JP2012181426A - フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】検査計測精度の向上を図ることができるフォトマスク及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係るフォトマスクは、基板と、前記基板の主面に設けられ、前記基板の光の透過率よりも低い光の透過率を有する膜部と、前記膜部に設けられ、被転写体に転写されるパターンと、前記膜部に設けられ、前記被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度が抑制された検出マークと、を備えている。
【選択図】図1

Description

後述する実施形態は、概ね、フォトマスク及びその製造方法に関する。
近年、半導体装置などの微細構造体において形成されるパターンの微細化が進んでいる。そのため、この様な微細なパターンを形成するためのフォトリソグラフィー工程において使用されるフォトマスクに対して、極めて厳しい精度が要求されるようになってきている。 ここで、フォトマスクの描画領域に形成された検出マークをウェーハの露光面に転写し、転写された検出マークを検出することでフォトマスク自体の精度を検査する技術が提案されている。
しかしながら、検出マークがウェーハの露光面に転写されるため、検出マークを形成する位置に大きな制約が生じることになる。
そのため、検査計測精度が悪くなり、精度の高いフォトマスクを製造することが困難となっていた。
特開2008−145918号公報
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、検査計測精度の向上を図ることができるフォトマスク及びその製造方法を提供することである。
実施形態に係るフォトマスクは、基板と、前記基板の主面に設けられ、前記基板の光の透過率よりも低い光の透過率を有する膜部と、前記膜部に設けられ、被転写体に転写されるパターンと、前記膜部に設けられ、前記被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度が抑制された検出マークと、を備えている。
第1の実施形態に係るフォトマスクを例示するための模式図である。(a)は第1の実施形態に係るフォトマスクの模式平面図、(b)は(a)におけるA−A矢視断面の模式拡大図、(c)は(b)におけるB−B矢視図である。 (a)、(b)は、検出マークの配設形態を例示するための模式平面図である。 検出マークが被転写体に転写されないようにするための寸法条件などを例示するための模式図である。 転写された際のコントラストが低くなるような検出マークを例示するための模式図である。(a)はコントラストの調整が行われる前の検出マークを例示するための模式図、(b)は露光における照明形状を例示するための模式図、(c)は被転写体におけるコントラストを例示するための模式図、(d)はコントラストの調整が行われた後の検出マークを例示するための模式図である。 (a)、(b)は、転写された際のコントラストが低くなるような検出マークの形状を例示するための模式図である。 (a)〜(c)は、第2の実施形態に係るフォトマスクの製造方法について例示をするための模式工程断面図である。 フォトマスクの製造工程を例示するためのフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 また、一例として、本実施の形態に係るフォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクである場合を例に挙げて説明する。
[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態に係るフォトマスクについて例示する。
図1は、第1の実施形態に係るフォトマスクを例示するための模式図である。
なお、図1(a)は第1の実施形態に係るフォトマスクの模式平面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A矢視断面の模式拡大図、図1(c)は図1(b)におけるB−B矢視図である。ただし、図1(a)においては、煩雑化を避けるために後述するパターン6を省くものとし、検出マーク7の配設形態を概念的に表すようにしている。
図1(a)、(b)に示すように、フォトマスク1には、基板2、膜部3、遮光膜4、描画領域5、パターン6、検出マーク7が設けられている。
基板2は、例えば、矩形の平板状を呈し、透光性の高い材料から形成されるようにすることができる。基板2は、例えば、石英ガラスなどから形成されるものとすることができる。
膜部3は、基板2の一方の主面に設けられ、基板2の光の透過率よりも低い光の透過率を有したものとすることができる。膜部3は、いわゆるハーフトーン膜とすることができる。膜部3は、例えば、フッ化クロム系(CrF)、モリブデンシリサイド系(MoSiON、MoSiO)、タングステンシリサイド系(WSiO)、ジルコニウムシリサイド系(ZrSiO)などの材料から形成され、深紫外光の透過率が数%程度とされたものとすることができる。
遮光膜4は、基板2の周縁領域において、膜部3を覆うようにして設けられている。遮光膜4は、例えば、クロム(Cr)などから形成されたものとすることができる。
また、フォトマスク1には、描画領域5が設けられている。
描画領域5は、基板2の中央側領域に設けられている。描画領域5は、パターン6、検出マーク7が形成される領域である。
パターン6は、膜部3に設けられ、被転写体(例えば、ウェーハなど)に転写される回路パターンと、回路パターンに隣接して配置され、回路パターンの解像度を向上させるための補助パターンとを含むものとすることができる。
パターン6は、描画領域5において、膜部3の一部を選択的に除去することにより形成されている。すなわち、パターン6は、被転写体への転写ができる光強度を有する光を透過させることができる開口部などから構成されている。
検出マーク7は、膜部3に設けられ、被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度を抑制することができるようになっている。なお、被転写体への転写が抑制されることに関する詳細は後述する。
検出マーク7は、フォトマスク1自体の精度を検査するために設けられる。例えば、フォトマスク1に検出マーク7が設けられていれば、既知のフォトマスク検査装置や寸法計測装置などを用いて検出マーク7の位置や検出マーク7同士の間の寸法を測定することができる。そのため、フォトマスク1の精度を容易かつ精密に検査計測することができる。
また、検出マーク7が複数設けられていれば、複数の検出マーク7に対する検出を行うことができるので、平均化効果により検出結果のばらつきを抑制することができるようになる。
ここで、一般的には、フォトマスクにおける回路パターンなどの位置ずれ欠陥(ミスプレースメント)は、検出データ(センサデータ)と参照データ(設計データ)とを比較することで検出される。この場合、他の回路パターンなどから離れた位置に設けられているいわゆる孤立ホールなどの位置ずれは検出することが困難となる。しかしながら、検出マーク7が複数設けられていれば、孤立ホールなどの近傍に設けられた検出マーク7を基準とすることができるので、孤立ホールなどの位置ずれ欠陥に対する検出精度を向上させることもできる。
また、基板2の一方の主面に設けられている膜部3には、残留応力がある。そのため、開口部でもある検出マーク7を膜部3に複数設けるようにすれば、残留応力を緩和させることができる。その結果、フォトマスク1の変形を抑制することができるので、パターン6の位置精度を向上させることができる。
また、露光装置にフォトマスク1を装着する場合には、露光装置に設けられた保持手段によりフォトマスク1が機械的に保持されることになる。この際、フォトマスク1に複数の検出マーク7が設けられていれば、フォトマスク1が機械的に保持された際に発生する歪み量などを検出することができるようになる。そして、例えば、歪み量などが大きすぎる場合には、フォトマスク1に対する保持力を弱めるなどしてフォトマスク1に発生した歪みを緩和させるようにすることもできる。
検出マーク7を用いて検出されたフォトマスク1の検出情報(例えば、描画領域5における位置ずれ情報など)は、次回製造されるフォトマスク(例えば、次回製造される同一仕様のフォトマスクや類似仕様のフォトマスクなど)の描画データにフィードバックされる。そのため、フォトマスクの精度を累積的に向上させることができるようになる。
次に、検出マーク7の形状や配設条件などについて例示する。
検出マーク7を縁(エッジ)がある形状とすれば、検出を容易かつ精密に行うことができるので、検出マーク7の検出精度を向上させることができる。
また、検出マーク7は、第1の方向に設けられた第1の縁と、第1の方向に交差する第2の方向に設けられた第2の縁と、を有したものとすることができる。その様にすれば、2方向における検出マーク7の検出精度を向上させることができる。
検出マーク7の形状としては、任意の直線からなる部分を有した形状とすることができる。例えば、検出マーク7の形状は、任意の多角形からなる部分を有した形状としたり、複数の任意の多角形が組み合わされた形状などとすることもできる。
ここでは、一例として、検出マーク7の形状が十字形状である場合を例に挙げて説明する。
検出マーク7の形状が、例えば、十字形状のように互いに直交する方向に縁がある形状である場合には、2次元方向における検出マーク7の検出精度を向上させることができる。
図2は、検出マークの配設形態を例示するための模式平面図である。
図2(a)、(b)においては、一例として、膜部3を貫通するパターンであるホール状のパターン6aのみを描くようにしている。
なお、図2(a)と図2(b)とでは、ホール状のパターン6aの寸法や配置が異なるが、検出マーク7が膜部3の部分、すなわち、ホール状のパターン6aが設けられていない部分に設けられることに変わりはない。
検出マーク7は、例えば、図1(a)や図2(a)、(b)に示すようにマトリクス状に設けられるようにすることができる。なお、図1(a)は検出マーク7の配設ピッチが10mmの場合、図2(a)は検出マーク7の配設ピッチが1mmの場合、図2(b)は検出マーク7の配設ピッチが100μmの場合である。
ただし、検出マーク7の配設形態はマトリクス状に限定されるわけではなく、例えば、千鳥状のような他の規則的な配設形態であってもよいし、任意の位置に設けられるような配設形態であってもよい。
また、検出マーク7同士の間の寸法は一定(等ピッチ寸法)であってもよいし、異なるものであってもよい。また、検出マーク7同士の間の寸法が一定の部分と異なる部分とが混在するようにすることもできる。この場合、検出マーク7同士の間の寸法を大きくしすぎると、検査精度が低下するおそれがある。また、検出マーク7同士の間の寸法を小さくしすぎると、検出マーク7の数が多くなりすぎて計測効率が低下するおそれがある。そのため、検出マーク7同士の間の寸法や検出マーク7の数は、要求される検査精度や検査効率などに応じて適宜変更することができる。
また、検出マーク7の配設に分布を持たせるようにすることもできる。例えば、寸法精度が悪化しやすい部分が経験的に分かっている場合には、当該部分における検出マーク7同士の間の寸法を小さくしたり、検出マーク7の数を増加させたりすることができる。また、寸法精度が良好となりやすい部分が経験的に分かっている場合には、当該部分における検出マーク7同士の間の寸法を大きくしたり、検出マーク7の数を減少させたりすることができる。
ここで、検出マーク7は、膜部3の一部を選択的に除去することにより形成されているので、検出マーク7を光が透過することになるが、検出マーク7が被転写体に転写されないようになっている。検出マーク7が被転写体に転写されないようにすれば、検出マーク7を設ける位置に関する制限を大幅に緩和させることができる。そのため、検査計測にとって適切な位置に検出マーク7を容易に設けられるようになるので、フォトマスク1の検査精度を大幅に向上させることができるようになる。
すなわち、被転写体への転写が抑制されるように検出マーク7を透過する透過光の強度が抑制されるようになっている。例えば、検出マーク7の形状が矩形形状であったり、十字形状のように複数の矩形形状が組み合わされた形状であったりした場合には、矩形形状の幅寸法(短辺の長さ)を所定の値より小さくすれば検出マーク7が被転写体に転写されることを抑制することができる。
図3は、検出マーク7が被転写体に転写されないようにするための寸法条件などを例示するための模式図である。
なお、図3は、検出マーク7の形状が十字形状である場合を例示するものである。
この場合、例えば、露光光の波長が193nm程度であれば、十字形状を構成する矩形形状の幅寸法Wを160nm未満とすることで、検出マーク7が被転写体に転写されることを抑制することができる。また、十字形状を構成する矩形形状の幅寸法Wを120nm以下とすれば、検出マーク7が被転写体に転写されることをより確実に抑制することができる。
また、検出マーク7の転写を抑制するようにしても、パターン6の余り近くに検出マーク7が設けられれば、パターン6の転写精度などが影響を受ける場合がある。
そのため、検出マーク7を中心とした所定の範囲内にパターン6(図3に例示をしたものの場合には、ホール状のパターン6)が入らないような位置に検出マーク7を設けるようにしている。
本発明者の得た知見によれば、検出マーク7の中心から半径寸法Rが2μmの範囲にパターン6が入らないようにすれば、検出マーク7がパターン6の転写精度などに与える影響を抑制することができる。この場合、半径寸法Rが2μmの範囲内から検出マーク7がはみ出さないようにする必要がある。
すなわち、検出マーク7は、パターン6と検出マーク7の中心との間の寸法が2μm以上となるように設けられるようにすればよい。
また、検出マーク7の解像度を低下させるようにすれば、検出マーク7が被転写体により転写され難くなる。
この場合、検出マーク7が転写された際のコントラストが低くなるようにすれば、検出マーク7が被転写体により転写され難くなる。
図4は、転写された際のコントラストが低くなるような検出マークを例示するための模式図である。
なお、図4(a)はコントラストの調整が行われる前の検出マークを例示するための模式図、図4(b)は露光における照明形状を例示するための模式図、図4(c)は被転写体におけるコントラストを例示するための模式図、図4(d)はコントラストの調整が行われた後の検出マークを例示するための模式図である。
ここで、図4(c)は、図4(a)で例示をした検出マークが転写された際の様子をシミュレーションにより求めたものである。また、コントラストをモノトーン色の濃淡で表し、暗い部分ほど濃く、明るい部分ほど淡くなるように表示した。
図4(a)に例示をしたような十字形状を有した検出マーク17に対して、図4(b)に例示をしたような二眼照明(ダイポール照明)から露光光を照射すると、被転写体におけるコントラストは図4(c)に例示をしたものとなる。
この場合、図4(d)に示すように、図4(c)における明部18に対応する位置に膜部18a、暗部19に対応する位置に開口部19a(第1の制御部の一例に相当する)を設けるようにすれば、明部18と暗部19との明るさの差を小さくすることができるので、コントラストを低下させることができる。すなわち、検出マーク17は、光を透過させることで被転写体におけるコントラストを低下させる開口部19a、および膜部18aを有したものとすることができる。
この様に、転写された際のコントラストが低くなるような検出マーク17とすれば、露光条件に関する装置間格差や装置条件にばらつきなどがあったとしても被転写体により転写され難くすることができる。
なお、図4(d)に例示をしたものは、膜部18aと開口部19aとが設けられているが、転写された際のコントラストが低くなるように膜部18aおよび開口部19aの少なくともいずれかを設けるようにすればよい。
ここで、回路パターンの場合には解像度を向上させることができる位置に補助パターンを設けるようにするが、検出マーク17の場合には解像度を低下させることができる位置に膜部18aおよび開口部19aの少なくともいずれかを設けるようにすることが異なる。
また、転写された際のコントラストが低くなるような検出マークの形状とすることもできる。
図5は、転写された際のコントラストが低くなるような検出マークの形状を例示するための模式図である。
例えば、検出マーク7の形状が十字形状などの場合には、被転写体において検出マーク7の中心近傍に対応する位置の明るさが明るくなる傾向にある。
この場合、例えば、図5(a)に例示をするように、中心から所定の寸法を空けて細長い矩形形状の開口部27aが放射状に設けられた検出マーク27とすることで、被転写体において検出マーク27の中心近傍に対応する位置の明るさが明るくなりすぎることを抑制することができる。
また、例えば、図5(b)に例示をするように、中心から所定の寸法を空けて細長い矩形形状の開口部37aが枠状に設けられた検出マーク37とすることで、被転写体において検出マーク37の中心近傍に対応する位置の明るさが明るくなりすぎることを抑制することができる。
すなわち、検出マークは、光の透過を抑制することで被転写体におけるコントラストを低下させる抑制部(第2の制御部の一例に相当する)を所定の位置に有したものとすることができる。
なお、前述した膜部18aは、抑制部の一例に相当する。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係るフォトマスクの製造方法について例示する。
図6は、第2の実施形態に係るフォトマスクの製造方法について例示をするための模式工程断面図である。
まず、図6(a)に示すように、石英ガラスなどから形成された基板2の一方の主面に基板2の光の透過率よりも低い光の透過率を有した膜部3を形成する。
膜部3は、例えば、フッ化クロム系(CrF)、モリブデンシリサイド系(MoSiON、MoSiO)、タングステンシリサイド系(WSiO)、ジルコニウムシリサイド系(ZrSiO)などの材料をスパッタリング法を用いて成膜することで形成するようにすることができる。
次に、膜部3の上面に積層させるようにして遮光膜4を成膜する。
遮光膜4は、例えば、クロム(Cr)などをスパッタリング法を用いて成膜することで形成するようにすることができる。
以上のようにして、フォトマスクブランクが形成される。
次に、図6(b)に示すように、遮光膜4の上面にレジスト8を塗布する。レジスト8の塗布には、例えば、スピンコート法などの既知の塗布方法を用いることができる。
そして、電子ビーム描画法などを用いて、予め作成された描画データに基づいてレジスト8に被転写体に転写されるパターン6(回路パターンや補助パターンなど)と検出マークとを描画する。
この際、描画データに基づいて、被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度が抑制された検出マークが描画される。
また、描画される検出マークは、矩形形状を有し、矩形形状の幅寸法が160nm未満とされたものとすることができる。
また、パターン6と検出マークの中心との間の寸法が2μm以上となるように描画されるようにすることができる。
なお、描画される検出マークは、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
次に、パターン6と検出マークとが描画されたレジスト8をベーク処理し、アルカリ現像液を用いたスプレー現像を行うことでレジストマスクを形成する。
そして、レジストマスクをエッチングマスクとして用い、RIE(Reactive Ion Etching)法を用いて遮光膜4と膜部3とを順次除去する。
次に、ドライアッシング法、洗浄法などを用いてレジストマスクを除去する。
次に、図6(c)に示すように、描画領域5における遮光膜4をウェットエッチング法などを用いて除去することで、パターン6と検出マークとを有したフォトマスク1が製造される。
この様にして製造されたフォトマスク1は、半導体装置などの微細構造体を製造する際の露光工程において用いられる。
また、検出マークを用いて、製造されたフォトマスク1の精度が検出され、検出されたフォトマスク1の検出情報が次回製造されるフォトマスク(例えば、次回製造される同一仕様のフォトマスクや類似仕様のフォトマスクなど)の描画データにフィードバックされる。
次に、一例として、検出されたフォトマスクの検出情報が次回製造されるフォトマスクの製造にフィードバックされる場合について例示する。
図7は、フォトマスクの製造工程を例示するためのフローチャートである。
図7に示すように、まず、フォトマスク11(第1のフォトマスクに相当する)に関する描画データが作成される。なお、作成される描画データには、パターン6(回路パターンや補助パターンなど)に関するデータの他に、検出マークに関するデータも含まれている。
次に、前述したものと同様にして、フォトマスク11を製造するための描画が行われる(ステップS1)。
この際、パターン6とともに検出マークも描画される。
次に、検出マークが描画されたフォトマスク11の精度を検出マークを用いて検出する(ステップS2)。
フォトマスク11の精度の検出は、例えば、既知のフォトマスク検査装置や寸法検査装置などを用いて検出マークの位置や検出マーク同士の間の寸法を測定することにより行うようにすることができる。
検出されたフォトマスク11の精度に関する情報は、次回製造されるフォトマスク11a(第2のフォトマスクに相当する)に係る描画データにフィードバックされる。例えば、検出されたフォトマスク11の精度に基づいて描画データを修正するようにすることができる。
そして、露光工程において、フォトマスク11を用いてパターン6を被転写体に転写する(ステップS3)。
この際、フォトマスク11に形成されている検出マークが被転写体に転写されることが抑制される。
そして、フォトマスク11の精度に関する情報がフィードバックされた描画データに基づいてフォトマスク11aを製造するための描画が行われる(ステップS1a)。
すなわち、フォトマスク11aの製造において、修正された描画データに基づいて、パターン6が描画される。この際、パターン6とともに検出マークも描画される。
次に、検出マークを用いてフォトマスク11aの精度を検出する(ステップS2a)。 検出されたフォトマスク11aの精度に関する情報は、次回製造されるフォトマスクに係る描画データにフィードバックされる。
そのため、フォトマスクの精度を累積的に向上させることができるようになる。
そして、前述したものと同様に、露光工程において、フォトマスク11aを用いてパターン6を被転写体に転写する(ステップS3a)。
以上に例示をした実施形態によれば、検査計測精度の向上を図ることができるフォトマスク及びその製造方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
例えば、フォトマスク11などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、一例として、フォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクである場合を説明したがこれに限定されるわけではない。
例えば、バイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、クロムレス位相シフトマスクなどの各種のフォトマスクに適用することができる。
1 フォトマスク、2 基板、3 膜部、4 遮光膜、5 描画領域、6 パターン、6a パターン、7 検出マーク、8 レジスト、11 フォトマスク、11a フォトマスク、17 検出マーク、18a 膜部、19a 開口部、27 検出マーク、27a 開口部、37 検出マーク、37a 開口部

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板の主面に設けられ、前記基板の光の透過率よりも低い光の透過率を有する膜部と、
    前記膜部に設けられ、被転写体に転写されるパターンと、
    前記膜部に設けられ、前記被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度が抑制された検出マークと、
    を備えたことを特徴とするフォトマスク。
  2. 前記検出マークは、第1の方向に設けられた第1の縁と、前記第1の方向に交差する第2の方向に設けられた第2の縁と、を有することを特徴とする請求項1記載のフォトマスク。
  3. 前記検出マークは、矩形形状を有し、前記矩形形状の幅寸法が160nm未満とされたことを特徴とする請求項1または2に記載のフォトマスク。
  4. 前記検出マークは、前記パターンと前記検出マークの中心との間の寸法が2μm以上となるように設けられたこと、を特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のフォトマスク。
  5. 前記検出マークは、光を透過させることで前記被転写体におけるコントラストを低下させる第1の制御部をさらに有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のフォトマスク。
  6. 前記検出マークは、光の透過を抑制することで前記被転写体におけるコントラストを低下させる第2の制御部をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のフォトマスク。
  7. 基板の主面に前記基板の光の透過率よりも低い光の透過率を有した膜部を形成する工程と、
    描画データに基づいて、被転写体に転写されるパターンを描画する描画工程と、
    を有するフォトマスクの製造方法であって、
    前記描画工程において、前記描画データに基づいて、前記被転写体への転写が抑制されるように透過光の強度が抑制された検出マークを描画すること、を特徴とするフォトマスクの製造方法。
  8. 前記検出マークが描画された第1のフォトマスクの精度を前記検出マークを用いて検出する工程と、
    前記検出された第1のフォトマスクの精度に基づいて前記描画データを修正する工程と、
    をさらに有し、
    第2のフォトマスクの製造において、前記修正された描画データに基づいて、前記パターンが描画されることを特徴とする請求項7記載のフォトマスクの製造方法。
  9. 前記描画工程において描画される前記検出マークは、矩形形状を有し、前記矩形形状の幅寸法が160nm未満とされたことを特徴とする請求項7または8に記載のフォトマスクの製造方法。
  10. 前記描画工程において、前記パターンと前記検出マークの中心との間の寸法が2μm以上となるように描画されること、を特徴とする請求項7〜9のいずれか1つに記載のフォトマスクの製造方法。
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