JP4868675B2 - 反射型リソグラフィマスク構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、特に極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）のためのリソグラフィ反射型マスク構造に関する。このようなマスクは特に集積回路の製造に使用することができる。
本発明はまたリソグラフィ反射型マスク構造を製造する方法にも関する。
【０００２】
（従来の技術）
リソグラフィ又はフォトリソグラフィは、サンプル上に付着させられた感光性樹脂層中にマスクイメージを転写することを可能にする方法である。光源と光学系によるマスクを通しての樹脂のこの露光工程は、いわゆるフォトマスク装置上で達成される。露光後に、樹脂が現れ、超小型電子装置の製造において必要とされる工程で使用される樹脂マスクをサンプル上に得ることができる（エングレイビングマスク、付着マスク、イオンインプランテーションマスク）。
【０００３】
光学リソグラフィの進歩は近年の集積回路（ＩＣ）産業の発展における重要な要因であり、改良に対する主要なベクトルは樹脂を露光する際の更にずっと短い波長の使用である。よって、リソグラフィは３６５ｎｍから２４８ｎｍまで、今日では１９３ｎｍまで至っており、短波長化により、ＩＣの臨界寸法が、μｍの十分の一のオーダーの寸法を達成するところまで低減されている。フォトリソグラフィの生産設備、マスク及び樹脂のこの技術的進歩と時機を得た利用性により、３０年の間、超小型電子装置産業がムーアの法則に従ってその発展を継続することが可能になった。
【０００４】
しかし、サブ０．１ミクロンのパターンを持つ集積回路の小型化の追求には、光学的リソグラフィとは異なる新しい技術的なアプローチが必要となる。実際、光学リソグラフィに現在使用されている反射型材料は１９０ｎｍ以下の波長に対しては吸収性がありすぎる。集合的に新世代リソグラフィ又はＮＧＬとして知られている別の解決手段が提案されている。半導体産業にとっての利益は多大である。
【０００５】
ＮＧＬのなかで、１０から１４ｎｍの波長（軟Ｘ線照射）を使用する極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）は最も有望な手段の一つである。これらの短波長では、低開口数と１μｍ以上の被写界深度を保持しながら０．１μｍ以下の解像度が得られる。この技術は半導体工業会（ＳＩＡ）によって２０１２年の生産に対して計画されている２５６ギガビット世代までの幾つかの０．１サブミクロン世代を満たしうる。ＥＵＶリソグラフィは半導体産業の国際的協会（International Sematech）が優先させている解決手段である。これに関する重要な研究は米国、日本及び欧州において進捗している。
【０００６】
極紫外線でのリソグラフィの実施に伴う技術的な難問は特に５つの観点に関する：ＥＵＶ照射源、フォトマスカーの投影光学、マスク、樹脂プロセス及び光学とマスクの開発に伴う測定学である。
現在の光学リソグラフィマスクとは異なり（石英基板上へクロムを付着させることにより製造される透過型マスク）、ＥＵＶリソグラフィのためのマスクは反射型マスクであり、透過型ではない。
【０００７】
図１は従来技術に係るＥＵＶマスクの横断面図である。このマスクは、ミラーコーティング２が付着させられた基板１からなり、コーティングには更に吸収体層３がコーティングされている。露光される樹脂上に投影されるパターンは吸収体層３のエングレービングによりマスク上に形成される。よって、図１において矢印で示しているように、リソグラフィ投影の間、エングレーブ領域４が反射性になり検出される。
基板１は２００ｍｍの直径のシリコンチップでありうる。光束下での安定性の問題を考慮して、低膨張係数を持つガラスのような他の基板も考えられる。
【０００８】
反射体２は多層の積層体から構成されている。高反射率は多層干渉構造と多層を構成する材料の適切な選択により得られる。モリブデンとシリコンが１３ｎｍの波長で非常に良好に機能し、６５％を越える反射率は約４０の多層によって得られ、各多層はモリブデン層とシリコン層から形成されている。例えばＭｏ／Ｂｅ又はＲｕ／Ｂｅのような他の材料層も考えられる。
【０００９】
吸収体層３はＥＵＶのスペクトル領域、特に約１３ｎｍにおいて吸収性でなければならない。これを構成するために使用することができる材料は数多くある。超小型電子装置において使用される材料（例えばＴｉ、Ｔａ、ＴａＳｉ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｃｒ、ＴｉＮ、Ａｌ）が好ましい。減少係数が４の光学系に対しては吸収体層にエングレーブされたパターンのサイズは回路に露光されるパターンよりも４倍大きくなる。４Ｘの倍率のグラティキュールが参照される。
【００１０】
露光工程に関連する仕様を守るために、すなわち、良好な幾何学的定義を持つパターンを、全露光領域にわたって必要な寸法を維持しながら欠陥を生ぜずに露光樹脂上にプリントするためには、マスクの製造はある種の条件を満たさなければならない。マスクは優れた平坦度を持たなければならず、典型的には２００ｍｍの直径に対して０．４μｍ以下の歪み値を有しなければならない。その反射係数が露光に必要なＥＵＶ照射量を保証するのに十分なものでなければならず、つまり６０％以上の反射係数でなければならない。吸収体層は要求される幾何に従って形成され（蒸着及びエングレービング）なければならない。マスクの表面欠陥密度は極めて低く、約５０ｎｍ以上の寸法の欠陥に対して約１０^−３欠陥／ｃｍ^２のオーダーである。マスクを構成している多層と吸収体層は光学系の対物面に位置している。従って、マスクにより反射される場の振幅又は相の有意な変動が潜在的にリソグラフィ工程によって写され、樹脂中に大きな損害を与える欠陥を付与しうる。もし吸収体層の欠陥を修復する工程があれば、多層反射体中の欠陥を修復するための満足できる解決法はない。この最後の条件は、マスクの製造を極める上で主要な問題として残っている。得られた最善の結果は約１０^−２欠陥／ｃｍ^２である。
【００１１】
形状と欠陥の制御の観点からのマスクの仕様は、その製造のあらゆる工程における技術的な熟達を前提としている。マスクは二つの大きな工程：
− 専門文献で「マスクブランク」と呼ばれている多層反射体基板を製造し、
− マスクパターン形成をする、すなわち多層反射体基板上に吸収体層をエングレーブして形成する、
によって作成される。
マスクの製造に対して幾つかのアプローチ法が提案されている：吸収体層の直接エングレービングによるプロセス、リフトオフプロセス（H. KINOSHITA等, "Mask technology of extreme ultraviolet lithography", SPIE vol. 3412, 358-368）及びダマスクタイプのプロセスである。
吸収体層の直接エングレービングによるプロセスは次の基本工程を含む：
− 基板上に多層反射体を付着させ、
− 保護及び／又は緩衝層（中間層）を場合によっては付着させ、
− 超小型電子機器に金属膜を付着させるものと同様な方法で吸収層に付着させ、
− リソグラフィ工程（樹脂塗布、露光、加工）を実施してエングレービングを施す領域を画定し、
− 吸収体層の選択的エングレービングを行い、ここで、中間層は選択的エングレービングを可能にし多層を保護するために吸収体層と多層反射体の間におそらく必要であり、
− 中間層の性質と使用波長に対するその透過度に応じて、吸収体層のエングレーブ領域において、中間層のエングレービングによる部分的又は全体的な除去を行う。
【００１２】
ダマスクタイプのプロセスは次の工程を含む：
− 基板上に支持多層を付着させ、
− 他の層を付着させて、エングレービングを施し、
− 吸収体層を付着させ、前の層の非グレーブパターン上の吸収体層を除去する。
現在のプロセスに伴う主要な困難性は臨界サイズよりも大きいサイズの多層反射体の表面上の欠陥の存在にある。これらの欠陥は、
− 支持体（基板）の欠陥又は不完全さに関連した成長欠陥、
− 多層積層体の形成中に生じた欠陥（蒸着中の粒子による汚染又は多層の各界面における成長欠陥）から生じる。
【００１３】
薄膜層中の欠陥は非常に小さい欠陥により発生させられ、多層における場合はなお一層しかりである。欠陥のサイズは、多層が大きくなるにつれ欠陥を被覆している付着体の厚みと共にシャドウ効果により成長する。非臨界的なサイズの欠陥で始まって、欠陥は表面上で臨界サイズを越える。臨界サイズは用途に依存する。
図２は従来の技術に係るマスクの多層反射体６を構成するための連続層がコーティングされた基板５の横断面図である。参照番号７及び８は最初は非臨界サイズであったが臨界サイズを超える点まで成長した欠陥を表している。
【００１４】
（発明の開示）
従来の技術におけるこの問題を解消するために、本発明では多層構造を逆転させ、多層の第１層（その成長の間に最初に形成されたもの）がマスクの最終構造の前面（照射面）に位置したものであり従来の技術の構造におけるようにその反対のものではないものが提案される。この解決方法の利点は、マスクの最終構造における明らかな表面欠陥がより小さくなり数がより少なくなることである。反射波の欠陥による外乱は低減される。そして、これは、干渉多層反射系では、異なった反射波の全反射に対する多層の各界面による寄与が当該界面が位置する表面から遠くになると減少するためである。
【００１５】
本発明の第１の目的は、少なくとも一層を含む反射体が固定された支持体を具備し、反射体が、先に製造された製造媒体とは逆の形で支持体に固定されていることを特徴とするリソグラフィ反射型マスク構造により構成される。
好ましくは、反射体は多層であり、例えばモリブデンとシリコンの交互層から形成される。従来の技術の他の材料も当然に使用できる。
反射体は、ボンディング層によって支持体に固定されてもよい。
反射体が、使用されるリソグラフィ照射源の波長に対する吸収体層でコーティングされた製造媒体上に製造されている場合は、反射体と吸収層が製造媒体とは逆の形で支持体に固定されうる。おそらくは、製造媒体をコーティングしている吸収体層は所望のマスクパターンに従うエングレーブ層である。
よって、本発明に係るマスク構造の吸収体層のパターンはこれまでに明確にされている直接的又はダマスクタイプのプロセスに従って形成することができる。これらのパターンは上で示した製造媒体上での反射体の形成の前、又は反射体の形成と支持体へのその転写の後の何れかで形成される。
【００１６】
支持体は石英ガラス又は低膨張係数の他の材料の基板でありうる。
本発明の第２の目的は、リソグラフィ反射型マスク構造の製造方法において、
− 製造媒体上に反射体を形成し、
− 反射体上に支持体を固定し、
− 製造媒体を少なくとも部分的に除去する、
工程を具備してなることを特徴とする方法により構成される。
反射体は多層形態に形成されてもよい。
該方法は、反射体の形成の前に製造媒体上に、リソグラフィ照射源の波長に対する吸収体層を形成する予備工程を有していてもよい。
反射体への支持体の固定は分子付着によりなしてもよい。好ましくは、反射体上に支持体を固定するためにボンディング層が使用される。
実施変形例では、製造媒体の除去はメカニカル及び／又はメカノケミカル及び／又はケミカルシニングにより実施される。おそらくは、製造媒体の反射体側にバリヤー層が設けられ、バリヤー層に接触するまでシニングがなされる。製造媒体がメカニカルシニングを使用して除去され、メカニカルシニングが、製造媒体の除去が完了する前に停止され得、ついでケミカルシニングにより除去が継続される。
【００１７】
他の実施変形例では、製造媒体が反射体側に犠牲層を有し、製造媒体の除去が犠牲層の選択的エングレービングによりなされる。
更に他の実施変形例では、製造媒体が、反射体側に位置せしめられたその一面に気体ラジカルがインプラントされて基板中及びインプラント面に近接して微小キャビティ層が形成され、製造媒体の除去が、アニーリング及び／又は機械的力を適用して微小キャビティ層に沿っての製造基板の切断を得る。ついで、薄膜が残る。バリアー層又は薄膜はついで本発明の変形例に従って全体的にあるいは部分的に除去される。すなわち、支持体への転写が吸収体パターンでなされている場合は全体的、又は吸収体パターンが反射層の転写後に形成されている場合は全体的又は部分的である。
添付の図面を参照しながら非限定的な実施例として記載された次の記載を読むと本発明及びその利点と詳細な内容がより明らかになるであろう。
【００１８】
（発明の実施態様の詳細な記載）
本発明に係るリソグラフィ反射型マスクの製造方法の原理を図３Ａから３Ｃに示す。
図３Ａは、一又は複数の層から構成される反射体１１がその二つの主要面の一方にコーティングされた製造媒体１０を横断面にて示す。反射体は支持体１２が固定された一自由面を有している（図３Ｂを参照）。図３Ｃに示されるように、製造媒体の除去後に、反射体１１が固定された支持体１２が得られる。
【００１９】
その構成に依存して、製造媒体は幾つかの異なった方法で除去することができる。この媒体がモノリシックであれば、研磨又はメカニカルケミカルポリシングによって除去することができる。この媒体が反射体側に図３Ｂに示されるアセンブリの他の部材に対して選択的にエングレーブされうる犠牲層を有しているならば、この犠牲層を選択的にエングレーブして製造媒体の残りを救うことができる。製造媒体が仏国特許出願公開第２６８１４７２号公報における教唆に従ってイオンインプランテーションによって得た切断領域を有している場合、適合化された熱処理及び／又は機械的力の使用により、製造媒体の主要部分の分離が可能になり、反射体上に残る薄膜をついで全体的又は部分的に離昇させ、あるいは保持される。
【００２０】
図４Ａから４Ｃは本発明に係る方法の第１変形例を示す横断面図である。
図４Ａは約５００μｍの厚みの例えばシリコンから形成された製造媒体２０を示している。これは、超小型電子機器に現在使用されているチップであり、標準的な洗浄を受ける。２００ｎｍの厚みのＳｉＯ_２のサーマル層２１が媒体２０の表面に製造される。この層２１はバリアー層として作用する。それは、メカニカル又はメカノケミカルシニングが製造媒体を除去するために続いて使用される場合には特に有用である。
次の工程はバリアー層２１上に反射体２２を付着させることである。反射体２２は例えばシリコン層で始まり終わる４０対のＭｏ／Ｓｉ層により構成される。
次に、積層体上にボンディング層２３を付着させることが有利である。このボンッディング層２３は例えばＴＥＯＳ型のＳｉＯ_２層である。
【００２１】
図４Ｂから分かるように、支持体２４はボンディング層２３の自由面に結合される。支持体２４は０．５ｎｍのＲＭＳ（２乗平均値）以下の粗さを持つ超純石英ガラスの基板でありうる。結合の前に、例えば親水型の洗浄が実施され、結合は分子付着により得られる。結合力は雰囲気温度で十分である。しかし、１５０℃で４時間の間アニーリングを実施することが好ましく、このアニーリングは反射体と適合性がなくてはならない。この処理と表面の良好な親水性調整後の結合エネルギーは４００ｍＪ／ｍ２である。この結合エネルギーはメカニカル又はメカノケミカルシニングによる製造媒体の除去に特に適合性がある。
【００２２】
製造媒体２０はついで、例えばバリアー層２１で停止するメカニカル、又はメカノケミカルシニングにより除去される。メカニカルシニングの場合は、製造媒体の完全な除去の前にシニング操作を停止し、ケミカルシニングにより仕上げを行うことが好ましい。シリコン製の製造媒体に対しては、ケミカルシニングは、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）又はＫＯＨを使用してなされる。図４Ｃに示した構造が得られる。
ついで、得られた構造には、後でエングレービングが施される吸収体層がバリアー層２１上に載せられ、バリアー層２１がついで同じパターンに従ってエングレーブされる。他の変形例によれば、バリアー層２１は吸収体層の付着とエングレービングをなす前に除去される。
【００２３】
製造媒体のシニングはまた仏国特許出願公開第２６８１４７２号に開示された方法を使用して実施することができる。この場合、必ず反射体に面して位置する製造媒体の面には、先に例えば１．５ｘ１０^１７Ｈ／ｃｍ^２の照射量によってイオンインプランテーションが施され、製造媒体内及びそのインプラント面の近くに微小キャビティ層がつくりだされる。ついで、製造媒体のシニングが１５０℃で４時間のアニーリングによってなされ、続いて機械的力がかけられて媒体の切断が完了する。この技術の利点は、バリアー層からの離脱の可能性である。切断後、薄膜を保持することが望まれる場合には製造媒体により、必要に応じてメカニカルケミカルポリシングにより構造上に残る薄膜の良好な表面粗さを回復することができる。バリアー層と同様にして、薄膜は維持されるか、全体的又は部分的に除去されてもよい。
【００２４】
図５Ａから５Ｈは本発明に係る方法の第２の変形例を示す横断面図である。
図５Ａは第１の実施態様の例に記載された対応する部材と同一であるバリアー層３１が被覆された製造媒体３０を示す。バリアー層３１上には、吸収体層のパターンを形成するための約２００ｎｍの厚みの多結晶シリコン層３２が付着させられる。
当業者に知られている技術により、層３２にエングレービングが施される。図５Ｂは層３２のエングレーブ領域３３を示しておりバリアー層３１が現れている。
【００２５】
図５Ｃに示されるように、ついで、ＳｉＯ_２から形成された他のバリアー層である薄層３４が付着される。バリアー層３４はエングレーブ層３２とエングレーブ層３２に形状を一致させることによりバリアー層３１の現れた部分をコーティングする。吸収体層を構成するためのタングステン層３５がついでその形状に一致するバリアー層３４上に付着させられる。換言すればタングステンが層３２のエングレーブ部分に見いだされる。
次の工程は、バリアー層３４までタングステン層３５をメカノケミカルポリシングするもので、バリアー層はついで層３２の上が除去される。得られた結果は図５Ｄに見られる。
次の工程はこれまでに得られた積層体上への反射体３６の付着である（図５Ｅを参照）。反射体３６は例えばシリコン層で始まり終了する４０対のＭｏ／Ｓｉ層により構成される。
【００２６】
支持体３７がついで反射体３６上に結合される。結合は好適には分子付着によりなされるが、接着物質によって行ってもよい。支持体は超純石英ガラスの基板である。得られた結果は図５Ｆに見られる。
ついで製造媒体が除去される。この除去は本発明に係る方法の第１変形例に対するものと同じ方法で実施されうる。得られた結果は図５Ｇに見られる。
製造媒体の除去によりバリアー層３１が現れ、ついで本発明に係る方法の第１変形例に従って除去される。この除去はバリアー層３４の吸収体層３５上にまだ残っている部分の除去も含みうる。ついで、残る層３２がその光学的特性に応じて反射体３６から離れるように除去されるか保持される。
【００２７】
最終媒体ではない製造媒体上に多層の反射体を形成することは、ある数の利点をもたらす。第１の利点は、洗浄プロセスが完全に制御されるシリコン基板上に多層を製造することである。ついで本発明は、Schottにより市販されているZERODUR（登録商標）又はコーニングにより市販されているULE（登録商標）、又は再びＳｉＣのような低膨張係数のガラス媒体上にマスクのアクティブ部分を転写することが可能になることである。媒体上に多層の形成を実施するプロセスは他の最終媒体がマスクに対して選択されている場合は適合化を必要としない。
【００２８】
本発明は、多層の存在による技術的な制約がない状態で製造媒体上に吸収体層を製造し、場合によってはそれにエングレービングを施すことを可能にする。例えば積層体のタイプに依存する温度（Ｍｏ／Ｓｉ積層体に対しては温度限界が２００℃）を越えると光学的性能が劣化するような多層により課せられる温度の制約がない。本発明はまた吸収体層を形成しエングレービングを施す方法を選択する際のより大なる許容度を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術に係るＥＵＶマスクの横断面図である。
【図２】 従来の技術に係るリソグラフィ反射型マスク構造の横断面図であり、欠陥が強調表示されている。
【図３】 図３Ａから３Ｃは、本発明に係るリソグラフィ反射型マスク構造の製造方法の原理を示す。
【図４】 図４Ａから４Ｃは、本発明に係るリソグラフィ反射型マスク構造の製造方法の第１変形例を示す。
【図５】 図５Ａから５Ｈは、本発明に係るリソグラフィ反射型マスク構造の製造方法の第２変形例を示す。

Claims (10)

1. リソグラフィ反射型マスク構造の製造方法において、
   − 製造媒体（１０，２０，３０）上に反射体（１１，２２，３６）を形成し、
   − 反射体上に支持体（１２，２４，３７）を固定し、
   − 製造媒体を少なくとも部分的に除去する、工程を具備してなることを特徴とする方法。
2. 反射体（１１，２２，３６）が多層形態で形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 反射体（３６）の形成の前に製造媒体（３０）上に、リソグラフィ照射源の波長に対する吸収体層（３２）を形成する予備工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 反射体（１１，２２，３６）への支持体（１２，２４，３７）の固定を分子付着によりなすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ボンディング層（２３）を、反射体（２２）上に支持体（２４）を固定するために使用することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 製造媒体の除去を、メカニカル及び／又はメカノケミカル及び／又はケミカルシニングにより行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 製造媒体（３０）の反射体側（３６）にバリヤー層（３１）を設け、バリヤー層に接触するまでシニングを行うことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 製造媒体を、メカニカルシニングを使用して除去し、メカニカルシニングを、製造媒体の完全な除去の前に停止し、ついでケミカルシニングにより除去を継続することを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 製造媒体が反射体側に犠牲層を有し、製造媒体の除去が、犠牲層の選択的エングレービングによりなされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 製造媒体が、反射体側に位置せしめられたその一面に気体ラジカルがインプラントされて基板中及びインプラント面に近接して微小キャビティ層が形成され、製造媒体の除去が、アニーリング及び／又は機械力を適用して微小キャビティ層に沿って製造基板を切断することを特徴とする請求項１に記載の方法。

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