(57)【要約】【課題】一つの実施形態は、複数のマスクの間における重ね合わせ精度を向上できるマスク製造方法及びマスクセットを提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、マスク製造方法が提供される。マスク製造方法は、第１の積層体に第１の反射防止層を第１の膜厚で積層して透過型の第１のマスクを作成することを含む。第１の積層体は、第１の半透過層、第１の反射層、第１の透過基板が積層された積層体である。マスク製造方法は、第２の積層体に第２の反射防止層を第２の膜厚で積層して透過型の第２のマスクを作成することを含む。第２の積層体は、第２の半透過層、第２の反射層、第２の透過基板が積層された積層体である。第２の膜厚は、第１のマスクの熱膨張量に応じて決定された膜厚である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半透過層、第１の反射層、第１の透過基板が積層された第１の積層体に第１の反射防止層を第１の膜厚で積層して透過型の第１のマスクを作成することと、
第２の半透過層、第２の反射層、第２の透過基板が積層された第２の積層体に第２の反射防止層を前記第１のマスクの熱膨張量に応じて決定された第２の膜厚で積層して透過型の第２のマスクを作成することと、
を備えたマスク製造方法。
【請求項２】
前記第１の積層体と前記第２の積層体とは、均等な構成を有し、
前記第２のマスクを作成することは、前記第２のマスクの熱膨張量が前記第１のマスクの熱膨張量と均等になるように決定された前記第２の膜厚で前記第２の積層体に前記第２の反射防止層を積層することを含む
請求項１に記載のマスク製造方法。
【請求項３】
前記第２のマスクを作成することは、
前記第２のマスクの露光量と前記第２のマスクのパターンの被覆率と前記第２の反射防止層の第３の膜厚に応じて計算される前記第２のマスクの熱膨張量が前記第１のマスクの露光量と前記第１のマスクのパターンの被覆率と前記第１の反射防止層の前記第１の膜厚とに応じて計算される前記第１のマスクの熱膨張量に対して第１の差分を有する場合、前記第２のマスクの熱膨張量と前記第１のマスクの熱膨張量との差分の絶対値が前記第１の差分の絶対値より小さい第２の差分の絶対値になる前記第２のマスクの反射率を求め、求められた反射率に応じて決定された前記第２の膜厚で、前記第２の積層体に前記第２の反射防止層を積層することを含む
請求項１又は２に記載のマスク製造方法。
【請求項４】
第１の半透過層、第１の反射層、第１の透過基板が積層された第１の積層体と、前記第１の積層体の上に配された第１の反射防止層とを有する透過型の第１のマスクと、
第２の半透過層、第２の反射層、第２の透過基板が積層された第２の積層体と、前記第２の積層体の上に配された第２の反射防止層とを有する透過型の第２のマスクと、
を備え、
前記第１の反射防止層は、第１の膜厚を有し、
前記第２の反射防止層は、前記第１のマスクの熱膨張量に応じて決定された第２の膜厚を有する
マスクセット。
【請求項５】
前記第１の積層体と前記第２の積層体とは、均等な構成を有し、
前記第２の膜厚は、前記第２のマスクの熱膨張量が前記第１のマスクの熱膨張量と均等になるように決定されている
請求項４に記載のマスクセット。
【請求項６】
前記第２の膜厚は、前記第２のマスクの露光量と前記第２のマスクのパターンの被覆率と前記第２の反射防止層の第３の膜厚に応じて計算される前記第２のマスクの熱膨張量が前記第１のマスクの露光量と前記第１のマスクのパターンの被覆率と前記第１の反射防止層の前記第１の膜厚とに応じて計算される前記第１のマスクの熱膨張量に対して第１の差分を有する場合、前記第２のマスクの熱膨張量と前記第１のマスクの熱膨張量との差分の絶対値が前記第１の差分の絶対値より小さい第２の差分の絶対値になる前記第２のマスクの反射率を求め、求められた反射率に応じて決定されている
請求項４又は５に記載のマスクセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、マスク製造方法及びマスクセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、マスク上のパターンを被加工膜上のレジストに転写してレジストパターンを形成する露光処理が繰り返し行われる。このとき、異なる露光処理に用いられる複数のマスクの間における重ね合わせ精度を高めることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４３８８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、複数のマスクの間における重ね合わせ精度を向上できるマスク製造方法及びマスクセットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態によれば、マスク製造方法が提供される。マスク製造方法は、第１の積層体に第１の反射防止層を第１の膜厚で積層して透過型の第１のマスクを作成することを含む。第１の積層体は、第１の半透過層、第１の反射層、第１の透過基板が積層された積層体である。マスク製造方法は、第２の積層体に第２の反射防止層を第２の膜厚で積層して透過型の第２のマスクを作成することを含む。第２の積層体は、第２の半透過層、第２の反射層、第２の透過基板が積層された積層体である。第２の膜厚は、第１のマスクの熱膨張量に応じて決定された膜厚である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態における２つのマスクにおける熱膨張量の違いを示す図である。
【図２】図２は、実施形態における露光量とパターンの被覆率と熱膨張量との関係を示す図である。
【図３】図３は、実施形態における熱膨張量の調整量と反射率の調整量との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施形態における２つのマスクの反射率を示す図である。
【図５】図５は、実施形態におけるマスクの反射防止層の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図６】図６は、実施形態における調整後のマスクを示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係るマスク製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態の変形例におけるマスクの反射防止膜の膜厚と熱膨張量との関係を示す図である。
【図９】図９は、実施形態に係るマスク製造方法により製造されたマスクを用いて露光処理を行う露光装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるマスク製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかるマスク製造方法は、半導体装置の製造工程に適用される。半導体装置の製造工程では、露光処理、加工処理、洗浄処理、成膜処理を含むサイクルが複数回繰り返されることで、基板上に複数の被加工膜が堆積され、半導体装置が製造される。
【０００９】
例えば、露光処理ＥＸ１では、マスクＭＫ１を照明光学系２１４で露光する。マスクＭＫ１上のパターンＰＴ１を被加工膜ＦＬ１上のレジストＲＳ１に転写し現像を行ってレジストパターンＰＲ１を形成する。加工処理ＥＴ１では、そのレジストパターンＲＰ１をマスクとして被加工膜ＦＬ１のエッチング加工が行われる。洗浄処理ＣＬ１では、被加工膜ＦＬ１上からレジストＲＳ１が除去される。成膜処理ＤＰ１では、被加工膜ＦＬ１の上に他の被加工膜が堆積される。
【００１０】
同様に、露光処理ＥＸ２では、マスクＭＫ２を照明光学系２１４で露光し、マスクＭＫ２上のパターンＰＴ２を被加工膜ＦＬ２上のレジストＲＳ２に転写し現像を行ってレジストパターンＲＰ２を形成する。加工処理ＥＴ２では、そのレジストパターンＲＰ２をマスクとして被加工膜ＦＬ２のエッチング加工が行われる。洗浄処理ＣＬ２では、被加工膜ＦＬ２上からレジストＲＳ２が除去される。成膜処理ＤＰ２では、被加工膜ＦＬ２の上に他の被加工膜が堆積される。
【００１１】
露光処理ＥＸ１、加工処理ＥＴ１、洗浄処理ＣＬ１、成膜処理ＤＰ１を含むサイクルＣＹ１と露光処理ＥＸ２、加工処理ＥＴ２、洗浄処理ＣＬ２、成膜処理ＤＰ２を含むサイクルＣＹ２との一方が他方の後に行われ得る。半導体装置の製造歩留まりを上げるためには、異なる露光処理ＥＸ１，ＥＸ２に用いられる複数のマスクＭＫ１，ＭＫ２の間における重ね合わせ精度を高めることが望まれる。
【００１２】
各サイクルの露光処理（例えば、露光処理ＥＸ１，ＥＸ２）で用いられる露光装置では、露光光の一部が熱に変換されることより、マスク（例えば、マスクＭＫ１，ＭＫ２）の熱膨張が発生することがある。このことから、マスクの平面形状（ショットディストーション形状）が経時的に変化し、異なる露光処理の間におけるマスクの重ね合わせ精度が低下することがある。
【００１３】
これに対し、露光装置で経時的に補正値を変更することで補正を行うことが考えられる。露光装置で補正可能な形状補正は限定的になるため、熱膨張の大きな露光処理に対しては、補正残渣を無視することができないことがある。すなわち、露光装置での形状補正に代わるもしくは補正残渣を補い得る手法が望まれる。
【００１４】
そこで、本実施形態では、異なる露光処理に用いられるマスクＭＫ１，ＭＫ２について光の反射率を調整しながら製造することで、マスクＭＫ１，ＭＫ２間における位置ずれの抑制を図る。
【００１５】
具体的には、マスクＭＫ１，ＭＫ２間における位置ずれは、図１に示すようなマスクＭＫ１，ＭＫ２間の熱膨張量の違いに起因して起こり得る。図１は、２つのマスクＭＫ１，ＭＫ２における熱膨張量の違いを示す図である。図１（ａ）〜図１（ｆ）では、マスクＭＫ１，ＭＫ２の表面に垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【００１６】
マスクＭＫ１は、図１（ａ）に示すように、半透過層１１、反射層１２、透過基板１３が積層された積層体１５に、反射防止層１４が積層されている。マスクＭＫ２は、図１（ｂ）に示すように、半透過層２１、反射層２２、透過基板２３が積層された積層体２５に、反射防止層２４が積層されている。積層体１５と積層体２５とは、均等な構成を有する。すなわち、半透過層１１と半透過層２１とは、膜厚及び組成が互いに均等である。半透過層１１と半透過層２１とは、それぞれ、例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜で構成することができる。反射層１２と反射層２２とは、膜厚及び組成が互いに均等である。反射層１２と反射層２２とは、それぞれ、例えば、ＳｉＮｘ膜で構成することができる。透過基板１３と透過基板２３とは、膜厚及び組成が互いに均等である。透過基板１３と透過基板２３とは、それぞれ、ガラス又は石英を主成分とする材料で形成され得る。
【００１７】
マスクＭＫ１，ＭＫ２は、それぞれ、透過型のマスクであるが、反射層１２、反射層２２を含むことで、露光光から変換される熱の吸収を防ぎ低熱膨張性を実現している。マスクＭＫ１，ＭＫ２における光の反射率を反射層１２、反射層２２で調整しようとすると、反射層１２、反射層２２の膜種を変更する必要があり、選択できる膜種がなく、任意の値に反射率を調整することが困難である。
【００１８】
そのため、マスクＭＫ１，ＭＫ２に反射防止層１４、反射防止層２４を設け、その膜厚を調整することで、マスクＭＫ１，ＭＫ２間の熱膨張量を互いに近づけることを目指す。
【００１９】
反射防止層１４と反射防止層２４とは、組成が互いに均等である。反射防止層１４は、反射防止層１４と透過基板１３との屈折率の差が反射層１２と透過基板１３との屈折率の差より小さくなるような屈折率を有する材料で形成され得る。反射防止層２４は、反射防止層２４と透過基板２３との屈折率の差が反射層２２と透過基板２３との屈折率の差より小さくなるような屈折率を有する材料で形成され得る。
【００２０】
例えば、反射防止層１４と反射防止層２４とで膜厚がＤ１で互いに均等であり且つ組成が互いに均等であっても、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すようにマスクＭＫ１，ＭＫ２の露光量が異なっていたり、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように半透過層１１のパターンＰＴ１の被覆率と半透過層２１のパターンＰＴ２の被覆率とが異なっていたりすると、図１（ｅ）、図１（ｆ）に示すようにマスクＭＫ１，ＭＫ２間で熱膨張量が異なり得る。図１（ｅ）、図１（ｆ）では、図示の簡略化のため、Ｘ方向の熱膨張量を選択的に示しているが、実際には、ＸＹ平面方向に熱膨張量が発生し得る。
【００２１】
マスクＭＫ１，ＭＫ２間の熱膨張量の違いは、図２に示すように、シミュレーションにより定量的に求めることができる。図２は、露光量とパターンの被覆率と熱膨張量との関係を示す図であり、反射防止層１４と反射防止層２４との膜厚がともにＤ１の場合について露光量とパターンの被覆率と熱膨張量との関係を示す曲面（例えば、２次曲面）ＣＶを例示的に示している。すなわち、曲面ＣＶ上に、マスクＭＫ１の露光量とパターンＰＴ１の被覆率との設計値に対応した点Ｐ１を曲面ＣＶ上にプロットすると、マスクＭＫ１の熱膨張量をＴＥ１と予測できる。同様に、マスクＭＫ２の露光量とパターンＰＴ２の被覆率との設計値に対応した点Ｐ２を曲面ＣＶ上にプロットすると、マスクＭＫ２の熱膨張量をＴＥ２と予測できる。
【００２２】
例えば、マスクＭＫ１，ＭＫ２のうちマスクＭＫ１を基準となるマスクとすると、マスクＭＫ１，ＭＫ２間の熱膨張の違いをゼロに近づけるためには、マスクＭＫ２の熱膨張量をΔＴＥ２＝ＴＥ２−ＴＥ１で調整する必要があることが分かる。
【００２３】
熱膨張量の調整量に対してどの程度光の反射率を調整すればよいかは、図３に示すように、予め実験的に求めることができる。図３は、熱膨張量の調整量と反射率の調整量との関係を示す図である。図３に示す熱膨張量の調整量と反射率の調整量との関係を参照することで、熱膨張量の調整量ΔＴＥ２に対する反射率の調整量がΔＲＦ２であると特定できる。
【００２４】
積層体１５，２５の構成が図１（ａ）、図１（ｂ）に示す構成である場合について、各マスクＭＫ１，ＭＫ２の反射率は、図４に示すように、シミュレーションにより求めることができる。図４は、２つのマスクＭＫ１，ＭＫ２の反射率を示す図である。マスクＭＫ１は、図４（ａ）に示すように、反射防止層１４の膜厚がＤ１である場合に、反射率がｎ１％と計算される。マスクＭＫ２は、図４（ｂ）に示すように、反射防止層２４の膜厚がＤ１である場合に、反射率がｎ３％と計算される。このとき、半透過層１１，２１から基板側へ出射される光は、それぞれ、ｋ％であるとする。なお、マスクＭＫ１，ＭＫ２における半透過層１１，２１はパターンＰＴ１，ＰＴ２を有し反射層１２，２２の裏面１２ａ，２２ａの一部を覆う（図１参照）が、図４（ａ）、図４（ｂ）では、図示の簡略化のため、半透過層１１，２１が反射層１２，２２の裏面１２ａ，２２ａを全体的に覆う図で示している。
【００２５】
また、積層体１５，２５の構成が図１（ａ）、図１（ｂ）に示す構成である場合について、反射防止層の膜厚ごとに光の反射率がどのような値になるかは、図５に示すように、予め実験的に求めることができる。図５は、マスクの反射防止層の膜厚と反射率との関係を示す図である。図５に示す反射防止層の膜厚と反射率との関係から、現在の反射防止層２４の設計膜厚Ｄ１に対して光の反射率がシミュレーションにより求めたｎ３％と確認できる。そして、現在の反射率ｎ３％に対して反射率の調整量ΔＲＦ２を加えた反射率ｎ２％（＝ｎ３＋ΔＲＦ２）に対応した膜厚がＤ２であると求めることができる。すなわち、図５に示す反射防止層の膜厚と反射率との関係を参照することで、現在の反射防止層２４の設計膜厚Ｄ１に対して調整すべき膜厚Ｄ２を求めることができる。
【００２６】
これにより、図６に示すように、反射防止層２４’の膜厚をＤ２に調整し、調整後のマスクＭＫ２’の設計値を得ることができる。図６は、調整後のマスクＭＫ２’を示す図である。そして、マスクＭＫ１をその設計値に従って製造し、マスクＭＫ２’を図６に示すような調整後の設計値に従って製造することができる。これにより、製造されたマスクＭＫ１、ＭＫ２’を用いてそれぞれ露光処理ＥＸ１，ＥＸ２を行った際に、マスクＭＫ１、ＭＫ２’間の重ね合わせ精度を向上できる。
【００２７】
次に、マスク製造方法について図７を用いて説明する。図７は、マスク製造方法を示すフローチャートである。
【００２８】
露光量とパターンの被覆率と熱膨張量との関係のシミュレーション結果（図２参照）を用いて、マスクの露光量とパターンの被覆率とから各マスクの熱膨張量を算出する（Ｓ１）。いずれかの一方のマスク（例えば、マスクＭＫ１）を基準として、リソグラフィ間（例えば、露光処理ＥＸ１，ＥＸ２間）の熱膨張量の差分を算出する（Ｓ２）。熱膨張量の調整量と反射率の調整量との関係（図３参照）を用いて、熱膨張量の差分がほぼゼロとなるような反射率の調整量を算出する（Ｓ３）。調整対象のマスクの反射率に反射率の調整量を加算して必要な反射率を算出する（Ｓ４）。マスクの反射防止層の膜厚と反射率との関係（図５参照）を用いて、必要な反射率から反射防止層の調整すべき膜厚を決定する（Ｓ５）。基準のマスク（例えば、マスクＭＫ１）をその設計値に従って製造する（Ｓ６）。調整対象のマスク（例えば、マスクＭＫ２）をその調整後の設計値に従って製造する（Ｓ７）。
【００２９】
以上のように、実施形態では、異なる露光処理に用いられるマスクＭＫ１，ＭＫ２について光の反射率を調整しながら製造する。具体的には、半透過層１１、反射層１２、透過基板１３が積層された積層体１５に、反射防止層１４を膜厚Ｄ１で積層して、透過型のマスクＭＫ１を作成する。そして、半透過層２１、反射層２２、透過基板２３が積層された積層体２５に、反射防止層２４をマスクＭＫ１の熱膨張量に応じて決定された膜厚Ｄ２で積層して透過型のマスクＭＫ２’を作成する。これにより、マスクＭＫ１，ＭＫ２’間における熱膨張量を均等にすることができ、マスクＭＫ１，ＭＫ２’間における位置ずれを抑制できるので、異なる露光処理に用いられる複数のマスクの間における重ね合わせ精度を向上できる。
【００３０】
なお、実施形態では、２つのマスクＭＫ１，ＭＫ２のうち基準とするマスクを熱膨張量が小さい方のマスクとする場合について例示しているが、基準とするマスクを熱膨張量が大きい方のマスクとする場合についても実施形態と同様の効果を実現可能である。
【００３１】
また、図２に示す露光量とパターンの被覆率と熱膨張量との関係は、反射防止層の膜厚ごとに取得可能であれば、調整前の２つのマスクにおける反射防止層の膜厚が異なっている場合でも実施形態の考え方を適用可能である。
【００３２】
あるいは、図８に示すように、マスクの反射防止膜の膜厚と熱膨張量との関係が取得可能である場合、光の反射率の調整を介さずに熱膨張量の調整を行ってもよい。図８は、マスクの反射防止膜の膜厚と熱膨張量との関係を示す図である。すなわち、図８に示す反射防止膜の膜厚と熱膨張量との関係から、調整対象のマスクＭＫ２について、現在の反射防止層２４の設計膜厚Ｄ１に対して熱膨張量がＴＥ２であると確認できる。そして、現在の熱膨張量ＴＥ２に対して熱膨張量の調整量ΔＴＥ２を加えた熱膨張量ＴＥ１（＝ＴＥ２＋ΔＴＥ２）に対応した膜厚がＤ２であると求めることができる。すなわち、図８に示す反射防止膜の膜厚と熱膨張量との関係を参照することで、現在の反射防止層２４の設計膜厚Ｄ１に対して調整すべき膜厚Ｄ２を求めることができる。
【００３３】
次に、上記のように作成されたマスク（マスクＭＫ１，ＭＫ２’）を用いて露光処理を行う露光装置２０１の構成について図９を用いて説明する。図９は、露光装置２０１の構成を示す図である。
【００３４】
露光装置２０１は、露光装置本体２０２及び制御装置２０５を有する。制御装置２０５は、入力部２５２、主制御部２５３、記憶部２５１、及び駆動制御部２５０を有している。主制御部２５３は、入力部２５２を介して露光パラメータ（例えば、露光量やフォーカス値など）の入力を受け、記憶部２５１に露光パラメータ情報２５４として記憶させる。また、主制御部２５３は、露光パラメータ情報２５４に基づいて、駆動制御部２５０を介して露光装置本体２０２の各部を制御する。
【００３５】
露光装置本体２０２は、光源２１０と、開口絞り２１１と、フィルタ２１２と、偏光フィルタ２１３と、照明光学系２１４と、投影光学系２１５と、マスクステージ２１６、及び基板ステージ２１７を有している。マスクステージ２１６は、マスクＭＫを保持している。基板ステージ２１７は、基板２０７を保持している。
【００３６】
開口絞り２１１は、例えば、概略円板状をなしており、発光領域（照明領域）と、非発光領域（照明遮蔽領域）とを備えている。非発光領域は、光源２１０から出射した露光光２１０ａを遮蔽する領域であり、発光領域は、光源２１０から出射した露光光２１０ａを透過させる領域である。すなわち、開口絞り２１１は、照明形状を調整する。これに応じて、マスクＭＫは、照明光学系２１４により照明光が照射され、投影光学系２１５を介して基板２０７上の感光材（例えば、レジスト）２０８に潜像を形成する。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１，２１  半透過層、１２，２２  反射層、１３，２３  透過基板、１４，２４  反射防止層、ＭＫ１，ＭＫ２，ＭＫ２’  マスク。
【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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