(57)【要約】【課題】マスク製造工程における検査、修正プロセスを省略することができ、高価な欠陥検査装置や欠陥修正装置を必要とせず、確実な納期で安価にマスク製作することが可能となるマスク製造方法を提供する。【解決手段】リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にレジストを塗布し、パターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、次に前記マスクパターンを設けた基板上に再度レジストを塗布し、前の描画パターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターン形成することを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にレジストを塗布し、パターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、次に前記マスクパターンを設けた基板上に再度レジストを塗布し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうことを特徴とするリソグラフィ用マスクの製造方法。
【請求項２】
リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にレジストを塗布し、任意の露光量またはドーズ量でパターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、該マスクパターンのパターン寸法測定後、再度レジストを塗布し、前記露光量またはドーズ量と条件を変更し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、描画時の露光量またはドーズ量を変更して、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうことを特徴とするリソグラフィ用マスクの製造方法。
【請求項３】
リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にポジレジストを塗布し、求められる白部パターン寸法仕様の許容範囲内の最小値を目標にした露光量またはドーズ量でパターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、該マスクパターンのパターン寸法測定後、再度ポジレジストを塗布し、前記の露光量またはドーズ量と前記パターン寸法を参考に最終要求寸法値になる露光量またはドーズ量に条件を変更し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、描画時の露光量またはドーズ量を変更して、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうことを特徴とするリソグラフィ用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製品の製造に用いられるリソグラフィ用マスクに関し、さらに詳しくは、納期を厳守し安価に供給し得るフォトマスクの製作に適用できるマスクの製造方法、および特殊なマスク構造で検査、修正が困難である次世代マスクの製作に適用できるマスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体、ＬＳＩ等の製造に用いられているフォトマスクは、石英ガラス等の透明基板上に、クロム等の金属薄膜をスパッタリング法等の真空成膜法により堆積してパターン形成膜である遮光膜を形成し、その遮光膜上に、光または電子線エネルギーに感光するフォトレジストまたは電子線レジストを塗布し、半導体デバイス設計データに基づいたマスクパターンデータをマスク描画用のレーザ描画装置または電子線描画装置等にてパターン露光描画した後、現像処理してレジストパターンを形成し、次にこのレジストパターンをエッチング用マスクとして、ウエットエッチングまたはドライエッチングにより遮光膜をエッチングしてパターニングする。その後、レジスト膜を剥離除去し、洗浄後、寸法・位置精度検査、パターン形状等の欠陥検査を行ない、検出されたパターン欠陥をレーザあるいはＦＩＢ（集束イオンビーム）等で修正を行ない、最終的な洗浄後、ペリクルを装着し、最終的な外観、異物検査を経てユーザーに供給していた。
【０００３】
このマスク製作には、多数の工程を経ることから長時間を要し、またマスクへの要求精度が上がるにつれ、微細なパターン欠陥も修正することが求められるようになっている。
しかしながら、描画プロセスでのレジスト塗布時における異物付着や、電子線描画装置のように真空中で描画する装置等でのプレート搬入時における異物付着、またレジスト現像処理プロセスでのレジスト残渣等や、クロム膜等の遮光膜ドライエッチング装置での異物発生により、例えばポジ型レジストを用いた場合において、本来はパターンの無い所に余剰な遮光膜パターンが形成されるため、製作されたマスクのほとんどに余剰欠陥（黒点欠陥）が存在するという問題点があった。
【０００４】
そのため、従来のフォトマスク製造プロセスで作製されたマスクは、すべて高精度の欠陥検査装置で検査し、検出された余剰欠陥は集束イオンビームやレ−ザを用いた欠陥修正装置で修正することが不可欠となっている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、パターンつぶれ等の修正不可能な致命的欠陥もあり、はじめから再作製が必要な製品もあり、マスクの納期の保証ができないことや再作製のために価格的にも高価なものとなってしまい、顧客の要求に対応できない状況にきているという問題点があった。
【０００５】
一方、半導体製造のために用いられるリソグラフィ技術として、光露光に使う光の波長は短いほど解像度を上げることができるので、露光波長はｉ線（３６５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）となり、さらにＦ２  エキシマレーザ（１５７ｎｍ）が開発されている。そうして、次世代リソグラフィ技術としてのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、ＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）等の開発が進められている。ＥＵＶやＥＰＬリソグラフィに用いられる次世代マスクは、マスク材料や構造が従来のマスクと異なり、現状ではマスク修正技術が確立されていないので、マスク欠陥の発生は致命的な欠陥となる。そのため上記のマスク製作には、余剰欠陥を発生させないマスク製作技術が要求されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−６４２７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、半導体製品製造用フォトマスク（レチクル）の製造には、描画装置、レジスト処理装置、高精度欠陥検査装置、高精度欠陥修正装置、洗浄装置等の高価な設備が必要であり、またこれらの装置による製造・検査工程を経ることにより、マスクの納期も長くなり、マスク単価も高価なものとなる。
現状のマスク製造プロセスでは、ほとんどのマスクでパターン欠陥が発生し、その欠陥発生原因は、描画プロセス、レジスト処理プロセス、ドライエッチングプロセスでの異物付着により発生する局所的遮光膜残りの余剰パターン欠陥があり、すべてのマスクにとってパターン欠陥検査装置と欠陥の除去修正装置の使用は不可欠となっている。また、致命的な欠陥発生時には描画から再作製となるため、大幅な納期遅れとコスト高になるという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、マスク製造工程における検査、修正プロセスを省略することができ、高価な高精度欠陥検査装置や欠陥修正装置を必要とせず、確実な納期で安価にマスク製作することが可能となる、プロセス起因の欠陥の無いマスク製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、マスク製作プロセスにおいて、プロセス欠陥がランダムに発生することに着目し、パターン描画、レジスト現像処理、遮光膜エッチング処理を２回以上繰り返すことにより、同一場所にパターン欠陥が再び発生しないことに基づくものである。
そこで、マスク製作プロセスを２回以上繰り返すことにより、１回目のマスクパターン形成プロセスで生じた余剰欠陥は、２回目のマスクパターン形成プロセスで取り除かれて、余剰欠陥が無くなり、その結果、マスク製作におけるパターン欠陥検査工程および欠陥修正工程が不要となるようにするものである。
従来の１回のマスク製作プロセスで発生するランダムな余剰欠陥の検出に用いられた、高価で検査時間のかかる高精度欠陥検査装置や、その検査結果に基づいて修正する欠陥修正装置が不要となるばかりでなく、修正不可能な致命的欠陥の発生による再作製がなくなることから、またマスク製作プロセスを２回以上まわすことで欠陥の無いマスクが確実に製作できることから、決められた納期で低価格のマスク供給が可能となる。
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わるフォトマスクの製造方法は、リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にレジストを塗布し、パターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、次に前記マスクパターンを設けた基板上に再度レジストを塗布し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうようにしたものである。
【００１０】
請求項２の発明に係わるフォトマスクの製造方法は、リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にレジストを塗布し、任意の露光量またはドーズ量でパターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、該マスクパターンのパターン寸法測定後、再度レジストを塗布し、前記露光量またはドーズ量と条件を変更し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、描画時の露光量またはドーズ量を変更して、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうようにしたものである。
【００１１】
請求項３の発明に係わるフォトマスクの製造方法は、リソグラフィ用マスクの製作において、パターン形成膜を有する基板上にポジレジストを塗布し、求められる白部パターン寸法仕様の許容範囲内の最小値を目標にした露光量またはドーズ量でパターン露光描画し、レジストを現像してレジストパターンを形成し、パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成し、該マスクパターンのパターン寸法測定後、再度ポジレジストを塗布し、前記の露光量またはドーズ量と前記パターン寸法を参考に最終要求寸法値になる露光量またはドーズ量に条件を変更し、前記マスクパターンと重ね合わせた後、前記露光描画と同じ描画データで再露光描画を行ない、現像してレジストパターンを形成し、再度パターン形成膜をエッチングした後、レジスト剥離、洗浄してマスクパターンを形成するマスク製造方法で、描画時の露光量またはドーズ量を変更して、１枚のマスク製作にレジスト塗布、パターン露光描画、レジスト現像、エッチングおよびレジスト剥離処理を２回以上行なうようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明を半導体集積回路の製造工程の露光工程において、所定の集積回路パターンをウェハ上に転写する原版としてのフォトマスク（レチクル）の場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は本発明の製造方法の一実施形態を説明する模式的な工程図である。
【００１３】
石英ガラス基板等の透明基板１の一主面上にパターン形成膜であるクロム単層膜、クロム／酸化クロムの２層膜、酸化クロム／クロム／酸化クロムの３層膜等の遮光膜２を設けたマスクブランクスを用意し（図１（ａ））、その遮光膜２上に、スピンコーター等を用いてポジ型電子線レジストを塗布し、レジスト膜３を形成する（図１（ｂ））。
【００１４】
次に、１回目のパターン露光描画４の描画条件を、本実施例のフォトマスクに要求される最終的な白部パターン寸法仕様の許容範囲値内の最小値を目標にして、電子線のドーズ量を設定して描画する（図１（ｃ））。
電子線描画の場合、ロードロックにレジスト塗布基板を挿入し、ロードロックチャンバーの真空圧を描画チャンバー圧と同等レベルにまで減圧してから、基板を挿入し、電子線描画４を行なう。この際、チャンバー内に気流の移動が発生することから、描画プロセスでの異物５の付着が発生する。これらの付着異物５は、パターン描画の電子線をさえぎり、その下のレジストは露光されない。
【００１５】
電子線描画終了後、レジスト現像プロセスにてレジストパターン６を形成する（図１（ｄ））。この時、本実施形態ではポジ型レジストを用いているので、前記の付着異物５により描画プロセスの異物起因による余剰レジストパターン７が形成される。また、溶解したレジスト残渣や、スピン現像処理等の場合、チャンバー壁からの跳ね返り等によりレジスト現像プロセス起因の余剰レジストパターン８が基板上に形成される。
【００１６】
次に、レジストパターン６が形成された基板は、遮光膜エッチングプロセスにてドライエッチャーを用いてレジストパターン６から露出している遮光膜２をエッチングする。その結果、正常な遮光パターン９が形成されると共に、描画プロセスおよび現像プロセスで発生した異物付着等による余剰レジストパターンによって形成された余剰パターン欠陥１０が生じる（図１（ｅ））。
【００１７】
エッチング後、レジスト剥離液１１を用いてレジスト剥離プロセスでレジストパターンを除去し、続いて洗浄液１２により洗浄プロセスを行ない（図２（ｆ））、遮光膜をパターニングしたマスクを得る。このマスクには、正常な遮光パターン９と共に、マスク周辺部の複数箇所にアライメントマーク１３が形成され、さらに前記の余剰パターン欠陥１０が存在する。
次いで、正常な遮光パターン９のパターン寸法測定１４を行って、電子線描画のドーズ量とパターン寸法との関係を確認する（図２（ｇ））。
【００１８】
次に、パターン形成された上記のマスクを洗浄液２２によりレジスト塗布前の洗浄を行ない（図２（ｈ））、前回と同じポジ型電子線レジストを再び塗布し、前回と同じ膜厚のレジスト膜２３を形成する（図２（ｉ））。
次いで、上記のレジストを再塗布したマスクを前回と同じ電子線描画装置にセットし、前回描画し形成したアライメントパターン１３にパターン検出電子線１５を照射して検出し、パターン重ね合わせ作業を行ない（図３（ｊ））、前回と同じ描画データを用い、前回描画したドーズ量とパターン寸法との関係を参考にして、マスク要求寸法に適したドーズ量に変更して、再パターン描画２４を行なう（図３（ｋ））。再パターン描画時にも、描画プロセスでの異物２５の付着がレジスト２３の別な場所で発生する。
【００１９】
再パターン描画後、再レジスト現像プロセス処理を行ない、レジストパターン２６を形成する（図３（ｌ））。この時、前記の描画プロセス起因の付着異物２５による余剰レジストパターン２７と、レジスト現像プロセス起因の余剰レジストパターン２８が石英ガラス基板１上に形成される。また、前回の描画で形成された余剰パターン欠陥１０はレジストで被覆されずに露出された状態となる。
【００２０】
次に、遮光膜エッチングプロセスにて前回と同じドライエッチャーを用いて再遮光膜エッチング処理を行なうことにより、余剰パターン欠陥１０がエッチング除去される（図３（ｍ））。
【００２１】
続いて、再レジスト剥離および洗浄を行なうことにより、レジストパターン２６および余剰レジストパターン２７、２８は除去され、余剰パターン欠陥の無いマスクが得られる（図４（ｎ））。
次に、パターン寸法測定部１４’、位置精度測定部１６を最終パターン寸法測定し、位置精度測定してマスクパターン形成は完了する（図４（ｏ））。
本実施形態においては、マスクパターン形成プロセスにて発生する欠陥は、ランダムに発生し、同じ場所にプロセス起因欠陥が発生しないことから、マスクパターン形成プロセスを２回以上繰り返すことにより欠陥の無いマスクが形成される。
【００２２】
次に、異物付着防止のため、ペリクル装着前に洗浄をしてから、ペリクル１７を装着する（図４（ｐ））。ペリクル装着後に、検査用反射光１８と検査用透過光１９から得られるパターンイメージを比較検査して最終的な異物検査を行ない（図４（ｑ））、異物付着が無いことを確認してから梱包し、出荷する。
【００２３】
（実施形態２）
石英ガラス基板等の透明基板の一主面上に、ウェハ露光光に対して所定の透過率を有する、例えば、フッ化Ｃｒ膜、ＴａＳｉオキサイド膜、ＭｏＳｉオキサイド膜等のハーフトーン膜をスパッタリング法等で形成し、そのハーフトーン膜上に、スピンコーター等を用いてポジ型フォトレジストを塗布し、レジスト膜を形成する。
【００２４】
次に、電子線描画装置により、通常用いている任意のドーズ量で１回目のパターン描画を行なう。この時、描画プロセスでの異物の付着が生じる。電子線描画終了後、レジスト現像プロセスにてレジストパターンを形成する。本実施形態ではポジ型レジストを用いているので、付着異物により描画プロセスの異物起因による余剰レジストパターンが形成され、また、溶解したレジスト残渣や、現像時の跳ね返り等によりレジスト現像プロセス起因の余剰レジストパターンが基板上に形成される。
【００２５】
次に、レジストパターンが形成された基板は、パターン形成膜エッチングプロセスにてドライエッチャーを用いてパターン形成膜をエッチングする。その結果、正常なハーフトーンパターンが形成されると共に、描画プロセスおよび現像プロセスで発生した異物付着等による余剰レジストパターンによって形成された余剰パターン欠陥が生じる。
【００２６】
エッチング後、レジスト剥離液を用いてレジスト剥離プロセスでレジストパターンを除去し、続いて洗浄液により洗浄プロセスを行ない、パターン形成膜をパターニングしたマスクを得る。このマスクには、正常なハーフトーンパターンと共に、マスク周辺部の複数箇所にアライメントマークが形成されており、さらに前記の余剰パターン欠陥が存在する。
次いで、正常なマスクパターンのパターン寸法を測定し、電子線描画のドーズ量とパターン寸法との関係を確認する。
【００２７】
次に、パターン形成された上記のマスクを洗浄液によりレジスト塗布前の洗浄を行ない、前回と同じポジ型フォトレジストを再び塗布し、前回と同じ膜厚のレジスト膜を形成する。
次いで、上記のレジストを再塗布したマスクを前回と同じ電子線描画装置にセットし、前回描画し形成したアライメントパターンを検出して、パターン重ね合わせ作業を行ない、前回と同じ描画データを用い、前回描画したドーズ量とパターン寸法との関係を参考にして、マスク要求寸法に適したドーズ量に変更して、再度パターン描画を行なう。再パターン描画時にも、レジスト上に描画プロセスでの異物の付着が第１回目の描画時とは別な場所で発生する。
【００２８】
再パターン描画後、再レジスト現像プロセス処理を行ない、レジストパターンを形成する。この時、前記の描画プロセス起因の付着異物による余剰レジストパターンと、レジスト現像プロセス起因の余剰レジストパターンが石英ガラス基板上に形成される。また、余剰パターン欠陥はレジストで被覆されずに露出された状態となる。
【００２９】
次に、パターン形成膜エッチングプロセスにて前回と同じドライエッチャーを用いて再度パターン形成膜をエッチング処理することにより、余剰パターン欠陥がエッチング除去される。
【００３０】
続いて、再レジスト剥離および洗浄を行なうことにより、レジストパターンおよび余剰レジストパターンは除去され、余剰パターン欠陥の無いマスクが得られる。
次に、パターン寸法測定部、位置精度測定部を最終パターン寸法測定し、位置精度測定してマスクパターン形成は完了する。
【００３１】
次に、異物付着防止のため、ペリクル装着前に洗浄をしてから、ペリクルを装着する。ペリクル装着後に、検査用反射光と検査用透過光から得られるパターンイメージを比較検査して最終的な異物検査を行ない、異物付着が無いことを確認してから梱包し、出荷する。
【００３２】
以上、本発明に係わる製造方法を実施形態に基づきフォトマスクおよびハーフトーン位相シフトマスクを例に説明したが、本発明はこれらの例示した実施形態に何ら限定されるものではなく、各種の変形および変更態様を採ることが可能である。例えば、本発明の製造方法はレベンソン型や補助パターン型等の他の形態の位相シフトマスクの製造にも適用できるし、シリコン薄膜等に貫通孔でパターン形成するＥＰＬ用マスク等の次世代マスクの製造にも適用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、同一基板上にマスクパターン形成プロセスを２回以上行うことにより、マスク欠陥のほとんどを占めるマスク製作プロセス起因の欠陥が無くなることから、無欠陥マスクが確実に作製でき、高精度な欠陥検査装置や修正装置が不要となり、また致命的な欠陥によるマスクの再作製も不要になる。また、マスク製作プロセスを２回以上繰り返すことにより確実にマスク製作ができることから、納期の厳守、マスクコストの低減ができる。
【００３４】
また、次世代マスクであるＥＵＶ用マスクの反射型多層構造マスクやシリコンやシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）等の薄膜上にパターン形成されるＥＰＬ用マスク等は、パターン検査や欠陥修正技術が確立されていないことから、これらのマスクでの欠陥発生は致命的であり、マスク製作は困難であるが、これらのマスク製作には、本発明によるところの２回以上のパターン形成プロセスによる余剰欠陥を発生させないマスク製作技術の適用効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態を説明する模式的な工程図である。
【図２】図１に続く本発明の製造方法の一実施形態を説明する模式的な工程図である。
【図３】図２に続く本発明の製造方法の一実施形態を説明する模式的な工程図である。
【図４】図３に続く本発明の製造方法の一実施形態を説明する模式的な工程図である。
【符号の説明】
１  透明基板
２  遮光膜（パターン形成膜）
３、２３  レジスト膜
４、２４  パターン露光描画
５、２５  付着異物
６、２６  レジストパターン
７、２７  描画プロセス異物起因余剰レジストパターン
８、２８  レジスト現像プロセス起因余剰レジストパターン
９  正常な遮光パターン
１０  余剰レジストパターンにより形成された余剰パターン欠陥
１１、２１  レジスト剥離液
１２、２２、３２  洗浄液
１３  アライメントマーク
１４、１４’    パターン寸法測定部
１５  パターン検出電子線またはレーザ光
１６  位置精度測定部
１７  ペリクル
１８  検査用反射光
１９  検査用透過光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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