JP4313694B2 - バイナリマスクのハーフトーン欠陥修正方法 - Google Patents

バイナリマスクのハーフトーン欠陥修正方法 Download PDF

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Description

本発明はウェーハへのパターン転写に使用されるフォトマスクの欠陥修正方法に関するものである。
半導体集積回路の微細化の進展に伴い、パターン転写の原版であるフォトマスク上のパターンも微細化が進んでいる。フォトマスクは原版であるため、欠陥があると転写されるもの全てに欠陥が作り込まれてしまうことになるため、無欠陥であることが求められている。マスク加工プロセス上どうしても欠陥が発生してしまうため、レーザーを用いて欠陥の修正がおこなわれてきた。しかしパターンが微細化されると修正しなければならない欠陥も小さくなり、レーザーではこのような微細欠陥に対応できないため、最近では集束イオンビーム(FIB)を用いた修正が使用されるようになってきている。
マスクの欠陥には正常パターンと比べてパターン余剰である黒欠陥や正常パターンと比べてパターン不足である白欠陥に加えて遮光膜パターンが部分的に薄くて光が透過してしまうハーフトーン欠陥がある。黒欠陥や白欠陥はFIBのガス支援エッチングやFIB-CVD遮光膜で修正されている(例えば非特許文献1)。ハーフトーン欠陥もFIBで修正可能であるが、バイナリパターンにFIB-CVD遮光膜をつけて修正しなければならない、遮光が完全でないハーフトーン欠陥を修正する場合にFIBのプライマリビームであるガリウムがある程度以上遮光膜パターンのクロムに注入されると遮光膜として特性の優れたFIB-CVD膜がクロム膜上に成長できないという問題があった。
上記問題に対してハーフトーン部分をFIBのガス支援エッチングで全部削ってFIB-CVD遮光膜をつけることでも修正可能であるが、加工時間がかかる上にハーフトーン部分を全部削るときに加工部や加工部周辺にオーバーエッチが生じて欠陥修正個所の転写特性を低下させてしまうことがあった。
またガリウムの注入されたクロム膜でも付着する他のFIB-CVD遮光膜原料ガスを使ってFIB-CVD膜を堆積することでもハーフトーン欠陥を修正することができるが、付着しやすい原料ガスの堆積膜周辺に望ましくない薄膜(ハロー成分)が大きく、欠陥修正個所の転写特性を低下させてしまうという問題があった。
集束イオンビームのガリウムが注入された、遮光が完全でないクロムマスクのハーフトーン欠陥に対して上記のようなオーバーエッチやハローのない高精度かつ転写特性の優れた欠陥修正方法が求められている。
R. Hagiwara, A. Yasaka, K. Aita, O. Takaoka, Y. Koyama, T. Kozakai, T. Doi, M. Muramatsu, K. Suzuki, Y. Sugiyama, O. Matsuda, M. Okabe, M. Hasuda, T. Adachi, Y. Morikawa, M. Nishiguchi, Y. Sato, N. Hayashi, T. Ozawa, Y. Tanaka, and N. Yoshioka, Proc. of SPIE 5130 510-519(2003)
本発明はバイナリマスクの遮光が完全でないハーフトーン欠陥の修正を可能にしようとするものである。
ガリウムが注入されたクロム膜にはハローの少ないFIB-CVD遮光膜は成長しないが、エッチングして露出したガラス部には成長できることを利用する。まず集束イオンビームのガリウムの注入によってFIB-CVD遮光膜がつきにくくなったバイナリマスクのハーフトーン欠陥の一部分を遮光膜の横方向の成長で覆うことができる間隔をとってガス支援エッチングでガラス基板まで削り込む。次に暴露したガラス部分からFIB-CVD遮光膜を成長させてハーフトーン欠陥を修正する。
エッチングで露出させたガラス部からハローの少ないFIB-CVD遮光膜を成長できるので、修正部周辺にハローが発生して修正部の転写特性を低下することはない。ガラス部から成長したFIB-CVD遮光膜は横方向にも成長するので残ったハーフトーン欠陥上もカバーすることができる。
ハーフトーン欠陥の一部分だけをエッチングするため、転写特性を低下するような大きなオーバーエッチ部は生じない。ハーフトーン欠陥を全部削って十分に遮光できる厚いFIB-CVD遮光膜を成長させるのに比べて短い時間で修正することもできる。
遮光の不完全なハーフトーン欠陥を持つバイナリマスクを集束イオンビーム装置に導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった座標に移動する。数kVから数10kVに加速され、イオン光学系により数nm〜数100nmに集束されたイオンビーム1をハーフトーン欠陥を含む領域を走査し、集束イオンビームの走査に同期して二次電子信号もしくは二次イオン信号を取りこんでハーフトーン欠陥を含む領域の二次電子像もしくは二次イオン像を取得し、修正すべき欠陥領域2を認識する。集束したイオンビームを走査するときには、バイナリマスクは絶縁体であるガラスまたは石英基板上にクロム膜のパターンをつけたものなので、イオンビームだけだとチャージアップしてイメージが歪んだり見えなくなってしまうため、数100pAから数nAの電子ビームを同じ位置に広域に照射して過剰な電荷を中和しながら行う。図1(a)に示すように認識したハーフトーン欠陥2の一部分6をエッチング支援ガス供給系5から供給しながら集束イオンビーム1を選択照射しエッチング機能でガラス基板3まで削り込む。ハーフトーン欠陥の一部分の削り込みを行う間隔dは遮光膜の横方向の成長で残したハーフトーン欠陥を覆うことができる間隔をとっておく。図1(b)に示すように、上記削りこんだ部分を含めて再度欠陥領域を認識し、遮光膜原料供給系7から遮光膜原料ガスを供給しながらもともとハーフトーン欠陥であった領域のみ集束イオンビームを選択照射すればエッチングで露出させたガラス部6からFIB-CVD遮光膜8が成長し、このFIB-CVD膜は横方向にも成長するので残ったハーフトーン欠陥上もカバーすることができ、バイナリマスクの遮光の不完全なハーフトーン欠陥を修正することができる。
最初の工程のハーフトーン欠陥2の一部分をエッチングで削り込んでガラス部を露出させる方法として、図2のようなストライプ状以外にも図3に示すような格子状や図4に示すようなスパイラル状でも遮光膜の横方向の成長で残したハーフトーン欠陥2を覆うことができる間隔をとっておけば、FIB-CVD遮光膜8を成長させることができ、バイナリマスクの遮光の不完全なハーフトーン欠陥を修正することができる。
また最初の工程のハーフトーン欠陥2の一部分のエッチングを図1に示すような垂直断面ではなく、図5( a)に示すようなテーパ状の断面にすれば、次工程のFIB-CVD遮光膜8の横方向の成長が助長されるので、図5(b)に示すように垂直な断面の場合よりも広い間隔でエッチングしてもバイナリマスクの遮光の不完全なハーフトーン欠陥を修正することができる。
本発明の特徴を最も良く表す概略断面図である。 本発明でハーフトーン欠陥の一部分のエッチングを行う方法の一実施例を示す平面図である。 本発明でハーフトーン欠陥の一部分のエッチングを行う方法の一実施例を示す平面図である。 本発明でハーフトーン欠陥の一部分のエッチングを行う方法の一実施例を示す平面図である。 本発明でハーフトーン欠陥の一部分のエッチングを行う方法の一実施例を示す概略断面図である。
符号の説明
1 集束イオンビーム
2 遮光の不完全なハーフトーン欠陥
3 ガラス基板
4 クロム膜
5 エッチング支援ガス供給系
6 エッチング部
7 遮光膜原料ガス供給系
8 FIB-CVD遮光膜

Claims (5)

  1. バイナリマスクの遮光の不完全なハーフトーン欠陥の一部分を集束イオンビームのエッチング機能でガラス基板まで削り込んで、該削り込んだ部分から集束イオンビームCVD遮光膜を成長させてハーフトーン欠陥を修正することを特徴とするフォトマスクのハーフトーン欠陥修正方法。
  2. 前記ハーフトーン欠陥の一部分の削り込みがストライプ状であることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクのハーフトーン欠陥修正方法。
  3. 前記ハーフトーン欠陥の一部分の削り込みが格子状であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクのハーフトーン欠陥修正方法。
  4. 前記ハーフトーン欠陥の一部分の削り込みがスパイラル状であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクのハーフトーン欠陥修正方法。
  5. 前記ハーフトーン欠陥の一部分の削り込みの断面形状がテーパ状であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクのハーフトーン欠陥修正方法。
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