JP5740895B2 - Ｅｕｖマスク白欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＵＶマスク白欠陥修正方法に関する。

シリコンウェハ上への集積回路パターンの形成には、フォトリソグラフィが利用されている。フォトリソグラフィに用いられるマスクのパターン欠損（以下、白欠陥と称する）の修正には、従来から、フェナントレン等のカーボン含有率の高い材料が使用されてきた。

最近では、ＬＳＩの高集積化に伴なって、約１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ）光を真空中で照射する技術が開発されている。こうした短波長の光を真空中でマスクに照射すると、雰囲気中の微量な有機化合物に作用し、結果としてマスク表面に有機化合物の膜が形成される。有機物化合物の膜がマスク表面に存在すると、マスクに入射した光の反射、または透過が阻害されることが、ＥＵＶ光リソグラフィにおいては問題となる。照射される光の波長が極めて短いことから、ＥＵＶマスクでは、現在のところペリクルを設けてパターン面を保護することができないとされている。

マスク表面に付着した有機化合物は、酸化洗浄等によって除去される。例えば酸素ラジカルが用いられた場合には、有機化合物中の炭素原子はガス化し、二酸化炭素として除去される。

カーボン含有率の高い材料を用いて白欠陥が修正されたマスクにおいては、カーボン含有率の高い原料からなる修正膜が欠陥部に埋め込まれている。マスク表面に付着した有機化合物を除去する際には、この修正膜も同時に除去されてしまう。

マスクの白欠陥を修正するために埋め込まれた修正膜は、有機化合物を表面から除去するための洗浄によって容易に除去されるべきではない。したがって、酸素ラジカルを用いた洗浄に供されるマスクの白欠陥の修正には、カーボンを含有しない原料、またはカーボン含有率が十分に小さい原料を用いることが検討されている。修正膜の原料としては、例えば、テトラエトキシシラン（以下、ＴＥＯＳと称する）が挙げられる。また、白欠陥の修正にＷ（ＣＯ）₆を使用することもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３３２０６号公報

ＥＵＶマスクの白欠陥を修正する際には、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）方式、およびＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）方式が一般的に利用されている。いずれの方式で白欠陥を修正した場合も、修正原料は、白欠陥として特定される欠損部内だけでなく、その周囲にも堆積してしまう。反射層の表面のうち、吸収パターンを形成すべきでない領域の上にも修正原料が堆積して薄膜が形成されることがある。修正原料の薄膜は、ＥＵＶマスクの反射層より反射率が低いので、反射率の不十分な低反射率領域が、反射層の上に形成されることになる。

場合によっては、反射層の上にバッファ層が形成される。上述したように低反射率領域にはＳｉが含有されており、こうした領域がバッファ層の上に存在するとバッファ層のエッチングが阻害される。修正原料としてＴＥＯＳ等が使用される場合には、Ｓｉを多く含んだ膜が白欠陥修正部およびその周囲に形成される。Ｓｉを多く含んだ膜は、従来の酸化洗浄では容易に除去できないことが知られている。こうして白欠陥修正部以外の領域に修正原料が堆積して形成された難除去薄膜を、本明細書においてはハロと称する。

本発明の目的は、難除去薄膜の問題を回避しつつ、露光後の酸化洗浄にも耐性を有する材料を用いてＥＵＶマスクの白欠陥を修正する方法を提供することにある。

本発明の第１側面によると、反射層とその上に形成された吸収パターンとを含んだＥＵＶマスクの白欠陥を修正する方法であって、前記反射層の一部の領域であって前記白欠陥と隣接した第１領域、および、前記反射層の一部の領域であって前記白欠陥から離れて位置し且つ前記第１領域と隣接した第２領域のうち、前記第１領域にのみ、酸素ラジカルにより除去可能な修正補助膜を、炭素原子の含有量が３０モル％以上の炭化水素ガス雰囲気中でＥＢ照射を行うことによって形成する工程と、前記白欠陥にＳｉ含有材料または金属含有材料を埋め込んで、ＥＵＶ光を十分に吸収できる厚さの白欠陥修正膜を形成する工程と、前記修正補助膜を酸素ラジカルにより除去して、前記反射層を露出する工程とを具備することを特徴とする白欠陥修正方法が提供される。

本発明の第２側面によると、前述の方法により白欠陥を修正することを具備するＥＵＶマスクの製造方法が提供される。

本発明によると、難除去薄膜の問題を回避しつつ、露光後の酸化洗浄にも耐性を有する材料を用いてＥＵＶマスクの白欠陥を修正することができる。

一実施形態にかかる白欠陥修正方法の一工程を示す図。 図１に続く工程を示す図。 図２に続く工程を示す図。 図３に続く工程を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１に、白欠陥修正前のＥＵＶマスク１０の一部を示す。ＥＵＶマスク１０においては、反射層１２の上に、吸収パターン１１が設けられている。吸収パターン１１ａ，１１ｂおよび１１ｃは、各々Ｙ方向に延び、このＹ方向と交差するＸ方向に隣接して配置されている。反射層１２の上には、Ｃｒ等からなるバッファ層（図示せず）が形成されていてもよい。

吸収パターン１１ｂにおいては、一部が欠損して反射層が露出している。この欠損部が白欠陥１３である。

白欠陥を修正するにあたっては、まず、図２に示すように白欠陥１３に隣接する反射層１２ｂおよび１２ｃの所定の領域に、酸素ラジカルにより除去可能な修正補助膜１４を形成する。この修正補助膜１４は、カーボン系膜とすることができる。カーボン系膜は、カーボン含有率の高い膜であり、例えば、フェナントレン等の炭化水素ガス雰囲気中でＥＢ照射を行なうことによって形成することができる。カーボン系膜からなる修正補助膜１４は、酸素ラジカル等との反応によりガス化して除去する必要がある。このため、カーボン系膜からなる修正補助膜１４は、炭素原子および水素原子の含有量が高いことが望まれる。カーボン系膜の形成に用いられるガスは、炭素原子の含有量が３０モル％程度以上であることが好ましく、水素原子の含有量は、５０モル％程度以上であることが好ましい。

修正補助膜１４は、白欠陥を修正原料で埋め込む際に発生するハロの領域を完全に覆わなければならない。これを達成するためには、修正補助膜１４は、Ｘ方向においては、反射層１２ｂおよび１２ｃを完全に被覆することが望まれる。反射層１２ｂ、吸収パターン１１ｂおよび反射層１２ｃの合計の幅をＸ0とする。修正補助膜１４のＹ方向の長さＹ0は、白欠陥のＹ方向の長さに応じて決定することができる。

後の工程で除去されるので、修正補助膜１４は薄いことが望まれる。修正補助膜１４の厚さは、最大でも１０ｎｍ程度であれば十分である。なお、修正補助膜１４の厚さが２ｎｍ程度であれば、この修正補助膜１４を除去する際にサイドエッチングの効果も得られる。

続いて、Ｓｉ含有材料および金属含有材料から選択される修正原料を、白欠陥１３に埋め込む。Ｓｉ含有材料としては、例えば有機珪素化合物が挙げられ、より具体的には、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン（(ＳｉＨ（ＣＨ₃)Ｏ)₄）およびテトラエトキシシラン（Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₄）などである。金属含有材料としては、例えば有機金属化合物が挙げられ、より具体的には、メチルシクロペンタジエニルトリメチル白金（ＭｅＣｐＰｒ(Ｍｅ)₃）、ヘキサカルボニルタングステン（Ｗ(ＣＯ)₆）、およびヘキサカルボニルモリブデン（Ｍｏ(ＣＯ)₆）などである。

修正原料は、ＦＩＢ方式またはＥＢ方式により白欠陥に埋め込むことができる。その結果、図３に示されるように白欠陥修正用膜１５が形成される。欠陥修正用膜１５は、ＥＵＶ光を十分に吸収できる厚さを有する必要がある。用いる修正原料の種類にもよるが、欠陥修正用膜１５は、通常７０ｎｍ程度であれば、ＥＵＶ光を十分に吸収することができる。

修正原料は、白欠陥の内部のみならず、吸収パターン１１ｂの上にも堆積する。さらに、反射層１２ｂ、１２ｃに設けられた修正補助膜１４の上にも、修正原料は堆積する。こうして、白欠陥修正用膜の周囲には、図示するような円形のハロ１６が修正原料により生じることになる。このハロ１６の厚さは、通常０．５〜３ｎｍ程度である。

反射層１２ｂ，１２ｃに修正原料が堆積して薄膜が形成されると、この領域の反射率が低下する。したがって、こうした修正材料は反射層から除去しなければならない。修正補助膜１４を除去することによって、この上に堆積した修正原料を除去することが可能となる。

修正補助膜１４は、酸素ラジカルにより除去可能な膜である。したがって、酸化洗浄等を行なって、酸素ラジカルを発生させることにより、修正補助膜１４を除去することができる。具体的には、酸化洗浄は、酸素含有雰囲気中で真空紫外光を照射することによって行なうことができる。雰囲気中における酸素ガスの濃度は、例えば、体積で０．００５〜２０％程度とすることができる。真空紫外光の条件は、例えば波長１７２ｎｍ（２８ｍＷ／ｃｍ²）とすることができる。修正補助膜１４の炭素比率等にも依存するが、通常、２〜１０分程度の照射によって、発生した酸素ラジカルによって修正補助膜１４が分解除去される。

反射層１２ｂ，１２ｃの上の修正補助膜１４が除去されると、その上のハロ１６も除去されることとなる。その結果、図４に示されるように、反射層１２ｂ，１２ｃは、反射層１２ａ，１２ｄと同様に露出する。

吸収パターン１１ｂの上には、ハロ１６の一部が残置されて、修正原料の薄膜１７として残る。こうした薄膜１７の厚さは高々０．５〜３ｎｍ程度であるので、吸収パターン１１ｂ上に残置されても何等影響は及ぼさない。

上述したように、本実施形態によれば、酸化洗浄等の各種洗浄に耐性のある材質を修正原料として選択した場合でも、修正原料による難除去薄膜を容易に除去して、白欠陥を修正することができる。

以下に、白欠陥の修正方法の具体例を示す。

図１に示されるようなＥＵＶマスクを準備した。ここで用いたマスクにおいては、反射層１２の上にＣｒバッファ層が設けられている。吸収パターン１１の幅は２００ｎｍ程度であり、吸収パターン１１の厚さは７０ｎｍ程度である。また、白欠陥１３のＹ方向の長さは２００ｎｍ程度である。

フェナントレンガス雰囲気中でＥＢ照射を行なって、修正補助膜１４としてのカーボン系膜を、図２に示すように白欠陥１３に隣接する反射層１２ｂ，１２ｃ上のＣｒバッファ層表面に形成した。修正補助膜１４の厚さは、１０ｎｍ程度とした。修正補助膜１４がこの程度の厚さを有していれば、除去する際にサイドエッチングの効果も得ることができる。

修正補助膜１４のＹ方向の長さＹ0は１０００ｎｍ程度である。Ｘ方向においては、修正補助膜１４は、Ｃｒバッファ層の表面を完全に覆っている。ここで、Ｘ0に相当する長さは２００ｎｍ程度であるので、Ｙ0はＸ0の５００％程度となる。

次いで、ＴＥＯＳ雰囲気中で白欠陥部にＥＢ照射を行なって、図３に示すように白欠陥修正膜１５を形成した。白欠陥修正膜１５の厚さは、７０ｎｍ程度であった。この程度の厚さで修正原料が埋め込まれれば、ＥＵＶ光を十分吸収することができる。吸収パターン１１ｂにおける白欠陥１３の周囲、および白欠陥１３に隣接するＣｒバッファ層上の修正補助膜１４の上にも修正原料が堆積して、図３に示すようなハロ１６が形成された。ハロ１６は、Ｓｉを含んだ修正原料により形成されるために反射率が低い領域である。このハロ１６の厚さは、約２〜３ｎｍ程度であった。

ハロ１６が形成されたマスクをチャンバー内に収容して、酸素含有雰囲気中で波長１７２ｎｍ（２８ｍＷ／ｃｍ²）の真空紫外光を照射した。雰囲気中における酸素の含有量は、１．０％程度とした。真空紫外光の照射によって、チャンバー内には酸素ラジカルが発生した。修正補助膜１４を構成しているカーボン系膜は、酸素ラジカルによって分解され、約１５分程度で除去された。

酸素ラジカルによりカーボン系膜が分解して、それによって修正保護膜１４が除去される。この修正保護膜１４の除去は、等方的に進行する。修正補助膜１４の一部はハロ１６に覆われているが、この部分の修正保護膜１４も、サイドエッチングによって分解除去される。修正補助膜１４とともにハロ１６も除去されて、図４に示すように、Ｃｒバッファ層が形成された反射層１２ｂ，１２ｃが露出する。

その後、ウェット洗浄を行なうことによって、より迅速かつ完全にハロ１６を除去することができる。ウェット洗浄には、硫酸と過酸化水素との混合液（ＳＰＭ）、またはアンモニアと過酸化水素水との混合液（ＡＰＭ）を用いることができる。ＳＰＭを用いた洗浄によってカーボン系膜の除去が促進され、ＡＰＭを用いた洗浄によってハロの残留粒等の剥離が促進される。その結果、より迅速かつ完全にハロ１６を除去することが可能となる。

本実施形態により、ＥＵＶマスクの白欠陥で問題となるハロの影響を回避しつつ、露光後の酸化洗浄にも耐性を有する材料を用いて、ＥＵＶマスクの白欠陥を修正することが可能となった。
以下に本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
反射層とその上に形成された吸収パターンと含んだＥＵＶマスクの白欠陥を修正する方法であって、
前記白欠陥する反射層に、酸素ラジカルにより除去可能な修正補助膜を形成する工程と、
前記白欠陥にＳｉ含有材料または金属含有材料を埋め込んで、白欠陥修正膜を形成する工程と、
前記修正補助膜を酸素ラジカルにより除去して、前記反射層を露出する工程と
を具備することを特徴とする白欠陥修正方法。
［２］
前記修正補助膜は、カーボン系膜であることを特徴とする請求項１に記載の白欠陥修正方法。
［３］
前記カーボン系膜は、炭化水素ガス雰囲気中でＥＢ照射を行なうことにより形成されることを特徴とする［２］に記載の白欠陥修正方法。
［４］
前記Ｓｉ含有材料は、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびテトラエトキシシランからなる群から選択される有機珪素化合物であることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
［５］
前記金属含有材料は、メチルシクロペンタジエニルトリメチル白金、ヘキサカルボニルタングステン、およびヘキサカルボニルモリブデンからなる群から選択される有機金属化合物であることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
［６］
前記修正補助膜は、前記白欠陥が生じた前記吸収パターンの上にも形成されることを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
［７］
前記酸素ラジカルは、酸素含有雰囲気中で真空紫外線を照射することにより発生させることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
［８］
前記酸素ラジカルによる前記修正補助膜の除去の後に、液体を用いた洗浄がさらに行なわれることを特徴とする［７］に記載の白欠陥修正方法。
［９］
前記液体は、硫酸と過酸化水素との混合液またはアンモニアと過酸化水素水との混合液であることを特徴とする［８］に記載の白欠陥修正方法。
［１０］
［１］乃至［９］のいずれか１項に記載の方法により白欠陥を修正することを具備するＥＵＶマスクの製造方法。

１０…マスク； １１ａ，１１ｂ，１１ｃ…吸収パターン
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…反射層； １３…白欠陥； １４…修正補助膜
１５…白欠陥修正膜； １６…ハロ； １７…修正原料の薄膜。

Claims (9)

1. 反射層とその上に形成された吸収パターンとを含んだＥＵＶマスクの白欠陥を修正する方法であって、
   前記反射層の一部の領域であって前記白欠陥と隣接した第１領域、および、前記反射層の一部の領域であって前記白欠陥から離れて位置し且つ前記第１領域と隣接した第２領域のうち、前記第１領域にのみ、酸素ラジカルにより除去可能な修正補助膜を、炭素原子の含有量が３０モル％以上の炭化水素ガス雰囲気中でＥＢ照射を行うことによって形成する工程と、
   前記白欠陥にＳｉ含有材料または金属含有材料を埋め込んで、ＥＵＶ光を十分に吸収できる厚さの白欠陥修正膜を形成する工程と、
   前記修正補助膜を酸素ラジカルにより除去して、前記反射層を露出する工程と
   を具備することを特徴とする白欠陥修正方法。
2. 前記修正補助膜は、カーボン系膜であることを特徴とする請求項１に記載の白欠陥修正方法。
3. 前記Ｓｉ含有材料は、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンおよびテトラエトキシシランからなる群から選択される有機珪素化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の白欠陥修正方法。
4. 前記金属含有材料は、メチルシクロペンタジエニルトリメチル白金、ヘキサカルボニルタングステン、およびヘキサカルボニルモリブデンからなる群から選択される有機金属化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の白欠陥修正方法。
5. 前記白欠陥修正膜は、前記白欠陥が生じた前記吸収パターンの上にも形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
6. 前記酸素ラジカルは、酸素含有雰囲気中で真空紫外線を照射することにより発生させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の白欠陥修正方法。
7. 前記酸素ラジカルによる前記修正補助膜の除去の後に、液体を用いた洗浄がさらに行なわれることを特徴とする請求項６に記載の白欠陥修正方法。
8. 前記液体は、硫酸と過酸化水素との混合液またはアンモニアと過酸化水素水との混合液であることを特徴とする請求項７に記載の白欠陥修正方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法により白欠陥を修正することを具備するＥＵＶマスクの製造方法。

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