JP2019040035A - パターン修正方法及びフォトマスク製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスクのパターン寸法の面内分布均一性を向上させる。【解決手段】本実施形態によるパターン修正方法は、透明基板上に遮光膜を介してハードマスクのパターンが形成されたマスクブランクスの前記ハードマスクのパターン寸法を測定する工程と、前記マスクブランクスの面内における前記パターン寸法と設計値との誤差の分布を算出する工程と、前記ハードマスクに対し、エッチングガスを供給しながら、前記誤差の分布に基づくスキャン速度で荷電粒子ビームをスキャンして、前記ハードマスクのパターン寸法を修正する工程と、を備えるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、パターン修正方法及びフォトマスク製造方法に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

従来のマスク製造方法では、例えば、石英基板の上に遮光膜を形成したマスクブランクスを用い、このマスクブランクスにレジストを塗布し、電子ビームでレジストにパターンを描画し、現像後、遮光膜をドライエッチングしてマスクパターンを作製している。

マスクパターン作製に用いる電子ビーム描画装置の精度、レジストや遮光膜の特性、現像やエッチング等のプロセスのばらつきなどの様々な要因により、マスクパターンの寸法は誤差を含んでいた。従来、寸法誤差を低減するために、製品マスクの描画に先立ち、テストマスクを描画して寸法を測定し、測定結果に基づいて電子ビームの照射量（ドーズ量）を補正し、補正後の照射量で製品マスクを描画することが行われていた。しかし、このような手法でも、プロセスばらつきには十分に対応できなかった。また、製品マスク１枚毎にテストマスクを描画すると、コストがかかるという問題があった。

フォトマスクの製造には多くの工程が含まれることや、マスクパターンが微細であること等を考慮すると、寸法誤差を全く生じさせずにマスクパターンを加工することは極めて困難である。

一方、フォトマスクの欠陥に対しては、アシストガスと電子ビームとを用いて部分エッチングを行う修正装置を用いて、エッチングの欠け部分（マスクパターンの余剰部分）をエッチングし、マスクパターンを修正することが行われている。

しかし、従来の修正装置は微小部分の修正を行うものであり、１枚のフォトマスクにおける寸法の面内分布の均一性を向上させることは困難であった。

特開２０１５−１８４４５３号公報 特開２０１３−２２８７１１号公報 特表２０１１−５３０８２２号公報 特開２００９−１８７９２８号公報 特表２００７−５０３００９号公報 特開２００６−２９３３６１号公報 特開２００８−２８１７２１号公報 特開２００９−２１０８０５号公報

本発明は、フォトマスクのパターン寸法の面内分布均一性を向上させることができるパターン修正方法及びフォトマスク製造方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様によるパターン修正方法は、透明基板上に遮光膜を介してハードマスクのパターンが形成されたマスクブランクスの前記ハードマスクのパターン寸法を測定する工程と、前記マスクブランクスの面内における前記パターン寸法と設計値との誤差の分布を算出する工程と、前記ハードマスクに対し、エッチングガスを供給しながら、前記誤差の分布に基づくスキャン速度で荷電粒子ビームをスキャンして、前記ハードマスクのパターン寸法を修正する工程と、を備えるものである。

本発明の一態様によるパターン修正方法は、前記設計値と比較して前記ハードマスクのパターン寸法が大きい領域程、荷電粒子ビームのスキャン速度を遅くする。

本発明の一態様によるパターン修正方法において、前記ハードマスクに照射する荷電粒子ビームの径は、パターン線幅よりも大きい。

本発明の一態様によるパターン修正方法は、前記マスクブランクスの全面を荷電粒子ビームでスキャンする。

本発明の一態様によるフォトマスク製造方法は、透明基板上に遮光膜、ハードマスク及びレジストが順に積層されたマスクブランクスの前記レジストに描画装置を用いてパターンを描画する工程と、現像処理を行い、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記ハードマスクをエッチング加工して、ハードマスクパターンを形成する工程と、前記ハードマスクパターンの寸法を測定する工程と、前記マスクブランクスの面内における前記ハードマスクパターンの寸法と設計値との誤差の分布を算出する工程と、前記ハードマスクに対し、エッチングガスを供給しながら、前記誤差の分布に基づくスキャン速度で荷電粒子ビームをスキャンして、前記ハードマスクのパターン寸法を修正する工程と、パターン寸法が修正された前記ハードマスクパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチング加工して、遮光膜パターンを形成する工程と、を備えるものである。

本発明によれば、フォトマスクのパターン寸法の面内分布均一性を向上させることができる。

本発明の実施形態によるパターン修正装置の概略図である。 電子ビームのスキャン例を示す図である。 同実施形態によるフォトマスク製造方法を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）はフォトマスク製造方法を説明する工程断面図である。 ハードマスクの寸法誤差分布の一例を示す図である。 寸法修正に伴う電子ビームのスキャン例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は局所的なパターン修正の例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係るパターン修正装置の概略図である。パターン修正装置は、フォトマスク１０（以下、マスク１０と記載する）に電子ビームを照射してパターン寸法を修正するものであり、電子銃１、ガス供給部２、ステージ３等を備える。電子銃１、ガス供給部２及びステージ３等は図示しないチャンバ内に設けられている。図１では、実施の形態を説明する上で必要な構成を記載している。パターン修正装置にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

ガス供給部２は、ハロゲン化キセノン等のエッチングガスを供給する。ステージ３は、ＸＹ方向に移動可能なＸＹステージであり、マスク１０が載置される。電子銃１から電子ビーム４を放出した状態で、ステージ３が＋Ｘ方向、−Ｘ方向に交互に向きを変えながら移動することで、図２に示すように電子ビーム４でマスク１０全面をスキャンすることができる。

電子銃１が放出する電子ビーム４は、マスク１０の表面において、数μｍ〜数ｍｍの径を有する。

次に、本実施形態によるマスク製造方法を図３に示すフローチャート、及び図４に示す工程断面図を用いて説明する。

まず、図４（ａ）に示すような石英基板１１（透明基板）上に、遮光膜１２、ハードマスク１３及びレジスト１４が順に積層されたマスク１０（マスクブランクス）を準備する。遮光膜１２は、例えばＭｏＳｉ膜やＴａＢＮ膜である。ハードマスク１３は、例えばＣｒ膜やＭｏＳｉ膜である。遮光膜１２とハードマスク１３との材料は異なることが好ましいが、同じ材料でもよい。同じ材料の場合は、遮光膜１２とハードマスク１３との間にエッチングストッパ膜を別途形成する。

図示しない電子ビーム描画装置を用いて、マスク１０にパターンを描画（露光）する（ステップＳ１）。次に、マスク１０に対して現像処理を施し、図４（ｂ）に示すように、レジスト１４の露光部を溶解・除去してレジストパターンを作製する（ステップＳ２）。必要に応じて、現像処理の前にベーキング処理を行ってもよい。なお、レジストの種類によっては、現像処理によりレジストの非露光部が溶解・除去される。

図４（ｃ）に示すように、レジストパターンをマスクとしてドライエッチング処理を行ってハードマスク１３を加工し、ハードマクス１３にパターンを転写する（ステップＳ３）。エッチング処理後、レジスト１４を除去する（ステップＳ４）。

ハードマスク１３に転写されたパターンの寸法を測定し（ステップＳ５）、設計値からのずれ量（誤差）の分布を算出する（ステップＳ６）。描画処理、現像処理及びエッチング処理を行うことで、例えば、図５に示すように、マスク１０の中央領域Ｒ１では誤差が小さいのに対し、周縁領域Ｒ２ではパターン寸法が設計値よりも大きくなるという誤差分布が生じる。本実施形態では、このようなマスク面内におけるハードマスクの寸法誤差分布を、パターン修正装置を用いて修正（補正）する。

図１に示すパターン修正装置のステージ３にマスク１０を載置し、ガス供給部２からエッチングガスを供給し、ステージ３を動かしてマスク全面に電子ビーム４をスキャンして図４（ｄ）に示すように、ハードマスク１３のパターン寸法を修正する（ステップＳ７）。

この時、マスク１０に照射される電子ビーム４の径は、パターン線幅よりも大きく、数μｍから数ｍｍ程度である。電子ビームによるハードマスク１３のエッチングレートを予め求めておき、図示しない制御部が寸法誤差分布に基づいてスキャン速度を制御し、エッチング量を調整する。スキャン速度が遅い程、ビーム照射量が大きくなり、エッチング量が増加する。設計値と比較して寸法が大きい領域程、スキャン速度を遅くして、エッチング量を多くする。

例えば、図６に示すように、誤差の小さい中央領域Ｒ１ではスキャン速度を速くし、パターン寸法が設計値よりも大きい周縁領域Ｒ２ではスキャン速度を遅くする。ハードマスク１３の線幅の太い箇所が、設計範囲に収まるように削られる。ハードマスク１３のエッチング量（パターン寸法修正量）は、０．５〜１ｎｍ程度である。

誤差が小さい（所定値以下である）中央領域Ｒ１はスキャン時にビームをオフにしてもよいし、スキャンしなくてもよい。

次に、図４（ｅ）に示すように、ハードマスク１３をマスクとしてドライエッチング処理を行って遮光膜１２を加工し、遮光膜１２にパターンを転写する（ステップＳ８）。その後、ハードマスク１３を剥離する（ステップＳ９）。

本実施形態では、パターン誤差分布を修正したハードマスク１３を用いて遮光膜１２を加工するため、マスク１０のパターン寸法の面内分布均一性を向上させることができる。また、テストマスクを描画する必要がないため、マスク製造コストを抑えることができる。

なお、必要に応じて、遮光膜１２のパターン寸法を測定し（ステップＳ１０）、電子ビームで局所欠陥を修正してもよい（ステップＳ１１）。例えば、図７（ａ）に示すような遮光膜のラインパターンＬに生じた局所欠陥Ｄに対し、エッチングガス雰囲気で図７（ｂ）に示すような微小な径の電子ビームＢを照射する。これにより、図７（ｃ）に示すように、局所欠陥Ｄが除去される。

上記実施形態では、電子ビームを用いてパターン修正を行う例について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを用いてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 電子銃
２ ガス供給部
３ ステージ
４ 電子ビーム
１０ フォトマスク
１１ 石英基板
１２ 遮光膜
１３ ハードマスク
１４ レジスト

Claims (5)

1. 透明基板上に遮光膜を介してハードマスクのパターンが形成されたマスクブランクスの前記ハードマスクのパターン寸法を測定する工程と、
   前記マスクブランクスの面内における前記パターン寸法と設計値との誤差の分布を算出する工程と、
   前記ハードマスクに対し、エッチングガスを供給しながら、前記誤差の分布に基づくスキャン速度で荷電粒子ビームをスキャンして、前記ハードマスクのパターン寸法を修正する工程と、
   を備えるパターン修正方法。
2. 前記設計値と比較して前記ハードマスクのパターン寸法が大きい領域程、荷電粒子ビームのスキャン速度を遅くすることを特徴とする請求項１に記載のパターン修正方法。
3. 前記ハードマスクに照射する荷電粒子ビームの径は、パターン線幅よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン修正方法。
4. 前記マスクブランクスの全面を荷電粒子ビームでスキャンすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン修正方法。
5. 透明基板上に遮光膜、ハードマスク及びレジストが順に積層されたマスクブランクスの前記レジストに描画装置を用いてパターンを描画する工程と、
   現像処理を行い、レジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクとして前記ハードマスクをエッチング加工して、ハードマスクパターンを形成する工程と、
   前記ハードマスクパターンの寸法を測定する工程と、
   前記マスクブランクスの面内における前記ハードマスクパターンの寸法と設計値との誤差の分布を算出する工程と、
   前記ハードマスクに対し、エッチングガスを供給しながら、前記誤差の分布に基づくスキャン速度で荷電粒子ビームをスキャンして、前記ハードマスクのパターン寸法を修正する工程と、
   パターン寸法が修正された前記ハードマスクパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチング加工して、遮光膜パターンを形成する工程と、
   を備えるフォトマスク製造方法。

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