JPH09326347A - 微細パターン転写方法およびその装置 - Google Patents
微細パターン転写方法およびその装置Info
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- JPH09326347A JPH09326347A JP8142588A JP14258896A JPH09326347A JP H09326347 A JPH09326347 A JP H09326347A JP 8142588 A JP8142588 A JP 8142588A JP 14258896 A JP14258896 A JP 14258896A JP H09326347 A JPH09326347 A JP H09326347A
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- Japan
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- optical system
- substrate
- mirror
- ray
- fine pattern
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】多層膜反射を用いたＸ線結像光学系において、
パターンの制御性やスループットを向上させるために、
瞳内部で振幅反射率を均一にする。 【解決手段】結像光学系を構成する凸面鏡と凹面鏡上の
多層膜周期長を中心部で最大，周辺部で最小となるよう
に成膜する。
パターンの制御性やスループットを向上させるために、
瞳内部で振幅反射率を均一にする。 【解決手段】結像光学系を構成する凸面鏡と凹面鏡上の
多層膜周期長を中心部で最大，周辺部で最小となるよう
に成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に微細パ
ターンを転写させる投影露光方法および装置に係り、特
にＸ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域のビームを
用いて、解像力の高いパターンを転写させる方法および
装置に関する。
ターンを転写させる投影露光方法および装置に係り、特
にＸ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域のビームを
用いて、解像力の高いパターンを転写させる方法および
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスク上に描かれた半導体集積回路等の
パターンをウエハ上に転写する投影露光においては、解
像度と焦点深度が重要である。一般に、結像光学系の開
口数をＮＡ，露光波長をλとすると、解像度Ｒと焦点深
度ＤＯＦは次式で与えられる。
パターンをウエハ上に転写する投影露光においては、解
像度と焦点深度が重要である。一般に、結像光学系の開
口数をＮＡ，露光波長をλとすると、解像度Ｒと焦点深
度ＤＯＦは次式で与えられる。
【０００３】 Ｒ＝ｋ１＊λ／ＮＡ …（１） ＤＯＦ＝ｋ２＊λ／ＮＡ２ …（２） ただしｋ１，ｋ２は定数である。
【０００４】現在、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレ
ーザーと、ＮＡ０.６ 程度のレンズ光学系，位相シフト
マスク，多層レジスト等を用いて、解像度０.１３μｍ
，焦点深度１μｍが実現されている。半導体集積回路
を高密度化するために、更に高解像度，高寸法精度の投
影露光方法が要求されている。
ーザーと、ＮＡ０.６ 程度のレンズ光学系，位相シフト
マスク，多層レジスト等を用いて、解像度０.１３μｍ
，焦点深度１μｍが実現されている。半導体集積回路
を高密度化するために、更に高解像度，高寸法精度の投
影露光方法が要求されている。
【０００５】式（１）から分かるように、ＮＡが大きい
ほど、あるいは露光波長が短いほど解像度は向上する。
しかしＮＡを大きくすると、式（２）にしたがって焦点
深度が低下するので、短波長と高ＮＡ化による高解像度
化には限界がある。一方、露光波長を数〜数十ｎｍの軟
Ｘ線領域まで短波長化し、反射光学系を用いてＮＡを
０.１ 程度にすると、焦点深度１μｍを確保しながら解
像度０.１μｍ 以下を達成することが可能である。
ほど、あるいは露光波長が短いほど解像度は向上する。
しかしＮＡを大きくすると、式（２）にしたがって焦点
深度が低下するので、短波長と高ＮＡ化による高解像度
化には限界がある。一方、露光波長を数〜数十ｎｍの軟
Ｘ線領域まで短波長化し、反射光学系を用いてＮＡを
０.１ 程度にすると、焦点深度１μｍを確保しながら解
像度０.１μｍ 以下を達成することが可能である。
【０００６】軟Ｘ線では物質の屈折率が極めて１に近い
ので、レンズ型光学系の適用は困難であり、反射鏡を用
いた反射型光学系を使用する必要がある。近年、屈折率
の異なる２種類の物質の薄膜を交互に多数積層した多層
膜反射鏡が実用化され、高反射率の軟Ｘ線反射が可能と
なってきた。そこで、多層膜反射型光学系を用いるＸ線
投影露光方法の検討が盛んに行われている。多層膜の周
期長をΛ，反射波長をλ，入射角をθとすると、 ２＊Λ＊cosθ＝ｎ＊λ(ｎ＝１，２，３，４，．．） …（３） の条件が満たされたときに反射が起こる。多層膜の反射
には波長と入射角の選択性があり、式（３）より入射角
が変化すると反射される波長領域が変化することが分か
る。
ので、レンズ型光学系の適用は困難であり、反射鏡を用
いた反射型光学系を使用する必要がある。近年、屈折率
の異なる２種類の物質の薄膜を交互に多数積層した多層
膜反射鏡が実用化され、高反射率の軟Ｘ線反射が可能と
なってきた。そこで、多層膜反射型光学系を用いるＸ線
投影露光方法の検討が盛んに行われている。多層膜の周
期長をΛ，反射波長をλ，入射角をθとすると、 ２＊Λ＊cosθ＝ｎ＊λ(ｎ＝１，２，３，４，．．） …（３） の条件が満たされたときに反射が起こる。多層膜の反射
には波長と入射角の選択性があり、式（３）より入射角
が変化すると反射される波長領域が変化することが分か
る。
【０００７】Ｘ線を用いる従来の結像光学系は、例えば
ジャーナル オブ バキューム サイエンス アンド
テクノロジ(J. Vac. Sci. Technol.）Ｂ７，ｐ１６４８
−ｐ１６５１（１９８９）に記述されている。この従来
技術においては、マスクパターンをウエハ上に転写する
結像光学系の詳細な構成が開示されている。
ジャーナル オブ バキューム サイエンス アンド
テクノロジ(J. Vac. Sci. Technol.）Ｂ７，ｐ１６４８
−ｐ１６５１（１９８９）に記述されている。この従来
技術においては、マスクパターンをウエハ上に転写する
結像光学系の詳細な構成が開示されている。
【０００８】図１０は従来のＸ線投影露光方法を示す。
電子蓄積リング（光源１０９）から放射されるＸ線１０
１は、コンデンサミラー(図示しない)で反射型マスク１
０２に集光される。反射型マスクは、非反射性の基板上
に反射性の多層膜をパターニングして形成したものであ
る。照明された反射型マスク上の反射性のパターンは、
球面鏡１０３，１０４で構成される結像光学系により基
板１０５上に縮小投影される。ここで、反射型マスクと
反射鏡の反射面は全て、モリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓ
ｉ）とを交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜で形成され、
露光波長は１３ｎｍである。またほかのＸ線投影露光方
法が、光学第２３巻第１０号６１４（１９９４）に開示
されている。これは、反射鏡として非球面鏡が用いられ
ており、マスクと凹面鏡，凸面鏡の反射面が周期長一定
のＭｏ／Ｓｉ多層膜で形成されていて、露光波長は１３
ｎｍ，ＮＡは０.１である。
電子蓄積リング（光源１０９）から放射されるＸ線１０
１は、コンデンサミラー(図示しない)で反射型マスク１
０２に集光される。反射型マスクは、非反射性の基板上
に反射性の多層膜をパターニングして形成したものであ
る。照明された反射型マスク上の反射性のパターンは、
球面鏡１０３，１０４で構成される結像光学系により基
板１０５上に縮小投影される。ここで、反射型マスクと
反射鏡の反射面は全て、モリブデン（Ｍｏ）と珪素（Ｓ
ｉ）とを交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜で形成され、
露光波長は１３ｎｍである。またほかのＸ線投影露光方
法が、光学第２３巻第１０号６１４（１９９４）に開示
されている。これは、反射鏡として非球面鏡が用いられ
ており、マスクと凹面鏡，凸面鏡の反射面が周期長一定
のＭｏ／Ｓｉ多層膜で形成されていて、露光波長は１３
ｎｍ，ＮＡは０.１である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来は反射鏡上の多層
膜の周期長は一定であった。しかしＸ線投影露光方法に
おいては、これに加えて反射鏡上に形成される多層膜反
射特性の影響を考慮する必要がある。
膜の周期長は一定であった。しかしＸ線投影露光方法に
おいては、これに加えて反射鏡上に形成される多層膜反
射特性の影響を考慮する必要がある。
【００１０】図１１に示したＮｉ／Ｃ多層膜（周期長
２.３ｎｍ，波長４.５ｎｍ，ＮｉとＣの膜厚比１：１，
１５０層対）のように、反射特性が入射角度に強く依存
する。例えば結像光学系が少なくとも凹面鏡１枚と凸面
鏡１枚から構成される同心光学系で、かつ物点がその軸
外に配置されている場合、２枚の反射鏡に対して均一な
周期長（膜厚）で多層膜を形成すると、反射鏡の周辺部
に入射する光線の入射角度と中心部に入射する光線の入
射角度が異なるため、２次元的な広がりを持つ瞳内部で
均一な振幅反射率を得ることが困難であった。したがっ
てマスク上で同じ寸法のパターンであっても、パターン
の向きによってドーズの値に差が生じるため、ウエハ上
で得られるレジストパターンの寸法が変動する。
２.３ｎｍ，波長４.５ｎｍ，ＮｉとＣの膜厚比１：１，
１５０層対）のように、反射特性が入射角度に強く依存
する。例えば結像光学系が少なくとも凹面鏡１枚と凸面
鏡１枚から構成される同心光学系で、かつ物点がその軸
外に配置されている場合、２枚の反射鏡に対して均一な
周期長（膜厚）で多層膜を形成すると、反射鏡の周辺部
に入射する光線の入射角度と中心部に入射する光線の入
射角度が異なるため、２次元的な広がりを持つ瞳内部で
均一な振幅反射率を得ることが困難であった。したがっ
てマスク上で同じ寸法のパターンであっても、パターン
の向きによってドーズの値に差が生じるため、ウエハ上
で得られるレジストパターンの寸法が変動する。
【００１１】また露光強度に関しても、結像光学系を形
成する反射鏡上の多層膜の周期長が面内で均一な値であ
ると、式（３）により反射率が最大となるような波長が
入射角度によって異なるため、多層膜を構成する２種類
の物質の組み合わせや多層膜の層対数、多層膜を構成す
る二つの物質の膜厚比が定義されている条件で達成可能
な最大の露光強度を得ることができなかった。
成する反射鏡上の多層膜の周期長が面内で均一な値であ
ると、式（３）により反射率が最大となるような波長が
入射角度によって異なるため、多層膜を構成する２種類
の物質の組み合わせや多層膜の層対数、多層膜を構成す
る二つの物質の膜厚比が定義されている条件で達成可能
な最大の露光強度を得ることができなかった。
【００１２】本発明の目的は、マスク基板上に描かれて
いるパターンを結像光学系を介して、ウエハ基板上のレ
ジストに縮小転写させる微細パターン転写方法またはそ
の装置において、瞳内部において振幅反射率を均一化す
ることで、高い寸法精度のパターンを高スループットで
ウエハ基板上のレジストに縮小転写する露光方法または
その装置を提供することにある。
いるパターンを結像光学系を介して、ウエハ基板上のレ
ジストに縮小転写させる微細パターン転写方法またはそ
の装置において、瞳内部において振幅反射率を均一化す
ることで、高い寸法精度のパターンを高スループットで
ウエハ基板上のレジストに縮小転写する露光方法または
その装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１の基板
上に描かれているパターンを第２の基板上に縮小転写さ
せる結像光学系において、凸面鏡，凹面鏡上に成膜する
多層膜の周期長に関して、反射鏡中心で最大、反射鏡周
辺部で最小となるような面内分布を与えることにより、
瞳内部において振幅反射率を均一化することにより解決
できる。
上に描かれているパターンを第２の基板上に縮小転写さ
せる結像光学系において、凸面鏡，凹面鏡上に成膜する
多層膜の周期長に関して、反射鏡中心で最大、反射鏡周
辺部で最小となるような面内分布を与えることにより、
瞳内部において振幅反射率を均一化することにより解決
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施例を示
す。Ｘ線源としてレーザプラズマＸ線源１１を用い、そ
こから発生する波長４.５ｎｍ のＸ線１６を露光光とし
て用いる。Ｘ線は、照明光学系として作用する楕円面鏡
１７で反射され、第１の基板上に形成されている反射型
マスク１２を照明する。ここで反射型マスクは、数mm厚
の石英もしくはＳｉ基板上にＮｉとＣを交互に積層した
多層膜（周期約２.３ｎｍ， １５０層対，ＮｉとＣの
膜厚比１：１）が成膜され、更にその上にパターニング
されたＷ，Ｔａ等のＸ線吸収体が形成された構造を持っ
ている。マスクからの反射光は凸面鏡１３，凹面鏡１４
から構成される結像光学系を通して、第２の基板である
ウエハ１５上に到達する。その結果、マスク１２上の照
明している領域に描かれているパターンがウエハ１５上
に転写される。そしてマスク１２とウエハ１５を結像光
学系の縮小倍率に応じて同期走査させることにより、マ
スク１２上のすべてのパターンをウエハ１５上に転写す
ることができる。
す。Ｘ線源としてレーザプラズマＸ線源１１を用い、そ
こから発生する波長４.５ｎｍ のＸ線１６を露光光とし
て用いる。Ｘ線は、照明光学系として作用する楕円面鏡
１７で反射され、第１の基板上に形成されている反射型
マスク１２を照明する。ここで反射型マスクは、数mm厚
の石英もしくはＳｉ基板上にＮｉとＣを交互に積層した
多層膜（周期約２.３ｎｍ， １５０層対，ＮｉとＣの
膜厚比１：１）が成膜され、更にその上にパターニング
されたＷ，Ｔａ等のＸ線吸収体が形成された構造を持っ
ている。マスクからの反射光は凸面鏡１３，凹面鏡１４
から構成される結像光学系を通して、第２の基板である
ウエハ１５上に到達する。その結果、マスク１２上の照
明している領域に描かれているパターンがウエハ１５上
に転写される。そしてマスク１２とウエハ１５を結像光
学系の縮小倍率に応じて同期走査させることにより、マ
スク１２上のすべてのパターンをウエハ１５上に転写す
ることができる。
【００１５】また、凸面鏡１３，凹面鏡１４はいずれも
表面にＮｉ／Ｃ多層膜(周期約２.３ｎｍ，２００層対，
ＮｉとＣの膜厚比１：１）がコーティングされた非球面
鏡（曲率半径２５０ｍ）であり、一つの中心軸（光軸）
の回りに回転対称に配置されていて、物点１８は光軸の
外に配置されている。
表面にＮｉ／Ｃ多層膜(周期約２.３ｎｍ，２００層対，
ＮｉとＣの膜厚比１：１）がコーティングされた非球面
鏡（曲率半径２５０ｍ）であり、一つの中心軸（光軸）
の回りに回転対称に配置されていて、物点１８は光軸の
外に配置されている。
【００１６】多層膜を形成する基板と蒸発源の間に遮蔽
板を設置して成膜を行うことで凸面鏡１３に対し、反射
鏡中心部での周期長の値に対して半径方向に単調に減少
する周期長の面内分布を与えた(図２）。周辺部の周期
長は中心部の周期長の９９.５％である。また凹面鏡１
４に対しても同様に、反射鏡中心部での周期長の値に対
して半径方向に単調に減少する周期長の面内分布を与え
た（図３）。周辺部の周期長は中心部の周期長の９９.
７％である。
板を設置して成膜を行うことで凸面鏡１３に対し、反射
鏡中心部での周期長の値に対して半径方向に単調に減少
する周期長の面内分布を与えた(図２）。周辺部の周期
長は中心部の周期長の９９.５％である。また凹面鏡１
４に対しても同様に、反射鏡中心部での周期長の値に対
して半径方向に単調に減少する周期長の面内分布を与え
た（図３）。周辺部の周期長は中心部の周期長の９９.
７％である。
【００１７】このときの瞳内部の振幅反射率の子午方向
の断面を図４に示す。瞳内部全面での振幅反射率のばら
つきは±２％程度である。本発明を用いない場合、凸面
鏡１３の周期長分布は図５，凹面鏡１４の周期長分布は
図６に示したように、面内で均一な値を有している。こ
のときの瞳内部の振幅反射率の子午方向の断面を図７に
示す。瞳全面での振幅反射率のばらつきは、本発明を用
いた場合と比較すると約４倍の大きさである。
の断面を図４に示す。瞳内部全面での振幅反射率のばら
つきは±２％程度である。本発明を用いない場合、凸面
鏡１３の周期長分布は図５，凹面鏡１４の周期長分布は
図６に示したように、面内で均一な値を有している。こ
のときの瞳内部の振幅反射率の子午方向の断面を図７に
示す。瞳全面での振幅反射率のばらつきは、本発明を用
いた場合と比較すると約４倍の大きさである。
【００１８】この結果、ＮＡ０.１，露光波長４.５ｎｍ
の結像光学系の５０ｎｍのＬ＆Ｓパターン転写に関し
て、寸法変動が２０％であったのが、本発明を用いるこ
とにより８％に低下させることができた。また本発明を
用いることにより、露光強度を３０％増加させることが
でき、単位時間当たりのウエハ処理枚数(スループット)
は２５枚から３０枚に向上した。
の結像光学系の５０ｎｍのＬ＆Ｓパターン転写に関し
て、寸法変動が２０％であったのが、本発明を用いるこ
とにより８％に低下させることができた。また本発明を
用いることにより、露光強度を３０％増加させることが
でき、単位時間当たりのウエハ処理枚数(スループット)
は２５枚から３０枚に向上した。
【００１９】次に本発明の第２の実施例を示す。光学系
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は多層膜を基板上に形成後、面内で膜厚分布を持つカー
ボン等の保護層を蒸着する。Ｘ線に対して保護層は吸収
があるため、図８（ａ）のような振幅反射率分布を得る
ことができた。第１の実施例と比較すると、多層膜反射
鏡の化学的，機械的な耐久性が向上し、装置メインテナ
ンスによる装置稼動時間の減少を従来の１／３に抑える
ことができた。
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は多層膜を基板上に形成後、面内で膜厚分布を持つカー
ボン等の保護層を蒸着する。Ｘ線に対して保護層は吸収
があるため、図８（ａ）のような振幅反射率分布を得る
ことができた。第１の実施例と比較すると、多層膜反射
鏡の化学的，機械的な耐久性が向上し、装置メインテナ
ンスによる装置稼動時間の減少を従来の１／３に抑える
ことができた。
【００２０】次に本発明の第３の実施例を示す。光学系
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は多層膜を反射鏡基板上に形成する際、多層膜を構成す
る少なくとも一層の膜厚に面内分布を与えて、図８
（ｂ）のような振幅反射率分布を得ることができた。多
層膜を構成する全ての層の膜厚を面内制御する必要がな
いため、第１の実施例と比較して、反射鏡面内での膜厚
分布を容易に高精度で制御することができた。以上のよ
うな光学系を用いてデバイスを作製したところ、第１の
実施例に比べスループットが４％向上した。
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は多層膜を反射鏡基板上に形成する際、多層膜を構成す
る少なくとも一層の膜厚に面内分布を与えて、図８
（ｂ）のような振幅反射率分布を得ることができた。多
層膜を構成する全ての層の膜厚を面内制御する必要がな
いため、第１の実施例と比較して、反射鏡面内での膜厚
分布を容易に高精度で制御することができた。以上のよ
うな光学系を用いてデバイスを作製したところ、第１の
実施例に比べスループットが４％向上した。
【００２１】次に本発明の第４の実施例を示す。光学系
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は、基板にイオンビーム等のエネルギービームを所定の
部分に照射し、基板の表面粗さを増大させ、その後多層
膜を基板上に形成する。ビーム照射部に成膜した多層膜
は、未照射部に成膜した部分と比較すると、界面の粗さ
が大きく反射率が低下している。したがってエネルギー
ビームの照射位置，時間を制御することによって、図８
（ｄ）のようなフィルタリングの効果のある複雑なプロ
ファイルの振幅反射率分布を容易に得ることができた。
本実施例における周期長の制御方法は、任意の光学系の
多層膜に対してスループット向上，パターン寸法の高精
度化の効果の大きい周期長制御が可能である。
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は、基板にイオンビーム等のエネルギービームを所定の
部分に照射し、基板の表面粗さを増大させ、その後多層
膜を基板上に形成する。ビーム照射部に成膜した多層膜
は、未照射部に成膜した部分と比較すると、界面の粗さ
が大きく反射率が低下している。したがってエネルギー
ビームの照射位置，時間を制御することによって、図８
（ｄ）のようなフィルタリングの効果のある複雑なプロ
ファイルの振幅反射率分布を容易に得ることができた。
本実施例における周期長の制御方法は、任意の光学系の
多層膜に対してスループット向上，パターン寸法の高精
度化の効果の大きい周期長制御が可能である。
【００２２】次に本発明の第５の実施例を示す。光学系
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は基板上への多層膜の形成の後に面内の反射率分布を計
測し、その検査結果に基づいてイオンビーム等のエネル
ギービームを所定の部分に照射した。照射部分の多層膜
の界面の組成急峻性は劣化し反射率が低下するため、図
８（ｃ）のような振幅反射率分布を容易に得ることがで
きた。また、この第５の実施例では多層膜成膜後の検査
結果をフィードバックしてイオンビーム等のエネルギー
ビームを照射しているために、第１の実施例より、高精
度な周期長制御が実現された。以上のような光学系を用
いてデバイスを作製したところ、第１の実施例に比べス
ループットが６％向上した。
は第１の実施例と同様であるが、多層膜反射鏡に関して
は基板上への多層膜の形成の後に面内の反射率分布を計
測し、その検査結果に基づいてイオンビーム等のエネル
ギービームを所定の部分に照射した。照射部分の多層膜
の界面の組成急峻性は劣化し反射率が低下するため、図
８（ｃ）のような振幅反射率分布を容易に得ることがで
きた。また、この第５の実施例では多層膜成膜後の検査
結果をフィードバックしてイオンビーム等のエネルギー
ビームを照射しているために、第１の実施例より、高精
度な周期長制御が実現された。以上のような光学系を用
いてデバイスを作製したところ、第１の実施例に比べス
ループットが６％向上した。
【００２３】次に本発明の第６の実施例として、本発明
を用いて半導体デバイスを製造した例を図９に示す。Ｎ
−基板９０を通常の方法で加工して、Ｐウェル層９１，
Ｐ層９２，フィールド酸化膜９３，poly−Ｓｉ／ＳｉＯ
2 ゲート９４，Ｐ高濃度拡散層９５，Ｎ高濃度拡散層９
６などを形成した（ａ）。次に通常の方法でＢＰＳＧ等
の絶縁膜９７を形成した（ｂ）。その上にレジスト８９
を塗布した後、本発明による第１の実施例で示した露光
方法を用いてホールパターンを形成した(ｃ)。次にこの
レジストをマスクとして絶縁膜９７をドライエッチング
し、コンタクトホールを形成した。そして通常の方法に
よりＷ／Ｔｉ電極配線９８を形成した後、層間絶縁膜９
９をＣＶＤにより成膜した（ｄ）。以降の工程は通常と
同様の方法で形成した。
を用いて半導体デバイスを製造した例を図９に示す。Ｎ
−基板９０を通常の方法で加工して、Ｐウェル層９１，
Ｐ層９２，フィールド酸化膜９３，poly−Ｓｉ／ＳｉＯ
2 ゲート９４，Ｐ高濃度拡散層９５，Ｎ高濃度拡散層９
６などを形成した（ａ）。次に通常の方法でＢＰＳＧ等
の絶縁膜９７を形成した（ｂ）。その上にレジスト８９
を塗布した後、本発明による第１の実施例で示した露光
方法を用いてホールパターンを形成した(ｃ)。次にこの
レジストをマスクとして絶縁膜９７をドライエッチング
し、コンタクトホールを形成した。そして通常の方法に
よりＷ／Ｔｉ電極配線９８を形成した後、層間絶縁膜９
９をＣＶＤにより成膜した（ｄ）。以降の工程は通常と
同様の方法で形成した。
【００２４】なお本実施例では主な製造工程のみを説明
したが、コンタクトホールを形成する際のリソグラフィ
工程で本発明の第１の実施例を用いたこと以外は従来法
を同じ工程を用いて、ＣＭＯＳ−ＬＳＩを作製した。そ
して、この本実施例の工程を経て作製されたデバイスの
しきい値電圧を測定したところ、しきい値電圧のゆらぎ
（３σ）を、通常の方法で作製した場合の７０％に減少
させることができた。また、その他の素子特性に関して
も非常に良好な結果が得られた。その結果、ＣＭＯＳ−
ＬＳＩを高歩留まり、高スループットで作製することが
できた。
したが、コンタクトホールを形成する際のリソグラフィ
工程で本発明の第１の実施例を用いたこと以外は従来法
を同じ工程を用いて、ＣＭＯＳ−ＬＳＩを作製した。そ
して、この本実施例の工程を経て作製されたデバイスの
しきい値電圧を測定したところ、しきい値電圧のゆらぎ
（３σ）を、通常の方法で作製した場合の７０％に減少
させることができた。また、その他の素子特性に関して
も非常に良好な結果が得られた。その結果、ＣＭＯＳ−
ＬＳＩを高歩留まり、高スループットで作製することが
できた。
【００２５】なお本発明は、Ｘ線を用いてマスクパター
ンの像をウエハ上に縮小転写する光学系に限定されず、
多層膜反射を用いた結像光学系を有する他の応用分野、
例えばＸ線顕微鏡，Ｘ線望遠鏡，Ｘ線マイクロビーム形
成装置等にも適用可能なことは言うまでもない。また露
光波長は４.５ｎｍ に限定されず、Ｘ線，真空紫外，極
紫外領域の任意の波長に適用できることも言うまでもな
い。また、多層膜の材料としてＮｉ／Ｃとしたが、Ｍｏ
／ＢＮ，Ｍｏ／Ｂｅ，Ｍｏ／Ｂ４Ｃ，Ｍｏ／Ｓｉ，Ｗ／
Ｃ等の屈折率の異なる少なくとも２種類の物質が積層さ
れている多層膜を用いた光学系に適用できることは言う
までもない。
ンの像をウエハ上に縮小転写する光学系に限定されず、
多層膜反射を用いた結像光学系を有する他の応用分野、
例えばＸ線顕微鏡，Ｘ線望遠鏡，Ｘ線マイクロビーム形
成装置等にも適用可能なことは言うまでもない。また露
光波長は４.５ｎｍ に限定されず、Ｘ線，真空紫外，極
紫外領域の任意の波長に適用できることも言うまでもな
い。また、多層膜の材料としてＮｉ／Ｃとしたが、Ｍｏ
／ＢＮ，Ｍｏ／Ｂｅ，Ｍｏ／Ｂ４Ｃ，Ｍｏ／Ｓｉ，Ｗ／
Ｃ等の屈折率の異なる少なくとも２種類の物質が積層さ
れている多層膜を用いた光学系に適用できることは言う
までもない。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したように、第１の基板上に描
かれているパターンを結像光学系を介して第２の基板上
に縮小転写する微細パターン転写方法において、結像光
学系を構成する凸面鏡，凹面鏡上の多層膜の周期長が反
射鏡中心部で最大，反射鏡周辺部で最小であるような面
内分布を与えることで、瞳内部で振幅反射率の値が均一
になり、高寸法精度でかつ高スループットの微細パター
ン転写が可能になる。
かれているパターンを結像光学系を介して第２の基板上
に縮小転写する微細パターン転写方法において、結像光
学系を構成する凸面鏡，凹面鏡上の多層膜の周期長が反
射鏡中心部で最大，反射鏡周辺部で最小であるような面
内分布を与えることで、瞳内部で振幅反射率の値が均一
になり、高寸法精度でかつ高スループットの微細パター
ン転写が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例のＸ線投影露光方法の光
学系を示す図。
学系を示す図。
【図２】本発明の第１の実施例の凸面鏡上での多層膜周
期長の面内分布図。
期長の面内分布図。
【図３】本発明の第１の実施例の凹面鏡上での多層膜周
期長の面内分布図。
期長の面内分布図。
【図４】本発明の第１の実施例の瞳内部での振幅反射率
（子午方向の断面）を示す図。
（子午方向の断面）を示す図。
【図５】従来の凸面鏡上での多層膜周期長の面内分布を
示す図。
示す図。
【図６】従来の凹面鏡上での多層膜周期長の面内分布を
示す図。
示す図。
【図７】従来の瞳内部での振幅反射率（子午方向の断
面）を示す図。
面）を示す図。
【図８】本発明の第２〜５の実施例における瞳内部での
振幅反射率（子午方向の断面）を示す図。
振幅反射率（子午方向の断面）を示す図。
【図９】本発明の第６の実施例により作成されるデバイ
スの加工工程を示す断面図。
スの加工工程を示す断面図。
【図１０】従来のＸ線投影露光方法の光学系を示す図。
【図１１】多層膜の反射特性の角度依存性を示す図。
１１…レーザプラズマＸ線源、１２…反射型マスク、１
３…凸球面鏡、１４…凹球面鏡、１５…基板、１６…Ｘ
線、１７…楕円面鏡、１８…物点、８９…レジスト、９
０…Ｎ−基板、８１…Ｐウェル層、８２…Ｐ層、９３…
フィールド酸化膜、８４…poly−Ｓｉ／ＳｉＯ2 ゲー
ト、９５…Ｐ高濃度拡散層、８６…Ｎ高濃度拡散層、８
７…絶縁膜、９８…Ｗ／Ｔｉ電極配線、９９…層間絶縁
膜、１０１…Ｘ線、１０２…反射型マスク、１０３…凸
面鏡、１０４…凹面鏡、１０５…基板、１０９…電子蓄
積リング。
３…凸球面鏡、１４…凹球面鏡、１５…基板、１６…Ｘ
線、１７…楕円面鏡、１８…物点、８９…レジスト、９
０…Ｎ−基板、８１…Ｐウェル層、８２…Ｐ層、９３…
フィールド酸化膜、８４…poly−Ｓｉ／ＳｉＯ2 ゲー
ト、９５…Ｐ高濃度拡散層、８６…Ｎ高濃度拡散層、８
７…絶縁膜、９８…Ｗ／Ｔｉ電極配線、９９…層間絶縁
膜、１０１…Ｘ線、１０２…反射型マスク、１０３…凸
面鏡、１０４…凹面鏡、１０５…基板、１０９…電子蓄
積リング。
Claims (22)
- 【請求項１】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つが、上記多
層膜反射鏡の面内で反射率分布を有することを特徴とす
る微細パターン転写方法。 - 【請求項２】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記結像光学系が少なくとも、同じ
軸に対して回転対称になるように配置された凸面鏡１枚
と凹面鏡１枚を含み、かつその凸面鏡上に形成されてい
る多層膜の周期長が反射鏡の面頂点、もしくは光軸が反
射鏡と交わる点で多層膜の周期長が最も大きく、その周
辺部で小さい面内分布を持っていることを特徴とする微
細パターン転写方法。 - 【請求項３】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記結像光学系が少なくとも、同じ
軸に対して回転対称になるように配置された凸面鏡１枚
と凹面鏡１枚を含み、かつその凹面鏡上に形成されてい
る多層膜の周期長が反射鏡の面頂点、もしくは光軸が反
射鏡と交わる点で多層膜の周期長が最も大きく、その周
辺部で小さい面内分布を持っていることを特徴とする微
細パターン転写方法。 - 【請求項４】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層膜反
射鏡が、上記多層膜反射鏡の多層膜の表面に面内で膜厚
分布を有する薄膜が形成されていることを特徴とする微
細パターン転写方法。 - 【請求項５】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層膜反
射鏡が、上記多層膜反射鏡の多層膜を形成する少なくと
も一つの層の膜厚が上記多層膜反射鏡面内で分布を有す
ることを特徴とする微細パターン転写方法。 - 【請求項６】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層膜反
射鏡が、上記多層膜反射鏡の基板の粗さが、上記多層膜
反射鏡面内で分布を有することを特徴とする微細パター
ン転写方法。 - 【請求項７】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写方法において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層膜反
射鏡が、上記多層膜反射鏡上に形成されている多層膜の
各界面での組成の急峻性が上記多層膜反射鏡面内で分布
を有することを特徴とする微細パターン転写方法。 - 【請求項８】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写装置において、上記照明光学系と上記結像光学系を
構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つが、上記多
層膜反射鏡の面内で反射率分布を有することを特徴とす
る微細パターン転写装置。 - 【請求項９】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域
のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明し、
上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光学系
を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パターン
転写装置において、上記結像光学系が少なくとも、同じ
軸に対して回転対称になるように配置された凸面鏡１枚
と凹面鏡１枚を含み、かつその凸面鏡上に形成されてい
る多層膜の周期長が反射鏡の面頂点、もしくは光軸が反
射鏡と交わる点で多層膜の周期長が最も大きく、その周
辺部で小さい面内分布を持っていることを特徴とする微
細パターン転写装置。 - 【請求項１０】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明
し、上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光
学系を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パタ
ーン転写装置において、上記結像光学系が少なくとも、
同じ軸に対して回転対称になるように配置された凸面鏡
１枚と凹面鏡１枚を含み、かつその凹面鏡上に形成され
ている多層膜の周期長が反射鏡の面頂点、もしくは光軸
が反射鏡と交わる点で多層膜の周期長が最も大きく、そ
の周辺部で小さい面内分布を持っていることを特徴とす
る微細パターン転写装置。 - 【請求項１１】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明
し、上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光
学系を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パタ
ーン転写装置において、上記照明光学系と上記結像光学
系を構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層
膜反射鏡が、上記多層膜反射鏡の表面に膜厚分布を有す
る薄膜が形成されていることを特徴とする微細パターン
転写装置。 - 【請求項１２】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明
し、上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光
学系を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パタ
ーン転写装置において、上記照明光学系と上記結像光学
系を構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層
膜反射鏡が、上記多層膜反射鏡の多層膜を形成する少な
くとも一つの層の膜厚が上記多層膜反射鏡面内で分布を
有することを特徴とする微細パターン転写装置。 - 【請求項１３】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明
し、上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光
学系を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パタ
ーン転写装置において、上記照明光学系と上記結像光学
系を構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層
膜反射鏡が、上記多層膜反射鏡の基板の粗さが、上記多
層膜反射鏡面内で分布を有することを特徴とする微細パ
ターン転写装置。 - 【請求項１４】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームを照明光学系を介して第１の基板上に照明
し、上記第１の基板上に描かれているパターンを結像光
学系を介して、第２の基板上に縮小転写させる微細パタ
ーン転写装置において、上記照明光学系と上記結像光学
系を構成する多層膜反射鏡のうち少なくとも一つの多層
膜反射鏡が、上記多層膜反射鏡上に形成されている多層
膜の各界面での組成の急峻性が上記多層膜反射鏡面内で
分布を有することを特徴とする微細パターン転写装置。 - 【請求項１５】請求項１〜７のいずれかにおいて、Ｘ線
あるいは真空紫外あるいは極紫外領域のビームを放射す
る光源は、シンクロトロン放射光、もしくはレーザプラ
ズマＸ線源，Ｘ線レーザ，電子線励起型Ｘ線源もしくは
エキシマレーザ，半導体レーザであることを特徴とする
微細パターン転写方法。 - 【請求項１６】請求項８〜１４のいずれかにおいて、Ｘ
線あるいは真空紫外あるいは極紫外領域のビームを放射
する光源は、シンクロトロン放射光、もしくはレーザプ
ラズマＸ線源，Ｘ線レーザ，電子線励起型Ｘ線源もしく
はエキシマレーザ，半導体レーザであることを特徴とす
る微細パターン転写装置。 - 【請求項１７】請求項１〜７のうち、少なくとも一つの
微細パターン転写方法を用いて製作される電子デバイ
ス。 - 【請求項１８】請求項８〜１４のうち、少なくとも一つ
の微細パターン転写装置を用いて製作される電子デバイ
ス。 - 【請求項１９】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームに対し、屈折率の異なる複数の物質を交互に
積層してなる多層膜反射鏡において、多層膜の表面に面
内で膜厚分布を持つ薄膜が形成されていることを特徴と
する多層膜反射鏡。 - 【請求項２０】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームに対し、屈折率の異なる複数の物質を交互に
積層してなるＸ線多層膜反射鏡において、上記多層膜反
射鏡の多層膜を形成する少なくとも一つの層の膜厚が反
射鏡面内で分布を持つことを特徴とする多層膜反射鏡。 - 【請求項２１】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームに対し、屈折率の異なる複数の物質を交互に
積層してなるＸ線多層膜反射鏡において、反射鏡の基板
の粗さが、反射鏡面内で分布を持つことを特徴とする多
層膜反射鏡。 - 【請求項２２】Ｘ線あるいは真空紫外あるいは極紫外領
域のビームに対し、屈折率の異なる複数の物質を交互に
積層してなるＸ線多層膜反射鏡において、多層膜界面で
の組成の急峻性が、反射鏡面内で分布を持つことを特徴
とする多層膜反射鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8142588A JPH09326347A (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 微細パターン転写方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8142588A JPH09326347A (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 微細パターン転写方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09326347A true JPH09326347A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15318807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8142588A Pending JPH09326347A (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 微細パターン転写方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09326347A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008152037A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Nikon Corp | 光学素子、露光装置、及びデバイス製造方法 |
| JP2008262223A (ja) * | 2001-08-01 | 2008-10-30 | Carl Zeiss Smt Ag | Ｅｕｖフォトリソグラフィ用の反射投影レンズ |
| JP2009526387A (ja) * | 2006-02-10 | 2009-07-16 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | 極紫外線スペクトル領域（ｅｕｖ）用の熱安定多層ミラー及び当該多層ミラーの使用 |
| JP2013513940A (ja) * | 2009-12-11 | 2013-04-22 | パナリティカル ビー ヴィ | Ｘｕｖ波長範囲内で使用する横方向パターンを有する多層構造体の製造方法、及びこの方法によって製造されるｂｆ構造体及びｌｍａｇ構造体 |
| JP2013157636A (ja) * | 2013-05-07 | 2013-08-15 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 反射コーティングを備えたミラー要素を有する投影対物系 |
| US9013678B2 (en) | 2007-08-20 | 2015-04-21 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection objective having mirror elements with reflective coatings |
| JP2020509413A (ja) * | 2017-02-28 | 2020-03-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | ５ｎｍ〜２０ｎｍの波長域用の反射光学素子を補正する方法 |
-
1996
- 1996-06-05 JP JP8142588A patent/JPH09326347A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008262223A (ja) * | 2001-08-01 | 2008-10-30 | Carl Zeiss Smt Ag | Ｅｕｖフォトリソグラフィ用の反射投影レンズ |
| US7450301B2 (en) | 2001-08-01 | 2008-11-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Reflective projection lens for EUV-photolithography |
| JP2009526387A (ja) * | 2006-02-10 | 2009-07-16 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | 極紫外線スペクトル領域（ｅｕｖ）用の熱安定多層ミラー及び当該多層ミラーの使用 |
| JP2008152037A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Nikon Corp | 光学素子、露光装置、及びデバイス製造方法 |
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| JP2013513940A (ja) * | 2009-12-11 | 2013-04-22 | パナリティカル ビー ヴィ | Ｘｕｖ波長範囲内で使用する横方向パターンを有する多層構造体の製造方法、及びこの方法によって製造されるｂｆ構造体及びｌｍａｇ構造体 |
| JP2013157636A (ja) * | 2013-05-07 | 2013-08-15 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 反射コーティングを備えたミラー要素を有する投影対物系 |
| JP2020509413A (ja) * | 2017-02-28 | 2020-03-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | ５ｎｍ〜２０ｎｍの波長域用の反射光学素子を補正する方法 |
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