(57)【要約】反射マスクを使用して、半導体ウエハに載っているフォトレジスト層（１７０，１８０）に所望のパターンを形成する。反射マスクは、反射層（２０）、吸収層（３０）、および抗反射性コーティング（ＡＲＣ）層（４０）を次々と堆積させて製造する。ＡＲＣ層（４０）を所望のパターンに従ってパターニングする。ＡＲＣ層（４０）は、所望パターンが形成されていない領域について検査される。その後、ＡＲＣ層（４０）を修復することにより、反射層（２０）を保護する吸収層（３０）とともに所望のパターンが形成される。所望パターンを吸収層（３０）に転写して、マスクの反射部分を露出させる。半導体ウエハ（１６０）の反射マスクに放射線を反射させて、半導体ウエハに載っているフォトレジスト層（１７０，１８０）に所望のパターンを露光する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射マスクを使用して、半導体ウエハ上の第一フォトレジスト層にパターンを形成する法であって、
反射層を有するマスク基板を提供する工程と、
前記反射層上に吸収層を堆積させる工程と、
前記吸収層上に抗反射性コーティング（ＡＲＣ）を堆積させる工程と、
前記ＡＲＣ層上に第二フォトレジスト層を堆積させる工程と、
前記第二フォトレジスト層をパターニングして、パターン化フォトレジスト層を形成する工程と、
前記パターン化フォトレジスト層を第一マスクとして使用して前記ＡＲＣ層をエッチングすることにより、パターン化ＡＲＣ層を形成する工程と、
前記パターン化フォトレジスト層を除去する工程と、
前記パターン化ＡＲＣ層を検査し修復して、パターン化修復ＡＲＣ層を形成する工程と、
前記パターン化修復ＡＲＣ層を第二マスクとして使用して前記吸収層をエッチングすることにより、パターン化された吸収層と、前記反射膜の露出領域とを形成する工程と、
半導体ウエハに第一フォトレジスト層を付着させる工程と、
前記反射層の露出領域から前記半導体ウエハ上の第一フォトレジスト層へ放射線を反射させることにより、前記第一フォトレジスト層上に露光パターンを形成する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記ＡＲＣ層をエッチングした後に、パターン化ＡＲＣ層を検査する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＡＲＣ層は、前記吸収層に応じて選択的にエッチングされ得る請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＡＲＣ層は誘電体材料からなる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＡＲＣ層は、シリコンオキシナイトライドを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記吸収層は金属を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記吸収層は、クロム、窒化クロム、窒化タンタル、タンタルシリコンナイトライド、タンタルシリコンオキサイドおよびルテニウムのうちから選択された材料を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記反射層は、複数の交互に配置されたモリブデン層およびシリコン層を備える請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記吸収層は、前記反射層に応じて選択的にエッチングされ得る請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＡＲＣ層は、修復可能な層である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記反射層は、約４〜２５ｎｍの波長を有する光を概ね反射する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
半導体ウエハ上のフォトレジストに所望の露光パターンを形成する方法であって、
反射層を有するマスク基板を提供する工程と、
前記反射層上に吸収層を堆積させる工程と、
前記吸収層上に修復可能な層を堆積させる工程と、
前記修復可能な層の上部に第一フォトレジスト層を堆積させる工程と、
前記第一フォトレジスト層を所望のパターンに従ってパターニングする工程と、
前記フォトレジスト層から前記所望パターンを修復可能な層に転写する工程と、
前記修復可能な層を検査して、該修復可能な層が前記所望パターンを有することを判定する工程と、
前記検査の結果、前記修復可能な層が所望のパターンを有さない場合に、該層を所望のパターンへ修復する工程と、
前記修復可能な層から前記吸収層に所望のパターンを転写して、反射マスクを形成する工程と、
半導体ウエハに第二フォトレジスト層を付着させる工程と、
前記反射マスクに放射線を反射させることにより、前記第二フォトレジストに所望のパターンを露光する工程とを含む方法。
【請求項１３】
前記修復可能な層は、ＰＶＤにより堆積されたＡＲＣ層である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射層は、複数の交互に配置されたモリブデン層およびシリコン層を備える請求項１３に記載の方法。  
【請求項１５】
前記修復可能な層は、シリコンオキシナイトライドである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記吸収層は、前記反射層に応じて選択的にエッチングされ得る材料を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記修復可能な層は、前記吸収層に応じて選択的にエッチングされ得る材料を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射層は、複数の交互に配置されたモリブデン層およびシリコン層を備える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記吸収層は、前記反射層に対して直接接触している請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
半導体ウエハ上に所望のパターンを形成する方法であって、
反射層を有するマスク基板を提供する工程と、
前記反射層に応じて選択的にエッチングされ得る吸収層を、前記反射層上に堆積させる工程と、
前記吸収層上にＡＲＣ層を堆積させる工程と、該ＡＲＣ層は誘電体材料からなることと、
前記ＡＲＣ層を所望のパターンに従ってパターニングする工程と、
前記ＡＲＣ層のパターニング後、該ＡＲＣ層を検査する工程と、
前記検査の結果、前記ＡＲＣ層が所望のパターンを有さない場合、該ＡＲＣ層を所望パターンへ修復する工程と、
前記ＡＲＣ層から前記吸収層に所望のパターンを転写して、反射マスクを形成する工程と、
前記反射マスクを使用して、半導体ウエハ上に所望のパターンを形成する工程とを含む方法。
【請求項２１】
前記ＡＲＣ層を堆積させる工程は、物理気相成長法により行われる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
半導体ウエハ上のフォトレジスト層にパターンを形成する方法であって、
マスク基板と、
極紫外線を反射する第一層と、
前記第一層の直上にあり、深紫外線を反射して極紫外線を吸収し、かつ所望のパターンを有する第二層と、
前記マスク基板上にあり、深紫外線に対して抗反射性を有し、かつ所望のパターンを有する第三層と、
を備える反射マスクを提供する工程と、
前記反射マスクに極紫外線を反射させることにより、フォトレジストに所望のパターンを露光する工程と
を含む方法。
【請求項２３】
マスク基板と、
極紫外線を反射する第一層と、  
前記第一層の直上にあり、深紫外線を反射して極紫外線を吸収する第二層と、該第二層は所望のパターンを有することと、
前記マスク基板上部において深紫外線に対して抗反射性を有する第三層と、該第三層は所望のパターンを有することとを備える反射マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路を製造する方法に関し、より詳細には、ＥＵＶリソグラフィーと、そのための反射マスクを使用して集積回路を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造においては、半導体ウエハ上のフォトレジストを露光する波長を益々短くすることによって、リソグラフィー技術を向上させることが望ましい。波長を短くすると解像度がより良好になり、この向上された解像度を得るためには特殊なマスクを必要とする。大容量製造用に開発されている技術の一つにおいては、極めて短い波長を有する極紫外線（ＥＵＶ）周波数を使用する。ＥＵＶは４〜２５ナノメータ（ｎｍ）の波長を有すると考えられている。ＥＵＶを用いるリソグラフィーは、通常、転写マスクとは異なる反射マスクを必要とし、これは即ち、マスク材料として利便性の高い材料の多くがＥＵＶ波長を非常によく吸収するためである。ＥＵＶ光は反射マスクに反射されて、マスクのパターンに従ってフォトレジストを露光する。反射マスクは、反射性部分と吸収性部分とを有し、反射されたパターンが実際にフォトレジストを露光する。反射マスクの製造においては、最終的に集積回路上へ反射されるフィーチャが極めて微細なものである。よって、マスクは極めて高品質にして、所望のパターンのみを提供するように製造される必要がある。
【０００３】
欠陥のないマスクを製作することは非常に困難である。従って、実際に所望のパターンを得ることができるように、マスクは修復可能に製造される。、マスクの修復を効果的に行うには、極めて精密にマスクを検査して、欠陥の全てを発見する必要がある。マスクの欠陥は、概ね二つの原因により生じる。一つは、吸収層部分が、それが存在するべき場所から除去される場合である。他方は、吸収層材料が、それが存在するべきでない場所に存在する場合である。これらの二つを原因とするマスクの欠陥の位置を特定することを目的とした装置が開発されている。この装置は、所望のマスク検査を精密に行う能力を左右する波長において、マスクを画像化するものである。現在使用されている通常周波数は２４０〜２６０ナノメータの深紫外線（ＤＵＶ）領域にあり、この周波数は、半導体ウエハのフォトレジストのパターン形成に使用されるＥＵＶ波長よりも、桁数のレベルにて大きい。従って、検査で使用される波長は、吸収層材料が存在するべき領域と存在するべきではない領域との間における解像度を制限する。検査画像のコントラストを最大にすることによって、全ての欠陥を確実に検出することが重要である。
【０００４】
現在のＥＵＶマスクの別の問題点は、吸収材に幾分かの漏出が発生することである。この吸収材の漏出は、吸収層材料と反射材料との間のバッファ層の存在により悪化する。バッファ層は概して誘電体材料からなり、吸収層の修復中に反射層を保護するための修復バッファとして用いられている。バッファ層により吸収体の漏出が増大すると、漏出が増大しない場合に比較して、集積回路上のフォトレジストが露光されるべき位置と露光されるべきでない位置との間の境界線が不明瞭になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、吸収材領域と非吸収材領域との間のコントラストを良好にすることにより、容易に検査され得るマスクが必要とされており、また、吸収体の漏出を低減することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施態様において、反射マスクは、反射層の直上にＥＵＶ吸収層を有し、ＥＵＶ吸収層上にＤＵＶ抗反射性コーティング（ＡＲＣ）を有する。ＤＵＶ  ＡＲＣは、マスク修復の準備段階としてマスク検査を行う際のコントラストを向上させ、反射層の直上にある吸収層は、吸収材の漏出の問題を解決する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に、上部に反射層２０が載っている基板１０を有するマスク１００が示されている。反射層２０は、複数の交互に配置されたシリコン層およびモリブデン層を備える。現在のプラクティスによれば、各層は４０個ずつ存在し、かつシリコンキャップ層で覆われている。これらの層は、入射する波長１３．４ｎｍのＥＵＶを良好に反射させるように選択されている。層の厚さは、使用されるＥＵＶ光の特定の波長に変化が生じるに従って変更される。波長が１３．４ｎｍの場合、シリコン層の所望の厚さは約４ｎｍ、モリブデン層の所望の厚さは約３ｎｍである。
【０００８】
図２に、反射層２０上に吸収層３０およびＡＲＣ層４０を堆積させた後のマスク１００を示す。吸収層３０は、厚さ約７０ｎｍのクロムであり、この厚さにおいてＥＵＶ線を９９％以上吸収する。吸収層として使用され得る他の材料には、窒化タンタル、タンタルシリコンナイトライド、タンタルシリコンオキサイド、窒化クロム、タングステンおよびルテニウムがある。他の金属を使用することも可能であろう。吸収層３０上にはＡＲＣ４０が堆積されている。ＡＲＣ４０は誘電体材料からなり、該誘電体材料は酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸化アルミニウムが好ましいが、シリコンオキシナイトライドでもよい。
【０００９】
ＡＲＣ４０の厚さは、入射光の波長を４分の１だけずらすように選択されている。従って、ＡＲＣ４０を通過して、吸収層３０に反射された光は、ＡＲＣ４０を二回通過するため、その位相は、ＡＲＣ４０の頂面から反射された光の位相と１８０度ずれている。従って、背反型干渉が発生する。この場合、入射光は検査装置に関係するものであり、現在ＤＵＶ領域（２４０〜２６０ｎｍ）内にある。ＡＲＣ４０により波長の４分の１のずれを得るためには、実験を行う必要がある。ＡＲＣ４０に選択される材料によって、かなりの差異が生じるであろう。また、ＡＲＣ４０に選択される材料の製造に使用される特定の工程も、例えば屈折率、吸光係数等の光学定数に影響を与えるであろう。同様に、検査波長が異なる可能性があり、選択される厚さが影響を受けるものと想定される。吸収層３０の材料として選択される吸収材料も、ＡＲＣ層４０の厚さに多少の影響を与えるものと想定される。ＡＲＣ４０の材料が酸化ケイ素、窒化ケイ素、シリコンオキシナイトライドまたは酸化アルミニウムのうちから選択されると仮定すると、厚さは１０〜４０ｎｍの範囲である必要がある。実験の出発点は、これらの材料の屈折率に関する既存情報と、特定の検査装置に使用される正確な波長の知識とが基準となり得る。
【００１０】
吸収層３０上のＡＲＣ材料４０の望ましい特徴は、ＥＵＶ照射に長時間露光された後でも安定した光学的特性を維持する能力を有することである。この観点から、プラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により堆積されるシリコンオキシナイトライド、酸化ケイ素、または上記に列挙した他の種類の薄膜は相当の不都合を有する。特に低温にてＰＥＣＶＤを用いて堆積された薄膜は、紫外線の作用により発生する水素を高含有率にて含み、薄膜の光学的特性が変更されている。従って、ＥＵＶマスクにＡＲＣ薄膜４０を堆積させる有利な方法は、堆積薄膜が水素化に関与せず、１５０℃以下での低温堆積が困難でない物理気相蒸着法（ＰＶＤ）である。ＰＶＤを用いて堆積された酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および窒化ケイ素を備えたＡＲＣ４０の典型的な薄膜は、ＥＵＶ照射に長時間露光されることによる水素発生による光学的特性の変化を生じない利点を有する。
【００１１】
図３に、フォトレジスト層５０の堆積およびその後のパターニング後のマスク１００を示す。一般には、実際にフォトレジストに形成されるパターンは、所望のパターンとは多
少異なるものと想定される。この特徴は望ましくないが、マスク形成の際に発見されている実状である。
【００１２】
図４に、フォトレジスト５０のパターンのＡＲＣ４０への転写を示す。この転写は、パターン化フォトレジスト層５０をマスクとして使用してＡＲＣ４０をエッチングすることにより行われる。エッチャントは、ＡＲＣ４０の材料と吸収層３０の材料とに基づいて選択され、それにより、プロセスの現時点において、吸収層３０の重大な任意のエッチングを回避する。このようなエッチャントは公知であり、その一つはＣＨＦ３である。従って、図４に示されるＡＲＣ４０は、フォトレジスト５０のパターンに従ってパターニングされている。パターン化ＡＲＣ４０内に存在するパターンは、その欠陥の有無について検査される。欠陥は、外部に存在するＡＲＣ材料か、または追加のＡＲＣ材料を必要とする領域であり得る。ＡＲＣ４０がシリオンオキシナイトライドであり、かつＤＵＶ検査波長を４分の１だけずらす厚さを有する場合、吸収層３０およびＡＲＣ層４０から反射されたＤＵＶ光間に最良のコントラストが形成される。
【００１３】
図５に、パターン化ＡＲＣ４０の修復が行われた後のマスク１００を示す。この図には、パターン化ＡＲＣ４０に追加部分４５が加えられて所望パターンが達成された箇所が示されている。所望パターンを得るために、必要に応じてパターン化ＡＲＡＣ４０から材料を除去してもよい。この図では、パターン化ＡＲＣ層４０から除去されるべき材料は図示されていない。図５に示すように、パターン化ＡＲＣ４０に部分４５を加えて、所望のパターンを有する修復マスクが形成される。部分４５に選択される材料は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を使用した修復に効果を有する白金である。材料が除去されるべき場合、材料の除去もまたＦＩＢにより行われる。材料の除去と補充との双方において、ＦＩＢを使用することは公知である。
【００１４】
図６に、図５に示した所望のパターンを吸収層３０へ転写した後のマスク１００を示す。この転写は、修復ＡＲＣ層４０をエッチマスクとして使用して、吸収層３０をエッチングすることにより行われる。エッチャントは、吸収層３０の材料、ＡＲＣ層４０の材料、および反射層２０に基づいて選択される。このようなエッチャントは公知である。クロム吸収体の場合、エッチャントの一つとして、塩素（Ｃｌ２）および酸素（Ｏ２）の混合物が挙げられる。エッチングの結果、所望パターンに従ったパターン化吸収層３０が形成されることが好ましい。吸収層３０のエッチング後、再度検査を行なう。検査の結果、さらなる欠陥が発見された場合、これらの欠陥を修復する。一般に、吸収層３０をパターニングする前の、ＡＲＣ層４０の最初の修復後に行われる修復の回数は、仮にあったとしても極めて少ない。図６に示されるマスク１００は、完成マスクである。
【００１５】
図７に、パターン化吸収層３０およびパターン化ＡＲＣ層４０を有するマスク１００、レーザー１１０、プラズマ源１２０、集光光学系１３０、縮小光学系１４０、および半導体ウエハ１５０を備えた装置２１０を示す。レーザー１１０は、プラズマ源１２０の励起源を提供する。プラズマ源１２０は、集光光学系１３０に伝達されるＥＵＶを生成する。集光光学系１３０はマスク１００を照射し、該マスク１００はマスク上部のパターンに従ってＥＵＶを反射させる。適切に修復されたマスク１００は、所望のパターンを備えるであろう。反射されたＥＵＶは、縮小光学系１４０を通過してウエハ１５０上に結像する。ウエハ１５０は、上部に少なくとも一つの半導体材料を有する基板１６０を備える。基板１６０上には、露光部分１８０および非露光部分１７０を有するフォトレジスト層が存在する。露出部分１８０は、マスク１００に関して示す領域１３８に対応している。領域１７０は、吸収層３０およびＡＲＣ層４０が存在する領域に対応している。マスク１００は、本発明の説明を補助する目的により、非常に少数のフィーチャのみを図示することにより全図面を通して簡素化されている。実際のマスクは、通常、マスク上に数百万、数億のフィーチャを備えている。フィーチャ数は着実に増加している。
【００１６】
マスク１００は、検査に使用される波長において、吸収が生じる領域と反射が生じる領域との間のコントラストを極めて良好にするとの利点を有する。従って、パターンの欠陥の全てを検出して修復する高度な能力が提供されて、所望パターンが達成される。それにより、マスクの製造中、破棄マスクが製作されることを防止する能力が提供される。別の利点は、吸収層３０が反射層２０と直接接触しているため、吸収層３０と反射層２０との間に空間が存在しないことである。このことにより吸収体の漏出と、該漏出に伴う望ましくない像のぼやけが低減される。
【００１７】
図６および図７に示すマスク１００は、完成マスクとしてＡＲＣ層４０を備える。代替的に、ＡＲＣ４０を除去すると、パターン化された材料の高さが減少したマスクを得られる利点が提供される。これに対してマスク１００上にＡＲＣ４０を残留させると、製造後のマスク検査が容易になる利点が提供される。ある時間マスクを製造した後、マスクを再度検査することが望ましい。この後の検査は、ＡＲＣ４０の存在により、より効果的かつ信頼の置けるものとなるであろう。ＡＲＣ４０、吸収材３０、および反射層２０に選択される材料は有効であると見出されているが、他の材料も有効であろう。例えば、ＡＲＣ４０は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは炭化ホウ素等の別の誘電体材料からなるものでもよい。現時点においては、反射層２０の堆積後のプロセスの温度を１５０℃以下に維持することが望ましいと考えられている。プロセス温度の上昇が可能である場合、より幅広い材料の選択が可能となる。同様に、吸収層３０にクロムが選択されているが、特に堆積温度の範囲が上昇し得る場合には、別の吸収材料が有用であることが発見されよう。部分４５に使用される修復材料も変更され得る。本実施例において、部分４５は白金であった。白金の代替物としては、タングステン、タンタルがある。現在、層の修復にはＦＩＢが使用されているが、他の方法も使用し得ると想定される。反射層の堆積後に使用され得る温度の範囲が変更される場合、全ての材料の選択が影響を受けるものと思われる。
【００１８】
前述の明細書において、本発明を特定の実施態様を参照に説明してきた。しかしながら、当業者は、特許請求の範囲に含まれる本発明の範囲から逸脱せずに様々な改良および変更を為し得ることを想定する。従って、明細書および図面は本発明を限定するよりはむしろ、解説するものと考慮するべきであり、このような変更の全ては本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００１９】
利益、他の利点、および問題の解決は、特定の実施態様に関して上記に説明してきた。しかしながら、利益、利点、問題解決、および利益、利点、または問題解決を発生させ、またはより明白となる任意の要素が、任意または全ての特許請求の範囲の、重要であり、必須のあるいは本質的な特徴または要素と解釈されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図２】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図３】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図４】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図５】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図６】本発明の実施態様による連続製造工程におけるマスクの断面図。
【図７】マスクを使用した集積回路の製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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