JP5742370B2

JP5742370B2 - マスク基板の製造方法

Info

Publication number: JP5742370B2
Application number: JP2011071879A
Authority: JP
Inventors: 豊小寺; 晋二国谷
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012208185A

Description

本発明は、レチクルもしくはフォトマスクのマスク基板の製造方法に関する。

半導体装置の製造過程において、基板上にパターンを形成するためにレチクルもしくはフォトマスク（以下「マスク」という）が用いられている。このマスクに欠陥が存在すると、その欠陥がパターンに転写されるため、マスクに存在する欠陥を検出する欠陥検査が行われている。

マスクの検査方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Die to Die）検査とダイ・トゥ・データベース（Die to Database ）検査、および異物検査が知られている。

ダイ・トゥ・ダイ検査では、マスク上に規則的に配置された同一パターンの光学画像同士が比較されるのに対し、ダイ・トゥ・データベース検査ではマスク作成時に使用した設計データ（ＣＡＤデータ）から作られる参照画像と、マスクに描画されたパターンが比較される。

マスク検査装置においては、マスクを検査装置内のステージに保持した状態でＸ方向、Ｙ方向に移動させながら光学画像を取得する手法が一般的である。この際、ステージはレーザー干渉計などにより位置を制御されているため、取得するマスクの光学画像と参照画像は常にアライメントが取られている。

一般的なマスク製造工程は描画装置（電子ビーム描画装置や、レーザー描画装置）、現像装置、エッチング装置、欠陥検査装置を備えている。

マスク製造工程において、具体的には以下の様な工程を経てマスクは製造されるのが一般的である。

ガラス基板にＣｒ膜やＭｏＳｉ膜といった遮光膜が形成され、その上にレジストが塗布されたマスクブランクスは、描画装置のステージにロードされる。描画装置では、設計データから作成された描画データをレーザや電子ビームによってマスクブランクス上に描画する。描画されたマスクは現像装置、エッチング装置によりパターニングがされる。

パターニングされたマスクは欠陥検査装置で欠陥検査が行われる。欠陥検査装置では、マスクのパターンを透過した光学画像が取得され、ダイ・トゥ・ダイ検査であれば同一マスク上の画像同士を比較し、ダイ・トゥ・データベース検査であれば設計データを参照として画像比較することでマスク上の欠陥を検出する。つまり、マスク検査装置では光学画像と参照画像の形状の一致度が悪いところが欠陥として判定される。

然し、上記のような工程においては、欠陥の有無はマスクが最終の欠陥検査に至るまで検出する事ができず、マスク作製プロセスのどこで欠陥が発生しているかを知ること、また該当マスクが良品として出荷できるかどうかをマスク作製工程の早い段階で知ることが難しいため、現像工程後、エッチング工程後等のマスク作製プロセス途中での欠陥検査が必要とされていた。

従来から存在するマスク用欠陥検査装置は、マスクパターン上に存在する欠陥を検出するためのものである。このマスク用欠陥検査装置では、マスク基板上にレジストが残存しているマスク作製プロセス途中での欠陥検査に対応することができない。むしろ、マスク作製プロセス途中での欠陥検査には、レジストパターンを検査するレジスト検査装置の方が適している。
過去において、レジスト検査装置の検査波長はｉ線など、比較的長い波長が使用されており、レジストパターン検査を行っても、アウトガスは大きな問題とはなっていなかった。
しかし、近年の半導体の微細化に伴うマスクパターンの微細化により、検査装置の検査波長も短波長化している上、出力も大きくなっており、レジストに短波長高出力レーザーを照射するとレジストから有機物などのアウトガスが放出される。そのアウトガスが検査装置内のレンズ等の光学素子の表面に付着物として残ってしまう。
この現象が長時間に渡り発生すると、レンズ等の光学素子の性能が劣化して、最終的には検査性能に支障をきたすことになる。
万が一このような性能劣化が起った場合には、劣化したレンズ等の光学素子を装置から取り外し、洗浄等行うことで、光学素子の性能は復活する事もありえるが、このような作業には時間が長くかかる上、作業の間は装置が使用できない、作業費用が高くかかる等の問題があるため現実的ではない。

レンズ等の光学素子の性能劣化を防止する方法に関してはさまざまな方法が考えられているが、根本的にはレジストパターンを密閉空間内に納めるなど（例えば、特許文献１）、アウトガスをレンズ等光学素子に触れさせない事が求められる。

そのためフォトマスクのみを密閉空間に納めて検査を行う手法が考えられるが、完全な密閉空間であると、発生したアウトガスは密閉空間内に満たされる事になり、透光部にアウトガスが継続的に付着するため、検査光が透光部を通る事によって透過率低下が発生し、結果的にレンズ等光学系にアウトガスが付着する場合と同じように検査性能が低下する現象が発生する事となる。

特開２００９−１５１１９７

この発明はこれらの事情を鑑みてなされたものであり、レジスト検査により発生するアウトガスが検査用の光の光路上に残存せず、レンズ等光学素子の性能を劣化させる事のないレジスト検査およびレジストパターン検査を可能とするマスク基板の製造方法を提供する事を目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、マスクブランクス上のレジストに原画パターンを描画する描画工程と、前記描画工程で得られた原画パターンを現像する現像工程と、前記現像工程後レジストパターンに基づいて前記マスクブランクス上の遮光膜をエッチングしパターニングにするエッチング工程と、前記エッチング工程後に前記レジストを剥離する剥膜工程と、前記剥膜工程後マスクパターンの欠陥を検査する検査工程とを経てマスク基板を製造する方法であって、前記現像工程後で前記エッチング工程前において、前記マスクブランクスの前記レジストパターン形成面を密閉空間内に収容しかつ前記レジストから発生するアウトガスを不活性ガスにより前記密閉空間外に排出しながら前記レジストパターン形成面に検査光を照射し当該レジストパターン形成面からの反射光により前記レジストパターンを検出して欠陥を検査する現像後レジスト検査工程と、前記エッチング工程後で前記剥膜工程前において、前記マスクブランクスのエッチング後の前記レジストパターン形成面を密閉空間内に収容しかつ剥離前の前記レジストから発生するアウトガスを不活性ガスにより前記密閉空間外に排出しながら前記エッチング後の前記レジストパターン形成面に検査光を照射し当該レジストパターン形成面からの反射光により前記エッチング後のレジストパターンを検出して欠陥を検査するエッチング後レジスト検査工程とを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載のマスク基板の製造方法において、前記現像後レジスト検査工程及び前記エッチング後レジスト検査工程における前記欠陥の検査はレジスト検査装置で行われ、前記レジスト検査装置は、前記マスク基板が載置されることで閉塞される開口状のマスク載置部を有する前記密閉空間用の筐体と、前記筐体内にそれぞれ連通し、前記筐体内に対してエアパージ用の不活性ガスを供給及び排出する給気通路及び排気通路と、前記筐体に設けられ、前記マスク載置部に載置して前記筐体内を密閉状態とした前記マスク基板の前記筐体内に露出したレジスト形成面に照射する前記検査光と、該レジスト形成面からの前記反射光とがそれぞれ透過する光透過部とを備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載のマスク基板の製造方法において、前記レジスト検査装置は、前記反射光から検出した前記レジストパターンを比較用レジストパターンと照合して該レジストパターンの欠陥検出を行う欠陥検出部と、該欠陥検出部が欠陥を検出したレジストパターンの位置を、前記レジスト形成面における前記検査光の照射位置から検出する欠陥位置検出部と、前記欠陥検出部及び前記欠陥位置検出部の検出結果を出力する検査結果出力部とをさらに備えることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３記載のマスク基板の製造方法において、前記光透過部は、紫外光を透過する薄ガラスであることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれかに記載のマスク基板の製造方法において、前記給気通路及び前記排気通路により前記筐体内に対して供給及び排出される不活性ガスにより該筐体内の圧力制御を行う圧力制御部をさらに備えることを特徴とする。

マスク製造工程においては、マスクブランクス上に描画装置にてパターンを描画した後、現像、エッチングによってパターニングを行った後、欠陥検査機で欠陥検査が行われている。つまり、マスクが最終形態になった後でなければ欠陥の有無を確認できない事になる。そのため、本発明の態様のように、現像後、エッチング後などのレジストがマスク上に存在する状態で欠陥検査を行うことにより、マスクの欠陥発生原因の追究、欠陥の早期処置が可能となる。

この発明によるマスク基板の製造方法は、レジストから発生するアウトガスが欠陥検査装置内部へ拡散する事を防止して、光学素子の性能位置、光学素子の交換回避といった効果を得るのに役立つ。また、アウトガスによる影響を排除するために、レジスト形成面に対する検査光及び反射光が透過する光透過部を設けた筐体に、マスク基板を載置すると密閉空間となるマスク載置部を設けるだけでよく、さらに光透過部もアウトガスの影響を受けないように、筐体内に発生するアウトガスを、筐体内に連通する給気通路及び排気通路により供給及び排出されるエアを用いた筐体内のエアパージにより換気して筐体外部に排出することができる。

一般的なマスク製造工程のフローチャートである。本発明の実施形態に関わるレジスト検査装置の概念図である。本発明の実施形態に関わるレジスト検査装置のマスク固定ホルダーの概念図である。図２及び図３のレジスト検査装置を用いた本発明の実施形態に関わるマスク基板の欠陥検査方法を実施して行うマスク製造工程のフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は一般的なマスク製造工程１の構成を示している。マスク製造工程１は描画装置２（電子ビーム描画装置やレーザー描画装置）、現像装置３、エッチング装置４、レジスト剥膜装置５、欠陥検査装置６を用いてそれぞれ行う工程を備えている。

図２は本発明の実施の態様におけるレジスト検査装置６Ａの構成を示す概念図である。レジスト検査装置６Ａは、図４を参照して後述するマスク製造工程１Ａにおける、現像装置３による現像工程後の欠陥検査用の現像後検査装置６ａや、エッチング装置４によるエッチング工程後の欠陥検査用のエッチング後検査装置６ｂとして用いることができる。レジスト検査装置６Ａは検査対象であるマスク７（レチクルもしくはフォトマスク）を保持するステージ８を備えている。このステージ８には、レジスト検査装置６Ａを現像後検査装置６ａとして用いる場合は、現像装置３による現像直後の、レジスト上にパターンが形成された状態のマスク７が設置される。レジスト検査装置６Ａをエッチング後検査装置６ｂとして用いる場合は、エッチング装置４によるエッチング直後の、レジスト上のパターンが遮光膜にも形成された状態のマスク７が、ステージ８に設置される。

ステージ８はモーター等のアクチュエータにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向へ駆動が可能である。ステージ８の位置は、Ｘ軸位置センサー９、Ｙ軸位置センサー１０により、モニターされており、制御部１１により駆動制御される。

また、レジスト検査装置６Ａはレーザーなどの光源１２を備えている。光源１２からの光は、光学系１３を介してマスク７のレジスト形成面に照射される。

マスク７のレジストのパターン面から反射した光は、光学系１３に戻り、受光部１４に結像される。受光部１４はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）やＴＤＩ（Time Delayed Integration）などの転送方式によるイメージセンサを用いた画像センサーである。

受光部１４で捉えられたマスク７のレジストパターン画像は、画像処理部１５に送られる。この際、Ｘ軸位置センサー９とＹ軸位置センサー１０から得られる位置情報が、画像処理部１５の欠陥検出部１６によって検出される欠陥の座標と関連付けられる。

欠陥検査が終了すると、結果は検査結果格納部１７に送られ、検査結果として格納される。

検査結果格納部１７に格納されたデータは、必要に応じて結果出力部１８を通して出力が可能である。

次に、ステージ８に設けられるマスク固定用ホルダーおよびそこでのレジストパターン面の密閉方法に関して図３を用いて説明する。マスク固定用ホルダー１９は図２におけるステージ８に備えられた構造体である。マスク固定用ホルダー１９は、マスク７の形状に合った所定形状でくり抜き部を備えており、マスク７のパターン面（レジスト面）の最外周部と接触する事によりマスク７を固定するため、くり抜き部の底部には戴置面２０が備えられている。

戴置面２０の下側には、透光性保護部材２２を保持する枠状の支持体２１が構成されており、この支持体２１の開口部の全面を覆うように透光性保護部材２２が張設されていて、マスク固定用ホルダー１９、支持体２１及び透光性保護部材２２により筐体３０が構成されている。透光性保護部材２２は、例えば、特に微細なパターンの検出に適した短波長の紫外光を透過する薄ガラス板で構成することが好ましい。マスク７がマスク固定ホルダー１９に設置されると、マスク７のレジスト７ａを形成した面、支持体２１、透光性保護部材２２によって筐体３０内に密閉空間３１が形成される。

また、支持体２１には、筐体３０内に連通する少なくとも２つの通気穴２３、２４が作られており、それぞれにガス供給管２５とガス排気管２６が接続され、マスク７がマスク固定ホルダー１９に設置され、密閉空間３１を形成している間は、常に窒素等の不活性ガス２７をガス供給ユニット３２によりガス供給管２５から筐体３０内に供給し、同時に筐体３０内のアウトガス２８をガス排気管２６に接続したファンユニット３３により筐体３０内から強制的に排気をすることで、密閉空間３１内に発生するレジスト７ａからのアウトガス２８を排出し、かつ、ガス供給ユニット３２のガス供給量とファンユニット３３のガス排出量とを制御部１１でコントロールすることで、密閉空間３１内の圧力を常に一定に保つ。

したがって、マスク７に対して光学系１３を介して光２９を照射したときに、レジスト７ａから発生するアウトガス２８を密閉空間３１の外部へ放出するのを防ぐ事ができる。これにより、光学系１３等の光学素子の性能劣化の防止に役立ち、光学系１３等の光学素子の交換作業等、装置を正常な状態に戻すための作業は不要となり、装置修繕費、装置ダウンタイムの節約が可能となる。

また、単なる密閉空間内にマスクを入れてアウトガスが発散する事を防ぐのとは異なり、密閉空間３１内は常に新しい窒素等の不活性ガス２７で満たされ、レジスト７ａから発生するアウトガス２８もガス排気管２６から密閉空間３１（筐体３０）の外部へ強制排気されるため、密閉空間３１内もアウトガス２８による影響を最小限に抑え、透光性保護部材２２の透過率の低下防止も同時に達成される。
以上に説明したように、本実施形態のレジスト検査装置６Ａは、マスク７（マスク基板）のレジスト７ａ形成面に照射した光源１２からの光（検査光）の反射光を受光部１４で受光してレジスト７ａ形成面のレジストパターンを検出し欠陥を検査するために、マスク７が載置されることで閉塞される開口状のマスク載置面２０（マスク載置部）を有するマスク固定用ホルダー１９と、支持体２１を介して保持された透光性保護部材２２（光透過部）とにより構成された筐体３０と、支持体２１に形成されて筐体３０内にそれぞれ連通し、筐体３０内に対して不活性ガス２７（エアパージ用のエア）を供給及び排出する通気穴２３乃至ガス供給管２５（給気通路）及び通気穴２４乃至ガス排気管２６（排気通路）とを有する構成とし、マスク載置面２０に載置して筐体３０内を密閉空間３１（密閉状態）としたマスク７の筐体３０内に露出したレジスト７ａ形成面に照射する光と、レジスト７ａ形成面からの反射光とが、透光性保護部材２２をそれぞれ透過する構成とした。
また、本実施形態のレジスト検査装置６Ａは、反射光を受光部１４で受光して検出したレジスト７ａのパターンを、比較用レジストパターンと照合してレジスト７ａパターンの欠陥検出を行う欠陥検出部１６と、欠陥検出部１６が欠陥を検出したレジスト７ａパターンの位置を、Ｘ軸位置センサー９及びＹ軸位置センサー１０の検出結果に基づくレジスト７ａ形成面における光２９の照射位置から検出する欠陥検出部１６（欠陥位置検出部）と、欠陥検出部１６の検出結果（欠陥検出、欠陥位置）を出力する検査結果出力部１７とをさらに備えている。
なお、欠陥検査に用いる比較用レジストパターンは、ダイ・トゥ・ダイ検査であれば同一マスク７上の他の箇所のレジスト７ａのパターンとなり、ダイ・トゥ・データベース検査であれば設計データとなる。
さらに、本実施形態のレジスト検査装置６Ａは、透光性保護部材２２は、紫外光を透過する薄ガラスとしている。
また、本実施形態のレジスト検査装置６Ａは、通気穴２３乃至ガス供給管２５と通気穴２４乃至ガス排気管２６とにより筐体３０内に対して供給される不活性ガス２７及びアウトガス２８により筐体３０内の圧力制御を行う制御部１１をさらに備えている。

図１に示す一般的なマスク製造工程１において、マスク製造工程１の途中でレジストパターン検査ができると、マスク製造プロセス途中の現像後、エッチング後における検査が可能となる。このレジストパターン検査を本発明の態様によるレジスト検査装置６Ａを用いて行うことにより、マスク製造工程１は図４のようになる。

マスク製造工程１は描画装置２（電子ビーム描画装置やレーザー描画装置）、現像装置３、エッチング装置４、剥膜装置５、欠陥検査装置６をそれぞれ用いて行う一般的な工程に加えて、現像後検査装置６ａを用いて現像工程後に行う現像後検査工程と、エッチング後検査装置６ｂを用いてエッチング工程後に行うエッチング後検査工程とを有している。これらの現像後検査装置６ａやエッチング後検査装置６ｂはいずれも、現像後の時点やエッチング後の時点のマスク７のレジスト７ａのパターンを検出、検査するものであり、それらの装置として上述したレジスト検査装置６Ａを利用することができる。

本発明の態様によるレジスト検査装置６Ａは、各プロセス工程後にあたる、現像後及びエッチング後の、レジスト７ａがまだマスク７上に存在する状態でのレジスト７ａのパターンの欠陥検査に使用される。これにより、欠陥発生工程の早期発見、マスク７が良品であるかどうかを最終の欠陥検査装置６を用いて実行する欠陥検査よりも早い段階で見極めることが可能となる。

１・・・マスク製造工程
２・・・描画装置
３・・・現像装置
４・・・エッチング装置
５・・・レジスト剥膜装置
６・・・マスク検査装置
６Ａ・・・レジスト検査装置
６ｂ・・・エッチング後検査装置
７・・・マスク
７ａ・・・レジスト
８・・・ステージ
９・・・Ｘ軸位置センサー
１０・・・Ｙ軸位置センサー
１１・・・制御部
１２・・・光源
１３・・・光学系
１４・・・受光部
１５・・・画像処理部
１６・・・欠陥検出部
１７・・・検査結果格納部
１８・・・結果出力部
１９・・・マスク固定用ホルダー
２０・・・マスク戴置面
２１・・・支持体
２２・・・透光性保護部材
２３・・・通気穴
２４・・・通気穴
２５・・・ガス供給管
２６・・・ガス排気管
２７・・・不活性ガス（窒素等）
２８・・・アウトガス
２９・・・光
３０・・・筐体
３１・・・密閉空間
３２・・・ガス供給ユニット
３３・・・ファンユニット

Claims

マスクブランクス上のレジストに原画パターンを描画する描画工程と、前記描画工程で得られた原画パターンを現像する現像工程と、前記現像工程後レジストパターンに基づいて前記マスクブランクス上の遮光膜をエッチングしパターニングにするエッチング工程と、前記エッチング工程後に前記レジストを剥離する剥膜工程と、前記剥膜工程後マスクパターンの欠陥を検査する検査工程とを経てマスク基板を製造する方法であって、
前記現像工程後で前記エッチング工程前において、前記マスクブランクスの前記レジストパターン形成面を密閉空間内に収容しかつ前記レジストから発生するアウトガスを不活性ガスにより前記密閉空間外に排出しながら前記レジストパターン形成面に検査光を照射し当該レジストパターン形成面からの反射光により前記レジストパターンを検出して欠陥を検査する現像後レジスト検査工程と、
前記エッチング工程後で前記剥膜工程前において、前記マスクブランクスのエッチング後の前記レジストパターン形成面を密閉空間内に収容しかつ剥離前の前記レジストから発生するアウトガスを不活性ガスにより前記密閉空間外に排出しながら前記エッチング後の前記レジストパターン形成面に検査光を照射し当該レジストパターン形成面からの反射光により前記エッチング後のレジストパターンを検出して欠陥を検査するエッチング後レジスト検査工程とを有する、
ことを特徴とするマスク基板の製造方法。
前記現像後レジスト検査工程及び前記エッチング後レジスト検査工程における前記欠陥の検査はレジスト検査装置で行われ、
前記レジスト検査装置は、
前記マスク基板が載置されることで閉塞される開口状のマスク載置部を有する前記密閉空間用の筐体と、
前記筐体内にそれぞれ連通し、前記筐体内に対してエアパージ用の不活性ガスを供給及び排出する給気通路及び排気通路と、
前記筐体に設けられ、前記マスク載置部に載置して前記筐体内を密閉状態とした前記マスク基板の前記筐体内に露出したレジスト形成面に照射する前記検査光と、該レジスト形成面からの前記反射光とがそれぞれ透過する光透過部とを備える、
ことを特徴とする請求項１記載のマスク基板の製造方法。
前記レジスト検査装置は、前記反射光から検出した前記レジストパターンを比較用レジストパターンと照合して該レジストパターンの欠陥検出を行う欠陥検出部と、該欠陥検出部が欠陥を検出したレジストパターンの位置を、前記レジスト形成面における前記検査光の照射位置から検出する欠陥位置検出部と、前記欠陥検出部及び前記欠陥位置検出部の検出結果を出力する検査結果出力部とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載のマスク基板の製造方法。
前記光透過部は、紫外光を透過する薄ガラスであることを特徴とする請求項２または３記載のマスク基板の製造方法。
前記給気通路及び前記排気通路により前記筐体内に対して供給及び排出される不活性ガスにより該筐体内の圧力制御を行う圧力制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のマスク基板の製造方法。