(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に少なくとも半透光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥に、集束イオンビーム装置を用いて膜材料を供給しながらイオンビームを照射して前記膜材料又はその反応物からなる修正膜を堆積させることにより半透光膜パターンの欠落欠陥を修正するハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、
予め、堆積させる修正膜の膜厚に対する光透過率と位相差との関係を、前記集束イオンビーム装置の異なるアパーチャーの径に対してそれぞれ把握した後、これらの関係に基づいて光透過率と位相差が前記半透光膜と実質的に同一となるような集束イオンビーム装置のアパーチャー径及び膜厚を選択し、前記選択したアパーチャー径及び膜厚にて修正膜を堆積することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【請求項２】
請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、
前記堆積させる修正膜が、単層膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、
前記堆積させる修正膜が、カーボン系の膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフトリソグラフィーに用いられる位相シフトマスクの欠陥修正方法に関し、特に、ハーフトーン型の位相シフトマスクの欠陥修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ＬＳＩなどの製造において微細パターンを投影露光装置にて転写する際に用いられるフォトマスクの一つとして位相シフトマスクが用いられる。この位相シフトマスクは、マスクを透過する露光光間に位相差を与えることにより、転写パターンの解像度を向上できるようにしたものである。この位相シフトマスクの一つに、特に、孤立したホールやライン＆スペースパターンを転写するのに適したマスクにして特開平４−１３６８５４号公報に記載の位相シフトマスクが知られている。
【０００３】
この位相シフトマスクは、透明基板上に実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させると同時に通過する光の位相をシフトさせる半透光膜（ハーフトーン位相シフト膜）を形成し、この半透光膜の一部を選択的に除去して半透光膜パターンを形成することにより、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる透光部（透明基板露出部）と、実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成されるマスクパターンを形成したものである。この位相シフトマスクは、半透光部を通過する光の位相をシフトさせて、この半透光部を通過した光の位相が上記透光部を通過した光の位相に対して実質的に反転する関係になるようにすることによって、前記半透光部と透光部との境界近傍を通過して回折により回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにして境界部のコントラストを良好に保持できるようにしたものであり、通称、ハーフトーン型位相シフトマスクと称されている。
この位相シフトマスクにおいては露光光の波長をλ、半透光膜の露光光に対する屈折率をｎとしたとき、半透光膜の膜厚ｔの値が
ｔ＝λ／｛２（ｎ−１）｝
を満たす値に一般的に設定され、また、露光光の波長における半透光膜の透過率が１〜５０％程度になるように設定されるのが普通である。
【０００４】
上述のようにハーフトーン型位相シフトマスクは、半透光部によって露光光の位相をシフトさせる位相シフト機能と露光光を実質的に遮断する遮光機能との二つの機能を兼ねさせたものである。すなわち、この半透光部を、パターンの境界部においては位相シフト層として機能させ、それ以外の部分では遮光層として機能させている。したがって、本来は完全に露光光を遮断するのが理想的である部分にもわずかな漏れ光が生じている。通常はこの漏れ光があっても実質的な露光とまで至らないように、全体の露光量を調整する。
【０００５】
このようなハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、通常のフォトマスクよりも高精度化が要求され、欠陥の修正部分の光学特性等の精度についても例外でない。
通常、フォトマスクで発生する欠落欠陥については、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて、ピレン等の蒸気をＧａイオンにより解離、励起させてカーボン膜を欠落欠陥に堆積させることにより修正している。これに対し、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠落欠陥の修正は、例えば、特開平７−１４６５４４号公報に開示されているように、欠落欠陥部分に成膜する膜材料の光学特性を半透光膜とほぼ同じとし、具体的には、位相差を１２０〜２４０°、透過率を５〜１５％としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−１４６５４４号公報に記載の欠陥修正方法では、欠落欠陥部分に半透光膜とほぼ同じ材質の膜を成膜する手段としてリフトオフ法等を採用しているが、このリフトオフ法は工程が複雑で実用上は細かい制御が難しいものである。なお、同公報では膜質や膜厚と光学特性との関係については考慮されていない。
【０００７】
これらのことを考慮すると、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠落欠陥の修正は、従来から一般的に利用されている欠落欠陥部分にＦＩＢによりカーボン膜を堆積させる方法で修正できることが望ましく、かつ、欠落欠陥部分に堆積される修正膜の性質が極力、半透光膜の光学特性と合致していることが望ましい。
【０００８】
本発明は上述した背景の下になされたものであり、ＦＩＢ装置を用いた比較的単純な方法で、半透光膜と同等又はそれに近い光学特性の修正膜を欠落欠陥部に堆積して修正できるハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法は、以下の構成としてある。
【００１０】
（構成１）透明基板上に少なくとも半透光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥に膜材料を供給しながらイオンビームを照射して前記膜材料又はその反応物からなる修正膜を堆積させることにより半透光膜パターンの欠落欠陥を修正するハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、予め堆積させる修正膜の膜厚に対する光透過率と位相差との関係を把握した後、これらの関係に基づいて光透過率と位相差が前記半透光膜と実質的に同一である修正膜を堆積させることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１１】
（構成２）構成１記載のハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記堆積させる修正膜が、単層膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１２】
（構成３）構成１又は２記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の欠陥修正方法において、集束イオンビーム装置に搭載したアパーチャーの径、及び堆積させる修正膜の膜厚を変化させることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１３】
（構成４）構成１乃至３記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の欠陥修正方法において、前記堆積させる修正膜が、カーボン系の膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１４】
（構成５）透明基板上に少なくとも半透光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥に膜材料を供給しながらイオンビームを照射して前記膜材料又はその反応物からなる修正膜を堆積させることにより半透光膜パターンの欠落欠陥を修正するハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記堆積させる修正膜が、前記半透光膜の光透過率と位相差と実質的に同一である単層膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１５】
（構成６）透明基板上に少なくとも半透光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥に膜材料を供給しながらイオンビームを照射して前記膜材料又はその反応物からなる修正膜を堆積させることにより半透光膜パターンの欠落欠陥を修正するハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法において、前記修正膜における特定反応条件毎の膜厚に対する光透過率と位相差との相関関係を予め求め、前記修正膜の光透過率と位相差が前記半透光膜の光透過率と位相差と実質的に同一になるように前記反応条件を選択して修正膜を堆積させることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法。
【００１６】
【作用】
本発明では、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠落欠陥部分にＦＩＢによりカーボン膜等を堆積させる方法を採用し、かつ、欠落欠陥部分に堆積される修正膜の性質を半透光膜の光学特性に近づけることで、効率よく欠陥修正が行えるとともに、欠陥の修正部分の光学精度が高く、結果として高精度にウエハへのパターン転写が行えるハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができる。
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１に集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置の概略図を示す。ＦＩＢ装置では、透明基板上に少なくとも半透光膜パターンを有するハーフトーン型位相シフトマスク１の欠落欠陥に、ノズル１１から膜材料を供給しながらイオンビーム１２を照射して、前記膜材料又はその反応物からなる修正膜を堆積させることにより半透光膜パターンの欠落欠陥を修正する。
【００１９】
図２にＦＩＢ装置で堆積させた露光波長ｉ線（３６５ｎｍ）におけるカーボン膜の特性を示す。図３にＦＩＢ装置で堆積させた露光波長ｇ線（４３６ｎｍ）におけるカーボン膜の特性を示す。
【００２０】
本発明では、予め堆積させる膜材料の膜厚に対する光透過率と位相差との関係を把握した後、これらの関係に基づいて光透過率と位相差が半透光膜と実質的に同一である修正膜を堆積させる。具体的には、例えば、図２及び図３に示すように、ＦＩＢ装置のアパーチャーの径を変えることによって、修正膜の光学特性を制御して、膜厚と透過率、位相差との関係を変化させる。つまり、図２及び図３に示すように、アパーチャーの径を変えない場合、膜厚に応じた透過率、位相差が一義的にしか得られない（一組の関係曲線しか得られない）が、本発明では、アパーチャーの径を変えることで得られる複数の関係曲線のうちから最適なものを選択し（１８０°の位相差を有し、かつ、半透光膜により近い透過率が得られる関係曲線を選択し）かつ修正膜の膜厚を厳密に制御することで、修正膜の光学特性を半透光膜の光学特性に一致させるかあるいは近づけることができる。アパーチャーの径を変えることによって修正膜の光学特性を変えることができるのは、イオン源から照射されるイオンビーム中のＧａイオンの量、言い換えれば単位時間当たりのエネルギー量がアパーチャー径の大きさによって制御されることによって、堆積される修正膜（カーボン膜等）の組成に影響を与え屈折率が変化するからであると考えられる。
【００２１】
なお、本発明は、ＦＩＢによる修正膜をハーフトーン膜の特性に合わせるものであるから、ハーフトーン膜を構成する膜材料にかかわらず利用できる。また、マスクの非転写領域等に遮光膜を形成するタイプのハーフトーン型位相シフトマスクのにおける遮光膜の欠陥修正も同一装置で同時に行うことが可能である。
カーボン修正膜の場合、１８０°の位相差を有しかつ透過率が１〜５０％の範囲でＦＩＢによる修正膜をハーフトーン膜の特性に合わせることが可能である。
【００２２】
カーボン修正膜をＦＩＢで形成する際の原料ガスとしては、例えば、ピレン、スチレン、メタクリル酸メチル、２，４，４−トリメチル−１−ペンテン、イソプレン等の炭化水素系ガス単独、又はこれらの炭化水素系ガスと水素との混合ガス等を使用できる。
【００２３】
カーボン系以外のＦＩＢ修正膜としては、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）などが挙げられる。タングステン修正膜の原料ガスとしては、ＷＦ６、Ｗ（ＣＯ）６、ＷＣｌ６等が、モリブデン修正膜の原料ガスとしては、ＭｏＦ６、Ｍｏ（ＣＯ）６、ＭｏＣｌ５等が、クロム修正膜の原料ガスとしては、Ｃｒ（Ｃ６Ｈ６）２などが挙げられる。
【００２４】
膜質の制御は、アパーチャーの径を変えること以外に、ＦＩＢ装置のイオン電流を変えるか、供給ガス圧力を変えることなどによっても可能である。
【００２５】
なお、本発明では、ＦＩＢによる単層膜で、光透過率と位相差が半透光膜と実質的に同一である修正膜が形成できるので、修正が容易である。
ここで、「実質的に同一である」とは、半透光膜の光学特性が実質的に変わらないことを言い、具体的には、光透過率では、半透光膜の光透過率の±２％以内、好ましくは±１％以内、より好ましくは±０．５％以内の範囲におさまることを言い、位相差では、半透光膜の位相差の±２０°以内、好ましくは±１０°以内、より好ましくは±５°以内の範囲におさまることを言う。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例にもとづき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
実施例１
図４〜図５は本発明の一実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥の修正方法を説明するための図である。
【００２８】
図４（ａ）及び（ｂ）は、透明基板２上に形成したモリブデンシリサイドの窒化膜（ＭｏＳｉＮ膜）からなる半透光膜（ハーフトーン膜）３をパターニングして得られたハーフトーン型位相シフトマスク１の平面図及びＡ−Ａ線矢視断面図である。このマスクは、スパッタリング法により透明基板上に成膜されたＭｏＳｉＮ膜上に、電子線レジストを塗布し電子線描画装置を用いて描画した後、レジストを現像し、レジストパターンをマスクにしてＭｏＳｉＮ膜をエッチングによりパターニングして得られたものであるが、これらの製造工程において何らかの理由により生じた欠落欠陥４を有するものであった。なお、マスク作製後に上記マスクの光学特性を測定した結果、露光波長ｇ線（４３６ｎｍ）において位相差１８０°、透過率４．０％であった。
【００２９】
次に、予め条件出しして求めた図３に基づき、ＦＩＢ装置のアパーチャー径を５０μｍとし、膜厚を厳密に制御して、１６２０オングストロームの膜厚でカーボン膜５を堆積させて欠落欠陥を修正した（図５（ａ）及び（ｂ））。カーボン膜は露光波長ｇ線（４３６ｎｍ）において位相差１８０°、透過率は３．８％で４．０％に近かった。
【００３０】
上記欠落欠陥修正後のマスクを用いてウエハ上への転写を行ったが、修正部分に起因する異常は見られず、本発明による修正部分の光学特性の制御が高精度であることが確認された。
【００３１】
実施例２
透明基板上に形成したモリブデンシリサイドの窒化膜（ＭｏＳｉＮ膜）からなる半透光膜をパターニングして得られたハーフトーン型位相シフトマスクを作製した。このマスクは、スパッタリング法により透明基板上に成膜されたＭｏＳｉＮ膜上に、電子線レジストを塗布し電子線描画装置を用いて描画した後、レジストを現像し、レジストパターンをマスクにしてＭｏＳｉＮ膜をエッチングによりパターニングして得られたものであるが、これらの製造工程において何らかの理由により生じた欠落欠陥を有するものであった。なお、マスク作製後に上記マスクの光学特性を測定した結果、露光波長ｉ線（３６５ｎｍ）において位相差１８０°、透過率２．０％であった。
【００３２】
次に、予め条件出しして求めた図２に基づき、ＦＩＢ装置のアパーチャー径を８０μｍとし、膜厚を厳密に制御して、１４００オングストロームの膜厚でカーボン膜を堆積させて欠落欠陥を修正した。カーボン膜は露光波長ｉ線（３６５ｎｍ）において位相差１８０°、透過率は１．８％で２．０％に近かった。
【００３３】
上記欠落欠陥修正後のマスクを用いてウエハ上への転写を行ったが、修正部分に起因する異常は見られず、本発明による修正が高精度であることが確認された。
【００３４】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、半透光膜は、モリブデン、シリコン、窒素からなるものに限定されず、例えば、モリブデンとシリコンと酸素、モリブデンとシリコンと酸素と窒素とからなる半透光膜や、タングステン、チタン、タンタル、クロムから選ばれる金属とシリコンと酸素及び／又は窒素とからなる半透光膜であってもよい。
【００３６】
また、半透光膜の他に遮光膜を形成するタイプのハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、遮光膜の欠陥修正も同一装置で同時に行うことが可能である。この場合の遮光膜としては、例えば、クロムや、酸素、窒素、炭素のうちより選ばれた少なくとも一種とクロムとを含む材料や、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）等の膜や、あるいはこれらに酸素、窒素、炭素のうちより選ばれた少なくとも一種を含ませた材料からなるものが挙げられる。
【００３７】
さらに、エッジにかかる欠落欠陥の他に、ピンホール等の欠落欠陥の修正にも利用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの欠陥修正方法によれば、ＦＩＢ装置を用いた比較的単純な方法で、半透光膜と同等又はそれに近い光学特性の修正膜を欠落欠陥部に堆積して修正できるため、結果として実際のウエハ転写上は欠陥の影響がなくなり、高品質のハーフトーン型位相シフトマスクを効率よく高歩留まりで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＩＢ装置の概略を示す図である。
【図２】ＦＩＢ装置で堆積させた露光波長ｉ線（３６５ｎｍ）におけるカーボン膜の特性を示す図である。
【図３】ＦＩＢ装置で堆積させた露光波長ｇ線（４３６ｎｍ）におけるカーボン膜の特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥の修正方法を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】本発明の一実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの欠落欠陥の修正方法を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１      ハーフトーン型位相シフトマスク
２      透明基板
３      半透光膜（ハーフトーン膜）
４      欠落欠陥
５      カーボン膜
１１      ノズル
１２      集束イオンビーム
【図１】
0003630935.tif 000002
【図２】
0003630935.tif 000003
【図３】
0003630935.tif 000004
【図４】
0003630935.tif 000005
【図５】
0003630935.tif 000006