(57)【要約】【課題】反射型フォトマスクのパターン検査の精度が向上するとともに、検査に要する時間を短縮する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。【解決手段】基板と、基板上に形成された第一の反射膜と、第一の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吸収体と、吸収体上に形成された遮光膜と、遮光膜上に形成された第二の反射膜と、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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第一の反射膜と、
前記第一の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吸収体と、
前記吸収体上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜上に形成された第二の反射膜と、
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。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に形成された第一の反射膜と、
前記第一の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、
前記発光層上にパターニングされた吸収体と、
前記吸収体上にパターニングされた遮光膜と、
前記遮光膜上にパターニングされた第二の反射膜と、
を備えることを特徴とする反射型フォトマスク。
【請求項３】
順に、基板、第一の反射膜、発光層、吸収体、遮光膜及び第二の反射膜を備える反射型フォトマスクを形成し、
前記発光層に電圧を印加することにより得られる発光光と、前記反射型フォトマスクに前記第二の反射膜側から検査光を照射して得られる反射光とを同時に観察することを特徴とする反射型フォトマスクの検査方法。
【請求項４】
前記電圧又は前記検査光の強度を変化させることにより、前記発光光と前記反射光のコントラストを調整することを特徴とする請求項３に記載の反射型フォトマスクの検査方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の反射型フォトマスクの検査方法を用いて反射型フォトマスクを検査することを特徴とする反射型フォトマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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膜を形成し、この遮光膜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の構造を示す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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
これに対応するため、反射膜と吸収体との間に発光層を有するフォトマスクとその発光を利用した検査方法が発明された。これによると、検査方法が反射光を利用する方法では無いためパターン非開口部からの光の放射は無い。従って開口部と非開口部との間のコントラストを大きくとることができ、検査が容易になった。
【０００７】
一方で、外部からマスクに照射して得られる反射光にせよ、マスクの発光層から発せられる発光光にせよ、いずれも単一の光による検査方法には限界もある。パターンは製造時の様々な不確定要因によりテーパ形状を有していたり、側面に荒れを有していたりする。こういった事情から検査を正確に行うには従来のように明部を極端に明るく暗部は極端に暗くしてコントラストを高めるだけではなく、暗部もある程度明るくして明部と暗部の差分を観察する方がパターンを明瞭に観察できる場合もある。これには明部と暗部の輝度を個別に制御することが要求される。従来の、マスクに検査光を照射してマスク上で反射した光のみを観察する検査方法では、明部と暗部の、すなわちパターン開口部と非開口部の輝度を個別に変化させることはできなかった。また同様にマスクに組み込んだ発光層を発光させこれを観察する検査方法では暗部の輝度は低く保たれたままであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、反射型フォトマスクの検査の精度が向上するとともに、検査に要する時間を短縮する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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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第一の反射膜と、第一の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吸収体と、吸収体上に形成された遮光膜と、遮光膜上に形成された第二の反射膜と、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。
【００１０】
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第一の反射膜と、第一の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、発光層上にパターニングされた吸収体と、吸収体上にパターニングされた遮光膜と、遮光膜上にパターニングされた第二の反射膜と、を備える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。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、順に、基板、第一の反射膜、発光層、吸収体、遮光膜及び第二の反射膜を備える反射型フォトマスクを形成し、発光層に電圧を印加することにより得られる発光光と、反射型フォトマスクに第二の反射膜側から検査光を照射して得られる反射光とを同時に観察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。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発明は、電圧又は検査光の強度を変化させることにより、発光光と反射光のコントラストを調整することを特徴とする請求項３に記載の反射型フォトマスクの検査方法としたものである。
【００１３】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の反射型フォトマスクの検査方法を用いて反射型フォトマスクを検査することを特徴とする反射型フォトマスク検査装置としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、反射型マスクの明部、すなわちパターン開口部の輝度は発光層に投入する電力により変化させることができ、また暗部、すなわちパターン非開口部の輝度は、第二の反射膜が検査光に対して反射する特性を有することからマスクに照射する検査光の輝度を変えることにより変化させることができ、明部と暗部の輝度を個別に制御することが可能となり、最も観察しやすい環境を作り出すことができるため、検査の精度が向上するとともに、検査に要する時間を短縮する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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、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。
【００１６】
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、基板１０１上に形成された、露光光を反射する第一の反射膜１０２と、第一の反射膜１０２上に形成された発光層１２０と、発光層１２０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。
【００１７】
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ことが好ましい。露光や検査の過程で基板を静電チャックする必要がある場合には基板裏面に裏面導電膜１００を設ける。
【００１８】
露光光を反射する第一の反射膜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。
【００１９】
発光層１２０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、上部電極１０７を有する。
【００２０】
発光層１２０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。第一の反射膜１０２が１層構造である場合は、第一の反射膜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光を用いる場合は第一の反射膜１０２は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Ｓｉ３Ｎ４、蛍光体１０５にはＺｎＳ、上部誘電体１０６にはＳｉ３Ｎ４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１２０から放射される発光光（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。
【００２１】
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が良い材料が選定される。
【００２２】
遮光膜１０９は発光層１２０から放射される発光光（電磁波）を遮光する材料が要求される。発光層１２０から放射される発光光（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。
【００２３】
吸収体１０８には遮光膜１０９の効果を含んでも良い。その場合、遮光膜１０９を省略することができる。
【００２４】
第二の反射膜１１０は遮光膜の上部に位置し、検査光の波長に対してこれを反射する特性を有する材料、膜厚を選定する。用いる検査光の波長に依存するので材料や膜厚を規定することは好適ではない。本発明に関し、その最大の効果を得るためには第二の反射膜１１０の検査光反射率はパターン開口部の反射率よりも大きくなることが望ましいが、必ずしも限定はされない。
【００２５】
遮光膜１０９には第二の反射膜１１０の効果を含んでも良い。その場合、第二の反射膜１１０を省略することができる。吸収体１０８に遮光膜１０９の効果が含まれる場合には、吸収体１０８に第二の反射膜１１０の効果を含んでもよい。その場合、第二の反射膜１１０を省略することができる。
【００２６】
以上のような薄膜の形成において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１２０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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。遮光膜１０９や第二の反射膜１１０がある場合にはこれについても同様である。遮光膜１０９がある場合には遮光膜１０９を、第二の反射膜１１０がある場合にはさらに第二の反射膜１１０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。
【００２９】
完成したフォトマスクの発光層１２０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１２０から発光光（電磁波）が放射され、発光光（電磁波）は上部のパターニングされた遮光膜１０９（吸収体１０８が遮光膜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。この発光光（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。
【００３０】
また完成したフォトマスクに検査光を照射し、第二の反射膜１１０で反射した反射光（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。
【００３１】
本発明の検査方法では、前記２つの方法を同時に行い、発光層１２０から放射された発光光（電磁波）と第二の反射膜１１０で反射した反射光（電磁波）とを同時に観察して検査する。この時、発光層１２０に投入する電力を大きくしてパターン開口部からの光量を多く確保し、マスクに照射する検査光の輝度は小さくしてパターン非開口部からの光量を、開口部からの光量と比較して小さくする。これを初期値として両者の光量を変化させ最も良好にパターンを観察できるコントラストになるように輝度を調整する。
【００３２】
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電源２０５と探針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。
【００３３】
探針２０２は発光層１２０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。この電圧値は発光層１２０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のそれぞれに当て、発光層用電源２０５から電圧を印加することでマスクの発光層１２０から発光光（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にて光を検知し、解析用計算機２０１にて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。
【００３４】
さらに検査装置は検査光光源２０６を備え、マスクに照射する検査光の輝度と、発光層に投入する電力の双方を個別に制御できる機構を組み込む。図２では、これがコントラスト調整用制御装置２０７に該当する。
【００３５】
このようにして本発明の検査装置が完成する。以上詳細に説明したように、本発明によれば、明部と暗部の輝度を個別に制御することが可能となり、最も観察しやすい環境を作り出すことができるため、検査の精度が向上するとともに、検査に要する時間を短縮する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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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２】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。
【図３】従来の一般的な反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・裏面導電膜
１０１・・・基板
１０２・・・第一の反射膜
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・・・遮光膜
１１０・・・第二の反射膜
１２０・・・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
２０６・・・検査光光源
２０７・・・コントラスト調整用制御装置
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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