JP3854241B2 - フォーカスモニタ用マスクの製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカスモニタ用マスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の微細化に伴い、フォトリソグラフィにおけるフォーカスモニタ技術が重要となってきている。
【0003】
フォーカスモニタ技術として、フォトマスク上に、リファレンス用のモニタマークと、リファレンス用のモニタマークに対応したパターン形状を有する他のモニタマークを形成しておき、ウエハ上に転写された両マークの寸法差からデフォーカスの方向及び量を求める方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。例えば、リファレンス用のモニタマークは、開口部を通過する露光光と開口部の周囲を通過する露光光との位相差が180度であり、他のモニタマークは、開口部を通過する露光光と開口部の周囲を通過する露光光との位相差が90度に設定されている。このような2種類のマークをウエハ上に転写すると、両マークの寸法差或いは寸法比がデフォーカス量に比例するという関係が得られる。そこで、このような比例関係を予め求めてデータ化しておけば、実際に露光したときに得られる寸法差或いは寸法比を測定することでデフォーカスの方向と量をモニタすることができる。
【0004】
上記他のモニタマークに上記90度の位相差を与える方法には、開口部のクオーツ基板(透光性基板)をエッチングする方法と、開口部の周囲のハーフトーン膜(位相シフト膜)をエッチングする方法がある。いずれの方法も、FIB(Focused Ion Beam)装置を用いてエッチングを行う。
【0005】
しかしながら、FIB装置は、水平及び垂直の2方向にしかビームをスキャンすることができない。モニタマークは、楔形や菱形など、開口部のエッジが斜め方向に延びている部分を有しているため、このようなFIB装置を用いてクオーツ基板やハーフトーン膜をモニタマークのパターン形状通りに加工することは極めて困難である。加工精度を上げるためには、加工倍率を上げてスキャンピッチを短くしたり、ビーム径を縮小したりする必要があるが、そのようにすると加工時間が長くなるという問題が生じる。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−100392号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、イオンビーム等の荷電ビームを用いて高精度のモニタマークを短時間で形成することが困難であった。
【0008】
本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、荷電ビームを用いて高精度のモニタマークを短時間で形成することが可能なフォーカスモニタ用マスクの製造方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法は、透光性基板の表面領域に、第1の開口部と、前記第1の開口部に対応したパターン形状を有し且つ前記透光性基板上のハーフトーン膜と該ハーフトーン膜上の遮光膜との積層膜に囲まれた第2の開口部と、を形成する工程と、前記第2の開口部のエッジの部分、前記第2の開口部の内側の部分及び前記第2の開口部の外側の部分を含む第1の領域に荷電ビームを照射して、第2の開口部の内側の透光性基板をエッチングする工程と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法は、透光性基板の表面領域に、第1の開口部と、前記第1の開口部に対応したパターン形状を有し且つ前記透光性基板上のハーフトーン膜に囲まれた第2の開口部と、を形成する工程と、前記第2の開口部のエッジの部分、前記第2の開口部の内側の部分及び前記第2の開口部の外側の部分を含む第1の領域に荷電ビームを照射して、第2の開口部の外側のハーフトーン膜をエッチングし、ハーフトーン膜を薄くする工程と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0012】
(実施形態1)
まず、第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法について説明する。
【0013】
まず、図1〜図3に示すように、クオーツ基板(透光性基板)1上にMoSi膜(ハーフトーン膜、位相シフト膜)2及びCr膜(遮光膜)3が形成されたフォトマスク用の基板を加工して、フォーカスモニタ用の3種類のパターンを形成する。なお、図1(a)、図2(a)及び図3(a)はパターンの平面図であり、図1(b)、図2(b)及び図3(b)はパターンの断面図である。
【0014】
図1(a)及び図1(b)は、リファレンス領域の構成を模式的に示した図であり、ハーフトーン膜2からなる周囲部12に囲まれた5つの菱形状の開口部(開口パターン)11が形成される。開口部11を通過する露光光の位相と、周囲部12を通過する露光光の位相との位相差は180度である。
【0015】
図2(a)及び図2(b)は、マイナス位相シフト領域(説明の簡単化のため、本明細書ではこのように呼ぶ)の構成を模式的に示した図であり、ハーフトーン膜2及び遮光膜3からなる周囲部22に囲まれた5つの開口部21が形成される。開口部21のパターン形状は、リファレンス領域の開口部11のパターン形状に対応した形状である。マイナス位相シフト領域では、後の工程で透光性基板1をエッチングすることにより、周囲部22を通過する露光光の位相は、開口部21を通過する露光光の位相から90度を減じたものとなる。
【0016】
図3(a)及び図3(b)は、プラス位相シフト領域(説明の簡単化のため、本明細書ではこのように呼ぶ)の構成を模式的に示した図であり、ハーフトーン膜2からなる周囲部32に囲まれた5つの開口部31が形成される。開口部31のパターン形状は、リファレンス領域の開口部11のパターン形状に対応している。プラス位相シフト領域では、後の工程でハーフトーン膜2をエッチングして薄くすることにより、周囲部32を通過する露光光の位相は、開口部31を通過する露光光の位相に90度を加えたものとなる。
【0017】
なお、図2及び図3に示した2つのモニタパターンのうち、いずれか一方のみを設けるようにしてもよいが、これらの2つのモニタパターンは後述する加工が施された後で互いに逆の特性を示すことから、2つのモニタパターンを設けることでモニタ感度を2倍にすることができる。
【0018】
以下、具体的な工程例を説明する。ここでは、フォトリソグラフィ工程で使用する露光光源として、波長248nmのKrFエキシマレーザーを想定して説明する。
【0019】
まず、クオーツ基板上に厚さ100nmのMoSi膜及び厚さ59nmのCr膜が順次形成された基板を用意する。この基板上にレジストを塗布した後、EB(電子ビーム)描画、現像及びエッチングを行う。さらに、レジストを塗布し、枠部分にCr膜を残すための描画、現像及びエッチングを行う。その際、リファレンス領域及びプラス位相シフト領域のCr膜はエッチングし、マイナス位相シフト領域のCr膜はエッチングせずに残すことで、図1〜図3に示すような3種類のパターンが得られる。なお、これらのフォーカスモニタ用のパターンは、素子形成領域の外側の例えばダイシング領域に形成される。
【0020】
その後、欠陥修正工程と平行して、図2及び図3に示したフォーカスモニタパターンの追加加工を行う。これにより、通常のマスク製造工程の順序等を変えることなく、フォーカスモニタパターンの追加加工が可能である。以下、図2に示したパターンに対する追加加工及び図3に示したパターンに対する追加加工それぞれについて説明する。
【0021】
まず、図2に示したパターンに対する追加加工、すなわち透光性基板1の開口部21に対応した部分をエッチングする工程について、図4〜図7を用いて説明する。
【0022】
まず、図4に示すように、開口部21の内側であって開口部21のエッジから離間した領域にビーム照射領域42を設定し、図5に示すように、Gaイオンビーム(荷電ビーム)51を照射する。これにより、ビーム照射領域51内の透光性基板1がエッチングされ、穴4が形成される。
【0023】
次に、図6に示すように、開口部21のエッジの部分、開口部21の内側の部分及び開口部21の外側の部分を含む領域にビーム照射領域43を設定する。すなわち、開口部21の幅よりも幅の広いビーム照射領域43を設定し、図7(a)に示すように、Gaイオンビーム52を照射する。より具体的には、ビーム照射領域43の幅は、開口部21の幅に対し、少なくともハーフトーン膜の位相効果が得られるだけの幅を加えたものである。これにより、図7(b)に示すように、開口部21に対応した部分の透光性基板1がエッチングされるとともに、開口部21の周囲の遮光膜3がエッチングされる。その結果、開口部21に対応した穴5が形成されるとともに、開口部21の周囲のハーフトーン膜2の表面が露出する。穴5の深さは、露光光の位相に換算して90度である。
【0024】
Gaイオンビームによるエッチングは、物理的スパッタリングが主体であるがが、Cr膜3のエッチングレートよりもクオーツ基板1のエッチングレートの方が高いことが、実験により確認されている。そのため、Cr膜3がハーフトーン膜2に対するマスクとして有効に機能している。また、クオーツ基板1の側面でのエッチレートが底面のエッチングレートよりも高く、サイドエッチングが速く進む。このような理由により、側面が開口部21に整合し、且つ底面がある程度平坦な、図7(b)に示すような穴5を形成することができる。穴5の底面を完全にフラットにすることは難しいが、フォーカスモニタへの影響度は低いと考えられる。
【0025】
開口部21を通過する露光光の位相と、周囲部22を通過する露光光の位相との位相差が90度となるようにするためには、穴5の深さを所定の深さにする必要がある。また、図6及び図7に示した2回目のエッチング工程では、ハーフトーン膜2の膜厚を維持するために、ハーフトーン膜2の表面が露出した時点でエッチングを終了する必要がある。本実施形態では、図4及び図5に示した1回目のエッチング工程において、ビーム照射領域42にのみGaイオンビーム52を照射することで、透光性基板1のみをエッチングして予め穴4を形成しておく。そのため、穴4の深さを最適化しておけば、ハーフトーン膜2の表面が露出した時点で、穴5の深さを所定の深さにすることができる。
【0026】
このように、本実施形態では、2回目のエッチング工程において遮光膜3をハーフトーン膜2に対するマスクとして機能させることで、FIB装置ように水平及び垂直の2方向にしかビームをスキャンすることができない装置を用いても、斜め方向に延びた開口部のエッジを確実にトレースすることができる。また、1回目のエッチング工程において開口部21に予め穴4を形成しておくことにより、ハーフトーン膜2がほとんどエッチングされることなく、穴5の深さを所定の深さにすることが可能となる。したがって、高精度のモニタマークを短時間で形成することが可能である。
【0027】
以下、具体的な工程例を説明する。
【0028】
まず、図4及び図5に示した1回目のエッチング工程について説明する。FIBマスク修正装置には、例えばセイコーインスツルメンツ社製の“SIR3000X”を用いることができる。
【0029】
図4に示すように、開口部21の先端から約1/3程度の領域が20μm角の観察領域41に含まれるように、ステージ位置を調整する。観察領域とは、加工の前段階においてイオンビームを走査したときに生じる二次イオン又は二次電子によるイメージング像の領域である。ビーム照射領域42を規定するためのテンプレートには、例えばG-Copy型と呼ばれる照射エリアテンプレートを用いる。テンプレートは、開口部21のエッジの内側に完全に収まり、且つできるだけ大きなサイズとなるようにする。本例では、先端に近い部分(開口部21の幅が相対的に狭い部分)では4ピクセル幅、先端から遠い部分(開口部21の幅が相対的に広い部分)では6ピクセル幅にしている。観察領域が20μm角の場合、1ピクセルは62.5nm角である。なお、図4では2つのテンプレートしか描いていないが、実際には5つのテンプレートすべてが20μm角の観察領域41に収まるようにする。本工程では、開口部21のエッジから離間した位置にイオンビームを照射するため、倍率が低く(視野サイズ20μm角)、位置合わせ精度が悪くても、問題は生じない。
【0030】
次に、中間アパーチャー開放、プローブ電流65pA、ビーム滞留時間200μ秒/ピクセル、加速電圧20kVの条件で、テンプレート領域にGaイオンビームを照射し、図5に示すような穴4を形成する。穴4の深さは60nmとする。穴4の深さは照射ビームのドーズ量に比例し、深さ60nmを得るために必要なドーズ量は、110CST(1CST=1.6×1013イオン/cm2 )である。
【0031】
穴4の深さを60nmとする理由を説明する。90度の位相差を生じさせるためには、露光光として波長248nmのKrFエキシマレーザーを用いた場合、最終的に必要な穴の深さが137nm程度であることが実験的にわかっている。通常のクオーツエッチャーなどで加工した場合には、最終的に必要な穴の深さは122nm程度であるが、それよりも深くするのは、クオーツ基板1に注入されたGaイオンによってクオーツ基板1の屈折率が高くなるためである。本工程において穴4の深さを60nmとすることで、最終的に必要な穴の深さ、すなわち図7の穴5の深さを137nmとすることができる。
【0032】
次に、図6及び図7に示した2回目のエッチング工程について具体的に説明する。
【0033】
1回目のエッチング工程と同様、図6に示すように、開口部21の先端から約1/3程度の領域が20μm角の観察領域41に含まれるように、ステージ位置を調整する。ビーム照射領域43を規定するためのテンプレートには、開口部21よりも幅の広いものを用いる。本例では、開口部21のエッジの外側を0.5μm程度カバーするものを用いる。次に、1回目のビーム照射条件と同様の条件でGaイオンビームを照射し、図7に示すような穴5を形成する。穴5の深さはすでに述べたように137nmであり、照射ビームのドーズ量は135CSTでとする。
【0034】
なお、クオーツ基板1にはGaイオンが注入されているため、透過率の低下が生じる。そのため、解像に必要な露光ドーズ量が変化する。この問題を回避するためには、Cr膜をわずかに残した状態で、ヨウ素などのハロゲンガス雰囲気或いはXeF2 雰囲気でイオンビームの照射を行うとよい。これにより、Gaに起因した透過率の低下を抑えることが可能である。
【0035】
なお、上述した例では、波長248nmの露光光を想定して説明したが、波長193nmの露光光の場合には、穴5の深さは95nm程度でよい。したがって、1回目のエッチング工程における、Gaビームイオンのドーズ量は50CST程度でよい。
【0036】
次に、図3に示したパターンに対する追加加工、すなわち開口部31の周囲のハーフトーン膜2をエッチングして薄くする工程について、図8及び図9を用いて説明する。
【0037】
まず、開口部31のエッジの部分、開口部31の内側の部分及び開口部31の外側の部分を含む領域にビーム照射領域44を設定する。続いて、図9(a)に示すように、ハーフトーン膜2のエッチングレートに対する透光性基板1のエッチングレートの比を下げる所定のガス雰囲気(例えば、ヨウ素ガス雰囲気)中において、ビーム照射領域44にGaイオンビーム53を照射する。これにより、図9(b)に示すように、透光性基板1がほとんどエッチングされることなく、開口部31の周囲のハーフトーン膜2が選択的にエッチングされ、ハーフトーン膜2の膜厚が薄くなる。エッチングによって除去されるハーフトーン膜2の厚さは、露光光の位相に換算して90度である。
【0038】
開口部31を通過する露光光の位相と、周囲部32を通過する露光光の位相との位相差が90度となるようにするためには、透光性基板1をほとんどエッチングすることなく、ハーフトーン膜2の厚さを所定の厚さ(エッチング前の半分の厚さ)にする必要がある。本実施形態では、所定のガス雰囲気中でイオンビーム照射を行うことにより、ビーム照射領域44を開口部31の内側及び外側の両方の部分を含むように設定しても、透光性基板1がほとんどエッチングされることなく、ハーフトーン膜2の厚さを所定の厚さにすることが可能となる。したがって、FIB装置ように水平及び垂直の2方向にしかビームをスキャンすることができない装置を用いても、高精度のモニタマークを短時間で形成することが可能である。
【0039】
以下、具体的な工程例を説明する。
【0040】
すでに述べたクオーツ基板のエッチング工程と同様、図8に示すように、開口部31の先端から約1/3程度の領域が20μm角の観察領域41に含まれるようにステージ位置を調整し、さらにビーム照射領域44の設定を行う。
【0041】
次に、図9(a)に示すように、処理チャンバー内にヨウ素ガスを導入し、処理チャンバー内の圧力を2×10-3Paに設定する。続いて、中間アパーチャー開放、プローブ電流65pA、ビーム滞留時間5μ秒/ピクセル、加速電圧20kV、ドーズ量20CSTの条件で、ビーム照射領域44にGaイオンビームを照射する。このようなヨウ素ガスを用いたガスアシストエッチングにより、クオーツ基板1のエッチレートが著しく下がり、MoSi膜2のみが選択的にエッチングされる。なお、ガスアシスト効果を増すために、対物レンズの電圧を変化させてビームをぼかすようにしてもよい。
【0042】
このようにして、図9(b)に示すように、クオーツ基板1がほとんどエッチングされることなく、MoSi膜2が選択的にエッチングされ、MoSi膜2の膜厚がエッチング前の膜厚(100nm)の半分(50nm)になる。なお、エッチング後のクオーツ基板1の透過率は約50%、MoSi膜2の透過率は約20%、開口部31のサイドエッチング幅は約40nmであった。
【0043】
なお、上述した例では、露光波長248nmの場合を想定して説明したが、露光波長193nmの場合にはMoSi膜の厚さが薄いため、Gaイオンビームのドーズ量を16CST程度に減らすことができる。
【0044】
以上のようにして得られたフォーカスモニタマークを、フォーカス位置を変化させながらウエハ上に転写し、転写されたモニタマークの長手方向の寸法を測定する。そして、モニタマークの寸法差をフォーカス位置に対応させてデータ化しておくことで、実際にデバイスパターンを転写する際にフォーカス位置を特定することができる。
【0045】
(実施形態2)
次に、第2の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法について説明する。
【0046】
本実施形態は、第1の実施形態に対し、図2に示したパターンに対する追加加工工程、すなわち透光性基板1の開口部21に対応した部分をエッチングする工程を変更したものである。第1の実施形態では、2回のエッチング(Gaイオン照射)を行うことで所定の深さを有する穴5を形成したが、本実施形態では、1回のエッチングによって所定の深さを有する穴5を形成する。以下、図10及び図11を参照して、本実施形態を説明する。
【0047】
まず、図10(a)に示すように、開口部21のエッジの部分、開口部21の内側の部分及び開口部21の外側の部分を含む領域にGaイオンビーム54を照射する。このとき設定されるビーム照射領域は、第1の実施形態で示した図6の場合と同様である。本実施形態では、遮光膜(Cr膜)3のエッチングレートに対する透光性基板(クオーツ基板)1のエッチングレートの比(選択比)を上げる所定のガス雰囲気(例えば、XeF2 ガス雰囲気)中において、ビーム照射領域44(図6参照)にGaイオンビーム54を照射する。これにより、図10(b)に示すように、開口部21に対応した部分の透光性基板1がエッチングされるとともに、開口部21の周囲の遮光膜3がエッチングされる。その結果、開口部21に対応した穴5が形成されるとともに、開口部21の周囲の遮光膜3の厚さが薄くなる。穴5の深さは、露光光の位相に換算して90度である。
【0048】
Gaイオンビームによるエッチングは物理的作用が主体であるため、上述したようなガスを用いない場合には、エッチングの選択比を高めることは難しい。XeF2 ガス雰囲気中でGaイオンビーム照射を行うことにより、選択比を高めることができる。したがって、遮光膜(Cr膜)3をハーフトーン膜(MoSi膜)2に対するマスクとして確実に機能させることができ、1回のエッチングによって所定の深さを有する穴5を形成することができる。
【0049】
具体的には、露光波長248nmの場合には選択比が2.06程度以上、露光波長193nmの場合には選択比が1.46程度以上であれば、1回のエッチングによって所定の深さを有する穴5を形成することが可能である。
【0050】
次に、図11に示すように、遮光膜3をエッチングして、開口部21の周囲のハーフトーン膜2の表面を露出させる。具体的には、フォーカスモニタマークが形成されている領域以外をレジストパターンで覆い、フォーカスモニタマークが形成されている領域の遮光膜3をウエットエッチングなどによって選択的に除去すればよい。レジストパターンの露光には、レーザー修正機のような簡易露光装置を用いればよい。
【0051】
このように、本実施形態では、所定のガス雰囲気中でGaイオンビームを照射することにより、遮光膜をハーフトーン膜に対するマスクとして確実に機能させることができ、1回のエッチングによって所定の深さを有する穴を形成することができる。したがって、FIB装置ように水平及び垂直の2方向にしかビームをスキャンすることができない装置を用いても、斜め方向に延びた開口部のエッジを確実にトレースすることができ、高精度のモニタマークを短時間で形成することが可能である。
【0052】
なお、適当なガスを用いる或いはガス雰囲気を調整するなどによって、選択比を適当な値に設定することも可能である。また、後述するように、位相差が90度でなくてもフォーカスモニタを行うことは可能でるため、最終的に必要とされる穴5の深さを変更することも可能である。これらの場合には、図12(a)及び(b)に示すように、穴5の深さが所望の深さになった時点で、ハーフトーン膜2の表面を露出させることができる。したがって、図11に示したような遮光膜3のエッチング工程を省略することが可能であり、工程の簡略化をはかることができる。
【0053】
以上、第1及び第2の実施形態について説明したが、これらの実施形態は以下のような変更が可能である。
【0054】
上述した第1及び第2の実施形態では、開口部を通過する露光光の位相と周囲部を通過する露光光の位相の位相差を90度としたが、位相差は90度には限定されない。
【0055】
図13は、位相差を変化させた時のデフォーカスと寸法差の関係を示したものである。この図からわかるように、位相差が60度、90度及び120度において傾きがほぼ一定であることがわかる。図14は、位相差を90度に設定したときの、位相精度と感度ばらつき(感度の低下量に対応)との関係を示したものである。すなわち、位相差を90度に設定した場合の位相誤差量を横軸に、感度ばらつき量を縦軸に示したものである。この図から、位相精度が30度より大きくなると、感度ばらつき量が急激に増加することがわかる。以上のことから、位相差は、60度以上120度以下の範囲であればよい。
【0056】
また、上述した第1及び第2の実施形態では、菱形状のフォーカスモニタマークを用いたが、楔型のマークを用いてもよい。要するに、開口部の少なくとも一部が、一方向に向かってパターン幅がしだいに狭くなっているようなパターンであればよい。
【0057】
また、上述した第1及び第2の実施形態では、3種類のモニタマークのサイズ関係については特に言及しなかったが、各モニタマーク間の露光量を一定にする観点から、以下のような関係を有していることが望ましい。マイナス位相シフト用の開口部21のサイズは、リファレンス用の開口部11のサイズよりも大きいことが望ましい。すでに述べたように、Gaイオンビーム照射によって透光性基板1の透過率が低下するため、露光量も低下する。開口部21のサイズを大きくすることで、露光量を増大させることができる。プラス位相シフト用の開口部31のサイズは、リファレンス用の開口部11のサイズよりも小さいことが望ましい。プラス位相シフト領域では、開口部31の周囲のハーフトーン膜がエッチングされるため、露光量が増加する。開口部31のサイズを小さくすることで、露光量を低下させることができる。
【0058】
また、理想的には、フォーカスモニタは、露光時の露光ドーズ量によらず、フォーカス位置のみで寸法特性が決まるような性質を持つが、実際にはドーズ量の影響を受ける場合がある。このような場合は、ドーズ量をモニタするためのパターンを併用して正確なドーズ量を把握し、それを転写結果にフィードバックすることで、影響を減らすことが可能である。
【0059】
(実施形態3)
本実施形態は、第1及び第2の実施形態で説明したようなマスクを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。以下、図15に示したフローチャートを参照して説明する。
【0060】
まず、露光装置にマスクをセットする(S1)。続いて、セットされたマスクを用いて露光処理を行い、ウエハ(半導体基板)上のレジストにパターンを転写し(S2)、さらにレジストの現像処理を行う(S3)。次に、現像処理によって得られたレジストパターンについて、各フォーカスモニタマークの寸法を測定し(S4)、それらの寸法差を求める(S5)。すなわち、現像処理によって得られたレジストパターンについて、リファレンス領域に形成されたフォーカスモニタマークとマイナス位相シフト領域に形成されたフォーカスモニタマークとの寸法差、リファレンス領域に形成されたフォーカスモニタマークとプラス位相シフト領域に形成されたフォーカスモニタマークとの寸法差、或いは、プラス位相シフト領域に形成されたフォーカスモニタマークとマイナス位相シフト領域に形成されたフォーカスモニタマークとの寸法差を求める。続いて、予め求めておいた較正曲線に基づき、得られた寸法差に対応したデフォーカス量を求める(S6)。
【0061】
上述した処理を、例えばあるロットの所定枚数のウエハに対して行い、得られたデフォーカス量の平均値をそのロットのデフォーカス量として決定する。そして、平均デフォーカス量に基づいて、露光装置のフォーカス位置を修正する(S7)。その後、フォーカス位置が修正された露光装置により、上記マスクを用いて、その次のロットのウエハにパターンを転写する(S8)。
【0062】
上述した処理を各ロットについて行うことにより、常に最適なフォーカス位置で各ロットの処理を行うことができ、半導体装置の歩留まりや特性を向上させることが可能となる。
【0063】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、荷電ビームを用いて透光性基板やハーフトーン膜を正確かつ効率的にエッチングすることができ、高精度のモニタマークを短時間で形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図4】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図5】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図6】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図7】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図8】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図9】 本発明の第1の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図10】 本発明の第2の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図11】 本発明の第2の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法を説明するための図である。
【図12】 本発明の第2の実施形態に係るフォーカスモニタ用マスクの製造方法の変更例を説明するための図である。
【図13】デフォーカス量と寸法差との関係について示した図である。
【図14】位相精度と感度ばらつきとの関係について示した図である。
【図15】本発明の実施形態に係るマスクを半導体装置の製造に適用した場合の工程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
1…透光性基板、 2…ハーフトーン膜、
3…遮光膜、 4、5…穴、
11、21、31…開口部、 12、22、32…周囲部
41…観察領域
42、43、44…ビーム照射領域
51、52、53、54…Gaイオンビーム
Claims (12)
- 透光性基板の表面領域に、第1の開口部と、前記第1の開口部に対応したパターン形状を有し且つ前記透光性基板上のハーフトーン膜と該ハーフトーン膜上の遮光膜との積層膜に囲まれた第2の開口部と、を形成する工程と、
前記第2の開口部のエッジの部分、前記第2の開口部の内側の部分及び前記第2の開口部の外側の部分を含む第1の領域に荷電ビームを照射して、前記第2の開口部の外側の遮光膜をマスクとして第2の開口部の内側の透光性基板をエッチングする工程と、
を備えたことを特徴とするフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第1の領域に荷電ビームを照射する工程の前に、前記第2の開口部の内側であって第2の開口部のエッジから離間した第2の領域に荷電ビームを照射して、前記第2の領域の透光性基板をエッチングする工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第1の領域に荷電ビームを照射する工程において、前記第2の開口部の外側の遮光膜がエッチングされ、前記第2の開口部の外側のハーフトーン膜の表面が露出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第1の領域に荷電ビームを照射する工程の後、前記第2の開口部の外側の遮光膜をエッチングして、前記第2の開口部の外側のハーフトーン膜の表面を露出させる工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第1の領域への荷電ビームの照射によって透光性基板がエッチングされた前記第2の開口部の内側の領域を通過する露光光と、前記ハーフトーン膜の表面が露出した前記第2の開口部の外側の領域を通過する露光光との位相差は、60度以上120度以下である
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第1の領域に荷電ビームを照射する工程は、前記遮光膜のエッチングレートに対する前記透光性基板のエッチングレートの比を高めるガス雰囲気中で行われる
ことを特徴とする請求項1に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第2の開口部のサイズは、前記第1の開口部のサイズよりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 透光性基板の表面領域に、第1の開口部と、前記第1の開口部に対応したパターン形状を有し且つ前記透光性基板上のハーフトーン膜に囲まれた第2の開口部と、を形成する工程と、
前記第2の開口部のエッジの部分、前記第2の開口部の内側の部分及び前記第2の開口部の外側の部分を含む第1の領域に荷電ビームを照射して、第2の開口部の外側のハーフトーン膜をエッチングし、ハーフトーン膜を薄くする工程と、
を備え、
前記ハーフトーン膜のエッチングは、前記透光性基板に対して前記ハーフトーン膜を選択的にエッチングすることが可能なガス雰囲気中で行われる
ことを特徴とするフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第2の開口部の内側の領域を通過する露光光と、前記ハーフトーン膜がエッチングされた前記第2の開口部の外側の領域を通過する露光光との位相差は、60度以上120度以下である
ことを特徴とする請求項8に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第2の開口部のサイズは、前記第1の開口部のサイズよりも小さい
ことを特徴とする請求項8に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 前記第2の開口部の少なくとも一部は、一方向に向かってパターン幅がしだいに狭くなっている
ことを特徴とする請求項1又は8に記載のフォーカスモニタ用マスクの製造方法。 - 請求項1又は8に記載の製造方法によって形成されたマスクを用いて露光装置により基板上にパターンを転写する工程と、
前記転写されたパターンに含まれる前記第1の開口部に対応した第1のマークパターン及び前記第2の開口部に対応した第2のマークパターンの寸法を求める工程と、
前記求められた寸法に基づいてデフォーカス量を求める工程と、
前記求められたデフォーカス量に基づいて前記露光装置のフォーカスを調整する工程と、
前記フォーカスが調整された露光装置により前記マスクを用いて半導体基板上にパターンを転写する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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