JP4691829B2 - 反射型投影露光マスク - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造プロセス中のリソグラフィ工程で使用されるパターン転写用の反射型投影露光マスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体プロセスの微細化に伴い、露光光源も従来のランプ光源(波長365nm)からエキシマレーザー光源(波長248nm、193nm)へと次第に短波長化されてきたが、今後パターン寸法が0.1μm以下のレベルに達すると従来の露光方式の延長での対応は難しいものとなってくる。このため現在では、より短波長のエキシマレーザー光源を用いる真空紫外線露光(Vacuum Ultra-Violet Lithography=VUV)の開発も進めれれている。
【0003】
また、X線縮小投影露光は、極紫外線露光(Extreme Ultra-Violet Lithography=EUV)とも呼ばれ、波長1nm〜20nm程度の軟X線領域の波長を用いた露光方法で、将来の有力な半導体微細パターン作製技術と見られている。
EUVの露光方法としては、金属にYAGレーザー等を照射したときに生じるレーザープラズマプズマから放射される軟X線を露光光源として用いている。露光波長は10〜15nmの波長が一般的に考えられているが、何れもこの波長領域を用いる場合には、従来の屈折光学系を用いることが不可能あり、屈折レンズの代わりに多層膜ミラー面を用いて反射率を高めた反射光学系を用いる。また多層膜ミラーに非球面鏡を用いることで縮小露光が可能となるため、マスクは4倍若しくは5倍の拡大率で形成する。
この露光方法は日本では1984年頃よりNTTを中心として検討が開始され、現在では国内外の研究機関で開発が進められている。
【0004】
また、この反射型投影露光に用いられるマスクは、平坦なSi基板若しくは合成石英基板上にMoとSiあるいはMoとBeといった互いに屈折率の大きく異なる材料を合計80層程度交互に積層し、X線反射用多層膜を得ている。
更にこのようにして得られた多層膜上にWやTaといったX線吸収体を設け、この吸収体をドライエッチングでパターニングすることにより該縮小投影露光用の反射マスクを作製する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
縮小投影露光用反射マスクのマスク作製上の要求は主に低損失・高耐力・低欠陥である。中でも、低損失は多層膜の反射率が低減することによって生じ、特に吸収体をエッチングしてパターニングする際に多層膜の表面が荒らされる、またはエッチング時の僅かなオーバーエッチングにより、多層膜の反射率が大幅に低下することによって生じる。
【0006】
このため、最近では多層膜へのダメージを無くすことを目的として、吸収体と多層膜の間にエッチングストッパー層を設けることが提案されている。しかしながら、エッチングストッパー層を設けた場合にも、反射率の若干の低下は避けられない。
一例として、エッチングストッパー層としてSiO2及びCrを使用した場合の反射率についてシミュレーションした結果を表1、図3及び図4に示す。
光源の波長は13nmとし、エッチングストッパー層が無いとき(=0Å)のときの反射率を100(%)としている。また、計算方法に於いては「放射光」第9巻第2号(1996)P16等の記載内容を参考とした。
【0007】
【表1】
【0008】
このことよりエッチングストッパー層を設けない場合には、吸収体エッチングの際の多層膜への損傷による反射率の低下が懸念されるが、エッチングストッパー層を設けた場合でもその膜厚によっては反射率は低下してしまう。
【0009】
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、反射膜の反射率を低減させることなく良好な転写特性を得ることができる反射型投影露光マスクを提供することを目的とする。
【0010】
本発明に於いて上記課題を解決するため、まず請求項1においては、支持基板上に、軟X線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟X線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層が、Ag、Al、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pd、Pt、Ta、Ti、W、Znからなる元素群の中から選ばれる少なくとも1つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれた少なくとも1つの元素を含む化合物からなることを特徴とする反射型投影露光マスクとしたものである。
【0011】
また、請求項2においては、支持基板上に、軟X線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟X線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層がAlからなり、前記吸収体パターンがWからなることを特徴とする反射型投影露光マスクとしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図1に、本発明の反射型投影露光用マスクの一実施例を示す模式構成部分断面図を、図2(a)〜(f)に、本発明の反射型投影露光用マスクの製造方法の一例を示す模式構成部分断面図をそれぞれ示す。
本発明に係る反射型投影露光用マスクは、図1に示すように、支持基板1上に設けられた軟X線あるいは真空紫外線を反射させるための多層膜からなる反射膜2と、X線を吸収する吸収体パターン4aとの間にエッチングストッパーパターン3aが設けられており、吸収体層4エッチング時の反射膜2の損傷を無くすとともに、反射膜の反射効率低下を防ぐように、エッチングストッパー層に開口部を形成し、エッチングストッパー開口部の開口幅SWが、吸収体開口部の開口幅OWよりも大きくなっている。
また、エッチングストッパー開口部の開口幅を容易に制御するために、エッチングストッパー層の開口部形成をウエットエッチングで行い、吸収体パターン4aよりもアンダーカット形状にしている。更には、上記内容を達成可能とするエッチングストッパー材料を特定するものである。
【0013】
エッチングストッパー層の開口パターン形成をウエットエッチングで行う理由としては、エッチングストッパー層に対する反射膜の最適なエッチング選択比、エッチング液及びエッチング条件を選択することにより、その下部に設けられた反射膜への損傷を無くすことが可能となる為である。
【0014】
また、本発明の特徴であるエッチングストッパー開口部の開口幅SWを、その上層の吸収体開口部4bの開口幅OWより大きくする構造を形成するためには、ウエットエッチングが最適である。
エッチングストッパー層をこのような構造とすることで、反射膜の反射特性がエッチングストッパー開口部の側壁形状に影響を受けず、転写特性の劣化を防止することができる。
【0015】
以下本発明の反射型投影露光用マスクは作製方法について述べる。
まず、支持基板1上に軟X線若しくは真空紫外域光に対して光学定数の異なる多層膜を交互に積層して反射膜2を形成する(図2(a)参照) 。
ここで、反射膜2しては、例えば、MoとSiあるいはMoとBeを交互に積層して多層膜を形成したものが使用される。
Mo/Siの場合には反射率65%程度、Be/Siの場合には70%程度の反射率を得ることが出来るが、これ以外の材料でも異なる屈折率を有する材料の組み合わせで反射層を形成しても構わない。
【0016】
次に、反射膜2上にエッチングストッパー層3及び軟X線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体層4をスパッタリング等にて成膜する(図2(b)参照)
反射膜2上のエッチングストッパー層3は、請求項2に係わる発明で、Ag、Al、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pd、Pt、Ta、Ti、W、Zn及びSiからなる元素群の中から選ばれる少なくとも1つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物を適宜選択して成膜し、エッチングストッパー層3とすることが可能である。以上に挙げた元素群は何れもウエットエッチングによるパターン形成が可能である。
また、これらの元素の中から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物とは、TiNやTiO2、CrOのような各元素の酸化物や窒化物、ハロゲン化物等が使用でき、他に、TiSiのように上記元素を最低1種類以上含む2種類以上の元素の化合物でも良い。
【0017】
エッチングストッパー層3は反射膜2及び吸収体層4の材料に依存し適宜選択される。すなはち、吸収体層のドライエッチング時には、吸収体層に対してある程度選択性を有する材料を選択する。この選択性によりエッチングが反射膜2に到達するようなことは避けられる。
また、エッチングストッパー層3のエッチング時には、反射膜2及び吸収体層に対しての選択性を有するような材料を選択する。
例えば、エッチングストッパー層3としてAl(アルミニウム)を使用した場合吸収体層4としてはW(タングステン)を、エッチングストッパー層3としてCr(クロム)を使用した場合吸収体層4としてはTa(タンタル)をそれぞれ上げることができる。
【0018】
次に、吸収体層4上に感光層を形成し、露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン5を形成する(図2(c)参照)。
【0019】
次に、レジストパターン5をレジストマスクにして吸収体層4をドライエッチングして、吸収体パターン4a及び吸収体開口部4bを形成する(図2(d)参照)。
ドライエッチング条件は吸収体層4及びエッチングストッパー層3の使用材料により適宜設定する。
【0020】
次に、レジストマスク5及び吸収体パターン4aをレジストマスクにして、エッチングストッパー層3をウエットエッチングして、エッチングストッパーパターン3a及びエッチングストッパー開口部3bを形成する(図2(e)参照)。ウエットエッチング条件はエッチングストッパー層3の使用材料に対する反射膜2の使用材料及び吸収体層4の使用材料の選択比を考慮して、エッチング液、エッチング条件を適宜設定する。
このようなウエットエッチング条件を適用することにより反射膜2は殆ど損傷を受けることはなく、エッチングストッパー層3のパターニングが行われるため、反射膜2の反射率を損なうようなことは無い。
さらに、エッチングストッパー層3の充分なオーバーエッチを行うことによりエッチングストッパー開口部3bを、吸収体開口部4bよりも大きいものとすることができ、エッチングストッパー開口部3bの側壁形状が転写特性に影響を及ぼすことも同時に防ぐことが出来る。
【0021】
最後、レジストパターン5を専用の剥膜液で剥膜処理し、支持基板1及び反射膜2上にエッチングストッパーパターン3aを介して吸収体パターン4aが形成された本発明の反射型投影露光用マスクを得る(図2(f)参照)。
レジストパターン5は吸収体層4のドライエッチングが終了した時点で剥離しても構わない。
【0022】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、研磨により表面が平坦化された合成石英基板からなる支持基板1上にMoとSiの多層膜をMo−Si−Mo−Siの順に、IBD(イオンボンバード蒸着法)により1対7nmの膜厚比で合計40対積層して、反射膜2を形成した(図2(a)参照) 。
【0023】
次に、反射膜2上にAl(アルミニウム)をスパッタリングにて成膜し、膜厚800Åのエッチングストッパー層3を、さらに、W(タングステン)をスパッタリングにて成膜し、膜厚1000Åの吸収体層4を形成した(図2(b)参照)。
成膜条件は概ね以下の条件にて行った。
ターゲット :Al、W
成膜雰囲気 :Ar=40SCCM
真空度 :0.25Pa
電力 :DC300W
【0024】
次に、吸収体層4上にポジ型電子線レジスト(ZEP900:日本ゼオン製)を塗布し、乾燥して、膜厚5000Åの感光層を形成し、電子ビーム露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン5を形成した(図2(c)参照)。
【0025】
次に、レジストパターン5をレジストマスクにして吸収体層4をドライエッチングして、吸収体パターン4a及び吸収体開口部4bを形成した(図2(d)参照)。
吸収体層4のエッチングは、はドライエッチング装置RIE(リアクティブイオンエッチング)装置を使用し、エッチングガスはSF6ガスを用い、圧力は10Pa、印加電力はRF200Wで行った。。
本実施例ではエッチングストッパー層としてAlを用いているため、上記エッチング条件ではほとんどエッチングされず、エッチングストッパー層としての機能を果たしていることが確認された。
【0026】
次に、レジストマスク5及び吸収体パターン4aをレジストマスクにして、エッチングストッパー層3をNaOHとH2Oの混合溶液を用いてウエットエッチングして、エッチングストッパーパターン3a及びエッチングストッパー開口部3bを形成した(図2(e)参照)。
上記ウエットエッチング条件では、反射膜2最上層に設けられたSiや吸収体パターン4aは殆ど損傷を受けることはなく、反射膜2の反射率が損なわれるようなことはなかった。
【0027】
最後に、レジストパターン5を専用の剥膜液で剥膜処理し、合成石英基板からなる支持基板1及び反射膜2上にエッチングストッパーパターン3aを介して吸収体パターン4aが形成された本発明の反射型投影露光用マスクを得ることができた(図2(f)参照)。
【0028】
【発明の効果】
本発明の反射型投影露光マスクは、反射膜と吸収体層との間にエッチングストッパー層を設け、反射膜及び吸収体層はエッチングストッパー層に対してエッチング選択性を持たしてあるので、吸収体層及びエッチングストッパー層のパターニングの際に反射膜の損傷を無くすことができ、且つ、エッチングストッパー開口部の開口幅が、吸収体開口幅より大きく形成されているため、反射膜の反射率低下を防止でき、優れた反射特性を有する反射型投影露光マスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反射型投影露光マスクの一実施例を示す模式部分構成断面図である。
【図2】(a)〜(f)は、本発明の反射型投影露光マスクの製造方法の一例を示す模式部分構成断面図である。
【図3】(a)は、エッチングストッパー層としてSiO2を使用した場合の反射率についてシミュレーション結果を示す説明図である。
(b)は、エッチングストッパー層としてCrを使用した場合の反射率についてシミュレーションした結果を示す説明図である。
【符号の説明】
1……支持基板
2……反射層
3……エッチングストッパー層
3a……エッチングストッパーパターン
3b……エッチングストッパー開口部
4……吸収体層
4a……吸収体パターン
4b……吸収体開口部
5……レジストパターン
PW……吸収体パターンのパターン幅
OW……吸収体開口部の開口幅
SW……エッチングストッパー開口部の開口幅
Claims (2)
- 支持基板上に、軟X線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟X線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層が、Ag、Al、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pd、Pt、Ta、Ti、W、Znからなる元素群の中から選ばれる少なくとも1つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれた少なくとも1つの元素を含む化合物からなることを特徴とする反射型投影露光マスク。
- 支持基板上に、軟X線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟X線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層がAlからなり、前記吸収体パターンがWからなることを特徴とする反射型投影露光マスク。
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