JP2001057328A - 反射マスク、露光装置および集積回路の製造方法 - Google Patents

反射マスク、露光装置および集積回路の製造方法

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JP2001057328A JP23139399A JP23139399A JP2001057328A JP 2001057328 A JP2001057328 A JP 2001057328A JP 23139399 A JP23139399 A JP 23139399A JP 23139399 A JP23139399 A JP 23139399A JP 2001057328 A JP2001057328 A JP 2001057328A
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mask
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reflection mask
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、反射マスクの反射率のムラが生じ
ることによって、ウェハー上に転写される回路パターン
の線幅に影響を及ぼさないようすにすることを提供する
を目的とする。 【解決手段】 本発明では、基板上に所定の波長の軟Ｘ
線を反射する多層膜２と、所定の回路パターン形状を有
する吸収体層３とが形成されてなる反射マスクにおい
て、多層膜２は積層方向に周期長が一定ではなく異なっ
ていることとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れた回路パターンを反射型の結像光学系を介してウェハ
等の基板上に、軟Ｘ線により転写する際に好適な反射マ
スク又は露光装置に関するものであり、更にこの様な反
射マスク又は露光装置を用いて集積回路を形成する集積
回路を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化の進
展に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解
像力を向上させるために、従来の紫外線に代わってこれ
より波長の短い波長１０〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線を使用
した投影リソグラフィ技術が開発されている。最近は、
ＥＵＶ（Extreme UltraViolet: 極紫外線）リソグラフ
ィとも呼ばれているが、その内容は同一である。（以
下、ＥＵＶリソグラフィと呼ぶ。）この波長域では物質
の屈折率が１に非常に近いので、屈折や反射を利用した
従来の光学素子は使用できない。屈折率が1よりも僅か
に小さいことによる全反射を利用した斜入射ミラーや、
微弱な反射光を位相を合わせて多数重畳させて、全体と
して高い反射率を得る多層膜ミラーなどが使用される。
【０００３】EUVリソグラフィ装置は、主としてＸ線
源、照明光学系、マスク、結像光学系、マスク・ウェハ
ステージ等により構成される。そして、マスク上に形成
された回路パターンは、複数の多層膜ミラー等で構成さ
れた投影結像光学系により、フォトレジストが塗布され
たウェハ上に結像して該フォトレジストに転写される。
マスクには反射型のマスクが使用される。反射マスク
は、軟Ｘ線を反射する多層膜の中又は上に、軟Ｘ線の吸
収の比較的大きい物質からなる吸収体層を所定の回路パ
ターン形状に形成したものである。（例えば、村上勝
彦, 表面技術, Vol.49 (1998) P. 849参照。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＵＶリソ
グラフィー光学系は、複数の多層膜ミラーや斜入射ミラ
ーを組み合わせて構成される。ところで、多層膜ミラー
で複数回反射すると、反射率曲線の半値幅はミラー枚数
の増加とともに減少していく。このような複数の多層膜
ミラーで構成された光学系の反射中心波長と、反射マス
クの多層膜の反射中心波長の間にずれが生じると、光学
系とマスクの組み合わせ反射率が低下するので、ウェハ
へ到達する光量が低下する。
【０００５】もし、反射マスクを構成する多層膜の周期
長に、面内での不均一性があると、露光装置の使用波長
おける反射マスクの反射率が、マスクの位置によって異
なってしまう。この反射マスクの反射率のムラは、反射
マスクと光学的に共役な位置にあるウェハーへの照度ム
ラとなり、露光量がウェハー上の位置によって変化して
しまう。
【０００６】そして、露光量（ウェハに塗布されたフォ
トレジストに投入される光エネルギーの総量）がある範
囲以上に変化すると、ウェハ上に転写される回路パター
ンの線幅は変化してしまう。そこで、本発明は、このよ
うな問題点に鑑みて、反射マスクの反射率のムラによっ
て、ウェハー上に転写される回路パターンの線幅に影響
を及ぼさないようすにすることを提供するを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様では、基板上に所定の波長の軟
Ｘ線を反射する多層膜と、所定の回路パターン形状を有
する吸収体層とが形成されてなる反射マスクにおいて、
多層膜は積層方向に周期長が一定ではなく異なっている
こととした。
【０００８】この様にすることで、反射マスクに形成さ
れた多層膜のピーク波長の半値幅が大きくなり、反射マ
スクの各々の位置での反射中心波長が変わったとして
も、各々の位置での反射率は大きく変化しない。したが
って、ウェハーに到達したときの照度の変化を小さくす
ることができる。更に本発明の第１の形態について、更
に多層膜については、同じ周期長を有した多層膜からな
る多層膜ブロックが複数積層してなり、かつその多層膜
ブロック同士は互いに異なる周期長を有することで、反
射膜に形成された多層膜の反射率の半値幅を大きくする
こととした。特に、多層膜形成時に、基板上の位置によ
って成膜される膜厚の分布の差が比較的大きくなってし
まうときに有効な手段である。
【０００９】また、他にも本発明の第１の形態につい
て、多層膜については、積層方向において周期長が積層
された順に順次変化させることとした。基板上の位置に
よって成膜される膜厚分布の差が比較的小さい場合に
は、この手段が有効的である。また、本発明の第２の形
態では、光源からの電磁波をマスクに照射する照明光学
系と、マスクに形成されたパターンをウェハー上に結像
する投影光学系を有した露光装置において、マスクは、
少なくとも基板上に所定の波長の軟Ｘ線を反射する多層
膜が形成され、その多層膜は、積層方向に周期長が一定
ではなく異なっているマスクを使用した。
【００１０】この様にすることで、マスクが反射する中
心波長が照明光学系や投影光学系とずれていたとして
も、大幅に反射率が低下することを防ぐことができる。
また、マスクに形成された多層膜の反射半値幅が大きい
ため、マスクのそれぞれの位置に応じて反射中心波長が
異なっていたとしても、中心波長と使用波長の差に対し
て反射率の低下の割合が小さいため、ウェハー上におけ
る照明ムラは小さい。
【００１１】また、本発明の第３の形態では、マスクに
形成されたパターンをウェハーに転写して、集積回路の
回路パターンを形成する集積回路の製造方法において、
マスクは、基板上に所定の波長の軟Ｘ線を反射する多層
膜と、所定の回路パターン形状を有する吸収体層とが形
成され、かつ多層膜は、積層方向に周期長が一定ではな
く異なっていることとした。
【００１２】この様にマスクが反射する中心波長が照明
光学系や投影光学系とずれていたとしても、ウェハー上
への露光量は大きく低下しないので、スループット良く
集積回路を製造することができる。また、マスクに形成
された多層膜の反射半値幅が大きいため、マスクのそれ
ぞれの位置に応じて反射中心波長が異なっていたとして
もウェハー上における照明ムラは小さく、一定の線幅で
パターンを形成することができる。したがって、良品率
を向上させることができる。
【００１３】次に、本発明について、発明の実施の形態
で更に詳しく説明する。しかし、本発明はこれに限られ
るものでは無い。
【００１４】
【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を、図
を用いて説明する。図１は本発明の実施形態である反射
マスクの断面図である。基板１上に多層膜２を形成し、
その上に所定の回路パターン形状を有する吸収体層３が
形成されている。多層膜２は、その周期長が一定ではな
く、積層の途中で周期長が変化している。図２には、周
期長をどのように変化させるかを示す。従来の多層膜
は、図２（ａ）に示すように、基板側から多層膜表面側
に至るまで、一定の周期長ｄで形成されている。
【００１５】ところで、本発明では、積層の途中で周期
長を変化させた。図２（ｂ）では、多層膜を二つの周期
構造のブロックに分割し、始めはｄ１の周期長で積層し
（ブロック１）、途中で周期長をｄ２に変更して残りを
積層した（ブロック２）。図２（ｃ）では、基板側の最
初の層はｄ１の周期長で形成し、その後直線的に周期長
を変化させて多層膜表面側では周期長がｄＮになるよう
に積層した。図２（ｄ）では、多層膜を三つのブロック
に分割して、それぞれ異なる周期長（ｄ１，ｄ２および
ｄ３）で積層した。ブロックの分割数を増やすと、徐々
に図２（ｃ）の直線的に周期長を変化させた構成に近づ
いていく。三つのブロックに分割した反射マスクは、二
つのブロックに分割した反射マスクと、直線的に周期長
を変化させた反射マスクとの中間の波長に対する反射率
特性や半値幅を有する。
【００１６】このように多層膜の周期長を積層の途中で
変化させることによって、波長に対する反射率曲線の半
値幅を拡大することが出来る。なお、図２ではいずれも
基板側よりも表面側の周期長が大きくなっているが、表
面側の周期長が小さくなるようにしてもよい。ところ
で、このような反射マスクでは、周期長の変化量を大き
くするほど、反射率曲線の半値幅は増大するが、反射率
は一般に低下する。ウェハ上の照度は、所定の波長域で
の光学系の透過率曲線と反射マスクの多層膜２との積分
反射率で決まるので、照度低下の許容範囲内で光学系と
反射マスクの中心波長のずれの許容値を適宜拡大するこ
とができる。
【００１７】次に、前述の反射マスクを露光装置に用い
た場合を説明するものとする。本実施の形態での露光装
置の概略構成は、図３に示した。この露光装置の構成は
以下の通りである。この露光装置は、露光用の照明光と
して軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）を用いて、ステップ・
アンド・スキャン方式により露光動作を行う投影露光装
置である。なお、図３においては、マスク１８の縮小像
をウエハ１０上に形成する投影系の光軸方向をＺ方向と
し、このＺ方向と直交する紙面内方向をＸ方向とし、こ
れらＸＺ方向と直交する紙面垂直方向をＹ方向とする。
【００１８】この露光装置は、投影原版としての反射型
マスク１８を用い、反射型マスク１８に描画された回路
パターンの一部を投影系１９を介して基板としてのウエ
ハ１０上に投影しつつ、マスク１８とウエハ１０とを投
影系１９に対して１次元方向（ここではＸ軸方向）に相
対走査することによって、反射型マスク１８の回路パタ
ーンの全体をウエハ１０上の複数のショット領域の各々
にステップアンドスキャン方式で転写するものである。
【００１９】ここで、露光用の照明光である軟Ｘ線（以
下、ＥＵＶ光）は、大気に対する透過率が低いため、Ｅ
ＵＶ光が通過する光路は真空チャンバー２０により覆わ
れて外気より遮断されている。そして、この真空チャン
バー２０を減圧するために、排気手段１０１が備えられ
ている。また、使用する光源としては、ターゲットをキ
セノンとしたレーザプラズマＸ線源を用いている。この
レーザプラズマＸ線源は、真空チャンバー５０ａと窓５
０ｂａからなる真空容器内に、励起光源であるレーザ光
源９０とキセノンガス供給手段９１以外の構成が設置さ
れている。特にこのレーザプラズマＸ線源は、キセノン
ガスを放出するノズルからデブリが発生するため、真空
チャンバー２０とは別の真空容器に配置する必要があ
る。
【００２０】レーザ光源９０は、赤外域〜紫外域の波長
のレーザ光を供給する機能を有し、例えば半導体レーザ
励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザなどを使用す
る。このレーザ光は集光されながら、ノズル１２から噴
出されているキセノンガスに照射する。このとき、噴出
された物体がレーザ光のエネルギで高温になり、プラズ
マ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際に
ＥＵＶ光を放出する。
【００２１】ところで、ノズル１２から噴出されるキセ
ノンは、キセノンガス送出手段９１からノズル１２に供
給される。そして、ノズル１２からキセノンガスが噴出
するようになっている。なお、このキセノンの噴出位置
の周囲には、集光光学系を構成する放物面鏡１４が配置
されており、この放物面鏡１４は、その焦点がキセノン
の噴出位置とほぼ一致するように位置決めされている。
放物面鏡１４の内表面には、ＥＵＶ光を反射するための
多層膜が設けられており、ここで反射されたＥＵＶ光
は、真空容器の窓５０ｂを通過して、コンデンサミラー
１５へ向かう。そして、ＥＵＶ光はこのコンデンサミラ
ー１５にて反射集光された後に、反射型マスク１８上に
達する。これらコンデンサミラー１５の表面には、ＥＵ
Ｖ光を反射させる多層膜が設けられている。そして、コ
ンデンサミラー１５は、反射型マスク１８上の所定の照
明領域を照明する。
【００２２】ところで、反射型マスク１８は、先に説明
した反射マスクと同じものであるので、ここでの説明は
省略する。そして、この反射型マスク１８にて反射され
て、反射型マスク１８のパターン情報を含むＥＵＶ光
は、投影系１９に入射する。投影系１９は、凹面形状の
第１ミラー１９ａ、凸面形状の第２ミラー１９ｂ、凸面
形状の第３ミラー１９ｃ及び凹面形状の第４ミラー１９
ｄの計４つのミラー（反射鏡）から構成されている。各
ミラー１９ａ〜１９ｄは、基材上にＥＵＶ光を反射する
多層膜を設けたものからなり、それぞれの光軸が共軸と
なるように配置されている。
【００２３】ここで、各ミラー１９ａ〜１９ｄにより形
成される往復光路を遮断しないために、第１ミラー１９
ａ、第２ミラー１９ｂ及び第４ミラー１９ｄには切り欠
きが設けられている。なお、図３に示した点線部分が切
り欠きを示している。また、第３ミラー１９ｃの位置に
は、図示無き開口絞りが設けられている。反射型マスク
１８にて反射されたＥＵＶ光は、第１ミラー１９ａ〜第
４ミラー１９ｄにて順次反射されてウエハ１０上の露光
領域内に、所定の縮小倍率β（例えば｜β｜＝１／４，
１／５，１／６）のもとで反射型マスク１８のパターン
の縮小像を形成する。この投影系１９は、像側（ウエハ
１０側）がテレセントリックとなるように構成されてい
る。
【００２４】なお、図３には不図示ではあるが、反射型
マスク１８は少なくともＸＹ方向に沿って移動可能なレ
チクルステージにより支持されており、ウエハ１０はＸ
ＹＺ方向に沿って移動可能なウエハステージ９により支
持されている。露光動作の際には、照明系により反射型
マスク１８上の照明領域に対してＥＵＶ光を照射しつ
つ、投影系１９に対して反射型マスク１８及びウエハ１
０を、投影系の縮小倍率により定まる所定の速度比で移
動させる。これにより、ウエハ１０上の所定のショット
領域内には、反射型マスク１８のパターンが走査露光さ
れる。
【００２５】そして、本露光装置では、露光時に、ウェ
ハー１０に塗布されたレジストから発生するガスが反射
鏡に影響を及ぼさないようにするため、ウェハー１０が
配置されている空間を、投影系１９などの光学系が配置
された空間とは別になるように、開口を有した隔壁１１
を設けている。そして、この隔壁１１内部に別に隔壁内
排気手段１１０を設けて、光学系が配置された空間とは
別に排気している。この様にすることで、レジストから
発生するガスが反射鏡や反射マスクに吸着して、光学特
性が劣化してしまうことを防いでいる。
【００２６】なお、放物面鏡１４、コンデンサミラー１
５、そして投影系１９を構成する各反射鏡は、波長１
３．４ｎｍで、周期長は６．８４ｎｍであるモリブデン
／シリコンの交互多層膜反射鏡を使用している。この交
互多層膜は、厚さ２．２４ｎｍのモリブデン層と、厚さ
４．６ｎｍのシリコン層を、５０組積層した多層膜であ
る。この反射率特性の理論計算値を図４に示した。この
様に１３．４ｎｍにおいて細いピーク形状に高い反射率
を示し、その半値幅は０．５５ｎｍである。なお、ピー
ク反射率は７３．８％となっているが、作製した多層膜
には界面の拡散などの不完全性があるために、実際に得
られる反射率は６７％程度となっている。
【００２７】ところで、本実施の形態における露光装置
は、照明系と投影系合わせて６枚のＭｏ／Ｓｉ多層膜ミ
ラーを用いている。この６枚の光学系の通過後の特性
（以下、透過率特性という）は、図４の曲線を６回掛け
算することによって与えられ、図５に示すような透過率
特性を有する。この場合の６枚の光学系の半値幅は０．
３５ｎｍとなり、反射マスクの反射中心波長が６枚の反
射鏡からなる光学系の透過中心波長に対して違いが生ず
ると、ウェハー１０に到達する光量が小さくなる。そし
て、使用する反射鏡の枚数が多くなるほど、互いの中心
波長の違いの大きさに対する光量低下の度合いが大きく
なってゆく。
【００２８】したがって、多層膜で形成された反射鏡を
複数枚用いて、形成された光学系に反射型マスク１８を
用いた場合、反射型マスク１８の反射面の全ての面で反
射中心波長の変動を小さくする必要がある。もし、反射
マスクを構成する多層膜の周期長に、面内での不均一性
があると、ウェハ上に到達する光量が場所によって異な
る照度ムラを生じる。露光量（ウェハに塗布されたフォ
トレジストに投入される光エネルギーの総量）が変化す
ると、ウェハ上に転写される回路パターンの線幅は変化
してしまうことが一般に知られている。このような原因
による線幅の変動を防止するために、露光装置として
は、ウェハ上の照度ムラは±１〜２％程度以下に抑える
ことが好ましい。
【００２９】ところで、図５に示した透過率特性を有す
る光学系の反射中心波長と、図４に示した反射特性を有
する反射マスクの反射中心波長がずれた場合の、ウェハ
上の照度の変化（図４の反射率特性と図５の透過率特性
との積分反射率の変化）を図６に示す。なお、波長のず
れがゼロの場合を１に規格化してある。曲線が二つある
のは、反射マスクの反射中心波長が光学系の中心波長に
対して、長波長側へずれた場合と短波長側へずれた場合
とを示す。長波長側にずれた場合は四角でプロットして
おり、短波長側にずれた場合にはバツ印でプロットして
いる。
【００３０】図６を参照してわかるように、照度の変化
を１％以内に抑えるためには、波長のずれを０．０３３
ｎｍ以内、中心波長のズレ量と中心波長のとの比の百分
率は、０．２５％以下にすることが好ましい。なお、更
に照度の変化を２％以内に抑えるためには、波長のずれ
を０．０４６ｎｍ以内、中心波長のズレ量と中心波長の
との比の百分率は０．３４％以下ににすることが好まし
い。
【００３１】したがって、反射マスクの反射領域内で反
射中心波長のズレ量が、露光装置の使用波長に対して、
０．３４％以下に抑えることが好ましいことがわかる。
なお、ウェハ上で一度に露光される領域の大きさ（フィ
ールドサイズ）は２６×３３ｍｍ程度必要であり、投影
光学系の縮小倍率は４倍程度の値が使用されるので、マ
スク上でのフィールドサイズは１０４×１３２ｍｍ程度
の大きさとなる。このような広い領域で反射マスクの反
射面における各々の位置において、多層膜の周期長のバ
ラツキを０．３４％〜０．２５％以内に抑えて多層膜を
形成することは容易ではない。
【００３２】したがって、本発明の実施の形態では、反
射マスクの反射率の波長に対する半値幅を大きくするこ
とで、反射マスクの各々の位置での反射中心波長のズレ
に対するウェハー上の照度変化の割合いを小さくした。
この様にすることで、反射中心波長のズレ量が大きくな
っても、波長の変化に対する反射率変化の割合が小さい
のでウェハー上の照度変化が小さくなる。
【００３３】そして、反射率の半値幅を大きくするため
の一つの手段として、二つのブロックに分割して形成し
たモリブデン／シリコンの交互多層膜が形成された反射
マスクを用いた。図７に二つのブロックに分割して形成
したモリブデン／シリコンの交互多層膜の反射率曲線の
一例を示す。なお、二つのブロックの間の周期長の差は
０．４ｎｍとした。
【００３４】ピーク反射率は、図４に示したように周期
長を１種類にしたもの比べて、７０．０％に低下してい
るが、半値幅は反対に０．７７ｎｍに拡大している。前
述の６枚光学系にこの多層膜が設けられた反射マスクを
適用した場合における、反射マスクの中心反射波長のず
れと、ウェハ上の照度の変化を図８に示す。なお、反射
マスクのどの位置でも反射中心波長のずれがゼロの場合
は１として規格化してある。なお、図８において曲線が
二つあるのは、長波長側へずれた場合と短波長側へずれ
た場合であり、長波長側へのズレは四角でプロットして
おり、短波長側にずれた場合はバツ印でプロットしてい
る。
【００３５】この図８からわかるように、露光量変化を
１％以内に抑える場合は、反射マスクの各々の位置にお
ける反射中心波長のずれの許容値は０．０５７ｎｍ以内
となる。したがって、反射マスクの面内における許容さ
れる反射中心波長のずれ量と反射マスクの設計値である
中心波長との比率を百分率で示すと０．４３％となり、
反射マスクの面内方向の周期長のずれに対する許容量が
大きくなることがわかる。
【００３６】また、露光量変化を２％以内に抑える場合
は、反射マスクの各々の位置における反射中心波長のず
れの許容値は０．０８２ｎｍ以内となる。したがって、
反射マスクの面内における許容される反射中心波長のず
れ量と反射マスクの設計値である中心波長との比率を百
分率で示すと０．６１％となり、波長ずれの許容値は７
割以上拡大した。なお、この様に二つの周期長の異なる
ブロックに分割された多層膜を用い、ピーク反射率が低
下した反射マスクを用いても、１種類の周期長で形成さ
れた多層膜を用いた反射マスクと比較して、ウェハ上の
照度低下は１０％程度しか起こらなかった。
【００３７】次に、上述の例の他に、周期長を直線的に
変化させて形成したモリブデン／シリコンの交互多層膜
を有した反射マスクについて説明する。基板側と表面側
の間の周期長の差が０．４ｎｍになるように連続的に周
期長を変化させて成膜された交互多層膜の反射率特性は
図９に示した。この反射マスクは、ピーク反射率が７
２．３％に若干低下しているが、半値幅は周期長一定で
形成された多層膜反射鏡と比較して、０．６５ｎｍに拡
大した。
【００３８】この多層膜を反射マスクに適用して、前述
の６枚光学系にこの多層膜が設けられた反射マスクを適
用した場合における、反射マスクの中心反射波長のずれ
と、ウェハ上の照度の変化を図１０に示す。なお、反射
マスクのどの位置でも反射中心波長のずれがゼロの場合
は１として規格化してある。また、図中四角でプロット
された曲線は長波長側へずれた場合を示し、図中バツ印
でプロットされた曲線は短波長側へずれた場合を示して
いる。
【００３９】この図１０からわかるように、ウェハー上
での露光量変化を１％以内に抑える場合には、反射マス
クの各々の位置における反射中心波長のずれの許容値は
０．０４４ｎｍ以内となる。したがって、反射マスクの
面内における許容される反射中心波長のずれ量と反射マ
スクの設計値である中心波長との比率を百分率で示すと
０．３３％となる。また、露光量変化を２％以内に抑え
る場合には、反射マスクの各々の位置における反射中心
波長のずれの許容値は０．０６２ｎｍ以内となる。反射
マスクの面内における許容される反射中心波長のずれ量
と反射マスクの設計値である中心波長との比率を百分率
で示すと０．４６％となる。したがって、波長ずれの許
容値は約３割拡大した。また更に、ウェハ上の照度低下
は殆ど認められなかった。
【００４０】次に、周期長の異なる二つのブロックを積
層して形成された反射マスクと、直線的に多層膜の周期
長が変化している反射マスクとの、中心波長ずれの許容
値の拡大量とウェハ上照度の低下量の関係を図１１に示
す。なお、この図１１は、多層膜の周期長が一定のモリ
ブデン／シリコンの多層膜を用いた反射マスクをウェハ
ーの照度率１００％に規格化して示している。
【００４１】図１１に示す二つの曲線は、照度ムラの許
容値が１％の場合と２％の場合の反射マスクの任意の位
置における中心波長のずれの許容値と、ウェハーへの照
度との関係を示す。このグラフの右上の方に行くほど、
ウェハ上の照度は高く、波長ずれの許容値は大きいので
好ましい。そして、それぞれの曲線のＡ１又はＡ２を出
発点にして、矢印１００ａ、又は矢印１００ｃの方向側
は、多層膜の周期長を直線的に変化させた場合における
関係を示している。図中では、Ｇの符号で示している部
分である。なお、Ａ１又はＡ２からこの曲線上を矢印１
００ａ又は１００ｃの方向に遠ざかるにつれて、基板側
と表面側との周期長の差が大きくなった場合を示してい
る。
【００４２】一方、それぞれの曲線のＡ１又はＡ２を出
発点にして、矢印１００ｂ又は１００ｄの方向側は、２
つの異なる周期長の多層膜のブロックを有した場合のウ
ェハー上への照度と中心波長のずれの許容値との関係を
示している。図中ではＤの符号で示している部分であ
る。なお、Ａ１又はＡ２からこの曲線上を矢印１００ｂ
又は１００ｄの方向に遠ざかるにつれて、２つのブロッ
クにおける周期長の差は大きくなる。そして、それぞれ
の曲線Ａ１又はＡ２の所は、周期長が一定の多層膜を示
している。
【００４３】ところで、二つの異なる周期長の多層膜を
ブロック単位に分割する方法と、直接的に周期長を変化
させる方法とでは、異なる挙動を示す。各々の反射マス
ク上の位置における中心反射波長のずれ量の許容値がさ
ほど大きくなくても良い場合には、直線的に周期長を変
化させて形成された反射マスクを用いる方が、反射率の
低下もほとんど無く、そして、反射率の半値幅も拡大す
ることができるので、効果が大きい。
【００４４】また、それぞれの反射マスク上の位置にお
ける中心反射波長のずれ量の許容値を大きくしたい場合
には、逆に二つの異なる周期長の多層膜ブロックを積層
した反射マスクを用いた方が有利になる。この図１１を
用いて、ウェハ上の照度低下と波長ずれの許容値拡大と
を勘案して、最適なパラメータを選択することが出来
る。
【００４５】また、この様な反射マスクを用いた露光装
置は、集積回路の製造時にも大きく効果をもたらす。本
発明の実施の形態に示した露光装置を用いた半導体集積
回路の製造工程の例を示す。半導体集積回路の製造方法
は、ウェハ準備工程、マスク準備工程、ウェハプロセッ
シング工程、チップ組立工程、チップ検査工程からな
る。この製造工程中、ウェハプロセッシング工程は薄膜
形成工程、酸化工程、レジスト塗布工程、露光工程、エ
ッチング工程、イオン注入工程、レジスト剥離工程、洗
浄工程からなっている。この露光工程に本発明の実施の
形態に示した露光装置を用いて半導体デバイス製造を行
ったところ、線幅を高精度にウェハー上に転写すること
ができ、良品率が向上した。
【００４６】次に、本発明に係る実施例を例示する。
【００４７】
【実施例１】厚さ１０ｍｍ、直径８インチのシリコン基
板の表面を研磨加工して、表面粗さＲＭＳ値で０．２ｎ
ｍの平面に加工した。この上に、イオンビームスパッタ
リングによりモリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）
層を交互に積層してモリブデンとシリコンの交互多層膜
を形成した。最初の25層対の周期長は６．５ｎｍとし、
その上に周期長６．９ｎｍで更に２５層対積層した。
【００４８】なお、面内の膜厚分布の均一性を向上する
ために、基板の直前に膜厚補正板を設置して成膜を行っ
た。このようにして、全体で50層対からなり、第１のブ
ロックと第２のブロックの間で周期長が０．４ｎｍだけ
異なるモリブデンとシリコンの交互多層膜形成した。な
お、この多層膜の最上層はモリブデン層とした。この多
層膜の反射特性を測定したところ、図７に示した計算値
とほぼ同一の特性を示した。
【００４９】この段階で多層膜の反射中心波長の面内均
一性を評価した。ウェハ上の照度ムラ±１％を確保する
ためには、図８に示すように、中心波長の分布は１３．
４ｎｍ±０．０５７ｎｍ以内（±０．４３％以内）が許
容値であった。通常の一定周期長のモリブデンとシリコ
ンの交互多層膜を用いた場合は、中心波長の分布は１
３．４ｎｍ±０．０３３ｎｍ以内（±０．２５％以内）
が許容値であったので、中心波長分布の許容値は約7割
大きく取ることが出来た。その結果、多層膜製造工程の
歩留まりが大幅に向上した。
【００５０】吸収体層の形成には、電解メッキによる方
法を用いた。（K.Murakami et al,Jpn. J. Appl. Phy
s., Vol. 34 (1995) P. 6696参照）上記のモリブデンと
シリコンの交互多層膜の上にフォトレジストを塗布し、
電子ビームで回路パターンを描画して現像した後、電解
メッキによりニッケルからなる厚さ１００ｎｍの吸収体
層を形成し、最後にフォトレジストを剥離して、図１に
示すような反射マスクを完成した。
【００５１】
【実施例２】厚さ２０ｍｍ、２３０ｍｍ×２３０ｍｍの
角形のガラス基板の表面を研磨加工して、表面粗さＲＭ
Ｓ値で０．２ｎｍの平面に加工した。ガラス材料には、
コーニング社製の低熱膨張ガラスであるＵＬＥを用い
た。この上に、高周波マグネトロンスパッタリングによ
りモリブデン層とシリコン層を交互に積層してモリブデ
ンとシリコンの交互多層膜を形成した。最初の１層対の
周期長は６．６８ｎｍとし、積層するに従って直線上に
周期長を増加させ、最上層の層対の周期長は７．０８ｎ
ｍとなるようにした。
【００５２】なお、面内の膜厚分布の均一性を向上する
ために、基板の直前に膜厚補正板を設置して成膜を行っ
た。このようにして、全体で50層対からなり、基板側か
ら表面へ向かって周期長が直線的に増加し、最下層と最
上層の層対の周期長が０．４ｎｍ異なるモリブデンとシ
リコンの交互多層膜を形成した。この多層膜の最上層は
シリコン層とした。この多層膜の反射特性を測定したと
ころ、図９に示した計算値とほぼ同一の特性を示した。
【００５３】この段階で多層膜の反射中心波長の面内均
一性を評価した。ウェハ上の照度ムラ±２％を確保する
ためには、図１０に示すように、中心波長の分布は１
３．４ｎｍ±０．０６２ｎｍ以内（±０．４６％以内）
が許容値であった。通常の一定周期のモリブデンとシリ
コンの交互多層膜を用いた場合は、中心波長の分布は１
３．４ｎｍ±０．０４６ｎｍ以内（±０．３４％以内）
が許容値であったので、中心波長分布の許容値は約3割
大きく取ることが出来た。その結果、多層膜製造工程の
歩留まりが大幅に向上した。
【００５４】吸収体の形成には、ドライエッチングによ
る加工法を用いた。（押野哲也 他、特願平5-185739参
照）上記のモリブデンとシリコンの交互多層膜の上に、
高周波マグネトロンスパッタリングにより、厚さ１０ｎ
ｍmの炭素（Ｃ）からなる中間層を形成した後、続けて
吸収体層となる厚さ１００ｎｍのタングステン（Ｗ）層
を形成した。中間層は、吸収体層をエッチングする際
に、多層膜にダメージが入るのを防ぐ役割を果たす。こ
の上にフォトレジストを塗布し、電子ビーム描画して現
像した後、ＲＩＥ（Reactive Dry Etching）装置を用い
てドライエッチング加工を行った。Ｗ層のエッチングに
はＣＦ４を主成分とする反応ガスを用い、炭素層のエッ
チングには酸素ガスを用いた。最後にフォトレジストを
剥離して、図１に示すような反射マスクを完成した。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、反射マスクに使用する
多層膜の反射中心波長の面内分布の許容誤差を従来のも
のよりも大きく取ることが出来るので、反射マスク製造
の歩留まりが向上し、製造コストを低減することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】：本発明による反射マスクの実勢の形態を示す
概略図
【図２】：本発明による反射マスクにおいて、積層方向
に多層膜の周期長を変化させた様子を示す図。
【図３】：本発明による反射マスクを用いた露光装置の
概略構成図。
【図４】：従来のモリブデンとシリコンの交互多層膜ミ
ラーの反射率曲線を示した図。
【図５】：6枚のモリブデンとシリコンの交互多層膜ミ
ラーを用いた光学系の透過率曲線を示した図。
【図６】：図５に示す透過率特性を有する光学系と、図
４に示す反射率特性を有する反射マスクの反射中心波長
がずれたときの、ウェハ上照度の変化を示した図。
【図７】二つの異なる周期長のブロックを積層してなる
Mo/Si多層膜の反射率曲線を示した図。（二つの異なる
周期長のブロックを積層してなるMo/Si多層膜を用いた
場合）
【図８】：図５に示す透過率特性を有する光学系と、図
７に示した反射率特性を有する反射マスクの反射中心波
長がずれたときの、ウェハ上照度の変化を示した図。
【図９】：直線的に周期長を変化させながら積層してな
るモリブデンとシリコンの交互多層膜の反射率曲線を示
した図。
【図１０】：図５に示す透過率特性を有した光学系と図
９に示す反射率特性を有した反射マスクの反射中心波長
がずれたときの、ウェハ上照度の変化を示した図。
【図１１】：本発明による反射マスクの中心波長ずれの
許容値の拡大量とウェハ上の照度の低下量の関係を示す
図
【主要部分の符号の説明】 １・・・基板 ２・・・多層膜 ３・・・吸収体層 ９・・・ステージ １０・・・ウェハー １１・・・隔壁 １２・・・ノズル １４・・・放物面鏡 １５・・・コンデンサミラー １８・・・反射マスク １９・・・投影系 ２０・・・真空チャンバー ９０・・・レーザ光源 ９１・・・キセノンガス供給手段 １０１・・・排気手段 １１０・・・隔壁内排気手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に所定の波長の軟Ｘ線を反射する
    多層膜と、所定の回路パターン形状を有する吸収体層と
    が形成されてなる反射マスクにおいて、 前記多層膜は、積層方向に周期長が一定ではなく異なっ
    ていることを特徴とする反射マスク。
  2. 【請求項２】 前記多層膜は、同じ周期長を有した多層
    膜からなる多層膜ブロックが複数積層してなり、かつ前
    記多層膜ブロック同士は互いに異なる周期長を有するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の反射マスク。
  3. 【請求項３】前記多層膜は、積層方向において周期長が
    積層された順番に順次変化していることを特徴とする請
    求項１に記載の反射マスク。
  4. 【請求項４】 光源からの電磁波をマスクに照射する照
    明光学系と、前記マスクに形成されたパターンをウェハ
    ー上に結像する投影光学系を有した露光装置において、 前記マスクは、少なくとも基板上に所定の波長の軟Ｘ線
    を反射する多層膜と、所定の回路パターン形状を有する
    前記電磁波を吸収する吸収体層が形成され、前記多層膜
    は、積層方向に周期長が一定ではなく異なっていること
    を特徴とする露光装置。
  5. 【請求項５】 マスクに形成されたパターンをウェハー
    に転写して、集積回路の回路パターンを形成する集積回
    路の製造方法において、 前記マスクは、基板上に所定の波長の軟Ｘ線を反射する
    多層膜と、所定の回路パターン形状を有する吸収体層と
    が形成され、かつ前記多層膜は、積層方向に周期長が一
    定ではなく異なっていることを特徴とする集積回路の製
    造方法。
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