CN102789126B

CN102789126B - 光掩模及其制造方法

Info

Publication number: CN102789126B
Application number: CN201210053889.0A
Authority: CN
Inventors: 奥田健太郎; 冈本阳介; 桥本隆希; 佐藤英典
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Japanese Businessman Panjaya Co ltd; Kioxia Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP5306391B2; JP2012181426A; US8778570B2; KR20120100814A; KR101376425B1; US20120225374A1; CN102789126A

Abstract

本发明的后述的实施方式涉及光掩模及其制造方法。光掩模具备：基板；膜部，设置在上述基板的表面上，具有比上述基板的光透射率低的光透射率；图案，设置在上述膜部表面上，被转印到被转印体上；以及检测标记，在上述膜部上设置有多个，透射光的强度被抑制，以便抑制向上述被转印体的转印。

Description

光掩模及其制造方法

本申请基于2011年3月2日提出的日本专利申请第2011-045150号并主张其优先权，这里引用其全部内容。

技术领域

本发明的后述的实施方式涉及光掩模及其制造方法。

背景技术

近年来，在半导体装置等微细构造体中所形成的图案的微细化得到发展。因此，对于在用于形成这种微细的图案的光刻工序中使用的光掩模，要求极其严格的精度。

此处，提出有如下的技术：将形成在光掩模的描绘区域中的检测标记转印到晶片的曝光面上，通过检测所转印的检测标记来检查光掩模自身的精度以及叠合精度。

但是，由于检测标记被转印在晶片的曝光面上，所以对于形成检测标记的位置产生较大的制约。因此，检查计测精度变差，难以制造精度较高的光掩模。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种光掩模及其制造方法，使检查计测精度变高，容易制造精度较高的光掩模。

实施方式所涉及的光掩模为，具备：基板；膜部，设置在上述基板的表面上，具有比上述基板的光透射率低的光透射率；图案，设置在上述膜部表面上，被转印到被转印体上；以及检测标记，在上述膜部设置有多个，透射光的强度被抑制，以便抑制向上述被转印体的转印。

实施方式所涉及的光掩模的制造方法为，具有：在基板的表面上形成具有比上述基板的光透射率低的光透射率的膜部的工序；和基于描绘数据描绘转印到被转印体上的图案的描绘工序，其特征在于，在上述描绘工序中，基于上述描绘位置的修正数据，描绘多个透射光的强度被抑制以便抑制向上述被转印体的转印的检测标记。

附图说明

图1是用于例示第1实施方式的光掩模的示意图。图1(a)是第1实施方式的光掩模的示意俯视图，图1(b)是图1(a)的A-A向视截面的示意放大图，图1(c)是图1(b)的B-B向视图，图1(d)是图1(a)的C-C向视截面的示意放大图。

图2(a)、图2(b)是用于例示检测标记的配设方式的示意俯视图。

图3是用于例示用于使检测标记不被转印到被转印体上的尺寸条件等的示意图。

图4是用于例示转印时的光学像(aerialimage)对比度变低那样的检测标记的示意图。图4(a)是用于例示进行光学像对比度的调整之前的检测标记的示意图，图4(b)是用于例示曝光中的照明形状的示意图，图4(c)是用于例示被转印体上的光学像对比度的示意图，图4(d)是用于例示进行光学像对比度的调整之后的检测标记的示意图。

图5(a)～图5(d)是用于例示转印时的光学像对比度变低那样的检测标记的形状的示意图。

图6(a)～图6(c)是用于对第2实施方式的光掩模的制造方法进行例示的示意工序截面图。

图7是用于例示光掩模的制造工序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图举例说明实施方式。另外，在各个附图中，对于同样的构成要素赋予相同符号而适当省略详细的说明。此外，作为一个例子，将本实施方式的光掩模为半色调型相移掩模的情况作为例子进行说明。

［第1实施方式］

首先，举例说明第1实施方式的光掩模。图1是用于例示第1实施方式的光掩模的示意图。另外，图1(a)是第1实施方式的光掩模的示意俯视图，图1(b)是图1(a)的A-A向视截面的示意放大图，图1(c)是图1(b)的B-B向视图，图1(d)是图1(a)的C-C向视截面的示意放大图。其中，在图1(a)中，为了避免复杂化而将后述的图案6省略，并将检测标记7的配设方式进行概念性地表示。

如图1(a)、图1(b)所示，在光掩模1上设置有基板2、膜部3、遮光膜4、描绘区域5、图案6以及检测标记7。基板2例如呈矩形的平板状，能够由透光性较高的材料形成。基板2例如能够由合成石英玻璃等形成。

膜部3设置在基板2的一个表面上，能够具有比基板2的光透射率低的光透射率。膜部3能够成为所谓的半色调膜。膜部3例如由氟化铬类(CrF)、硅化钼类(MoSiON、MoSiO)、硅化钨类(WSiO)、硅化锆类(ZrSiO)等材料形成，能够使深紫外光的透射率为百分之几程度。遮光膜4被设置为在基板2的周缘区域中覆盖膜部3。遮光膜4例如能够由铬(Cr)等形成。

此外，在光掩模1上设置有描绘区域5。描绘区域5设置在基板2的中央侧区域。描绘区域5是形成图案6、检测标记7的区域。

图案6能够设置在膜部3上，包括：电路图案，向被转印体(例如晶片等)上转印；和辅助图案，与电路图案邻接地配置，用于提高电路图案的析像度。

通过在描绘区域5中将膜部3的一部分选择性地除去，由此形成图案6。即，图案6由开口部等构成，该开口部能够使具有能够进行向被转印体的转印的光强度的光透射。

检测标记7设置在膜部3上，能够抑制透射光的强度，以便抑制其向被转印体的转印。另外，与抑制向被转印体的转印的情况相关的详细内容将后述。设置检测标记7是为了检查光掩模1自身的精度。例如，如果在光掩模1上设置有检测标记7，则能够使用已知的光掩模检查装置、尺寸计测装置等对检测标记7的位置、检测标记7彼此之间的尺寸进行测定。因此，能够容易且精密地对光掩模1的精度进行检查计测。此外，如果设置有多个检测标记7，则能够对多个检测标记7进行检测，因此能够通过平均化效果来抑制检测结果的偏差。

这里，一般来说，通过对检测数据(传感器数据)与参照数据(设计数据)进行比较，由此对光掩模上的电路图案等的位置偏移缺陷(错放)进行检测。在该情况下，在其他的从电路图案等离开的位置上所设置的所谓孤立孔等的位置偏移，变得难以进行检测。但是，如果设置有多个检测标记7，则能够将设置在孤立孔等附近的检测标记7作为基准，因此还能够提高对于孤立孔等的位置偏移缺陷的检测精度。

此外，在设置在基板2的一个表面上的膜部3上存在残余应力。因此，如果在膜部3上设置多个还作为开口部的检测标记7，则能够缓和残余应力。结果，能够抑制光掩模1的变形，因此能够提高图案6的位置精度。

此外，在将光掩模1向曝光装置进行安装的情况下，通过设置在曝光装置上的保持机构来机械地保持光掩模1。此时，如果在光掩模1上设置有多个检测标记7，则能够检测在光掩模1被机械地保持时产生的变形量等。并且，例如在变形量等过大的情况下，还能够使对于光掩模1的保持力减弱等，而缓和在光掩模1上产生的变形。

使用检测标记7而检测到的光掩模1的检测信息(例如描绘区域5中的位置偏移信息等)，被反馈到下次制造的光掩模(例如下次制造的同一规格的光掩模、类似规格的光掩模等)的描绘位置的修正数据中。因此，能够使光掩模的精度累积性地提高。

接着，举例说明检测标记7的形状及配设条件等。如果使检测标记7成为具有边缘(棱边)的形状，则能够容易且精密地进行检测，因此能够使检测标记7的检测精度提高。此外，检测标记7能够具有沿第1方向设置的第1边缘和沿与第1方向交叉的第2方向设置的第2边缘。如果成为这样，则能够使第1、第2方向上的检测标记7的检测精度提高。

作为检测标记7的形状，能够成为具有含有垂直和水平的直线的部分的形状。并且，对称的形状更优选。具体而言，能够举出线对称、点对称、旋转对称或者上下左右对称。例如，检测标记7的形状，还能够成为具有含有任意多边形的部分的形状或者成为将多个任意多边形组合了的形状等。在此，作为一个例子，将检测标记7的形状为十字形状的情况作为例子进行说明。在检测标记7的形状例如为十字形状那样在相互正交的方向上具有边缘的形状的情况下，能够使二维方向上的检测标记7的检测精度提高。

图2是用于例示检测标记的配设方式的示意俯视图。在图2(a)中，作为一个例子而描画有作为将膜部3贯通的图案的孔状图案6，在图2(b)中，作为另一个例子而描画有作为将膜部3贯通的图案的线状图案6a。另外，在图2(a)和图2(b)中，孔状图案6的尺寸及配置不同，但检测标记7设置在膜部3上的部分、即未设置孔状图案6的部分上的情况不变。

检测标记7能够如图1(a)、图2(a)、图2(b)所示那样设置为矩阵状。例如，图1(a)是检测标记7的配设间距为10mm的情况，图2(a)是检测标记7的配设间距为1mm的情况，图2(b)是检测标记7的配设间距为100μm的情况。但是，检测标记7的配设方式并不限定于矩阵状，例如也可以是曲折状那样的其他规则的配设方式，也可以是设置在孤立图案周边等任意位置上那样的配设方式。

此外，检测标记7彼此之间的尺寸既可以一定(等间距尺寸)，也可以不同。此外，还能够使检测标记7彼此之间的尺寸为一定的部分和不同的部分混合存在。在该情况下，当使检测标记7彼此之间的尺寸过大时，检查精度有可能降低。此外，当使检测标记7彼此之间的尺寸过小时，检测标记7的数量变得过多而计测效率有可能降低。因此，检测标记7彼此之间的尺寸及检测标记7的数量，能够根据所要求的检查精度及检查效率等而适当变更。

此外，还能够使检测标记7的配设具有分布。例如，在经验性地得知了尺寸精度容易恶化的部分的情况下，能够使该部分中的检测标记7彼此之间的尺寸变小、或者使检测标记7的数量增加。此外，在经验性地得知了尺寸精度容易变得良好的部分的情况下，能够使该部分中的检测标记7彼此之间的尺寸变大、或者使检测标记7的数量减少。

此处，通过将膜部3的一部分选择性地除去来形成检测标记7，因此光会透射检测标记7，但检测标记7不会被转印到被转印体上。如果使检测标记7不被转印到被转印体上，则能够使与设置检测标记7的位置相关的限制大幅地缓和。因此，容易将检测标记7设置在对于光掩模的检查计测来说适当的位置上，因此能够使光掩模1的检查精度大幅地提高。

即，透射检测标记7的透射光的强度被抑制，以便抑制其向被转印体的转印。例如，在检测标记7的形状为矩形形状或者为十字形状那样将多个矩形形状组合了的形状的情况下，如果使矩形形状的宽度尺寸(短边长度)比规定值小，则能够抑制检测标记7被转印到被转印体上。

图3是用于例示用于使检测标记7不被转印到被转印体上的尺寸条件等的示意图。另外，图3是例示检测标记的形状为十字形状的情况的图。在该情况下，例如如果曝光光的波长为193nm程度，则通过使构成十字形状的矩形形状的宽度尺寸W小于160nm，由此能够抑制检测标记7a被转印到被转印体上。此外，如果使构成十字形状的矩形形状的宽度尺寸W为120nm以下，则能够更可靠地抑制检测标记7被转印到被转印体上。

此外，即使对检测标记7的转印进行了抑制，如果在图案6的过于近处设置有检测标记7，则有时图案6的转印精度等也会受到影响。因此，将检测标记7设置在图案6(在图3中例示的情况下为孔状图案6)不进入以检测标记7为中心的规定范围内那样的位置上。根据本发明人所得到的见解，只要使图案6不进入离检测标记7为2μm的范围内，就能够抑制检测标记7对图案6的转印精度等产生的影响。即，将检测标记7设置为图案6与检测标记7之间的尺寸为2μm以上即可。

此外，如果使检测标记7的析像度降低，则检测标记7更难以被转印到被转印体上。在该情况下，如果使检测标记7被转印时的光学像(aerialimage)对比度变低，则检测标记7更难以被转印到被转印体上。

图4是用于例示被转印时的光学像(aerialimage)对比度变低那样的检测标记的示意图。另外，图4(a)是用于例示进行光学像对比度的调整之前的检测标记的示意图，图4(b)是用于例示曝光中的照明形状的示意图，图4(c)是用于例示被转印体上的光学像的示意图，图4(d)是用于例示进行光学像对比度的调整之后的检测标记的示意图。此处，图4(c)是通过模拟来求出在图4(a)中例示的检测标记被转印时的情况的图。此外，以单调色的浓淡来表示光学像，并以越暗的部分越浓、越亮的部分越淡的方式进行显示。

当对于在图4(a)中例示那样的具有十字形状的检测标记17、从在图4(b)中例示那样的双眼照明(偶极照明)照射曝光光时，被转印体上的光学像成为在图4(c)中例示的像。

在该情况下，如图4(d)所示，如果在图4(c)中的与亮部18相对应的位置上设置膜部18a、在与暗部19相对应的位置上设置开口部19a(相当于第1控制部的一个例子)，则能够减小亮部18与暗部19之间的明亮度的差，所以能够使光学像对比度降低。即，检测标记17能够具有通过使光透射而使被转印体上的光学像对比度降低的开口部19a及膜部18a。如此，只要成为被转印时的光学像对比度变低那样的检测标记17，则即使与曝光条件相关的装置间差别以及装置条件存在偏差等，也能够使其更难以被转印到被转印体上。另外，在图4(d)中例示的图中设置有膜部18a和开口部19a，但以被转印时的光学像对比度变低的方式设置膜部18a及开口部19a的至少某一个即可。

此处，不同点为，在电路图案的情况下，在能够使析像度提高的位置上设置辅助图案，但在检测标记17的情况下，在能够使析像度降低的位置上设置膜部18a及开口部19a的至少某一个。

此外，还能够成为被转印时的光学像对比度变低那样的检测标记的形状。图5是用于例示被转印时的光学像对比度变低那样的检测标记的形状的示意图。例如，在检测标记7的形状为十字形状等的情况下，具有在被转印体上与检测标记7的中心附近相对应的位置的明亮度变亮的倾向。

在该情况下，例如在图5(a)中例示的那样，通过成为从中心隔开规定尺寸以放射状设置细长的矩形形状的开口部27a的检测标记27，能够抑制在被转印体上与检测标记27的中心附近相对应的位置的明亮度变得过亮。

此外，例如如在图5(b)中例示的那样，通过成为从中心隔开规定尺寸而细长的矩形形状的开口部37a被设置为框状的检测标记37，能够抑制在被转印体上与检测标记37的四角相对应的位置的明亮度变得过亮。即，检测标记能够在规定位置上具有通过抑制光的透射而使被转印体上的光学像对比度降低的抑制部(相当于第2控制部的一个例子)。另外，上述膜部18a相当于抑制部的一个例子。此外，例如如图5(c)所示，也可以将在图5(a)中例示的检测标记在一个方向上排列。如果这样，则应作为基准的开口部27a的数量增加，能够进一步提高位置测定的精度。此时，当将图5(a)的检测标记排列奇数个时，能够以一个检测标记为中心地配置。同样，如图5(d)所示，也可以将图5(b)中例示的检测标记在一个方向上排列。如此，也能够进一步提高位置测定的精度。此时，当将图5(b)的检测标记排列偶数个时，能够以开口部37a为中心地配置。另外，多个检测标记27、37的排列并不限定于如图5(c)及图5(d)所示那样的一维的排列，也包括二维的排列。

[第2实施方式]

接着，对第2实施方式的光掩模的制造方法进行例示。图6是用于对第2实施方式的光掩模的制造方法进行例示的示意工序截面图。

首先，如图6(a)所示，在由石英玻璃等形成的基板2的一个表面上，形成具有比基板2的光透射率低的光透射率的膜部3。例如，能够通过使用溅射法对氟化铬类(CrF)、硅化钼类(MoSiON、MoSiO)、硅化钨类(WSiO)、硅化锆类(ZrSiO)等材料进行成膜，来形成膜部3。

接着，在膜部3的上表面上层叠地成膜遮光膜4。例如，能够通过使用溅射法对铬(Cr)等进行成膜，来形成遮光膜4。如以上那样形成光掩模坯料。

接着，如图6(b)所示，在遮光膜4的上表面上涂布抗蚀剂8。抗蚀剂8的涂布例如能够使用旋涂法等已知的涂布方法。然后，使用电子束描绘法等，基于预先制作的描绘数据，在抗蚀剂8上描绘向被转印体上转印的图案6(电路图案、辅助图案等)和检测标记。此时，基于描绘数据，描绘透射光的强度被抑制为其向被转印体的转印被抑制的检测标记。此外，所描绘的检测标记，能够成为具有矩形形状、矩形形状的宽度尺寸小于160nm的标记。此外，能够描绘为图案6与检测标记的中心之间的尺寸为2μm以上。另外，所描绘的检测标记能够与上述的标记相同，所以省略详细的说明。

对描绘了图案6和检测标记的抗蚀剂8进行烘烤处理，通过进行使用了碱性显影液的喷射显影来形成抗蚀剂掩模。将抗蚀剂掩模用作为蚀刻掩模，使用RIE(ReactiveIonEtching：反应离子蚀刻)法将遮光膜4和膜部3依次除去。

接着，使用干灰法、清洗法等将抗蚀剂掩模除去。接着，如图6(c)所示，通过使用湿式蚀刻法等将描绘区域5中的遮光膜4除去，由此制造具有图案6和检测标记的光掩模1。

如此制造的光掩模1，在制造半导体装置等微细构造体时的曝光工序中使用。此外，使用检测标记来检测所制造的光掩模1的精度，所检测出的光掩模1的检测信息被反馈到下次制造的光掩模(例如下次制造的同一规格的光掩模、类似规格的光掩模等)的描绘位置的修正数据中。

接着，作为一个例子，例示检测出的光掩模的检测信息被反馈到下次制造的光掩模的制造中的情况。图7是用于例示光掩模的制造工序的流程图。如图7所示，首先，制作与第1光掩模11相关的描绘数据。另外，在所制作的描绘数据中，除了与图案6(电路图案、辅助图案等)相关的数据以外，还包括与检测标记相关的数据。

接着，与上述同样，进行用于制造第1光掩模11的描绘(步骤S1)。此时，与图案6一起也描绘检测标记。接着，通过检测标记来检测被描绘了检测标记的第1光掩模11的描绘位置的精度(步骤S2)。例如，能够通过使用已知的光掩模检查装置、尺寸检查装置等对检测标记的位置、检测标记彼此之间的尺寸进行测定，由此来进行第1光掩模11的精度检测。与所检测出的第1光掩模11的精度相关的信息，向下次制造的第2光掩模11a的描绘数据中反馈。例如，能够基于所检测出的第1光掩模11的精度，对描绘位置的修正数据进行修正。

然后，在曝光工序中，使用第1光掩模11将图案6转印到被转印体上(步骤S3)。此时，形成在第1光掩模11上的检测标记被转印到被转印体上的情况被抑制。

然后，基于被反馈了与第1光掩模11的精度相关的信息的描绘数据，进行用于制造第2光掩模11a的描绘(步骤S1a)。即，在第2光掩模11a的制造中，基于被修正的描绘数据来描绘图案6。此时，与图案6一起也描绘检测标记。接着，使用检测标记来检测第2光掩模11a的精度(步骤S2a)。与所检测到的第2光掩模11a的精度相关的信息被反馈到下次制造的光掩模的描绘数据中。因此，能够使光掩模的精度累积性地提高。

然后，与上述同样，在曝光工序中，使用第2光掩模11a将图案6转印到被转印体上(步骤S3a)。

根据以上例示的实施方式，能够实现能够达成检查计测精度的提高的光掩模及其制造方法。以上，例示了几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式及其变形例包含于发明的范围及主旨中，并且包含在专利请求的范围所记载的发明和与其等价的范围中。此外，上述各实施方式能够相互组合而实施。

例如，第1光掩模11等所具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置、数量等，并不限定于例示的情况而能够适当变更。此外，作为一个例子说明了光掩模是半色调型相移掩模的情况，但并不限定于此。例如，能够应用于二元掩模、利文森型相移掩模、无铬相移掩模、EUV(extremeultraviolet：极紫外)掩模等各种光掩模。

Claims

1.一种光掩模，其特征在于，具备：

基板；

膜部，设置在上述基板的表面上，具有比上述基板的光透射率低的光透射率；

图案，设置在上述膜部表面上，被转印到被转印体上；以及

检测标记，在上述膜部上设置有多个，透射光的强度被抑制，以便抑制向上述被转印体的转印，

上述检测标记还具有作为第1控制部的开口部，该第1控制部通过使光透射而使上述被转印体上的光学像对比度降低。

2.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

上述检测标记具有沿第1方向设置的第1边缘和沿与上述第1方向交叉的第2方向设置的第2边缘。

3.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

上述检测标记具有对称的矩形形状，上述矩形形状的宽度尺寸小于160nm。

4.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

被设置为上述检测标记与上述图案之间的距离为2μm以上。

5.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

多个上述检测标记被一维或者二维地排列。

6.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

上述检测标记还具有第2控制部，该第2控制部通过抑制光的透射而使上述被转印体上的光学像对比度降低。

7.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

上述检测标记具有以下形状中的至少某个形状：具有含有多边形的部分的形状；和将多个多边形组合了的形状。

8.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

多个上述检测标记彼此之间的尺寸一定。

9.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

多个上述检测标记被设置为矩阵状。

10.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在被预想为尺寸精度容易恶化的部分设置的上述检测标记的数量，比在被预想为尺寸精度容易成为良好的部分设置的上述检测标记的数量多。

11.一种光掩模的制造方法，具有：

在基板的表面上形成具有比上述基板的光透射率低的光透射率的膜部的工序；和

基于描绘数据描绘转印到被转印体上的图案的描绘工序，

其特征在于，

在上述描绘工序中，基于上述描绘位置的修正数据，描绘多个透射光的强度被抑制以便抑制向上述被转印体的转印的检测标记，

在上述描绘工序中，描绘多个还具有作为第1控制部的开口部的上述检测标记，该第1控制部通过使光透射而使上述被转印体上的光学像对比度降低。

12.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

还具有：

使用多个上述检测标记来检测被描绘了多个上述检测标记的第1光掩模的精度的工序；和

基于所检测出的上述第1光掩模的精度对上述描绘位置的修正数据进行修正的工序，

在第2光掩模的制造中，基于所修正的上述描绘位置的修正数据，描绘上述图案。

13.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中被描绘多个的上述检测标记具有矩形形状，上述矩形形状的宽度尺寸小于160nm。

14.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中，以上述图案与上述检测标记之间的距离为2μm以上的方式进行描绘。

15.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中，以一维或二维地排列多个上述检测标记的方式进行描绘。

16.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中，描绘多个还具有第2控制部的上述检测标记，该第2控制部通过抑制光的透射而使上述被转印体上的光学像对比度降低。

17.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中，以矩阵状描绘多个上述检测标记。

18.如权利要求11所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

在上述描绘工序中，使在被预想为尺寸精度容易恶化的部分描绘的上述检测标记的数量，比在被预想为尺寸精度容易成为良好的部分描绘的上述检测标记的数量多。