JP3242079B2 - 多層マスクを用いたデバイス作製のためのリソグラフィプロセス - Google Patents
多層マスクを用いたデバイス作製のためのリソグラフィプロセスInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明はデバイス作製用のリソグラフィプ
ロセス、より具体的には、パターン形成放射のための多
層薄膜を有する反射マスクを用いるようなプロセスに係
る。
ロセス、より具体的には、パターン形成放射のための多
層薄膜を有する反射マスクを用いるようなプロセスに係
る。
【０００２】
【技術分野】デバイス作製用のリソグラフィプロセスに
おいて、放射は典型的な場合、パターン形成されたマス
ク上に照射され、マスクを透過した放射は更に、基板上
に形成されたエネルギー感受性材料上に伝達される。パ
ターン形成されたマスクを通って伝達された放射は、放
射それ自身をパターン化し、エネルギー感受性材料がパ
ターン形成された放射に露出された時、パターンの像が
エネルギー感受性材料中に導入される。次に、像はエネ
ルギー感受性レジスト材料中に現像され、下の基板中に
転写される。集積回路デバイスは、半導体基板上に形成
された異なる層をパターン形成する一連のそのような露
光を用いて作製される。
おいて、放射は典型的な場合、パターン形成されたマス
ク上に照射され、マスクを透過した放射は更に、基板上
に形成されたエネルギー感受性材料上に伝達される。パ
ターン形成されたマスクを通って伝達された放射は、放
射それ自身をパターン化し、エネルギー感受性材料がパ
ターン形成された放射に露出された時、パターンの像が
エネルギー感受性材料中に導入される。次に、像はエネ
ルギー感受性レジスト材料中に現像され、下の基板中に
転写される。集積回路デバイスは、半導体基板上に形成
された異なる層をパターン形成する一連のそのような露
光を用いて作製される。
【０００３】パターン形成されたマスクには、利点とと
もにある種の問題がある。パターン形成されたマスクの
利点は速度である。１回の短い露光により、パターンは
基板の本質的な表面領域上に導入される。これは直接書
き込み露光技術よりかなり速い。その場合、エネルギー
感受性材料中にパターンを“書く”ために、放射（最も
典型的な場合、電子ビーム）のビームが用いられる。直
接書き込み技術において、ビームの領域と同じ大きさの
エネルギー感受性材料の領域のみが一瞬露光される。
もにある種の問題がある。パターン形成されたマスクの
利点は速度である。１回の短い露光により、パターンは
基板の本質的な表面領域上に導入される。これは直接書
き込み露光技術よりかなり速い。その場合、エネルギー
感受性材料中にパターンを“書く”ために、放射（最も
典型的な場合、電子ビーム）のビームが用いられる。直
接書き込み技術において、ビームの領域と同じ大きさの
エネルギー感受性材料の領域のみが一瞬露光される。
【０００４】パターン形成されたマスクの欠点は、それ
らはきわめて精密でなければならないことである。マス
ク中の１つの欠陥により、もし検出されなければ、数
百、数千もの集積回路チップが損失になりうる。従っ
て、マスクは精密に作製されるだけでなく、マスクが作
製に用いられる前に、あらゆるマスク欠陥が検出される
ように、それらは注意深く検査しなければならない。
らはきわめて精密でなければならないことである。マス
ク中の１つの欠陥により、もし検出されなければ、数
百、数千もの集積回路チップが損失になりうる。従っ
て、マスクは精密に作製されるだけでなく、マスクが作
製に用いられる前に、あらゆるマスク欠陥が検出される
ように、それらは注意深く検査しなければならない。
【０００５】マスク検査技術は、マスクそれ自身と同
様、マスクが用いられる具体的なリソグラフィプロセス
と両立するよう適用させる。マスクの材料は露光放射と
両立するよう選択される。たとえば、露光放射として光
又は紫外放射を用いるリソグラフィプロセスにおいて、
典型的な場合、ガラスマスク（即ち露光放射に対して透
明なガラス基板上に形成されたパターン形成された金属
薄膜）が用いられる。電子を用いる投影リソグラフィ装
置において、マスクはその上に入射した電子を散乱させ
る材料のより高密度の領域（阻止領域）とその上に入射
した電子を散乱しないより低い密度の領域（非阻止領
域）から成る。
様、マスクが用いられる具体的なリソグラフィプロセス
と両立するよう適用させる。マスクの材料は露光放射と
両立するよう選択される。たとえば、露光放射として光
又は紫外放射を用いるリソグラフィプロセスにおいて、
典型的な場合、ガラスマスク（即ち露光放射に対して透
明なガラス基板上に形成されたパターン形成された金属
薄膜）が用いられる。電子を用いる投影リソグラフィ装
置において、マスクはその上に入射した電子を散乱させ
る材料のより高密度の領域（阻止領域）とその上に入射
した電子を散乱しないより低い密度の領域（非阻止領
域）から成る。
【０００６】設計ルール（すなわち集積回路パターン中
の形状の寸法）が０．５μｍから０．３５μｍへ、０．
２５μｍから０．１８μｍへ減少するにつれ、投影レン
ズが解像できる最小寸法は、波長に比例するため、露光
放射の波長も減少する。０．１μｍ寸法の形状を有する
集積回路デバイスを作製するためには、遠紫外（ＥＵ
Ｖ）と呼ばれる波長領域の放射が提案されている。
の形状の寸法）が０．５μｍから０．３５μｍへ、０．
２５μｍから０．１８μｍへ減少するにつれ、投影レン
ズが解像できる最小寸法は、波長に比例するため、露光
放射の波長も減少する。０．１μｍ寸法の形状を有する
集積回路デバイスを作製するためには、遠紫外（ＥＵ
Ｖ）と呼ばれる波長領域の放射が提案されている。
【０００７】ＥＵＶ放射と両立しうるマスクはより長い
波長の光と両立するマスクとは幾分異なる。なぜなら、
光リソグラフィに典型的に用いられるガラス基板はＥＵ
Ｖ放射（すなわち約５ｎｍないし約１５ｎｍの範囲の波
長を有する放射）に対し、透明でないからである。
波長の光と両立するマスクとは幾分異なる。なぜなら、
光リソグラフィに典型的に用いられるガラス基板はＥＵ
Ｖ放射（すなわち約５ｎｍないし約１５ｎｍの範囲の波
長を有する放射）に対し、透明でないからである。
【０００８】この問題を克服するために、ＥＵＶマスク
はＥＵＶ放射を反射する多層膜で被覆された基板（典型
的な場合、溶融石英又はシリコン）である。この薄膜上
にＥＵＶ放射を吸収するパターン形成された層がある。
従って、マスク表面から反射された放射はパターン形成
される。ＥＵＶマスクの特性により、ある種の型の欠陥
の存在を検出することが特に難しくなっている。
はＥＵＶ放射を反射する多層膜で被覆された基板（典型
的な場合、溶融石英又はシリコン）である。この薄膜上
にＥＵＶ放射を吸収するパターン形成された層がある。
従って、マスク表面から反射された放射はパターン形成
される。ＥＵＶマスクの特性により、ある種の型の欠陥
の存在を検出することが特に難しくなっている。
【０００９】たとえば、パターン形成された材料上のあ
る程度の欠陥は、光学的に容易に観測される。これはＥ
ＵＶマスクが、デバイス基板上に形成されるパターンよ
り、典型的な場合４倍大きいからである。従って、デバ
イス基板上の０．１５μｍ形状は、４倍大きな（すなわ
ち０．６μｍ）マスク上の対応する形状を用いて容易に
観測できる。微粒子汚染、すなわちちり粒子の存在もま
た、欠陥の源になりうるが、やはり光学的試験により検
出される。
る程度の欠陥は、光学的に容易に観測される。これはＥ
ＵＶマスクが、デバイス基板上に形成されるパターンよ
り、典型的な場合４倍大きいからである。従って、デバ
イス基板上の０．１５μｍ形状は、４倍大きな（すなわ
ち０．６μｍ）マスク上の対応する形状を用いて容易に
観測できる。微粒子汚染、すなわちちり粒子の存在もま
た、欠陥の源になりうるが、やはり光学的試験により検
出される。
【００１０】しかし、ある種の欠陥は光学的検査では検
出できない。なぜなら、それらはそれらから反射された
可視波長放射に、観測できる変化を生じないからであ
る。そのような欠陥の例には、欠陥の領域中の薄膜から
反射されたＥＵＶ放射の位相をシフトさせる欠陥領域中
の薄膜からの反射を減らす欠陥が含まれる。これらの欠
陥の性質は、それらがしばしば光学的検査技術を用いて
検出できないということである。なぜなら、光学的検出
波長において、これらの型の欠陥は見えないからであ
る。しかし、これらの欠陥は多数層の反射通過帯域内に
落ちるＥＵＶ放射に影響を与える。従って、もしそのよ
うな欠陥が検出されないと、得られるマスクにより、デ
バイスウエハ上に欠陥のあるパターンを生じるであろ
う。デバイスウエハ上のパターンはマスク上のパターン
に比べ、４分の１の大きさであるから、パターン中の欠
陥は光検出で見逃す可能性があるが、得られるデバイス
の欠陥動作としてそれ自身が現れる。
出できない。なぜなら、それらはそれらから反射された
可視波長放射に、観測できる変化を生じないからであ
る。そのような欠陥の例には、欠陥の領域中の薄膜から
反射されたＥＵＶ放射の位相をシフトさせる欠陥領域中
の薄膜からの反射を減らす欠陥が含まれる。これらの欠
陥の性質は、それらがしばしば光学的検査技術を用いて
検出できないということである。なぜなら、光学的検出
波長において、これらの型の欠陥は見えないからであ
る。しかし、これらの欠陥は多数層の反射通過帯域内に
落ちるＥＵＶ放射に影響を与える。従って、もしそのよ
うな欠陥が検出されないと、得られるマスクにより、デ
バイスウエハ上に欠陥のあるパターンを生じるであろ
う。デバイスウエハ上のパターンはマスク上のパターン
に比べ、４分の１の大きさであるから、パターン中の欠
陥は光検出で見逃す可能性があるが、得られるデバイス
の欠陥動作としてそれ自身が現れる。
【００１１】従って、パターン形成された多層薄膜がマ
スク上に形成される前に、すべての欠陥に対し、マスク
基板を検査することが望ましく、更にデバイスウエハ上
にパターンを形成するために用いられる前に、パターン
形成されたマスクの欠陥を検査することが望ましい。欠
陥の検出が早ければ早いほど、欠陥から生じる有害な影
響は少なくなる。しかし、光技術により検出できない欠
陥を検出するためには、多層薄膜により反射される波長
の範囲内の放射（すなわちＥＵＶ波長）を用いて検査を
しなければならない。
スク上に形成される前に、すべての欠陥に対し、マスク
基板を検査することが望ましく、更にデバイスウエハ上
にパターンを形成するために用いられる前に、パターン
形成されたマスクの欠陥を検査することが望ましい。欠
陥の検出が早ければ早いほど、欠陥から生じる有害な影
響は少なくなる。しかし、光技術により検出できない欠
陥を検出するためには、多層薄膜により反射される波長
の範囲内の放射（すなわちＥＵＶ波長）を用いて検査を
しなければならない。
【００１２】ＥＵＶ波長でＥＵＶマスクを検査する１つ
の方法については、ニューエン・ケイ・ビー（Ｎｇｕｙ
ｅｎ，Ｋ．Ｂ．）ら、“プログラムされた基板欠陥を用
いたＥＵＶリソグラフィマスクの像”遠紫外リソグラフ
ィに関するオー・エス・エープロシーディングス，第２
３巻、１９３−２０３頁（１９９４）に述べられてい
る。ニューエン（Ｎｇｕｙｅｎ）らの論文に述べられて
いる技術において、入射ＥＵＶ放射はマスク上に向けら
れ、反射された放射はエネルギー感受性材料の薄膜上に
像を作る。エネルギー感受性材料中に生じた像は現像さ
れ、マスクに起因する欠陥のためにパターンは検査され
る。この技術は限定される。なぜなら、マスク中のある
種の欠陥（たとえば、基板の反射率のわずかな減少、あ
るいは反射された放射にほんのわずかな位相変化を発生
させる欠陥）は、検出されない可能性がある。更に、こ
の技術は時間がかかる。なぜなら、マスク全体の像をエ
ネルギー感受性レジスト材料中に転写するには、多数回
の別々の露出が必要だからである。
の方法については、ニューエン・ケイ・ビー（Ｎｇｕｙ
ｅｎ，Ｋ．Ｂ．）ら、“プログラムされた基板欠陥を用
いたＥＵＶリソグラフィマスクの像”遠紫外リソグラフ
ィに関するオー・エス・エープロシーディングス，第２
３巻、１９３−２０３頁（１９９４）に述べられてい
る。ニューエン（Ｎｇｕｙｅｎ）らの論文に述べられて
いる技術において、入射ＥＵＶ放射はマスク上に向けら
れ、反射された放射はエネルギー感受性材料の薄膜上に
像を作る。エネルギー感受性材料中に生じた像は現像さ
れ、マスクに起因する欠陥のためにパターンは検査され
る。この技術は限定される。なぜなら、マスク中のある
種の欠陥（たとえば、基板の反射率のわずかな減少、あ
るいは反射された放射にほんのわずかな位相変化を発生
させる欠陥）は、検出されない可能性がある。更に、こ
の技術は時間がかかる。なぜなら、マスク全体の像をエ
ネルギー感受性レジスト材料中に転写するには、多数回
の別々の露出が必要だからである。
【００１３】従って、速くかつ現在使える技術では検出
できない非常に微妙な欠陥でも検出できるＥＵＶマスク
検査技術が望まれる。
できない非常に微妙な欠陥でも検出できるＥＵＶマスク
検査技術が望まれる。
【００１４】
【本発明の要約】本発明は約５ｎｍないし約５０ｎｍの
波長範囲（以後遠紫外範囲と呼ぶ）の放射が所望のパタ
ーンであらかじめ検査されたマスク上に伝達されるデバ
イス作製のリソグラフィプロセスに係る。マスクにより
パターン化された放射は、エネルギー感受性材料の層で
被覆された基板（典型的な場合、レジスト被服シリコン
ウエハ）上に照射される。マスクはエネルギー感受性材
料（基板上に形成されたエネルギー感受性材料の層とは
別の独立の層）が、ＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に
挿入される技術により検査される。このエネルギー感受
性材料の別の独立した層は、未加工マスク中の反射率及
び位相の変化（ここでは一括して未加工マスク情報とよ
ぶ）が、エネルギー感受性薄膜中に記録されるように配
置される。本発明の目的のため、未加工マスクはその上
に複数の層をもつ反射性薄膜が形成された基板（たとえ
ばシリコン、焼結シリコン）である。もし、未加工マス
クが検査される時、その上に形成されたＥＵＶ放射を吸
収するパターン形成された層をもたなければ有利であ
る。この実施例において、ＥＵＶ放射を吸収する材料の
パターン形成された層が、未加工マスクが検査された
後、未加工マスク上に形成される。別の実施例におい
て、ＥＵＶ吸収材料のパターン形成された層は、検査前
に未加工マスク上に形成される。
波長範囲（以後遠紫外範囲と呼ぶ）の放射が所望のパタ
ーンであらかじめ検査されたマスク上に伝達されるデバ
イス作製のリソグラフィプロセスに係る。マスクにより
パターン化された放射は、エネルギー感受性材料の層で
被覆された基板（典型的な場合、レジスト被服シリコン
ウエハ）上に照射される。マスクはエネルギー感受性材
料（基板上に形成されたエネルギー感受性材料の層とは
別の独立の層）が、ＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に
挿入される技術により検査される。このエネルギー感受
性材料の別の独立した層は、未加工マスク中の反射率及
び位相の変化（ここでは一括して未加工マスク情報とよ
ぶ）が、エネルギー感受性薄膜中に記録されるように配
置される。本発明の目的のため、未加工マスクはその上
に複数の層をもつ反射性薄膜が形成された基板（たとえ
ばシリコン、焼結シリコン）である。もし、未加工マス
クが検査される時、その上に形成されたＥＵＶ放射を吸
収するパターン形成された層をもたなければ有利であ
る。この実施例において、ＥＵＶ放射を吸収する材料の
パターン形成された層が、未加工マスクが検査された
後、未加工マスク上に形成される。別の実施例におい
て、ＥＵＶ吸収材料のパターン形成された層は、検査前
に未加工マスク上に形成される。
【００１５】本発明のプロセスにおいて、エネルギー感
受性材料の層は未加工マスク上に形成されるか、ＥＵＶ
放射に対して部分的に透明な薄膜上に形成される。適切
な薄膜の例には、１ミクロン以下の厚さのホウ素ドープ
シリコン及びポリシリコンが含まれる。エネルギー感受
性材料はＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に挿入され
る。次に、ＥＵＶ放射をエネルギー感受性材料上に向け
る。エネルギー感受性材料が薄膜上に形成される実施例
において、薄膜はＥＵＶ放射源とエネルギー感受性材料
の間にある。エネルギー感受性材料の層は、マスクの表
面から、コヒーレント長の約半分以内に配置しなければ
ならない。コヒーレント長は露出放射源と関連し、露出
放射の波長は約５ないし約５０ｎｍである。典型的な場
合、シンクロトロン源では、エネルギー感受性材料はマ
スクの表面から約１ミクロン以内に配置しなければなら
ない。エネルギー感受性材料の厚さ及びＥＵＶ吸収は、
入射放射がエネルギー感受性材料により完全には吸収さ
れないものである。
受性材料の層は未加工マスク上に形成されるか、ＥＵＶ
放射に対して部分的に透明な薄膜上に形成される。適切
な薄膜の例には、１ミクロン以下の厚さのホウ素ドープ
シリコン及びポリシリコンが含まれる。エネルギー感受
性材料はＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に挿入され
る。次に、ＥＵＶ放射をエネルギー感受性材料上に向け
る。エネルギー感受性材料が薄膜上に形成される実施例
において、薄膜はＥＵＶ放射源とエネルギー感受性材料
の間にある。エネルギー感受性材料の層は、マスクの表
面から、コヒーレント長の約半分以内に配置しなければ
ならない。コヒーレント長は露出放射源と関連し、露出
放射の波長は約５ないし約５０ｎｍである。典型的な場
合、シンクロトロン源では、エネルギー感受性材料はマ
スクの表面から約１ミクロン以内に配置しなければなら
ない。エネルギー感受性材料の厚さ及びＥＵＶ吸収は、
入射放射がエネルギー感受性材料により完全には吸収さ
れないものである。
【００１６】未加工マスクはその上に形成されたＥＵＶ
反射膜を有するから、エネルギー感受性材料を通して伝
達されるＥＵＶ放射は、エネルギー感受性材料を通し
て、反射性薄膜の後から反射される。エネルギー感受性
材料がそのように、露出された後、露出されたエネルギ
ー感受性材料を溶解させるかあるいは他の方法で除去す
る（ポジ形のエネルギー感受性材料の場合）状態にす
る。これは現像とよばれる。別の実施例において、エネ
ルギー感受性材料の露出されない部分が（ネガ型エネル
ギー感受性材料の場合）、エネルギー感受性材料が放射
に露出された後除去される。
反射膜を有するから、エネルギー感受性材料を通して伝
達されるＥＵＶ放射は、エネルギー感受性材料を通し
て、反射性薄膜の後から反射される。エネルギー感受性
材料がそのように、露出された後、露出されたエネルギ
ー感受性材料を溶解させるかあるいは他の方法で除去す
る（ポジ形のエネルギー感受性材料の場合）状態にす
る。これは現像とよばれる。別の実施例において、エネ
ルギー感受性材料の露出されない部分が（ネガ型エネル
ギー感受性材料の場合）、エネルギー感受性材料が放射
に露出された後除去される。
【００１７】エネルギー感受性材料及び現像剤は、エネ
ルギー感受性材料が溶解される速度が、エネルギー感受
性レジスト材料が受ける放射の量に関連するように選択
される。エネルギー感受性材料が受ける放射の量は、典
型的な場合、ドーズと呼ばれる。もし、エネルギー感受
性レジスト材料が受ける放射のドーズが変化するなら、
エネルギー感受性材料の層が現像剤により溶解する速度
も変化するであろう。もし、反射性薄膜が完全に均一な
ら、エネルギー感受性材料の層が受ける放射の量は均一
になるであろう。従って、現像剤によりエネルギー感受
性レジスト材料が溶解される速度は均一になるであろ
う。
ルギー感受性材料が溶解される速度が、エネルギー感受
性レジスト材料が受ける放射の量に関連するように選択
される。エネルギー感受性材料が受ける放射の量は、典
型的な場合、ドーズと呼ばれる。もし、エネルギー感受
性レジスト材料が受ける放射のドーズが変化するなら、
エネルギー感受性材料の層が現像剤により溶解する速度
も変化するであろう。もし、反射性薄膜が完全に均一な
ら、エネルギー感受性材料の層が受ける放射の量は均一
になるであろう。従って、現像剤によりエネルギー感受
性レジスト材料が溶解される速度は均一になるであろ
う。
【００１８】このように、多層薄膜の均一性は、エネル
ギー感受性材料の層が放射に露出され、部分的に現像さ
れた後検査することにより決まる。もし、エネルギー感
受性材料の表面が均一なら、このことは下の多層反射性
薄膜が無欠陥であることを示している。しかし、もしエ
ネルギー感受性材料の表面が均一でないなら、このこと
は以下で述べるように欠陥の存在を示している。
ギー感受性材料の層が放射に露出され、部分的に現像さ
れた後検査することにより決まる。もし、エネルギー感
受性材料の表面が均一なら、このことは下の多層反射性
薄膜が無欠陥であることを示している。しかし、もしエ
ネルギー感受性材料の表面が均一でないなら、このこと
は以下で述べるように欠陥の存在を示している。
【００１９】エネルギー感受性材料は、ＥＵＶ反射性薄
膜の存在に起因する薄膜中の厚さの変化、吸収の変化、
屈折率の変化を探知する光学的技術を用いて検査され
る。そのような変化は、それらが未加工マスクの反射率
の変化から生じるため欠陥に起因する。
膜の存在に起因する薄膜中の厚さの変化、吸収の変化、
屈折率の変化を探知する光学的技術を用いて検査され
る。そのような変化は、それらが未加工マスクの反射率
の変化から生じるため欠陥に起因する。
【００２０】当業者には良く知られた従来の光学的検査
技術及び装置を用いて現像された薄膜は検査される。こ
の目的に適した各種の光学的検査技術が考えられる。た
とえば、ミルピタスのケーエルエー−テンコール，カリ
フォルニアから市販されているテンコール・サーフスカ
ン６４２０ウエハ表面分析システムが、現像された薄膜
の検査に用いられる。この装置では、可視放射のビーム
で、現像された薄膜を照射する。もし、薄膜が完全に平
滑なら、可視放射のビームは鏡のように反射されるであ
ろう。鏡状方向以外の方向の可視放射（散乱光）の存在
は、現像された薄膜中の微小欠陥の存在を示す。
技術及び装置を用いて現像された薄膜は検査される。こ
の目的に適した各種の光学的検査技術が考えられる。た
とえば、ミルピタスのケーエルエー−テンコール，カリ
フォルニアから市販されているテンコール・サーフスカ
ン６４２０ウエハ表面分析システムが、現像された薄膜
の検査に用いられる。この装置では、可視放射のビーム
で、現像された薄膜を照射する。もし、薄膜が完全に平
滑なら、可視放射のビームは鏡のように反射されるであ
ろう。鏡状方向以外の方向の可視放射（散乱光）の存在
は、現像された薄膜中の微小欠陥の存在を示す。
【００２１】かすめ角で現像された薄膜上に向けられた
放射ビームを用いる光検査技術も適していると考えられ
る。位相差顕微鏡が、この技術に用いられる。
放射ビームを用いる光検査技術も適していると考えられ
る。位相差顕微鏡が、この技術に用いられる。
【００２２】別の実施例において、干渉顕微鏡が光学的
検査を実施するために用いられる。干渉顕微鏡は入射ビ
ームを２つのビームに分割し、その１つは参照用ビーム
である。他方のビームは露出及び現像されたレジスト材
料を通して伝達される。他方のビームは基板から反射さ
れるため、それは試験用材料を通して２度、すなわち入
射放射として１度、反射放射として１度伝達される。厚
さ又は屈折率のいずれの変化も、ビームの一部の位相を
変える。欠陥から反射されたビームは、次に参照用ビー
ムと結合される。２つのビーム間の干渉により、結合さ
れたビームは、ある強度をもつ。その強度は、反射され
たビームが欠陥から反射されない結合されたビームの強
度とは異なる。強度の観測されたいずれの差も、欠陥の
存在を示す。これらの検査技術は露出された薄膜を検査
するために、高分解能のＥＵＶ投影又は走査光学系の使
用を必要とせず、従って、ＥＵＶマスクを検査するため
の現在の技術より費用がかからず速い。
検査を実施するために用いられる。干渉顕微鏡は入射ビ
ームを２つのビームに分割し、その１つは参照用ビーム
である。他方のビームは露出及び現像されたレジスト材
料を通して伝達される。他方のビームは基板から反射さ
れるため、それは試験用材料を通して２度、すなわち入
射放射として１度、反射放射として１度伝達される。厚
さ又は屈折率のいずれの変化も、ビームの一部の位相を
変える。欠陥から反射されたビームは、次に参照用ビー
ムと結合される。２つのビーム間の干渉により、結合さ
れたビームは、ある強度をもつ。その強度は、反射され
たビームが欠陥から反射されない結合されたビームの強
度とは異なる。強度の観測されたいずれの差も、欠陥の
存在を示す。これらの検査技術は露出された薄膜を検査
するために、高分解能のＥＵＶ投影又は走査光学系の使
用を必要とせず、従って、ＥＵＶマスクを検査するため
の現在の技術より費用がかからず速い。
【００２３】未加工マスクが検査された後、上にパター
ン形成された吸収材料の層を有する検査済みマスクは、
先に述べたリソグラフィプロセス中で用いられる。マス
クパターンの像が、基板上に形成されたエネルギー感受
性材料の層中に転写された後、そのパターンの像は現像
され、現像されたパターンは下の基板中に転写される。
現像及びパターン転写の具体的な工程については、ここ
では詳細に述べない。現像及びパターン転写に適した材
料及び条件は、当業者には良く知られている。
ン形成された吸収材料の層を有する検査済みマスクは、
先に述べたリソグラフィプロセス中で用いられる。マス
クパターンの像が、基板上に形成されたエネルギー感受
性材料の層中に転写された後、そのパターンの像は現像
され、現像されたパターンは下の基板中に転写される。
現像及びパターン転写の具体的な工程については、ここ
では詳細に述べない。現像及びパターン転写に適した材
料及び条件は、当業者には良く知られている。
【００２４】
【詳細な記述】図１は露出放射の波長がＥＵＶ範囲にあ
るデバイス作製のためのリソグラフィプロセス中で用い
られるマスクを示す。マスク（１０）は基板（２０）上
に形成される。適当なマスク基板の例には、シリコン又
は低熱膨張係数を有する研磨されたセラミック材料が含
まれる。基板（２０）はその上に形成された反射性薄膜
（３０）を有する。反射性薄膜（３０）は複数の層（３
５）で作られている。反射性薄膜（３０）はその上に形
成されたパター状の薄膜（４０）を有し、それはＥＵＶ
波長領域内の放射を吸収する。
るデバイス作製のためのリソグラフィプロセス中で用い
られるマスクを示す。マスク（１０）は基板（２０）上
に形成される。適当なマスク基板の例には、シリコン又
は低熱膨張係数を有する研磨されたセラミック材料が含
まれる。基板（２０）はその上に形成された反射性薄膜
（３０）を有する。反射性薄膜（３０）は複数の層（３
５）で作られている。反射性薄膜（３０）はその上に形
成されたパター状の薄膜（４０）を有し、それはＥＵＶ
波長領域内の放射を吸収する。
【００２５】多層薄膜（３０）上に入射するＥＵＶ放射
（４５）は、本質的にそれから反射される。吸収材料
（４０）上に入射するＥＵＶ放射（４６）は、本質的に
それによって吸収される。
（４５）は、本質的にそれから反射される。吸収材料
（４０）上に入射するＥＵＶ放射（４６）は、本質的に
それによって吸収される。
【００２６】本発明のプロセスにおいて、マスク（１
０）は吸収層（４０）、多層薄膜（３０）及びマスク基
板（２０）中の欠陥のため検査される。先に述べたよう
に、欠陥のあるマスクは、もし用いるなら、数百又は数
千の欠陥のある集積回路チップを生じるであろう。ＥＵ
Ｖマスク中のある種の欠陥は、他のものより観測が容易
である。たとえば、吸収材料（４０）中のピンホール欠
陥（５０）は、吸収層及び多層薄膜の反射率が非常に異
なるため、従来技術により容易に検出される。吸収層中
のそのような欠陥は、このように容易に検出され、容易
に修復される。
０）は吸収層（４０）、多層薄膜（３０）及びマスク基
板（２０）中の欠陥のため検査される。先に述べたよう
に、欠陥のあるマスクは、もし用いるなら、数百又は数
千の欠陥のある集積回路チップを生じるであろう。ＥＵ
Ｖマスク中のある種の欠陥は、他のものより観測が容易
である。たとえば、吸収材料（４０）中のピンホール欠
陥（５０）は、吸収層及び多層薄膜の反射率が非常に異
なるため、従来技術により容易に検出される。吸収層中
のそのような欠陥は、このように容易に検出され、容易
に修復される。
【００２７】粒子は従来の光学的検査技術によりしばし
ば検出できるマスク欠陥のもう１つの源である。粒子
（５６）は図１中に示されている。もし、多層薄膜が基
板表面上の破片（５７）上に形成されるなら、多層薄膜
の表面中の不規則性（５５）が生じるであろう。また、
もし多層薄膜が基板中のひっかき傷上に形成されるな
ら、多層薄膜中の不規則性が生じるであろう。しかし、
たとえ生じる不規則性が光学的検査により検出できなく
ても、それらはマスクの特性になお悪影響を与える可能
性がある。当業者は、そのような欠陥が検出できるか否
かは、欠陥の大きさと、検査に用いる放射の波長に依存
することを認識するであろう。たとえば、多層薄膜中の
３ｎｍの不規則性は、６００ｎｍの波長放射を用いて検
査した時、検出されない。しかし、同じ３ｎｍの不規則
性は、検査に用いる放射の波長が１４ｎｍの時検出され
る。しかし、先に述べたように、ＥＵＶ波長で欠陥を検
査することは望ましくない。
ば検出できるマスク欠陥のもう１つの源である。粒子
（５６）は図１中に示されている。もし、多層薄膜が基
板表面上の破片（５７）上に形成されるなら、多層薄膜
の表面中の不規則性（５５）が生じるであろう。また、
もし多層薄膜が基板中のひっかき傷上に形成されるな
ら、多層薄膜中の不規則性が生じるであろう。しかし、
たとえ生じる不規則性が光学的検査により検出できなく
ても、それらはマスクの特性になお悪影響を与える可能
性がある。当業者は、そのような欠陥が検出できるか否
かは、欠陥の大きさと、検査に用いる放射の波長に依存
することを認識するであろう。たとえば、多層薄膜中の
３ｎｍの不規則性は、６００ｎｍの波長放射を用いて検
査した時、検出されない。しかし、同じ３ｎｍの不規則
性は、検査に用いる放射の波長が１４ｎｍの時検出され
る。しかし、先に述べたように、ＥＵＶ波長で欠陥を検
査することは望ましくない。
【００２８】多層薄膜中のある種の欠陥は、欠陥の大き
さ以外の理由により、光学的技術を用いては容易に検出
されない。それは多層薄膜上に入射する可視光は、多層
薄膜が金属薄膜であるかのように、振る舞うからであ
る。光の波長は多層の厚さよりはるかに大きいから、た
とえ光が多層薄膜中に侵入しても、層中の詳細は平均化
され、微妙な欠陥を有する領域は正常な領域のように見
えてしまう。
さ以外の理由により、光学的技術を用いては容易に検出
されない。それは多層薄膜上に入射する可視光は、多層
薄膜が金属薄膜であるかのように、振る舞うからであ
る。光の波長は多層の厚さよりはるかに大きいから、た
とえ光が多層薄膜中に侵入しても、層中の詳細は平均化
され、微妙な欠陥を有する領域は正常な領域のように見
えてしまう。
【００２９】多層薄膜中の小さな変化、すなわち１ナノ
メータ又は２ナノメータといった小さな変化は、多層薄
膜から反射される光に非常に小さな変化を生じさせる
が、そのような小さな変化は、薄膜から反射された放射
の位相及び反射率を変化させる。それはＥＵＶ光が入射
した時、多層薄膜が共鳴構造のように振る舞うからであ
る。従って、入射放射の帯域のわずかな割合のみが、多
層薄膜から反射される。１ないし２ナノメータの変化で
も、反射された波長範囲中の反射放射の位相又は反射率
に、劇的な変化を生じさせる。
メータ又は２ナノメータといった小さな変化は、多層薄
膜から反射される光に非常に小さな変化を生じさせる
が、そのような小さな変化は、薄膜から反射された放射
の位相及び反射率を変化させる。それはＥＵＶ光が入射
した時、多層薄膜が共鳴構造のように振る舞うからであ
る。従って、入射放射の帯域のわずかな割合のみが、多
層薄膜から反射される。１ないし２ナノメータの変化で
も、反射された波長範囲中の反射放射の位相又は反射率
に、劇的な変化を生じさせる。
【００３０】たとえば、多層薄膜の高さの１ナノメータ
の変化は、１３．３ｎｍないし１３．７ｎｍの帯域の反
射放射の位相を５０度変え、一方同じ欠陥は６３３ｎｍ
の光の位相を、わずか１度変えるだけである。等間隔又
は１つの層から別の層への材料の拡散の変化といった多
層中の微妙な誤差が、反射波の特性を変えうるのはこれ
らの理由による。そのような誤差は、光学的検査技術に
よって検出されないが、そのような誤差は基板上のＥＵ
Ｖ感受性レジスト中に転写される像に伝達されるであろ
う。
の変化は、１３．３ｎｍないし１３．７ｎｍの帯域の反
射放射の位相を５０度変え、一方同じ欠陥は６３３ｎｍ
の光の位相を、わずか１度変えるだけである。等間隔又
は１つの層から別の層への材料の拡散の変化といった多
層中の微妙な誤差が、反射波の特性を変えうるのはこれ
らの理由による。そのような誤差は、光学的検査技術に
よって検出されないが、そのような誤差は基板上のＥＵ
Ｖ感受性レジスト中に転写される像に伝達されるであろ
う。
【００３１】本発明のプロセスにおいて、マスクが検査
にＥＵＶ放射を使用せずに、ＥＵＶレジストに伝達され
うる誤差を持つか否かを観測する技術によってマスクは
検査される。好ましい実施例において、未加工マスクが
本発明のプロセスに従って検査された後、上に吸収材料
のパターン化された層を形成し、従来の光学的検査を行
う。
にＥＵＶ放射を使用せずに、ＥＵＶレジストに伝達され
うる誤差を持つか否かを観測する技術によってマスクは
検査される。好ましい実施例において、未加工マスクが
本発明のプロセスに従って検査された後、上に吸収材料
のパターン化された層を形成し、従来の光学的検査を行
う。
【００３２】特許請求の範囲で述べるプロセスにおい
て、未加工マスクは、当業者には周知の従来技術を用い
て作製される。図２に示された本発明の一実施例におい
て、多層被覆未加工マスク（２００）が作製された後
（しかし、吸収材料のパターン化された層をその上に形
成する前に）、ＥＵＶ範囲の波長を有する放射に対し感
受性をもつエネルギー感受性材料の層（２２０）を、多
層薄膜（２１０）上に形成する。その後、エネルギー感
受性材料（やはりここではレジスト材料とよぶ）は、Ｅ
ＵＶ放射に露出される。
て、未加工マスクは、当業者には周知の従来技術を用い
て作製される。図２に示された本発明の一実施例におい
て、多層被覆未加工マスク（２００）が作製された後
（しかし、吸収材料のパターン化された層をその上に形
成する前に）、ＥＵＶ範囲の波長を有する放射に対し感
受性をもつエネルギー感受性材料の層（２２０）を、多
層薄膜（２１０）上に形成する。その後、エネルギー感
受性材料（やはりここではレジスト材料とよぶ）は、Ｅ
ＵＶ放射に露出される。
【００３３】図３に示された本発明の第２の実施例にお
いて、多層被覆未加工マスク（３００）が作製された後
（しかし、吸収材料のパターン形成された層がその上に
形成される前に）、ＥＵＶ範囲内に波長を有する光に感
受性をもつエネルギー感受性材料の層（３２０）を、薄
膜（３３０）上に形成する。薄膜（３３０）はＥＵＶ波
長範囲内の光に透明な材料である。シリコンは適当な薄
膜材料の例である。上に形成されたＥＵＶ感受性レジス
ト（３２０）の層（３２０）を有する薄膜（３３０）
は、ＥＵＶ放射源（３３５）と未加工マスク（３００）
の多層薄膜（３１０）の間に置かれる。ＥＵＶ感受性レ
ジスト（３２０）はこの実施例中では、基板の表面から
コヒーレント長の半分以内になければならない。コヒー
レント長は波長の２乗を、光源帯域で割ったものであ
る。たとえば、露出放射の波長が１３ｎｍで、光源の帯
域が０．６ｎｍなら、コヒーレント長は約０．３μｍで
ある。この例において、ＥＵＶ感受性材料は基板表面か
ら、約０．１５μｍ以内にある。
いて、多層被覆未加工マスク（３００）が作製された後
（しかし、吸収材料のパターン形成された層がその上に
形成される前に）、ＥＵＶ範囲内に波長を有する光に感
受性をもつエネルギー感受性材料の層（３２０）を、薄
膜（３３０）上に形成する。薄膜（３３０）はＥＵＶ波
長範囲内の光に透明な材料である。シリコンは適当な薄
膜材料の例である。上に形成されたＥＵＶ感受性レジス
ト（３２０）の層（３２０）を有する薄膜（３３０）
は、ＥＵＶ放射源（３３５）と未加工マスク（３００）
の多層薄膜（３１０）の間に置かれる。ＥＵＶ感受性レ
ジスト（３２０）はこの実施例中では、基板の表面から
コヒーレント長の半分以内になければならない。コヒー
レント長は波長の２乗を、光源帯域で割ったものであ
る。たとえば、露出放射の波長が１３ｎｍで、光源の帯
域が０．６ｎｍなら、コヒーレント長は約０．３μｍで
ある。この例において、ＥＵＶ感受性材料は基板表面か
ら、約０．１５μｍ以内にある。
【００３４】いずれの実施例においても、次にエネルギ
ー感受性材料は、エネルギー感受性レジスト材料が受け
る放射のドーズに依存して選択される速度で、エネルギ
ー感受性材料を溶解させる状態にする。エネルギー感受
性材料の厚さの一部を通して、エネルギー感受性材料を
溶解させる時間、エネルギー感受性材料をこれらの条件
下に置く。現像後、多層薄膜中の欠陥に起因する変化を
検査すべきレジスト材料の十分な部分が残る。エネルギ
ー感受性薄膜中に欠陥がいかに現れるかは、多層薄膜に
対し、レジスト薄膜を以下に近接させるかに依存する。
図２を参照すると、エネルギー感受性薄膜（２２０）が
多層薄膜（２１０）上に形成される本発明のこの実施例
において、多層薄膜（２１０）中の欠陥（２４０）は反
射されたＥＵＶ放射（２４５）（入射放射は矢印（２４
３）により示されている）の位相又は振幅を変化させ、
それによりそのような欠陥を持たない多層薄膜（２１
０）上の点から反射された放射（２５０）を受けるエネ
ルギー感受性材料の領域に対し、欠陥（２４０）に隣接
したエネルギー感受性材料（２２０）の領域中に異常露
出がおこる。
ー感受性材料は、エネルギー感受性レジスト材料が受け
る放射のドーズに依存して選択される速度で、エネルギ
ー感受性材料を溶解させる状態にする。エネルギー感受
性材料の厚さの一部を通して、エネルギー感受性材料を
溶解させる時間、エネルギー感受性材料をこれらの条件
下に置く。現像後、多層薄膜中の欠陥に起因する変化を
検査すべきレジスト材料の十分な部分が残る。エネルギ
ー感受性薄膜中に欠陥がいかに現れるかは、多層薄膜に
対し、レジスト薄膜を以下に近接させるかに依存する。
図２を参照すると、エネルギー感受性薄膜（２２０）が
多層薄膜（２１０）上に形成される本発明のこの実施例
において、多層薄膜（２１０）中の欠陥（２４０）は反
射されたＥＵＶ放射（２４５）（入射放射は矢印（２４
３）により示されている）の位相又は振幅を変化させ、
それによりそのような欠陥を持たない多層薄膜（２１
０）上の点から反射された放射（２５０）を受けるエネ
ルギー感受性材料の領域に対し、欠陥（２４０）に隣接
したエネルギー感受性材料（２２０）の領域中に異常露
出がおこる。
【００３５】図３を参照すると、エネルギー感受性薄膜
（３２０）が薄膜（３３０）上に形成され、多層薄膜
（３１０）から分離される本発明の実施例において、多
層薄膜（３１０）中の欠陥（３４０）は反射されたＥＵ
Ｖ放射（３４５）（入射放射は矢印（３４３）により示
されている）の反射度又は位相に変化を起こし、それに
よって欠陥を持たない多層薄膜（３１０）上の点から反
射された放射（３５０）を受けるエネルギー感受性材料
の領域に対し、欠陥から反射された放射（３５０）に露
出されたエネルギー感受性材料（３２０）の領域中に異
常露出がおこる。
（３２０）が薄膜（３３０）上に形成され、多層薄膜
（３１０）から分離される本発明の実施例において、多
層薄膜（３１０）中の欠陥（３４０）は反射されたＥＵ
Ｖ放射（３４５）（入射放射は矢印（３４３）により示
されている）の反射度又は位相に変化を起こし、それに
よって欠陥を持たない多層薄膜（３１０）上の点から反
射された放射（３５０）を受けるエネルギー感受性材料
の領域に対し、欠陥から反射された放射（３５０）に露
出されたエネルギー感受性材料（３２０）の領域中に異
常露出がおこる。
【００３６】いずれの実施例においても、エネルギー感
受性材料の厚さは、約５０ｎｍ以下である。エネルギー
感受性材料の厚さを、そのように限定した時、それを通
して未加工マスク上に伝達されるＥＵＶ放射は著しく減
衰されない。
受性材料の厚さは、約５０ｎｍ以下である。エネルギー
感受性材料の厚さを、そのように限定した時、それを通
して未加工マスク上に伝達されるＥＵＶ放射は著しく減
衰されない。
【００３７】エネルギー感受性レジスト材料がＥＵＶ放
射に露出された後、すべてではないがある程度のレジス
トが、現像剤により除去される。多層薄膜又は上に多層
薄膜が形成される下の基板の表面中の欠陥の存在を明ら
かにするため、レジスト材料は光学的技術により、検査
する。もし、レジスト材料の表面が本質的に平坦なら、
そのことはＥＵＶ放射が基板表面から均一に反射される
ことを示し、それは未加工マスクは欠陥を持たないこと
を示している。もし、レジスト材料の表面が不均一性を
有するなら、そのことはＥＵＶ放射は基板表面から均一
には反射されないことを示し、それは未加工マスク中に
欠陥が存在することを示している。
射に露出された後、すべてではないがある程度のレジス
トが、現像剤により除去される。多層薄膜又は上に多層
薄膜が形成される下の基板の表面中の欠陥の存在を明ら
かにするため、レジスト材料は光学的技術により、検査
する。もし、レジスト材料の表面が本質的に平坦なら、
そのことはＥＵＶ放射が基板表面から均一に反射される
ことを示し、それは未加工マスクは欠陥を持たないこと
を示している。もし、レジスト材料の表面が不均一性を
有するなら、そのことはＥＵＶ放射は基板表面から均一
には反射されないことを示し、それは未加工マスク中に
欠陥が存在することを示している。
【００３８】一実施例において、現像液はエネルギー源
からの放射と基板表面から反射された放射の両方に露出
されることにより、エネルギー感受性材料中に導入され
た“定在波”パターンを現像するために用いられる。図
４はそのようなパターンがどのようにして、薄膜中の欠
陥の存在を明らかに出来るかを理解するためのものであ
る。
からの放射と基板表面から反射された放射の両方に露出
されることにより、エネルギー感受性材料中に導入され
た“定在波”パターンを現像するために用いられる。図
４はそのようなパターンがどのようにして、薄膜中の欠
陥の存在を明らかに出来るかを理解するためのものであ
る。
【００３９】具体的には、図４はエネルギー感受性材料
の厚さ（すなわち、図２に示された実施例の場合、多層
薄膜の表面上の薄膜の厚さ）の関数としてＥＵＶ放射の
強度をとったグラフである。波線（４１０）は薄膜の厚
さの関数として、放射源からの入射放射の強度を示す。
ここで、ゼロはエネルギー感受性レジスト材料と下の多
層薄膜との間の境界である。線（４１５）は薄膜の厚さ
の関数として、多層薄膜裏面からレジスト薄膜中に反射
された放射の強度を示す。図４は光が入射及び反射放射
の両方として、レジスト薄膜中を伝搬するとともに、光
の強度は減少することを示している。これら２つのビー
ムの干渉により生じた定在波は、図４中の線（４２０）
である。レジスト材料中に定在波があるため、ある領域
は露出不足で、他のある領域は過剰露出される。具体的
なレジスト材料及び現像剤に依存して、露出不足領域又
は過剰露出領域のいずれかが他方より現像される。次
に、現像されたパターンは、定在波と一致しない変化が
存在するか否かを決めるため試験される。
の厚さ（すなわち、図２に示された実施例の場合、多層
薄膜の表面上の薄膜の厚さ）の関数としてＥＵＶ放射の
強度をとったグラフである。波線（４１０）は薄膜の厚
さの関数として、放射源からの入射放射の強度を示す。
ここで、ゼロはエネルギー感受性レジスト材料と下の多
層薄膜との間の境界である。線（４１５）は薄膜の厚さ
の関数として、多層薄膜裏面からレジスト薄膜中に反射
された放射の強度を示す。図４は光が入射及び反射放射
の両方として、レジスト薄膜中を伝搬するとともに、光
の強度は減少することを示している。これら２つのビー
ムの干渉により生じた定在波は、図４中の線（４２０）
である。レジスト材料中に定在波があるため、ある領域
は露出不足で、他のある領域は過剰露出される。具体的
なレジスト材料及び現像剤に依存して、露出不足領域又
は過剰露出領域のいずれかが他方より現像される。次
に、現像されたパターンは、定在波と一致しない変化が
存在するか否かを決めるため試験される。
【００４０】薄膜中の欠陥に付随した反射放射の反射又
は位相のいずれかの変化は、エネルギー感受性レジスト
材料が現像された時、それ自身が現れる。先に述べたよ
うに、欠陥から反射された放射に露出されたエネルギー
感受性レジスト材料は、薄膜の無欠陥領域から反射され
た放射感受性レジスト材料とは異なる。これらの差は、
薄膜が現像された時、膜厚の差として、それら自身が現
れる。
は位相のいずれかの変化は、エネルギー感受性レジスト
材料が現像された時、それ自身が現れる。先に述べたよ
うに、欠陥から反射された放射に露出されたエネルギー
感受性レジスト材料は、薄膜の無欠陥領域から反射され
た放射感受性レジスト材料とは異なる。これらの差は、
薄膜が現像された時、膜厚の差として、それら自身が現
れる。
【００４１】もし、レジスト材料が“高コントラス
ト”、すなわち露出されたレジスト材料の溶解速度が、
ＥＵＶ放射ドーズの三乗に比例するなら有利である。ド
ーズと溶解速度間のそのような関係により、現像された
レジスト薄膜の厚さは、多層薄膜中の欠陥に対応するレ
ジスト薄膜中の位置で確実に異なる。欠陥の存在は、レ
ジスト薄膜が現像された時、観測される。なぜなら、欠
陥に近接した領域内では、レジスト薄膜の他の部分と
は、異なる量のレジストが除去されるからである。欠陥
がレジスト表面中の鋭い端部をもつ不規則性として現れ
た時、干渉計より散乱光を検知する道具（たとえば、テ
ンソールサーフスカン又は位相差顕微鏡）を用いた光学
的検査により、容易に検出される。逆に、欠陥がレジス
ト表面中のなめらかな端部を持つ不規則性として現れた
時、位相差顕微鏡又は光散乱検出器より、干渉計を用い
た光学的検査により、容易に検出される。
ト”、すなわち露出されたレジスト材料の溶解速度が、
ＥＵＶ放射ドーズの三乗に比例するなら有利である。ド
ーズと溶解速度間のそのような関係により、現像された
レジスト薄膜の厚さは、多層薄膜中の欠陥に対応するレ
ジスト薄膜中の位置で確実に異なる。欠陥の存在は、レ
ジスト薄膜が現像された時、観測される。なぜなら、欠
陥に近接した領域内では、レジスト薄膜の他の部分と
は、異なる量のレジストが除去されるからである。欠陥
がレジスト表面中の鋭い端部をもつ不規則性として現れ
た時、干渉計より散乱光を検知する道具（たとえば、テ
ンソールサーフスカン又は位相差顕微鏡）を用いた光学
的検査により、容易に検出される。逆に、欠陥がレジス
ト表面中のなめらかな端部を持つ不規則性として現れた
時、位相差顕微鏡又は光散乱検出器より、干渉計を用い
た光学的検査により、容易に検出される。
【００４２】位相の変化又は反射率の変化を生じる欠陥
から反射された放射は、欠陥のない多層薄膜から反射さ
れた放射とは異なる効果を、エネルギー感受性レジスト
材料にもつ。これは図５に示されており、この図はＥＵ
Ｖ放射に露出することにより、レジスト薄膜中に生じる
定在波の１周期より大きな厚さ（３０ｎｍ）をもつＥＵ
Ｖレジスト薄膜中の放射強度の等高線地図である。水平
な帯（５１０）はレジスト厚（垂直軸）の関数としての
ＥＵＶ放射の強度等高線を示す。水平軸はレジスト表面
上の特定の位置を示す。
から反射された放射は、欠陥のない多層薄膜から反射さ
れた放射とは異なる効果を、エネルギー感受性レジスト
材料にもつ。これは図５に示されており、この図はＥＵ
Ｖ放射に露出することにより、レジスト薄膜中に生じる
定在波の１周期より大きな厚さ（３０ｎｍ）をもつＥＵ
Ｖレジスト薄膜中の放射強度の等高線地図である。水平
な帯（５１０）はレジスト厚（垂直軸）の関数としての
ＥＵＶ放射の強度等高線を示す。水平軸はレジスト表面
上の特定の位置を示す。
【００４３】図５に示された等高線地図は、マスカッド
・プログラム及びグラフィクスを用いて生じた。図５は
エネルギー感受性材料の断面中の強度変化を示すＥＵＶ
波長は１３．６ｎｍで、多層反射率は６５パーセントで
あった。用いたレジスト吸光度は０．０２／ｎｍであっ
た。モデルとした多層薄膜はその中に０．１μｍ幅の欠
陥で、３０度位相欠陥を有した。３０度位相欠陥の存在
はくぼみの源で、それは図５の等高線地図中に現れる。
図５は薄膜の厚さの関数としての放射の強度が、０．１
μｍ幅、３０度位相欠陥の位置に対応する水平軸上の点
で変化することを示している。
・プログラム及びグラフィクスを用いて生じた。図５は
エネルギー感受性材料の断面中の強度変化を示すＥＵＶ
波長は１３．６ｎｍで、多層反射率は６５パーセントで
あった。用いたレジスト吸光度は０．０２／ｎｍであっ
た。モデルとした多層薄膜はその中に０．１μｍ幅の欠
陥で、３０度位相欠陥を有した。３０度位相欠陥の存在
はくぼみの源で、それは図５の等高線地図中に現れる。
図５は薄膜の厚さの関数としての放射の強度が、０．１
μｍ幅、３０度位相欠陥の位置に対応する水平軸上の点
で変化することを示している。
【００４４】位相欠陥は未加工マスク中の各種の欠陥か
ら生じる。たとえば、多層薄膜の形成中の積層欠陥又は
マスク上のひっかき傷は、エネルギー感受性レジスト薄
膜中に位相欠陥を発生させる。
ら生じる。たとえば、多層薄膜の形成中の積層欠陥又は
マスク上のひっかき傷は、エネルギー感受性レジスト薄
膜中に位相欠陥を発生させる。
【００４５】図６は０．１μｍ幅欠陥を有する多層薄膜
の等高線地図を示し、その中で反射度は１０パーセント
減少する。図６はレジスト厚の関数として、欠陥の位置
に対応するレジスト中の点における強度が、レジスト中
の他の位置とは異なることを示す。違いの理由は、欠陥
から反射された光を受けるレジスト中の位置における構
造的な干渉は、レジスト材料中の他の位置における構造
的干渉とは異なるということである。
の等高線地図を示し、その中で反射度は１０パーセント
減少する。図６はレジスト厚の関数として、欠陥の位置
に対応するレジスト中の点における強度が、レジスト中
の他の位置とは異なることを示す。違いの理由は、欠陥
から反射された光を受けるレジスト中の位置における構
造的な干渉は、レジスト材料中の他の位置における構造
的干渉とは異なるということである。
【００４６】多層薄膜中の欠陥は、露出され部分的に現
像されたレジスト中で、レジスト厚の変化として、それ
自身が現れる。しかし、厚さの違いは１ナノメータ以下
で、観測が困難である。そのような例において、エネル
ギー感受性材料の厚さを、欠陥の存在がより容易に検出
されるように、多層薄膜中の欠陥の“印”が増幅される
ように選択すると有利である。エネルギー感受性材料の
厚さを、レジストの最上部層がレジスト厚中のその点で
レジスト中に導入された強度のため、現像中容易に溶解
されるように選択すると有利である。図７を参照する
と、エネルギー感受性材料（７１０）の厚さは、入射及
び反射ＥＵＶ放射によりレジスト中に生じた定在波の数
周期より大きく選ばれる。厚さはまた、表面が選択的に
溶解されるように、表面がある量の放射を受けるように
選択される。もし、エネルギー感受性材料（７１０）が
ポジ形レジストなら、厚さは定在波中の節（すなわち最
大強度付近の点）が、レジストの表面で生じるように調
整される。もし、エネルギー感受性材料（７１０）がネ
ガ形レジストなら、厚さは腹（すなわち最小強度付近の
点）がレジストの表面で生じるように調整される。この
概念はレジスト材料（７１０）中で、交互の暗い帯（７
１５）と明るい帯（７２０）により示されている。たと
えば、もしエネルギー感受性材料（７１０）がポジ形レ
ジストで、暗い領域（７１５）が高強度放射の面を表わ
すなら、暗い領域は明るい領域（７２０）より速く現像
される。
像されたレジスト中で、レジスト厚の変化として、それ
自身が現れる。しかし、厚さの違いは１ナノメータ以下
で、観測が困難である。そのような例において、エネル
ギー感受性材料の厚さを、欠陥の存在がより容易に検出
されるように、多層薄膜中の欠陥の“印”が増幅される
ように選択すると有利である。エネルギー感受性材料の
厚さを、レジストの最上部層がレジスト厚中のその点で
レジスト中に導入された強度のため、現像中容易に溶解
されるように選択すると有利である。図７を参照する
と、エネルギー感受性材料（７１０）の厚さは、入射及
び反射ＥＵＶ放射によりレジスト中に生じた定在波の数
周期より大きく選ばれる。厚さはまた、表面が選択的に
溶解されるように、表面がある量の放射を受けるように
選択される。もし、エネルギー感受性材料（７１０）が
ポジ形レジストなら、厚さは定在波中の節（すなわち最
大強度付近の点）が、レジストの表面で生じるように調
整される。もし、エネルギー感受性材料（７１０）がネ
ガ形レジストなら、厚さは腹（すなわち最小強度付近の
点）がレジストの表面で生じるように調整される。この
概念はレジスト材料（７１０）中で、交互の暗い帯（７
１５）と明るい帯（７２０）により示されている。たと
えば、もしエネルギー感受性材料（７１０）がポジ形レ
ジストで、暗い領域（７１５）が高強度放射の面を表わ
すなら、暗い領域は明るい領域（７２０）より速く現像
される。
【００４７】多層薄膜（７３０）中の欠陥（７２５）の
上で、定在波により生じた高強度及び低強度放射の面
が、置き代わり、そのことは欠陥（７２５）上で暗い帯
（７１５）と明るい帯（７２０）がずれることにより示
されている。このずれのため、欠陥（７２５）上のエネ
ルギー感受性材料（７１０）の現像速度は、多層薄膜
（７３０）の他の部分上のエネルギー感受性材料（７１
０）の現像速度とは明らかに異なる。現像速度の違い
は、多層薄膜中の欠陥により生じる露出されたレジスト
中の形状的変化を増幅する。具体的には、露出されたエ
ネルギー感受性材料（７１０）中の１ナノメータ以下の
散乱は、この現像速度の差のため、現像後厚さの数ナノ
メータになりうる。
上で、定在波により生じた高強度及び低強度放射の面
が、置き代わり、そのことは欠陥（７２５）上で暗い帯
（７１５）と明るい帯（７２０）がずれることにより示
されている。このずれのため、欠陥（７２５）上のエネ
ルギー感受性材料（７１０）の現像速度は、多層薄膜
（７３０）の他の部分上のエネルギー感受性材料（７１
０）の現像速度とは明らかに異なる。現像速度の違い
は、多層薄膜中の欠陥により生じる露出されたレジスト
中の形状的変化を増幅する。具体的には、露出されたエ
ネルギー感受性材料（７１０）中の１ナノメータ以下の
散乱は、この現像速度の差のため、現像後厚さの数ナノ
メータになりうる。
【００４８】図８は中に反射欠陥（８３０）を有する多
層薄膜（８２５）上に形成された露出されたＥＵＶレジ
スト薄膜（８１０）を示す。ＥＵＶ感受性レジスト薄膜
は、ネガ形レジストで、その場合低強度放射に露出され
たレジストは、高強度放射に露出されたレジストより速
く溶解する。エネルギー感受性薄膜中の暗い帯（８１
５）及び明るい帯（８２０）は、レジストがＥＵＶ放射
に露出された時、定在波により生じる高強度及び低強度
放射の交互の帯を表わす。反射欠陥のため、定在波の強
度は欠陥（８３０）上で減少する。従って、高強度放射
に露出されたレジストの領域は、レジストの他の領域中
より欠陥（８３０）上のエネルギー感受性薄膜（８１
０）の領域中で薄い。欠陥（８３０）上のエネルギー感
受性材料（８１０）が、エネルギー感受性材料（８１
０）の他の部分より速く現像されるのはこの理由によ
る。
層薄膜（８２５）上に形成された露出されたＥＵＶレジ
スト薄膜（８１０）を示す。ＥＵＶ感受性レジスト薄膜
は、ネガ形レジストで、その場合低強度放射に露出され
たレジストは、高強度放射に露出されたレジストより速
く溶解する。エネルギー感受性薄膜中の暗い帯（８１
５）及び明るい帯（８２０）は、レジストがＥＵＶ放射
に露出された時、定在波により生じる高強度及び低強度
放射の交互の帯を表わす。反射欠陥のため、定在波の強
度は欠陥（８３０）上で減少する。従って、高強度放射
に露出されたレジストの領域は、レジストの他の領域中
より欠陥（８３０）上のエネルギー感受性薄膜（８１
０）の領域中で薄い。欠陥（８３０）上のエネルギー感
受性材料（８１０）が、エネルギー感受性材料（８１
０）の他の部分より速く現像されるのはこの理由によ
る。
【００４９】エネルギー感受性レジストがポジ形レジス
トである本発明の実施例において、定在波の腹により生
じるレジスト中の露出不足帯は、より遅く現像され、エ
ネルギー感受性レジストの現像を“停止”させる働きを
する。しかし、欠陥上のエネルギー感受性レジスト材料
の領域中では、干渉は腹におけるほど完全ではない。従
って、欠陥上の腹に対応する“停止”層は薄膜の無欠陥
領域上の腹に対応する“停止”層より速く溶解する。現
像剤は未加工マスクの無欠陥領域上の“停止”層を突き
ぬける前に、欠陥上の“停止”層を突きぬける。現像が
進むにつれ、無欠陥領域上の領域に比べ、欠陥上のレジ
ストの現像速度の差は大きくなる。従って、未加工マス
ク中の欠陥により生じた現像されたレジスト中の不規則
性の大きさは、欠陥それ自身の大きさより大きい。
トである本発明の実施例において、定在波の腹により生
じるレジスト中の露出不足帯は、より遅く現像され、エ
ネルギー感受性レジストの現像を“停止”させる働きを
する。しかし、欠陥上のエネルギー感受性レジスト材料
の領域中では、干渉は腹におけるほど完全ではない。従
って、欠陥上の腹に対応する“停止”層は薄膜の無欠陥
領域上の腹に対応する“停止”層より速く溶解する。現
像剤は未加工マスクの無欠陥領域上の“停止”層を突き
ぬける前に、欠陥上の“停止”層を突きぬける。現像が
進むにつれ、無欠陥領域上の領域に比べ、欠陥上のレジ
ストの現像速度の差は大きくなる。従って、未加工マス
ク中の欠陥により生じた現像されたレジスト中の不規則
性の大きさは、欠陥それ自身の大きさより大きい。
【００５０】図５に示されるように、下の未加工マスク
中の位相欠陥の存在は、定在波により導入された露出さ
れたレジスト中の帯の厚さに対し影響しない。しかし、
定在波パターンは欠陥上の領域内で変化する。図５を参
照すると、帯は欠陥上の領域内で曲がっている。この曲
がりにより、停止層の現像に対する抵抗は弱まる。従っ
て、位相欠陥上のエネルギー感受性レジスト材料の領域
内のレジスト材料の現像速度は、薄膜の無欠陥領域上の
材料の現像速度とは異なる。しかし、この差は反射率欠
陥の存在により生じる現像速度の差ほど強調されない。
中の位相欠陥の存在は、定在波により導入された露出さ
れたレジスト中の帯の厚さに対し影響しない。しかし、
定在波パターンは欠陥上の領域内で変化する。図５を参
照すると、帯は欠陥上の領域内で曲がっている。この曲
がりにより、停止層の現像に対する抵抗は弱まる。従っ
て、位相欠陥上のエネルギー感受性レジスト材料の領域
内のレジスト材料の現像速度は、薄膜の無欠陥領域上の
材料の現像速度とは異なる。しかし、この差は反射率欠
陥の存在により生じる現像速度の差ほど強調されない。
【００５１】エネルギー感受性レジスト材料が薄膜上に
形成され、多層薄膜上に直接形成されない本発明の実施
例は、多層から現像されたレジストを除去することに伴
う問題が避けられるため有利である。しかし、この実施
例において、レジスト材料は定在波がエネルギー感受性
材料中に形成されるよう、多層からＥＵＶ放射のコヒー
レント長より離れないことが必要である。もし、エネル
ギー感受性レジスト材料が多層薄膜から、ＥＵＶ放射の
コヒーレント長より離れていると、欠陥から反射された
放射を受けるエネルギー感受性材料は、欠陥により、多
層薄膜の他の部分から反射された放射を受けるエネルギ
ー感受性材料とは異なって現像される。露出のこの差に
より、現像に差が生じ、それは欠陥の存在を示す。
形成され、多層薄膜上に直接形成されない本発明の実施
例は、多層から現像されたレジストを除去することに伴
う問題が避けられるため有利である。しかし、この実施
例において、レジスト材料は定在波がエネルギー感受性
材料中に形成されるよう、多層からＥＵＶ放射のコヒー
レント長より離れないことが必要である。もし、エネル
ギー感受性レジスト材料が多層薄膜から、ＥＵＶ放射の
コヒーレント長より離れていると、欠陥から反射された
放射を受けるエネルギー感受性材料は、欠陥により、多
層薄膜の他の部分から反射された放射を受けるエネルギ
ー感受性材料とは異なって現像される。露出のこの差に
より、現像に差が生じ、それは欠陥の存在を示す。
【００５２】エネルギー感受性レジスト材料がＥＵＶ放
射に露出され、現像された後、多層薄膜中の欠陥に起因
する現像されたレジスト中の変化の有無を決めるため検
査される。適切な試験技術は先に述べた干渉計及び暗視
野顕微鏡のような光学的検査技術である。もし、暗視野
顕微鏡を現像されたエネルギー感受性材料を検査するた
めに用いるなら、欠陥（すなわち、多層薄膜中の欠陥に
起因するレジスト厚の変化）は、暗い背景上で光のスポ
ットとして現れる。レジストの屈折率は典型的な場合
１．６ないし１．８で、空気はわずか１であるから、欠
陥は検査に用いた光の位相に異常を発生させた。
射に露出され、現像された後、多層薄膜中の欠陥に起因
する現像されたレジスト中の変化の有無を決めるため検
査される。適切な試験技術は先に述べた干渉計及び暗視
野顕微鏡のような光学的検査技術である。もし、暗視野
顕微鏡を現像されたエネルギー感受性材料を検査するた
めに用いるなら、欠陥（すなわち、多層薄膜中の欠陥に
起因するレジスト厚の変化）は、暗い背景上で光のスポ
ットとして現れる。レジストの屈折率は典型的な場合
１．６ないし１．８で、空気はわずか１であるから、欠
陥は検査に用いた光の位相に異常を発生させた。
【図１】マスク欠陥から反射された光に対するその効果
を示す図である。
を示す図である。
【図２】エネルギー感受性材料の層が未加工マスク上に
直接形成された本発明の実施例を示す図である。
直接形成された本発明の実施例を示す図である。
【図３】エネルギー感受性材料の層が薄膜上に形成さ
れ、薄膜はＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に挿入され
る本発明の実施例を示す図である。
れ、薄膜はＥＵＶ放射源と未加工マスクの間に挿入され
る本発明の実施例を示す図である。
【図４】エネルギー感受性材料上に入射したＥＵＶビー
ムの強度、未加工マスクから反射され、エネルギー感受
性材料中に入るＥＵＶビームの強度及び入射及び反射Ｅ
ＵＶ放射間の干渉から、エネルギー感受性材料中に生じ
た定在波を示す図である。
ムの強度、未加工マスクから反射され、エネルギー感受
性材料中に入るＥＵＶビームの強度及び入射及び反射Ｅ
ＵＶ放射間の干渉から、エネルギー感受性材料中に生じ
た定在波を示す図である。
【図５】上に形成された多層薄膜中に位相欠陥を有する
未加工マスク上の位置の関数として、エネルギー感受性
レジスト材料中のＥＵＶ強度の等高線地図を示す図であ
る。
未加工マスク上の位置の関数として、エネルギー感受性
レジスト材料中のＥＵＶ強度の等高線地図を示す図であ
る。
【図６】上に形成された多層薄膜の反射率中に欠陥を有
する未加工マスク上の位置の関数として、エネルギー感
受性レジスト材料中のＥＵＶ強度の等高線地図を示す図
である。
する未加工マスク上の位置の関数として、エネルギー感
受性レジスト材料中のＥＵＶ強度の等高線地図を示す図
である。
【図７】多層薄膜中の位相欠陥に対する非線形レジスト
現像の効果を示す図である。
現像の効果を示す図である。
【図８】多層の反射率中の欠陥に対する非線形現像の効
果を示す図である。
果を示す図である。
１０ マスク ２０ 基板 ３０ 反射性薄膜、多層薄膜 ３５ 層 ４０ 薄膜、吸収層、吸収材料 ４５，４６ ＥＵＶ放射 ５０ 欠陥 ５５ 不規則性 ５６ 粒子 ５７ 破片 ２００ マスク ２１０ 多層薄膜 ２２０ 層 ２４０ 欠陥 ２４３ 矢印 ２４５ ＥＵＶ放射 ２５０ 放射 ３００ 未加工マスク ３１０ 多層薄膜 ３２０ レジスト、エネルギー感受性放射 ３３０ 薄膜 ３３５ ＥＵＶ放射源 ３４０ 欠陥 ３４３ 矢印 ３４５ ＥＵＶ放射 ３５０ 放射 ４１０ 破線 ４１５，４２０ 線 ５１０ 水平な帯 ７１０ エネルギー感受性材料、レジスト材料 ７１５ 暗い帯 ７２０ 明るい帯、明るい領域 ７２５ 欠陥 ７３０ 多層薄膜 ８１０ レジスト薄膜、エネルギー感受性材料 ８１５ 暗い帯 ８２０ 明るい帯 ８２５ 多層薄膜 ８３０ 欠陥
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−90607（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177019（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−240363（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (9)
- 【請求項１】 あらかじめ検査されたマスク上に、約５
ｎｍないし約５０ｎｍの波長範囲の放射を入射させ、前
記マスクはその上に多層薄膜が形成されたマスク基板を
含み、前記多層薄膜は、前記波長範囲の放射を実質的に
吸収する材料のパターン形成された薄膜をその上に有
し、前記波長範囲の放射を実質的に反射し、前記マスク
が所望のパターンの放射を実質的に反射する工程； エネルギー感受性材料の第１の層で被覆された基板上
に、前記パターン形成された放射を照射させ、前記マス
クはあらかじめ検査されている工程； エネルギー感受性材料の第２の層を、上に前記多層薄膜
が形成された前記マスク基板と、約５ｎｍないし約５０
ｎｍの波長を有する放射源の間に挿入する工程； 前記エネルギー感受性レジスト材料の第２の層上に、前
記放射を照射する工程； 前記放射の少くとも一部を、前記エネルギー感受性レジ
スト材料の第２の層を通して、前記多層薄膜上に入射さ
せ、前記放射の少くとも一部は、前記エネルギー感受性
レジスト材料の第２の層中に反射され、前記エネルギー
感受性材料の層は未加工マスクの情報が前記エネルギー
感受性薄膜中に記録されるように配置される工程； 像を現像する工程；及び前記現像されたエネルギー感受
性レジスト材料を検査する工程； を含むデバイス作製プロセス。 - 【請求項２】 前記マスク基板はシリコン基板及びセラ
ミック基板を含むグループから選択される請求項１記載
のプロセス。 - 【請求項３】 前記検査工程中、前記パターン形成され
た薄膜が前記多層薄膜上にある請求項１記載のプロセ
ス。 - 【請求項４】 前記エネルギー感受性材料の第２の層
は、前記検査工程中、前記多層薄膜上に直接存在する請
求項１記載のプロセス。 - 【請求項５】 前記エネルギー感受性材料の層は、前記
波長範囲の放射に対し、少くとも部分的に透明である薄
膜の上に形成されている請求項１記載のプロセス。 - 【請求項６】 前記薄膜はホウ素のドープされたシリコ
ン及びポリシリコンを含むグループから選択され、前記
薄膜の厚さは約１ミクロン以下である請求項５記載のプ
ロセス。 - 【請求項７】 前記エネルギー感受性材料の層は前記未
加工マスクと接触するか、前記基板から半コヒーレント
長以内にある請求項５記載のプロセス。 - 【請求項８】 前記パターン形成された放射は、前記エ
ネルギー感受性レジスト材料の第１の層中にパターンの
像を形成し、 前記エネルギー感受性レジスト材料の第１の層中の前記
パターンの像を現像する工程及び、 前記現像されたパターンを前記下の基板中に転写する工
程が更に含まれる請求項１記載のプロセス。 - 【請求項９】 前記エネルギー感受性レジスト材料の第
２の層上に照射された前記放射及び前記多層薄膜から前
記エネルギー感受性レジスト材料の第２の層中に反射さ
れた前記放射は結合し、前記エネルギー感受性材料の第
２の層中に定在波を形成し、前記エネルギー感受性材料
の第２の層は前記定在波の１周期より大きい請求項１記
載のプロセス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/987,491 US6042995A (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Lithographic process for device fabrication using a multilayer mask which has been previously inspected |
| US08/987491 | 1997-12-09 |
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