JP2008102402A - ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフトーン型位相シフトマスクの残留欠陥をＡＦＭ型修正機を用いて除去する際、残留欠陥の修正カスを残さないハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】透明基板１１上に半透明位相シフト層２１及びクロム層３１を形成する工程と、クロム層２１をパターニング処理してクロムパターン３１ａを形成する工程と、クロムパターン３１ａをマスクにして半透明位相シフト層２１をエッチングし、マスクパターン３０ａを形成する工程と、外観検査機にてパターン検査を行い、残留欠陥を検出する工程と、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）型修正機を用いて残留欠陥を修正する工程と、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去する工程と、クロムパターン３１ａを除去する工程とからなるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）型修正機を用いたハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法に関する。

従来のフォトマスクでは微細なパターンの投影露光に際し近接したパターンはマスクの光透過部を通過した光が回折し、干渉することによってパターン境界部での光強度を強め合いフォトレジストが感光するため、ウェハー上に転写された微細パターンが分離解像しないという問題が起きていた。この現象は露光波長に近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的には従来のフォトマスクと露光光学系では光の波長以下の微細なパターンを分離解像することは不可能であった。

そこで、隣接するパターンを透過する投影光の位相差を互いに１８０度にすることによって微細なパターンの解像力を向上させるという、位相シフト技術を用いた位相シフトマスクが開発されている。
半導体集積回路装置の製造技術におけるフォトマスク分野においては、ウェハー転写時の解像力を高めるために位相シフトマスク技術が重要視されている。
その位相シフトマスクには、比較的プロセスが容易なハーフトーン型位相シフトマスクとガラス基板を掘り込んで位相差形成を行うレベンソン型位相シフトマスク等があるが、レベンソン型位相シフトマスクに比較して製作難易度が高くないハーフトーン型位相シフトマスクが依然として多く使用されている。

図４（ｆ）に、ハーフトーン型位相シフトマスクの一例を示す。
ハーフトーン型位相シフトマスク３００は、透明基板１１１上に半透明位相シフトパターン１２１ａが形成された単層ハーフトーン型位相シフトマスクである。

以下、ハーフトーン型位相シフトマスク３００の製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｆ）は、位相シフトマスク３００の製造方法を工程順に示す模式構成部分断面図である。
まず、石英ガラス基板等からなる透明基板１１１上にタンタル、タンタル酸化物等からなる半透明位相シフト層１２１と、Ｃｒ膜等からなる遮光層１３１とが形成された位相シフトマスク用ブランクス１１０を作製する（図４（ａ）参照）。

次に、位相シフトマスク用ブランクス１１０上にレジスト層１４１を形成し（図４（ｂ）参照）、パターン描画、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン１４１ａを形成する（図４（ｃ）参照）。

次に、レジストパターン１４１ａをマスクにして遮光層１３１をエッチングし、レジストパターン１４１ａを剥離処理して、遮光パターン１３１ａを形成する（図４（ｄ）参照）。

次に、遮光パターン１３１ａをエッチングマスクにして半透明位相シフト層１２１をエッチングし（図４（ｅ）参照）、遮光パターン１３１ａを剥離処理して、半透明位相シフトパターン１２１ａを形成し、欠陥検査を行って、もし欠陥があれば修正して単層ハーフトーン型位相シフトマスク３００を得る（図４（ｆ）参照）。

ハーフトーン型位相シフトマスクに発生した残留欠陥の修正は、一般的に、レーザの集
光照射により蒸発除去したり、集束イオンビームスパッタリングによる修正が行われている。
レーザの集光照射による蒸発除去の修正法では、レーザ照射の結果、加工エッジ部にめくれやラフネスを生じ、加工後の形状が良くない場合がある。
また、集束イオンビームスパッタリングによる修正法では、イオンビーム照射領域に、イオン源であるガリウムがマスク基板である石英に打ち込まれ、ガリウムステインが生じることにより透過率低下を引き起こすこと、修正された残留欠陥周辺部の石英基板に対しても必要のないスパッタリングをしてしまうこと等により、基板の透過率変動を引き起こすことが知られており、問題とされている。

上記の問題を解消するために、走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの欠陥修正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これは、フォトマスク上に設計とは異なった残留欠陥の除去に用いられ、効果を上げている。
特に、ハーフトーン型位相シフトマスクの修正においては、修正の精度が要求され、高精度のＡＦＭ型修正機が用いられることが多くなってきている。

ＡＦＭ型修正機を用いた残留欠陥の修正法ついて説明する。
図２（ａ）は、透明基板１１１上にフォトマスク又は位相シフターパターン等のパターン２１１と残留欠陥２１１ｃが形成されたフォトマスク２００の部分模式平面図を、図３（ｂ）は、図２（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したフォトマスク２００の模式構成部分断面図を示す。図３（ａ）〜（ｆ）は、ＡＦＭ型走査プローブ顕微鏡を用いたフォトマスクの残留欠陥修正方法の一例を示す説明図である。

まず、ＡＦＭ型走査ブローブ顕微鏡に残留欠陥２１１ｃが形成されたフォトマスク２００をセットし、残留欠陥２１１ｃの直上にＡＦＭプローブ３１０がくるように顕微鏡ステージを移動させる（図３（ａ）参照）。

次に、ＡＦＭプローブ３１０の先端を残留欠陥２１１ｃに接する位置まで接近させる（図３（ｂ）参照）。
次に、残留欠陥２１１ｃの領域のみでＡＦＭプローブ２１０をＸ、Ｙ方向に走査させながら、ＡＦＭプローブ３１０を押し下げて、残留欠陥２１１ｃに荷重を加えスクラッチすることにより残留欠陥２１１ｃを削り取る（図３（ｃ）参照）。
ここで、ＡＦＭプローブ３１０の荷重値は５０ｎＮ以上５００ｍＮ以下の範囲で制御される。

次に、ＡＦＭプローブ３１０の先端が透明基板１１１に達したところで、ＡＦＭプローブ３１０の押し込み及びＸ、Ｙ方向への走査を停止する（図３（ｄ）参照）。
この際、通常測定による三次元イメージを最初に取得することで、エンドポイントを検出することが可能である。

次に、ＡＦＭプローブ３１０をマスクパターンから大きく距離を取り（図３（ｅ）参照）、最後に、クリーンエアーガン３２０によって清浄エアーを吹き付け、削りカスをマスクから除去することで、フォトマスクの残留欠陥を修正する（図３（ｆ）参照）。

しかしながら、ＡＦＭ型修正機では、残留欠陥をＡＦＭプローブで削りながら除去するため、微小な修正カスが発生しやすい。
この微小な修正カスはパターンとパターンとの間（ガラス上）に入り込みやすく、熱や静電気の影響で容易に除去できない。現在ではドライアイスを用いたドライ洗浄や硫酸などのウェット洗浄を行なっているが、なかなか除去できない場合がある。
アルカリ洗浄などの強い洗浄を行なえば、除去できる可能性は高くなるが、ハーフトーン型位相シフトマスクではアルカリ洗浄は使用できないため、この方法は使えない。
この微小な修正カスが除去できないと、ウェハーへパターン転写する際に透過率低下を起こし、所望のパターンが得られないという問題が発生する。
特表２００３−０４３６６９号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ハーフトーン型位相シフトマスクの残留欠陥をＡＦＭ型修正機を用いて除去する際、残留欠陥の修正カスを残さないハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記問題を解決するために、本発明では、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法としたものである。
（ａ）透明基板上に半透明位相シフト層及びクロム層を形成する工程。
（ｂ）前記クロム層をパターニング処理してクロムパターンを形成する工程。
（ｃ）前記クロムパターンをマスクにして半透明位相シフト層をエッチングする工程。
（ｄ）外観検査機にてパターン検査を行い、残留欠陥を検出する工程。
（ｅ）ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）型修正機を用いて前記残留欠陥を修正する工程。
（ｆ）前記欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去する工程。
（ｇ）前記クロムパターンを除去する工程。

本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法では、残留欠陥をＡＦＭ型修正機にて除去した後、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去するため、ＡＦＭ型修正機を使っても、残留欠陥の修正カスを完全に除去できる。

以下、本発明の実施形態につき説明する。
図１（ａ）〜（ｊ）は、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の製造工程の一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法は、透明基板１１上に半透明位相シフト層２１及びクロム層３１を形成する工程と、クロム層２１をパターニング処理してクロムパターン３１ａを形成する工程と、クロムパターン３１ａをマスクにして半透明位相シフト層２１をエッチングし、マスクパターン３０ａを形成する工程と、外観検査機にてパターン検査を行い、残留欠陥を検出する工程と、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）型修正機を用いて残留欠陥を修正する工程と、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去する工程と、クロムパターン３１ａを除去する工程とからなる。

ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程では、クロムパターン３１ａをマスクにして半透明位相シフト層をエッチングして半透明位相シフトパターン２１ａを形成し、半透明位相シフトパターン２１ａ上にクロムパターン３１ａが形成された２層構成のマスクパターン３０ａの状態で、パターン検査を行って残留欠陥を検出し、ＡＦＭ型修正機を用いて欠陥修正を行って、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去するため、残留欠陥の修正カスを完全に除去でき、高精度、低欠陥のハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。

以下、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法について説明する。
まず、透明基板１１上に、モリブデン・シリサイド系の材料を反応性スパッタリング等にて成膜し、半透明位相シフト層２１を形成し、さらに、クロム金属をスパッタリング、もしくは蒸着してクロム層３１を形成してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス１０を作製する（図１（ａ）参照）。

透明基板１１は、フォトマスク用として一般的に使用されている合成石英ガラス等の光学的に透明な材料からなり、通常１．５〜１．７ｍｍ範囲のものが用いられる。
半透明位相シフト層２１としては、モリフデン、シリコン、酸素、窒素を主たる構成要素とするモリブデン・シリサイド系の半透光膜が用いられる。
クロム層３１は、クロムを主成分とする膜で構成されている。クロム層３１は、アルカリおよび酸に耐性を有する膜としている。それは、半透明位相シフトパターン上にクロムパターンが覆われている状態で、アルカリ洗浄を行って修正カス除去する際の半透明位相シフトパターンを保護する保護層の役目を果たしているからである。

次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス１０上に電子ビームレジストをスピンナー等で塗布してレジスト層４１を形成する（図１（ｂ）参照）。

次に、レジスト層４１を電子ビーム露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン４１ａを形成する（図１（ｃ）参照）。

次に、レジストパターン４１ａをマスクにして、所定のエッチング液にてクロム層３１をエッチングし、レジストパターン４１ａを専用の剥離液にて除去し、クロムパターン３１ａを形成する（図１（ｄ）参照）。

次に、クロムパターン３１ａをマスクにして、ドライエッチングにて半透明位相シフト層２１をエッチングし、半透明位相シフトパターン２１ａを形成し、半透明位相シフトパターン２１ａ上にクロムパターン３１ａが形成された２層構成のマスクパターン３０ａを形成する（図１（ｅ）参照）。

次に、クロムパターン３１ａと半透明位相シフトパターン２１ａとの２層構成からなるマスクパターン３０ａを外観検査機にて検査し、残留欠陥（特に、図示せず）を検出する（図１（ｆ）参照）。

次に、上記したようなＡＦＭ型走査ブローブ顕微鏡に残留欠陥が検出されたハーフトーン型位相シフトマスクをセットし、ＡＦＭプローブにて残留欠陥に荷重をかけ、ＡＦＭプローブをＸ、Ｙ方向に走査させながらスクラッチすることにより残留欠陥を削り取る（図１（ｇ）参照）。
ここで、ＡＦＭプローブの荷重値は５０ｎＮ以上５００ｍＮ以下の範囲で制御される。

次に、アンモニア水、過酸化水素水、水からなるアルカリ洗浄液にてＡＦＭ型修正機にて残留欠陥が修正されたハーフトーン型位相シフトマスクを洗浄し、残留欠陥修正部の修正カスを完全に除去する（図１（ｈ）参照）。

次に、クロムパターン３１ａを硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用いてエッチングして除去し（図１（ｉ）参照）、透明基板１１上に半透明位相シフトパターン２１ａが形成されたハーフトーン型位相シフトマスク１００を得る（図１（ｊ）参照）。

上記したように、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程では、クロムパ
ターン３１ａをマスクにして半透明位相シフト層をエッチングして半透明位相シフトパターン２１ａを形成し、位相シフトパターン２１ａ上にクロムパターン３１ａが形成された２層構成のマスクパターン３０ａの状態で、パターン検査を行って残留欠陥を検出し、ＡＦＭ型修正機を用いて欠陥修正を行って、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去するため、残留欠陥の修正カスを完全に除去でき、高精度、低欠陥のハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。

以下に、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の具体的実施例について説明する。

まず、０．２５インチ厚の石英ガラス基板からなる透明基板１１上にモリブデン・シリサイド系の材料を反応性スパッタリングにて成膜し、１６０ｎｍ厚の半透明位相シフト層２１を形成し、さらに、クロム金属をスパッタリングにて成膜して１００ｎｍ厚のクロム層３１を形成してハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス１０を作製した（図１（ａ）参照）。

次に、ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス１０上にポジ型電子線レジスト（ＥＢＲ-９：東レ社製）をスピンコートにて塗布し、膜厚５００ｎｍのレジスト層４１を形成した（図１（ｂ）参照）。

次に、レジスト層４１を電子ビーム露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン４１ａを形成した（図１（ｃ）参照）。

次に、レジストパターン４１ａをマスクにして、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用いてクロム層３１をエッチングし、レジストパターン４１ａを専用の剥離液にて除去し、クロムパターン３１ａを形成した（図１（ｄ）参照）。

次に、クロムパターン３１ａをマスクにして、ＣＦ₄／Ｏ₂の混合ガスを用いて圧力０．４Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で半透明位相シフト層２１をドライエッチングし、半透明位相シフトパターン２１ａを形成し、半透明位相シフトパターン２１ａ上にクロムパターン３１ａが形成された２層構成のマスクパターン３０ａを形成した（図１（ｅ）参照）。

次に、透明位相シフトパターン２１ａ上にクロムパターン３１ａが形成された２層構成のマスクパターン３０ａを外観検査機（ＳＬ×７：ＫＬＡＴｅｎｃｏｒ社製）にて検査し、残留欠陥を検出した（図１（ｆ）参照）。

次に、ＡＦＭ型走査ブローブ修正機（ｎｍ６５０：ＲＡＶＥ社製）に残留欠陥が検出されたハーフトーン型位相シフトマスクをセットし、ＡＦＭプローブにて残留欠陥に荷重をかけ、ＡＦＭプローブをＸ、Ｙ方向に走査させながらスクラッチすることにより残留欠陥を削り取った（図１（ｇ）参照）。
ここで、ＡＦＭプローブの荷重値は５０ｎＮ以上５００ｍＮ以下の範囲で制御した。

次に、アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：５の混合水溶液にてＡＦＭ型修正機にて残留欠陥が修正されたハーフトーン型位相シフトマスクを５分間洗浄し、残留欠陥修正部の修正カスを完全に除去した（図１（ｈ）参照）。

次に、クロムパターン３１ａを硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用いてエッチングして除去し（図１（ｉ）参照）、透明基板１１上に半透明位
相シフトパターン２１ａが形成されたハーフトーン型位相シフトマスク１００を得た（図１（ｊ）参照）。

上記したように、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法によると、ＡＦＭ型修正機を用いて欠陥修正を行って、欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去しているため、残留欠陥の修正カスを完全に除去でき、高精度、低欠陥のハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができた。

（ａ）〜（ｊ）は、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一実施例を工程順に示す説明図である。 （ａ）は、マスクパターンに残留欠陥が検出されたフォトマスクの一例を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したフォトマスクの模式図である。 （ａ）〜（ｆ）は、ＡＦＭ型修正機を用いた欠陥修正のプロセスの一例を示す説明図である。 従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を工程順に示す説明図である。

符号の説明

１０、１１０……ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクス
１１、１１１……透明基板
２１、１２１……半透明位相シフト層
２１ａ、１２１ａ……位相シフトパターン
３０ａ……マスクパターン
３１……クロム層
３１ａ……クロムパターン
４１、１４１……レジスト層
４１ａ、１４１ａ……レジストパターン
１００、２００、３００……ハーフトーン型位相シフトマスク
１３１……遮光層
１３１ａ……遮光パターン
２１１……パターン
２１１ｃ……残留欠陥
３１０……ＡＦＭプローブ
３２０……エアーガン

Claims (1)

1. 少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
   （ａ）透明基板上に半透明位相シフト層及びクロム層を形成する工程。
   （ｂ）前記クロム層をパターニング処理してクロムパターンを形成する工程。
   （ｃ）前記クロムパターンをマスクにして半透明位相シフト層をエッチングする工程。
   （ｄ）外観検査機にてパターン検査を行い、残留欠陥を検出する工程。
   （ｅ）ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）型修正機を用いて前記残留欠陥を修正する工程。
   （ｆ）前記欠陥修正で発生した修正カスをアルカリ洗浄にて除去する工程。
   （ｇ）前記クロムパターンを除去する工程。