JP2718893B2 - 移相マスクの移相欠陥を修復する方法 - Google Patents

移相マスクの移相欠陥を修復する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学リトグラフ・マス
クの移相欠陥の修復方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光学投影形露光装置は今日、集積回路の
製造における光学リソグラフィで広く使用されている。
露光装置は一般に、電磁気光源、マスクおよびレンズを
含む。装置は、ウェハ上に置かれたフォトレジスト・フ
ィルムの表面にマスクのイメージを投影する。集積回路
をより高密度にするために、光学リソグラフィの解像度
を改善することが要求されている。解像度を改善する方
法の1つに、移相マスクを使用することがある。移相マ
スクは一般に、透明な基板上にパターンとして配置され
ている複数の独立した透明な移相層を含む。移相マスク
はまた選択的に、クロム・パターンのような不透明な領
域を含むことができる。マスクに焦点を合わせる光は、
不透明なクロム・パターンに反射されるか、あるいはマ
スクの透明な部分を通して透過する。移相層のために、
透過光は透明な基板を通してのみ透過する光つまり非移
相光の相と180°はずれ、移相透過光と非移相透過光
が相互に作用し、解像度が改善される。
【0003】移相マスクは一般に、標準フォトリソグラ
フィ技術を使用して作られる。例えば、レベンソンその
他による「移相マスクを使用するフォトリソグラフィの
解像度の改良」IEEE電子デバイス・トランザクション、
第29巻、No.12(1982年12月)は、マスク材
料としてポリメタクリル酸(polymethacrylate)を用い
る光学リソグラフィを使用する移相マスクの製造を開示
している。しかし、移相マスクの製造間に、しばしば移
相層に空隙型欠陥が起こる。これらの欠陥は、透過光の
均一な相互作用を乱し、フォトレジスト・フィルムに投
影されたイメージの解像度の損失を招くこともある。ホ
ソノによる米国特許5,085,957号は、空隙欠陥
に透明なシフト材料をイオンビーム付着することを含
む、移相マスクの空隙型欠陥を修復する方法を開示して
いる。しかしホソノが開示するこの方法は、付着材料の
厚さを制御できないので不適当である。イオンビーム付
着の他の解決されていない問題は、反応性イオンを付着
させるとマスクの透明度が減少することである。したが
って、移相フォトリソグラフィ・マスクの移相層の空隙
型欠陥を修復する他の方法が必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、移相
マスクの移相欠陥の修復方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、紫外線ビーム
により透明な材料を気体から欠陥上に付着させるステッ
プを含む、移相マスクの移相欠陥を修復する方法に関連
する。移相層の空隙型欠陥に透明な材料を付着させる
と、透過光の均一な相互作用が復元され移相マスクの解
像度が改良される。
【0006】本発明はまた、本発明の方法を使用して修
復されたリトグラフ・マスクに関連する。
【0007】
【実施例】本発明は、気体の前駆物質を紫外線ビームに
より分解し、欠陥上に透明な材料を付着させるステップ
を含む、移相マスクの空隙型移相欠陥を修復する方法に
関連する。
【0008】図1は、石英、パイレックス、または他の
透明な材料からなる透明な基板2、クロム、金、または
他の材料からなる不透明な材料4および、透明な基板上
に置かれた移相層6を持つ移相マスクを示す。マスクの
移相層は例えば、ブロックその他による「移相マスク・
リソグラフィによる溝のあるガラス基板」J. Vac. Sci.
Technol.誌、B9、3155ページ (1991年)に
開示されているフォトリソグラフィ技術を使用して製造
することができる。移相層の適切な厚さ(d)は、以下の
式に従って計算することができる。
【0009】
【数1】 ここで、nは移相層の屈折率であり、τは透過光の波長
である。このような設計において、移相層を透過する光
は透明な基板のみを透過する光(非移相光)の相より、
180゜外れる。移相は、移相および非移相透過光の解
像度を改良し、これらの均一な相互作用を可能にする。
解像度の均一な相互作用および改良は、レベンソンその
他による「移相マスクを使用するフォトリソグラフィの
解像度の改良」IEEE電子デバイス・トランザクション、
第29巻、No.12(1982年12月)に開示されて
おり、この分野の技術者には周知の技術である。この開
示は参照によりここに取り入れられる。移相層を形成す
る材料の屈折率は一般に、透明な基板の屈折率と一致す
るかあるいはそれに近い屈折率であることが望ましい。
図1のマスクの移相層の1つに空隙型欠陥8がある。移
相層の空隙型移相欠陥8は、移相層のその部分を透過す
る光の移相を不完全にし、透過光の均一な相互作用を乱
し、解像度を悪化させる。
【0010】図2は、透明な基板10および移相層12
を含む、完全に透明な(クロムのない)移相マスクを示
す。このマスクも、移相層に空隙型欠陥14がある。空
隙型欠陥14もまた、マスクを透過する光の均一な相互
作用を乱し、マスクの解像度を悪化させる。図3は、移
相層20を形成するための溝18を持つ透明な基板16
を含む、他の完全に透明な移相マスクを示す。マスクに
は、マスク基板または移相層の1つに空隙型欠陥22が
あり、これは透過光の均一な相互作用を乱し解像度を悪
化させる。
【0011】本発明の方法では、移相欠陥8、14、2
2は、紫外線ビームによる付着を使用して透明な材料を
欠陥上に付着することによって、修復される。非移相光
との均一な相互作用をもたらし解像度を改良するため
に、移相層が透過する透過光の移相を起こすのに充分な
厚さになるように、充分な透明な材料が欠陥上に付着さ
れる。一般に、均一な相互作用および解像度の改良のた
めには、180゜±5゜、特に180゜±2゜の移相が
望ましい。
【0012】空隙型欠陥を修復する本発明の方法で使用
するのに適した材料は、紫外線に照射されると解離(分
解)し、移相層の欠陥上に付着して固体の透明な材料を
形成する気体の前駆物質材料を含む。付着される固体材
料は、修復される移相層を形成する材料の屈折率(例え
ば石英に対しては約1.5)と一致するかあるいはそれ
に近い屈折率を持つことが適当である。付着される材料
は、集積回路を形成するための光学リソグラフィ処理で
利用される光の波長において、透明であることが適当で
ある。適当な気体の前駆物質には、クロム6価カルボニ
ル、4価アルコキシ・シリコンのような金属カルボニ
ル、金属アルコキシドおよびベータ2価ケトン(beta-d
iketonates)、アルコキシが低級アルコキシ(例えばC
1ー6アルコキシ)特にメトキシ、エトキシ、プロポキシ
およびブトキシである、4価アルコキシ・チタン(tetr
aalkoxy titanium)および3価アルコキシ・アルミニウ
ム(trialkoxy aluminum)、がある。他の適当な材料
は、この分野の技術者に周知のものである。
【0013】透明な材料の解離付着を誘発するのに適当
な紫外線電磁気ビームは、約190nmから約400nm、
特に約193nmから約249nmの波長を持つことが望ま
しく、レーザ(例えばエキシマ、あるいはNd YAG)のよ
うな従来技術の発生器で生成される。UVビームの波長
は、気体の前駆物質の性質および修復処理の適切な解像
度に依存する。好ましいビームは、エキシマレーザから
生成された248nmのUVビームである。ビームは、律動
的または連続的に送ることができる。欠陥のある位置に
正しい量の材料を確実に付着するために、UVビームおよ
び多様な気体の前駆物質の率/時間データを修復処理に
先立ち獲得する。
【0014】本発明の方法では、移相層に空隙欠陥を持
つ移相マスクは、x−y移動ステージ上のチャンバ内に
置かれる。チャンバは1つ以上の窓を備えている。
【0015】欠陥の位置は、例えば顕微鏡を使用して決
定され、欠陥の深さの輪郭形状は、例えば微小な探針
(スタイラス)を用いた輪郭形状測定装置(プロファイ
ル・メータ)を使用して決定される。チャンバは真空に
され、周囲圧力に適するように適当な気体の前駆物質材
料で満たされる。欠陥は、好ましくは可視照明を用いた
顕微鏡を使用して見つけられる。欠陥上に固体の透明な
材料を付着するために、光学レンズを通してUVビームの
焦点を欠陥に合わせる。前もって獲得した付着率データ
を使用して、適切な量の透明な材料が欠陥上に付着する
まで、例えば図1〜3で点線によって示されるように透
明な材料が付着するまで、処理が続けられる。修復され
た移相層は、非移相光との均一な相互作用を可能にし、
解像度を改良するのに充分な透過光の移相を起こす。
【0016】本発明はまた、UVビームを使用して移相欠
陥上に透明な材料を付着させることによって修復された
移相層を持つ、移相マスクに関連する。修復された移相
マスクは、集積回路チップ上に回路パターンを形成する
ための光学リソグラフィにおいて有用である。
【0017】以下に本発明の実施例を示す。この実施例
は例であり、本発明の有効範囲をこれに限定するもので
はない。
【0018】例1 図4は、石英基板に形成された多数の円形の空洞を含
む、透明な移相マスクの反射顕微鏡写真である。このド
ット(空洞)パターンのマスクは、透過光が互いに弱め
合うので不透明なパターンを与える。並列な回路線は、
3列のドットが存在しない(例えば3列の円形の空洞に
透明な材料を充填して空洞を埋めた)ドット・パターン
・マスクを使用することによって表わすことができる。
図4のマスクには、ドットが存在しない列が1列あるだ
けであり、したがって2列の円形の空洞に移相欠陥があ
り、それを透明な材料で充填する必要がある。この不完
全なマスクは、フォトレジストで覆われているシリコン
・ウェハ上にニコンi線5X縮小ステッパ(365nm)
を使用して投射され、図5は、ドット(空洞)が存在し
ない列のために光が透過してフォトレジストを露光した
ことを示す、現像されたフォトレジスト・パターンのイ
メージの写真である。
【0019】欠陥マスクは、背面を外側に向けて、小さ
な真空チャンバに窓のように取り付けられた。チャンバ
は真空にされ、周囲圧力までクロム6価カルボニルで満
たされた。マスク上の欠陥は、可視照明を使用して顕微
鏡で位置検出された。欠陥は、50mJ(100μJ/パ
ルス、パルス幅15ナノ秒、20Hz反復)の全線量でエ
キシマレーザによって照射された。図6は、3列の充填
された円形の空洞を持つ修復されたマスクの反射顕微鏡
写真を示す。図7は、間に不透明な区域を持つ並列な回
路線を示す、修復されたマスクを使用して現像されたフ
ォトレジスト・パターンのイメージである。図8は、3
列の充填された空洞を示す修復されたマスクの顕微鏡写
真である。
【0020】本発明が特定の実施例に関して開示された
が、本発明はこれに限定されず、多様な実施例、変更が
可能であることが明らかである。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、移相マスクの移相欠陥の修復方法を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】移相マスクの断面図である。
【図2】移相マスクの代替実施例の断面図である。
【図3】移相マスクの他の代替実施例の断面図である。
【図4】移相欠陥をもつ完全に透明な移相マスクの反射
顕微鏡写真である。
【図5】図4のマスクを使用して現像されたフォトレジ
ストのイメージの写真である。
【図6】完全に透明な修復された移相マスクの反射顕微
鏡写真である。
【図7】図6のマスクを使用して現像されたフォトレジ
ストのイメージの写真である。
【図8】図6の修復された移相マスクの原子顕微鏡写真
である。
【符号の説明】
2、10、16 基板 4 不透明材料 6、12、20 移相層 8、14、22 欠陥 18 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール ブライアン コミタ アメリカ合衆国 94025 カリフォルニ ア州 メンロ パーク ヘルモサ ウェ イ 350 (72)発明者 フランクリン マーク シュレンバーグ アメリカ合衆国 95014 カリフォルニ ア州 クパーティノ アルパイン ドラ イブ 10162ービー (56)参考文献 特開 平5−100407(JP,A) 特開 平4−125642(JP,A) 特開 平4−26846(JP,A) 特開 平4−50844(JP,A) 特開 平6−67408(JP,A) 特開 平6−118627(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロム6価カルボニル、4価アルコキシ
    ・シリコンおよび3価アルコキシ・アルミニウムからな
    るグループから選ばれた気体の前駆物質の存在下で移相
    マスクの空隙型欠陥に紫外線ビームを照射して前記前駆
    物質から前記欠陥上に透明な材料を付着させるステップ
    を含む、移相マスクの移相欠陥を修復する方法。
JP11969694A 1993-06-04 1994-05-10 移相マスクの移相欠陥を修復する方法 Expired - Fee Related JP2718893B2 (ja)

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