JP2021036295A - パターンデータ、パターンデータの作製方法およびフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータを提供することを主目的とする。【解決手段】本開示においては、描画装置に用いられ、かつ、レジストに三次元形状を形成するために用いられるパターンデータであって、上記パターンデータは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、上記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合は、上記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合内の位置をＰとし、上記Ｐにおける上記矩形パターン集合の上記Ｙ軸方向の長さをＬＰとした場合に、上記ＬＰが上記Ｐにおける上記三次元形状の高さに対応している、パターンデータを提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１

Description

本開示は、描画装置に用いられるパターンデータに関する。

フォトマスクの製造工程の一つとして、電子線またはレーザーを用いた直接描画により、レジストに三次元形成を形成する工程が知られている。直接描画を行う描画装置に用いられるパターンデータとして、目的とする三次元形状を、微細なドットの密度で表現したパターンデータが知られている。

例えば特許文献１には、マイクロレンズを形成するためのフォトマスクであって、露光波長では解像しない微細なパターンの分布状態により露光する際の透過光量分布を制御するフォトマスクが開示されている。さらに、特許文献１には、ドットパターンを作製するためのアルゴリズムとして、誤差分散法およびオーダードディザ法が記載されている。

特開２００６−９８９８５号公報

特許文献１のように、例えば誤差分散法によりドットパターンを作製した場合、単位ドットのサイズが固定であることから、単位ドットのサイズの２倍以下の密度表現を行うことが難しい。また、目的とする三次元形状をより精密に表現するために単位ドットのサイズを小さくすると、ドットパターンが複雑化し、描画装置に認識される図形数が多くなる。その結果、描画装置のアパーチャのセッティング時間が増大する等の負荷が大きくなる。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータを提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本開示においては、描画装置に用いられ、かつ、レジストに三次元形状を形成するために用いられるパターンデータであって、上記パターンデータは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、上記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合は、上記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合内の位置をＰとし、上記Ｐにおける上記矩形パターン集合の上記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、上記Ｌ_Ｐが上記Ｐにおける上記三次元形状の高さに対応している、パターンデータを提供する。

本開示によれば、ストライプ領域において、矩形パターン集合がＸ軸方向に沿って連続的に形成され、かつ、Ｌ_ＰがＰにおける三次元形状の高さに対応していることから、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータとすることができる。

上記開示においては、上記矩形パターン集合を構成する単位矩形が正方形であってもよい。

上記開示においては、上記矩形パターン集合を構成する単位矩形が長方形であってもよい。

上記開示においては、上記ストライプ領域の前記Ｙ軸方向の長さが、５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であってもよい。

上記開示においては、上記ストライプ領域の数が、３以上であってもよい。

また、本開示においては、上述したパターンデータの作製方法であって、上記単位パターン領域における上記ストライプ領域の数を設定するストライプ領域数設定工程と、上記三次元形状の高さに応じて区分した複数の高さプロファイル領域を設定する高さプロファイル領域設定工程と、上記高さプロファイル領域の高さ、および、上記ストライプ領域の数に基づいて上記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を有するライン領域を作製するライン領域作製工程と、上記高さプロファイル領域および上記ライン領域の重複部分を抽出し、上記重複部分を上記高さプロファイル領域毎に結合することにより、上記矩形パターン集合を作製する矩形パターン集合作製工程と、を有するパターンデータの作製方法を提供する。

本開示によれば、高さプロファイル領域およびライン領域の重複部分を、高さプロファイル領域毎に結合することにより、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータを得ることができる。

また、本開示においては、レジストに三次元形状を形成するために用いられるフォトマスクであって、上記フォトマスクは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、上記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合は、上記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合内の位置をＰとし、上記Ｐにおける上記矩形パターン集合の上記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、上記Ｌ_Ｐが上記Ｐにおける上記三次元形状の高さに対応している、フォトマスクを提供する。

本開示によれば、特定の矩形パターン集合を有することから、フォトマスクの製造工程における負荷を低減できる。

上記開示においては、上記矩形パターン集合を構成する単位矩形が正方形であってもよい。

上記開示においては、上記矩形パターン集合を構成する単位矩形が長方形であってもよい。

上記開示においては、上記ストライプ領域の上記Ｙ軸方向の長さが、等倍体換算で５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であってもよい。

上記開示においては、上記ストライプ領域の数が、３以上であってもよい。

本開示におけるパターンデータは、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減できるという効果を奏する。

本開示におけるパターンデータの一例である。 図１における領域Ｒの拡大図である。 従来のドットパターンの一例である。 本開示における三次元形状を例示する説明図である。 本開示におけるパターンデータの作製方法を例示する説明図である。 本開示におけるパターンデータの作製方法を例示する説明図である。 パターン密度と残膜厚さとの関係を説明する説明図である。 本開示におけるパターンデータの作製方法を例示する説明図である。 本開示におけるパターンデータの作製方法を例示する説明図である。 本開示におけるパターンデータの作製方法を例示する説明図である。 本開示におけるライン部配置処理を説明する説明図である。 本開示におけるフォトマスクの一例を示す概略断面図である。 本開示におけるフォトマスクの製造方法の一例を示す概略断面図である。 実施例１で得られたパターンデータである。 実施例１で得られたパターンデータを用いて得られた三次元形状である。 比較例１で得られたパターンデータである。

下記に、図面等を参照しながら本開示における実施の形態を説明する。ただし、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、下記に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表わされる場合があるが、あくまで一例であって、本開示における解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本明細書において、ある部材の上に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」、あるいは「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上、あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方、あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。同様に、本明細書において、「ある部材の面側に」と表記する場合、特段の断りのない限りは、ある部材の面に接するように直接、他の部材を配置する場合と、ある部材の面に別の部材の介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。

以下、本開示におけるパターンデータ、パターンデータの作製方法、およびフォトマスクについて、詳細に説明する。

Ａ．パターンデータ
本開示におけるパターンデータは、描画装置に用いられ、かつ、レジストに三次元形状を形成するために用いられるパターンデータであって、上記パターンデータは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、上記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合は、上記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合内の位置をＰとし、上記Ｐにおける上記矩形パターン集合の上記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、上記Ｌ_Ｐが上記Ｐにおける上記三次元形状の高さに対応している。

図１は本開示におけるパターンデータの一例であり、図２は図１における領域Ｒの拡大図である。図１および図２に示すように、本開示におけるパターンデータは、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域１０を有する。単位パターン領域１０は、矩形パターン集合に該当する遮光部１（非描画部、エネルギー非照射部）と、開口部２（描画部、エネルギー照射部）とを有する。また、単位パターン領域１０は、レジストに形成する三次元形状の単位領域に該当する領域である。単位パターン領域１０において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域Ｓは、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置されている。なお、Ｘ軸方向とは、図２における＋Ｘ方向および−Ｘ方向の総称であり、Ｙ軸方向とは、図２における＋Ｙ方向および−Ｙ方向の総称である。

図２に示すストライプ領域Ｓにおいて、矩形パターン集合（遮光部１）は、Ｘ軸方向に沿って連続的に形成されている。さらに、ストライプ領域Ｓにおいて、矩形パターン集合内の位置をＰとし、Ｐにおける矩形パターン集合のＹ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、Ｌ_ＰがＰにおける三次元形状の高さに対応している。より具体的には、ＰをＸ軸方向に沿って移動させた場合に、Ｌ_Ｐは、Ｐにおける三次元形状の高さに対応して変化する。

本開示によれば、ストライプ領域Ｓにおいて、矩形パターン集合がＸ軸方向に沿って連続的に形成され、かつ、Ｌ_ＰがＰにおける三次元形状の高さに対応していることから、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータとすることができる。

特許文献１のように、例えば誤差分散法によりドットパターンを作製した場合、例えば図３に示すようなドットパターンが得られる。このようなドットパターンでは、単位ドットのサイズが固定であることから、単位ドットのサイズの２倍以下の密度表現を行うことが難しい。また、より精密な密度表現を行うために単位ドットのサイズを小さくすると、ドットパターンが複雑化し、描画装置に認識される図形数が多くなる。その結果、描画装置のアパーチャのセッティング時間が増大する等の負荷が大きくなる。これに対して、本開示においては、矩形パターン集合がＸ軸方向に沿って連続的に形成されていることから、描画装置に認識される図形数を少なくできる。具体的に、描画装置は矩形パターン集合を個々の矩形で認識するが、矩形パターン集合がＸ軸方向に沿って連続的に形成されていることから、従来に比べて、大きな面積で矩形を認識できる。その結果、図形数を少なくでき、負荷を小さくすることができる。また、従来と同等の図形数を想定した場合、本開示におけるパターンデータは、従来のパターンデータに比べて、目的とする三次元形状をより精密に表現することができる。

本開示におけるパターンデータは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有する。例えば、目的とする三次元形状がマイクロレンズアレイである場合、マイクロレンズアレイを構成する一つのレンズに該当する領域が単位領域となる。さらに、その単位領域を得るためのパターン領域が、本開示における単位パターン領域に該当する。単位パターン領域の形状としては、例えば、正方形、長方形等の矩形が挙げられ、中でも正方形が好ましい。図１に示すように、単位パターン領域１０の一辺の長さをαとした場合、αは、目的とする三次元形状によって異なるが、例えば５００ｎｍ以上であり、５μｍ以上であってもよく、５０μｍ以上であってもよい。一方、αは、例えば４００μｍ以下である。

また、単位パターン領域は、矩形パターン集合により構成されている。矩形パターン集合は、構成単位である単位矩形の集合体である。単位矩形の形状としては、例えば、正方形、長方形等の矩形が挙げられる。単位矩形が正方形である場合、一辺の長さは、例えば５００ｎｍ以下であり、１００ｎｍ以下であってもよく、５０ｎｍ以下であってもよく、２０ｎｍ以下であってもよく、１０ｎｍ以下であってもよく、５ｎｍ以下であってもよい。また、一辺の長さは、例えば０．１ｎｍ以上である。

また、単位矩形が長方形である場合、長辺の長さは、例えば５０μｍ以下であり、６００ｎｍ以下であってもよく、４００ｎｍ以下であってもよく、２００ｎｍ以下であってもよい。また、長辺の長さは、例えば５０ｎｍ以上である。また、単位矩形が長方形である場合、短辺の長さは、例えば５００ｎｍ以下であり、１００ｎｍ以下であってもよく、５０ｎｍ以下であってもよく、２０ｎｍ以下であってもよく、１０ｎｍ以下であってもよく、５ｎｍ以下であってもよい。また、短辺の長さは、例えば０．１ｎｍ以上である。短辺に対する長辺の割合は、通常、１より大きく、２以上であってもよく、５以上であってもよく、１０以上であってもよい。また、短辺に対する長辺の割合は、例えば１００以下である。

また、図２に示すように、単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域Ｓは、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置されている。「Ｘ軸方向に長いストライプ領域」とは、ストライプ領域の長手方向がＸ軸方向に沿っていることをいう。ストライプ領域の形状としては、例えば、正方形、長方形等の矩形が挙げられ、中でも長方形が好ましい。図２に示すように、ストライプ領域ＳのＹ軸方向の長さをβとした場合、βは、目的とする三次元形状によって異なるが、例えば５０ｎｍ以上であり、１５０ｎｍ以上であってもよい。一方、βは、例えば５００ｎｍ以下であり、３００ｎｍ以下であってもよく、２５０ｎｍ以下であってもよい。複数のストライプ領域のＹ軸方向の長さβは同じであることが好ましい。特に、単位パターン領域における全てのストライプ領域のＹ軸方向の長さβが同じであることが好ましい。また、一つの単位パターン領域におけるストライプ領域の数は、例えば３以上であり、２０以上であってもよく、２００以上であってもよい。ストライプ領域の数が少なすぎると、目的とする三次元形状を精密に表現することが難しい可能性がある。一方、一つの単位パターン領域におけるストライプ領域の数は、例えば５００以下であり、２５０以下であってもよい。ストライプ領域の数が多すぎると、描画装置に認識される図形数が多くなり、負荷が大きくなる可能性がある。

また、図２に示すように、ストライプ領域Ｓにおいて、矩形パターン集合（遮光部１）は、Ｘ軸方向に沿って連続的に形成されている。矩形パターン集合は、Ｘ軸方向に沿って、単位パターン領域の長さに対して５０％以上の領域で連続的に形成されていてもよく、７０％以上の領域で連続的に形成されていてもよく、９０％以上の領域で連続的に形成されていてもよい。

また、図２に示すように、ストライプ領域Ｓにおいて、矩形パターン集合内の位置をＰとし、Ｐにおける矩形パターン集合のＹ軸方向の長さをＬ_Ｐとする。本開示においては、Ｌ_ＰがＰにおける三次元形状の高さに対応していることを一つの特徴とする。より具体的には、ＰをＸ軸方向に沿って移動させた場合に、Ｌ_Ｐは、Ｐにおける三次元形状の高さに対応して変化する。図２におけるパターンデータは、＋Ｘ方向に向かって、三次元形状の高さが低くなる形状を表現しているため、Ｌ_Ｐも＋Ｘ方向に向かって小さくなっている。このように、本開示においては、単位パターン領域をＸ軸方向およびＹ軸方向のグリッドで区画したと仮定した場合に、矩形パターン集合が、Ｘ軸方向に連続的に形成された部分と、三次元形状の高さに応じてＹ軸方向の長さが設定された部分とを有する。このような特定の矩形パターン集合を用いることで、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減できる。

また、図２に示すように、矩形パターン集合（遮光部１）をＹ軸方向に沿って切断した場合に、その断面部分における矩形パターン集合は、１つのストライプ領域Ｓ内において連続的に形成されている。また、図２における矩形パターン集合（遮光部１）は、ストライプ領域ＳのＸ軸方向に沿う基準線Ｂに対して、−Ｙ方向に向かう長さで三次元形状を表現しているが、本開示においては、＋Ｙ方向に向かう長さで三次元形状を表現してもよく、＋Ｙ方向および−Ｙ方向の両方に向かう長さで三次元形状を表現してもよい。なお、基準線Ｂは、ストライプ領域において、Ｘ軸方向に沿って最も長く連続的に形成された矩形パターン集合の部分（線分）として定義できる。図２においては、各々のストライプ領域Ｓにおける図面上側の境界線が、基準線Ｂに該当する。基準線Ｂは、図２のように隣り合うストライプ領域の境界にあってもよく、特に図示しないがストライプ領域の内部にあってもよい。

本開示におけるパターンデータは、階調性を有するパターンデータである。さらに、本開示におけるパターンデータは、描画装置に用いられ、かつ、レジストに三次元形状を形成するために用いられるパターンデータである。描画装置は、電子線またはレーザーを用いた直接描画を行う装置であることが好ましい。また、レジストは、感光性レジストであることが好ましい。感光性レジストの種類は特に限定されず、公知のレジストを用いることができる。

三次元形状としては、例えば、円錐形状、円錐類似形状が挙げられる。円錐類似形状としては、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、円錐形状の頂部が曲面である形状が挙げられる。なお、図４（ａ）は、図１に示すパターンデータを用いて形成された三次元形状に該当し、図４（ｂ）は図４（ａ）の頂部における断面図に該当する。また、図４（ｂ）では、頂部および底部を結ぶ斜辺が直線であるが、この斜辺は曲線であってもよい。

パターンデータの一例としては、レンズを作製するためのデータが挙げられる。中でも、パターンデータは、マイクロレンズアレイを作製するためのデータであることが好ましい。パターンデータの他の例としては、回折格子、インプリントモールド版、エッチングモールド版等の部材を作製するためのデータが挙げられる。

Ｂ．パターンデータの作製方法
本開示におけるパターンデータの作製方法は、上述したパターンデータの作製方法であって、上記単位パターン領域における上記ストライプ領域の数を設定するストライプ領域数設定工程と、上記三次元形状の高さに応じて区分した複数の高さプロファイル領域を設定する高さプロファイル領域設定工程と、上記高さプロファイル領域の高さ、および、上記ストライプ領域の数に基づいて上記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を有するライン領域を作製するライン領域作製工程と、上記高さプロファイル領域および上記ライン領域の重複部分を抽出し、上記重複部分を上記高さプロファイル領域毎に結合することにより、上記矩形パターン集合を作製する矩形パターン集合作製工程と、を有する。

本開示におけるパターンデータの作製方法について、図５および図６を用いて例示する。まず、目的とする三次元形状として、図５（ａ）に示すようなプリズム形状（三角柱）を想定する。次に、単位パターン領域におけるストライプ領域の数を設定する。ここでは、ストライプ領域の数を４に設定している。次に、図５（ｂ）に示すように、三次元形状の高さに応じて区分した複数の高さプロファイル領域を設定する。図５（ｂ）では、プリズム形状（三角柱）の斜面に沿って、Ｈ_１〜Ｈ_４という４つの高さプロファイル領域を設定している。

次に、高さプロファイル領域Ｈ_１の高さ、および、ストライプ領域の数に基づいてＹ軸方向の長さが設定されたライン部ｌ_αを有するライン領域Ｌ_１を作製する（図６（ａ−１）、図６（ｂ−１））。ライン部ｌ_αは、Ｘ軸方向に沿って連続的に形成されており、Ｙ軸方向の長さが、高さプロファイル領域Ｈ_１の高さ、および、ストライプ領域の数に基づいて設定されている。ライン部ｌ_αのＹ軸方向の長さは、例えば、以下の方法で設定できる。すなわち、図７（ａ）に示すように、水準が異なる複数の階調パターンデータを準備し、それらの階調パターンデータを用いて描画を行い、現像することで、図７（ｂ）に示すように、パターン密度と残膜厚さとの関係を得る。この関係から、高さプロファイル領域Ｈ_１におけるパターン密度Ｄ_１を求める。さらにストライプ領域の数を考慮した上で、パターン密度Ｄ_１が得られるように、ライン部ｌ_αのＹ軸方向の長さを求め、ライン領域Ｌ_１を作製する（図６（ｂ−１））。同様の操作を、高さプロファイル領域Ｈ_２〜Ｈ_４に対しても行い、ライン部ｌ_β〜ｌ_δのＹ軸方向の長さを求め、ライン領域Ｌ_２〜Ｌ_４を作製する（図６（ａ−２）〜（ａ−４）、図６（ｂ−２）〜（ｂ−４））。

次に、図６（ｃ−１）に示すように、高さプロファイル領域Ｈ_１およびライン領域Ｌ_１の重複部分Ｅ_１を抽出する。同様の操作を、高さプロファイル領域Ｈ_２〜Ｈ_４に対しても行い、重複部分Ｅ_２〜Ｅ_４を抽出する（図６（ｃ−２）〜（ｃ−４））。最後に、Ｅ_１〜Ｅ_４を結合することにより、図６（ｄ）に示すような矩形パターン集合が得られる。

本開示によれば、高さプロファイル領域およびライン領域の重複部分を、高さプロファイル領域毎に結合することにより、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータを得ることができる。

１．ストライプ領域数設定工程
本開示におけるストライプ領域数設定工程は、上記単位パターン領域における上記ストライプ領域の数を設定する工程である。ストライプ領域の数、および他の事項については、上記「Ａ．パターンデータ」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。

ストライプ領域の数は、後述する高さプロファイル領域の数と同じであってもよく、異なっていてもよい。前者の一例としては、上述した図６に示すように、ストライプ領域の数も、高さプロファイル領域の数も、ともに４である場合が挙げられる。後者の場合、ストライプ領域の数は、高さプロファイル領域の数よりも多くてもよく、少なくてもよい。ここで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、目的とする三次元形状が円錐であり、高さプロファイル領域の数が６である場合を想定する。例えば図９（ａ）〜（ｇ）では、ストライプ領域の数が８であり、高さプロファイル領域の数よりも多い。逆に、例えば図１０（ａ）〜（ｇ）では、ストライプ領域の数が４であり、高さプロファイル領域の数よりも少ない。図９（ｇ）および図１０（ｇ）を比較すると、高さプロファイル領域の数が同じである場合、ストライプ領域の数を多くすることで、目的とする三次元形状をより精密に表現できることが分かる。

また、ストライプ領域数設定工程および高さプロファイル領域設定工程のタイミングは、特に限定されず、ストライプ領域数設定工程は、高さプロファイル領域設定工程より先の工程であってもよく、高さプロファイル領域設定工程より先の工程であってもよい。また、両工程を並行して行ってもよい。

２．高さプロファイル領域設定工程
本開示における高さプロファイル領域設定工程は、上記三次元形状の高さに応じて区分した複数の高さプロファイル領域を設定する工程である。

複数の高さプロファイル領域は、Ｚ軸方向（高さ方向）において、所定の間隔で均等に切断した断面領域であることが好ましい。高さプロファイル領域の数は、通常、２以上であり、２０以上であってもよく、５０以上であってもよく、１００以上であってもよい。一方、高さプロファイル領域の数は、例えば２５０以下である。また、高さプロファイル領域の数と、後述するライン領域の数とは、同じであることが好ましい。

３．ライン領域作製工程
本開示におけるライン領域作製工程は、上記高さプロファイル領域の高さ、および、上記ストライプ領域の数に基づいて上記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を有するライン領域を作製する工程である。

ライン領域の作製方法は、特に限定されないが、例えば、上記高さプロファイル領域の高さに基づいて、目的とするパターン密度を設定するパターン密度設定処理と、上記パターン密度と上記ストライプ領域の数とに基づいて、上記ライン部のＹ軸方向の長さを設定する長さ設定処理と、各々の上記ストライプ領域に上記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を配置するライン部配置処理と、を有する作製方法が挙げられる。

パターン密度設定処理では、高さプロファイル領域の高さに基づいて、目的とするパターン密度を設定する。具体的には、レジストの特性（例えば、パターン密度と残膜厚さとの関係）に基づいて、パターン密度を設定することが好ましい。例えば、上述した図７（ａ）に示すように、水準が異なる複数の階調パターンデータを準備し、それらの階調パターンデータを用いて描画を行い、現像することで、図７（ｂ）に示すように、パターン密度と残膜厚さとの関係を得ることができる。なお、パターン密度に対するレジストの残膜特性が予め明らかである場合、都度実験を行う必要はなく、その残膜特性を数式化した関係式を用いて、パターン密度を設定してもよい。

長さ設定処理では、上記パターン密度と上記ストライプ領域の数とに基づいて、上記ライン部のＹ軸方向の長さを設定する。パターン密度が一定である場合、各々のストライプ領域におけるライン部のＹ軸方向の長さの合計は、ストライプ領域の数に依らず一定である。すなわち、ストライプ領域の数が多くても、少なくても、パターン密度が一定である以上、各々のストライプ領域におけるライン部のＹ軸方向の長さの合計は一定となる。一方、パターン密度が一定である場合、ストライプ領域の数が多くなるほど、各々のストライプ領域におけるライン部のＹ軸方向の長さは短くなる。例えば、ストライプ領域の数が多い図９（ａ）と、ストライプ領域の数が少ない図１０（ａ）とを比較した場合、各々のストライプ領域におけるライン部のＹ軸方向の長さは、図９（ａ）の方が短くなる。ライン部のＹ軸方向の長さは、複数のストライプ領域において一定であることが好ましい。

ライン部配置処理では、各々の上記ストライプ領域に上記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を配置する。ライン部を配置方法は、特に限定されないが、例えば図１１（ａ）に示すように、ライン部ｌの端部と、ストライプ領域Ｓの端部とが一致するように、ライン部ｌを配置してもよい。一方、図１１（ｂ）に示すように、ライン部ｌの端部と、ストライプ領域Ｓの端部とが一致しないように、ライン部ｌを配置してもよい。この場合、上述した基準線Ｂは、ストライプ領域の内部に存在することになる。また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のライン部ｌは、Ｙ軸方向に沿って等間隔で配置されていることが好ましい。

４．矩形パターン集合作製工程
本開示における矩形パターン集合作製工程は、上記高さプロファイル領域および上記ライン領域の重複部分を抽出し、上記重複部分を上記高さプロファイル領域毎に結合することにより、上記矩形パターン集合を作製する工程である。

高さプロファイル領域およびライン領域の重複部分を抽出し、上記重複部分を上記高さプロファイル領域毎に結合することにより、描画装置を用いた製造工程における負荷を低減可能なパターンデータが得られる。また、負荷をさらに低減するために、結合して得られた矩形パターン集合を、よりサイズが大きい単位矩形を用いて近似する近似処理を行ってもよい。また、上述した各工程により得られるパターンデータについては、上記「Ａ．パターンデータ」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。

Ｃ．フォトマスク
本開示におけるフォトマスクは、レジストに三次元形状を形成するために用いられるフォトマスクであって、上記フォトマスクは、上記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、上記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合は、上記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、上記ストライプ領域において、上記矩形パターン集合内の位置をＰとし、上記Ｐにおける上記矩形パターン集合の上記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、上記Ｌ_Ｐが上記Ｐにおける上記三次元形状の高さに対応している。

図１２は、本開示におけるフォトマスクの一例を示す概略断面図である。図１２に示されるフォトマスク２０は、透明基板１１と、透明基板１１の一方の面側に位置し、所定の矩形パターン集合を有する遮光層１２とを有する。

本開示によれば、特定の矩形パターン集合を有することから、フォトマスクの製造工程における負荷を低減できる。

フォトマスクの構成は特に限定されないが、例えば、透明基板と、透明基板の一方の面側に位置し、所定の矩形パターン集合を有する遮光層１２と、を有することが好ましい。透明基板の材料としては、例えば、合成石英ガラス、光学研磨された低膨張ガラス（例えば、アルミノホウ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス）が挙げられる。透明基板の光透過性は特に限定されないが、３１３ｎｍ以上４３６ｎｍ以下の波長領域の光に対する透過率は、例えば８０％以上であり、８５％以上であってもよく、９０％以上であってもよい。透明基板の厚さは、例えば、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

遮光層は、通常、遮光部（エネルギー非透過部）および開口部（エネルギー透過部）を有する。遮光部における矩形パターン集合については、上記「Ａ．パターンデータ」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。なお、通常は、パターンデータにおける遮光部および開口部が、それぞれ、フォトマスクにおける遮光部および開口部に相当する。

遮光層の材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、モリブデンシリサイド酸化物（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）、酸化タンタル（ＴａＯ）、タンタルシリサイド酸化物（ＴａＳｉＯ）が挙げられる。また、遮光層の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

パターン状の遮光層は、上記「Ａ．パターンデータ」に記載したパターンデータを用いることで形成できる。言い換えると、上述したパターンデータは、通常、遮光層における矩形パターン集合を形成するためのパターンデータである。図１３は、本開示におけるフォトマスクの製造方法の一例を示す概略断面図である。まず、透明基板１１および全面遮光層１２Ｘを有するマスクブランクスを準備する（図１３（ａ））。次に、全面遮光層１２Ｘ上に、全面レジスト層１３Ｘを形成し、描画装置（図示せず）によりエネルギー１４を照射する（図１３（ｂ））。照射するエネルギーとしては、典型的には、電子線およびレーザーが挙げられる。また、描画装置には、通常、上記「Ａ．パターンデータ」に記載したパターンデータを用いる。

次に、現像を行うことで、パターン状のレジスト層１３を形成する（図１３（ｃ））。レジスト層１３から露出した全面遮光層１２Ｘをエッチングすることで、パターン状の遮光層１２を形成する（図１３（ｄ））。エッチングは、ドライエッチングであってもよく、ウェットエッチングであってもよい。最後に、レジスト層１３を剥離し、透明基板１１と、特定の矩形パターン集合を有する遮光層１２と、を有するフォトマスク２０が得られる（図１３（ｅ））。フォトマスク２０は、通常、階調性を有する。

なお、本開示は、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、例示であり、本開示における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開示における技術的範囲に包含される。

［実施例１］
目的とする三次元形状として、円錐類似形状を設定した。まず、レジストを準備し、水準が異なる複数の階調パターンデータを準備し、それらの階調パターンデータを用いて描画を行い、現像することでパターン密度と残膜厚さとの関係を得た。具体的には、残膜厚さＲｔおよび開口率Ｔｒの関係を、Ｒｔ＝ｆ（Ｔｒ）の関数で近似し、逆関数Ｔｒ＝ｇ（Ｒｔ）を求めた。なお、残膜厚さの最大値をＺ_ｍａｘとした。

次に、単位パターン領域のサイズおよびストライプ領域の数を設定した。その後、高さプロファイル領域の数（Ｚ_ｎ）を設定し、Ｚ_ｎ個の高さプロファイル領域（Ｈ_０〜Ｈ_Ｚｎ−１）を作製した。具体的に、Ｈ_ｉ（ｉ＝０〜Ｚ_ｎ−１）は、Ｈ_ｉ＝｛Ｈ＊（Ｚ_ｍａｘ／Ｚ_ｎ＊（ｉ＋１））−Ｈ＊（Ｚ_ｍａｘ／Ｚ_ｎ＊（ｉ））｝とした。次に、Ｚ_ｎ個のライン領域（Ｌ_０〜Ｌ_Ｚｎ−１）を作製した。具体的に、Ｔｒ_ｉ＝ｇ（Ｒｔ_ｉ）＝ｇ（Ｚ_ｍａｘ／Ｚ_ｎ＊（ｉ＋０．５））から、目的とする開口率（パターン密度）を求め、その開口率が得られるように、ライン部のＹ軸方向の長さを設定した。高さプロファイル領域（Ｈ_０〜Ｈ_Ｚｎ−１）およびライン領域（Ｌ_０〜Ｌ_Ｚｎ−１）の重複部分を結合することにより、パターンデータを得た。その結果を図１４に示す。

図１４（ａ）に示すパターンデータは、単位矩形が正方形であり、１辺のサイズは、等倍体換算で５ｎｍであった。また、得られたパターンデータを描画装置（装置名：日本電子株式会社社製 ＪＢＸ３０４０、ソフトウェア名：日本コントロールシステム社製ＰＡＴＡＣＯＮ）に認識させると、図１４（ｂ）に示すように、矩形および台形集合により、パターンデータが区切られた。描画装置に認識される図形数が１０４５であった。さらに、得られたパターンデータを用いて、レジストに三次元形状を作製したところ、図１５に示すように、所望の円錐類似形状が得られることが確認された。

［比較例１］
実施例１と同様の三次元形状を得るために、上述した特許文献１に記載された誤差分散法を用いて、パターンデータを作製した。その結果を図１６に示す。図１６（ａ）に示すパターンデータは、単位ドットが正方形であり、１辺のサイズは４０ｎｍであった。さらに、図１６（ｂ）に示すように、描画装置に認識される図形数が２２７２であった。

［評価］
実施例１および比較例１を比べると、実施例１は、単位矩形のサイズが小さいにも関わらず、描画装置に認識される図形数が少なかった。このように、本開示における矩形パターン集合は、従来のドットパターンに比べて、目的とする三次元形状をより精密に表現できると同時に、アパーチャのセッティング時間が増大する等の負荷を小さくできることが確認された。

１…遮光部
２…開口部
１０…単位パターン領域
１１…透明基板
１２…遮光層
２０…フォトマスク

Claims (11)

1. 描画装置に用いられ、かつ、レジストに三次元形状を形成するために用いられるパターンデータであって、
   前記パターンデータは、前記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、
   前記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、
   前記ストライプ領域において、前記矩形パターン集合は、前記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、
   前記ストライプ領域において、前記矩形パターン集合内の位置をＰとし、前記Ｐにおける前記矩形パターン集合の前記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、前記Ｌ_Ｐが前記Ｐにおける前記三次元形状の高さに対応している、パターンデータ。
2. 前記矩形パターン集合を構成する単位矩形が正方形である、請求項１に記載のパターンデータ。
3. 前記矩形パターン集合を構成する単位矩形が長方形である、請求項１に記載のパターンデータ。
4. 前記ストライプ領域の前記Ｙ軸方向の長さが、５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターンデータ。
5. 前記ストライプ領域の数が、３以上である、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のパターンデータ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のパターンデータの作製方法であって、
   前記単位パターン領域における前記ストライプ領域の数を設定するストライプ領域数設定工程と、
   前記三次元形状の高さに応じて区分した複数の高さプロファイル領域を設定する高さプロファイル領域設定工程と、
   前記高さプロファイル領域の高さ、および、前記ストライプ領域の数に基づいて前記Ｙ軸方向の長さが設定されたライン部を有するライン領域を作製するライン領域作製工程と、
   前記高さプロファイル領域および前記ライン領域の重複部分を抽出し、前記重複部分を前記高さプロファイル領域毎に結合することにより、前記矩形パターン集合を作製する矩形パターン集合作製工程と、を有するパターンデータの作製方法。
7. レジストに三次元形状を形成するために用いられるフォトマスクであって、
   前記フォトマスクは、前記三次元形状の単位領域に該当する領域として、矩形パターン集合により構成された単位パターン領域を有し、
   前記単位パターン領域において、Ｘ軸方向に長いストライプ領域が、前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って複数配置され、
   前記ストライプ領域において、前記矩形パターン集合は、前記Ｘ軸方向に沿って連続的に形成され、
   前記ストライプ領域において、前記矩形パターン集合内の位置をＰとし、前記Ｐにおける前記矩形パターン集合の前記Ｙ軸方向の長さをＬ_Ｐとした場合に、前記Ｌ_Ｐが前記Ｐにおける前記三次元形状の高さに対応している、フォトマスク。
8. 前記矩形パターン集合を構成する単位矩形が正方形である、請求項７に記載のフォトマスク。
9. 前記矩形パターン集合を構成する単位矩形が長方形である、請求項７に記載のフォトマスク。
10. 前記ストライプ領域の前記Ｙ軸方向の長さが、等倍体換算で５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である、請求項７から請求項９までのいずれかの請求項に記載のフォトマスク。
11. 前記ストライプ領域の数が、３以上である、請求項７から請求項１０までのいずれかの請求項に記載のフォトマスク。