(57)【要約】【課題】マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減が可能であるマスクの製造方法を提供する。また、マスク製造プロセスを改良し、半導体装置の製造コストを低減できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１オリジナルマスク１０−１においてパターンの欠陥Ｄが検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製する。第１オリジナルマスク１０−１の欠陥部分Ｄを含む領域はカバー膜１６により遮蔽して遮蔽領域とし、第１オリジナルマスク１０−１の遮蔽領域を除くパターン、および第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写することにより、子マスクを製造する。【選択図】図４
2004165183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を用いた直接描画により作製された第１オリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、
検出された前記パターンの欠陥部分を含む領域を遮蔽する工程と、
前記遮蔽した領域に形成されるパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製する工程と、
前記第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および前記第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写する工程と
を有するマスクの製造方法。
【請求項２】
前記マスクは、電子線等倍露光に使用され、
前記マスク部材に転写する工程において、電子線を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記マスクは、光露光に使用され、
前記マスク部材に転写する工程において、光を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
電子線を用いた直接描画により作製され、同一のパターンが形成された複数の露光領域をもつオリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、
前記パターンの欠陥が検出された前記露光領域を除く他の前記露光領域のパターンを等倍露光によりマスク部材に転写する工程と、
前記マスク部材と前記オリジナルマスクとの相対位置を変化させて、前記欠陥が検出された前記露光領域に相当する位置に、他の前記露光領域のパターンを等倍露光により前記マスク部材に転写する工程と
を有するマスクの製造方法。
【請求項５】
前記マスクは、電子線等倍露光に使用され、
前記マスク部材に転写する工程において、電子線を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項４記載のマスクの製造方法。
【請求項６】
前記マスクは、光露光に使用され、
前記マスク部材に転写する工程において、光を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項４記載のマスクの製造方法。
【請求項７】
露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに転写する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記露光用マスクを形成する工程は、
電子線を用いた直接描画により作製された第１オリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、
検出された前記パターンの欠陥部分を含む領域を遮蔽する工程と、
前記遮蔽した領域に形成されるパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製する工程と、
前記第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および前記第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに電子線を用いた等倍露光により転写し、
前記マスク部材に転写する工程において、電子線を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに光を用いた露光により転写し、
前記マスク部材に転写する工程において、光を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに転写する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記露光用マスクを形成する工程は、
電子線を用いた直接描画により作製され、同一のパターンが形成された複数の露光領域をもつオリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、
前記パターンの欠陥が検出された前記露光領域を除く他の前記露光領域のパターンを等倍露光によりマスク部材に転写する工程と、
前記マスク部材と前記オリジナルマスクとの相対位置を変化させて、前記欠陥が検出された前記露光領域に相当する位置に、他の前記露光領域のパターンを等倍露光により前記マスク部材に転写する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに電子線を用いた等倍露光により転写し、
前記マスク部材に転写する工程において、電子線を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに光を用いた露光により転写し、
前記マスク部材に転写する工程において、光を用いた等倍露光により前記マスク部材に転写する
請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクの製造方法および半導体装置の製造方法に関し、特に半導体装置のリソグラフィ工程で用いられるマスクの製造方法と、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光リソグラフィ用のマスクの製造フローを図１７に示す。まず、設計データは、光近接効果補正（ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）  等を施すため、図形に補正が加えられ、電子線描画用データ（ＥＢデータ）に変換される（ステップＳＴ１０１）。
【０００３】
次に、通常、ガラス基板の上にクロム等の遮光膜がスパッタリングされた基板上にレジストが塗布された、いわゆるブランクスに対し、電子線露光装置により、電子ビームが照射される（ステップＳＴ１０２）。このとき、上記の電子線描画用データに従って、レジスト上に図形データが、１つ１つ描画されていく。
【０００４】
次に、レジストを現像し（ステップＳＴ１０３）、レジストをマスクとして遮光膜をエッチングし（ステップＳＴ１０４）、レジストを剥離して洗浄を行う（ステップＳＴ１０５）。これにより、ガラス基板上に遮光膜による半導体回路パターンが形成される。
【０００５】
次に、形成されたパターンが所望のデータ（描画用データ）と完全に一致しているかを確認するため、欠陥検査が行われる（ステップＳＴ１０６）。欠陥検査では、遮光膜のパターンの欠損（白欠陥）と余分なパターンの残存（黒欠陥）といった形状欠陥が、外観検査装置によって検出される。
【０００６】
欠陥が検出された場合には、欠陥の修正を行う（ステップＳＴ１０７）。一般に欠陥の修正にはレーザまたは収束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）が用いられる。
【０００７】
欠陥の修正後、修正が正しく行われたかどうかの確認検査や、欠陥修正部分が光リソグラフィによりウェーハ上に正しく転写されるかどうかの転写性評価が行われる（ステップＳＴ１０８）。
【０００８】
ステップＳＴ１０６で欠陥が検出されなかったマスクと、ステップＳＴ１０８で転写性評価に合格したマスクには、短寸法測定や重ね合わせ測定等、他の検査が行われる。短寸法測定ではパターンエッジを検出し、パターンの線幅を測定する。重ね合わせ測定ではパターンの座標を測定する。
【０００９】
これらの検査項目を合格した後に、最終洗浄（ステップＳＴ１０９）、ペリクル装着（ステップＳＴ１１０）、最終検査、異物検査が行われ（ステップＳＴ１１１）、これらの検査を経たマスクが出荷される。
以上が光リソグラフィ用マスクの一般的な製造方法である。
【００１０】
マスクの欠陥検査で修正不可能な欠陥が検出された場合、光リソグラフィ用マスクは不良となる。従って、電子線描画工程から一連の工程を再度繰り返し、マスクを作製し直す必要がある。
【００１１】
光リソグラフィにおいては、例えば、図１８（ａ）に示すようなＯＰＣなど複雑な補正が施されたパターン３２に対して、図１８（ｂ）に示すような欠陥Ｄが発生した場合、通常のＦＩＢやレーザを用いた修正方法での修正は困難である。あるいは、パターンが広範囲にわたって欠落しているような欠陥等もいわゆる修正不能欠陥（パターンくずれ）となる。
【００１２】
修正不能欠陥が発生した場合には、再度、描画工程から検査工程を行う必要があり、この場合、最初のマスクに要した描画、プロセス、欠陥検査は全て無駄となってしまい、マスクの生産性を異常に悪化させる原因となっている。近年のパターンの微細化により、電子線描画の所要時間は長くなっており、マスクの再作製はマスク製造のターンアラウンドタイム（ＴＡＴ）を大幅に低下させる要因となっている。
【００１３】
さらに、マスクの再作製を行うことにより、プロセスやブランクスのコストが増大するという問題もある。上記の従来のマスクの製造方法では、欠陥が検出されたマスクと再作製されるマスクを同じ製造方法で製造する。従って、欠陥が発生する確率は原理的に等しい。すなわち、マスクを再作製しても、欠陥のないマスクが得られることは保証されない。
【００１４】
上記の課題を解決するため、マスク上の欠陥位置を決定し、欠陥を取り囲む領域を画定し、その領域を不透明にし、この欠陥のある領域に相当する設計回路を第２のマスクに形成する技術が開示されている（特許文献１参照。）。
【００１５】
上記の技術は、光リソグラフィ用マスクに関するものであり、親マスクに欠陥があった場合に、第２のマスクを作製して、２枚以上のマスクを用いて、ウェーハに露光を行うものである。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−２０７０４０号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｕｔｓｕｍｉ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１７  Ｐ．２８９７（１９９９）
【特許文献２】
特願２００２−１２２９２５号
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ＬＳＩの微細化に伴い、従来の光リソグラフィに替わり、ＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）  やＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍＰｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ）（非特許文献１参照。）といった、電子線を用いるリソグラフィの開発が進められている。
【００１８】
ＬＥＥＰＬ用マスクは、光リソグラフィ用マスクと同様に電子線描画によりパターン形成され、エッチングを経て、欠陥検査を行い、欠陥が見つかれば修正し、修正不能な欠陥があれば、また最初から描画を開始するという一連の工程は光リソグラフィ用マスクと基本的に同一である。但し、マスクは、いわゆるシリコン基板を加工した孔開きマスク（ステンシルマスク）が用いられる。
【００１９】
ＬＥＥＰＬ用マスクのような電子線リソグラフィ用マスクにおいても、光リソグラフィ用マスクと同様に、修正不能欠陥が発生した場合には、再度、描画工程から検査工程を行う必要があり、この場合、最初のマスクに要した描画、プロセス、欠陥検査は全て無駄となってしまい、マスクの生産性を異常に悪化させる原因となっている。ステンシルマスクの場合、光リソグラフィ用マスクと同様の方法で欠陥を修正できないこともある。
【００２０】
上記のステンシルマスクにおける課題を解決するための技術が、未公開の先行出願（特許文献２参照）に記載されている。本願発明は、この先行出願とは、異なる方法により、上記の課題を解決しようとするものである。
【００２１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減が可能であるマスクの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、マスク製造プロセスを改良し、半導体装置の製造コストを低減できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、電子線を用いた直接描画により作製された第１オリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、検出された前記パターンの欠陥部分を含む領域を遮蔽する工程と、前記遮蔽した領域に形成されるパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製する工程と、前記第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および前記第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写する工程とを有する。
【００２３】
上記の本発明のマスクの製造方法では、第１オリジナルマスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製している。
そして、第１オリジナルマスクの欠陥部分を含む領域は遮蔽して遮蔽領域とし、第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写することにより、マスクを製造している。
等倍露光を用いるため、第１および第２オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のないマスクが作製される。
【００２４】
また、上記の目的を達成するため、本発明のマスクの製造方法は、電子線を用いた直接描画により作製され、同一のパターンが形成された複数の露光領域をもつオリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、前記パターンの欠陥が検出された前記露光領域を除く他の前記露光領域のパターンを等倍露光によりマスク部材に転写する工程と、前記マスク部材と前記オリジナルマスクとの相対位置を変化させて、前記欠陥が検出された前記露光領域に相当する位置に、他の前記露光領域のパターンを等倍露光により前記マスク部材に転写する工程とを有する。
【００２５】
上記の本発明のマスクの製造方法では、オリジナルマスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、パターンの欠陥が検出された露光領域を除く他の露光領域のパターンを元に等倍露光によりマスク部材にパターンを転写している。
すなわち、オリジナルマスクの露光領域は同一のパターンをもつことから、一つの露光領域が欠陥をもっていなければ、当該露光領域のパターンを繰り返し転写することにより、オリジナルマスクと同一のパターンをもつマスクが作製される。
等倍露光を用いるため、オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のないマスクが作製される。
【００２６】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに転写する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記露光用マスクを形成する工程は、電子線を用いた直接描画により作製された第１オリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、検出された前記パターンの欠陥部分を含む領域を遮蔽する工程と、前記遮蔽した領域に形成されるパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製する工程と、前記第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および前記第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写する工程とを有する。
【００２７】
上記の本発明の半導体装置の製造方法では、第１オリジナルマスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２オリジナルマスクを電子線を用いた直接描画により作製している。
そして、第１オリジナルマスクの欠陥部分を含む領域は遮蔽して遮蔽領域とし、第１オリジナルマスクの遮蔽領域を除くパターン、および第２オリジナルマスクのパターンをそれぞれ等倍露光によりマスク部材に転写することにより、半導体製造における露光用マスクを製造している。
等倍露光を用いるため、第１および第２オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のない露光用マスクが作製される。
【００２８】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、露光用マスクのパターンをウェーハ上のレジストに転写する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記露光用マスクを形成する工程は、電子線を用いた直接描画により作製され、同一のパターンが形成された複数の露光領域をもつオリジナルマスクのパターンの欠陥を検査する工程と、前記パターンの欠陥が検出された前記露光領域を除く他の前記露光領域のパターンを等倍露光によりマスク部材に転写する工程と、前記マスク部材と前記オリジナルマスクとの相対位置を変化させて、前記欠陥が検出された前記露光領域に相当する位置に、他の前記露光領域のパターンを等倍露光により前記マスク部材に転写する工程とを有する。
【００２９】
上記の本発明の半導体装置の製造方法では、オリジナルマスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、パターンの欠陥が検出された露光領域を除く他の露光領域のパターンを元に等倍露光によりマスク部材にパターンを転写している。
すなわち、オリジナルマスクの露光領域は同一のパターンをもつことから、一つの露光領域が欠陥をもっていなければ、当該露光領域のパターンを繰り返し転写することにより、オリジナルマスクと同一のパターンをもつ半導体製造における露光用マスクが作製される。
等倍露光を用いるため、オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のない露光用マスクが作製される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクの製造方法および半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
第１実施形態
本実施形態は、ＬＥＥＰＬ等の電子線リソグラフィ用のステンシルマスクの製造方法に関する。
図１は、本実施形態に係るマスクの製造方法に用いられる電子線露光装置の一例を示す概略構成図である。図１に示す露光装置１は、電子線２を生成する電子銃３の他、アパーチャ４、コンデンサレンズ５、一対の主偏向器６，７および一対の微調整用偏向器８，９を有する。
【００３２】
アパーチャ４は、電子線２を制限する。コンデンサレンズ５は、電子線２を平行なビームにする。コンデンサレンズ５により集光される電子線２の断面形状は通常、円形であるが、他の断面形状であってもよい。
【００３３】
主偏向器６，７および微調整用偏向器８，９は、例えば偏向コイルにより構成されており、主偏向器６，７は電子線２がステンシルマスクＭの表面に対して基本的に垂直に入射するように、電子線２を偏向させる。
【００３４】
微調整用偏向器８，９は、電子線２がステンシルマスクＭの表面に対して垂直に、または垂直方向からわずかに傾いて入射するように、電子線２を偏向させる。電子線２の入射角は、ステンシルマスクＭ上のパターン位置等に応じて最適化するが、電子線２の入射角は最大でも１０ｍｒａｄ程度であり、電子線２はステンシルマスクＭにほぼ垂直に入射する。
【００３５】
電子線２ａ〜２ｃは、ステンシルマスクＭ上を走査する電子線２が、ステンシルマスクＭ上の各位置にほぼ垂直に入射する様子を示し、電子線２ａ〜２ｃがステンシルマスクＭに同時に入射することを示すものではない。電子線２の走査はラスタ走査とベクトル走査のいずれも可能である。
【００３６】
ＬＥＥＰＬには低加速電子が用いられるため、パターン形成用薄膜に所定のパターンで孔Ｃが設けられたステンシルマスクＭが用いられる。図１において、ステンシルマスクＭの孔Ｃを透過した電子線２により、ウェーハやマスク等の被処理基板Ｗ上のレジストＲが露光される。ＬＥＥＰＬは等倍露光であり、ステンシルマスクＭと被処理基板Ｗは近接して配置される。
【００３７】
次に、本実施形態に係るマスクの製造方法について、図２および図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
まず、設計データに近接効果補正等が施され、電子線描画用データ（ＥＢデータ）に変換される（ステップＳＴ１）。
【００３９】
次に、上記のＥＢデータに従って、パターン形成用薄膜を有するマスク部材上にレジストが塗布された、いわゆるブランクスに対し、電子線露光装置により、電子ビームが照射される（ステップＳＴ２）。このとき、上記の電子線描画データに従って、レジスト上に図形データが、１つ１つ描画されていく。なお、ステンシルマスク用のブランクスの詳細な一例については後述する。
【００４０】
次に、レジストを現像し（ステップＳＴ３）、レジストをマスクとしてパターン形成用薄膜をエッチングし（ステップＳＴ４）、レジストを剥離して洗浄を行う（ステップＳＴ５）。これにより、パターン形成用薄膜に孔からなる半導体回路パターンが形成される。
【００４１】
以上の工程により、ＬＥＥＰＬ用ステンシルマスクのパターンが完成する。これを第１親マスク（第１オリジナルマスク）とする。なお、親マスク（オリジナルマスク）とは、電子線を用いた直接描画によりパターンが形成されたマスクを称する。
【００４２】
次に、第１親マスクの欠陥検査を行う（ステップＳＴ６）。当該工程において、欠陥が検出されないか、許容範囲である場合は、次工程を経て出荷される（ステップＳＴ７）。出荷前の工程としては、例えば最終洗浄、最終検査が挙げられる。
【００４３】
欠陥が検出された場合、欠陥の修正が可能か判定する（ステップＳＴ８）。欠陥の修正が可能であれば、欠陥を修正する（ステップＳＴ９）。修正は典型的にはＦＩＢによる加工や膜付けにより達成される。膜付けとしては、例えばＦＩＢによるＧａイオン照射と同時に、有機系のガスを試料上に噴射することにより、カーボン系の膜を堆積させることができる。あるいは、Ｓｉを含んだガスを用いれば、ＳｉＯ２  を堆積することも可能である。
【００４４】
欠陥の修正後、修正が正しく行われたかどうかの確認検査や、欠陥修正部分がリソグラフィによりウェーハ上に正しく転写されるかどうかの転写性評価を行う（ステップＳＴ１０）。転写性評価に合格したマスクは、次工程を経て出荷される（ステップＳＴ７）。
【００４５】
ステップＳＴ８で、通常の修正では完全に修正できない、いわゆる修正不能欠陥であると判定された場合には、該当のパターンあるいはパターン群（複数のパターン）、あるいは欠陥が存在しているブロックを遮蔽するカバー膜を形成する（ステップＳＴ１１）。カバー膜の形成としては、ＦＩＢによる膜付けの他、何らかの方法で、転写工程で当該パターンが転写しないようにできればよい。例えば、Ｓｉの薄膜を接着することにより、カバー膜を形成してもよい。
【００４６】
パターンの遮蔽の一例を図４に示す。図４（ａ）は第１親マスク１０−１の一部を示す平面図であり、梁部材１１で区画されたパターン形成用薄膜１２に、所定のパターンで孔１３が形成されている。図示するように、修正不能欠陥Ｄとして、パターンの断線を示している。
【００４７】
この場合、図４（ｂ）に示すように、欠陥部分が覆われるように、例えば、欠陥部分の存在する梁部材１１で区画された領域（ブロック）に、例えばＦＩＢを用いた膜付けによりカバー膜１６を形成して遮蔽する。あるいは、図に示されるような正方形のＳｉ薄膜を接着して、カバー膜１６としてもよい。この場合、ＬＥＥＰＬ露光において、被処理基板ＷとマスクＭとが数十μｍと近接しているので、Ｓｉ薄膜を用いる場合は、被処理基板Ｗに対して接触しないような数μｍといった薄膜にするか、あるいは被処理基板Ｗとの対向面の裏面からカバーする。
【００４８】
第１親マスク１０ー１の欠陥部分のパターンを遮蔽する（ステップＳＴ１１）のと並行して、遮蔽した領域に含まれるパターンのみからなる第２親マスク（第２オリジナルマスク）を作製するため、遮蔽した領域のパターンの描画データ（ＥＢデータ）を準備する（ステップＳＴ１２）。
【００４９】
次に、第１親マスク１０−１と同様に、描画からレジスト剥離まで（ステップＳＴ１〜ＳＴ５）を行い、第２親マスクを作製する（ステップＳＴ１３）。さらに、第２親マスクを欠陥検査し、必要ならば修正を行う（ステップＳＴ１４）。
【００５０】
図５（ｃ）は第２親マスク１０−２の一部を示す平面図であり、第１親マスク１０−１と同様に、梁部材１１で区画されたパターン形成用薄膜１２に、所定のパターンで孔１３が形成されている。図示するように、第２親マスク１０ー２には、図４（ｂ）に示した第１親マスク１０−１のカバー膜１６により遮蔽された領域に含まれるパターンのみが電子線直接描画により形成される。
【００５１】
次に、第１親マスク１０−１と第２親マスク１０−２の両方を子マスクのブランクスへ順次重ね合わせ露光する（ステップＳＴ１５）。この露光は、図１に示す露光装置により行う。
すなわち、図１のステンシルマスクＭを第１親マスク１０−１とし、レジストＲが形成された被処理基板Ｗを子マスクのブランクスとして、第１親マスク１０−１のパターンを子マスクのブランクスに転写する。このとき、子マスクには、第１親マスク１０−１のパターンのうち、遮蔽された領域を除くパターンが転写される。
続いて、第１親マスク１０−１と第２親マスク１０−２を入れ換えて、第２親マスク１０−２のパターンを子マスクのブランクスに転写する。このとき、子マスクには、第１親マスク１０−１の遮蔽された領域に含まれるパターンが転写される。子マスクのブランクスは、親マスクのブランクスと同様のものを用いることができる。
【００５２】
このとき、子マスクの露光領域以外に位置合わせのためのアライメントマークを準備しておくことにより、第１親マスク１０−１と第２親マスク１０−２とを正確に重ね合わせ露光することが可能となる。
【００５３】
次に、子マスクのレジストＲを現像し（ステップＳＴ１６）、レジストＲをマスクとして子マスクのパターン形成用薄膜にエッチングを行い（ステップＳＴ１７）、レジストを剥離して洗浄を行うことにより（ステップＳＴ１８）、図５（ｄ）に示すように、欠陥のない子マスク１０が製造される。以上のように、親マスクの全てのパターンを再度電子線を用いた直接描画により形成するのに比べて、短時間で欠陥のない子マスクを作製することができる。
【００５４】
その後、確認のため欠陥検査を行う（ステップＳＴ１９）。欠陥検査の方法には、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄｉｅと称される実際に形成されたパターン同士を比較する方法と、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄａｔａｂａｓｅと称されるマスクパターンと設計データとを比較する方法がある。子マスクの欠陥検査において、比較できるダイが複数ある場合は、データベース検査ではなく、上記のＤｉｅ−ｔｏ−Ｄｉｅと呼ばれる比較検査を施してもよい。これは、データベース検査は、すでに親マスクで施されているため、転写パターンである子マスクに施す必要はないからである。
【００５５】
欠陥検査に合格した子マスクには、ステップＳＴ７と同様の最終洗浄や最終検査等が施される（ステップＳＴ２０）。以上の工程で作製された子マスクは、デバイスの製造において、図１に示すステンシルマスクＭとしてＬＥＥＰＬ露光に用いることができる。このときのレジストＲが形成された被処理基板Ｗは、レジストＲが形成されたウェーハである。ウェーハ上に塗布されたレジストに、本実施形態で作製された子マスクを介して露光を行えば、欠陥のない微細パターンを転写することができる。
【００５６】
次に、本実施形態に係るマスクの製造方法により製造される梁付き子マスクの詳細な構成例および製造例について説明する。
図６は、子マスクの断面図であり、図７は子マスクの斜視図である。
図に示すように、格子状の梁部材１１に支持されたパターン形成用薄膜１２が形成され、このパターン形成用薄膜１２に所定のパターンの孔１３が貫通形成されている。なお、図示の例では、梁部材１１とパターン形成用薄膜１２との間にエッチングストッパ膜１４が形成されている。
【００５７】
次に、上記の子マスクの製造方法について、図８〜図１０を参照して説明する。ステンシルマスクを製造する方法として、様々な方法があるが、ここではＳＯＩ基板からマスクを製造する方法について説明する。
【００５８】
まず、図８（ａ）に示すように、シリコン基板１１ａ上に、酸化シリコンからなるエッチングストッパ膜１４を介してシリコン層からなるパターン形成用薄膜１２が形成されたＳＯＩ基板を用意する。ここで、加工精度および応力を考慮して、パターン形成用薄膜１２となるシリコン層の厚さが０．１μｍ以上２μｍ以下のＳＯＩ基板を用意する。パターン形成用薄膜１２に炭化シリコン（ＳｉＣ）やダイアモンド等の他の材料を採用する場合にも、概ね上記の膜厚の範囲で適用可能である。このＳＯＩ基板の表面には、予め両面アライナー用のアライメントマークを形成しておく。
【００５９】
次に、図８（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面および裏面を含む全面に、例えばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）  法によりＳｉＮを蒸着してハードマスク１５を形成する。ハードマスク１５の膜厚は、例えば４００ｎｍ程度である。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板の裏面側（シリコン基板１１ａ側）におけるハードマスク１５上に、レジスト塗布、電子線描画および現像を行い、レジストをエッチングマスクとしてハードマスク１５をドライエッチングすることにより、梁部材のパターンをもつハードマスク１５ａを形成する。ハードマスク１５のエッチングは、例えばフロロカーボン系のガスを用いる。その後、レジストを除去する。
【００６１】
次に、図９（ｄ）に示すように、ハードマスク１５ａをエッチングマスクとして、エッチングストッパ膜１４に達するまでシリコン基板１１ａをエッチングして、梁部材１１を形成する。シリコン基板１１ａのエッチングは、例えば塩素系ガスを用いる。その後、ハードマスク１５，１５ａを除去する。
【００６２】
次に、図１０（ｅ）に示すように、パターン形成用薄膜１２上にレジストＲを塗布し、図１に示す露光装置を用いて、第１親マスク１０−１および第２親マスク１０−２のパターンを重ね合わせ露光し、現像することによりレジストＲにパターンを転写する。このとき、予め形成された、子マスクの表面のアライメントマークを検出して位置合わせを行うことにより、第１親マスクと第２親マスクの重ね合わせ精度を向上させることができる。なお、親マスクを作製する際には、電子線直接描画によりレジストＲにパターンを形成する。
【００６３】
次に、図１０（ｆ）に示すように、パターンをもつレジストＲをエッチングマスクとして、パターン形成用薄膜１２をエッチングして孔１３を形成する。その後、レジストＲを除去する。
【００６４】
以降の工程としては、梁部材１１から露出したエッチングストッパ膜１４をエッチングして除去することにより、図６および図７に示すマスクが製造される。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係るマスクの製造方法では、第１親マスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２親マスクを電子線を用いた直接描画により作製している。
そして、第１親マスクの欠陥部分を含む領域はカバー膜により遮蔽して遮蔽領域とし、第１親マスクの遮蔽領域を除くパターン、および第２親マスクのパターンをそれぞれ等倍露光により子マスクのブランクスに転写することにより、子マスクを製造している。
上記の子マスクへのパターンの転写には等倍かつ近接露光を用いるため、第１および第２オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のないマスクが作製される。
【００６６】
従って、親マスクに修正不能欠陥が存在した場合に、再度、全てのパターンに対して電子線直接描画から検査までの工程を繰り返すことに比べて、短時間で、欠陥のない子マスクを製造することができる。そのため、マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減が可能となる。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、このようなマスクを用いて転写されたパターンをもつ半導体装置の製造コストを低減できる。
【００６７】
第２実施形態
図１１（ａ）は、ＬＥＥＰＬ用のステンシルマスクの全体を示す平面図である。ステンシルマスクには、４つの等価な露光領域Ａ１〜Ａ４が含まれている。各露光領域Ａ１〜Ａ４は、半導体ウェーハのチップに形成されるパターンをもつ。
【００６８】
ここで、図１１（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様にして、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５までの工程を経た親マスク１０−１の露光領域Ａ２〜Ａ４に含まれるパターンに欠陥があった場合を想定する。
【００６９】
このとき、図１１（ｂ）に示される親マスク１０−１の露光領域Ａ１のみを子マスクへ等倍露光する。この等倍露光は、図１に示す露光装置を用いて行う。すなわち、図１のステンシルマスクＭを親マスク１０−１とし、レジストＲが形成された被処理基板Ｗを子マスクのブランクスとして、親マスク１０−１のパターンを子マスクのブランクスに転写する。ＬＥＥＰＬの場合、電子線を露光領域内で走査しており、この走査範囲を露光領域Ａ１の範囲に限定することが可能である。
これにより、図１２に示すように、子マスクの露光領域Ａ１−１に、親マスク１０−１の露光領域Ａ１に含まれるパターンが転写される。
【００７０】
次に、子マスクを移動させて（ステップアンドリピート露光）、子マスクの露光領域Ａ１−２に、露光領域Ａ１のパターンを転写する。
同様にして、子マスクを移動させて、子マスクの露光領域Ａ１−３，Ａ１−４に、露光領域Ａ１のパターンを転写する。
【００７１】
以降の工程としては、第１実施形態と同様に、ステップＳＴ１６〜ＳＴ２０を経ることにより、親マスク１０−１の露光領域Ａ１に含まれるパターンと同一のパターンをもつ等価な露光領域Ａ１−１〜Ａ１−４を有する欠陥のない子マスク１０が製造される。
【００７２】
親マスク１０−１の露光領域Ａ１のパターンが、親マスク作製時にデータベース検査されていれば、子マスクの欠陥検査では、露光領域Ａ１−１と露光領域Ａ１−２とを比較、あるいは、露光領域Ａ１−３と露光領域Ａ１−４とを比較する、比較検査のみを行えばよい。
【００７３】
上記の本発明のマスクの製造方法では、親マスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、パターンの欠陥が検出された露光領域Ａ２，Ａ３，Ａ４を除く露光領域Ａ１のパターンを元に等倍露光により子マスクのブランクスにパターンを転写している。
すなわち、親マスクの露光領域Ａ１〜Ａ４は同一のパターンをもつ等価な露光領域であることから、一つの露光領域Ａ１が欠陥をもっていなければ、当該露光領域Ａ１のパターンを繰り返し転写することにより、親マスクと同一のパターンをもつ子マスクが作製される。
上記の子マスクへのパターンの転写には等倍かつ近接露光を用いるため、親マスクのパターンが原寸大で忠実に子マスクのブランクスに転写され、欠陥のない子マスクが作製される。
【００７４】
従って、親マスクに修正不能欠陥が存在した場合に、再度、全てのパターンに対し電子線直接描画から検査までの工程を繰り返すことに比べて、短時間で、欠陥のない子マスクを製造することができる。そのため、マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減が可能となる。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、このようなマスクを用いて転写されたパターンをもつ半導体装置の製造コストを低減できる。
【００７５】
第３実施形態
本実施形態は、光リソグラフィ用のマスクの製造方法に関する。光リソグラフィは、倍率が例えば１／４あるいは１／５の縮小投影系であることが多い。このような縮小投影系では、親マスクのパターンを転写して、子マスクを作製することはできないが、第１実施形態と同様に等倍露光を行うことにより、欠陥のない子マスクの作製が可能となる。
【００７６】
本実施形態に係るマスクの製造方法では、第１実施形態における親マスクの製造フロー（図２および図３参照）を、光リソグラフィ用のマスクの製造フローに変更する。光リソグラフィ用マスクの詳細な構造については、後述する。
【００７７】
本実施形態に係るマスクの製造方法では、第１実施形態と同様に、第１親マスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２親マスクを電子線を用いた直接描画により作製する。
そして、第１親マスクの欠陥部分を含む領域はカバー膜により遮蔽して遮蔽領域とし、第１親マスクの遮蔽領域を除くパターン、および第２親マスクのパターンをそれぞれ等倍露光により子マスクのブランクスに転写することにより、子マスクを製造する点については同様である。
【００７８】
本実施形態においては、上記の親マスクのパターンを子マスクへ転写する方法が異なるため（図３のステップＳＴ１５）、ここでは子マスク作製時の露光方法について説明する。
図１３は、親マスクから子マスクにパターンを転写する光リソグラフィを説明するための概略図である。図１３に示すように、光源２１から出射された光を光学素子２２により平行かつ均一な照明とする。親マスク２３と子マスク２４は近接するように配置する。
【００７９】
光学素子２２としては、ステッパ（スキャナ）等で実用化されているフライアイレンズ等を用いることができる。また、光源２１としては、すでに実用化されているＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いてもよい。
【００８０】
図１３に示すようにして、第１親マスクと第２親マスクの両方を子マスクのブランクスへ順次重ね合わせ露光する。図示してはいないが、第１親マスクと第２親マスクの２回露光となるため、第１実施形態と同様に、子マスクにはアライメントマークを具備しておき、露光システムにおいて、第１および第２親マスクと子マスクのアライメントマークを検出し、正確な重ね合わせ露光を行うべく、アライメントシステムが搭載される。
【００８１】
その後、子マスクのレジストを現像してから、レジストをマスクとして子マスクの遮光膜をパターニングする。以降の検査工程あるいは洗浄工程等は第１実施形態と同様である。
【００８２】
次に、本実施形態に係るマスクの製造方法により製造される光リソグラフィ用のマスクの詳細な製造例について、図１４〜図１６を参照して説明する。
【００８３】
光リソグラフィ用のマスクのブランクスは、図１４（ａ）に示すように、通常ガラス基板３１上にクロム等がスパッタリングされて遮光膜３２が形成され、当該遮光膜３２上にレジストＲが塗布されたものを使用する。
上記のブランクスに、図１３に示す露光システムを用いて、第１親マスクおよび第２親マスクのパターンを重ね合わせ露光する。このとき、ブランクスに予めアライメントマークを形成しておくことにより、第１親マスクと第２親マスクの重ね合わせ精度を向上させることができる。なお、親マスクを作製する際には、レジストＲに電子線直接描画を行う。
【００８４】
次に、図１４（ｂ）に示すように、レジストＲを現像することによりレジストＲにパターンを転写する。
次に、図１５（ｃ）に示すように、パターンをもつレジストＲをエッチングマスクとして、遮光膜３２をエッチングする。
【００８５】
次に、レジストＲを剥離して洗浄する。以上の工程により、図１５（ｄ）に示すように、ガラス基板３１上に遮光膜３２のパターンが形成される。
【００８６】
その後の工程としては、従来と同様に、図１７のステップ１０６〜ＳＴ１０９の工程を経て、ペリクス３３を装着することにより、図１６（ｅ）に示す光リソグラフィ用のマスクが製造される。ペリクル３３は、フレーム３４と接着され、フレーム３４は、ガラス基板３１と接着されている。
ペリクルの装着後、従来と同様に、最終検査、異物検査が行われ、これらの検査を経た子マスクが出荷される。
【００８７】
以上の工程で作製されたマスクは、デバイスの製造において、通常の縮小投影系光リソグラフィに用いることができる。親マスクから子マスクへの転写は、等倍リソグラフィとするが、親マスクおよび子マスクのパターンは実際のデバイス上でのパターンの拡大パターンとなる。
【００８８】
以上のように、本実施形態に係る光リソグラフィ用のマスクの製造方法では、第１親マスクにおいてパターンの欠陥が検出された場合に、欠陥部分を含む領域のみのパターンをもつ第２親マスクを電子線を用いた直接描画により作製している。
そして、第１親マスクの欠陥部分を含む領域はカバー膜により遮蔽して遮蔽領域とし、第１親マスクの遮蔽領域を除くパターン、および第２親マスクのパターンをそれぞれ光を用いた等倍露光により子マスクのブランクスに転写することにより、子マスクを製造している。
上記の子マスクへのパターンの転写には等倍かつ近接露光を用いるため、第１および第２オリジナルマスクのパターンが原寸大で忠実にマスク部材に転写され、欠陥のないマスクが作製される。
【００８９】
従って、親マスクに修正不能欠陥が存在した場合に、再度、全てのパターンに対し電子線直接描画から検査までの工程を繰り返すことに比べて、短時間で、欠陥のない子マスクを製造することができる。そのため、マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減が可能となる。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、このようなマスクを用いて転写されたパターンをもつ半導体装置の製造コストを低減できる。
【００９０】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、ステンシルマスクの詳細な構成例および製造例について、図６〜図１０を用いて説明したがこれに限られるものではない。また、光リソグラフィ用のマスクについても、図１４〜図１６を用いて説明したが、これに限られるものではない。
その他、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。
【００９１】
【発明の効果】
本発明のマスクの製造方法によれば、マスク製造のＴＡＴの短縮とコストの低減を図ることができる。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記のマスク製造プロセスの改良により、半導体装置の製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るマスクの製造方法に使用される露光装置の構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るマスクの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図３】第１実施形態に係るマスクの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図４】第１実施形態に係るマスクの製造において、第１親マスクの欠陥部分を遮蔽する工程を説明するための平面図である。
【図５】第１実施形態に係るマスクの製造において、第２親マスクの製造および子マスクの製造工程を説明するための平面図である。
【図６】第１実施形態に係るマスクの製造方法により製造される梁付き子マスクの詳細な構成を示す断面図である。
【図７】第１実施形態に係るマスクの製造方法により製造される梁付き子マスクの詳細な構成を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図９】第１実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図１０】第１実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図１１】第２実施形態に係るマスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】第２実施形態に係るマスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図１３】第３実施形態に係るマスクの製造方法に使用される露光装置の構成の一例を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図１５】第３実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図１６】第３実施形態に係るマスクの詳細な製造例を示す工程断面図である。
【図１７】従来の光リソグラフィ用マスクの製造方法を示すフローチャートである。
【図１８】修正不能欠陥を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１…露光装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…電子線、３…電子銃、４…アパーチャ、５…コンデンサレンズ、６，７…主偏向器、８，９…微調整用偏向器、１０…子マスク、１０−１…第１親マスク，１０−２…第２親マスク、１１…梁部材、１１ａ…シリコン基板、１２…パターン形成用薄膜、１３…孔、１４…エッチングストッパ膜、１５…ハードマスク、１６…カバー膜、２１…光源、２２…光学素子、２３…親マスク、２４…子マスク、３１…ガラス基板、３２…遮光膜、３３…ペリクル、３４…フレーム、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…露光領域、Ａ１−１，Ａ１−２，Ａ１−３，Ａ１−４…露光領域、Ｍ…ステンシルマスク、Ｃ…孔、Ｗ…被処理基板、Ｒ…レジスト。
【図１】
2004165183.tif 000003
【図２】
2004165183.tif 000004
【図３】
2004165183.tif 000005
【図４】
2004165183.tif 000006
【図５】
2004165183.tif 000007
【図６】
2004165183.tif 000008
【図７】
2004165183.tif 000009
【図８】
2004165183.tif 000010
【図９】
2004165183.tif 000011
【図１０】
2004165183.tif 000012
【図１１】
2004165183.tif 000013
【図１２】
2004165183.tif 000014
【図１３】
2004165183.tif 000015
【図１４】
2004165183.tif 000016
【図１５】
2004165183.tif 000017
【図１６】
2004165183.tif 000018
【図１７】
2004165183.tif 000019
【図１８】
2004165183.tif 000020