JP4447238B2 - パターン描画方法及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク等の基板上のレジスト層にパターンを描画する方法に関し、詳しくは、ラスタースキャン方式を用いた描画方式を用いて、例えば液晶表示装置等を作製するためのフォトマスク等の繰り返しパターンを描画する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置は、ディスプレイの高精細化が進んでいることから、表示装置のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイやカラーフィルター等の製造に用いられるフォトマスクのパターンについても微細化が進んでいる。
上記のようなフォトマスクとしては、所定サイズの透明基板上に所定の遮光膜（クロム系膜等）パターンが形成されたものが一般的である。このようなフォトマスクは、通常、透明基板上に所定の遮光膜（クロム系膜等）が形成されたフォトマスクブランク上にレジスト膜を塗布し、前記レジスト膜に、電子線又はレーザ等のエネルギービームを用いてパターン描画を行った後、現像処理を行いレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし、残存したレジストパターンを剥離して、所定の洗浄工程を経てフォトマスクを製造する。
【０００３】
特に、近年、大型ＬＣＤ用マスクの分野において、グレートーンマスクを用いて使用するマスク枚数を削減する試みがなされており、このグレートーンマスクは、微細パターンを有するものを用いられるため、微細な高精度パターンが必要となった要因にもなっている。
ここで、グレートーンマスクとは、図７示されるように、遮光部１と、全透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、例えば、グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界以下のパターン寸法を有する微細遮光パターン３ａを形成した領域であって、この領域を透過する光の透過量を低減（一部透過）しこの領域による照射量を低減してフォトレジストの膜厚を他の領域に対し選択的に変えることを目的として形成される。遮光部１と微細遮光パターン３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。全透過部２と微細透過部３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。
グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約２〜３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約３〜４μｍである。このため、例えば、図７（１）でグレートーン部における微細透過部３ｂのスペース幅を２．５μｍ未満、露光機の解像限界以下の微細遮光パターン３ａのライン幅を２．５μｍ未満とする。上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、グレートーン部３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分とグレートーン部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図７（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分１’が例えば約１μｍ、グレートーン部３に対応する部分３’が例えば約０．４〜０．５μｍ、全透過部２に対応する部分はレジストが残存しない部分２’となる。そして、レジストが残存しない部分２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部３に対応する薄い部分３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
【０００４】
ところで、表示装置用の製造するためのフォトマスクは、上記のようにフォトマスクを製造する際のパターンの描画にラスタスキャン方式を用いるのが主流である。ラスタスキャン方式は、描画エリア全面を、エネルギービーム（電子線或いはレーザ）が走査して、パターン部分に達するとビームがＯＮとなり描画を行う方式である。この方式は、図８に示されるように、スキャン幅（一般的には、描画装置において設定されているビームの振り幅）で現されるＸ方向の長さ５とビーム径（複数のビームを用いる場合はその合計）で現されるＹ方向の長さ６とからなる描画単位７（図上斜線を付した部分）を有し、ビームの走査は該描画単位毎に、描画領域内のＹ方向の始点から終点まで矢印８のように順次スキャンされ（このスキャンを１ストライプのスキャンと呼ぶ）、それをＸ方向にずらしながら順次繰り返され、描画領域全面がスキャンされる。このとき、各ストライプの領域をパスと呼ぶ。
【０００５】
ラスタスキャン方式の描画において、例えば、特許文献１の従来技術として記載されているような、転写像の解像度を向上させるために、ビーム径を小さくして描画単位の密度を増大させた上で、図９に示すように、Ｘ方向に隣接する描画単位７，７’に重なりをもたせ、かつ描画単位７，７’をＹ方向にお互いずらす、多重露光（多重描画）の方法が知られている。この場合、多重露光される部分の露光量が本来の露光量となるように、各々のビーム出力が調整されることは勿論である。
また、Ｘ方向に重なりを持たせることは、描画パターンのムラの発生を低減させることにも有効であることが、例えば、特許文献２に記載されている。即ち、パターンの描画に際しては、描画した際に、隣り合う描画領域の境界にパターンの異常（バッティングエラー等）が起こるという問題があることが知られている。そして、このようなパターンの異常が規則的に発生してムラとなり、製造した表示装置の表示性能の低下につながってしまうという問題があった。上述のように、描画単位に重なりを持たせることにより、描画単位の境界部の継ぎ目を目立たなくすることが可能となると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特許３０４７１０３号公報
【特許文献２】
特開２０００−４７３６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような描画装置においては、次のような問題がある。まず、第１に、従来の多重描画においては、Ｘ方向の重なり量は、例えば３回の多重描画を行う場合はスキャン幅の１／３を重ね合わせるといったように、単純に重ね合わせ回数分で割った重ね量で描画するものであった。しかしながら、図１０（１）、（２）の５段目の図に示すスキャン幅におけるスキャン方向（Ｘ方向）の各地点においては、図１０（１）の４段目の図に示されるようにビーム出力が一定となるのが理想的であるが、実際は、図１０（２）の４段目の図に示されるように、スキャン幅（描画単位に相当）内の各地点においてビーム出力が変動している。このような、ばらつきのあるビーム出力の描画単位同士を重ね合わせた場合、露光量のばらつきが重ね量に依存してしまい、上記従来のような重ね量では、最適な露光量のばらつきが得られず、その結果、優れたＣＤ精度（寸法精度）のパターンが得られないという問題点があった。詳しくは、スキャン幅内の各地点においてビーム出力の変動があると、図１０（２）の１段目の図に示されるように、Ｘ−ＣＤ（Ｘ方向のパターン寸法）はスキャン幅内のビーム出力の変動に比例して変動し、Ｘ−ＣＤ精度が悪化する。同様に、スキャン幅内の各地点においてビーム出力の変動があると、図１０（２）の２段目の図に示されるように、Ｙ−ＣＤ（Ｙ方向のパターン寸法）はビーム出力の変動に比例して変動し、Ｙ−ＣＤ精度が悪化する。これに対し、スキャン幅内の各地点においてビーム出力が一定であると、図１０（２）の１段目及び２段目の図に示されるように、Ｘ−ＣＤ及びＹ−ＣＤは一定のＣＤ精度で描画される。即ち、図１０（１）、（２）の２段目の図に示されるように、パターンのＣＤはビーム出力に依存する。
第２に、従来のマルチパスにおいては、Ｙ方向にずらすことによって、エネルギービーム内のガウシアン分布に伴なう出力差（出力ばらつき）に起因した描画ばらつきをある程度緩和させ、描画されるパターンのエッジラフネスを緩和することができるという利点もある。しかしながら、エッジラフネスの緩和程度も、Ｙ方向のずらし量に依存する。特に、複数本のエネルギービームを並列に用いて走査する装置の場合、図１１（１）に示されるパターン形状のように全てのビームが同じ出力に描画されるのが理想的であるが、実際は、図１１（２）のパターン形状に示されるように、ビーム間においてばらつきが生じてしまい、パターンのエッジラフネスに悪影響が生じてしまう。このような、ばらつきのあるビーム出力の描画領域同士を適当な量ずらして重ね合わせた場合、必ずしも最適な露光量のばらつきが得られず、その結果、優れたエッジラフネス緩和の効果が得られないという問題点があった。尚、図１１は、５本のビームを並列に走査して描画したときのエネルギービームの出力を示す図である。尚、ビーム出力は、Ｙ方向のパターン寸法（Ｙ−ＣＤ）に比例するため、図１１においては、エネルギービームの出力をＹ−ＣＤで表示している。
さらに、上記したエネルギービームの出力差は、装置のメンテナンスにより変化してしまうため、品質保証上の問題を引き起こしていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多重描画（マルチパス描画）を用いて描画する際に、エネルギービームの出力差に起因する露光量のばらつきを抑えることにより、高精度のパターン描画を行うことができる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
（構成１） レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とするパターン描画方法。
（構成２） 前記Ｘ方向に重ね合ったストライプ同士は、前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うことを特徴とする構成１に記載のパターン描画方法。
（構成３） 前記方法において、エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合い、かつ前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量及びＹ方向のずれ量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とする構成２に記載のパターン描画方法。
（構成４） レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合い、かつ前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＹ方向のずれ量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とするパターン描画方法。
（構成５） 描画単位の走査を、複数本のエネルギービームを用いて行うことを特徴とする構成３又は４に記載のパターン描画方法。
（構成６） 構成１〜５から選ばれるパターン描画方法によりパターンを描画する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０００９】
上記構成１は、異なるストライプ（パス）同士をＸ方向に重ね合い、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量に基づき、前記多重描画を行う方法である。つまり、Ｘ方向の重なり量の最適化を図ったものである。
【００１０】
上記構成２は、上記構成１でＸ方向の重なり量の最適化を図ったものについて、Ｙ方向へのずれを加えたものである。
【００１１】
上記構成３は、上記構成２でＸ方向の重なり量の最適化を図ったものについて、さらに、Ｙ方向へのずれ量の最適化を図ったものである。
【００１２】
上記構成４は、異なるストライプ（パス）同士をＸ方向に重ね合い、かつＹ方向にずらし、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＹ方向のずれ量の最適化を図ったものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１：Ｘ方向の重なり量（シフト量）の最適化）
図１０（２）で説明したように、描画単位内にはビーム出力の変動が発生する。このビーム出力の変動が原因で、２重描画（ダブルパス描画）を使用しても、描画単位内のＣＤ変動等を完全になくすことは不可能である。
図１２は、描画単位１（従ってストライプ１（パス１））に対して、それと重ね合わせる描画単位２（従ってストライプ２（パス２））を、Ｘ方向にスキャン幅の１／２（描画単位のＸ方向の長さの１／２）シフトさせた場合において、ビーム出力の変動に基づいてシミュレーションから算出した各描画単位内のＣＤ変動量、及びそれらを合成したＣＤ変動量を示す。なお、ＣＤ変動量とビーム出力の変動量とは比例関係にあるので、図１２は、各描画単位内のビーム出力変動量、及びそれらを合成したビーム出力変動量を示している。
ストライプ１（パス１）における描画単位１内の出力変動が実際に描画される描画単位内のＣＤ変動量となり、描画単位同士の繋ぎ部（バッティング部）にパターン段差やムラが発生する。結果として２重描画（ダブルパス描画）を実施しても描画単位内の出力変動は発生する。この描画単位内における出力の変動は描画装置のメンテナンス毎に変化するので、仮にＸ方向のシフト量を最適値に設定できたとしても、２重描画（ダブルパス描画）時の変動量が常に最小になるとは限らない。
【００１４】
そこで、実施の形態１では、シミュレーションによるＸ方向への最適シフト量の算出を試みた。
実施の形態１では、ビームの描画単位内における出力変動から、２重描画（ダブルパス描画）を使用した場合に発生する出力変動をＸ方向のシフト量別に計算し、Ｘ方向における最適シフト量を算出する。
その概念図を図１に示す。図１に示すように、描画単位１内のビーム出力変動と（図１（１））、描画単位２内のビーム出力変動（図１（２））とから、描画単位２のＸ方向のシフト量を変動させ、合成された出力変動量が最小となる場合（図１（３））をシミュレーションにより見つけ出し、このときのＸ方向のシフト量を最適シフト量とする。
このシミュレーションによって事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時の最適シフト量を求めることが可能である。また、このシミュレーションにより描画単位同士の繋ぎ部におけるパターン段差やムラの低減が可能である。また、Ｘ方向に描画されるライン（図１０の１段目の図参照）のＣＤがより安定した状態でパターンを描画することが可能である。
【００１５】
シミュレーションの実際の方法を以下に示す。
実際には、非多重描画（シングルパス描画）における描画単位内のビーム出力変化に対応する値（ＣＤ、ビーム出力の変化、もしくはにそれらに類する値）を測定する。非多重描画（シングルパス描画）であるため、ビーム出力は１００％である。
２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合はビーム出力５０％で２度描き（２重描画）し、合成出力が１００％となった領域が解像される。そのため、シミュレーションでは非多重描画（シングルパス描画）で得られる描画単位内の各箇所におけるビーム出力変化に対応する値（ＣＤ、ビーム出力の変化、もしくはにそれらに類する値）の１／２を描画単位１の出力対応値とし、Ｘ方向にシフトさせて描画する描画単位２についても同様にして出力対応値求める。そして、描画単位１の出力対応値と描画単位２の出力対応値とから両者の重なりあった各箇所における合成出力対応値を計算する。
上記のようにして計算される、描画単位１と描画単位２の重なりあった各箇所における合成出力対応値の変動量（Range）をＸ方向のシフト量別に算出する。
例えば、各描画単位をＸ方向に４０ポイントに分割（分割するポイント数は任意に設定可能）し、各々の点における出力（ＣＤもしくは出力に類する値）を測定する。
描画単位１の出力が基準となり、次に描画単位１に重ね合うように描画する描画単位２を任意の方向にシフトさせる。各々の点にて重なりあう描画単位１と描画単位２の出力対応値の平均をとり、各々の点の合成出力対応値とする。この各々の点の合成出力対応値から、最大値−最小値＝変動量（Range）が算出される。
図２に挙げたシミュレーション結果は、出力対応値としてＸ−ＣＤ（図１０参照）を測定し、合成出力対応値の変動量（Range）を、Ｘ方向のシフト量別に算出した結果を示している。このシミュレーション結果では、Ｘ方向のシフト量がスキャン幅（描画単位のＸ方向の長さ）の１／４又は３／４のときが最も合成出力対応値の変動量（Range）が小さいと計算された。
上記で説明したシミュレーション方法（測定・計算方法）によって、事前に２重・多重描画（ダブル・マルチパス描画）使用時の最適シフト量を求めることが可能である。例えば、Ｘ方向に描画される描画単位（ライン）のＣＤがより安定した状態でパターンを描画することが可能である。また、描画装置の状態が変動した場合であっても、新たに測定した描画単位内の合成出力対応値の変動量（Range）等から、事前に２重・多重描画（ダブル・マルチパス描画）使用時の最適シフト量を求め、それを適用することが可能である。また、このシミュレーションにより描画単位同士の繋ぎ部におけるパターン段差等の凹凸を最小にすることが可能である。この凹凸の低減により欠陥検査時の検出も低減すると考えられ、検査装置の稼働率向上にも有効である。この描画単位同士の繋ぎ部が原因で発生するムラの低減を防止することが可能である。
尚、上記実施の形態１では、２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合の例を用いて説明しているが、多重描画（マルチパス描画）を使用する場合においても、上述したシミュレーションは有効である。多重描画を実施する場合は多重にする分だけの出力を分割、合成をすれは良い。
【００１６】
（実施の形態２：Ｙ方向のずれ量（シフト量）の最適化）
図３は、２重描画（ダブルパス描画）の模式図である。尚、図３においても、図１１と同様にエネルギービーム出力をパターン幅で示しており、図３は各エネルギービーム出力が理想的に同じとしている。
従来は、ストライプ１（パス１）に対し、ストライプ２（パス２）を任意に定めた基準シフト量でＸ方向、Ｙ方向へシフト量させて描画してきた。
しかしながら、各ビームの出力には必ず差が発生する。その出力差から２重描画（ダブルパス描画）を使用してもエッジラフネス（エッジの凹凸）は完全になくすことは不可能であり、各ビームの出力の傾向により、エッジの凹凸のＣＤレンジ（Range）や凹凸の発生周期が決まる。
図４に、パス１（ストライプ１）に対し、ストライプ方向（Ｙ方向）にパス２（ストライプ２）を２．５ビームシフトさせた場合において、パス１とパス２の重なる部分の合成出力（図１１と同様にＹ−ＣＤで表示）の図を示す。
合成出力の図から分かるように、黒色になった領域が解像され、黒色の領域の凹凸がエッジラフネスとなり、凹凸の発生周期となる。このエッジラフネスの程度や発生周期はＹ向のシフト量に依存して変化する。よって、基準シフト量ではこのエッジラフネスの凹凸の程度や発生周期は、メンテナンス後、毎回変化することとなり、最適な状態とは限らない。これは、装置のメンテナンスにより、多数本ある各ビーム自体の出力や、各ビームのＸ方向（描画単位内）の出力変動の傾向が、変動してしまうからである。
【００１７】
そこで、実施の形態２では、シミュレーションによるＹ方向への最適シフト量の算出を試みた。
実施の形態２では、複数本ある各ビームの出力差から、２重描画（ダブルパス描画）を使用した場合に発生するエッジラフネス（エッジの凹凸）を、Ｙ方向へのシフト量別に計算し、Ｙ方向における最適シフト量を算出する。
具体的には、例えば、複数本あるビームの出力（ＣＤもしくは出力に類する値）の差から生じるＣＤのバラツキ（出力のバラツキ）からエッジラフネスを計算する。なお、各ビームで描画したラインのＣＤでなくとも、各ビームの出力に類する値でもシミュレーションは可能である。
このシミュレーションにより事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時のＹ方向における最適シフト量を想定可能である。このシミュレーションによりエッジラフネス及びムラの低減が可能である。また、エッジの凹凸の発生周期も計算できるため、製品の要求に応じ、Ｙ方向へのシフト量を調整して、凹凸の発生周期を調整することが可能である。例えば、局所的に凹凸が多いがＣＤのバラツキは小さい条件や、局所的に凹凸は少ないが緩やかにＣＤが大きく変動する条件などを選定できる。
【００１８】
シミュレーションの実際の方法を以下に示す。
複数本あるビーム内で任意のビーム出力（ＣＤもしくは出力に類する値）を基準とし、その他のビームとの出力差を計算する。この出力差の１／２（２重描画（ダブルパス描画）時は１／２、多重描画（マルチパス描画）時は多重に描画する分だけの数で出力を割る）を算出する。
図５に示すように、パス１を基準とし、パス２をＹ方向へ任意の量でシフトさせる。パス１（図５（１））とパス２（図５（１））とで重なりあう出力差にて合成出力が１００％となる領域が解像される（図５（３）中黒塗りの部分）。図５（３）中、Ａは合成出力を示すＹ−ＣＤの最大幅、Ｂは合成出力を示すＹ−ＣＤの最小幅である。これにより、エッジラフネス＝Ａ−Ｂを求めることができる。シミュレーションではＹ方向のシフト量別でパス１とパス２で重なり合う各領域の出力を計算し、エッジラフネスを計算する。つまり、パス１に対し、パス２のＹ方向へのシフト量を変動させ、合成出力の差を最小にする条件（エッジラフネス＝Ａ−Ｂを最小にする条件）を算出する。
具体的には、まず、各ビームの出力を測定する。図６（１）は実際のパターンを５本ある各ビーム別で描画した時のＹ−ＣＤであり、図６（２）はビーム１を基準としたときのＹ−ＣＤの差である。即ち、各ビームで描画した場合、ビーム１よりもビーム２のＹ−ＣＤは１９ｎｍ短くなるということである。ここで、２重描画（ダブルパス描画）でビーム１とビーム２を用いて描画した場合、描画されるエリアはビーム１よりビーム２で描画されるエリアの方が小さく、ビーム１とビーム２との合成出力が１００％になるエリアはビーム２のエリアとほぼ等しいと仮定している。上記のように各ビームで描画したＹ−ＣＤの差を基準として重なりあうビームで共通して描画されるエリア（＝Ｙ−ＣＤ）を計算し、ビームのシフト量別にＹ−ＣＤの変動量（＝エッジラフネス）を算出する（図６（３））。
上記シミュレーション結果（図６（３））では、２．５ビームシフトが最もエッジラフネスが良い（Ｙ−ＣＤの変動が小さい）と計算される。上記に説明した計算方法にて、装置の状態が変動した場合に出力（各ビームのＣＤもしくは出力に類する値）から２重描画（ダブルパス描画）時におけるシフト量の最適化が図れ、エッジラフネスの最適状態を想定することが可能である。
上記シミュレーションによって、事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時のＹ方向における最適シフト量を想定可能である。このシミュレーションによりエッジラフネス及びムラの低減が可能である。また、エッジの凹凸発生周期も計算できるため、製品の要求に応じ、Ｙ方向へのシフト量を調整することが可能である。例えば、局所的に凹凸が多いがＣＤのバラツキは小さい条件や、局所的に凹凸は少ないが緩やかにＣＤが大きく変動する条件などを選定できる。
尚、上記実施の形態２では、２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合の例を用いて説明しているが、多重描画（マルチパス描画）を使用する場合においても、上述したシミュレーションは有効である。多重描画を実施する場合は多重にする分だけの出力を分割、合成をすれは良い。
また、本発明においては、上記実施の形態１と上記実施の形態２を組み合わせて、Ｘ方向の重なり量の最適化及びＹ方向へのずれ量の最適化を図ることが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、多重描画（マルチパス描画）を用いて描画する際に、エネルギービームの出力差に起因する露光量のばらつきを抑えることにより、高精度のパターン描画を行うことができる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＸ方向の最適シフト量の算出方法を説明するための概念図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシュミレーション結果を示す図である。
【図３】２重描画（ダブルパス描画）を説明するための模式図である。
【図４】パス１に対し、Ｙ方向にパス２を２．５ビームシフトさせた場合の合成出力について説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るＹ方向の最適シフト量の算出方法を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るシュミレーション結果を示す図である。
【図７】グレートーンマスクを説明するための図であり、（１）は部分平面図、（２）は部分断面図である。
【図８】従来のパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図９】従来の他のパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図１０】スキャン幅内の各地点におけるビーム出力の変動に起因してＣＤばらつきが生じることを説明するための模式図である。
【図１１】複数本あるビームの出力差に起因してパターンのエッジラフネスに悪影響が生じることを説明するための模式図である。
【図１２】ビーム出力の変動に基づいてシミュレーションから算出した各描画単位内（スキャン幅内）のＣＤ変動量、及びそれらを合成したＣＤ変動量を示す図である。
【符号の説明】
１ 遮光部
２ 全透過部
３ グレートーン部
３ａ 微細遮光パターン
３ｂ 微細透過部
５ スキャン幅（ビームの振り幅）で現されるＸ方向の長さ
６ ビーム径で現されるＹ方向の長さ
７ 描画単位
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク等の基板上のレジスト層にパターンを描画する方法に関し、詳しくは、ラスタースキャン方式を用いた描画方式を用いて、例えば液晶表示装置等を作製するためのフォトマスク等の繰り返しパターンを描画する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置は、ディスプレイの高精細化が進んでいることから、表示装置のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイやカラーフィルター等の製造に用いられるフォトマスクのパターンについても微細化が進んでいる。
上記のようなフォトマスクとしては、所定サイズの透明基板上に所定の遮光膜（クロム系膜等）パターンが形成されたものが一般的である。このようなフォトマスクは、通常、透明基板上に所定の遮光膜（クロム系膜等）が形成されたフォトマスクブランク上にレジスト膜を塗布し、前記レジスト膜に、電子線又はレーザ等のエネルギービームを用いてパターン描画を行った後、現像処理を行いレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし、残存したレジストパターンを剥離して、所定の洗浄工程を経てフォトマスクを製造する。
【０００３】
特に、近年、大型ＬＣＤ用マスクの分野において、グレートーンマスクを用いて使用するマスク枚数を削減する試みがなされており、このグレートーンマスクは、微細パターンを有するものを用いられるため、微細な高精度パターンが必要となった要因にもなっている。
ここで、グレートーンマスクとは、図７示されるように、遮光部１と、全透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、例えば、グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界以下のパターン寸法を有する微細遮光パターン３ａを形成した領域であって、この領域を透過する光の透過量を低減（一部透過）しこの領域による照射量を低減してフォトレジストの膜厚を他の領域に対し選択的に変えることを目的として形成される。遮光部１と微細遮光パターン３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。全透過部２と微細透過部３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。
グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約２〜３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約３〜４μｍである。このため、例えば、図７（１）でグレートーン部における微細透過部３ｂのスペース幅を２．５μｍ未満、露光機の解像限界以下の微細遮光パターン３ａのライン幅を２．５μｍ未満とする。上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、グレートーン部３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分とグレートーン部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図７（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分１’が例えば約１μｍ、グレートーン部３に対応する部分３’が例えば約０．４〜０．５μｍ、全透過部２に対応する部分はレジストが残存しない部分２’となる。そして、レジストが残存しない部分２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部３に対応する薄い部分３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
【０００４】
ところで、表示装置用の製造するためのフォトマスクは、上記のようにフォトマスクを製造する際のパターンの描画にラスタスキャン方式を用いるのが主流である。ラスタスキャン方式は、描画エリア全面を、エネルギービーム（電子線或いはレーザ）が走査して、パターン部分に達するとビームがＯＮとなり描画を行う方式である。この方式は、図８に示されるように、スキャン幅（一般的には、描画装置において設定されているビームの振り幅）で現されるＸ方向の長さ５とビーム径（複数のビームを用いる場合はその合計）で現されるＹ方向の長さ６とからなる描画単位７（図上斜線を付した部分）を有し、ビームの走査は該描画単位毎に、描画領域内のＹ方向の始点から終点まで矢印８のように順次スキャンされ（このスキャンを１ストライプのスキャンと呼ぶ）、それをＸ方向にずらしながら順次繰り返され、描画領域全面がスキャンされる。このとき、各ストライプの領域をパスと呼ぶ。
【０００５】
ラスタスキャン方式の描画において、例えば、特許文献１の従来技術として記載されているような、転写像の解像度を向上させるために、ビーム径を小さくして描画単位の密度を増大させた上で、図９に示すように、Ｘ方向に隣接する描画単位７，７’に重なりをもたせ、かつ描画単位７，７’をＹ方向にお互いずらす、多重露光（多重描画）の方法が知られている。この場合、多重露光される部分の露光量が本来の露光量となるように、各々のビーム出力が調整されることは勿論である。
また、Ｘ方向に重なりを持たせることは、描画パターンのムラの発生を低減させることにも有効であることが、例えば、特許文献２に記載されている。即ち、パターンの描画に際しては、描画した際に、隣り合う描画領域の境界にパターンの異常（バッティングエラー等）が起こるという問題があることが知られている。そして、このようなパターンの異常が規則的に発生してムラとなり、製造した表示装置の表示性能の低下につながってしまうという問題があった。上述のように、描画単位に重なりを持たせることにより、描画単位の境界部の継ぎ目を目立たなくすることが可能となると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特許３０４７１０３号公報
【特許文献２】
特開２０００−４７３６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような描画装置においては、次のような問題がある。まず、第１に、従来の多重描画においては、Ｘ方向の重なり量は、例えば３回の多重描画を行う場合はスキャン幅の１／３を重ね合わせるといったように、単純に重ね合わせ回数分で割った重ね量で描画するものであった。しかしながら、図１０（１）、（２）の５段目の図に示すスキャン幅におけるスキャン方向（Ｘ方向）の各地点においては、図１０（１）の４段目の図に示されるようにビーム出力が一定となるのが理想的であるが、実際は、図１０（２）の４段目の図に示されるように、スキャン幅（描画単位に相当）内の各地点においてビーム出力が変動している。このような、ばらつきのあるビーム出力の描画単位同士を重ね合わせた場合、露光量のばらつきが重ね量に依存してしまい、上記従来のような重ね量では、最適な露光量のばらつきが得られず、その結果、優れたＣＤ精度（寸法精度）のパターンが得られないという問題点があった。詳しくは、スキャン幅内の各地点においてビーム出力の変動があると、図１０（２）の１段目の図に示されるように、Ｘ−ＣＤ（Ｘ方向のパターン寸法）はスキャン幅内のビーム出力の変動に比例して変動し、Ｘ−ＣＤ精度が悪化する。同様に、スキャン幅内の各地点においてビーム出力の変動があると、図１０（２）の２段目の図に示されるように、Ｙ−ＣＤ（Ｙ方向のパターン寸法）はビーム出力の変動に比例して変動し、Ｙ−ＣＤ精度が悪化する。これに対し、スキャン幅内の各地点においてビーム出力が一定であると、図１０（２）の１段目及び２段目の図に示されるように、Ｘ−ＣＤ及びＹ−ＣＤは一定のＣＤ精度で描画される。即ち、図１０（１）、（２）の２段目の図に示されるように、パターンのＣＤはビーム出力に依存する。
第２に、従来のマルチパスにおいては、Ｙ方向にずらすことによって、エネルギービーム内のガウシアン分布に伴なう出力差（出力ばらつき）に起因した描画ばらつきをある程度緩和させ、描画されるパターンのエッジラフネスを緩和することができるという利点もある。しかしながら、エッジラフネスの緩和程度も、Ｙ方向のずらし量に依存する。特に、複数本のエネルギービームを並列に用いて走査する装置の場合、図１１（１）に示されるパターン形状のように全てのビームが同じ出力に描画されるのが理想的であるが、実際は、図１１（２）のパターン形状に示されるように、ビーム間においてばらつきが生じてしまい、パターンのエッジラフネスに悪影響が生じてしまう。このような、ばらつきのあるビーム出力の描画領域同士を適当な量ずらして重ね合わせた場合、必ずしも最適な露光量のばらつきが得られず、その結果、優れたエッジラフネス緩和の効果が得られないという問題点があった。尚、図１１は、５本のビームを並列に走査して描画したときのエネルギービームの出力を示す図である。尚、ビーム出力は、Ｙ方向のパターン寸法（Ｙ−ＣＤ）に比例するため、図１１においては、エネルギービームの出力をＹ−ＣＤで表示している。
さらに、上記したエネルギービームの出力差は、装置のメンテナンスにより変化してしまうため、品質保証上の問題を引き起こしていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多重描画（マルチパス描画）を用いて描画する際に、エネルギービームの出力差に起因する露光量のばらつきを抑えることにより、高精度のパターン描画を行うことができる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
（構成１） レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とするパターン描画方法。
（構成２） 前記Ｘ方向に重ね合ったストライプ同士は、前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うことを特徴とする構成１に記載のパターン描画方法。
（構成３） 前記方法において、エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合い、かつ前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量及びＹ方向のずれ量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とする構成２に記載のパターン描画方法。
（構成４） レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合い、かつ前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＹ方向のずれ量に基づき、前記多重描画を行うことを特徴とするパターン描画方法。
（構成５） 描画単位の走査を、複数本のエネルギービームを用いて行うことを特徴とする構成３又は４に記載のパターン描画方法。
（構成６） 構成１〜５から選ばれるパターン描画方法によりパターンを描画する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０００９】
上記構成１は、異なるストライプ（パス）同士をＸ方向に重ね合い、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＸ方向の重なり量に基づき、前記多重描画を行う方法である。つまり、Ｘ方向の重なり量の最適化を図ったものである。
【００１０】
上記構成２は、上記構成１でＸ方向の重なり量の最適化を図ったものについて、Ｙ方向へのずれを加えたものである。
【００１１】
上記構成３は、上記構成２でＸ方向の重なり量の最適化を図ったものについて、さらに、Ｙ方向へのずれ量の最適化を図ったものである。
【００１２】
上記構成４は、異なるストライプ（パス）同士をＸ方向に重ね合い、かつＹ方向にずらし、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画した場合に、前記重ね合いにより形成された領域のレジスト層への露光状態が最適となるようなＹ方向のずれ量の最適化を図ったものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１：Ｘ方向の重なり量（シフト量）の最適化）
図１０（２）で説明したように、描画単位内にはビーム出力の変動が発生する。このビーム出力の変動が原因で、２重描画（ダブルパス描画）を使用しても、描画単位内のＣＤ変動等を完全になくすことは不可能である。
図１２は、描画単位１（従ってストライプ１（パス１））に対して、それと重ね合わせる描画単位２（従ってストライプ２（パス２））を、Ｘ方向にスキャン幅の１／２（描画単位のＸ方向の長さの１／２）シフトさせた場合において、ビーム出力の変動に基づいてシミュレーションから算出した各描画単位内のＣＤ変動量、及びそれらを合成したＣＤ変動量を示す。なお、ＣＤ変動量とビーム出力の変動量とは比例関係にあるので、図１２は、各描画単位内のビーム出力変動量、及びそれらを合成したビーム出力変動量を示している。
ストライプ１（パス１）における描画単位１内の出力変動が実際に描画される描画単位内のＣＤ変動量となり、描画単位同士の繋ぎ部（バッティング部）にパターン段差やムラが発生する。結果として２重描画（ダブルパス描画）を実施しても描画単位内の出力変動は発生する。この描画単位内における出力の変動は描画装置のメンテナンス毎に変化するので、仮にＸ方向のシフト量を最適値に設定できたとしても、２重描画（ダブルパス描画）時の変動量が常に最小になるとは限らない。
【００１４】
そこで、実施の形態１では、シミュレーションによるＸ方向への最適シフト量の算出を試みた。
実施の形態１では、ビームの描画単位内における出力変動から、２重描画（ダブルパス描画）を使用した場合に発生する出力変動をＸ方向のシフト量別に計算し、Ｘ方向における最適シフト量を算出する。
その概念図を図１に示す。図１に示すように、描画単位１内のビーム出力変動と（図１（１））、描画単位２内のビーム出力変動（図１（２））とから、描画単位２のＸ方向のシフト量を変動させ、合成された出力変動量が最小となる場合（図１（３））をシミュレーションにより見つけ出し、このときのＸ方向のシフト量を最適シフト量とする。
このシミュレーションによって事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時の最適シフト量を求めることが可能である。また、このシミュレーションにより描画単位同士の繋ぎ部におけるパターン段差やムラの低減が可能である。また、Ｘ方向に描画されるライン（図１０の１段目の図参照）のＣＤがより安定した状態でパターンを描画することが可能である。
【００１５】
シミュレーションの実際の方法を以下に示す。
実際には、非多重描画（シングルパス描画）における描画単位内のビーム出力変化に対応する値（ＣＤ、ビーム出力の変化、もしくはにそれらに類する値）を測定する。非多重描画（シングルパス描画）であるため、ビーム出力は１００％である。
２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合はビーム出力５０％で２度描き（２重描画）し、合成出力が１００％となった領域が解像される。そのため、シミュレーションでは非多重描画（シングルパス描画）で得られる描画単位内の各箇所におけるビーム出力変化に対応する値（ＣＤ、ビーム出力の変化、もしくはにそれらに類する値）の１／２を描画単位１の出力対応値とし、Ｘ方向にシフトさせて描画する描画単位２についても同様にして出力対応値求める。そして、描画単位１の出力対応値と描画単位２の出力対応値とから両者の重なりあった各箇所における合成出力対応値を計算する。
上記のようにして計算される、描画単位１と描画単位２の重なりあった各箇所における合成出力対応値の変動量（Range）をＸ方向のシフト量別に算出する。
例えば、各描画単位をＸ方向に４０ポイントに分割（分割するポイント数は任意に設定可能）し、各々の点における出力（ＣＤもしくは出力に類する値）を測定する。
描画単位１の出力が基準となり、次に描画単位１に重ね合うように描画する描画単位２を任意の方向にシフトさせる。各々の点にて重なりあう描画単位１と描画単位２の出力対応値の平均をとり、各々の点の合成出力対応値とする。この各々の点の合成出力対応値から、最大値−最小値＝変動量（Range）が算出される。
図２に挙げたシミュレーション結果は、出力対応値としてＸ−ＣＤ（図１０参照）を測定し、合成出力対応値の変動量（Range）を、Ｘ方向のシフト量別に算出した結果を示している。このシミュレーション結果では、Ｘ方向のシフト量がスキャン幅（描画単位のＸ方向の長さ）の１／４又は３／４のときが最も合成出力対応値の変動量（Range）が小さいと計算された。
上記で説明したシミュレーション方法（測定・計算方法）によって、事前に２重・多重描画（ダブル・マルチパス描画）使用時の最適シフト量を求めることが可能である。例えば、Ｘ方向に描画される描画単位（ライン）のＣＤがより安定した状態でパターンを描画することが可能である。また、描画装置の状態が変動した場合であっても、新たに測定した描画単位内の合成出力対応値の変動量（Range）等から、事前に２重・多重描画（ダブル・マルチパス描画）使用時の最適シフト量を求め、それを適用することが可能である。また、このシミュレーションにより描画単位同士の繋ぎ部におけるパターン段差等の凹凸を最小にすることが可能である。この凹凸の低減により欠陥検査時の検出も低減すると考えられ、検査装置の稼働率向上にも有効である。この描画単位同士の繋ぎ部が原因で発生するムラの低減を防止することが可能である。
尚、上記実施の形態１では、２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合の例を用いて説明しているが、多重描画（マルチパス描画）を使用する場合においても、上述したシミュレーションは有効である。多重描画を実施する場合は多重にする分だけの出力を分割、合成をすれは良い。
【００１６】
（実施の形態２：Ｙ方向のずれ量（シフト量）の最適化）
図３は、２重描画（ダブルパス描画）の模式図である。尚、図３においても、図１１と同様にエネルギービーム出力をパターン幅で示しており、図３は各エネルギービーム出力が理想的に同じとしている。
従来は、ストライプ１（パス１）に対し、ストライプ２（パス２）を任意に定めた基準シフト量でＸ方向、Ｙ方向へシフト量させて描画してきた。
しかしながら、各ビームの出力には必ず差が発生する。その出力差から２重描画（ダブルパス描画）を使用してもエッジラフネス（エッジの凹凸）は完全になくすことは不可能であり、各ビームの出力の傾向により、エッジの凹凸のＣＤレンジ（Range）や凹凸の発生周期が決まる。
図４に、パス１（ストライプ１）に対し、ストライプ方向（Ｙ方向）にパス２（ストライプ２）を２．５ビームシフトさせた場合において、パス１とパス２の重なる部分の合成出力（図１１と同様にＹ−ＣＤで表示）の図を示す。
合成出力の図から分かるように、黒色になった領域が解像され、黒色の領域の凹凸がエッジラフネスとなり、凹凸の発生周期となる。このエッジラフネスの程度や発生周期はＹ向のシフト量に依存して変化する。よって、基準シフト量ではこのエッジラフネスの凹凸の程度や発生周期は、メンテナンス後、毎回変化することとなり、最適な状態とは限らない。これは、装置のメンテナンスにより、多数本ある各ビーム自体の出力や、各ビームのＸ方向（描画単位内）の出力変動の傾向が、変動してしまうからである。
【００１７】
そこで、実施の形態２では、シミュレーションによるＹ方向への最適シフト量の算出を試みた。
実施の形態２では、複数本ある各ビームの出力差から、２重描画（ダブルパス描画）を使用した場合に発生するエッジラフネス（エッジの凹凸）を、Ｙ方向へのシフト量別に計算し、Ｙ方向における最適シフト量を算出する。
具体的には、例えば、複数本あるビームの出力（ＣＤもしくは出力に類する値）の差から生じるＣＤのバラツキ（出力のバラツキ）からエッジラフネスを計算する。なお、各ビームで描画したラインのＣＤでなくとも、各ビームの出力に類する値でもシミュレーションは可能である。
このシミュレーションにより事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時のＹ方向における最適シフト量を想定可能である。このシミュレーションによりエッジラフネス及びムラの低減が可能である。また、エッジの凹凸の発生周期も計算できるため、製品の要求に応じ、Ｙ方向へのシフト量を調整して、凹凸の発生周期を調整することが可能である。例えば、局所的に凹凸が多いがＣＤのバラツキは小さい条件や、局所的に凹凸は少ないが緩やかにＣＤが大きく変動する条件などを選定できる。
【００１８】
シミュレーションの実際の方法を以下に示す。
複数本あるビーム内で任意のビーム出力（ＣＤもしくは出力に類する値）を基準とし、その他のビームとの出力差を計算する。この出力差の１／２（２重描画（ダブルパス描画）時は１／２、多重描画（マルチパス描画）時は多重に描画する分だけの数で出力を割る）を算出する。
図５に示すように、パス１を基準とし、パス２をＹ方向へ任意の量でシフトさせる。パス１（図５（１））とパス２（図５（１））とで重なりあう出力差にて合成出力が１００％となる領域が解像される（図５（３）中黒塗りの部分）。図５（３）中、Ａは合成出力を示すＹ−ＣＤの最大幅、Ｂは合成出力を示すＹ−ＣＤの最小幅である。これにより、エッジラフネス＝Ａ−Ｂを求めることができる。シミュレーションではＹ方向のシフト量別でパス１とパス２で重なり合う各領域の出力を計算し、エッジラフネスを計算する。つまり、パス１に対し、パス２のＹ方向へのシフト量を変動させ、合成出力の差を最小にする条件（エッジラフネス＝Ａ−Ｂを最小にする条件）を算出する。
具体的には、まず、各ビームの出力を測定する。図６（１）は実際のパターンを５本ある各ビーム別で描画した時のＹ−ＣＤであり、図６（２）はビーム１を基準としたときのＹ−ＣＤの差である。即ち、各ビームで描画した場合、ビーム１よりもビーム２のＹ−ＣＤは１９ｎｍ短くなるということである。ここで、２重描画（ダブルパス描画）でビーム１とビーム２を用いて描画した場合、描画されるエリアはビーム１よりビーム２で描画されるエリアの方が小さく、ビーム１とビーム２との合成出力が１００％になるエリアはビーム２のエリアとほぼ等しいと仮定している。上記のように各ビームで描画したＹ−ＣＤの差を基準として重なりあうビームで共通して描画されるエリア（＝Ｙ−ＣＤ）を計算し、ビームのシフト量別にＹ−ＣＤの変動量（＝エッジラフネス）を算出する（図６（３））。
上記シミュレーション結果（図６（３））では、２．５ビームシフトが最もエッジラフネスが良い（Ｙ−ＣＤの変動が小さい）と計算される。上記に説明した計算方法にて、装置の状態が変動した場合に出力（各ビームのＣＤもしくは出力に類する値）から２重描画（ダブルパス描画）時におけるシフト量の最適化が図れ、エッジラフネスの最適状態を想定することが可能である。
上記シミュレーションによって、事前に２重描画（ダブルパス描画）使用時のＹ方向における最適シフト量を想定可能である。このシミュレーションによりエッジラフネス及びムラの低減が可能である。また、エッジの凹凸発生周期も計算できるため、製品の要求に応じ、Ｙ方向へのシフト量を調整することが可能である。例えば、局所的に凹凸が多いがＣＤのバラツキは小さい条件や、局所的に凹凸は少ないが緩やかにＣＤが大きく変動する条件などを選定できる。
尚、上記実施の形態２では、２重描画（ダブルパス描画）を使用する場合の例を用いて説明しているが、多重描画（マルチパス描画）を使用する場合においても、上述したシミュレーションは有効である。多重描画を実施する場合は多重にする分だけの出力を分割、合成をすれは良い。
また、本発明においては、上記実施の形態１と上記実施の形態２を組み合わせて、Ｘ方向の重なり量の最適化及びＹ方向へのずれ量の最適化を図ることが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、多重描画（マルチパス描画）を用いて描画する際に、エネルギービームの出力差に起因する露光量のばらつきを抑えることにより、高精度のパターン描画を行うことができる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＸ方向の最適シフト量の算出方法を説明するための概念図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシュミレーション結果を示す図である。
【図３】２重描画（ダブルパス描画）を説明するための模式図である。
【図４】パス１に対し、Ｙ方向にパス２を２．５ビームシフトさせた場合の合成出力について説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るＹ方向の最適シフト量の算出方法を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るシュミレーション結果を示す図である。
【図７】グレートーンマスクを説明するための図であり、（１）は部分平面図、（２）は部分断面図である。
【図８】従来のパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図９】従来の他のパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図１０】スキャン幅内の各地点におけるビーム出力の変動に起因してＣＤばらつきが生じることを説明するための模式図である。
【図１１】複数本あるビームの出力差に起因してパターンのエッジラフネスに悪影響が生じることを説明するための模式図である。
【図１２】ビーム出力の変動に基づいてシミュレーションから算出した各描画単位内（スキャン幅内）のＣＤ変動量、及びそれらを合成したＣＤ変動量を示す図である。
【符号の説明】
１ 遮光部
２ 全透過部
３ グレートーン部
３ａ 微細遮光パターン
３ｂ 微細透過部
５ スキャン幅（ビームの振り幅）で現されるＸ方向の長さ
６ ビーム径で現されるＹ方向の長さ
７ 描画単位
Claims (10)
- レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンをラスタースキャンにより描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームはレーザであり、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画し、
前記X方向の重ね合いは、前記描画単位のエネルギービームの出力変動を、前記描画単位をX方向にシフトさせたときのエネルギービームの出力変動と合成した出力変動を、シフト量別に計算し、前記計算した出力変動に基づいて決定した最適シフト量を用いて行うことを特徴とするパターン描画方法。 - レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームはレーザであり、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合うように行い、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画し、
前記X方向の重ね合いは、前記描画単位のエネルギービームの出力変動と、前記描画単位をX方向にシフトさせたときのエネルギービームの出力変動を合成したとき、該合成された出力変動量が最小となるようなシフト量を用いて行う
ことを特徴とするパターン描画方法。 - 前記Ｘ方向に重ね合ったストライプ同士は、前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン描画方法。
- 前記方法において、エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合うとともに前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画し、
前記Y方向のずれ量として、前記描画単位がY方向にずれるように重なり合うことにより、重なり合うエネルギービームにより共通して描画されるエリアを計算し、エネルギービームのシフト量別に前記エリアの変動量を算出することに基づいて得られた最適シフト量を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン描画方法。 - 前記Y方向のずれ量として、前記描画単位がY方向にずれるように重なり合うことにより、重なり合うエネルギービームにより共通して描画されるエリアを計算し、エネルギービームのシフト量別に前記エリアの変動量を算出したとき、前記変動量が最も小さくなる前記シフト量を最適シフト量とすることを特徴とする、請求項４に記載のパターン描画方法。
- レジスト層が形成された基板におけるレジスト層上の描画領域に、所定のパターンを描画する方法であって、エネルギービームを前記基板に対して相対移動させることにより、エネルギービームの所定のスキャン幅からなるＸ方向に平行な幅とエネルギービームのビーム径からなるＹ方向に平行な幅とにより定義される描画単位ごとのエネルギービームの走査を、描画領域内のＹ方向へ繰り返し行うことにより１ストライプの走査を行い、かつ、前記１ストライプの走査を描画領域内のＸ方向へ繰り返すことによって描画領域全面にエネルギービームを走査させ、前記走査の際に所定のパターンデータに従ってエネルギービームをオンオフすることによって、前記レジスト層上の所定のパターンを描画する方法において、
前記エネルギービームはレーザであり、
描画単位の走査は、複数本のエネルギービームを用いて行い、
前記エネルギービームの走査を、異なるストライプ同士をＸ方向に重ね合い、かつ前記ストライプのそれぞれの描画単位がＹ方向にずれるように重ね合うように行って、前記重ね合いによって所定の露光量となるように多重描画し
前記Y方向のずれは、前記描画単位がY方向にずれるように重なり合うことにより、重なり合う前記複数本のエネルギービームにより共通して描画されるエリアを計算し、エネルギービームのシフト量別に前記エリアの変動量を算出することに基づいて得られた、前記複数本のエネルギービームのエッジラフネスを緩和する最適シフト量を用いて行うことを特徴とするパターン描画方法。 - 描画単位の走査を、複数本のエネルギービームを用いて行うことを特徴とする請求項１〜５に記載のパターン描画方法。
- 前記所定のパターンは、液晶ディスプレイ製造用のフォトマスクパターンであることを特徴とする、請求項１〜７に記載のパターン描画方法。
- 請求項１〜８から選ばれるパターン描画方法によりパターンを描画する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
- 遮光部と全透過部とグレートーン部を有するグレートーンマスクであって、前記グレートーン部に、露光機の解像限界以下のパターン寸法の微細パターンを有するグレートーンマスクの製造方法において、
請求項１〜９のいずれかに記載のパターン描画方法を用いることを適用する、グレートーンマスクの製造方法。
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