JP2005236074A - マスクパターン補正方法、露光用マスクおよびマスク製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】極短紫外光がマスク面上に垂直入射した場合または垂直入射とみなせる角度で入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE0を求める工程(S102)と、前記極短紫外光がマスク面上に斜め入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE1を求める工程(S103)と、前記エネルギーE0と前記エネルギーE1との比較結果に基づいて前記マスクパターンに対する補正を行う工程(S104)とを経て、マスクパターンに対する補正を行う。
【選択図】図1
Description
このため、45nmの世代からは、極短紫外光(EUV;Extreme Ultra Violet)と呼ばれる13.5nmを中心とした0.6nm程度の波長帯域を具備する露光光を用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。極短紫外光を用いれば、例えばNA=0.25の露光装置においては、レイリーの式からk1≧0.6の条件下でw≧32.4nmの線幅を形成することができ、従前には達成できなかったパターン幅やパターンピッチ等の極小化にも対応可能となるからである。
また、反射型マスクを用いた場合には、マスク面で反射された光が、そのマスクに入射される光と相互に干渉することなく、投影光学系に導かれねばならない。そのため、反射型マスクに入射される光は、必然的にマスク面の法線に対して角度φを持った斜め入射となる。つまり、極短紫外光を用いて露光する場合には、露光用マスクのマスク面に入射される光が、そのマスク面の法線に対して角度を持った斜め入射となる(例えば、特許文献2参照)。この角度は、投影光学系のレンズの開口数NA、マスク倍率m、照明光源の大きさσから決まる。具体的には、例えばウエハ上に4倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、NA=0.3の露光装置においては、光がマスク面の法線に対して4.30°よりも大きな入射角を持ってマスク上に入射することになる。また、これと同様に、NA=0.25の露光装置においては、光が3.58°よりも大きな入射角を持ってマスク上に入射することになる。
露光用マスク上のマスクパターンに対するOPCは、例えば、以下に述べるようにして行われる。通常、光透過型マスクの場合、マスク上に入射する光は、そのマスク表面に対して垂直に入射する。そのため、ウエハ上に転写される転写像のパターン中心位置は、マスク上におけるマスクパターン中心位置と一致する。このことから、ウエハ上に所望の形状とは異なる転写像が得られる場合において、所望形状の転写像を得るべくマスクパターンに対する補正を行う場合には、マスク上においてC=ΔL/Mmの関係が成立するようにすればよい。ここで、Cはマスク上でのパターン形状の補正量であり、ΔLはウエハ上に異なった形状で転写された像と所望形状の寸法差である。また、Mmはマスク誤差因子で、Mm=(ΔW/ΔM)のように定義される。なお、ΔMmは、マスクパターンの寸法をΔMだけ変化させたときに、ウエハ上での転写像のパターン寸法がΔWだけ変化したときの比である。
ところが、斜め入射効果によりウエハ上転写像の忠実性が低下する作用については、マスクパターンの構成辺と斜め入射光の射影ベクトルとがなす角度によって、その変形量が異なってしまう。さらには、例えば入射光の射影ベクトルと交差する方向に延びるラインパターンの場合、入射光の入射方向手前側パターンエッジと入射方向奥前側パターンエッジとでは、それぞれの変形量が異なってしまい、これによりラインパターンの重心の位置ずれを招いてしまう。
具体的には、例えば図36に示すパターンにおいて、パターンの配置方向が射影ベクトルの方向に対して二通りしかない場合においても、図36(a)のレイアウトと図36(b)のレイアウトでは、ウエハ上転写像におけるパターンエッジA、B、CおよびDの補正量がそれぞれ異なる。
したがって、斜め入射光を用いる極短紫外光用反射型マスクの場合、斜め入射効果による影響を考慮していない従来技術による補正のみでは、必ずしも良好な補正が行えるとは限らないのである。
マスク上斜めに入射する露光光に起因する作用によりウエハ上転写像の忠実性が低下する現象、および光近接効果ウエハ上転写像の忠実性が低下する現象は、本来別の原因によって生じる現象であるから、別々に補正することが望ましい。すなわち、パターン辺のマスク上斜め入射光のマスク上射影ベクトルとのなす向きに依らず一定のマスク誤差因子Mmで、近接効果補正を行い、次にマスク誤差因子Mmとは無関係に斜め入射光による補正を行うことが望ましい。
マスクブランクス膜は、例えばSi(ケイ素)層とMo(モリブデン)層とを交互に積層した構造で構成されるが、その積層の繰り返し数が40層以上であるものが一般的である。
また、吸収膜は、極短紫外光を吸収する材料からなるもので、例えばTaN(タンタルナイトライド)層によって構成される。ただし、吸収膜は、極短紫外光のマスク用材料として用いることのできるものであれば、他の材料からなるものであってもよい。具体的には、TaN以外にTa(タンタル)またはTa化合物、Cr(クロム)またはCr化合物、W(タングステン)またはW化合物等が考えられる。
なお、マスクブランクス膜と吸収膜との間には、吸収膜を形成する際のエッチングストッパとして、あるいは吸収膜形成後の欠陥除去時のダメージ回避を目的として、例えばRu(ルテニウム)層やSiO2(二酸化ケイ素)またはCr(クロム)によって構成されるバッファ膜を設けておくことが考えられる。
光近接効果は、マスク上垂直に入射する露光光に対しても、例えば上述した(1)式におけるプロセス定数k1が0.6よりも小さくなると顕著に表れる。すなわち、マスクパターンからの高次回折光が投影レンズ系の瞳面から外れてくる効果、さらには1次回折光の一部が瞳面から外れてくる効果によって、ウエハ上転写像の形状が所望のパターンの形状と異なるものとなるのである。
したがって、光近接効果の影響によって生じるウエハ上転写像の変形については、例えばOPCのように、予めマスクパターンを変形させる補正を行うことによって、そのウエハ上転写像の変形を解消することが考えられる。
既に説明したように、斜め入射する露光光には二つの作用があり、その一つは、パターン位置を入射方向にシフトさせる作用である。すなわち、マスク上に斜めに入射する露光光により、マスクパターンからの回折光が非対称となり、ウエハ上転写像のパターン位置を入射方向にシフトさせてしまうのである。ただし、その位置シフト量は、マスク上パターン形状に依らず、略一律で定数としてみなせる。
したがって、斜め入射に起因するパターン位置シフトを解消するためには、マスクパターンを一律にずらすか、あるいはウエハ上にパターンを転写する時に露光装置にパターンシフトをさせればよい。つまり、マスクパターン全体をオフセットさせたり、露光装置における露光条件を適宜設定したりすることで、パターンシフト量を補正することができる。
斜め入射効果によりウエハ上転写像が変形してしまう作用は、マスク上に斜めに入射する露光光により、マスクパターンからの回折光が非対称となり、かつ、マスクパターンにより反射光の一部が遮蔽され、その結果ウエハ上転写像のパターンコントラストが低下することによって引き起こる。そのため、ウエハ上転写像の形状忠実度の低下は、反射光量よりも遮蔽される光量の方が相対的に少ないレイアウト、すなわち密集したレイアウトおよび孤立スペースのようなパターンにおいて、より顕著に発生する。
このようなウエハ上転写像の変形についても、光近接効果による場合と同様に、マスクパターンを変形させる補正を行うことによって、そのウエハ上転写像の変形を解消することが考えられる。
なお、(イ)および(ロ)の要因によるウエハ上転写像の変形に対する補正は、以下に説明するマスクパターン補正とは別に行えばよく、しかも公知技術を利用して実現することが可能であることから、ここではその説明を省略する。
露光光として用いられる極短紫外光は、その光源がブロードなスペクトルを持ち、照明光学系および投影光学系の多層膜ミラーで反射を繰り返された後も、13.15nmから13.75nmの範囲の波長帯域を持つ露光光として、ウエハ上まで到達する。したがって、マスク上近接場領域における光強度分布は、波長帯域内でウエハ上に到達する露光光のエネルギー分布関数で重み付けされた、各波長における光強度分布を波長で積分したものとなる。すなわち、マスク上近接場領域における光強度分布Jは、以下の(2)式で与えられることになる。
先ず、マスク面上に斜めに入射する露光光により、マスク上図形補正が必要となる条件について説明する。マスク上図形補正が必要となる条件は、定性的には、上述した(1)式におけるプロセス定数がk1=0.6以下の場合、マスク面上に斜めに入射する露光光の入射角度が大きい場合、または吸収膜の膜厚が大きい場合のいずれかである。これらを具体的に特定するために、図3に示すマスク構造で、かつ、図4に示すマスクパターンが形成された露光用マスクを例に挙げる。
また、図4のマスクパターンは、ウエハ上においてパターンピッチ44nmで、かつ、ライン幅22nm(4倍マスク上においてパターンピッチ176nmで、かつ、ライン幅88nm)、および、ウエハ上においてパターンピッチ88nmで、かつ、ライン幅22nm(4倍マスク上においてパターンピッチ352nmで、かつ、ライン幅88nmパターン)のラインとスペースからなるものである。
なお、ライン幅が増大する傾向は、入射角度が大きくなるのに伴っても顕著になる。ただし、その一方で消衰係数による差異は小さい。この結果から、吸収膜3の膜厚については、所望のウエハ上ライン幅22nmにおいて±5%の許容量、すなわち22nm±23.1nmを満たす範囲を、許容膜厚範囲として、各入射角度に対して定めておくことが考えられる。
以上の現象を明らかにした上で、本実施例において、マスクパターン補正を行う場合には、以下の(11)式、(12)式を満たすように、マスク上図形を補正する。
Esparse/Enormal_sparse≒1・・・(12)
図20は、本発明に依らない補正結果の一例を示す説明図である。図例では、マスク上露光光の入射角7.6°の条件において、マスク上ライン幅88nmで、かつ、ピッチ352nmに対して、ウエハ上ライン幅が22nmとなるように露光量を設定し、その条件でウエハ上転写像を得るとともに、マスクパターンエッジ位置をずらしたウエハ上転写像をも得て、これらのウエハ上転写像から以下の(13)式に基づきマスク誤差因子MEEFを求め、さらには所望のエッジ位置座標Xnowaferに対するマスク上補正値Cを以下の(14)式により求め、に基づき補正値Cがマスク上補正グリッドサイズgに対し、C≦g×MEEFを満たすまで補正を繰り返した結果である。補正グリッドサイズは4倍マスク上で1nmである。
Claims (10)
- 極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクについてのマスクパターン補正方法であって、
前記極短紫外光がマスク面上に垂直入射した場合または垂直入射とみなせる角度で入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE0を求める工程と、
前記斜め入射の角度で前記極短紫外光がマスク面上に入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE1を求める工程と、
前記エネルギーE0と前記エネルギーE1との比較結果に基づいて前記マスクパターンに対する補正を行う工程と
を含むことを特徴とするマスクパターン補正方法。 - 前記エネルギーE0および/または前記エネルギーE1は、前記極短紫外光を反射して得られる近接場光のエネルギーである
ことを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。 - 前記エネルギーE0および/または前記エネルギーE1は、前記吸収膜表面からの距離が前記極短紫外光の波長の2倍以下の範囲で得た光のエネルギーである
ことを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。 - 前記マスクパターンに対する補正を行う工程では、前記エネルギーE1が前記エネルギーE0と略同等となるように、前記マスクパターンにおけるパターン寸法またはパターン位置の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。
- 前記マスクパターンに対する補正を行う工程では、前記エネルギーE1が前記エネルギーE0と略同等となるように、前記マスクパターンを構成する前記吸収膜の膜厚を補正することを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。
- 前記マスクパターンに対する補正を行う工程では、前記エネルギーE1が前記エネルギーE0と略同等となるように、前記マスクパターンを構成する前記吸収膜の形成材料を選択することを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。
- 前記エネルギーE0を求める工程に先立ち、前記マスクパターンに対して光近接効果補正を行う工程
を含むことを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。 - 前記エネルギーE0と前記エネルギーE1とのいずれか一方または両方をシミュレーションで求めることを特徴とする請求項1記載のマスクパターン補正方法。
- 極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクであって、
前記極短紫外光がマスク面上に垂直入射した場合または垂直入射とみなせる角度で入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE0を求める工程と、
前記斜め入射の角度で前記極短紫外光がマスク面上に入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE1を求める工程と、
前記エネルギーE0と前記エネルギーE1との比較結果に基づいて前記マスクパターンに対する補正を行う工程と
を経て得られたことを特徴とする露光用マスク。 - 極短紫外光の反射作用を有するマスクブランクス膜と、当該マスクブランクス膜上にパターニングされて前記極短紫外光を吸収する吸収膜とを備えてなり、マスク面上に斜め入射する前記極短紫外光を反射することで前記吸収膜によって形成されるマスクパターンに応じた形状の転写像をウエハ上へ露光転写する露光用マスクを製造するためのマスク製造方法であって、
前記極短紫外光がマスク面上に垂直入射した場合または垂直入射とみなせる角度で入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE0を求める工程と、
前記斜め入射の角度で前記極短紫外光がマスク面上に入射した場合に当該極短紫外光を反射して得られる光のエネルギーE1を求める工程と、
前記エネルギーE0と前記エネルギーE1との比較結果に基づいて前記マスクパターンに対する補正を行う工程と
を含むことを特徴とするマスク製造方法。
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