(57)【要約】  本発明は、反射方式で動作する極紫外フォトリソグラフィーマスクに関する。マスクは、基材（４０）と、基材上に均一に堆積されたミラー構造体（４２）と、マスクの動作波長で吸収性でありかつミラー構造体の上に堆積されて所望のマスキングパターンでエッチングされた吸収層（５０）と、を含む。吸収層は、その主成分としてとくにインジウムを含有する。【選択図】      図３ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射方式で動作する極紫外フォトリソグラフィーマスクであって、基材（１０、１２、４０）と、前記基材上に均一に堆積された反射構造体（１６、４２）と、前記マスクの動作波長で吸収性でありかつ前記反射構造体の上に堆積されて所望のマスキングパターンでエッチングされた吸収層（２０、２２、５０）と、を含むマスクにおいて、
前記吸収層が主吸収成分としてインジウムを含有することを特徴とするフォトリソグラフィーマスク。
【請求項２】
前記吸収層が、次の材料、すなわち、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、およびＩｎＳｂから選択されるインジウム系材料であることを特徴とする、請求項１に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項３】
前記吸収層が、インジウム系の層と少なくとも１層の金属層との積重体により作製され、前記金属が、特定的には、チタン、タンタル、およびクロムから選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項４】
前記反射構造体に対する前記吸収層の選択的エッチングを促進する前記緩衝層（４４）が、前記反射構造体と前記吸収層との間に介在することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項５】
前記緩衝層が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカの層であることを特徴とする、請求項４に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項６】
前記緩衝層が複数の層（特定的には酸化クロム層と酸化アルミニウム層）の積重体であることを特徴とする、請求項４に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項７】
ＩｎＰ吸収層／Ａｌ２Ｏ３緩衝層の積重体においてＩｎＰ吸収層が約２０ナノメートルの厚さを有しかつＡｌ２Ｏ３緩衝層が約２０ナノメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項５に記載のフォトリソグラフィーマスク。
【請求項８】
極紫外反射フォトリソグラフィーマスクの作製方法であって、前記マスクの動作波長で反射性の反射構造体（４２）でコーティングされた基材上に、この波長で吸収性の吸収層（４６）と続いてフォトリソグラフィーレジスト（４８）とが堆積され、前記レジストが所望の照射パターンで照射され、前記レジストが現像され、そして前記吸収層が、前記マスクの動作波長で吸収性のゾーンのパターンを画定するように、残存するレジストパターンを介してエッチングされる方法において、
前記吸収層が、層の主吸収成分としてのインジウムをベースとする層であることを特徴とする方法。
【請求項９】
・前記マスクの動作波長で透過性でありかつ異なる指数を有する交互層（ｃ１、ｃ２、．．．ｃｎ）の積重体（４２）からなる反射構造体を基材（４０）上に堆積する工程、
・緩衝層（４４）を堆積する工程、
・前記緩衝層上にインジウム系吸収層（４６）を堆積する工程、
・前記インジウム系の層上にリソグラフィーレジスト（４８）を展延する工程、
・紫外リソグラフィーまたは電子ビームリソグラフィーにより所望のレジストパターンを作製する工程、
・前記レジスト（５０）により保護されていない場所だけインジウム系の層をプラズマエッチングする工程、および
・残存するレジストを除去し、前記吸収層により保護されていない場所だけ前記緩衝層（４４）をエッチングする工程
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記レジストフォトリソグラフィー工程が、前記マスクの動作波長よりもかなり長い波長の紫外線を用いて行われることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記反射構造体が数十対の層のイオンビームスパッタリングにより作製され、各対の全厚さが約６．９ナノメートルであることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記吸収層が、約２０ナノメートルの厚さを有するＩｎＰで作製され、かつ前記緩衝層が、約２０ナノメートルの厚さを有する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で作製されることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記吸収層が、リン化インジウムをベースとする層の低温堆積（約１００℃未満）により作製されることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィー、特定的には極短波長のフォトリソグラフィーに関する。本発明は、より特定的には、反射方式で使用することが意図されるリソグラフィーマスク構造体およびこのマスク構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィーは、電子的、光学的、または機械的なマイクロ構造体、あるいは電子的および／または光学的および／または機械的な機能を兼備したマイクロ構造体の製造に使用される。フォトリソグラフィーは、所望のパターンを画定するマスクを介して、平面状基材（たとえばシリコンウェーハ）上に堆積された感光性樹脂またはフォトレジスト層に光子線を照射することに依拠する。照射後の化学現像により、レジスト中に所望のパターンが現れる。こうしてエッチングされたレジストパターンは、いくつかの使用法に役立ちうるが、最も一般的なのは、レジストのパターンと同一のパターンを画定するように下層（絶縁性もしくは導電性もしくは半導電性）をエッチングすることである。
【０００３】
きわめて小さくかつ精密なパターンを得ることおよび多層重畳層中にエッチングされたパターンを非常に精密にアライメントすることが求められる。典型的には、所望のパターンの臨界寸法は、現在、１ミクロン未満、さらには１／１０ミクロン以下である。
【０００４】
光を用いずに電子衝撃またはイオン衝撃を用いるフォトリソグラフィー法を使用する試みがなされてきた。これらの方法は、種々の波長の光子（可視線、紫外線、Ｘ線）を用いるフォトリソグラフィー法よりも複雑である。光フォトリソグラフィーに固執した場合、特徴の臨界寸法を減少させうるのは、波長の減少である。紫外フォトリソグラフィー（１９３ナノメートルまでの波長）が一般的になっている。
【０００５】
こうした波長未満で良好に動作し、かつ実用上軟Ｘ線波長である１０〜１４ナノメートルの波長の極紫外（ＥＵＶ）域で機能するように、現在、努力がなされている。目標は、低い開口数および十分な被写界深度（１マイクロメートル超）を保持したままで非常に高い解像度を得ることである。
【０００６】
そのような波長では、フォトリソグラフィー法の特定の一態様は、レジスト露光マスクが透過方式ではなく反射方式で動作するものである。すなわち、極紫外光は、光源によりマスク上に投影され、マスクは、吸収ゾーンと反射ゾーンとを含み、反射ゾーンでは、マスクは、被露光レジスト上に光を反射してその画像をレジスト上に付与する。マスクと被露光レジストとの間の光路は、他のリフレクターを経由し、そのジオメトリーは、実物大の画像ではなくマスクの縮小画像を投影するように設計される。画像縮小を用いれば、マスク上にエッチングされたパターンよりも小さいパターンを被露光レジスト上にエッチングすることを可能になる。
【０００７】
マスク自体は、レジストをフォトエッチングすることにより作製され、このときは、以下で説明するような透過方式で、かつ加工形状がより大きいことから許容されるより長い波長で、行われる。
【０００８】
典型的には、反射マスクは、連続した反射構造体で覆われた平面状基材で構成され、実用上、ブラッグミラー構造体が、所望のマスキングパターンでエッチングされた吸収層で覆われる。
【０００９】
また、ミラーは、マスクの使用に合わせて設計された動作波長でできるかぎり反射性でなければならない。また、吸収層は、この波長でできるかぎり吸収性でなければならず、かつ反射構造体の劣化を引き起こすことなく堆積されなければならない。このことは、特定的には、高すぎない温度（１５０℃未満）で堆積が行われることを意味する。また、反射構造体に損傷を与えることなくエッチングを行わなければならないので、一般的には、吸収層とミラーとの間に緩衝層が設けられる。照射線がマスクの表面に対して法線方向に完全に入射しない場合のシャドウイング効果を最小限に抑えるべく、緩衝層と吸収層とを含む積重体の高さをできるかぎり低くしなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの種々の要件を満足させるべく、本発明は、純粋なインジウムであるかあるいは他の材料（好ましくはリンおよび／またはヒ化ガリウムおよび／またはアンチモン）との合金の形態であるインジウム系材料を吸収層として使用することを提案する。好ましい合金は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、およびＩｎＳｂである。
【００１１】
したがって、本発明は、反射方式で動作する極紫外フォトリソグラフィーマスク（１０〜１４ナノメートルの波長用）を提供する。このマスクは、基材と、基材上に均一に堆積された反射構造体と、マスクの動作波長で吸収性でありかつ反射構造体の上に堆積されかつ所望のマスキングパターンでエッチングされた吸収層と、を含み、このマスクは、吸収層が、主吸収成分としてインジウムを含有することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、吸収層を反射構造体に対して選択的にエッチングするのを促進する（したがって反射構造体の劣化を防止する）緩衝層（またはエッチング停止層）を反射構造体と吸収層との間に介在させる。
【００１３】
好ましくは、緩衝層は、酸化アルミニウムをベースとし、最も好ましいのは、吸収層がリン化インジウムで作製される場合である。
【００１４】
本発明は、主に、いわゆる「バイナリー」マスクに適用可能であり、この場合、パターンは、単に、吸収層を含むゾーンにおける極紫外線の強い吸収と、吸収層を含まないゾーンにおける強い反射と、によって画定される。しかしながら、本発明は、いわゆる「減衰位相シフト」マスクにも適用可能であり、この場合、パターンは、この吸収差によって画定されるだけでなく、吸収ゾーンで反射される光線と、隣接する非吸収ゾーンで反射される光線と、の位相差に基づくコントラストの増大によっても画定される。
【００１５】
本発明はまた、マスク自体のほかに、極紫外反射フォトリソグラフィーマスク（１０〜１４ナノメートルの波長で動作する）の作製方法に関する。本方法では、マスクの動作波長で反射性の反射構造体でコーティングされた基材上に、この波長で吸収性の吸収層と続いてフォトリソグラフィーレジストとが堆積され、レジストが所望の照射パターンで照射され、レジストが現像され、そして吸収層が、マスクの動作波長で吸収性のゾーンのパターンを画定するように、残存するレジストパターンを介してエッチングされ、吸収層が、層の主吸収成分としてのインジウムをベースとする層であることを特徴とする。
【００１６】
インジウム、最も特定的にはリン化インジウムの利点としては、２５７ナノメートルの深紫外でその反射率が低いという事実も挙げられる。この場合、この低い反射率は、吸収層中に欠陥がもしあればそれを発見する目的で、この波長でマスクの光学的検査を行うのに有用である。
【００１７】
参照記号付き図面を参照しながら、本発明に係る極紫外域で動作するマスクおよびその作製方法の例示的な実施形態を見れば、本発明についてより良好に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、極紫外反射方式で動作する先行技術の「バイナリー」フォトリソグラフィーマスクを示している。このマスクは、連続した反射構造体で覆われた平面状基材１０で構成される。反射構造体は、マスクが反射方式で使用されるときの極紫外波長で透過性の層ｃ１、ｃ２、．．．ｃｎの重畳体である。層は、異なる光学指数の交互層であり、それらの厚さは、この波長で高反射係数を有するブラッグミラーを構成するように指数および動作波長に基づいて選択される。
【００１９】
こうして形成されたブラッグミラーは、この波長で吸収性の吸収層２０でコーティングされ、所望のマスキングパターンでエッチングされる。このパターンは、幾何学的に１超の比率（典型的には４の比率）であり、エッチングされる層上にマスクが使用時に投影するパターンを有する。
【００２０】
緩衝層２２は、原理的には、吸収層と反射構造体との間に設けられる。前記緩衝層は、吸収に寄与する可能性もあるが、とくに、吸収層のフォトエッチング時にエッチング停止層として機能する。
【００２１】
先行技術では、吸収層として使用される材料は、典型的には、金属、たとえば、チタン、タンタル、タングステン、クロム、またはアルミニウム、さらにはこれらの金属の化合物、たとえば、ケイ化タンタル、窒化チタン、およびチタン−タングステンである。
【００２２】
緩衝層と吸収層とを含む積重体の厚さは、十分な吸収（０．５％未満の反射）を得ることが望まれる場合には常に比較的厚い。たとえば、典型的には、９０ｎｍのシリカ緩衝層上に７０ｎｍのクロムが必要とされる。
【００２３】
この全高さは高いので、図１に示されるように無視できないシャドウイング効果を生じる。すなわち、マスクの使用時、入射角θ（たとえθが小さい場合でも）で斜めに到着する光線は、距離ｄ１だけ余分にマスクされるので、解像度の損失を生じる。所与の入射角では、距離ｄ１は、積重体の高さｈ１が高いほど大きい。
【００２４】
本発明に基づいて、インジウムは、単独でまたは他の化合物との合金状態で、吸収層の主成分として使用可能であり、しかも依然として下側の反射構造体に損傷を与えることなく低温堆積のような多くの制約条件に適合することが明らかにされた。その場合、かなり低い吸収積重体の高さ（たとえば約４０ナノメートル）を使用できるので、シャドウイング効果が低減される。
【００２５】
好ましい吸収層はリン化インジウム（ＩｎＰ）合金である。他の合金、特定的にはＩｎＧａＡｓＰおよびＩｎＳｂも使用可能である。
【００２６】
最も特定的には、吸収層がリン化インジウムで作製される場合、緩衝層またはエッチング停止層は、好ましくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である。これはまたシリカ（ＳｉＯ２）であってもよく、あるいはアルミナとクロムとの交互積重体であってもよい。
【００２７】
また、少なくとも１層のインジウム系の層と、チタンまたはタンタルまたはクロムなどのような先行技術で使用される材料をベースとする他の層と、の積重体で吸収層を構成することも考えられる。
【００２８】
次に、図２ａ〜２ｄおよび３ａ〜３ｅを参照しながら、マスクの作製方法についてその主要な工程に関連させて説明する。
【００２９】
主な工程は、次のとおりである：
・平面状基材４０上に反射構造体（前記構造体は極紫外マスクの動作波長で反射性である）を堆積する工程。構造体は、ブラッグミラータイプの反射構造体を構成するように異なる指数と指数に基づいて選択された厚さとを有する交互透過層ｃ１、ｃ２、…ｃｎの積重体４２である（図２ａ）；
・以下で説明されるエッチング停止層として作用する緩衝層４４を堆積する工程（図２ｂ）；
・極紫外波長用のマスクの吸収要素を作製する目的で緩衝層上にインジウム系の層４６を堆積する工程（図２ｃ）；
・インジウム系の層上に感光性樹脂またはフォトレジスト４８を展延する工程（図２ｄ）；
・作製されるマスクパターンに対応するパターンを紫外フォトリソグラフィーによりレジスト中に作製する工程（図３ａおよび３ｂ）。紫外照射波長は、極紫外域ではなく、レジストが感受性を有するかなり長い波長、たとえば、約２４８ナノメートルである。電子ビームを用いてこのタイプのビームに対して感受性を有するレジスト上に照射することも可能である；
・インジウム系の層をエッチングして（図３ｃ）、吸収ゾーン５０のパターンを出現させる工程。エッチングは、緩衝層４がエッチングされ始めたときに停止される。このことは、除去しなければならない箇所でインジウム系の層の全厚さが除去されることを意味する；
・フォトレジスト４８を除去する工程（図３ｄ）；および
・緩衝層４４をエッチングしてマスクの吸収ゾーン５０間に反射構造体を出現させる工程。マスクはこの時点で完全である（図３ｅ）。
【００３０】
緩衝層の役割は、インジウム系の層のエッチング時に反射構造体の表面を保護することである。この理由は、インジウム系の層のエッチングに用いられるエッチング剤が、この層のエッチングの終了時に反射構造体の表面層に損傷を与える危険性があることにある。この損傷は、反射構造体の品質が本質的なものなので許容できない。緩衝層は、吸収層よりも時間をかけて吸収層用のエッチング剤によりエッチングされる。さらに、緩衝層は、ブラッグミラーの上層に対して選択的にエッチング可能であり、結果的に、この上層はエッチングされないが緩衝層はエッチングされるようにしなければならない。
【００３１】
吸収層を作製するためにインジウム系材料を使用すると、マスクの反射コーティングの表面上のシャドウイング効果が低減される。この理由は、想定される波長（１０〜１４ナノメートル、最も特定的には１３〜１４ナノメートル）におけるインジウムの吸収率に起因して、約６０ナノメートル以上になることなく約２０ナノメートルの厚さを有する吸収層を使用できることにある。さらに、吸収層のエッチングに使用されるエッチング剤に起因して、約２０ナノメートルの厚さを有する緩衝層を設けることも可能である。このことは、とくに、吸収層がリン化インジウムで作製される場合および緩衝層がアルミナで作製される場合にあてはまる。吸収層および緩衝層の厚さを減少させることにより、したがって、吸収積重体の全厚さｈ２を減少させることにより、シャドウイング効果は、同一の入射角θに対してｄ１（図１）よりも短い横方向距離ｄ２（図３ｅ）に低減される。
【００３２】
注目すべき点として、緩衝層（最も特定的にはアルミナを含む場合）は、吸収層中の欠陥の「目視」検査用の反射層として機能しうる。この検査は、２５７ナノメートルの深ＵＶで行われる。
【００３３】
緩衝層はまた、シリカから作製可能であるか、または複数の層（たとえば酸化クロム層と酸化アルミニウム層）の積重体により形成可能である。
【００３４】
本発明に係る反射方式で動作するマスクの作製方法の代替形態では、吸収層は、１層以上の金属層を含む。たとえば、吸収層は、インジウム系の層と少なくとも１層の金属層との積重体により形成可能である。金属層は、チタン、タンタル、タングステン、クロム、またはルテニウムから作製可能である。
【００３５】
次に、本発明に係るマスクの作製手順の実行形態の詳細な例について説明する：
・イオンビームスパッタリングにより基材上に反射コーティングを作製する工程。数十対の透過層（たとえば４０対）を基材上にスパッタリングする。各対は、モリブデン層とシリコーン層とを含む。各対の全厚さは、約１３．８ナノメートルの波長で最適の反射を得るために約６．９ナノメートルである。その場合、反射係数は６０％を超え、７５％に達することさえもありうる。層対はまた、モリブデン／ベリリウム対またはルテニウム／ベリリウム対でありうる。基材は、直径２００ｍｍのシリコンウェーハまたはガラスまたは石英プレートでありうる。基材の平坦度は高くなければならず、この直径のウェーハの場合、平坦度の不完全性は、０．４ミクロンを超えないことが好ましい。スパッタリング堆積は、好ましくは約５０℃の温度で行われる；
・反射コーティング上に約２０ナノメートルの厚さを有する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）緩衝層を堆積する工程。この停止層の堆積は、下側の反射構造体に対して許容される１２０℃の温度で原子層化学気相堆積により行われる；
・分子ビームエピタキシー装置を用いて、ＩｎＰをベースとしかつ約２０ナノメートルの厚さを有する極紫外吸収層を緩衝層上に低温堆積（１００℃未満）する工程；
・ローム＆ハース・エレクトロニクス・マテリアルズ（Ｒｈｏｅｍ  ＆  Ｈａａｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社（またはＲＨＥＭ社）により販売されているＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）タイプのレジストのようなリソグラフィーレジストを展延する工程；
・ＵＶリソグラフィー（たとえば２４８ナノメートル）によりまたは電子ビームリソグラフィーによりレジスト中に所望のパターンを作製する工程；
・レジストにより保護されていない場所だけ吸収層を除去するために、たとえば、Ｃｌ２／Ａｒ化学を用いて、約１００℃の温度でインジウム系材料をエッチング（たとえばプラズマエッチング）する工程。プラズマエッチングガスは、エッチングされる材料に依存する。緩衝層は、このエッチング処理の終了時にブラッグミラーを保護する；
・たとえばＥＫＣ２６５処理により、たとえば二工程で、すなわち、乾式ストリッピングと続いて湿式抽出とにより、レジストを除去する工程。製品ＥＫＣ２６５は、ＥＫＣ社により販売されており、以上に示されたレジストに対応する。到達温度は、許容される６５℃〜７０℃である。乾式ストリッピングは、アルゴン、酸素、およびＣＦ４を用いて行われる。乾式ストリッピング時の到達温度は、許容される５４℃〜６０℃である；ならびに
・反射コーティングを局所的に露出させるように、ＩｎＰ吸収層により保護されていない場所だけ緩衝層を除去する工程。この工程は、たとえばＡｌ２Ｏ３停止層の場合、１％溶液を用いるＨＦ化学エッチングでありうる。これは、吸収層をエッチングせず、かつ下側の反射構造体に損傷を与えない。
【００３６】
試験およびシミュレーションの対象であった本発明に従ってこうして作製されるマスクは、次の特徴を有する。すなわち、ＥＵＶ（１３．５ナノメートル）におけるＩｎＰの吸収指数は、０．０５６８である。得られたこの指数は、０．０４４の吸収指数を有するＴａＮや０．０３８３の指数を有するクロムのような先行技術で使用される材料の指数よりも良好である。インジウムは、０．０７の吸収指数を有する。
【００３７】
シミュレーションにより、２０ナノメートルのＩｎＰ系の層と２０ナノメートルのＡｌ２Ｏ３層とを含む積重体の反射率は、ＥＵＶ（１３．５ナノメートル）の照射の場合、０．５％未満であることが明らかにされた。シミュレーションに用いたソフトウェアは、ＸＯＰソフトウェアであった。
【００３８】
反射方式で動作するＥＵＶマスクは、先行技術のマスクのものよりも有意に薄い吸収積重体厚さ（ｈ２）で満足すべきものである。なぜなら、４０ナノメートルの全厚さで十分であり、これは先行技術の１６０ナノメートルの厚さ（７０ｎｍのＣｒ＋９０ｎｍのシリカ）よりもかなり薄いからである。
【００３９】
バイナリーマスクに関連させて本発明について詳細に説明してきたが、本発明は、吸収層が吸収体の役割だけでなく反射する光の一部を位相シフトする役割をも担う減衰位相シフトマスクの作製にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】反射方式で動作するバイナリタイプの先行技術のマスクを示している。
【図２ａ−２ｄ】反射方式で動作する本発明に係るＥＵＶマスクの作製時の主な工程を示している。
【図３ａ−３ｅ】反射方式で動作する本発明に係るＥＵＶマスクの作製時の主な工程を示している。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【国際調査報告】
2009519593.tif 000013
2009519593.tif 000014
2009519593.tif 000015
2009519593.tif 000016