JPH05333534A

JPH05333534A - 位相シフト・マスクの欠陥修正方法

Info

Publication number: JPH05333534A
Application number: JP16404392A
Authority: JP
Inventors: Hideo Shimizu; 秀夫清水
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-05-30
Filing date: 1992-05-30
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】位相シフト・マスクの欠陥修正を簡便な方法
で行い、しかも実用上十分な解像特性を保証する。【構成】コンタクト・ホール・パターン３の周囲に解
像限界以下の寸法を有する補助パターン４が配され、こ
の補助パターン４上に位相シフタ５が形成された補助パ
ターン付き位相シフト・マスクにおいて、位相シフタ５
の１個が剥離したとする。このマスクをそのままフォト
リソグラフィに用いると、コンタクト・ホールは剥離の
生じた補助パターン４の方向へ突出した形状となる。そ
こで、集束イオン・ビーム蒸着によりこの補助パターン
４をカーボン層で埋め込み、遮光する。透過光強度分布
のシミュレーションによると、全体的な光強度はやや低
下するが、コンタクト・ホールの形状は実用上問題のな
いレベルに改善される。自己整合型等の他のタイプのマ
スクにも適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
においてフォトリソグラフィー用のフォトマスク（レチ
クル）として使用される位相シフト・マスクの欠陥修正
方法に関し、特に簡便な方法で修正が行え、しかも実用
上十分な解像特性が保証できる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の分野においてはサブミ
クロン・レベルの加工が量産工場において既に実現さ
れ、今後のハーフミクロン・レベル、さらには６４Ｍビ
ットＤＲＡＭクラスで必須となるクォーターミクロン・
レベルの加工に関する研究が進められている。

【０００３】このような微細加工の進歩の鍵となった技
術はフォトリソグラフィであり、従来の進歩は露光波長
の短波長化、およびステッパ（縮小投影露光装置）の縮
小投影レンズの高開口数（ＮＡ）化によるところが大き
い。このうち、短波長化に関しては、ＫｒＦエキシマ・
レーザ光（２４８ｎｍ）を用いる遠紫外線リソグラフィ
が有望であるが、十分な性能を有するレジスト材料の開
発が遅れており、直ちに量産現場へ導入することは難し
い。

【０００４】これに対し、露光光の高調波成分を利用し
て解像度を上昇させるいわゆる超解像技術により、従来
の高圧水銀ランプを光源とするｇ線（４３６ｎｍ）リソ
グラフィ、あるいはｉ線（３６５ｎｍ）リソグラフィを
延命する試みも数多く行われている。

【０００５】超解像技術として脚光を浴びている技術の
ひとつに、位相シフト法がある。これは、フォトマスク
を透過する露光光に位相差を与えることにより、透過光
相互の干渉を利用して解像度の向上を図る方法である。
位相シフト法では、位相差を発生させるために、レチク
ルを構成するガラス基板上に位相シフタを特定のパター
ンに形成することが必要である。この位相シフタは、ガ
ラス基板とは屈折率の異なるＳＯＧ（スピン・オン・グ
ラス）等の透明膜をパターニングして形成するのが最も
一般的であるが、ガラス基板そのものを所定のパターン
にエッチングして溝部を形成する方法もある。この場合
は、溝部の深さに相当する部分がガラス基板とは屈折率
の異なる空気層に置き換えられたことになる。上記位相
差は通常は１８０°、すなわち反転状態である。

【０００６】位相シフト法による解像度向上の原理に
は、大別して空間周波数変調とエッジ強調とがあり、こ
れらの原理とマスク構造の組み合わせにより様々な種類
の位相シフト・マスクが提案されている。代表的なもの
としては、（ａ）レベンソン（Levenson) 型位相シフト
・マスク、（ｂ）補助パターン付き位相シフト・マス
ク、（ｃ）自己整合型位相シフト・マスク、（ｄ）透過
型位相シフト・マスク等がある。

【０００７】（ａ）のレベンソン型は、空間周波数変調
の原理にもとづくものであり、Ｃｒ遮光膜に開口された
隣り合う開口パターンの一方に位相シフタを設けた構造
を有する。隣り合う透過光は位相が互いに反転している
ため、両開口パターンの境界部における光強度は０とな
り、微細なパターンを分離することができる。ライン・
アンド・スペースのような周期パターンに対して特に有
効なタイプである。

【０００８】（ｂ）の補助パターン付き位相シフト・マ
スクは、エッジ強調の原理にもとづくものであり、目的
とする主パターンの周囲に解像限界以下の微細な寸法を
有する補助パターンを形成し、この補助パターンの部分
に位相シフタを形成するものである。位相シフタを透過
した光は、中央の主パターンの透過光に対して位相が反
転しているので、透過光の光強度分布が急峻となり、解
像度が向上する。

【０００９】（ｃ）の自己整合型もエッジ強調の原理に
もとづいており、Ｃｒ遮光膜の開口パターンの輪郭に沿
って該Ｃｒ遮光膜のエッジよりも迫り出した形の位相シ
フタ（通常は透明膜）を有する。この形式の位相シフト
・マスクにおける解像度向上の原理は、補助パターン付
き位相シフト・マスクとほぼ同様である。この形式のマ
スクは、Ｃｒ遮光膜の上で透明膜をパターニングした
後、等方的なウェット・エッチングによりＣｒ遮光膜を
除去することにより自己整合的に形成することができ、
マスク作成が容易である。コンタクト・ホールのような
孤立パターンに対して特に有効なタイプである。

【００１０】（ｄ）の透過型は、上述の３者とは異な
り、Ｃｒ遮光膜を持たず、特定のパターンに形成された
位相シフタ（通常は透明膜）のみをガラス基板上に有す
る。原理的には空間周波数変調にもとづいており、位相
シフタを透過した光と、ガラス基板のみを透過した光が
互いに反転した位相を有することから、パターン境界部
の光強度が０となり、パターンが分離する。この形式で
は、位相シフタの配置を決定するためのＣＡＤシステム
が必要である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように様々な提
案がなされている位相シフト・マスクであるが、実用化
を前に克服すべき課題は多い。中でも、月刊セミコンダ
クター・ワールド１９９１年５月号ｐ．１０３〜１０６
にも指摘されているように、位相シフタの欠陥修正技術
の確立は最重要課題とされている。それは、この技術が
位相シフタを持たない従来のＣｒマスクの修正に比べて
遙かに高度な技術を要するからである。

【００１２】位相シフタを持たない通常のＣｒマスクで
は、不要な部分に黒いＣｒ遮光膜が残る黒欠陥、あるい
はＣｒ遮光膜の一部が欠損する白欠陥が、欠陥の主なも
のであった。黒欠陥は集束イオン・ビームでスパッタ除
去することができ、白欠陥は欠損部にカーボン等の遮光
材料を集束イオン・ビーム蒸着させることで、比較的容
易に除去するができた。

【００１３】これに対し、位相シフト・マスクには露光
光の位相をシフトさせる機能が付加されているため、位
相シフタに欠陥が発生した場合、単に幾何学的にパター
ンを整形するだけでは済まないという問題を抱えてい
る。この問題を、図１６を参照しながら説明する。この
図は、ガラス等からなるマスク基板４１上に所定のパタ
ーンにＣｒ遮光膜４２が形成され、さらにＳＯＧ等の透
明膜からなる位相シフタ４３が上記Ｃｒ遮光膜４２に開
口された開口部４７を覆って形成されている状態を模式
的に示している。この位相シフタ４３の断面形状は本来
は矩形となるべきであるが、図示されるように欠損部４
４が発生している。また、Ｃｒ遮光膜４２に開口された
もう一方の開口部４８は、本来は完全な空白であるべき
であるが、透明膜の残渣４６が付着している。

【００１４】ここで、不要部に付着した残渣４６は、集
束イオン・ビーム等を用いてスパッタ除去することがで
きるが、欠損部４４を埋め込むには極めて高度な技術を
要する。それは、この欠損部４４に埋め込まれる補修片
４５が単に欠損部４４と同一形状を有しているのみなら
ず、修正後に透過光の位相差が許容誤差内に収まるこ
と、透過率の低下が生じないこと、等が必要となるから
である。これは、補修片４５の屈折率、膜質、膜厚を精
密に制御することを意味しており、現状の技術では必ず
しも容易ではない。

【００１５】しかも、かかる位相シフタの欠陥（透明欠
陥）は、従来のＣｒマスクのＣｒ欠陥（不透明欠陥）よ
りも転写性が高い。これは、Ｃｒ欠陥が解像限界以下の
大きさであれば転写されないのに対し、位相シフタの欠
陥は同程度の大きさであっても透過光の位相が該位相シ
フタのエッジを境として反転しているために、該エッジ
に沿って鮮明な暗部が発生してしまうからである。した
がって、位相シフタの場合は、Ｃｒ欠陥よりも小さな欠
陥まで修正する必要がある。

【００１６】そこで、上述のような欠損部を埋め戻すと
いう方法とは別の概念による位相シフタの欠陥修正技術
も提案されている。たとえば、第５１回応用物理学会学
術講演会（１９９０年秋季年会）講演予稿集ｐ．４９
３，講演番号２７ｐ−ＺＧ−１０には、サブシフタを用
いる方法が報告されている。これは、図１７（ａ）に示
されるように、ガラス基板５１上に所定のパターンにＣ
ｒ遮光膜５２を形成した後、サブシフタ５３で基板の全
面を覆い、その上に位相シフタ５４を形成するものであ
る。上記サブシフタ５３は、位相シフタ５４と同じ光学
性能を有する透明膜である。

【００１７】ここで、位相シフタ５４に図１７（ａ）に
示されるような欠損部５５が生じた場合、図１７（ｂ）
に示されるように、この欠損部５５を含む領域をサブシ
フタ５３にまでわたって集束イオン・ビーム・エッチン
グ等により異方的に除去する。このエッチングにより形
成された開口部５６における透過光と、該開口部５６の
周囲の位相シフタ５４の透過光との位相差は３６０°、
すなわち同位相となり、欠陥が修正される。

【００１８】しかし、この技術はサブシフタ５３が無欠
陥かつ精密な膜厚に形成されていること、およびエッチ
ングをサブシフタ５３とガラス基板５１の境界で精密に
停止させることが前提であり、このことが解決すべき技
術的課題として残されている。

【００１９】そこで本発明は、現行の技術ですぐに対応
でき、しかも実用上十分な解像度を保証することが可能
な位相シフト・マスクの欠陥修正方法を提供することを
目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト・マ
スクの欠陥修正方法は、上述の目的を達成するために提
案されるものであり、位相シフタの欠陥の発生部位を遮
光材料層により被覆することを特徴とする。

【００２１】本発明はまた、位相シフタの欠陥の発生部
位における前記露光光の透過率を低減させることを特徴
とする。

【００２２】本発明はまた、前記位相シフタが所定のパ
ターンに形成された透明膜、もしくは前記透明基板に所
定のパターンに刻設された溝部のいずれか一方であるこ
とを特徴とする。

【００２３】本発明はまた、前記位相シフタに発生する
欠陥が剥離、欠損、突起、空隙の少なくともいずれかで
あることを特徴とする。

【００２４】本発明はまた、前記遮光材料層が炭素系被
膜であることを特徴とする。

【００２５】本発明はさらに、前記透過率の低減がイオ
ン注入により行われることを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明者は、上述の目的を達成するために、ま
ず補助パターン付き位相シフト・マスクの位相シフタの
欠陥修正についてシミューレーションを行った結果、興
味深い事実を見出した。それは、位相シフタの欠陥があ
る範囲内の規模に収まっていれば、欠陥部分を遮光して
も解像性に大きな影響が現れないということである。こ
の発想は、補助パターンが元来は解像に寄与しない微細
なパターンであるから、この一部を塞いでも重大な影響
は現れないであろうという予測にもとづいている。

【００２７】この補助パターン付き位相シフト・マスク
について得た知見を、他のタイプの位相シフト・マスク
にも適用したところ、自己整合型位相シフト・マスクや
ガラス基板そのものを所定のパターンにエッチングして
溝部を形成するタイプにも有効であり、さらに欠陥の程
度が軽微であればレベンソン型にも有効であることを見
出した。

【００２８】つまり、位相シフト法では、位相シフタの
形成領域とその周囲の領域における透過光の相互間の位
相差を利用して解像度を向上させているので、位相シフ
タに欠陥が生ずるとこの位相差が狂う。たとえば、位相
シフタの一部が剥離した場合には、剥離部と位相シフタ
の残部との間で位相が反転し、解像に悪影響を与えてし
まう。しかし、本発明を適用してこの剥離部を遮光すれ
ば、全体としての透過光強度は若干低下するものの、少
なくとも剥離部の周辺で位相が反転することはなくなる
のである。

【００２９】位相シフタの欠陥には、剥離の他にも欠
損、突起、空隙等が考えられ、それぞれ位相シフタの膜
厚を局部的に変化させて位相差を狂わせる原因となる。
しかし、本発明を適用すればいずれの欠陥による影響も
最小限に抑えることができる。

【００３０】上記遮光の方法としては、遮光材料層を欠
陥の発生部位を覆って被着させる。実用上は、従来から
Ｃｒマスクの白欠陥の修正方法と同じく、集束イオン・
ビーム蒸着等により炭素系被膜を形成すれば良い。ただ
し、Ｃｒマスクの白欠陥の修正がもともと遮光すべき部
位を遮光するという考え方であるのに対し、本発明の欠
陥修正はもともと露光光を透過させるべき部位を遮光す
るという考え方であり、この点に本発明の独自性があ
る。

【００３１】ところで、これまでは遮光について説明し
たが、実用上は完全な遮光でなくとも、一定のレベルに
露光光の透過率が低減されていれば遮光と同等の効果が
得られることがわかった。この透過率の低減は、ある種
のイオンを注入することにより実現することができる。
たとえば、第５２回応用物理学会学術講演会（１９９１
年秋季年会）講演予稿集ｐ．６０５，講演番号１２ｐ−
ＺＦ−５では、位相シフタの欠陥をＧａの集束イオン・
ビームを用いて修正する際に、透過率の低下するＧａ注
入層（Ｇａステイン）を除去する方法が検討されてい
る。このように、従来の修正の考え方によれば、透過率
の低下する領域は除去の対象であった。しかし、今回の
発明では透過率の低下を積極的に利用し、欠陥の発生部
位にイオン注入を行って前述の遮光に近い効果を得るこ
とができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、主
としてシミュレーション結果にもとづいて説明する。

【００３３】実施例１本実施例は、コンタクト・ホール・パターン形成用の補
助パターン付き位相シフト・マスクにおいて、補助パタ
ーン上の位相シフタの一部剥離をカーボン蒸着により修
正した例である。はじめに、欠陥修正の説明に先立ち、
図１を参照しながら、コンタクト・ホール加工用の補助
パターン付き位相シフト・マスクの理想的な構成例およ
び解像特性ついて説明する。

【００３４】図１（ｂ）はマスクの上面図、図１（ａ）
はそのＡ−Ａ線断面図である。このマスクは、図１
（ａ）に示されるように、ガラス等からなるマスク基板
１上に所定のパターンに形成されたＣｒパターン２を有
し、さらにこの上に所定のパターンに位相シフタ５が形
成されてなるものである。このマスクは、縮小比１／５
倍のステッパに搭載して０．３５μｍ径のコンタクト・
ホールを解像させることを想定したものであり、上記Ｃ
ｒパターン２には１辺の長さが１．７５μｍの正方形の
コンタクト・ホール・パターン３と、その周囲にブリッ
ジ部２ａを介して離間された４個の矩形の補助パターン
４が開口されている。上記補助パターン４の開口幅は、
単独では解像に寄与しない程度の大きさに選ばれてい
る。

【００３５】このマスクにおいて、コンタクト・ホール
・パターン３の部分、すなわちマスク基板１のみを透過
した露光光ｈνの位相は変化せず（０°）、補助パター
ン４の部分、すなわちマスク基板１と位相シフタ５の双
方を透過した露光光ｈνの位相は１８０°反転する。こ
のマスクによりウェハ上で実現される透過光強度分布を
コンピュータを用いてシミュレーションした結果を、図
１（ｃ）に示す。なお、この図は説明の便宜上、図１
（ｂ）と同一の縮尺で描かれているが、ウェハ上の各パ
ターンの寸法は、実際にはマスク上のパターン寸法の１
／５である。露光条件の設定は、露光波長λ＝２４８ｎ
ｍ（ＫｒＦエキシマ・レーザ光）、開口数ＮＡ＝０．４
５、コヒーレンス・ファクターσ＝０．５である。図中
に記入されている曲線は、ウェハ上の各部の光強度をマ
スク基板１を透過した直後の透過光強度により規格化
し、光強度の等しい点を結んで得られた等強度曲線であ
る。各パターンにおいて最外周の曲線に対応する規格化
光強度は０．１であり、ここから内周側に向かって０．
１刻みに増大した値をとる。コンタクト・ホールの中心
近傍の規格化光強度は０．９であり、また等強度曲線も
密であることからコントラストも良好であることがわか
る。

【００３６】コンタクト・ホール・パターンの場合、規
格化光強度がおおよそ０．３以上の領域が解像可能領域
である。このことを念頭において図１（ｃ）をみると、
規格化光強度０．３に対応する曲線はコンタクト・ホー
ル・パターン３を表す正方形にほぼ内接した円形の領域
を囲んでおり、良好な解像が達成されていることがわか
る。補助パターン４は、もちろん解像していない。

【００３７】次に、上記４個の位相シフタ４のうち、１
個が剥離した場合について同様のシミュレーションを行
った。図２（ａ）は、かかるマスクの上面図であり、上
記位相シフタ４の下側の１個が剥離して欠陥部Ｂ₁が発
生した状態を示している。この欠陥部Ｂ₁に入射した露
光光は、マスク基板１のみを透過するため、位相はシフ
トしない。

【００３８】図２（ｂ）は、この欠陥マスクを介した場
合の透過光強度分布を示す。規格化光強度が０．３以上
の領域は、欠陥部Ｂ₁に向かって突出した形状となり、
コンタクト・ホールが大きく歪むことがわかる。

【００３９】そこで、上記欠陥部Ｂ₁に集束イオン・ビ
ーム蒸着でカーボン層を被着させ、図３（ａ）に示され
るように、修正部Ｃ₁を形成した。このマスクを介した
場合の透過光強度分布のシミュレーション結果を、図３
（ｂ）に示す。コンタクト・ホール・パターンの中央部
の規格化光強度が０．８であることから、理想的なマス
クを用いた場合に比べてウェハ上における光強度は若干
低下しているが、規格化光強度が０．３の領域はマスク
上のコンタクト・ホール・パターン３の下辺側において
僅かにはみ出しているに過ぎず、実用上十分な解像特性
が得られることがわかった。

【００４０】実施例２本実施例では、実施例１と同じコンタクト・ホール・パ
ターン形成用の補助パターン付き位相シフト・マスクに
おいて、４個の位相シフタのうちの１個のさらに半分の
みが剥離した場合のシミュレーションを行った。図４
（ａ）は、下側の位相シフタ４の向かって左側半分が剥
離し、欠陥部Ｂ₂が形成された状態を示している。この
欠陥部Ｂ₂に入射した露光光は、マスク基板１のみを透
過するため、位相はシフトしない。

【００４１】図４（ｂ）は、この欠陥マスクを介した場
合の透過光強度分布を示す。規格化光強度が０．３以上
の領域は、欠陥部Ｂ₂に向かってやや膨出している。と
ころが、上記欠陥部Ｂ₂に集束イオン・ビーム蒸着でカ
ーボン層を被着させ、図５（ａ）に示されるように修正
部Ｃ₂を形成すると、透過光強度分布は図５（ｂ）に示
されるように改善され、実用上はほぼ問題のないコンタ
クト・ホール・パターンを形成することができた。

【００４２】実施例３本実施例は、コンタクト・ホール・パターン形成用の自
己整合型位相シフト・マスクにおいて、Ｃｒパターンの
開口部内に迫り出した位相シフタの一部欠損をカーボン
蒸着により修正した例である。はじめに、欠陥修正の説
明に先立ち、図６を参照しながら、コンタクト・ホール
加工用の自己整合型位相シフト・マスクの理想的な構成
例および解像特性ついて説明する。

【００４３】図６（ｂ）はマスクの上面図、図６（ａ）
はそのＤ−Ｄ線断面図である。このマスクは、図６
（ａ）に示されるように、マスク基板１１上に所定のパ
ターンに形成されたＣｒパターン１２を有し、さらにこ
の上に該Ｃｒパターン１２の輪郭から均等に迫り出すご
とく位相シフタ１３が形成されてなるものである。この
マスクは、縮小比１／５倍のステッパに搭載して０．３
５μｍ径のコンタクト・ホールを解像させることを想定
したものであり、上記Ｃｒパターン１２には１辺の長さ
が３．８μｍの正方形の開口部１２ａが、また上記位相
シフタ１３には１辺の長さが２．３μｍの正方形の開口
部１３ａが形成されている。このような自己整合型位相
シフト・マスクでは、上記開口部１２ａ，１３ａの大き
さを最適化することにより解像特性が決まるので、ウェ
ハ上で実現されるコンタクト・ホールの開口径がマスク
上のどの部分の寸法に対応しているかは、一概には言え
ない。

【００４４】このマスクにおいて、コンタクト・ホール
の中心に該当する部分、すなわちマスク基板１１のみを
透過した露光光ｈνの位相は変化せず（０°）、その周
辺部においてマスク基板１１と位相シフタ１３の双方を
透過した露光光ｈνの位相は１８０°反転する。このマ
スクによりウェハ上で実現される透過光強度分布をコン
ピュータを用いてシミュレーションした結果を、図６
（ｃ）に示す。等強度曲線の表現方法は、前述のとおり
である。図中、規格化光強度の値が外周側から３本分の
等強度曲線についていずれも０．１となっているが、こ
のうち内周側の１本はコンタクト・ホール・パターンの
解像に寄与するメイン・ピークの裾部分に対応し、最外
周の２本は周囲のサブピークの裾部分に対応しているわ
けである。

【００４５】次に、上記位相シフタ１３の縁部が一部欠
損した場合のシミュレーションを行った。図７（ａ）
は、かかるマスクの上面図であり、上記位相シフタ１３
は開口部１３ａの下側の１辺の半分に相当する部分が欠
損し、０．７５（μｍ）×１．１５（μｍ）の矩形の欠
損部Ｅが発生した状態を示している。この欠陥部Ｅに入
射した露光光は、マスク基板１１のみを透過するため、
位相はシフトしない。

【００４６】図７（ｂ）は、この欠陥マスクを介した場
合の透過光強度分布を示す。規格化光強度が０．３以上
の領域は、欠陥部Ｅに向かって膨出した形状となり、コ
ンタクト・ホールが変形することがわかる。

【００４７】そこで、上記欠陥部Ｅに集束イオン・ビー
ム蒸着でカーボン層を被着させ、図８（ａ）に示される
ように、修正部Ｆを形成した。このマスクを介した場合
の透過光強度分布のシミュレーション結果を、図８
（ｂ）に示す。これにより、コンタクト・ホールの形状
は、実用上問題のないレベルにまで改善された。

【００４８】実施例４本実施例は、ライン・アンド・スペース・パターン形成
用のレベンソン型位相シフト・マスクにおいて、位相シ
フタの縁部における軽微な欠損をカーボン蒸着により修
正した例である。はじめに、欠陥修正の説明に先立ち、
図９を参照しながら、ライン・アンド・スペース加工用
のレベンソン型位相シフト・マスクの理想的な構成例お
よび解像特性ついて説明する。

【００４９】図９（ｂ）はマスクの上面図、図９（ａ）
はそのＧ−Ｇ線断面図である。このマスクは、図９
（ａ）に示されるように、マスク基板２１上に所定のパ
ターンに形成されたＣｒパターン２２を有し、さらにこ
の上に選択的に位相シフタ２４が形成されてなるもので
ある。この位相シフト・マスクはウェハ上に０．３μｍ
幅のライン・アンド・スペースを解像させることを想定
したものであり、上記Ｃｒパターン２２には、１．５μ
ｍ幅の長矩形の開口部２３が平行に形成されている。ま
た、上記位相シフタ２４は上記開口部２３をひとつ置き
に被覆するごとく形成されている。これにより、隣り合
う開口部２３の透過光の位相が互いに１８０°反転する
わけである。

【００５０】このマスクによりウェハ上で実現される透
過光強度分布をコンピュータを用いてシミュレーション
した結果を、図９（ｃ）に示す。等強度曲線の表現方法
は、前述のとおりである。この図より、ウェハ上で０．
３μｍ幅のライン・アンド・スペースが良好に解像して
いることがわかる。

【００５１】次に、上記位相シフタ２４の縁部が一部欠
損した場合のシミュレーションを行った。図１０（ａ）
は、かかるマスクの上面図であり、上記位相シフタ２４
のうちのひとつにおいて、中心部に近い領域が開口部２
３のパターン幅の半分だけ欠損し、０．７５（μｍ）×
０．７５（μｍ）の正方形の欠陥部Ｈが発生した状態を
示している。この欠陥部Ｈに入射した露光光は、マスク
基板２１のみを透過するため、位相はシフトしない。

【００５２】図１０（ｂ）は、この欠陥マスクを介した
場合の透過光強度分布を示す。位相シフタ２４に欠陥の
生じた部位に対応して等強度曲線が大きく陥没してお
り、ウェハ上にネガ型フォトレジスト層が形成されてい
る場合には、形成されるライン・パターンがくびれてし
まうことがわかる。そこで、上記欠陥部Ｈに集束イオン
・ビーム蒸着でカーボン層を被着させ、図１１（ａ）に
示されるように、修正部Ｉを形成した。このマスクを介
した場合の透過光強度分布のシミュレーション結果を、
図１１（ｂ）に示す。これにより、ライン・パターンの
形状は、大きく改善された。

【００５３】ところで、レベンソン型位相シフト・マス
クでは位相シフタに覆われたパターンも解像に寄与する
ため、実施例１で上述した補助パターン付き位相シフト
・マスクの修正方法のように、位相シフタの脱落したパ
ターン全体を遮光することはできない。しかし、本実施
例のように位相シフタの欠陥の寸法が解像に影響を与え
るＣｒパターンの最小寸法よりも小さければ、欠陥部を
遮光することにより解像性への悪影響を軽減することが
できる。

【００５４】以上、本発明を４例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上述の各実施例では、欠陥の
具体例として透明膜からなる位相シフタの脱落もしくは
欠損について説明したが、突起もしくはボイドに起因す
る欠陥であっても良い。

【００５５】図１２および図１３は、マスク基板３１上
にＣｒパターン３２が形成され、該Ｃｒパターン３２の
開口部を覆って透明膜からなる位相シフタ３３が形成さ
れた例を示している。図１２（ａ）では、位相シフタ３
３上に突起部３４が生じているが、この部分の膜厚の増
大による悪影響は、図１２（ｂ）に示されるように該突
起部３４を覆ってカーボン層３５を被着させれば、軽減
することができる。

【００５６】一方、図１３（ａ）では、位相シフタ３３
の内部にボイド３６が生じているが、この部分の実質的
な膜厚の減少による悪影響は、図１３（ｂ）に示される
ように、位相シフタ３３の上面の該ボイド３６の発生部
位に対応する部分にカーボン層３５を被着させれば、軽
減することができる。

【００５７】また、位相シフタは上述のような透明膜に
より構成されるものとは限られず、たとえば図１４
（ａ）に示されるように、マスク基板３１そのものをＣ
ｒパターン３２の開口部の内部において所定の深さにエ
ッチングすることにより形成された溝型位相シフタ３７
であっても良い。この溝型位相シフタ３７はエッチング
により形成されるが、エッチング残渣３８が発生した場
合には、図１４（ｂ）に示されるように該エッチング残
渣３８上にカーボン層３５を被着させることにより、解
像特性を向上させることができる。

【００５８】ところで、これまで述べてきた欠陥修正方
法は、全て欠陥部を遮光する方法であったが、イオン注
入による透過率低下を利用して実質的に遮光と同等の効
果を得るようにしても良い。たとえば、図１５（ａ）に
示されるように、位相シフタ３３に欠損部３９が発生し
た場合には、一例としてＧａ⁺の集束イオン・ビームを
おおよそ１０¹⁶個／ｃｍ²程度のドース量にて欠損部３
９の近傍に照射すれば良い。このイオン注入により、欠
損部３９の周囲に透過率の低下したイオン注入層４０が
形成され、カーボン層による遮光を行った場合と同等の
効果を得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば位相シフト・マスク上の位相シフタの欠
陥を、従来法に比べて遙かに簡便に修正することがで
き、しかも修正後の位相シフト・マスクの解像特性の劣
化を実用上はほとんど無視できるレベルにまで抑えるこ
とができる。本発明は、ｉ線リソグラフィの延命策とし
てきわめて有望であり、これにより０．３５〜０．４μ
ｍが主なパターン・ルールとなる６４ＭビットＤＲＡＭ
もしくは１６ＭビットＳＲＡＭ等の半導体装置を高い信
頼性をもって製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンタクト・ホール・パターン形成用の補助パ
ターン付き位相シフト・マスクが理想的に形成された場
合の解像特性を示す説明図であり、（ａ）は位相シフト
・マスクの概略断面図、（ｂ）は同じ位相シフト・マス
クの上面図、（ｃ）はこの位相シフト・マスクによりウ
ェハ上で実現される透過光強度分布のシミュレーション
結果をそれぞれ表す。

【図２】図１の位相シフト・マスクの位相シフタのうち
１個が剥離した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は欠陥の生じた位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図３】図２の位相シフト・マスクの欠陥を本発明を適
用して修正した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は修正された位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図４】図１の位相シフト・マスクの位相シフタのうち
１個のさらに半分のみが剥離した場合の解像特性を示す
説明図であり、（ａ）は欠陥の生じた位相シフト・マス
クの上面図、（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウ
ェハ上で実現される透過光強度分布のシミュレーション
結果をそれぞれ表す。

【図５】図４の位相シフト・マスクの欠陥を本発明を適
用して修正した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は修正された位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図６】コンタクト・ホール・パターン形成用の自己整
合型位相シフト・マスクが理想的に形成された場合の解
像特性を示す説明図であり、（ａ）は位相シフト・マス
クの概略断面図、（ｂ）は同じ位相シフト・マスクの上
面図、（ｃ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上
で実現される透過光強度分布のシミュレーション結果を
それぞれ表す。

【図７】図６の位相シフト・マスクの位相シフタの縁部
が一部欠損した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は欠陥の生じた位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図８】図７の位相シフト・マスクの欠陥を本発明を適
用して修正した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は修正された位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクにより実現される透過
光強度分布のシミュレーション結果をそれぞれ表す。

【図９】ライン・アンド・スペース・パターン形成用の
レベンソン型位相シフト・マスクが理想的に形成された
場合の解像特性を示す説明図であり、（ａ）は位相シフ
ト・マスクの概略概略断面図、（ｂ）は同じ位相シフト
・マスクの上面図、（ｃ）はこの位相シフト・マスクに
よりウェハ上で実現される透過光強度分布のシミュレー
ション結果をそれぞれ表す。

【図１０】図９の位相シフト・マスクの位相シフタの縁
部が一部欠損した場合の解像特性を示す説明図であり、
（ａ）は欠陥の生じた位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図１１】図１０の位相シフト・マスクの欠陥を本発明
を適用して修正した場合の解像特性を示す説明図であ
り、（ａ）は修正された位相シフト・マスクの上面図、
（ｂ）はこの位相シフト・マスクによりウェハ上で実現
される透過光強度分布のシミュレーション結果をそれぞ
れ表す。

【図１２】位相シフト・マスク上の他の欠陥例とその修
正例を示す概略断面図であり、（ａ）は位相シフタに突
起が発生した状態、（ｂ）は突起を被覆してカーボン層
が被着された状態をそれぞれ表す。

【図１３】位相シフト・マスク上の他の欠陥例とその修
正例を示す概略断面図であり、（ａ）は位相シフタにボ
イドが発生した状態、（ｂ）はボイドの発生部位に対応
して位相シフタの表面にカーボン層が被着された状態を
それぞれ表す。

【図１４】位相シフト・マスク上の他の欠陥例とその修
正例を示す概略断面図であり、（ａ）は溝型の位相シフ
タにエッチング残渣が発生した状態、（ｂ）はエッチン
グ残渣を被覆してカーボン層が被着された状態をそれぞ
れ表す。

【図１５】位相シフト・マスク上の他の欠陥例とその修
正例を示す概略断面図であり、（ａ）は位相シフタに欠
損部が発生した状態、（ｂ）は欠損部の発生部位にＧａ
⁺のイオン注入を行って透過率を下げた状態をそれぞれ
表す。

【図１６】位相シフト・マスクの欠陥修正方法の一般的
な概念を説明するための概略断面図である。

【図１７】サブシフタを用いる従来の位相シフト・マス
クの欠陥修正方法を説明するための概略断面図であり、
（ａ）は位相シフタに欠損部が発生した状態、（ｂ）は
欠損部の発生部位をサブシフタと共にエッチング除去し
た状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１・・・マスク基板２，１２，２２，３２・・・Ｃｒパターン３・・・コンタクト・ホール・パタ
ーン４・・・補助パターン５，１３，２４，３３・・・位相シフタ２３・・・ライン・パターンＢ₁，Ｂ₂，Ｅ，Ｈ・・・欠陥部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｆ，Ｉ・・・修正部３４・・・突起３５・・・カーボン層３６・・・ボイド３７・・・溝型位相シフタ３８・・・エッチング残り３９・・・欠損部４０・・・イオン注入層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に露光光の位相をシフトさせ
るための位相シフタが形成されてなる位相シフト・マス
クの該位相シフタに発生した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欠陥の発生部位を
遮光材料層により被覆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。
【請求項２】透明基板上に露光光の位相をシフトさせ
るための位相シフタが形成されてなる位相シフト・マス
クの該位相シフタに発生した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、前記欠陥の発生部位における前記露光光の透過率を低減
させることを特徴とする位相シフト・マスクの欠陥修正
方法。
【請求項３】前記位相シフタは、所定のパターンに形
成された透明膜、もしくは前記透明基板に所定のパター
ンに刻設された溝部のいずれか一方であることを特徴と
する請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の位
相シフト・マスクの欠陥修正方法。
【請求項４】前記位相シフタに発生する欠陥は、剥
離、欠損、突起、空隙の少なくともいずれかであること
を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に
記載の位相シフト・マスクの欠陥修正方法。
【請求項５】前記遮光材料層は、炭素系被膜であるこ
とを特徴とする請求項１記載の位相シフト・マスクの欠
陥修正方法。
【請求項６】前記透過率の低減は、イオン注入により
行われることを特徴とする請求項２記載の位相シフト・
マスクの欠陥修正方法。