JP2675263B2 - 反射型マスクを用いた露光装置および露光方法 - Google Patents

反射型マスクを用いた露光装置および露光方法

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、軟X線や真空紫外線を
用いたリソグラフィーに好適な、反射型マスクを用いた
露光装置や露光方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、X線を使用した露光装置や露光方
に用いられる反射型マスクのX線反射部としては、単
結晶板が用いられていた(特願昭52−54126
号)。しかしこのX線露光用の反射型マスクは、単結晶
のBragg回折を利用するため、X線入射を斜入射と
しなくてはならず、マスクによるエネルギロスも大きか
った。その結果、またマスク面積が非常に大きくなり、
大きいゆえに平面性よく均一に作成するのが困難であ
る、射光の利用効率が低い等の問題が生じていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来例
の問題点に鑑み、露光装置の大幅な小型化や、露光転写
の高精度化を達成することを目的とするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決しようとするもので、その要旨は光学定数の異なる2
種類の層を交互に積層した多層膜構造を有する反射層と
吸収体によるパターンとが基板上に形成された反射型マ
スクに対して、軟X線又は真空紫外線射する手段
と、該反射型マスクで反射された軟X線又は真空紫外線
露光基板射して露光基板パターンを結像する
投影光学系とを有することを特徴とする露光装置および
光学定数の異なる2種類の層を交互に積層した多層膜構
造を有する反射層と吸収体によるパターンとが基板上に
形成された反射型マスクに対して、軟X線又は真空紫外
射する工程と、該反射型マスクで反射された軟X
線又は真空紫外線露光基板射して露光基板
ターンを結像する工程とを有することを特徴とする露光
方法にある。 【0005】以下本発明を図面に基づき説明する。 【0006】図1は軟X線又は真空紫外線露光用多層
膜反射型マスクの構造の一例の摸式断面図である。 【0007】この多層膜反射型マスクは、図中に示すよ
うに平面の基板1上に第1の物質の層2,4…及び第2
の物質の層3,5…が交互に積層されて反射鏡部分が形
成され、その最上層の上に所望の形状にパターニングさ
れている軟X線・真空紫外線用の吸収体Aが配されてい
る。 【0008】各々の層の膜厚d1 ,d2 …は10A以上
であり、交互に等しい膜厚であって(d1 =d3 =…,
2 =d4 =…)も、全ての膜厚を変えても差しつかえ
ないが、それぞれの層中における軟X線・真空紫外線の
吸収による振幅の減少およびそれぞれの層の界面におけ
る反射光の位相の重なりによる反射光の強め合いの両者
を考慮し、反射鏡全体として最も高い反射率が得られる
ような厚さとすることが好ましい。各層の厚さは10Å
より小さい場合は界面における2つの物質の拡散の効果
により、反射鏡として高い反射率が得られず好ましくな
い。層数を増加させればさせるほど反射率は上昇する
が、その一方で製作上の困難さが発生してくる。そのた
め積層数は200層以内が好ましく用いられる。 【0009】吸収体は、軟X線・真空紫外線を吸収し、
高熱伝導性、低熱膨張性ならばどのようなものでもよい
が、具体的には線膨張率が5×10-5/deg以下であ
り、熱伝導率が0.1J/cm・s・deg以上である
ものがよい。それより大きな線膨張率、熱伝導率である
場合は、吸収体と多層構造の反射鏡とがずれたり剥離し
たりする問題が発生しやすい。このような吸収体をなす
物質としては、例えば、金、タンタル、タングステンな
どの金属、ケイ素などの半導体、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、窒化タンタルなどの絶縁体が好ましく用いられる。 【0010】図3は上記反射型マスクを用いた露光装置
の投影光学系の光路図である。 【0011】光学定数の異なる第1の物質の層2,4と
第2の物質の層3,5とを交互に積層した多層膜構造を
有する反射層と吸収体Aによる露光パターンとが基板1
上に形成された反射型マスクM0 に対して発散X線源か
ら発生し正入射で入射した軟X線はマスクM0 の反射部
を介して投影光学系に入り、凹面鏡M1 、凸面鏡M2
凹面鏡M3 の順に反射しマスクM0 の像を露光基板上に
結像するようにして露光パターンを転写し得るようにし
た露光装置及び露光方法である。 【0012】 【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。 実施例1 図2(a)に示す様に、基板1として面粗さがrms値
で10Å以下になるように研磨されたケイ素単結晶板を
用い、第1の層2,4…をなす物質としてルテニウム
(Ru)、第2の層3,5…をなす物質として炭化ケイ
素(SiC)を用い、1×10-6Pa以下の超高真空に
到達後、アルゴン圧力を5×10-1Paに保ち、スパッ
タ蒸着法により膜厚をそれぞれ29.8Å、33.9Å
として41層(Ru層21層、SiC:20層)積層
し、更にその上に保護膜Bとして炭素(C)を10Å積
層し多層積層板を得た。この場合、第1の層が屈折率の
実数部分が小であり第2の層が屈折率の実数部分が大で
ある。 【0013】次に図2(b)に示すように、この多層積
層板上にレジストとしてのPMMAの層を0.5μm厚
に形成し、EB描画により1.75μmライン&スペー
スのパターニングを行い、このPMMAよりなるパター
ン状レジストC上に軟X線吸収体である金(線膨張率
1.42×10-5/deg、熱伝導率3.16J/cm
・s・deg)をEB蒸着により0.1μm厚形成し
た。次にPMMAをハクリし、多層膜上に金パターンA
を得た(図2(c))。 【0014】次に作成した多層膜反射型マスクを用いて
軟X線露光を行った。 【0015】図3は投影光学系の光路図で、図中の軟X
線反射ミラーM1 ,M2 ,M3 はそれぞれ凹面鏡、凸面
鏡、凹面鏡であり、Wは露光基板を示している。M0
上記多層膜反射型マスクである。図中にその位置を示
す。発散X線源から発生しマスクM0 に対して1.7°
の角度(正入射)で入射した軟X線はマスクM0 の反射
部を介して投影光学系に入り、凹面鏡M1 、凸面鏡M
2 、凹面鏡M3 の順に反射し、マスクM0 の像を露光基
板W上に結像する。本投影光学系の仕様は投影倍率1/
5、有効Fナンバーが13、像面サイズが28×14m
2 、像高が20〜37mm、解像力が0.35μmで
ある。 【0016】光源には124Åの軟X線を用い、露光基
板WにはPMMA1μmを塗布した。軟X線を発生さ
せ、投影露光系により、露光基板W上のPMMAレジス
トを露光し現像を行ったところ、0.35μmライン&
スペースが解像した。 実施例2 実施例1と同様に研摩されたケイ素単結晶板1上に、第
1の層2,4…をなす物質として窒化タンタル(Ta
N)、第2の層3,5…をなす物質としてケイ素(S
i)を用い、1×10-6Pa以下の超高真空に到達後、
アルゴン圧力を5×10-1Paに保ち、スパッタ蒸着法
により膜厚をそれぞれ20.3Å、40.6Åとして、
41層(TaN:21層、Si:20層)積層し、更に
その上に保護膜Bとして炭素(C)を10積層した。
この場合、第1の層が屈折率の実数部分が小であり第2
の層が屈折率の実数部分が大である。 【0017】次に得られた多層積層板上にPMMA0.
5μmを形成しEB描画によりパターニングを行った。
このPMMAパターン上に軟X線吸収体であるタンタル
(Ta)(線膨張率6.3×10-6/deg、熱伝導率
0.575J/cm・s・deg)をEB蒸着により
0.1μm厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜
上にタンタルパターンAを得た。 【0018】ここで作製したマスクを用いて、実施例1
で示した縮小光学系により露光基板W上のPMMAを露
光した。その結果、0.35μmラインアンドスペース
が解像した。 実施例3 実施例1と同様に研摩されたケイ素単結晶板上に、第1
の層2,4…をなす物質としてパラジウム(Pd)、第
2の層3,5…をなす物質としてケイ素(Si)を用
い、1×10-6Pa以下の超高真空中においてEB蒸着
法により、膜厚をそれぞれ21.1Å、40.3Åとし
て、41層(Pd:21層、Si:20層)積層し、更
にその上に保護膜として炭素(C)を10Å積層した。
この場合、第1の層が屈折率の実数部分が小であり第2
の層が屈折率の実数部分が大である。 【0019】次に得られた多層積層板上にPMMA0.
5μmを形成しEB描画によりパターニングを行った。
このPMMAパターン上に軟X線吸収体であるケイ素
(Si)(線膨張率2.6×10-6/deg、熱伝導率
1.49J/cm・s・deg)をEB蒸着により0.
1μm厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜上に
ケイ素パターンAを得た。 【0020】ここで作製したマスクを用いて、実施例1
で示した縮小光学系により露光基板W上のPMMAを露
光した。その結果、0.35μmラインアンドスペース
が解像した。 【0021】尚本発明の実施例においては、図3に示し
た構成の1/5倍縮小光学系(0.35μm解像)を仮
定したが、もちろん他の仕様や構成の露光用光学系を使
用してもよい。 【0022】また実施例においては、多層膜の形成にお
いてEB蒸着法及びスパッタリング法を用いたが、これ
に限定されるものではなく、その他抵抗加熱、CVD、
反応性スパッタリング等のさまざまな薄膜を形成する方
法を用いることができる。また基板としてSi単結晶板
を用いたが、それに限らずガラス、溶融石英、炭化ケイ
素等の基板であってその表面が使用波長に比べて十分に
なめらかになるように研摩されたものであればよい。 【0023】 【発明の効果】本発明によれば、光学定数の異なる2つ
の物質を交互に積層した多層膜構造を有する反射層を反
射部として用いた反射型マスクを用いて露光基板に露光
を行うため、従来の単結晶のBragg回折を利用した
反射鏡のように軟X線または真空紫外線を水平方向から
斜入射させる必要がなく、マスクに対して正入射させる
ことが可能であり、軟X線又は真空紫外線の利用効率も
高い。その結果、露光装置の大幅な小型化や、露光転写
の高精度化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に用いられる軟X線・真空紫外線露光用
多層膜反射型マスクの基本断面図。 【図2】図2(a)(b)(c)は本発明に用いられる
多層膜反射マスクの作製工程図。 【図3】本発明の露光装置の投影光学系の光路図。 【符号の説明】 1 Si基板 2,4 第1の物質の層 3,5 第2の物質の層 A 軟X線・真空紫外線吸収体 B 保護膜 C レジスト(PMMA) M0 軟X線・真空紫外線露光用多層膜反射型マスク M1 凹型X線ミラー M2 凸型X線ミラー M3 凹型X線ミラー W 露光基板 d1 〜d4 各層の厚さ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.光学定数の異なる2種類の層を交互に積層した多層
    膜構造を有する反射層と吸収体によるパターンとが基板
    上に形成された反射型マスクに対して、軟X線又は真空
    紫外線射する手段と、該反射型マスクで反射された
    軟X線又は真空紫外線露光基板射して露光基板
    パターンを結像する投影光学系とを有することを特徴
    とする露光装置。 2.光学定数の異なる2種類の層を交互に積層した多層
    膜構造を有する反射層と吸収体によるパターンとが基板
    上に形成された反射型マスクに対して、軟X線又は真空
    紫外線射する工程と、該反射型マスクで反射された
    軟X線又は真空紫外線露光基板射して露光基板
    パターンを結像する工程とを有することを特徴とする
    露光方法。 3.前記投影光学系は、反射ミラーを備えた縮小投影光
    学系である請求項1記載の露光装置。 4.前記投影光学系は、反射型マスクから露光基板まで
    の光路に沿って順に、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡の3枚の
    反射ミラーを有する請求項3記載の露光装置。
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