(57)【要約】【課題】  高精度のピンホール形状と、高い遮光性を有し、かつ面精度の良好なピンホールマスクを提供する。【解決手段】  SiＮ薄膜２の上にレジスト３を塗布し（ｄ）、ＥＢ描画により、レジスト３のピンホールを作成したい部分を露光し、レジスト３を現像することにより、ピンホール４を形成する。そして、残ったレジスト３をマスクとしてＲＩＥエッチングにより、SiＮ薄膜２にもピンホール５を形成する（ｆ）。その後、レジスト３をドライエッチングにより除去する。これにより、ピンホールを有するSiＮ薄膜２からなるメンブレンが完成する（ｇ）。その後、後に説明するように、SiＮ薄膜２からなるメンブレンの両面に、２種類以上の金属からなる、金属薄膜６を、蒸着やスパッタリングにより成膜する。この際、成膜された金属薄膜にも、ピンホール７が形成される（ｈ）。【選択図】  図１
2006003768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板となるメンブレン上に、２種類以上の金属薄膜が積層され、前記メンブレンと前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク。
【請求項２】
２種類以上の金属薄膜が積層され、前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク。
【請求項３】
基板となるメンブレンの両側に、２種類以上の金属薄膜が積層され、前記メンブレンと前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク。
【請求項４】
基板となるメンブレン上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりピンホールが形成される部分の前記レジストを除去し、その後、残った前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記メンブレンにピンホールを形成し、続いて、前記メンブレン上に２種類以上の金属薄膜を順次積層する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のピンホールマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の工程を行った後、前記メンブレンを除去する工程を有することを特徴とする請求項２に記載のピンホールマスクの製造方法。
【請求項６】
基板となるメンブレン上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりピンホールが形成される部分の前記レジストを除去し、その後、残った前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記メンブレンにピンホールを形成し、続いて、前記メンブレンの表裏面に、２種類以上の金属薄膜を順次、表裏面に交互に積層する工程を有することを特徴とする請求項３に記載のピンホールマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のピンホールマスクを有することを特徴とする点回折干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＰＤＩ（Point Diffraction Interferometer：点回折干渉計）などに使用されるピンホールマスク、及びその製造方法、さらには、このピンホールマスクを使用した点回折干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される露光装置の解像度を向上させるために、従来の紫外線に代えて、これより短い波長(通常11〜14nm)の極端紫外線を用いたＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）露光装置が開発されている。これにより約５〜７０ｎｍの線幅のパターンの露光転写が可能になるものと期待されている。
【０００３】
現在開発されているＥＵＶ露光装置の投影光学系は６枚の非球面ミラーから構成され、夫々のミラーにはｒｍｓで０．１〜０．２ｎｍという極めて高い加工精度が要求される。このようなミラーを計測するのにＰＤＩが有望視されている。図２はＰＤＩの原理図である。HeNe等のレーザー光はレンズでピンホール上に集光される。ピンホールから射出された光束の半分はほぼ理想的な球面波であり、参照波面として用いられる。もう半分は被検ミラーで反射され、さらにピンホール基板で反射され、前述の参照波面と干渉し、ＣＣＤ上に干渉縞をつくる。この干渉縞を解析することで被検ミラー形状を超高精度で測定することができる。
【０００４】
このような干渉計ではピンホールからの射出波面が理想的な球面波でなければならず、
そのためにはピンホールに高い真円度（例：直径５００ｎｍに対して±５０ｎｍ）、高い遮光性（透過率（１０−５〜１０−６））が求められる。又、被検ミラーからの反射波面がピンホールマスクで反射されたときに波面が歪んではならず、其のためにはピンホールマスク反射面の平坦度（ｒｍｓで粗さ０．２ｎｍ）などが求められる。
【０００５】
ピンホールは通常、クロム等の金属をガラス基板上に蒸着し、これをドライエッチングで穿孔することにより作成される。ＥＵＶ光に対して、ＰＤＩ波面計測等を行おうとする場合には、このピンホールの大きさは直径５０ｎｍ程度とする必要がある。そして、十分な遮光性を得るには、ピンホールマスクの厚さを厚くする必要がある。
【０００６】
図３に、このようなピンホールマスクを製造するために従来用いられていた方法を示す。ガラス基板２１の上にクロム層２２を蒸着、スパッタリング等により積層し、その上にレジスト２３を塗布する（ａ）。そして、ピンホールを形成したい部分を、ＥＢ描画装置により露光し、その後レジスト２３を現像することにより、レジスト２３にピンホール２４を形成する（ｂ）。そして、残ったレジスト２３をマスクにしてクロム層２２をドライエッチングし、ピンホール２５を形成し、その後レジスト２３を除去することにより、ガラス基板２１上のクロム層２２にピンホール２５が形成されたピンホールマスクが完成する（ｃ）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような従来の方法で形成されたピンホールマスクにおいて、ピンホールが形成されていない部分である遮光部の透過率を１０−６以下とするためには、クロム厚は２００ｎｍ程度必要である。しかしながら、ドライエッチングでこのような厚いクロム膜に真円でコントラストの高いきれいな穴を開けるのは困難であった。これは金属粒界の影響によりピンホール側面が肌荒れし、形状が歪んでしまうこと、また、クロム膜が厚いため、ピンホール底部まで一様にエッチングされず、ピンホール底部にクロム層が残ってしまうことによるものである。
【０００８】
更に、クロム自身のもつ柱状構造により、クロム表面がざらついてしまうため、ピンホールマスクの反射面に高い面精度を持たせるのが困難であった。加えて、ＥＢ描画装置で微小開口パターンを描画形成する際、電子がレジスト層を突き抜けてクロム層やさらにその下方にあるガラス基板に達し、クロム層や基板で散乱された電子（後方散乱電子）やその電子によって誘起された２次電子が、再びレジスト層まで達することにより、描画エリア外も露光させてしまう”近接効果”が生じる。
【０００９】
この影響で、レジストパターンの側壁が急峻な断面形状とならず、そのようなレジストパターンをマスクにしてドライエッチングしたクロムパターンもまた急峻な側壁を得ることができないため、高コントラストの開口が得にくいという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高精度のピンホール形状と、高い遮光性を有し、かつ面精度の良好なピンホールマスク、及びその製造方法、さらにはこのピンホールマスクを用いた点回折干渉計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための第１の手段は、基板となるメンブレン上に、２種類以上の金属薄膜が積層され、前記メンブレンと前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク（請求項１）である。
【００１２】
本手段においては、従来技術と異なり、遮光膜として、２種類以上の金属薄膜が積層されたものを使用している。一般には２種類の金属薄膜を交互に積層する。２種類以上の金属薄膜を積層することで、個々の金属がもつ粒界構造、柱状構造を低減し、ピンホールの側面、及びピンホールマスクの表面を滑らかにし、ピンホールの形状を目的形状に近いものとすると共に、ピンホールマスク面での反射特性を向上させることができる。
【００１３】
前記課題を解決するための第２の手段は、２種類以上の金属薄膜が積層され、前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク（請求項２）である。
【００１４】
本手段は、前記第１の手段から基板となるメンブレンを除去したものであり、前記第１の手段と同様の作用効果を奏する。
【００１５】
前記課題を解決するための第３の手段は、基板となるメンブレンの両側に、２種類以上の金属薄膜が積層され、前記メンブレンと前記金属薄膜を貫通するピンホールが形成されていることを特徴とするピンホールマスク（請求項３）である。
【００１６】
メンブレンの片側のみに金属薄膜を積層すると、その製造中、又は製造後に、金属薄膜の応力によりメンブレンが破損することがある。本手段においては、基板となるメンブレンの両側に、２種類以上の金属薄膜が積層された構造となっているので、後に述べるように、メンブレンの表裏面に交互に金属薄膜の積層を行うことにより、金属薄膜の応力に起因するメンブレンの破損を防止することができる。
【００１７】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段であるピンホールマスクの製造方法であって、基板となるメンブレン上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりピンホールが形成される部分の前記レジストを除去し、その後、残った前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記メンブレンにピンホールを形成し、続いて、前記メンブレン上に２種類以上の金属薄膜を順次積層する工程を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１８】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第２の手段であるピンホールマスクの製造方法であって、前記第４の手段の工程を行った後、前記メンブレンを除去する工程を有することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１９】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第３の手段であるピンホールマスクの製造方法であって、基板となるメンブレン上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりピンホールが形成される部分の前記レジストを除去し、その後、残った前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記メンブレンにピンホールを形成し、続いて、前記メンブレンの表裏面に、２種類以上の金属薄膜を順次、表裏面に交互に積層する工程を有することを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２０】
本手段においては、金属薄膜を積層する際に、メンブレンの表裏面に積層される金属薄膜の応力がつり合うので、メンブレンが破損することを防止できる。従って「交互に」とは、片側に、メンブレンが破損するだけの応力が発生する直前まで複数層の成膜を行い、続いて他の面にメンブレンが破損するだけの応力が発生する直前まで複数層の成膜を行うようなプロセスを含むものであり、必ずしも、一層ごとに交互とする必要はない。
【００２１】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第３の手段であるピンホールマスクを有することを特徴とする点回折干渉計（請求項７）である。
【００２２】
本手段においては、ピンホールの形状を目的形状に近いものとすることができ、かつ、ピンホールマスクの表面性状を良くすることができるので、精度の良い点回折干渉計とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高精度のピンホール形状と、高い遮光性を有し、かつ面精度の良好なピンホールマスク、及びその製造方法、さらにはこのピンホールマスクを用いた点回折干渉計を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態であるピンホールマスクの製造工程を示す図である。まず、基板となるメンブレンを作成する。
【００２５】
Si基板１の両面に、ＬＰＣＶＤプロセスにより、SiＮ薄膜２を厚さ１００ｎｍ程度成膜する（ａ）。そして、下面のSiＮ薄膜２にレジストを塗布し、中央部分を露光してレジストを現像除去し、残ったレジストをマスクとして、中央部のSiＮ薄膜２をＲＩＥエッチングにより除去する。その後、レジストを溶解等により除去する（ｂ）。次に、残ったSiＮ薄膜２をマスクとして、ＫＯＨ溶液によりSi基板１をウエットエッチングし、中央部を除去する。すると、周縁部をSi基板１で支えられたSiＮ薄膜２からなるメンブレンが完成する（ｃ）。
【００２６】
次にこのメンブレンにピンホールを形成する。SiＮ薄膜２の上にレジスト３を塗布し（ｄ）、ＥＢ描画により、レジスト３のピンホールを作成したい部分を露光し、レジスト３を現像することにより、ピンホール４を形成する。そして、残ったレジスト３をマスクとしてＲＩＥエッチングにより、SiＮ薄膜２にもピンホール５を形成する（ｆ）。その後、レジスト３をドライエッチングにより除去する。これにより、ピンホールを有するSiＮ薄膜２からなるメンブレンが完成する（ｇ）。
【００２７】
その後、後に説明するように、SiＮ薄膜２からなるメンブレンの両面に、２種類以上の金属からなる、金属薄膜６を、蒸着やスパッタリングにより成膜する。この際、成膜された金属薄膜にも、ピンホール７が形成される（ｈ）。
【００２８】
一般に、従来の方法のように、金属薄膜をドライエッチングする方法では、金属薄膜はドライエッチングがされにくく、高い遮光性を得るために金属膜を厚く（例えばクロムの場合２００ｎｍ程度）とすると、ドライエッチングによる加工がされにくいという問題点があった。しかし、この用法では、金属薄膜をドライエッチングしているわけではないので、ドライエッチングが困難なことは問題とならず、反射率と遮光性の高い金属を用いることができ、金属の種類の選択肢が広い。よって、アルミ、金などの遮光性の高い金属を使用でき高い遮光性と薄い膜厚を両立させることが可能である。
【００２９】
また、２種類以上の薄い膜を交互に蒸着することで、金属のもつ粒界構造、柱状構造を低減し、ピンホール側面、ピンホール表面の極めてなめらかなものが作成できる。例えば、アルミニウム２５ｎｍ、チタン５ｎｍを交互に３〜４回交互に蒸着する。
【００３０】
さらには、蒸着金属膜の応力を制御し、引っ張り応力を持たせることで、ピンホール反射面を極めて平坦にすることが可能であり、シリコン基板の面精度がさほど高くなくても金属膜自身の応力により高い反射面精度が達成できる。
【００３１】
図１においては、SiＮ薄膜２の両面に金属薄膜６を形成していたが、（ｇ）で示した基板のSiＮ薄膜２の上面にのみ金属薄膜６を形成するようにしてもよい。さらにこの場合は、金属薄膜６の形成後、SiＮ薄膜２をＲＩＥエッチングにより、Si基板１をウエットエッチグにより除去し、金属薄膜６のみを残すようにしてもよい。
【００３２】
ただし、SiＮ薄膜２の片面にだけ金属薄膜６を成膜する場合は、成膜の途中、又は成膜完了後、金属薄膜６の応力によりSiＮ薄膜２が破損する可能性がある場合がある。その場合には、ある程度の片面の金属薄膜６の成膜が進んだとき、他の面の金属薄膜６の成膜を実施し、これを交互に繰り返すことにより、SiＮ薄膜２の両面の応力がつり合うようにし、SiＮ薄膜２の破損の可能性を防止することができる。
【００３３】
なお、点回折干渉計の実施の形態の例については、ピンホールマスクが異なるだけで、他は、図２に示したものと同じであり、公知のものであるので説明を省略する。
【実施例１】
【００３４】
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｇ）に示す方法によりSiＮからなるメンブレン（ピンホール径0.4〜２μｍのもの各種）を製造し、その片面（図１（ｇ）の上側）に、TiとAlの薄膜を蒸着により成膜した。膜構成は、Ti−Al−Ti−Al−Ti−Al−Tiの７層構成とし、Tiの厚さは５ｎｍ、Alの厚さは３０ｎｍとした、従って総膜厚は１１０ｎｍである。この場合の全膜厚は１１０ｎｍとさほど厚くはないが、アルミを用いることで、使用波長６３３ｎｍにおける透過率は２×１０−６であり、高い遮光性を持たせることができた。実際に加工したサンプルを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で表面粗さ測定を行った結果、元々のシリコン基板表面粗さがｒｍｓで０．５ｎｍ程度あったものが、金属膜の引っ張り応力により、ｒｍｓで０．１〜０．２ｎｍとなり、極めて高い表面粗さが達成されていることが確認された。ピンホール形状は、正確な円形のものが得られた。
【００３５】
なお、この場合、Alに遮光性を持たせ、TiにはAlとの接着効果と表面粗さを向上させる効果を持たせている。
（実施例２）
実施例１と同じ方法で金属薄膜を成膜したが、Alの代わりにAuを用いた。膜構成は、Ti−Au−Ti−Au−Ti−Au−Ti−Au−Ti−Au−Tiの１１層構成とし、Tiの厚さは５ｎｍ、Auの厚さは３０ｎｍとした。この場合、使用波長６３３ｎｍにおける透過率は４×１０−５であり、高い遮光性を得ることができた。又、表面粗さ、ピンホール形状は、実施例１と同等であった。
（実施例３）
実施例１と同じ方法で、金属薄膜を成膜した。ただし、SiＮメンブレンに形成されたピンホール径は３０〜１００ｎｍの各種とし、金属薄膜としてはAlとNiの薄膜を蒸着により成膜した。膜構成は、Al−Ni−Al−Ni−Al−Ni−Alとし、Alの厚さは５ｎｍ、Niの厚さは５０ｎｍとした。本ピンホールマスクは、ＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）用のものである。
【００３６】
その結果、使用波長１３．５ｎｍにおける透過率は２×１０−５となり、高い遮光性を持たせることができた。ピンホール形状は、正確な円形のものが得られた。
（実施例４）
図１（ａ）〜（ｈ）に示す方法によりSiＮメンブレン（ピンホール径0.4〜２μｍのもの各種）の両面に金属薄膜を成膜したピンホールマスクを製造した。
【００３７】
図１（ｈ）のＡ部における膜構成は、Ti−Al−Ti−Al−Ti−SiＮ−Ti−Al−Ti−Al−Tiからなる１１層構造であり、Tiの厚さは５ｎｍ、Alの厚さは２０ｎｍ、SiＮの厚さは１００ｎｍである。従って総膜厚は２１０ｎｍ（内金属膜総厚は１１０ｎｍ）である。
【００３８】
本実施例では、実施例１とほとんど同じ効果が得られた。
（実施例５）
図１（ａ）〜（ｈ）に示す方法によりSiＮメンブレン（ピンホール径0.4〜２μｍのもの各種）の両面に金属薄膜を成膜したピンホールマスクを製造した。
【００３９】
図１（ｈ）のＡ部における膜構成は、Ti−Al−Ti−Al−Ti−Al−Ti−SiＮ−Ti−Al−Ti−Al−Tiからなる１３層構造であり、Tiの厚さは５ｎｍ、Alの厚さは２０ｎｍ、SiＮの厚さは１００ｎｍである。従って総膜厚は２３５ｎｍ（内金属膜総厚は１３５ｎｍ）である。
【００４０】
この場合、使用波長６３３ｎｍにおける透過率は１×１０−６であり、極めて高い遮光性を持たせることができた。表面粗さ、ピンホール形状は、実施例１と同等であった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態であるピンホールマスクの製造工程を示す図である。
【図２】ＰＤＩの原理図である
【図３】ピンホールマスクを製造するために従来用いられていた方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…Si基板、２…SiＮ薄膜、３…レジスト、４…ピンホール、５…ピンホール、６…金属薄膜、７…ピンホール
【図１】
2006003768.tif 000003
【図２】
2006003768.tif 000004
【図３】
2006003768.tif 000005