JP4339106B2 - 位相シフトマスクの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は位相シフトマスクの欠陥修正方法に関するものである。

半導体集積回路のデザインルールの微細化の進展に伴い、フォトマスクにも微細なパターンの転写能力が求められている。従来は露光装置の高NA化や波長の短波長化で対応してきたが、短波長化の技術的な難しさや装置コストの高騰のため、光の位相差を巧みに利用して解像力向上させたフォトマスク(位相シフトマスク)が多用されるようになってきている。

位相シフトマスクには従来のバイナリマスクの遮光膜部分を180°の位相差と５〜20%の透過率を持つハーフトーン膜で置き換えたハーフトーン型位相シフトマスクと、隣り合う透過部分の石英の高さを180°の位相差を持つように交互に掘り込んだレベンソン型位相シフトマスクが用いられている。解像力向上効果はレベンソン型の方が大きいが、パターンレイアウト変更が必要であり、解像力向上効果は少ないがバイナリマスクからの変更点の少ないハーフトーン型の方が普及している。

原版であるマスクに欠陥があると転写されるウェーハ全てに欠陥が作りこまれてしまい、デバイスの動作不良につながるため、マスクには無欠陥性が求められている。従来のバイナリマスクに関してはレーザービームや集束イオンビーム(FIB)を用いてマスク上の欠陥が修正されてきた。当然のことながら位相シフトマスクも無欠陥である必要があり、欠陥がある場合には修正されなければならない。

従来、ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥の修正は、バイナリマスクの白欠陥修正と同じ集束イオンビームの炭素系の原料ガスを用いた遮光膜で透過率を満たすような厚みで修正が行われていた(非特許文献１)。炭素系の原料ガスを用いた遮光膜は遮光特性は優れているが、位相効果は殆ど無く、白欠陥修正個所には正常なハーフトーン膜のような位相差を利用した解像力増強効果が得られなかった。そのため白欠陥修正領域のデフォーカス特性が欠陥のない部分と異なる場合がありハーフトーンの解像力増強効果を損なわない白欠陥修正膜が求められていた。

また従来のレベンソン型位相シフトマスクの位相欠陥の修正は、凸型位相欠陥に対してのみ原子間力顕微鏡を応用したスクラッチ加工(非特許文献2)もしくは透過率が低下しないようなアシストガスを用いた集束イオンビームエッチング(非特許文献3)で行われている。しかし凹型位相欠陥に対しては除去加工で行うと透過部全て360°掘りこまないといけないため、加工量が多く除去加工を用いた欠陥修正が行われていなかった。そのため凹型位相欠陥に対しては透明で位相効果のある欠陥修正が求められていた。

アルコキシシラン系またはシロキサン系の原料ガスを用いたFIB-CVD膜は、位相シフターとして用いられるハーフトーン材料(MoSiONなど)や石英のように、SiやOを多く含んでいるため(例えばテトラメトキシシラン（Tetramethoxysilane）を原料とする場合、走査電子顕微鏡に取り付けられたエネルギー分散型X線分析(EDX)でGa43%、Si22%、O20%、C15%(非特許文献4))、位相効果は期待できるが、ＦＩＢを用いるためCVD膜内にイオンビームのGaがどうしても混入(13〜43%wt)するので透過率が低くなり、ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥や従来のレベンソン型位相シフトマスクの凹型位相欠陥の修正に持ちいられることはなかった。

一方アルコキシシラン系のテトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVDで更にSiやOを多く含む膜(EDXでSi42%、O40%、C18%の組成比)が得られることが知られている(非特許文献4)。電子ビームCVDではもちろんGaの混入はおこらず、透過率の高い(Cが少量含まれているため全くの透明にはならない)、位相効果を持つ膜が期待できるが、今までマスク修正用の膜として用いられることはなかった。
R. Hagiwara, A. Yasaka, K. Aita, O. Takaoka, Y. Koyama, T. Kozakai, T. Doi, M. Muramatsu, K. Suzuki, Y. Sugiyama, O. Matsuda, M. Okabe, M. Hasuda, T. Adachi, Y. Morikawa, M. Nishiguchi, Y. Sato, N. Hayashi, T. Ozawa, Y. Tanaka, and N. Yoshioka, Proc. of SPIE 5130 510-519(2003) Y. Morikawa, H. Kokubo, M. Nishiguchi, N. Hayashi, R. White, R. Bozak, and L. Terrill, Proc. of SPIE 5130 520-527(2003) I. Kagami, D. Kakuta, T. Komizo, and H. Kawahira, Proc. SPIE 4409 563-573(2001) S. Lipp, L. Frey, C. Leher, B. Frank, E. Demm, S. Pauthner, and H. Ryssel, J. Vac. Sci. Technol. B14, 3920-3923(1996)

本発明は上記問題点を解決し、転写特性に優れた、ハーフトーン型位相シフトマスクの位相効果を持つ白欠陥修正や、レベンソン型位相シフトマスクの凹型の位相欠陥修正を可能にしようとするものである。

透過率が高く位相効果のあるテトラメトキシシランの電子ビームCVD膜でハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥やレベンソン型位相シフトマスクの凹型の位相欠陥を修正する。

上記テトラメトキシシランの電子ビームＣＶＤ膜でハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修正した後、この修正箇所の透過率が高すぎる場合には位相効果がなく透過率の低い炭素系の原料ガスを用いた集束イオンビームCVD膜または電子ビームCVD膜を積層して透過率を調整する。

テトラメトキシシランの電子ビームCVD膜を埋めこんだレベンソン型位相シフトマスクの凹型の位相欠陥修正個所の透過率の低下が問題になる場合には修正個所周辺の遮光膜パターンを削りこむことで補う。

欠陥修正個所の位相も透過率も正常パターンと同じにすることができるので、従来の修正よりもより転写特性の優れた修正が行える。

従来困難であったレベンソン型位相シフトマスクの凹型の位相欠陥に対しても転写特性の優れた修正が行える。

白欠陥を有するハーフトーン型位相シフトマスクを電子ビーム装置に導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった位置にステージを移動する。欠陥を含む領域の二次電子像を取得して、白欠陥領域を認識し、図1に示すようにテトラメトキシシランを電子ビーム照射位置近傍に設けられた供給系5から供給しながら白欠陥領域3のみに加速電圧1kV程度の電子ビーム4を選択照射し、位相効果を持った電子ビームCVD膜6を位相が180°になる厚みまで形成して白欠陥を修正する。ハーフトーン型位相シフトマスクの石英基板2も修正用の電子ビームCVD膜6も絶縁物なので、欠陥認識や加工中はチャージアップの悪影響を無くすために適当な電荷中和を行う。透過率が合わない場合には以下のようにする。すなわち、透過率が足らない場合には、テトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVD膜の成膜領域を、線幅変化が問題にならない範囲内で引っ込め（線幅を細くし）、透過率が高すぎる場合には線幅変化が問題にならない範囲内で出っ張らせて（線幅を太くし）、透過率を合わせるようにする。

180°の位相を持つ膜6を形成しても透過率がまだハーフトーンパターン1よりも高い場合には、図2に示すような位相効果がなく透過率の低いフェナントレンやナフタレンなどの炭素系の原料ガスを電子ビーム照射位置近傍に設けられた供給系7から供給し電子ビームCVDで遮光膜8を積層して透過率を調整することでハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥を修正する。もちろん図3に示すように集束イオンビーム装置に導入してフェナントレンやナフタレンなどの炭素系の原料ガスを用いたFIB-CVD膜10を積層して透過率を調整することでも修正できる。

凹型の位相欠陥を有するレベンソン型位相シフトマスクを電子ビーム装置に導入し、欠陥検査装置で欠陥が見つかった位置にステージを移動する。欠陥を含む領域の二次電子像を取得して、凹型位相欠陥領域を認識し、図4に示すようにテトラメトキシシランを電子ビーム照射位置近傍に設けられた供給系5から供給しながら凹型位相欠陥領域13のみ加速電圧1kV程度の電子ビーム4を選択照射し、電子ビームCVD膜6でレベンソン型位相シフトマスクの凹型の位相欠陥13を埋めて位相が合うように修正する。この場合もレベンソン型位相シフトマスクの石英基板11も修正用の電子ビームCVD膜6も絶縁物なので、欠陥認識や加工中はチャージアップの悪影響を無くすために適当な電荷中和を行う。

図5に示すようにテトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVD膜6で凹型位相欠陥13を埋めて修正したときに、修正個所の透過率の低下が問題になる場合には、修正個所周辺の15で示される部分の遮光膜パターン12と直下の石英基板11を、透過率が低下しないようなアシストガスをイオンビーム照射位置近傍に設けられた供給系14から供給しながら集束イオンビーム9の選択照射で削りこむことで透過率低下を補って位相効果を持ち透過率も満たす修正を行う。

テトラメトキシシランを電子ビームCVDの原料ガスとして用いた実施例を述べてきたが、本発明はFIB-CVDで実績のあるアルコキシシラン系のテトラエトキシシラン(Tetraorthoethoxysilicate(TEOS))やシロキサン系のヘキサメチルジシロキサン（Hexamethyldisiloxane(HMDS)）を原料ガスとして用いた電子ビームCVD膜でも同様の効果が期待できる。

本発明の特徴を最も良く表すテトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVDでハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥を修正する場合の概略断面図である。 位相修正膜に電子ビームCVDで作製した透過率調整用の膜を積層してハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥を修正する場合の概略断面図である。 位相修正膜にFIB-CVDで作製した透過率調整用の膜を積層してハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥修正する場合の概略断面図である。 レベンソン型位相シフトマスクの凹型位相欠陥をテトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVDで埋めて修正する場合の概略断面図である。 レベンソン型位相シフトマスクの凹型位相欠陥をテトラメトキシシランを原料ガスとして用いた電子ビームCVDで修正したときに起こる透過率低下を補う場合の概略断面図である。

符号の説明

１ ハーフトーン膜
２ ガラス(石英)基板
３ 白欠陥領域
４ 電子ビーム
５ テトラメトキシシラン供給系
６ 位相効果のある電子ビームCVD膜
７ 炭素系の原料ガス供給系
８ 透過率調整用の電子ビームCVD膜
９ イオンビーム
１０ 透過率調整用のFIB-CVD膜
１１ 掘り込みのあるガラス(石英)基板
１２ 遮光膜
１３ 凹型位相欠陥
１４ 透過率向上のための修正個所周辺の削りこみ
１５ 透過率を確保するためのアシストガス供給系

Claims (4)

1. テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、またはヘキサメチルジシロキサンを原料ガスとして用いた電子ビームCVD膜でハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥を修正する位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記電子ビームCVD膜の成膜領域を正常パターンの線幅よりも引っ込めるまたは出張らせることにより透過率を調整することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥修正方法。
2. 請求項１記載の位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記電子ビームCVD膜で白欠陥を修正した後、該修正箇所の透過率が高すぎるときには、透過率調整膜として、該修正箇所に位相効果のない炭素系の原料ガスを用いたCVD膜を積層することでハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥を修正することを特徴とする位相シフトマスクの欠陥修正方法。
3. 請求項２記載の位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記透過率調整膜が集束イオンビームCVD膜であることを特徴とする位相シフトマスクの欠陥修正方法。
4. 請求項２記載の位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記透過率調整膜が電子ビームCVD膜であることを特徴とする位相シフトマスクの欠陥修正方法。

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