JP3309501B2 - 反射型マスク - Google Patents

反射型マスク

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JP3309501B2
JP3309501B2 JP17131193A JP17131193A JP3309501B2 JP 3309501 B2 JP3309501 B2 JP 3309501B2 JP 17131193 A JP17131193 A JP 17131193A JP 17131193 A JP17131193 A JP 17131193A JP 3309501 B2 JP3309501 B2 JP 3309501B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線投影露光に於ける
反射型マスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの微細回路作製におけるリ
ソグラフィーの手段としてX線投影露光が注目されてい
る。本方法は、従来の紫外線を用いた投影法に比べ使用
波長が短いため、より微細な回路を投影することができ
る。回路を投影するには、その回路パターンを描いたマ
スクが必要である。このマスクには、透過型マスクと反
射型マスクの2種類がある。透過型マスクは、X線が透
過し易い物質からなる厚さ1μm以下の自立膜(メンブ
レン)の上に、X線を吸収し易い物質からなる薄膜部品
で所望のパターンを形成したものである。しかし、この
透過型マスクはメンブレンの強度が非常に弱いため、大
面積のマスクの製造が困難であること、およびX線を照
射したときに発生する熱によりメンブレンの変形が生じ
易い等の問題点があった。そこで、このような問題点を
解決するために図3(a)、(b)、(c)に示すよう
な反射型マスクが提案された。図3(a)はX線を反射
する多層膜1の一部をエッチングなどにより除去してパ
ターンを形成したもの、図3(b)は、多層膜1の表面
に、X線を吸収し易い物質からなる吸収体4を積層して
パターンを形成したもの、図3(c)は、多層膜1の一
部の周期構造をイオン注入などにより破壊することによ
りパターンを形成したものである。図3(a)、
(b)、(c)に示すマスクは、いずれも薄いメンブレ
ンの代わりに厚い基板2を用いるため前記の問題点は生
じない。
【0003】X線を反射する多層膜(以下、単に多層膜
と略すことがある)は、多層膜ミラーとも呼ばれ、これ
は屈折率の大きく異なる二種類の物質を基板上に数〜数
十Åの厚さで交互に積層させたものである。一般に、上
記の二種の層は、重元素を主成分とする物質からなる層
(重元素層という)と軽元素を主成分とする物質からな
る層(軽元素層という)である。多層膜ミラーは、多数
の界面で反射した光の干渉効果を利用したものであり、
多層膜の1周期の長さ(周期長)をd、X線の入射角を
θ、X線の波長をλとすると、ブラッグの条件(2d s
inθ=nλ)を満たすとき、高い反射率を示す。従っ
て、X線投影露光に多層膜ミラーをマスクとして使用す
ることができるのである。
【0004】マスクのパターンは高精度に製造する必要
があるが、実際は製造工程においてパターンに欠陥が生
じてしまう場合が多い。従って、この欠陥を修正するこ
と(リペアという)が必要となる。上記の3種の反射型
マスクにおいて、図3(a)と(c)に示すマスクは反
射部(多層膜1の存在する部分)を非反射部(多層膜1
が除去あるいは破壊されている部分)に変えることはフ
ォーカスイオンビーム(FIB)等を用いることにより
容易にできるが、非反射部を反射部に変えることは困難
である。一方、図3(b)に示すマスクは吸収体4を付
加したり除去することによって、リペアが比較的容易に
できるという特徴を有する。図3(b)において反射部
(多層膜の表面が露出している部分)を非反射部(多層
膜上に吸収体が存在する部分)に変えるときは、レーザ
ー化学蒸着(CVD)等で多層膜1の表面に吸収体4を
付着させればよい。逆に、非反射部を反射部に変えると
きはFIB等で吸収体4を除去してもよいし、新たにレ
ジストパターンを形成して吸収体4をエッチングしても
よい。このように、比較的容易にリペアができるため、
一般に図3(b)に示す形態のマスクが使用されてき
た。
【0005】この形態のマスクの製造プロセスを図4に
示す。まず、基板に所望の多層膜1を積層しその上に吸
収体4を積層する。吸収体にはX線を吸収し易い物質が
用いられる。一般には金属が用いられ、タングステンや
タンタルが多く利用されている。次に吸収体表面にレジ
スト5のパターンを形成し(図4a)、反応イオンエッ
チング等で吸収体4をエッチングした後(図4b)、レ
ジスト5を除去する(図4c)。これにより吸収体4が
パターニングされ、その結果、非反射部が得られる。
【0006】吸収体4のエッチングにはCF 4 等のガス
を用いるが、これらは多層膜1をエッチングする能力を
持つ場合が多い。従って、この場合、図4(b)の工程
で吸収体4を完全に除去しようとすると、多層膜1の表
面の一部がエッチングされてしまう。このため、多層膜
1に多大なダメージを与えるので、反射部における反射
率が所望の値より減少してしまう。逆に、多層膜1がエ
ッチングされる前にエッチングを止めてしまうと、反射
部に吸収体4の一部が残って、それがやはり反射率の低
下の原因となる。このように、吸収体をエッチングする
時間の設定が難しく、吸収体の一部が残ったり、多層膜
の一部がエッチングされたりして、反射部における反射
率の低下が問題となっていた。
【0007】このため、前記の反射率低下を防ぐ対策と
して、吸収体と多層膜の間に新たにポリイミドで構成す
る中間層を設ける方法が提案された。この方法では、中
間層が存在している範囲でエッチングを終了させれば、
多層膜1にダメージを与えずに吸収体を完全に除去でき
る。その結果、中間層を設けることで、エッチング時間
の設定が容易になった。このようなポリイミドで中間層
を形成したマスクの製造プロセスを、図5及び図6を用
いて説明する。まず、基板2に所望の多層膜1を積層し
その上に酸素でエッチングが可能なポリイミドの中間層
7を形成し、さらに、その上に吸収体4を積層する。次
に吸収体4の表面にレジスト5のパターンを形成し(図
5a)、反応性イオンエッチング(RIE)等で吸収体
4をエッチングする(図5b)。続いて、酸素で中間層
7をエッチングして除去する(図5c)。最後に、酸素
でレジスト5をアッシング(ここでは薄膜を単時間で等
方的にエッチングする方法を言う)して除去する(図
6)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、中間層であ
るポリイミドは、X線を吸収し易い物質である。このた
め、反射部における反射率の高いマスクを得るには、ポ
リイミドを酸素のエッチングで多層膜上から完全に除去
しなければならなかった。しかも、ポリイミドは、レジ
ストを酸素アッシングする条件では完全には除去できな
い。つまり、上記の製造プロセスのように、ポリイミド
を酸素でエッチングする工程が必要であった。
【0009】従って、従来の中間層を設けた反射型マス
クの製造は、工程数が増加し、時間がかかるのが問題で
あった。本発明は、以上のような問題を解決することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、中間層を除去する必要のない反射型マスクを
発明した。即ち、本発明は、基板上に形成されたX線を
反射する多層膜、該多層膜上にX線を吸収しやすい物質
からなる吸収体をパターン状に形成させた非反射部、及
び前記多層膜と前記非反射部との間に設けた中間層で構
成された反射型マスクにおいて、前記中間層を、使用す
る波長においてX線を透過し易い物質で形成した(請求
項1)ものである。
【0011】中間層には多層膜の軽元素層と同じ物質で
構成するのが好ましい(請求項2)。また、ベリリウ
ム、ホウ素、炭素、珪素およびこれらを主成分とする物
質で中間層を構成するのが好ましい(請求項3)。
【0012】
【作用】本発明は、X線を透過し易い物質で中間層を形
成したので、中間層を完全に除去しなくても、反射部に
おける反射率の高いマスクが得られる。なぜならば、多
層膜上に中間層が残っても、X線を吸収する量は小さい
ので、反射部における反射率の低下が殆どなくなるから
である。このため、本発明のマスクは、製造の工程数が
少なくなり、製造時間を短縮できる。また、従来の中間
層を設けた反射型マスクと同様に、中間層が存在してい
る範囲でエッチングを終了させれば、多層膜にダメージ
を与えずに吸収体を完全に除去できる。その結果、エッ
チング時間の設定が容易になる。
【0013】多層膜を構成する軽元素層は、一般に使用
波長のX線に対して透過率が大きいので、軽元素(原子
番号23以下の元素)を中間層に用いることができる。
これらの物質は多層膜の形成に用いているため、多層膜
を成膜する装置でそのまま連続して中間層を形成でき
る。そのため、成膜が短い時間でできる利点がある。本
発明の中間層の材料としては、ベリリウム、ホウ素、炭
素、珪素あるいはこれらを主成分とする物質(例えばB
4Cの如き化合物又は混合物)などを選択しても良い。
特にベリリウムは11nmより長波長のX線に対して、
ホウ素は6.6nmより長波長のX線に対して、炭素は
4.4nmより長波長のX線に対して、珪素は12nm
より長波長のX線に対してそれぞれ透過率が大きい。
【0014】
【実施例1】以下、図面を引用して実施例により本発明
を具体的に説明するが、本発明はこれに限られるもので
はない。図1は本実施例にかかる反射型マスクの概略断
面図である。図2を用いて、この反射型マスクの製造工
程を説明する。本実施例のマスクは、基板2の上にモリ
ブデンと珪素からなる多層膜1(Mo/Si)があり、
その上にベリリウムの中間層3があり、その上にタング
ステンの吸収体4のパターンがある。多層膜1は周期長
が6.6nmで100層積層されており、スパッタ法で
形成した。この多層膜1は波長13nmのX線を反射
し、その反射率は約70%である。次に、蒸着によっ
て、多層膜1の上にベリリウムの中間層3を厚さ10n
mで形成した。さらに、スパッタ法で中間層3の上にタ
ングステンの吸収体4を100nm形成し、その上にレ
ジスト5を塗布した。レジスト5は、吸収体4のエッチ
ングが終了した時に、残っている厚さにする。さらに、
光リソグラフィーによりレジスト5を露光し、最小線幅
3μmのレジストパターンを形成した(図2a)。つぎ
に、RIEによりレジスト5で覆われていない部分の吸
収体4をエッチングした(図2b)。このときエッチン
グガスにはCF4を用いた。これにより吸収体4を完全
にパターニングしたのち、吸収体4の表面に残ったレジ
スト5を酸素のアッシングによって除去した(図2
c)。
【0015】波長13nmのX線を用いて本マスクの反
射部における反射率を測定したところ、反射率は64%
であった。また、非反射部における反射率は0%であっ
た。このマスクのパターンを、シンクロトロン放射光を
光源とし、結像光学系に縮小率1/30のシュバルツシ
ルド光学系を用いて、レジストを塗布したシリコンウエ
ハー上に縮小露光した。その結果、波長13nmのX線
で最小線幅0.1μmのレジストパターンが得られた。
【0016】
【実施例2】このマスクでは、基板の上にモリブデンと
炭化ホウ素からなる多層膜1(Mo/B4C)があり、
その上に炭化ホウ素の中間層3があり、その上にタング
ステンからなる吸収体4のパターンがある。多層膜1は
スパッタ法で形成した。このとき周期長は3.4nm、
層数は150層とした。この多層膜1は波長6.7nm
のX線を反射し、その反射率は約50%である。
【0017】次に、スパッタ法によって、厚さ10nm
の炭化ホウ素の中間層3を形成した。さらに、スパッタ
法でタングステンの吸収体4を100nm形成し、その
上にレジスト5を塗布した。実施例1と同様に、光リソ
グラフィーによりレジスト5を露光し、最小線幅3μm
のレジストパターンを形成した。つぎに、RIEにより
吸収体4をエッチングした。このときエッチングガスに
はCF4を用いた。これによりレジスト5で覆われてい
ない部分の吸収体4をパターニングしたのち、吸収体3
の表面に残ったレジスト5を酸素のアッシングによって
除去した。本マスクの反射部における反射率を測定した
ところ、反射率は45%であった。また、非反射部にお
ける反射率は0%であった。
【0018】このマスクのパターンを、実施例1と同様
に、波長6.7nmのX線で、レジストを塗布したシリ
コンウエハー上に縮小露光したところ、最小線幅0.1
μmのレジストパターンが得られた。なお、本実施例に
は、多層膜を形成する物質としてMo/SiおよびMo
/B 4Cを取りあげたが、本発明に採用できる物質はこ
れらに限らない。例えば、軽元素としては、二酸化硅
素、フッ化リチウム、五酸化バナジウム、ホウ素、炭素
等、重元素としては、銀、ニッケル、クロム、タングス
テン、ロジウム、ルテニウム等を用いてもよい。また中
間層およびその膜厚、形成法も、本実施例に限らない。
さらに、マスクの製造プロセスにおけるレジストパター
ンの形成法、エッチングの方法なども本実施例に示した
ものに限らない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射型マスクの製造工程が簡略化し、製造時間が短縮で
きる。このため、マスクの製造時において、歩留りが向
上し、単位時間あたりの生産性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明による実施例1の反射型マスクを示
す概略断面図である。
【図2】は、実施例1の反射型マスクの製造工程を示す
概略断面図である。
【図3】は、従来の反射型マスクを示す概略断面図であ
る。
【図4】は、従来の反射型マスクの製造工程を示す概略
断面図である。
【図5】は、中間層を設けた従来の反射型マスクの製造
工程途中を示す概略断面図である。
【図6】は、中間層を設けた従来の反射型マスクを示す
概略断面図である。
【符号の説明】
1 多層膜(反射部) 2 基板 3 中間層 4 吸収体(非反射部) 5 レジスト 6 周期構造が破壊された多層膜 7 ポリイミド 以上
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成されたX線を反射する多層
    膜、該多層膜上にX線を吸収しやすい物質からなる吸収
    体をパターン状に形成させた非反射部、及び前記多層膜
    と前記非反射部との間に設けた中間層で構成された反射
    型マスクにおいて、 前記中間層が、使用する波長においてX線を透過し易い
    物質からなり、当該中間層を構成する物質が、前記多層
    膜を構成する軽元素層と同一であり、前記中間層は該軽
    元素層よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の反
    射型マスク。
  2. 【請求項2】 前記中間層を構成する物質が、ベリリウ
    ム、ホウ素、炭素、珪素あるいはこれらを主成分とする
    物質であることを特徴とする請求項1に記載の反射型マ
    スク。
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KR19990079781A (ko) * 1998-04-09 1999-11-05 윤종용 포토마스크 및 포토 장비
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