JPH05100407A

JPH05100407A - 位相シフタマスク並び位相シフタマスクの欠陥修正方法及びその装置

Info

Publication number: JPH05100407A
Application number: JP26180491A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 博司山口; Keiya Saitou; 啓谷斎藤; Fumikazu Ito; 文和伊藤; Satoshi Haraichi; 聡原市
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1993-04-23
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JP2874406B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】各種の欠陥を高精度で、且つ効率よく修正でき
るように構成した位相シフタマスク並びにこのマスクの
欠陥修正方法及びそのための装置を提供する。【構成】基板１１１の上に遮光膜１１２でパターンを形
成し、この上に第１の透明な導電性薄膜１６１、さらに
第１の位相シフト膜１１３、第２の透明薄膜１６２、第
２の位相シフタ膜１５２を順次形成して位相シフタマス
クを完成する。ただし第２の透明薄膜１６２は第２の位
相シフタ膜１５２よりもエッチング速度が著しく速い材
料を選ぶ。【効果】この位相シフタマスクは構成がかなり複雑であ
るが、その代りに欠陥修正にあたり第２の位相シフタ膜
１５２をエッチングするとき境界で精度よくエッチング
を終了させることができ、帯電防止及び吸収電流の検出
によるエッチングのモニタが可能になる。従って各種の
欠陥を高精度で、且つ効率よく修正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造用の位相シフ
タマスクに係り、特に微細なパターンを製作するための
位相シフタマスク並びに位相シフタフトマスクのパター
ンの修正方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩのパターンの微細化につれ、図１
(ａ)に示すような従来のマスクをもちいた場合微細パタ
ーンのフォトリソグラフィーによる加工が困難になって
きている。ここに図１(ａ)は透明なガラス基板１０１上
にクロムなどの遮光膜１０２を蒸着し上方より露光光を
照射した場合である。これは隣接するパターンが露光用
波長と同等ないしそれ以下となったとき、近接する配線
が電界強度を表す図１(ｂ)、光の強度（電界強度の２乗
に比例）を表す図１(ｃ)に示すように近接するパターン
が重なりあって区分されなくなるものであり、これは透
過する光がそのまま強度として加算されているため裾野
の部分でも重なりあいにより、強度が高くなり露光が起
きるためである。

【０００３】位相シフタマスクはこれを解決するために
考案されたものであり、ニッケイマイクロデバイシス
（ＮＩＫＫＥＩＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ）「６４Ｍ
の位相シフタ採用は不可避」１９９０年７月号第１０
８頁乃至第１１４頁、ニッケイマイクロデバイシス
（ＮＩＫＫＥＩＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ）「レチク
ル上にシフターを追加、光リソグラフィの適用限界を先
に延ばす位相シフタ法」１９８９年５月号第６７頁乃至
第６９頁に記載されているように、図２(ａ)に示すよう
に隣会うパターンの位相を位相シフタと呼ばれる、透明
膜により半波長変えて裾野の部分で振幅が０、即ち強度
が０となるようにしたものである。ここに位相シフタ開
口部１０４及び隣接する開口部１０５の間において露光
光の波長λにたいし、ｄ＝λ／２（ｎ−１）（数１）となる厚みに制御することにより、開口部１０４と開口
部１０５とを通った光の位相が図２(ｂ)に示すように半
波長（１８０度）変化し、このため合成された電界強度
は図２(ｂ)に示すように開口部１０４と１０５の中間に
おいて０となり、従って図２(ｃ)の光の強度もそこで０
となる。これによればｉ線の紫外光で０．３μｍ、エキ
シマレーザ露光で０．２μｍの微細なパターンが十分に
加工可能である。また今後の０．１μｍないしそれ以下
のパターンに対しても対応が可能であると考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、遮光膜の欠陥の修正のみに留まり、多種多様な欠陥
を修正して欠陥のない位相シフタマスクを容易に得よう
とする課題について考慮されていなかった。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
多種類の欠陥の修正に適する構成の位相シフタマスクを
提供することにある。

【０００６】また、本発明の目的は、多種類の欠陥を修
正して欠陥のない位相シフタマスクを容易に得ようとす
るに位相シフタマスクの修正方法及びその装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記目
的を達成するために、基板に対して遮光膜パターンを形
成し、その上部に導電性の位相シフタ膜パターンを形成
したことを特徴とする位相シフタマスクである。

【０００８】また、本発明は、基板に対して遮光膜パタ
ーンを形成し、該遮光膜パターンが形成された側と反対
側に位相シフタ膜パターンを形成したことを特徴とする
位相シフタマスクである。

【０００９】また、本発明は、基板に対して遮光膜パタ
ーンを形成し、該遮光膜パターンが形成された側に第１
の位相シフタ膜パターンを形成し、更にその上に第２の
位相シフタ膜パターンを形成したことを特徴とする位相
シフタマスクである。

【００１０】また、本発明は、基板に対して遮光膜パタ
ーンを形成し、該遮光膜パターンが形成された側に第１
の位相シフタ膜パターンを形成し、更に該遮光膜パター
ンが形成された側とは反対側に第２の位相シフタ膜パタ
ーンを形成したことを特徴とする位相シフタマスクであ
る。

【００１１】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位相シ
フタ膜の材料は同一であることを特徴とする位相シフタ
マスクである。

【００１２】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位相シ
フタ膜の材料は露光光の波長に対する屈折率が同一であ
るか、またはほぼ等しいことを特徴とする位相シフタマ
スクである。

【００１３】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位相シ
フタ膜の材料は露光光の波長に対する屈折率が異なるこ
とを特徴とする位相シフタマスクである。

【００１４】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位相シ
フタ膜の材料とのいずれか一方または両方が導電性を持
つことを特徴とする位相シフタマスクである。

【００１５】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記位相シフタ膜の下部に透明な導電膜を設け
たことを特徴とする位相シフタマスクである。

【００１６】また、本発明は、前記位相シフタマスクに
おいて、前記位相シフタ膜の下部に透明な導電膜を設
け、更にその下部に透明な薄膜を設けたことを特徴とす
る位相シフタマスクである。

【００１７】また、本発明は、位相シフタマスクにおい
て、その遮光膜部、位相シフタ膜部あるいは開口部の欠
陥を微細部分に局所的に照射可能なエネルギービームを
照射することにより、修正する位相シフタマスクの欠陥
修正方法である。

【００１８】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部の近傍を反応性のガス雰囲気として、その中でエネル
ギービームを欠陥部に照射することにより、欠陥部の物
質を除去する位相シフタマスクの欠陥修正方法である。

【００１９】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部の近傍を蒸着すべき物質を含む化合物のガス雰囲気と
して、その中でエネルギービームを欠陥部に照射するこ
とにより、化合物ガスを分解して欠陥部に上記物質を蒸
着することによる位相シフタマスクの欠陥修正方法であ
る。

【００２０】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部に、エネルギービームを照射することにより、欠陥部
の物質の光学特性を変化させることによる位相シフタマ
スクの欠陥修正方法である。

【００２１】また、本発明は、前記位相シフタマスクの
欠陥修正方法において、微細部分に局所的に照射可能な
エネルギービームは集束イオンビーム、電子ビーム、走
査トンネル顕微鏡の探針からの電子ビームであることを
特徴とする。

【００２２】また、本発明は、位相シフタ膜の下部に透
明な導電膜を設けた位相シフタマスクの欠陥部に荷電粒
子ビームを照射し、前記透明導電膜からの電流を検出し
てその変化により荷電粒子ビームが透明導電膜に到達し
たことを検知して前記荷電粒子ビームの照射を制御し、
前記透明導電膜の上部の位相シフタ膜に存在する欠陥を
修正することを特徴とする位相シフタマスクの修正方法
である。

【００２３】また、本発明は、導電性の位相シフタ膜を
形成した位相シフタマスクの欠陥部に荷電粒子ビームを
照射し、前記導電性の位相シフタ膜からの電流を検出
し、その変化により荷電粒子ビームが前記導電性の位相
シフタ膜に到達したことを検知して前記荷電粒子ビーム
の照射を制御し、前記位相シフタ膜に存在する欠陥を修
正することを特徴とする位相シフタマスクの修正方法で
ある。

【００２４】また、本発明は、基板に対して遮光膜パタ
ーンを形成すると共に位相シフタ膜パターンを形成した
位相シフタマスクの欠陥部に、反応性ガスの雰囲気中で
エネルギービームを照射し、エネルギービームによるエ
ッチング速度の差を用いて、エッチングを終了させて欠
陥を除去して修正することを特徴とする位相シフタマス
クの修正方法である。

【００２５】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部にエネルギービームを照射し、更に露光用の光を照射
して前記位相シフタマスクを透過した光あるいは反射し
た光を検出することにより、隣接したパターンの画像を
認識し、この認識された画像に基いて位相シフタ膜の加
工量または蒸着量を精度良く制御して欠陥を修正するこ
とを特徴とする位相シフタマスクの修正方法である。

【００２６】また、本発明は、前記位相シフタマスクの
修正方法において、前記露光用の光として円偏光である
ことを特徴する位相シフタマスクの修正方法である。

【００２７】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部に、反応性のガス雰囲気中において走査トンネル顕微
鏡の探針を接近させて走査し、前記位相シフタマスクと
探針の間に電圧を印加してトンネル電流を位相シフタマ
スクの欠陥と探針の間に流して、残留欠陥若しくは異物
等の欠陥を除去して修正することを特徴とする位相シフ
タマスク欠陥の修正方法である。

【００２８】また、本発明は、位相シフタマスクの遮光
膜、又は位相シフタ膜又は開口部における残留欠陥又は
欠落欠陥の微細部分に局所的に照射可能なエネルギービ
ームを照射することにより前記残留欠陥を除去又は前記
欠落欠陥を埋めて欠陥修正するエネルギービーム照射手
段を備えたことを特徴とする位相シフタマスクの欠陥修
正装置である。

【００２９】また、本発明は、位相シフタマスクの欠陥
部にエネルギービームを照射するエネルギービーム照射
手段と、更に露光用の光を照射して前記位相シフタマス
クを透過した光あるいは反射した光を検出することによ
り、隣接したパターンの画像を認識する画像認識手段
と、該画像認識手段で認識された画像に基いて前記エネ
ルギービーム照射手段による位相シフタ膜の加工量また
は蒸着量を精度良く制御して欠陥を修正する制御手段と
を備えたことを特徴とする位相シフタマスクの修正装置
である。

【００３０】

【作用】図３に本発明に係る位相シフタマスク１１０の
構成を示す。ここに１１１は石英ガラスなどの透明基
板、１１２はクロムなどの不透明材料でできた遮光膜の
パタ−ン、１１３は窒化シリコンや酸化シリコンなどの
透明材料でできた、位相シフタ膜パターンでありその厚
みｄは露光光の波長λに対し、ｄ＝λ／２（ｎ−１）（数１）となる厚みに制御されている。

【００３１】また、隣接するパターン１１４，１１５同
志は異なる位相を持つ必要があるため、位相シフタ膜１
１３は、パターンの一つおきに形成される必要がある。
ここで、パターンの分解能を保証するには位相シフタ膜
１１３の厚さの精度を±１０％以下とする必要がある。
このため位相シフタ膜１１３の厚さが部分的に変化して
いる場合も図２(ｃ)に示すな光の強度Ｐにならず、露光
パターンに欠陥を生ずる。

【００３２】ここでこの位相シフタマスク１１０に存在
するパターンの欠陥が問題となる。

【００３３】しかしながらこの位相シフタマスク１１０
においては、図４に示すように、クロム等の遮光パター
ン１１２上に存在する残留欠陥１１６，１１７や欠落欠
陥１１８，１１９の他に、位相シフタ膜１１３上の欠陥
１２０，１２１，１２２も問題となる。位相シフタ膜１
１３は酸化シリコンの膜を隣りあう一方のパターン１１
５のみに形成したものであり隣接するパターンを通過し
た光の位相がたがいに半波長違うようにするため、その
厚みｄは、位相シフタの屈折率ｎ，露光用の光の波長λ
とから、前記（数１）式に示すように制御される。

【００３４】ここで膜厚ｄが、例えば２０％異なれば位
相シフタ膜１１３を通過した光の位相はλ／５だけ異な
ることとなり、露光の際、パターンの境界部において、
光強度の変動が生じることになり、露光欠陥を生じるこ
とになる。即ち位相シフタマスク１１０において、位相
シフタ膜の残留欠陥１２０、欠落欠陥１２１はもちろん
のこと、膜厚の一定以上の誤差も露光欠陥となるという
特徴がある。

【００３５】図４及び図５に位相シフタマスク１１０の
欠陥の例を示す。基板１１１の上に１１２のような遮光
膜パターンが形成されている。その上に１１３のような
位相シフタ膜パターンが形成されている。ここで図４に
おいて、１２０は位相シフタ膜の残留欠陥、即ちあるべ
きでないところに膜が存在する欠陥である。１２１は位
相シフタ膜の欠落欠陥、即ちあるべきところに存在しな
いという欠陥である。１１６および１１７は遮光膜パタ
ーン１１２の残留欠陥である。ここで１１８，１１９は
各々遮光膜パターン１１２の欠落欠陥であるが、１１８
は位相シフタ膜１１３の下方にあり、１１９はその上に
は位相シフタ膜がないという違いがある。また、１１
６，１１７は遮光膜パターン１１２の残留欠陥である
が、１１６は位相シフタ膜１１３の下方にあり、１１７
はその上には位相シフタ膜がないという違いがある。つ
ぎに１２２は遮光膜パターン１１２の開口部の異物、１
２３は位相シフタマスク１１３上の異物であり、いずれ
も欠陥を生じる。

【００３６】図５には他の種類の欠陥を記した。即ち、
１２４は位相シフタ膜１１３が局所的にくぼみ、膜厚が
小さくなっているもの、１２５は反対に局所的に膜厚が
厚くなっているもの、１２６，１２７は同様に基板１１
１の膜厚が各々薄くなっているもの、厚くなっているも
のである。１２８は広い領域において基板１１１がゆる
やかに変化しているものであり、従来の露光用マスクで
あれば欠陥とはならないものであるが位相シフタマスク
においては基板の膜厚変化により露光欠陥を生じてしま
うものである。

【００３７】図面には描かれていないが、位相シフタ膜
１１３においても同様に膜厚が広い領域でゆるやかに変
化したものは欠陥となる。更に、１２９，１３０は位相
シフタ膜１１３や基板１１１に局所的に不純物が入った
り、構造の変化を生じることにより、屈折率の局所的な
変化を生じたものであり、これも位相差を生じるため露
光欠陥を生成する。

【００３８】従って、本発明は、位相シフタマスクを用
いた露光において露光欠陥を生じさせないために、クロ
ムのような遮光膜パターンの除去及び局所成膜、位相シ
フタ膜の除去、局所成膜、膜厚制御、屈折率の調整等、
さらに基板の除去、局所成膜、膜厚制御、屈折率の調整
等の位相シフタマスクの修正を行うことに着目したもの
である。特に、遮光膜パターンについては、位相シフタ
膜がその上にある場合とない場合があることに着目すべ
きである。また上記修正において、異物の除去も必要で
ある。

【００３９】本発明によれば、露光欠陥の生じない位相
シフタマスクを容易に製造することができる。

【００４０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図３に本発明に係る位相シフタマスク１１０の構成
を示す。ここに１１１は石英ガラスなどの透明基板、１
１２はクロムなどの不透明材料でできた遮光膜のパター
ン、１１３は窒化シリコンや酸化シリコンなどの透明材
料でできた、位相シフタ膜パターンでありその厚みｄは
露光光の波長λに対し、ｄ＝λ／２（ｎ−１）（数１）となる厚みに制御されている。

【００４１】また、隣接するパターン１１４，１１５同
志は異なる位相を持つ必要があるため、位相シフタ膜パ
ターン１１３は、パターンの一つおきに形成される必要
がある。ここで、パターンの分解能を保証するには位相
シフタ膜１１３の厚さの精度を±１０％以下とする必要
がある。このため位相シフタ膜１１３の厚さが部分的に
変化している場合も図２(ｃ)に示すな光の強度Ｐになら
ず、露光パターンに欠陥を生ずる。

【００４２】ここでこの位相シフタマスク１１０に存在
するパターンの欠陥が問題となる。

【００４３】しかしながらこの位相シフタマスク１１０
においては、図４に示すように、クロム等の遮光パター
ン１１２上に存在する残留欠陥１１６，１１７や欠落欠
陥１１８，１１９の他に、位相シフタ膜１１３上の欠陥
１２０，１２１，１２２も問題となる。位相シフタ膜パ
ターン１１３は酸化シリコンの膜を隣りあう一方のパタ
ーン１１５のみに形成したものであり隣接するパターン
を通過した光の位相がたがいに半波長違うようにするた
め、その厚みｄは、位相シフタの屈折率ｎ，露光用の光
の波長λとから、前記（数１）式に示すように制御され
る。

【００４４】ここで膜厚ｄが、例えば２０％異なれば位
相シフタ膜パターン１１３を通過した光の位相はλ／５
だけ異なることとなり、露光の際、パターンの境界部に
おいて、光強度の変動が生じることになり、露光欠陥を
生じることになる。即ち位相シフタマスク１１０におい
て、位相シフタ膜の残留欠陥１２０、欠落欠陥１２１は
もちろんのこと、膜厚の一定以上の誤差も露光欠陥とな
るという特徴がある。

【００４５】図４及び図５に位相シフタマスク１１０の
欠陥の例を示す。基板１１１の上に１１２のような遮光
膜パタ−ンが形成されている。その上に１１３のような
位相シフタ膜パターンが形成されている。ここで図４に
おいて、１２０は位相シフタ膜の残留欠陥、即ちあるべ
きでないところに膜が存在する欠陥である。１２１は位
相シフタ膜の欠落欠陥、即ちあるべきところに存在しな
いという欠陥である。１１６および１１７は遮光膜パタ
ーン１１２の残留欠陥である。ここで１１８，１１９は
各々遮光膜パターン１１２の欠落欠陥であるが、１１８
は位相シフタ膜１１３の下方にあり、１１９はその上に
は位相シフタ膜がないという違いがある。また、１１
６，１１７は遮光膜パターン１１２の残留欠陥である
が、１１６は位相シフタ膜１１３の下方にあり、１１７
はその上には位相シフタ膜がないという違いがある。つ
ぎに１２２は遮光膜パターン１１２の開口部の異物、１
２３は位相シフタ膜パターン１１３上の異物であり、い
ずれも欠陥を生じる。

【００４６】図５には他の種類の欠陥を記した。即ち、
１２４は位相シフタ膜１１３が局所的にくぼみ、膜厚が
小さくなっているもの、１２５は反対に局所的に膜厚が
厚くなっているもの、１２６，１２７は同様に基板１１
１の膜厚が各々薄くなっているもの、厚くなっているも
のである。１２８は広い領域において基板１１１がゆる
やかに変化しているものであり、従来の露光用マスクで
あれば欠陥とはならないものであるが位相シフタマスク
においては基板の膜厚変化により露光欠陥を生じてしま
うものである。

【００４７】図面には描かれていないが、位相シフタ膜
パターン１１３においても同様に膜厚が広い領域でゆる
やかに変化したものは欠陥となる。更に、１２９，１３
０は位相シフタ膜パターン１１３や基板１１１に局所的
に不純物が入ったり、構造の変化を生じることにより、
屈折率の局所的な変化を生じたものであり、これも位相
差を生じるため露光欠陥を生成する。

【００４８】即ち、図６に示すように位相シフタマスク
２００（１１０）の基板２０１（１１１）上の遮光膜ま
たは位相シフタ膜２０２上の欠陥２０３（遮光膜１１２
の残留欠陥１１７，１２２もしくは欠損欠陥１１９，１
１８または位相シフタ膜１１３の残留欠陥１２０，１２
３もしくは欠損欠陥１２１もしくは欠陥１２４，１２
５）に対して集束エネルギビーム２０４を照射して遮光
膜を除去したり、析出したり、または位相シフタ膜を除
去したり、析出したりして修正する。図７に示すよう
に、位相シフタマスク２００（１１０）を真空容器２０
５の中に入れて反応性物質のガスまたは金属化合物など
のガスを絞り弁２０６を介して容器２０５内へ導入する
ことにより、集束エネルギビーム２０４の照射部２０７
において反応性物質のガスを分解して残留欠陥（１２
０，１２２，１２３，１１６，１１７）を除去（ガスア
シストエッチング）したり、金属化合物（金属カルボニ
ール：Ｍ(ＣＯ)n，アルキルメタル：Ｍ(ＣnＨ2n+1)m，
アルコキシメタル：Ｍ(ＯＣnＨ2n+1)m，フッ化メタル：
ＭＦ等）等のガスを分解して金属膜を析出（ＣＶＤ）さ
せたり、テトラアルコキシシラン：Ｓi(ＯＣnＨ2n+1)₄
単独、又はテトラアルキシシリケート：Ｓi(ＣnＨ2n+1)
₄若しくはモノシラン：ＳiＨ₄若しくはジシラン：ＳiＨ
₆と酸素ガス若しくは笑気ガスとを供給して例えばＳｉ
Ｏ₂の位相シフト膜を析出（ＣＶＤ）させたりして欠落
欠陥２０３（１１８，１１９，１２１）を修正すること
ができる。また、容器全体をガスで満たす代わりに、図
８に示すようにガスノズル２０８を位相シフタマスク２
００の残留欠陥２１０（１２０，１２２，１２３，１１
６，１１７）に接近させて設け、該ガスノズル２０８か
ら反応性物質のガスを吹き付け、集束エネルギビーム２
０４を照射して反応性エッチングを行なって残留欠陥２
１０を除去することができる。図９は、ガスノズル２０
９を位相シフタマスク２００の欠落欠陥部２１１（１１
８，１１９，１２１）に接近させて設け、該ガスノズル
２０９から金属化合物などのガスを吹き付け、集束イオ
ンビーム２０４を照射して化合物ガスの分解により局所
的に成膜を行なって欠落欠陥２１１を修正することがで
きる。

【００４９】なお、図４に示す残留欠陥１１６や、欠落
欠陥１１８の場合には、位相シフタ膜１１３を付ける前
に修正することが望ましい。

【００５０】また、図４に示す位相シフタ膜の残留欠陥
１２０を反応性エッチングを行なって除去する場合、反
応性ガスとして位相シフタ膜には反応性が優れ、Ｃｒ等
の遮光膜１１２については反応性のないもの（例えばフ
ッ素系ガス：ＸeＦ₂，ＣＦ₄など）を用いることが好ま
しい。

【００５１】図１０乃至図１２では、基板２０１上の位
相シフタ膜２０２などの上部に薄膜２１２を予め設けて
おくか、または図９に示す方法で製作された薄膜２１１
の上方より集束エネルギビーム２０４を照射して、薄膜
２１２の原子が位相シフタ膜２０２，２１１などの中に
混入し、これにより屈折率の変化を生じて膜厚の薄い位
相シフタ膜の欠陥を修正することができる。また遮光膜
１１２の欠落欠陥１１９については、集束エネルギビー
ム２０４を照射して有機金属化合物ガスを分解し、金属
を析出させて、欠陥部に局所的な成膜を行い、欠落欠陥
１１２の修正を行うものである。

【００５２】図８は、ガスノズル２０８を用いて、残留
欠陥部２１０へ局所的にガスを吹き付けて集束エネルギ
ビーム２０４を照射してガスアシストエッチング方法に
より残留欠陥部２１０を除去する方法を示す。また図９
は、特に基板２００上にガスノズル２０９から金属化合
物などのガスを吹き付け、集束イオンビーム２０４を照
射して化合物ガスの分解により局所的に成膜を行い、２
１１の如く欠落欠陥を修正したものを示す。

【００５３】また図７において絞り弁２０６を介して容
器２０５内へ導入されるガスを、ハロゲンあるいはハロ
ゲン化合物などの反応性のガスとすれば、残留欠陥２０
３を集束エネルギビームの作用で、上記ガスを活性化
し、その反応により残留欠陥２０３を除去するものであ
る。図８においても同様にガスノズル２０８からでるガ
スを反応性ガスとして残留欠陥２１０の局所的除去を行
うものである。

【００５４】図１０は他の欠陥修正方法を示すものであ
り、基板２０１の上の位相シフタ膜２０２に対して予め
形成された他の物質（リン、カリュウム、硼素、砒素、
イオウ、臭素等）２１２あるいはエネルギビームの照射
により図７乃至図９により示された方法により欠陥部の
みに形成した膜２１２に対して集束エネルギビーム２０
４を照射し、その作用により膜２１２の物質と２０２の
物質とを混合させることにより、図１１に示すような屈
折率が変化した部分２１５を形成する。これにより、位
相シフタ膜の実効的な光路長を変えて、位相シフト膜の
膜厚の異なる欠陥１２８、１２４等を修正するものであ
る。また図１２は同様にガスノズル２１６から他の物質
（リン、カリュウム、硼素、砒素、イオウ、臭素等）
の、あるいはその化合物のガスを吹き付けてその中で集
束エネルギビーム２０４を欠陥に照射して物質の混合物
２１７を形成し、これにより屈折率を局所的に変えて、
欠陥１２８，１２４等の修正を行うものである。

【００５５】また、図５に示す１３０又は１２９の欠陥
については、集束エネルギビーム２０４を照射して、部
分的に除去し、その後位相シフト膜を析出させて埋める
ことによって修正することができる。また１３０又は１
２９の欠陥部分について、局所的に光路長を変える修正
方法をとることもできる。

【００５６】図１３は本発明にかかるエネルギビームを
集束イオンビームとした場合の修正装置構成を示したも
のである。集束イオンビーム修正装置は、液体金属イオ
ン源３０１、該液体金属イオン源３０１から引き出され
た高輝度イオンビームを絞る第１のアパーチヤ３０２、
該第１のアパーチヤ３０２から出たイオンビームを０．
３μｍ以下に集束させる２段の静電レンズ３０３、イオ
ンビームの照射を停止させるブランキング電極３０４及
び第２のアパーチヤ３０５、集束イオンビームを走査さ
せる偏向電極３０６、位相シフタマスク２００から発生
する２次荷電粒子を検出する検出器３０７、該検出器３
０７から検出される２次荷電粒子画像を表示する表示手
段３１０、反応性ガスを局部的にバルブ３０９を介して
供給するガスノズル３０８、並びに表示手段に表示され
た２次荷電粒子画像に基いて、位相シフタマスク２００
を載置するテーブル、バルブ３０９等、ブランキング電
極３０４を駆動する電源、偏向電極３０６を駆動する電
源、静電レンズ３０３を駆動する電源、液体金属イオン
源３０１の引出電極を制御する計算機３１１から構成さ
れている。

【００５７】図１４は本発明にかかるエネルギビームを
電子ビームとした場合の修正装置構成を示すものであ
る。電子ビーム修正装置は、電子線源４０１、該電子線
源４０１から発生した電子線を集束させる２段の静電レ
ンズ４０３、電子線の照射を停止させるブランキング電
極４０４及びアパーチヤ４０５、電子線を走査させる偏
向電極４０６、位相シフタマスク２００から発生する２
次電子を検出する検出器４０７、該検出器４０７から検
出される２次電子を表示する表示手段４１０、反応性ガ
スを局部的にバルブ４０９を介して供給するガスノズル
４０８、並びに表示手段４１０に表示された２次電子画
像に基いて、位相シフタマスク２００を載置するテーブ
ル、バルブ４０９等、ブランキング電極４０４を駆動す
る電源、偏向電極４０６を駆動する電源、静電レンズ４
０３を駆動する電源、電子線源４０１の引出電極を制御
する計算機４１１から構成されている。

【００５８】図１５は本発明にかかるエネルギビームを
レーザビームとした場合の装置構成を示すものである。
レーザビーム修正装置は、短波長の紫外レーザ光を照射
する例えばエキシマレーザ光源５０１、走査レンズ光学
系５０２、対物レンズ５０３、ダイクロイックミラー５
０４、フィルタ５０５、撮像手段５０６、所望のパター
ンを形成して投影するパターン発生手段５０７、撮像手
段５０６で撮像された画像を表示する表示手段５０８、
反応性ガスを局部的にバルブ５０９を介して供給するガ
スノズル５１０、並びに表示手段５０８に表示された画
像に基いて、位相シフタマスク２００を載置するテーブ
ル、バルブ４０９等、走査レンズ光学系５０２、パター
ン発生手段５０７、エキシマレーザ光源５０１を制御す
る計算機５１１から構成される。

【００５９】第１６図は本発明にかかるエネルギビーム
を走査トンネル顕微鏡の探針からでる電子ビームとした
場合の修正装置構成を示すものである。走査トンネル顕
微鏡修正装置は、探針６０１、該探針６０１をＸ，Ｙ，
Ｚに微動させるピエゾ駆動装置６０２、探針６０１と位
相シフタマスク２００との間に電流を流すために、印加
する電源６０３、位相シフタマスク２００を搭載して移
動するテーブル６０４、反応性ガスを局部的にバルブ６
０５を介して供給するガスノズル６０６、探針６０１と
位相シフタマスク２００との間に流れる電流を検出して
その画像を表示する表示手段６０７、並びに表示手段６
０７に表示された電流の画像に基いて、ピエゾ駆動装置
６０２、電源６０３、バルブ６０５、位相シフタマスク
２００を搭載して移動するテーブル６０４等を制御する
計算機６１１から構成される。

【００６０】図１７は本発明にかかるエネルギビームを
近接光走査顕微鏡の探針からでるエバネッセント光とし
た場合の修正装置構成を示すものである。具体的には、
特願平０２−１３８１９７号に記載されているように、
近接光走査顕微鏡修正装置は、レーザ光を照射するレー
ザ光源７０１、中間光学系７０２、中間光学系７０２で
集光された光をチップ先端の極めて狭い領域（光の波長
の数１０分の１から数１００分の１、０．０１μｍ程
度）から透過するニードル状の光導電体で形成されたＮ
ＯＳＭチップ７０３、該ＮＯＳＭチップ７０３をＸ，
Ｙ，Ｚ方向に微動させるピエゾアクチュエータ６０２、
位相シフタマスク２００を搭載して移動するテーブル６
０４、位相シフタマスク２００を反射又は透過した光を
集光して検出するディテクタ７０６、ＮＯＳＭチップ７
０３と位相シフタマスク２００との間に電流を流すため
に、印加する電源６０３、反応性ガスを局部的にバルブ
６０５を介して供給するガスノズル６０６、ＮＯＳＭチ
ップ７０３と位相シフタマスク２００との間に流れる電
流を検出してその画像を表示する表示手段６０７、並び
に表示手段６０７に表示された電流の画像及びディテク
タ７０６から検出される画像に基いて、ピエゾアクチュ
エータ６０２、電源６０３、バルブ６０５、位相シフタ
マスク２００を搭載して移動するテーブル６０４等を制
御する計算機７１１から構成される。

【００６１】図１８に位相シフタマスクの１例を示す。
この場合において基板１１１の上の遮光膜１１２の上に
形成される位相シフタ膜１５０は導電性を有する材料例
えば、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ等の透明な薄膜とすることによ
り、電子ビーム、イオンビームなどの荷電ビームを照射
したときの、位相シフタマスクの帯電によるビームの集
束スポットや位置の乱れを防ぐことができる。

【００６２】図１９は位相シフタ膜パターン１５１を、
遮光膜１１２と基板１１１に関し反対側に形成したもの
であり、常に遮光膜１１２が最上層にありその欠陥が修
正しやすいという特徴がある。即ち、遮光膜１１２につ
いては、常に露出することになり、また位相シフタ膜パ
ターン１５１が基板１１１上に形成されることになり、
遮光膜１１１の残留・欠落欠陥はもとより位相シフタ膜
パターン１５１の残留・欠落欠陥を容易に修正すること
ができる。

【００６３】図２０は基板１１１の上部の遮光膜１１２
の上に位相シフタ膜パターン１１３を形成し、さらにそ
の上部に第２の位相シフタ膜１５２を形成したものであ
る。この方法により位相シフタ膜の欠陥修正がより容易
に行える。即ち１１３の欠落欠陥に対し局所成膜せず、
その上部の第２のシフタ膜１５２を部分的に除去してそ
の部分の光路長が欠陥のない場合と波長の整数倍だけ異
なるように調整することによりシフタ膜１１３の欠落欠
陥の修正を除去加工のみで行うことができる。

【００６４】図２１はこれとほぼ同様であるが、第１の
位相シフタ膜と第２の位相シフタ膜を入れ替えたもので
あり、隣接する開口部を通過する露光光の位相を反転す
るための、第１の位相シフタ膜パターン１５４を、欠落
欠陥修正用の第２の位相シフタ膜１５３の上部に形成し
たものであり、これにより第１の位相シフタ膜パターン
１５４の残留欠陥が修正しやすいという特徴がある。こ
の場合第１の位相シフタ膜パターン１５４の欠落欠陥の
修正に対してはさらにその部分を加工し、その下部の第
２の位相シフタ膜１５３も加工して結果的に位相が欠陥
修正部と正常部とで、同一となるようにするものであ
る。

【００６５】この他に、基板１１１に対して遮光膜パタ
ーン１１２を形成し、該遮光膜パターン１１２が形成さ
れた側に第１の位相シフタ膜パターン１１３又は第２の
位相シフトパターンを形成し、更に該遮光膜パターン１
１２を形成された側とは反対側に第２の位相シフタ膜パ
ターン１５２を形成しても良いことは明らかである。

【００６６】以上の例において第１の位相シフタ膜パタ
ーン１１３，１５４の屈折率ｎ₁と第２の位相シフタ膜
１５２，１５３の屈折率ｎ₂とは同一かほぼ等しければ
加工深さにより位相の調整を容易に行うことができる。

【００６７】またｎ₂がｎ₁に比べて微小であるように取
れば第１の位相シフタ膜パターン１１３，１５４の厚さ
Ｌ₁と同一の光露長を与える第二の位相シフタ膜１５
２，１５３の厚さはＬ₂＝Ｌ₁ｎ₁／ｎ₂であり、これはＬ
₁よりも大きくしたがってその加工深さを制御すること
により、位相を調整する際、より高精度の調整が行え
る。

【００６８】また以上の場合において反応性のガス雰囲
気中で、エネルギービームの照射により上記ガスを活性
化して除去修正する場合において、基板のエッチング速
度が位相シフタ膜１１３，１５１，１５２，１５３のエ
ッチング速度に比べ、著しく遅いようなガス及び、基
板、位相シフタ膜の組合せをもちいることにより位相シ
フタ膜１１３，１５１，１５２，１５３と基板１１１と
の境界において、高精度にエッチングを停止させること
ができる。同様に図２０と図２１のように第１及び第２
の位相シフタ膜のエッチング速度を上記と同様に変える
ことによりその境界において高精度にエッチングを停止
させることができる。

【００６９】上記において導電膜は帯電を防止するため
に接地するが、この場合電流計により吸収電流を測定す
ればその変化から荷電ビームが導電膜に到達したことを
検出出来、それにより膜の境界で精度良く加工を終了さ
せることが出来る。

【００７０】しかしながら導電性が良いことと、上記し
たように反応性ガス雰囲気中においてエネルギービーム
を照射した際のエッチング速度が大きく異なることとは
必ずしも両立しない場合がある。図２２はこれに対する
対策として考えられたものであって、基板１１１の上に
遮光膜パターン１１２を形成し、さらにその上に第１の
薄膜１６１、その上に第１の位相シフタ膜パターン１１
３、さらにその上に第２の薄膜１６２をマスクの全面に
形成し、最後に第２の位相シフタ膜１５２を形成したも
のである。

【００７１】例えば今第２の薄膜１６２は透明で第２の
位相シフタ膜１５２と比べてエッチング速度が著しく低
いものを用い、さらに第１の薄膜１６１は透明な導電性
の材料を用いる。以上より第２の位相シフタ膜１５２を
エッチングして境界において精度良くエッチングを終了
させることと帯電防止及び吸収電流の検出によるエッチ
ングのモニタが可能となる。この場合透明であることの
ほかに、第２薄膜１６２にはエッチング速度のみが、第
１薄膜１６１には導電性のみが要求されるからこれらに
対する材料は広く選ぶことが出来る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
欠陥のない良品の位相シフタマスクを製造することがで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマスクによる投影露光法と該投影露光法
によって得られる分解能とに関して説明するための図で
ある。

【図２】本発明に係る位相シフタマスクによる投影露光
法と該投影露光法によって得られる分解能とに関して説
明するための図である。

【図３】本発明に係る位相シフタマスクの構成を示した
図である。

【図４】本発明に係る位相シフタマスクにおける欠陥の
種類を示した図である。

【図５】本発明に係る位相シフタマスクにおける他の欠
陥の種類を示した図である。

【図６】本発明に係る位相シフタマスクにおける残留欠
陥をエネルギビームを用いて除去修正する第１の実施例
を示した図である。

【図７】本発明に係る位相シフタマスクにおける欠陥を
エネルギビームを用いて修正する第２の実施例を示した
図である。

【図８】本発明に係る位相シフタマスクにおける残留欠
陥をエネルギビームを用いて除去修正する第３の実施例
を示した図である。

【図９】本発明に係る位相シフタマスクにおける欠落欠
陥をエネルギビームを用いて成膜修正する第４の実施例
を示した図である。

【図１０】本発明に係る位相シフタマスクにおける欠陥
が存在する位相シフタ膜上に金属膜を形成したものにエ
ネルギビームを照射する状態を示す図である。

【図１１】図１０の状態からエネルギビームを照射した
結果、混合させて屈折率を変化させた状態を示した図で
ある。

【図１２】本発明に係る位相シフタマスクにおける欠陥
が存在する位相シフタ膜上に金属膜を形成しながら混合
させて屈折率を変化させる方法を示した図である。

【図１３】本発明の位相シフタマスクの欠陥修正に用い
られるイオンビーム修正装置の概略構成を示した図であ
る。

【図１４】本発明の位相シフタマスクの欠陥修正に用い
られる電子ビーム修正装置の概略構成を示した図であ
る。

【図１５】本発明の位相シフタマスクの欠陥修正に用い
られるレーザビーム修正装置の概略構成を示した図であ
る。

【図１６】本発明の位相シフタマスクの欠陥修正に用い
られる走査トンネル顕微鏡修正装置の概略構成を示した
図である。

【図１７】本発明の位相シフタマスクの欠陥修正に用い
られる近接近接光走査顕微鏡修正装置の概略構成を示し
た図である。

【図１８】本発明に係る位相シフタマスクの第１の実施
例を示した図である。

【図１９】本発明に係る位相シフタマスクの第２の実施
例を示した図である。

【図２０】本発明に係る位相シフタマスクの第３の実施
例を示した図である。

【図２１】本発明に係る位相シフタマスクの第４の実施
例を示した図である。

【図２２】本発明に係る位相シフタマスクの第５の実施
例を示した図である。

【符号の説明】

１１０，２００…位相シフタマスク、１１１，２０１…基板、１１２…遮光膜（パターン）、１１３…（第１の）位相シフタ膜、１１６，１１７…遮光膜残留欠陥、１１８，１１９…遮光膜欠落欠陥、１２０…位相シフタ膜残留欠陥、１２１…位相シフタ膜欠落欠陥、１２２，１２３…異物欠陥、１２４−１３０…欠陥、１５１…位相シフタ膜、１５２，１５３…第２の位相シフタ膜、１５４…第１の位相シフタ膜、１６１…第１の薄膜、１６２…第２の薄膜、２０３…欠陥（残留欠陥）、２０４…集束エネルギビーム、２０５…真空容器、２０８，２０９，２１６…ガスノズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原市聡神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に対して遮光膜パターンを形成し、そ
の上部に導電性の位相シフタ膜パターンを形成したこと
を特徴とする位相シフタマスク。
【請求項２】基板に対して遮光膜パターンを形成し、該
遮光膜パターンが形成された側と反対側に位相シフタ膜
パターンを形成したことを特徴とする位相シフタマス
ク。
【請求項３】基板に対して遮光膜パターンを形成し、該
遮光膜パターンが形成された側に第１の位相シフタ膜パ
ターンを形成し、更にその上に第２の位相シフタ膜パタ
ーンを形成したことを特徴とする位相シフタマスク。
【請求項４】基板に対して遮光膜パターンを形成し、該
遮光膜パターンが形成された側に第１の位相シフタ膜パ
ターンを形成し、更に該遮光膜パターンが形成された側
とは反対側に第２の位相シフタ膜パターンを形成したこ
とを特徴とする位相シフタマスク。
【請求項５】前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位
相シフタ膜の材料は同一であることを特徴とする請求項
３又は４記載の位相シフタマスク。
【請求項６】前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位
相シフタ膜の材料は露光光の波長に対する屈折率が同一
であるか、またはほぼ等しいことを特徴とする請求項３
又は４記載の位相シフタマスク。
【請求項７】前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位
相シフタ膜の材料は露光光の波長に対する屈折率が異な
ることを特徴とする請求項３又は４記載の位相シフタマ
スク。
【請求項８】前記第１の位相シフタ膜の材料と第２の位
相シフタ膜の材料とのいずれか一方または両方が導電性
を持つことを特徴とする請求項３又は４記載の位相シフ
タマスク。
【請求項９】前記位相シフタ膜の下部に透明な導電膜を
設けたことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記
載の位相シフタマスク。
【請求項１０】前記位相シフタ膜の下部に透明な導電膜
を設け、更にその下部に透明な薄膜を設けたことを特徴
とする請求項１又は２又は３又は４記載の位相シフタマ
スク。
【請求項１１】位相シフタマスクの遮光膜、又は位相シ
フタ膜又は開口部における残留欠陥又は欠落欠陥の微細
部分に局所的に照射可能なエネルギービームを照射する
ことにより前記残留欠陥を除去又は前記欠落欠陥を埋め
て欠陥修正することを特徴とする位相シフタマスクの欠
陥修正方法。
【請求項１２】位相シフタマスクの遮光膜、又は位相シ
フタ膜又は開口部における残留欠陥部の近傍を反応性の
ガス雰囲気とし、該残留欠陥の微細部分に局所的に照射
可能なエネルギービームを照射することにより残留欠陥
を除去して欠陥修正することを特徴とする位相シフタマ
スクの欠陥修正方法。
【請求項１３】位相シフタマスクの遮光膜、又は位相シ
フタ膜又は開口部における欠落欠陥部の近傍を蒸着すべ
き物質を含む化合物のガス雰囲気とし、該欠落欠陥の微
細部分に局所的に照射可能なエネルギービームを照射す
ることにより前記化合物ガスを分解して欠陥に前記物質
を蒸着して欠落欠陥を埋めて欠陥修正することを特徴と
する位相シフタマスクの欠陥修正方法。
【請求項１４】位相シフタマスクの遮光膜、又は位相シ
フタ膜又は開口部における残留欠陥又は欠落欠陥の微細
部分に局所的に照射可能なエネルギービームを照射する
ことにより前記残留欠陥又は前記欠落欠陥の物質の光学
特性を変化させることによって欠陥修正することを特徴
とする位相シフタマスクの欠陥修正方法。
【請求項１５】前記エネルギービームとして走査トンネ
ル顕微鏡の探針から放出される電子ビームを用いること
を特徴とする請求項１１又は１２又は１３又は１４記載
の位相シフタマスクの欠陥修正方法。
【請求項１６】前記エネルギービームとして近接光走査
顕微鏡の探針から放出されるエバネッセント光を用いる
ことを特徴とする請求項１１又は１２又は１３又は１４
記載の位相シフタマスクの欠陥修正方法。
【請求項１７】位相シフタ膜の下部に透明な導電膜を設
けた位相シフタマスクの欠陥部に荷電粒子ビームを照射
し、前記透明導電膜からの電流を検出してその変化によ
り荷電粒子ビームが透明導電膜に到達したことを検知し
て前記荷電粒子ビームの照射を制御し、前記透明導電膜
の上部の位相シフタ膜に存在する欠陥を修正することを
特徴とする位相シフタマスクの修正方法。
【請求項１８】導電性の位相シフタ膜を形成した位相シ
フタマスクの欠陥部に荷電粒子ビームを照射し、前記導
電性の位相シフタ膜からの電流を検出し、その変化によ
り荷電粒子ビームが前記導電性の位相シフタ膜に到達し
たことを検知して前記荷電粒子ビームの照射を制御し、
前記位相シフタ膜に存在する欠陥を修正することを特徴
とする位相シフタマスクの修正方法。
【請求項１９】基板に対して遮光膜パターンを形成する
と共に位相シフタ膜パターンを形成した位相シフタマス
クの欠陥部に、反応性ガスの雰囲気中でエネルギービー
ムを照射し、エネルギービームによるエッチング速度の
差を用いて、エッチングを終了させて欠陥を除去して修
正することを特徴とする位相シフタマスクの修正方法。
【請求項２０】位相シフタマスクの欠陥部にエネルギー
ビームを照射し、更に露光用の光を照射して前記位相シ
フタマスクを透過した光あるいは反射した光を検出する
ことにより、隣接したパターンの画像を認識し、この認
識された画像に基いて位相シフタ膜の加工量または蒸着
量を精度良く制御して欠陥を修正することを特徴とする
位相シフタマスクの修正方法。
【請求項２１】前記露光用の光として円偏光であること
を特徴する請求項２０記載の位相シフタマスクの修正方
法。
【請求項２２】位相シフタマスクの欠陥部に、反応性の
ガス雰囲気中において走査トンネル顕微鏡の探針を接近
させて走査し、前記位相シフタマスクと探針の間に電圧
を印加してトンネル電流を位相シフタマスクの欠陥と探
針の間に流して、残留欠陥若しくは異物等の欠陥を除去
して修正することを特徴とする位相シフタマスク欠陥の
修正方法。
【請求項２３】位相シフタマスクの遮光膜、又は位相シ
フタ膜又は開口部における残留欠陥又は欠落欠陥の微細
部分に局所的に照射可能なエネルギービームを照射する
ことにより前記残留欠陥を除去又は前記欠落欠陥を埋め
て欠陥修正するエネルギービーム照射手段を備えたこと
を特徴とする位相シフタマスクの欠陥修正装置。
【請求項２４】位相シフタマスクの欠陥部にエネルギー
ビームを照射するエネルギービーム照射手段と、更に露
光用の光を照射して前記位相シフタマスクを透過した光
あるいは反射した光を検出することにより、隣接したパ
ターンの画像を認識する画像認識手段と、該画像認識手
段で認識された画像に基いて前記エネルギービーム照射
手段による位相シフタ膜の加工量または蒸着量を精度良
く制御して欠陥を修正する制御手段とを備えたことを特
徴とする位相シフタマスクの修正装置。