JP2008288502A - パターン形成方法、デバイス製造方法及び描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】イオンビームの照射部をマスクとして基板の加工を行う際に、パターンエッジ部での良好な加工形状を得ることができ、寸法精度の高いマスクの形成が可能となるパターン形成方法等を提供する。
【解決手段】基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するパターン形成方法であって、
前記パターンがマスク機能を果たすために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量を求める工程と、
前記工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つ前記パターンの外側部１をパターンの内側部２よりも低ドーズ量によって、前記パターンを形成する工程と、を有する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオンビームを用いた基板へのパターン形成方法、パターン形成方法を用いたデバイス製造方法及び描画方法に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化に伴い非常に微細なパターンを形成することが重要な課題となっている。
通常、微細構造の形成には、フォトリソグラフィー工程を用いる。
すなわち、基板上にレジスト等の感光剤を塗布してレジスト膜を形成後、紫外光等の光源からフォトマスクを介してレジスト上に露光し、現像する。
これにより前記レジスト膜にパターンを転写し、これをマスクとして前記基板をエッチングするという手法がとられている。基板の加工完了後は、前記レジスト膜を剥離する。

このフォトリソグラフィー工程では、解像力が光源の波長に依存する。
光源に水銀ランプを用いた場合は波長３６５ｎｍ、ＫｒＦエキシマレーザーを用いた場合は波長２４８ｎｍである。
これらを使用して線幅が１００ｎｍ以下のパターンを形成するのは困難である。
そこで、線幅が１００ｎｍ以下の微細パターン形成には、紫外光に替えて、２０〜２００ｋＶに加速した電子ビームあるいはイオンビームが使用されている。
これらはそれぞれ電子ビームリソグラフィーおよびイオンビームリソグラフィーと呼ばれている。
これらの電子ビームリソグラフィーならびにイオンビームリソグラフィーでは、フォトマスクを使用せず、レジスト膜に電子ビームまたはイオンビームでパターンを直接描画することができる。

また、近年においては集束イオンビーム（ＦＩＢ）が半導体製造工程に取り入れられた提案がなされている。
例えば、特許文献１では、図１０、図１１に示すような、段差パターン形成方法が提案されている。
この方法では、イオンビームの加速電圧、イオンの原子種、イオンの価数の少なくとも１つを変えてイオン注入し、被エッチング材の深さ方向にイオン濃度ピーク領域を形成後、ドライエッチングを行って、段差パターンを形成する。
また、特許文献２では、ＧａＡｓ基板に表面酸化層や酸素分子照射のもとでＧａイオンを打ち込む加工方法が提案されている。

一方、電子ビームリソグラフィーにおいて、数十μｍの範囲を対象として所望のレジストパターン図形を得るため、パターン図形の内側部と輪郭部（外側部）とでドーズ量（単位面積当りの電荷量）を変える方法が提案されている。
例えば、特許文献３では、パターン図形に依存して、外側部のドーズ量を内側部より小さくする電子ビーム描画装置が提案されている。
また、特許文献４では、外側部のドーズ量を内側部より大きくする描画方法が提案されている。
特許第３２４０１５９号公報 特開２００３−０５１４８８号公報 特公平７−２２１１６号公報 特公平６−２２１９７号公報

しかしながら、上記従来例の特許文献１あるいは特許文献２のように、イオンビームの照射部をマスクとして基板の加工を行うものにおいては、つぎのような課題を有している。
すなわち、ドーズ量を増加させるとイオンの表面付近での散乱が増加し、パターンエッジ部の良好な加工形状を得ることが困難となる。
また、マスク寸法と描画寸法とが異なるため、寸法精度の高いマスクを得ることが困難となる。

一方、上記従来例の特許文献１あるいは特許文献２において、パターン図形の内側部と輪郭部（外側部）とでドーズ量（単位面積当りの電荷量）を変える方法が提案されている。
しかしながら、これらは電子ビームリソグラフィーにおいて、数十μｍの範囲を対象とするものであり、数十ｎｍの範囲を対象とするイオンビームリソグラフィーに、そのまま適用し得るものではない。

本発明は、上記課題に鑑み、イオンビームの照射部をマスクとして基板の加工を行う際に、パターンエッジ部での良好な加工形状を得ることができ、
また、寸法精度の高いマスクの形成が可能となるパターン形成方法、該パターン形成方法を用いたデバイス製造方法及び描画方法の提供を目的とする。

本発明は、次のようなパターン形成方法、該パターン形成方法を用いたデバイス製造方法及び描画方法を提供するものである。
本発明のパターン形成方法は、基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するパターン形成方法であって、 前記パターンがマスク機能を果たすために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量を求める工程と、
前記工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つ前記パターンの外側部をパターンの内側部よりも低ドーズ量によって、前記パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、前記イオンビームの照射に際し、ビームエネルギーを一定とすることを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、ビームの基板内での照射方向と垂直の方向へのビーム拡がりの標準偏差＜ΔＸ＞を予測する工程を含み、
前記パターンの内側部のビーム照射条件下でのビーム拡がりの標準偏差予測値を＜ΔＸ＞としたとき、
前記パターンの内側部における領域が前記パターンの外側部におけるパターンエッジから、３＜ΔＸ＞以上離れていることを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、前記パターンを前記最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で形成するに際し、ドーズ量に依存して、前記パターンの寸法を増減させる工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、前記パターンの寸法を増減させるに際し、ビームの基板内での横方向へのビーム拡がりの標準偏差＜ΔＸ＞を予測する工程を含み、該パターンの寸法の増減を＜ΔＸ＞をベースとした値で行なうことを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、パターンの寸法を増減させる条件は、前記マスクを形成するために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量をＤｍｉｎとするとき、次の（１）から（４）の各場合における条件に従うことを特徴とする。
（１）Ｄｏｓｅ＝Ｄｍｉｎの場合
前記パターンの形状から、端面でΔＳ＝α＜ΔＸ＞（ここで、１≦α≦３）だけ該パターンによる描画領域を増やす。
（２）Ｄｍｉｎ＜Ｄｏｓｅ＜２×Ｄｍｉｎの場合
前記パターンの形状から、端面でΔＳ（＜α＜ΔＸ＞）だけ該パターンによる描画領域を増やす。
（３）Ｄｏｓｅ＝２×Ｄｍｉｎの場合
前記パターンの形状と該パターンによる描画領域とを一致させる。
（４）Ｄｏｓｅ＞２×Ｄｍｉｎの場合
前記パターンの形状から、ΔＳ（＜α＜ΔＸ＞だけ該パターンによる描画領域を減らす。
また、本発明のパターン形成方法は、基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するパターン形成方法であって、
前記パターンがマスク機能を果たすために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量を求める工程と、
前記工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つパターンの外側部を内側部よりも低いビームエネルギーによって、前記パターンを形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明のパターン形成方法は、前記イオンビームの照射に際し、ドーズ量を一定とすることを特徴とする。
また、本発明のデバイスの製造方法は、上記したいずれかに記載のパターン形成方法を用いたことを特徴とする。
また、本発明の描画方法は、上記したいずれかに記載のパターン形成方法を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、イオンビームの照射部をマスクとして基板の加工を行う際に、パターンエッジ部での良好な加工形状を得ることができ、
また、寸法精度の高いマスクの形成が可能となるパターン形成方法、該パターン形成方法を用いたデバイス製造方法及び描画方法を実現することができる。

つぎに、本発明の実施の形態について説明をする。
基板に、イオンビームを打込むと、ドーズ量がある値以上では、イオンの打込部分が、その後のエッチングにおいて、マスクとして機能する。
その際、基板にＳｉ基板を用い、またイオンビームにＧａイオンを用い、Ｓｉ基板をＳＦ₆及びＣ₄Ｆ₈ガスを用いて反応性イオンエッチングする構成を採ることが好ましい。
以下、これらについての実施形態を、図を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。

［実施形態１］
実施形態１においては、本発明を適用したパターンの形成方法について説明する。
本実施形態のパターンの形成方法は、基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するに際し、つぎの第１の工程と第２の工程を備えるようにする。
まず、第１の工程として、前記マスク機能を果たすために最小限必要とされるイオンビームにおけるドーズ量を求める工程を備えるようにする。

これを更に説明すると、基板に照射したイオンで、マスク効果を得るためには、あるドーズ量以上でなければならないという、閾値が存在する。
例えば、実験によれば、３０ｋｅＶ、Ｇａ＋、Ｓｉ基板で、５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ²ではエッチングに対するマスク効果が得られたが、２×１０^１４ｉｏｎｓ／ｃｍ²では得られなかった。
この場合には、閾値は２×１０^１４〜５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ²の間に存在する。
プロセス条件の経時変化等に起因するプロセス誤差も考慮して、Ｄｍｉｎを実験により決定することが望ましい。

次に、第２工程として、第１工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つ前記パターンの外側部をパターンの内側部よりも低ドーズ量によって、前記パターンを形成する工程を備えるようにする。
その際、前記イオンビームの照射に際し、ビームエネルギーを一定とすることができる。
図１に、本実施形態における上記第２工程によりパターンの形成方法を説明する図を示す。
図１（ａ）は、本実施形態におけるマスクパターン図形の形成方法を示した図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面におけるドーズ量を示した図である。
図１において、１はパターンの外側部（低ドーズによるパターン形成領域）、２はパターンの内側部（高ドーズによるパターン形成領域）である。
３は高ドーズ部のドーズ量分布、４は低ドーズ部のドーズ量分布、５は高ドーズ部と低ドーズ部とを足し合わせたドーズ量分布である。

図１（ａ）においては、矩形の描画パターン１の形状を残して、基板をエッチングしたい場合に、基板上に描画すべきマスクパターン図形が示されている。
同図において、パターンの内側部２を高ドーズで、パターンの外側部（輪郭部）を低ドーズでイオンを照射する。
図１（ｂ）において、打込むイオンビームの、基板内での深さ方向に垂直な方向への拡がりの標準偏差を、高ドーズ領域２においては＜ΔＸ＞、低ドーズ領域１においては＜Δｘ＞として示している。
図１（ｂ）において、３は高ドーズ部２に照射したイオン由来のドーズ量分布を、４は低ドーズ部１に照射したイオン由来のドーズ量分布を、５は３と４とを足し合わせたドーズ量分布を示している。

注入されたイオンが静止する確率分布は、注入方向と横方向とで独立的にガウス分布であると近似できる。
例えば、低ドーズ領域においては、横方向の散乱イオンは、イオンの照射点を中心にして、６＜Δｘ＞の範囲内に９９％、４＜Δｘ＞の範囲内に９５％、２＜Δｘ＞の範囲内に６７％が確率的に存在する。
パターンエッジ部では、ドーズ量は散乱ビームの拡がり程度の範囲で変化するが、図１（ｂ）ではこの値を、説明のために６＜Δｘ＞として図示している。

一般に＜ΔＸ＞＞＜Δｘ＞であり、したがって高ドーズでのイオンはより大きく散乱され、四角形１の部分を全て高ドーズで描画した場合よりも、パターンの外側部を低ドーズ量で打込んだ場合の方が、エッチング後のパターンエッジ形状が良好となる。
また、エッチング装置の経時変化等により、エッチング性能が変化してもマスクの効果が維持できる様に、パターンエッジから内側に入った大きな面積部で、輪郭部よりも大きいドーズで描画する方法が有効である。

ビームの拡がり標準偏差＜Δｘ＞（＜ΔＸ＞）は、基板とイオン種、イオンエネルギー、ドーズ量（電流量、描画時間）が決まれば、シミュレーションにより計算可能である。
例えば、Ｚｉｅｌｇｅｒが開発したＳＲＩＭ（Ｔｈｅ Ｓｔｏｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｒａｎｇｅ ｏｆ Ｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｔｔｅｒ）プログラムを使えば、ある材料中でのイオンの散乱過程シミュレーションが可能である。
これにより、ビームの基板内での照射方向と垂直の方向へのビーム拡がりの標準偏差＜ΔＸ＞を予測することができる。
計算例として、Ｇａ＋をＳｉ基板に打込んだ場合、エネルギー３０ｋｅＶ、イオン量 ５．０Ｅ＋２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ³で、ビームの拡がりの標準偏差＜Δｘ＞は、７．２ｎｍと計算される。
ここで、基板にイオンビームを照射してパターンを描画するマスクを得るために必要な閾値であるドーズ量を、Ｄ_ｍｉｎとした場合、パターンの外側部（低ドーズ部によるパターン形成領域）１のドーズ量は、Ｄｍｉｎ以上とすることが必要がある。
また、パターンの内側部（高ドーズによるパターン形成領域）２は、パターンエッジ部分に影響を及ぼさない様にすることが望ましい。
すなわち、前記パターンの内側部のビーム照射条件下でのビーム拡がりの標準偏差予測値を＜ΔＸ＞としたとき、パターンの外側部（低ドーズ部によるパターン形成領域）１のパターンエッジから内側に３＜ΔＸ＞以上離れていることが望ましい。

次に、パターンの寸法の増減を＜ΔＸ＞をベースとした値で行なうマスクパターン寸法の制御方法について説明する。
図２に、本実施形態におけるマスクパターン寸法の制御方法を説明する図を示す。
図２（ａ）は、パターン図形６の領域に、あるドーズ量Ｄでイオンを打込んだ場合を示す図である。
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面におけるドーズ量分布を示す図である。
図２において、６は所望のパターン形状である。

マスクパターン寸法は、外側部の低ドーズ領域の寸法で決まるので、マスクパターン寸法制御は、低ドーズ部のパターン寸法制御となる。
パターンエッジにおいては、基板内でのビームの拡がりの標準偏差を、図２（ｃ）で示す様に＜ΔＸ＞とした場合、
ドーズ量Ｄが確保されるのは、パターンによる描画領域６のエッジから３＜ΔＸ＞だけ内側に入った領域以内であり、パターンエッジ部でのドーズ量はＤ／２である（非特許文献５参照）。
なお、非特許文献５には、マスク窓の幅を２Ｗａとした場合の、注入されたイオンの横方向濃度分布（ドーズ量分布）例が示されている（図１２参照）。

従って、ある所望のマスクパターンを得たい場合、低ドーズ部でのパターンでマスク寸法が決定されるので、この部分の描画パターンを、ドーズ量Ｄによって、次の（１）〜（４）に示す場合のように変化させれば、寸法を精密に制御できる。
（１）Ｄ＝Ｄｍｉｎの場合
Ｄ＝Ｄｍｉｎのドーズ量でマスクパターンを描画するには、図３（ａ）７に示す様に、所望のマスクパターン形状より、端面でα＜ΔＸ＞（ここで１≦α≦３）だけ大きなパターンによる描画領域を形成する。
この時、所望のパターン６のエッジ部でのドーズ量はＤｍｉｎとなり、所望のパターン６の寸法でのマスクが得られる（図３（ｂ））。
αの値については、典型的には３であるが、プロセス条件を決定した後に、実験結果に合わせて１≦α≦３の範囲で変更することも可能である。
（２）Ｄｍｉｎ＜Ｄ＜２×Ｄｍｉｎの場合
Ｄｍｉｎ＜Ｄ＜２×Ｄｍｉｎのドーズ量で描画する場合には、図４（ａ）７に示す様に、所望のパターンより端面でΔＳ（＜α＜ΔＸ＞）だけパターンによる描画領域を大きくする。
ΔＳは、同図（ｂ）で示される様に、所望のパターンエッジのドーズ量がＤｍｉｎとなる様に計算から決定される。
（３）Ｄ＝２×Ｄｍｉｎの場合
この場合には、図５（ａ）に示される様に、所望のパターン形状と実際の描画パターン形状とが一致する。
これは同図（ｂ）に示した様に、Ｄ＝２×Ｄｍｉｎの時には、描画したパターンエッジのドーズ量がＤｍｉｎとなるからである。
（４）Ｄ＞２×Ｄｍｉｎの場合
この場合には、図６（ａ）に示した様に実際の描画パターン形状７は所望のパターン形状よりもΔＳ（＜α＜ΔＸ＞）だけ小さくする。
これは、同図（ｂ）に示した様に、所望のパターンエッジでのドーズ量をＤｍｉｎとするためである。

次に、以上述べた、本実施形態のイオンビームを用いたパターン形成方法を使用した場合の、デバイス製造におけるリソグラフィー工程について図８を用いて説明する。
基板は、通常であれば図８（ａ）に示された様に、リソグラフィー工程ににおいては、１レジスト塗布、２プレベーク、３マスク合せ、４露光、５現像、６ポストベーク、７エッチング、８レジスト除去からなる加工が加えられる。
しかしながら＜本実施形態のイオンビームを用いたパターン形成法を用いれば、図８（ｂ）に示す様に、レジスト及びマスクに関連した工程が不必要となり、工程数を極端に減らすことが可能となる。
このことはデバイスを安価で製造することが可能となり、又歩留まりも向上する。
更に、レジストのパターニングが介在せずに、散乱範囲が小さいイオンビームでの直接パターニングになる為、微小寸法のパターニングが可能となる。

次に、本実施形態のイオンビームを用いたパターン形成方法を使用した場合の、イオンビーム描画装置について、図９を用いて説明する。
同図において、イオン源２１からでたイオンビーム２２は、引出／加速電極によって加速され、収束レンズ２４によって収束され、有効ビームを制限するアパーチャを通る。
更に、ビームをＯＮ／ＯＦＦするブランキング電極２６を通り、ビームを走査するための偏向電極２７を通った後、対物レンズ２８で絞られてステージ３０上の試料（基板）２９に照射される。
イオンビームは、３１〜３７で示される各制御系で制御される。
所望のマスクパターンデータは図９に示されるパターンデータ４１として、又Ｄｍｉｎのプロセス実験データやビーム電流、ビームエネルギー、ドーズ量、イオン種、基板材料などの描画データは実験／描画データ４３として、それぞれ計算機４２に入力される。

計算機４２においては入力されたデータに基づいて、次の（ｉ）〜（ｉｖ）の計算／処理を行う。
（ｉ）高ドーズ部、低ドーズ部の図形処理と各部のドーズ量を決定する。
（ｉｉ）＜ΔＸ＞を決定する。
（ｉｉｉ）パターンエッジ部において、所望のマスクパターン形状を得る為に必要な、実際の描画形状寸法を決定する。
（ｉｖ）上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の結果に基づいて決定された制御用データの、各制御系への設定をする。

各制御系は、計算機４２によって設定された制御用データによって、イオンビームを制御して、試料（基板）２９へのイオン照射を実行する。
ここでは、所望のマスクパターンデータは図９に示されるパターンデータ４１として計算機４２に入力されるとしたが、予め装置で処理できるパターンデータフォーマットに変換しておいて、計算機に入力する方式とすることも可能である。

以上の説明で、基板はＳｉ、イオンはＧａ＋としたが、これに限るものではなく、エッチングプロセスもドライに限るものではない。
照射したイオンにより、次のエッチングプロセスのマスクとして作用するものであれば良く、例えば、イオン種としては、Ａｓ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｐ等が、基板としてはＧａＡｓ等も使用できる。

［実施形態２］
実施形態２として上記実施形態１とは異なる形態のパターンの形成方法について説明する。
本実施形態のパターンの形成方法は、基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するに際し、つぎの第１の工程と第２の工程を備えるようにする。
まず、第１の工程として、実施形態１と同様に、前記マスク機能を果たすために最小限必要とされるイオンビームにおけるドーズ量を求める工程を備えるようにする。この点は実施形態１と基本的に同じであるので、詳細な説明は省略する。

次に、第２工程として、第１工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つパターンの外側部を内側部よりも低いビームエネルギーによって、前記パターンを形成する工程を備えるようにする。
その際、前記イオンビームの照射に際し、ドーズ量を一定とすることができる。
図７に、本実施形態におけるマスクパターン図形の形成方法を説明する図を示す。
図７（ａ）は、四角形の描画パターン１１の形状を残して、基板をエッチングしたい場合に、基板上に描画すべきマスクパターン図形を示している。
図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’断面におけるドーズ量を示している。
図７（ｂ）において、１３は高エネルギー部１２に照射したイオン由来のドーズ量分布を、１４は低エネルギー部１１に照射したイオン由来のドーズ量分布を、１５は１３と１４とを足し合わせたドーズ量分布を示している。

図７（ａ）において、照射イオンを、パターンの内側部１２を高エネルギーで、外側部（輪郭部）１１を低エネルギーで打込む。
一般にΔＸ＞Δｘであり、したがって高エネルギーでのイオンはより大きく散乱され、矩形１１の部分を全て高エネルギーで描画した場合よりも、パターンの外側部を低エネルギーでイオン照射した場合の方が、エッチング後のパターンエッジ形状が良好となる。
低エネルギー部１１でのドーズ量は、Ｄｍｉｎ以上に設定する。

図７においては、内側部の高エネルギー部１２のドーズ量は、外側部の低エネルギー部１１のドーズ量とは、略同一量とした。
しかし、内側部の高エネルギー部１２のドーズ量を、外側部１１のドーズ量より多くすると、本実施形態１で説明した様に、エッチングプロセスウインドウをより大きく取ることが可能となる。

以上の本実施形態の方法によれば、イオンビームの打込み部をマスクとして基板加工を行う際に、パターンエッジ部（パターン外側部）でのイオンの散乱が抑えられることによって、パターンエッジ部での良好な加工形状が得られる。
また、従来、３＜ΔＸ＞程度の加工寸法の誤差を持っていたが、本実施形態の方法によれば、より寸法加工精度の高いマスクを得ることが可能となる。
また、以上で説明したパターン形成方法は、デバイス製造方法及び描画方法に用いることができ、さらに半導体製造技術、センサーや微小構造体を作製するＭＥＭＳ製造技術として利用することが可能である。

本発明の実施形態１におけるパターンの形成方法を説明する図であり、（ａ）は本実施の形態のマスクパターン図形の形成方法を示した図で（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面におけるドーズ量を示した図である。 本発明の実施形態１におけるビームが照射されたパターン形状、ドーズ量及びビームの基板内での広がりの関係を示した図である。 本発明の実施形態１における実際の描画パターン形状を示す図（Ｄ＝Ｄｍｉｎの場合）である。 本発明の実施形態１における実際の描画パターン形状を示す図（Ｄｍｉｎ＜Ｄ＜２Ｄｍｉｎの場合）である。 本発明の実施形態１における実際の描画パターン形状を示す図（Ｄ＝２Ｄｍｉｎの場合）である。 本発明の実施形態１における実際の描画パターン形状を示す図（Ｄ＞２Ｄｍｉｎの場合）である。 本発明の実施形態２におけるマスクパターン図形の形成方法を説明する図である。 本発明の実施形態１におけるパターンの形成方法を適用したリソグラフィー工程を説明する図である。 本発明の実施形態１におけるパターンの形成方法を適用したイオンビーム描画装置を説明する図である。 従来例の特許文献１における薄膜加工の段差パターン形成工程を説明する図である。 従来例の特許文献１における薄膜加工の段差パターン形成工程を説明する図である。 非特許文献におけるマスク開口と基板内散乱イオンの分布とを示す図である。

符号の説明

１：パターンの外側部（低ドーズによるパターン形成領域）
２：パターンの内側部（高ドーズによるパターン形成領域）
３：高ドーズ部のドーズ量分布
４：低ドーズ部のドーズ量分布
５：高ドーズ部と低ドーズ部とを足し合わせたドーズ量分布
６：パターンによる描画領域
７：実際のパターンによる描画領域
１１：低エネルギー部のパターン形状
１２：高エネルギー部のパターン形状
１３：高エネルギー部のドーズ量分布
１４：低エネルギー部のドーズ量分布
１５：高エネルギー部と低エネルギー部とを足し合わせたドーズ量分布
２１：イオン源
２２：イオンビーム
２３：引出／加速電極
２４：収束レンズ
２５：アパーチャ
２６：ブランキング電極
２７：偏向電極
２８：対物レンズ
２９：試料
３０：ステージ
３１：イオン源制御系
３２：引出／加速電極制御系
３３：収束レンズ制御系
３４：ビームブランキング制御系
３５：偏向走査制御系
３６：パターン描画制御系
４１：パターンデータ
４２：計算機
４３：実験／描画データ

Claims (10)

1. 基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するパターン形成方法であって、
   前記パターンがマスク機能を果たすために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量を求める工程と、
   前記工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つ前記パターンの外側部をパターンの内側部よりも低ドーズ量によって、前記パターンを形成する工程と、
   を有することを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記イオンビームの照射に際し、ビームエネルギーを一定とすることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. ビームの基板内での照射方向と垂直の方向へのビーム拡がりの標準偏差＜ΔＸ＞を予測する工程を含み、
   前記パターンの内側部のビーム照射条件下でのビーム拡がりの標準偏差予測値を＜ΔＸ＞としたとき、
   前記パターンの内側部における領域が前記パターンの外側部におけるパターンエッジから、３＜ΔＸ＞以上離れていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成方法。
4. 前記パターンを前記最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で形成するに際し、ドーズ量に依存して、前記パターンの寸法を増減させる工程を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
5. 前記パターンの寸法を増減させるに際し、ビームの基板内での横方向へのビーム拡がりの標準偏差＜ΔＸ＞を予測する工程を含み、該パターンの寸法の増減を＜ΔＸ＞をベースとした値で行なうことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
6. パターンの寸法を増減させる条件は、前記基板上にパターンを形成する際のドーズ量をＤとし、前記マスクを形成するために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量をＤｍｉｎとするとき、次の（１）から（４）の各場合における条件に従うことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
   （１）Ｄ＝Ｄｍｉｎの場合
   前記パターンの形状から、端面でΔＳ＝α＜ΔＸ＞（ここで、１≦α≦３）だけ該パターンによる描画領域を増やす。
   （２）Ｄｍｉｎ＜Ｄ＜２×Ｄｍｉｎの場合
   前記パターンの形状から、端面でΔＳ（＜α＜ΔＸ＞）だけ該パターンによる描画領域を増やす。
   （３）Ｄ＝２×Ｄｍｉｎの場合
   前記パターンの形状と該パターンによる描画領域とを一致させる。
   （４）Ｄ＞２×Ｄｍｉｎの場合
   前記パターンの形状から、ΔＳ（＜α＜ΔＸ＞だけ該パターンによる描画領域を減らす。
7. 基板をエッチングする際にマスク機能を果たすパターンを、基板にイオンビームを照射して形成するパターン形成方法であって、
   前記パターンがマスク機能を果たすために最小限必要とされる前記イオンビームのドーズ量を求める工程と、
   前記工程で求められた最小限必要とされるドーズ量以上のドーズ量で、且つパターンの外側部を内側部よりも低いビームエネルギーによって、前記パターンを形成する工程と、
   を有することを特徴とするパターン形成方法。
8. 前記イオンビームの照射に際し、ドーズ量を一定とすることを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のパターン形成方法を用いたことを特徴とするデバイスの製造方法。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載のパターン形成方法を用いたことを特徴とする描画方法。

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