として生じる空間イ
メージは図８(c)で示しており、そこに示された輪郭線
は、全照射量の２０%、３０%、４０%、５０%及び６０%
のものを表している。ここで、全照射量は、マスク領域
が照射ビームの一部分をも塞ぐことがない時に、ターゲ
ットで獲得される照射量に対応している。図８(d)は、
閾値モデルを使った計算の結果として生じるレジストフ
ット印刷を示す。
タ要素の一例における前述の手順を示したものである。
十字型は、９０ nmの孔が９０ nmの間隔で配置された９
つの点で構成される孔パターンを用いて印刷され、不鮮
明度が７０ nm（FWHM）と仮定されている。図８(a)は、
所望の空間イメージAを示している。図８(b)は、基線を
加え且つベクトル要素を比例尺とした後、方程式(１)の
逆式から得られる予め修正されたピクセル強度Dを示
す。図８(b)の照射量分布から結果として生じる空間イ
メージは図８(c)で示しており、そこに示された輪郭線
は、全照射量の２０%、３０%、４０%、５０%及び６０%
のものを表している。ここで、全照射量は、マスク領域
が照射ビームの一部分をも塞ぐことがない時に、ターゲ
ットで獲得される照射量に対応している。図８(d)は、
閾値モデルを使った計算の結果として生じるレジストフ
ット印刷を示す。
【００３７】図９に示されているように、より小さな点
を使うことによってより高い画質を得ることができる。
図９では、パターンが、４５ nmの点で４５ nmの間隔に
配置された３６のピクセルに分割されており、従って、
図８よりも解像度が倍になっている。その他の観点で
は、この図は、特に、不鮮明度が７０ nm（FWHM）と同
じく仮定されている点で、図８と対応している。図９
(c)と(d)からも判るように、イメージ輪郭線の定義は、
ピクセルの間隔は不鮮明度よりもはるかに小さいにもか
かわらず、鮮明度は向上している。他方、パターン形成
される領域の外側の領域は、かなりの照射量で露光され
る。従って、ピクセル間隔より小さいピクセルサイズを
使用する欠点は、十分なレジストコントラストを有する
レジストが使用された場合に許容されているイメージコ
ントラストの減少である。
を使うことによってより高い画質を得ることができる。
図９では、パターンが、４５ nmの点で４５ nmの間隔に
配置された３６のピクセルに分割されており、従って、
図８よりも解像度が倍になっている。その他の観点で
は、この図は、特に、不鮮明度が７０ nm（FWHM）と同
じく仮定されている点で、図８と対応している。図９
(c)と(d)からも判るように、イメージ輪郭線の定義は、
ピクセルの間隔は不鮮明度よりもはるかに小さいにもか
かわらず、鮮明度は向上している。他方、パターン形成
される領域の外側の領域は、かなりの照射量で露光され
る。従って、ピクセル間隔より小さいピクセルサイズを
使用する欠点は、十分なレジストコントラストを有する
レジストが使用された場合に許容されているイメージコ
ントラストの減少である。
【００３８】ここで論じられている好ましい実施例にお
いて、照射量は、各位置におけるビーム滞留時間の変化
によって調節されている。その代わり、ビームの強度を
変化させることも可能である。ビームを基板上で連続走
査する場合、基板表面上のビームの走査速度を適切に変
動することで照射量の調節も可能である。さらに具体的
に言うと、任意の点の照射量は間接的にその点を移動す
るビームの走査速度に比例する。
いて、照射量は、各位置におけるビーム滞留時間の変化
によって調節されている。その代わり、ビームの強度を
変化させることも可能である。ビームを基板上で連続走
査する場合、基板表面上のビームの走査速度を適切に変
動することで照射量の調節も可能である。さらに具体的
に言うと、任意の点の照射量は間接的にその点を移動す
るビームの走査速度に比例する。
【００３９】基板上にパターン構造を作製するのに必要
な露光時間は、孔面積と合計パターン面積との比率で定
められる。例えば、アーム幅９０ nmで長さ４５０ nmの
典型的なIRフィルタパターンは７３,０００ nm２の面積
があり、他方、直径９０ nm又は５０ nmの孔の面積は、
それぞれ、６４００ nm２又は２０００ nm２である。従
って、パターンと孔の照射量比率は、それぞれ、直径９
０ nmの孔の場合が１１.５で、直径９５０ nmの孔の場
合が３６.５である。これには、パターン領域以外の補
足的露光を含まない。それゆえに、本発明によるMPL方
法の生産量は、印刷を一回の露光で行うIBPマスクと比
べて、かなり低いものと予想される。しかしながら、本
発明よる方法がマスク基板の複製を高品質で且つ広面積
のものを安く作製する能力を提供することから、補って
余りあるものである。従って、プロセス全体としては、
露光時間が長くなるものの、IBPに比べて経済的とする
ことができる。例として、１ mm２ のMPLマスクを１０
０回露光して１ cm２の第２次世代の基板を作成する場
合を考えてみることとする。そして生産能力は、十字型
パターンを有する１ mm２のマスクと比べた時、９０ nm
又は４５ nmの孔サイズの場合に、それぞれ、１／１０
と１／３だけ増加する。さらなる生産能力の向上は、さ
らに大きい世代である第３次世代、第４次世代のマスク
基板の形成時にも達成できる。代替方法としては、マス
ク基板を用いてターゲット基板にパターン形成を行い、
不鮮明度による二重照射効果を減少する上で最適化され
た形のIBPマスクを製造することがある。上記の近接効
果修正方法は、所望の形状を計算するにも応用すること
ができ、その場合、生産能力はIBPのそれに対応するで
あろう。明らかに、MPLマスクの生産能力は、極めて大
きなアレイに対して最も劇的に改善される。
な露光時間は、孔面積と合計パターン面積との比率で定
められる。例えば、アーム幅９０ nmで長さ４５０ nmの
典型的なIRフィルタパターンは７３,０００ nm２の面積
があり、他方、直径９０ nm又は５０ nmの孔の面積は、
それぞれ、６４００ nm２又は２０００ nm２である。従
って、パターンと孔の照射量比率は、それぞれ、直径９
０ nmの孔の場合が１１.５で、直径９５０ nmの孔の場
合が３６.５である。これには、パターン領域以外の補
足的露光を含まない。それゆえに、本発明によるMPL方
法の生産量は、印刷を一回の露光で行うIBPマスクと比
べて、かなり低いものと予想される。しかしながら、本
発明よる方法がマスク基板の複製を高品質で且つ広面積
のものを安く作製する能力を提供することから、補って
余りあるものである。従って、プロセス全体としては、
露光時間が長くなるものの、IBPに比べて経済的とする
ことができる。例として、１ mm２ のMPLマスクを１０
０回露光して１ cm２の第２次世代の基板を作成する場
合を考えてみることとする。そして生産能力は、十字型
パターンを有する１ mm２のマスクと比べた時、９０ nm
又は４５ nmの孔サイズの場合に、それぞれ、１／１０
と１／３だけ増加する。さらなる生産能力の向上は、さ
らに大きい世代である第３次世代、第４次世代のマスク
基板の形成時にも達成できる。代替方法としては、マス
ク基板を用いてターゲット基板にパターン形成を行い、
不鮮明度による二重照射効果を減少する上で最適化され
た形のIBPマスクを製造することがある。上記の近接効
果修正方法は、所望の形状を計算するにも応用すること
ができ、その場合、生産能力はIBPのそれに対応するで
あろう。明らかに、MPLマスクの生産能力は、極めて大
きなアレイに対して最も劇的に改善される。
【００４０】本発明は、とりわけ、基板上に付与する照
射量の空間変化に関係して、３次元のレジスト構造の作
製を可能にする。高さレリーフ関数h(x,y)で記述するこ
とができる所望の３次元構造を形成するためには、レジ
スト層の上部だけが現像され所望の厚さにレジストを残
存させるように、基板上に所定分布の照射量を付与す
る。所望の３次元構造h(x,y)の作成に必要な照射量分布
を計算するためには、レジストエッチングの指数モデル
を用いて、照射量の関数としてエッチング深度の計算を
行う：
射量の空間変化に関係して、３次元のレジスト構造の作
製を可能にする。高さレリーフ関数h(x,y)で記述するこ
とができる所望の３次元構造を形成するためには、レジ
スト層の上部だけが現像され所望の厚さにレジストを残
存させるように、基板上に所定分布の照射量を付与す
る。所望の３次元構造h(x,y)の作成に必要な照射量分布
を計算するためには、レジストエッチングの指数モデル
を用いて、照射量の関数としてエッチング深度の計算を
行う：
【００４１】
【数１】
【００４２】ここで、τ０は最初のレジスト厚さ、Dは
照射量、D０は広面積のレジストを取り除くための照射
量、γはレジストコントラストである。ｚを合計のレジ
スト厚さから減算することで、残りのレジストの厚さが
分かる。これは、位置の関数とする所望のレジスト高さ
と等しい：
照射量、D０は広面積のレジストを取り除くための照射
量、γはレジストコントラストである。ｚを合計のレジ
スト厚さから減算することで、残りのレジストの厚さが
分かる。これは、位置の関数とする所望のレジスト高さ
と等しい：
【００４３】
【数２】
【００４４】この式は、空間的照射量分布に対して解か
れるものであるが、この空間的照射量分布は高さを関数
として照射量の式を与える：
れるものであるが、この空間的照射量分布は高さを関数
として照射量の式を与える：
【００４５】
【数３】
【００４６】ここで、max(h)＜ τ０だということに注
意されたい。この方法の延長において、イオンビーム描
画法における深さの関数としての不均一なエネルギ累積
の効果は、“J. Vac. Sci.Technol.” B, 2000に出版さ
れる中のP. RuchhoeftとJ. C. Wolfeの共著の“Determi
nation ofresist exposure parameters in helium ion
beam lithography: absorbed energygradient, contras
t, and critical dose”に説明された方法を使うことに
よって、考慮されるべきである。
意されたい。この方法の延長において、イオンビーム描
画法における深さの関数としての不均一なエネルギ累積
の効果は、“J. Vac. Sci.Technol.” B, 2000に出版さ
れる中のP. RuchhoeftとJ. C. Wolfeの共著の“Determi
nation ofresist exposure parameters in helium ion
beam lithography: absorbed energygradient, contras
t, and critical dose”に説明された方法を使うことに
よって、考慮されるべきである。
【００４７】上記の論文は、エッチングフロントが基板
表面に直角な方向にのみ進行するようなレジストのエッ
チングを仮定した上で行われた。実際には、横方向への
エッチングによるある程度の誤差は予測されている。こ
の誤差の度合いは、パターン内の鋭利な形状の数に関係
しているが、５０ nm又はそれ以上の大きさでは、ほと
んどの実際的イオンエネルギにおいて無視することがで
きる。
表面に直角な方向にのみ進行するようなレジストのエッ
チングを仮定した上で行われた。実際には、横方向への
エッチングによるある程度の誤差は予測されている。こ
の誤差の度合いは、パターン内の鋭利な形状の数に関係
しているが、５０ nm又はそれ以上の大きさでは、ほと
んどの実際的イオンエネルギにおいて無視することがで
きる。
【００４８】PMMAレジストで２つの３次元レジスト構造
の印刷をシミュレートした結果、すなわち、正弦波状及
びのこぎり形が、それぞれ、図１０と図１１に示されて
いる。照射量は方程式(４)を用いて計算され、その照射
量はIRフィルタパターンについて前述したように、最適
化される。シミュレーションに使用されたFWHM不鮮明度
は５０ nmであり、孔の大きさは９０ nmで、ステップサ
イズは４５ nmとした。以前と同じように、イオン放射
は７５ keV He+で、合計初期レジスト厚さτ０は２００
nmであった。シミュレーションは、R. Kaesmaier等が
“J. Vac. Sci.Technol.” B, １７(６) １９９９, pp.
３０９１〜３０９７に記載した方法に従って実行した。
パラメータは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
に対応するもの、とりわけ、レジストコントラストがγ
=３を用いた。孔は５００ nmであった。ピクセルそれぞ
れの相対的照射量は方程式(４)を使って計算し、方程式
(１)にまとめられた近接効果修正方法を用いて照射量分
布を計算した。
の印刷をシミュレートした結果、すなわち、正弦波状及
びのこぎり形が、それぞれ、図１０と図１１に示されて
いる。照射量は方程式(４)を用いて計算され、その照射
量はIRフィルタパターンについて前述したように、最適
化される。シミュレーションに使用されたFWHM不鮮明度
は５０ nmであり、孔の大きさは９０ nmで、ステップサ
イズは４５ nmとした。以前と同じように、イオン放射
は７５ keV He+で、合計初期レジスト厚さτ０は２００
nmであった。シミュレーションは、R. Kaesmaier等が
“J. Vac. Sci.Technol.” B, １７(６) １９９９, pp.
３０９１〜３０９７に記載した方法に従って実行した。
パラメータは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
に対応するもの、とりわけ、レジストコントラストがγ
=３を用いた。孔は５００ nmであった。ピクセルそれぞ
れの相対的照射量は方程式(４)を使って計算し、方程式
(１)にまとめられた近接効果修正方法を用いて照射量分
布を計算した。
【００４９】図１０及び図１１からも判るように、レジ
ストフロントの形状の問題を克服するためやイオン露光
におけるエネルギの不均一を克服するためにさらなる最
適化は実施されてないにもかかわらず、レジスト構造の
質はとても高い。とても注目されるべき点は、たった５
００ nmという構造の短さである。
ストフロントの形状の問題を克服するためやイオン露光
におけるエネルギの不均一を克服するためにさらなる最
適化は実施されてないにもかかわらず、レジスト構造の
質はとても高い。とても注目されるべき点は、たった５
００ nmという構造の短さである。
【００５０】
【発明の効果】上記から明らかになるように、本発明は
広面積且つ多世代マスク形成におけるイメージ品質低下
を克服する方法としてのみ、役目を果たすものではな
い。この方法は、照射量修正を通したシステムの不鮮明
度を克服する能力や、任意の且つ周期的パターンな広面
積にパターン形成する能力や、３次元レジスト構造の製
作へのプロセスの発展性を含む、多数の付加的な利点が
存在する。
広面積且つ多世代マスク形成におけるイメージ品質低下
を克服する方法としてのみ、役目を果たすものではな
い。この方法は、照射量修正を通したシステムの不鮮明
度を克服する能力や、任意の且つ周期的パターンな広面
積にパターン形成する能力や、３次元レジスト構造の製
作へのプロセスの発展性を含む、多数の付加的な利点が
存在する。
【図１】IBPパターン形成の原理の略図である。
【図２】従来技術に係る多世代イメージ作製方法におけ
るIBPマスク像の品質低下を示す図である。
るIBPマスク像の品質低下を示す図である。
【図３】本発明に係るマスク構造の多世代複製を示す図
である。
である。
【図４】本発明に係るマスク構造を有するパターン形成
を示す図である。
を示す図である。
【図５】それぞれ直径９０nmの円形マスク孔に対し、そ
れぞれ所定の照射量を加えたときにおける線幅と照射許
容率の相関関係を示す図である。
れぞれ所定の照射量を加えたときにおける線幅と照射許
容率の相関関係を示す図である。
【図６】それぞれ、直径８０nmと６０nmの円形マスク孔
にそれぞれ所定の照射量を加えたときにおける線幅の相
関関係を示す図である。
にそれぞれ所定の照射量を加えたときにおける線幅の相
関関係を示す図である。
【図７】本発明に係るテンプレートマスクを有するター
ゲット基板の露光を示す図である。
ゲット基板の露光を示す図である。
【図８】ターゲット基板の照射量の調整効果を示す図で
ある。
ある。
【図９】図６を２倍のピクセル解像度にした改良型を示
す図である。
す図である。
【図１０】それぞれ、本発明によって製造された２つの
３次元レリーフを示す図である。
３次元レリーフを示す図である。
【図１１】それぞれ、本発明によって製造された２つの
３次元レリーフを示す図である。
３次元レリーフを示す図である。
１０１ 感光材料 １０２ 基板 １０３ パターンマスク １０４ 透過ビーム １０５ 透明領域 １１４ ブロードビーム １１ マスク基板 １２ マスク基板 １３ テンプレートマスク １４ ターゲット基板 ２１ 構造パターン ２４ ターゲット構造 ３１ イオンビーム ３０１ 電子ビーム ４０１ レジスト ４０２ 半導体基板 ４０４ 最終イメージ ４１０ 規則的アレイ ４１３ 基板 ４１４ ターゲット基板 ４３２ ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パウル ルークホーエフト アメリカ合衆国、77381、テキサス州、ウ ッドランズ、ヒッコリー オーク、56 Ｆターム(参考） 2H095 BB01 BB02 BB09 BB10 BB36 2H097 AA03 AA20 AB01 BB01 CA11 CA16 GB00 JA02 5F056 AA06 AA22 EA04 FA05
Claims (18)
- 【請求項１】ターゲット基板上への複数個の同一構造の
描画パターン形成方法であって、複数個の同一テンプレ
ート構造で構成され、それぞれが１つ以上の円形構造要
素のセットからなるテンプレート構造パターンを有する
テンプレートマスクを用いて、ターゲット基板に描画パ
ターンを形成するために使われるもので、幅広のエネル
ギ放射を用いて、テンプレートマスクを照射して照射用
ビームを作成し、ターゲット基板を、ビームの光路内と
なるようにマスクの後に配置すると共に、前記エネルギ
放射の露光のための感光材料で構成し、前記照射用ビー
ムを用いてテンプレート構造パターンをターゲット基板
にイメージ製造してターゲット基板にパターン像を製造
してなり、これにより、パターン像が複数個の同一構造
のターゲット構造として製造されることを特徴とする描
画パターン形成方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法において、パターン
像は基板上を移動して一連のイメージ位置を取り、これ
ら一連のイメージ位置における露光により、基板上に照
射量からなる空間的分布を重ね写し、そして、当該分布
は、前記感光材料の露光依存性に対応してターゲット基
板上にこのようにしてパターン形成された構造を画成す
ることを特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の方法において、ターゲッ
ト基板上の照射量からなる空間的分布は、基板フィール
ドの領域内でのみ前記感光材料の特定の最少照射量を超
えるようになされており、そして、前記領域において、
複数個の同一構造からなる露光パターンを形成すること
を特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項４】請求項２に記載の方法において、露光の強
さは、ターゲット基板上に製造すべきパターン像の表示
から計算された所定セットの強度に従って行うように各
イメージ位置によって変更されることを特徴とする描画
パターン形成方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の方法において、露光の強
さは、それぞれのイメージ位置における露光時間を変化
させることによってコントロールすることを特徴とする
描画パターン形成方法。 - 【請求項６】請求項４に記載の方法において、パターン
像は、前記露光材料の高さの空間分布で定義することが
でき、前記所定セットの強さは、しかる後、照射量に対
する所定の高さ依存関数を使って、前記高さ分布から適
当に計算されることを特徴とする描画パターン形成方
法。 - 【請求項７】請求項２に記載の方法において、第１次構
造パターン及びテンプレートマスクの各テンプレート構
造が円形単一構造要素からなることを特徴とする描画パ
ターン形成方法。 - 【請求項８】請求項２に記載の方法において、パターン
像は、不連続な一セットのイメージ位置に移動されるこ
とを特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項９】請求項８に記載の方法において、パターン
をあるイメージ位置に保持しておく時間は、それぞれの
イメージ位置で付与すべき照射量に従って変化させるこ
とを特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項１０】請求項２に記載の方法において、エネル
ギ放射は電荷を帯びた粒子からなり、描画パターン形成
は光粒子描画システムを用いて行われ、パターン像は、
前記描画システムの静電偏向装置を用いて当該描画シス
テムの光軸に対するビームの方向を傾けることにより、
基板上を移動されることを特徴とする描画パターン形成
方法。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の方法において、エネ
ルギ放射は電荷を帯びた粒子からなり、また、描画パタ
ーン形成は光粒子描画システムを使って行われることを
特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法において、エ
ネルギ放射は前記電荷を帯びた粒子が水素又はヘリウム
のようなイオンからなることを特徴とする描画パターン
形成方法。 - 【請求項１３】請求項１に記載の方法において、ターゲ
ット基板はエネルギ放射の露光のためのレジスト材料層
で構成されることを特徴とする描画パターン形成方法。 - 【請求項１４】それぞれ１つ以上の円形構造要素のセッ
トからなる複数個の同一テンプレート構造で構成される
テンプレート構造パターンを有するテンプレートマスク
を備えた描画システム。 - 【請求項１５】それぞれが１つ以上の円形構造要素のセ
ットからなる複数個の同一テンプレート構造で構成され
てなるテンプレート構造パターンを有するマスクの製造
方法であって、１つ以上の円形構造要素からなる第１次
構造パターンを有する第１次マスクから始まり、それぞ
れ第１次構造パターンに対応する複数個の同一テンプレ
ート構造で構成されるテンプレート構造パターンを有す
るテンプレートマスクはテンプレート構造を定めるため
第１次マスクを使用して製造され、テンプレートマスク
の製造が１つ以上の描画マスク製作ステップでなされ、
ここで、幅広のエネルギ放射によるそれぞれのマスク製
作ステップの中で、構造パターンを有するマスクが照射
されて照射用ビームを形成し、構造パターンが照射用ビ
ームにより１度以上中間基板に描画され、当該中間基板
をビームの光路内になるようにマスクの後に配置すると
共に、前記エネルギ放射の露光のための感光材料で構成
して、当該中間基板上にパターン像を製造し、この中間
基板より、パターン像に対応する構造パターンを有する
パターン化された他のマスクが形成され、前記マスク製
作ステップの初めに使用されたマスクは第１次マスクで
あり、それぞれその後使用されたマスクは、もしあるな
らば、以前のステップで作られたマスクであり、最後の
マスク製作ステップで作られたマスクがテンプレートマ
スクであり、そして、前記マスク製作ステップの１つ以
上において、構造パターンから描画されたパターン像を
中間基板上の沢山の違う場所へ移動するようにしてなる
ことを特徴とするマスクの製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法において、そ
れぞれのマスク製作ステップの中で、パターン像は中間
基板上移動し、規則的アレイに配置された多数の位置を
取るようになされていることを特徴とするマスクの製造
方法。 - 【請求項１７】 請求項１５に記載の方法において、エ
ネルギ放射は電荷を帯びた粒子からなり、また、描画パ
ターン形成は光粒子描画システムを使って行われること
を特徴とするマスクの製造方法。 - 【請求項１８】請求項１７に記載の方法において、エネ
ルギ放射は前記電荷を帯びた粒子が水素やヘリウムのよ
うなイオンからなることを特徴とするマスクの製造方
法。
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