TWI663469B - Defect correction method of phase shift mask - Google Patents

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Abstract

提供一種相移光罩的缺陷修正方法，其特徵在於， 包含下述步驟：步驟S1，其針對光罩基板測定缺損部的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含缺損部之圖案；步驟S2，其判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及，步驟P2，其在所述判定結果為“否”的情況下，在所述缺損部上沉積遮光膜。

Description

相移光罩的缺陷修正方法
本發明主要關於一種對在相移光罩中產生的缺陷進行修正的方法、進行了缺陷的修正後的光罩，該相移光罩用於平板顯示器裝置的製造。
相移光罩（PSM）是藉由相位偏移效果而提高了解析度的光罩。通常，相移光罩所使用的相移膜是一種透過率為1～10[%]左右且具有使相位反轉（或偏移）的效果的半透膜。
目前已經確立了如下技術：通常，在透明的玻璃基板上僅形成有遮光膜的圖案而成的所謂二元光罩的情況下，藉由雷射切斷（laser zapping）將包含缺陷之區域局部地整形去除（修整（trimming）），並且藉由光激化學氣相沉積(光CVD)法等，在遮光膜整形去除的部位或圖案的缺損部（以下，有時將圖案的缺損部稱為白缺陷）局部地沉積遮光膜。藉由上述技術能夠以較高的位置精度來進行與缺陷的大小和種類對應的修正。
在專利文獻1中公開了如下相移光罩的缺陷修正方法：在具有遮光圖案、相移器圖案之相移光罩的缺陷修正方法中，其特徵在於，在針對遮光層和相位偏移層在規定的位置處形成圖案後，藉由使用雷射的光CVD法而選擇性地在相移器圖案的缺失部分處沉積SiO2 膜。在專利文獻2中公開了灰階光罩的缺陷修正方法。
[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2009-020312號公報 專利文獻2：日本特開2008-216346號公報 專利文獻3：日本特開2014-074827號公報
[發明所欲解決的問題] 但是，應用於平板顯示器裝置的相移光罩，在利用膜厚對透過率和相位偏移量這2個參數進行控制這方面是屬於特殊的膜，原本是無法代替的膜。在本申請發明人的實驗中，在為了修正圖10（A）的光罩的光學反射影像所示的2.0μm寬的線圖案的斷線缺陷（2.0μm×4.0μm）而藉由光CVD法沉積相同尺寸的遮光膜後，如圖10（B）所示的曝光後的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像所示，修正部分處的線寬局部變細，亦即沒能進行正常的修正。在利用相移膜來代替遮光膜的其他實驗中，線寬進一步變細。這表示相移膜的修正是極其困難的。
亦即，即使能夠藉由雷射切斷而準確地進行了缺陷部位的整形去除，但以準確的位置精度在該位置處沉積一種具有相位差和透過率與周圍的膜完全相同的光學特性之相移膜也是極其困難的。
這主要是由於相移膜和缺陷修正膜的沉積方法的不同所引起的。亦即，這是因為，相位差是藉由膜厚來控制的，但是，相移膜和缺陷修正膜的沉積方法不同，嚴密地講，組成也不同，因此即便使膜厚相同，相位差也未必相同。
而且，在將光學特性不同的膜沉積在圖案的缺損部的情況下，會在周圍的相移膜與形成在缺陷部分處的沉積膜之間產生光的干涉效果的差異，容易在利用轉印曝光而形成的圖案中產生圖案形成不良。
鑒於上述問題，本發明的主要目的在於：根據缺陷的大小和類別來提供最佳的缺陷修正方法。
[解決問題的技術手段] 本發明的第1相移光罩的缺陷修正方法，包含下述步驟：步驟S1，針對光罩基板測定缺損部的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含缺損部之圖案；步驟S2，判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及，步驟P1，其在所述判定結果為“否”的情況下，在所述缺損部上沉積用以填充所述缺損部的遮光膜。
本發明的第2相移光罩的缺陷修正方法，包含下述步驟：步驟S1，針對光罩基板測定缺損部的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含缺損部之圖案；步驟S2，判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及步驟S3，在所述步驟S2的判定結果為“是”的情況下，進一步判定是否斷線，在所述步驟S3的判定結果為“否”（亦即非斷線）的情況下，包含下述步驟： 步驟P2-1，與和所述缺損部相鄰的相移膜的圖案邊緣部重疊地將遮光膜沉積為矩形狀；以及 步驟P2-2，以留下所述缺損部中的非斷線側的圖案邊緣部而僅包含另一方的缺損部的方式，將所述缺損部的周圍的遮光膜整形去除為矩形狀， 使所述重疊寬度O（O1、O2）的大小為1.0μm以下。
本發明的第3相移光罩的缺陷修正方法，包含下述步驟：步驟S1，針對光罩基板測定白缺陷的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含白缺陷之圖案；步驟S2，判定所述相移膜上的缺陷尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及步驟S3，在所述步驟S2的判定結果為“是”的情況下，進一步判定是否斷線， 在所述步驟S3的判定結果為“是”（亦即斷線）的情況下，包含下述步驟： 步驟P3-1，在如下的區域T沉積遮光膜，該區域T包含所述缺損部，與和所述缺損部相鄰的單層相移膜的邊緣部重疊並覆蓋所述缺損部的全部；以及 步驟P3-2，按照所述圖案寬度相對於修正前的圖案寬度為0.1μm±0.1μm的誤差Δt對所述遮光膜進行整形去除， 使所述重疊寬度O（O3、O4）的大小為1.0μm以下。
上述的第1～第3相移光罩主要以在透明基板上直接形成相移膜的圖案的光罩為前提，但是，針對如下的“邊緣強調型相移光罩”（專利文獻3）也能夠應用本發明的缺陷修正方法，該“邊緣強調型相移光罩”是在透明基板上形成遮光膜的圖案，在該遮光膜的圖案上，特別是圖案邊緣部等沉積相移膜。
[發明的效果] 根據本發明，針對本來難以進行缺陷修正的相移光罩，也能夠進行缺陷修正。
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。但是，以下的實施方式均不在本發明的主旨的認定中給出限定性的解釋。此外，有時對相同或同種部件標注相同的參照標號並省略說明。
（第1實施方式）本發明的基本思路（單層PSM的修正） 圖1是示出本發明的第1實施方式的相移光罩的缺陷修正的步驟的流程圖。在沒有特別明確指出的情況下，本發明的缺陷修正是指白缺陷的修正。但是，為了便於說明，假定相移光罩是在透明基板上形成了單層相移膜的圖案的情況來進行說明，在第2實施方式中說明多層結構的複雜的相移膜。
1.關於針孔缺陷的修正（第1修正方法） 在對針孔缺陷進行修正的情況下，首先，利用檢查機對作為物件的光罩基板進行缺損部的位置和尺寸的測定（步驟S1）。接著，判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上（步驟S2）。在其判定結果為“否”亦即缺損部的尺寸為規定值以下的情況下，作為處理1（P1），藉由光CVD法等能夠確定位置並成膜的手段在缺損部上方以填充所述缺損部的方式來沉積基本相同尺寸的遮光膜。
這裡，步驟S2的判定結果為“否”意味著，在由相移膜形成的圖案上形成的缺損部是被稱為所謂的針孔缺陷的微小的白缺陷的情況。該情況下，原本對曝光的影響是輕微的，但在包含缺陷之周圍藉由雷射切斷處理進行整形去除（修整）則反而會對光學特性產生不良影響。因此，不進行修整而執行直接在缺損部沉積遮光膜的步驟P1，然後，根據需要僅進行成膜殘渣的去除。其結果是，雖然在由相移膜形成的圖案上形成的微小的白缺陷被膜厚較大的遮光膜覆蓋，但如果是該尺寸則基本不會有由於干涉效果帶來的影響，即使利用遮光膜進行代替而填入相移膜的缺損部，也基本不會對曝光產生影響。
在針孔缺陷的修正中不需要成膜殘渣的去除。但是，如後所述，如果是“涉及到邊緣的缺陷”，為了與周圍的邊緣一致則需要修整工程。
這裡使用的遮光膜，只要是光學濃度3.0以上即可，作為一例，優選是鉻膜，但是不限於此，只要滿足光學濃度的條件則也可以是其他材料。此外，當選定在包含缺損部之區域局部地成膜的遮光膜時，優選是適當選擇在其後的雷射切斷處理中被蒸散時不容易殘留殘渣的材料。
另外，關於“基本不會對曝光產生影響”，應以曝光光的波長和目標線寬為前提進行討論，在本發明中，基本上將g線、h線、i線（波長365[nm]～436[nm]的紫外光）的混合光或由單色光構成的曝光光作為前提，並將形成2μm～3μm左右的最小線寬的圖案作為前提。在該前提下，尺寸為1.0μm×1.0μm以下的針孔缺陷超出了解析極限，因此可以說“基本不會對曝光產生影響”。這是包含後述的第2和第3相移光罩的缺陷修正方法在內的本申請發明中共通的前提事項。
另外，在缺損部中確認到成膜殘渣（相移膜的膜的凝結）形成為獨立的點狀的缺陷的情況下，優選是藉由雷射切斷處理等已知的方法將成膜殘渣整形去除。
圖2（A）是示出在合成石英玻璃等透明基板11上形成相移膜12的圖案的狀況的放大俯視圖。相移膜是一種透過率的典型值為1～10［%］左右且具有使相位反轉或偏移的效果的半透膜，圖案示出典型的線和空間的圖案。但是，實際的圖案不一定是這樣的圖案，此外，不限於線和空間的圖案。而且，在相移膜12的圖案上存在1.0μm×1.0μm以下的針孔缺陷d1。
圖2（B）是在X-X處切斷圖2（A）的剖視圖。可知在相移膜12上形成的直徑L1的針孔缺陷d1到達透明基板11。光罩的檢查機藉由光學方法來測定缺陷的位置和尺寸。通常，在檢查單層的半透膜的情況下，優先對透過照明的結果進行判斷。即使在反射照明中確認到缺陷，只要在透過照明中沒有透過就不需要修正。而且，當藉由透過照明判斷是一種尺寸為1.0μm×1.0μm以下的針孔缺陷時，藉由光CVD法僅在該部分處局部地沉積遮光膜，由此成為圖3（A）和圖3（B）所示的狀態，缺陷修正即完成。
即使在應該形成相移膜的部位的一部分處形成了遮光膜，由於其大小為曝光機的解析極限以下的大小，因此基本沒有曝光後的影響，與將針孔缺陷放置的情況相比，缺陷得到進一步修正。
圖8（A）示出包含尺寸為1.0μm×1.0μm的白缺陷（針孔缺陷）之單層的相移光罩的光學反射影像，圖8（B）示出觀察在該光罩上應用上述的修正方法後的曝光後的圖案得到的SEM影像。不進行修整而是利用遮光膜來進行與缺陷尺寸同等尺寸的修正，由此，曝光後的圖案基本上能夠修正為正常。
2.關於非斷線缺陷的修正（第2修正方法） 在對非斷線缺陷進行修正的情況下，在上述步驟S2的判定結果為“是”（尺寸為1.0μm×1.0μm以上）的情況下，還需要判定是否斷線的步驟S3。這裡，關於“斷線”或是“非斷線”的區別，設置以下的判定基準是現實的。
圖4（A）示出線圖案上具有相移膜的缺損部d2之圖案。此外，圖4（B）是圖4（A）中的被一點鏈線包圍的缺損部d2周邊的放大圖。該缺損部d2的尺寸超過1.0μm×1.0μm，但是，相對於圖案寬度Lo，缺損部附近的圖案最細的部位處的圖案寬度Lr剩餘1μm以上，因此判斷為未斷線。
在步驟S3的判定結果為“否”（亦即非斷線）的情況下，與和缺損部d2相鄰的相移膜的圖案邊緣部重疊地將遮光膜沉積在區域T的範圍（步驟P2-1）。此時，使重疊寬度O（O1、O2）的大小為1.0μm以下。
接著，如圖5所示，以留下缺損部中的非斷線側的圖案邊緣部並且僅包含另一方的缺損部的方式，將所述缺損部的周圍的遮光膜整形去除為矩形狀（步驟P2-2）。該步驟被稱作修整，在圖4（B）中，利用虛線圖示出要進行修整的區域Z。如圖5（B）所示，以剩下殘存部R並且包含白缺陷之缺損部的方式將遮光膜整形去除為矩形狀，由此缺陷修正完成。另外，當然，在修整時需要避免去除相鄰的圖案。
這樣，在作為物件的圖案是包含非斷線缺陷之圖案的情況下，預先設置用於區分“非斷線”和“斷線”的基準。在上述的例子中，在缺損部以外的圖案寬度Lr（從圖案的端部到缺損部的端部的距離）的大小為1μm以下的情況下，即使殘留非斷線的部分，也判斷為“斷線”而適用後述的“斷線缺陷的修正”（第3修正方法）。這裡的關鍵在於，即使在圖案上存在缺陷尺寸超過1.0μm×1.0μm的缺損部，由於圖案確保了至少1μm以上的圖案寬度，因此為了修復相移膜的圖案的缺損部分，將透過率為0的遮光膜填入。
但是，嚴密地講，電極圖案等不能說是線圖案，因此有時“斷線”或是“非斷線”的區分未必適當，但是，能夠根據缺損部和殘存部的大小來應用本修正方法。亦即，只要存在缺陷尺寸超過1.0μm×1.0μm的缺損部，且圖案留下1μm以上就能夠適用本修正方法。
圖8（C）示出包含尺寸為2.0μm×2.0μm的白缺陷（非斷線缺陷）之單層的相移光罩的光學反射影像，圖8（B）示出觀察對該光罩應用上述修正方法後的曝光後的圖案得到的SEM影像。以覆蓋缺損部的方式成膜，僅對缺損部的左側邊緣進行修整，從而能夠將線寬修正為與正常部相等。這樣，針對相移膜的非斷線的缺陷，利用遮光膜代替缺損部並且僅對確保了圖案寬度的單側進行修整，從而能夠進行缺陷的修正。利用修正後的光罩進行曝光時，嚴密地講確認到20nm左右的變細部位，但是影響輕微，是在實用上不會成為問題的級別。
3.關於斷線缺陷的修正（第3修正方法） 在對斷線缺陷進行修正時，在上述步驟S2的判定結果為“是”（尺寸為1.0μm×1.0μm以上）的情況下，還需要判定是否斷線的步驟S3。這裡，“斷線”或是“非斷線”的判定基準與上述相同。
亦即，在物理上斷線的情況當然判斷為“斷線”，在未完全斷線的情況下，在相對於圖案寬度Lo，缺損部以外的圖案寬度Lr小於規定的基準值（例如，1μm）的情況下，也判斷為“斷線”。
圖6（A）示出線圖案上具有相移膜的缺損部d3之圖案。此外，圖6（B）是圖6（A）中的被一點鏈線包圍的缺損部d3周邊的放大圖。該缺損部d3超過1.0μm×1.0μm並且斷線。亦即，步驟S3的判定結果為“是”（亦即斷線）。
此時，如圖7（A）所示，在區域T沉積遮光膜，該區域T包含缺損部d3，與和缺損部相鄰的相移膜的圖案邊緣部重疊並且覆蓋所述缺損部的全部（步驟P3-1）。也可以在沉積遮光膜之前進行修整。此時，如該圖所示，將區域T和缺損部的端部E的重疊寬度O（O3、O4）的大小調整為1.0μm以下。
接著，如圖7（B）所示，剩下殘存部R，並且將遮光膜的兩側的邊緣部整形去除為矩形狀，由此完成缺陷修正。此時，以殘留比圖案寬度寬出寬度Δt的方式進行去除。由於利用遮光膜置換了斷線缺陷這樣的大面積的相移膜的缺損部，因此與該圖案寬度的設計值之差Δt的大小對曝光後的線寬影響較大。
根據實驗求出的為了緩和曝光後的圖案的變細或變粗而需要的容許與該圖案寬度的設計值之差Δt的誤差為0.1±0.1μm，亦即，與原本的圖案尺寸之差為0.0μm～＋0.2μm是最佳的。
圖9（A）示出包含尺寸為2.0μm×4.0μm的白缺陷（斷線缺陷）的單層的相移光罩的光學反射影像。在該例子中，由於重疊不充分，因此從間隙產生漏光，發生了圖案變細。圖9（B）示出在包含尺寸為2.0μm×4.0μm的白缺陷（斷線缺陷）的單層的相移光罩中，將重疊寬度O（O3，O4）的大小設為＋0.4μm的情況下的光學反射影像。該情況下，發生了局部的線寬變粗。
因此，在遮光膜成膜時可靠地進行重疊以及在遮光膜形成後可靠地將線寬修正為規定的範圍是重要的。
4.關於缺陷修正的極限 能夠利用遮光膜對相移光罩的缺陷進行修正的缺陷，根據大小或缺陷的部位的不同而存在極限。由於以現行的雷射切斷的精度是0.1μm左右、線寬是2～3μm左右作為前提，因此，在存在10μm×10μm以上的缺損部的情況下判斷為NG，重新製作相移光罩。
（第2實施方式）對邊緣強調型相移光罩的應用 對於如下的2層構造的相移光罩（本說明書中稱為“邊緣強調型相移光罩”。）也能夠應用本發明的修正方法，該2層構造的相移光罩在透明基板上設有遮光膜的圖案，在圖案邊緣部等線寬容易變細的部位沉積了相移膜。
關於第1層的遮光膜，在第1層的遮光膜的圖案形成完成的時點，與通常的二元光罩相同，因此能夠應用現有技術而進行修正。 關於在形成第2層的相移膜時產生的白缺陷，能夠應用第1實施方式中說明的缺陷修正方法。
（其他實施方式） 關於白缺陷的修正，如第1和第2 實施方式中說明的那樣，關於由於異物或相移膜的膜厚異常等而產生的“黑缺陷”的修正，藉由已知的去除方法，例如雷射切斷來去除相應部位，從而在人為地形成“白缺陷”的基礎上，根據該白缺陷的大小和部位應用本申請發明的白缺陷的修正方法即可。白缺陷的大小和部位的判斷基準直接採用本申請發明中說明的判斷基準即可。
[產業上的可利用性] 根據本發明，能夠對以往難以修正的相移光罩的缺陷進行修正，因此在產業上的可利用性極大。
11‧‧‧透明基板
12‧‧‧相移膜
d1‧‧‧針孔缺陷（1.0μm×1.0μm以下的白缺陷）
d2‧‧‧非斷線缺陷
d3‧‧‧斷線缺陷
O(O1~O4)‧‧‧重疊寬度
△t‧‧‧與圖案寬度的設計值之差
S1、S2、S3、P1、P2、P3‧‧‧步驟
圖1是示出第1實施方式的相移光罩的缺陷修正方法的步驟的流程圖。 圖2是示出第1實施方式的形成有針孔缺陷的狀況的相移光罩的俯視圖和剖視圖。 圖3是示出第1實施方式的針孔缺陷的修正完成後的狀況的相移光罩的俯視圖和剖視圖。 圖4是示出第1實施方式的形成有非斷線缺陷的狀況的相移光罩的俯視圖和放大俯視圖。 圖5是示出第1實施方式的非斷線缺陷的修正完成後的狀況的相移光罩的俯視圖和放大俯視圖。 圖6是示出第1實施方式的形成有斷線缺陷的狀況的相移光罩的俯視圖和放大俯視圖。 圖7是示出第1實施方式的斷線缺陷的修正完成後的狀況的相移光罩的放大俯視圖。 圖8是示出第1實施方式的缺陷的修正完成後的狀況的相移光罩的光學反射影像和曝光後的圖案（針孔缺陷：A、B，非斷線缺陷：C、D）。 圖9是示出第1實施方式的斷線缺陷的修正完成後的狀況的相移光罩的光學反射影像（重疊不充分的情況：A，重疊過多的情況：B）。 圖10是藉由現有方法修正了斷線缺陷的情況下的相移光罩的光學反射影像和曝光後的圖案。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (8)

  1. 一種相移光罩的缺陷修正方法，其包含下述步驟：步驟S1，其針對光罩基板測定缺損部的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由透過率實質上大於0的相移膜形成的包含缺損部之圖案；步驟S2，其判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及，步驟P1，其在所述判定結果為“否”的情況下，在所述缺損部上為了填充所述缺損部而沉積透過率實質上為0的遮光膜。
  2. 一種相移光罩的缺陷修正方法，其包含下述步驟：步驟S1，其針對光罩基板測定缺損部的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含缺損部之圖案；步驟S2，其判定所述相移膜上的所述缺損部的尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及，步驟S3，其在所述步驟S2的判定結果為“是”的情況下，進一步判定是否斷線，而在所述步驟S3的判定結果為“否”亦即非斷線的情況下，包含下述步驟：步驟P2-1，其與和所述缺損部相鄰的相移膜的圖案邊緣部重疊地將遮光膜沉積為矩形狀；以及，步驟P2-2，其以留下所述缺損部中的非斷線側的圖案邊緣部而僅包含另一方的缺損部的方式，將所述缺損部的周圍的遮光膜整形去除為矩形狀；並且，使所述重疊寬度O的大小為1.0μm以下，該重疊寬度O包含重疊寬度O1、O2。
  3. 一種相移光罩的缺陷修正方法，其包含下述步驟：步驟S1，其針對光罩基板測定白缺陷的位置和尺寸，該光罩基板在透明基板上具有由相移膜形成的包含白缺陷之圖案；步驟S2，其判定所述相移膜上的缺陷尺寸是否為1.0μm×1.0μm以上；以及，步驟S3，其在所述步驟S2的判定結果為“是”的情況下，進一步判定是否斷線，而在所述步驟S3的判定結果為“是”亦即斷線的情況下，包含下述步驟：步驟P3-1，其在如下的區域T沉積遮光膜，該區域T包含所述缺損部，與和所述缺損部相鄰的單層相移膜的邊緣部重疊並覆蓋所述缺損部的全部；以及，步驟P3-2，其按照所述圖案寬度相對於修正前的圖案寬度為0.1μm±0.1μm的誤差△t對所述遮光膜進行整形去除；並且，使所述重疊寬度O的大小為1.0μm以下，該重疊寬度O包含重疊寬度O3、O4。
  4. 一種相移光罩，其是在透明基板上形成有透過率實質上大於0的相移膜的圖案之光罩用的相移光罩，其中，所述相移光罩在所述圖案上包含由透過率實質上為0的遮光膜構成的缺陷修正膜。
  5. 一種相移光罩，其是在透明基板上依次形成有透過率實質上為0的遮光膜的圖案和透過率實質上大於0的相移膜的圖案之光罩用的相移光罩，其中，所述相移光罩在所述圖案上包含由透過率實質上為0的遮光膜構成的缺陷修正膜。
  6. 如請求項4或5所述之相移光罩，其中，所述遮光膜以覆蓋相移膜的圖案的缺損部的方式被填入。
  7. 如請求項6所述之相移光罩，其中，在判斷為所述圖案的缺損部的尺寸大於1.0μm×1.0μm並且所述圖案的缺損部非斷線的情況下，將下層的相移膜與上層的遮光膜的重疊寬度O控制為1.0μm以下，該重疊寬度O包含重疊寬度O1、O2。
  8. 如請求項6所述之相移光罩，其中，在判斷為所述圖案的缺損部斷線的情況下，將所述缺損部中的下層的相移膜與上層的遮光膜的重疊寬度O控制為1.0μm以下，並且，將在所述缺損部沉積的遮光膜的寬度與缺損部的圖案寬度的設計值之差△t控制為0.1μm±0.1μm，該重疊寬度O包含重疊寬度O3、O4。
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