JP4752495B2 - 階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子や画像表示素子などのパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術において、複数のフォトマスクを用いて複数のリソグラフィ工程を行う代わりに、階調をもった１枚のフォトマスクを用い、その透過光量に応じた段差をもつレジストプロファイルを形成することにより、リソグラフィ工程数を減らす製造技術に用いられる階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法に関する。

半導体素子や液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）に代表される画像表示素子などのリソグラフィ工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えば、リフロー法によるリソグラフィ回数を削減する方法、あるいは、アッシング法によるリソグラフィ回数を削減する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
また、上記の特許文献には、このために用いる露光機の解像限界以下の微小スリットよりなる遮光パターンを有するフォトマスク（以下、スリットマスクと称する。）、および、露光光に対して透過光量を変化させた階調をもつフォトマスク（以下、階調マスクあるいはグレートーンマスクとも称する。）とが説明されている。スリットマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身はレジスト上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能するマスクである。

フォトリソグラフィでは、フォトマスク上に欠陥が存在すると、欠陥が被転写基板上に転写されて歩留まりを減少させる原因となるので、被転写基板にマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置によりフォトマスクの欠陥の有無や存在場所が調べられ、欠陥が存在する場合には欠陥修正装置により欠陥修正処理を行い、転写に影響する欠陥の無いフォトマスクとして供給される。ＬＣＤ用フォトマスクのように大型のマスクを用いる場合には、欠陥修正が重要な技術となっている。一方、パターン寸法の微細化に伴い、修正が必要とされるフォトマスクの欠陥部のサイズは益々小さくなってきており、修正における精度も益々小さくなっている。

フォトマスクの欠陥としては、本来必要なパターンが欠損あるいは欠落している場合（白欠陥と称する。）と、不要な余剰パターンが存在している場合（黒欠陥と称する。）の二通りがある。黒欠陥の場合には、余剰部分を除去することにより正常なパターンが得られ、その修正方法としては、現在、レーザ光による修正方法と、集束イオンビーム（以後、ＦＩＢとも記す。）による修正方法が主流であり、いずれも直接欠陥部膜を除去して修正する方法である。
白欠陥の修正方法としては、一般に、レーザＣＶＤ技術やガスアシストＦＩＢ成膜技術を用い、不透明膜を欠陥部に成膜堆積させて修正する方法が普及している。

上記のスリットマスクあるいは階調マスクの欠陥部の修正において、遮光部に欠陥部がある場合には、従来のフォトマスク欠陥修正技術を使用して欠陥部を修正することができる。しかし、スリット部あるいは半透明膜の欠陥部の修正には、従来のフォトマスク遮光部の欠陥部に用いた修正方法がそのまま適用できないので、別な欠陥修正方法が提案されている。

たとえば、スリットマスクのスリット部の欠陥部分の修正方法として、欠陥部分を修正部分と同一の形状に復元するのではなく、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるような修正パターンを形成する欠陥修正方法が知られている（特許文献３参照。）。図８は、スリットマスクのスリット部の黒欠陥修正方法を説明する部分平面図で、図８（１）はスリット部８３に黒欠陥８５が生じた場合で、図８（２）に示すように、欠陥部を部分的に除去して、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるように修正パターンを形成する方法である。また、図９は、スリットマスクのスリット部の白欠陥修正方法を説明する部分平面図で、図９（１）はスリット部に白欠陥が生じた場合で、図９（２）に示すように、欠陥部にスポット的に修正膜を形成し、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるようにする方法である。

また、半透明膜を有するフォトマスクの修正方法としては、たとえば、ハーフトーン位相シフトマスクの凹欠陥部の修正において、既存の修正装置の修正能力範囲内で転写特性を回復できるハーフトーン位相シフトマスクの修正方法が開示されている（特許文献４参照。）。
特許第３４１５６０２号公報 特開２０００−６６２４０号公報 特許第３５５６５９１号公報 特許第３４６５０９１号公報

スリットマスクや階調マスクを使用したフォトリソグラフィでは、露光光を半透過させる半透明膜の非常に小さな欠陥でも被転写基板上のレジスト像の形成に影響を与えるため、極微小な欠陥も修正する必要があった。
しかしながら、特許文献３に記載された修正方法では、露光機の転写解像限界以下の修正技術が必要とされるのに対し、現在のフォトマスク欠陥修正装置の修正可能な最小幅は２μｍ程度であり、露光機の転写解像限界に対して充分小さくなく、そのため特に微小欠陥の修正が困難であるという問題があった。

一方、特許文献４に示されるように、修正装置の性能を考慮し、転写性能を見ながらの修正技術は、ハーフトーン型位相シフトマスクの修正において一般的であるものの、この方法では、転写像の寸法は制御できても半透明領域に対応する被転写基板上のレジスト残膜量は制御できないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、ＬＣＤなどの製造に使用されるフォトリソグラフィ工程数を減らすための階調をもつフォトマスクの半透明膜の欠陥修正方法において、現状のフォトマスク欠陥修正装置を用いて微小欠陥を修正することが可能であり、半透明領域を透過した被転写基板上のレジスト残膜量を制御し得る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法および修正された階調をもつフォトマスクを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積（Ｘ₁）が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも小さい場合において、前記正常な半透明領域のエネルギ透過率をＩ_H％、前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％、前記修正用の半透明膜の成膜面積をＹ、エネルギ透過率をＩ_C％とすると、前記Ｉ_Cが下記の関係式（１）を満たすことを特徴とするものである。
Ｙ＝Ｘ₁×（Ｉ_C−Ｉ_HＩ_C）／（Ｉ_H−Ｉ_HＩ_C） （１）

請求項２の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記修正用の半透明膜の成膜面積Ｙが、前記修正装置の修正可能な最小面積に等しいことを特徴とするものである。

請求項３の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積（Ｘ₂）が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも僅かに大きい場合において、前記修正箇所の修正用の半透明膜が覆わない前記欠陥部の面積をＡ、前記修正用の半透明膜が前記半透明領域と重なる箇所の面積をＢとし、前記半透明領域のエネルギ透過率をＩ_H％、前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％、前記修正用の半透明膜のエネルギ透過率をＩ_C％とすると、前記Ａ、Ｂ、Ｉ_Cが下記の関係式（２）を満たすことを特徴とするものである。
Ｘ₂＝｛（１−Ｉ_C）Ａ＋（Ｉ_HＩ_C―Ｉ_C―Ｉ_H）Ｂ｝／（Ｉ_H−Ｉ_C） （２）

請求項４の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項３に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記修正用の半透明膜の成膜面積が、前記修正装置の修正可能な最小面積に等しいことを特徴とするものである。

請求項５の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも非常に大きい場合において、前記欠陥部に内接して、前記半透明膜と同一のエネルギ透過率の修正用の半透明膜を成膜することを特徴とするものである。

請求項６の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、請求項５に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、前記修正用の半透明膜と前記欠陥部との間の隙間部に、さらに請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の修正方法を適用することを特徴とするものである。

請求項７の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、次に請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法により前記欠陥部を修正することを特徴とするものである。

請求項８の発明に係る階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％とし、次に請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法により前記欠陥部を修正することを特徴とするものである。

本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、現状のフォトマスク欠陥修正装置を用い、修正用に成膜する半透明膜の透過率を制御することにより、従来修正が困難であった修正装置が加工可能な最小サイズ以下、あるいは最小サイズ近傍の大きさの微小欠陥も修正が可能となり、被転写基板上のレジスト残膜量を高精度に制御することができる階調をもつフォトマスクが得られる。
本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法は、従来のクロム系材料のフォトマスクブランクを用い、既存のマスク製造設備、検査装置、修正装置を用いて、欠陥の修正された階調をもつフォトマスクを得ることができる。したがって、本発明によれば、高品質の階調をもつフォトマスクを低コストで得ることが可能となる。
本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法を用いることにより、半導体素子や画像表示素子のフォトリソグラフィ工程数を効率的に減らすことができ、低コストの半導体素子や画像表示素子が実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法および階調をもつフォトマスクの実施形態について説明する。
図１〜図５は、本発明の階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法の実施形態を示す平面模式図である。図６、図７は、本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの例を示す模式図である。

（欠陥部を有する階調をもつフォトマスク）
本発明の修正方法の適用対象とする階調をもつフォトマスクは、透明基板上に所望のパターンを有し、パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、上記の遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、上記の半透明膜が存在する半透明領域、および上記の遮光膜と半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクである。

図６は、本発明の修正方法を行なう前の白欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの一例を示し、図６（ａ）は、フォトマスクの欠陥部の平面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線における断面模式図である。図６（ａ）に示すように、透明基板６１上に、遮光膜６２と半透明膜６３とがこの順に積層されて存在する遮光領域６２ａ、半透明膜６３が存在する半透明領域６３ｂ、および、遮光膜６２と記半透明膜６３のいずれも存在しない透過領域、とが混在しているものであり、半透明膜６３が存在する半透明領域６３ｂに白欠陥部６４が存在している場合を示す。

図７は、本発明の修正方法を行なう前の白欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの別な例を示すものである。フォトマスクの欠陥部の平面模式図は図６（ａ）と同じだが、断面形状は異なるフォトマスクを例示したものであり、半透明膜７３の上に遮光膜７２が積層されて存在する遮光領域７２ａ、半透明膜７３が存在する半透明領域７３ｂ、および、遮光膜７２と記半透明膜７３のいずれも存在しない透過領域、とが混在しているものであり、半透明膜７３が存在する半透明領域７３ｂに白欠陥部７４が存在している場合を示す。

図６、図７に例示したフォトマスクは、いずれも遮光領域が遮光膜と半透明膜とからなるが、本発明に用いるフォトマスクとしては、遮光領域の一部が遮光膜のみで形成されていてもよい。また、図７に示すフォトマスクの場合には、遮光膜７２をパターンエッチングして形成する際に、オーバーエッチングにより下層の半透明領域の半透明膜が損なわれるのを防止するために、遮光膜７２と半透明膜７３の間にシリコン酸化物などの露光光に透明な中間層を設けることもできる。上記のように、本発明の修正方法を行なう階調をもつフォトマスクは、遮光膜が少なくとも存在する箇所を遮光領域とし、半透明膜のみが存在する領域、もしくは半透明膜と露光光に透明な中間層とが存在する領域とを半透明領域とするものである。

本発明において、実質的に露光光を透過しない遮光膜パターンとは、露光波長において、１回の露光により露光光を透過して感光性レジストを感光させない遮光膜パターンを意味するものであり、通常は露光波長において、透過率０．１％以下が望ましいとされている。

以下、図６を用いて説明するが、図７の場合にも適用できるものである。
図６に示すように、本発明の階調をもつフォトマスクの修正方法が適用されるフォトマスクの透明基板６１としては、通常、フォトマスクに用いられる光学研磨されたソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラスやアルミノホウ珪酸ガラスなどの低膨張ガラス、合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができ、露光光が短波長の場合には合成石英ガラスが好ましい。

本発明において、遮光膜６２としては、クロム系膜、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、珪素、酸化ケイ素、酸化窒化珪素など、通常のマスク材料として使用できる薄膜であれば、いずれを使用しても可能であるが、最も使用実績のあるクロムを主成分としたクロム系膜がマスクブランクのコスト、品質上からより好ましい。クロム系膜は、通常、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムの中から選ばれる材料の単層膜が用いられるが、それらのクロム系材料の中でも、成膜が容易で汎用性の高いクロム膜、または膜応力の低減が容易な窒化クロム膜がより好ましい。たとえば、クロムを遮光膜とした場合には、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられる。

本発明において、半透明膜６３としては、露光光を所望の透過率で透過する半透明性を有していれば特に材料に限定されないが、たとえば、前記遮光膜６２の酸化膜、窒化膜、炭化膜や珪化膜を用いることができ、具体的には、酸化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化タンタル膜、窒化タンタル膜、珪化タンタル膜などを挙げることができる。半透明膜６３の半透明性は、その膜厚を調整することにより制御することができる。

さらに、半透明膜６３と遮光膜６２を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点を維持するために、半透明膜６３は遮光膜６２と同系の材料からなることが好ましい。遮光膜６２に前述の通り好ましい材料としてクロム系材料を用いた場合には、半透明膜６３は、クロムに酸素・窒素・炭素などを含む、透過率が比較的高い膜を用い、遮光膜６２に積層したときの反射率を低減するように膜組成と膜厚を最適化することができる。クロム系の半透明膜のなかでも、透過率と反射防止機能の両方の特性の制御が比較的容易な酸化クロム膜、または酸化窒化クロム膜がより好ましい。たとえば、酸化クロム膜を半透明膜とする場合には、５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられる。膜厚が５ｎｍ未満、あるいは１５０ｎｍを超えると、遮光膜に対する半透明膜としての透過率の差異を生じにくくなるからである。酸素・窒素・炭素などを含む半透明膜の場合は、その吸光度は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率と反射防止機能を実現できる。

本発明においては、半透明膜領域６３ｂを形成する半透明膜６３の露光光に対する透過率は、１５％〜８５％の範囲で形成するのが好ましい。半透明膜６３が存在する半透明領域６３ｂにおいて、透過率１５％未満では、本発明の階調をもつフォトマスクを用いたレジストパターン形成において、遮光領域６２ａとの差を出しにくく、一方、透過率８５％を超えると、レジストパターン形成において透過領域との差を出しにくくなるからである。

（階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法）
前述のように、階調をもつフォトマスクの遮光領域にある欠陥部の修正には、従来の欠陥修正方法を用いることができる。以下では、本発明の階調をもつフォトマスクの半透明領域にある欠陥部の修正方法の実施形態について、欠陥部が白欠陥の場合と黒欠陥の場合に分けて説明する。

（半透明領域の白欠陥の修正方法）
本発明の半透明領域の白欠陥の修正方法は、欠陥部に、レーザＣＶＤ技術を用いてクロムなどの半透明膜を成膜したり、あるいはガスアシストＦＩＢ成膜技術を用いてカーボンなどの半透明膜を成膜して修正すること自体はハーフトーン型位相シフトマスクなどの従来技術と同様であるが、従来技術が修正用の成膜のサイズと位置の最適化のみで修正を行なうのに対し、本発明ではさらに修正用に成膜する半透明膜の透過率も制御するものである。たとえば、レーザＣＶＤ技術を用いた修正の場合には、以下の３パラメータを制御することにより、階調をもつフォトマスクの半透明領域の微小欠陥に対しても良好な半透明膜修正を可能とするものである。
１．修正用半透明膜の成膜位置：通常、＋／−１００ｎｍ程度の精度で成膜可能である。
２．修正用半透明膜の成膜面積：通常、最小２μｍ□程度の面積で成膜可能である。
３．修正用半透明膜の透過率：通常、＋／−２％程度で制御可能である。
本発明の修正方法によれば、修正装置が加工可能な最小サイズ以下、あるいは最小サイズ近傍の大きさの欠陥も修正可能となる。
次に、本発明の実施形態を白欠陥部の大きさにより分けて、さらに詳しく説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、白欠陥部の大きさが修正装置の修正成膜可能な最小面積よりも小さい場合であり、通常、白欠陥部の大きさが１〜２μｍ程度の場合である。
図１は、第１の実施形態を説明する部分平面模式図であり、図１（ａ）は、修正前の平面模式図で、半透明領域１１に大きさ１〜２μｍの白欠陥部１２が存在する。図１（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正後の平面模式図で、レーザＣＶＤ技術を用い、クロムなどの半透明膜１３を上記の白欠陥部を覆って成膜して白欠陥部を修正し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得る。

第１の実施形態の白欠陥修正方法においては、修正前後の透過光量が等しくなるようにするものであり、修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように修正箇所のエネルギ透過率を決めるものである。この場合、欠陥部の大きさは修正装置の修正成膜可能な最小面積よりも小さいので、転写時に被転写基板上により良いレジスト像を形成する観点から、修正用半透明膜の成膜面積は修正装置の可能な最小面積に固定するのがより好ましい。

したがって、白欠陥部１２の面積をＸ₁、修正用の半透明膜１３の面積をＹとし、欠陥が無い正常な半透明領域１１のエネルギ透過率をＩ_H％、欠陥部１２のエネルギ透過率を１００％、修正用の半透明膜１３のエネルギ透過率をＩ_C％とすると、
（Ｙ−Ｘ₁）×Ｉ_HＩ_C +Ｘ₁×Ｉ_C ＝Ｙ×Ｉ_H
よって、
Ｙ＝Ｘ₁×（Ｉ_C−Ｉ_HＩ_C）／（Ｉ_H−Ｉ_HＩ_C） （１）
本実施形態においては、修正用の半透明膜１３のエネルギ透過率Ｉ_Cが上記の関係式（１）を満たすものである。また、上記のように、Ｙは修正装置の可能な最小面積に固定するのがより好ましい。具体的には、関係式（１）を満たすエネルギ透過率Ｉ_C％は、修正用に成膜するクロムなどの半透明膜の膜厚で制御することにより所望する値を得ることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、白欠陥部の大きさが修正装置の修正成膜可能な最小面積よりも僅かに大きい場合であり、通常、白欠陥部の大きさが２〜３μｍ程度の場合である。
図２は、第２の実施形態を説明する部分平面模式図であり、図２（ａ）は、修正前の平面模式図で、半透明領域２１に大きさ２〜３μｍの白欠陥部２２が存在する。図２（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正後の平面模式図で、レーザＣＶＤ技術を用い、クロムなどの半透明膜２３を上記の白欠陥部２２の大部分に成膜して白欠陥部を修正し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得る。

第２の実施形態の白欠陥修正方法において、修正箇所の半透明膜の成膜面積を大きくすると、転写時に被転写基板上のレジスト像が不均一になるので、成膜面積自体は最小に留めるのが好ましく、修正装置の修正可能な最小面積にするのが好ましく、修正前後の透過光量が等しくなるようにするものである。すなわち、修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように修正箇所のエネルギ透過率を決めるものである。

したがって、白欠陥部２２の面積をＸ₂、修正箇所の修正用の半透明膜２３が覆わない欠陥部２２の面積をＡ、修正用の半透明膜２３が下層の半透明領域２１と重なる箇所の面積をＢとし、欠陥が無い正常な半透明領域のエネルギ透過率をＩ_H％、欠陥部のエネルギ透過率を１００％、修正用の半透明膜のエネルギ透過率をＩ_C％とすると、
Ａ×１００＋Ｂ×Ｉ_HＩ_C ＋（Ｘ₂−Ａ−Ｂ）×Ｉ_C ＝（Ｘ₂＋Ｂ）×Ｉ_H
よって、
Ｘ₂＝｛（１−Ｉ_C）Ａ＋（Ｉ_HＩ_C―Ｉ_C―Ｉ_H）Ｂ｝／（Ｉ_H−Ｉ_C） （２）
本実施形態においては、Ａ、Ｂ、Ｉ_Cが上記の関係式（２）を満たすのが好ましい。具体的には、上記の関係式（２）が成り立つように、面積Ａ、Ｂ、および修正箇所のエネルギ透過率Ｉ_C％を決定する。Ｉ_C％は、実施形態１と同じく、成膜するクロムなどの半透明膜の膜厚で制御することができる。
本実施形態においても第１の実施形態と同じく、修正用の半透明膜の成膜面積が大きくなると、転写時の被転写基板上のレジスト像が不均一になるので、成膜面積は最小に留めるのが好ましく、修正用の半透明膜の成膜面積は修正装置の可能な最小面積に固定するのが好ましい。

この際、欠陥画像を光学顕微鏡像、走査型電子顕微鏡像、イオン像などの画像として取得し、たとえば、ＫＬＡテンコール社製Ｐｒｏｌｉｔｈなどの光学シミュレーションを用い、半透明領域が正常な部分と同等な転写特性が得られるように、修正用半透明膜の最適な成膜位置、透過率などを選定するのが望ましい。また、修正後の画像も取得し、光学シミュレーションにより転写性能を保証することも可能である。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、白欠陥部の面積（Ｘ₃）が修正装置の修正成膜可能な最小面積よりも非常に大きい場合である。
図３は、第３の実施形態を説明する部分平面模式図であり、図３（ａ）は、修正前の平面模式図で、半透明領域３１に、例えば大きさ３μｍを超える白欠陥部３２が存在する。図３（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正後の平面模式図で、レーザＣＶＤ技術を用い、クロムなどの半透明膜３３を上記の白欠陥部３２に内接して成膜して白欠陥部を修正し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得る。

第３の実施形態の白欠陥修正方法において、白欠陥部３２の大きさが非常に大きいので、図３（ｂ）に示すように、欠陥エリア内に修正用の半透明膜３３を成膜することができる。この場合、欠陥部３２に内接した矩形状に、可能な限り大きな面積で修正用の半透明膜３３を正常部と同じ透過率で成膜する。矩形状の修正用の半透明膜３３は、欠陥形状に応じて矩形寸法を変えて複数形成することもできる。上記のようにして、修正前後の透過光量が等しくなるようにするものである。
さらに、必要に応じて、成膜された上記の修正用の半透明膜３３と欠陥３２の外周部との間の隙間部に、上記第１の実施形態あるいは第２の実施形態の修正方法を施すことも可能である。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、白欠陥部が不定形で複雑な形状の場合などに適する方法で、白欠陥部を整形した後に修正用の半透明膜を成膜する方法である。
図４は、第４の実施形態を説明する部分平面模式図であり、図４（ａ）は、修正前の平面模式図で、半透明領域４１に、複雑な不定形状の白欠陥部４２が存在する。図４（ｂ）は、本発明の欠陥修正方法による修正途中の平面模式図で、白欠陥部４２周辺の半透明膜４１をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形し、整形した白欠陥部４３とした後、次に図４（ｃ）に示すように、レーザＣＶＤ技術を用い、クロムなどの半透明膜４４を整形した白欠陥部４３を覆って成膜して白欠陥部を修正し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得る。

第４の実施形態において、白欠陥部の整形形状は、欠陥部の形状によって変えることができるが、矩形状とするのが修正が容易となりより好ましい。
整形した白欠陥部４３の修正には、白欠陥部の大きさにより、上記の第１〜第３の実施形態のいずれかの方法を適用することができる。図４（ｃ）に示す例では、第１の実施形態の方法を適用し、前記の関係式（１）を用いて修正用の半透明膜の適切な透過率を求めている。

（半透明領域の黒欠陥の修正方法）
次に、欠陥部が黒欠陥の場合について説明する。図５は、本発明の黒欠陥の修正方法を説明する部分平面模式図である。図５（ａ）は、修正前の平面模式図で、半透明領域５１に黒欠陥部５２が存在する。黒欠陥部の場合、まず黒欠陥部５２をレーザ光あるいはガスアシスト集束イオンビームにより除去し、図５（ｂ）に示すように、欠陥部を白欠陥部５３とし、そのエネルギ透過率を１００％とする。
次に、白欠陥部５３に対して、上記の第１〜第３の実施形態に述べられたいずれかの白欠陥修正方法により修正用の半透明膜を成膜し、欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得るものである。図５（ｃ）の例では、白欠陥部５３を覆って修正用の半透明膜５４が成膜されている。
図５に示す修正方法においては、黒欠陥部を除去するのに際し、周辺部の半透明膜までも除去する方法を示したが、この場合、微小欠陥であっても、たとえば集束イオンビームを用いることにより、わざわざ欠陥エリアを広げることなく、黒欠陥部だけを１００％透過処理するだけで修正することも可能である。

（実施例１）
光学研磨された３３０×４５０ｍｍの合成石英基板上にクロムよりなる遮光膜が約１００ｎｍ成膜されているフォトマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製ｉｐ−３５００）を約３８０ｎｍ塗布し、１２０度に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３で、所望の遮光膜パターンを描画した。ここで描画したパターンは、最終的に完全に遮光するためのパターンである。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。

次にレジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜パターンを得た。なお、クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、約６０秒であった。

次いで、こうして得られた遮光膜パターン付き基板について、遮光膜パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じて遮光膜パターンの修正を行ない、遮光膜の欠陥は無い状態とした。次いで、この基板をよく洗浄した後、半透明膜である酸化クロム膜をスパッタリング法にて成膜した。酸化クロム膜の膜厚はおよそ３０ｎｍとし、透過率は約４０％（波長ｇ線：４３６ｎｍ）とした。

次に、この上に市販のフォトレジスト（東京応化製ｉｐ−３５００）を再度、約３８０ｎｍ塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度レーザ描画装置マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製ＮＭＤ３）で現像し、半透明膜用レジストパターンを得た。なお、描画装置ＬＲＳ１１０００は、アライメント描画機能を有しており、形成済みの遮光膜パターンに位置を合わせて、半透明膜パターンを形成した。

次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜をエッチングし、続いて露出した遮光膜をエッチングし、残ったレジストを剥膜し、半透明膜パターンと最終的にエッチングされた遮光膜パターンとを有し、透明基板上に遮光領域と半透明領域と透過領域とが混在する階調をもつフォトマスクを得た。

次に、この階調をもつフォトマスクの欠陥検査を行なったところ、半透明膜パターンの半透明領域に大きさ１μｍ□の微小な白欠陥が検出された。

次に、レーザＣＶＤ技術を用い、微小な白欠陥部を覆ってクロムの半透明膜を成膜し堆積させた。本実施例に用いた修正可能な最小面積は２μｍ□であったので、修正用クロム膜の成膜面積を修正可能な最小面積２μｍ□とした。第１の実施形態で説明した関係式（１）において、Ｘ₁＝１、Ｙ＝４、Ｉ_H＝０．４を代入してＩ_Cを求めたところ、Ｉ_C＝０．３５を得た。そこで、修正用クロム膜の成膜膜厚を調整し、修正可能な最小面積の２μｍ□の修正サイズで、クロム膜よりなる透過率３５％（波長ｇ線：４３６ｎｍ）の修正用の半透明膜を形成し、白欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得た。
この修正した階調をもつフォトマスクをＬＣＤ素子の製造に用いたところ、被転写基板上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

（実施例２）
実施例１と同じ方法で階調をもつフォトマスクを製造し、欠陥検査を行なったところ、半透明膜パターンの半透明領域に大きさ１×２μｍ程度の不定形の黒欠陥が検出された。

次に、レーザ修正装置のレーザ光により、この黒欠陥部を除去し、欠陥部の透過率を１００％とする矩形状（２×２μｍ）の白欠陥部とした。
続いて、上記の白欠陥部に実施例１と同様に修正可能な最小面積２μｍ□のレーザＣＶＤを用い、微小な白欠陥部を覆って半透明の修正用クロム膜を成膜した。第１の実施形態で説明した関係式（１）において、Ｘ₁＝２、Ｙ＝４、Ｉ_H＝０．４を代入してＩ_Cを求めたところ、Ｉ_C＝０．３１を得た。そこで、修正用のクロム膜の成膜膜厚を調整し、修正可能な最小面積の２μｍ□の修正サイズで、クロム膜よりなる透過率３１％（波長ｇ線：４３６ｎｍ）の修正用の半透明膜を形成し、白欠陥部を修正した階調をもつフォトマスクを得た。
この修正した階調をもつフォトマスクは、被転写基板上に欠陥の無いレジスト残膜厚の異なるパターンを形成することができた。

本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第１の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第２の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第３の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの白欠陥修正方法の第４の実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の階調をもつフォトマスクの黒欠陥修正方法の一実施形態を示す部分平面模式図である。 本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの一例を示す模式図である。 本発明の修正方法を行なう前の欠陥部を有する階調をもつフォトマスクの別な一例を示す断面模式図である。 従来のスリットマスクのスリット部の黒欠陥修正方法を説明する部分平面図である。 従来のスリットマスクのスリット部の白欠陥修正方法を説明する部分平面図である。

符号の説明

１１、２１、３１、４１、５１ 半透明領域
１２、２２、３２、４２ 白欠陥部
１３、２３、３３ 修正用の半透明膜
４３ 整形した白欠陥部
４４ 修正用の半透明膜
５２ 黒欠陥部
５３ 白欠陥部
５４ 修正用の半透明膜
６１、７１ 透明基板
６２、７２ 遮光膜
６３、７３ 半透明膜
６２ａ、７２ａ 遮光領域
６３ｂ、７３ｂ 半透明領域
６４、７４ 白欠陥部
８１、９１ 遮光部
８３、９３ スリット部
８５ 黒欠陥部（ブリッジ）
８６ 開口
９４ 修正膜

Claims (8)

1. 透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、
   前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、
   前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積（Ｘ₁）が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも小さい場合において、前記正常な半透明領域のエネルギ透過率をＩ_H％、前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％、前記修正用の半透明膜の成膜面積をＹ、エネルギ透過率をＩ_C％とすると、前記Ｉ_Cが下記の関係式（１）を満たすことを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
   Ｙ＝Ｘ₁×（Ｉ_C−Ｉ_HＩ_C）／（Ｉ_H−Ｉ_HＩ_C） （１）
2. 前記修正用の半透明膜の成膜面積Ｙが、前記修正装置の修正可能な最小面積に等しいことを特徴とする請求項１に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
3. 透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、
   前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、
   前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積（Ｘ₂）が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも僅かに大きい場合において、前記修正箇所の修正用の半透明膜が覆わない前記欠陥部の面積をＡ、前記修正用の半透明膜が前記半透明領域と重なる箇所の面積をＢとし、前記正常な半透明領域のエネルギ透過率をＩ_H％、前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％、前記修正用の半透明膜のエネルギ透過率をＩ_C％とすると、前記Ａ、Ｂ、Ｉ_Cが下記の関係式（２）を満たすことを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
   Ｘ₂＝｛（１−Ｉ_C）Ａ＋（Ｉ_HＩ_C―Ｉ_C―Ｉ_H）Ｂ｝／（Ｉ_H−Ｉ_C） （２）
4. 前記修正用の半透明膜の成膜面積が、前記修正装置の修正可能な最小面積に等しいことを特徴とする請求項３に記載の階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
5. 透明基板上に所望のパターンを有し、前記パターンを形成する膜が、実質的に露光光を透過しない遮光膜と、前記露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とからなり、前記透明基板上に、前記遮光膜が少なくとも存在する遮光領域、前記半透明膜が存在する半透明領域、および前記遮光膜と前記半透明膜のいずれも存在しない透過領域、とが混在する階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法において、
   前記半透明領域の欠陥部修正後の修正箇所の透過光量が、欠陥が無い正常な半透明領域の透過光量に等しくなるように、前記欠陥部に修正用の半透明膜を成膜し、
   前記欠陥部が白欠陥部であり、前記欠陥部の面積が、前記修正箇所を修正する修正装置の修正可能な最小面積よりも非常に大きい場合において、前記欠陥部に内接して、前記半透明膜と同一のエネルギ透過率の修正用の半透明膜を成膜することを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
6. 請求項５に記載の階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法において、前記修正用の半透明膜と前記欠陥部との間の隙間部に、さらに請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の修正方法を適用することを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
7. 前記欠陥部が白欠陥部であり、該白欠陥部周辺の半透明膜をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して白欠陥部を整形した後、次に請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法により前記欠陥部を修正することを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。
8. 前記欠陥部が黒欠陥部であり、該黒欠陥部をレーザ光もしくは集束イオンビームにより除去して前記欠陥部のエネルギ透過率を１００％とし、次に請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法により前記欠陥部を修正することを特徴とする階調をもつフォトマスクの半透明領域の欠陥修正方法。

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