(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系から反射型マスクに向けて光を照射し、反射した光を投影光学系によってウエハに投影するための反射型露光方法であって、
反射型マスクに設けられるトレンチマスクまたはホールマスクにおいて、特定のパターンを選択するステップと、
当該パターンについてのマスク寸法を計測するステップと、
計測されたマスク寸法のばらつきから求まるマスク寸法誤差のウエハ寸法の影響が所定の値になるように照明光学系の開口数を求めるステップと、
求めた照明光学系の開口数にあうように照明光学系のコヒーレンシーを変更するステップと、を含むことを特徴とする反射型露光方法。
【請求項２】
特定のパターンとして、最も寸法の小さなパターンを選択することを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項３】
計測されたマスク寸法のばらつきから求まるマスク寸法誤差のウエハ寸法の影響は、所定のデフォーカスにおける量とし、この値が所定の値になるように照明光学系の開口数を求めることを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項４】
照明光学系のコヒーレンシーを変更した際に、ウエハ寸法の変化のパターンピッチ依存性が許容範囲内になるように、パターンピッチの最小値を制限するようにした反射型マスクを用いることを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項５】
ウエハ寸法の変化のパターンピッチ依存性が最も小さくなるように、基準となる照明光学系のコヒーレンシーを設定し、照明光学系のコヒーレンシーを変更した場合に発生する誤差を抑えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項６】
マスクに設けるパターンのピッチの変化によるウエハ寸法の変化を、マスク上の寸法を変化させて補正する量は、最適値よりも小さくすることにより、照明光学系のコヒーレンシーを変更した場合に発生する誤差を抑えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項７】
照明光学系のコヒーレンシーを予め低くし、ウエハ上の照度を高めて使用するマスクについて、マスク寸法を測定して設定された規格に基づいて判定を行い、
該規格を満たすマスクについては当該コヒーレンシーで当該マスクを用いて露光を実施し、
一方、該規格を満たさないマスクについては、コヒーレンシーの高い条件で当該マスクに設けるパターンのピッチの変化に依存したウエハ上に転写される寸法の変化を判定して、所定の誤差に収まるコヒーレンシーを求め、求めたコヒーレンシーで露光を実施するようにしたことを特徴とする請求項１記載の反射型露光方法。
【請求項８】
露光光として、ＥＵＶ光を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の反射型露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＥＵＶ（極端紫外: Extreme Ultra Violet）リソグラフィなどに好適であり、反射型マスクを用いて露光を行う反射型露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶ露光技術では、波長１３．５ｎｍの露光光を用いるため、透過型光学系を構成するのが困難であることから、一般に、反射型マスクおよび反射型光学系を用いる。ＥＵＶ露光装置は、光進行方向に沿って、ＥＵＶ光源と、反射型照明光学系と、反射型マスクと、マスクステージと、反射型投影光学系と、ウエハステージなどを備える。
【０００３】
投影光学系のＮＡ（開口数）と照明光学系のＮＡ（開口数）に関して、光源からの光を有効に利用するために、照明光学系のＮＡが大きくなるように設計している。その際、照明光学系のＮＡは、一般に、マスクパターンの露光マージンとフォーカスマージンが大きくなるように最適化が図られる。
【０００４】
一方、ＥＵＶ露光技術では、マスク基板に多層膜を形成する際、パーティクルの発生が許されない。また、露光光の波長が短いため、マスク上の微小な凹凸欠陥がウエハ上のパターン品質に影響を与える。従って、マスクの品質管理が厳しく、マスク基板は非常に高価である。
【０００５】
さらに、マスク基板上に吸収膜からなるマスクパターンを形成する場合も、欠陥の発生を回避しなければならない。例えば、製作したマスクパターンの寸法精度が規格外であれば、マスクを再び製作する必要があり、非常に高価な代償を払わなければならない。
【０００６】
マスク規格を緩和する場合、シミュレーションを行って許容範囲を見直すことが行われている。従来から、下記非特許文献１に開示されている技術が、光リソグラフの分野では有名である。
【０００７】
この技術において、ＤＯＳＥ−ＭＥＥＦというマスク寸法誤差を、ウエハに転写する露光量（Ｄｏｓｅ量）の調整により補正が可能であるか、その際のばらつきをもとにマスク寸法誤差が許容できるか否かを判定している。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６８１５１２９号
【特許文献２】特開２００４−６２０９６号公報
【非特許文献１】Ｎｏｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｍａｓｋ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ”，ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４７５４，ｐｐ．３３−４２，２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１の技術では、超解像技術という照明の特性に大きく依存する手法を用いているために、照明光学系の特性を変化させて許容できるか否かについては実施されていない。マスクの仕様を決める際、光学系の設計仕様は予め固定されているためである。そのため、救済可能なマスクの誤差は限定的であり、高価なＥＵＶマスクでは有効に活用することができない。
【００１０】
本発明の目的は、寸法誤差が変化する反射型マスクの許容仕様を緩和しつつ、ウエハに転写したパターンの品質を確保できる反射型露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によれば、反射型マスクに設けられる特定のパターンについて、計測したマスク寸法のばらつきから求まるマスク寸法誤差のウエハ寸法の影響が所定の値になるように照明光学系の開口数を求め、照明光学系のコヒーレンシーを変更する。
【００１２】
特定のパターンとして、最も寸法の小さなパターンを選択することが好ましい。
【００１３】
また、マスク寸法誤差のウエハ転写寸法に対する影響（ＭＥＥＦ：Mask Error Enhancement Factor）とデフォーカス量との関係を利用して、照明光学系の開口数を求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この実施例によれば、寸法誤差が変化する反射型マスクの許容仕様を緩和しつつ、ウエハに転写したパターンの品質を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず本発明の原理について説明する。ＥＵＶ露光技術では、マスク寸法誤差のウエハ転写寸法に対する影響（ＭＥＥＦ：Mask Error Enhancement Factor）は、特殊な超解像技術を用いることなく、理想状態でほぼ１となる。なお、マスク誤差に対して縮小率（通常は１／４）を乗算した値に転写されるとき、ＭＥＥＦ＝１である。
【００１６】
しかし、デフォーカスのボケが加わると、ＭＥＥＦは１より大きくなり、またパターンサイズが微細化していった場合もＭＥＥＦは大きくなる。
【００１７】
トレンチマスクまたはホールマスクにおいては、吸収膜からなるマスクパターンの高さが波長に比べて大きいという立体構造の効果により、マスク近傍の強度分布はマスク開口より絞られて、ベストフォーカスからの一定のデフォーカス範囲で１を下回り、マスク上の寸法誤差が、ＭＥＥＦ＝１のときよりも縮小されるという現象が生ずる。
【００１８】
上述したように、光源出力が不足している場合、スループットを確保するために、σ＝（照明光学系のＮＡ）／（投影光学系のＮＡ）は０．７（ＮＡ＝０．２５）と大きい値に設計し、照明光学系のコヒーレンシーを低くしており、この場合、ＭＥＥＦは１を超えている（図２（ｃ）参照）。
【００１９】
しかし、空間像で評価すると、σ＝０．３では、図２（ａ）に示すように、ＭＥＥＦは広いデフォーカス範囲で１を下回るようになっている。
【００２０】
マスクを使用して実際にパターン転写を行う際、寸法ばらつきとしてデフォーカスを考慮しなければならないが、上述のようにσを小さくすると、マスク寸法のばらつきを考慮して、実際の露光においてデフォーカスが生じた場合の転写寸法のばらつきを低減することができる。
【００２１】
ＡｒＦ露光技術においてσを小さくすると、スループットが低下する。例えば、多品種少量生産であるＳｏＣ(System on Chip)の場合、生涯生産量は少なく、製品の原価にマスクコストの占める割合が多くなる。そのためコストの点では、スループット低下は比較的許容されるが、パターン転写品質の向上、特に、寸法精度の向上が非常に有効となる。
【００２２】
本発明では、ＥＵＶ露光のＭＥＥＦ特性のデフォーカス依存性を利用して、σが小さいときのＭＥＥＦ特性のデフォーカス依存性を改善することができる。
【００２３】
ここで本発明の根拠となるＥＵＶ露光のトレンチパターンまたはホールパターンで、デフォーカス範囲に渡ってＭＥＥＦが１を下回る条件が存在する現象は、空間像を数値計算で求めることにより確認された。実際のＭＥＥＦは、レジストや投影光学系で発生するボケが加わって悪化し、１を上回る数値となる。こうしたボケ量は、今回確認した空間像を用いて計算することができ、実際の影響の度合いを推定できる。従って、σ依存性の効果に基づいて、適用するσの値を変化させて、マスクの寸法誤差の影響の度合いに基づいて、マスクの規格緩和を図ることができる。
【００２４】
また、この計算において、マスクパターンの誤差は、２ｎｍずつ変化させた水平エッジおよび垂直エッジを用意し、正確に計算グリッドの境界部に載るようにしているため、線幅の変化に関わる数値計算の影響は入らないようにしている。
【００２５】
ここで、ＭＥＥＦが１を下回る条件が存在することを簡略に説明する。
【００２６】
図１は、トレンチパターンおよびホールパターンでマスク近傍の像を光線を用いて簡略に示した説明図である。マスク１０は、例えば、ＭｏとＳｉの多層膜からなる反射膜１１と、反射膜１１の上に所定のマスクパターンで形成された、例えば、Ｔａ，Ｃｒなどの吸収膜１２とで構成される。
【００２７】
吸収膜１２が存在しないパターン底面で反射した光のうち、光Ｌ１は、正反射方向に伝播し、吸収膜１２と接触することなく、吸収膜１２の上を通過して反射型投影光学系に入射し、ウエハ面に結像される。マスク１０への入射角は、入射光が投影光学系によって遮られないように、かつ、マスクによる反射光が照明光学系によって遮られないように、マスク面の法線方向に対して４°〜６°程度に傾斜している。
【００２８】
一方、寸法精度が厳しいトレンチパターンおよびホールパターンの場合、吸収膜１２が存在しないパターン幅が微細になってくると、吸収膜１２が存在していないパターン底面で反射した光Ｌ２は、吸収膜１２のパターン側壁によって浅い角度で再び反射して、比較的高い強度の２次反射光Ｌ２ａとなって正反射方向とは異なる方向に伝播する。特に、パターン側壁がマスク面に対して垂直である場合、反射光はほぼ入射方向に向けて戻るようになる。
【００２９】
全体的な傾向として、左方から斜め入射してパターン側壁で反射しなかった光Ｌ１は、右方へ伝播するが、パターン側壁で２次反射した光Ｌ２は、左方へ伝播する。これらの正反射方向に伝播する光および２次反射した光が、マスク上方で交差するように収斂するようになる。
【００３０】
このように入射した光がマスク近傍で収斂するため、パターン幅の変化は収斂した位置での強度と錯乱円（または線）の幅の変化に配分される。このように配分されたマスク近傍の分布が反射型投影光学系によってウエハ上に結像され、この像について一定の閾値を用いて二値化して線幅を求めた。その結果、微細パターンをσの小さい露光光学系で露光した場合、マスク上のパターン幅の変化に鈍感な閾値が存在することが判明した。
【００３１】
実施の形態１．
本実施形態に係る露光方法は、照明光学系から反射型マスクに向けて光を照射し、反射した光を投影光学系によってウエハに投影するための反射型露光方法であり、下記のステップを含む。
【００３２】
ａ）反射型マスクに設けられるトレンチマスクまたはホールマスクにおいて、特定のパターン、例えば、最も寸法の小さいパターンを選択するステップ。
ｂ）当該パターンについてのマスク寸法を計測するステップ。
ｃ）計測されたマスク寸法のばらつきから求まるマスク寸法誤差のウエハ寸法の影響が所定の値になるように照明光学系の開口数を求めるステップ。
ｄ）求めた照明光学系の開口数にあうように照明光学系のコヒーレンシーを変更するステップ。
【００３３】
こうした手順により、マスクの像をウエハに投影して露光する際のパターン転写品質を確保することができる。
【００３４】
図１に示したように、ＥＵＶ露光技術において、露光光はマスク面の法線方向に対して４°〜６°程度に傾斜して入射する。微細なトレンチパターンおよびホールパターンの場合、光Ｌ１は、パターン底面で反射し、正反射方向に伝播する。光Ｌ２は、パターン底面で反射した後、パターン側壁で２次反射し、入射側に伝播する。
【００３５】
詳細には、吸収膜１２のパターンを立体構造で定義し、斜めに入射する電磁波により励起される電磁界について、マックスウエルの方程式を用いて数値解析を実行することによって、マスク近傍像（ニアフィールド像）に関する情報を得ることができる。
【００３６】
マスク１０で反射した電磁界のうち、反射型投影光学系に入射した電磁界がウエハ面に縮小像（ファーフィールド像）を結像し、ウエハ上の感光材料（レジスト）を露光する。化学増幅レジストを使用した場合、露光後に加熱（ベーキング）を行った後、現像液を用いて露光された部分が除去されて、所望のレジストパターンが得られる。即ち、トレンチパターンの場合は溝が形成去れ、ホールパターンの場合はほぼ円形の開口が形成される。
【００３７】
このときファーフィールド像がデフォーカス状態となって、焦点位置がウエハ面の高さ方向にずれると、ボケが生じ、鮮明なレジストパターンが得られず、転写パターンに寸法誤差が生してしまう。従って、許容焦点深度という基準を設けて、ファーフィールド像がウエハ面からずれる量（デフォーカス量）が深いほど望ましい。
【００３８】
ここで、転写されるパターン寸法を精密に制御する際、ＥＵＶ露光におけるマスク寸法の誤差および露光光学系の制約と誤差の関連が重要となる。マスク寸法誤差は、光学系の縮小率（通常は１／４や１／５）を乗算して縮小した寸法誤差として考慮され、（マスク寸法誤差）×（縮小率）で定義される。ウエハ上の転写誤差は、等倍（１：１）の寸法誤差として考慮される。ところが、パターンが微細化すると、ウエハ上の転写誤差は、１よりも大きくなる。この拡大率は、一般に、ＭＥＥＦ(Mask Error Enhancement Factor）と称される。
【００３９】
従って、ウエハ上の転写誤差が拡大する場合、ウエハ上に形成すべきパターンの寸法を所望の精度に収めるには、マスクの寸法精度をより厳しく管理する必要がある。
【００４０】
本発明では、ＥＵＶ露光におけるマスク寸法精度と許容焦点深度を、マスクコストの観点から転写精度を合理的に制御する手法を提案する。
【００４１】
図２は、ＭＥＥＦとデフォーカス量との関係を示すグラフであり、図２（ａ）〜図２（ｃ）はそれぞれσ＝０．３、０．５、０．７の場合である。ここでは、図１に示したトレンチパターンのニアフィールド像を電磁界解析シミュレーションによって求め、投影光学系によりウエハ上に形成されるファーフィールド像を計算し、理想的な条件でマスク上のパターン寸法に縮小率を乗算した寸法になるように、閾値処理を行って寸法を求めた結果を示している。
【００４２】
このとき光学系の条件は、投影光学系のＮＡ（開口数）は０．２５とし、照明光学系のＮＡについては、σ＝（照明光学系のＮＡ）／（投影光学系のＮＡ）を用いて、σ＝０．３，σ＝０．５，σ＝０．７とした。横軸は、上述したデフォーカス量であり、縦軸は、ＭＥＥＦ値である。
【００４３】
各グラフとも、複数の折れ線グラフは、ウエハ上で８８ｎｍのピッチを有するパターンで、トレンチパターンの幅を４４ｎｍ，４６ｎｍ，４８ｎｍ，５０ｎｍ，５２ｎｍ，５４ｎｍと変化させたマスクパターンについて計算した結果を示している。
【００４４】
図２（ａ）〜（ｃ）のグラフを見ると、いずれもデフォーカス量が正または負で大きくなると、ＭＥＥＦが１を上回って劣化していることが判る。さらに、σが小さくなると、ＭＥＥＦは小さくなり、特に、σ＝０．３の光学系では、ＭＥＥＦは、±１００ｎｍのデフォーカス範囲に渡って１以下となっていること、およびマスク上の寸法誤差が大きくなるとＭＥＥＦが悪くなる傾向がデフォーカス時に顕著であることが判る。
【００４５】
即ち、図２のグラフは、マスク上の寸法誤差は許容焦点深度を考慮して制御する必要があること、およびマスク上の寸法誤差に応じて許容焦点深度を考慮し、適切なσを用いて露光を行う必要があることを教示している。
【００４６】
図３は、許容焦点深度とσの関係を示す説明図である。トレンチパターンおよびホールパターンに関して許容できるＭＥＥＦの規格を定めて、このＭＥＥＦから許容される焦点深度が求まって、さらに許容焦点深度をσによって調整できることを示している。
【００４７】
レジストパターン形成の際にボケが生じたり、実際に使用する露光装置の誤差が加わると、ボケは悪化してＭＥＥＦも劣化する。従来のＡｒＦ光を用いた露光光学系では、このようなプロセスの影響を取り除いたＭＥＥＦであっても、２に近い悪い状態のままである。さらに、超解像技術を用いた場合、光学系の設定やレジストのコントラスト特性の変動との関連性は、パターン寸法に応じて複雑に制御する必要があった。
【００４８】
これに対して本発明に係るＥＵＶ露光光学系では、露光光の波長が短いため（約１３．５ｎｍ）、超解像技術を使用していない。特に、トレンチパターンおよびホールパターンでは、理想状態でＭＥＥＦが１を下回る条件が存在することから、従来のようにパターン寸法に応じて補正量を変化させるという複雑な制御が不要である。即ち、様々なマスクパターンに関して光学像が一定の品質となるようにＭＥＥＦの許容量を定めることにより制御可能である。
【００４９】
従来は、プロセスの影響まで考慮して、着目する寸法の抽出やそのプロセスの影響の度合いを正確に見積もることが必要であったため、マスク誤差の許容量だけを緩和することが困難であり、マスク規格としての許容誤差はどうしても小さくなる傾向がある。
【００５０】
照明光学系のコヒーレンシーを変更する場合、ピッチが変化した際の同一マスク寸法がウエハに転写する寸法精度、いわゆるスルーピッチ精度が問題となる。
【００５１】
図４は、空間像におけるスルーピッチ精度の評価結果を示すグラフである。横軸は、ウエハ上のピッチであり、縦軸は、同一マスク寸法についてのウエハ上寸法である。各曲線は、σ＝０．３，σ＝０．５，σ＝０．７に対応している。
【００５２】
このスルーピッチ精度が重要なのは、光近接効果補正を行う場合であり、この傾向をマスクで補正しているため、この傾向が変化すると補正精度が劣化してしまう。従来のようにＡｒＦ光などを用いた超解像技術では、照明コヒーレンシー依存性が大きいため、本発明のようにマスク寸法精度に応じてコヒーレンシーを変化させることはできなかった。
【００５３】
一方、ＥＵＶ露光技術を用いてトレンチパターン等を形成する場合は、本発明が適用可能である。以下、本発明の適用に適したパターン設計についても説明する。
【００５４】
ＥＵＶ露光の場合、露光光がマスクに対して斜め入射するため、入射方向および反射方向を含む面に垂直な方向に延びるパターンは細くなり、この面に平行な方向に延びるパターンは太くなる傾向がある。図４のグラフでは、下側の曲線群が前者であり、上側の曲線群が後者である。実際には、光近接効果補正を用いて、両者の寸法差は補正することができる。
【００５５】
図４で表示している値は、各コヒーレンシーごとにほぼ孤立パターンとなる最大のピッチ線幅がマスク寸法どおりとなるようにしている。図４のグラフから判るように、ＥＵＶ露光のトレンチパターンでは、１２８ｎｍから８０ｎｍピッチまで、３２ｎｍラインで照明コヒーレンシーに依存せず、ほぼ一定となっている。
【００５６】
パターン間隔は、最終製品の歩留まりに大きな影響を与える。少品種大量生産のメモリとは異なり、多品種少量生産のＳｏＣ(System on Chip)デバイスの場合、例えば、致命欠陥サイズを緩和したり、配線容量の増加を抑制して、歩留まりを重視するために、スペース／ラインを１：１よりも若干大きくとることを実施しているため、本発明をＳｏＣ製品に適用する場合に特に有効である。
【００５７】
本発明において、照明コヒーレンシーの変化により寸法変化が許容できるピッチを、マスク設計上の最小ピッチとして制限することが好ましい。図４のグラフから判るように、８０ｎｍより小さいピッチでは、コヒーレンシーが高い場合（ここではσ＝０．３）とコヒーレンシーが低い場合（ここではσ＝０．７）とで寸法差が発生している。この較差は、２．５ｎｍから３．５ｎｍに及ぶことから、光近接効果補正の精度としては不充分である。
【００５８】
本発明をＳｏＣ製品に適用した場合、光近接効果補正は、照明コヒーレンシーを中程度（ここではσ＝０．５）とし、実際の露光もこの条件で行うものである。この場合には、ピッチ依存性を補正する量がわずかとなり、マスクパターンの複雑性やマスク検査の容易性が得られる等の経済効果が得られるため、照明強度の低下によるスループットの低下は抑えられることになる。
【００５９】
一方、最も高いスループットが必要になる生産量の大きい製品については、コヒーレンシーが低い条件（ここではσ＝０．７）で使うことを前提としたパターン設計を行い、光近接効果補正は、許容精度の範囲で小さい値を採用する。この場合、本発明を適用し、照明コヒーレンシーを高くすると、光近接効果補正の精度に相当する誤差配分に対して改善する方向に変化するようになる。
【００６０】
改善マスクコストの増減は、マスク寸法誤差が許容量限界での緩和量に大きく依存しているため、本発明により許容量自体を制御できることが重要となる。また、ＳｏＣ製品などの多品種少量生産では、納期が重要なため、マスク製作期間はできる限り短期間である必要がある。このとき、ユーザのプロセスに関わる不明確な部分があると、マスク寸法を計測した際の合否判定が遅れることになり、規格の緩和により合格判定とする場合であっても納期が遅延してしまう。
【００６１】
この場合、本発明を適用して、マスク寸法の計測結果に基づいて、その誤差により規定のＭＥＥＦを満足する焦点深度により合否判定することができる。これにより、そのマスクがユーザのどういう特殊条件下で使われるかを考慮することなく、計測時に合否判断ができるため、マスクの製作期間を短縮することができる。
【００６２】
マスクの製作現場では、最終のマスク寸法の予測が、途中工程での計測結果により制御可能である。マスクは、品質が非常に厳しい工程を経て製作されるため、いったん完成したマスクが規格を満足しない場合に、どのように特別な規格緩和を与えて、完成したマスクを廃棄せずに済むかは、マスクコストの観点で非常に重要である。
【００６３】
一般には、規格外のマスクはプロセスの品質を低下させることから、規格の緩和は極力行わないものとなっている。プロセスの品質低下は、代償が不明確であり、万一、不良品が発生した場合には、マスクコストを大きく上回る損失が発生するためである。
【００６４】
これに対して本発明によれば、σを小さくして、所定の値以下のＭＥＥＦを保証するような許容焦点深度を確保することにより、σの減少によって一定の品質を確保しつつ、ウエハ上の照度の低下を考慮するだけで足り、これは容易にコスト計算ができるスループットの低下として判断することができる。
【００６５】
一般に、ウエハ製作プロセスでは、ウエハ１枚当たりのスループットに起因するコストは計算済みである。予定数量のウエハを製作する際のスループットの低下は、プロセスの情報をマスクメーカに提供するのではなく、所定の規格緩和の際のコスト係数として提供できる。そのため、マスクメーカは、自己のマスク製作コストの見積もり方法を用いて、マスクを再製作するか、あるいは、マスク価格に関わる代価としてマスクを再製作しないようにするかを判断することができる。マスクの製作工程では、多種多様のマスクの生産計画が複雑に関連しているため、マスクメーカによる再製作のコストおよび納期は、一般にユーザが知ることはできない。従って、本発明によりマスクメーカが受ける利益は大きい。
【００６６】
以上説明したように、従来の方法で、マスク規格を緩和する場合には、再製作した場合のコストと、緩和した規格で導入したマスクを用いて実際の生産を行う際の転写性の劣化に伴う品質の低下とを比較考量して、規格緩和量を決定していた。そのため、後者の損失については生産上の諸条件に依存して変動するため、決定の適否を判定する経済的根拠を技術的に明確に説明できないことがある。
【００６７】
これに対して本発明では、マスク誤差の影響を当初の影響範囲内にするように照明σを調整している。そのため、照明σの減少により、主要な損失関数として、照明光量の低下によるスループットの低下を考慮できることから、スループット低下に起因した経済的根拠を明確に提供することができる。
【００６８】
照明σの減少による他の影響として、光学系の結像特性が変化する点である。ＡｒＦ光を用いた超解像リソグラフと異なって、ＥＵＶ露光で円形照明を用いる場合、パターン依存性（幅やピッチ）が連続的に微小な量となり、特に、トレンチパターンまたはホールパターンでは、照明σの減少により、一般にはパターン転写品質が向上する。
【００６９】
ＥＵＶ露光においても光近接効果補正（ＯＰＣ）が用いられているため、この補正の互換性が問題となる。しかし、この補正で互換性が問題となるのは、ロジックパターンなどパターンが不規則に変化する場合の補正であって、ラインエンドやコーナーおよび周辺パターンの影響部分で、ラインパターンまたはホールパターンの規則的パターンのコントラストと異なる場合についての補正である。
【００７０】
本発明では、特定しているゲート幅などのＣＤ(Critical Dimension)の許容ばらつきに対して変化量は緩く、またホットスポット(Hot Spot)と称されるパターンショートやパターンオープンの発生し易い部分については、投影後の忠実性が向上するようになり、基本的にはマージンが増加するようになる。
【００７１】
照明σの減少によって、干渉性の増加による転写性の変化は不明であるが、本発明が適用されるマスク寸法のばらつきや平均量の変化は微少量であり、σによる変化量も原則的には小さく抑えられるはずのものである。また、ＡｒＦ露光技術で用いられるレジストの透過率に比べ、ＥＵＶ露光光ではレジストでの吸収が大きく、定在波効果も小さいため、実際に多少の確認実験を行うことにより回避することは容易である。
【００７２】
以上のように、高価なマスクで規格外のばらつきが発生した場合でも、プロセスマージンを確保しながらマスク規格を緩和できるため、マスクコストを低減できる。その結果、多品種少量生産の製品についての収益が向上する。
【００７３】
なお、照明光学系のコヒーレンシーを変更した際に、ウエハ寸法の変化のパターンピッチ依存性が許容範囲内になるように、パターンピッチの最小値を制限するようにした反射型マスクを用いることが好ましい。
【００７４】
また、ウエハ寸法の変化のパターンピッチ依存性が最も小さくなるように、基準となる照明光学系のコヒーレンシーを設定し、照明光学系のコヒーレンシーを変更した場合に発生する誤差を抑えるようにしてもよい。
【００７５】
また、マスクに設けるパターンのピッチの変化によるウエハ寸法の変化を、マスク上の寸法を変化させて補正する量は、最適値よりも小さくすることにより、照明光学系のコヒーレンシーを変更した場合に発生する誤差を抑えるようにしてもよい。
【００７６】
実施の形態２．
図５は、本発明に係るＥＵＶ露光方法の一例を示すフローチャートである。まずステップａ１において、予め設定した照明コヒーレンシーの低い、即ち、σが大きい条件でマスクの寸法規格を設定し、その規格に従って製作したマスクの寸法を測定して検査を行う。
【００７７】
次に、ステップａ２において、測定した結果に基づいて、当該マスクを用いてσが大きい条件で露光できる寸法誤差になっているか否かを判定する。この判定結果に合格すれば、ステップａ５へ移行して、所定のσが大きい条件で、当該マスクを用いた露光作業を実施する。
【００７８】
一方、ステップａ２で判定条件を満たさない場合は、ステップａ３へ移行し、当該マスクに搭載されているパターンについて、所定の照明コヒーレンシーより低い、即ち、σがより小さい条件で露光した場合に想定される転写リニアリティのチェックを行う。転写リニアリティとは、パターンピッチに依存して、マスクパターンがウエハに転写される際に発生する誤差を意味する。パターン寸法が予めバイアスされている場合も含めて、転写リニアリティをチェックすることにより、σを変化させた場合に発生する転写誤差を事前に予測して防止することができる。
【００７９】
次に、ステップａ４において、転写リニアリティが不可であれば、ステップａ３に戻って、さらにより小さいσの条件で転写リニアリティのチェックを行う。転写リニアリティが合格すれば、ステップａ５へ移行して、最終的に決定したσの条件で、当該マスクを用いた露光作業を実施する。
【００８０】
具体的に説明すると、予め設定した大きいσの値を０．７として、許容焦点深度を±５０ｎｍ確保できるように、マスク寸法のばらつきを±５ｎｍと設定する。この場合、±５０ｎｍの焦点位置では、σ＝０．７のときＭＥＥＦが１．２であるため、転写寸法ばらつきの許容量は±５ｎｍ×１．４で、ウエハ上に転写される寸法にマスク倍率を乗算した値のばらつきを±７ｎｍと想定している。
【００８１】
そして、マスク寸法を計測した結果、寸法ばらつきが±６ｎｍであった場合、±５０ｎｍの焦点位置では、σ＝０．７のときＭＥＥＦ＝１．４であるため、この焦点位置での転写ばらつきは±６ｎｍ×１．４＝±８．４ｎｍとなる。ここで、小さいσの値を０．３とするとＭＥＥＦが０．８となるため、転写ばらつきは±６ｎｍ×０．８＝±４．８ｎｍとなり、この転写ばらつきの予想値にマスク倍率を乗算した値が規格範囲となる。
【００８２】
そして、小さいσとした際に当該パターンの寸法変化量が−２ｎｍであることがリニアリティチェックで確認されると、当該パターンは−６．８ｎｍ〜＋２．８ｎｍの範囲に収まることが判り、当該マスクを用いて、小さいσ＝０．３の条件で露光を実施した場合、所望の寸法精度が得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、微細かつ高精度なパターンを含む半導体装置を効率よく製造できることから、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】トレンチパターンおよびホールパターンでマスク近傍の像を光線を用いて簡略に示した説明図である。
【図２】ＭＥＥＦとデフォーカス量との関係を示すグラフであり、図２（ａ）〜図２（ｃ）はそれぞれσ＝０．３、０．５、０．７の場合である。
【図３】許容焦点深度とσの関係を示す説明図である。
【図４】空間像におけるスルーピッチ精度の評価結果を示すグラフである。
【図５】本発明に係る露光方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１０  反射型マスク、  １１  反射膜、  １２  吸収膜。
【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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