JP2017227804A - マスクパターンの白欠陥修正方法及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】修正成功率が高く、且つＴＡＴ(turn around time)の良いマスクパターンの白欠陥修正方法を提供する。【解決手段】基板上に形成されたマスクパターンに生じた白欠陥を、基板をエッチングすることにより修正する。その際に、マスクパターンの撮影画像に基づきシミュレーションを行い、マスクパターンを用いて転写した場合に得られる転写パターンを予測し、転写パターンを目標とする転写パターンにし得る基板のエッチング領域及びエッチング深さを検出する。そして、シミュレーションにより検出された基板のエッチング領域を、検出されたエッチング深さだけエッチングする。【選択図】 図４

Description

本発明は、マスクパターンの白欠陥修正方法及びフォトマスクの製造方法に関する。

近年、半導体加工、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化が進められている。そのため、フォトマスクの製造においても、より微細で正確なマスクパターンを描画できる技術が求められている。
より高精度のマスクパターンを形成するためには、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを作成し、エッチングするプロセスが必要になる。

一方、プロセス後のフォトマスクの欠陥には、本来必要なパターンが欠損又は欠落しているものつまり白欠陥と、不要なパターンが余剰に存在しているものつまり黒欠陥とがある。白欠陥の修正方法としては、アシストガスを吹き付けながらＦＩＢ(Focused Ion Beam)、又はＥＢ(Electron Beam)を照射して、白欠陥部分にデポジッション膜を堆積することにより位相差や透過率を調整し、正常部と同等の効果を得る方法が主流となっている。

しかし、特に回路パターン近傍に配されるＳＲＡＦ（Sub Resolution Assist Features）等のアシストパターンは、線幅が小さく堆積による修正は難易度が高く、また、堆積膜の断面形状がテーパー形状となることにより、修正成功率が低い。さらに修正に失敗した際にエッチングやデポジッションを繰り返し実施する事により製品のＴＡＴ(turn around time)に悪影響を及ぼす。
そのため、回路パターンエッジに発生した白欠陥箇所のクォーツ（Ｑｚ）基板部分をエッチングし、位相差や透過率を調整して、正常部と同等の効果を得る方法（例えば、特許文献１参照）等が提案されている。

特開２００３−１２１９９１公報

しかしながら、近年では回路パターンだけではなく、回路パターンのウェハ上での解像性を補助するアシストパターンの修正品質向上も求められている。白欠陥箇所のＱｚ基板部分をエッチングすることで白欠陥を修正するようにした方法を用いて、アシストパターンのように微細なパターンの修正を行うことは困難であり、微細なパターンにおける白欠陥を高精度に修正することの可能な修正方法が望まれていた。
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、修正成功率が高く、且つＴＡＴの良いマスクパターンの白欠陥修正方法及びフォトマスクの製造方法を提供する事にある。

本願発明の一態様によれば、基板上に形成されたマスクパターンに生じた白欠陥を、基板をエッチングすることにより修正するマスクパターンの白欠陥修正方法であって、マスクパターンの撮影画像に基づきマスクパターンを用いて転写した場合に得られる転写パターンを予測し、この転写パターンを目標とする転写パターンにし得る基板のエッチング領域及びエッチング深さを検出するシミュレーションを行うシミュレーション工程と、このシミュレーション工程により検出された基板のエッチング領域を、検出されたエッチング深さだけエッチングするエッチング工程と、を備えるマスクパターンの白欠陥修正方法が提供される。

本発明の一態様によれば、製品ＴＡＴが短く、且つ修正後の位相差や透過率や反射率を、高精度に正常部と同等にしたマスクパターンを得ることができる。

既存の白欠陥修正方法の手順の一例を示すフローチャートである。 白欠陥を含むフォトマスクの一例である。 既存の白欠陥修正方法により修正を行ったフォトマスクの一例である。 本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法により修正を行ったフォトマスクの一例である。 白欠陥を含むＥＵＶマスクの一例である。 既存の白欠陥修正方法により修正を行ったＥＵＶマスクの一例である。 本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法により修正を行ったＥＵＶマスクの一例である。 エッチング深さ及びエッチング領域のプロセスウィンドウの一例である。 既存の白欠陥修正方法及び本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法による修正前後の光学特性の一例である。

以下に、本発明の一実施形態に係るマスクパターンの白欠陥修正方法について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、各図面は説明を容易にするために適宜誇張して表現している。
さらに、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

＜従来の白欠陥修正方法（透過型マスク）＞
初めに、透過型マスクに含まれるＳＲＡＦパターンに対する、従来の白欠陥修正方法を説明する。図１は、従来の白欠陥修正方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
従来の白欠陥修正方法では、例えば図２に示すように、透過型マスクであるフォトマスク１００が形成されたクォーツ（Ｑｚ）基板１ｂに対して、例えば欠陥検査装置を用いて欠陥検査を行う（ステップＳ１）。フォトマスク１００は、例えば図２に示すように、回路パターン等のメインパターン１１０と、メインパターン１１０の両側に形成されたアシストパターンとしてのＳＲＡＦパターン１１１とを含む。一方のＳＲＡＦパターン１１１には、白欠陥１１２が生じている。

続いて、白欠陥が発生した箇所を、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により撮影してその像を観察し、撮影した像を元に、デポジッションによる修正量の見積もり等を行う（ステップＳ２）。
続いて、ＳＲＡＦパターン１１１に発生した白欠陥１１２に対し、例えばモリブデンシリサイドＭｏＳｉ等の１９３ｎｍ露光波長に対して遮光性をもつ材料を含むデポジッションガス雰囲気中で、ＥＢ又はＦＩＢ等を用いてビーム照射し、デポジッション修正を実施して、図３に示すように白欠陥１１２の発生箇所に修正部１１３を形成する（ステップＳ３）。

そして、修正部１１３の寸法が、予め設定したＳＲＡＦパターン１１１のパターン寸法ＣＤ(critical dimension)（ｎｍ）に達したか否かを判定する（ステップＳ４）。修正部１１３の寸法が、所定のパターン寸法に達していなければ、堆積不足としてステップＳ３に戻り、再度デポジッションを行う。一方、修正部１１３の寸法が所定のパターン寸法を超過している場合には、堆積過多としてステップＳ５に移行し、公知の手順でエッチングを行って過多分を除去する。

そして、修正部１１３の寸法が、パターン寸法ＣＤと一致したならば、白欠陥１１２の修正を終了する。これにより、図３に示すように、デポジッション修正後のフォトマスク１０１は、白欠陥１１２の発生箇所に修正部１１３が形成された形状となる。
なお、図２及び図３において、（ａ）は、フォトマスク１００、１０１が形成されたクォーツ基板１ｂの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。また、図２、図３中の１ａは、フォトマスク１００、１０１を構成するＭｏＳｉ遮光膜を表し、１ｃは、デポジッション修正により形成されたＭｏＳｉ遮光膜つまり修正部１１３を表す。
＜本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法（透過型マスク）＞
次に、本発明の一実施形態に係る、透過型マスクに含まれるＳＲＡＦパターンに対する、白欠陥修正方法を説明する。

本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法では、図４のフローチャートに示すように、まず、図２に示すように透過型マスクであるフォトマスク１００が形成されたクォーツ基板１ｂに対して、例えば欠陥検査装置を用いて欠陥検査を行う（ステップＳ１１）。続いて、白欠陥が発生した箇所を、ＳＥＭにより撮影し（ステップＳ１２）、その像を元に白欠陥が生じた領域及びクォーツ（Ｑｚ）基板１ｂのエッチング量を変化させて転写シミュレーションを実施し、白欠陥１１２の影響度からクォーツ基板１ｂのエッチング量を見積もる（ステップＳ１３）。

そして、見積もったエッチング量にしたがって、図５の修正部１１４に示すように、クォーツ基板１ｂのエッチングを行う（ステップＳ１４）。クォーツ基板１ｂのエッチングは、例えば、ＦＩＢ修正装置又はＥＢ修正装置等を用いて行う。
修正部１１４の寸法が、見積もったエッチング量から得られるパターン寸法ＣＤと一致していなければ（ステップＳ１５）ステップＳ１４に戻って、再度エッチングを行い、パターン寸法ＣＤと一致したならば、白欠陥１１２の修正を終了する。
なお、図５において、（ａ）は、エッチングによる修正部１１４が形成されたフォトマスク１０２を含むクォーツ基板１ｂの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。

＜従来の白欠陥修正方法（ＥＵＶマスク）＞
次に、反射型マスクであるＥＵＶマスクに含まれるＳＲＡＦパターンに対する、従来の白欠陥修正方法を説明する。
従来の、ＥＶＵマスクに対する白欠陥修正方法では、図１のフローチャートに示す手順と同様の手順で行い、例えば図６に示すように、反射型マスクであるＥＵＶマスク１０５が形成されたクォーツ（Ｑｚ）基板１ｆに対して、例えば欠陥検査装置を用いて欠陥検査を行う（ステップＳ１）。ＥＵＶマスク１０５は、例えば図６に示すように、クォーツ基板１ｆ上に形成された反射層１ｄの上に形成され、メインパターン１２０と、メインパターン１２０の両側に形成されたＳＲＡＦパターン１２１とを含む。そして、一方のＳＲＡＦパターン１２１に白欠陥１２２が生じている。

続いて、ＥＵＶマスク１０５の、白欠陥が発生した箇所を含む領域を、ＳＥＭにより撮影してその像を観察し、撮影した像を元に、デポジッションによる修正量の見積もり等を行う（ステップＳ２）。そして、図６に示すようにＥＵＶマスク１０５のＳＲＡＦパターン１２１に発生した白欠陥１２２に対し、例えばタンタルＴａ等の１３.５ｎｍ露光波長に対して吸収効率の高い材料を含むデポジッションガス雰囲気中で、ＥＢ又はＦＩＢ等を用いてビーム照射し、デポジッション修正を実施する。これにより、図７に示すように白欠陥１２２の発生箇所に修正部１２３が形成される（ステップＳ３）。そして、修正部１２３の寸法が、予め設定したＳＲＡＦパターンのパターン寸法ＣＤ(critical dimension)（ｎｍ）に達するようにデポジッション又はエッチングを行い（ステップＳ３、ステップＳ５）、修正部１２３の寸法が、パターン寸法ＣＤと一致したならば（ステップＳ４）、白欠陥１２２の修正を終了する。

これにより、デポジッション修正後のＥＵＶマスク１０６は、図７に示すように、白欠陥１２２の発生箇所に修正部１２３が形成された形状となる。
なお、図６及び図７において、（ａ）は、ＥＵＶマスク１０５、１０６が形成されたクォーツ基板１ｆの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。また、図６、図７中の１ｅは、ＥＵＶマスク１０５、１０６を構成するＴａ吸収層を表し、１ｇはデポジッション修正により形成されたＴａ吸収層つまり修正部１２３を表す。

＜本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法（ＥＵＶマスク）＞
次に、本発明の一実施形態に係る、反射型マスクであるＥＵＶマスクに含まれるＳＲＡＦパターンに対する、白欠陥修正方法を説明する。
本発明の一実施形態に係る、ＥＵＶマスクの白欠陥修正方法は、図４のフローチャートに示す手順と同様の手順で行い、例えば図６に示すように、反射型マスクであるＥＵＶマスク１０５が形成されたクォーツ基板１ｆに対して、例えば欠陥検査装置を用いて欠陥検査を行う（ステップＳ１１）。続いて、ＥＵＶマスク１０５の、白欠陥が発生した箇所を含む領域をＳＥＭにより撮影し（ステップＳ１２）、その像を元に転写シミュレーションを実施し、白欠陥１２２の影響度からエッチング量を見積もる。ＥＵＶマスク１０５の場合には、反射層１ｄ及びクォーツ基板１ｆのエッチング量を見積もる（ステップＳ１３）。

そして、見積もったエッチング量にしたがって、図８の修正部１２４に示すように、反射層１ｄ及びクォーツ基板１ｆのエッチングを行う（ステップＳ１４）。反射層１ｄ及びクォーツ基板１ｂのエッチングは、例えば、ＦＩＢ修正装置又はＥＢ修正装置等を用いて行う。
修正部１２４の寸法が、見積もったエッチング量から得られるパターン寸法ＣＤと一致していなければ（ステップＳ１５）ステップＳ１４に戻って再度エッチングを行い、パターン寸法ＣＤと一致したならば、白欠陥１２２の修正を終了する。

なお、図８において、（ａ）は、ＥＵＶマスク１０７が形成されたクォーツ基板１ｆの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。
本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法において、対象欠陥をＳＥＭ撮影した後に実施する転写シミュレーションは、図２のフォトマスク１００や図６のＥＵＶマスク１０５に対して、クォーツ（Ｑｚ）基板１ｂ、１ｆのエッチング深さとエッチング領域とを決定するために実施する。転写シミュレータはフォトマスク１００の１９３ｎｍ露光波長及びＥＵＶマスク１０５の１３.５ｎｍ露光波長に対応したソフトウェアを使用し、対象膜種をそれぞれＭｏＳｉ、Ｔａ等指定し、サンプルの屈折率、つまり対象膜種の屈折率を表す光学定数ｎ値、また、消衰計数を表すｋ値を入力して計算する。転写シミュレータは、ＳＥＭ撮影データから得られた像を２値化し、形状を再現しこれをマスクモデルとする。その結果、転写シミュレータにより、図９に示すように、クォーツ基板１ｂ、１ｆに対する、Ｑｚエッチング深さとＱｚエッチング領域の最適値をプロセスウィンドウとして得る事ができる。このＱｚエッチング深さとＱｚエッチング領域の最適値は、プロセスウィンドウに対して内接円を描き、その中心とした。また、エッチング領域は既存のデポジッションによる修正と同様に基本的にはＳＲＡＦパターンが消失した部分に対して全く同じ領域を基準として、エッチング領域の大小を加味してエッチング修正する。

プロセスウィンドウ内のエッチング深さ及びエッチング領域を用いて、白欠陥部分のエッチングを行うことにより、フォトマスク１００のメインパターン１１０又はＥＵＶマスク１０５のメインパターン１２０の転写後線幅が正常部と同様の結果を得ることができる。

このように、本発明の一実施形態では、転写シミュレータを用いてクォーツ基板又はクォーツ基板と反射層の、エッチング領域及び深さの最適値を検出し、検出したエッチング領域及び深さにしたがってエッチングを行うようにした。フォトマスク１００又はＥＵＶマスク１０５のメインパターン近傍に形成された、ＳＲＡＦパターン等の微細なアシストパターンに発生した白欠陥について、従来のデポジッションによる堆積を使用した修正では、堆積膜がテーパーであり位相差や透過率や反射率を正常部と同等にする事は非常に困難であった。これに対し、本発明の一実施形態のようにエッチングによる白欠陥修正方法を用いる事で、製品ＴＡＴが短く、かつ修正後の位相差や透過率や反射率が正常部と同等なアシストパターンの白欠陥修正を行うことができる。また、白欠陥をエッチングにより修正した後のフォトマスク１０２やＥＵＶマスク１０７を用いてマスクパターンの転写を行った場合に、所望とするメインパターン１１０、１２０を転写し得る、エッチング深さとエッチング領域とを転写シミュレータを用いて推測し、この推測結果を用いて、白欠陥修正のためのエッチングを行っている。そのため、修正後のフォトマスク１０２やＥＵＶマスク１０７の修正成功率を向上させることができる。

なお、上記実施形態において、白欠陥の修正を行った後に、再度ＳＥＭ撮影を行い、撮影画像を用いて転写シミュレーションを行って、白欠陥修正後のマスクパターンを用いることによって、所望とする転写パターンを得ることができるかどうかを確認するようにしてもよい。このようにすることによって、修正成功率をより向上させることができる。
また、上記実施形態においては、アシストパターンの白欠陥を修正する場合について説明したが、例えば回路パターン等からなるメインパターンの白欠陥を修正する場合であっても適用することができる。

以上、本発明の一実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の技術的思想を逸脱しない限り、包材としての用途を考慮し、要求されるその他の物性である剛性、強度、衝撃性等を向上する目的で、他の層や構造を任意に形成できることはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法を用いて、白欠陥の修正を行うにあたり、露光波長１９３ｎｍのフォトリソグラフィーで一般的に使用されるＯＭＯＧ(Opaque MoSi on Glass)マスクを用い、通常のリソグラフィープロセスにより、ＭｏＳｉ遮光膜のパターンを作成した。電子線描画パターンには、図２のフォトマスク１００と同様に、メインパターン１１０としてのＭｏＳｉ遮光膜パターンと共に、白欠陥１１２を有するＳＲＡＦパターン１１１を設け、敢えてＭｏＳｉ遮光膜からなるＳＲＡＦパターン１１１に断線部分を設けた。

このようにして形成した白欠陥を有するＳＲＡＦパターン１１１を有するフォトマスク１００に対して、対象白欠陥とメインパターン１１０とが含まれるように、例えばフォトマスク１００の、白欠陥を有するＳＲＡＦパターン１１１を含む領域に対し、ＳＥＭ撮影を実施した。撮影したＳＥＭ像をＳｉウェハ転写シミュレータに入力し、マスクモデルを作成して転写シミュレーションを実施した。その結果、図９に示す、クォーツ基板（Ｑｚ）エッチング量とクォーツ基板（Ｑｚ）エッチング領域のプロセスウィンドウを得た。

得られたプロセスウィンドウの楕円中心をソフトウェア上で算出した所、横幅領域が８０ｎｍ、且つ掘り込み量が２００ｎｍである事が判明した。この横幅領域が８０ｎｍ、且つ掘り込み量が２００ｎｍというクォーツ（Ｑｚ）基板のエッチング条件が、最も安定的に正常部と同一のメインパターン線幅が得られる条件と予想される。
計算結果に則り、クォーツ（Ｑｚ）基板に対し、横幅領域８０ｎｍ且つエッチング量２００ｎｍで白欠陥を有するＳＲＡＦパターン１１１に対し、白欠陥エッチング修正を実施した。具体的には、フッ素系ガス又は塩素系ガス等のエッチングガス雰囲気中で電子線又はイオンビームにより、エッチング反応を促進させフォトマスク１００の基板である酸化ケイ素（Ｑｚ）基板をエッチングした。

その後、フォトマスク１００を用いた転写シミュレーション装置ＡＩＭＳ(Aerial Image Measurement System)により、修正箇所の転写後イメージを取得し、メインパターン線幅を測定した所、図１０に示す結果が得られた。従来のデポジッションを行って白欠陥を修正する方法を用いた場合（既存修正後）と、本発明の一実施形態に係るエッチングにより白欠陥を修正する方法を用いた場合（本発明修正後）とでは、線幅は非常に近い値が得られた。さらに、光学特性を検出したところ、本発明修正後の方が、欠陥箇所のウェハへの転写性を示すＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor）の値が小さく、欠陥がウェハ転写へ影響し難くなっている良好な結果が得られた。また、露光裕度ＤＯＦについては、本発明修正後と既存修正後とでは非常に近い値が得られた。

本発明の一実施形態に係る白欠陥修正方法は、回路パターンであるメインパターンの近傍に配されたアシストパターンの白欠陥修正を実施する際に高い効果を奏し、ＥＢ又はＦＩＢ又は、その他各種修正手法を用いた、フォトマスクおよびＥＵＶマスクの製造工程および研究開発に用いる事が期待される。

１００ フォトマスク
１０１ 既存デポジッション手法にて白欠陥を修正したフォトマスク
１０２ 本発明の一実施形態におけるエッチング手法にて白欠陥を修正したフォトマスク
１０５ ＥＵＶマスク
１０６ 既存デポジッション手法にて白欠陥を修正したＥＵＶマスク
１０７ 本発明の一実施形態におけるエッチング手法にて白欠陥を修正したＥＵＶマスク
１１０ フォトマスクのメインパターン
１１１ フォトマスクのＳＲＡＦパターン
１１２ フォトマスクのＳＲＡＦパターンの白欠陥
１１３ フォトマスクの白欠陥を既存デポジッション手法により修正した修正部
１１４ フォトマスクの白欠陥を本発明の一実施形態におけるエッチング手法により修正した修正部
１２０ ＥＵＶマスクのメインパターン
１２１ ＥＵＶマスクのＳＲＡＦパターン
１２２ ＥＵＶマスクのＳＲＡＦパターンの白欠陥
１２３ ＥＵＶマスクの白欠陥を既存デポジッション手法により修正した修正部
１２４ ＥＵＶマスクの白欠陥を本発明の一実施形態におけるエッチング手法により修正した修正部
１ａ フォトマスクのＭｏＳｉ遮光層
１ｂ フォトマスクのクォーツ（Ｑｚ）基板
１ｃ フォトマスクのデポジッション修正によるＭｏＳｉ遮光層
１ｄ ＥＵＶマスクの反射層
１ｅ ＥＵＶマスクのＴａ吸収層
１ｆ ＥＵＶマスクのクォーツ（Ｑｚ）基板
１ｇ ＥＵＶマスクのデポジッション修正によるＴａ反射層

Claims (7)

1. 基板上に形成されたマスクパターンに生じた白欠陥を、前記基板をエッチングすることにより修正するマスクパターンの白欠陥修正方法であって、
   前記マスクパターンの撮影画像に基づき前記マスクパターンを用いて転写した場合に得られる転写パターンを予測し、当該転写パターンを目標とする転写パターンにし得る前記基板のエッチング領域及びエッチング深さを検出するシミュレーションを行うシミュレーション工程と、
   当該シミュレーション工程により検出された前記基板のエッチング領域を、検出された前記エッチング深さだけエッチングするエッチング工程と、を備えることを特徴とするマスクパターンの白欠陥修正方法。
2. 前記エッチング工程後に、当該エッチング工程後の前記マスクパターンを用いて得られる転写パターンを予測するシミュレーションを行う工程を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法。
3. 前記マスクパターンは透過型のマスクパターンであって、
   前記シミュレーション工程では、前記マスクパターンを用いて露光波長１９３ｎｍで転写した場合をシミュレーションすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法。
4. 前記マスクパターンは反射型のマスクパターンであって、
   前記シミュレーション工程では、前記マスクパターンを用いて露光波長１３．５ｎｍで転写した場合をシミュレーションすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法。
5. 前記エッチング工程では、アシストエッチングガス雰囲気中で荷電粒子線を用いて前記基板をエッチングすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法。
6. 前記マスクパターンは、回路パターンの近傍に形成されるアシストパターンであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法。
7. 基板上にマスクパターンを形成する工程と、
   前記マスクパターンに対して請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマスクパターンの白欠陥修正方法を用いて白欠陥の修正を行う工程と、
   を備えることを特徴とするフォトマスクの製造方法。

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