JP2003121992A - ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修正方法 - Google Patents

ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修正方法

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JP2003121992A
JP2003121992A JP2001316459A JP2001316459A JP2003121992A JP 2003121992 A JP2003121992 A JP 2003121992A JP 2001316459 A JP2001316459 A JP 2001316459A JP 2001316459 A JP2001316459 A JP 2001316459A JP 2003121992 A JP2003121992 A JP 2003121992A
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Susumu Nagashige
進 永繁
Koki Hayashi
甲季 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ハーフトーン型位相シフトマスクの遮光パター
ンの白欠陥を精度良く修正できるハーフトーン型位相シ
フトマスクの白欠陥の修正方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シ
フターに発生した白欠陥をFIB(Focused I
on Beam)修正機にて修正するハーフトーン型位
相シフトマスクの白欠陥修正方法であって、FIB装置
を用いて白欠陥に相当する部分にイオンエッチングによ
り掘り込み部を形成し、掘り込み部の深さを露光波長に
応じたに深さに設定して位相シフト効果を発生させ、掘
り込み部の底部に位相シフターとほぼ同透過率の遮光薄
膜を形成することにより、位相シフターに発生した白欠
陥を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
の製造に際して使用されるハーフトーン型位相シフトマ
スクのマスクパターンの白欠陥修正方法に関する。 【0002】 【従来の技術】IC、LSI等の半導体デバイスの製造
において半導体ウェハに微細パターンを転写する際に使
用されるフォトマスクは、デバイスパターンの微細化が
進むにつれ、微細化、高精度化の要求が益々強くなって
いる。ステッパ等の投影露光装置に使用されるフォトマ
スクとして、そのフォトマスクを通過する投影露光光に
位相差を与えて高解像度のパターン転写を可能にした位
相シフトマスクは既に知られている。この位相シフトマ
スクには、従来より、種々の形式のものが提案されてお
り、例えば、マスク上でパターンを形成する隣り合う一
対の開口部のうちの一方に露光光の位相を反転させるよ
うな透明膜を設けた構造のレベンソン型位相シフトマス
クや、形成すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位
相シフターを形成した構造の補助パターン付位相シフト
マスクや、マスク上のパターンに半透明の位相シフター
を設けたハーフトーン型位相シフトマスク等が知られて
いる。 【0003】ハーフトーン型位相シフトマスクというの
は、投影露光光に対して部分透過性を有する半透明な位
相シフターパターンを基板上に形成して、その位相パタ
ーンの境界部において光強度がゼロの部分でパターンを
分離するようにした位相シフトマスクである。上記ハー
フトーン型位相シフトマスクはマスク作成後及びステッ
パ等の投影露光装置にて半導体ウェハ上にパターン焼付
け転写する前にマスク検査を行い、もし、欠陥が見つか
れば、欠陥の修正が行われる。特に、レチクルマスクで
はパターン欠陥が全くないことが要求され、この段階で
のマスク検査、修正技術が重要になっている。 【0004】一般に、フォトマスクの欠陥としては、遮
光膜があるべきところに遮光膜がない白欠陥と、透過領
域に余分な遮光膜が残存してしまう黒欠陥とがある。こ
こでは、ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフタ
ーの一部分に発生した白欠陥の修正法について説明す
る。図3(a)に、位相シフター21のパターンエッジ
に白欠陥31が発生したハーフトーン型位相シフトマス
ク10の模式平面図を、図3(b)に、図3(a)の模
式平面図をA−A’線で切断したハーフトーン型位相シ
フトマスク10の模式構成断面図を、図4(a)に、F
IB装置を用いて白欠陥31を修正したハーフトーン型
位相シフトマスク30の模式平面図を、図4(b)に、
図4(a)の模式平面図をA−A’線で切断したハーフ
トーン型位相シフトマスク30の模式構成断面図をそれ
ぞれ示す。 【0005】まず、石英基板等からなる透明基板11上
にジルコニウムシリサイド薄膜等からなる位相シフター
21が形成されており、位相シフター21のパターンエ
ッジに白欠陥31が発生したハーフトーン型位相シフト
マスク10がある(図3(a)及び(b)参照)。次
に、ピレン(C1610)、スチレン(C88)などの炭
化水素系ガスをハーフトーン型位相シフトマスク10の
白欠陥31の部分に放出した状態にしておき、FIB
(Focused Ion Beam:収束イオンビー
ム)装置を使って、白欠陥31の修正したい形状にGa
イオンビームを照射することにより、白欠陥31部に炭
素膜からなる遮光膜51を形成し、白欠陥31を修正す
ることができる(図4(a)及び(b)参照)。ここ
で、遮光膜51の光学濃度は位相シフター21の光学濃
度とほぼ同じ値に調整することにより、遮光膜51の透
過率を位相シフター21とほぼ同じにすることはできる
が、遮光膜51は位相シフター21と別材料であるた
め、位相シフター21と同じ位相差にすることはできな
い。さらに、炭素膜からなる遮光膜51近傍に遮光膜5
1より光学濃度の低い炭素薄膜領域(以降ハローと呼
ぶ)52が発生する。このハロー52はある光学濃度を
有しているため、欠陥修正部の解像性が低下し、上記位
相シフター21と同位相差にできないことと併せて、位
相シフター21のパターン再現性及び解像性を低下させ
るという問題を有する。 【0006】図3(c)〜(d)に、位相シフター21
のパターンエッジに白欠陥31が発生したハーフトーン
型位相シフトマスク10の光学的挙動を示す。図3
(c)は、白欠陥が存在するA−A’部を透過する光の
位相振幅である。図3(d)は、A−A’部を透過する
光の強度であり、白欠陥31の存在により多くの光が透
過し、欠陥部の強度IDは、欠陥がない部分の強度I0
り大きくなる。 【0007】図4(c)〜(d)に、FIB装置を用い
て白欠陥を修正したハーフトーン型位相シフトマスク3
0の光学的挙動を示す。図4(c)は、白欠陥部を炭素
膜にて修正したA−A’部の位相振幅である。炭素膜5
1に相当する部分は位相シフト効果がなく、また、ハロ
ー52の部分は振幅低下が見られる。図4(d)は、A
−A’部を透過する光の強度であり、炭素膜51の存在
で位相シフト効果が弱まり、遮光部の強度を見ると、修
正部の強度IR’は正常部の強度I0’より大きくなる。
また、ハロー52の存在により強度の低下が起こり、I
RはI0より小さくなる。 【0008】図5(a)に、白欠陥部にイオン照射によ
って形成した遮光膜51及びハロー52の模式平面図
を、図5(b)に、図5(a)の模式平面図をA−A’
線で切断した遮光膜51及びハロー52の模式構成断面
図を示す。図5(c)〜(d)に、上記遮光膜51及び
ハロー52の光学的挙動を示す。図5(c)は、A−
A’部を透過する光の位相振幅であり、位相シフト効果
がないこと、ハロー52エッジ部の振幅の低下があるこ
とを示している。図5(d)は、A−A’部を透過する
透過光強度である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み考案されたもので、ハーフトーン型位相シフトマス
クの位相シフターの白欠陥を精度良く修正できるハーフ
トーン型位相シフトマスクの白欠陥の修正方法を提供す
ることを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記問題
を解決するために、本発明では、ハーフトーン型位相シ
フトマスクの位相シフターパターンに発生した白欠陥を
FIB(Focused Ion Beam)修正機に
て修正するハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修
正方法であって、前記FIB修正機により前記白欠陥に
相当する部分の石英基板からなる透明基板にFIBエッ
チングにて掘り込み部を形成し、前記掘り込み部の深さ
を露光波長に応じたに深さに設定して位相シフト効果を
発生させ、前記掘り込み部の底部に位相シフターとほぼ
同透過率の遮光薄膜を形成することを特徴とするハーフ
トーン型位相シフトマスクの白欠陥修正方法としたもの
である。 【0011】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの白
欠陥修正方法は、FIB装置を用いて白欠陥に相当する
部分にイオンエッチングにより掘り込み部を形成し、掘
り込み部の深さを露光波長に応じたに深さに設定して位
相シフト効果を発生させ、掘り込み部の底部に位相シフ
ターとほぼ同透過率の遮光薄膜を形成することにより、
位相シフターに発生した白欠陥を修正するものである。
図1(a)及び(b)に、位相シフター21のパターン
エッジに白欠陥31が発生したハーフトーン型位相シフ
トマスク10の模式平面図及び模式構成断面図を、図1
(c)に、本発明の白欠陥の修正方法にて修正したハー
フトーン型位相シフトマスク20の模式構成断面図をそ
れぞれ示す。まず、石英基板等からなる透明基板11上
にジルコニウムシリサイド薄膜等からなる位相シフター
21が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを検
査して、位相シフター21のパターンエッジに白欠陥3
1が発生したハーフトーン型位相シフトマスク10を選
定する(図1(a)及び(b)参照)。 【0012】次に、FIB装置(Accura800:
FEI社製)を用いて位相シフター21のパターンエッ
ジの白欠陥31に相当する部分に、Gaイオンを照射
し、イオンエッチングにて、深さ0.25μmの掘り込
み部41を形成し、さらに、掘り込み部41にピレン
(C1610)、スチレン(C88)などの炭化水素系ガ
スを放出した状態にしておき、FIB(Focused
Ion Beam:収束イオンビーム)装置を使っ
て、掘り込み部41にGaイオンビームを照射すること
により、掘り込み部41の底部に位相シフター21とほ
ぼ同じ透過率の炭素膜からなる遮光薄膜42を形成する
(図1(c)参照)。ここで、掘り込み部41の深さ
0.25μmは位相シフター21と同じ位相シフト効果
を発生させ、遮光薄膜42にて位相シフター21と同じ
透過率を得ている。また、遮光薄膜42と同等な透過率
は、イオン打ち込みよっても達成できる。それは、掘り
込み部41の底部にイオンを打ち込むことにより、内部
に残留したイオンの存在により、透明(Qz)基板11
の透過性をもたらすSiO2非晶質構造が部分的に損な
われるため、掘り込み部41の底部の透過率は低下する このことにより、白欠陥31の修正部分の透過率、位相
差をともに位相シフター21と同じ状態に形成でき、位
相シフト効果を損なわない白欠陥修正を行うことができ
る。図1(d)及び(e)に、掘り込み部41を含めた
位相シフター21の光学的挙動を示す。図1(d)は、
A−A’部の位相振幅であり、掘り込み部41に相当す
る部分で位相シフト効果が発生していることを示してい
る図1(e)は、A−A’部の透過光強度であり、掘り
込み部41の位相シフト効果の影響で、修正部の光学特
性は正常部と同等になり、I0とIR、I0’とIR’は等
しくなる。 【0013】図2(a)に、イオン照射によって形成さ
れた掘り込み部41の模式平面図を、図2(b)に、図
2(a)の模式平面図をA−A’線で切断した掘り込み
部41の模式構成断面図を示す。図2(c)及び(d)
に、掘り込み部41の光学的挙動を示す。図2(c)
は、A−A’部の位相振幅であり、掘り込み部41と遮
光薄膜42によって位相シフト膜と同等の光学特性を示
している。図2(d)は、A−A’部の透過光強度であ
り、位相シフト効果によって、掘り込み部41の境界部
に強度0点が形成され、解像性の向上をもたらす。 【0014】 【発明の効果】本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クの白欠陥修正方法を用いることにより、白欠陥の修正
部分の透過率、位相差をともに位相シフターと同じ状態
に形成でき、位相シフト効果を損なわない、欠陥のない
高精度のハーフトーン型位相シフトマスクを作製するこ
とができる。そのため、パターンの微細化や露光波長の
短波長化にも容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】(a)は、位相シフター21のパターンエッジ
に白欠陥31が発生したハーフトーン型位相シフトマス
ク10の模式平面図である。(b)は、(a)の模式平
面図をA−A’線で切断したハーフトーン型位相シフト
マスク10の模式構成断面図である。(c)は、本発明
の白欠陥の修正方法にて修正したハーフトーン型位相シ
フトマスク20の模式構成断面図である。(d)〜
(e)は、本発明の白欠陥の修正方法にて得られたハー
フトーン型位相シフトマスク20の掘り込み部41含め
た位相シフター21の光学的挙動を示す。 【図2】(a)は、本発明の白欠陥の修正方法を用いて
白欠陥部にイオン照射によって形成した掘り込み部41
の模式平面図を示す。(b)は、(a)の模式平面図を
A−A’線で切断した掘り込み部41及び遮光剥膜42
の模式構成断面図を示す。(c)〜(d)は、掘り込み
部41の光学的挙動を示す。 【図3】(a)は、位相シフター21のパターンエッジ
に白欠陥31が発生したハーフトーン型位相シフトマス
ク10の模式平面図である。(b)は、(a)の模式平
面図をA−A’線で切断したハーフトーン型位相シフト
マスク10の模式構成断面図を示す。(c)〜(d)
は、位相シフター21のパターンエッジに白欠陥31が
発生したハーフトーン型位相シフトマスク30の光学的
挙動を示す。 【図4】(a)は、FIB装置を用いて白欠陥31を修
正した従来のハーフトーン型位相シフトマスク30の模
式平面図である。(b)は、(a)の模式平面図をA−
A’線で切断した従来のハーフトーン型位相シフトマス
ク30の模式構成断面図である。(c)〜(d)は、F
IB装置を用いて白欠陥31を修正した従来のハーフト
ーン型位相シフトマスク30の光学的挙動を示す。 【図5】(a)は、白欠陥部にイオン照射によって形成
した遮光膜51及びハロー52の模式平面図を示す。
(b)は、(a)の模式平面図をA−A’線で切断した
遮光膜51及びハロー52の模式構成断面図を示す。
(c)〜(d)は、遮光膜51及びハロー52の光学的
挙動を示す。 【符号の説明】 10、20、30……ハーフトーン型位相シフトマスク 11……透明基板 21……位相シフター 31……白欠陥 41……掘り込み部 42……遮光薄膜 51……遮光膜 52……ハロー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シ
    フターパターンに発生した白欠陥をFIB(Focus
    ed Ion Beam)修正機にて修正するハーフト
    ーン型位相シフトマスクの白欠陥修正方法であって、前
    記FIB修正機により前記白欠陥に相当する部分の石英
    基板からなる透明基板にFIBエッチングにて掘り込み
    部を形成し、前記掘り込み部の深さを露光波長に応じた
    に深さに設定して位相シフト効果を発生させ、前記掘り
    込み部の底部に位相シフターとほぼ同透過率の遮光薄膜
    を形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフト
    マスクの白欠陥修正方法。
JP2001316459A 2001-10-15 2001-10-15 ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修正方法 Pending JP2003121992A (ja)

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