JP6311385B2 - フォトマスク製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体の製造に用いられるフォトマスク製造方法に関する。

従来、位相シフトマスクにおける半透明マスクパターンの材料としては、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）等が用いられる（特許文献１参照）。また、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を含む化合物は、半透明マスクパターンだけでなく、遮光膜の材料としても用いられる。

位相シフトマスク等のフォトマスクは、製造段階において、マスクパターンに黒欠陥と呼ばれるエッチングの余剰部分、又は白欠陥と呼ばれるエッチングの欠け部分を生じることがある。以下、マスクパターンの余剰部分である黒欠陥を「残渣欠陥」と称する。

一般に、位相シフトマスク等のフォトマスクの製造には多くの複雑な工程が含まれることや、マスクパターンが極めて微細であること等を考慮すると、マスクパターンの製造時に、欠陥部を全く生じさせないことは、技術的にも製造コスト的にも困難である。従って、位相シフトマスク等のフォトマスクの製造において、欠陥部の除去は必須の工程となっている（特許文献２参照）。

上記欠陥部の修正には、主にＥＢ（電子線）修正装置が用いられる。ＥＢ修正装置は、アシストガスと電子線とを用いて部分エッチングする装置であり、欠陥部の修正に一般的に広く用いられている。

特開２０１３−１１９００号公報 特開２００４−２９４６１３号公報

従来のＭｏＳｉ系材料から構成される半透明マスクパターンは、ＡｒＦエキシマレーザによる転写露光を繰り返すと、マスクパターンの寸法が変化してしまうという課題があった。また、従来のＭｏＳｉ系材料から構成される半透明マスクパターンは、転写露光と洗浄とを繰り返した場合に、半透明マスクパターンの膜厚が減り、透過率や位相差が変化してしまうという課題もあった。そのため、半透明マスクパターンの耐光性を向上させるために、様々な改良が試みられている。

現在、ＭｏＳｉ系材料から構成される半透明マスクパターンにおいて、Ｍｏの含有率を下げる、又はＭｏを含まない膜とすることにより、半透明マスクパターンの耐光性が向上することが解明されている。このような、耐光性を有する半透明マスクパターンは、例えば、Ｍｏ含有率を下げた、又は含まない半透明層の形成されたフォトマスクブランクスに、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る。以下、Ｍｏ含有率を下げた、又は含まない半透明層の形成されたフォトマスクブランクスを、「耐光性を有するフォトマスクブランクス」ともいう。

しかし、耐光性を有するフォトマスクブランクスでは、半透明パターンのエッチングレート（エッチング速度）が遅くなるため、ＥＢ修正装置による部分エッチングでは、欠陥部の修正が極めて困難になることが明らかとなった。すなわち、耐光性を有するフォトマスクブランクスの半透明マスクパターンにおいて、従来の部分エッチングによる手法で欠陥部を修正した場合、欠陥部のエッチングが進まず、従来と同程度の時間では欠陥部の修正を完了することができないという課題が判明した。

本発明は、耐光性を有するフォトマスクブランクスの半透明マスクパターンにおいて、欠陥部をより短時間で修正することができるフォトマスク製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、透明基板（１１）及び当該透明基板の上に形成された薄膜（１２Ａ、１３Ａ）を有するフォトマスクブランクス（１０）の前記薄膜をエッチング加工して薄膜パターン（１２、１３）を形成する薄膜パターン形成工程（Ｓ２、Ｓ３）と、前記薄膜パターンの欠陥部（２３）を含む領域に金属イオンを照射する金属イオン照射工程（Ｓ５）と、金属イオンが照射された前記薄膜パターンの前記欠陥部にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、前記欠陥部をエッチング除去する薄膜パターン修正工程（Ｓ６）と、を備えることを特徴とするフォトマスク製造方法である。

・第２の発明は、第１の発明のフォトマスク製造方法において、前記金属イオン照射工程において前記薄膜パターンに照射される金属イオンの深さ方向の濃度分布は、透明基板領域で最大値となることを特徴とするフォトマスク製造方法である。

・第３の発明は、第１又は第２の発明のフォトマスク製造方法において、前記金属イオン照射工程の前工程として、前記薄膜パターンの前記欠陥部にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、前記欠陥部の一部を予めエッチング除去する薄膜パターン予備修正工程（Ｓ１５）を備えることを特徴とするフォトマスク製造方法である。

・第４の発明は、第１から第３のいずれかのフォトマスク製造方法において、前記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、０≦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製造方法である。

本発明によれば、耐光性を有するフォトマスクブランクスの半透明マスクパターンにおいて、欠陥部の修正ができるフォトマスク製造方法を提供できる。

第１実施形態におけるフォトマスク製造方法の処理手順を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるフォトマスク製造装置１を示す概略構成図である。 第１実施形態におけるフォトマスク製造方法を示す概略工程図である。 第１実施形態におけるフォトマスク製造方法を示す概略工程図である。 半透明マスクパターンをドライエッチングした場合におけるエッチング時間とエッチング深さとの関係を示すグラフである。 ＦＩＢ照射による半透明パターンの深さ方向におけるイオン濃度の分布を、ＦＩＢの加速電圧に応じて演算したシミュレーション結果を示すグラフである。 第２実施形態におけるフォトマスク製造方法の処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるフォトマスク製造方法の一部を示す概略工程図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るフォトマスク製造方法の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法の処理手順を示すフローチャートである。図１に示すように、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法は、フォトマスクブランクスの準備工程（Ｓ１）、第２薄膜パターン形成工程（Ｓ２）、第１薄膜パターン形成工程（Ｓ３）、第１薄膜パターンの欠陥検査工程（Ｓ４）、ＦＩＢ照射工程（Ｓ５）、第１薄膜パターンの欠陥修正工程（Ｓ６）の各工程を順に備える。以下、各工程について簡単に説明する。

フォトマスクブランクスの準備工程（Ｓ１）は、透明基板の上に第１薄膜が形成され、その第１薄膜の上に第２薄膜が形成されたフォトマスクブランクスを準備する工程である。
第２薄膜パターン形成工程（Ｓ２）は、工程（Ｓ１）で準備されたフォトマスクブランクスの第２薄膜をエッチング加工して、第２薄膜パターンを形成する工程である。
第１薄膜パターン形成工程（Ｓ３）は、第２薄膜パターンから露出する第１薄膜をエッチング加工して、第１薄膜パターンを形成する工程である。

第１薄膜パターンの欠陥検査工程（Ｓ４）は、工程（Ｓ３）で形成された第１薄膜パターンの欠陥部を検出する工程である。この工程（Ｓ４）において、欠陥部が検出された場合には、後述のＦＩＢ照射工程（Ｓ５）へ移行する。また、欠陥部が検出されなかった場合には、他の加工工程に移行する。

ＦＩＢ照射工程（Ｓ５）は、第１薄膜パターンの欠陥部を含む領域に、ＧａイオンによるＦＩＢ（集束イオンビーム）を照射する工程である。後述するように、ＦＩＢ照射工程を実施することにより、第１薄膜パターンのエッチングレートを速めることができる。

第１薄膜パターンの欠陥修正工程（Ｓ６）は、工程（Ｓ４）で検出された第１薄膜パターンの欠陥部を修正（除去）する工程である。なお、図示していないが、工程（Ｓ６）の後、洗浄工程が実施され、第１薄膜パターンが洗浄される。その後、リソグラフィシミュレーション顕微鏡による欠陥検査が実施される。この欠陥検査において、欠陥部が検出された場合には、工程（Ｓ６）に戻って、再び欠陥部の修正が実施される。また、欠陥部が検出されなかった場合には、次の加工工程に移行する。

ここで、上記フォトマスクブランクスがハーフトーン型位相シフトマスクの場合には、半透明膜が上記第１薄膜に相当する。一方、上記フォトマスクブランクスがバイナリマスクの場合には、遮光膜が上記第１薄膜に相当する。

また、上記第２薄膜は、第１薄膜をエッチング加工して第１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。なお、第２薄膜パターンは、第１薄膜パターンを形成する工程（Ｓ３）の後に除去される。

次に、第１実施形態におけるフォトマスク製造装置について説明する。このフォトマスク製造装置は、上記フォトマスク製造方法を実施するための装置である。図２は、第１実施形態におけるフォトマスク製造装置１を示す概略構成図である。なお、以下の説明においては、後述する図３及び図４に示す構成要件を適宜に引用する。

図２に示すように、フォトマスク製造装置１は、薄膜パターン形成部２と、第１検査部３と、金属イオン照射部４と、薄膜パターン修正部５と、第２検査部６と、を備える。

薄膜パターン形成部２は、フォトマスクブランクス１０に形成された２層の薄膜をエッチング加工して、第１薄膜パターン１２を形成する装置である。フォトマスクブランクス１０は、後述するように、透明基板１１と、透明基板１１の上に形成された第１薄膜１２Ａ（半透明膜）及び第２薄膜１３Ａ（遮光膜）と、を有する。なお、薄膜パターン形成部２には、レジスト塗布装置、電子線描画装置、エッチング装置、レジスト剥離装置、洗浄装置等（いずれも不図示）が含まれる。

第１検査部３は、第１薄膜パターン１２の形成されたフォトマスクブランクス（以下、「中間製造物」ともいう）１０を検査し、欠陥部２３を検出する装置である。

金属イオン照射部４は、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３を含む領域に対して、金属イオンとしてのＧａ（ガリウム）イオンを照射する装置である。本実施形態では、金属イオン照射部４として、ＦＩＢ修正装置が用いられる。なお、金属イオン照射部４として、ＦＩＢ修正装置の代わりに、イオン注入装置等を使用してもよい。

薄膜パターン修正部５は、第１薄膜パターン１２の欠陥部２１にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、欠陥部２３をエッチング除去する装置である。本実施形態では、薄膜パターン修正部５として、ＥＢ修正装置が用いられる。

第２検査部６は、ＥＢ修正装置により修正された第１薄膜パターン１２を評価する装置である。本実施形態では、第２検査部６として、リソグラフィシミュレーション顕微鏡が用いられる。
なお、フォトマスク製造装置１を構成する上記各部の機能については、後述するフォトマスクの製法方法において更に詳細に説明する。

次に、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法を示す概略工程図である。また、図４（ｆ）〜（ｉ）は、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法を示す概略工程図である。図３（ａ）〜（ｅ）及び図４（ｆ）〜（ｉ）は、連続する一連の工程図である。本実施形態では、フォトマスクとして、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造する場合について説明する。以下、第１実施形態におけるフォトマスクの製造工程を、（１）〜（５）の順に説明する。

＜フォトマスクブランクスの準備工程＞
（１） 図３（ａ）に示すように、フォトマスクブランクス１０を準備する。フォトマスクブランクス１０は、薄膜パターン形成部２に設置される。フォトマスクブランクス１０は、透明基板１１と、透明基板１１の上に形成された第１薄膜１２Ａと、第１薄膜１２Ａの上に形成された第２薄膜１３Ａと、を有する。

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が好ましい。例えば、合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウム等が挙げられる。中でも、従来の位相シフトマスクにおける実績から、合成石英ガラスが好適に用いられる。

本実施形態において、第１薄膜１２Ａは、ＡｒＦエキシマレーザの位相及び透過率を制御する半透明膜に相当する。第１薄膜１２Ａの膜厚は、第１薄膜１２Ａの部分を透過する波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザの光と、透明基板１１が露出している部分を透過する波長１９３ｎｍのエキシマレーザの光との位相が反転するように設定される。また、第１薄膜１２Ａは、通常、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザの透過率が６％以上となるように設定される。

なお、フォトマスクがバイナリマスクの場合において、第１薄膜１２Ａは、遮光膜となる。この場合、第１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となるように設定される。

第１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膜や、バイナリマスクの遮光膜に用いられる材料が挙げられる。例えば、第１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）等の化合物を用いることが好ましい。また、モリブデン（Ｍｏ）を含有しない、シリサイド系の材料であるＳｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ等の材料を用いたバイナリマスク及び半透明膜を用いることができる。

本実施形態に用いられるフォトマスクブランクス１０は、Ｍｏの含有率を下げた、若しくはＭｏを含まない耐光性を有するフォトマスクブランクスとして構成される。そのため、本実施形態では、第１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用いられる。このような関係を満たすものであれば、第１薄膜１２Ａをエッチング加工することにより、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性が高く、寸法安定性に優れた第１薄膜パターン１２（後述）を形成することができる。

また、第１薄膜１２Ａは、例えば、モリブデンとシリコンの混合ターゲットを用い、アルゴン、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気中において、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薄膜１３Ａは、第２薄膜パターン１３（後述）を形成するための薄膜である。第２薄膜パターン１３は、第１薄膜１２Ａをエッチング加工して、第１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機能する。

上述したように、第１薄膜１２Ａとしては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系の化合物、又はＳｉ系の窒化物、Ｓｉ系の窒化物等を用いることが好ましい。このモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系の化合物、又はＳｉ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。そのため、エッチングマスクとなる第２薄膜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により構成されることが好ましい。

また、第２薄膜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薄膜１３Ａの膜厚は、第１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機能に足りる厚さを備えていればよい。しかし、第２薄膜１３Ａの膜厚が過度に厚い場合には、第２薄膜パターン１３を微細なパターンとすることが難しくなる。そのため、第２薄膜１３Ａの膜厚は、第１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薄膜１３Ａは、公知の真空成膜の手法を適用することができる。例えば、第２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中において、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薄膜パターン形成工程＞
（２） 上記（３）の工程で準備されたフォトマスクブランクス１０を、薄膜パターン形成部２（図２参照）のレジスト塗布装置（不図示）にセットし、図３（ｂ）に示すように、第２薄膜１３Ａの上に、レジスト層１４Ａを形成する。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、第２薄膜１３Ａとレジスト層１４Ａの間に異物２１が混入したことにより、残渣欠陥が生じる例を示している。なお、残渣欠陥の発生する形態は、異物２１が混入する他に、レジスト層１４Ａの表面に異物が付着する場合がある。この場合は、薄膜パターン形成部２（図２参照）の電子線描画装置（不図示）において、電子線パターン描画を行った際に、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。また、レジストパターンの形状不良に起因して不要な余剰部分が形成されることにより、残渣欠陥が発生する場合もある。なお、図２では、残渣欠陥となる箇所が１箇所の例を示すが、残渣欠陥は複数箇所に発生し得る。

次に、図３（ｂ）までの工程で得られた中間製造物１０を、薄膜パターン形成部２（図２参照）の電子線描画装置（不図示）にセットし、図３（ｃ）に示すように、電子線パターン描画によるパターン形成方法を用いて、レジストパターン１４を形成する。

続いて、レジストパターン１４の形成された中間製造物１０を、薄膜パターン形成部２（図２参照）のエッチング装置（不図示）にセットし、図３（ｄ）に示すように、第２薄膜１３Ａをエッチング加工して、第２薄膜パターン１３を形成する。第２薄膜１３Ａをエッチング加工する方法としては、例えば、第２薄膜１３Ａがクロム系材料から構成される場合には、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る。また、第２薄膜１３Ａがタンタル系材料から構成される場合には、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。

次に、図３（ｄ）までの工程で得られた中間製造物１０を、薄膜パターン形成部２（図２参照）のレジスト剥離装置（不図示）にセットし、図３（ｅ）に示すように、レジストパターン１４を除去する。通常、レジストパターン１４を除去する工程、又はその後の洗浄工程（不図示）において、異物２１も除去される。しかし、第２薄膜１３Ａをエッチング加工する際に、レジストパターン１４から露出した異物２１の部分により覆われていた第２薄膜１３Ａの部分には、不要な余剰部分である欠陥部２２が形成される。

なお、欠陥部２２は、第２薄膜１３Ａから形成されたものである。欠陥部２２を構成する材料は、第２薄膜パターン１３を構成する材料と同じである。但し、図３（ｅ）等においては、欠陥部２２の断面を、第２薄膜パターン１３の断面とは異なる向き斜線で示している。本実施形態において、第２薄膜パターン１３の欠陥部２２は、欠陥修正工程で除去されることはなく、後述する第１薄膜パターン１２の欠陥部２３が、欠陥修正工程で除去される。

＜第１薄膜パターン形成工程＞
（３） 図３（ｅ）までの工程で得られた中間製造物１０を、薄膜パターン形成部２（図２参照）のエッチング装置（不図示）にセットする。そして、図４（ｆ）に示すように、第２薄膜パターン１３から露出する第１薄膜１２Ａをエッチング加工して、第１薄膜パターン１２を形成する。なお、第２薄膜パターン１３に欠陥部２２が存在することにより、第１薄膜パターン１２には、不要な余剰部分である欠陥部２３が形成される。図４では、第１薄膜パターン１２における欠陥部２３の断面を、第１薄膜パターン１２の断面とは異なる向きの斜線で示している。

＜第１薄膜パターンの欠陥検査工程＞
（４） 図示は省略するが、図４（ｆ）までの工程で得られた中間製造物１０を、第１検査部３（図２参照）にセットし、第１薄膜パターン１２に形成された欠陥部２３を検出する欠陥検査を実施する。この欠陥検査工程において、欠陥部２３が検出されない場合、中間製造物１０は、他の加工工程に搬送される。一方、欠陥検査工程において、欠陥部２３が検出された場合、中間製造物１０は、後述するＦＩＢ照射工程へ搬送される。

＜ＦＩＢ照射工程＞
（５） 上記（４）の工程において欠陥部２３が検出された中間製造物１０を、金属イオン照射部４（図２参照）にセットし、図４（ｇ）に示すように、欠陥部２３を含む領域にＧａイオンによるＦＩＢ３１を照射する。この工程では、ＦＩＢ３１を照射する際に、アシストガスは供給されない。

このＦＩＢ照射工程は、第１薄膜パターン１２のエッチングレートを速めるために実施される工程である。ここで、ＦＩＢ照射の有無とエッチング時間との関係を、図５を用いて説明する。

図５は、半透明マスクパターンをドライエッチングした場合におけるエッチング時間とエッチング深さとの関係を示すグラフである。図５に示すグラフは、ＥＢ修正装置から一定強度の電子線を照射して半透明マスクパターンをドライエッチングしたときのエッチング時間及びエッチング深さを、後述するフォトマスクブランクス毎に計測した実験結果である。なお、図５に示すグラフは、各フォトマスクブランクスの特性を模式的に表したものである。

図５において、実線で示されたグラフは、Ｍｏ含有率を下げていない通常のＭｏＳｉ系材料から構成される半透明マスクパターンを有するフォトマスクブランクスの特性を示す（以下、「通常のフォトマスクブランクス」ともいう）。

図５において、破線で示されたグラフ及び一点鎖線で示されたグラフは、いずれもＭｏの含有率を下げたＭｏＳｉ系材料から構成される半透明マスクパターンを有するフォトマスクブランクス（耐光性を有するフォトマスクブランクス）の特性を示す。このうち、破線で示されたグラフ（ＦＩＢ無し）は、半透明パターンにＦＩＢ照射しなかったフォトマスクブランクス（以下、「ＦＩＢ無しのフォトマスクブランクス」ともいう）の特性を示す。また、一点鎖線で示されたグラフ（ＦＩＢ有り１．）は、半透明パターンにＦＩＢ照射したフォトマスクブランクス（以下、「ＦＩＢ有り１．のフォトマスクブランクス」ともいう）の特性を示す。

なお、図５において、二点鎖線で示されたグラフ（ＦＩＢ有り２．）は、後述する第２実施形態におけるフォトマスクブランクス（以下、「ＦＩＢ有り２．のフォトマスクブランクス」ともいう）の特性を示す。

図５に示すように、ＦＩＢ無しのフォトマスクブランクスでは、エッチングレートが極端に遅いため、通常のフォトマスクブランクスに比べて多くのエッチング時間を要する。一方、ＦＩＢ有り１．のフォトマスクブランクスでは、図５にあるように、横軸のエッチング時間に対する縦軸の掘り込み深さが大きくなっており、エッチングレートが速くなっているのが分かる。図５に示す実験結果から、イオン注入によってエッチングレートを速くできることが確認された。イオンを注入する条件にもよるが、数倍程度にエッチングレートを速めることができる。

このように、ＦＩＢ照射工程を実施することにより、第１薄膜パターン１２のエッチングレートを速めることができるため、後の第１薄膜パターン１２の欠陥修正工程において、残化欠陥部をより短時間で修正することができる。

次に、ＦＩＢ照射の強度と欠陥部２３の深さ方向への影響との関係について、図６を用いて説明する。
図６は、Ｍｏ含有率３％、Ｓｉ含有率４４％、Ｏ含有率１％、Ｎ含有率５４％の、膜厚が６３ｎｍの半透明膜の下にＳｉＯ_２からなる基板が積層されている構造のブランクスでシミュレーションした結果を示すグラフである。図６では、ＦＩＢ照射による半透明パターン（第１薄膜パターン１２）の深さ（表層からの深さ）方向におけるイオン濃度の分布を、ＦＩＢの加速電圧（５〜１００ｋＶ）に応じて演算したシミュレーション結果を示している。図６において、ＦＩＢの加速電圧は、照射されるＧａイオンの強度に対応する。また、図６において、イオン濃度は、Ｇａイオンの照射による影響度に対応する。

図６に示すように、ＦＩＢが照射された半透明パターンのイオン濃度は、ＦＩＢの加速電圧が高くなるほど深い領域に達するが、イオン濃度は低く且つ分布範囲は拡散する傾向にある。一方、ＦＩＢが照射された半透明パターンのイオン濃度は、ＦＩＢの加速電圧が低くなるほど浅い領域に留まるが、イオン濃度は高く且つ分布範囲はより集束する傾向にある。

本実施形態において、半透明パターンとしての第１薄膜パターン１２に照射されるＦＩＢの加速電圧は、エッチング除去すべき欠陥部２３の深さをｄ_１、第１薄膜パターン１２の内部でＦＩＢの照射によるイオン濃度が最大となる深さをｄ_２とした場合に、
ｄ_２≧ｄ_１
となるように設定することが好ましい。より好ましくは、ｄ_１がｄ_２×０．２〜１．０の範囲となるように設定される。第１薄膜パターン１２と透明基板１１との界面まで十分にＧａイオンが通過して、欠陥部２３を良好に除去できるためである。

例えば、図６に示すように、ＦＩＢの加速電圧が５ｋＶ、１０ｋＶ〜１００ｋＶに設定可能な場合において、エッチング除去すべき欠陥部２３の深さｄ_１が膜厚と同じ６３ｎｍであれば、ＦＩＢの加速電圧は、ｄ_２が透明基板領域に来るように、１００ｋＶに設定されることが好ましい。更に、より好ましくは、ｄ_１がｄ_２×０．２〜１．０の範囲となるように設定されると、より修正し易くなる。

＜第１薄膜パターンの欠陥修正工程＞
（６） 図４（ｇ）までの工程で得られた中間製造物１０を、薄膜パターン修正部５（図２参照）にセットし、図４（ｈ）に示すように、アシストガス４１を供給しながら、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３に電子線３２を照射する。これにより、図４（ｉ）に示すように、欠陥部２３がエッチング除去されたフォトマスクが得られる。

上述した第１実施形態のフォトマスク製造方法においては、第１薄膜パターン１２の欠陥修正工程の前にＦＩＢ照射工程が実施され、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３を含む領域にＧａイオンによるＦＩＢ３１が照射される。ＦＩＢ３１が照射された領域の第１薄膜パターン１２は、ＦＩＢ３１が照射されない他の領域に比べてエッチングレートが速くなる。そのため、第１実施形態のフォトマスク製造方法によれば、耐光性を有するフォトマスクブランクス１０において、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３をより短時間で修正することができる。

また、耐光性を有するフォトマスクブランクス１０において、第１薄膜パターン１２のエッチングレートが、下地となる透明基板１１のエッチングレートよりも遅くなると、欠陥部２３のエッチングにより多くの時間が必要となる。そのため、欠陥部２３と透明基板１１との界面において、エッチングに時間をかけ過ぎた場合には、欠陥部２３のエッチングが必要以上に進行して、透明基板１１の表面にダメージを与えることが考えられる。

しかし、第１実施形態のフォトマスク製造方法及びフォトマスク製造装置１では、ＦＩＢ３１の照射により、第１薄膜パターン１２のエッチングレートが速くなるため、欠陥部２３のエッチングをより少ない時間で行うことができる。これによれば、エッチングに時間をかけ過ぎることがないため、欠陥部２３と透明基板１１との界面において、欠陥部２３のエッチングが必要以上に進行することがない。従って、第１実施形態のフォトマスク製造方法によれば、欠陥部２３を除去した際に、透明基板１１に与えるダメージを抑制することができる。

また、第１実施形態におけるフォトマスク製造方法において、第１薄膜パターン１２に照射されるＦＩＢの加速電圧は、エッチング除去すべき欠陥部２３の深さｄ_１が膜厚と同じであれば、ＦＩＢの加速電圧は、第１薄膜パターン１２の内部でＦＩＢの照射によるイオン濃度が最大となる深さをｄ_２とした場合に、ｄ_２が透明基板領域に来るように設定されることが好ましい。より好ましくは、ｄ_１がｄ_２×０．２〜１．０の範囲となるように設定される。これによれば、第１薄膜パターン１２におけるイオン濃度の深さ方向の分布を、欠陥部２３の深さｄ_１に近い範囲に設定できるため、サイドエッチングを抑制しつつ、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３をより短時間で修正することができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態におけるフォトマスク製造方法の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すように、第２実施形態におけるフォトマスク製造方法は、フォトマスクブランクスの準備工程（Ｓ１１）、第２薄膜パターン形成工程（Ｓ１２）、第１薄膜パターン形成工程（Ｓ１３）、第１薄膜パターンの欠陥検査工程（Ｓ１４）、第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程（Ｓ１５）、ＦＩＢ照射工程（Ｓ１６）、第１薄膜パターンの欠陥修正工程（Ｓ１７）の各工程を順に備える。

なお、図７に示す工程（Ｓ１１）〜工程（Ｓ１４）は、図１（第１実施形態）に示す工程（Ｓ１）〜（Ｓ４）に対応する。また、図７に示す工程（Ｓ１６）及び工程（Ｓ１７）は、図１に示す工程（Ｓ５）及び（Ｓ６）に対応する。第２実施形態では、第１実施形態の対応する工程の説明を適宜に省略する。

第２実施形態では、ＦＩＢ照射工程（Ｓ１６）の前に、薄膜パターン予備修正工程としての第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程（Ｓ１５）を実施する点が第１実施形態と異なる。その他の工程は、第１実施形態の対応する工程と同じである。また、第２実施形態におけるフォトマスク製造装置１Ａ（図２参照）の構成は、第１実施形態におけるフォトマスク製造装置１と同じであるため、説明を省略する。

図７に示す第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程（Ｓ１５）は、第１薄膜パターンの欠陥部にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、欠陥部の一部を予めエッチング除去する工程である。

第１実施形態では、第１薄膜パターン１２に照射するＦＩＢの加速電圧を、エッチングすべき欠陥部２３の深さｄ_１、第１薄膜パターン１２の内部でＦＩＢの照射によるイオン濃度が最大となる深さｄ_２とした場合に、ｄ_１がｄ_２×０．２〜１．０の範囲となるように設定する例を説明した。しかし、欠陥部２３（第１薄膜パターン１２）の深さｄ_１、又は装置の加速電圧の制限によっては、ＦＩＢの加速電圧を最大に設定しても、ｄ_１がｄ_２×０．２〜１．０の範囲とならない場合がある。例えば、図６に示す例において、ＦＩＢの加速電圧が最大で３０ｋＶである場合には、欠陥部２３の深さｄ_１が６３ｎｍであると、ＦＩＢの加速電圧を最大に設定しても、薄膜パターンと透明基板との界面まで十分にエッチングレートを速めることができないと考えられる。

そこで、第２実施形態では、ＦＩＢ照射工程（Ｓ１６）の前工程として、薄膜パターン修正部５（図２参照）により、欠陥部２３の一部を予めエッチング除去する第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程（Ｓ１５）を設けている。この予備欠陥修正工程において、予め欠陥部２３の一部を除去しておくことにより、ＦＩＢ照射工程（Ｓ１６）後の第１薄膜パターンの欠陥修正工程（Ｓ１７）において、欠陥部２３の修正が容易になる。

例えば、図６に示す例において、欠陥部２３の深さｄ_１を６３ｎｍとした場合に、第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程（Ｓ１５）において、予め欠陥部２３のうちの４０ｎｍをエッチング除去しておく。これにより、欠陥部２３の残りの深さは２３ｎｍとなるため、後の第１薄膜パターンの欠陥修正工程（Ｓ１７）では、欠陥部２３の残りの深さ２３ｎｍ分をエッチング除去すればよいことになる。

すなわち、この場合の欠陥部２３の深さｄ_１は、２３ｎｍ程度となるため、ＦＩＢの加速電圧が３０ｋＶであっても、欠陥部２３の残りの部分のエッチングレートを速めることができる。このように、基板との界面まで金属イオンが十分到達していれば、良好な形状で修正可能である。

なお、本実施形態のように、予め欠陥部２３の一部をエッチング除去した場合においても、図５に示すように、ＦＩＢ有り２．のフォトマスクブランクスでは、イオン注入なしの場合と比較して、エッチングレートが速くなっているのが分かる。図５において、ＦＩＢ有り２．のフォトマスクブランクスは、エッチング深さ４０ｎｍの位置からの特性を示している。

次に、第２実施形態におけるフォトマスク製造方法について、図８を参照しながら説明する。図８（ｆ）〜（ｊ）は、第２実施形態におけるフォトマスク製造方法の一部を示す概略工程図である。図８（ｆ）に至る工程は、第１実施形態の図３（ａ）〜（ｅ）と同じであるため、説明を省略する。また、第１実施形態と同等部分に同一符号を付し、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。以下、第２実施形態におけるフォトマスクの製造工程を、（１）〜（５）の順に説明する。

＜第１薄膜パターン形成工程＞
（１） 図３（ｅ）までの工程で得られた中間製造物１０Ａを、薄膜パターン形成部２（図２参照）のエッチング装置（不図示）にセットする。そして、図８（ｆ）に示すように、第２薄膜パターン１３から露出する第１薄膜１２Ａをエッチング加工して、第１薄膜パターン１２を形成する。図８では、欠陥部２３の断面を、第１薄膜パターン１２の断面と同じ斜線で示している。

＜第１薄膜パターンの欠陥検査工程＞
（２） 図示は省略するが、図８（ｆ）までの工程で得られた中間製造物１０Ａを、第１検査部３（図２参照）にセットし、第１薄膜パターン１２に形成された欠陥部２３を検出する欠陥検査を実施する。

＜第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程＞
（３） 図８（ｆ）までの工程で得られた中間製造物１０Ａを、薄膜パターン修正部５（図２参照）にセットし、図８（ｇ）に示すように、アシストガス４１を供給しながら、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３に電子線３２を照射する。これにより、図８（ｈ）に示すように、欠陥部２３の一部をエッチング除去する。

＜ＦＩＢ照射工程＞
（４） 欠陥部２３の一部が除去された中間製造物１０Ａを、金属イオン照射部４（図２参照）にセットし、図８（ｈ）に示すように、欠陥部２３を含む領域にＧａイオンによるＦＩＢ３１を照射する。

＜第１薄膜パターンの欠陥修正工程＞
（５） 図８（ｈ）までの工程で得られた中間製造物１０Ａを、薄膜パターン修正部５（図２参照）にセットし、図８（ｉ）に示すように、アシストガス４１を供給しながら、第１薄膜パターン１２の残りの欠陥部２３に電子線３２を照射する。これにより、図８（ｊ）に示すように、欠陥部２３がエッチング除去されたフォトマスクが得られる。

上述した第２実施形態におけるフォトマスク製造方法によれば、ＦＩＢ照射工程の前に、第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程において、欠陥部２３の一部がエッチング除去される。そのため、欠陥部２３の深さ（第１薄膜パターン１２の膜厚）が大きい場合であっても、後に実施される第１薄膜パターンの欠陥修正工程において、欠陥部２３を容易に除去することができる。従って、第２実施形態におけるフォトマスク製造方法においても、耐光性を有するフォトマスクブランクス１０Ａにおいて、第１薄膜パターン１２の欠陥部２３をより短時間で修正することができる。

また、第１薄膜パターン１２のエッチングレートは、ＦＩＢを照射する前において、下地の透明基板１１より遅いことが考えられる。しかし、ＦＩＢ照射工程の前に実施される第１薄膜パターンの予備欠陥修正工程では、欠陥部２３の一部（表層から所定の深さ）をエッチング除去するため、エッチングに時間をかけ過ぎたとしても、欠陥部２３のすべてをエッチング除去する場合に比べて、透明基板１１に与えるダメージを少なくすることができる。

［実施例］
以下、実施例として、本発明に係るフォトマスクブランクスの製造方法の具体例について説明する。ここでは、耐光性を有するフォトマスクブランクスにより作成したフォトマスクを実施例１〜５とする。また、耐光性を有するフォトマスクブランクスにおいて、ＦＩＢ照射によるイオン注入を行わなかったフォトマスクを比較例１、２とする。

（実施例１）
以下に説明する（１）〜（６）の手順によりフォトマスクを作成した。
（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意した。この基板の上に、第１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）を形成した。次いで、第１薄膜１２Ａの上に、第２薄膜１３Ａとして、膜厚４８ｎｍのクロム膜（Ｃｒ）を形成して、ベースとなるフォトマスクブランクスを得た（図３（ａ）参照）。

（２） 上記クロム膜（Ｃｒ）の上に、レジスト塗布装置により電子線レジストを塗布し（図３（ｂ）参照）、電子線描画装置によりパターン描画、及び現像を施して、レジストパターンを形成した（図３（ｃ）参照）。

（３） 塩素と酸素の混合ガスにより、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薄膜パターン１３としてのクロム膜パターンを形成した（図３（ｄ）参照）。その後、レジストパターンを、レジスト剥離装置において、酸素プラズマによりアッシング除去した（図３（ｅ）参照）。次いで、洗浄装置で洗浄した後、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た（図４（ｆ）参照）。その後、塩素と酸素の混合ガスにより、クロム膜パターンを除去して、第１薄膜パターン１２の半透明パターンを有する中間製造物１０を得た。

（４） 上記（３）で得られた中間製造物１０の半透明マスクパターンを、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。
（５） モンテカルロシミュレーションにおいて、加速電圧を段階的に変えてシミュレーションを行い、修正すべき欠陥部の膜厚に対して、どの加速電圧でイオンが十分に注入されるかイオンの強度分布を確認した。装置の最大加速電圧３０ｋＶでは、基板にまでイオン濃度のピークが到達しないため、イオン濃度の深さ方向のピークが基板まで到達するように、予め欠陥部の表層を４０ｎｍ除去した。

次に、欠陥部２３に、ＦＩＢ修正装置により、ＧａイオンによるＦＩＢ３１を照射した（図４（ｇ）参照）。Ｇａイオンの加速電圧は、３０ｋＶとした（実施例、比較例共に同じ）。予め欠陥部の表層を除去しておいたことにより、Ｇａイオンの加速電圧が低い場合でも、基板の界面までイオンを十分通過させることができた。

（６） 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（３）の検査で検出された欠陥部に電子線３２を照射して（図４（ｈ）参照）、欠陥部をエッチング除去した。なお、エッチング中は、二次電子及び反射電子等をモニタすることにより、エッチング除去の終点を検出した。Ｇａイオンを注入したことにより、半透明パターンのエッチングレートを速くすることができ、残渣欠陥を良好に修正することができた。なお、イオンを透過させたことで、半透明膜のエッチングレートは５倍程度向上した。実施例１のフォトマスク（図４（ｉ）参照）による結果を表１に示す。

（実施例２）
第１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、予め欠陥部の表層を削る量を４５ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手順により、実施例２のフォトマスクを得た。Ｇａイオンを注入したことにより、半透明パターンのエッチングレートを速くすることができ、残渣欠陥を良好に修正することができた。結果を表１に示す。

（実施例３）
第１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、予め欠陥部の表層を削る量を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手順により、実施例３のフォトマスクを得た。Ｇａイオンを注入したことにより、半透明パターンのエッチングレートを速くすることができ、残渣欠陥を良好に修正することができた。結果を表１に示す。

（実施例４）
第１薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、０：４５：１０：４５となる膜厚６４ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を用い、予め欠陥部の表層を削る量を４５ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手順により、実施例４のフォトマスクを得た。Ｇａイオンを注入したことにより、半透明パターンのエッチングレートを速くすることができ、残渣欠陥を良好に修正することができた。結果を表１に示す。

（実施例５）
第１薄膜１２Ａとして、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、０：４２：０：５８となる膜厚５７ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を用い、予め欠陥部の表層を削る量を３５ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手順により、実施例５のフォトマスクを得た。Ｇａイオンを注入したことにより、半透明パターンのエッチングレートを速くすることができ、残渣欠陥を良好に修正することができた。結果を表１に示す。

（比較例１）
第１薄膜１２Ａとして、実施例５と同様の材質であるＭｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、０：４２：０：５８となる膜厚５７ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用いた中間生成物を準備した。そして、ＦＩＢ修正装置によりＧａイオンを照射することなしに、実施例１に示す（６）の手順により欠陥部のエッチング除去を試み、比較例１のフォトマスクを得た。電子線のスキャン数は、実施例５の残渣欠陥除去に要した合計のスキャン数と同じとした。スキャン数とは、電子線を走査する回数のことである。比較例１のフォトマスクでは、欠陥部を除去しきれず残膜が残り欠陥を良好に除去することができなかった。結果を表１に示す。

（比較例２）
第１薄膜１２Ａが、実施例５と同様の材質であるＭｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎの原子比が、０：４２：０：５８となる膜厚５７ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用いた中間生成物を準備した。そして、ＦＩＢ修正装置によりＧａイオンを照射することなしに、実施例１に示す（６）の手順において、電子線のスキャン数を、実施例５の残渣欠陥除去に要した合計のスキャン数の１０倍にして欠陥部をエッチング除去し、比較例２のフォトマスクを得た。比較例２のフォトマスクでは、エッチングが界面まで到達したが、エッチングの終点を検出することができず、透明基板１１まで削れてしまった。またエッチング箇所の底面が荒れ、表面の平坦性が悪くなった。さらに大きなサイドエッチングも発生し、欠陥部を高精度に除去することができなかった。結果を表１に示す。

（評価）
上記実施例１〜５、及び比較例１、２の第１薄膜を構成する各原子の原子百分率、第１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薄膜の修正容易性、修正工程における透明基板との選択比（イオン注入前におけるエッチング選択比）について評価した。結果を表１に示す。

なお、第１薄膜を構成する各原子の原子百分率は、ＸＰＳ分析により算出した。また、修正工程における透明基板との選択比は、透明基板のエッチング速度を１とした場合の、第１薄膜のエッチング速度を示している。

表１に示すように、比較例１〜２においては、欠陥を除去しきれなかったり、エッチングのスキャン数を増やしてもエッチングの終端が検出できず、基板までエッチングされてしまう不具合が生じた。また、エッチングした形状もエッチング箇所の底面が荒れ、表面の平坦性が悪くなったり、サイドエッチングが発生し、欠陥部を良好に除去することができなかった。

一方、表１に示すように、第１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１〜５の第１薄膜においては、アシストガスと電子線とを用いた部分エッチングの修正方法において、欠陥部の修正を容易に行うことができた。

以上説明した実施例から明らかなように、本発明に係るフォトマスクブランクスの製造方法によれば、耐光性を有するフォトマスクブランクスにおいて、欠陥部をより短時間で修正することができる。従って、本発明に係るフォトマスクブランクスの製造方法によれば、ＡｒＦエキシマレーザ露光における耐光性を維持しつつ、残渣欠陥の無いフォトマスクを製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した各実施形態の構成は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

１、１Ａ フォトマスク製造装置
２ 薄膜パターン形成部
３ 第１検査部
４ 金属イオン照射部
５ 薄膜パターン修正部
６ 第２検査部
１０ フォトマスクブランクス
１１ 透明基板
１２ 第１薄膜パターン
１２Ａ 第１薄膜
１３ 第２薄膜パターン
１３Ａ 第２薄膜
２２、２３ 欠陥部

Claims (3)

1. 透明基板及び当該透明基板の上に形成された薄膜を有するフォトマスクブランクスの前記薄膜をエッチング加工して薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成工程と、
   前記薄膜パターンの欠陥部にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、前記欠陥部の一部を予めエッチング除去する薄膜パターン予備修正工程と、
   前記薄膜パターンの欠陥部を含む領域にガリウムイオンを照射する金属イオン照射工程と、
   ガリウムイオンが照射された前記薄膜パターンの前記欠陥部にアシストガスを供給しながら電子線を照射することにより、前記欠陥部をエッチング除去する薄膜パターン修正工程と、
   を備えることを特徴とするフォトマスク製造方法。
2. 請求項１に記載のフォトマスク製造方法において、
   前記金属イオン照射工程において前記薄膜パターンに照射されるガリウムイオンの深さ方向の濃度分布は、透明基板領域で最大値となることを特徴とするフォトマスク製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のフォトマスク製造方法において、
   前記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、
   ０≦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製造方法。

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