JPH01216529A - Ｘ線露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細パターンを高精度に転写するＸｖＡｎ光装
置に適用可能なＸ線露光用マスクの製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年、微細パターンの転写にＸ線転写技術が使用される
ようになってきている。そして欠陥のないＸ線露光用マ
スクを製造するための欠陥修正方法として、従来のフォ
トマスクの製造工程における遮光性パターンに発生する
欠陥修正方法と同様の方法が試みられている。

この修正方法は、Ｘ線露光用マスクのＸ線吸収体パター
ンが形成される工程後に該パターンの欠陥を検査し、そ
の後、検出されたパターン欠陥を集束イオンビームやレ
ーザービームを用いた方法によって修正するものである
。この場合、パターン欠陥としてはパターンの欠落部（
以下白欠陥と呼ぶ）、及びパターンの不要部（以下黒欠
陥と呼ぶ）とがある。

パターンの黒欠陥に対しては、例えばイオンビームを黒
欠陥に当ててスパッタ除去する方法、あるいはレーザー
ビームを黒欠陥に当てて蒸発除去する方法等が行われて
いる。

また、パターンの白欠陥に対しては、例えばイオンビー
ムまたはレーザービームを利用してＸ線吸収係数の大き
な重金属元素を含む気体、例えばＷ（Ｃｏ）＆中から、
重金属元素、上記の例では、Ｗを白欠陥箇所に堆積させ
て必要な部分を形成する方法（以下、それぞれイオンビ
ーム誘起化学的堆積法、レーザービーム誘起化学的堆積
法と呼ぶ）等が行われており、さらにｘ＊を収係数の大
きな重金属元素を含むイオンビームを直接、Ｘ線透過股
上に照射して必要なパターンを形成する方法（以下、イ
オンビーム直接堆積法と呼ぶ）も考えられる。

以下、これらの修正方法にづいて図面を参照して説明す
る。

第３図は従来の黒欠陥修正工程を含むＸ線露光用マスク
の製造方法を説明するための図である。

図中、１はマスク層パターン、１１は正常パターン、１
２は黒欠陥、２はＸ線吸収体層、２１は正常ＸＶａ、収
体パターン、２２はＸ線吸収体パターン黒欠陥、３はＸ
線透過膜、５はマスク支持枠、６はイオンビーム又はレ
ーザービーム、８ハｔｌ（Ｉである。

マスク層パターン１の形成工程（第３図（イ））におい
て、正常パターン１１の他に不要な黒欠陥１２が検出さ
れたとする。このパターンをマスクにして、例えば反応
性イオンエツチングによりＸ線吸収体層２を除去しく第
３図（ロ））、次に黒欠陥部分に対してイオンビームま
たはレーザービーム６を照射してスパッタリングまたは
蒸発によりこれを除去する（第３図（ハ）、（ニ））。

この黒欠陥除去によりＸ線透過ＷＡ３には損傷８が生じ
る。そして、エツチングによりマスク支持枠５を一部を
残して除去することによりパターン欠陥の少ないＸ線露
光用マスクが得られる。

第４図は従来の白欠陥修正工程を含むＸ線露光用マスク
の製造方法を説明するための図である。

図中、第３図と同一番号は同一内容を示している。

なお、１３は白欠陥、２３はＸ線吸収体パターンの白欠
陥、２４は修正Ｘ線吸収体パターンである。

マスク層パターンｌの形成工程（第４図（イ））におい
て、必要なパターンが存在しない白欠陥１３が検出され
たとする。第３図の黒欠陥の修正の場合と同様に、例え
ば反応性イオンエツチングによりＸｖＡ吸収体Ｉｌ！２
を除去しく第４図（ロ））、次に前述したイオンビーム
誘起化学的堆積法、レーザービーム誘起化学的堆積法、
イオンビーム直接堆積法等により修正Ｘ線吸収体パター
ン２４を形成する（第４図（ハ）、（ニ））、その後、
エツチングによりマスク支持枠５を一部を残して除去す
ることによりパターン欠陥の少ないＸ線露光用マスクが
得られる。

〔発明が解決すべき課題〕

しかし、Ｘ線露光用マスクとフォトマスクとはその構成
において大きな違いがあるために、このような修正方法
ではいくつかの問題点が発生している。ｘ＃ＪＡｎ光用
マスクとフォトマスクの構成の遅いは以下の通りである
。

Ｘ線露光用マスクの構成は、Ｘ線透過膜３とその上に形
成されたＸ線吸収体パターン２１およびＸ線透過膜を支
持するマスク支持枠５から成っている。

Ｘ線透過ＷＡ３としては、露光波長のＸ線に対して吸収
係数の小さな材質、例えば無機物（ＳｉＮ。

ＳｉＮ：Ｈ，ＢＮ：Ｈ，ＢＮＣ，Ｃ，ＳｉＣ，’ＴＩ）
％有機物（ポリイミド、パリレン）またはそれらの複合
膜が知られており、その厚さは０．　３Ｂｍから６μｍ
である。

他方、Ｘ線吸収体２としては、露光波長のＸ線に対して
吸収係数の大きな材質、例えば重金属、及びそれらの合
金（Ｔａ、Ｗ、Ｗ：Ｔｉ、ＷＮ。

Ａｕ）が使われており、その厚さは０．３ｐｍから１．
０μｍである。

Ｘ線露光用マスクは大規模集積回路を構成する微細パタ
ーンの転写に用いられるため、そのパターンの最小線幅
は０．２μｍから０．５μｍと考えられている。Ｘ線露
光用マスクおよびフォトマスクにおいて、第５図に示す
ようにパターンの縦横比をＨ／Ｗ（なお、第５図に示す
ようにＷはＸ線吸収体または遮光性パターンのパターン
幅、Ｈはパターンの厚さ（高さ）である）と定義すると
、微細パターン転写に用いるＸ線露光用マスクのパター
ン縦横比は１より大きいのが普通である。Ｎえば、Ｗ＝
０．２ｐｍ−０，５ｐｍ、Ｈ−０，８）ｔｍ　〜Ｉｐｍ
の場合にはＨ／Ｗ＝１．６〜５となる。

これに対して、フォトマスクは紫外光並びに可視光に対
して透過性を有する基板とその上に形成された遮光性パ
ターンからなり、遮光性パターンの材質はＣｒ、Ｍｏｓ
＋等であり、その厚さはＨは０．０７ａｍから０．１ａ
ｍであり、パターン線幅Ｗは０．３μｍ以上であるため
、縦横比Ｈ／Ｗは０．３以下である。また、その基板に
はガラスまたは石英が用いられ、その厚さは１ｍｍ以上
である。

以上のように、ＸｖＡ露光用マスクはフォトマスクに比
べて非常に薄い膜上にＮＭＩｔ比の大きなパターンを有
することを特徴としていることが分かる。

このため前述したような従来の欠陥修正方法では、ｘｎ
ｎ光用マスクに特有な事情による次のような問題点が生
ずる。

第１に、従来技術によってＸ＆９１露光用マスク上のパ
ターン黒欠陥を修正する場合、即ち、イオンビームまた
はレーザービームによって不要のＸ線吸収体のパターン
を除去する際に、イオンビームまたはレーザービームが
そのパターンの周辺または下部のＸ線透過膜も部分的に
除去してしまうという問題点がある０例えばレーザービ
ームのような熱的作業でパターン黒欠陥を蒸発除去する
方法では、通常、Ｘ線吸収体の材質の方がＸ線透過膜の
材料よりも高融点であり、レーザービームに対する耐性
が大きいため、Ｘ線吸収体に照射されたレーザービーム
が吸収体パターンからはみ出して周辺部のＸ線透過膜を
照射した場合や、Ｘ線吸収体を除去した直後にその下の
Ｘ線透過膜を照射した場合にＸ線透過膜が部分的に除去
されてしまうことになる。Ｘ線透過膜は元来Ｘ線を透過
するので、損傷が生じてもＸ線透過には支障は生じない
が、一部でも損傷を受けると機械的強度が低下して破損
し易くなり、また部分的に応力集中が生じて伸び縮みを
生じ、露光精度が悪くなってしまうという問題がある。

これと同様の問題はフォトマスクにおいても生じている
が、Ｘ＆９露光用マスクの場合にはパターンの縦横比が
大きいために、パターン吸収体の除去にレーザービーム
の長時間照射が必要であると共に、Ｘ線透過膜が薄く損
傷の影響が大きいことが重なってより深刻な問題となっ
ている。

第２に、従来技術によってＸ線露光マスク上のパターン
白欠陥を修正する際には、イオンビーム直接堆積法、イ
オンビーム誘起化学的堆積法及び　。

レーザー誘起化学的堆積法によっては縦横比が１以上で
あるＸ線吸収体パターンを形状精度よく形成することが
困難であるという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、ビーム照
射時間を短くして作業時間を短縮し、下地へのｔｍ傷が
少な（、Ｘ線吸収体パターンを形状精度よく形成するこ
とができるＸ線露光用マスクの製造方法を提供すること
を目的とする。

〔！！！題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決すべく種々研究した結果、Ｘ線吸収
体パターンを修正する代わりに、Ｘｖａ吸収体パターン
を形成するために、Ｘ線吸収体層上に存在するマスク層
パターンを修正することによって上記問題点の発生を回
避しうることを見出して本発明を完成したものであり、
本発明はパターン杖に形成されたマスク層を用いてその
下層に存在するＸ線吸収体層にパターンを形成する工程
を含むＸＴＪＡｎ光用マスクの製造方法であって、マス
ク層のパターンを欠陥検査する段階、検出されたマスク
層のパターン欠陥を修正する段階、パターン欠陥を修正
したマスク層によりＸ線吸収体層にマスクパターンを形
成する段階からなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のＸ線露光用マスクの製造方法は、マスク層パタ
ーンを欠陥検査し、その際に検出された黒欠陥および白
欠陥に対し、それぞれの適した方法で修正を行って欠陥
のマスク層パターンを得た後、Ｘ線吸収体パターンを形
成することによって欠陥の少ないＸ線露光用マスクを製
造することによりビーム照射時間を短くして作業時間を
短縮し、下地への損傷が少なく、Ｘ線吸収体パターンを
形状精度よく形成することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。

〔実施例１〕 第１図により〔実施例１〕を説明する。

マスク支持枠５を形成するＳｉウェハーの片面にＸ線透
過１ｉ１３として、減圧化学的気相成長法によって厚さ
０．５μｍ〜２ｐｍの５ｉＮｖを形成し、その膜面上に
スパッタリング法によって厚さ０．３μｍ〜１μｍのタ
ンタル膜から成るＸ線吸収体層２を形成した後、電子サ
イクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ堆積法によって厚
さ０．１μｍ〜０．３７ｊｍの５ｉＯｘａをマスク層と
してＸ線吸収体Ｈ２の上に形成した。さらに、その後マ
スク層の上に電子線製版法により回路パターンをなすレ
ジスト層パターンを形成し、該レジスト層パターンをマ
スクにしてマスク層をドライエツチング除去して第１図
（イ）に示すように回路パターンを成すマスク層パター
ン１を形成した（工程り。

このマスク層パターンの欠陥を検査したところ、第１図
（イ）で示すような黒欠陥１２が検出されたとする（工
程Ｉ［ａ）。

次に第１図（ロ）に示すような集束イオンビーム６を黒
欠陥であるＳｉｎ、層パターン１２に当ててスパッタ除
去し、第１図（ハ）に示すような修正されたマスク層パ
ターン１１を得た（工程■ａ）、より具体的にはＳｉＯ
ｇＮからなる厚さ０゜２５ｐｍ、−辺がＩｐｍの正方形
状孤立黒欠陥を対して、ビーム加速電圧３０ｋＶ、ビー
ム電流１１０ＰＡのＧａ”集束イオンビームを約１秒間
照射することよって、孤立黒欠陥をスパッタエツチング
除去することができた。なお、このＳｉＯオ膜除去工程
において、集束イオンビーム照射によって生ずる二次イ
オン、または二次電子を検出することにより、５ｔｏｚ
ｌｌｌｌが除去されてタンタル膜が露出したことを検出
してビーム照射を停止すれば、Ｘ線吸収体層２をスパッ
タエツチング除去する程度を非常に少なくすることが可
能である。

次に、該パターン層をマスクに下地のタンタル層をＣＢ
ｒＦ５ガスを用いる反応性イオンエツチングにより除去
し、第１図（ニ）に示すようなパターン欠陥のないＸ線
吸収体パターン２１を得ることができた（工程ＩＶａ）
。

その後、パターン部がエッチラグ液に接しないように治
具を用いて保護しながら、Ｘ線吸収体パターンのある側
と反対側から、パターン部下部のシリコンを液温８０°
Ｃ２２０重景％の水酸他力リウム水溶液を用いてエツチ
ング除去することにより（工程Ｖ）、パターン欠陥の少
ないＸ線露光用マスクが得られた。

ところで、Ｘ線吸収体材料であるタンタルのＧａ′″集
束イオンビームによるエツチング速度は、マスク層材料
である５１０ｇＭ！ｆのエツチング速度と同程度である
。したがって、孤立黒欠陥を修正する際に、イオンビー
ムが５ｉＯｘｌｌｌＷパタ一ン部からはみ出して黒欠陥
周辺のタンタル層を照射したためタンタル層が部分的に
除去され、深さ０゜３μｍ前後の窪みができたとしても
、次工程ＩＶａにおいては、前記反応イオンエツチング
におけるＸ線透過膜ＳｉＮのエツチング速度がタンタル
のエツチング速度の１／３以下であるため、タンタル膜
における深さ０．３ａｍ前後の窪みはＳｉＮ膜において
は高々深さ０．ｌＩＩｍ前後の窪みにしかならず、この
程度の窪みであれば実用上問題は生じない、さらに、前
述の二次イオン、二次電子検出によるビーム照射停止を
併用すればＸＩ透過膜の損傷を殆どなくすことができる
。

〔実施例２〕 実施例１に記載された例において、マスク層パターンの
黒欠陥を除去する方法として工程ｍａの代わりに次の工
程の実施した。

即ち、矩形成形したレーザービームをマスク層パターン
の黒欠陥１２に照射することにより、黒欠陥をなすＳｉ
Ｏ＊ＦＪを蒸発除去し、第１図（ハ）に示すような修正
されたマスク層パターンを得た（工程ｍｂ）。なお、マ
スク層の下地は高融点金属であるタンタル層であるため
、タンタル層の蒸発除去された量はわずかであった。

その後、実施例１に記載された工程ＩＶａおよび工程Ｖ
を用いてパターン欠陥の少ないＸ線露光用マスクを得た
。

〔実施例３〕 実施例１に記載した工程の方法でマスク層パターンを形
成した０次に、このマスク層パターンの欠陥を検査した
ところ、第２図（イ）に示すような白欠陥部分１３が検
出されたとする（工程■Ｃ）。

次に第２図（ロ）に示すようにピレンガスを白欠陥部分
のタンタル欣面上に吹付ながら、Ｇａ”集束イオンビー
ムを照射することによって、イオンビーム誘起化学的堆
積法に基づき白欠陥部分に炭素を厚さ０．３μｍの所定
形状のパターンを形成する（工程１１［ｃ）。

こうして第２図（ハ）に示すような修正されたマスク層
パターン１４を得た。より具体的には、−辺がｌａｍで
ある正方形状孤立白欠陥に対して、ビーム加速電圧３０
　ｋ　Ｖ、　ヒ７ム電流１３０ＰＡのＧａ’″集積イオ
ンビームを４秒間、該白欠陥部分のタンタル層上へ照射
することによって一辺が１ｐｍである厚さ約０．３ｐｍ
のカーボン層パターンを形成することができた０次に実
施例１と同様にＳｉｎ、層から成る正常なマスク層パタ
ーン１１、及び炭素からなる修正されたマスク層パター
ン１４とをマスクにして、ＣＢｒＦ、ガスを用いる反応
性エツチングによりタンタルＮ２を除去し、第２図（ニ
）示すような修正されたｘｌ吸収体パターンを得た（工
程ＩＶ　ｃ　）　、その後、実施例１に記載された工程
Ｖを用いてＸ線吸収体パターン欠陥の少ないＸ＄ｌ！！
露光用マスクを得た。

なお、白欠陥修正の他の例として、イオンビーム直接堆
積法によって修正パターンを形成するようにしてもよい
。

また、上記実施例１〜３において、Ｘ線吸収体材料とし
ては、タンタル、マスク層材料としてはＳｉｎ、を選ん
だが、本発明の方法はこれらの材料に限定されるもので
はない。

ちなみに、本発明はマスク層材料が有機レジスト層であ
っても適用可能である。しかし、多くの場合、有機膜パ
ターンを対象とした検査および修正は、本実施例で述べ
た無機層パターンの検査および修正よりも困難である。

また、上記実施例１〜３では孤立した欠陥について説明
したが、例えば第６図に示すように、欠陥は孤立欠陥の
他にパターンの一部又はパターンと連続するものなど、
どのような欠陥でもよい。

第６図において、Ａは切断、Ｂは橘かけ、Ｃは窪み、Ｄ
は突起、Ｅは白点（ピンホール）、Ｆは黒点からなる欠
陥であり、これらの欠陥箇所をラスタ走査、ベクタ走査
等の適宜の方法で走査してビーム照射し修正すればよい
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば次のような効果が得られる
。

■パターンの白欠陥の修正において、従来技術に比べて
縦横比の小さなパターンを形成すればよいので修正が容
易であり、これはパターン線幅Ｗが小さ（なるほど顕著
である０例えば、Ｗ＝０．２ｐｍの場合には、従来技術
での縦横比Ｈ／Ｗは４（Ｔ（−０，８μｍ）であるが、
本発明での縦横比Ｈ／Ｗは１．３　（Ｈ＝０．２５μｍ
）であり、パターン形成がより容易となる。

■パターンの黒欠陥の修正において、本発明ではパター
ンの縦横比がより小さいので、ビーム照射時間が短くて
すみ下地への損傷が僅かである。

■白欠陥、黒欠陥のいずれの例でも、作業時間の短縮を
図ることができる。

■集束イオンビームまたはレーザービームを用いる同一
修正装置内において、化学的堆積用ガスの吹付けの有無
によってマスク層パターンの黒欠陥および白欠陥のいず
れも修正することができる。

即ち、ガスの吹付けをせずに直接ビーム照射することに
よりエツチングを行って黒欠陥の修正を行い、また、ガ
ス吹付けを行いながらビーム照射することにより、Ｘ線
吸収体層表面に吸着したガスをイオン化して堆積させ、
修正パターンを形成することができ、修正が非常に容易
に行えるようになる。

さらに、集束イオンビーム、またはレーザービーム照射
によれば、形状精度の良いパターンを得ることができる
。

■本発明によるパターン白欠陥の修正においては、形成
すべきパターンの材質がＸ線吸収体用材料、例えば重金
属に限られず、反応ガスに対してエツチング耐性のある
材質であれば種々に選択し得る。

例えば、Ｃｓ　Ｓ　１０ｔ　ｓ　Ｓ　ｉ　Ｎ％ＳｉＣ等
が知られている。

■本発明の欠陥修正はマスク層の修正であるので、−度
修正した後でも再修正が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマスク層パターンの黒欠陥修正工
程を含むＸ線露光用マスクの製造方法を説明するための
図、第２図は本発明によるマスク層パターンの白欠陥修
正工程を含むＸ線露光用マスクの製造方法を説明するた
めの図、第３図はマスク層パターンの黒欠陥から生じた
Ｘ＊＠収体の黒欠陥修正工程を含む従来のｘｔａｎ充用
マスクの製造方法を示す図、第４図はマスク層パターン
の白欠陥から生じたＸ線吸収体の白欠陥修正工程を含む
従来のＸ線露光用マスクの＆ｌ造方法を示す図、第５図
はパターンの縦横比の説明図、第６図は欠陥の種類を説
明するための図である。 １・・・マスク層パターン、２・・・Ｘ線吸収体層、３
・・・Ｘ線透過膜、５・・・マスク支持枠、６・・・イ
オンビームまたはレーザービーム、１１・・・正常パタ
ーン、１２・・・マスク層パターンの黒欠陥、１３・・
・マスク層パターンの白欠陥、１４・・・修正されたマ
スク層パターン、２１・・・正常なＸ線吸収体パターン
、２２・−Ｘ線吸収体パターンの黒欠陥、２３・・・Ｘ
線吸収体パターンの白欠陥、２４・・・修正されたＸ線
吸収体パターン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）パターン状に形成されたマスク層を用いてその下
   層に存在するＸ線吸収体層にパターンを形成する工程を
   含むＸ線露光用マスクの製造方法であって、マスク層の
   パターンを欠陥検査する段階、検出されたマスク層のパ
   ターン欠陥を修正する段階、パターン欠陥を修正したマ
   スク層によりＸ線吸収体層にマスクパターンを形成する
   段階からなるＸ線露光用マスクの製造方法。
2. （２）マスク層パターンが黒欠陥であり、該黒欠陥のイ
   オンビームスパッタ除去時に生ずる二次イオン、または
   二次電子を検出してＸ線吸収体層の露出と同時にビーム
   照射を停止する請求項１記載のＸ線露光用マスクの製造
   方法。
3. （３）マスク層パターンが黒欠陥であり、該黒欠陥を形
   状成形したレーザービームで照射して除去する請求項１
   記載のＸ線露光用マスクの製造方法。
4. （４）マスク層パターンが白欠陥であり、該白欠陥をレ
   ーザービーム誘起化学的堆積法、イオンビーム誘起化学
   的堆積法、又はイオンビーム直接堆積法により修正する
   請求項１記載のＸ線露光用マスクの製造方法。