JPH01175734A - 反射型マスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は反射型マスク及びその製造方法に関し、特にリ
ソグラフィーに用いられる波長５人〜３００マグ度の軟
Ｘ線や波長３００人〜２０００人程マグ真空紫外線（以
下「軟Ｘ線等」という。）に対して所定の反射率を有す
る多層積層反射部より成るパターンを利用した反射型マ
スク及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より軟Ｘ線等を用いた半導体製造装置における露光
用マスクとしては、窒化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｎｘ）、炭化
ケン素（Ｓ　ｉ　Ｃ）等の透過材としての基板面Ｆに金
（Ａｕ）、タンタル（Ｔａ）等の吸収材から成る不透過
のパターンを形成した透過型マスクが種々と提案されて
いる。

一方、特開昭５３−１３９４６９号公報ではＢｒａｇｇ
回折条件を利用して単結晶や完全非晶質の材料より成る
基板面上に、該基板とは異なる単結晶若しくは完全非晶
質の材料より成るパターンを形成したＸ線リソグラフィ
ー用の反射型マスクが提案されている。

又、全反射を利用したものとしてＪＪＡＰ（Ｊａｐａ、
Ｊｏｕｒ　ｏｆ　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２６（３）、（
１９８７）４８７〜４９１）がある。

一般に軟Ｘ線等を用いた透過型マスクはその構成上次の
ような問題点がある。

（イ）波長数１０Å以上の軟Ｘ線及び真空紫外線に対す
る透過率が低い。

（ロ）軟Ｘ線等の吸収による温度上昇に伴なう熱歪（メ
ンブレンの伸びや応力値変動等）の値を約１　ｐｐｍ以
下としなければならない。

（ハ）メンブレンが薄い為、緊張の保持が難しい（Ｓｉ
Ｎｘ　、ＳｉＣの場合、厚さ２μｍで〜３　Ｘ　１０８
ｄｙｎｅ／ｃｌＩ２）。

（ニ）高コントラストを得る為には厚い吸収体を用いな
ければならなく、そうすると入射光の入射角度が制限さ
れてくる（例えばコントラスト、１０：１を得るには波
長１０人の光に対しＡｕ。

Ｔａの厚さを０．７μｍ以上にする必要がある。

（ホ）吸収体とメンブレンとの間の熱特性の違いにより
熱ｆが生じてくる。

（へ）水冷出来ない為に温度調節が難しい。

（ト）例えば１００人程マグ波長領域では透過率の高い
マスクやメンブレンを作るのが難しい。

これに対して従来の反射型マスクはその反射の性質上、
軟Ｘ線等を基板面に対して斜入射しなければならず、こ
の結果マスク面積が増大し、基板の研磨やマスク面の平
面性等を良好に維持するのが難しい。

又、マスクを精度良く支持することが難しくなり、更に
装置全体が大Ｊｌ；１４化してくる等の問題点かある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は基板面上に所定面上に転写すべきパターンを少
なくとも２種類の物質を交互に積層した多層積層反射部
より形成することにより、軟Ｘ線等を該基板面に正人射
して用いることができ、かつ低熱膨張性及び高熱伝導性
の良い熱的に安定で低歪の高コントラストが容易に得ら
れる軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線を用いたりソグラ
フィ用の反射型マスク及びその製造方法の提供を目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に対して非反射性の基
板面上に少なくとも光学定数の異なる２種類の物質を交
互に積層した多層積層反射部よりなるパターンを設けた
ことである。

又、本発明に係る反射型マスクの製造方法としては基板
面上に所定面上に転写すべきパターン部を形成し、次い
で該基板面上に少なくとも光学定数の異なる２種類の物
質を交互に積層した多層積層反射部を形成した後、該パ
ターン部を除去して軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に
対する非反射部を形成して製造するか、若しくは基板面
上に少なくとも光学定数の異なる２種類の物質を交互に
積層した多層積層反射部を形成し、次いで所定面トに転
写すべきパターン形状に従って該多層積層反射部の一部
を除去して軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に対する非
反射部を形成して製造している。

（実施例） 第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
である。同図において１０は軟Ｘ線等に対する多層積層
反射部であり、所定面上に転写すべきパターンを形成し
ている。この多層積層反射部は同図に示すように軟ｘｉ
等が吸収する非反射性の平面状の基板１上に所望の幾何
形状に形成されており、これらの多層積層反射部により
パターンを構成している。多層積層反射部１０は光学定
数の異なる第１の物質２，４，６．・・・及び第２の物
質３，５，７．・・・を交互に積層して形成している。

　　　　′ 同図に示す多層積層反射部１０の各々の物質の層の膜厚
ｄ、、ｄ２−・・は１０Å以上であり、交互に等しい膜
厚であって（ｄ＋　＝ｄｚ　＝−”、ｄｚ　＝ｄ、＝・
・・）も、全てのＩｌ！２厚を変えて構成しても良い。

但し、それぞれの層中における軟Ｘ線や真空紫外線の吸
収による振幅の減少、及びそれぞれの層の界面における
反射光の位相の市なりによる反射光の強め合いの両者を
考慮し、反射部全体として最も高い反射率が得られるよ
うな厚さとすることが好ましい。各層の厚さは１０人よ
り小さい場合は界面に右ける２つの物質の拡散の効果に
より、反射部として高い反射率が得られず好ましくない
。層数を増加させればさせるほど反射率は上昇するが、
その一方で製作上の困難さが発生してくる。その為、積
層数は２００層以内が好ましい。

反射型マスクは強力なＸ線源（例えばシンクロトロン放
射光等を用いた光源）を用いて使用されることが多く、
照射エネルギーの吸収によるマスクの温度上昇が問題と
なってくる。特に温度上昇による熱膨張によりマスク面
上のパターンに位置ずれや歪が発生し、この結果、サブ
ミクロンサイズのパターンの形成にあっては重要な問題
となフている。

この為、軟Ｘ線等による反射型マスクにおいては反射マ
スクの温度−上昇を抑えることが必要となっている。

本実施例における反射型マスクは基板にバルク材を使う
ことができマスク自体の水冷が可能である為、温度」二
昇に伴なう悪影響を大幅に減少させることができる。又
、基板及び多層積層膜に後述するように高熱伝導率を有
する材料を用いることによって、効果的に放熱し温度上
昇を防止している。

この他、本実施例では基板及び多層積層膜に後述するよ
うな線膨張係数の小さい物質を選択し温度上昇に対する
歪の発生を極力少なくしている。

以上の各条件を満足する基板材料としては、例えばセラ
ミックス系の窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ
素等がある。特に炭化ケイ素は熱伝導率が著しく太き（
（１００ｗ／ｍ−Ｋ）好適な材料である。又、多層積層
膜の一方の材料としてはタングステン、タンタル、モリ
ブデン、ロジウム、ルテニウム等の遷移金属及びそれら
の炭化物、窒化物、珪化物、硼化物、酸化物等が好適で
ある。他方の材料としては珪素、ベリリウム、炭素、硼
素とそれらの相互の化合物、即ち炭化珪素、炭化硼素等
及びそれらの酸化物、窒化物等の酸化珪素。

窒化珪素等が好適である。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第１実施例
を第２図を用いて説明する。

まず、第２図（Ａ）に示す様に基板ｌとして面粗さがｒ
ｍｓ値で、１０Å以下になるように研磨した気相成長炭
化ケイ素より成る基板（熱膨張係数〜４．５　ｘ　ｔｏ
−６／Ｋ　、熱伝導率１００ｗ／ｍに）を用い、この基
板面上にレジストとしてのＰＭＭＡ　（ポリメタクリル
酸メチル）の層を０．５μｍ厚に形成しＥＢ（エレクト
ロンビーム）描画により１．７５μｍライン＆スペース
のバターニングを行った。

このＰＭＭＡよりなるパターン状のレジストＡ上に第１
の層２，４，６．・・・をなす物質としてモリブデン（
Ｍｏ、線膨張率５．ＯＸ　１０−６に−１，熱伝導率＋
３９ｗ／＋Ｋ　）　、第２の層３，５，７．　・・・を
なす物質としてシリコン（Ｓｉ、線膨張率２．５　Ｘｌ
０−’に−１，熱伝導率１６８ｗ／ｍＫ　）を用い、Ｉ
　Ｘ　１Ｏ−６Ｐ　ａ（パスカル）以下の超高真空に到
達後、アルゴン圧力を５　Ｘ　ＩＱ−２Ｐ　ａに保ち、
スパッタ蒸着により第１の層（Ｍｏ）、及び第２の層（
Ｓｉ）の膜厚が各々２７人、３８人となるようにして４
１層（Ｍｏ層２１層、Ｓｉ層２０層）積層した。

そして更にその上に保護膜Ｂとして炭素（Ｃ）を１０人
厚に積層し、基板１上及びパターン上のレジストＡ上に
多層積層反射部を形成した（第２図（Ｂ））。

この場合、第１の層（Ｍｏ）が屈折率の実数部分が小で
あり、第２の層（Ｓ　ｉ　）が屈折率の実数部分が大と
なるような物質を選んでいる。

尚、本実施例では２つの物質を交互に積層して多層積層
反射部を構成した場合を示したが、３つ以上の物質な交
互に積層して構成しても良い。

次にパターン状のレジストＡのＰＭＭＡを剥離し非反射
部とし、これにより基板面上に多層積層反射部１０より
なるパターンを形成した（第２図（Ｃ））。

次に第２図に示した方法により作成した多層膜より成る
反射型マスクを露光装置に用いて軟Ｘ線による露光を行
った。

第３図はこのとき用いた投影光学系の光路を示す概略図
である。図中の軟Ｘ線用の反射ミラーＭ、、Ｍ、、Ｍ３
はそれぞれ凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、Ｗは露光基
板を示している。Ｍｏは上記多層膜より成る反射型マス
クである。図中にその位置を示す。発散Ｘ線源から発生
し反射型マスクＭ０に対して１．７°の角度（正入射）
で入射した軟Ｘ線反射型マスクＭ。の反射部を介して投
影光学系に入り、凹面鏡Ｍ３、凸面鏡Ｍ２、そして凹面
鏡Ｍ３の順に反射し、反射型マスクＭ。の像を露光基板
Ｗ上に結像する。

本投影光学系の仕様は投影倍率１１５、有効Ｆナンバー
が１．３、像面サイズが２８Ｘ　１４ｍｍ２．像高が２
０〜３７ｔｘｔａ、解像力が０．３５μｍである。

光源には１３０人の軟Ｘ線を用い、露光基板ＷにＰＭＭ
Ａ　１μｍを塗布した。軟Ｘ線を発生させ、投影露光系
により、露光基板Ｗ上のＰＭＭＡレジストを露光し現像
を行ったところ、０．３５μｍライン＆スペースの解像
力が得られた。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第２実施例
を第４図を用いて説明する。

第２図に示した第１実施例と同様に研磨された炭化ケイ
素より成る基板１上に、第１の層２゜４、−・・をなす
物質としてモリブデン（ＭＯ）、第２の層３，５．・・
・をなす物質としてケイ素（Ｓｉ）を用い、Ｉ　Ｘ　１
０−’Ｐ　ａ以下の超高真空に到達後、アルゴン圧力を
５　ｘ　１０−”Ｐ　ａに保ち、スパッタ蒸着法により
膜厚をそれぞれ２７人、３８人として４１層（Ｍｏ　２
１層、Ｓｉ２０層）積層した。更に、その上に保護膜Ｂ
として炭素（Ｃ）を！０人積層し多層積層反射部を形成
した（第４図（八）　）　。

この多層積層反射部を加速電圧８０ＫＶ、イオン電ｉｏ
、５　ｘ　１Ｇ−８Ａ、ビーム径０．２μｍの２価の金
イオンの収束イオンビームな用いてエツチングし、１．
７５μｍのライン＆スペースのバターニングを行った。

（第４図（Ｂ））。

ここで作製した反射型マスクを用いて第１実施例と同様
に第３図に示す縮小光学系により露出基板Ｗ上のＰＭＭ
Ａを露光した。その結果、０．３５μｍライン＆スペー
スの解像力が得られた。

（発明の効果） 本発明によれば以上のような構成及び製造方法に基づい
て基板面上に多層積層反射部より成るパターンを形成す
ることにより、軟Ｘ線等の正入射が可能な簡易な構成の
軟Ｘ線等を用いたリソグラフィー用の反射型マスクを得
ることができる。

又、所定の線膨張率と熱伝導率を有した物質を多層膜用
として選択することにより、熱的に極めて安定した歪の
小さい反射型マスクを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
、第２図、第４図は各々本発明の反射型マスクの製造方
法を示す第１．第２実施例の説明図、第３図は本発明の
反射型マスクを用いたリソグラフィーの光路概略図であ
る。 図中、１はノ＾板、１０は多層積層反射部、２゜４、・
・・は第１の物質、３，５．・・・は第２の物質、Ｍ、
は反射型マスク、Ｗは露光基板、Ａはレジスト、Ｂは保
＝舊膜である。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　　　高　　梨　　幸　雄鴬　　　
　１［２］ ｍ ｄ、　　ｄ３ 第　　　２　　　図 （Ａ） （Ｃ） 亘し

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線に対して非反射
   性の基板面上に少なくとも光学定数の異なる２種類の物
   質を交互に積層した多層積層反射部よりなるパターンを
   設けたことを特徴とする反射型マスク。
2. （２）基板面上に所定面上に転写すべきパターン部を形
   成し、次いで該基板面上に少なくとも光学定数の異なる
   ２種類の物質を交互に積層した多層積層反射部を形成し
   た後、該パターン部を除去して軟Ｘ線若しくは／及び真
   空紫外線に対する非反射部を形成したことを特徴とする
   反射型マスクの製造方法。
3. （３）基板面上に少なくとも光学定数の異なる２種類の
   物質を交互に積層した多層積層反射部を形成し、次いで
   所定面上に転写すべきパターン形状に従って該多層積層
   反射部の一部を除去して軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外
   線に対する非反射部を形成したことを特徴とする反射型
   マスクの製造方法。