JP2011128483A - マスク修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】白欠陥の補正が、やり直し可能なマスク修正方法を提供する。
【解決手段】実質的に光を遮光する第１領域と、実質的に光を透過する第２領域とを有するマスクの白欠陥を修正するマスク修正方法において、第２領域上であって白欠陥部の近傍に形成され、白欠陥部の近傍の透過率が、白欠陥部が存在しないときに得られる第１透過率になるように透過率を調整する補助パターンを求める工程と、補助パターンを形成し、白欠陥部の近傍の第２透過率を求める工程と、第１透過率と第２透過率とを比較し、比較結果が基準値を満たすか否かを判定する工程と、比較結果が基準値を満たさない場合、比較結果が基準値を満たすように、比較結果に応じて補助パターンを修正または変更する工程と、を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスク修正方法に関する。

従来、ＬＳＩ等の製造に用いられるフォトリソグラフィ用のマスクにおいて、マスクの欠陥を修正する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このマスク修正方法は、マスクが遮光領域と透明領域とを有する透過型マスク、または反射領域と吸収領域とを有する反射型マスクにおける黒欠陥の修正方法である。

このマスク修正方法では、マスクが透過型の場合、まず黒欠陥部の遮光領域を設計寸法より小さくなるように修正し、その後に修正箇所の寸法を測定し、修正箇所の転写像が本来の欠陥が無い場合の転写像になるように修正部近傍の透過領域の透過率を低下させている。

然しながら、このマスク修正方法では、修正部にＧａイオンを打ち込んで修正膜（Ｇａステイン）を形成し、修正部の線幅が正常部分と同じになるように修正している。

その結果、修正膜を形成する位置に高い制御精度が必要になるという問題がある。修正装置の修正誤差などにより、過剰に修正膜が形成された場合、再度修正することが難しくなるという問題がある。

そのため、高い制御精度が不要であり、過修正の場合でも、やり直し可能なマスク修正方法が求められていた。

特開平１１−２０２４７５号公報

本発明は、白欠陥の補正がやり直し可能な修正方法を提供する。

本発明の一態様のマスク修正方法は、実質的に光を遮光する第１領域と、実質的に光を透過する第２領域とを有するマスクの白欠陥を修正するマスク修正方法において、前記第２領域上であって前記白欠陥部の近傍に形成され、前記白欠陥部の近傍の透過率が、前記白欠陥部が存在しないときに得られる第１透過率になるように前記透過率を調整する補正パターンを求める工程と、前記補正パターンを前記白欠陥部の近傍に形成し、前記白欠陥部の近傍の第２透過率を求める工程と、前記第１透過率と前記第２透過率とを比較し、比較結果が基準値を満たすか否かを判定する工程と、前記比較結果が前記基準値を満たさない場合、前記比較結果が前記基準値を満たすように、前記比較結果に応じて前記補正パターンを修正または変更する工程と、を具備することを特徴としている。

本発明によれば、白欠陥の補正がやり直し可能なマスク修正方法が得られる。

本発明の実施例１に係るマスク修正方法を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係るマスクを示す平面図。 本発明の実施例１に係るマスクのＡ−Ａ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例１に係るマスクのＢ−Ｂ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例１に係る修正されたマスクを示す図で、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。 本発明の実施例１に係る修正されたマスクのＣ−Ｃ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例１に係る修正されたマスクの補正パターンを示す図。 本発明の実施例１に係る補正パターンの幅と解像寸法との関係を説明するための図。 本発明の実施例１に係る修正されたマスクを比較例の修正されたマスクと対比して示す図で、図９（ａ）が本実施例の修正されたマスクを示す平面図、図９（ｂ）が比較例の修正されたマスクを示す平面図。 本発明の実施例１に係る補正パターンの形成位置と解像寸法との関係を比較例と対比して説明するための図。 本発明の実施例２に係るマスクを示す平面図。 本発明の実施例２に係るマスクのＥ−Ｅ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例２に係る修正されたマスクを示す平面図。 本発明の実施例２に係る修正されたマスクのＦ−Ｆ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例３に係るマスクを示す図で、図１５（ａ）はその平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＧ−Ｇ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。 本発明の実施例３に係るマスクのＧ−Ｇ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例３に係る修正されたマスクを示す図で、図１７（ａ）はその平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。 本発明の実施例３に係る修正されたマスクのＨ−Ｈ線に沿った光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例４に係る修正されたマスクを示す平面図。 本発明の実施例４に係る修正された別のマスクを示す平面図。 本発明の実施例５に係る修正されたマスクを示す断面図。 本発明の実施例５に係る修正されたマスクの光強度プロファイルを示す図。 本発明の実施例５に係る修正されたマスクの位相差を説明するための図。 本発明の実施例５に係る修正された別のマスクを示す断面図。 本発明の実施例５に係る修正された別のマスクの位相差を説明するための図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本実施例に係るマスク修正方法について図１を用いて説明する。図１は本実施例のマスク修正方法を示すフローチャートである。本実施例は、マスクがストライプ状の遮光パターンを有する透過型マスクの場合の例である。

始に、本実施例のマスクについて、図２を用いて説明する。図２はマスクを示す平面図である。図２に示すように、本実施例のマスク１０では、透明基板１１、例えば合成石英板上に、ピッチＰでラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）＝１のストライプ状の遮光パターン１２が形成されている。遮光パターン１２は、例えばクロム（Ｃｒ）膜あるいはバイナリータイプのモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）からなる膜である。

遮光パターン１２が実質的に光を遮光する第１領域に相当し、透明基板１１の遮光パターン１２が形成されていない領域が実質的に光を透過する第２領域に相当する。

遮光パターン１２のうちの遮光パターン１２ｂには、マスク１０の製造工程でストライプの側面がオーバーエッチングされて生じた幅ａ、長さｂの矩形状の白欠陥部１３が生じているものとする（ａ＜ｂ）。

図３および図４は、マスク１０を透過した光の光強度プロファイルを示す図で、図３はマスク１０の正常部を通るＡ−Ａ線に沿った光強度プロファイルを示す図、図４はマスク１０の白欠陥部１３を通るＢ−Ｂ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。

本光強度プロファイルは、遮光パターン１２のピッチＰが、例えばマスク上で３６０ｎｍであり、露光波長が、例えば１９３ｎｍの場合である。

ここでは、光強度プロファイルのピーク値のばらつきの許容幅△Ｓが、マスクの欠陥の有無を判定するスペックであると仮定する。即ち、遮光パターン１２はピーク値がばらつきの許容幅△Ｓ内にあれば正常と判断され、ピーク値がばらつきの許容幅△Ｓを逸脱する不良と判断される。

図３に示すように、マスク１０の正常部では、周期Ｐでピーク１４ａ、１４ｂおよびディップ１５ａ、１５ｂがそれぞれ揃った正弦波状の光強度プロファイルＳ１を示す。ピーク１４ａの値が、第１透過率に相当する。

これは、遮光パターン１２を除く領域を通過した０次光と遮光パターン１２で回折された±１次光とが集光され、遮光パターン１２のピッチＰと同じ周期のパターンが結像されるためである。

図４に示すように、マスク１０の白欠陥部１３では、周期Ｐでピーク１６ａ、１６ｂおよびディップ１７ａ、１７ｂがそれぞれ不揃いの正弦波状の光強度プロファイルＳ２を示す。

遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂの間に生じるピーク１６ａが、ばらつきの許容幅△Ｓを上廻っている。

これは、白欠陥部１３の存在により、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂの間の間隔が広がったために透過光強度が強くなり、光の透過率が増加したためである。

従って、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂの間の光の透過率を減少させて、ピーク１６ａを小さくしてばらつきの許容幅△Ｓ内におさまるようにできれば、遮光パターン１２ｂは正常と判断されることになる。

次に、本実施例の白欠陥１３を修正する原理について、図５を用いて説明する。図５は白欠陥が修正されたマスクを示す図で、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。ここで、Ｃ−Ｃ線は図２のＢ−Ｂ線と同一の線である。

図５に示すように、本実施例の白欠陥１３を修正する原理は、第２領域上であって白欠陥部１３の近傍に形成され、白欠陥部１３の近傍の透過率が、白欠陥部１３が存在しないときに得られる第１透過率になるように透過率を調整する補正パターン１８を配置することにある。

ここでは、白欠陥部１３を有する遮光パターン１２ｂと白欠陥部１３に対向する遮光パターン１２ａとの間に、白欠陥部１３と離間して対向する矩形状の補正パターン１８が形成されている。

これにより、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂの間の間隔が実質的に狭められ、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂの間の光の透過率が減少する。

透過率は、補正パターン１８の幅ｗ、長さｌ、厚さｔおよび配置位置、例えば対向する遮光パターン１２ａから補正パターン１８の中心部までの距離ｄを最適化することにより、調整することができる。

図６は白欠陥部１３が修正されたマスク１０のＣ−Ｃ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。図６に示すように、補正パターン１８により、透過光強度が弱められ、周期Ｐでピーク１９ａ、１９ｂおよびディップ２０ａ、２０ｂがそれぞれ揃った正弦波状の光強度プロファイルＳ３が得られる。ピーク１９ａの値が、第２透過率に相当する。

これにより、ピーク１９ａはばらつきの許容幅△Ｓ内におさまっている。その結果、遮光パターン１２ｂは正常と判断され、白欠陥部１３が修正される。

次に、補正パターン１８の決定方法について、図７および図８を用いて説明する。図７は補正パターン１８の幅ｗが異なるマスク１０を示す平面図、図８は補正パターン１８の幅ｗをパラメータとして、厚さｔと開口部の解像寸法との関係をシミュレーションした結果を示す図で、実線がジャストフォーカスの場合を示す図、破線がデフォーカスの場合を示す図ある。

シミュレーションは、直接Ｍａｘｗｅｌｌ方程式を解いて電磁場分布を求める時間領域差分法によりおこなった。

図７に示すように、補正パターン１８は距離ｄ＝Ｐ／４に形成され、補正パターン１８の長さｌは白欠陥部１３の長さｂと等しく一定とし、補正パターン１８の幅ｗのみをｗ１乃至ｗ３に変えている（ｗ１＜ｗ２＜ｗ３）。

図８に示すように、開口部の解像寸法と補正パターン１８の厚さｔとの関係は、厚さｔが厚くなるほど、解像寸法は直線的に小さくなる。解像寸法と厚さｔとの勾配は、幅ｗに依存し、幅ｗが広くなるほど、勾配が緩やかになる。

白欠陥部１３が無い場合に本来得られるターゲット寸法Ｗ０との関係では、幅ｗが広くなるほど、ターゲット寸法Ｗ０が得られる厚さｔは大きくなる。デフォーカスの場合でも、ジャストフォーカスの場合と同様の傾向である。

但し、各厚さｔ１、ｔ２、ｔ３において、ジャストフォーカスとデフォーカスとの解像寸法差は、幅ｗが広いほど大きくなる。これは、厚さｔが大きくなるほど位相差のズレの影響が大きくなり、露光のマージンが失われることを示している。

一方、幅ｗが狭くなるほど、解像寸法と厚さｔとの勾配がきつくなるので、ターゲット寸法に対する厚さｔのマージンが少なくなる。即ち、リソグラフィー特性は良好であるが、修正が失敗する確率が大きくなることを示している。

従って、この例では補正パターン１８を形成するマスク修正装置における厚さの制御性、再現性を考慮した上で、補正パターンの幅ｗは実施可能な最大限度のサイズとすることが望ましい。

図９は本実施例の修正されたマスクを比較例の修正されたマスクと対比して示す図で、図９（ａ）が本実施例の修正されたマスクを示す図、図９（ｂ）が比較例の修正されたマスクを示す図である。

図１０は本実施例の補正パターンの形成位置と開口部の解像寸法との関係を、比較例と対比して示す図で、実線が本実施例、一点鎖線が比較例を示す図である。ここで、比較例とは、修正部が正常部と同じになるように修正するマスク修正方法のことである。始に、比較例に付いて説明する。

図９に示すように、比較例では遮光パターン１２ｂの白欠陥部１３を埋める補正パターン２１が形成されている。この補正パターン２１の幅および長さは、基本的に白欠陥部１３の幅ａおよび長さｂと同じになる。

同様に、補正パターン２１の厚さは、材質が遮光パターン１２ｂと同じ材質の場合、基本的に遮光パターン１２ｂと同じ厚さになる。

一方、本実施例では、補正パターン１８は遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂとの間に、白欠陥部１３と離間して配置されているので、補正パターン１８の幅ｗ、長さｌ、厚さｔは、上述した関係を満たす範囲内であれば任意である。

従って、図１０に示すように、比較例では、ターゲット寸法Ｗ０が得られる位置△ｘ２は、０からｘ１までと狭い範囲に限られる。その結果、補正パターン２１の形成には、高い位置精度が必要である。

一方、本実施例では、ターゲット寸法Ｗ０が得られる位置△ｘ１は、ｘ１より大きいｘ２からｘ３までと広い範囲が可能である。その結果、補正パターン１８の形成には、高い位置精度が不要である。

次に、図１に戻って本実施例のマスク修正法のフローについて説明する。始めに、マスク１０の欠陥検査を行い、白欠陥部１３を抽出する（ステップＳ１１）。

マスク検査は、例えば実際の露光装置と同じ光学系を有し、露光装置が半導体基板上にマスク像を縮小投影するのに対し、ＣＣＤ上に拡大投影することにより、マスクの転写像を直接観察することができるマスク検査装置などを用いてマスクの転写像を観察することにより行う。

次に、抽出した白欠陥部１３の評価を行い、白欠陥部１３のサイズ（幅ａ、長さｂ）を求める（ステップＳ１２）。評価は、例えば測長ＳＥＭ（Secondary Electron Microscope）を用いておこなう。

次に、光強度プロファイルが、白欠陥部１３が存在しないときに得られる光強度プロファイル（第１透過率）になるように、補正パターン１８のサイズ（幅ｗ、長さｌ、厚さｔ）と、形成位置ｄを求める（ステップＳ１３）。

具体的には、予め幅ａ、長さｂが異なる各種の白欠陥部に対応する補正パターンの幅ｗ、長さｌ、厚さｔ、および形成する位置ｄの組合せをシミュレーションにより求めて、データベース化しておくことが望ましい。これにより、その中から実際に修正する白欠陥部１３に適合する最適な補正パターンを迅速に選択することできる。

光強度プロファイルは、基本的には補正パターンのサイズ（幅ｗ、長さｌ、厚さｔ）と、形成する位置ｄ、および補正パターン４８の材質の消衰係数ｋ、屈折率ｎを与えれば求められる。

従って、シミュレーションは、これらのパラメータを種々変えながら行い、必要な露光マージンに収まるようにこれらのパラメータの最適な組合せを求める。

次に、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂとの間であって、白欠陥部１３の近傍に求めた補正パターン１８を形成する（ステップＳ１４）。

補正パターン１８の形成は、透明基板１１上にＣｒ膜を形成することにより行う。Ｃｒ膜の形成は、例えば真空チャンバー内にマスク１０を収納し、プロセスガスとしてクロムヘキサカルボニルガスを流しながら、電子ビームを照射する。

電子がクロムヘキサカルボニルガスと衝突することにより、クロムヘキサカルボニルガスが分解・重合し、Ｃｒ膜が生成する。

生成したＣｒ膜が、補正パターンのサイズ（幅ｗ、長さｌ、厚さｔ）および形成する位置ｄに一致するように、予備実験によりプロセス条件（クロムヘキサカルボニルガス流量、電子ビーム強度、電子ビームのスキャン速度・位置など）を決めておくことが望ましい。

次に、上述したマスク検査装置により、修正箇所の転写像を求め、出来栄えを検査する（ステップＳ１５）。

次に、光強度プロファイル（第２透過率）が、白欠陥部１３が存在しないときに得られる本来の光強度プロファイル（第１透過率）になっているか否かをチェックする（ステップＳ１６）。

光強度プロファイルが本来の光強度プロファイルになっている場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）は、白欠陥が修正されたと判定されるので、次の工程へ行き、例えば別の白欠陥の修正を行う。

一方、光強度プロファイルが本来の光強度プロファイルになっていない場は、修正が不足しているのか（ステップＳ１６のＮｏ（不足））、修正し過ぎたかのか（ステップＳ１６のＮｏ（過剰））を判定する。

光強度プロファイルのピーク１９ａがばらつきの許容幅△Ｓを超えている（第２透過率が第１透過率より大きい）ときは、修正が不足していることを示している。

この場合、補助パターンを、例えばデータベースを参照して求め、補正パターン１８に補助パターンを追加することにより補正パターン１８を修正する（ステップＳ１７）。その後ステップＳ１５へ戻って修正された補正パターン１８を再度検査し、ステップＳ１６を繰り返す。

ここで、補助パターンとは、補正パターン１８の厚さｔを増加する、幅ｗを増加する、または厚さｔと幅ｗの両方を増加する、長さｌを増加するなどの種々の組合せによる補正パターン１８のサイズの増分を意味している。

反対に、光強度プロファイルのピーク１９ａがばらつきの許容幅△Ｓを下廻っている（第２透過率が第１透過率より小さい）ときは修正が過剰であることを示している。

この場合、形成したＣｒ膜をエッチングして補正パターン１８を除去する（ステップＳ１８）。その後ステップＳ１３へ戻って新たな補正パターン１８を求め、ステップＳ１４からステップＳ１６を繰り返す。

Ｃｒ膜のエッチングは、Ｃｒ膜を含む領域に、例えば二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガス雰囲気中で補正パターンに電子ビーム照射することにより行う。

以上説明したように、本実施例のマスク修正方法では、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂとの間であって白欠陥１３の近傍に、透過率が本来の透過率になるように補正パターン１８を形成している。

その結果、補正パターン１８のサイズ（幅ｗ、長さｌ、厚さｔ）および形成位置ｄが、白欠陥１３のサイズ（幅ａ、長さｂ）および遮光パターン１２の厚さに制限されることなく広範囲に設定することができる。

これにより、補正パターン１８のサイズおよび形成位置に高い制御精度が不要になる。修正が不足している場合は、補正パターンに補助パターンを追加する修正を行い、修正が過剰になった場合は、補正パターンを削除して、もう一度始めからやり直すことができる。従って、白欠陥の補正が、やり直し可能なマスク修正方法が得られる。

ここでは、白欠陥部１３が矩形状である場合について説明したが、その形状は特に限定されない。但し、幅ａより長さｂが大きい白欠陥部の方が、修正は容易である。

種々の白欠陥部に対して補正パターンをデータベース化しておき、その中から実際に修正する白欠陥部に適合する補正パターンを選択する場合について説明したが、その場で光強度プロファイルのシミュレーションを行って決定することも可能である。

また、黒欠陥が過剰に修正されることにより生じた白欠陥部に適用することも可能である。

本実施例のマスクについて図１１および図１２を用いて説明する。図１１は本実施例のマスクを示す平面図、図１２は図１１のＥ−Ｅ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。

本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、マスクパターンをホールパターンとしたことにある。

即ち、図１１に示すように、本実施例のマスク４０は、透明基板１１上に遮光膜４１が形成され、遮光膜４１にホールパターン４２となる矩形状の開口が形成されている。遮光膜４１は、例えば厚さが７０ｎｍ、一辺の長さが２００ｎｍ程度のＭｏＳｉ膜である。

ホールパターン４２は、ピッチＰで碁盤目状に形成されている。ホールパターン４２のうちのホールパターン４２ａには、一辺に沿って遮光膜４１の一部が欠けている白欠陥部４３が存在している。白欠陥部４３は、例えば幅ｇ、長さｈの矩形状である。

図１２に示すように、白欠陥部４３を通るＥ−Ｅ線に沿った光強度プロファイルＳ５では、白欠陥部４３を有するホールパターン４２ａ内に生じるピーク４４ｂが、白欠陥部を有しないホールパターン４２ｄ内に生じるピーク４４ａより高くなっている。

更に、ピーク４４ｂの位置が、ホールパターン４２ａの中心より白欠陥部４３側へシフトしている。

これは、ホールパターン４２ａにおいて、白欠陥部４３側の開口面積が増加したため、白欠陥部４３側の透過率が増加したためである。

本実施例のマスク４０においても、図１に示すフローチャートに従って、マスク４０の白欠陥部４３を修正することができる。

本実施例の修正されたマスクについて、図１３および図１４を用いて説明する。図１３は白欠陥が修正されたマスクを示す平面図、図１４は図１３のＦ−Ｆ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。

図１３および図１４に示すように、ピーク４４ｂがピーク４４ａに等しくなるように、ホールパターン４２ａの白欠陥部４３側の透過率を低下させる補正パターン４４を求め、ホールパターン４２ａ内であって白欠陥部４３の近傍に補正パターン４４を形成する。

次に、図２に示すストライプ状のラインアンドスペースパターンと異なる点について、説明する。

補正パターン４４は、白欠陥部４３の長さｈがある程度長い場合、補正パターン４４の長さｌを白欠陥部４３の長さｈより短くし、補正パターン４４の幅ｗを白欠陥部４３の幅ｇより大きくすることが望ましい。これは、修正により、マスク４０のＹ方向の解像寸法が影響を受けて短くなるのを防止するためである。

更に、補正パターン４４のＸ方向の中心位置は、ホールパターン４２ａの中心位置より白欠陥部４３側に配置することが望ましい。これにより、白欠陥部４３側にシフトしていたピーク４４ｂの位置を、ホールパターン４２ａの中心位置に引き戻すことができる。

以上説明したように、本実施例では、白欠陥部４３が生じたホールパターン４２ａに対して、白欠陥部４３とは逆に幅ｗが長さｌより大きい補正パターン４４を、白欠陥部４３の近傍に形成している。

その結果、一次元のラインアントスペースパターンと異なり、Ｙ方向の解像寸法が影響を受けて短くなるのが防止され、二次元のホールパターンの白欠陥部を精度よく修正できる利点がある。

本実施例に係るマスクについて、図１５および図１６を用いて説明する。図１５は本実施例のマスクを示す図で、図１５はその平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＧ−Ｇ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１６は図１５のＧ−Ｇ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。

本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、マスクを反射型マスクとしたことにある。

ウェーハ上でハーフピッチ２０ｎｍ以下のパターンを解像する方法として、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を用いたフォトリソグラフィ法がある。この露光技術では、紫外光露光に用いられる透過型マスクは使用できず、反射型マスクが用いられる。

露光に使われる光は、波長が１３．５ｎｍで、マスクに対して垂直方向から６°の斜入射となり、多層膜で反射した光が反射光学系を通ってウェーハに到達する。

図１５に示すように、本実施例のマスク５０は、熱膨張係数の非常に小さい素材からなる基板５１上に、Ｓｉ薄膜とＭｏ薄膜とが４０対程度積層された多層反射膜５２が形成されている。

多層反射膜５２の上には、多層反射膜５２を保護するためのキャップ層５３が形成されている。

キャップ層５３の上には、ＥＵＶ光の吸収材からなるストライプ状の吸収パターン５４が形成されている。吸収パターン５４のうちの吸収パターン５４ｂには、ストライプの側面に沿って幅が１０ｎｍ以下の矩形状の白欠陥部５５が生じている。

ここで、吸収パターン５４は実質的に光を遮光する第１領域であり、多層反射膜５２は実質的に光を透過する第２領域である。

図１６に示すように、白欠陥部５５を通るＧ−Ｇ線に沿った光強度プロファイルＳ７では、吸収パターン５４ａと吸収パターン５４ｂとの間に生じるピーク５６ａが、吸収パターン５４ｂと吸収パターン５４ｃとの間に生じるピーク５６ｂより高くなり、ばらつきの許容幅△Ｓを超えている。また、吸収パターン５４ｂの下に生じるディップ５７ａが吸収パターン５４ｃの下に生じるディップ５７ｂより高くなっている。

本実施例のマスク５０においても、図１に示すフローチャートに従って、マスク５０の白欠陥部５５を修正することができる。

本実施例の修正されたマスクについて、図１７および図１８を用いて説明する。図１７は白欠陥が修正されたマスクを示す図で、図１７はその平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１８は図１４のＨ−Ｈ線に沿った光強度プロファイルを示す図である。

図１７および図１８に示すように、ピーク５６ａとピーク５６ｂが等しくなるように、吸収パターン５４ａと吸収パターン５４ｂとの間の白欠陥部５５側の反射率を低下させる補正パターン５８を求め、吸収パターン５４ａと吸収パターン５４ｂとの間であって白欠陥部５５の近傍に補正パターン５８を形成する。補正パターン５８は、補正パターン１８と同様にＣｒ膜を用いることができる。

以上説明したように、本実施例では、吸収パターン５４ｂにおける白欠陥部５５の近傍に、補正パターン１８と同様にして補正パターン５８を形成している。本手法は、反射型マスクに対しても問題なく適用できる利点がある。

本実施例に係るマスクについて、図１９および図２０を用いて説明する。図１９は本実施例の修正されたマスクを示す断面図、図２０は本実施例の修正された別のマスクを示す断面図である。

本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、マスクをハーフトーン型位相シフトマスクとしたことにある。

即ち、図１９に示すように、本実施例のマスク６０は、透明基板１１上に位相シフタとなるストライプ状の半透明パターン６１が形成されている。半透明パターン６１のうちの半透明パターン６１ｂにはストライプ方向の側面に沿って幅が１０ｎｍ以下の矩形状の白欠陥部６２が生じている。半透明パターン６１は、例えば厚さが５０ｎｍ程度の金属の薄膜である。

ここで、半透明パターン６１は実質的に光を遮光する第１領域であり、半透明パターン６１が形成されていない透明基板１１が実質的に光を透過する第２領域である。

本実施例のマスク６０においても、図１に示すフローチャートに従って、マスク６０の白欠陥部６２を修正することができる。

半透明パターン６１ａと半透明パターン６１ｂとの間の白欠陥部６２側の透過率を低下させる補正パターン６３を求め、半透明パターン６１ａと半透明パターン６１ｂの間であって白欠陥部６２の近傍に補正パターン６３を形成する。

マスク６０において、透明基板１１および補正パターン６３を通過した光の位相をφ１、半透明パターン６１および補正パターン６３が形成されていない透明基板１１、例えば半透明パターン６１ｂと半透明パターン６１ｃとの間の透明基板１１を通過した光の位相をφ２、透明基板１１および半透明パターン６１を通過した光の位相をφ３とする。

ハーフトーン型位相シフトマスクでは、φ２−φ３＝πのときパターンの解像力が向上するので、基本的にはφ１＝φ２であることが望ましい。

然し、補正パターン６３により、φ１とφ２に差が生じ、φ１≠φ２となる。φ１とφ２の差は、補正パターン６３の屈折率と厚さに依存する。

例えば露光波長が１９３ｎｍのとき、石英からなる透明基板１１の屈折率ｎ１は１．５６、Ｃｒからなる補正パターン６３の屈折率ｎ２は０．８４である。補正パターン６３の屈折率ｎ２が１より小さいことから、φ１はφ２より小さくなる。

補正パターン６３が透過率を大幅に低下させるものである場合、サイズが大きくなるとともに厚さｔ１が厚くなる。その結果、φ１とφ２の差が無視できなくなり、露光特性が悪化する。従って、φ１とφ２の差を補償するために補正パターン６３の下地となるものが必要である。

図２０はこのφ１とφ２の差を補償して修正された別のマスクを示す図である。図２０に示すように、マスク７０では、透明基板１１と補正パターン６３との間にφ１とφ２の差を補償するために透明台座７１（段差部）が形成されている。

透明台座７１は、例えばシリコン酸化膜である。φ１とφ２の差を補償するのに必要なシリコン酸化膜の厚さｔ２は、次式で表わされる。

ｎ１ｔ１＋ｎ２ｔ２＝１．０（ｔ１＋ｔ２） （１）
例えば、補正パターン６３の厚さｔ１が５ｎｍとすると、透明台座７１の厚さｔ２は１．５ｎｍとなる。

透明台座７１は、真空チャンバー内でプロセスガスとして、例えばＴＥＯＳ（Tetra ethyl Ortho Silicate）ガスと酸素ガスとの混合ガスを、補正パターン６３が形成される領域に吹きつけながら、電子ビームを照射することにより形成する。

以上説明したように、本実施例では、半透明パターン６１ｂにおける白欠陥部６２の近傍に、補正パターン１８と同様にして補正パターン６３を形成している。本手法は、ハーフトーン型位相シフトマスクに対しても問題なく適用できる利点がある。

ここでは、補正パターン６３の屈折率ｎ２が１より小さい場合について説明したが、ｎ２が１より大きい場合は、逆に透明基板１１に深さｔ２の溝（段差部）を形成し、溝に補正パターン６３を形成すればよい。

透明基板１１に溝を形成するには、例えば二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガス雰囲気中で補正パターン６３が形成される領域に電子ビーム照射する。

本実施例に係るマスクについて、図２１および図２２を用いて説明する。図２１は本実施例の修正されたマスクを示す断面図、図２２は図２１のマスクの光強度プロファイルを示す図である。

本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、補正パターンの厚さに勾配を設けたことにある。

即ち、図２１に示すように、本実施例のマスク８０では、補正パターン８１は、白欠陥部１３を有する遮光パターン１２ｂ側が厚く形成され、白欠陥部１３と対向する遮光パターン１２ａ側が薄く形成され、厚さに直線状の勾配を有している。

その結果、補正パターン８１の厚い領域を通過する光の透過率は、補正パターン８１の薄い領域を通過する光の透過率より低くなる。

図２２に示すように、マスク８０の白欠陥１３を通る光強度プロファイルＳ８では、補正パターン８１の厚さの勾配は、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂとの間のピーク８２ａおよび遮光パターン１２ｂの下のディップ８３ａを下げる方向に作用し、遮光パターン１２ａの下のディップ８３ｃは変化が無いように作用する。

これにより、白欠陥部１３により細くなった遮光パターン１２ｂ側のラインの解像寸法を選択的に補い、白欠陥部を有さない遮光パターン１２ａ側の透過率に与える影響が低減される。

図１に示すステップＳ１３において、補正パターンの設計パラメータが増えることから、より高精度な補正パターンを求めることができる。

厚さに勾配を有する補正パターン８１は、例えばプロセスガスとしてクロムヘキサカルボニルガスを流しながら、選択スキャン可能な電子ビームを照射することにより形成する。

具体的には、白欠陥部１３を有する遮光パターン１２ｂ側ほど電子ビームドーズ量を増加させ、白欠陥部１３と対向する遮光パターン１２ａ側ほど電子ビームドーズ量を減少させる。電子ビームドーズ量を増加させるほど、クロムヘキサカルボニルガスの分解量が増加し、厚いＣｒ膜が形成される。

以上、説明したように、本実施例では、補正パターン８１は厚さに勾配を有している。その結果、補正パターンの設計パラメータが増加し、より高精度な補正パターンを求めることができる利点がある。

ここでは、勾配が直線状である場合について説明したが、特に限定は無く、例えば階段状であっても、上凸または下凸あるいはＳ字状に湾曲していても構わない。

但し、補正パターン８１の厚さに勾配を設けた場合、図２３に示すように、補正パターン８１の厚い領域を通過した光の位相φ１は、補正パターン８１の薄い領域を通過した光の位相φ２より大きくなり、補正パターン８１の厚さに応じて通過する光に位相差が生じる。

その結果、位相誤差によりフォーカスマージンが減少し、解像寸法に影響を及ぼす恐れがある。その場合は、位相差を補償する必要がある。

図２４は厚さに勾配を有する補正パターンの位相差を補償したマスクを示す図、図２５は図２４に示すマスクの位相特性を示す図である。ここで、補正パターンの屈折率は１より大きいものとする。

図２４に示すように、マスク９０では、遮光パターン１２ａと遮光パターン１２ｂとの間であって白欠陥部１３の近傍に補正パターン９１を形成するに当たって、透明基板１１に深さに勾配を有する溝９２（段差部）が形成されている。

即ち、溝９２は白欠陥部１３を有する遮光パターン１２ｂ側が深く、白欠陥部１３と対向する遮光パターン１２ａ側が浅く形成され、直線状の勾配が設けられている。

そして、溝９２内に、白欠陥部１３を有する遮光パターン１２ｂ側が厚く、白欠陥部１３と対向する遮光パターン１２ａ側が薄い補正パターン９１が形成されている。

図２５に示すように、溝９２内に形成された補正パターン９１では、透明基板１１および補正パターン９１の厚い領域を通過する光の位相φ１、透明基板１１および補正パターン９１の薄い領域を通過する光の位相φ２、透明基板１１のみを通過する光の位相φ３を揃えることができる。

具体的には、位相φ１、φ２、φ３は次式で表わされる。
φ１＝ ２π（ｎ３Ｌ１＋ｎ２Ｍ１＋ｎ１Ｕ１）／λ ＋ φ０ （２）
φ２＝ ２π（ｎ３Ｌ２＋ｎ２Ｍ２＋ｎ１Ｕ２）／λ ＋ φ０ （３）
φ３＝ ２πｎ３Ｌ３／λ ＋ φ０ （４）
Ｌ３＝ Ｌ１＋Ｍ１＋Ｕ１＝Ｌ２＋Ｍ２＋Ｕ２ （５）
ここで、ｎ１は大気の屈折率、ｎ２は補正パターン９１の屈折率、ｎ３は透明基板１１の屈折率、φ０は入射光の位相である。

Ｌ１は透明基板１１の下面から溝９２の遮光パターン１２ｂ側の底面までの距離、Ｌ２は透明基板１１の下面から溝９２の遮光パターン１２ａ側の底面までの距離、Ｌ３は透明基板１１の厚さである。

Ｍ１は補正パターン９１の遮光パターン１２ｂ側の厚さ、Ｍ２は補正パターン９１の遮光パターン１２ａ側の厚さである。

Ｕ１は補正パターン９１の遮光パターン１２ｂ側の上面から透明基板１１の上面までの高さ、Ｕ２は補正パターン９１の遮光パターン１２ａ側の上面から透明基板１１の上面までの高さである。

屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３は既知であり、ここでは、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、ｎ１＝１、ｎ２＞ｎ１、ｎ２＞ｎ３の関係にあるとする。

これから、補正パターン９１の厚さＭ１、Ｍ２は上述したシミュレーションにより導出されるので、位相φ１、φ２、φ３が等しくなるようにＬ１、Ｌ２、Ｕ１、Ｕ２の値を定めることができる。

１０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ マスク
１１ 透明基板
１２ 遮光パターン
１３、４３、５５、６２ 白欠陥部
１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂ、１９ａ、１９ｂ、４４ａ、４４ｂ、５６ａ、５６ｂ、８２ａ、８２ｂ ピーク
１５ａ、１５ｂ、１７ａ、１７ｂ、２０ａ、２０ｂ、５７ａ、５７ｂ、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ ディプ
１８、２０、４４、５８、６３、８１、９１ 補正パターン
４１ 遮光膜
４２ ホールパターン
５１ 基板
５２ 多層反射膜
５３ キャップ層
５４ 吸収パターン
６１ 半透明パターン
７１ 透明台座
９２ 溝

Claims (5)

1. 実質的に光を遮光する第１領域と、実質的に光を透過する第２領域とを有するマスクの白欠陥を修正するマスク修正方法において、
   前記第２領域上であって前記白欠陥部の近傍に形成され、前記白欠陥部の近傍の透過率が、前記白欠陥部が存在しないときに得られる第１透過率になるように前記透過率を調整する補正パターンを求める工程と、
   前記補正パターンを前記白欠陥部の近傍に形成し、前記白欠陥部の近傍の第２透過率を求める工程と、
   前記第１透過率と前記第２透過率とを比較し、比較結果が基準値を満たすか否かを判定する工程と、
   前記比較結果が前記基準値を満たさない場合、前記比較結果が前記基準値を満たすように、前記比較結果に応じて前記補正パターンを修正または変更する工程と、
   を具備することを特徴とするマスク修正方法。
2. 前記補正パターンの修正は、前記第２透過率が前記第１透過率より大きい場合に、前記第２透過率を下げる補助パターンを求め、前記補助パターンを前記補正パターンに追加することにより行い、
   前記補正パターンの変更は、前記第２透過率が前記第１透過率より小さい場合に、前記第２透過率を上げる別の補正パターンを求め、前記補正パターンを除去した後に、前記別の補正パターンを形成することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のマスク修正方法。
3. 前記第２領域および前記補正パターンを通過する光の位相と、前記第２領域を通過する光の位相との位相差に応じて、前記第２領域に前記位相差が小さくなるように段差部を形成する工程と、
   前記段差部に前記補正パターンを形成する工程と、
   具備することを特徴とする請求項１に記載のマスク検査方法。
4. 前記補正パターンは、前記白欠陥部に近い方が厚く、前記白欠陥部に近い方と反対の方が薄いことを特徴とする請求項１に記載のマスク検査方法。
5. 前記マスクは、前記第１領域が遮光領域であり、前記第２領域が透光領域である透過型マスク、または前記第１領域が吸収領域であり、前記第２領域が反射領域である反射型マスク、あるいは前記第１領域が半透明領域であり、前記第２領域が透光領域であるハーフトーン型位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のマスク修正方法。

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