JPH0450844A - 位相シフトマスクの位相シフト部修正方法 - 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、位相シフトマスクの位相シフト部修正方法に
関するものである０本発明は、例えば位相シフトマスク
を作成するに際して、シフターと称される位相シフト部
パターンについて、これが必要なのに形成されていない
部分（本明細書中このような欠陥を「白欠陥」と称する
）に対して、これを補正して修正する場合に利用するこ
とができる。

〔発明の概要〕

本出願の請求項１の発明は、位相シフトマスクの位相シ
フト部の白欠陥を修正する場合に、ＳＯＧを塗布し、白
欠陥部分にのみエネルギーを照射して該部分を５ｔｏｔ
化して白欠陥を修正するものであり、請求項２の発明は
、同じく、シリコン元素含有のガス系を用い、白欠陥部
分にのみエネルギーを照射して該部分にＳｉｎ、膜を形
成して白欠陥を修正するものであって、いずれも上記構
成によって、従来は不可能とされていた位相シフト部の
欠陥修正を可能としたものである。

〔従来の技術〕

位相シフトマスクは、各種パターン形成技術等に用いる
ことができ、例えば半導体装置製造プロセスにおいて、
レジストパターンを形成する場合の露光マスクなどとし
て利用することができる。

位相シフトマスクは、マスクを透過する光に位相差を与
え、これにより光強度プロファイルを改善するいわゆる
位相シフト技術を応用したもので、フォトリソグラフィ
ー技術においてその解像度を更に向上させることができ
、このため、加工寸法が年々微細化される傾向にある半
導体装置を得るマスク技術として、近年特に注目されて
いる。

位相シフト技術については、特開昭５８−１７３７４４
号公報や、ＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮＳＯＮ他＠Ｉｍｐ
ｒｏｖｉｎｇ　Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎｉｎ　Ｐｈｏｔｏ
ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｐｈａｓｅ−
５ｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍａｓｋ”ＩＢＥＥ　ＴＲＡＮＳＡ
ＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＨ
３，ＶＯＬ。

ＨＤ−２９Ｎｏ、１２．　ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２，
Ｐ１８２８〜１８３６、またＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮ
ＳＯＮ他＠Ｔｈｅ　Ｐｈａｓｅ−５ｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍ
ａｓｋ　ＩＩ　：Ｉｍａｇｉｎｇ　　Ｓｉｍｕｌａｔｉ
ｏｎｓ　　ａｎｄ　　Ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ　　
Ｒｅ５ｉｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅｓ″同誌Ｖｏ１．　ＥＤ
−３１，Ｎｏ、６．　ＪＵＮＥ　１９８４゜Ｐ７５３〜
７６３に記載がある。

従来より知られている位相シフト法について、第２図を
利用して説明すると、次のとおりである。

例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を行う
場合、通常の従来のマスクは、第２図（ａ）に示すよう
に、石英基板等の透明基板１上に、Ｃｒ（クロム）など
の遮光性の材料を用いて遮光部１０を形成し、これによ
り例えばライン・アンド・スペースの繰り返しパターン
を形成して、露光用マスクとしている。この露光用マス
クを透過した光の強度分布は、第２図（ａ）に符号Ａ１
で示すように、理想的には遮光部１０のところではゼロ
で、他の部分（透過部１２ａ、１２ｂ）では透過する。

１つの透過部１２ａについて考えると、被露光材に与え
られる透過光は、光の回折などにより、第２図（ａ）に
Ａ２で示す如く、両側の裾に小山状の極大をもつ光強度
分布になる。透過部１２ｂの方の透過光Ａ２’は、−点
鎖線で示した。各透過部１２ａ。

１２ｂからの光を合わせると、Ａ３に示すように光強度
分布はシャープさを失い、光の回折による像のぼけが生
じ、結局、シャープな露光は達成できなくなる。これに
対し、上記繰り返しパターンの光透過部１２３．１２ｂ
の上に、１つおきに第２図（ｂ）に示すように位相シフ
ト部（「シフター」と称される）１１を設けると、光の
回折による像のぼけが位相の反転によって打ち消され、
シャープな像が転写され、解像力や焦点裕度が改善され
る。

即ち、第２図（ｂ）に示す如く、一方の透過部１２ａに
位相シフト部１１が形成されると、それが例えば１８０
°の位相シフトを与えるものであれば、該位相シフト部
１１を通った光は符号Ｂ１で示すように反転する。それ
に隣合う透過部１２ｂからの光は位相シフト部１１を通
らないので、かかる反転は生じない。被露光材に与えら
れる光は、互いに反転した光が、その光強度分布の裾に
おいて図にＢ２で示す位置で互いに打ち消し合い、結局
被露光材に与えられる光の分布は第２図（ｂ）に８３で
示すように、シャープな理想的な形状になる。

上記の場合、この効果を最も確実ならしめるには位相を
１８０°反転させることが最も有利であるλ 位相シフト部の屈折率、λは露光波長）なる膜厚で膜形
成した位相シフト部１１を設ける。

なお露光によりパターン形成する場合、縮小投影するも
のをレティクル、１対１投影するものをマスクと称した
り、あるいは原盤に相当するものをレティクル、それを
複製したものをマスクと称したりすることがあるが、本
発明においては、このような種々の意味におけるマスク
やレティクルを総称して、マスクと称するものである。

〔発明が解決しようとする問題点１ 位相シフトマスクは、上述のように解像力の向上は確認
されており、十分実用性があることが報告されている。

しかし実際に使用し、実用化するためには、未だ解決す
べき問題点が多い。

重要な問題点は、実用化のためには位相シフト部の欠陥
を修正する手段が必須となるが、かかる欠陥の修正手段
が無いということである。位相シフト部の欠陥には、白
欠陥（位相シフト部の必要部分がなくて、欠落部となっ
ているもの）と、黒欠陥（不必要な余分なところにある
もの）とがあるが、何れの欠陥に対しても、これまで良
い修正方法がない。

この点が、位相シフトマスクの実用化の大きな妨げにな
っていた。

本発明の目的は、上記問題点を解決して、位相シフトマ
スクにおける位相シフト部の白欠陥を、−船釣な工程に
より修正することができる位相シフト部修正方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的は、
本出願の請求項１の発明である、基板上に、遮光部と、
光透過部と、位相シフト部とを備える位相シフトマスク
の位相シフト部白欠陥修正方法であって、ＳＯＧを塗布
し、白欠陥部分にのみエネルギーを照射して該部分をＳ
ｉＯ□化して白欠陥を修正することを特徴とする位相シ
フトマスクの位相シフト部修正方法によって、達成され
る。

また、上記目的は、本出願の請求項２の発明である、基
板上に、遮光部と、光透過部と、位相シフト部とを備え
る位相シフトマスクの位相シフト部白欠陥修正方法であ
って、シリコン元素含有ノガス系を用い、白欠陥部分に
のみエネルギーを照射して該部分にＳｉＯ２膜を形成し
て白欠陥を修正することを特徴とする位相シフトマスク
の位相シフト部修正方法によって、達成される。

本出願の請求項１の発明において、ＳＯＧとは、塗布可
能であり、かつ塗布後焼成することでＳｉＯ□を得るこ
とのできるものを言う。通常、溶剤に溶かすことによっ
て、塗布可能にする。一般に、シリコンを含み（例えば
シラノール基の形で含む）、有機溶剤等の溶剤に溶かし
て塗布できるものが好ましく用いられる。かかるＳＯＧ
成分としては、シラノール５ｉ（ＯＨ）ａをエチルアル
コールＣ，Ｈ３Ｏ１１に溶解して成るもの、オルガノシ
ラノールＲｎＳｉ　（ＯＨ）　４−１％（ｎは１〜３）
をブチルセルソルブ）ＩＯｃ）ＩｚＣ）ｌｚＯｃａＨｑ
に溶解して成るもの等を挙げることができる（ＳＯＧに
ついて、その他詳しくは、プレスジャーナル社「月刊Ｓ
ｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｗｏｒｌｄ　％　１９８４
年１０月号、１２９〜１３３頁ｒ塗布方式による平坦化
１参照。）このようなＳＯＧを被修正基板に塗布して、
エネルギー線を照射してその照射部分のみを局部的にＳ
ｉ０ｇ化する。エネルギー線はイオンビームを用いるこ
とができ、また、電子線等を用いることができ、局部的
にエネルギーを照射してＳＯＧを焼成し、ＳｉＯ□化で
きるものであれば使用できる。

本出願の請求項２の発明において、シリコン元素含有の
ガス系としては、エネルギーを照射することにより該部
分にＳｔａｇ膜を形成することができるもの、例えばエ
ネルギー線照射ＣＶＤ等によりＳｉｎ、を堆積すること
ができる各種のガス系を用いることができる。例えば、
代表的には、５ｉＨｎ、５ｉＣ１Ｊｚ、５ｔ（ＱＣ日３
）４、Ｓｔ　（ＯＣｔＨｓ）　４等の含シリコンガスの
、少なくとも１種を用い、これと酸素０２等の酸化性ガ
スとの混合ガスを用いて、イオンビームを照射すること
によりＣＶＤを行って、ＳｉＯ□膜を形成する手段を用
いることができる。また、照射エネルギーはその他、電
子線等でもよく、Ｓｉ０ｇ膜を形成できるものなら任意
である。

〔作用〕

本発明の請求項１の発明は、ＳＯＧを塗布し、白欠陥部
分にのみエネルギーを照射して該部分をＳｉ０ｇ化して
白欠陥を修正するので、必要な部分にＳｉｎｇが形成さ
れていないことにより生じている白欠陥について、これ
を確実に修正することができる。

本出願の請求項２の発明は、シリコン元素含有のガス系
を用い、白欠陥部分にのみエネルギーを照射して該部分
に５ｉ０２膜を形成して白欠陥を修正するので、必要な
部分にＳｉｎｇが形成されていないことにより生じてい
る白欠陥について、これを確実に修正することができる
。

〔実施例］ 以下本出願の各発明の実施例について説明する。

但し当然のことではあるが、本発明は以下述べる実施例
により限定されるものではない。

実施例−１ この実施例は、本出願の請求項１の発明の実施例であり
、この発明を、微細化・集積化した半導体装置を製造す
る際に用いる位相シフトマスクを製造する場合に、具体
化したものである。この位相シフトマスクは、例えば１
６メガビツトクラスのＳＲＡＭや、６４メガビツトクラ
スのＤＲＡＭ等の微細な半導体装置の製造に用いること
ができる。

第１図に被修正位相シフトマスクを示す。

本実施例における位相シフトマスクは、基板１として各
種の露光光に対して透明な石英を用い、この石英基板１
上に、遮光材料としてＣｒを用いて遮光部１０を形成し
、位相シフト材料としてＳｉＯ□を用いて位相シフト部
１１を形成したものである。

本実施例では、第１図に示すパターンの位相シフトマス
クについて、本発明の修正方法を用いた。

この位相シフトマスクパターンは、コンタクトホール形
成用のものである。これは図示の如く、正方形状光透過
部１２の４辺の周囲を４本の長方形状の位相シフトバー
ン１１が囲む形となっている。コンタクトホール形成の
ためにこのような形状のマスクパターンとするのは、前
記したように位相シフト技術は隣接するパターンを露光
する光に位相差を与えることにより双方の光強度が互い
に打ち消される効果を利用するものであるので、孤立ラ
インやコンタクトホールの形成の場合には近接光が存在
しないので、そのままでは位相シフト技術を実現できな
いからである。このため第１図に示すように、露光光を
位相シフトさせることなく透過させる光透過部１２（位
相シフト量０’）を、形成すべきパターンに対応して設
けるとともに、露光光を位相シフトさせる４つの位相シ
フト部１１（位相シフト量１８０°）を該光透過部１２
のそれぞれ４辺に沿って該光透過部に近接して形成した
ものである（この技術については、寺澤らによる報告、
昭和６３年秋季、第４９回応用物理学会学術講演会予稿
集２第４９７頁の４ａ−に−７参照）。

第１図において、図の上部の位相シフト部１１における
符号２で示す部分が、Ｓｉｎｇが欠落して、基板１が露
出した白欠陥となっているとする。本実施例ではこの白
欠陥を、次のようにして修正する。

まず、ＳＯＧを全面スピンコードする。本実施例ではＳ
ＯＧとして、シラノール等をエタノールに溶解したもの
を用いた。次に、該ＳＯＧが硬化しない程度に、１００
°Ｃ程度にブレヒートして、ＳＯＧ中のエタノールを飛
ばす。これは、真空系に入れて次のエネルギー照射を施
す前に行う。

次に、欠陥の場所、即ち白欠陥２に該当する位置に、電
子ビーム（ＥＢ）または気体イオン源のイオンビーム（
ＦＩＢ）を照射する。これにより、修正を要する部分に
ついてのみ、微細スポットを高エネルギーで照射する。

この結果、エネルギー照射された部分はＳＯＧが高温で
加熱された状態になり、その部分がＳｉｎ、化する。よ
って、位相シフト部１１を構成するようになる。

電子ビームまたはイオンビーム照射エネルギーは、本来
形成されている位相シフト部１１を構成するＳｔａｇの
屈折率に近くなるような膜質になるように条件を適性化
する必要があるが、−船釣には、イオンビームの場合、
加速電圧は１０ｋＶ〜５０にνで行う（電子ビームの場
合、これより少し高めにする）。

その他、ビーム電圧、及び照射する全体の照射エネルギ
ーを適宜選定して、所望の５ｉ０２化が達成されるよう
にする。

次に、余分なＳＯＧを除去する。これは、エタノール等
の溶剤で、洗浄して除去することができる。

万一、ＳＯＧにより形成された５ｉｎ２パターンが、所
定から大きくはみ出した場合には、通常の電子ビームま
たはイオンビーム用ポジレジストをコーティングし、は
み出した部分にビームを当てて現像し、はみ出し部分の
５ｉ０２をＨＦ系等のエツチング液でエツチング除去す
ればよい。

なお上記修正方法を適用するに当たり、白欠陥が生じて
いる欠陥部分の検出は、任意の手段を用いるのでよい。

例えば、所定の光をあてて、透過光の位相が反転してい
るか否かを、位相差顕微鏡に応用されているのと同じ原
理で検出し、これにより欠陥部となっているか否かを知
ることができる。

本実施例では、上記のようにしてＳｏＧの塗布及び電子
ビーム（またはイオンビーム）の照射という通常の容易
な工程により、特にガス系を用いる必要なく、よって生
成ＳｉＯ□中にガスに起因する不純物が残ることもなく
、大がかりな装置や安全管理も特別なものは要すること
なく、掻く一般的な工程により位相シフトマスクの位相
シフト部の白欠陥を修正することができる。

実施例−２ 次に、本出願の請求項２の発明を具体化したものである
実施例−２について説明する。

実施例−１におけると同様、第１図に示すような白欠陥
２を有する位相シフトマスクについて、その欠陥を修正
するものとする。

本実施例においては、被修正位相シフトマスクを、イオ
ンビームＣＶＤ装置に入れ、ガス系として、純度の高い
ＳＨ４に、０□ガスを添加したものを用い、該ガス系雰
囲気中で、白欠陥２に該当する部分にイオンビームをス
ポット状に照射する。該スポット状照射を走査して、白
欠陥全体にエネルギー照射を行うようにすればよい。

このようにして、イオンビームＣＶＤにより、白欠陥２
上にＳｉｎｇを堆積する。

上記により、ＳｉＯ□膜を形成して、位相シフト部の白
欠陥を修正できる。

使用するイオンビーム照射装置としては、特公昭６２−
６０６９９号に記載のものを用いることができる。但し
これに記載の装置はイオンビームスパッタ装置であり、
かつ、本実施例のように極微細な部分の加工は想定して
いないので、本例に適切なように条件設定する必要があ
る。

本実施例においても、通常の手段によって、位相シフト
部の白欠陥を修正できる。

〔発明の効果〕

上述の如（、本発明によれば、従来不可能とされていた
位相シフトマスクにおける位相シフト部の白欠陥を、−
船釣な工程により修正することができるものである。

２日で１品

【図面の簡単な説明】

第１図は、被修正位相シフトマスクの構成の一例であり
、実施例−１において修正を行ったものである。第２図
は、位相シフトマスクの原理説明図である。 １・・・基板、２・・・白欠陥、１０・・・遮光部、１
１・・・位相シフト部、１２・・・光透過部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に、遮光部と、光透過部と、位相シフト部と
   を備える位相シフトマスクの位相シフト部白欠陥修正方
   法であって、 ＳＯＧを塗布し、白欠陥部分にのみエネルギーを照射し
   て該部分をＳｉＯ＿２化して白欠陥を修正することを特
   徴とする位相シフトマスクの位相シフト部修正方法。 ２、基板上に、遮光部と、光透過部と、位相シフト部と
   を備える位相シフトマスクの位相シフト部白欠陥修正方
   法であって、 シリコン元素含有のガス系を用い、白欠陥部分にのみエ
   ネルギーを照射して該部分にＳｉＯ＿２膜を形成して白
   欠陥を修正することを特徴とする位相シフトマスクの位
   相シフト部修正方法。