JP2007193146A - 階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法および階調をもつフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】階調をもつフォトマスクの半透明膜の欠陥修正方法において、現状のフォトマスク欠陥修正装置を用いて微小欠陥を修正することが可能であり、被転写基板上のレジスト残膜量を制御し得る階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法およびフォトマスクを提供する。
【解決手段】透明基板上に所望のパターンを有し、パターンを形成する膜が、露光光を透過しない遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、半透明膜が存在する半透明領域、および遮光膜と半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを半透明領域の欠陥部に形成し、欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるようにすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子や液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）などのパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術において、複数のフォトマスクを用いて複数のリソグラフィ工程を行う代わりに、階調をもった１枚のフォトマスクを用い、その透過光量に応じた段差をもつレジストプロファイルを形成することにより、リソグラフィ工程数を減らす製造技術に用いられる階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法および修正された階調をもつフォトマスクに関する。

半導体素子やＬＣＤに代表される画像表示素子などのリソグラフィ工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えば、リフロー法によるリソグラフィ回数を削減する方法、あるいは、アッシング法によるリソグラフィ回数を削減する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
また、上記の特許文献には、このために用いる露光機の解像限界以下の微小スリットよりなる遮光パターンを有するフォトマスク（以下、スリットマスクと称する。）、および、露光光に対して透過光量を変化させた階調をもつフォトマスク（以下、階調マスクあるいはグレートーンマスクとも称する。）とが説明されている。スリットマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身はレジスト上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能するマスクである。
しかしながら、このスリットは解像限界以下である必要があるため、当然のことながら、マスクの本体パターンよりも小さな寸法に仕上げる必要があり、マスク製造に対して大きな負荷となってしまうという問題があった。
さらに、広い領域を半透明にするためには、多くのスリットを配置する必要があるため、パターンデータ容量が増え、パターン形成工程や、パターンの欠陥検査工程に対する負荷の増大という問題も生じ、製造・検査時間の増大、マスク製造コストの上昇につながってしまうという問題があった。

一方、階調マスクは、露光光を実質的に遮光する膜に加え、露光光に対して半透明な第二の膜（以下、半透明膜と記す。）を用いて階調を出すマスクである（例えば、特許文献３参照。）。階調マスクは、スリットマスクのように微小スリットを配置する必要が無い点で有利である。

フォトリソグラフィでは、フォトマスク上に欠陥が存在すると、欠陥が被転写基板上に転写されて歩留まりを減少させる原因となるので、被転写基板にマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置によりフォトマスクの欠陥の有無や存在場所が調べられ、欠陥が存在する場合には欠陥修正装置により欠陥修正処理を行い、転写に影響する欠陥の無いフォトマスクとして供給される。ＬＣＤ用フォトマスクのように大型のマスクを用いる場合には、欠陥修正が重要な技術となっている。一方、パターン寸法の微細化に伴い、修正が必要とされるフォトマスクの欠陥部のサイズは益々小さくなってきており、修正における精度も益々高くなっている。

フォトマスクの欠陥としては、本来必要なパターンが欠損あるいは欠落している場合（白欠陥と称する。）と、不要な余剰パターンが存在している場合（黒欠陥と称する。）の二通りがある。黒欠陥の場合には、余剰部分を除去することにより正常なパターンが得られ、その修正方法としては、現在、レーザ光による修正方法と、集束イオンビーム（以後、ＦＩＢとも記す。）による修正方法が主流であり、いずれも直接欠陥部膜を除去して修正する方法である。
白欠陥の修正方法としては、一般に、レーザＣＶＤ技術やガスアシストＦＩＢ成膜技術を用い、不透明膜を欠陥部に成膜堆積させて修正する方法が普及している。

上記のスリットマスクあるいは階調マスクの欠陥部の修正において、遮光部に欠陥部がある場合には、従来のフォトマスク欠陥修正技術を使用して欠陥部を修正することができる。しかし、スリット部あるいは半透明膜の欠陥部の修正には、従来のフォトマスク遮光部の欠陥部に用いた修正方法がそのまま適用できないので、別な欠陥修正方法が提案されている。

たとえば、スリットマスクのスリット部の欠陥部分の修正方法として、欠陥部分を修正部分と同一の形状に復元するのではなく、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるような修正パターンを形成する欠陥修正方法が知られている（特許文献４参照。）。図１０は、従来のスリットマスクのスリット部の黒欠陥修正方法を説明する部分平面図で、図１０（１）はスリット部１０３に黒欠陥１０５が生じた場合で、図１０（２）に示すように、欠陥部を部分的に除去して、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるように修正パターンを形成する方法である。また、図１１は、スリットマスクのスリット部の白欠陥修正方法を説明する部分平面図で、図１１（１）はスリット部に白欠陥が生じた場合で、図１１（２）に示すように、欠陥部にスポット的に修正膜を形成し、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるようにする方法である。

一方、半透明膜を有するフォトマスクの修正方法としては、たとえば、ハーフトーン位相シフトマスクの凹欠陥部の修正において、既存の修正装置の修正能力範囲内で転写特性を回復できるハーフトーン位相シフトマスクの修正方法が開示されている（特許文献５参照。）。
特許第３４１５６０２号公報 特開２０００−６６２４０号公報 特開２００２−１８９２８０号公報 特許第３５５６５９１号公報 特許第３４６５０９１号公報

スリットマスクや階調マスクを使用したフォトリソグラフィでは、露光光を半透過させる半透明膜の非常に小さな欠陥でも被転写基板上のレジスト像の形成に影響を与えるため、微小な欠陥も修正する必要があった。
特許文献５に示されるように、修正装置の性能を考慮し、転写性能を見ながらの修正技術は、ハーフトーン型位相シフトマスクの修正において一般的であるものの、この方法では、転写像の寸法は制御できても半透明領域に対応する被転写基板上のレジスト残膜量は制御できないという問題があった。
すなわち、マスク製造において、スリットマスクのように多数の微小スリットを大型マスクの全面に配置する必要が無く、製造が比較的容易で製造コスト的に有利な半透明膜を有する階調マスクは、半透明膜の欠陥修正が困難であるという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、ＬＣＤなどの製造に使用されるフォトリソグラフィ工程数を減らすための階調をもつフォトマスクの半透明膜の欠陥修正方法において、現状のフォトマスク欠陥修正装置を用いて微小欠陥を修正することが可能であり、半透明領域を透過した被転写基板上のレジスト残膜量を制御し得る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法および修正された階調をもつフォトマスクを提供するものである。

請求項１の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを前記半透明領域の欠陥部に形成し、該欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるようにすることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部に、レーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とするものである。

請求項３の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、該整形した白欠陥部に、レーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とするものである。

請求項４の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、該整形した白欠陥部に、遮光膜または半透明膜を成膜し、次に前記成膜した遮光膜または半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とするものである。

請求項５の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記欠陥部に前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とするものである。

請求項６の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部および周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部を形成した後、該整形した白欠陥部にレーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とするものである。

請求項７の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部および周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部を形成した後、該整形した白欠陥部に遮光膜または半透明膜を成膜し、次に前記成膜した遮光膜または半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とするものである。

請求項８の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンが、スリット状もしくはドット状であることを特徴とするものである。

請求項９の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記階調をもつフォトマスクがＬＣＤ製造用のマスクであることを特徴とするものである。

請求項１０の発明に係る階調をもつフォトマスクは、透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクにおいて、前記階調をもつフォトマスクは、欠陥修正された半透明領域を有し、該欠陥修正された半透明領域は、前記フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを有し、該欠陥修正された半透明領域の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しいことを特徴とするものである。

本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法によれば、現状のフォトマスク欠陥修正装置を用い、従来、欠陥修正が困難であった欠陥を修正することが可能となる。
半透明膜を用いて半透明領域を作製した階調をもつフォトマスクは、製造が比較的容易で製造コスト的に有利であるという利点に加えて、本発明の修正方法では、欠陥部のみを修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンで修正するので、高品質の階調をもつフォトマスクを低コストで得ることが可能となる。
本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法を用いることにより、半導体素子や画像表示素子のフォトリソグラフィ工程数を効率的に減らすことができ、低コストの半導体素子や画像表示素子が実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法および階調をもつフォトマスクの実施形態について説明する。
図１〜図６は、本発明の階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法の実施形態を示す欠陥部周辺の模式図であり、それぞれの図の上側に平面図、下側に欠陥部および修正された欠陥部の断面図を示してある。図７は、本発明の修正された欠陥部分の別な実施形態を示す平面模式図である。図８、図９は、本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの例を示す模式図である。

（欠陥部を有する階調をもつフォトマスク）
本発明の修正方法の適用対象とする階調をもつフォトマスクは、透明基板上に所望のパターンを有し、パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクである。

図８は、本発明の修正方法を行なう前の白欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの一例を示し、図８（ａ）は、フォトマスクの欠陥部の平面面模式図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図である。図８（ａ）に示すように、透明基板８１上に、遮光膜８２と半透明膜８３とがこの順に積層されて存在する遮光領域８２ａ、半透明膜８３が存在する半透明領域８３ｂ、および、遮光膜８２と記半透明膜８３のいずれも存在しない透過領域、すなわち透明基板８１が露出している領域とが混在しているものであり、半透明膜８３が存在する半透明領域８３ｂに白欠陥部８４が存在している場合を示す。

図９は、本発明の修正方法を行なう前の白欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの別な例を示すものである。フォトマスクの欠陥部の平面面模式図は図８（ａ）と同じだが、断面形状は異なるフォトマスクを例示したものであり、半透明膜９３の上に遮光膜９２が積層されて存在する遮光領域９２ａ、半透明膜９３が存在する半透明領域９３ｂ、および、遮光膜９２と記半透明膜９３のいずれも存在しない透過領域、すなわち透明基板９１が露出している領域とが混在しているものであり、半透明膜９３が存在する半透明領域９３ｂに白欠陥部９４が存在している場合を示す。

図８、図９に例示したフォトマスクは、いずれも遮光領域が遮光膜と半透明膜とからなるが、本発明に用いるフォトマスクとしては、遮光領域の一部が遮光膜のみで形成されていてもよい。また、図９に示すフォトマスクの場合には、遮光膜９２をパターンエッチングして形成する際に、オーバーエッチングにより下層の半透明領域の半透明膜が損なわれるのを防止するために、遮光膜９２と半透明膜９３の間にシリコン酸化物などの露光光に透明な中間層を設けることもできる。上記のように、本発明の修正方法を行なう階調をもつフォトマスクは、遮光膜が少なくとも存在する箇所を遮光領域とし、半透明膜のみが存在する領域、もしくは半透明膜と露光光に透明な中間層とが存在する領域を半透明領域とするものである。

本発明において、実質的に露光光を透過しない遮光膜パターンとは、露光波長において、１回の露光により露光光を透過して感光性レジストを感光させない遮光膜パターンを意味するものであり、通常は露光波長において、透過率０．１％以下が望ましいとされている。

以下、図８を用いて説明するが、図９の場合にも適用できるものである。
図８に示すように、本発明の階調をもつフォトマスクの修正方法が適用されるフォトマスクの透明基板８１としては、通常、フォトマスクに用いられる光学研磨されたソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラスやアルミノホウ珪酸ガラスなどの低膨張ガラス、合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができ、露光光が短波長の場合には合成石英ガラスが好ましい。

本発明において、遮光膜８２としては、クロム系膜、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、珪素、酸化ケイ素、酸化窒化珪素など、通常のマスク材料として使用できる薄膜であれば、いずれを使用しても可能であるが、最も使用実績のあるクロムを主成分としたクロム系膜がマスクブランクのコスト、品質上からより好ましい。クロム系膜は、通常、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムの中から選ばれる材料の単層膜が用いられるが、それらのクロム系材料の中でも、成膜が容易で汎用性の高いクロム膜、または膜応力の低減が容易な窒化クロム膜がより好ましい。たとえば、クロムを遮光膜とした場合には、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられる。

本発明において、半透明膜８３としては、露光光を所望の透過率で透過する半透明性を有していれば特に材料に限定されないが、例えば、前記遮光膜８２の酸化膜、窒化膜、炭化膜や珪化膜を用いるのが好ましく、具体的には、酸化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化タンタル膜、窒化タンタル膜、珪化タンタル膜などを挙げることができる。また、前記の遮光膜材料を５ｎｍ〜300ｎｍ程度の薄層として半透明性を具備させ、半透明膜として用いることも可能である。半透明膜８３の半透明性は、その膜厚を調整することにより制御することができる。

さらに、半透明膜８３と遮光膜８２を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点を維持するために、半透明膜８３は遮光膜８２と同系の材料からなることが好ましい。遮光膜８２に前述の通り好ましい材料としてクロム系材料を用いた場合には、半透明膜８３は、クロムに酸素・窒素・炭素などを含む、透過率が比較的高い膜を用い、遮光膜８２に積層したときの反射率を低減するように膜組成と膜厚を最適化することができる。クロム系の半透明膜のなかでも、透過率と反射防止機能の両方の特性の制御が比較的容易な酸化クロム膜、または酸化窒化クロム膜がより好ましい。たとえば、酸化クロム膜を半透明膜とする場合には、５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられる。膜厚が５ｎｍ未満、あるいは１５０ｎｍを超えると、透明基板上の透過領域、あるいは遮光膜に対する半透明膜としての透過率の差異を生じにくくなるからである。酸素・窒素・炭素などを含む半透明膜の場合は、その吸光度は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率と反射防止機能を実現できる。

本発明においては、半透明膜領域８３ｂを形成する半透明膜８３の露光光に対する透過率は、１０％〜８５％の範囲で形成するのが好ましい。半透明膜８３が存在する半透明領域８３ｂにおいて、透過率１０％未満では、本発明の階調をもつフォトマスクを用いたレジストパターン形成において、遮光領域８２ａとの差を出しにくく、一方、透過率８５％を超えると、レジストパターン形成において透過領域との差を出しにくくなるからである。

（階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法）
前述のように、階調をもつフォトマスクの遮光領域にある欠陥部の修正には、従来の欠陥修正方法を用いることができる。以下では、本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域にある欠陥部の修正方法の実施形態について、欠陥部が白欠陥の場合と黒欠陥の場合に分けて説明する。

（半透明領域の白欠陥の修正方法）
本発明の半透明領域の白欠陥の修正方法は、欠陥部に、フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成し、欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるようにするものである。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図１（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域１３に白欠陥部１４が存在する。
図１（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正後の部分模式図で、白欠陥部１４に修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン１７を形成して白欠陥部を修正し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。
修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン１７は、クロムなどの遮光膜をレーザＣＶＤ技術を用いてパターン状に成膜したり、あるいはカーボンなどの半透明膜をガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いてパターン状に成膜することにより形成することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図２（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域２３に白欠陥部２４が存在する。
本発明の欠陥修正方法により、図２（ｂ）に示すように、白欠陥部２４周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形し、整形した白欠陥部２５とする。
次に、図２（ｃ）に示すように、整形した白欠陥部２５に、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン２７を形成して白欠陥部を修正し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。
修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン２７は、クロムなどの遮光膜をレーザＣＶＤ技術を用いてパターン状に成膜したり、あるいはカーボンなどの半透明膜をガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いてパターン状に成膜することにより形成することができる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図３（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域３３に白欠陥部３４が存在する。
本発明の欠陥修正方法により、図３（ｂ）に示すように、白欠陥部３４周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形し、整形した白欠陥部３５とする。
次に、整形した白欠陥部３５に、遮光膜または半透明膜３６を成膜する（図３（ｃ））。
次いで、上記の成膜した遮光膜または半透明膜３６をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン３７を形成し（図３（ｄ））、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。
遮光膜もしくは半透明膜３６は、クロムなどの遮光膜をレーザＣＶＤ技術を用い、整形した白欠陥部形状に合わせて成膜したり、あるいはカーボンなどの半透明膜をガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いて整形した白欠陥部形状に合わせて成膜することにより形成することができる。

（半透明領域の黒欠陥の修正方法）
次に、欠陥部が黒欠陥の場合について説明する。本発明の半透明領域の黒欠陥の修正方法は、上記の白欠陥と同じく、欠陥部に、フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成し、欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるようにするものである。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図４（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域４３に黒欠陥部４４が存在する。
図４（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正後の部分模式図で、黒欠陥部４４をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン４７を形成し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。

（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図５（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域５３に黒欠陥部５４が存在する。
次に、図５（ｂ）に示すように、本発明の欠陥修正方法により、黒欠陥部５４および黒欠陥部５４周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部５５を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、上記の整形した白欠陥部５５に修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン５７を成膜形成し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン５７は、クロムなどの遮光膜をレーザＣＶＤ技術を用いてパターン状に成膜したり、あるいはカーボンなどの半透明膜をガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いてパターン状に成膜することにより形成することができる。

（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態を説明する欠陥部周辺の部分模式図であり、図６（ａ）は、修正前の欠陥部の平面図と断面図であり、半透明領域６３に黒欠陥部６４が存在する。
本発明の欠陥修正方法により、図６（ｂ）に示すように、黒欠陥部６４および黒欠陥部６４周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部６５を形成する。
次に、整形した白欠陥部６５に、遮光膜または半透明膜６６を成膜する（図６（ｃ））。
次いで、上記の成膜した遮光膜または半透明膜６６をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン６７を形成し（図６（ｄ））、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得る。
遮光膜もしくは半透明膜６６は、クロムなどの遮光膜をレーザＣＶＤ技術を用い、整形した白欠陥部形状に合わせて成膜したり、あるいはカーボンなどの半透明膜をガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いて整形した白欠陥部形状に合わせて成膜することにより形成することができる。

図４〜図６においては、黒欠陥部が半透明領域の上に付着している場合を例に説明したが、黒欠陥部が半透明領域に部分的に埋没していたり、あるいは欠陥部全体が黒欠陥部で占められている場合でも、上記の第４〜第６の実施形態で述べた修正方法は適用できるものである。

図１〜図６では、欠陥を修正した修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンとして、いずれもスリット状のパターンを示して説明したが、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンは、図７に示すようにドット状でもよい。図７において、図７（ａ）は修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン７７ａのドット形状が矩形状であり、図７（ｂ）は修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン７７ｂのドット形状が円形状である。いずれのパターンも露光機の解像限界以下の寸法とすることにより、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンとして用いることが可能である。極微細パターンにおいては、ドット形状が円形状の方がパターン形成がより容易である。

本発明において、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンのスリット幅もしくはドット幅は、このフォトマスクを用いる露光機の解像限界以下とするものであり、０．７〜１．５μｍ程度が好ましく、さらには０．８〜１μｍ程度がより好ましい。スリット幅もしくはドット幅が０．７μｍ未満と小さくなればマスク製造が困難となり、一方、スリット幅もしくはドット幅が１．５μｍを超えると露光機や露光条件によりパターンが解像してしまう危険性が生じるからである。
また、欠陥部の修正に半透明膜パターンを用いた場合には、修正用の半透明膜の透過率も変えられるので、スリット幅もしくはドット幅の余裕度が広がり、遮光膜パターンで修正するよりも透過率をよりよく制御することが可能となる。

本発明の階調をもつフォトマスクの修正方法においては、欠陥画像を光学顕微鏡像、走査型電子顕微鏡像、イオン像などの画像として取得し、たとえば、ＫＬＡテンコール社製Ｐｒｏｌｉｔｈなどの光学シミュレーションを用い、修正された半透明領域が正常な部分と同等な転写特性が得られるように、修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンの最適なスリット幅もしくはドット幅、ピッチなどを選定するのが望ましい。また、修正後の画像も取得し、光学シミュレーションにより転写性能を保証することも可能である。

（実施例１）
光学研磨された３３０×４５０ｍｍの合成石英基板上にクロムよりなる遮光膜が約１００ｎｍ成膜されているフォトマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製ｉｐ−３５００）を約３８０ｎｍ塗布し、１２０度に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３で、所望の遮光膜パターンを描画した。ここで描画したパターンは、最終的に完全に遮光するためのパターンである。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。

次にレジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜パターンを得た。なお、クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、約６０秒であった。

次いで、こうして得られた遮光膜パターン付き基板について、遮光膜パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じて遮光膜パターンの修正を行ない、遮光膜の欠陥は無い状態とした。次いで、この基板をよく洗浄した後、半透明膜である酸化クロム膜をスパッタリング法にて成膜した。酸化クロム膜の膜厚はおよそ３０ｎｍとし、透過率は約４０％（波長ｇ線：４３６ｎｍ）とした。

次に、この上に市販のフォトレジスト（東京応化製ｉｐ−３５００）を再度、約３８０ｎｍ塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度レーザ描画装置マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製ＮＭＤ３）で現像し、半透明膜用レジストパターンを得た。なお、描画装置ＬＲＳ１１０００は、アライメント描画機能を有しており、形成済みの遮光膜パターンに位置を合わせて、半透明膜パターンを形成した。

次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜をエッチングし、続いて露出した遮光膜をエッチングし、残ったレジストを剥膜し、半透明膜パターンと最終的にエッチングされた遮光膜パターンとを有し、透明基板上に遮光領域と半透明領域と透過領域とが混在する階調をもつフォトマスクを得た。

次に、この階調をもつフォトマスクの欠陥検査を行なったところ、酸化クロム膜よりなる半透明膜パターンの半透明領域に縦横３μｍ×２．５μｍ程度の不定形の白欠陥が検出された。

次に、上記の白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光により除去して白欠陥部を整形し、大きさ３μｍ□の整形した白欠陥部とした。
次に、整形した白欠陥部に、ガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いて修正用カーボン膜をスリット状に０．８μｍ幅で堆積し、修正用遮光膜パターンを形成して白欠陥部を修正し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得た。
この修正した階調をもつフォトマスクをＬＣＤ素子の製造に用いたところ、被転写基板上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

（実施例２）
実施例１と同じ方法で階調をもつフォトマスクを製造し、欠陥検査を行なったところ、酸化クロムよりなる半透明膜パターンの半透明領域に大きさ２×２μｍ程度の不定形の白欠陥が検出された。

次に、上記の白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光により除去して白欠陥部を整形し、大きさ３μｍ□の整形した白欠陥部とした。
次に、整形した白欠陥部全面に、レーザＣＶＤ技術を用いて修正用クロム膜を堆積した。
次に、上記の修正用クロム膜をＦＩＢで０．８μｍ□の矩形状ドットにパターンエッチングし、修正用遮光膜パターンを形成して白欠陥部を修正し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得た。
この修正した階調をもつフォトマスクをＬＣＤ素子の製造に用いたところ、被転写基板
上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

（実施例３）
実施例１と同じ方法で階調をもつフォトマスクを製造し、欠陥検査を行なったところ、半透明膜パターンの半透明領域に大きさ３×２μｍ程度の不定形の黒欠陥が検出された。

次に、ＦＩＢ装置を用い、この黒欠陥部およびその下層の半透明膜を線幅０．９μｍのライン／スペース状にエッチング除去して修正用遮光膜パターンを形成し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得た。
この修正した階調をもつフォトマスクは、被転写基板上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

（実施例４）
実施例１と同じ方法で階調をもつフォトマスクを製造し、欠陥検査を行なったところ、酸化クロムよりなる半透明膜パターンの半透明領域に大きさ３×２μｍ程度の不定形の黒欠陥が検出された。
次に、上記の黒欠陥部および黒欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光により除去して整形し、大きさ３×２μｍの整形した白欠陥部とした。
次に、上記の白欠陥部全面に、レーザＣＶＤ技術を用いて修正用クロム膜を１５ｎｍの厚さに堆積して修正用半透明膜とした。
次に、上記のクロム膜よりなる修正用半透明膜をＦＩＢで０．８μｍ□の矩形状ドットにパターンエッチングし、修正用半透明膜パターンを形成して白欠陥部を修正し、欠陥修正された階調をもつフォトマスクを得た。
この修正したフォトマスクをＬＣＤ素子の製造に用いたところ、実施例１と同様に、被転写基板上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第１の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第２の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第３の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの黒欠陥修正方法の第４の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの黒欠陥修正方法の第５の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの黒欠陥修正方法の第６の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの欠陥部の別な実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの一例を示す模式図である。 本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの別な一例を示す断面模式図である。 従来のスリットマスクのスリット部の黒欠陥修正方法を説明する部分平面図である。 従来のスリットマスクのスリット部の白欠陥修正方法を説明する部分平面図である。

符号の説明

１１、２１、３１、４１、５１、６１ 透明基板
１３、２３、３３、４３、５３、６３ 半透明領域
１４、２４、３４ 白欠陥部
１７、２７ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
２５、３５ 整形した白欠陥部
３６ 成膜した遮光膜または半透明膜
３７ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
４４、５４、６４ 黒欠陥部
４７ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
５５、６５ 整形した白欠陥部
５７ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
６６ 成膜した遮光膜または半透明膜
６７ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
７３ａ、７３ｂ 半透明領域
７７ａ、７７ｂ 修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターン
８１、９１ 透明基板
８２、９２ 遮光膜
８３、９３ 半透明膜
８２ａ、９２ａ 遮光領域
８３ｂ、９３ｂ 半透明領域
８４、９４ 白欠陥部
１０１、１１１ 遮光部
１０３、１１３ スリット部
１０５ 黒欠陥部（ブリッジ）
１０６ 開口
１１４ 修正膜

Claims (10)

1. 透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、
   前記フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを前記半透明領域の欠陥部に形成し、該欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるようにすることを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
2. 前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部に、レーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
3. 前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、該整形した白欠陥部に、レーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
4. 前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、該整形した白欠陥部に、遮光膜または半透明膜を成膜し、次に前記成膜した遮光膜または半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
5. 前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記欠陥部に前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
6. 前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部および周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部を形成した後、該整形した白欠陥部にレーザＣＶＤまたは集束イオンビームを用いて前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを成膜形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
7. 前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部および周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して整形した白欠陥部を形成した後、該整形した白欠陥部に遮光膜または半透明膜を成膜し、次に前記成膜した遮光膜または半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームでパターンエッチングし、前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
8. 前記修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンが、スリット状もしくはドット状であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
9. 前記階調をもつフォトマスクがＬＣＤ製造用のマスクであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
10. 透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクにおいて、
    前記階調をもつフォトマスクは、欠陥修正された半透明領域を有し、該欠陥修正された半透明領域は、前記フォトマスクを用いる露光機の解像限界以下の修正用遮光膜パターンまたは修正用半透明膜パターンを有し、該欠陥修正された半透明領域の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しいことを特徴とする階調をもつフォトマスク。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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