JPH05142756A - フオトマスクのパターン欠陥修正方法 - Google Patents

フオトマスクのパターン欠陥修正方法

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JPH05142756A
JPH05142756A JP30199691A JP30199691A JPH05142756A JP H05142756 A JPH05142756 A JP H05142756A JP 30199691 A JP30199691 A JP 30199691A JP 30199691 A JP30199691 A JP 30199691A JP H05142756 A JPH05142756 A JP H05142756A
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LSIの製造に用いられる位相シフトマスク
のパターン欠陥を高精度に修正する。 【構成】 位相シフトマスクのパターン欠陥を含む領域
に平坦化膜を形成した後、そのパターン欠陥を含むより
狭い領域内に集束イオンビームを走査して照射し、エッ
チングする。二次信号の強度変化を検出することによっ
てエッチングの終点を検出した後、平坦化膜を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フォトマスクのパター
ン欠陥修正方法に関し、特に、LSIの製造に用いられ
る位相シフトマスクを形成する際に生ずる位相シフトパ
ターンの黒欠陥(パターン残り)等を、集束イオンビー
ム(Focused Ion Beam:以下FIBと
記す)によって高精度に修正する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造工程において配線のパター
ニングなどに用いられるリソグラフィ技術の解像限度R
(μm)は、 R=k1 λ/NA,k1 =0.5 と表わされる。ここでλは露光に用いる光の波長(μ
m)を表わし、NAはレンズの口径を表わしている。こ
の方程式によれば、光学リソグラフィの解像限度は、光
の波長が短くなれば小さくなり、NAの値が増加した
り、あるいはレジストによって決まる定数k1 が減少す
るとやはり小さくなる。露光に用いる光としてi線(λ
=0.365μm)、口径NA=0.5および定数k1
=0.5が実現可能であり、その結果約0.4μmの解
像限界が得られる。さらに解像限界を向上するために
は、光の波長を小さくしたりレンズの口径NAの値を増
加しなければならない。しかしながら、そのような条件
に適した光学レンズを得ることは技術的に困難な問題を
伴い、焦点深度δ(=λ/2NA2 )が減少してしまう
という問題を生じる。
【0003】このような問題点を克服するものとして、
位相シフト露光方法が、たとえば特開昭57−6205
2号公報や特開昭58−173744号公報などにおい
て提案されている。
【0004】以下、位相をシフトしない従来のフォトマ
スクと、位相シフトマスクを用いた従来のフォトマスク
の概要について、図13(a)ないし(c)および図1
4(d)ないし(c)に基づいて説明する。
【0005】まず、位相をシフトしない従来のフォトマ
スクにおいては、図13(a)に示すように、マスク基
板1上に形成されたマスクパターン2の間を通過する光
の電界は、図13(b)に示すように空間的に互いに分
離される。しかし、光強度は図13(c)に示すように
連続的に分布するため、パターンの像を結ぶことができ
ない。
【0006】それに対して、位相シフト膜を用いた場合
には、図14(a)に示すような、SiO2 膜などから
なる位相シフトパターン3を、マスクパターン2の間の
1つおきに設けることにより、マスクパターン2の間を
通過する光の位相が、180度ずつずれることになるた
め、マスク上の電界は図14(b)に示すように、1つ
おきに反転して分布する。そのため、マスク上の光強度
は、図14(c)に示すように,分離したパターンとな
る。この原理を利用して、位相シフトマスクを用いるこ
とによって、位相をシフトしないフォトマスクに比べて
解像限界を約半分のパターン幅にまで小さくすることが
できる。
【0007】次に、従来の位相シフトマスクを用いたフ
ォトマスクの黒欠陥の修正方法について、図15および
図16(a)ないし(c)に基づいて説明する。
【0008】従来の位相シフトパターンを有するフォト
マスクの黒欠陥の修正は、図15に示すように、マスク
基板11上に形成された、Cr等の金属やMoSi等の
金属間化合物からなる遮光膜12の間の、位相シフタが
覆わない領域に、位相シフタの材料が残留したために生
じた黒欠陥13の除去は、従来、図16(a)ないし
(c)に示すような工程で行なわれていた。すなわち、
黒欠陥のごく近傍の領域(図15に示す領域XVIc)
のみにFIBを走査しながら照射し、エッチングするこ
とによって点欠陥13を除去する(図16(b))。黒
欠陥13がすべてエッチングされた時点でエッチングを
停止すると、図16(c)に示すように、黒欠陥13の
形状に沿うように、マスク基板11の表面がエッチング
されてしまい、凹部13aが生じる。このように、マス
ク基板11表面に黒欠陥13の形状に沿った凹部13a
が生じるのは、マスク基板11の材質として用いる石英
と、黒欠陥を構成する位相シフタの材料として用いるS
OG(Spin on Glass)とが、ほぼ同一の
エッチングートを有するからである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の位相シフトパタ
ーンを有するフォトマスクのパターン欠陥の修正は以上
のように行なわれていたため、マスク基板の一部がエッ
チングされてしまい、修正後の欠陥領域に、黒欠陥のプ
ロファイルの影響を受けた凹部が生じて、フォトマスク
としての性能に悪影響を及ぼすという問題があった。
【0010】本発明は、このような従来の問題点を解消
するため、位相シフトパターンを有するフォトマスクを
形成する際に生じる位相シフタの黒欠陥等のパターン欠
陥を、マスク基板に悪影響を及ぼすことなく高精度に修
正することのできるフォトマスクのパターン欠陥修正方
法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のフォトマスクのパターン欠陥修正方法は、マス
ク基板上に遮光膜と位相シフタを含む所定の位相シフト
マスクのパターンを形成した後に、マスク基板上の遮光
膜が覆わない領域に生じた位置シフタのパターン欠陥を
除去するための方法である。この方法において、まず、
マスク基板上のパターン欠陥を含む第1の領域の表面
を、少なくとも遮光膜およびパターン欠陥を覆うよう
に、平坦化膜を形成する。次に、第1の領域内に含まれ
るとともにパターン欠陥を包含する、マスク基板上の第
2の領域上に、FIBを照射して、平坦化膜およびパタ
ーン欠陥をエッチングした後、残存した平坦化膜を除去
する。
【0012】
【作用】本発明のフォトマスクのパターン欠陥修正方法
によれば、平坦化膜がパターン欠陥を覆った状態で平坦
化膜とパターン欠陥がFIBによってほぼ同一エッチン
グレートで同時に除去されるため、平坦なプロファイル
を保持したまま、エッチングが進行する。
【0013】また、エッチング領域をパターン欠陥自体
の領域よりも広く設定することにより、平坦化膜とマス
ク基板との境界における二次信号の強度変化をモニタす
ることが可能であり、その結果エッチングの終点検出が
容易に行なえる。
【0014】
【実施例】以下、本発明のフォトマスクのパターン欠陥
修正方法の実施例について、図面を参照しながら説明す
る。
【0015】図1(a)ないし(e)は、本発明の第1
の実施例における位相シフトマスクの黒欠陥の修正方法
を工程順に示している。本実施例は、図1(a)とその
平面図である図2とを参照して、石英などからなるマス
ク基板11上に間隙を有して隣接してパターニングされ
た遮光膜12の間に、本来除去されるべき位相シフトマ
スクが残留した黒欠陥13が存在する場合についての、
黒欠陥修正方法の実施例である。ここで、遮光膜13
は、たとえばCrなどの金属もしくはMoSiなどの金
属間化合物で形成されている。また、位相シフタの残留
物である黒欠陥13は、たとえばSOGなどのように、
マスク基板11を構成する石英と同様、光リソグラフィ
の露光用光線に対して透明な材質からなっている。この
場合、遮光膜12と黒欠陥13とのFIBに対するエッ
チング速度は、ほぼ等しい。
【0016】本実施例の黒欠陥修正方法は、まず、図1
(a)に示す状態のマスク基板11上全面に、少なくと
も遮光膜12および黒欠陥13のいずれをも覆うよう
に、平坦化膜としてのレジスト樹脂14を平坦に塗布す
る(図1(b))。
【0017】次に、図2に下線で示すエッチング領域I
c内にFIBを走査しながら照射し、遮光膜12が露出
するまでエッチングする。このときのエッチングは、F
IBの照射イオンとしてたとえばGa+ を用いた、いわ
ゆるGa+ ミリングと称される物理的エッチングであ
る。照射エネルギは30KeV,ビーム電流は200〜
300pA程度のものを用いる。このエッチングにおい
て、Ga+ ミリングが進行する部分から発生する二次電
子,二次イオン,光,X線等の二次信号をリアルタイム
でモニタし、遮光膜12の表面が露出した瞬間(図1
(c)の状態)の二次信号の強度変化を検出して、エッ
チングの終点とする。
【0018】次に、FIBの走査による照射範囲を、図
2に二点鎖線で示す領域Idにまで狭くし、さらにエッ
チングを進める。このときにも、上述した二次信号の強
度変化をモニタすることにより、マスク基板11表面が
露出した瞬間を検出し、そこでエッチングを終了する
(図1(d))。この場合、FIBに対するレジスト樹
脂14のミリングレート(エッチングレート)が、遮光
膜12および黒欠陥13のミリングレートよりもはるか
に大きくなるように、レジスト樹脂14の材質を選択し
ている。そのため、図1(d)に示す時点では、遮光膜
12はほとんどエッチングされることなく残存してい
る。
【0019】次に、レジスト樹脂14を剥離液もしくは
酸素プラズマなどを用いて除去することにより、図1
(e)に示す状態となる。
【0020】上記実施例における二次信号のモニタ方法
としては、たとえば特開昭64−15922号公報に開
示されたものと同様であり、図17を参照して次のよう
に説明される。すなわち、図17に示す二次信号モニタ
装置において、金属イオン源501から出たイオンビー
ム502は、静電レンズ503によって集束され、ブラ
ッキング電極504とブラッキングアパーチャ506,
偏光電極505により偏光されて、フォトマスク200
の上へ照射される。このとき試料から放出される二次荷
電粒子(二次電子,二次イオン等)を検出器508によ
り捉えて、これによる走査イオン像をディスプレイ50
9上に表示する。この走査イオン像と、前もって記憶さ
れた正規のパターンを比較することによって、黒欠陥の
位置を検出する。黒欠陥が存在する領域が、別の欠陥走
査装置である透過型電子顕微鏡等を用いて検出できてい
たならば、そのデータがメモリ514に記憶されてい
る。コントローラ513がそのデータを読出して、テー
ブル515を駆動させるモータ512を制御し、欠陥が
存在する領域をイオンビームが偏光走査される位置に位
置決めする。
【0021】次に、コントローラ513からの指令によ
り、イオンビーム加工装置が作動し、黒欠陥の領域を含
むやや広い領域にイオンビームを走査して照射する。
【0022】次に、本発明の第2の実施例のフォトマス
クのパターン欠陥修正方法について、図3および図4
(a)ないし(d)を参照しながら説明する。
【0023】本実施例は、図3に示すように、マスク基
板11上に遮光膜12がパターニングされていない領域
において黒欠陥13が生じている場合の、修正方法の一
例を示している。本実施例においては、まず、図4
(a)の状態のマスク基板11上全面に、少なくとも黒
欠陥13を覆う厚さの平坦化膜としてのレジスト樹脂1
4を形成する(図4(b))。次に、図3において破線
で示す領域IVcにFIBを走査して照射し、領域IV
cのレジスト樹脂14および黒欠陥13をエッチング
し、二次信号のモニタによってマスク基板11の表面が
露出した瞬間を検出した時点でFIB照射を止め、図4
(c)に示す状態とする。その後、残存したレジスト樹
脂14を剥離液または酸素プラズマなどを用いて除去す
る(図4(d))。
【0024】本実施例は、遮光膜12が存在しないため
に、遮光膜12の表面が露出した時点でのエッチング領
域の再設定を行なう必要がない点で、上記第1の実施例
と異なるが、その他は変わるところがない。
【0025】次に、本発明の第3の実施例について、図
5および図6(a)ないし(e)に基づいて説明する。
本実施例は、図3および図4(a)に示すように黒欠陥
13の片側にのみ、遮光膜12のパターンが存在する場
合の、黒欠陥修正方法の実施例である。
【0026】本実施例の図6(b)ないし(e)に示す
工程は、エッチング領域VI(c),VI(d)の設定
範囲が上記第1の実施例の場合のエッチング領域Ic,
Idと異なる点以外は、図1(b)ないし(e)に基づ
いて説明した第1の実施例の工程と同様である。
【0027】次に、本発明の第4の実施例について、図
7および図8(a)ないし(e)に基づいて説明する。
本実施例は、図7および図8(a)を参照して、遮光膜
12が存在する領域の下に、マスク基板11自体の一部
(図8(a)ないし(e)の破線より上側)に位相シフ
タ層11aを設け、隣接する位相シフタ層11aの間の
領域11bのマスク基板11上に黒欠陥13が生じた場
合の、黒欠陥修正の工程の実施例である。
【0028】本実施例においては、まず、図8(a)の
状態のマスク基板11上全面に、少なくとも遮光膜12
の表面が覆われるように、平坦化膜としてのレジスト樹
脂14を塗布する(図8(b))。このとき、位相シフ
タ層11aの間の領域11bの上方には、レジスト樹脂
14に凹部14aが生じている。次に、図7に示すエッ
チング領域VIIIcにFIBを走査して照射し、遮光
膜12の上面が露出する瞬間が検出されるまでエッチン
グを行なう(図8(c))。その後、エッチングの範囲
を領域11b内のエッチング領域VIIIdに縮小し
て、マスク基板11の上面が露出するまでエッチングを
行なう(図8(d))。次に、レジスト樹脂14を剥離
液または酸素プラズマ等を用いて除去することにより、
図8(e)に示す状態となる。
【0029】本実施例における位相シフタ11aの厚さ
は、それを通過する光の位相と領域11bを通過する光
の位相とが半波長ずれるように決定される。したがっ
て、領域11bのエッチングが、深くかつエッジ精度の
高いものが要求される。
【0030】この工程において、凹部14aの位置では
そのプロファイルを保ったままエッチングが進行する
が、レジスト樹脂14のFIBに対するエッチングレー
トがマスク基板11よりも大きいため、マスク基板11
をほとんどオーバエッチングすることなく、領域11b
のマスク基板11表面を平坦に露出させることができ
る。
【0031】なお本実施例において、位相シフトマスク
11aはマスク基板11の一部によって形成されている
ものとしたが、これに限られるものではなく、マスク基
板11上に、蒸着法や塗布法を用いて新たに形成された
SOGなどを用いてもよい。
【0032】次に、本発明の第5の実施例について、図
9および図10(a)ないし(e)に基づいて説明す
る。本実施例は、上記第4の実施例において遮光膜12
が存在しない場合に相当する。したがって、図10
(b)ないし(e)の工程は、エッチング領域Xcから
エッチング領域Xdへの切換が、位相シフタ11a表面
が露出した時点で行なわれる点を除いて、図8(b)な
いし(e)に示した上記第4の実施例の場合と同様であ
る。
【0033】次に、本発明の第6の実施例について、図
11および図12(a)ないし(f)に基づいて説明す
る。本実施例は、上記第4の実施例と第5の実施例の中
間の場合に相当する。すなわち、図11および図12
(a)に示すように、遮光膜12の下方に位相シフタ1
1aを有し、かつ、黒欠陥13の片側の位相シフタ11
a上にのみ遮光膜12を有する場合の、黒欠陥修正の実
施例である。
【0034】本実施例においては、図11(a)に示す
状態のマスク基板11上全面に、少なくとも遮光膜12
表面を覆うように、平坦化膜としてのレジスト樹脂14
を塗布する(図12(b))。このとき、領域11b上
のレジスト樹脂14には、凹部14aが生じている。次
に、図11に示すエッチング領域XIIc内においてF
IBを走査して照射し、遮光膜12の表面が露出するま
でエッチングを行なう(図12(c))。次に、エッチ
ングの範囲を領域XIIdまで縮小し、位相シフタ11
aの表面が露出するまでエッチングを行なう(図12
(d))。その後、エッチング範囲をさらに領域XII
eにまで縮小し、領域11bのマスク基板表面が露出す
るまでエッチングを行なう(図12(e))。その後、
レジスト樹脂14を除去することにより、図12(f)
に示す状態となる。
【0035】本実施例の工程は、エッチング領域の縮小
を二段階にわたって行なうことを除き、その他の作用効
果については、上記第4および第5の実施例と同様であ
る。
【0036】次に、本発明の第7の実施例について、図
18および図19(a)ないし(e)に基づいて説明す
る。本実施例は、上記第1ないし第6の実施例がいずれ
も黒欠陥の修正方法に関するものであったのに対して、
いわゆる白欠陥の修正方法に関している。すなわち、本
実施例は、図18および図19(a)に示すように,マ
スク基板11上に隣接して形成された遮光膜12の間の
領域に位相シフタ15が設けられ、この位相シフタ15
内に位相シフタ材料の欠損である白欠陥16が生じた場
合の、白欠陥の修正方法の一例である。
【0037】本実施例においては、まず、図19(a)
に示す状態のマスク基板11上全面に、少なくとも遮光
膜12および位相シフタ15の表面を覆うように、平坦
化膜としてのレジスト樹脂14を塗布する(図19
(b))。次に、図18に破線で示した領域XIXb内
においてFIBを走査して照射し、エッチングを行なう
(図19(c))。その後、マスク基板11の表面が露
出した後も同じ領域においてエッチングを継続し、マス
ク基板11表面から深さδに達した時点でエッチングを
終了する(図19(d))。その後、レジスト樹脂14
を除去することにより、図19(e)に示す状態とな
る。
【0038】本実施例によれば、領域XIXbにおいて
マスク基板11の厚さをδだけ薄くすることにより、こ
の領域におけるマスク基板11の透過光の位相を、他の
領域の透過光の位相に対して半波長ずれるようになって
いる。その結果、白欠陥が生じていた領域にも、位相シ
フタ15が形成されているのと等価な位相シフトマスク
としての性能を得ることができる。
【0039】
【発明の効果】本発明のフォトマスクのパターン欠陥修
正方法によれば、平坦化膜で欠陥領域を平坦化すること
により、欠陥のプロファイルの影響を受けることなくエ
ッチングが均一に進行し、容易に欠陥が修正される。ま
た、エッチングが平坦化膜とマスク基板との境界に達し
た時点の検出が容易であるため、エッチングの終点検出
が精度よく行なわれる。したがって、マスク基板にオー
バエッチングが生じることなく、深さ方向に対して高い
精度で欠陥修正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)ないし(e)は、本発明の第1の実施例
におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程順
に示す断面図であり、各々の左側は図2に示したIa−
Ia線断面、右側はIb−Ib線断面を示している。
【図2】本発明の第1の実施例におけるパターン欠陥修
正方法を適用する位相シフトマスクの黒欠陥近傍を示す
平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例におけるフォトマスクの
パターン欠陥修正方法を適用する位相シフトマスクの、
黒欠陥近傍を示す平面図である。
【図4】(a)ないし(d)は、本発明の第2の実施例
における位相シフトマスクのパターン欠陥修正方法を工
程順に示す断面図であり、各々の左側は図3におけるI
Va−IVa線断面、右側はIVb−IVb線断面を示
している。
【図5】本発明の第3の実施例におけるフォトマスクの
パターン欠陥修正方法を適用する位相シフトマスクの黒
欠陥近傍を示す平面図である。
【図6】(a)ないし(b)は、本発明の第3の実施例
におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程順
に示す断面図であり、各々の左側は図5におけるVIa
−VIa断面、右側はVIb−VIb断面を示してい
る。
【図7】本発明の第4の実施例におけるフォトマスクの
パターン欠陥修正方法を適用する、位相シフトマスクの
黒欠陥近傍の平面図である。
【図8】(a)ないし(e)は、本発明の第4の実施例
におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程順
に示す断面図であり、各々の左側は図7に示すVIII
a−VIIIa断面、右側はVIIIb−VIIIb断
面を示している。
【図9】本発明の第5の実施例におけるフォトマスクの
パターン欠陥修正方法を適用する、位相シフトマスクの
黒欠陥近傍を示す平面図である。
【図10】(a)ないし(e)は、本発明の第5の実施
例におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程
順に示す断面図であり、各々の左側は図9に示すXa−
Xa断面、右側はXb−Xb断面を示している。
【図11】本発明の第6の実施例におけるフォトマスク
のパターン欠陥修正方法を適用する位相シフトマスクの
黒欠陥近傍を示す平面図である。
【図12】(a)ないし(f)は、本発明の第6の実施
例におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程
順に示す断面図であり、各々の左側は図11に示すXI
Ia−XIIa断面、右側はXIIb−XIIb断面も
示している。
【図13】(a)は位相シフトしない従来のフォトマス
クの断面図、(b)はそのフォトマスクの主面上の電場
分布を示す図、(c)は同じ主面上の光強度分布を示す
図である。
【図14】(a)は従来の位相シフトマスクの断面図、
(b)はその位相シフトマスクのマスクパターン2を形
成した主面上の電場分布を示す図、(c)は同じ主面上
に光強度分布を示す図である。
【図15】従来の位相シフトマスクの黒欠陥近傍を示す
平面図である。
【図16】(a)ないし(c)は、図15に示した従来
の位相シフトマスクの黒欠陥の修正方法を工程順に示す
断面図であり、各々の左側は図15に示すXVIa−X
VIa断面、右側はXVIb−XVIb断面を示してい
る。
【図17】本発明の各実施例において適用した、二次信
号を検出するための従来の装置の構成図である。
【図18】本発明の第7の実施例におけるフォトマスク
のパターン欠陥修正方法を適用する位相シフトマスク
の、白欠陥近傍を示す平面図である。
【図19】(a)ないし(e)は、本発明の第7の実施
例におけるフォトマスクのパターン欠陥修正方法を工程
順に示す断面図であり、各々図18に示すXIXa−X
IXa断面を示している。
【符号の説明】
11 マスク基板 12 遮光膜 13 黒欠陥 14 レジスト樹脂 15 位相シフタ 16 白欠陥 なお、図中同一符号を付した部分は、同一または相当の
要素を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク基板上に、遮光膜と位相シフタと
    を含む所定の位相シフトマスクのパターンを形成した後
    に、前記マスク基板表面上の遮光膜が存在しない領域に
    発生した位相シフタのパターン欠陥を除去するための、
    フォトマスクのパターン欠陥修正方法であって、 前記マスク基板上の前記パターン欠陥を含む第1の領域
    の表面を、前記パターン欠陥および前記マスクを平坦化
    膜で覆う工程と、 前記第1の領域に含まれるとともに前記パターン欠陥を
    含む、前記マスク基板上の第2の領域上に、集束イオン
    ビームを照射して、前記平坦化膜および前記パターン欠
    陥をエッチングする工程と、 残存した前記平坦化膜を除去する工程と、 を備えたフォトマスクのパターン欠陥修正方法。
  2. 【請求項2】 前記平坦化膜および前記パターン欠陥を
    エッチングする工程は、エッチングが前記平坦化膜と前
    記マスク基板との境界面まで進んだ時点でエッチングを
    停止する工程を含む、請求項1記載のフォトマスクのパ
    ターン欠陥修正方法。
  3. 【請求項3】 前記平坦化膜および前記パターン欠陥を
    エッチングする工程は、前記集束イオンビーム照射時に
    おける、前記平坦化膜から得られる二次信号と前記マス
    ク基板から得られる二次信号とを検出することにより、
    エッチングの進行度合を判断する工程を含む、請求項1
    記載のフォトマスクのパターン欠陥修正方法。
  4. 【請求項4】 前記平坦化膜の集束イオンビームに対す
    るエッチング速度が、前記位相シフタの材料の集束イオ
    ンビームに対するエッチング速度と略同一である、請求
    項1記載のフォトマスクのパターン欠陥修正方法。
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