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JP5356114B2 - 露光用マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

露光用マスク及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、露光用マスク及び半導体装置の製造方法に関し、特に、ウェーハ上にパターンを転写するための露光用マスク、及び、この露光用マスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
LSI(large scale integrated circuit:大規模集積回路)やフラッシュメモリ等の半導体装置の製造においては、リソグラフィ技術が多用されている。リソグラフィ技術においては、ウェーハ上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜をフォトマスク又はEUV(extreme ultraviolet:極端紫外線)マスク等の露光用マスクを用いて露光し、現像することにより、レジスト膜をパターニングする。そして、このパターニングされたレジスト膜をマスクとして使用し、ウェーハに対して微細な加工を施している。このため、半導体装置の微細化に伴い、露光用マスクに形成されたパターンの寸法精度に対する要求も厳しくなってきている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2006−30221号公報
本発明の目的は、寸法精度が高い露光用マスク及びこの露光用マスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、露光によりウェーハ上にパターンを転写する露光用マスクであって、基板と、前記基板上に設けられ、前記ウェーハ上で解像限界以上となるサイズのパターンが形成されたパターン形成領域と、前記基板上に設けられ、前記ウェーハ上で解像限界未満となるサイズのサブパターンが形成されたサブパターン形成領域と、前記基板上の周辺部分に設けられた遮光膜と、を備え、前記サブパターン形成領域は、前記パターン形成領域から、前記パターンに光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔しており、少なくとも一部の前記サブパターンは、前記パターンのうち、最も配列周期が短いパターンが延びる方向に対して交差する方向に延びていることを特徴とする露光用マスクが提供される。
本発明の他の一態様によれば、ウェーハ上にレジスト膜を形成する工程と、露光用マスクを用いて前記レジスト膜を露光する工程と、を備え、前記露光用マスクには、基板上に、パターンが形成されたパターン形成領域、及び、サブパターンが形成され、前記パターン形成領域から前記パターンに光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔したサブパターン形成領域が設けられ、少なくとも一部の前記サブパターンは、前記パターンのうち、最も配列周期が短いパターンが延びる方向に対して交差する方向に延びているマスクを使用し、前記露光する工程において、前記ウェーハ上に前記パターンを転写させ、前記サブパターンは転写させないことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、寸法精度が高い露光用マスク及びこの露光用マスクを用いた半導体装置の製造方法を実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係る露光用マスクを例示する断面図である。 第1の実施形態に係る露光用マスクを例示する平面図である。 図2に示す露光用マスクを例示する一部拡大平面図である。 (a)〜(c)は、第1の実施形態に係る露光用マスクの製造方法を例示する工程断面図である。 (a)〜(c)は、第1の実施形態に係る露光用マスクの製造方法を例示する工程断面図である。 第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に例示する光学モデル図である。 第1の実施形態の比較例に係る露光マスクを例示する平面図である。 横軸に図7のA−A’線における位置をとり、縦軸にパターンの幅の基準値からの変動量をとって、パターンの幅の変動量における位置依存性を模式的に例示するグラフ図である。 (a)及び(b)は、横軸に露光マスクにおける位置をとり、縦軸にパターンの幅の基準値からの変動量の測定値をとって、パターンの幅の変動量における位置依存性を例示するグラフ図であり、(a)は比較例を示し、(b)は第1の実施形態を示す。 第1の実施形態の第1の変形例に係る露光用マスクを例示する平面図である。 第1の実施形態の第2の変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。 第1の実施形態の第3の変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。 第1の実施形態の第4の変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る露光用マスクを例示する断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る露光用マスクを例示する断面図であり、
図2は、本実施形態に係る露光用マスクを例示する平面図であり、
図3は、図2に示す露光用マスクを例示する一部拡大平面図である。
なお、図1〜図3においては、説明の便宜上、XYZ直交座標系を表示している。また、図を見やすくするために、各部の寸法は各図において適宜調整しており、図間において整合しておらず、また、実際の製品にも対応していない。
本実施形態に係る露光用マスクは、露光によりウェーハ上にパターンを転写して半導体装置を製造するための露光用マスクであり、透過型のフォトマスクである。
図1に示すように、本実施形態に係る露光用マスク1においては、基板11が設けられており、基板11上の略全面には、パターン形成膜として、ハーフトーン膜12が設けられている。また、露光用マスク1の周辺部分Sにおいては、ハーフトーン膜12上に遮光膜13が連続的に設けられている。基板11は、露光に用いる光(露光光)を透過させる基板であり、例えば、石英により形成されている。基板11の形状は矩形の板状であり、例えば、一辺の長さがそれぞれ152mmの正方形の板状である。ハーフトーン膜12は、露光光の大部分を遮断する膜であり、例えば、入射した露光光の94%を遮断し、6%を透過させる膜である。ハーフトーン膜12は例えばモリブデンシリサイド(MoSi)により形成されており、その膜厚は例えば69nmである。遮光膜13は、入射した露光光の実質的に全てを遮断する膜である。遮光膜13は例えばクロム(Cr)により形成されており、その膜厚は例えば50nmである。遮光膜13は、露光用マスク1の外縁に沿った枠状の領域に、連続膜として形成されている。
図1乃至図3に示すように、露光用マスク1の中央部分Cにおいては、パターン形成領域15が設けられている。パターン形成領域15は、複数ヶ所、例えば、図1に示す例では、12ヶ所に設けられており、相互に離隔してマトリクス状に配置されている。各パターン形成領域15の形状は、例えば矩形である。パターン形成領域15においては、ハーフトーン膜12が選択的に除去されることにより、パターン16が形成されている。パターン16のサイズは、ウェーハ上で解像限界以上となるようなサイズであり、このため、パターン16は露光時にウェーハ上に転写される。本実施形態においては、パターン16のうち、図示のY方向に延びるパターンは、図示のX方向に延びるパターンよりも配列周期が短くなっている。また、本実施形態においては、一対のパターン形成領域15からなるチップ領域17が、製造される1個の半導体装置に対応する。すなわち、ウェーハ上に転写されたチップ領域17毎に、1枚のチップが作製される。
パターン形成領域15の周囲には、サブパターン形成領域18が設けられている。サブパターン形成領域18の形状は、パターン形成領域15を囲む枠状であり、その幅は例えば2mmである。そして、パターン形成領域15同士が近接している部分では、各パターン形成領域15を囲むサブパターン形成領域18同士が連結されており、パターン形成領域15同士が離隔している部分では、各パターン形成領域15を囲むサブパターン形成領域18同士も離隔している。
サブパターン形成領域18においては、ハーフトーン膜12が選択的に除去されることにより、サブパターン19が形成されている。サブパターン19のサイズは、露光時にウェーハ上で解像限界未満となるサイズである。従って、サブパターン19はウェーハ上に転写されない。サブパターン19は、図示のX方向に延びる複数本のライン状部分により構成されている。すなわち、サブパターン19が延びる方向(X方向)は、パターン16のうち、最も配列周期が短いパターンが延びる方向(Y方向)に対して直交している。
サブパターン19の配列周期は、サブパターン19がウェーハ上に投影されたと仮定したときの投影像の配列周期の半分の長さ(ハーフピッチ)をRとし、露光に用いるレンズの開口数をNAとし、露光に用いる光(露光光)の波長をλとするとき、下記数式(1)を満たすように設定されている。なお、下記数式(1)中の係数(0.25)は、レジストプロセスによって決まる係数であり、一般的には係数kと表記される。
R<0.25×λ/NA (1)
例えば、レンズの開口数NAが1.35であり、露光光の波長が193nmである場合、上記数式(1)より、R<35.7nmとなる。従って、露光時の縮小倍率が(1/4)倍であるとすると、露光用マスク1におけるサブパターン19のハーフピッチが約143nm未満であれば、上記数式(1)を満たす。
図3に示すように、サブパターン形成領域18は、パターン形成領域15から、サブパターン19がパターン16に光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔しており、サブパターン形成領域18とパターン形成領域15との間には、ハーフトーン膜12が連続的に形成されており、パターン16及びサブパターン19のいずれも形成されていない隙間領域20が存在する。光近接効果を及ぼさない距離の下限値は、露光光の強度及びレンズの開口数等の露光条件に依存するため一義的には決定できないが、例えば、1μmである。従って、サブパターン形成領域17は、パターン形成領域15から1μm以上離隔していることが好ましく、例えば、1.8μm離隔している。
次に、本実施形態に係る露光用マスクの製造方法について説明する。
図4(a)〜(c)及び図5(a)〜(c)は、本実施形態に係る露光用マスクの製造方法を例示する工程断面図である。
先ず、図4(a)に示すように、基板11上の全面にハーフトーン膜12及び遮光膜13がこの順に積層された構造体31を用意する。
次に、図4(b)に示すように、構造体31上の全面にレジスト膜32を形成する。レジスト膜32は、電子線により感光する材料により形成し、その膜厚は例えば150nmとする。
次に、図4(c)に示すように、レジスト膜32に対して電子線EBを選択的に照射して、レジスト膜32を露光する。このとき、構造体31のパターン形成領域15(図2参照)にウェーハ上で解像限界以上となるサイズのパターン16(図3参照)を描画すると共に、サブパターン形成領域18(図2参照)にウェーハ上で解像限界未満となるサイズのサブパターン19(図3参照)を描画する。また、サブパターン形成領域18は、パターン形成領域15を囲むように配置し、且つ、パターン形成領域15からパターン16に光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔させる。具体的には、レジスト膜32がポジ型のレジスト材料からなる場合には、パターン16及びサブパターン19が形成される予定の領域に電子線EBを照射する。
また、このとき、サブパターン19の少なくとも一部を、パターン16のうち最も配列周期が短いパターンが延びる方向に対して交差する方向に延びるように描画する。例えば、本実施形態においては、パターン16のうち最も配列周期が短いパターンが延びる方向はY方向であるため、サブパターン19は、X方向に延びるラインアンドスペース状のパターンとする。
次に、図5(a)に示すように、レジスト膜32を現像する。これにより、レジスト膜32における電子線EBが照射された部分が溶解し、選択的に除去される。この結果、レジスト膜32がパターニングされる。
次に、図5(b)に示すように、パターニングされたレジスト膜32をマスクとしてエッチングを施す。これにより、遮光膜13及びハーフトーン膜12がパターニングされて、パターン16及びサブパターン19が形成される予定の領域から除去される。その後、レジスト膜32を除去する。
次に、図5(c)に示すように、周辺部分Sを覆い、中央部分Cを露出させるようにレジスト膜33を形成する。そして、このレジスト膜33をマスクとしてエッチングを施すことにより、中央部分Cにおいて遮光膜13を除去し、ハーフトーン膜12を残留させる。この結果、パターン形成領域15においてハーフトーン膜12が選択的に除去されたパターン16が形成され、サブパターン形成領域18においてハーフトーン膜12が選択的に除去されたサブパターン19が形成される。一方、周辺部分Sにおいては、ハーフトーン膜12及び遮光膜13が共に残留する。その後、レジスト膜33を除去する。これにより、本実施形態に係る露光用マスク1が製造される。
次に、本実施形態に係る露光用マスクの使用方法、すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図6は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に例示する光学モデル図である。
図6に示すように、先ず、シリコンウェーハ41を準備し、シリコンウェーハ41上にレジスト膜42を形成する。
次に、上述の露光用マスク1を用いて、レジスト膜42を露光する。具体的には、露光光Lを出射する光源45及び露光光Lを集光するレンズ46を含む露光用の光学系を構成し、この光学系における光源45とレンズ46との間に露光用マスク1を介在させ、レンズ46によって露光光Lが集光される位置にシリコンウェーハ41を位置させる。このとき、露光光Lには、露光用マスク1のパターン16のうち最も配列周期が短いパターンが延びる方向に偏光した光を使用する。
このような光学系において、光源45が露光用マスク1に対して露光光Lを照射すると、露光用マスク1にはハーフトーン膜12及び遮光膜13が選択的に形成されているため、露光光Lは露光用マスク1を選択的に透過して、レンズ46に入射する。そして、露光光Lはレンズ46により集光されて、シリコンウェーハ41上に設けられたレジスト膜42に入射する。このとき、露光光Lのビーム径は、レンズ46によって例えば(1/4)倍に縮小される。
これにより、レジスト膜42が選択的に感光する。このとき、パターン16は、シリコンウェーハ41上で解像限界以上となるサイズで形成されているため、レジスト膜42において結像する。一方、サブパターン19は、シリコンウェーハ41上で解像限界未満となるサイズで形成されているため、レジスト膜42において結像しない。
なお、サブパターン19を(1/4)倍に縮小した像の配列周期の半分の長さ(ハーフピッチ)をRとし、レンズ46の開口数をNAとし、露光光Lの波長をλとするとき、これらのR、NA及びλは、上記数式(1)を満たす。また、図6においては、光源45及びレンズ46以外の光学的要素を省略しているが、実際の露光装置においては、より複雑な光学系が構成されている。
次に、レジスト膜42を現像する。これにより、露光用マスク1のパターン16がレジスト膜42に転写され、レジスト膜42がパターニングされる。一方、露光用マスク1のサブパターン19はレジスト膜42に転写されない。すなわち、露光用マスク1におけるサブパターン19の存在は、レジスト膜42のパターニングには実質的に影響を及ぼさない。
次に、パターニングされたレジスト膜42をマスクとして、シリコンウェーハ41に対して、エッチング又は不純物注入等の処理を施す。これにより、シリコンウェーハ41が加工される。以後、通常の半導体プロセスを施すことにより、半導体装置が製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、パターン形成領域15の周囲にサブパターン19を設けている。これにより、露光マスク1を製造する際に、パターン形成領域15の周辺領域において、パターン16のサイズが変動することを防止できる。
以下、この効果について詳細に説明するために、本実施形態の比較例について説明する。
図7は、本実施形態の比較例に係る露光マスクを例示する平面図であり、
図8は、横軸に図7のA−A’線における位置をとり、縦軸にパターンの幅の基準値からの変動量をとって、パターンの幅の変動量における位置依存性を模式的に例示するグラフ図である。
なお、図8の横軸が表す範囲は、図7に示す露光マスク101における1つのパターン形成領域15のX方向全長に相当する。
図7に示すように、本比較例に係る露光用マスク101においては、サブパターン19(図2参照)が設けられていない。露光用マスク101におけるこれ以外の構成は、本実施形態に係る露光用マスク1(図1〜3参照)と同様である。そして、図8に示すように、このような露光用マスク101においては、パターン形成領域15の周辺領域15sに形成されたパターン16の幅は、基準値に対して大きく変動している。
この理由は、以下のように考えられる。すなわち、図5(a)に示す現像工程において、パターン形成領域15の中央領域15c(図8参照)の任意の1点においては、この1点から見て全方位にパターン16が形成されるため、周囲のレジスト膜32における溶解する部分と溶解しない部分との割合、すなわち、パターン被覆率が、全方位についてほぼ均一である。このため、現像の環境が安定しており、形成されるパターン16のサイズも安定する。
これに対して、パターン形成領域15の周辺領域15s(図8参照)の任意の1点においては、この1点から見てパターン形成領域15の内側の領域ではパターン16が形成されるが、パターン形成領域15の外側の領域ではパターン16が形成されないため、現像の環境が中央領域15cとは異なる。このため、周辺領域15sでは、中央領域15cと比較して、現像の環境が異なり、この結果、現像後のパターン16のサイズが変動してしまう。
そこで、本実施形態においては、パターン形成領域15の周囲にサブパターン19を形成している。これにより、パターン形成領域15の周辺領域15sにおいても、レジスト膜32における溶解する部分と溶解しない部分との割合(パターン被覆率)が全方位についてほぼ均一になり、現像の環境が中央領域15cにおける現像の環境に近くなる。この結果、周辺領域15sにおいて、パターン16の幅が変動することを防止できる。なお、サブパターン形成領域18のパターン被覆率は、パターン形成領域15の被覆率に完全に一致させる必要はなく、例えば半分程度とすれば、一定の効果が得られる。
次に、この効果を示す実験データについて説明する。
図9(a)及び(b)は、横軸に露光マスクにおける位置をとり、縦軸にパターンの幅の基準値からの変動量の測定値をとって、パターンの幅の変動量における位置依存性を例示するグラフ図であり、(a)は比較例を示し、(b)は本実施形態を示す。
なお、図9(a)及び(b)の横軸が表す範囲は、図7に示す露光マスク101及び図2に示す露光マスク1におけるX方向全長に相当する。また、図9(a)及び(b)においては、各パターン形成領域15の中央領域15cにおける測定値を白い四角形(□)で表し、周辺領域15sにおける測定値を黒い円形(●)で表している。
図9(a)に示すように、比較例においては、パターン16の幅は各パターン形成領域15内の位置に依存しており、中央領域15cにおいては、変動量の測定値は0nm付近にプロットされているが、周辺領域15sにおいては、変動量の測定値は負側に大きく変動している。これに対して、図9(b)に示すように、本実施形態においては、中央領域15c及び周辺領域15sの双方において、変動量の測定値は0nm付近にプロットされている。このように、本実施形態によれば、パターン形成領域15の周辺領域15sにおけるパターン16のサイズの変動を抑えることができる。
サブパターン形成領域18の幅、すなわち、サブパターン形成領域18におけるパターン形成領域15側の外縁とパターン形成領域15の反対側の外縁との間の距離は、パターン形成領域15の周辺領域15sの幅、すなわち、比較例に係る露光用マスク101においてパターン16の幅がパターン形成領域15の中央領域15cに設けられたパターン16の幅に対して変動する領域の幅以上とすることが好ましい。これにより、パターン16のサイズの変動を確実に抑えることができる。
なお、サブパターン19はシリコンウェーハ41上で解像限界未満のサイズとなるため、レジスト膜42に転写されることがない。このため、サブパターン19の存在により、シリコンウェーハ41の加工が影響を受けることはない。
また、サブパターン形成領域18は、パターン形成領域15から、サブパターン19がパターン16に光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔している。このため、サブパターン19の存在により、パターン16の形状が影響を受けることがなく、設計どおりの形状を実現できる。このように、本実施形態によれば、寸法精度が高い露光用マスクを得ることができ、この露光用マスクを用いて、半導体装置を精度よく製造することができる。
なお、パターン16の出来上がりの寸法を均一化するために、パターンデータ自体を補正する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、同一形状、同一サイズのパターン16であっても、そのパターン16が形成される位置に応じてパターンデータを異ならせる必要があるため、パターンの位置と形状を別々に記憶するという既存の階層構造を適用できなくなる。このため、パターンデータのデータ量が膨大になってしまい、現実的ではない。これに対して、本実施形態によれば、パターン16のパターンデータ自体を補正する必要はなく、サブパターン19のパターンデータを単に加えるだけであるため、データ量が過剰に増大することはない。また、既存の設計資産をそのまま利用することができる。
更に、本実施形態においては、露光用マスク1の周辺部分Sに遮光膜13が設けられているため、周辺部分Sに入射した露光光Lが露光用マスク1を透過してレジスト膜42に到達することがない。これにより、レジスト膜42において、露光用マスク1の中央部分Cが投影される領域同士が近接するようにして、1枚のシリコンウェーハ41に対して複数回の露光を行うことができ、シリコンウェーハ41を有効に利用することができる。
更にまた、本実施形態においては、パターン16における最も配列周期が短いパターンがY方向に延びており、サブパターン19がX方向に延びるラインアンドスペースにより構成されている。このため、露光光として、Y方向に偏光した光を使用すれば、パターン16の解像度はより一層向上し、サブパターン19の解像度はより一層低下する。これにより、パターン16はより転写されやすくなり、サブパターン19はより転写されにくくなる。この結果、上述の効果がより一層大きくなる。なお、上述の効果は、パターン16が延びる方向とサブパターン19が延びる方向とを直交させたときに最も大きくなるが、直交に限らず両方向を互いに交差させれば、上述の効果をある程度実現することができる。
更にまた、本実施形態においては、サブパターン形成領域18がパターン形成領域15を囲むように配置されているため、パターン形成領域15の周辺領域15s全体について、パターン16のサイズの変動を抑制することができる。
更にまた、本実施形態においては、サブパターン19のサイズが上記数式(1)を満たしているため、サブパターン19がウェーハ上に転写されることをより確実に防止することができる。
なお、本実施形態においては、サブパターン19のサイズを、ウェーハ上で解像限界未満となるようなサイズとする例を示したが、必ずしもこれには限定されず、露光工程において、ウェーハ上にパターン16は転写させ、サブパターン19は転写させなければよい。例えば、サブパターン19のサイズをウェーハ上で解像限界以上となるサイズとしても、露光光の光量を通常よりも低くすることにより、サブパターン19をウェーハ上に転写させなければ、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、第1の実施形態の第1の変形例について説明する。
図10は、本変形例に係る露光用マスクを例示する平面図である。
図10に示すように、本変形例に係る露光用マスク2においては、各チップ領域17に1つのパターン形成領域15が設けられている。そして、各パターン形成領域15を囲むように、枠状のサブパターン形成領域18が設けられており、全てのサブパターン形成領域18は相互に離隔している。本変形例における上記以外の構成、製造方法、使用方法及び作用効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、第1の実施形態の第2の変形例について説明する。
図11は、本変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。
図11に示すように、本変形例に係る露光用マスク3においては、サブパターン形成領域18の一部が周辺部分Sに進入している。すなわち、サブパターン19の一部は、ハーフトーン膜12単層の部分ではなく、ハーフトーン膜12と遮光膜13とが積層された部分に形成されている。この場合も、サブパターン19はウェーハ上には転写されず、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。本変形例における上記以外の構成、製造方法、使用方法及び作用効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、第1の実施形態の第3の変形例について説明する。
図12は、本変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。
図12に示すように、本変形例に係る露光用マスク4は、前述の第1の実施形態に係る露光用マスク1(図1〜図3参照)と比較して、遮光膜13の替わりに加工用膜14が設けられている点が異なっている。加工用膜14は露光用マスク4の加工に用いられた膜であり、遮光膜13よりも薄い膜である。加工用膜14は、例えば、クロムにより形成されている。本変形例によれば、露光用マスク4の製造時に使用した加工用膜14を周辺部分Sに残留させることにより、遮光膜として使用しているため、特別に遮光膜13を設ける必要がなくなり、製造コストを低減することができる。本変形例における上記以外の構成、製造方法、使用方法及び作用効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、第1の実施形態の第4の変形例について説明する。
図13は、本変形例に係る露光用マスクを例示する断面図である。
図13に示すように、本変形例に係る露光用マスク5は、前述の第1の実施形態に係る露光用マスク1(図1〜図3参照)と比較して、ハーフトーン膜12が設けられておらず、全面に遮光膜13が設けられている点が異なっている。そして、中央部分Cにおいて遮光膜13がパターニングされることにより、パターン16及びサブパターン19が形成されている。すなわち、パターン形成膜として、露光光を実質的に全て遮断する遮光膜13を使用する。このような完全遮光型のフォトマスクについても、本発明を適用することができる。本変形例における上記以外の構成、製造方法、使用方法及び作用効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図14は、本実施形態に係る露光用マスクを例示する断面図である。
図14に示すように、本実施形態に係る露光用マスク6は、反射型のEUVマスクである。露光用マスク6においては、露光光を反射する基板61が設けられている。基板61においては、低熱膨張ガラスからなる基材62が設けられており、この基材62上に、例えば、厚さが4.0nmのシリコン層(図示せず)と厚さが2.9nmのモリブデン層(図示せず)とが交互に40対積層された多層膜63が設けられている。多層膜63上には、例えばシリコンからなり厚さが11nmのキャッピング層64が設けられている。
また、キャッピング層64上には、パターン形成膜として、光吸収膜66が設けられている。光吸収膜66は、例えば、厚さが37nmのタンタルボロン窒化物(TaBN)層上に、厚さが14nmのタンタルボロン酸化物(TaBO)層が積層された2層膜である。光吸収膜66は、例えば、露光光の一部を透過させるハーフトーン型の膜である。
本実施形態においても、前述の第1の実施形態と同様に、中央部分Cにおいて、パターン形成領域15の周囲にサブパターン形成領域18が設けられている。パターン形成領域15においては、ウェーハ上での投影サイズが解像限界以上であり、ウェーハ上に転写されるパターン16が形成されている。一方、サブパターン形成領域18においては、ウェーハ上での投影サイズが解像限界未満であり、ウェーハ上に転写されないサブパターン19が形成されている。パターン16及びサブパターン19は、光吸収膜66がパターニングされることによって形成されている。
一方、周辺部分Sにおいては、光吸収膜66が連続的に設けられている。また、周辺部分Sと中央部分Cとの境界部分Bにおいては、多層膜63、キャッピング層64及び光吸収膜66が設けられておらず、基材62が露出している。これにより、境界部分Bは、露光光を実質的に反射しない遮光エリアとして機能する。
なお、本実施形態に係る露光用マスク6は、マスクブランクスとして、基板61上の全面に光吸収膜66が形成された構造体を使用し、この構造体に対して前述の第1の実施形態(図4及び図5参照)と同様なプロセスを施すことにより、製造することができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法、使用方法及び作用効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
以上、実施形態及びその変形例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び変形例に限定されるものではない。前述の各実施形態及び変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
1、2、3、4、5、6 露光用マスク、11 基板、12 ハーフトーン膜、13 遮光膜、14 加工用膜、15 パターン形成領域、15c 中央領域、15s 周辺領域、16 パターン、17 チップ領域、18 サブパターン形成領域、19 サブパターン、20 隙間領域、31 構造体、32、33 レジスト膜、41 シリコンウェーハ、42 レジスト膜、45 光源、46 レンズ、61 基板、62 基材、63 多層膜、64 キャッピング層、66 光吸収膜、101 露光用マスク、B 境界部分、C 中央部分、L 露光光、S 周辺部分

Claims (5)

  1. 露光によりウェーハ上にパターンを転写する露光用マスクであって、
    基板と、
    前記基板上に設けられ、前記ウェーハ上で解像限界以上となるサイズのパターンが形成されたパターン形成領域と、
    前記基板上に設けられ、前記ウェーハ上で解像限界未満となるサイズのサブパターンが形成されたサブパターン形成領域と、
    前記基板上の周辺部分に設けられた遮光膜と、
    を備え、
    前記サブパターン形成領域は、前記パターン形成領域から、前記パターンに光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔しており、
    少なくとも一部の前記サブパターンは、前記パターンのうち、最も配列周期が短いパターンが延びる方向に対して交差する方向に延びていることを特徴とする露光用マスク。
  2. 露光光として、前記パターンのうち最も配列周期が短いパターンが延びる方向に偏光した光が使用されることを特徴とする請求項1記載の露光用マスク。
  3. ウェーハ上にレジスト膜を形成する工程と、
    露光用マスクを用いて前記レジスト膜を露光する工程と、
    を備え、
    前記露光用マスクには、基板上に、パターンが形成されたパターン形成領域、及び、サブパターンが形成され、前記パターン形成領域から前記パターンに光近接効果を及ぼさない距離だけ離隔したサブパターン形成領域が設けられ、少なくとも一部の前記サブパターンは、前記パターンのうち、最も配列周期が短いパターンが延びる方向に対して交差する方向に延びているマスクを使用し、
    前記露光する工程において、前記ウェーハ上に前記パターンを転写させ、前記サブパターンは転写させないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 前記パターンのサイズは、前記ウェーハ上で解像限界以上となるようなサイズとし、前記サブパターンのサイズは、前記ウェーハ上で解像限界未満となるようなサイズとすることを特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記露光する工程において、前記パターンのうち最も配列周期が短いパターンが延びる方向に偏光した露光光を使用する請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
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