JP2014165275A - 露光方法及び露光システム - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥を有するレチクルブランクスを用いて、正確なパターンをレジストに露光する露光方法を提供する。
【解決手段】露光方法は、レチクルブランクス上に形成され、レジストに露光光が照射されないようにする第１パターン２０と、レチクルブランクスの欠陥の位置に配置され、レジストに露光光が照射されないようにする補正パターン４０との和である第２パターン５０とが形成されたマスク１６を用いて、レジストを露光する工程と、
第２パターン５０と第１パターン２０との差である差パターン６０であって、レジスト上の露光光が照射される部分に形成される差パターン６０に基づいて、レジストを露光する工程と、を備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、露光方法及び露光システムに関する。

従来、半導体装置の製造工程において、微細な回路パターンを基板上に転写する方法としてリソグラフィ技術が用いられている。このリソグラフィ技術には主に投影露光装置が用いられる。投影露光装置に装着したマスクからの露光光をウエハ上のレジストに照射することにより回路パターンが転写される。

近年、半導体装置の高集積化や、動作速度の高速化が求められており、これらの要求に応えて回路パターンの更なる微細化が進められている。そこで、露光波長の短波長化などにより、投影像の解像度を向上することが検討されている。例えば、従来の紫外線よりも波長の短い極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ：ＥＵＶ光）を用いた露光法が提案されている。そして、ＥＵＶ光を用いた露光によるパターンの転写技術は、ＥＵＶリソグラフィともいわれる。ここで、レンズ収差、画角（視野角）などからの要求もあって、ＥＵＶリソグラフィでは、ステッパ方式に代わって、露光領域を、マスク上で走査して露光を行うスキャナ方式が主流となっている。

ＥＵＶ光は大気中では吸収されるので、ＥＵＶリソグラフィは減圧下で行なわれる。また、ＥＵＶ光は、レンズ等の物質による吸収が大きいので、従来の透過／屈折光学系を用いることができないため、ＥＵＶリソグラフィでは、光学系は全て反射型(ミラー)光学素子を用いて形成される。

同様にＥＵＶリソグラフィでは、マスクも反射型である。ＥＵＶリソグラフィで用いられる反射型マスクは、ミラー上にＥＵＶ光を吸収する材料で回路パターンが描かれている。

特開２００４−１５２８９８号公報 特開２００９−１０３７３号公報

図１は、ＥＵＶリソグラフィに用いられる反射型マスク１３０の断面図を示す。

反射型マスク１３０は、基板１００と、基板上に形成された多層膜１１０と、多層膜１１０上に形成された吸収層１２０を有する。

多層膜１１０は、ＥＵＶ光を反射する膜である。

吸収層１２０は、レジストに転写される回路パターンを有するように形成されており、ＥＵＶ光を吸収する。ＥＵＶ光は、吸収層１２０の間で露出している多層膜１１０の部分で反射されて、反射された光がレジストに照射される。

図２は、図１の四角で囲まれた多層膜１１０の部分の拡大断面図である。

多層膜１１０は、例えば、Ｍｏ層１１１とＳｉ層１１２とが交互に積層されて形成される。

ここで、多層膜１１０の製造工程において、多層膜１１０の内部、又は、多層膜１１０と基板１００との間、又は、多層膜１１０上に粒子Ｐ等が入りこむことがある。

図２に示す例は、粒子Ｐが、多層膜１１０の内部に入り込んだ状態を示す。反射型マスク１３０は、多層膜１１０の表面及び内部が粒子Ｐの存在によって歪んでいるので、欠陥Ｄを有することになる。即ち、吸収層がパターニングされる前の反射型マスク、いわゆるレチクルブランクスは欠陥を有している。

このように、反射型マスク１３０の欠陥Ｄの部分にＥＵＶ光が入射した場合、反射光の反射角度又は位相が、欠陥Ｄの影響を受けて欠陥Ｄがない場合に対して変化する。そして、反射角度又は位相が変化した反射光により露光されたレジストは、転写される回路パターンの寸法に影響を受けるおそれがある。

一方、欠陥を有さないレチクルブランクスを製造することは一般に困難である。

そこで、本明細書は、欠陥を有するレチクルブランクスを用いて、正確なパターンをレジストに露光する露光方法を提供することを目的とする。

また、本明細書は、欠陥を有するレチクルブランクスを用いて、正確なパターンをレジストに露光する露光システムを提供することを目的とする。

本明細書に開示する露光方法の一形態によれば、レチクルブランクス上に形成され、レジストに露光光が照射されないようにする第１パターンと、上記レチクルブランクスの欠陥の位置に配置され、上記レジストに露光光が照射されないようにする補正パターンとの和である第２パターンとが形成されたマスクを用いて、上記レジストを露光する工程と、上記第２パターンと上記第１パターンとの差である差パターンであって、上記レジスト上の露光光が照射される部分に形成される差パターンに基づいて、上記レジストを露光する工程と、を備える。

また、本明細書に開示する露光システムの一形態によれば、レチクルブランクス上に形成され、レジストに露光光が照射されないようにする第１パターンと、上記レチクルブランクスの欠陥の位置に配置され、上記レジストに露光光が照射されないようにする補正パターンとの和である第２パターンが形成されたマスクを用いて、上記レジストを露光する第１露光装置と、上記第２パターンと上記第１パターンとの差である差パターンであって、上記レジスト上の露光光が照射される部分に形成される差パターンに基づいて、上記レジストを露光する第２露光装置と、を備える。

本明細書に開示する露光方法の一形態によれば、欠陥を有するレチクルブランクスを用いて、正確なパターンをレジストに露光できる。

また、本明細書に開示する露光システムの一形態によれば、欠陥を有するレチクルブランクスクを用いて、正確なパターンをレジストに露光できる。

本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。

前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。

反射型マスクの断面図である。 多層膜の拡大断面図である。 本明細書に開示する露光システムの一実施形態を示す図である。 レチクルブランクスの検査結果を示す図である。 （Ａ）は、レチクルブランクスの欠陥が位置する場所に形成されたパターンを示す図であり、（Ｂ）は、反射型マスクを用いて露光されたレジストの計算された露光パターンを示す図である。 （Ａ）は、補正パターンを示しており、（Ｂ）は合成パターンを示す図である。 他の補正パターンを示す図である。 更に他の補正パターンを示す図である。 差パターンの生成を説明する図である。 ＥＵＶ露光装置を示す図である。 本明細書に開示する露光方法の一実施形態を説明する図（その１）である。 本明細書に開示する露光方法の一実施形態を説明する図（その２）である。 本明細書に開示する露光方法の一実施形態を説明する図（その３）である。 本明細書に開示する露光方法の一実施形態を説明する図（その４）である。

以下、本明細書に開示する露光システムの好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図３は、本明細書に開示する露光システムの一実施形態を示す図である。

本実施形態の露光システム１０は、吸収層がパターニングされる前の反射型マスク、いわゆるレチクルブランクスが欠陥を含むか否かを検査する。そして、レチクルブランクスが欠陥を含む場合でも、欠陥を含むレチクルブランクスをマスクとして用いて、レジストに正確な回路パターンを転写できる。

ここで、レジストは、反射型マスクに形成された回路パターンが転写される基板上に形成されたレジストを意味する。マスクの回路パターンは、露光システム１０によって、レジストに露光されて転写される。

露光システム１０は、パターン生成装置１１と、検査装置１２と、マスク描画装置１３と、極端紫外光露光装置（ＥＵＶ露光装置）１４と、電子線露光装置（ＥＢ露光装置）１５を備える。

検査装置１２は、レチクルブランクスを検査して、レチクルブランクスが有する欠陥の位置を検出する。検査装置１２はレチクルブランクスの欠陥の位置と共に、欠陥の寸法を検出できることが好ましい。

検査装置１２は、例えば、遠紫外光（ＤＵＶ）又は極端紫外光（ＥＵＶ）を用いて、レチクルブランクスの表面を走査し散乱した光を検出して、欠陥の位置及び寸法を検出する。検査装置１２の検査では、露光光と同じ波長の光を用いて、レクチルブランクスを検査することが、実際の露光に影響を与える欠陥を正確に検査する上で好ましい。

図４は、レチクルブランクスの検査結果を示す図である。

検査装置１２は、レチクルブランクス１６を検査することにより、レチクルブランクス１６が有する欠陥Ｄの位置及び寸法を検出する。

パターン生成装置１１は、検査装置１２が検出したレチクルブランクス１６の欠陥Ｄの位置及び寸法を入力する。そして、パターン生成装置１１は、レチクルブランクス１６の欠陥Ｄの位置に配置され、レチクルブランクス１６上でレジストに露光光が照射されないようにする部分に形成される補正パターンを生成する。

次に、パターン生成装置１１が、補正パターンを生成する処理を、図面を参照して以下に説明する。

図５（Ａ）は、レチクルブランクスの欠陥が位置する場所に形成された回路パターンを示す図である。

回路パターン２０は、パターン２１〜２５を有しており、欠陥Ｄが、パターン２３とパターン２４との間に位置している。

回路パターン２０は、レジストを露光するための反射型マスク上でレジストに露光光が照射されないようにする部分に形成される。即ち、回路パターン２０は、レクチルブランクスの吸収層がパターニングされたものであり、露光光を吸収する。従って、露光光は、パターン２１〜２５が形成されていない部分で反射される。ここで、反射型マスクは、レチクルブランクスの吸収層がパターニングされたものである。

パターン生成装置１１は、まず、公知の光学シミュレーションを用いて、欠陥Ｄを含む回路パターン２０がレジストにＥＵＶ光により露光（ＥＵＶ露光）された場合の露光パターンを計算する。

図５（Ｂ）は、反射型マスクを用いて露光されたレジストの計算された露光パターンを示す図である。

露光パターン３０は、パターン３１〜３４を有する。パターン３１は、回路パターン２０のパターン２１とパターン２２との間の部分で反射された露光光によりＥＵＶ露光された部分である。パターン３２は、回路パターン２０のパターン２２とパターン２３との間の部分で反射された露光光によりＥＵＶ露光された部分である。パターン３３は、回路パターン２０のパターン２３とパターン２４との間の部分で反射された露光光によりＥＵＶ露光された部分である。パターン３４は、回路パターン２０のパターン２４とパターン２５との間の部分で反射された露光光によりＥＵＶ露光された部分である。

パターン３３は、欠陥Ｄの影響により、パターンの形状が変化している。具体的には、欠陥Ｄが存在しない場合には、パターン３３の長手方向の中央部は、鎖線で示すようにくびれのない形状となるはずであった。しかし、欠陥Ｄが存在することにより、パターン３３の長手方向の中央部には、くびれが形成されている。

パターン生成装置１１は、反射型マスクの欠陥の存在によって、該欠陥を有するマスクを用いてＥＵＶ露光されたレジスト上に形成される露光パターンが、パターンの寸法精度を超えて形成されるか否かを判断する。そして、パターン生成装置１１は、露光パターンが、パターンの寸法精度を超えると判断した場合、パターンの寸法精度を超えて形成される回路パターンの部分を含むように、補正パターンを生成する。

図６（Ａ）は、生成された補正パターンを示す。

補正パターン４０は、反射型マスクの欠陥Ｄの位置に配置され、且つ、パターンの寸法精度を超えて形成される回路パターンの部分（図５（Ｂ）のくびれの部分）を含むように生成される。

ここで、補正パターンは、反射型マスクの吸収層がパターニングされるパターンであり、具体的には、パターン生成装置１１は、補正パターンを表す補正パターンデータを生成する。

図６（Ｂ）は合成パターンを示す図である。

ここで、合成パターンは、反射型マスクの吸収層がパターニングされるパターンであり、具体的には、パターン生成装置１１は、合成パターンを表す合成パターンデータを生成する。

パターン生成装置１１は、生成した合成パターン５０を表す合成パターンデータをマスク描画装置１３に出力する。

次に、他の補正パターンを生成することについて、以下に説明する。

上述した図６（Ａ）に示す補正パターン４０の一方の端部４０ａは、パターン２２とパターン２３との間に位置しており、他方の端部４０ｂは、パターン２４とパターン２５との間に位置している。

詳しくは後述するが、回路パターン２０における間隔を開けて離間した部分に位置する補正パターンの部分は、ＥＢ露光装置１５を用いて、レジストに対して直接露光される。この際、レジストに対して直接露光されるパターンの幅が狭いと、露光の精度が十分でない場合がある。

そこで、パターン生成装置１１は、間隔を開けて離間した回路パターン２０の部分を跨ぐように、補正パターン４１を生成しても良い。

図７は、他の補正パターンを示す図である。

図７に示す補正パターン４１は、回路パターン２０のパターン２２とパターン２３との間の部分を跨ぐように生成され、且つ、パターン２４とパターン２５との間の部分を跨ぐように生成される。

このように補正パターンを生成することにより、ＥＢ露光装置１５を用いて、レジストに対して直接露光されるパターンの幅を広くして、ＥＢ露光装置１５による直接露光の精度が向上する。

次に、更に他の補正パターンを生成することについて、以下に説明する。

パターン生成装置１１は、補正パターンを生成する際に、あらかじめ定められた寸法及び形状を有す補正パターンを用いても良い。

この場合、パターン生成装置１１は、反射型マスクの欠陥Ｄの位置に、あらかじめ定められた寸法及び形状を有する補正パターンを配置する。補正パターンのあらかじめ定められた寸法及び形状は、経験的に、欠陥が露光パターンに影響を及ぼす範囲含むように定められ得る。

図８は、更に他の補正パターンを示す図である。

また、パターン生成装置１１は、図８に示すように、あらかじめ定められた複数の寸法が異なる補正パターン４２〜４４の内から、反射型マスクの欠陥の寸法に応じて、一の補正パターンを選択して用いても良い。

欠陥の寸法により露光パターンに影響を及ぼす範囲が異なるので、反射型マスクの欠陥の寸法に応じて、適した寸法を有する補正パターンを選択することにより、欠陥の露光パターンの影響を更に低減することができる。

次に、パターン生成装置１１が、差パターンを生成する処理を、図面を参照して以下に説明する。

ここで、差パターンは、ＥＢ露光装置１５が、レジスト上の露光光が照射される部分に形成するパターンである。

図９は、差パターンの生成を説明する図である。

パターン生成装置１１は、合成パターン５０と、回路パターン２０との差である差パターン６０を生成する。

パターン生成装置１１は、生成した差パターン６０を表す差パターンデータをＥＢ露光装置１５に出力する。

パターン生成装置１１は、図示しない演算部と記憶部と表示部と入出力部と通信部を有する。演算部は、記憶部に予め記憶されている所定のプログラムに従い、パターン生成装置１１の各要素の制御及び各種処理を行い、処理中に生じるデータを一時的に保存するために記憶部を利用する。

パターン生成装置１１は、例えば、サーバ又はパーソナルコンピュータ若しくはステートマシン等のコンピュータを用いて構成され得る。

次に、マスク描画装置１３について、以下に説明する。

マスク描画装置１３は、パターン生成装置１１から入力した合成パターンデータに基づいて、検査装置１２により検査されたレクチルブランクスの吸収層をパターニングして、反射型マスク１６を形成する。パターニングされた反射型マスク１６は、ＥＵＶ露光装置１４でレジストの露光のために用いられる。

次に、ＥＵＶ露光装置１４について、以下に説明する。

図１０は、ＥＵＶ露光装置を示す図である。

ＥＵＶ露光装置１４は、ＥＵＶ光を用いて反射型マスク１６の合成パターンを基板１上のレジスト２に転写する投影露光装置である。

ＥＵＶ露光装置１４は、ＥＵＶ光を発生する光源１４ａを備える。光源１４ａは、例えば、１ｎｍ〜１００ｎｍの波長のＥＵＶ光を生成する。

また、ＥＵＶ露光装置１４は、光源１４ａが生成したＥＵＶ光を入射し光束が絞られた露光光Ｌを出射する照明光学部１４ｂと、照明光学部１４ｂが出射した露光光Ｌを入射し、反射型マスク１６で反射された露光光Ｌをレジスト２に投影する投影光学部１４ｃとを備える。

投影光学部１４ｃの内部は、図示しない真空排気部により減圧されており、マスク描画装置１３によりパターニングされた反射型マスク１６が配置される。投影光学部１４ｃは、入射した露光光Ｌを反射して反射型マスク１６上に照射するミラーＭ１と、反射型マスク１６が反射した露光光Ｌを更に反射してレジスト２上に投影する複数のミラーＭ２〜Ｍ７を有する。

また、ＥＵＶ露光装置１４は、基板１が載置されるステージ１４ｄを備える。更に、ＥＵＶ露光装置１４は、光源１４ａと、照明光学部１４ｂと、投影光学部１４ｃと、ステージ１４ｄを制御する制御部１４ｅを備える。

制御部１４ｅは、ミラーＭ１を駆動して、露光光Ｌで反射型マスク１６上を走査すると共に、この走査と同期してステージ１４ｄを駆動して基板１を移動させる。また、制御部１４ｅは、光源１４ａが生成するＥＵＶ光の強度、露光時間等の露光条件を制御する。

ＥＢ露光装置１５は、パターン生成装置１１から入力した差パターンデータに基づいて、基板１上のレジスト２を電子線で走査して直接露光する。レジスト２は、電子線によって差パターンの部分が露光される。

レジスト２の露光は、ＥＵＶ露光装置１４による合成パターンの露光が行われた後に、ＥＢ露光装置１５による差パターンの露光が行われても良い。また、レジスト２の露光は、ＥＢ露光装置１５による差パターンの露光が行われた後に、ＥＵＶ露光装置１４による合成パターンの露光が行われても良い。

次に、上述した露光システム１を用いて、本明細書に開示する露光方法の一実施形態を図１１〜図１４を参照して、以下に説明する。

まず、図１１（Ａ）に示すように、レジスト２が形成された基板１が用意される。図１３（Ａ）は、図１１（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図を示す。ここで、レジスト２は、ＥＵＶ光及び電子線に対して感光する。

次に、図１１（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示すように、ＥＵＶ露光装置１４により、合成パターン５０がレジスト２にＥＵＶ露光される。Ａ１〜Ａ４は、ＥＵＶ露光されたレジストの部分を示す。Ｂ１〜Ｂ４は、露光されていないレジストの部分を示す。ここで、図１３（Ｂ）は、図１１（Ｂ）のＸ２−Ｘ２線断面図を示す。

次に、図１２（Ａ）及び図１４（Ａ）に示すように、ＥＢ露光装置１５により、差パターン６０がレジスト２に直接露光される。Ｃ１〜Ｃ３は、電子線露光（ＥＢ露光）されたレジストの部分を示す。露光されていないレジストの部分Ｂ３は、ＥＢ露光されたレジストの部分Ｃ２により分断されて、部分Ｂ３ａ及びＢ３ｂに分かれる。ここで、図１４（Ａ）は、図１２（Ａ）のＸ３−Ｘ３線断面図を示す。

次に、図１２（Ｂ）及び図１４（Ｂ）に示すように、基板１上のレジスト２は、露光後焼き締め（ＰＥＢ）処理を行った後、現像される。ＥＵＶ露光されたレジストの部分Ａ１〜Ａ４及びＥＢ露光されたレジストの部分Ｂ１〜Ｂ４は、除去されて、基板１が露出する。露光されていないレジストの部分Ｂ１〜Ｂ４は、回路パターン２０に対応しており、欠陥Ｄの影響を受けずに、正確なパターンが転写される。ここで、図１４（Ｂ）は、図１２（Ｂ）のＸ４−Ｘ４線断面図を示す。

なお、ＥＵＶ露光とＥＢ露光との間に時間が空く場合には、ＥＵＶ露光とＥＢ露光との間にＰＥＢ処理を行い、ＥＢ露光を行った後、ＰＥＢ処理及び現像を行っても良い。

上述した本実施形態の露光システム１０によれば、欠陥を有するレチクルブランクスを用いて、正確な回路パターンをレジストに露光できる。

従って、本実施形態の露光システム１０では、無欠陥のレクチルブランクスを用いなくて良いので、レクチルブランクスを製造するための時間及びコストを低減することができる。

本発明では、上述した実施形態の露光方法及び露光システムは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。

例えば、上述した実施形態では、合成パターンを有する反射型マスクを用いていた。この合成パターンは、レジストを露光するためのマスク上でレジストに露光光が照射されないようにする部分に形成されれば良いので、合成パターンは、透過型マスクに形成しても良い。この場合、合成パターンは、透過型マスクにおいて透過光を遮蔽する部分に形成される。

ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。

１ 基板
２ レジスト
Ａ１〜Ａ４ ＥＵＶ露光されたレジストの部分
Ｂ１〜Ｂ４ 露光されていないレジストの部分
Ｃ１〜Ｃ３ ＥＢ露光されたレジストの部分
１０ 露光システム
１１ パターン生成装置
１２ 検査装置
１３ マスク描画装置
１４ ＥＵＶ露光装置
１４ａ 光源
１４ｂ 照明光学部
１４ｃ 投影光学部
１４ｄ ステージ
１５ ＥＢ露光装置
１６ レチクルブランクス（反射型マスク）
２０ 回路パターン（第１パターン）
３０ 露光パターン
４０、４１、４２、４３、４４ 補正パターン
５０ 合成パターン（第２パターン）
６０ 差パターン
１００ 基板
１１０ 多層膜
１１１ Ｍｏ層
１１２ Ｓｉ層
１２０ 吸収層
１３０ 反射型マスク
Ｄ 欠陥
Ｐ 粒子

Claims (7)

1. レチクルブランクス上に形成され、レジストに露光光が照射されないようにする第１パターンと、前記レチクルブランクスの欠陥の位置に配置され、前記レジストに露光光が照射されないようにする補正パターンとの和である第２パターンとが形成されたマスクを用いて、前記レジストを露光する工程と、
   前記第２パターンと前記第１パターンとの差である差パターンであって、前記レジスト上の露光光が照射される部分に形成される差パターンに基づいて、前記レジストを露光する工程と、
   を備える露光方法。
2. 間隔を開けて形成される複数の前記第１パターンの部分を跨ぐように、前記補正パターンを生成する請求項１に記載の露光方法。
3. 前記レチクルブランクスの前記欠陥の存在によって、該欠陥を有するマスクを用いて露光された前記レジストに形成されるパターンが、パターンの寸法精度を超えて形成される前記第１パターンの部分を含むように、前記補正パターンを生成する請求項１又は２に記載の露光方法。
4. あらかじめ定められた複数の寸法が異なる前記補正パターンの内から、前記マスクの欠陥の寸法に応じて、一の前記補正パターンを選択して用いる請求項１乃至３いずれか一項に記載の露光方法。
5. レチクルブランクス上に形成され、レジストに露光光が照射されないようにする第１パターンと、前記レチクルブランクスの欠陥の位置に配置され、前記レジストに露光光が照射されないようにする補正パターンとの和である第２パターンが形成されたマスクを用いて、前記レジストを露光する第１露光装置と、
   前記第２パターンと前記第１パターンとの差である差パターンであって、前記レジスト上の露光光が照射される部分に形成される差パターンに基づいて、前記レジストを露光する第２露光装置と、
   を備える露光システム。
6. 前記第２パターンを表す前記第２パターンデータに基づいて、前記マスクをパターニングするマスク描画装置を備える請求項５に記載の露光システム。
7. 前記レチクルブランクスを検査して、前記レチクルブランクスの前記欠陥の位置を検出する検査装置を備える請求項５又は６に記載の露光システム。

Images