JPH08213312A - Euvスペクトル中で使用するパターン描画装置 - Google Patents
Euvスペクトル中で使用するパターン描画装置Info
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- JPH08213312A JPH08213312A JP27166395A JP27166395A JPH08213312A JP H08213312 A JPH08213312 A JP H08213312A JP 27166395 A JP27166395 A JP 27166395A JP 27166395 A JP27166395 A JP 27166395A JP H08213312 A JPH08213312 A JP H08213312A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明はEUVスペクトル中で使用するパタ
ーン描画装置を提供する。 【解決手段】 減衰位相マスクの動作原理が、極紫外放
射とともに使用するための反射性構造に組込まれてい
る。0.18μm 及びそれ小さいパターンとともに使用
するための動作中の投影縮小システムは、全反射性光学
系とマスクを組合せている。
ーン描画装置を提供する。 【解決手段】 減衰位相マスクの動作原理が、極紫外放
射とともに使用するための反射性構造に組込まれてい
る。0.18μm 及びそれ小さいパターンとともに使用
するための動作中の投影縮小システムは、全反射性光学
系とマスクを組合せている。
Description
【0001】
【技術分野】大規模集積回路の作製及び極遠紫外描画放
射の使用による投影リソグラフィを必要とするサブミク
ロンパターンを有する他のデバイスの作製。
射の使用による投影リソグラフィを必要とするサブミク
ロンパターンを有する他のデバイスの作製。
【0002】用語 EUV −“極遠紫外”電磁放射−50nmないし3nmの波
長範囲内にある放射。この波長範囲は時には、“軟X
線”と記述される。真空紫外 −150nmないし50nmの波長範囲内の電磁放
射。この範囲内の放射は、より長波長で透過性の通常の
光学材料中で、著しく吸収される。すなわち、吸収で、
それはEUVと同様、透過性より反射性光学系の使用を
示唆する。近接X線 −レンズのない1対1(マスク対像)リソグラ
フィシステムで、この場合、情報を含むマスクは、像面
と近接する。波長 −特に注意しなければ、描画放射の波長は、真空中
で測定したものをさす。漏洩位相マスク −阻止領域を通して照射用放射を意図的
に通過させ、端部で散乱された放射と破壊的に干渉さ
せ、パターン端部の散乱ぼけを減す位相マスク。構造は
しばしば“減衰位相マスク”とよばれる。可干渉性 −充填係数σにより描画放射の空間的な可干渉
性が示される。すなわち、次の関係を満す系により生じ
る可干渉性の程度をさす。
長範囲内にある放射。この波長範囲は時には、“軟X
線”と記述される。真空紫外 −150nmないし50nmの波長範囲内の電磁放
射。この範囲内の放射は、より長波長で透過性の通常の
光学材料中で、著しく吸収される。すなわち、吸収で、
それはEUVと同様、透過性より反射性光学系の使用を
示唆する。近接X線 −レンズのない1対1(マスク対像)リソグラ
フィシステムで、この場合、情報を含むマスクは、像面
と近接する。波長 −特に注意しなければ、描画放射の波長は、真空中
で測定したものをさす。漏洩位相マスク −阻止領域を通して照射用放射を意図的
に通過させ、端部で散乱された放射と破壊的に干渉さ
せ、パターン端部の散乱ぼけを減す位相マスク。構造は
しばしば“減衰位相マスク”とよばれる。可干渉性 −充填係数σにより描画放射の空間的な可干渉
性が示される。すなわち、次の関係を満す系により生じ
る可干渉性の程度をさす。
【数1】 この関係に従うと、σの値がゼロであることは、100
%可干渉性を気味する。
%可干渉性を気味する。
【0003】
【関連技術の説明】“次世代LSI”すなわち0.25
μm 又はそれ以下の設計ルールで作られるLSIは、現
在用いられている“近紫外”スペクトルより短い描画放
射を必要とすることが、一般に同意されている。たとえ
ば最初248nmで、最後には193nmとなるような波長
をもつ遠紫外スペクトル(DUV)中のより短い波長
は、0.25μm 及び0.18μm に近づく設計ルール
を満すはずである。より小さい設計ルールで用いられる
2つの可能性がある。第1は加速された荷電粒子−電子
又はイオンの使用である。第2はDUVを越えた電磁放
射の使用である。EUVスペクトル中の放射(λ=50
nm−3nm)は、0.18μm デバイス作製用に研究中
で、恐らくたとえば0.10μm 及びそれ以下のより小
さな設計ルールに使用可能である。
μm 又はそれ以下の設計ルールで作られるLSIは、現
在用いられている“近紫外”スペクトルより短い描画放
射を必要とすることが、一般に同意されている。たとえ
ば最初248nmで、最後には193nmとなるような波長
をもつ遠紫外スペクトル(DUV)中のより短い波長
は、0.25μm 及び0.18μm に近づく設計ルール
を満すはずである。より小さい設計ルールで用いられる
2つの可能性がある。第1は加速された荷電粒子−電子
又はイオンの使用である。第2はDUVを越えた電磁放
射の使用である。EUVスペクトル中の放射(λ=50
nm−3nm)は、0.18μm デバイス作製用に研究中
で、恐らくたとえば0.10μm 及びそれ以下のより小
さな設計ルールに使用可能である。
【0004】現時点で、近接X線は最も進んだ短波長描
画技術である。典型的なシステムは、0.6ないし1.
8nmの範囲の波長で動作する。マスクの損傷を避けるた
め、ウエハから20ないし40μm 離れたこの薄膜金又
はタングステンマスクは、0.1μm 及びそれ以下のパ
ターン寸法を生じる。パターン境界における回折及び半
影ぼけは、対策が成功した。回折効果は短い波長の放射
により、必然的に小さくなる。すでに優れたレジスト材
料における分解能は、位相マスクの使用で、更に改善で
きる。たとえば、ワイ−シー・クー(Y−C.Ku)
ら、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー
(J.Vac. Sci. Technol. )B 6,150(19
88)を参照のこと。半影ぼけはシンクロトロン光源及
び小さな寸法のプラズマでは、問題ではない。なお広く
行われている近接システムは、重要な欠点をもつ。像と
同じ設計ルールで必ず作られるマスクは、作製に費用が
かかり、修理が困難である。
画技術である。典型的なシステムは、0.6ないし1.
8nmの範囲の波長で動作する。マスクの損傷を避けるた
め、ウエハから20ないし40μm 離れたこの薄膜金又
はタングステンマスクは、0.1μm 及びそれ以下のパ
ターン寸法を生じる。パターン境界における回折及び半
影ぼけは、対策が成功した。回折効果は短い波長の放射
により、必然的に小さくなる。すでに優れたレジスト材
料における分解能は、位相マスクの使用で、更に改善で
きる。たとえば、ワイ−シー・クー(Y−C.Ku)
ら、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー
(J.Vac. Sci. Technol. )B 6,150(19
88)を参照のこと。半影ぼけはシンクロトロン光源及
び小さな寸法のプラズマでは、問題ではない。なお広く
行われている近接システムは、重要な欠点をもつ。像と
同じ設計ルールで必ず作られるマスクは、作製に費用が
かかり、修理が困難である。
【0005】像縮小をする投影システムは、低価格のよ
り大きなパターンマスクすなわち所望の像の5ないしそ
れ以上の大きなパターンのマスクを使用することを、可
能にする。不幸にも、近接X線技術は投影には変更でき
ない。薄膜マスク中で許容できる透過に伴う回折を低く
するのに望ましい1.2nmの放射は、透過光学系には適
さない。必要な屈折率及び透過率の値は、それ以外の点
では適する材料で、得られない。
り大きなパターンマスクすなわち所望の像の5ないしそ
れ以上の大きなパターンのマスクを使用することを、可
能にする。不幸にも、近接X線技術は投影には変更でき
ない。薄膜マスク中で許容できる透過に伴う回折を低く
するのに望ましい1.2nmの放射は、透過光学系には適
さない。必要な屈折率及び透過率の値は、それ以外の点
では適する材料で、得られない。
【0006】その結果、投影システムは透過性より反射
性の光学系を使用する。従来の単一面ミラーは反射率が
不適当であるため、分布ミラーすなわち“分布ブラッグ
反射器”(DBR)が用いられる。(これらはしばし
ば、EUVの文献では“マルチミラー”とよばれる。)
やはり、1.2nm近接印刷波長範囲は、許容されない。
適切なDBR構造に必要な屈折率差は、この波長では得
られない。投影に特に関心がもたれる波長範囲は、EU
Vスペクトル(50nm−3nm)内にある。
性の光学系を使用する。従来の単一面ミラーは反射率が
不適当であるため、分布ミラーすなわち“分布ブラッグ
反射器”(DBR)が用いられる。(これらはしばし
ば、EUVの文献では“マルチミラー”とよばれる。)
やはり、1.2nm近接印刷波長範囲は、許容されない。
適切なDBR構造に必要な屈折率差は、この波長では得
られない。投影に特に関心がもたれる波長範囲は、EU
Vスペクトル(50nm−3nm)内にある。
【0007】基板支持DBR及びパターン形成された金
属層は、反射マスクとして働く。(紫外スペクトル中の
より長波長で一般的に用いられているクロム層は、EU
Vスペクトル中では、金又はゲルマニウ層に置き換えら
れる。)13.9nmの波長の描画放射を用い、0.05
μm もの小さなパターンが、PMMAレジスト層中に印
刷されている。たとえば、ジェイ・イー・ブジョークホ
ルム(J.E.Bjokholm)ら、ジャーナル・バキアム・
サイエンス・テクノロジー(J.Vac. Sci.Technol.
)B8、1509(1990)を参照のこと。
属層は、反射マスクとして働く。(紫外スペクトル中の
より長波長で一般的に用いられているクロム層は、EU
Vスペクトル中では、金又はゲルマニウ層に置き換えら
れる。)13.9nmの波長の描画放射を用い、0.05
μm もの小さなパターンが、PMMAレジスト層中に印
刷されている。たとえば、ジェイ・イー・ブジョークホ
ルム(J.E.Bjokholm)ら、ジャーナル・バキアム・
サイエンス・テクノロジー(J.Vac. Sci.Technol.
)B8、1509(1990)を参照のこと。
【0008】別の問題が生じる。近接印刷の間隙により
誘発される限界は避けられ、すなわち投影プロセスは高
解像度の空間像を生じるが、適当なレジスト材料がみつ
かっていない。描画EUV放射は非常に薄い表面層内
で、吸収される。それは自立できるエッチ障壁として用
いる層としては、薄すぎる。より厚い単一材料のレジス
ト層中では、下の主要な部分は実効的には露出されず、
プロフィルの規定は劣り、解像度は不十分である。
誘発される限界は避けられ、すなわち投影プロセスは高
解像度の空間像を生じるが、適当なレジスト材料がみつ
かっていない。描画EUV放射は非常に薄い表面層内
で、吸収される。それは自立できるエッチ障壁として用
いる層としては、薄すぎる。より厚い単一材料のレジス
ト層中では、下の主要な部分は実効的には露出されず、
プロフィルの規定は劣り、解像度は不十分である。
【0009】この問題は研究中である。“高分解能軟X
線投影エソグラフィ用三層レジストの使用”、ディ・ダ
ヴリュ・ベレーマン(D.W.Berreman)ら、アプライ
ド・フィジックス・レターズ(Appl. Phys. Lett. )第
56(22)巻、28(1990)は、感光性材料の薄
い層、ゲルマニウムの下の薄い層及び最後に有機材料の
厚い層で構成される三層系について、述べている。表面
像の現像後、エッチ工程でそれはシリコン基板中に、転
写される(2つの下の層は、続いてエッチ障壁として働
く。)
線投影エソグラフィ用三層レジストの使用”、ディ・ダ
ヴリュ・ベレーマン(D.W.Berreman)ら、アプライ
ド・フィジックス・レターズ(Appl. Phys. Lett. )第
56(22)巻、28(1990)は、感光性材料の薄
い層、ゲルマニウムの下の薄い層及び最後に有機材料の
厚い層で構成される三層系について、述べている。表面
像の現像後、エッチ工程でそれはシリコン基板中に、転
写される(2つの下の層は、続いてエッチ障壁として働
く。)
【0010】近接方式は異なる形の“表面活性”レジス
ト及び現像された表面像をレジストの下の部分中に転写
するための2つの部分から成るプロセスを用いる。
ト及び現像された表面像をレジストの下の部分中に転写
するための2つの部分から成るプロセスを用いる。
【0011】より長波長(たとえば193nm)でなお関
心がもたれているが、問題は>10nmの波長のEUVス
ペクトル中で、最も厳しい。
心がもたれているが、問題は>10nmの波長のEUVス
ペクトル中で、最も厳しい。
【0012】
【本発明の要約】本発明の装置は像端部規定が改善され
た投影縮小リソグラフィを可能にする別の表面励起レジ
スト又はそれを補うものとして働く。EUVスペクトル
において本質的な用途が見い出されるように、それは位
相マスク又は独特の設計を用いることに、依存する。マ
スクは空間像の解像度を改善し、それはレジスト像の改
善に対応する。基本となる動作原理は、1989年に承
認されたエイチ・スミス(H.Smith)らの米国特許第
4,890,309号の透過漏洩位相マスクのそれであ
るが、これは反射構造で実現される。レンズ要素で用い
られる同じ多層ミラーは、基板として働かせてもよい。
マスク層は部分的に透過又は“漏洩”阻止領域に依存
し、それは(マスクされない領域から反射された放射に
対し)これらの領域から反射された描画放射に、180
°往復位相遅れを、与える。
た投影縮小リソグラフィを可能にする別の表面励起レジ
スト又はそれを補うものとして働く。EUVスペクトル
において本質的な用途が見い出されるように、それは位
相マスク又は独特の設計を用いることに、依存する。マ
スクは空間像の解像度を改善し、それはレジスト像の改
善に対応する。基本となる動作原理は、1989年に承
認されたエイチ・スミス(H.Smith)らの米国特許第
4,890,309号の透過漏洩位相マスクのそれであ
るが、これは反射構造で実現される。レンズ要素で用い
られる同じ多層ミラーは、基板として働かせてもよい。
マスク層は部分的に透過又は“漏洩”阻止領域に依存
し、それは(マスクされない領域から反射された放射に
対し)これらの領域から反射された描画放射に、180
°往復位相遅れを、与える。
【0013】
I 一般的説明−EUV投影縮小技術は、開発が続けら
れている。2つの球面鏡を用いたシュバルツチャイルド
装置は、非球面補正を有する環状場走査により、成功し
てきた。現在の技術による装置については、1994年
5月24日に承認された米国特許第5,315,629
号に、述べられいる。その四要素環状場走査装置は、幅
数nm、長さ30mmの実際の場に渡って、0.1μm のパ
ターンを再生することができる。
れている。2つの球面鏡を用いたシュバルツチャイルド
装置は、非球面補正を有する環状場走査により、成功し
てきた。現在の技術による装置については、1994年
5月24日に承認された米国特許第5,315,629
号に、述べられいる。その四要素環状場走査装置は、幅
数nm、長さ30mmの実際の場に渡って、0.1μm のパ
ターンを再生することができる。
【0014】本発明の商業的に受け入れられる形は、多
くの開発に依存するであろう。試験的なマスクは、平坦
であった。位置合わせに別の要素を組込んだり、レンズ
列の非平坦焦点合せ要素中にすら組込むことは、可能性
の1つである。独立のマスク要素を除き、光学損を減す
ことにより、曲面上にマスクを作ることによって、複雑
さがつけ加わることが、十分補正される可能性がある。
くの開発に依存するであろう。試験的なマスクは、平坦
であった。位置合わせに別の要素を組込んだり、レンズ
列の非平坦焦点合せ要素中にすら組込むことは、可能性
の1つである。独立のマスク要素を除き、光学損を減す
ことにより、曲面上にマスクを作ることによって、複雑
さがつけ加わることが、十分補正される可能性がある。
【0015】実験により、レジスト中にマスク線及び間
隙が忠実に再生された、“バイアスマスク”すなわち
“過剰露出”により導入される歪を補償するため、あら
かじめ歪ませたパターンを有するマスクの使用により、
自由度が導入される。
隙が忠実に再生された、“バイアスマスク”すなわち
“過剰露出”により導入される歪を補償するため、あら
かじめ歪ませたパターンを有するマスクの使用により、
自由度が導入される。
【0016】新しいマスクを組込んだ装置の使用によ
り、EUV投影空間像の解像度が、改善される。その結
果、10%深いパターン端部となるようレジスト像が改
善されることにより、最終的なデバイスの解像度が、改
善される。新しいマスクの利点を活かすよう、プロセス
を修正することにより、更に改善される。同時出願の米
国特許出願08/326444〔テナント(Tennant)
11−40−21〕は改善されたプロセスについて、述
べている。
り、EUV投影空間像の解像度が、改善される。その結
果、10%深いパターン端部となるようレジスト像が改
善されることにより、最終的なデバイスの解像度が、改
善される。新しいマスクの利点を活かすよう、プロセス
を修正することにより、更に改善される。同時出願の米
国特許出願08/326444〔テナント(Tennant)
11−40−21〕は改善されたプロセスについて、述
べている。
【0017】波長範囲を選択することは、多くの要因、
たとえばレジスト性能及びミラー反射率に、依存するで
あろう。λ=13.9nmの放射を用いることは、報告さ
れている仕事で用いられているEUVスペクトル中の1
5nm−3nmの波長範囲の代表である。好ましい多層位相
マスクは、50nm−3nmの全EUVスペクトル内又はそ
れを越えた幾分広い波長範囲で動作する。反射位相マス
クはもしDUVスペクトル(300nm−150nm)中で
用いるなら、単純な単一表面ミラーに置に代る可能性が
あり、恐らく単一ブラッグ対により、強められるであろ
う。
たとえばレジスト性能及びミラー反射率に、依存するで
あろう。λ=13.9nmの放射を用いることは、報告さ
れている仕事で用いられているEUVスペクトル中の1
5nm−3nmの波長範囲の代表である。好ましい多層位相
マスクは、50nm−3nmの全EUVスペクトル内又はそ
れを越えた幾分広い波長範囲で動作する。反射位相マス
クはもしDUVスペクトル(300nm−150nm)中で
用いるなら、単純な単一表面ミラーに置に代る可能性が
あり、恐らく単一ブラッグ対により、強められるであろ
う。
【0018】具体的なマスク設計は、基本的には本発明
を導く仕事を誘発させるデバイス作製に対してである。
その構造はミラー上に直接堆積させた単純な開孔パター
ン層を用いる。変形も考えられる。不必要な吸収損を避
けるため、マスクは開孔パターンを用いる可能性が高い
が、位相シフトを微調整するか、ミラーを保護するた
め、層をつけ加えてもよい。
を導く仕事を誘発させるデバイス作製に対してである。
その構造はミラー上に直接堆積させた単純な開孔パター
ン層を用いる。変形も考えられる。不必要な吸収損を避
けるため、マスクは開孔パターンを用いる可能性が高い
が、位相シフトを微調整するか、ミラーを保護するた
め、層をつけ加えてもよい。
【0019】改善された空間像ということは、他の意味
をもつこともある。同じように端部規定が増すことによ
り、より深いレジストプロフィルが生じ、直接プロセ
ス、すなわち放射により導入されるデバスイ機能材料の
変化が、プロセス又は動作に用いられる無レジストプロ
セスにおいて、より鋭く規定された境界が生じる。他の
用い方もある。
をもつこともある。同じように端部規定が増すことによ
り、より深いレジストプロフィルが生じ、直接プロセ
ス、すなわち放射により導入されるデバスイ機能材料の
変化が、プロセス又は動作に用いられる無レジストプロ
セスにおいて、より鋭く規定された境界が生じる。他の
用い方もある。
【0020】II マスク 特許請求の範囲のマスクは、米国特許第4,890,3
09号の漏洩位相マスクの動作原理を用いる。その特許
マスクは通常の二値透過マスクと構造は類似であるが、
不透明(“阻止”)領域は、入射放射の一部を透過させ
ることが異なる。5%ないし15%の範囲の透過が、透
明領域から散乱された放射を打ち消すのに、適している
ことがわかっている。25%又はそれ以上の大きな透過
が、ほとんどの条件に対し、十分なはずである。“不透
明”領域はπ位相遅れを与える。反射であるから、片道
の遅れは、その半分である。(議論は透明領域には位相
遅れが導入されない簡単な構造についてである。もし、
何らかの理由により、これがあてはまらなければ、阻止
領域の位相遅れは、透明領域に比べ、πシフトに保たれ
るよう、調整される。)
09号の漏洩位相マスクの動作原理を用いる。その特許
マスクは通常の二値透過マスクと構造は類似であるが、
不透明(“阻止”)領域は、入射放射の一部を透過させ
ることが異なる。5%ないし15%の範囲の透過が、透
明領域から散乱された放射を打ち消すのに、適している
ことがわかっている。25%又はそれ以上の大きな透過
が、ほとんどの条件に対し、十分なはずである。“不透
明”領域はπ位相遅れを与える。反射であるから、片道
の遅れは、その半分である。(議論は透明領域には位相
遅れが導入されない簡単な構造についてである。もし、
何らかの理由により、これがあてはまらなければ、阻止
領域の位相遅れは、透明領域に比べ、πシフトに保たれ
るよう、調整される。)
【0021】本発明で用いられる漏洩位相マスクの原理
は、それ自身ある程度折衷させたもので、他の設計ほど
効率的ではない。しかし、作製は簡単で、パターン形成
の複雑さによる制約は小さい。
は、それ自身ある程度折衷させたもので、他の設計ほど
効率的ではない。しかし、作製は簡単で、パターン形成
の複雑さによる制約は小さい。
【0022】具体的なEUV反射構造が、図1及び2に
示されている。図1は平坦な表面11を有する基板10
を示す。熱的安定性のため、基板は低熱膨張係数材料又
は高熱伝導性材料である。92.6重量%SiO2 、
7.4重量%TiO2 の混合ガラス組成は、適当な低熱
膨張係数の例である。元素シリコンは熱伝導性材料の一
例である。基板は高及び低屈折率材料のくり返し層対で
あるDBR構造12を、支持する。層対はそれぞれ半波
長又はそれ以上の半波長の位相遅れを導入し、その結果
合成反射は単一位相である。シリコン及びモリブデンの
交互の層は、13nm−15nmの波長範囲に適している。
(40層対はこの範囲で60%−63%の反射率を与え
る。)モリブデン/ベリリウム対はλ=11.4nmの放
射で用いられていた。レジスト吸収はこの波長では幾分
小さく、68.7%もの高い反射率が、報告されてい
る。(Mo/Be DBRの理論的な反射率は、80%
である。)ルテニウム及び炭化ホウ素多層ミラーは、
6.8nmの放射で用いられてきた。詳細なミラーの設計
は、原型の一定層厚構造とは、異なってもよい。非垂直
入射の放射を補償するため、厚さは光学軸からの距離と
ともに、減少してもよい。
示されている。図1は平坦な表面11を有する基板10
を示す。熱的安定性のため、基板は低熱膨張係数材料又
は高熱伝導性材料である。92.6重量%SiO2 、
7.4重量%TiO2 の混合ガラス組成は、適当な低熱
膨張係数の例である。元素シリコンは熱伝導性材料の一
例である。基板は高及び低屈折率材料のくり返し層対で
あるDBR構造12を、支持する。層対はそれぞれ半波
長又はそれ以上の半波長の位相遅れを導入し、その結果
合成反射は単一位相である。シリコン及びモリブデンの
交互の層は、13nm−15nmの波長範囲に適している。
(40層対はこの範囲で60%−63%の反射率を与え
る。)モリブデン/ベリリウム対はλ=11.4nmの放
射で用いられていた。レジスト吸収はこの波長では幾分
小さく、68.7%もの高い反射率が、報告されてい
る。(Mo/Be DBRの理論的な反射率は、80%
である。)ルテニウム及び炭化ホウ素多層ミラーは、
6.8nmの放射で用いられてきた。詳細なミラーの設計
は、原型の一定層厚構造とは、異なってもよい。非垂直
入射の放射を補償するため、厚さは光学軸からの距離と
ともに、減少してもよい。
【0023】阻止(又は“不透明”)領域は、位相シス
ト層13及び減衰層14で構成された二層である。
(“位相シフト”及び“減衰”は基本的な目的を表わ
す。一緒にすると、二層は所望の減衰で、π位相遅れを
導入する。)入ってくる放射は光線15及び16で表わ
され、反射される放射は光線17及び18で表わされて
いる。光線15はDBR表面19のマスクされていない
部分に入射し、“全て”反射される。すなわちDBRの
全性能だけ反射される。光線16はDBR表面19のマ
スクされた部分に入射し、層14及び13を片道通過す
る間に、減衰し、位相がシフトし、光線18を生じる。
ト層13及び減衰層14で構成された二層である。
(“位相シフト”及び“減衰”は基本的な目的を表わ
す。一緒にすると、二層は所望の減衰で、π位相遅れを
導入する。)入ってくる放射は光線15及び16で表わ
され、反射される放射は光線17及び18で表わされて
いる。光線15はDBR表面19のマスクされていない
部分に入射し、“全て”反射される。すなわちDBRの
全性能だけ反射される。光線16はDBR表面19のマ
スクされた部分に入射し、層14及び13を片道通過す
る間に、減衰し、位相がシフトし、光線18を生じる。
【0024】図2のマスクは図1のものと動作は同じで
あるが、減衰及び位相シフトのために、単一層マスク領
域を用いる。示されている構造は、基板20、DBR2
2及び阻止層23で構成される。層23は固溶体又は微
細混合物を形成する単一の成分又は2ないしそれ以上の
成分から成ってよい。研究用に選択した層組成は、2つ
の成分から成り、1つは基本的に位相シフト用、他方は
基本的に減衰用であった。有機シランは位相シフトとし
て働き、ヨウ素又は臭素を含む分子は、吸収体として働
かせることができる。層は重金属を吸収用に、軽金属を
位相シフトに用いてよい。(吸収端は動作波長以下の波
長にする。)線25、26、27及び28は、図1の線
15、16、17及び18の関係をもつ。光線28は光
線27に対し、減衰し、πシフトしている。
あるが、減衰及び位相シフトのために、単一層マスク領
域を用いる。示されている構造は、基板20、DBR2
2及び阻止層23で構成される。層23は固溶体又は微
細混合物を形成する単一の成分又は2ないしそれ以上の
成分から成ってよい。研究用に選択した層組成は、2つ
の成分から成り、1つは基本的に位相シフト用、他方は
基本的に減衰用であった。有機シランは位相シフトとし
て働き、ヨウ素又は臭素を含む分子は、吸収体として働
かせることができる。層は重金属を吸収用に、軽金属を
位相シフトに用いてよい。(吸収端は動作波長以下の波
長にする。)線25、26、27及び28は、図1の線
15、16、17及び18の関係をもつ。光線28は光
線27に対し、減衰し、πシフトしている。
【0025】より大きなマスク寸法は、投影には許容さ
れ、マスク価格を下るが、修理は課題のままである。ピ
ンホールの修理は、二層にとって、特に問題である。シ
フト及び減衰の両方にとって、合金又は単一材料層で
も、均一な層の修理はより簡単である。ピンホールは恐
らく最初の層の堆積に用いたのと同じ方法により、ふさ
ぐことができる。過剰の材料は、たとえば上の有機物層
を、マスク材料と同じ速度で、エッチ浸食されるように
選ぶことにより、平坦化して除去することができる。
れ、マスク価格を下るが、修理は課題のままである。ピ
ンホールの修理は、二層にとって、特に問題である。シ
フト及び減衰の両方にとって、合金又は単一材料層で
も、均一な層の修理はより簡単である。ピンホールは恐
らく最初の層の堆積に用いたのと同じ方法により、ふさ
ぐことができる。過剰の材料は、たとえば上の有機物層
を、マスク材料と同じ速度で、エッチ浸食されるように
選ぶことにより、平坦化して除去することができる。
【0026】5%−15%(片道2.5%−7.5%)
の透過範囲が好ましいことは、図5にプロットされた情
報により、説明される。構造例では、0.3μm の二層
(262nmのPMMA底部層及び27nmのゲルマニウム
の上部層)を用いた。二層は0.6μm のシリコン基板
により支持された40対のMo/Si、1/4λDBR
上に堆積させた。
の透過範囲が好ましいことは、図5にプロットされた情
報により、説明される。構造例では、0.3μm の二層
(262nmのPMMA底部層及び27nmのゲルマニウム
の上部層)を用いた。二層は0.6μm のシリコン基板
により支持された40対のMo/Si、1/4λDBR
上に堆積させた。
【0027】マスクパターン形成は、電子ビーム露光シ
ステム(EBES)を用いたe−ビーム書き込みと、そ
れに続く反応性イオンエッチングにより行った。マスク
作製については、ジャーナル・バキアム・サイエンス・
テクノロジー(J.Vac. Sci. Technol. )B、第1
0(6)巻、3134(1992)に、ディー・エム・
テナント(D.M.Tennant) により、述べられてい
る。
ステム(EBES)を用いたe−ビーム書き込みと、そ
れに続く反応性イオンエッチングにより行った。マスク
作製については、ジャーナル・バキアム・サイエンス・
テクノロジー(J.Vac. Sci. Technol. )B、第1
0(6)巻、3134(1992)に、ディー・エム・
テナント(D.M.Tennant) により、述べられてい
る。
【0028】III 像形成レジスト−基本的な目的は、
レジストの高吸収特性を、より短い波長の放射に適合さ
せることである。0.10−0.15μm の1/e減衰
厚により、60−70nmのレジスト厚になる。これはエ
ッチング中、自立保持する層としては、薄すぎる。この
問題を解決するために設計された多くの革新的なレジス
トについて述べられており、本発明の位相マスクととも
に、使用できる可能性がある。それらは薄い表面像を、
しばしば別のプロセス工程により、下のレジスタ層基板
中に、転写する。
レジストの高吸収特性を、より短い波長の放射に適合さ
せることである。0.10−0.15μm の1/e減衰
厚により、60−70nmのレジスト厚になる。これはエ
ッチング中、自立保持する層としては、薄すぎる。この
問題を解決するために設計された多くの革新的なレジス
トについて述べられており、本発明の位相マスクととも
に、使用できる可能性がある。それらは薄い表面像を、
しばしば別のプロセス工程により、下のレジスタ層基板
中に、転写する。
【0029】“二層”方式はたとえば有機金属感光性材
料の個別の表面層を、下の有機材料層を用いる。液体現
像剤が、表面層中に開孔一像を生成させるために、用い
られてきた。転写はプラズマエッチングによる。エイ・
イー・ノベンブレ(A.E.Novembre )ら、“深UV
電子ビームレジスト(SI−CMS)を用いたサブ−
0.5μm 二層リソグラフィ・プロセス”ポリマ・エン
ジニアリング・アンド・サイエンス(Polymer Engin
eering and Science)、第29巻、第14号、92
0頁(1989)を参照のこと。
料の個別の表面層を、下の有機材料層を用いる。液体現
像剤が、表面層中に開孔一像を生成させるために、用い
られてきた。転写はプラズマエッチングによる。エイ・
イー・ノベンブレ(A.E.Novembre )ら、“深UV
電子ビームレジスト(SI−CMS)を用いたサブ−
0.5μm 二層リソグラフィ・プロセス”ポリマ・エン
ジニアリング・アンド・サイエンス(Polymer Engin
eering and Science)、第29巻、第14号、92
0頁(1989)を参照のこと。
【0030】“近表面”像形成において、薄い表面像
は、露出された領域を化学的に交差結合させ、その後未
交差結合領域をプラズマ転写に対し、抵抗をもつように
し、これらの領域と選択的に反応する反応剤によって、
現像する。プロセスの形は、シリレーションを用いる。
ジー・エヌ・ティラー(G.N.Taylor)ら、“14nm
におけるEUVリソグラフィ用シリレーションポジ形レ
ジスト”マイクロエレクトロニク・エンジニアリング
(Microelectronic Engineering)、第23巻、27
9頁(1994)を参照のこと。
は、露出された領域を化学的に交差結合させ、その後未
交差結合領域をプラズマ転写に対し、抵抗をもつように
し、これらの領域と選択的に反応する反応剤によって、
現像する。プロセスの形は、シリレーションを用いる。
ジー・エヌ・ティラー(G.N.Taylor)ら、“14nm
におけるEUVリソグラフィ用シリレーションポジ形レ
ジスト”マイクロエレクトロニク・エンジニアリング
(Microelectronic Engineering)、第23巻、27
9頁(1994)を参照のこと。
【0031】“表面像形成”において、耐熱性薄膜が、
像転写中耐プラズマエッチングマスクとなるよう、有機
レジスト表面に、化学的に接着される。ジー・エヌ・テ
ィラー(G.N.Taylor)ら、“自己構成;レジスト薄
膜中への微細構造作製のための表面像形成方式における
その使用”マイクロエレクトロニク・エンジニアリング
(Microelectronic Engineering)、第23巻、25
9頁(1994)を参照のこと。
像転写中耐プラズマエッチングマスクとなるよう、有機
レジスト表面に、化学的に接着される。ジー・エヌ・テ
ィラー(G.N.Taylor)ら、“自己構成;レジスト薄
膜中への微細構造作製のための表面像形成方式における
その使用”マイクロエレクトロニク・エンジニアリング
(Microelectronic Engineering)、第23巻、25
9頁(1994)を参照のこと。
【0032】IV 空間像形成 進歩は常に改善された空間像すなわちより良好な端部解
像度(又は端部コントラスト)を有する像に、依存す
る。これは様々な方法で利点を得るために、用いられ
る。それはレジストの選択に、より自由度を与え、それ
は露出時間を長くできる等々である。動機となる問題、
すなわちレジスト吸収に関しては、それによって現像さ
れる像に対して、本質的に厚さを増すことが可能とな
る。従って、パターンの広がりが減少するため、端部規
定が改善されることにより、露出が増す。このように厚
さが増すため、下のマスク材料中への像の転写が容易に
なり、あるいはその後のプロセス中、より安定なマスク
層が得られる。このことは改善された“CD”(厳密さ
を要する寸法)制御と記述される。
像度(又は端部コントラスト)を有する像に、依存す
る。これは様々な方法で利点を得るために、用いられ
る。それはレジストの選択に、より自由度を与え、それ
は露出時間を長くできる等々である。動機となる問題、
すなわちレジスト吸収に関しては、それによって現像さ
れる像に対して、本質的に厚さを増すことが可能とな
る。従って、パターンの広がりが減少するため、端部規
定が改善されることにより、露出が増す。このように厚
さが増すため、下のマスク材料中への像の転写が容易に
なり、あるいはその後のプロセス中、より安定なマスク
層が得られる。このことは改善された“CD”(厳密さ
を要する寸法)制御と記述される。
【0033】図3は電界の強さによって、空間像の改善
を示したものである。図は縦軸にE−電界をプロット
し、単一パターン端部を含むマスク部分について、像面
位置を示す。3つの曲線が示されている。曲線30はマ
スク表面から反射された放射の電界を示す。(曲線30
の形は、名目上全吸収及び透明領域で作られた通常のマ
スクの特性である。)電界はマスクされていない領域
(左側の領域)から、阻止領域中のゼロまで、減少す
る。曲線31は漏洩阻止領域を通って反射した放射の一
部の電界を示す。曲線32は合成電界を示し、パターン
端部位置33において、全体が打ち消される。
を示したものである。図は縦軸にE−電界をプロット
し、単一パターン端部を含むマスク部分について、像面
位置を示す。3つの曲線が示されている。曲線30はマ
スク表面から反射された放射の電界を示す。(曲線30
の形は、名目上全吸収及び透明領域で作られた通常のマ
スクの特性である。)電界はマスクされていない領域
(左側の領域)から、阻止領域中のゼロまで、減少す
る。曲線31は漏洩阻止領域を通って反射した放射の一
部の電界を示す。曲線32は合成電界を示し、パターン
端部位置33において、全体が打ち消される。
【0034】図4は強度すなわちE−電界の2乗で、効
果をプロットしたものである。曲線40は通常のマスク
により生じた空間像について、パターン端部の近くの電
界強度の変化を示したもので、その最大値からゼロま
で、単調に減少する。曲線41は漏洩位相マスクについ
ての強度分布を示す。強度は勾配を増しながら減少し、
パターン端部42でゼロ値に達し、その後方向を変え、
有限の値まで上昇する。曲線43の上の平らな部分にお
けるその強度値は、マスクの減衰の程度を定義する“漏
れ”(又は透過)の値である。
果をプロットしたものである。曲線40は通常のマスク
により生じた空間像について、パターン端部の近くの電
界強度の変化を示したもので、その最大値からゼロま
で、単調に減少する。曲線41は漏洩位相マスクについ
ての強度分布を示す。強度は勾配を増しながら減少し、
パターン端部42でゼロ値に達し、その後方向を変え、
有限の値まで上昇する。曲線43の上の平らな部分にお
けるその強度値は、マスクの減衰の程度を定義する“漏
れ”(又は透過)の値である。
【0035】図5は0.5μm 幅の像部分を示す。0.
50μm の線及び像間隙の場合、この部分は(スパンの
中心における)単一のパターン端部を示し、半分の線
(左側の部分)及び半分の空間(右側の部分)により、
区切られている。縦軸は像強度である。
50μm の線及び像間隙の場合、この部分は(スパンの
中心における)単一のパターン端部を示し、半分の線
(左側の部分)及び半分の空間(右側の部分)により、
区切られている。縦軸は像強度である。
【0036】図5はマスク減衰の4つの値に対する空間
像を示す。曲線50のそれは、100%の名目不透明さ
をもつ阻止領域でできた通常のマスクである。曲線5
1、52及び53は位相マスクを示し、曲線51は10
%、曲線52は20%、曲線53は30%の場合であ
る。横軸の単位で、パターン端部は0.25μm にある
と、考えられる。曲線51、52及び53のそれぞれに
おける勾配の改善は、明らかである。透過が増すと、幾
分改善されるが、10%透過を越えると、ほとんど変化
はなく、このことは図の単位では約10°の改善を示
す。
像を示す。曲線50のそれは、100%の名目不透明さ
をもつ阻止領域でできた通常のマスクである。曲線5
1、52及び53は位相マスクを示し、曲線51は10
%、曲線52は20%、曲線53は30%の場合であ
る。横軸の単位で、パターン端部は0.25μm にある
と、考えられる。曲線51、52及び53のそれぞれに
おける勾配の改善は、明らかである。透過が増すと、幾
分改善されるが、10%透過を越えると、ほとんど変化
はなく、このことは図の単位では約10°の改善を示
す。
【0037】10%透過マスクは、像コントラストと干
渉構造の折衷である。最終的な選択は、レジスト特性、
回路設計及び放射の可干渉性に依存するであろう。一般
に、好ましい透過範囲は5%−20%である。
渉構造の折衷である。最終的な選択は、レジスト特性、
回路設計及び放射の可干渉性に依存するであろう。一般
に、好ましい透過範囲は5%−20%である。
【0038】シンクロトロン及びプラズマ光源が、EU
Vリソグラフィ用に研究されている。シンクロトロンは
本質的にほぼ100%の可干渉性である。所望の範囲に
可干渉性を下るため、散乱板が用いられてきた。199
3年5月10日に申請された米国特許出願SN08/0
59924には、適切なシンクロトロン収集光学系につ
いて、述べられている。プラズマ光源放射は、一般に用
途が拡大しており、実効的には非可干渉性である。所望
の可干渉性を確保するための、適切な充填係数をもった
収集光学系については、1994年8月16日承認の米
国特許第5,339,346号に述べられている。
Vリソグラフィ用に研究されている。シンクロトロンは
本質的にほぼ100%の可干渉性である。所望の範囲に
可干渉性を下るため、散乱板が用いられてきた。199
3年5月10日に申請された米国特許出願SN08/0
59924には、適切なシンクロトロン収集光学系につ
いて、述べられている。プラズマ光源放射は、一般に用
途が拡大しており、実効的には非可干渉性である。所望
の可干渉性を確保するための、適切な充填係数をもった
収集光学系については、1994年8月16日承認の米
国特許第5,339,346号に述べられている。
【図1】阻止領域において、減衰及び位相シフトの別々
の層で作られた二層を用いる構造の、本発明の反射漏洩
位相マスクの断面図。
の層で作られた二層を用いる構造の、本発明の反射漏洩
位相マスクの断面図。
【図2】図1と同様であるが減衰及び位相シフトの両方
に単一層を用いる本発明の別のマスク構造を示す図。
に単一層を用いる本発明の別のマスク構造を示す図。
【図3】縦軸に電界を、横軸に距離をとって、漏洩位相
マスクにより生じる像について、これらの量の関係を示
す図。
マスクにより生じる像について、これらの量の関係を示
す図。
【図4】軸に強度及び距離をとり、図3のE−電界変化
に対応する強度変化を示す図。
に対応する強度変化を示す図。
【図5】マスク減衰の異なる値に対し、空間像の像強度
と位置の関係をプロットした図。
と位置の関係をプロットした図。
10 基板 11 表面 12 DBR構造 13 位相シフト層、層 14 減衰層、層 15、16、17、18 光線 19 DBR表面 20 基板 22 DBR 23 阻止層、層 25、26、27、28 光線 30、31、32 曲線 33 位置 40、41、43 曲線 42 パターン端部 50、51、52、53 曲線
フロントページの続き (72)発明者 ドナルド ローレンス ホワイト アメリカ合衆国 07950 ニュージャーシ ィ,モリス プレインズ,フォレスト コ ート 10 (72)発明者 オバート リーヴス ウッド セカンド アメリカ合衆国 07739 ニュージャーシ ィ,リットル シルヴァー,フォックス ヒル ドライヴ 19
Claims (8)
- 【請求項1】 マスクパターンは描画放射を選択的に透
過及び阻止するために、透明領域及び阻止領域を含み、
阻止領域は位相遅延を課しながら、入射描画放射の一部
を透過するような構成と厚さをもち、それによってその
一部は透明領域を通過した部分に対し、約180°位相
がシフトし、干渉が壊れることにより、パターン端部規
定が改善される0.25μm より小さい最小寸法のパタ
ーンを含む投影像を生成させるためのマスクパターンを
含むリソグラフィマスクにおいて、 マスクはその反射率が多層分布反射層に依存した反射性
基板を含む反射性マスクで、阻止領域は反射性基板を入
射放射からマスクし、阻止領域の厚さは放射が片道通過
する毎に約90°の位相シフトを課すようなもので、阻
止領域の厚さ及び屈折率は150nmないし3nmの波長範
囲内の波長をもつ放射に、この位相シフトを課すような
ものであること、を特徴とするマスク。 - 【請求項2】 阻止領域の組成は少くとも2つの成分を
含む請求項1記載のマスク。 - 【請求項3】 阻止領域は異なる組成の少くとも2つの
独立の層から成る請求項2記載のマスク。 - 【請求項4】 阻止領域は本質的に2つの独立の層から
成る請求項3記載のマスク。 - 【請求項5】 独立な成分は物理的な混合物を構成する
請求項2記載のマスク。 - 【請求項6】 阻止領域は本質的に均一な材料の単一層
から成る請求項1記載のマスク。 - 【請求項7】 阻止層の厚さは50nm−3.0nmの波長
範囲内の波長をもつ放射に、位相シフトを与える請求項
1記載のマスク。 - 【請求項8】 像パターンの寸法は0.18μm より小
さい請求項7記載のマスク。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/326449 | 1994-10-20 | ||
US08/326,449 US5521031A (en) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | Pattern delineating apparatus for use in the EUV spectrum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08213312A true JPH08213312A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=23272260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27166395A Pending JPH08213312A (ja) | 1994-10-20 | 1995-10-20 | Euvスペクトル中で使用するパターン描画装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5521031A (ja) |
EP (1) | EP0708367B1 (ja) |
JP (1) | JPH08213312A (ja) |
DE (1) | DE69501452T2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10123696A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-15 | Samsung Electron Co Ltd | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
JP2003501823A (ja) * | 1999-06-07 | 2003-01-14 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア | 反射マスク基板のコーティング |
JP2007507082A (ja) * | 2003-04-25 | 2007-03-22 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 反射光学要素、光学システム及びeuvリソグラフィ装置 |
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US6309926B1 (en) | 1998-12-04 | 2001-10-30 | Advanced Micro Devices | Thin resist with nitride hard mask for gate etch application |
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TWI267704B (en) | 1999-07-02 | 2006-12-01 | Asml Netherlands Bv | Capping layer for EUV optical elements |
WO2001007967A1 (en) | 1999-07-22 | 2001-02-01 | Corning Incorporated | Extreme ultraviolet soft x-ray projection lithographic method and mask devices |
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JP2005522871A (ja) | 2002-04-15 | 2005-07-28 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 干渉計測装置および該計測装置からなる投影露光装置 |
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1994
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-
1995
- 1995-10-11 DE DE69501452T patent/DE69501452T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-11 EP EP95307180A patent/EP0708367B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-20 JP JP27166395A patent/JPH08213312A/ja active Pending
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US8003960B2 (en) | 2003-04-25 | 2011-08-23 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Reflective optical element, optical system and EUV lithography device |
US8633460B2 (en) | 2003-04-25 | 2014-01-21 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Reflective optical element, optical system EUV and lithography device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP0708367A1 (en) | 1996-04-24 |
DE69501452T2 (de) | 1998-04-23 |
EP0708367B1 (en) | 1998-01-14 |
DE69501452D1 (de) | 1998-02-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020520 |