JPS63213844A - パタ−ン膜形成方法 - 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、ＶＬＳ　Ｉ等の半導体素子製造用のマスクの
りペア方法及び半導体素子製造に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、マスクの白欠陥リペアの方法と半導体素子製
造に関し、特に、マスクリペア時、又は半導体素子基板
上に形成した遮光膜、又は導電膜の周辺に薄く付着する
フリンジの膜をなくシ、もって高品質のパターン膜を得
ることを目的としている。いわゆるイオンビームＣＶＤ
法を原理とするマスクリペア方法又は半導体素子基板上
の導電膜形成法に、さらに、フリンジの膜を選択的に除
去する方法をつけ加えることによって、パターン周辺の
フリンジの問題のない高品質のパターン膜を得るもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、イオンビームアシストＣＶＤ法を原理とするマス
クリペア方法が提案され（文献：　Ｐｒｏｃ。

９ｔｈ　Ｓｙｍｐ、ｏｎ　ｌ５ＩＡＴ’８５．Ｐ６５７
〜６６４）ている様に、基板表面上の予め決めてある所
定範囲を１μ以下に集束した金属イオンビームを繰り返
し走査し、且つ、ガス銃でイオンビーム照射によりポリ
マー化する、カーボン化する又はメタライズする化合物
蒸気を予め決めてある所定位置に吹き付けて、基板表面
に遮光性、又は導電性のパターン膜する方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術によって形成した遮光膜は、透過先願観察
、マスク欠陥検査装置の検査においては、問題なくリペ
アされたと判断される。ところが、実際に露光装置でパ
ターンの露光をすると、不透明膜を形成した遮光膜の周
辺が露光条件によっては露光したりしなかったりすると
いう問題があり露光条件が制約されることがわかった。

このような問題は、第３図（２）及び第４図に示したよ
うに、基板４表面上にパターン膜２１を形成した（不透
明膜を形成した）部分の周辺に橿薄い（数十人）フリン
ジ２２の膜（膜質は形成したパターン膜２１と同じ）が
形成され、その膜が光を反射・吸収するため、光の透過
率がわずかに低下することに起因することがわかった。

　また、半導体基板上に導電膜を形成した場合でも同様
に導電膜２１の周囲に薄いフリンジ２２が形成され、こ
のフリンジ２２が電気的に悪影響があった。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記の欠点を無くすために開発されたもので
、その主たる構成要件は、イオンビームアシストＣＶＤ
法によるパターン膜形成方法と、パターン形成後に前記
パターン膜膜の周辺に形成されたフリンジの膜を選択的
に除去するための工程である実質的にヘリウムを主体に
酸素を添加した雰囲気ガス中でプラズマエツチングする
方法をつけ加えた構成となっている。

〔作用〕

上記構成の作用は、先ずイオンビームＣＶＤ法によって
基板表面上の所定箇所にパターン膜を形成する。前記基
板上にパターン膜を形成した後に、前記遮光膜の周辺の
フリンジの膜を、プラズマエツチング等の選択的膜除去
方法、機構によって前記フリンジの膜を除去し、高品質
マスクを得ることができる。

プラズマ中の酸素とヘリウムの混合ガスは特に酸素は励
起され化学的に活性化される。活性化した酸素はパター
ン膜と反応しガス化してエツチングされる。フリンジ部
は、その他のパターン膜より非常に薄いため、短時間で
フリンジ部のみ綺麗に除去することができる。

なお酸素量が５％以上であると化学的反応が激しくなり
、綺麗にフリンジ部分のみを除去することができず、さ
らに酸素量が１％以下であると、化学的反応が少なくな
り、フリンジ除去に時間がかかりすぎるため工業的では
ない。

〔実施例〕

以下、本発明を一実施例に示した図面に基づき詳細に説
明する。

第１図はパターン膜生成方法を示す図で、集束イオンビ
ーム発生部１によって発生された集束イオンビーム３は
、走査範囲設定部１３にて基板４上の照射範囲を予め所
定範囲とし、走査制御部１２を介してパターン膜形成部
を繰り返し走査して照射する。パターン膜を形成すべく
ｘ−ｙステージ５上に載置された基板４に照射され、偏
向極電（ＸおよびＹ）２によって前記基板４上を走査さ
れる。前記基板４表面から放出される例えば二次電子ま
たは二次イオン等は検出器６によって検出され、信号増
幅処理部１４によって増幅及び処理等が行われ、ディス
プレイ１５上に例えば３１Ｍ像として表示される。ディ
スプレイ１５上で観察される基板４の位置は、試料移動
制御部（図示せず）からの指令によってＸ−Ｙステージ
５が駆動されることによって移動される０以上の構成及
び動作によって、基板４の３１Ｍ像を観察することがで
き、リペア−すべき欠陥位置を正確に決定することがで
きる。

上述のようにして、パターン膜を形成すべき部分がディ
スプレイ１５上に３１Ｍ像として表示されるようにＸ−
Ｙステージ５を移動させる。次にディスプレイ１５上に
表示された欠陥部のみを集束イオンビーム３によって所
定回数繰り返し走査されるように走査範囲設定部にて設
定する。白欠陥リペア開始信号によってガス銃７のバル
ブ８が開き、例えば遮光膜を形成するときはピレン（Ｃ
１、Ｈｌ。）ガスが、金属膜を形成する場合はタングス
テン、モリブデンとうのヘキサカルボニル金属塩などの
金属有機化合物蒸気を基板４表面に吹き付ける。同時に
前記走査範囲設定部１３によって走査を制御された集束
イオンビーム３が基板４のパターン膜形成部を照射し、
ピレンガス吹きっけの場合は吹きつけられたピレンガス
を分解して、遮光性のカーボン膜が形成される。前記カ
ーボン膜は遮光性、付着力に優れ、厚さ約２０００オン
グストロームで所定の光学濃度３を得ることができる。

また、タングステン、モリブデンとうのヘキサカルボニ
ル金属塩などの金属有機化合物蒸気を基板４表面に吹き
付けた場合、吹きつけられた金属有機化合物蒸気は基板
４表面の集束イオンビーム照射部のみ金属膜として析出
される。

上述のようにして、基板４表面の所定部に遮光膜または
金属膜を形成することができる。しかしながらこのまま
では、前述したように第３図、第４図のごとく形成され
た遮光膜、金属膜２１の周辺に厚さ数十オングストロー
ムの薄いフリンジ２２の膜が形成されているため、遮光
膜の場合マスクのコントラストが低下し露光条件が制約
される、金属膜の場合電気的不良がでるという問題があ
る。

そこで、パターン膜を形成すべき試料４上の全てのパタ
ーン膜を形成が終了した後に、次に述べる処理をしてフ
リンジ２２を除去する。

全てのパターン膜の形成が終了した試料４を第１図に示
したパターン膜フリンジ除去装置に挿入する。パターン
膜フリンジ除去装置はプラズマエツチング装置で一般的
装置である。その装置を第１図に基づき説明すると、石
英等でできたプラズマエツチング処理室１６内は真空ポ
ンプ１０により真空にし、リアクティブガスボンベ２０
のガスを流量制御器１９で流量を制御しながらプラズマ
エツチング処理室１６内に導入する。ガス流量はプラズ
マエツチング処理室１６に取付られた真空計２４により
プラズマエツチング処理室１６内の圧力が適正値になる
ように調節される。プラズマエツチング処理室１６の相
対する面の外側に一対の高周波電極２３．２３を設けそ
の高周波電極２３にＲＦ電源１８により高周波電圧をか
ける構成になっている。この高周波電源によりプラズマ
エツチング処理室１６内にガスプラズマが発生する、こ
のガスプラズマ中の反応成分を利用して、エツチングを
おこなうものである。

プラズマエツチング処理室１６内にある棚１７上にイオ
ンビームアシストＣＶＤによりパターン膜を形成した基
板４をパターン膜形成面が重ならないように載せる。プ
ラズマエツチング室１６内は真空ポンプ１０により真空
にし、リアクティブガスボンベ２０の３％０□＋９７％
Ｈｅガスを流量制御器１９で流量を制御しながらプラズ
マエツチング室１６内に導入する。ガス流量はプラズマ
エツチング室１６内の圧力がＩ　Ｔｏｒｒになるように
流量制御器１９によって、流！を調節される。

さらにＲＦ電［１８を動作させて、一対の高周波電極２
３．２３との間に、ＲＦ雷電圧印加しプラズマを発生さ
せ、棚１７上の基板４を所定の時間、酸素十窒素ガスプ
ラズマにてプラズマエツチング処理する。しかる後に、
プラズマエツチング処理室１６を大気圧にもどし、前面
トビラ（図示せず）を開けて、基板４を取り出す０以上
のようにして、第３図、第４図のようなパターン膜２１
の周囲に形成されたパターン膜２１に比べ非常に薄いフ
リンジ２２は除去される。

プラズマエツチング処理室１６内は高周波電圧によりグ
ロー放電プラズマ状態になり、処理室１６内のガスは励
起されて化学的に活性度かたがくなる。この励起されガ
ス分子、原子特に酸素とパターン膜２１とフリンジ２２
との化学反応により揮発生成物を生成する。このためパ
ターン膜２１とフリンジ２２はエツチング（リアクディ
ブプラズマエッチングまたは単にプラズマエツチング処
理と言う）される。

次に第３図と第４図を用いて、本マスクリペア方法及び
装置の効果を詳細に説明する。第３図ｆａｌと第４図に
イオンビームアシストＣＶＤによりバターン膜２１を形
成した後のパターンＩｆ！４２１部の基板４の平面図と
断面図である。形成したパターン膜２１の全周に幅０．
５　μ以下程度のパターン膜２１に比べ非常に薄いフリ
ンジ２２層が形成されている。イオンビームアシストＣ
ＶＤ法により形成されたパターン膜２１の厚さは約２０
００オングストロームであり、フリンジ２２の層の厚さ
は数十オングストロームである。

このフリンジ２２の厚さはパターン＠２１に比べ非常に
薄いため、酸素＋ヘリウムガスプラズマにてプラズマエ
ツチング処理することにより、第３図山）の様にパター
ン膜２１とフリンジ２２は同時に同様にエツチングされ
るのであるが厚さの関係でフリンジ２２は完全に除去さ
れ、パターン膜２１は割合的に殆ど厚みの変化がなく完
全に残っている。

以上に詳述したように、本発明のパターン膜形成方法及
び装置によれば、形成したパターン膜の欠陥を完全に除
去することができ、高品質パターン膜を得ることができ
るようになった。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、イオンビームアシスト
ＣＶＤ法による膜形成の後に、周辺のフリンジを選択的
に除去する工程を入れるようにしたので、遮光性パター
ン膜のコントラストの低下をなくすことができ、もって
高品質のマスクが得られるようになった。また金属膜の
場合電気的不良がでるという問題がなくなった。

フリンジの膜を選択的に除去する工程を、リアクティブ
プラズマエツチング処理とすることによ−・す、パター
ン膜を損傷することなくフリンジの膜で゛・′１ ７・節みを除去することができる。

更に、イオンビームアシストＣＶＤによる遮光性のパタ
ーン膜形成はガラス基板上のパターン状のクロム膜より
なるマスクの白色欠陥の修正（所謂マスクリペア）のた
めのものに対しても同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるパターン膜フリンジ除去装置を
示す構成図、第２図はイオンビームアシストＣｖＤによ
るパターン膜形成装置を示す構成図、第３図ｆａｔ、山
）は本発明の効果を示す図であり基板上に形成したパタ
ーン膜の平面図、第４図は基板上に形成したイオンビー
ムによるＣＶＤ形成膜の断面図である。 １は集束イオンビーム発生部、２は偏向電極、３は集束
イオンビーム、４はマスク、５はＸ−Ｙステージ、６は
検出器、７はガス銃、８はバルブ、９はガス源、１０は
真空ポンプ、１１は集束イオンビーム発生用電源及び制
ａ１部、１２は走査制御部、１３は走査範囲設定部、１
４は信号増幅処理部、１５はディスプレイ、１６はプラ
ズマエツチング処理室、１７は棚、１８はＲＦ電源、１
９は流量制御器、２０はリアクティブガスボンベ、２１
はパターン膜、２２はフリンジ、２３は高周波電極 以上 怖１面 パターン膜の平面図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビーム照射によりポリマー化する、カーボ
   ン化する又はメタライズする化合物蒸気を基板表面にガ
   ス銃で予め決めてある所定位置に局所的に吹き付けつつ
   、集束したイオンビームを前記基板表面上の形成するパ
   ターン膜形状に繰り返し走査して照射することによって
   、前記基板表面上の所定位置にパターン膜を形成した後
   に、 実質的に酸素１〜５％を含んだヘリウムガス中でリアク
   ティブプラズマエッチング処理にしたことを特徴とする
   パターン膜形成方法。
2. （２）リアクティブプラズマエッチング処理の圧力は０
   ．２〜５Ｔｏｒｒである特許請求の範囲第１項記載のパ
   ターン膜形成方法。