JP2004264779A - マスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置 - Google Patents
マスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】光透過パターンの透過率を制御することによって転写パターンの寸法を制御可能なマスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置を提供する。
【解決手段】有機物雰囲気下にあるチャンバ２に収容されたマスク１に対し、遠紫外線ランプ５および遮光板６の作用により遠紫外線を局所的に照射して、マスク１の遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面上に、有機物を局所的に堆積させて、露光波長に対する透過率をショット内で自由に制御する。これにより、ウエハに転写される転写パターンの線幅均一性を向上させる。
【選択図】図１
【解決手段】有機物雰囲気下にあるチャンバ２に収容されたマスク１に対し、遠紫外線ランプ５および遮光板６の作用により遠紫外線を局所的に照射して、マスク１の遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面上に、有機物を局所的に堆積させて、露光波長に対する透過率をショット内で自由に制御する。これにより、ウエハに転写される転写パターンの線幅均一性を向上させる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置に関し、特に、半導体製造等におけるリソグラフィに使用されるマスク、当該マスクにより形成される転写パターンのパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスク（レティクル）に描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付けるリソグラフィ工程では、いわゆるステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムといった露光装置が一般に使用される。
【０００３】
パターンの微細化に対応してこれらの露光装置は、高ＮＡ化と短波長化を繰り返してきた。後者は具体的には、超高圧水銀ランプによるｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）ときており、まもなくＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）での量産が開始されようとしている。さらに、その先の技術としてＦ２ エキシマレーザ（１５７ｎｍ）も盛んに研究開発が行われている。
【０００４】
一方、微細パターンの形成に伴って要求される寸法制御精度も厳しくなっており、例えばトランジスタのゲート形成工程では、ターゲット寸法から僅かに太めにずれることでスピード収率の低下による不良が発生し、逆にターゲット寸法から僅かに細めにずれることでスタンバイ電流のリークによる不良が発生するため、その求められる寸法精度はターゲット寸法の±５〜１０％程度である。
【０００５】
ところで、フォトリソグラフィでの寸法ばらつきをロット間、ウエハ間、ショット間、ショット内の各要素に分解した場合、本発明者らの試算ではショット内ばらつきが全体の約４割を占めており、最も大きいと見積もっている。
【０００６】
半導体素子の形成のためのリソグラフィ工程において、ショット内線幅均一性を悪化させる要素として、露光装置、マスク、基板（ウエハ）等が上げられ、さらに以下に示すように分類される。
【０００７】
露光装置の要素として、照明均一性、フレア、投影レンズ収差、Ｆｏｃｕｓ／Ｌｅｖｅｌｉｎｇ設定誤差ないし制御精度が挙げられる。マスクの要素として、製造寸法誤差、ブランクス平坦度が挙げられる。基板の要素として、ウエハ平坦度、デバイス段差が挙げられる。
【０００８】
上記の要素は、大別すると、実効的な露光量変化による線幅変化と、ＤｅＦｏｃｕｓによる線幅変化に分類される。前者のうち、一つのショット内の照度むらを補正する方法として照明光学系内に補正フィルタを設置する技術がある（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３２９６５３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術では、正確に光学系の照度むらを計測して、各マスクに共通な一つの補正フィルタを設置し、光学系の照度むらの均一化を図ろうとするものである。ここで、上記のようにショット内線幅均一性を悪化させる要素としてはマスクに起因する要素もあることから、各マスク毎に照度分布を変えて転写パターンの寸法を制御することができると非常に有用である。この場合に、特許文献１に記載の技術を適用しようとすると、各マスク毎に照明光学系に異なる光学部品を配置する必要があり、困難を伴う。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、光透過パターンの透過率を制御することによって転写パターンの寸法を制御可能なマスクを提供することにある。
本発明の第２の目的は、マスク毎に光透過パターンの透過率を制御することにより、転写パターンの寸法を制御し、被露光体への照度分布に起因する転写パターンの寸法ばらつきの低減や、マスク自体の寸法ばらつきに起因する転写パターンの寸法ばらつきを低減することができるパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するため、本発明のマスクは、光透過パターンを有し、前記光透過パターンを通過した光により被露光体に前記光透過パターンに相似な転写パターンが転写されるマスクであって、前記光透過パターンの透過率が局所的に低下され、前記転写パターンの寸法が制御されている。
【００１３】
上記の本発明のマスクによれば、光透過パターンの透過率が局所的に低下されていることから、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１４】
上記の第２の目的を達成するため、本発明のパターン寸法制御方法は、被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御方法であって、前記光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜を前記マスクに局所的に形成することにより、前記転写パターンの寸法を制御する。
【００１５】
上記の本発明のパターン寸法制御方法によれば、光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜をマスクに局所的に形成することにより、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１６】
上記の第２の目的を達成するため、本発明のパターン寸法制御装置は、被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御装置であって、前記マスクに有機物を供給する有機物供給手段と、前記有機物にさらされた前記マスクの領域に、前記有機物に吸収される波長のエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段とを有する。
【００１７】
上記の本発明のパターン寸法制御装置では、有機物供給手段によりマスクに有機物が供給され、当該有機物にさらされたマスクの領域に、エネルギービーム照射手段によりエネルギービームが照射されることにより、当該エネルギービームが有機物により吸収されて、有機物がマスクに堆積することとなる。
堆積する有機物の種類および膜厚により、光透過パターンの透過率の低下量が制御され、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示すパターン寸法制御装置は、基板１１上に遮光パターン１２が形成されたマスク（レティクル）１を保持するチャンバ２と、チャンバ２に接続された有機物供給口３と、排気口４と、チャンバ２の外からマスク１へ向けてエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段５と、エネルギービームを遮る遮光板６とを有する。
【００２０】
マスク１の基板１１は、露光に使用する波長の光を透過する材料、例えばガラスにより形成されている。基板１１上に形成された遮光パターン１２は、露光に使用する波長の光を遮る材料、例えばクロム等により形成されている。遮光パターン１２を除く領域が、光透過パターン１３となる。遮光パターン１２あるいは光透過パターン１３は、ウエハに形成する回路パターンに相当する。
【００２１】
チャンバ２は、マスク１の遮光パターン１２が形成されている面とは反対側の面を気密に封止して保持する。チャンバ２には、エネルギービーム照射手段５からのエネルギービームを透過する材料よりなる図示しない光学窓が設置されている。
【００２２】
有機物供給口３は、エネルギービーム照射手段５から照射されたエネルギービームを吸収するガス状の有機物をチャンバ２内に供給する。エネルギービームを吸収したガス状の有機物は、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面におけるマスク１の基板１１上に局所的に堆積する。有機物が堆積した部分は、透過率が低下することから、実質的に光透過パターン１３の透過率が低下することとなる。堆積した有機物により、本発明の透過率制御膜が構成される。
【００２３】
エネルギービームとして、例えば２００ｎｍ以下程度の遠紫外光を使用する場合には、供給する有機物の種類としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等のアルコール、メチルエチルケトン等のケトン、ｐ−キシレン等の芳香族化合物、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ） 等のエステル類等、ほとんど全ての有機物が上記の波長以下で吸収をもつが、当然、化合物によって透過率低下の変化量は異なる。ｐ−キシレンのようなベンゼン環を有する有機物が透過率低下の変化量が大きい。
【００２４】
排気口４は、チャンバ２内のガスを排気して必要に応じて所望の減圧状態とし、また、チャンバ２内に充填された有機物を排気する。なお、大気圧中でもマスクに有機物を堆積させることが可能である。
【００２５】
エネルギービーム照射手段５は、有機物に吸収される波長の光を照射し、例えば、遠紫外線ランプにより構成される。エネルギービーム照射手段５は、例えば２００ｎｍ以下程度の波長をもつ遠紫外光を照射する。
【００２６】
遮光板６は、エネルギービームをマスク１に対し局所的に照射させて、局所的に有機物を堆積させるため、非照射部分を覆ういわゆるマスキングブレードにより構成される。遮光板６の材質は、例えばセラミック等、露光装置のマスキングブレードに使用されているものと同じでよい。図示はしないが、遮光板６を平面方向に駆動する駆動機構が設けられており、これによりマスクの位置あるいはレーザの照射位置を移動させなくても、マスク１へのエネルギービームの照射位置を制御することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、遮光板６で非照射部分を遮光しているが、例えば、エネルギービーム照射手段５として、ＡｒＦエキシマレーザ等の指向性の強い光源を用いれば遮光板６はなくてもよい。但し、この場合には、ステージによりマスクを平面方向に任意に移動し得るように保持するか、レーザの照射位置を制御するための光学系が必要となる。
【００２８】
上記のパターン寸法制御装置では、有機物供給口３からの有機物の供給により、高濃度の有機物が存在する雰囲気となったチャンバ２内に、エネルギービーム照射手段５および遮光板６の作用によりマスク１に対し局所的にエネルギービームが照射されることにより、エネルギービームの吸収により照射領域における有機物がマスク１上に局所的に堆積する。本実施形態では、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面における基板１１上に局所的に有機物が堆積して、透過率制御膜が形成される。
【００２９】
図２は、チャンバ２内における有機物濃度と光透過率の低下量との関係を示す図である。図２では、横軸にエネルギービームの照射量を示し、縦軸に光透過率の低下量を示している。グラフＣＶ１は有機物濃度が低い場合、グラフＣＶ２が有機物濃度が中程度の場合、グラフＣＶ３は有機物濃度が高い場合を示している。図２に示すように、有機物の濃度およびエネルギービームの照射量が大きくなれば、それだけマスク１上に堆積する有機物の膜厚が大きくなることから、光透過率の低下量も大きくなる。また、図２に示すような関係は、使用する有機物の種類により異なる。従って、予め使用する有機物に対し各濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を実験で求めておき、要求される透過率の低下量に応じて、有機物の最適濃度と最適照射量を設定することにより、透過率を自由にコントロールすることが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第１の例について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。第１の例では、被露光体であるウエハへの照度分布を均一化してパターン寸法を制御する例について説明する。
【００３１】
まず、露光装置による１ショット（１回の露光により照射される領域）内のウエハへの照度むらデータを測定する（ステップＳＴ１）。なお、この照度むらデータの測定自体は、従来公知の方法による。通常、ステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステム等では、１ショットの領域は、マスク１の全体が相当する。この照度むらデータの測定により、例えば、図４（ａ）に示すような照度むらデータが得られるとする。図４（ａ）では、１ショット（露光フィールド）Ｓｈ内のウエハへの照度分布を等高線２０により表している。
【００３２】
次に、図４（ａ）に示す円状の１ショットＳｈ内のうち矩形領域２１を取り出し、図４（ｂ）に示すように当該矩形領域２１をメッシュ状に例えば１ｍｍ角に分割し、例えば最も低い照度の位置に合わせるために、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ２）。これにより、例えば、図４（ｃ）に示すように、各位置における必要な透過率の低下量が得られる。
【００３３】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ３）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００３４】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ４）。
【００３５】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハへの照度分布が均一となり精度が向上された回路パターンが転写される。
【００３６】
以上のパターン寸法制御方法の第１の例によれば、露光における１ショット内のウエハに対する照度分布を均一にすることができ、ショット内のパターンの寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。
【００３７】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第２の例について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。第２の例では、マスクを用いてウエハに複数回露光している際に、転写パターンの線幅の経時的な変動をモニタして、当該変動を解消する例について説明する。
【００３８】
マスクを用いてウエハに露光する半導体製造工程において、１ショット内のウエハの転写パターンの線幅分布を定期的にモニタし（ステップＳＴ１１）、線幅の劣化が許容できないレベルに達する手前で以下の処理を行う。なお、この線幅の測定自体は、従来公知の方法による。このモニタする線幅分布は、図４（ｂ）に示すようにメッシュ状に分割した各位置に含まれる転写パターンの元の線幅からの誤差分布である。
【００３９】
本例では、モニタされた１ショット内の転写パターンの線幅分布のデータに基づいて透過率を変化させる。これは、微小範囲内においては、図６に示すように、相対線幅（元の線幅からの誤差）と露光量（ウエハ面上での照度）は一次近似可能だからである。図６では、横軸に相対露光量を示し、縦軸に相対線幅を示している。例えば、ポジ型レジストを使用する場合には、遮光パターン１２の形状に相当するパターンがウエハに転写パターンとして残る。従って、転写パターンの相対線幅が劣化（小さくなる）した場合には、実質的な相対露光量が大きいといえる。従って、透過率を低下させて相対露光量を小さくすれば、相対線幅の劣化が低減される。
【００４０】
このように、線幅の誤差分布に基づいて、各位置毎の線幅誤差を露光量（露光照度）に変換した後（ステップＳＴ１２）、例えば最も低い露光照度の位置に合わせるために、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ１３）。これにより、先と同様に、図４（ｃ）に示すような、各位置における必要な透過率の低下量のデータが得られる。
【００４１】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ１４）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００４２】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ１５）。
【００４３】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハに形成される転写パターンの線幅の誤差が低減されて精度が向上された回路パターンが転写される。
【００４４】
以上のパターン寸法制御方法の第２の例によれば、露光における１ショット内におけるウエハのパターン誤差を低減することができ、ショット内におけるパターンの寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。また、本例では、半導体製造のリソグラフィ工程において、転写パターンの寸法規格外が発生することによるリワークを低減することができ、生産性を向上することができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第３の例について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。第３の例では、マスク製造時においてマスク自体に発生した設計パターンからの寸法ばらつきを解消する例について説明する。
【００４６】
マスク製造後に、マスクの線幅の誤差分布を測定し（ステップＳＴ２１）、上記の誤差を解消すべく以下の処理を行う。なお、この線幅の測定自体は、従来公知の方法による。このモニタする誤差分布は、図４（ｂ）に示すようにメッシュ状に分割したマスクの各位置に含まれる遮光パターンの設計パターンからの誤差分布である。
【００４７】
本例では、マスクの製造における誤差分布のデータに基づいて透過率を変化させる。この原理については、図６を示して説明した第２の例と同様である。例えば、ポジ型レジストを使用する場合には、遮光パターン１２の形状に相当するパターンがウエハに転写パターンとして残る。従って、遮光パターン１２の線幅が小さい場合には、転写パターンの特に端部への露光量としては、実質的な相対露光量が大きくなるといえる。従って、透過率を低下させて相対露光量を小さくすれば、得られる転写パターンの線幅の縮小が低減される。
【００４８】
従って、マスク自体のパターンの線幅の誤差分布に基づいて、各位置毎の線幅誤差を露光量（露光照度）に変換した後（ステップＳＴ２２）、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ２３）。これにより、先と同様に、図４（ｃ）に示すような、各位置における必要な透過率の低下量のデータが得られる。
【００４９】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ２４）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００５０】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ２５）。
【００５１】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハに形成される転写パターンの線幅の誤差が低減されて精度が向上された回路パターンが転写される。
【００５２】
以上のパターン寸法制御方法の第３の例によれば、マスクの製造誤差に起因するウエハへの転写パターンの誤差を透過率のコントロールによって低減することができ、ショット内寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。また、第３の例によれば、マスク製造における遮光パターンの寸法の規格外れにより不良となっていたマスクの一部を救済することが可能となる。反対に、マスク製造時の寸法規格の緩和を図ることができ、総合的な生産性を向上させることができる。
【００５３】
第２実施形態
図８は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。なお、第１実施形態のパターン寸法制御装置と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【００５４】
本実施形態では、有機物を供給する手段として、局所的にマスクの一部分にのみ有機物を供給する有機物供給ノズル８が設けられている。このため、第１実施形態における遮光板６は設けられておらず、チャンバ２はマスク１の全体を収容する構成となっている。
【００５５】
また、マスク１の遮光パターン１２の形成面側を保持する保持テーブル７が設けられており、保持テーブル７は、図示しない駆動機構によりチャンバ２内を平面方向に移動可能に構成されている。
【００５６】
上記のパターン寸法制御装置では、ガス供給ノズル８からの有機物の供給により、局所的にマスク１の一部分における有機物濃度が高くなり、この部分にエネルギービーム照射手段５によりエネルギービームが照射されることにより、エネルギービームの吸収により照射領域における有機物がマスク１上に局所的に堆積する。本実施形態では、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面における基板１１上に局所的に有機物が堆積して、透過率制御膜が形成される。
【００５７】
そして、マスク１を保持する保持テーブル７の移動により、マスク１の各位置にそれぞれ有機物を異なる膜厚で堆積させることができる。各位置毎の膜厚の調整は、例えば、エネルギービームの照射時間を各位置で変えることにより行う。なお、各位置において有機物供給ノズル８から供給される有機物濃度を変えることによっても堆積させる有機物の膜厚を調整してもよい。
【００５８】
本実施形態に係るパターン寸法制御装置によっても、第１実施形態と同様に、第１〜第３の例のパターン寸法制御方法を実現することができる。また、局所的に有機物を供給することから有機物の使用量を少なくすることができる。
【００５９】
第３実施形態
図９は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。なお、第１実施形態のパターン寸法制御装置と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【００６０】
本実施形態では、マスク１の遮光パターン１２が形成された側に光量センサ９が取り付けられている。光量センサ９は、有機物の堆積により所望の透過率の低下量が得られているかを判断するために、マスク１を通過したエネルギービームの光量を測定する。すなわち、光量が小さくなれば、それだけ透過率が低下していることとなる。
【００６１】
第１ないし第２実施形態では、予め使用する有機物に対し各濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を実験で求めておき、要求される透過率の低下量に応じて、有機物の最適濃度と最適照射量を設定することにより、透過率を自由にコントロールする例について図２を参照して説明した。
【００６２】
本実施形態では、予め図２のような有機物の濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を求めておかなくても、エネルギービームを照射しながら、マスク１を通過するエネルギービームの照射量をリアルタイムにモニタすることにより、透過率が所望の量だけ低下するまでエネルギービームを照射することができ、所望の透過率の低下量が得られる。
【００６３】
従って、本実施形態に係るパターン寸法制御装置によっても、第１実施形態と同様に、第１〜第３の例のパターン寸法制御方法を実現することができる。なお、第２実施形態においても、本実施形態のように、光量センサ９を設ける構成としてもよい。
【００６４】
第４実施形態
図１０は、本実施形態に係るマスクの構成の一例を示す断面図である。第１〜第３実施形態においては、マスクの基板１１上に直接有機物を堆積させる例について説明した。本実施形態では、図１０に示すように、パターン１２，１３が形成された面とは反対側の面を囲むペルクル等からなるカバー部材１４を設け、このカバー部材１４上に有機物を堆積させるものである。
【００６５】
本実施形態に係るマスクを第１〜第３実施形態に使用することによって、例えば、カバー部材１４を貼り直すことにより、ガラス等の基板１１およびカバー部材１４により定まる元の透過率の状態に復元することが容易となる。
【００６６】
【実施例】
上述した本実施形態に係るマスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置の効果について検証した。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
露光装置（ニコン製のＮＡ０．５５のＫｒＦエキシマステッパ）は装置立ち上げ時に、０．５％の照度むらをもっていた。さらに、経時的に照度が変動したことにより、ウエハの転写パターンの仕上がり寸法が変化してしまった。この転写パターンは、２５０μｍ世代ＬＳＩのゲートパターンである。
【００６８】
このときのショットＳｈ内の寸法測定箇所Ｍ１〜Ｍ４を図１１（ａ）に示し、各寸法測定箇所のパターンの相対線幅誤差を図１１（ｂ）に示す。なお、縦軸の相対線幅誤差は、ショットＳｈのセンターＣにおけるパターン寸法からの相対誤差を示したものである。
【００６９】
そこで、定期的にモニタしている露光装置の照度むらデータに基づいて、ショット内線幅の均一化を実施した。実施前の照度むらは１．５％にまで悪化していた。なお、この照度むらは、照度の最も大きい部分と、照度の最も低い部分との差を示す。
【００７０】
第１実施形態と同様にして、ショット内をメッシュ状に１ｍｍ角に分割し、角位置における照度の立ち上げ時との差から、各位置に必要な透過率の低下量を求めた。ここで使用したマスクは、図１０に示すようにカバー部材１４を装着したものを使用している。また、パターン寸法制御装置としては、図８に示す装置を用い、エネルギービーム照射手段５として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた。
【００７１】
そして、チャンバ２内に１００ｐｐｍ程度のＭＥＫ（Ｍｅｔｈｙｌ−ｅｔｈｙｌ−ｋｅｔｏｎｅ）を充填させ、これに５Ｗの照度パワー、１ｍｍのビームスポットを有するＡｒＦエキシマレーザ光を、１ｍｍステップで保持テーブル７を逐次移動させながら、最大照射位置で１３００Ｊ／ｃｍ２ にて照射した。これらの実施により、装置立ち上げ時と同じ、０．５％まで照度むらを低減することができ、本実施形態の効果が確認された。
【００７２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、チャンバ２内に充填する有機物の種類には特に限定はなく、また、有機物の堆積により透過率をコントロールして転写パターンの寸法を制御する限りにおいて、転写パターンの線幅を劣化させる種々の原因に対応可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、光透過パターンの透過率を制御することによって転写パターンの寸法を制御することができる。
【００７４】
本発明のパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置によれば、マスク毎に光透過パターンの透過率を制御することにより転写パターンの寸法を制御し、被露光体への照度分布に起因する転写パターンの寸法ばらつきの低減や、マスク自体の寸法ばらつきに起因する転写パターンの寸法ばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】有機物濃度と光透過率の低下量との関係を示す図である。
【図３】パターン寸法制御方法の第１の例を示すフロー図である。
【図４】ショット内の照度むらの測定から各位置における透過率変化量を求めるまでを説明するための図である。
【図５】パターン寸法制御方法の第２の例を示すフロー図である。
【図６】相対線幅と相対露光量との一次関係を示す図である。
【図７】パターン寸法制御方法の第３の例を示すフロー図である。
【図８】第２実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】第３実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】第４実施形態に係るマスクの構成の一例を示す断面図である。
【図１１】実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…マスク、２…チャンバ、３…有機物供給口、４…排気口、５…エネルギービーム照射手段、６…遮光板、７…保持テーブル、８…有機物供給ノズル、９…光量センサ、１１…基板、１２…遮光パターン、１３…光透過パターン、１４…カバー部材、Ｓｈ…１ショット領域、２０…等高線、２１…矩形領域、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…寸法測定箇所。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置に関し、特に、半導体製造等におけるリソグラフィに使用されるマスク、当該マスクにより形成される転写パターンのパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスク（レティクル）に描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付けるリソグラフィ工程では、いわゆるステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムといった露光装置が一般に使用される。
【０００３】
パターンの微細化に対応してこれらの露光装置は、高ＮＡ化と短波長化を繰り返してきた。後者は具体的には、超高圧水銀ランプによるｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）ときており、まもなくＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）での量産が開始されようとしている。さらに、その先の技術としてＦ２ エキシマレーザ（１５７ｎｍ）も盛んに研究開発が行われている。
【０００４】
一方、微細パターンの形成に伴って要求される寸法制御精度も厳しくなっており、例えばトランジスタのゲート形成工程では、ターゲット寸法から僅かに太めにずれることでスピード収率の低下による不良が発生し、逆にターゲット寸法から僅かに細めにずれることでスタンバイ電流のリークによる不良が発生するため、その求められる寸法精度はターゲット寸法の±５〜１０％程度である。
【０００５】
ところで、フォトリソグラフィでの寸法ばらつきをロット間、ウエハ間、ショット間、ショット内の各要素に分解した場合、本発明者らの試算ではショット内ばらつきが全体の約４割を占めており、最も大きいと見積もっている。
【０００６】
半導体素子の形成のためのリソグラフィ工程において、ショット内線幅均一性を悪化させる要素として、露光装置、マスク、基板（ウエハ）等が上げられ、さらに以下に示すように分類される。
【０００７】
露光装置の要素として、照明均一性、フレア、投影レンズ収差、Ｆｏｃｕｓ／Ｌｅｖｅｌｉｎｇ設定誤差ないし制御精度が挙げられる。マスクの要素として、製造寸法誤差、ブランクス平坦度が挙げられる。基板の要素として、ウエハ平坦度、デバイス段差が挙げられる。
【０００８】
上記の要素は、大別すると、実効的な露光量変化による線幅変化と、ＤｅＦｏｃｕｓによる線幅変化に分類される。前者のうち、一つのショット内の照度むらを補正する方法として照明光学系内に補正フィルタを設置する技術がある（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３２９６５３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術では、正確に光学系の照度むらを計測して、各マスクに共通な一つの補正フィルタを設置し、光学系の照度むらの均一化を図ろうとするものである。ここで、上記のようにショット内線幅均一性を悪化させる要素としてはマスクに起因する要素もあることから、各マスク毎に照度分布を変えて転写パターンの寸法を制御することができると非常に有用である。この場合に、特許文献１に記載の技術を適用しようとすると、各マスク毎に照明光学系に異なる光学部品を配置する必要があり、困難を伴う。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、光透過パターンの透過率を制御することによって転写パターンの寸法を制御可能なマスクを提供することにある。
本発明の第２の目的は、マスク毎に光透過パターンの透過率を制御することにより、転写パターンの寸法を制御し、被露光体への照度分布に起因する転写パターンの寸法ばらつきの低減や、マスク自体の寸法ばらつきに起因する転写パターンの寸法ばらつきを低減することができるパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するため、本発明のマスクは、光透過パターンを有し、前記光透過パターンを通過した光により被露光体に前記光透過パターンに相似な転写パターンが転写されるマスクであって、前記光透過パターンの透過率が局所的に低下され、前記転写パターンの寸法が制御されている。
【００１３】
上記の本発明のマスクによれば、光透過パターンの透過率が局所的に低下されていることから、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１４】
上記の第２の目的を達成するため、本発明のパターン寸法制御方法は、被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御方法であって、前記光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜を前記マスクに局所的に形成することにより、前記転写パターンの寸法を制御する。
【００１５】
上記の本発明のパターン寸法制御方法によれば、光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜をマスクに局所的に形成することにより、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１６】
上記の第２の目的を達成するため、本発明のパターン寸法制御装置は、被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御装置であって、前記マスクに有機物を供給する有機物供給手段と、前記有機物にさらされた前記マスクの領域に、前記有機物に吸収される波長のエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段とを有する。
【００１７】
上記の本発明のパターン寸法制御装置では、有機物供給手段によりマスクに有機物が供給され、当該有機物にさらされたマスクの領域に、エネルギービーム照射手段によりエネルギービームが照射されることにより、当該エネルギービームが有機物により吸収されて、有機物がマスクに堆積することとなる。
堆積する有機物の種類および膜厚により、光透過パターンの透過率の低下量が制御され、透過率が低下された部分の光透過パターンを通過した光により被露光体に形成される転写パターンは、透過率の低下前に比べて小さいものとなる。
なお、ここでいう転写パターンとは、被露光体に光が照射されるパターン領域をいい、後に現像により転写パターンが残るものと、溶解されることにより周囲の領域がパターンとして残るものがある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示すパターン寸法制御装置は、基板１１上に遮光パターン１２が形成されたマスク（レティクル）１を保持するチャンバ２と、チャンバ２に接続された有機物供給口３と、排気口４と、チャンバ２の外からマスク１へ向けてエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段５と、エネルギービームを遮る遮光板６とを有する。
【００２０】
マスク１の基板１１は、露光に使用する波長の光を透過する材料、例えばガラスにより形成されている。基板１１上に形成された遮光パターン１２は、露光に使用する波長の光を遮る材料、例えばクロム等により形成されている。遮光パターン１２を除く領域が、光透過パターン１３となる。遮光パターン１２あるいは光透過パターン１３は、ウエハに形成する回路パターンに相当する。
【００２１】
チャンバ２は、マスク１の遮光パターン１２が形成されている面とは反対側の面を気密に封止して保持する。チャンバ２には、エネルギービーム照射手段５からのエネルギービームを透過する材料よりなる図示しない光学窓が設置されている。
【００２２】
有機物供給口３は、エネルギービーム照射手段５から照射されたエネルギービームを吸収するガス状の有機物をチャンバ２内に供給する。エネルギービームを吸収したガス状の有機物は、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面におけるマスク１の基板１１上に局所的に堆積する。有機物が堆積した部分は、透過率が低下することから、実質的に光透過パターン１３の透過率が低下することとなる。堆積した有機物により、本発明の透過率制御膜が構成される。
【００２３】
エネルギービームとして、例えば２００ｎｍ以下程度の遠紫外光を使用する場合には、供給する有機物の種類としては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等のアルコール、メチルエチルケトン等のケトン、ｐ−キシレン等の芳香族化合物、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ） 等のエステル類等、ほとんど全ての有機物が上記の波長以下で吸収をもつが、当然、化合物によって透過率低下の変化量は異なる。ｐ−キシレンのようなベンゼン環を有する有機物が透過率低下の変化量が大きい。
【００２４】
排気口４は、チャンバ２内のガスを排気して必要に応じて所望の減圧状態とし、また、チャンバ２内に充填された有機物を排気する。なお、大気圧中でもマスクに有機物を堆積させることが可能である。
【００２５】
エネルギービーム照射手段５は、有機物に吸収される波長の光を照射し、例えば、遠紫外線ランプにより構成される。エネルギービーム照射手段５は、例えば２００ｎｍ以下程度の波長をもつ遠紫外光を照射する。
【００２６】
遮光板６は、エネルギービームをマスク１に対し局所的に照射させて、局所的に有機物を堆積させるため、非照射部分を覆ういわゆるマスキングブレードにより構成される。遮光板６の材質は、例えばセラミック等、露光装置のマスキングブレードに使用されているものと同じでよい。図示はしないが、遮光板６を平面方向に駆動する駆動機構が設けられており、これによりマスクの位置あるいはレーザの照射位置を移動させなくても、マスク１へのエネルギービームの照射位置を制御することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、遮光板６で非照射部分を遮光しているが、例えば、エネルギービーム照射手段５として、ＡｒＦエキシマレーザ等の指向性の強い光源を用いれば遮光板６はなくてもよい。但し、この場合には、ステージによりマスクを平面方向に任意に移動し得るように保持するか、レーザの照射位置を制御するための光学系が必要となる。
【００２８】
上記のパターン寸法制御装置では、有機物供給口３からの有機物の供給により、高濃度の有機物が存在する雰囲気となったチャンバ２内に、エネルギービーム照射手段５および遮光板６の作用によりマスク１に対し局所的にエネルギービームが照射されることにより、エネルギービームの吸収により照射領域における有機物がマスク１上に局所的に堆積する。本実施形態では、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面における基板１１上に局所的に有機物が堆積して、透過率制御膜が形成される。
【００２９】
図２は、チャンバ２内における有機物濃度と光透過率の低下量との関係を示す図である。図２では、横軸にエネルギービームの照射量を示し、縦軸に光透過率の低下量を示している。グラフＣＶ１は有機物濃度が低い場合、グラフＣＶ２が有機物濃度が中程度の場合、グラフＣＶ３は有機物濃度が高い場合を示している。図２に示すように、有機物の濃度およびエネルギービームの照射量が大きくなれば、それだけマスク１上に堆積する有機物の膜厚が大きくなることから、光透過率の低下量も大きくなる。また、図２に示すような関係は、使用する有機物の種類により異なる。従って、予め使用する有機物に対し各濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を実験で求めておき、要求される透過率の低下量に応じて、有機物の最適濃度と最適照射量を設定することにより、透過率を自由にコントロールすることが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第１の例について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。第１の例では、被露光体であるウエハへの照度分布を均一化してパターン寸法を制御する例について説明する。
【００３１】
まず、露光装置による１ショット（１回の露光により照射される領域）内のウエハへの照度むらデータを測定する（ステップＳＴ１）。なお、この照度むらデータの測定自体は、従来公知の方法による。通常、ステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステム等では、１ショットの領域は、マスク１の全体が相当する。この照度むらデータの測定により、例えば、図４（ａ）に示すような照度むらデータが得られるとする。図４（ａ）では、１ショット（露光フィールド）Ｓｈ内のウエハへの照度分布を等高線２０により表している。
【００３２】
次に、図４（ａ）に示す円状の１ショットＳｈ内のうち矩形領域２１を取り出し、図４（ｂ）に示すように当該矩形領域２１をメッシュ状に例えば１ｍｍ角に分割し、例えば最も低い照度の位置に合わせるために、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ２）。これにより、例えば、図４（ｃ）に示すように、各位置における必要な透過率の低下量が得られる。
【００３３】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ３）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００３４】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ４）。
【００３５】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハへの照度分布が均一となり精度が向上された回路パターンが転写される。
【００３６】
以上のパターン寸法制御方法の第１の例によれば、露光における１ショット内のウエハに対する照度分布を均一にすることができ、ショット内のパターンの寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。
【００３７】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第２の例について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。第２の例では、マスクを用いてウエハに複数回露光している際に、転写パターンの線幅の経時的な変動をモニタして、当該変動を解消する例について説明する。
【００３８】
マスクを用いてウエハに露光する半導体製造工程において、１ショット内のウエハの転写パターンの線幅分布を定期的にモニタし（ステップＳＴ１１）、線幅の劣化が許容できないレベルに達する手前で以下の処理を行う。なお、この線幅の測定自体は、従来公知の方法による。このモニタする線幅分布は、図４（ｂ）に示すようにメッシュ状に分割した各位置に含まれる転写パターンの元の線幅からの誤差分布である。
【００３９】
本例では、モニタされた１ショット内の転写パターンの線幅分布のデータに基づいて透過率を変化させる。これは、微小範囲内においては、図６に示すように、相対線幅（元の線幅からの誤差）と露光量（ウエハ面上での照度）は一次近似可能だからである。図６では、横軸に相対露光量を示し、縦軸に相対線幅を示している。例えば、ポジ型レジストを使用する場合には、遮光パターン１２の形状に相当するパターンがウエハに転写パターンとして残る。従って、転写パターンの相対線幅が劣化（小さくなる）した場合には、実質的な相対露光量が大きいといえる。従って、透過率を低下させて相対露光量を小さくすれば、相対線幅の劣化が低減される。
【００４０】
このように、線幅の誤差分布に基づいて、各位置毎の線幅誤差を露光量（露光照度）に変換した後（ステップＳＴ１２）、例えば最も低い露光照度の位置に合わせるために、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ１３）。これにより、先と同様に、図４（ｃ）に示すような、各位置における必要な透過率の低下量のデータが得られる。
【００４１】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ１４）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００４２】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ１５）。
【００４３】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハに形成される転写パターンの線幅の誤差が低減されて精度が向上された回路パターンが転写される。
【００４４】
以上のパターン寸法制御方法の第２の例によれば、露光における１ショット内におけるウエハのパターン誤差を低減することができ、ショット内におけるパターンの寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。また、本例では、半導体製造のリソグラフィ工程において、転写パターンの寸法規格外が発生することによるリワークを低減することができ、生産性を向上することができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係るパターン寸法制御方法の第３の例について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。第３の例では、マスク製造時においてマスク自体に発生した設計パターンからの寸法ばらつきを解消する例について説明する。
【００４６】
マスク製造後に、マスクの線幅の誤差分布を測定し（ステップＳＴ２１）、上記の誤差を解消すべく以下の処理を行う。なお、この線幅の測定自体は、従来公知の方法による。このモニタする誤差分布は、図４（ｂ）に示すようにメッシュ状に分割したマスクの各位置に含まれる遮光パターンの設計パターンからの誤差分布である。
【００４７】
本例では、マスクの製造における誤差分布のデータに基づいて透過率を変化させる。この原理については、図６を示して説明した第２の例と同様である。例えば、ポジ型レジストを使用する場合には、遮光パターン１２の形状に相当するパターンがウエハに転写パターンとして残る。従って、遮光パターン１２の線幅が小さい場合には、転写パターンの特に端部への露光量としては、実質的な相対露光量が大きくなるといえる。従って、透過率を低下させて相対露光量を小さくすれば、得られる転写パターンの線幅の縮小が低減される。
【００４８】
従って、マスク自体のパターンの線幅の誤差分布に基づいて、各位置毎の線幅誤差を露光量（露光照度）に変換した後（ステップＳＴ２２）、各位置において必要な透過率の変化量（低下量）を求める（ステップＳＴ２３）。これにより、先と同様に、図４（ｃ）に示すような、各位置における必要な透過率の低下量のデータが得られる。
【００４９】
次に、各位置毎に必要な透過率の低下量のデータに基づいて、チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定する（ステップＳＴ２４）。なお、本実施形態の装置構成では、各位置毎に遠紫外線の照射量、すなわちマスクへの照射時間を変える。
【００５０】
チャンバ２内に充填する有機物濃度を決定し、各位置毎の最適な照射量を決定した後、各位置毎に遮光板６を動作させて必要な時間だけエネルギービームとして遠紫外線を照射することにより、各位置毎に有機物の堆積膜厚を制御して所望の量だけ透過率を低下させる（ステップＳＴ２５）。
【００５１】
以上の処理がなされたマスク１をステッパあるいはステップアンドリピートスキャンシステムに設置して、レジストが塗布されたウエハを露光することにより、ウエハに形成される転写パターンの線幅の誤差が低減されて精度が向上された回路パターンが転写される。
【００５２】
以上のパターン寸法制御方法の第３の例によれば、マスクの製造誤差に起因するウエハへの転写パターンの誤差を透過率のコントロールによって低減することができ、ショット内寸法の均一性を向上することができる。従って、デバイス特性の向上や、歩留りの向上を図ることができる。また、第３の例によれば、マスク製造における遮光パターンの寸法の規格外れにより不良となっていたマスクの一部を救済することが可能となる。反対に、マスク製造時の寸法規格の緩和を図ることができ、総合的な生産性を向上させることができる。
【００５３】
第２実施形態
図８は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。なお、第１実施形態のパターン寸法制御装置と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【００５４】
本実施形態では、有機物を供給する手段として、局所的にマスクの一部分にのみ有機物を供給する有機物供給ノズル８が設けられている。このため、第１実施形態における遮光板６は設けられておらず、チャンバ２はマスク１の全体を収容する構成となっている。
【００５５】
また、マスク１の遮光パターン１２の形成面側を保持する保持テーブル７が設けられており、保持テーブル７は、図示しない駆動機構によりチャンバ２内を平面方向に移動可能に構成されている。
【００５６】
上記のパターン寸法制御装置では、ガス供給ノズル８からの有機物の供給により、局所的にマスク１の一部分における有機物濃度が高くなり、この部分にエネルギービーム照射手段５によりエネルギービームが照射されることにより、エネルギービームの吸収により照射領域における有機物がマスク１上に局所的に堆積する。本実施形態では、遮光パターン１２が形成された面とは反対側の面における基板１１上に局所的に有機物が堆積して、透過率制御膜が形成される。
【００５７】
そして、マスク１を保持する保持テーブル７の移動により、マスク１の各位置にそれぞれ有機物を異なる膜厚で堆積させることができる。各位置毎の膜厚の調整は、例えば、エネルギービームの照射時間を各位置で変えることにより行う。なお、各位置において有機物供給ノズル８から供給される有機物濃度を変えることによっても堆積させる有機物の膜厚を調整してもよい。
【００５８】
本実施形態に係るパターン寸法制御装置によっても、第１実施形態と同様に、第１〜第３の例のパターン寸法制御方法を実現することができる。また、局所的に有機物を供給することから有機物の使用量を少なくすることができる。
【００５９】
第３実施形態
図９は、本実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。なお、第１実施形態のパターン寸法制御装置と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【００６０】
本実施形態では、マスク１の遮光パターン１２が形成された側に光量センサ９が取り付けられている。光量センサ９は、有機物の堆積により所望の透過率の低下量が得られているかを判断するために、マスク１を通過したエネルギービームの光量を測定する。すなわち、光量が小さくなれば、それだけ透過率が低下していることとなる。
【００６１】
第１ないし第２実施形態では、予め使用する有機物に対し各濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を実験で求めておき、要求される透過率の低下量に応じて、有機物の最適濃度と最適照射量を設定することにより、透過率を自由にコントロールする例について図２を参照して説明した。
【００６２】
本実施形態では、予め図２のような有機物の濃度毎の照射量と透過率の低下量との関係を求めておかなくても、エネルギービームを照射しながら、マスク１を通過するエネルギービームの照射量をリアルタイムにモニタすることにより、透過率が所望の量だけ低下するまでエネルギービームを照射することができ、所望の透過率の低下量が得られる。
【００６３】
従って、本実施形態に係るパターン寸法制御装置によっても、第１実施形態と同様に、第１〜第３の例のパターン寸法制御方法を実現することができる。なお、第２実施形態においても、本実施形態のように、光量センサ９を設ける構成としてもよい。
【００６４】
第４実施形態
図１０は、本実施形態に係るマスクの構成の一例を示す断面図である。第１〜第３実施形態においては、マスクの基板１１上に直接有機物を堆積させる例について説明した。本実施形態では、図１０に示すように、パターン１２，１３が形成された面とは反対側の面を囲むペルクル等からなるカバー部材１４を設け、このカバー部材１４上に有機物を堆積させるものである。
【００６５】
本実施形態に係るマスクを第１〜第３実施形態に使用することによって、例えば、カバー部材１４を貼り直すことにより、ガラス等の基板１１およびカバー部材１４により定まる元の透過率の状態に復元することが容易となる。
【００６６】
【実施例】
上述した本実施形態に係るマスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置の効果について検証した。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
露光装置（ニコン製のＮＡ０．５５のＫｒＦエキシマステッパ）は装置立ち上げ時に、０．５％の照度むらをもっていた。さらに、経時的に照度が変動したことにより、ウエハの転写パターンの仕上がり寸法が変化してしまった。この転写パターンは、２５０μｍ世代ＬＳＩのゲートパターンである。
【００６８】
このときのショットＳｈ内の寸法測定箇所Ｍ１〜Ｍ４を図１１（ａ）に示し、各寸法測定箇所のパターンの相対線幅誤差を図１１（ｂ）に示す。なお、縦軸の相対線幅誤差は、ショットＳｈのセンターＣにおけるパターン寸法からの相対誤差を示したものである。
【００６９】
そこで、定期的にモニタしている露光装置の照度むらデータに基づいて、ショット内線幅の均一化を実施した。実施前の照度むらは１．５％にまで悪化していた。なお、この照度むらは、照度の最も大きい部分と、照度の最も低い部分との差を示す。
【００７０】
第１実施形態と同様にして、ショット内をメッシュ状に１ｍｍ角に分割し、角位置における照度の立ち上げ時との差から、各位置に必要な透過率の低下量を求めた。ここで使用したマスクは、図１０に示すようにカバー部材１４を装着したものを使用している。また、パターン寸法制御装置としては、図８に示す装置を用い、エネルギービーム照射手段５として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた。
【００７１】
そして、チャンバ２内に１００ｐｐｍ程度のＭＥＫ（Ｍｅｔｈｙｌ−ｅｔｈｙｌ−ｋｅｔｏｎｅ）を充填させ、これに５Ｗの照度パワー、１ｍｍのビームスポットを有するＡｒＦエキシマレーザ光を、１ｍｍステップで保持テーブル７を逐次移動させながら、最大照射位置で１３００Ｊ／ｃｍ２ にて照射した。これらの実施により、装置立ち上げ時と同じ、０．５％まで照度むらを低減することができ、本実施形態の効果が確認された。
【００７２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、チャンバ２内に充填する有機物の種類には特に限定はなく、また、有機物の堆積により透過率をコントロールして転写パターンの寸法を制御する限りにおいて、転写パターンの線幅を劣化させる種々の原因に対応可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明のマスクによれば、光透過パターンの透過率を制御することによって転写パターンの寸法を制御することができる。
【００７４】
本発明のパターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置によれば、マスク毎に光透過パターンの透過率を制御することにより転写パターンの寸法を制御し、被露光体への照度分布に起因する転写パターンの寸法ばらつきの低減や、マスク自体の寸法ばらつきに起因する転写パターンの寸法ばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】有機物濃度と光透過率の低下量との関係を示す図である。
【図３】パターン寸法制御方法の第１の例を示すフロー図である。
【図４】ショット内の照度むらの測定から各位置における透過率変化量を求めるまでを説明するための図である。
【図５】パターン寸法制御方法の第２の例を示すフロー図である。
【図６】相対線幅と相対露光量との一次関係を示す図である。
【図７】パターン寸法制御方法の第３の例を示すフロー図である。
【図８】第２実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】第３実施形態に係るパターン寸法制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】第４実施形態に係るマスクの構成の一例を示す断面図である。
【図１１】実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…マスク、２…チャンバ、３…有機物供給口、４…排気口、５…エネルギービーム照射手段、６…遮光板、７…保持テーブル、８…有機物供給ノズル、９…光量センサ、１１…基板、１２…遮光パターン、１３…光透過パターン、１４…カバー部材、Ｓｈ…１ショット領域、２０…等高線、２１…矩形領域、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…寸法測定箇所。
Claims (10)
- 光透過パターンを有し、前記光透過パターンを通過した光により被露光体に前記光透過パターンに相似な転写パターンが転写されるマスクであって、
前記光透過パターンの透過率が局所的に低下され、前記転写パターンの寸法が制御されている
マスク。 - 前記光を透過させる基板と、
前記基板の一方の面に形成された遮光パターンとを有し、
前記光透過パターンは、前記遮光パターンを除く領域により規定され、
前記基板の他方の面に、前記光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜が局所的に形成されている
請求項１記載のマスク。 - 前記光を透過させる基板と、
前記基板の一方の面に形成された遮光パターンと、
前記基板の他方の面側を取り囲むカバー部材とを有し、
前記光透過パターンは、前記遮光パターンを除く領域により規定され、
前記カバー部材に、前記光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜が局所的に形成されている
請求項１記載のマスク。 - 被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御方法であって、
前記光透過パターンの透過率を低下させる透過率制御膜を前記マスクに局所的に形成することにより、前記転写パターンの寸法を制御する
パターン寸法制御方法。 - 前記マスクは、前記光を透過させる基板と、前記基板の一方の面に形成された遮光パターンとを有し、前記光透過パターンは、前記遮光パターンを除く領域により規定されており、
前記透過率制御膜を形成する工程において、前記基板の他方の面を有機物雰囲気下にさらした状態において、エネルギービームを照射することにより前記基板の他方の面に局所的に有機物を堆積させる
請求項４記載のパターン寸法制御方法。 - 前記マスクは、前記光を透過させる基板と、前記基板の一方の面に形成された遮光パターンと、前記基板の他方の面側を取り囲むカバー部材とを有し、前記光透過パターンは、前記遮光パターンを除く領域により規定されており、
前記透過率制御膜を形成する工程において、前記カバー部材を有機物雰囲気下にさらした状態において、エネルギービームを照射することにより前記カバー部材に局所的に有機物を堆積させる
請求項４記載のパターン寸法制御方法。 - 前記透過率制御膜を形成する工程の前に、前記被露光体への前記光の照度分布を測定する工程をさらに有し、
前記透過率制御膜を形成する工程において、前記照度分布に基づいて、前記被露光体への前記光の照度分布を均一化するように、局所的に前記透過率制御膜を形成する
請求項４記載のパターン寸法制御方法。 - 前記透過率制御膜を形成する工程の前に、前記マスクを用いて前記被露光体に前記転写パターンを転写する工程と、前記転写パターンに基づいて設計パターンからの寸法の誤差分布を算出する工程とをさらに有し、
前記透過率制御膜を形成する工程において、前記誤差分布に基づいて、前記設計パターンからの前記誤差を低減するように、局所的に前記透過率制御膜を形成する
請求項４記載のパターン寸法制御方法。 - 前記透過率制御膜を形成する工程の前に、前記マスクの前記光透過パターンの寸法を測定する工程と、前記光透過パターンの寸法に基づいて設計パターンからの寸法の誤差分布を算出する工程とをさらに有し、
前記透過率制御膜を形成する工程において、前記誤差分布に基づいて、前記設計パターンからの前記誤差を低減するように、局所的に前記透過率制御膜を形成する
請求項４記載のパターン寸法制御方法。 - 被露光体に対し光透過パターンを有するマスクを介して光を照射する露光工程において前記被露光体に形成される、前記光透過パターンと相似な転写パターンの寸法を制御するパターン寸法制御装置であって、
前記マスクに有機物を供給する有機物供給手段と、
前記有機物にさらされた前記マスクの領域に、前記有機物に吸収される波長のエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段と
を有するパターン寸法制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2003057520A JP2004264779A (ja) | 2003-03-04 | 2003-03-04 | マスク、パターン寸法制御方法およびパターン寸法制御装置 |
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|---|---|
| JP2004264779A true JP2004264779A (ja) | 2004-09-24 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008192845A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Toshiba Corp | Ｅｕｖマスクの製造方法及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法 |
| US7904851B2 (en) | 2006-07-25 | 2011-03-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photomask manufacturing method and semiconductor device manufacturing method |
-
2003
- 2003-03-04 JP JP2003057520A patent/JP2004264779A/ja active Pending
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