(57)【要約】【課題】微細パターンを欠陥なく露光できるマスクと、そのようなマスクを高スループット・低コストで製造できるマスクの製造方法と、欠陥のない微細パターンを高スループットで露光できる露光方法および露光装置を提供する。【解決手段】露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクを形成する工程と、第１のマスクにおいて、パターン以外の部分に不要な透過部が形成された白欠陥と、パターン内に透過部が形成されていない黒欠陥を検出する工程と、白欠陥に露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜を形成する工程と、白欠陥部分および黒欠陥部分のパターンで露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクを形成する工程とを有するマスクの製造方法、それにより製造されるマスクおよびそのマスクを用いる露光方法と露光装置。【選択図】  図１４
2005032816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクにおいて、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を検出する工程と、
前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜を形成する工程と、
前記白欠陥部分および前記黒欠陥部分の前記パターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクを形成する工程とを有する
マスクの製造方法。
【請求項２】
露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクと、
前記第１のマスクにおいて検出された前記パターンの欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクとを有し、
前記欠陥部分は、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を含み、前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜が形成されている
マスク。
【請求項３】
前記露光用ビームは荷電粒子線であり、
前記第１のマスクは前記透過部として前記第１のマスクを貫通する開口部が形成されたステンシルマスクであり、
前記第２のマスクは前記透過部として前記第２のマスクを貫通する開口部が形成されたステンシルマスクである
請求項２記載のマスク。
【請求項４】
前記第１のマスクは前記パターンの相補分割パターンで前記透過部が形成された複数の相補マスクであり、
前記第２のマスクは前記第１のマスクより枚数が少ない
請求項３記載のマスク。
【請求項５】
前記第２のマスクは、前記第１のマスクの前記パターンと異なるパターンで形成された前記露光用ビームの透過部をさらに有する
請求項２記載のマスク。
【請求項６】
露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクを介して、露光対象物を露光する工程と、
前記第１のマスクにおいて検出された前記パターンの欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクを介して、前記露光対象物の一部を露光する工程とを有する露光方法であって、
前記欠陥部分は、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を含み、前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜が形成されている前記第１のマスクを用いる
露光方法。
【請求項７】
前記第２のマスクを介して、前記露光対象物の一部を露光する工程において、前記欠陥部分を露光し、前記欠陥部分以外を露光しない
請求項６記載の露光方法。
【請求項８】
前記露光用ビームは荷電粒子線であり、
前記第１のマスクは前記透過部として前記第１のマスクを貫通する開口部が形成されたステンシルマスクであり、
前記第２のマスクは前記透過部として前記第２のマスクを貫通する開口部が形成されたステンシルマスクである
請求項６記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１のマスクは前記パターンの相補分割パターンで前記透過部が形成された複数の相補マスクであり、
前記第２のマスクは前記第１のマスクより枚数が少ない
請求項６記載の露光方法。
【請求項１０】
前記第２のマスクは、前記第１のマスクの前記パターンと異なるパターンで形成された前記露光用ビームの透過部をさらに有し、
前記第２のマスクを介して、他の露光対象物を露光する工程をさらに有する
請求項６記載の露光方法。
【請求項１１】
露光用ビームを生成する露光用ビーム生成手段と、
前記露光用ビームの透過部を有するマスクに、前記露光用ビームを照射するビーム制御手段と、
前記マスクを保持するマスク保持手段と、
前記透過部を透過した前記露光用ビームが照射される露光対象物を保持する露光対象物保持手段とを有し、
前記マスク保持手段は、第１のマスクと、前記第１のマスクにおいて検出された欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクの両方を交換可能に保持する保持手段である
露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィに用いられるマスクおよびその製造方法と、半導体装置などの製造に用いられる露光方法および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化やチップサイズの縮小に伴い、パターンがより微細化されている。露光方式については、現在、ＫｒＦあるいはＡｒＦエキシマーレーザを用いたフォトリソグラフィが中心であるが、線幅１００ｎｍ以下のパターンを形成するためのリソグラフィがいくつか提案されている。このようなリソグラフィの例としては、Ｆ２レーザを用いるフォトリソグラフィ、電子線露光技術、Ｘ線露光技術、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光技術などが挙げられる。
【０００３】
Ｆ２レーザを用いるフォトリソグラフィの場合、波長１５７ｎｍの光を透過させる材料で光学系を構成する必要があり、そのような材料が極めて限定されていることから、露光装置が著しく高価となる。また、レジスト材料も現行のフォトリソグラフィと同様のものを使用できず、単純に従来のフォトリソグラフィの延長として開発を進めることができない。
【０００４】
また、電子線露光技術としては、従来の電子線直接描画に加えて、数１０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの高エネルギー電子線を用いる電子線転写型リソグラフィ（ＥＰＬ）や２ｋｅＶ程度の低エネルギー電子線を用いるＬＥＥＰＬ（ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（特許文献１参照）の開発も進められている。
【０００５】
高エネルギー電子線を用いるＥＰＬでは、マスクに形成されたパターンが電子光学系により、通常、４倍または５倍に縮小投影される。一方、低エネルギー電子線を用いるＬＥＥＰＬは、１９９８年に内海孝雄氏によって考案され、等倍のステンシルマスクでパターンを近接露光する。これらの電子線露光技術は、最小線幅が１００ｎｍ以下となる半導体装置の製造に採用される方式として、実用化が開始されている。
【０００６】
ＥＵＶ露光技術は波長１３ｎｍ程度の極紫外光（ＥＵＶ）を用いる方法であり、日本国内では超先端電子技術開発機構（ＡＳＥＴ）を中心に開発が進められている。ＬＥＥＰＬやＥＰＬのような次世代電子線露光技術では、従来のフォトリソグラフィで用いられてきた石英マスクにかわり、ステンシルマスクが用いられる。
【０００７】
ステンシルマスクはシリコン、シリコンカーバイド、ダイヤモンドといった材料からなる薄膜（メンブレン）に所定のパターンで開口部が形成されたマスクであり、開口部はメンブレンを貫通する。電子線などの露光用ビームは、ステンシルマスクの開口部のみ透過し、ウェハ上のレジストに照射される。
【０００８】
なお、高エネルギー電子線を用いるＥＰＬの場合、電子線を透過させるメンブレン上に、所定のパターンで電子線散乱体が形成されたメンブレンマスクを、ステンシルマスクのかわりに用いることもできる。一方、ＬＥＥＰＬでは電子線のエネルギーが低いために、電子線がメンブレンマスクを透過しない。したがって、ステンシルマスクの使用が必須となる。
【０００９】
ポジ型レジストの場合、レジストを現像すると、露光用ビームが照射された部分が可溶化し、レジストにステンシルマスクのパターンが転写される。また、ネガ型レジストでは、露光用ビームが照射された部分が現像により不溶化するが、この場合もレジストにステンシルマスクのパターンが転写される。
【００１０】
図１６に模式的に示すように、フォトマスクの場合とそれ以外のリソグラフィ用マスクの場合のいずれも、マスク２０１の欠陥２０２は、リソグラフィにより大量のチップ２０３に転写される。例えば、マスク２０１に断線などの致命的な欠陥２０２があった場合、多数の工程を経て製造されるチップ２０３で、電気的に回路が形成されず、大量の不良が発生する。したがって、マスクの作製後には欠陥の検査が行われる。検出された欠陥が修正可能であれば、欠陥を修正し、再度検査が行われる。検出された欠陥が修正不能であれば、そのマスクは不良として廃棄される。
【００１１】
フォトマスクにおいて、遮光膜が形成されるべき部分で遮光膜が欠落した欠陥は白欠陥と呼ばれる。また、遮光膜が除去されるべき部分に遮光膜が残った欠陥は黒欠陥と呼ばれる。ステンシルマスクにおいても、開口部が形成されるべき部分にメンブレンが残る欠陥（黒欠陥とする）や、メンブレンが残るべき部分に開口部が形成される欠陥（白欠陥とする）が発生する。
【００１２】
白欠陥は、例えば反応性ガスの存在下で集束イオンビーム（ＦＩＢ；ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ）を照射して、カーボン膜を堆積させることにより修正される。また、黒欠陥はＦＩＢを照射して不要な遮光膜をエッチングすることにより修正される。白欠陥、黒欠陥とも上記以外の修正方法も知られている。
【００１３】
パターンの微細化に伴い、マスクの欠陥修正はより困難となってきている。そこで、位相シフトマスクにおいて、欠陥部分のパターンを別のマスク（位相シフト修復マスク）に形成し、位相シフトマスクと位相シフト修復マスクの両方をウェハ上に露光する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２９５１９４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０７０４０号公報
【特許文献３】
米国特許第５９６３３２９号明細書
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＥＥＰＬ等の次世代電子線露光技術に用いられるマスクでは、フォトマスクに比較してパターンが微細化され、位置精度の要求もより厳しくなっている。したがって、フォトマスクと同様の方法で欠陥の修正を行うのは困難となっている。
【００１６】
また、ステンシルマスクでは、ドーナツ状パターンのように、１枚のマスクに形成できないパターンが存在する。ドーナツ状パターンのような非連続部分がなくても、１枚のマスクに形成した場合に、マスクの強度が著しく低下したり、開口部が大きく歪んだりするパターン（例えばリーフ状パターン等）が存在する。
【００１７】
このようなパターンは分割され、相補マスクと呼ばれる複数のマスク、あるいは同一のマスク内の異なる領域に形成される。分割されたパターンは相補分割パターンと呼ばれる。これらの相補分割パターンを露光することにより、所望のパターンが相補的に転写される。
【００１８】
したがって、ステンシルマスクでは必然的にマスク枚数が多くなり、欠陥修正に要する時間も長くなる。また、欠陥修正が必要なマスク枚数が増加することから、マスクの製造コストが上昇する。マスク製造においては、パターンの相補分割のためのデータ処理や、相補マスク（またはマスク内の複数の領域）を用いた露光を行う必要があることから、スループットの低下が問題となる。
【００１９】
特許文献２に開示されている位相シフトマスクの欠陥修正方法を、次世代電子線露光技術に用いられるマスクの欠陥修正に応用しても、上記のようなスループットの低下を解決できない。特許文献２記載の方法によれば、位相シフトマスクで検出された欠陥部分を不透明にするが、ステンシルマスクにおいて、修正が必要な欠陥部分のすべてに露光用ビーム遮蔽膜を形成すると、欠陥修正のスループットは著しく低下する。
【００２０】
また、欠陥部分を不透明にしたマスクと、欠陥部分のパターンが形成された別のマスクの両方を露光するため、相補分割によりマスク枚数が増加するステンシルマスクの場合には、露光自体のスループットも低下する。
【００２１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、マスク製造のスループットの向上と、コスト低減が可能であるマスクの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、致命的な欠陥がない微細パターンを露光できるマスクを提供することを目的とする。さらに、本発明は、欠陥のない微細パターンを高いスループットで露光できる露光方法および露光装置を提供することを目的とする。
【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、露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクにおいて、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を検出する工程と、前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜を形成する工程と、前記白欠陥部分および前記黒欠陥部分の前記パターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
これにより、第１のマスクの欠陥修正に要する時間を短縮することができ、マスク製造のスループットが向上する。第１のマスクの黒欠陥部分に遮蔽膜を形成しなくても、第２のマスクを用いた露光を行うことにより、欠陥のないパターンを露光対象物に露光することができる。
【００２４】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクと、前記第１のマスクにおいて検出された前記パターンの欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクとを有し、前記欠陥部分は、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を含み、前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
好適には、本発明のマスクは荷電粒子線の露光に用いられるステンシルマスクである。これにより、微細パターンが形成されるマスクにおいて、欠陥修正を省力化することが可能となる。また、第２のマスクに、第１のマスクと異なるパターンを併存させることもできる。この場合、１枚のマスクを２種類以上のパターンの転写に利用でき、マスクの製造コストを低減できる。
【００２６】
例えば、あるデバイスを構成する１つの要素（ゲート、拡散層、コンタクト等）のパターンを第１のマスクに形成した場合、第２のマスクに第１のマスクの欠陥部分のパターンの他に、そのデバイスの他の要素のパターンを配置できる。このとき、第２のマスクに形成された他の要素のパターンの欠陥部分のパターンを、第３のマスクに形成し、第２のマスクと第３のマスクを用いて、他の要素のパターンを露光してもよい。
【００２７】
上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、露光用ビームの透過部が所定のパターンで形成された第１のマスクを介して、露光対象物を露光する工程と、前記第１のマスクにおいて検出された前記パターンの欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクを介して、前記露光対象物の一部を露光する工程とを有する露光方法であって、前記欠陥部分は、前記パターン以外の部分に不要な前記透過部が形成された白欠陥と、前記パターン内に前記透過部が形成されていない黒欠陥を含み、前記白欠陥に前記露光用ビームを遮蔽する遮蔽膜が形成されている前記第１のマスクを用いることを特徴とする。
【００２８】
また、上記の目的を達成するため、本発明の露光装置は、露光用ビームを生成する露光用ビーム生成手段と、前記露光用ビームの透過部を有するマスクに、前記露光用ビームを照射するビーム制御手段と、前記マスクを保持するマスク保持手段と、前記透過部を透過した前記露光用ビームが照射される露光対象物を保持する露光対象物保持手段とを有し、前記マスク保持手段は、第１のマスクと、前記第１のマスクにおいて検出された欠陥部分のパターンで前記露光用ビームの透過部が形成された第２のマスクの両方を交換可能に保持する保持手段であることを特徴とする。
【００２９】
これにより、従来の方法ではマスク上で正確な欠陥修正を行うことが困難であるような微細なパターンを、欠陥のない状態で露光することが可能となる。また、本発明の露光方法および露光装置によれば、特にステンシルマスクを用いる場合のように、露光に必要なマスク枚数が増加する場合であっても、高いスループットで露光を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクの製造方法、マスク、露光方法および露光装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、フォトリソグラフィ用のマスク（フォトマスク）の例である。図１は本実施形態のフォトマスクの断面図であり、石英基板１上に所定のパターンで遮光膜２が形成されている。
【００３１】
図１に示すように、マスクの一方の面側から所定の波長の光Ｌが照射され、光の入射側と反対側に配置されたウェハ上に、マスクのパターンが転写される。遮光膜２としては、例えばクロム膜が用いられる。図１に示すマスクは、石英基板１上にクロム膜を形成した後、クロム膜にエッチングを行って作製される。
【００３２】
マスクの作製後、白色光やレーザ光あるいは電子線を用いた欠陥検査を行う。図２は図１のマスクの平面図である。欠陥検査では、所定のパターン３以外の部分にクロム膜が残った黒欠陥４や、クロム膜が形成されるべき部分でクロム膜が欠落した白欠陥５が検出される。
【００３３】
図３は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により検出されたフォトマスクの欠陥の例を示す。図３に示すマスクのパターンは、コンタクト層を形成するためのパターンであり、クロム膜に略矩形の開口部が複数形成されている。丸で囲まれた部分Ａでは、必要なクロム膜が一部欠損する欠陥が発生している。この場合、欠陥部分Ａの１つの開口部を遮蔽膜で遮蔽し、遮蔽された開口部のパターンを第２のフォトマスクに形成する。第１のフォトマスクと第２のフォトマスクを順に露光することにより、欠陥が解消されたコンタクト層のパターンを露光できる。
【００３４】
上記のように、マスクの欠陥検査で検出された白欠陥部分には遮蔽膜を形成する。遮蔽膜を形成するには、例えば、マスク表面に有機ガスを吹き付けながら、欠陥部分にガリウム（Ｇａ）イオンのＦＩＢを照射する。イオンビームのエネルギーでガスが分解し、カーボン膜が堆積するため、欠陥が修正される。また、これ以外の方法で遮蔽膜を形成してもよい。
【００３５】
マスクの欠陥検査で検出された黒欠陥部分は、特に修正せず、黒欠陥の位置および範囲を正確に検出する。黒欠陥部分のパターンを第２のフォトマスクに形成する。また、第２のフォトマスク上でパターンが局在する場合、フォトマスクの全面を走査する露光は必要なく、パターンが形成されている部分、すなわち、第１のフォトマスクの欠陥部分のみ露光すればよい。これにより、露光のスループットを高くできる。
【００３６】
第１のフォトマスクに遮蔽膜を形成する範囲は、修正する箇所の大きさや、修正する箇所と隣接するパターンとの間隔等を考慮して決定する。欠陥部分を確実に遮蔽するため、欠陥とその周囲の例えば１００ｎｍ〜１００μｍ程度の部分に遮蔽膜を形成する。
【００３７】
白欠陥と黒欠陥、あるいは白欠陥と欠陥のないパターンが近接しており、白欠陥部分のみに遮蔽膜を形成できない場合は、白欠陥の周囲のパターン上にも遮蔽膜を形成する。遮蔽膜が形成された部分のパターンを第２のフォトマスクに形成する。但し、遮蔽膜の面積が大きくなると、ＦＩＢ照射による遮蔽膜の形成に要する時間が長くなるため、遮蔽膜の面積は必要最小限とすることが望ましい。
【００３８】
図４に、フォトマスクで検出される欠陥の例を示す。図４に示すように、不要な部分にクロム膜２が形成された欠陥としては、パターンの突起１１、ピンドット１２、パターン間の接触１３が挙げられる。また、必要なクロム膜２が形成されていない欠陥としては、ピンホール１４、断線１５、パターン欠け１６が挙げられる。
【００３９】
上記以外にミスサイズ１７、脱落１８、位置不良１９、エッジ不良２０、ゴミ・汚れ２１といった欠陥が検出される。検出された欠陥のすべてを第１のフォトマスクで修正するのではなく、原則として白欠陥部分に選択的に遮蔽膜を形成することにより、欠陥修正に要する時間を短縮できる。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態は、ＬＥＥＰＬ用のステンシルマスクの例である。図５は本実施形態のステンシルマスク３１の平面図である。ステンシルマスク３１は例えばシリコンウェハ３２を用いて形成される。シリコンウェハ３２を除去した部分に薄膜（メンブレン）３３が形成される。メンブレン３３の間に残されたシリコンウェハは梁３４と呼ばれ、メンブレン３３を補強する。
【００４１】
図６は図５のステンシルマスクの一部を示す斜視図である。図６に示すように、ステンシルマスクの一方の面側に梁３４が形成され、他方の面にメンブレン３３が形成されている。メンブレン３３が形成されている側に、メンブレン３３とほぼ平行にウェハが配置される。電子線はステンシルマスクの梁３４が形成されている側に照射され、メンブレン３３に形成された開口部を電子線が透過する。メンブレン３３を透過した電子線により、ウェハ上のレジストが露光される。
【００４２】
図６の梁３４近傍のメンブレン３３はスカート３３ａと呼ばれるが、この部分では入射する電子線が梁３４によって遮られる。したがって、原則としてスカート３３ａにはパターンが形成されず、スカート３３ａの内側のパターン形成領域３３ｂに、所定のパターンで開口部が形成される。本実施形態において、所定のパターンで形成されたマスクを第１のステンシルマスクとする。
【００４３】
図６に示すように、梁３４で囲まれた部分の大きさは例えば１ｍｍであり、梁３４の高さは７２５μｍである。但し、これは図５のシリコンウェハ３２の厚さであり、梁３４の高さはこの例に限定されない。また、メンブレン３３の厚さは例えば０．５μｍであるが、これはメンブレン３３の材料として単結晶シリコンを用いた場合の例であり、メンブレン３３の厚さもメンブレンの材料や大きさに応じて適宜変更できる。
【００４４】
なお、図５および図６では格子状に梁３４が配置される例を示したが、梁３４の配置はこの例に限定されない。例えば、ストライプ状に梁を配置してもよく、メンブレン３３の強度が維持され、かつメンブレン３３の撓みが防止できれば、梁の配置は任意に変更できる。
【００４５】
図７（ａ）は本実施形態のステンシルマスク３１の断面図である。図７（ａ）に示すように、メンブレン３３に所定のパターンで開口部３５が形成される。ステンシルマスク３１を電子線露光に用いる際には、図７（ａ）のステンシルマスク３１の上下を反転させる。すなわち、図７（ａ）の下側が実際に電子線が入射する側であり、図７（ａ）の上側がウェハ側となる。
【００４６】
ステンシルマスク３１は、例えば次に示す方法で作製される。まず、図７（ｂ）に示すように、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒまたはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ４１を用意する。ＳＯＩウェハ４１はシリコンウェハ３２上にシリコン酸化膜４２を介してシリコン層４３が形成された基板である。但し、シリコンウェハ３２または他のウェハ上にシリコン層４３以外の層を形成し、メンブレン３３の材料とすることもでき、ステンシルマスク３１の材料はＳＯＩウェハ４１に限定されない。
【００４７】
次に、図７（ｃ）に示すように、メンブレン３３となるシリコン層４３の応力を調整する目的で、必要に応じてシリコン層４３に不純物のイオン注入を行う。その後、イオン注入された不純物を拡散させるための熱処理を行う。次に、図８（ｄ）に示すように、後述する工程で用いられるアライメントマーク４４をシリコン層４３に形成する。
【００４８】
アライメントマーク４４を形成するには、まず、シリコン層４３上にレジスト（不図示）を塗布し、露光によりレジストにアライメントマークのパターンを転写する。その後、レジストをマスクとしてシリコン層４３にエッチングを行う。アライメントマーク４４の形成後、レジストを除去する。
【００４９】
次に、図８（ｅ）に示すように、シリコン層４３上にレジスト４５を塗布し、シリコン層４３を保護する。次に、図８（ｆ）に示すように、シリコンウェハ３２の側を上面とし、シリコンウェハ３２の表面にレジスト４６を塗布してから、メンブレンを形成する部分のレジスト４６を除去する。
【００５０】
次に、図９（ｇ）に示すように、レジスト４６をマスクとしてシリコンウェハ３２にエッチングを行う。シリコン酸化膜４２に達するまでエッチングを行うことにより、シリコンウェハ３２の一部からなる梁３４が形成される。次に、図９（ｈ）に示すように、レジスト４５、４６を除去する。さらに、梁３４をマスクとしてエッチングを行い、メンブレン部分のシリコン酸化膜４２を除去する。
【００５１】
次に、図９（ｉ）に示すように、シリコン層４３上にレジスト４７を塗布してから、アライメントマーク４４を用いたアライメントを行う。レジスト４７にマスクパターンを描画し、レジスト４７を現像する。その後、レジスト４７をマスクとしてシリコン層４３にエッチングを行い、所定のパターンの開口部３５を形成してから、レジスト４７を除去する。以上の工程で、図７（ａ）に示すステンシルマスク３１が作製される。但し、ステンシルマスクの層構成や作製は上記の例に限定されず、種々の変更が可能である。
【００５２】
上記のようなステンシルマスクについても、マスクの作製後、欠陥検査を行う。ステンシルマスクの欠陥検査には、例えばＳＥＭや回折光式線幅測定器（特許文献３参照）を用いる。ＳＥＭの場合、電子線を照射して観察を行うが、この電子線照射によりガスの反応物がマスクに付着して、マスクの汚染（コンタミネーション）が起こることがある。一方、回折光を用いて欠陥検査を行う場合には、このような問題を回避できる。
【００５３】
パターン以外の部分に不要な開口部が形成されている白欠陥や、所定のサイズより大きく形成された開口部が検出された場合、開口部に遮蔽膜を形成する。例えば、実施形態１と同様に、ＦＩＢを用いてカーボン膜を形成することにより、不要な開口部を埋め込むことができる。遮蔽膜を形成した部分のパターンは第２のステンシルマスクに形成する。
【００５４】
一方、パターン部分に必要な開口部が形成されていない黒欠陥や、所定のサイズより小さく形成された開口部が検出された場合は、特に修正を行う必要はない。この部分のパターンも第２のステンシルマスクに形成する。第２のステンシルマスクは、第１のステンシルマスクと同様の方法（図７〜図９参照）で作製できる。
【００５５】
上記の第１のステンシルマスクと第２のステンシルマスクを順に露光することにより、欠陥が解消されたパターンを露光できる。また、第１のステンシルマスクを用いる露光と、第２のステンシルマスクを用いる露光の順序は入れ替えてもよい。
【００５６】
第１のステンシルマスクと第２のステンシルマスクを用いて、デバイスを構成するある１つの層のパターン（パターンＡとする。）を転写する場合、これらの２つのステンシルマスクの少なくとも一方に、デバイスを構成する他の層のパターンや、他のデバイスのパターン（パターンＢとする。）をさらに形成してもよい。
【００５７】
この場合、パターンＡとパターンＢは１枚のマスク内で干渉しないように、マスク上の異なる領域に形成する。例えば、図１０（ａ）に示すように、ステンシルマスク３１に２つの領域５０を設けたり、図１０（ｂ）に示すように、ステンシルマスク３１に４つの領域５０を設けたりして、これらの領域５０にパターンＡ、Ｂのような異なる層のパターンを形成してもよい。マスク上のスペースに余裕がある場合には、このように異なるパターンを１枚のマスクに形成し、マスク製造コストを低減することもできる。
【００５８】
ステンシルマスクの場合、ドーナツ状パターンのように、１枚のマスクに形成できないパターンや、リーフ状パターンのように、１枚のマスクに形成するとマスクの強度が著しく低下するパターンが存在する。図１１（ａ）に示すようなドーナツ状パターンは、例えば図１１（ｂ）に示すように相補分割パターンＩ、ＩＩに分割される。また、図１２（ａ）に示すようなリーフ状パターンは、例えば図１２（ｂ）に示すように相補分割パターンＩ、ＩＩに分割される。相補分割パターンは、複数枚のマスク（相補マスク）、または１枚のマスク上の複数の領域（図１０参照）に振り分けられて形成される。したがって、ステンシルマスクを用いる場合、必然的にマスク枚数が増加する。
【００５９】
デバイスを構成する１つの層のパターンを、例えば２枚の相補マスクＩ、ＩＩを用いて露光する場合を考えると、まず、相補マスクＩ、ＩＩの計２枚の第１のステンシルマスクが作製される。これらのマスクで検出された欠陥部分のパターンは第２のステンシルマスクに形成される。
【００６０】
相補マスクＩ、ＩＩの両方の第１のステンシルマスクで欠陥が検出された場合、必ずしも相補マスクＩ、ＩＩの両方の第２のステンシルマスクを作製する必要はない。相補マスクＩの欠陥部分のパターンと相補マスクＩＩの欠陥部分のパターンが離れている場合には、１枚の第２のステンシルマスクに両方の相補マスクの欠陥部分のパターンを形成できる。
【００６１】
これらのマスクを用いる露光では、相補マスクＩの第１のステンシルマスク、相補マスクＩＩの第１のステンシルマスク、少なくとも１枚の第２のステンシルマスクを任意の順で露光すればよい。したがって、相補マスクの枚数の２倍より少ない枚数のマスクで露光を行うことができ、露光のスループットを高くできる。
【００６２】
第２のステンシルマスク上でパターンが局在する場合、ステンシルマスクの全面を走査する露光は必要なく、パターンが形成されている部分、すなわち、第１のフォトマスクの欠陥部分のみ露光すればよい。これにより、露光のスループットを高くできる。
【００６３】
複数枚のマスクを用いるかわりに、１枚のマスクの異なる領域に相補分割パターンを形成し、それぞれの領域を露光して所望のパターンを転写する場合にも、第２のステンシルマスクとして用いられる領域の数を、第１のステンシルマスクとして用いられる領域の数よりも削減できる。したがって、マスクの製造コストを削減できる。
【００６４】
微細パターンが形成されるステンシルマスクでは、図７〜図９に示すプロセス上で発生する欠陥だけでなく、パターンの設計時点で発生する設計欠陥も存在する。設計欠陥は、設計されたパターンのデータに相補分割や補正のためのバイアス処理などを行う過程においても発生する。
【００６５】
ＬＥＥＰＬ用ステンシルマスクは等倍マスクであるため、線幅１００ｎｍ以下のパターンも形成される。したがって、図１３に示すように、例えば１０ｎｍ程度の大きさの設計欠陥５１が発生した場合、マスク上でＦＩＢ等を用いた修正を行うと、現状の欠陥修正装置では、修正するための位置合わせが非常に困難である。このような場合にも、本実施形態のマスクによれば、微細な設計欠陥が修正されたパターンをレジストに転写できる。
【００６６】
図１４に、実施形態１および実施形態２に共通するマスク製造と露光のフローを示す。図１４に示すように、第１のマスクを作製し（ステップ１（ＳＴ１））、第１のマスクの欠陥検査を行う（ステップ２（ＳＴ２））。検出された欠陥のうち、遮蔽膜を形成する必要がある欠陥、具体的には白欠陥を選択し、選択された欠陥に遮蔽膜を形成する（ステップ３（ＳＴ３））。次に、欠陥部分のパターンが形成された第２のマスクを作製する（ステップ４（ＳＴ４））。その後、第１のマスクを用いる露光と第２のマスクを用いる露光を任意の順で行う（ステップ５（ＳＴ５））。
【００６７】
図１５は、本実施形態の露光方法に適した露光装置の一例を示す概略図である。図１５の露光装置１１１は、電子線１１２を生成する電子銃１１３の他、アパーチャー１１４、コンデンサレンズ１１５、１対のメインデフレクター１１６、１１７および１対の微調整用デフレクター１１８、１１９を有する。
【００６８】
アパーチャー１１４は電子線１１２を制限する。コンデンサレンズ１１５は電子線１１２を平行なビームにする。コンデンサレンズ１１５により集光される電子線１１２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。メインデフレクター１１６、１１７および微調整用デフレクター１１８、１１９は偏向コイルである。メインデフレクター１１６、１１７は電子線１１２が第１のステンシルマスク１２０ａまたは第２のステンシルマスク１２０ｂの表面に対して基本的に垂直に入射するように、電子線１１２を偏向させる。
【００６９】
微調整用デフレクター１１８、１１９は電子線１１２が第１のステンシルマスク１２０ａまたは第２のステンシルマスク１２０ｂ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１１２を偏向させる。電子線１１２の入射角は、ステンシルマスク１２０ａ、１２０ｂ上のパターン位置等に応じて最適化するが、電子線１１２の入射角は最大でも１０ｍｒａｄ程度であり、電子線１１２はステンシルマスク１２０ａ、ｂにほぼ垂直に入射する。
【００７０】
図１５の電子線１１２ａ〜ｃは、ステンシルマスクを走査する電子線１１２が、ステンシルマスク上の各位置にほぼ垂直に入射する様子を示し、電子線１１２ａ〜ｃが第１のステンシルマスク１２０ａに同時に入射することを示すものではない。電子線１１２の走査はラスタ走査とベクタ走査のいずれも可能である。
【００７１】
上記の露光装置１１１は、ＬＥＥＰＬに好適に用いられる。ＬＥＥＰＬには低加速電子が用いられ、第１のステンシルマスク１２０ａの孔１２１部分を透過した電子線により、ウェハ１２２上のレジスト１２３が露光される。ＬＥＥＰＬには等倍マスクが用いられ、第１のステンシルマスク１２０ａとウェハ１２２は近接して配置される。
【００７２】
第１のステンシルマスク１２０ａを介してレジスト１２３に電子線１１２を露光した後、マスク保持手段としてのマスクホルダー１２４により、第１のステンシルマスク１２０ａと第２のステンシルマスク１２０ｂが交換される。マスクホルダー１２４は少なくとも２枚のステンシルマスクを保持することができ、保持したマスクのいずれかを電子線１１２が照射される位置に固定する。第２のステンシルマスク１２０ｂを介してレジスト１２３をさらに露光することにより、レジスト１２３に欠陥が修正されたパターンが転写される。
【００７３】
上記の本発明の実施形態のマスクによれば、致命的な欠陥のない微細パターンを露光できる。また、本発明の実施形態のマスクの製造方法によれば、欠陥が修正されたパターンを露光できるマスクを高いスループットで製造できる。本発明の露光方法は、ポジ型レジストとネガ型レジストのいずれにも適用できる。
【００７４】
本発明のマスクの製造方法、マスク、露光方法および露光装置の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、本発明をイオンビームリソグラフィ用マスクや、ＥＵＶリソグラフィ用マスク等、他のリソグラフィに用いられるマスクに適用することもできる。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。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のマスクの製造方法によれば、マスク製造のスループットの向上と、コスト低減が可能となる。本発明のマスクによれば、致命的な欠陥がない微細パターンを露光できる。本発明の露光方法および露光装置によれば、欠陥のない微細パターンを高いスループットで露光できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態１に係るマスクの断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態１に係るマスクの平面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態１に係るマスクで検出される欠陥の例である。
【図４】図４は本発明の実施形態１に係り、フォトマスクで検出される欠陥の例を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施形態２に係るマスクの平面図である。
【図６】図６は本発明の実施形態２に係るマスクの一部を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態２に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図８】図８（ｄ）〜（ｆ）は本発明の実施形態２に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図７（ｃ）に続く工程を示す。
【図９】図９（ｇ）〜（ｉ）は本発明の実施形態２に係るマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図８（ｆ）に続く工程を示す。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２に係り、複数の領域が設けられたマスクの例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２に係り、相補分割パターンの例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２に係り、相補分割パターンの例を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の実施形態２に係るマスクで検出される欠陥の例を示す図である。
【図１４】図１４は本発明のマスクの製造方法と露光方法のフローを示す図である。
【図１５】図１５は本発明の実施形態２に係る露光装置の概略図である。
【図１６】図１６はマスクの欠陥により生じる問題を示す図である。
【符号の説明】
１…石英基板、２…クロム膜、３…パターン、４…黒欠陥、５…白欠陥、１１…パターンの突起、１２…ピンドット、１３…パターン間の接触、１４…ピンホール、１５…断線、１６…パターン欠け、１７…ミスサイズ、１８…脱落、１９…位置不良、２０…エッジ不良、２１…ゴミ・汚れ、３１…ステンシルマスク、３２…シリコンウェハ、３３…メンブレン、３３ａ…スカート、３３ｂ…パターン形成領域、３４…梁、３５…開口部、４１…ＳＯＩウェハ、４２…シリコン酸化膜、４３…シリコン層、４４…アライメントマーク、４５〜４７…レジスト、５０…領域、５１…設計欠陥、１１１…露光装置、１１２、１１２ａ〜ｃ…電子線、１１３…電子銃、１１４…アパーチャー、１１５…コンデンサレンズ、１１６、１１７…メインデフレクター、１１８、１１９…微調整用デフレクター、１２０ａ…第１のステンシルマスク、１２０ｂ…第２のステンシルマスク、１２１…孔、１２２…ウェハ、１２３…レジスト、１２４…マスクホルダー、２０１…マスク、２０２…欠陥、２０３…チップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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