JP4879603B2 - パターン形成方法及び位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに被覆層の下層の被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法に関する。
また、本発明は、ＬＳＩなどの微細パターンを投影露光装置により転写する際に用いられる位相シフトマスクの製造方法に関し、特に、遮光層の下層に発生した余剰欠陥の修正に関する。
従来、大規模集積回路（ＬＳＩ）における高集積化及び回路パターンの微細化に伴い、フォトリソグラフィ工程では、超解像技術として、位相シフトマスクが提案され実用化されつつある。
位相シフトマスクには、レベンソン型、エッジ強調型、補助パターン型、クロムレス型、ハーフトーン型等、様々な種類のものが提案されている。例えば、レベンソン型位相シフトマスクは、透明基板上にクロム等の金属膜等により形成された遮光パターンを備えて構成されており、ラインアンドスペースパターンのように、遮光部と透光部とが繰返し存在する場合に、遮光部を介して隣接する透光部を透過する透過光の位相が１８０°ずれるように構成されている。これら透光部を透過する透過光の位相がずれていることにより、回折光の干渉による解像度の低下が防止され、ラインアンドスペースパターンの解像度の向上を図ることができる。
このような位相シフトマスクにおいては、遮光部を介して隣接する透光部間で、波長λの透過光に対して、〔λ（２ｍ−１）／２〕（∵ｍは、自然数）の光路長差を生じさせることで、これら透過光の間に１８０°の位相差を生じさせている。このような光路長差を生じさせるためには、遮光部を介して隣接する透光部間における透明基板の厚さの差ｄを、透明基板の屈折率をｎとしたとき、〔ｄ＝λ（２ｍ−１）／２ｎ〕が成立するようにすればよい。
位相シフトマスクにおいては、透光部間における透明基板の厚さの差を生じさせるため、一方の透光部において透明基板上に透明薄膜を被着させて厚さを増すか、または、一方の透光部において透明基板を彫り込むことにより厚さを減らすことを行っている。すなわち、透明基板上に透明薄膜を被着させたシフタ被着型（凸部型）位相シフトマスクの位相シフト部は、厚さｄ（＝λ（２ｍ−１）／２ｎ）の透明薄膜（シフタ）で覆われている。また、透明基板を彫り込んだ彫り込み型位相シフトマスクの位相シフト部は、透明基板が深さｄ（＝λ（２ｍ−１）／２ｎ）だけエッチングされている。なお、これら透明薄膜の被着も彫り込みもなされない透光部、または、透光部が浅い彫り込み部と深い彫り込み部とを有する場合は、浅い彫り込み部が、非位相シフト部となる。
そして、コンタクトホール等の孤立パターンを形成するための位相シフトマスクとして、特許文献１に記載されているように、補助パターン型位相シフトマスクが提案されている。
図５は、補助パターン型位相シフトマスクの構成を示し、（ａ）は、補助パターン型位相シフトマスクの平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の点線Ａにおける断面図である。
補助パターン型位相シフトマスクは、図５に示すように、透明基板１０１上に、遮光層１０２により形成された主開口部１０３と、その周辺部分に設けられた補助開口部１０４とを有して構成されている。主開口部１０３を通過する光と補助開口部１０４を通過する光とは、略１８０度の位相差を有するようになされている。
すなわち、図５中の（ｂ）に示す主開口部１０３における透明基板１０１は、所定の深さだけ彫り込まれた彫り込み部１０５となっている。または、図５中の（ｃ）に示す補助開口部１０４における透明基板１０１は、所定の深さだけ彫り込まれた彫り込み部１０５となっている。なお、補助開口部１０４は、この補助開口部１０４を通過する光が被転写基板上のレジストを解像しないように、微細な線幅を有して所定の位置に形成されている。
図６は、従来の位相シフトマスクの製造方法を示す工程図である。
このような補助パターン型位相シフトマスクを製造するには、まず、図６中の（ａ）に示すように、透明基板１０１上に遮光層１０２及び第１のレジスト膜１０６を順次形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図６中の（ｂ）に示すように、第１のレジスト膜１０６に対し、主開口部１０３及び補助開口部１０４に対応するパターンを描画し、現像して、第１のレジストパターン１０７を形成する。この第１のレジストパターン１０７をマスクとして、遮光層１０２をエッチングすることによって、主開口部１０３及び補助開口部１０４とからなる遮光層パターン１０８を形成する。その後、図６中の（ｃ）に示すように、残存した第１のレジストパターン１０７を剥離する。
そして、図６中の（ｄ）に示すように、遮光層パターン１０８上に、第２のレジスト膜１０９を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図６中の（ｅ）に示すように、第２のレジスト膜１０９に対し、補助開口部１０４に対応するパターンを描画し、現像して、第２レジストパターン１１０を形成する。この第２のレジストパターン１１０をマスクとして、透明基板１０１をエッチングすることによって、彫り込み部１０５を形成する。その後、図６中の（ｆ）に示すように、残存した第２のレジストパターン１１０を剥離することにより、補助パターン型位相シフトマスクが完成する。
なお、図６に示した製造方法においては、補助開口部１０４において透明基板１０１を彫り込んでいるが、主開口部１０３において透明基板１０１を彫り込む場合でも同様の製造方法が適用される。すなわち、図６中の（ｅ）において、第２のレジスト膜１０９に対し、主開口部１０３に対応するパターンを描画し、現像して、第２レジストパターン１１０を形成し、この第２のレジストパターン１１０をマスクとして、透明基板１０１をエッチングすることによって、彫り込み部１０５を形成すればよい。
そして、コンタクトホール等の孤立パターンを形成するための位相シフトマスクとしては、ハーフトーン型位相シフトマスクがある。
図７は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す工程図である。
ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するには、まず、図７中の（ａ）に示すように、透明基板１０１上に半透光層１１１、遮光層１０２及び第１のレジスト膜１０６を順次形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図７中の（ｂ）に示すように、第１のレジスト膜１０６に対し、ホール開口パターンを描画し、現像して、第１のレジストパターン１０７を形成する。この第１のレジストパターン１０７をマスクとして、遮光層１０２をエッチングすることによって、遮光層パターン１０８を形成する。その後、図７中の（ｃ）に示すように、残存した第１のレジストパターン１０７を剥離する。
そして、図７中の（ｄ）に示すように、遮光層パターン１０８をマスクとして半透光層１１１をエッチングすることによって、半透光層パターン１１２を形成する。さらに、図７中の（ｅ）に示すように、遮光層パターン１０８上に、第２のレジスト膜１０９を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図７中の（ｆ）に示すように、第２のレジスト膜１０９に対し、メイン開口部１１３に対応する領域を描画し、現像して、第２レジストパターン１１０を形成する。この第２のレジストパターン１１０をマスクとして、遮光層１０２をエッチングすることによって、遮光帯パターン１１４を形成する。その後、図７中の（ｇ）に示すように、残存した第２のレジストパターン１１０を剥離することにより、ハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。
なお、この場合は、半透光層１１１と遮光層１０２とは、互いのエッチングに対して耐性を有する材料の膜が使用される。
前述した位相シフトマスクの製造方法においては、いずれも、１枚の位相シフトマスクを製造するにあたり、複数回のエッチングを行なっている。したがって、位相シフトマスクの製造方法においては、通常のフォトマスクが遮光層に対する１回のエッチングで完成するのに比べて、作製工程が複雑で時間もかかり、それに伴って欠陥発生確率も高い。
このような位相シフトマスクの製造においては、エッチングを行うときに塵挨等が混入することにより、余剰欠陥が生ずることがある。余剰欠陥とは、エッチングされるべき箇所がエッチングされていない欠陥である。このような余剰欠陥を修正するには、レーザ光やＦＩＢ（Focused Ion Beam）を用いて余剰欠陥箇所をエッチングする方法や、極細な針を用いて余剰欠陥箇所を削り取る方法などが適用されている。
なお、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける遮光層１０２に対する２回目のエッチング時に発生した欠陥については、特許文献２に記載されているように、一括の修正が可能である。
ところで、前述のような位相シフトマスクの製造途中に発生した欠陥は、その発生工程や欠陥の形態により、修正の可否が分かれる。
すなわち、前述したいずれの製造方法においても、遮光層１０２に対する１回目のエッチング時に発生した欠陥は、それが巨大であったり、または、逆に微小であったり、あるいは、複数箇所に発生した場合や、複雑な形状で発生した場合等には、前述した各種の修正方法によって修正するには、修正の精度や修正に要する時間が膨大であることを考慮すると、現実的には、修正不可能という判定にせざるを得ない。
一方、遮光層１０２に対する１回目のエッチングの後の透明基板１０１に対するエッチング時、または、半透光層１１１に対するエッチング時に発生した欠陥については、修正は可能である。しかしながら、前述した各種の修正方法によっては、やはり修正の精度や修正に要する時間について問題があり、より簡便で高精度の修正ができる製造方法が求められている。
なお、前述した特許文献１に記載されている修正方法は、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける遮光層１０２に対する２回目のエッチング時に発生した欠陥を対象としており、透明基板１０１に対するエッチング時に発生した欠陥及び半透光層１１１に対するエッチング時に発生した欠陥には対応することができない。
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、遮光層に対する１回目のエッチングの後の透明基板に対するエッチング時、または、半透光層に対するエッチング時に発生した余剰欠陥について、簡便で高精度な修正ができるようになされた位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに被覆層の下層の被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法において、被覆層に対する１回目のエッチングの後の被覆層の下層に対するエッチング時に発生した余剰欠陥について、簡便で高精度な修正ができるようになされたパターン形成方法を提供することを目的とする。
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
〔構成１〕
本発明に係るパターン形成方法は、基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに被覆層の下層の被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法において、被覆層は、遮光層と半透光層とからなり、基板上に形成された被覆層上に、所望のパターンのレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにして被覆層に対して第１のエッチング処理を施してこの被覆層を所望のパターンに加工する工程と、少なくとも被覆層をマスクにして被覆層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成する工程と、凹部の形成を行った後に凹部の欠陥検査を行う工程と、欠陥検査において被覆層の下層に形成されるべき凹部に、第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合にこの余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、欠陥箇所データにしたがって被覆層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、被覆層及び修正用レジストパターンをマスクにして被覆層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成し余剰欠陥箇所を修正する工程と、第３のエッチング処理の後、遮光層の一部又は全部を除去する工程と、を有し、第１のエッチング処理において、パターンに加工された被覆層のエッジが決定され、第３のエッチング処理においては、エッジが決定された被覆層をマスクとして用い、かつ、欠陥箇所データは、被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
本発明に係るパターン形成方法は、基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに被覆層の下層の被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法において、被覆層は、遮光層と半透光層とからなり、基板上に形成された被覆層上に、所望のパターンのレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにして被覆層に対して第１のエッチング処理を施してこの被覆層を所望のパターンに加工する工程と、少なくとも被覆層をマスクにして被覆層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成する工程と、凹部の形成を行った後に凹部の欠陥検査を行う工程と、欠陥検査において被覆層の下層に形成されるべき凹部に、第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合にこの余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、欠陥箇所データにしたがって被覆層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、被覆層及び修正用レジストパターンをマスクにして被覆層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成し余剰欠陥箇所を修正する工程と、第３のエッチング処理の後、遮光層の一部又は全部を除去する工程と、を有し、第１のエッチング処理において、パターンに加工された被覆層のエッジが決定され、第３のエッチング処理においては、エッジが決定された被覆層をマスクとして用い、かつ、欠陥箇所データは、被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
〔構成２〕
本発明に係るパターン形成方法は、構成１を有するパターン形成方法において、被覆層の下層は、基板であることを特徴とするものである。
本発明に係るパターン形成方法は、構成１を有するパターン形成方法において、被覆層の下層は、基板であることを特徴とするものである。
〔構成３〕
本発明に係るパターン形成方法は、構成１を有するパターン形成方法において、被覆層の下層は、この被覆層と基板との間に形成された第２の被覆層であることを特徴とするものである。
本発明に係るパターン形成方法は、構成１を有するパターン形成方法において、被覆層の下層は、この被覆層と基板との間に形成された第２の被覆層であることを特徴とするものである。
〔構成４〕
本発明に係るパターン形成方法は、構成１乃至構成３のいずれか一を有するパターン形成方法において、欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
本発明に係るパターン形成方法は、構成１乃至構成３のいずれか一を有するパターン形成方法において、欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
〔構成５〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上の遮光層を所望のパターンに加工するとともに遮光層の下層の遮光層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成する位相シフトマスクの製造方法において、透明基板上に形成された遮光層上に所望のパターンのレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにして遮光層に対して第１のエッチング処理を施してこの遮光層を所望のパターンに加工する工程と、少なくとも遮光層をマスクにして遮光層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成する工程と、凹部の形成を行った後に凹部の欠陥検査を行う工程と、欠陥検査において遮光層の下層に形成されるべき凹部に、第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合にこの余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、欠陥箇所データにしたがって遮光層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、遮光層及び修正用レジストパターンをマスクにして遮光層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成し余剰欠陥箇所を修正する工程と、第３のエッチング処理の後、遮光層をエッチングすることにより遮光帯パターンを形成する工程と、を有し、第１のエッチング処理において、パターンに加工された遮光層のエッジが決定され、第３のエッチング処理においては、エッジが決定された遮光層をマスクとして用い、かつ、欠陥箇所データは、遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上の遮光層を所望のパターンに加工するとともに遮光層の下層の遮光層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成する位相シフトマスクの製造方法において、透明基板上に形成された遮光層上に所望のパターンのレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにして遮光層に対して第１のエッチング処理を施してこの遮光層を所望のパターンに加工する工程と、少なくとも遮光層をマスクにして遮光層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成する工程と、凹部の形成を行った後に凹部の欠陥検査を行う工程と、欠陥検査において遮光層の下層に形成されるべき凹部に、第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合にこの余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、欠陥箇所データにしたがって遮光層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、遮光層及び修正用レジストパターンをマスクにして遮光層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成し余剰欠陥箇所を修正する工程と、第３のエッチング処理の後、遮光層をエッチングすることにより遮光帯パターンを形成する工程と、を有し、第１のエッチング処理において、パターンに加工された遮光層のエッジが決定され、第３のエッチング処理においては、エッジが決定された遮光層をマスクとして用い、かつ、欠陥箇所データは、遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
〔構成６〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５を有する位相シフトマスクの製造方法において、遮光層の下層は、透明基板であることを特徴とするものである。
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５を有する位相シフトマスクの製造方法において、遮光層の下層は、透明基板であることを特徴とするものである。
〔構成７〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５を有する位相シフトマスクの製造方法において、遮光層の下層は、この遮光層と透明基板との間に形成された半透光層であることを特徴とするものである。
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５を有する位相シフトマスクの製造方法において、遮光層の下層は、この遮光層と透明基板との間に形成された半透光層であることを特徴とするものである。
〔構成８〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５乃至構成７のいずれか一を有する位相シフトマスクの製造方法において、欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
〔構成９〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５乃至構成８のいずれか一を有する位相シフトマスクの製造方法において、下層は、半透光層からなり、遮光層と半透光層とは、互いのエッチングに対して耐性を有する材料の膜が使用されることを特徴とするものである。
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５乃至構成７のいずれか一を有する位相シフトマスクの製造方法において、欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするものである。
〔構成９〕
本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、構成５乃至構成８のいずれか一を有する位相シフトマスクの製造方法において、下層は、半透光層からなり、遮光層と半透光層とは、互いのエッチングに対して耐性を有する材料の膜が使用されることを特徴とするものである。
本発明においては、被覆層、または、遮光層の下層に凹部の形成を行った後に凹部の欠陥検査を行い、余剰欠陥が検出された場合には、欠陥箇所データを作成して、この欠陥箇所データに基づく第３のエッチング処理によって余剰欠陥箇所を修正するので、従来の製造方法に対して、比較的容易な工程を付加することにより、余剰欠陥箇所を高精度に修正することができ、歩留を向上させることができる。
すなわち、本発明は、遮光層に対する１回目のエッチングの後の透明基板に対するエッチング時、または、半透光層に対するエッチング時に発生した余剰欠陥について、簡便で高精度な修正ができるようになされた位相シフトマスクの製造方法を提供することができるものである。
また、本発明は、基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに被覆層の下層の被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法において、被覆層に対する１回目のエッチングの後の被覆層の下層に対するエッチング時に発生した余剰欠陥について、簡便で高精度な修正ができるようになされたパターン形成方法を提供することができるものである。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るパターン形成方法の実施の形態について詳細に説明する。この実施の形態は、本発明に係るパターン形成方法を位相シフトマスクの製造方法に適用したものであるが、本発明は、位相シフトマスクの製造方法に限定されるものではない。すなわち、以下の説明において、透明基板は、透明でないものを含む種々の基板とすることができ、また、遮光層は、種々の被覆層とすることができる。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第１の実施の形態（補助パターン型位相シフトマスクの場合）を示す工程図である。
図１は、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第１の実施の形態（補助パターン型位相シフトマスクの場合）を示す工程図である。
この位相シフトマスクの製造方法において、補助パターン型位相シフトマスクを製造するには、まず、図１中の（ａ）に示すように、透明基板１上に遮光層（被覆層）２及び第１のレジスト膜６を順次形成する。この場合には、遮光層２の下層は、透明基板１となっている。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図１中の（ｂ）に示すように、第１のレジスト膜６に対し、主開口部３及び補助開口部４に対応するパターンを描画し、現像して、第１のレジストパターン７を形成する。この第１のレジストパターン７をマスクとして、遮光層２をエッチングすることによって、主開口部３及び補助開口部４とからなる遮光層パターン８を形成する。その後、図１中の（ｃ）に示すように、残存した第１のレジストパターン７を剥離する。
そして、図１中の（ｄ）に示すように、遮光層パターン８上に、第２のレジスト膜９を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図１中の（ｅ）に示すように、第２のレジスト膜９に対し、補助開口部４に対応するパターンを描画し、現像して、第２レジストパターン１０を形成する。遮光層パターン８及び第２のレジストパターン１０をマスクとして、透明基板１をエッチングすることによって、彫り込み部（凹部）５を形成するが、この第２レジストパターン１０の形成後に、図１中の（ｅ）に示すように、例えば、補助開口部４に対応する箇所に異物１７が混入したとする。すると、図１中の（ｆ）に示すように、異物１７のある箇所において透明基板１のエッチングが阻害され、余剰欠陥（未エッチング欠陥）１８が生じる。
その後、図１中の（ｇ）に示すように、残存した第２レジストパターン１０を剥離する。ここで、透明基板１のエッチングの状況について欠陥検査を行う。
図２は、（ａ）が欠陥検査によって検出された余剰欠陥の状態を示す平面図であり、（ｂ）が余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを示す平面図である。
この欠陥検査において、図２中の（ａ）に示すように、透明基板１に形成されるべき彫り込み部５に余剰欠陥１８が検出された場合には、図２中の（ｂ）に示すように、この余剰欠陥箇所、または、余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する。この欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて作成される。この欠陥箇所データは、透明基板１に形成されるべき彫り込み部５よりも広い領域を示すデータとして作成することが望ましい。
そして、図１中の（ｈ）に示すように、遮光層パターン８上に、修正用レジスト膜１５を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図１中の（ｉ）に示すように、修正用レジスト膜１５に対し、欠陥箇所データにしたがってパターンを描画し、現像して、修正用レジストパターン１６を形成する。この修正用レジストパターン１６をマスクとして、透明基板１をエッチングすることによって、彫り込み部５を形成（修正）する。
その後、図１中の（ｊ）に示すように、残存した修正用レジストパターン１６を剥離することにより、補助パターン型位相シフトマスクが完成する。
このように、本発明においては、第２のエッチングの後に欠陥検査を行い、余剰欠陥箇所に相当する欠陥箇所データを作成して、修正用レジスト膜を塗布して、再度アライメント描画により修正用レジストパターンを作成してエッチングすることによって、余剰欠陥箇所を修正する。したがって、余剰欠陥箇所が巨大であっても、また、微小であっても、あるいは、複数発生していたり、複雑な形状を有していても、容易に修正可能である。
なお、本発明においては、第１のエッチングにより得られる遮光層パターンが形成されていることを前提とする。そして、本発明においては、遮光層パターンのエッジが既に決まっているため、余剰欠陥箇所に相当する欠陥箇所データを正規のパターンサイズよりもやや大きめにすることにより、重ね合せ描画時に多少のアライメントずれが生じても、このアライメントずれによる影響を回避できる。
なお、この実施の形態において、被覆層として遮光層２を用いたが、被覆層は一層に限らず、例えば、遮光層２とその下に形成された半透光層とからなってもよい。この場合、遮光層２をクロム系の材料からなる膜にて形成し、半透光層をモリブデンシリサイド系の材料からなる膜にて形成する等により、図１中の（ｊ）に示す工程の後に、半透光層を残して遮光層２の一部、または、全部を除去するようにしてもよい。
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第２の実施の形態（ハーフトーン型位相シフトマスクの場合）を示す工程図である。
図３は、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第２の実施の形態（ハーフトーン型位相シフトマスクの場合）を示す工程図である。
また、この位相シフトマスクの製造方法において、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するには、まず、図３中の（ａ）に示すように、透明基板１上に半透光層（第２の被覆層）１１、遮光層２及び第１のレジスト膜６を順次形成する。この場合には、遮光層２の下層は、この遮光層（被覆層）２と透明基板１との間に形成された半透光層１１となっている。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図３中の（ｂ）に示すように、第１のレジスト膜６に対し、ホール開口パターンを描画し、現像して、第１のレジストパターン７を形成する。この第１のレジストパターン７をマスクとして、遮光層２をエッチングすることによって、遮光層パターン８を形成する。その後、図３中の（ｃ）に示すように、残存した第１のレジストパターン７を剥離する。
この遮光層パターン８をマスクとして半透光層１１をエッチングすることによって半透光層パターン１２を形成するが、ここで、図３中の（ｄ）に示すように、遮光層パターン８の開口部上に異物１７が混入したとする。すると、図３中の（ｅ）に示すように、異物１７のある箇所において半透光層１１のエッチングが阻害され、図３中の（ｆ）に示すように、余剰欠陥（未エッチング欠陥）１８が生じる。
ここで、半透光層１１のエッチングの状況について欠陥検査を行う。
図４は、（ａ）が欠陥検査によって検出された余剰欠陥の状態を示す平面図であり、（ｂ）が余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを示す平面図である。
この欠陥検査において、図４中の（ａ）に示すように、半透光層１１に形成されるべき開口部（凹部）に余剰欠陥１８が検出された場合には、図４中の（ｂ）に示すように、この余剰欠陥箇所、または、余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する。この欠陥箇所データは、余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて作成される。この欠陥箇所データは、半透光層１１に形成されるべき開口部よりも広い領域を示すデータとして作成することが望ましい。
そして、図３中の（ｇ）に示すように、遮光層パターン８上に、修正用レジスト膜１５を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図１中の（ｈ）に示すように、修正用レジスト膜１５に対し、欠陥箇所データにしたがってパターンを描画し、現像して、修正用レジストパターン１６を形成する。この修正用レジストパターン１６をマスクとして、半透光層１１をエッチングすることによって、開口部を形成（修正）する。そして、図１中の（ｉ）に示すように、残存した修正用レジストパターン１６を剥離する。
さらに、図３中の（ｊ）に示すように、遮光層パターン８上に、第２のレジスト膜９を形成する。次に、例えば、電子線描画装置を用いて、図３中の（ｋ）に示すように、第２のレジスト膜９に対し、メイン開口部１３に対応する領域を描画し、現像して、第２レジストパターン１０を形成する。この第２のレジストパターン１０をマスクとして、遮光層２をエッチングすることによって、遮光帯パターン１４を形成する。その後、図３中の（ｌ）に示すように、残存した第２のレジストパターン１０を剥離することにより、ハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。
なお、この実施の形態において、遮光層パターン８をマスクとして半透光層１１をエッチングするとき、及び、修正用レジストパターン１６をマスクとして半透光層１１をエッチングするときには、この半透光層１１とともに、透明基板１をもエッチングするようにしてもよい。この場合には、半透光層１１を貫通して透明基板１に達する凹部が形成された状態となり、半透光層１１において開口部が形成された箇所において、透明基板１に彫り込み部が形成された状態となる。
この実施の形態においても、第２のエッチングの後に欠陥検査を行い、余剰欠陥箇所に相当する欠陥箇所データを作成して、修正用レジスト膜を塗布して、再度アライメント描画により修正用レジストパターンを作成してエッチングすることによって、余剰欠陥箇所を修正する。したがって、余剰欠陥箇所が巨大であっても、また、微小であっても、あるいは、複数発生していたり、複雑な形状を有していても、容易に修正可能である。
この実施の形態においても、第１のエッチングにより得られる遮光層パターンが形成されていることを前提とする。そして、本発明においては、遮光層パターンのエッジが既に決まっているため、余剰欠陥箇所に相当する欠陥箇所データを正規のパターンサイズよりもやや大きめにすることにより、重ね合せ描画時に多少のアライメントずれが生じても、このアライメントずれによる影響を回避できる。
〔第１の実施例〕
以下、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第１の実施例について説明する。
以下、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第１の実施例について説明する。
透明基板として、表面を鏡面研磨した石英ガラス基板に所定の洗浄を施したものを用意した。この透明基板の大きさは、６インチ角で、厚さは、０．２５インチであった。まず、この透明基板上にクロムからなる膜厚１００ｎｍの遮光層を、スパッタリング法により形成した。次に、第１のレジスト膜として、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）を、スピンコート法により、膜厚５００ｎｍとなるように塗布した。
次に、電子線描画装置を用いて、第１のレジスト膜に対し、主開口部及び補助開口部に対応するパターンを描画し、現像して、第１のレジストパターンを形成した。この第１のレジストパターンをマスクとして、遮光層に対し、Ｃｌ２及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、主開口部と補助開口部とからなる遮光層パターンを形成した。その後、残存した第１のレジストパターンを剥離した。
次に、遮光層パターン上に、第２のレジスト膜として、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）をスピンコート法により、膜厚５００ｎｍとなるように塗布した。この第２のレジスト膜に、電子線描画装置を用いて、補助開口部に対応するパターンを描画し、現像して、第２のレジストパターンを形成した。この第２のレジストパターンをマスクとして、透明基板に対して、ＣＨＦ３及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、透明基板に深さ１７０ｎｍの凹部を形成した。その後、残存した第２のレジストパターンを剥離した。
そして、欠陥検査を実施した。その結果、第２のエッチング時に、一部の補助開口部に何らか異物が付着していたと思われ、その部分のみ未エッチングの余剰欠陥となっていたことが判明した。
次に、未エッチング欠陥が発生したパターンのみの欠陥箇所データを作成した。また、修正用レジスト膜を形成した。電子線描画装置を用いて、欠陥箇所データに応じて、修正用レジスト膜に余剰欠陥箇所に対応するパターンを描画し、現像して、修正用レジストパターンを形成した。この修正用レジストパターンをマスクとして、透明基板をエッチングすることにより、周辺の正常なパターンと同様のパターンを形成して、余剰欠陥箇所を修正した。
その後、残存した修正用レジストパターンを剥離して、補助パターン型位相シフトマスクを完成した。
以上の工程を経て作製した補助パターン型位相シフトマスクは、その後の欠陥検査においても余剰欠陥箇所は検出されず、転写においても良好な結果が示された。
〔第２の実施例〕
以下、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第２の実施例について説明する。
以下、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の第２の実施例について説明する。
透明基板として、表面を鏡面研磨した石英ガラス基板に所定の洗浄を施したものを用意した。この透明基板の大きさは、６インチ角で、厚さは、０．２５インチであった。まず、この透明基板上に、スパッタリング法により、窒化モリブデンシリサイドからなる厚さ９３ｎｍの半透光層を形成した。次に、この半透光層上に、クロムからなる膜厚１００ｎｍの遮光層を、スパッタリング法により形成した。次に、第１のレジスト膜として、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）を、スピンコート法により、膜厚５００ｎｍとなるように塗布した。
次に、電子線描画装置を用いて、第１のレジスト膜に対し、主開口部及び補助開口部に対応するパターンを描画し、現像して、第１のレジストパターンを形成した。この第１のレジストパターンをマスクとして、遮光層に対し、Ｃｌ２及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、主開口部と補助開口部とからなる遮光層パターンを形成した。その後、残存した第１のレジストパターンを剥離した。
次に、遮光層パターンをマスクとして、半透光層に対し、ＣＦ４及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、半透光層パターンを形成した。
そして、欠陥検査を実施した。その結果、第２のエッチング時に、一部の開口部に何らか異物が付着していたと思われ、その部分のみ未エッチングの余剰欠陥となっていたことが判明した。
次に、未エッチング欠陥が発生したパターンのみの欠陥箇所データを作成した。また、修正用レジスト膜（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）を形成した。電子線描画装置を用いて、欠陥箇所データに応じて、修正用レジスト膜に余剰欠陥箇所に対応するパターンを描画し、現像して、修正用レジストパターンを形成した。この修正用レジストパターンをマスクとして、半透光層に対し、ＣＦ４及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、周辺の正常なパターンと同様のパターンを形成して、余剰欠陥箇所を修正した。その後、残存した修正用レジストパターンを剥離した。
次に、遮光層パターン上に、第２のレジスト膜として、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）をスピンコート法により、膜厚５００ｎｍとなるように塗布した。この第２のレジスト膜に、電子線描画装置を用いて、メイン開口部に対応するパターンを描画し、現像して、第２のレジストパターンを形成した。この第２のレジストパターンをマスクとして、遮光層に対して、Ｃｌ２及びＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、遮光帯パターンを形成した。その後、残存した第２のレジストパターンを剥離して、ハーフトーン型位相シフトマスクを完成した。
以上の工程を経て作製されたハーフトーン型位相シフトマスクは、その後の欠陥検査においても余剰欠陥は検出されず、転写においても良好な結果が示された。
なお、以上の各実施例では、補助パターン型位相シフトマスク及びハーフトーン型位相シフトマスクについて詳述したが、本発明は、これらに限らず、他の種々の位相シフトマスクにも適用できるものである。すなわち、本発明は、第１のエッチングにより得られた遮光層パターンを第２のエッチング時にマスクとして利用するフォトマスク等に適用できるものであり、オルタネイティング型位相シフトマスク（いわゆるレベンソン型位相シフトマスク）にも適用できる。
すなわち、本発明は、所望のパターンに加工された被覆層をマスクに、被覆層の下層に対してエッチング処理を施してこの下層に凹部を形成するような種々のフォトマスク等において適用できる。例えば、透明基板に凹部を形成する際に、選択的にどの部分を彫り込むかをプロセス及びデータ処理の組合せによって指定できるものであればよい。さらに、前述したように、遮光層の下層に半透光層を形成し、透明基板に凹部を形成し、最終的に遮光層を除去してしまうフォトマスクであってもよい。この場合において、半透光層は、実質的に位相差を生じさせない薄膜であってもよい。
１ 透明基板
２ 遮光層
６ 第１のレジスト膜
７ 第１のレジストパターン
８ 遮光層パターン
９ 第２のレジスト膜
１０ 第２のレジストパターン
１１ 半透光層
１２ 半透光層パターン
１５ 修正用レジスト膜
１６ 修正用レジストパターン
２ 遮光層
６ 第１のレジスト膜
７ 第１のレジストパターン
８ 遮光層パターン
９ 第２のレジスト膜
１０ 第２のレジストパターン
１１ 半透光層
１２ 半透光層パターン
１５ 修正用レジスト膜
１６ 修正用レジストパターン
Claims (9)
- 基板上の被覆層を所望のパターンに加工するとともに、前記被覆層の下層の前記被覆層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成するパターン形成方法において、
前記被覆層は、遮光層と半透光層とからなり、
前記基板上に形成された前記被覆層上に、前記所望のパターンの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にして、前記被覆層に対して第１のエッチング処理を施してこの被覆層を前記所望のパターンに加工する工程と、
少なくとも前記被覆層をマスクにして、前記被覆層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に前記凹部を形成する工程と、
前記凹部の形成を行った後に前記凹部の欠陥検査を行う工程と、
前記欠陥検査において、前記被覆層の下層に形成されるべき凹部に、前記第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合に、この余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、
前記欠陥箇所データにしたがって、前記被覆層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、
前記被覆層及び前記修正用レジストパターンをマスクにして、前記被覆層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に前記凹部を形成し、前記余剰欠陥箇所を修正する工程と、
前記第３のエッチング処理の後、前記遮光層の一部又は全部を除去する工程と、を有し、
前記第１のエッチング処理において、パターンに加工された前記被覆層のエッジが決定され、
前記第３のエッチング処理においては、前記エッジが決定された被覆層をマスクとして用い、かつ、
前記欠陥箇所データは、前記被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とするパターン形成方法。 - 前記被覆層の下層は、前記基板であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
- 前記被覆層の下層は、この被覆層と前記基板との間に形成された第２の被覆層であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
- 前記欠陥箇所データは、前記余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、前記被覆層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のパターン形成方法。
- 透明基板上の遮光層を所望のパターンに加工するとともに、前記遮光層の下層の前記遮光層が除去された領域の少なくとも一部に凹部を形成する位相シフトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に形成された前記遮光層上に、前記所望のパターンの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にして、前記遮光層に対して第１のエッチング処理を施してこの遮光層を前記所望のパターンに加工する工程と、
少なくとも前記遮光層をマスクにして、前記遮光層の下層に対して第２のエッチング処理を施してこの下層に前記凹部を形成する工程と、
前記凹部の形成を行った後に前記凹部の欠陥検査を行う工程と、
前記欠陥検査において、前記遮光層の下層に形成されるべき凹部に、前記第２のエッチング処理の際に生じた余剰欠陥が検出された場合に、この余剰欠陥箇所、または、該余剰欠陥箇所を含む領域のパターンの欠陥箇所データを作成する工程と、
前記欠陥箇所データにしたがって、前記遮光層上に修正用レジストパターンを形成する工程と、
前記遮光層及び前記修正用レジストパターンをマスクにして、前記遮光層の下層に対して第３のエッチング処理を施してこの下層に前記凹部を形成し、前記余剰欠陥箇所を修正する工程と、
前記第３のエッチング処理の後、前記遮光層をエッチングすることにより遮光帯パターンを形成する工程と、を有し、
前記第１のエッチング処理において、パターンに加工された前記遮光層のエッジが決定され、
前記第３のエッチング処理においては、前記エッジが決定された遮光層をマスクとして用い、かつ、
前記欠陥箇所データは、前記遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。 - 前記遮光層の下層は、前記透明基板であることを特徴とする請求項５記載の位相シフトマスクの製造方法。
- 前記遮光層の下層は、この遮光層と前記透明基板との間に形成された半透光層であることを特徴とする請求項５記載の位相シフトマスクの製造方法。
- 前記欠陥箇所データは、前記余剰欠陥箇所の座標データを抽出し、この座標データに基づいて、前記遮光層の下層に形成されるべき凹部よりも広い領域を示すデータとして作成されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一に記載の位相シフトマスクの製造方法。
- 前記下層は、半透光層からなり、
前記遮光層と前記半透光層とは、互いのエッチングに対して耐性を有する材料の膜が使用されることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一に記載の位相シフトマスクの製造方法。
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