JP2004186613A - Ｅｕｖ露光方法、マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセスラチチュードの広い、半導体デバイスを高歩留まりで製造することのできるＥＵＶ露光方法、マスク及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光源部から照射されたＥＵＶ光は、照明光学系を経て、反射型マスク８上のデバイスパターン２１に斜めに入射する。マスク８によって、散乱・反射されたＥＵＶ光は、投影光学系を通過して、ウェハステージ１１上に載置されているウェハに垂直に入射し、デバイスパターン２１がウェハ上のレジストに縮小・転写される。このマスク８上のデバイスパターン２１には、適当な線幅のバイアス２２及び位置のオフセットが設けられている。ＥＵＶ光は、マスク８に斜めに入射して反射・散乱され、パターンがウェハ１０上に転写される。このとき、吸収体層２３と多層膜反射鏡２１の段差により、転写されるパターンの形状及び位置が変化することなく、所望のパターン２５を得ることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】光源部から照射されたＥＵＶ光は、照明光学系を経て、反射型マスク８上のデバイスパターン２１に斜めに入射する。マスク８によって、散乱・反射されたＥＵＶ光は、投影光学系を通過して、ウェハステージ１１上に載置されているウェハに垂直に入射し、デバイスパターン２１がウェハ上のレジストに縮小・転写される。このマスク８上のデバイスパターン２１には、適当な線幅のバイアス２２及び位置のオフセットが設けられている。ＥＵＶ光は、マスク８に斜めに入射して反射・散乱され、パターンがウェハ１０上に転写される。このとき、吸収体層２３と多層膜反射鏡２１の段差により、転写されるパターンの形状及び位置が変化することなく、所望のパターン２５を得ることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ；ＥＵＶ光、軟Ｘ線）を用いたＥＵＶ露光方法、それに用いられるマスク及び半導体装置の製造方法に関する。特には、マスク上のデバイスパターンの最小線幅（ＣＤ）を正確に転写することのできるように改良を加えたＥＵＶ露光方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路素子の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来用いられてきた紫外線に代わって、これよりも波長の短いＥＵＶ光を用いた半導体リソグラフィ技術が開発されている。
【０００３】
ＥＵＶ光は、従来用いられてきた紫外線よりも波長が短いため、より微細なデバイスパターンを露光・投影することができる。しかし、ＥＵＶ光の波長帯では、物質の屈折率が真空の屈折率（＝１）に非常に近いため、可視光の波長帯で一般に用いられているような屈折を利用した光学素子は使用することができない。そこで、全反射を利用した斜入射ミラーや多層膜ミラー等が使用される。
【０００４】
ＥＵＶ露光装置は、主として、ＥＵＶ光源、照明光学系、マスクステージ、投影（結像）光学系、ウェハ（感応性基板）ステージ等によって構成される。
なお、ＥＵＶ光は大気に吸収されて減衰するため、その光路はすべて所定の真空度に維持されている。
【０００５】
ＥＵＶ光源としては、放射光又はレーザープラズマ光源やＤｅｎｓｅ Ｐｌａｓｍａ Ｆｏｃｕｓ（ＤＰＦ）光源などが用いられる。
照明光学系は、斜入射反射鏡、多層膜反射鏡及び所定の波長のＥＵＶ光のみを反射又は透過させるフィルター等によって構成され、マスク上を所望の波長のＥＵＶ光で照明する。
マスクとしては、反射型マスクが用いられる（詳細後述。）。
マスク上に形成された、半導体集積回路素子のデバイスパターンは、複数の多層膜反射鏡等で構成された投影光学系により、フォトレジストが塗布されたウェハ上に結像して、該レジストに転写される。
【０００６】
通常、ＥＵＶ露光装置の投影光学系としては、収差を低減し、且つ、反射鏡の枚数を最低限にしながら、広い露光フィールドを確保するために、輪帯の一部である円弧状の露光フィールドを有し、ウェハ側はテレセントリック、マスク側は斜め照明を用いて非テレセントリックな光学系を用いる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
次に、反射型マスクについて説明する。反射型マスク（レチクルを含む。）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜反射鏡の上に、比較的ＥＵＶ光をよく吸収する物質を所望のパターン状に加工・形成したものである。
【０００８】
ここで用いる多層膜反射鏡は、厚い基板の上に所望の波長で屈折率の大きく異なる２種類の物質を数ｎｍの厚さで数十層交互に積層させたものである。この２種類の物質による多くの界面で反射された光の位相をそろえることにより、高い反射率を得ることができる。
上記の多層膜反射鏡の基板材料としては、形状精度が高く、表面の粗さの小さい加工が可能な、石英や低熱膨張性のガラス等が用いられる。
【０００９】
また、この多層膜反射鏡に用いる物質としては、所望の波長帯の光に対して吸収の少ないものが用いられる。例えば、Ｓｉ（シリコン）のＬ吸収端（１２．３ｎｍ）の長波長側では、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉとからなるＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると最も高い反射率が得られる。例えば、波長１３〜１５ｎｍの入射光に対する反射率は、その入射角によらず７０％程度である。
しかし、ＳｉのＬ吸収端の短波長側では、垂直入射で３０％以上の反射率が得られる多層膜反射鏡はほとんど開発されていない。
【００１０】
一般に、反射型マスクには、例えば、上記の多層膜反射鏡上に反射率の低い部分（吸収体層）を設けることによって、デバイスパターンが形成される。すなわち、多層膜反射鏡の部分でＥＵＶ光が反射され、吸収体の部分ではＥＵＶ光が反射されないので、反射光にコントラストが生じる。この反射光をウェハ上に投影することにより、ウェハ上にデバイスパターンを転写することができる。
【００１１】
図７は、マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。図７（Ａ）は、マスク上に形成された模式的なデバイスパターンの平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。図７（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
図７においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは額縁状のパターン１つのみからなっているものとする。
【００１２】
図７（Ａ）に示すように、マスク上には、額縁状のデバイスパターン６１が形成されている。このパターン６１の四辺の長さ及び幅は等しい。図７（Ｂ）に示すように、反射マスク上のデバイスパターンは、多層膜反射鏡６４の上に吸収体層６３を設けることで形成されている。この吸収体層６３の厚さは、一例で１００ｎｍであり、デバイスパターンの最小線幅（以下、ＣＤという。）は、一例で３５ｎｍ（マスク上では、１４０ｎｍ）である。
【００１３】
ＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ光（以下、照明ビーム）は、図７（Ｂ）に示すように、この反射マスクのパターン面に対して斜めに入射する。ここで、図７（Ａ）及び（Ｂ）においては、照明ビームはＹＺ平面内の光路を通って入射するものとする。
【００１４】
図７（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターン（レジストパターン）を示している。図７（Ｃ）に示すレジストパターン６５は、額縁状で、縦の辺６５ａは図７（Ａ）のパターン６１の縦の辺６１ａが、横の辺６５ｂはパターン６１の横の辺６１ｂが転写されて形成されたものである。
【００１５】
一般に、ＥＵＶ露光において、マスク上のデバイスパターンが、ウェハ上にどのように転写されるかが調べられているが、照明ビームの入射方向とマスク上のデバイスパターンの形状によって、ウェハ上に転写されるレジストパターンの線幅や位置が変化することが報告されている（非特許文献１参照。）。
【００１６】
これついて、図７を参照しながら説明する。図７（Ｃ）に示すように、図７（Ａ）に示すマスク上のデバイスパターン６１の縦の辺６１ａ（光路に対して平行な辺）は、ウェハ上に所定の線幅で所定の位置（縦の辺６５ａ）に転写される。
【００１７】
一方、デバイスパターン６１の横の辺６１ｂ（光路に対して垂直な辺）を斜めに照明した際には、周囲の吸収体層６３と多層膜反射鏡６４との段差によって、反射されるＥＵＶ光の一部が遮られるため、反射の前後でＥＵＶ光の強度がやや低下する。この結果、吸収体層６３の像がやや広がるように転写され、多層膜反射鏡６４で形成されているパターン６１の横の辺６１ｂの像６５ｂ（図７（Ｃ）の横の辺）の線幅がやや細くなっている。
【００１８】
また、図中には示されていないが、前掲の非特許文献１において、このウェハ上に転写されるパターン６５ｂが所望の位置よりもややシフトすることが報告されている。
【００１９】
上述のように、マスク上のデバイスパターンと照明ビームとのなす角によって、ウェハ上のレジストパターンの最小線幅（ＣＤ）が異なってしまったり、パターンの位置がシフトしてしまうと、プロセスラチチュードが狭まり、半導体デバイスの歩留まりが悪くなってしまうという問題がある。
【００２０】
この問題に対して、非特許文献１は、反射光の強度の低下やパターン位置のシフトの度合いは、照明ビームのマスクに対する入射角や吸収体層の厚さによって変化するとしている。したがって、ＥＵＶ光のマスクに対する入射角や多層膜反射鏡上に形成される吸収体層の厚さを制限することで、ある程度対応できるとしている。
【００２１】
しかしながら、非特許文献１によれば、上記の多層膜反射鏡と吸収体層の段差による、反射光の強度の低下やパターン位置のシフトといった現象を完全に防止することはできない。そのうえ、この方法によると、ＥＵＶ露光装置の設計の自由度が狭まってしまうという問題が生じる。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１０８７９９号公報（第１１頁、図６）
【非特許文献１】
オオタキカツラ（Ｋａｔｓｕｒａ Ｏｔａｋｉ）、「極紫外線リソグラフィにおける像の非対称特性（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｅ ｉｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、「応用物理学雑誌（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」、応用物理学会、２０００年１２月、第３９巻、ｐｐ．６８１９−６８２６
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の点に鑑み、本発明は、プロセスラチチュードの広い、半導体デバイスを高歩留まりで製造することのできるＥＵＶ露光方法、マスク、ＥＵＶ露光装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係るＥＵＶ露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光方法であって、前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るＥＵＶ露光方法によれば、照明ビームがマスクに斜めに入射した際に、吸収体層と多層膜反射鏡の間の段差により（前掲の非特許文献１参照。）、パターンの線幅や位置が変化することを防ぐことができ、所望のレジストパターンを得ることができる。
【００２６】
上記のＥＵＶ露光方法においては、前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスや位置のオフセットの量の最適値を、照明光のコヒーレントファクターであるσによって決定することができる。例えば、シミュレーションあるいは実験を行ってパターンのＣＤの変化量や位置の変化量を調べておき、これらの予め調べておいた変化量をキャンセルするように、バイアス及びオフセットをパターンに与えてマスクを作製する。このようにすることで、斜め露光によるパターンのＣＤ及び位置の変化を露光によりキャンセルすることができる。
この場合、露光プロセスによって、マスク上のパターンに与えたバイアス及びオフセット分がキャンセルされ、ウェハ上の正しい線幅で且つ正しい位置にパターンが形成されるという利点がある。
【００２７】
また、前記マスク上のパターンの線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値を、露光フィールド内における該パターンの位置及び該位置に入射する照明ビームの入射角を考慮して決定することができる。例えば、上記の場合と同様に、シミュレーションあるいは実験によって、露光フィールド内の各位置（各位置において照明ビームの入射角が異なる。）におけるパターンのＣＤ及び位置の変化量を調べておき、これらの予め調べた各位置ごとの変化量をキャンセルするようにパターンの対応する部分にバイアス及びオフセットを与えてマスクを作製する。
この場合、照明光の入射角によりパターンの変化量が違うことを考慮することで、フィールド内全域のパターンが精確に転写・形成されるという利点がある。
【００２８】
さらに、前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスの量の最適値を決定する際に、ＥＵＶ露光時に行われるスキャンの方向に関してバイアス量を平均化した値を考慮して決定することとすることができる。
マスク上のある一点は、スキャンによってスリット状に露光されるため、パターン形成時には、フィールドの幅方向を連続的に使用する。このため、露光フィールドの幅方向のパターンのＣＤ及び位置の変化量が平均化されるので、結果的にパターンに与えるべきバイアス及び位置オフセットの量が上記のスリット状の露光フィールドの各々について１つずつ決まる。
この場合、スキャンによるパターンのＣＤ及び位置の変化量の平均化の影響も考慮した現実的なバイアス及び位置オフセットの量を用いて精確なパターン形成ができる。
【００２９】
本発明に係るマスクは、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光に用いるマスクであって、前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記のＥＵＶ露光方法を用いて、マスク上に形成されているデバイスパターンをウェハ上に転写する工程を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、マスク上の露光フィールド全域にわたって、安定したＣＤの制御が可能となり、半導体リソグラフィの歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は、ＥＵＶ露光装置の構成の概略を示す図である。
図３に示すＥＵＶ露光装置は、光源部１０１、照明光学系７、マスクステージ９、投影光学系１０、ウェハステージ１２等を含んでいる。
【００３３】
光源部１０１は、高出力レーザー源１、集光レンズ２及びＥＵＶ光発生物質（ターゲット物質）３から構成されている。同光源部１０１の図中下方には、ターゲット物質供給部４が支柱５によって真空容器１０２の中に固定されている。なお、光源部１０１は、放電プラズマ光源などであってもよい。
【００３４】
高出力レーザー源１から照射されたレーザー光は、集光レンズ２により所定の集光点に集光される。
ターゲット物質供給部４は、超音速ノズル及びパルスバルブから構成されている（不図示。）。パルスバルブは、不図示のキセノンボンベに接続されており、超音波ノズルがキセノンガスを上記の集光点に放出する。
上記のターゲット物質供給部４からこの集光点に放出されたＥＵＶ光発生物質３は、上記のレーザーによってプラズマ状態に励起され、ＥＵＶ光を放出する。
【００３５】
ＥＵＶ光発生物質３の図の両側には、放物面ミラーＭ１が配置されている。ＥＵＶ光発生物質３から発生したＥＵＶ光は全方位に拡散するが、この放物面ミラーＭ１により平行光束の照射ビームに成形される。この放物面ミラーＭ１としては、既述の多層膜反射鏡が用いられる。
なお、同ミラーＭ１の裏側（ＥＵＶ光発生物質３がある側と反対側の面）には、図示せぬ冷却装置が取り付けられている。
【００３６】
真空容器１０２の下方は開口となっており、真空容器１０３とつながっている。放物面ミラーＭ１の図の下方、真空容器１０３の上部の開口には、フィルタ６が取り付けられている。フィルタ６は、上記の照明ビームのうち、可視光をカットして、ＥＵＶ光を透過させ、真空容器１０３内に導く。
【００３７】
真空容器１０３内には、照明光学系７が備えられている。照明ビームは、照明光学系７を介して、マスクステージ９に載置されたマスク８に斜めに入射する。マスク８によって反射された照明ビームは、投影光学系１０を介して、ウェハステージ１２に載置されたウェハ１１に垂直に入射する。
ウェハ１１上には、適当なレジストが塗布されており、マスク８上のデバイスパターンが転写される。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るマスクについて説明する。
図１は、マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。図１（Ａ）は、マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図であり、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）は、図１（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。図１（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
図１においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは額縁状のパターン１つのみからなっているものとする。
【００３９】
図３で説明したＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ照明ビームは、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、この反射マスクのパターン面に対して斜めに入射する。ここで、図１（Ａ）及び（Ｂ）、（Ｂ’）においては、照明ビームはＹＺ平面内の光路を通って入射するものとする。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように、マスク８上には、額縁状のデバイスパターン２１が形成されている。パターン２１の四辺の長さ及び幅は等しい。図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、反射マスク上のデバイスパターンは、多層膜反射鏡２４の上に吸収体層２３が設けられて形成されている。この吸収体層２３の厚さは、一例で１００ｎｍである。
【００４１】
本実施形態においては、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、マスク８上のデバイスパターン２１の横の辺２１ｂ（光路に対して垂直な辺）を形成する吸収体層２３には、あらかじめ線幅バイアス２２及びパターン位置のオフセットがかけられている。このバイアス２２により、マスク８に照明ビームが斜めに入射した際に、吸収体層２３によって反射光が遮られることがない。
【００４２】
図１（Ｃ）は、ウェハ１１上に転写されたレジストパターンを示している。図１（Ｃ）に示すレジストパターン２５は、額縁状で、縦の辺２５ａは図１（Ａ）のパターン２１の縦の辺２１ａが、横の辺２５ｂはパターン２１の横の辺２１ｂが転写されて形成されたものである。
【００４３】
図１（Ｃ）に示すように、ウェハ１１上のパターン２５は、縦横の辺の長さ及び幅が等しくなっており、図１（Ａ）に示すマスク８上のパターン２１が正確に転写されている。
【００４４】
本実施形態によれば、照明ビームがマスク８に斜めに入射した際に、吸収体層２３と多層膜反射鏡２４の段差（前掲の非特許文献１参照。）により、パターン２１の線幅や位置が変化することを防ぐことができ、所望のレジストパターン２５を得ることができる。また、非特許文献１に示されている方法のように、マスク上の吸収体層の厚さやＥＵＶ光の入射角について制約を設ける必要がないので、露光装置の設計の自由度を高めることができる。
【００４５】
上記の実施形態においては、パターンの線幅バイアス及びパターン位置のオフセットの量を、照明光のコヒーレントファクターであるσによって決めることとすることができる。
【００４６】
ここで、照明光のコヒーレントファクターσとは、照明光学系と投影光学系のＮ．Ａ．（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；それぞれＮＡＣ、ＮＡＤとする。）の比の値（σ＝ＮＡＣ／ＮＡＤ）で表される光学系のファクターをいう。例えば、σが１以上の場合には、インコヒーレント照明となる。
【００４７】
以下、図２を参照しながら、照明光のσによってバイアス量及びオフセット量を決める方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光方法を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、デバイスパターンのＣＤ制御性やＥＵＶ露光プロセスの安定性等の観点から、所望のデバイスパターンの形成に最適なσの値を決める。このσ値に対して、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（Ｓ２０１）。
【００４９】
次に、Ｓ２０１の計測結果に基づいて、マスク上のデバイスパターンに付すべき、線幅バイアスの量及び位置オフセットの量の最適値を算定する（Ｓ２０２）。
例えば、ＣＤの狭まっている量が大きい場合には、線幅バイアスの量を大きくする。また、図１に示すウェハ１１上のパターン２５ｂが＋Ｙ方向にシフトしていたとすると、このシフトをゼロにするような、マスク上のパターン２２ｂに−Ｙ方向に加えるべき位置オフセット量の最適値を算定する。
【００５０】
最後に、実際のリソグラフィに用いるマスクを作製し（Ｓ２０３）、所期のσ値でＥＵＶ露光を行う（Ｓ２０４）。
【００５１】
斜め照明によるパターンの線幅や位置の変化は、照明条件（σ）と密接に関連しているため、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を、使用する照明条件で最適になるように決めることで、意図したパターンを得ることができる。
【００５２】
上記の実施形態においては、露光フィールド内の位置によって照明ビームの入射角が異なる場合に、露光フィールド内のパターンの位置とその位置に入射する照明ビームの入射角を考慮して、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を決定するようにすることもできる。
【００５３】
以下、この例のＥＵＶ露光方法の概要を説明する。
この場合も、まず、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（図２のＳ２０１参照。）。この際、例えば、あらかじめマスク上の露光フィールドを複数の計測エリアに分けておく。ここで、この各計測エリアにおける照明光の入射角が異なるようにしておく。そして、各計測エリアごとに、ウェハ上に転写された、各計測エリアのパターンに対応するパターンのＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する。
次に、線幅バイアス及び位置オフセット量の最適値の算定を行う（図２のＳ２０２参照。）。この際、上記の各計測エリアごとに値の算定を行う。
以降のマスク作製及びＥＵＶ露光作業の工程（図２のＳ２０３、Ｓ２０４に相当する工程）は上記の場合と同様であるので記載を省略する。
【００５４】
この場合、マスク上のパターン各部への入射角のちがいを考慮して最適値を算定するので、露光フィールド内全域にわたり精確なパターン転写を行うことができる。
【００５５】
また、上記の実施形態においては、ＥＵＶ露光時に行われるスキャンの際に起こる、スキャン方向の平均化を考慮して、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を決定することとすることもできる。
【００５６】
ここで、スキャン方向の平均化とは、マスク上のパターンを露光する際に、露光フィールドの幅方向を連続的に使用するために、フィールドの幅方向のスリット状の露光フィールドでパターンのＣＤの変化量や位置のシフトの量が平均化されることをいう。したがって、ＣＤの変化や位置のシフトをキャンセルするために、パターンに与えるべき線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値も幅方向に平均化されて、結果としてそれぞれの最適値が上記のスリット状の露光フィールドごとに１つずつ決まる。
【００５７】
以下、この例について説明する。
この場合も、まず、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（図２のＳ２０１参照。）。
次に、線幅バイアス及び位置オフセット量の最適値の算定を行う（図２のＳ２０２参照。）。この際、スキャン方向に沿って、パターンのＣＤの変化量や位置のシフトの量が平均化されていることを考慮して、一度にスキャンされるスリット状の露光フィールドごとに各最適値を算定する。
以降のマスク作製及びＥＵＶ露光作業の工程（図２のＳ２０３、Ｓ２０４に相当する工程）は上記の場合と同様であるので記載を省略する。
【００５８】
この場合、スキャンも考慮した現実的な線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値を決定することができ、精確なパターン転写が可能になる。
【００５９】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の主工程を示すフローチャートである。
図４に示す半導体装置製造方法は、以下に示す主工程からなっている。
【００６０】
まず、ウェハ製造工程（Ｓ１）及びマスク製造工程（Ｓ２）において、ウェハ及びマスクを製造する。この際、マスク上のデバイスパターンには、上記に述べた要領で、線幅バイアスや位置オフセットを設ける。
次に、ウェハに必要な加工処理（図５参照。後述。）を施すウェハプロセッシング工程（Ｓ３）。
そして、ウェハ上に転写・形成されたパターンを１個ずつのチップに切り出して、動作可能にするチップ組立工程（Ｓ４）。
最後に、チップ検査工程（Ｓ５）で、Ｓ４で動作可能となったチップを検査する。
【００６１】
なお、上記の主工程は、それぞれいくつかのサブ工程からなっている。以下に、これらのサブ工程のうち重要なものについて、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６２】
上記に示す工程の中で、半導体装置の性能に決定的な影響を及ぼすのが、ウェハプロセッシング工程（Ｓ３）である。
図５は、本発明の一実施形態に係る半導体装置製造方法のウェハプロセッシング工程を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、薄膜形成工程において、絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部あるいは電極部を形成する金属薄膜等を、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリング等により形成する（Ｓ３１）。
次に、Ｓ３１で形成された薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程（Ｓ３２）。
マスク上に形成されたデバイスパターンを露光・投影し、ウェハ上に転写してレジストのパターンを形成する（図６参照。後述。）リソグラフィ工程（Ｓ３３）。
Ｓ３３でウェハ上に形成されたレジストパターンにしたがって、薄膜層や基板を、例えば、ドライエッチング技術を用いて加工するエッチング工程（Ｓ３４）。
イオン・不純物注入拡散工程（Ｓ３５）。
ウェハ表面からレジストを剥がすレジスト剥離工程（Ｓ３６）。
ウェハを検査するウェハ洗浄・検査工程（Ｓ３７）。
ウェハプロセッシング工程においては、上記のＳ３１からＳ３７の工程を必要な層数だけ繰り返し行うことにより（Ｓ３８）、ウェハ上に所望のパターンを転写・形成する。
【００６４】
以下に、図５に示すウェハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィ工程について説明する。
図６は、リソグラフィ工程を示すフローチャートである。
図６に示すように、リソグラフィ工程は以下のサブ工程を含んでいる。
【００６５】
ウェハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程（Ｓ３３１）。
Ｓ３３１でウェハ上に塗布されたレジストにマスク上のデバイスパターンを露光・投影する露光工程（Ｓ３３２）。
Ｓ３３２において、デバイスパターンの投影されたレジストを現像して、レジストのパターンを形成する現像工程（Ｓ３３４）。
Ｓ３３４で現像・形成されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程（Ｓ３３５）。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のＥＵＶ露光方法等によると、マスク上の露光フィールド全域にわたって安定したＣＤの制御が可能となり、デバイスパターンを精確にウェハ上に転写することができる。さらに、半導体リソグラフィを高歩留まりで行うことのできる半導体装置の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。
（Ａ） マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図である。
（Ｂ）、（Ｂ’） 図１（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。
（Ｃ） ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光方法を示すフローチャートである。
【図３】ＥＵＶ露光装置の構成の概略を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の主工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法のウェハプロセッシング工程を示すフローチャートである。
【図６】リソグラフィ工程を示すフローチャートである。
【図７】マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。
（Ａ） マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図である。
（Ｂ） 図７（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。
（Ｃ） ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
Ｍ１ 放物面ミラー
１ 高出力レーザ
２ 集光レンズ
３ ＥＵＶ光発生物質
４ ターゲット物質供給部
５ 支柱
６ フィルタ
７ 照明光学系
８ マスク
９ マスクステージ
１０ 投影光学系
１１ ウェハ
１２ ウェハステージ
１０１ 光源部
１０２、１０３ 真空容器
２１ マスク上のデバイスパターン
２２ バイアス
２３ 吸収体層
２４ 多層膜反射鏡
２５ ウェハ上のパターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、極紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ；ＥＵＶ光、軟Ｘ線）を用いたＥＵＶ露光方法、それに用いられるマスク及び半導体装置の製造方法に関する。特には、マスク上のデバイスパターンの最小線幅（ＣＤ）を正確に転写することのできるように改良を加えたＥＵＶ露光方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路素子の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来用いられてきた紫外線に代わって、これよりも波長の短いＥＵＶ光を用いた半導体リソグラフィ技術が開発されている。
【０００３】
ＥＵＶ光は、従来用いられてきた紫外線よりも波長が短いため、より微細なデバイスパターンを露光・投影することができる。しかし、ＥＵＶ光の波長帯では、物質の屈折率が真空の屈折率（＝１）に非常に近いため、可視光の波長帯で一般に用いられているような屈折を利用した光学素子は使用することができない。そこで、全反射を利用した斜入射ミラーや多層膜ミラー等が使用される。
【０００４】
ＥＵＶ露光装置は、主として、ＥＵＶ光源、照明光学系、マスクステージ、投影（結像）光学系、ウェハ（感応性基板）ステージ等によって構成される。
なお、ＥＵＶ光は大気に吸収されて減衰するため、その光路はすべて所定の真空度に維持されている。
【０００５】
ＥＵＶ光源としては、放射光又はレーザープラズマ光源やＤｅｎｓｅ Ｐｌａｓｍａ Ｆｏｃｕｓ（ＤＰＦ）光源などが用いられる。
照明光学系は、斜入射反射鏡、多層膜反射鏡及び所定の波長のＥＵＶ光のみを反射又は透過させるフィルター等によって構成され、マスク上を所望の波長のＥＵＶ光で照明する。
マスクとしては、反射型マスクが用いられる（詳細後述。）。
マスク上に形成された、半導体集積回路素子のデバイスパターンは、複数の多層膜反射鏡等で構成された投影光学系により、フォトレジストが塗布されたウェハ上に結像して、該レジストに転写される。
【０００６】
通常、ＥＵＶ露光装置の投影光学系としては、収差を低減し、且つ、反射鏡の枚数を最低限にしながら、広い露光フィールドを確保するために、輪帯の一部である円弧状の露光フィールドを有し、ウェハ側はテレセントリック、マスク側は斜め照明を用いて非テレセントリックな光学系を用いる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
次に、反射型マスクについて説明する。反射型マスク（レチクルを含む。）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜反射鏡の上に、比較的ＥＵＶ光をよく吸収する物質を所望のパターン状に加工・形成したものである。
【０００８】
ここで用いる多層膜反射鏡は、厚い基板の上に所望の波長で屈折率の大きく異なる２種類の物質を数ｎｍの厚さで数十層交互に積層させたものである。この２種類の物質による多くの界面で反射された光の位相をそろえることにより、高い反射率を得ることができる。
上記の多層膜反射鏡の基板材料としては、形状精度が高く、表面の粗さの小さい加工が可能な、石英や低熱膨張性のガラス等が用いられる。
【０００９】
また、この多層膜反射鏡に用いる物質としては、所望の波長帯の光に対して吸収の少ないものが用いられる。例えば、Ｓｉ（シリコン）のＬ吸収端（１２．３ｎｍ）の長波長側では、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉとからなるＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると最も高い反射率が得られる。例えば、波長１３〜１５ｎｍの入射光に対する反射率は、その入射角によらず７０％程度である。
しかし、ＳｉのＬ吸収端の短波長側では、垂直入射で３０％以上の反射率が得られる多層膜反射鏡はほとんど開発されていない。
【００１０】
一般に、反射型マスクには、例えば、上記の多層膜反射鏡上に反射率の低い部分（吸収体層）を設けることによって、デバイスパターンが形成される。すなわち、多層膜反射鏡の部分でＥＵＶ光が反射され、吸収体の部分ではＥＵＶ光が反射されないので、反射光にコントラストが生じる。この反射光をウェハ上に投影することにより、ウェハ上にデバイスパターンを転写することができる。
【００１１】
図７は、マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。図７（Ａ）は、マスク上に形成された模式的なデバイスパターンの平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。図７（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
図７においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは額縁状のパターン１つのみからなっているものとする。
【００１２】
図７（Ａ）に示すように、マスク上には、額縁状のデバイスパターン６１が形成されている。このパターン６１の四辺の長さ及び幅は等しい。図７（Ｂ）に示すように、反射マスク上のデバイスパターンは、多層膜反射鏡６４の上に吸収体層６３を設けることで形成されている。この吸収体層６３の厚さは、一例で１００ｎｍであり、デバイスパターンの最小線幅（以下、ＣＤという。）は、一例で３５ｎｍ（マスク上では、１４０ｎｍ）である。
【００１３】
ＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ光（以下、照明ビーム）は、図７（Ｂ）に示すように、この反射マスクのパターン面に対して斜めに入射する。ここで、図７（Ａ）及び（Ｂ）においては、照明ビームはＹＺ平面内の光路を通って入射するものとする。
【００１４】
図７（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターン（レジストパターン）を示している。図７（Ｃ）に示すレジストパターン６５は、額縁状で、縦の辺６５ａは図７（Ａ）のパターン６１の縦の辺６１ａが、横の辺６５ｂはパターン６１の横の辺６１ｂが転写されて形成されたものである。
【００１５】
一般に、ＥＵＶ露光において、マスク上のデバイスパターンが、ウェハ上にどのように転写されるかが調べられているが、照明ビームの入射方向とマスク上のデバイスパターンの形状によって、ウェハ上に転写されるレジストパターンの線幅や位置が変化することが報告されている（非特許文献１参照。）。
【００１６】
これついて、図７を参照しながら説明する。図７（Ｃ）に示すように、図７（Ａ）に示すマスク上のデバイスパターン６１の縦の辺６１ａ（光路に対して平行な辺）は、ウェハ上に所定の線幅で所定の位置（縦の辺６５ａ）に転写される。
【００１７】
一方、デバイスパターン６１の横の辺６１ｂ（光路に対して垂直な辺）を斜めに照明した際には、周囲の吸収体層６３と多層膜反射鏡６４との段差によって、反射されるＥＵＶ光の一部が遮られるため、反射の前後でＥＵＶ光の強度がやや低下する。この結果、吸収体層６３の像がやや広がるように転写され、多層膜反射鏡６４で形成されているパターン６１の横の辺６１ｂの像６５ｂ（図７（Ｃ）の横の辺）の線幅がやや細くなっている。
【００１８】
また、図中には示されていないが、前掲の非特許文献１において、このウェハ上に転写されるパターン６５ｂが所望の位置よりもややシフトすることが報告されている。
【００１９】
上述のように、マスク上のデバイスパターンと照明ビームとのなす角によって、ウェハ上のレジストパターンの最小線幅（ＣＤ）が異なってしまったり、パターンの位置がシフトしてしまうと、プロセスラチチュードが狭まり、半導体デバイスの歩留まりが悪くなってしまうという問題がある。
【００２０】
この問題に対して、非特許文献１は、反射光の強度の低下やパターン位置のシフトの度合いは、照明ビームのマスクに対する入射角や吸収体層の厚さによって変化するとしている。したがって、ＥＵＶ光のマスクに対する入射角や多層膜反射鏡上に形成される吸収体層の厚さを制限することで、ある程度対応できるとしている。
【００２１】
しかしながら、非特許文献１によれば、上記の多層膜反射鏡と吸収体層の段差による、反射光の強度の低下やパターン位置のシフトといった現象を完全に防止することはできない。そのうえ、この方法によると、ＥＵＶ露光装置の設計の自由度が狭まってしまうという問題が生じる。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１０８７９９号公報（第１１頁、図６）
【非特許文献１】
オオタキカツラ（Ｋａｔｓｕｒａ Ｏｔａｋｉ）、「極紫外線リソグラフィにおける像の非対称特性（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｅ ｉｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、「応用物理学雑誌（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」、応用物理学会、２０００年１２月、第３９巻、ｐｐ．６８１９−６８２６
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の点に鑑み、本発明は、プロセスラチチュードの広い、半導体デバイスを高歩留まりで製造することのできるＥＵＶ露光方法、マスク、ＥＵＶ露光装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係るＥＵＶ露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光方法であって、前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るＥＵＶ露光方法によれば、照明ビームがマスクに斜めに入射した際に、吸収体層と多層膜反射鏡の間の段差により（前掲の非特許文献１参照。）、パターンの線幅や位置が変化することを防ぐことができ、所望のレジストパターンを得ることができる。
【００２６】
上記のＥＵＶ露光方法においては、前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスや位置のオフセットの量の最適値を、照明光のコヒーレントファクターであるσによって決定することができる。例えば、シミュレーションあるいは実験を行ってパターンのＣＤの変化量や位置の変化量を調べておき、これらの予め調べておいた変化量をキャンセルするように、バイアス及びオフセットをパターンに与えてマスクを作製する。このようにすることで、斜め露光によるパターンのＣＤ及び位置の変化を露光によりキャンセルすることができる。
この場合、露光プロセスによって、マスク上のパターンに与えたバイアス及びオフセット分がキャンセルされ、ウェハ上の正しい線幅で且つ正しい位置にパターンが形成されるという利点がある。
【００２７】
また、前記マスク上のパターンの線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値を、露光フィールド内における該パターンの位置及び該位置に入射する照明ビームの入射角を考慮して決定することができる。例えば、上記の場合と同様に、シミュレーションあるいは実験によって、露光フィールド内の各位置（各位置において照明ビームの入射角が異なる。）におけるパターンのＣＤ及び位置の変化量を調べておき、これらの予め調べた各位置ごとの変化量をキャンセルするようにパターンの対応する部分にバイアス及びオフセットを与えてマスクを作製する。
この場合、照明光の入射角によりパターンの変化量が違うことを考慮することで、フィールド内全域のパターンが精確に転写・形成されるという利点がある。
【００２８】
さらに、前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスの量の最適値を決定する際に、ＥＵＶ露光時に行われるスキャンの方向に関してバイアス量を平均化した値を考慮して決定することとすることができる。
マスク上のある一点は、スキャンによってスリット状に露光されるため、パターン形成時には、フィールドの幅方向を連続的に使用する。このため、露光フィールドの幅方向のパターンのＣＤ及び位置の変化量が平均化されるので、結果的にパターンに与えるべきバイアス及び位置オフセットの量が上記のスリット状の露光フィールドの各々について１つずつ決まる。
この場合、スキャンによるパターンのＣＤ及び位置の変化量の平均化の影響も考慮した現実的なバイアス及び位置オフセットの量を用いて精確なパターン形成ができる。
【００２９】
本発明に係るマスクは、感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光に用いるマスクであって、前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記のＥＵＶ露光方法を用いて、マスク上に形成されているデバイスパターンをウェハ上に転写する工程を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、マスク上の露光フィールド全域にわたって、安定したＣＤの制御が可能となり、半導体リソグラフィの歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は、ＥＵＶ露光装置の構成の概略を示す図である。
図３に示すＥＵＶ露光装置は、光源部１０１、照明光学系７、マスクステージ９、投影光学系１０、ウェハステージ１２等を含んでいる。
【００３３】
光源部１０１は、高出力レーザー源１、集光レンズ２及びＥＵＶ光発生物質（ターゲット物質）３から構成されている。同光源部１０１の図中下方には、ターゲット物質供給部４が支柱５によって真空容器１０２の中に固定されている。なお、光源部１０１は、放電プラズマ光源などであってもよい。
【００３４】
高出力レーザー源１から照射されたレーザー光は、集光レンズ２により所定の集光点に集光される。
ターゲット物質供給部４は、超音速ノズル及びパルスバルブから構成されている（不図示。）。パルスバルブは、不図示のキセノンボンベに接続されており、超音波ノズルがキセノンガスを上記の集光点に放出する。
上記のターゲット物質供給部４からこの集光点に放出されたＥＵＶ光発生物質３は、上記のレーザーによってプラズマ状態に励起され、ＥＵＶ光を放出する。
【００３５】
ＥＵＶ光発生物質３の図の両側には、放物面ミラーＭ１が配置されている。ＥＵＶ光発生物質３から発生したＥＵＶ光は全方位に拡散するが、この放物面ミラーＭ１により平行光束の照射ビームに成形される。この放物面ミラーＭ１としては、既述の多層膜反射鏡が用いられる。
なお、同ミラーＭ１の裏側（ＥＵＶ光発生物質３がある側と反対側の面）には、図示せぬ冷却装置が取り付けられている。
【００３６】
真空容器１０２の下方は開口となっており、真空容器１０３とつながっている。放物面ミラーＭ１の図の下方、真空容器１０３の上部の開口には、フィルタ６が取り付けられている。フィルタ６は、上記の照明ビームのうち、可視光をカットして、ＥＵＶ光を透過させ、真空容器１０３内に導く。
【００３７】
真空容器１０３内には、照明光学系７が備えられている。照明ビームは、照明光学系７を介して、マスクステージ９に載置されたマスク８に斜めに入射する。マスク８によって反射された照明ビームは、投影光学系１０を介して、ウェハステージ１２に載置されたウェハ１１に垂直に入射する。
ウェハ１１上には、適当なレジストが塗布されており、マスク８上のデバイスパターンが転写される。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るマスクについて説明する。
図１は、マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。図１（Ａ）は、マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図であり、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）は、図１（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。図１（Ｃ）は、ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
図１においては、説明の簡単のため、デバイスパターンは額縁状のパターン１つのみからなっているものとする。
【００３９】
図３で説明したＥＵＶ露光装置においては、ＥＵＶ照明ビームは、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、この反射マスクのパターン面に対して斜めに入射する。ここで、図１（Ａ）及び（Ｂ）、（Ｂ’）においては、照明ビームはＹＺ平面内の光路を通って入射するものとする。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように、マスク８上には、額縁状のデバイスパターン２１が形成されている。パターン２１の四辺の長さ及び幅は等しい。図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、反射マスク上のデバイスパターンは、多層膜反射鏡２４の上に吸収体層２３が設けられて形成されている。この吸収体層２３の厚さは、一例で１００ｎｍである。
【００４１】
本実施形態においては、図１（Ｂ）及び（Ｂ’）に示すように、マスク８上のデバイスパターン２１の横の辺２１ｂ（光路に対して垂直な辺）を形成する吸収体層２３には、あらかじめ線幅バイアス２２及びパターン位置のオフセットがかけられている。このバイアス２２により、マスク８に照明ビームが斜めに入射した際に、吸収体層２３によって反射光が遮られることがない。
【００４２】
図１（Ｃ）は、ウェハ１１上に転写されたレジストパターンを示している。図１（Ｃ）に示すレジストパターン２５は、額縁状で、縦の辺２５ａは図１（Ａ）のパターン２１の縦の辺２１ａが、横の辺２５ｂはパターン２１の横の辺２１ｂが転写されて形成されたものである。
【００４３】
図１（Ｃ）に示すように、ウェハ１１上のパターン２５は、縦横の辺の長さ及び幅が等しくなっており、図１（Ａ）に示すマスク８上のパターン２１が正確に転写されている。
【００４４】
本実施形態によれば、照明ビームがマスク８に斜めに入射した際に、吸収体層２３と多層膜反射鏡２４の段差（前掲の非特許文献１参照。）により、パターン２１の線幅や位置が変化することを防ぐことができ、所望のレジストパターン２５を得ることができる。また、非特許文献１に示されている方法のように、マスク上の吸収体層の厚さやＥＵＶ光の入射角について制約を設ける必要がないので、露光装置の設計の自由度を高めることができる。
【００４５】
上記の実施形態においては、パターンの線幅バイアス及びパターン位置のオフセットの量を、照明光のコヒーレントファクターであるσによって決めることとすることができる。
【００４６】
ここで、照明光のコヒーレントファクターσとは、照明光学系と投影光学系のＮ．Ａ．（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；それぞれＮＡＣ、ＮＡＤとする。）の比の値（σ＝ＮＡＣ／ＮＡＤ）で表される光学系のファクターをいう。例えば、σが１以上の場合には、インコヒーレント照明となる。
【００４７】
以下、図２を参照しながら、照明光のσによってバイアス量及びオフセット量を決める方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光方法を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、デバイスパターンのＣＤ制御性やＥＵＶ露光プロセスの安定性等の観点から、所望のデバイスパターンの形成に最適なσの値を決める。このσ値に対して、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（Ｓ２０１）。
【００４９】
次に、Ｓ２０１の計測結果に基づいて、マスク上のデバイスパターンに付すべき、線幅バイアスの量及び位置オフセットの量の最適値を算定する（Ｓ２０２）。
例えば、ＣＤの狭まっている量が大きい場合には、線幅バイアスの量を大きくする。また、図１に示すウェハ１１上のパターン２５ｂが＋Ｙ方向にシフトしていたとすると、このシフトをゼロにするような、マスク上のパターン２２ｂに−Ｙ方向に加えるべき位置オフセット量の最適値を算定する。
【００５０】
最後に、実際のリソグラフィに用いるマスクを作製し（Ｓ２０３）、所期のσ値でＥＵＶ露光を行う（Ｓ２０４）。
【００５１】
斜め照明によるパターンの線幅や位置の変化は、照明条件（σ）と密接に関連しているため、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を、使用する照明条件で最適になるように決めることで、意図したパターンを得ることができる。
【００５２】
上記の実施形態においては、露光フィールド内の位置によって照明ビームの入射角が異なる場合に、露光フィールド内のパターンの位置とその位置に入射する照明ビームの入射角を考慮して、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を決定するようにすることもできる。
【００５３】
以下、この例のＥＵＶ露光方法の概要を説明する。
この場合も、まず、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（図２のＳ２０１参照。）。この際、例えば、あらかじめマスク上の露光フィールドを複数の計測エリアに分けておく。ここで、この各計測エリアにおける照明光の入射角が異なるようにしておく。そして、各計測エリアごとに、ウェハ上に転写された、各計測エリアのパターンに対応するパターンのＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する。
次に、線幅バイアス及び位置オフセット量の最適値の算定を行う（図２のＳ２０２参照。）。この際、上記の各計測エリアごとに値の算定を行う。
以降のマスク作製及びＥＵＶ露光作業の工程（図２のＳ２０３、Ｓ２０４に相当する工程）は上記の場合と同様であるので記載を省略する。
【００５４】
この場合、マスク上のパターン各部への入射角のちがいを考慮して最適値を算定するので、露光フィールド内全域にわたり精確なパターン転写を行うことができる。
【００５５】
また、上記の実施形態においては、ＥＵＶ露光時に行われるスキャンの際に起こる、スキャン方向の平均化を考慮して、パターンの線幅バイアス及び位置オフセットの量を決定することとすることもできる。
【００５６】
ここで、スキャン方向の平均化とは、マスク上のパターンを露光する際に、露光フィールドの幅方向を連続的に使用するために、フィールドの幅方向のスリット状の露光フィールドでパターンのＣＤの変化量や位置のシフトの量が平均化されることをいう。したがって、ＣＤの変化や位置のシフトをキャンセルするために、パターンに与えるべき線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値も幅方向に平均化されて、結果としてそれぞれの最適値が上記のスリット状の露光フィールドごとに１つずつ決まる。
【００５７】
以下、この例について説明する。
この場合も、まず、従来のマスクを用いてＥＵＶ露光のシミュレーションあるいは実験を行い、ウェハ上に露光・転写されたパターンについて、ＣＤの変化量と位置のシフトの量を計測する（図２のＳ２０１参照。）。
次に、線幅バイアス及び位置オフセット量の最適値の算定を行う（図２のＳ２０２参照。）。この際、スキャン方向に沿って、パターンのＣＤの変化量や位置のシフトの量が平均化されていることを考慮して、一度にスキャンされるスリット状の露光フィールドごとに各最適値を算定する。
以降のマスク作製及びＥＵＶ露光作業の工程（図２のＳ２０３、Ｓ２０４に相当する工程）は上記の場合と同様であるので記載を省略する。
【００５８】
この場合、スキャンも考慮した現実的な線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値を決定することができ、精確なパターン転写が可能になる。
【００５９】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の主工程を示すフローチャートである。
図４に示す半導体装置製造方法は、以下に示す主工程からなっている。
【００６０】
まず、ウェハ製造工程（Ｓ１）及びマスク製造工程（Ｓ２）において、ウェハ及びマスクを製造する。この際、マスク上のデバイスパターンには、上記に述べた要領で、線幅バイアスや位置オフセットを設ける。
次に、ウェハに必要な加工処理（図５参照。後述。）を施すウェハプロセッシング工程（Ｓ３）。
そして、ウェハ上に転写・形成されたパターンを１個ずつのチップに切り出して、動作可能にするチップ組立工程（Ｓ４）。
最後に、チップ検査工程（Ｓ５）で、Ｓ４で動作可能となったチップを検査する。
【００６１】
なお、上記の主工程は、それぞれいくつかのサブ工程からなっている。以下に、これらのサブ工程のうち重要なものについて、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６２】
上記に示す工程の中で、半導体装置の性能に決定的な影響を及ぼすのが、ウェハプロセッシング工程（Ｓ３）である。
図５は、本発明の一実施形態に係る半導体装置製造方法のウェハプロセッシング工程を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、薄膜形成工程において、絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部あるいは電極部を形成する金属薄膜等を、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリング等により形成する（Ｓ３１）。
次に、Ｓ３１で形成された薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程（Ｓ３２）。
マスク上に形成されたデバイスパターンを露光・投影し、ウェハ上に転写してレジストのパターンを形成する（図６参照。後述。）リソグラフィ工程（Ｓ３３）。
Ｓ３３でウェハ上に形成されたレジストパターンにしたがって、薄膜層や基板を、例えば、ドライエッチング技術を用いて加工するエッチング工程（Ｓ３４）。
イオン・不純物注入拡散工程（Ｓ３５）。
ウェハ表面からレジストを剥がすレジスト剥離工程（Ｓ３６）。
ウェハを検査するウェハ洗浄・検査工程（Ｓ３７）。
ウェハプロセッシング工程においては、上記のＳ３１からＳ３７の工程を必要な層数だけ繰り返し行うことにより（Ｓ３８）、ウェハ上に所望のパターンを転写・形成する。
【００６４】
以下に、図５に示すウェハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィ工程について説明する。
図６は、リソグラフィ工程を示すフローチャートである。
図６に示すように、リソグラフィ工程は以下のサブ工程を含んでいる。
【００６５】
ウェハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程（Ｓ３３１）。
Ｓ３３１でウェハ上に塗布されたレジストにマスク上のデバイスパターンを露光・投影する露光工程（Ｓ３３２）。
Ｓ３３２において、デバイスパターンの投影されたレジストを現像して、レジストのパターンを形成する現像工程（Ｓ３３４）。
Ｓ３３４で現像・形成されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程（Ｓ３３５）。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のＥＵＶ露光方法等によると、マスク上の露光フィールド全域にわたって安定したＣＤの制御が可能となり、デバイスパターンを精確にウェハ上に転写することができる。さらに、半導体リソグラフィを高歩留まりで行うことのできる半導体装置の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。
（Ａ） マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図である。
（Ｂ）、（Ｂ’） 図１（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。
（Ｃ） ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光方法を示すフローチャートである。
【図３】ＥＵＶ露光装置の構成の概略を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の主工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法のウェハプロセッシング工程を示すフローチャートである。
【図６】リソグラフィ工程を示すフローチャートである。
【図７】マスク上に形成されたデバイスパターンがウェハ上に転写される様子を示す模式図である。
（Ａ） マスク上に形成されたデバイスパターンの平面図である。
（Ｂ） 図７（Ａ）の線分Ｌ−Ｍに沿った断面図である。
（Ｃ） ウェハ上に転写されたデバイスパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
Ｍ１ 放物面ミラー
１ 高出力レーザ
２ 集光レンズ
３ ＥＵＶ光発生物質
４ ターゲット物質供給部
５ 支柱
６ フィルタ
７ 照明光学系
８ マスク
９ マスクステージ
１０ 投影光学系
１１ ウェハ
１２ ウェハステージ
１０１ 光源部
１０２、１０３ 真空容器
２１ マスク上のデバイスパターン
２２ バイアス
２３ 吸収体層
２４ 多層膜反射鏡
２５ ウェハ上のパターン
Claims (6)
- 感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、
真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、
該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光方法であって、
前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とするＥＵＶ露光方法。 - 前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスや位置のオフセットの量の最適値を、照明光のコヒーレントファクターであるσによって決定することを特徴とする請求項１記載のＥＵＶ露光方法。
- 前記マスク上のパターンの線幅バイアスや位置オフセットの量の最適値を、露光フィールド内における該パターンの位置及び該位置に入射する照明ビームの入射角を考慮して決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＵＶ露光方法。
- 前記マスク上のパターンの線幅に対するバイアスの量の最適値を決定する際に、ＥＵＶ露光時に行われるスキャンの方向に関してバイアス量を平均化した値を考慮して決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＥＵＶ露光方法。
- 感応基板上に転写すべきデバイスパターンをマスク上に形成し、
真空環境下で該マスクにＥＵＶ光を斜めに入射させて照明し、
該マスクで反射したＥＵＶ光を感応基板上に投影・結像させて、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写するＥＵＶ露光に用いるマスクであって、
前記マスク上のパターンの線幅や位置に、照明ビームの入射する方向に応じた線幅バイアスや位置オフセットが与えられていることを特徴とするマスク。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載のＥＵＶ露光方法を用いて、マスク上に形成されているデバイスパターンをウェハ上に転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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-
2002
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