JP3192533B2 - Optical element manufacturing method - Google Patents
Optical element manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、投影露光装置に用いる
Ｘ線用の反射型マスクや回折格子等の光学素子及びその
製造方法並びに反射型マスクの製造方法、回折格子の製
造方法及びフレネルゾーンプレートの製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element such as a reflection mask or a diffraction grating for X-rays used in a projection exposure apparatus, a method of manufacturing the same, a method of manufacturing a reflection mask, a method of manufacturing a diffraction grating, and a Fresnel zone. The present invention relates to a method for manufacturing a plate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マスク上に描かれた半導体素子の回路パ
ターン等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。し
かし、大きなＮＡ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。2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus for transferring a circuit pattern or the like of a semiconductor element drawn on a mask onto a wafer is required to have a high resolution in order to transfer a fine pattern. In general, the resolution increases as the numerical aperture (NA) of the projection optical system increases or as the exposure wavelength decreases. However, a large NA causes a reduction in the depth of focus during pattern transfer, and thus its size is limited.
【０００３】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、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ため、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
る検討が盛んに行われている。このような多層膜鏡を持
つＸ線用の反射型マスクについては、特開昭６４−４０
２１号公報に記載されている。On the other hand, in the X-ray region, since the refractive index of a substance is very close to 1, it is difficult to use a refraction lens, and it is necessary to use a reflection type optical system. In recent years, a multilayer mirror in which a large number of thin films of two kinds of substances having different refractive indexes are alternately laminated has been put into practical use, and it has become possible to directly reflect X-rays. Therefore, X-rays are used as a light source of a projection exposure apparatus. Investigations to improve the resolution have been actively conducted. A reflective mask for X-rays having such a multilayer mirror is disclosed in JP-A-64-40.
No. 21.
【０００４】図２は、従来の反射型マスクの製造方法を
示す。まず図２（ａ）に示す如く、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
層膜は垂直入射に近いＸ線に対して、高い反射率を有す
る。この多層膜上にＸ線吸収体４を積層し、さらにその
上にレジストパターン３を形成する。次いで図２（ｂ）
に示す如く、レジストパターン３をマスクにして、Ｘ線
吸収体４’をドライエッチングにより形成する。次いで
レジストパターンを除去することにより、図２（ｃ）に
示すようなＸ線反射部とＸ線非反射部とを有する反射型
マスクが製造できる。FIG. 2 shows a method of manufacturing a conventional reflective mask. First, as shown in FIG. 2A, a multilayer film 2 is formed on a substrate 1 having a sufficient thickness by alternately stacking a large number of substances mainly composed of heavy elements and substances mainly composed of light elements. This multilayer film has a high reflectance for X-rays near normal incidence. An X-ray absorber 4 is laminated on the multilayer film, and a resist pattern 3 is formed thereon. Next, FIG.
As shown in (1), an X-ray absorber 4 'is formed by dry etching using the resist pattern 3 as a mask. Next, by removing the resist pattern, a reflective mask having an X-ray reflecting portion and an X-ray non-reflecting portion as shown in FIG. 2C can be manufactured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、多層
膜上のＸ線吸収体をドライエッチングにより加工するた
め、プラズマやイオンにより多層膜表面が損傷を受け、
Ｘ線の反射率が低下する問題があった。In the above prior art, since the X-ray absorber on the multilayer film is processed by dry etching, the surface of the multilayer film is damaged by plasma or ions.
There is a problem that the reflectivity of X-rays is reduced.
【０００６】本発明の目的は、高い反射率を持った、Ｘ
線用反射型マスク等の光学素子及びその製造方法並びに
高い反射率を持った反射型マスクの製造方法、回折格子
の製造方法及びフレネルゾーンプレートの製造方法を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a high reflectivity X
An object of the present invention is to provide an optical element such as a line reflective mask, a method for manufacturing the same, a method for manufacturing a reflective mask having a high reflectance, a method for manufacturing a diffraction grating, and a method for manufacturing a Fresnel zone plate.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学素子の製造方法は、基板上に、屈折率
の異なる少なくとも２種類の物質の薄膜を順次積層して
Ｘ線を反射する多層膜を形成し、この多層膜上に、Ｘ線
吸収体の所望のパターンをメッキ法を用いて形成するよ
うにしたものである。In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing an optical element according to the present invention provides a method of manufacturing an optical element, comprising the steps of sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate and applying X-rays. A reflective multilayer film is formed, and a desired pattern of an X-ray absorber is formed on the multilayer film by using a plating method.
【０００８】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の反射型マスクの製造方法は、基板上に、屈折率の異
なる少なくとも２種類の物質の薄膜を順次積層してＸ線
を反射する多層膜を形成し、この多層膜上に、Ｘ線吸収
体の所望のパターンをメッキ法を用いて形成するように
したものである。Further, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a reflective mask according to the present invention is directed to a multilayer mask for reflecting X-rays by sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate. A film is formed, and a desired pattern of the X-ray absorber is formed on the multilayer film by using a plating method.
【０００９】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の回折格子の製造方法は、基板上に、屈折率の異なる
少なくとも２種類の物質の薄膜を順次積層してＸ線を反
射する多層膜を形成し、この多層膜上に、Ｘ線吸収体の
所望のパターンをメッキ法を用いて形成するようにした
ものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a diffraction grating according to the present invention is directed to a multilayer film for reflecting X-rays by sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate. Is formed, and a desired pattern of the X-ray absorber is formed on the multilayer film by using a plating method.
【００１０】さらに、上記目的を達成するために、本発
明のフレネルゾーンプレートの製造方法は、基板上に、
屈折率の異なる少なくとも２種類の物質の薄膜を順次積
層してＸ線を反射する多層膜を形成し、この多層膜上
に、Ｘ線吸収体の所望のパターンをメッキ法を用いて形
成するようにしたものである。Further, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a Fresnel zone plate according to the present invention comprises the steps of:
Thin films of at least two kinds of substances having different refractive indices are sequentially laminated to form a multilayer film for reflecting X-rays, and a desired pattern of an X-ray absorber is formed on the multilayer film by plating. It was made.
【００１１】いずれの方法においても、多層膜を形成し
た後、多層膜上に、所望の材質のパターンを形成し、こ
のパターンをマスクとしてＸ線吸収体の所望のパターン
を形成することが好ましい。また、多層膜を構成する物
質の少なくとも一種類を導電性物質とし、多層膜の最上
層をこの導電性物質の薄膜とするか、或いは多層膜上に
導電性のメッキ基板を形成することにより、メッキを容
易に行うことができる。メッキは、電解メッキでも無電
解メッキでもよい。また、Ｘ線吸収体は、Ａｕ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｃｒ及びＰｂからなる群から選ばれた少なくとも
一種の材料であることが好ましい。In any of the methods, after forming the multilayer film, it is preferable to form a pattern of a desired material on the multilayer film, and to form a desired pattern of the X-ray absorber using the pattern as a mask. Further, at least one of the materials constituting the multilayer film is a conductive material, and the uppermost layer of the multilayer film is a thin film of this conductive material, or by forming a conductive plating substrate on the multilayer film, Plating can be easily performed. The plating may be electrolytic plating or electroless plating. Further, the X-ray absorber is made of Au, Ni,
It is preferably at least one material selected from the group consisting of Cu, Cr and Pb.
【００１２】さらにまた、上記目的を達成するために、
本発明の光学素子は、基板上に、屈折率の異なる少なく
とも２種類の物質の薄膜が順次積層された、Ｘ線を反射
する多層膜を配置し、この多層膜上に、導電性のメッキ
基板と、所望のパターンのＸ線吸収体を積層して構成し
たものである。Furthermore, in order to achieve the above object,
The optical element according to the present invention includes a multilayer film for reflecting X-rays, in which thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes are sequentially laminated on a substrate, and a conductive plating substrate is formed on the multilayer film. And an X-ray absorber having a desired pattern.
【００１３】[0013]
【作用】Ｘ線吸収体のパターンがドライエッチング工程
を用いることなく製造できるので、Ｘ線反射部の反射率
を劣化させることがない。そのため、反射したＸ線の強
度が高い。The pattern of the X-ray absorber can be manufactured without using a dry etching step, so that the reflectivity of the X-ray reflecting portion does not deteriorate. Therefore, the intensity of the reflected X-ray is high.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は、本発明の一実施例の反射型マスクの
製造方法を示す工程図である。基板１は厚さ５ｍｍのＳ
ｉＣであり、表面粗さｒｍｓ（２乗平均根）値０．３ｎ
ｍに光学研磨されている。多層膜２は、マグネトロンス
パッタ装置を用い、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、最上層はＳｉで終端した。この多層膜上に、メッ
キ基板５として、厚さ２．５ｎｍのＡｕを積層し、ＰＭ
ＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる電子線レジ
スト３’を０．３μｍの厚さに塗布し、電子線露光及び
現像を行ってパターンを形成した（図１（ａ））。FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a reflection type mask according to one embodiment of the present invention. Substrate 1 is 5 mm thick S
iC, surface roughness rms (root mean square) value 0.3 n
m is optically polished. The multilayer film 2 was formed by alternately stacking 50 Mo thin films having a thickness of 2.5 nm and Si thin films having a thickness of 4.2 nm each using a magnetron sputtering apparatus, and the uppermost layer was terminated with Si. On this multilayer film, Au having a thickness of 2.5 nm is laminated as a plating substrate 5,
An electron beam resist 3 ′ made of MA (polymethyl methacrylate) was applied to a thickness of 0.3 μm, and subjected to electron beam exposure and development to form a pattern (FIG. 1A).
【００１５】次いで、メッキ液としてアルカリ性電解メ
ッキ液を用い、１ｍＡ／ｃｍ2の通電を行い、メッキ基
板上にＸ線吸収体６としてＡｕを０．１μｍの厚さにな
るように析出させた（図１（ｂ））。この時レジストの
パターンにはＡｕの付着はなく、レジストをアセトン等
の有機溶剤により除去することにより、図１（ｃ）に示
す構造の反射型マスクが得られた。レジストを除去した
反射面は、波長１４ｎｍ、入射角５°のＸ線に対し、反
射率５０％を示した。Next, using an alkaline electrolytic plating solution as the plating solution, a current of 1 mA / cm 2 was applied to deposit Au as the X-ray absorber 6 to a thickness of 0.1 μm on the plating substrate ( FIG. 1 (b). At this time, Au was not adhered to the resist pattern, and the resist was removed with an organic solvent such as acetone to obtain a reflective mask having a structure shown in FIG. 1C. The reflection surface from which the resist was removed showed a reflectance of 50% with respect to X-rays having a wavelength of 14 nm and an incident angle of 5 °.
【００１６】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、溶融石英等の
平滑加工しやすい材料を用いることができる。また、多
層膜の構成材料として、Ａｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の重元素とＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｂ
Ｎ、ＳｉＣ、Ｂ4Ｃ、等の軽元素を組み合わせても略同
様の効果が得られた。特に重元素としてＡｕ、Ｎｉ、Ｃ
ｒを用い、これらの層を最上層とすれば、各々同一材料
のメッキ基板として用いることができるため、新たにメ
ッキ基板を積層する必要がなかった。また、それぞれの
層を２０層から６０層としても反射型マスクを製造する
ことができた。ただし、層数が少ないときは反射率が小
さくなる。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法等を使用してもよ
い。The present invention is not limited to the embodiment described above. As the substrate, a material which can be easily smoothed such as Si or fused quartz can be used. In addition, Au, Mo, Ru, Rh, W,
Heavy elements such as Re, Ni, Cr and Be, B, C, Si, B
Substantially the same effect was obtained by combining light elements such as N, SiC and B 4 C. In particular, Au, Ni, C as heavy elements
If r is used and these layers are the uppermost layers, they can be used as plated substrates of the same material, respectively, so that it is not necessary to newly laminate a plated substrate. In addition, a reflective mask could be manufactured even when each of the layers was changed from 20 layers to 60 layers. However, when the number of layers is small, the reflectance is small. As a method for forming the multilayer film, an ion beam sputtering method, an electron beam evaporation method, a CVD method, or the like may be used.
【００１７】また、メッキ基板を設けるときは、その厚
さは１ｎｍから２．５ｎｍの範囲とした。厚さが１ｎｍ
未満では均一な膜とするのが困難なためである。Ｘ線吸
収体としてＣｕ又はＰｂ用いるとき、これらのメッキの
ためには、メッキ基板としてＣｕ若しくはＡｕ又はこれ
らの合金とすることが好ましい。When a plated substrate is provided, its thickness is in the range of 1 nm to 2.5 nm. 1nm thick
This is because it is difficult to form a uniform film if the ratio is less than the above. When Cu or Pb is used as the X-ray absorber, it is preferable to use Cu, Au, or an alloy thereof as a plating substrate for plating these.
【００１８】Ｘ線吸収体は、無電解メッキでも得られ
た。さらに、Ａｕの他にＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｂ又はこ
れら（Ａｕも含む）の合金を用いても同様な結果が得ら
れた。Ｘ線吸収体の厚さは、加工しやすくするために
０．１μｍ以下とし、またＸ線吸収の効果を上げるため
に０．０５μｍ以上とした。なお、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。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。The X-ray absorber was obtained by electroless plating. Further, similar results were obtained by using Ni, Cu, Cr, Pb or an alloy of these (including Au) in addition to Au. The thickness of the X-ray absorber was set to 0.1 μm or less to facilitate processing, and was set to 0.05 μm or more to increase the effect of X-ray absorption. In addition, as a method of forming a pattern, in addition to electron beam drawing, a focused ion beam,
Optical exposure using a mercury lamp or excimer laser is also conceivable. Further, the present invention can be applied to a multilayer optical element having a pattern on a reflection surface, in addition to a reflection type mask for producing a semiconductor integrated circuit. As this multilayer optical element, for example, there is a reflection type Fresnel zone plate.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明によれば、高い反射率を有する光
学素子、反射型マスク、回折格子、フレネルゾーンプレ
ートを作製することができた。例えば、このような反射
型マスクを用いれば、半導体素子製造のリソグラフィ工
程におけるスループットを向上することができた。According to the present invention, an optical element, a reflective mask, a diffraction grating, and a Fresnel zone plate having a high reflectance can be manufactured. For example, by using such a reflective mask, the throughput in the lithography process of manufacturing a semiconductor device could be improved.
【図１】本発明の一実施例の反射型マスクの製造方法を
説明するための工程図である。FIG. 1 is a process chart for explaining a method of manufacturing a reflective mask according to one embodiment of the present invention.
【図２】従来の反射型マスクの製造方法を説明するため
の工程図である。FIG. 2 is a process diagram for explaining a conventional method of manufacturing a reflective mask.
１…基板 ２…多層膜 ３…レジストパターン ３’…電子線レジスト ４、４’、６…Ｘ線吸収体 ５…メッキ基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Multilayer film 3 ... Resist pattern 3 '... Electron beam resist 4, 4', 6 ... X-ray absorber 5 ... Plating substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 老泉 博昭 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 武田 英次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−302723（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Oizumi 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Eiji Takeda 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo (56) References JP-A-1-302723 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 1/16
Claims (4)
類の物質の薄膜を順次積層してＸ線を反射する多層膜を
形成する第１の工程と、該多層膜上に、所望のパターン
のレジスト層を形成する第２の工程と、該レジスト層の
パターンから露出した該多層膜上に、Ｘ線吸収体をメッ
キ法を用いて形成する第３の工程とを有することを特徴
とする光学素子の製造方法。A first step of sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate to form a multilayer film for reflecting X-rays, and forming a desired pattern on the multilayer film.
A second step of forming a resist layer of
On multilayer film exposed from the pattern, the manufacturing method of the optical element characterized by having a third step of forming with the X-ray absorber a message <br/> key method.
類の物質の薄膜を順次積層してＸ線を反射する多層膜を
形成する第１の工程と、該多層膜上に、所望のパターン
のレジスト層を形成する第２の工程と、該レジスト層の
パターンから露出した該多層膜上に、Ｘ線吸収体をメッ
キ法を用いて形成する第３の工程とを有することを特徴
とする反射型マスクの製造方法。2. A first step of sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate to form a multilayer film for reflecting X-rays, and forming a desired pattern on the multilayer film.
A second step of forming a resist layer of
On multilayer film exposed from the pattern, the manufacturing method of the reflective mask; and a third step of forming by using a plating <br/> key method X-ray absorber.
類の物質の薄膜を順次積層してＸ線を反射する多層膜を
形成する第１の工程と、該多層膜上に、所望のパターン
のレジスト層を形成する第２の工程と、該レジスト層の
パターンから露出した該多層膜上に、Ｘ線吸収体をメッ
キ法を用いて形成する第３の工程とを有することを特徴
とする回折格子の製造方法。3. A first step of sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate to form a multilayer film for reflecting X-rays, and forming a desired pattern on the multilayer film.
A second step of forming a resist layer of
On multilayer film exposed from the pattern, the manufacturing method of a diffraction grating, characterized in that it comprises a third step of forming with the X-ray absorber a message <br/> key method.
類の物質の薄膜を順次積層してＸ線を反射する多層膜を
形成する第１の工程と、該多層膜上に、所望のパターン
のレジスト層を形成する第２の工程と、該レジスト層の
パターンから露出した該多層膜上に、Ｘ線吸収体をメッ
キ法を用いて形成する第３の工程とを有することを特徴
とするフレネルゾーンプレートの製造方法。4. A first step of sequentially laminating thin films of at least two kinds of substances having different refractive indexes on a substrate to form a multilayer film for reflecting X-rays, and forming a desired pattern on the multilayer film.
A second step of forming a resist layer of
On multilayer film exposed from the pattern, the manufacturing method of the Fresnel zone plate, characterized in that it comprises a third step of forming by using a plating <br/> key method X-ray absorber.
Priority Applications (1)
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| JP19631193A JP3192533B2 (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Optical element manufacturing method |
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| JPH0750251A JPH0750251A (en) | 1995-02-21 |
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