(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＵＶリソグラフィを用いる方法において、ウエハの光学濃度の面内均一性を、容易に制御することが可能な反射型マスク用ペリクルを提供する。【解決手段】多層反射層によって反射される、反射型マスク用ペリクル１０であって、ウエハの光学濃度面内均一性を制御するために反射型マスクに設けられ、ペリクル膜２１が透過率の分布を形成するため、ペリクル膜２１の膜厚を任意の分布を持たせるか、内部透過率を任意の分布を持たせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶリソグラフィを用いる多層反射層で反射される反射型マスク用ペリクルであって、
ウエハの光学濃度面内均一性を制御するため、反射型マスクに設けられ、ペリクル膜が透過率の分布を有することを特徴とする反射型マスク用ペリクル。
【請求項２】
前記ペリクル膜の膜厚に、分布を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項３】
前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚を厚くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項４】
前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚を薄くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項５】
前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスクの左側から右側、もしくは右側から左側に傾斜した膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項６】
前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスクの上側から下側、もしくは下側から上側に傾斜した膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項７】
前記ペリクル膜の膜厚分布が、任意の膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項８】
前記ペリクル膜の内部の材料特性を変化させて、ペリクル膜の内部透過率に分布を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク用ペリクル。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射型マスク用ペリクルの製造方法であって、
ペリクル膜上にレジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜に強度を変調したレーザービームを照射し、描画する工程と、
描画したレジスト膜を現像によりレジスト膜の膜厚の分布を形成する工程と、
エッチングによりペリクル膜に膜厚分布を形成するという工程とを含むことを特徴とする反射型マスク用ペリクルの製造方法。
【請求項１０】
請求項１または請求項８に記載の反射型マスク用ペリクルの製造方法であって、
ペリクル膜にレーザーを照射し、ペリクル膜内部の材料特性を変化させて、内部透過率を変化させる工程を含むことを特徴とする反射型マスク用ペリクルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等をリソグラフィ技術により製造する際に使用するマスク用ペリクル、適用可能な反射型マスク用ペリクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、性能および生産性を向上させるために微細化、高集積化が進んでおり、回路パターンを形成するためのリソグラフィ技術についても、より微細なパターンを高精度に形成するための技術開発が進められている。
【０００３】
これに伴い、パターン形成に使用される露光装置の光源についても短波長化が進められ、波長１３．５ナノメートル（ｎｍ）の極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ；以下「ＥＵＶ」と表記する）を用いたパターン転写のプロセスが開発されている。
【０００４】
ＥＵＶを用いるリソグラフィでは、従来の１９３ｎｍ等の深紫外光を用いる場合とは異なり、あらゆる物質の屈折率が１に近い値であり、吸収係数も大きいことから、屈折を利用した透過光学系を用いる露光ができない。そのため、屈折率差の大きい材料を交互に積層した多層膜ミラー（具体的にはモリブデンとシリコンの多層膜ミラー）を用いた反射光学系の露光装置が用いられている。
【０００５】
マスクについても同様に、基板上にモリブデンとシリコンの多層膜を形成し、ＥＵＶを高効率で吸収する材料で露光パターンを形成する。例えば吸収パターンの材料としてはタンタルを主成分とするものが多く用いられ、多層膜の最上層にはルテニウムなどを成分とする保護膜が形成されているものも使用されている。
【０００６】
しかしながら、ＥＵＶ露光用反射型マスクの製造には、解決しなくてはならない技術的課題がある。微細パターンを有する半導体デバイスを形成するための反射型マスクは、原版としてパターン線幅の微細化と共に高精度化が求められ、ゲートパターン線幅などの重要なパターン寸法はＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）として厳密に管理されており、そのため予めパターンの目標許容値が設定されている。ウエハのＣＤ面内均一性に影響を与えるマスクのＣＤ面内均一性の目標許容値は厳しくなる一方であり、マスクのＣＤ面内均一性の制御は重要な課題である。
【０００７】
図１０は、従来のＥＵＶペリクルの構成を示しており、外枠部１にペリクル膜２が張られ、補強のための梁部３が設けられており、ペリクル膜の両面に酸化防止膜が形成され、ペリクルフレーム６が外枠部１の下部に接着されている。
【０００８】
図１１は、補強のための梁部３を設けていない簡略化した構成を示している。ペリクル膜だけでは機械的強度が弱く搬送中の振動などによって、容易に破壊してしまうこともあった。しかし、ＥＵＶリソグラフィにおいて、パターン転写精度に、重大な問題を招く、ＥＵＶ光量の損失、光強度ムラ、異物の発生といった弊害があり、梁構造を持たないメンブレン部を具備するペリクルも採用されている。
【０００９】
マスクのＣＤ面内均一性を補正する手法としては、描画装置やプロセス装置を用いた手法が代表的である。
【００１０】
一方、マスクパターンが転写されるウエハのＣＤ面内均一性を補正する手法も提案され
ている。この手法はマスクのガラス基板にレーザーを照射し透過率の分布をつくることにより、露光装置がウエハに転写する際の露光量を局所的に調整し、ウエハのＣＤ面内均一性を制御する手法である（非特許文献１）。
【００１１】
しかしながら、ＥＵＶリソグラフィではＥＵＶ光が基板の上に形成されている多層反射層で反射される反射型マスクを使用するため、この手法を用いることができない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ.  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ.  ８１６６１９‐１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＵＶリソグラフィを用いる方法において、ウエハの光学濃度の面内均一性を、容易に制御することが可能な、反射型マスク用ペリクルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ＥＵＶリソグラフィを用いる多層反射層で反射される反射型マスク用ペリクルであって、
ウエハの光学濃度面内均一性を制御するため、反射型マスクに設けられ、ペリクル膜が透過率の分布を有することを特徴とする反射型マスク用ペリクルである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚に、分布を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚を厚くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚を薄くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスクの左側から右側、もしくは右側から左側に傾斜した膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚分布が、マスクの上側から下側、もしくは下側から上側に傾斜した膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、前記ペリクル膜の膜厚分布が、任意の膜厚分布としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、前記ペリクル膜の内部の材料特性を変化させて、ペリクル膜の内部透過率に分布を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク用ペリクルである。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射型マスク用
ペリクルの製造方法であって、
ペリクル膜上に、レジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜に、強度を変調したレーザービームを照射し、描画する工程と、
描画したレジスト膜を現像により、レジスト膜の膜厚の分布を形成する工程と、
エッチングによりペリクル膜に膜厚分布を形成するという工程とを含むことを特徴とする反射型マスク用ペリクルの製造方法である。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１または請求項８に記載の反射型マスク用ペリクルの製造方法であって、
ペリクル膜にレーザーを照射し、ペリクル膜内部の材料特性を変化させて、内部透過率を変化させる工程を含むことを特徴とする反射型マスク用ペリクルの製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、ＥＵＶリソグラフィを用いる方法において、従来難しかったウエハのＣＤ面内均一性の制御を可能とする反射型マスク用ペリクルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図２】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図３】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図４】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図５】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図６】本発明のＥＵＶマスク用ペリクルの一構造を示した概念断面図である。
【図７】ＯＤ（光学濃度）と透過率の関係を示した概念図である。
【図８】ＥＵＶマスクのＣＤ面内均一性を示した結果である。
【図９】ペリクルの有無によるウエハのＣＤ面内均一性を示したシミュレーション結果である。
【図１０】従来のＥＵＶマスク用ペリクルの構造を示した概念断面図である。
【図１１】従来のＥＵＶマスク用ペリクルの構造を示した概念断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の反射型マスク用ペリクルであり、外枠部１とペリクル膜とペリクルフレーム６から構成されており、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚の方が厚い膜厚分布を有するペリクル膜２１を具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００２７】
図２は、本発明の反射型マスク用ペリクルの内、マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚の方が薄い膜厚分布を有するペリクル膜２２を具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００２８】
図３は、本発明の反射型マスク用ペリクルの内、ペリクル膜厚の分布がマスクの左右、もしくは上下に傾斜した膜厚分布を有するペリクル膜２３を具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００２９】
図４は、本発明の反射型マスク用ペリクルの内、ペリクル膜厚の分布が任意の膜厚分布を有するペリクル膜２４を具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００３０】
図５は、本発明の反射型マスク用ペリクルの内、ペリクル膜内における透過率の大小の分布が、マスク中央部と外周部で異なる透過率分布を有するペリクル膜２５を、具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００３１】
図６は、本発明の反射型マスク用ペリクルの内、ペリクル膜内における透過率の大小の分布が、マスク左右もしくは上下で異なる透過率分布を有するペリクル膜２６を、具備した反射型マスク用ペリクルを示している。
【００３２】
本発明のＥＵＶペリクルのペリクル膜は単結晶シリコン、多結晶シリコンどちらでも良いが、多結晶の膜はＥＵＶ波長帯の光の吸収率（吸収係数）が高くなってしまうという問題があるため、単結晶シリコンの方が好ましい。
【００３３】
ウエハＣＤの面内均一性を制御するには、ペリクルにＥＵＶ光に対する透過率の分布を持たせ、露光機の露光量を制御することにより行う。透過率をどの程度変化させるかを決定するには、光学濃度（ＯＤ値：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）と透過率の関係とＯＤ値と膜厚が比例関係にあることを用いる。ＯＤ値と透過率の関係は、ＯＤ＝−Ｌｏｇ１０Ｔで表されることが知られている、尚、Ｔは絶対透過率を意味する。
【００３４】
図７は、このＯＤ値と透過率Ｔの関係を示している。すなわち、ＯＤ値と膜厚には比例関係があることから、膜厚を変化させることにより、透過率を制御することが可能であることがわかる。この事からペリクル膜厚分布を形成すれば、透過率を局所的に変化させることとなるので、結果としてウエハのＣＤ面内均一性を制御することができる。
【００３５】
本発明の膜厚分布を有するペリクルの製造方法としては、ＳＯＩ基板をステンシルマスクと同様の製造工程にてペリクル膜と外枠部からなる構造体を予め製造し、その後ペリクル膜となるシリコン薄膜層の表面をエッチングする方法、もしくは、先にシリコン薄膜層の表件をエッチングしてから、ＳＯＩ基板をステンシルマスクと同様の製造工程にてペリクル膜と外枠部からなる構造体を製造する方法がある。
【００３６】
シリコン薄膜層で凹凸を形成する方法としては、シリコン薄膜層にレジスト塗布した後に強度を変調したレーザービームで描画を行うことにより、レジスト現像後にレジストの膜厚の分布を作成することができる。その後エッチングを行うことにより、シリコン薄膜層に凹凸を形成することができる。
【００３７】
ペリクル膜となるシリコン薄膜層の中に透過率が変化した領域を形成する方法としてはシリコン薄膜層の内部へのレーザー照射により透過率を変化させることが可能である。レーザーの照射手段としては、フェムト秒レーザー、又はアト秒レーザー、又はゼプト秒レーザー、またはヨクト秒レーザーなどがある。
【００３８】
本発明のＥＵＶペリクルにより、ＥＵＶ光を使用するリソグラフィにおいて、ウエハのＣＤ面内均一性を制御することができる。
【実施例１】
【００３９】
以下、ＳＯＩ基板を用いたＥＵＶペリクルの製造工程を例にとり、実施例の詳細を示す。まず直径２００ｍｍ（８インチ）のＳＯＩ基板を用意した。このＳＯＩ基板の層構成はシリコン薄膜層、ＢＯＸ層、支持基板層の厚さがそれぞれ１００ｎｍ、１μｍ、７２５μｍである。
【００４０】
次に支持基板層上にスパッタリングにより窒化クロム層を形成し、パターン有効領域（露光領域に相当する領域）の窒化クロム層をフォトリソグラフィ法と塩素系ガスを用いたＲＩＥドライエッチング法により除去した。
【００４１】
続いてフッ素系ガスを用いてＩＣＰプラズマエッチング装置にて支持基板層をエッチン
グ処理した。エッチングストッパーとなるＢＯＸ層が露出するのをエッチング面の光反射率の変化から検出した。予め窒化クロム層を付与した領域（パターン有効領域以外の部分）は、フッ素系ガスによってエッチングされないため、エッチングマスクとして充分に機能し、エッチング処理後も残存した。
【００４２】
次にＢＯＸ層をフッ酸水溶液によりエッチング除去し、超純水でリンスして清浄なシリコン薄膜層が露出した構造とした。こうして、パターン有効領域がシリコン薄膜層（メンブレン）の構造体が得られた。
【００４３】
次に、シリコン薄膜層の表面にレジストを塗布した後に、レーザーの強度を変調し、シリコン薄膜層の中心から外周になるにつれ、強度が強くなるようレーザー描画を行う。その後レジスト現像を行なうことにより、レジスト膜厚の分布が凸型になることが確認された。その後、フッ素系のガスを用いてドライエッチングを行ったところ、凸型の膜厚分布を有するシリコン薄膜層を形成することができた。
【００４４】
シリコン薄膜層の中心部と外周部の膜厚の測定を実施したところ、中心部の膜厚は５７ｎｍ、外周部は７７．１ｎｍであり、また、ＥＵＶ光の透過率を測定したところ中心部は８４％、外周部は７９％の分布であることが確認でき、凸型の膜厚分布、また、中心部が透過率高くなるシリコン薄膜層を形成することができた。
【００４５】
図８はＥＵＶマスクのＣＤ面内均一性である。Ｌｉｎｅ１００ｎｍのＣＤを面内２５箇所測定しており、外周部と比べ中心部のＣＤが４ｎｍ程度小さい、いわゆる同心円の傾向を持つマスクである。
【００４６】
次にリソグラフィシミュレーションを用いて、ペリクル無しのウエハＣＤ、また、ペリクルありは上記シリコン薄膜層の中心部と外周部の透過率変化がウエハＣＤに与える影響を考慮してウエハＣＤ結果をシミュレーションした。
【００４７】
図９にその結果を示す。ペリクルを用いた場合ウエハのＣＤ面内均一性は５５％改善することが確認できた。
【実施例２】
【００４８】
本発明の別の形態を示す。実施例１と同様にＳＯＩ基板を元に、パターン有効領域がシリコン薄膜層の構造体を形成するまでの工程は同じである。
【００４９】
シリコン薄膜層にフェムト秒レーザーを用いてレーザー照射を行うことにより、透過率が変化した領域を形成し、透過率分布を作成した。評価で用いるＥＵＶマスクは実施例１と同じマスク中心部のＣＤが外周部より小さい同心円の傾向を持つマスクであるため、シリコン薄膜層の透過率の分布は中心が８４％、外周部は７９％になるようにレーザー照射を行ったところ、実際にそのような透過率分布を持つペリクル薄膜層を形成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明を実施することにより、ＥＵＶ光を使用するリソグラフィにおいて、マスクのＣＤ面内均一性をペリクル膜に膜厚分布を形成することにより透過率を制御し、ウエハのＣＤ面内均一性を制御することができる。また、ペリクル膜にレーザー照射を行う事により、ペリクル膜に透過率が変化した領域を形成する事により、透過率を制御し、ウエハのＣＤ面内均一性を制御する事ことできる。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・外枠部
２・・・ペリクル膜
３・・・梁構造部
４・・・酸化防止膜
５・・・絶縁体層
６・・・ペリクルフレーム
１０・・・反射型マスク
２１・・・マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚の方が厚い膜厚分布を有するペリクル膜
２２・・・マスク外周部に比べて、マスク中央部の膜厚の方が薄い膜厚分布を有するペリクル膜
２３・・・ペリクル膜厚の分布がマスクの左右、もしくは上下に傾斜した膜厚分布を有するペリクル膜
２４・・・ペリクル膜厚の分布が任意の膜厚分布を有するペリクル膜
２５・・・ペリクル膜内における透過率の大小の分布が、マスク中央部と外周部で異なる透過率分布を有するペリクル膜
２６・・・ペリクル膜内における透過率の大小の分布が、マスク左右もしくは上下で異なる透過率分布を有するペリクル膜
【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】
2016114820.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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