JP5644973B1 - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高い薄膜から構成されるパターンを有するフォトマスクであっても、残渣欠陥の修正を可能とし、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することが可能な、フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】耐光性を有する第１の薄膜の上に、前記第１の薄膜よりも欠陥修正容易な第２の薄膜を形成し、この第２の薄膜を加工して第２の薄膜パターンを形成した段階で欠陥検査を行い、検出した第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を修正し、この欠陥修正した第２の薄膜パターンから露出する第１の薄膜をエッチング加工して第１の薄膜パターンを形成することで、上記課題を解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の製造に用いられるフォトマスクの製造方法に関し、特に、ＡｒＦエキシマレーザを用いた縮小露光に用いられるフォトマスクの残渣欠陥修正技術に関するものである。

現在、半導体素子の高集積化および微細化は、デザインルール４５ｎｍノードから３２ｎｍノードへと進展し、さらに２２ｎｍノード以下の半導体素子の開発が進められている。半導体素子の高集積化および微細化を実現するために、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いた光学式の投影露光装置により、フォトマスクのマスクパターンを縮小露光してウェハ上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ技術が使われている。

フォトリソグラフィ技術に用いられるフォトマスク（レチクルとも称する）には、透明基板上にクロム（Ｃｒ）等から構成される遮光膜を形成し、光を透過させる部分と遮光する部分でパターンを構成したバイナリ型のフォトマスク（以後、バイナリマスクとも言う）の他に、光の干渉を利用した位相シフト効果により解像度向上を図る位相シフトマスクがある。
この位相シフトマスクには、マスクパターンを挟んで交互に光の位相が反転する構成のレベンソン型位相シフトマスク、光を透過させる部分と半透過させる部分で位相が反転する構成のハーフトーン型位相シフトマスク、クロムなどの遮光層を設けないクロムレス型位相シフトマスクなどがある。中でも、ハーフトーン型マスクは、特殊なパターンのシフタが不要であることや、従来のマスクデータを利用してマスク製作ができることから、多用されている。

上記のハーフトーン型位相シフトマスクは、通常の構成として、透明基板上に半透明膜からなるマスクパターン（以後、半透明マスクパターンとも言う）を有するものであり、この半透明マスクパターンが設けられた部分を透過する光と、透明基板が露出する部分を透過する光の位相が反転するように設計されている。
このようなハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、半透明マスクパターンが設けられた部分と透明基板が露出する部分との境界部で位相反転による光強度低下が生じ、光強度分布の裾の拡がりを抑えることができる。半透明マスクパターンの材料には、主にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を含む化合物、例えば、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）等が広く用いられている（例えば、特許文献１）。

ここで、位相シフトマスクを含むフォトマスクの製造においては、マスクパターンに黒欠陥と呼ばれる不要な余剰部分である残渣欠陥部を生じることがあり、この残渣欠陥部を除去する工程を黒欠陥修正工程と呼んでいる。
位相シフトマスクを含むフォトマスクの製造工程には、多くの複雑な工程が含まれており、そのマスクパターンは極めて微細なものであることから、上記のような残渣欠陥を全く発生させないことは、技術的にも製造コスト的にも困難である。それゆえ、位相シフトマスクを含むフォトマスクの製造において残渣欠陥の修正は必須の工程になっている（例えば、特許文献２）。
この残渣欠陥の修正方法としては、例えば、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの方法や、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を利用した部分研削の方法、集束イオンビームを用いた部分エッチングの方法などがある。中でも、修正にかかる時間が短い点や、マスクパターンが受けるダメージが小さい点などから、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの方法が、主に用いられている。

特開２０１３−１１９００号公報 特開２００４−２９４６１３号公報

ここで、従来のモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料から構成される半透明マスクパターンは、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が十分でなく、露光時間に伴ってマスク寸法が変化してしまうという問題があったが、半透明層を構成する材料の組成を改良することにより、従来に比べて耐光性が高く、寸法安定性の高い半透明マスクパターンを得るに至った。
また、この耐光性を向上させた半透明マスクパターンは、上記の材料組成を改良した半透明層に、従来と同様のドライエッチング加工を施すことにより形成することができた。

しかしながら、この耐光性を向上させた半透明マスクパターンにおいては、従来のアシストガスと電子線を用いた部分エッチングの修正方法では、残渣欠陥部のエッチングが進まず、従来と同程度の時間で残渣欠陥の修正工程を完了することができないという問題が判明した。
さらに、この耐光性を向上させた半透明マスクパターンにおいては、従来のアシストガスと電子線を用いた部分エッチングの修正方法では、残渣欠陥部のエッチング速度が、下地の透明基板のエッチング速度よりも小さくなってしまい、透明基板にダメージを与えずに残渣欠陥を除去することが困難であるという問題も判明した。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高い薄膜から構成されるパターンを有するフォトマスクであっても、残渣欠陥の修正を可能とし、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することが可能な、フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、種々研究した結果、耐光性を有する第１の薄膜の上に、前記第１の薄膜よりも欠陥修正容易な第２の薄膜を形成し、この第２の薄膜を加工して第２の薄膜パターンを形成した段階で欠陥検査を行い、検出した第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を修正し、この欠陥修正した第２の薄膜パターンから露出する第１の薄膜をエッチング加工して第１の薄膜パターンを形成することで、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、ＡｒＦエキシマレーザ露光に用いられるフォトマスクの製造方法であって、透明基板と、前記透明基板の上に形成された第１の薄膜と、前記第１の薄膜の上に形成された第２の薄膜と、を有するマスクブランクスを準備する工程と、前記第２の薄膜をエッチング加工して第２の薄膜パターンを形成する工程と、前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を検出する欠陥検査工程と、前記検査工程で検出された前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部に、第１のアシストガスを供給しながら第１の電子線を照射することにより、前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部をエッチング除去する第２の薄膜パターン欠陥修正工程と、前記残渣欠陥部をエッチング除去した第２の薄膜パターンから露出する前記第１の薄膜をエッチング加工して第１の薄膜パターンを形成する工程と、を順に備えることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記第２の薄膜パターン欠陥修正工程において、第２のアシストガスを供給しながら第２の電子線を照射することにより、前記残渣欠陥部とは異なる位置の前記第２の薄膜パターンの上に、堆積物構造体を形成し、前記堆積物構造体を位置決め用のマークに用いて前記第１の電子線を照射する位置を補正して、前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部をエッチング除去することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記第１の薄膜におけるモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の原子比（Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ）が、
Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ≦１／１０
の関係を満たすことを特徴とするフォトマスの製造方法である。

また、本発明は、前記第２の薄膜がクロム（Ｃｒ）を含む材料から構成されており、前記第１のアシストガスがフッ素（Ｆ）を含むガス、または、塩素（Ｃｌ）を含むガスであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記フッ素（Ｆ）を含むガスがフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）を含むガスであり、前記塩素（Ｃｌ）を含むガスが塩化ニトロシル（ＮＯＣｌ）を含むガスであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記第１のアシストガスが、酸素（Ｏ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３）のいずれか１種または２種以上のガスが添加された混合ガスであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記第２のアシストガスが、クロム（Ｃｒ）を含むガス、または、シリコン（Ｓｉ）を含むガスであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、前記クロム（Ｃｒ）を含むガスがクロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）_６）を含むガスであり、前記シリコン（Ｓｉ）を含むガスがオルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を含むガスであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明によれば、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高い薄膜から構成されるパターンを有するフォトマスクであっても、残渣欠陥の修正を可能とし、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することができる。

本発明に係るフォトマスクの製造方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るフォトマスクの製造方法の一例を示す概略工程図である。 図２に続く本発明に係るフォトマスクの製造方法の一例を示す概略工程図である。 本発明に係るフォトマスクの製造方法の他の例を示す概略工程図である。 本発明に係る位相シフトマスクの構成例を示す概略断面図である。

以下、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法について説明する。

（フォトマスクの製造方法）
図１は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の一例を示すフローチャートである。
図１に示すように、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透明基板の上に第１の薄膜が形成され、その上に第２の薄膜が形成されたマスクブランクスを準備する工程（Ｓ１）、工程Ｓ１で準備したマスクブランクスの第２の薄膜を、エッチング加工して第２の薄膜パターンを形成する工程（Ｓ２）、工程Ｓ２で形成した第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を検出する欠陥検査工程（Ｓ３）、工程Ｓ３で検出した第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を除去する修正工程（Ｓ４）、工程Ｓ４で修正した第２の薄膜パターンから露出する第１の薄膜をエッチング加工して、第１の薄膜パターンを形成する工程（Ｓ５）、の各工程を順に備えている。
ここで、上記のフォトマスクがハーフトーン型の位相シフトマスクの場合には、半透明層が上記の第１の薄膜に相当し、上記のフォトマスクがバイナリマスクの場合には、遮光膜が上記の第１の薄膜に相当する。
また、第２の薄膜は、第１の薄膜をエッチング加工して第１の薄膜パターンを形成する際に、エッチングマスクとして作用するものである。
なお、通常、第２の薄膜パターンは、第１の薄膜パターンを形成する工程（Ｓ５）の後に除去される。

ここで、従来の位相シフトマスクの製造方法においては、半透明マスクパターンを形成した後に、半透明マスクパターンを検査して半透明マスクパターンの残渣欠陥部を検出し、検出した半透明マスクパターンの残渣欠陥部を修正工程で除去していた。

一方、本発明においては、上記のように、半透明層の上に形成した第２の薄膜パターンを検査して第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を検出し（Ｓ３）、検出した第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を修正し（Ｓ４）、その後、上記の残渣欠陥部を修正した第２の薄膜パターンから露出する第１の薄膜をエッチング加工することで、残渣欠陥のない第１の薄膜パターンを形成する（Ｓ５）。

それゆえ、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性を向上させたことによって、第１の薄膜パターンが、従来の修正工程におけるアシストガスと電子線を用いた部分エッチングに対しても耐性を有し、部分エッチングが進行し難い性質のものになっていたとしても、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することが可能となる。
例えば、本発明においては、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性を向上させたことによって、半透明マスクパターン（第１の薄膜パターンに相当）が、従来の修正工程におけるアシストガスと電子線を用いた部分エッチングに対しても耐性を有し、部分エッチングが進行し難い性質のものになっていたとしても、残渣欠陥の無いハーフトーン型の位相シフトマスクを製造することが可能となる。本発明においては、上記の部分エッチングが進行し難い性質の半透明マスクパターンを直接修正するのではなく、半透明マスクパターンを形成する工程の前の段階で、エッチングマスクパターンの残渣欠陥部を修正するからである。
以下、本発明の実施形態について、工程図を用いてより詳しく説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第１の実施形態について、図２および図３を用いて説明する。

＜マスクブランクス準備工程＞
図２（ａ）に示すように、本実施形態においては、まず、透明基板１１と、透明基板１





１の上に形成された第１の薄膜１２Ａと、第１の薄膜１２Ａの上に形成された第２の薄膜１３Ａと、を有するマスクブランクスを準備する。

透明基板１１としては、ＡｒＦエキシマレーザを高い透過率で透過する材料であれば用いることができ、例えば、合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを挙げることができるが、中でも、従来の位相シフトマスクにおける実績から、合成石英ガラスを好適に用いることができる。

第１の薄膜１２Ａは、上記のフォトマスクがハーフトーン型の位相シフトマスクの場合には、ＡｒＦエキシマレーザの位相及び透過率を制御するハーフトーン層として作用する半透明層に相当する。
第１の薄膜１２Ａが上記の半透明層に相当する場合、位相に関しては、この第１の薄膜１２Ａから形成される第１の薄膜パターン１２の部分を透過する波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザと、透明基板が露出する部分を透過する波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザの位相が反転するように設計されている。
また、透過率に関しては、通常、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザの透過率が６％となるように設計されている。

一方、上記のフォトマスクがバイナリマスクの場合には、第１の薄膜１２Ａは、遮光膜に相当する。この場合、第１の薄膜１２Ａは、通常、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザに対する光学濃度の値が概ね３となるように設計されている。

第１の薄膜１２Ａの材料としては、従来のＡｒＦエキシマレーザ用ハーフトーン型位相シフトマスクの半透明層やバイナリマスクの遮光膜に用いられてきたものを適用することができる。
例えば、第１の薄膜１２Ａとして、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料であるモリブデンシリサイド酸化膜（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド窒化膜（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）などを用いることができる。

中でも、本発明においては、第１の薄膜１２Ａにおけるモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の原子比（Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ）が、
Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ≦１／１０
の関係を満たすものが好ましい。
上記の関係を満たすものであれば、この第１の薄膜１２Ａをエッチング加工することで、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高く、寸法安定性の高い第１の薄膜パターンを形成することができるからである。

第１の薄膜１２Ａの形成方法としては、例えば、モリブデンとシリコンとの混合ターゲットを用い、アルゴンと窒素と酸素の混合ガス雰囲気で、反応性スパッタリング法により形成することができる。

第２の薄膜１３Ａは、第１の薄膜１２Ａをエッチング加工して第１の薄膜パターン１２を形成する際の、エッチングマスクとして作用する第２の薄膜パターン１３を形成するためのものである。
上記のように、第１の薄膜１２Ａには、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系の化合物を用いることが好ましく、このモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系の化合物は、主に、フッ素系ガスを用いたドライエッチングで加工されることから、エッチングマスク層１３Ａは、フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐性を有する材料から構成されていることが好ましい。
このエッチングマスク層１３Ａを構成する材料の具体例としては、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＮＯ等のクロム系の材料や、Ｔａ、ＴａＯ、ＴａＮ、ＴａＮＯ等のタンタル系の材料を挙げることができる。
なお、第２の薄膜１３Ａは同一材料から構成される単層構造であってもよく、２種以上の異なる材料から構成される多層構造であってもよい。

第２の薄膜１３Ａの膜厚は、第１の薄膜パターン１２を形成する際のエッチングマスクとしての作用に足りる厚さを有していれば良いが、過度に厚い場合は、第２の薄膜パターン１３を微細なパターンとすることが困難になる。
それゆえ、第２の薄膜１３Ａの膜厚は、第１の薄膜パターン１２のサイズにもよるが、３ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲であることが好ましい。

第２の薄膜１３Ａの形成は、従前公知の真空成膜の方法が適用でき、例えば第２の薄膜１３Ａがクロム膜（Ｃｒ）の場合は、クロムのターゲットを用い、アルゴンガス雰囲気で、反応性スパッタリング法により形成することができる。

＜第２の薄膜パターン形成工程＞
次に、図２（ｂ）に示すように、第２の薄膜１３Ａの上にレジスト層１４Ａを形成する。ここで、本実施形態においては、第２の薄膜１３Ａとレジスト層１４の間に異物２１が混入したことによって、残渣欠陥が生じる例を示している。
なお、残渣欠陥発生の形態は、上記の異物２１の混入の他に、レジスト層１４Ａの表面に異物が付着し、電子線パターン描画に際してその部位の電子線照射量が不足し、不要な余剰部分を残したレジストパターンが形成されてしまうことによる場合や、レジストパターンの形状不良により不要な余剰部分が形成されてしまうことによる場合などもある。
また、図２および図３においては、煩雑になるのを避けるため、残渣欠陥となる箇所が１箇所の例を示しているが、通常、残渣欠陥は複数箇所に生じることが多い。

次に、図２（ｃ）に示すように、電子線パターン描画等のパターン形成方法を用いてレジストパターン１４を形成し、次いで、図２（ｄ）に示すように、第２の薄膜１３Ａをエッチング加工して第２の薄膜パターン１３を形成する。

第２の薄膜１３Ａをエッチング加工する方法としては、例えば、第２の薄膜１３Ａがクロム系材料から構成されている場合は、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングの方法を用いることができ、エッチングマスク層１３Ａがタンタル系材料から構成されている場合は、塩素系ガスを用いたドライエッチングの方法を用いることができる。

第２の薄膜１３Ａのエッチング加工が完了した後は、図２（ｅ）に示すように、レジストパターン１４を除去する。
通常、このレジストパターン１４を除去する工程（図２（ｅ））、若しくは、その後の洗浄工程（図示せず）で、異物２１も除去される。しかしながら、第２の薄膜１３Ａをエッチング加工する際に、異物２１のレジストパターン１４から露出する部分によって覆われていた第２の薄膜１３Ａの部分には、不要な余剰部分である残渣欠陥部２２が形成される。

なお、残渣欠陥部２２は第２の薄膜１３Ａから形成されたものであり、残渣欠陥部２２を構成する材料は、第２の薄膜パターン１３を構成する材料と同じである。ただし、図２（ｅ）および図３（ｆ）においては、説明容易とするために、残渣欠陥部２２の断面を第２の薄膜パターン１３の断面とは異なる斜線で表示している。
＜第２の薄膜パターン欠陥検査工程＞

図示は省略するが、本発明においては、図２（ｅ）に示す第２の薄膜パターン１３の形成工程の後であって、図３（ｆ）に示す残渣欠陥部２２の修正工程の前に、残渣欠陥部２２を検出する欠陥検査を行う。

ここで、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの残渣欠陥検査は、透明基板上の半透明マスクパターンを透過光や反射光により検査していた。
一方、本発明においては、第１の薄膜１２Ａ上の第２の薄膜パターン１３を検査することになるが、例えば、第１の薄膜１２Ａが半透明膜の場合は、第１の薄膜１２Ａも従来の欠陥検査に用いられてきた検査光を一部透過するため、第１の薄膜１２Ａと第２の薄膜パターン１３の透過率の差を利用して、既存のフォトマスク用欠陥検査装置を用いて、第２の薄膜パターン１３の残渣欠陥部２２を検出することができる。
また、第１の薄膜１２Ａが遮光膜の場合は、反射光を用いて、第１の薄膜１２Ａと第２の薄膜パターン１３の反射率の差を利用して、既存のフォトマスク用欠陥検査装置を用いて、第２の薄膜パターン１３の残渣欠陥部２２を検出することができる。
＜第２の薄膜パターン欠陥修正工程＞

次に、図２（ｅ）までの工程で得られた中間製造物２を欠陥修正装置に配置し、図３（ｆ）に示すように、第１のアシストガス４１を供給しながら、上記の欠陥検査工程で検出された第２の薄膜パターン１３の残渣欠陥部２２に第１の電子線３１を照射して、図３（ｇ）に示すように、残渣欠陥部２２をエッチング除去する。

本発明において、第２の薄膜パターン１３がクロム（Ｃｒ）を含む材料から構成されている場合、第１のアシストガス４１には、フッ素（Ｆ）を含むガス、または、塩素（Ｃｌ）を含むガスを用いることができる。
ここで、フッ素（Ｆ）を含むガスとしては、フッ化キセノン（ＸｅＦ₂）を含むガスを、塩素（Ｃｌ）を含むガスとしては、塩化ニトロシル（ＮＯＣｌ）を含むガスを、それぞれ挙げることができる。

また、第１のアシストガス４１は、上記のフッ素（Ｆ）を含むガス、または、塩素（Ｃｌ）を含むガスに、酸素（Ｏ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３）のいずれか１種または２種以上のガスが添加された混合ガスであることが、エッチング促進効果を奏するために好ましい。

なお、本発明において欠陥修正装置は、従来のフォトマスクの残渣欠陥を、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの方法で修正していた既存の装置を用いることができる。

ここで、この残渣欠陥部２２のエッチング除去においては、オーバーエッチングが許容される。
従来のハーフトーン型位相シフトマスクの黒欠陥修正工程においては、透明基板上の半透明マスクパターンを部分的にエッチング除去していた。
それゆえ、オーバーエッチングにより透明基板がエッチングされてしまうと、その部分における位相シフト効果が、他の部分と不均一になってしまうというおそれもあった。

一方、本発明においては、残渣欠陥部２２で覆われている第１の薄膜１２Ａの部分は、たとえ、図３（ｆ）に示す欠陥修正においてオーバーエッチングされて膜厚が減少しても、その後の第１の薄膜パターン１２の形成工程においてエッチング除去される部分であるため、上記オーバーエッチングが第１の薄膜１２Ａを貫通して透明基板１１に達することが無い限り、位相シフト効果が不均一になるような問題は生じない。
すなわち、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、黒欠陥修正工程におけるプロセスマージンが大きいという効果も奏するものである。

＜第１の薄膜パターン形成工程＞
上記のようにして、検出された全ての残渣欠陥部を修正した後は、図３（ｈ）に示すように、第２の薄膜パターン１３から露出する第１の薄膜１２Ａをエッチング加工して、第１の薄膜パターン１２を形成し、その後、図３（ｉ）に示すように、第２の薄膜パターン１３を除去してフォトマスク１を得る。

第１の薄膜１２Ａが、モリブデンシリサイド系材料から構成される場合には、フッ素系ガス、例えば、ＳＦ_６、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６や、これらの混合ガス、あるいはこれらのガスに酸素を混合したガスをエッチングガスとして用いることによりドライエッチングを行い、パターン形成することができる。

なお、第１の薄膜１２ＡがＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性を有する構成のものであっても、上記の第１の薄膜パターン１２の形成には、従来と同様の条件でドライエッチング加工することができた。
これは、プラズマにより励起された反応性イオンによるドライエッチングは、残渣欠陥の修正工程におけるアシストガスと電子線による部分エッチングよりも、第１の薄膜１２Ａを構成する材料をエッチングする力が強いためと思われる。

上述のように、本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、従来のような半透明マスクパターンを直接修正する方法を用いずに、第１の薄膜パターン１２を形成する工程の前の、第２の薄膜パターン１３を形成した段階で欠陥検査を行い、検出した残渣欠陥部２２を修正し、欠陥修正した第２の薄膜パターン１３を用いて第１の薄膜１２Ａをエッチング加工して第１の薄膜パターン１２を形成するため、たとえ、第１の薄膜１２Ａが、従来の黒欠陥修正工程におけるアシストガスと電子線による部分エッチングに対して耐性を有するものであっても、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することが可能となる。

なお、残渣欠陥の修正方法としては、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を利用した部分研削の方法や、集束イオンビームを用いた部分エッチングの方法もあるが、前者は、ＡＦＭの探針による機械的な研削で残渣欠陥を除去するため、修正には長時間を要し、残渣欠陥の数が多い場合には、修正方法として現実的ではない。また、後者は修正に用いるイオンがフォトマスクを構成する材料に残るため、例えば、位相シフト効果に影響を及ぼすおそれがある等の点で好ましくない。

（第２の実施形態）
本発明においては、残渣欠陥修正時の第１の電子線のドリフトを補正して、高い位置精度で残渣欠陥部をエッチング除去することもできる。

上述のように、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの黒欠陥修正工程においては、透明基板上の半透明マスクパターンの残渣欠陥部を、主に、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの方法で修正していた。
ここで、透明基板には絶縁性の合成石英ガラスが主に用いられており、半透明マスクパターンには導電性を有するモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を含む化合物が主に用いられていたことから、残渣欠陥部に電子線を照射し続けていると、残渣欠陥部が帯電し、電子線がドリフトしてしまうという問題があった。
それゆえ、半透明マスクパターンの残渣欠陥部を、高い位置精度で修正するためには、電子線がドリフトしてしまうことを補正しながら修正する必要があった。

一方、本発明においては、図３（ｆ）に示すように、第１の薄膜１２Ａ上の第２の薄膜パターン１３の残渣欠陥部２２を第１の電子線３１の照射によりエッチング除去するため、電子線照射される残渣欠陥部２２は、導電性を有する第１の薄膜１２Ａと電気的に接触していることから、従来に比べて帯電が生じにくい。
しかしながら、第１の薄膜１２Ａを構成する材料と、残渣欠陥部２２を構成する材料（すなわち、第２の薄膜パターン１３を構成する材料）の間の導電率に差がある場合は、その差に応じて残渣欠陥部２２に帯電が生じる。
それゆえ、本発明においても、欠陥修正時の第１の電子線３１のドリフトを補正して、残渣欠陥部２２をエッチング除去することは、より高い位置精度で修正を行える点で有益である。

本発明において、上記電子線のドリフトを補正して、高い位置精度で残渣欠陥部をエッチング除去するには、例えば、上記の図３に示す工程に変えて、図４に示す工程に従って位相シフトマスクを製造する方法を適用することができる。
この場合も、まず、上記の図２に示す各工程を経て第２の薄膜パターン１３を形成し、残渣欠陥部２２を検出する欠陥検査を行う。

次に、図２（ｅ）までの工程で得られた中間製造物２を欠陥修正装置に配置し、図４（ａ）に示すように、第２のアシストガス４２を供給しながら第２の電子線３２を照射することにより、図４（ｂ）に示すように、残渣欠陥部２２とは異なる位置の第２の薄膜パターン１３の上に、堆積物構造体５１を形成する。

本実施形態において、第２のアシストガス４１には、クロム（Ｃｒ）を含むガス、または、シリコン（Ｓｉ）を含むガスを用いることができる。
ここで、クロム（Ｃｒ）を含むガスとしては、クロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）_６）を含むガスを、シリコン（Ｓｉ）を含むガスとしては、オルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を含むガスを、それぞれ挙げることができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１のアシストガス４１を供給しながら、残渣欠陥部２２に第１の電子線３１を照射することにより、図４（ｄ）に示すように、残渣欠陥部２２をエッチング除去する。

ここで、第１の電子線３１の照射を連続的に続けることにより残渣欠陥部２２が帯電し、第１の電子線３１がドリフトして欠陥修正の位置精度が劣化することを防ぐために、予め形成しておいた堆積物構造体５１を位置決め用のマークに用いて、定期的に位置補正する。

上記のようにして、検出された全ての残渣欠陥部を修正した後は、図４（ｅ）に示すように、第２の薄膜パターン１３から露出する第１の薄膜１２Ａをエッチング加工して、第１の薄膜パターン１２を形成し、その後、図４（ｆ）に示すように、第２の薄膜パターン１３を除去して、本発明に係るフォトマスク１を得る。

ここで、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの黒欠陥修正工程においては、上記の堆積物構造体５１に相当する堆積物は、残渣欠陥部とは異なる位置の半透明マスクパターンの上に形成され、通常、その後除去されないことから、異物発生の原因となるおそれがある。また、上記の堆積物構造体５１に相当する堆積物を除去するには、その除去のための工程を経る必要があり、工程が増加して製造に時間がかかり、製造コストも増大化するという不具合がある。

一方、本発明においては、堆積物構造体５１は第２の薄膜パターン１３の上に形成され、この第２の薄膜パターン１３は最終的に除去されることから、特に工程を増やすことなく、第２の薄膜パターン１３を除去する工程で堆積物構造体５１も除去することができる。
そして、堆積物構造体５１が除去されることにより、本発明に係るフォトマスクにおいては、従来よりも異物発生のおそれが低減したものとすることができる。

（位相シフトマスク）
次に、本発明に係るフォトマスクの製造方法により得られる位相シフトマスクの形態について説明する。
図５は、本発明に係る位相シフトマスクの構成例を示す概略断面図である。
ここで、図５（ａ）は、第２の薄膜１３Ａが遮光層７２を兼ねる形態を、図５（ｂ）は、第２の薄膜１３Ａと遮光材７１の２層で遮光層７２を構成する形態を、それぞれ示している。

一般に、ハーフトーン型の位相シフトマスクは、マスクパターン領域の外側の領域に、遮光層を有している。
マスクパターン領域の外側の領域もＡｒＦエキシマレーザに対して半透明（主に透過率６％）の半透明層のみで構成されている場合、マスクパターン領域の外側の領域を透過するＡｒＦエキシマレーザのエネルギーが重なって、ウェハ上のレジストを感光させてしまうという不具合を生じる場合があるため、これを防止するために上記の遮光層を設けている。
本発明においては、第２の薄膜１３ＡがＡｒＦエキシマレーザに対して十分な遮光性を有する場合には、第２の薄膜１３Ａが遮光層７２を兼ねる形態とすることができる。

例えば、図５（ａ）に示す位相シフトマスク１ａにおいては、マスクパターン領域６１の外側の遮光領域６２に遮光層７２を有しているが、この遮光層７２は、本発明において、第２の薄膜１３Ａとして第１の薄膜１２Ａの上に形成したものと同じものとすることができる。言い換えれば、位相シフトマスク１ａの遮光層７２を、本発明の第２の薄膜１３Ａとして用いることもできる。

より詳しく述べると、マスクパターン領域６１に形成された第２の薄膜１３Ａは、第２の薄膜パターン１３に加工され、最終的には除去されるが、遮光領域６２に形成された第２の薄膜１３Ａは、そのまま残され、位相シフトマスク１ａにおいて遮光層７２として作用する。

本発明においては、上記のように、第２の薄膜１３Ａが、遮光層７２を兼ねる形態とすることで、別途、遮光層７２を形成する必要が無くなり、工程数を減らすことができ、製造コストを低減することができる。

また、本発明においては、図５（ｂ）に示す位相シフトマスク１ｂのように、第２の薄膜１３Ａと遮光材７１の２層で遮光層７２を構成する形態としても良い。
この場合には、遮光層７２としての遮光性は、主に、遮光材７１が担うため、第２の薄膜１３Ａは、材料選択や膜厚に関して自由度が広がることになる。
特に、半透明マスクパターンの微細化を達成するためには、第２の薄膜１３Ａの薄膜化が必要であり、より微細な半透明マスクパターンを形成する目的において、位相シフトマスク１ｂのように、第２の薄膜１３Ａと遮光材７１の２層で遮光層７２を構成する形態は有益である。

なお、図５（ａ）および図５（ｂ）のいずれの形態においても、第２の薄膜１３Ａは同一材料から構成される単層構造であってもよく、２種以上の異なる材料から構成される多層構造であってもよい。
また、図５（ｂ）に示す形態において、遮光材７１は、同一材料から構成される単層構造であってもよく、２種以上の異なる材料から構成される多層構造であってもよい。

以上、本発明に係るフォトマスクの製造方法についてそれぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
透明基板１１として光学研磨した６インチ角、０．２５インチ厚の合成石英ガラス基板を用い、第１の薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、３：４４：１：５４となる膜厚６０ｎｍのモリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）を形成し、第２の薄膜１３Ａとして、膜厚４８ｎｍのクロム膜（Ｃｒ）を形成したマスクブランクスを準備した。

次に、上記のクロム膜（Ｃｒ）の上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置にてパターン描画、および現像し、レジストパターンを形成した。

次に、塩素と酸素の混合ガスでレジストパターンから露出するクロム膜をドライエッチングして、第２の薄膜パターン１３としてクロム膜パターンを形成し、その後、レジストパターンを、酸素プラズマでアッシング除去し、洗浄後、得られた中間製造物２のクロム膜パターンを欠陥検査装置（レーザーテック社製ＭＡＴＲＩＣＳ Ｘ７００）を用いて検査した。

次に、中間製造物２を欠陥修正装置（カールツアイス社製ＭｅＲｉＴ）に配置し、第２のアシストガス４２として、クロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）_６）ガスを供給しながら第２の電子線３２を照射することにより、上記の検査で検出した残渣欠陥部とは異なる位置のクロム膜パターンの上に、直径が概ね３０ｎｍの堆積物構造体を形成した。

次に、第１のアシストガス４１として、フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の混合ガスを供給しながら、上記の検査で検出した残渣欠陥部に第１の電子線３１を照射して、残渣欠陥部をエッチング除去した。この欠陥修正においては、予め形成しておいた堆積物構造体を位置決め用のマークに用いて定期的に位置補正して、第１の電子線３１がドリフトすることを防止した。

上記のようにして、検出された全ての残渣欠陥部を修正した後は、クロム膜パターンから露出するモリブデンシリサイド酸化窒化膜をＳＦ_６ガスでドライエッチング加工して、半透明マスクパターンを形成し、その後、塩素と酸素の混合ガスでクロム膜パターンを除去して、実施例１のフォトマスクを得た。結果を表１に示す。

（実施例２）
第１の薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、４：４２：６：４６となる膜厚６３ｎｍのモリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２のフォトマスクを得た。結果を表１に示す。

（実施例３）
第１の薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、０：８１：１８：０となる膜厚４５ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例３のフォトマスクを得た。結果を表１に示す。

（比較例１）
第１の薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、６：３７：３：５４となる膜厚６８ｎｍのモリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）を用いた以外は、実施例１と同じ構成のマスクブランクスを準備した。

このマスクブランクスを用い、実施例１と同様にしてクロム膜パターンを形成した。なお、この比較例１では実施例１〜３とは異なり、レジストパターンは除去せず、クロム膜パターンを形成した後は、続いて、レジストパターンおよびクロム膜パターンから露出するモリブデンシリサイド酸化窒化膜（Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝６：３７：３：５４）をＳＦ₆ガスでドライエッチング加工して、第１の薄膜パターンを形成した。
その後、レジストパターンを、酸素プラズマでアッシング除去し、次いで、塩素と酸素の混合ガスでクロム膜パターンを除去して、比較例１のフォトマスを得た。

上記のようにして得られた比較例１のフォトマスクの第１の薄膜パターンを欠陥検査装置（レーザーテック社製ＭＡＴＲＩＣＳ Ｘ７００）を用いて検査した。

次に、比較例１のフォトマスクを欠陥修正装置（カールツアイス社製ＭｅＲｉＴ）に配置し、アシストガスとして、フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の混合ガスを供給しながら、上記の検査で検出した残渣欠陥部に電子線を照射して、残渣欠陥部のエッチング除去を試みた。
比較例１の第１の薄膜パターンの残渣欠陥部は、上記条件でエッチング除去が可能であり、検出された全ての残渣欠陥部を修正することができた。結果を表１に示す。

（比較例２）
第１の薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、７：３７：６：４５となるモリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）を用いた以外は、比較例１と同様にして、比較例２のフォトマスクを得た。
比較例１と同様に、比較例２の第１の薄膜パターンの残渣欠陥部は、エッチング除去が可能であり、検出された全ての残渣欠陥部を修正することができた。結果を表１に示す。

（評価）
上記の実施例１〜３、および比較例１〜２の第１の薄膜を構成する各原子の原子百分率、第１の薄膜におけるモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の原子比（Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ）、第１の薄膜の修正容易性、修正工程における透明基板とのエッチング選択比、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性について、表１に示す。
なお、第１の薄膜を構成する各原子の原子百分率はＸＰＳ分析により求めた。
また、修正工程における透明基板とのエッチング選択比は、透明基板のエッチング速度を１とした場合の、第１の薄膜のエッチング速度を表している。

表１に示すように、比較例１および比較例２においては、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの修正方法により、下地の透明基板（合成石英ガラス）との選択比を２以上の値で、直接この第１の薄膜の残渣欠陥部の修正を容易に行うことができたが、得られたフォトマスクの第１の薄膜パターンのＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性は、不十分であった。

一方、表１に示すように、第１の薄膜におけるモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の原子比（Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ）が、Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ≦１／１０の関係を満たす実施例１〜３の第１の薄膜においては、アシストガスと電子線を用いた部分エッチングの修正方法では、残渣欠陥部のエッチングが進まず、また、下地の透明基板（合成石英ガラス）との選択比は０．２５以下の値であり、直接この第１の薄膜の残渣欠陥部の修正を行うことは困難であった。

しかしながら、上述の本発明に係るフォトマスクの製造方法を用いることで得られた実施例１〜３のフォトマスクの第１の薄膜パターンのＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性は十分なものであった。

すなわち、本発明によれば、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高い薄膜から構成されるパターンを有するフォトマスクであっても、残渣欠陥の修正を可能とし、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することができる。

１・・・フォトマスク
１ａ、１ｂ・・・位相シフトマスク
２・・・中間製造物
１１・・・透明基板
１２・・・第１の薄膜パターン
１２Ａ・・・第１の薄膜
１３・・・第２の薄膜パターン
１３Ａ・・・第２の薄膜
１４・・・レジストパターン
１４Ａ・・・レジスト層
２１・・・異物
２２・・・残渣欠陥部
３１・・・第１の電子線
３２・・・第２の電子線
４１・・・第１のアシストガス
４２・・・第２のアシストガス
５１・・・堆積物構造体
６１・・・マスクパターン領域
６２・・・遮光領域
７１・・・遮光材
７２・・・遮光層

Claims (7)

1. 透明基板と、前記透明基板の上に形成された第１の薄膜と、前記第１の薄膜の上に形成された第２の薄膜と、を有するマスクブランクスを準備する工程と、
   前記第２の薄膜をエッチング加工して第２の薄膜パターンを形成する工程と、
   前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部を検出する欠陥検査工程と、
   前記検査工程で検出された前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部に、第１のアシストガスを供給しながら第１の電子線を照射することにより、前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部をエッチング除去する第２の薄膜パターン欠陥修正工程と、
   前記残渣欠陥部をエッチング除去した第２の薄膜パターンから露出する前記第１の薄膜をエッチング加工して第１の薄膜パターンを形成する工程と、
   を順に備えるフォトマスクの製造方法であって、
   前記第１の薄膜をエッチング加工する工程は、前記欠陥検査工程後のみに行われ、
   前記第１の薄膜におけるモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の原子比（Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ）が、
   Ａ_Ｍｏ／Ａ_Ｓｉ≦１／１０
   の関係を満たすことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. 前記第２の薄膜パターン欠陥修正工程において、
   第２のアシストガスを供給しながら第２の電子線を照射することにより、前記残渣欠陥部とは異なる位置の前記第２の薄膜パターンの上に、堆積物構造体を形成し、
   前記堆積物構造体を位置決め用のマークに用いて前記第１の電子線を照射する位置を補正して、前記第２の薄膜パターンの残渣欠陥部をエッチング除去することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
3. 前記第２の薄膜がクロム（Ｃｒ）を含む材料から構成されており、
   前記第１のアシストガスがフッ素（Ｆ）を含むガス、または、塩素（Ｃｌ）を含むガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。
4. 前記フッ素（Ｆ）を含むガスがフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）を含むガスであり、前記塩素（Ｃｌ）を含むガスが塩化ニトロシル（ＮＯＣｌ）を含むガスであることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの製造方法。
5. 前記第１のアシストガスが、酸素（Ｏ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ₄）₂ＣＯ₃）のいずれか１種または２種以上のガスが添加された混合ガスであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフォトマスクの製造方法。
6. 前記第２のアシストガスが、クロム（Ｃｒ）を含むガス、または、シリコン（Ｓｉ）を含むガスであることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。
7. 前記クロム（Ｃｒ）を含むガスがクロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）_６）を含むガスであり、前記シリコン（Ｓｉ）を含むガスがオルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を含むガスであることを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクの製造方法。

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