JP2000091194A - Exposure method and reflection-type mask - Google Patents

Exposure method and reflection-type mask

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JP2000091194A
JP2000091194A JP25628898A JP25628898A JP2000091194A JP 2000091194 A JP2000091194 A JP 2000091194A JP 25628898 A JP25628898 A JP 25628898A JP 25628898 A JP25628898 A JP 25628898A JP 2000091194 A JP2000091194 A JP 2000091194A
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mark
light
pattern
multilayer film
mask
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Masaaki Ito
昌昭 伊東
Taro Ogawa
太郎 小川
Hiromasa Yamanashi
弘将 山梨
Hidekazu Seya
英一 瀬谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To align a reflection-type mask and a sample by forming a mark for alignment on a multilayer film, applying light to the mark, and utilizing light being reflected from the mark. SOLUTION: A multilayer film 2 is laminated on a substrate 1. A middle layer 3 and an absorption body 4 are successively laminated on the multilayer film 2. Then, a resist pattern is formed by using the electron beam lithography method as an etching mask, and the absorption body 4 is eliminated by dry etching. After that, a resist is eliminated by oxygen plasma ashing, the middle layer 3 being exposed is eliminated by wet etching, and a desired pattern 5 and a mark 6 for alignment are formed. Light is applied to a mark 6, and the reflection-type mask and the sample are aligned by using light being reflected from the mark 6, thus overlapping a transfer pattern using a reflection- type mask with a simple manufacturing process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
の製造工程におけるリソグラフィ技術に係り、特に反射
型マスクを用いた極端紫外光リソグラフィ技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography technique in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or the like, and particularly to an extreme ultraviolet lithography technique using a reflection type mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の量産技術として、紫外
光または遠紫外光を光源とするリソグラフィ技術が用い
られている。この方法は、透過型マスクに形成された回
路パターンを、屈折レンズからなる投影光学系を介して
ウェハに転写するものである。リソグラフィ技術の最も
重要な性能は、ウェハに転写できる最小パターン寸法、
すなわち解像度である。一般に、解像度は露光光の波長
に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。
例えば、波長248nmのKrFエキシマレーザ光とN
A0.65の投影光学系を用いて、解像度0.2μm程
度が得られている。半導体集積回路の微細化をさらに進
めるために、波長193nmのArFエキシマレーザ光
を光源とするリソグラフィ技術が開発されているが、実
用的な解像度は0.13μm程度が限界である。
2. Description of the Related Art As a technique for mass-producing semiconductor integrated circuits, a lithography technique using ultraviolet light or far ultraviolet light as a light source is used. In this method, a circuit pattern formed on a transmission mask is transferred to a wafer via a projection optical system including a refractive lens. The most important performance of lithography technology is the minimum pattern size that can be transferred to the wafer,
That is, the resolution. Generally, resolution is proportional to the wavelength of exposure light and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system.
For example, a 248 nm wavelength KrF excimer laser beam and N
Using a projection optical system of A0.65, a resolution of about 0.2 μm is obtained. In order to further advance the miniaturization of semiconductor integrated circuits, a lithography technique using an ArF excimer laser beam having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed, but the practical resolution is limited to about 0.13 μm.

【0003】一方、露光光を極端紫外光領域の3〜30
nmまで短波長化すれば、0.1μm以下の解像度を実
現することが可能である。しかし、極端紫外光領域では
全ての物質の光学定数が1に極めて近いので、屈折レン
ズの代わりに、反射鏡で投影光学系を構成しなければな
らない。近年、光学定数の異なる2種類の薄膜を交互に
多数積層した多層膜を用いて、高反射率が得られるよう
になった。そこで、多層膜反射鏡を用いる極端紫外光リ
ソグラフィ技術が開発されている。極端紫外光領域では
全ての物質の吸収係数が大きいので、透過型マスクの代
わりに、多層膜を用いた反射型マスクが必要である。
On the other hand, the exposure light is adjusted to 3 to 30 in the extreme ultraviolet region.
If the wavelength is shortened to nm, a resolution of 0.1 μm or less can be realized. However, since the optical constants of all the substances are extremely close to 1 in the extreme ultraviolet region, the projection optical system must be constituted by a reflecting mirror instead of a refractive lens. In recent years, high reflectivity has been obtained by using a multilayer film in which a large number of two types of thin films having different optical constants are alternately stacked. Therefore, an extreme ultraviolet lithography technique using a multilayer reflector has been developed. Since the absorption coefficient of all substances is large in the extreme ultraviolet light region, a reflection mask using a multilayer film is required instead of a transmission mask.

【0004】ところで、半導体集積回路は、ウェハに多
数の回路パターンを所定の位置関係で重ね合わせて製造
される。したがって、前工程で形成された回路パターン
とこれから転写する回路パターンとを重ね合わせるため
に、マスクとウェハとの位置合わせが非常に重要であ
る。一般に、重ね合わせ精度はパターン寸法の1/3以
下とする必要がある。
Incidentally, a semiconductor integrated circuit is manufactured by superimposing a large number of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship. Therefore, in order to overlap the circuit pattern formed in the previous step and the circuit pattern to be transferred from now on, the alignment between the mask and the wafer is very important. Generally, the overlay accuracy needs to be 1/3 or less of the pattern size.

【0005】位置合わせが可能な反射型マスクは、Jo
urnal of VacuumScience an
d Technology Vol.B14 p.41
88(1996年)に開示されている。図6(a)は、
その構造を示す。基板61の上に、光学定数の異なる2
種類の薄膜を交互に多数積層した多層膜62が形成され
ている。極端紫外光領域の露光光に対して、多層膜の各
界面における反射光の位相が合致するので、高反射率が
得られる。この多層膜の上に、低反射率の物質からなる
パターン63が形成されている。一方、位置合わせ用の
マーク64は、パターンと同一の物質であり、基板の上
に形成されている。可視光領域の波長において、マーク
の反射率は基板の反射率より高い。そこで、可視光をマ
ークに照射し、その反射光を用いてマークの位置を検出
している。
A reflective mask that can be positioned is Jo.
urnal of VacuumScience an
d Technology Vol. B14 p. 41
88 (1996). FIG. 6 (a)
The structure is shown. On the substrate 61, two optical constants different from each other are set.
A multilayer film 62 formed by alternately laminating many types of thin films is formed. Since the phase of the reflected light at each interface of the multilayer film matches the exposure light in the extreme ultraviolet region, a high reflectance can be obtained. A pattern 63 made of a material having a low reflectance is formed on the multilayer film. On the other hand, the alignment mark 64 is made of the same substance as the pattern, and is formed on the substrate. At a wavelength in the visible light region, the reflectivity of the mark is higher than the reflectivity of the substrate. Therefore, the mark is irradiated with visible light, and the position of the mark is detected using the reflected light.

【0006】図6(b)は、特開平5−82420号公
報に記載されている反射型マスクの構造を示す。基板6
5の上に、多層膜からなるパターン部66と、多層膜か
らなる位置合わせ用のマーク67が形成されている。極
端紫外光領域の露光光の波長において、マークの反射率
は基板の反射率より高い。そこで、露光光と同一の波長
の光をマークに照射し、その反射光を用いてマークの位
置を検出している。
FIG. 6B shows the structure of a reflective mask described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-82420. Substrate 6
5, a pattern portion 66 made of a multilayer film and an alignment mark 67 made of the multilayer film are formed. At the wavelength of the exposure light in the extreme ultraviolet region, the reflectivity of the mark is higher than the reflectivity of the substrate. Therefore, the mark is irradiated with light having the same wavelength as the exposure light, and the position of the mark is detected using the reflected light.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の第1の反射型マ
スクの製造工程では、マークが形成される領域の多層膜
を部分的に除去し、次に全面に物質を積層し、この物質
を部分的に除去してパターンとマークを形成する。この
場合、多層膜と物質とを別々に除去するので、製造工程
が複雑という問題があった。一方、従来の第2の反射型
マスクでは、多層膜を部分的に除去してマークを形成す
る。ここで、マークの形成と同時に、多層膜を部分的に
除去してパターンを形成するならば、製造工程は簡単で
ある。しかし、本来必要な多層膜を除去してしまった場
合、パターンの修正が困難という問題があった。そこ
で、多層膜の上に物質を積層し、この物質を部分的に除
去してパターンを形成する方法が考えられるが、パター
ンとマークとを別々に形成するので、製造工程が複雑と
いう問題があった。
In the conventional manufacturing process of the first reflective mask, the multilayer film in the area where the mark is to be formed is partially removed, and then a substance is laminated on the entire surface. Partially removed to form patterns and marks. In this case, since the multilayer film and the substance are separately removed, there is a problem that the manufacturing process is complicated. On the other hand, in the second conventional reflective mask, a mark is formed by partially removing the multilayer film. Here, if the pattern is formed by partially removing the multilayer film simultaneously with the formation of the mark, the manufacturing process is simple. However, when the originally necessary multilayer film is removed, there is a problem that it is difficult to correct the pattern. Therefore, a method of laminating a material on the multilayer film and partially removing the material to form a pattern is conceivable. However, since the pattern and the mark are formed separately, there is a problem that the manufacturing process is complicated. Was.

【0008】本発明の目的は、製造工程が簡単な反射型
マスクを用いて、転写パターンの重ね合わせが可能な露
光方法を提供することである。また、本発明の目的は、
転写パターンの重ね合わせが可能で、製造工程が簡単な
反射型マスクを提供することである。さらに、本発明の
目的は、前記露光方法を用いて製造した半導体集積回路
を提供することである。
It is an object of the present invention to provide an exposure method capable of superimposing transfer patterns using a reflective mask whose manufacturing process is simple. The object of the present invention is
An object of the present invention is to provide a reflective mask that allows transfer patterns to be superposed and has a simple manufacturing process. Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit manufactured by using the above exposure method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の露光方法は、極端紫外光領域の露光光を反
射型マスクに照射する工程と、該反射型マスクのパター
ンを投影光学系を介して試料に転写する工程とを含む露
光方法において、該反射型マスクは多層膜の上にマーク
が形成され、光を該マークに照射し、該マークから反射
される光を用いて該反射型マスクと該試料との位置合わ
せを行うものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an exposure method according to the present invention comprises a step of irradiating an exposure light in an extreme ultraviolet region to a reflection type mask, and a step of projecting a pattern of the reflection type mask by a projection optical system. Transferring to a sample through a system, the reflective mask has a mark formed on the multilayer film, irradiates the mark with light, and uses the light reflected from the mark to form the mark. This is for positioning the reflective mask and the sample.

【0010】また、本発明の反射型マスクは、極端紫外
光領域の露光光が照射される反射型マスクにおいて、位
置合わせ用のマークが多層膜の上に形成されているもの
である。
Further, the reflection type mask of the present invention is a reflection type mask to which exposure light in an extreme ultraviolet region is irradiated, wherein a mark for positioning is formed on the multilayer film.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明は、極端紫外光領域の露光
光を反射型マスクに照射する工程と、該反射型マスクの
パターンを投影光学系を介して試料に転写する工程とを
含む露光方法において、該反射型マスクは多層膜の上に
マークが形成され、光を該マークに照射し、該マークか
ら反射される光を用いて該反射型マスクと該試料との位
置合わせを行うことを特徴とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides an exposure method comprising the steps of irradiating exposure light in the extreme ultraviolet region to a reflective mask and transferring the pattern of the reflective mask to a sample via a projection optical system. In the method, the reflective mask has a mark formed on a multilayer film, irradiating the mark with light, and performing alignment between the reflective mask and the sample using light reflected from the mark. It is characterized by.

【0012】多層膜は、光学定数の異なる2種類の薄膜
を交互に多数積層したものである。露光光に対して、多
層膜の各界面における反射光の位相が合致するので、高
反射率が得られる。多層膜の上に低反射率の物質を積層
し、この物質を部分的に除去して、パターンとマークと
を同時に形成する。露光光の波長において、マークの反
射率は周囲の多層膜の反射率より小さい。したがって、
露光光と同一の波長の光をマークに照射し、その反射光
を用いてマークの位置を検出できる。また、露光光と異
なる波長において、マークの反射率は周囲の多層膜の反
射率より小さいか大きい。したがって、露光光と異なる
波長の光をマークに照射し、その反射光を用いてマーク
の位置を検出することもできる。これにより、製造工程
が簡単な反射型マスクを用いて、転写パターンの重ね合
わせが可能となる。
The multilayer film is formed by alternately laminating a large number of two types of thin films having different optical constants. Since the phase of the reflected light at each interface of the multilayer film matches the exposure light, a high reflectance can be obtained. A material having a low reflectance is laminated on the multilayer film, and the material is partially removed to form a pattern and a mark at the same time. At the wavelength of the exposure light, the reflectivity of the mark is smaller than the reflectivity of the surrounding multilayer film. Therefore,
The mark is irradiated with light having the same wavelength as the exposure light, and the position of the mark can be detected using the reflected light. At a wavelength different from that of the exposure light, the reflectivity of the mark is smaller or larger than the reflectivity of the surrounding multilayer film. Therefore, it is also possible to irradiate the mark with light having a wavelength different from that of the exposure light and detect the position of the mark using the reflected light. This makes it possible to superimpose transfer patterns using a reflective mask whose manufacturing process is simple.

【0013】図1は、本発明の反射型マスクの構造に関
する第1実施例を示す。基板1は溶融石英の平板であ
り、表面粗さ0.2nmに超平滑研磨されている。多層
膜2は、厚さ2.7nmのMo薄膜と、厚さ4.0nm
のSi薄膜とを交互に各40層積層したものである。多
層膜の上に、中間層3と吸収体4とからなるパターン5
と位置合わせ用のマーク6が形成されている。中間層は
厚さ10nmのSiO2薄膜、吸収体は厚さ100nm
のCr薄膜である。後述のように、中間層は、吸収体を
除去する時に、多層膜を保護する機能を有する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the structure of the reflection type mask of the present invention. The substrate 1 is a flat plate of fused quartz, and is ultra-smoothly polished to a surface roughness of 0.2 nm. The multilayer film 2 is composed of a Mo thin film having a thickness of 2.7 nm and a Mo thin film having a thickness of 4.0 nm.
And 40 thin layers alternately laminated with each other. On the multilayer film, a pattern 5 composed of the intermediate layer 3 and the absorber 4
And marks 6 for alignment. The intermediate layer is a 10 nm thick SiO 2 thin film, and the absorber is 100 nm thick.
Is a Cr thin film. As described below, the intermediate layer has a function of protecting the multilayer film when removing the absorber.

【0014】露光光の波長は13nm、入射角は5°で
ある。この場合、多層膜の各界面における反射光は互い
に強め合い、反射率は70%が得られる。一方、吸収体
は不透明であり、反射率は0.07%である。このよう
に、多層膜の反射率とパターンの反射率との比は、パタ
ーン転写を行うのに十分大きい。
The wavelength of the exposure light is 13 nm, and the incident angle is 5 °. In this case, the reflected light at each interface of the multilayer film reinforces each other, and a reflectance of 70% is obtained. On the other hand, the absorber is opaque and the reflectance is 0.07%. As described above, the ratio between the reflectance of the multilayer film and the reflectance of the pattern is sufficiently large to perform pattern transfer.

【0015】ところで、マスクとウェハとの位置合わせ
を行うために光をマークに照射する場合、多層膜の反射
率をR1、マークの反射率をR2として、マークのコン
トラストCを次式で定義する。
When the mark is irradiated with light in order to align the mask and the wafer, the contrast C of the mark is defined by the following equation, where R1 is the reflectivity of the multilayer film and R2 is the reflectivity of the mark. .

【0016】 C=|R1−R2|/(R1+R2)………数1 入射角0°〜10°の範囲で波長13nmの光を照射す
ると、多層膜の反射率は70%、マークの反射率は0.
07%であるので、コントラストは99.8%が得られ
る。また、入射角0°〜10°の範囲で波長633nm
のHe−Neレーザ光を照射すると、多層膜の反射率は
39%、マークの反射率は65%であるので、コントラ
ストは25%が得られる。このように、マークの反射率
は周囲の多層膜の反射率と異なるので、反射光を用いて
マークの位置を高精度で検出できる。
C = | R1−R2 | / (R1 + R2) (1) When light with a wavelength of 13 nm is irradiated within an incident angle range of 0 ° to 10 °, the reflectivity of the multilayer film is 70% and the reflectivity of the mark is Is 0.
Since it is 07%, a contrast of 99.8% is obtained. In addition, a wavelength of 633 nm in an incident angle range of 0 ° to 10 °.
When the He—Ne laser beam is applied, the reflectivity of the multilayer film is 39% and the reflectivity of the mark is 65%, so that a contrast of 25% can be obtained. As described above, since the reflectivity of the mark is different from the reflectivity of the surrounding multilayer film, the position of the mark can be detected with high accuracy using the reflected light.

【0017】図2は、上記の反射型マスクに関する製造
方法の実施例を示す。溶融石英の基板1の上にイオンビ
ームスパッタ法により、周期長6.7nmで40層対の
Mo/Si多層膜2を積層した。この多層膜の上にマグ
ネトロンスパッタ法により、厚さ10nmのSiO2
膜の中間層3、厚さ100nmのCr薄膜の吸収体4を
順に積層した(図2a)。次に、電子線描画法を用いて
レジストパターン7を形成した(図2b)。このレジス
トをエッチングマスクとして、Cl2とO2の混合ガスを
用いたドライエッチングにより、吸収体4を除去した
(図2c)。ここで、多層膜2は中間層3により保護さ
れているので、損傷は生じなかった。この後、酸素プラ
ズマアッシングによりレジスト5を除去した。さらに、
フッ酸を用いたウェットエッチングにより露出している
中間層3を除去し、所望のパターンと位置合わせ用のマ
ークを形成した(図2d)。
FIG. 2 shows an embodiment of a manufacturing method for the above-mentioned reflective mask. A Mo / Si multilayer film 2 having a cycle length of 6.7 nm and a 40-layer pair was stacked on a fused quartz substrate 1 by an ion beam sputtering method. On the multilayer film, an intermediate layer 3 of a 10-nm-thick SiO 2 thin film and an absorber 4 of a 100-nm-thick Cr thin film were sequentially laminated by magnetron sputtering (FIG. 2A). Next, a resist pattern 7 was formed by using an electron beam drawing method (FIG. 2B). Using this resist as an etching mask, the absorber 4 was removed by dry etching using a mixed gas of Cl 2 and O 2 (FIG. 2C). Here, since the multilayer film 2 was protected by the intermediate layer 3, no damage occurred. Thereafter, the resist 5 was removed by oxygen plasma ashing. further,
The exposed intermediate layer 3 was removed by wet etching using hydrofluoric acid to form a mark for alignment with a desired pattern (FIG. 2D).

【0018】次に、本発明の反射型マスクの構造に関す
る第2実施例を、図3を用いて説明する。これは、波長
633nmのHe−Neレーザ光に対して、マークの反
射率を周囲の多層膜の反射率より小さくしたものであ
る。基板1は溶融石英の平板であり、多層膜2は周期長
6.7nmで40層対のMo/Si多層膜である。多層
膜の上に、中間層3と吸収体4及び表面層8からなるパ
ターン5と位置合わせ用のマーク6が形成されている。
中間層は厚さ10nmのSiO2薄膜、吸収体は厚さ1
00nmのCr薄膜、表面層は厚さ78nmのSi34
薄膜である。露光光の波長13nmにおいて、表面層の
透過率は28%であるが、吸収体の反射率は0.07%
と小さいので、多層膜の反射率とパターンの反射率との
比は、パターン転写を行うのに十分大きい。一方、波長
633nmにおいて、表面層は透明である。いま、表面
層の屈折率をn、厚さをhとし、波長λの光を真空から
入射角θでマークに照射する場合を考える。真空と表面
層との界面からの反射光と、表面層と吸収体との界面か
らの反射光とが弱め合う条件は、次式で表される。ただ
し、mは0以上の整数である。
Next, a second embodiment relating to the structure of the reflection type mask of the present invention will be described with reference to FIG. This is one in which the reflectivity of the mark is made smaller than the reflectivity of the surrounding multilayer film with respect to the He-Ne laser light having a wavelength of 633 nm. The substrate 1 is a flat plate of fused quartz, and the multilayer film 2 is a Mo / Si multilayer film having a periodic length of 6.7 nm and 40 layers. On the multilayer film, a pattern 5 composed of the intermediate layer 3, the absorber 4, and the surface layer 8 and a mark 6 for alignment are formed.
The intermediate layer is a 10 nm thick SiO 2 thin film, and the absorber is
00 nm Cr thin film, surface layer is 78 nm thick Si 3 N 4
It is a thin film. At a wavelength of 13 nm of the exposure light, the transmittance of the surface layer is 28%, while the reflectance of the absorber is 0.07%.
Therefore, the ratio between the reflectivity of the multilayer film and the reflectivity of the pattern is large enough to perform pattern transfer. On the other hand, at a wavelength of 633 nm, the surface layer is transparent. Now, consider the case where the refractive index of the surface layer is n, the thickness is h, and the mark is irradiated with light of wavelength λ from vacuum at an incident angle θ. The condition that the reflected light from the interface between the vacuum and the surface layer and the reflected light from the interface between the surface layer and the absorber are weakened by the following equation. Here, m is an integer of 0 or more.

【0019】 n×h=(2m+1)×cosθ×λ/4………数2 ここでは、n=2.0、h=78nm、λ=633nm
であるので、m=0、θ=0°〜10°とすると、上記
の式が満足される。この場合のマークの反射率は、光を
真空から吸収体に直接照射する場合より小さい。具体的
には、マークの反射率は16%となり、多層膜の反射率
は39%であるので、マークのコントラストは42%が
得られる。このように、He−Neレーザ光に対して、
本実施例のコントラストは第1実施例のコントラストよ
り大きいので、マークの位置をさらに高い精度で検出で
きる。
N × h = (2m + 1) × cos θ × λ / 4 (2) where n = 2.0, h = 78 nm, λ = 633 nm
Therefore, if m = 0 and θ = 0 ° to 10 °, the above expression is satisfied. In this case, the reflectivity of the mark is smaller than that in the case where light is directly irradiated from the vacuum to the absorber. Specifically, since the reflectivity of the mark is 16% and the reflectivity of the multilayer film is 39%, the contrast of the mark is 42%. Thus, for He-Ne laser light,
Since the contrast of this embodiment is larger than that of the first embodiment, the position of the mark can be detected with higher accuracy.

【0020】図4に示す極端紫外光露光装置に前記の反
射型マスクを装着して、パターン転写を行った。反射型
マスクには、半導体集積回路のパターンが形成されてお
り、パターンの寸法は0.4μmである。
The above-mentioned reflective mask was mounted on the extreme ultraviolet light exposure apparatus shown in FIG. 4 to transfer a pattern. The pattern of the semiconductor integrated circuit is formed on the reflective mask, and the size of the pattern is 0.4 μm.

【0021】まず、露光装置の構成を説明する。反射型
マスク42とウェハ44は、それぞれマスクステージ4
5とウェハステージ46に装着されている。光源40か
ら放射された波長13nmの極端紫外光は、照明光学系
41を介して反射型マスクを照射する。コヒーレンスフ
ァクタは、0.6である。反射型マスクに形成されてい
るパターンは、投影光学系43を介してウェハ上のレジ
ストに転写される。投影光学系の倍率は1/4、NAは
0.1である。また、投影光学系は光軸のまわりに回転
対象な構成となっており、光軸から等距離にある円弧領
域で、回折限界の解像度0.07μmが得られる。この
円弧領域は、ウェハ上で長手方向(円周方向)30m
m、幅方向(半径方向)1mmである。そこで、露光フ
ィールドをこの円弧領域に限定し、マスクステージとウ
ェハステージとを4:1の速度比で同期走査して、反射
型マスク全面のパターンをウェハ上に転写する。
First, the configuration of the exposure apparatus will be described. The reflection mask 42 and the wafer 44 are respectively placed on the mask stage 4
5 and the wafer stage 46. Extreme ultraviolet light having a wavelength of 13 nm emitted from the light source 40 irradiates the reflective mask via the illumination optical system 41. The coherence factor is 0.6. The pattern formed on the reflective mask is transferred to the resist on the wafer via the projection optical system 43. The magnification of the projection optical system is 1/4, and the NA is 0.1. The projection optical system is configured to be rotated about the optical axis, and a diffraction-limited resolution of 0.07 μm can be obtained in an arc region equidistant from the optical axis. This arc region is 30 m in the longitudinal direction (circumferential direction) on the wafer.
m, 1 mm in the width direction (radial direction). Therefore, the exposure field is limited to this circular arc region, and the mask stage and the wafer stage are synchronously scanned at a speed ratio of 4: 1 to transfer the pattern on the entire surface of the reflective mask onto the wafer.

【0022】さて、反射型マスクのマーク471、47
2の近傍には、それぞれマスクアライメント系481、
482が配置されている。このマークの形状としては、
直線状パターンや十字パターンが使用される。また、ウ
ェハステージには基準マーク板49が固定されている。
この基準マーク板には、反射型マスクのマークの間隔に
投影光学系の倍率を乗じた間隔で、基準マーク501、
502が形成されている。マスクアライメント系は、H
e−Neレーザ光を光源とし、反射型マスクのマークと
基準マークとを同時に検出する。ここで、He−Neレ
ーザ光が投影光学系を通るが、投影光学系は反射鏡だけ
で構成されているので、色収差は発生しない。一方、投
影光学系の近傍には、オフアクシス方式のウェハアライ
メント系51が配置されている。ウェハアライメント系
は、He−Neレーザ光を光源とし、ウェハのマークを
検出する。
Now, marks 471 and 47 of the reflection type mask
2, mask alignment systems 481,
482 are arranged. As the shape of this mark,
A linear pattern or a cross pattern is used. A reference mark plate 49 is fixed to the wafer stage.
The reference mark plate is provided on the reference mark plate at an interval obtained by multiplying the mark interval of the reflective mask by the magnification of the projection optical system.
502 is formed. The mask alignment system is H
An e-Ne laser beam is used as a light source, and a mark on a reflective mask and a reference mark are simultaneously detected. Here, although the He-Ne laser beam passes through the projection optical system, no chromatic aberration occurs because the projection optical system is constituted only by the reflecting mirror. On the other hand, an off-axis wafer alignment system 51 is arranged near the projection optical system. The wafer alignment system uses a He-Ne laser beam as a light source to detect a mark on the wafer.

【0023】反射型マスクとウェハとの位置合わせは、
次のように行う。まず、マスクアライメント系481で
反射型マスクのマーク471と基準マーク501との位
置ずれ量を計測し、マスクアライメント系482で反射
型マスクのマーク472と基準マーク502との位置ず
れ量を計測する。これにより、ウェハステージの座標系
における反射型マスクのパターンの位置を求める。次
に、投影光学系の露光フィールドの中心と、ウェハアラ
イメント系の検出領域の中心との間隔、すなわちベース
ライン量を計測する。そして、ウェハアライメント系に
より、ウェハのマークの位置を計測する。これらの計測
結果により、反射型マスクのパターンとウェハのパター
ンとの相対位置を求め、ウェハステージを駆動して位置
合わせを終了する。この露光方法により、ウェハ上の3
0×30mmの領域において、寸法0.1μmのパター
ンを25nmの重ね合わせ精度で転写できた。
The alignment between the reflective mask and the wafer is performed as follows.
Proceed as follows. First, the mask alignment system 481 measures the amount of positional deviation between the mark 471 of the reflective mask and the reference mark 501, and the mask alignment system 482 measures the amount of positional deviation between the mark 472 of the reflective mask and the reference mark 502. Thus, the position of the pattern of the reflective mask in the coordinate system of the wafer stage is obtained. Next, the distance between the center of the exposure field of the projection optical system and the center of the detection area of the wafer alignment system, that is, the baseline amount is measured. Then, the position of the mark on the wafer is measured by the wafer alignment system. Based on these measurement results, the relative position between the pattern of the reflective mask and the pattern of the wafer is obtained, and the wafer stage is driven to complete the alignment. By this exposure method, 3
In the area of 0 × 30 mm, a pattern having a size of 0.1 μm was transferred with an overlay accuracy of 25 nm.

【0024】なお、本実施例ではHe−Neレーザ光を
反射型マスクのマークに照射したが、ハロゲンランプか
らのブロードバンド光や露光光と同一の波長の光を照射
してもよい。さらに、前述のオフアクシス方式の他に、
いわゆるTTL方式やTTR方式を使用することもでき
る。
In the present embodiment, the mark of the reflective mask is irradiated with the He-Ne laser light, but the light of the same wavelength as the broadband light or the exposure light from the halogen lamp may be irradiated. Furthermore, besides the above-mentioned off-axis method,
A so-called TTL method or TTR method can also be used.

【0025】次に、本発明の露光方法を用いて半導体集
積回路を製造した例を、図5を用いて説明する。p型基
板77上に、通常の方法でフィールド酸化膜76を形成
し、その上に酸化膜75、多結晶シリコン膜74を形成
した。その後、レジスト塗布、前述の反射型マスクと極
端紫外光露光装置を用いた露光、及び現像処理により、
レジストパターン731、732を形成した(図5
a)。前記レジストパターンをマスクとして、酸化膜7
5、多結晶シリコン膜74をドライエッチングで加工
し、レジストを除去して、多結晶Si/SiO2ゲート
781、782を形成した(図5b)。その後、イオン
打ち込みにより高濃度n+層791、792、793を
形成した(図5c)。図5dは、形成したゲートの平面
図であり、高い重ね合わせ精度でゲートを形成すること
ができた。以後、通常の電極形成工程や配線工程を経
て、電気特性の良好な半導体集積回路を製造した。
Next, an example of manufacturing a semiconductor integrated circuit using the exposure method of the present invention will be described with reference to FIG. A field oxide film 76 was formed on a p-type substrate 77 by an ordinary method, and an oxide film 75 and a polycrystalline silicon film 74 were formed thereon. After that, by resist coating, exposure using the aforementioned reflective mask and extreme ultraviolet light exposure device, and development processing,
Resist patterns 731 and 732 were formed (FIG. 5).
a). Using the resist pattern as a mask, oxide film 7
5. The polycrystalline silicon film 74 was processed by dry etching, the resist was removed, and polycrystalline Si / SiO 2 gates 781 and 782 were formed (FIG. 5B). Thereafter, high concentration n + layers 791, 792, 793 were formed by ion implantation (FIG. 5c). FIG. 5D is a plan view of the formed gate, and the gate could be formed with high overlay accuracy. Thereafter, a semiconductor integrated circuit having good electric characteristics was manufactured through a normal electrode forming step and a wiring step.

【0026】なお、本発明は前述の実施例に限定される
ものではなく、多層膜の材料としては、Cr、Ni、M
o、Ru、Rh、W、Re等の重元素及びその化合物
と、Be、B、C、Si等の軽元素及びその化合物とを
組み合わせてもよい。吸収体の材料としては、Al、C
r、Ni、Ta、W等とその化合物を用いてもよい。ま
た、表面層の材料としては、SiO2、Al23、Ti
2、Ta25等を使用してもよい。なお、Al23
Ta25は極端紫外光領域で不透明であるので、吸収体
として使用することも可能である。また、マスク製造に
おけるドライエッチングのガスとしては、フッ素系や塩
素系の適当なガスを用いることができる。さらに、露光
光の波長は13nmに限定されず、波長3〜30nmの
極端紫外光領域の任意の波長に適用できることは言うま
でもない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the material of the multilayer film may be Cr, Ni, M
Heavy elements such as o, Ru, Rh, W, and Re and their compounds may be combined with light elements such as Be, B, C, and Si and their compounds. Al, C
You may use r, Ni, Ta, W, etc. and its compound. The material of the surface layer is SiO 2 , Al 2 O 3 , Ti
O 2 , Ta 2 O 5 or the like may be used. Since Al 2 O 3 and Ta 2 O 5 are opaque in the extreme ultraviolet region, they can be used as absorbers. In addition, as a gas for dry etching in manufacturing a mask, a suitable fluorine-based or chlorine-based gas can be used. Further, it goes without saying that the wavelength of the exposure light is not limited to 13 nm, but can be applied to any wavelength in the extreme ultraviolet light range of 3 to 30 nm.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳述したように、極端紫外光を光源
とするリソグラフィ技術において、製造工程が簡単な反
射型マスクを用いて転写パターンの重ね合わせが可能と
なる。
As described in detail above, in the lithography technique using extreme ultraviolet light as a light source, transfer patterns can be superposed using a reflective mask whose manufacturing process is simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反射型マスクの構造に関する第1の実
施例を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the structure of a reflective mask according to the present invention.

【図2】本発明の反射型マスクの製造方法に関する実施
例を説明する図である。
FIG. 2 is a view for explaining an embodiment relating to a method of manufacturing a reflection type mask of the present invention.

【図3】本発明の反射型マスクの構造に関する第2の実
施例を説明する図である。
FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment relating to the structure of the reflection type mask of the present invention.

【図4】極端紫外光露光装置の構成を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an extreme ultraviolet light exposure apparatus.

【図5】本発明の露光方法を用いた半導体集積回路製造
に関する実施例を説明する図である。
FIG. 5 is a view for explaining an embodiment relating to the manufacture of a semiconductor integrated circuit using the exposure method of the present invention.

【図6】従来の反射型マスクの構造を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of a conventional reflective mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…多層膜、3…中間層、4…吸収体、5…
パターン、6…マーク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Multilayer film, 3 ... Intermediate layer, 4 ... Absorber, 5 ...
Pattern, 6 ... mark.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山梨 弘将 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 瀬谷 英一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F046 AA25 BA05 CA04 CA08 CB02 CB17 CB25 CC01 CC02 EA02 EA03 EB02 EB03 FA03 FA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiromasa Yamanashi 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. F-term in Hitachi Central Research Laboratory (reference) 5F046 AA25 BA05 CA04 CA08 CB02 CB17 CB25 CC01 CC02 EA02 EA03 EB02 EB03 FA03 FA20

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】極端紫外光領域の露光光を反射型マスクに
照射する工程と、該反射型マスクのパターンを投影光学
系を介して試料に転写する工程とを含む露光方法におい
て、該反射型マスクは多層膜の上にマークが形成され、
光を該マークに照射し、該マークから反射される光を用
いて該反射型マスクと該試料との位置合わせを行うこと
を特徴とする露光方法。
1. An exposure method comprising: irradiating exposure light in an extreme ultraviolet region onto a reflective mask; and transferring a pattern of the reflective mask to a sample via a projection optical system. The mask has marks formed on the multilayer film,
An exposure method, comprising irradiating the mark with light and performing alignment between the reflective mask and the sample using light reflected from the mark.
【請求項2】請求項1記載の露光方法において、該反射
型マスクは該多層膜の上にパターンが形成され、該パタ
ーンの物質と該マークの物質が同一であることを特徴と
する露光方法。
2. An exposure method according to claim 1, wherein said reflective mask has a pattern formed on said multilayer film, and said pattern material and said mark material are the same. .
【請求項3】請求項1記載の露光方法において、該マー
クは少なくとも2種類の物質を積層して形成され、該マ
ークを照射する光の少なくとも一つの波長において、該
マークの表面層が透明であることを特徴とする露光方
法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein the mark is formed by laminating at least two kinds of substances, and a surface layer of the mark is transparent at at least one wavelength of light for irradiating the mark. An exposure method, comprising:
【請求項4】請求項3記載の露光方法において、該マー
クを照射する光の波長をλ、入射角をθ、該マークの表
面層の屈折率をn、厚さをh、mを0以上の整数とする
とき、n×h=(2m+1)×cosθ×λ/4を満た
すことを特徴とする露光方法。
4. The exposure method according to claim 3, wherein the wavelength of light for irradiating the mark is λ, the incident angle is θ, the refractive index of the surface layer of the mark is n, the thickness is h, and m is 0 or more. Where n × h = (2m + 1) × cos θ × λ / 4.
【請求項5】極端紫外光領域の露光光が照射される反射
型マスクにおいて、位置合わせ用のマークが多層膜の上
に形成されていることを特徴とする反射型マスク。
5. A reflective mask irradiated with exposure light in an extreme ultraviolet region, wherein a mark for positioning is formed on a multilayer film.
【請求項6】請求項5記載の反射型マスクにおいて、該
多層膜の上にパターンが形成され、該パターンの物質と
該マークの物質が同一であることを特徴とする反射型マ
スク。
6. A reflective mask according to claim 5, wherein a pattern is formed on said multilayer film, and a material of said pattern and a material of said mark are the same.
【請求項7】請求項5記載の反射型マスクにおいて、該
マークは少なくとも2種類の物質を積層して形成され、
400nmから800nmの範囲の少なくとも一つの波
長において、該マークの表面層が透明であることを特徴
とする反射型マスク。
7. The reflection type mask according to claim 5, wherein said mark is formed by laminating at least two kinds of substances.
A reflective mask, wherein a surface layer of the mark is transparent at at least one wavelength in the range of 400 nm to 800 nm.
【請求項8】極端紫外光領域の露光光が照射される反射
型マスクの製造方法において、少なくとも、多層膜の上
に物質を積層する工程と、該物質を除去してパターンと
位置合わせ用のマークを形成する工程とを含むことを特
徴とする反射型マスクの製造方法。
8. A method of manufacturing a reflection type mask to be irradiated with exposure light in an extreme ultraviolet region, wherein at least a step of laminating a substance on the multilayer film, the step of removing the substance and aligning the pattern with a pattern are performed. Forming a mark.
【請求項9】請求項1から4に記載のいずれかの露光方
法により製造されたことを特徴とする半導体集積回路。
9. A semiconductor integrated circuit manufactured by the exposure method according to claim 1. Description:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013146488A1 (en) * 2012-03-28 2015-12-10 Hoya株式会社 Method for manufacturing substrate with multilayer reflective film, method for manufacturing reflective mask blank, and method for manufacturing reflective mask

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2013146488A1 (en) * 2012-03-28 2015-12-10 Hoya株式会社 Method for manufacturing substrate with multilayer reflective film, method for manufacturing reflective mask blank, and method for manufacturing reflective mask

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