JP2005326581A - レジストパターン寸法の面内分布の評価方法、フォトマスクブランクの製造方法、フォトマスクブランク、及びレジストパターン形成工程の管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジストパターン寸法の面内分布の簡易評価方法、及びマスク製造用リソグラフィーラインの工程管理方法を提供する。
【解決手段】レジストパターン寸法の面内分布を評価する方法であって、少なくとも、レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布から、前記フォトマスクブランクに露光及び現像処理を施して得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を評価するレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。及び、前記評価方法を利用して、前記現像処理を行う条件が最適となるように工程を管理するレジストパターン形成工程の管理方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体製造用マスク、液晶パネル基板等の上に塗布したレジストパターンの面内均一性を評価する方法、レジストパターンの面内分布が均一になるようなフォトマスクブランクを製造する方法及びその製造方法により製造されたフォトマスクブランク、及びレジストのパターニング工程を管理する方法に関する。

半導体製造用フォトマスクの製造は、透明基板上に少なくとも遮光膜を形成したフォトマスクブランク上にレジストパターンを形成する工程、レジストパターンを基に遮光膜をエッチングする工程、さらにレジストパターンを剥離する工程の、大きく分けて３つの工程より成り立っている。近年、マスク上に描画されるパターンの寸法はますます微細化してきており、それに対応してマスク製造工程の管理もより厳密であることが要求されてきている。

特にレジストパターンの形成においては、得られたレジストパターンの寸法が正確でなければそれ以降の工程を厳重に管理しても意味がなくなるため、レジストパターンは設計通りに形成されることが要求されるのは当然である。しかも、これは一定の点での寸法精度に対し要求されているのではなく、パターンを形成する面全体での寸法が設計通りに仕上がることが要求される。

レジストパターンの寸法に影響を与える因子としては、レジストのプロセスマージン、レジスト膜厚の面内分布、レジストコーティング時のプリベーク温度の面内均一性、露光後ベークの温度均一性、レジスト現像プロセス等が挙げられ、これらすべてが適切にコントロールされていなければならない。このため、マスク製造に用いるレジストを塗布したブランクの良、不良、あるいはレジストパターンを形成するプロセスの条件等が良好であるかどうかを判断するためには、面内均一性評価用のテストパターンを用いて、レーザーライター、ＥＢ描画機等でパターニングし現像してパターンを形成した後、測長用ＳＥＭを用いて面内の決められた複数の点でパターン寸法の測定をするという工程を経て確認しなければならなかった（例えば特許文献１参照）。しかしながら、これらの一連の工程は非常に長い時間を要し、装置を長時間占有するという問題があった。

特開平１０−２８２６３４号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジストパターン寸法の面内分布の簡易評価方法、その評価方法によってレジスト膜厚の面内分布を評価することを含むフォトマスクブランクの製造方法、その製造方法により製造されたフォトマスクブランク、及びマスク製造用リソグラフィーラインの工程管理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、レジストパターン寸法の面内分布を評価する方法であって、少なくとも、レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布から、前記フォトマスクブランクに露光及び現像処理を施して得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を評価することを特徴とするレジストパターン寸法の面内分布の評価方法である（請求項１）。

このように、レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布を用いれば、そのフォトマスクブランクに露光及び現像処理を施した場合に形成されるレジストパターンの寸法の面内分布が均一であるか否かを容易に短時間で評価することが可能となる。

この場合、前記レジスト膜厚を、前記現像処理前後で同一点について測定することが好ましい（請求項２）。

このように、レジスト膜厚を現像処理前後で同一点について測定すれば、より正確にレジストパターンの面内分布を評価することができる。

この場合、前記レジストとして、現像液による膜厚減少速度が０．０５〜２ｎｍ／ｓｅｃの間に調整されたポジ型レジストを用いることが好ましい（請求項３）。

本発明の評価方法は、ポジ型レジストに対して有効であり、レジストの膜厚減少速度が０．０５〜２ｎｍ／ｓｅｃの間に調節されていれば、現像処理条件を制御し易くなり、レジスト膜厚変化量の面内分布に対する信頼性を向上させることができる。

この場合、前記現像処理は、前記膜厚変化量が５〜１００ｎｍの範囲内となる条件で行うことが好ましい（請求項４）。

このように、現像処理による膜厚変化量が５〜１００ｎｍの範囲内であれば、膜厚減少量の面内分布の信頼性が向上するので好ましい。

この場合、前記レジスト膜厚変化量の面内分布の幅が、０〜１０ｎｍの範囲内であるときに良品と評価することができる（請求項５）。

このように、レジスト膜厚変化量の面内分布の幅が０〜１０ｎｍの範囲内であれば、同じサンプルに露光及び現像を施して得られるレジストパターンの寸法の面内分布も良好となる。従って、このようにレジスト膜厚変化量の面内分布の幅が０〜１０ｎｍの範囲内になる時に合格と評価すれば、レジストパターン寸法の面内分布を精度良く合否判定することができる。

また、本発明は、レジストパターン寸法の面内分布を評価する方法であって、少なくとも、レジストを塗布した同一ロットのフォトマスクブランクの中から少なくとも１つのサンプルを抜き取り、該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定し、該サンプルに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該サンプルのレジスト膜厚変化量の面内分布から、当該ロットのフォトマスクブランクに露光及び現像処理を施して得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を評価することを特徴とするレジストパターン寸法の面内分布の評価方法である（請求項６）。

このように、レジストを塗布した同一ロットのフォトマスクブランクの中から少なくとも１つのサンプルを抜き取り、該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定し、該サンプルに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該サンプルのレジスト膜厚変化量の面内分布を用いれば、同一ロットのフォトマスクブランクに露光及び現像処理を施した場合に得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を、従来の方法よりも極めて簡便に短時間で評価することが可能となる。

また、本発明は、少なくとも、基板上に遮光膜を形成する工程と、該遮光膜上にレジストを塗布する工程と、該レジストの膜厚の面内分布を評価する工程とを含むフォトマスクブランクの製造方法であって、前記レジスト膜厚の面内分布の評価を、上記の評価方法を用いて評価することによってフォトマスクブランクを製造することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法を提供する（請求項７）。さらに、本発明は、前述のフォトマスクブランクの製造方法を用いて製造されたものであることを特徴とするフォトマスクブランク（請求項８）、及び上記の評価方法を用いて良品と評価されたものであることを特徴とするフォトマスクブランク（請求項９）を提供する。

このように、レジスト膜厚の面内分布の評価を、上記の評価方法を用いて評価することによってフォトマスクブランクを製造すれば、フォトマスクブランクの製造に要する時間を大幅に短縮することが可能となり、製造コストを削減することができる。また、このような製造方法によって製造されたフォトマスクブランク、及び、上記の評価方法によって良品と評価されたフォトマスクブランクに露光及び現像処理を施した場合に形成されるレジストパターン寸法の面内分布は均一となる。

さらに、本発明は、レジストパターンを形成する工程を管理する方法であって、少なくとも、レジストパターン寸法が良品と評価された抜き取りサンプルと同一ロットのフォトマスクブランクを用い、該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布を用いて、前記現像処理を行う条件が最適となるように工程を管理することを特徴とするレジストパターン形成工程の管理方法である（請求項１０）。

このように、レジストパターン寸法が良品と評価された抜き取りサンプルと同一ロットのフォトマスクブランクを用い、該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布を用いれば、従来の方法よりも簡便且つ効率的に現像処理を行う条件を最適化することが可能となる。

この場合、前記抜き取りサンプルに行うレジストパターン寸法の良品との評価は、テストパターンを露光し現像液処理を含む現像処理を施してレジストパターンを形成したフォトマスクについて行うことが好ましい（請求項１１）。

このように、テストパターンを露光し現像液処理を含む現像処理を施してレジストパターンを形成したフォトマスクについてレジストパターン寸法を良品と評価するようにすれば、より確実に合格品であることが確認されたフォトマスクブランクを用いて工程を評価することができるため、得られるレジスト膜厚変化量の面内分布の信頼性が向上し、より精度良く最適な条件に設定することができる。

この場合、前記レジスト膜厚を、前記現像処理前後で同一点について測定することが好ましい（請求項１２）。

このようにレジスト膜厚を現像処理前後で同一点について測定すれば、現像処理を行う条件をさらに正確に効率良く最適に設定することができる。

この場合、前記現像処理が、現像前ベーク処理及び現像液処理を含むことが好ましい（請求項１３）。

現像処理には複数の処理が含まれるが、本発明の管理方法を用いて条件を最適化できるのは、その中でも重要な現像前ベーク処理及び現像液処理とすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ポジ型レジストを塗布したフォトマスクブランクについて、露光することなくレジストパターン寸法の面内分布の良否を簡便に評価することができる。また、本発明の評価方法を用いれば、露光及び現像処理によって形成されるレジストパターンが均一となるフォトマスクブランクを低コストで製造することが可能となる。さらに、レジストパターンの形成工程において、現像処理を行う条件の最適化を簡便且つ効率的に実施することができる。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、レジストを塗布したフォトマスクブランクに露光することなく一定の加熱処理と現像液処理を行った場合の現像工程前後のレジスト膜厚変化量の面内分布の値と、同様のフォトマスクブランクに検査用のパターン照射を行いさらに現像して得られたレジストパターンの寸法測定における面内分布の値との間に強い相関があることを見出し、本発明をなすに至った。

本発明者は、レジスト塗布フォトマスクブランクを現像液で処理した際の膜厚変化量の面内分布と、実際に露光しパターン形成した後に寸法測定を行って得られるパターン寸法の面内分布とが強く相関を持つ理由を次のように推定している。

レジストパターン形成において、寸法変動が起こる大きな原因として、レジスト膜の揮発成分量と樹脂の自由体積の問題がある。化学増幅型レジストの場合、露光前のレジスト膜中に残存する揮発成分は、露光によってレジスト膜中に生成した酸の拡散距離を大きくする効果を持つ。また、ノボラック型レジストの場合には、残存溶剤はＰＡＣ（光活性化合物）の活性を下げる効果を持つ。このため、揮発成分量が多い場所では見かけ上感度が上がっているように振る舞い、揮発成分量が少ない場所との関係でパターン形状の変化、寸法変動という形で現れる。また、現像時においても、一般に揮発成分は溶解を促進することから寸法変動の原因となる。他方、レジスト膜を構成する樹脂の自由体積が減少すると、特に化学増幅型レジストにおいては、酸の拡散距離は小さくなり感度低下を与える。また、さらに自由体積の減少は現像時の樹脂の溶解速度を下げる作用として働く。

これらのレジスト膜中の揮発成分量や樹脂の自由体積は、それぞれを反映する物理量、例えば塗布直後のレジスト膜厚と塗布後の加熱による乾燥工程後のレジスト膜厚との差のような数値で表すことは必ずしも不可能なことではないが、レジスト塗布を行ったフォトマスクブランクについてのそれらの値は、比較的Ｓ/Ｎ比が小さく、フォトマスクブランクの良、不良を明確に反映するものではなかった。

ところが、抽出サンプルに現像液処理を含む工程を施し、現像処理前後のレジスト膜厚変化量の面内分布を調べたところ、使用する機器や処理条件によって面内分布の差が観測できること、また、異なる面内分布を与えたサンプルと同一ロットのフォトマスクブランクにテストパターン露光、現像を行ってテストパターンを得た後にパターン寸法の面内分布を求めたところ、膜厚変化量の面内分布が小さい条件で製造されたブランクは、パターン寸法の面内分布が小さくなることが判った。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、本発明のレジストパターン寸法の面内分布の簡易評価方法を説明する。本発明に適用できるフォトマスクブランクは、一般的なフォトマスクブランク、例えば透明基板上にクロムからなる遮光膜を形成したフォトマスクブランク上にレジストを塗布したものである。レジストとしてはポジ型レジストが好ましく、特に後の現像液処理の制御性から、現像液による膜厚減少速度が０．０５〜２ｎｍ／ｓｅｃのレジストを用いると良い。

フォトマスクブランク上にレジストを塗布する方法としては、スピン塗布、スキャン塗布等がある。塗布膜厚を正確に管理するためにはスピン塗布が好ましいが、基本的にはどの方法でレジストを塗布しても構わない。

フォトマスクブランクにレジストを塗布した後、レジスト中の揮発性成分を除去する。揮発成分の除去は、通常、ホットプレート、熱乾燥炉、赤外線等の照射などによって加熱することで行われる。この処理を経ることによって、レジストを塗布したフォトマスクブランクを得る。

レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジスト膜厚を測定する。より精度良く面内分布を得るために、膜厚測定は複数点について行う。例えば、６インチ角のマスクブランクの場合、膜厚測定点は１３２ｍｍ角の範囲で１０点以上とすることが好ましく、より好ましくは２５点以上とする。

膜厚測定後、レジストを塗布したフォトマスクブランクにさらに加熱処理を施しても良い。このときの加熱条件は、実際の加工に使用するリソグラフィーにおいて電子線、Ｘ線、紫外線等を用いてレジストにパターンを露光した後の現像前ベーク処理の条件とするのが良く、例えば、加熱温度６０〜１５０℃、加熱時間０〜３０分である。ただし、この加熱処理を行うことで、現像液処理後の変位がむしろ見え難くなる場合には、さらに弱い条件で加熱するか、この加熱を省略することができる。

その後、該フォトマスクブランクを露光することなく現像液処理を行う。レジストパターン形成における現像液処理は、現像液による処理を行った後、純水でリンスし乾燥する手順が一般的である。

現像液処理に用いる現像液としては、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が広く用いられている。現像液処理方法としては、ディップ法、パドル法、スプレイ法等を使用することができる。フォトマスクブランクのレジストパターン形成工程では、スプレイ現像法が標準的であるが、簡易的にはディップ法を利用することができ、パドル法でも実施することができる。

現像液処理条件としては、現像液処理時間、現像液温度、現像液濃度等が挙げられる。これらを適宜調整して、現像液処理によるレジスト膜厚の減少量を制御する。本発明の評価方法では、評価の信頼性を向上させるために、レジスト膜厚減少量を、５〜１００ｎｍの範囲、好ましくは、２０〜７０ｎｍの範囲になるように現像液処理条件を設定する。レジスト膜厚減少量が５ｎｍ以下の場合、膜厚減少量が小さいために面内分布も小さく、有意な結果を得ることが難しい。また、１００ｎｍ以上の場合は、現像後の膜厚面内分布がランダムになるため、膜厚減少量の面内分布の信頼性が低下する。

現像処理を行った後、再度フォトマスクブランクのレジスト膜厚を現像前の膜厚測定と同様にして測定する。膜厚測定点は、精度が要求されない場合には、マスク表面を数個の区画に分割し、各区画の代表点の値を求めるという方法をとっても良いが、現像処理前の膜厚測定と同一点で測定を行えば、より高精度の評価結果が得られる。同一点で膜厚測定を行う場合には、測定点を予めプログラムできる膜厚測定器を用いると非常に便利であるが、測定に支障が起きない程度にレジスト膜上にマークをして測定を行っても、この評価方法に要求される精度を満たすことはできる。

測定された各点あるいは各区画の現像処理前後のレジスト膜厚変化量を算出し、面内分布を得る。レジスト膜厚変化量の最大値と最小値の差を面内分布幅とする。このレジスト膜厚変化量の面内分布は、先に説明したように、レジストパターンを形成した場合のレジストパターン寸法の面内分布に対応する。レジスト膜厚変化量の面内分布幅が０〜１０ｎｍの範囲内であるとき、このフォトマスクブランクにパターンを形成した場合のレジストパターン寸法の面内分布は合格基準を満たすと判定する。

上で説明した評価方法は、レジストを塗布したフォトマスク製品の抜取り検査に利用できる。レジストを塗布し乾燥させたフォトマスクブランク製品について、最初にレジストが塗布されたもの、あるいは、特定の数、例えば１０枚、５０枚、１００枚、２００枚、５００枚、あるいは１０００枚毎にサンプル抽出し、上記の評価方法でサンプルのレジスト膜厚変化量の面内分布を算出する。この面内分布はレジストパターンを形成した場合のレジストパターン寸法の面内分布に対応する。同一ロットであればほぼ同じ状態でレジストが塗布されていることになるので、良品と判定されたサンプルと同ロットのフォトマスクブランクにレジストパターンを形成すれば、レジストパターン寸法の面内分布は良好なものになると評価する。

上述の評価方法は、従来の評価方法、すなわち、レジストを塗布したフォトマスクブランクに露光処理及び現像処理を施して形成されたパターンを評価する方法よりも簡便であるため、この評価方法をフォトマスクブランクの製造工程中に組み入れれば、フォトマスクブランク製品を評価する工程を短縮でき、全体として製造に要する時間が大幅に削減できる。その結果、製造コストを低下させることも可能である。

次に、本発明のレジストパターン形成工程の管理方法を説明する。レジスト塗布フォトマスクブランクを現像液で処理した際の膜厚変化量の面内分布と、実際に露光しパターン形成した後に寸法測定を行って得られるパターン寸法の面内分布との間に強い相関があることを利用し、レジストパターンを形成する際の条件を最適化する。

本発明により管理できるのは、主に現像前ベーク処理と現像液処理である。
現像前ベーク処理では、化学増幅型レジストの場合、加熱温度が高いと放射線照射により生じた酸の拡散距離が大きくなり、見かけ上高感度を示す。また、ノボラックレジストの場合、加熱によってノボラックとＰＡＣの結合が強固になり、見かけ上低感度を示す。このため加熱の面内均一性が悪い条件では、設計線幅を再現することができない。一方、フォトマスクブランク上に塗布されたレジスト膜を加熱すると、微量に残存していた揮発成分量が変化し、また樹脂の自由体積が変化する等の変化が生じる。この加熱履歴の面内分布は上記の通り、現像液処理による膜厚変化の面内分布として表現することができる。また、現像液処理では、例えばスプレー現像を行った場合、スプレーノズルの調整具合により現像液の供給分布に偏りが生じ、パターン線幅の不均一性が生じる可能性がある。

まず、レジストパターン寸法が予め合格と判っている抜き取りサンプルと同一ロットのレジスト塗布フォトマスクブランクを準備する。レジストパターンを形成する工程の各条件が適正であれば、抜き取りサンプルのパターン寸法が良好であるロットのレジスト塗布フォトマスクブランクを露光、現像して得られるレジストパターンの寸法もまた検査に合格するはずである。なお、この予め行う抜き取りサンプルの評価について、テストパターンを露光し現像処理を行って形成したレジストパターンを測定して良否を判定すれば、確実に良品であるフォトマスクブランクを用いて評価することができ、現像前ベーク処理及び現像液処理の条件を厳密に調整することが可能となる。その結果、放射線照射を行ったマスクブランクの現像時に、面内均一性の高い現像を行うことができるので好ましい。

該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を測定する。レジスト膜厚の面内分布をより均一に調整するために、膜厚測定は複数の測定点について行う。測定点は、工程管理において条件設定にどの程度の厳密さが要求されるかによって適宜決定する。

その後、該フォトマスクブランクを露光せずに、条件を最適化したい工程で現像前ベーク処理及び現像液処理を含む現像処理を行う。膜厚の減少量を大きくした方が、条件を変えたときの現像による膜厚変化量が大きくなるので、処理条件を精密に最適化するのに有利である。

現像前ベーク処理及び現像液処理を行った後、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を測定する。このとき、現像処理前の膜厚測定と同じ測定点で膜厚を測定すれば、高精度で工程条件を最適化することが可能である。測定点を予めプログラムできる膜厚測定器を用いると極めて容易に同点測定を行うことができる。

測定された各点の現像処理前後のレジスト膜厚変化量を算出し、面内分布を得る。面内分布が均一であれば、現像前ベーク処理条件及び現像液処理条件が最適化されていると判断できる。面内分布が均一でなければ、これらの条件が最適化されていないことになるので、得られた面内分布のデータを基にして条件を変更し再度上記の工程を行う。これをレジスト膜厚の面内分布が均一になるまで繰り返すことによって条件を最適化する。

なお、上記の管理方法では、基本的に調整を行う工程で使用するのと同一種類のレジストを塗布したフォトマスクブランクを使用することが望ましいが、例えば、化学増幅型レジストを使用するラインをノボラックレジスト塗布フォトマスクブランクで調整したり、逆にノボラックレジストを使用する工程を化学増幅型レジスト塗布フォトマスクブランクで調節することも可能である。

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
Ｃｒ遮光膜を設けた６インチ角（１５２×１５２ｍｍ）フォトマスクブランク上に、ＥＢ用ポジ型化学増幅型レジストＥＸ−００１をシグマメルテック社製マスク用レジストコーターによりスピンコートした。その後、ホットプレート上で１２０℃１０分間のプリベークを行い、厚さ３００ｎｍのレジスト膜を形成した。レジスト膜厚を、ナノメトリクス社製ナノスペックＭ６１００により、１３２ｍｍ角のエリア内を１６．５ｍｍ間隔の格子状で９×９（８１）点測定した。なお、このときのレジスト膜厚の面内分布は４ｎｍであった。次に、露光せずに基板上の温度の面内分布幅が３．０℃であるホットプレートを用いて、１２０℃、１０分間の現像前ベーク処理を行った。次いで、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い２３℃、６０秒間の条件で、スプレー法を用い、現像液が面全体に均一に散布されるようにスプレーノズル角度を調節し、現像を行った。リンス及びスピンドライの後、現像前膜厚測定と同一の装置を用い同一測定点でのレジスト膜厚を測定した。現像処理後の膜厚の減少量を計算したところ、平均値は１０ｎｍであった。また、表１に示すように、膜厚変化量の面内分布幅は３ｎｍであり、その分布形状は同心円状で中心部の膜厚変化量が周辺部に比べて大きくなっていた。

別途、上記と同条件でレジスト膜を形成したＣｒフォトマスクブランクを、ＥＢ描画機（日立：ＨＬ−８００Ｄ）により、１３２ｍｍ角エリアについて１６．５ｍｍ間隔の格子状に９×９のピッチで０．４００μｍのラインスペースのテストパターンを描画した後、上記と同条件で現像前ベーク処理、現像液処理、リンス及びスピンドライを行い、レジストパターンを形成した。形成された０．４００μｍのラインアンドスペースのテストパターンのスペース寸法を、面内の８１点（９×９）にわたりトップダウンＳＥＭにより測定し、レジストパターン寸法の面内分布を得た。その結果、表１に示すように、パターン寸法の面内分布幅は４０ｎｍであった。

（実施例２）
現像前ベーク処理で基板上の温度の面内分布幅が０．３℃であるホットプレートを用い、且つ現像液処理をスプレー法で実施例１に比べて現像液が中心部よりも周辺部に多量に散布されるようにスプレーノズルの角度を調節した以外は、実施例１と同様にして、膜厚変化量の面内分布及びパターン寸法を測定した。その結果、表１に示すように、膜厚変化量の面内分布幅は２．５ｎｍであり、分布形状はほぼ平坦となった。また、パターン寸法の面内分布幅は２５ｎｍであった。

（実施例３）
現像前ベーク処理で基板上の温度の面内分布幅が６．０℃であるホットプレートを用い、且つ現像液処理をスプレー法で実施例１に比べて現像液が中心部により多量に散布されるようにスプレーノズルの角度を調節した以外は、実施例１と同様にして、膜厚変化量の面内分布及びパターン寸法を測定した。その結果、表１に示すように、膜厚変化量の面内分布幅は４．５ｎｍであり、分布の形状は同心円状で周辺部に対する基板中心部の膜厚変化量は実施例１よりも大きくなっていた。また、パターン寸法の面内分布幅は６０ｎｍであった。

実施例１及び２では、現像処理による膜厚変化量の面内分布幅は０〜１０ｎｍの範囲内となり、レジストパターン寸法の面内分布も小さかった。また、実施例２は実施例１に比べて適切な条件で現像前ベーク処理及び現像液処理を行っているため、実施例２の膜厚変化量の面内分布は実施例１よりも小さく分布形状も平坦であり、レジストパターン寸法も同様に実施例２の方が実施例１よりも小さくなった。このことは、膜厚分布変化量の面内分布の改良が、パターン寸法の面内分布の改良に反映していることを示している。
一方、実施例３は不適切な条件で処理を行っているため、実施例１、２に比べて膜厚変化量の面内分布が大きくなった。また、実施例３のレジストパターン寸法の面内分布も実施例１、２に比べて大きくなった。

上記の結果から、レジスト塗布フォトマスクを露光せずに現像処理を施した時の現像処理前後のレジスト膜厚変化量の面内分布と、レジスト塗布フォトマスクに露光及び現像を行って形成したレジストパターンの寸法の面内分布との間に強い相関があることが判る。従って、露光せずに現像処理したときの現像処理前後のレジスト膜厚変化量の面内分布を測定すれば、実際に露光及び現像を行って形成したレジストパターン寸法の面内分布の良否を判断できるので、レジスト塗布フォトマスクブランクの品質評価が容易になり測定時間を大幅に短縮することができる。

（実施例４）
実施例１と同様の方法で製造されたＣｒ遮光膜フォトマスクブランク（ＥＢ用ポジ型化学増幅型レジストＥＸ−００１を使用、レジスト膜厚３００ｎｍ）を準備した。なお、このフォトマスクブランクと同ロットのサンプルに露光及び現像処理を施しレジストパターンを形成したところ、パターン寸法は良好であったことが確認されている。このフォトマスクブランクのレジスト膜厚をナノメトリクス社製ナノスペックＭ６１００により、１３２ｍｍ角のエリア内を１６．５ｍｍ間隔の格子状で９×９（８１）点測定した。次いで露光せずに１２０℃、１０分間の現像前ベーク処理を行った。このときの基板上の温度の面内分布幅は３．０℃であった。その後、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い２３℃、６０秒間の条件でスプレー法により現像し、リンス及びスピンドライを行った。そして、現像前膜厚測定と同一の装置を用い同一測定点でのレジスト膜厚を測定した。その結果、膜厚減少量の平均値は１０ｎｍであり、現像処理前後のレジスト膜厚変化量の面内分布幅は３ｎｍであった。その分布形状は同心円状で中心部の膜厚減少量が周辺部に比べて大きくなっていた。
次に、同一ロットの別のフォトマスクブランクを用い、現像前ベーク処理時の基板温度の面内分布幅を０．３℃に設定し、現像液が周辺部に多量に散布されるようにスプレーノズルの角度を調節し、上記と同様の方法でレジスト膜厚変化量の面内分布を得た。その結果、面内分布幅は２．５ｎｍとなり、分布の形状はほぼ平坦となった。こうして、現像液処理を行う条件を最適化することができた。
なお、実施例４の工程を用いた条件の最適化に要した時間は２時間であった。

（比較例１）
実施例４と同一ロットのフォトマスクブランクに、ＥＢ描画機（日立：ＨＬ−８００Ｄ）により、１３２ｍｍ角エリアについて１６．５ｍｍ間隔の格子状に９×９のピッチで０．４００μｍのラインスペースのテストパターンを描画した。その後、実施例４と同一の装置を用いて、１２０℃、１０分間の現像前ベーク処理を行った。このときの基板上の温度の面内分布幅は３．０℃であった。その後、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い２３℃、６０秒間の条件でスプレー法により現像し、リンス及びスピンドライを行い、レジストパターンを形成した。形成された０．４００μｍのラインアンドスペースのテストパターンのスペース寸法を、面内の８１点（９ｘ９）にわたりトップダウンＳＥＭにより測定したところ、パターン寸法の面内分布幅は４０ｎｍであった。
次に、同一ロットの別のフォトマスクブランクを用い、現像前ベーク処理時の基板温度の面内分布幅が０．３℃、現像液が周辺部に多量に散布されるようにスプレーノズルの角度を調節し、上記と同様の方法でレジストパターン寸法の面内分布を得たところ、パターン寸法の面内分布は２５ｎｍだった。
なお、比較例１の工程を用いた条件の最適化に要した時間は１０時間であった。

このように、予めレジストパターンが良好であると判定されたサンプルと同一ロットのフォトマスクブランクに露光せずに現像処理を施した前後のレジスト膜厚変化量の面内分布を用いることによって、従来の露光・現像を行い形成したレジストパターンを測定する方法よりも短時間でレジスト形成工程の条件を最適化でき、レジスト形成工程の管理が容易となる。

（実施例５）
化学増幅型レジストＥＸ−００１のレジスト組成成分のうち、高分子化合物成分のフェノール性水酸基の水素原子のうち、酸不安定基による置換の割合を３０モル％から２８％に変更したレジストＥＸ−００２を用いた以外は、実施例４と同様の方法及び条件を用い、条件の最適化前後の各々のレジスト膜厚変化量の面内分布を測定した。その結果、現像処理による膜厚減少量は３０ｎｍであった。条件最適化前のレジスト膜厚の変化量は７ｎｍであり、最適化後は４ｎｍであった。

実施例４ではレジスト膜厚変化量が条件最適化前後で３ｎｍから２．５ｎｍに改善されたが、実施例５では条件最適化前後で７ｎｍから４ｎｍに改善された。同様の条件で現像前ベーク処理及び現像液処理を行った場合、現像後の膜厚減少量が大きい方が条件を変化させたときの膜厚変化量が大きくなり、処理条件をより精密に最適化できる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、実施例４及び５では、現像前ベーク処理条件と現像液処理条件を同時に変更しているが、どちらか一方のみを変更させるだけでもよい。また、上記実施例では条件の変更は１回のみ行ったが、同様の手順を数回繰り返せば、より精密に条件を最適化することができる。
また、本発明はレジスト塗布工程が終了した場合のレジストパターン形成工程の管理方法であるが、レジスト塗布工程におけるレジスト塗布条件も含めて条件の最適化を行うことも可能である。

Claims (13)

1. レジストパターン寸法の面内分布を評価する方法であって、少なくとも、レジストを塗布したフォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布から、前記フォトマスクブランクに露光及び現像処理を施して得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を評価することを特徴とするレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
2. 前記レジスト膜厚を、前記現像処理前後で同一点について測定することを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
3. 前記レジストとして、現像液による膜厚減少速度が０．０５〜２ｎｍ／ｓｅｃの間に調整されたポジ型レジストを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
4. 前記現像処理は、前記膜厚変化量が５〜１００ｎｍの範囲内となる条件で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
5. 前記レジスト膜厚変化量の面内分布の幅が、０〜１０ｎｍの範囲内であるときに良品と評価することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
6. レジストパターン寸法の面内分布を評価する方法であって、少なくとも、レジストを塗布した同一ロットのフォトマスクブランクの中から少なくとも１つのサンプルを抜き取り、該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定し、該サンプルに露光処理を施すことなく現像液処理を含む現像処理を施し、再度該サンプルのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該サンプルのレジスト膜厚変化量の面内分布から、当該ロットのフォトマスクブランクに露光及び現像処理を施して得られるレジストパターン寸法の面内分布の良否を評価することを特徴とするレジストパターン寸法の面内分布の評価方法。
7. 少なくとも、基板上に遮光膜を形成する工程と、該遮光膜上にレジストを塗布する工程と、該レジストの膜厚の面内分布を評価する工程とを含むフォトマスクブランクの製造方法であって、前記レジスト膜厚の面内分布の評価を、前記請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の評価方法を用いて評価することによってフォトマスクブランクを製造することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
8. 前記請求項７に記載のフォトマスクブランクの製造方法を用いて製造されたものであることを特徴とするフォトマスクブランク。
9. 前記請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の評価方法を用いて良品と評価されたものであることを特徴とするフォトマスクブランク。
10. レジストパターンを形成する工程を管理する方法であって、少なくとも、レジストパターン寸法が良品と評価された抜き取りサンプルと同一ロットのフォトマスクブランクを用い、該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定し、該フォトマスクブランクに露光処理を施すことなく現像処理を施し、再度該フォトマスクブランクのレジスト膜厚を複数点測定することによって得られる該フォトマスクブランクのレジスト膜厚変化量の面内分布を用いて、前記現像処理を行う条件が最適となるように工程を管理することを特徴とするレジストパターン形成工程の管理方法。
11. 前記抜き取りサンプルに行うレジストパターン寸法の良品との評価は、テストパターンを露光し現像液処理を含む現像処理を施してレジストパターンを形成したフォトマスクについて行うことを特徴とする請求項１０に記載のレジストパターン形成工程の管理方法。
12. 前記レジスト膜厚を、前記現像処理前後で同一点について測定することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のレジストパターン形成工程の管理方法。
13. 前記現像処理が、現像前ベーク処理及び現像液処理を含むことを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載のレジストパターン形成工程の管理方法。