JP3151732B2 - 位相シフトフォトマスクの欠陥修正法 - Google Patents

位相シフトフォトマスクの欠陥修正法

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI、超LSI等の
高密度集積回路の製造に用いられるフォトマスクの欠陥
修正法に係わり、特に、微細なパターンを高精度に形成
する際に用いられる位相シフト層を有するフォトマスク
の位相シフター白欠陥修正法に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI、超LSI等の半導体集積
回路は、Siウェーハ等の被加工基板上にレジストを塗
布し、ステッパー等により所望のパターンを露光した
後、現像、エッチングを行う、いわゆるリソグラフィー
工程を繰り返すことにより製造されている。
【0003】このようなリソグラフィー工程に使用され
るレチクルと呼ばれるフォトマスクは、半導体集積回路
の高性能化、高集積化に伴ってますます高精度を要求さ
れる傾向にあり、例えば、代表的なLSIであるDRA
Mを例にとると、1MビットDRAM用の5倍レチク
ル、すなわち、露光するパターンの5倍のサイズを有す
るレチクルにおける寸法のずれは、平均値±3σ(σは
標準偏差)をとった場合においても、0.15μmの精
度が要求され、同様に、4MビットDRAM用の5倍レ
チクルは、0.1〜0.15μmの寸法精度が、16M
ビットDRAM用5倍レチクルは0.05〜0.1μm
の寸法精度が要求されている。
【0004】さらに、これらのレチクルを使用して形成
されるデバイスパターンの線幅は、1MビットDRAM
で1.2μm、4MビットDRAMでは0.8μm、1
6MビットDRAMでは0.6μmと、ますます微細化
が要求されており、このような要求に応えるために様々
な露光方法が研究されている。
【0005】ところが、例えば64MビットDRAMク
ラスの次々世代のデバイスパターンになると、これまで
のレチクルを用いたステッパー露光方式ではレジストパ
ターンの解像限界となり、例えば特開昭58−1737
44号公報、特公昭62−59296号公報等に示され
ているような位相シフトマスクという新しい考え方のレ
チクルが提案されてきている。この位相シフトレチクル
を用いる位相シフトリソグラフィーは、レチクルを透過
する光の位相を操作することによって、投影像の分解能
及びコントラストを向上させる技術である。
【0006】位相シフトリソグラフィーを図面に従って
簡単に説明する。図2は位相シフト法の原理を示す図、
図3は従来法を示す図であり、図2(a)及び図3
(a)はレチクルの断面図、図2(b)及び図3(b)
はレチクル上の光の振幅、図2(c)及び図3(c)は
ウェーハ上の光の振幅、図2(d)及び図3(d)はウ
ェーハ上の光強度をそれぞれ示し、1は基板、2は遮光
膜、3は位相シフター、4は入射光を示す。
【0007】従来法においては、図3(a)に示すよう
に、石英ガラス等からなる基板1にクロム等からなる遮
光膜2が形成されて、所定のパターンの光透過部が形成
されているだけであるが、位相シフトリソグラフィーで
は、図2(a)に示すように、レチクル上の隣接する光
透過部の一方に位相を反転(位相差180°)させるた
めの透過膜からなる位相シフター3が設けられている。
したがって、従来法においては、レチクル上の光の振幅
は図3(b)に示すように同相となり、ウェーハ上の光
の振幅も図3(c)に示すように同相となるので、その
結果、図3(d)のようにウェーハ上のパターンを分離
することができないのに対して、位相シフトリソグラフ
ィーにおいては、位相シフターを透過した光は、図2
(b)に示すように、隣接パターンの間で互いに逆位相
になされるため、パターンの境界部で光強度が零にな
り、図2(d)に示すように隣接するパターンを明瞭に
分離することができる。このように、位相シフトリソグ
ラフィーにおいては、従来は分離できなかったパターン
も分離可能となり、解像度を向上させることができるも
のである。
【0008】次に、これまでに提唱されている位相シフ
トレチクルの位相シフター材の欠落部分(以後、白欠陥
と言う。)修正工程を、図4の修正工程を示す断面図に
より説明する。図中、19は基板、20は導電層、21
は位相シフター層(位相サブシフター層;180°シフ
ター)、22は遮光パターン、23は位相シフターパタ
ーン(180°シフター)、24は位相シフター白欠
陥、25はレジスト、26はレジストパターン、27は
エッチングガス、28は修正された位相サブシフター、
29は剥離溶剤を示す。
【0009】まず、常法に従って作成、欠陥検査し、位
相シフター23に図4(a)に示すような白欠陥24が
ある位相シフトフォトマスク上に、同図(b)に示すよ
うに、クロロメチル化ポリスチレン等の電離放射線レジ
スト25をスピンコーティング等の常法により均一に塗
布し、加熱乾燥処理を行う。加熱乾燥処理は、使用する
レジストの種類にもよるが、通常、80〜150℃で2
0〜60分間程度行う。次に、レジスト層25に、常法
に従って電子線描画装置等の露光装置によって電離放射
線で白欠陥24に相当する位置にパターン描画し、エチ
ルセロソルブやエステル等の有機溶媒を主成分とする現
像液で現像後、アルコールでリンスし、同図(c)に示
すようなレジストパターン26を形成する。
【0010】次に、必要に応じて加熱処理、及び、ディ
スカム処理を行ってレジストパターン26のエッジ部分
に残存したレジスト屑、ヒゲ等の不要なレジストを除去
した後、同図(d)に示すように、レジストパターン2
6の開口部より露出する被加工部分、すなわち、位相シ
フター白欠陥24をエッチングガスプラズマ27により
ドライエッチングし、位相サブシフターパターン28を
形成する。なお、この位相サブシフターパターン28の
形成は、エッチングガスプラズマ27によりドライエッ
チングに代えてウェットエッチングにより行ってもよい
ことは当業者間では明らかなことである。
【0011】この後、レジストパターン26すなわち残
存するレジストを溶剤剥離し、フォトマスクとする。こ
のフォトマスクを洗浄後、検査し、同図(e)に示すよ
うな位相シフターパターン23、及び、位相サブシフタ
ーパターン28を有する修正された位相シフトマスクが
完成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
位相シフトフォトマスクの位相シフター白欠陥修正にお
いては、基板上の位相シフター欠落部分を修正するため
に、予め位相シフター層を2層(位相シフター層、位相
サブシフター層)形成する必要があり、フォトマスクブ
ランクス製造工程数が多く、また、修正時の位相シフタ
ー、位相サブシフターエッチングにおいて垂直に位相シ
フター層をエッチングしなければならない等、多くの問
題点を含んでいる。
【0013】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、より実用的で、低コスト化及
び工程数の削減を可能にした位相シフトフォトマスクの
白欠陥修正法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題に
鑑み、位相シフトフォトマスクの白欠陥修正に関する工
程数削減を行うことによって、製造期間の短縮、低コス
ト化を可能にし、かつ、高精度の位相シフターを有する
位相シフトフォトマスクを安定して製造することができ
る方法を開発すべく研究の結果、位相シフトフォトマス
クの白欠陥修正において、レーザー光照射CVD(Chem
ical Vapor Deposition )法を用いることにより、欠落
部分に選択的にSiO2 を堆積させ、位相シフトフォト
マスクを修正することができることを見い出し、かかる
知見に基づいて完成したものである。
【0015】以下、本発明の位相シフトフォトマスクの
欠陥修正法を図1を参照して説明する。図1は、本発明
に係わる位相シフトフォトマスクの白欠陥修正方法の工
程を示す断面図であり、図中、30は基板、31は導電
層、32は遮光パターン、33は位相シフターパター
ン、34は位相シフター白欠陥、35はレーザー光、3
6はCVD用の原料ガス(SiH4 、O2 等)、37は
加熱処理、38は堆積したSiO2 を示している。
【0016】図1(a)は、従来の方法で作製した位相
シフター白欠陥34を有する位相シフトフォトマスクを
示しており、位相シフターパターン33としては、スパ
ッタSiO2 膜、SOG(スピン・オン・グラス)、有
機高分子膜の何れを用いていてもよい。
【0017】まず、同図(a)に示すように、常法に従
って作成、欠陥検査を行った位相シフトフォトマスクの
位相シフターパターン33に位相シフター白欠陥34が
存在する場合、このフォトマスクをレーザー光CVD装
置内に導入し、同図(b)に示すように、基板30を1
75〜250℃に加熱37後、この欠陥部分34にレー
ザー光35を当てながら、CVD用の原料ガス(SiH
4 、O2 等)36を導入する。このようにして、レーザ
ー光照射CVDにより欠陥部分34に選択的にSiO2
を堆積させる。
【0018】SiO2 堆積厚(量)は、デポジット時
間、反応系内への原料ガス36の組成及びその導入量、
レーザー光35出力により、欠陥部分34を補うように
制御して、同図(c)に示すようなフォトマスクとす
る。
【0019】図4に示したような従来法においては、工
程数が多かったために、基板を傷つけたりする可能性が
高かった。しかしながら、上記したような本発明の方法
においては、位相シフターの白欠陥修正工程数を減少し
てより簡単な工程で、さらに高品質の位相シフトフォト
マスクに修正することができる。
【0020】すなわち、本発明の位相シフトフォトマス
クの欠陥修正法は、遮光パターン、位相シフターパター
ンを有する位相シフトフォトマスクの欠陥修正法におい
て、遮光層及び位相シフト層を所定の位置にパターニン
グ形成した後、基板を加熱して、位相シフターパターン
の欠落部分にレーザー光を当てながらCVD用の原料ガ
スを導入してその欠落部分に選択的にSiO2 膜を堆積
させることを特徴とする方法である。
【0021】この場合、前記位相シフト層は、スパッタ
SiO2 又はスピン・オン・グラスからなるのが望まし
く、また、前記レーザー光として、ArFエキシマレー
ザー(波長:193nm)、低圧水銀灯(波長:245
nm、185nm)、又は、KrFエキシマレーザー
(波長:248nm)からの光を用いることが望まし
い。
【0022】
【作用】本発明においては、遮光層及び位相シフト層を
所定の位置にパターニング形成した後、基板を加熱し
て、位相シフターパターンの欠落部分にレーザー光を当
てながらCVD用の原料ガスを導入してその欠落部分に
選択的にSiO2 膜を堆積させるので、白欠陥修正に関
して、一切レジストの塗布、パターニング、エッチン
グ、剥膜といった工程を必要とせずに位相シフターを高
精度に修正することができる。欠落部分に選択的にSi
2 膜を堆積させる際、基板を加熱するので、基板表面
が清浄化されSiO2 膜が基板表面に吸着されやすくな
る。また、工程数削減により、欠陥の発生が抑えられ、
同時に、製造コストを低く抑えることも可能となる。
【0023】
【実施例】常法に従って製造した位相シフトフォトマス
クを検査し、位相シフター白欠陥が発見された場合に、
この基板をレーザーCVD装置内に導入し、基板を17
5℃〜250℃に加熱する。流量(O2 )=2〜40s
ccm、(SiH4 )=4〜14sccm、圧力5〜3
0Torrの条件下、本来位相シフターが存在すべき部
分(欠陥部分)に、KrFエキシマレーザー光(248
nm)を、レーザー光出力1.0〜5.0W、25〜1
50Hzで数秒〜数十秒間集光、照射し、SiO2 を堆
積させる。このSiO2 堆積は、レーザーイニシエーシ
ョン反応のため、レーザー光照射後も、照射時に堆積さ
れたSiO2 (活性点)を基にして続く。欠陥部分を補
うのに適当な量のSiO2 膜を堆積させ、白欠陥修正は
終了する。
【0024】このように工程数の少ないプロセスで修正
した位相シフトフォトマスクの位相シフター修正部の位
置ずれは、平均値±3σ(σは標準偏差)をとった場合
に、±0.1μm以内という値を示し、高精度の位相シ
フトフォトマスクが得られたことが確認された。また、
修正部周辺においても、パターン歪み等は全く観測され
なかった。
【0025】
【発明の効果】最近のLSI、超LSIの高集積化に伴
い、ますますフォトマスクの高精度化が要求され、それ
に従ってゴミなどによる欠陥の多発が問題になている。
また必然的に高コストとなる。
【0026】以上説明したように、本発明の位相シフト
フォトマスクの欠陥修正法によると、遮光層及び位相シ
フト層を所定の位置にパターニング形成した後、基板を
加熱して、位相シフターパターンの欠落部分にレーザー
光を当てながらCVD用の原料ガスを導入してその欠落
部分に選択的にSiO2 膜を堆積させるので、白欠陥修
正に関して、一切レジストの塗布、パターニング、エッ
チング、剥膜といった工程を必要とせずに位相シフター
を高精度に修正することができる。欠落部分に選択的に
SiO2 膜を堆積させる際、基板を加熱するので、基板
表面が清浄化されSiO2 膜が基板表面に吸着されやす
くなる。また、工程数削減により、欠陥の発生が抑えら
れ、同時に、製造コストを低く抑えることも可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる位相シフトフォトマスクの白欠
陥修正方法の工程を示す断面図である。
【図2】位相シフト法の原理を示すための図である。
【図3】従来法のパターン転写原理を示すための図であ
る。
【図4】従来の位相シフター材の欠落部分の修正工程を
示す断面図である。
【符号の説明】
30…基板 31…導電層 32…遮光パターン 33…位相シフターパターン 34…位相シフター白欠陥 35…レーザー光 36…CVD用の原料ガス 37…加熱処理 38…堆積したSiO2

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遮光パターン、位相シフターパターンを
    有する位相シフトフォトマスクの欠陥修正法において、
    遮光層及び位相シフト層を所定の位置にパターニング形
    成した後、基板を加熱して、位相シフターパターンの欠
    落部分にレーザー光を当てながらCVD用の原料ガスを
    導入してその欠落部分に選択的にSiO2 膜を堆積させ
    ることを特徴とする位相シフトフォトマスクの欠陥修正
    法。
  2. 【請求項2】 前記位相シフト層は、スパッタSiO2
    又はスピン・オン・グラスからなることを特徴とする請
    求項1記載の位相シフトフォトマスクの欠陥修正法。
  3. 【請求項3】 前記レーザー光として、ArFエキシマ
    レーザー(波長:193nm)、低圧水銀灯(波長:2
    45nm、185nm)、又は、KrFエキシマレーザ
    ー(波長:248nm)からの光を用いることを特徴と
    する請求項1又は2記載の位相シフトフォトマスクの欠
    陥修正法。
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