JP3047541B2 - 反射型マスクおよび欠陥修正方法 - Google Patents
反射型マスクおよび欠陥修正方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
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- G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子のリソグラ
フィ工程における投影露光装置用の反射型マスクに係
り、特にＸ線用の反射型マスクに関する。
フィ工程における投影露光装置用の反射型マスクに係
り、特にＸ線用の反射型マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】マスク上に描かれた半導体素子等の回路
パターンをウェハ上に転写する投影露光装置には、微細
なパターンの転写を行なうために、高い解像力が要求さ
れる。一般に、投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きいほ
ど、あるいは露光波長が短いほど解像力は向上する。こ
こで、ＮＡを大きくする方法はパターン転写時に焦点深
度の低下をもたらすので、その大きさには限界がある。
一方、Ｘ線領域では物質の屈折率が１に極めて近いの
で、屈折型レンズの使用は困難であり、反射型光学系を
使用する必要がある。近年、屈折率の異なる２種類の物
質の薄膜を交互に多数積層した多層膜鏡が実用化され、
Ｘ線の直入射反射が可能となってきた。そこで、投影露
光装置の光源としてＸ線を使用し、解像力を向上させる
検討が盛んに行なわれている。
パターンをウェハ上に転写する投影露光装置には、微細
なパターンの転写を行なうために、高い解像力が要求さ
れる。一般に、投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きいほ
ど、あるいは露光波長が短いほど解像力は向上する。こ
こで、ＮＡを大きくする方法はパターン転写時に焦点深
度の低下をもたらすので、その大きさには限界がある。
一方、Ｘ線領域では物質の屈折率が１に極めて近いの
で、屈折型レンズの使用は困難であり、反射型光学系を
使用する必要がある。近年、屈折率の異なる２種類の物
質の薄膜を交互に多数積層した多層膜鏡が実用化され、
Ｘ線の直入射反射が可能となってきた。そこで、投影露
光装置の光源としてＸ線を使用し、解像力を向上させる
検討が盛んに行なわれている。
【０００３】上記のＸ線投影露光装置に使用されるマス
クには、透過型と反射型がある。透過型マスクは、Ｘ線
を透過する軽元素のメンブレンを基板とし、その上にＸ
線を吸収する重金属でパターンを形成したものである。
しかし、Ｘ線の吸収係数は極めて大きいので、このよう
な透過型マスクでは、基板厚さを１μｍ以下と非常に薄
くしなければならない。この場合、応力歪によるパター
ン配列精度の低下や取扱いが不便等の問題がある。
クには、透過型と反射型がある。透過型マスクは、Ｘ線
を透過する軽元素のメンブレンを基板とし、その上にＸ
線を吸収する重金属でパターンを形成したものである。
しかし、Ｘ線の吸収係数は極めて大きいので、このよう
な透過型マスクでは、基板厚さを１μｍ以下と非常に薄
くしなければならない。この場合、応力歪によるパター
ン配列精度の低下や取扱いが不便等の問題がある。
【０００４】そこで、特開昭64−4021号公報に記載のよ
うな、多層膜鏡によって形成した反射型マスクが提案さ
れている。図６は、従来の反射型マスクの構成を示す。
十分な厚さをもつ基板１の上に、重元素を主とする物質
と軽元素を主とする物質を交互に多数積層した多層膜２
を形成する。この多層膜は垂直入射のＸ線に対して、高
い反射率を有する。多層膜の一部はパターンに応じて除
去されており、Ｘ線の非反射部を構成している。図７
は、従来の反射型マスクの他の構成を示す。基板１の上
に積層した多層膜２をＸ線の反射部とし、Ｘ線の吸収層
８で多層膜の一部をおおって非反射部を構成している。
うな、多層膜鏡によって形成した反射型マスクが提案さ
れている。図６は、従来の反射型マスクの構成を示す。
十分な厚さをもつ基板１の上に、重元素を主とする物質
と軽元素を主とする物質を交互に多数積層した多層膜２
を形成する。この多層膜は垂直入射のＸ線に対して、高
い反射率を有する。多層膜の一部はパターンに応じて除
去されており、Ｘ線の非反射部を構成している。図７
は、従来の反射型マスクの他の構成を示す。基板１の上
に積層した多層膜２をＸ線の反射部とし、Ｘ線の吸収層
８で多層膜の一部をおおって非反射部を構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、反射型
マスクでは基板が厚いので、パターンの歪が発生しにく
くなるとともに、取扱いが容易である。しかし、多層膜
の製作工程では、１００mm角程度の反射面内にわたっ
て、厚さ数ｎｍの薄膜を数十層ないし数百層積層する必
要がある。この場合、反射面内で微小な欠陥がいくつか
生じ、所定の反射率が得られない可能性が大きい。この
ような反射型マスクの欠陥は、パターン転写において致
命的であるが、従来の反射型マスクでは、欠陥修正に関
して何ら配慮されていなかった。
マスクでは基板が厚いので、パターンの歪が発生しにく
くなるとともに、取扱いが容易である。しかし、多層膜
の製作工程では、１００mm角程度の反射面内にわたっ
て、厚さ数ｎｍの薄膜を数十層ないし数百層積層する必
要がある。この場合、反射面内で微小な欠陥がいくつか
生じ、所定の反射率が得られない可能性が大きい。この
ような反射型マスクの欠陥は、パターン転写において致
命的であるが、従来の反射型マスクでは、欠陥修正に関
して何ら配慮されていなかった。
【０００６】本発明の目的は、欠陥修正を容易に行なう
ことができる反射型マスクを提供することである。
ことができる反射型マスクを提供することである。
【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、本発明の反射型マスクは、基板上に、Ｘ線の反射部
とＸ線を吸収する中間部およびＸ線の反射部を前記の順
に形成し、前記上層の反射部をパターンに応じて形成し
たものである。また、本発明の反射型マスクは、基板上
に、Ｘ線の反射部と中間部およびＸ線の反射部を前記の
順に形成し、前記上層の反射部上に、Ｘ線の吸収部をパ
ターンに応じて形成したものである。さらに、本発明に
おける反射型マスクの修正方法は、前記上層の反射部の
欠陥部分を除去する工程と、該欠陥部分位置の前記中間
部を除去する工程とを含むようにしたものである。
に、本発明の反射型マスクは、基板上に、Ｘ線の反射部
とＸ線を吸収する中間部およびＸ線の反射部を前記の順
に形成し、前記上層の反射部をパターンに応じて形成し
たものである。また、本発明の反射型マスクは、基板上
に、Ｘ線の反射部と中間部およびＸ線の反射部を前記の
順に形成し、前記上層の反射部上に、Ｘ線の吸収部をパ
ターンに応じて形成したものである。さらに、本発明に
おける反射型マスクの修正方法は、前記上層の反射部の
欠陥部分を除去する工程と、該欠陥部分位置の前記中間
部を除去する工程とを含むようにしたものである。
【０００８】
【作用】多層膜の欠陥は、反射面内においてランダムに
発生するので、上層の多層膜反射部と下層の多層膜反射
部が反射面内の同一位置において欠陥を含む確率は極め
て小さい。したがって、上層の多層膜反射部に欠陥があ
る場合、下層の多層膜反射部を露出させることにより、
欠陥の修正が可能である。
発生するので、上層の多層膜反射部と下層の多層膜反射
部が反射面内の同一位置において欠陥を含む確率は極め
て小さい。したがって、上層の多層膜反射部に欠陥があ
る場合、下層の多層膜反射部を露出させることにより、
欠陥の修正が可能である。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の反射型マスクの第１の実施
例を示す。基板１は厚さ５mmのＳｉＣであり、表面粗さ
ｒｍｓ値０.３ｎｍ に光学研磨されている。多層膜反射
部２は、厚さ２.５ｎｍのＭｏ薄膜と、厚さ４.２ｎｍの
Ｓｉ薄膜を、交互に各々５０層積層したものである。こ
の多層膜反射部は、露光波長１４ｎｍ，入射角５°のＸ
線に対して反射率５０％を示す。中間部３は、厚さ２８
ｎｍのＡｕであり、上記のＸ線に対する透過率は１０％
である。多層膜反射部４は、パターンに応じた形状を有
しており、深さ方向においては多層膜反射部２と同一の
構成となっている。したがって、多層膜反射部４に入射
するＸ線は、反射率５０％で外部へ放射される。一方、
中間部３に入射し、下層の多層膜反射部２で反射されて
外部へ放射されるＸ線は、中間部を２回通過する。した
がって、マスクコントラストは１００となり、実用上十
分大きい値が得られる。
例を示す。基板１は厚さ５mmのＳｉＣであり、表面粗さ
ｒｍｓ値０.３ｎｍ に光学研磨されている。多層膜反射
部２は、厚さ２.５ｎｍのＭｏ薄膜と、厚さ４.２ｎｍの
Ｓｉ薄膜を、交互に各々５０層積層したものである。こ
の多層膜反射部は、露光波長１４ｎｍ，入射角５°のＸ
線に対して反射率５０％を示す。中間部３は、厚さ２８
ｎｍのＡｕであり、上記のＸ線に対する透過率は１０％
である。多層膜反射部４は、パターンに応じた形状を有
しており、深さ方向においては多層膜反射部２と同一の
構成となっている。したがって、多層膜反射部４に入射
するＸ線は、反射率５０％で外部へ放射される。一方、
中間部３に入射し、下層の多層膜反射部２で反射されて
外部へ放射されるＸ線は、中間部を２回通過する。した
がって、マスクコントラストは１００となり、実用上十
分大きい値が得られる。
【００１０】図２は、前記第１の反射型マスクに関し
て、製造方法の実施例を示す。基板１の上に、マグネト
ロンスパッタ装置を用い、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜反射部２、
Ａｕの中間部３、およびＭｏ／Ｓｉ多層膜反射部４を順
に形成した。その後、レジスト膜５を塗布し、図２
（ａ）の構造を得た。レジスト膜は、後述の工程におい
て耐エッチング性を高めるために、多層構造とすること
が好適である。ここでは、厚さ１.５μｍ のハードベー
クしたフォトレジスト、厚さ０.０８μｍ のＴｉＳｉ、
および厚さ０.３μｍ のＰＭＭＡを積層した３層レジス
ト膜を使用した。次に電子ビーム描画にてレジスト膜に
パターンを形成し、図２（ｂ）の構造を得た。ウェハ上
の回路パターンの最小寸法が０.１μｍ 、Ｘ線投影露光
装置の倍率が１／５の場合、マスクパターンの最小寸法
は０.５μｍ となるが、この程度のパターンは容易に描
画できる。なお、ＴｉＳｉ層はＣＨＦ3 による反応性イ
オンエッチングで、フォトレジスト層はＯ2 による反応
性イオンエッチングでそれぞれ除去した。次に、レジス
ト膜５をマスクとして、多層膜反射部４をＣＦ4−Ｏ2に
よるプラズマエッチングで除去し、図２（ｃ）の構造を
得た。最後に、レジスト膜５をＯ2 プラズマアッシャに
より除去し、図２（ｄ）に示す反射型マスクを得た。
て、製造方法の実施例を示す。基板１の上に、マグネト
ロンスパッタ装置を用い、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜反射部２、
Ａｕの中間部３、およびＭｏ／Ｓｉ多層膜反射部４を順
に形成した。その後、レジスト膜５を塗布し、図２
（ａ）の構造を得た。レジスト膜は、後述の工程におい
て耐エッチング性を高めるために、多層構造とすること
が好適である。ここでは、厚さ１.５μｍ のハードベー
クしたフォトレジスト、厚さ０.０８μｍ のＴｉＳｉ、
および厚さ０.３μｍ のＰＭＭＡを積層した３層レジス
ト膜を使用した。次に電子ビーム描画にてレジスト膜に
パターンを形成し、図２（ｂ）の構造を得た。ウェハ上
の回路パターンの最小寸法が０.１μｍ 、Ｘ線投影露光
装置の倍率が１／５の場合、マスクパターンの最小寸法
は０.５μｍ となるが、この程度のパターンは容易に描
画できる。なお、ＴｉＳｉ層はＣＨＦ3 による反応性イ
オンエッチングで、フォトレジスト層はＯ2 による反応
性イオンエッチングでそれぞれ除去した。次に、レジス
ト膜５をマスクとして、多層膜反射部４をＣＦ4−Ｏ2に
よるプラズマエッチングで除去し、図２（ｃ）の構造を
得た。最後に、レジスト膜５をＯ2 プラズマアッシャに
より除去し、図２（ｄ）に示す反射型マスクを得た。
【００１１】図３は、前記第１の反射型マスクに関し
て、多層膜反射部の欠陥修正方法の実施例を示す。ま
ず、マスク表面にレジスト膜５を塗布し、上層の多層膜
反射部４の欠陥部分６を電子ビームで描画し、図３
（ａ）の構造を得た。レジスト膜とエッチングは前述の
マスク製造方法と同一のものを使用した。ここで、残存
しているレジスト膜は、後述のエッチング工程における
マスクとなる。次に、欠陥部分を含む多層膜反射部４を
ＣＦ4−Ｏ2によるプラズマエッチングで除去し、図３
（ｂ）の構造を得た。その後、Ａｕの中間部３をＡｒに
よるスパッタエッチングで除去し、図３（ｃ）の構造を
得た。最後に、レジスト膜５をＯ2 プラズマアッシャに
より除去し、図３（ｄ）に示すように欠陥を修正した反
射型マスクを得た。中間部のスパッタエッチングは低パ
ワーで行なったので、下層の多層膜反射部２の露出部分
７に損傷が生じることなく、上層の多層膜反射部４と同
一の反射率が得られた。なお、露光波長λ＝１４ｎｍに
おいて、中間部の厚さは前述の様に２８ｎｍであり、λ
／２の整数倍となっている。したがって、上層の多層膜
反射部と下層の多層膜反射部で反射されたＸ線の位相は
同一であり、欠陥を修正した反射型マスクを用いてパタ
ーンを転写したところ、無欠陥の反射型マスクを用いた
場合と同一の転写結果が得られた。
て、多層膜反射部の欠陥修正方法の実施例を示す。ま
ず、マスク表面にレジスト膜５を塗布し、上層の多層膜
反射部４の欠陥部分６を電子ビームで描画し、図３
（ａ）の構造を得た。レジスト膜とエッチングは前述の
マスク製造方法と同一のものを使用した。ここで、残存
しているレジスト膜は、後述のエッチング工程における
マスクとなる。次に、欠陥部分を含む多層膜反射部４を
ＣＦ4−Ｏ2によるプラズマエッチングで除去し、図３
（ｂ）の構造を得た。その後、Ａｕの中間部３をＡｒに
よるスパッタエッチングで除去し、図３（ｃ）の構造を
得た。最後に、レジスト膜５をＯ2 プラズマアッシャに
より除去し、図３（ｄ）に示すように欠陥を修正した反
射型マスクを得た。中間部のスパッタエッチングは低パ
ワーで行なったので、下層の多層膜反射部２の露出部分
７に損傷が生じることなく、上層の多層膜反射部４と同
一の反射率が得られた。なお、露光波長λ＝１４ｎｍに
おいて、中間部の厚さは前述の様に２８ｎｍであり、λ
／２の整数倍となっている。したがって、上層の多層膜
反射部と下層の多層膜反射部で反射されたＸ線の位相は
同一であり、欠陥を修正した反射型マスクを用いてパタ
ーンを転写したところ、無欠陥の反射型マスクを用いた
場合と同一の転写結果が得られた。
【００１２】次に、本発明の第２の実施例を図４を用い
て説明する。基板上１の上にＭｏ／Ｓｉ多層膜反射部
２、Ａｕの中間部３、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜反射部４が形成
されている。これらの構成は、前述の第１の実施例と同
一である。本実施例では、上層の多層膜反射部４は、パ
ターンに応じた形状を有する厚さ１００ｎｍのＡｕの吸
収体１０で覆われている。したがって、反射型マスクに
入射したＸ線は、多層膜反射部４でのみ反射される。こ
の反射型マスクは、前記第１の反射型マスクと同様にし
て製造できる。また、この反射型マスクにおける多層膜
反射部４の欠陥修正は、前記の第１の反射型マスクと同
様に行なうことができる。
て説明する。基板上１の上にＭｏ／Ｓｉ多層膜反射部
２、Ａｕの中間部３、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜反射部４が形成
されている。これらの構成は、前述の第１の実施例と同
一である。本実施例では、上層の多層膜反射部４は、パ
ターンに応じた形状を有する厚さ１００ｎｍのＡｕの吸
収体１０で覆われている。したがって、反射型マスクに
入射したＸ線は、多層膜反射部４でのみ反射される。こ
の反射型マスクは、前記第１の反射型マスクと同様にし
て製造できる。また、この反射型マスクにおける多層膜
反射部４の欠陥修正は、前記の第１の反射型マスクと同
様に行なうことができる。
【００１３】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。基板としては、Ｓｉ，溶融石英などの
平滑加工しやすい材料が考えられる。また、多層膜の構
成材料としては、Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｅなどの重
元素とＢｅ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉなどの軽元素を組み合わせて
もよい。また、多層膜の形成法としては、イオンビーム
スパッタ法，電子ビーム蒸着法，ＣＶＤ法などを使用し
てもよい。さらに、パターンの形成方法としては、電子
ビーム描画の他に、収束イオンビーム，水銀ランプやエ
キシマレーザによる光学露光も考えられる。
るものではない。基板としては、Ｓｉ，溶融石英などの
平滑加工しやすい材料が考えられる。また、多層膜の構
成材料としては、Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｅなどの重
元素とＢｅ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉなどの軽元素を組み合わせて
もよい。また、多層膜の形成法としては、イオンビーム
スパッタ法，電子ビーム蒸着法，ＣＶＤ法などを使用し
てもよい。さらに、パターンの形成方法としては、電子
ビーム描画の他に、収束イオンビーム，水銀ランプやエ
キシマレーザによる光学露光も考えられる。
【００１４】また、本発明は、半導体集積回路製作用の
反射型マスクの他に、反射面にパターンを有する多層膜
光学素子にも適用できる。この多層膜光学素子として
は、例えば反射型フレネルゾーンプレートがある。
反射型マスクの他に、反射面にパターンを有する多層膜
光学素子にも適用できる。この多層膜光学素子として
は、例えば反射型フレネルゾーンプレートがある。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
反射型マスクの欠陥修正を容易に行なうことができ、リ
ソグラフィコスト低減の効果が大きい。
反射型マスクの欠陥修正を容易に行なうことができ、リ
ソグラフィコスト低減の効果が大きい。
【図１】本発明の第１の実施例のマスクの構成を説明す
る図である。
る図である。
【図２】本発明の第１の実施例のマスクの製造方法を説
明する図である。
明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例のマスクの修正方法を説
明する図である。
明する図である。
【図４】本発明の第２の実施例のマスクの構成を説明す
る図である。
る図である。
【図５】従来のマスクの構成を説明する図である。
【図６】従来のマスクの他の構成を説明する図である。
１…基板、２…多層膜、３…中間部、４…多層膜、５…
レジスト膜、６…上層の多層膜の欠陥部分、７…下層の
多層膜の露出部分、８…吸収体。
レジスト膜、６…上層の多層膜の欠陥部分、７…下層の
多層膜の露出部分、８…吸収体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−4021（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−291418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16
Claims (4)
- 【請求項１】 マスク基板上にＸ線を反射する第１の層
と、前記Ｘ線を反射する第１の層上に形成された中間層
と、前記中間層上に形成されたＸ線を反射する第２の層
が形成されていることを特徴とするＸ線露光用の反射型
マスク。 - 【請求項２】 前記Ｘ線を反射する第１の層と前記Ｘ線を
反射する第１の層と前記Ｘ線を反射する第２の層は、屈
折率の異なる二種類の薄膜を交互に積層した多層膜であ
ることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。 - 【請求項３】 前記Ｘ線を反射する第１の層と前記Ｘ線を
反射する第２の層は共にMo/Siの多層膜で形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。 - 【請求項４】 マスク基板上にＸ線を反射する第１の層
と、前記Ｘ線を反射する第１の層上に形成された中間層
と、前記中間層上に形成されたＸ線を反射する第２の層
が形成されたＸ線露光用の反射型マスクのＸ線を反射す
る第２の層に欠陥を有する場合、該欠陥部分を含む第２
の層および該欠陥部分を含む第２の層の下に存在する中
間層を除去する工程を含むことを特徴とする欠陥修正方
法。
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