JP2019028171A - Photomask inspection method, photomask manufacturing method, and photomask inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】フォトマスクの転写用パターンに含まれる位相シフト部の位相シフト量を簡便に直接測定できるようにする。
【解決手段】フォトマスクの転写用パターンに含まれる位相シフト部の位相特性を測定するフォトマスクの検査方法であって、投影光学系を備えた検査装置にフォトマスクをセットする工程と、セットしたフォトマスクを露光し位相シフト部の光学像を撮像面上に投影することにより光学像データを取得する光学像データ取得工程と、取得した光学像データを用いて位相シフト部の有する位相シフト量を求める演算工程と、を有し、光学像データ取得工程では、フォトマスク、投影光学系、及び撮像面のうち、少なくとも一部を光軸方向に移動して、複数のフォーカス状態の各々における光学像データを取得し、演算工程では、複数のフォーカス状態の各々について光学像データからCD値を求め、光学像のCD値に基づいて位相シフト量を求める。
【選択図】図2A phase shift amount of a phase shift portion included in a transfer pattern of a photomask can be easily and directly measured.
A photomask inspection method for measuring a phase characteristic of a phase shift portion included in a transfer pattern of a photomask, the step of setting the photomask in an inspection apparatus equipped with a projection optical system, and a set An optical image data acquisition step for acquiring optical image data by exposing a photomask and projecting an optical image of the phase shift unit onto the imaging surface, and a phase shift amount of the phase shift unit using the acquired optical image data An optical image data acquisition step, wherein at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface is moved in the optical axis direction, and an optical image in each of a plurality of focus states In the calculation step, a CD value is obtained from the optical image data for each of a plurality of focus states, and the phase shift amount is calculated based on the CD value of the optical image. Mel.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、電子デバイスを製造するためのフォトマスクの検査に関し、特に表示装置製造用に好適なフォトマスクの検査に関する。特に、位相シフト効果を利用した転写用パターンをもつ、フォトマスク(位相シフトマスク)の位相シフト量を測定する方法および装置に関する。 The present invention relates to inspection of a photomask for manufacturing an electronic device, and more particularly to inspection of a photomask suitable for manufacturing a display device. In particular, the present invention relates to a method and an apparatus for measuring a phase shift amount of a photomask (phase shift mask) having a transfer pattern using a phase shift effect.
位相シフトマスクは、バイナリマスクに比べて、転写性能、特に焦点深度やコントラストに優れることから、主として半導体装置製造用のフォトマスクに用いられている。また、これらの位相シフトマスクのパターンが有する位相シフト量を検査する検査方法が提案されている。 A phase shift mask is mainly used for a photomask for manufacturing a semiconductor device because it is superior in transfer performance, particularly in depth of focus and contrast, compared to a binary mask. An inspection method for inspecting the phase shift amount of the phase shift mask pattern has been proposed.
特許文献1には、露光用マスクに形成された半透明位相シフト膜による位相ずれを測定する位相検査方法が記載されている。この位相検査方法は、遮光膜に形成されたライン/スペースからなる第1のパターン群と、半透明位相シフト膜に形成されたライン/スペースからなる第2のパターン群とを用いて、投影露光光学系を介して測定面上に各々のパターン群の光学像を結像させる工程と、前記光学像を前記測定面を光軸(Z)方向に変化させて複数取得する工程と、前記取得された複数の光学像から第1のパターン群の焦点位置と第2のパターン群の焦点位置との差を算出する工程と、前記算出された焦点位置の差から前記半透明位相シフト膜による位相差を算出する工程とを含むものである。 Patent Document 1 describes a phase inspection method for measuring a phase shift caused by a translucent phase shift film formed on an exposure mask. This phase inspection method uses a first pattern group consisting of lines / spaces formed on a light-shielding film and a second pattern group consisting of lines / spaces formed on a translucent phase shift film, to perform projection exposure. Forming an optical image of each pattern group on a measurement surface via an optical system; obtaining a plurality of the optical images by changing the measurement surface in the optical axis (Z) direction; Calculating the difference between the focal position of the first pattern group and the focal position of the second pattern group from the plurality of optical images, and the phase difference caused by the translucent phase shift film from the calculated focal position difference The process of calculating.
特許文献2には、シアリング干渉計を用いて、ハーフトーン型位相シフトマスクに形成された位相シフターの位相シフト量及び透過率を同時に測定する測定方法が記載されている。この測定方法は、ハーフトーン膜に形成した光透過部により構成され、又は光透過部に形成したハーフトーン膜により構成されるモニタパターンに向けて照明ビームを投射し、シアリング干渉計のシアリング量を調整し、モニタパターンを透過した透過光とモニタパターンの周辺エリアを透過した透過光とにより形成される第1及び第2の干渉画像、及びモニタパターンの周辺エリアを透過した透過光同士により形成される第3の干渉画像を含む横ずらし干渉画像を2次元撮像装置上に形成する工程と、前記第1〜第3の干渉画像を含む横ずらし干渉画像について1周期分の位相変調を行って、第1〜第3の干渉画像について位相変調量と輝度値との関係を示す位相変調データをそれぞれ取得する工程と、前記第1及び第2の干渉画像の位相変調データを用いて、第1の干渉画像と第2の干渉画像との間の位相シフト量を算出し、位相シフターの位相シフト量として出力する工程と、前記第1の干渉画像の位相変調データの振幅と第3の干渉画像の位相変調データの振幅との比の2乗を算出し、位相シフターの透過率として出力する工程とを含むものである。 Patent Document 2 describes a measurement method for simultaneously measuring the phase shift amount and transmittance of a phase shifter formed on a halftone phase shift mask using a shearing interferometer. In this measurement method, an illumination beam is projected toward a monitor pattern that is configured by a light transmission part formed on a halftone film or is formed by a halftone film formed on a light transmission part, and the shearing amount of the shearing interferometer is calculated. The first and second interference images formed by the transmitted light that has been adjusted and transmitted through the monitor pattern and the transmitted light that has transmitted through the peripheral area of the monitor pattern, and the transmitted light that has transmitted through the peripheral area of the monitor pattern are formed. Forming a laterally shifted interference image including the third interference image on the two-dimensional imaging device, and performing phase modulation for one period on the laterally shifted interference image including the first to third interference images, Obtaining phase modulation data indicating the relationship between the phase modulation amount and the luminance value for the first to third interference images, respectively, and the phases of the first and second interference images Calculating a phase shift amount between the first interference image and the second interference image using the key data and outputting the phase shift amount as a phase shift amount of the phase shifter; and phase modulation data of the first interference image And calculating the square of the ratio between the amplitude of the third interference image and the amplitude of the phase modulation data of the third interference image, and outputting the result as the transmittance of the phase shifter.
液晶表示装置(Liquid Crystal Display)や有機EL(Organic Electro Luminescence)表示装置などを含む表示装置においては、より明るく、かつ省電力であるとともに、高精細、高速表示、広視野角といった表示性能の向上が望まれている。 In display devices including liquid crystal display devices (Liquid Crystal Display) and organic EL (Organic Electro Luminescence) display devices, it is brighter and more power-saving, and has improved display performance such as high definition, high speed display, and wide viewing angle. Is desired.
例えば、上記表示装置に用いられる薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、「TFT」)で言えば、TFTを構成する複数のパターンのうち、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールが、確実に上層及び下層のパターンを接続させる作用をもたなければ、正しい動作が保証されない。その一方、例えば液晶表示装置の開口率を極力大きくして、明るく、省電力の表示装置とするためには、コンタクトホールの径が十分に小さいことが求められるなど、表示装置の高密度化の要求に伴い、ホールパターンの径も微細化(例えば3μm未満)が望まれている。例えば、径が0.8μm以上2.5μm以下、更には、径が2.0μm以下のホールパターンが必要となり、具体的には0.8〜1.8μmの径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。 For example, in the case of a thin film transistor (“TFT”) used in the display device, a contact hole formed in an interlayer insulating film among the plurality of patterns constituting the TFT is surely an upper layer and a lower layer pattern. If there is no action to connect, correct operation is not guaranteed. On the other hand, for example, in order to increase the aperture ratio of a liquid crystal display device as much as possible to obtain a bright and power-saving display device, the diameter of the contact hole is required to be sufficiently small. Along with demands, it is desired to reduce the diameter of the hole pattern (for example, less than 3 μm). For example, a hole pattern having a diameter of 0.8 μm or more and 2.5 μm or less, and further a diameter of 2.0 μm or less is required. Specifically, formation of a pattern having a diameter of 0.8 to 1.8 μm is also desired. it is conceivable that.
その一方、この分野で用いられる露光装置がもつ光学系のNA(開口数)は、0.08〜0.15程度であり、露光光源もi線、h線、又はg線が多用され、主にこれらを含んだブロード波長光源を使用することで、大面積を照射するための光量を得て、生産効率やコストを重視する傾向が強い。 On the other hand, the NA (numerical aperture) of the optical system possessed by the exposure apparatus used in this field is about 0.08 to 0.15, and the exposure light source is often i-line, h-line, or g-line. By using a broad wavelength light source including these, a light amount for irradiating a large area is obtained, and there is a strong tendency to place importance on production efficiency and cost.
ところで、半導体装置製造に利用されてきたハーフトーン型位相シフトマスクは、周知のごとく、照射された露光光の位相を略180度シフトするとともに、所定の透過率をもつ半透光膜(位相シフト膜ともいう)を用いた、転写用パターンをもつフォトマスクであり、光の干渉を利用することによって、解像性を向上させるフォトマスクである。具体的には、DOF(Depth of Focus、焦点深度)や、コントラストを向上する効果があるといわれている。また、このタイプのフォトマスク(Attenuated Phase Shift Mask)は、他のタイプ(Alternating Phase−Shift Mask)と異なり、パターンデザインに制約が少なく、ホールパターンに有利に適用され、特に孤立ホールパターンに適用され、効果を上げている。 By the way, as is well known, halftone phase shift masks that have been used in the manufacture of semiconductor devices shift the phase of irradiated exposure light by approximately 180 degrees and a semitransparent film (phase shift film) having a predetermined transmittance. (Also referred to as a film) and having a transfer pattern, and a photomask that improves resolution by utilizing light interference. Specifically, it is said that there is an effect of improving DOF (Depth of Focus) and contrast. Also, this type of photomask (Attenuated Phase Shift Mask) is different from other types (Alternating Phase-Shift Mask) in that it has less restrictions on pattern design and is advantageously applied to hole patterns, especially to isolated hole patterns. , Has been effective.
近年、表示装置の製造においても、上記のようにパターンの微細化要請が高くなっていることから、半導体装置製造用の技術として多用されてきた、ハーフトーン型位相シフトマスクの適用が検討され始めている。 In recent years, in the manufacture of display devices, the demand for pattern miniaturization is high as described above, and therefore, application of a halftone phase shift mask, which has been widely used as a technology for manufacturing semiconductor devices, has begun to be studied. Yes.
フォトマスクの製造工程では、形成された転写用パターンの座標や、欠陥の有無などを対象に、各種の検査が行われる。位相シフトマスクにおいては、位相シフト量が設計値からずれてしまえば、転写性が低下するため、位相シフト量を測定する検査工程が必要となる。 In the manufacturing process of the photomask, various inspections are performed on the coordinates of the formed transfer pattern and the presence or absence of defects. In the phase shift mask, if the phase shift amount deviates from the design value, the transferability is deteriorated, so that an inspection process for measuring the phase shift amount is required.
ところが、特許文献1及び特許文献2の方法によると、位相差測定用に予め決められたデザインのモニタパターンを、フォトマスクの転写用パターンの領域外などに形成しておくことが必要である。したがって、所定のモニタパターンを有しないフォトマスクについて、その位相シフト部の位相差を測定することはできない。 However, according to the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2, it is necessary to form a monitor pattern having a predetermined design for phase difference measurement outside the transfer pattern region of the photomask. Therefore, the phase difference of the phase shift portion cannot be measured for a photomask that does not have a predetermined monitor pattern.
また、測定された結果は、モニタパターン部分の位相シフト量であって、転写用パターンの直接測定ではない。ここで、転写用パターンとは、得ようとするデバイスの設計に基づき、被転写体上に転写されるためのパターンを言う。一辺が6インチほどの、半導体製造用フォトマスクであれば、モニタパターン部分の位相シフト量は、転写用パターン部分のそれと、殆ど差異は無く、特段の問題は無いとも考えられる。一方、表示装置用のフォトマスクは、基板サイズが大きく(例えば、基板主面が300〜2000mmの四角形)、位相シフト膜の成膜装置において、面内の膜厚のばらつきをゼロとすることは困難である。したがって、基板の外縁近くに設けられたモニタパターン部の位相シフト量が、転写用パターン内部の位相シフト量とずれを生じる場合があり、パターン転写の際に生じる位相シフト効果が正確に把握できない不都合がある。 Further, the measured result is the phase shift amount of the monitor pattern portion, not the direct measurement of the transfer pattern. Here, the transfer pattern refers to a pattern to be transferred onto the transfer target based on the design of the device to be obtained. In the case of a semiconductor manufacturing photomask having a side of about 6 inches, the phase shift amount of the monitor pattern portion is almost the same as that of the transfer pattern portion, and it is considered that there is no particular problem. On the other hand, a photomask for a display device has a large substrate size (for example, a square with a substrate main surface of 300 to 2000 mm), and in a film forming apparatus for a phase shift film, variation in the in-plane film thickness is zero. Have difficulty. Therefore, the phase shift amount of the monitor pattern portion provided near the outer edge of the substrate may deviate from the phase shift amount inside the transfer pattern, and the phase shift effect generated during pattern transfer cannot be accurately grasped. There is.
そこで、本発明は、転写用パターンに含まれた位相シフト部について、その位相シフト量を、簡便に、直接測定する方法及び装置を提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a method and an apparatus for easily and directly measuring the phase shift amount of a phase shift portion included in a transfer pattern.
(第1の態様)
本発明の第1の態様は、
フォトマスクの転写用パターンに含まれる、位相シフト部の、位相特性を測定する、フォトマスクの検査方法であって、
投影光学系を備えた検査装置に、前記フォトマスクをセットする工程と、
セットした前記フォトマスクを露光し、前記投影光学系によって前記位相シフト部の光学像を撮像面上に投影することにより、光学像データを取得する光学像データ取得工程と、
取得した前記光学像データを用いて、前記位相シフト部の有する位相シフト量を求める演算工程と、を有し、
前記光学像データ取得工程では、前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部を光軸方向に移動して、複数のフォーカス状態の各々における前記光学像データを取得し、
前記演算工程では、前記複数のフォーカス状態の各々について前記光学像データからCD値を求め、前記光学像のCD値に基づいて前記位相シフト量を求める、
フォトマスクの検査方法である。
(第2の態様)
本発明の第2の態様は、
前記演算工程では、前記CD値が最大値となるフォーカス状態と前記位相シフト量との相関に基づき、前記フォトマスクの位相シフト量を求める、上記第1の態様に記載のフォトマスクの検査方法である。
(第3の態様)
本発明の第3の態様は、
前記演算工程に先立ち、前記転写用パターンについて、前記投影光学系によって形成される光学像のCD値が最大値となるフォーカス状態と、前記位相シフト部が有する位相シフト量との相関を把握する、前工程を有することを特徴とする、上記第1又は第2の態様に記載のフォトマスクの検査方法である。
(第4の態様)
本発明の第4の態様は、
前記前工程は、前記転写用パターンについて、前記投影光学系によって形成される光学像のフォーカス状態と、前記フォーカス状態による前記光学像のCD値の変動との相関を把握する工程を含む、上記第3の態様に記載のフォマスクの検査方法である。
(第5の態様)
本発明の第5の態様は、
前記転写用パターンは、孤立パターンを含む、上記第1〜第4のいずれか1態様に記載のフォトマスクの検査方法である。
(第6の態様)
本発明の第6の態様は、
前記転写用パターンは、ホールパターンを含む、上記第1〜第5のいずれか1態様に記載のフォトマスクの検査方法である。
(第7の態様)
本発明の第7の態様は、
前記位相シフト部は、露光光透過率Tが2〜10%、位相シフト量φが170〜190度の位相シフト膜が、前記フォトマスクを構成する透明基板上に形成されてなる、上記第1〜第6のいずれか1態様に記載のフォトマスクの検査方法である。
(第8の態様)
本発明の第8の態様は、
上記第1〜第7のいずれか1態様に記載のフォトマスクの検査方法を含む、フォトマスクの製造方法である。
(第9の態様)
本発明の第9の態様は、
フォトマスクの転写用パターンに含まれる、位相シフト部の、位相特性を測定するためのフォトマスク検査装置において、
被検体であるフォトマスクを保持するマスク保持手段と、
光を出射する光源と、
前記光源が出射する光を導き、前記マスク保持手段により保持されたフォトマスクに照射する照明光学系と、
前記フォトマスクを透過した光束を受光して撮像面に導く投影光学系と、
前記撮像面に撮像手段が備えられてなる光学像取得部と、
前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部を光軸方向に移動して、前記撮像面におけるフォーカス状態を変化させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部が移動したときの移動距離を計測する計測部と、
前記光学像取得部によって取得された光学像データから、前記撮像面上の光学像のCD値を求め、前記計測部によって計測された移動距離と前記CD値とに基づいて、前記位相シフト部の位相シフト量を演算する演算部と、
を有する、フォトマスク検査装置である。
(第10の態様)
本発明の第10の態様は、
前記投影光学系は、対物レンズを含み、
前記駆動手段は、前記対物レンズを光軸方向に移動させる、
上記第9の態様に記載のフォトマスク検査装置である。
(第11の態様)
本発明の第11の態様は、
前記演算部は、前記位相シフト量と前記CD値が最大値となる前記移動距離との相関を予め記憶するメモリ部を有する、上記第9又は第10の態様に記載のフォトマスク検査装置である。
(第12の態様)
本発明の第12の態様は、
前記投影光学系は、オートフォーカス機構を有する、上記第9〜第11のいずれか1態様に記載のフォトマスク検査装置である。
(First aspect)
The first aspect of the present invention is:
A photomask inspection method for measuring phase characteristics of a phase shift portion included in a photomask transfer pattern,
Setting the photomask on an inspection apparatus equipped with a projection optical system;
Exposing the set photomask, and projecting the optical image of the phase shift unit onto the imaging surface by the projection optical system, thereby obtaining optical image data; and
Using the obtained optical image data to obtain a phase shift amount of the phase shift unit, and
In the optical image data acquisition step, at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface is moved in the optical axis direction to acquire the optical image data in each of a plurality of focus states. ,
In the calculation step, a CD value is obtained from the optical image data for each of the plurality of focus states, and the phase shift amount is obtained based on a CD value of the optical image.
This is a photomask inspection method.
(Second aspect)
The second aspect of the present invention is:
The photomask inspection method according to the first aspect, wherein, in the calculation step, the phase shift amount of the photomask is obtained based on a correlation between a focus state where the CD value is maximum and the phase shift amount. is there.
(Third aspect)
The third aspect of the present invention is:
Prior to the calculation step, for the transfer pattern, grasp the correlation between the focus state where the CD value of the optical image formed by the projection optical system is maximum and the phase shift amount of the phase shift unit. The photomask inspection method according to the first or second aspect, comprising a pre-process.
(Fourth aspect)
The fourth aspect of the present invention is:
The pre-process includes a step of grasping a correlation between a focus state of an optical image formed by the projection optical system and a CD value variation of the optical image due to the focus state with respect to the transfer pattern. 3. A method for inspecting a phosphor mask according to the third aspect.
(Fifth aspect)
According to a fifth aspect of the present invention,
The photomask inspection method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the transfer pattern includes an isolated pattern.
(Sixth aspect)
The sixth aspect of the present invention is:
The transfer pattern is the photomask inspection method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the transfer pattern includes a hole pattern.
(Seventh aspect)
The seventh aspect of the present invention is
The phase shift portion is formed by forming a phase shift film having an exposure light transmittance T of 2 to 10% and a phase shift amount φ of 170 to 190 degrees on a transparent substrate constituting the photomask. A photomask inspection method according to any one of the sixth to sixth aspects.
(Eighth aspect)
The eighth aspect of the present invention is
It is a photomask manufacturing method including the photomask inspection method according to any one of the first to seventh aspects.
(Ninth aspect)
The ninth aspect of the present invention provides
In the photomask inspection apparatus for measuring the phase characteristics of the phase shift unit included in the photomask transfer pattern,
A mask holding means for holding a photomask as a subject;
A light source that emits light;
An illumination optical system for guiding the light emitted from the light source and irradiating the photomask held by the mask holding means;
A projection optical system that receives the light beam transmitted through the photomask and guides it to the imaging surface;
An optical image acquisition unit comprising an imaging unit on the imaging surface;
A drive unit for moving at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface in an optical axis direction to change a focus state on the imaging surface;
A measuring unit that measures a moving distance when at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface is moved by the driving unit;
From the optical image data acquired by the optical image acquisition unit, the CD value of the optical image on the imaging surface is obtained, and based on the movement distance measured by the measurement unit and the CD value, the phase shift unit A calculation unit for calculating a phase shift amount;
This is a photomask inspection apparatus.
(Tenth aspect)
The tenth aspect of the present invention provides
The projection optical system includes an objective lens,
The drive means moves the objective lens in the optical axis direction.
The photomask inspection apparatus according to the ninth aspect.
(Eleventh aspect)
The eleventh aspect of the present invention is
The photomask inspection apparatus according to the ninth or tenth aspect, wherein the calculation unit includes a memory unit that stores in advance a correlation between the phase shift amount and the movement distance at which the CD value is the maximum value. .
(Twelfth aspect)
The twelfth aspect of the present invention provides
The projection optical system is the photomask inspection apparatus according to any one of the ninth to eleventh aspects, which includes an autofocus mechanism.
本発明によれば、フォトマスクの転写用パターンに含まれる位相シフト部の位相シフト量を簡便に直接測定することができる。 According to the present invention, the phase shift amount of the phase shift portion included in the transfer pattern of the photomask can be directly and easily measured.
<位相シフトマスク>
一般に、位相シフトマスクの製造工程においては、露光光に含まれる波長に対して位相シフト部の位相シフト量が、略180度(例えば、170度〜190度)となるように、用いる位相シフト膜の組成や膜厚を選択する。ただし、製造の過程や製造後に、位相シフト量の変化の有無を確認し、或いは、意図する特定の位相シフト量が達成されているかを確認する目的で、位相シフト量の測定を行なうことが望ましい。
<Phase shift mask>
In general, in a phase shift mask manufacturing process, a phase shift film is used so that a phase shift amount of a phase shift portion is approximately 180 degrees (for example, 170 degrees to 190 degrees) with respect to a wavelength included in exposure light. The composition and film thickness are selected. However, it is desirable to measure the phase shift amount for the purpose of confirming the presence or absence of a change in the phase shift amount after the manufacturing process or after manufacture, or confirming whether the intended specific phase shift amount has been achieved. .
図1に被検体となるフォトマスク(被検マスクともいう)を例示する。図1(a)は平面視、図1(b)は断面を示している。被検マスク1は、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスクと呼ばれるものである。この被検マスク(位相シフトマスク)1は、透光部2からなるホールパターンを囲んで、露光光の位相を反転させる位相シフト部3が形成されている。位相シフト部3は、ガラス基板等の透明基板4上に、位相シフト膜5が形成されてなる。位相シフト部3は、露光光透過率T(%)(例えば、露光光に含まれる光のうち、代表波長としてi線を用いた場合、i線に対する透過率)を2≦T≦10とすることができる。この透過率は、透明基板4の透過率を基準としたものである。この範囲であれば、光学像にサイドローブが生じることの影響が小さく、また、以下の算定がより正確に行なえるため望ましい。なお、本実施形態では、透過率5.2%の位相シフト膜5を用いた。 FIG. 1 illustrates a photomask (also referred to as a test mask) as a test object. FIG. 1A shows a plan view, and FIG. 1B shows a cross section. The test mask 1 is a so-called halftone phase shift mask. This test mask (phase shift mask) 1 is formed with a phase shift portion 3 that surrounds a hole pattern composed of a light transmitting portion 2 and inverts the phase of exposure light. The phase shift unit 3 includes a phase shift film 5 formed on a transparent substrate 4 such as a glass substrate. The phase shift unit 3 sets the exposure light transmittance T (%) (for example, the transmittance for the i-line when i-line is used as the representative wavelength of the light included in the exposure light) to 2 ≦ T ≦ 10. be able to. This transmittance is based on the transmittance of the transparent substrate 4. This range is desirable because the influence of the side lobe in the optical image is small and the following calculation can be performed more accurately. In the present embodiment, the phase shift film 5 having a transmittance of 5.2% is used.
この位相シフトマスク1を露光装置で露光すると、被転写体上には、図1(c)に示すような転写像(光学像)を形成することができる。露光装置は、例えば、等倍のプロジェクション露光装置であって、光学条件としてはNA0.08〜0.20程度、コヒレンスファクタσが0.5〜1.0程度のものを適用することができる。 When this phase shift mask 1 is exposed by an exposure apparatus, a transfer image (optical image) as shown in FIG. 1C can be formed on the transfer target. The exposure apparatus is, for example, an equal magnification projection exposure apparatus, and an optical condition having an NA of about 0.08 to 0.20 and a coherence factor σ of about 0.5 to 1.0 can be applied.
フォトマスク上のホールパターンのCD(Critical Dimension、ここではパターン幅の意味で用いる)を、4μm以下(例えば、1.5〜4.0μm)とし、被転写体上に4μm以下(例えば0.50〜3.5μm、より好ましくは1.0〜2.5μm)のCDをもつホールパターンを形成する場合を考える。このような微細なホールパターンにおいて、位相シフトマスクの効果が有利に発揮される。本実施形態では、マスク上のホールパターンのCDを2.5μmとし、転写体上に形成されるホールパターンの目標CDを、2.0μmとした場合を例とする。 The hole pattern CD on the photomask (Critical Dimension, used here for the meaning of the pattern width) is 4 μm or less (for example, 1.5 to 4.0 μm), and 4 μm or less (for example, 0.50) on the transfer target. Consider a case where a hole pattern having a CD of .about.3.5 .mu.m, more preferably 1.0 to 2.5 .mu.m) is formed. In such a fine hole pattern, the effect of the phase shift mask is advantageously exhibited. In this embodiment, the hole pattern CD on the mask is set to 2.5 μm, and the target CD of the hole pattern formed on the transfer body is set to 2.0 μm as an example.
上記のフォトマスク1を露光装置にセットし、露光光を照射すると、被転写体上に転写像を形成することができる。露光光は、i線、h線、g線のいずれかを含む光とすることができ、i線、h線、g線の全てを含むブロード波長光でもよい。ただし、以下に説明する本実施形態の検査方法/装置においては、露光光に含まれる代表波長などを用い、単一波長での検査とする。さらに、本実施形態の装置は、i線、h線、g線など、複数の波長の光を、それぞれ単一波長として使用できることが好ましい。 When the photomask 1 is set in an exposure apparatus and irradiated with exposure light, a transfer image can be formed on the transfer target. The exposure light may be light including any of i-line, h-line, and g-line, and may be broad wavelength light including all of i-line, h-line, and g-line. However, in the inspection method / apparatus of the present embodiment described below, the inspection is performed at a single wavelength using a representative wavelength included in the exposure light. Furthermore, it is preferable that the apparatus of this embodiment can use light of a plurality of wavelengths such as i-line, h-line, and g-line as a single wavelength.
図1のフォトマスク1を露光装置にセットした状態で、そのフォトマスク1、露光装置の光学系、及び被転写面のいずれかを、光軸方向(以下、Z方向ともいう)に相対移動させると、ジャストフォーカスの状態、又は、その位置から所定距離デフォーカスしたデフォーカス状態を含む、フォーカス状態を変化させることができる。このとき、被転写体上に形成される光学像が変化する。 With the photomask 1 of FIG. 1 set in the exposure apparatus, any one of the photomask 1, the optical system of the exposure apparatus, and the transfer surface is moved relative to the optical axis direction (hereinafter also referred to as the Z direction). The focus state can be changed including the just focus state or the defocus state defocused from the position by a predetermined distance. At this time, the optical image formed on the transfer object changes.
本実施形態では、詳細を後述するように、変化する光学像を撮像手段によって取得し、得られた情報によって、被検体となるフォトマスク1の位相シフト部3がもつ位相シフト特性、具体的には位相シフト量を検査する。 In the present embodiment, as will be described in detail later, a changing optical image is acquired by an imaging unit, and the phase shift characteristics of the phase shift unit 3 of the photomask 1 serving as a subject, specifically, Checks the amount of phase shift.
<フォトマスク検査装置>
図2には、本実施形態に係るフォトマスク検査装置(以下、本装置ともいう)10を例示する。
<Photomask inspection system>
FIG. 2 illustrates a photomask inspection apparatus (hereinafter also referred to as the present apparatus) 10 according to the present embodiment.
本装置10は、フォトマスク1の転写用パターンに含まれる位相シフト部3の位相特性を検査するためのものであり、具体的には所定の露光光に対する位相シフト部3の位相シフト量を測定するものである。 This apparatus 10 is for inspecting the phase characteristics of the phase shift unit 3 included in the transfer pattern of the photomask 1, and specifically measures the phase shift amount of the phase shift unit 3 with respect to predetermined exposure light. To do.
位相シフト量の測定を行なうために、本装置10は、以下のように構成されている。なお、本装置10が備える光源11や各光学系13,14は、被検体となるフォトマスク1の露光に用いようとする露光装置の構成と同様のものとすることが好ましい。 In order to measure the phase shift amount, the apparatus 10 is configured as follows. Note that the light source 11 and the optical systems 13 and 14 included in the apparatus 10 are preferably the same as the configuration of the exposure apparatus to be used for exposure of the photomask 1 serving as the subject.
(光源)
例えば、本装置10が備える光源11は、露光装置の光源と、その波長が同様のものとすることができる。具体的には、露光装置の光源がi線、h線、g線の波長を含むものであれば、そのいずれかを光源11として備えることが好ましい。また、露光装置がi線、h線、g線をすべて含むブロード波長を含む光源をもつのであれば、その代表波長(たとえばi線)を出射する光源11とすることができる。
(light source)
For example, the light source 11 provided in the present apparatus 10 can have the same wavelength as the light source of the exposure apparatus. Specifically, if the light source of the exposure apparatus includes i-line, h-line, and g-line wavelengths, it is preferable to provide one of them as the light source 11. If the exposure apparatus has a light source including a broad wavelength including all of i-line, h-line, and g-line, the light source 11 that emits the representative wavelength (for example, i-line) can be used.
(保持手段)
本装置10はまた、被検体となるフォトマスク1を保持するマスク保持手段(以下、単に保持手段ともいう)12をもつ。被検体となるフォトマスク1は、透明基板上に、位相シフト部を含む転写用パターンを備えた、いわゆる位相シフトマスクとすることができる。例えば、透明基板上に形成された位相シフト膜がパターニングされ、透光部と位相シフト部を有するもの、或いは、透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜が形成され、それぞれがパターニングされた結果、透光部、遮光部、位相シフト部を有するものなどが挙げられる。さらには、透明基板表面が所定深さ掘り込まれた位相シフト部を有する位相シフトマスク(いわゆるレベンソンマスク、或いはクロムレスマスクなど)に適用してもよい。
(Holding means)
The apparatus 10 also has a mask holding unit (hereinafter also simply referred to as a holding unit) 12 that holds the photomask 1 that is a subject. The photomask 1 serving as a subject can be a so-called phase shift mask provided with a transfer pattern including a phase shift portion on a transparent substrate. For example, as a result of patterning the phase shift film formed on the transparent substrate and having the light transmitting portion and the phase shift portion, or forming the phase shift film and the light shielding film on the transparent substrate and patterning each, Examples thereof include a light transmitting part, a light shielding part, and a phase shift part. Furthermore, the present invention may be applied to a phase shift mask (so-called Levenson mask or chromeless mask) having a phase shift portion in which a transparent substrate surface is dug to a predetermined depth.
(照明光学系)
さらに、本装置10は、照明光学系13を有する。照明光学系13は、例えば、照明レンズとアパーチャーを備え、光源11から出射された光束を、保持手段12に保持されたフォトマスク1の面上に導く。
(Illumination optics)
Furthermore, the apparatus 10 has an illumination optical system 13. The illumination optical system 13 includes, for example, an illumination lens and an aperture, and guides the light beam emitted from the light source 11 onto the surface of the photomask 1 held by the holding unit 12.
(投影光学系)
また、本装置10は、フォトマスク1の透過光を撮像面15に導く投影光学系14を有する。投影光学系14は、対物レンズ及び倍率調整レンズを備えることができる。これによって、フォトマスク1がもつ転写用パターンの光学像が、所定の倍率で、後述の撮像面15に形成される。
(Projection optics)
The apparatus 10 also includes a projection optical system 14 that guides the light transmitted through the photomask 1 to the imaging surface 15. The projection optical system 14 can include an objective lens and a magnification adjustment lens. As a result, an optical image of the transfer pattern of the photomask 1 is formed on the imaging surface 15 described later at a predetermined magnification.
(光学像取得部)
投影光学系14から出射された光は、撮像面15に達し、この面15に備えられた撮像手段(撮像素子、ここではCCD)によって、光学像データ(具体的には、光学像2次元データ)が取得される。すなわち、光学像データを取得するこの部分は、本装置10の光学像取得部16である。
(Optical image acquisition unit)
The light emitted from the projection optical system 14 reaches the image pickup surface 15, and optical image data (specifically, two-dimensional optical image data) is obtained by an image pickup means (image pickup element, here, CCD) provided on the surface 15. ) Is acquired. That is, this part for acquiring optical image data is the optical image acquisition unit 16 of the apparatus 10.
(駆動部)
また、本装置10では、フォトマスク1、投影光学系14、および光学像取得部16の撮像面15のうち、少なくとも一部が、全体として、又は部分的に(ひとつ又は複数が)Z方向に移動可能となっている(以下、Z移動ともいう)。好ましくは、投影光学系14(特に対物レンズ)、又は、フォトマスク1のいずれかがZ移動することが、装置設計上好適である。ここで、Z方向とは、投影光学系14の光軸方向である。したがって、本装置10には、これらを移動するための駆動部17が備えられている。
(Drive part)
In the apparatus 10, at least a part of the photomask 1, the projection optical system 14, and the imaging surface 15 of the optical image acquisition unit 16 is entirely or partially (one or more) in the Z direction. It is movable (hereinafter also referred to as Z movement). Preferably, either the projection optical system 14 (particularly the objective lens) or the photomask 1 is Z-moved in terms of device design. Here, the Z direction is the optical axis direction of the projection optical system 14. Therefore, the present apparatus 10 is provided with a drive unit 17 for moving them.
なお、本装置10では、投影光学系14の一部である対物レンズがZ移動する。この移動量は、精緻に制御され、例えば5μm単位でその位置を制御することができる。このように精緻なZ移動を行なう駆動部17は、例えば、公知の駆動源(例えば、サーボモータ、ピエゾ素子等)を利用して構成することができる。 In this apparatus 10, the objective lens that is a part of the projection optical system 14 moves Z. The amount of movement is precisely controlled, and the position can be controlled in units of 5 μm, for example. The drive unit 17 that performs such precise Z movement can be configured by using, for example, a known drive source (for example, a servo motor, a piezo element, or the like).
(計測部)
また、本装置10は、Z移動の際の移動量を計測する(以下、Z計測ともいう)ための計測部18を備える。計測部18は、レーザ干渉計などの手段により、Z移動する対象の位置を把握し、移動距離を計測する。なお、計測部18は、移動前後の位置を把握することによって移動距離を計測してもよく、又は、移動距離を計測することによって、対象物の位置を把握してもよい。本実施形態において、位置の把握と移動距離の計測は、いずれも、移動距離の計測に含まれる。
(Measurement part)
In addition, the apparatus 10 includes a measurement unit 18 for measuring a movement amount at the time of Z movement (hereinafter also referred to as Z measurement). The measurement unit 18 grasps the position of the Z movement target by means such as a laser interferometer and measures the movement distance. Note that the measurement unit 18 may measure the movement distance by grasping the position before and after the movement, or may grasp the position of the object by measuring the movement distance. In the present embodiment, the grasping of the position and the measurement of the movement distance are both included in the measurement of the movement distance.
上記Z移動は、フォトマスク1の転写用パターンが撮像面15に結像するにあたって、そのフォーカス状態を変化させ、ジャストフォーカス、及び複数の異なるレベルのデフォーカス状態を形成することができるものである。
このため、駆動部17は、ジャストフォーカス位置を決定するためのオートフォーカス機構を有していることが好ましく、また、該ジャストフォーカス位置から所定量のデフォーカス状態を容易に形成できるように、計測部18と駆動部17が協働する構成が好ましい。なお、ここで言うオートフォーカス機構は、フォトマスク1、投影光学系14、撮像面15のうち、少なくとも一部が、全体として、又は部分的にZ方向に移動可能、かつZ方向の位置を直接計測し、ジャストフォーカス位置に調整することができる機構を言う。
In the Z movement, when the transfer pattern of the photomask 1 forms an image on the imaging surface 15, the focus state can be changed to form a just focus and a plurality of different defocus states. .
For this reason, it is preferable that the drive unit 17 has an autofocus mechanism for determining the just focus position, and measurement is performed so that a predetermined amount of defocus state can be easily formed from the just focus position. A configuration in which the portion 18 and the driving portion 17 cooperate is preferable. Note that the autofocus mechanism here refers to at least a part of the photomask 1, the projection optical system 14, and the imaging surface 15 that can be moved in whole or in part in the Z direction, and the position in the Z direction is directly set. A mechanism that can measure and adjust to the just focus position.
(演算部)
本装置10は、上記駆動を司る駆動部17とともに、位相シフト量を演算するための演算部19を有する。また、演算部19は、演算に用いるために有用な情報を予め収納し、記憶しておくメモリ部を有することができる。このような演算部19は、例えば、所定プログラムを実行するコンピュータ装置を利用して構成することができる。なお、演算部19によるこれらの機能については、詳細を後述する。
(Calculation unit)
The apparatus 10 includes a calculation unit 19 for calculating a phase shift amount together with the drive unit 17 that controls the above-described driving. Moreover, the calculating part 19 can have a memory part which stores and memorize | stores in advance useful information used for a calculation. Such a calculation part 19 can be comprised using the computer apparatus which performs a predetermined program, for example. The details of these functions by the calculation unit 19 will be described later.
<フォトマスク検査方法の原理>
以下、光学シミュレーションを用いて、本発明の実施形態に係るフォトマスク検査方法の原理を説明する。
<Principle of photomask inspection method>
Hereinafter, the principle of the photomask inspection method according to the embodiment of the present invention will be described using optical simulation.
例えば、位相シフト量が180度の位相シフト膜5を用い、図1のフォトマスク1を形成し、これを露光して、被転写面(一般には、エッチング加工しようとする膜面上に形成されたレジスト膜)に転写することを考える。図1のフォトマスクを本装置10にセットし、露光すると、被転写面に相当する本装置10の撮像面15には、転写用パターンの光学像が生成され、撮像手段によって光学像2次元データが取得できる。この光学像2次元データは、横軸に位置、縦軸に光強度をとれば、図1(c)のように表現される。 For example, using the phase shift film 5 having a phase shift amount of 180 degrees, the photomask 1 of FIG. 1 is formed and exposed to form a transfer target surface (generally formed on the film surface to be etched). Transfer to the resist film). When the photomask shown in FIG. 1 is set on the apparatus 10 and exposed, an optical image of a transfer pattern is generated on the imaging surface 15 of the apparatus 10 corresponding to the transfer surface, and the optical image two-dimensional data is obtained by the imaging means. Can be obtained. This optical image two-dimensional data is expressed as shown in FIG. 1C, where the horizontal axis indicates the position and the vertical axis indicates the light intensity.
ここで、例えば対物レンズをZ移動させて、フォーカス状態を変化させつつ、光学像2次元データを取得する。ジャストフォーカス位置及び±5〜30μmのデフォーカス位置の光学像2次元データを、5μm移動ごとに取得し、そこに得られた像のCD値をそれぞれプロットすると、図3に示す山型のカーブ(太い実線のカーブ)が得られる。なお、ここでは、ジャストフォーカス位置で、目標CD(2.0μm)が得られる光量を閾値とし、この光量におけるCD値を、上記各デフォーカス状態において求め、プロットしている。 Here, for example, the objective lens is moved Z to change the focus state, and the two-dimensional optical image data is acquired. When two-dimensional optical image data of a just focus position and a defocus position of ± 5 to 30 μm is acquired for every 5 μm movement, and the CD values of the obtained images are plotted, respectively, a mountain-shaped curve ( A thick solid curve) is obtained. Note that, here, the light amount at which the target CD (2.0 μm) can be obtained at the just focus position is used as a threshold value, and the CD value at this light amount is obtained and plotted in each defocus state.
ここでは、以下の露光条件を想定して、光学シミュレーションを行なった。
露光装置の光学条件:投影光学系NA=0.085、σ=0.65、露光光i線
レジスト条件:Di700
基板素材:SiO2
パターン:孤立ホールパターン、フォトマスク上のCD=2.5μm、転写像の目標CD=2.0μm
Here, the optical simulation was performed assuming the following exposure conditions.
Optical conditions of exposure apparatus: projection optical system NA = 0.085, σ = 0.65, exposure light i-line resist conditions: Di700
Substrate material: SiO 2
Pattern: Isolated hole pattern, CD on photomask = 2.5 μm, target CD of transferred image = 2.0 μm
この結果、ジャストフォーカスのときに、上記ホールパターンのCD値は最大となり、+側、又は−側にデフォーカスした場合には、いずれも、CD値が減少する(図3における180度の実線参照)。なお、図3におけるResist CDとは、被転写体上に形成される転写像のCD(μm)を意味する。 As a result, the CD value of the hole pattern becomes maximum at the time of just focus, and the CD value decreases when defocused to the + side or the − side (see the solid line of 180 degrees in FIG. 3). ). In addition, Resist CD in FIG. 3 means CD (micrometer) of the transfer image formed on a to-be-transferred body.
次に、フォトマスク1の位相シフト部3の位相シフト量を変化させたときに、上記と同様に、各フォーカス状態におけるCD値をプロットする。これを、各位相シフト量ごとに、図3の上記実線カーブに重ねた(図3における170度、175度・・等の各線参照)。 Next, when the phase shift amount of the phase shift unit 3 of the photomask 1 is changed, the CD value in each focus state is plotted as described above. This was superimposed on the solid curve in FIG. 3 for each phase shift amount (see the lines of 170 degrees, 175 degrees,... In FIG. 3).
結果として、位相シフト量を5度ずつ変化させ、170〜190度の位相シフト量に対するカーブを描くと、その山型カーブの位置が左右にシフトし、それに伴い、ピーク位置のX座標も移動することがわかる。 As a result, if the phase shift amount is changed by 5 degrees and a curve is drawn for the phase shift amount of 170 to 190 degrees, the position of the mountain-shaped curve shifts to the left and right, and the X coordinate of the peak position moves accordingly. I understand that.
すなわち、位相シフト部3のもつ位相シフト量と、CD最大値をもつフォーカス状態(デフォーカス量)との間には、相関があることが理解できる。したがって、この相関を把握しておけば、未知の位相シフト量をもつ被検体のフォトマスク1に対し、CD最大値をもつデフォーカス量を計測することで、位相シフト量を正確に知ることができる。
つまり、複数のフォーカス状態の各々について、光学像データからCD値を求め、前記光学像のCD値に基づいて、このフォトマスクの位相シフト量を求めることができる。ここで、「光学像のCD値に基づく」とは、上記のようにCD最大値をもつデフォーカス量を得ることによってもよく、また、後述するように、CD最大値自体を得ることによってもよい。
That is, it can be understood that there is a correlation between the phase shift amount of the phase shift unit 3 and the focus state (defocus amount) having the CD maximum value. Therefore, if this correlation is grasped, the phase shift amount can be accurately known by measuring the defocus amount having the CD maximum value for the photomask 1 of the subject having the unknown phase shift amount. it can.
That is, for each of a plurality of focus states, a CD value can be obtained from optical image data, and the phase shift amount of the photomask can be obtained based on the CD value of the optical image. Here, “based on the CD value of the optical image” may be obtained by obtaining the defocus amount having the CD maximum value as described above, or by obtaining the CD maximum value itself as described later. Good.
この相関は、所定の光学系を有する露光装置に固有のものと考えられることから、フォトマスク1の露光に用いる露光装置と同様の仕様をもつ光学系を用い、本実施形態に係るフォトマスク検査装置10を用意することが好ましい。 Since this correlation is considered to be unique to an exposure apparatus having a predetermined optical system, an optical system having the same specifications as the exposure apparatus used for exposure of the photomask 1 is used, and the photomask inspection according to this embodiment is performed. It is preferable to prepare the apparatus 10.
<フォトマスク検査方法の具体的な実施例>
続いて、上記の原理に基づき、本実施形態のフォトマスク検査装置10を用いて実施するフォトマスク検査方法について、本発明の実施例(以下、本実施例ともいう)として、具体的に詳しく説明する。
<Specific Example of Photomask Inspection Method>
Subsequently, a photomask inspection method performed using the photomask inspection apparatus 10 of the present embodiment based on the above principle will be specifically described in detail as an example of the present invention (hereinafter also referred to as the present example). To do.
図4には、本実施例のフォトマスク検査方法による位相シフト量の検査フローを例示する。 FIG. 4 illustrates an inspection flow of the phase shift amount by the photomask inspection method of this embodiment.
ここで例示する検査フローには、(1)相関を把握するためのフロー(前工程)と、(2)被検マスク1の測定を行なうためのフローと、が含まれる。 The inspection flow exemplified here includes (1) a flow for grasping the correlation (pre-process) and (2) a flow for measuring the test mask 1.
(1)相関の把握
本実施例では、まず、位相シフト部3のもつ位相シフト量と、それを露光したときにCD最大値を示すデフォーカス量との相関を把握する。具体的には、レファレンスとなる検量線を得る。
(1) Grasping the correlation In this embodiment, first, the correlation between the phase shift amount of the phase shift unit 3 and the defocus amount indicating the CD maximum value when it is exposed is grasped. Specifically, a calibration curve as a reference is obtained.
相関の把握に際しては、まず、位相シフト量がそれぞれ異なる5種類の位相シフトマスク(以下、参照マスクともいう)を用意する。 In grasping the correlation, first, five types of phase shift masks (hereinafter also referred to as reference masks) having different phase shift amounts are prepared.
図5に参照マスクを例示する。5種類の参照マスク20は、いずれも、6インチ四方の透明基板上に位相シフト膜を形成し、図5に例示するモニタパターン21をパターニングしたものである。ここで、各参照マスク20の位相シフト量は、170度、175度、180度、185度、及び190度とする。 FIG. 5 illustrates a reference mask. Each of the five types of reference masks 20 is obtained by forming a phase shift film on a 6-inch square transparent substrate and patterning the monitor pattern 21 illustrated in FIG. Here, the phase shift amount of each reference mask 20 is 170 degrees, 175 degrees, 180 degrees, 185 degrees, and 190 degrees.
なお、これらの参照マスク20は、半導体装置(LSI)製造用フォトマスクに用いられる位相差測定機(例えば、レーザーテック製MPMシリーズ等)を用いて測定することにより、その位相シフト量を正確に把握した。図5に示す参照マスク20は、モニタパターン21として、放射状に配置された4つの透光部が形成され、これらの透光部のサイズは、該測定機の指定に基づくもの(例えば、W1≧20μm、W2≧40μm、d≧15μm)であり、パターン重心(図中×印参照)が該測定機の測定箇所となっている。このようなモニタパターン21によって、該測定機を用いた位相シフト量の正確な測定が可能となる(以上、図4中のステップ(i)参照)。 These reference masks 20 are measured using a phase difference measuring machine (for example, Lasertec MPM series) used for a semiconductor device (LSI) manufacturing photomask to accurately grasp the phase shift amount. did. The reference mask 20 shown in FIG. 5 has four light-transmitting portions arranged in a radial pattern as the monitor pattern 21, and the size of these light-transmitting portions is based on the designation of the measuring instrument (for example, W1 ≧ 20 μm, W 2 ≧ 40 μm, d ≧ 15 μm), and the center of gravity of the pattern (see the x in the figure) is the measurement location of the measuring instrument. Such a monitor pattern 21 enables accurate measurement of the phase shift amount using the measuring instrument (see step (i) in FIG. 4).
一方、参照マスク20の中央近傍には、正方形のホールパターン22が形成され、これは、被検体として位相シフト量を測定しようとするフォトマスク1のパターンに基づいて形成されたものである。被検体は、上述のフォトマスク1と同様、2.5μmのCDをもつホールパターンをもち、これによって、被転写体上に、2.0μmのホールパターンを形成することを想定している。 On the other hand, a square hole pattern 22 is formed in the vicinity of the center of the reference mask 20, which is formed based on the pattern of the photomask 1 for which the phase shift amount is to be measured as a subject. It is assumed that the subject has a hole pattern having a CD of 2.5 μm as in the photomask 1 described above, and thereby a 2.0 μm hole pattern is formed on the transfer target.
上記5種類の参照マスク20を用意したら、用意したそれぞれの参照マスク20を、順次、本装置10にセットする。そして、主に各参照マスク20のホールパターン22を含む領域について、ジャストフォーカス位置で、光学像2次元データを取得する。さらに、ジャストフォーカス位置から、対物レンズをZ移動させることにより、所定距離分デフォーカスさせ、複数のデフォーカス状態を形成し、それぞれのデフォーカス状態における光学像2次元データを取得する。ここでは、例として、ジャストフォーカス位置に対し、±5μm、±10μm、±15μmの、6種類のデフォーカス状態を形成して、光学像2次元データを取得した。なお、ここでも、露光条件は、光学系NA=0.085、σ=0.065、光源はi線(365nm)とした。 When the five types of reference masks 20 are prepared, the prepared reference masks 20 are sequentially set in the apparatus 10. Then, two-dimensional optical image data is acquired at the just focus position for the region mainly including the hole pattern 22 of each reference mask 20. Further, by moving the objective lens Z from the just focus position, the objective lens is defocused by a predetermined distance to form a plurality of defocus states, and two-dimensional optical image data in each defocus state is acquired. Here, as an example, six types of defocus states of ± 5 μm, ± 10 μm, and ± 15 μm are formed with respect to the just focus position, and the two-dimensional optical image data is acquired. Also in this case, the exposure conditions were optical system NA = 0.085, σ = 0.065, and the light source was i-line (365 nm).
この結果を、図6(a)〜(e)に示す。ここでは、ジャストフォーカスのときに2μmCDのホールパターンを形成する光強度を閾値として適用し、そのときのCDをデフォーカス量に対してプロットしたのが、図7(a)〜(e)である。 The results are shown in FIGS. 6 (a) to (e). Here, FIGS. 7A to 7E show the case where the light intensity for forming a 2 μm CD hole pattern at the time of just focus is used as a threshold, and the CD at that time is plotted against the defocus amount. .
図7(a)〜(e)に示すフォーカス−CDカーブによれば、位相シフト量の相違によって、フォーカス状態に対するCD変化の挙動が、明確に異なっていることがわかる。例えば、位相シフト量φがφ<180度である場合には、CDカーブの最大値を示すデフォーカス量(頂点X座標)が、マイナス側にある一方、φ>180度の場合には、頂点X座標がプラス側に寄っている(以上、図4中のステップ(ii)参照)。 According to the focus-CD curves shown in FIGS. 7A to 7E, it can be seen that the behavior of the CD change with respect to the focus state is clearly different due to the difference in the phase shift amount. For example, when the phase shift amount φ is φ <180 degrees, the defocus amount (vertex X coordinate) indicating the maximum value of the CD curve is on the negative side, whereas when φ> 180 degrees, the vertex is The X coordinate is closer to the plus side (see step (ii) in FIG. 4).
本願の発明者の検討によると、位相シフト量と頂点X座標との相関は、一次式で近似でき、位相シフト量と頂点Y座標との相関は、二次式で近似できることが明らかになった。これを、図8に示す。 According to the examination of the inventors of the present application, the correlation between the phase shift amount and the vertex X coordinate can be approximated by a linear expression, and the correlation between the phase shift amount and the vertex Y coordinate can be approximated by a quadratic expression. . This is shown in FIG.
すなわち、以上によって、位相シフト部のもつ位相シフト量と、それを露光したときに得られるCD最大値、又は、該CD最大値を示すデフォーカス量との相関が把握できる。さらに詳しくは、各参照マスク20の位相シフト量の測定結果(すなわち図4の(i)の結果)と、それを露光したときのデフォーカスに対するCD最大値の変動(すなわち図4の(ii)の結果)とから、位相シフト量と、CD最大値又はCD最大値を示すデフォーカス量との相関を把握することで、レファレンスとなる検量線を得ることができる(以上、図4中のステップ(iii)参照)。ここでは、位相シフト量とCD最大値を示すデフォーカス量(頂点X座標)の相関を示す一次式を検量線とし、その一次式による検量線を用いることで、被検体となるフォトマスク1の位相シフト量を検査することとする。 That is, as described above, the correlation between the phase shift amount of the phase shift unit and the CD maximum value obtained when the phase shift unit is exposed or the defocus amount indicating the CD maximum value can be grasped. More specifically, the measurement result of the phase shift amount of each reference mask 20 (that is, the result of (i) in FIG. 4) and the variation of the CD maximum value with respect to the defocus when it is exposed (that is, (ii) in FIG. 4). 4), a calibration curve serving as a reference can be obtained by grasping the correlation between the phase shift amount and the CD maximum value or the defocus amount indicating the CD maximum value (steps in FIG. 4). (See (iii)). Here, a linear equation indicating the correlation between the phase shift amount and the defocus amount (vertex X coordinate) indicating the CD maximum value is used as a calibration curve, and the calibration curve based on the linear equation is used, so that the photomask 1 serving as the subject is detected. The amount of phase shift will be inspected.
なお、位相シフト量と頂点座標との相関については、後段の被検マスクの測定に利用する検量線データとして、本装置10の演算部19に付随するメモリ部に保存しておくことが好ましい。 Note that the correlation between the phase shift amount and the vertex coordinates is preferably stored in a memory unit associated with the calculation unit 19 of the apparatus 10 as calibration curve data used for measurement of the subsequent test mask.
(2)位相シフト量の検査(被検マスクの測定)
位相シフト量と頂点座標との相関を把握して検量線を得たら、把握した上記相関を用いて、未知の位相シフト量をもつ被検マスク1の位相シフト量を測定し、検査することができる。
(2) Inspection of phase shift amount (measurement of test mask)
When the calibration curve is obtained by grasping the correlation between the phase shift amount and the vertex coordinates, the phase shift amount of the test mask 1 having an unknown phase shift amount can be measured and inspected using the grasped correlation. it can.
位相シフト量の測定に際しては、まず、被検体となる位相シフト部3を有するフォトマスク(被検マスク)1を用意する。ここでは、ガラスからなる透明基板4に、位相シフト膜5を形成し、該位相シフト膜5に、図1(a)に示すパターンを形成した、ハーフトーン型位相シフトマスクとする。位相シフト膜5の材料としては、Cr化合物(酸化物、窒化物炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化など)や、金属シリサイド(MoSiなど)を主成分とし、透過率が2〜10%(より好ましくは、3〜8%)の膜であり、スパッタ成膜によるものとすることができる。 In measuring the amount of phase shift, first, a photomask (test mask) 1 having a phase shift unit 3 to be tested is prepared. Here, a phase shift film 5 is formed on a transparent substrate 4 made of glass, and a halftone phase shift mask in which the pattern shown in FIG. 1A is formed on the phase shift film 5 is used. As the material of the phase shift film 5, the main component is Cr compound (oxide, nitride carbide, oxynitride, oxynitride carbonization, etc.) or metal silicide (MoSi, etc.), and the transmittance is 2 to 10% (more The film is preferably 3 to 8%), and can be formed by sputtering film formation.
被検マスク1を用意したら、その被検マスク1を本装置10にセットし、実際の露光条件と同様の条件で露光する。このとき、Z移動によって、複数のフォーカス状態を形成し、それぞれのフォーカス状態において、光学像2次元データを取得する。これを、図9(a)に示す。 When the test mask 1 is prepared, the test mask 1 is set in the apparatus 10 and exposed under the same conditions as the actual exposure conditions. At this time, a plurality of focus states are formed by Z movement, and two-dimensional optical image data is acquired in each focus state. This is shown in FIG.
このようにして得られた光学像2次元データから、最大CD値となるデフォーカス量を求めてプロットしたものが、図9(b)に示すフォーカス−CDカーブである。ここでは、カーブの頂点のX座標は、ジャストフォーカスよりマイナス側にシフトしており、−3.323μmを示している(以上、図4中のステップ(iv)参照)。 A focus-CD curve shown in FIG. 9B is obtained by plotting the defocus amount that is the maximum CD value from the two-dimensional optical image data thus obtained. Here, the X coordinate of the vertex of the curve is shifted to the minus side from the just focus, indicating −3.332 μm (see step (iv) in FIG. 4 above).
ここで、仮に、最大のCD値を示すフォーカス状態が0(すなわちジャストフォーカス)であれば、被検マスク1における位相シフト部3の位相シフト量は、180度であることがわかる。一方、最大のCD値を示すフォーカス状態が、プラス側、又はマイナス側のデフォーカス状態である場合には、被検マスク1における位相シフト部3の位相シフト量が180度からずれていることが把握でき、またそのずれ量を知ることができる。 Here, if the focus state indicating the maximum CD value is 0 (that is, just focus), the phase shift amount of the phase shift unit 3 in the test mask 1 is found to be 180 degrees. On the other hand, when the focus state showing the maximum CD value is the defocus state on the plus side or the minus side, the phase shift amount of the phase shift unit 3 in the test mask 1 may be shifted from 180 degrees. It can be grasped and the amount of deviation can be known.
そこで、上記デフォーカス量を、図8にて求めた検量線の一次式にあてはめて、位相シフト量を算出する(ここでは、例えば、y=0.4746198962x−85.4321961555のyの値に上記−3.323を代入し、位相シフト量xを求める)。この結果、図9(c)に示すように、位相差が173度であることが明らかになった(以上、図4中のステップ(v)参照)。 Therefore, the phase shift amount is calculated by applying the defocus amount to the linear expression of the calibration curve obtained in FIG. 8 (in this case, for example, the y value of y = 0.4746198962x−85.43219155555 -3.323 is substituted to obtain the phase shift amount x). As a result, as shown in FIG. 9C, it was revealed that the phase difference was 173 degrees (see step (v) in FIG. 4).
<本実施形態の作用効果等>
上記フォトマスク検査装置10とこれを用いたフォトマスク検査方法によれば、被検マスク1が所定の測定面積をもつモニタパターンを有していない場合であっても、その被検マスク1の転写用パターンに含まれる位相シフト部3について、位相シフト量を測定することができる。つまり、被検マスク1の転写用パターンに含まれる位相シフト部3について、その位相シフト量を簡便に直接測定することができる。このことは、表示装置用のフォトマスクの検査に適用した場合に、特に有利なものとなる。
<Effects of this embodiment>
According to the photomask inspection apparatus 10 and the photomask inspection method using the same, even when the test mask 1 does not have a monitor pattern having a predetermined measurement area, the transfer of the test mask 1 is performed. The phase shift amount can be measured for the phase shift unit 3 included in the pattern for use. That is, the phase shift amount of the phase shift portion 3 included in the transfer pattern of the test mask 1 can be measured directly and simply. This is particularly advantageous when applied to inspection of a photomask for a display device.
また、上記フォトマスク検査装置10とこれを用いたフォトマスク検査方法によれば、複数のフォーカス状態におけるCD最大値(すなわち、光学像のCD値の最大値)を示す座標と位相シフト量との相関を把握した上で、その相関を示す検量線に基づき、被検マスク1の位相シフト量を測定する。したがって、その位相シフト量の測定結果は、被検マスク1の露光に用いる露光装置と同様の仕様をもつ光学系を用いて相関を把握することで、非常に正確で信頼性の高いものとなる。しかも、予め相関を把握しておけば、位相シフト量を測定する際には、被検マスク1をセットするだけでよいので、その測定を簡便に行うことができる。 Further, according to the photomask inspection apparatus 10 and the photomask inspection method using the same, the coordinates indicating the CD maximum value in a plurality of focus states (that is, the maximum value of the CD value of the optical image) and the phase shift amount After grasping the correlation, the phase shift amount of the test mask 1 is measured based on the calibration curve indicating the correlation. Therefore, the measurement result of the phase shift amount is very accurate and highly reliable by grasping the correlation using an optical system having the same specifications as the exposure apparatus used for exposure of the test mask 1. . In addition, if the correlation is grasped in advance, when the phase shift amount is measured, it is only necessary to set the test mask 1, so that the measurement can be performed easily.
なお、上記(1)に説明した相関の把握においては、2.5μmのCDをもつホールパターンをもつフォトマスクを用い、これによって被転写体上に2.0μmのホールパターンを形成する場合を想定した。一方、本発明の検査方法は、このパターンに限定されない。異なるデザインのパターンに対しても適用可能である。 The correlation described in (1) above assumes that a photomask having a hole pattern having a 2.5 μm CD is used, and thereby a 2.0 μm hole pattern is formed on the transfer target. did. On the other hand, the inspection method of the present invention is not limited to this pattern. It can also be applied to patterns with different designs.
例えば、異なるサイズのホールパターンを形成しようとする場合を図10に示す。すなわち、被転写体上に、上記の場合より大きいCDのホールパターン、或いは小さいCDのホールパターンを形成する場合について、位相シフト量と、それを露光したときにCD最大値を示すデフォーカス量との相関を検証したものである。一点鎖線のグラフは、マスク上のCDが2.3μmのホールパターンをもつフォトマスクを用い、被転写体上に1.8μmのホールパターンを形成する場合、点線のグラフは、マスク上のCDが2.7μmのCDを持つホールパターンをもつフォトマスクを用い、被転写体上に2.2μmのホールパターンを形成する場合を示す。R2は決定係数である。 For example, FIG. 10 shows a case where hole patterns having different sizes are to be formed. That is, in the case where a CD hole pattern larger than the above case or a small CD hole pattern is formed on the transfer target, the phase shift amount and the defocus amount indicating the CD maximum value when it is exposed. This is a verification of the correlation. When the photomask having a hole pattern with a CD on the mask of 2.3 μm is used for the dot-dash line graph and a 1.8 μm hole pattern is formed on the transfer target, the dotted line graph is for the CD on the mask. A case where a 2.2 μm hole pattern is formed on a transfer object using a photomask having a hole pattern having a CD of 2.7 μm is shown. R 2 is the coefficient of determination.
これらの場合でも上記同様に一次式による近似が可能であることがわかる。また、得ようとする目標パターンの設計に応じて、上記相関を把握し、種々の検量線を用意することが好ましい。そして、用意した種々の検量線を、参照用データとして、本装置10のもつメモリ部に保存しておくことが好ましい。 It can be seen that even in these cases, approximation by a linear expression is possible as described above. Further, it is preferable to grasp the correlation and prepare various calibration curves according to the design of the target pattern to be obtained. The prepared various calibration curves are preferably stored in the memory unit of the apparatus 10 as reference data.
上記フォトマスク検査装置10とこれを用いたフォトマスク検査方法に適用するフォトマスクの用途には特に制約は無い。位相シフト部を有するものであれば、上述した作用効果を得ることができる。 The use of the photomask applied to the photomask inspection apparatus 10 and the photomask inspection method using the same is not particularly limited. If it has a phase shift part, the effect mentioned above can be acquired.
上記フォトマスク検査装置10とこれを用いたフォトマスク検査方法は、上述したように、表示装置用のフォトマスクの検査に適用した場合に特に有利であるが、半導体装置製造用のフォトマスクに適用してもよい。また、上記においては転写用パターンとして、ホールパターンを例として説明したが、これに限定されず、他のパターン(例えばラインアンドスペースパターン)を用いても構わない。 The photomask inspection apparatus 10 and the photomask inspection method using the same are particularly advantageous when applied to inspection of a photomask for a display device as described above, but are applied to a photomask for manufacturing a semiconductor device. May be. In the above description, the hole pattern is described as an example of the transfer pattern. However, the present invention is not limited to this, and another pattern (for example, a line and space pattern) may be used.
ところで、転写用パターンについては、一定の規則性をもって多数のパターンが配列することにより、これらが相互に光学的な影響を及ぼしあう密集(Dense)パターンと、こうした規則的配列のパターンが周囲に存在しない孤立(Iso)パターンとを、それぞれ区別して呼称することがある。 By the way, with regard to the pattern for transfer, a dense pattern in which a large number of patterns are arranged with a certain regularity and these optically affect each other, and a pattern of such a regular arrangement exists around it. An isolated (Iso) pattern may be distinguished and called.
被検体となるフォトマスク1は、被転写体上に密集パターンを形成する場合、及び、孤立パターンを形成する場合の、いずれであってもよい。
ただし、半導体装置製造用(LSI用)の露光装置は、NAが0.20を超えるのに対し、表示装置製造用(FPD用)露光装置は、0.085〜0.20程度である。すなわち、表示装置製造用のフォトマスクを被検体とする場合、相対的に低いNAを適用することになり、孤立ラインパターンを用いると、フォーカス状態の変化によるCDの変化が比較的小さい。したがって、上記の相関を的確に把握するためには、広範囲のデフォーカス状態を形成する必要が生じる。
このことから、検査の効率においては、ホールパターン(密集又は孤立)、又は、ラインアンドスペースパターン(特に、ピッチが2.5μm以下の微細なラインアンドスペースパターン)を対象にするとき、上述した本発明の作用効果が顕著となる。
The photomask 1 serving as a subject may be any one of a case where a dense pattern is formed on a transfer target and a case where an isolated pattern is formed.
However, the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device (for LSI) has an NA exceeding 0.20, whereas the exposure apparatus for manufacturing a display device (for FPD) is about 0.085 to 0.20. That is, when a photomask for manufacturing a display device is used as a subject, a relatively low NA is applied. When an isolated line pattern is used, a change in CD due to a change in focus state is relatively small. Therefore, in order to accurately grasp the above correlation, it is necessary to form a wide range of defocus states.
Therefore, in the inspection efficiency, when a hole pattern (dense or isolated) or a line and space pattern (particularly, a fine line and space pattern with a pitch of 2.5 μm or less) is targeted, The effect of the invention becomes remarkable.
つまり、上記フォトマスク検査装置10とこれを用いたフォトマスク検査方法は、密集パターンを形成する場合のみならず、孤立パターンを形成する場合にも適用可能であり、また、孤立パターンについては、特に孤立パターンがホールパターン(すなわち孤立ホールパターン)である場合に有利なものとなる。 That is, the photomask inspection apparatus 10 and the photomask inspection method using the photomask inspection apparatus 10 can be applied not only when a dense pattern is formed, but also when an isolated pattern is formed. This is advantageous when the isolated pattern is a hole pattern (that is, an isolated hole pattern).
<変形例>
本発明に係るフォトマスク検査方法及びフォトマスク検査装置は、上述した作用効果を失わない限り、上記の実施形態で開示した態様に限定されない。
<Modification>
The photomask inspection method and the photomask inspection apparatus according to the present invention are not limited to the aspects disclosed in the above embodiments as long as the above-described effects are not lost.
例えば、本発明に適用するフォトマスクの用途にも特に制限は無く、半導体製造用フォトマスクを被検マスクとしても良い。本発明に係るフォトマスク検査方法によれば、転写領域外に設けたモニタパターンではなく、転写用パターンの位相シフト量を直接測定できることから、サイズの大きい(したがって、面内で位相シフト量のばらつきが生じる可能性をもつ)表示装置製造用フォトマスクにおいて、特に有用である。 For example, the use of the photomask applied to the present invention is not particularly limited, and a semiconductor manufacturing photomask may be used as a test mask. According to the photomask inspection method of the present invention, it is possible to directly measure the phase shift amount of the transfer pattern, not the monitor pattern provided outside the transfer region. This is particularly useful in a photomask for manufacturing a display device.
本発明に適用する表示装置製造用フォトマスクの例としては、パターンCDとして、4μm以下(例えば、1.5〜4.0μm)の微細パターンをもつものが挙げられる。これらのフォトマスクは、位相シフト効果による転写性の向上が顕著である。また、等倍プロジェクション露光装置によって転写するものが好ましい。 As an example of a photomask for manufacturing a display device applied to the present invention, a pattern CD having a fine pattern of 4 μm or less (for example, 1.5 to 4.0 μm) can be given. These photomasks are markedly improved in transferability due to the phase shift effect. In addition, it is preferable that the transfer is performed by an equal magnification projection exposure apparatus.
また、本発明によれば、露光波長(例えばi線、h線、g線)のそれぞれに対して、被検マスクが示す位相シフト量を知ることができるため、位相シフト量の波長依存性を把握することが可能である。 Further, according to the present invention, the phase shift amount indicated by the test mask can be known for each of the exposure wavelengths (for example, i-line, h-line, and g-line). It is possible to grasp.
さらに、本発明に適用するフォトマスクは、位相シフト膜や遮光膜の一部に、又はそれらに加えて、他の光学膜や機能膜を備えていてもよい。 Furthermore, the photomask applied to the present invention may include another optical film or a functional film in part of or in addition to the phase shift film or the light shielding film.
(フォトマスクの製造方法)
本発明は、上記フォトマスク検査方法を用いた、フォトマスクの製造方法を含む。
すなわち、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
透明基板上に、少なくとも位相シフト膜が形成され、更にレジスト膜が形成されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記フォトマスク基板に対して、所望の転写用パターンを、レーザ描画機などの描画装置によって描画する工程と、
前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを用いて、前記位相シフト膜をパターニングする工程を有し、
前記パターニングの後に、本発明に係るフォトマスク検査方法による位相シフト量の検査を行うことができる。
なお、前記フォトマスク基板は、フォトマスクブランクでもよく、フォトマスク製造過程のフォトマスク中間体でもよい。
(Photomask manufacturing method)
The present invention includes a photomask manufacturing method using the photomask inspection method.
That is, the photomask manufacturing method according to the present invention includes:
A step of preparing a photomask substrate on which a phase shift film is formed on a transparent substrate and a resist film is further formed;
Drawing a desired transfer pattern on the photomask substrate by a drawing apparatus such as a laser drawing machine;
Developing the resist film to form a resist pattern;
Using the resist pattern, patterning the phase shift film,
After the patterning, the phase shift amount can be inspected by the photomask inspection method according to the present invention.
The photomask substrate may be a photomask blank or a photomask intermediate during a photomask manufacturing process.
1…フォトマスク、2…透光部、3…位相シフト部、4…透明基板、5…位相シフト膜、10…フォトマスク検査装置、11…光源、12…マスク保持手段、13…照明光学系、14…投影光学系、15…撮像面、16…光学像取得部、17…駆動部、18…計測部、19…演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photomask, 2 ... Translucent part, 3 ... Phase shift part, 4 ... Transparent substrate, 5 ... Phase shift film, 10 ... Photomask inspection apparatus, 11 ... Light source, 12 ... Mask holding means, 13 ... Illumination optical system , 14 ... projection optical system, 15 ... imaging surface, 16 ... optical image acquisition unit, 17 ... drive unit, 18 ... measurement unit, 19 ... calculation unit
Claims (12)
投影光学系を備えた検査装置に、前記フォトマスクをセットする工程と、
セットした前記フォトマスクを露光し、前記投影光学系によって前記位相シフト部の光学像を撮像面上に投影することにより、光学像データを取得する光学像データ取得工程と、
取得した前記光学像データを用いて、前記位相シフト部の有する位相シフト量を求める演算工程と、を有し、
前記光学像データ取得工程では、前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部を光軸方向に移動して、複数のフォーカス状態の各々における前記光学像データを取得し、
前記演算工程では、前記複数のフォーカス状態の各々について前記光学像データからCD値を求め、前記光学像のCD値に基づいて前記位相シフト量を求める、
フォトマスクの検査方法。 A photomask inspection method for measuring phase characteristics of a phase shift portion included in a photomask transfer pattern,
Setting the photomask on an inspection apparatus equipped with a projection optical system;
Exposing the set photomask, and projecting the optical image of the phase shift unit onto the imaging surface by the projection optical system, thereby obtaining optical image data; and
Using the obtained optical image data to obtain a phase shift amount of the phase shift unit, and
In the optical image data acquisition step, at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface is moved in the optical axis direction to acquire the optical image data in each of a plurality of focus states. ,
In the calculation step, a CD value is obtained from the optical image data for each of the plurality of focus states, and the phase shift amount is obtained based on a CD value of the optical image.
Photomask inspection method.
被検体であるフォトマスクを保持するマスク保持手段と、
光を出射する光源と、
前記光源が出射する光を導き、前記マスク保持手段により保持されたフォトマスクに照射する照明光学系と、
前記フォトマスクを透過した光束を受光して撮像面に導く投影光学系と、
前記撮像面に撮像手段が備えられてなる光学像取得部と、
前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部を光軸方向に移動して、前記撮像面におけるフォーカス状態を変化させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記フォトマスク、前記投影光学系、及び前記撮像面のうち、少なくとも一部が移動したときの移動距離を計測する計測部と、
前記光学像取得部によって取得された光学像データから、前記撮像面上の光学像のCD値を求め、前記計測部によって計測された移動距離と前記CD値とに基づいて、前記位相シフト部の位相シフト量を演算する演算部と、
を有する、フォトマスク検査装置。 In the photomask inspection apparatus for measuring the phase characteristics of the phase shift unit included in the photomask transfer pattern,
A mask holding means for holding a photomask as a subject;
A light source that emits light;
An illumination optical system for guiding the light emitted from the light source and irradiating the photomask held by the mask holding means;
A projection optical system that receives the light beam transmitted through the photomask and guides it to the imaging surface;
An optical image acquisition unit comprising an imaging unit on the imaging surface;
A drive unit for moving at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface in an optical axis direction to change a focus state on the imaging surface;
A measuring unit that measures a moving distance when at least a part of the photomask, the projection optical system, and the imaging surface is moved by the driving unit;
From the optical image data acquired by the optical image acquisition unit, the CD value of the optical image on the imaging surface is obtained, and based on the movement distance measured by the measurement unit and the CD value, the phase shift unit A calculation unit for calculating a phase shift amount;
A photomask inspection apparatus.
前記駆動手段は、前記対物レンズを光軸方向に移動させる、
請求項9に記載のフォトマスク検査装置。 The projection optical system includes an objective lens,
The drive means moves the objective lens in the optical axis direction.
The photomask inspection apparatus according to claim 9.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118778352A (en) * | 2024-06-24 | 2024-10-15 | 珠海市龙图光罩科技有限公司 | Mask parameter measurement method, device, equipment, system and program product |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116047860A (en) * | 2022-12-21 | 2023-05-02 | 无锡迪思微电子有限公司 | Reticle parameter monitoring method, device and computer-readable storage medium |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06308712A (en) * | 1993-02-17 | 1994-11-04 | Nec Corp | Phase shift mask and its inspection method |
| JPH08114909A (en) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Nec Corp | Phase shift mask and measuring method of phase difference |
| JPH1078647A (en) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Toshiba Corp | Phase inspection method of exposure mask |
| JP2000258890A (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Toshiba Corp | Method for manufacturing phase shift mask and method for measuring phase difference |
| JP2000292904A (en) * | 1999-04-12 | 2000-10-20 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring phase difference of phase shift mask |
| CN1892418A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-10 | 联华电子股份有限公司 | Method for inspecting phase shift angle of phase shift photomask, photolithography process and phase shift photomask |
| JP2008152065A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Lasertec Corp | Focus control method |
| US20090200546A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-13 | Sajan Marokkey | Test Structures and Methods |
| WO2009123171A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | Hoya株式会社 | Photomask blank, photomask, and method for manufacturing photomask blank |
| JP2017033004A (en) * | 2016-09-21 | 2017-02-09 | Hoya株式会社 | Photomask for manufacturing display device, method for manufacturing the photomask, method for pattern transfer, and method for manufacturing display device |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4534376B2 (en) * | 2001-04-10 | 2010-09-01 | ソニー株式会社 | Exposure mask manufacturing method and exposure mask |
| US6596448B2 (en) * | 2001-06-20 | 2003-07-22 | United Microelectronics Corp. | Phase error monitor pattern and application |
| JP2003249433A (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-05 | Seiko Epson Corp | Exposure apparatus and exposure control method |
| WO2004099874A1 (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-18 | Nikon Corporation | Pattern decision method and system, mask manufacturing method, focusing performance adjusting method, exposure method and device, program, and information recording medium |
| US7642019B2 (en) * | 2005-04-15 | 2010-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods for monitoring and adjusting focus variation in a photolithographic process using test features printed from photomask test pattern images; and machine readable program storage device having instructions therefore |
| TWI422962B (en) * | 2006-12-05 | 2014-01-11 | Hoya Corp | Gray tone mask inspecting method, method of producing a gray tone mask for use in manufacturing a liquid crystal device and pattern transferring method |
| TWI428686B (en) * | 2006-12-05 | 2014-03-01 | Hoya Corp | Photomask inspecting apparatus, photomask inspecting method, method of producing a photomask for use in manufacturing a liquid crystal device and pattern transferring method |
| CN101221371B (en) * | 2008-01-24 | 2010-06-02 | 上海微电子装备有限公司 | Graphical positioning accuracy detection device and detection method |
| JP5835968B2 (en) * | 2011-07-05 | 2015-12-24 | キヤノン株式会社 | Determination method, program, and exposure method |
| KR20130067332A (en) * | 2011-11-16 | 2013-06-24 | 삼성디스플레이 주식회사 | Mask for photolithography and manufacturing method of substrate using the mask |
| JP5660514B1 (en) | 2013-12-04 | 2015-01-28 | レーザーテック株式会社 | Phase shift amount measuring apparatus and measuring method |
| JP2017538155A (en) * | 2014-12-17 | 2017-12-21 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Method and apparatus for using patterning device topography induced phase |
| WO2017114662A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Asml Netherlands B.V. | Selection of measurement locations for patterning processes |
-
2017
- 2017-07-27 JP JP2017145819A patent/JP2019028171A/en active Pending
-
2018
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06308712A (en) * | 1993-02-17 | 1994-11-04 | Nec Corp | Phase shift mask and its inspection method |
| JPH08114909A (en) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Nec Corp | Phase shift mask and measuring method of phase difference |
| JPH1078647A (en) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Toshiba Corp | Phase inspection method of exposure mask |
| JP2000258890A (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Toshiba Corp | Method for manufacturing phase shift mask and method for measuring phase difference |
| JP2000292904A (en) * | 1999-04-12 | 2000-10-20 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring phase difference of phase shift mask |
| CN1892418A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-10 | 联华电子股份有限公司 | Method for inspecting phase shift angle of phase shift photomask, photolithography process and phase shift photomask |
| JP2008152065A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Lasertec Corp | Focus control method |
| US20090200546A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-13 | Sajan Marokkey | Test Structures and Methods |
| WO2009123171A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | Hoya株式会社 | Photomask blank, photomask, and method for manufacturing photomask blank |
| JP2017033004A (en) * | 2016-09-21 | 2017-02-09 | Hoya株式会社 | Photomask for manufacturing display device, method for manufacturing the photomask, method for pattern transfer, and method for manufacturing display device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118778352A (en) * | 2024-06-24 | 2024-10-15 | 珠海市龙图光罩科技有限公司 | Mask parameter measurement method, device, equipment, system and program product |
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