JP2013026424A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、露光光源として極端紫外線(Extreme Ultra-Violet:以下、EUVという)を用いる光リソグラフィ工程を有する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique that is effective when applied to the manufacture of a semiconductor device having an optical lithography process using extreme ultraviolet (Extreme Ultra-Violet: hereinafter referred to as EUV) as an exposure light source. is there.
LSI、ICなどの半導体デバイスは、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を照射し、前記回路パターンを、縮小光学系を介して半導体基板(以下、「ウエハ」と称する)上に転写する光リソグラフィ工程を繰り返し用いることによって、大量生産されている。 Semiconductor devices such as LSI and IC irradiate a mask, which is an original on which a circuit pattern is drawn, with exposure light, and the circuit pattern is placed on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a “wafer”) via a reduction optical system. It is mass-produced by repeatedly using a photolithographic process for transferring.
近年、半導体デバイスの微細化が進み、光リソグラフィの露光波長をより短くして解像度を上げる方法が検討されている。すなわち、これまでは波長193nmのフッ化アルゴン(ArF)エキシマレーザ光を光源に用いるArFリソグラフィが開発されてきたが、最近では、それよりも遙かに波長の短いEUV光(波長=13.5nm)を用いるリソグラフィの開発が進められている。 In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has progressed, and methods for increasing the resolution by shortening the exposure wavelength of photolithography have been studied. That is, until now, ArF lithography using an argon fluoride (ArF) excimer laser beam having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed, but recently, EUV light having a much shorter wavelength (wavelength = 13.5 nm). Development of lithography using) is underway.
上記EUV光の波長域では、物質の光吸収の関係で、従来の光リソグラフィ用透過マスクが使用できない。そのため、EUVリソグラフィ用のマスクブランクとしては、例えばMo(モリブデン)膜とSi(シリコン)膜とを交互に積層した多層膜による反射を利用した多層膜反射基板が使用される。この多層膜反射は、一種の干渉を利用した反射である。 In the wavelength range of the EUV light, a conventional transmission mask for optical lithography cannot be used due to the light absorption of the substance. Therefore, as a mask blank for EUV lithography, for example, a multilayer film reflective substrate using reflection by a multilayer film in which Mo (molybdenum) films and Si (silicon) films are alternately stacked is used. This multilayer film reflection is a reflection utilizing a kind of interference.
EUVリソグラフィ用のマスクは、石英ガラスや低熱膨張ガラスからなる基板上に上記した多層膜が被着された多層膜ブランクと、この多層膜ブランク上に形成された吸収体パターンとで構成されている。EUVリソグラフィでは、露光波長が13.5nmと極めて短いため、マスク表面に露光波長の数分の1程度のごく僅かな高さの異常が発生した場合でも、その高さ異常に起因して反射率の局所的な差が生じ、転写の際に欠陥を生じさせる。このように、EUV光リソグラフィマスクは、従来の光リソグラフィ用透過マスクと比較した場合、欠陥転写に関して質的に大きな差があることから、位相欠陥の転写が実用上の大きな問題となっている。 A mask for EUV lithography is composed of a multilayer film blank in which the above multilayer film is deposited on a substrate made of quartz glass or low thermal expansion glass, and an absorber pattern formed on the multilayer film blank. . In EUV lithography, since the exposure wavelength is as short as 13.5 nm, even if a slight height abnormality of about a fraction of the exposure wavelength occurs on the mask surface, the reflectance is caused by the height abnormality. This causes a local difference and causes defects during transfer. Thus, since EUV optical lithography masks have a large qualitative difference with respect to defect transfer when compared with conventional transmission masks for optical lithography, transfer of phase defects has become a large practical problem.
上記した位相欠陥の検査方法の代表的なものとして、レーザ光をマスクブランクに対して斜め方向から照射し、その乱反射光から異物を検出するレーザ検査法と、マスクパターン露光に用いる波長と同じ波長のEUV光を用いて欠陥検出する同波長(at wavelengthまたはActinic)欠陥検査法とが知られている。このうち、位相欠陥検査感度が高いものは、後者であり、ハーフピッチ22nm以降の微細パターンに対応した位相欠陥検査では、この同波長(at wavelength)欠陥検査法が不可欠と考えられている。 As a representative example of the above-described phase defect inspection method, a laser inspection method for irradiating a mask blank from an oblique direction and detecting foreign matter from the irregularly reflected light, and the same wavelength as that used for mask pattern exposure The same wavelength (at wavelength or actinic) defect inspection method for detecting defects using EUV light is known. Of these, the latter having the high phase defect inspection sensitivity is the latter, and this at-wavelength defect inspection method is considered indispensable in the phase defect inspection corresponding to the fine pattern of half pitch 22 nm or later.
また、同波長欠陥検査法には、暗視野像を用いる方法(例えば特許文献1、5参照)、明視野を用いるX線顕微鏡法(例えば特許文献2参照)、暗視野を用いて欠陥を検出し、フレネルゾーンプレートを用いた明視野系で欠陥同定を行う暗視野明視野併用法(例えば特許文献3参照)などがある。 In addition, the same wavelength defect inspection method includes a method using a dark field image (for example, see Patent Documents 1 and 5), an X-ray microscope method using a bright field (for example, see Patent Document 2), and detecting a defect using a dark field. In addition, there is a dark field bright field combination method (for example, see Patent Document 3) in which defect identification is performed in a bright field system using a Fresnel zone plate.
上記した同波長欠陥検査法のうち、明視野を用いるX線顕微鏡法は感度が高いが、ノイズに検査信号が埋もれ易くなることから、検査に用いるピクセルサイズを小さくする必要があり、フルフィールドの検査はスループットの観点から難しいと言う問題がある。これに対し、暗視野像を用いる方法は、検査感度が高く、かつノイズも少ないことから、検査に用いるピクセルサイズも比較的大きく取れ、フルフィールド検査に適している。 Among the above-mentioned defect inspection methods for the same wavelength, X-ray microscopy using a bright field has high sensitivity, but the inspection signal is likely to be buried in noise. Therefore, it is necessary to reduce the pixel size used for the inspection. There is a problem that inspection is difficult from the viewpoint of throughput. On the other hand, the method using a dark field image has high inspection sensitivity and low noise, so that the pixel size used for the inspection can be relatively large and is suitable for full-field inspection.
また、上記した各種位相検査法に基づくEUV光リソグラフィマスクの欠陥修正法としては、吸収体パターンの輪郭を修正し、露光装置でパターンを転写したときの投影像を改善する手法(例えば特許文献4参照)が開示されている。EUV光リソグラフィマスクの欠陥修正にこのような手法を採用する理由は、40層以上にも及ぶ多層膜の内部あるいはそれよりも下層に生じた核による位相欠陥を直接修正することが難しいからである。 Further, as a defect correction method for an EUV light lithography mask based on the above-described various phase inspection methods, a method of correcting the contour of an absorber pattern and improving a projected image when the pattern is transferred by an exposure apparatus (for example, Patent Document 4). Reference). The reason for adopting such a method for defect correction of an EUV photolithographic mask is that it is difficult to directly correct phase defects caused by nuclei generated in the lower layer or the lower layer of a multilayer film of 40 layers or more. .
EUV光リソグラフィ用のマスクに位相欠陥が見つかった場合には、特許文献4に示されるように、位相欠陥のある場所を特定し、その近傍の吸収体パターンの輪郭を補正する、あるいは欠陥場所が吸収体パターンの直下になるようなマスクを使用するなどの救済策が採られる。 When a phase defect is found in a mask for EUV light lithography, as shown in Patent Document 4, the location of the phase defect is specified and the contour of the absorber pattern in the vicinity thereof is corrected, or the defect location is A remedy is taken such as using a mask directly under the absorber pattern.
これらの救済策は、位相欠陥自体を直接修正するのではなく、位相欠陥に隣接する吸収体パターンを加工修正することによって投影像の光強度分布を調整し、所望の転写寸法やパターンが得られるようにするものである。 These remedies do not directly correct the phase defect itself, but adjust the light intensity distribution of the projected image by processing and correcting the absorber pattern adjacent to the phase defect to obtain a desired transfer size and pattern. It is something to do.
しかしながら、これらの救済策を実際に行った場合には、吸収体パターンが障害となって位相欠陥の大きさやインパクトが単純には特定できないために、欠陥の修正に多数の工程が必要となり、修正効率が悪いと言う問題があった。 However, when these remedies are actually implemented, the absorber pattern becomes an obstacle, and the magnitude and impact of the phase defect cannot be simply specified. There was a problem of inefficiency.
すなわち、これらの救済策では、位相欠陥の全容が把握できないため、吸収体パターンの追加加工を行う度に吸収体パターンの影や直下に隠れていた位相欠陥が顕在化し、欠陥修正がなかなか完結しないという問題があった。また、こうした修正効率の問題に加え、トライ・アンド・エラーでの修正となるため、修正に必要な工数や時間が読みきれず、マスク製造の時間管理と言う観点からも問題があった。 In other words, with these remedies, the entire phase defect cannot be grasped, so that each time an additional processing of the absorber pattern is performed, the shadow of the absorber pattern or the phase defect hidden immediately below becomes obvious, and the defect correction is not completed easily. There was a problem. In addition to the problem of the correction efficiency, since the correction is performed by trial and error, the man-hours and time required for the correction cannot be read, and there is a problem from the viewpoint of time management of mask manufacturing.
このように、EUV光リソグラフィ用マスクの位相欠陥修正は容易ではなく、効率、時間、コストの各面で多大な問題があることから、位相欠陥を露光法などで簡便に救済し、微細な位相欠陥がある場合でも高い歩留まりで半導体装置を製造する方法が強く望まれている。 As described above, phase defect correction of a mask for EUV optical lithography is not easy, and there are significant problems in terms of efficiency, time, and cost. A method of manufacturing a semiconductor device with a high yield even when there is a defect is strongly desired.
本発明の目的は、EUV光リソグラフィ用マスクの位相欠陥を簡便に救済する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for easily relieving a phase defect of a mask for EUV light lithography.
本発明の他の目的は、EUV光リソグラフィ用マスクを用いた半導体装置の製造歩留まりを向上させる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique for improving the manufacturing yield of a semiconductor device using a mask for EUV light lithography.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一態様を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, one aspect of a typical one will be briefly described as follows.
この一態様は、少なくとも基板と多層膜と吸収体パターンとを有するEUVリソグラフィ用マスクを使用して半導体ウエハに回路パターンを転写する露光工程を有する半導体装置の製造方法であって、
(a)前記EUVリソグラフィ用マスク、またはその製造に用いるマスクブランクの位相欠陥検査を行う工程と、
(b)前記工程(a)で位相欠陥が検出された場合、前記位相欠陥が凹欠陥か凸欠陥かを判定する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記位相欠陥の凹凸に応じて、前記EUVリソグラフィ用マスクの前記位相欠陥を含む部位を局所的にデフォーカスさせて露光を行う工程と、
を含むものである。
This one aspect is a method of manufacturing a semiconductor device having an exposure step of transferring a circuit pattern to a semiconductor wafer using an EUV lithography mask having at least a substrate, a multilayer film, and an absorber pattern,
(A) a step of performing phase defect inspection of the mask for EUV lithography or a mask blank used for manufacturing the mask;
(B) when a phase defect is detected in the step (a), determining whether the phase defect is a concave defect or a convex defect;
(C) After the step (b), in accordance with the unevenness of the phase defect, a step of performing exposure by locally defocusing a portion including the phase defect of the EUV lithography mask;
Is included.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by one embodiment of a representative one will be briefly described as follows.
EUVリソグラフィ用マスクの位相欠陥を修正することなく、半導体ウエハへの回路パターンの異常転写を抑制することが可能となる。 Abnormal transfer of the circuit pattern to the semiconductor wafer can be suppressed without correcting the phase defect of the EUV lithography mask.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かり易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合や、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary. Furthermore, in the drawings for describing the embodiments, hatching may be applied even in a plan view or hatching may be omitted even in a cross-sectional view for easy understanding of the configuration.
(実施の形態1)
まず最初に、本実施の形態1で用いるEUVリソグラフィ用マスクの構成について説明する。図1(a)は、EUVリソグラフィ用マスクの吸収体パターンが形成された面を示す平面図、図1(b)は、同図(a)のA−A線断面図である。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the EUV lithography mask used in the first embodiment will be described. Fig.1 (a) is a top view which shows the surface in which the absorber pattern of the mask for EUV lithography was formed, FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line of the same figure (a).
図1(a)に示すように、EUVリソグラフィ用マスク10の中央部には、デバイスパターンエリア11が配置されている。図示は省略するが、このデバイスパターンエリア11には、半導体装置の回路パターンが形成されている。また、デバイスパターンエリア11の外側には、EUVリソグラフィ用マスク10の位置合わせのためのマークやウエハアライメントマークなどが形成されたアライメントマークエリア12a、12b、12c、12dが配置されている。 As shown in FIG. 1A, a device pattern area 11 is arranged at the center of the EUV lithography mask 10. Although not shown, a circuit pattern of the semiconductor device is formed in the device pattern area 11. Outside the device pattern area 11, alignment mark areas 12a, 12b, 12c, and 12d in which marks for aligning the EUV lithography mask 10 and wafer alignment marks are formed are arranged.
図1(b)に示すように、EUVリソグラフィ用マスク10のマスクブランクは、石英ガラスまたは低熱膨張ガラスからなる厚さ7〜8mm程度の基板13と、基板13の主面に形成され、Mo膜とSi膜とを交互に40層程度積層した厚さ300nm程度の多層膜14と、多層膜14の上部に形成されたキャッピング層15と、基板13の裏面に形成され、EUVリソグラフィ用マスク10を静電吸着方式でチャックするためのメタル膜16とによって構成されている。また、マスクブランクの最上層(キャッピング層15)の上部には、バッファ層17を介して厚さ50〜70nm程度の吸収体パターン18が形成されている。前述したデバイスパターンエリア11内の回路パターンおよびアライメントマークエリア12a、12b、12c、12d内のマークは、吸収体パターン18によって構成されている。 As shown in FIG. 1B, the mask blank of the EUV lithography mask 10 is formed on a substrate 13 made of quartz glass or low thermal expansion glass and having a thickness of about 7 to 8 mm, and the main surface of the substrate 13, and a Mo film A multilayer film 14 having a thickness of about 300 nm in which about 40 layers of Si and Si films are alternately laminated, a capping layer 15 formed on the multilayer film 14, and a back surface of the substrate 13. And a metal film 16 for chucking by an electrostatic adsorption method. Further, an absorber pattern 18 having a thickness of about 50 to 70 nm is formed on the uppermost layer (capping layer 15) of the mask blank with a buffer layer 17 interposed therebetween. The circuit patterns in the device pattern area 11 and the marks in the alignment mark areas 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d are constituted by the absorber pattern 18.
次に、図2を用いて上記EUVリソグラフィ用マスク10を用いるEUV投影露光装置の構成について説明する。 Next, the configuration of an EUV projection exposure apparatus using the EUV lithography mask 10 will be described with reference to FIG.
図2に示すように、EUV投影露光装置20の光源21から発する中心波長13.5nmのEUV光ELは、複数の多層膜反射鏡からなる照明光学系22を介してEUVリソグラフィ用マスク10のパターン面(図1に示した吸収体パターン18が形成されている面)に照射される。EUVリソグラフィ用マスク10は、静電吸着方式によってマスクステージ60の下面に吸着・保持されている。 As shown in FIG. 2, EUV light EL having a central wavelength of 13.5 nm emitted from a light source 21 of the EUV projection exposure apparatus 20 is patterned on the EUV lithography mask 10 via an illumination optical system 22 composed of a plurality of multilayer mirrors. The surface (the surface on which the absorber pattern 18 shown in FIG. 1 is formed) is irradiated. The EUV lithography mask 10 is attracted and held on the lower surface of the mask stage 60 by electrostatic attraction.
上記EUVリソグラフィ用マスク10のパターン面で反射したEUV光ELは、複数の多層膜反射鏡からなる縮小投影光学系23を通過してウエハ24の主面に照射され、EUVリソグラフィ用マスク10に形成された回路パターンをウエハ24に転写する。そして、ウエハ24が搭載されたウエハステージ25の移動と上記したパターン転写の繰り返しとにより、ウエハ24の複数の領域(後述するチップショット)に上記回路パターンが順次転写される。 The EUV light EL reflected by the pattern surface of the EUV lithography mask 10 passes through the reduction projection optical system 23 composed of a plurality of multilayer mirrors and is irradiated onto the main surface of the wafer 24 to form the EUV lithography mask 10. The circuit pattern thus transferred is transferred to the wafer 24. Then, the circuit pattern is sequentially transferred to a plurality of regions (chip shots described later) of the wafer 24 by moving the wafer stage 25 on which the wafer 24 is mounted and repeating the pattern transfer described above.
EUVリソグラフィ用マスク10のパターン面に対するEUV光ELの入射角度は、照明光学系22からEUVリソグラフィ用マスク10に入射する光と、EUVリソグラフィ用マスク10のパターン面で反射して縮小投影光学系23に入射する光とが互いに分離されるよう、約6度に設定されている。そのため、EUVリソグラフィ用マスク10に形成された多層膜14は、EUV光ELが6度の入射角で入射したとき、反射率がほぼ最大になるように、その周期長が定められている。 The incident angle of the EUV light EL with respect to the pattern surface of the EUV lithography mask 10 is such that the light incident on the EUV lithography mask 10 from the illumination optical system 22 is reflected by the pattern surface of the EUV lithography mask 10 and reduced projection optical system 23. Is set to about 6 degrees so that light incident on the light source is separated from each other. For this reason, the multilayer film 14 formed on the EUV lithography mask 10 has a periodic length so that the reflectance is substantially maximized when the EUV light EL is incident at an incident angle of 6 degrees.
次に、図2に示したEUV投影露光装置20のウエハステージ25の構成について、図3を参照しながら説明する。図3(a)は、ウエハ24が搭載されたウエハステージ25を上方から見た平面図、図3(b)は、図3(a)のB−B線断面図である。 Next, the configuration of the wafer stage 25 of the EUV projection exposure apparatus 20 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3A is a plan view of the wafer stage 25 on which the wafer 24 is mounted as viewed from above, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A.
図3に示すように、ウエハステージ25は、ウエハステージ架台26と、ウエハステージ架台26の上面に垂直に立てられた複数本のチャックピン27とを備えており、ウエハ24は、静電チャック方式によってこれらのチャックピン27に吸着・保持されている。また、複数本のチャックピン27のそれぞれは、図示しない駆動機構によって、互いに独立して上下動できるようになっている。 As shown in FIG. 3, the wafer stage 25 includes a wafer stage frame 26 and a plurality of chuck pins 27 erected vertically on the upper surface of the wafer stage frame 26, and the wafer 24 is an electrostatic chuck type. Are attracted and held by these chuck pins 27. Each of the plurality of chuck pins 27 can be moved up and down independently of each other by a drive mechanism (not shown).
次に、図4を用いてEUVリソグラフィ用マスク10のマスクブランクに生じる位相欠陥について説明する。図4(a)は、EUVリソグラフィ用マスク10のマスクブランクに位相欠陥が生じた状態を示す製造工程中の要部断面図、図4(b)は、図4(a)に示すマスクブランクにバッファー層17および吸収体パターン18を形成したEUVリソグラフィ用マスク10の要部断面図である。 Next, phase defects generated in the mask blank of the EUV lithography mask 10 will be described with reference to FIG. 4A is a cross-sectional view of the main part in the manufacturing process showing a state in which a phase defect has occurred in the mask blank of the EUV lithography mask 10, and FIG. 4B is a view of the mask blank shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of an EUV lithography mask 10 on which a buffer layer 17 and an absorber pattern 18 are formed.
図4(a)は、マスクブランクの基板13上に多層膜14を被着させる際、基板13の主面上に微細な窪みが生じた状態で多層膜14を被着させた結果、凹形状(ピット状)の位相欠陥19aが生じた一例を示している。図4(b)は、このような凹形状の位相欠陥19aが生じたマスクブランクにバッファー層17および吸収体パターン18を形成し、隣り合う吸収体パターン18の間の領域に位相欠陥19aが露出した状態を示している。 FIG. 4A shows a concave shape as a result of depositing the multilayer film 14 in a state where fine depressions are formed on the main surface of the substrate 13 when the multilayer film 14 is deposited on the substrate 13 of the mask blank. An example in which a (pit-like) phase defect 19a has occurred is shown. In FIG. 4B, the buffer layer 17 and the absorber pattern 18 are formed on the mask blank in which such a concave phase defect 19a is generated, and the phase defect 19a is exposed in a region between the adjacent absorber patterns 18. Shows the state.
一方、図4(c)は、多層膜14を被着させる際に凸形状(バンプ状)の位相欠陥19bが生じたマスクブランクにバッファー層17および吸収体パターン18を形成し、隣り合う吸収体パターン18の間の領域に位相欠陥19bが露出したEUVリソグラフィ用マスク10の要部断面図である。 On the other hand, FIG. 4C shows that a buffer layer 17 and an absorber pattern 18 are formed on a mask blank in which a convex (bump-like) phase defect 19b is generated when the multilayer film 14 is deposited, and adjacent absorbers are formed. 2 is a cross-sectional view of a main part of an EUV lithography mask 10 in which a phase defect 19b is exposed in a region between patterns 18. FIG.
ここで、凹形状の位相欠陥19aの深さが2〜3nm程度である場合、または凸形状の位相欠陥19bの高さが2〜3nm程度である場合には、ウエハ24の主面に転写される回路パターンの投影像に乱れが生じるため、ウエハ24に形成される集積回路に欠陥が生じることになる。従って、EUVリソグラフィ用マスク10の製造工程では、バッファー層17および吸収体パターン18を形成する前のマスクブランクの段階で位相欠陥19a、19bを検出する必要がある。 Here, when the depth of the concave phase defect 19 a is about 2 to 3 nm, or when the height of the convex phase defect 19 b is about 2 to 3 nm, it is transferred to the main surface of the wafer 24. Therefore, the integrated image formed on the wafer 24 is defective. Therefore, in the manufacturing process of the EUV lithography mask 10, it is necessary to detect the phase defects 19 a and 19 b at the stage of the mask blank before forming the buffer layer 17 and the absorber pattern 18.
次に、図5を用いてマスクブランク検査装置の構成について説明する。なお、以後の説明では検査対象をマスクブランクと記載するが、吸収体パターン18が形成されたマスクも検査対象に含まれるものとする。すなわち、実際に検出しようとする欠陥は、多層膜14に発生した位相欠陥がメインであるから、吸収体パターン18が形成されたマスクであっても、マスクブランク部分の欠陥を検出することになるからである。 Next, the configuration of the mask blank inspection apparatus will be described with reference to FIG. In the following description, the inspection object is described as a mask blank, but the mask on which the absorber pattern 18 is formed is also included in the inspection object. That is, since the defect to be actually detected is mainly the phase defect generated in the multilayer film 14, even in the mask on which the absorber pattern 18 is formed, the defect in the mask blank portion is detected. Because.
図5に示すように、マスクブランク検査装置30は、EUV光を検査光として用い、暗視野検査像を収集する検査装置であり、検査用EUV光BMを発生する光源31、マスクブランク10Mを載置するためのマスクステージ32、照明光学系33、結像光学系34、2次元アレイセンサー(画像検出器)35、センサー回路36、パターンメモリ37、信号処理回路38、タイミング制御回路39、マスクステージ制御回路40、および装置全体の動作を制御するシステム制御コンピュータ41などで構成されている。また、このマスクブランク検査装置30には、マスクパターンに関する種々のデータを格納するデータファイル42が備えられている。 As shown in FIG. 5, the mask blank inspection apparatus 30 is an inspection apparatus that collects a dark field inspection image using EUV light as inspection light, and includes a light source 31 that generates an inspection EUV light BM and a mask blank 10M. Mask stage 32, illumination optical system 33, imaging optical system 34, two-dimensional array sensor (image detector) 35, sensor circuit 36, pattern memory 37, signal processing circuit 38, timing control circuit 39, mask stage A control circuit 40 and a system control computer 41 that controls the operation of the entire apparatus are configured. The mask blank inspection apparatus 30 is provided with a data file 42 for storing various data relating to the mask pattern.
検査用EUV光BMを発生する光源31には、必要に応じて波長選択フィルター、圧力隔壁手段、または飛散粒子抑制手段などが備えられている。結像光学系34は、凹面鏡L1と凸面鏡L2とで構成され、集光NA=0.25、中心遮蔽MA=0.1、倍率26倍の暗視野結像光学系を構成するシュバルツシルド光学系である。 The light source 31 that generates the inspection EUV light BM is provided with a wavelength selection filter, a pressure partition unit, a scattered particle suppression unit, or the like as necessary. The imaging optical system 34 includes a concave mirror L1 and a convex mirror L2, and a Schwarzschild optical system that constitutes a dark field imaging optical system with a condensing NA = 0.25, a central shielding MA = 0.1, and a magnification of 26 times. It is.
位相欠陥19の有無が検査されるマスクブランク10Mは、X−Y−Zの3軸方向に移動可能なマスクステージ32に載置される。光源31から発する中心波長13.5nmの検査用EUV光BMは、照明光学系33を通して収束ビームに変換された後、多層膜ミラー43で折り曲げられてマスクブランク10Mの所定の領域に入射する。マスクブランク10Mの位置は、マスクステージ32に固定されたミラー44の位置をレーザ測長器45で読み込むことにより、マスクステージ32の位置情報として得られる。この位置情報は、位置回路46に送られ、システム制御コンピュータ41によって認識される。 The mask blank 10M to be inspected for the presence of the phase defect 19 is placed on a mask stage 32 that can move in the three-axis directions of XYZ. The inspection EUV light BM having a central wavelength of 13.5 nm emitted from the light source 31 is converted into a convergent beam through the illumination optical system 33, and then bent by the multilayer mirror 43 to enter a predetermined region of the mask blank 10M. The position of the mask blank 10M is obtained as position information of the mask stage 32 by reading the position of the mirror 44 fixed to the mask stage 32 with the laser length measuring device 45. This position information is sent to the position circuit 46 and recognized by the system control computer 41.
上記多層膜ミラー43は、その位置や角度を制御するミラー姿勢制御手段47によって支持されている。また、異なるミラーとの交換も可能な構成となっている。さらに、ビームスプリッタや小領域ミラーでEUV光BMの一部を分岐してEUV光用センサー48で光量をモニタし、照明強度補正回路49において、信号処理のための閾値を設定することができる。このビームスプリッタを用いる場合、多層膜ミラー43は、例えばMo膜とSi膜とを交互に数対から10対程度積層した多層膜で構成することができる。 The multilayer mirror 43 is supported by mirror attitude control means 47 that controls its position and angle. In addition, it can be exchanged with a different mirror. Further, a part of the EUV light BM is branched by a beam splitter or a small area mirror, and the amount of light is monitored by the EUV light sensor 48, and a threshold for signal processing can be set in the illumination intensity correction circuit 49. In the case of using this beam splitter, the multilayer mirror 43 can be constituted by a multilayer film in which, for example, Mo film and Si film are alternately stacked from several pairs to about 10 pairs.
マスクブランク10Mからの反射光のうち、マスクブランク10Mの欠陥部で散乱した光は、結像光学系34を介して収束ビームSLIを形成し、2次元アレイセンサー35に集光する。すなわち、2次元アレイセンサー35には、マスクブランク10Mの暗視野検査像が形成される結果、マスクブランク10Mに残存する位相欠陥は、検査画像の中で輝点として検出される。検出された位相欠陥については、その位置および欠陥信号の強度などの情報が記憶装置51に記憶されると共に、種々の情報をパターンモニタ52または画像出力部53を介して観察することができる。位相欠陥の形状が凹形状(ピット状)であるか凸形状(バンプ状)であるかは、マスクステージ32を上下方向に移動して欠陥部の信号強度を測定し、その強度ピークのフォーカス特性を調べることによって判別できる。なお、このような位相欠陥の種類の判別方法については、前述した特許文献5(特開2007−219130号公報)に詳細な記載がある。 Of the reflected light from the mask blank 10M, the light scattered by the defective portion of the mask blank 10M forms a convergent beam SLI via the imaging optical system 34 and is condensed on the two-dimensional array sensor 35. That is, as a result of forming a dark field inspection image of the mask blank 10M on the two-dimensional array sensor 35, the phase defect remaining on the mask blank 10M is detected as a bright spot in the inspection image. Information on the detected phase defect, such as its position and the intensity of the defect signal, is stored in the storage device 51, and various information can be observed via the pattern monitor 52 or the image output unit 53. Whether the phase defect has a concave shape (pit shape) or a convex shape (bump shape) is determined by measuring the signal intensity of the defective portion by moving the mask stage 32 in the vertical direction and focusing characteristics of the intensity peak. Can be determined by examining. Such a method for determining the type of phase defect is described in detail in the above-mentioned Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-219130).
次に、本実施の形態1による半導体装置の露光工程について、図6(フロー図)を参照しながら説明する。 Next, an exposure process of the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 6 (flow diagram).
まず、少なくとも多層膜14の被着が完了したマスクブランク10M(またはマスク)を用意し(S101)、この段階で図5に示したマスクブランク検査装置30を用いて位相欠陥検査を行う(S102)。 First, a mask blank 10M (or mask) having at least deposition of the multilayer film 14 is prepared (S101), and phase defect inspection is performed using the mask blank inspection apparatus 30 shown in FIG. 5 at this stage (S102). .
そして、位相欠陥がない場合には、このマスクブランク10Mに吸収体パターン18などを形成してEUVリソグラフィ用マスク10を完成させた後、図2に示したEUV投影露光装置20を用いた露光により、EUVリソグラフィ用マスク10の回路パターンをウエハ24に転写する(S109)。 If there is no phase defect, the absorber pattern 18 and the like are formed on the mask blank 10M to complete the EUV lithography mask 10, and then exposure is performed using the EUV projection exposure apparatus 20 shown in FIG. Then, the circuit pattern of the EUV lithography mask 10 is transferred to the wafer 24 (S109).
他方、マスクブランク10Mに位相欠陥が見つかった場合には、その場所をマスクブランク検査装置30の記憶装置51(図5参照)に登録し(S103)、その場所での位相欠陥の信号強度Iを予め定めた信号レベルであるI0およびI1(>I0)と比較する。そして、信号強度IがI0以下であった場合(I≦I0)には、その位相欠陥が致命的な欠陥にならないと判定し、EUVリソグラフィ用マスク10を完成させた後、通常の方法で露光を行う(S109)。また、信号強度IがI1を越えた場合(I>I1)は、修正困難な異常欠陥と判定してマスクを再作製し(S105)、工程(S101)に戻って次の位相欠陥検査工程(S102)に進む。さらに、信号強度IがI0を越え、かつI1以下であった場合(I0<I≦I1)は、前述したように、マスクブランク検査装置30のマスクステージ32を上下方向に移動して信号強度Iのフォーカス特性を調べ、位相欠陥の形状が凹形状であるか凸形状であるかの判定を行う(S106)。 On the other hand, if a phase defect is found in the mask blank 10M, the location is registered in the storage device 51 (see FIG. 5) of the mask blank inspection apparatus 30 (S103), and the signal intensity I of the phase defect at that location is set. Compare with predetermined signal levels I 0 and I 1 (> I 0 ). When the signal intensity I is I 0 or less (I ≦ I 0 ), it is determined that the phase defect does not become a fatal defect, and the EUV lithography mask 10 is completed. Then, exposure is performed (S109). If the signal intensity I exceeds I 1 (I> I 1 ), it is determined as an abnormal defect that is difficult to correct, and the mask is remanufactured (S105). Proceed to step (S102). Further, when the signal intensity I exceeds I 0 and is equal to or less than I 1 (I 0 <I ≦ I 1 ), the mask stage 32 of the mask blank inspection apparatus 30 is moved in the vertical direction as described above. Then, the focus characteristic of the signal intensity I is examined to determine whether the shape of the phase defect is a concave shape or a convex shape (S106).
次に、このマスクブランク10Mに吸収体パターン18などを形成してEUVリソグラフィ用マスク10を完成させた後、このEUVリソグラフィ用マスク10をEUV投影露光装置20に装着すると共に、ウエハ24をウエハステージ25に搭載する。 Next, after the absorber pattern 18 and the like are formed on the mask blank 10M to complete the EUV lithography mask 10, the EUV lithography mask 10 is mounted on the EUV projection exposure apparatus 20, and the wafer 24 is mounted on the wafer stage. 25.
そして、工程(S106)で得られた判定結果に従い、ウエハステージ25を以下のように操作しながら露光を行う。 Then, according to the determination result obtained in the step (S106), exposure is performed while operating the wafer stage 25 as follows.
図7は、露光時のウエハステージ25を上方から見た平面図である。図7に示すように、ウエハステージ25に搭載されたウエハ24の主面は、複数のチップショット28に区画されている。各チップショット28は、1回の露光によってEUVリソグラフィ用マスク10の回路パターンが転写される領域であり、隣り合うチップショット28の境界に沿ってウエハ24をダイシングすることにより、半導体チップが得られる。 FIG. 7 is a plan view of the wafer stage 25 as viewed from above during exposure. As shown in FIG. 7, the main surface of the wafer 24 mounted on the wafer stage 25 is partitioned into a plurality of chip shots 28. Each chip shot 28 is an area where the circuit pattern of the EUV lithography mask 10 is transferred by a single exposure, and a semiconductor chip is obtained by dicing the wafer 24 along the boundary between adjacent chip shots 28. .
位相欠陥があるEUVリソグラフィ用マスク10を使って通常の露光を行った場合は、ウエハ24に位相欠陥が転写されるため、ウエハ24の各チップショット28に転写欠陥29が発生する。 When normal exposure is performed using the EUV lithography mask 10 having a phase defect, the phase defect is transferred to the wafer 24, so that a transfer defect 29 is generated on each chip shot 28 of the wafer 24.
EUVリソグラフィ用マスク10に存在する位相欠陥の場所は、前述した工程(103)でマスクブランク検査装置30の記憶装置51に登録されている。従って、ウエハ24のチップショット28内のどこに転写欠陥29が発生するかは、記憶装置51に登録された位相欠陥の場所を参照することによって、あらかじめ知ることができる。 The location of the phase defect existing in the EUV lithography mask 10 is registered in the storage device 51 of the mask blank inspection apparatus 30 in the step (103) described above. Therefore, it is possible to know in advance where the transfer defect 29 occurs in the chip shot 28 of the wafer 24 by referring to the location of the phase defect registered in the storage device 51.
そこで、前述の工程(S106)で位相欠陥が凹形状であると判定された場合は、図8(a)に示すように、ウエハ24を吸着・保持している複数本のチャックピン27のうち、転写欠陥29が発生する領域(位相欠陥対応部)の下方に位置するチャックピン27を下方に後退させ(S107)、この領域のウエハ24の表面を凹ませる。すなわち、位相欠陥が凹形状である場合は、ウエハ24の位相欠陥対応部とEUV投影露光装置20の縮小投影光学系23(図2参照)との距離が長くなるように、ウエハ24を局所的にデフォーカスさせて露光を行う(S109)。 Therefore, when it is determined in the above-described step (S106) that the phase defect has a concave shape, as shown in FIG. 8A, among the plurality of chuck pins 27 that attract and hold the wafer 24. Then, the chuck pins 27 located below the region where the transfer defect 29 occurs (phase defect corresponding portion) are retracted downward (S107), and the surface of the wafer 24 in this region is recessed. That is, when the phase defect has a concave shape, the wafer 24 is locally moved so that the distance between the phase defect corresponding portion of the wafer 24 and the reduction projection optical system 23 (see FIG. 2) of the EUV projection exposure apparatus 20 is increased. Then, exposure is performed with defocusing (S109).
一方、位相欠陥が凸形状であると判定された場合は、図8(b)に示すように、転写欠陥29が発生する領域の下方に位置するチャックピン27を上方に突出させ(S108)、この領域のウエハ24の表面を盛り上げる。すなわち、位相欠陥が凸形状である場合は、ウエハ24の位相欠陥対応部と縮小投影光学系23との距離が短くなるように、ウエハ24を局所的にデフォーカスさせて露光を行う(S109)。 On the other hand, when it is determined that the phase defect has a convex shape, as shown in FIG. 8B, the chuck pin 27 located below the region where the transfer defect 29 occurs is protruded upward (S108). The surface of the wafer 24 in this region is raised. That is, when the phase defect has a convex shape, exposure is performed by locally defocusing the wafer 24 so that the distance between the phase defect corresponding portion of the wafer 24 and the reduction projection optical system 23 is shortened (S109). .
図9は、隣り合う2つの吸収体パターン18から等距離の位置に最大高さ=1.2nm、幅=40nmのガウシアン(Gaussian)形状を有する凸形状の位相欠陥19bが存在するEUVリソグラフィ用マスク10の転写特性を示すグラフである。 FIG. 9 shows a mask for EUV lithography in which a convex phase defect 19b having a Gaussian shape with a maximum height = 1.2 nm and a width = 40 nm exists at a position equidistant from two adjacent absorber patterns 18. 10 is a graph showing 10 transfer characteristics.
ここで、グラフの横軸はウエハ24のデフォーカス量、縦軸はウエハ24に転写されたパターンの設計値からの寸法誤差を示している。また、グラフ中の曲線Aは、吸収体パターン18のライン(L)/スペース(S)がそれぞれ16nmである場合の転写特性を示し、曲線Bは、吸収体パターン18のライン(L)/スペース(S)がそれぞれ26nmである場合の転写特性を示している。なお、ウエハ24のデフォーカス量が正であるとは、ウエハ24の位相欠陥対応部を縮小投影光学系23との距離が短くなる方向にデフォーカスさせることを意味し、デフォーカス量が負であるとは、ウエハ24の位相欠陥対応部を縮小投影光学系23との距離が長くなる方向にデフォーカスさせることを意味している。 Here, the horizontal axis of the graph represents the defocus amount of the wafer 24, and the vertical axis represents the dimensional error from the design value of the pattern transferred to the wafer 24. A curve A in the graph indicates transfer characteristics when the line (L) / space (S) of the absorber pattern 18 is 16 nm, and a curve B indicates the line (L) / space of the absorber pattern 18. The transfer characteristics when (S) is 26 nm are shown. Note that the positive defocus amount of the wafer 24 means that the phase defect corresponding portion of the wafer 24 is defocused in the direction in which the distance from the reduction projection optical system 23 is shortened, and the defocus amount is negative. “Present” means that the phase defect corresponding portion of the wafer 24 is defocused in a direction in which the distance from the reduction projection optical system 23 becomes longer.
図9に示すように、ウエハ24の位相欠陥対応部を正にデフォーカスさせることにより、凸形状の位相欠陥19bに起因する異常転写(設計値からの寸法誤差)を小さくすることができる。 As shown in FIG. 9, the abnormal transfer (dimensional error from the design value) due to the convex phase defect 19b can be reduced by positively defocusing the phase defect corresponding portion of the wafer 24.
このように、本実施の形態1によれば、EUV投影露光装置20のウエハステージ25に搭載したウエハ24を局所的に正または負にデフォーカスさせて露光を行うことにより、EUVリソグラフィ用マスク10に存在する位相欠陥を修正することなく、ウエハ24への回路パターンの異常転写を抑制することができる。 As described above, according to the first embodiment, the wafer 24 mounted on the wafer stage 25 of the EUV projection exposure apparatus 20 is defocused locally positively or negatively to perform exposure, whereby the EUV lithography mask 10. The abnormal transfer of the circuit pattern to the wafer 24 can be suppressed without correcting the phase defects present in the wafer 24.
この場合、デフォーカスさせる領域はウエハ24の位相欠陥対応部のみであり、他の領域はデフォーカスさせないので、ウエハ24の他の領域で回路パターンの転写特性が低下する恐れはない。また、通常の露光方法に比べて露光時間が長くなるような問題も生じない。これにより、トライ・アンド・エラーで欠陥修正を行う従来方法とは異なり、マスク製造の時間管理や半導体製造のTAT(Turn Around Time)見込みも容易に立てられるという効果が得られる。 In this case, the area to be defocused is only the phase defect corresponding portion of the wafer 24, and the other areas are not defocused. Therefore, there is no possibility that the transfer characteristic of the circuit pattern is deteriorated in the other areas of the wafer 24. In addition, there is no problem that the exposure time is longer than that of a normal exposure method. Thus, unlike conventional methods in which defects are corrected by trial-and-error, the time management of mask manufacturing and the TAT (Turn Around Time) estimate of semiconductor manufacturing can be easily established.
従って、本実施の形態1によれば、半導体装置の製造歩留まり、製造コストおよびTATの面で高い効果が得られる。 Therefore, according to the first embodiment, a high effect can be obtained in terms of manufacturing yield, manufacturing cost, and TAT of the semiconductor device.
(実施の形態2)
前記実施の形態1の位相欠陥救済方法では、EUV投影露光装置20のウエハステージ25に搭載したウエハ24の一部(位相欠陥対応部)を変形させることによって、当該ウエハ24の一部をEUVリソグラフィ用マスク10に対してデフォーカスさせた。
(Embodiment 2)
In the phase defect relief method of the first embodiment, a part of the wafer 24 (phase defect corresponding part) mounted on the wafer stage 25 of the EUV projection exposure apparatus 20 is deformed, so that a part of the wafer 24 is subjected to EUV lithography. The mask 10 for defocusing was defocused.
本実施の形態2では、EUVリソグラフィ用マスク10の一部を変形させる位相欠陥救済方法について説明する。EUVリソグラフィ用マスク10の一部を変形させるには、次の2つの方法があるが、両者を併用することも可能である。 In the second embodiment, a phase defect relief method for deforming a part of the EUV lithography mask 10 will be described. There are the following two methods for deforming a part of the EUV lithography mask 10, but both can be used in combination.
まず、第1の方法は、EUVリソグラフィ用マスク10の裏面の一部に凹部または凸部を設けることによって、EUVリソグラフィ用マスク10の厚さを局所的に変えるものである。すなわち、EUVリソグラフィ用マスク10に凹形状の位相欠陥19aが生じた場合は、図10(a)に示すように、位相欠陥19aに対応する基板13の裏面に凹部13aを設ける。一方、凸形状の位相欠陥19bが生じた場合は、図10(b)に示すように、位相欠陥19bに対応する基板13の裏面に凸部13bを設ける。このような凹部13aおよび凸部13bは、基板13の裏面の一部を研削することによって形成する。 First, the first method is to locally change the thickness of the EUV lithography mask 10 by providing a concave or convex portion on a part of the back surface of the EUV lithography mask 10. That is, when a concave phase defect 19a occurs in the EUV lithography mask 10, a recess 13a is provided on the back surface of the substrate 13 corresponding to the phase defect 19a as shown in FIG. On the other hand, when the convex phase defect 19b occurs, as shown in FIG. 10B, the convex portion 13b is provided on the back surface of the substrate 13 corresponding to the phase defect 19b. Such concave portions 13 a and convex portions 13 b are formed by grinding a part of the back surface of the substrate 13.
また、基板13の裏面に凹部13aを設ける手段に代えて、図11(a)に示すように、位相欠陥19aに対応するメタル膜16の膜厚を他の領域より薄くしてもよい。さらに、基板13の裏面に凸部13bを設ける手段に代えて、図11(b)に示すように、位相欠陥19bに対応するメタル膜16の膜厚を他の領域より厚くしてもよい。この場合は、基板13の裏面に厚いメタル膜16を堆積した後、その一部をエッチングして薄くすればよい。 Further, in place of the means for providing the recess 13a on the back surface of the substrate 13, as shown in FIG. 11A, the film thickness of the metal film 16 corresponding to the phase defect 19a may be made thinner than other regions. Furthermore, instead of the means for providing the convex portion 13b on the back surface of the substrate 13, as shown in FIG. 11B, the film thickness of the metal film 16 corresponding to the phase defect 19b may be made thicker than other regions. In this case, after depositing the thick metal film 16 on the back surface of the substrate 13, a part thereof may be etched and thinned.
上記のような方法で厚さを局所的に変えたEUVリソグラフィ用マスク10をEUV投影露光装置20に装着すると、EUVリソグラフィ用マスク10に凹形状の位相欠陥19aが生じている場合は、EUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥部と光学系(縮小投影光学系22、縮小投影光学系23)との距離が長くなる方向のデフォーカスが生じる。また、凸形状の位相欠陥19bが生じている場合は、EUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥部と光学系との距離が短くなる方向のデフォーカスが生じる。 When the EUV lithography mask 10 whose thickness is locally changed by the above-described method is attached to the EUV projection exposure apparatus 20, when the concave phase defect 19a is generated in the EUV lithography mask 10, EUV lithography is performed. Defocus occurs in the direction in which the distance between the phase defect portion of the mask 10 and the optical system (reduction projection optical system 22, reduction projection optical system 23) becomes longer. Further, when the convex phase defect 19b occurs, defocus occurs in the direction in which the distance between the phase defect portion of the EUV lithography mask 10 and the optical system is shortened.
上記のEUVリソグラフィ用マスク10を用いた半導体装置の露光工程について、図12(フロー図)を参照しながら説明する。 An exposure process of the semiconductor device using the EUV lithography mask 10 will be described with reference to FIG. 12 (flow diagram).
まず、少なくとも多層膜14の被着が完了したマスクブランク10M(またはマスク)を用意し(S201)、この段階で図5に示したマスクブランク検査装置30を用いて位相欠陥検査を行う(S202)。 First, a mask blank 10M (or mask) having at least deposition of the multilayer film 14 is prepared (S201), and phase defect inspection is performed at this stage using the mask blank inspection apparatus 30 shown in FIG. 5 (S202). .
そして、位相欠陥がない場合には、通常の方法でEUVリソグラフィ用マスク10を完成させた後、EUV投影露光装置20を用いた露光により、EUVリソグラフィ用マスク10の回路パターンをウエハ24に転写する(S209)。 If there is no phase defect, the EUV lithography mask 10 is completed by a normal method, and then the circuit pattern of the EUV lithography mask 10 is transferred to the wafer 24 by exposure using the EUV projection exposure apparatus 20. (S209).
他方、マスクブランク10Mに位相欠陥が見つかった場合には、位相欠陥が生じた場所をマスクブランク検査装置30の記憶装置51(図5参照)に登録し(S203)、その場所での位相欠陥の信号強度Iを予め定めた信号レベルであるI0およびI1(>I0)と比較する。そして、信号強度IがI0以下であった場合(I≦I0)には、その位相欠陥が致命的な欠陥にならないと判定し、通常の方法でEUVリソグラフィ用マスク10を完成させた後、通常の方法で露光を行う(S209)。また、信号強度IがI1を越えた場合(I>I1)には、修正困難な異常欠陥と判定してマスクを再作製し(S205)、工程(S201)に戻って次の位相欠陥検査工程(S202)に進む。さらに、信号強度IがI0を越え、かつI1以下であった場合(I0<I≦I1)には、マスクブランク検査装置30のマスクステージ32を上下方向に移動して信号強度Iのフォーカス特性を調べ、位相欠陥の形状が凹形状であるか凸形状であるかの判定を行う(S206)。 On the other hand, if a phase defect is found in the mask blank 10M, the location where the phase defect has occurred is registered in the storage device 51 (see FIG. 5) of the mask blank inspection apparatus 30 (S203), and the phase defect at that location is detected. The signal intensity I is compared with predetermined signal levels I 0 and I 1 (> I 0 ). If the signal intensity I is I 0 or less (I ≦ I 0 ), it is determined that the phase defect does not become a fatal defect, and the EUV lithography mask 10 is completed by a normal method. Then, exposure is performed by a normal method (S209). When the signal intensity I exceeds I 1 (I> I 1 ), it is determined as an abnormal defect that is difficult to correct, and the mask is remanufactured (S205). Proceed to inspection step (S202). Further, when the signal intensity I exceeds I 0 and is equal to or less than I 1 (I 0 <I ≦ I 1 ), the signal intensity I is moved by moving the mask stage 32 of the mask blank inspection apparatus 30 in the vertical direction. The focus characteristic is examined to determine whether the phase defect has a concave shape or a convex shape (S206).
次に、上記の工程(S206)で位相欠陥が凹形状であると判定された場合は、図10(a)または図11(a)に示した方法で裏面の凹加工を行ったEUVリソグラフィ用マスク10を作製し(S207)、このEUVリソグラフィ用マスク10を用いて露光を行う(S209)。一方、位相欠陥が凸形状であると判定された場合は、図10(b)または図11(b)に示した方法で裏面の凸加工を行ったEUVリソグラフィ用マスク10を作製し(S208)、このEUVリソグラフィ用マスク10を用いて露光を行う(S209)。EUVリソグラフィ用マスク10に上記のような凹加工または凸加工を施す際は、マスクブランク検査装置30の記憶装置51に登録された位相欠陥の場所を参照し、加工を施す場所を決定する。 Next, when it is determined in the above step (S206) that the phase defect has a concave shape, the EUV lithography for which the back surface has been recessed by the method shown in FIG. 10 (a) or FIG. 11 (a). A mask 10 is prepared (S207), and exposure is performed using the EUV lithography mask 10 (S209). On the other hand, if it is determined that the phase defect has a convex shape, the EUV lithography mask 10 having the back surface processed by the method shown in FIG. 10B or FIG. 11B is manufactured (S208). Then, exposure is performed using the EUV lithography mask 10 (S209). When the EUV lithography mask 10 is subjected to the concave or convex processing as described above, the location of the phase defect registered in the storage device 51 of the mask blank inspection apparatus 30 is referred to, and the processing location is determined.
EUVリソグラフィ用マスク10の一部を変形させる第2の方法は、EUV投影露光装置20のマスクステージに可動式のチャックピンを設けるものである。 A second method for deforming a part of the EUV lithography mask 10 is to provide a movable chuck pin on the mask stage of the EUV projection exposure apparatus 20.
図13(a)に示すように、EUV投影露光装置20のマスクステージ60は、マスクステージ架台61と、マスクステージ架台61のマスク保持面に垂直に立てられた複数本のチャックピン62とを備えており、EUVリソグラフィ用マスク10は、静電チャック方式によってこれらのチャックピン62に吸着・保持される。また、複数本のチャックピン62のそれぞれは、図示しない駆動機構によって、互いに独立して上下動できるようになっている。 As shown in FIG. 13A, the mask stage 60 of the EUV projection exposure apparatus 20 includes a mask stage pedestal 61 and a plurality of chuck pins 62 erected vertically to the mask holding surface of the mask stage pedestal 61. The EUV lithography mask 10 is attracted and held on these chuck pins 62 by an electrostatic chuck method. Further, each of the plurality of chuck pins 62 can be moved up and down independently of each other by a drive mechanism (not shown).
図14は、上記のマスクステージ60を用いた半導体装置の露光工程を示すフロー図である。同図に示す工程(S301)〜工程(S306)は、図12に示した工程(S201)〜工程(S206)と同じであるため、説明を省略する。 FIG. 14 is a flowchart showing an exposure process of a semiconductor device using the mask stage 60 described above. Steps (S301) to (S306) shown in the figure are the same as steps (S201) to (S206) shown in FIG.
次に、工程(S306)で位相欠陥が凹形状であると判定された場合は、通常の方法でEUVリソグラフィ用マスク10を作製した後、このEUVリソグラフィ用マスク10を図13(a)に示したマスクステージ60のチャックピン62で吸着・保持する。 Next, when it is determined in the step (S306) that the phase defect has a concave shape, the EUV lithography mask 10 is manufactured by a normal method, and the EUV lithography mask 10 is shown in FIG. The chuck pin 62 of the mask stage 60 is sucked and held.
次に、図13(b)に示すように、EUVリソグラフィ用マスク10を吸着・保持している複数本のチャックピン62のうち、位相欠陥19aの上方に位置するチャックピン62を上方に後退させ(S307)、この領域のEUVリソグラフィ用マスク10の表面を凹ませる。すなわち、位相欠陥が凹形状である場合は、EUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥部と光学系(縮小投影光学系22、縮小投影光学系23)との距離が長くなるように、EUVリソグラフィ用マスク10を局所的にデフォーカスさせて露光を行う(S309)。 Next, as shown in FIG. 13B, among the plurality of chuck pins 62 that suck and hold the EUV lithography mask 10, the chuck pins 62 located above the phase defect 19 a are retracted upward. (S307) The surface of the EUV lithography mask 10 in this region is recessed. That is, when the phase defect has a concave shape, the EUV lithography mask is set so that the distance between the phase defect portion of the EUV lithography mask 10 and the optical system (reduction projection optical system 22 and reduction projection optical system 23) is increased. 10 is locally defocused to perform exposure (S309).
一方、位相欠陥が凸形状であると判定された場合は、図13(c)に示すように、位相欠陥19bの上方に位置するチャックピン62を下方に突出させ(S308)、この領域のEUVリソグラフィ用マスク10の表面を盛り上げる。すなわち、位相欠陥が凸形状である場合は、EUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥部と光学系との距離が短くなるように、EUVリソグラフィ用マスク10を局所的にデフォーカスさせて露光を行う(S309)。 On the other hand, when it is determined that the phase defect has a convex shape, as shown in FIG. 13C, the chuck pin 62 positioned above the phase defect 19b is protruded downward (S308), and EUV in this region is obtained. The surface of the lithography mask 10 is raised. That is, when the phase defect has a convex shape, exposure is performed by locally defocusing the EUV lithography mask 10 so that the distance between the phase defect portion of the EUV lithography mask 10 and the optical system is shortened ( S309).
このように、本実施の形態2によれば、EUV投影露光装置20のマスクステージ60に吸着・保持されたEUVリソグラフィ用マスク10を局所的に正または負にデフォーカスさせて露光を行うことにより、EUVリソグラフィ用マスク10に存在する位相欠陥を修正することなく、ウエハ24への回路パターンの異常転写を抑制することができる。 As described above, according to the second embodiment, exposure is performed by locally defocusing the EUV lithography mask 10 adsorbed and held on the mask stage 60 of the EUV projection exposure apparatus 20 positively or negatively. The abnormal transfer of the circuit pattern to the wafer 24 can be suppressed without correcting the phase defects present in the EUV lithography mask 10.
この場合、デフォーカスさせる領域はEUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥対応部のみであり、他の領域はデフォーカスさせないので、EUVリソグラフィ用マスク10の他の領域で回路パターンの異常転写が発生するする恐れはない。また、通常の露光方法に比べて露光時間が長くなるような問題も生じない。これにより、トライ・アンド・エラーで欠陥修正を行う従来方法とは異なり、マスク製造の時間管理や半導体製造のTAT(Turn Around Time)見込みも容易に立てられるという効果が得られる。 In this case, the area to be defocused is only the phase defect corresponding portion of the EUV lithography mask 10 and the other areas are not defocused. Therefore, abnormal transfer of the circuit pattern occurs in other areas of the EUV lithography mask 10. There is no fear. In addition, there is no problem that the exposure time is longer than that of a normal exposure method. Thus, unlike conventional methods in which defects are corrected by trial-and-error, the time management of mask manufacturing and the TAT (Turn Around Time) estimate of semiconductor manufacturing can be easily established.
従って、本実施の形態2によれば、半導体装置の製造歩留まり、製造コストおよびTATの面で高い効果が得られる。 Therefore, according to the second embodiment, a high effect can be obtained in terms of manufacturing yield, manufacturing cost, and TAT of the semiconductor device.
なお、上記した本実施の形態2の位相欠陥救済方法と前述した実施の形態1の位相欠陥救済方法とを併用することも可能である。すなわち、ウエハ24の位相欠陥対応部とEUVリソグラフィ用マスク10の位相欠陥対応部とをそれぞれ変形させた状態で露光を行ってもよい。このようにした場合は、ウエハ24およびEUVリソグラフィ用マスク10のいずれか一方のみを変形させる場合に比べ、より少ない変形量で同等のデフォーカス量が得られる。 It should be noted that the phase defect relief method of the second embodiment described above and the phase defect relief method of the first embodiment described above can be used in combination. That is, the exposure may be performed in a state where the phase defect corresponding portion of the wafer 24 and the phase defect corresponding portion of the EUV lithography mask 10 are deformed. In this case, an equivalent defocus amount can be obtained with a smaller amount of deformation than when only one of the wafer 24 and the EUV lithography mask 10 is deformed.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、露光光源としてEUVを用いるリソグラフィ技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a lithography technique using EUV as an exposure light source.
10 EUVリソグラフィ用マスク
10M マスクブランク
11 デバイスパターンエリア
12a、12b、12c、12d アライメントマークエリア
13 基板
13a 凹部
13b 凸部
14 多層膜
15 キャッピング層
16 メタル膜
17 バッファー層
18 吸収体パターン
19a 位相欠陥(凹形状の位相欠陥)
19b 位相欠陥(凸形状の位相欠陥)
20 EUV投影露光装置
21 光源
22 照明光学系
23 縮小投影光学系
24 ウエハ
25 ウエハステージ
26 ウエハステージ架台
27 チャックピン
28 チップショット
29 転写欠陥
30 マスクブランク検査装置
31 光源
32 マスクステージ
33 照明光学系
34 結像光学系
35 2次元アレイセンサー(画像検出器)
36 センサー回路
37 パターンメモリ
38 信号処理回路
39 タイミング制御回路
40 マスクステージ制御回路
41 システム制御コンピュータ
42 データファイル
43 多層膜ミラー
44 ミラー
45 レーザ測長器
46 位置回路
47 ミラー姿勢制御手段
48 EUV光用センサー
49 照明強度補正回路
51 記憶装置
52 パターンモニタ
53 画像出力部
60 マスクステージ
61 マスクステージ架台
62 チャックピン
BM 検査用EUV光
EL EUV光
L1 凹面鏡
L2 凸面鏡
SLI 収束ビーム
10 EUV lithography mask 10M Mask blank 11 Device pattern area 12a, 12b, 12c, 12d Alignment mark area 13 Substrate 13a Recess 13b Protrusion 14 Multilayer film 15 Capping layer 16 Metal film 17 Buffer layer 18 Absorber pattern 19a Phase defect (concave Shape phase defect)
19b Phase defect (convex phase defect)
20 EUV projection exposure apparatus 21 Light source 22 Illumination optical system 23 Reduction projection optical system 24 Wafer 25 Wafer stage 26 Wafer stage mount 27 Chuck pin 28 Chip shot 29 Transfer defect 30 Mask blank inspection apparatus 31 Light source 32 Mask stage 33 Illumination optical system 34 Image optical system 35 Two-dimensional array sensor (image detector)
36 sensor circuit 37 pattern memory 38 signal processing circuit 39 timing control circuit 40 mask stage control circuit 41 system control computer 42 data file 43 multilayer mirror 44 mirror 45 laser length measuring device 46 position circuit 47 mirror attitude control means 48 sensor for EUV light 49 Illumination intensity correction circuit 51 Storage device 52 Pattern monitor 53 Image output unit 60 Mask stage 61 Mask stage mount 62 Chuck pin BM Inspection EUV light EL EUV light L1 Convex mirror L2 Convex mirror SLI Converging beam
Claims (6)
(a)前記EUVリソグラフィ用マスク、またはその製造に用いるマスクブランクの位相欠陥検査を行う工程と、
(b)前記工程(a)で位相欠陥が検出された場合、前記位相欠陥が凹欠陥か凸欠陥かを判定する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記位相欠陥の凹凸に応じて、前記EUVリソグラフィ用マスクの前記位相欠陥を含む部位を局所的にデフォーカスさせて露光を行う工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising an exposure step of transferring a circuit pattern to a semiconductor wafer using an EUV lithography mask having at least a substrate, a multilayer film and an absorber pattern,
(A) a step of performing phase defect inspection of the mask for EUV lithography or a mask blank used for manufacturing the mask;
(B) when a phase defect is detected in the step (a), determining whether the phase defect is a concave defect or a convex defect;
(C) After the step (b), in accordance with the unevenness of the phase defect, a step of performing exposure by locally defocusing a portion including the phase defect of the EUV lithography mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記位相欠陥が凸欠陥である場合は、前記EUVリソグラフィ用マスクの前記位相欠陥を含む部位と、前記光学系との距離が短くなる方向にデフォーカスさせることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 When the phase defect is a concave defect, defocus in a direction in which the distance between the part including the phase defect of the EUV lithography mask and the optical system of the exposure apparatus becomes longer,
2. The semiconductor according to claim 1, wherein when the phase defect is a convex defect, defocusing is performed in a direction in which a distance between the portion including the phase defect of the EUV lithography mask and the optical system is shortened. Device manufacturing method.
前記複数のチャックピンのそれぞれは、前記マスクステージのマスク保持面に垂直な方向に沿って、互いに独立して移動可能に構成され、
前記位相欠陥の凹凸に応じて、前記複数のチャックピンのいずれかを前記マスク保持面に垂直な方向に移動させることにより、前記EUVリソグラフィ用マスクの前記位相欠陥を含む部位を前記露光装置の光学系に対して局所的にデフォーカスさせることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。 The exposure apparatus used in the exposure step has a mask stage having a plurality of chuck pins that suck and hold the EUV lithography mask,
Each of the plurality of chuck pins is configured to be movable independently of each other along a direction perpendicular to the mask holding surface of the mask stage,
By moving one of the plurality of chuck pins in a direction perpendicular to the mask holding surface in accordance with the unevenness of the phase defect, the portion of the EUV lithography mask containing the phase defect is optically applied to the exposure apparatus. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the system is locally defocused.
前記位相欠陥が凸欠陥である場合は、前記半導体ウエハと前記光学系との距離が短くなる方向にデフォーカスさせることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 If the phase defect is a concave defect, defocus in the direction that the distance between the semiconductor wafer and the optical system of the exposure apparatus becomes longer,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein when the phase defect is a convex defect, defocusing is performed in a direction in which a distance between the semiconductor wafer and the optical system is shortened.
前記複数のチャックピンのそれぞれは、前記ウエハステージのウエハ保持面に垂直な方向に沿って、互いに独立して移動可能に構成され、
前記位相欠陥の凹凸に応じて、前記複数のチャックピンのいずれかを前記ウエハ保持面に垂直な方向に移動させることにより、前記半導体ウエハの一部を前記露光装置の光学系に対して局所的にデフォーカスさせることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。 An exposure apparatus used in the exposure step has a wafer stage having a plurality of chuck pins for sucking and holding the semiconductor wafer,
Each of the plurality of chuck pins is configured to be movable independently of each other along a direction perpendicular to the wafer holding surface of the wafer stage,
By moving any of the plurality of chuck pins in a direction perpendicular to the wafer holding surface in accordance with the unevenness of the phase defect, a part of the semiconductor wafer is locally localized with respect to the optical system of the exposure apparatus. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is defocused.
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