(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造工程にて極短紫外光を用いて被露光体上への露光を行うために、前記極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜と、前記マスクブランクスと前記吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備する露光用マスクの製造方法であって、
前記吸収膜の形成膜厚を決定するのにあたり、前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果を、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定し、
特定したスウィング効果およびバルク効果を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚の決定条件となる光学密度を決定する
ことを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【請求項２】
半導体装置の製造工程にて極短紫外光を用いて被露光体上への露光を行うために、前記極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜と、前記マスクブランクスと前記吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備する露光用マスクの製造方法であって、
前記吸収膜の形成膜厚を決定するのにあたり、前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果を、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定し、
特定したスウィング効果およびバルク効果並びに前記吸収膜を形成する際の形成精度を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚を決定する
ことを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【請求項３】
半導体装置の製造工程にて極短紫外光を用いて被露光体上への露光を行うために、前記極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜と、前記マスクブランクスと前記吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備する露光用マスクであって、
前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果が、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定され、特定されたスウィング効果およびバルク効果を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚の決定条件となる光学密度が決定されている
ことを特徴とする露光用マスク。
【請求項４】
半導体装置の製造工程にて極短紫外光を用いて被露光体上への露光を行うために、前記極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜と、前記マスクブランクスと前記吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備する露光用マスクであって、
前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果が、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定され、特定されたスウィング効果およびバルク効果並びに前記吸収膜を形成する際の形成精度を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚が決定されている
ことを特徴とする露光用マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の回路パターンを形成するためのリソグラフィ工程にて用いられる露光用マスクの製造方法およびその露光用マスクに関し、特にいわゆる極短紫外光に対応した露光用マスクの製造方法およびその露光用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の微細化に伴い、ウエハ上に形成される回路パターンやその回路パターンを形成するためのレジストパターン等に対しては、パターン幅（線幅）やパターン間のピッチ等の極小化が要求されている。このような極小化の要求については、レジストの露光に用いる紫外光の波長をより短波長にすることで対応が可能となる。例えば、350nmの設計ルールの半導体装置には365nmの波長、250nmおよび180nmの設計ルールの半導体装置には248nmの波長、130nmおよび100nmの設計ルールの半導体装置には193nmの波長といったように、半導体装置の微細化が進むほど、露光に用いる紫外光の波長も短波長化され、さらには157nmの波長の紫外光が用いられるようになってきている。
【０００３】
一般に、これらの波長による解像度は、ｗ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）というレイリーの式で表されることが知られている。ここで、ｗは解像される最小幅のパターン、ＮＡは投影光学系のレンズの開口数、λは露光光の波長である。また、ｋ１は、主にレジストの性能および超解像技術の選択等により決定されるプロセス定数であって、最適なレジストおよび超解像技術を用いればｋ１＝0.35程度まで選択できることが知られている。なお、超解像技術とは、マスクを透過し、マスク上遮光パターンで回折された光の±1次回折光を選択的に用いることにより、波長よりも小さなパターンを得ようとするものである。理論的には±ｎ次回折光（ｎ≧2）を用いることによりさらに小さなパターンを得ることが可能であるが、回折光強度の著しい減少および投影光学系における瞳の有限の大きさに制限され、±ｎ次回折光（ｎ≧2）を用いることは実用的ではない。
【０００４】
このレイリーの式によれば、例えば157nmの波長を用いた場合に対応が可能な最小のパターン幅は、ＮＡ＝0.9のレンズを用いるとすれば、ｗ＝61nmとなることがわかる。すなわち、61nmよりも小さなパターン幅を得るためには、157nmよりもさらに短波長の紫外光を用いる必要がある。
【０００５】
このことから、最近では、157nmよりも短波長の紫外光として、極短紫外光と呼ばれる13.5nmの波長のものを用いることも検討されている。ただし、157nmの波長の紫外光までは、例えばフッ化カルシウム（ＣａＦ2）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）といった光透過性のある材料が存在するため、当該紫外光を透過させる構成のマスクおよび光学系を作製することができる。ところが、13.5nmの波長の極短紫外光については、当該極短紫外光を所望の厚さでもって透過させる材料が存在していない。そのため、13.5nmの波長の極短紫外光を用いる場合には、光透過型のマスクおよび光学系ではなく、光を反射する反射型マスクおよび反射型光学系によって、マスクおよび光学系を構成する必要がある。
【０００６】
光反射型のマスクおよび光学系を用いた場合には、マスク面で反射された光が、そのマスクに入射される光と相互に干渉することなく、投影光学系に導かれねばならない。そのため、マスクに入射される光は、必然的にマスク面の法線に対して角度φを持った斜め入射となる必要が生じる。この角度は、投影光学系のレンズの開口数ＮＡ、マスク倍率ｍ、照明光源の大きさσから決まる。具体的には、例えばウエハ上に５倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.3、σ＝0.8の露光装置においては、光が3.44±2.75度の立体角を持ってマスク上に入射することになる。また、ウエハ上に４倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.25、σ＝0.７の露光装置においては、光が3.58±2.51度の立体角を持ってマスク上に入射することになる。
【０００７】
このような斜め入射の光に対応する反射型マスクとしては、極短紫外光を反射するマスクブランクスと、そのマスクブランクス上を所定パターンで覆って極短紫外光を吸収する吸収膜と、マスクブランクスと吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備するものが知られている。マスクブランクスは、モリブデン（Ｍｏ）層とケイ素（Ｓｉ）層とを交互に積層した構造で構成されるが、その積層の繰り返し数が４０層であるものが一般的である。このマスクブランクス上を極短紫外光の吸収膜が所定パターンで覆うことによって、形成すべき回路パターンやレジストパターン等に対応した選択的な入射光の反射が行われることになる。なお、バッファ膜は、吸収膜を形成する際のエッチングストッパとして、あるいは吸収膜形成後の欠陥除去時のダメージ回避を目的として設けられている。
【０００８】
以上のような反射型マスクを製造するのにあたっては、吸収膜の膜厚を好適に決定する必要がある。従来、吸収膜の膜厚は、当該吸収膜の光学密度（Optical Density；以下「ＯＤ」と略す）を基準に、例えばＯＤ＝３であることを条件として、決定されている。ここで、ＯＤ＝３に相当する吸収膜の膜厚とは、入射光強度が1000分の１に減衰するために必要な膜厚である。そして、そのＯＤの値は、例えばProceedings of SPIE vol.4343(2001) PP409-414 “TaN EUVL Mask Fabrication and Characterization”に記載されているように、吸収膜表面の反射率から特定される。このように吸収膜表面の反射率から特定したＯＤを基準に膜厚を決定するのは、極短紫外光に対応していない透過型のマスクにおいて、そのような手法が採用されているからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極短紫外光に対応した反射型マスクの場合、単に吸収膜表面の反射率から特定したＯＤを基準に吸収膜の膜厚を決定したのでは、ウエハ上に転写される線幅ばらつきおよびパターン位置ずれが大きくなってしまうおそれがある。反射型マスクの場合、極短紫外光を反射するマスクブランクス上に吸収膜およびバッファ膜積層されているが、その吸収膜およびバッファ膜の膜内多重反射によりウエハ上転写像にスウィング効果およびバルク効果が生じ得るからである。
【００１０】
具体的には、吸収膜が略100nmの厚さ、バッファ膜が略30nmの厚さとすると、これらは極短紫外光の波長13.5nmと比較して大きいため、マスクブランクスで反射された光と定在波効果を生じてしまう。この定在波は、ウエハ上に転写されるパターンの線幅およびパターン位置を周期的に変化させる。すなわち、線幅およびパターン位置に対し、例えば波打つような周期的変化を発生させるスウィング効果や、周期的変化を伴わないバルク効果が生じてしまうのである。
【００１１】
したがって、単に吸収膜表面の反射率から特定したＯＤを基準に吸収膜の膜厚を決定したのでは、吸収膜による光の遮蔽効果の影響を減らすべく膜厚を薄くしても構わないとも考えられるが（例えば、ＯＤ＝２であることを条件とする）、上述したスウィング効果およびバルク効果によって線幅ばらつきおよびパターン位置ずれが大きくなってしまう可能性が高く、結局パターン幅やパターン間のピッチ等の極小微細化に適切に対応することができないという結果を招いてしまうと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明は、極短紫外光に対応した反射型マスクであっても、ウエハ上への露光後の線幅ばらつき、パターン位置ずれが最小となるように吸収膜の膜厚を決定することによって、半導体装置の性能向上（極小微細化への適切な対応）に寄与することのできる露光用マスクの製造方法および露光用マスクを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために案出された露光用マスクの製造方法である。すなわち、半導体装置の製造工程にて極短紫外光を用いて被露光体上への露光を行うために、前記極短紫外光を反射するマスクブランクスと、前記極短紫外光を吸収する作用を有し前記マスクブランクスの光反射面側を所定パターンで覆う吸収膜と、前記マスクブランクスと前記吸収膜との間に介在するバッファ膜とを具備する露光用マスクの製造方法であって、前記吸収膜の形成膜厚を決定するのにあたり、前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果を、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定し、特定したスウィング効果およびバルク効果を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚の決定条件となる光学密度を決定することを特徴とする。
【００１４】
上記手順の露光用マスクの製造方法によれば、被露光体上転写像に表れるスウィング効果およびバルク効果を考慮して吸収膜の形成膜厚の決定条件となる光学密度を決定するので、その光学密度を基に吸収膜の形成膜厚を決定すれば、例えば単に吸収膜表面の反射率のみから特定した光学密度を基にする場合とは異なり、被露光体上転写像にスウィング効果およびバルク効果が生じても、転写像の線幅ばらつきが最小となるように吸収膜の形成膜厚を決定するが可能となる。
【００１５】
また、本発明の露光用マスクの製造方法は、前記吸収膜の形成膜厚を決定するのにあたり、前記所定パターンの転写先におけるパターン線幅およびパターン位置ずれの少なくとも一方に対して前記吸収膜および前記バッファ膜の膜内多重反射により被露光体上転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果を、前記吸収膜および前記バッファ膜の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に特定し、特定したスウィング効果およびバルク効果並びに前記吸収膜を形成する際の形成精度を考慮して前記パターン線幅のばらつきおよび／または前記パターン位置ずれの発生が最小となるように前記吸収膜の形成膜厚を決定することを特徴とする。
【００１６】
上記手順の露光用マスクの製造方法によれば、吸収膜の形成膜厚を決定するのにあたり、被露光体上転写像に表れるスウィング効果およびバルク効果並びに吸収膜の形成精度を考慮するので、例えば単に吸収膜表面の反射率のみから特定した光学密度を基に吸収膜の形成膜厚を決定する場合とは異なり、被露光体上転写像にスウィング効果およびバルク効果が生じても、また吸収膜の形成精度の影響で形成膜厚にばらつきが生じても、転写像の線幅ばらつきが最小となるように吸収膜の形成膜厚を決定するが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る露光用マスクの製造方法および露光用マスクについて説明する。なお、当然のことではあるが、本発明は、以下に述べる実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
先ず、本発明が適用される露光用マスクの構成について説明する。図１は、本発明が適用される露光用マスクの概略構成例を示す斜視図である。図例のように、ここで説明する露光用マスク１０は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）ガラス１１上に、Ｍｏ層とＳｉ層を交互にそれぞれ４０層積層したマスクブランクス１２が形成され、さらにルテニウム（Ｒｕ）からなるバッファ膜（以下「Ｒｕ膜」という）１３を介して、極短紫外光吸収体材料である窒化タンタル（ＴａＮ）からなる吸収膜（以下「ＴａＮ膜」という）１４が形成されている。
【００１９】
このように構成された露光用マスク１０を構成する各膜の形成材料の物性値は、以下の通りである。マスクブランクス１２を構成するＭｏ層は2.789nm厚、Ｓｉ層は4.184nm厚で形成されている。また、Ｒｕ膜１３は、バッファ膜としての機能を満たすべく30nm厚で形成されている。各形成材料の屈折率は、ＳｉＯ2＝0.9781727-0.0107731i、Ｍｏ＝0.9210839-0.00643543i、Ｓｉ＝0.999319676-0.00182645i、Ｒｕ＝0.887487-0.0174721i、ＴａＮ＝0.9413643-0.0315738iとなっている。なお、ｉは虚数単位である。
【００２０】
また、露光用マスク１０を用いて行われる露光時の光学条件は、以下の通りである。すなわち、露光波長は13.5nmであり、またその露光条件はＮＡ＝0.25、σ＝0.70である。
【００２１】
ところで、以上のような露光用マスク１０を製造するのにあたっては、ＴａＮ膜１４の膜厚を好適に決定する必要がある。本発明は、その決定手順に大きな特徴がある。
【００２２】
ここで、その決定手順の概要について簡単に説明する。図２は、本発明が適用された膜厚決定手順の一例を示すフローチャートである。図例のように、ＴａＮ膜１４の形成膜厚を決定するのにあたっては、先ず、そのＴａＮ膜１４により形成されるパターンの転写像に対して生じ得るスウィング効果およびバルク効果を特定する（ステップ１０１、以下ステップを単に「Ｓ」と略す）。特に、ここでは、転写像の線幅（パターン幅）についてのスウィング効果およびバルク効果を特定する。これらスウィング効果およびバルク効果は、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の影響によって生じ得るものである。したがって、スウィング効果およびバルク効果は、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に、例えば理論計算やシミュレーション等の手法を用いて特定することが可能である。
【００２３】
そして、線幅についてのスウィング効果およびバルク効果を特定した後は、その特定したスウィング効果およびバルク効果を考慮しつつ、線幅ばらつきが最小となるように、ＴａＮ膜１４の形成膜厚の決定条件となるＯＤを決定する（Ｓ１０２）。これにより、ＴａＮ膜１４の形成膜厚をどの程度にすればよいか、すなわちＴａＮ膜１４の形成膜厚を決定するための基準が決定されることになる。
【００２４】
ただし、決定したＯＤに相当するＴａＮ膜１４の膜厚であれば、任意に膜厚を設定して良いというわけではない。そこで、ＯＤの決定後は、続いて、再びスウィング効果およびバルク効果を特定する（Ｓ１０３）。特に、ここでは、転写像のパターン位置ずれについてのスウィング効果およびバルク効果を特定する。この特定も、上述した線幅の場合と同様に行えばよい。その一方で、ＴａＮ膜１４を形成する成膜装置の能力等によって定まるＴａＮ膜１４の形成精度についても合わせて把握しておく（Ｓ１０４）。これにより、ＴａＮ膜１４を形成する際に生じ得る形成膜厚のばらつきがどの程度であるかがわかるようになる。
【００２５】
その後は、特定したスウィング効果およびバルク効果並びにＴａＮ膜１４の形成精度を考慮して、パターン位置ずれの発生が最小となるように、ＴａＮ膜１４の形成膜厚を決定する（Ｓ１０５）。これにより、最終的なＴａＮ膜１４の形成膜厚、すなわちウエハ上への露光後の線幅ばらつきおよびパターン位置ずれが最小となるようなＴａＮ膜１４の形成膜厚が決定されることになる。
【００２６】
次に、以上のような決定手順の詳細について、具体例を挙げて説明する。先ず、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の膜内多重干渉によるスウィング効果およびバルク効果の特定（図２におけるＳ１０１）について説明する。スウィング効果およびバルク効果は、既に説明したように、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の形成材料の物性値並びに露光時の光学条件を基に、例えば理論計算やシミュレーション等の手法を用いて特定すればよい。なお、当該手法については、公知技術を用いればよいため、ここではその説明を省略する。
【００２７】
図３〜図６は、スウィング効果およびバルク効果の特定結果の一具体例を示す説明図である。ここでは、Ｒｕ膜１３の膜厚が30nmであるものとして、スウィング効果およびバルク効果を特定している。図３は、マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対するＴａＮ膜１４の膜厚についてプロットした線幅に対するスウィング効果とバルク効果を示している。なお、パターンピッチは80nmで、また入射角度はマスク面上法線に対し4.84度である。また、図中において、線幅に対する近似曲線は、線幅に対するバルク効果を表している。図４は、マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）のパターンに対するＴａＮ膜１４の膜厚についてプロットしたパターン位置ずれに対するスウィング効果とバルク効果を示している。図中において、位置ずれに対する近似直線は、位置ずれに対するバルク効果を表している。図５は、マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）のパターンに対するＯＤ＝３近傍におけるＴａＮ膜１４の膜厚についてプロットした線幅に対するスウィング効果のみを表している。図６は、マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）のパターンに対するＯＤ＝３近傍におけるＴａＮ膜１４の膜厚についてプロットした位置ずれに対するスウィング効果のみを表している。
【００２８】
図３〜図６からも明らかなように、特定結果であるスウィング効果およびバルク効果は、ＴａＮ膜１４の膜厚が増加するのに伴って以下のように変化する。すなわち、線幅に対するスウィング効果は、ＴａＮ膜１４の膜厚が増加するのに伴って漸減する（図３および図５参照）。また、位置ずれに対するスウィング効果は、ＴａＮ膜１４の膜厚が増加するのに伴って漸増する（図４および図６参照）。また、線幅に対するバルク効果は、ＴａＮ膜１４の膜厚が増加するのに伴って、２次曲線で良好に近似されるように減少する（図３参照）。また、位置ずれに対するバルク効果は、１次曲線で良好に近似されるようにＴａＮ膜１４の膜厚によらず一定である（図４参照）。
【００２９】
続いて、以上のように特定したスウィング効果およびバルク効果を考慮して行うＯＤの決定（図２におけるＳ１０２）について説明する。ＯＤの決定にあたっては、線幅についてのスウィング効果およびバルク効果（図３、図５参照）を基にする。ＯＤは、ＴａＮ膜１４の形成膜厚の決定条件となるものであり、ＴａＮ膜１４の膜厚と図７に示すような関係にある。図７は、ＯＤとＴａＮ膜厚との関係の一具体例を示す説明図である。
【００３０】
既に説明したように、従来は、スウィング効果およびバルク効果を全く考慮せずに、ＴａＮ膜１４（吸収膜）の表面からの反射率のみでもって、ＯＤの値が決定されていた。したがって、例えばＯＤ＝２とした場合であっても、良好なパターンが形成可能であると考えられていた。図７によれば、ＯＤ＝３であるとＴａＮ膜１４の膜厚は120nm程度、ＯＤ＝２であるとＴａＮ膜１４の膜厚は80nm程度となる。ところが、ＴａＮ膜１４の形成膜厚がその形成精度の影響によってばらつくと、図３に示した膜厚と線幅ばらつきとの関係からも明らかなように、ＯＤ＝２とした場合には、ＯＤ＝３とした場合に比べて、転写線幅のばらつきの幅も大きくなってしまう。
【００３１】
したがって、ＯＤの決定にあたっては、線幅についてのスウィング効果およびバルク効果（図３、図５参照）を考慮しつつ、線幅ばらつきが最小となるようにする。具体的には、ＯＤ＝３としたほうがＯＤ＝２とするよりも転写線幅のばらつきの幅が小さくなり良好であることがわかるので、例えばＯＤ＝３と決定し、これをＴａＮ膜１４の形成膜厚を決定するための基準とする。
【００３２】
ところで、ＴａＮ膜１４の膜厚は、以上のようにして決定したＯＤのみを基にして決定することも可能である（図７参照）。ただし、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の膜厚がその形成精度の影響によってある一定の範囲内でばらつくことを考慮すると、決定したＯＤに相当するＴａＮ膜１４の膜厚であれば任意に設定して良いというわけではなく、良好な転写像を得るための最適部分があると考えられる。
【００３３】
図８はマスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＯＤ＝３近傍においてＴａＮ膜１４の膜厚を固定してＲｕ膜１３の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果とバルク効果を示す説明図であり、図９はマスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＯＤ＝３近傍においてＴａＮ膜１４の膜厚を固定してＲｕ膜１３の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果とバルク効果を示す説明図である。図例からも明らかなように、線幅に対するスウィング効果、位置ずれに対するスウィング効果、線幅に対するバルク効果および位置ずれに対するバルク効果は、Ｒｕ膜１３の膜厚を変化させた場合においても、ＴａＮ膜１４の膜厚を変化させた場合と同様に現れる。
【００３４】
図１０はマスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果を示す説明図であり、図１１はマスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の両方の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果を示す説明図である。図１０によれば、ＴａＮ膜１４の膜厚の形成ばらつきを例えば±3nm、Ｒｕ膜１３の膜厚の形成ばらつきを例えば±3nmとすると、これら膜厚ばらつきの影響による線幅ばらつきは1.4nm程度であることがわかる。一方、図１１によれば、パターン位置ずれについては、ＴａＮ膜１４の膜厚およびＲｕ膜１３の膜厚によるバルク効果の影響が大きいため、例えばＴａＮ膜１４の膜厚が123nm付近において節を持ち、他の部分で腹を持つ。
【００３５】
このような腹と節が生じることを考えると、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の双方に膜厚の形成ばらつきが生じる場合には、良好な転写像を得るためにＴａＮ膜１４の膜厚について最適部分があると言える。そこで、ＯＤの決定後は、Ｒｕ膜１３の膜厚変化をも考慮したＴａＮ膜１４の膜厚の最適部分を得るための手順（図２におけるＳ１０３〜Ｓ１０５）を行う。
【００３６】
膜厚の最適部分を得るためには、先ず、スウィング効果およびバルク効果の特定（図２におけるＳ１０３）を行う。なお、特定手法については、上述した場合（図２におけるＳ１０１の場合）と同様にして行えばよい。
【００３７】
図１２〜図１５は、スウィング効果およびバルク効果の特定結果の他の具体例を示す説明図である。図１２はマスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角4.84度における、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果を示しており、図１３は同条件でのパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果を示している。また、図１４はマスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角7.27度における、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果を示しており、図１５は同条件でのパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果を示している。なお、パターンピッチは160nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では640nm）である。
【００３８】
続いて、特定したスウィング効果およびバルク効果を考慮して行うＴａＮ膜１４の膜厚の最適値の決定（図２におけるＳ１０５）について説明する。なお、最適値の決定に先立ち、ＴａＮ膜１４およびＲｕ膜１３の形成膜厚のばらつき、すなわち各膜１３、１４の形成精度についての把握（図２におけるＳ１０４）が既に行われているものとする。この把握は、各膜１３、１４を形成する成膜装置の能力や成膜条件等に基づいて行えばよい。ここでは、形成精度が±0nm〜±3nmであるものとして説明する。
【００３９】
例えば、入射角度が4.84度である場合について考える。ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±0nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１２から126nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅（レンジ）は、1.64nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１３から123nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅（レンジ）は、0.24nmである。
【００４０】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±1nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１２から126nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.64nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１３から123nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.34nmである。
【００４１】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±2nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１２から125nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.86nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１３から121nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.39nmである。
【００４２】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±3nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１２から123nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.89nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１３から120nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.39nmである。
【００４３】
その一方で、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±3nmの場合、線幅ばらつきが最大となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１２から120nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.92nmである。そして、パターン位置ずれが最大となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１３から123nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.55nmである。
【００４４】
このように、ＴａＮ膜１４の膜厚は、線幅ばらつきが最小になれば、位置ずればらつきも最小になるというものではなく、それぞれが互いにトレードオフの関係にある。ただし、トレードオフの関係にあっても、位置ずれのばらつき幅の差異に比べれば、線幅のばらつき幅の差異は小さい。
【００４５】
したがって、ＴａＮ膜１４の膜厚の最適値の決定は、位置ずれのばらつき幅、すなわち位置ずれの発生度合が最小となるような膜厚を抽出し、その値を最適値として決定することで行う。例えば、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±3nmの場合であれば、位置ずれのばらつき幅が最小となる120nmを、ＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定することになる。また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±2nmの場合であれば、121nmをＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定する。また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±1nmの場合であれば、123nmをＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定する。
【００４６】
これは、入射角度が7.27度である場合についても全く同様である。例えば、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±0nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１４から120nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.64nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１５から123nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.35nmである。
【００４７】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±1nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１４から120nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、1.78nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１５から123nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.56nmである。
【００４８】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±2nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１４から122nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、2.00nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１５から121nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.57nmである。
【００４９】
また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきを±3nmとすると、線幅ばらつきが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１４から123nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、2.03nmである。そして、パターン位置ずれが最小となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１５から120nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.58nmである。
【００５０】
その一方で、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±3nmの場合、線幅ばらつきが最大となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１４から120nmであることがわかる。このときの線幅のばらつき幅は、2.33nmである。そして、パターン位置ずれが最大となるＴａＮ膜１４の膜厚は、図１５から124nmであることがわかる。このときの位置ずれのばらつき幅は、0.83nmである。
【００５１】
このように、入射角度が7.27度である場合も、ＴａＮ膜１４の膜厚は、線幅ばらつきと位置ずればらつきが互いにトレードオフの関係にある。そして、位置ずれのばらつき幅の差異に比べれば、線幅のばらつき幅の差異は小さい。したがって、ここでも、位置ずれの発生が最小となるような膜厚を、ＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定することになる。例えば、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±3nmの場合であれば、位置ずれのばらつき幅が最小となる120nmを、ＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定することになる。また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±2nmの場合であれば、121nmをＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定する。また、ＴａＮ膜１４の膜厚ばらつきが±1nmの場合であれば、123nmをＴａＮ膜１４の膜厚の最適値として決定する。
【００５２】
以上のような決定手順でＴａＮ膜１４の膜厚を決定し、その決定結果に従ってＴａＮ膜１４が形成された露光用マスク１０を用いれば、ウエハ上転写像にスウィング効果およびバルク効果が生じても、またＴａＮ膜１４やＲｕ膜１３の形成膜厚にばらつきが生じても、転写像の線幅ばらつきや位置ずれ発生が最小となるようにすることができる。そのため、極短紫外光に対応した反射型の露光用マスク１０であっても、パターン幅やパターン間ピッチ等の極小微細化にも適切に対応することが可能となり、結果として半導体装置の性能向上に寄与することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、ＴａＮ膜１４の膜厚決定にあたり、線幅ばらつきが最小となるようにＯＤを決定し、さらにそのＯＤを基にしてパターン位置ずれの発生が最小となるようにＴａＮ膜１４の膜厚の最適値を決定する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ＯＤ決定および膜厚最適値決定の双方を行うことが最も好適と考えられるが、例えば他の手法（従来技術等）と組み合わせることで、これらのうちのいずれか一方のみを実施するようにしてもよく、その場合であってもスウィング効果およびバルク効果を考慮することによって従来よりも転写像における線幅のばらつきや位置ずれの発生等を抑えられるようになる。
【００５４】
また、本実施形態では、ＴａＮ膜１４の膜厚決定にあたり、ＯＤ決定については線幅を決定の基準に選択し、線幅ばらつきが最小となるようにＯＤ決定を行い、また膜厚最適値決定については位置ずれを決定の基準に選択し、位置ずれの発生が最小となるように膜厚最適値決定を行う場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、位置ずれをＯＤ決定の基準に選択したり、線幅を膜厚最適値の基準に選択しても構わない。あるいは、線幅と位置ずれの双方を合わせて基準とすることも考えられる。すなわち、ＯＤ決定および膜厚最適値決定の基準は、スウィング効果およびバルク効果の特定結果から明らかになる、転写像の線幅ばらつきと位置ずれ発生量のいずれか一方または両方を用いればよい。
【００５５】
また、本実施形態では、ＴａＮ膜１４が吸収膜として機能し、Ｒｕ膜１３がバッファ膜として機能する場合を例に挙げたが、各膜の形成材料はこれらに限定されないことは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、吸収膜とバッファ膜の影響によるスウィング効果とバルク効果を考慮しつつ吸収膜の形成膜厚を決定するので、極短紫外光に対応した反射型の露光用マスクであっても、ウエハ上への露光後の線幅ばらつき、パターン位置ずれが最小となるようにすることができる。そのため、転写像におけるパターン幅やパターン間ピッチ等の極小微細化にも適切に対応することが可能となり、結果として半導体装置の性能向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される露光用マスクの概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明が適用された露光用マスクにおけるＴａＮ膜の膜厚決定手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対するＴａＮ膜の膜厚についてプロットした線幅に対するスウィング効果とバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図４】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対するＴａＮ膜の膜厚についてプロットしたパターン位置ずれに対するスウィング効果とバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図５】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対するＴａＮ膜の膜厚についてプロットした線幅に対するスウィング効果のみの一具体例を示す説明図である。
【図６】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対するＴａＮ膜の膜厚についてプロットしたパターン位置ずれに対するスウィング効果のみの一具体例を示す説明図である。
【図７】ＯＤとＴａＮ膜厚との関係の一具体例を示す説明図である。
【図８】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＯＤ＝３近傍においてＴａＮ膜の膜厚を固定してＲｕ膜の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果とバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図９】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＯＤ＝３近傍においてＴａＮ膜の膜厚を固定してＲｕ膜の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果とバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１０】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１１】マスク上40nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では160nm）パターンに対しＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１２】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角4.84度における、ＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１３】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角4.84度における、ＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１４】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角7.27度における、ＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合の線幅に対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【図１５】マスク上30nm（ウエハ上換算：４倍マスク上では120nm）パターンに対し、入射角7.27度における、ＴａＮ膜およびＲｕ膜の両方の膜厚を変化させた場合のパターン位置ずれに対するスウィング効果およびバルク効果の一具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…露光用マスク、１２…マスクブランクス、１３…Ｒｕ膜（バッファ膜）、１４…ＴａＮ膜（吸収膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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