JPH01175736A - 反射型マスクならびにこれを用いた露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は反射型マスクに関し、特にリソグラフィーに用
いられる波長５人〜３００マグ度の軟Ｘ線や波長３００
人〜２０００人程マグ真空紫外線（以下「軟Ｘ線等」と
いう。）に対して所定の反射率を有する反射部と非反射
部より成るパターンを利用した反射型マスクに関するも
のである。

（従来の技術） 従来より軟Ｘ線等を用いた半導体製造装置における露光
用マスクとしては、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭化ケイ
素（Ｓ　ｉ　Ｃ）等の透過材としての基板面トに金（Ａ
ｕ）、タンタル（Ｔａ）等の吸収材から成る不透過のパ
ターンを形成した透過型マスクが種々と提案されている
。

一方、特開昭５３−１３９４６９号公報ではＢｒａｇｇ
回折条件を利用して単結晶や完全非晶質の材料より成る
基板面上に、該基板とは異なる単結晶若しくは完全非晶
質の材料より成るパターンを形成したＸ線リソグラフィ
ー用の反射型マスクが提案されている。

従来の反射型マスクはその反射の性質ト、軟Ｘ線等を基
板面に対して斜入射しなければならず、この結果マスク
面積が増大し、基板の研磨やマスク面の平面性等を良好
に維持するのが難しい。

又、マスクを精度良く支持することが難しくなり、更に
装置全体が大型化してくる等の問題点がある。

又、多層膜より成る反射部面上に吸収体により非反射部
より成るパターンを形成した反射型マスクにおいては、
正入射に近い角度で軟Ｘ線等を入射することが出来るが
、非反射部の下層に形成されている反射部に軟Ｘ線等が
到達しないように非反射部の厚さを十分厚くする必要が
あった。

この場合、反射型マスクに垂直に軟Ｘ線等を照射するこ
とが難しい半導体製造用の露光装置においては第２図に
示すように反射面２ｏが非反射部２１により影となる領
域が２３が生じ好ましくなかった。

尚、第２図において２４は多層膜より成る反射部である
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は基板面上に所定面上に転写すべきパターンを少
なくとも２種類の物質を交互に積層した多層積層膜より
成る反射部の上に同様の構成の非反射部を設けて構成す
ることにより、軟Ｘ線等を該基板面に正入射して用いる
ことができ、かつ低熱膨張性及び高熱伝導性の良い熱的
に安定で低歪の高コントラストが容易に得られる軟Ｘ線
若しくは／及び真空紫外線を用いたりソグラフィ用の反
射型マスクの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に対して非反射性の基
板面トに軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線を反射する反
射部を設け、更にその上に軟Ｘ線若しくは／及び真空紫
外線の反射を防止する非反射部より成るパターンを設け
る際、ｎ１記反射部及び非反射部を少なくとも光学定数
の異なる２種類の物質を交互に積層した多層積層膜より
構成したことである。

（実施例） 第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
である。同図において１０は軟Ｘ線等に対する多層膜ｍ
膜より成る反射部である。

この反射部１０は同図に示すように軟Ｘ線等を吸収する
非反射性の平面状の基板１上に形成されている。１６は
軟Ｘ線等に対する多層積層膜より成る非反射部であり、
反射部１０面上に設けられており、所定形状のパターン
を構成している。

反射部１０は光学定数の異なる第１の物質２゜４．６．
−・・及び第２の物質３，５，７．−・・を交互に積層
して形成している。

同図に示す反射部１０の各々の物質の層の膜厚ｄ、、ｄ
２・−は１０Å以上であり、交互に等しい膜厚であって
（ｄ＋　＝ｄ：＋　＝＝、ｄ２＝ｄ４＝−）も、全ての
膜厚を変えて構成しても良い。

但し、それぞれの層中における軟Ｘ線や真空紫外線の吸
収による振幅の減少、及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、反射部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１０人よ
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、反射部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。その為、積
層数は２００層以内が好ましい。

又、非反射部１６は反射部１０に対する反射部１Ｆ膜と
なっており、各々の層の膜厚ｄ、、ｄ２゜・・・は１θ
人以トであり、交互に等しいＩＩＱ厚であって（ｄ＋　
＝ｄ３＝・・・、ｄｚ　＝ｄ４＝−）も、全てのＪＩＳ
！　Ｎを変えて構成しても良い。

反射型マスクとしては、反射部１０と非反射部１６で反
射される軟Ｘ線等の強度の比が２＝１、好ましくは１０
：１以上あった方が良い。その為、反射防止膜の層数は
使用する波長域に強く依存するが２層以上で構成するの
が良い。例えば１００人近傍の軟Ｘ線等に対しては３層
以上設けるのが良い。

一方、反射防止膜の一層あたりの膜厚は反射防止１１１
２として（動くための条件から、およそλ／　４　ｎ（
λは波長、ｎは屈折率）程度となり、層数を増加させた
場合は非反射部会体の厚さが大きくなる。その結果、′
反射型マスクに垂直に軟Ｘ線等を照射する場合以外は、
反射部に非反射部による影が生ずる場合がある。反射型
マスクに垂直な方向から、計って角度θの入射角で反射
型マスクに軟Ｘ線等を照射した時、反射部の幅がａ、非
反射部全θであり、その結果、反射部の幅は実効的にａ
　−２ｄ　ｔａｎθなる。反射部に対し、影の幅は！７
３、好ましくは１／Ｉθ以下である方が良く、その結果
、入射角を変えることがてきない場合には、非反射部会
体の幅を小さくする必要がある。例えば、反射部の幅が
０．２μｍの時、入射角１０゜で、非反射部会体の厚さ
を１９００人ないし、６００Å以下とする必要がある。

反射型マスクは強力なＸ線１２（例えばシンクロトロン
放射光等を用いた光源）を用いて使用されることが多く
、照射エネルギーの吸収によるマスクの温度上昇が問題
となってくる。特に温度上昇による熱膨張によりマスク
面上のパターンに位置ずれや歪が発生し、この結果、サ
ブミクロンサイズのパターンの形成にあっては重要な問
題となっている。

この為、軟Ｘ線等による反射型マスクにおいては反射マ
スクの温度上昇を抑えることが必要となっている。

本実施例における反射型マスクは基板にバルク材を使う
ことができマスク自体の水冷が可能である為、温度上昇
に伴なう悪影響を大幅に減少させることができる。又、
基板及び多層積層膜に後述するように高熱伝導率を有す
る材料を用いることによフて、効果的に放熱し温度上昇
を防止している。

この他、本実施例では基板及び多層積層膜に後述するよ
うな線膨張係数の小さい物質を選択し温度上昇に対する
歪の発生を極力少なくしている。

以上の各条件を満足する基板材料としては、例えばセラ
ミックス系の窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ
素等がある。特に炭化ケイ素は熱伝導率が著しく大きく
　（１００ｗ／ｍ・に）好適な材料である。又、多層積
層１１１２の一方の材料としてはタングステン、タシタ
ル、モリブデン、ロジウム、ルテニウム等の遷移金属及
びそれらの炭化物、窒化物、珪化物、硼化物、酸化物等
が好適である。他方の材料としては珪素、ベリリウム、
炭素、硼素とそれらの相互の化合物、即ち炭化珪素６炭
化硼素等及びそれらの酸化物、窒化物等の酸化珪素。

窒化珪素等が好適である。

特に炭化珪素は線膨張係数が〜４．５　ｘ　１０−’に
−１、タングステンは〜４．５　Ｘ　１０””に−１で
あり、又、反射部としての材料として用いられるモリブ
デンは線膨張係数が〜４．８　Ｘ　１０−’に−１で好
適な材料である。

本実施例においては基板、反射部の材料、そして非反射
部の材料に線膨張係数がＩ　Ｘ　１０−５７に以下の材
料を、又、熱伝導率が２０１７ｍ−に以上の材料を用い
るのが好ましい。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第１実施例
を第３図を用いて説明する。

まず、第３図（Ａ）に示す様に基板ｌとして面粗さがｒ
ｍｓ値で、１０Å以下になるように研磨した珪素単結晶
板より成る基板を用い第１の層２．４，６．−一をなす
物質としてモリブデン（Ｍｏ、線膨張率５．ＯＸ　１０
−’に一’　、熱伝導率１３９ｗ／ｍに）、第２の層３
，５，７．−・・をなす物質としてシリコン（Ｓｉ、線
膨張率２．５　ｘ　１０−’に−１，熱伝導率１６８ｗ
／ｍに）を用い、Ｉ　Ｘ　１０−’Ｐ　ａ（パスカル）
以Ｆの超高真空に到達後、アルゴン圧力を５　Ｘ　１Ｏ
−２Ｐ　ａに保ち、スパッタ蒸着により第１の層（Ｍｏ
）、及び第２の層（Ｓｉ）の膜厚が各々２７人、　：ｌ
ＬＱ人となるようにして４１層（Ｍｏ層２１層、Ｓｉ層
２０層）積層し、反射部１０を形成した。そして反射部
１０の上に保護膜Ａとして炭素を積層した。

この場合、第１の層（Ｍｏ）が屈折率の実数部分が小で
あり、第２の層（Ｓｉ）が屈折率の実数部分が大となる
ような物質を選んでいる。

次に第３図（Ｂ）に示すように反射部１０面上にレジス
トとしてのＰＭＭＡ　（ポリメタクリル酸メチル）の層
を０．５μｍ厚に形成しＥＢ（エレクトロンビーム）描
画により１．７５μｍライン＆スペースのバタニニング
を行った。このＰＭＭＡより成るパターン状のレジスト
Ｂを形成した。

このＰＭＭＡよりなるパターン状しジストＢ上にＳｉ、
Ｍｏを交互に膜厚をそれぞれ７１人。

３７人、３１人、・・・、３６人、３２人、３６人。

３３人として、１３層だけスパッタ蒸着した。スパッタ
蒸着の条件は反射部１０の作製時の条件と同じである。

次にレジストＢを剥離し、反射部ｌＯ上に多層膜非反射
部３１を形成した。（第３図（Ｃ））。

非反射部３１全体の厚さは４８０人であった。

非反射部が反射部に対して反射防止膜の効果を持つこと
を確認する為、前述の反射型マスクの作製においてスパ
ッタ蒸着を行う時（反射部の作製時及び非反射部の作製
時）、同時に参照試料を蒸着装置中にセットしておいた
。反射部作製時には３枚の参照試料をセットし、非反射
部作製時には、そのうち１枚の参照試料を再度セットし
た。

それにより、反射部の反射率及び反射部面上に非反射部
を形成したものの反射率を測定することができるように
し、波長１３０人、入射角１００で反射率を測定したと
ころ、それぞれ５２％、２８％の反射率が得られた。

吸収体を単に形成するだけの時には、どの程度の厚さが
必要かを確認するため、参照試料の反射部」〕にＭｏを
３０００人蒸着積重面述の反射率測定と同じ条件で反射
率の測定を行った。この結果、３．４％の反射率が得ら
れ、吸収体を形成するのみでは相当の厚さの吸収層が必
要とされることが確認された。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第２実施例
を説明する。第３図に示した第１実施例と同様に基板１
上に反射部１０を設け、更に、その上にＰＭＭＡより成
るレジストにより所定形状のパターンを形成した。次い
で、Ｉ　Ｘ　１Ｏ−６Ｐ　ａ以下の高真空に到達後、ア
ルゴン圧力を５　Ｘ　１０−”Ｐａに保ち、スパッタ蒸
着法により、炭素Ｃ（線Ｗ’ｒＨ係＠ｌ（３，８Ｘ　Ｉ
Ｑ−’に−１，熱伝導率Ｐｌｏｗ／＋に）タングステン
Ｗ（線膨張率５ＸｌＯ−’に−１，熱伝導率１７８胃／
ＩＩＫ）を交互に、膜Ｊ’Ｊがそれぞれ７３人。

１０８人、２９人、３８人、３０人、４０人となるよう
にして６層からなる非反射部を形成した。次にＰＭＭＡ
より成るレジストを剥離し、多層膜の反射部面上に多層
膜より成る非反射部を形成した。非反射部全体の厚さは
３１８人である。

本実施例においても第１実施例と同様に参照試料を作製
し、非反射部による反射防止効果の確認を行った。反射
部の作製は第１実施例と同時に行い波長１３０人、入射
角１０度で５２％の反射率を得た。そして反射部の上に
非反射部を形成したものの反射率は３，２％であった。

参照試料の反射部面上にＷを７２０人の厚さに形成し、
吸収体となしたものは反射率４．７％が得られ、多層膜
の非反射部と同等の効果をもつ吸収体は、多層膜の非反
射部のＪ７さの倍以上の厚さを必要とすることが確認さ
れた。

尚、以上の各実施例にいおいて反射部の上面に設けた保
護膜は厚さ１００Å以下の炭素が好ましいが、特に設け
なくても良い。

本実施例では２つの物質を交互に積層して多層積層反射
部を構成した場合を示したが３つ以上の物質を交互に積
層して構成しても良い。

又、多層膜の形成において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、ＥＢ蒸着法
、抵抗加熱、ＣＶＯ，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。

又、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七分になめらかになるように研磨
されたものであれば良い。

（発明の効果） 本発明によれば基板面上に面述のような構成の多層膜よ
り成る反射部と非反射部とより、所定形状のパターンを
形成することにより、軟Ｘ線等の正入射が可能な簡易な
構成の軟Ｘ線等を用いたリソグラフィー用の反射型マス
クを得ることができる。又、所定の線膨張率と熱伝導率
を有した物質を多層膜用として選択することにより、熱
的に極めて安定した歪の小さい反射型マスクを達成する
ことができる二 又、非反射部の厚さを薄くすることができる為、露光装
置においてマスク面への軟ｘ、Ｓ！ａや真空紫外線の照
射角度の許容範囲が広がり、露光装置の光学系に多くの
自由度を与えることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
、第２図は非反射部として吸収体を用いたときの反射型
マスクの説明図、第３図は本発明の反射型マスクの製造
方法を示す第１実施例の説明図である。 図中、１．２５は基板、１０，２４．３２は多層膜の反
射部、１６．３１は多層膜の非反射部、Ａは保護膜、Ｂ
はレジスト、２１は吸収体、２゜４は第１の物質、３．
５は第２の物質である。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に対して非反射
   性の基板面上に軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線を反射
   する反射部を設け、更にその上に軟Ｘ線若しくは／及び
   真空紫外線の反射を防止する非反射部より成るパターン
   を設ける際、前記反射部及び非反射部を少なくとも光学
   定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層積層膜
   より構成したことを特徴とする反射型マスク。