JP2012248768A - 反射型マスクの欠陥修正方法及び欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位相欠陥修正時における欠陥位置を正確に検出することができ、位相欠陥の修正精度の向上をはかる。
【解決手段】 マスク上の欠陥を検出する機構及び欠陥を修正する機構を備えたマスク欠陥修正装置を用い、マスク上の欠陥を修正する反射型マスクの欠陥修正方法であって、マスクの欠陥を、ウェハ転写光学像を模擬することにより欠陥合否判定を行うＡＩＭＳにて検出した後、マスクの検出された欠陥２０の近傍位置にマスク欠陥修正装置で検出可能なマーカ３０を形成する。次いで、マスク欠陥修正装置でマーカ３０を検出すると共に、該マーカ３０の位置を基準にして欠陥２０を修正する。そして、欠陥２０が修正されたマスクからマーカ３０を除去する。
【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、反射型マスクの欠陥修正方法及び欠陥修正装置に関する。

近年、半導体装置の微細化の要求に対してリソグラフィ技術では、極短紫外光（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet）と呼ばれる１３．５ｎｍを中心とした波長領域の露光光を用いることが検討されている。ＥＵＶリソグラフィに用いるマスクは反射型のマスクであり、ガラス基板上に多層膜と呼ばれる反射率の異なる２種類の層を交互に積層し、多層膜上に吸収体と呼ばれる膜を形成し、吸収体を加工することにより回路パターンを形成する構造となっている。

ＥＵＶマスク固有の欠陥として多層膜欠陥が挙げられる。多層膜欠陥は、基板上のピットやバンプ、或いは多層膜成膜前又は成膜中に基板上に付着した異物等により生じる。これらの異物があると、多層膜の周期が乱れることにより正常部との位相差が生じて、いわゆる位相欠陥となる。このため、吸収体を形成する前のブランクスと呼ばれる状態にて、位相欠陥が存在するかどうかを検査する必要がある。

ブランクス検査段階で位相欠陥が見逃されると、マスク段階で位相欠陥が吸収体パターンから露出してしまう場合がある。また、マスク加工後に吸収体パターンの下に位相欠陥を隠す技術を適用することを前提にして、位相欠陥の場所やサイズが予め分かっているブランクスによりマスク作製しても、位相欠陥と吸収体パターンとのアライメント誤差により、マスク段階で位相欠陥が吸収体パターンから露出してしまう場合がある。この場合には、位相欠陥の修正が必要であるが、位相欠陥は多層膜表面の段差が数ｎｍ以下と非常に小さく、修正装置のイメージング画像で位相欠陥の場所を特定することは困難である。

特開２００９−２９０００２号公報 特開２０１０−１２９７５５号公報 特開２００７−２７３６５２号公報

発明が解決しようとする課題は、位相欠陥の修正時における欠陥位置を正確に検出することができ、位相欠陥の修正精度の向上をはかり得る反射型マスクの欠陥修正方法及び欠陥修正装置を提供することである。

実施形態は、マスク上の欠陥を検出する機構及び欠陥を修正する機構を備えたマスク欠陥修正装置を用い、マスク上の欠陥を修正する反射型マスクの欠陥修正方法であって、反射型マスクの欠陥を、ウェハ転写光学像を模擬することにより欠陥合否判定を行うＡＩＭＳにて検出する工程と、前記マスクの前記検出された欠陥の近傍位置に前記マスク欠陥修正装置で検出可能なマークを形成する工程と、前記マスク欠陥修正装置で前記マークを検出すると共に、該マークの位置を基準にして前記欠陥を修正する工程と、前記欠陥が修正されたマスクから前記マークを除去する工程と、を含むことを特徴とする。

第１の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を示す工程断面図。 第１の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、欠陥修正前のマスクのＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を示す図。 第１の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、欠陥修正後のマスクのＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を示す図。 第２の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を示す工程断面図。 第２の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、マーク形成したときのマスクのＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を示す図。 第２の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、欠陥修正後のマスクのＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を示す図。 第２の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、マーク除去後のマスクのＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を示す図。 第３の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正装置を示す概略構成図。

以下、実施形態の反射型マスクの欠陥修正方法及び修正装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、位相欠陥付きブランクスから作製されるＥＵＶ露光用マスクの修正フローを示す工程断面図である。

図１（ａ）は、基板１０上に多層反射膜及び吸収体等を形成したマスクブランクスである。低熱膨張率基板１０上に露光光を反射する４０対程度に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜（多層反射膜）１１が形成され、その上に保護層１２としてＲｕ膜が形成されている。さらに、保護層１２上に、露光光を吸収するＴａＢＮからなる吸収体１３が形成され、その上に低反射層（ＬＲ層）１４が形成されている。基板１０の裏面側には静電チャック等に利用するための導電層１５が形成されている。また、多層膜１１内に位相欠陥２０が形成されているものとする。

図１（ｂ）に示すように、マスクブランクス上にＥＢ描画用ポジ型レジスト１６を塗布し、ＥＢ描画、現像によりパターニングする。次いで、図１（ｃ）に示すように、ＬＲ層１４及び吸収体１３をＲＩＥ加工によりパターニングする。その後、図１（ｄ）に示すように、レジスト１６を剥離し、洗浄することにより、マスクを完成する。

このマスクをマスク欠陥修正装置へ搬送し、次のようにして欠陥の検出及び欠陥の修正を行う。ここで、マスク欠陥修正装置は、一般に電子ビームを照射・スキャンする機構、ガスを照射する機構を備えており、局所的に吸収体を堆積又は除去することが可能となっている。さらに、電子ビームのスキャンによりＳＥＭ画像を得ることができるようになっている。

まず、図１（ｄ）に示すマスクをマスク検査工程へ進め、予めブランクス段階で検出された位相欠陥の座標情報や、マスク検査工程により得られた座標情報を基に、欠陥合否判定のためのＡＩＭＳ（Aerial Imaging Measuring System）工程へと進める。ここで、ＡＩＭＳとは、露光光と等価或いは相関の取れる露光条件でマスクパターンの空間像を計測し、リファレンスパターンとの空間像比較で良否判定を行うものであり、照明系及び投影系は露光装置と略等価であるが、マスクの観察領域は極めて小さくなっている。

マスク欠陥修正装置には、電子ビームの走査によりＳＥＭ画像を得る欠陥検出機能が備えられているが、この欠陥検出機能では多層膜１１内の位相欠陥２０は検査できない。そこで、ＡＩＭＳを用い、多層膜１１内の位相欠陥２０を検査し、該欠陥２０の大きさ及び位置等を検出する。マスク欠陥修正装置によるＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を、図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）に示すＳＥＭ画像では、実際には位相欠陥２０の箇所を特定できない。これに対し、図２（ｂ）に示すＡＩＭＳ画像では、位相欠陥２０の箇所を正確に特定することができる。

そこで、ＡＩＭＳにて特定されたマスク欠陥位置を元に、マスク欠陥修正装置で欠陥を修正する。具体的には、ＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像の各基準点を揃え、座標を合わせることにより、マスク欠陥修正装置においても位相欠陥の位置を推定することができる。そして、エッチングガスの供給と電子ビームの選択照射により、図１（ｅ）に示すように、位相欠陥周辺と推定される位置で吸収体１３を局所的に除去することで、位相欠陥２０の修正を行う。

マスク修正後のＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像を、図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）に示すＳＥＭ画像では、位相欠陥２０の近傍において吸収体１３が一部除去されていることが分かる。図３（ｂ）に示すＡＩＭＳ画像では、位相欠陥箇所が修正されていることが分かる。

なお、本実施形態では、保護層１２としてＲｕを用いたが、例えば保護層１２としてＳｉ、吸収体１３と保護層１２との間にＣｒＮを主成分とするバッファを用いることも可能である。また、本実施形態では電子ビームにより欠陥修正を行ったが、イオンビームによる欠陥修正を行ってもよい。

このように本実施形態によれば、ＡＩＭＳ画像で位相欠陥位置を特定することにより、マスク修正装置のイメージング機能では検出できない位相欠陥の位置を正確に特定することができる。そして、ＡＩＭＳ画像で特定された欠陥位置を元にマスク修正装置で欠陥を修正することにより、位相欠陥の修正精度を高めることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係わる反射型マスクの欠陥修正方法を説明するためのもので、位相欠陥付きＥＵＶ露光用マスクの修正フローを示す工程断面図である。なお、図４中の（a1）〜（a3）は位相欠陥部の断面を示し、（b1）〜（b3）はマーク部の断面を示している。

先に説明した第１の実施形態同様にして、前記図１（ａ）〜（ｄ）の工程により形成されたマスクをマスク欠陥修正装置へ搬送する。そして、マスク検査工程へ進め、予めブランクス段階で検出された位相欠陥の座標情報や、マスク検査工程により得られた座標情報を基に、欠陥合否判定のためのＡＩＭＳ工程へと進める。

先にも説明したように、マスク欠陥修正装置の欠陥検出機能では多層膜１１内の位相欠陥２０は検査できない。そこで、ＡＩＭＳを用い、多層膜１１内の位相欠陥２０を検査し、該欠陥２０の大きさ及び位置等を検出する。マスク欠陥修正装置によるＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像は、前記図２（ａ）（ｂ）に示した通りであり、図２（ｂ）に示すＡＩＭＳ画像では、位相欠陥箇所を正確に特定することができる。

そこで、図４（a1）（b1）に示すように、ＡＩＭＳ画像を元に、位相欠陥２０の近傍に、ワンポイント用のマーカ３０をカーボンデポにより形成する。具体的には、マスク欠陥修正装置内に堆積ガスを供給すると共に、欠陥近傍位置に電子ビームを選択的に照射することにより、カーボンからなるマーカ３０を形成する。このマーカ３０の形成位置は、必ずしも厳密に制御する必要はなく、ＡＩＭＳ画像から得られた欠陥位置を元に位相欠陥と予想される位置の近傍であればよい。

マーカ３０が形成された状態を検査したのが、図５（ａ）（ｂ）である。図５（ａ）に示すようにＳＥＭ画像では、位相欠陥２０は検出できないがマーカ３０は検出することができる。図５（ｂ）に示すＡＩＭＳ画像では、位相欠陥２０及びマーカ３０共に検出することができる。従って、マスク修正装置のイメージングでは検出できない位相欠陥２０とマーカ３０との相対位置関係をＡＩＭＳにより算出することにより、マスク修正装置で修正すべき位相欠陥２０の場所を特定することができることになる。

次いで、図４（a2）（b2）に示すように、位相欠陥２０の周辺の吸収体１３を局所的に除去することにより、位相欠陥２０の修正を行う。この修正には、先の実施形態と同様に、エッチングガスの供給と電子ビームの選択照射を行えばよい。欠陥修正後のＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像は、図６（ａ）（ｂ）に示した通りである。図６（ａ）に示すＳＥＭ画像では、位相欠陥箇所近傍の吸収体１３が一部除去されていることが分かる。図６（ｂ）に示すＡＩＭＳ画像では、位相欠陥箇所が修正されていることが分かる。修正最中のドリフトが懸念される場合には、ＡＩＭＳ画像より取得されたワンポイント箇所と欠陥箇所の位置関係を元に、欠陥位置のドリフト補正を行う。

次いで、図４（a3）（b3）に示すように、位相欠陥近傍の吸収体加工が終了した後にワンポイント用のマーカ３０を除去することにより、位相欠陥２０の修正が終了する。マーカ３０の除去は、マスク欠陥修正装置内にエッチングガスを供給すると共に、マーカ３０の部分に電子ビームを照射すればよい。このマーカ除去後のＳＥＭ画像とＡＩＭＳ画像は、図７（ａ）（ｂ）に示した通りである。

なお、本実施形態では、カーボンデポによリマーカ３０の加工を行ったが、吸収体１３の一部をエッチングにより加工し、位相欠陥近傍の吸収体加工後にワンポイント用に加工した吸収体１３に対してカーボンを含むガスにより遮光材料をデポすることで転写インパクトの無い元の状態に戻してもよい。また、本実施形態では、電子ビームにより欠陥修正を行ったが、イオンビームによる欠陥修正を行ってもよい。

このように本実施形態によれば、ＡＩＭＳ画像で位相欠陥位置を特定することにより、マスク修正装置のイメージング機能では検出できない位相欠陥の位置を正確に特定することができ、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、位相欠陥近傍にワンポイント加工を行うことにより、ＡＩＭＳ画像においてワンポイント加工箇所と修正箇所の相対位置関係を把握できているので、修正最中のドリフトが懸念される場合にも位相欠陥の位置を正確に特定することができ、位相欠陥の修正精度を更に高めることができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係わるマスク欠陥修正装置を示す概略構成図である。

本実施形態のマスク欠陥修正装置は、通常の欠陥修正装置と同様の欠陥修正部１００に加え、ＡＩＭＳ部２００を備えている。欠陥修正部１００には、ＥＢ鏡筒１０１，ガスノズル１０２等が設けられており、電子ビームの走査により欠陥（ＳＥＭ画像）を検出すると共に、ガス照射により欠陥の修正（黒系欠陥の除去、白系欠陥に対する膜の堆積）を行うようになっている。ＡＩＭＳ部２００は、ＵＶ光等の光源２０１、明視野光学系２０２、ＣＣＤ等の検出器２０３等を備えており、ウェハ転写光学像を模擬することにより欠陥合否判定を行うようになっている。

また、ステージ３００は欠陥修正部１００とＡＩＭＳ部２００で共通となっており、マスク３０１はステージ３００の移動により欠陥修正部１００とＡＩＭＳ部２００との間で移動可能となっている。

このように本実施形態によれば、欠陥修正部１００とＡＩＭＳ部２００でステージ３００を共用することにより、欠陥修正部１００とＡＩＭＳ部２００との間での位置ずれを無くす、若しくは低減することができる。このため、先の第１の実施形態のように、ＡＩＭＳにて特定されたマスク欠陥位置を元に、マスク欠陥修正装置で欠陥を修正する際に、位置ずれなくして正確な修正が可能となる。さらに、欠陥修正とＡＩＭＳ計測を同一装置で行うことから、欠陥修正に要する時間の短縮をはかることもできる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、マスクとしてＥＵＶ露光用マスクの例を説明したが、必ずしもＥＵＶ露光用マスクに限らず反射型マスクであれば適用可能である。また、マスクを構成する多層膜、吸収体、その他の材料は、実施形態で説明したものに限らず適宜変更可能である。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

１０…低熱膨張率基板
１１…Ｍｏ／Ｓｉ多層膜（多層反射膜）
１２…Ｒｕ膜（保護層）
１３…ＴａＢＮ膜（吸収体）
１４…低反射層（ＬＲ層）
１５…導電層
１６…レジスト
２０…位相欠陥
３０…マーカ
１００…欠陥修正部
１０１…ＥＢ鏡筒
１０２…ガスノズル
２００…ＡＩＭＳ部
２０１…光源
２０２…明視野光学系
２０３…検出器
３００…ステージ
３０１…マスク

Claims (8)

1. マスク上の欠陥を検出する機構及び欠陥を修正する機構を備えたマスク欠陥修正装置を用い、マスク上の欠陥を修正する反射型マスクの欠陥修正方法であって、
   前記マスク欠陥修正装置により取得されたマスクパターン像に対して、ウェハ転写光学像を模擬することにより欠陥合否判定を行うＡＩＭＳにて別途取得されたウェハ転写光学模擬パターン像を参照することにより、マスク欠陥位置を特定する工程と、
   前記特定されたマスク欠陥位置を元に、前記マスク欠陥修正装置で前記欠陥を修正する工程と、
   を含むことを特徴とする反射型マスクの欠陥修正方法。
2. マスク上の欠陥を検出する機構及び欠陥を修正する機構を備えたマスク欠陥修正装置を用い、マスク上の欠陥を修正する反射型マスクの欠陥修正方法であって、
   反射型マスクの欠陥を、ウェハ転写光学像を模擬することにより欠陥合否判定を行うＡＩＭＳにて検出する工程と、
   前記マスクの前記検出された欠陥の近傍位置に前記マスク欠陥修正装置で検出可能なマーカを形成する工程と、
   前記マスク欠陥修正装置で前記マーカを検出すると共に、該マーカの位置を基準にして前記欠陥を修正する工程と、
   前記欠陥が修正されたマスクから前記マーカを除去する工程と、
   を含むことを特徴とする反射型マスクの欠陥修正方法。
3. 前記マーカとして、前記マスク上に局所的にカーボンを堆積することを特徴とする請求項２記載の反射型マスクの欠陥修正方法。
4. 前記マーカを形成する工程として、前記マスク上に形成されたパターンの一部をエッチングし、前記マーカを除去する工程として、前記エッチングした部分に遮光材料を堆積することを特徴とする請求項２記載の反射型マスクの欠陥修正方法。
5. 前記ＡＩＭＳにて前記マーカから前記欠陥までの距離を測定し、前記マスク欠陥修正装置では、前記検出したマーカから前記測定された距離の位置に欠陥があるものとして該欠陥を修正することを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の反射型マスクの欠陥修正方法。
6. 前記マスクは、基板上に多層反射膜を形成し、該多層反射膜上に吸収体のパターンを形成したものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の反射型マスクの欠陥修正方法。
7. ステージ上に載置されたマスクの欠陥検出機能及び欠陥修正機能を備えたマスク欠陥修正機構と、
   前記ステージ上に載置された前記マスクに対してウェハ転写像を模擬することにより欠陥合否判定を行うＡＩＭＳ機構と、
   を具備し、
   前記各機構の前記ステージが共通であり、該ステージが前記マスク欠陥修正機構と前記ＡＩＭＳ機構で移動可能となっていることを特徴とするマスク欠陥修正装置。
8. 前記マスク欠陥修正機構は、前記マスク上で電子ビームを走査する光学系と、前記マスクが収容された空間にエッチングガス又は堆積ガスを供給するガス導入系を有し、欠陥修正のために、前記ガスを導入すると共に、前記ＡＩＭＳ機構で検出された欠陥の位置に前記電子ビームを照射することを特徴とするマスク欠陥修正装置。

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