JP2539945B2 - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

フォトマスクの製造方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体素子,IC,LSI等の製造に用いられ
るフォトマスクの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のフォトマスクの構造として、QZ(フォトマスク
基板)/Cr,QZ/MoSix,QZ/Cr/CrOX,QZ/MoSiX/MoSixOY,QZ/
CrOY/Cr/CrOX,QZ/MoSiOx/MoSix/MoSixOY等があった。第
4図(a)は上記QZ/MoSix,図(b)はQZ/MoSiX/MoSixO
Y,図(c)はQZ/MoSiOx/MoSix/MoSixOY構造のフォトマ
スクの断面図である。上記マスク構造における金属MoSi
x,MoSixOYにかえてCr,CrOXとしても同様の構造である。
各酸化膜は通常、光転写時の反射防止膜として用いら
れる。
次に、第4図(a)のものを例にとってその製造方法
を説明する。
第5図において1は石英からなるマスク基板(QZ)、
3は遮光膜となるMoSix膜、4はレジストパターン、5
は異物、6は集束イオンビーム、7はデポジションガ
ス、8は堆積カーボン、9はGa含有層(ステイン層)、
12は処理後の段差、13は黒欠陥、14は白欠陥である。
まず図(a)に示されるように、基板1上にMoSix
3をMoSixターゲットを用いてスパッタリング法で成膜
する。
次に図(b)のように所望のマスクパターン形状にレ
ジスト4をパターニングする。レジスト4としては、EB
R−9(ポジ型)、CMS(ネガ型)等を5000Å程度塗布
し、電子ビーム露光装置を用いて描画した後、所定の現
像液で現像する。なお、5は上記図(a),(b)の工
程で付着した異物であり、また右側のレジストパターン
4はレジスト4中に異物又は気泡が混入していたため欠
けた状態となっている。
次に図(c)に示されるように、CF4プラズマを用い
た反応性イオンエッチング(RIE)法によって、レジス
トパターン4をマスクとして用いMoSix膜3をエッチン
グする。ここで、異物5はエッチングされないので、Mo
SiXの層に転写される。
そして図(c)に示すように、酸素プラズマ中でレジ
スト4を除去した後、欠陥検査装置によってパターン欠
陥を検査する。このとき、異物5による黒欠陥13と、レ
ジスト4欠けによる白欠陥14とが検出される。
以上のようにして生じた欠陥を修正するのに、検査デ
ータに応じて、黒欠陥13,白欠陥14共に集束イオンビー
ム(FIB)6を両欠陥領域に照射する。上記FIB6として
は30KeV程度のGa+ビーム(約300pA)を用いる。
まず黒欠陥13の場合、FIB6を欠陥領域に照射して、ス
パッタエッチングして除去される。この場合、FIB6を欠
陥13付近に照射し発生した2次元電子や2次電子や2次
イオンを取り込んでイメージングしてから修正を行な
が、修正領域の指定は欠陥を完全に包含して形で行なわ
れ、したがって、欠陥以外の部分にもGaイオンが照射さ
れ、基板1に侵入(注入)、または基板1がエッチング
されることとなる。欠陥領域がスパッタエッチングされ
るのに伴って残留MoSix3の面積に応じて照射領域がせば
められる工夫がしてあるが、Gaイオンが注入され基板1
がエッチングされることは完全に回避できない。
一方、白欠陥14の修正の場合には、欠陥イメージング
後、デポジションガス7を導入しつつFIB6を照射してカ
ーボン膜8を堆積させる。このデポジションガス7とし
ては、芳香族炭化水素ガスを用いる。またカーボン膜8
には、照射されたGaイオンが含有するが、カーボン膜8
はMoSix膜3及び基板1との密着性もよく光の遮断特性
が良好なものである。
図(f)は修正後の断面図であり、Gaを含むステイン
層9は、黒欠陥13の下方に相当するQZ基板1に段差とと
もに分布しており、このGaはQZ基板1に数百Å程度注入
されている。また上記段差も100〜200Å程度の深さで発
生する。
そして図(g)に示すように、Gaステイン層9除去の
ための後処理を行い、欠陥のないマスクを完成させる。
この後処理には、NaOH(1N)によるウェットエッチング
処理を用いる。なお、MoSix3に代えてCrを用いる場合
は、CF4プラズマを用いて同処理を行なうことができる
がいずれの場合も、図(g)に示すような段差12残存す
ることとなる。また条件によっては、僅かながらGaステ
イン層9が残ることもある。
また第6図は上記第4図(b),(c)の場合におけ
るフォトマスクの製造工程断面図を示す、第6図
(a),(b)は第4図(b)の構造のものに対応して
いる。この場合、基板1上のMoSix膜3上にMoSiOx膜10
がスパッタ成膜されており、MoSiOx膜10はMoSix膜3と
ほぼ同じ条件でエッチングされるので製造フロー及び完
成後の段差,Gaステイン残留12も第5図と同じようにし
て起こるものである。
また第6図(b),(c)は第4図(c)の構造のも
のに対応している。この場合、MoSix膜3の下にMoSiOx
膜11がスパッタ成膜されている。
この場合、MoSix膜3エッチング時にMoSiOx膜10,11も
エッチングされるが、黒欠陥13のためMoSix膜3パター
ン直下にMoSiOx膜11の一部が存在し、黒欠陥13のFIB6に
よる修正時にGaステイン9がこのMoSiOx膜11に生じる。
後処理によって、このGaステイン9を除去するとMoSiOx
膜11も除去されるので後処理することができるない。し
たがって、MoSiOx膜11内のGaステイン9及び基板1の段
差12が残ることとなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のフォトマスク及びその製造方法は、以上のよう
に構成されているので、マスクパターンのエッチング時
に、パターン以外の領域ではマスク基板(QZ)が露出す
ることとなるため、マスクの黒欠陥パターンを修正する
際、FIB照射時のイオン(Ga)が欠陥周辺部のマスク基
板中に侵入し、この基板中に進入したイオンが光転写時
の光の透過を低下させるという問題点があった。また、
後処理によって上記イオン含有層を取り除くこともでき
るが、イオン含有層が優先的に除去され基板に段差が発
生し、この段差が光転写工程によってウエハ上に転写さ
れるという問題点があった。上記のような問題点は、パ
ターンの微細化にともなって露光波長が短くなるほど著
しく大きな影響を生じるものである。
さらに、後処理の条件、例えばMoSi/MoSiOX/QZをCF4
プラズマで後処理するよな場合には、マスクパターン自
体がエッチングされてしまうという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、マスクの黒欠陥パターン修正時に起こるイ
オンの基板への侵入や基板の段差による光転写時の光透
過率の低下を妨げることのできるフォトマスクの構造及
び構造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るフォトマスクの製造方法は、マスク基
板上に金属酸化膜を全面に形成し、該金属酸化膜上全面
に遮光膜を形成し、該遮光膜上にレジストパターンを形
成した後、上記金属酸化膜をエッチングせず上記遮光膜
のみをエッチングする第1のエッチャントによりパター
ニングし、さらに上記レジストパターンを除去した後、
黒欠陥部である遮光膜残渣をエネルギービームの照射に
よって除去し、上記遮光膜をマスクとして、該遮光膜を
エッチングせず上記金属酸化膜のみをエッチングする第
2のエッチャントを用いて上記金属酸化膜を選択的に除
去するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、マスク基板上に所定の第1のエ
ッチャントによりパターニングしてなる遮光膜を備えた
フォトマスクにおいて、上記マスク基板と遮光膜との間
に設けられ、上記エッチャントに対し耐エッチング性を
有し、上記遮光膜を溶かさない第2のエッチャントによ
ってエッチング可能な金属酸化膜を設け、第1のエッチ
ャントによって遮光膜を形成した後、金属酸化膜が基板
上全面に残った状態でエネルギービームを照射してパタ
ーン欠陥を修正し、その後第2のエッチャントによって
金属酸化膜を選択的に除去するようにしたので、マスク
の黒欠陥パターン修正時にイオンが基板への侵入するこ
とがなく、また基板に段差が生じ、光転写時の光透過率
の低下が起こることがない。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図は本発明の一実施例によるフォトマスクその製造方
法によるフォトマスクの断面図であり、第4図ないし第
6図と同一符号は同一または相当部分を示し、2はCrOX
(金属酸化膜)である。このCrOX2は、CCl4プラズマ
(第2のエッチャント)ではエッチングされるが、CF4
プラズマ(第1のエッチャント)ではエッチングされな
い。一方、MoSiX(遮光膜)はCF4プラズマではエッチン
グされるが、CCl4+O2プラズマではエッチングされな
い。
次に第2図を用いて第1図のフォトマスクの製造方法
を説明する。
図(a)においてQZ基板1上にCrOX2,MoSi3をそれぞ
れ厚さ200〜300Å,1000Å前後で順次成膜する。このと
きCrOX2は例えば反応性の真空蒸着法スパッタリング法
を用いて成膜し、MoSi3はMoSiXをターゲットとして用い
たスパッタリング法等で成膜する。
次に図(b)に示すように。所望のパターン形状にレ
ジスト4をパターニングする。レジストとしてはEBR−
9(ポジ),CMS(ネガ)等を5000Å程度塗布し、電子ビ
ーム露光装置を用いて描画した後、所定の現像液で現像
する。なお5は(a),(b)の工程で付着した異物で
あり、また右側のレジストパターン4はレジスト中に異
物が混入していたために欠けた状態となっている。
次いで図(c)に示すように、CF4プラズマを用いた
反応性イオンエッチング(RIE)法によってレジストパ
ターン4をマスクとしてエッチングを行なう。なお、異
物5はエッチングされないのでMoSiX3の層に転写され
る。
次に図(d)に示すように、酸素プラズマ中でレジス
トを除去した後、欠陥検査装置によってパターン欠陥を
検査する。この場合、異物5による黒欠陥13とレジスト
欠けによる自欠陥14が検出される。
次に図(e)に示すように上記欠陥を検査データに応
じて、黒欠陥13,白欠陥14ともに集束イオンビーム(FI
B)6を照射することによって修正する。このFIB6とし
ては30keV程度のGa+ビーム(約300pA)を用いる。黒欠
陥13の場合は(FIB)6を該欠陥領域に照射してスパッ
タエッチングして除去されるが、欠陥の周辺部のCrOX2
層がわずかにエッチングされると同時にGaイオンが侵入
し、図に示すようなGaステイン9を形成する。
一方、白欠陥14の場合、FIB6をデポジションガス7と
ともに照射してカーボン膜8を堆積させる。ここでデポ
ジションガス7としては芳香族炭化水素ガスを用いる。
この場合膜8はGa含有のカーボン膜として堆積される。
この膜8はMoSiX膜3及び基板1との密着性も良く、光
のしゃ断特性は良好である。
図(f)は修正後の断面図であり、Gaステイン層9は
段差とともに、黒欠陥13下方相当のCrOX膜2に分布して
いるが、このCrOX膜2は200Å〜300Åであるから、Gaイ
オンはQZ基板1にほとんど侵入することはない。
さらに図(g)に示すように、MoSiX膜3及び膜8下
方領域以外の不要な部分のCrOX膜2をエッチング除去す
る。このエッチングは(CCl4+O2)プラズマを用いたRI
Eによって行なう。このエッチングによって、Gaステイ
ン層9はCrOX膜2ごと除去される。また、カーボン膜8
はこの(CCl4+O2)プラズマを用いた短時間のRIEでは
ほとんどエッチングされない。以上のようにして欠陥の
ないマスクが作成される。
このように本実施例によれば、マスク基板1上に第1
のエッチャント(CF4プラズマ)によりパターニングし
てなる遮光膜であるMoSiX3を備えたフォトマスクにおい
て、上記マスク基板1とMoSiX3との間に設けられ、上記
第1のエッチャントに対し耐エッチング性を有し、上記
MoSiX3を溶かさない第2のエッチャント(CCl4+O2プラ
ズマ)によってエッチング可能な金属酸化膜(CrOX
2)を設け、CF4プラズマによってMoSiXからなる遮光膜
を形成した後、CrOX膜2が基板1上全面に残った状態で
収束イオンビーム6を照射して黒,白欠陥13,14を修正
し、その後(CCl4+O2)プラズマによってCrOX膜2を選
択的に除去するようにしたので、黒欠陥パターン13修正
時にGaイオンはCrOX膜2でブロックされ基板1への侵入
することがなく、また基板1に段差12が生じず、光転写
時の光透過率の低下が起こることがない。
また基板1上に形成したCrOX膜2は欠陥検査時の検査
光に対しては透明であり、検査に支障をきたすことがな
い。
なお、上記実施例ではQZ/CrOX/MoSiX構造のフォトマ
スクについて述べたが、QZ/CrOX/MoSiX/MoSiOX構造のも
のについても第3図のように形成することができ同様の
効果を奏する。
また金属MoSiXをCrに、金属酸化膜CrOxをMoSiXOyに替
えても同様の結果が得られる。
またMoSiX及びMoSiXOyのかわりにTaSiXOy等の遷移金
属シリサイドを用いても同様の結果を得ることができ
る。
さらに、CrまたはCrOXのエッチングにCCl4+O2による
RIEを用いたが、これに替えて、エッチング液として
〔(NH42Ce(NO3+HClO4〕水溶液によるウェット
エッチングを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明に係るフォトマスク及びその製
造方法よれば、マスク基板上に所定の第1のエッチャン
トによりパターニングしてなる遮光膜を備えたフォトマ
スクにおいて、上記マスク基板と遮光膜との間に設けら
れ、上記エッチャントに対し耐エッチング性を有し、上
記遮光膜を溶かさない第2のエッチャントによってエッ
チング可能な金属酸化膜を設け、第1のエッチャントに
よって遮光膜を形成した後、金属酸化膜が基板上全面に
残った状態でエネルギービームを照射してパターン欠陥
を修正し、その後第2のエッチャントによって金属酸化
膜を選択的に除去するようにしたので、マスクの黒欠陥
パターン修正時のイオンの基板への侵入によるステイン
層や基板段差のないフォトマスクを得ることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるフォトマスク構造の
断面図、第2図はこの発明の一実施例によるフォトマス
クの各製造工程断面図、第3図はこの発明の他の実施例
によるフォトマスクの構造断面図、第4図は従来のフォ
トマスク構造の断面図、第5図は従来のフォトマスクの
各製造工程断面図、第6図は従来の他のフォトマスク構
造の断面図である。 1はフォトマスク基板、2はCrOx膜(金属酸化膜)、3
はMoSi(遮光膜)、4はレジストパターン、5は異物、
6は集束イオンビーム(エネルギービーム)、7はデポ
ジションガス(芳香族炭化水素)、8は堆積カーボン、
9はGa含有層(Gaステイン)、12は後処理後の段差,残
留ステイン、13は黒欠陥、14は白欠陥である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスク基板上に遮光膜をパターニングして
    フォトマスクを製造する方法において、 マスク基板上に金属酸化膜を全面に形成する工程と、 該金属酸化膜上全面に遮光膜を形成する工程と、 該遮光膜上にレジストパターンを形成する工程と、 上記金属酸化膜をエッチングせず上記遮光膜のみをエッ
    チングする第1のエッチャントを用いて上記遮光膜のみ
    をパターニングする工程と、 上記レジストパターンを除去した後、黒欠陥部である遮
    光膜残渣をエネルギービームの照射によって除去する工
    程と、 上記遮光膜をエッチングせず上記金属酸化膜のみをエッ
    チングする第2のエッチャントを用いて、上記遮光膜を
    マスクとして、上記金属酸化膜を選択的に除去する工程
    とを含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載のフォトマスクの製造方法に
    おいて、 遮光膜残渣の除去の際、遮光膜の白欠陥部にデポジショ
    ンガスの導入とともにエネルギービームの照射を行ない
    遮光膜の修復を行なうことを特徴とするフォトマスクの
    製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載のフォトマスクの製造方法に
    おいて、 上記エネルギービームはイオンビームであり、 上記金属酸化膜は、その膜厚を上記イオンビームが基板
    に到達しない厚さに設定したものであることを特徴とす
    るフォトマスクの製造方法。
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