(57)【要約】【課題】  パターンに応じて高精度に反射率を変化させたＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  基板上に多層膜反射層及び吸収体パターンを順に形成したＥＵＶマスクを用意し、吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差の分布を示すパターン寸法マップを生成し、吸収体パターン形成領域を複数のパターン領域に区画し、各パターン領域に反射率補正係数を規定して反射率補正係数マップを生成し、各パターン領域の反射率補正係数とパターン寸法マップに示された各パターン領域に対応する吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差とに基づき、各パターン領域の反射率補正値を求め、各パターン領域に位置する多層膜反射層の反射率を各パターン領域の反射率補正値に基づいて変化させる。【選択図】図１
2008192845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に多層膜反射層及び吸収体パターンを順に形成したＥＵＶマスクを用意する工程と、
前記マスク面内の前記吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差の分布を示すパターン寸法マップを生成する工程と、
前記マスク面内の前記吸収体パターン形成領域を複数のパターン領域に区画し、前記各パターン領域に反射率補正係数を規定して反射率補正係数マップを生成する工程と、
前記各パターン領域の前記反射率補正係数と前記パターン寸法マップに示された前記各パターン領域の前記吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差とに基づき、前記各パターン領域の反射率補正値を求める工程と、
前記各パターン領域に位置する前記多層膜反射層の反射率を前記各パターン領域の前記反射率補正値に基づいて変化させる工程と、
を備えることを特徴とするＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項２】
前記多層膜反射層の反射率を変化させる工程では、赤外線レーザーを前記多層膜反射層に照射すること又は前記多層膜反射層にイオンを注入することにより、前記多層膜反射層の反射率を低下させることを特徴とする請求項１記載のＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項３】
前記多層膜反射層に注入するイオンはモリブデンイオンであることを特徴とする請求項２記載のＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項４】
前記反射率補正係数を規定する工程では、前記各パターン領域に形成される吸収体パターンの設計寸法又はＭＥＦ値に基づいて前記反射率補正係数を規定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のＥＵＶマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のＥＵＶマスクの製造方法により製造したＥＵＶマスクを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法、特に基板上に形成された多層膜反射層の反射率を場所により変化させたＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化が進むにつれ、ＥＵＶリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、最先端のデバイスの設計ルールはハーフピッチ（ｈｐ）３２ｎｍにまで微細化し、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を用いたＥＵＶリソグラフィが利用されている。ＥＵＶリソグラフィでは、基板上にモリブデンとシリコンからなる多層膜反射層とタンタル等からなる吸収体パターンが形成された反射型のＥＵＶマスクが用いられるが、このＥＵＶマスクには非常に厳しいパターン寸法均一性が要求されている。
【０００３】
従来、石英基板等を用いた透過型のフォトマスクにおいては、マスクパターンの寸法均一性を確保するためにパターン寸法を実質的に補正する技術として、パターン寸法の開口部が相対的に広くできてしまった領域の基板透過率をレーザー照射等により低下させる技術が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、ＥＵＶマスクは反射型マスクであるため、この技術を用いてマスク基板内部の透過率を変更しても、パターン寸法を補正する効果を実質的に発揮することはできない。またこの技術では、透過率変化量を形成パターンの実測寸法と設計値との寸法差を示すパターン寸法分布に基づき一定の関係で調整しているため、ＥＵＶマスクの吸収体パターン寸法等に応じて適切な補正量を設定し、マスク面内のパターン寸法の補正精度を十分に確保することができない状況である。
【特許文献１】国際特許出願  ＷＯ２００５／００８３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、パターンに応じて高精度に反射率を変化させたＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様のＥＵＶマスクの製造方法は、基板上に多層膜反射層及び吸収体パターンを順に形成したＥＵＶマスクを用意する工程と、前記マスク面内の前記吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差の分布を示すパターン寸法マップを生成する工程と、前記マスク面内の前記吸収体パターン形成領域を複数のパターン領域に区画し、前記各パターン領域に反射率補正係数を規定して反射率補正係数マップを生成する工程と、前記各パターン領域の前記反射率補正係数と前記パターン寸法マップに示された前記各パターン領域の前記吸収体パターンの実測寸法と設計寸法との寸法差とに基づき、前記各パターン領域の反射率補正値を求める工程と、前記各パターン領域に位置する前記多層膜反射層の反射率を前記各パターン領域の前記反射率補正値に基づいて変化させる工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パターンに応じて高精度に反射率を変化させたＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るＥＵＶマスク及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本実施例に係るＥＵＶマスクの製造方法を説明するためのフローチャートである。なお、この図では、ＥＵＶマスクの製造に引き続き、ＥＵＶマスクを用いた半導体装置の製造までの工程を示している。また図３は、本実施例に係るＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法を示す図である。
【００１０】
まず、マスク上に形成する８０ｍｍ角領域の設計パターンデータに対して、マスク上を１ｍｍ角のパターン領域毎に区画し（ステップＳ１）、各パターン領域に対して反射率補正係数を規定する（ステップＳ２）。そして、図２に示すようなマスク面内の反射率補正係数マップを作成する（ステップＳ３）。ここで、反射率補正係数は、設計パターンの寸法（ピッチ）に依存して決定した。具体的には、１ｍｍ角のパターン領域内の設計パターンデータの平均のパターンピッチに基づいて反射率補正係数を求めた。なお、パターンピッチが小さいほどパターン設計寸法とパターン形成後の実測寸法との寸法差が大きくなる関係を考慮して、パターンピッチが小さい領域に対しては反射率補正係数を相対的に大きく規定する。
【００１１】
次に、図３（ａ）に示すように、通常のＥＵＶマスク製造プロセスにより、低熱膨張ガラス基板１００上にモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）により構成される多層膜反射層１０１及びタンタル（Ｔａ）を主成分とする吸収体パターン１０２を形成する（ステップＳ４）。さらに、欠陥検査や欠陥修正を行ったあと後、形成した吸収体パターンの寸法をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により測定する（ステップＳ５）。このとき、８０ｍｍ角のパターンに対して４ｍｍピッチで４４１点を測定した。続いて、この測定データに基づいて、図４に示すような８０ｍｍ角領域のパターン寸法マップを作成する（ステップＳ６）。
【００１２】
このパターン寸法マップは、パターン寸法値そのものを示すものではなく、設計パターン寸法とマスクに形成されたパターンの実測寸法とのパターン寸法差を相対的に示したものである。なお、本実施例における反射率補正は反射率を下げることによって行うものであるため、ここでは、最も設計値と実測寸法値との寸法差が小さくなるパターンを基準として、それぞれのパターンの設計値と実測寸法値との寸法差を示してある。即ち、本実施例に係るパターン寸法マップでは、寸法差が全て正の値で示されることとなり、値が大きいほど、抜きパターン寸法（吸収体の無い部分の幅の寸法を意味する）が設計パターンに対して相対的に大きくなっており、抜きパターンの反射率を大きく低下させる必要があることを示している。
【００１３】
次に、図２の反射率補正係数マップと図４のパターン寸法マップから、１ｍｍ角の各パターン領域に対して反射率補正値を決定し、反射率補正値マップを作成する（ステップＳ７）。即ち、反射率補正係数マップとして区画した複数の１ｍｍ角パターン領域から所定のパターン領域を選択し、その所定のパターン領域の反射率補正係数とそのパターン領域に対応するパターン寸法マップに示されたパターン寸法差の値を掛け合わせることで、そのパターン領域の反射率補正値を計算する。図５は、各パターン領域の反射率補正値を算出して作成した反射率補正値マップである。図５に示す各領域の補正値マップの値は、下げるべき反射率の程度を示している。例えば、反射率補正値が５と示されている領域では多層膜反射層の反射率を５％下げることを示している。なお、パターン寸法マップでは測定点が４ｍｍピッチであり反射率補正係数マップの１ｍｍ角パターン領域と大きさが合わないが、測定点と測定点の間は内挿法により補完する。
【００１４】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１００上の多層膜反射層１０１に赤外線レーザー（ＹＡＧレーザー）１０３を照射することにより、反射層１０１の反射率を部分的に下げる（ステップＳ８）。具体的には、レーザー反射率補正装置等を用いてマスク上１ｍｍ角のパターン領域それぞれに対応する反射層１０１内に赤外線レーザー光を照射し、Ｍｏ層とＳｉ層の界面に存在する拡散層を増大させることによって反射層１０１にレーザーダメージ層１０４を形成して反射層１０１の反射率を下げる。このとき、反射率補正値マップを反射率補正装置に読み込ませ、反射率補正値マップにしたがって反射率を下げる。
【００１５】
続いて、マスク洗浄等を行い、ＥＵＶマスクを完成させる（ステップＳ９）。そして、このＥＵＶマスクを用い、図３（ｃ）に示すように、ＥＵＶ光をマスクに照射して反射させ、反射光学系（図示を省略）を通して、ウェハ１０４上に形成したレジスト１０５にパターンを転写する（ステップＳ１０）。具体的には、ＥＵＶマスクをＥＵＶ露光装置にセットし、ハーフピッチ３２ｎｍのデバイスパターンをウェハ１０５上のレジスト１０６に転写する。さらに、レジストをマスクとしてウェハにエッチング処理を施すことにより基板にパターンを形成し、半導体装置を製造する（ステップＳ１１）。
【００１６】
以上の方法により半導体装置を製造することにより、従来よりもパターン寸法の均一性が向上していることが確認できた。これにより、リソグラフィの余裕度が拡大し半導体装置製造歩留まりを大きく向上させることが可能になった。
【００１７】
このように本実施例では、マスク面内の所定のパターン領域毎の反射率補正係数マップを生成すると共に、マスク面内のパターン寸法マップを生成する。そして、反射率補正係数マップとパターン寸法マップから反射率補正領域の補正値を算出する。これにより、従来よりも格段にパターンの均一性が向上し高精度な反射膜の反射率補正が可能になった。その結果、例えばハーフピッチ３２ｎｍ以下という極微細な半導体デバイスの製造が歩留まり良く行うことが可能となった。
【実施例２】
【００１８】
図６は、本発明の実施例２に係るＥＵＶマスクの製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施例に係るＥＵＶマスクの製造方法は、実施例１に係るＥＵＶマスクの製造方法と基本的に同様であるが、異なる点は、マスク面内のパターン寸法に基づくのではなく、マスク面内のパターン領域毎に定めたＭＥＦ（Mask Error enhancement Factor）値に基づいて反射率補正係数を決定したことにある。
【００１９】
ＭＥＦ値は、いわゆるマスクエラー増大要因であり、マスク倍率×ウェハ上のパターンの設計値からの寸法変動／マスク上のパターンの設計値からの寸法変動で表される。現在のウェハ露光装置は１／４縮小転写が主であるため、マスク倍率は通常４である。このとき一般に、転写するパターンの寸法が十分に大きければ、マスク上の寸法変動がウェハ上の寸法変動に換算してほぼ１／４となり、ＭＥＦ値はほぼ１になる。しかしながら、ＥＵＶリソグラフィにより微細パターンを形成する場合、マスク上の寸法変動に対してウェハ上の変動率が敏感になるため、ＭＥＦは２以上となる場合がある。そのため、例えば比較的寸法の大きいパターン領域と寸法の小さい微細パターン領域が混在するマスクを用いてウェハ上にパターンを形成する場合、寸法の大きいパターン領域では１ｎｍ当たり０．５％程度反射率を補正するのが適当であるのに対し、寸法の小さい微細なパターン領域では１ｎｍ当たり１％程度反射率を補正するのが適当となる場合がある。そのため、ＭＥＦ値の異なるパターン領域の多層反射膜全体に対して一定の反射率で補正を行うと、ＭＥＦ値の小さいパターンに対して過剰に補正してしまうことがある、あるいはＭＥＦ値の大きいパターンに対して反射率を低減させる補正が不十分となってしまうことがある。従って、パターンの補正精度を向上するためには、パターン領域のＭＥＦ値を考慮して反射率補正係数を決定することにより、ＭＥＦ値の異なるパターン領域に対してそれぞれ適切な反射率補正を行う必要がある。
【００２０】
本実施例に係るＥＵＶマスクの製造方法では、実施例１に係るＥＵＶマスク製造方法と同様、マスク上に形成する８０ｍｍ角領域のパターンデータに対して、マスク上１ｍｍ角のパターン領域毎に区画し（ステップＳ１）、各パターン領域に対してそのパターン領域内の最大のＭＥＦ値をそのパターン領域のＭＥＦ値として決定する（ステップＳ２）。さらに、このＭＥＦ値から反射率補正係数を決定する（ステップＳ３）。ここで、ＭＥＦ値と反射率補正係数との関係は一意であり、一般には１次式で記述される。即ち、反射率補正係数＝Ａ×ＭＥＦ値＋Ｂで表される。そして、決定した各パターン領域の反射率補正係数から反射率補正係数マップを作成する（ステップＳ４）。
【００２１】
次に、実施例１と同様に、通常のＥＵＶマスク製造プロセスにより、基板上にモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）により構成される多層膜反射層及びタンタル（Ｔａ）を主成分とする吸収体パターンを形成する（ステップＳ５）。さらに、欠陥検査や欠陥修正を行ったあと、形成した吸収体パターンの寸法をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により測定する（ステップＳ６）。このとき、８０ｍｍ角のパターンに対して４ｍｍピッチで４４１点を測定する。続いて、実施例１と同様に、この測定データに基づいて設計パターン寸法とマスクに形成されたパターンの実測寸法との寸法差を相対的に示したパターン寸法マップを作成する（ステップＳ７）。
【００２２】
次に、反射率補正係数マップとパターン寸法マップから１ｍｍ角領域の各パターン領域に対して反射率補正値を決定する（ステップＳ８）。さらに、実施例１と同様に、レーザー反射率補正装置を用いて、反射率補正値マップ通りになるように反射率を下げる（ステップＳ９）。
【００２３】
続いて、実施例１と同様にマスク洗浄等を行い、ＥＵＶマスクを完成し（ステップＳ１０）、このＥＵＶマスクをＥＵＶ露光装置にセットし、ハーフピッチ３２ｎｍのデバイスパターンを転写する（ステップＳ１１）。さらに、レジストをマスクとしてウェハにエッチング処理を施すことにより、半導体装置を作製する（ステップＳ１１）。この結果、従来よりもパターン寸法の均一性が向上していることが確認できた。
【００２４】
このように本実施例によれば、マスク面内の所定のパターン領域毎のＭＥＦ値を求めておき、予めＭＥＦ値と反射率補正係数の値の関係を定めておくことにより、実施例１以上に高精度に基板上の多層膜反射層の反射率補正が可能になる。これにより、リソグラフィの余裕度が拡大し半導体装置製造歩留まりを大きく向上することが可能となる。
【実施例３】
【００２５】
次に、本発明の実施例３に係るＥＵＶマスクの製造方法を説明する。本実施例では、実施例１又２に係るＥＵＶマスク製造方法とほぼ同様であるが、反射率の補正方法の点で異なる。すなわち、レーザー光の照射の代わりにイオン注入を利用して多層膜反射層の反射率を補正する。従って以下では、多層膜反射層の反射率の補正方法のみを説明する。
【００２６】
図３（ｂ’）は、本実施例に係るＥＵＶマスクに形成した多層膜反射層の反射率補正方法を示す図である。本実施例では、図３（ｂ’）に示すように、マスク基板１００上のパターン領域ごとにＭＥＦ値等から決定した反射率補正係数とパターン寸法マップに基づいて、各パターン領域の反射率補正値を決定した後、反射率補正値マップに基づき多層膜反射層１０１にイオン注入１０７を行ってイオン注入層１０８を形成し、反射層１０１の反射率を補正する。このとき、イオン注入工程に使用するイオン注入装置は、可変アパーチャにより１回のイオン注入領域を変化させることが可能になっている。本実施例では、アパーチャを１ｍｍ角のパターン領域サイズに合わせてセットしてイオン注入を行っている。
【００２７】
また注入したイオン種はＭｏイオンであり、１ｍｍ角パターン領域ごとにイオン注入量を２×１０１４〜５×１０１４［ions/cm2］の範囲で変化させ、反射率補正値マップ通りになるように反射率を下げる。ここで、図７にＭｏイオン注入量と反射率の関係を示す。これによれば、イオン注入量の増加とともに反射率が低下していくことがわかる。これは、多層膜反射層にＭｏイオンを注入することでＭｏ層の光学定数は変化しないが、Ｓｉ層の光学定数が変化するため、Ｍｏ層とＳｉ層との光学定数の差が小さくなり反射率が下がるためである。
【００２８】
以上のように多層膜反射層の反射率を低下させた後、実施例１又は２と同様の方法により、ＥＵＶマスクを完成する。本実施例に係る反射率補正を行ったＥＵＶマスクを用いた半導体装置の製造方法によっても、ハーフピッチ３２ｎｍ以下のパターンの寸法均一性を向上させ、高精度のパターン補正が可能となるが確認できた。
【００２９】
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものではない。例えば、各パターン領域のＭＥＦ値の決定に際しては、各パターン領域内の複数のパターンの平均のＭＥＦ値又は平均のＭＥＦ値と最も高いＭＥＦ値の間のＭＥＦ値等を適宜選択して用いることができる。さらに、ＭＥＦ値を各パターン領域内の代表パターン（寸法管理が厳しい重要なパターン）のＭＥＦ値としても良い。本発明者らの実験によれば、最大のＭＥＦ値を用いるとやや過補正気味になり、平均のＭＥＦ値を用いるとやや補正が足りない傾向があるので、平均のＭＥＦ値と最大のＭＥＦ値の間のＭＥＦ値を採用することにより補正精度が向上する場合があることを確認している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係るＥＵＶマスクの製造方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例１に係るＥＵＶマスク面内の反射率補正係数マップを示す図。
【図３】本発明の実施例１又３に係るＥＵＶマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係るＥＵＶマスク面内のパターン寸法マップを示す図。
【図５】本発明の実施例１に係るＥＵＶマスク面内の反射率補正値マップを示す図。
【図６】本発明の実施例２に係るＥＵＶマスクの製造方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例３に係るＭｏイオン注入量と反射層の反射率の関係を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１００：基板
１０１：多層膜反射層
１０２：吸収体パターン
１０３：赤外線レーザー
１０４：レーザーダメージ層
１０５：ウェハ
１０６：レジスト
１０７：イオン注入
１０８：イオン注入層 
【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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