JP2862924B2 - パターン形成方法及びマスク修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、半導体素子、超伝導体素子、磁性体素子、
OEIC等の各種固体素子の微細パタン形成に用いられる投
影露光用マスクの修正方法及びそのようなマスクを用い
たパターン形成方法に関するものである。

【従来の技術】

従来、VLSI等の固体素子における微細パタンの形成
は、主に縮小投影露光法により行なわれてきた。上記方
法を用いて、解像力を飛躍的に向上することができる方
法の一つに、マスク上の隣合った透光部を通過した光の
間に位相差を導入する方法（以下、位相シフト法と呼
ぶ）がある。この方法は、例えば細長い透過領域と不透
明領域の繰返しパタンの場合、マスク上の互いに隣合っ
た透過領域を通過した光の位相差がほぼ180度になるよ
うに、上記透過領域の一つおきに位相差を導入するため
の透明材料（以下、位相シフタと呼ぶ）を設けるもので
ある。 位相シフト法で用いるマスクは、従来用いられてきた
クロムマスクの所定の透過領域上に位相シフタを設ける
ことにより作製することができる。これについては、例
えば、アイ・イー・イー・イー、トランザクション オ
ン エレクトロン デバイスイズ、イー ディー 29、
ナンバー12（1982年）第1828頁から第1836頁（IEEE,Tra
ns.Electron Devices,ED29,No.12（1982）pp1828−183
6）に記載されている。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来技術は、位相シフトマスクで位相シフタが所
定の領域に形成されずに欠損となった場合、位相シフタ
が所定の領域外に形成されて残った場合、あるいは所定
の場所に形成されているものの膜厚等が所望の値から異
なった場合、基板上に焼き付けられたパタンには欠陥が
残ることについて配慮されていなかった。位相シフタの
修正は非常に困難であり、欠陥が発生した場合位相シフ
タを全て除去し、改めて位相シフタを作り直すか、ある
いはマスクを最初から新たに作り直さなければならない
という問題があった。 本発明の第１の目的は、位相シフタの欠陥を修正し
て、パターンを形成する方法を提供することにある。 本発明の第２の目的は、位相シフタの欠陥を修正する
マスク修正方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

上記第１の目的を達成するために、本発明のパターン
形成方法は、所定のパターンの位相シフタが設けられた
マスクを用い、位相シフタの欠陥部分を含む所望の領域
のこの位相シフタより下層の材料を選択的に除去し、位
相シフタを通過した所望の波長の光とこの所望の領域を
通過した所望の波長の光が、ほぼ同位相になるようにし
てパターン転写するようにしたものである。 また、上記第１の目的を達成するために、本発明のパ
ターン形成方法は、所定のパターンの位相シフタが設け
られたマスクを用い、位相シフタの欠陥部分を含む所望
の領域のこの位相シフタより下層の材料を、マスクを通
過させる光の波長をλ、ｎをこの波長における下層の材
料の屈折率とするとき、λ／（４（ｎ−１））から（３
λ）／（４（ｎ−１））の範囲の深さに除去するように
したものである。 また、上記第１の目的を達成するために、本発明のパ
ターン形成方法は、所定のパターンの位相シフタが設け
られたマスクを用い、位相シフタの欠陥部分を含む所望
の領域を除去し、この所望の領域の位相シフタより下層
の材料を選択的に除去し、位相シフタを通過した所望の
波長の光とこの所望の領域を通過した所望の波長の光
が、ほぼ同位相になるようにしてパターン転写するよう
にしたものである。 また、上記第１の目的を達成するために、本発明のパ
ターン形成方法は、所定のパターンの位相シフタが設け
られたマスクを用い、位相シフタの欠陥部分に露光光に
対して不透明な材料を選択的に付着させ、パターン転写
するようにしたものである。 また、上記第２の目的を達成するために、本発明のマ
スク修正方法は、所定のパターンの位相シフタが設けら
れたマスクの位相シフタの欠陥部分を含む所望の領域の
位相シフタより下層の材料を除去するようにしたもので
ある。 また、上記第２の目的を達成するために、本発明のマ
スク修正方法は、所定のパターンの位相シフタが設けら
れたマスクの位相シフタが所定の領域外に形成された位
相シフタ残り欠陥に粒子線又はレーザ光を選択的に照射
して、この位相シフタ残り欠陥を蒸発させるようにした
ものである。 本発明において、位相シフタの欠陥とは、位相シフタ
が所定の領域に形成されずに欠損となった場合、位相シ
フタが欠けて薄くなった場合、位相シフタの膜厚が所望
の値から異なっている場合等を含む。 また、本発明において、解像限界に対応する値とは、
解像限界そのものの値でもよく、余裕を考慮して解像限
界よりある程度小さい又は大きい値でもよいことを示
す。

【作用】

位相シフトマスクの場合、マスク不良はクロムパタ
ン欠損、クロム膜残り、位相シフタ欠陥、位相シ
フタ残り、開口パタン上異物、位相シフタ上異物が
ある。は従来のマスク修正方法でも十分に対応でき
る。はマスクの洗浄により除去できる。は位相
シフトマスク特有の不良である。ここで、について
は、位相シフタを再度選択的にエッチングすることによ
り除去できる。また、位相シフタ残りがパタン解像限界
以下の寸法であれば特に除去する必要はない。一方、
の位相シフタ欠陥は簡単には修正できない。 第１図は本発明の一実施例であるマスク欠陥検査・修
正方法の工程ブロック図を示したものである。位相シフ
トマスクを所定の検査方法により検査し、位相シフタ欠
陥が存在した場合、その位置及び大きさの情報を記憶す
る（第１図工程１）。次に、欠陥があったマスク上にレ
ジストを塗布し、上記情報を用いて上記欠陥部分が露出
するように選択的に霧光、現像し、所定のレジストパタ
ンを形成する（第１図工程２）。露光とは、電子線描画
装置等を用いた荷電粒子線照射を含み、特に電子線照射
が好ましい。ここで、理想的には上記欠陥部分がちょう
ど露出するようなレジストパタンが形成すればよい。し
かし実際には、霧光時にずれが発生するため、この様に
理想的にパタン形成するのは極めて難しい。そこで、ず
れが発生しても欠陥部分全体が露出するように露光、現
像し、レジストパタンを形成する。このレジストパタン
をマスクとして、レジストパタンから露出した部分の位
相シフタをエッチングして選択的に除去すれば、実質的
に位相シフタ欠陥部分だけがレジストパタンから露出し
ていることと同等になる（第１図工程３）。しかる後、
該領域に露出した位相シフタより下層の透明材料を、こ
こを通過した光と位相シフタを設けた領域を通過した光
との位相差が360度になるように、所定の深さだけエッ
チングする（第１図工程４）。ここで、位相シフタより
下層の透明材料として上記所定の深さとほぼ同じ厚さの
透明材料膜を予め設けておき、この膜を選択的にエッチ
ングしてもよい。以上のようにすれば、欠陥を修正した
透過領域を通過した光と、本来の位相シフタ領域を通過
した光とは、同位相の光として扱うことができるように
なる。従って、位相シフタ欠陥を修正することができ
る。ここで、欠陥部分と非欠陥部分の位相差を360度急
峻に変化させるために、上記エッチングは異方性ドライ
エッチングによることが好ましい。 第２図は、マスク検査を行なった後に、第２の位相シ
フタ膜を位相シフタの欠損している欠陥部分に選択的に
付着るようにしたものである（第２図工程５）。位相シ
フタ膜を付着するには、例えば真空蒸着法により付着物
質が蒸発してビーム状に位相シフタ欠陥上に入射するよ
うにすればよい。この他にも、収束イオンビーム、レー
ザービーム等を用いたビーム励起CVD法等により選択的
堆積を行なうことができる。第２図の場合、位相シフタ
欠陥検出後、連続して位相シフタ付着工程を行なえば、
作業工程、作業時間をより短縮することができる。 第３図では、第２の位相シフタ膜を検査後の位相シフ
トマスク上に形成し、この上に所定のレジストパタンを
形成し（第３図工程６）、前記パタンをマスクとして第
２の位相シフタ膜を選択的にエッチングして欠損してい
る欠陥部分上に第２の位相シフタパタンが形成されるよ
うにようにしたものである（第３図工程７）。 第４図は、第３図のように第２の位相シフタ膜を用い
るかわりに、レジスト自体を位相シフタとして用いるも
のである（第４図工程９）。この場合、上述の方法と比
較して作業工程をより簡単にすることができる。 第２図、第３図、第４図の場合、欠陥部分上に位相シ
フタパタンを正確に一致して形成することは困難であ
る。そこで、欠陥修正用位相シフタパタンを形成した
後、上記第２の位相シフタ膜が流動性を持つような温度
において上記欠陥修正用位相シフタパタンを若干熱流動
させるようにする（第３図工程８、第４図工程８）。こ
れにより、欠陥部分に上記第２の位相シフタ膜材料を隙
間なく埋め込ませると共に、位相シフタ表面を平滑化す
る。従って、欠陥部分上に形成した第２の位相シフタパ
タンのずれを容易に修正し、位相シフタ欠陥を修正する
ことができる。 第５図は検出した位相シフタ欠陥を含む位相シフタパ
タン全体を選択的に除去した後、上記除去した位相シフ
タパタンを再度形成するようにしたものである。この場
合、上記のような位相シフタパタンずれの問題はおこら
ない。 なお、位相シフタ欠陥の寸法が非常に小さい場合には
次のような方法を用いることができる。第６図（ａ）に
マスク断面を示すように、位相シフタの欠損している欠
陥部分16が非常に小さい場合、マスクを通した基板上の
光強度は、第６図（ｂ）のように欠陥部分16と対応する
位置の光強度が減少する。第６図（ｃ）に示すように、
この部分に位相シフタ修正を行なう代りに露光光に対し
て不透明な膜15を付着させるだけで、第６図（ｄ）に示
すように光強度が減少はほとんどなくなり、欠陥の影響
は格段に減少する。 第７図は、マスク上の位相シフタ残り欠陥に対する修
正方法の工程ブロック図を示したものである。マスクを
所定の検査方法により検査し、位相シフタ残りが存在し
た場合、その位置及び大きさの情報を記憶する（第７図
工程１）。次に、上記情報を用いて粒子線又はレーザ光
を上記残り部分に選択的に照射して、位相シフタを蒸発
させる。位相シフタ残りがほぼ全部蒸発するまで照射す
ることにより、位相シフタ残りを除去することができる
（第７図工程10）。従って、位相シフタ欠陥を修正する
ことができる。第７図の場合、位相シフタ残りを検出し
た後、連続して位相シフタ残りを除去すれば、作業工
程、作業時間を短縮できる。また、第２図に示した欠陥
修正工程を併用することにより、欠損欠陥及び残り欠陥
の修正を平行して行なうことができ、作業工程、作業時
間を一層短縮することができる。 以上のように、本発明を用いることにより、位相シフ
タ欠陥の検査、修正を効率よく行なうことができる。

【実施例】

第１実施例 以下、本発明の一実施例を第８図、第９図及び第10図
を用いて述べる。 ｉ線10:1縮小投影露光用位相シフトマスクを作製し、
マスクパタン欠陥検査装置を用いて上記マスクの検査を
行なった。本実施例で用いた位相シフトマスクの断面構
造は第10図ａに示すように、位相シフタ領域では合成石
英基板17上に窒化シリコン膜18（厚さ100nm）及び位相
シフタ膜として酸化シリコン膜19（厚さ388nm）を積層
した構造になっている。窒化シリコン膜18は酸化シリコ
ン膜19加工時のエッチングストッパの役割をする。遮光
パタン20はクロム膜を用いた。検査の結果、マスクの中
心を原点とし、各辺に平行な方向にｘ軸及びｙ軸を垂直
に設けたとして、座標（−1258.3μｍ、5526.7μｍ）の
位置をほぼ中心として第10図ａに示したような位相シフ
タの欠陥21が見つかった。欠陥21の部分の平面図を第８
図に示す。形状はほぼ楕円形で、ｘ方向２μｍ、ｙ方向
３μｍの長方形内に十分含まれる大きさであった。上記
マスクを用いて、パタン転写実験を行なったところ、上
記欠陥部分の光強度が著しく減少し、パタン異常を生じ
た。以下、この欠陥の修正方法を述べる。 まず、第10図ｂに示すように上記基板上にポジ型レジ
スタOEBR−2000（東京応化工業（株）、製品名）を厚さ
１μｍに塗布し、電子線描画装置を用いて、２μｍ×３
μｍの長方形図形23を座標（−1258.3μｍ、5526.7μ
ｍ）を中心に描画した。このときその部分の平面図を第
９図に示す。本実施例ではレジストとして、OEBR−2000
を用いたが、別のレジストを用いてもよい。また、描画
図形も上記方法に限らない。また、光、放射線、荷電粒
子線等を用いて、上記長方形図形23を露光してもかまわ
ない。しかる後、所定の現像処理を行ないレジストパタ
ン22を形成した。しかる後、第10図ｃに示すように、上
記レジストパタン22をマスクとして異方性ドライエッチ
ングにより酸化シリコン膜19を選択的に除去した。次に
第10図ｄに示すように、異方性ドライエッチング法によ
り酸化シリコン膜19より下層の窒化シリコン膜18と合成
石英基板17を選択的に除去した。 一般に、位相シフタの膜厚ｄの最適値、すなわち180
度位相をずらす膜厚は、次式で決定される。 ｄ＝λ/2（ｎ−１） （１） ただし、λは露光波長で、本実施例においては365n
m、ｎはその露光波長における材料（本実施例では酸化
シリコン）の屈折率である。同様に180度位相をずらす
のに必要なエッチングする窒化シリコンの厚みｄも
（１）式で表わされ、ｎとして上記波長における窒化シ
リコン膜の屈折率2.03を用い、（１）式より約177nmと
なる。しかし、本実施例で上記窒化シリコン膜18の厚み
は100nmであり、エッチング量が不足する。この窒化シ
リコン膜をすべてエッチングすると、次の計算より約10
1.6度位相差が導入される。 180度×（100/177）≒101.6度位相差を180度にするに
は、さらに78.4度位相差を導入しなければならない。そ
こで次に、窒化シリコン膜18より下層の合成石英基板17
（酸化シリコン）をドライエッチングする。ここで、酸
化シリコンのみを用いて位相差を180度導入するには、
（１）式で酸化シリコンの屈折率ｎ＝1.44、波長λ＝36
5nmを用いて、次の計算より約414.8nmとなる。 365/2（1.44−１）≒414.8nm 本実施例の場合、78.4度位相差を導入すればよいの
で、合成石英基板17のエッチング深さは、次式から約18
1nmとなる。 414.8×（78.4/180）≒181nm そこで、まずドライエッチング法により窒化シリコン
膜18を厚さ100nm除去し、つぎに深さ181nmだけ選択的に
合成石英基板17をドライエッチングした。しかる後、上
記レジストパタン22を除去し、位相シフタが形成されて
いる領域を通過した光の位相と、上記エッチングを行な
った領域を通過した光の位相が同位相になるようにした
（第10図ｄ）。 以上のようにして、欠陥を修正した位相シフトマスク
を用いてパタン転写を行なったところ、前記位相シフタ
欠陥部分に対する部分にも何ら異常を生じることなくパ
タン転写できた。なお、本実施例では位相シフタ膜加工
時のエッチングストッパ層として窒化シリコン膜18があ
る場合を示したが、位相シフタ膜と合成石英基板とのエ
ッチング選択比が十分とれる場合はなくてもよい。この
場合、式（１）に従って合成石英基板をエッチングすれ
ばよいことはいうまでもない。 本実施例では欠陥を含む領域に矩形のパタンを形成し
て欠陥修正を行なっていた。成形しやすいように位相シ
フタ層を加工してから欠陥修正を行なうこの方法は、欠
陥形状にそって修正を行なうより装置的に対応しやす
く、結果的に欠陥修正時間が短かかった。 なお、上記エッチングするに最適な厚さｄは上記
（１）式で表わされるが、ｄがλ/4（ｎ−１）から３λ
/4（ｎ−１）の範囲であれば効果が認められる。 第２実施例 第２の実施例を第11図、第12図を用いて説明する。第
12図はマスクの断面構造図、第11図は欠陥部分の平面図
である。用いた位相シフトマスクは第１実施例と同じ断
面構造である。マスク欠陥検査の結果、マスクの中心を
原点とし、各辺に平行な方向にｘ軸及びｙ軸を垂直に設
けたとして、座標（−132.8μｍ、869.4μｍ）の位置を
ほぼ中心として、第11図、第12図ａに示すような位相シ
フタ19の欠陥24が見つかった。形状はほぼ楕円形で、大
きさはｘ方向６μｍ、ｙ方３μｍの長方形内に十分含ま
れる程度であった。 次に、第12図を用いて位相シフタ欠陥修正工程につい
て説明する。第12図ａに示す上記基板上に、ネガ型レジ
ストRD−2000（日立化成工業（株）、製品名）を塗布し
た。ここで、波長λ＝365nm、上記波長における屈折率
ｎ＝1.7より、位相シフタ膜となる所望の膜厚は260nmと
なる。ここでは、現像および熱処理により、膜厚が合わ
せて50nm程度減少するため、塗布膜厚は310nmとした
が、必ずしもこの値に限らない。しかる後、電子線描画
装置を用いて、６μｍ×３μｍの長方形図形を座標（−
132.8μｍ、869.4μｍ）を中心に描画した。本実施例で
はRD−2000（日立化成、製品名）を用いたが、別のレジ
ストを用いてもよい。ただし、レジストの屈折率により
最適な塗布膜厚は異なる。しかる後、所定の現像処理を
行ない第12図ｂに示すレジストパタン22を形成した。な
お、レジストパタン22は位相シフタ膜19の欠陥24よりや
や小さく形成することが好ましい。作製の誤差によりレ
ジストパタン22と位相シフタ膜19とが重なるのを防止で
きる。この隙間は次の熱流動工程で埋められる。 次に、第12図ｃに示すように、上記マスクを温度140
度で30分間熱処理し、レジストパタン22を熱流動させ
た。以上のようにして、欠陥を修正した位相シフトマス
クを用いてパタン転写を行なったところ、前記位相シフ
タ欠陥部分に対する部分にも何ら異常を生じることなく
パタン転写できた。 第３実施例 第３の実施例を第13図を用いて説明する。KrFエキシ
マレーザ5:1縮小投影露光用位相シフトマスクを作製
し、マスクパタン欠陥検査装置を用いて上記マスクの検
査を行なった。本実施例で用いた位相シフトマスクの断
面構造は、第13図ａに示すように、位相シフタが形成さ
れている領域では合成石英基板上17にフッ化マグネシウ
ム膜25（20nm）及び位相シフタとして酸化シリコン膜19
（厚さ248nm）を積層した構造になっている。検査の結
果、マスクの中心を原点とし、各辺に平行な方向にｘ軸
及びｙ軸を垂直に設けたとして、座標（−2010.1μｍ、
−2001.2μｍ）の位置をほぼ中心として、位相シフタの
欠損している欠陥21が見つかった。形状はほぼ楕円形
で、大きさはｘ方向３μｍ、ｙ方向５μｍの長方形内に
十分含まれる程度であった。また、座標（2061.5μｍ、
1988.7μｍ）の位置をほぼ中心として位相シフタの第２
の欠陥26が見つかった。第２の欠陥26の大きさはｘ方向
0.2μｍ、ｙ方向0.3μｍの長方形内に十分含まれる程度
であった。この欠陥の大きさは解像限界以下であったの
で、以下の工程による修正は行なわないことにした。 まず、上記基板上にポジ型レジストOEBR−2000（東京
応化工業（株）、製品名）を厚さ１μｍに塗布し、電子
線描画装置を用いて、３μｍ×５μｍの長方形図形を座
標（−2010.1μｍ、−2001.2μｍ）を中心に描画した。
本実施例ではOEBR−2000を用いたが、別のレジストを用
いてもよい。また、描画手段及び方法も上記に限らな
い。しかる後、所定のレジスト現像処理を行ない、第13
図ｂに示すようにレジストパタン22を形成し、次にこれ
をマスクとして異方性ドライエッチングにより位相シフ
タである酸化シリコン膜19を選択的に除去した。その
後、上記レジストパタン22を除去した。次に、第13図ｃ
に示すように、上記基板上にSOG（塗布型ガラス；スピ
ンオングラス）膜27を塗布した。ここで、上記SOG膜27
の膜厚は、（１）式でλ＝248nm、ｎに上記波長におけ
るSOG膜の屈折率1.5を代入して、膜厚を248nmとした
が、必ずしも上記値に限らない。しかる後、ネガ型レジ
スト28（RD−2000、日立化成工業（株）、製品名）を厚
さ１μｍに塗布し、電子線描画装置を用いて、３μｍ×
５μｍの長方形図形を座標（−2010.1μｍ、−2001.2μ
ｍ）を中心に描画した。本実施例ではRD−2000（日立化
成、製品名）を用いたが、別のレジストを用いてもよ
い。しかる後、所定のレジスト現像処理を行ないレジス
トパタン28′を形成した。しかる後、第13図ｄに示すよ
うに、ドライエッチング法によりSOG膜27を選択的に除
去した後、上記レジストパタンを除去した。以上のよう
にして、欠陥を修正した位相シフトマスクを用いてパタ
ン転写を行なったところ、前記位相シフタ欠陥部分に対
する部分にも何ら異常を生じることなくパタン転写でき
た。 なお、SOG膜27の厚みｄの最適値は前記（１）式で表
わされるが、効果が認められるのは、λを露光波長、ｎ
をその露光波長における材料の屈折率として、ｄがλ/4
（ｎ−１）から３λ/4（ｎ−１）の範囲である。 第４実施例 第３の実施例と同様の位相シフトマスクにおける、他
の欠陥修正方法を述べる。マスク欠陥検査の結果、マス
クの中心を原点とし、各辺に平行な方向にｘ軸及びｙ軸
を垂直に設けたとして、座標（2001.6μｍ、−2010.8μ
ｍ）の位置をほぼ中心として、位相シフタの欠損してい
る欠陥21が見つかった。形状はほぼ長方形で、大きさは
ｘ方向１μｍ、ｙ方向1.5μｍ程度であった。又、欠陥
が含まれている位相シフタパタン41は、座標（2001.1μ
ｍ、−2008.8μｍ）を中心として、ｘ方向2.0μｍ、ｙ
方向10.0μｍの長方形状であった。 次に、ポジ型レジスト42を塗布し、第14図に示すよう
に、座標（−2001.1μｍ、−2008.8μｍ）を中心に、
ｘ、ｙ両方向に0.3μｍだけ上記位相シフタパタン41よ
りも大きい、2.3μｍ×10.3μｍの長方形状開口パタン4
3を、通常の方法で形成した。しかる後、これをマスク
としてドライエッチング法により上記位相シフタパタン
を選択的に除去した。次に上記レジストパタンを除去し
た後、上記基板上にSOG膜を塗布した。ここで、上記SOG
膜の膜厚は、（１）式でλ＝248nm、ｎに上記波長にお
けるSOG膜の屈折率1.5を代入して、膜厚を248nmとした
が、この値に限らない。ネガ型レジストを塗布し、通常
の露光、現像により、2.0μｍ×10.0μｍの長方形パタ
ンを座標（−2001.1μｍ、−2008.8μｍ）を中心に形成
した。しかる後、これをマスクとしてエッチングにより
SOG膜を選択的に除去し、さらに上記レジストパタンを
除去した。以上のようにして、欠陥を修正した位相シフ
トマスクを用いてパタン転写を行なったところ、前記位
相シフタ欠陥部分に対する部分にも何ら異常を生じるこ
となくパタン転写できた。 第５実施例 開口数NA＝0.45のｉ線10:1縮小投影露光装置用の位相
シフトマスクを作製し、マスクパタン欠陥検査修正装置
を用いて上記マスクの検査を行なった。本実施例で用い
た位相シフトマスクの断面構造は、位相シフタが形成さ
れている領域では合成石英基板上に窒化シリコン膜（厚
さ100nm）、酸化シリコン膜（厚さ388nm）を積層した構
造になっている。また、位相シフタの欠陥を修正する方
法を第17図を用いて説明する。位相シフタの欠陥として
欠損が存在し、その最大寸法が遮光パタンの解像限界以
上、すなわち下記の式（２）の値以上のときはその欠陥
部分を酸化シリコン蒸着により修正する ｋλ/NA×10＝3.65μｍ （２） ただしｋは0.45、λは露光波長（ｉ線）である。この
場合、位相シフタが形成されている領域を通過した露光
光と、欠陥修正後の領域を通過した露光光と同位相にな
るように所定の厚さに酸化シリコンを蒸着する。 一方、欠陥の最大寸法が3.65μｍより小さく、かつ位
相シフタの解像限界以上、すなわち下記の式（３）の値
以上のときは、その欠陥部分にクロム膜を蒸着するよう
にした。ここで、ｋは0.2である。 ｋλ/NA×10＝1.62μｍ （３） さらに、欠陥の最大寸法が1.62μｍより小さいとき
は、位相シフタの欠陥は転写されないため欠陥修正は行
なわない。なお、ｋの値、遮光パタンの解像限界、位相
シフタの解像限界等は投影露光装置等により異なる。 次に上記方法でマスクの検査と修正を行なう工程を第
18図を用いて説明する。マスク52をXYステージ51に載置
し、制御部54によりXYステージ51を移動させながら、光
源58からのマスク52を通過した光をレンズ59を介して光
検出部53で検出し、制御部54に記憶されているパタンと
比較し、マスク検査を行なった。マスクの中心を原点と
し、各辺に平行な方向にｘ軸及びｙ軸を垂直に設けたと
して、座標（1368.9μｍ、−1380.9μｍ）の位置をほぼ
中心として位相シフタの欠損した欠陥が検出された。形
状はほぼ円形で、大きさは直径4.2μｍ程度であった。
欠陥の大きさが3.65μｍより大きかったので、上記座標
（1368.9μｍ、−1380.9μｍ）を中心として、可変アパ
ーチャ付酸化シリコン蒸着装置55より直径4.2μｍの酸
化シリコン蒸気のビームを照射して、酸化シリコン膜を
厚さ390nmに蒸着した。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったとこ
ろ、座標（1368.9μｍ、370.9μｍ）をほぼ中心として
位相シフタの欠損した第２の欠陥が検出された。形状は
ほぼ長方形で、大きさはｘ方向1.0μｍ、ｙ方向2.3μｍ
程度であった。欠陥の大きさが3.65μｍより小さく、1.
62μｍより大きかったので、上記欠陥領域にはクロム膜
を蒸着するようにした。そこで、座標（1368.9μｍ、37
0.9μｍ）を中心に、可変アパーチャ付クロム蒸着装置5
6より縦１μｍ横2.3μｍの長方形状にクロム蒸気を照射
して、クロム膜を蒸着した。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったとこ
ろ、座標（1368.9μｍ、450.6μｍ）をほぼ中心として
位相シフタの欠損している第３の欠陥が検出された。形
状はほぼ長方形で、大きさはｘ方向0.5μｍ、ｙ方向0.8
μｍ程度であった。欠陥の大きさが1.62μｍより小さか
ったので、欠陥修正を行なわなかった。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったとこ
ろ、座標（1368.9μｍ、468.6μｍ）をほぼ中心として
クロムパタンの欠損した欠陥が検出された。欠陥は、幅
４μｍの線状クロムパタンの端部において、一辺の長さ
が１μｍの三角形状に欠損しているものであった。そこ
で、可変アパーチャ付クロム蒸着装置56よりクロム蒸気
ビームを２μｍ×２μｍの正方形状にして、上記クロム
パタンが幅４μｍの線状になるように、クロム膜を蒸着
した。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったとこ
ろ、座標（1368.9μｍ、501.8μｍ）をほぼ中心として
位相シフタ残り欠陥が検出された。欠陥は直径0.6μｍ
程度の円形状であり、大きさが解像限界以下であったの
で、欠陥修正は行なわなかった。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったとこ
ろ、座標（−258.1μｍ、358.6μｍ）をほぼ中心として
位相シフタ残り欠陥が検出された。形状はほぼ円形で、
大きさは直径3.7μｍ程度であった。そこで、収束イオ
ンビーム装置57より上記座標を中心として、直径3.7μ
ｍの収束イオンビームを照射して、位相シフタ残りを除
去した。 しかる後、上記マスクの検査を引き続き行なったが、
マスク上の他の領域に、欠陥は検出されなかった。 以上のようにして、欠陥を修正した位相シフトマスク
を用いてパタン転写を行なったところ、前記位相シフタ
欠陥部分に対する部分にも何ら異常を生じることなくパ
タン転写できた。 第６実施例 第６の実施例を第15図を用いて説明する。本実施例で
用いた位相シフトマスクの断面構造は、合成石英基板17
上に窒化シリコン膜18及び位相シフタ膜として酸化シリ
コン膜19を積層した構造になっている。ここに、窒化シ
リコン膜18は位相シフタ欠損欠陥修正を容易にするため
に、あらかじめマスク全面につくり込まれたものであ
る。酸化シリコン膜19の膜厚は（１）式で露光波長λ＝
365nm、ｎ＝1.44を代入して415nmとした。一方、窒化シ
リコン18膜の膜厚は、これによりやはり180度の位相差
が導入される様に（１）式でλ＝365nm、ｎ＝2.03を代
入して、177nmとした。 マスク製作後、検査の結果、マスクの中心を原点と
し、各辺に平行な方向にｘ軸及びｙ軸を垂直に設けたと
して、座標（−914.3μｍ、824.7μｍ）の位置をほぼ中
心として位相シフタの欠損欠陥21が検出された。形状は
ほぼ楕円形で、大きさはｘ方向３μｍ、ｙ方向２μｍの
長方形内に十分含まれる程度であった。また、座標（82
1.3μｍ、−8.2μｍ）の位置をほぼ中心として位相シフ
タの欠損している第２の欠陥（図示せず）が検出され
た。形状はほぼ長方形で、大きさはｘ方向１μｍ、ｙ方
向３μｍの長方形内に十分含まれる程度であった。そこ
で、以下のようにして上記欠陥を修正した。 まず、上記基板上にポジ型レジストOEBR−2000（東京
応化工業（株）、製品名）を塗布し、電子線描画装置を
用いて、３μｍ×３μｍの長方形図形を座標（−914.3
μｍ、824.7μｍ）及び座標（821.3μｍ、−8.2μｍ）
を中心に描画し、所定の現像処理を行ない、第15図ｂに
示すような、レジストパタン22を形成した（後者の描画
図形は図示せず）。本実施例ではポジ型レジストOEBR−
2000を用いたが、別のレジストを用いてもよい。次に、
第15図ｃに示すように、上記レジストパタンをマスクと
した異方性ドライエッチングにより酸化シリコン膜19を
選択的に除去した。次に、異方性ドライエッチング法に
より酸化シリコン膜19より下層の窒化シリコン膜18を選
択的に除去した。その後、レジストを通常の方法で除去
し、第15図ｄに示すように、欠陥修正を施した位相シフ
トマスクを作製した。窒化シリコン膜18における位相変
化と酸化シリコン膜19における位相変化を考慮すると、
窒化シリコン膜の除去された開口部17′と位相シフタで
ある酸化シリコン膜19の形成されている部分とは位相的
には同相となり、窒化シリコン膜のみが堆積されている
部分18′とは逆相になる。このため、何ら問題なく位相
シフトマスクとして機能する。実際このマスクを用いて
焼き付けたパタンには全く欠陥は認められなかった。 以上本実施例では、窒化シリコン膜１層を上記所定の
膜厚としたが、複数層を合わせて位相シフタと同様な位
相変化を与える膜厚としてもよい。例えば、第16図ａに
示すように、位相シフトマスクの断面構造を、位相シフ
タ領域では合成石英基板17上に順に窒化シリコン膜（10
0nm）29、酸化シリコン膜30、窒化シリコン膜（100nm）
18、酸化シリコン膜（厚さ415nm）19を積層した構造に
してもよい。酸化シリコン膜30と窒化シリコン膜18の２
層あわせて位相シフタとして機能するように、 100×（2.03−１）＋ｄ×（1.44−１）＝1/2×365 より、酸化シリコン膜30の膜厚をｄ＝181nmとすればよ
い。また、窒化シリコン膜29、18はそれぞれその上の酸
化シリコン膜30、19をエッチングする際のストッパ膜と
して作用する。この場合、マスクの欠陥修正を行なう
と、第16図ｂに示すようになる。このようにして、欠陥
を修正した位相シフトマスクを用いてパタン転写を行な
ったところ、前記位相シフタ欠陥部分に対する部分にも
何ら異常を生じることなくパタン転写できた。 なお、層間材料として本実施例では窒化シリコンと酸
化シリコンを用いたが、これに限らず酸化タンタル、酸
化チタンなど露光光に対して透明な材料を用いることも
できる。従って、この他にも露光波長が436nm（ｇ線）
の場合ポリイミドとすることもできる。また、導電性透
明膜も用いることができる。 また、上記のように酸化シリコン膜19のエッチングの
ストッパ膜として窒化シリコン膜18を用いているが、酸
化シリコン膜19は塗布型ガラスにより作成し、酸化シリ
コン膜30をスパッタ法により作成すれば窒化シリコン膜
18なくてもよい。フッ酸、フッ化アンモニウム1:20の溶
液に対するエッチング速度はスパッタ法による膜は30nm
/minであり、塗布型ガラスによる膜は600nm/minである
ので塗布型ガラスによる膜を選択的に加工することがで
きた。 第７実施例 第16図に示したと同様な構造のマスクブランクスを用
いて位相シフトマスクを作成した。ただし窒化シリコン
膜18、29に変えて導電性透明膜（ITO;インジウム スズ
酸化物）を用いた。このマスクブランクスの上記導電
性透明膜と遮光パタンを形成するためのクロム膜とをマ
スクブランクスの周辺部で接触させ、これらの膜を電気
的に接地し、電子線感応性組成物を用いたリソグラフィ
により位相シフタのパタンを形成した。電子線描画装置
により電子線を照射する際に、照射された部分が電気的
に接地されていないとチャージアップし、パタンの位置
ずれが発生する。本実施例においてはこのような位置ず
れは認められなかった。 なお、導電性透明膜は、窒化シリコン膜18、29の一方
のみを変えてもよい。さらに、酸化シリコン膜30に対
し、酸化シリコン膜19のエッチング速度が十分速い場合
いは、窒化シリコン膜18歯なくてもよい。

【発明の効果】

以上本発明によれば、位相シフタパタンの欠陥部分を
含む位相シフタ領域及び下層の透明材料を選択的に除去
するか、又は位相シフタ欠陥部分又は欠陥部分を含む所
望の領域上に、露光光に対して透明な材料を、選択的に
形成し、上記位相シフタ欠陥部分を含む領域を透過した
露光光と上記欠陥部分周辺の正常な位相シフタを透過し
た露光光の位相をほぼ等しくすることができる。従っ
て、容易に位相シフタの欠陥を修正することができる。 また、本発明によれば、粒子線又はレーザ光を、位相
シフタパタンの不要な残り部分に選択的に照射して、上
記残り部分を選択的に除去することにより、容易に位相
シフタ欠陥を修正することができる。 また、以上本発明によれば、位相シフタの欠陥部分を
検出し、上記欠陥部分の位置及び大きさを記憶し、上記
検出した欠陥部分の位置及び大きさに関する情報を用い
てマスクの修正を行なうことにより、容易に欠陥修正を
行ない、マスク作製工程での歩留を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図及び第７図
は、本発明の一実施例のマスク修正の工程の流れを示し
たブロック図、第６図は、本発明の一実施例である、位
相シフタ欠陥を不透明膜を用いて修正した場合を示した
模式図及び基板上の光強度を示す図、第８図及び第11図
は、それぞれ、第１実施例及び第２実施例で検出された
位相シフタ欠陥をマスク上面より見た模式図、第９図及
び第10図は、第１実施例における欠陥修正工程を示した
模式図、第12図及び第13図は、それぞれ第２実施例及び
第３実施例における欠陥修正工程を示した模式図、第14
図は、第４実施例における欠陥修正工程の一部を示した
模式図、第15図及び第16図は、第６実施例における欠陥
修正工程を示した模式図、第17図は、第５実施例におけ
る欠陥修正方法を示した流れ図、第18図は、第５実施例
を行なう装置を示す模式図である。 15……不透明な膜、16……欠陥部分 17……合成石英基板 17′……窒化シリコン膜の除去された開口部 18、29……窒化シリコン膜 18′……窒化シリコン膜のみが堆積されている部分 19、30……酸化シリコン膜 20……遮光パタン、21、24、26……欠陥 22……レジストパタン、23……図形 25……弗化マグネシウム膜 27……SOG膜、28……ネガ型レジスト 28′……レジストパタン 41……位相シフタパタン 42……ポジ型レジスト、43……開口パタン 51……XYステージ、52……マスク 53……光検出部、54……制御部 55……可変アパーチャ付酸化シリコン蒸着装置 56……可変アパーチャ付クロム蒸着装置 57……収束イオンビーム装置 58……光源、59……レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 稔彦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平３−105344（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 1/08 - 1/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のパターンの位相シフタが設けられた
   マスクを用いたパターン形成方法であって、該位相シフ
   タの欠陥部分を含む所望の領域の該位相シフタより下層
   の材料を選択的に除去し、該位相シフタを通過した所望
   の波長の光と該所望の領域を通過した該所望の波長の光
   が、ほぼ同位相になるようにしてパターン転写すること
   を特徴とするパターン形成方法。
2. 【請求項２】所定のパターンの位相シフタが設けられた
   マスクを用いたパターン形成方法であって、該位相シフ
   タの欠陥部分を含む所望の領域の該位相シフタより下層
   の材料を、マスクを通過させる光の波長をλ、ｎを該波
   長における該下層の材料の屈折率とするとき、λ／（４
   （ｎ−１））から（３λ）／（４（ｎ−１））の範囲の
   深さに除去することを特徴とするパターン形成方法。
3. 【請求項３】所定のパターンの位相シフタが設けられた
   マスクを用いたパターン形成方法であって、該位相シフ
   タの欠陥部分を含む所望の領域を除去する工程、該所望
   の領域の該位相シフタより下層の材料を選択的に除去
   し、該位相シフタを通過した所望の波長の光と該所望の
   領域を通過した該所望の波長の光が、ほぼ同位相になる
   ようにしてパターン転写することを特徴とするパターン
   形成方法。
4. 【請求項４】所定のパターンの位相シフタと遮光パター
   ンとが設けられたマスクを用いたパターン形成方法であ
   って、該位相シフタの欠陥部分に露光光に対して不透明
   な材料を選択的に付着させ、パターン転写することを特
   徴とするパターン形成方法。
5. 【請求項５】所定のパターンの位相シフタが設けられた
   マスクの修正方法であって、該位相シフタの欠陥部分を
   含む所望の領域の該位相シフタより下層の材料を除去す
   る工程を有することを特徴とするマスク修正方法。
6. 【請求項６】所定のパターンの位相シフタが設けられた
   マスクの修正方法であって、位相シフタが所定の領域外
   に形成された位相シフタ残り欠陥に粒子線又はレーザ光
   を選択的に照射して、該位相シフタ残り欠陥を蒸発させ
   るマスク修正方法。