JP5176817B2 - 反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、その検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造工程において使用される、フォトリソグラフィに適用可能な反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、その検査方法及び検査装置に関する。

半導体集積回路や表示デバイスなど、配線や半導体のパターニングには、一般に可視光（ｇ線、ｈ線）または紫外光（ｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ）を用いたフォトリソグラフィが広く用いられている。次世代の光源として極端紫外光（ＥＵＶ）を用いたリソグラフィの開発も進められている。

フォトマスクには透過型と反射型の２種類がある。透過型は露光光に対して透明な基板上に露光光を遮光する遮光体を形成し、この遮光体を半導体の回路パターンの形状に整形すなわちパターニングして成る。他方、反射型は、従来の一般的な反射型フォトマスク構造の概略断面図である図３に示すように、基板３０１上に露光光を反射する少なくとも１層から成る反射膜３０２を有し、その上に露光光を吸収する吸収体３０４が配置され、この吸収体３０４を半導体の回路パターンの形状にパターニングして成る。場合によっては基板３０１の下部に静電チャック用の裏面導電膜３００が設けられる場合もある。また同様に反射膜３０２の上に反射膜保護層３０３が設けられることもある。

反射型フォトマスクに形成したパターンの検査では、フォトマスクに検査光を照射し、マスク上で反射した光を解析して設計データ、または良品マスクの実物と比較するのが一般的な方法である。このため、検査対象のフォトマスクにおいて、図３に示すように、吸収体３０４がパターニングされて存在しない部分と、吸収体３０４が存在する部分、すなわちパターン開口部３１０と、パターン非開口部３１１との間には高いコントラストが要求される。これに対応するため、パターン非開口部３１１である露光光吸収体３０４の上には検査光に対する反射防止膜３０５が設けられる。

しかし回路パターンの微細化が進みパターン開口部の面積が小さくなってくると、パターン開口部からの検査光反射強度が低下し、パターンの形状によってはその開口部と非開口部との間のコントラストが充分に取れなくなることがしばしばあった。これはパターン開口部の面積が小さくなることに伴い、パターン開口部で反射する光の絶対量が少なくなることに由来する。パターン開口部からの輝度を高めるため検査光の輝度を上げると、パターン非開口部で反射する光の輝度も上がってしまうため、コントラストを改善するには至らなかった。

また従来の反射光を利用した検査方法では、吸収体の上部に反射防止膜を形成しているとはいえ、位相をずらして反射光を抑える方法となるため、反射防止の効果を検査光の波長に依存していた。言い換えると、検査光の波長が制限されるため、検査装置によっては検査ができないという問題があった。さらに反射防止の効果は、反射防止膜の膜厚にも依存していた。従って、製造時の膜厚のばらつきや膜の特性のばらつきから完全に反射を抑えること、すなわち非開口部の検査光に対する反射率を０％まで抑えることは困難であった。

本発明は、反射型フォトマスクのパターン開口部と非開口部とのコントラストを大きく取ることができ、パターンの検査を容易に行うことのできる反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、その検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に形成された反射膜と、反射膜上に形成された電圧を印加することにより発光する発光層と、発光層上に形成された露光光を吸収する吸収体と、を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、基板と、基板上に形成された反射膜と、反射膜上に形成された電圧を印加することにより発光する発光層と、発光層上に形成された露光光を吸収する吸収体と、吸収体の上部又は下部に、発光層から放射される光を遮光する遮光体と、を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、基板と、基板上に形成された反射膜と、反射膜上に形成された電圧を印加することにより発光する発光層と、発光層上に形成された露光光を吸収し、且つ前記発光層から放射される光を遮光する吸収体と、を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとしたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、吸収体がパターニングされて形成されたことを特徴とする反射型フォトマスクとしたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の反射型フォトマスクの発光層に電圧を印加し、発光層から放射された電磁波を検知することにより、反射型フォトマスクの欠陥を検査することを特徴とする反射型フォトマスクの検査方法としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項５に記載の反射型フォトマスクの検査方法を用いて、電圧を印加するための機構及び電磁波を検知する機構を備えて、反射型フォトマスクの欠陥を検査することを特徴とする反射型フォトマスクの検査装置としたものである。

本発明の一実施形態によれば、吸収体の下部に位置する発光層を発光させると、パターニングされた吸収体または遮光体が、そのパターンの形状に沿って発光層から放射された電磁波を遮光するため、従来の反射光を利用した検査に必要であった反射防止膜を設ける必要がなく検査光を照射しなくても、パターン形状を検査することができる。

さらに本発明の一実施形態によれば、従来の反射光を利用したパターン検査方法では検査光はパターン開口部を往復しなければならないのに対し、パターン開口部を通過する光は復路のみとなり、行路が短い分だけ開口部からより多くの光量を得ることができる。

また、本発明の一実施形態によれば、露光光を吸収するパターニングされた吸収体が、発光層から放射される電磁波を吸収体のパターンの形状に遮光することから、膜厚を理論値より少し厚く設計することで、膜厚や材料の製造時のばらつきをキャンセルすることができ、非開口部から放射される電磁波をほぼ０にすることが可能となり、パターン開口部と非開口部とのコントラストを高めることができる。

従って、本発明によれば、反射型フォトマスクにおけるパターン開口部と非開口部とのコントラストを大きく取ることができるため、パターンの検査を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施の形態を、図面を参照しつつ、より詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるわけではない。

図１は、本発明の反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの一例を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の反射型フォトマスクブランクは、少なくとも、基板１０１上に形成された露光光を反射する反射膜１０２と、反射膜１０２上に形成された発光層１１０と、発光層１１０上に形成された露光光を吸収する吸収体１０８とを具備する。

より詳細には、基板１０１には熱膨張係数が非常に小さい平坦な基板を用いるとよい。露光や検査の過程で基板１０１を静電チャックする必要がある場合には基板１０１の裏面に裏面導電膜１００を設ける。

露光光を反射する反射膜１０２は単層であってもよいが露光光の波長によっては多層膜とすることが好ましい場合もあり、一意に限定されない。使用する露光光の反射率ができるだけ高くなる材料及び層構造を選択する。

発光層１１０は通常複数の膜群で構成される。すなわち、少なくとも下部電極１０３、下部誘電体１０４、蛍光体１０５、上部誘電体１０６、及び上部電極１０７を有する。

発光層１１０を構成する膜群はいずれも露光光に対して透明であることが要求される。ここで露光光に対して透明とは、反射型フォトマスクに照射してパターンの形状に反射した露光光が非露光物上のレジストを感光できる程度の輝度を持つことを指す。この透明度は露光に用いる波長によって異なり、またレジストの感度や要求されるスループットによっても異なるため一意に限定されない。反射膜１０２が１層構造である場合は、反射膜１０２が下部電極１０３を兼ねてもよい。一例として露光光に波長２４８ｎｍのＫｒＦ光を用いる場合は反射膜１０２の材料をＡｌとし、これを下部電極とすることができる。同様に下部誘電体１０４にはＳｉ_３Ｎ_４、蛍光体１０５にはＺｎＳ、上部誘電体１０６にはＳｉ_３Ｎ_４などを用いることができる。上部電極１０７には前述の露光光に対する透明性の他、発光層１１０から放射される電磁波を透過する程度の透明性が求められる。その一例として蛍光体１０５にＺｎＳを用いた場合にはＩＴＯなどが使用できる。

吸収体１０８には露光光の波長に対して消衰係数の大きな材料が求められる。またパターニングする必要性から、ドライエッチング、その他の方法により加工特性か良い材料が選定される。

遮光体１０９は発光層１１０から放射される電磁波を遮光する材料が要求される。発光層１１０から放射される電磁波の波長に対して消衰係数の大きな材料が要求される。また吸収体１０８と同様、パターニングする必要性から、ドライエッチング、その他の方法により加工特性が良い材料が選定される。

吸収体１０８には遮光体１０９の効果を含んでも良い。その場合、遮光体１０９を省略することができる。

以上の薄膜の形成には公知の様々な成膜技術を用いることができる。中でもスパッタ法やパルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）を用いると、高品質の膜を形成することができるため好適である。発光層１１０を発光させるための電圧を印加するポイントを設けるため、下部電極１０３と上部電極１０７は、フォトマスク上面からアクセスできるように、一部をマスクして成膜する。

このような方法を用いることで本発明の反射型フォトマスクブランクが完成する。

吸収体１０８のパターニングには一般的なフォトリソグラフィのほか、荷電粒子線リソグラフィやナノインプリントなどの方法が使用でき、特に限定されない。遮光体１０９がある場合には遮光体１０９についても同様である。遮光体１０９がある場合には遮光体１０９を含め吸収体１０８をパターニングして本発明の反射型フォトマスクが完成する。

完成したフォトマスクの発光層１１０につながる下部電極１０３及び上部電極１０７に電圧を印加することで発光層１１０から電磁波が放射され、電磁波は上部のパターニングされた遮光体１０９（吸収体１０８が遮光体１０９の機能を兼ねる場合は吸収体１０８）で回路パターンの形状に成形されてマスク上面から放射される。この電磁波を検査することでパターンの欠陥を評価することができる。

図２に、本発明の検査方法を実現する検査装置の一例を示す。

本発明のフォトマスクの検査を容易にするために、検査装置の中に、フォトマスクに電圧を印加するための探針２０２を設ける。その方法は特に限定されないが、Ｘ−Ｙステージ２０４の一部に探針２０２を設ける方法が簡便である。

探針２０２から発光層１１０を発光させるのに充分な電圧が印加できるように設計する。図２におけるは発光層用電源２０５がこれにあたる。この時の電圧値は発光層１１０の構成によって適切に選択される。探針２０２をマスクの下部電極１０３及び上部電極１０７にそれぞれ当て、電圧を印加することでマスクの発光層１１０から電磁波が放射される。検査装置にはこの電磁波を検出してパターン欠陥を評価する機構を設ける。図２に示す一例のように、画像センサ２０３では光を検知し、解析用計算機２０１で解析して評価を行う。検出方法は電磁波の波長によって適切な方法が選択される。いずれも公知の検出方法が使用できる。

検査装置には、前述の探針２０２と発光層１１０から放射された電磁波を検出する機構を組み込むことで完成する。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、パターン開口部と非開口部とのコントラストを大きく取ることができ、パターンの検査を容易に行うことのできる反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、その検査方法及び検査装置を提供することができる。

本発明の反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの一例を示す概略断面図である。 本発明の検査方法を実現する検査装置の一例を示す概略図である。 従来の一般的な反射型フォトマスク構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１００・・・裏面導電膜
１０１・・・基板
１０２・・・反射膜
１０３・・・下部電極
１０４・・・下部誘電体
１０５・・・蛍光体
１０６・・・上部誘電体
１０７・・・上部電極
１０８・・・吸収体
１０９・・・遮光体
１１０・・・発光層
２０１・・・解析用計算機
２０２・・・探針
２０３・・・画像センサ
２０４・・・Ｘ−Ｙステージ
２０５・・・発光層用電源
３００・・・裏面導電膜
３０１・・・基板
３０２・・・反射膜
３０３・・・反射膜保護層
３０４・・・吸収体
３０５・・・反射防止膜
３１０・・・パターン開口部
３１１・・・パターン非開口部

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された反射膜と、
   前記反射膜上に形成された電圧を印加することにより発光する発光層と、
   前記発光層上に形成された露光光を吸収する吸収体と、
   前記吸収体の上部又は下部に、前記発光層から放射される光を遮光する遮光体と、
   を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
2. 基板と、
   前記基板上に形成された反射膜と、
   前記反射膜上に形成された電圧を印加することにより発光する発光層と、
   前記発光層上に形成された露光光を吸収し、且つ前記発光層から放射される光を遮光す
   る吸収体と、
   を備えることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
3. 請求項１または２に記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、前記吸収体が
   パターニングされて形成されたことを特徴とする反射型フォトマスク。
4. 請求項３に記載の反射型フォトマスクの前記発光層に前記電圧を印加し、前記発光層か
   ら放射された電磁波を検知することにより、反射型フォトマスクの欠陥を検査することを
   特徴とする反射型フォトマスクの検査方法。
5. 請求項４に記載の反射型フォトマスクの検査方法を用いて、前記電圧を印加するための
   機構及び前記電磁波を検知する機構を備えて、反射型フォトマスクの欠陥を検査すること
   を特徴とする反射型フォトマスクの検査装置。