JP3353121B2 - シフター凸欠陥修正方法 - Google Patents

シフター凸欠陥修正方法

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,位相シフトフオトマス
クにおけるシフターの凸欠陥修正に関するもので、特
に、すくなくとも遮光パターン上にシフターを有する、
位相シフトフオトマスクのシフターの凸欠陥修正に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化にとも
なって、この回路作製に用いられるレチクルにも、一層
の微細化が求められるようになってきた。現在では、1
6MのDRAM用5倍レチクルのレチクルから転写され
るデバイスパターンの線幅は0.6μmと微細なもので
ある。64MのDRAMのデバイスパターンの場合に
は、0.35μm線幅の解像が必要となってきており、
従来のステッパーを用いた光露光方式ではもはや限界に
きている。この為、光露光におけるレチクルから転写さ
れるデバイスパターンの解像性を上げることができ、現
状のステッパーにて使用できる方式の位相シフトマスク
が注目されるようになってきた。位相シフトマスクにつ
いては、特開昭58−17344号、特公昭62−59
296号に、すでに、基本的な考え、原理は記載されて
いるが、現状の、光露光のシステムをそのまま継続使用
できるメリットがみなおされ、各種タイプの位相シフト
マスクの開発が盛んに検討されるようになってきた。
【0003】図1(a)に記載のような、遮光層パター
ンを設けたガラス基板上にシフター層をパターンニング
形成する構造の、上シフター型と呼ばれる位相シフトマ
スクも提案されている。しかしながら、このマスクは、
通常のシフター層を用いないマスクに比較して、構成が
複雑で、多くの工程を必要とする為、図1(a)の
(イ)に記載される、本来、シフター材が不要な部分
に、シフター材が残留し、A部、B部のように、シフタ
ー材が形成されたままマスク作製工程が完了する場合が
ある。(以後、このA部、B部のようなシフター材が不
要な部分に残留したものをシフターの凸欠陥と言う。)
このシフターの凸欠陥は、そのままでマスクとして使用
された場合、マスクの解像性向上には寄与せず、むし
ろ、マスク転写時には、デバイスパターン等に欠陥を生
じさせるものである。したがって、実用化には、シフタ
ーの修正も必要で、適当な修正方法が検討されている
が、現状では、マスク自体も、各種タイプが伴行してお
り、特に、余分なシフター材を除去するシフターの修正
方法については、適当な方法がない状態である。このシ
フターの凸欠陥の修正には、従来のクロムを主成分とす
る遮光層の凸欠陥修正に使われていたレーザビームを用
いることをも考えられるが、シフター材に、SiO2
を用いた場合には、レーザビームを吸収せず、レーザビ
ームを吸収させるためのなんらかの方法が必要とされて
いた。又、SiO2 系の物質をシフター材とした場合に
は、通常、FIB装置を用い、ミリングによる修正、ま
たは、所定のガスをイオンビームによって励起し、エッ
チングするガスアシストエッチングによる修正も提案さ
れているが、一般に、エッチング時のエンドポイント検
出法は、Crイオン(遮光パターンの主成分)及びSi
イオン(ガラス基板の主成分)の増減をモニターする方
法、または二次電子量をモニターする方法が採られてい
る為、シフター凸欠陥部を除去するにあたり、エッチン
グのエンドポイントの検出がが難しいとされていた。こ
れは、シフター材に、SiO2 系の物質を使用し、シフ
ターの凸欠陥のみを、FIB装置を用い、ミリングによ
る修正、またはガスアシストエッチングによる修正しよ
うとした場合には、エッチングストッパー層がないマス
クにおいては、凸欠陥部シフターの下にはガラス基板
で、エンドポイントが確認ができず、ガラス基板までエ
ッチングまたはミリングが行われてしまう為である。。
又、エッチングストッパー層がある場合にも、ビームの
分布、フオーカスぼけ、照射位置ドリフトなどにより、
欠陥部周辺のエッチングストッパー層を削ってしまい、
下層からのSiのシグナルが検出されてしまったり、シ
フターのエッチングがオーバーだと、エッチングストッ
パー層が薄くなり、下層のガラス基板のシグナルが検出
されてしまうことがある為である。又、実務上、エッチ
ングストッパー層の有無により、凸欠陥の修正方法を分
けることは難しく、エッチングストッパー層の有無に係
わらず、そして上記いずれの従来からのエンドポイント
モニター方法でもを使用でき、FIBにおけるシフター
の凸欠陥において、エッチング修正、ミリング修正での
確実なエンドポイント確認方法が求められていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況のもと、すくなくともクロムを主成分とする遮光層
上にシフター部を有する、上シフタ型の位相シフトフオ
トマスクの凸欠陥修正方法において、従来の、FIB装
置に使用していた、エッチング時のエンドポイントモニ
ター方法でも、エッチングストッパー層の有無に係わら
ず、確実にエンドポイントをモニターでき、修正を行
え、且つ、修正されたものが品質面でも充分実用に対応
できるものとなる、修正方法を提供使用とするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の、すくなくとも
クロムを主成分とする遮光パターン上にシフター部を有
する、位相シフトフオトマスクのシフターの凸欠陥修正
方法は、Ga、Ar等の集束イオンビーム(FIB)を
用い、ミリングでシフターを修正する方法あるいは所定
のガスをイオンビームにより励起し、シフターをエッチ
ング修正するガスアシストエッチング法により、シフタ
ー材が不要な部分に遮光層をその下にもたないでシフタ
ー材が配されたシフター材の凸欠陥部を修正する際、遮
光パターン部上のシフター材と欠陥部シフター材との除
去を同時に行い、シフター材下層の遮光パターン部が露
出した時点を、修正のエンドポイントと検出し、前記欠
陥部のシフター材層を転写時にほとんど影響がない程度
まで薄膜化した状態で残し、該凸欠陥部のシフターの除
去を終えるものである。本発明のシフターの凸欠陥修正
方法は、図1に記載のように、遮光パターン上の不要な
シフター材と、シフター材が不要な部分に遮光層をその
下にもたないでシフター材が配されたシフター材の凸欠
陥部の欠陥部シフター材との除去を同時に行い、シフタ
ー材下層の遮光パターン部が露出した時点を、クロムイ
オンの増減または二次電子量をモニターすることによっ
て判断し、修正のエンドポイントとするものである。遮
光パターン部が露出した時点において、欠陥部シフター
材は完全には除去されておらず、遮光パターン層の厚さ
分、100nm程度の厚さのシフター材が残っている
が、この厚さのシフター材が残っていても、位相差にし
て約45°で、マスクとして用い、デバイスパターンへ
と転写された場合には、ほとんど影響がないものであ
る。本発明の修正方法は、シフターの凸欠陥部を、転写
時にほとんど影響がない程度まで薄膜化するにとどめ、
それにより、シフターの凸欠陥部修正における、エンド
ポイントを確実に設定できるものとするシフターの凸欠
陥部修正方法である。
【0006】クロムイオンの増減によりエンドポイント
の検出は、クロムイオン検出器によりモニタリングする
が、シフター材の除去を開始した時点では、シフター材
膜厚も厚く、クロムを主成分とする遮光パターンからの
クロムイオン放出は少なく、遮光パターン上のシフター
材が薄くなるに従い、その量が増える、遮光パターンが
露出した時点で急激に増加するため、遮光パターンが露
出した時点を判断できるものである。又、二次電子量モ
ニターリングによるエンドポイントの検出は、二次電子
検出器により行うが、クロムイオンの場合と同じで、遮
光膜パターン上のシフター材を除去するに従い徐々に増
加し、遮光パターンが露出した時点で急激に増加するた
め、遮光パターンが露出した時点を判断できるものであ
る。本発明のシフターの凸欠陥修正方法は、遮光パター
ン形成面上に直接、シフターのパターンを形成するタイ
プの上シフタ型位相シフトマスクに有効で、遮光パター
ン形成面の下にシフターのエッチングストッパー層を有
する場合にも適用できる方法である。本発明のシフター
の凸欠陥修正方法は、特に、シフター材がSiO2 系の
物質からなる場合に有効なもので、シフターのエッチン
グストッパー層がないマスクにおいては、従来のシフタ
ーの凸欠陥部のみを完全に除去しようとした場合、凸欠
陥部シフターの下にはガラス基板で、Siイオンによる
検出では、凸欠陥部とガス基板との境界を検出すること
は難しいためである。
【0007】
【作用】本発明のシフターの凸欠陥修正方法において
は、シフターの凸欠陥部を修正する際、遮光パターン部
上のシフター材と欠陥部シフター材との除去を同時に行
つていることにより、遮光パターン部上のシフター材と
欠陥部シフター材との除去を略同じスピードで行え、遮
光パターン上のシフター材の除去度合からクロムイオン
の増減または二次電子量の増減を検出を可能とし、シフ
ター材除去による遮光パターンの露出時をエッチングの
エンドポイントと設定することを可能としている。クロ
ムを主成分とする遮光パターン上にシフター材を有す
る、上シフター型の位相シフトフオトマスクにおいて
は、シフター材除去による遮光パターンの露出時には、
欠陥部のシフター膜厚を遮光パターン厚さ約100nm
に制御することを可能としている。又、このような構成
にすることにより、シフターの凸欠陥部を修正されたマ
スクを用いて、ウエハー上にデバイスパターンを転写し
た場合には、凸欠陥部の影響は、殆んどでない程度に小
さくできる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を以下、図にそって説明す
る。図1は本発明のシフターの凸欠陥修正工程を示した
ものである。凸欠陥の除去方法は、Gaイオン集束イオ
ンビーム(FIB)により、弗化キセノンガスを用いた
ガスアシストエッチング法を用いた。Gaイオンは加速
電圧20KV、電流値140PAで、0.2μmφ径と
して用いた。図2は、FIB装置を用いた欠陥修正装置
概略図ク1をXYステージ上に固定、位置制御しながら
であり、位相シフトフオトマス、真空排気しながら行う
ものである。13はイオンビーム、14はそのイオン
源、15はイオン検出器、8はクロムイオン、16はX
Yステージ、17はエッチング用ガスを供給するガス銃
を表す。先ず、図1(a)のように、シフター部の凸欠
陥部Aと、クロム膜からなる遮光パターン上にシフター
材を有する上シフター型の位相シフトマスクを用意す
る。図1(a)の(イ)は平面図、図1(a)の(ロ)
は図1(a)の(イ)のL、L, における断面図であ
る。遮光パターン2は、屈折率1.47のシリカガラス
からなる透明な基板4の主面にクロムを主成分とするク
ロム遮光層をスパッタにして成膜し、電子線露光装置を
用いこれをパターニングしたものである。シフター3
は、SiO2 系のSOG(SpinOn Glass)
を上記クロム遮光パターニン2上に回転塗布し、焼結し
た後、電子線露光装置を用いて、パターニングしたもの
である。次いで、図2のように、FIB装置を用い、シ
フターの凸欠陥部Aと、遮光パターン上のシフター材C
を含む領域に対し、エッチング用ガスをガス銃17から
あて、イオンビームにて励起し、シフターA部、C部に
対し、同時に除去を開始した。(図1(b))シフター
の除去開始に伴い、図2のイオン検出器15を動作さ
せ、クロムイオン8の量をモニターリングした。モニタ
ーリングされるクロムイオン8は、当初、略一定の量
で、除去がすすむにしたがい、増加の傾向にあるが、遮
光パターン2上のシフター材Cがなくなり、遮光パター
ンが露出する時点で、急激に増加した。この時点をエッ
チングエンドポイントとして、エッチング用ガスを止
め、シフターのエッチング修正を終了した。(図1
(c))凸欠陥Aの修正後のA, の膜厚さは、略100
nmで、クロム遮光パターンの膜厚とほぼ同じであり、
この凸欠陥Aを修正したA, を有するマスクを用い、ウ
エハー上にパターンをステッパを用い縮小転写したが、
A, 部は転写されなかったこれは、凸欠陥AをA, とす
ることにより、シフターの凸欠陥Aを完全に除去したの
と、同じ効果であり、位相シフトマスクにおけるシフタ
ーの凸欠陥を修正したと判断された。尚、ここでは、遮
光層下にシフターのエッチングストッパー層を用いない
場合であり、エッチングストッパー層を有する場合も、
上記の方法は可能であるが、図3に記載のようにシフタ
ーのエッチングストッパー層がクロム下にある場合に
は、上記のようなクロムイオン8の検出と伴行してSi
イオン9の検出を行い、両方の検出により判断すれば、
より精度よくエッチングエンドポイントを設定すること
ができる。
【0009】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成にすること
により、従来、難しいとされていた、すくなくとも、ク
ロムを主とする遮光パターン上にシフター材を有する、
上シフタ型位相シフトフオトマスクにおけるシフターの
凸欠陥修正において、従来から、使用のFIB装置を用
い、シフターの凸欠陥を品質的保証できる範囲で安定的
に作業できる修正方法の提供を可能にしている。特に、
シフターのエッチングストッパー層を設けない場合には
有効な修正方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシフターの凸欠陥修正方法工程図
【図2】シフターの凸欠陥修正FIB装置概略図
【図3】エッチングストッパー付の上シフタ型位相シフ
トフオトマスク概略図
【符号の説明】
1 上シフタ型位相シフトフオトマ
スク 2 クロム遮光膜パターン 3 シフター材 4 ガラス基板 5 凸欠陥A 6 凸欠陥B 7 修正後の凸欠陥部A, 8 クロムイオン 9 Siイオン 10 エッチングストッパー層 11 エッチング用ガス 12 集束イオンビーム装置(FI
B) 13 イオンビーム 14 イオン源 15 イオン検出器 16 XYステージ 17 ガス銃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−26846(JP,A) 特開 平4−289861(JP,A) 特開 平6−11827(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 すくなくともクロムを主成分とする遮光
    パターン上にシフター材を有する、上シフター型の位相
    シフトフオトマスクにおける、シフター材が不要な部分
    に遮光層をその下にもたないでシフター材が配された、
    シフター材の凸欠陥部を、集束イオンビーム(FIB)
    を用いた、ミリングまたはガスアシストエッチングによ
    り、修正する方法であって、修正の際、遮光パターン部
    上のシフター材と欠陥部シフター材との除去を同時に行
    い、シフター材下層の遮光パターン部が露出した時点
    を、修正のエンドポイントと検出し、前記欠陥部のシフ
    ター材層を転写時にほとんど影響がない程度まで薄膜化
    した状態で残し、該凸欠陥部のシフターの除去を終える
    ことを特徴とするシフター凸欠陥修正方法。
  2. 【請求項2】 請求項1における修正のエンドポイント
    の検出方法が、クロムイオンの増減または二次電子量を
    モニターすることによっていることを特徴とするシフタ
    ー凸欠陥修正方法。
  3. 【請求項3】 請求項1における位相シフトフオトマス
    クは、遮光パターン形成面上に直接、シフターのパター
    ンを形成することを特徴とするシフターの凸欠陥修正方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1におけるシフター材がSiO2
    系の物質からなることを特徴とするシフターの凸欠陥修
    正方法。
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