(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英基板上に形成された位相反転層間に発生したブリッジを除去するための半導体素子の位相反転マスクの修正方法であって、
前記ブリッジにＦＩＢ方式によって荷電イオンを加えて、１次修正する段階；及び前記１次修正したブリッジ部分にレーザーを加えて、２次修正して前記ブリッジを除去する段階を含み、
前記１次修正する段階は、前記ブリッジ部分が格子状に分けられるように荷電イオンを加え、さらに位相反転層とブリッジとの界面が修正されるように実施することを特徴とする半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【請求項２】
前記１次修正する段階において、前記ブリッジに加えるイオンはＧａイオン（Ｇａ＋）であり、前記レーザーはブルーレーザーであることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【請求項３】
前記１次修正する段階において、前記ブリッジ部分の全体的な結合強度が弱くなる程Ｇａイオンを注入することを特徴とする請求項２記載の半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【請求項４】
前記Ｇａイオン（Ｇａ＋）は、約２５乃至３５ＫｅＶ程度のエネルギーを有し、約４５乃至５５ｐＡ程度のビームカレント及び１０１５乃至２×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度の濃度でイオン注入されることを特徴とする請求項３記載の半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【請求項５】
前記１次修正した部分の線幅は、イオンビーム集束装置で修正可能な最小線幅の整数倍であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【請求項６】
前記Ｇａイオンは１４０乃至１５０ｐＡの高エネルギーでイオン注入することを特徴とする請求項２記載の半導体素子の位相反転マスクの修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の位相反転マスクの修正方法に関し、特に半導体素子のハーフトーン（ｈａｌｆｔｏｎｅ）位相反転マスクの修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ハーフトーン位相反転マスクは、高解像度を持つフォトリソグラフィー工程において、微細なコンタクトホールまたは微細パターンを製作するのに使用される。特に、Ｉ−ライン露光装備を使用する場合、ハーフトーン位相反転マスクに提供される位相反転層としては、約４乃至１２％の光を透過させながら光の位相を反転させるＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ等の物質が利用される。
【０００３】
図１は、一般のハーフトーン位相反転マスクの断面図である。同図を参照して、約４乃至１２％の光を透過させながら入射される光の位相を１８０度反転させる位相反転層１３が石英基板（Ｑｕａｒｔｚ）１１上に形成される。位相反転層１３はＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯＮのいずれか一つで形成され、約１０００乃至１４００Åの厚さで形成される。位相反転層１３はコンタクトホールまたはパターンマスクとして作用するように、所定部分パターニングされる。このとき、位相反転層１３のパターニングは電子ビーム書き込み（Ｅ−ｂｅａｍｗｒｉｔｉｎｇ）方式が利用される。
【０００４】
しかし、位相反転層１３のパターニングの際、図２及び図３に示すように、石英基板１１の不所望の部分に位相反転層からなるブリッジ１５が残ることがある。こうしたブリッジ１５は次の提示した方法によって除去される。
【０００５】
第一に、イオンビーム集束装置（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ；以下、ＦＩＢ装置という）を用いて修正する方法である。この方法は、高エネルギーすなわち５０乃至１００ＫｅＶを持つＧａ＋イオンをブリッジ１５に加えて、ブリッジ１５を石英基板１１から取り外す。
【０００６】
第二に、長波長を持つブルーレーザー修正方法である。この方法は、約４８８ｎｍの波長を持つレーザーをブリッジ１５に照射して、ブリッジ１５を溶かすことにより除去される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ＦＩＢ修正装置を用いる場合、次の様な問題点が生じる。
一般のＦＩＢ修正装置は、Ｃｒマスクを修正する装置であるため、クロムと物性が異なる位相反転層からなるブリッジは除去し難い。すなわち、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮの様な位相反転層はクロム等の物質と比較すれば、結晶構造が非常に堅く、ブリッジ１５の除去に長時間がかかる。これにより、修正してから一定時間経過後にも図４及び図５に示すように、ブリッジ滓１５ａが残っており、ブリッジ滓１５ａ周辺に修正副産物１６が生じる。ここで、修正副産物１６はＦＩＢ修正装置のイオンソースのＧａイオンと、Ｇａと反応性の良いブリッジ１５を構成する位相反転層の成分のうちのＳｉ成分との反応によって生じる。こうした修正副産物１６はＦＩＢ修正装置で容易に除去されない。
【０００８】
また、ブリッジ滓１５ａを完全に除去する為に、長時間ＦＩＢ修正工程を行うと、ブリッジ１５或いは修正副産物１５ａの外側の石英基板１１に高エネルギーを持つＧａイオンが持続的に集束される。これにより、図６に示すように、高エネルギーを持つＧａイオンが持続的に集束された石英基板１１の一部が凹になり、欠陥（Ｈ）が生じる。
【０００９】
また、ＦＩＢ修正を長時間行うと、高エネルギーを持つＧａイオンが石英基板１１内に染み込みやすい。このようにＧａイオンが高エネルギーで石英基板１１内に染み込むと、Ｇａイオンがマスクにして作用して、以後半導体基板上にパターン欠陥を発生させることになる。
【００１０】
一方、ブルーレーザーを照射する方法は、レーザーの回折特性のため、修正時に正確度（ａｃｃｕｒａｃｙ）が劣る。これにより、修正する部分の縁部が不均一に除去される。修正する部分が不正確に除去されると、高解像度パターンを形成するためのマスクとして利用し難い。また、前記位相反転層は上述したように、その結合強度が非常に高いため、ブルーレーザーを照射して結合構造を破るのには、強いエネルギーと長い時間が必要となるという問題点がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、位相反転マスクの修正工程において、修正副産物の発生を防止し、石英基板に欠陥が生じることを防止し、除去する部分だけを完壁に修正することにある。本発明のまた他の目的は短時間内に位相反転マスクの欠陥部分を修正することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体素子の位相反転マスクの修正方法は、石英基板上に形成された位相反転層間に発生したブリッジを除去するための半導体素子の位相反転マスクの修正方法であって、前記ブリッジにＦＩＢ方式によって荷電イオンを加えて、１次修正する段階；及び前記１次修正したブリッジ部分にレーザーを加えて、２次修正して前記ブリッジを除去する段階を含み、前記１次修正する段階は、前記ブリッジ部分が格子状に分けられるように荷電イオンを加え、さらに位相反転層とブリッジとの界面が修正されるように実施することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記１次修正する段階において、前記ブリッジに加えるイオンはＧａ（Ｇａ＋）イオンであり、前記レーザーはブルーレーザーである。また、１次修正する段階において、前記ブリッジ部分の全体的な結合が弱くなる程Ｇａイオンを注入する。さらに、前記Ｇａイオン（Ｇａ＋）は、約２５乃至３５ＫｅＶ程度のエネルギーを有し、約４５乃至５５ｐＡ程度のビームカレント及び１０１５乃至２×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度の濃度でイオン注入する。
【００１４】
また、１次修正した部分の線幅は、イオンビーム集束装置で修正可能な最小線幅の整数倍であることが望ましい。また、Ｇａイオンは１４０乃至１５０ｐＡの高エネルギーでイオン注入することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。図７乃至図１０は本発明の一実施の形態による半導体素子の位相反転マスクの修正方法を説明するための図である。
【００１６】
図７を参照して、石英基板２１上にハーフトーン位相反転層２３が約１０００乃至１４００Å厚さで形成される。位相反転層２３は、透過光を１８０゜反転させながら入射光の４乃至１２％程度のみ透過させる物質、例えばＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯＮ物質が用いられる。位相反転層２３は微細なコンタクトホール及び微細なパターンが限定されるように、電子ビーム書き込み方式にてパターニングされて位相反転マスク１００が完成する。このとき、パターニングされた位相反転層２３間の所定部分にブリッジ２５が生じることもある。
【００１７】
本実施の形態におけるブリッジ２５は、次のように除去される。まず、ＦＩＢ修正方式すなわちブリッジ２５にＧａイオン（Ｇａ＋）を注入してブリッジ２５の結合力を弱化させる。ＦＩＢ修正工程は、単にブリッジ２５の結合力を弱化させるための工程であるため、従来よりも短時間に、低いエネルギーを持つＧａイオン（Ｇａ＋）を用いて行われる。すなわち、本実施例のＦＩＢ修正に用いられるＧａイオン（Ｇａ＋）は、従来よりも低い約２５乃至３５ＫｅＶ程度のエネルギーを有し、約４５乃至５５ｐＡ程度のビームカレント及び１０１５乃至２×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度の濃度を有する。
【００１８】
これにより、ＦＩＢ修正工程を行うと、図８に示すように、ブリッジ２５の微量のみが除去され、残存のブリッジ２５ａは結合強度が非常に弱くなる。このとき、正確度が優れているＦＩＢ修正方式にて１次修正したため、結合強度が弱くなったブリッジ２５ａと位相反転層２３の境界が明確となる。
【００１９】
次に、図９に示す様に、レーザー例えば４００乃至５００ｎｍの波長を持つブルーレーザー２７を結合力が弱くなったブリッジ２５ａに照射する。すると、ブリッジ２５ａは既にＦＩＢ修正工程によって結合強度が弱くなった状態であるため、結合強度が弱くなったブリッジ２５ａはブルーレーザービーム２７により容易に取り外すことができる。このとき、ＦＩＢ修正工程によって、ブリッジ２５ａと位相反転層２３の境界が明確となったため、図１０に示すように、ブリッジ２５ａは位相反転層２３間に滓などが残らず完全に除去される。本実施例では、ＦＩＢ修正工程の際、従来とは異なり強いエネルギーのイオン及び長時間が必要でないので、石英基板２１に欠陥などが発生しない。
【００２０】
図１１及び図１２は本発明の他の実施例を説明するための位相反転マスクの平面図である。図１１を参照して、ブリッジ２５は前記一実施の形態と同様に、ＦＩＢ修正方式にて１次修正する。一般に、ＦＩＢ修正は所望の部分のみイオンビームが照射されることがある。この点から、この実施の形態ではブリッジ２５全体にイオンビームを照射せず、ブリッジ２５が格子状に分けられるようにイオンビームを照射して、ＦＩＢ修正を行う。このとき、イオンビームが照射される部分、すなわち格子部分の線幅はイオンビーム集束装置で修正可能な最小線幅（約０．３１２μｍ）の整数倍であることが望ましい。また、ＦＩＢ修正工程の際、位相反転層２３とブリッジ２５の界面は両者の境界を明確にするためにＦＩＢ修正を行い、石英基板２１とブリッジ２５の界面は修正工程における石英基板の欠陥の発生を防止するためにＦＩＢ修正を行わない。このＦＩＢ修正工程は、約１４０乃至１５０ｐＡの高エネルギーを持つＧａイオン（Ｇａ＋）が用いられる。このようにブリッジ２５を格子状に分けるようにＦＩＢ修正すれば、修正した部分２５０は一部除去されたり、結合強度が非常に弱くなったりして、除去しやすい状態となる。また、修正しない残存のブリッジ２５ａ部分はＦＩＢ修正した部分２５０によって不完全な状態となる。
【００２１】
次に、図１２に示すように、１次修正したブリッジ２５ａ、２５０にブルーレーザーが照射されてブリッジを２次修正する。ブルーレーザーの照射によって、ＦＩＢ修正した部分２５０は容易に除去され、かつ修正した部分２５０と隣接したブリッジ２５も容易に除去される。このとき、ＦＩＢ修正による１次修正のとき、ブリッジ２５と位相反転層２３の間を修正したので、ブルーレーザーを照射すれば、位相反転層２３間に滓などが発生しない。
【００２２】
図１３は、本発明のまた他の実施の形態を説明するための位相反転マスクの平面図である。同図を参照して、位相反転マスクのブリッジ２５の中心部にブルーレーザーが照射される。このとき、レーザービーム修正はブリッジ２５と位相反転層２３の間の界面の正確度が低いため、ブリッジ２５の中心にのみブルーレーザーが印加されるようにする。図面符号２５１はブルーレーザーの照射された部分を示す。なお、ブルーレーザーの照射された部分２５１のブリッジはほぼ除去されたり、結合強度の弱い状態で残存したりする。
【００２３】
次に、残存のブリッジ２５縁部がＦＩＢ修正によって除去される。このとき、ブルーレーザーの印加された部分２５１が結合強度の弱い状態で残存している時、ブリッジ縁部の修正と同時にブリッジの中心部分であるブルーレーザーの印加された部分２５１が除去される。また、ブリッジ２５の端部は端部除去特性が優れたＦＩＢ修正方式にて除去されるので、位相反転層１３の界面に滓などが残っていない。かつ、前記ＦＩＢ修正工程では端部のみが除去されるので、短時間、低エネルギー例えば２０乃至４０ＫｅＶ範囲で、Ｇａイオンが注入されるので、石英基板２１の欠陥が最小化する。
【００２４】
【発明の効果】
以上から詳述したように、本発明によれば、ハーフトーン位相反転マスクの位相反転層物質からなるブリッジ発生時、ＦＩＢ修正方式とブルーレーザー修正方式を並行してブリッジ部分を除去する。これにより、ＦＩＢ修正工程は、短時間すなわち石英基板に欠陥を与えない範囲で行われるので、石英基板の欠陥は防止される。また、ＦＩＢ方式によって１次修正した部分をさらにレーザーを照射して２次修正したことで、一層容易にブリッジを除去でき、レーザー修正だけで発生したスプリットの様な問題点も発生しない。
【００２５】
また、ブリッジの端部はＦＩＢ修正方式にて除去されるので、界面に滓などが発生することなく完全に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の位相反転マスクの断面図である。
【図２】  従来の位相反転マスクでブリッジの発生した状態を示す平面図である。
【図３】  図２をＡ−Ａ線で切断して示す断面図である。
【図４】  従来の方法にて修正した後の位相反転マスクの平面図である。
【図５】  図４をＢ−Ｂ線で切断して示す断面図である。
【図６】  図４をＣ−Ｃ線で切断して示す断面図である。
【図７】  本発明の一実施の形態による半導体素子の位相反転マスクの修正方法を説明するための断面図である。
【図８】  本発明の一実施の形態による半導体素子の位相反転マスクの修正方法を説明するための断面図である。
【図９】  本発明の一実施の形態による半導体素子の位相反転マスクの修正方法を説明するための断面図である。
【図１０】  本発明の一実施の形態による半導体素子の位相反転マスクの修正方法を説明するための断面図である。
【図１１】  本発明の他の実施の形態を説明するための位相反転マスクの平面図である。
【図１２】  本発明の他の実施の形態を説明するための位相反転マスクの平面図である。
【図１３】  本発明のまた他の実施の形態を説明するための位相反転マスクの平面図である。
【符号の説明】
２１      石英基板
２３      位相反転層
２５      ブリッジ
２５ａ    １次修正によって結合強度が弱くなったブリッジ
２７      ブルーレーザービーム
２５０    格子状でＦＩＢ修正したブリッジ
２５１    ブルーレーザーが印加されたブリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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