露光量評価方法およびフォトマスク
【課題】ＥＵＶ光以外の波長を有した露光光を容易に評価する露光量評価方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、フォトマスクが、露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜を有している。また、フォトマスクは、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンを有している。そして、フォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットする。前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する。そして、前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する。
【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、フォトマスクが、露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜を有している。また、フォトマスクは、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンを有している。そして、フォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットする。前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する。そして、前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光量評価方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化に伴って、例えば、回路線幅が４０ｎｍ未満の微細回路製造では、ＡｒＦ露光装置よりも波長の短いＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet）露光装置による製造が検討されてきており、１３．５ｎｍを中心波長とするＥＵＶ光源の開発が進められてきている。このようなＥＵＶ露光装置では、屈折光学系を構成する適切なレンズ材料（高透過率、屈折率差）が存在せず、また空気中の透過率も悪いので、真空反射光学系と反射型マスクとを用いる必要がある。
【０００３】
また、ＥＵＶ光領域に対し、単層で高反射率を有する材料も存在しない。このため、ＥＵＶ露光で用いる全ての反射ミラー／マスクは、Bragg反射条件に整合した２種類以上の異なる材料（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ等）からなる多層膜を表面に形成することで、反射率を向上させている。
【０００４】
ところが、ＥＵＶ露光では、各反射ミラーの反射率が１枚当たり７０％ぐらいが上限である。このため、ＥＵＶ光学系で必要な反射ミラーの枚数（例えば１５枚程度）を考慮すると、初期ＥＵＶ光量に対してウエハに照射される光量は、（０．７）＾１５＝０．４７％となる。したがって、光源出力をいかに上げるか、光の伝播効率をいかに上げるかが大きな技術課題となっている。
【０００５】
ＥＵＶ光源には、放電プラズマ型またはレーザプラズマ型があり、プラズマ種としてはＸｅ、Ｓｎなどが用いられている。プラズマからは、ＥＵＶ光の他にも種々の波長の光（Outband成分）が発生する。そして、反射光学系では色分散が存在しないので、各波長に対応する反射率で減衰した光量がマスクやウエハまで到達する。ＥＵＶレジストは、ＤＵＶ（Deep Ultra Violet）領域（１００ｎｍ〜２００ｎｍ台）に対する感光特性を有しているので、ＤＵＶ光がパターン転写特性に影響を与えることが懸念される。
【０００６】
ＤＵＶ光などのOutbandが露光領域内でどのような分布をしているかを高精度に評価する方法の１つとして、ウエハステージ上やマスクステージ上などにＤＵＶ光を計測する光量モニターを設置する方法がある。しかしながら、この方法では、装置構成が複雑になるとともに、ＤＵＶ光の計測に手間を要する。このため、ＤＵＶ光などのOutbandを容易に評価することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１０１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一つの実施形態は、ＥＵＶ光以外の波長を有した露光光を容易に評価する露光量評価方法およびフォトマスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの実施形態によれば、露光量評価方法が、セットステップと、照射ステップと、光量測定ステップと、を含んでいる。セットステップでは、フォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットする。フォトマスクは、露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンとを有している。照射ステップでは、前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する。光量測定ステップでは、前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＥＵＶ吸収層をＴａで構成し、ＤＵＶ吸収層をＣｒで構成した場合のマスクの構成を示す図である。
【図４】図４は、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層におけるＤＵＶ光の反射率特性を示す図である。
【図５】図５は、露光量モニターパターンを説明するための図である。
【図６】図６は、ＤＵＶ光を基板で吸収する場合のマスクの構成を示す図である。
【図７】図７は、図６に示したマスクにより得られる光強度分布シミュレーション結果を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した光強度分布の強度和計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光量評価方法およびフォトマスクを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、ＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。ＥＵＶ露光装置１は、ウエハ２０などの基板にＥＵＶ光を照射して、ＥＵＶ露光を行う装置である。ＥＵＶ露光装置１は、製品ウエハ（図示せず）への露光を行う際には、回路パターン（マスクパターン）が形成されたマスク（図示せず）を用いて、製品ウエハへの露光を行う。また、ＥＵＶ露光装置１は、ＤＵＶ光などのＥＵＶ光以外の長波長を有したOutband（ＤＵＶ光など）を評価する際には、露光量評価用のマスク（フォトマスク）２Ｘを用いて、ウエハ２０への露光を行う。
【００１３】
本実施の形態では、マスク２Ｘを用いて、ウエハ２０上への露光を行なう。そして、ウエハ２０上で得られた光強度に基づいて、ＥＵＶ露光装置１がウエハ２０に照射するＤＵＶ光の光量が評価される。
【００１４】
ＥＵＶ露光装置１は、光源（図示せず）から送られてくる露光光Ｌを、反射ミラー１１を介してマスク２Ｘに送る。マスク２Ｘで露光光Ｌの一部が反射された後、露光光Ｌは、反射ミラー１２〜１７を介してウエハ２０に照射される。
【００１５】
光源は、例えば放電プラズマ型の光源またはレーザプラズマ型の光源であり、プラズマ種としてはＸｅ、Ｓｎなどが用いられる。光源からウエハ２０に送られてくる露光光Ｌには、ＥＵＶ光とともに、ＥＵＶ光とは波長の異なるＤＵＶ光などが含まれている。
【００１６】
図２は、第１の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。図２では、マスク２Ｘの断面構成を示している。マスク２Ｘでは、低熱膨張率で高平坦な基板（ガラス基板などのマスク基板）２１上に、ＥＵＶ光（ＥＵＶ領域の中心波長＝１３．５ｎｍ）に対して高反射率を有するＥＵＶ反射層２２Ｘが積層されている。さらに、ＥＵＶ反射層２２Ｘの上層側に、ＤＵＶ光を反射し且つＥＵＶ光を吸収するＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘが積層されている。そして、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの上層側に、ＥＵＶ光およびＤＵＶ光を吸収する吸収層２４Ｘ（ＤＵＶ光領域に対する低反射材）が積層されている。
【００１７】
マスク２Ｘでは、吸収層２４Ｘを用いて、露光量モニターパターン状にマスクパターンが形成されている。露光量モニターパターンを形成する際には、電子ビーム描画装置などによって吸収層２４Ｘ上にレジストパターンが形成され、レジストパターン上から吸収層２４Ｘがエッチングされる。
【００１８】
ＥＵＶ露光装置１を用いてウエハ２０上に露光光Ｌを照射した場合には、ウエハ２０上にＥＵＶ光とＤＵＶ光が照射される。このＤＵＶ光を測定する際には、マスク２ＸをＥＵＶ露光装置１にセットしておく。
【００１９】
マスク２Ｘに対して、吸収層２４Ｘ側からＥＵＶ光を照射すると、吸収層２４ＸやＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘでは、ＥＵＶ光が吸収される。一方、ＤＵＶ光は、吸収層２４Ｘでは吸収され、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘでは反射される。したがって、吸収層２４Ｘを用いて形成されているマスクパターンに応じたパターンがウエハ２０上に転写される。
【００２０】
つぎに、マスク２Ｘの具体例について説明する。マスク２Ｘは、例えば、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３ＸをＴａ（タンタル）で構成し、吸収層２４ＸをＣｒ（クロム）で構成しておく。
【００２１】
図３は、ＥＵＶ吸収層をＴａで構成し、ＤＵＶ吸収層をＣｒで構成した場合のマスクの構成を示す図である。図３では、マスク２Ｘの一例であるマスク２Ａの断面構成を示している。マスク２Ａでは、基板２１上に、ＥＵＶ反射層２２Ｘの一例であるＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）多層膜２２Ａが積層されている。さらに、ＭｏＳｉ多層膜２２Ａの上層側には、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの一例であるＴａ層２３Ａが積層されている。そして、Ｔａ層２３Ａの上層側には、吸収層２４Ｘの一例であるＣｒ層２４Ａが積層されている。マスク２Ａでは、Ｃｒ層２４Ａを用いて露光量モニターパターンが形成されている。
【００２２】
図４は、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層におけるＤＵＶ光の反射率特性を示す図である。図４に示すグラフの横軸は、マスク２Ａ（マスク２Ｘ）上の座標であり、縦軸は、マスク２Ａ（マスク２Ｘ）での反射率である。Ｔａ層２３Ａ（ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘ）およびＣｒ層２４Ａ（吸収層２４Ｘ）では、ＥＵＶ光を吸収する。したがって、ＥＵＶ光の反射率特性Ｅは、マスク２Ａ上の全面で略０となる。
【００２３】
一方、ＤＵＶ光は、Ｔａ層２３Ａで反射され、Ｃｒ層２４Ａで吸収される。したがって、ＤＵＶ光の反射率特性Ｄは、Ｔａ層２３Ａに対応する位置では所定値を示し、Ｃｒ層２４Ａに対応する位置では略０となる。
【００２４】
これにより、マスク２ＡにＥＵＶ光が照射されても、ウエハ２０にはＥＵＶ光が照射されない。一方、Ｔａ層２３Ａに対応する位置で反射されたＤＵＶ光は、ウエハ２０上に照射される。したがって、Ｃｒ層２４Ａの有無に応じた反射率のパターン分布をウエハ２０上に形成することが可能となる。
【００２５】
図５は、露光量モニターパターンを説明するための図である。露光量モニターパターン５は、ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の光強度（露光量）を測定するためのマスクパターンである。図５の（ａ）に示すように、露光量モニターパターン５は、ライン＆スペースパターンで構成されている。ライン＆スペースパターンは、ラインパターンとスペースパターン（スペース領域）とが、所定の周期で交互に配置されたパターンである。露光量モニターパターン５のライン＆スペースパターンは、パターンピッチが同じでラインパターンとスペースパターンのデューティ比が少しずつ変化するよう構成されている。
【００２６】
具体的には、露光量モニターパターン５の左端部および右端部には、ラインパターンの幅に対してスペースパターンの幅が広い（デューティ比が大きい）ライン＆スペースパターンが配置されている。そして、露光量モニターパターン５の中心部に近づくに従って、デューティ比が小さいライン＆スペースパターンが配置されている。これにより、露光量モニターパターン５の左端部および右端部には、最も大きなデューティ比のライン＆スペースパターンが配置され、露光量モニターパターン５の中心部には、最も小さなデューティ比のライン＆スペースパターンが配置されている。
【００２７】
ＥＵＶ光よりも長い波長領域で検出対象となる波長領域（ＤＵＶ領域）の中心波長をλとし、ＥＵＶ露光装置１の投影光学系開口数をＮＡとし、有効光源の大きさをσとした場合、露光量モニターパターン５のラインパターンとスペースパターンとが配置される周期（ピッチ）Ｐとして、以下の式（１）で示される値を設定する。
Ｐ＜λ／｛（１＋σ）ＮＡ｝・・・（１）
【００２８】
露光量モニターパターン５にＥＵＶ光およびＤＵＶ光を照射すると、露光量モニターパターン５ではＤＵＶ光の一部が反射されてウエハ２０に照射される。ウエハ２０に照射されるＤＵＶ光は、露光量モニターパターン５のパターン形状に応じた光強度を有している。
【００２９】
図５の（ｂ）に示すグラフの横軸は、露光量モニターパターン５上での座標であり、縦軸は、ウエハ２０上での光強度である。同図に示すように、露光量モニターパターン５のうちデューティ比の大きな位置では、光強度が小さくなり、デューティ比の小さな位置では、光強度が大きくなる。
【００３０】
具体的には、露光量モニターパターン５の左端部および右端部（デューティ比が最大の位置）に対応するウエハ２０上の位置では、光強度が最小となる。そして、露光量モニターパターン５の中心部に対応するウエハ２０上の位置に近づくに従って、光強度が大きくなる。これにより、露光量モニターパターン５の中心部（デューティ比が最小の位置）に対応するウエハ２０上の位置では、光強度が最大となる。本設定条件下では、少なくともＤＵＶ光領域における光強度分布は、露光時のフォーカス変動に対して非常に感度が低くなることが知られている。この為、露光領域内のＤＵＶ露光量分布を本露光量モニターパターンで、他のプロセス変動要因から切り離して高精度に評価することが可能となる。
【００３１】
なお、露光量モニターパターン５を複数パターン準備しておき、各露光量モニターパターン５に種々の被覆率を有した周辺パターンを配置してもよい。これにより、被覆率に応じたＤＵＶ光の光強度を評価することが可能となる。
【００３２】
ＥＵＶ露光装置１によってウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光を評価する際には、ウエハ２０上に予めＥＵＶレジストを塗布しておく。そして、マスク２Ａを用いてウエハ２０に露光光Ｌを照射し、その後、ウエハ２０を現像する。これにより、フォーカス位置に鈍感なＤＵＶ転写像（転写パターン）がウエハ２０上に形成される。この後、ＤＵＶ転写像のパターン形状に基づいて、ウエハ２０上へのＤＵＶ光の露光量が求められる。
【００３３】
例えば、ＤＵＶ光の露光量と、ウエハ上に形成されるＤＵＶ転写像のパターン形状との相関関係を予め取得しておく。そして、この相関関係と、ウエハ２０上に形成されたＤＵＶ転写像のパターン形状に基づいて、ＤＵＶ光の露光量が求められる。これにより、ＤＵＶ光領域の露光量分布を定量的に評価することが可能となる。
【００３４】
なお、露光量評価用のマスク（マスク２Ｘ，２Ａ、後述するマスク２Ｂ）と、製品ウエハを露光するに用いる製品マスクとは、ＤＵＶ光の反射率やＥＵＶ光の反射率が異なる場合がある。このような場合には、露光量評価用のマスクと、製品マスクとの間の、反射率（ＤＵＶ光やＥＵＶ光の反射率）の差を考慮して、製品ウエハに照射されるＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。換言すると、露光量評価用のマスクと、製品マスクとの間の、反射率の差に基づいて、求めたウエハ２０上へのＤＵＶ光の露光量を補正し、これにより、製品ウエハに照射されるＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。
【００３５】
ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の露光量を求めた後には、この露光量測定の際に形成したウエハ２０上のパターン形状と、以降の定期検査時などの際に形成するウエハ２０上のパターン形状と、を比較することによって、ＤＵＶ光の露光量変動を検査してもよい。
【００３６】
なお、本実施の形態では、ウエハ２０上にパターンを形成した後にＤＵＶ光の露光量を求めたが、ウエハ２０上にパターンを形成することなくＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。この場合、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーや、その他の受光素子等を用いて、ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の露光量を検出してもよい。
【００３７】
なお、本実施の形態では、マスク２ＡがＤＵＶ光をＣｒ層２４Ａで吸収する構成としたが、ＤＵＶ光をＣｒ層２４Ａ以外の層（例えば、基板２１）で吸収させてもよい。図６は、ＤＵＶ光を基板で吸収する場合のマスクの構成を示す図である。図６では、マスク２Ｂの断面構成を示している。
【００３８】
マスク２Ｂは、基板２１上に、ＥＵＶ反射層２２Ｘの一例であるＭｏＳｉ多層膜２２Ｂが積層されている。基板２１は、ＤＵＶ光およびＥＵＶ光に対して低反射性の部材（例えば、透明部材）で構成しておく。ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂの上層側には、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの一例であるＴａ層２３Ｂが積層されている。そして、マスク２Ｂでは、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢおよびＴａ層２３Ｂを用いて露光量モニターパターン５が形成されている。マスク２Ｂでは、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢとＴａ層２３Ｂに同じ形状のパターニングを行うことにより、露光量モニターパターン５が形成されている。
【００３９】
露光量モニターパターンを形成する際には、電子ビーム描画装置などによってＴａ層２３Ｂ上にレジストパターンが形成され、レジストパターン上からＴａ層２３ＢおよびＭｏＳｉ多層膜２２Ｂがエッチングされる。
【００４０】
このように、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢとＴａ層２３Ｂを露光量モニターパターン形状に削り込んでおくことで、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂが削り込まれた先の層（基板２１）では、ＥＵＶ光の反射率を略０にすることが可能となる。
【００４１】
マスク２Ｂに対して、Ｔａ層２３Ｂ側からＥＵＶ光を照射すると、Ｔａ層２３ＢではＥＵＶ光が吸収され、基板２１では、ＥＵＶ光を透過させる。一方、ＤＵＶ光は、Ｔａ層２３Ｂで反射され、基板２１ではＤＵＶ光を透過させる。したがって、Ｔａ層２３Ｂ、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂに形成されているマスクパターン（露光量モニターパターン５）に応じたパターンがウエハ２０上に転写される。
【００４２】
図７に転写像のシミュレーション結果を示す。図７は、図６に示したマスクにより得られる光強度分布シミュレーション結果を示す図である。図７に示すグラフは、横軸が座標であり、縦軸が光強度分布である。特性３２は、ＥＵＶ光（中心波長１３．５ｎｍ）の光強度分布シミュレーション結果であり、特性３１は、ＤＵＶ光（中心波長１９９ｎｍ）の光強度分布シミュレーション結果である。シミュレーション条件としては、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．８を選択した。本条件では、ＥＵＶの反射光量がＥＵＶ吸収層に対応する箇所でも相対的に大きく、ＤＵＶ光測定精度を劣化させることが懸念される。
【００４３】
図８にＥＵＶ＋ＤＵＶ光の合成像と、３００ｎｍほどデフォーカスさせた位置での合成像結果を示す。図８は、図７に示した光強度分布の強度和計算結果を示す図である。図８に示すグラフは、横軸が座標であり、縦軸が光強度分布である。特性３３は、ＥＵＶ光強度とＤＵＶ光強度の強度和（ＥＵＶ光とＤＵＶ光の合成像）であり、特性３４は、ＥＵＶ光とＤＵＶ光の合成像（デフォーカス）である。ＥＵＶ光による像強度が変動して合成像にも影響を与えることがわかる。精度を上げるためにはＥＵＶ吸収層２３ＢでのＥＵＶ光の反射率を低下させるために、２３Ｂ上にＥＵＶ反射量を低下させる膜を追加形成する、あるいは２３Ｂ膜厚を従来よりも厚く形成しておいてもよい。
【００４４】
なお、マスク２Ｘの構成としては、ＥＵＶ反射層２２Ｘと、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘとの間にバッファ層を設けてもよい。また、本実施の形態では、マスク２ＸがＥＵＶ反射層２２Ｘを有する構成としたが、マスク２Ｘは、ＥＵＶ反射層２２Ｘを有していなくてもよい。また、マスク２ＢがＭｏＳｉ多層膜２２Ｂを有する構成としたが、マスク２Ｂは、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂを有していなくてもよい。
【００４５】
また、吸収層２４Ｘは、Ｃｒ層２４Ａに限らず、Ｃ膜、Ｃｒ／ＣｒＯ膜、ＣｒＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、Ｃｒ／Ｆ膜などのＤＵＶ光に対する低反射材を含む構成であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、露光量モニターパターン５を、ＤＵＶ光を吸収する吸収層２４Ｘ（低反射材）で形成したが、露光量モニターパターン５を、ＤＵＶ光を高反射率で反射する反射層、例えばＲｕ膜、Ｓｉ膜、Ａｌ膜等で形成してもよい。
【００４７】
換言すると、露光量モニターパターン５は、ＤＵＶ光の反射率が異なる２種類の膜を用いて形成しておけばよい。例えば、マスク２Ｘの場合、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの位置に第１のＤＵＶ光反射率を有した膜を積層し、この膜の上層側（吸収層２４Ｘの位置）に第２のＤＵＶ光反射率を有した露光量モニターパターン５を形成しておく。
【００４８】
また、マスク２Ｂの場合、基板２１を第３のＤＵＶ光反射率を有した部材で構成し、この部材の上層側（Ｔａ２３Ｂの位置）に第４のＤＵＶ光反射率を有した露光量モニターパターン５を形成しておく。
【００４９】
ここでの第１のＤＵＶ光反射率と、第２のＤＵＶ光反射率との差は、例えば１５％以上である。また、第３のＤＵＶ光反射率と、第４のＤＵＶ光反射率との差は、例えば１５％以上である。
【００５０】
例えば、Ｔａ膜のＤＵＶ反射率は１９％であり、ガラス基板のＤＵＶ反射率は４％である。また、ＣｒＮ膜のＤＵＶ反射率は１８％であり、Ｒｕ膜のＤＵＶ反射率は６７％であり、Ｓｉ膜のＤＵＶ反射率は５４％である。露光量モニターパターン５は、このような種々のＤＵＶ反射率を有した膜層の組み合わせを用いて形成される。
【００５１】
また、第１のＤＵＶ光反射率を有した膜でのＥＵＶ光反射率と、露光量モニターパターン５でのＥＵＶ光反射率との差は、小さいほどよい。また、基板２１でのＥＵＶ光反射率と、露光量モニターパターン５でのＥＵＶ光反射率との差は、小さいほどよい。
【００５２】
また、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘは、ＥＵＶ光を吸収する層に限らず、ＥＵＶ光を透過させる層であってもよい。また、基板２１は、ＤＵＶ光やＥＵＶ光を透過させる部材に限らず、ＤＵＶ光やＥＵＶ光を吸収する部材で構成してもよい。
【００５３】
ＤＵＶ光領域の露光量分布を求めた後、露光量分布に基づいて、Outband成分による露光の影響を含めたパターン転写予測を行うことが可能となる。パターン転写予測を行う際には、ＤＵＶ光領域の露光量分布に基づいてＥＵＶフレア計算などを行うことで、高精度なパターン転写予測を行うことが可能となる。また、パターン転写予測の予測結果に基づいて、マスクパターン（設計パターン）の補正を行うことが可能となる。
【００５４】
必要に応じてマスクパターンが補正された後、製品マスクを用いて半導体装置（半導体集積回路）が製造される。製品マスクは、基板上にＥＵＶ光の反射層が形成され、ＥＵＶ光の反射層上にＥＵＶ光の吸収層が形成されている。そして、ＥＵＶ光の吸収層に回路パターンが形成されている。
【００５５】
半導体装置を製造する際には、製品マスクがＥＵＶ露光装置１にセットされる。そして、レジストの塗布されたウエハに製品マスクを用いて製品ウエハへの露光が行なわれる。製品マスクに対して、ＥＵＶ光の吸収層側からＥＵＶ光を照射すると、ＥＵＶ光の吸収層では、ＥＵＶ光が吸収され、ＥＵＶ光の反射層ではＥＵＶ光が反射される。したがって、ＥＵＶ光の吸収層を用いて形成されている回路パターンに応じたパターンが製品ウエハ上に転写される。
【００５６】
この後、製品ウエハが現像されて製品ウエハ上にレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側がエッチングされる。これにより、レジストパターンに対応する実パターンが製品ウエハ上に形成される。半導体装置を製造する際には、上述したマスクパターンの補正処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に行われる。
【００５７】
このように実施の形態によれば、ＤＵＶ光の反射率差を有した少なくとも２種類の膜を用いて露光量モニターパターンを形成しているので、ＥＵＶ光以外の波長を有した露光光を容易に評価することが可能となる。したがって、ＥＵＶ露光装置１を用いてＥＵＶ露光した際の、製品ウエハ上でのパターン転写特性を精度良く予測することが可能となる。
【００５８】
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】
【００５９】
１…ＥＵＶ露光装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｘ…マスク、５…露光量モニターパターン、２０…ウエハ、２１…基板、２２Ａ，２２Ｂ…ＭｏＳｉ多層膜、２２Ｘ…ＥＵＶ反射層、２３Ａ，２３Ｂ…Ｔａ層、２３Ｘ…ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層、２４Ａ…Ｃｒ層、２４Ｘ…吸収層。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光量評価方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化に伴って、例えば、回路線幅が４０ｎｍ未満の微細回路製造では、ＡｒＦ露光装置よりも波長の短いＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet）露光装置による製造が検討されてきており、１３．５ｎｍを中心波長とするＥＵＶ光源の開発が進められてきている。このようなＥＵＶ露光装置では、屈折光学系を構成する適切なレンズ材料（高透過率、屈折率差）が存在せず、また空気中の透過率も悪いので、真空反射光学系と反射型マスクとを用いる必要がある。
【０００３】
また、ＥＵＶ光領域に対し、単層で高反射率を有する材料も存在しない。このため、ＥＵＶ露光で用いる全ての反射ミラー／マスクは、Bragg反射条件に整合した２種類以上の異なる材料（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ等）からなる多層膜を表面に形成することで、反射率を向上させている。
【０００４】
ところが、ＥＵＶ露光では、各反射ミラーの反射率が１枚当たり７０％ぐらいが上限である。このため、ＥＵＶ光学系で必要な反射ミラーの枚数（例えば１５枚程度）を考慮すると、初期ＥＵＶ光量に対してウエハに照射される光量は、（０．７）＾１５＝０．４７％となる。したがって、光源出力をいかに上げるか、光の伝播効率をいかに上げるかが大きな技術課題となっている。
【０００５】
ＥＵＶ光源には、放電プラズマ型またはレーザプラズマ型があり、プラズマ種としてはＸｅ、Ｓｎなどが用いられている。プラズマからは、ＥＵＶ光の他にも種々の波長の光（Outband成分）が発生する。そして、反射光学系では色分散が存在しないので、各波長に対応する反射率で減衰した光量がマスクやウエハまで到達する。ＥＵＶレジストは、ＤＵＶ（Deep Ultra Violet）領域（１００ｎｍ〜２００ｎｍ台）に対する感光特性を有しているので、ＤＵＶ光がパターン転写特性に影響を与えることが懸念される。
【０００６】
ＤＵＶ光などのOutbandが露光領域内でどのような分布をしているかを高精度に評価する方法の１つとして、ウエハステージ上やマスクステージ上などにＤＵＶ光を計測する光量モニターを設置する方法がある。しかしながら、この方法では、装置構成が複雑になるとともに、ＤＵＶ光の計測に手間を要する。このため、ＤＵＶ光などのOutbandを容易に評価することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１０１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一つの実施形態は、ＥＵＶ光以外の波長を有した露光光を容易に評価する露光量評価方法およびフォトマスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの実施形態によれば、露光量評価方法が、セットステップと、照射ステップと、光量測定ステップと、を含んでいる。セットステップでは、フォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットする。フォトマスクは、露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンとを有している。照射ステップでは、前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する。光量測定ステップでは、前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＥＵＶ吸収層をＴａで構成し、ＤＵＶ吸収層をＣｒで構成した場合のマスクの構成を示す図である。
【図４】図４は、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層におけるＤＵＶ光の反射率特性を示す図である。
【図５】図５は、露光量モニターパターンを説明するための図である。
【図６】図６は、ＤＵＶ光を基板で吸収する場合のマスクの構成を示す図である。
【図７】図７は、図６に示したマスクにより得られる光強度分布シミュレーション結果を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した光強度分布の強度和計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光量評価方法およびフォトマスクを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、ＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。ＥＵＶ露光装置１は、ウエハ２０などの基板にＥＵＶ光を照射して、ＥＵＶ露光を行う装置である。ＥＵＶ露光装置１は、製品ウエハ（図示せず）への露光を行う際には、回路パターン（マスクパターン）が形成されたマスク（図示せず）を用いて、製品ウエハへの露光を行う。また、ＥＵＶ露光装置１は、ＤＵＶ光などのＥＵＶ光以外の長波長を有したOutband（ＤＵＶ光など）を評価する際には、露光量評価用のマスク（フォトマスク）２Ｘを用いて、ウエハ２０への露光を行う。
【００１３】
本実施の形態では、マスク２Ｘを用いて、ウエハ２０上への露光を行なう。そして、ウエハ２０上で得られた光強度に基づいて、ＥＵＶ露光装置１がウエハ２０に照射するＤＵＶ光の光量が評価される。
【００１４】
ＥＵＶ露光装置１は、光源（図示せず）から送られてくる露光光Ｌを、反射ミラー１１を介してマスク２Ｘに送る。マスク２Ｘで露光光Ｌの一部が反射された後、露光光Ｌは、反射ミラー１２〜１７を介してウエハ２０に照射される。
【００１５】
光源は、例えば放電プラズマ型の光源またはレーザプラズマ型の光源であり、プラズマ種としてはＸｅ、Ｓｎなどが用いられる。光源からウエハ２０に送られてくる露光光Ｌには、ＥＵＶ光とともに、ＥＵＶ光とは波長の異なるＤＵＶ光などが含まれている。
【００１６】
図２は、第１の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。図２では、マスク２Ｘの断面構成を示している。マスク２Ｘでは、低熱膨張率で高平坦な基板（ガラス基板などのマスク基板）２１上に、ＥＵＶ光（ＥＵＶ領域の中心波長＝１３．５ｎｍ）に対して高反射率を有するＥＵＶ反射層２２Ｘが積層されている。さらに、ＥＵＶ反射層２２Ｘの上層側に、ＤＵＶ光を反射し且つＥＵＶ光を吸収するＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘが積層されている。そして、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの上層側に、ＥＵＶ光およびＤＵＶ光を吸収する吸収層２４Ｘ（ＤＵＶ光領域に対する低反射材）が積層されている。
【００１７】
マスク２Ｘでは、吸収層２４Ｘを用いて、露光量モニターパターン状にマスクパターンが形成されている。露光量モニターパターンを形成する際には、電子ビーム描画装置などによって吸収層２４Ｘ上にレジストパターンが形成され、レジストパターン上から吸収層２４Ｘがエッチングされる。
【００１８】
ＥＵＶ露光装置１を用いてウエハ２０上に露光光Ｌを照射した場合には、ウエハ２０上にＥＵＶ光とＤＵＶ光が照射される。このＤＵＶ光を測定する際には、マスク２ＸをＥＵＶ露光装置１にセットしておく。
【００１９】
マスク２Ｘに対して、吸収層２４Ｘ側からＥＵＶ光を照射すると、吸収層２４ＸやＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘでは、ＥＵＶ光が吸収される。一方、ＤＵＶ光は、吸収層２４Ｘでは吸収され、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘでは反射される。したがって、吸収層２４Ｘを用いて形成されているマスクパターンに応じたパターンがウエハ２０上に転写される。
【００２０】
つぎに、マスク２Ｘの具体例について説明する。マスク２Ｘは、例えば、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３ＸをＴａ（タンタル）で構成し、吸収層２４ＸをＣｒ（クロム）で構成しておく。
【００２１】
図３は、ＥＵＶ吸収層をＴａで構成し、ＤＵＶ吸収層をＣｒで構成した場合のマスクの構成を示す図である。図３では、マスク２Ｘの一例であるマスク２Ａの断面構成を示している。マスク２Ａでは、基板２１上に、ＥＵＶ反射層２２Ｘの一例であるＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）多層膜２２Ａが積層されている。さらに、ＭｏＳｉ多層膜２２Ａの上層側には、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの一例であるＴａ層２３Ａが積層されている。そして、Ｔａ層２３Ａの上層側には、吸収層２４Ｘの一例であるＣｒ層２４Ａが積層されている。マスク２Ａでは、Ｃｒ層２４Ａを用いて露光量モニターパターンが形成されている。
【００２２】
図４は、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層におけるＤＵＶ光の反射率特性を示す図である。図４に示すグラフの横軸は、マスク２Ａ（マスク２Ｘ）上の座標であり、縦軸は、マスク２Ａ（マスク２Ｘ）での反射率である。Ｔａ層２３Ａ（ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘ）およびＣｒ層２４Ａ（吸収層２４Ｘ）では、ＥＵＶ光を吸収する。したがって、ＥＵＶ光の反射率特性Ｅは、マスク２Ａ上の全面で略０となる。
【００２３】
一方、ＤＵＶ光は、Ｔａ層２３Ａで反射され、Ｃｒ層２４Ａで吸収される。したがって、ＤＵＶ光の反射率特性Ｄは、Ｔａ層２３Ａに対応する位置では所定値を示し、Ｃｒ層２４Ａに対応する位置では略０となる。
【００２４】
これにより、マスク２ＡにＥＵＶ光が照射されても、ウエハ２０にはＥＵＶ光が照射されない。一方、Ｔａ層２３Ａに対応する位置で反射されたＤＵＶ光は、ウエハ２０上に照射される。したがって、Ｃｒ層２４Ａの有無に応じた反射率のパターン分布をウエハ２０上に形成することが可能となる。
【００２５】
図５は、露光量モニターパターンを説明するための図である。露光量モニターパターン５は、ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の光強度（露光量）を測定するためのマスクパターンである。図５の（ａ）に示すように、露光量モニターパターン５は、ライン＆スペースパターンで構成されている。ライン＆スペースパターンは、ラインパターンとスペースパターン（スペース領域）とが、所定の周期で交互に配置されたパターンである。露光量モニターパターン５のライン＆スペースパターンは、パターンピッチが同じでラインパターンとスペースパターンのデューティ比が少しずつ変化するよう構成されている。
【００２６】
具体的には、露光量モニターパターン５の左端部および右端部には、ラインパターンの幅に対してスペースパターンの幅が広い（デューティ比が大きい）ライン＆スペースパターンが配置されている。そして、露光量モニターパターン５の中心部に近づくに従って、デューティ比が小さいライン＆スペースパターンが配置されている。これにより、露光量モニターパターン５の左端部および右端部には、最も大きなデューティ比のライン＆スペースパターンが配置され、露光量モニターパターン５の中心部には、最も小さなデューティ比のライン＆スペースパターンが配置されている。
【００２７】
ＥＵＶ光よりも長い波長領域で検出対象となる波長領域（ＤＵＶ領域）の中心波長をλとし、ＥＵＶ露光装置１の投影光学系開口数をＮＡとし、有効光源の大きさをσとした場合、露光量モニターパターン５のラインパターンとスペースパターンとが配置される周期（ピッチ）Ｐとして、以下の式（１）で示される値を設定する。
Ｐ＜λ／｛（１＋σ）ＮＡ｝・・・（１）
【００２８】
露光量モニターパターン５にＥＵＶ光およびＤＵＶ光を照射すると、露光量モニターパターン５ではＤＵＶ光の一部が反射されてウエハ２０に照射される。ウエハ２０に照射されるＤＵＶ光は、露光量モニターパターン５のパターン形状に応じた光強度を有している。
【００２９】
図５の（ｂ）に示すグラフの横軸は、露光量モニターパターン５上での座標であり、縦軸は、ウエハ２０上での光強度である。同図に示すように、露光量モニターパターン５のうちデューティ比の大きな位置では、光強度が小さくなり、デューティ比の小さな位置では、光強度が大きくなる。
【００３０】
具体的には、露光量モニターパターン５の左端部および右端部（デューティ比が最大の位置）に対応するウエハ２０上の位置では、光強度が最小となる。そして、露光量モニターパターン５の中心部に対応するウエハ２０上の位置に近づくに従って、光強度が大きくなる。これにより、露光量モニターパターン５の中心部（デューティ比が最小の位置）に対応するウエハ２０上の位置では、光強度が最大となる。本設定条件下では、少なくともＤＵＶ光領域における光強度分布は、露光時のフォーカス変動に対して非常に感度が低くなることが知られている。この為、露光領域内のＤＵＶ露光量分布を本露光量モニターパターンで、他のプロセス変動要因から切り離して高精度に評価することが可能となる。
【００３１】
なお、露光量モニターパターン５を複数パターン準備しておき、各露光量モニターパターン５に種々の被覆率を有した周辺パターンを配置してもよい。これにより、被覆率に応じたＤＵＶ光の光強度を評価することが可能となる。
【００３２】
ＥＵＶ露光装置１によってウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光を評価する際には、ウエハ２０上に予めＥＵＶレジストを塗布しておく。そして、マスク２Ａを用いてウエハ２０に露光光Ｌを照射し、その後、ウエハ２０を現像する。これにより、フォーカス位置に鈍感なＤＵＶ転写像（転写パターン）がウエハ２０上に形成される。この後、ＤＵＶ転写像のパターン形状に基づいて、ウエハ２０上へのＤＵＶ光の露光量が求められる。
【００３３】
例えば、ＤＵＶ光の露光量と、ウエハ上に形成されるＤＵＶ転写像のパターン形状との相関関係を予め取得しておく。そして、この相関関係と、ウエハ２０上に形成されたＤＵＶ転写像のパターン形状に基づいて、ＤＵＶ光の露光量が求められる。これにより、ＤＵＶ光領域の露光量分布を定量的に評価することが可能となる。
【００３４】
なお、露光量評価用のマスク（マスク２Ｘ，２Ａ、後述するマスク２Ｂ）と、製品ウエハを露光するに用いる製品マスクとは、ＤＵＶ光の反射率やＥＵＶ光の反射率が異なる場合がある。このような場合には、露光量評価用のマスクと、製品マスクとの間の、反射率（ＤＵＶ光やＥＵＶ光の反射率）の差を考慮して、製品ウエハに照射されるＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。換言すると、露光量評価用のマスクと、製品マスクとの間の、反射率の差に基づいて、求めたウエハ２０上へのＤＵＶ光の露光量を補正し、これにより、製品ウエハに照射されるＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。
【００３５】
ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の露光量を求めた後には、この露光量測定の際に形成したウエハ２０上のパターン形状と、以降の定期検査時などの際に形成するウエハ２０上のパターン形状と、を比較することによって、ＤＵＶ光の露光量変動を検査してもよい。
【００３６】
なお、本実施の形態では、ウエハ２０上にパターンを形成した後にＤＵＶ光の露光量を求めたが、ウエハ２０上にパターンを形成することなくＤＵＶ光の露光量を求めてもよい。この場合、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーや、その他の受光素子等を用いて、ウエハ２０上に照射されるＤＵＶ光の露光量を検出してもよい。
【００３７】
なお、本実施の形態では、マスク２ＡがＤＵＶ光をＣｒ層２４Ａで吸収する構成としたが、ＤＵＶ光をＣｒ層２４Ａ以外の層（例えば、基板２１）で吸収させてもよい。図６は、ＤＵＶ光を基板で吸収する場合のマスクの構成を示す図である。図６では、マスク２Ｂの断面構成を示している。
【００３８】
マスク２Ｂは、基板２１上に、ＥＵＶ反射層２２Ｘの一例であるＭｏＳｉ多層膜２２Ｂが積層されている。基板２１は、ＤＵＶ光およびＥＵＶ光に対して低反射性の部材（例えば、透明部材）で構成しておく。ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂの上層側には、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの一例であるＴａ層２３Ｂが積層されている。そして、マスク２Ｂでは、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢおよびＴａ層２３Ｂを用いて露光量モニターパターン５が形成されている。マスク２Ｂでは、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢとＴａ層２３Ｂに同じ形状のパターニングを行うことにより、露光量モニターパターン５が形成されている。
【００３９】
露光量モニターパターンを形成する際には、電子ビーム描画装置などによってＴａ層２３Ｂ上にレジストパターンが形成され、レジストパターン上からＴａ層２３ＢおよびＭｏＳｉ多層膜２２Ｂがエッチングされる。
【００４０】
このように、ＭｏＳｉ多層膜２２ＢとＴａ層２３Ｂを露光量モニターパターン形状に削り込んでおくことで、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂが削り込まれた先の層（基板２１）では、ＥＵＶ光の反射率を略０にすることが可能となる。
【００４１】
マスク２Ｂに対して、Ｔａ層２３Ｂ側からＥＵＶ光を照射すると、Ｔａ層２３ＢではＥＵＶ光が吸収され、基板２１では、ＥＵＶ光を透過させる。一方、ＤＵＶ光は、Ｔａ層２３Ｂで反射され、基板２１ではＤＵＶ光を透過させる。したがって、Ｔａ層２３Ｂ、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂに形成されているマスクパターン（露光量モニターパターン５）に応じたパターンがウエハ２０上に転写される。
【００４２】
図７に転写像のシミュレーション結果を示す。図７は、図６に示したマスクにより得られる光強度分布シミュレーション結果を示す図である。図７に示すグラフは、横軸が座標であり、縦軸が光強度分布である。特性３２は、ＥＵＶ光（中心波長１３．５ｎｍ）の光強度分布シミュレーション結果であり、特性３１は、ＤＵＶ光（中心波長１９９ｎｍ）の光強度分布シミュレーション結果である。シミュレーション条件としては、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．８を選択した。本条件では、ＥＵＶの反射光量がＥＵＶ吸収層に対応する箇所でも相対的に大きく、ＤＵＶ光測定精度を劣化させることが懸念される。
【００４３】
図８にＥＵＶ＋ＤＵＶ光の合成像と、３００ｎｍほどデフォーカスさせた位置での合成像結果を示す。図８は、図７に示した光強度分布の強度和計算結果を示す図である。図８に示すグラフは、横軸が座標であり、縦軸が光強度分布である。特性３３は、ＥＵＶ光強度とＤＵＶ光強度の強度和（ＥＵＶ光とＤＵＶ光の合成像）であり、特性３４は、ＥＵＶ光とＤＵＶ光の合成像（デフォーカス）である。ＥＵＶ光による像強度が変動して合成像にも影響を与えることがわかる。精度を上げるためにはＥＵＶ吸収層２３ＢでのＥＵＶ光の反射率を低下させるために、２３Ｂ上にＥＵＶ反射量を低下させる膜を追加形成する、あるいは２３Ｂ膜厚を従来よりも厚く形成しておいてもよい。
【００４４】
なお、マスク２Ｘの構成としては、ＥＵＶ反射層２２Ｘと、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘとの間にバッファ層を設けてもよい。また、本実施の形態では、マスク２ＸがＥＵＶ反射層２２Ｘを有する構成としたが、マスク２Ｘは、ＥＵＶ反射層２２Ｘを有していなくてもよい。また、マスク２ＢがＭｏＳｉ多層膜２２Ｂを有する構成としたが、マスク２Ｂは、ＭｏＳｉ多層膜２２Ｂを有していなくてもよい。
【００４５】
また、吸収層２４Ｘは、Ｃｒ層２４Ａに限らず、Ｃ膜、Ｃｒ／ＣｒＯ膜、ＣｒＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、Ｃｒ／Ｆ膜などのＤＵＶ光に対する低反射材を含む構成であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、露光量モニターパターン５を、ＤＵＶ光を吸収する吸収層２４Ｘ（低反射材）で形成したが、露光量モニターパターン５を、ＤＵＶ光を高反射率で反射する反射層、例えばＲｕ膜、Ｓｉ膜、Ａｌ膜等で形成してもよい。
【００４７】
換言すると、露光量モニターパターン５は、ＤＵＶ光の反射率が異なる２種類の膜を用いて形成しておけばよい。例えば、マスク２Ｘの場合、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘの位置に第１のＤＵＶ光反射率を有した膜を積層し、この膜の上層側（吸収層２４Ｘの位置）に第２のＤＵＶ光反射率を有した露光量モニターパターン５を形成しておく。
【００４８】
また、マスク２Ｂの場合、基板２１を第３のＤＵＶ光反射率を有した部材で構成し、この部材の上層側（Ｔａ２３Ｂの位置）に第４のＤＵＶ光反射率を有した露光量モニターパターン５を形成しておく。
【００４９】
ここでの第１のＤＵＶ光反射率と、第２のＤＵＶ光反射率との差は、例えば１５％以上である。また、第３のＤＵＶ光反射率と、第４のＤＵＶ光反射率との差は、例えば１５％以上である。
【００５０】
例えば、Ｔａ膜のＤＵＶ反射率は１９％であり、ガラス基板のＤＵＶ反射率は４％である。また、ＣｒＮ膜のＤＵＶ反射率は１８％であり、Ｒｕ膜のＤＵＶ反射率は６７％であり、Ｓｉ膜のＤＵＶ反射率は５４％である。露光量モニターパターン５は、このような種々のＤＵＶ反射率を有した膜層の組み合わせを用いて形成される。
【００５１】
また、第１のＤＵＶ光反射率を有した膜でのＥＵＶ光反射率と、露光量モニターパターン５でのＥＵＶ光反射率との差は、小さいほどよい。また、基板２１でのＥＵＶ光反射率と、露光量モニターパターン５でのＥＵＶ光反射率との差は、小さいほどよい。
【００５２】
また、ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層２３Ｘは、ＥＵＶ光を吸収する層に限らず、ＥＵＶ光を透過させる層であってもよい。また、基板２１は、ＤＵＶ光やＥＵＶ光を透過させる部材に限らず、ＤＵＶ光やＥＵＶ光を吸収する部材で構成してもよい。
【００５３】
ＤＵＶ光領域の露光量分布を求めた後、露光量分布に基づいて、Outband成分による露光の影響を含めたパターン転写予測を行うことが可能となる。パターン転写予測を行う際には、ＤＵＶ光領域の露光量分布に基づいてＥＵＶフレア計算などを行うことで、高精度なパターン転写予測を行うことが可能となる。また、パターン転写予測の予測結果に基づいて、マスクパターン（設計パターン）の補正を行うことが可能となる。
【００５４】
必要に応じてマスクパターンが補正された後、製品マスクを用いて半導体装置（半導体集積回路）が製造される。製品マスクは、基板上にＥＵＶ光の反射層が形成され、ＥＵＶ光の反射層上にＥＵＶ光の吸収層が形成されている。そして、ＥＵＶ光の吸収層に回路パターンが形成されている。
【００５５】
半導体装置を製造する際には、製品マスクがＥＵＶ露光装置１にセットされる。そして、レジストの塗布されたウエハに製品マスクを用いて製品ウエハへの露光が行なわれる。製品マスクに対して、ＥＵＶ光の吸収層側からＥＵＶ光を照射すると、ＥＵＶ光の吸収層では、ＥＵＶ光が吸収され、ＥＵＶ光の反射層ではＥＵＶ光が反射される。したがって、ＥＵＶ光の吸収層を用いて形成されている回路パターンに応じたパターンが製品ウエハ上に転写される。
【００５６】
この後、製品ウエハが現像されて製品ウエハ上にレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側がエッチングされる。これにより、レジストパターンに対応する実パターンが製品ウエハ上に形成される。半導体装置を製造する際には、上述したマスクパターンの補正処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に行われる。
【００５７】
このように実施の形態によれば、ＤＵＶ光の反射率差を有した少なくとも２種類の膜を用いて露光量モニターパターンを形成しているので、ＥＵＶ光以外の波長を有した露光光を容易に評価することが可能となる。したがって、ＥＵＶ露光装置１を用いてＥＵＶ露光した際の、製品ウエハ上でのパターン転写特性を精度良く予測することが可能となる。
【００５８】
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】
【００５９】
１…ＥＵＶ露光装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｘ…マスク、５…露光量モニターパターン、２０…ウエハ、２１…基板、２２Ａ，２２Ｂ…ＭｏＳｉ多層膜、２２Ｘ…ＥＵＶ反射層、２３Ａ，２３Ｂ…Ｔａ層、２３Ｘ…ＤＵＶ反射／ＥＵＶ吸収層、２４Ａ…Ｃｒ層、２４Ｘ…吸収層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンとを有したフォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットするセットステップと、
前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する照射ステップと、
前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する光量測定ステップと、
を含むことを特徴とする露光量評価方法。
【請求項２】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光および前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜と、前記吸収膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光を吸収し且つ前記長波長光を反射する長波長光反射膜を用いて形成されたマスクパターンとを有したフォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットするセットステップと、
前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する照射ステップと、
前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する光量測定ステップと、
を含むことを特徴とする露光量評価方法。
【請求項３】
前記フォトマスクで反射された露光光が照射された基板を現像することによって、前記基板上に前記マスクパターンに応じた転写パターンを形成する転写パターン形成ステップをさらに含み、
前記光量測定ステップは、前記転写パターンのパターン形状に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の露光量評価方法。
【請求項４】
前記マスクパターンは、所定の周期でラインパターンとスペース領域とが交互に配置されたパターン形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光量評価方法。
【請求項５】
前記周期は、前記長波長光の波長領域の中心波長をλとし、前記ＥＵＶ露光装置の投影光学系開口数をＮＡとし、前記露光光の有効光源の大きさをσとし、前記周期をＰとした場合に、Ｐ＜λ/｛（１＋σ）ＮＡ｝の関係を有していることを特徴とする請求項４に記載の露光量評価方法。
【請求項６】
前記吸収膜は、Ｃｒ、Ｃ、Ｃｒ／ＣｒＯ、ＳｉＯ、ＳｉＮまたはＣｒ／Ｆを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光量評価方法。
【請求項７】
前記長波長光反射膜は、Ｔａを含んで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の露光量評価方法。
【請求項８】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、
前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンと、
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光および前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜と、
前記吸収膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光を吸収し且つ前記長波長光を反射する長波長光反射膜を用いて形成されたマスクパターンと、
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項１】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンとを有したフォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットするセットステップと、
前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する照射ステップと、
前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する光量測定ステップと、
を含むことを特徴とする露光量評価方法。
【請求項２】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光および前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜と、前記吸収膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光を吸収し且つ前記長波長光を反射する長波長光反射膜を用いて形成されたマスクパターンとを有したフォトマスクと、レジストが塗布された露光対象の基板と、をＥＵＶ露光装置内にセットするセットステップと、
前記フォトマスクに対し前記マスクパターン側から前記露光光を照射するとともに、前記フォトマスクで反射された露光光を前記基板に照射する照射ステップと、
前記基板に照射された露光光の露光量に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定する光量測定ステップと、
を含むことを特徴とする露光量評価方法。
【請求項３】
前記フォトマスクで反射された露光光が照射された基板を現像することによって、前記基板上に前記マスクパターンに応じた転写パターンを形成する転写パターン形成ステップをさらに含み、
前記光量測定ステップは、前記転写パターンのパターン形状に基づいて、前記基板に照射された長波長光の光量分布を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の露光量評価方法。
【請求項４】
前記マスクパターンは、所定の周期でラインパターンとスペース領域とが交互に配置されたパターン形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光量評価方法。
【請求項５】
前記周期は、前記長波長光の波長領域の中心波長をλとし、前記ＥＵＶ露光装置の投影光学系開口数をＮＡとし、前記露光光の有効光源の大きさをσとし、前記周期をＰとした場合に、Ｐ＜λ/｛（１＋σ）ＮＡ｝の関係を有していることを特徴とする請求項４に記載の露光量評価方法。
【請求項６】
前記吸収膜は、Ｃｒ、Ｃ、Ｃｒ／ＣｒＯ、ＳｉＯ、ＳｉＮまたはＣｒ／Ｆを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光量評価方法。
【請求項７】
前記長波長光反射膜は、Ｔａを含んで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の露光量評価方法。
【請求項８】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光を反射し且つ前記ＥＵＶ光を吸収する長波長光反射膜と、
前記長波長光反射膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光および前記長波長光を吸収する吸収膜を用いて形成されたマスクパターンと、
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
露光光のうちＥＵＶ光よりも長い波長を有した長波長光および前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜と、
前記吸収膜の上層側に配置されるとともに前記ＥＵＶ光を吸収し且つ前記長波長光を反射する長波長光反射膜を用いて形成されたマスクパターンと、
を有することを特徴とするフォトマスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０４６７０（Ｐ２０１２−１０４６７０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２１３４（Ｐ２０１０−２５２１３４）
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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