JPH0426846A - 位相シフトマスクのマスク修正装置 - 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〕 本発明は、位相シフトマスクのマスク修正装置に関する
ものである。本発明は、例えば、位相シフトマスクを作
成するに際して、遮光部パターンや、位相シフト部パタ
ーンについて、これが必要なのに形成されていない部分
（本明細書中このような部分を「欠落部」と称する）や
、形成すべきでないのに形成されてしまっている部分（
同じくこのような部分を「不要部」と称する）に対して
、これらを補正して修正する場合に利用することができ
る。

〔発明の概要〕

本発明の位相シフトマスク修正装置は、イオンビーム照
射手段によりマスク面にイオンビームを照射し、発生す
る２次イオンをモニタすることによって、所望位置に遮
光部及び／または位相シフト部が存在するか否かを検知
し、欠落部にはイオンビームを照射しつつ遮光部及び／
または位相シフト部形成用のガス系からガスを供給して
必要な部分を形成し、不要部にはイオンビームを照射し
てこれを除去することによって、位相シフトマスクの修
正を可能ならしめたものである。

〔従来の技術〕

位相シフトマスクは、各種パターン形成技術等に用いる
ことができ、例えば半導体装置製造プロセスにおいて、
レジストパターンを形成する場合の露光マスクなどとし
て利用することができる。

位相シフトマスクは、マスクを透過する光に位相差を与
え、これにより光強度プロファイルを改善するいわゆる
位相シフト技術を応用したもので、フォトリソグラフィ
ー技術においてその解像度を更に向上させることができ
、このため、加工寸法が年々微細化される傾向にある半
導体装置を得るマスク技術として、近年特に注目されて
いる。

位相シフト技術については、特開昭５８−１７３７４４
号公報や、ＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮＳＯＮ他“Ｉｍｐ
ｒｏｖｉｎｇ　Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎｉｎ　Ｐｈｏｔｏ
ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｐｈａｓｅ−
５ｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍａｓｋ”ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡ
ＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＥ
Ｓ、　ＶＯＬ。

ＥＤ−２９Ｎｏ、１２．　ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２，
Ｐ１Ｂ２８〜１８３６、またＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮ
ＳＯＮ他”Ｔｈｅ　Ｐｈａｓｅ−５ｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍ
ａｓｋ　Ｕ　：Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｓ　ａｎｄ　Ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ　Ｒｅ５ｉｓ
ｔＥｘｐｏｓｕｒｅｓ”同誌νｏ１．　ＥＤ−３１，Ｎ
ｏ、６．　ＪＵＮＥ　１９８４゜Ｐ７５３〜７６３に記
載がある。

従来より知られている位相シフト法について、第６図を
利用して説明すると、次のとおりである。

例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を行う
場合、通常の従来のマスクは、第６図（ａ）に示すよう
に、石英基板等の透明基板１上に、Ｃｒ（クロム）など
の遮光性の材料を用いて遮光部１０を形成し、これによ
り例えばライン・アンド・スペースの繰り返しパターン
を形成して、露光用マスクとしている。この露光用マス
クを透過した光の強度分布は、第６図（ａ）に符号Ａ１
で示すように、理想的には遮光部１０のところではゼロ
で、他の部分（透過部１２ａ、１２ｂ）では透過する。

１つの透過部１２ａについて考えると、被露光材に与え
られる透過光は、光の回折などにより、第６図（ａ）に
Ａ２で示す如く、両側の裾に小山状の極大をもつ光強度
分布になる。透過部１２ｂの方の透過光Ａ２’は、−点
鎖線で示した。各透過部１２ａ。

１２ｂからの光を合わせると、Ａ３に示すように光強度
分布はシャープさを失い、光の回折による像のぼけが生
し、結局、シャープな露光は達成できなくなる。これに
対し、上記繰り返しパターンの光透過部１２ａ、１２ｂ
の上に、１つおきに第６図（ｂ）に示すように位相シフ
ト部（「シフター」と称される）１１を設けると、光の
回折による像のぼけが位相の反転によって打ち消され、
シャープな像が転写され、解像力や焦点裕度が改善され
る。

即ち、第６図（ｂ）に示す如く、一方の透過部１２ａに
位相シフト部１１が形成されると、それが例えば１８０
°の位相シフトを与えるものであれば、該位相シフト部
１１を通った光は符号Ｂ１で示すように反転する。それ
に隣合う透過部１２ｂからの光は位相シフト部１１を通
らないので、かかる反転は生しない。被露光材に与えら
れる光は、互いに反転した光が、その光強度分布の裾に
おいて図に８２で示す位１で互いに打ち消し合い、結局
被露光材に与えられる光の分布は第６図（ｂ）に８３で
示すように、シャープな理想的な形状になる。

上記の場合、この効果を最も確実ならしめるには位相を
１８０°反転させることが最も有利であるλ 位相シフト部の屈折率、λは露光波長）なる膜厚で膜形
成した位相シフト部１１を設ける。

なお露光によりパターン形成する場合、縮小投影するも
のをレティクル、１対１投影するものをマスクと称した
り、あるいは原盤に相当するものをレティクル、それを
複製したものをマスクと称したすすることがあるが、本
発明においては、このような種々の意味におけるマスク
やレティクルを総称して、マスクと称するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記位相シフトマスクの分野においては、未だ解決すべ
き問題点が多い。

位相シフトマスクを得る上で最も重要な問題点は、位相
シフトマスクの修正手段が無いということである。特に
位相シフトマスクの位相シフト部については、その欠陥
を検査して、これを修正する手段は無く、従来は位相シ
フト部の修正、特に欠落部の補充は不可能であった。

即ち、通常のマスクについては、その欠陥検査及び修正
は、適宜の手段を用いてこれを行うことができ、例えば
欠陥検査は透過光を利用して行うことができる。通常の
露光用マスクは、透明なＳｆＯ□等の基板上に、それら
の光をほぼ１００％遮断するＣｒ膜等の遮光膜を所望の
形状にパターニングして付着させた構造となっているた
め、遮光膜に欠陥があれば、透過光をとらえて、正常な
パターンと比較することで検査可能である。また、かか
る通常のマスクについては、その作成過程で発生した遮
光部パターン不良（欠陥）を修正するためには、例えば
イオンビームを用いて、欠落部については該個所にイオ
ンビームを照射しつつカーボン膜を堆積し得るような反
応ガスを与えてＣＶＤによりカーボン膜を形成し、また
不要部については、イオンビームを適宜の時間照射して
これをスパッタ除去して修正することができる。

しかし位相シフト部については、上記のような付加、除
去による修正は、従来、不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解決して、位相シフトマ
スクの欠陥を、その位相シフト膜の欠陥も含めて検知し
かつ修正することができるマスク修正装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕前記した問題
点を解決するため、本発明のマスク修正装置は、基板上
に、遮光部と、光透過部と、位相シフト部とを備える位
相シフトマスクのマスク修正装置について、イオンビー
ム照射手段と、イオンビームを照射したことにより発生
する２次電子をモニタするモニタ手段と、遮光部及び／
または位相シフト部形成用のガス系とを備える構成とし
、前記イオンビーム照射手段によりマスク面にイオンビ
ームを照射し、該照射により発生する２次イオンを前記
モニタ手段によりモニタすることによって、所望位置に
遮光部及び／または位相シフト部が存在するか否かを検
知し、この検知結果に基づき、遮光部及び／または位相
シフト部の欠落部には前記イオンビーム照射手段により
イオンビームを照射しつつ前記遮光部及び／または位相
シフト部形成用のガス系からガスを供給して遮光部及び
／または位相シフト部を形成し、遮光部及び／または位
相シフト部の不要部には前記イオンビーム照射手段によ
りイオンビームを照射してこの部分を除去する構成とす
る。

上記のように本発明においては、イオンビーム照射によ
り発生する２次イオンによって欠落部、不要部を検知す
るので、位相シフトマスクの遮光部は勿論、位相シフト
部についても、その欠陥を知ることができる。発生する
２次イオン種は、イオンビームの被照射部の材料によっ
て異なるからである。この検知は、イオンビームの強度
の設定により、事実上遮光部や位相シフト部に影響を与
えないように非破壊的に行うことが可能である。

なおイオンビーム照射により、イオンのみならず、電子
（２次電子）が発生することもあるが、本発明において
は、被検体に電子ビームを照射することにより被検体上
の材料に応して発生するこれら検知可能なものを便宜上
総称して「２次イオン」と称するものである。

更に本発明の装置は、遮光部及び／または位相シフト部
を形成することができるガス系を備えているので、欠落
部が存在すればその個所に電子ビームを照射して該ガス
系をジェット噴射などで与え、そこにＣＶＤ等の堆積で
膜成長を行わせることにより、欠落部を補正できる。例
えば、遮光部が欠落していればカーボン膜を与えるガス
系を与え、位相シフト部が欠落していれば該位相シフト
部材料を成膜できるガス系を与えるようにして、それぞ
れの修正を行うことができる。両ガス系は、切り換え可
能にしておけばよい。

また、不要部については、電子ビームを照射することに
より、この部分を容易に除去できる。除去のための電子
ビームは、検査時や堆積時よりも全体として強くする必
要があり、これは電子ビーム自体のエネルギーを大きく
するのでもよいが、こうすると電子ビームの焦点が変わ
るなど制御必要な状況が生じることがあるので、簡便に
は照射時間を長くするようにすればよい。

本発明によりマスク修正すべき位相シフトマスクは、そ
の構成は任意である。

位相シフトマスクの基板材料としては、ＳｉＯ□や石英
以外にも、通常のガラスや、その他適宜各種成分を含有
させたガラス等を用いることができ、使用すべき露光光
に対して必要な光透過性のあるものであれば任意である
。

また遮光部も、クロム以外に酸化クロム、もしくは高融
点金属（Ｗ、Ｍｏ、Ｂｅ等）全般、及びその酸化物など
を用いることができ、露光光に対する遮光作用があるも
のであれば、任意である。

また、かかる遮光部と、修正時に電子ビーム照射により
形成される修正遮光部とが別材料でもよいことは勿論で
ある。

更に、位相シフト部も、Ｓｉ’、　５ｔＯｚ＋　　シリ
コン窒化物等、位相シフト効果があって、かつ電子ビー
ムにより形成できるものであれば、任意に用いることが
できる。微細加工用マスクとして用いる場合、短波長の
光（例えば紫外光）の透過率が高いものであることが望
ましい。なお、基板上に形成された位相シフト膜の材料
と、電子ビームにより修正して補充する位相シフト膜の
材料とは一般に同じものであることを要するが、屈折率
が同じで、かつ付着性が良好であれば、異なる材料で形
成することを排除するものではない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。但し当然ではあ
るが、本発明は以下述べる実施例により限定されるもの
ではない。

実施例−１ この実施例は、本発明を、特に微細化・集積化した半導
体装置を製造する際に用いる位相シフトマスクについて
、その製造時のマスク修正に適用したものである。

第１図に、本実施例のマスク修正装置の構成を示す。

第１図において、符号８はマスク修正を行うべき位相シ
フトマスクであり、これはチャンハーフ内において、ス
テージ７１上に載置されている。矢印７２．７３は、欠
陥検知や修正時にチャンバー７内の雰囲気圧を制御する
ための減圧ポンプの吸気系を示す。

本実施例においては、イオンビーム照射手段２は、チャ
ンバー７の上部に設けられたイオン源２１と、その他図
示しない電子レンズ系とから成って、基板１上において
イオンビームの焦点を結ばせる構成になっている。この
イオンビーム照射手段２は、電子顕微鏡において用いら
れるのと同様な構成に設計でき、通常のイオンビーム照
射手段と同じく構成すればよい。図中、矢印２２でイオ
ンビームを示す。

本実施例は、基板上に位相シフト膜としてＳｉＯ□膜を
形成する場合に本発明を通用したものであり、従って、
修正時の位相シフト膜形成用のガス系としては、５ｉＨ
ａ、５ｉｌＪｚＨｚ　、５ｉ（ＯＣＨい−，５ｉ（ＯＣ
ｚ）ｌｓ）４等の含シリコンガス（この内生なくとも１
種を用いればよい）と、酸素０□との混合ガスを用いて
、これによりＳｉＯ□膜を形成するようにした。

また本実施例では、遮光部の欠落部を補正するためのガ
ス系として、炭化水素（ｔ（ｙｄｒｏ−ｃａｒｂｏｎ）
ガスを用いて、カーボン膜を形成するようにした。

第１図中、３１は含シリコンガス用ボンベ、３２は０□
用ボンベであり、これらによって位相シフト膜形成用の
ガス系が構成されている。３３は炭化水素ガス用ボンへ
で、これにより遮光部形成用のガス系が構成される。

３４〜３８はバルブであり、これらによってガス系の切
換えや、混合比及び流量制御を行う。

本実施例のマスク修正装置は、次のように使用すること
ができる。

例えば、第２図（ｂ）に断面を略示するような、基板上
に遮光部１０と位相シフト部１１と光透過部１２とを有
して成るモデルの位相シフトマスクについて本実施例を
用いて修正を行うとすると、そのマスク面について、第
２図（ａ）に示すように、矢印Ａで模式的に示す如くイ
オンビームを全面に走査してビーム照射し、この時イオ
ンビームにより発生する２次イオンをモニタして、設計
どおりの所定の位置に遮光部や、位相シフト部が存在し
ているかどうかを検知する。これは、イオンビーム照射
により生ずる２次イオンが、照射された材料物質によっ
て異なることを利用して、この検知を行うものである。

第２図（ａ）の例で言うと、符号４１で示す部分が欠落
部になっていて、これが検知される。即ち、第３図に示
すように、イオンビーム２２が照射されると、被照射材
料の種類に応した２次イオン５１が発生するが、これを
モニタ手段６によりモニタすることにより、設計上では
形成されるべき部分が欠落部４１になっていることが検
知される。

また、第２図Ｃａ）に符号４２で示すのは設計上ではこ
こに位相シフト部が形成されてはいけない不要部であり
、これも上記と同様に、モニタ手段６により検知される
。

上記欠落部４１については、イオンビームを照射しつつ
位相シフト膜形成用ガスを与えて、位相シフト膜を補修
するわけであるが、本実施例では第４図に示すように、
ガスインジェクタ３９によりこの欠落部４１付近にボン
ベ３１．３２から５ｉＯｚ形成用のガスを噴射し、この
時イオンビーム２２を該欠落部４１にのみ照射して、こ
れによりその部分に位相シフト膜を形成して、補修を行
う。第４図は、図の左から右にイオンビーム２２を走査
した場合を示し、ここで形成された位相シフト膜（Ｓｉ
ｎ２膜）は符号１１′で示す。なお第４図中、インジェ
クタ３９から基板１上に与えられたガスの分子を模式的
に○で示した。

上記は、位相シフト部１１の欠落４１について説明した
が、例えばクロムから成る遮光部１０に欠落部があった
場合も、同様に補修できる。但し、ガス系はボンへ３３
からのものに切換えて、カーボン膜を形成して補修する
。

一方、上記検知により、第２図（ａ）に符号４２で示す
如き不要部があることがわかった場合、この部分につい
ては、イオンビーム２２の照射により除去して、修正す
る。

これは例えば第５図のように、該不要部４２にイオンビ
ーム２２を照射して、この部分をスパッタ除去すること
により、修正できる。符号５２で除去された部分のスパ
ッタ粒子を模式的に示す。

除去時のイオンビーム２２の強さは、検知時や膜形成時
より全体のエネルギーとしては大きい必要があり、本例
では照射時間を長くとって、この除去を達成した。但し
短時間で除去を行いたい場合は、イオンビーム強度を強
くし、電子レンズ等で焦点位置を補正して、この除去を
行うようにすればよい。

上述の検知、修正の順序は任意である。例えば、検知と
同時に、欠落部や不要部があればその修正をその都度行
うようにすることができる。これは修正を要する部分が
比較的少ない場合に適すると言える。あるいは、全体的
な検知を行い、欠落部、及び不要部である要修正部分を
記憶しておき、検知後、欠落部の補修・不要部の除去（
この順も任意である）を行うようにすることもできる。

遮光部１０と位相シフト部１１についての検知・修正の
順も任意であり、両者を同時の走査で行うこともできる
。

上記は遮光部１０と位相シフト部１１との双方について
その欠陥を検知し、修正する場合で説明したが、勿論、
遮光部１０のみ、あるいは位相シフト部１１のみについ
ての修正に本発明を用いるのでもよい。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、位相シフトマスクの修正を
、その位相シフト部の欠陥の検知や修正も含めて、該修
正を可能ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るマスク修正装宜の構成
図である。第２図はこの実施例により修正すべき位相シ
フトマスクのモデルを示すもので、第２図（ａ）は平面
図、第２図（ｂ）は断面図である。第３図は、電子ビー
ム照射により欠落部、不要部を検知する状況を示す図、
第４図は欠落部の補修による修正の状況を示す図、第５
図は不要部の除去による修正の状況を示す図である。第
６図は位相シフトマスクの原理説明図である。 １・・・基板、２・・・イオンビーム照射手段、２１・
・・イオン源、２２・・・イオンビーム、３１〜３３・
・・ガス系、４１・・・欠落部、４２・・・不要部、５
１・・・２次イオン、６・・・モニタ手段、１０・・・
遮光部、１１・・・位相シフト部、１２゜１２ｂ・・・
光透過部。 第 慕 図 第 図 ＼ ８仕相シフトマスク 、午要苦ｒの准ム 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に、遮光部と、光透過部と、位相シフト部と
   を備える位相シフトマスクのマスク修正装置であって、 イオンビーム照射手段と、イオンビームを照射したこと
   により発生する２次電子をモニタするモニタ手段と、遮
   光部及び／または位相シフト部形成用のガス系とを備え
   、 前記イオンビーム照射手段によりマスク面にイオンビー
   ムを照射し、該照射により発生する２次イオンを前記モ
   ニタ手段によりモニタすることによって、所望位置に遮
   光部及び／または位相シフト部が存在するか否かを検知
   し、 遮光部及び／または位相シフト部の欠落部には前記イオ
   ンビーム照射手段によりイオンビームを照射しつつ前記
   遮光部及び／または位相シフト部形成用のガス系からガ
   スを供給して遮光部及び／または位相シフト部を形成し
   、 遮光部及び／または位相シフト部の不要部には前記イオ
   ンビーム照射手段によりイオンビームを照射してこの部
   分を除去する構成としたことを特徴とする位相シフトマ
   スクのマスク修正装置。