(57)【要約】【課題】光学像のコントラストを向上させる反射型露光マスクを提供する。【解決手段】反射型露光マスクは、基板と、前記基板上に選択的に設けられ、第１層と、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層と、を交互に積層した多層構造を有する光反射体と、前記光反射体の周りに設けられ、その側面を覆う透光体と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に選択的に設けられ、第１層と、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層と、を交互に積層した多層構造を有する光反射体と、
前記光反射体の周りに設けられ、その側面を覆う透光体と、
を備えた反射型露光マスク。
【請求項２】
前記透光体の前記側面に垂直な方向の厚さは、前記透光体における露光光の侵入長に、前記透光体における前記露光光の屈折角の正接を乗じた値よりも厚い請求項１記載の反射型露光マスク。
【請求項３】
前記光反射体の周りにおいて前記基板の表面を覆い、前記透光体と前記基板との間に位置する中間層をさらに備え、
前記透光体の前記基板の表面に垂直な方向の厚さは、前記反射部における露光光の侵入長よりも厚い請求項１または２に記載の反射型露光マスク。
【請求項４】
前記光反射体は、その反射率を部分的に低下させる局部欠陥を含み、
前記透光体は、前記光反射体の反射率が低下した前記部分の側面上に選択的に設けられる請求項１〜３のいずれか１つに記載の反射型露光マスク。
【請求項５】
前記透光体は、前記光反射体に照射される露光光に対する消衰係数が０．０４３以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の反射型露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、反射型露光マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet light）を用いたフォトリソグラフィ、所謂ＥＵＶ露光に用いられる反射型露光マスクは、例えば、ガラス基板上に設けられた多層膜によりＥＵＶ光を選択的に反射する構造を有する。ＥＵＶ露光では、反射型露光マスクにＥＵＶ光を照射し、ウェーハ上に形成されたフォトレジスト膜上にその反射光を結像させることにより所定のパターンを転写する。この際、転写パターンの精度を向上させるためには、レジスト膜上に結像される光学像のコントラストを高くできる反射型露光マスクを用いることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６８７２４９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、光学像のコントラストを向上させる反射型露光マスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る反射型露光マスクは、基板と、前記基板上に選択的に設けられ、第１層と、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層と、を交互に積層した多層構造を有する光反射体と、前記光反射体の周りに設けられ、その側面を覆う透光体と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る反射型露光マスクを示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る反射型露光マスクと、比較例に係る反射型露光マスクと、を示す模式断面図である。
【図３】第１実施形態に係る反射型露光マスクの特性を示す模式図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式断面図である。
【図５】第２実施形態に係る反射型露光マスクを示す模式図である。
【図６】第２実施形態に係る反射型露光マスクの特性を示す模式図である。
【図７】第２実施形態の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式図である。
【図８】第２実施形態の別の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式断面図である。
【図９】第２実施形態の他の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
［第１実施形態］  
図１は、第１実施形態に係る反射型露光マスク１を示す模式図である。図１（ａ）は、反射型露光マスク１の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【０００９】
反射型露光マスク１は、基板１０と、光反射体２０と、透光体３０と、を備える。基板１０は、例えば、ガラス基板である。光反射体２０は、基板１０の上に選択的に設けられる。透光体３０は、光反射体２０の周りに設けられ、光反射体２０の側面を覆う。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、反射型露光マスク１は、例えば、複数の光反射体２０を備える。透光体３０は、光反射体２０間および光反射体２０の周りの基板１０の表面を覆うように設けられる。
【００１１】
図１（ｂ）に示すように、光反射体２０は、バッファ層２１、第１屈折率層２３、第２屈折率層２５および保護層２７を含む多層構造を有する。バッファ層２１は、基板１０上に設けられ、第１屈折率層２３および第２屈折率層２５は、バッファ層２１上に交互に積層される。保護層２７は、多層構造の最上層として設けられる。
【００１２】
バッファ層２１は、例えば、シリコン層であり、第１屈折率層２３および第２屈折率層２５よりも厚く形成される。第１屈折率層２３は、例えば、モリブデン層であり、バッファ層２１に上に形成される。第２屈折率層２５は、例えば、シリコン層であり、第１屈折率層２３の上に設けられる。
【００１３】
光反射体２０は、例えば、バッファ層２１上に交互に積層された第１屈折率層２３および第２屈折率層２５の複数のペアを含む。第１屈折率層２３は、例えば、第２屈折率層２５の屈折率よりも低い屈折率を有する。さらに、光反射体２０は、保護層２７として、例えば、２．５ｎｍの厚さのルテニウム層を含む。
【００１４】
透光体３０は、例えば、ジルコニウムを含む。透光体３０は、例えば、ＥＵＶ光の吸収体として用いられる窒化タンタル（ＴａＮ）および窒化タンタルボロン（ＴａＢＮ）よりも小さい消衰係数（光吸収係数）を有する。ＴａＮの消衰係数は０．０４３６であり、ＴａＢＮの消衰係数は０．０４３７であり、透光体３０は、例えば、０．０４３以下の消衰係数を有する。
【００１５】
透光体３０は、基板１０上に、例えば、ジルコニウム層を堆積することにより形成される。例えば、光反射体２０の高さよりも厚いジルコニウム層を堆積させ、その後、ジルコニウム層をエッチバックもしくは研磨し、光反射体２０の上面２０ａを露出させることにより形成される。図１（ｂ）に示すように、透光体３０の上面３０ａは、光反射体２０の上面２０ａと略同一のレベルに位置する。すなわち、透光体３０の上面３０ａは、光反射体２０の上面２０ａの高さと略同一の高さに形成される。
【００１６】
次に、図２および図３を参照して、第１実施形態に係る反射型露光マスク１の特性を説明する。図２は、反射型露光マスク１と、比較例に係る反射型露光マスク２と、を示す模式断面図である。図３は、反射型露光マスク１および２の特性を示す模式図である。
【００１７】
図２（ａ）は、反射型露光マスク１を示す断面図であり、図２（ｂ）は、反射型露光マスク２を示す断面図である。図２（ｂ）に示すように、反射型露光マスク２では、透光体３０が設けられない。また、図２（ａ）および（ｂ）中に示すＬ１、Ｌ２およびＬ３は、各露光マスクに照射される露光光の一部を示している。露光光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、平行光であり、所定の入射角、例えば、６度を持って反射型露光マスク１および２に照射される。
【００１８】
図２（ａ）に示す反射型露光マスク１では、露光光Ｌ１は、光反射体２０の上面２０ａから入射された後、第１屈折率層２３と第２屈折率層２５との間の界面ＩＦで反射され、光反射体２０の上面２０ａから上方に出射される。一方、露光光Ｌ２は、透光体３０の上面３０ａから入射し、透光体３０中を伝播した後、界面ＩＦで反射される。さらに、露光光Ｌ２は、光反射体２０中を上方に伝播し、光反射体２０の上面２０ａから出射される。
【００１９】
図２（ｂ）に示す反射型露光マスク２でも、露光光Ｌ１は、光反射体２０中を伝播し、界面ＩＦで反射された後、上方に伝播し、光反射体２０の上面から出射される。一方、露光光３は、露光雰囲気中を伝播した後、界面ＩＦで反射され、光反射体２０中を上方に伝播し、光反射体２０の上面２０ａから出射される。
【００２０】
例えば、モリブデン層である第１屈折率層２３の厚さを２．８ナノメートル（ｎｍ）とし、シリコン層である第２屈折率層２５の厚さを４．２ｎｍとする。また、光反射体２０は、４０ペアの第１屈折率層２３および第２屈折率層２５を含むとする。
【００２１】
光反射体２０中に侵入するＥＵＶ光は、その約９０％が上面２０ａから２０ペア分の深さに位置する界面ＩＦに達し、上方に反射される。すなわち、殆どのＥＵＶ光は、光反射体２０の半分の高さまで侵入する。
【００２２】
ＥＵＶ光の屈折率は、シリコン中において０．９９９であり、モリブデン中において０．９２１である。真空の屈折率を１.０００とすると、光反射体２０の半分の位置まで侵入し、界面ＩＦにおいて反射された露光光Ｌ１と、同じ界面ＩＦで反射された露光光Ｌ３と、の位相差は、例えば、約２分の１π（π／２）ラジアンである。
【００２３】
これに対し、屈折率が真空中よりも大きい透光体３０中を伝播し界面ＩＦで反射される露光光Ｌ２と、露光光Ｌ１と。の位相差は、π／２よりも小さくなる。例えば、透光体３０の材料としてジルコニウムを用いた場合、露光光Ｌ１とＬ２の位相はほぼ一致する。
【００２４】
図３（ａ）は、光反射体２０で反射されたＥＵＶ光によりウェーハ上に結像される光学像２０Ｒを示す模式図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示すＢ−Ｂ線に沿ったＥＵＶ光の強度を示す模式図である。また、図３（ｂ）中に示す光強度分布ＬＡおよびＬＢは、反射型露光マスク１および２によりそれぞれ反射されたＥＵＶ光を結像した光学像の光強度分布を示している。
【００２５】
光強度分布ＬＡは、反射型露光マスク１により結像された光学像の光強度分布を示し、光強度分布ＬＢは、反射型露光マスク２により結像された光学像の光強度分布を示している。図３（ｂ）に示すように、光強度分布ＬＡにおける光強度のピーク値は、光強度分布ＬＢのピーク値よりも高い。すなわち、反射型露光マスク１では、露光光Ｌ１とＬ２の位相が一致し、その干渉により反射光の強度が強められる。このため、ウェーハ上の光学像の光強度が高くなる。一方、反射型露光マスク２では、露光光Ｌ１とＬ３の位相が異なり、その干渉により反射光の強度が低下する。結果として、反射型露光マスク１の光学像よりも光学像の光強度は低くなる。
【００２６】
また、反射型露光マスク１では、光反射体２０に入射された後、界面ＩＦにより反射され、透光体３０中を上方に伝播する露光光（図示しない）と、露光光Ｌ１と、の位相差も小さくすることができる。さらに、この効果は、光反射体２０中に最も深く侵入する露光光に限らず、複数の界面ＩＦのそれぞれにおいて反射される露光光間の干渉も寄与する。このため、反射型露光マスク１によりウェーハ上に結像される光学像のコントラストは、反射型露光マスク２のコントラストよりも高くなる。
【００２７】
このように、実施形態に係る反射型露光マスク１では、透光体３０を設けることにより反射光の強度を高くすることが可能であり、ウェーハ上に結像される光学像のコントラストを向上させることができる。透光体３０に用いられる材料は、ジルコニウムの限定される訳ではなく、露光光Ｌ１とＬ２の位相差を小さくできるものであれば良い。透光体３０には、例えば、炭素、炭化ホウ素などを用いることができる。また、透光体３０の屈折率は、例えば、第１屈折率層２３の屈折率と、第２屈折率層２５の屈折率と、の間の値であることが好ましい。
【００２８】
図４（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の変形例に係る反射型露光マスク４、５を示す模式断面図である。
【００２９】
図４（ａ）に示す反射型露光マスク４は、基板１０と透光体３０との間に設けられた中間層４０をさらに備える。中間層４０は、例えば、シリコン酸化層である。中間層４０の形成過程では、例えば、光反射体２０の高さＨ１よりも厚いシリコン酸化層を形成し、光反射体２０および基板１０の表面を覆う。さらに、その表面を平坦に研磨した後において、シリコン酸化層を選択的にエッチバックする。
【００３０】
例えば、反射型露光マスク上に設けられる反射パターンが微細化され、光反射体２０のアスペクト比（高さＨ１／底面の幅Ｗ１）が大きくなると、反射型露光マスクの製造過程において光反射体２０が倒れるおそれが生じる。そこで、反射型露光マスク４では、光反射体２０の倒壊を防ぐために、光反射体２０の下部を覆う中間層４０が設けられる。
【００３１】
透光体３０は、中間層４０の上に設けられ、その上面３０ａが光反射体２０の上面２０ａと略同じ高さになるように設けられる。透光体３０は、中間層４０の上面からの高さがＨ２となるように設けられる。透光体３０の高さＨ２は、例えば、ＥＵＶ光の光反射体２０中への侵入長Ｌｐよりも大きいことが好ましい。ここで、侵入長Ｌｐは、例えば、光反射体２０の等価的な吸収係数の逆数の半分である。第１屈折率層２３および第２屈折率層２５のペア数を４０とした時、透光体３０は、例えば、光反射体２０の高さＨ１の２分の１と等しいか、もしくは、Ｈ１の２分の１よりも高い。
【００３２】
透光体３０の上面３０ａから入射した露光光Ｌ２は、透光体３０の内部を伝播した後、中間層４０よりも上のレベルに位置する界面ＩＦにより反射され、光反射体２０の上面２０ａから放出されウェーハ上に到達する。一方、透光体３０中および中間層４０中の両方を伝播する露光光（図示せず）は、透光体３０より下のレベルに位置する界面ＩＦにより反射され、光反射体２０の内部を伝播する。透光体３０よりも下のレベルに位置する界面ＩＦで反射された露光光の光反射体２０中における伝播距離は、侵入長Ｌｐよりも長くなる。したがって、このような露光光は、光反射体２０に吸収されるため反射光として放出されない。
【００３３】
このように、反射型露光マスク４では、中間層４０よりも上のレベルに位置する界面ＩＦで反射された露光光Ｌ２だけが露光光Ｌ１（図２（ａ）参照）と干渉し、ウェーハ上に結像される光学像の光強度を透光体３０により高くすることができる。
【００３４】
図４（ｂ）に示す反射型露光マスク５は、光反射体２０の側面を覆う透光体５０を有する。透光体５０は、光反射体２０の周りに露出した基板１０の表面全体を覆うのではなく、その一部を露出させるように設けられる。すなわち、透光体５０は、光反射体２０の側面だけを覆う。
【００３５】
透光体５０に用いられる材料は、ジルコニウム、または、露光光Ｌ１とＬ２の位相差を小さくできるものであれば良い。透光体５０には、例えば、炭素、炭化ホウ素などを用いることができる。また、透光体５０の屈折率は、例えば、第１屈折率層２３の屈折率と、第２屈折率層２５の屈折率と、の間の値であることが好ましい。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、露光光Ｌ２の屈折角をθとすれば、光反射体２０の側面に垂直な方向における透光体５０の幅Ｗ２は、例えば、侵入長Ｌｐ×ｔａｎθと同じか、それよりも広い。これにより、露光光Ｌ１（図２（ａ）参照）と、露光光Ｌ２と、の位相差が小さくなり、ウェーハ上に結像される光学像の光強度を高くすることができる。すなわち、透光体５０の側面から入射し、界面ＩＦにより反射される露光光（図示せず）は、光反射体２０中において吸収されるため、例えば、露光光Ｌ１と位相が異なる反射光が光反射体２０から放出されることはなく、光学像の光強度低下を防ぐことができる。
【００３７】
透光体５０の形成過程では、例えば、基板１０の表面および光反射体２０を覆い、透光体５０の幅Ｗ２に対応する厚さを有するジルコニウム層を堆積する。その後、例えば、異方性ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いて、光反射体２０の側面上に形成されたジルコニウム層を残し、基板１０の表面上および光反射体２０の上面上に形成された部分を選択的に除去する。
【００３８】
［第２実施形態］  
図５は、第２実施形態に係る反射型露光マスク６を示す模式図である。図５（ａ）は、反射型露光マスク６を示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中に示すＣ−Ｃ線に沿った断面を示す模式図である。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、反射型露光マスク６は、基板１０と、複数の光反射体２０と、透光体６０と、を備える。光反射体２０は、基板１０の上に設けられ、透光体６０は、光反射体２０の側面上に選択的に設けられる。
【００４０】
この例では、光反射体２０は、その側面に欠損部Ｄｐを有し、透光体６０は、欠損部Ｄｐを覆うように形成される。透光体６０は、例えば、ＥＢデポジションを用いて形成される。すなわち、透光体６０の原料となるガス雰囲気中において、欠損部Ｄｐに電子線（Electron Beam：ＥＢ）を照射することにより、欠損部Ｄｐ上に透光体６０を選択的に堆積させる。
【００４１】
図５（ｂ）に示すように、光反射体２０は、基板上に交互に積層された第１屈折率層２３および第２屈折率層２５を含む。透光体６０は、光反射体２０の側面上に設けられ、例えば、侵入長Ｌｐ×ｔａｎθと同じか、それよりも広い幅Ｗ２を有する。透光体６０に用いられる材料は、例えば、ジルコニウムである。また、透光体６０は、露光光Ｌ１とＬ２の位相差を小さくできるものであれば良く、例えば、炭素、炭化ホウ素などを用いることができる。また、透光体６０の屈折率は、例えば、第１屈折率層２３の屈折率と、第２屈折率層２５の屈折率と、の間の値であることが好ましい。
【００４２】
図６は、第２実施形態に係る反射型露光マスク６の特性を示す模式図である。図６は、図５（ａ）中に示すＣ−Ｃ線に沿った部分からウェーハ上に反射される光強度分布を示す模式図である。図６中に破線で示す光強度分布ＬＣは、反射型露光マスク６の特性を示している。また、実線で示す光強度分布ＬＤは、透光体６０を設けない場合の特性を示している。
【００４３】
光強度分布ＬＤに示すように、透光体６０を設けない場合、欠損部Ｄｐを有する光反射体２０の反射率は低下する。一方、光反射体２０の側面上に透光体６０を設けると、露光光Ｌ１と露光光Ｌ２の位相差がなくなり、その干渉により反射光の強度を高めることができる。その結果、欠損部Ｄｐにより低下した反射率を補償することができる。
【００４４】
図７（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態の変形例に係る反射型露光マスク７、８を示す模式図である。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、透光体６０は、欠損部Ｄｐの内部に埋め込まれても良い。また、図７（ｂ）に示すように、透光体６０は、光反射体２０における欠損部Ｄｐとは反対側の側面上に選択的に形成しても良い。すなわち、欠損部Ｄｐの反対側の側面おける反射率を高くすれば、ウェーハ上に結像される光学像において光強度の低下を補償することができる。
【００４６】
さらに、図７（ｂ）に示す透光体６０と、図５（ａ）もしくは図７（ａ）に示す透光体６０と、を組み合わせても良い。すなわち、光反射体２０の両側の側面に透光体６０を設け、欠損部Ｄｐがその間に位置するようにしても良い。
【００４７】
図８は、第２実施形態の別の変形例に係る反射型露光マスク９を示す模式断面図である。図８は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面に該当する断面を示す模式図である。
【００４８】
図８に示す反射型露光マスク９は、基板１０の表面および光反射体２０の下部側面を覆う中間層４０を有する。中間層４０は、例えば、光反射体２０の倒壊を防ぐために設けられるシリコン酸化層である。
【００４９】
図８に示すように、透光体６０は、中間層４０の上において光反射体２０の欠損部Ｄｐ（図５（ａ）参照）を覆うように設けられる。透光体６０は、光反射体２０の上面２０ａと略同一のレベルに位置する上面６０ａを有する。透光体６０は、例えば、ＥＵＶ光の光反射体２０中への侵入長Ｌｐと同じか、もしくは、それよりも高い高さＨ２を有する。これにより、露光光Ｌ１とＬ２（図５（ｂ）参照）の位相差を小さくすることが可能となり、欠損部Ｄｐによる反射率の低下を補償することができる。
【００５０】
図９（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態の他の変形例に係る反射型露光マスク１１、１２を示す模式断面図である。図９（ａ）および（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面に該当する断面を示す模式図である。図９（ａ）および（ｂ）は、光反射体２０の側面上に、例えば、自然酸化膜などの変質層７３が存在する場合を示している。
【００５１】
図９（ａ）に示す例では、光反射体２０側面上に透光体６０を形成する前に、変質層７３は除去される。変質層７３は、例えば、ＥＢアシストエッチングにより除去される。すなわち、エッチングガス雰囲気中において、変質層７３にＥＢを照射することにより、変質層７３を選択的に除去する。透光体６０に用いられる材料は、例えば、ジルコニウムである。また、透光体６０は、露光光Ｌ１とＬ２の位相差を小さくできるものであれば良く、例えば、炭素、炭化ホウ素などを用いることができる。
【００５２】
また、図９（ｂ）に示すように、光反射体２０側面上において変質層７３の上に透光体６０を設けても良い。この場合、露光光Ｌ２は、透光体６０中および変質層７３中の両方を伝播した後に、界面ＩＦにおいて反射される。したがって、透光体６０の材料は、変質層７３を含む伝播経路を経由した露光光Ｌ２と露光光Ｌ１との位相が一致するか、その差がより小さくなるように選択される。透光体６０は、例えば、窒化クロムを含む。
【００５３】
このように、本実施形態は、光反射体２０が欠損部Ｄｐを有する場合に、従来技術では実現できなかった修正（反射率の補償）が可能とする。なお、透光体６０による光強度の補償は、光反射体２０の欠損部Ｄｐに起因するもの限定される訳ではなく、他の欠陥により反射率が局部的に低下する場合にも適用できる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１〜９、１１、１２…反射型露光マスク、  １０…基板、  ２０…光反射体、  ２０Ｒ…光学像、  ２０ａ、３０ａ、６０ａ…上面、  ２１…バッファ層、  ２３…第１屈折率層、  ２５…第２屈折率層、  ２７…保護層、  ３０、５０、６０…透光体、  ４０…中間層、  ７３…変質層、  θ…屈折角、  Ｄｐ…欠損部、  ＩＦ…界面、  Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…露光光、  ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤ 光強度分布、  Ｌｐ…侵入長
【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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【図８】
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【図９】
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