JP2012244043A

JP2012244043A - 反射型露光用マスクのパターン補正方法、反射型露光用マスクの製造方法およびプログラム

Info

Publication number: JP2012244043A
Application number: JP2011114623A
Authority: JP
Inventors: Yumi Nakajima; 由美中嶋; Su-Hyon Kang; 帥現姜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】リソグラフィマージンの低下を抑制できる反射型露光用マスクのパターン補正方法を提供すること。
【解決手段】反射型露光用マスクのパターン補正方法は、反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得し、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得することを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行うことにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する工程（Ｓ１，Ｓ２）を含む。さらに、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが一定値を超えるように、前記パターンを補正する工程（Ｓ３）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造に使用される反射型露光用マスクのパターン補正方法、反射型露光用マスクの製造方法およびプログラムに関する。

半導体装置の微細化に伴い、回路パターンの線幅はますます縮小化している。このような縮小化要求に対してリソグラフィ技術では、レジストの露光に用いる光の波長をより短波長にすることで対応している。パターン幅３０ｎｍ以下の世代からは、極短紫外光（EUV：Extreme Ultra Violet）と呼ばれる１３．５ｎｍを中心とした波長領域の露光光を用いることが検討されている。ＥＵＶを用いれば、従来は達成できなかったパターン幅、パターンピッチの縮小化にも対応可能と考えられている。

ＥＵＶを用いた露光では、従来の光透過型マスクおよび光学系ではなく、反射型マスクおよび反射光学系を用いる必要がある。これは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶを所望の厚さで透過させる材料が存在しないからである。

また、反射型マスクを用いる場合、マスク面で反射された光が、同マスクへの入射光と相互に干渉することなく投影光学系へと入らなくてはならない。そのため、反射型マスクに入射される光は、マスク面に対して角度を持った斜め入射となる。

このとき、入射するＥＵＶ光とマスク上のマスクパターンとの角度によっては、ウェハ上における転写像が異なったものになる可能性がある（マスク斜入射効果）。入射光の方向とパターン長辺との方向が直交配置か平行配置かによってウェハ上でのパターンコントラストが異なり、レジスト寸法に差（転写精度の低下）が生じる。

このように反射型マスクを用いる場合、マスク斜入射効果によって転写精度が低下し、その結果として、リソグラフィマージンが低下するという問題がある。

特開２００８−２０５３３８号公報

本発明の目的は、リソグラフィマージンの低下を抑制できる反射型露光用マスクのパターン補正方法、反射型露光用マスクの製造方法およびプログラムを提供することにある。

実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法は、反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得し、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得することを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行うことにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する工程と、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが一定値を超えるように、前記パターンを補正する工程とを含み、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウは、前記入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを含み、かつ、Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅに基づいたものであり、前記パターンを補正する工程は、前記入射角が０°の場合の前記リソグラフィプロセスウィンドウを固定して、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンを補正し、かつ、前記Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅの共通プロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンの寸法を補正することを特徴とする。

実施形態の反射型露光用マスクの製造方法は、実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法により補正されたパターンを含むマスクパターンを形成する工程を含む。

実施形態のプログラムは、コンピュータに、反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得させる際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得させ、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得させることを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行わせることにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得させる手順を実行させる。さらに、コンピュータに、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが所定値を超えるように、前記パターンを補正させる手順を実行させる。

図１は、ＥＵＶ光の入射角の範囲の一例を示す図である。図２は、孤立ラインのベストフォーカスでのレジスト寸法（ライン幅）１４ｎｍをターゲット寸法としてマスク補正した場合の入射角０°におけるＥＤ−Ｔｒｅｅである。図３は、孤立ラインのベストフォーカスでのレジスト寸法（ライン幅）１４ｎｍをターゲット寸法としてマスク補正した場合の入射角±２４°におけるＥＤ−Ｔｒｅｅである。図４は、図２のＥＤ−Ｔｒｅｅと図３のＥＤ−Ｔｒｅｅとを重ねた得られたＥＤ−Ｔｒｅｅ（共通ＥＤ−Ｔｒｅｅ）である。図５は、図４の共通ＥＤ−Ｔｒｅｅに共通プロセスウィンドウを設定した様子を示す図である。図６は、プロセス共通マージンが最大になるように補正したマスクデータを用いて作成したＥＤ−Ｔｒｅｅの一例を示す図である。図７は、実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

ＥＵＶリソグラフィにおいて、ＥＵＶ光はスリットを介してＥＵＶマスクに入射する。ＥＵＶマスクに入射するＥＵＶ光の入射角は、ＥＵＶ光が通るスリット内の位置によって異なる。

ＥＵＶ光の入射角の範囲は、例えば、図１に示すように、−２４°〜＋２４°である。ＥＵＶ光の入射角とＥＵＶ光が通るスリット内の位置とは対応関係があり、入射角０°はスリットの中心に対応し、入射角２４°はスリットの一方の端、，入射角−２４°はスリットの他方の端に対応する。

マスク斜入射効果（シャドーイング（shadowing）効果）により、マスクパターンに対する入射角が大きいほどウェハ上の像コントラストが低下し、スリットの中心部（入射角０°）とスリットの端部（入射角−２４°，＋２４°）とでは転写像に寸法差が生じ易い。

ＥＵＶマスクは、ＥＵＶ光が照射される主面と、この主面内に設けられ、ＥＵＶ光に対して高反射領域となる多層反射膜と、この多層反射膜上に設けられ、ＥＵＶ光を吸収するとともに、ＥＵＶ光に対して低反射領域となる吸収体パターンとを具備している。

図２は、孤立ラインのベストフォーカスでのレジスト寸法（ライン幅）１４ｎｍをターゲット寸法としてマスク補正した場合の入射角０°におけるＥＤ−Ｔｒｅｅである。入射角０°の場合、図２のラインＡ１とラインＡ２との間の領域内に露光量（dose）およびデフォーカス値を設定すれば、レジスト寸法を所定の範囲（許容範囲）内に収めることが可能となる。図２において、ラインＡ３は設計パターンの寸法とデバイスパターンの寸法とが一致する露光量およびデフォーカス値（ずれ量ゼロの露光量およびデフォーカス値）を示している。

また、図３は、孤立ラインのベストフォーカスでのレジスト寸法（ライン幅）１４ｎｍをターゲット寸法としてマスク補正した場合の入射角±２４°におけるＥＤ−Ｔｒｅｅである。入射角±２４°の場合、図３のラインＢ１とラインＢ２との間の領域内に露光量およびデフォーカス値を設定すれば、レジスト寸法を所定の範囲（許容範囲）内に収めることが可能となる。図３において、ラインＢ３は設計パターンの寸法とデバイスパターンの寸法とが一致する露光量およびデフォーカス値（ずれ量ゼロの露光量およびデフォーカス値）を示している。

図４は、図２のＥＤ−Ｔｒｅｅと図３のＥＤ−Ｔｒｅｅとを重ねた得られたＥＤ−Ｔｒｅｅ（共通ＥＤ−Ｔｒｅｅ）である。ラインＡ１とラインＡ２との間の領域と、ラインＢ１とラインＢ２との間の領域とのオーバーラップ領域内に、露光量およびデフォーカス値を設定すれば、入射角０，±２４°のいずれにおいてもレジスト寸法を所定の範囲（許容範囲）内に収めることが可能となる。

図５は、図４の共通ＥＤ−Ｔｒｅｅに共通プロセスウィンドウＣを設定した様子を示している。共通プロセスウィンドウＣの面積が大きいほど、リソグラフィマージンは大きくなる。

図２および図３に示したＥＤ−Ｔｒｅｅは、ベストフォーカスで所望寸法になるように補正したマスクデータを用いて作成されている。したがって、デフォーカス時の寸法変化量がマスク斜入射効果によって異なることまでは考慮されていない。デフォーカス時のコントラスト変化量も入射光方向が異なるパターンにおいては、異なった値となるため、位置によって寸法変化量が異なり、リソグラフィマージンが取れなくなってしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、マスク位置（入射光方向）ごとのマスク寸法補正値をベストフォーカスでのターゲット寸法ではなく、共通プロセスウィンドウが最大値になるよう決定する。これにより、ショット全面でのプロセス共通マージンを最大にすることが可能となる。

図６は、プロセス共通マージンが最大になるように補正したマスクデータを用いて作成したＥＤ−Ｔｒｅｅの一例を示す。

図６（実施形態）と図４（比較例）とを比べると、図６の実施形態の入射角０°の時のＥＤ−Ｔｒｅｅと、図４の比較例の入射角０°のＥＤ−Ｔｒｅｅとは略一致している。しかし、図６の実施形態の入射角±２４°のＥＤ−Ｔｒｅｅは、図４の比較例の入射角±２４°のＥＤ−Ｔｒｅｅに対して上側にシフトしている。これは、図６の実施形態の入射角±２４°のＥＤ−Ｔｒｅｅは、ターゲット寸法を１４ｎｍから１３．５ｎｍに変えてマスク補正した場合のＥＤ−Ｔｒｅｅでからである。その結果、図６の実施形態の共通プロセスウィンドウＣ’の面積は、図４の比較例の共通プロセスウィンドウＣの面積よりも大きくなっている。

このように所定入射角（上記の例では０°）において所望通りのパターン寸法が得られるようにマスクデータを補正するとともに、所定入射角でのＥＤ−Ｔｒｅｅのプロセスウィンドウと、所定入射角以外での入射角（上記の例では±２４°）でのＥＤ−Ｔｒｅｅのプロセスウィンドウとが重なる面積（共通プロセスウィンドウ）が最大値になるように、マスクデータを補正することにより、リソグラフィプロセスマージンを最大に取ることが可能となる。

図７は、以上述べた実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法を示すフローチャートである。

反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に対して入射角（θi）でもって入射するＥＵＶ光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ（i=1））を取得する（ステップＳ１）。ここでは、リソグラフィプロセスウィンドウは、ＥＤ−Ｔｒｅｅに基づいたものであるが、ＥＤ−Ｔｒｅｅ以外に基づいても構わない。また、各リソグラフィプロセスウィンドウＷｉは、周知の実験またはシミュレーションにより取得することができる。

次に、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２）に達したか否かを判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２の判断の結果がＮｏの場合（ｉ＜Ｎ）、ｉをｉ＋１に変更してステップＳ１に進む。一方、ステップＳ２の判断の結果がＹｅｓの場合（ｉ＝Ｎ）、つまり、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得した場合、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なり面積（共通プロセスウィンドウの面積）が一定値を超えるように、パターンを補正する。一定値は、例えば、素子の所望のスペックを確保できるデバイスパターンを形成するために必要な大きさのリソグラフィマージンである。本実施形態によれば、その一定値は、ベストフォーカスで所望寸法になるように補正したマスクデータを用いた場合（従来方法）の共通プロセスウィンドウの面積の値よりも大きくできる。

Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なり面積が最大となるように、パターンを補正するためには、例えば、パターンを補正することを複数回（Ｍ回）繰り返して、各補正毎の共通プロセスウィンドウの面積をメモリ内に記憶しておき、Ｍ個の共通プロセスウィンドウの面積のうち一定値を超えるもので最も大きい面積に対応する補正パターンを採用する。

本実施形態では、Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウは、入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを含み、パターンを補正する工程は、入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを固定して、Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが最大となるように、パターンを補正する。

入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを固定するのは、入射角が０°の場合、マスク斜入射効果がないからである。ただし、入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを固定せずに、Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが最大となるように、パターンを補正しても構わない。この場合、より大きなプロセス共通マージンを確保できる可能性がある。

また、実施形態の反射型露光用マスクの製造方法は、実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法により補正されたパターンを含むマスクパターンを用いて、周知のプロセスに従って、ガラス基板上に、ＥＵＶ光に対して高反射領域となる多層反射膜を形成する工程と、この多層反射膜上に、ＥＵＶ光を吸収するとともに、ＥＵＶ光に対して低反射領域となる吸収体パターンを形成する工程等の工程を行う。

また、実施形態の反射型露光用マスクのパターン補正方法は、プログラムとしても実施することができる。すなわち、実施形態のプログラムは、図７のステップＳ１−Ｓ３を手順としてコンピュータに実行させるためのものである。なお、ステップＳ１−Ｓ３を手段もしくは機能としてコンピュータに実行させても構わない。

上記プログラムは、コンピュータ内のＣＰＵおよびメモリ（外部メモリを併用することもある。）等のハードウエハ資源を用いて実施される。ＣＰＵは、メモリ内から必要なデータを読み込み、該データに対して上記ステップを手順として行う。各ステップ（手順）の結果は、必要に応じてメモリ内に一時的に保存され、他のステップ（手順）で必要になったときに読み出される。

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。

Claims

反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得し、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得することを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行うことにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する工程と、
前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが一定値を超えるように、前記パターンを補正する工程とを含み、
前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウは、前記入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを含み、かつ、Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅに基づいたものであり、
前記パターンを補正する工程は、前記入射角が０°の場合の前記リソグラフィプロセスウィンドウを固定して、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンを補正し、かつ、前記Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅの共通プロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンの寸法を補正することを特徴とする反射型露光用マスクのパターン補正方法。
反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得し、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得することを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行うことにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得する工程と、
前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが一定値を超えるように、前記パターンを補正する工程と
を含むことを特徴する反射型露光用マスクのパターン補正方法。
前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウは、前記入射角が０°の場合のリソグラフィプロセスウィンドウを含み、前記パターンを補正する工程は、前記入射角が０°の場合の前記リソグラフィプロセスウィンドウを固定して、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンを補正することを特徴する請求項２に記載の反射型露光用マスクのパターン補正方法。
前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウは、Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅに基づいたものであり、
前記パターンを補正する工程は、前記Ｎ個のＥＤ−Ｔｒｅｅの共通プロセスウィンドウの重なりが前記一定値を超えるように、前記パターンの寸法を補正することを特徴とする請求項２または３に記載の反射型露光用マスクのパターン補正方法。
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の反射型露光用マスクのパターン補正方法により補正されたパターンを含むマスクパターンを形成する工程を含むことを特徴する反射型露光用マスクの製造方法。
コンピュータに、反射型露光用マスクのパターンが形成された主面に露光光を入射した場合における前記露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウを取得させる際に、前記主面に対して入射角（θi）でもって入射する露光光を用いた場合のリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得させ、その後、前記ｉをｉ＋１に変更して再びリソグラフィプロセスウィンドウ（Ｗｉ）を取得させることを、前記ｉが所定の数Ｎ（≧２））に達するまで行わせることにより、互い入射角が異なるＮ個のリソグラフィプロセスウィンドウを取得させる手順と、前記Ｎ個のリソグラフィプロセスウィンドウの重なりが一定値を超えるように、前記パターンを補正させる手順とを実行させるためのプログラム。