JP3650055B2 - ハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩなどの微細パターンを投影露光装置にて転写する際に用いられるハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハーフトーン型位相シフトマスクとしては、透明基板上にＭｏＳｉＮやＭｏＳｉＯＮ等からなる半透光膜を有し、前記半透光膜は、転写領域内で所定のパターンを形成しており、その非転写領域においてはクロム等からなる遮光膜で被われているものがある。
この種のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法としては、次のような方法がある。
透明基板１上に半透光膜２を形成した後、遮光膜３を形成し、次いでポジ型電子線レジスト４を形成する（図４（ａ））。次に所望のパターンを電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成する（同図（ｂ））。次にレジストパターン４ａをマスクにして遮光膜３をドライエッチングして遮光膜パターン３ａを形成する（同図（ｃ））。次に、レジストパターン４ａ及び遮光膜パターン３ａをマスクにして半透光膜２をドライエッチングして半透光膜パターン２ａを形成する（同図（ｄ））。次にレジストパターン４ａを剥離する（同図（ｅ））。その後、フォトレジスト５を塗布してベークする（同図（ｆ））。次に、所望のパターンを露光し、非転写領域の遮光膜を被うレジストパターン５ａを形成する（同図（ｇ））。次に、レジストパターン５ａをマスクにして露出した遮光膜を例えばウエットエッチングにより除去する（同図（ｈ））。最後に、レジストパターン５ａの剥離及び洗浄を施し、ハーフトーン型位相シフトマスクを得る（同図（ｉ））。
この種のハーフトーン型位相シフトマスクにおけるハーフトーン膜上のクロム残りの修正方法としては、例えば特開平１０−２７４８３９号公報に記載の技術がある。
この技術では、図５に示すように、ハーフトーン型位相シフトマスク１０の半透光領域（半透光膜パターン領域）１１におけるＭｏＳｉＯＮからなる半透光膜パターン１２上に、遮光領域１３にＣｒ遮光膜パターン１４を形成する工程で生じたＣｒ膜残さ１５が存在する場合に、マスク１０全面にレジスト１６を塗布する。そして、遮光領域１３に対応する位置にＣｒ遮光膜パターン２１を形成した修正用マスク２０を用いて露光し、レジスト１６を現像して、レジストパターン１６でＣｒ遮光膜パターン１４を保護する。その後、Ｃｒ膜残さ１５をエッチング除去するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下のような欠点がある。
（１）修正用にマスクを新たに作製しなければならない。このため手間、材料費がかかる。
（２）半透光領域１１（メインチップの大きさ）は品種によって異なるため、作製したマスクはいつも使える訳ではない。
（３）修正用マスクを精度よく半透光領域１１に重ね合わせて露光することが難しく、未露光部または余剰露光部が発生してしまうことがある。
（４）実施例ではウエットエッチングを採用しているが、一度残ってしまったＣｒ残さはウェットエッチングではエッチングされないことが多いことが本発明者の経験上判明している。この原因は不明であるが、Ｃｒ遮光膜の物性等に対しＣｒ残さの物性等が変化したためであると考えられる。
（５）ＭｏＳｉＯＮ半透光膜はＭｏＳｉＮ半透光膜に比べて塩素系ガスによるドライエッチングに対して耐性が弱い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術は、近年の半導体装置における集積度の向上、或いは、微細化に伴うパターン密度の増加やドライエッチング工程の採用によりパターン欠陥の発生率が増加したことから、スポット露光による修正では修正回数が増加して手間の面で問題となるために、一回の修正作業において複数箇所の欠陥を修正することができる修正方法として本発明は発明されたものである。
本発明は上述した問題点を解決するために、以下の構成を有する。
【０００５】
（構成１） 透明基板上に半透光膜パターンおよび遮光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さを、レジスト塗布後にマスクを用いることなく露光し現像してレジストパターンを形成して少なくとも前記遮光膜パターンを保護した後、エッチング除去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修正方法。
【０００６】
（構成２） 前記遮光膜パターンは、ハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域を除く非転写領域に形成されたものであることを特徴とする構成１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法。
【０００７】
（構成３） 半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さが、ウエットエッチングにより生じた残さであり、遮光膜残さをエッチング除去する方法がドライエッチングによるものであることを特徴とする構成１又は２に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法。
【０００８】
【作用】
上記構成１によれば、半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さを、レジスト塗布後にマスクを用いることなく遮光膜パターンの形成に用いた描画データ又はその描画データに基づく描画データを用いて描画し、現像してレジストパターンを形成して少なくとも遮光膜パターンを保護した後、エッチング除去することによって、新たに修正用のマスクを作製する手間およびマスク用の材料（マスクブランクス）を省くことができ、さらに既存の描画データを用いることから、簡単に精度がよい描画を行うことができる。なお、本発明の描画は、レーザ描画及び電子線描画を含むものであるが、描画の簡便性から、レーザ描画で行うことが好ましい。
また、描画データとしては、遮光パターンの形成に用いた描画データを用いることが最も簡単であるが、欠陥が少ない場合や欠陥が部分的に発生している場合等は、遮光パターンの形成に用いた描画データに基づき、欠的部分を被う領域を抽出して描画を行うことにより、描画時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
上記構成２に係る発明によれば、半透光膜パターンが形成されている半透光膜領域全てを露光し現像して半透光膜領域以外の領域にレジストパターンを形成して遮光膜パターンを保護した後、エッチング処理を行なうことで、半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さをエッチング除去できるとともに、更に欠陥検査装置で検出できなかった半透光膜パターン上の微小なＣｒ残さ欠陥までも同時にエッチング除去できる。
構成２において、半透光膜領域とは、半透光膜パターンが形成される領域又はその近傍領域を含めた領域を指す。図５に示す通常のケースの場合、すなわち半透光膜領域１１には半透光膜パターンのみが形成され、半透光膜領域を除くマスクの周辺領域に遮光領域１３が形成される場合は、構成２に係る発明で言う半透光膜領域は、パターン転写領域（デバイス領域）である半透光膜領域１１全体を指す。このように、遮光膜を形成する領域は通常パターン転写領域を除く領域（非転写領域）すなわちマスクの周辺領域であるが、パターン転写領域にも遮光膜パターンが形成される場合にはこの遮光膜パターンの部分又はその近傍領域を含めた領域も遮光膜を形成する領域に含まれ、この場合構成２に係る発明で言う半透光膜領域は、遮光膜パターンを形成する領域を除く領域又はその近傍領域を含めた領域を除く領域を指す。
構成２においては、マスク製造工程で使用した遮光膜を残すための描画データをそのまま用いて遮光膜を残す部分のレジストを残すための露光を再度行なうことで、半透光膜領域全てを露光できるので簡単かつ低コストで修正を行うことができる。
【００１０】
なお、半透光膜にＭｏＳｉＮを用いていることで、ドライエッチングによる半透光膜へのダメージ（すなわち位相差、透過率の変化）を最小限にとどめることができ、マスクの歩留向上が期待できる。
【００１１】
上記構成３によれば、遮光膜残さをエッチング除去する方法として、ドライエッチングを採用することで、ウエットエッチングでは除去出来ないＣｒ残さを確実に除去できる。
【００１２】
【実施例】
実施例１
図１は本発明の第一の実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明図、図２は同じく修正工程の説明図である。以下これらの図を参照しながら本実施例を説明する。
透明基板１は表面を鏡面研度した石英ガラス基板（大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチ）に所定の洗浄を施したものである。まず透明基板１上にモリフデン、シリコン、酸素、窒素からなる半透光膜２を膜厚１００ｎｍでスパッタリング法により形成し、続けてクロムからなる遮光膜３を膜厚１００ｎｍで形成した。次いで、ポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）４をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布した（図１（ａ））。
次に、所望のパターンを電子線描画装置（ＭＥＢＥＳ：ＥＴＥＣ社製）にて電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｂ））。
次に、レジストパターン４ａをマスクにして遮光膜３を塩素と酸素からなるドライエッチングにてエッチングし、第一の遮光膜パターン３ａを形成した（同図（ｃ））。
次に、レジストパターン４ａおよび第一の遮光膜パターン３ａをマスクにして半透光膜２をＣＦ₄／Ｏ₂の混合ガスを用い、圧力０．４Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件でドライエッチングし半透光膜パターン２ａを形成した（同図（ｄ））。
最後にレジストパターン４ａを剥離して第一段楷までパターニングされたマスクが完成した（同図（ｅ））。
その後、フォトレジスト（ＡＺ１３５０：クラリアント社製）５をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布してベークした（同図（ｆ））。
次に、所望のパターンをレーザ描画装置（ＡＬＴＡ３０００：ＥＴＥＣ社製）露光（描画）し、現像してレジストパターン５ａを形成した（同図（ｇ））。
次に、レジストパターン５ａをマスクにし第一の遮光膜パターン３ａ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第二の遮光膜パターン３ｂを形成した（同図（ｈ））。
最後にレジストパターン５ａを剥離して所定の洗浄を施しハーフトーン型位相シフトマスクを得た（同図（ｉ））。
【００１３】
次に、所定の洗浄を施した後に欠陥検査を行なった。その結果、半透光膜パターン２ａ上に本来不必要なＣｒ残さ欠陥３ｃが発見されたため、そのままではハーフトーン型マスクとして使用できないことが明らかであった（図２（ａ））。ちなみにこの時点での位相差は１８１．５°、透過率は６．１％であった。
そこで、ポジ型フォトレジスト（例えばＡＺ１３５０：クラリアント社製）４を塗布した（同図（ｂ））。
次に、半透光膜を露出させる領域に再度露光を行ない、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｃ））。
次に、塩素と酸素からなるドライエッチング法を用いてエッチングすることでＣｒ残さ３ｃを除去した（同図（ｄ））。
最後にレジストパターン４ａを剥離して、正常なハーフトーン型マスクを得た（同図（１ｅ））。
その後、位相差および透過率を測定したところ、位相差は１８１．３°、透過率は６．２％であり、修正前とほとんど変化は無くドライエッチング修正によって半透光膜にほとんどダメージを与えていないことがわかった。
【００１４】
実施例２
図３は本発明の第二の実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの修正工程の説明図である。以下この図を参照しながら本実施例を説明する。
マスク作製までの工程は実施例１と同様であるので説明を省略する。
マスク作製後に、所定の洗浄を施した後に欠陥検査を行なった。その結果、半透光膜パターン２ａ上に本来不必要なＣｒ残さ欠陥３ｃが発見されたため、そのままではハーフトーン型マスクとして使用できないことが明らかであった（図３（ａ））。
そこで、ポジ型フォトレジスト（例えばＡＺ１３５０：クラリアント社製）４を塗布した（同図（ｂ））。
次に、上記のＣｒ残さ欠陥を露出させる領域に同様にＡＬＴＡ３０００により露光を行ない、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｃ））。この露光では半透光膜を露出させる領域に露光する描画データから、欠陥部分の座標からその欠陥を被うように露光預域を抽出したため、描画に要した時間は正規の時間よりも２０分の１程度の短時間で終了した。
次に、塩素と酸素からなるドライエッチング法を用いてエッチングすることでＣｒ残さ３ｃを除去した（同図（ｄ））。
最後にレジストパターン４ａを剥離して、正常なハーフトーン型マスクを得た（同図（ｅ））。
【００１５】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の修正方法によれば、新たに修正用のマスクを作製する手間およびマスク用の材料の無駄を省くことができる。また、修正用マスクを用いる場合に比べ、比較的単純な工程を付加するのみで欠陥を修正することができ、しかも高品質のハーフトーン型位相シフトマスクを短時間で効率良く高歩留りで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【図２】本発明の第一の実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの修正工程の説明図である。
【図３】本発明の第二の実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの修正工程の説明図である。
【図４】ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【図５】従来のハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 半透光膜
２ａ 半透光膜パターン
３ 遮光膜
３ａ 第一の遮光膜パターン
３ｂ 第二の遮光膜パターン
３ｃ 遮光膜残さ
４ レジスト
４ａ レジストパターン
５ レジスト
５ａ レジストパターン

Claims (2)

1. 透明基板上に半透光膜パターンおよび前記半透光膜上の所望の箇所に遮光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、
   前記遮光膜パターンは、ハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域を除く非転写領域に形成されたものであり、
   半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さを、前記マスク全面にレジスト塗布後に前記遮光膜パターンの形成に用いた描画データを用いて描画し、現像してレジストパターンを形成して少なくとも前記遮光膜パターンを保護した後、エッチング除去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修正方法。
2. 半透光膜パターン上に欠陥として残った遮光膜残さが、ウエットエッチングにより生じた残さであり、遮光膜残さをエッチング除去する方法がドライエッチングによるものであることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの修正方法。

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