JP2021531502A - フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の基板（１１０、３１０）に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための方法に関し、フォトリソグラフィマスク（１００、３００）は１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有し、１つまたは複数のピクセルはフォトリソグラフィマスク（１００、３００）の１つまたは複数の誤差（１９０、３９０）を少なくとも部分的に補正するように機能し、方法は、１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有するフォトリソグラフィマスク（１００、３００）の基板（１１０、３１０）の複屈折の変化を決定することによって、１つまたは複数の導入されるピクセルの効果を決定するステップを含む。【選択図】図１

Description

本出願は、参照により全体が本明細書に明示的に組み込まれる、「Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ａ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ ｍａｓｋ ｕｓｉｎｇ ａ ｊｏｉｎｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称の米国特許第９６５８５２７号の利益を主張するものである。

本発明は、フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセル（ｐｉｘｅｌ：画素）の効果を決定する分野に関する。詳細には、本発明は、フォトリソグラフィマスクの誤差を補正するための較正ルーチンを決定するための方法および装置に関する。

半導体産業において集積密度が絶えず向上している結果として、フォトリソグラフィマスクは、ウェーハ上の感光性層、すなわちフォトレジストに、ますます小型の構造を投影しなければならない。この需要に応えるために、フォトリソグラフィマスクの露光波長は、電磁スペクトルの近紫外線領域から中紫外線領域を経て遠紫外線領域にシフトしてきた。現在、ウェーハ上のフォトレジストの露光には、典型的には１９３ｎｍの波長が使用されている。将来的には、フォトリソグラフィマスクは、電磁スペクトルの極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）波長域の極めて短い波長（約１０ｎｍ〜１５ｎｍ）を使用することになる。

その結果、高まる分解能要件を満たしたフォトリソグラフィマスクの製造は、より一層複雑になっており、それに伴いより一層高価にもなっている。フォトリソグラフィマスク、フォトマスク、または簡潔にはマスクの製造プロセスの最後で、それらのマスクに欠陥があることは珍しいことではない。マスクの製造プロセスは時間がかかるため、フォトマスクの欠陥は、可能な限り修復されるべきである。

フォトリソグラフィマスクには、いくつかの種類またはタイプの誤差があり得る。フォトリソグラフィマスクの重要なタイプの欠陥は、マスク像の配置誤差またはレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ：記録）誤差である。このタイプの誤差または欠陥は、フォトリソグラフィマスク上に配置されたパターンの１つまたは複数のパターン要素が、マスクのレイアウトデータによって事前に決定されたそれらの位置に正確にない場合に発生する。

ＷＯ２０１３／１２３９７３は、光学素子に、好ましくは光学素子の光学的に関連のない部分に、１つまたは複数のピクセル配列を導入することによって、光学部品の材料の複屈折（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）によって生じる光学系内の光学素子の偏光欠陥を補償するための方法を説明している。

さらなるタイプの誤差は、フォトリソグラフィマスクのエリア全体にわたる光透過率の不均一性であり、これは、マスクを用いてウェーハを照射するときに、ウェーハ上のフォトレジストに当てられる光強度線量または簡潔には線量のそれぞれの変動を招く。局所的に当てられる光強度線量または簡潔には線量の変動は、現像されたフォトレジストのパターン要素の構造寸法の増減または変動をもたらす。フォトリソグラフィマスクのエリア全体にわたるパターン要素の結像の均一性は、限界寸法均一性（ＣＤＵ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）と呼ばれる。

さらに、別の重要なタイプの欠陥は、オーバーレイ欠陥またはオンプロダクトオーバーレイ（ＯＰＯ：Ｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｏｖｅｒｌａｙ）である。この誤差タイプは、２つ以上の異なるフォトマスクを使用した２つ以上の後続する照射ステップによって結像されるウェーハ上の特徴要素の偏移に関連している。さらに、フォトマスクの基板の屈曲は、さらなるタイプの誤差である。

出願人は、フォトマスクの基板にピクセルを導入するまたは書き込むことによって、フォトリソグラフィマスクのこれらの誤差および他の誤差を補正するための方法を開示した。たとえば、これらの方法のいくつかは、出願人の米国特許第９６５８５２７号に記載されている。さらに、出願人は、フォトマスクのいくつかの誤差タイプを確実に補正するためにすでに日常的に使用されているいくつかのツール（ＲｅｇＣ（登録商標）、ＦｏｒＴｕｎｅ（登録商標））を構築した。それでもやはり、これらの欠陥補正プロセスをさらに改善する余地がある。

したがって、本発明の目的の１つは、フォトリソグラフィマスクの欠陥を補正する上述の方法を改善するための方法および装置を提供することである。

国際公開第２０１３／１２３９７３号

本発明の一態様によれば、特許請求項１に記載の方法が提供される。一実施形態では、フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための方法であって、フォトリソグラフィマスクが１つまたは複数のパターン要素を有し、１つまたは複数のピクセルが、フォトリソグラフィマスクの１つまたは複数の誤差を少なくとも部分的に補正するように機能し、方法は、１つまたは複数のパターン要素を有するフォトリソグラフィマスクの基板の複屈折の変化を決定することによって、１つまたは複数の導入されるピクセルの効果を決定するステップを含む。

フォトリソグラフィマスクの様々なタイプの誤差または欠陥を補正するためにフォトリソグラフィマスクの基板に導入されるピクセルは、マスク基板の光透過率を局所的に変化させる可能性がある。以下に、マスクのレジストレーション誤差を補正する例に関して、本発明の方法の利点を説明する。しかし、本発明の方法は、フォトリソグラフィマスクのレジストレーション誤差の補正に限定されない。

たとえばレジストレーション誤差を補正するためにマスク基板に導入されるまたは書き込まれるピクセルは、マスク基板を透過する光放射の小さい散乱中心を生成する。たとえば、基板内にピクセルを有する修復されたマスクがフォトリソグラフィ照射システム内で動作すると、１つまたは複数のレジストレーション欠陥を補正するピクセルが、マスクの光透過率に局所的な不均一性を導入する場合がある。したがって、レジストレーション誤差を補正するピクセルを導入すると、フォトマスク全体の限界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の変動、またはフォトリソグラフィマスクの限界寸法均一性（ＣＤＵ）の問題が生じる。

レジストレーション誤差を補正するときのＣＤＵの問題を回避するために、レジストレーション誤差を補正する第１のタイプのピクセルの決定と同時に、第２タイプのピクセルの分布が同時に決定され得る。第２のタイプのピクセルは、主に、規定の方法でピクセルに影響を与える光放射を局所的に散乱させる。第２のタイプのピクセルは、本質的に基板の密度を局所的に変化させない。典型的には、第２のタイプのピクセルは、たとえばフォトリソグラフィマスクのレジストレーション誤差を補正する第１のタイプのピクセルと共にマスク基板に導入される。

典型的には、第１のタイプのピクセルと第２のタイプのピクセルはどちらも、補正されるべきフォトリソグラフィマスクの基板内に均一に分布していない。１つまたは複数のピクセルの補正効果は、ピクセル書込みプロセスの詳細に依存する。したがって、ピクセルを導入するレーザシステムのレーザビームパラメータは、正確に制御されなければならない。さらに、リソグラフィプロセスで補正されたマスクを使用してマスクのパターン要素をウェーハ上に配置されたフォトレジスト上に投影するスキャナまたはステッパによって補正され得る許容光透過率変動（ａｌｌｏｗｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）の最大値が存在する。その結果、ピクセル書込みプロセスは、マスクの位置で許容光透過率変動を上回らないことを保証するように較正する必要がある。

現在、化学線波長（ａｃｔｉｎｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）でのフォトリソグラフィの光透過率変動は、ピクセル書込みプロセスを較正するため、また、フォトリソグラフィマスクの基板に１つまたは複数のピクセルを導入することによる誤差補正プロセスによって生じる許容光透過率変動の最大量を決定するために使用される。

この手法には２つの欠点がある。（ａ）１つまたは複数のピクセルの基板への導入によって生じるマスク基板の変化に関連する主要なパラメータは、光透過率ではなく、誤差補正ピクセルによって生成される応力（ｓｔｒｅｓｓ：ストレス）である。これは、現在の較正プロセスが、１つまたは複数のピクセルの効果を説明するために、また最大の許容光透過率変動を決定するために間接量を使用することを意味する。（ｂ）さらに重要なことに、将来のＥＵＶマスクは、反射型光学素子となる。フォトリソグラフィマスクの基板にピクセルを導入することに基づく誤差補正プロセスを較正するための透過に、もはや化学線波長を用いることができない。したがって、現在確立されている較正プロセスをＥＵＶマスクにも使用する場合、コーティングされていないＥＵＶマスク基板上で光透過率の較正を行われなければならないので、欠陥補正のワークフローが変更されることになる。

本発明の方法は、マスクの欠陥を補正する１つまたは複数のピクセルの書込みに起因するマスク基板の応力によって生じる複屈折の変化を考慮する。誤差補正ピクセルの主な効果、すなわち欠陥補正プロセスを較正するための応力複屈折を使用することにより、現在の較正プロセスの両方の欠点を回避することができる。

複屈折の変化を決定することは、１つまたは複数のピクセルを基板に導入する前と、１つまたは複数のピクセルを基板に導入した後に、基板の複屈折を測定することを含み得る。

典型的には、フォトマスクの基板には、たとえば、石英基板またはＬＴＥ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：低温膨張）材料のような光学等方性材料が使用される。これらの材料の場合、誘起される複屈折は応力光学係数Ｋ（単位：［ｍｍ²／Ｎ］）に正比例する。これは、測定位置で試料を透過する、応力の主軸に平行および垂直に配向された２つの入射プレーン波間の光路長の差またはリターデーション（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ：遅延）Δとして測定され得る。

１つまたは複数の誤差は、レジストレーション誤差、基板全体にわたる光透過率の変動、オーバーレイ欠陥、およびフォトリソグラフィマスクの基板の屈曲のうちの少なくとも１つを含み得る。

補正可能な欠陥のこの一覧は、すべてではない。たとえば、フォトリソグラフィマスクの基板にピクセルを導入することによって、フォトリソグラフィマスクの偏光欠陥も補正され得る。

本出願において、「フォトリソグラフィマスク」という用語には、ナノインプリント（ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ）技術用のテンプレートも含まれる。

１つまたは複数の導入されるピクセルは、フォトリソグラフィマスクの１つまたは複数のパターン要素によって変更された光放射の偏光に影響を及ぼさない場合がある。これはＥＵＶマスクの場合には正しい。その理由は、ＥＵＶ光子は、ピクセルが配置されている層を通過しないからである。

１つまたは複数の導入されるピクセルの効果を決定するステップは、フォトリソグラフィマスクの基板に１つまたは複数のピクセルを導入するために使用されるレーザシステムの少なくとも１つのレーザビームパラメータの関数として、複屈折の変化を決定することを含み得る。

本発明の方法は、フォトリソグラフィマスクの１つまたは複数の誤差を補正するために、フォトリソグラフィマスクの基板に１つまたは複数のピクセルを書き込むときに、複屈折の決定された変化に基づいてレーザシステムの少なくとも１つのレーザビームパラメータを制御するステップをさらに含み得る。

１つまたは複数のレーザビームパラメータに応じて１つまたは複数のピクセルを基板に導入する応力によって生じる複屈折の変化または変動を決定することによって、ピクセル書込みプロセスを制御するために使用できる較正曲線の決定が可能になる。

複屈折の変動を決定することは、フォトリソグラフィマスクの化学線波長よりも大きい波長を使用した透過型光学複屈折測定システムを使用することを含み得る。さらに、複屈折の変動を決定することは、フォトリソグラフィマスクの化学線波長よりも大きい波長を使用した反射型光学複屈折測定システムを使用することを含み得る。

応力複屈折を量として使用して、誤差補正ピクセルをマスク基板に書き込むことにより誘起される応力を決定することによって、ピクセル効果の決定を化学線波長から分離することが可能になる。したがって、応力複屈折を測定するための波長は、化学線波長とは独立して選択され得る。むしろ、応力複屈折を測定するための波長を、マスク基板の光学特性に適合させることができ、それにより、応力複屈折を高精度で決定することができる。

透過型光学複屈折測定システムの波長は、可視波長域内とすることができる。

ＥＵＶマスクの基板は、ＥＵＶ光子を透過しないが、典型的には可視波長域で少なくとも部分的に透過する。したがって、本発明の方法を使用して、化学線波長に関係なく従来の透過型フォトリソグラフィマスクについて、また同様に特定の化学線波長に依存せずに将来のＥＵＶマスクについて、１つまたは複数のピクセルを書き込むことによる欠陥補正プロセスによって生じる応力複屈折を直接決定することができる。

少なくとも１つのレーザビームパラメータは、レーザビームのパワー（ｐｏｗｅｒ：強さ）、レーザビームのパルス長、パルス密度、焦点幅、焦点深度、波長、波面、および偏光のうちの少なくとも１つを含み得る。

波面は、フォトリソグラフィマスクの基板に１つまたは複数のピクセルを生成する電磁放射の波面の形状を表す。

規定される方法は、複屈折の変化と、フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの応力モデルとを関連付けるステップをさらに含み得る。

上記で規定される方法は、基板の光透過率変動を、少なくとも１つのレーザビームパラメータの関数として決定することを含む。

このステップにより、従来の較正プロセスを、本出願で説明されている新しい較正プロセスに結び付けることが可能になる。このステップは、応力複屈折と光透過率の変動とを関連付けるためにも必要である。

レーザビームのパルス長、パルス密度、焦点幅、焦点深度、波面、および偏光は固定されてもよく、レーザビームのパワーは、パラメータとして変更されてもよい。

規定される方法は、複屈折の変化と、基板に導入される１つまたは複数のピクセルによって生じる光透過率変動とを関連付けるステップをさらに含み得、少なくとも１つのレーザビームパラメータがパラメータである。

フォトリソグラフィマスクの各タイプの基板について、応力複屈折と誘起される光透過率変動との間の関係を確立することが可能である。これは、ピクセル書込みプロセス中に基板に導入される応力の量に対して、マスク基板の光透過率変動を推定できることを意味する。

少なくとも１つのレーザビームパラメータを制御するステップは、１つまたは複数のピクセルを基板に導入することが、フォトリソグラフィマスクの基板の光透過率の変動の所定の閾値を局所的に超えないように、少なくとも１つのレーザビームパラメータの数値を制限することを含み得る。

少なくとも１つのレーザビームパラメータをパラメータとして用いた光透過率変動の関数として応力複屈折が決定される較正プロセスに基づくことで、第２の誤差補正プロセスで基板にさらなるピクセルを書き込むことによって補正できない１つまたは複数の新しい誤差を導入することなく、マスク基板にピクセルを書き込むことによる誤差補正プロセスがフォトリソグラフィマスクの欠陥を効果的に補正することが保証され得る。

規定される方法は、１つまたは複数のピクセルを基板に導入するためにレーザシステムによって使用される波長での基板の光透過率変動を決定するステップをさらに含み得る。基板は、極紫外線（ＥＵＶ）波長域のフォトリソグラフィマスク用の基板を含み得る。

すでに上述したように、１つまたは複数のピクセルを基板に導入することによってマスク基板に導入される応力は、少なくとも１つのレーザビームパラメータに依存する。他の上述のレーザビームパラメータが固定される場合、少なくとも１つのレーザビームパラメータは、レーザビームのパワーとすることができる。基板、具体的にはＥＵＶマスクの基板は、少なくとも１つのレーザビームパラメータを決定するときに、ピクセルを生成するレーザシステムが動作する波長において無視できない光吸収を有し得る。具体的には、フォトマスクの光吸収はバッチごとに異なる場合がある。この効果が考慮されない場合、少なくとも１つの実際のレーザビームパラメータは、ピクセルが生成される位置において、決定されたレーザビームパラメータから逸脱する可能性がある。したがって、誤差補正プロセスは最適ではなく、完全に失敗する可能性さえある。

基板の光透過率変動を決定するステップは、光透過率の変動を、フォトリソグラフィマスクの基板の横方向位置の関数として決定することを含み得る。

典型的には、光透過率はＥＵＶマスク基板全体にわたって異なる場合がある。したがって、ピクセル書込みによる正確な欠陥補正のためには、ピクセル書込み波長での基板の光減衰の変動を考慮する必要がある。

マスクの横方向位置は、フォトリソグラフィマスクの平面内の位置（ｘ方向およびｙ方向）である。ｚ方向はマスク平面に対して垂直である。

規定される方法は、光透過率変動を、１つまたは複数のピクセルが基板に導入される基板の深度および横方向位置の関数として決定するステップをさらに含み得る。

フォトリソグラフィマスクの補正されるべき誤差のタイプに応じて、１つまたは複数のピクセルが、マスク基板の様々な深度に導入され得る。したがって、基板内のレーザビームの減衰は、補正されるべき誤差のタイプに依存する可能性がある。欠陥補正プロセスを最適化するために、パラメータが導入される深度を考慮することが好ましい。

基板は、基板の後面上にコーティングを有してもよく、少なくとも１つのレーザビームパラメータを決定するとき、コーティングは、導電性であり、１つまたは複数のピクセルが基板に導入される波長で少なくとも部分的に光透過性である。

ＥＵＶマスクの基板は、後面にコーティングが施されている場合がある。ＥＵＶマスクが電子チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｈｕｃｋ）に固定され得るように、コーティングは典型的には導電性である。ＥＵＶマスクの欠陥を補正するために、ピクセルは、典型的にはマスク基板の後側を介して導入される。典型的には、マスク基板の前側には、ＥＵＶ放射の反射要素として機能する多層構造が配置される。したがって、通常は、ピクセルをマスク基板に導入するために、ＥＵＶマスクの前側にアクセスすることはできない。したがって、導電性の後側コーティングは、ピクセルがＥＵＶマスクの基板に導入される波長で少なくとも部分的に光学的に透明である必要がある。

コーティングは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ：ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、およびアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ：ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）のうちの少なくとも１つの材料を含み得る。コーティングの厚さは、１ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは３ｎｍ〜５０ｎｍ、最も好ましくは４ｎｍ〜３０ｎｍの範囲を含み得る。代替として、導電性コーティングは、２つの層を含み得る。第１の層は、厚さ２ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは４ｎｍ〜３０ｎｍ、より好ましくは６ｎｍ〜２０ｎｍ、最も好ましくは８ｎｍ〜１２ｎｍの窒化クロム（ＣｒＮ：ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）を含み得る。第２の層は、厚さ５０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜８００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ〜６００ｎｍの、たとえば酸窒化タンタル層のような金属酸化物層を含み得る。

上記で規定される方法は、複数のピクセルを基板に導入するためにレーザシステムによって使用される波長での基板および／またはコーティングの光透過率変動を決定するステップをさらに含み得る。

コーティングは、多くの場合、低い電気抵抗と高い光透過率との間のトレードオフに基づく。基板の後面コーティングは、コーティングの材料組成および厚さに応じて、数パーセント〜数十パーセントの範囲の光吸収を有し得る。したがって、ピクセルの書込みに使用される少なくとも１つのレーザビームパラメータを決定するとき、コーティングの光減衰を考慮することは非常に有益である。

基板および／またはコーティングの光透過率変動を決定することは、光透過率の変動を、フォトリソグラフィマスクの基板の横方向位置の関数として決定することを含み得る。基板と同様に、コーティングの光透過率も、マスク基板全体にわたって上下する可能性がある。これは、コーティングの深度の位置の変動、および／または材料組成の局所的な変動、および／またはコーティングのドーピングの局所的な変動に起因して発生する場合がある。

基板の光透過率変動を決定することは、基板の光反射を決定すること、および基板の光透過率を決定することを含み得る。さらに、基板およびコーティングの光透過率変動を決定することは、基板およびコーティングの光反射を決定すること、ならびにコーティングおよび基板の光透過率を決定することを含み得る。反射、吸収、および透過の３つの量は、誘電体材料を実質的に特徴付ける。これらの量のうち２つを測定することによって、第３の量を推定することができる。

上で定義された方法は、基板および／またはコーティングの光透過率変動を、１つまたは複数のピクセルが基板に導入される基板の深度および横方向位置の関数として決定するステップをさらに含み得る。

ピクセル書込みプロセスを、一方ではマスク基板およびマスクコーティングの光学特性に、他方ではピクセルが導入される深度に適応させることによって、誤差補正プロセスを最適化することができる。

１つまたは複数のピクセルは、１つまたは複数の誤差を補正するための第１のタイプのピクセルを有する第１の書込みマップを含み得、第１の書込みマップは、フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの分布を記述している。

規定される方法は、決定された複屈折の変化、ならびに／または１つまたは複数のピクセルが基板に導入される波長での基板および／もしくはコーティングの決定された光透過率変動に基づいて、基板の光透過率変動を補正するための第２のタイプのピクセルを有する第２の書込みマップを決定するステップをさらに含み得る。

コンピュータプログラムは、コンピュータシステムに本発明の方法および上記の態様のいずれかのステップを実行させるための命令を含み得る。

本発明の別の態様によれば、特許請求項１６に記載の装置が提供される。一実施形態では、フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための装置であって、フォトリソグラフィマスクが１つまたは複数のパターン要素を有し、１つまたは複数のピクセルが、フォトリソグラフィマスクの１つまたは複数の誤差を少なくとも部分的に補正するように機能し、装置は、１つまたは複数のパターン要素を有するフォトリソグラフィマスクの基板の複屈折の変化を決定することによって、１つまたは複数の導入されるピクセルの効果を決定するための手段を備える。

複屈折の変化を決定するための手段は、偏光計、楕円偏光計、および複屈折結像システムのうちの少なくとも１つを含み得る。

１つまたは複数の導入されるピクセルの効果を決定するための手段は、フォトリソグラフィマスクの表面上の応力分布を決定するための手段を含み得る。応力分布を決定するための手段は、表面プラズモン共鳴を決定するための装置を備え得る。内部応力に対するフォトマスクの反応を正確にモデル化する場合、マスクの両側の表面応力に関する情報を使用してピクセル効果を決定することが可能である。

マスク表面の応力分布を直接決定することは、マスク基板に書き込まれたピクセルの効果を決定することの代替案である。

本発明の装置は、基板および／または基板上に配置されたコーティングの光反射および／または光透過率を決定するように適合された光学測定システムをさらに備え得る。

装置は、１つまたは複数の誤差を補正するために使用されるピクセル書込みシステムをさらに備え得る。

複屈折の変化を測定する手段、光学測定システム、および１つまたは複数の誤差を補正するために使用されるレーザシステムは、単一の装置に組み合わされ得る。

最後に、装置は、本発明の方法のステップおよび上記の態様のいずれかのステップを実行するように適合され得る。

本発明をよりよく理解し、その実際の適用を理解するために、以下の図を提供し、以下で参照する。図は例としてのみ与えられており、本発明の範囲を決して限定するものではないことに留意されたい。

透過型フォトリソグラフィマスクの概略断面図である。 ナノインプリントリソグラフィで使用されるテンプレートの概略断面図である。 反射型極紫外線（ＥＵＶ）マスクの概略断面図である。 応力複屈折を決定するために使用され得る装置のいくつかの構成要素の概略ブロック図である。 試料の光反射および光透過を測定することを可能にする光学測定システムのいくつかの構成要素を示す図である。 上方の画像は、基板全体にわたるＥＵＶマスクのマスク基板の透過率の変動を示す図であり、下方の画像は、反射型マスクの基板の後側でのコーティングの反射の変動を示す図であり、どちらの画像も、図５の光学測定システムによって決定される。 ピクセル書込みシステムのいくつかの構成要素の概略断面図である。 図４の装置、図５の光学測定システム、および図７のピクセル書込みシステムを組み合わせた装置の概略断面図である。 フォトリソグラフィマスクの基板へのピクセルの導入によって生じる化学線波長での光透過率変動を、基板にピクセルを書き込むために使用されるレーザシステムのレーザパワーの関数として示す図である。 フォトリソグラフィマスクの基板へのピクセルの導入によって生じる化学線波長での光透過率変動および応力複屈折を、基板にピクセルを書き込むために使用されるレーザシステムのレーザパワーの関数として示す図である。 マスク基板へのピクセルの導入に使用される様々なレーザパワーについての光透過率変動（横座標（ａｂｓｃｉｓｓａ））にわたる応力複屈折（縦座標（ｏｒｄｉｎａｔｅ））を表す図である。 本出願の本発明の方法の流れ図である。

以下では、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。しかし、本発明は、異なる形態で具現化されることができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を徹底的なものにして、本発明の範囲を当業者に伝えるために提供されるものである。

特に、本発明の方法、フォトリソグラフィマスクの文脈で説明されている。しかし、当業者であれば、定義された方法が、欠陥のあるフォトリソグラフィマスクを補正する用途に限定されないことを理解するであろう。本発明の方法は、ナノインプリントリソグラフィで使用されることになる欠陥のあるテンプレート２００を補正するためにも使用され得る。一般に、本発明の方法は、１つまたは複数の応力を引き起こすピクセルの導入によって補正することができるすべての透過型光学素子に適用することができる。これは、光透過率の均一性が重要なパラメータではない光学素子に対して有益に使用される。

図１は、透過型フォトリソグラフィマスク１００の概略断面図である。マスク１００は、第１の面すなわち前面１５０および第２の面すなわち後面１６０を有する基板１１０を備える。基板１１０は、ウェーハ上のフォトレジストの照射に使用される波長に対して透明でなければならない。この波長は、化学線波長と呼ばれる。露光波長１８０は、電磁スペクトルの深紫外線（ＤＵＶ：ｄｅｅｐ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）スペクトル域内、具体的には、約１９３ｎｍとすることができる。典型的には、基板材料は石英を含む。基板１１０は、典型的には、横方向の寸法が１５２ｍｍ×１５２ｍｍであり、深度または高さが本質的に６．３５ｍｍである。フォトリソグラフィマスク１００の基板１１０は、その前面１５０に、ウェーハ上に配置されたフォトレジストのレイアウトデータによって事前に決定されたパターン要素１２０を結像する（ｉｍａｇｅ）、多くの場合はクロムから製造されたパターン１３０のパターン要素１２０を有する。

図１に示す例では、マスク１００は、レジストレーション誤差の形態の誤差１９０を有する、すなわち、２つ以上のパターン要素１２０の距離が、レイアウトデータによって事前に決定された位置からずれている。誤差１９０は、マスク基板１１０の平面性誤差、オーバーレイ誤差、またはマスク基板１１０全体にわたる光透過率の不均一性であり得る可能性もある（図１には図示せず）。

フォトリソグラフィマスク１００の基板１１０の、パターン要素１２０を保持する部分は、マスク１００の活性エリア１７０と呼ばれ、一方、パターン要素１２０を有さない境界部分は、非活性エリア１７５と呼ばれる。化学線の露光または照射の波長を有するレーザビームが、基板１１０の第２の面すなわち後面１６０を通してマスク１００の基板１１０を照射する。

「本質的に」という用語は、本出願の文脈において、先行技術の計測ツールを使用して変量を測定するときの、許容誤差内での測定変量の指定を意味する。

図２は、ウェーハ上にパターン要素を転写するためにナノインプリントリソグラフィで使用されるテンプレート２００を概略的に示す。テンプレート２００は、ＵＶおよびＤＵＶスペクトル域で透明である材料２１０を含み、多くの場合、溶融シリカがテンプレート材料として使用される。図２の例示的なテンプレート２００は、誤差２９０を有する。テンプレート前側２２０のパターン要素は、図１のフォトリソグラフィマスク１００のパターン要素１２０の製造と非常に類似したプロセスで製造される。したがって、本発明の原理は、ナノインプリントリソグラフィで使用されるテンプレート２００の様々な種類の誤差を補正するために適用することもできる。テンプレート２００は、テンプレート後面２３０を介して電磁放射２８０によって照射される。

図３は、１３．５ｎｍの露光波長に対するフォトリソグラフィマスク３００の概略断面図である。図１のフォトリソグラフィマスクとは異なり、ＥＵＶマスク３００は、多層構造３０５に基づく反射光学要素である。多層構造３０５は、入射ＥＵＶ光子３５０を選択的に反射するミラーとして機能する。ＥＵＶマスク３００の多層構造３０５は、溶融シリカ基板などの適切な基板３１０の基板前面３１５上に堆積される。たとえば、ＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）またはＣＬＥＡＲＣＥＲＡＭ（登録商標）のような、他の透明な誘電体、ガラス材料、または半導体材料も、フォトリソグラフィマスクの基板として適用され得る。基板３１０の材料は極低熱膨張（ＬＴＥ）係数を有することが有利である。

多層膜または多層構造３０５は、モリブデン（Ｍｏ）層３２０とシリコン（Ｓｉ）層３２５との２０〜６０対の交互層を含む。各Ｍｏ層２２０の厚さは４．１５ｎｍであり、Ｓｉ層２２５の厚さは２．８０ｎｍになる。多層構造３０５を保護するために、深度７ｎｍの自然酸化物を有するシリコンのキャッピング層３３０が、多層構造３０５の上部に配置される。キャッピング層３３０を形成するために、たとえばルテニウムのような他の材料を使用することもできる。

多層３０５において、Ｍｏ層３２０は散乱層として機能するのに対して、シリコン層３２５は分離層として機能する。Ｍｏの代わりに、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、およびイリジウム（Ｉｒ）などのＺ数が大きい他の元素が散乱層に利用されてもよい。

すでに述べたように、ＥＵＶマスク３００の基板３１０上の多層構造３０５は、ＥＵＶ電磁放射用のミラーとして機能する。ＥＵＶマスク３００になるために、バッファ構造３３５および吸収パターン構造３４０が、キャッピング層３３０上にさらに堆積される。バッファ層３３５は、処理中、たとえば、吸収パターン構造３４０のエッチングおよび／または修復中に多層構造３０５を保護するために堆積され得る。可能なバッファ構造材料は、たとえば、溶融シリカ（ＳｉＯ₂）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、および／または窒化クロム（ＣｒＮ）である。吸収構造３４０は、ＥＵＶ波長域の光子に対して高い吸収率を有する材料を含む。これらの材料の例は、クロム（Ｃｒ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、および／または窒化タンタル（ＴａＮ）である。

光子が吸収体パターン３４０の表面によって反射されないことを確実にするために、吸収パターン構造３４０上に、反射防止（ＡＲ：ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）層３４５がさらに配置され得る。ＡＲ層を製造するために、酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）が使用されてもよい。吸収構造３４０に入射するすべてのＥＵＶ光子３５０を本質的に吸収するには、約５０ｎｍの厚さが十分である。対照的に、キャッピング層３３０に入射する光子３５０の大部分は、光子３５５として反射される。

図３の例では、パターン要素３６０は、レジストレーション誤差の形態の誤差３９０を有する。パターン要素３６０の点線３９５で示す部分は、吸収材料がない状態であるべきである。

透過型フォトマスク１１０と同様に、ＥＵＶマスク３００の基板３１０は、通常、横方向の寸法が１５２ｍｍ×１５２ｍｍであり、厚さまたは高さが本質的に６．３５ｍｍである。基板３１０の後面３７０、すなわち基板後面３７０は、薄いコーティング３７５を有する。ＥＵＶマスク３００が静電力によって固定され得るように、すなわち、ＥＵＶマスク３００がリソグラフィ照射システムの試料ステージ上に電子的にチャックされ（ｃｈｕｃｋｅｄ：押さえられ）得るように、コーティング３７５は導電性であるべきである。さらに、コーティングは、レーザシステムが基板３１０にピクセルを導入するために使用する波長の周りでは、少なくとも部分的に光学的に透明でなければならない。両方の要件を満たす材料は、たとえば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）、および／またはアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）である。コーティング３７５の厚さは、１０ｎｍ〜５０ｎｍとすることができる。代替として、コーティングは、厚さ１０ｎｍ〜２０ｎｍの窒化クロム（ＣｒＮ）層を含み得る。さらに、代替コーティングが、ＣｒＮ層および最大６００ｎｍの範囲の厚さの金属酸化物層を含むことも可能である。

さらなる代替では、コーティング３７５に極薄金属層が使用されてもよい。たとえば、コーティング３７５は、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、ウォルフラム（Ｗ）、インジウム（Ｉｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、および／もしくは亜鉛（Ｚｎ）、ならびに／またはこれらの金属の少なくとも２つの混合物の群のうちの少なくとも１つの金属を含み得る。金属層の厚さは、典型的には３０ｎｍ未満である。

図４は、フォトリソグラフィマスク１００、３００の基板１１０、３１０にピクセルを導入することによって誘起される応力複屈折を決定するために使用することができる装置４００の断面を示す。装置４００は、レーザ光源４２０であり得る光源４２０を備える。光源は、電磁スペクトルの可視域の光を放出することができる。たとえば、図４では、光源としてＨｅＮｅ（ヘリウムネオン）レーザが使用されている。光源４２０によって生成された光ビーム４３０は、光弾性変調器（ＰＥＭ：ｐｈｏｔｏ−ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）４４０を通過する。ＰＥＭ４４０は、その入口にある偏光子（図４には図示せず）と、典型的には、多くの場合は石英ガラス板である光学媒体を定期的に圧縮および拡張する、圧電変換器とを備える。通常、変調周波数は５０ｋＨｚである。したがって、光弾性変調器４４０は、偏光子を離れる光ビームの偏光を変調する。

変調された光ビーム４５０は、試料４１０を透過する。試料４１０は、フォトリソグラフィマスク１００、３００のマスク基板１１０、３１０とすることができ、またはナノインプリントリソグラフィに適用されるテンプレート２００とすることができる。図１および図３の文脈で説明したように、フォトリソグラフィマスクの基板は、典型的には光学等方性材料である。しかし、マスク製造プロセスによって、すなわち、透過型マスク１００の場合はパターン１３０の製造によって、または反射型マスク３００の場合は前側３１５のパターン要素３６０および／もしくは後面３７０のコーティング３７５の製造によって、マスク基板１１０、３１０に応力が誘起され得る。したがって、フォトリソグラフィマスク１００、３００が基板１１０、３１０に基づいて製造された後、欠陥のない基板１１０、３１０は、誘起応力を有し得る。結果として、フォトリソグラフィマスク１００、３００は、応力複屈折を示し得る。この応力複屈折の寄与を排除するために、応力複屈折の測定は差分測定であり、すなわち、ピクセルをマスク基板１１０、３１０に導入する前後に、応力複屈折が測定される。

さらに、たとえば、フォトリソグラフィマスク１００、３００の不適切な固定によって、そのマスク１００、３００に一時的に応力が印加される可能性がある。本出願では、フォトマスク１００、３００の不適切な取り扱いによって生じるこの一時的な応力は考慮されない。

マスク１００、３００の基板１００、３１０へのピクセルの導入は、規定の方法でマスク基板１００、３００に局所的な永久応力を誘起する。誘起応力は、マスク基板１００、３００の材料に誘起された応力に線形に依存する、不透過性の変化Δβ_ijを引き起こすかまたは誘起することが知られており、不透過性βと誘電率εは、

によって関連付けられる。この依存性は、応力光学行列の成分、すなわち

を用いて表すことができ、式中、ｑは応力光学係数行列、σは応力テンソルである。したがって、ピクセルを基板１１０、３１０に導入するまたは書き込むことによってマスク基板１１０、３１０の材料に誘起される応力は、基板１１０、３１０の材料における光ビームのリターデーションΔに直接関連付けられ、式

によって与えられ、式中、ｄはマスク基板１１０、３１０の厚さであり、ｎ₀は基板１１０、３１０の等方性材料の屈折率であり、β_ijはフォトマスク１００、３００の基板材料の不透過性行列の成分である。式３は、フォトリソグラフィマスク１００、３００の平面での２次元変形モデルにおけるリターデーションを説明している。

マスク基板１１０、３１０へのピクセルの導入に起因する応力複屈折によって生じるリターデーションΔは、測定可能な量に単純な方法で正確に結び付けられる。材料複屈折を有するフォトリソグラフィマスク１００、３００のリターデーションΔは、式

に従って、マスク１００、３００の基板１１０、３１０の厚さｄ、および基板１１０、３１０のその速軸ｎ_Fと遅軸ｎ_Sの屈折率によって求められ、δは複屈折と呼ばれる。リターデーションの寸法はメートルであり、典型的には、ナノメートルで示される。

マスク基板１１０、３１０の材料複屈折によって生じるリターデーションΔは、入射レーザビーム４５０の偏光に対する、試料４１０を離れるレーザビーム４６０の偏光の変化をもたらす。

試料４１０を離れる光ビーム４６０は、検出システム４７０に入る。検出システム４７０は、変調された光ビーム４６０を本質的に同じ光学強度を有する２つのビームに分離するビーム分割ミラーを含み得る。各部分ビームは、分析器とフィルタを組み合わせたものを通過し、次いで、光検出器によって検出される。検出システム４７０内の構成要素は、図４には図示せず。

装置４００の横方向分解能は、試料４１０内の変調されたレーザビーム４５０の焦点幅によって決定される。現在、応力複屈折を決定するための横方向分解能は４μｍの範囲内である。

計算ユニット（図４には図示せず）は、２つの光検出器の測定信号を、試料４１０の複屈折を求めることができるパラメータに変換することができる。装置４００または計算ユニットは、リターデーションΔおよび速軸角度を出力信号として提供する。典型的には、装置４００の分解能限界は、数ピコメートルの範囲内である。１ｐｍまでの分解能が可能であり、典型的には、繰返し精度は約±１０ｐｍである。

装置４００の光源４２０、ＰＥＭ４４０、および検出システム４７０は、インターフェース４８０を有し得る。装置４００は、インターフェース４８０を介して計算ユニットのデータを出力することができる。装置４００は、インターフェース４８０を介して外部から制御されてもよく、その測定データをインターフェース４８０によって外部のコンピュータシステムに送信することも可能である。

図４の装置４００は、基板１１０、３１０を通して光を透過させることによって、フォトリソグラフィマスク１００、３００の基板１１０、３１０にピクセルを導入することによって誘起される応力複屈折を決定する。しかし、基板１１０、３１０から反射された光のみに基づいて動作する装置（図４には図示せず）を使用することによって、応力複屈折を決定することも可能である。したがって、装置を使用してＥＵＶマスク３００の応力複屈折を分析することができる。

図５は、マスク基板１００、３００、具体的にはＥＵＶマスク３００の基板３１０の光吸収を決定するために使用できる光学測定システム５００のいくつかの構成要素を概略的に示す。光学測定システム５００は、レーザシステムであり得る光源５２０を備える。光源５２０の波長は、マスク基板１１０、３１０にピクセルを導入するために使用されるレーザシステムの波長に適合されてもよい。図５の例では、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）である。光源５２０は、ケーブル５１５によって、制御ユニット（図５には図示せず）に接続されている。光源５２０によって生成された光は、光ファイバ５２５を介して投影システム５３０に接続され、投影システム５３０が、光ビーム５３５を試料５１０に方向付ける。試料５１０は、フォトリソグラフィマスク１００、３００とすることができ、またはテンプレート２００とすることができる。

入射光ビーム５３５の典型的には小さい第１の部分は、試料５１０の前側で反射される。たとえば、試料５１０の前側５７５は、透過型マスク１００の基板１１０の後側１６０とすることができ、またはフォトリソグラフィマスク３００の基板３１０のコーティング３７５の前側の面とすることができる。光ビーム５３５の第２の部分は、試料５１０の後側５８０から反射される。試料５１０の後側５８０は、透過型マスク１００の基板１１０の前側１９０とすることができ、またはＥＵＶマスク３００の基板３１０の前側３１５とすることができる。

第１の反射部分５５５および第２の反射部分５６５は、開口５５０によって、たとえば、ピンホール５５０によって分離され得る。さらに、開口５５０を透過するビームは、フィルタ５６０によってフィルタリングされ、次いで、光検出器５７０によって測定される。したがって、第１の反射部分５５５および第２の反射部分５６５は、光検出器５７０によって順次測定され得る。また、２つの異なる光検出器５７０を使用して、第１の反射部分５５５および第２の反射部分５６５を同時に検出することも可能である。

第２の光検出器５４０は、試料５１０の後ろに配置され、試料５１０を透過し、かつ試料５１０の後面５８０で反射されない入射光５３５の一部分５４５を検出する。光検出器５４０、５７０は、フォトダイオード、たとえば、ＰＩＮダイオードまたはアバランシェダイオードを含むことができる。代替として、光電子増倍管を光検出器５４０、５７０として使用することができる。

反射された放射５５５、５６５および透過された放射の検出の横方向分解能は、投影システム５３０ならびに光検出器５４０および５７０の開口５５０によって決定される、入射光ビーム５３５の焦点幅に依存する。光学測定システム５００の横方向分解能は、１００μｍ〜１ｍｍの範囲内である。より小さい孔を有する開口５５０を使用するほど、より高い横方向分解能を得ることができるが、光検出器５４０、５７０の信号の信号対雑音比が低くなる。

光検出器５４０および５７０の測定値に基づいて、試料５１０に入射する光ビーム５３５の反射部分５５５、５６５および透過部分５４５が決定され得る。これらの測定値に基づいて、基板１１０、３１０の吸収または減衰が算出され得る。さらに、光検出器５４０、５７０によって測定されたデータにより、ＥＵＶマスク３００のコーティング層３７５の吸収を決定することも可能になる。さらに、光検出器５４０、５７０は、入射光ビーム５３５の反射部分５５５、５６５および透過部分５４５を、マスク基板１１０、３１０の横方向位置の関数として測定することができる。したがって、測定システム５００により、基板１１０、３１０および／もしくはコーティング３７５の両方の吸収または減衰を高い空間分解能で決定することが可能になる。

図６の上方の画像６００は、フォトリソグラフィマスク３００全体にわたる入射光ビーム５３５の透過部分５４５の変動を、横方向位置の関数として示す。光源５２０の波長は、５３２ｎｍである。画像６００から見て取れるように、フォトマスク３００全体にわたる絶対透過率変動は約３％である。

図６の下方の画像６５０は、ＥＵＶマスク３００の基板３００のコーティング３７５全体にわたる入射光ビーム５３５の第１の反射部分５５５の変動を示し、やはりこの場合も入射光ビーム５３５の波長は５３２ｎｍである。最大絶対変動は約０．７％になる。

当業者であれば、画像６００および６５０が、ＥＵＶマスク３３０の基板３１０全体にわたり透過された光ビーム５４５および反射された光ビーム５５５の絶対的な数値を示していることを認識するであろう。これは、図６に示す例では、ＥＵＶマスク３００の基板３１０およびコーティング３７５が入射光ビーム５３５の約２０％を透過することを意味する。図６の例では、試料５１０の前側５７５から一次反射された光５５５は、約２９％になる。したがって、Ａ＝１−Ｒ−Ｔによれば、図６の例では、入射光５３５の約５０％が、ＥＵＶマスク３００の基板３１０およびコーティング３７５に吸収される。典型的な一次反射値は、３０％〜６０％の範囲内である。さらに、典型的には、入射光５３５の１５％〜２５％が、ＥＵＶマスク３００の基板３１０およびコーティング３７５を透過する。したがって、図６の例では、ＥＵＶマスクの基板３１０およびコーティング３７５の吸収は、１５％〜５５％の範囲を含む。しかし、すでに述べたように、これは一例に過ぎない。有意な吸収がないか、または図６の例に示すよりも、光透過率が高いもしくは低い可能性がある、もしくは数値反射率の値が高いもしくは低い可能性がある、他のコーティングおよび基板が存在する。

図７は、図１および図３のフォトリソグラフィマスク１００、３００、ならびに図２のテンプレート２００の誤差を補正するために使用することができる例示的なピクセル書込み装置７００の概略ブロック図を示す。ピクセル書込み装置７００は、３次元で移動可能であり得るチャック（ｃｈｕｃｋ）８２０を備える。試料７１０は、たとえばクランピングのように様々な技法を使用することによってチャック７２０に固定され得る。試料７１０は、試料７１０基板後面が対物レンズ７４０の方を向くように、上下反転させてチャック７２０に取り付けられる。試料７１０は、フォトリソグラフィマスク１００、３００とすることができ、またはテンプレート２００とすることができる。

ピクセル書込み装置７００は、パルスまたは光パルスのビームもしくは光ビーム７３５を発生させるパルスレーザ源７３０を含む。レーザ源７３０は、可変持続時間の光パルスを生成する。パルス持続時間は、最低１０ｆｓ（フェムト秒）とすることができるが、最高１００ｐｓ（ピコ秒）まで連続的に増加することができる。パルスレーザ源７３０によって生成される光パルスのパルスエネルギーは、パルス当たり０．０１μＪ〜パルス当たり最大１０ｍＪに達する広い範囲にわたって調整され得る。さらに、光パルスの繰返し率は、１Ｈｚ〜１００ＭＨｚの範囲を含む。たとえば、光パルスは、８００ｎｍの波長で動作するＴｉ：サファイアレーザによって生成され得る。しかし、マスク基板１１０、３１０にピクセルを導入することによる誤差補正方法は、このレーザタイプに限定されず、主に、フォトリソグラフィマスク１００、３００またはテンプレート２００の基板１１０、３１０へのバンドギャップよりも小さい光子エネルギーを有するとともに、フェムト秒範囲の持続時間でパルスを生成することができるすべてのレーザタイプを使用することができる。したがって、たとえば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザシステムまたは色素レーザシステムが適用されてもよい（図７には図示せず）。

ステアリングミラー７９０は、パルスレーザビーム７３５を集束対物レンズ７４０に方向付ける。対物レンズ７４０は、パルスレーザビーム７３５を、基板後面１６０、３７０を通して、フォトリソグラフィマスク１００、３００の基板１１０、３１０に集束させる。適用される対物レンズ７４０のＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）は、焦点の所定のスポットサイズ、および基板後面１６０、３７０に対するフォトリソグラフィマスク１００、３００の基板１１０、３１０内の焦点の位置に依存する。対物レンズ８４０のＮＡは、最大０．９とすることができ、その結果、焦点スポットの直径は本質的に１μｍになり、最大強度は本質的に１０²⁰Ｗ／ｃｍ²になる。

ピクセル書込み装置７００は、試料７１０の平面における試料ホルダ７２０の２軸位置決めステージの並進（ｘ方向およびｙ方向）を管理する、コントローラ７８０およびコンピュータシステム７６０も含む。コントローラ７８０およびコンピュータシステム７６０はまた、対物レンズ７４０が固定されているチャック７２０の平面に対して垂直な対物レンズ７４０の並進（ｚ方向）を、１軸位置決めステージ７５０を介して制御する。ピクセル書込み装置７００の他の実施形態では、チャック７２０に、試料７１０を目標位置に移動させるための３軸位置決めシステムを設け、かつ対物レンズ７４０を固定してもよく、または、チャック５２０を固定し、かつ対物レンズ５４０を３次元で移動可能としてもよい。

コンピュータシステム７６０は、マイクロプロセッサ、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ：中央処理装置）などとすることができる。これは、コントローラ７８０内に配置され得るか、またはＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ：パーソナルコンピュータ）、ワークステーション、メインフレームなどの別個のユニットとすることができる。コンピュータシステム７６０は、接続７５５を介してコンピュータシステム７６０を図４の装置４００に接続するインターフェースをさらに備え得る。さらに、コンピュータシステム７６０は、接続７９５によって、図５の光学測定システム５００の接続５１５ならびに光検出器５４０および５７０を介して、レーザ源５２０を制御してもよい。

さらに、ピクセル書込み装置７００は、チャック７２０に配置された照射源からダイクロイックミラー７４５を介して光を受け取るＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ８６５を含む、ビューイングシステムを提供することもできる。ビューイングシステムは、試料７１０の目標位置への誘導を容易にする。さらに、ビューイングシステムを使用して、光源７３０のパルスレーザビーム７３５による、試料７１０の基板後面上での変更されたエリアの形成を観察することもできる。

コンピュータシステム７６０は、インターフェース４８０を介して装置４００から取得された誤差データおよび測定データ、ならびにインターフェース５１５を用いて測定システム５００から取得された誤差データおよび測定データからレーザビーム７３５のレーザビームパラメータを決定する処理ユニットを備え得る。装置４００および測定システム５００の両方の実験データを考慮することにより、誤差補正プロセスがフォトマスク１００、３００の新たな欠陥を引き起こすというリスクを伴わずに、フォトリソグラフィマスク１００、３００のより多くの誤差のうちの１つを効果的に補正することができる。ピクセル書込みプロセスのさらなる詳細は、米国特許第９６５８５２７号に記載されている。

図８は、図４の装置４００と、図５の光学測定システム５００と、図７のピクセル書込み装置７００とを単一のデバイスに組み合わせた複合装置８００の断面を概略的に示す。制御および処理ユニット８５０は、接続８１０を介して装置４００を制御し、接続８２０によって測定システム５００を制御し、接続８３０によってピクセル書込み装置を制御する。さらに、制御および処理ユニット８５０は、接続８４０を介して外部のインターフェース８６０に接続されている。

制御および処理ユニット８５０は、装置４００による応力複屈折の測定を制御し、接続８１０を介して装置４００から実験データを取得する。さらに、制御および処理ユニットは、基板３１０および／またはコーティング３７５の光反射および光透過の測定を制御し、測定データを受信する。たとえば、制御および処理ユニット８５０は、これらのデータに基づいて、マスク基板１１０、３１０のコーティング３７５に入射するレーザビーム７３５のパワーを、基板３１０内の深度の関数として決定することができる。ピクセルの補正効果は、ピクセルが生成される場所での局所エネルギー密度に強く依存するので、ピクセル書込み装置の誤差補正プロセスを、ピクセル書込み装置７００によって正確に制御することができる。

制御および処理ユニット８５０は、インターフェース８６０および接続８４０を介して、欠陥計測システムからマスク１００、３００の誤差データを受信することができる。制御および処理ユニットは、取得された誤差データ、基板１１０、３１０の決定された応力複屈折、および基板１１０、３１０の決定された反射特性および透過特性に基づいて、ピクセル書込み装置７００のレーザビームパラメータを決定することができる。制御および処理ユニット８５０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの組合せで実装され得る。制御および処理ユニット８５０は、装置４００および光学測定システム５００から受信した測定データから、ピクセル書込み装置７００のレーザシステム７３０のレーザビーム７３５のパラメータを算出するアルゴリズムを含み得る。

図９の線図９００は、複数のピクセル配列が導入されたフォトリソグラフィマスク１００の基板１１０の光透過率変動の測定値を示す。図９および次の図１０において、複数のピクセル配列のそれぞれの中のピクセルは、一定の密度を有する。図９の例では、ピクセル配列の横方向の寸法は３ｍｍ×３ｍｍであり、ピクセルのピッチは両方向に約４μｍである。すべてのピクセル配列が、基板１１０の中心、すなわち３．１７５ｍｍの深度で書き込まれている。ピクセル書込み装置７００のレーザシステム７３０の異なるパワーレベルで、様々なピクセル配列が基板１１０に導入されている。ピクセル配列をマスク基板１１０に導入するために使用されるレーザビームパラメータを、次の表に示す。

図９に示す測定点を取得するために、ピクセル配列を有する基板１１０は、ＤＵＶ（深紫外線）ランプを用いてＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：連続波）モードで照射されている。ＤＵＶの放射は、狭帯域フィルタでフィルタリングされる。代替として、図９の測定データは、マスク１００の化学線波長で、すなわち１９３ｎｍで測定することもできる。したがって、この測定に、フォトリソグラフィ照射システムの光源を使用することができる。典型的には、フォトリソグラフィ照射システムの光源は、ＣＷモードまたは準ＣＷモードで基板１１０を放射する。

線図９００から分かるように、深紫外線（ＤＵＶ）波長域での光放射の減衰は、ピクセル書込みプロセスで使用されるレーザ出力の関数としてほぼ直線的に増加する。測定点９２０に近似する曲線９１０の詳細を図９に示す。曲線９１０に基づいて、フォトマスク１００の基板１１０全体にわたる光透過率またはＤＵＶ減衰の変動を補償する第２のタイプのピクセルを含む第２のピクセル配列の決定に使用され得るルックアップテーブルを確立することができる。フォトリソグラフィマスク１００の光透過の変動を補償するための少なくとも１つの第２のタイプのピクセルを有する第２のタイプのピクセル配列を書き込むために、ルックアップテーブルに基づいて、レーザシステム７３０のレーザビームパラメータを固定することができる。

図９に示す例では、マスク基板１１０の許容光減衰の最大値は３％である。基板１１０のこの量の光減衰を、スキャナまたはステッパによって補償することができ、スキャナまたはステッパは、補正されたフォトリソグラフィマスク１００を使用して、マスク１００のパターン１３０をウェーハ上に配置されたフォトレジスト上に投影する。したがって、許容光減衰の最大値は、たとえば、フォトリソグラフィマスク１００の誤差１９０を補正するピクセル書込みプロセス中のレーザビーム７３５の最大パワーを固定する。一点鎖線の曲線９３０は、この関係を示している。

図９は、フォトリソグラフィマスク１００の基板１１０にピクセルを導入する欠陥補正プロセスまたはＲｅｇＣプロセスのための従来の較正プロセスを示す。すでに上述したように、この較正手順は、ＥＵＶマスク３００には、もはや使用することができない。ＥＵＶマスク３００の基板３１０は、化学線波長に対して透明ではない。さらに、従来の較正プロセスは、マスク基板１１０に導入されたピクセルの効果を、基板１１０の誘起された光透過率の変動から間接的に推定する。さらに、光透過率は、ＥＵＶマスク３００についての関連パラメータではない。パラメータを一定のレベルに維持される必要はなく、自由に選択することができる。

図１０は、マスク基板１１０に書き込まれるピクセル配列の光透過率または光減衰の変動を、ピクセル書込みシステム７００のレーザビーム７３５の異なるパワーレベルでさらに示す。図１０では、ピクセル配列は、裸のマスク基板１１０に書き込まれる。測定点１０２０は、回転した四角で示されている。測定点１０２０に関しては、縦座標を線図１０００の右側に表示している。近似曲線１０１０は、式１０５０によって与えられる。

図１０はまた、裸のマスク基板１１０における同じピクセル配列についての応力複屈折の測定値を示す。図１０では、測定点１０４０は、四角で示されている。近似曲線１０３０の結果は、線図１０００の１０６０によって与えられる。図１０に示す応力複屈折の測定値は、差分測定値である。これは、ピクセル配列をマスク基板１１０に導入する前に、基板１１０の応力複屈折が測定されていることを意味する。したがって、ピクセル配列の導入前に基板１１０にすでに存在し得る応力複屈折の影響は、図１０に示したデータから除外されている。

線図１０００は、ピクセル配列が応力複屈折を誘起することを明確に示している。さらに、図１０は、応力複屈折が、ピクセル配列が基板１１０に導入されたレーザパワーの関数として変化することも示している。さらに、測定点１１２０および１０４０、ならびに算出された曲線１０１０および１０３０は、応力複屈折の変動とＤＵＶ波長域における光放射の減衰との間に相関関係があることを示している。

図１１は、基板１１０にピクセル配列を書き込むために使用される様々なレベルのレーザパワーについて、図１０の光減衰データを横座標で表し、図１０の応力複屈折データを縦座標で表した図である。曲線１１１０から明確に分かるように、異なるパワーレベルを有するレーザビーム８３５で書き込まれたピクセル配列によって生じる光減衰と応力複屈折との間には直線関係がある。

したがって、図１１の線図１１００は、応力複屈折の測定を、透過型フォトリソグラフィマスク１００のＲｅｇＣプロセスの較正に使用できることを実証している。応力複屈折の決定は、従来の較正プロセスに加えて使用することができる。しかし、応力複屈折の決定に基づくＲｅｇＣ較正プロセスは、基板１１０に書き込まれたピクセルによって生じる光減衰の測定に基づく現在の較正手法に取って代わることもできる。

さらに重要なことに、図４に示すように、装置４００は、ＨｅＮｅレーザ源を光源４２０として使用し、それにより応力複屈折が６３２ｎｍの波長で測定されるようにする。したがって、応力複屈折の測定は、典型的には可視波長域で光学的に透明であるＥＵＶマスク３００の基板３１０に対しても実行することができる。ＲｅｇＣ較正を化学線波長から分離することによって、本出願で説明する方法を、透過型フォトリソグラフィマスク１００と反射型フォトリソグラフィマスク３００の両方に使用することができる。

最後に、図１２は、本発明の方法の流れ図１２００を示す。方法は、１２１０から開始する。ステップ１２２０において、１つまたは複数のパターン要素１２０、３６０を有するフォトリソグラフィマスク１００、３００の基板１１０、３１０の複屈折の変化を決定することによって、１つまたは複数の導入されたピクセルの効果が決定される。このステップは、応力複屈折測定を実行するように設計された装置４００によって実行され得る。

ステップ１２３０において、１つまたは複数の導入されたピクセルの決定された効果に基づいて、少なくとも１つのレーザビームパラメータが決定される。ステップ１２３０は、本発明の方法の任意選択のステップである。これは、流れ図１２００では点線の枠で示されている。方法は、ステップ１３４０で終了する。

Claims (20)

1. フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の基板（１１０、３１０）に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための方法であって、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）が１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有し、前記１つまたは複数のピクセルが、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の１つまたは複数の誤差（１９０、３９０）を少なくとも部分的に修正するように機能し、前記方法が、
   前記１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有する前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記基板（１１０、３１０）の複屈折の変化を決定することによって、前記１つまたは複数の導入されるピクセルの前記効果を決定するステップ
   を含む、方法。
2. 前記１つまたは複数の導入されるピクセルの前記効果を決定するステップが、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記基板（１１０、３１０）に前記１つまたは複数のピクセルを導入するために使用されるレーザシステム（７３０）の少なくとも１つのレーザビームパラメータの関数として前記複屈折の前記変化を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記１つまたは複数の誤差（１９０、３９０）を補正するために、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記基板（１１０、３１０）に前記１つまたは複数のピクセルを書き込むときに、前記決定された複屈折の変化に基づいて、前記レーザシステム（７３０）の前記少なくとも１つのレーザビームパラメータを制御するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記複屈折の変化を決定することが、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の化学線波長よりも大きい波長を使用した透過型光学複屈折測定システム（４００）を使用することを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つのレーザビームパラメータが、前記レーザビーム（７３５）のパワー、前記レーザビーム（７３５）のパルス長、パルス密度、焦点幅、焦点深度、波長、波面、および偏光のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記基板（１１０、３１０）の光透過率変動を、前記少なくとも１つのレーザビームパラメータの関数として決定するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記複屈折の変化と、前記基板（１１０、３１０）に導入される前記１つまたは複数のピクセルによって生じる光透過率変動とを関連付けるステップをさらに含み、前記少なくとも１つのレーザビームパラメータがパラメータである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのレーザビームパラメータを制御するステップが、前記１つまたは複数のピクセルを前記基板（１１０、３１０）に導入することが、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記基板（１１０、３１０）の前記光透過率の前記変動の所定の閾値を局所的に超えないように、前記少なくとも１つのレーザビームパラメータの数値を制限することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記１つまたは複数のピクセルを前記基板（１１０、３１０）に導入するために前記レーザシステム（７３０）によって使用される前記波長での前記基板（１１０、３１０）の前記光透過率変動を決定するステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記光透過率変動を、前記１つまたは複数のピクセルが前記基板（１１０、３１０）に導入される前記基板（１１０、３１０）の深度および／または横方向位置の関数として決定するステップをさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記基板（３１０）が、前記基板（３１０）の後面（３７０）上にコーティング（３７５）を有し、前記コーティング（３７５）が、導電性であり、前記１つまたは複数のピクセルが前記基板（３１０）に導入される波長で少なくとも部分的に光透過性である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記複数のピクセルを前記基板（３１０）に導入するために前記レーザシステム（７３０）によって使用される波長での前記基板（３１０）および／または前記コーティング（３７５）の前記光透過率変動を決定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記基板（３１０）および／または前記コーティング（３７５）の前記光透過率変動を決定するステップが、前記光透過率の変動を前記フォトリソグラフィマスク（３００）の前記基板（３１０）の横方向位置の関数として決定することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記基板（３１０）および前記コーティング（３７５）の前記光透過率変動を、前記１つまたは複数のピクセルが前記基板（３１０）に導入される前記基板（３１０）の前記深度および／または前記横方向位置の関数として決定するステップをさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。
15. コンピュータシステム（７６０）に、請求項１〜１４のいずれかに記載の前記ステップを実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
16. フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の基板（１１０、３１０）に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための装置（４００、８００）であって、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）が１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有し、前記１つまたは複数のピクセルが、前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の１つまたは複数の誤差（１９０、３９０）を少なくとも部分的に補正するように機能し、前記装置が、前記１つまたは複数のパターン要素（１２０、３６０）を有する前記フォトリソグラフィマスク（１００、３００）の前記基板（１１０、３１０）の複屈折の変化を決定することによって、前記１つまたは複数の導入される前記ピクセルの前記効果を決定するための手段を備える、装置。
17. 前記複屈折の変化を決定するための前記手段が、偏光計、楕円偏光計、および複屈折結像システム（４００）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の装置（４００、８００）。
18. 前記基板（１１０、３１０）および／または前記基板（１１０、３１０）上に配置されたコーティング（３７５）の光反射および／または光透過率を決定するように適合された光学測定システムをさらに備える、請求項１６または１７に記載の装置（４００、８００）。
19. 前記装置（９００）が、前記１つまたは複数の誤差（１９０、３９０）を補正するために使用されるピクセル書込みシステム（７００）をさらに備える、請求項１６〜１８に記載の装置（４００、８００）。
20. 前記装置（４００、８００）が、請求項１〜１４のいずれかに記載の前記ステップを実行するように適合される、請求項１６〜１９に記載の装置（４００、８００）。

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