JP3619118B2 - 露光用反射型マスクとその製造方法、並びに露光装置とデバイス製造方法 - Google Patents

露光用反射型マスクとその製造方法、並びに露光装置とデバイス製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光光を反射することによってマスクパターンを投影する露光用反射型マスクおよびその製造方法、並びにその露光用反射型マスクを用いた露光装置と、その露光装置を用いたデバイス製造方法、並びにそのデバイス製造方法によって製造された半導体デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は年々微細化しており、これに伴って回路パターンをウエハ上に転写する露光装置には、より微細な回路パターンを転写する能力が要求されている。このような露光装置の能力は露光光の波長に依存しており、微細な回路パターンを露光する露光装置には波長が短い露光光が使用されるようになってきている。このような微細な回路パターンの転写が可能な露光装置として、軟Ｘ線縮小露光装置が検討されている。軟Ｘ線縮小露光装置は、光源からＸ線を発生させ、マスクパターンが形成されている反射型マスクにそのＸ線を照射し、反射型マスクによって反射されたＸ線をウエハ上に塗布されたレジストに縮小投影する装置である。
【０００３】
軟Ｘ線縮小露光装置に用いられる反射型マスクとしては、所望の形状の基板上にＸ線を反射する屈折率が異なる２種類の物質が交互に積層された多層反射膜が形成されているものが一般的となっている。多層反射膜を構成する物質の組み合わせは反射されるＸ線の波長によって変わる。例えば、波長１３ｎｍ近傍のＸ線に対してはモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）が用いられ、波長５ｎｍ近傍のＸ線に対してはクロム（Ｃｒ）と炭素（Ｃ）が用いられるのが一般的である。通常この多層反射膜の最表面層は真空、あるいは雰囲気との屈折率差が大きい物質が選ばれ、前述の例はそれぞれＭｏ、Ｃｒ層となる。現在では、ＭｏとＳｉの多層反射膜が最も安定して高反射率が得られる多層反射膜であり、その実用化が有望視されている。
【０００４】
上述の多層反射膜の各層の厚さは、入射するＸ線の波長および入射角や多層反射膜の構成物質などによって決まる。Ｘ線が多層反射膜の表面に垂直に入射する場合には、隣り合う２つの層から成る１層対の厚さは入射されるＸ線の波長の２分の１程度になる。さらに、通常、その２つの層のうちでは、Ｘ線の吸収係数が大きい層に比べ吸収係数が小さい層の厚さがやや厚めとなっている。したがって、波長１３ｎｍの多層反射膜ではＭｏ層の厚さは３ｎｍ弱となっており、極めて薄くなっている。
【０００５】
マスクパターンの形成方法は２つの方法に大別される。１つの方法は、多層反射膜の上をパターニングされた吸収体層で覆うことによってＸ線を反射しない非反射部を形成し、マスクパターンを形成する方法である。もう１つの方法は、多層反射膜の一部を除去あるいは破壊することによって非反射部を形成し、多層反射膜に直接マスクパターンを形成する方法である。
【０００６】
図８は、軟Ｘ線縮小露光装置に用いられる従来の反射型マスクの断面図である。図８に示すように、所定の形状の基板３上にはＸ線を反射するＭｏ層１およびＳｉ層５が交互に積層された多層反射膜９が形成されている。多層反射膜９の上面には、Ｘ線を吸収する吸収体層４が形成され、吸収体層４は多層反射膜９の表面の一部を覆うようにパターニングされている。
【０００７】
吸収体層４には使用波長のＸ線の吸収係数が大きい物質が用いられる。一般的には、金（Ａｕ）やタングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）などの重元素が用いられる。これらの物質の吸収係数は入射されるＸ線の波長によって異なるため、吸収体層４を構成する物質は使用するＸ線の波長に基づいて選定されることが望ましい。
【０００８】
吸収体層４上にマスクパターンを生成する方法には、電解めっき法を用いる方法がある。この方法では、まず多層反射膜９上にレジスト層（不図示）を形成し、そのレジスト層を電子線描画によりパターニングする。さらに、電解めっき法を用いて吸収体層４を形成し、ドライエッチングによりレジスト層を剥離してマスクパターンを形成する。また、電解めっき法を用いる方法以外にも、高エネルギーのイオンに弾き飛ばされた原子を多層反射膜９上に付着させることによって膜形成が行われるスパッタ法や蒸着法等を用いて吸収体層４を形成する方法もある。
【０００９】
電解めっき法は、多層反射膜９へ与えるダメージを少なくして、簡単に吸収体層４を形成することができるという利点を有する。表面技術Ｖｏｌ．４９ ４８（１９９８）では、ニッケル（Ｎｉ）から成る吸収体層４を電解めっき法により形成することによって、良好な吸収体層４が形成されたことが報告されている。
【００１０】
電解めっき法を用いて吸収体層４を形成する場合、多層反射膜９の最表面層は導電性物質で構成される必要がある。前述の表面技術Ｖｏｌ．４９ ４８（１９９８）では、多層反射膜９の最表面層をＭｏ層１とした場合には、Ｎｉから成る吸収体層４が良好に形成されたが、Ｓｉ層５を多層反射膜９の最表面層とした場合は、Ｎｉは球形状となって吸収体層４はほとんど形成されなかったことが報告されている。
【００１１】
吸収体層４の反射率は吸収体層４の厚さに依存する。例えば、吸収体層４の厚さが３０ｎｍの場合にはＸ線の反射率は６％となり、吸収体層４の厚さが１０％低下して吸収体層４の厚さが２７ｎｍになった場合には反射率は７．７％となる。よって、吸収体層４の厚さが均一でない場合には、吸収体層４の反射率にばらつきが生じる。吸収体層４の反射率のばらつきは、ウエハ上の回路パターンの線幅誤差の原因となる。したがって吸収体層４の厚さは均一でなければならない。吸収体層４の反射率のばらつきは吸収体層４の厚さを充分厚くすることで抑制することができる。しかしながら、反射型マスクに入射されるＸ線は、反射型マスクの表面に対して完全に垂直に入射するわけではなく、数度傾斜して入射する。この場合、吸収体層の厚さが厚い場合は、吸収体層４の厚みによって発生する影の部分によってウエハ上の回路パターンに誤差が生じる。したがって、吸収体層４の厚さは必要最小限の厚さであることが望ましい。
【００１２】
また、多層反射膜９を直接パターニングする場合には、多層反射膜９の一部を除去することによってパターニングを行ってもよいが、Ｘ線を反射しない非反射部を形成するには非反射部を形成しようとする部分の反射率を低下させるだけでよいので、多層反射膜９の多層構造を破壊するだけでもパターニングを行うことができる。多層反射膜９を除去あるいは多層反射膜９の多層構造を破壊する方法としては、収束されたイオンをターゲットに衝突させる収束イオンビーム法による直接パターニングする方法や、レジストパターンが形成された後にドライエッチングを行う方法などがある。
【００１３】
上述のように、反射型マスクの作製工程では、イオンや電子などの荷電粒子を用いた工程が多い。これらの工程では、被加工物の導電性が低いと、被加工物などが帯電するチャージアップが発生し、形成されるマスクパターンの精度などに問題が生じる。したがって、反射型マスクの作製工程では、多層反射膜９が充分な導電性を有していることが必要となる。
【００１４】
ところが、上述のような従来の反射型マスクの多層反射膜９の最表面層は導電性物質で形成されているが、その直下の層は非導電性物質で形成されていることが多い。したがって、多層反射膜９の導電性は最表面層のみで確保されることになる。
【００１５】
最表面層の厚さは概ねＸ線の波長の４分の１程度であって数ｎｍしかなく、最表面層の電気伝導率は、バルク値の１０分の１から数分の１程度にしかならない。
【００１６】
しかも、縮小露光装置の縮小率は通常４分の１から５分の１程度であり、マスクサイズは１００ｍｍ角以上となる。通常マスクパターンの作製工程において導電性を確保するための電極は露光領域外に設けられる。したがって、電極と最も離れたパターン部では、マスクパターンの作製工程に必要な導電性は多層反射膜の極薄の最表面層のみでは、十分に得られない。
【００１７】
このような状態で、吸収体層４形成のために多層反射膜９上に形成されたレジスト層を電子線によって描画する場合、レジスト層下の多層反射膜９の導電性が低いときにはレジスト層に蓄積される電荷が逃げにくくなるためチャージアップが発生し、描画精度が低下する。また、収束イオンビーム法を用いて直接多層反射膜をパターニングする場合、多層反射膜の表面にはチャージアップが発生し、描画精度が低下する。
【００１８】
また、電解めっき法においても多層反射膜９に充分な導電性が得られない場合には、吸収体層４の厚さが電極からの距離によって薄くなっていき、吸収体層４の厚さが不均一となってしまう。多層反射膜９の端部に電極を設け、亜硫酸系のめっき液を用いて吸収体層４を形成した場合、吸収体層４の厚さに不均一が生じる。マスクサイズが１００ｍｍ角である場合、電極から距離が最も遠い部分では、吸収体層４の厚さは約１０％程度膜厚が薄くなる。不均一の厚さの吸収体層４しか形成できない場合には、前述のように、吸収体層４の厚さを薄くすることができないため、ウエハ上に形成された回路パターンの線幅精度や位置精度が低下する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の露光用反射型マスクでは、以下の２つの問題点がああった。
（１） マスクパターンが形成される工程において電子線描画法や収束イオンビーム法などを用いた場合に多層反射膜に充分な導電性が得られないために、多層反射膜にチャージアップが発生し、マスクパターンの描画精度が低下することによってウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度が低下する。
（２） 吸収体層を形成する工程において電解めっき法を用いた場合に、多層反射膜に充分な導電性が得られないために不均一な厚さの吸収体層しか形成することができず、吸収体層の反射率にばらつきが生じるため、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度が低下する。また、不均一な厚さの吸収体層しか形成できないことによって、吸収体層の厚さを薄くすることができないため、Ｘ線の斜影効果によってウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度が低下する。
【００２０】
よって、本発明は、電子線描画法や収束イオンビーム法等においてチャージアップの発生を抑制し、電解めっき法においても厚さが均一な吸収体層を形成できる等、製造時の導通不良による悪影響を除去することによって、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させる露光用反射型マスクを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光学定数が異なる物質を交互に積層した多層反射膜を有し露光光を反射する反射部と、該露光光を反射しない非反射部と、を備える露光用反射型マスクにおいて、
前記多層反射膜の層のうち、少なくとも１つの層を不純物半導体としたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の露光用反射型マスクでは、多層反射膜の少なくとも１つの層を不純物半導体とすることにより、多層反射膜の導電性を向上させることができるため、反射型マスクにマスクパターンを形成する工程において多層反射膜に発生するチャージアップの発生が抑制され、マスクパターンの線幅精度および位置精度を向上させることができ、回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の露光用反射型マスクでは、電解めっき法で吸収体層を形成する場合には、多層反射膜上に形成される吸収体層の膜の厚さの均一性が向上することによって、吸収体層の反射率にばらつきがなくなるため、回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。また、吸収体層の膜の厚さが均一になるので吸収体層の薄膜化が可能となり、吸収体層の厚みによって発生するＸ線の斜影効果を低減することができるため、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の他の反射型マスクでは、前記不純物半導体における不純物は、ＩＩＩ族元素またはＶ族元素のいずれかである。
【００２５】
不純物をＩＩＩ族元素あるいはＶ族元素とすることによって、多層反射膜の大幅な反射率の低下なしに、多層反射膜の導電性を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。全図において、同一の符号がつけられている構成要素は、すべて同一のものを示す。
【００２７】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。図１は、本実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。本実施形態の露光用反射型マスクは、縮小露光装置に用いられるものである。
【００２８】
石英でつくられた基板３上の１００ｍｍ角の領域には多層反射膜６が形成されている。多層反射膜６は、Ｍｏ層１とホウ素（Ｂ）が添加されたＳｉ層２とが交互に積層されたものである。この多層反射膜６は、ターゲットを電子により帯電させ、電子をはじき飛ばされたイオンをターゲットに付着させることによって膜を形成する高周波（以降 ＲＦ）マグネトロンスパッタ法を用いて形成される。Ｓｉ層２は、ＳｉにＢを０．２％含むターゲットを用いることによって形成されたものである。この多層反射膜６は、Ｍｏ層１とＳｉ層２がそれぞれ８０層ずつ重ねられているものであり、Ｍｏ層１の厚さは３．１ｎｍであり、Ｓｉ層２の厚さは３．６ｎｍとなっている。
【００２９】
この多層反射膜６の反射率は７０％程度であり、Ｓｉ層２にＢを添加することによる反射率の低下はほとんど無い。この多層反射膜６は、波長が１３ｎｍのＸ線に対して入射角５°である場合に反射率が最も高くなり、入射角が８５°である場合に、この多層反射膜６の反射率はＢを含まないＳｉ層を有する多層反射膜の反射率と同じとなる。
【００３０】
この多層反射膜６上にはＡｕから成る吸収体層４が形成される。縮小露光装置では、ウエハ上に回路パターンを形成するためには、露光部分と、非露光部分とのＸ線の強度差を１０対１以下にする必要がある。露光部分と非露光部分とのＸ線の強度差を１０対１以下とするためには、吸収体層４の厚さは２８ｎｍ以上でなけれなならない。図２は、本実施形態の露光用反射型マスクの形成工程を示す断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、基板３上に多層反射膜６が形成される。次に、図２（ｂ）に示すように、多層反射膜６上にレジスト層７が塗布される。次に、図２（ｃ）に示すように、そのレジスト層７上に電子線描画法によって所望のレジストパターンが形成される。さらに、図２（ｄ）に示すように、多層反射膜６上のレジスト層７が除去された部分に、電解めっき法によってＡｕから成る吸収体層４が形成される。最後に、図２（ｅ）に示すように、レジスト層７をドライエッチングにより剥離してマスクパターンが形成される。
【００３１】
本実施形態の露光用反射型マスクでは、形成されたマスクパターンの線幅は０．２５μｍであり、線幅精度は±５％程度であり、位置精度は１０ｎｍ程度となる。また、形成された吸収体層４の厚さは、露光領域内においてほぼ均一となる。本実施形態の露光用反射型マスクに対し、Ｓｉ層２にＢを添加していない従来の多層反射膜から成る反射型マスクでは、レジスト層を電子線描画する際にチャージアップが発生して、線幅精度は±２０％となり、位置精度も２０ｎｍ程度のずれが生じる。また、電界めっき法によって吸収体層を形成する際には、電極から離れたパターン部では十分な導電性が得られず、形成された吸収体層の厚さは不均一となる。
【００３２】
上述のように、本実施形態の反射型マスクでは、Ｓｉ層２にＢを添加することにより多層反射膜６の導電性が向上することによって、多層反射膜６の表面上におけるチャージアップの発生を抑制することができるため、電子線描画法によって形成されるマスクパターンの線幅精度および位置精度を向上させることができ、結果的にウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００３３】
また、電解めっき法を用いて吸収体層４を形成する場合に、Ｓｉ層２にＢを添加することにより、多層反射膜６の導電性が向上することによって、吸収体層４の厚さが均一になり、吸収体層４の反射率を露光領域内においてほぼ同じにすることができるため、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００３４】
さらに、吸収体層４の厚さを均一にすることによって、吸収体層４の薄膜化が可能となり、吸収体層４の厚みによって発生する斜影効果を低減することができるため、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。本実施形態の露光用反射型マスクは縮小露光装置に用いられるものであり、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、図１に示すような、Ｍｏ層とＳｉ層とが交互に積層された多層反射膜を備える。
【００３６】
Ｓｉ層にはリン（Ｐ）が０．１％添加されている。この多層反射膜の反射率の低下は、Ｐを添加していないものに比べ、１％ほどにとどまっている。
【００３７】
本実施形態の露光用反射型マスクでは、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、Ｓｉ層にＰを添加することにより反射率の低下をわずかな値にとどめて多層反射膜の導電性を向上させることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。本実施形態の露光用反射型マスクは、縮小露光装置に用いられるものであり、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、図１に示すようなＭｏ層とＳｉ層とが交互に積層された多層反射膜を備える。
【００３９】
Ｓｉ層にはヒ素（Ａｓ）が０．１％添加されている。この多層反射膜の反射率の低下は、Ａｓを添加していないものに比べ７％であり、わずかな低下にとどまっている。
【００４０】
本実施形態の露光用反射型マスクでも、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、Ｓｉ層に添加される不純物がＸ線の吸収係数が高いＡｓであっても、その添加濃度を０．１％程度と低めにしているため、反射率の低下をわずかな値にとどめて多層反射膜の導電性を向上させることができる。
【００４１】
本実施形態の露光用反射型マスクにおいて、Ａｓの代わりに、ガリウム（Ｇａ）を０．０５％添加した場合には反射率の低下は６％となり、インジウム（Ｉｎ）を０．０５％添加した場合には反射率の低下は８％となり、アンチモン（Ｓｂ）を０．０５％添加した場合には反射率の低下は８％となり、アルミニウム（Ａｌ）を０．０５％添加した場合には反射率の低下は４％となる。
【００４２】
上述のように、Ｘ線の吸収係数が高いＧａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａｌであっても、添加濃度を低めにすることによって、反射率の低下をわずかな値にとどめて多層反射膜の導電性を向上させることができる。
【００４３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。本実施形態の露光用反射型マスクは、縮小露光装置に用いられるものであり、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、Ｍｏ層１とＳｉ層とが交互に積層された多層反射膜を備える。
【００４４】
本実施形態の露光用反射型マスクでは、多層膜の表面から１／２の厚さのＳｉ層を成膜する際に、Ｂを含んだＳｉターゲットを用いることによって、Ｓｉ層２中にＢが添加される。図３は、本実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態の露光用反射型マスクでは、表面から１／２の厚さまでのＳｉ層２のみにＢが添加され、その他のＳｉ層５にはＢは添加されていない。
【００４５】
本実施形態の露光用反射型マスクでは、表面から１／２の厚さまでのＳｉ層２のみにＢが添加されているだけであるが、それだけでも多層反射膜１０の表面の導電性は向上する。したがって、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、多層反射膜１０の表面上に発生するチャージアップを抑制することによって電子線描画法によって形成される吸収体層４のマスクパターンの線幅精度および位置精度を向上することができる。
【００４６】
また、電解めっき法を用いて吸収体層４を形成する場合に、吸収体層４の厚さを均一にすることによって、吸収体層４の反射率を露光領域内においてほぼ同じにすることができる。さらに、吸収体層の厚さを最小限に抑えることによって吸収体層４の斜影効果を最小限に抑制することができる。
【００４７】
ＣＶＤ法で成膜する場合には、不純物を含むガス（不純物元素の塩化物あるいは水素化物等の気体ガス）を反応ガスに混入することによって不純物を含んだＳｉ層を形成することができる。この場合、不純物ガスのオン／オフによって、任意の層に混入することができる。表面近傍の層を成膜するときに不純物ガスを混入すれば、表面近傍の層に不純物が含まれ、反射率の低下を更に抑えて、かつ、有効に導電性を上げることができる。スパッタ法、蒸着法等で成膜する場合も、同様に、雰囲気に不純物を含むガスを添加することによって不純物を含んだ層を形成することもできる。
【００４８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。本実施形態の露光用反射型マスクは、露光装置に用いられるものであり、第１の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、Ｍｏ層１とＳｉ層２とが交互に積層された多層反射膜を備えている。そして第４の実施形態の露光用反射型マスクと同様に、本実施形態の露光用反射型マスクは、表面から１／２の厚さまでのＳｉ層中にＢが添加される。こうすることによって、多層反射膜の表面近傍の電気伝導率は向上する。
【００４９】
図４は、本実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の露光用反射型マスクでは、図３のように吸収体層４を形成することなく、収束イオンビーム法を用いて多層反射膜１０の一部の多層構造が破壊されることによって非反射部８が形成されることによって多層反射膜１０上にマスクパターンが形成されている。
【００５０】
本実施形態の露光用反射型マスクでは、表面より１／２厚さまでのＳｉ層２にＢを添加することにより多層反射膜１０の導電性が向上するため、多層反射膜１０の表面上に発生するチャージアップを抑制することによって収束イオンビーム法によって形成される吸収体層４のマスクパターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態の露光用反射型マスクでは、多層反射膜１０の一部の多層構造を破壊することによって、非反射部８が形成されたが、多層反射膜１０の一部を除去することによって、非反射部８が形成されてもよい。
【００５２】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態の露光用反射型マスクについて説明する。本実施形態の露光用反射型マスクは、露光装置に用いられているものであり、Ｒｕ層とＳｉ層とが交互に積層された多層反射膜を備えている。そしてＳｉ層中にＢが添加されている。以下比較例との対比で説明する。
【００５３】
イオンビームスパッタ法で成膜されたＲｕとＳｉとの多層反射膜（Ｒｕ２．６ｎｍ、Ｓｉ３．９ｎｍの交互層）の５度入射での反射率は約７０％である。このＳｉにＢを０．０２％添加した多層反射膜では反射率の低下はほとんどない。この多層膜の１００×１４４ｍｍの露光領域の外周に電極を設け、電解めっき法でＮｉ吸収体を形成し、反射型マスクを作製する。
【００５４】
Ｂを含まないＳｉ層からなる多層反射膜では、十分な導電性が得られないため、電極から離れたマスク中心部では、外周部に比べて、吸収体の厚さが１０％程度薄くなる。これに対して、Ｂを添加したＳｉ層からなる多層反射膜では吸収体層の厚さは均一である。
【００５５】
以上のべたように、第１〜第６の実施形態の露光用反射型マスクでは、少なくとも１つのＳｉ層に不純物を添加することによって、多層反射膜の導電性を向上させ、マスクパターンの線幅精度およびを形成することができる。その際不純物を添加したＳｉ層は多い程効果が高いが、例えば最表面層直下のＳｉ層にのみ不純物を含ませても、特に導通不良の改善の点で、従来例より好ましい効果が期待できる。
【００５６】
不純物としては、ＩＩＩ族元素あるいはＶ属元素がＳｉ層に添加される。添加物としては、Ｂ、Ｐ、Ａｓが最も一般的であり、その他、Ｌｉ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等も使用できる。ＡｓおよびＳｂなどのＸ線の吸収係数が大きい元素を添加物とする場合には、添加濃度を低くすることによって、多層反射膜の反射率の低下をわずかな値にとどめることができる。
【００５７】
また、第１〜第６の実施形態の露光用反射型マスクでは、露光光が軟Ｘ線であるとして説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、例えば、露光光が真空紫外線の場合にも同様に適用することができるものである。また、第１〜第６の実施形態の露光用反射型マスクは、縮小露光装置にもちいられるものであるとしたが、これらの反射型マスクは、これに限定されるものではなく、例えば、等倍露光装置等にも適用可能である。
【００５８】
次に、第１〜第６の実施形態の反射型マスクが用いられる露光装置について図５を参照して説明する。図５は、第１〜第６の実施形態の反射型マスクが用いられる露光装置の光学系の配置を示す図である。
【００５９】
図５に示すように、アンジュレータやシンクロトロンなどのＸ線源１２から発せられたＸ線ビーム２２は凸面全反射鏡１３および凹面多層膜反射鏡１４で反射され、反射型マスク２３に入射される。反射型マスク２３は、前述のとおり、Ｓｉ層のうち少なくとも１層には不純物が添加されている。反射型マスク２３で反射されたＸ線ビーム２２は縮小投影光学系１６を経てウェハ１７上に到達する。反射型マスク２３とウェハ１７とは、それぞれステージ（不図示）に搭載保持されて、距離Ｄをおいて対向配置される。そして、このような構成で、反射型マスク２３を保持するステージとウェハ１７を保持するステージとを適切な速度で相対的に走査することにより、反射型マスク２３の必要領域のパターンが、ウェハ１７の複数のショット領域のうちの１つに転写される。ある領域への転写の後は、ウェハ１７がステップ移動され、別のショット領域へのパターン転写が行われる。以後は上述の動作（ステップ・アンド・スキャン・シーケンス）が繰り返されることによって、ウェハ１７に複数のパターンが並べて転写される。
【００６０】
次に、上述した露光装置を利用した半導体デバイス製造方法の実施形態を図６および図７を参照して説明する。図６は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。上述の半導体デバイスにはＩＣやＬＳＩ等の半導体チップや、液晶パネルや、ＣＣＤや、薄膜磁気ヘッドや、マイクロマシン等がある。ステップ３１（回路設計）では、半導体デバイスのパターン設計が行われる。ステップ３２（マスク制作）では、設計されたマスクパターンを有する反射型マスクが製造される。一方、ステップ３３（ウェハ製造）では、シリコンやガラス等の材料を用いてウェハが製造される。ステップ３４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、ステップ３２において作製された反射型マスク２３とウェハとを用いて、リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ３５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ３６（検査）では、ステップ３５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査が行われる。こうした工程を経て半導体デバイスが製造され、これが出荷される（ステップ３７）。第１〜第６の実施形態の反射型マスクは、ステップ３２において作製される。
【００６１】
図７は、ウェハプロセスの詳細な工程を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップ４１（酸化）では、ウェハの表面が酸化される。ステップ４２（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜が形成される。ステップ４３（電極形成）では、ウェハ上に蒸着によって電極が形成される。ステップ４４（イオン打込み）では、ウェハにイオンが打ち込まれる。ステップ４５（レジスト処理）では、ウェハにレジスト（感光剤）が塗布される。ステップ４６（Ｘ線露光）では、露光装置によって反射型マスクのマスクパターンがウェハの複数ショット領域に並べて焼付露光される。ステップ４７（現像）では、露光したウェハが現像される。ステップ４９（レジスト剥離）では、ステップ４８においてエッチングが済んで不要となったレジストが取り除れる。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。第１〜第６の実施形態の露光用反射型マスクは、ステップ４６において用いられる露光装置に取り付けられる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光用反射型マスクによれば、多層反射膜のうちの少なくとも１つの層を不純物半導体層とすることにより、多層反射膜の反射率を大幅に低下させることなく、多層反射膜の導電性を向上させることによって、反射型マスクにマスクパターンを形成する作製工程において多層反射膜や吸収体層などに発生するチャージアップの発生を抑制することができるため、マスクパターンの線幅精度および位置精度を向上させることができ、結果的にウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【００６３】
また、例えば、電解めっき法で吸収体を形成する場合には、多層反射膜上に形成される吸収体の膜の厚さの均一性が向上することによって、吸収体層の反射率を露光領域内においてほぼ同じにすることができるため、マスクパターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。また、多層反射膜上に形成される吸収体の膜の厚さの均一性が向上することによって、吸収体の薄膜化が可能となり、吸収体の厚みによって発生するＸ線の射影効果を低減することができるため、ウエハ上に形成される回路パターンの線幅精度および位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の露光用反射型マスクの作製工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第４の実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第５の実施形態の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。
【図５】第１〜第６の実施形態の反射型マスクが用いられる露光装置の光学系の配置を示す図である。
【図６】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図７】ウェハプロセスの詳細な工程を示すフローチャートである。
【図８】従来の露光用反射型マスクの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ Ｍｏ層
２、５ Ｓｉ層
３ 基板
４ 吸収体層
６、９、１０ 多層反射膜
７ レジスト層
８ 非反射部
１２ Ｘ線源
１３ 凸面全反射鏡
１４ 凹面多層膜反射鏡
１６ 縮小投影光学系
１７ ウエハ
２１ 折り曲げミラー
２２ Ｘ線ビーム
２３ 反射型マスク
Ｄ 距離
３１〜４９ ステップ

Claims (13)

  1. 光学定数が異なる物質を交互に積層した多層反射膜を有し露光光を反射する反射部と、該露光光を反射しない非反射部と、を備える露光用反射型マスクにおいて、
    前記多層反射膜の層のうち、少なくとも１つの層を不純物半導体としたことを特徴とする露光用反射型マスク。
  2. 前記不純物半導体はシリコンに不純物を添加したものであることを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  3. 前記不純物半導体における不純物は、III族元素またはＶ族元素のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  4. 前記非反射部は、前記多層反射膜表面の一部を覆い露光光を吸収する吸収体層から形成されていることを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  5. 前記非反射部は、前記多層反射膜の一部を除去することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  6. 前記非反射部は、前記多層反射膜の一部の多層構造を破壊することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  7. 前記多層反射膜の最表面層の直下の層のみを、前記不純物半導体としたことを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  8. 前記多層反射膜はモリブデン層とシリコン層とを交互に積層し最表面層を該モリブデン層としたものであり、該最表面層の直下のシリコン層を前記不純物半導体としたことを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  9. 前記最表面層の直下のシリコン層のみを前記不純物半導体としたことをことを特徴とする請求項８記載の露光用反射型マスク。
  10. 前記多層反射膜は、モリブデン層とシリコン層とを交互に積層したものであり、その表面から１／２の厚さまでのシリコン層のみを前記不純物半導体としたことを特徴とする請求項１記載の露光用反射型マスク。
  11. 光学定数が異なる物質を積層した多層反射膜を露光光を反射する反射部とし、かつ該露光光を反射しない非反射部を設けた露光用反射型マスクの製造方法において、
    前記多層反射膜が形成される工程では、前記多層反射膜の層のうち、少なくとも１つの層を不純物半導体層としたことを特徴とする露光用反射型マスクの製造方法。
  12. 請求項１から１０のいずれか１項記載の露光用反射型マスクを用いて露光光を反射させ、該露光用反射型マスクのマスクパターンを被露光体上に投影することによって該被露光体を露光することを特徴とする露光装置。
  13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて、被露光体を露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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