JP2003303756A

JP2003303756A - 極短紫外光の反射体

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Publication number: JP2003303756A
Application number: JP2002106281A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sugawara; 稔菅原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクブランクスや反射ミラー等といった極
短紫外光の反射体において、レジストへの到達エネルギ
ーの増大させるべく、反射率を従来よりも向上させるこ
とを可能とする。【解決手段】半導体装置の製造工程にて用いられる極
短紫外光の反射体を、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲ
ｕ層１４が同一順で繰り返し積層されてなる構成とする
ことで、Ｓｉとの実数部分の屈折率差が相対的に小さい
が消衰係数の小さいＭｏと、Ｓｉとの実数部分の屈折率
差が相対的に大きいが消衰係数も大きいＲｕとを積層さ
せる。これにより、反射率を増大させる作用を得て、か
つ、光の減衰を抑えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程、特に半導体装置の回路パターンを形成するための
リソグラフィ工程にて用いられるもので、露光用マスク
のマスクブランクスや反射ミラー等のように、極短紫外
光を反射する機能を有した極短紫外光の反射体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴い、ウエ
ハ上に形成される回路パターンやその回路パターンを形
成するためのレジストパターン等に対しては、パターン
幅（線幅）やパターン間のピッチ等の極小化が要求され
ている。このような極小化の要求については、レジスト
の露光に用いる紫外光の波長をより短波長にすることで
対応が可能となる。例えば、350nmの設計ルールの半導
体装置には365nmの波長、250nmおよび180nmの設計ルー
ルの半導体装置には248nmの波長、130nmおよび100nmの
設計ルールの半導体装置には193nmの波長といったよう
に、半導体装置の微細化が進むほど、露光に用いる紫外
光の波長も短波長化され、さらには157nmの波長の紫外
光が用いられるようになってきている。

【０００３】一般に、これらの波長による解像度は、ｗ
＝ｋ１×（λ／ＮＡ）というレイリーの式で表されるこ
とが知られている。ここで、ｗは解像される最小幅のパ
ターン、ＮＡは投影光学系のレンズの開口数、λは露光
光の波長である。また、ｋ１は、主にレジストの性能お
よび超解像技術の選択等により決定されるプロセス定数
であって、最適なレジストおよび超解像技術を用いれば
ｋ１＝0.35程度まで選択できることが知られている。な
お、超解像技術とは、マスクを透過し、マスク上遮光パ
ターンで回折された光の±１次回折光を選択的に用いる
ことにより、波長よりも小さなパターンを得ようとする
ものである。理論的には±ｎ次回折光（ｎ≧２）を用い
ることによりさらに小さなパターンを得ることが可能で
あるが、回折光強度の著しい減少および投影光学系にお
ける瞳の有限の大きさに制限され、±ｎ次回折光（ｎ≧
２）を用いることは実用的ではない。

【０００４】このレイリーの式によれば、例えば157nm
の波長を用いた場合に対応が可能な最小のパターン幅
は、ＮＡ＝0.9のレンズを用いるとすれば、ｗ＝61nmと
なることがわかる。すなわち、61nmよりも小さなパター
ン幅を得るためには、157nmよりもさらに短波長の紫外
光を用いる必要がある。

【０００５】このことから、最近では、157nmよりも短
波長の紫外光として、極短紫外光と呼ばれる13.5nmの波
長のものを用いることも検討されている。ただし、157n
mの波長の紫外光までは、例えばＣａＦ₂（フッ化カルシ
ウム）やＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）といった光透過性の
ある材料が存在するため、当該紫外光を透過させる構成
のマスクおよび光学系を作製することができる。ところ
が、13.5nmの波長の極短紫外光については、当該極短紫
外光を所望の厚さでもって透過させる材料が存在してい
ない。そのため、13.5nmの波長の極短紫外光を用いる場
合には、光透過型のマスクおよび光学系ではなく、光を
反射する反射型マスクおよび反射型光学系によって、マ
スクおよび光学系を構成する必要がある。

【０００６】光反射型のマスクおよび光学系を用いた場
合には、マスク面で反射された光が、そのマスクに入射
される光と相互に干渉することなく、投影光学系に導か
れねばならない。そのため、マスクに入射される光は、
必然的にマスク面の法線に対して角度φを持った斜め入
射となる必要が生じる。この角度は、投影光学系のレン
ズの開口数ＮＡ、マスク倍率ｍ、照明光源の大きさσか
ら決まる。具体的には、例えばウエハ上に５倍の縮小倍
率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.3、σ＝0.8の露
光装置においては、光が3.44±2.75度の立体角を持って
マスク上に入射することになる。また、ウエハ上に４倍
の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.25、σ
＝0.7の露光装置においては、光が3.58±2.51度の立体
角を持ってマスク上に入射することになる。

【０００７】このような斜め入射の光に対応する反射型
マスクとしては、極短紫外光を反射するマスクブランク
スと、そのマスクブランクス上を所定パターンで覆って
極短紫外光を吸収する吸収膜と、マスクブランクスと吸
収膜との間に介在するバッファ膜とを具備するものが知
られている。マスクブランクスは、Ｓｉ（ケイ素）層と
Ｍｏ（モリブデン）層とを交互に積層した構造で構成さ
れるが、その積層の繰り返し数が４０層であるものが一
般的である。このマスクブランクス上を極短紫外光の吸
収膜が所定パターンで覆うことによって、形成すべき回
路パターンやレジストパターン等に対応した選択的な入
射光の反射が行われることになる。なお、バッファ膜
は、吸収膜を形成する際のエッチングストッパとして、
あるいは吸収膜形成後の欠陥除去時のダメージ回避を目
的として設けられている。

【０００８】ところで、従来のマスクブランクスは、上
述したように、Ｓｉ層とＭｏ層との積層の繰り返し数が
４０層であるものが一般的である。ここで、Ｓｉの屈折
率は0.9993-0.00182645iであり、Ｍｏの屈折率は0.9211
-0.00643543iである。iは虚数単位である。また、Ｓｉ
層およびＭｏ層の合計の厚さとＭｏ層の厚さとの比Γ
は、Ｍｏ層厚／（Ｓｉ層厚＋Ｍｏ層厚）＝0.4が最適で
あることが知られている。したがって、従来のマスクブ
ランクスでは、露光に用いる極短紫外光の波長λを13.5
nmとすると、最適なＳｉ層とＭｏ層の合計の膜厚が（λ
／２）／（0.9993×0.6＋0.9211×0.4）＝6.973nm、最
適なＳｉ層の厚さが6.9730×0.6＝4.184nm、最適なＭｏ
層の厚さが6.9730×0.4＝2.789nmとなる。このようにし
て得られた最適なＳｉ層とＭｏ層を４０層繰り返して積
層した場合におけるマスクブランクスの反射率を図１２
に示す。

【０００９】また、Ｓｉ層とＭｏ層とを交互に積層した
構造は、反射型マスクを構成するマスクブランクスだけ
ではなく、反射型光学系を構成する反射ミラーにも全く
同様に用いられる。すなわち、極短紫外光に対する反射
ミラーとしては、Ｓｉ層とＭｏ層との積層の繰り返し数
が４０層であるものが一般的であり、極短紫外光の波長
λを13.5nmである場合にＳｉ層およびＭｏ層の厚さを最
適化すると、図１２に示すような反射率が得られること
になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のマスクブランクスおよび反射ミラーでは、極短
紫外光を反射するのにあたって、その極短紫外光の減衰
が問題となり得る。すなわち、極短紫外光の減衰が大き
いと、ウエハ上に塗布されたレジストまで十分にエネル
ギーが到達せず、パターン形成等を好適に行えなくなっ
てしまうおそれがある。

【００１１】例えば、図１２に示した反射率が得られる
マスクブランクスおよび反射ミラーを用いた場合におい
て、ウエハ上に塗布されたレジストに到達するエネルギ
ーは、以下のように求めることができる。ウエハ上に５
倍の縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ0.3、σ
0.8の露光装置においては0.69から6.15度の立体角を持
ってマスク上に光が入射する。また、ウエハ上に４倍の
縮小倍率を持つマスクを用いた場合、ＮＡ0.25、σ0.7
の露光装置においては1.07から6.08度の立体角を持って
入射する。これらのことから、マスクブランクスおよび
反射ミラーに入射する光の反射率として入射角０度から
７度の平均値を用いることにすると、図１２に示した反
射率が得られるマスクブランクスおよび反射ミラーにお
いては、ＴＥ（transverse electric）偏光の平均反射
率は73.11％であり、ＴＭ（transverse magnetic）偏光
の反射率は72.81％である。そして、ＴＥ偏光とＴＭ偏
光が等量ミラーおよびマスクに入射する場合には、ＴＥ
偏光とＴＭ偏光の反射率の平均72.96％が正味の反射率
となる。

【００１２】したがって、露光装置の光源からウエハ上
に塗布されたレジストまでの間に、例えばミラー反射面
を１２面、マスクによる反射面を１面だけ経るとする
と、合計１３面の反射面による光源光強度を１とした場
合には、ウエハ上に塗布されたレジストに到達するエネ
ルギーは0.7295¹³＝0.0166となる。すなわち、光源強度
の1.66％しかレジストに到達しない。残りは、マスクブ
ランクスおよび反射ミラーにて熱となって吸収されてし
まう。

【００１３】これに対して、例えばマスクブランクスお
よび反射ミラーにおける反射率が１％向上したと仮定す
ると、ウエハ上に塗布されたレジストに到達するエネル
ギーは0.7396¹³＝0.0198となる。すなわち、マスクブラ
ンクスおよび各反射ミラーの反射率が１％向上するだけ
で、レジストに到達するエネルギーは、1.19倍に増大す
るのである。

【００１４】そこで、本発明は、マスクブランクスや反
射ミラー等といった極短紫外光の反射体において、レジ
ストへの到達エネルギーの増大させるべく、反射率を従
来よりも向上させることを可能とする構成を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために案出された極短紫外光の反射体である。す
なわち、半導体装置の製造工程にて用いられる極短紫外
光の反射体であって、Ｓｉ層、Ｍｏ層およびＲｕ（ルテ
ニウム）層が同一順で繰り返し積層されてなることを特
徴とするものである。

【００１６】また、本発明の極短紫外光の反射体は、Ｓ
ｉ層、Ｍｏ層およびＰｄ（パラジウム）層が同一順で繰
り返し積層されてなることを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の極短紫外光の反射体は、Ｓ
ｉ層、Ｍｏ層およびＲｈ（ロジウム）層が同一順で繰り
返し積層されてなることを特徴とするものである。

【００１８】一般に、Ｓｉ層およびＭｏ層からなる極短
紫外光の反射体では、Ｍｏの実数部分の屈折率とＳｉの
実数部分の屈折率が異なることを利用して、極短紫外光
のブラッグ反射を生じせしめている。これに対して、Ｒ
ｕ、ＰｄまたはＲｈは、いずれも、実数部分の屈折率が
Ｓｉの実数部分の屈折率とさらに大きく異なっている一
方で、極短紫外光を吸収する作用を示す虚数部分の消衰
係数がＳｉよりも大きい。そのため、単にＲｕ、Ｐｄま
たはＲｈをＳｉと積層しても、反射率を大きくすること
はできない。ところが、Ｓｉとの実数部分の屈折率差が
相対的に小さいが消衰係数の小さいＭｏと、Ｓｉとの実
数部分の屈折率差が相対的に大きいが消衰係数も大きい
Ｒｕ、ＰｄまたはＲｈを積層する構成を用いることで、
反射率を増大させる作用を得て、かつ、光の減衰を抑え
ることが可能となる。したがって、上記構成の極短紫外
光の反射体によれば、Ｓｉ層およびＭｏ層に加えて、Ｒ
ｕ層、Ｐｄ層またはＲｈ層のいずれかが積層された構成
を有していることから、Ｓｉ層およびＭｏ層のみからな
る積層構造の場合に比べて、高い反射率が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係る
極短紫外光の反射体について説明する。なお、当然のこ
とではあるが、本発明は、以下に述べる実施の形態に限
定されるものではない。

【００２０】ここで説明する極端紫外光の反射体は、半
導体装置の製造工程、特に半導体装置の回路パターンを
露光用マスクからウエハ上に転写するためのリソグラフ
ィ工程にて用いられるものである。さらに詳しくは、極
短紫外光を用いたリソグラフィ工程において、露光用の
反射型マスクを構成するマスクブランクスまたは反射型
光学系を構成する反射ミラーとして用いられるものであ
る。

【００２１】〔第１の実施の形態〕先ず、請求項１およ
び２に記載の発明に係る極短紫外光の反射体について説
明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における極
短紫外光の反射体の概略構成例を示す模式図である。図
例のように、本実施形態で説明する極端紫外光の反射体
（以下、単に「反射体」という）１０ａは、例えばＳｉ
Ｏ₂（二酸化ケイ素）等の低膨張ガラス１１上に、上方
側からＳｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４がそれ
ぞれ４０層ずつ同一順で繰り返し積層されてなるもので
ある。

【００２２】このような多層膜構成の反射体１０ａは、
例えばスパッタリングにより形成することが考えられ
る。具体的には、Ｓｉ層１２については、例えばＲＦマ
グネトロンスパッタ装置を用いて、成膜速度0.03nm/sec
から0.05nm/secの間で成膜することが考えられる。ま
た、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４については、例えばＤ
Ｃマグネトロンスパッタ装置を用いて、成膜速度0.03nm
/secから0.05nm/secの間で成膜することが考えられる。

【００２３】上述した構成の反射体１０ａを用いて反射
型マスクを構成するためには、その反射体１０ａ上に、
Ｒｕ（ルテニウム）等からなるバッファ膜を介して、極
短紫外光吸収体材料であるＴａＮ（窒化タンタル）等か
らなる吸収膜を形成すればよい。つまり、反射体１０ａ
の光反射面側を所定パターンの吸収膜で覆うことによ
り、形成すべき回路パターンやレジストパターン等に対
応した選択的な入射光の反射が可能となる。また、反射
ミラーを構成する場合であれば、反射体１０ａの光反射
面をそのまま用いて、入射光の反射を行えばよい。な
お、このときの光学条件としては、入射光である極端紫
外光の中心波長（露光波長）が13.5nm、その露光条件が
ＮＡ＝0.25、σ＝0.70である場合が挙げられる。

【００２４】ここで、以上のような構成の反射体１０ａ
における、屈折率から計算される反射率について説明す
る。ここでは、入射光である極端紫外光の中心波長が1
3.5nmであるものとする。波長が13.5nmにおけるＳｉ、
ＭｏおよびＲｕの屈折率は以下の通りである。すなわ
ち、Ｓｉの屈折率は0.999319676-0.00182645iであり、
Ｍｏの屈折率は0.9210839-0.00643543iであり、Ｒｕの
屈折率は0.887487-0.0174721iである。iは虚数単位であ
る。

【００２５】この場合に、Ｒｕは、実数部分の屈折率が
Ｓｉの実数部分の屈折率と大きく異なっている。その一
方で、極短紫外光を吸収する作用を示す虚数部分の消衰
係数がＳｉよりも大きい。そのため、単にＲｕをＳｉと
積層しても反射率を大きくすることは期待できないが、
Ｓｉとの実数部分の屈折率差が相対的に小さいが消衰係
数の小さいＭｏと、Ｓｉとの実数部分の屈折率差が相対
的に大きいが消衰係数も大きいＲｕを積層する構成を用
いれば、実数部分の屈折率が異なることを利用して極短
紫外光のブラッグ反射を生じさせる上で、反射率を増大
させる作用を得て、かつ、光の減衰を抑えることが可能
になる。

【００２６】図２は、極短紫外光の反射体における反射
率の一具体例を示す説明図である。図例では、Ｓｉ層１
２、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４が上からこの順に各４
０層ずつ積層された構成の反射体１０ａにおいて、Ｓｉ
層１２の膜厚に対し、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４の膜
厚をパラメータとし、入射角０度から７度までの反射率
を、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光について平均したものを示
している。なお、比較のため、図中には、Ｒｕ層１４の
膜厚が0.0nmである場合（Ｓｉ層およびＭｏ層のみが積
層された場合）についても同様に示している。図例から
も明らかなように、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｕ
層１４からなる多層膜構成の反射体１０ａは、従来のよ
うにＳｉ層およびＭｏ層のみから構成されるもの（例え
ば、反射率0.7296）よりも、反射率を増大させる作用に
よって大きな反射率が得られることがわかる。

【００２７】ところで、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３および
Ｒｕ層１４が積層されてなる反射体１０ａでは、極端紫
外光の中心波長が13.5nmであると、その波長から一つの
繰り返し単位であるＳｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｕ
層１４の合計の膜厚が略特定される（例えば、７nm程
度）。この点は、従来のようにＳｉ層およびＭｏ層のみ
から構成される場合と同様である。

【００２８】ただし、当該一つの繰り返し単位におい
て、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４のそれぞ
れの膜厚は、Ｓｉ層１２の厚さをＸ、Ｍｏ層１３の厚さ
をＹ、Ｒｕ層１４の厚さをＺとすると、Ｘ，Ｙ，Ｚの範
囲が、3.91nm≦Ｘ≦4.01nm、1.00nm≦Ｙ＜3.00nm、0.00
nm＜Ｚ≦2.00nmであることが望ましい。このとき、Ｍｏ
層１３の厚さＹとＲｕ層１４の厚さＺとは、Ｚ＝（３nm
−Ｙ）の関係にあるものとする。なお、かかる関係式
は、当該一つの繰り返し単位の合計膜厚と、その合計膜
厚とＭｏ層１３およびＲｕ層１４の厚さとの比を基にし
て、導き出されたものである。

【００２９】さらに、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲ
ｕ層１４のそれぞれの膜厚は、上述した各範囲の中で
も、Ｘ＝3.95nm、Ｙ＝2.0nm、Ｚ＝1.0nmである場合が最
も望ましい。このような最適な膜厚の構成とした場合に
おけるＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の一具体例を図
３に示す。図例によれば、最適な膜厚の構成とした場合
には、特にマスクブランクスおよび反射ミラーで用いら
れる入射角０度〜７度の範囲において、従来のようにＳ
ｉ層およびＭｏ層のみから構成される場合（図１２参
照）に比べて、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光のいずれにおい
ても大きな反射率が得られることがわかる。

【００３０】このように、本実施形態で説明した反射体
１０ａは、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｕ層１４が
同一順で繰り返し積層されてなる多層膜構成を有してい
るため、極短紫外光に対する反射率を従来よりも向上さ
せることが可能である。しかも、反射体の一般的な構成
材料であるＳｉおよびＭｏに加えて、露光用の反射型マ
スク等にごく一般的に用いられる材料であるＲｕを成膜
するだけでよいので、反射率の向上を容易に実現するこ
とができる。

【００３１】〔第２の実施の形態〕次に、請求項３およ
び４に記載の発明に係る極短紫外光の反射体について説
明する。図４は、本発明の第２の実施の形態における極
短紫外光の反射体の概略構成例を示す模式図である。図
例のように、本実施形態で説明する反射体１０ｂは、Ｒ
ｕ層１４に代わってＰｄ層１５が積層されてなる点で、
第１の実施の形態の場合と異なる。

【００３２】このような反射体１０ｂにおいて、Ｐｄの
屈折率は0.876121-0.0463986iである。すなわち、Ｐｄ
は、実数部分の屈折率がＳｉの実数部分の屈折率と大き
く異なっている。その一方で、極短紫外光を吸収する作
用を示す虚数部分の消衰係数がＳｉよりも大きい。その
ため、Ｓｉとの実数部分の屈折率差が相対的に小さいが
消衰係数の小さいＭｏと、Ｓｉとの実数部分の屈折率差
が相対的に大きいが消衰係数も大きいＰｄを積層する構
成を用いれば、第１の実施の形態の場合と同様に、反射
率を増大させる作用を得て、かつ、光の減衰を抑えるこ
とが可能になる。

【００３３】図５は、極短紫外光の反射体における反射
率の一具体例を示す説明図である。図例では、Ｓｉ層１
２、Ｍｏ層１３およびＰｄ層１５が上からこの順に各４
０層ずつ積層された構成の反射体１０ｂにおいて、Ｓｉ
層１２の膜厚に対し、Ｍｏ層１３およびＰｄ層１５の膜
厚をパラメータとし、入射角０度から７度までの反射率
を、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光について平均したものを示
している。なお、比較のため、図中には、Ｐｄ層１５の
膜厚が0.0nmである場合（Ｓｉ層およびＭｏ層のみが積
層された場合）についても同様に示している。図例から
も明らかなように、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＰｄ
層１５からなる多層膜構成の反射体１０ｂは、従来のよ
うにＳｉ層およびＭｏ層のみから構成されるものより
も、反射率を増大させる作用によって大きな反射率が得
られることがわかる。

【００３４】ところで、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３および
Ｐｄ層１５が積層されてなる反射体１０ｂにおいても、
極端紫外光の中心波長が13.5nmであると、その波長から
一つの繰り返し単位であるＳｉ層１２、Ｍｏ層１３およ
びＰｄ層１５の合計の膜厚が略特定されるのは、第１の
実施の形態の場合と同様である。ただし、当該一つの繰
り返し単位において、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＰ
ｄ層１５のそれぞれの膜厚は、Ｓｉ層１２の厚さをＸ、
Ｍｏ層１３の厚さをＹ、Ｐｄ層１５の厚さをＺとする
と、Ｘ，Ｙ，Ｚの範囲が、3.92nm≦Ｘ≦4.01nm、1.90nm
≦Ｙ＜3.00nm、0.00nm＜Ｚ≦1.10nmであることが望まし
い。このとき、Ｍｏ層１３の厚さＹとＰｄ層１５の厚さ
Ｚとは、Ｚ＝（３nm−Ｙ）の関係にあるものとする。な
お、かかる関係式は、当該一つの繰り返し単位の合計膜
厚と、その合計膜厚とＭｏ層１３およびＰｄ層１５の厚
さとの比を基にして、導き出されたものである。

【００３５】さらに、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＰ
ｄ層１５のそれぞれの膜厚は、上述した各範囲の中で
も、Ｘ＝3.95nm、Ｙ＝2.5nm、Ｚ＝0.5nmである場合が最
も望ましい。このような最適な膜厚の構成とした場合に
おけるＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の一具体例を図
６に示す。図例によれば、最適な膜厚の構成とした場合
には、特にマスクブランクスおよび反射ミラーで用いら
れる入射角０度〜７度の範囲において、従来のようにＳ
ｉ層およびＭｏ層のみから構成される場合（図１２参
照）に比べて、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光のいずれにおい
ても大きな反射率が得られることがわかる。

【００３６】このように、本実施形態で説明した反射体
１０ｂは、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＰｄ層１５が
同一順で繰り返し積層されてなる多層膜構成を有してい
るため、極短紫外光に対する反射率を従来よりも向上さ
せることが可能である。しかも、反射体の一般的な構成
材料であるＳｉおよびＭｏに加えて、貴金属系で安定な
材料であるＰｄを成膜するだけでよいので、反射率の向
上を容易に実現することができる。

【００３７】〔第３の実施の形態〕次に、請求項５およ
び６に記載の発明に係る極短紫外光の反射体について説
明する。図７は、本発明の第３の実施の形態における極
短紫外光の反射体の概略構成例を示す模式図である。図
例のように、本実施形態で説明する反射体１０ｃは、Ｒ
ｕ層１４またはＰｄ層１５に代わってＲｈ層１６が積層
されてなる点で、第１または第２の実施の形態の場合と
異なる。

【００３８】このような反射体１０ｃにおいて、Ｒｈの
屈折率は0.875049-0.0311778iである。すなわち、Ｒｈ
は、実数部分の屈折率がＳｉの実数部分の屈折率と大き
く異なっている。その一方で、極短紫外光を吸収する作
用を示す虚数部分の消衰係数がＳｉよりも大きい。その
ため、Ｓｉとの実数部分の屈折率差が相対的に小さいが
消衰係数の小さいＭｏと、Ｓｉとの実数部分の屈折率差
が相対的に大きいが消衰係数も大きいＲｈを積層する構
成を用いれば、第１または第２の実施の形態の場合と同
様に、反射率を増大させる作用を得て、かつ、光の減衰
を抑えることが可能になる。

【００３９】図８は、極短紫外光の反射体における反射
率の一具体例を示す説明図である。図例では、Ｓｉ層１
２、Ｍｏ層１３およびＲｈ層１６が上からこの順に各４
０層ずつ積層された構成の反射体１０ｃにおいて、Ｓｉ
層１２の膜厚に対し、Ｍｏ層１３およびＲｈ層１６の膜
厚をパラメータとし、入射角０度から７度までの反射率
を、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光について平均したものを示
している。なお、比較のため、図中には、Ｒｈ層１６の
膜厚が0.0nmである場合（Ｓｉ層およびＭｏ層のみが積
層された場合）についても同様に示している。図例から
も明らかなように、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｈ
層１６からなる多層膜構成の反射体１０ｃは、従来のよ
うにＳｉ層およびＭｏ層のみから構成されるものより
も、反射率を増大させる作用によって大きな反射率が得
られることがわかる。

【００４０】ところで、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３および
Ｒｈ層１６が積層されてなる反射体１０ｃにおいても、
極端紫外光の中心波長が13.5nmであると、その波長から
一つの繰り返し単位であるＳｉ層１２、Ｍｏ層１３およ
びＲｈ層１６の合計の膜厚が略特定されるのは、第１ま
たは第２の実施の形態の場合と同様である。ただし、当
該一つの繰り返し単位において、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１
３およびＲｈ層１６のそれぞれの膜厚は、Ｓｉ層１２の
厚さをＸ、Ｍｏ層１３の厚さをＹ、Ｒｈ層１６の厚さを
Ｚとすると、Ｘ，Ｙ，Ｚの範囲が、3.91nm≦Ｘ≦4.01n
m、1.60nm≦Ｙ＜3.00nm、0.00nm＜Ｚ≦1.40nmであるこ
とが望ましい。このとき、Ｍｏ層１３の厚さＹとＲｈ層
１６の厚さＺとは、Ｚ＝（３nm−Ｙ）の関係にあるもの
とする。なお、かかる関係式は、当該一つの繰り返し単
位の合計膜厚と、その合計膜厚とＭｏ層１３およびＲｈ
層１６の厚さとの比を基にして、導き出されたものであ
る。

【００４１】さらに、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲ
ｈ層１６のそれぞれの膜厚は、上述した各範囲の中で
も、Ｘ＝3.95nm、Ｙ＝2.0nm、Ｚ＝1.0nmである場合が最
も望ましい。このような最適な膜厚の構成とした場合に
おけるＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の一具体例を図
９に示す。図例によれば、最適な膜厚の構成とした場合
には、特にマスクブランクスおよび反射ミラーで用いら
れる入射角０度〜７度の範囲において、従来のようにＳ
ｉ層およびＭｏ層のみから構成される場合（図１２参
照）に比べて、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光のいずれにおい
ても大きな反射率が得られることがわかる。

【００４２】このように、本実施形態で説明した反射体
１０ｃは、Ｓｉ層１２、Ｍｏ層１３およびＲｈ層１６が
同一順で繰り返し積層されてなる多層膜構成を有してい
るため、極短紫外光に対する反射率を従来よりも向上さ
せることが可能である。しかも、反射体の一般的な構成
材料であるＳｉおよびＭｏに加えて、貴金属系で安定な
材料であるＲｈを成膜するだけでよいので、反射率の向
上を容易に実現することができる。

【００４３】ここで、上述した第１〜第３の実施の形態
で説明した反射体１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、従来のも
のとの比較について、さらに詳しく説明する。

【００４４】図１０は、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射
率について平均したものの具体例を示す説明図である。
図例では、第１〜第３の実施の形態で説明した最適な膜
厚構成の反射体１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおける反射率
の他に、比較のため従来のようにＳｉ層およびＭｏ層の
みから構成されるものの反射率についても示している。
図例からも明らかなように、最適な膜厚構成の反射体１
０ａ，１０ｂ，１０ｃは、いずれも、Ｓｉ層およびＭｏ
層のみからなる構成に比べて、反射率が増大しているこ
とがわかる。しかも、反射率の増大の他に、入射角度０
度から５度までは反射率の入射角度依存性がないとい
う、従来の構成では得られない顕著な効果も得られる。
このことは、特に入射角が１度〜４度程度であることが
多いマスクブランクスまたは反射ミラーに用いて非常に
好適なことを意味している。

【００４５】図１１は、入射角０度から７度までのトー
タル反射率の具体例を示す説明図である。図例において
も、第１〜第３の実施の形態で説明した最適な膜厚構成
の反射体１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおけるトータル反射
率の他に、比較のため従来のようにＳｉ層およびＭｏ層
のみから構成されるもののトータル反射率についても示
している。図例からも明らかなように、トータル反射率
は、従来の構成が0.7291であるのに対し、最適な膜厚構
成の反射体１０ａでは0.7440、最適な膜厚構成の反射体
１０ｂでは0.7387、最適な膜厚構成の反射体１０ｃでは
0.7400であることがわかる。つまり、最適な膜厚構成の
反射体１０ａ，１０ｂ，１０ｃでは、いずれも、Ｓｉ層
およびＭｏ層のみからなる構成に比べて、入射角０度か
ら７度までのトータル反射率も増大している。

【００４６】これら最適な膜厚構成の反射体１０ａ，１
０ｂ，１０ｃを用いて、露光装置においてミラー反射面
を１２面、マスクによる反射面を１面、すなわち合計１
３面の反射面を経て、光源からの極端紫外光がウエハ上
に塗布されたレジストまで到達する場合を考える。レジ
ストに到達するエネルギーは、光源から発生するエネル
ギー（光源光強度）を1とすると、従来のようにＳｉ層
およびＭｏ層のみからなる構成の場合には0.7295¹³＝0.
0166となるが、反射体１０ａを用いた場合には0.7440¹³
＝0.0214となり、従来の1.289倍に増大する。また、反
射体１０ｂを用いた場合には0.7387¹³＝0.0195となり、
従来の1.175倍に増大する。また、反射体１０ｃを用い
た場合には0.7400¹³＝0.0200となり、従来の1.205倍に
増大する。このように、レジストに到達するエネルギー
が従来の1.3倍程度にまで増大すれば、従来あったよう
な極短紫外光の減衰が問題となるのを回避でき、半導体
装置の製造工程、すなわち半導体装置の回路パターンを
形成するためのリソグラフィ工程において、そのパター
ン形成等の好適化を図れるようになる。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の極短紫
外光の反射体によれば、Ｓｉ層およびＭｏ層に加えて、
Ｒｕ層、Ｐｄ層またはＲｈ層のいずれかが積層された構
成を有していることから、Ｓｉ層およびＭｏ層のみから
なる積層構造の場合に比べて高い反射率が得られ、これ
によりレジストに到達するエネルギーを従来よりも増大
させることができる。したがって、従来あったような極
短紫外光の減衰が問題となるのを回避でき、半導体装置
の製造工程、特に半導体装置の回路パターンを形成する
ためのリソグラフィ工程において、そのパターン形成等
の好適化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における極短紫外光
の反射体の概略構成例を示す模式図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の反射体における反
射率の一具体例を示す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の反射体で最適な膜
厚構成とした場合のＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の
一具体例を示す説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における極短紫外光
の反射体の概略構成例を示す模式図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の反射体における反
射率の一具体例を示す説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の反射体で最適な膜
厚構成とした場合のＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の
一具体例を示す説明図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態における極短紫外光
の反射体の概略構成例を示す模式図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の反射体における反
射率の一具体例を示す説明図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の反射体で最適な膜
厚構成とした場合のＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率の
一具体例を示す説明図である。

【図１０】本発明の反射体で最適な膜厚構成とした場合
のＴＥ偏光およびＴＭ偏光の反射率について平均したも
のの具体例とその比較例とを示す説明図である。

【図１１】本発明の反射体で最適な膜厚構成とした場合
の入射角０度から７度までのトータル反射率の具体例と
その比較例とを示す説明図である。

【図１２】従来の極短紫外光の反射体における反射率の
一具体例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…反射体、１２…Ｓｉ層、１３
…Ｍｏ層、１４…Ｒｕ層、１５…Ｐｄ層、１６…Ｒｈ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｆ５３１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の製造工程にて用いられる極
短紫外光の反射体であって、Ｓｉ層、Ｍｏ層およびＲｕ層が同一順で繰り返し積層さ
れてなることを特徴とする極短紫外光の反射体。
【請求項２】極短紫外光が13.5nmを中心波長とするも
のである場合に、Ｓｉ層の厚さをＸ、Ｍｏ層の厚さを
Ｙ、Ｒｕ層の厚さをＺとすると、 3.91nm≦Ｘ≦4.01nm、 1.00nm≦Ｙ＜3.00nm、 0.00nm＜Ｚ≦2.00nm であることを特徴とする請求項１記載の極短紫外光の反
射体。
【請求項３】半導体装置の製造工程にて用いられる極
短紫外光の反射体であって、Ｓｉ層、Ｍｏ層およびＰｄ層が同一順で繰り返し積層さ
れてなることを特徴とする極短紫外光の反射体。
【請求項４】極短紫外光が13.5nmを中心波長とするも
のである場合に、Ｓｉ層の厚さをＸ、Ｍｏ層の厚さを
Ｙ、Ｐｄ層の厚さをＺとすると、 3.92nm≦Ｘ≦4.00nm、 1.90nm≦Ｙ＜3.00nm、 0.00nm＜Ｚ≦1.10nm であることを特徴とする請求項３記載の極短紫外光の反
射体。
【請求項５】半導体装置の製造工程にて用いられる極
短紫外光の反射体であって、Ｓｉ層、Ｍｏ層およびＲｈ層が同一順で繰り返し積層さ
れてなることを特徴とする極短紫外光の反射体。
【請求項６】極短紫外光が13.5nmを中心波長とするも
のである場合に、Ｓｉ層の厚さをＸ、Ｍｏ層の厚さを
Ｙ、Ｒｈ層の厚さをＺとすると、 3.91nm≦Ｘ≦4.00nm、 1.60nm≦Ｙ＜3.00nm、 0.00nm＜Ｚ≦1.40nm であることを特徴とする請求項５記載の極短紫外光の反
射体。