JP2012002908A

JP2012002908A - フォトマスク

Info

Publication number: JP2012002908A
Application number: JP2010135945A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hirono; 方敏廣野
Original assignee: Toshiba Corp; NEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; NEC Corp
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【目的】反射像による欠陥検査において異物やパターン変形などの欠陥を高精度に検出可能とするフォトマスクを提供する。
【構成】パターン領域内にパターンが形成されるフォトマスクであって、ガラス基板と、ガラス基板上のパターン領域全面に設けられ、ガラス基板より光に対する反射率の高い反射膜と、反射膜上に、パターンを形成し、反射膜よりも光に対する反射率が高い遮光膜と、を有することを特徴とするフォトマスク。
【選択図】図１

Description

本発明は、欠陥を高感度で検出可能とするフォトマスクに関する。

近年、半導体パターンの微細化は著しく進んでいる。半導体は、一般的にフォトマスクに描画されたパターンを縮小投影する形で製造される。そのため、半導体の微細化にはフォトマスクパターンの微細化が不可欠である。微細パターンに対応したフォトマスクにはバイナリーマスクや位相シフトマスクなどがある。

これら従来のフォトマスクは、パターンが描かれたガラス上の薄膜（以下、遮光膜と呼ぶ）の反射率が露光波長において極めて低い。例えば、位相シフトマスクの反射率は１９．４％であり、近年、新たに提案されているＯＭＯＧ（ＯｐａｑｕｅＭｏＳｉｏｎＧｌａｓｓ）マスクにいたっては１１．７％しかない（例えば、非特許文献１参照）。

フォトマスクの微細化に伴い、最近ではマスク検査波長が露光波長に肉薄している。このため、遮光膜の反射率の低さはフォトマスクの反射像を用いるマスク検査の妨げになっている。

Ｋｏｊｉｍａ，ｅｔａｌ． "Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔｍａｓｋａｎｄｂｉｎａｒｙｍａｓｋｆｏｒ４５−ｎｍｎｏｄｅａｎｄｂｅｙｏｎｄ：ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｍａｓｋｅｒｒｏｒｃｏｎｔｒｏｌ"．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥＶｏｌ．６６０７，６６０７０Ｃ（２００７）．

本発明は、上記事情に鑑み、反射像による欠陥検査において異物やパターン変形などの欠陥を高精度に検出可能とするフォトマスクを提供することを目的とする。

本発明の一態様のフォトマスクは、パターン領域内にパターンが形成されるフォトマスクであって、ガラス基板と、前記ガラス基板上の前記パターン領域全面に設けられ、前記ガラス基板より光に対する反射率の高い反射膜と、前記反射膜上に設けられ、前記パターンを形成し、前記反射膜よりも前記光に対する反射率が高い遮光膜と、を有することを特徴とする。

上記態様のフォトマスクにおいて、前記反射膜の前記光の透過率が８０％以上であることが望ましい。

上記態様のフォトマスクにおいて、前記光の波長が１８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。

上記態様のフォトマスクにおいて、前記反射膜がルテニウムであることが望ましい。

本発明によれば、反射像による欠陥検査において異物やパターン変形などの欠陥を高精度に検出可能とするフォトマスクを提供することが可能となる。

実施の形態のフォトマスクの模式図である。従来技術のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。高反射遮光膜のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。本実施の形態のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

本発明の実施の形態のフォトマスクは、パターン領域内にパターンが形成されるフォトマスクであって、ガラス基板と、ガラス基板上のパターン領域全面に設けられ、ガラス基板より光に対する反射率の高い反射膜と、反射膜上に設けられ、パターンを形成し、反射膜よりも光に対する反射率が高い遮光膜と、を有する。

図１は、本実施の形態のフォトマスクの模式図である。図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態のフォトマスク１０は、その一方の面のパターン領域１２内に複数のパターンとして、例えば、第１のパターン１４ａ、第２のパターン１４ｂが形成されている。フォトマスク１０は、ガラス基板１６と、このガラス基板１６上のパターン領域１２全面に設けられ、ガラス基板１６より光に対する反射率の高い反射膜１８と、この反射膜１８上に設けられ、第１のパターン１４ａ、第２のパターン１４ｂを形成し、反射膜１８よりも光に対する反射率が高い遮光膜２０と、を備えている。

ここで、ガラス基板１６、反射膜１８、遮光膜２０の反射率を比較する際の光は、フォトマスクの欠陥検査の際の検査光の波長であり、例えば、１８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

なお、ここでは、第１のパターン１４ａ、第２のパターン１４ｂは、遮光膜２０の残しパターンとして形成される場合を例に説明している。しかし、第１のパターン１４ａ、第２のパターン１４ｂは、遮光膜２０の抜きパターンとして形成されても構わない。

ガラス基板１６は、例えば、透明の石英ガラスである。その他の、光に対して透明な材料であってもかまわない。

また、反射膜１８は、例えば、金属であるルテニウムである。反射膜１８の光の透過率が８０％以上、より好ましくは９５％以上であることが望ましい。この範囲を下回ると、フォトマスクを用いたリソグラフィ工程におけるパターン形成に対する影響が大きくなるからである。

また、反射膜１８がルテニウムの場合、膜厚は、１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲を下回ると、十分な反射率が得られなくなる恐れがあるからである。また、この範囲を上回ると、光の透過率が劣化する恐れがあるからである。

遮光膜２０は、例えば、金属またはＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）等の金属シリサイドで形成される。

次に、従来技術の問題点および本実施の形態のフォトマスクの作用・効果について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、従来技術のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。図３は、高反射遮光膜のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。図４は、本実施の形態のフォトマスクの検査光の反射光強度分布を示す図である。図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）は幅の広いラインアンドスペースパターンの場合、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）は検査光の波長を下回るような幅の狭いラインアンドスペースパターンの場合を示す。

図２に示すように、従来技術のマスクでは遮光膜２０ａの反射率が低い。このため、検査光に対する幅の狭い部分での反射光強度分布について、振幅Ｗ_Ｎ１が検査を高精度にするために十分な大きさではないという問題がある。

これに対し、検査光に対して高い反射率を有する遮光膜２０ｂを用いて、振幅を大きくする方法が考えられる。この場合、図３に示すように、幅の狭い部分の振幅Ｗ_Ｎ２を大きくすることができる。同時に、幅の広い部分の振幅Ｗ_Ｗ２も大きくなる。

もっとも、発明者らによる反射強度シミュレーションの結果、図３に示すように、微細化された幅の狭い部分では、ガラス部分の反射強度が、高い反射率を有する遮光膜２０ｂにひきずられて明るくなってしまい、幅の広い部分のガラス部分の反射強度と差異が生じる傾向のあることが判明した。

マスク検査装置でフォトマスクを検査する場合、ＣＣＤ等の画像撮像素子を用いて、反射光強度を取得し、画素毎に反射光強度を階調値（または、グレイスケールビット数）に変換する。このとき、撮像素子や画像処理方法等から画素がとり得る最大階調値は、例えば、８ビットである２５６階調のように、所定の値に固定される。

そして、最大階調値は、検査するパターン領域から得られる最大振幅、例えば、図２〜４の、振幅Ｗ_Ｗ１〜３、または、これらの最大振幅に一定のマージンを加えた強度に対して割り当てられる。

反射光強度分布が同一の振幅を有する場合、この振幅をより多くの階調値で分割できる方が、検査によって得られる反射像の階調分解能が向上し、高精度な欠陥検査が実現される。

図３の場合、例えば、振幅Ｗ_Ｗ２を最大階調値として設定すると、ガラス部分の差異部分にも階調値を割り当てることになり、無駄が生ずる。このため、階調値幅を有効に利用できず、せっかく、大きくなった幅の狭い部分の振幅Ｗ_Ｎ２を検査の高精度化に最大限に活用できないことになる。

本実施の形態では、反射膜１８がガラス部分に存在することにより、図４（ａ）に示すように、幅の広い部分でガラス部分の反射光強度が大きくなる。一方、幅の狭い部分でのガラス部分の反射光強度は、スペースが検査光の波長を下回るほど狭いことから、反射光強度が上がらず、反射膜１８の影響はほとんどない。このため、振幅Ｗ_Ｎ３は、振幅Ｗ_Ｎ２と同程度の大きさに保たれることになる。

したがって、図３で生じていたような、幅の広い部分と狭い部分でのガラス部分の反射強度の差異が消滅する。このため、Ｗ_Ｗ２より小さくなる振幅Ｗ_Ｗ３を最大階調値として設定することによって、幅の狭い部分の振幅Ｗ_Ｎ３に、図３の場合より多くの階調値を割り当てることができる。したがって、高い反射率を有する遮光膜２０ｂで広がった振幅Ｗ_Ｎ３に最大限に活用することができる。言い換えれば、画像のグレイスケールビット数を図３の場合より有効に利用できることになる。

この結果、反射像の階調分解能を向上でき、検査性能が向上できる。よって、本実施の形態によれば、反射像による欠陥検査において異物やパターン変形などの欠陥を高精度に検出可能とするフォトマスクを提供することが可能となる。

検査光波長を１９９ｎｍ、石英ガラスのガラス基板、厚さ２ｎｍ程度のルテニウムの反射膜、従来のフォトマスクより大幅に反射率を大きくした遮光膜に対するシミュレーションにより、複数の空間周波数成分についてガラス部分の反射光強度が等しくなり、図４のようなプロファイルが得られることが確認されている。この時、石英ガラスの反射率は４．７％程度、ルテニウムの反射膜の反射率は９．０％である。また、ルテニウムの反射膜の透過率は８０％以上である。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされるフォトマスクの構成等を適宜選択して用いることができる。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フォトマスクは、本発明の範囲に包含される。

例えば、実施の形態では、一層の遮光膜でパターンが形成される場合を例に説明したが、パターンが多層膜で形成され、その最上層が反射膜よりも光に対する反射率が高い遮光膜とする構成であっても構わない。

また、例えば、実施の形態では、ガラス基板全面に反射膜を形成する場合を例に説明したが、反射膜がパターン領域のみに形成される構成であっても構わない。

１０フォトマスク
１２パターン領域
１４ａ，ｂパターン
１６ガラス基板
１８反射膜
２０遮光膜

Claims

パターン領域内にパターンが形成されるフォトマスクであって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上の前記パターン領域全面に設けられ、前記ガラス基板より光に対する反射率の高い反射膜と、
前記反射膜上に設けられ、前記パターンを形成し、前記反射膜よりも前記光に対する反射率が高い遮光膜と、
を有することを特徴とするフォトマスク。
前記反射膜の前記光の透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
前記光の波長が１８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォトマスク。
前記反射膜がルテニウムであることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載のフォトマスク。