JP2006507547A - フォトマスク及びその上に保護層を生成する方法 - Google Patents

Abstract

フォトマスクおよびフォトマスク上に保護層を生成する方法が開示される。その方法は、基板の少なくとも一部に形成されたパターン層を備えるフォトマスクをチャンバー中に置く。酸素がパターン層に近接するチャンバー中に導入され、そのフォトマスクが、パターン層を不動態化してパターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにするために酸素とパターン層との間の反応を開始させる放射エネルギーに露出される。

Description

本発明は、フォトリソグラフィに関し、特に、フォトマスクおよびその上に保護層を生成する方法に関する。
（関連出願）

本出願は、ローレントデューらによって２００２年１１月２５日に出願された出願番号６０／４２８，９９９、発明の名称「フォトマスクおよびその上に保護層を生成する方法」の米国仮出願、及び、ローレントデューらによって２００３年３月２５日に出願された出願番号６０／４５７，４００、発明の名称「フォトマスクおよびその上に保護層を生成する方法」の米国仮出願の利益を主張する。

半導体製造業者がより小型のデバイスを生産し続けるとともに、それらのデバイスの組み立てにおいて用いられるフォトマスクに対する要求は厳しくなってきている。レチクルまたはマスクとして知られているフォトマスクは、典型的には基板上に形成された不透過性または半透過性の層を備える基板を有する。その不透過性または半透過性の層は、リソグラフィシステムにおいて、半導体ウェーハ上に投影される回路イメージを示すパターンを有する。半導体デバイスのフィーチャーサイズが小さくなるとともに、フォトマスク上の対応する回路イメージもまたより小さくそしてより複雑化する。その結果、マスクの質は強固で信頼性のある半導体製造プロセスにおいて最も重要な要素となった。

品質を決定することとなるフォトマスクの特徴は、関連する基板の平面度、関連する不透過性または半透過性の層によって形成されるフィーチャーの寸法、そして、基板および不透過性または半透過性の層の透過特性を含む。これらの特徴は、フォトマスクの製造中の様々なプロセスによって変化し、フォトマスクの品質を低下させる。例えば、フォトマスクは、露出した表面上の汚染物質を取り除くために、製造プロセスにおいて少なくとも１回はクリーニングされる。各クリーニングプロセスは基板、半透過性そして／または不透過性の層の透過特性を変化させる。透過特性が変化すると、フォトマスク上のパターンはフォトマスクから半導体ウェーハに正確に送信されなくなり、ウェーハ上に形成されたマイクロエレクトロニクデバイスの欠陥またはエラーを引き起こす。

フォトマスクの透過特性に対する、クリーニングプロセスの潜在的な悪影響を減少させる一つの技術は、そのクリーニングプロセスを変更することである。例えば、従来のクリーニングプロセスは、フォトマスクを例えばアンモニア／水素過酸化物などのアルカリ溶液に浸すことを含んでいる。しかし、このタイプの溶液は、半透過性の層を形成するのに用いられる素材（例えば、エンベデッド位相シフトフォトマスク上で使用されるＭｏＳｉＯＮ）の透過性そして／または位相角度を大きく変化させることとなる。なぜなら、そのクリーニング溶液は半透過性の素材と反応して、物理的な変化を引き起こすからである。その物理的な変化は、半透過性の素材の表面の粗さを増加させ、そして／またはその素材の厚みを減少させたりする。従って、半透過性の層を含むフォトマスクは、アルカリ溶液によって引き起こされる変化を避けるために、典型的には純水を用いてクリーニングされる。しかし、純水を用いたクリーニングは、フォトマスクの表面から全ての汚染物質を取り除いてしまい、半導体ウェーハ上に投影される画像品質を低下させる。

（発明の要旨）
本発明の教えるところによると、フォトマスクのクリーニングに付随する欠点や問題点が大きく減少し、または解消される。ある実施例においては、フォトマスク上に保護層を生成する方法は、フォトマスクを放射エネルギーに露出して、パターン層を不動態化し、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにするための酸素とパターン層との反応を開始させる。

本発明の別の実施例によれば、フォトマスク上に保護層を生成する方法は、基板の少なくとも一部に形成されるパターン層を有するフォトマスクをチャンバー中に置くことを含む。酸素は、そのフォトマスクに近接するチャンバーに導入される。フォトマスクは、放射エネルギーに露出され、酸素とパターン層とが反応して、パターン層の露出表面を不動態化する。フォトマスクは、パターン層を不動態化し、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにするために、酸素とパターン層との反応を開始する放射エネルギーにさらされる。

本発明の別の実施例によれば、フォトマスクは、基板の少なくとも一部に形成されたパターン層を有する。保護層は、パターン層が放射エネルギーおよび酸素に露出されることによって、パターン層上に形成される。保護層は、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにする。

本発明のさらなる実施例によれば、フォトマスクブランクは、基板の少なくとも一部に形成された半透過性の層を有する。保護層は、半透過性の層の露出した表面を不動態化することによって、パターン層の少なくとも一部の上に形成される。保護層は、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにする。レジスト層が保護層の少なくとも一部の上に形成される。

本発明のある実施例の重要な技術的利点は、フォトマスク上の半透過性の層の露出した表面上に保護層を形成する不動態化プロセスを有することである。フォトマスクがクリーニングプロセスに供される前に、半透過性の層が、酸素が半透過性の層と反応するように、酸素と放射エネルギーに露出される。その反応は、好ましくは、半透過性の層の露出した表面を不動態化し、その半透過性の層を、アグレッシブなクリーニングに対してより耐性を有するようにする。

本発明のある実施例の重要な技術的利点は、フォトマスク上の半透過性の層へのアグレッシブなクリーニングプロセスの影響を最小化する不動態化プロセスを有することである。不動態化プロセスの後、保護層が半透過性の層上に形成される。保護層は、アグレッシブクリーンがなされても半透過性の層の表面の粗さまたは厚さが実質的に変化しないようにする。さらに、クリーニングプロセスは半透過性の層から極めて少量の素材のみを取り除くので、半透過性の層の光学的特性は、実質的に変化しない。

これら技術的利点の全て、いつくかは、本発明の様々な実施例において存在する。別の技術的利点は下記の図、記述そしてクレームから当業者にとってすぐに明らかになるであろう。

同様の参照番号が同様のそして対応するパーツを示す図１から図６を参照することによって、本実施例とその利点がよく理解される。

図１は、自動的に欠陥画像（ｄｅｆｅｃｔ ｉｍａｇｅ）が検査システムからデータベースに送信されることによって検査されるフォトマスクアセンブリ１０の断面図を示す。フォトマスクアセンブリ１０は、薄膜アセンブリ１４に結合したフォトマスク１２を備える。基板１６とパターン層１８は協働してフォトマスク１２の一部を形成している。フォトマスク１２は、マスクまたはレチクルとして表現され、様々なサイズと形を有し、丸、長方形、または正方形を含むが、それらに限定されない。フォトマスク１２は、１回限りの原板、５インチのレチクル、６インチのレチクル、９インチのレチクルまたは半導体ウェーハ上に回路パターンの画像を投影するのに用いられる他の任意の適合するサイズのレチクルを含み、また、それらに限定されない任意のフォトマスクタイプである。フォトマスク１２は、さらに、バイナリマスク、位相シフトマスク（ＰＳＭ）、光学的近接効果補正マスク（ＯＰＣ）またはリソグラフィシステムにおいて用いるのに適した他の任意のタイプのマスクである。

フォトマスク１２は、基板１６上に形成され、リソグラフィシステムにおける電磁エネルギーにさらされると半導体ウェーハ（図示せず）の表面上にパターンを作成するパターン層（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｌａｙｅｒ）１８を有する。基板１６は石英、合成水晶、石英ガラス（ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）のような透明な素材、または約１０ナノメートル（ｎｍ）と４５０ナノメートル（ｎｍ）の間の波長の入射光の少なくとも７５％を透過するのに適した他の任意の素材である。別の実施例においては、基板１６は、シリコンのような反射素材または約１０ｎｍと４５０ｎｍの間の波長の入射光の約５０％より多くを反射するのに適した他の任意の素材である。

パターン層１８は、クロム、窒化クロム、金属酸化カーボニトライド（例えば、Ｍ−Ｏ―Ｃ−Ｎであり、Ｍ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、シリコンからなるグループから選択される）のような金属素材、または、紫外線（ＵＶ）のレンジ（ｒａｎｇｅ）、遠紫外線（ＤＵＶ）（ｄｅｅｐ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ）のレンジ、真空紫外線（ＶＵＶ）（ｖａｃｕｕｍ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ）のレンジそして／または極端紫外線のレンジ（ＥＵＶ）（ｅｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａ ｖｉｏｌｅｔ）の波長を持った電磁エネルギーを吸収するのに適した他の任意の素材である。別の実施例では、パターン層１８は、ＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、そして／またはＥＵＶレンジにおいて約１％から３０％の透過率を有するケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）のような半透明素材である。

フレーム２０と薄膜フィルム２２は、薄膜アセンブリ１４を形成する。フレーム２０は、ステンレススチール、プラスチック、そしてリソグラフィシステムにおける電磁エネルギーにさらされたときに減成または脱ガスしない他の適合素材によって形成され得るが、典型的には陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成される。薄膜フィルム２２は、イー・アイ・デュポン・デ・ヌムール・アンド・カンパニー製のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦまたは旭硝子製のＣＹＴＯＰ（登録商標）のようなニトロセルロース、セルロースアセテート、アモルファスフルオロポリマーといった素材によって形成される薄膜フィルムまたはＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶ、そして／またはＶＵＶのレンジの波長を実質的に透過するのに適した他のフィルムである。薄膜フィルム２２は、スピンキャスティングのような従来技術によって提供される。

薄膜フィルム２２は、フォトマスク１２を、汚染物質をフォトマスク１２から決められた距離だけ離しておくことによって、ほこり分子のような汚染物質から保護する。これは、リソグラフィシステムにおいて特に重要である。リソグラフィプロセスの間、フォトマスクアセンブリ１０は、リソグラフィシステム内のエネルギー源によって生成された電磁エネルギーに露出されている。その電磁エネルギーは、マーキュリーアークランプのＩラインとＧラインの間の波長のような様々な波長の光またはＤＵＶ、ＶＵＶまたはＥＵＶ光を含む。薄膜フィルム２２は、その電磁エネルギーの多くのパーセンテージが透過するように設計される。薄膜フィルム２２上に集められた汚染物質は、処理されているウェーハの表面で分散され、そのため、ウェーハ上の感光イメージについては薄膜フィルム２２に関する欠陥がなくなる。薄膜フィルム２２とフォトマスク１２は、あらゆるタイプの電磁エネルギーとともに用いられ、それらは、この出願において記述されるような波長に限定されない。

フォトマスク１２は、標準的なリソグラフィプロセスを用いて、フォトマスクブランクから形成される。リソグラフィプロセスにおいては、パターン層１８用のデータを含むマスクパターンファイルがマスクレイアウトファイルから生成される。マスクレイアウトファイルは、集積回路用のトランジスタと電気回路を表すポリゴンを含む。マスクレイアウトファイル中のポリゴンは、さらに、半導体ウェーハ上に組み立てられた時の集積回路の様々な層を表す。例えば、トランジスタは融解層とポリシリコン層によって半導体ウェーハ上に形成される。マスクレイアウトファイルは、融解層上に描かれた１または複数のポリゴンとポリシリコン層上に描かれた１または複数のポリゴンを含む。各層に対するポリゴンは、集積回路の１つの層を示すマスクパターンファイルに変換される。各マスクパターンファイルは、特定の層用のフォトマスクを生成するのに用いられる。

望ましいパターンは、レーザの、電磁ビームの、またはＸ線のリソグラフィシステムを用いて、フォトマスクブランクのレジスト層に投影される。１つの実施例においては、レーザリソグラフィシステムは、約３６４ナノメートル（ｎｍ）の波長を持つ光を照射するアルゴンイオンレーザを用いる。別の実施例においては、レーザリソグラフィシステムは、約１５０ｎｍから約３００ｎｍの波長の光を放射するレーザを用いる。フォトマスク１２は、パターンを作るためにレジスト層の感光領域を現像し、レジストによって覆われていないパターン層１８の部分をエッチングし、未現像のレジストを取り除いて基板１６上にパターン層１８を生成することによって組み立てられる。

フォトマスク１２は、代替ＰＳＭ、減衰ＰＳＭそしてマルチトーンＰＳＭを含むがそれらに限定されない位相シフトマスク（ＰＳＭ）である。一例においては、フォトマスク１２は、エンベデッド減衰位相シフトマスク（ＥＡＰＳＭ）ブランク（図示せず）から形成される。いくつかの出願については、フォトマスクブランクは、半透過性の層と半透過性の層の少なくとも一部の上に形成された不透過性の層を備えたＥＡＰＳＭブランクとして記述される。ＥＡＰＳＭは、一般に、半導体ウェーハ上により小さいフィーチャーが製造されることを可能とする。なぜなら、フォトマスク上のパターンの特定の部分は、よりシャープなフィーチャーエッジを提供するように位相シフトされるからである。

フォトマスク１２のパターン層１８は、フォトマスク１２が望ましい透過率と位相シフト特性をもたらす光学的特性を満たす限り、同質の、階級付けされた、そして多層の素材から形成される。一例においては、パターン層１８は、Ｍ_ｘ［Ｓｉ］_{（１−Ｘ）}Ｏ_ｙＮ_{（１−ｙ）}という式を持つ素材から形成される。Ｍは、ＩＶ族、Ｖ族そしてＶＩ族から選択された金属であり、ｘは０から１まで変化し、ｙは０から１−ｙまで変化する。別の実施例においては、パターン層１８は、ＳｉＮ−ＴｉＮのような多層の素材から形成される。別の実施例においては、パターン層１８は、ＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶそしてＶＵＶレンジにおける波長に対して部分的に透過する任意の適合する素材から形成される。最終的な構造は、リソグラフィシステムにおいて用いられた時に、選択された約４００ナノメートル以下の照射波長において約１８０度の位相シフトをもたらし得る。

アグレッシブなクリーニングのような従来のクリーニングプロセスが、保護層２４を形成するためにパターン層を不動態化することによって半透過性の素材を備えるフォトマスク１２から汚染物質を取り除くために用いられる。一例においては、パターン層１８は、酸素が豊富な環境下において放射エネルギーに露出されることによって不動態化される。放射エネルギーは、酸素とパターン層１８の露出した表面との反応を開始する。一例においては、その放射エネルギーは、約３００ナノメートル以下の波長を有している。不動態化プロセスは、パターン層１８の少なくとも一部が露出している時に、フォトマスク製造プロセス中の任意の時刻に実行される。その不動態化プロセスは、さらに、半透過性の素材または保護コーティングなしに行われたアグレッシブなクリーニングによってダメージを受けることとなる他の任意の素材からなる多層を備えるフォトマスクに対して行われる。ＵＶ−酸素処理の後、パターン層１８は、クリーニングプロセスがパターン層１８の表面特性、厚みそして／または光学的特性に影響を与えないように、保護層２４を備える。

図２は、半透過性の層上に形成された保護層を備えるフォトマスクブランク３０の断面図を示す。フォトマスクブランク３０は、基板１６、半透過性の層３２、保護層３４、そしてレジスト層３６を備える。一例においては、半透過性の層３２は、ＭがＩＶ族、Ｖ族そしてＶＩ族から選択された金属であり、ｘが０から１まで変化し、ｙが０から１−ｙまで変化する、Ｍ_ｘ［Ｓｉ］_{（１−Ｘ）}Ｏ_ｙＮ_{（１−ｙ）}という同質のまたは階級付けされた層から形成される。別の例においては、半透過性の層３２は、ＳｉＮ−ＴｉＮといった多層の素材から形成される。フォトマスク製造プロセスの間、パターンが半透過性の層３２に形成され、パターン層（例えば、図１に示すようなパターン層１８）が生成される。レジスト層３６は、任意のポジティブまたはネガティブなレジストである。特に示していないが、フォトマスクブランク３０は、さらに、保護層３４とレジスト層３６との間に配置される不透過性の層（例えば、クロム）を備える。

保護層３４は、クリーニングプロセスにおいて用いられるクリーニング溶液が半透過性の層３２と反応しないようにして半透過性の層３２の光学的特性を変化させないようにするために、半透過性の層３２の露出した表面を不動態化することによって形成される。一例においては、保護層３４は、堆積プロセスの終了近く（例えば、堆積プロセスの最終５分から１０分の間）において、堆積チャンバー中の酸素またはオゾンの濃度が極めて増加することによって、半透過性の層３２の堆積中に形成される。保護層３４は、酸素が、堆積している半透過性の素材と反応した時に形成される。

別の例においては、保護層３４は、半透過性の層３２が堆積した後に行われるアニールステップ中に形成される。アニール中に、酸素またはオゾンが半透過性の層３２の近くに導入される。そのアニールからの熱エネルギーによって、半透過性の層３２の露出した表面が酸素またはオゾンと反応し、保護層３４を形成する。

さらなる実施例においては、保護層３４は、酸素またはオゾンが半透過性の層３２の近くに導入され、半透過性の層３２を放射エネルギーに露出させることによって形成される。放射エネルギーは、酸素と半透過性の層３２との間の反応を開始する。この反応は、半透過性の層３２の露出した表面を不動態化し、保護層３４を形成する。一例においては、酸素またはオゾンは、保護層３４が二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなるように半透過性の層と反応する。保護層３２の正確な厚さは、望まれる光学的特性そして／または不動態化プロセスの継続時間に依存する。

図３Ａと３Ｂは、それぞれ、フォトマスク１２上のパターン層１８が放射エネルギーと酸素に露出された時の、パターン層１８の位相角度と透過率の変化のグラフを示している。図２Ａに示されるように、パターン層１８は、初期位相角度を持っている。一例においては、開始位相角度は、パターン層１８の厚さとリソグラフィシステムの照射波長との関係によって決定される。フォトマスク１２が酸素が豊富な環境において放射エネルギーに露出されると、その放射エネルギーは、酸素とパターン層１８との間の反応を発生させる。この反応は、パターン層１８の表面上に保護層２４を生成することによって保護層１８を不動態化する。保護層２４は、パターン層１８が、硫酸そして／または過酸化水素を含むクリーニング溶液といった、アグレッシブなクリーニングに対してより耐性を持つように、パターン層１８を保護する。図２Ａによって示されるように、ＵＶ−酸素処理プロセスは、パターン層１８の位相角度を減少させる。一例においては、位相角度は、約１度減少する。その後の任意のＵＶ−酸素処理に対して、位相角度は実質的に一定のままである。

図３Ｂに示すように、パターン層１８は、放射エネルギーの初期パーセンテージを透過する。一例においては、初期透過パーセンテージは、パターン層１８の厚さとリソグラフィシステムの照射波長との間の関係によって決定される。フォトマスク１２に対して最初にＵＶ−酸素処理が行われると、パターン層１８によって透過される放射エネルギーの初期パーセンテージは増加する。一例においては、その初期パーセンテージは、約０．０６パーセント増加する。さらに、その後のＵＶ−酸素処理プロセスに対して、透過率は、実質的に一定のままである。

図３Ａと３Ｂに示されるように、不動態化プロセスは、パターン層１８の光学的特性を変化させる。望ましい最終的な位相と透過率の値を得るために、パターン層１８の化学的特性そして／または厚さが、放射エネルギーと酸素への露出によって引き起こされる変化を補償するために調整される。例えば、半透過性の素材の位相角度は、以下の式によって決定される。

λはリソグラフィシステムの照射波長であり、ｎは半透過性の層の屈折率であり、ｄは半透過性の素材の厚さである。従って、ＵＶ−酸素処理によって引き起こされた位相角度の減少を補償するために、半透過性の素材から形成されるパターン層１８は、わずかに大きな屈折率を有し、そして／またはパターン層１８はわずかに薄い。

図４Ａと４Ｂは、それぞれ、ＳｉＮ−ＴｉＮから形成される、未処理のパターン層とＵＶ処理されたパターン層の位相角度と透過率の変化のグラフを示す。示された例では、位相角度と透過率は、約２４８ｎｍの波長において計測され、位相角度は、約１９３ｎｍの波長において、対応する値に変換される。

図４Ａにおいて示すように、パターン層１８はＳｉＮ−ＴｉＮからなり、約１７９度の初期位相角度を有する。パターン層１８が未処理（例えば、最初のクリーニングプロセスの前にＵＶ−酸素処理が行われなかった）である場合、各クリーニングプロセスは、パターン層１８の位相角度を変化させる。示された例では、各クリーニングプロセスは、未処理のパターン層の位相角度を約１度減少させる。ＵＶ−酸素処理が最初のクリーニングプロセスの前に行われた場合、ＵＶ−酸素処理は、パターン層１８の位相角度をわずかに減少させる。しかし、ＵＶ−酸素処理中にパターン層１８上に形成される保護層２４は、最初のクリーニングプロセスによっても位相角度を変化させない。

示される例では、ＵＶ−酸素処理は、最初のクリーニングプロセスの前に行われる。ＵＶ−酸素処理は、位相角度を約１度（１°）減少させる。さらに示されるように、２番目のＵＶ−酸素処理が行われた場合、位相角度がわずかに減少するが、保護層２４はクリーニングプロセスによっても位相角度に何ら変化をもたらさないようにする。ＵＶ−酸素処理がさらに行われてもパターン層１８の位相角度はその後のクリーニングプロセス中に実質的に一定である。一例においては、ＵＶ−酸素処理は、約１７２ｎｍの波長を用いて約２０分行われる。別の例においては、ＵＶ−酸素処理を行う時間は、パターン層１８の近くの放射エネルギーの大きさと酸素濃度とに依存して異なる。

図４Ｂにおいて示すように、未処理のパターン層は、約２６パーセントの初期透過率を有しており、保護層２４を備えるパターン層１８は、約２８パーセントの初期透過率を有している。パターン層１８が未処理のままである場合、各クリーニングプロセスは、透過率を変化させ、各クリーニングの後に透過率が低下する。しかし、ＵＶ−酸素処理が最初のクリーニングプロセスの前にパターン層１８に対して行われた時は、ＵＶ−酸素処理はパターン層１８の透過率をわずかに増加させる。しかし、ＵＶ−酸素処理によってパターン層１８上に形成される保護層２４は、最初のクリーニングプロセスが行われても透過率になんら変化をもたらさないようにする。

示される例では、最初のＵＶ−酸素処理は、パターン層１８の透過率を約０．２パーセント以下だけ増加させる。さらに示すように、２番目のＵＶ−酸素処理が行われると、透過率はわずかに増加するが、保護層２４はクリーニングプロセスが行われても透過率が変化しないようにする。パターン層１８に対してさらにＵＶ−酸素処理が行われても、その透過率を変化させない。さらに、保護層２４は、その後にクリーニングプロセスが行われてもパターン層１８の特性を変化させないようにし、パターン層１８の透過率を実質的に一定に保つ。

図５Ａと図５Ｂは、それぞれ、ＭｏＳｉＯＮから形成される、未処理のパターン層とＵＶ処理されたパターン層の位相角度と透過率の変化のグラフを示す。示された例では、位相角度と透過率は、約２４８ｎｍの波長において計測され、位相角度は、約１９３ｎｍの波長において、対応する値に変換される。

図５Ａにおいて示すように、不動態化されていないパターン層は、約６．８パーセントの初期透過率を有しており、保護層２４を備える不動態化されたパターン層１８は、約７パーセント（７％）の初期透過率を有している。パターン層１８が未処理（例えば、最初のクリーニングプロセスの前にＵＶ−酸素処理が行われなかった）である場合、各クリーニングプロセスは、パターン層１８の透過率を変化させる。ＵＶ−酸素処理が最初のクリーニングプロセスの前に行われた場合、ＵＶ−酸素処理は、パターン層１８の透過率をわずかに増加させる。しかし、ＵＶ−酸素処理中にパターン層１８上に形成される保護層２４は、最初のクリーニングプロセスによっても透過率を変化させないようにする。

示される例では、ＵＶ−酸素処理は、最初と２番目のクリーニングプロセスの前に行われる。２つのＵＶ−酸素処理は、透過率を約０．６パーセント増加させる。さらに示されるように、さらにＵＶ−酸素処理が行われた場合、パターン層の透過率は実質的に一定に保たれ、保護層２４はクリーニングプロセスによってもパターン層１８の透過率に何ら変化をもたらさないようにする。一例においては、ＵＶ−酸素処理は、約１７２ｎｍの波長を用いて約３０分行われる。別の例においては、ＵＶ−酸素処理を行う総時間は、パターン層１８の近くの放射エネルギーの大きさそして／または酸素濃度に依存して異なる。

図５Ｂにおいて示すように、ＭｏＳｉＯＮにより形成されるパターン層１８は、約１８２度の初期位相角度を有している。パターン層１８が未処理のままである場合、各クリーニングプロセスは、位相角度を変化させ、各クリーニングの後に位相角度が低下する。しかし、ＵＶ−酸素処理が最初のクリーニングプロセスの前にパターン層１８に対して行われた時は、ＵＶ−酸素処理はパターン層１８の位相角度をわずかに低下させる。しかし、ＵＶ−酸素処理によってパターン層１８上に形成される保護層２４は、最初のクリーニングプロセスが行われても位相角度になんら変化をもたらさないようにする。

示される例では、最初のＵＶ−酸素処理は、パターン層１８の位相角度を約１度（１°）減少させる。さらに示すように、２番目のＵＶ−酸素処理が行われると、位相角度はわずかに減少するが、保護層２４はクリーニングプロセスが行われても位相角度が変化しないようにする。パターン層１８に対してさらにＵＶ−酸素処理が行われても、その位相角度を変化させない。さらに、保護層２４は、クリーニングプロセスが行われてもパターン層１８の特性を変化させないようにし、パターン層１８の位相角度を実質的に一定に保つ。

図６は、ＥＡＰＳＭの製造に使用されるフォトマスクブランク上に保護コーティングを生成する方法のフローチャートを示す。一般に、半透過性の層を基板上に堆積させる。半透過性の素材は、酸素の存在する下で放射エネルギーに露出され、半透過性の層は不動態化されて、半透過性の層がアグレッシブなクリーニングプロセスに対してより耐性を示すようになる。

ステップ４０において、半透過性の層が基板（例えば、図１及び図２に示す基板１６）上に堆積する。一例においては、半透過性の層は、ＭがＩＶ族、Ｖ族そしてＶＩ族から選択された金属であり、ｘが０から１まで変化し、ｙが０から１−ｙまで変化する、Ｍ_ｘ［Ｓｉ］_{（１−Ｘ）}Ｏ_ｙＮ_{（１−ｙ）}という同質のまたは階級付けされた層から形成される。別の例においては、半透過性の層は、ＳｉＮ−ＴｉＮといった多層の素材から形成される。半透過性の層の厚さと正確な化学的特性は、放射エネルギーと酸素への露出がどのようにその素材の光学的特性（例えば、位相角度と透過率）に影響するかに基づいて決定される。

一旦、半透過性の層が基板上に堆積すると、ステップ４２において、フォトマスクにクリーニングプロセスが行われる前に、基板がチャンバー中に置かれる。ステップ４４において、酸素またはオゾンが半透過性の層の表面近くに導入され、約３００ナノメートル以下の波長を持つ放射エネルギーが、半透過性の層の表面を不動態化するために半透過性の層の表面に向けられる。運用においては、ステップ４２とステップ４４は、ステップ４８の後に、二者択一的に生じる。

放射エネルギーは、酸素と半透過性の層との間の反応を開始させ、半透過性の層を不動態化し、保護層を形成する。一例においては、保護層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から形成される。不動態化プロセスは、半透過性の層がクリーニングプロセスに対する耐性を持つようにして、クリーニングプロセスが半透過性の層の物理的そして光学的特性を実質的に変化させないようにする。一例においては、各クリーニングプロセスの前に、不動態化プロセスが基板に対して適用される。別の例においては、不動態化プロセスは、最初のクリーニングプロセスの前に適用される。

ＵＶ−酸素処理が半透過性の層に対して適用される時間は、ＵＶ放射の大きさそして／または酸素濃度に依存して異なる。チャンバー中の酸素濃度は、半透過性の層上に望ましい流れをもたらす処理プロセスにおいて異なる。一例においては、酸素量は、大気中の約２０パーセントの濃度よりも低くても高くてもよい。別の例では、半透過性の層に向けられる放射エネルギーの量と半透過性の層の表面近くの酸素濃度は、適当な保護層を生成するために、約２秒から約３０分の時間に調整される。

ステップ４６において、クロムなどの不透過性の層が、半透過性の層の上に堆積する。そして、ステップ４８において、半透過性そして不透過性の層にパターンを描写することによって、ＥＡＰＳＭが形成される。パターンが形成された後、ステップ５０において、フォトマスクがクリーニングされる。そのクリーニングプロセスは、基板、半透過性の層そして不透過性の層の露出表面から汚染物質を取り除く。クリーニングプロセス中において、半透過性の層の位相角度は、わずかに減少し、半透過性の層の透過率は、わずかに増加する。一例においては、最初のクリーニングプロセス中に、位相は約１度減少し、透過率は約０．０６パーセント増加し、その後のクリーニングプロセスに対しては安定している。

ステップ５２において、ＥＡＰＳＭが、半導体ウェーハ上にイメージを投影するために用いられる。半導体製造プロセスにおいて多数回使用した後、汚染物質がフォトマスクの表面上に集められる。フォトマスクの品質を維持するために、クリーニングプロセスが汚染物質を取り除くために用いられる。半透過性の層を不動態化して保護層を形成することによって、半透過性の層の光学的特性は、最初のクリーニングプロセス後も不変のままである。従って、フォトマスクは、投影されるイメージの品質に影響を与えることなく正しくクリーニングされる。

本発明を特定の好適な実施例に関して記述したが、様々な変形、改変が当業者に示され、本発明は、添付されたクレームの範囲内において、そのような変形や改変を包含することが意図される。

同様の参照番号が同様の特徴を示す添付図面に関する下記の説明を参照することによって、本実施例とその利点はより完全に理解される。

本発明の教えるところによる、保護層を有するフォトマスクアセンブリの断面図である。 本発明の教えるところによる、保護層を有するフォトマスクブランクの断面図である。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、フォトマスク上のＳｉＮ−ＴｉＮの層の吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、フォトマスク上のＳｉＮ−ＴｉＮの層の吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、フォトマスク上のＭｏＳｉＯＮの層の吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスクに対して多数のクリーニングプロセスがなされた後の、フォトマスク上のＭｏＳｉＯＮの層の吸収層の透過率と位相のグラフを示す。 本発明の教えるところによる、フォトマスク上に保護層を形成する方法のフローチャートを示す。

Claims (28)

1. フォトマスク上に保護層を生成する方法であって、
   基板の少なくとも一部に形成されたパターン層を備えるフォトマスクをチャンバー中に置き、
   パターン層に近接するチャンバー中に酸素を導入し、
   フォトマスクを放射エネルギーに対して露出させ、
   その放射エネルギーは、パターン層を不動態化してパターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにするために、酸素とパターン層との間の反応を開始させ得る
   ことを特徴とする保護層生成方法。
2. 請求項１に記載の保護層生成方法において、
   パターン層は、Ｍ_ｘ［Ｓｉ］_{（１−Ｘ）}Ｏ_ｙＮ_{（１−ｙ）}からなり、Ｍは、ＩＶ族、Ｖ族そしてＶＩ族から選択される
   ことを特徴とする保護層生成方法。
3. 請求項１に記載の保護層生成方法において、さらに、
   放射エネルギーは約３００ナノメートル以下の波長を有する
   ことを特徴とする保護層生成方法。
4. 請求項１に記載の保護層生成方法において、さらに、
   放射エネルギーと酸素との間の反応は、パターン層上に保護層を形成する
   ことを特徴とする保護層生成方法。
5. 請求項１に記載の保護層生成方法において、さらに、
   クリーニングプロセスはアグレッシブクリーニングを含む
   ことを特徴とする保護層生成方法。
6. 請求項１に記載の保護層生成方法において、
   フォトマスクがエンベデッド減衰位相シフトフォトマスクからなる
   ことを特徴とする保護層生成方法。
7. 請求項１に記載の保護層生成方法において、さらに、
   パターン層の光学的特性は、位相角度と透過率とを含む
   ことを特徴とする保護層生成方法。
8. 請求項７に記載の保護層生成方法において、
   位相角度は、フォトマスクが放射エネルギーと酸素に露出された後に約１度より少なく減少する
   ことを特徴とする保護層生成方法。
9. 請求項７に記載の保護層生成方法において、
   透過率は、フォトマスクが放射エネルギーと酸素に露出された後に約０．０６パーセントより少なく増加する
   ことを特徴とする保護層生成方法。
10. 請求項１に記載の保護層生成方法において、
    フォトマスクを約２秒間から約３０分間放射エネルギーに露出させる
    ことを特徴とする保護層生成方法。
11. フォトマスクであって、
    基板と、
    基板の少なくとも一部の上に形成されたパターン層と、
    パターン層を放射エネルギーと酸素とに対して露出することによりパターン層上に形成される保護層とを備え、
    保護層は、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにし得る
    ことを特徴とするフォトマスク。
12. 請求項１１に記載のフォトマスクであって、
    パターン層は、Ｍ_ｘ［Ｓｉ］_{（１−Ｘ）}Ｏ_ｙＮ_{（１−ｙ）}からなり、Ｍは、ＩＶ族、Ｖ族そしてＶＩ族から選択される
    ことを特徴とするフォトマスク。
13. 請求項１１に記載のフォトマスクであって、
    パターン層は、少なくともＳｉＮの１層と、少なくともＴｉＮの１層からなる
    ことを特徴とするフォトマスク。
14. 請求項１１に記載のフォトマスクであって、さらに、
    放射エネルギーは約３００ナノメートル以下の波長を有する
    ことを特徴とするフォトマスク。
15. 請求項１１に記載のフォトマスクにおいて、さらに、
    パターン層の光学的特性は、位相角度と透過率とを含む
    ことを特徴とするフォトマスク。
16. 請求項１５に記載のフォトマスクにおいて、
    位相角度は、フォトマスクが放射エネルギーと酸素に露出された後に約１度より少なく減少する
    ことを特徴とするフォトマスク。
17. 請求項１５に記載のフォトマスクにおいて、
    透過率は、フォトマスクが放射エネルギーと酸素に露出された後に約０．０６パーセントより少なく増加する
    ことを特徴とするフォトマスク。
18. 請求項１１に記載のフォトマスクにおいて、さらに、
    パターン層は、照射波長において、望まれる透過率より大きい透過率を有するように、そして、望まれる位相角度より小さい位相角度を有するように調整された厚さを有する
    ことを特徴とするフォトマスク。
19. 請求項１１に記載のフォトマスクにおいて、
    保護層はＳｉＯ_２からなる
    ことを特徴とするフォトマスク。
20. フォトマスクブランクであって、
    基板と、
    基板の少なくとも一部の上に形成された半透過性の層と、
    基板の少なくとも一部の上に形成された保護層であって、その保護層は半透過性の層の露出表面を不動態化することにより形成され、
    保護層は、パターン層の光学的特性がクリーニングプロセスによって変化しないようにし、
    保護層の少なくとも一部の上に形成されたレジスト層とを備える
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
21. 請求項２０に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    半透過性の層の堆積中に酸素濃度を増加させることにより形成される保護層を備える
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
22. 請求項２０に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    半透過性の層のアニール中に酸素を導入することにより形成される保護層を備える
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
23. 請求項２０に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    放射エネルギーが存在する下で、酸素を半透過性の層と反応させることにより形成される保護層を備える
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
24. 請求項２０に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    放射エネルギーは約３００ナノメートル以下の波長を有する
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
25. 請求項２０に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    パターン層の光学的特性は、位相角度と透過率とを含む
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
26. 請求項２５に記載のフォトマスクブランクにおいて、さらに、
    位相角度は、保護層の形成後に約１度より少なく減少する
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
27. 請求項２５に記載のフォトマスクにおいて、
    透過率は、保護層の形成後に０．０６パーセントより少なく増加する
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。
28. 請求項２０に記載のフォトマスクにおいて、さらに、
    半透過性の層は、照射波長において、望まれる透過率より大きい透過率を有するように、そして、望まれる位相角度より小さい位相角度を有するように調整された厚さを有する
    ことを特徴とするフォトマスクブランク。

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