(57)【要約】【課題】  本発明は、リソグラフィ反射マスク用の吸収体スタックであって、従来の反射マスクにおける問題が解消、または低減された最適な吸収体スタックの形状決定方法、該吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクおよびその製造方法を実現する。【解決手段】本発明の吸収体スタックの最適な形状の決定方法は、反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを含むリソグラフィ反射マスクに用いる吸収体スタックの最適な形状の決定方法であって、異なる複数の吸収体スタック形状の空間画像をシミュレートし、各吸収体スタックの形状に対応するプロセスウィンドウを設定する。吸収体スタックの最適形状は、プロセスウィンドウの最大サイズに基づいて決定される。【選択図】  図９
2006128705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを含むリソグラフィ反射マスクに用いる吸収体スタックの形状の決定方法であって、
ａ）上記リソグラフィ反射マスクを含む露光ツールにより、光線を反射させ、基板上に結像される構造用の最小構造寸法値の範囲を有するターゲットパターンを決定する工程と、
ｂ）上記吸収体スタックの緩衝層の厚さ、緩衝層の側壁の角度、吸収体層の厚さ、吸収体層の側壁の角度、および吸収体スタックの横方向の寸法を含むパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータの値を設定する工程を含む上記ターゲットパターンの吸収体スタックの形状を決定する工程と、
ｃ）所定のデフォーカス値の範囲で、上記基板上に結像される構造の空間画像をシミュレートする工程と、
ｄ）所定の範囲の強度閾値を用いて、各空間画像を評価し、上記基板上に結像される構造に対応する最小構造寸法の値を設定する工程と、
ｅ）上記基板上に結像された構造の最小構造寸法の値を、ターゲットパターンのターゲット最小構造寸法の範囲の値と比較し、プロセスウィンドウの寸法、ターゲット最小構造寸法値に対応するデフォーカスおよび強度閾値に基づいて、プロセスウィンドウを決定する工程と、
ｆ）吸収体スタックのパラメータ値を変えることにより、上記ターゲットパターン用の他の吸収体スタックの形状を決定する工程と、
ｇ）上記工程ｃ）ないし工程ｅ）を繰り返し、上記他の吸収体スタックの形状のプロセスウィンドウを設定する工程と、
ｈ）上記工程ｆ）にて決定された各吸収体スタックの形状に対応して設定された各プロセスウィンドウの寸法を比較し、上記吸収体スタックの最適形状を決定する工程とを含み、上記吸収体スタックの最適形状は、プロセスウィンドウの最大寸法に基づいて決定することを特徴とする吸収体スタックの形状決定方法。
【請求項２】
上記シミュレート工程ｃ）で用いられる吸収体スタックのパラメータ値の範囲を、シミュレートされた空間画像の強度コントラスト値に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の吸収体スタックの形状決定方法。
【請求項３】
上記シミュレート工程において用いられる吸収体スタックのパラメータ値の範囲を、リソグラフィ反射マスク上に反射されたシミュレートされた近接場光の強度コントラスト値に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の吸収体スタックの形状決定方法。
【請求項４】
反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを有するリソグラフィ反射マスクの製造方法であって、
リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適形状を決定する工程と、
上記反射膜と、該反射膜上の吸収体ブランクスとを有するキャリア基板を形成する工程であって、上記吸収体ブランクスは、パターン化されていない緩衝層とパターン化されていない吸収層とからなり、上記緩衝層と上記吸収体層の厚さを、上記工程にて決定した吸収体スタックの最適形状に基づいて設定する工程と、
上記吸収体ブランクスを、ターゲットパターンにより構成し上記パターン化された吸収体スタックを上記反射膜上に形成する工程とを含み、上記緩衝層と吸収体層との側壁は、上記工程にて決定した吸収体スタックの最適形状により定められた側壁の角度を有することを特徴とする吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクの製造方法。
【請求項５】
キャリア基板と、
上記キャリア基板上に設けられる反射膜と、
上記反射膜上に設けられ、パターン化された、緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを含み、
上記吸収体層の側壁が、垂直面に対して少なくとも１０°の側壁角度を有することを特徴とする吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスク。
【請求項６】
上記吸収体層の側壁が、垂直面に対して少なくとも２０°の側壁角度を有することを特徴とする請求項５に記載の吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスク。
【請求項７】
上記緩衝層の側壁が、垂直面に対して少なくとも０°より大きい側壁角度を有することを特徴とする請求項５に記載の吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスク。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[技術分野]
本発明は、吸収体スタックの形状決定方法、吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
[背景技術]
構造寸法の小さい高集積化集積電子回路の製造には、特殊な手法が必要とされる。最も一般的な手法としては、いわゆるリソグラフィ技術による方法が挙げられる。リソグラフィ技術による方法には、ウェハーとも呼ばれる半導体基板ディスクの表面上に感光性のフォトレジストの薄層を塗布する工程と、リソグラフィマスクを通過する光線により、該薄層を露光する工程とが含まれる。このフォトリソグラフィ技術では、電子線が用いられる。露光工程において、マスク上に設けられたリソグラフィ構造は、マスクを含む露光ツールにより、フォトレジスト層上に結像される。次に、ターゲット構造は、フォトレジスト層上に転写され、続く現像工程およびエッチング工程を経て、ウェハーの表面上に転写される。
【０００３】
半導体業界においては、電子構造の微細化に伴い集積回路の高集積化が加速され、光源の強化がますます求められている。これに関して、構造の分解能は、一般に、用いる光線の波長に制限される。この開発過程において、より短い波長の光線を用いたリソグラフィ方法が実施されている。現在、半導体製造において用いられている最も小さい露光波長は、１９３ｎｍであり、これにより、約７０ｎｍの最小加工寸法で製造することができる。
【０００４】
加工寸法のさらなる縮小化を実現するために、いわゆる軟Ｘ線リソグラフィ（ＥＵＶＬ）が開発されている。このＥＵＶＬは、１３．４ｎｍの波長の軟Ｘ線（ＥＵＶ）領域域での電磁線を用いている。半導体業界では、このＥＵＶリソグラフィ技術を用いて、この先１０年間に、４０ｎｍ以下の密度で、２５ｎｍ以下の絶縁度（dense sub-40 nm, isolated sub-25 nm）の構造を製造する計画がなされている。
【０００５】
ＥＵＶ光には、レンズの反射部材を用いることができないため、特殊なミラー、すなわち、（対応する露光システムにおいて、露光ツールおよびリソグラフィマスクとして用いられる）多層反射部材により、ＥＵＶ光を反射する必要がある。通常、ＥＵＶＬ反射マスクは、キャリア基板と、キャリア基板上に設けられる多層構造の反射膜と、該多層構造の反射膜上に設けられ、リソグラフィ構造を決める、パターン化された吸収体スタックを含んでいる。反射膜としては、一般に、ＭｏとＳｉを交互に重ねた積層した多層膜が用いられる。パターン化された吸収体スタックは、一般に、例えばＳｉＯ２からなる緩衝層と、例えばＣｒまたはＴａＮからなる吸収体層とからなる。吸収体スタックの緩衝層は、反射マスクの製造時に、特に、パターン欠陥を修理する工程で、多層構造の反射膜を保護する機能を有している。
【０００６】
いわゆる空間画像のコントラスト、すなわち、ウェハー上の光線の強度分布のコントラストを高めるため、従来のＥＵＶＬ反射マスクの吸収体スタックは、光線の波長に対し、比較的厚く形成されていた。このため、吸収体スタックは、高いアスペクト比、すなわち、厚さと長さの比が大きくなっていた。リソグラフィ反射マスクは、垂直面に対して約６°の傾斜角度で照射されるため、このような吸収体スタックの高いアスペクト比により、通常、シャドーイング効果が生じるという欠点があり、該シャドーイング効果は、リソグラフィ工程における結像の質に非常に悪影響を与える。特に、構造のずれや、構造の横方向の寸法（最小構造寸法（ＣＤ）とも称する）の変化が生じる。
【０００７】
また、高いアスペクト比の吸収体スタックを用いた場合、リソグラフィプロセスウィンドウは小さくなる。すなわち、ターゲット最小構造寸法（critical dimension）の許容範囲に対応する可能なデフォーカスおよび強度ドーズの値の範囲が狭くなる。一般には、露光ツールのフォーカスおよび強度ドーズの設定は、リソグラフィ工程において一定ではなく、ばらつきがある。これは、ウェハーの粗面度により、または、露光ツールのばらつきによるものである。このようなばらつきにより、ターゲット最小構造寸法は、所定の範囲を持つ。また、プロセスウィンドウが小さくと、処理済みウェハーの最小構造寸法値が許容範囲外となり廃棄される可能性が高くなる。
【０００８】
この問題を解決するために、様々な解決方法が提案されている。例えば、パターン化された吸収体スタックの代わりに、構造化された多層構造の反射膜を有する反射マスクを用いることにより、シャドーイング効果を生じないようにする試みがなされている。この方法は、ドイツ特許DE 101 23 768 A1号に記載されている。しかし、パターン化された反射膜を有する反射マスクを用いることにより、欠陥の検査および修理が別途必要になる。また、暗欠陥の場合、すなわち、反射多層構造の反射膜が除去されすぎた領域では、修理は実質的に不可能である。さらに、構造化された多層構造の反射膜は、特にクリーニング工程において、安定性が低いという問題がある。
【０００９】
吸収体スタックの配置を決める別の改善方法として、シャドーイング効果によりターゲット構造のずれを補正するため、またはこのずれを最小限に抑えるために、吸収体スタックの構造部材を横方向に反復的にずらすという方法がある。しかし、このような方法は、標準的な透過型マスクにおいて行なわれる光近接効果補正（ＯＰＣ）と同様に、非常に複雑で、時間がかかる。
【００１０】
本発明は、リソグラフィ反射マスク用の吸収体スタックであって、従来の反射マスクにおける問題が解消、または低減された最適な吸収体スタックの形状決定方法、該吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の吸収体スタックの形状決定方法は、反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された吸収体スタックとを有するリソグラフィ反射マスクにおける、緩衝層と、吸収体層とからなる吸収体スタックの最適な形状の決定方法において、上記リソグラフィ反射マスクを含む露光ツールにより、光線を反射させ、基板上に結像される構造用の最小構造寸法値の範囲を有するターゲットパターンを決定する。
【００１２】
次に、上記ターゲットパターンの吸収体スタックの形状を決定する。この工程は、上記吸収体スタックの緩衝層の厚さ、緩衝層の側壁の角度、吸収体層の厚さ、吸収体層の側壁の角度、および吸収体スタックの横方向の寸法を含むパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータの値を設定する工程を含んでいる。
【００１３】
次に、所定のデフォーカス値の範囲で、上記基板上に結像される構造の空間画像をシミュレートする。ここで、デフォーカス値の範囲とは、例えば、リソグラフィ工程で用いられる露光ツールが起こす、一般的なフォーカシングの欠如を言う。
【００１４】
次に、所定の範囲の強度閾値を用いて、各空間画像を評価し、上記基板上に結像される構造に対応する最小構造寸法の値を設定する。このように、所定の範囲の強度閾値を用いることにより、例えば、露光ツールの通常の強度ドーズのばらつきや、強度ドーズのばらつきと等価であるその他の工程のばらつき（現像剤濃度のばらつきなど）を、シミュレーションに組み込むことができる。
【００１５】
次に、上記基板上に結像された構造の最小構造寸法を、ターゲットパターンのターゲット最小構造寸法の範囲と比較し、プロセスウィンドウを決定する。これにより、プロセスウィンドウの寸法は、ターゲット最小構造寸法値に対応するデフォーカスおよび強度閾値に基づいて設定することができる。
【００１６】
次に、吸収体スタックのパラメータ値を変えることにより、上記ターゲットパターン用の他の吸収体スタックの形状を決定する。その後、上記他の吸収体スタックの形状に対し、上述の工程、すなわち、空間画像をシミュレートする工程、各空間画像を評価する工程、および、得られた最小構造寸法を比較する工程を繰り返し、上記他の吸収体スタックの形状のプロセスウィンドウを設定する。
【００１７】
その後、上記工程にて決定された各吸収体スタックの形状に対応して設定された各プロセスウィンドウの寸法を比較し、上記吸収体スタックの最適形状を決定する。これにより、上記吸収体スタックの最適形状は、プロセスウィンドウの最大寸法に基づいて決定する。
【００１８】
この方法により、正確かつ信頼できる方法で、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適形状を設定することができる。本発明の最適形状の決定方法は、上述のＯＰＣに類似のシミュレート方法とは異なり、主に、吸収体スタックの吸収体層と緩衝層との厚さや、側壁の角度などの、吸収体スタックの形状の「垂直方向」に関するパラメータを変更することを特徴としている。この結果、本発明の方法によれば、時間効率の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、本発明の方法では、プロセスウィンドウの最大寸法に基づいて、吸収体スタックの最適な形状を決定する。このため、本発明の方法によれば、混乱を招くような、好ましくないデフォーカスの設定および強度ドーズのばらつきに影響されることなく、安定したリソグラフィ工程条件を提供できる、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタック形状を定めることができる。
【００２０】
本発明の方法は、高いアスペクト比を有する吸収体スタックを備えた、上述の従来の反射マスクと比べて、薄い吸収体スタックの最適形状の決定に特に適している。これにより、シャドーイング効果を抑制することができる、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの形状を提供することができる。この結果、リソグラフィ技術による方法における結像の質のさらなる向上を図ることができる。
【００２１】
本発明の方法は、上記シミュレート工程で用いられる吸収体スタックのパラメータ値の範囲を、シミュレートされた空間画像の強度コントラスト値に基づいて設定する構成とすることが望ましい。
【００２２】
上記の方法によれば、これらの空間画像を、予め、上述のシミュレート工程によりシミュレートし、強度コントラストにより、すなわち、空間画像の最小強度値と最大強度値との間の差により分析する。その後、これらの空間画像の十分高いコントラスト値に対応する、吸収体スタックパラメータの値、従って吸収体スタックの形状を予め定める。従って、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適な形状は、リソグラフィ工程において高いコントラストの空間画像を提供するように設定することができる。さらに、吸収体スタックパラメータの値が予め定められているので、最適な吸収体のスタックの形状の決定に要する時間の短縮することができる。さらに、緩衝層の厚さおよび／または吸収体層の厚さは薄く設定することが望ましい。これにより、製造される最適形状の吸収体スタックの厚さを薄くすることができ、シャドーイング効果を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の方法は、上記シミュレート工程において用いられる吸収体スタックのパラメータ値の範囲を、リソグラフィ反射マスク上に反射されたシミュレートされた近接場光の強度コントラスト値に基づいて設定する構成とすることが望ましい。
【００２４】
空間画像とは異なり、近接場光は、リソグラフィ反射マスクの反射特性のみを取り込み、露光ツールの光学特性は無視する。この結果、露光ツールの特性に影響されることなく、吸収体スタックのパラメータ値を予め短時間で設定することができる。ここで、吸収体スタックのパラメータ値は、近接場光の特に高いコントラスト値に対応するように設定することが好ましい。さらに、緩衝層の厚さおよび／または吸収体層の厚さは薄く設定することが望ましい。これにより、製造される最適形状の吸収体スタックの厚さを薄くすることができ、シャドーイング効果を抑制することができる。
【００２５】
また、本発明のリソグラフィ反射マスクの製造方法は、反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを含むリソグラフィ反射マスクの製造方法であって、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適形状を決定する工程と、上記反射膜と、該反射膜上の吸収体ブランクスとを有するキャリア基板を形成する工程であって、上記吸収体ブランクスは、パターン化されていない緩衝層とパターン化されていない吸収層とからなり、上記緩衝層と上記吸収体層の厚さを上記工程にて決定した吸収体スタックの最適形状に基づいて設定する工程と、上記吸収体ブランクスを、ターゲットパターンにより構成し上記パターン化された吸収体スタックを上記反射膜上に形成する工程とを含み、上記緩衝層と吸収体層との側壁は、上記工程にて決定した吸収体スタックの最適形状により定められた側壁の角度を有することが望ましい。
【００２６】
本発明の製造方法によれば、リソグラフィ工程において、結像の質の向上を実現する、最適な吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクを製造することができる。この製造方法は、特に、薄い吸収体スタックを有する反射マスクの製造に適している。これにより、シャドーイング効果を抑制することができる、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの形状を提供することができる。この結果、リソグラフィ技術による方法における結像の質のさらなる向上を図ることができる。
【００２７】
本発明のリソグラフィ反射マスクは、キャリア基板と、上記キャリア基板上に設けられる反射膜と、上記反射膜上に設けられ、パターン化された、緩衝層と吸収体層とからなる吸収体スタックとを含み、上記吸収体層の側壁が、垂直面に対して少なくとも１０°の側壁角度を有することを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、シャドーイング効果を抑制することができ、結像の質のさらなる向上を図ることができる。上記の効果は、特に、吸収体スタックを薄く形成した場合に顕著となる。
【００２９】
本発明のリソグラフィ反射マスクは、上記吸収体層の側壁が、垂直面に対して少なくとも２０°の側壁角度を有していることが望ましい。これにより、シャドーイング効果をさらに抑制し、結像の質をさらなる向上を図ることができる。
また、上記緩衝層の側壁が、垂直面に対して少なくとも０°より大きい側壁角度を有する構成としてもよい。この場合も同様に、シャドーイング効果をさらに抑制し、結像の質のさらなる向上を図ることができる。
【００３０】
以下に、図面を参照し、例となる実施形態を差参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００３１】
図１は、傾斜角度から照射を受ける従来のリソグラフィ反射マスクの斜視図および概略の強度曲線を示す図である。
【００３２】
図２は、従来のリソグラフィ反射マスク上で反射する光線の空間画像のシミュレーションから得られたBossung プロットを示す図である。
【００３３】
図３は、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適な形状を決定する本発明の方法の工程を示すフローチャートである。
【００３４】
図４は、吸収体の最適なスタック形状を決定に用いられる、シミュレートした吸収体スタック形状のパラメータ空間を示す図である。
【００３５】
図５は、図４のパラメータ空間により決定された最適な吸収体スタックの概略図である。
【００３６】
図６は、シミュレートした吸収体スタック形状の他のパラメータ空間を示す図である。
【００３７】
図７は、図６のパラメータ空間により決定された最適な吸収体スタックの概略図である。
【００３８】
図８は、本発明のリソグラフィ反射マスクの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【００３９】
図９は、本発明の好適な実施の形態にかかるリソグラフィ反射マスクの概略図である。
【００４０】
図１は、特にＥＵＶＬ工程で用いられる従来のリソグラフィ反射マスク１の概略断面図、および、強度曲線の概略図である。この場合、反射マスク１は、（不図示の）露光ツールに組み込まれ、例えば、１３．４ｎｍの波長を有するＥＵＶＬ光線７により、例えば、６°の傾斜角で照射される。
【００４１】
図１に示すように、反射マスク１は、キャリア基板６と、キャリア基板６上に設けられた多層構造の反射膜５とを含んでいる。反射膜５は、入射光５を反射することができ、例えば、ＭｏとＳｉを交互に重ねた積層した多層膜が用いられる。
【００４２】
リソグラフィ反射マスク１を含む露光ツールにより、基板またはウェハー上に結像される構造のターゲットパターンを決定するために、反射マスク１は、さらに、上記多層構造の反射膜５上に設けられるパターン化された吸収体スタック２を有している。吸収体スタック２は、厚さＡのパターン化された吸収体層３と、厚さＢのパターン化された緩衝層４とからなる。
【００４３】
パターン化された吸収体層３は、例えば、Ｃｒ、またはＴａＮからなる。吸収体層３は、所定の領域では、光線７を吸収し、基板上に結像される構造が定められる。また、吸収体層３は、吸収度を上げるために、通常、相対的に厚く形成される。反射マスク１の吸収体層３の厚さＡは、具体的には、例えば、７０ｎｍである。
【００４４】
吸収体層３と反射膜５との間に形成される緩衝層４は、リソグラフィ反射マスク１の製造の際、特に、吸収体層３の構造欠陥の修理の際に、反射膜５を保護するものである。緩衝層４は、通常、吸収体層３と同様の構成を有し、緩衝層４の厚さＢは、例えば６０ｎｍに形成される。
【００４５】
また、図１に示す吸収体スタック２の横方向の寸法Ｌは、吸収体スタック２の２つの構成部材間に設けられた切り欠きの幅に相当する。この横方向の寸法Ｌが、リソグラフィ反射マスク１を含む露光ツールにより、基板上に結像される構造の、最小構造寸法に変換される。また、この横方向の寸法Ｌは、吸収体スタック２の構成部材の幅を規定するものであってもよい。
【００４６】
図１からわかるように、吸収体スタック２の構成部材間にある切り欠きには、垂直の側壁がある。すなわち、緩衝層４の側壁と、吸収体層３の側壁であるが、この側壁は、垂直面に対して０°の角度を有する側壁である。
【００４７】
図示した従来の反射マスク１の吸収体スタック２は、その厚さ（吸収体層３の厚さＡ＋緩衝層４の厚さＢ）が、光線の波長に比べて、比較的厚い点が特徴である。さらに、吸収体スタック２は、アスペクト比が大きい点、すなわち、吸収体スタック２の厚さと横方向Ｌとの比が大きい値となっていることが特徴である。しかしながら、吸収体スタック２は、リソグラフィ反射マスク１のパターン化された吸収体スタック２の厚く、アスペクト比が大きいという特徴により、従来の反射マスク１では、以下のような問題が生じる。
【００４８】
まず、吸収体層２のアスペクト比が大きく、傾斜角をつけて反射マスク１に照射が行なわれるため、パターン化された吸収体スタック２にてシャドーイング効果が生じてしまい、反射光線７の強度曲線に悪影響が生じる。このシャドーイング効果による影響は、図１の強度曲線を見ると明らかである。すなわち、吸収体スタック２の構成部材間にある切り欠きの中央の点（図１では点線で図示）に対する、最大強度の位置のずれが生じる。さらに、強度曲線８は、非対称となる。リソグラフィ工程においては、このような強度曲線８により、幅が不均一となり、位置のずれが生じ、画像の品質が低下してしまう。
【００４９】
また、シャドーイング効果により、リソグラフィプロセスウィンドウが小さくなってしまう。このプロセスウィンドウは、露光ツールにより基板上に結像される構成における、ターゲット最小構造寸法値の明確な許容範囲に対応する、デフォーカスおよび強度ドーズ値の生じ得るばらつきに関する特性を規定する。これらのばらつきは、例えば、ウェハーの粗面度、または、リソグラフィ工程の際の露光ツールによるばらつきにより生じる。
【００５０】
リソグラフィプロセスウィンドウ、特に、このプロセスウィンドウの寸法は、いわゆるBossung プロットに基づいて設定される。図２は、空間画像のシミュレーションから得られた、複数のBossung プロット９を示している。この空間画像は、リソグラフィ工程で、露光ツールにより基板上に結像される光線の正規化された強度分布を有している。
【００５１】
デフォーカス値の範囲において、一般に、複数の空間画像をシミュレートする。露光ツールの強度ドーズのばらつきに対応する強度閾値の範囲を当てはめることにより、基板上に結像される構成の最小構造寸法が得られる。その結果、一定の強度閾値（Bossung プロット９とも称する）に対する最小構造寸法とデフォーカス値との間の依存度を示すグラを得ることができる。
【００５２】
図２に示すように、プロセスウィンドウ１０は、Bossung プロット９に基づいて設定される。このプロセスウィンドウ１０は、最小構造寸法の許容範囲と、デフォーカス値の範囲とを規定する。すなわち、対応する許容可能な強度閾値は、これらの値の範囲内のBossung プロット９に基づいて設定される。
【００５３】
上述の従来の反射用マスク１の吸収体スタック２におけるシャドーイング効果により、 Bossung プロット９は、傾き、または曲がる。Bossung プロット９の形状が傾くことにより、いくつかのBossung プロット９が、規定された最小構造寸法の範囲、およびフォーカス値の範囲内を通ることとなる。すなわち、シャドーイング効果により、プロセスウィンドウ１０は縮小する。
【００５４】
図３は、リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適な形状を決める本発明の方法を示すフローチャートである。リソグラフィ反射マスクは、反射膜および反射膜上に形成されるパターン化された吸収体スタックとからなり、該吸収体スタックは、吸収体層と緩衝層とからなる。
【００５５】
図３のフローチャートにおいて、工程４１で、光線反射用のリソグラフィ反射マスクを備えた露光ツールにより、基板またはウェハー上に結像される構造のターゲットパターンが設定される。このターゲットパターンは、例えば、線と空間からなる構造や、コンタクトホール構造を含み、ターゲット最小構造寸法の範囲を有している。
【００５６】
次の工程４２において、上記パターン用の吸収体スタックの形状が設定される。工程４２は、緩衝層の厚さ、緩衝層の側壁の角度、吸収体層の厚さ、吸収体層の側壁の角度、および吸収体スタックの横方向の寸法などの、吸収体スタックのパラメータ値を設定する工程を含んでいる。
【００５７】
次に、工程４３において、所定のデフォーカス値の範囲で基板上に結像される空間画像をシミュレートする。この空間画像のシミュレーションは、上記のパラメータに加え、吸収体層および緩衝層の光学材料パラメータ（例えば、吸収係数など）や、露光ツールの特性を規定するパラメータ（例えば、光線の入射角、開口数、部分干渉性、および減少係数（reduction factor））に基づいて行われる。
【００５８】
次に、工程４４で、所定範囲の強度閾値を用いて、各空間画像を評価し、上記基板上に結像される構造の、対応する最小構造寸法を決定する。上述のように、これらの強度閾値は、露光ツールの強度ドーズ値に対応している。この工程４４は、無限のコントラストを有する理想化されたレジストシステムに対応している。
【００５９】
続いて、上記基板上に結像される構造に関して得られた最小構造寸法を、上記ターゲットパターンのターゲット最小構造寸法の範囲と比較し、プロセスウィンドウを決める（工程４５）。この際、プロセスウィンドウの寸法は、ターゲット最小構造寸法値に対応するデフォーカスおよび強度閾値により設定される。この工程４５は、例えば、上述のBossung プロットを用いて行なわれる。
【００６０】
続いて、ターゲットパターンの、他の吸収体スタックの形状を、１つまたは複数の吸収体スタックパラメータの値を変更することにより、設定する（工程４６）。他の吸収体スタック形状を決定するために、上記工程４３から工程４５を繰り返し、他のプロセスウィンドウを設定する（工程４７）。
【００６１】
最後に、設定された吸収体スタックの形状に対応して決められた各プロセスウィンドウの寸法を比較し（工程４８）、吸収体スタックの最適な形状を決める。これにより、最適な吸収体のスタックの形状は、プロセスウィンドウの最大寸法に基づいて定まる。
【００６２】
吸収体スタックのパラメータに関し、本発明の方法は、種々の異なる実施形態が考えられる。例えば、緩衝層のパラメータを、特定の固定値とし、吸収体層のパラメータ値を変数としてもよい。
【００６３】
図４は、吸収体スタックの最適な形状を定める、シミュレートされた吸収体スタックの形状のパラメータ空間１１を示している。パラメータ空間１１は、吸収体の側壁の角度（吸収体傾斜）および吸収体の厚さを表す種々の値についての、プロセスウィンドウの寸法に関する情報を示している。プロセスウィンドウの寸法は、右側のバーの濃度で示される。このバーの単位は適宜変更することができ、異なるプロセスウィンドウの寸法を、異なる輝度のメモリに割り当てている。
【００６４】
プロセスウィンドウの寸法は、本発明の図３に示す方法を実施することにより決められる。空間画像のシミュレーションは、ターゲットパターンとして、密集した線と空間からなる構造とに基づいて行なわれる。このターゲットパターンは、最小構造寸法が３０ｎｍ、垂直面に対する入射光の角度は６°、プロセスウィンドウの開口数ＮＡ＝０．３、部分的な干渉シグマ＝０．７、減少係数は５に設定されている。緩衝層のパラメータは、固定値であり、緩衝層の厚さは６０ｎｍ、垂直面に対する緩衝層の側壁の角度は０°である。
【００６５】
図４のパラメータ空間１１では、実線の円は、従来のＥＵＶＬ反射マスクの吸収体スタックの形状を示している。一方、点線の円は、プロセスウィンドウの寸法を最大にする、吸収体スタックの最適な形状を示している。吸収体スタックの最適な形状は、吸収体層の厚さが３０ｎｍであり、垂直面に対する吸収体の側壁の角度が２０°であることを特徴とする。
【００６６】
図５は、図４のパラメータ空間により決められた最適な形状の、吸収体層１３と緩衝層１４からなると吸収体スタックを示している。従来のＥＵＶＬ反射マスクに比べ、この吸収体スタック１２を有する反射マスクは、プロセスウィンドウが広いため、結像における安定性を高めている。さらに、９０ｎｍという吸収体スタック１２の厚さは、従来の反射マスクの吸収体スタックの厚さに比較すると、薄くなっている。図１の反射マスク１の吸収体スタック２の厚さは、例えば、１３０ｎｍである。従って、シャドーイング効果は抑制され、結像の質の向上を図ることができる。
【００６７】
図６は、図３の本発明の方法により製造された他のメータ空間を示している。この場合のシミュレーションも、ターゲットパターンとしての線と空間からなる構造に基づいて行なわれ、このターゲットパターンは、最小構造寸法が３０ｎｍ、垂直面に対する入射光の角度は６°、プロセスウィンドウ数ＮＡ＝０．３、部分的な干渉シグマ＝０．７、減少係数は５である。この場合も、緩衝層のパラメータは、固定値であり、緩衝層の厚さは１０ｎｍ、垂直面に対する緩衝層の側壁の角度は０°である。
【００６８】
パラメータ空間２１の実線の円は、従来のＥＵＶＬ反射マスクの吸収体スタックの形状を示している。一方、点線の円は、プロセスウィンドウの寸法を最大にする、吸収体スタックの最適な形状を示している。吸収体スタックの最適な形状は、吸収体層の厚さが５０ｎｍであり、垂直面に対する吸収体の側壁の角度が約２０°であることを特徴とする。
【００６９】
図７は、図６のパラメータ空間により決められた適切な形状を有し、吸収体層２３と緩衝層２４とからなる吸収体スタックの概略図である。上記の構成の吸収体層２２を備えた反射マスクでは、プロセスウィンドウが広い。また、６０ｎｍに、スタック２２の厚さを抑えることにより、結像の質の向上を図ることができる。
【００７０】
図４、図５、図６、および図７に関連して記載した２つのシミュレーションの例は、本発明の方法を限定するものではない。本発明の方法については、吸収体スタックのパラメータを変更した他の実施形態も可能である。
【００７１】
例えば、垂直面に対する吸収体層と緩衝層との側壁角度を固定、例えば、０°とし、吸収体層と緩衝層の厚さを変更し、最大寸法を有するプロセスウィンドウが可能となる吸収体スタックの最適な形状を定める構成としてもよい。さらに、例えば、厚さを所定の厚さに固定し、のちに吸収体層と緩衝層との側壁の角度を変更して、より大きいプロセスウィンドウを備えたさらに最適化された吸収体層の形状を決めることも可能である。
【００７２】
さらに、緩衝層の厚さを所定の暑さに固定し、吸収体層の厚さと、吸収体層と緩衝層との側壁の角度を可変としてもよい。さらに、これ以外の実施形態も、考慮可能である。
【００７３】
変動パラメータとして吸収体スタックの横方向の寸法を用いることも可能である。このパラメータの値を、例えば、最初の段階では所定値に固定し、プロセスウィンドウを最大にすることができる、吸収体スタックの最適な形状を決め、その後、横方向の吸収体スタックの寸法値を変更し、プロセスウィンドウをより大きくすることができる、さらに最適化された吸収体スタックの形状を決める構成としてもよい。あるいは、最初に、吸収体スタックの横方向の寸法の値を変更し、最後までその値の寸法に固定する構成としてもよく、シミュレーション工程全般に渡って、該値を変更する構成としてもよい。
【００７４】
さらに、シミュレートされる空間画像の強度コントラスト値に基づいて、予め、シミュレート工程で用いられる吸収体スタックパラメータの値の範囲を設定することもできる。空間画像の強度コントラストとは、最大の強度値と最小の強度値との間の差である。この場合、相対的に高い強度コントラストが得られる、吸収体スタックのパラメータ値を設定することが好ましい。このようなシミュレーションで用いられる吸収体スタックパラメータの好ましい範囲では、図３で説明した本発明の方法を高速化することができる。特に、さらに、緩衝層および／または吸収体層の厚さを、所望の低い値にすることが、好ましい。このようにして、結果として得られる最適な吸収体スタックは、さらに薄く形成することができ、シャドーイング効果を抑えることができる。
【００７５】
また、シミュレートされた近接場の強度コントラスト値に基づくシミュレート工程で用いられる、吸収体スタックのパラメータ値の範囲を予め設定しておく構成としてもよい。近距離とは、反射マスクに反射される光線の強度分布であるため、露光ツールの光学特性は、考慮していない。これにより、上記の吸収体スタックのパラメータ値の設定を高速化することができ、露光ツールの特性に影響されずにパラメータ値の範囲を予め設定することができる。したがって、相対的に高い強度コントラストを提供できる吸収体スタックのパラメータ値、特に、緩衝層と吸収体層の厚さの値を小さく設定することが好ましい。
【００７６】
さらに、吸収体スタックの最適な形状を決める本発明のさらなる実施形態も考えられる。これらのさらなる実施形態は、上述の実施形態の変形例や、組み合わせである。
【００７７】
図３に示す本発明の方法は、照射される基板またはウェハー上に設けられるフォトレジスト層の露光特性および現像特性を規定する、いわゆるレジストモデルに対しても適用することができる。このレジストモデルにより、空間画像とフォトレジスト層との相互作用、および、続くフォトレジスト層の現像工程、さらに、基板面またはウェハー面上のターゲットパターンのフォトレジスト像またはフォトレジスト形状をシミュレートできる。このような拡大シミュレーション方法により、フォトレジストの特性を規定する追加のパラメータを、シミュレーションに含めることができる。さらに、別の方法でプロセスウィンドウの寸法が設定され、例えば、フォトレジスト形状の最小構造寸法の範囲に対応するデフォーカスおよび強度ドーズ値が設定される。
【００７８】
図８は、リソグラフィ反射マスクを製造する本発明の方法を示すフローチャートである。この反射マスクは、多層構造の反射膜と、多層構造の反射膜上に設けられ、パターン化された吸収体スタックを有する。パターン化された吸収体スタックは、緩衝層と吸収体層とを有する。第１工程５１では、上述のシミュレーション方法のうちの１つの実施形態を実施することにより、反射マスクの吸収体スタックの最適な形状を決める。
【００７９】
次の工程５２では、反射膜と、該反射膜上に形成された吸収体ブランクスとからなるキャリア基板が設けられる。この吸収体ブランクスは、パターン化されていない緩衝層と、パターン化されていない吸収体層とからなり、緩衝層と吸収体層の厚さは、選択された吸収体スタックの最適な形状に基づいて設定される。
【００８０】
次の工程５３では、吸収体ブランクスは、シミュレーション方法で用いられるターゲットパターンにより構成され、反射膜上に、パターン化された吸収体スタックが形成される。この際、緩衝層と吸収体層との側壁については、決められた吸収体スタックの最適な形状により、その側壁の角度が決められる。必要な場合、横方向の吸収体のスタックの寸法も、決められた吸収体スタックの最適な形状により決められる。
【００８１】
本発明の上記の方法によれば、リソグラフィ工程における結像の質のさらなる向上を図ることができる、最適形状の吸収体スタックを有するリソグラフィ反射マスクを製造することができる。この製造方法により、特に、薄く形成し、シャドーイング効果を抑えた吸収体スタックを有する反射マスクを製造することができる。吸収体スタックを薄くすることにより、構造化工程５３をより簡素化することができる。また、本発明の方法は、垂直面に対して、０°以上の側壁角度を有する側壁を備えたことを特徴とする緩衝層および吸収体層からなる、最適な吸収体スタックを備えた反射マスクの製造に適している。
【００８２】
図９は、本発明の好適な実施形態によるリソグラフィ（ＥＵＶＬ）反射マスク３１の概略図である。この反射マスク３１は、図８に示す製造方法により製造されることが好ましい。反射マスク３１は、キャリア基板６と、キャリア基板６上に形成される多層構造の反射膜５を有している。この反射マスクは、さらに、多層構造の反射膜５上に設けられた吸収体スタック３２を有している。吸収体スタック３２は、緩衝層３４と、吸収体層３３とから形成される。吸収体スタックは、従来のＥＵＶＬ反射マスクの吸収体スタックの厚さに比べ、薄く形成することができる。
【００８３】
吸収体層３３は、側壁が、垂直面に対して少なくとも２０°の側壁角度を有することを特徴としている。また、緩衝層は、側壁が、垂直面に対して０°より大きい側壁角度を有することを特徴としている。これにより、反射マスク３１が光線により露光された際に、シャドーイング効果を大幅に抑えることができる。また、シャドーイング効果をさらに抑えるために、吸収体層３３の側壁は、垂直面に対して少なくとも３０°の側壁角度を有することが好ましい。
【００８４】
図９の反射マスク３１とは異なり、別の形状を有する吸収体スタックの反射マスクとしてもよく、例えば、吸収体層と緩衝層との側壁が、垂直面に対して同じ側壁角度を有し、該角度は、垂直面に対して、０°より大きいことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】傾斜角度から照射を受ける従来のリソグラフィ反射マスクの斜視図および概略の強度曲線を示す図である。
【図２】従来のリソグラフィ反射マスク上で反射する光線の空間画像のシミュレーションから得られたBossung プロットを示す図である。
【図３】リソグラフィ反射マスクの吸収体スタックの最適な形状を決定する本発明の方法の工程を示すフローチャートである。
【図４】吸収体の最適なスタック形状を決定に用いられる、シミュレートした吸収体スタック形状のパラメータ空間を示す図である。
【図５】図４のパラメータ空間により決定された最適な吸収体スタックの概略図である。
【図６】シミュレートした吸収体スタック形状の他のパラメータ空間を示す図である。
【図７】図６のパラメータ空間により決定された最適な吸収体スタックの概略図である。
【図８】本発明のリソグラフィ反射マスクの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図９】本発明の好適な実施形態にかかるリソグラフィ反射マスクの概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１      反射マスク
２      吸収体スタック
３      吸収体層
４      緩衝層
５      反射膜
６      キャリア基板
１０      プロセスウィンドウ
１１      パラメータ空間
１２      吸収体スタック
１３      吸収体層
１４      緩衝層
２１      パラメータ空間
２２      吸収体層
２３      吸収体層
２４      緩衝層
３１      反射マスク３１
３２      吸収体スタック
３３      吸収体層
３４      緩衝層
【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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