(57)【要約】【課題】実施形態は、斜影効果を低減した光反射型リソグラフィマスク、その製造方法、マスクデータの生成方法およびマスクブランクを提供する。【解決手段】実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクは、基板と、反射層と、を備える。前記反射層は、前記基板上に設けられ、その上面視において第１パターンと第２パターンとを有する。前記第２パターンは、前記第１パターンの一方の側、および、前記第１パターンの他方の側の少なくともいずれか一方に最も近い位置に設けられ、前記第１パターンを設けた部分の反射率は、前記第２パターンを設けた部分の反射率とは異なる。【選択図】図１
2016173392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、その上面視において第１パターンと第２パターンとを有する反射層であって、前記第２パターンは、前記第１パターンの一方の側、および、前記第１パターンの他方の側の少なくともいずれか一方に最も近い位置に設けられ、前記第１パターンを設けた部分の反射率は、前記第２パターンを設けた部分の反射率とは異なる反射層と、
を備えた光反射型リソグラフィマスク。
【請求項２】
前記反射層は、前記上面視において前記第１パターンの形状を有する第１積層体と、前記上面視において前記第２パターンの形状を有する第２積層体と、を有し、
前記基板に垂直な第２方向における前記第１積層体の厚さは、前記第２方向における前記第２積層体の厚さよりも厚い請求項１記載の光反射型リソグラフィマスク。
【請求項３】
前記反射層は、前記第１パターンを開口とする第１ホールと、前記第２パターンを開口とする第２のホールと、を有し、
前記第２方向における前記第２ホールの深さは、前記第２方向における第１ホールの深さよりも浅い請求項１記載の光反射型リソグラフィマスク。
【請求項４】
前記反射層は、第１層と、前記第１層とは屈折率の異なる第２層と、を含み、
前記上面視において前記第２パターンが設けられた部分の最上層は、前記第１層および前記第２層とは異なる材料を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の光反射型リソグラフィマスク。
【請求項５】
前記反射層は、前記第１方向において前記第１パターンに並べて設けられた第３パターンをさらに有し、
前記第１パターンは、前記第２パターンと、前記第３パターンと、の間に位置し、
前記第１パターンと前記第２パターンの間隔は、前記第１パターンと前記第３パターンの間隔とは異なる請求項１〜４のいずれか１つに記載の光反射型リソグラフィマスク。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に、第１層と、前記第１層とは屈折率の異なる第２層と、が積層された反射層と、
前記反射層の最上層と最下層との間に設けられ、前記第１層および前記第２層とは異なる材料を含む第３層と、
を備えたマスクブランク。
【請求項７】
基板と、前記基板上に設けられた第１積層部、前記第１積層部の上に設けられたエッチングストッパ層、および前記エッチングストッパ層上に設けられた第２積層部を含む反射層と、を有するマスクブランク上に、第１パターンを有する第１エッチングマスクを形成し、
前記第１エッチングマスクを用いて前記第２積層部を選択的に除去し、
前記第２積層部を除去した後に露出した前記エッチングストッパ層上に形成され、第２パターンを有する第２エッチングマスクであって、前記基板に平行な第１方向において、前記第１エッチングマスクの一方の側、および、他方の側のいずれかに最も近い位置に第２エッチングマスクを形成し、
前記第１エッチングマスクおよび前記第２エッチングマスクを用いて前記エッチングストッパ層および前記第１積層部を選択的に除去する光反射型リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項８】
基板と、前記基板上に設けられた第１積層部、前記第１積層部の上に設けられたエッチングストッパ層、および前記エッチングストッパ層上に設けられた第２部分を含む反射層と、を有するマスクブランク上に、第１開口部と、前記第１開口部の一方の側および他方の側のいずれかに最も近い位置に第２開口部を有するエッチングマスクを形成し、
前記第１開口部において、前記第２積層部と、前記エッチングストッパ層と、前記第１積層部の少なくとも一部と、を選択的に除去し、
前記第２開口において、前記第２部分を選択的に除去する光反射型リソグラフィマスクの製造方法。
【請求項９】
第１パターンのデータを生成し、
前記第１パターンに並べて設けられ、第１方向における前記第１パターンの一方の側および他方の側のいずれかに最も近い位置に配置される第２パターンのデータを生成し、
上面視において前記第１パターンを有し、第１の高さを有する第１反射体と、前記上面視において前記第２パターンを有し、第２の高さを有する第２反射体と、前記第１反射体と前記第２反射体の間隔と、を設定し、
前記第１反射体及び前記第２反射体から反射される露光光の結像面における強度分布を決定し、
前記強度分布に基づいて、前記結像面に投影される第１光学像を決定し、
前記第１光学像と、前記結像面上において予め定められた第２光学像と、の差異を見積もり、
前記差異が許容値以下となる前記第１パターンと前記第２パターンの間隔を決定するマスクデータの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、光反射型リソグラフィマスク、その製造方法、マスクデータの生成方法およびマスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化のために波長１３．５ｎｍ近傍の極端紫外光（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ）を用いたリソグラフィ技術の開発が進められている。このような極超短波長領域におけるリソグラフィには、例えば、モリブデン(Ｍｏ)層およびシリコン(Ｓｉ)層を交互に積層した反射層と、その上に設けられた光吸収体と、を有する反射型リソグラフィマスクが用いられる。
【０００３】
反射型リソグラフィプロセスでは、マスクの法線に対して、例えば、６度程度傾いた方向から露光光を入射し、マスク上で反射された光をウェーハに照射する。そして、ウェーハ上に良好なコントラストを有する光学像を投影するためには、一定以上の膜厚（高さ）を有する光吸収体が必要である。しかしながら、反射層上に設けられるそのような光吸収体は、露光光を遮蔽する斜影効果（Shadowing effect）が大きく、光学像に大きな寸法変動を生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４９２４３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、斜影効果を低減した光反射型リソグラフィマスク、その製造方法、マスクデータの生成方法およびマスクブランクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクは、基板と、反射層と、を備える。前記反射層は、前記基板上に設けられ、その上面視において第１パターンと第２パターンとを有する。前記第２パターンは、前記第１パターンの一方の側、および、前記第１パターンの他方の側の少なくともいずれか一方に最も近い位置に設けられ、前記第１パターンを設けた部分の反射率は、前記第２パターンを設けた部分の反射率とは異なる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクを示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクの特性を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクの製造過程を示す模式断面図である。
【図４】図３に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図５】第１実施形態の変形例に係る光反射型リソグラフィマスクを示す模式図である。
【図６】第２実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクを示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクの特性を示す模式図である。
【図８】比較例に係る光反射型リソグラフィマスクの特性を示す模式図である。
【図９】第２実施形態に係る光反射型リソグラフィマスクの製造過程を示す模式断面図である。
【図１０】図８に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図１１】マスクデータの生成方法を示すフローチャートである。
【図１２】マスクデータの生成方法を示す模式図である。
【図１３】マスクデータの生成方法を示す別の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る光反射型リソグラフィマスク（以下、リソグラフィマスク１）を例示する模式図である。図１（ａ)は、リソグラフィマスク１を示す模式平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ)に表したＡ−Ａ線に沿ったリソグラフィマスク１の断面図である。
【００１１】
図１（ａ)に示すように、リソグラフィマスク１は、その上面視において、第１パターン１０と、および第２パターン２０と、を備える。第１パターン１０および第２パターン２０は、例えば、Ｙ方向に延びるストライプ状の形状を有する。第１パターン１０および第２パターン２０は、第１方向（以下、Ｘ方向）に並べて設けられる。この例では、第２パターン２０は、第１パターン１０のＸ方向における一方の側に最近接する。第２パターン２０は、第１パターン１０のＸ方向における他方の側に最近接するように設けられても良い。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、リソグラフィマスク１は、基板３０と、その上面３０ａに設けられた第１積層体４０と、第２積層体５０と、を備える。第１積層体４０の上面４０ａは、第１パターン１０の形状に設けられる。第２積層体５０の上面５０ａは、第２パターン２０の形状に設けられる。基板３０は、例えば、透光性のガラス基板である。基板３０は、露光光を吸収する光吸収体であっても良い。
【００１３】
第１積層体４０は、反射層４１と、反射層４３と、キャップ層４４と、反射層４１と反射層４３の間に設けられた中間層４５と、を含む。反射層４１および４３は、第１層３３と、第２層３５と、を交互に積層した構造を有する。第１層３３の屈折率は、第２層３５の屈折率とは異なる。すなわち、反射層４１および４３は、屈折率の異なる層を交互に積層した構造を有する。中間層４５は、第１層３３および第２層３５とは異なる材料を含む。第１層３３は、例えば、モリブデン層であり、第２層３５は、例えば、シリコン層である。キャップ層４４は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）層である。中間層４５は、例えば、シリコン酸化膜である。
【００１４】
第２積層体５０は、反射層５１と、その上に設けられたキャップ層５３と、を含む。反射層５１は、第１層３３と第２層３５を交互に積層した構造を有する。キャップ層５３は、第１層３３および第２層３５とは異なる材料を含む。キャップ層５３は、例えば、シリコン酸化膜である。また、基板３０上における第２積層体５０の高さＨ１は、反射層４１と中間層４５とを合わせた高さと同じである。すなわち、第１積層体４０は、第２積層体５０よりも高く形成される。
【００１５】
このように、本実施形態に係るリソグラフィマスク１では、透光体もしくは光吸収体の上に反射層が設けられるため斜影効果を低減することができる。これにより、ウェーハ上に投影される光学像のサイズ変動もしくは位置ずれを抑制することができる。
【００１６】
図２（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係るリソグラフィマスク１の特性を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、例えば、リソグラフィマスク１の斜め上方にウェーハ６０を配置し、第１積層体４０および第２積層体５０により反射された露光光ＥＬをウェーハ６０に照射する。ウェーハ６０の露光光ＥＬを照射する面には、感光性のレジスト６３が塗布されている。図２（ｂ）は、レジスト６３に照射される露光光ＥＬの強度分布７１、７３、７５を示している。横軸はＸ方向の位置であり、縦軸は露光光ＥＬの強度である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、露光光ＥＬは、基板３０の法線方向（以下、Ｚ方向）に対して所定の角度θ、例えば６度でリソグラフィマスク１に斜入射される。露光光ＥＬは、第１積層体４０および第２積層体５０により反射されウェーハ６０に照射される。図２では、露光光ＥＬは、便宜的に、第１積層体４０および第２積層体５０のそれぞれの上面４０ａおよび５０ａで反射されるように表しているが、実際には、第１積層体４０および第２積層体５０に含まれる第１層３３および第２層３５のそれぞれの界面で反射される。したがって、第１積層体４０および第２積層体５０は、第１層３３および第２層３５の層数が多いほど反射率が高い。すなわち、第１積層体４０は、第２積層体５０よりも多くの第１層３３および第２層３５を含み、その反射率は、第２積層体５０の反射率よりも高い。ここで、「反射率」とは、第１積層体４０および第２積層体５０に上方もしくは斜め上方から入射される平行光を反射する割合を言う。また、「反射率」の高低は、反射される光の強度分布のピーク値により比較する。
【００１８】
図２（ｂ）に示す露光光ＥＬの強度分布７１は、第１積層体４０および第２積層体５０の両方から反射される露光光ＥＬの強度分布を表している。一方、図２（ｂ）中に破線で示す強度分布７３は、第１積層体４０から反射される露光光ＥＬの強度分布を表している。強度分布７５は、第２積層体５０から反射される露光光ＥＬの強度分布を表している。すなわち、強度分布７１は、強度分布７３と強度分布７５を合わせたトータルの分布を示している。
【００１９】
また、図２（ｂ）中に示す強度レベルＩｔｈは、例えば、レジスト６３の閾値感度を表している。レジスト６３は、例えば、ネガレジストであり、Ｉｔｈよりも高い強度の露光光ＥＬが照射された部分（以下、光学像７０）は、現像後にウェーハ６０上に残る。一方、Ｉｔｈよりも低い強度の露光光ＥＬが照射された部分のレジスト６３は、現像により除去される。すなわち、リソグラフィマスク１を用いた露光、および、その後の現像により、ウェーハ６０の上に光学像７０を形成することができる。
【００２０】
なお、フォトレジストの解像限界は、露光光ＥＬの強度と露光時間の両方に依存する。解像限界は、例えば、露光強度を時間積分した総露光量で規定できる。ここでは、露光時間を一定とした時の解像可能な露光光ＥＬの強度を閾値感度Ｉｔｈとして示している。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、第１積層体４０および第２積層体５０の反射により投影される光学像７０のＸ方向の幅Ｗ１は、第１積層体４０の反射のみにより投影される光学像の幅Ｗ２よりも広くなる。すなわち、第２積層体５０からの反射が加わることにより、ウェーハ６０上の露光光の強度分布がＸ方向に広がり、光学像７０のＸ方向の幅Ｗ１を広げることができる。
【００２２】
第２積層体５０から反射される露光光の強度分布７５のピークＰ２は、閾値感度Ｉｔｈよりも低いことが望ましい。すなわち、第２積層体５０は、所謂ＳＲＡＦ（Sub-resolution Assist Feature）であり、解像限界以下の露光光量を付加する。
【００２３】
例えば、第１積層体４０に対応する第１パターン１０が、隣り合うパターンとの間が幅広い孤立パターンである場合、反射される露光光の光量が低下することがある。このような場合に、ＳＲＡＦとして第２積層体５０を設け、露光光量を補償することは有効である。また、半導体装置の回路パターンが縮小され、配線のｈｐ（half pitch）が１０ナノメートル（ｎｍ）程度になると、ＳＲＡＦの有効性はさらに高まる。
【００２４】
しかしながら、そのような微細な回路パターンに設けられるＳＲＡＦのサイズはさらに微細であり、反射層のアスペクト比が増大する。このため、リソグラフィマスクを製造するプロセスの難度が高くなると共に、ＳＲＡＦの強度も低下する。結果として、例えば、マスク洗浄などの工程においてＳＲＡＦパターンの欠損が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ＳＲＡＦの高さを低くすることにより、その反射率を解像限界以下にすることができる。このため、回路パターンと同程度のサイズを有し、低アスペクト比のＳＲＡＦを実現することが可能である。したがって、リソグラフィマスクの製造プロセスの難度を緩和し、ＳＲＡＦの強度を向上させることができる。なお、「アスペクト比」は、例えば、積層体の高さを、その幅で除した値である。
【００２５】
ＳＲＡＦの強度向上は、リソグラフィマスクの耐久性を向上させ、露光回数を増加させる。これにより、リソグラフィマスクの検査頻度を少なくすることができる。また、マスクパターンの欠損を抑制し、製造歩留りを向上させることができる。
【００２６】
図３および図４を参照して、第１実施形態に係るリソグラフィマスク１の製造方法を説明する。図３（ａ）〜図４（ｄ）は、リソグラフィマスク１の製造過程を順に示す模式断面図である。
【００２７】
図３（ａ）は、リソグラフィマスク１の製造に用いるマスクブランク１００を示す模式断面図である。マスクブランク１００は、例えば、基板３０と、反射層１１０と、ハードマスク層１２０と、を備える。反射層１１０は、基板３０の上に設けられ、ハードマスク層１２０は、反射層１１０の上に設けられる。また、ハードマスク層１２０と、反射層１１０と、の間には、キャップ層１０６が設けられる。
【００２８】
反射層１１０は、第１積層部１０１と、中間層１０３と、第２積層部１０５と、を有する。第１積層部１０１は、基板３０の上に設けられる。第２積層部１０５は、第１積層部１０１の上に設けられる。中間層１０３は、第１積層部１０１と、第２積層部１０５と、の間に設けられる。
【００２９】
第１積層部１０１および第２積層部１０５は、第１層３３と第２層３５を交互に積層した構造を有する。第１層３３は、例えば、モリブデン層であり、第２層３５は、例えば、シリコン層である。第１積層部１０１は、例えば、第１層３３および第２層３５を１０ペア含む。第２積層部１０５は、例えば、第１層３３および第２層３５を３０ペア含む。
【００３０】
中間層１０３は、第１層３３および第２層３５とは異なる材料の層である。中間層１０３は、例えば、厚さ４ｎｍのシリコン酸化膜である。
【００３１】
ハードマスク層１２０は、例えば、窒化タンタル（ＴａＮ）層と、および酸化タンタル（ＴａＯ）層と、を順に積層した多層構造を有する。第２積層部１０５の最上層は、例えば、シリコン層であり、キャップ層１０６は、シリコン層の上に直接形成される。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、ハードマスク層１２０の上に、例えば、レジストマスク１２１を形成する。レジストマスク１２１は、その上面視において、第１パターン１０の形状を有するように形成される。レジストマスク１２１は、例えば、電子ビーム露光を用いて形成される。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、レジストマスク１２１を用いて、ハードマスク層１２０を選択的に除去し、エッチングマスク１２０ａを形成する。エッチングマスク１２０ａは、その上面視において第１パターン１０の形状を有する。
【００３４】
図３（ｄ）に示すように、エッチングマスク１２０ａを用いて、第２積層部１０５を選択的に除去する。これにより、第１積層体４０の反射層４３を形成し、中間層１０３の上面を露出させる。第２積層部１０５は、第１層３３および第２層３５をエッチングし、中間層１０３をエッチングしない条件下で除去される。また、第２積層部１０５は、第１層３３および第２層３５のエッチングレートが中間層１０３のエッチングレートよりも速いエッチング条件下で除去しても良い。すなわち、中間層１０３は、エッチングストッパとして機能する。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、中間層１０３の上にレジストマスク１２３を形成する。レジストマスク１２３は、その上面視において第２パターン２０の形状を有する。レジストマスク１２３は、例えば、電子ビーム露光を用いて形成される。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、反射層４３およびレジストマスク１２３をエッチングマスクとして、中間層１０３の露出した部分を選択的に除去する。これにより、第１積層体４０の中間層４５、および第２積層体５０のキャップ層５３を形成する。
【００３７】
図４（ｃ）に示すように、中間層１０３を除去した部分に露出した第１積層部１０１を選択的に除去する。これにより、第１積層体４０の反射層４１、および第２積層体５０の反射層５１を形成できる。第１積層部１０１は、例えば、異方性ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いて除去する。すなわち、第１積層部１０１は、Ｚ方向のエッチングレートが、Ｘ方向およびＹ方向のエッチングレートよりも速い条件下でエッチングされる。
【００３８】
図４（ｄ）に示すように、エッチングマスク１２０ａを選択的に除去し、リソグラフィマスク１を完成させる。
【００３９】
本実施形態では、中間層１０３をエッチングストッパとして機能させることにより、第２積層体５０、すなわち、ＳＲＡＦの高さを均一に形成することができる。これにより、ウェーハ６０上に投影される光学像７０の均一性を向上させることができる。
【００４０】
図５（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の変形例に係るリソグラフィマスク２および３を示す模式図である。図５（ａ）は、リソグラフィマスク２を示す平面図である。図５（ｂ）は、リソグラフィマスク３を示す平面図である。
【００４１】
図５（ａ）に示すリソグラフィマスク２は、第１パターン１０と、その両側に設けられた第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂと、を有する。第１パターン１０、第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂは、Ｘ方向に並べて設けられる。第２パターン２０ａは、第１パターン１０の一方の側において最近接し、第３パターン２０ｂは、第１パターン１０の他方の側において最近接する。
【００４２】
第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂはＳＲＡＦパターンであり、第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂの形状を有する第２積層体５０の反射率は、第１パターン１０を有する第１積層体４０の反射率よりも低い。具体的には、第２積層体５０の高さは、第１積層体４０の高さよりも低い。そして、後述するように、第２パターン２０ａと第１パターン１０との間隔Ｓ１、および第３パターン２０ｂと第１パターン１０との間隔Ｓ２は、第１積層体４０による斜影効果を抑制し、光学像７０の位置ずれもしくは変形を許容範囲内に収めるように設定される。例えば、上面視において、第１パターン１０、第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂに対し、露光光ＥＬがＸ方向に入射する場合、Ｓ２はＳ１よりも広く設定される。また、主パターン（第１パターン１０）の両側にＳＲＡＦパターン（第２パターン２０ａ、第３パターン２０ｂ）を形成する構成は、例えば、主パターンが孤立パターンである場合に有効である。
【００４３】
図５（ｂ）に示すリソグラフィマスク３は、複数の第１パターン１０と、その両側に配置された第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂと、を有する。複数の第１パターン１０は、所謂ＬＳパターン（Line and Space pattern）であり、Ｘ方向に並べて設けられる。第２パターン２０ａは、Ｘ方向において複数の第１パターン１０の一方の側に設けられ、第３パターン２０ｂは他方の側に設けられる。第２パターン２０ａは、複数の第１パターン１０のうちの一方の端に位置する第１パターン１０ａに最近接する。第３パターン２０ｂは、複数のパターン１０のうちの他方の端に位置する第１パターン１０ｂに最近接する。そして、第２パターン２０ａと、それと隣り合う第１パターン１０ａと、の間隔Ｓ３、および、第３パターン２０ｂと、それと隣り合う第１パターン１０ｂと、の間隔Ｓ４は、第１パターン１０ａ、１０ｂの形状を有する積層体による斜影効果を抑制するように設定される。この例のように、ＳＲＡＦは、隣接する主パターンの間隔が広い側に設けられる。これにより、例えば、ＬＳパターンの両端に位置するパターン１０の細りもしくは位置ずれを抑制することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係るリソグラフィマスク４を例示する模式図である。図６（ａ）は、リソグラフィマスク４を示す模式平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ)中に示すＢ-Ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、リソグラフィマスク４は、上面視において、第１パターン１４０と、第２パターン１５０ａおよび第３パターン１５０ｂと、を有する。第１パターン１４０、第２パターン１５０ａおよび第３パターン１５０ｂは、Ｘ方向に並べて設けられる。第２パターン１５０ａは、第１パターン１４０の一方の側において最も近い位置にあり、第３パターン１５０ｂは、第１パターン１４０の他方の側において最も近い位置にある。なお、実施形態はこの例に限定されず、第２パターン１５０ａおよび第３パターン１５０ｂのいずれか一方が設けられない構成であっても良い。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、リソグラフィマスク４は、基板３０と、その上に設けられた反射層１６０と、を備える。反射層１６０は、第１積層部１６１と、第２積層部１６３と、中間層１６５と、を有する。また、第２積層部１６３の上には、キャップ層１６４が設けられる。第１積層部１６１は、基板３０の上に設けられ、第２積層部１６３は、第１積層部１６１の上に設けられる。中間層１６５は、第１積層部１６１と、第２積層部１６３と、の間に設けられる。
【００４７】
第１積層部１６１および第２積層部１６３は、第１層３３と第２層３５を交互に積層した構造を有する。第１層３３の屈折率は、第２層３５の屈折率とは異なる。中間層１６５は、第１層３３および第２層３５とは異なる材料を含む。
【００４８】
反射層１６０は、第１ホール１４１と、第２ホール１５１ａおよび第３ホール１５１ｂと、を含む。第１ホール１４１は、第１パターン１４０の形状の開口を有する。第２ホール１５１ａは、第２パターン１５０ａの形状の開口を有し、第３ホール１５１ｂは、第３パターン１５０ｂの形状の開口を有する。
【００４９】
第１ホール１４１の反射率は、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの反射率よりも低い。すなわち、第１ホール１４１の深さＤ１は、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの深さＤ２よりも深く設けられる。
【００５０】
図７（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係るリソグラフィマスク４の特性を示す模式図である。例えば、図７（ａ）に示すように、露光光ＥＬを斜め上方からリソグラフィマスク４に照射し、その反射光をリソグラフィマスク４の斜め上方に配置されたウェーハ６０に照射する。露光光ＥＬは、Ｚ方向に対し、例えば、６度の角度を有する斜め上方から反射層１６０に照射される。ウェーハ６０の表面にはフォトレジスト６５が塗布されており、露光光ＥＬにより感光される。
【００５１】
図７（ｂ）は、フォトレジスト６５に照射される露光光の強度分布８１を示している。横軸はＸ方向の位置を示し、縦軸は露光光ＥＬの強度ＬＩである。フォトレジスト６５は、例えば、ポジ型レジストであり、露光光ＥＬにより感光された部分が現像により除去される。図７（ｂ）中に示すＩｔｈは、フォトレジスト６５の閾値感度である。すなわち、Ｉｔｈよりも高い強度の露光光が照射された部分は、現像により除去される。Ｉｔｈよりも低い強度の露光光が照射された部分は、ウェーハ６０上に光学像８０として残る。
【００５２】
図８（ａ）および（ｂ）は、比較例に係るリソグラフィマスク５の特性を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、リソグラフィマスク５の反射層１６０は、第１ホール１４１を有するが、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂは設けられない。反射層１６０により反射された露光光ＥＬは、ウェーハ６０に照射される。ウェーハ６０の表面には、フォトレジスト６５が塗布されている。
【００５３】
図８（ｂ）は、フォトレジスト６５に照射される露光光ＥＬの強度分布８３を示している。横軸はＸ方向の位置を示し、縦軸は露光光ＥＬの強度ＬＩである。強度分布８３は、第１ホール１４１に対応する位置において強度が低下することを示している。
【００５４】
露光光ＥＬの強度がＩｔｈよりも高い部分においてフォトレジスト６５は感光し、現像により除去される。そして、露光光ＥＬの強度がＩｔｈよりも低い部分が光学像９０としてウェーハ６０上に残される。
【００５５】
光学像９０のＸ方向の幅Ｗ４は、例えば、閾値感度Ｉｔｈに依存し、Ｉｔｈが低くなるほど狭くなる。言い換えれば、フォトレジスト６５の露光感度が高くなるほど、光学像９０のＸ方向の幅は細る。このため、光学像９０のＸ方向の幅Ｗ４は、所望の幅よりも狭くなることがある。
【００５６】
これに対し、本実施形態では、第１ホール１４１に最近接した第２ホール１５１ａおよび１５１ｂを設ける。第２ホール１５１ａおよび１５１ｂは、第１ホール１４１の両側に位置する部分の反射率を低下させ、光学像８０のＸ方向の幅Ｗ３を広げる（図７（ｂ）参照）。これにより、光学像８０の細りを抑制し、所望の幅を実現することができる。
【００５７】
また、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂによる露光光の強度の落ち込みは、Ｉｔｈを下回らないことが望ましい。すなわち、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの反射量は、フォトレジスト６５の解像限界よりも大きいことが望ましい。
【００５８】
次に、図９および図１０を参照して、第２実施形態に係るリソグラフィマスク４の製造方法を説明する。図９（ａ）〜図１０（ｂ）は、リソグラフィマスク４の製造過程を順に示す模式断面図である。
【００５９】
図９（ａ）は、リソグラフィマスク４の製造に用いられるマスクブランク２００に形成されたエッチングマスク１７０を示す模式図である。マスクブランク２００は、基板３０と、その上に設けられた反射層１６０と、を備える。反射層１６０は、第１積層部１６１と、第２積層部１６３と、中間層１６５と、を備える。第１積層部１６１は、基板３０の上に形成され、第２積層部１６３は、第１積層部１６１の上に設けられる。中間層１６５は、第１積層部１６１と、第２積層部１６３と、の間に設けられる。第２積層部１６３の上には、キャップ層１６４が形成される。第１積層部１６１および第２積層部１６３は、第１層３３と第２層３５とを含む（図６（ｂ）参照）。中間層１６５は、例えば、シリコン酸化膜である。
【００６０】
エッチングマスク１７０は、第１開口部１４３および第２開口部１５３ａ、１５３ｂを有する。第１開口部１４３は、上面視において、第１パターン１４０の形状を有する。第２開口部１５３ａは、上面視において、第２パターン１５０ａの形状を有し、第２開口部１５３ｂは、上面視において、第３パターン１５０ｂの形状を有する。エッチングマスク１７０は、例えば、第２積層部１６３の上に設けられたハードマスク層（図３（ａ）参照）を選択的に除去することにより形成する。
【００６１】
エッチングマスク１７０は、例えば、窒化タンタル層と、酸化タンタル層と、を順に積層した多層構造を有する。キャップ層１６４は、例えば、ルテニウム層である。第２積層部１６３の最上層は、例えば、シリコン層であり、ルテニウム層はその上に直接形成される。
【００６２】
図９（ｂ）に示すように、エッチングマスク１７０を用いて第２積層部１６３を選択的に除去し、第１ホール１４５および第２ホール１５１ａ、１５１ｂを形成する。第１ホール１４５、および、第２ホール１５１ａ、１５１ｂのそれぞれの底面には中間層１６５を露出させる。例えば、第１層３３および第２層３５をエッチングし、中間層１６５をエッチングしない条件下において第２積層部１６３を除去する。また、第１層３３および第２層３５のエッチングレートが中間層１６５のエッチングレートよりも速い条件下において第２積層部１６３を除去しても良い。すなわち、中間層１６５をエッチングストッパとして機能させる。
【００６３】
図９（ｃ）に示すように、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの内部を埋めるレジスト１５５を形成する。この例では、レジスト１５５は、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの内部に選択的に設けられるが、実施形態はこれに限定されない。例えば、レジスト１５５は、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの内部を埋め込むと共に、エッチングマスク１７０の上面を覆うように形成しても良い。
【００６４】
図１０（ａ）に示すように、エッチングマスク１７０およびレジスト１５５を用いて、第１ホール１４５の底面に露出した中間層１６５および第１積層部１６１を選択的に除去する。これにより、基板３０に連通する第１ホール１４１を形成する。中間層１６５および第１積層部１６１は、例えば、異方性ＲＩＥを用いて形成される。
【００６５】
図１０（ｂ）に示すように、エッチングマスク１７０およびレジスト１５５を除去し、リソグラフィマスク４を完成させる。本実施形態では、中間層１６５をエッチングストッパとして機能させることにより、第２ホール１５１ａおよび１５１ｂの深さを均一に形成することができる。
【００６６】
図１１〜１３を用いて、電子ビーム露光に用いるマスクデータの生成方法を説明する。図１１は、マスクデータの生成過程を示すフローチャートである。  
図１２（ａ）は、リソグラフィマスク２のパターン配置を示す平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）中に示すＣ−Ｃ線に沿った模式断面図である。  
図１３は、ウェーハ２６０上の露光光の強度分布２７０と第１光学像２８０の関係を示す模式図である。
【００６７】
図１１に示すように、マスクデータの生成には、例えば、電子ビーム露光装置の制御部において、ステップＳ２０１〜Ｓ２１１を実行する。以下、各ステップを、順に説明する。
【００６８】
ステップＳ２０１：第１パターン１０のデータを生成する。図１２（ａ）に示す第１パターン１０をマスク上の第１相対座標群として数値化する。ここで、相対座標群は、例えば、パターン１０を描画する際の電子ビームの始点、終点および通過点を表す複数の相対座標を含む。
【００６９】
ステップＳ２０２：第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂのデータを生成する。図１２（ａ）に示す第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂをマスク上の第２相対座標群および第３相対座標群としてそれぞれ数値化する。
【００７０】
ステップＳ２０３：上面視において第１パターン１０の形状を有し、基板３０からの高さＨ２を有する第１反射体２２０を設定（数値化）する。第１反射体２２０は、例えば、第１パターン１０の形状を有し、Ｚ方向に配置された複数の反射面２２５を含む。例えば、第１反射体は、第１積層体４０に対応し、第１層３３と第２層３５との界面のうちのいくつかに該当する反射面２２５を有する。
【００７１】
ステップＳ２０４：上面視において第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂの形状を有し、基板３０からの高さＨ２を有する第２反射体２３０ａおよび第３反射体２３０ｂをそれぞれ設定（数値化）する。例えば、第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂの形状を有し、Ｚ方向に配置された複数の反射面２３０ａおよび２３０ｂの相対座標をそれぞれ設定する。例えば、第２反射体２３０ａは、第２積層体５０に対応し、第１層３３と第２層３５との界面のうちのいくつかに該当する反射面２３５ａを有する。第３反射体２３０ｂについても同様である。
【００７２】
ステップＳ２０５：第１パターン１０と、第２パターン２０ａと、の間隔Ｓ１、および第１パターン１０と、第３パターン２０ｂと、の間隔Ｓ２を設定する。これにより、基板３０の上における第１反射体２２０を表す第１座標群、第２反射体２３０ａを表す第２座標群、および第２反射体２３０ｂを表す第３座標群が決定される。
【００７３】
ステップＳ２０６：第１反射体２２０、第２反射体２３０ａおよび第２反射体２３０ｂにより反射される露光光ＥＬのウェーハ２６０の表面（以下、結像面２６０ａ）における強度分布を決定する。
【００７４】
例えば、露光光ＥＬは、Ｚ方向に対して６度の傾きを有し、上面視においてＸ方向に入射する。露光光ＥＬは、均一な強度を有する平行光とする。そして、第１反射体２２０、第２反射体２３０ａおよび第２反射体２３０ｂの各反射面内に設定した座標から結像面２６０ａの各座標に到達する露光光ＥＬの強度をそれぞれ積算して強度分布を決定する。この際、露光光ＥＬの強度は、その伝播経路に存在する反射面２２５、２３５ａおよび２３５ｂの反射率および透過率に基づいて算出される。例えば、図１２（ｂ）に示すように、第２反射体２３０ａにより反射され、第１反射体２２０を通過して結像面２６０ａに到達する成分ＥＬ１も含める。また、第１反射体２２０を通過し、第２反射体２３０ｂに向かう成分ＥＬ２も含める。
【００７５】
ステップＳ２０７：結像面２６０ａにおける露光光ＥＬの強度分布２７０と、感光レジストの閾値感度Ｉｔｈと、の基づき、第１光学像２８０を決定する。例えば、露光光ＥＬの強度がＩｔｈ以上の座標を含む第１光学像２８０を決定する。
【００７６】
ステップＳ２０８：第１光学像２８０と、予め設定された第２光学像２９０の差異を見積もる。例えば、図１３に示すように、第１光学像２８０の第２光学像２９０に対するＸ方向の位置ずれΔＸを見積もる。また、第１光学像２８０と第２光学像２９０の差異は位置ずれΔＸに限定される訳では無く、例えば、Ｘ方向における第１光学像２８０の幅と第２光学像２９０の幅の差異であっても良い。
【００７７】
ステップＳ２０９：第１光学像２８０と第２光学像２９０の差異が許容値以内であるかを判定するを有する。
【００７８】
例えば、第１光学像２８０と第２光学像２９０の差異の絶対値が許容値を超えている場合にはステップＳ２１０に進み、間隔Ｓ１およびＳ２を変更する。そして、第１反射体２２０を表す第１座標群、第２反射体２３０ａを表す第２座標群、および第２反射体２３０ｂを表す第３座標群を新たに決定する。続いて、ステップＳ２０６〜２０８を実行し、第１光学像２８０と第２光学像２９０の差異が許容値以内であるかを再度判定する。
【００７９】
第１光学像２８０と第２光学像２９０の差異の絶対値が許容値以内である場合にはステップＳ２１１に進み、第１パターン１０と第２パターン２０ａとの間隔Ｓ１、および第１パターン１０と第３パターン２０ｂとの間隔Ｓ２を決定する。これにより、第１パターン１０、第２パターン２０ａおよび第３パターン２０ｂのマスクデータを決定することができる。
【００８０】
本実施形態に係るマスクデータを用いて形成されるリソグラフィマスクを用いることにより、ウェーハ上に形成される光学像の寸法精度を向上させることができる。これにより、半導体装置の製造歩留りを向上させることができる。
【００８１】
上記の第１〜第３実施形態では、上面視にける露光光の入射方向をＸ方向とし、パターンの延在方向をＹ方向として説明したが、これに限定される訳ではない。すなわち、リソグラフィマスクのパターンの延在方向は、入射方向に対して直交する場合に限定されず、入射方向に交差する方向であれば良い。
【００８２】
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】
【００８３】
１〜５・・・リソグラフィマスク、  １０、１０ａ、１０ｂ、２０、２０ａ、２０ｂ、１４０、１５０ａ、１５０ｂ・・・パターン、  ３０・・・基板、  ３０ａ、４０ａ、５０ａ・・・上面、  ３３・・・第１層、  ３５・・・第２層、  ４０、５０・・・積層体、  ４１、４３、５１、１１０、１６０・・・反射層、  ４５、１０３、１６５・・・中間層、  ５３、６４、１０６、１６４・・・キャップ層、  ６０、２６０・・・ウェーハ、  ６３、１５５・・・レジスト、  ６５・・・フォトレジスト、  ７０、８０、９０、２８０、２９０・・・光学像、  ７１、７３、７５、８１、８３、２７０・・・強度分布、  １００、２００・・・マスクブランク、  １０１、１０５、１６１、１６３・・・積層部、  １２０・・・ハードマスク層、  １２０ａ、１７０・・・エッチングマスク、  １２１、１２３・・・レジストマスク、  １４１、１４５、１５１ａ、１５１ｂ・・・ホール、  １４３、１５３ａ、１５３ｂ・・・開口部、  ２２０、２３０ａ、２３０ｂ・・・反射体、  ２２５、２３５ａ、２３５ｂ・・・反射面、  ２６０ａ・・・結像面
【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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