JPH0364860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、Ｘ線、電子線およびイオン・ビー
ム・リソグラフイにそれぞれ使用する透過マスク
を補修する方法に関するものである。

Ｂ 従来技術 VLSI半導体技術において、回路寸法がますま
す小さくなる傾向のため、サブミクロンのパター
ンが印刷できるリソグラフイと、露出装置の要求
が高まつている。従来用いられた光学式露出装置
は、焦点深度が浅く、マスク縁部からの光の散乱
のため、このようなサブミクロンをパターンを形
成するのには適当ではない。したがつて、光学式
装置に用いられるよりはるかに短い波長の非光学
的放射を用いる方法を採用しなければならない。
現在使用されている非光学的放射は、Ｘ線、電子
線およびイオン・ビームである。

Ｘ線、電子線、およびイオン・ビームへの露出
には、オーバレイ印刷に不可欠なサブミクロン構
造と、高度の寸法精度を持つ透過マスクを必要と
する。ガラス基板上にクロム構造を有する光学式
露出用のマスクと異なり、電子線およびイオン・
ビーム・リソグラフイに用いるマスクは、薄いシ
リコンまたは窒化シリコンの箔または膜で、放射
を通過させるための透明部分に物理的な孔を設け
たものである。このマスクは、等方性および厳密
に異方性のエツチングにより、フオトリソグラフ
イ的に製造される。製造中は、露出するフオトレ
ジスト中のごみの粒子、またはそれより多くの場
合、孔の形成によつて、好ましくない穴が形成さ
る原因となる。さらに、マスクの材料であるウエ
ーハにボロンをドープする際に生じる格子欠陥に
よつても、選択性エツチングの間にさらに欠陥の
ある孔を生じることがある。このような欠陥のあ
る孔は、透過マスク製造中に、望ましい構造と同
様にエツチングされ、マスクの構造に悪影響を与
えるので好ましくない。クリーン・ルームが最適
条件に保たれていても、このような孔の形成を完
全に阻止することは不可能である。これを解決す
るために、透過マスクの補修方法が開発されてい
る。

光学的リソグラフイに用いられる補修方法は、
マスク構造から過剰のクロムをレーザ光線により
除去したり、欠陥のある孔にフオトレジストを小
型ブラシを用いて手作業で塗布することにより、
埋めたりして行うが、上記の透過マスクの補修に
は適さない。それは、光学式マスクと異なり、補
修作業は、原寸の10倍までの倍率で拡大したサン
プルについて行うのではなく、１：１の縮尺の構
造を有するマスクについて行い、その結果生ずる
構造はしばしば0.5μより小さくなるためである。

1985年１月発行のIBMテクニカル・デイスク
ロジヤ・ブレテイン（Technical Disclosure
Bulletin）第27巻、第８号、4815ページおよび
4816ページには、フオトレジスト層を欠陥のある
孔の上面に塗布し、欠陥のある孔を含むすべての
孔を埋めることによる透過マスクの補修方法が開
示されている。フオトレジスト層を次に、補修さ
れるマスクと同一の構造を有するマスクを通し
て、露出マスクに欠陥のある孔がある場合、その
位置が補修されるマスクの孔と一致しないように
注意しながら、露出する。さらに、補修のために
用いたマスクの欠陥部分により生じた欠陥を、第
１の露出に用いたマスクと同じ構造を有するマス
クを使用して、再露出に用いるマスクの欠陥のあ
る孔の位置が、前に用いたマスクおよび補修され
るマスクの欠陥と一致しないよう再び注意しなが
ら、補修されるマスクのフオトレジスト層を再露
出することにより除去する。この方法には、補修
されるマスクに残つたフオトレジストが、マスク
を次に露出した際に望ましくない帯電の原因とな
ることがあるという欠点がある。これ以外に、上
述の補修方法は、補修されるマスクに、埋めるべ
き欠陥のある穴が多数あることが検査で判明した
場合にのみ推奨できる。クリーン・ルームの条件
を最適にした結果、肉眼によるマスクの検査によ
り、埋めるべき欠陥のある孔がわずかしかない場
合は、単一の欠陥のある孔を補修する方法が、よ
り利点がある。

このような方法では、たとえば精密に焦点を合
わせた電子線を真空中で望ましくないマスクに開
口部を横切つて、またはマスク開口部の縁部に沿
つてラインごとにガイドし、電子線に続く汚染ス
トリツプにより開口部を完全に埋め、またはマス
ク開口部の形状を修正する。電子線の影響によ
り、拡散ポンプのオイルからの、またはマスク領
域に加えられた単量体の分子が重合する。望まし
くないマスク開口部を導電材料で充填した後、重
合体構造はマスクの裏面から容易に除去すること
ができる。その後、マスクの前後面に金の層を設
ける。この方法は、単一の孔を補修するのに数分
を要するという欠点があり、マスクの補修時間が
実用上不可能なほど長くなる。

Ｃ 発明が解決しようする問題点 本発明の目的は、経済的に許容できる時間内に
すべてのマスク・パターン、すなわちすべての孔
を補修できる方法を提供することにある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は、透過マスクを検査し、マスクの欠陥
のデータ（位置座標）を記憶させた後、補修すべ
きマスクの前面をフオトレジストによりブランケ
ツト・コーテイングすることを特徴とする、マス
クの補修方法に関するものである。補修すべきマ
スクを被覆した特定のフオトレジスト領域を架橋
させるために、非光学的、または光学的放射に露
出させる。架橋に必要な放射線量は、使用する各
レジストによつて決まる。ポジテイブ・レジスト
の場合は、その後ブランケツト露光を行う。露光
しなかつた、または１回だけしか露光しなかつた
フオトレジストの領域は従来の方法で現像し、除
去する。次に、マスクの孔を補修するため、架橋
させたフオトレジストの領域を基板として作用さ
せ、マスクの後面に金を蒸着させる。金を蒸着さ
せた後、後の領域をプラズマ・エツチングにより
除去する。マスクの欠陥の位置座標を、記憶させ
たマスクのデータと比較した後、露光装置によ
り、マスクの欠陥を覆うフオトレジストの領域の
み露光させ、架橋させるため、マスクの修正はミ
リ秒台の時間で行うことができる。

Ｅ 実施例 第１図の電子線透過マスクは、厚み約２ないし
3μｍの、ボロンをドープした単結晶シリコン膜
と、その表面上の金層からなり、この層は電子線
を阻止する特性を改善している。このマスクの寸
法は、シリコン・ウエーハの寸法と同じで、その
最小構造は幅が約1/4μｍである。同種類のマス
クは、イオンまたはＸ線リソグラフイにも用いら
れる。

電子線、イオン・ビームまたはＸ線リソグラフ
イ用のマスクの製造を簡単に説明する。マスク基
板１は両面を研磨した、厚み約0.2ないし0.4mmの
配向100のシリコン・ウエーハである。ウエーハ
の裏面は、厚み約0.5ないし1μｍの二酸化シリコ
ン層でコーテイングする。このシリコン・ウエー
ハの表面から、ボロンを、表面濃度が少くとも、
10²⁰ボロン原子／cm³になるまで、基板に拡散させ
る（第１図符号２）。ボロンの拡散は、次のシリ
コン・ウエーハのエツチング工程中、エツチング
のバリアとして作用し、マスクの厚みを決定す
る。次に、ウエーハをエツチングするための、チ
ツプの大きさの数個をウインドウを従来のフオト
リソグラフイおよび湿式エツチングにより、ウエ
ーハの裏面に形成する。次いで、約0.4ないし
0.8μｍの厚みに二酸化シリコン層を、ボロンをド
ープしたウエーハの表面にスパツタリングする。
二酸化シリンコン層の厚みが0.5μｍ未満の場合
は、この二酸化シリコン層の上に厚み約0.2ない
し0.5μｍのポジテイブ・フオトレジスト層を付着
させる。このレジスト層を露光し、現像すること
により、所定のパターンを得る。サブミクロンの
寸法のパターンの場合は、露光は電子線スキヤナ
（ベクトル・スキヤナ）により行う。このレジス
ト層は、ウエーハ表面の二酸化シリコン層のエツ
チングのマスクとして作用する。二酸化シリコン
層はCF₄を用いた反応用イオン・エツチングによ
り形成する。残つたレジストを除去した後、形成
された二酸化シリコン層は、ボロンをドープした
シリコンに、約２ないし4μｍの深さにパターン
をエツチングする第２の反応性イオン・エツチン
グ工程でマスクとして用いられる。この工程で
は、SF₆、Cl₂およびヘリウムの混合物を用いる。
選定された条件では、二酸化シリコンとシリコン
のエツチング比が１：５ないし約１：20のものが
得られる。この厳密な方向性エツチング工程によ
り、ほぼ垂直なシリコン側壁が得られる。シリコ
ンのエツチングには、他の気体混合物も同様に適
している。

最後に、ウエーハの裏面の二酸化シリコン層に
設けた開口部を通して、ウエーハ基板の方向性湿
式エツチングを行う。使用するエツチング液は、
エチレンジアミン、ピロカテコール、ピラジン、
および水を含む。エツチングは、ボロン濃度が約
７×10¹⁹ボロン原子／cm³になつた時点で停止す
る。単結晶のボロンをドープした膜のマスクは、
ボロンの拡散の程度にもよるが、約2μｍである。
残のり二酸化シリコン層を除去した後、形成した
シリコン膜に、電子線のエネルギを行25KeVに
減じるために必要な、厚み約0.2なしい0.8μｍの
金の層３をコーテイングする。

解像度が約1/4μｍの構造を形成するためには、
上記の方法の代りに３層フオトレジスト法が用い
られる。

マスクを製造した後、すべてのパターン、すな
わちすべての孔が、所定の寸法になつているかど
うかを検査する。検査により、ホールの位置が正
しいかどうか、または寸法、形状が構造マスク・
データに適合するかどうかを知ることができる。
また、望ましくない孔、すなわち、いわゆる欠陥
孔が実際のマスク・パターンの内側にないか、ま
た、ごみ等の汚染物質が孔領域内に存在しないか
を知ることもできる。マスクの検査は、電子線ス
キヤナ（ベクトル・スキヤナ）、または電子線投
射装置を用いて、電子線により検出された孔のデ
ータをコンピユータに記憶したマスク構造のデー
タと比較することにより行う。たとえば、マスク
内に望ましくない孔があつた場合は、それぞれの
位置で補修しなければならない。同様に、コンピ
ユータのデータとの比較により、マスクの孔の内
側にごみの粒子が存在するかどうかもわかる。検
査の後、マスクをスキヤナまたは投影装置から取
外し、IBMテクニカル・デイスクロジヤ・ブレ
テイン第27巻、第８号（1985、１月）の、4815〜
4916ページに記載された方法と同様な方法で、マ
スクにフオトレジスト層のブランケツト・コーテ
イングを施し、マスクの孔をすべてふさぐ。コー
テイングには、公知のポジテイブまたはネガテイ
ブ・フオトレジスト材料を使用することができ
る。この工程で、フオトレジストを被覆したパタ
ーンは、回路構造全体を再露光することにより再
び開くことができる。その場合、マスク・パター
ンを形成しない孔はすべて閉ざされたままとな
る。回路の集積度が非常に高い場合は、このよう
な補修作業は非常に長時間を要する。したがつ
て、本発明による方法は、所定のマスク孔を被覆
するフオトレジスト領域のすべてを再露光せず、
欠陥のある孔を被覆するものだけを再露光するこ
とにより、マスクの補修時間を相当に短縮するも
のである。補修するマスクを処理する露光装置
は、前の検査工程で記憶させたデータ（位置座
標）を有するマスクの露光すべき領域にのみ、電
子線を向ける。このデータを所定のマスク孔の構
造データと比較した後、露光装置は各欠陥孔の寸
法に応じてパターンを補修すべきマスク領域上に
書き込む。電子線露光の場合、線量は、フオトレ
ジストが架橋して不溶性になるように、露光する
フオトレジストに応じて選定しなければならな
い。現在市販されているネガテイブ・フオトレジ
ストを使用する場合は、この線量は約50ないし
80μC／cm²である。ポジテイブ・フオトレジスト
の場合は、欠陥のある孔を被覆するフオトレジス
トが露光中に高度に架橋して不溶性となるために
は約３倍の150ないし300μC／cm²に増大させなけ
ればならない。ポジテイブ・フオトレジストの場
合、この工程の後、紫外線等の光学的放射を用い
たブランケツト露光を行い、補修しない領域のフ
オトレジストを、従来の現像剤により除去できる
ようにする。ネガテイブ・フオトジストでは、露
光しないフオトレジストの領域は、有機溶剤によ
り現像、すなわち除去されるため、前記の露出工
程は省略される。転写マスクの欠陥のある孔をす
べて閉ざした後、基板として作用するフオトレジ
ストの架橋した領域を残して、マスクに裏面から
金を蒸着させる。次に、このフオトレジスト領域
を酸素プラズマを用いて除去する。

上記の方法は、望ましくない欠陥孔をふさぐの
に適するだけでなく、所定のマスク開口部の欠
陥、たとえば摩耗した開口部を補修するのにも用
いられる。この場合、電子線露光装置により、所
定の孔には露光しないで、欠陥孔を被覆するフオ
トレジストにパターンを書き込む。前述のよう
に、放射線量は補修すべき所定の孔の周囲の露光
したフオトレジストが架橋し、不溶性になるよう
に選定する。ポジテイブ・フオトレジストの場合
は、このあと前述のようフオトレジストのブラン
ケツト露光および現像を行う。このようにして、
マスク孔の形状が補修される。

ごみ粒子等の汚染物質を所定のマスク孔から除
去する場合も、フオトレジスト層をマスクの表面
にブランケツト付着させる。通常線量の電子線露
光により、マスク孔は再び開かれる。電子線露光
装置で、清掃すべきマスク孔を被覆するフオトレ
ジストを補足するフオトレジスト領域すべてを露
光することも可能である。補射線量を、露光すべ
きフオトレジストの関数として選定することによ
り、この領域のフオトレジストが架橋する。ポジ
テイブ・フオトレジストを使用した場合、紫外線
を用いてブランケツト露光を行うと、電子線に露
光されなかつたフオトレジストの領域が現像によ
り溶解する。ネガデイブ・フオトレジストの場合
は、この現像前の露光工程は省略される。次に、
湿式または乾式エツチングを行うことにより、上
記の方法により「開かれた」孔から、望ましくな
いごみの粒子がすべて除去される。次に酸素プラ
ズマを用いて、マスクを被覆するフオトレジスト
のエツチングを行う。

特別な実施例では、補修すべきマスクを、厚み
約0.5ないし2μｍのフオトレジスト層で被覆する。
フオトレジスト材料として適当なものは、たとえ
ばShipleyのAZ1450JまたはAZ1350Jである。こ
れはフエノール・ホルムアルデヒド樹脂に、反応
性成分として3.4−ジヒドロキシベンゾフエノン
−４−〔ナフトキノン−（１、２）ジアジド（２）〕
スルホネート、またはポリメノルメタクリレート
を主成分とするレジストである。ポジテイブ・フ
オトレジスト層を、露光装置に記憶したマスクの
構造および検査データにより、約200μ／cm²の高
線量の電子線に露出した後、ブランケツト露出を
行う。市販の現像液により、一般露出したフオト
レジスト層の領域が除去され、二度露出して架橋
させたレジストだけが、補修するマスク領域上に
残る。次に、残つたレジスト層を基板にして、金
を裏面からマスクに蒸着させる。次に、残つたレ
ジストを酸素プラズマで除去する。この方法によ
り、望ましくない孔がすべて金でぶさがれ欠陥孔
がすべて所定寸法に補修された転写マスクが得ら
れる。

さらに、電子線露出装置には、前述のマスク補
修工程のいずれも、イオン・ビーム、Ｘ線、レー
ザ、または紫外線放射を用いる装置にも適する。

Ｆ 発明の効果 本発明のマスク補修方法は、データを比較する
ことにより、露光装置が補修すべき領域に直接近
接するものであり、マスクの補修がミリ秒台の時
間で行える利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子線透過マスクの断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所期のマスク・パターンの位置座標と検査し
   て得たマスク・パターンの位置座標とを用いて透
   過用マスクを補修する方法であつて、 (a) マスクの欠陥を検査して、記憶された所期の
   マスク・パターンの位置座標と検査して得たマ
   スク・パターンの位置座標とを比較することに
   より欠陥の位置座標を求め、 (b) 求めた欠陥の位置座標を記憶し、 (c) 欠陥のあるマスクの一方の面をフオトレジス
   トでコーテイングし、 (d) 記憶した欠陥の位置座標に対応する領域のフ
   オトレジストに放射線を照射して架橋し、 (e) 架橋していないフオトレジストの領域を除去
   し、 (f) 架橋したフオトレジストの部分をマスク基板
   の一部として用いてマスクの他方の面に金属層
   を形成する、 ことを含む透過用マスクの補修方法。