JPH04449A

JPH04449A - 位相シフトマスクの修正方法

Info

Publication number: JPH04449A
Application number: JP2100357A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Hosono; 邦博細野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1992-01-06
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2634289B2; US5085957A

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］この発明は、マスク修正方法、さらに詳しくは、半導体
素子製造における光フォトリソグラフイエ程で用いられ
る位相シフトマスクのシフトパターン欠陥、特に、シフ
トパターンの白欠陥を修正する方法に関するものである
。

［従来の技術］縮小光学式の光ステッパーを用いたリングラフィ技術の
解像限界Ｒ（ｕｓ）は、Ｒ＝に、λ／ＮＡ、　　ｋ、＝０．５で表される。ここで、λは波長（ｕｓ）　、ＮＡはレン
ズの開口数である。光りソグラフィは上式に従って、露
光波長の短波長化、高ＮＡ化、さらに、レジストのプロ
セスに依存する定数に１を小さくすることにより、解像
限界を小さくしている。現在、ｉ線（λ＝０．３６５ｐ
ｍ）　、ＮＡ＝０．５のステッパーが実現し、ｋｌ＝０
．５も可能であるので、０．４１Ｊ１程度の解像が可能
になってきている。これ以上の解像限界を得るためには
、さらに露光波長の短波長化や高ＮＡ化を進めれば良い
のであるが、適当な光源やレンズを得るのが技術的に難
しく、さらに、焦点深度δ＝λ／２ＮＡ”が小さくなる
という問題がある。

これを解決するものとして、特開昭５７−６２０５２号
公報や特開昭５８−１７３７４４号公報に記載されてい
るような位相シフト露光法が提案されている。

第２Ａ図〜第２Ｃ図は従来のフォトマスク法の原理を示
し、第３Ａ図〜第３Ｃ図は位相シフト露光法の原理を示
しており、第２Ａ図及び第３Ａ図はマスク基板の側面断
面図、第２Ｂ図及び第３Ｂ図はマスク上の電場強度、第
２Ｃ図及び第３Ｃ図はウェハ上の光強度をそれぞれ表し
ている。

光りソグラフィの解像限界以下のパターン転写を考えた
場合、フォトマスク法のマスクでは、マスク基板（Ｓｉ
Ｏ２等）（１）の上に形成されたマスクのマスクパター
ン（主パターン）（２）を透過した光の電場は、第２Ｂ
図に示すように空間的に分離した波形である。しかし、
光学系を透過したウェハ（図示しない）上の光強度（第
２Ｃ図）はお互いに重なり合い、パターンの解像はでき
ない。

これに対し位相シフト法は、第３Ａ図に示すように、マ
スクパターン（２）のパターンスペース部（２ａ）に１
つおきに光の位相を１８０°反転させる５ｉ０２などの
膜である位相シフトパターン（シフター）（３）を設け
たマスクを用いて転写する方法である。このマスクを透
過した光の電場は、交互に位相が反転して第３Ｂ図に示
すようになる。これをフォトマスク法と同じ光源系で投
影したとき、隣合ったパターン像が重なり合う部分では
、重なり合う光の位相が反転しているために打ち消すよ
うに働き、その結果、第３Ｃ図に示すような分離した強
度パターンになる。この理由により、位相シフト露光法
は解像力がフォトマスク法に比べ高くなり、実験的に最
小解像パターン幅が約半分になることが示されている。

次に、位相シフト露光法における位相シフトマスクのパ
ターン欠陥修正方法を説明する。第４Ａ図〜第４Ｃ図は
位相シフトパターンの黒欠陥の修正方法の原理を示し、
第５Ａ図〜第５Ｃ図は位相シフトパターンの白欠陥の修
正方法の原理をそれぞれ示している。これらの図におい
て、マスク基板（１）等をより詳細に説明すると、マス
ク基板（１）上にはＣｒやＭｏＳｉから成るマスクパタ
ーン（２）が形成されている。マスクパターン（２）間
の所定位置には、Ｓｉｎ、やＰＭＭＡ　（ポリメチルメ
タクリレート）等の樹脂から成る位相シフトパターン（
３）が形成されている。第４Ａ図において、（４）はマ
スクプロセス中に発生した位相シフトパターン（３）の
黒欠陥領域を示している。この黒欠陥領域（４）も位相
シフトパターン（３）と同様にＳｉｎ、やＰＭＭＡから
成る。

この黒欠陥は、次のようにして修正する。すなわち、第
４Ｂ図に示すように、集束したイオンビーム（５）　（
Ｆ　Ｉ　Ｂ　、　ｆｏｒｃｕｓｅｄ　ｉｏｎ　ｂｅａｍ
）を用いて黒欠陥領域（４）に照射、走査し、黒欠陥物
質をエツチング（ミリング）して削り取る０例えば、Ｉ
ＩＪＩＩ２の欠陥であれば３０ＫｅＶのＧａ”（ビーム
電流３００ｐＡ）のイオンビームを用いれば、数分で除
去される。但し、エツチングの終点検出には、上記ＰＭ
ＭＡを位相シフトパターン（３）に用いた場合の方が適
している。これは、終点検出には２次イオンを用いるた
め、Ｓｉｎ、のようなマスク基板（１）に類似した材料
を用いた場合、終点において２次イオンの収率が変化し
にくいためである。

第４Ｃ図は黒欠陥を修正した結果を示している。

マスクパターン（２）の上部に黒欠陥の残り（４ａ）が
あるが、マスクパターン（２）は光を透過しないので、
問題とはならない。

次に、第５Ａ図〜第５Ｃ図を参照して、白欠陥の修正方
法を説明する。第５Ａ図中、く６）は修正すべき白欠陥
領域を示している。この白欠陥の修正は、第５Ｂ図に示
すように、反応性ガス雰囲気中でイオンビーム（５）を
照射することによって、シフト材料（７）を白欠陥領域
（６）に堆積させることによって行、う、この方法は、
いわゆるイオンビームアシスト法を用いた膜堆積（デポ
ジション）法である。イオンビーム（５）は黒欠陥修正
と同等のものを用い、修正すべき白欠陥領域（６）を複
数回走査する。この間、反応性ガスをノズル（８）によ
って白欠陥を修正する領域の付近まで導入し、ノズルビ
ーム（９）として噴出させる。ノズル（８）とマスク基
板（１）との間隔は、数百μ醜程度であり、ノズルビー
ム（９）の中心が修正部分に当たるようにする０反応性
ガスとしては、ここではＳ　ｉ　Ｈ４と０２を用い、イ
オンビーム（５）を照射することによってこれらのガス
を分解、反応させ、白欠陥領域（６）にシフト材料（７
）として５ｉＯ２（もしくはＳｉｎ、）を堆積させる。

第５Ｃ図は白欠陥の修正結果を示している。この場合、
Ｓ　ｉ　Ｏｗを堆積させているので、その厚さは１００
ｎ論程度である。堆積させるＳｉｎ、の組成、構造は、
イオンビーム（５）の照射条件、反応性ガスの雰囲気等
によって異なるので、堆積させるＳｉＯｘの厚さは最適
化する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］上述したようなマスク修正方法では、位相シフトパター
ンの白欠陥の修正にＳｉＨ，のような毒性、自燃性のガ
スを用いるので、安全確保のため装置に複雑なガス供給
装置を設けなければならず、また、装置の制御も慎重に
行わなければならないという問題点があった。

また、イオンビームアシスト法を用いた膜堆積法はエツ
チングを用いる場合に比べて精度が悪くなるため、位相
シフトパターンの黒欠陥修正に比べて白欠陥修正の方が
精度が劣るという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、マスク修正装置を簡略化できると共に、位相
シフトマスクにおけるシフトパターンの白欠陥を安全で
高精度に修正できるマスク修正方法を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］この発明に係るマスク修正方法は、位相シフトパターン
の白欠陥修正方法として、イオンビームアシスト法によ
るシフトパターンの膜堆積の代わりに、イオンビームを
用いたエツチング法を用いたものである。

［作　用］この発明においては、白欠陥領域のマスク基板をスパッ
タエツチングによって掘り下げ、これに隣接した白パタ
ーンと互いの透過光の位相を変えることができる。すな
わち、掘り下げるマスク基板の深さを透過光の位相が逆
転するように設定するので、隣接した透過光の裾が干渉
して打ち消し合うので白欠陥を修正することができる。

また、コントラストの高い露光が可能となり、さらに、
エツチングのみを用いているため、加工精度も高く保つ
ことができる。

［実施例］第１Ａ図〜第１Ｃ図はこの発明の一実施例による位相シ
フトパターンの白欠陥を修正する方法の原理を示す図で
あり、（１）〜（３）、（５）、（６）は上述した従来
のマスク修正方法におけるものと全く同一である。第１
Ａ図において、石英製のマスク基板（１）上にマスクパ
ターン（主パターン）（２）が形成されている。この図
の場合、位相シフトパターン（３）は主パターン（２）
の間に１つおきに形成されているはずであるが、（６）
の部分が位相シフトパターン（３）の白欠陥領域となっ
ている。

この白欠陥領域（６）の修正は、集束イオンビーム（５
）を白欠陥領域（６）に照射し、その領域の下のマスク
基板（１）を走査して物理的にエツチングすることによ
り行う、イオンビーム（５）としては、例えば３０Ｋｅ
ＶのＧａ”（ビーム電流は３００ｐＡ、ビーム径は０　
、１　ｐｎ＋φ）を用いる。イオンビーム（５）で白欠
陥領域（６）を複数回走査することによって、その下の
マスク基板（１）を所定の深さｄ（ｎｍ）だけエツチン
グする（第１Ｃ図）、すなわち、マスク基板（１）のエ
ツチング領域（１０）を透過する光とエツチングされて
いないシフトパターンのない領域（白パターン（１１）
）を透過する光との光路差が１／２波長の奇数倍となる
ようにエツチングする。このようなエツチングによって
、白欠陥領域（６）部分を透過する光とこれに隣接する
白パターン（１１）を透過する光とが干渉し合って打ち
消し合うので、白欠陥を修正したことになる。

エツチングする深さｄは、ビーム電流が一定であればイ
オンビーム（５）を照射する時間を加減することによっ
て調整することができる。光路差は、（ｎ−１）・ｄ（
ここで、ｎは石英ガラスの屈折率）で表されるから、透
過光の波長をλ（ｎｍ）とすれば次の関係式が成り立つ
ように深さｄを決めればよい。

（ｎ−１）　　・ｄ＝　　（２ｍ−１）　　λ／２（た
だし、ｍ＝１．２．　　・・・である。）ここで、光源
として水銀ランプのｉ線を例に取れば、λ＝３６５ｎｌ
、ｎ＝１．４７６（λ；３６５ｎｍの時の屈折率）とす
れば、ｄは約３８３ｎｍとなる。位相シフトパターンの
白欠陥の修正は、以上のようにして行われる。

また、位相シフトパターンの黒欠陥の修正は、従来方法
と同様にして、黒欠陥部分のシフトパターンのみをエツ
チング除去すればよい。従って、従来、別々な方法によ
り行っていた黒欠陥と白欠陥の修正を同じ装置により行
うことができるので、マスク修正装置を簡略化すること
ができる。

なお、上述した実施例では、イオンビーム（５）として
３０　ＫｅＶ（７）Ｇａ”″を用いたが、例えばＩｎ等
他のイオンを用いても上記と同様な結果が得られる。ま
た、イオンビームのエネルギー、電流も上記の例に限ら
れず、最もエツチング効率がよく、かつ加工精度の良い
条件に設定すればよい。

［発明の効果コこの発明は、以上説明したとおり、マスク基板に形成さ
れたマスクパターン間の本来シフトパターンがあるべき
領域にシフトパターンが形成されていない白欠陥領域に
、イオンビームを照射してエツチングすることにより位
相シフトマスクのシフトパターンの白欠陥を修正する方
法であって、上記エツチングは、上記白欠陥を修正した
領域を透過した光とシフトパターンが形成されていない
白パターン領域を透過した光との位相が反転する深さま
で上記白欠陥領域下のマスク基板を掘り下げるので、マ
スク修正装置を簡略化できると共に、ＳｉＨ，等を使用
しないのでマスク修正操作を安全に行うことができ、さ
らにエツチングにより高精度に修正できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｃ図はこの発明の一実施例による位相シ
フトパターンの白欠陥を修正する方法を説明する原理図
、第２Ａ図〜第２ｃ図は従来のフォトマスク法によるマ
スク修正方法を説明する原理図、第３Ａ図〜第３Ｃ図は
従来の位相シフト露光法を説明する原理図、第４Ａ図〜
第４Ｃ図は従来の位相シフト露光法による黒欠陥の修正
方法を説明する原理図、第５Ａ図〜第５Ｃ図は従来の位
相シフト露光法による白欠陥の修正方法を説明する原理
図である。図において、（１）はマスク基板、（２）はマスクパタ
ーン、（３）は位相シフトパターン、（５）はイオンビ
ーム、（６）は白欠陥領域、（１０）はエツチング領域
、（１１）は白パターンである。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　マスク基板に形成されたマスクパターン間の本来シフ
トパターンがあるべき領域にシフトパターンが形成され
ていない白欠陥領域に、イオンビームを照射してエッチ
ングすることにより位相シフトマスクのシフトパターン
の白欠陥を修正する方法であって、上記エッチングは、
上記白欠陥を修正した領域を透過した光とシフトパター
ンが形成されていない白パターン領域を透過した光との
位相が反転する深さまで上記白欠陥領域下のマスク基板
を掘り下げることを特徴とするマスク修正方法。