JP5345106B2 - 露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法に関する。

半導体装置の微細化に伴い、半導体装置を製造する際に用いられる露光装置の露光光の短波長化が進んでいる。例えば、波長が１３．５ナノメートル（ｎｍ）の極端紫外光（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet）を用いる露光技術の実用化が期待されている。このようなＥＵＶを用いる露光においては、物質の吸収係数が大きいために透過レンズが使用できず、ミラーを用いた反射光学系が使用される。このため、ＥＵＶを用いた露光においては反射型のフォトマスクが用いられる。

反射型のフォトマスクを用いた露光装置の性能を評価するための特別な技術の開発が必要とされている。

特開２００９−１７５５８７号公報

本発明の実施形態は、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査のための露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、露光光に対して反射性の主面を有する基板と、前記主面に設けられた第１パターン部と、を備えた露光装置検査用マスクが提供される。前記第１パターン部は、前記主面に設けられ、前記主面に対して平行な第１方向に沿って所定のピッチで周期的に配列し前記露光光に対して吸収性を有する複数の第１吸収層を含む第１下層と、前記第１下層の前記基板とは反対の側に設けられ、前記第１方向に沿って前記ピッチで周期的に配列し、前記複数の第１吸収層のそれぞれの少なくとも一部を露出させ、前記露光光に対する反射率が前記第１吸収層よりも高い複数の第１反射層と、を含む。

本発明の別の実施形態によれば、上記の露光装置検査用マスクで反射した前記露光光を検査用ウェーハに形成されたレジスト膜に照射して、前記露光装置検査用マスクのパターンを反映したパターンを有するレジスト層を形成し、前記レジスト層の前記パターンの位置を計測することを特徴とする露光装置検査方法が提供される。

第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、露光装置検査用マスクの動作を例示する模式図である。 比較例の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示する模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的平面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。 第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示するグラフ図である。 第２の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的平面図である。 第３の実施形態に係る露光装置検査方法を例示するフローチャート図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０は、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査に用いられる露光装置検査用マスクである。被検査対象の露光装置は、例えば、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶを露光光として用いる露光装置である。

露光装置検査用マスク１１０は、後述するように、回折効率が互いに異なるプラス１次回折光とマイナス１次回折光とを発生させる。

図１に表したように、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０は、基板１０と、第１パターン部６０ａと、を備える。

基板１０は、露光装置に用いられる露光光（例えばＥＵＶ）に対して反射性の主面１０ａを有する。

本具体例においては、基板１０は、基体１１と、積層膜１４と、を有する。積層膜１４は、基体１１の上に設けられる。積層膜１４は、主面１０ａに対して垂直な積層方向に交互に積層された複数の第１層１２と、複数の第１層１２どうしの間に設けられた第２層１３と、を有する。第１層１２の露光光に対する光学特性は、第２層１３の露光光に対する光学特性とは異なる。露光光に対する光学特性は、露光光に対する屈折率、露光光に対する反射率及び露光光に対する吸収率の少なくともいずれかを含む。例えば、第１層１２にはシリコン（Ｓｉ）が用いられ、第２層１３にはモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。

このように、基板１０は、主面１０ａにおいて主面１０ａに対して垂直な積層方向に交互に積層された複数の第１層１２と、複数の第１層１２どうしの間に設けられ露光光に対する光学特性が第１層１２とは異なる第２層１３と、を有することができる。これにより、主面１０ａは、露光光に対して反射性を有することができる。なお、本具体例では、第１層１２が６層設けられ、第２層１３が５層設けられているが、第１層１２の数及び第２層１３の数は任意である。

ここで、主面１０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

なお、本願明細書において、「積層」とは、複数の層が直接重ねられる場合の他、複数の層どうしの間に他の要素が挿入されて複数の層が重ねられる場合も含む。

第１パターン部６０ａは、第１下層３０ａと、複数の第１反射層４０ａと、を含む。

第１下層３０ａは、基板１０の主面１０ａに設けられる。第１下層３０ａは、複数の第１吸収層３１ａを含む。複数の第１吸収層３１ａは、主面１０ａに対して平行な第１方向に沿って所定のピッチＰで周期的に配列し露光光に対して吸収性を有する。

本具体例では、第１下層３０ａは、複数の第１吸収層３１ａどうしの間に設けられ、露光光に対する反射率が第１吸収層３１ａよりも高い第１下層反射層３２ａをさらに含む。なお、後述するように、第１下層反射層３２ａは必要に応じて設けられ、第１下層反射層３２ａは場合によっては省略されることができる。

複数の第１反射層４０ａは、第１下層３０ａの基板１０とは反対の側に設けられる。例えば、複数の第１反射層４０ａは、第１下層３０ａの上に設けられる。複数の第１反射層４０ａは、上記の第１方向に沿ってピッチＰで周期的に配列し、複数の第１反射層４０ａのそれぞれは、複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの少なくとも一部を露出する。複数の第１反射層４０ａの露光光に対する反射率は、第１吸収層３１ａの露光光に対する反射率よりも高い。

以下では、第１方向がＸ軸方向である場合として説明する。そして、主面１０ａに対して平行で第１方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な第２方向がＹ軸方向である場合として説明する。

複数の第１吸収層３１ａのそれぞれは、例えばＹ軸方向に沿って延在する帯状のパターン形状を有することができる。複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの幅Ｗ１１（Ｘ軸方向に沿った幅）は、ピッチＰの実質的に２分の１に設定されることができる。すなわち、複数の第１吸収層３１ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅Ｗ１１は、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２と実質的に等しく設定されることができる。幅Ｗ１１と幅Ｗ１２との合計は、ピッチＰと等しい。なお、本具体例では、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２は、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅に実質的に一致する。

ただし、複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの幅Ｗ１１は任意である。また、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（この例では、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）は、任意である。

複数の第１反射層４０ａのそれぞれは、例えばＹ軸方向に沿って延在する帯状のパターン形状を有することができる。複数の第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅Ｗ２２は、複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの幅Ｗ１１よりも小さく設定されることができる。複数の第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅Ｗ２２は、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（この例では、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）よりも小さく設定されることができる。これにより、複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの少なくとも一部は、複数の第１反射層４０ａによって覆われていない。

すなわち、基板１０の主面１０ａの側において、第１反射層４０ａと、第１吸収層３１ａの少なくとも一部と、が露出している。

本具体例では、複数の第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅Ｗ２２は、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（この例では、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）の２分の１と実質的に等しい。
ただし、複数の第１反射層４０ａのＸ軸方向に沿った幅Ｗ２２は、任意である。

ピッチＰは、例えば、８０ｎｍに設定することができる。複数の第１吸収層３１ａのそれぞれの幅Ｗ１１は、例えば、４０ｎｍに設定することができる。複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（この例では、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）は、例えば、４０ｎｍに設定することができる。複数の第１反射層４０ａのＸ軸方向に沿った幅Ｗ２２は、例えば２０ｎｍに設定することができる。ただし、既に説明したように、幅Ｗ１１、幅Ｗ１２及び幅Ｗ２２は、任意である。ピッチＰに関する望ましい条件に関しては後述する。

第１吸収層３１ａには、例えば、タンタル（Ｔａ）系材料が用いられる。第１下層反射層３２ａには、例えば、シリコンが用いられる。第１反射層４０ａには、例えば、シリコンが用いられる。
ただし、第１吸収層３１ａには、露光光に対する吸収率が第１反射層４０ａよりも高い任意の材料を用いることができる。また、第１下層反射層３２ａには、露光光に対する反射率が第１吸収層３１ａよりも高い任意の材料を用いることができる。第１反射層４０ａには、露光光に対する反射率が第１吸収層３１ａよりも高い任意の材料を用いることができる。

第１吸収層３１ａの厚さｔ１１（Ｚ軸方向に沿った厚さ）は、例えば、６１ｎｍとすることができる。第１下層反射層３２ａの厚さｔ１２（Ｚ軸方向に沿った厚さ）は、第１吸収層３１ａの厚さｔ１１と実質的に同じとすることができる。第１反射層４０ａの厚さｔ２２（Ｚ軸方向に沿った厚さ）は、例えば、６１ｎｍとすることができる。ただし、第１吸収層３１ａの厚さｔ１１、第１下層反射層３２ａの厚さｔ１２、及び、第１反射層４０ａの厚さｔ２２は、任意である。

このような構成を有する露光装置検査用マスク１１０は、回折効率が互いに異なるプラス１次回折光とマイナス１次回折光とを発生させる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、露光装置検査用マスクの動作を例示する模式図である。 すなわち、図２（ａ）は、露光検査装置用マスクの回折効率が非対称な場合を例示し、図２（ｂ）は、露光検査装置用マスクの回折効率が対称な場合を例示している。

ここで、露光装置のフォーカス方向２３０に対して平行な方向をＺ１軸方向とする。Ｚ１軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ１軸方向とし、Ｚ１軸方向とＸ１軸方向とに対して垂直な方向をＹ１軸方向とする。

図２（ｂ）に表したように、回折効率が対称な場合においては、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトしても、０次光２１０、プラス１次回折光２１１及びマイナス１次回折光２１２は、ウェーハ上のＸ１−Ｙ１平面内の同じ位置に投影される。このため、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトした場合においても、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０は、例えばＸ１−Ｙ１平面内において変化しない。

一方、図２（ａ）に表したように、回折効率が非対称な場合においては、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトすると、プラス１次回折光２１１及びマイナス１次回折光２１２は、フォーカス位置のシフトに従って、ウェーハ上のＸ１−Ｙ１平面内をシフトする。このため、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトした場合には、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０は、例えばＸ１−Ｙ１平面内においてシフトする。

本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０においては、第１吸収層３１ａを含む第１下層３０ａと、第１下層３０ａの上に設けられ第１吸収層３１ａの少なくとも一部を露出する第１反射層４０ａと、の積層構造を設けることで、プラス１次回折光とマイナス１次回折光とで回折効率が互いに異なる。すなわち、プラス１次回折光とマイナス１次回折光とは、非対称となる。これにより、図２（ａ）に例示したように、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトした場合に、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０を、例えばＸ１−Ｙ１平面内においてシフトさせることができる。このＸ１−Ｙ１平面内におけるパターン転写位置のシフトの量を計測することで、露光装置のフォーカスの位置を検出することができる。

図３は、比較例の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
図３に表したように、比較例の露光装置検査用マスク１１９においては、基板１０の主面の上に、第１パターン部６９として、複数の吸収層３１が設けられているだけである。複数の吸収層３１は、Ｘ軸方向に沿ってピッチＰの間隔で配置されており、吸収層３１の幅Ｗ１１、及び、吸収層３１どうしの間の幅Ｗ１２は、例えばピッチＰの２分の１である。

このような構成を有する比較例の露光装置検査用マスク１１９においては、プラス１次回折光とマイナス１次回折光とで回折効率が互いに同じで、対称である。このため、図２（ｂ）に関して説明したように、フォーカスの位置がＺ１軸方向に沿ってシフトした場合においてもウェーハ上におけるパターン転写位置２２０はシフトしない。このため、露光装置のフォーカスの位置を検出することができない。

これに対し、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０においては、第１吸収層３１ａを含む第１下層３０ａと、第１反射層４０ａと、の積層構造を採用することで、プラス１次回折光とマイナス１次回折光とで回折効率を互いに異ならせ、フォーカスの位置がシフトしたときにウェーハ上のパターン転写位置２２０をシフトさせることで、露光装置のフォーカスの位置を検出することができる。すなわち、露光装置検査用マスク１１０を用いることで、反射型フォトマスクを用いる露光装置のフォーカス特性（例えばフォーカス精度）の検査を行うことができる。

以下、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０におけるピッチＰに関する望ましい条件の例について説明する。

図４は、第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示する模式図である。 すなわち、同図は、投影光学系の開口数ＮＡ（Numerical Aperture）と、回折光の投影範囲と、の関係を模式的に例示している。
ここで、露光装置の露光光の波長を波長λとし、露光装置の照明光学系の開口数を照明光学系開口数ＩＮＡとし、露光装置の投影光学系の開口数を投影光学系開口数ＬＮＡとする。そして、照明光学系の開口数と投影光学系の開口数との比を開口数比σとする。すなわち、σ＝ＩＮＡ／ＬＮＡとする。

図４に表したように、露光装置検査用マスク１１０を用いた検査においては、１次回折光の少なくとも一部（プラス１次回折光２１１の少なくとも一部及びマイナス１次回折光２１２の少なくとも一部）が、投影光学系開口数ＬＮＡの範囲２４０内に投影されれば良い。

従って、以下の第１式の関係が満足されれば良い。
すなわち、以下の第２式が満足されれば良い。

このように、ピッチＰは、λ／{ＬＮＡ×（１＋σ）}以上に設定される。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４に例示した特性よりもさらに望ましい状態を例示している。

図５（ａ）に表したように、投影光学系開口数ＬＮＡの範囲２４０の中に１次回折光の全て（プラス１次回折光２１１の全て及びマイナス１次回折光２１２の全て）が投影される状態がさらに望ましい。

そして、図５（ｂ）に表したように、投影光学系開口数ＬＮＡの範囲２４０の中に２次回折光（プラス２次回折光２１３及びマイナス２次回折光２１４）が投影されない状態がさらに望ましい。

従って、以下の第３式の関係が満足されることがさらに望ましい。
すなわち、ピッチＰは、λ／{ＬＮＡ×（１−σ）}以上で、２×λ／{ＬＮＡ×（１＋σ）}以下であることがさらに望ましい。これにより、投影光学系開口数ＬＮＡの範囲２４０の中に１次回折光の全てが投影されつつ２次回折光が投影されない状態が形成され、ウェーハ上におけるパターンの転写の精度がより向上し、露光装置のフォーカスの位置の検出精度がより向上する。

なお、露光波長λが１３．５ｎｍで、投影光学系開口数ＬＮＡが０．２５で、開口数比σが０．１０である場合にピッチＰを８０ｎｍとすると、上記の第１式、第２式、第３式が満足される。

図６は、第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
図６に表したように、本実施形態に係る別の露光装置検査用マスク１１１も、基板１０と、第１パターン部６１と、を備える。そして、第１パターン部６１は、第１吸収層３１ａと第１下層反射層３２ａとを含む第１下層３０ａと、第１下層３０ａの基板１０とは反対の側に設けられた第１反射層４０ａと、を含む。

本具体例においては、第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った位置は、第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った位置の中央部分に配置されている。一方、図１に例示した露光装置検査用マスク１１０においては、第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った位置は、第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った位置の端に配置されている。このように、第１反射層４０ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った位置は任意である。

図７は、第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
図７に表したように、本実施形態に係る別の露光装置検査用マスク１１２も、基板１０と、第１パターン部６２と、を備える。そして、第１パターン部６２は、第１吸収層３１ａと第１下層反射層３２ａとを含む第１下層３０ａと、第１反射層４０ａと、を含む。

本具体例においては、第１反射層４０ａのそれぞれは、第１下層反射層３２ａと第１吸収層３１ａとの境界の上に設けられている。すなわち、第１反射層４０ａのそれぞれは、互いに隣接する第１下層反射層３２ａと第１吸収層３１ａとの上に設けられている。このように、第１反射層４０ａは、第１下層反射層３２ａの上だけに設けても良く（例えば露光装置検査用マスク１１０及び１１１）、また、第１下層反射層３２ａと第１吸収層３１ａとの両方の上に設けても良い（例えば露光装置検査用マスク１１２）。

図８は、第１の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
図８に表したように、本実施形態に係る別の露光装置検査用マスク１１３も、基板１０と、第１パターン部６３と、を備える。そして、第１パターン部６３は、第１吸収層３１ａを含む第１下層３０ａと、第１反射層４０ａと、を含む。本具体例においては、第１下層３０ａには第１下層反射層３２ａが設けられていない。

本具体例においては、第１反射層４０ａのそれぞれは、第１吸収層３１ａのそれぞれの上（第１吸収層３１の基板１０とは反対の側）に設けられている。なお、第１反射層４０ａのそれぞれは、第１吸収層３１ａのそれぞれの一部を露出している。

上記のような構成を有する露光装置検査用マスク１１１、１１２及び１１３においても、回折効率が互いに異なるプラス１次回折光とマイナス１次回折光とを発生させることができ、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査を行うことができる。ここで、これら露光装置検査用マスク１１１、１１２及び１１３においても、第１吸収層３１ａの幅Ｗ１１、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（例えば、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）、及び、第１反射層４０ａの幅Ｗ２２は、任意である。

なお、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１１０、１１１、１１２及び１１３によって検査される露光装置においては、波長が例えば１３．５ｎｍのＥＵＶを露光光として用いる。このため、例えば、ＫｒＦやＡｒＦ等のような深紫外光（ＤＵＶ：Deep Ultra Violet）を光源光とした露光とは異なり、物質における吸収係数が大きいために、露光装置検査用マスク１１０、１１１、１１２及び１１３は真空中で用いられる。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的平面図である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、図１０（ａ）は、図９のＡ１−Ａ２線断面図であり、図１０（ｂ）は、図９のＢ１−Ｂ２線断面図である。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、図１１（ａ）は、図９のＣ１−Ｃ２線断面図であり、図１１（ｂ）は、図９のＤ１−Ｄ２線断面図である。
図９に表したように、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１２０は、第１パターン部６０ａの他に、基板１０の主面１０ａに設けられた第２パターン部６０ｂをさらに備える。

図１０（ａ）に表したように、第１パターン部６０ａは、図１に関して説明した露光装置検査用マスク１１０における第１パターン部６０ａと同様とすることができるので説明を省略する。

図１０（ｂ）に表したように、第２パターン部６０ｂは、第２下層３０ｂと、複数の第２反射層４０ｂと、を含む。

第２下層３０ｂは、主面１０ａに設けられる。第２下層３０ｂは、Ｘ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列し露光光に対して吸収性を有する複数の第２吸収層３１ｂを含む。

複数の第２反射層４０ｂは、第２下層３０ｂの基板１０とは反対の側に設けられる。複数の第２反射層４０ｂは、Ｘ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列する。複数の第２反射層４０ｂのそれぞれは、複数の第２吸収層３１ｂのそれぞれの少なくとも一部を露出する。複数の第２反射層４０ｂの露光光に対する反射率は、第２吸収層３１ｂの露光光に対する反射率よりも高い。

本具体例では、第２下層３０ｂは、複数の第２吸収層３１ｂどうしの間に設けられ、露光光に対する反射率が第２吸収層３１ｂよりも高い第２下層反射層３２ｂをさらに含む。

そして、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表したように、第１吸収層３１ａ及び第１反射層４０ａにおけるＸ軸方向に沿った相対的な位置関係と、第２吸収層３１ｂ及び第２反射層４０ｂにおけるＸ軸方向に沿った相対的な位置関係と、は、Ｙ軸方向（すなわち、主面１０ａに対して平行でＸ軸方向に対して垂直な方向）を軸とする鏡面対称の関係を有する。

例えば、第１吸収層３１ａのピッチＰと、第２吸収層３１ｂのピッチＰと、は、互いに実質的に同じである。そして、第１吸収層３１ａの幅Ｗ１１と、第２吸収層３１ｂの幅Ｗ１１ｂと、は、互いに実質的に同じである。そして、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２と、複数の第２吸収層３１ｂどうしの間の幅Ｗ１２ｂと、は、互いに実質的に同じである。そして、第１反射層４０ａの幅Ｗ２２と、第２反射層４０ｂの幅Ｗ２２ｂと、は、互いに実質的に同じである。

なお、例えば、第２吸収層３１ｂの厚さは、第１吸収層３１ａの厚さｔ１１と同じに設定され、第２下層反射層３２ｂの厚さは、第１下層反射層３２ａの厚さｔ１２と同じに設定され、第２反射層４０ｂの厚さは、第１反射層４０ａの厚さｔ２２と同じに設定される。

そして、例えば、第１吸収層３１ａに対する第１反射層４０ａの配置（Ｘ軸方向に沿った相対的な配置）は、第２吸収層３１ｂに対する第２反射層４０ｂの配置（Ｘ軸方向に沿った相対的な配置）に対して、Ｙ軸方向を軸とした鏡面対称である。

このような関係を有する第１パターン部６０ａと第２パターン部６０ｂとを用いることで、例えば、露光装置のフォーカスがシフトした場合における第１パターン部６０ａのウェーハ上への転写パターンのシフト方向と、第２パターン部６０ｂのウェーハ上への転写パターンのシフト方向と、を互いに逆の方向とすることができる。すなわち、第１パターン部６０ａのウェーハ上への転写パターンのシフト方向がプラスＸ１軸方向である場合には、第２パターン部６０ｂのウェーハ上への転写パターンのシフト方向は、プラスＸ１軸方向とは逆方向のマイナスＸ１軸方向とすることができる。

第２吸収層３１ｂの光学特性は、第１吸収層３１ａの光学特性と同じに設定される。第２吸収層３１ｂに用いられる材料は、第１吸収層３１ａに用いられる材料と同じである。なお、第２吸収層３１ｂは、第１吸収層３１ａと同時に一括して形成できる。
第２反射層４０ｂの光学特性は、第１反射層４０ａの光学特性と同じに設定される。第２反射層４０ｂに用いられる材料は、第１反射層４０ａに用いられる材料と同じである。なお、第２反射層４０ｂは、第１反射層４０ａと同時に一括して形成できる。基板１０の主面１０ａの反射率と第２反射層４０ｂの反射率の大小関係は、基板１０の主面１０ａの反射率と第１反射層４０ａの反射率の大小関係と同じである。
第２下層反射層３２ｂの光学特性は、第１下層反射層３２ａの光学特性と同じに設定される。第２下層反射層３２ｂに用いられる材料は、第１下層反射層３２ａに用いられる材料と同じである。なお、第２下層反射層３２ｂは、第１下層反射層３２ａと同時に一括して形成できる。

このような構成を有する第１パターン部６０ａと第２パターン部６０ｂとの組み合わせを用いることで、例えば第１パターン部６０ａだけを用いる場合に比べて、検出感度を２倍にすることができ、より精度の高い検査を行うことができる。

なお、第１パターン部６０ａと第２パターン部６０ｂとの組みは、基板１０の主面１０ａにおいて、複数設けることができる。

さらに、図９に表したように、露光装置検査用マスク１２０は、主面１０ａに設けられた第３パターン部６０ｃと、主面１０ａに設けられた第４パターン部６０ｄと、をさらに備える。

図１１（ａ）に表したように、第３パターン部６０ｃは、第３下層３０ｃと、複数の第３反射層４０ｃと、を含む。

第３下層３０ｃは、主面１０ａに設けられる。第３下層３０ｃは、主面１０ａに対して平行でＸ軸方向に対して垂直なＹ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列し露光光に対して吸収性を有する複数の第３吸収層３１ｃを含む。

複数の第３反射層４０ｃは、第３下層３０ｃの基板１０とは反対の側に設けられる。複数の第３反射層４０ｃは、Ｙ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列する。複数の第３反射層４０ｃのそれぞれは、複数の第３吸収層３１ｃのそれぞれの少なくとも一部を露出する。複数の第３反射層４０ｃの露光光に対する反射率は、第３吸収層３１ｃの露光光に対する反射率よりも高い。

本具体例では、第３下層３０ｃは、複数の第３吸収層３１ｃどうしの間に設けられ、露光光に対する反射率が第３吸収層３１ｃよりも高い第３下層反射層３２ｃをさらに含む。

図１１（ｂ）に表したように、第４パターン部６０ｄは、第４下層３０ｄと、複数の第４反射層４０ｄと、を含む。

第４下層３０ｄは、主面１０ａに設けられる。第４下層３０ｄは、Ｙ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列し露光光に対して吸収性を有する複数の第４吸収層３１ｄを含む。

複数の第４反射層４０ｄは、第４下層３０ｄの基板１０とは反対の側に設けられる。複数の第４反射層４０ｄは、Ｙ軸方向に沿ってピッチＰで周期的に配列する。複数の第４反射層４０ｄのそれぞれは、複数の第４吸収層３１ｄのそれぞれの少なくとも一部を露出する。複数の第４反射層４０ｄの露光光に対する反射率は、第４吸収層３１ｄの露光光に対する反射率よりも高い。

本具体例では、第４下層３０ｄは、複数の第４吸収層３１ｄどうしの間に設けられ、露光光に対する反射率が第４吸収層３１ｄよりも高い第４下層反射層３２ｄをさらに含む。

そして、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に表したように、第３吸収層３１ｃ及び第３反射層４０ｃにおけるＹ軸方向に沿った相対的な位置関係と、第４吸収層３１ｄ及び第４反射層４０ｄにおけるＹ軸方向に沿った相対的な位置関係と、は、Ｘ軸方向を軸とする鏡面対称の関係を有する。

例えば、第３吸収層３１ｃのピッチＰと、第４吸収層３１ｄのピッチＰと、は、互いに実質的に同じである。そして、第３吸収層３１ｃの幅Ｗ１１ｃと、第４吸収層３１ｄの幅Ｗ１１ｄと、は、互いに実質的に同じである。そして、複数の第３吸収層３１ｃどうしの間の幅Ｗ１２ｃと、複数の第４吸収層３１ｄどうしの間の幅Ｗ１２ｄと、は、互いに実質的に同じである。そして、第３反射層４０ｃの幅Ｗ２２ｃと、第４反射層４０ｄの幅Ｗ２２ｄと、は、互いに実質的に同じである。

なお、例えば、第４吸収層３１ｄの厚さは、第３吸収層３１ｃの厚さと同じに設定され、第４下層反射層３２ｄの厚さは、第３下層反射層３２ｃの厚さと同じに設定され、第４反射層４０ｄの厚さは、第３反射層４０ｃの厚さと同じに設定される。

そして、例えば、第３吸収層３１ｃに対する第３反射層４０ｃの配置（Ｙ軸方向に沿った相対的な配置）は、第４吸収層３１ｄに対する第４反射層４０ｄの配置（Ｙ軸方向に沿った相対的な配置）に対して、Ｘ軸方向を軸とした鏡面対称である。

このような関係を有する第３パターン部６０ｃと第４パターン部６０ｄとを用いることで、例えば、露光装置のフォーカスがシフトした場合における第３パターン部６０ｃのウェーハ上への転写パターンのシフト方向と、第４パターン部６０ｄのウェーハ上への転写パターンのシフト方向と、を互いに逆の方向とすることができる。

第３吸収層３１ｃ及び第４吸収層３１ｄの光学特性は、第１吸収層３１ａ及び第２吸収層３１ｂの光学特性と同じに設定される。第３吸収層３１ｃ及び第４吸収層３１ｄに用いられる材料は、第１吸収層３１ａ及び第２吸収層３１ｂに用いられる材料と同じである。なお、第３吸収層３１ｃ及び第４吸収層３１ｄは、第１吸収層３１ａ及び第２吸収層３１ｂと同時に一括して形成できる。

第３反射層４０ｃ及び第４反射層４０ｄの光学特性は、第１反射層４０ａ及び第２反射層４０ｂの光学特性と同じに設定される。第３反射層４０ｃ及び第４反射層４０ｄに用いられる材料は、第１反射層４０ａ及び第２反射層４０ｂに用いられる材料と同じである。なお、第３反射層４０ｃ及び第４反射層４０ｄは、第１反射層４０ａ及び第２反射層４０ｂと同時に一括して形成できる。
第３下層反射層３２ｃ及び第４下層反射層３２ｄの光学特性は、第１下層反射層３２ａ及び第２下層反射層３２ｂの光学特性と同じに設定される。第３下層反射層３２ｃ及び第４下層反射層３２ｄに用いられる材料は、第１下層反射層３２ａ及び第２下層反射層３２ｂに用いられる材料と同じである。なお、第３下層反射層３２ａ及び第４下層反射層３２ｄは、第１下層反射層３２ａ及び第２下層反射層３２ｂと同時に一括して形成できる。

このような構成を有する第３パターン部６０ｃと第４パターン部６０ｄとの組み合わせを用いることで、例えば第３パターン部６０ｃだけを用いる場合に比べて、検出感度を２倍にすることができ、より精度の高い検査を行うことができる。

なお、第３パターン部６０ｃと第４パターン部６０ｄとの組みは、基板１０の主面１０ａにおいて、複数設けることができる。

図１２は、第２の実施形態に係る露光装置検査用マスクの特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、露光装置検査用マスク１２０を用いた露光装置の検査において、露光装置のフォーカスの位置（例えばＺ１軸方向に沿った位置）がシフトしたときの、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０の例えばＸ１軸方向に沿ったシフト量をシミュレーションした結果を例示している。同図において、横軸は、露光装置のフォーカスの位置のシフト量Ｓｆであり、縦軸は、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０のＸ１軸方向に沿ったシフト量Ｓｘ１である。

なお、このシミュレーションにおいては、ピッチＰは８０ｎｍであり、第１吸収層３１ａの幅Ｗ１１は４０ｎｍであり、複数の第１吸収層３１ａどうしの間の幅Ｗ１２（この例では、複数の第１下層反射層３２ａのそれぞれのＸ軸方向に沿った幅）は４０ｎｍであり、第１反射層４０ａの幅Ｗ２２は２０ｎｍであり、第１吸収層３１ａの厚さｔ１１は６１ｎｍであり、第１下層反射層３２ａの厚さｔ１２は第１吸収層３１ａの厚さｔ１１と同じであり、第１反射層４０ａの厚さｔ２２は、６１ｎｍとされた。

図１２に表したように、露光装置のフォーカスの位置のシフト量Ｓｆに対して、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０のＸ１軸方向に沿ったシフト量Ｓｘ１は比例する。シフト量Ｓｘ１とシフト量Ｓｆとの関係は、十分な線形性を有する。そして、例えば、露光装置のフォーカスの位置のシフト量Ｓｆが１００ｎｍであるときには、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０のＸ１軸方向に沿ったシフト量Ｓｘ１の絶対値は、４．８ｎｍとなる。

このように、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１２０を用いることで、フォーカスの位置のＺ１軸方向に沿ったシフトに基づいて、ウェーハ上におけるパターン転写位置２２０をＸ１−Ｙ１平面内においてシフトさせることができる。そして、パターン転写位置のシフトを計測することで、露光装置のフォーカスの位置を検出することができる。すなわち、露光装置のフォーカス特性を評価できる。

なお、露光装置検査用マスク１２０においては、第１パターン部６０ａには、図１に例示した構成が適用されているが、露光装置検査用マスク１２０の第１パターン部６０ａには、図６、図７、及び図８に例示した第１パターン部６１、６２及び６３の構成を適用しても良い。この場合には、露光装置検査用マスク１２０の第２パターン部６０ｂには、それぞれ、第１パターン部６１、６２及び６３の構成に適合する構成が適用される。また、第３パターン部６０ｃにも図６、図７、及び図８に例示した第１パターン部６１、６２及び６３の構成を適用しても良く、この場合には、第４パターン部６０ｄには、それぞれ、第１パターン部６１、６２及び６３の構成に適合する構成が適用される。

図１３は、第２の実施形態に係る別の露光装置検査用マスクの構成を例示する模式的平面図である。
図１３に表したように、本実施形態に係る露光装置検査用マスク１２１も、基板１０と、第１パターン部６０ａ、第２パターン部６０ｂ、第３パターン部６０ｃ及び第４パターン部６０ｄを備える。第１パターン部６０ａ、第２パターン部６０ｂ、第３パターン部６０ｃ及び第４パターン部６０ｄの断面の構成は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に例示した構成とすることができるので説明を省略する。

露光装置検査用マスク１２１においては、第１パターン部６０ａ、第２パターン部６０ｂ、第３パターン部６０ｃ及び第４パターン部６０ｄの主面１０ａ内における配置が露光装置検査用マスク１２０とは異なっている。

すなわち、図９に例示した露光装置検査用マスク１２０においては、第１パターン部６０ａと、第２パターン部６０ｂと、は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。そして、露光装置検査用マスク１２０においては、第３パターン部６０ｃと、第４パターン部６０ｄと、は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。

一方、図１３に例示した露光装置検査用マスク１２１においては、第１パターン部６０ａと、第２パターン部６０ｂと、は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。そして、露光装置検査用マスク１２１においては、第３パターン部６０ｃと、第４パターン部６０ｄと、は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。

露光装置検査用マスク１２１においても、回折効率が互いに異なるプラス１次回折光とマイナス１次回折光とを発生させることができ、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査を行うことができる。

（第３の実施の形態）
図１４は、第３の実施形態に係る露光装置検査方法を例示するフローチャート図である。
本検査方法は、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査方法である。被検査対象の露光装置は、例えば、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶを露光光として用いる露光装置である。本検査方法においては、回折効率が互いに異なるプラス１次回折光とマイナス１次回折光とを発生させる露光装置検査用マスクが用いられる。

図１４に表したように、本検査方法では、実施形態に係る露光装置検査用マスクで反射した露光光を検査用ウェーハに形成されたレジスト膜に照射して、露光装置検査用マスクのパターンを反映したパターンを有するレジスト層を形成する（ステップＳ１１０）。

例えば、第１及び第２実施形態に関して説明した露光装置検査用マスク１１０、１１１、１１２、１１３、１２０及び１２１、並びに、それらの変形の露光装置検査用マスクで反射した露光光を検査用ウェーハに形成されたレジスト膜に照射する。そして、例えば現像処理を行い、露光装置検査用マスクのパターン（例えば第１パターン部６０ａのパターンなど）を反映したパターンを有するレジスト層を形成する。

そして、図１４に表したように、検査用ウェーハに形成されたレジスト層のパターンの位置を計測する（ステップＳ１２０）。すなわち、例えば第１パターン部６０ａのパターンを反映したレジスト層のパターンの位置を計測する。

図２（ａ）に関して説明したように、実施形態に係る露光装置検査用マスクにおいては、プラス１次回折光とマイナス１次回折光とで回折効率が互いに異なるため、露光装置のフォーカスの位置のシフトに基づいて、レジスト層のパターンの位置がシフトする。そして、このレジスト層のパターンの位置を計測することで、露光装置のフォーカス特性を検査することができる。

第２の実施形態に関して説明したように、第１パターン部６０ａと第２パターン部６０ｂとの組み合わせを用いると、第１パターン部６０ａのパターンを反映したレジスト層のパターンと、第２パターン部６０ｂのパターンを反映したレジスト層のパターンと、の相対的な位置を計測することで、レジスト層のパターンの位置のシフトを簡単に計測することができる。そして、この場合には、１種類のパターン部を用いる場合に比べて、検出感度を２倍にすることができ、より精度の高い検査を行うことができる。

また、第３パターン部６０ｃと第４パターン部６０ｄとの組み合わせを用いることで、レジスト層のパターンの位置のシフトを簡単に計測することができ、そして、１種類のパターン部を用いる場合に比べて、検出感度を２倍にすることができ、より精度の高い検査を行うことができる。

以上、実施形態によれば、反射型フォトマスクを用いる露光装置の検査のための露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法を提供することができる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、露光装置検査用マスクに含まれる基板、基体、積層膜、パターン部、下層、吸収層、反射層、下層反射層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての露光装置検査用マスク及び露光装置検査方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

１０…基板、 １０ａ…主面、 １１…基体、 １２…第１層、 １３…第２層、 １４…積層膜、 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…第１、第２、第３及び第４下層、 ３１…吸収層、 ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ…第１、第２、第３及び第４吸収層、 ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…第１、第２、第３及び第４下層反射層、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…第１、第２、第３及び第４反射層、 ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ…第１、第２、第３及び第４パターン部、 ６１、６２、６３、６９…第１パターン部、 １１０、１１１、１１２、１１３、１１９、１２０、１２１…露光装置検査用マスク、 ２１０…０次光、 ２１１…プラス１次回折光、 ２１２…マイナス１次回折光、 ２１３…プラス２次回折光、 ２１４…マイナス２次回折光、 ２２０…パターン転写位置、 ２３０…フォーカス方向、 ２４０…範囲、 ＩＮＡ…照明光学系開口数、 ＬＮＡ…投影光学系開口数、 Ｐ…ピッチ、 Ｓｆ…シフト量、 Ｓｘ１…シフト量、 Ｗ１１、Ｗ１１ｂ、Ｗ１１ｃ、Ｗ１１ｄ、Ｗ１２、Ｗ１２ｂ、Ｗ１２ｃ、Ｗ１２ｄ、Ｗ２２、Ｗ２２ｂ、Ｗ２２ｃ、Ｗ２２ｄ…幅、 ｔ１１、ｔ１２、ｔ２２…厚さ

Claims (5)

1. 露光光に対して反射性の主面を有する基板と、
   前記主面に設けられた第１パターン部と、
   を備え、
   前記第１パターン部は、
   前記主面に設けられ、前記主面に対して平行な第１方向に沿って所定のピッチで周期的に配列し前記露光光に対して吸収性を有する複数の第１吸収層を含む第１下層と、
   前記第１下層の前記基板とは反対の側に設けられ、前記第１方向に沿って前記ピッチで周期的に配列し、前記複数の第１吸収層のそれぞれの少なくとも一部を露出させ、前記露光光に対する反射率が前記第１吸収層よりも高い複数の第１反射層と、
   を含むことを特徴とする露光装置検査用マスク。
2. 前記第１下層は、前記複数の第１吸収層どうしの間に設けられ、前記露光光に対する反射率が前記第１吸収層よりも高い第１下層反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置検査用マスク。
3. 前記露光光の波長をλ、検査対象となる露光装置の投影光学系の開口数をＬＮＡ、前記露光装置の照明光学系の開口数を前記投影光学系の前記開口数で割った値をσとしたときに、前記ピッチは、λ／{ＬＮＡ×（１−σ）}以上で、２×λ／{ＬＮＡ×（１＋σ）}以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置検査用マスク。
4. 前記主面に設けられた第２パターン部をさらに備え、
   前記第２パターン部は、
   前記主面に設けられ、前記第１方向に沿って前記ピッチで周期的に配列し前記露光光に対して吸収性を有する複数の第２吸収層を含む第２下層と、
   前記第２下層の前記基板とは反対の側に設けられ、前記第１方向に沿って前記ピッチで周期的に配列し前記複数の第２吸収層のそれぞれの少なくとも一部を露出し前記露光光に対する反射率が前記第２吸収層よりも高い複数の第２反射層と、
   を含み、
   前記第１吸収層及び前記第１反射層における前記第１方向に沿った相対的な位置関係と、前記第２吸収層及び前記第２反射層における前記第１方向に沿った相対的な位置関係と、は、前記主面に対して平行で前記第１方向に対して垂直な第２方向を軸とする鏡面対称の関係を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光装置検査用マスク。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置検査用マスクで反射した前記露光光を検査用ウェーハに形成されたレジスト膜に照射して、前記露光装置検査用マスクのパターンを反映したパターンを有するレジスト層を形成し、
   前記レジスト層の前記パターンの位置を計測することを特徴とする露光装置検査方法。