JP3222118B2 - Mask pattern forming method - Google Patents

Mask pattern forming method

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JP3222118B2 JP28696099A JP28696099A JP3222118B2 JP 3222118 B2 JP3222118 B2 JP 3222118B2 JP 28696099 A JP28696099 A JP 28696099A JP 28696099 A JP28696099 A JP 28696099A JP 3222118 B2 JP3222118 B2 JP 3222118B2
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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、マスク上のパター
ンをウェハ上に転写するリソグラフィ技術に係り、特に
波長が10ナノメータ(nm)から15nm付近の極端
紫外線(ExtremeUltraviolet、以下、EUVと記す。)
を光源として、マスクパターンをウェハ上に縮小投影し
て露光するEUVリソグラフィにおいて用いられる反射
型マスク及びそのマスクパターン形成方法、ならびにそ
れらを用いた露光装置等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography technique for transferring a pattern on a mask onto a wafer, and more particularly to an extreme ultraviolet (hereinafter, referred to as EUV) having a wavelength of about 10 nm to 15 nm.
The present invention relates to a reflection type mask used in EUV lithography for exposing by exposing a mask pattern onto a wafer by using a light source as a light source, a mask pattern forming method thereof, and an exposure apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の高集積化につれて、100
nm以下の極微細加工を可能にする新たなプロセス技術
の確立が急務になっている。リソグラフィ技術でも光源
の短波長化によって光学的な解像力の向上を図るため、
従来の水銀ランプやエキシマレーザによる紫外線と比べ
て、波長が10nmから15nm程度と一桁以上も短い
EUVを光源に用いて高解像化を可能とするEUVリソ
グラフィの開発が精力的に行われている。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated, 100
There is an urgent need to establish a new process technology that enables ultra-fine processing of sub-nm. Even in lithography technology, in order to improve the optical resolution by shortening the wavelength of the light source,
EUV lithography has been vigorously developed to enable high resolution using EUV as a light source whose wavelength is shorter than the conventional mercury lamp or excimer laser by one order of magnitude from 10 to 15 nm, which is about 10 to 15 nm. I have.

【0003】EUVは物質に対する吸収が非常に著し
く、EUVに対する物質の屈折率もほとんど真空の値に
等しい。したがって、EUVリソグラフィの光学系に
は、精密工学会誌、第64巻、第2号、282頁〜28
6頁(1998年)に記載されたように、凸面鏡と凹面
鏡を組み合わせた反射光学系が用いられる。また、マス
クも光レチクルのような透過型では吸収によるEUVの
強度低下が著しいことから、反射型マスクが用いられ
る。
[0003] EUV has a very high absorption for substances, and the refractive index of substances for EUV is almost equal to the value of vacuum. Therefore, the optical system of EUV lithography includes the Journal of the Japan Society of Precision Engineering, Vol. 64, No. 2, pp. 282-28.
As described on page 6 (1998), a reflection optical system combining a convex mirror and a concave mirror is used. In the case of a transmission type mask such as an optical reticle, a reflection type mask is used because EUV intensity is significantly reduced by absorption.

【0004】図1に反射型マスクの断面構造の概念図を
示す。反射型マスクはマスク基板表面にほとんど直角に
入射したEUVに対して高い反射率を得るために、露光
波長での屈折率が大きく異なった対となる2種類以上の
材料層の積層を基本的な周期とし、30ないし40周期
程度、繰り返し積層させた多層膜2がコーティングされ
る。また、マスクパターン3はパターン状に加工された
金属薄膜からなり、EUVを吸収して非反射部分となる
ため露光コントラストを生ずることとなる。現在では、
母材となる下地基板1の上にコーティングされる多層膜
2には基本周期がモリブデン(Mo)層とケイ素(S
i)層で構成されたものが広く用いられており、露光波
長の約半分の周期で積層させることにより、波長が1
3.5nm付近のEUVに対して最大約70%の反射率
が得られている。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a sectional structure of a reflection type mask. In order to obtain a high reflectance with respect to EUV incident almost perpendicularly to the mask substrate surface, a reflection type mask basically comprises a stack of two or more types of material layers having a pair of refractive indexes that are significantly different at the exposure wavelength. The multilayer film 2 that is repeatedly laminated for about 30 to 40 cycles is coated. Further, the mask pattern 3 is made of a metal thin film processed into a pattern, absorbs EUV and becomes a non-reflection portion, so that exposure contrast is generated. Currently,
A multilayer film 2 coated on a base substrate 1 serving as a base material has a basic period of a molybdenum (Mo) layer and a silicon (S) layer.
i) Layers composed of layers are widely used, and a layer having a wavelength of 1
A maximum reflectance of about 70% is obtained for EUV near 3.5 nm.

【0005】一方、EUVリソグラフィの反射型マスク
では、露光エネルギーの約30%が下地基板に吸収され
て熱に変換される。したがって、Si等、熱膨張率が比
較的高い材料を下地基板に用いた場合、熱膨張による下
地基板の変形やマスクパターンの配列精度低下が生じる
可能性が懸念されている。このため、エス・ピー・アイ
・イー、3676巻、598頁〜605頁(1999
年)〔SPIE,Vol.3676,598(1999) 〕に記載されて
いるように、最近では、石英ガラスや低熱膨張ガラスと
いった、熱膨張率がSiと比べて一桁ないし二桁小さい
材料を下地基板に用いて、上記問題の解決が図られてい
る。
On the other hand, in a reflective mask of EUV lithography, about 30% of exposure energy is absorbed by a base substrate and converted into heat. Therefore, when a material having a relatively high coefficient of thermal expansion, such as Si, is used for the base substrate, there is a concern that the base substrate may be deformed due to thermal expansion or the mask pattern arrangement accuracy may be reduced. For this reason, SPIE, vol. 3676, pp. 598 to 605 (1999)
Recently, as described in [SPIE, Vol. 3676, 598 (1999)], a material such as quartz glass or low thermal expansion glass having a coefficient of thermal expansion one or two orders of magnitude smaller than that of Si has been used as a base. The above-mentioned problem has been solved using a substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図2にEUVリソグラ
フィ用反射型マスクの製造工程の概念図を示す。まず、
スパッタリングによって下地基板1上に多層膜2をコー
ティングし、多層膜2上にスパッタリングによってマス
クパターン用金属薄膜4を堆積させる。次にマスクパタ
ーン用金属薄膜4上にレジストを塗布し、電子線やレー
ザ光の走査による露光ならびに現像によって所望のレジ
ストパターン5を形成する。次にレジストパターン5を
マスクとしてプラズマ・ドライエッチングを行い、レジ
ストパターン5を除去してマスクパターン3を形成す
る。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a manufacturing process of a reflective mask for EUV lithography. First,
The multilayer film 2 is coated on the base substrate 1 by sputtering, and the mask pattern metal thin film 4 is deposited on the multilayer film 2 by sputtering. Next, a resist is applied on the metal thin film 4 for a mask pattern, and a desired resist pattern 5 is formed by exposure and development by scanning with an electron beam or a laser beam. Next, plasma dry etching is performed using the resist pattern 5 as a mask, and the resist pattern 5 is removed to form a mask pattern 3.

【0007】上記反射型マスクの製造工程において、レ
ジストパターンに対するプラズマ・ドライエッチング後
のマスクパターン線幅変動を防止する一手段として、半
導体ドライエッチング技術、産業図書 、332頁〜3
36頁(1992年)に記載されているようにプラズマ・
ドライエッチング中にエッチング装置のステージを介し
て下地基板を冷却し、マスクパターン材料とエッチング
ガスとの反応生成物をマスク基板表面に吸着させてマス
クパターン側壁方向へのエッチング進行を阻止する手法
が有効なことが知られている。しかし、熱膨張率が低い
下地基板は一般に熱伝導性が低く、下地基板を冷却して
反応生成物をマスク基板表面に吸着させ、プラズマ・ド
ライエッチング後のマスクパターン線幅変動を防止する
ことが極めて困難であった。
In the above-mentioned reflection type mask manufacturing process, semiconductor dry etching technology, industrial book, pp. 332 to 3 are used as a means for preventing fluctuation of the mask pattern line width after plasma dry etching of the resist pattern.
Plasma as described on page 36 (1992).
It is effective to cool the base substrate through the stage of the etching equipment during dry etching and adsorb the reaction product of the mask pattern material and the etching gas on the mask substrate surface to prevent the etching progress toward the mask pattern side wall. It is known that However, an undersubstrate with a low coefficient of thermal expansion generally has low thermal conductivity, and it is possible to cool the undersubstrate and adsorb the reaction products on the surface of the mask substrate to prevent fluctuations in the mask pattern line width after plasma dry etching. It was extremely difficult.

【0008】以上のような理由により、本発明の目的
は、レジストパターンに対するドライエッチング、特に
プラズマ・ドライエッチング後のマスクパターン線幅変
動を防止し、高寸法精度なマスクパターンを形成するこ
とにある。さらには、本発明は、上記マスクパターン形
成方法で作製されるマスクを搭載した露光装置を提供す
るものである。
For the above reasons, an object of the present invention is to form a mask pattern with high dimensional accuracy by preventing a fluctuation in the line width of a mask pattern after dry etching of a resist pattern, particularly, plasma dry etching. . Further, the present invention provides an exposure apparatus equipped with a mask produced by the above-described mask pattern forming 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
に本発明のマスクパターン形成方法では、主に熱膨張率
が低く熱伝導性が低いガラス材料からなる下地基板を用
いたEUVリソグラフィの反射型マスクの製造工程にお
いて、多層膜をコーティングした下地基板上のマスクパ
ターン材料と、マスクパターン材料をドライエッチング
で加工する際に用いられる反応ガスとを、ドライエッチ
ング時にそれらの反応生成物の少なくとも一種が、室温
ないしはドライエッチング中に昇温した基板温度におい
て固相になるごとく組み合わせて構成したことを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, a mask pattern forming method according to the present invention employs a reflection pattern of EUV lithography using a base substrate mainly made of a glass material having a low coefficient of thermal expansion and a low thermal conductivity. In the manufacturing process of the mold mask, the mask pattern material on the base substrate coated with the multilayer film, and the reaction gas used when processing the mask pattern material by dry etching, at least one of those reaction products during dry etching. However, they are characterized in that they are combined so as to become a solid phase at room temperature or at a substrate temperature raised during dry etching.

【0010】この結果、冷却が困難な下地基板を用いた
場合でも反応生成物が基板に吸着し、マスクパターン側
壁が保護されるため、特別に下地基板を冷却することな
く、ドライエッチング後、特にプラズマ・ドライエッチ
ング後のマスクパターン線幅変動を防止し、高寸法精度
なマスクパターンを形成することが可能となる。
As a result, even when an undersubstrate which is difficult to cool is used, the reaction product is adsorbed to the substrate and the side wall of the mask pattern is protected. Variations in mask pattern line width after plasma dry etching can be prevented, and a mask pattern with high dimensional accuracy can be formed.

【0011】さらに、本発明のマスクパターン形成方法
では、熱膨張率が低く熱伝導性が低いガラス材料からな
る下地基板を用いたVUV(真空紫外線、Vacuum Ultra
violet)リソグラフィの透過型マスクの製造工程におい
ても、反応生成物が基板に吸着し、マスクパターンが保
護されるため、ドライエッチング後のマスクパターン線
幅変動を防止することが可能である本発明の構成によれ
ば、上述のような、紫外線の波長が10ナノメータ(n
m)から15ナノメータ付近の波長によるEUVリソグ
ラフィや、100ナノメータから200ナノメータ付近
の波長によるVUVリソグラフィにおいて、高寸法精度
なマスクパターンを提供するものであるが、紫外線を光
源としてマスク上に照明し、得られるマスク反射光又は
マスク透過光を光学系を介してウエハ上に投影露光せし
める露光装置、さらにまた、それを用いて高寸法精度な
半導体素子の製造を可能ならしめるものである。
Further, according to the mask pattern forming method of the present invention, VUV (Vacuum Ultra) using a base substrate made of a glass material having a low coefficient of thermal expansion and a low thermal conductivity.
In the process of manufacturing a transmission type mask of violet) lithography, the reaction product is adsorbed on the substrate and the mask pattern is protected, so that it is possible to prevent the fluctuation of the mask pattern line width after dry etching. According to the configuration, the wavelength of the ultraviolet light is 10 nanometers (n) as described above.
m) to provide a mask pattern with high dimensional accuracy in EUV lithography with a wavelength of around 15 nanometers or VUV lithography with a wavelength of around 100 nanometers to 200 nanometers. An exposure apparatus for projecting and exposing the obtained mask reflected light or mask transmitted light onto a wafer via an optical system, and further enables the manufacture of a semiconductor element with high dimensional accuracy using the same.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図
2、図3、表1を用いて説明する。表1は、シー・アー
ル・シー・ハンドブック・オブ・ケミストリー・アンド
・フィジクス、D−194頁〜D−197頁(1989
年)〔CRC Handbook of Chemistry and Physics, D-
194〜D-197(1989)〕に記載された物性値をもとに、反射
型マスクのマスクパターン材料であるアルミニウム(A
l)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)をフッ素、塩素系エッチングガスを用いてプラズ
マ・ドライエッチングした場合に生ずる反応生成物の飽
和蒸気圧(mmHg)と温度(K)の関係を示したもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Table 1 shows the CRC Handbook of Chemistry and Physics, pages D-194 to D-197 (1989).
Year) [CRC Handbook of Chemistry and Physics, D-
194 to D-197 (1989)], aluminum (A) which is a mask pattern material of a reflective mask is used.
l) Saturated vapor pressure (mmHg) and temperature (K) of reaction products generated when plasma dry etching of chromium (Cr), tantalum (Ta), and tungsten (W) using fluorine or chlorine-based etching gas This shows the relationship.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】また、図3は,表1の各反応生成物におけ
る飽和蒸気圧(mmHg)と温度(K)の関係をグラフ上
に示した特性線図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the saturated vapor pressure (mmHg) and the temperature (K) for each reaction product in Table 1 on a graph.

【0015】図2において下地基板1に熱伝導率がSi
と比べて50分の1以下の石英ガラスもしくは低熱膨張
ガラス、多層膜2に基本周期がMo層とSi層の積層か
ら構成され、周期が6.9nmで40回繰り返しコーテ
ィングした多層膜、マスクパターン用金属薄膜4に厚み
が100nmのW、レジストパターン5に線幅が250
nm、厚みが300nmのゼット・イー・ピー・レジス
ト(ZEP、日本ゼオン登録商標)、エッチングガスに六
フッ化イオウ(SF6)をそれぞれ用い、周波数が2.4
5ギガ・ヘルツ(GHz)のマイクロ波により励起したS
6ガスからの活性種でプラズマ・ドライエッチングを
行った結果、マスク基板を装着したステージからの冷却
が効率よく行えず下地基板の温度が室温(300K)から
50゜C(323K)程度であったため、図3に示される
ように、この温度領域で反応生成物の六フッ化タングス
テン(WF6)がほとんど昇華し、レジストパターン5に
対してプラズマ・ドライエッチング後のマスクパターン
3には10%以上の線幅減少が生じた。
In FIG. 2, the base substrate 1 has a thermal conductivity of Si.
A quartz glass or a low thermal expansion glass of 1/50 or less of that of the multilayer film, a multilayer film composed of a multilayer film 2 having a basic cycle of a Mo layer and a Si layer, a cycle of 6.9 nm, and repeatedly coated 40 times, a mask pattern W having a thickness of 100 nm for the metal thin film 4 for use and a line width of 250 for the resist pattern 5
and a thickness of 300 nm, and a frequency of 2.4 using sulfur hexafluoride (SF 6 ) as an etching gas, respectively.
S excited by microwave of 5 gigahertz (GHz)
As a result of performing plasma dry etching with active species from F 6 gas, cooling from the stage on which the mask substrate was mounted could not be efficiently performed, and the temperature of the underlying substrate was from room temperature (300K) to about 50 ° C (323K). Therefore, as shown in FIG. 3, the reaction product tungsten hexafluoride (WF 6 ) almost sublimates in this temperature region, and the resist pattern 5 has a 10% The line width was reduced as described above.

【0016】一方、図2において下地基板1に石英ガラ
スもしくは低熱膨張ガラス、多層膜2に基本周期がMo
層とSi層の積層から構成され、周期が6.9nmで4
0回繰り返しコーティングした多層膜、マスクパターン
用金属薄膜4に厚みが100nmのTa、レジストパタ
ーン5に線幅が250nm、厚みが300nmのZEP
レジスト、エッチングガスにSF6をそれぞれ用い、周
波数が2.45GHzのマイクロ波により励起したSF
6ガスからの活性種でプラズマ・ドライエッチングを行
った結果、下地基板の温度は室温(300K)から50゜
C(323K)程度であったが、図3に示されるように、
この温度領域で反応生成物の一種である五フッ化タンタ
ル(TaF5)が固相であったため、マスクパターン側壁
はTaF5によって保護され、レジストパターン5に対
してプラズマ・ドライエッチング後のマスクパターン3
には、顕著な線幅減少が生じなかった。なお、エッチン
グガスにSF6の代わりに塩素(Cl2)ないし三塩化ホウ
素(BCl3)ないしそれらの混合物からなる塩素系ガス
を用いた場合、表1ならびに図3には飽和蒸気圧と温度
の関係が記載されていないが、上記のようにSF6ガス
を用いてTaのプラズマ・ドライエッチングを行った場
合と同等な効果を得ることが可能であった。これは、反
応生成物の一種である五塩化タンタル(TaCl5)の沸
点が、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサエ
ティ、第138巻、第2号、496頁〜499頁(19
91年)〔Journal of Electrochemical Society, Vol.
138, No.2, February 1991〕に記載されたように約51
5Kと、TaF5の沸点である503 Kに極めて近く、
飽和蒸気圧と飽和蒸気圧を与える温度の関係がTaF5
に類似していたためと推察される。また、マスクパター
ン用金属薄膜4にTaにSi、ゲルマニウム(Ge)、ホ
ウ素(B)等を添加した合金や化合物を用いた場合でも、
その主成分がTaであるためプラズマ・ドライエッチン
グ時に、TaF5ないしはTaCl5が発生し、上記と同
等な効果を得ることが可能であった。
On the other hand, in FIG. 2, quartz glass or low thermal expansion glass is used for the base substrate 1, and the basic period is Mo for the multilayer film 2.
Layer with a period of 6.9 nm and 4 layers.
A multilayer film coated repeatedly 0 times, a mask pattern metal thin film 4 having a thickness of 100 nm Ta, and a resist pattern 5 having a line width of 250 nm and a thickness of 300 nm ZEP.
SF excited by a microwave having a frequency of 2.45 GHz using SF 6 as a resist and an etching gas, respectively.
As a result of performing plasma dry etching with active species from six gases, the temperature of the underlying substrate was changed from room temperature (300K) to 50 ° C.
C (323K), but as shown in FIG.
Since tantalum pentafluoride (TaF 5 ), a kind of reaction product, was in a solid phase in this temperature range, the mask pattern side walls were protected by TaF 5 , and the mask pattern after plasma dry etching was performed on the resist pattern 5 3
No significant line width reduction occurred. When a chlorine-based gas composed of chlorine (Cl 2 ), boron trichloride (BCl 3 ), or a mixture thereof is used instead of SF 6 as the etching gas, the saturated vapor pressure and the temperature are shown in Table 1 and FIG. Although the relationship is not described, it was possible to obtain the same effect as when Ta plasma dry etching was performed using SF 6 gas as described above. This is because the boiling point of tantalum pentachloride (TaCl 5 ), a kind of reaction product, is determined by the Journal of Electrochemical Society, Vol. 138, No. 2, pp. 496-499 (19)
1991) [Journal of Electrochemical Society, Vol.
138, No. 2, February 1991].
And 5K, very close to 503 K, the boiling point of TaF 5,
The relationship between the saturated vapor pressure and the temperature giving the saturated vapor pressure is TaF 5
It is presumed that it was similar to Further, even when an alloy or compound in which Si, germanium (Ge), boron (B) or the like is added to Ta is used for the mask pattern metal thin film 4,
Since its main component is Ta, TaF 5 or TaCl 5 is generated at the time of plasma dry etching, and the same effect as above can be obtained.

【0017】さらに、図2において下地基板1に石英ガ
ラスないしは低熱膨張ガラス、多層膜2に基本周期がM
o層とSi層の積層から構成され、周期が6.9nmで
40回繰り返しコーティングした多層膜、マスクパター
ン用金属薄膜4に厚みが100nmのAlもしくはAl
とSi等との合金、レジストパターン5に線幅が250
nm、厚みが300nmのZEPレジスト、エッチング
ガスにSF6をそれぞれ用い、周波数が2.45GHz
のマイクロ波により励起したCl2とBCl3との混合ガ
スからの活性種でプラズマ・ドライエッチングを行った
場合、下地基板の温度は室温(300K)から50゜C
(323K)程度であったが、図3に示すように、この温
度領域で反応生成物の一種である三塩化アルミニウム
(AlCl3)が固相であったため、マスクパターン側壁
はAlCl3によって保護され、レジストパターン5に
対してプラズマ・ドライエッチング後のマスクパターン
3には、顕著な線幅減少が生じなかった。
Further, in FIG. 2, the base substrate 1 is made of quartz glass or low thermal expansion glass, and the
a multilayer film composed of a stack of an o layer and a Si layer and having a period of 6.9 nm and repeatedly coated 40 times;
Alloy with Si, Si, etc., resist pattern 5 has line width of 250
nm, using ZEP resist thickness 300 nm, the etching gas SF 6, respectively, the frequency is 2.45GHz
When plasma dry etching is performed using active species from a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 excited by microwaves, the temperature of the underlying substrate is from room temperature (300K) to 50 ° C.
(323K), but as shown in FIG. 3, aluminum trichloride which is a kind of reaction product in this temperature range
Since (AlCl 3 ) was a solid phase, the mask pattern side wall was protected by AlCl 3 , and no significant line width reduction occurred in the mask pattern 3 after the resist pattern 5 was subjected to the plasma dry etching.

【0018】さらに、図4に本発明のマスクパターン形
成方法により製造したマスクを用いた露光装置の概念図
の一例を示す。図4において、レーザ・プラズマ光源か
ら発光したEUV照明光学系を介して13.5nmの波
長に単色化した露光光13を、マスクパターン3上に照
射して得られるマスク反射光14は、凹面ミラー6、凸
面ミラー10、及び凹面ミラー8を含む光学系を介し
て、ウエハ12上に投影露光される。なお、図中、7は
凹面ミラー6の基板上にコーテイングした多層膜、9は
凹面ミラー8の基板上にコーテイングした多層膜、11
は凸面ミラー10の基板上にコーテイングした多層膜で
ある。本露光装置を用いて線幅が250nmのマスクパ
ターン3を5分の1に縮小してウエハ12上に転写し、
引き続きプロセス工程を施した結果、ウエハ12上にゲ
ート長が50nmで寸法変動が±5%以下と極微細かつ
高寸法精度な半導体素子が形成され、その動作時間の高
速化や安定化に寄与することとなった。
FIG. 4 shows an example of a conceptual diagram of an exposure apparatus using a mask manufactured by the mask pattern forming method of the present invention. In FIG. 4, the mask reflected light 14 obtained by irradiating the exposure light 13 monochromatic to a wavelength of 13.5 nm onto the mask pattern 3 via the EUV illumination optical system emitted from the laser / plasma light source is a concave mirror. The projection exposure is performed on the wafer 12 through an optical system including a convex mirror 10 and a concave mirror 8. In the drawing, 7 is a multilayer film coated on the substrate of the concave mirror 6, 9 is a multilayer film coated on the substrate of the concave mirror 8, 11
Is a multilayer film coated on the substrate of the convex mirror 10. Using this exposure apparatus, a mask pattern 3 having a line width of 250 nm is reduced to 1/5 and transferred onto the wafer 12,
Subsequent processing steps result in the formation of ultrafine and highly dimensional-accurate semiconductor elements with a gate length of 50 nm and a dimensional variation of ± 5% or less on the wafer 12, contributing to an increase in operating time and stabilization. It became a thing.

【0019】さらに、本発明のマスクパターン形成方法
は、EUVリソグラフィ用の反射型マスクのみならず、
波長が100nmから200nm付近のVUVを光源と
するVUVリソグラフィにおいて、石英ガラスや低熱膨
張ガラスを用いた透過型マスク用のマスクパターン形成
に適用した場合でも、同等な効果が得られた。例えば、
板厚が9mmの合成石英ガラスからなる下地基板上に厚
みが100nmのタンタル(Ta)薄膜を堆積させ、そ
のタンタル薄膜上に所望の回路形状でレジストパターン
を形成し、このレジストパターンをマスクとしてSF6
ガスからの活性種プラズマ・ドライエッチングを行った
結果、ドライエッチング中に下地基板の冷却を行わず、
下地基板表面の温度が室温(300K)から50℃(3
23K)程度に昇温したにも拘わらずプラズマ・ドライ
エッチング後のマスクパターンには顕著な線幅の減少が
生じず、高寸法精度なマスクパターン形成が可能である
ことがわかった。
Further, the mask pattern forming method of the present invention can be applied not only to a reflective mask for EUV lithography,
In VUV lithography using a VUV having a wavelength of about 100 nm to about 200 nm as a light source, an equivalent effect was obtained even when applied to the formation of a mask pattern for a transmission mask using quartz glass or low thermal expansion glass. For example,
A tantalum (Ta) thin film having a thickness of 100 nm is deposited on an undersubstrate made of synthetic quartz glass having a thickness of 9 mm, a resist pattern is formed on the tantalum thin film in a desired circuit shape, and SF is formed using the resist pattern as a mask. 6
As a result of performing active species plasma dry etching from gas, the underlying substrate is not cooled during dry etching,
The temperature of the base substrate surface is from room temperature (300K) to 50 ° C (3
Although the temperature was increased to about 23K), the mask pattern after the plasma dry etching did not cause a remarkable decrease in line width, and it was found that a mask pattern with high dimensional accuracy could be formed.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、主に熱膨張率が低く熱
伝導性が低いガラス材料からなる下地基板を用いたEU
Vリソグラフィ用の反射型マスクの製造工程において、
さらにはVUVリソグラフィ用の透過型マスクの製造工
程において、多層膜をコーティングした下地基板上のマ
スクパターンを、ドライエッチング、特にプラズマ・ド
ライエッチングで加工する際に、特別に下地基板を冷却
することなく、レジストパターンに対してドライエッチ
ング後のマスクパターン線幅変動を防止し、高寸法精度
なマスクパターンを形成することを可能ならしめるもの
である。
According to the present invention, an EU using a base substrate mainly made of a glass material having a low coefficient of thermal expansion and a low thermal conductivity is used.
In the manufacturing process of a reflective mask for V lithography,
Furthermore, in the process of manufacturing a transmission type mask for VUV lithography, when the mask pattern on the underlying substrate coated with the multilayer film is processed by dry etching, particularly plasma dry etching, the underlying substrate is not particularly cooled. Further, it is intended to prevent a variation in the mask pattern line width after dry etching with respect to the resist pattern, and to form a mask pattern with high dimensional accuracy.

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

【図1】EUVリソグラフィ用反射型マスクの断面構造
の概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a cross-sectional structure of a reflective mask for EUV lithography.

【図2】EUVリソグラフィ用反射型マスクの製造工程
の概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a manufacturing process of a reflective mask for EUV lithography.

【図3】表1の各反応生成物における、飽和蒸気圧(m
mHg)と飽和蒸気圧を与える温度(K)の関係をグラ
フ上に示した特性線図。
FIG. 3 shows the saturated vapor pressure (m
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between mHg) and a temperature (K) at which a saturated vapor pressure is given on a graph.

【図4】本発明のマスクパターン形成方法により作製さ
れたマスクを用いた露光装置の一例を示す概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of an exposure apparatus using a mask manufactured by the mask pattern forming method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:下地基板、2:多層膜、3:マスクパターン、4:
マスクパターン用金属薄膜、5:レジストパターン、
6:凹面ミラー、7:凹面ミラー6の基板上にコーテイ
ングした多層膜、8:凹面ミラー、9:凹面ミラー8の
基板上にコーテイングした多層膜、10:凸面ミラー、
11:凸面ミラー10の基板上にコーテイングした多層
膜、12:ウエハ、13:露光光、14:マスク反射光
1: base substrate, 2: multilayer film, 3: mask pattern, 4:
Metal thin film for mask pattern, 5: resist pattern,
6: concave mirror, 7: multilayer film coated on the substrate of concave mirror 6, 8: concave mirror, 9: multilayer film coated on the substrate of concave mirror 8, 10: convex mirror,
11: multilayer film coated on the substrate of the convex mirror 10, 12: wafer, 13: exposure light, 14: mask reflection light

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−67624(JP,A) 特開 平6−260396(JP,A) 特開 平11−236686(JP,A) 特開 平4−247619(JP,A) 特開 平4−247614(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/08 G03F 1/14 G03F 7/20 H01L 21/027 H01L 21/3065 JICSTファイル(JOIS)Continuation of front page (56) References JP-A-4-67624 (JP, A) JP-A-6-260396 (JP, A) JP-A-11-236686 (JP, A) JP-A-4-247619 (JP) (A) JP-A-4-247614 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/08 G03F 1/14 G03F 7/20 H01L 21/027 H01L 21/3065 JICST file (JOIS)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】紫外線を光源としてマスク上を照明し、得
られるマスク反射光をミラーを含む光学系を介してウェ
ハ上に投影露光せしめるリソグラフィ用のマスクパター
ン形成方法において、該マスクの下地基板が熱伝導性の
低い材料からなるとともに、該下地基板上のマスクパタ
ーン材料と、該マスクパターンをドライエッチングで加
工する際に用いられる反応ガスとを、該ドライエッチン
グ時に生成される反応生成物の少なくとも一種が室温な
いしは該ドライエッチング中に昇温した基板温度におい
て固相になるごとく組み合わせて構成したことを特徴と
するマスクパターン形成方法。
1. A method of forming a mask pattern for lithography, wherein the mask is illuminated with ultraviolet light as a light source and the reflected light of the obtained mask is projected and exposed on a wafer through an optical system including a mirror. A material composed of a material having low thermal conductivity, a mask pattern material on the base substrate, and a reaction gas used when processing the mask pattern by dry etching, at least a reaction product generated during the dry etching. A method of forming a mask pattern, wherein one kind is combined so as to become a solid phase at room temperature or a substrate temperature raised during the dry etching.
【請求項2】紫外線を光源としてマスク上を照明し、得
られるマスク透過光をレンズを含む光学系を介してウエ
ハ上に投影露光せしめるリソグラフィ用のマスクパター
ン形成方法において、該マスクの下地基板が熱伝導性の
低い材料からなるとともに、該マスク上のマスクパター
ン材料と、該マスクパターンをドライエッチングで加工
する際に用いられる反応ガスとを、該ドライエッチング
時に生成される反応生成物の少なくとも一種が室温ない
しは該ドライエッチング中に昇温した基板温度において
固相になるごとく組み合わせて構成したことを特徴とす
るマスクパターン形成方法。
2. A method of forming a mask pattern for lithography, wherein the mask is illuminated with ultraviolet light as a light source, and the transmitted light of the mask is projected and exposed on a wafer through an optical system including a lens. A mask pattern material on the mask and a reaction gas used when the mask pattern is processed by dry etching, at least one of reaction products generated at the time of the dry etching. Characterized in that they form a solid phase at room temperature or at a substrate temperature raised during the dry etching.
【請求項3】前記紫外線の波長が、10ナノメータ(n
m)から15ナノメータ(nm)付近の波長の極端紫外
線であることを特徴とする請求項1記載のマスクパター
ン形成方法。
3. The wavelength of the ultraviolet light is 10 nanometers (n
2. The method according to claim 1, wherein the ultraviolet light is an extreme ultraviolet light having a wavelength of from about m) to about 15 nanometers (nm).
【請求項4】前記紫外線の波長が、100ナノメータ
(nm)から200ナノメータ(nm)付近の波長の真
空紫外線であることを特徴とする請求項2記載のマスク
パターン形成方法。
4. The method according to claim 2, wherein the wavelength of the ultraviolet light is vacuum ultraviolet light having a wavelength in the range of about 100 nanometers (nm) to 200 nanometers (nm).
【請求項5】前記ドライエッチングは、プラズマ・ドラ
イエッチング法になることを特徴とする請求項1又は2
記載のマスクパターン形成方法。
5. The dry etching method according to claim 1, wherein said dry etching is performed by a plasma dry etching method.
The method for forming a mask pattern according to the above.
【請求項6】前記下地基板は、石英ガラス、又は低熱膨
張ガラスで構成してなることを特徴とする請求項1又は
2記載のマスクパターン形成方法。
6. The method according to claim 1, wherein said base substrate is made of quartz glass or low thermal expansion glass.
【請求項7】前記マスクパターン材料は、タンタル(T
a)、又はタンタルと、ケイ素(Si)、ゲルマニウム
(Ge)、ホウ素(B)の内少なくとも一つの元素との
合金もしくは化合物からなることを特徴とする請求項1
乃至2記載のマスクパターン形成方法。
7. The mask pattern material is tantalum (T).
2. An alloy or a compound of a) or tantalum and at least one element of silicon (Si), germanium (Ge), and boron (B).
3. A method for forming a mask pattern according to any one of claims 1 to 2.
【請求項8】前記マスクパターン材料であるタンタル
(Ta)又はタンタルの合金もしくは化合物の主たる反
応ガスは、フッ素(F)化合物もしくはこれらの混合
物、又は塩素(Cl)、塩素化合物もしくはこれらの混合
物を含んでなることを特徴とする請求項7記載のマスク
パターン形成方法。
8. The main reaction gas of tantalum (Ta) or an alloy or compound of tantalum as the mask pattern material is a fluorine (F) compound or a mixture thereof, or chlorine (Cl), a chlorine compound or a mixture thereof. The method of forming a mask pattern according to claim 7, comprising:
【請求項9】前記マスクパターン材料は、アルミニウム
(Al)、又はアルミニウムと珪素(Si)の合金もし
くは化合物からなるとともに、前記マスクパターン材料
の主たるエッチングガスは、塩素(Cl)、塩素化合物、
又はこれらの混合物を含んでなることを特徴とする請求
項1又は2記載のマスクパターン形成方法。
9. The mask pattern material is made of aluminum (Al) or an alloy or compound of aluminum and silicon (Si), and a main etching gas of the mask pattern material is chlorine (Cl), a chlorine compound,
3. The method according to claim 1, further comprising a mixture thereof.
【請求項10】請求項1又は2記載のマスクパターン形
成方法を用いて作製されたマスクによって半導体素子を
製造することを特徴とする半導体の製造方法。
10. A method of manufacturing a semiconductor, comprising manufacturing a semiconductor element using a mask manufactured by using the method of forming a mask pattern according to claim 1.
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