JP3680425B2

JP3680425B2 - Photomask manufacturing method and method for determining electron beam irradiation correction amount for resist material

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Publication number: JP3680425B2
Application number: JP17853996A
Authority: JP
Inventors: 雅章小山
Original assignee: Sony Corp
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Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JPH1010701A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造において使用されるフォトマスクの作製方法、レジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法、並びにフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトマスク作製においては、従来、電子線ビームリソグラフィー技術が用いられている。通常方式のあるいはハーフトーン方式のフォトマスクを作製する場合、先ず、フォトマスク基板上に形成された例えばクロム（Ｃｒ）薄膜から成る遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望の描画パターンを描画する。次いで、このレジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成する。このフォトマスクの作製においては、電子線ビームによってレジスト材料に描画される描画パターンの密度（以下、「描画率」と呼ぶ）に起因して、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）からずれるという現象が発生している。以下、本明細書中では、このような現象をパターン変動現象と呼ぶ。また、フォトマスクに形成される若しくは形成されたパターンをマスクパターンと呼び、半導体装置に形成される若しくは形成されたパターンを、単にパターンと呼ぶ。更には、以下、遮光膜及び半遮光膜を総称して遮光膜等と呼ぶ場合がある。
【０００３】
パターン変動現象は、電子線ビームにて描画パターンをレジスト材料に描画したときレジスト材料に発生する熱による「レジストヒーティング」現象や、基板によって反射された電子が電子線描画装置のカラム内で反射され、再びレジスト材料に入射することによってレジスト材料に発生する「かぶり露光」現象によって生じる。あるいは又、このパターン変動現象は、描画率に依存して、フォトマスク基板上に形成された遮光膜等のドライエッチングの状態が変化することによっても生じる。半導体装置のドライエッチング工程においてパターンの寸法が変動する原因として、「ローディング効果」がよく知られている。
【０００４】
このローディング効果は、半導体装置のドライエッチング工程において、レジストがポジ型レジストの場合、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域にはエッチングに必要な活性種が必要以上に多く供給され、それとは逆に、半導体装置に形成すべきパターンが密な領域ではエッチングに必要とされる活性種の供給量が足りなくなるという現象である。ローディング効果の結果、パターンの密度に依存して所望寸法のパターンが得られなくなる。即ち、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法（パターン設計寸法）よりも大きくなる。一方、半導体装置に形成すべきパターンが密な領域では、ドライエッチングにより形成されたパターンの寸法が所望のパターン寸法よりも小さくなる。
【０００５】
ローディング効果に起因したパターン寸法の変動に対する対策として、ドライエッチング条件の最適化がとられ、あるいは又、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの形状を補正する方法が提案されている。後者の方法を半導体装置のドライエッチに適応した例として、例えば第３８回応用物理学会３０ｐ−ＺＡ−１１で発表された手法を挙げることができる。この手法は、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域で生じるエッチング過剰に対処するために、半導体装置に形成すべきパターンが疎な領域に対応するフォトマスクの部分に、ダミーのマスクパターン（例えば、矩形の補助マスクパターン）を形成し、あるいは又、マスクパターンの寸法をマスクパターン設計寸法より大きくし、ドライエッチングによって得られた孤立したパターンの寸法をパターン設計寸法に近づける手法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなマスクパターンの形状を補正する方法をフォトマスクの作製方法に適用した場合、次のような問題点がある。即ち、マスクパターンの形状を補正するためには、フォトマスク基板上の所望の位置に新たに矩形マスクパターン（補助マスクパターン）等を設けたり、マスクパターンの寸法を修正する必要がある。そのため、電子線ビームによる描画のためのマスクパターンデータにマスクパターンの補正データを加える必要があり、マスクパターンデータ量の増加が避けられない。このことは、近年の膨大な集積度の半導体装置を作製する上で、大きな問題である。
【０００７】
更には、パターン変動現象は、フォトマスク作製時に発生するローディング効果以外の原因によっても生じることが本発明者らの検討により判明した。フォトマスク作製時に発生するローディング効果とは、マスクパターンが疎な領域において活性種が必要以上に供給され、それ故、遮光膜等のエッチングが過剰となり、反対に、マスクパターンが密な領域では遮光膜等のエッチングが不足となる現象である。然るに、フォトマスク基板上に形成（塗布）されたレジスト材料の種類によっては、ローディング効果とは逆の現象が起こることが判明した。この現象は、使用するレジスト材料のドライエッチング耐性が低い場合に顕著に現れる。この現象は、レジストがポジ型レジストの場合、描画率が低い領域では遮光膜等のエッチング不足が生じ、描画率の高い領域では遮光膜等のエッチング過剰が生じる、ローディング効果とは逆の現象である。尚、このようなローディング効果とは逆の現象を、本明細書中では「逆ローディング効果」と呼ぶ。この逆ローディング効果は、レジスト材料と活性種とが反応する結果、活性種による遮光膜等のエッチングが進行し難くなるために生じると推定している。
【０００８】
ところで、ローディング効果においても逆ローディング効果においても、ドライエッチング後の遮光膜等から成るマスクパターンの寸法が描画率に依存して変動するという現象に変わりはない。以下、本明細書においては、遮光膜等のドライエッチングにおいて、このローディング効果及び逆ローディング効果に依る描画率に依存したマスクパターンの寸法の変動現象を、総称して「プロセス近接効果」と呼ぶ。
【０００９】
従って、本発明の目的は、フォトマスクの作製に使用されるマスクパターンデータ量を増加させることなく、ドライエッチング時、マスクパターンの密度（描画率）に起因して、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを出来る限り無くし、所望寸法のマスクパターンを有するフォトマスクを作製し得る方法、かかる方法の実行のためにレジスト材料への電子線ビーム照射補正量を決定する方法、並びに、かかるフォトマスクの作製方法にて作製されるフォトマスクを提供することにある。
【００１０】
更に、本発明の目的は、マスクパターンデータ量を増加させることなく上述のプロセス近接効果を補正し、所望寸法のマスクパターンを有するフォトマスクを作製し得る方法、かかる方法の実行のためにレジスト材料への電子線ビーム照射補正量を決定する方法、並びに、かかるフォトマスクの作製方法にて作製されるフォトマスクを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクの作製方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法であって、
ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべく、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、
該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することを特徴とする。
【００１２】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクの作製方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、
（ホ）該決定された照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法は、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するフォトマスクの作製方法におけるレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法であって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定することを特徴とする。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクは、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングすることによって形成された遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンを有するフォトマスクであって、
ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべく、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、
該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することによって作製されることを特徴とする。
【００１５】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明のフォトマスクは、フォトマスク基板上に形成された遮光膜若しくは半遮光膜上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングすることによって形成された遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンを有するフォトマスクであって、
（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンを該単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、
（ホ）該決定された照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画することによって作製されることを特徴とする。
【００１６】
本発明におけるフォトマスクとして、フォトマスク基板上にパターニングされた遮光膜を有する通常のフォトマスクあるいは位相シフトマスク、フォトマスク基板上にパターニングされた遮光膜を有し、フォトマスク基板の一部が彫り込まれた位相シフトマスク、フォトマスク基板上にパターニングされた半遮光膜を有するハーフトーン方式の位相シフトマスクを例示することができる。遮光膜や半遮光膜は、例えばクロム（Ｃｒ）から構成することができる。フォトマスク基板を構成する材料として石英を例示することができる。
【００１７】
近年のフォトマスク作製においては、電子線ビーム近接効果補正が必須とされている。電子線ビーム近接効果補正は、通常、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量をマスクパターンデータ上で補正することにより行われる。つまり、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量を調節、制御することで、現像後に得られるパターニングされたレジスト材料の寸法の変動を補正する。
【００１８】
同様にして、遮光膜等のドライエッチング工程においてプロセス近接効果により生じるパターン変動現象を、描画パターンの描画時の電子線ビーム照射量を補正（最適化）することによって抑制することが可能である。しかも、この電子線ビーム照射量を調節する方法は、マスクパターンデータ上で電子線ビーム照射量に応じた数値を設定することによって行われる。従って、本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法においては、描画パターン図形（補助マスクパターン等）に相当するマスクパターンデータを新たに生成する必要はない。それ故、マスクパターンデータ上でデータ量を増加させることなくプロセス近接効果を補正するという目的が達成される。しかも、電子線ビーム近接効果補正と併せてプロセス近接効果を補正することが可能である。本発明においては、マスクパターンデータ上の電子線ビーム照射量の補正（最適化）を行うことによって、電子線ビーム描画の際の電子線ビーム照射量を補正（最適化）し、これによって、形成すべきマスクパターンの描画率に起因して遮光膜等のドライエッチング工程にて生じるプロセス近接効果を抑制することができる。尚、電子線ビーム近接効果補正は、電子線ビームのレジスト材料への照射における問題を解決するのに対して、本発明においては、電子線ビームのレジスト材料への照射には無関係なドライエッチング工程において生じる問題を電子線ビームの照射量を最適化することで解決する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態及び実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
先ず、本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法の概要を段階を、図１を参照して説明する。
【００２１】
［ステップ−１］
ステップ−１においては、以下の処理を行う。（イ）ドライエッチング時、形成すべきマスクパターンの密度に起因してエッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を予め求める。即ち、プロセス近接効果を補正するために、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、レジスト材料に対する電子線ビームの照射補正量との関係を求める。併せて、（ロ）フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求める。即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲を求める。ステップ−１は、次の３つのサブステップから構成される。
【００２２】
[サブステップ−１Ａ]
先ず、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、ドライエッチングによってフォトマスク基板上に形成されたマスクパターン寸法の変動の関係を実験にて求める。尚、電子線ビームによってレジスト材料に描画されるパターンの密度（描画率）が、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度に対応するので、以下、描画率に基づき説明を行う。
【００２３】
具体的には、描画率を変化させた同一形態（例えば、ライン・アンド・スペース・パターン）の評価用描画パターンを描画するためのマスクパターンデータを準備する。一方、例えばクロム（Ｃｒ）薄膜から成る遮光膜若しくは半遮光膜が形成されたフォトマスク基板の上に、レジスト材料を形成（塗布）しておく。そして、かかるマスクパターンデータに基づき、種々の描画率の描画パターンを同一電子線ビーム照射量でレジスト材料に描画する。尚、設定した描画率の種類（数）を「Ｋ」とする。
【００２４】
次いで、レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成る評価用のマスクパターン（以下、評価パターンと呼ぶ）をフォトマスク基板上に形成する。得られた評価パターンの数はＫ個である。そして、各評価パターンの寸法（例えば、ライン幅やスペース幅）を描画率毎に測定する。尚、測定個所は、各評価パターンの中央部とすることが好ましい。
【００２５】
測定結果を、描画率と寸法差の関係として纏める。ここで、描画率ｋ％の評価パターンにおいて測定されたマスクパターンの寸法をＳ_{m_k}、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）をＳ_{d_k}とすると、寸法差ΔＳ_kは、Ｓ_{m_k}−Ｓ_{d_k} で表される。こうして得られた描画率と寸法差の関係のデータ（「データ１」と呼ぶ）を、プロセス近接効果を補正する基準として用いる。
【００２６】
[サブステップ−１Ｂ]
サブステップ−１Ｂにおいては、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を求める。即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲を求める。そのために、サブステップ−１Ａで得られたマスクパターンを測定することにより、求める範囲を割り出す。具体的には、描画率が比較的高い評価パターンを適宜選択し、かかる評価パターンを複数（Ｎ個）のマトリックス状の領域に区分けし、各領域の中央部におけるマスクパターンの寸法を測定する。ｉ番目の領域におけるかかる測定値をＳ_{m_i}とする。また、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値をＳ_{m_ave}とする。そして、
Ｓ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}
の関係を等分布線に纏めることにより、評価パターンの縁部からどれだけ内側に入ったところでマスクパターンの寸法に変化が無くなるかを決定する。尚、マスクパターンの寸法に変化が無くなるマスクパターンの位置の内、最も評価パターンの縁部から近い位置から、評価パターンの縁部までの最短の距離を「Ｌ」とする。
【００２７】
評価パターンの中央部においては、描画率は一定とみなせる。一方、評価パターンの縁部における描画率は、評価パターンの中央部と比較して大きく変化している。従って、上述の距離Ｌは、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲に相当する。言い換えれば、かかる距離Ｌは、使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲に相当する。
【００２８】
[サブステップ−１Ｃ]
データ１として求められた各描画率毎の寸法差ΔＳ_k（＝Ｓ_{m_k}−Ｓ_{d_k}）は、レジスト材料に対する電子線ビームの照射量を適切に補正することによって、出来る限り０に近づけることが可能である。サブステップ−１Ｃにおいては、各描画率毎に必要とされる電子線ビームの照射補正量を実験から求める。即ち、サブステップ−１Ａで用いたと同じ形状の評価用描画パターンをレジスト材料に描画する。そして、Ｋ’個の評価用描画パターンのそれぞれが、Ｍ個のマトリックス状の領域に区分けされるようにマスクパターンデータを設定し、且つ、区分けされた各領域（１≦ｊ≦Ｍ）に対して異なる照射量の電子線ビームを照射するようにマスクパターンデータを設定する。
【００２９】
言い換えれば、１つの評価用描画パターンの異なるＭ個のレジスト材料の領域に、照射量を変化させて１回、電子線ビームを描画する。この操作をＫ’個の評価用描画パターンに対して行う。
【００３０】
その後、サブステップ−１Ａと同じ条件でレジスト材料を現像し、次いで、サブステップ−１Ａと同じ条件にて、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングして、遮光膜若しくは半遮光膜から成る評価パターンをフォトマスク基板上に形成する。その後、各評価パターンのＭ個の領域の中央部において、マスクパターンの寸法を測定する。こうして、描画率と、寸法差と、電子線ビームの照射量との関係のデータを得ることができる。かかるデータから、寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量と描画率との関係のデータ（「データ２」と呼ぶ）が得られる。尚、サブステップ−１Ａにおける電子線ビーム照射量から、寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量を減じた照射量が、照射補正量である。
【００３１】
以上のステップ−１により、プロセス近接効果を補正するために、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度と、レジスト材料に対する電子線ビームの照射補正量との関係が求まる。併せて、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）が求まる。
【００３２】
［ステップ−２］
ステップ−２においては、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンをこの単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求める。そのために、先ず、計算機を用いて、マスクパターンデータを範囲（Ｌ）を一辺とした正方形で分割する。区切られた単位区画をメッシュテーブルとして計算機上に保存する。こうして求められた各々の単位区画内におけるマスクパターンの密度（描画率）を、以下に示す式に基づき計算機を用いて計算する。求められた描画率は、対象となるメッシュテーブル内にデータとして格納する。描画率は、以下の式（１）から求め得る。

【００３３】
このような計算をマスクパターンデータの全ての単位区画において行い、求められた描画率をメッシュテーブルに格納する。こうして求められたメッシュテーブルを「データ３」と呼ぶ。
【００３４】
［ステップ−３］
ステップ−３においては、各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、ステップ−１にて予め求めた照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定する。即ち、ステップ−１及びステップ−２で求めたデータ２及びデータ３に基づき、レジスト材料に描画される各描画パターンに対して、照射補正量を設定する。具体的には、データ３として求めた単位区画毎の描画率に基づき、データ２から照射補正量を求め、これによって、この単位区画内に存在するパターン全てに対する照射補正量が決定される。このような操作を、全ての単位区画、即ち、レジスト材料に描画すべき全ての描画パターンに対して行う。こうして、レジスト材料へ照射すべき電子線ビームの照射補正量が決定される。
【００３５】
［ステップ−４］
その後、ステップ−３にて求められた照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。次に、かかるレジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜若しくは半遮光膜をドライエッチングし、遮光膜若しくは半遮光膜から成るマスクパターンをフォトマスク基板上に形成することによって、フォトマスクが作製される。
【００３６】
【実施例】
（実施例−１）
実施例１においては、フォトマスク基板上に塗布するレジスト材料としてＰＭＭＡ系のポジ型レジスト材料を用いた。以下、実施例１におけるフォトマスクの作製方法及びレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法、並びにフォトマスクを説明する。
【００３７】
［工程−１００］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ａに相当する。先ず、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度（描画率に相当する）と、ドライエッチングによってフォトマスク基板上に形成されたマスクパターン寸法の変動の関係を実験にて求めた。用いた描画パターンを図２に示す。設定した描画率の種類（Ｋ）を、２．５％，５％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，９５％，９７．５％の１３通り（Ｋ＝１３）とした。１つの描画率につき図２の（Ｂ）に模式的に示すような５μｍ幅の評価パターンを形成した。この評価パターンはライン・アンド・スペース・パターンである。尚、図２の（Ｂ）においては、ラインの部分に斜線を付した。また、評価パターンの外形を点線で示した。各評価パターンを縱横２ｃｍ離して、図２の（Ａ）に示すように配置した。尚、図２の（Ａ）においては、評価パターンの横に描画率を記載した。評価パターンは、フォトマスク基板上に形成されたクロムから成る遮光膜上のレジスト材料に、各描画率の描画パターンを同一電子線ビーム照射量で描画した後、かかるレジスト材料をＭＩＢＫ現像液を用いて現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜を塩素と酸素の混合ガスによりドライエッチングした後、レジスト材料を剥離することで作製した。
【００３８】
描画率が５０％以下の評価パターンを形成するための描画パターンにおいては、ラインの幅を５μｍとし、所定の描画率が得られるようにスペースの幅を調整した。ライン幅を５μｍとしたのは、電子線ビーム近接効果を避けるためである。尚、加速電圧が２０ｋｅＶの場合、電子線ビームの入射点から約２μｍの範囲に電子線ビーム近接効果が生じる。一方、描画率が５０％を超える評価パターンを形成するための描画パターンにおいては、スペースの幅を５μｍに固定し、所定の描画率が得られるようにラインの幅を調整した。ラインの幅を５μｍに固定し、所定の描画率が得られるようにスペースの幅を調整したのでは、高い描画率においてスペースの幅が微小となり、電子線ビーム近接効果が生じるからである。
【００３９】
得られた評価パターンの中央部で、描画率５０％以下の評価パターンにおいてはラインの幅を測定し、描画率が５０％を超える評価パターンにおいてはスペースの幅を測定した。測定方法は、以下においても同様である。測定した結果を、横軸に描画率ｋ、縦軸に寸法差ΔＳ_k（＝Ｓ_{m_k}−Ｓ_{d_k}）として纏めた結果を図３に示す。図３から、描画率が高くなるに従い、寸法差が大きくなることが判る。
【００４０】
［工程−１１０］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ｂに相当し、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲、即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を求める。そのために、［工程−１００］で得られた評価パターンから適当な描画率の評価パターンを適当な数、選択する。実施例１においては、描画率７０％の評価パターンを選択した。そして、５ｍｍ四角の評価パターンを縱横２００μｍに区分けした。即ち、評価パターンをＮ＝６２５個のマトリックス状の領域に区分けした。そして、各領域の中央部におけるマスクパターンの寸法を測定した。そして、ｉ番目の領域におけるかかる測定値Ｓ_{m_i}、及び、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値Ｓ_{m_ave}に基づき、
Ｓ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}
の値を等分布線に纏めた結果を模式的に図４の（Ａ）に示す。また、Ｓ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}の値（単位：任意）の変化を模式的に図４の（Ｂ）に示す。図４の（Ａ）において実線Ａで囲まれた領域の中では、Ｓ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}の値がほぼ一定となる。つまり、この実線Ａで囲まれた領域内では、プロセス近接効果は一様となる。反対に、この実線Ａより外側の領域では、評価パターンの端部方向に向かって描画パターンの存在率（即ち、微小領域における描画率）が減少し、その結果、プロセス近接効果の度合いが変化する。従って、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされたマスクパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲、即ち、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）は、この実線Ａから評価パターンの縁部までの距離、即ち、Ｓ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}の値がほぼ一定となるマスクパターンの位置の内、最も評価パターンの縁部から近い位置から、評価パターンの縁部までの最短の距離「Ｌ」に相当する。実施例１においては、Ｌ＝１．００ｍｍであった。
【００４１】
［工程−１２０］
この工程は、先に説明したサブステップ−１Ｃに相当する。図３に示した描画率ｋと寸法差ΔＳ_kの結果から、実施例１にて用いたレジスト材料においては、プロセス近接効果を描画率１０％の刻みの値で補正することとした。即ち、例えば、１０．０％〜１９．９％の描画率の範囲に入るパターンは同じ描画率として扱うこととした。そこで、各描画率の範囲の中間値（１５％，２５％，３５％，４５％，５５％，６５％，７５％，８５％，９５％）での最適なる照射量（寸法差が最も小さくなるときの電子線ビームの照射量）を得るために、以下の処理を行う。尚、実施例１のこの工程における評価パターンの数（Ｋ’）は９である。
【００４２】
評価パターンを、［工程−１００］と同様のライン・アンド・スペース・パターンとした。図５の（Ａ）に模式的に示すように３×３のマトリックス状に配置された９つの評価パターンを作製した。尚、評価パターンのそれぞれの描画率は、各描画率の範囲の中間値（１５％，２５％・・・８５％，９５％）とした。各評価パターンの大きさを３ｍｍ四角とし、各評価パターンが５ｍｍ離れて配置されるように評価パターンを形成した。図５の（Ａ）に示した評価パターンの横には描画率を付記した。また、Ｋ’個の評価用描画パターンのそれぞれが、Ｍ個（実施例１においては９個）のマトリックス状の領域に区分けされるようにマスクパターンデータを設定し、区分けされた各領域（１≦ｊ≦９）に対して異なる照射量の電子線ビーム（実施例１においては９レベル）でレジスト材料を描画した。尚、各描画率において基準となる照射量は、図３で得られた描画率毎の寸法差を考慮して設定した。形成された評価パターンの１つの模式図を図５の（Ｂ）に示す。尚、各領域の境界を点線で示した。評価パターンの大きさ、区分けされた評価パターンの領域の大きさ、各評価パターンの間の距離は、実施例１にて使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）が約１．００ｍｍと求まったため、評価に際し他の要素と影響しないことを考慮している。尚、レジスト材料の現像条件、ドライエッチングの条件は、［工程−１００］と同様とした。
【００４３】
こうして得られた９つの評価パターンのそれぞれにおいて、９個のマトリックス状の領域の中央部にてマスクパターンの寸法を測定した。測定した結果を、横軸に照射補正量、縦軸に寸法差をとって描画率毎にプロットした結果を図６に示す。尚、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。図６では、説明の都合上、描画率が１５％（白四角で表示）、５５％（黒四角で表示）、及び９５％（白丸で表示）のデータしか示していない。実際には、１５％〜９５％の全てのデータに対してプロットする。
【００４４】
図６から、各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に出来る限り近づくような、即ち、寸法差が出来る限り０となるような照射補正量を求めた。得られた描画率と照射補正量の関係を、図７に示す。
【００４５】
［工程−１３０］
以上により求めた、描画率毎の照射補正量と、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）に基づき、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を単位区画として、実際にフォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンをこの単位区画で区切り、各単位区画におけるマスクパターンの密度を計算にて求め、次いで、各単位区画における求められたマスクパターンの密度に基づき、描画率毎の照射補正量とマスクパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を決定し、この照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００４６】
この工程における描画パターンとして、［工程−１００］で用いた描画パターンを用いた。まず、描画すべきマスクパターンデータを、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）と定めた１．００ｍｍ四角の単位区画にて、マスクパターンデータ全体に亙って区切った。次に、各々の単位区画においてその単位区画内での描画パターンの描画率を式（１）に基づき計算し、単位区画内の全ての描画パターンに対して、［工程−１２０］にて求められた描画率との照射補正量の関係から、かかる単位区画における照射補正量を求める。この操作を全ての単位区画に対して行うことにより、マスクパターンデータの全体に亙ってプロセス近接効果の補正を行った。そして、このマスクパターンデータに基づき、即ち、照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて上述の描画パターンをレジスト材料に描画した。尚、照射補正量に基づく照射量とは、プロセス近接効果の補正のための照射補正量に加え、電子線ビーム近接効果補正のための照射補正量を考慮し、所望の寸法のマスクパターンを得るための最適照射量を意味する。そして、［工程−１００］と同様の条件でレジスト材料の現像を行い、次いで、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして遮光膜をドライエッチングし、遮光膜から成るマスクパターン（評価パターンと同じ形状を有する）をフォトマスク基板上に形成した。
【００４７】
形成された種々の描画率におけるマスクパターンの中央部において、マスクパターンの寸法を測定した。そして、測定結果に基づき寸法差を求めた。ここで、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。描画率と寸法差の関係を、図８に黒四角で示す。尚、図８において、比較のため、［工程−１００］にて得られたプロセス近接効果を補正していない値（図３参照）を白丸で示した。
【００４８】
図８から明らかなように、全ての描画率において、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法は、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に対し±０．０２μｍの範囲内にあり、ドライエッチングにて得られたマスクパターンは高い精度で形成されていることが判る。本発明により、プロセス近接効果が大幅に低減された高精度のフォトマスクを作製することができた。
【００４９】
（実施例２）
実施例２においては、レジスト材料としてノボラック系のネガ型レジスト材料を用いた。実施例１の［工程−１００］と全く同様の方法で得られた評価パターンにおける寸法差ΔＳ_k（＝Ｓ_{m_k}−Ｓ_{d_k}）と描画率の関係を図９に示す。尚、実施例２においては、レジスト材料を現像するためにＴＭＡＨ現像液を用いた。次に、実施例１の［工程−１１０］と同様の方法で、プロセス近接効果が及ぶ範囲（Ｌ）を求めたところ、Ｌ＝１．００ｍｍであった。
【００５０】
次いで、実施例１の［工程−１２０］と同様の方法で得られた評価パターンの寸法差と照射補正量の関係を各描画率毎に求めた。その結果を図１０に示す。図１０では、説明の都合上、描画率が１５％（白四角で表示）、５５％（黒四角で表示）、及び９５％（白丸で表示）のデータしか示していない。更に、図１０から、各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に出来る限り近づくような、即ち、寸法差が出来る限り０となるような照射補正量を求めた。得られた描画率と照射補正量の関係を、図１１に示す。
【００５１】
次に、実施例１の［工程−１３０］と同様の方法にて、遮光膜から成るマスクパターン（評価パターンと同じ形状を有する）をフォトマスク基板上に形成した。得られた種々の描画率におけるマスクパターンの中央部において、マスクパターンの寸法を測定した。そして、測定結果に基づき寸法差を求めた。ここで、寸法差とは、測定されたマスクパターンの寸法から所望の寸法（マスクパターン設計寸法）を減じた値である。描画率と寸法差の関係を、図１２に黒四角で示す。尚、図１２において、比較のため、プロセス近接効果を補正していない値（図９参照）を白丸で示した。
【００５２】
図１２から明らかなように、全ての描画率において、ドライエッチングにて得られたマスクパターンの寸法は、所望の寸法（マスクパターン設計寸法）に対し±０．０２μｍの範囲内にあり、ドライエッチングにて得られたマスクパターンは高い精度で形成されていることが判る。本発明により、プロセス近接効果が大幅に低減された高精度のフォトマスクを作製することができた。
【００５３】
以上、本発明を、発明の実施の形態及び好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例にて説明した条件や各種の数値は例示であり、適宜変更することができる。発明の実施の形態及び好ましい実施例においては、使用したレジスト材料においてプロセス近接効果が及ぶ範囲（距離Ｌ）を予め求めたが、かかる範囲（距離Ｌ）を経験則から一定の値として取り扱い、サブステップ−１Ｂや［工程−１１０］を省略することもできる。あるいは又、プロセス近接効果を補正するための電子線ビームの照射補正量と、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの密度との関係を、一定のテーブル化し、かかるテーブルを参照することで、フォトマスク基板上に形成すべきマスクパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定することも可能である。これによって、ステップ−１や［工程−１００］〜［工程−１２０］を省略することができる。
【００５４】
本発明のフォトマスクの作製方法及びレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法を、半導体基板等の上に形成された被エッチング材料層（例えば、絶縁層や配線層）の上に塗布されたレジスト材料への電子線ビームの直接描画法に適用することもできる。即ち、かかる直接描画法においては、半導体基板の上に形成された被エッチング材料層上のレジスト材料に電子線ビームにて所望のパターンを描画した後、該レジスト材料を現像し、パターニングされたレジスト材料をエッチング用マスクとして被エッチング材料層をドライエッチングするが、この際、ドライエッチング時、形成すべき被エッチング材料層のパターン密度に起因して、エッチングされた被エッチング材料層の寸法が所望の寸法（設計寸法）からずれることを無くすべく、半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの単位区画当たりの密度に基づき、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの該単位区画当たりの照射補正量を決定し、該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００５５】
あるいは又、かかる直接描画法においては、
（イ）ドライエッチング時、形成すべき被エッチング材料層のパターン密度に起因して、エッチングされた被エッチング材料層の寸法が所望の寸法（設計寸法）からずれることを無くすべくレジスト材料に照射すべき電子線ビームの照射補正量と、半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの密度との関係を予め求めておき、更に、
（ロ）半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンの密度の変化が、ドライエッチング時、エッチングされた被エッチング材料層のパターンの寸法が所望の寸法からずれる現象を生ぜしめる範囲を予め求めておき、
（ハ）前記（ロ）において予め求められた範囲を単位区画として、実際に半導体基板上に形成すべき被エッチング材料層のパターンを該単位区画で区切り、各単位区画における被エッチング材料のパターンの密度を計算にて求め、
（ニ）各単位区画における求められた被エッチング材料層のパターンの密度に基づき、前記（イ）において予め求められた照射補正量と被エッチング材料層のパターンの密度との関係から、レジスト材料に照射すべき電子線ビームの各単位区画毎の照射補正量を求め、
（ホ）該照射補正量に基づく照射量の電子線ビームにて所望の描画パターンをレジスト材料に描画する。
【００５６】
尚、上記の直接描画法における工程（イ）〜（ニ）によれば、直接描画法のためのレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定を行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、プロセス近接効果を補正するために新たに描画パターン図形（補助マスクパターン等）を生成させる必要がない。それ故、マスクパターンデータ上でデータ量を増加させることなくプロセス近接効果を補正することができる。その結果、高精度のフォトマスクを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスクの作製方法あるいはレジスト材料への電子線ビーム照射補正量の決定方法を説明するための工程図である。
【図２】描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を調べるための評価パターンの模式的な配置図、及び評価パターンの拡大された模式図である。
【図３】実施例１における、描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を示す図である。
【図４】プロセス近接効果が及ぶ範囲を求めるために、或る評価パターンにおいてｉ番目の領域におけるかかる測定値Ｓ_{m_i}、及び、１番目からＮ番目までの領域におけるかかる測定値の平均値Ｓ_{m_ave}に基づき求められたＳ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}の関係を等分布線に纏めた結果、及びＳ_{m_i}−Ｓ_{m_ave}の値の変化を模式的に示す図である。
【図５】各描画率において、ドライエッチングによって得られるマスクパターンの寸法が所望の寸法に等しくなるような照射補正量を求めるための評価パターンの模式的な配置図、及び評価パターンの拡大された模式図である。
【図６】実施例１において得られた描画率と照射補正量と寸法差との関係を示す図である。
【図７】実施例１における描画率と照射補正量の関係を示す図である。
【図８】実施例１において、プロセス近接効果の補正を行った場合と行わない場合の描画率と寸法差の関係を示す図である。
【図９】実施例２における、描画率と、ドライエッチング後の評価パターンにおけるマスクパターンの寸法差の関係を示す図である。
【図１０】実施例２において得られた描画率と照射補正量と寸法差との関係を示す図である。
【図１１】実施例２における描画率と照射補正量の関係を示す図である。
【図１２】実施例２において、プロセス近接効果の補正を行った場合と行わない場合の描画率と寸法差の関係を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a photomask used in manufacturing a semiconductor device, a method for determining an electron beam irradiation correction amount for a resist material, and a photomask.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electron beam lithography technique is used in photomask fabrication. When producing a normal type or halftone type photomask, first, a light shielding film made of, for example, a chromium (Cr) thin film formed on a photomask substrate or a resist material on a semi-light shielding film is desired by an electron beam. Draw a drawing pattern. Next, the resist material is developed, and the light-shielding film or the semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask to form a mask pattern made of the light-shielding film or the semi-light-shielding film on the photomask substrate. In the production of this photomask, the size of the mask pattern obtained by dry etching is desired due to the density of the drawing pattern drawn on the resist material by the electron beam (hereinafter referred to as “drawing rate”). The phenomenon of deviating from the dimension (mask pattern design dimension) occurs. Hereinafter, in the present specification, such a phenomenon is referred to as a pattern fluctuation phenomenon. A pattern formed or formed on the photomask is called a mask pattern, and a pattern formed or formed on the semiconductor device is simply called a pattern. Further, hereinafter, the light shielding film and the semi-light shielding film may be collectively referred to as a light shielding film or the like.
[0003]
The pattern fluctuation phenomenon includes the “resist heating” phenomenon caused by the heat generated in the resist material when the drawing pattern is drawn on the resist material with the electron beam, and the electrons reflected by the substrate are reflected in the column of the electron beam drawing apparatus. This is caused by a “fogging exposure” phenomenon that occurs in the resist material by being incident on the resist material again. Alternatively, this pattern variation phenomenon also occurs when the dry etching state of the light shielding film or the like formed on the photomask substrate changes depending on the drawing rate. A “loading effect” is well known as a cause of pattern dimension fluctuation in a dry etching process of a semiconductor device.
[0004]
In the dry etching process of the semiconductor device, when the resist is a positive type resist, the loading effect is such that more active species necessary for the etching are supplied than necessary to the region where the pattern to be formed on the semiconductor device is sparse. Conversely, in a region where the pattern to be formed in the semiconductor device is dense, there is a phenomenon that the supply amount of active species required for etching is insufficient. As a result of the loading effect, a pattern having a desired dimension cannot be obtained depending on the density of the pattern. That is, in a region where the pattern to be formed on the semiconductor device is sparse, the dimension of the pattern formed by dry etching is larger than the desired pattern dimension (pattern design dimension). On the other hand, in the region where the pattern to be formed on the semiconductor device is dense, the size of the pattern formed by dry etching is smaller than the desired pattern size.
[0005]
As countermeasures against variations in pattern dimensions caused by the loading effect, optimization of dry etching conditions or a method of correcting the shape of a mask pattern to be formed on a photomask substrate has been proposed. As an example in which the latter method is applied to dry etching of a semiconductor device, for example, the method presented at the 38th Japan Society of Applied Physics 30p-ZA-11 can be cited. In this method, a dummy mask pattern (in the photomask portion corresponding to the region where the pattern to be formed on the semiconductor device is sparse is dealt with in order to cope with the excessive etching that occurs in the region where the pattern to be formed on the semiconductor device is sparse. For example, a rectangular auxiliary mask pattern) is formed, or the dimension of the mask pattern is made larger than the mask pattern design dimension, and the dimension of the isolated pattern obtained by dry etching is brought close to the pattern design dimension.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a method of correcting the shape of the mask pattern is applied to a photomask manufacturing method, there are the following problems. That is, in order to correct the shape of the mask pattern, it is necessary to newly provide a rectangular mask pattern (auxiliary mask pattern) or the like at a desired position on the photomask substrate, or to correct the mask pattern dimensions. Therefore, it is necessary to add mask pattern correction data to mask pattern data for drawing with an electron beam, and an increase in the amount of mask pattern data is inevitable. This is a big problem in manufacturing a semiconductor device with a huge degree of integration in recent years.
[0007]
Furthermore, it has been found by the present inventors that the pattern fluctuation phenomenon is caused by causes other than the loading effect that occurs during photomask fabrication. The loading effect that occurs during photomask fabrication means that active species are supplied more than necessary in areas where the mask pattern is sparse, so that etching of the light shielding film, etc. becomes excessive, and conversely, light shielding occurs in areas where the mask pattern is dense. This is a phenomenon in which etching of a film or the like becomes insufficient. However, depending on the type of resist material formed (coated) on the photomask substrate, it has been found that a phenomenon opposite to the loading effect occurs. This phenomenon is prominent when the resist material used has low dry etching resistance. This phenomenon is opposite to the loading effect, when the resist is a positive resist, the light shielding film or the like is insufficiently etched in the region where the drawing rate is low, and the light shielding film or the like is excessively etched in the region where the drawing rate is high. is there. Note that this phenomenon opposite to the loading effect is referred to as “reverse loading effect” in the present specification. This reverse loading effect is presumed to occur because etching of the light shielding film or the like by the active species is difficult to proceed as a result of the reaction between the resist material and the active species.
[0008]
By the way, in both the loading effect and the reverse loading effect, there is no change in the phenomenon that the dimension of the mask pattern composed of the light-shielding film after the dry etching varies depending on the drawing rate. Hereinafter, in this specification, in dry etching of a light-shielding film or the like, the variation phenomenon of the dimension of the mask pattern depending on the drawing rate due to the loading effect and the reverse loading effect is collectively referred to as “process proximity effect”.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to increase the size of a mask pattern that has been etched due to the density (drawing rate) of the mask pattern during dry etching without increasing the amount of mask pattern data used to fabricate the photomask. Is capable of producing a photomask having a mask pattern of a desired dimension, a method of determining an electron beam irradiation correction amount for a resist material for execution of such a method, and Another object of the present invention is to provide a photomask manufactured by such a photomask manufacturing method.
[0010]
Furthermore, an object of the present invention is to provide a method capable of correcting the above-mentioned process proximity effect without increasing the amount of mask pattern data and producing a photomask having a mask pattern of a desired dimension, and a resist material for performing such a method. It is an object of the present invention to provide a method for determining an electron beam irradiation correction amount and a photomask manufactured by such a photomask manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a photomask manufacturing method of the present invention includes a method for drawing a desired pattern with an electron beam on a resist material on a light-shielding film or a semi-light-shielding film formed on a photomask substrate, Development of the resist material, dry etching of the light-shielding film or semi-light-shielding film using the patterned resist material as an etching mask, and forming a mask pattern made of the light-shielding film or semi-light-shielding film on the photomask substrate A method,
At the time of dry etching, the density per unit section of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is eliminated so that the dimension of the mask pattern etched due to the density of the mask pattern to be formed does not deviate from a desired dimension. Based on the electron beam beam to be irradiated to the resist material, determine the irradiation correction amount per unit section,
A desired drawing pattern is drawn on a resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the irradiation correction amount.
[0012]
Alternatively, the photomask manufacturing method of the present invention for achieving the above object is to draw a desired pattern with an electron beam on a resist material on a light-shielding film or a semi-light-shielding film formed on a photomask substrate. Then, the resist material is developed, and the light-shielding film or semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask to form a mask pattern made of the light-shielding film or semi-light-shielding film on the photomask substrate. A method for producing a mask,
(A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance,
(B) A range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance.
(C) Using the range previously determined in (b) as a unit section, the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by the unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation. ,
(D) Based on the mask pattern density obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) and the mask pattern density, Determine the amount of irradiation correction for each unit section,
(E) A desired drawing pattern is drawn on a resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the determined irradiation correction amount.
[0013]
In order to achieve the above object, the electron beam irradiation correction amount to the resist material of the present invention is determined by using an electron beam beam on the resist material on the light shielding film or semi-light shielding film formed on the photomask substrate. After drawing a desired pattern, the resist material is developed, the light-shielding film or semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask, and a mask pattern made of the light-shielding film or semi-light-shielding film is formed as a photomask substrate A method for determining an electron beam irradiation correction amount to a resist material in a method for producing a photomask formed thereon,
(A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance,
(B) A range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance.
(C) Using the range previously determined in (b) as a unit section, the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by the unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation. ,
(D) Based on the mask pattern density obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) and the mask pattern density, An irradiation correction amount for each unit section is determined.
[0014]
  In order to achieve the above object, the photomask of the present invention comprises a resist material after drawing a desired pattern with an electron beam on a resist material on a light shielding film or semi-light shielding film formed on a photomask substrate. A photomask having a mask pattern made of a light-shielding film or a semi-light-shielding film formed by dry etching the light-shielding film or the semi-light-shielding film using the patterned resist material as an etching mask,
  At the time of dry etching, the density per unit section of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is eliminated so that the dimension of the mask pattern etched due to the density of the mask pattern to be formed does not deviate from a desired dimension. Based on the electron beam beam to be irradiated to the resist material, determine the irradiation correction amount per unit section,
  It is produced by drawing a desired drawing pattern on a resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the irradiation correction amount.TheFeatures.
[0015]
  Alternatively, the photomask of the present invention for achieving the above-described object can be obtained by drawing a desired pattern with an electron beam on a resist material on a light-shielding film or a semi-light-shielding film formed on a photomask substrate. A photomask having a mask pattern made of a light shielding film or a semi-light-shielding film formed by developing the resist material and dry-etching the light-shielding film or the semi-light-shielding film using the patterned resist material as an etching mask,
  (A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance,
  (B) A range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance.
  (C) Using the range previously determined in (b) as a unit section, the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by the unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation. ,
  (D) Based on the mask pattern density obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) and the mask pattern density, Determine the amount of irradiation correction for each unit section,
  (E) It is produced by drawing a desired drawing pattern on a resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the determined irradiation correction amount.TheFeatures.
[0016]
As a photomask in the present invention, a normal photomask or phase shift mask having a light-shielding film patterned on the photomask substrate, a light-shielding film patterned on the photomask substrate, and a part of the photomask substrate is engraved Examples of the phase shift mask and the halftone phase shift mask having a semi-light-shielding film patterned on the photomask substrate can be given. The light shielding film and the semi-light shielding film can be made of, for example, chromium (Cr). Quartz can be exemplified as a material constituting the photomask substrate.
[0017]
In recent photomask fabrication, electron beam proximity effect correction is essential. The electron beam proximity effect correction is normally performed by correcting the electron beam beam irradiation amount at the time of drawing a drawing pattern on the mask pattern data. That is, by adjusting and controlling the electron beam irradiation amount at the time of drawing the drawing pattern, the dimensional variation of the patterned resist material obtained after development is corrected.
[0018]
Similarly, the pattern variation phenomenon caused by the process proximity effect in the dry etching process of the light shielding film or the like can be suppressed by correcting (optimizing) the electron beam irradiation amount at the time of drawing the drawing pattern. Moreover, this method of adjusting the electron beam irradiation dose is performed by setting a numerical value corresponding to the electron beam irradiation dose on the mask pattern data. Therefore, it is not necessary to newly generate mask pattern data corresponding to a drawing pattern figure (auxiliary mask pattern or the like) in the photomask manufacturing method or the electron beam irradiation correction amount determination method for the resist material of the present invention. . Therefore, the object of correcting the process proximity effect without increasing the data amount on the mask pattern data is achieved. In addition, the process proximity effect can be corrected together with the electron beam beam proximity effect correction. In the present invention, the electron beam irradiation dose on the mask pattern data is corrected (optimized) to correct (optimize) the electron beam irradiation dose at the time of electron beam drawing, thereby forming It is possible to suppress the process proximity effect caused in the dry etching process of the light shielding film due to the drawing rate of the mask pattern to be performed. The electron beam proximity effect correction solves the problem in the irradiation of the resist material with the electron beam, whereas in the present invention, the dry etching process is irrelevant to the irradiation of the electron beam with the resist material. To solve the problem caused by optimizing the dose of electron beam.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments and examples of the present invention with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[0020]
First, the outline of the method for producing a photomask of the present invention or determining the electron beam irradiation correction amount for a resist material will be described with reference to FIG.
[0021]
[Step-1]
In Step-1, the following processing is performed. (A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance. That is, in order to correct the process proximity effect, the relationship between the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate and the irradiation correction amount of the electron beam to the resist material is obtained. In addition, (b) a range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon in which the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance. That is, the range that the process proximity effect reaches is obtained. Step-1 is composed of the following three substeps.
[0022]
[Substep-1A]
First, the relationship between the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate and the variation in the dimension of the mask pattern formed on the photomask substrate by dry etching is obtained through experiments. Since the density (drawing rate) of the pattern drawn on the resist material by the electron beam beam corresponds to the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate, the following description is based on the drawing rate.
[0023]
Specifically, mask pattern data for drawing an evaluation drawing pattern in the same form (for example, a line and space pattern) in which the drawing rate is changed is prepared. On the other hand, a resist material is formed (coated) on a photomask substrate on which a light-shielding film or semi-light-shielding film made of, for example, a chromium (Cr) thin film is formed. Based on the mask pattern data, drawing patterns having various drawing rates are drawn on the resist material with the same electron beam irradiation dose. The set drawing rate type (number) is “K”.
[0024]
Next, the resist material is developed, the light-shielding film or the semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask, and an evaluation mask pattern made of the light-shielding film or the semi-light-shielding film (hereinafter referred to as an evaluation pattern). ) On the photomask substrate. The number of obtained evaluation patterns is K. And the dimension (for example, line width or space width) of each evaluation pattern is measured for every drawing rate. In addition, it is preferable to make a measurement location into the center part of each evaluation pattern.
[0025]
The measurement results are summarized as the relationship between the drawing rate and the dimensional difference. Here, the dimension of the mask pattern measured in the evaluation pattern having a drawing rate of k% is represented by S_{m_k}, The desired dimension (mask pattern design dimension) S_{d_k}Dimensional difference ΔS_kS_{m_k}-S_{d_k} It is represented by Data on the relationship between the drawing rate and the dimensional difference thus obtained (referred to as “data 1”) is used as a reference for correcting the process proximity effect.
[0026]
[Substep-1B]
In sub-step-1B, a range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon in which the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained. That is, the range that the process proximity effect reaches is obtained. For this purpose, the required range is determined by measuring the mask pattern obtained in sub-step-1A. Specifically, an evaluation pattern with a relatively high drawing rate is selected as appropriate, the evaluation pattern is divided into a plurality (N) of matrix regions, and the dimension of the mask pattern at the center of each region is measured. Such a measurement in the i-th region is denoted by S_{m_i}And In addition, the average value of the measured values in the first to Nth regions is S_{m_ave}And And
S_{m_i}-S_{m_ave}
By gathering the above relationships into equal distribution lines, it is determined how much the mask pattern dimensions change when they enter from the edge of the evaluation pattern. The shortest distance from the position closest to the edge of the evaluation pattern to the edge of the evaluation pattern among the positions of the mask pattern where the dimension of the mask pattern is not changed is “L”.
[0027]
In the central part of the evaluation pattern, the drawing rate can be regarded as constant. On the other hand, the drawing rate at the edge of the evaluation pattern is greatly changed as compared to the central portion of the evaluation pattern. Therefore, the distance L described above corresponds to a range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching. In other words, the distance L corresponds to a range in which the process proximity effect reaches the used resist material.
[0028]
[Substep-1C]
Dimensional difference ΔS for each drawing rate obtained as data 1_k(= S_{m_k}-S_{d_k}) Can be as close to 0 as possible by appropriately correcting the irradiation amount of the electron beam to the resist material. In sub-step-1C, the irradiation correction amount of the electron beam required for each drawing rate is obtained from experiments. That is, the evaluation drawing pattern having the same shape as that used in sub-step-1A is drawn on the resist material. Then, mask pattern data is set so that each of the K ′ evaluation drawing patterns is divided into M matrix-like regions, and for each of the divided regions (1 ≦ j ≦ M). The mask pattern data is set so as to irradiate electron beam beams having different irradiation amounts.
[0029]
In other words, an electron beam is drawn once in a region of M resist materials having different evaluation drawing patterns while changing the irradiation amount. This operation is performed for K ′ evaluation drawing patterns.
[0030]
Thereafter, the resist material is developed under the same conditions as in sub-step-1A, and then the light-shielding film or semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask under the same conditions as in sub-step-1A. An evaluation pattern made of a light shielding film or a semi-light shielding film is formed on the photomask substrate. Thereafter, the dimension of the mask pattern is measured at the center of the M regions of each evaluation pattern. Thus, data on the relationship between the drawing rate, the dimensional difference, and the electron beam irradiation amount can be obtained. From such data, data (referred to as “data 2”) between the irradiation amount of the electron beam and the drawing rate when the dimensional difference is minimized is obtained. Note that the irradiation correction amount is the irradiation amount obtained by subtracting the irradiation amount of the electron beam when the dimensional difference is the smallest from the electron beam irradiation amount in sub-step-1A.
[0031]
By the above step-1, in order to correct the process proximity effect, the relationship between the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate and the irradiation correction amount of the electron beam to the resist material is obtained. In addition, the range (L) to which the process proximity effect can be obtained is obtained.
[0032]
[Step-2]
In Step-2, the range (L) that the process proximity effect covers is defined as a unit section, and the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by this unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is calculated. Ask. For this purpose, first, the mask pattern data is divided into squares with the range (L) as one side using a computer. The delimited unit section is stored on the computer as a mesh table. The density (drawing rate) of the mask pattern in each unit section obtained in this way is calculated using a computer based on the following formula. The obtained drawing rate is stored as data in the target mesh table. The drawing rate can be obtained from the following equation (1).

[0033]
Such calculation is performed in all unit sections of the mask pattern data, and the obtained drawing rate is stored in the mesh table. The mesh table thus obtained is referred to as “data 3”.
[0034]
[Step-3]
In Step-3, based on the mask pattern density obtained in each unit section, the electron beam beam to be irradiated onto the resist material from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in Step-1 and the mask pattern density. The irradiation correction amount for each unit section is determined. That is, the irradiation correction amount is set for each drawing pattern drawn on the resist material based on the data 2 and the data 3 obtained in step-1 and step-2. Specifically, the irradiation correction amount is obtained from data 2 based on the drawing rate for each unit section obtained as data 3, and thereby the irradiation correction amount for all patterns existing in this unit section is determined. Such an operation is performed on all the unit sections, that is, all the drawing patterns to be drawn on the resist material. Thus, the irradiation correction amount of the electron beam to be irradiated onto the resist material is determined.
[0035]
[Step-4]
Thereafter, a desired drawing pattern is drawn on the resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the irradiation correction amount obtained in Step-3. Next, the resist material is developed, the light-shielding film or the semi-light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask, and a mask pattern made of the light-shielding film or the semi-light-shielding film is formed on the photomask substrate. Thus, a photomask is manufactured.
[0036]
【Example】
(Example-1)
In Example 1, a PMMA-based positive resist material was used as a resist material applied on the photomask substrate. Hereinafter, a method for manufacturing a photomask, a method for determining an electron beam irradiation correction amount for a resist material, and a photomask in Example 1 will be described.
[0037]
[Step-100]
This process corresponds to the sub-step-1A described above. First, the relationship between the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate (corresponding to the drawing rate) and the variation in the dimension of the mask pattern formed on the photomask substrate by dry etching was obtained through experiments. The drawing pattern used is shown in FIG. The set drawing rate type (K) is 2.5%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97. .5% 13 types (K = 13). An evaluation pattern having a width of 5 μm as schematically shown in FIG. 2B was formed for each drawing rate. This evaluation pattern is a line and space pattern. In FIG. 2B, the line portion is hatched. The outer shape of the evaluation pattern is indicated by a dotted line. Each evaluation pattern was placed 2 cm apart from the heel as shown in FIG. In FIG. 2A, the drawing rate is shown beside the evaluation pattern. The evaluation pattern was drawn on a resist material on a light-shielding film made of chromium formed on a photomask substrate, after drawing a drawing pattern of each drawing rate with the same electron beam irradiation dose, and then using the MIBK developer. The light-shielding film was dry-etched with a mixed gas of chlorine and oxygen using the patterned resist material as an etching mask, and then the resist material was peeled off.
[0038]
In a drawing pattern for forming an evaluation pattern with a drawing rate of 50% or less, the line width was set to 5 μm, and the width of the space was adjusted so that a predetermined drawing rate was obtained. The reason why the line width is set to 5 μm is to avoid the electron beam beam proximity effect. When the acceleration voltage is 20 keV, an electron beam proximity effect is generated in a range of about 2 μm from the incident point of the electron beam. On the other hand, in the drawing pattern for forming an evaluation pattern with a drawing rate exceeding 50%, the width of the space was fixed to 5 μm and the line width was adjusted so that a predetermined drawing rate was obtained. This is because if the width of the line is fixed to 5 μm and the width of the space is adjusted so as to obtain a predetermined drawing rate, the width of the space becomes small at a high drawing rate, and an electron beam proximity effect occurs.
[0039]
In the central part of the obtained evaluation pattern, the line width was measured in an evaluation pattern with a drawing rate of 50% or less, and the space width was measured in an evaluation pattern with a drawing rate exceeding 50%. The measurement method is the same in the following. The measured results are plotted with the drawing ratio k on the horizontal axis and the dimensional difference ΔS on the vertical axis._k(= S_{m_k}-S_{d_k}The results summarized as) are shown in FIG. From FIG. 3, it can be seen that the dimensional difference increases as the drawing rate increases.
[0040]
    [Step-110]
  This process corresponds to the sub-step-1B described above,The range in which the change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching, that is,The range (L) that the process proximity effect covers is obtained. For this purpose, an appropriate number of evaluation patterns having an appropriate drawing rate are selected from the evaluation patterns obtained in [Step-100]. In Example 1, an evaluation pattern with a drawing rate of 70% was selected. Then, the 5 mm square evaluation pattern was divided into 200 μm on the side. That is, the evaluation pattern was divided into N = 625 matrix regions. And the dimension of the mask pattern in the center part of each area | region was measured. And this measured value S in the i-th region_{m_i}, And the average value S of such measured values in the first to Nth regions_{m_ave}Based on
      S_{m_i}-S_{m_ave}
FIG. 4 (A) schematically shows the result of summarizing the values of the above in a uniform distribution line. S_{m_i}-S_{m_ave}The change in the value (unit: arbitrary) is schematically shown in FIG. In the area surrounded by the solid line A in FIG._{m_i}-S_{m_ave}The value of is almost constant. That is, the process proximity effect is uniform within the area surrounded by the solid line A. On the contrary, in the area outside the solid line A, the existence ratio of the drawing pattern (that is, the drawing ratio in the minute area) decreases toward the end of the evaluation pattern, and as a result, the degree of the process proximity effect changes. . Therefore,The range in which the change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching, that is,The range (L) covered by the process proximity effect is the distance from the solid line A to the edge of the evaluation pattern, that is, S_{m_i}-S_{m_ave}This corresponds to the shortest distance “L” from the position closest to the edge of the evaluation pattern to the edge of the evaluation pattern among the positions of the mask pattern in which the value of is substantially constant. In Example 1, L = 1.00 mm.
[0041]
[Step-120]
This process corresponds to the sub-step-1C described above. Drawing rate k and dimension difference ΔS shown in FIG._kFrom the above results, in the resist material used in Example 1, the process proximity effect was corrected by a value in increments of 10% of the drawing rate. That is, for example, patterns that fall within the range of 10.0% to 19.9% drawing rate are treated as the same drawing rate. Therefore, the optimum irradiation dose (the dimension difference is the smallest) at the intermediate value (15%, 25%, 35%, 45%, 55%, 65%, 75%, 85%, 95%) of the range of each drawing rate. The following processing is performed in order to obtain the electron beam irradiation dose). The number (K ′) of evaluation patterns in this process of Example 1 is 9.
[0042]
The evaluation pattern was a line and space pattern similar to [Step-100]. As schematically shown in FIG. 5A, nine evaluation patterns arranged in a 3 × 3 matrix were prepared. In addition, each drawing rate of the evaluation pattern was an intermediate value (15%, 25%... 85%, 95%) of each drawing rate range. The size of each evaluation pattern was 3 mm square, and the evaluation pattern was formed so that each evaluation pattern was arranged 5 mm apart. A drawing rate is added to the side of the evaluation pattern shown in FIG. Further, mask pattern data is set so that each of K ′ evaluation drawing patterns is divided into M (9 in the first embodiment) matrix-like regions, and each divided region (1 With respect to ≦ j ≦ 9), the resist material was drawn with electron beam beams having different doses (9 levels in Example 1). Note that the reference dose for each drawing rate was set in consideration of the dimensional difference for each drawing rate obtained in FIG. One schematic diagram of the formed evaluation pattern is shown in FIG. In addition, the boundary of each area | region was shown with the dotted line. Regarding the size of the evaluation pattern, the size of the divided evaluation pattern region, and the distance between the evaluation patterns, the range (L) in which the process proximity effect is applied to the resist material used in Example 1 is about 1.00 mm. Therefore, it is considered that the evaluation does not affect other factors. The resist material development conditions and dry etching conditions were the same as those in [Step-100].
[0043]
In each of the nine evaluation patterns thus obtained, the dimension of the mask pattern was measured at the center of the nine matrix regions. The measurement results are plotted for each drawing rate with the irradiation correction amount on the horizontal axis and the dimensional difference on the vertical axis. The dimension difference is a value obtained by subtracting a desired dimension (mask pattern design dimension) from the measured mask pattern dimension. In FIG. 6, for the convenience of explanation, only data with a drawing rate of 15% (displayed by white squares), 55% (displayed by black squares), and 95% (displayed by white circles) are shown. In practice, plots are made for all data from 15% to 95%.
[0044]
From FIG. 6, at each drawing rate, the irradiation correction amount is such that the dimension of the mask pattern obtained by dry etching is as close as possible to the desired dimension (mask pattern design dimension), that is, the dimensional difference is zero as much as possible. Asked. FIG. 7 shows the relationship between the obtained drawing rate and the irradiation correction amount.
[0045]
[Step-130]
Based on the irradiation correction amount for each drawing rate obtained as described above and the range (L) to which the process proximity effect is applied, the range (L) to which the process proximity effect is applied should be actually formed on the photomask substrate as a unit section. The mask pattern is divided by this unit section, the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation, and then the irradiation correction amount and mask pattern for each drawing rate are calculated based on the obtained mask pattern density in each unit section. The irradiation correction amount for each unit section of the electron beam to be irradiated to the resist material is determined from the relationship with the density, and a desired drawing pattern is applied to the resist material with the electron beam of the irradiation amount based on the irradiation correction amount. draw.
[0046]
The drawing pattern used in [Step-100] was used as the drawing pattern in this step. First, the mask pattern data to be drawn was divided over the entire mask pattern data in a unit block of 1.00 mm square defined as a range (L) to which the process proximity effect extends. Next, the drawing rate of the drawing pattern in each unit section is calculated based on the formula (1) in each unit section, and is calculated in [Step-120] for all the drawing patterns in the unit section. The irradiation correction amount in the unit section is obtained from the relationship between the irradiation correction amount and the drawing rate. By performing this operation on all the unit sections, the process proximity effect was corrected over the entire mask pattern data. And based on this mask pattern data, ie, the above-mentioned drawing pattern was drawn on the resist material with the electron beam of the irradiation amount based on the irradiation correction amount. The irradiation amount based on the irradiation correction amount takes into account the irradiation correction amount for correcting the electron beam beam proximity effect in addition to the irradiation correction amount for correcting the process proximity effect, thereby obtaining a mask pattern having a desired size. Means the optimal dose for Then, the resist material is developed under the same conditions as in [Step-100], and then the light-shielding film is dry-etched using the patterned resist material as an etching mask to form a mask pattern (same shape as the evaluation pattern). Formed on a photomask substrate.
[0047]
The dimension of the mask pattern was measured at the center of the mask pattern at various drawing rates formed. And the dimensional difference was calculated | required based on the measurement result. Here, the dimensional difference is a value obtained by subtracting a desired dimension (mask pattern design dimension) from the measured mask pattern dimension. The relationship between the drawing rate and the dimensional difference is shown by black squares in FIG. In FIG. 8, for comparison, a value (see FIG. 3) in which the process proximity effect obtained in [Step-100] is not corrected is indicated by a white circle.
[0048]
As is apparent from FIG. 8, the mask pattern dimension obtained by dry etching is within a range of ± 0.02 μm with respect to a desired dimension (mask pattern design dimension) at all drawing ratios. It can be seen that the mask pattern obtained in (1) is formed with high accuracy. According to the present invention, a highly accurate photomask having a greatly reduced process proximity effect can be produced.
[0049]
(Example 2)
In Example 2, a novolac negative resist material was used as the resist material. Dimensional difference ΔS in the evaluation pattern obtained by the same method as [Step-100] in Example 1_k(= S_{m_k}-S_{d_k}9) and the drawing rate are shown in FIG. In Example 2, a TMAH developer was used to develop the resist material. Next, when the range (L) in which the process proximity effect was reached was determined in the same manner as in [Step-110] of Example 1, L = 1.00 mm.
[0050]
Subsequently, the relationship between the dimensional difference of the evaluation pattern obtained by the same method as [Step-120] in Example 1 and the irradiation correction amount was obtained for each drawing rate. The result is shown in FIG. In FIG. 10, for the convenience of explanation, only data with a drawing rate of 15% (displayed by white squares), 55% (displayed by black squares), and 95% (displayed by white circles) are shown. Further, from FIG. 10, irradiation is performed so that the mask pattern dimension obtained by dry etching is as close as possible to the desired dimension (mask pattern design dimension), that is, the dimension difference is 0 as much as possible at each drawing rate. The correction amount was determined. The relationship between the obtained drawing rate and the irradiation correction amount is shown in FIG.
[0051]
Next, a mask pattern made of a light-shielding film (having the same shape as the evaluation pattern) was formed on the photomask substrate by the same method as [Step-130] in Example 1. The dimensions of the mask pattern were measured at the center of the mask pattern at various drawing rates obtained. And the dimensional difference was calculated | required based on the measurement result. Here, the dimensional difference is a value obtained by subtracting a desired dimension (mask pattern design dimension) from the measured mask pattern dimension. The relationship between the drawing rate and the dimensional difference is shown by black squares in FIG. In FIG. 12, for comparison, a value (see FIG. 9) in which the process proximity effect is not corrected is indicated by a white circle.
[0052]
As is apparent from FIG. 12, the mask pattern dimension obtained by dry etching is within a range of ± 0.02 μm with respect to a desired dimension (mask pattern design dimension) at all drawing ratios. It can be seen that the mask pattern obtained in (1) is formed with high accuracy. According to the present invention, a highly accurate photomask having a greatly reduced process proximity effect can be produced.
[0053]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and preferable Example of this invention, this invention is not limited to these. The conditions and various numerical values described in the embodiments are examples and can be changed as appropriate. In the embodiments and preferred embodiments of the present invention, the range (distance L) that the process proximity effect reaches in the resist material used is determined in advance, but this range (distance L) is treated as a constant value based on empirical rules. Step-1B and [Process-110] can also be omitted. Alternatively, the relationship between the irradiation correction amount of the electron beam for correcting the process proximity effect and the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is made into a fixed table, and by referring to such a table, Based on the density per unit section of the mask pattern to be formed on the photomask substrate, it is also possible to determine the irradiation correction amount per unit section of the electron beam to be irradiated onto the resist material. As a result, Step-1 and [Step-100] to [Step-120] can be omitted.
[0054]
The photomask manufacturing method and the electron beam irradiation correction amount determination method for the resist material according to the present invention are applied on an etching target material layer (for example, an insulating layer or a wiring layer) formed on a semiconductor substrate or the like. The present invention can also be applied to a method of directly writing an electron beam on the resist material. That is, in such a direct writing method, a desired pattern is drawn with an electron beam on a resist material on an etching target material layer formed on a semiconductor substrate, and then the resist material is developed to form a patterned resist. The material to be etched is dry-etched using the material as an etching mask. At this time, due to the pattern density of the material to be etched to be formed, the dimension of the etched material layer to be etched is desired. Irradiation per unit section of the electron beam to be applied to the resist material based on the density per unit section of the pattern of the material layer to be etched to be formed on the semiconductor substrate so as not to deviate from the dimensions (design dimensions) A correction amount is determined, and a desired drawing pattern is registered with an electron beam having an irradiation amount based on the irradiation correction amount. To draw on the door material.
[0055]
Alternatively, in such a direct drawing method,
(A) During dry etching, the resist material is irradiated so that the dimension of the etched material layer to be etched does not deviate from a desired dimension (design dimension) due to the pattern density of the material layer to be etched. The relationship between the irradiation correction amount of the electron beam and the density of the pattern of the material layer to be etched to be formed on the semiconductor substrate is obtained in advance,
(B) The range in which the change in the pattern density of the material layer to be etched to be formed on the semiconductor substrate causes a phenomenon in which the pattern size of the material layer to be etched is shifted from a desired size during dry etching. Asking
(C) Using the range determined in advance in (b) as a unit section, the pattern of the etching material layer to be actually formed on the semiconductor substrate is divided by the unit section, and the pattern of the material to be etched in each unit section Find the density by calculation,
(D) Based on the pattern density of the material layer to be etched obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) above and the pattern density of the material layer to be etched, Find the irradiation correction amount for each unit section of the electron beam to be irradiated,
(E) A desired drawing pattern is drawn on a resist material with an electron beam of an irradiation amount based on the irradiation correction amount.
[0056]
According to the steps (a) to (d) in the direct writing method, the electron beam irradiation correction amount for the resist material for the direct writing method can be determined.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is not necessary to newly generate a drawing pattern figure (such as an auxiliary mask pattern) in order to correct the process proximity effect. Therefore, the process proximity effect can be corrected without increasing the data amount on the mask pattern data. As a result, a highly accurate photomask can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a photomask manufacturing method or a method for determining an electron beam irradiation correction amount for a resist material according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a schematic arrangement view of an evaluation pattern for examining a relationship between a drawing rate and a dimensional difference of a mask pattern in an evaluation pattern after dry etching, and an enlarged schematic diagram of the evaluation pattern.
3 is a diagram illustrating a relationship between a drawing rate and a dimensional difference of a mask pattern in an evaluation pattern after dry etching in Example 1. FIG.
FIG. 4 shows such a measured value S in the i-th region in an evaluation pattern in order to determine the range covered by the process proximity effect._{m_i}, And the average value S of such measured values in the first to Nth regions_{m_ave}S calculated based on_{m_i}-S_{m_ave}The result of summarizing the relationship of_{m_i}-S_{m_ave}It is a figure which shows typically the change of the value of.
FIG. 5 is a schematic layout of an evaluation pattern for obtaining an irradiation correction amount so that a mask pattern dimension obtained by dry etching is equal to a desired dimension at each drawing rate, and the evaluation pattern is enlarged; It is a schematic diagram.
6 is a diagram illustrating a relationship among a drawing rate, an irradiation correction amount, and a dimensional difference obtained in Example 1. FIG.
7 is a diagram illustrating a relationship between a drawing rate and an irradiation correction amount in Embodiment 1. FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a drawing rate and a dimensional difference when the process proximity effect is corrected and not corrected in the first embodiment.
9 is a diagram showing a relationship between a drawing rate and a dimensional difference of a mask pattern in an evaluation pattern after dry etching in Example 2. FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship among a drawing rate, an irradiation correction amount, and a dimensional difference obtained in Example 2;
11 is a diagram illustrating a relationship between a drawing rate and an irradiation correction amount in Example 2. FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a drawing rate and a dimensional difference when the process proximity effect is corrected and when the process proximity effect is not corrected in the second embodiment.

Claims

After a desired pattern is drawn on the resist material on the light-shielding film or semi-light-shielding film formed on the photomask substrate with an electron beam, the resist material is developed, and light shielding is performed using the patterned resist material as an etching mask. A photomask manufacturing method for dry etching a film or a semi-light-shielding film and forming a mask pattern made of the light-shielding film or the semi-light-shielding film on a photomask substrate,
(A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance,
(B) A range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance.
(C) Using the range previously determined in (b) as a unit section, the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by the unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation. ,
(D) Based on the mask pattern density obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) and the mask pattern density, Determine the amount of irradiation correction for each unit section,
(E) A method for producing a photomask, wherein a desired drawing pattern is drawn on a resist material with an electron beam having an irradiation amount based on the determined irradiation correction amount.

After a desired pattern is drawn on the resist material on the light-shielding film or semi-light-shielding film formed on the photomask substrate with an electron beam, the resist material is developed, and light shielding is performed using the patterned resist material as an etching mask. A method of determining an electron beam irradiation correction amount to a resist material in a photomask manufacturing method in which a film or a semi-light-shielding film is dry-etched and a mask pattern made of the light-shielding film or the semi-light-shielding film is formed on a photomask substrate. ,
(A) During dry etching, an irradiation correction amount of an electron beam to be applied to the resist material so as to prevent the dimension of the etched mask pattern from deviating from a desired dimension due to the density of the mask pattern to be formed; The relationship with the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate is obtained in advance,
(B) A range in which a change in the density of the mask pattern to be formed on the photomask substrate causes a phenomenon that the dimension of the etched mask pattern deviates from a desired dimension during dry etching is obtained in advance.
(C) Using the range previously determined in (b) as a unit section, the mask pattern to be actually formed on the photomask substrate is divided by the unit section, and the density of the mask pattern in each unit section is obtained by calculation. ,
(D) Based on the mask pattern density obtained in each unit section, from the relationship between the irradiation correction amount obtained in advance in (a) and the mask pattern density, A method for determining an electron beam irradiation correction amount for a resist material, wherein an irradiation correction amount for each unit section is determined.