JP3082529B2 - マスクの欠陥修正方法 - Google Patents

マスクの欠陥修正方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置などの製造に
用いるホトマスク、特に、照明光の位相を変える処理を
施したホトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】マスクパターンを転写する露光装置の解
像力を向上させる従来技術の一つとして、特開平4−136
854 号公報に述べられているように、マスク内に半透明
部と透明部を設け、半透明部を通過するわずかな光と、
透明部を通過する光の位相を反転させるようにした半透
明位相シフトマスクがある。この方法では、パタンを転
写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通過さ
せ、この光と透過部を通過してきた光の位相が反転する
ようにして、パタンのコントラストを向上させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術における半透
明位相シフトマスクを用いたリソグラフィ工程では、通
常の露光領域は良好なパタン形成が可能である。しか
し、実際のウェハの露光では、ステップアンドリピート
によりマスクパタンを繰返し転写するため、実際の素子
領域より外周の半透明領域から洩れた光は、隣りの露光
領域にはみ出し、良好なパタン形成の障害となることが
問題となっていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明では素子領域より外周の領域を実効的に遮光
部として作用するようにした。特に、遮光部は遮光膜を
新たに形成するのはマスク作成工程の増加につながるの
で、半透明位相シフト部に透明部を解像度以下のピッチ
で配置することにより形成した。特に半透明位相シフト
部と透明部の面積比率を最適化して暗部を形成した。さ
らに、実効的な遮光部に発生した欠陥も、面積比率が変
わらないように、遮光膜で覆うことにより、修正も可能
にした。
【0005】
【作用】半透明位相シフトパタンと透明パタンを同じ寸
法で解像度限界以下のピッチで配置するとパタンイメー
ジは消えるが、一様の光強度は0にならない。これは、
半透明位相シフト部を通過した光と透明部を通過した光
の光量に差があるため、位相反転効果による光の打ち消
し作用が効率良く行われないためである。半透明位相シ
フト部の設定透過率に応じて半透明位相シフト部の面積
と透明部の面積の比率を調整することにより光強度を0
にした。しかし、この部分に欠陥が発生すると、透過部
と半透明位相シフト部の光の打ち消しのバランスが崩
れ、光がリークしてしまう。欠陥は遮光膜で覆って修正
するが、透過部と半透明位相シフト部の面積比率が保た
れるように遮光膜の面積,位置を調整して形成した。こ
のパタンを露光装置のステップアンドリピートで被露光
面に2重露光される領域に配置することにより、ウェハ
上での二重露光が防止でき、目標通りの素子パタンを形
成することができる。従って、本マスクは半透明位相シ
フト部と透明部だけで構成されるため、新たに遮光部形
成用遮光膜を形成することが不要であり、マスク作成工
程が簡略化される。
【0006】
【実施例】以下、本発明の第一の実施例を説明する。図
1(a)に本実施例で用いたマスクの外観を示す。図1
(a)が平面図、(b)が断面図である。1が透明基
板、2が半透明位相シフト部と透明部が配列されている
素子パタン部である。3が半透明位相シフトパタンを解
像限界以下のピッチで配列した、ウェハ上では遮光部と
して作用する部分である。4は露光装置側で露光光を遮
光するためのマスキングブレードである。マスキングブ
レードは位置精度が悪いため、遮光部として作用する領
域3の幅の中間位置より外側を遮光するように設定し
た。
【0007】図2を用いて遮光部として作用する領域3
の詳細を説明する。図2(a)がパタンの平面形状であ
る。半透明位相シフト部5内に透明パタン部9を形成し
た。透明パタン9の配列ピッチ6は用いる投影光学系の
解像度特性に依存して決定される。配列ピッチPは次式
で表わされるP=α・λ/NA(ただし、NAは投影レ
ンズの開口数,λは露光波長,αは係数)ここで係数α
は実験により0.8 以下にすることが望ましいが、照明
系の特性やパタン形状等によって最適値はこれに限らな
い。透明パタン9の幅7が暗部形成に大きく影響する。
【0008】図2(b)に透明パタン9の幅7を変えた
ときにウェハ上でえられる投影光光強度を示す。投影光
光強度は、図2(a)のA−Bを通過した光強度を示し
ている。透過パタン9のピッチは配列ピッチの式のα=
0.57を用い決定し、0.4μmとした。
【0009】半透明位相シフト部の透過率9%,16
%,25%の3種類について、透過パタン9の寸法を変
えて投影光光強度の変化を調べた。グラフの横軸は透過
パタン寸法とした。透過パタンの寸法に依存し透過光光
強度に極小値が存在し、この極小値は半透明位相シフト
部の透過率に依存して変化することがわかる。
【0010】すなわち、半透明位相シフト部5の透過率
に応じて最適な透過パタン寸法が存在することがわか
る。半透明位相シフト部寸法8に対する透過パタン寸法
7の寸法比率をAとすると、その最適値は次式で表わさ
れる。A=β・√T(ただし、Tは半透明位相シフト部
の透過率,βは係数)許容できる投影光光強度は目的に
よって異なるが、二重露光によるレジストの感光を防止
する目的の場合は、半透明位相シフト部の半分程度の強
度にすれば良い。しかし、微細パタンを含む部分と二重
露光されるのを防止する目的の場合には、微細パタンの
寸法変動を極力抑える必要があり、許容できる投影光光
強度は0.05 以下にすることが望ましい。この場合の
βはおおよそ0.5〜2.0となる。
【0011】ここで求めた最適条件で図1の領域3を形
成し、実際に投影露光装置を用い、素子部2をステップ
アンドリピート露光した。その結果、領域3が二重露光
された領域でもパタンの崩れや寸法シフトの発生も無く
良好な素子パタンが形成できた。
【0012】本発明の第二の実施例を図3及び図4を用
いて説明する。第一の実施例同様素子部周辺に暗部を形
成した。しかし、図3(a)に示すようなハーフトーン
位相シフト部の欠け欠陥10と、透明パタン9へのハー
フトーン位相シフト膜の残り欠陥11が発生した。この
マスクを用いウェハ上にパタンの転写を行った結果、欠
陥部或いは欠陥部周辺で相対光強度が0.3 以上とな
り、二重露光された部分では欠陥が転写されてしまう不
良が発生した。
【0013】そこで、欠陥部を遮光膜で覆い修正を試み
た。修正には収束イオンビームを用いたカーボン膜の選
択形成法を用いた。修正は図3(b)及び図3(c)に
示す二種類の形に行った。図3(b)に示す修正では欠
陥部を最低限に覆うように遮光膜12及び13を選択的
に形成した。図3(c)に示す修正では遮光膜14及び
15の左右の辺を透明部に挟まれた半透明位相シフト部
の中央部に位置するようにした。このマスクを用いウェ
ハ上にパタンの転写を行った結果、図3(c)に示す修
正マスクで欠陥の転写を防止できた。
【0014】図4(a)及び(b)にこの時のそれぞれ
のマスクの透過光強度分布のシミュレーション結果を示
した。レンズ投影光学系はNA=0.52 、露光波長3
65nmとした。図4(a)はマスク上の位置C−Dで
の光強度分布を示している。図4(b)はマスク上の位
置E−Fでの光強度分布を示している。図中には図3
(a),(b),(c)マスクのそれぞれの光強度分布を
示した。
【0015】欠陥修正をしない図3(a)マスクでは最
も光強度は大きく、特にハーフトーン位相シフトの欠け
欠陥10の部分では相対光強度が約0.7 と大きいこと
が判る。図3(b)の修正では、光強度の減少はみられ
るものの約0.1 の光強度がリークしていることがわか
る。図3(c)の修正をしたマスクではC−D部,E−
F部共に光強度が0になっており、良好に欠陥の修正が
できることがわかる。
【0016】すなわち、暗部形成の条件が半透明位相シ
フトパタンの面積に対する透明パタンの面積比率をAと
した時、A=β・√T(ただし、Tは半透明位相シフト
部の透過率、0.5≦β≦2.0)の関係で成り立ってい
るが、欠陥の発生により、面積比率が許容範囲を外れ、
暗部にならなくなる。又、欠陥を遮光膜で覆い修正する
際も、回りの暗部形成条件、すなわち、半透明位相シフ
トパタンと透明パタンの面積比率が設定範囲に保たれる
ように、遮光膜で覆う範囲,位置を決める必要がある。
【0017】例えば、欠陥の大きさより大きいサイズの
遮光膜が四角形であり、四角形の少なくとも二辺を半透
明パタンのほぼ中央部に配置する。
【0018】或いは二辺とも透明パタンの中央部に配置
する。或いは、遮光膜の大きさが欠陥の最大寸法よりも
大きく、さらに、遮光膜の少なくとも二辺共が半透明位
相シフト部上に配置され、あるいは、遮光膜の少なくと
も二辺共が透明部上に配置され、さらに、遮光膜の少な
くとも一辺の大きさがパタンピッチより大きい、或いは
遮光膜が、少なくとも欠陥部および透明部および半透明
位相シフト部を覆い、覆った部分の、透明部と半透明位
相シフト部の面積比率(ただし、欠陥部はもとの領域と
して扱う)が、半透明位相シフトパタンの面積に対する
透明パタンの面積比率をAとした時、A=β・√T(た
だし、Tは半透明位相シフト部の透過率、0.3≦β≦
2.5)の関係であり、覆った部分の中心に対して透明
部あるいは半透明位相シフト部の配置が対称である等の
少なくとも何れかが満足するようにする必要がある。
【0019】以上のように、半透明位相シフト部と透明
部を最適な寸法組合せで構成することにより、実効的な
暗部を形成することができた。又、暗部に発生した欠陥
の修正も可能になった。
【0020】なお、本実施例では半透明位相シフト領域
に線状の透明パタンを形成した例を示したが、これに限
らない。例えば、島状パタンやその他のパタンとしても
特に問題は無い、A=β・√TのAを半透明位相シフト
部面積に対する透明パタンの面積比率に置き換えればほ
ぼ同様の結果が得られる。
【0021】又、素子部周辺に暗部を形成したが、これ
に限らない、例えば、素子部周辺の上下,左右のそれぞ
れ何れか一方の辺に配置しても良い。或いは、問題とな
る特定の部分にのみ配置することも有効である。
【0022】又、本実施例では半透明位相シフトパタン
と透明パタンの組合せで構成した暗部を、二重露光防止
に適用したが、用途はこれに限らない。暗部を必要とす
るマスク位置整合用の窓パタンや、ウェハ位置検出用の
パタン、あるいは大面積の半透明位相シフト部など、必
要な部所に適用できる。又、暗部領域に発生した欠陥の
修正には収束イオンビームでのカーボン膜の選択形成法
を用いたがこれに限らない。
【0023】遮光膜はカーボンに限らず、Cr,Al,
Cu,Siなど他の材料であっても良い。又、遮光膜の
形成方法も収束イオンビームを用いる方法に限らず、選
択的に所望の場所に遮光膜を形成できる装置であれば他
の方法を用いることができる。
【0024】又、修正の形状は四角形にしたが、これ
は、現修正装置で修正しやすい形状に対応するからであ
り、これに限らない。円形、多角形等も可能である。ま
た、透明部に残った半透明位相シフト膜の残り欠陥も遮
光膜で修正したが、これに限らない、収束イオンビーム
で選択的に欠陥部を除去する方法も適用出来る。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、半透明位相シフト部と
透過部を最適な寸法組合せで構成することにより、新た
に遮光膜を形成しなくとも、実効的な暗部を形成するこ
とができ、さらに、暗部に発生した欠陥の修正も欠陥部
を覆う遮光膜の寸法、位置を最適化することにより可能
であり、マスク作成工程を増やすこと無く、実用上有用
な半透明位相シフトマスクを作成することができる。ま
た、本発明のマスクを用いて半導体素子を作成した結
果、二重露光部での問題も無く、半透明位相シフトマス
クの効果を十分に活かしたパタン形成ができ、素子面積
の縮小化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスク構成の説明図。
【図2】本発明のマスクの詳細な説明図。
【図3】本発明の実施例の説明図。
【図4】マスクの透過光強度分布図。
【符号の説明】
5…半透明位相シフト部、9…透明部、10…半透明位
相シフト部の欠け欠陥、11…残り欠陥、12,13,
14,15…遮光膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−347994(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を透過する透明部と前記透明部よりも光
    の透過率が小さい半透明膜が形成され透過光の位相が前
    記透明部を透過した光の位相と反転する半透明部とを有
    する第1の領域と、前記透明部と前記半透明部が交互に
    繰り返し配置された第2の領域とを有するマスクの欠陥
    修正方法であって、前記マスクの前記第2の領域の欠陥
    を含む領域に遮光膜を被着することを特徴とする欠陥修
    正方法。
  2. 【請求項2】 前記マスクの第2の領域の、前記透明部と
    前記半透明部の繰り返しのパターンピッチ(P)は、 P=α・λ/NA、 (NAは投影レンズの開口数、λは露光光の波長、α≦
    0.8) であることを特徴とする請求項1に記載のマスクの欠陥
    修正方法。
  3. 【請求項3】 前記マスクの第2の領域に形成された前記
    透明部と前記半透明部の各パターンは、前記半透明部の
    パターン面積に対する前記透明部のパターン面積の比
    (A)が、 A=β・√T (Tは半透明部の透過率、0.5≦β≦
    2.0) であり、前記遮光膜で覆った部分の前記透明部に対する
    前記半透明部の面積の比(B)が、 B=β・√T (Tは半透明部の透過率、0.3≦β≦
    2.5) であることを特徴とした請求項1に記載のマスクの欠陥
    修正方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の領域には半導体素子のパターン
    が形成され、前記第2の領域は前記第1の領域の周囲に
    形成され、前記第2の領域のパターンは前記半導体基板
    上では解像されないことを特徴とする請求項1に記載の
    マスクの欠陥修正方法。
  5. 【請求項5】 前記遮光膜を被着した領域は、該領域の中
    心に対して、透明部または、半透明部の配置がほぼ対称
    であることを特徴とする請求項1に記載のマスクの欠陥
    修正方法。
  6. 【請求項6】 半導体集積回路のパターンが形成された第
    1の領域と、前記第1の領域の周辺に形成され、透明パ
    ターンと前記透明透明パターンの透過率の25パーセン
    ト以下の透過率を有し透過光の位相が前記透明パターン
    を透過した光の位相と反転する半透明パターンとが交互
    に配置された第2の領域を有し、前記第2の領域を透過
    した光の投影面での光強度は、前記第1の領域を透過し
    た光の投影面での光強度に対して半分以下となるマスク
    の前記第2の領域に生じた欠陥の欠陥修正方法であっ
    て、前記欠陥を覆う矩形の第3の領域を設定し、前記第
    3の領域の二辺は前記半透明パターンのほぼ中央部また
    は、前記第3の領域の二辺は前記透明パターンのほぼ中
    央部に位置し、前記第三の領域に遮光膜を形成すること
    を特徴とするマスク欠陥修正方法。
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