JPH11258777A - 光学マスクの欠陥修正方法 - Google Patents

光学マスクの欠陥修正方法

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JPH11258777A
JPH11258777A JP10350944A JP35094498A JPH11258777A JP H11258777 A JPH11258777 A JP H11258777A JP 10350944 A JP10350944 A JP 10350944A JP 35094498 A JP35094498 A JP 35094498A JP H11258777 A JPH11258777 A JP H11258777A
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JP
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phase shifter
defect
phase
glass substrate
ion beam
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JP10350944A
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English (en)
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Junzo Azuma
淳三 東
Satoshi Haraichi
聡 原市
Fumikazu Ito
文和 伊藤
Yasuhiro Koizumi
裕弘 古泉
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】位相シフトマスクの欠陥修正において、欠陥の
形状によらない、高精度かつ容易に修正できる、光学マ
スク及びその修正方法の提供にある。 【構成】位相シフトマスクの位相シフターとガラス基板
間にエッチングストッパ層を設け、位相シフターの欠陥
を荷電ビームとエッチングガスを組み合わせた反応性処
理により、位相シフターの欠陥を選択性良く除去し、欠
陥の形状に影響されずに、加工深さ精度の良い修正がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造用の光学
マスクに係わり、特に透明基板上に所定のパターンの位
相シフターを設けた光学マスクの欠陥修正方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年半導体素子の微細化、高集積化に伴
い、リソグラフィ工程に用いられる投影露光装置には、
転写できるパターンの微細化、高解像度化が要求されて
いる。
【0003】投影露光装置の解像力を向上させる一手法
としてマスク上の隣接する2ヶ所の透過部分の露光光に
位相差を与える位相シフトマスクの実用化が進められて
いる。
【0004】この位相シフトマスクの一例を図7(a)
に示す。図7(a)において7は透明基板、5は回路パ
ターン形成用の遮光パターン、そして位相シフター4が
回路パターン形成予定領域上に交互に設けられている。
このパターンを透過した露光光は位相シフターのあると
ころと無いところでは位相が180゜ずれるために、パ
ターン境界での光の干渉により高解像度での露光が可能
になるようになっている。
【0005】ところが、図7(b)に示すように位相シ
フター4上に欠陥8が存在するとその部分の位相がずれ
てしまい、ウェハ上に欠陥が転写されてしまう。このた
め、この欠陥8を修正することが位相シフトマスクの実
用化において重要な課題となっている。ここで、位相シ
フトマスクの修正に関して、日経マイクロデバイシズ1
990年12月号66頁に「検査、修整、ネガ・レジス
トなど実用化の要素技術が出始めた位相シフト」とし
て、修正技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記報告記事に示され
ている修正方法は図8に示すように、位相シフトマスク
の構造をガラス基板7上にCrパターン5を形成した
後、180゜の位相差を持つサブシフター13をマスク
全面に堆積し、さらに位相シフター4を必要な領域に形
成した2層シフター構造にしている。位相シフター4に
欠陥8がある場合、図8(b)に示したように、欠陥の
ある位相シフター4とその下のサブシフター13を除去
する。これにより、正常な位相シフターのところと修正
部分9の位相差は360゜になり、結果的に欠陥が修正
できたことになる。
【0007】ここで、位相シフターの厚さdは露光光の
位相を180゜反転させるため、d=λ/2(n−1)
で求まる。例えば、露光光の波長λを365nm、位相
シフターの屈折率nを、ここではSiO2の1.44を代
入すると、dは415nmとなる。これより、位相シフ
ターの修正を位相差180゜の10%以下で行うには加
工深さ精度すなわち加工底面の平坦度は±数10nm以
下でなければならない。しかし、上記方法で位相シフタ
ーの欠陥を修正する場合には、欠陥部分のみを加工する
のではなく、欠陥の周囲も加工してしまうことになる。
その際、欠陥の窪みが数100nmあったとき、その段
差を反映した加工底面になり、また欠陥の形状に凹凸が
激しい場合、±数10nm以下の加工深さ精度を得るこ
とは困難である。
【0008】本発明の目的は位相シフトマスクの欠陥形
状によらない、高精度かつ容易に修正できる光学マスク
の修正方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ガラス基板
上に遮光パターンを形成し、この遮光パターンの特定の
開口部に露光光の位相を変える位相シフターを設けた投
影光学系用マスクにおける位相シフターの欠陥を修正す
る方法において、位相シフターの欠陥の近傍にフッ素系
のガスをガスノズルから供給し、フッ素系のガスを供給
した状態で位相シフターの欠陥を含む領域に集束したイ
オンビームを照射し、イオンビームの照射により位相シ
フターの欠陥を含む領域とこの領域の下部のガラス基板
の一部とを除去加工することにより達成される。
【0010】また、上記課題は、ガラス基板上に遮光パ
ターンを形成し、この遮光パターンの特定の開口部に露
光光の位相を変える位相シフターを設けた投影光学系用
マスクにおける位相シフターの欠陥を修正する方法にお
いて、フッ素系のガスの雰囲気中で位相シフターの欠陥
を含む領域に集束したイオンビームを照射して位相シフ
ターの欠陥を含む領域を除去加工し、この除去加工した
領域の下部のガラス基板を透過した露光光の位相が位相
シフタを形成した個所を通ってガラス基板を透過した露
光光の位相と同位相になるようにフッ素系のガスの雰囲
気中で集束したイオンビームを照射して前記除去加工し
た領域の下部の前記ガラス基板を加工することにより達
成される。
【0011】また、上記目的は、ガラス基板上に遮光パ
ターンを形成し、この遮光パターンの特定の開口部に露
光光の位相を変える位相シフターを設けた投影光学系用
マスクにおける位相シフターの欠陥を修正する方法にお
いて、フッ素系のガスの雰囲気中で位相シフターの欠陥
を含む領域に集束したイオンビームを照射して位相シフ
ターの欠陥を含む領域を除去加工し、この除去加工した
領域の下部のガラス基板にフッ素系のガスの雰囲気中で
集束したイオンビームを照射して除去加工した領域の下
部のガラス基板を位相シフタの厚さと同じ分だけ除去加
工することにより達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。
【0013】第1の実施例:図1〜図3は本発明の第1
の実施例を示すもので、図1は本実施例における位相シ
フターの修正方法の説明図、図2はイオン入射角度とス
パッタ率の関係図、図3は本実施例によるマスク修正の
原理を表した図である。
【0014】まず、図1(a)において、7はガラス基
板、6はエッチングストッパ層、5はCr膜、4は位相
シフターとしてのスピンオングラス(SOG)膜、8は
位相シフターの欠陥部、1はイオンビーム、2はガスノ
ズル、3はエッチングガスである。ここで、エッチング
ストッパー層6の膜厚は、位相シフター4による露光光
の位相反転に影響を与えないように、約10nmぐらい
にする。また、エッチングストッパ層6の材質は、イオ
ンビームガスアシストエッチングにより、位相シフター
4を除去する際のストッパとして用いるために、位相シ
フター4とのエッチング速度の差が大きいものを用い
る。また露光光に対しても十分な透過率があるものを用
いる。例えばAl23、Ta25等の金属酸化膜やMg
2、CeF3等のハロゲン化膜が挙げられる。図1
(a)に示したように位相シフター4に欠陥8がある場
合、まず、欠陥部8に集束イオンビーム2を照射しなが
らガスノズル2よりエッチングガス3を吹き付け、欠陥
部8の位相シフター4を下層のエッチングストッパ層6
に対して選択性良くエッチングを行う。ここで、位相シ
フター4がSOGやSiO2、エッチングストッパ層6の
材質がAl23、Ta25等の金属酸化膜か又はMg
2、CeF3等のハロゲン化膜であれば、エッチングガ
ス3としてXeF2等のフッ素系のガスを用いれば良い。
位相シフター4のエッチングが進み、図1(b)に示し
たように欠陥部8の位相シフター4を除去し、エッチン
グストッパ層6に到達した時点でエッチングガス3の供
給を停止する。ここで位相シフター4とエッチングスト
ッパ層6の選択比は50ぐらいあり、欠陥部8の位相シ
フター4の膜厚の最も厚いところがエッチングし終わっ
た時点でもエッチングストッパー層6は残っている。し
かし、エッチングストッパ層6はわずかながら最初の欠
陥部8の形状を反映した底面になってしまう。これに
は、図1(c)に示したように、ガラス基板7を彫り込
んでいくうちに加工底面が滑らかになることで解決でき
る。この理由は図2に示したように、イオンの入射する
角度により試料原子のスパッタ率が違ってくることか
ら、加工底面において傾斜している部分すなわちイオン
の入射角度が大きい部分ではスパッタされる速度が速く
なり、加工が進んでいくうちに加工底面が多少荒くても
滑らかになっていく。
【0015】このようにしてガラス基板7を位相シフタ
ー4の厚さと同じだけ彫り込む。このとき彫り込む深さ
の制御はあらかじめ実験等により求めておいたイオンビ
ームのドーズ量により制御できる。
【0016】修正前は図3(a)に示したように、欠陥
部8では大きくずれてしまっていた露光光の位相は、本
方法により修正した結果、図3(b)の様に位相シフタ
ー4があるところと同じ位相差になっている。これは、
位相シフター4のところと修正部9での膜厚の差が、ち
ょうど位相差360゜分になり、結果的には位相シフタ
ーが存在していることになっているからである。
【0017】第2の実施例:本発明の第2の実施例とし
て、ガラス基板に対してエッチングストッパ層を選択的
にエッチングするためのガスを用いて修正する方法を図
4により説明する。
【0018】図4(a)において、2はエッチングスト
ッパ層6を選択的にエッチングするためのエッチングガ
ス3を供給するためのガスノズルである。まず、位相シ
フター4の欠陥8は第1の実施例同様に除去する。そし
て図4(b)に示したように位相シフター4のエッチン
グガス3の供給を停止し、ガスノズル10からエッチン
グストッパ層6を下層のガラス基板7に対して選択性良
くエッチングするガス11を供給する。ここでエッチン
グガス11として例えばCl2やSiCl4等のCl系ガ
スを用いれば良い。このようにしてエッチングストッパ
層6をエッチングすることにより、更に加工底面を滑ら
かにすることができる。エッチングストッパ層6の加工
が停止した後エッチングガス11の供給を停止し、図4
(d)に示したようにガラス基板7を第1の実施例同様
に位相シフター4の厚さ分だけ彫り込んで修正する。
【0019】ここで、第1及び第2の実施例では、ガラ
ス基板7の加工をイオンビーム1により、ガラス基板7
の原子を叩き出すスパッタ加工で行っているが、フッ素
系ガスを加工領域に供給しながらエッチングしても良
い。この方法は、エッチングガスを用いることで加工速
度が速くなり、また反応性処理であることから、ガラス
基板7へのイオンビーム1によるダメージを低減できる
効果もある。
【0020】第1および第2の実施例において、マスク
の構造は遮光パタ−ンのCr膜5の上に位相シフタ−4
を設けたシフタ−上置きであったが、別な構造の位相シ
フトマスクにおいても同様の修正が行なえる。例えば、
図9に示すように、遮光パタ−ンのCr膜の下に位相シ
フタ−4を設けたシフタ−下置きで位相シフタ−4の下
にエッチングストッパ6を設けた構造や、図10に示す
ような遮光パタ−ンのCr膜5の上にサブシフタ−15
をかぶせ、その上に位相シフタ−4を設けた2層シフタ
−構造では、位相シフタ−4とサブシフタ−15の間に
エッチングストッパ−6を設け、また、サブシフタ−1
5とガラス基板7との間にもエッチングストッパ−6を
設けた構造である。しかし、本発明はこれに限定される
ものではなく位相シフタ−とガラス基板との間にエッチ
ングストッパ−を設けることで位相シフタ−の修正は行
なえる。
【0021】第3の実施例:第1及び第2の実施例で
は、エッチングストッパ層6の膜厚は位相シフター4に
よる露光光の位相に影響を及ぼさない程度の膜厚だった
が、本実施例では、図5(a)に示すようにエッチング
ストッパ層12をサブシフターにも用いている。すなわ
ち、エッチングストッパ層12を露光光の位相を180
゜ずらす膜厚分だけガラス基板7上に蒸着し、その上に
遮光パターン5を形成し、位相シフター4を回路パター
ン形成予定領域に形成する。このときのマスクを透過し
た露光光の位相は位相シフター4を透過した光とエッチ
ングストッパ層12を透過した光で180゜違う。よっ
て、第1及び第2の実施例同様に解像度を上げられる。
本マスクにおいて、位相シフター4に欠陥がある場合、
図5(b)に示したようにその欠陥部分の位相シフター
4及びエッチングストッパー12を除去することで修正
できる。
【0022】図6を用いて第3の実施例による位相シフ
ター欠陥修正方法について説明する。まず、図6(a)
に示したように、位相シフター4上の欠陥部8に集束イ
オンビーム1を照射しながら、エッチングストッパ層1
2に対して位相シフター4を選択的にエッチングするガ
ス3を供給して、欠陥部8の位相シフター4を除去す
る。しかる後、図6(b)のようにエッチングガス3の
供給を停止し、別なガスノズル10より、今度はガラス
基板7に対してエッチングストッパ層12を選択性よく
エッチングするガス11を供給してエッチングストッパ
層12を除去する。そして、図6(c)のように、位相
シフター4の欠陥修正が完了する。ここで、エッチング
ガス3及び11は実施例1ないし2と同様である。本実
施例では、エッチングガスの選択性によって、ガラス基
板7上でエッチングを選択性よく停止する事ができ、加
工深さ制御が容易になるとともに、加工底面を形状良く
加工できる効果がある。本実施例において、さらに加工
深さ精度を向上させるために、イオンビームの入射によ
って試料からでてくる2次粒子を検出するディテクタを
設け、加工中の材質をモニタする事もできる。
【0023】本発明において、荷電ビームとしてイオン
ビームを用いたが、電子ビームを用いても同様の効果が
ある。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、位相シフターの欠陥の
形状に影響されない加工が可能となり、加工深さ精度が
向上でき、位相シフトマスクの欠陥修正の高精度化、歩
留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の位相シフター修正方法
説明図である。
【図2】イオンの入射角度とスパッタ率の関係図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施例の位相シフター修正の原
理図である。
【図4】本発明の第2の実施例の位相シフター修正方法
説明図である。
【図5】本発明の第3の実施例の位相シフトマスク構造
図である。
【図6】本発明の第3の実施例の位相シフター修正方法
説明図である。
【図7】位相シフトマスクの欠陥の様子を模式的に示す
説明図である。
【図8】従来の修正方法の説明図である。
【図9】本発明の第1および第2の実施例の別な位相シ
フトマスク構造説明図である。
【図10】本発明の第1および第2の実施例の別な位相
シフトマスク構造説明図である。
【符号の説明】 1…集束イオンビーム、2,10…ガスノズル、3,1
1…エッチングガス、4…位相シフター、5…Crパタ
ーン、6,12…エッチングストッパ層、7…ガラス基
板、8…位相シフターの欠陥部、9…位相シフターの欠
陥修正部、13…サブシフター、14…導電層、15…
サブシフタ−
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古泉 裕弘 東京都小平市上水本町五丁目20番1号株式 会社日立製作所武蔵工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に遮光パターンを形成し、該
    遮光パターンの特定の開口部に露光光の位相を変える位
    相シフターを設けた投影光学系用マスクにおける前記位
    相シフターの欠陥を修正する方法であって、前記位相シ
    フターの欠陥の近傍にフッ素系のガスをガスノズルから
    供給し、該フッ素系のガスを供給した状態で前記位相シ
    フターの欠陥を含む領域に集束したイオンビームを照射
    し、該イオンビームの照射により前記位相シフターの欠
    陥を含む領域と該領域の下部の前記ガラス基板の一部と
    を除去加工することを特徴とする光学マスクの欠陥修正
    方法。
  2. 【請求項2】ガラス基板上に遮光パターンを形成し、該
    遮光パターンの特定の開口部に露光光の位相を変える位
    相シフターを設けた投影光学系用マスクにおける前記位
    相シフターの欠陥を修正する方法であって、フッ素系の
    ガスの雰囲気中で前記位相シフターの欠陥を含む領域に
    集束したイオンビームを照射して前記位相シフターの欠
    陥を含む領域を除去加工し、該除去加工した領域の下部
    の前記ガラス基板を透過した前記露光光の位相が前記位
    相シフタを形成した個所を通って前記ガラス基板を透過
    した前記露光光の位相と同位相になるように前記フッ素
    系のガスの雰囲気中で集束したイオンビームを照射して
    前記除去加工した領域の下部の前記ガラス基板を加工す
    ることを特徴とする光学マスクの欠陥修正方法。
  3. 【請求項3】ガラス基板上に遮光パターンを形成し、該
    遮光パターンの特定の開口部に露光光の位相を変える位
    相シフターを設けた投影光学系用マスクにおける前記位
    相シフターの欠陥を修正する方法であって、フッ素系の
    ガスの雰囲気中で前記位相シフターの欠陥を含む領域に
    集束したイオンビームを照射して前記位相シフターの欠
    陥を含む領域を除去加工し、該除去加工した領域の下部
    の前記ガラス基板に前記フッ素系のガスの雰囲気中で集
    束したイオンビームを照射して前記除去加工した領域の
    下部の前記ガラス基板を前記位相シフタの厚さと同じ寸
    法の深さ分だけ除去加工することを特徴とする光学マス
    クの欠陥修正方法。
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