JP4308480B2 - レベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイナリマスクの一部分のガラスを掘り込んだレベンソンマスク型位相シフトマスクの欠陥修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のSi半導体集積回路の一層の微細化に伴い、レチクル上のパターンも微細化に対応することが求められている。縮小投影露光装置はこの要請に対して高NA化と短波長化で対応してきた。微細化の前倒しが求められる現在では、縮小投影露光装置はそのままで、解像力と焦点深度を向上させるために、超解像技術の一種である位相シフトマスクが用いられるようになってきている。位相シフトマスクにはレベンソン型とハーフトーン型があり、レベンソン型の方が解像力の向上効果が大きいことが知られている。しかし、レベンソン型は位相シフターの配置の最適化が難しいため、解像力向上効果は少ないが、遮蔽膜をハーフトーン膜に置き換えるハーフトーン型の方がバイナリマスク技術からの変更点も少なく導入しやすいため、広く用いられるようになってきている。しかし、更なる解像度の向上のために、上記設計技術の課題を克服してでも、解像力向上効果が大きいレベンソン型を用いたマスク作製の事例が増えてきている。レベンソン型位相シフトマスクには透明な位相シフター膜を配置するものと、位相が反転する深さまでガラスまたは石英の基板を掘り込むタイプのものが存在する。現在主に実用化されているのは、ガラスまたは石英の基板を掘り込むタイプのもので、バイナリマスクで微細なパターンが要求される部分のみガラスまたは石英基板を位相が反転する深さまで掘り込んでレベンソン型位相マスクとしたものである。
【０００３】
最近のガラス掘り込みレベンソンマスクでは、光量の低下を補うために図5(a)に示すような位相シフター側のCrパターン1の下にアンダーカットを加えた構造(片掘り込み型)が取り入れられるようになってきている。ガラスまたは石英基板3の掘り込みも片掘り込み型だけではなく、図5(b)に示すような最適化の自由度の大きい、位相シフターでない側もアンダーカット構造にした両掘り込み型も用いられるようになってきている。
【０００４】
バイナリマスクの欠陥修正に標準的に用いられている液体金属Gaイオン源を用いた集束イオンビーム装置でガラスを削る方法として、弗化キセノン(XeF₂)(SPIE 3873, p127(1999))や沃素ガス(SPIE 4409, p563(2001))雰囲気下でイオンビームの照射してGaの注入を抑えガラスまたは石英基板を高い透過率を維持したままエッチングする方法が知られている。片掘り込み型もしくは両掘り込み型のアンダーカットを加えた構造をもつレベンソンマスクに対して、従来のガラス掘り込みレベンソンマスクの修正方法をそのまま適応すると、欠陥修正部分の光量の低下してしまう。片掘り込み型もしくは両掘り込み型のアンダーカットを加えた構造をもつレベンソンマスクに対しても、光量の低下を伴うことなく高精度かつ高品位な欠陥修正が行えることが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アンダーカット構造を持つレベンソン型位相シフトマスクの欠陥に対して、光量の低下が起こらないような欠陥修正を行う。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
黒欠陥領域に対しては、黒欠陥領域を認識後、欠陥の上にあるCrパターンを除去し、引き続き黒欠陥領域をアンダーカット幅も含めてGaの注入による透過率の低下が起こらないように沃素または弗化キセノンを流しながら集束イオンビームで除去する。アンダーカット幅分後退したCr膜に対して電子ビームCVDで遮蔽膜をアンダーカット構造を再現するように成長させて黒欠陥を修正する。
【０００７】
白欠陥領域に対して、白欠陥領域を認識後、欠陥の上にあるCrパターンを除去し、引き続き白欠陥領域を更に180度の位相に相当する深さまでGaの注入による透過率の低下が起こらないように沃素または弗化キセノンを流しながら、アンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去する。アンダーカット幅分後退したCrパターンに対して電子ビームCVDで遮蔽膜をアンダーカット構造を再現するように成長させて白欠陥を修正する。
【０００８】
また、アンダーカット幅分後退したCrパターンに対して電子ビームCVDで遮蔽膜をアンダーカット構造を再現するように成長させる代わりに、FIB-CVDでアンダーカット幅分後退したCr膜上に遮蔽膜で庇を形成し、アンダーカットと同等な構造を再現することでも欠陥を修正できる。
【０００９】
【作用】
黒欠陥、白欠陥修正とも、集束イオンビームでアンダーカット幅も含めたガラス基板の削りこみを行っており、電子ビームCVDまたはFIB-CVDにより形成した遮蔽膜で正常部分と同じアンダーカット構造もしくは同等な構造を再現できるので、欠陥修正領域も光量の大きさを維持した高精度な欠陥修正が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図4に示すようなマスク平面に対して垂直にイオン光学系11を持ち、斜め方向に電子光学系12を有する集束イオンビーム-電子ビーム複合装置に欠陥を有するアンダーカット構造のガラス掘り込みレベンソン型位相シフトマスク13を導入し、欠陥検査装置で欠陥が検出された位置まで回転機構を有するX-Yステージ14で移動する。欠陥領域を認識するためにイオン光学系11で欠陥を含む領域を、20 ~30kVまで加速され、0.1μm程度に集束されたイオンビーム4を走査し、二次イオン検出器もしくは二次電子検出器15でイオンビーム4の照射によって発生した二次イオンもしくは二次電子を取りこむ。二次イオン検出器もしくは二次電子検出器15の信号強度をCRT上の1ピクセルの色合いもしくは階調に対応させ、イオン光学系11の偏向電極の走査と同期させて表示することにより二次イオン像または二次電子像を形成する。この二次イオン像または二次電子像から欠陥領域を決定する。イオンビーム4の照射と同時に、絶縁物であるガラス掘り込みレベンソン型位相シフトマスク13のチャージアップを防止するために電子光学系12で適当なビーム径に調整された数100Vの電子ビーム6を照射し電荷の中和を行う。
【００１１】
図1に示すように、黒欠陥に対しては、黒欠陥領域2を認識(図1(a))後、欠陥の上にあるCrパターン1を集束イオンビーム4で除去し(図1(b))、引き続き黒欠陥領域をアンダーカット幅も含めてGaの注入による石英もしくはガラス基板3の透過率の低下が起こらないように、ガス銃5から沃素または弗化キセノン5を流しながら集束イオンビーム4で石英もしくはガラス基板3を削り欠陥を除去する(図1(c))。Crパターンや石英もしくはガラス基板除去加工中はチャージアップを防止するために電子光学系12で適当なビーム径に調整された数100Vの電子ビーム6を照射し電荷の中和を行う。マスクに対して斜めに取りつけられた電子光学系にアンダーカット幅分後退したCrパターン1が向くように回転機構を有するX-Yステージ14を回転させる。集束した電子ビーム6を走査してアンダーカット幅分後退したCrパターン1を含む領域の二次電子像を取得し、電子ビームCVDが必要な領域を決定する。電子ビームCVDが必要な領域に対してガス銃7から遮蔽膜原料ガスを流しながら高プローブ電流の集束した斜め入射電子ビーム6で遮蔽膜8をアンダーカット構造を精度良く再現するように水平方向に成長させて黒欠陥を修正する(図1(d))。二次電子像取得および電子ビームCVD時にはチャージアップを防止するために、電子ビーム6は600V~1000V程度の低加速電圧で使用する。
【００１２】
図2に示すように、白欠陥に対しては、白欠陥領域9を認識(図2(a))後、欠陥の上にあるCrパターン1を集束イオンビーム4で除去し(図2( b))、引き続き白欠陥領域を更に180度の位相に相当する深さまで黒欠陥修正同様Gaの注入による透過率の低下が起こらないようにガス銃5から沃素または弗化キセノンを流しながら、アンダーカット幅も含めて集束イオンビーム4で石英もしくはガラス基板3を削り欠陥を除去する(図2(c))。このときもCr膜や石英もしくはガラス基板除去加工中はチャージアップを防止するために電子光学系12で適当なビーム径に調整された数100Vの電子ビーム6を照射し電荷の中和を行う。黒欠陥修正時と同様にマスクに対して斜めに取りつけられた電子光学系にアンダーカット幅分後退したCrパターン1が向くように回転機構を有するX-Yステージ14を回転させる。集束した電子ビーム6を走査してアンダーカット幅分後退したCrパターン1を含む領域の二次電子像を取得し、電子ビームCVDが必要な領域を決定する。電子ビームCVDが必要な領域に対してガス銃7から遮蔽膜原料ガスを流しながら高プローブ電流の集束した斜め入射電子ビーム6を選択走査し遮蔽膜8をアンダーカット構造を精度良く再現できるように水平方向に成長させて白欠陥を修正する(図2(d))。二次電子像取得および電子ビームCVD時にはチャージアップを防止するために電子ビーム6は600V~1000V程度の低加速電圧で使用する。
【００１３】
黒欠陥修正、白欠陥修正とも、アンダーカット幅分後退したCrパターン1に対して電子ビーム6で遮蔽膜8をアンダーカット構造を再現するように水平方向に成長させる代わりに、ガス銃7から遮蔽膜原料ガスを流しながら、石英もしくはガラス基板3に垂直に配置されたイオン光学系12で集束したイオンビーム4でアンダーカット幅分後退したCrパターン1上に集束イオンビーム装置で、図3に示すようなステンシルマスクの白欠陥を修正するときのような遮蔽膜8の庇(例えば、J. Vac. Sci. Technol. B18, p3254(2000))を形成し、アンダーカット構造と同等な構造を精度良く再現することで欠陥を修正することも可能である。もちろんイオンビーム4で遮蔽膜8形成中はチャージアップを防止するために電子光学系12で適当なビーム径に調整された数100Vの電子ビーム6を照射して電荷の中和を行う。
【００１４】
アンダーカット構造を持つレベンソン型位相シフトマスクの黒欠陥修正、白欠陥修正とも、集束イオンビーム4で高い透過率を維持したままアンダーカット幅も含めた石英またはガラス基板13の削りこみを行っており、電子ビームCVDまたはFIB-CVDにより形成した遮蔽膜8で正常部分と同じアンダーカット構造もしくは同等な構造を精度良く再現できるので、欠陥修正領域も光量の大きさを維持した高精度な欠陥修正が可能である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、バイナリマスクのガラスを掘り込んだアンダーカット構造を持つレベンソン型位相シフトマスクの黒欠陥、白欠陥とも、集束イオンビームによるアンダーカット幅も含めたガラス基板の削りこみと電子ビームCVDまたはFIB-CVDにより形成した遮蔽膜でアンダーカット構造もしくは同等な構造を精度良く再現することにより、欠陥修正領域も光量の大きさを維持した高精度な欠陥修正が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最も良く表す欠陥修正過程(黒欠陥修正)の概略断面図である。
【図２】本発明で白欠陥を修正する場合を説明する概略断面図である。
【図３】電子ビームCVDでアンダーカット構造を形成するかわりにFIB-CVDで庇を形成する場合を説明する概略断面図である。
【図４】本発明を用いてアンダーカット構造を持つレベンソンマスクの欠陥を修正するときに用いる集束イオンビーム-電子ビーム複合加工装置の概略図である。
【図５】片掘り込み型レベンソンマスクと両掘り込み型レベンソンマスクを説明する図である。
【符号の説明】
１ Ｃrパターン
２ 黒欠陥領域
３ 石英またはガラス基板
４ イオンビーム
５ 透過率を維持するためのアシストガス用ガス銃
６ 電子ビーム
７ 遮蔽膜原料ガス用ガス銃
８ 遮蔽膜
９ 白欠陥領域
１０ 位相を180°反転させるためにガラス基板を掘り込んだ領域
１１ イオン光学系
１２ 電子光学系
１３ アンダーカット構造をもつレベンソン型位相シフトマスク
１４ 回転機構付X-Yステージ
１５ 二次イオン検出器もしくは二次電子検出器

Claims (6)

1. アンダーカット構造を持つレベンソンマスクの黒欠陥領域に対して、まず黒欠陥領域をアンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去した後、アンダーカット幅分後退したＣｒパターンに対して電子ビームＣＶＤで遮蔽膜をアンダーカット構造を再現するように成長させて黒欠陥を修正することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
2. アンダーカット構造を持つレベンソンマスクの白欠陥領域に対して、まず白欠陥領域を更に１８０度の位相に相当する深さまでアンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去し、アンダーカット幅分後退したＣｒパターンに対して電子ビームＣＶＤで遮蔽膜をアンダーカット構造を再現するように成長させて白欠陥を修正することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
3. アンダーカット構造を持つレベンソンマスクの黒欠陥領域に対して、まず黒欠陥領域をアンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去した後、ＦＩＢ−ＣＶＤによりアンダーカット幅分後退したＣｒパターン上に遮蔽膜で庇を形成し、アンダーカットと同等な構造を再現することにより黒欠陥を修正することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
4. アンダーカット構造を持つレベンソンマスクの白欠陥領域に対して、まず白欠陥領域を更に１８０度の位相に相当する深さまでアンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去した後、ＦＩＢ−ＣＶＤによりアンダーカット幅分後退したＣｒパターン上に遮蔽膜で庇を形成し、アンダーカットと同等な構造を再現することにより白欠陥を修正することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
5. アンダーカット構造を有する石英またはガラス基板掘り込み型レベンソンマスクの欠陥修正方法であって、
   黒欠陥上にあるＣｒパターンを除去する工程と、
   沃素または弗化キセノンを流しながら集束イオンビームで黒欠陥領域をアンダーカット幅も含めて除去する工程と、
   集束した電子ビームを走査してアンダーカット幅分後退したＣｒパターンを含む領域の二次電子像を取得し、ＣＶＤが必要な領域を決定する工程と、
   ＣＶＤが必要な領域に対して、遮蔽膜原料ガスを流しながら集束電子ビームあるいは集束イオンビームで遮蔽膜を成長させてアンダーカット構造を再現させる工程と、
   からなるレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
6. アンダーカット構造を有する石英またはガラス基板掘り込み型レベンソンマスクの欠陥修正方法であって、
   白欠陥上にあるＣｒパターンを集束イオンビームで除去する工程と、
   白欠陥領域を１８０度の位相に相当する深さまで沃素または弗化キセノンガスを流しながらアンダーカット幅も含めて集束イオンビームで除去する工程と、
   集束電子ビームを走査してアンダーカット幅分後退したＣｒパターンを含む領域の二次電子像を取得し、ＣＶＤが必要な領域を決定する工程と、
   ＣＶＤが必要な領域に対して遮蔽膜原料ガスを流しながら集束電子ビームあるいは集束イオンビームを走査し遮蔽膜をアンダーカット構造を再現できるように水平方向に成長させる工程と、
   からなるレベンソン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。

Images