JP2005529362A - フォトマスクおよび欠陥の修復方法 - Google Patents

Abstract

フォトマスクおよびその上の欠陥を修復する方法が開示される。このフォトマスクは、好ましくは、基板と、バッファ層と、この基板と非透過層との間に配設されたバッファ層を含む非透過層とを備える。この方法は、この非透過層中にパターンを形成するステップを含む。このパターン付きの非透過層中に１つまたは複数の欠陥が確認された場合に、このバッファ層が、このパターン付きの非透過層中の欠陥が修復される際にこの基板が損傷されるのを防ぐ。

Description

本発明は、一般に、リソグラフィの分野に関し、より詳細にはフォトマスクおよびその欠陥の修復方法に関する。

今日一般的に、フォトリソグラフィには、ウェハ上の極めて小さい寸法の半導体デバイスをうまく結像するために短波長露光が必要とされる。遠紫外線（ＤＵＶ）またはそれ未満、たとえば２００ナノメートル未満の帯域の波長では、フォトマスク・アセンブリを作製するために一般的に使用される材料および技法が、ますます重要になっている。

フォトマスクの典型的な製作方法は、回路パターンをレジスト層内に結像させるステップと、レジスト層を現像するステップと、このレジスト層および不透明層または半透過層の覆われていない任意の領域をエッチングするステップと、このレジスト層のエッチングされない部分を除去するステップとを含む。このプロセス中、この不透明層または半透過層の一部分がこのような材料を含まない区域中の基板上に残る場合は、欠陥が生じることがある。これらの欠陥は余分な材料を除去することによって修復することができるが、基板がこの修復プロセスの際に損傷を受けることがある。

従来は、フォトマスクを修復するために少なくとも２つの技法が使用されてきた。集束ガリウム・イオン・ビーム・フォトマスク修復技術は、この欠陥修復プロセスの終点を決定するために、一般的には、イオン検出を利用する。この終点を決定するために、この欠陥の下の基板をサンプリングしてガリウム・イオンの存在を検出する。基板のサンプリングは、基板中にガリウム・イオンが存在するまでは終点を指し示さないので、望まないガリウムの汚染または基板の穿孔あるいはその両方が終点の前に生じることがある。ガリウムの汚れは４００ｎｍ未満の波長でエネルギを次第に吸収する。基板に伴われるどんな損傷も、イオン・ビームの線量の低下、および／またはイオン・ビーム修復プロセスの完了後の後処理によって緩和することができる。しかし、線量の低下はフォトマスクによって投影された像の全体的な品質を阻害し終点の精度を低下させることがある。さらに、後処理は局所的な位相誤差をもたらすことがある。集束Ｇａイオン・ビーム（たとえば、セイコー−ＳＩＲ３０００Ｘなど）を使用する修復技法は、透明基板を歪ませるかもしれないという欠点を有することもある。

他の修復技法では、レーザ蒸着または切断を使用して欠陥を除去することができる。レーザ修復技法では、くぼみを基板中に生じさせることができ、それによって、基板の光学的性質（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）および関連するフォトマスクを改変することができる。レーザ修復技法の終点は、しばしば、欠陥の除去に伴うイオンの有無によって決定される。基板に配設された非透過性材料性を修復する場合の終点は、非透過性材料性および基板が一般的なイオンを有する場合、しばしば、もっと決定することが困難である。一般的なイオンが非透過層および関連する基板を形成するために使用される材料中に存在すると、石英穴状の損傷が基板中にしばしば生じる。

約４００ナノメートルを超える露光波長を使用するリソグラフィ装置では、基板損傷はしばしば問題にならない。しかし、約４００ナノメートル未満の露光波長を使用するリソグラフィ装置では、基板損傷がこのような露光波長の吸収を生じさせ、それによって、関連するフォトマスクの透過に関する諸特性を低下させることがある。

以前に、窒化ＴｉＳｉ系材料を使用してハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランク（ｅｍｂｅｄｄｅｄ，ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ｂｌａｎｋｓ）および関連するフォトマスクを形成した。このような材料は、時々、窒化ケイ素窒化チタン（ＳｉＮＴｉＮ）と呼ばれる。窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）は、半導体産業で頻繁に使用される誘電材料である。

本発明の教示によれば、フォトマスク上の欠陥を修復することに伴う不利な点および問題点が、ほぼ低減され、あるいはなくされた。一実施形態では、修復プロセスの際に付随する基板が損傷を受けるのを防ぐバッファ層付きのフォトマスクを形成することができる。このバッファ層は、付随する基板に対する静電放電（ＥＳＤ）損傷も防ぐことができる。本発明の別の実施形態は、基板上に形成されたバッファ層および非透過層を有し、バッファ層が非透過層と基板の間に配設されたフォトマスク上の欠陥を修復する方法を含むことができる。パターンを非透過層中に形成することができる。パターン付きの非透過層中で１つまたは複数の欠陥が確認された場合、この欠陥は、修復プロセスの際に基板をバッファ層で損傷から保護しながら、パターン付きの非透過層中で修復することができる。

本発明のさらに別の実施形態は、ペリクルフレームおよびペリクル構造に取り付けられたペリクル膜によって部分的に画定されたフォトマスクペリクルアセンブリ（ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ｐｅｌｌｉｃｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を有するフォトマスク・アセンブリを含むことができる。このフォトマスク・アセンブリは、ペリクル膜と反対側でペリクルアセンブリに結合したフォトマスクを備えることもできる。バッファ層を使用して、非透過層中のどんな欠陥を修復する際にも、基板を損傷から保護することができる。この非透過層を修復した後で、バッファ層の非透過層中に形成されたパターンに対応する部分をエッチングして基板に隣接する部分を露出させることができる。非透過層のエッチングされた部分およびバッファ層の対応するエッチングされた部分によって、得られるパターン付きの層を部分的に画定することができる。

本発明の教示によれば、付随する基板の少なくとも一部分上に配設されたバッファ層付きのフォトマスクを形成することができる。バッファ層を、電磁エネルギの透過、部分的透過、吸収および／または反射を行う様々な材料から形成することができる。このフォトマスクは、さらに、バッファ層上に形成された非透過層を含むこともできる。この非透過層は、電磁エネルギの吸収、部分的透過および／または反射を行う様々な材料から形成することができる。様々なリソグラフィ技法を使用して非透過層中にパターンを形成することができる。このバッファ層は、パターン付きの非透過層に関連する修復プロセスの際に基板が損傷するのを防ぐ働きをすることが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態の技術的な利点は、修復プロセスの際にフォトマスクの基板が損傷するのを防ぐバッファ層が含まれ得ることである。フォトマスク製作プロセスの際に欠陥が非透過層中に形成されることがあり修復しなければならない。この修復プロセスの際に修復ビームを使用してこのような欠陥を除去することができる。バッファ層は好ましくは非透過層と基板の間に位置するので、修復プロセスからのどんな損傷も、一般的には、基板ではなくバッファ層のみに影響を及ぼす。

本発明のいくつかの実施形態の別の技術的利点は、製作プロセスの際に静電放電（ＥＳＤ）損傷を低下させるバッファ層が含まれ得ることである。従来は、酸化膜材料をバッファ材料として使用してきた。というのは、酸化膜材料は、一般的には、付随する非透過層のエッチングの際に無傷のままだからである。しかし、多くの酸化膜材料は帯電した非透過層と付随する基板の間に誘電材料をもたらすことによってＥＳＤ損傷のリスクを増加させる絶縁体として働くこともある。したがって、本発明では、導電材料を使用してバッファ層を形成することによってＥＳＤ損傷のリスクを低下させる。

本発明のいくつかの実施形態のさらに別の技術的利点は、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）装置を使用して非透過層に対するどんな損傷も修復することによって修復プロセスの正確な終点を検出可能にするバッファ層を含むことができる。このバッファ層は、非透過層を形成するために使用される材料と異なる材料から形成することができる。イオン・ビーム修復プロセスの際に、付随する修復ツールは、非透過層中のイオン・ビームに関連するイオン濃度をモニタすることができる。非透過層中でイオン・ビームに伴うイオンがないとき、修復プロセスの終点を決定することができる。というのは、イオン濃度は、欠陥が除去されイオン・ビームがバッファ層の表面に到達するとき、変化するからである。

本発明の他の態様では、単一イオン・ビーム堆積技法または二重イオン・ビーム堆積技法を使用して、ハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランクの少なくとも４００ナノメータ（ｎｍ）未満の選択されたリソグラフィ波長で約１８０°の位相シフトを作り出すことのできる部分を製作するステップを含むこともできる。用途によっては、位相シフトは±５°変わることがある。

本発明の様々な実施形態では、これらの技術的な利点の全てまたはいくつかが存在することができ、あるいは何も存在しないこともある。以下の図、説明、および添付の特許請求の範囲から他の技術的利点も当業者には容易に明白になるであろう。

本発明およびその利点のより完全で完璧な理解が、添付の図面に関してなされた以下の説明を参照することによって得られる。図面では、同じ参照番号は同様のフィーチャを指す。

本発明およびその利点の好ましい実施形態は、図１ないし図３Ｂを参照することによって理解できよう。図では、同じ参照番号で同様の部分および対応する部分を示す。

図１に、ペリクルアセンブリ１４と結合したフォトマスク１２を備えるフォトマスク・アセンブリ１０の断面図を示す。基板１６とパターン付きの層１８は、互いに協働してフォトマスク１２を形成する。フォトマスク１２は別名マスクまたはレチクルとしても知られる。フォトマスク１２は、様々な寸法を有し、それだけには限定されないが、円形、長方形、または正方形を含む形状を有する。フォトマスク１２は、それだけには限定されないが、半導体ウェハ（明確に図示せず）上に回路パターンを投影し結像するために使用できる、ワンタイム・マスター、５インチ（１２．７ｃｍ）レチクル、６インチ（１５．２ｃｍ）レチクル、９インチ（２２．９ｃｍ）レチクル、または他の任意の適切な寸法のレチクルを含む様々なフォトマスク・タイプでもよい。さらに、フォトマスク１２は、二元マスク、位相シフト・マスク、近接効果補正（ＯＰＣ）マスク、またはリソグラフィ装置で使用するのに適する他の任意のタイプのマスクでもよい。フォトマスク・アセンブリ１０をリソグラフィ装置中に載置するとき、パターン付きの層１８によって部分的に画定される回路イメージを、基板１６を介して半導体ウェハの表面に投影することができる。

用途によっては、基板１６は水晶、人工水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、他の任意の適切な材料などの透明材料でよく、それらは、波長約１０ナノメートル（ｎｍ）以上約４５０ｎｍ以下の入射光の少なくとも約７５％を透過させる。代替実施形態では、基板１６はシリコンや他の適切な材料などの反射材料でよく、それらは、波長約１０ｎｍ以上約４５０ｎｍ以下の入射光の約５０％超を反射する。

いくつかの実施形態では、パターン付きの層１８は、クロム、窒化クロム、金属オキシカルボナイトライド（Ｍ−Ｏ−Ｃ−Ｎ）などの金属材料でよい。Ｍ−Ｏ−Ｃ−Ｎの金属は、クロム、コバルト、鉄、亜鉛、モリブデン、ニオブ、タンタル、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、および他の任意の適切な材料からなる群から選択され、それらは紫外（ＵＶ）、遠紫外（ＤＵＶ）、真空紫外（ＶＵＶ）、極紫外（ＥＵＶ）帯域の電磁エネルギの吸収および／または反射を行う。代替実施形態では、パターン付きの層１８はモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）などの部分透過性材料でよく、その透過率は、ＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、およびＥＵＶ帯域中で約１％〜約３０％である。

他の諸実施形態では、パターン付きの層１８は、少なくとも１つのバッファ層上に形成された少なくとも１層の非透過層を含むことができる。この非透過層とバッファ層は、パターン付きの層１８に関して上記で説明した透過に関する特性のどれをも有することができる。このバッファ層が、非透過層に関する欠陥修復プロセスの際に基板１６に対して損傷が発生するのを防ぐことが好ましい。

フレーム２０とペリクル膜２２は、互いに協働してペリクルアセンブリ１４を形成する。このペリクル膜２２は、ニトロセルロース、セルロースアセテート、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー製のテフロン（登録商標）、旭ガラス製のサイトップ、他の適切なＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、ＥＵＶ被膜などのアモルファス・フルオロポリマーなどの材料で形成された薄膜でよい。ペリクル膜２２は、スピン・コーティングなどの従来の技法で調製することができる。フレーム２０は、一般的には、陽極酸化アルミニウムで形成される。あるいは、フレーム２０は、ステンレス鋼、プラスチック、または他の適切な材料でも形成される。

ペリクル膜２２は、ほこり粒子をフォトマスク１２から決まった距離だけ確実に離すことによってフォトマスク１２をほこり粒子から保護する。これはリソグラフィ装置では特に重要であり得る。リソグラフィ・プロセスの際にフォトマスク・アセンブリ１０を、リソグラフィ装置内の放射エネルギ源によって作り出される電磁エネルギに曝す。この電磁エネルギは、水銀アーク灯のＩ線とＧ線のほぼ間の波長、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光、ＥＵＶ光などの様々な波長の入射光を含むことができる。動作中、ペリクル膜２２は、入射電磁エネルギの大部分を通過させ得るように設計されることが好ましい。ペリクル膜２２上に集まるほこり粒子は、フォトマスク・アセンブリ１０を使用して処理されるウェハの表面上で焦点ぼけを起こし易く、したがって、ウェハ（明確に図示せず）上で露出された像は明瞭でなければならない。

フォトマスク１２は、基板１６の表面上に配設された、バッファ材料の層、非透過性材料の層、およびレジスト材料の層を含むフォトマスク・ブランクから製作することができる。図２Ａに一例を示す。いくつかの用途では、バッファ層および非透過層は、複数の材料層から形成することができる。バッファ材料、非透過性材料、およびレジスト材料のそれぞれの層は物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン・ビーム堆積（ＩＢＤ）、デュアル・イオン・ビーム堆積（ＤＩＢＤ）、または他の任意の適切な堆積技法を使用して、基板１６の一表面上に堆積することができる。

フォトマスク１２は、様々なリソグラフィ法を使用してフォトマスク・ブランクから形成することができる。典型的なリソグラフィ法では、パターン付きの層１８用のデータを含むマスク・パターン・ファイル（明確に図示せず）を回路設計パターン（明確に図示せず）から作り出すことができる。レーザ、電子ビーム、Ｘ線リソグラフィ・ツール、または他の適切な電磁エネルギ源を使用して、パターン付きの層１８用の所望のパターンをフォトマスク・ブランクのレジスト層内に結像させることができる。たとえば、レーザ・リソグラフィ・ツールは、約３６４ナノメートル（ｎｍ）の波長の光を放出するアルゴン・イオン・レーザを使用することができる。他の諸実施形態では、レーザ・リソグラフィ・ツールは、約１５０ｎｍ〜約３００ｎｍの波長で発光するレーザを使用することもできる。

後で、図２Ａないし図２Ｄに関してより詳細に説明するように、結像されたパターン（明確に図示せず）をレジスト層上に結像させることもできる。このレジスト層および付随する非透過層をエッチングして対応するエッチングされたパターン１８の少なくとも一部分を作り出すことができる。パターン付きの層１８中に生じ得る１つまたは複数の欠陥（明確に図示せず）を、本発明の教示に従って基板１６を損傷せずに修復することができる。

図２Ａないし図２Ｄに、フォトマスク・ブランク１２ａおよび関連するフォトマスク１２の断面図を示す。図２Ａに、フォトマスク１２に関連するパターン付きの層１８を形成する前のフォトマスク・ブランク１２ａを示す。図２Ｂないし図２Ｄに、本発明の教示による、パターン付きの非透過層３２中の欠陥修復に関するいくつかのステップの例を示す。

フォトマスク１２は、それだけには限らないが、渋谷レベンソン型ＰＳＭ（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ＰＳＭ）、減衰位相ＰＳＭ、およびマルチトーンＰＳＭを含む位相シフト・マスク（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｍａｓｋ）（ＰＳＭ）であり得る。いくつかの応用分野では、ハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランク（ｅｍｂｅｄｄｅｄ，ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ｂｌａｎｋ）１２ａからフォトマスク１２を形成することができる。用途によっては、フォトマスク・ブランク１２ａは、一般的に、修復バッファ／エッチング制御／静電放電（ＥＳＤ）低下層３０を備えるハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランクとして記述できる。しかし、本発明は、位相シフト・フォトマスクに限定されるものではない。

図２Ａに、バッファ層３０、非透過層３２、レジスト層６０が基板１６の一表面上に形成された後のフォトマスク・ブランク１２ａを示す。基板１６は、水晶、人工水晶、溶融石英などの透明材料、またはシリコンなどの反射材料から形成することができる。様々なリソグラフィ製作技法を使用して層３０、３２、および６０を備えるフォトマスク・ブランク１２ａを形成することができる。

フォトマスク・ブランク１２ａ上に層３０、３２または６０あるいはそれらの組合せを製作するために使用される材料は、フォトマスク・ブランク１２ａが半透明媒質の光学特性（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を満足させて所望の透過率および位相シフト特性をもたらす限り、均質でも、勾配付きでも、また多層でもよい。フォトマスク・ブランク１２ａの構造は、一般的には、４００ｎｍ未満の波長を使用するリソグラフィ法に用いられる。たとえば、いくつかのリソグラフィ法では、波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１００ｎｍ、および５０ｎｍの電磁エネルギを使用する。

バッファ層３０は、非透過層３２に関する修復プロセスの際に基板１６が損傷されないように保護層として働くことができる。バッファ層３０は、非透過層３２のパターン形成に伴うエッチング・プロセスの際にエッチ・ストップとして働くこともできる。バッファ層３０を形成するために使用する材料を選択して非透過層３２の位相と透過率の均一性を高めることができる。さらに、フォトマスク・ブランク１２ａ、フォトマスク１２、またはフォトマスク・アセンブリ１０、あるいはそれらの組合せを製作する際に、バッファ層３０を少なくとも一部導電材料から形成して基板１６上への静電放電（ＥＳＤ）の影響を低下させることもできる。

バッファ層３０は、基板１６と非透過層３２の両方に対する乾式エッチング選択性をもたらすどんな材料からも形成することができる。バッファ層３０を形成するために使用される材料は、フォトマスク１２の全体的な光学的性質を妨げず、好ましくは向上させる光学特性を有することが好ましい。バッファ層３０の厚さは、フォトマスク１２の製作の際に使用されるそれぞれのフォトマスク修復技術に応じて２〜３オングストロームから２〜３ナノメートルの間で変わり得る。バッファ層３０のこの厚さは、好ましくは、基板１６のどんな歪みも最小にするか妨げる厚さに選択する。

用途によっては、バッファ層３０は、「ダイアモンドライクカーボン」（ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）（ＤＬＣ）などのカーボン・タイプ材料で形成することが好ましい。というのは、ハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスクの製作に関連するほとんどの商用の乾式エッチング・プロセスは、ＤＬＣ材料を決してエッチングしないからである。したがって、ＤＬＣ材料は、一般的に、ハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスクを形成するために使用される材料に対して良好な乾式エッチング選択性を有する。第２エッチング・プロセスでは、ＤＬＣ材料は、基板１６に対して良好な選択性を有することが好ましい。ＤＬＣ材料は、クリティカルな寸法（５００ｎｍ未満）より小さくなるにつれて、しばしば、非常に良好な電気特性を有する。

硬いカーボン被膜または層は、ときどきダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）被膜または層と記述される。ＤＬＣ材料は、一般的に、ダイアモンド構造と、それだけには限らないが、硬い非結晶カーボン、硬いアモルファス・カーボン、アモルファス・カーボン、およびｉカーボンを含むグラファイト構造との混合物として記述される。幅広い様々なＤＬＣ材料は、フォトマスク・ブランク１２ａ上への１つまたは複数の層３０の形成に使用するために市販されている。しかし、本発明はＤＬＣ材料から形成されたバッファ層に限定されない。

フォトマスク・ブランク１２ａの層３０および３２は、一般的に、均質な構造または傾斜構造のどちらかの傾向をもつＭ_ａ−Ｓｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ＭはＩＶ、Ｖ、またはＶＩ族からの金属）や、少なくともそれぞれの１層を有するＭ_１Ｏ_ａＮ_ｂ／Ｍ_２Ｏ_ｃＮ_ｄの多層などの材料から形成することができる。Ｍ_１はアルミまたはシリコンでよく、「ａ」は０以上１以下であり、「ｂ」は０以上１−ａ以下であり、Ｍ_２はＩＶ、Ｖ、またはＶＩ族からの金属である。

層３０および層３２は、上記の材料の組合せでよく、そうすると、層３２は非透過層として働き、層３０は基板１６用のバッファとして働くようになる。

あるいは、層３０および３２は、一般的には、ＭをＩＶ、Ｖ、またはＶＩ族から選択された金属としてＭＳｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚの均一もしくは勾配の付いた構造、またはＭ_１Ｏ_ａＮ_ｂ／Ｍ_２Ｏ_ｃＮ_ｄの多層構造でよい。上式でＭ_１はアルミニウム（Ａｌ）またはシリコン（Ｓｉ）のどちらかであり、Ｍ_２はＩＶ、Ｖ、またはＶＩ族からの金属であり、「ａ」は０以上１以下であり、「ｂ」は０以上１−ａ以下である。この多層構造は、上記の材料の組合せでよく、それによって少なくとも一方の層３２が露光波長に対して非透過性であり、他方の層３０がバッファ層として働き関連する基板を保護するようになる。得られる構造は、４００ナノメートル未満のリソグラフィ装置中で、選択された露光波長で１８０°の位相シフトを発生させることができる。

バッファ層３０は、層３２中の欠陥の修復用のエッチ・ストップをもたらす非透過層３２の形成に使用される材料以外の材料から形成することができる。修復ツールは、欠陥を伴う非透過性材料からのイオンの除去について、または欠陥の下に配設されたバッファ層材料からのイオンの有無について、修復部位を監視することができる。停止条件が実現すると、修復が終了したとみなされる。たとえば、ＦＩＢ修復ツールは、ＳｉＮＴｉＮ材料から形成される非透過層に伴う欠陥からのＳｉイオンについて監視することができる。バッファ層３０がないと、ＳｉＮＴｉＮの欠陥と部分的にシリコン（Ｓｉ）で形成された基板とのイオン発生量の差が、一般的に、小さすぎて正確に終点を決定できない。ＤＬＣ材料製のバッファ層３０からのＳｉ発生では、ほぼＳｉイオンを発生しない。したがって、非透過層３２に伴う欠陥を除去するステップの終点は、基板１６からの二次Ｓｉイオンの発生を遮断しあるいは防ぐバッファ層３０によって、より正確に決定することができる。

バッファ層３０および非透過層３２は、同時に熱処理をかけながら、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＩＢＤ、または他の任意の適切な堆積技法によって堆積させることができる。一実施形態では、単一イオン・ビーム堆積（ＩＢＤ）法を使用して１つまたは複数のバッファ層３０および１つまたは複数の非透過層３２を堆積させることができる。得られるフォトマスク・ブランクは、４００ナノメートル未満の選択されたリソグラフィ波長で１８０°の位相シフトが発生可能なハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランクであり得る。この方法は、一群のガスからのイオンによる１つまたは複数の標的のイオン・ビーム・スパッタによって、少なくとも１層のバッファ層３０、少なくとも１層の非透過層３２、またはそれらの組合せを堆積させるステップを含むことができる。

単一ＩＢＤ法では、プラズマ放電が離れたチャンバ（イオン「銃」すなわちイオン源）中に閉じ込められ、イオンが、電位を銃の「出口」（明確には図示せず）の直列グリッド上に印加することによって引き出され加速される。このＩＢＤ法は、基板１６上の堆積表面でよりクリーンな（付着粒子がより少ない）プロセスをもたらすこともできる。というのは、荷電粒子を捕捉し、基板１６まで運ぶプラズマは、一般的に、バッファ層３０または非透過層３２のどちらにも近接しないからである。さらに、このＩＢＤ法は、一般的に、より低い全ガス圧で動作し、その結果、化学汚染のレベルが低減される。このＩＢＤ法は、堆積フラックス、反応性ガス・イオン・フラックス（電流）、およびエネルギを別々に制御する能力も有する。

単一ＩＢＤ法の際に（通常、電子源によって中和された）イオンの高エネルギ・ビームを、堆積銃（明確には図示せず）から標的ホルダ上に位置する標的材料へと向けることができる。この標的材料は、一般的には、衝撃イオンが、この特定の材料のスパッタ閾値エネルギ、約５０ｅＶ、を超えるエネルギを有するときスパッタされる。この堆積銃からのイオンは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガス源からのものでよいが、Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ｆ_２、ＣＨ_３、またはそれらの組合せなどの反応性ガスを使用することもできる。これらのイオンが不活性ガス源からのもののときは、標的材料を、バッファ層３０上に非透過層３２としてまたは基板１６上にバッファ層３０として、スパッタし堆積させることができる。これらのイオンが反応性ガス源によって発生されるときは、イオンは標的材料と結合することができる。化学結合の生成物を、バッファ層３０上に非透過層３２としてまたは基板１６上にバッファ層３０として、スパッタし堆積させることができる。

二重ＩＢＤ法では、第２すなわち「補助」銃（明確には図示せず）からのイオンは、一般的に、バッファ層３０または基板１６の表面に向けられた電子源によって中和される。第１銃すなわち堆積銃からのイオン・ビームを、単一ＩＢＤ法と同じく基板１６またはバッファ層３０に向けることもできる。補助銃からのイオンは、Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ｆ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_３、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_２、またはそれらの任意の組合せなどの反応性ガス源からくるものでよい。この補助銃からのイオンのエネルギは、通常、堆積銃からのイオンのエネルギより低い。補助銃は、それぞれバッファ層３０または基板１６の表面で堆積銃からスパッタされた原子と反応して非透過層３２またはバッファ層３０を形成する低エネルギ・イオンの調整可能なフラックスをもたらす。二重イオン・ビーム堆積（ＤＩＢＤ）法では、材料標的、基板１６、ならびに関連する堆積銃および補助銃（明確には図示せず）の間の角度を調節して被膜の均一性および被膜応力を最適化することができる。

二重ＩＢＤ法の一例は、堆積銃を使用して、一群のガスからのイオンによる一次標的のイオン・ビーム・スパッタによって、光透過性材料性の少なくとも１層および光吸収材料の少なくとも１層またはそれらの組合せを基板１６上に堆積させるステップを含む。補助銃は、一群のガスからの二次イオン・ビームによって、光透過性材料性の少なくとも１層および光吸収材料の少なくとも１層またはそれらの組合せの一部分も基板１６上に堆積させることができる。層は、補助銃からのガス・イオンおよび基板上の一次標的から堆積させた材料から直接に、あるいはその組合せのどちらかによって形成することができる。

４００ナノメートル未満の選択されたリソグラフィ波長で１８０°の位相シフトを発生可能なハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランクを調製するための二重ＩＢＤ法の別の例は、
一群のガスからのイオンによる１つまたは複数の標的のイオン・ビーム・スパッタによって、光透過性材料性の少なくとも１層および光吸収材料の少なくとも１層またはそれらの組合せを基板１６上に堆積させるステップと、
Ｎ_２、Ｏ_２、ＣＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_３、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｆ_２、ＣＨ_４、およびＣ_２Ｈ_２からなる群から選択された少なくとも１種のガスである反応性ガスからのイオンを含む補助源からの二次イオン・ビームを基板１６に衝突させるステップとを含む。

図２Ａに示すようにフォトマスク・ブランク１２ａを形成した後で、様々なリソグラフィ技法を使用して回路設計パターンをレジスト層６０上に結像させることができる。次いで、レジスト層６０を現像し、レジスト層６０の露出区域および非透過層３２のそれに隣接する部分をエッチングして非透過層３２中に対応するパターンを形成することができる。図２Ｂに示すように、レジスト層６０の現像されない部分を除去することができる。パターン形成プロセスの際に非透過層３２中に形成され得るどんな欠陥も、本発明の教示に従って修復することができる。

非透過層３２は、図２Ｂに示すような１つまたは複数の欠陥３４を含むことがあり、この欠陥は、非透過層３２をパターン形成するステップに伴う１つまたは複数のエッチング・プロセスの際に除去されない。それぞれの欠陥３４は、修復ビーム３６を使用して除去または修復することができる。修復ビーム３６は、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）でよく、ＦＩＢはバッファ層３０中でのイオン検出を使用して修復プロセスの終点を決定する。材料を蒸発させあるいは融除するレーザ（明確には図示せず）、または他の任意の適切な技法を使用して、欠陥３４を除去することによって非透過層３２を修復することもできる。

図２Ｃに示すように、修復ビーム３６は、バッファ層３０の、欠陥３４の直下の部分を損傷させることがある。図示した実施形態では、修復ビーム３４がバッファ層３０中に損傷部分３８を作り出す。損傷部分３８はガリウム汚染物および／またはＦＩＢビーム３６によって作り出された点蝕であり得る。損傷部分３８は、レーザによって作り出されるくぼみまたは関連する修復法によって作り出される他の任意のタイプの損傷であり得る。

図２Ｄに示すように、非透過層３２から欠陥３４を除去すると、非透過層３２の覆われない区域またはパターン形成されない区域中の基板１６からバッファ層３０の一部分を除去して基板１６の隣接する部分を露出させることができる。一実施形態では、非透過層３２のパターン形成に関連する１つまたは複数のエッチング法とは異なる乾式エッチング法で、バッファ層３０の一部分を除去することができる。得られるフォトマスク１２は、基板１６と１つまたは複数のバッファ層３０によって部分的に画定されるパターン付きの層１８を含み、１つまたは複数の非透過層３２は図２０に示す。

図３Ａおよび３ＢにＦＩＢ法による修復の前後のフォトマスク１２の断面図を示す。図３Ａに示すように、フォトマスク１２は、非透過層３２と基板１６の間に形成されたバッファ層３０を含む。一実施形態では、波長約１０ｎｍ以上約４５０ｎｍ以下の電磁エネルギに曝されたとき、ＳｉＮＴｉＮベース材料または適切な透過特性または反射特性をもつ他の任意の適切な材料から非透過層３２を形成することができる。バッファ層３０は、フォトマスク１２の光学的性質を変えず、非透過層３２と基板１６に対して適切な乾式エッチング選択性をもつダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）材料または任意の他の材料から形成することができる。用途によっては、バッファ層３０は、非透過層３２中の任意の欠陥を除去するために使用されるそれぞれの修復法に応じて約１００オングストローム（Å）以上３ナノメートル（ｎｍ）以下の厚さを有する。

一実施形態では、バッファ層３０を厚さ約１５０オングストロームのＤＬＣ材料で作製できる。非透過層３２は、厚さ約６３０オングストロームのＳｉＮＴｉＮベース材料から形成できる。このような材料の組合せによって、約１９３ナノメートルの露光波長で、約６パーセントの透過率および約１８０°±５°の位相シフトを有するフォトマスク１２を作製することができる。

集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）４０を修復ツール（明確には図示せず）に使用して欠陥３４を除去することができる。ガリウム汚染から基板１６を保護するために、バッファ層３０を使用することができる。バッファ層３０の必要な厚さは、層３０を形成するために使用する材料および関連するＦＩＢ法に応じて変わり得る。層３０の厚さは、ＦＩＢ４０の加速電圧およびピクセル当たりの全線量に比例することがある。

修復プロセス中、ＦＩＢ４０が欠陥３４を除去する際にシリコン・イオン４２が発生することがある。図３Ｂに示すように、欠陥３４が完全に除去されたとき、シリコン・イオン４２は存在しないことがある。修復ツール（明確には図示せず）で、シリコン・イオン４２の濃度を監視して修復プロセスの終点を決定することができる。シリコン・イオン４２がなくなると、修復ツールは欠陥３４が完全に除去されたと判断することができる。したがって、バッファ層３０によって、ＦＩＢ４０により生じる可能性のある基板１６への損傷を最小にするために修復プロセスの終点を決定する技法が提供される。さらに、バッファ層３０は、修復プロセスの際に基板１６を保護する。というのは、ＦＩＢ４０が基板１６の代わりにバッファ層３０を損傷させるからである。たとえば、バッファ層３０中の欠陥４８を参照されたい。

光学特性
ＤＬＣ
ｎ（１９３）＝１．７５７ ｋ（１９３）＝０．３１８
ＳｉＮＴｉＮ
ｎ（１９３）＝２．３５６ ｋ（１９３）＝０．５
次式
位相＝（２π／λ）×厚さ×（ｎ_材料−１）
を使用して、
Ｔ_ｓ≒（１−Ｒ）^２ｅｘｐ（−４πｋ_ｓｄ_ｓ／λ）

本発明を詳細に説明してきたが、様々な変更形態、置換形態、代替形態が本発明の精神および範疇から逸脱することなく成し得ることを理解すべきである。

本発明の教示に従って形成されたフォトマスク・アセンブリの一例を示す概略断面図である。 本発明の教示に従って、フォトマスクおよび／またはフォトマスク・アセンブリを形成するために使用することができるフォトマスク・ブランクの一例を示す、一部分を切り出した概略断面図である。 本発明の教示に従って、修復プロセスがパターン付きの層から欠陥を除去する前の、図２Ａのフォトマスク・ブランクから形成されたフォトマスクのある状態を示す、一部分を切り出した概略断面図である。 本発明の教示に従って、修復プロセスがパターン付きの層から欠陥を除去する前の、図２Ａのフォトマスク・ブランクから形成されたフォトマスクのある状態を示す、一部分を切り出した概略断面図である。 本発明の教示に従って、修復プロセスがパターン付きの層から欠陥を除去した後の、図２Ａのフォトマスク・ブランクから形成されたフォトマスクのある状態を示す、一部分を切り出した概略断面図である。 本発明の教示によるイオン・ビーム修復法によって修復されたフォトマスクの一例を示す、概略断面図である。 本発明の教示によるイオン・ビーム修復法によって修復されたフォトマスクの一例を示す、概略断面図である。

Claims (30)

1. フォトマスクに伴う基板の一表面上にバッファ層を形成するステップと、
   前記バッファ層上に非透過層を形成するステップと、
   前記非透過層中に、前記バッファ層を前記基板と前記非透過層の間に配設したパターンを形成するステップと、
   前記パターン付きの非透過層中の１つまたは複数の欠陥を同定するステップと、
   前記バッファ層で修復ステップの際に基板を損傷から保護しながら、前記パターン付きの非透過層中の欠陥の少なくとも１つを修復するステップとを含む、フォトマスク上の欠陥の修復方法。
2. 前記バッファ層の前記非透過層中にパターンを形成するステップによって覆われない部分をエッチングするステップと、前記バッファ層の覆われない部分をエッチングするステップによって前記非透過層中に形成されたものとほぼ同じパターンを前記バッファ層中に形成するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 炭素化合物からバッファ層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. ダイアモンドライクカーボン材料（ＤＬＣ）からバッファ層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記バッファ層を、約１００オングストローム以上３ナノメートル以下の厚さに形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記非透過層を多層構造で形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記非透過層を傾斜構造で形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記非透過層を窒化ケイ素および窒化チタンから形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記非透過層前記フォトマスク中にパターンを形成するステップが、
   バッファ層から反対の前記非透過層上にレジスト層を形成するステップと、
   前記非透過層上に形成された前記レジスト層中にパターンを結像するステップと、
   前記レジスト層の前記結像されたパターンに対応する領域を現像するステップと、
   前記非透過層中にパターンを形成するように前記レジスト層の前記現像された領域をエッチングするステップとを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記バッファ層で前記修復ステップの終点を制御するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記非透過層を、吸収材料、反射材料、不透明材料、および部分透過性材料からなる群から選択された材料から、少なくとも部分的に形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. ペリクルフレームおよびそれに取り付けられたペリクル膜によって部分的に画定されたペリクルアセンブリと、
    前記ペリクル膜と反対側で前記ペリクルアセンブリに結合したフォトマスクであって、
    非透過層中に形成されたパターンおよびバッファ層中に形成された対応するパターンによって部分的に画定されたパターン付きの層を有するフォトマスクとを含み、
    前記バッファ層が、前記非透過層と基板の一表面の間に配設され、
    前記バッファ層が、前記パターン付きの非透過層中の１つまたは複数の欠陥を修復するステップの際に基板が損傷するのを防ぐ働きをし、
    前記バッファ層の覆われない部分が、前記基板の前記パターン付きの非透過層に対応する部分を露出させるために除去される、フォトマスク・アセンブリ。
13. 前記バッファ層が炭素化合物を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記バッファ層がダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
15. 約１００オングストローム以上３ナノメートル以下の厚さの前記バッファ層をさらに含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
16. 前記吸収層が多層構造を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
17. 前記非透過層の組成が傾斜している、請求項１２に記載のアセンブリ。
18. 前記非透過層が窒化ケイ素および窒化チタンを含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
19. 前記修復ステップの終点を制御する働きをする前記バッファ層をさらに含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
20. リソグフラフィ装置の露光波長を透過させる働きをする前記バッファ層をさらに含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
21. 基板と、
    前記基板の少なくとも一部分上に形成されたバッファ層と、
    前記バッファ層上に形成された非透過層とを含む、フォトマスクであって、
    前記バッファ層が、前記非透過層に関連する修復プロセスの際に基板が損傷されるのを防ぐ働きをする、フォトマスク。
22. 前記バッファ層が炭素化合物を含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
23. 前記バッファ層がダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
24. 約１００オングストローム以上３ナノメートル以下の厚さの前記バッファ層をさらに含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
25. 前記非透過層が多層構造を含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
26. 前記非透過層の組成が傾斜している、請求項２１に記載のフォトマスク。
27. 前記非透過層が窒化ケイ素および窒化チタンを含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
28. 前記修復プロセスの終点を制御する働きをする前記バッファ層をさらに含む、請求項２１に記載のフォトマスク。
29. ４００ナノメートル未満のリソグラフィ波長で約１０８°の位相シフトを発生させることが可能なハーフ・トーン型位相シフト・フォトマスク・ブランクの製作方法であって、
    第１群のガスからのイオンにより一次標的をスパッタするための第１イオン・ビームを使用して、第１プロセスによりエッチングできる光透過性材料の少なくとも１層と第２プロセスによりエッチングできる非透過性材料性の少なくとも１層とを基板上に堆積させるステップと、
    第２群のガスの補助源からの二次的なイオン・ビームにより、前記光透過性材料性の少なくとも１層、前記非透過性材料性の少なくとも１層、またはそれらの組合せを、前記基板上に堆積させるステップと、
    前記補助源からのガス・イオンおよび前記第１イオン・ビームによるガス・イオンを使用して、前記基板上に堆積されたそれぞれの層を形成するステップとを含む、方法。
30. 第１群のガスからのイオンによる前記標的の前記第１のイオン・ビーム・スパッタリングによって、前記光透過性材料性の少なくとも１層、前記非透過性材料性の少なくとも１層、またはそれらの組合せを、基板上に堆積させるステップと、
    反応性ガスからのイオンを含む前記補助源からの前記二次イオン・ビームを前記基板に衝突させるステップとをさらに含み、前記反応性ガスがＮ_２、Ｏ_２、ＣＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_３、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｆ_２、ＣＨ_４、およびＣ_２Ｈ_２からなる群から選択された少なくとも１種のガスを含む、請求項２９に記載の方法。

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