(57)【要約】【課題】フォトマスク面内に生じた線幅のばらつきを低減し、フォトマスク面内における線幅の均一性を向上させる方法、およびそのための装置を提供する。【解決手段】フォトマスクの遮光膜パターンの線幅修正方法であって、修正が必要な線幅が細い領域に、遮光膜パターンの側面を含んで局所的に修正用の膜を成膜する工程と、前記領域に対して前記遮光膜パターンの側壁のみに前記修正用の膜が残るようにエッチングを行う工程を含むこととし、前記遮光膜パターンの材料と、前記修正用の膜の材料が同一であるフォトマスクの線幅修正方法、およびそのための線幅修正装置とする。【選択図】  図３
2017072723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクの遮光膜パターンの線幅修正方法であって、
修正が必要な線幅が細い領域に、遮光膜パターンの側面を含んで局所的に修正用の膜を成膜する工程と、
前記領域に対して前記遮光膜パターンの側壁のみに前記修正用の膜が残るようにエッチングを行う工程と、
を含むことを特徴とするフォトマスクの線幅修正方法。
【請求項２】
前記遮光膜パターンの材料と、前記修正用の膜の材料が同一であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの線幅修正方法。
【請求項３】
フォトマスクの遮光膜パターンの線幅修正装置であって、成膜機構とエッチング機構とを備え、かつ、これら成膜機構及びエッチング機構に共通して使用される遮蔽物を備えて構成され、
前記成膜機構が、修正が必要な線幅が細い領域に局所的に修正用の膜を成膜する機構であり、
前記エッチング機構が、修正が必要な遮光膜パターンの側壁に前記修正用の膜が残るようにエッチングする機構であり、
前記遮蔽物が、修正が必要な線幅が細い前記領域またはその一部と同じ形状の開口部を形成し、かつ、この開口部を前記領域に重なる位置または前記領域に含まれる位置へ移動することができるものであることを特徴とするフォトマスクの線幅修正装置。
【請求項４】
前記成膜機構が、スパッタリング、またはＣＶＤ、もしくは原子層堆積法の少なくとも一つの方法による成膜が行える機構であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの線幅修正装置。
【請求項５】
前記エッチング機構が、反応性イオンエッチング、または被エッチング物にかかるバイアス出力を設定可能なエッチング、の少なくとも一つの方法によるエッチングが行える機構であることを特徴とする請求項３または４に記載のフォトマスクの線幅修正装置。
【請求項６】
前記遮蔽物が前記修正用の膜のエッチングに対して耐性のある材料で構成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のフォトマスクの線幅修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトリソグラフィ技術に使用されるフォトマスクの製造における、パターン線幅の修正方法に関し、特にフォトマスク面内において線幅が小さいパターンの修正方法、およびその修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子は更なる微細化および高集積化が要求されている。フォトマスク上に作製されるパターン線幅のわずかなばらつきが、ウェハ転写精度へ大きな影響を与える。このため、マスク・エラー増大因子（ＭＥＥＦ：Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）のような線幅誤差を低減するため、ウェハ転写に必要な原版であるフォトマスクも微細かつ正確なパターンの作製が必要とされている。
【０００３】
前記のような線幅のばらつきは、フォトマスクの製造工程である現像やエッチング等の段階で発生するが、これらの工程で正確な線幅の調整を行うのは困難であるため、出来上がったパターン線幅を調整するための修正技術が必要となる。
【０００４】
パターン線幅のばらつきには、例えば図１のような一方向（ｘ方向）のみの面内傾向が見られるが、描画されるパターンや製造装置によってはより複雑な面内傾向が発生する。
【０００５】
従来の線幅修正方法において、例えば特許文献１にはレーザーを用いて遮光膜の透過率を変化させて、ウェハ転写後の線幅を調整する技術が開示されている。しかし、この手法では位相差のような光学パラメータが変動する恐れがある。
【０００６】
また、フォトマスクのパターン側壁の粗さの指標であるＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が大きいと、ウェハ転写の際に形成されるパターンへ粗さがトレースされてしまうという問題がある。また、パターン側壁に形成された微細な凹凸がフォトマスクの検査時に欠陥として検出されてしまう事がある。
【０００７】
ＬＥＲを修正するとき、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による測定に用いるカンチレバーなどで物理的に削る手法や、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）で削る手法が考えられるが、フォトマスク面内に点在する多くのパターンに対して、ひとつずつ修正を行うのは膨大な時間を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、フォトマスク面内に生じた線幅のばらつきを低減し、フォトマスク面内における線幅の均一性（ＣＤＵ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を向上させる方法、およびそのための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、フォトマスクの遮光膜パター
ンの線幅修正方法であって、修正が必要な線幅が細い領域に、遮光膜パターンの側面を含んで局所的に修正用の膜を成膜する工程と、前記領域に対して前記遮光膜パターンの側壁のみに前記修正用の膜が残るようにエッチングを行う工程を含むことを特徴とするフォトマスクの線幅修正方法としたものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記遮光膜パターンの材料と、前記修正用の膜の材料が同一であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの線幅修正方法としたものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、フォトマスクの遮光膜パターンの線幅修正装置であって、成膜機構とエッチング機構とを備え、かつ、これら成膜機構及びエッチング機構に共通して使用される遮蔽物を備えて構成され、前記成膜機構が、修正が必要な線幅が細い領域に局所的に修正用の膜を成膜する機構であり、前記エッチング機構が、修正が必要な遮光膜パターンの側壁に前記修正用の膜が残るようにエッチングする機構であり、前記遮蔽物が、修正が必要な線幅が細い前記領域またはその一部と同じ形状の開口部を形成し、かつ、この開口部を前記領域に重なる位置または前記領域に含まれる位置へ移動することができるものであることを特徴とするフォトマスクの線幅修正装置としたものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記成膜機構が、スパッタリング、またはＣＶＤ、もしくは原子層堆積法の少なくとも一つの方法による成膜が行える機構であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの線幅修正装置としたものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記エッチング機構が、反応性イオンエッチング、または被エッチング物にかかるバイアス出力を設定可能なエッチング、の少なくとも一つの方法によるエッチングが行える機構であることを特徴とする請求項３または４に記載のフォトマスクの線幅修正装置としたものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記遮蔽物が前記修正用の膜のエッチングに対して耐性のある材料で構成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のフォトマスクの線幅修正装置としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフォトマスクの線幅修正方法は、面内の線幅のばらつきを解消するだけでなく、同時にＬＥＲを低減することが出来る。
【００１７】
本発明のフォトマスクの線幅修正方法は、遮光膜と同じ材質の膜を用いて修正するため、光学特性を変えることなく修正することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】線幅が異なる２つの領域を持つフォトマスクの一例を示す模式図である。
【図２】図１のフォトマスクの断面模式図である。
【図３】本発明の方法で、図２のフォトマスクの線幅を修正する工程を示す断面模式図である。
【図４】４枚の移動可能な遮蔽物で開口部を形成する方法の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本実施形態では、図１のようにフォトマスク上に遮光膜パターンの線幅が異なる２つの領域２ａ、２ｂがあり、図２のように第１の領域２ａにおける遮光膜パターン３ａよりも第２の領域２ｂにおける遮光膜パターン３ｂの線幅の方が細い場合を一例として説明する。
【００２０】
修正が必要な遮光膜パターン３ｂの修正方法の主要な工程は図３の通りである。まず図
３（ａ）のように、修正を必要としない第１の領域２ａ上の遮光膜粒子５を、遮蔽物４により遮蔽し、遮光膜が成膜されないようにする。
【００２１】
図３（ａ）の工程においては、修正が必要な遮光膜パターン３ｂを含む第２の領域２ｂに、遮光膜パターン３ｂの側面を含んで局所的に修正用の膜を成膜する。このとき、段差被覆性の高い成膜手法を用いることによって、遮光膜パターン３ｂの側壁に均一性良く成膜されるようにする。
【００２２】
段差被覆性の高い成膜手法としてはＡＬＤ（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。
【００２３】
ＡＬＤは単原子レベルでの成膜が可能であり、段差被覆性が非常に高い成膜技術である。スパッタリングを用いる場合は、通常の成膜よりも高いガス圧条件とする方が、スパッタ粒子が残留ガスと衝突し平均自由行程が短くなるため好ましい。また、ＣＶＤは本来表面での反応であり、凹凸に関係せず表面に薄膜が成長するので段差被覆性が良い。ＣＶＤの中では、低温成膜が可能なプラズマＣＶＤが、本目的には好ましい。
【００２４】
遮光膜パターンの材料と、修正用の膜の材料は同一であることが好ましいが、フォトマスク特性への影響がなければ、成膜容易性で有利である等の理由で、別の材料を用いてもよい。
【００２５】
透明基板１と、遮光膜パターン３ｂの上面および側面への成膜が完了すると、図３（ｂ）のように第２の領域２ｂのみに局所的に膜が形成された状態となる。
【００２６】
次に、遮蔽物４で第１の領域２ａを覆った状態のまま、垂直性の高いエッチング方法を用いてエッチングすることにより、透明基板１上面、および遮光膜上面に付着した修正用の膜のみ除去され、遮光膜側面の修正用の膜は除去されずに残るため、修正された遮光膜パターン７（図３（ｃ））は元の状態３ｂよりも線幅が増加する。
【００２７】
垂直性の高いエッチング方法としては、ドライエッチングにおいて、被エッチング物にかかるバイアスが大きくなるようなエッチングが好ましく、より具体的には、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ＝反応性イオンエッチング）において、自己バイアスが大きくなるような、低圧、高電力条件でのエッチング、もしくはバイアス出力の設定が可能なＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ＝誘導結合プラズマ）等によるエッチングが好ましい。
【００２８】
遮蔽物４を用いて任意の修正領域を形成する方法の一例として、図４に示した方法がある。これは、４枚の移動が可能な矩形の遮蔽物４を図４のように組み合わせることで、任意の四角形の開口部８を形成し、修正領域に適用することが出来る。
【００２９】
線幅修正が必要な領域が四角形のように単純で、線幅誤差もほぼ揃っている場合は、遮蔽物の組み合わせでできる開口部を修正領域と同一の形状とし、修正領域に重なる位置へ移動させ、成膜とエッチングを行うことで線幅を修正することができる。
【００３０】
一方、パターン線幅のばらつきがより複雑な面内傾向をもつ場合は、局所的な修正用の成膜とエッチングを複数回に分けて実施するようにする。具体的には、修正領域を線幅誤差が近い複数の小領域に分割し、それぞれの小領域と同じ形状の開口部を形成し、該開口部を小領域の位置へ移動させ、修正用の成膜とエッチングを行う一連の操作を繰り返すことで、目的とする線幅修正を行うことができる。言うまでもなく、前記小領域は全修正領域の一部を成し、全修正領域に含まれている。
【００３１】
前記遮蔽物は薄膜材料よりも十分厚いものとするが、線幅修正への影響を避けるために、修正用の膜のエッチングに対して耐性のある材料で構成されていることが好ましい。
【実施例】
【００３２】
本発明の線幅修正方法を用いてフォトマスクを作製するために、まず通常の工程でフォトマスクブランクにレジストを塗布し、電子描画装置によってパターン描画を行い、ドライエッチングによって遮光膜パターンを形成した。なお、遮光膜はＭｏＳｉ系のハーフトーン膜とし、１９３ｎｍの露光波長に対して位相差が１８５°となるように作製した。
【００３３】
測長用の走査型電子顕微鏡を用いてフォトマスク面内の線幅を測定したところ、第１の領域の遮光膜の線幅は平均１００ｎｍであった。線幅誤差が大きく修正が必要な第２の領域として５００μｍ×３００μｍの領域を選び、第２の領域の遮光膜の線幅は平均９６ｎｍであった。
【００３４】
次に、遮蔽物として４枚のＳＵＳ製のメタルマスク用いて、５００μｍ×３００μｍの四角形の開口部を形成し、修正が必要な所定の位置まで移動させた。
【００３５】
第２の領域に修正用の遮光膜を成膜する方法は、スパッタリングを用いることとし、あらかじめ予備実験により求めておいた、本実施例と同じハーフトーン材料が段差に対し、垂直方法：側面方向＝３：２の膜厚で成膜されるようなスパッタリング条件を用いた。
【００３６】
第２の領域の遮光膜の線幅を１００ｎｍに調整するために、遮光膜と同じハーフトーン材料を用いて、前記のスパッタリング条件で、垂直方向に３ｎｍ成膜した。このとき側面には片側につき２ｎｍの膜厚で成膜されているはずである。
【００３７】
４枚のメタルマスクの位置を固定したまま、続けてエッチングを実施した。遮光膜上面、および透明基板上面の３ｎｍを垂直方向にエッチングするため、ＩＣＰ方式のドライエッチング装置を用いて、ソース出力３００Ｗとし、さらにバイアス出力５０Ｗを印加する条件で垂直性の高いエッチング処理を２秒間実施した。
【００３８】
修正後の第２の領域の遮光膜パターンの線幅を走査型電子顕微鏡を用いて測定したところ、９９．５ｎｍで目標値内にあり、線幅が修正されたことが確認できた。また、フォトマスク全体の線幅ばらつきを示す指標である３σを修正前後で測定したところ、修正前が２．０７ｎｍであったのに対して修正後は０．４７ｎｍとなり、線幅ばらつきの改善効果を確認できた。
【００３９】
また、修正を実施する前後で遮光膜（本実施例ではハーフトーン膜）に対して位相差を測定したところ、修正前が１８４．１１°であったのに対して修正後が１８３．９５°となり、光学特性の変化はほとんどみられなかった。
【００４０】
また、修正を実施する前のパターンのＬＥＲが平均３．６ｎｍであったのに対し、修正後のＬＥＲは平均３．１ｎｍであったことから、ＬＥＲの改善効果が確認できた。
【符号の説明】
【００４１】
１  透明基板
２ａ  第１の領域
２ｂ  第２の領域
３ａ  第１の領域の遮光膜パターン
３ｂ  第２の領域の遮光膜パターン
４  遮蔽物
５  遮光膜粒子
６  遮光膜
７  修正された遮光膜パターン
８  ４枚の可動な遮蔽物で形成される四角形開口部
【図１】
2017072723.tif 000003
【図２】
2017072723.tif 000004
【図３】
2017072723.tif 000005
【図４】
2017072723.tif 000006