JP2005032825A - 相補分割方法、マスク作製方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェット洗浄によるパターン変形することを抑制することができる相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】設計パターンのうちで、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの梁の幅ＷＬ および間隔ＷＳ に対して、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る一定の分割長さＬＵＬを予め定めておき、全てのラインアンドスペースパターンに対し、定められた分割長さＬＵＬをもって長手方向に分割することにより、簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割する。
【選択図】図１０
【解決手段】設計パターンのうちで、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの梁の幅ＷＬ および間隔ＷＳ に対して、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る一定の分割長さＬＵＬを予め定めておき、全てのラインアンドスペースパターンに対し、定められた分割長さＬＵＬをもって長手方向に分割することにより、簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割する。
【選択図】図１０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムに関し、特に、半導体装置のリソグラフィ工程に用いられるステンシルマスクへのパターン形成に利用される相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィに代わる次世代の露光技術として、電子ビームを用いた転写型の露光技術が開発されている。この転写型露光技術は、１００ｋＶ程度の加速電子ビームを使用してフォトリソグラフィと同様にデバイスパターンを一定倍率で拡大した転写パターンをマスク上に形成して使用するＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ）技術や、２ｋＶ程度の低加速電子ビームを使用してデバイスパターンと等倍の転写パターンをマスク上に形成して使用するＬＥＥＰＬ（ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術がある。
【０００３】
これらの露光技術において使用されるパターン転写マスクは、フォトマスクの構造と大きく異なり、マスク上に厚さおよそ０．１μｍから１０μｍ程度の薄膜領域（メンブレン）を形成し、そのメンブレン上に貫通孔として転写パターンを形成したものが提案されている（非特許文献１参照）。そして、これらのメンブレン材質としては、これまでＳｉやＳｉＣ、ＳｉＮなどが提案されている。
【０００４】
ステンシルマスクにおいては、ドーナツ状パターンのように中央部に非開口部を有するパターンは、中抜け状態となり形成が不可能である。そのため、パターンを複数の相補パターンに分割して、マスク上の別の部分、または別のマスク上にパターン形成し、各相補パターンがウエハ上で繋がるように複数回露光を行う必要がある。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ． Ｃ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ３４， ６６５８ （１９９５）
【特許文献１】
特開２００１−２７４０７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（ａ）に示すように、薄膜３ａにラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンの開口５ａを形成した後に、ステンシルマスクのウェット洗浄を行うと、洗浄時に開口間５ａの薄膜（梁）に荷重がかかることにより隣り合う梁同士が接触して、図１１（ｂ）に示すように変形したまま元に戻らなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
洗浄によるパターン変形を考慮した技術としては、一定寸法の格子状領域に区画する方法が提案されているが（特許文献２参照）、相補分割アルゴリズムが複雑であるという問題がある。また、特許文献２には、ラインアンドスペースパターンの例についても触れられているが、このときの分割ルールについては明確に示されていない。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェット洗浄によるパターン変形を抑制し得る分割長さをもって分割することができる相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割方法であって、分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さをもって、前記分割対象パターンを長手方向に分割するものである。
【００１０】
上記の本発明の相補分割方法では、予めウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さを決定しておき、この分割長さにより分割対象パターンを長手方向に分割する。
【００１１】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のマスク作製方法は、設計パターンから分割対象パターンを抽出し、抽出された前記分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さにより、前記分割対象パターンを長手方向に分割する工程と、マスクの異なる領域に前記分割された分割パターンを振り分けて、分割パターンの配置を決定する工程と、決定された前記分割パターンの配置に基づいて、マスクの異なる領域に前記分割パターンの開口を形成する工程と、前記マスクを前記ウェット洗浄により洗浄する工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明のマスク作製方法では、予めウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さを決定しておき、この分割長さをもって分割対象パターンを長手方向に分割することから、マスクに分割パターンの開口を形成した後に、ウェット洗浄を行った場合におけるパターンの変形が抑制される。
【００１３】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記パターンの幅および間隔に関連づけて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えないパターンの分割長さの条件を定めておき、設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、前記分割対象パターンの幅および間隔を前記条件に当てはめて得られる前記分割長さを決定する手順と、決定された前記分割長さをもって、抽出した前記分割対象パターンを長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させるものである。
【００１４】
上記の本発明のプログラムでは、予めウェット洗浄を考慮したパターンの幅および間隔に対する分割長さの条件を定めておき、設計パターンから抽出した分割対象パターンの幅および間隔を上記した条件に当てはめることにより、分割長さが決定され、当該分割長さにより分割対象パターンを、長手方向に分割する。
【００１５】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、分割対象パターンのうち幅および間隔が最も小さいパターンについて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さを定めておき、設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、前記分割長さにより、抽出された前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させるものである。
【００１６】
上記の本発明のプログラムでは、全ての分割対象パターンに対して適用可能な、ウェット洗浄によるパターン変形を抑制し得る分割長さを定めておくことにより、簡易なアルゴリズムにより、設計パターンから抽出した分割対象パターンに、上記の一律の分割長さをもって長手方向に分割することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本実施形態に係るマスク作製方法により作製されたステンシルマスクの平面図であり、図１（ｂ）は露光領域の拡大斜視図である。
図１（ａ）に示すように、ステンシルマスクは、例えば円盤状の部材の中央部にＸ線、イオン、電子線が照射される露光領域２が配置されている。図１（ｂ）に示すように、厚さ１００ｎｍから１０μｍ程度の薄膜（以下、メンブレンと称する）に図示しない開口パターンが形成される。露光領域２には、薄いメンブレン３の強度を補強するために、補強用厚膜部４が形成されている。補強用厚膜部４により区画された領域がパターン形成可能領域となる。上記のステンシルマスクは、例えばＳＯＩウェーハをもとに作製され、補強用厚膜部４の膜厚は、例えば８インチのシリコン基板の厚さの７２５μｍ程度である。
【００１９】
図２は、一つのパターン形成可能領域を拡大した斜視図である。
図２に示すように、パターンに対応した開口５は、補強用梁４部分には形成されず、パターン形成可能領域のメンブレン３に形成される。図２に示すように、ステンシルマスクでは、パターンは開口５により形成されることから、ドーナツパターン等の中央部が支持不可能なパターンをそのまま形成することはできない。
【００２０】
図３は、ラインアンドスペースパターンの平面図である。
図３に示すようなラインアンドスペースパターンの開口５をメンブレン３にそのまま形成すると、強度の低下により洗浄破壊の恐れがあり、このようなパターンはそのまま形成することは適当でない。そのため、上記のドーナツパターンに加え、ラインアンドスペースも、適当な分割処理を施して、マスク上に振り分けて配置する必要がある。
【００２１】
本実施形態では、分割対象パターンのうち、特にラインアンドスペースパターンの相補分割方法について説明する。図４は、ラインアンドスペースパターンにおける相補分割基準を決定するためのフローチャートである。
【００２２】
ステップＳＴ１：
まず、相補分割基準決定のための関係式を算出する。ウェット洗浄の過程においては、洗浄槽内の液体の対流によって生じる水圧変化、液体の表面張力によって生じる気液界面での圧力差など複数の要因により、マスクの非開口部に荷重がかかると考えられる。この荷重が主に液体の表面張力であると仮定する。
【００２３】
図５は、マスクを液体に浸漬させる過程や乾燥の過程において、液体の表面張力により梁に荷重が加わる過程を模式的に表した図である。
【００２４】
図５は、図３のラインアンドスペースパターンの斜線部に相当する。図５に示すように、ラインアンドスペースパターンは、メンブレンよりなる幅ＷＬ の梁（メンブレン部分）が、間隔ＷＳ で並んでいるものと考えることができる。図５において、斜線部分で示す梁の端部２１は、周囲のメンブレンに固定されている。ラインアンドスペースパターンを構成する梁は、両持ち梁構造であるため、奥側の端部２２も手前側と同様に固定されている。
【００２５】
図５における梁構造において、マスクのウェット洗浄過程および乾燥の過程において、非開口部である梁に最大の荷重がかかるのは、２本の梁の間２３が液体で満たされ、梁の外側には液体がほとんどない場合であり、このとき、梁には図の矢印方向に圧力Ｐが作用する。これは、両側の梁の間２３にも液体が満たされていれば、圧力は相殺されるからである。上記の圧力は、下記式（１）で表される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
ここで、γは梁の間に満たされた液体の表面張力、θは液体が接する梁表面との間の接触角であり、ＷＳ は図５に示すように梁と梁との間の間隔である。
【００２８】
上記圧力Ｐを一様荷重とみなすと梁に生じる最大曲げモーメントＭは、梁の厚みと長さをそれぞれＨ，Ｌとしたとき、下記式（２）で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】
このとき梁にかかる最大応力σｍａｘ は、梁の幅をＷＬ とすると、上記式（２）より、下記式（３）で表される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
この最大応力σｍａｘ がある閾値σＣ を越えたとき、すなわちσｍａｘ ＞σＣ となたときに、梁の弾性変形を越えて梁が変形すると仮定すれば、変形が起こらない梁の長さＬ、幅ＷＬ 、梁と隣り合う梁との間隔ＷＳ の間の関係は、下記式（４）で表される。
【００３３】
【数４】
【００３４】
上記式において、係数ｋ１ は、下記式（５）で表されるものである。
【００３５】
【数５】
【００３６】
σｍａｘ ＝σＣ のときの梁の長さＬの値をＬＣ とすれば、任意の梁の幅ＷＬ および間隔ＷＳ において、ウェット洗浄の際のパターンの間の膜にかかる最大応力がパターンの間の膜の弾性限界に等しくなるパターンの長さの条件式は、下記式（６）で表される。
【００３７】
【数６】
【００３８】
ＬＣ に１より小さい適当な係数（安全係数）Ａを掛けたＬＵＬは、下記式（７）で表される。
【００３９】
【数７】
【００４０】
上記のＬＵＬをＬの上限値としてステンシルマスクの相補分割を行うことにより、洗浄によって梁の変形を起こしにくいステンシルマスクを提供することができる。以上の導出は、片持ち梁にかかる荷重につき解説している文献（Ｎａｍａｔｓｕ ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ６６，ｐ２６５６，１９９５）を参考にし、この片持ち梁にかかる荷重の理論を両持ち梁に応用し、導き出したものである。
【００４１】
ステップＳＴ２：
以上のようにして、相補分割基準のための関係式を算出した後、ステンシルマスクの両持ち梁構造において、実験によって上記式（５）の係数ｋ１ を求める。すなわち、上記の係数ｋ１ は、使用するメンブレン材料のヤング率や、ウェット洗浄方法によって代わるものであるからである。
【００４２】
そのため、洗浄を行ったときに変形しない梁の限界長さＬＣ を求めることができるようなラインアンドスペースパターンをメンブレン上に形成した洗浄実験用サンプルを作製する。実験用サンプルの構造は、実際に転写に用いるステンシルマスクの構造とメンブレン厚み、メンブレンサイズなどは全く同じである必要はない。転写に用いるステンシルマスクとメンブレン材料が同じであり、ヤング率が等しいとみなせる構造を有するものであればよい。
【００４３】
図６（ａ）は、洗浄実験用サンプルの構成を示す図である。図６（ａ）に示すように、洗浄実験用サンプルには、種々の幅ＷＬ 、間隔ＷＳ 、長さＬをもつラインアンドスペースパターンＬＳｎｍ（ｎ＝１，２，…、ｍ＝１，２，…）をマトリックス状に配置している。各ラインアンドスペースパターンＬＳｎｍは、図６（ｂ）に示すような長さＬｎｍ、幅ＷＬｎ、間隔ＷＳｎの梁を４本有する。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、洗浄実験用サンプルでは、複数の｛ＷＬ ，ＷＳ ｝の組み合わせ（｛ＷＬｎ，ＷＳｎ｝、ｎ＝１，２，…）に対し、各ｎ毎に複数のパターン長さＬｎｍ（ｍ＝１，２，…、Ｌｎｍ＜Ｌｎｍ＋１）のラインアンドスペースパターンを用意している。
【００４５】
本実施形態では、図６（ｂ）に示す４本の梁が並んだ両持ち梁構造のパターンで、ＷＬ ／ＷＳ を２に固定し、ＷＳ を７０〜２００ｎｍ、Ｌ／ＷＳ を５〜２００の範囲で条件を振ったものを、約５００ｎｍ厚のＳｉメンブレン上に形成したサンプルを使用した。
【００４６】
ステップＳＴ３：
次に、ステップＳＴ２で作製した実験用サンプルの洗浄を行って、上記の｛ＷＬｎ，ＷＳｎ｝の各組み合わせに対し、洗浄後にパターンが変形したパターン長さＬｎｍ＝Ｌｎｍ＋１’と変形しなかったパターン長さＬｎｍ＝Ｌｎｍ’との境界Ｌｎｍ＝Ｌｎｍ’を求める。ここで求めたＬｎｍ’の値を用い、ＬＣ ＝Ｌｎｍ’として、上記式（６）の関係より、係数ｋ１ を算出する。
【００４７】
本実施形態では、転写に用いるステンシルマスクを実際に洗浄する際の条件にできるだけ近い、以下の条件で洗浄を行った。
【００４８】
洗浄装置としては、大日本スクリーン社製のＦＬ８２０Ｌ、東京エレクトロン社製のＵＷ８０００を用いた。これら２つの洗浄装置は、いずれも複数の洗浄・リンス薬液での洗浄から乾燥までを一つの槽で行い、純水から薬液への置換、または薬液から純水への置換方法は、いったん排水してから注水するのではなく、オーバーフローにより徐々に前の薬液から置換を行うことができるタイプ（ワンバス式）の装置であり、乾燥にはイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと称する）を用いる点が共通している。乾燥方式は前者がＩＰＡと水との表面張力差によるマランゴニ効果の利用と減圧による乾燥を行う方式であり、後者が大気圧によるＩＰＡ蒸気乾燥を用いている点で異なる。
【００４９】
これらワンバス式洗浄装置では、十分濡れ性を保ったまま薬液を交換することが可能であり、サンプル洗浄の際に気液界面を通過する、すなわち梁に表面張力による応力が発生する回数は、サンプルを最初に液体に浸漬するときおよび乾燥するときの２回のみである。このため、一般的な多槽式ウェット洗浄機やスピン式洗浄機を用いた場合（気液界面を通過する機会が増える）と比べてパターン変形が少ないと考えられる。さらにスピン式洗浄機では、通常スピンドライ式の乾燥方法を用いるが、スピンドライ乾燥をステンシルマスクに適用すると、表面張力に加えて遠心力が生じるためにマスクパターンを変形させる要因が増加し、梁にかかる応力が増加すると考えられる。
【００５０】
洗浄機にサンプルを浸漬する際のサンプル引き上げおよび引き下げ速度は、各装置において自動搬送できる最小速度に設定した。液体供給流量は、（１）自動処理できる範囲での最小流量と、（２）実薬液処理と同等の流量の２種類設定した。洗浄処理時間は、実薬液処理と同等の処理時間とした。液体温度は室温とし、使用液体としては薬液は用いず、純水のみを使用した。
【００５１】
図７に、上記の洗浄条件により実験用サンプルを洗浄した場合における実験結果を示す。下記の条件１〜４について、それぞれｙ軸に間隔ＷＳ を、ｘ軸に（ＬＣ ／ＷＬ ）２ をプロットした。条件１〜４の違い、およびパラメータフィッティングを行って算出した係数ｋ１ は、以下の通りである。
【００５２】
条件１は、洗浄装置としてＵＷ８０００を用い、液体供給流量として上記（１）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２２であった。条件２は、洗浄装置としてＵＷ８０００を用い、液体供給流量として上記（２）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２４であった。条件３は、洗浄装置としてＦＬ８２０Ｌを用い、液体供給流量として上記（１）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２３であった。条件４は、洗浄装置としてＦＬ８２０Ｌを用い、液体供給流量として上記（２）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２３であった。
【００５３】
以上のように、ステンシルマスクへのパターン形成後に実際に使用する洗浄装置を使用した実験において、条件１〜４のいずれも上記式（６）に示すような直線関係をよく満たしており、本実施形態で用いた仮定が妥当であることを示している。
【００５４】
ステップＳＴ４：
次に、相補分割の基準、すなわち上記式（７）における係数Ａ、およびＬＵＬを決定する。上記式（７）に示すようにＬＵＬは変数ＷＳ とＷＬ の関数になっており、長さＬＵＬの分割長さでラインアンドスペースパターンを分割する方法として、（１）全ての｛ＷＳ ，ＷＬ ｝に対し同一のＡを適用するか、（２）全ての｛ＷＳ，ＷＬ ｝に対し同一のＬＵＬを適用するかを決定する。
【００５５】
（１）の場合には、例えば、Ａ＝０．６のように予め係数Ａの値を一義的に決定しておく。相補分割を行おうとするパターン箇所全てにおいて間隔ＷＳ ，幅ＷＬ を特定し、式（７）により、個々のパターン箇所｛ＷＳ ，ＷＬ ｝毎にＬＵＬを定める。
【００５６】
（２）の場合には、洗浄によるパターン変形に対して最も臨界的な条件となると考えられる｛ＷＳ ，ＷＬ ｝を抽出し、そのときのＬＵＬを定め、全ての｛ＷＳ ，ＷＬ ｝に同じ分割長さを一律に適用する。臨界条件とは、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの幅および間隔の条件であり、分割対象パターンのうち最も小さい幅および間隔の条件が相当する。例えば、｛ＷＳ ，ＷＬ ｝＝｛７０ｎｍ，７０ｎｍ｝、Ａ＝０．５５とした場合、ステップＳＴ３で求めたｋ１ ＝０．２４を代入すると、ＬＵＬは約２μｍとなる。実際に、ステップＳＴ３の洗浄実験において、｛ＷＳ ，ＷＬ ｝＝｛７０ｎｍ，７０ｎｍ｝、Ｌ＝２μｍのパターンが洗浄後に変形しないことが確認されている。
【００５７】
本実施形態に係るプログラムは、上記のようにして決定された相補分割条件によりラインアンドスペースパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるものである。
【００５８】
図８は、本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、相補分割条件を決定するデータ処理装置（コンピュータ）の一実施形態のハードウェア的なブロック図である。
【００５９】
データ処理装置は、例えば、図８に示すように、入力部１１、出力部１２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ）１３、ＲＡＭ１４、記憶部１５、およびＣＰＵ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６を有する。例えば、入力部１１、出力部１２、Ｉ／Ｆ１３、ＲＡＭ１４、記憶部１５、およびＣＰＵ１６は、バスＢＳにより接続されている。
【００６０】
入力部１１は、所望の入力データをＣＰＵ１６に出力する。例えば入力部１１は、キーボードやマウスや、ＣＤＲＯＭ（Ｒ，ＲＷ）ドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤ）等のデータ入力装置である。
【００６１】
出力部１２は、ＣＰＵ１６から出力された所定の出力データに応じた出力を行う。例えば出力部１２は、ディスプレイ等であり、ＣＰＵ１６から出力された出力データに応じた表示を行う。
インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１３は、ＣＰＵ１６の制御に応じて、他の情報処理装置と所望のデータを送受信する。
【００６２】
ＲＡＭ１４は、例えばＣＰＵ１６が所定の処理を行う際のワークスペースとして用いられる。記憶部１５は、ＣＰＵ１６により所望のデータの書き込み、および読み出しが行われる。
【００６３】
記憶部１５は、例えば、本実施形態に係るプログラム１５０が格納されている。プログラム１５０は、例えば本実施形態に係る相補分割処理に関する処理手順を含み、ＣＰＵ１６によりＲＡＭ１４をワークスペースとして実行される。
【００６４】
図９は、上記のプログラムにより実行される相補分割処理のフローチャートである。ここでは、相補分割基準として、上記した（１）の方法を採用する場合について説明する。
【００６５】
まず、設計パターンデータからパターンを抜き出し、抜き出したパターンが分割対象パターンであるか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。この分割対象パターンとしては、ラインアンドスペースパターンの他、上述したドーナツパターンやリーフパターン等も含まれており、これらのパターンであった場合にはそれぞれ適当な相補分割処理が施される。分割対象パターンでない場合には、分割されずに振り分け先が決定される（ステップＳＴ１４）。
【００６６】
抜き出されたパターンが、図１０（ａ）に示すようなラインアンドスペースパターンである場合には、当該ラインアンドスペースパターンのＷＬ ，ＷＳ を特定し、式（７）およびＡの値より、分割長さＬＵＬを算出する（ステップＳＴ１２）。これは、ＷＬ ，ＷＳ を式（７）に代入することによりＬＵＬを演算するほか、あらかじめ補正テーブルを用意しておき、ＷＬ ，ＷＳ の特定により式（７）を満たすＬＵＬが決定されるようにしてもよい。
【００６７】
上記のようにして決定された分割長さをもってラインアンドスペースパターンを分割し（ステップＳＴ１３）、分割したパターンの振り分け先を決定する（ステップＳＴ１４）。基本的には、図２に示すパターン形成可能領域に、分割パターンの密度が均一になるように振り分けられる。従って、図１０（ａ）に示すようなラインアンドスペースパターンは、図１０（ｂ）に示す分割パターンと、図１０（ｃ）に示す分割パターンをそれぞれ一組として、いずれかのパターン形成可能領域に振り分けられる。
【００６８】
上記のステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１４までの処理をパターンデータに含まれる全てのパターンに対して行う（ステップＳＴ１５）。全てのパターンの相補分割処理が終了した後、相補分割後のデータを用いて、電子線直接描画装置により、メンブレン３の上にレジストを塗布したマスクブランクスに、相補分割パターンを描画する。その後、レジストを現像して、レジストパターンをエッチングマスクとしてメンブレンをエッチングすることにより、ステンシルマスクに相補分割パターンの開口が形成される（ステップＳＴ１６）。
【００６９】
レジストを除去した後、上述の洗浄実験を行ったウェット洗浄により、ステンシルマスクを洗浄することにより、ステンシルマスクが完成する。レジストが塗布されたウエハに対し、ステンシルマスクをずらしながら複数回露光することにより、ウエハには相補分割された分割パターンが重ねて転写されて、分割前の元のパターンが形成される（ステップＳＴ１８）。
【００７０】
図９に示す相補分割処理では、上記の（１）で示した相補分割基準に従い分割する例について示したが、上記の（２）で示した相補分割基準を用いてもよい。この場合には、ステップＳＴ１２を行わずに、抽出されたラインアンドスペースパターンに対し、一律の分割長さを適用する。例えば、全てのラインアンドスペースパターンを長手方向に分割長さ２μｍで分割する。その後の手順については、先に説明したのと同様である。
【００７１】
上記の本実施形態に係る相補分割方法では、ラインアンドスペースパターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さ決定のためのルールを予め定めておき、各ラインアンドスペースパターンのパターン幅および間隔に応じてその都度最適な分割長さを決定し、ラインアンドスペースパターンを長手方向に分割している。このため、簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割することができる。
【００７２】
あるいは、設計パターンのうちで、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの幅および間隔に対して、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る一定の分割長さを予め定めておき、全てのラインアンドスペースパターンに対し、定められた分割長さをもって長手方向に分割することにより、さらに簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割することができる。
【００７３】
上記の分割長さの決定のためのルールあるいは最適な分割長さを、ステンシルマスクへのパターン形成後に使用するウェット洗浄と同等の条件で実験用サンプルを用いて行った結果を両持ち梁にかかる荷重の理論を導き出して算出することにより、実際のステンシルマスクへの洗浄破壊を確実に抑制することができる。
【００７４】
従って、上記の相補分割方法を適用したステンシルマスクの作製方法では、ステンシルマスクの洗浄破壊を抑制することができることから、パターン変形のない信頼性のあるステンシルマスクを作製することができる。
【００７５】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
なお、本実施形態では、実験によって係数ｋ１ を求めたが、γ、θ、σＣ として個別に文献や実験で求めた値を使用して、係数ｋ１ を求めてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、ステンシルマスクのウェット洗浄によるパターン変形することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施形態に係るステンシルマスクの作製方法により作製されたステンシルマスクの平面図であり、（ｂ）は部分拡大斜視図である。
【図２】ステンシルマスクの一つのパターン形成可能領域を拡大した斜視図である。
【図３】ラインアンドスペースパターンの平面図である。
【図４】ラインアンドスペースパターンにおける相補分割基準を決定するためのフローチャートである。
【図５】マスクを液体に浸漬させる過程や乾燥の過程において、液体の表面張力により梁に荷重が加わる過程を模式的に表した図である。
【図６】（ａ）は洗浄実験サンプルの構成を示す図であり、（ｂ）は洗浄実験サンプルに配置されるラインアンドスペースパターンを示す拡大図である。
【図７】洗浄条件により実験用サンプルを洗浄した場合における実験結果を示す図である。
【図８】本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、相補分割条件を決定するコンピュータの一実施形態のハードウェア的なブロック図である。
【図９】本実施形態に係る相補分割処理のフローチャートである。
【図１０】ラインアンドスペースパターンの分割例を説明するための図である。
【図１１】従来例にかかる問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
２…露光領域、３…メンブレン、４…補強用梁、５…開口、１１…入力部、１２…出力部、１３…Ｉ／Ｆ、１４…ＲＡＭ、１５…記憶部、１６…ＣＰＵ、２１，２２…端部、２３…梁の間、１５０…プログラム。
【発明の属する技術分野】
本発明は、相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムに関し、特に、半導体装置のリソグラフィ工程に用いられるステンシルマスクへのパターン形成に利用される相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィに代わる次世代の露光技術として、電子ビームを用いた転写型の露光技術が開発されている。この転写型露光技術は、１００ｋＶ程度の加速電子ビームを使用してフォトリソグラフィと同様にデバイスパターンを一定倍率で拡大した転写パターンをマスク上に形成して使用するＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ）技術や、２ｋＶ程度の低加速電子ビームを使用してデバイスパターンと等倍の転写パターンをマスク上に形成して使用するＬＥＥＰＬ（ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術がある。
【０００３】
これらの露光技術において使用されるパターン転写マスクは、フォトマスクの構造と大きく異なり、マスク上に厚さおよそ０．１μｍから１０μｍ程度の薄膜領域（メンブレン）を形成し、そのメンブレン上に貫通孔として転写パターンを形成したものが提案されている（非特許文献１参照）。そして、これらのメンブレン材質としては、これまでＳｉやＳｉＣ、ＳｉＮなどが提案されている。
【０００４】
ステンシルマスクにおいては、ドーナツ状パターンのように中央部に非開口部を有するパターンは、中抜け状態となり形成が不可能である。そのため、パターンを複数の相補パターンに分割して、マスク上の別の部分、または別のマスク上にパターン形成し、各相補パターンがウエハ上で繋がるように複数回露光を行う必要がある。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ． Ｃ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ３４， ６６５８ （１９９５）
【特許文献１】
特開２００１−２７４０７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（ａ）に示すように、薄膜３ａにラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンの開口５ａを形成した後に、ステンシルマスクのウェット洗浄を行うと、洗浄時に開口間５ａの薄膜（梁）に荷重がかかることにより隣り合う梁同士が接触して、図１１（ｂ）に示すように変形したまま元に戻らなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
洗浄によるパターン変形を考慮した技術としては、一定寸法の格子状領域に区画する方法が提案されているが（特許文献２参照）、相補分割アルゴリズムが複雑であるという問題がある。また、特許文献２には、ラインアンドスペースパターンの例についても触れられているが、このときの分割ルールについては明確に示されていない。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェット洗浄によるパターン変形を抑制し得る分割長さをもって分割することができる相補分割方法、マスク作製方法およびプログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割方法であって、分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さをもって、前記分割対象パターンを長手方向に分割するものである。
【００１０】
上記の本発明の相補分割方法では、予めウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さを決定しておき、この分割長さにより分割対象パターンを長手方向に分割する。
【００１１】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のマスク作製方法は、設計パターンから分割対象パターンを抽出し、抽出された前記分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さにより、前記分割対象パターンを長手方向に分割する工程と、マスクの異なる領域に前記分割された分割パターンを振り分けて、分割パターンの配置を決定する工程と、決定された前記分割パターンの配置に基づいて、マスクの異なる領域に前記分割パターンの開口を形成する工程と、前記マスクを前記ウェット洗浄により洗浄する工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明のマスク作製方法では、予めウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さを決定しておき、この分割長さをもって分割対象パターンを長手方向に分割することから、マスクに分割パターンの開口を形成した後に、ウェット洗浄を行った場合におけるパターンの変形が抑制される。
【００１３】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記パターンの幅および間隔に関連づけて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えないパターンの分割長さの条件を定めておき、設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、前記分割対象パターンの幅および間隔を前記条件に当てはめて得られる前記分割長さを決定する手順と、決定された前記分割長さをもって、抽出した前記分割対象パターンを長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させるものである。
【００１４】
上記の本発明のプログラムでは、予めウェット洗浄を考慮したパターンの幅および間隔に対する分割長さの条件を定めておき、設計パターンから抽出した分割対象パターンの幅および間隔を上記した条件に当てはめることにより、分割長さが決定され、当該分割長さにより分割対象パターンを、長手方向に分割する。
【００１５】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明は、マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、分割対象パターンのうち幅および間隔が最も小さいパターンについて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さを定めておき、設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、前記分割長さにより、抽出された前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させるものである。
【００１６】
上記の本発明のプログラムでは、全ての分割対象パターンに対して適用可能な、ウェット洗浄によるパターン変形を抑制し得る分割長さを定めておくことにより、簡易なアルゴリズムにより、設計パターンから抽出した分割対象パターンに、上記の一律の分割長さをもって長手方向に分割することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本実施形態に係るマスク作製方法により作製されたステンシルマスクの平面図であり、図１（ｂ）は露光領域の拡大斜視図である。
図１（ａ）に示すように、ステンシルマスクは、例えば円盤状の部材の中央部にＸ線、イオン、電子線が照射される露光領域２が配置されている。図１（ｂ）に示すように、厚さ１００ｎｍから１０μｍ程度の薄膜（以下、メンブレンと称する）に図示しない開口パターンが形成される。露光領域２には、薄いメンブレン３の強度を補強するために、補強用厚膜部４が形成されている。補強用厚膜部４により区画された領域がパターン形成可能領域となる。上記のステンシルマスクは、例えばＳＯＩウェーハをもとに作製され、補強用厚膜部４の膜厚は、例えば８インチのシリコン基板の厚さの７２５μｍ程度である。
【００１９】
図２は、一つのパターン形成可能領域を拡大した斜視図である。
図２に示すように、パターンに対応した開口５は、補強用梁４部分には形成されず、パターン形成可能領域のメンブレン３に形成される。図２に示すように、ステンシルマスクでは、パターンは開口５により形成されることから、ドーナツパターン等の中央部が支持不可能なパターンをそのまま形成することはできない。
【００２０】
図３は、ラインアンドスペースパターンの平面図である。
図３に示すようなラインアンドスペースパターンの開口５をメンブレン３にそのまま形成すると、強度の低下により洗浄破壊の恐れがあり、このようなパターンはそのまま形成することは適当でない。そのため、上記のドーナツパターンに加え、ラインアンドスペースも、適当な分割処理を施して、マスク上に振り分けて配置する必要がある。
【００２１】
本実施形態では、分割対象パターンのうち、特にラインアンドスペースパターンの相補分割方法について説明する。図４は、ラインアンドスペースパターンにおける相補分割基準を決定するためのフローチャートである。
【００２２】
ステップＳＴ１：
まず、相補分割基準決定のための関係式を算出する。ウェット洗浄の過程においては、洗浄槽内の液体の対流によって生じる水圧変化、液体の表面張力によって生じる気液界面での圧力差など複数の要因により、マスクの非開口部に荷重がかかると考えられる。この荷重が主に液体の表面張力であると仮定する。
【００２３】
図５は、マスクを液体に浸漬させる過程や乾燥の過程において、液体の表面張力により梁に荷重が加わる過程を模式的に表した図である。
【００２４】
図５は、図３のラインアンドスペースパターンの斜線部に相当する。図５に示すように、ラインアンドスペースパターンは、メンブレンよりなる幅ＷＬ の梁（メンブレン部分）が、間隔ＷＳ で並んでいるものと考えることができる。図５において、斜線部分で示す梁の端部２１は、周囲のメンブレンに固定されている。ラインアンドスペースパターンを構成する梁は、両持ち梁構造であるため、奥側の端部２２も手前側と同様に固定されている。
【００２５】
図５における梁構造において、マスクのウェット洗浄過程および乾燥の過程において、非開口部である梁に最大の荷重がかかるのは、２本の梁の間２３が液体で満たされ、梁の外側には液体がほとんどない場合であり、このとき、梁には図の矢印方向に圧力Ｐが作用する。これは、両側の梁の間２３にも液体が満たされていれば、圧力は相殺されるからである。上記の圧力は、下記式（１）で表される。
【００２６】
【数１】
ここで、γは梁の間に満たされた液体の表面張力、θは液体が接する梁表面との間の接触角であり、ＷＳ は図５に示すように梁と梁との間の間隔である。
【００２８】
上記圧力Ｐを一様荷重とみなすと梁に生じる最大曲げモーメントＭは、梁の厚みと長さをそれぞれＨ，Ｌとしたとき、下記式（２）で表される。
【００２９】
【数２】
このとき梁にかかる最大応力σｍａｘ は、梁の幅をＷＬ とすると、上記式（２）より、下記式（３）で表される。
【００３１】
【数３】
この最大応力σｍａｘ がある閾値σＣ を越えたとき、すなわちσｍａｘ ＞σＣ となたときに、梁の弾性変形を越えて梁が変形すると仮定すれば、変形が起こらない梁の長さＬ、幅ＷＬ 、梁と隣り合う梁との間隔ＷＳ の間の関係は、下記式（４）で表される。
【００３３】
【数４】
上記式において、係数ｋ１ は、下記式（５）で表されるものである。
【００３５】
【数５】
σｍａｘ ＝σＣ のときの梁の長さＬの値をＬＣ とすれば、任意の梁の幅ＷＬ および間隔ＷＳ において、ウェット洗浄の際のパターンの間の膜にかかる最大応力がパターンの間の膜の弾性限界に等しくなるパターンの長さの条件式は、下記式（６）で表される。
【００３７】
【数６】
ＬＣ に１より小さい適当な係数（安全係数）Ａを掛けたＬＵＬは、下記式（７）で表される。
【００３９】
【数７】
上記のＬＵＬをＬの上限値としてステンシルマスクの相補分割を行うことにより、洗浄によって梁の変形を起こしにくいステンシルマスクを提供することができる。以上の導出は、片持ち梁にかかる荷重につき解説している文献（Ｎａｍａｔｓｕ ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ６６，ｐ２６５６，１９９５）を参考にし、この片持ち梁にかかる荷重の理論を両持ち梁に応用し、導き出したものである。
【００４１】
ステップＳＴ２：
以上のようにして、相補分割基準のための関係式を算出した後、ステンシルマスクの両持ち梁構造において、実験によって上記式（５）の係数ｋ１ を求める。すなわち、上記の係数ｋ１ は、使用するメンブレン材料のヤング率や、ウェット洗浄方法によって代わるものであるからである。
【００４２】
そのため、洗浄を行ったときに変形しない梁の限界長さＬＣ を求めることができるようなラインアンドスペースパターンをメンブレン上に形成した洗浄実験用サンプルを作製する。実験用サンプルの構造は、実際に転写に用いるステンシルマスクの構造とメンブレン厚み、メンブレンサイズなどは全く同じである必要はない。転写に用いるステンシルマスクとメンブレン材料が同じであり、ヤング率が等しいとみなせる構造を有するものであればよい。
【００４３】
図６（ａ）は、洗浄実験用サンプルの構成を示す図である。図６（ａ）に示すように、洗浄実験用サンプルには、種々の幅ＷＬ 、間隔ＷＳ 、長さＬをもつラインアンドスペースパターンＬＳｎｍ（ｎ＝１，２，…、ｍ＝１，２，…）をマトリックス状に配置している。各ラインアンドスペースパターンＬＳｎｍは、図６（ｂ）に示すような長さＬｎｍ、幅ＷＬｎ、間隔ＷＳｎの梁を４本有する。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、洗浄実験用サンプルでは、複数の｛ＷＬ ，ＷＳ ｝の組み合わせ（｛ＷＬｎ，ＷＳｎ｝、ｎ＝１，２，…）に対し、各ｎ毎に複数のパターン長さＬｎｍ（ｍ＝１，２，…、Ｌｎｍ＜Ｌｎｍ＋１）のラインアンドスペースパターンを用意している。
【００４５】
本実施形態では、図６（ｂ）に示す４本の梁が並んだ両持ち梁構造のパターンで、ＷＬ ／ＷＳ を２に固定し、ＷＳ を７０〜２００ｎｍ、Ｌ／ＷＳ を５〜２００の範囲で条件を振ったものを、約５００ｎｍ厚のＳｉメンブレン上に形成したサンプルを使用した。
【００４６】
ステップＳＴ３：
次に、ステップＳＴ２で作製した実験用サンプルの洗浄を行って、上記の｛ＷＬｎ，ＷＳｎ｝の各組み合わせに対し、洗浄後にパターンが変形したパターン長さＬｎｍ＝Ｌｎｍ＋１’と変形しなかったパターン長さＬｎｍ＝Ｌｎｍ’との境界Ｌｎｍ＝Ｌｎｍ’を求める。ここで求めたＬｎｍ’の値を用い、ＬＣ ＝Ｌｎｍ’として、上記式（６）の関係より、係数ｋ１ を算出する。
【００４７】
本実施形態では、転写に用いるステンシルマスクを実際に洗浄する際の条件にできるだけ近い、以下の条件で洗浄を行った。
【００４８】
洗浄装置としては、大日本スクリーン社製のＦＬ８２０Ｌ、東京エレクトロン社製のＵＷ８０００を用いた。これら２つの洗浄装置は、いずれも複数の洗浄・リンス薬液での洗浄から乾燥までを一つの槽で行い、純水から薬液への置換、または薬液から純水への置換方法は、いったん排水してから注水するのではなく、オーバーフローにより徐々に前の薬液から置換を行うことができるタイプ（ワンバス式）の装置であり、乾燥にはイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと称する）を用いる点が共通している。乾燥方式は前者がＩＰＡと水との表面張力差によるマランゴニ効果の利用と減圧による乾燥を行う方式であり、後者が大気圧によるＩＰＡ蒸気乾燥を用いている点で異なる。
【００４９】
これらワンバス式洗浄装置では、十分濡れ性を保ったまま薬液を交換することが可能であり、サンプル洗浄の際に気液界面を通過する、すなわち梁に表面張力による応力が発生する回数は、サンプルを最初に液体に浸漬するときおよび乾燥するときの２回のみである。このため、一般的な多槽式ウェット洗浄機やスピン式洗浄機を用いた場合（気液界面を通過する機会が増える）と比べてパターン変形が少ないと考えられる。さらにスピン式洗浄機では、通常スピンドライ式の乾燥方法を用いるが、スピンドライ乾燥をステンシルマスクに適用すると、表面張力に加えて遠心力が生じるためにマスクパターンを変形させる要因が増加し、梁にかかる応力が増加すると考えられる。
【００５０】
洗浄機にサンプルを浸漬する際のサンプル引き上げおよび引き下げ速度は、各装置において自動搬送できる最小速度に設定した。液体供給流量は、（１）自動処理できる範囲での最小流量と、（２）実薬液処理と同等の流量の２種類設定した。洗浄処理時間は、実薬液処理と同等の処理時間とした。液体温度は室温とし、使用液体としては薬液は用いず、純水のみを使用した。
【００５１】
図７に、上記の洗浄条件により実験用サンプルを洗浄した場合における実験結果を示す。下記の条件１〜４について、それぞれｙ軸に間隔ＷＳ を、ｘ軸に（ＬＣ ／ＷＬ ）２ をプロットした。条件１〜４の違い、およびパラメータフィッティングを行って算出した係数ｋ１ は、以下の通りである。
【００５２】
条件１は、洗浄装置としてＵＷ８０００を用い、液体供給流量として上記（１）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２２であった。条件２は、洗浄装置としてＵＷ８０００を用い、液体供給流量として上記（２）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２４であった。条件３は、洗浄装置としてＦＬ８２０Ｌを用い、液体供給流量として上記（１）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２３であった。条件４は、洗浄装置としてＦＬ８２０Ｌを用い、液体供給流量として上記（２）を採用した場合であり、係数ｋ１ ＝０．２３であった。
【００５３】
以上のように、ステンシルマスクへのパターン形成後に実際に使用する洗浄装置を使用した実験において、条件１〜４のいずれも上記式（６）に示すような直線関係をよく満たしており、本実施形態で用いた仮定が妥当であることを示している。
【００５４】
ステップＳＴ４：
次に、相補分割の基準、すなわち上記式（７）における係数Ａ、およびＬＵＬを決定する。上記式（７）に示すようにＬＵＬは変数ＷＳ とＷＬ の関数になっており、長さＬＵＬの分割長さでラインアンドスペースパターンを分割する方法として、（１）全ての｛ＷＳ ，ＷＬ ｝に対し同一のＡを適用するか、（２）全ての｛ＷＳ，ＷＬ ｝に対し同一のＬＵＬを適用するかを決定する。
【００５５】
（１）の場合には、例えば、Ａ＝０．６のように予め係数Ａの値を一義的に決定しておく。相補分割を行おうとするパターン箇所全てにおいて間隔ＷＳ ，幅ＷＬ を特定し、式（７）により、個々のパターン箇所｛ＷＳ ，ＷＬ ｝毎にＬＵＬを定める。
【００５６】
（２）の場合には、洗浄によるパターン変形に対して最も臨界的な条件となると考えられる｛ＷＳ ，ＷＬ ｝を抽出し、そのときのＬＵＬを定め、全ての｛ＷＳ ，ＷＬ ｝に同じ分割長さを一律に適用する。臨界条件とは、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの幅および間隔の条件であり、分割対象パターンのうち最も小さい幅および間隔の条件が相当する。例えば、｛ＷＳ ，ＷＬ ｝＝｛７０ｎｍ，７０ｎｍ｝、Ａ＝０．５５とした場合、ステップＳＴ３で求めたｋ１ ＝０．２４を代入すると、ＬＵＬは約２μｍとなる。実際に、ステップＳＴ３の洗浄実験において、｛ＷＳ ，ＷＬ ｝＝｛７０ｎｍ，７０ｎｍ｝、Ｌ＝２μｍのパターンが洗浄後に変形しないことが確認されている。
【００５７】
本実施形態に係るプログラムは、上記のようにして決定された相補分割条件によりラインアンドスペースパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるものである。
【００５８】
図８は、本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、相補分割条件を決定するデータ処理装置（コンピュータ）の一実施形態のハードウェア的なブロック図である。
【００５９】
データ処理装置は、例えば、図８に示すように、入力部１１、出力部１２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ）１３、ＲＡＭ１４、記憶部１５、およびＣＰＵ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６を有する。例えば、入力部１１、出力部１２、Ｉ／Ｆ１３、ＲＡＭ１４、記憶部１５、およびＣＰＵ１６は、バスＢＳにより接続されている。
【００６０】
入力部１１は、所望の入力データをＣＰＵ１６に出力する。例えば入力部１１は、キーボードやマウスや、ＣＤＲＯＭ（Ｒ，ＲＷ）ドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤ）等のデータ入力装置である。
【００６１】
出力部１２は、ＣＰＵ１６から出力された所定の出力データに応じた出力を行う。例えば出力部１２は、ディスプレイ等であり、ＣＰＵ１６から出力された出力データに応じた表示を行う。
インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１３は、ＣＰＵ１６の制御に応じて、他の情報処理装置と所望のデータを送受信する。
【００６２】
ＲＡＭ１４は、例えばＣＰＵ１６が所定の処理を行う際のワークスペースとして用いられる。記憶部１５は、ＣＰＵ１６により所望のデータの書き込み、および読み出しが行われる。
【００６３】
記憶部１５は、例えば、本実施形態に係るプログラム１５０が格納されている。プログラム１５０は、例えば本実施形態に係る相補分割処理に関する処理手順を含み、ＣＰＵ１６によりＲＡＭ１４をワークスペースとして実行される。
【００６４】
図９は、上記のプログラムにより実行される相補分割処理のフローチャートである。ここでは、相補分割基準として、上記した（１）の方法を採用する場合について説明する。
【００６５】
まず、設計パターンデータからパターンを抜き出し、抜き出したパターンが分割対象パターンであるか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。この分割対象パターンとしては、ラインアンドスペースパターンの他、上述したドーナツパターンやリーフパターン等も含まれており、これらのパターンであった場合にはそれぞれ適当な相補分割処理が施される。分割対象パターンでない場合には、分割されずに振り分け先が決定される（ステップＳＴ１４）。
【００６６】
抜き出されたパターンが、図１０（ａ）に示すようなラインアンドスペースパターンである場合には、当該ラインアンドスペースパターンのＷＬ ，ＷＳ を特定し、式（７）およびＡの値より、分割長さＬＵＬを算出する（ステップＳＴ１２）。これは、ＷＬ ，ＷＳ を式（７）に代入することによりＬＵＬを演算するほか、あらかじめ補正テーブルを用意しておき、ＷＬ ，ＷＳ の特定により式（７）を満たすＬＵＬが決定されるようにしてもよい。
【００６７】
上記のようにして決定された分割長さをもってラインアンドスペースパターンを分割し（ステップＳＴ１３）、分割したパターンの振り分け先を決定する（ステップＳＴ１４）。基本的には、図２に示すパターン形成可能領域に、分割パターンの密度が均一になるように振り分けられる。従って、図１０（ａ）に示すようなラインアンドスペースパターンは、図１０（ｂ）に示す分割パターンと、図１０（ｃ）に示す分割パターンをそれぞれ一組として、いずれかのパターン形成可能領域に振り分けられる。
【００６８】
上記のステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１４までの処理をパターンデータに含まれる全てのパターンに対して行う（ステップＳＴ１５）。全てのパターンの相補分割処理が終了した後、相補分割後のデータを用いて、電子線直接描画装置により、メンブレン３の上にレジストを塗布したマスクブランクスに、相補分割パターンを描画する。その後、レジストを現像して、レジストパターンをエッチングマスクとしてメンブレンをエッチングすることにより、ステンシルマスクに相補分割パターンの開口が形成される（ステップＳＴ１６）。
【００６９】
レジストを除去した後、上述の洗浄実験を行ったウェット洗浄により、ステンシルマスクを洗浄することにより、ステンシルマスクが完成する。レジストが塗布されたウエハに対し、ステンシルマスクをずらしながら複数回露光することにより、ウエハには相補分割された分割パターンが重ねて転写されて、分割前の元のパターンが形成される（ステップＳＴ１８）。
【００７０】
図９に示す相補分割処理では、上記の（１）で示した相補分割基準に従い分割する例について示したが、上記の（２）で示した相補分割基準を用いてもよい。この場合には、ステップＳＴ１２を行わずに、抽出されたラインアンドスペースパターンに対し、一律の分割長さを適用する。例えば、全てのラインアンドスペースパターンを長手方向に分割長さ２μｍで分割する。その後の手順については、先に説明したのと同様である。
【００７１】
上記の本実施形態に係る相補分割方法では、ラインアンドスペースパターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さ決定のためのルールを予め定めておき、各ラインアンドスペースパターンのパターン幅および間隔に応じてその都度最適な分割長さを決定し、ラインアンドスペースパターンを長手方向に分割している。このため、簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割することができる。
【００７２】
あるいは、設計パターンのうちで、ウェット洗浄により弾性限界を越えるパターン変形を最も受けやすいと想定されるパターンの幅および間隔に対して、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る一定の分割長さを予め定めておき、全てのラインアンドスペースパターンに対し、定められた分割長さをもって長手方向に分割することにより、さらに簡易なアルゴリズムでラインアンドスペースパターンを最適に分割することができる。
【００７３】
上記の分割長さの決定のためのルールあるいは最適な分割長さを、ステンシルマスクへのパターン形成後に使用するウェット洗浄と同等の条件で実験用サンプルを用いて行った結果を両持ち梁にかかる荷重の理論を導き出して算出することにより、実際のステンシルマスクへの洗浄破壊を確実に抑制することができる。
【００７４】
従って、上記の相補分割方法を適用したステンシルマスクの作製方法では、ステンシルマスクの洗浄破壊を抑制することができることから、パターン変形のない信頼性のあるステンシルマスクを作製することができる。
【００７５】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
なお、本実施形態では、実験によって係数ｋ１ を求めたが、γ、θ、σＣ として個別に文献や実験で求めた値を使用して、係数ｋ１ を求めてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、ステンシルマスクのウェット洗浄によるパターン変形することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施形態に係るステンシルマスクの作製方法により作製されたステンシルマスクの平面図であり、（ｂ）は部分拡大斜視図である。
【図２】ステンシルマスクの一つのパターン形成可能領域を拡大した斜視図である。
【図３】ラインアンドスペースパターンの平面図である。
【図４】ラインアンドスペースパターンにおける相補分割基準を決定するためのフローチャートである。
【図５】マスクを液体に浸漬させる過程や乾燥の過程において、液体の表面張力により梁に荷重が加わる過程を模式的に表した図である。
【図６】（ａ）は洗浄実験サンプルの構成を示す図であり、（ｂ）は洗浄実験サンプルに配置されるラインアンドスペースパターンを示す拡大図である。
【図７】洗浄条件により実験用サンプルを洗浄した場合における実験結果を示す図である。
【図８】本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、相補分割条件を決定するコンピュータの一実施形態のハードウェア的なブロック図である。
【図９】本実施形態に係る相補分割処理のフローチャートである。
【図１０】ラインアンドスペースパターンの分割例を説明するための図である。
【図１１】従来例にかかる問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
２…露光領域、３…メンブレン、４…補強用梁、５…開口、１１…入力部、１２…出力部、１３…Ｉ／Ｆ、１４…ＲＡＭ、１５…記憶部、１６…ＣＰＵ、２１，２２…端部、２３…梁の間、１５０…プログラム。
Claims (11)
- マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割方法であって、
分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さにより、前記分割対象パターンを長手方向に分割する
相補分割方法。 - 前記パターンの幅および間隔に関連づけて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さの条件を定めておき、
前記分割対象パターンの幅および間隔を前記条件に当てはめた場合に得られる前記分割長さにより、前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する
請求項１記載の相補分割方法。 - 前記分割対象パターンのうち幅および間隔が最も小さいパターンについて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さを定め、
前記分割長さにより、全ての前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する
請求項１記載の相補分割方法。 - 前記分割長さは、２μｍ以下である
請求項３記載の相補分割方法。 - 設計パターンから分割対象パターンを抽出し、抽出された前記分割対象パターンに対し、ウェット洗浄の際のパターン変形を抑制し得る分割長さにより、前記分割対象パターンを長手方向に分割する工程と、
マスクの異なる領域に前記分割された分割パターンを振り分けて、分割パターンの配置を決定する工程と、
決定された前記分割パターンの配置に基づいて、マスクの異なる領域に前記分割パターンの開口を形成する工程と、
前記マスクを前記ウェット洗浄により洗浄する工程と
を有するマスク作製方法。 - 前記パターンの幅および間隔に関連づけて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さの条件を定めておき、
前記分割対象パターンの幅および間隔を前記条件に当てはめた場合に得られる前記分割長さにより、前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する
請求項５記載のマスク作製方法。 - 分割対象パターンのうち最も幅および間隔の小さいパターンについて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えないパターンの分割長さを定め、
前記分割長さにより、全ての前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する
請求項５記載のマスク作製方法。 - 前記分割長さは２μｍ以下である
請求項７記載のマスク作製方法。 - マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記パターンの幅および間隔に関連づけて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えないパターンの分割長さの条件を定めておき、
設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、
前記分割対象パターンの幅および間隔を前記条件に当てはめて得られる前記分割長さを決定する手順と、
決定された前記分割長さをもって、抽出した前記分割対象パターンを長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させる
プログラム。 - マスクに形成する開口からなるパターンを分割する相補分割処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
分割対象パターンのうち幅および間隔が最も小さいパターンについて、前記ウェット洗浄の際の前記パターンの間の膜にかかる最大応力が前記膜の弾性限界を越えない前記パターンの分割長さを定めておき、
設計パターンから前記分割対象パターンを抽出する手順と、
前記分割長さにより、抽出された前記分割対象パターンを前記長手方向に分割する手順と、をコンピュータに実行させる
プログラム。 - 前記分割長さは２μｍ以下である
請求項１０記載のプログラム。
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