JP2024016068A - Euvマスクのパターン検査装置及びeuvマスクのパターン検査方法 - Google Patents

Euvマスクのパターン検査装置及びeuvマスクのパターン検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リソグラフィの際に静電チャックで吸着される面を汚さないEUVマスクのパターン検査装置を提供する。【解決手段】EUV光源2と、EUV光源からのEUV光が照射される第1のミラーと、第1のミラーで光路が変更されたEUV光が照射される第2のミラーと、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、第1面の反対側に設けられパターン89を有する第2面と、を有し、第1のミラーと第2のミラーを調整することにより、予め設定された入射角度でEUV光が照射されるEUVマスク80の、第1領域に接することなく第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有し、かつEUVマスクの第2面と平行に走査することが可能なステージと、反射されたEUV光を検出する受光面を有する検出器20と、を備え、検出器は、支持機構が第2領域を支持した状態でEUV光を検出する。【選択図】図1

Description

本発明は、EUV(Extreme Ultraiolet)マスクのパターン検査装置及びEUVマスクのパターン検査方法に関する。
近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する)を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。
そして、多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、ギガビット級のDRAM(ランダムアクセスメモリ)に代表されるように、LSIを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査する検査装置の高精度化が必要とされている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。このため、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査する検査装置の高精度化が必要とされている。
検査手法としては、投影光学系を用いて半導体ウェハ等のウェハやリソグラフィマスク等のマスクといった試料の上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die(ダイ-ダイ)検査」や、パターン設計されたCADデータをマスクにパターン描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ(設計パターンデータ)を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ(参照画像)を生成して、この設計データと、パターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「die to database(ダイ-データベース)検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ(試料台)上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は結像光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
上述した検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、この透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。一方、近年、露光波長が13.5nmであるEUV光源を用いたリソグラフィ(EUVリソグラフィ)が注目されている。露光波長193nmのArFエキシマレーザーを用いたArF液浸リソグラフィと比較すると、露光波長/(NA)で1/4~1/5程度となるため、EUVリソグラフィでは大幅な解像力の向上が期待できる。そのため、EUVリソグラフィに用いられるEUVマスクの欠陥検査を行う装置の開発が求められている。
EUVマスクは、例えばマスク基板として用いられる低熱膨張ガラスの表面に、EUV光の反射膜となるSi(シリコン)/Mo(モリブデン)多層膜、Ru(ルテニウム)などからなるバッファ層、及び所定のパターンを有する吸収体を形成することで得られる。また、吸収体は例えばTa(タンタル)を含む合金が提案されている。ここで、EUV光の波長領域は容易に材料に吸収されてしまい、光の屈折を利用したレンズを利用することが出来ない。このため、投影光学系はすべて反射光学系で構成されている。よって、EUVマスクも上述のような反射型のマスクとなる。
EUVマスクの面は完全に平坦であることが望ましい。しかし現実には、基板初期形状や、多層膜の形成や吸収体膜の形成に伴う応力により、EUVマスクは例えば基板の形状や基板変形に起因するフラットネスの誤差を有している。そのため、EUV光を反射する反射面の凹凸が、ウェハ上でのパターン歪となって形成されることとなる。これを抑制するために、多層膜の蒸着装置や露光装置ではEUVマスクの固定に静電チャックが導入されている。マスクパターンが形成されていないマスクの裏面に形成された導電膜を用いて、かかる静電チャックにマスクの固定を行う。ここでかかる導電膜には、例えばCrN(窒化クロム)が用いられる。これにより、EUVマスクを静電気力で保持できるため、パターン面のフラットネスが維持される。
しかし、静電チャックで固定する際に、かかる金属膜が汚れてしまうという問題があった。また、かかる金属膜よりも堅い物質と接触することにより、金属膜がダメージを受け傷が発生し、パーティクルの発生源となるおそれがあった。また、本来金属膜はEUV露光の際に静電チャックで固定するときに用いるものであるため、マスク検査の段階でかかる金属膜に何らかの接触がなされることは好ましくない。そのため、かかる金属膜との接触を避けつつ検査装置にマスクを固定できることが求められていた。
特許文献1にはEUVL(EUV Lithography)のマスクブランクが3点で支持されることが開示されている。
特開2013-191733号公報
本発明が解決しようとする課題は、リソグラフィの際に静電チャックで吸着される面を汚さないEUVマスクのパターン検査装置及びEUVマスクのパターン検査方法を提供することである。
本発明の一態様のEUVマスクのパターン検査装置は、コヒーレントなEUV光を照射するEUV光源と、EUV光源から照射されたEUV光が照射される第1のミラーと、第1のミラーで光路が変更されたEUV光が照射される第2のミラーと、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、第1のミラーと第2のミラーを調整することにより、予め設定された入射角度でEUV光が照射されるEUVマスクの、第1領域に接することなく第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有し、かつEUVマスクの第2面と平行に走査することが可能なステージと、第2面により反射されたEUV光を検出する受光面を有する検出器と、を備え、検出器は、支持機構が第2領域を支持した状態でEUV光を検出することを特徴とする。
上述のEUVマスクのパターン検査装置において、支持機構は、第2領域を3箇所で支持する第1支持部、第2支持部及び第3支持部を有することが好ましい。
上述のEUVマスクのパターン検査装置において、検出器の受光面は、EUV光を検出するための複数のピクセルを有し、EUVマスクのパターン検査装置は、複数のピクセルの配列情報を保存するピクセル情報保存部と、EUV光を検出する際に、配列情報の少なくとも一部の補正を行う補正回路と、を有することが好ましい。
上述のEUVマスクのパターン検査装置において、補正は、ピクセルのサイズよりも小さいサイズで行われることが好ましい。
本発明の一態様のEUVマスクのパターン検査方法は、コヒーレントなEUV光をEUV光源から照射し、EUV光源から照射されたEUV光を第1のミラーに照射し、第1のミラーで光路が変更されたEUV光を第2のミラーに照射し、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、第1領域に接することなく第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有するステージに支持されたマスクに、第2のミラーにより反射されたEUV光を照射し、第2面により反射されたEUV光を、受光面を有する検出器によって検出するEUVマスクのパターン検査方法であって、支持機構が第2領域を支持した状態でEUV光を検出することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、リソグラフィの際に静電チャックで吸着される面を汚さないマスクの検査装置及び検査方法の提供が可能となる。
実施形態の検査装置の模式構成図である。 実施形態のEUVマスクの第1面を示す模式図である。 実施形態の、受光面22におけるピクセルの配列を示す模式図である。 実施形態の、EUV光入射時のEUVマスク露光領域形状と検出器上でのEUVマスク露光領域形状を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(実施形態)
実施形態のEUVマスクのパターン検査装置は、コヒーレントなEUV光を照射するEUV光源と、EUV光源から照射されたEUV光が照射される第1のミラーと、第1のミラーで光路が変更されたEUV光が照射される第2のミラーと、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、第1のミラーと第2のミラーを調整することにより、予め設定された入射角度でEUV光が照射されるEUVマスクの、第1領域に接することなく第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有し、かつEUVマスクの第2面と平行に走査することが可能なステージと、第2面により反射されたEUV光を検出する受光面を有する検出器と、を備え、検出器は、支持機構が第2領域を支持した状態でEUV光を検出することを特徴とする。
実施形態の検査方法は、コヒーレントなEUV光をEUV光源から照射し、EUV光源から照射されたEUV光を第1のミラーに照射し、第1のミラーで光路が変更されたEUV光を第2のミラーに照射し、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、第1領域に接することなく第2領域を着脱可能に支持する支持部を有するステージに支持されたマスクに、第2のミラーにより反射されたEUV光を照射し、第2面により反射されたEUV光を、受光面を有する検出器によって検出するEUVマスクのパターン検査方法であって、支持機構が第2領域を支持した状態でEUV光を検出することを特徴とする。
図1は、実施形態の検査装置100の模式構成図である。実施形態の検査装置100は、EUV光を用いてEUVリソグラフィに用いられるEUVマスク(マスク)80を検査する、EUVマスクの検査装置である。
検査装置100は、EUV光源2と、フォーカシングミラー4と、アライメントミラー6と、ステージ10と、検出器20と、制御計算機50と、真空チャンバ60と、を備える。
図1(a)及び図1(b)を用いて、実施形態の検査装置100の説明をする。
EUV光8は光にも空気にも容易に吸収されてしまうため、検査装置100において、EUV光路を形成するEUV光源2、図示されていない6軸の自由度を有するステージに搭載されたフォーカシングミラー4、図示されていない6軸の自由度を有するステージに搭載されたアライメントミラー6、EUVマスク80が載置されるステージ10及び検出器20は、真空チャンバ60の中に配置されている。なお、図1(b)では光学系チャンバ62及びステージチャンバ64が図示されているが、光学系チャンバ62及びステージチャンバ64をあわせたチャンバが図1(a)の真空チャンバ60に相当する。
EUV光源2は、コヒーレントなEUV光8を照射する光源である。「コヒーレントな光」とは、干渉性を有する光のことである。EUV露光装置では、微細なパターンをウェハ上に転写するために、可干渉性の小さいプラズマ光源を利用している。しかし、実施形態の検査装置では回折による結像を得るために、可干渉性の強いシンクロトロン光源であることが好ましい。また、EUV光源2から照射されるEUV光8の中心波長は、例えば13.5nmであるが、これに限定されるものではない。
フォーカシングミラー4は、EUV光源2から照射されたEUV光8が照射されるミラーである。フォーカシングミラー4は、図示されていない6軸の自由度を有するステージに搭載されており、光軸に対して平行に動かすことで、EUV光源2から照射されたEUV光8を、EUVマスク80の表面に描かれたパターン89の表面に集光する働きを有する。集光面が定まると、フォーカシングミラー4の図示されていないステージによる調整が終了する。なお、フォーカシングミラー4は、第1のミラーの一例である。
アライメントミラー6は、フォーカシングミラー4によって反射されたEUV光8が照射されるミラーである。図示されていない6軸の自由度を有するステージに搭載されたアライメントミラー6は、EUV光8をEUVマスク80の所定の位置に照射するためのあおり機構を有する。EUVマスクに対して、6度の角度で入射するようにEUV光8を導くことで、アライメントミラー6の図示されていないステージによる調整が終了する。なお、アライメントミラー6は、第2のミラーの一例である。
フォーカシングミラー4及びアライメントミラー6のいずれも、EUV光8を反射する面には、反射率向上のため、例えばSi/Mo多層膜が形成されていることが好ましい。
アライメントミラー6によって反射されたEUV光8は、EUVマスク80のパターン89に照射される。EUVマスク80によって反射されたEUV光8は、検出器20に照射される。図示されていないステージに搭載された検出器20は、EUV光8を検出する受光面22を有している。受光面22を、フォーカシングミラー4の調整分だけ光軸方向に微調整移動することで、結像面のフォーカスを合わせ、調整が終了する。ここで、EUVマスク80によって反射されたEUV光8は、パターン89に関する情報を有している。そのため、検出器20によって、パターン89の情報を有するEUV光8が検出されることとなる。さらに、EUVマスク80が搭載されたステージ10を、パターン面に平行にステップ&スキャンさせることで、パターン面全体の検出が可能となる。
制御計算機50は、ピクセル情報保存部52と、歪補正回路54を有する。また、制御計算機50は、EUV光源2のオンオフや光量調整、フォーカシングミラー4とアライメントミラー6の角度調整、ステージ10のX方向及びX方向に直交するY方向への移動、及び検出器20によって検出されたEUV光8の情報抽出等がさらに可能であっても良い。
ステージ10は、可動機構14と、可動機構14の上に設けられた第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cを有する。可動機構14により、第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cは、真空チャンバ60内のX方向及びY方向に移動可能である(なお図1(a)ではY方向にも動かすためのローラー等の構造の図示は省略している)。第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cは、例えば支持ピンであるが、これに限定されるものではない。また、本発明は3点支持に限定するものではない。なお、図1(b)においてはステージ10の図示を省略している。
EUVマスク80は、第1面82と、第2面88と、を有している。ここで、検査対象となるパターン89は、第2面88に形成されており、第1面82には形成されていない。このため、真空チャンバ60内においてEUVマスク80は、第2面88にEUV光8が照射可能なように、第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cにより、支持され載置される。そして、EUVマスク80は第1面82を用いて真空チャンバ60内に固定されることになる。
図2は、実施形態のEUVマスク80の第1面82を示す模式図である。第1面82は、露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域84と、第1領域84の周囲に設けられた第2領域86と、を有する。具体的には、例えば、第1領域84は、第1面82において一辺が146mmの正方形の形状を有する導電膜が形成された領域である。EUVマスク80の基板の大きさは、例えば151mm角である。このため、第1領域84が第1面82の中央に設けられている場合には、第2領域の幅は第1領域84の周囲に2.5mmずつ設けられていることになる。
図2には、第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cの3点が第2領域86を支持する部分を破線で併せて記載した。このように、第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cの3点で第2領域86を支持することにより、ステージ10が露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域84に接することなしにEUVマスク80を支持することが出来る。なお、第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cの3点が支持する部分は、図2記載のものに限定されない。
図3は、実施形態の、受光面22におけるピクセルの配列を示す模式図である。受光面22の形状は、例えば、X方向及び、X方向に直交するY方向において、長さが等しい正方形の形状を有している。そして、受光面22において、複数のピクセル24が格子状に配列されている。ピクセル24の大きさは、例えばX方向にPx、Y方向にPyである。なお図3においてはPx=Pyとなっているが、PxとPyは等しくなくても良い。また、複数のピクセル24が配列されている間隔は、例えばX方向にPx、Y方向にPyである。受光面22におけるピクセル24の数は、例えばX方向に2048個、Y方向に2048個である。なお図3に示した受光面22におけるX方向及びY方向は、一般に、図1のステージ10の移動方向について示したX方向及びY方向と等しくない。
図4は、実施形態の、EUV光入射時のEUVマスク露光領域形状と、検出器20の受光面22上でのEUVマスク露光領域形状を示したものである。図4(a)は、比較形態となる、EUVマスク80が静電チャック200上に載置されている場合を示している。静電チャック200上に載置されたEUVマスク80はより平坦性が保たれる。このため、EUV光が入射する時の露光領域の形状が正方形である場合には、検出器20の受光面22上での露光領域の形状も同様に正方形となる。
図4(b)は、実施形態の、EUVマスク80が第1支持部12a、第2支持部12b及び第3支持部12cの3点により支持されている場合を示している。なお第2支持部12bの図示は省略している。3箇所でEUVマスク80が支持される場合には、図4(b)で示したように、EUVマスク80の中央部が撓んでしまう。このために、検出器20の受光面22上では図4(b)の点線で示したような正方形の領域でEUV光を受光していても、EUV光が入射されるEUVマスクの領域は歪んでしまう。このため、露光領域の形状は例えば図4(b)の実線で示したような台形となる。なお、このことは、例えばEUVマスク80上の歪んだ台形に光を入射すると、検出器20の受光面22上で正方形に結像することを示している。
そこで、実施形態においては、制御計算機50が、複数のピクセル24の配列情報を保存するピクセル情報保存部52と、配列情報の少なくとも一部の補正を行う歪補正回路54と、を有する。ここで複数のピクセル24の配列情報とは、例えば受光面22において、X方向の長さPx、Y方向の長さPyのピクセルが、X方向の間隔Px、Y方向の間隔Pyで、X方向に2048個、Y方向に2048個配列されているという情報である。歪補正回路54は、上述のようにEUVマスク80が撓むことを考慮して、例えば少なくとも一部のピクセル24で検知している領域を、ピクセル情報保存部52に保存されている情報のものからずらす。ステージ10をEUVマスク80に平行かつ2次元的に走査して、EUV光の照射領域を、前記EUVマスク80表面に設けられたパターン89の画像を得ることができる。さらに、EUVマスク80の撓み形状から表面形状の歪を予め計算しておき、EUVマスク80表面(第2面88)の場所に応じて検出器に入射するパターン情報領域の歪を考慮することで、検出器20で検出したEUVマスクの露光領域形状を正しく再現することができる。
なお、より精密に検出器20の受光面22上での露光領域形状を再現するために、検出しているEUVマスクの領域の補正は、ピクセルのサイズよりも小さいサイズで行われることが好ましい。
本実施形態によれば、リソグラフィの際に静電チャックで吸着される面を汚さないマスクの検査装置及び検査方法の提供が可能となる。
以上の説明において、一連の「~回路」は、処理回路を含み、この処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「~回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録されればよい。また、「~記憶部」、「~保存部」又は記憶装置は、たとえば磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、ROM(リードオンリメモリ)、SSD(ソリッドステートドライブ)などの記録媒体を含む。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上述の実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
実施形態では、検査装置及び検査方法の構成やその製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる検査装置及び検査方法の構成を適宜選択して用いることが出来る。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての検査装置及び検査方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
2 EUV光源
4 フォーカシングミラー
6 アライメントミラー
8 EUV光
10 ステージ
12a 第1支持部
12b 第2支持部
12c 第3支持部
14 可動機構
20 検出器
22 受光面
24 ピクセル
50 制御計算機
52 ピクセル情報保存部
54 歪補正回路
60 真空チャンバ
80 EUVマスク
82 第1面
84 第1領域
86 第2領域
88 第2面
89 パターン
100 検査装置
200 静電チャック

Claims (5)

  1. コヒーレントなEUV光を照射するEUV光源と、
    前記EUV光源から照射された前記EUV光が照射される第1のミラーと、
    前記第1のミラーで光路が変更された前記EUV光が照射される第2のミラーと、
    露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、前記第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、前記第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、前記第1のミラーと前記第2のミラーを調整することにより、予め設定された入射角度で前記EUV光が照射されるEUVマスクの、前記第1領域に接することなく前記第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有し、かつ前記EUVマスクの前記第2面と平行に走査することが可能なステージと、
    前記第2面により反射された前記EUV光を検出する受光面を有する検出器と、
    を備え、
    前記検出器は、前記支持機構が前記第2領域を支持した状態で前記EUV光を検出することを特徴とするEUVマスクのパターン検査装置。
  2. 前記支持機構は、前記第2領域を3箇所で支持する第1支持部、第2支持部及び第3支持部を有する請求項1記載のEUVマスクのパターン検査装置。
  3. 前記検出器の前記受光面は、前記EUV光を検出するための複数のピクセルを有し、
    前記EUVマスクのパターン検査装置は、前記複数のピクセルの配列情報を保存するピクセル情報保存部と、前記EUV光を検出する際に、前記配列情報の少なくとも一部の補正を行う歪補正回路と、を有する請求項1又は請求項2記載のEUVマスクのパターン検査装置。
  4. 前記補正は、前記ピクセルのサイズよりも小さいサイズで行われる請求項3記載のEUVマスクのパターン検査装置。
  5. コヒーレントなEUV光をEUV光源から照射し、
    前記EUV光源から照射された前記EUV光を第1のミラーに照射し、
    前記第1のミラーで光路が変更された前記EUV光を第2のミラーに照射し、
    露光装置の静電チャックが必要とする導電膜を有する第1領域と、前記第1領域の周囲に設けられた第2領域と、を有する第1面と、前記第1面の反対側に設けられパターンを有する第2面と、を有し、前記第1領域に接することなく前記第2領域を着脱可能に支持する支持機構を有するステージに支持されたマスクに、前記第2のミラーにより反射された前記EUV光を照射し、
    前記第2面により反射された前記EUV光を、受光面を有する検出器によって検出する、
    EUVマスクのパターン検査方法であって、
    前記支持機構が前記第2領域を支持した状態で前記EUV光を検出することを特徴とする、
    EUVマスクのパターン検査方法。
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