JP3647834B2 - 露光装置用のミラー、露光装置用の反射型マスク、露光装置及びパターン形成方法 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスで用いられる露光装置、該露光装置におけるミラー及び反射型マスク、並びにパターン形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジング化に伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。
【0003】
現在のところ、リソグラフィ技術においては、水銀ランプ、KrFエキシマレーザ又はArFエキシマレーザ等を露光光として用いてパターン形成が行われている。また、パターン幅が0.1μm以下、特に70nm以下である微細なパターンを形成するためには、波長が前記の露光光よりも短いF2 レーザ(波長:157nm帯)等の真空紫外線又は極紫外線(EUV:波長:1nm〜30nm帯)の適用、及び電子線(EB)プロジェクション露光等のEBの適用が検討されている。
【0004】
これらの露光光の中でも極紫外線は、パターン幅が50nm以下であるパターンの形成が望めるので特に有力である。
【0005】
以下、例えば、H.Kinoshita et al.,“Recent advances of three-aspherical-mirror system for EUVL”, Proc.SPIE, vol.3997, 70 (2000). [2000.7月発行]に記載されている極紫外線露光装置(EUV露光装置)の全体構成について、図4を参照しながら説明する。
【0006】
図4に示すように、レーザプラズマ又はSOR等のEUV光源10から出射されたEUVは、反射型マスク20で選択的に反射された後、第1の反射ミラー30a、第2の反射ミラー30b、第3の反射ミラー30c及び第4の反射ミラー30dにより順次反射されて、半導体ウェハ40の上に形成されているレジスト膜に照射される。
【0007】
以下、前記のEUV露光装置を用いて行なわれる従来のパターン形成方法について、図5(a) 〜(d) を参照しながら説明する。
【0008】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【0009】
ポリ((p-t-ブチルオキシカルボニルオキシスチレン)−(ヒドロキシスチレン))(但し、p-t-ブチルオキシカルボニルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=40mol%:60mol%)(ベース樹脂)…………………………………………4.0g
トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸(酸発生剤)……………………………………………………………………………………0.12g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)…………20g
【0010】
次に、図5(a) に示すように、基板1の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.15μmの厚さを持つレジスト膜2を形成する。
【0011】
次に、図5(b) に示すように、開口数NA:0.10のEUV露光装置から出射された後、反射型マスクにより反射されてきた極紫外線(波長:13.5nm帯)3をレジスト膜2に照射して、パターン露光を行なう。
【0012】
次に、図5(c) に示すように、パターン露光されたレジスト膜2に対して、ホットプレートにより、100℃の温度下で60秒間の露光後ベークを行なう。このようにすると、レジスト膜2の露光部2aにおいては、酸発生剤から酸が発生するのでアルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜2の未露光部2bにおいては、酸発生剤から酸が発生しないのでアルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【0013】
次に、プリベークされたレジスト膜2を、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)を用いて現像すると、図5(d) に示すように、レジスト膜2の未露光部2bよりなるレジストパターン4が得られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図5(d) に示すように、レジストパターン4のパターン形状が劣化していたと共に、パターン寸法は、約72nmであって、マスク寸法(90nm)に比べて約20%縮小していた。
【0015】
このように、不良なパターン形状を持つレジストパターン4をマスクとして被エッチング膜に対してエッチングを行なうと、得られるパターンの形状も劣化してしまうので、半導体素子の製造プロセスにおける大きな問題となる。
【0016】
前記に鑑み、本発明は、レジスト膜に対して極紫外線を選択的に照射した後、現像することにより得られるレジストパターンの形状が劣化しないようにすることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本件発明者らは、レジストパターンの形状が劣化する原因について種々の検討を加えた結果、次のことを見出した。すなわち、レジスト膜に照射された露光光に、極紫外線以外の光、具体的には赤外光が含まれており、該赤外光がレジスト膜の露光部において局所的に熱吸収される。そして、赤外光を局所的に熱吸収したレジスト膜は変形するので、レジストパターンの寸法制御性が低下するのである。以下、赤外光を局所的に熱吸収したレジスト膜の寸法制御性が低下するメカニズムについて、詳細に説明する。
【0018】
レジスト膜2の露光部2aに入射した赤外光による高熱が瞬時にレジスト膜2の未露光部2bに伝搬するため、未露光部2bにおいてはベースポリマーが軟化点以上の温度になる。このため、現像後の未露光部2bよりなるレジストパターン4が変形するので、パターン寸法制御性が低下するものと考えられる。尚、レジスト膜2の露光部2aにおいては、ベースポリマーと極紫外線3との反応が通常どおり起きるため、赤外光に起因する熱の影響を受け難いので、現像により通常どおりに除去される。
【0019】
ところで、EUV光源1から出射されたEUVに含まれる赤外光がレジスト膜2の未露光部2bに吸収される現象については、H. Meiling et al.,“EXTATIC, ASML's alpha-tool development for EUVL“Proc. SPIE, vol.4688, 52(2002).”[2002.7月発行]にも示されている。
【0020】
本件発明者らは、現像後のレジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンの変形が、レジスト膜の露光部に局所的に吸収された高温の熱に起因することを見出したのである。
【0021】
本発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、以下のようにして具体化される。
【0022】
本発明に係る露光装置用のミラーは、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを備えている。
【0023】
本発明に係る露光装置用のミラーによると、反射層の上に、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光はミラーにより反射される際に吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0024】
本発明に係る露光装置用のミラーにおいて、化合物としてはフタロシアニンであることが好ましい。
【0025】
フタロシアニンは、赤外線を良く吸収するため、レジスト膜に照射される露光光には赤外線が殆ど含まれないので、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態を確実に回避でき、レジストパターンの形状劣化を確実に防止することができる。また、フタロシアニンは、極紫外線を殆ど吸収しないため、レジスト膜に照射される極紫外線は低減しないので、得られるレジストパターンの感度及び解像度は殆ど劣化しない。さらに、フタロシアニンは、極紫外線が照射されるような高真空雰囲気中においても、非常に安定である。
【0026】
この場合、フタロシアニンとしては、銅フタロシアニン、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンを用いることができる。
【0027】
本発明に係る露光装置用のミラーにおいて、化合物としては、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることが好ましい。
【0028】
本発明に係る露光装置用のミラーにおいて、化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることが好ましい。
【0029】
この場合、スパッタリング法としては、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法が挙げられ、真空蒸着法としては、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法が挙げられ、イオンプレーティング法としては、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法が挙げられる。
【0030】
本発明に係る露光装置用の反射型マスクは、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを備えている。
【0031】
本発明に係る露光装置用の反射型マスクによると、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光は反射型マスクにより反射される際に赤外線吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0032】
本発明に係る露光装置用の反射型マスクにおいて、化合物としては、フタロシアニンであることが好ましい。
【0033】
前述のように、フタロシアニンは、赤外線を良く吸収する一方で、極紫外線を殆ど吸収しないため、レジストパターンの形状劣化を確実に防止できると共に、得られるレジストパターンの感度及び解像度は殆ど劣化しない。
【0034】
この場合、フタロシアニンとしては、銅フタロシアニン、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンを用いることができる。
【0035】
本発明に係る露光装置用の反射型マスクにおいて、化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることが好ましい。
【0036】
本発明に係る露光装置用の反射型マスクにおいて、化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることが好ましい。
【0037】
この場合、スパッタリング法としては、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法が挙げられ、真空蒸着法としては、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法が挙げられ、イオンプレーティング法としては、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法が挙げられる。
【0038】
本発明に係る第1の露光装置は、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有するミラーを備えている。
【0039】
本発明に係る第1の露光装置によると、ミラーの反射層の上に、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光はミラーにより反射される際に吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0040】
本発明に係る第2の露光装置は、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有する反射型マスクを備えている。
【0041】
本発明に係る第2の露光装置によると、反射型マスクの反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光は反射型マスクにより反射される際に赤外線吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0042】
本発明に係る第3の露光装置は、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有するミラーと、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有する反射型マスクとを備えている。
【0043】
本発明に係る第3の露光装置によると、ミラーの反射層の上に、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層が形成されていると共に、反射型マスクの反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層が形成されているため、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は大きく低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンの形状の劣化を確実に防止することができる。
【0044】
本発明に係る第1〜第3の露光装置において、化合物としては、フタロシアニンであることが好ましい。
【0045】
前述のように、フタロシアニンは、赤外線を良く吸収する一方で、極紫外線を殆ど吸収しないため、レジストパターンの形状劣化を確実に防止できると共に、得られるレジストパターンの感度及び解像度は殆ど劣化しない。
【0046】
この場合、フタロシアニンとしては、銅フタロシアニン、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンを用いることができる。
【0047】
本発明に係る第1〜第3の露光装置において、化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることが好ましい。
【0048】
本発明に係る第1〜第3の露光装置において、化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることが好ましい。
【0049】
この場合、スパッタリング法としては、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法が挙げられ、真空蒸着法としては、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法が挙げられ、イオンプレーティング法としては、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法が挙げられる。
【0050】
本発明に係る第1のパターン形成方法は、基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像して、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、ミラーは、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有している。
【0051】
本発明に係る第1のパターン形成方法によると、ミラーの反射層の上に、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光はミラーにより反射される際に吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0052】
本発明に係る第2のパターン形成方法は、基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像して、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、反射型マスクは、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有している。
【0053】
本発明に係る第2のパターン形成方法によると、反射型マスクの反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層が形成されているため、極紫外線よりなる露光光に含まれている赤外光は反射型マスクにより反射される際に赤外線吸収層に吸収されるので、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は低減する。このため、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンの形状は劣化しない。
【0054】
本発明に係る第3のパターン形成方法は、基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像して、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、反射型マスクは、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有しており、ミラーは、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有している。
【0055】
本発明に係る第3のパターン形成方法によると、ミラーの反射層の上に、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層が形成されていると共に、反射型マスクの反射層の上における少なくとも極紫外線吸収層が形成されていない領域に、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層が形成されているため、レジスト膜に照射される露光光に含まれる赤外線は大きく低減するので、レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンの形状の劣化を確実に防止することができる。
【0056】
本発明に係る第1〜第3のパターン形成方法において、レジスト膜は、化学増幅型レジスト材料よりなることが好ましい。
【0057】
本発明に係る第1〜第3のパターン形成方法において、化合物としては、フタロシアニンであることが好ましい。
【0058】
前述のように、フタロシアニンは、赤外線を良く吸収する一方で、極紫外線を殆ど吸収しないため、レジストパターンの形状劣化を確実に防止できると共に、得られるレジストパターンの感度及び解像度は殆ど劣化しない。
【0059】
この場合、フタロシアニンとしては、銅フタロシアニン、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンを用いることができる。
【0060】
本発明に係る第1〜第3のパターン形成方法において、化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることが好ましい。
【0061】
本発明に係る第1〜第3のパターン形成方法において、化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることが好ましい。
【0062】
この場合、スパッタリング法としては、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法が挙げられ、真空蒸着法としては、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法が挙げられ、イオンプレーティング法としては、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法が挙げられる。
【0063】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0064】
本発明の一実施形態においては、図4に示すように、レーザプラズマ又はSOR等のEUV光源10から出射されたEUVは、反射型マスク20で選択的に反射された後、第1の反射ミラー30a、第2の反射ミラー30b、第3の反射ミラー30c及び第4の反射ミラー30dにより順次反射されて、半導体ウェハ40の上に形成されているレジスト膜に照射される。
【0065】
本発明の一実施形態の特徴として、図1に示すように、反射型マスク20は、白金等からなるミラー基板21と、該ミラー基板21の上に形成されており、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層22と、該反射層22の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層23とを備えている。尚、吸収層23の構造については後述する。
【0066】
また、本発明の一実施形態として、図2に示すように、第1の反射ミラー30a、第2の反射ミラー30b、第3の反射ミラー30c及び第4の反射ミラー30dは、シリコン又はガラス基板等よりなるマスク基板31と、該マスク基板31の上に形成されており、モリブデンとシリコンとが交互に積層された多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層32と、該反射層32の上に選択的に形成されており、SiO2 又はRu等よりなるバッファ層33と、該バッファ層33の上に形成されており、Cr又はTaN等よりなり極紫外線を吸収する極紫外線吸収層34と、反射層32の上における少なくとも極紫外線吸収層34が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層35とを備えている。尚、図2においては、赤外線吸収層35は反射層32及び極紫外線吸収層34の上に全面的に形成されているが、反射層32の上における少なくとも極紫外線吸収層34が形成されていない領域に形成されておればよい。また、図2においては、赤外線吸収層35は反射層32及び極紫外線吸収層34の上に形成されているが、反射層32とバッファ層33との間に形成されていてもよい。
【0067】
また、本発明の一実施形態においては、第1の反射ミラー30a、第2の反射ミラー30b、第3の反射ミラー30c及び第4の反射ミラー30dのすべてが赤外線吸収層35を備えているが、第1、第2、第3及び第4の反射ミラー30a、30b、30c、31dのうちの少なくとも1つが赤外線吸収層35を備えておればよい。
【0068】
また、本発明の一実施形態においては、反射型マスク及び反射ミラーの両方が、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層を備えているが、これに代えて、反射型マスク又は反射ミラーが、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層を備えておればよい。
【0069】
ここで、反射型マスク20の吸収層23及び第1〜第4の反射ミラー30a〜30dの赤外線吸収層35を構成する、赤外線を吸収する化合物について説明する。
【0070】
赤外線を吸収する化合物としては、銅フタロシアニン、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニン等のフタロシアニンを用いることが好ましい。
【0071】
フタロシアニンは、赤外線を良く吸収するため、レジスト膜に照射される露光光には赤外線が殆ど含まれないので、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態を確実に回避でき、レジストパターンの形状劣化を確実に防止することができる。また、フタロシアニンは、極紫外線を殆ど吸収しないため、レジスト膜に照射される極紫外線は低減しないので、得られるレジストパターンの感度及び解像度は殆ど劣化しない。さらに、フタロシアニンは、極紫外線が照射されるような高真空雰囲気中においても、非常に安定である。
【0072】
尚、赤外光を吸収する化合物の付着量については特に限定されないが、フタロシアニンは、効率良く赤外光を吸収するため、10μm以下の膜厚でも支障はない。
【0073】
また、赤外線を吸収する化合物としては、フタロシアニンに代えて、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系のものを用いることができる。
【0074】
また、赤外線を吸収する化合物としては、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法若しくは同軸型スパッタリング法等のスパッタリング法、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法若しくは高周波加熱法等の真空蒸着法、又は反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法若しくはホローカソード法等のイオンプレーティング法により成膜することができる。
【0075】
以下、前述の反射型マスク20又は第1〜第4の反射ミラー30a〜30dを有する露光装置を用いてレジストパターンを形成する方法について、図3を参照しながら説明する。
【0076】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【0077】
ポリ((p-t-ブチルオキシカルボニルオキシスチレン)−(ヒドロキシスチレン))(但し、p-t-ブチルオキシカルボニルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=40mol%:60mol%)(ベース樹脂)…………………………………………4.0g
トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸(酸発生剤)……………………………………………………………………………………0.12g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)…………20g
【0078】
次に、図3(a) に示すように、基板100の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.15μmの厚さを持つレジスト膜101を形成する。
【0079】
次に、図3(b) に示すように、開口数NA:0.10のEUV露光装置から出射された後、反射型マスク20及び第1〜第4の反射ミラー30a〜30dにより反射されてきた極紫外線(波長:13.5nm帯)102をレジスト膜101に照射して、パターン露光を行なう。
【0080】
次に、図3(c) に示すように、パターン露光されたレジスト膜101に対して、ホットプレートにより、100℃の温度下で60秒間のプリベークを行なう。このようにすると、レジスト膜101の露光部101aにおいては、酸発生剤から酸が発生するのでアルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜101の未露光部101bにおいては、酸発生剤から酸が発生しないのでアルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【0081】
次に、プリベークされたレジスト膜101を、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)を用いて現像すると、図3(d) に示すように、レジスト膜101の未露光部101bよりなり良好な断面形状を有するレジストパターン103が得られる。
【0082】
以下、本発明の一実施形態を評価するために行なった実験例について説明する。
【0083】
分子線エピタキシャル法により蒸着された銅フタロシアニン(赤外線を吸収する化合物)よりなる吸収層23を有する反射型マスク20と、第1〜第4の反射ミラー30a〜30dのうち3つの反射ミラーが、分子線エピタキシャル法により蒸着された銅フタロシアニン(赤外線を吸収する化合物)よりなる赤外線吸収層35を有する露光装置を用いて、図3(a) 〜(d) に示す各工程によりレジストパターン103を形成した。
【0084】
本実験例によると、露光光に含まれる赤外線が反射型マスク及び反射ミラーにより効果的に吸収されるため、レジストパターン103の断面形状は矩形状であると共に、反射型マスクの反射領域のパターン幅が90nmであるのに対してレジストパターン103のパターン幅は87.3nmであった。すなわち、レジストパターン103のパターン幅の反射型マスクのパターン幅に対する縮小率は3%であって、極めて良好であった。
【0085】
【発明の効果】
本発明に係る露光装置用のミラー、露光装置用の反射型マスク、第1〜第3の露光装置又は第1〜第3のパターン形成方法によると、レジスト膜が局所的に熱吸収する事態が低減するので、レジスト膜の現像により得られるレジストパターンにおける形状劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る反射型マスクの断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る反射ミラーの断面図である。
【図3】 (a) 〜(d) は、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図4】本発明の一実施形態及び従来例に係る露光装置の全体構成を示す概略図である。
【図5】 (a) 〜(d) は、従来例に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
20 反射型マスク
21 ミラー基板
22 反射層
23 吸収層
30a 第1の反射ミラー
30b 第2の反射ミラー
30c 第3の反射ミラー
30d 第4の反射ミラー
31 マスク基板
32 反射層
33 バッファ層
34 極紫外線吸収層
35 赤外線吸収層
100 基板
101 レジスト膜
101a 露光部
101b 未露光部
102 極紫外線
103 レジストパターン
Claims (41)
- ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、
前記反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを備えていることを特徴とする露光装置用のミラー。 - 前記化合物は、フタロシアニンであることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- 前記フタロシアニンは、銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項2に記載の露光装置用のミラー。
- 前記フタロシアニンは、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項2に記載の露光装置用のミラー。
- 前記化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- 前記化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- 前記化合物は、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法により成膜されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- 前記化合物は、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法により成膜されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- 前記化合物は、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法により成膜されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置用のミラー。
- マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、
前記反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、
前記反射層の上における少なくとも前記極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを備えていることを特徴とする露光装置用の反射型マスク。 - 前記化合物は、フタロシアニンであることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記フタロシアニンは、銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項11に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記フタロシアニンは、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項11に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記化合物は、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法により成膜されていることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記化合物は、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法により成膜されていることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- 前記化合物は、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法により成膜されていることを特徴とする請求項10に記載の露光装置用の反射型マスク。
- ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有するミラーを備えていることを特徴とする露光装置。
- マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、前記反射層の上における少なくとも前記極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有する反射型マスクを備えていることを特徴とする露光装置。
- ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有するミラーと、
マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、前記反射層の上における少なくとも前記極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有する反射型マスクとを備えていることを特徴とする露光装置。 - 前記化合物は、フタロシアニンであることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記フタロシアニンは、銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項22に記載の露光装置。
- 前記フタロシアニンは、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項22に記載の露光装置。
- 前記化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記化合物は、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法により成膜されていることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記化合物は、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法により成膜されていることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記化合物は、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法により成膜されていることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の露光装置。
- 基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記ミラーは、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有していることを特徴とするパターン形成方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記反射型マスクは、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、前記反射層の上における少なくとも前記極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有していることを特徴とするパターン形成方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク及びミラーにより反射されてきた極紫外線を照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記反射型マスクは、マスク基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に選択的に形成されており、極紫外線を吸収する極紫外線吸収層と、前記反射層の上における少なくとも前記極紫外線吸収層が形成されていない領域に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる赤外線吸収層とを有しており、
前記ミラーは、ミラー基板の上に形成されており、モリブデンとシリコンとの多層膜よりなり極紫外線を反射する反射層と、前記反射層の上に形成されており、赤外線を吸収する化合物よりなる吸収層とを有していることを特徴とするパターン形成方法。 - 前記レジスト膜は、化学増幅型レジスト材料よりなることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、フタロシアニンであることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記フタロシアニンは、銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項34に記載のパターン形成方法。
- 前記フタロシアニンは、一酸化チタンフタロシアニン、チタンフタロシアニン、水素フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、すずフタロシアニン、フッ化銅フタロシアニン、塩化銅フタロシアニン、臭化銅フタロシアニン又はヨウ素化銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項34に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、キサンテン系、フェノチアジン系又はフェノキサジン系であることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、スパッタリング法、真空蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されていることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、マグネトロン法、反応性スパッタリング法、2極法、イオンビーム法、対向ターゲット法、ECR法、3極法又は同軸型スパッタリング法により成膜されていることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、分子線エピタキシャル法、反応性真空蒸着法、電子ビーム法、レーザ法、アーク法、抵抗加熱法又は高周波加熱法により成膜されていることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記化合物は、反応性イオンプレーティング法、イオンビーム法又はホローカソード法により成膜されていることを特徴とする請求項30〜32のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
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