JPH04165353A - ホトマスク修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、位相シフト法用ホトマスクの欠陥を修正す
る方法に閲するものである。

（従来の技術） 投影露光によるホトリングラ２イ技術の分野にあいでも
、半導体装置の高集積化１こ対応出来る微細なレジスト
パターンを形成出来る技術がｆ！’；’Ｗ案ざれでいる
。

露光系についでみれば、例えば、露光装置のレンズの高
ＮＡ（開口数）化、露光光源の短波長化、位相シフト法
の利用などがある。

これらのうちの位相シフト法は、Ｌｅｖｅｎｓｏｎ（レ
ベンスン）等によって例えば文献■（アイイーイーイー
　トランザクション　エレクトロン　デバイス（ＩＥＥ
Ｅ　　Ｔｒａｎ．Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ　　　Ｄｅｖｉｃｅ
、Ｖｏｌ、ＥＤ−２９（１９８２）ｌ）、１８２８．同
Ｖｏ１．ＥＤ−３１（１９８４）ｐ、７５３）に報告さ
れでいる技術であり、ウェハ上での光コントラストを上
げるためにホトマスク上に露光光の位相をずらす透明な
薄膜（シフタ）１８：部分的に設けて投影露光法の解像
力を向上させる技術である。

位相シフト法を例えばライン・アンド・スペースパター
ン形成に適用した場合の効果は、以下に説明するように
なる。Ｍ９図（Ａ）〜（Ｄ）及びＭ２Ｏ図（Ａ）〜（Ｄ
）はその説明に供する図である。特に、腑９図（Ａ）は
、ガラス基板１１にクロム膜で構成した遮光部１３及び
これら周に構成される光透過部１５を具えた通常のホト
マスクの断面図、第１０図（Ａ）は、位相シフト法を利
用しているホトマスク（位相シフト法用ホトマスク）の
断面図、残る各図は、通常及び位相シフト法用ホトマス
クそれぞれでの、ホトマスク上或いはウェハ上の位盲（
Ｐ）に対する電場或い（は光強度の様子を示した図であ
る。

通常のホトマスクでは、ライン・アンド・スペースのピ
ッチ（遮光部１３及び光透過部１５のピッチ）か／Ｊ＼
ざくなると、ウェハの遮光部１３と対向する部分の光強
度は光透過部］５からの光の回折があるため小ざくなら
ない（第９図（Ｄ））。このため、レジストパターンを
解像出来なくなる。

これに対し、位相シフト法用のホトマスクは、光透過部
１５の隣り合ったものの少なくとも一対において、透過
光か干渉して強め合うことかないように上記１対の光透
過部を通過する光に位相差を与えるシフタ］７が上記１
対の光透過部の一方に設けられている。このため、ｌｌ
Ｉ接する光透過部を通過した光同士は位相が１８０°ず
れているので（第１０図（８））　、回折光は相殺され
、ウェハの遮光部１３と対向する部分での光強度はシフ
タが無い場合に比べ小さくなる。このため、ウェハの遮
光部１３と対向する部分及び光透過部１５と対向する部
分の光強度比が大きくなるので（第１０図（Ｄ））、シ
フタが無いホトマスクを用いる場合より微細なライン・
アンドスペースパターンが得られる。

また、例えばこの出願の出願人に係る文献■（半導体集
積回路技術第３７回シンポジウム講演論文集（１９８９
，１２）　ｐ、１３〜１８）には、シックの他のデザイ
ン例が開示されでいる。

第１１図、第１２図及び第１３図は、これらデザイン例
を、ホトマスク上方から見で示した平面図である。ただ
し、いずれのホトマスクにおいでもガラス基板２１上に
β×１の面積の遮光部２３を形成する場合のデザイン例
である。また、いずれの図においても、クロム膜２５及
びシフタ２７部分にはこれらを強調するためそれぞれハ
ツチングを付しである。

第１１図のものは、ρ×ｌの遮光部２３の中心部分がク
ロム膜２５で構成されそれ以外の部分がシフタ２７で構
成されて成る位相シフト用ホトマスク例である。

第１２図のものは、第１１図のものと逆であり、β×ｐ
の遮光部２３の中心部分はシフタ２７て構成されそれ以
外の部分はクロム１！２５で構成されで成る位相シフト
用ホトマスク例である。

第１３図のものは、ρ×βの遮光部２３全域がシフタ２
７で構成された位相シフト用ホトマスク例である。

第９図、菓１１図、第１２図、第１３図を用いて説明し
た各ホトマスクいずれにおいても、シフタ１７，２７は
、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の有機物の皮膜、
ＳｉＣ２膜・ＳｉＮ膜等の無機物の皮膜であって露光波
長に透明な皮膜で構成されでいた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の技術においては、Ｍ１４図に示す
ように、シフタ３１にどンホール３３が発生していたり
、シフタ３１の縁部に欠け３５が発生していたり、シフ
タ３１のに設計以外の余分な凸部３７が発生していたり
、ガラス基板３９のシフタ３１形成領域以外の領域にシ
フタ３１の形成材料の残存部４１が発生していた場合、
どンホール３３、欠け３５、凸部３７及び残存部４１（
これらを欠陥と総称する。）を修正する好適な方法は開
示されていなかった。

位相シフト法を積極的に利用するためには欠陥の修正は
不可欠てあり、好適な修正方法が望まれる。

また、修正を行なうに当り、特に欠け３５の領域にシフ
タ３１の構成材料と同じ材料を被着させる方法か考えら
れるが、この方法では位相シフト法の効果を維持するた
めに当該領域に当該材料をその膜厚までも考慮して被着
させる必要があり困難が伴う。

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、位相シフト用ホトマスクの欠陥
の修正をホトマスクの解像力を維持したまま簡易に行な
うことが出来る方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、位相シ
フト法用のシフタを具えるホトマスクの欠陥を修正する
に当り、 欠陥を下記の［１］〜［４］に分類し、■・・・シック
中に生したどンホール欠陥。

■・・・シフタの縁部に生した欠け欠陥。

■・・・シフタから余分に派生した凸状欠陥。

■・・・ホトマスクのシフタ形成１１域以外の領域に生
したシフタ形成材料の残存欠陥。

前述のどンホール欠陥については修正を行なわず、 前述の凸状欠陥及び残存欠陥については凸部及び残存部
をレーザを用いて除去することにより修正し、 前述の欠け欠陥については、該欠け欠陥がそれ単独で解
像されない大きざである場合は修正を行なわず、それ単
独で解像され得る大きざである場合は該欠け欠陥領域上
に光遮光部材をこれがシフタ外部側に所定面積延在する
ように設けることにより修正することを特徴とする。

なお、この発明においで、欠け欠陥がそれ単独で解像さ
れ得るか否かは、露光光学系の解像力、レジストの解像
力等の要素により決定されるものであるため、用いる露
光光学系、レジスト等の種類に応し決定する。

また、遮光部材をこれがシフタ外部側に所定面積延在す
るように設ける際の所定面積とは、シフタの形状、欠け
の大きさ等を考慮し決定する。

また、この発明でいう凸状欠陥とは、突起状に限らず、
シフタからシフタの設計形状以外に余分に派生している
欠陥全てを含む。

また、この発明のホトマスクとは、レチクルも含む。

（作用） この発明の修正方法によれば、解像度の低下を来す可能
性が高い大きな欠け欠陥の修正は、欠け領域に連光部材
（例えばクロム膜）を設けることにより行なう、然も、
遮光部材の膜厚は連光が行なえる値以上（上限は例えば
成膜時開等の経済性を考慮して決めれば良い、）であれ
ば良いので、シフタ材と同一材料を用い修正する場合に
比べ、膜厚管理が極めて容易になる。

また、欠け領域を遮光部材で修正する際に遮光部材を少
なくともシフタ外部側に所定面積延在するように設ける
ので、後述する英験結果から明らかなように本来のホト
マスクの解像力が回復される。即ち、遮光部材を欠け９
Ｉ域のみに設ける場合は本来の解像度が回復されないの
に対し、明らかに異なる作用を示す。

（笑施例） 以下、図面を参照してこの発明の位相シフト法用ホトマ
スク（以下、単にホトマスクと略称することもある。）
修正方法の寅施例について説明する。なお、以下の説明
に用いる各図は、この発明を理解出来る程度に各構成成
分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示しである。

シミュレーシ　ン 始めに、シフタに欠陥が無いホトマスク、シフタ中にピ
ンホール欠陥が在るホトマスク、シフタのエツジに欠け
欠陥（単独で解像され得る欠陥そうでない欠陥の）が在
るホトマスク、これら欠陥を修正したホトマスクそれぞ
れの、設計光学像の光強度分布をシミュレーションによ
り求める。なお、シミュレーションは、ＶＳＭと称され
るリングラフィ用シミュレーションプログラム（富士総
合研究所）を用い行なう、また、ステッパーは、光源が
１１ｉｉ１（波長３６５ｎｍ）、ＮＡ＝０．３５、コヒ
ーレンシー〇＝０．５のものを想定した。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、シフタに欠陥が無いホトマ
スク４１の投影光学像の光強度分布の説明に供する図で
ある。なお、第１図（Ａ）図中、４３はガラス基板、４
５はシフタである。ここで、シ２りの幅しく第１図（ハ
）参照。）はこの場合３ｕｍと仮定しでいる（以下、同
様。）、また、光強度分布は、縦軸に光強度（任意単位
）をとり、横軸にホトマスク上での位Ｉｔをとって示し
である（第２図〜第８図において同様。）。

第２図（Ａ）及びＣＢ）は、シフタ４５にピンホール欠
陥４７が在るホトマスク４９の投影光学像の光強度分布
の説明に供する図、また、第３図（Ａ）及び（８）はこ
のとンホール４７を遮光部５１で修正したホトマスク５
３の投影光学像の光強度分布の説明に供する図である。

第４図（Ａ）及び（８）は、シフタ４５のエツジに単独
では解像し得ない欠け欠陥（以下、小ざい欠け欠陥）５
５が在るホトマスク５７０投影光学像の光強度分布の説
明に供する図を示した図、また、第５図（Ａ）及び（Ｂ
）はこの小さい欠け欠陥５５を遮光部材５１で修正した
ホトマスク５９の投影光学像の光強度分布の説明に供す
る図である。

第６図（Ａ）及び（Ｂ）は、シフタ４５のエツジに単独
で解像し得る欠け欠陥（以下、大きい欠け欠陥）６１が
在るホトマスク６３の投影光学像の光強度分布の説明に
供する図である。なお、第６図（Ｂ）の光強度分布中に
おいて、破線で示す特性Ｃは欠陥無しのホトマスクの投
影光学像の光強度分布（第１図（Ｂ）に示したもの。）
である（第７図（Ｂ）及び第８図（Ｂ）において同じ。

）、また、第７図（Ａ）及び（Ｂ）はこの大きい欠け欠
陥６１をその欠け領域のみを遮光部材５１で覆い修正し
たホトマスク６５（比較例修正法のホトマスク６５）の
投影光学像の光強度分布の説明に供する図、また、第８
図（Ａ）及び（Ｂ）はこの大きい欠け欠陥６１をその欠
け領域及びこの欠け領域からシフや外部側に所定面積延
在した領域を遮光部材５１で覆い修正したホトマスク６
７（実施例修正法のホトマスク６７）の投影光学像の光
強度分布の説明に供する図である。

実施例修正法のホトマスク６７の連光部材５１の、シフ
タ４５からのはみ出し幅ｄは、この実施例の場合０’、
５ｕｍとしている。

第２図〜第５図各々の（Ｂ）図と、第１図（Ｂ）とを比
較することで明らかなように、ピンホールが在るホトマ
スク、ピンホール修正済みホトマスク、小さい欠け欠陥
が在るホトマスク及び小さい欠け欠陥を修正したホトマ
スク各々の投影光学像の光強度分布は、欠陥無しのホト
マスクのものと英賞的に同じとなることが分る。このこ
とから、ピンホール欠陥、小ざい欠け欠陥（それ自体解
像されない欠け欠陥）については、修正の必要がないこ
とが分る。

一方、第６図（Ｂ）から明らかなように、大きい欠け欠
陥（それ自体か解像され得る欠け欠陥）が在るホトマス
クの投影光学像の光強度分布は、欠陥無しのホトマスク
のものに比べ、光強度分布が細くなりまたボトム（最暗
部）の光強度が上ってくる。このままでは解像度低下を
招く。

そこで、比較例修正法、実施例修正法でそれぞれ修正を
行なった結果を見ると、比較例修正法で修正行なった場
合、第７図（Ｂ）から明らかなように、光強度のボトム
は欠陥無しのものと同じ程度になるが光強度分布はまだ
細い、これに対し、実施例修正法で修正を行なった場合
、第８図ＣＢ）から明らかなように、光強度のボトム・
分布共に欠陥無しのものと同程度に復帰することが分る
。

罠証叉１ 上述のシミュレーション結果を英証するべく以下に説明
するような実験を行なう。

ステッパ用のレチクルマークのみをクロム膜で形成しで
あるマスクブランクスを用意する。但し、このマスクブ
ランクスには、後に行なう電子線描画時のチャージアッ
プを防止するための導電膜が被著しである。

このマスクブランクスにＰＭＭＡの皮膜を形成し、この
皮膜を電子線により加速電圧が２０ＫＶ及びドーズ量が
１００ｕＣ：７ｃｍ２の条件で露光し、その後、メチル
イソブチルケトンを用い現像しざらにイソプロピルアル
コールを用いリンスして、ＰＭＭＡの一部が幅３ｕｍの
筆状に除去されたＰＭＭＡのパターンを形成する。この
ＰＭＭＡのパターンの膜厚は８０００人であった。

次に、この試料上全面に電子ビーム加熱蒸着法により５
１０２膜を０．４ｕｍの膜厚で形成し、その後、ジメチ
ルホルムアミド液中でＰＭＭＡのパターンを溶解させこ
の上のＳｉＯ２膜部分をリフトオフして、幅３ｕｍのＳ
ｉＯ２膜から成るシフタを有する実験用ホトマスクを形
成する。

この実験用ホトマスク形成の際の露光条件やリフトオフ
条件等をラフにしたので、この実験用ホトマスクには、
第２図に示したようなピンホール欠陥、第４図に示した
ような小ざな欠け欠陥、第６図に示したような大きな欠
け欠陥、ざらにシフタ形成材が残存する残存欠陥陥がそ
れぞれ多数個形成された。

そこで、複数のピンホール欠陥のうちの１つに光ＣＶＤ
法を用いクロム膜を被Ｓさせどンホールを覆う修正をす
る。また、小さな欠陥についてもそのうちの１つについ
てピンホールの場合同様な修正をする。また、大きな欠
陥については、あるものについては第７図（Ａ）に示し
た比較例修正法で修正し、他のあるものについては第８
図（Ａ）に示した実施例修正法で修正する。また、凸状
欠陥や残存欠陥はレーザで除去する。なお、この修正作
業において付＠させるクロム膜の膜厚はこのクロム膜が
光を連蔽出来る程度であれば良くその上限は特に限定は
ない。但し、この膜厚が厚いと成膜時間が長くなる等の
問題が生しるのでこのような点を考えでクロム膜の上限
は決めれば良い。この実施例ではクロム膜の膜厚を１０
００〜２０００λ程度としている。なあ、光ＣＶＤ法は
、クロムを用いた通常のホトマスクの修正に広く利用さ
れている。従って、その説明は省略する。

次に、このような実験用ホトマスク＠１０：１のｉ線用
ステッパにセットする。また、シリコン基板上にこの場
合ＦＳＭＲ（富士薬品工業製のネガ型レジスト）の厚ざ
ｌｕｍの皮膜を形成し、これを７０℃の温度で１分間ベ
ーキングする。

次に、このベーキング済みＦＳＭＲの皮膜を上記ステッ
パにより１００〜３００ｒｎＪ／ｃｒｎ２のドーズ量で
露光する。

次に、この試料を１００℃の温度で１分間ベーキングし
、その後、ＦＳＭＲ専用現像液により２３℃の温度で３
ｏ秒間現像する。

このようにしで得たレジストパターンを観察したところ
、欠陥がない部分（第１図対応）、ピンホール欠陥が在
る部分（筒２図対応）、どンホール欠陥修正済み部分（
第３図対応）、小さい欠け欠陥が在る部分（第４図対応
）、小ざい欠け欠陥修正済み部分（第５図対応）及び大
きい欠け欠陥を実施例修正法で修正した部分では、いず
れも、０．３ｕｍ幅のパターン、即ちホトマスク上で３
ＬＩｍ幅のシフタがステ・ンバの縮少比通りに縮小され
た設計通りのパターン、が解像されていることが分った
。しかし、大きい欠け欠陥が在る部分（第６図対応）で
は０．３ｕｍ幅のパターンでなく欠け欠陥部分がくびれ
た状態のパターンとなり、また、大きい欠け欠陥を比較
例の修正法で修正した部分ではｏ、２５０ｍ幅のパター
ンが解像されてしまい、いずれも設計通りのパターンが
得られないことが分った。

上述においては、この発明のホトマスク修正方法の実施
例についで説明したが、この発明は上述の実施例のみに
限られるものではなく以下に説明するような種々の変更
を加えることが出来る。

例えば、寅証寅験で用いたシック材料、透光部材材料、
レジスト材料及びこれらの膜厚、処理温度等は他の好適
な材料及びそれに適した条件に変更することが出来る。

また、遮光部材の被着方法は光ＣｖＤに限られるもので
はなく他の好適な方法でも良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなよう１こ、この発明のホト
マスク形成方法によれば、位相シフト用ホトマスクの解
像力を低下させ易いシフタエツジ部の大きい欠け欠陥を
選択し、この欠け欠陥の欠け領域上及び少なくともこの
欠け領域からシフタ外部に延在する領域上に連光部材を
設ける。これ１こより、ホトマスク本来の解像力を復元
させ得る修正が出来る。然も、遮光部材の膜厚の光連蔽
が出来る膜厚であれば良いので膜厚制御も容易である。

これがため、位相シフト用ホトマスクの欠陥の修正をホ
トマスクの解像力を維持したまま簡易に行なうことが出
来るので、位相シフト法の積極的に利用が図れる。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図（Ａ）及び（Ｂ）は、無欠陥のホトマスクの投影
光学像の光強度分布の説明に供する図、第２図（Ａ）及
び（Ｂ）は、ピンホール欠陥が在るホトマスクの投影光
学像の光強度分布の説明に供する図、 第３図（Ａ）及び（Ｂ）は、どンホール修正済みホトマ
スクの投影光学像の光強度分布の説明１こ供する図、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、小ざい欠け欠陥が在るホト
マスクの投影光学像の光強度分布の説明１０供する図、 第５図（Ａ）及び（Ｂ）は、小ざい欠け欠陥修正済ホト
マスクの投影光学像の光強度分布の説明に供する図、 第６図（Ａ）及び（Ｂ）は、大きい欠け欠陥が在るホト
マスクの投影光学像の光強度分布の説明に供する図、 第７図（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例修正法のホトマスク
の投影光学像の光強度分布の説明に供する図、 第８図（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例修正法のホトマスク
の投影光学像の光強度分布の説明に供する図、 第９図（Ａ）〜（Ｄ）及び第１０図（Ａ）〜（Ｄ）は、
従来技術の説明に供する図、第１１図〜第１３図は、シ
フタの他のデザイン例を示す図、 第１４図は、位相シフト用ホトマスクにおける欠陥の説
明図である。 ４１・・・無欠陥のホトマスク ４３・・・ガラス基板、　　４５・・・シ２り４７・・
・ピンホール ４９・・・ピンホール欠陥が在るホトマスク５１・・・
遮光部材 ５３・・・ピンホール修正済みホトマスク５５−・・小
さい欠け欠陥（それ自体解像されない欠け欠陥） ５７・・・小さい欠け欠陥が在るホトマスク５９・・・
小さい欠け欠陥修正済ホトマスク６１・・・大きい欠け
欠陥（それ自体解像され得る欠け欠陥） ６３・・・大きい欠け欠陥が在るホトマスクＣ−・・欠
陥無しのホトマスクの投影光学像の光強度分布 ６５・・・大きい欠け欠陥の比較例修正法のホトマスク ６７・・・大きい欠け欠陥の実施例修正法のホトマスク ｄ−・・遮光部材のシフタエツジからのはみ出し幅。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社−一−Ｌ−一−
ｉ 無欠陥のホトマスクの光強度分布の説明図−一一−Ｌ□
→ ピンホール欠陥か在るホトマスクの光強度分布の説明図
〒−−Ｌ−ｊ ピンホール修正済ホトマスクの光強度分布の説明図第３
図 〒−−−Ｌｊ 小ざい欠け欠陥があるホトマスクの光強度分布の説明図
第４図 −一一一し一一−ｉ 小ざい欠け欠陥修正済ホトマスウの光強度分布の説明図
−一一一し一一−ｉ 大きい欠陥か在るホトマスクの光強度分布の説明図−一
−し一一−ｉ 比較例修正法のホトマスクの光強度分布の説明図第７図 ｄ：遮光部材のシフタエツジからのはみ出し幅実施例修
正法のホトマスクの光強度分布の説明図第Ｓ図 ＋３　　　　　１３　　　　　１３ 従来技術の説明に供する図 従来技術の説明に供する図 一一一一一β−−−−Ｎ 第ｎ図 第１２図 トーρ シフタの他のデザイン例を示す図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相シフト法用のシフタを具えるホトマスクの欠
   陥を修正するに当り、 欠陥を下記の［１］〜［４］に分類し、 ［１］・・・シフタ中に生じたピンホール欠陥。 ［２］・・・シフタの縁部に生じた欠け欠陥。 ［３］・・・シフタから余分に派生した凸状欠陥。 ［４］・・・ホトマスクのシフタ形成領域以外の領域に
   生じたシフタ形成材料の残存欠陥。 前記ピンホール欠陥については修正を行なわず、 前記凸状欠陥及び残存欠陥については凸部及び残存部を
   レーザを用いて除去することにより修正し、 前記欠け欠陥については、該欠け欠陥がそれ単独で解像
   されない大きさである場合は修正を行なわず、それ単独
   で解像され得る大きさである場合は該欠け欠陥領域上に
   光遮光部材をこれがシフタ外部側に所定面積延在するよ
   うに設けることにより修正すること を特徴とするホトマスク修正方法。