(57)【要約】【課題】ウエハ上に所望の回路パターンを形成する。【解決手段】基板１０１上に設けられかつ露光光を反射する反射層１０２と、反射層１０２上に設けられかつ露光光を吸収する吸収層１０４とを有し、マスク面上に斜入射する露光光を反射して露光を行う光反射型フォトマスクの製造方法であって、吸収層１０４にマスクパターンを形成する工程と、吸収層１０４に形成されたマスクパターンの寸法を測定する工程と、前記測定結果に基づいて、吸収層１０４の膜厚を変化させる工程とを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられかつ露光光を反射する反射層と、前記反射層上に設けられかつ露光光を吸収する吸収層とを有し、マスク面上に斜入射する露光光を反射して露光を行う光反射型フォトマスクの製造方法であって、
前記吸収層にマスクパターンを形成する工程と、
前記吸収層に形成されたマスクパターンの寸法を測定する工程と、
前記測定結果に基づいて、前記吸収層の膜厚を変化させる工程と、
を具備することを特徴とする光反射型フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記マスクパターンは、斜入射方向に平行な第１の方向に延在する第１のラインと、前記斜入射方向に垂直な第２の方向に延在する第２のラインとを含み、
前記測定結果は、前記第１のラインの幅と設計値との寸法差と、前記第２のラインの幅と設計値との寸法差との差であることを特徴とする請求項１に記載の光反射型フォトマスクの製造方法。
【請求項３】
基板上に設けられかつ露光光を反射する反射層と、前記反射層上に設けられかつ露光光を吸収する吸収層とを有し、マスク面上に斜入射する露光光を反射して露光を行う光反射型フォトマスクの製造方法であって、
前記吸収層にマスクパターンを形成する工程と、
前記吸収層に形成されたマスクパターンの寸法を測定する工程と、
前記測定結果に基づいて、前記吸収層の一部の領域の膜厚を変化させる工程と、
を具備することを特徴とする光反射型フォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記マスクパターンは、斜入射方向に平行な第１の方向に延在する第１のラインと、前記斜入射方向に垂直な第２の方向に延在する第２のラインとを含み、
前記測定結果は、前記第１のラインの幅と設計値との寸法差と、前記第２のラインの幅と設計値との寸法差との差であり、
前記吸収層の一部の領域は、前記差が存在する領域であることを特徴とする請求項３に記載の光反射型フォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記吸収層の膜厚変化量による露光時の影響を予め予測する工程と、
前記予測結果に基づいて、前記吸収層の膜厚変化量を決定する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光反射型フォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記請求項３又は４に記載の製造方法によって製造された光反射型フォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光反射型フォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ（極端紫外線）光を用いたリソグラフィを行う時に使用するマスクとしては、光を反射する反射層、及び光を吸収する吸収層を備えた光反射型フォトマスクがある。パターンをウエハ上に転写する露光工程の際、フォトマスクに入射するＥＵＶ光は、フォトマスクの法線に対して所定の角度を持って斜めに入射される。
【０００３】
このフォトマスクを用いた露光工程では、露光光の入射方向に対して平行なパターンでは問題ないが、露光光の入射方向に対し平行でないパターンでは、吸収層の高さが存在することにより、露光光が直接反射層まで届かない影となる領域が発生する。この領域に起因して、ウエハに転写されるレジストパターンの幅が変化してしまう（シャドウイング効果）。このため、マスクデータを作成する段階で、シャドウイング効果を考慮して、パターンの方向に応じてマスクデータを補正することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、ウエハ上に所望の回路パターンを形成することが可能な光反射型フォトマスク及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光反射型フォトマスクの製造方法は、基板上に設けられかつ露光光を反射する反射層と、前記反射層上に設けられかつ露光光を吸収する吸収層とを有し、マスク面上に斜入射する露光光を反射して露光を行う光反射型フォトマスクの製造方法であって、前記吸収層にマスクパターンを形成する工程と、前記吸収層に形成されたマスクパターンの寸法を測定する工程と、前記測定結果に基づいて、前記吸収層の膜厚を変化させる工程とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光反射型フォトマスク２００の作製に用いるマスクブランク１００の構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る光反射型フォトマスク２００の製造方法を示すフローチャート。
【図３】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図４】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図５】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図６】ライン幅の変化量と吸収層１０４の膜厚との関係を示すグラフ。
【図７】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図８】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図９】第２の実施形態に係る光反射型フォトマスク２００の製造方法を示すフローチャート。
【図１０】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図１１】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図１２】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【図１３】光反射型フォトマスク２００の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００９】
［第１の実施形態］
以下の実施形態で説明する光反射型フォトマスク２００は、半導体装置の製造方法の一工程であるリソグラフィ工程において、ＥＵＶ光を反射してウエハ上に所望パターン（例えば回路パターン）を転写するために用いられるものである。なお、ＥＵＶ光には、例えば波長が１３．５ｎｍのものに代表されるように、従前のリソグラフィ工程で用いられていた紫外光よりも短波長のものが該当する。
【００１０】
図１は、光反射型フォトマスク２００の作製に用いるマスクブランク１００の構成を示す断面図である。基板１０１、例えば熱膨張係数が極めて小さいガラス基板１０１上には、露光光（ＥＵＶ光）を反射するための反射層１０２が設けられている。すなわち、反射層１０２は、露光光に対する反射率が高い。この反射層１０２は、シリコン（Ｓｉ）及びモリブデン（Ｍｏ）が交互に４０対程度積層された積層膜により構成されている。
【００１１】
反射層１０２上には、光反射面を保護するための保護膜１０３が設けられている。保護膜１０３としては、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）が用いられる。保護膜１０３上には、露光光を吸収するための吸収層１０４が設けられている。すなわち、吸収層１０４は、露光光に対する反射率が低い。吸収層１０４としては、例えば、窒化タンタル（ＴａＮ）が用いられる。マスクブランク１００が所望のマスクパターンを有するためには、この吸収層１０４を所望のマスクパターンに対応する形状にパターニングすればよい。これにより、所望パターンを露光転写するためのマスクパターンを有した光反射型フォトマスク２００が得られることになる。
【００１２】
吸収層１０４上には、吸収層１０４のパターン検査に用いられる波長２５０ｎｍ近傍の検査光が反射するのを防ぐために、反射防止層１０５が設けられている。反射防止層１０５としては、検査光に対して十分低い反射率を有する材料が用いられ、このような材料として例えば酸化タンタル（ＴａＯ）の積層構造が挙げられる。ここで、最終的に回路パターンが形成されるＴａＮ層とＴａＯ層との膜厚の和は７０ｎｍ程度である。
【００１３】
ガラス基板１０１の下には、リソグラフィ装置に光反射型フォトマスクを装着する際、静電チャックにて保持及び固定が行えるように、導電層１０６が設けられている。導電層１０６としては、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）が用いられる。以上のようにして、マスクブランク１００が構成される。
【００１４】
次に、マスクブランク１００から所望のマスクパターンを有する光反射型フォトマスク２００を製造する方法について説明する。図２は、光反射型フォトマスク２００の製造方法を示すフローチャートである。
【００１５】
まず、図１に示したマスクブランク１００を準備する（ステップＳ１００）。続いて、マスクブランク１００の反射防止層１０５上に、リソグラフィ技術を用いて、所望の回路パターンを有するレジスト層２０１を形成する。具体的には、図３に示すように、反射防止層１０５上に、レジスト層２０１を塗布し、電子ビームにてレジスト層２０１に所望の回路パターンを描画する。続いて、図４に示すように、ＰＥＢ（Post Exposure Bake）工程、及び現像工程を行い、所望の回路パターンを有するレジスト層２０１を形成する。
【００１６】
続いて、図５に示すように、プラズマプロセスを用いて、レジスト層２０１をマスクとして反射防止層１０５及び吸収層１０４をエッチングする。これにより、レジストパターンが反射防止層１０５及び吸収層１０４に転写され、所望のマスクパターンを有する吸収層１０４が形成される（ステップＳ１０１）。
【００１７】
このようにして作製された光反射型フォトマスク２００に対して、吸収層１０４の精度測定を行う（ステップＳ１０２）。精度測定とは、吸収層１０４のパターンの位置精度、及びパターン幅寸法精度の測定である。
【００１８】
続いて、例えば露光光より波長が短い検査光を用いて、光反射型フォトマスク２００のパターン検査を行う（ステップＳ１０３）。このパターン検査は、光反射型フォトマスク２００のマスクパターンが所望の形状に形成されているかを検査するものであり、具体的には、パターンの突起や欠け、異物の付着、パターンの位置ずれなどの欠陥を検査することが含まれる。続いて、パターン検査の結果を用いて、光反射型フォトマスク２００のパターン修正を行う（ステップＳ１０４）。
【００１９】
続いて、ステップＳ１０２の精度測定によって得られる測定値がフォトマスクが精度良くリソグラフィ工程を行うに足る精度であるかを判定する。例えば、吸収層１０４のマスクパターンのうち縦方向のライン（縦ライン）の幅は、設計値に対する測定値の差が略０ｎｍであったのに対し、吸収層１０４のパターンのうち横方向のライン（横ライン）の幅は、設計値に対する測定値の差が略３ｎｍであった。すなわち、縦ラインは略設計値通りに形成されていたのに対し、横ラインは設計値よりも太く形成されていた。
【００２０】
なお、光反射型フォトマスクを用いた場合には、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、光反射型フォトマスクに入射される露光光は、必然的にマスク面の法線に対して角度を持った斜入射となる。本実施形態では、露光光の入射方向に平行な方向を縦方向、露光光の入射方向に垂直な方向を横方向と定義する。横方向のライン（横ライン）における設計値と測定値との寸法差をΔＸ、縦方向のライン（縦ライン）における設計値と測定値との寸法差をΔＹとすると、横ラインの寸法差と縦ラインの寸法差との差である縦横寸法差は、（ΔＸ−ΔＹ）で表される。よって、上記測定結果では、縦横寸法差が＋３ｎｍである。
【００２１】
ここで、精度測定において縦横寸法差があるので（ステップＳ１０５）、吸収層１０４の膜厚を変化させる工程を実施する（ステップＳ１０６）。この工程の前段階として、吸収層１０４の膜厚が変化した場合に、露光時におけるAerial Image（空間像）にてライン幅がどの程度変化するかシミュレーションを行った。シミュレーションに使用したソフトウェアは、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅである。
【００２２】
図６は、シミュレーション結果であり、吸収層１０４の膜厚との関係を示すグラフである。図６の横軸は吸収層１０４の膜厚（ｎｍ）、図６の縦軸はライン幅の変化量（ｎｍ）である。また、図６は、入射光の入射角が６度であり、５分の１縮小投影光学系であるとして計算した結果である。
【００２３】
図６に示す通り、マスク上１ｎｍの縦横寸法差を解消するために略６ｎｍの膜厚変化が必要であると見積もられた。この見積もり（予測結果）と、ステップＳ１０２において測定された縦横寸法差とから、吸収層１０４の膜厚変化量を決定する。本実施形態では、吸収層１０４の膜厚変化量は、１８（６×３）ｎｍ程度となる。そして、図７に示すように、プラズマプロセスを用いて、吸収層１０４をエッチングし、吸収層１０４の高さ（膜厚）が７０ｎｍ程度であるところを５１ｎｍ程度に減少させる。この際、吸収層１０４上の反射防止層１０５もエッチングされる。ここでのプラズマプロセスでは、ＣＨ４及びＣＨＦ３を含む混合ガスをエッチングガスとして用いることで、保護膜１０３としてのＣｒＮとは２０以上の高いエッチング選択比を得ることができる。このため、反射層１０２にダメージを与えることなく吸収層１０４の高さを変化させることが可能である。
【００２４】
その後、図８に示すように、塩素（Ｃｌ２）及び酸素（Ｏ２）を含む混合ガスを用いたプラズマプロセスにより、露出した保護膜１０３を部分的にエッチングし、反射層１０２の上面を部分的に露出させる（ステップＳ１０７）。このようにして、本実施形態の光反射型フォトマスク２００が完成する。
【００２５】
この光反射型フォトマスク２００を用いて、３２ｎｍのラインアンドスペースパターンをＥＵＶリソグラフィ装置にて露光した。この結果、縦ライン及び横ライン共に、設計値通りに仕上がっているフォトマスクと同等の露光特性を得ることができた。
【００２６】
以上詳述したように第１の実施形態では、斜入射される露光光の反射によりウエハ上に所望パターンの転写するために使用するマスクブランクを準備し、マスクブランクの吸収層１０４に所望のマスクパターンを形成する。続いて、吸収層１０４の精度測定を実施し、縦横寸法差（横ラインの寸法差と縦ラインの寸法差との差）を算出する。そして、この縦横寸法差が露光時に無くなるように、吸収層１０４の膜厚を変化させるようにしている。具体的には、横ラインが縦ラインより（設計値からのズレが相対的に）太く形成されている場合に、吸収層１０４の膜厚を減らすことで、横ラインの露光結果を縦ラインに近づける、換言すると実効的に横ラインが細くなったように見せるようにしている。
【００２７】
従って第１の実施形態によれば、光反射型フォトマスク２００にマスクパターンを形成した後、吸収層１０４の縦ラインと横ラインとで、設計値からの寸法差が異なった場合でも、縦横寸法差がないフォトマスクを用いた場合と同等の露光特性を得ることが可能となる。これにより、光反射型フォトマスク２００を用いてウエハ上のレジスト層に所望の回路パターンを転写することが可能となる。結果として、ウエハ上に所望の回路パターンを形成することができる。
【００２８】
また、光反射型フォトマスク２００にマスクパターンを形成した後、すなわち吸収層１０４にマスクパターンを形成した後で、実際にウエハに露光される回路パターンを修正することが可能となる。これにより、不良マスクを低減することが可能となる。
【００２９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、吸収層１０４に形成されたマスクパターンの縦横寸法差が一部の領域で生じた場合の対策例である。この場合に、縦横寸法差が生じた領域のみに対して吸収層１０４の膜厚を変化させるようにしている。
【００３０】
図９は、第２の実施形態に係る光反射型フォトマスク２００の製造方法を示すフローチャートである。図９のステップＳ２００からＳ２０５までの製造工程は、第１の実施形態で説明した図２のステップＳ１００からステップＳ１０５までの製造工程と同じである。
【００３１】
パターニングされた吸収層１０４の寸法測定を実施した結果、吸収層１０４の一部の領域（第１の領域）では、縦ライン及び横ライン共に設計値通りの仕上がりであったが、吸収層１０４の他の一部の領域（第２の領域）では、縦ラインの幅は、設計値に対する測定値の差が略０ｎｍであったのに対し、横ラインの幅は、設計値に対する測定値の差が略３ｎｍであった。すなわち、吸収層１０４の第２の領域では、縦ラインは略設計値通りに形成されていたのに対し、横ラインは設計値よりも太く形成されていた。
【００３２】
そこで、光反射型フォトマスク２００にフォトレジストを塗布し、ベークした後、縦横寸法差が存在する第２の領域に対しレーザ光による描画を行う。続いて、図１０に示すように、現像工程を経て、第２の領域のみを露出させるレジスト層２０２を形成する（ステップＳ２０６）。
【００３３】
続いて、図１１に示すように、プラズマプロセスを用いて、露出した吸収層１０４をエッチングし、第２の領域の吸収層１０４の高さ（膜厚）が７０ｎｍであるところを５１ｎｍに減少させる（ステップＳ２０７）。この際、第２の領域の吸収層１０４上の反射防止層１０５もエッチングされる。その後、図１２に示すように、レジスト層２０２を除去する。
【００３４】
続いて、図１３に示すように、塩素（Ｃｌ２）及び酸素（Ｏ２）を含む混合ガスを用いたプラズマプロセスにより、露出した保護膜１０３を部分的にエッチングし、反射層１０２の上面を部分的に露出させる（ステップＳ２０８）。このようにして、本実施形態の光反射型フォトマスク２００が完成する。
【００３５】
この光反射型フォトマスク２００を用いて、３２ｎｍのラインアンドスペースパターンをＥＵＶリソグラフィ装置にて露光した。この結果、縦ライン及び横ライン共に、全体において設計値通りに仕上がっているフォトマスクと同等の露光特性を得ることができた。
【００３６】
以上詳述したように第２の実施形態によれば、光反射型フォトマスク２００にマスクパターンを形成した後、吸収層１０４の一部の領域のみにおいて縦ラインと横ラインとで、設計値からの寸法差が異なった場合でも、全体的に縦横寸法差がないフォトマスクを用いた場合と同等の露光特性を得ることが可能となる。これにより、光反射型フォトマスク２００を用いてウエハ上のレジスト層に所望の回路パターンを転写することが可能となる。その他の効果は、第１の実施形態と同じである。
【００３７】
なお、第２の実施形態では、吸収層１０４の膜厚が異なる領域が２つであるが、３つ以上の領域に分けて吸収層１０４の膜厚がそれぞれ異なるようにしても良い。
【００３８】
以上、第１及び第２の実施形態を説明したが、これらはあくまで一例であり、例えば吸収層１０４の膜厚を変化させる工程では、プラズマプロセスに限らず、薬液を用いたウェットプロセスを用いても良い。
【００３９】
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】
【００４０】
１００…マスクブランク、１０１…基板、１０２…反射層、１０３…保護膜、１０４…吸収層、１０５…反射防止層、１０６…導電層、２００…光反射型フォトマスク、２０１，２０２…レジスト層。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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