JP6741893B1 - ハーフトーンマスクの欠陥修正方法、ハーフトーンマスクの製造方法及びハーフトーンマスク - Google Patents

ハーフトーンマスクの欠陥修正方法、ハーフトーンマスクの製造方法及びハーフトーンマスク Download PDF

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Abstract

【課題】極めて高精度な欠陥修正を可能とするハーフトーンマスクの欠陥修正方法、ハーフトーンマスクの製造方法、及び、欠陥が極めて高精度に修正されたハーフトーンマスクを提供する。【解決手段】本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法は、半透過部3の欠陥修正対象領域5に修正膜10を成膜することにより、半透過部3に生じた欠陥4を修正するハーフトーンマスクの欠陥修正方法であって、欠陥修正対象領域5に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、主膜8を成膜する主膜成膜工程と、主膜8の成膜によっても欠陥修正対象領域5に残る高透過部に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、補填膜9を成膜する補填膜成膜工程とを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、ハーフトーンマスクの半透過部に生じた欠陥の修正方法、この方法を適用するハーフトーンマスクの製造方法、及び、この方法を適用して製造されるハーフトーンマスクに関する。
フォトリソグラフィ技術として、ハーフトーンマスクが知られている。ハーフトーンマスクは、透過部の透過率(光透過率ともいう。以下、同様。)と遮光部の透過率との間の透過率を有する半透過部を備えることにより、透過部による白の階調及び遮光部による黒の階調の2階調と、半透過部による白と黒の中間(グレートーン)の階調とを合わせた多階調(3階調以上)を実現することから、多階調フォトマスクとも称される。ハーフトーンマスクを用いることにより、1回の露光で露光量が異なるパターンをフォトレジストに形成することができる。このため、フォトマスクの使用枚数の削減、製造工程の削減、ひいては製造コストの削減を図ることができる。
ここで、ハーフトーンマスクにおいては、製造工程上等の問題により、大きく分けて2つの欠陥が生じ得る。1つは、半透過部の一部に欠損が存在しているという欠陥(欠損が存在していると、透過率が上がるので、「白欠陥」と称される。)である。もう1つは、半透過部の一部に余剰や異物が存在しているという欠陥(異物等が存在していると、透過率が下がるので、「黒欠陥」と称される。)である。
こうした欠陥が生じたときは、欠陥を修正する必要がある。白欠陥の場合は、欠損部分に修正膜を成膜することにより、白欠陥が修正される。黒欠陥の場合は、異物等又は異物等が存在している半透過部の部分を除去し、必要に応じて新たな修正膜を成膜することにより、黒欠陥が修正される。
欠陥修正方法としては、特許文献1に記載された方法や特許文献2に記載された方法が知られている。これらの方法は、レーザCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて修正膜を成膜するものである。すなわち、これらの方法は、レーザ発振器から出射されたレーザ光を、開口を通過させ、対物レンズで集光し、反応ガス雰囲気中に置かれた欠陥修正対象フォトマスクの表面に照射することにより、CVD膜の修正膜を成膜するものである。レーザCVD法によれば、修正膜の膜厚を均一化することができる。これにより、高精度の欠陥修正が可能となる。
特開2010−210919号公報 特開2017−173670号公報
しかしながら、近年は、製品のさらなる高品質化に伴い、さらに高精度なパターン形成の要求が強まる傾向にある。次世代ディスプレイのパネルに用いられるオーレッド(OLED:Organic Light Emitting Diode、有機EL(Organic Electro−Luminescence)とも称される。)の場合は、液晶パネルに比べ、半透過部が大面積化するという事情も加わる。このため、欠陥修正も、さらなる高精度化が必要となる。
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、極めて高精度な欠陥修正を可能とするハーフトーンマスクの欠陥修正方法、ハーフトーンマスクの製造方法、及び、欠陥が極めて高精度に修正されたハーフトーンマスクを提供することを課題とする。
本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法は、
ハーフトーンマスクの半透過部の欠陥修正対象領域に修正膜を成膜することにより、半透過部に生じた欠陥を修正するハーフトーンマスクの欠陥修正方法であって、
欠陥修正対象領域に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、主膜を成膜する主膜成膜工程と、
主膜の成膜によっても欠陥修正対象領域に残る高透過部に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、補填膜を成膜する補填膜成膜工程とを備える
ハーフトーンマスクの欠陥修正方法である。
ここで、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法の一態様として、
主膜成膜工程は、欠陥修正対象領域と一致する形状に、主膜を成膜する、又は、欠陥修正対象領域の境界の少なくとも一部と主膜の外縁の少なくとも一部との間に隙間を生じて、主膜を成膜するものであり、
補填膜成膜工程は、欠陥修正対象領域の境界から主膜の外縁部までの幅で欠陥修正対象領域の境界及び主膜の外縁部に沿って生じる高透過部に、補填膜を成膜するものである
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法の他態様として、
主膜成膜工程は、
半透過部の透過率よりも高い透過率を有するベース層を成膜するベース層成膜工程と、
透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、ベース層の上に1層又は複数層の透過率調整層を成膜する透過率調整層成膜工程とを備える
との構成を採用することができる。
この場合、
ベース層成膜工程は、欠陥修正対象領域の境界とベース層の外縁との間に隙間が形成されるように、ベース層を成膜する、又は、欠陥修正対象領域の境界にベース層の外縁が接するように、ベース層を成膜するものである
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法の別の態様として、
補填膜成膜工程は、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、1層又は複数層の透過率調整層を成膜する透過率調整層成膜工程を備える
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法のさらに別の態様として、
主膜成膜工程に先立ち、欠陥を包含する所定形状の欠陥修正対象領域を設定し、欠陥修正対象領域内に存在する既存の半透過膜を除去するトリミング工程を備える
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法のさらに別の態様として、
欠陥が所定サイズを超える場合、欠陥修正対象領域を複数に分割して欠陥修正を行う
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法のさらに別の態様として、
原料ガスの雰囲気中で、欠陥修正対象領域内にレーザ光を照射することにより、修正膜を成膜する
との構成を採用することができる。
また、本発明に係るハーフトーンマスクの製造方法は、
透明基板の上に、遮光部、透過部及び半透過部を形成する工程と、
半透過部に生じた欠陥を修正する欠陥修正工程とを備え、
欠陥修正工程として、上記のいずれかの欠陥修正方法を適用する
ハーフトーンマスクの製造方法である。
また、本発明に係るハーフトーンマスクは、
透明基板の上に、遮光部、透過部及び半透過部を備え、半透過部に修正膜を備えるハーフトーンマスクであって、
修正膜は、
透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される主膜と、
主膜だけでは半透過部の透過率と等しくならない高透過部に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される補填膜とを備える
ハーフトーンマスクである。
以上の如く、本発明によれば、修正膜は、主膜と補填膜とで構成され、これらが個別に透過率調整されつつ成膜される。これにより、修正膜は、全面において透過率が均一かつ半透過部の透過率と等しくなるように成膜される。したがって、本発明によれば、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。
図1(a)は、本実施形態に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法及びハーフトーンマスクの製造方法で用いられる欠陥修正装置の概要図である。図1(b)及び(c)は、同欠陥修正装置のスリットの概要図である。 図2(a)〜(f)は、欠陥修正方法1の説明図である。 図3(a)〜(c)は、同欠陥修正方法1の第2工程の説明図であって、図2(c)のA部及びB部に係る説明図である。 図4(a)〜(d)は、同欠陥修正方法1の第3工程の説明図であって、図2(d)のC部及びD部に係る説明図である。 図5(a)〜(d)は、同欠陥修正方法1の第4工程の説明図であって、図2(e)のE部及びF部に係る説明図である。 図6(a)〜(e)は、欠陥修正方法2−1の第1工程から第4工程までの説明図である。 図7(a)〜(e)は、同欠陥修正方法2−1の第5工程から第9工程までの説明図である。 図8(a)〜(d)は、欠陥修正方法2−2の第1工程から第3工程までの説明図である。 図9(a)〜(e)は、同欠陥修正方法2−2の第4工程から第8工程までの説明図である。 図10(a)〜(c)は、欠陥修正方法2−3の第1工程から第2工程までの説明図である。 図11(a)〜(e)は、同欠陥修正方法2−3の第3工程から第7工程までの説明図である。 図12(a)〜(f)は、欠陥修正方法2−4の説明図である。 図13(a)〜(e)は、欠陥修正方法2−5の第1工程から第4工程までの説明図である。 図14(a)〜(e)は、同欠陥修正方法2−5の第5工程から第9工程までの説明図である。 図15(a)〜(d)は、欠陥修正方法3の説明図である。 図16(a)〜(f)は、遮光部の近傍に生じた欠陥を修正する場合の同欠陥修正方法1の説明図である。
以下、本発明に係るハーフトーンマスクの欠陥修正方法、ハーフトーンマスクの製造方法及びハーフトーンマスクの実施形態について、図面を参酌して説明する。
<欠陥修正装置>
まず、欠陥修正を行うための欠陥修正装置について説明する。図1(a)に示すように、欠陥修正装置は、レーザCVD法を用いて修正膜(CVD膜)を成膜する装置である。欠陥修正装置は、主として、レーザ光学系20と、レーザ光学系30と、光学系40と、ガス供給系50と、位置制御系60とを備える。
レーザ光学系20は、修正膜を形成するためのレーザ光学系である。レーザ光学系20は、レーザ発振器(CVD Laser)21と、コリメートレンズ22と、ビームエキスパンダ23と、アッテネータ24と、ビームスキャンユニット25とを備える。レーザ発振器21から出射されたレーザ光(レーザビーム)は、コリメートレンズ22により平行状態にされ、ビームエキスパンダ23によりビーム径が拡大され、アッテネータ24により適正な出力に調整された後、ビームスキャンユニット25により走査される。
レーザ光学系30は、半透過部を構成する半透過膜を部分的に除去するためのレーザ光学系である。レーザ光学系30は、レーザ発振器(Zap Laser)31と、コリメートレンズ32と、ビームエキスパンダ33と、アッテネータ34とを備える。レーザ発振器31からパルス状に出射されたレーザ光(レーザビーム)は、コリメートレンズ32により平行状態にされ、ビームエキスパンダ33によりビーム径が拡大され、アッテネータ34により適正な出力に調整される。
光学系40は、各レーザ光学系20,30から出射されたレーザ光をハーフトーンマスク11の表面に導くためのものである。光学系40は、プリズム41と、プリズム42と、スリット43と、プリズム44と、プリズム45と、対物レンズ46とを備える。プリズム41は、レーザ光学系20から出射されたレーザ光を反射させる。プリズム42は、プリズム41により反射されたレーザ光を透過させるとともに、レーザ光学系30から出射されたレーザ光を反射させる。スリット43は、プリズム42を透過したレーザ光及びプリズム42により反射されたレーザ光のビーム径を所定の大きさに絞るためのものである。スリット43を通過したレーザ光は、プリズム44,45で反射され、対物レンズ46を通ってステージ61に載置されたハーフトーンマスク11の表面に照射される。
スリット43は、ハーフトーンマスク11の表面において、レーザ光照射領域を区画する。図1(b)及び(c)に示すように、スリット43は、平行かつ間隔を調整自在に可動する第1の1対のフレーム430,430と、同じく平行かつ間隔を調整自在に可動し、第1の1対のフレーム430,430と直交する第2の1対のフレーム431,431とを備える。互いに直交する4つのフレーム430,430,431,431に囲まれた矩形状(正方形状を含む概念。以下、同様。)の開口432(図中のハッチング部分)がレーザ光照射領域となる。開口432は、一方の1対のフレームの間隔を狭めることにより、スリット状にすることも可能である。
ガス供給系50は、修正膜の原料となる原料ガスを供給するためのものである。ガス供給系50は、原料ガス供給管51を備える。原料ガスは、不活性ガスからなるキャリアガスと、加熱によってガス化した原料とを混ぜることにより生成される。原料ガス供給管51から供給された原料ガスは、ハーフトーンマスク11の表面に向かって噴出され、ハーフトーンマスク11の表面の欠陥修正対象領域を原料ガス雰囲気とする。この原料ガス雰囲気の下で、レーザ光学系20からのレーザ光がハーフトーンマスク11の表面に照射されると、照射スポットが形成されるとともに、この照射スポットの寸法及び形状に応じて修正膜が成膜される。原料としては、たとえば、クロムカルボニル、モリブデンカルボニル、タングステンカルボニルといった金属カルボニルが用いられる。
位置制御系60は、ハーフトーンマスク11のレーザ照射を受けるべき部位をレーザ照射位置(対物レンズ46の光軸上)に位置決めするためのものである。位置制御系60は、ステージ61と、位置制御部62とを備える。ステージ61は、ハーフトーンマスク11を載置し、水平面において互いに直交するX方向及びY方向に移動可能に構成される。位置制御部62は、ステージ61の移動及び位置を制御する。
なお、レーザ照射位置及びハーフトーンマスク11の相対位置を変更させる機構としては、ステージ61がX方向及びY方向に移動する機構のほか、(i)ステージは固定で、レーザ照射部(対物レンズ)を備えるヘッド部がX方向及びY方向に移動する機構や、(ii)ヘッド部及びステージの一方がX方向に移動するとともに、他方がY方向に移動する機構であってもよい。
<欠陥修正方法の概要>
本実施形態に係る欠陥修正方法は、(i)ハーフトーンマスクの半透過部の欠陥修正対象領域に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、主膜を成膜する主膜成膜工程と、(ii)主膜の成膜によっても欠陥修正対象領域に残る高透過部に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、補填膜を成膜する補填膜成膜工程とを備える。本実施形態に係る欠陥修正方法は、欠陥の大きさによって、欠陥修正方法1、欠陥修正方法2及び欠陥修正方法3の大きく3つの方法に分けられる。
<欠陥修正方法1>
欠陥修正方法1は、欠陥のサイズSが20μm以下の場合に用いられる。欠陥修正方法1は、図2に示すように、概略的には、(i)ハーフトーンマスク11の半透過部3に生じた欠陥4を包含する欠陥修正対象領域5を設定し、欠陥修正対象領域5内に存在する既存の半透過膜3を除去するトリミング工程と、(ii)欠陥修正対象領域5に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、かつ、欠陥修正対象領域5と一致する形状に、主膜8を成膜する、又は、欠陥修正対象領域5の境界の少なくとも一部と主膜8の外縁の少なくとも一部との間に隙間を生じて、主膜8を成膜する主膜成膜工程と、(iii)欠陥修正対象領域5の境界から主膜8の外縁部までの幅で欠陥修正対象領域5の境界及び主膜8の外縁部に沿って生じる高透過部に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、補填膜9を成膜する補填膜成膜工程とを備える。また、主膜成膜工程は、(ii−i)半透過部3の透過率よりも高い透過率を有するベース層6を成膜するベース層成膜工程と、(ii−ii)透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、ベース層6の上に1層又は複数層の透過率調整層7を成膜する透過率調整層成膜工程とを備える。また、補填膜成膜工程は、(iii−i)透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、1層又は複数層の透過率調整層9を成膜する透過率調整層成膜工程を備える。
欠陥修正方法1は、具体的には、第1工程から第4工程までを備える。第5工程は、任意の工程である。
第1工程(トリミング工程)では、欠陥修正装置のスリット43の開口形状が欠陥修正対象領域5に合わせられた状態で、レーザ光学系30を用い、欠陥修正対象領域5内に存在する既存の半透過膜3が除去される。これにより、欠陥4は消滅し、外形線が矩形状に整形された非膜形成部、すなわち、透明基板1が矩形状に露出した透過部が形成される。
第2工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)では、欠陥修正装置のスリット43の開口形状が欠陥修正対象領域5よりも僅かに小さい形状に設定された状態で、レーザ光学系20を用い、欠陥修正対象領域5内にベース(base)層6が形成される。ベース層6は、レーザ光を連続的に照射しながら、ビームスキャンユニット25により、X方向及びY方向にレーザ光を走査して成膜される。ベース層6は、欠陥修正装置のスリット43の開口形状に対応して、矩形状に形成される。
スリット43の開口形状が欠陥修正対象領域5よりも僅かに小さい形状に設定される理由は、次のとおりである。ベース層6は、1パス(1回)で、ある程度厚みを有する膜厚に成膜される必要がある。このため、ベース層6を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、100%に設定される。レーザ光の出力が強い状況下において、仮に、スリット43の開口形状が欠陥修正対象領域5よりも僅かに大きい形状に設定されると、図3(a)に示すように、成膜は、欠陥修正対象領域5の境界(すなわち、トリミングされた半透過部3の端面)から始まり、きれいな成膜とならない。きれいな成膜を形成するために、スリット43の開口形状は、欠陥修正対象領域5よりも僅かに小さい形状に設定される。これにより、図3(b)に示すように、ベース層6は、欠陥修正対象領域5の境界とベース層6の外縁との間に隙間Gが形成されるように成膜される。あるいは、スリット43の開口形状は、欠陥修正対象領域5と同じ形状に設定されるようにしてもよい。これにより、図3(c)に示すように、ベース層6は、欠陥修正対象領域5の境界にベース層6の外縁が接するように成膜される。隙間Gは、1μm以下となるように設定するのが好ましい。本実施形態においては、隙間Gは、0.5μmであり、解像限界以下の寸法である。
ベース層6は、上述のとおり、CVD膜である。ベース層6の透過率は、半透過部3の透過率よりも高い透過率を有する。これは、主膜8の透過率の調整方法として、透過率調整層7を積層して透過率を下げていくという方法が採られるためである。ベース層6の透過率は、半透過部3の透過率+10%以上+20%以下となるように設定するのが好ましい。本実施形態においては、半透過部3の透過率は、30%であるのに対し、ベース層6の透過率は、40%である。
第3工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)では、欠陥修正装置のスリット43の開口形状が欠陥修正対象領域5と同じ形状に設定された状態で、レーザ光学系20を用い、欠陥修正対象領域5内に透過率調整層7が形成される。透過率調整層7は、ベース層6と同様、レーザ光を連続的に照射しながら、ビームスキャンユニット25により、X方向及びY方向にレーザ光を走査して成膜される。透過率調整層7は、欠陥修正装置のスリット43の開口形状に対応して、矩形状に形成される。
透過率調整層7は、厚みが少ない膜厚に成膜される必要がある。透過率調整層7の膜厚が厚いと、1回の透過率調整層7の成膜により、主膜8の透過率が半透過部3の透過率を下回る事態が生じ、最悪の場合、第2工程からやり直さなければなりないリスクが増すからである。このため、透過率調整層7を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、ベース層6を成膜するときのレーザ光学系20の出力よりも低い値に設定される。透過率調整層7を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、ベース層6を成膜するときのレーザ光学系20の出力が100%であるとすると、20%以上60%以下となるように設定するのが好ましい。本実施形態においては、透過率調整層7を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、25%ないし45%である。
透過率調整層成膜工程では、透過率調整層7が成膜されるたびに、主膜8の透過率が測定される。透過率測定方法としては、(たとえば主膜8の中心部分1箇所に)光を照射して透過光の光量を測定することにより、透過率を直接的に測定する方法のほか、撮像して主膜8の画像(のたとえば画素値)と半透過部3の画像(のたとえば画素値)とを比較することにより、透過率を間接的に測定する方法等、公知の各種の透過率測定方法を用いることができる。
測定の結果、主膜8の透過率が半透過部3の透過率と同じになる、又は、主膜8の透過率と半透過部3の透過率との差が問題にならない状態になると、透過率調整層成膜工程、ひいては、主膜成膜工程が完了し、修正膜として適切な透過率を有する主膜8が得られる。透過率調整層7は、たとえば、図4(a)に示すように、第1層7a及び第2層7bの2層が形成される場合や、図4(b)に示すように、第1層7a、第2層7b及び第3層7cの3層が形成される場合がある。あるいは、透過率調整層7は、図4(c)に示すように、1層だけが形成される場合がある。なお、透過率調整層7の成膜による透過率調整が円滑かつ歩留まりよく行われるよう、図4(d)に示すように、1層あたりの透過率調整層7の膜厚は、適宜調整することができる。
このように、主膜8は、欠陥修正装置のスリット43の開口形状に対応して、矩形状に形成される。しかし、レーザ光の強度分布(ガウス分布)の関係上、主膜8の外縁部の膜厚は、主膜8の外縁部を除く部分の均一な膜厚よりも薄くなる。すなわち、主膜8の外縁部の透過率は、主膜8の外縁部を除く部分の均一な透過率(及び半透過部3の透過率)よりも高くなる。また、図4(c)に示すように、透過率調整層成膜工程の結果によっては、欠陥修正対象領域5の境界と主膜8の外縁との間に隙間が生じることがある。もちろん、この隙間部分の透過率は、主膜8の外縁部を除く部分の均一な透過率(及び半透過部3の透過率)よりも高くなる。したがって、主膜形成工程により、欠陥修正対象領域5の境界から主膜8の外縁部までの幅で欠陥修正対象領域5の境界及び主膜8の外縁部に沿って、帯状(巨視的には、筋状)の高透過部が生じることになる。
そこで、第4工程(補填膜成膜工程)では、欠陥修正装置のスリット43の開口形状が高透過部の1つの辺に対応したスリット状に設定された状態で、レーザ光学系20を用い、高透過部の1辺単位で高透過部に補填膜9が形成される。各辺の補填膜9は、主膜8の角部において重なると、そこだけが透過率が下がるため、主膜8の角部において重ならないように形成される。各辺の補填膜9は、レーザ光を連続的に照射しながら、ビームスキャンユニット25により、X方向及びY方向にレーザ光を走査して成膜される。
補填膜9は、図5に示すように、透過率調整層7と同様、透過率調整層9で構成される。透過率調整層9は、厚みが少ない膜厚に成膜される必要がある。透過率調整層9の膜厚が厚いと、1回の透過率調整層9の成膜により、高透過部の透過率が半透過部3の透過率を下回る事態が生じ、最悪の場合、第2工程からやり直さなければなりないリスクが増すからである。このため、透過率調整層9を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、ベース層6を成膜するときのレーザ光学系20の出力よりも低い値に設定される。透過率調整層9を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、ベース層6を成膜するときのレーザ光学系20の出力が100%であるとすると、20%以上35%以下となるように設定するのが好ましい。本実施形態においては、透過率調整層9を成膜するときのレーザ光学系20の出力は、25%ないし35%である。
透過率調整層成膜工程では、透過率調整層9が成膜されるたびに、高透過部の透過率が測定される。透過率測定方法としては、光を照射して透過光の光量を測定することにより、透過率を直接的に測定する方法のほか、撮像して高透過部の画像(のたとえば画素値)と半透過部3の画像(のたとえば画素値)とを比較することにより、透過率を間接的に測定する方法等、公知の各種の透過率測定方法を用いることができる。ただし、高透過部は、幅が狭い帯状であるため、直接測定は難しい。この点、画像診断による間接測定が好ましい。画像診断による間接測定は、直接測定よりも短時間で測定ができるという利点もある。
測定の結果、高透過部の透過率が半透過部3の透過率と同じになる、又は、高透過部の透過率と半透過部3の透過率との差が問題にならない状態になると、透過率調整層成膜工程、ひいては、補填膜成膜工程が完了し、修正膜として適切な透過率を有する補填膜9が得られる。透過率調整層9は、たとえば、図5(a)に示すように、第1層9a、第2層9b及び第3層9cの3層が形成される場合や、図5(b)に示すように、第1層9a及び第2層9bの2層が形成される場合がある。あるいは、透過率調整層9は、図5(c)に示すように、1層だけが形成される場合がある。なお、透過率調整層9の成膜による透過率調整が円滑かつ歩留まりよく行われるよう、図5(d)に示すように、1層あたりの透過率調整層9の膜厚は、適宜調整することができる。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法1によれば、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。
なお、図2(e)を見ればわかるとおり、補填膜9の一部は、半透過部3の上にラップして成膜される。しかし、このラップ部分の膜厚は、極めて薄い。このため、ラップ部分における半透過部3の透過率が低下するという影響は、極めて少ない。そこで、第5工程として、このラップ部分を除去する工程が一応用意されるが、第5工程は、任意の工程として位置付られる。
<欠陥修正方法2>
欠陥修正方法2は、欠陥のサイズSが20μmを超える場合に用いられる。物理的には、欠陥修正方法1を用いて1回で済ますことは可能である。しかし、そうなると、成膜すべき主膜8のサイズが大きくなり、主膜8(特にベース層6)の面内分布の均一性が崩れ、修正膜10の透過率の均一性は損なわれて、修正膜10の品質、ひいては、ハーフトーンマスクの品質が低下する。このため、欠陥修正を分割して行うというのが欠陥修正方法2である。欠陥修正自体の方法としては、欠陥修正方法2も欠陥修正方法1も同じである。欠陥修正方法2は、工程の順序の違いにより、欠陥修正方法2−1から欠陥修正方法2−5までの大きく5つの方法がある。以下、それぞれについて、異なる点を主として説明する。
<欠陥修正方法2−1>
欠陥修正方法2−1は、図6及び図7に示すように、第1工程から第8工程までを備える。第9工程は、欠陥修正方法1の第5工程と同様で、任意の工程である。
欠陥修正対象領域5は、2つに分割される。まず、1つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第1工程(トリミング工程)、第2工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)、第3工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)、第4工程(補填膜成膜工程)が実施される。ただし、第4工程では、2つ目の欠陥修正対象領域5に接する1辺の高透過部には、補填膜9が成膜されない。これは、2つ目の欠陥修正対象領域5がトリミングされる際に、この高透過部もトリミングされることになり、補填膜9を成膜しても無駄になるからである。
次に、2つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第5工程(トリミング工程)、第6工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)、第7工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)、第8工程(補填膜成膜工程)が実施される。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法2−1によれば、サイズが大きな欠陥4に対しても、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。
なお、図6(c)のA部の構成は、図2(c)のA部の構成と同じである。図6(d)のC部の構成は、図2(d)のC部の構成と同じである。図6(e)のE部の構成は、図2(e)のE部の構成と同じである。図7(b)のB部の構成は、図2(c)のB部の構成と同じである。図7(c)のD部の構成は、図2(d)のD部の構成と同じである。図7(d)のF部の構成は、図2(e)のF部の構成と同じである。図7(b)のA’部の構成は、図2(c)のA部の構成と共通する。図7(c)のC’部の構成は、図2(d)のC部の構成と共通する。図7(d)のE’部の構成は、図2(e)のE部の構成と共通する。
<欠陥修正方法2−2>
欠陥修正方法2−2は、図8及び図9に示すように、第1工程から第7工程までを備える。第8工程は、欠陥修正方法1の第5工程と同様で、任意の工程である。
欠陥修正対象領域5は、2つに分割される。まず、1つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第1工程(トリミング工程)、第2工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)、第3工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)が実施される。欠陥修正方法2−1と異なり、ここでは、補填膜成膜工程は実施されない。
次に、2つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第4工程(トリミング工程)、第5工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)、第6工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)が実施される。最後に、全体(2つの欠陥修正対象領域5,5)の高透過部に対し、第7工程(補填膜成膜工程)が実施される。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法2−2によっても、サイズが大きな欠陥4に対して、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。しかも、欠陥修正方法2−2は、欠陥修正方法2−1に比べ、工程が1工程減る。このため、製造時間の短縮、ひいては、製造コストの削減を図ることができる。
なお、図8(c)のA部の構成は、図2(c)のA部の構成と同じである。図8(d)のC部の構成は、図2(d)のC部の構成と同じである。図9(d)のE部の構成は、図2(e)のE部の構成と同じである。図9(b)のB部の構成は、図2(c)のB部の構成と同じである。図9(c)のD部の構成は、図2(d)のD部の構成と同じである。図9(d)のF部の構成は、図2(e)のF部の構成と同じである。図9(b)のA’部の構成は、図2(c)のA部の構成と共通する。図9(c)のC’部の構成は、図2(d)のC部の構成と共通する。図9(d)のE’部の構成は、図2(e)のE部の構成と共通する。
<欠陥修正方法2−3>
欠陥修正方法2−3は、図10及び図11に示すように、第1工程から第6工程までを備える。第7工程は、欠陥修正方法1の第5工程と同様で、任意の工程である。
欠陥修正対象領域5は、2つに分割される。まず、1つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第1工程(トリミング工程)、第2工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)が実施される。欠陥修正方法2−1と異なり、ここでは、主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程、補填膜成膜工程は実施されない。
次に、2つ目の欠陥修正対象領域5に対し、第3工程(トリミング工程)、第4工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)が実施される。次に、全体(2つの欠陥修正対象領域5,5)に対し、第5工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)が実施される。最後に、全体(2つの欠陥修正対象領域5,5)の高透過部に対し、第6工程(補填膜成膜工程)が実施される。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法2−3によっても、サイズが大きな欠陥4に対して、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。しかも、欠陥修正方法2−3は、欠陥修正方法2−1に比べ、工程が2工程減り、欠陥修正方法2−2に比べ、工程が1工程減る。このため、製造時間の短縮、ひいては、製造コストの削減を図ることができる。
なお、図10(c)のA部の構成は、図2(c)のA部の構成と同じである。図11(c)のC部の構成は、図2(d)のC部の構成と同じである。図11(d)のE部の構成は、図2(e)のE部の構成と同じである。図11(b)のB部の構成は、図2(c)のB部の構成と同じである。図11(c)のD部の構成は、図2(d)のD部の構成と同じである。図11(d)のF部の構成は、図2(e)のF部の構成と同じである。図11(b)のA’’部の構成は、図2(c)のA部の構成と共通する。図11(c)のC’’部の構成は、図2(d)のC部の構成と共通する。図11(d)のE’’部の構成は、図2(e)のE部の構成と共通する。
<欠陥修正方法2−4>
欠陥修正方法2−4は、図12に示すように、第1工程から第4工程までを備える。第5工程は、欠陥修正方法1の第5工程と同様で、任意の工程である。
欠陥修正対象領域5は、2つに分割される。しかし、第1工程(トリミング工程)は、全体に対して1回実施される。次に、全体(2つの欠陥修正対象領域5,5)に対し、第2工程(主膜成膜工程のベース層成膜工程)、第3工程(主膜成膜工程の透過率調整層成膜工程)が実施される。最後に、全体(2つの欠陥修正対象領域5,5)の高透過部に対し、第4工程(補填膜成膜工程)が実施される。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法2−4によっても、サイズが大きな欠陥4に対して、極めて高精度な欠陥修正を実現することができる。しかも、欠陥修正方法2−4は、欠陥修正方法2−1に比べ、工程が4工程減り、欠陥修正方法2−2に比べ、工程が3工程減り、欠陥修正方法2−3に比べ、工程が2工程減る。このため、製造時間の短縮、ひいては、製造コストの削減を図ることができる。
なお、図12(c)のA部の構成は、図2(c)のA部の構成と同じである。図12(d)のC部の構成は、図2(d)のC部の構成と同じである。図12(e)のE部の構成は、図2(e)のE部の構成と同じである。図12(c)のB部の構成は、図2(c)のB部の構成と同じである。図12(d)のD部の構成は、図2(d)のD部の構成と同じである。図12(e)のF部の構成は、図2(e)のF部の構成と同じである。図12(c)のA’’’部及びB’の構成は、図2(c)のA部及びB部の構成と共通する。図12(d)のC’’’部及びD’の構成は、図2(d)のC部及びD部の構成と共通する。図12(e)のE’’’及びF’部の構成は、図2(e)のE部及びF部の構成と共通する。
<欠陥修正方法2−5>
欠陥修正方法2−5は、図13及び図14に示すように、第1工程から第8工程までを備える。第9工程は、欠陥修正方法1の第5工程と同様で、任意の工程である。
欠陥修正方法2−5が欠陥修正方法2−1と異なる点は、欠陥修正方法2−1では、2つの欠陥修正対象領域5,5が一部(端部同士)でラップするように設定されるのに対し、欠陥修正方法2−5では、2つの欠陥修正対象領域5,5がラップしない、又は、ラップするにしてもごく僅かな量でラップするように設定されるという点である。これにより、欠陥修正方法2−1では、1つ目の欠陥修正対象領域5に対して形成された膜の一部が、2つ目の欠陥修正対象領域5に対して実施されるトリミング工程によって除去されるのに対し、欠陥修正方法2−5では、1つ目の欠陥修正対象領域5に対して形成された膜が、2つ目の欠陥修正対象領域5に対して実施されるトリミング工程によっても除去されない、又は、除去されるにしてもごく僅かな量のみ除去されるという違いが生じる。最終的な仕上がりに違いはない。
なお、欠陥修正方法2−5のラップさせないという方法は、欠陥修正方法2−2及び欠陥修正方法2−3にも当然に適用することができる。
<欠陥修正方法3>
欠陥修正方法3は、欠陥のサイズSが2μm以下の場合に用いられる。欠陥修正方法3は、図15に示すように、概略的には、(i)トリミング工程を備えず、(ii)欠陥修正対象領域5(欠陥4そのまま)に部分的に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、主膜8を成膜する主膜成膜工程と、(iii)主膜8が埋まっていない箇所に生じる高透過部に、透過率が半透過部3の透過率と等しくなるように、補填膜9を成膜する補填膜成膜工程とを備える。
欠陥修正方法3は、具体的には、第1工程から第3工程までを備える。第1工程(主膜成膜工程)及び第2工程(主膜成膜工程)では、レーザ光学系20を用い、欠陥修正対象領域5の大部分の領域に対し、主膜8が形成される。主膜8は、1つ又は複数個のスポット状の成膜である。この主膜8は、欠陥修正方法1等のベース層6と同様の条件で形成される。第3工程(補填膜成膜工程)では、レーザ光学系20を用い、欠陥修正対象領域5の残りの領域に対し、補填膜9が形成される。補填膜9も、スポット状の成膜であり、欠陥修正方法1等のベース層6と同様の条件で形成される。
以上の工程を経て、欠陥修正対象領域5の全面において透過率が均一で、かつ、欠陥修正対象領域5の周辺の正常な半透過膜で構成される半透過部3の透過率と等しくなる修正膜10が得られる。このように、欠陥修正方法3によれば、サイズが小さな欠陥4に対して、簡単かつ高精度な欠陥修正を実現することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
たとえば、上記実施形態においては、周囲が半透過部3のみである欠陥4についての欠陥修正方法について説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。たとえば、図16に示すように、遮光部2(遮光膜2の上に半透過膜3が積層された部分)の近傍に生じた欠陥4に対しても、本発明に係る欠陥修正方法を適用可能であることはいうまでもない。なお、欠陥4の近傍に遮光部2がある場合、図16(b)に示すように、トリミング工程では、トリミング領域は、遮光部2と重ならないように設定される。すなわち、トリミング領域は、遮光部2の半透過部3との境界(遮光部2の外縁)と接するように設定される。半透過部3のみトリミングし、遮光部2はトリミングされないようにするためである。しかし、図16(c)以降に示すように、トリミング工程以降の各成膜工程では、欠陥修正対象領域5は、遮光部2と重なるように設定される。遮光部2の上であれば、高透過部は生じず、しかも、遮光部2の上にどのように膜が成膜されようが、遮光部2の透過率には影響を与えないからである。これにより、補填膜成膜工程では、主膜8の外縁部のうち、半透過部3における部分にのみ生じる高透過部(図16(d)の例では、2辺の高透過部)に対して行われる。このため、補填膜成膜工程の時間短縮、ひいては、製造コストの削減を図ることができる。
また、上記実施形態においては、白欠陥の欠陥修正について説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。欠陥修正対象は、黒欠陥であってもよい。
また、上記実施形態においては、半透過部3を構成する半透過膜が単層である場合について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。半透過膜は、2層又は3層以上に積層された積層半透過膜であってもよい。そして、i)積層半透過膜の非表層(2層構造の場合は、下層)に生じた白欠陥に対しては、欠陥のサイズに応じて、欠陥修正方法1又は欠陥修正方法2のいずれかが用いられる(欠陥のサイズが欠陥修正方法3の対応サイズである場合は、欠陥修正方法1が用いられる。)。ii)積層半透過膜の表層(2層構造の場合は、上層)に生じた白欠陥に対しては、欠陥のサイズに応じて、欠陥修正方法1、欠陥修正方法2又は欠陥修正方法3のいずれかが用いられる。iii)積層半透過膜に生じた黒欠陥に対しては、欠陥修正方法1又は欠陥修正方法2のいずれかが用いられる。
また、上記実施形態においては、欠陥修正装置のスリット43の構造の関係上、欠陥修正対象領域5及びトリミング領域は、矩形状である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。適宜のマスク形状を採用することにより、欠陥修正対象領域及びトリミング領域の形状として、適宜の形状を設定することができる。あるいは、適切にレーザ光を制御することにより、スリットを用いないで修正膜を成膜することも可能である。
また、上記欠陥修正方法1及び2においては、トリミング工程が実施される。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。欠陥の形状によっては、欠陥そのままを欠陥修正対象領域に設定することができる場合がある。この場合は、トリミング工程は不要である。
また、上記欠陥修正方法1及び2においては、主膜成膜工程は、ベース層成膜工程と、透過率調整層成膜工程とを備える。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。ベース層だけで所期の修正膜が得られる場合は、透過率調整層成膜工程は不要である。
また、上記欠陥修正方法2においては、欠陥修正を2つに分割して行う。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。分割数は、3つ以上であってもよい。
また、上記実施形態においては、修正膜10の成膜手段として、レーザCVDが用いられる。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、外縁部の膜厚が薄くなるために高透過部が生じてしまうような成膜手段を用いる欠陥修正方法すべてに適用可能である。
「等しく」、「一致」、「同じ」、「矩形状」といった形状、状態を特定する用語は、本発明において、そのもののほか、それに近いないし類するという意味の「略」の概念も含むものである。
1…透明基板(ガラス基板)、2…遮光膜(遮光部)、3…半透過膜(半透過部)、4…欠陥(白欠陥)、5…トリミング領域(欠陥修正対象領域)、6…ベース層、7…透過率調整層、7a…透過率調整層(第1層)、7b…透過率調整層(第2層)、7c…透過率調整層(第3層)、8…主膜、9…補填膜、9a…透過率調整層(第1層)、9b…透過率調整層(第2層)、9c…透過率調整層(第3層)、10…修正膜、11…ハーフトーンマスク、20…レーザ光学系、21…レーザ発振器、22…コリメートレンズ、23…ビームエキスパンダ、24…アッテネータ、25…ビームスキャンユニット、30…レーザ光学系、31…レーザ発振器、32…コリメートレンズ、33…ビームエキスパンダ、34…アッテネータ、40…光学系、41…プリズム、42…プリズム、43…スリット、430…フレーム、431…フレーム、432…開口、44…プリズム、45…プリズム、46…対物レンズ、50…ガス供給系、51…原料ガス供給管、60…位置制御系、61…ステージ、62…位置制御部

Claims (12)

  1. ハーフトーンマスクの半透過部の欠陥修正対象領域に修正膜を成膜することにより、半透過部に生じた欠陥を修正するハーフトーンマスクの欠陥修正方法であって、
    欠陥修正対象領域に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、主膜を成膜する主膜成膜工程と、
    主膜の成膜によっても欠陥修正対象領域に残る高透過部に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、補填膜を成膜する補填膜成膜工程とを備える
    ハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  2. 主膜成膜工程は、欠陥修正対象領域と一致する形状に、主膜を成膜する、又は、欠陥修正対象領域の境界の少なくとも一部と主膜の外縁の少なくとも一部との間に隙間を生じて、主膜を成膜するものであり、
    補填膜成膜工程は、欠陥修正対象領域の境界から主膜の外縁部までの幅で欠陥修正対象領域の境界及び主膜の外縁部に沿って生じる高透過部に、補填膜を成膜するものである
    請求項1に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  3. 主膜成膜工程は、
    半透過部の透過率よりも高い透過率を有するベース層を成膜するベース層成膜工程と、
    透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、ベース層の上に1層又は複数層の透過率調整層を成膜する透過率調整層成膜工程とを備える
    請求項1又は請求項2に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  4. ベース層成膜工程は、欠陥修正対象領域の境界とベース層の外縁との間に隙間が形成されるように、ベース層を成膜する、又は、欠陥修正対象領域の境界にベース層の外縁が接するように、ベース層を成膜するものである
    請求項3に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  5. 補填膜成膜工程は、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように、1層又は複数層の透過率調整層を成膜する透過率調整層成膜工程を備える
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  6. 主膜成膜工程に先立ち、欠陥を包含する所定形状の欠陥修正対象領域を設定し、欠陥修正対象領域内に存在する既存の半透過膜を除去するトリミング工程を備える
    請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  7. 欠陥が所定サイズを超える場合、欠陥修正対象領域を複数に分割して欠陥修正を行う
    請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  8. 原料ガスの雰囲気中で、欠陥修正対象領域内にレーザ光を照射することにより、修正膜を成膜する
    請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のハーフトーンマスクの欠陥修正方法。
  9. 透明基板の上に、遮光部、透過部及び半透過部を形成する工程と、
    半透過部に生じた欠陥を修正する欠陥修正工程とを備え、
    欠陥修正工程として、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の欠陥修正方法を適用する
    ハーフトーンマスクの製造方法。
  10. 透明基板の上に、遮光部、透過部及び半透過部を備え、半透過部に修正膜を備えるハーフトーンマスクであって、
    修正膜は、
    透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される主膜と、
    主膜だけでは半透過部の透過率と等しくならない高透過部に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される補填膜とを備える
    ハーフトーンマスク。
  11. 主膜は、
    半透過部の透過率よりも高い透過率を有するベース層と、
    ベース層の上に、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される1層又は複数層の透過率調整層とを備える
    請求項10に記載のハーフトーンマスク。
  12. 補填膜は、透過率が半透過部の透過率と等しくなるように成膜される1層又は複数層の透過率調整層を備える
    請求項10又は請求項11に記載のハーフトーンマスク。
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