JPH0611827A

JPH0611827A - ホトマスクおよびその修正方法

Info

Publication number: JPH0611827A
Application number: JP5192293A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Watanabe; 尚志渡辺
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】位相シフトマスク上の欠陥を容易かつ高い制
御性で修正する。【構成】透明基板１として５インチ角の石英基板を用
いた。遮光膜パターン２は膜厚８０ｎｍのクロム膜であ
る。位相シフタ３として膜厚４２０ｎｍの塗布酸化膜を
使用している。この位相シフタ３のマスク上に位相シフ
タ欠陥５が存在している。位相シフタ欠陥５を含む位相
シフタ３のマスク上に、シリコン含有レジスト８を塗布
する。このとき、レジスト８の膜厚は透明基板１の平坦
部で５０ｎｍである。このレジスト８を加速電圧２０ｋ
Ｖの電子線９を用いて、欠陥５の周辺部を含む領域に露
光量０.３μＣ／ｃｍ²で露光する。電子線露光後、水酸
化テトラメチルアンモニウム水溶液（濃度８％）に６０
秒間漬けて現像する。シリコン含有レジスト８はネガ型
レジストであるので、電子線９が照射された領域のみが
現像後残存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホトリソグラフィで使用
するためのホトマスクおよびその修正方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】原画パターンの描かれたホトマスクを照
明系で照射しマスク上のパターンをウエハ上に転写する
投影露光装置では、転写されるパターンの微細化が求め
られている。微細化を実現する方法として、近年、露光
光に位相差を与える位相シフトマスクを用いる方法が注
目を集めている。

【０００３】位相シフトマスクについて図１１を用いて
説明する。露光光に位相差を与えるために、ホトマスク
は透明基板１上に遮光膜パターン２と位相シフタ３とで
構成されている。位相シフタ３はマスク上に透過光に１
８０度の位相差を与える透明膜のパターンである。

【０００４】このような構造の位相シフトマスクを用い
ることにより、より微細なパターン形成が可能となる。
位相シフトマスクは遮光膜パターンだけからなる通常の
ホトマスクに比べて構造が複雑で、透明膜の膜厚、屈折
率等の厳しい制御が必要とされる。

【０００５】特に透明膜パターンに欠陥が存在した場
合、欠陥の修正が困難である。従来、この透明膜パター
ンの欠陥修正方法としては、第５１回応用物理学会連合
講演会予稿集27p-ZG-10、p.493（1990）に示された方法
が提案されている。これはマスク基板上にあらかじめマ
スク修正のための透明膜（サブシフタ）を形成する方法
である。また、第５２回応用物理学会連合講演会予稿集
12p-ZF-5、p.605（1991）にはもう一つの方法が提案さ
れている。これは透明膜の欠陥を集束イオンビームを用
いてエッチングする方法である。

【０００６】前者のサブシフタを用いる修正方法につい
て図１２を用いて説明する。透明基板１上に遮光膜パタ
ーン２が形成されている。その上に、サブシフタ４と称
せられている、透過光に１８０度の位相差を与える透明
膜を形成しておく。さらに、その上に位相シフタ３であ
る透明膜パターンを形成する。位相シフタ３に窪み状の
欠陥５がある（図１２（ａ））。次に、レジスト６を透
明基板１全面に塗布し、露光、現像を行なって欠陥５の
周辺を含む領域にレジスト６の窓を形成する（図１２
（ｂ））。この後、このレジスト６をマスクにしてドラ
イエッチングで位相シフタ３とサブシフタ４とをエッチ
ング除去する（図１２（ｃ））。以上の工程によって、
エッチングされた領域を通過する光の位相は、通常の露
光時と同じである。他方、位相シフタ３を通過する光
は、そこで位相差を与えられ、さらにサブシフタ４を通
過する際、さらに１８０度の位相差が与えられる。すな
わち位相シフタ３を通る光は、位相シフタ３で１８０度
位相が遅れ、さらにサブシフタ４でさらに位相が１８０
度遅れる。このため、合計３６０度位相が遅れることに
なる。これはエッチングによって位相シフタ３とサブシ
フタ４とがない領域を通過する光の位相と同相になる。
位相シフタ３を通らずにサブシフタ４の領域だけを通過
する光は、前記の光と比べて位相が１８０度遅れてい
る。

【０００７】また、集束イオンビームを用いる修正方法
について図１３を用いて説明する。透明基板１上に遮光
膜パターン２が形成されている。さらに、その上に位相
シフタ３である透明膜パターンを形成する。位相シフタ
３に窪み状の欠陥５がある（図１３（ａ））。この欠陥
５を含む領域をガリウム（Ｇａ）イオンビーム７を用い
たイオンミリングにより選択的に除去する（図１３
（ｂ））。この際、イオンミリングでは透明基板１をも
エッチングする。このときのエッチング深さはエッチン
グ領域を通過する光の位相が１８０度進む深さに設定し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示した従来例
では、欠陥５を選択的に除去するのに、欠陥５上にレジ
ストを塗布し、所定部分の露光、現像を行ないレジスト
パターンを形成する。この後、レジストパターンをマス
クに位相シフタ３とサブシフタ層４とをドライエッチン
グし、その後にレジストを除去する。この方法では、マ
スク修正工程が複雑になるという問題がある。

【０００９】図１３に示すような位相シフトマスク修正
方法は、イオンビーム７によるエッチングを行なう際の
エッチング深さやエッチングによる平坦度、さらにはエ
ッチング形状等の制御性が問題である。ここでエッチン
グ深さについては位相差で１０％以内のばらつきでなけ
ればならない、深さのばらつきとしては５％以内のばら
つきであることを要する。また、エッチング領域におけ
る光透過率は９５％以上なければならない。すなわち、
エッチング後、基板表面は平坦で透明にしておかなけれ
ばならない。また、エッチングされる膜厚が透過光に与
える位相差を決めるので、正確かつ均一にエッチングを
進める必要がある。現状では、イオンビーム７による加
工でこのような精度を得ることは困難である。

【００１０】本発明の目的は、位相シフトマスク上の欠
陥を容易かつ高い制御性で修正することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のホトマスクは、透明基板と、前記透明基板
上に形成された遮光膜パターンと、透過光に位相差を与
える透明膜が前記透明基板あるいは前記遮光膜パターン
上に形成されており、前記透明膜に存在する欠陥上に少
なくとも形成された透明な感光性樹脂とからなる。

【００１２】上記課題を解決するために、本発明のホト
マスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮
光膜パターンと、透過光に位相差を与える透明膜が前記
透明基板あるいは前記遮光膜パターン上に形成されてお
り、前記透明膜に存在する凹欠陥のある前記透明膜領域
内に前記透明な感光性樹脂が形成されている。

【００１３】上記課題を解決するために、本発明のホト
マスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮
光膜パターンと、透過光に位相差を与える透明膜が前記
透明基板あるいは前記遮光膜パターン上に形成されてお
り、前記透明膜に凸欠陥が存在し、前記凸欠陥を完全に
覆うように前記透明な感光性樹脂が形成されている。

【００１４】上記課題を解決するために、本発明のホト
マスクの修正方法は、透明基板上に遮光膜パターンと透
過光に位相差を与える透明膜を備えたホトマスク上に、
透明な感光性樹脂を塗布し、所定領域を露光、現像する
ことにより感光性樹脂パターンを基板上に形成する。

【００１５】

【作用】本発明を用いると、位相シフトマスク上の欠陥
を容易でかつ高い制御性で修正することが可能となる。

【００１６】

【実施例】位相シフトマスクは隣合う遮光膜パターンに
隣合った透明部である開口部に１８０度の位相差を与え
る。これによって通常のホトマスクでは解像不可能なパ
ターンを形成することができる。同様の原理で、位相シ
フトマスク上の意図していない部分に１８０度の位相差
を与えるような透明膜が存在していると、その透明膜に
よるパターンがウエハに転写される。このような意図し
ない透明膜のパターン（以下、位相シフタ欠陥と称す）
は遮光膜に存在する欠陥の場合よりも転写されやすい。
このため、位相シフトマスクにおいて、位相シフタ欠陥
をなくすための修正技術が非常に重要である。

【００１７】位相シフトマスク上に存在する位相シフタ
欠陥には２種類ある。その一つは、透明部分が周辺部に
比べて急激に盛り上がった欠陥（以下、凸欠陥と称す）
である。凸欠陥は、通常位相シフタを形成する場合のエ
ッチング等の残りとして発生する。二つ目は、周辺部よ
りも低くなった欠陥（以下、凹欠陥と称す）である。凹
欠陥は、通常位相シフタのピンホールである。

【００１８】これらの欠陥を修正するには、凸欠陥は周
辺部と完全に同じ高さに削り取ることが必要である。凹
欠陥は周辺部と光学特性の等しい透明膜を用いて周辺部
と同じ高さ、あるいは周辺部に対して３６０度の位相差
を持つような高さに埋めなければならない。しかし、位
相シフトマスクに形成された微細な位相シフタに対し
て、このような加工を施すことは非常に困難である。

【００１９】本発明の基本的な考え方は、感光性樹脂を
回転塗布した後、特定部分を露光することにより欠陥を
所望の厚さに埋めるものである。

【００２０】凹欠陥と凸欠陥のある位相シフトマスクを
用いて露光した際、転写に与える影響は両方とも同じで
あるが、その欠陥の修正方法が異なる。また、それらの
欠陥が通常のホトマスクを用いて形成できないような微
細なパターンの間に存在している場合と、マスク上の他
のパターンと孤立した欠陥とで修正方法が異なる。欠陥
が微細パターンの間にあると、欠陥の存在している領域
では隣合う微細パターンを通る光の位相に対して反転し
ていなければならない。一方、通常のホトマスクを用い
て形成できる程度の広い幅をもつパターンの間あるいは
孤立して存在する欠陥では、位相差をもたせる必要がな
い。これらのことについて以下に実施例を用いてより詳
細に説明する。

【００２１】以下に、本発明のマスク修正方法の一実施
例について詳しく説明する。図１は本発明にかかるホト
マスク修正方法の第１の実施例を示す断面工程図であ
る。透明基板１として５インチ角の石英基板を用いた。
遮光膜パターン２は膜厚８０ｎｍのクロム膜である。位
相シフタ３として膜厚４２０ｎｍの塗布酸化膜を使用し
ている。この位相シフトマスク上に位相シフタ欠陥５が
存在している（図１（ａ））。

【００２２】ここで位相シフタ欠陥５と称すのは、マス
ク上の透明な欠陥のことである。位相シフタ欠陥５は、
本来位相シフタがあるべき位置に存在しない凹欠陥５ａ
と、存在してはいけない位置にある凸欠陥５ｂがある。
これらの両方の欠陥５が転写時に転写されないようにマ
スク修正を行なう。

【００２３】まず、位相シフタ欠陥５を含む位相シフト
マスク上に、シリコン含有レジスト８を塗布する。この
とき、レジスト８の膜厚は透明基板１の平坦部で５０ｎ
ｍである（図１（ｂ））。ここでは位相シフタ欠陥５が
凸欠陥５ｂであるとする。ここで用いたシリコン含有レ
ジスト８は発明者による特願平３−１２７７７６号明細
書に記載したレジストである。

【００２４】このシリコン含有レジスト８について図２
を用いて簡単に説明する。シリコン含有レジスト８は、
図２（ａ）に示すように末端基にエトキシ基と水酸基を
もち、側鎖にメチル基を有するラダー形シロキサンポリ
マーを主成分としている。また、その感光剤として、図
２（ｂ）に示すように、トリフェニルスルフォニウムト
リフレートを２重量部含んでいる。このレジスト８は遠
紫外光より長い波長の光に対して透明である。また、耐
薬品性、耐熱性に優れた電子線および遠紫外光用のネガ
型レジストである。

【００２５】ここでレジスト８の膜厚を５０ｎｍに形成
すると、その膜厚によって入射した光の位相差は約３０
度である。このレジスト８を加速電圧２０ｋＶの電子線
９を用いて、欠陥５の周辺部を含む領域に露光量０.３
μＣ／ｃｍ²で露光する。電子線露光後、水酸化テトラ
メチルアンモニウム水溶液（濃度８％）に６０秒間漬け
て現像する。シリコン含有レジスト８はネガ型レジスト
であるので、電子線９が照射された領域のみが現像後残
存する。この様子を図１（ｃ）に示す。このようにする
ことで所望のパターンが形成される。

【００２６】このような凸欠陥５ｂに形成されたレジス
ト８のパターンを図３（ａ）に示す。レジスト８のパタ
ーンは凸欠陥５ｂを頂点に、その左右に傾斜されたパタ
ーンが形成されている。図３（ｂ）に図３（ａ）の位相
シフトマスクの平面図を示す。凸欠陥５ｂは位相シフト
マスクの中央にある。このとき、露光されるレジスト８
の領域は、凸欠陥５ｂからＷ₁だけ離れた距離に形成さ
れる。ここでは幅Ｗ₁＝２.５μｍとなるように露光して
いる。このように欠陥５の位置から離れると、凸欠陥５
ｂの欠陥の形状が、その高さがなだらかになったかのよ
うに加工される。このようにレジスト８になだらかな傾
斜を持たせることで、この位相シフトマスクを用いて露
光を行なっても、凸欠陥５ｂが転写されることはない。
このように凸欠陥５ｂの両サイドをなだらかにすると、
欠陥５の高さが光に１８０度の位相差を与える高さであ
っても、転写されることはない。凸欠陥５ｂの両サイド
がなだらかであれば、そこに入射した光もまた位相がな
だらかに変化する。この場合にはパターンは転写されな
い。

【００２７】また、位相シフタ欠陥５の種類が凹欠陥５
ａである場合について説明する。図４（ａ）に示すよう
に欠陥の領域より広範囲の欠陥５周辺部を露光する。図
４（ｂ）に図４（ａ）の位相シフトマスクの平面図を示
す。凹欠陥５ａは位相シフトマスクの中央に形成されて
いる。このとき、露光されるレジスト８の領域は、凹欠
陥５ａからＷ₂だけ離れた距離に形成される。ここでは
Ｗ₂＝１.０μｍの幅に露光している。最後に、温度２２
０℃で３０分間熱処理を施し、未反応の水酸基、エトキ
シ基を完全に反応させて安定化する。

【００２８】以上述べた方法により、凹欠陥５ａは周辺
部とほぼ同位相となり、欠陥は転写されない。このマス
クを用いてｉ線ステッパ（倍率５倍、開口数ＮＡ＝０.
５）を用いて露光した結果、修正前にはレジストに転写
されていた欠陥が、修正後には転写されず、所望のパタ
ーンが形成されることが確認された。

【００２９】この方法を用いることにより、位相シフタ
３がなければ形成することのできない、たとえば０.３
〜０.５μｍ程度の微細なライン・アンド・スペースパ
ターン中の凹欠陥５ａの修正が容易に実現される。

【００３０】言うまでもないが、同様の方法で位相シフ
タ３がなくても、通常のホトマスクを用いた露光でも形
成できる、たとえば０.５μｍ以上の比較的大きなパタ
ーン中の凹欠陥５ａおよび凸欠陥５ｂの修正も同時に実
現される。

【００３１】ここで、通常のホトマスクを用いた露光で
形成できる最小寸法Ｒは、露光機の開口数をＮＡ、露光
波長をλとすると、Ｒ≒０.６λ／ＮＡとなる。一方、
位相シフタ３を用いることで、Ｒ≒０.４λ／ＮＡまで
のレジストパターンが形成できる。

【００３２】ただし、この方法では、０.３〜０.５μｍ
の微細なライン・アンド・スペースパターン中の凸欠陥
５ｂを修正することは困難である。これは、位相シフト
マスクでは隣合うパターン間の位相差を利用して微細パ
ターンを形成しているので、微細なライン・アンド・ス
ペースパターン中の凸欠陥５ｂで位相差がずれる。凹欠
陥５ａであっても凸欠陥５ｂであっても１８０度位相が
ずれる欠陥５による影響が最も大きい。通常、位相シフ
トマスクの製作に当り生じる欠陥５は、位相シフタ３を
形成する際に形成される場合が多い。このため１８０度
の位相差を与える欠陥５が多い。このとき、欠陥５が与
える位相差が１８０度より離れた値になるにつれて、欠
陥５による露光時の転写は少なくなる。特に、４５度以
下の位相差しか与えない欠陥５は、ほとんど転写に影響
しない。

【００３３】以上のように位相差を１８０度与える凸欠
陥５ｂでは、位相シフタ３の効果が十分に働かず、パタ
ーンが解像しなくなる。

【００３４】ここでは修正用のシリコン含有レジスト８
の膜厚を透過光に３０度の位相差を与えるために膜厚を
５０ｎｍとしたが、この膜厚に限定されるものでない。
ただし、位相差が９０度以下であればそのパターンは転
写されないので、それに見合った膜厚を用いればよい。

【００３５】また、塗布膜厚が薄すぎる場合、レジスト
８を塗布したとき、透明基板１上の段差部にレジスト８
が残らなくなることがある。このためレジスト８の膜厚
は５ｎｍ以上にすることが望ましい。すなわち、この方
法でマスク修正を行なう場合、修正用に塗布する感光性
樹脂の膜厚は５ｎｍ以上であり、透過光に９０度以下の
位相差を与えるような膜厚であること、特に望ましくは
透過光に与える位相差が４５度以下であることが望まし
い。

【００３６】続いて、図５を用いて第２の実施例につい
て詳しく説明する。図５（ａ）に示した位相シフトマス
クは、位相シフタ２３が設けられていない通常の露光で
は形成することのできない、微細な繰り返しパターン中
に、凸欠陥２５が存在している。すでに述べたように、
このような欠陥は、第１の実施例に示した方法では修正
することが困難である。ここで用いる位相シフトマスク
は第１の実施例とほぼ同じであるが、位相シフタ２３と
して、塗布酸化膜（ＳＯＧ）でなく、図２に示したシリ
コン含有レジストを用いた。このレジストを位相シフタ
２３として用いると、位相シフタ２３として塗布酸化膜
を用いた場合に比べて、位相シフタ２３のパターン形成
にドライエッチングを用いることがなく、単に現像によ
ってのみパターンが形成できるので、位相シフトマスク
の製作が簡単となる。

【００３７】図５（ｂ）に示すように、位相シフタ欠陥
２５を含む位相シフトマスク上に、シリコン含有レジス
ト２８の膜厚が透明基板２１の平坦部で８４０ｎｍとな
るように塗布する。この膜厚は、この位相シフタ２３を
透過する光に３６０度の位相差を与える。ここでも、修
正のためのシリコン含有レジスト２８としては、第１の
実施例と同じく図２に示すレジストを使用した。

【００３８】このレジスト膜を、加速電圧２０ｋＶの電
子線２９により、位相シフタ欠陥２５の周辺部を含む領
域を電子線２９で露光する。繰り返しパターン中の位相
シフタ欠陥２５は図５（ｂ）に示すように露光領域の端
が周りの遮光膜パターン２２に重なるように露光され
る。また、孤立した位相シフタ欠陥２５は欠陥の周辺部
を含んで１.０μｍの幅で露光した。電子線２９で露光
した後、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（濃度
８％）に６０秒間漬けて現像した。用いたシリコン含有
レジスト２８はネガ型レジストであるので、電子線２９
が照射された部分のみに残る（図５（ｃ））。

【００３９】繰り返しパターン中の凸欠陥の修正後のパ
ターンは、位相シフタ２３のない部分に対して３６０度
の位相差を持ち、隣合う位相シフタ２３とは１８０度の
位相差を持つことになる。したがって、隣合う開口部は
つねに１８０度の位相差を持ち、位相シフトマスクとし
ての機能を充分に果たす。

【００４０】また、孤立した位相シフタ欠陥２５は塗布
したシリコン含有レジスト２８で埋められている。この
場合、電子線露光し、現像後に残るパターンは周辺部に
対し、３６０度の位相差を持つ。

【００４１】このマスクを用いて上述のｉ線ステッパを
用いて露光した結果、修正前にはレジストに転写されて
いた欠陥が、修正後には転写されず所望のパターンが形
成された。この方法であれば図３に示したように凸欠陥
に対してレジスト２８が、欠陥の両サイドにおいてなぜ
なだらかにならないのは、図３の場合と図５の場合とで
レジストの塗布条件を変更させているためである。

【００４２】この方法を用いることにより、位相シフタ
２３がなければ形成することのできない微細なライン・
アンド・スペースパターン（０.３〜０.５μｍ）中の凸
欠陥の修正や、位相シフタ２３がなくても、通常の露光
で形成できる比較的大きなパターン（０.５μｍ以上）
中に存在する凹欠陥や凸欠陥を一度に修正することがで
きる。

【００４３】ここでは修正用のシリコン含有レジスト２
８を透過光に３６０度の位相差を与えるような膜厚（８
４０ｎｍ）としたが、段差上で膜厚を正確に制御するの
は困難である。

【００４４】図６に光強度比と位相シフタによる位相差
の関係をシミュレーションした結果を示す。これより位
相差が６０度変わる３００度まではその光強度は９５％
以上である。これより膜厚のばらつきが位相差に換算し
て６０度程度であれば許容されることがわかる。

【００４５】したがって、この方法でマスク修正を行な
う場合、修正用に塗布する感光性樹脂の膜厚は透過光に
３００〜４２０度の範囲内の位相差を与えるような膜厚
であることが望ましい。

【００４６】これまでの二つの実施例で述べた方法で、
種々の凸欠陥と凹欠陥とを修正することができる。しか
し、これらの方法では、図７に示すような本来あるべき
位相シフタパターンが存在しないような欠陥（ミッシン
グ・シフタ）３４の修正は困難である。これを解決した
第３の実施例について図７を用いて詳しく説明する。

【００４７】第３の実施例はミッシング・シフタ３４の
修正方法である。用いた位相シフトマスク３３は第１，
第２の実施例とほぼ同じである。ただし、ここでは位相
シフタ３３として、スパッタリングにより形成したシリ
コン酸化膜を用いる。シリコン酸化膜は塗布酸化膜に比
べて耐熱性・耐薬品性に優れている。ミッシング・シフ
タ３４を含む位相シフトマスク３３（図７（ａ））上
に、感光性樹脂３８を透明基板３１の平坦部において、
そのレジスト膜厚が４２０ｎｍとなるように塗布する。
この膜厚では透過光に対して１８０度の位相差を与え
る。ここでは、修正のための感光性樹脂としてクロロメ
チル化ポリジフェニルシロキサンを用いている。図７
（ｂ）に示すように、ミッシング・シフタ３４の部分に
紫外光３９のスポット露光を行なう。露光後に、メチル
エチルケトンとイソプロピルアルコールとを１対１に混
合した現像液で３０秒間スプレー現像を行う。この後、
イソプロピルアルコール溶液によりリンスを行なう。こ
のレジストもネガ型レジストであるので、紫外光３９が
照射された部分のみが残り、あとの部分は現像液に溶解
する。これによって図７（ｃ）に示すように欠けていた
ミッシング・シフタ３４の位置に位相シフタとなるレジ
ストが形成される。

【００４８】この位相シフトマスクを用いてｉ線ステッ
パで露光した結果、修正前には形成できなかった０.３
μｍのライン・アンド・スペースパターンが形成でき
た。この方法を用いることにより、位相シフタがなけれ
ば通常の露光では形成することのできない微細なライン
・アンド・スペースパターン（０.３〜０.５μｍ）中の
ミッシング・シフタ３４の修正ができる。

【００４９】ここでは修正用のレジストは透過光に１８
０度の位相差を与えるような膜厚（４２０ｎｍ）とし
た。１８０度の位相差を与えるような膜厚とするのが最
も望ましいが、段差上で膜厚を正確に制御するのは困難
である。

【００５０】このような位相シフトマスクについて上記
シミュレーションを行った結果、この膜厚のばらつきは
位相差に換算して３０度までは許容される。したがっ
て、この方法でマスク修正を行なう場合、修正用に塗布
する感光性樹脂の膜厚は透過光に１５０〜２１０度の範
囲内の位相差を与えるような膜厚であることが望まし
い。

【００５１】この場合、図６に示したシミュレーション
結果と異なることを、図８を用いて説明する。図８
（ａ）は上記で説明した欠陥を修正する場合の位相シフ
トマスクの平面図である。図８（ｂ）はミッシング・シ
フタを修正する場合の位相シフトマスクの平面図であ
る。図中の位相シフトマスク４１にここでは長方形の位
相シフタ４２が形成されている。位相シフタ４２には欠
陥４３が生じている。あるいはミッシング・シフタ４４
となっている。通常の欠陥４３がある場合に修正する領
域は、その欠陥を含んだ周辺の領域４５であるのに対し
て、ミッシング・シフタ４４では位相シフタ４２の一パ
ターンの全体を復元することになる。このように欠陥４
３を修正する場合と、ミッシング・シフタ４４とでは修
正すべき面積が異なり、そのおのおので膜厚のばらつき
の許容範囲が異なる。

【００５２】以上述べた三つの方法で位相シフトマスク
上の位相シフタ欠陥の修正をすることができる。位相シ
フトマスクでは、位相シフタの端（位相差を１８０度与
える部分）が遮光膜パターンに挟まれた光透過領域に存
在すると、その位相シフタの端部は遮光部として機能す
る。しかし、このような機能を使って微細なパターンを
形成することもできるが、逆にマスクレイアウト上、位
相シフタの端部が光透過領域である開口部に存在してし
まうことがある。この場合、不要なパターンがウエハ上
に転写されてしまうことになる。このような不要パター
ンを消すために、位相シフタの端部で段階的に位相を変
化させる位相シフトマスクについて、発明者は特願平３
−９３８８９号明細書において明らかにした。それは具
体的に、位相シフタの膜厚をその端部で徐々に変化させ
ることで、位相を徐々に変化させるというものである。
このように膜厚を徐々に変化させるのに、位相シフタ形
成時にパターン露光の露光量を徐々に変化させる。

【００５３】続いて、簡便に位相シフタの端部に段階的
に膜厚を変化させる別の方法について図９を用いて説明
する。

【００５４】用いた位相シフトマスクは第１の実施例と
ほぼ同じである。ここでは位相シフタ５３として、塗布
酸化膜（ＳＯＧ）を用いた。図９（ａ）に示した位相シ
フトマスクは、光透過部に位相シフタ５３の端部（図中
Ａ）が含まれている。この端部Ａは、この位相シフトマ
スクを用いて露光した場合、この端部Ａを通る光によっ
てウエハ上にパターンが転写される。設計上このような
パターンが本来不要であれば、この光透過部に存在する
位相シフタ５３の端部Ａは欠陥とみなすことができる。

【００５５】図９（ｂ）に示すように、このようにみな
した欠陥を含む位相シフトマスク上にシリコン含有レジ
スト５８を塗布する。レジスト５８の膜厚は透明基板５
１の平坦部で５０ｎｍである。この膜厚にすることで透
過光に３０度の位相差を与える。ここでも、修正のため
のシリコン含有レジスト５８としては、第１の実施例と
同じく図２に示すレジストを使用した。このレジスト５
８を加速電圧２０ｋＶの電子線５９を用いて、光透過部
に存在する位相シフタ５３の端部Ａを含めたその周辺を
露光する。露光後、水酸化テトラメチルアンモニウム水
溶液（濃度８％）に６０秒間漬けて現像する。このシリ
コン含有レジスト５８はネガ型レジストであるので、電
子線５９が照射された部分のみにパターンが残存する。

【００５６】以上の工程から、図９（ｃ）に示すように
転写したくない位相シフタ５３の端部Ａの形状はなだら
かに膜厚が変動する。この位相シフトマスクを用いて上
述のｉ線ステッパを用いて露光した結果、修正前にはレ
ジストに転写されていた位相シフタの端部が修正後には
転写されず、所望のパターンが形成できる。この方法を
用いることにより、光透過部に存在する位相シフタの端
部を必要に応じて転写されないようにすることができ
る。ここで用いた修正用のシリコン含有レジスト５８
を、透過光に３０度の位相差を与える膜厚５０ｎｍとし
た。この方法でマスク修正を行なう場合、塗布膜厚が薄
すぎると、膜厚変化が急激になり、パターンが転写され
てしまう。また、塗布膜厚が厚すぎると、修正用として
形成されたパターンの端部を通る光によってパターンが
転写さる。したがって、修正用のレジストの塗布膜厚は
透過光に１０〜６０度の範囲内の位相差を与えるような
膜厚であることが望ましい。

【００５７】上記実施例では修正用の感光性樹脂の膜厚
を、透過光に与える位相差に換算して示した。実際の感
光性樹脂の膜厚ｔは次式で与えられる。

【００５８】ｔ＝λ・Δ／（ｎ−１）・３６０ただし、ここで、ｎは位相シフト層の屈折率、λは露光
光の波長、Δは透過光に与える位相差（度単位）であ
る。

【００５９】また、上記実施例では、修正用のレジスト
として、図２に示した化学増幅型シリコン含有レジスト
とクロロメチル化ポリジフェニルシロキサンを用いた
が、これ以外の感光性樹脂を用いることも可能である。
修正用に用いるレジストとしては、次のような五つの条
件を有することが望ましい。

【００６０】第１に、エネルギー線に対する感度を有す
ること、特に、欠陥上に微細なパターンを露光するため
に、電子線、紫外線、あるいはイオンビームに対して感
度を有することが望ましい。さらに露光領域を欠陥部分
に限定するために、ネガ型の感度を持っていることが望
ましい。

【００６１】第２に、この位相シフトマスクを用いる露
光装置の露光光に対して透明であること、望ましくは、
透過率９５％以上であるのがよい。

【００６２】第３に、この位相シフトマスクを用いる露
光装置の露光光に対する耐性が高いこと、望ましくは、
露光光を１０×１０⁴Ｊ／ｃｍ²照射後に透過率、屈折
率、膜厚に変化のないのがよい。

【００６３】第４に、マスク洗浄を行なう薬品に対して
充分な耐性があること、望ましくは、熱濃硫酸および熱
濃硫酸・硝酸混合液に対する耐性を持つのがよい。

【００６４】第５に、屈折率が透明基板に近いことであ
る。しかし、これらの条件をすべて満足することはかな
り困難であるので、最低第１と第２の条件を満たすもの
であれば足りる。

【００６５】このようなレジストとして、ポジ型レジス
トではポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ネガ型
レジストとしてはクロロメチル化スチレン（ＣＭＳ）等
があげられる。

【００６６】第１〜第５の条件を同時に満たす為には、
主査骨格にシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）を持つよう
なポリマーを主成分として含むようなレジストが望まし
い。

【００６７】このようなレジストとして、図２の化学増
幅型シリコン含有レジスト以外に、クロロメチル基ある
いはアリル基あるいはビニル基等の放射線により架橋反
応を起こすような感光基を側鎖に含むポリマーを用いる
ことができる。クロロメチル基をもつ例を図１０（ａ）
に、アリル基をもつ例を図１０（ｂ）に、ビニル基をも
つ例を図１０（ｃ）に示す。

【００６８】また、ヒドロキシメチル基を側鎖に持つシ
ロキサンポリマーと酸発生剤からなるレジストを用いる
ことも可能である。この例を図１０（ｄ）に示す。

【００６９】さらに、別のポリマーとしては、回転塗布
可能なフレオン系樹脂に感光性を持たせたレジストがあ
げられる。主鎖骨格がフロロカーボン（−ＣＦ_xＨ_y−）
であるようなポリマーを主成分として含むようなレジス
トは薬品耐性が高く、透明度が高いので用いることがで
きる。この例を図１０（ｅ）に示す。

【００７０】本発明の実施例に述べた位相シフトマスク
は隣合う開口部の透過光が互いに１８０度の位相差を持
つように設計されている。このような構造の位相シフト
マスクをレベンソン型位相シフトマスクという。位相シ
フトマスクにはこれ以外に種々の異なるタイプがある。
開口部の周辺に一定の幅で位相シフタを設けたリム型位
相シフトマスク（自己整合型位相シフトマスク）、や遮
光膜を持たず位相シフタパターンのみで構成された透過
型位相シフトマスク（クロムレス型位相シフトマス
ク）、位相シフタの透過光の透過率を下げたハーフトー
ン型位相シフトマスクなどがある。これらの位相シフト
マスクもまた位相シフトマスク上に透過光に位相差を与
えるための位相シフタのパターンを形成する。このた
め、本実施例で説明した位相シフトマスクの修正方法
は、これらのマスクに対してもまったく同様に適用する
ことができる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホトマスクを用いることにより、簡便な方法で位相シ
フトマスクの欠陥の修正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図２】本発明の位相シフトマスク修正に用いる電子線
レジストの組成物を表わす図

【図３】本発明の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図４】本発明の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図５】本発明の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図６】本発明の修正方法を行った位相シフトマスクの
光強度比と位相差の関係を説明する図

【図７】本発明の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図８】修正部の膜厚のばらつきの許容範囲を説明する
図

【図９】位相シフトマスクを説明する図

【図１０】位相シフタとして用いることのできるレジス
トの化学式を示す図

【図１１】従来の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図１２】従来の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【図１３】従来の位相シフトマスク修正方法を説明する
図

【符号の説明】

１透明基板２遮光膜パターン３位相シフタ５位相シフタ欠陥５ａ凸欠陥５ｂ凹欠陥８レジスト９電子線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、前記透明基板上に形成された
遮光膜パターンと、透過光に位相差を与える透明膜が前
記透明基板あるいは前記遮光膜パターン上に形成されて
おり、前記透明膜に存在する欠陥上に少なくとも形成さ
れた透明な感光性樹脂とからなることを特徴とするホト
マスク。
【請求項２】前記透明な感光性樹脂が透過光に９０度以
下の位相差を与える膜厚であることを特徴とする請求項
１記載のホトマスク。
【請求項３】前記透明な感光性樹脂が透過光に３００〜
４２０度の範囲内の位相差を与える膜厚であることを特
徴とする請求項１記載のホトマスク。
【請求項４】前記透明な感光性樹脂が透過光に１２０〜
２４０度の範囲内の位相差を与える膜厚であることを特
徴とする請求項１記載のホトマスク。
【請求項５】前記透明な感光性樹脂がシリコンを主成分
として含む樹脂であることを特徴とする請求項１記載の
ホトマスク。
【請求項６】前記透明な感光性樹脂がシロキサンポリマ
ーと酸発生剤を主成分として含む樹脂であることを特徴
とする請求項１記載のホトマスク。
【請求項７】透明基板と、前記透明基板上に形成された
遮光膜パターンと、透過光に位相差を与える透明膜が前
記透明基板あるいは前記遮光膜パターン上に形成されて
おり、前記透明膜に存在する凹欠陥のある前記透明膜領
域内に前記透明な感光性樹脂が形成されていることを特
徴とするホトマスク。
【請求項８】透明基板と、前記透明基板上に形成された
遮光膜パターンと、透過光に位相差を与える透明膜が前
記透明基板あるいは前記遮光膜パターン上に形成されて
おり、前記透明膜に凸欠陥が存在し、前記凸欠陥を完全
に覆うように前記透明な感光性樹脂が形成されているこ
とを特徴とするホトマスク。
【請求項９】透明基板上に遮光膜パターンと透過光に位
相差を与える透明膜を備えたホトマスク上に、透明な感
光性樹脂を塗布し、所定領域を露光、現像することによ
り感光性樹脂パターンを基板上に形成することを特徴と
するホトマスクの修正方法。
【請求項１０】前記透明な感光性樹脂が透過光に９０度
以下の位相差を与える膜厚であることを特徴とする請求
項９記載のホトマスクの修正方法。
【請求項１１】前記透明な感光性樹脂が透過光に３００
〜４２０度の範囲内の位相差を与える膜厚であることを
特徴とする請求項９記載のホトマスクの修正方法。
【請求項１２】前記透明な感光性樹脂が透過光に１２０
〜２４０度の範囲内の位相差を与える膜厚であることを
特徴とする請求項９記載のホトマスクの修正方法。
【請求項１３】前記透明な感光性樹脂がシリコンを主成
分として含む樹脂であることを特徴とする請求項９記載
のホトマスクの修正方法。
【請求項１４】前記透明な感光性樹脂がシロキサンポリ
マーと酸発生剤を主成分として含む樹脂であることを特
徴とする請求項９記載のホトマスクの修正方法。