(57)【要約】【課題】既存マスク製造インフラの変更を最小限に抑え、また６インチマスクの底面積を維持したまま、露光領域を拡大することを可能とする反射型のＥＵＶ露光用マスクを提供することにある。【解決手段】基板２１の一方の主面が、特定の長さの半径と長さを有する半円柱の湾曲した側表面であり、該側表面上に多層反射層２２と、保護層２３と、吸収層２４と、をこの順に備え、他方の主面上に導電層２５を有し、且つ吸収層２４が、露光用パターンに対応する凹凸Ａを有することを特徴とするＥＵＶ露光用マスクである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の主面上に、多層反射層と、保護層と、吸収層と、をこの順に備え、他方の主面上に導電層を有することを特徴とするＥＵＶ露光用マスクブランクス。
【請求項２】
前記基板の一方の主面が、特定の半径と長さを有する半円柱の湾曲した側表面であることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクスの吸収層が、露光用パターンに対応する凹凸を有することを特徴とするＥＵＶ露光用マスク。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクスを装着する機構と、吸収層に電子線を照射する機構を備えたことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項５】
請求項３に記載のＥＵＶ露光用マスクを装着する機構と、半導体基板上に前記マスクを介してＥＵＶ光を照射する機構を備えたことを特徴とする半導体露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）を用いるリソグラフィに使用するＥＵＶマスクに係り、特にはＥＵＶマスクの露光領域を拡張する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの小型化・高集積化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。
【０００３】
ＥＵＶ露光用のマスク（以下、ＥＵＶマスク又は単にマスクと記す。）は、ＥＵＶ領域の光に対してほとんどの物質が高い光吸収性をもつため、従来の透過型のマスクとは異なり、反射型のマスクである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層して多層膜からなる光反射膜を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収体により凹凸パターンを形成する技術が開示されている。
【０００４】
図１は，このような従来のＥＵＶ露光用のマスクブランクス，及びＥＵＶ露光用マスクの一例を示す図である。図1（ａ）に示すマスクブランクスは，基板１１上に多層膜構造でＥＵＶ光を反射する多層反射膜１２を有し，反射層１２上にエッチングストッパー用の保護膜１３が設けられ，更にその上にＥＵＶ光を吸収する吸収膜１４が形成された構造となっている。図１（ｂ）に示すＥＵＶマスクは，前記ブランクスの吸収膜１４をパターニングして凹凸Ａを形成することで製造される。ＥＵＶマスクに入射したＥＵＶ光は，反射膜１２では反射され,吸収膜１４では吸収され，反射されたＥＵＶ光によりウェハ上に縮小転写パターンが形成される。
【０００５】
一般的にウェハ上に転写されるパターンの解像力Ｒは、ｋ1を半導体製造プロセスの条件と光学系で決まる定数、露光波長をλ、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）をＮＡとすると、レイリーの公式により、
Ｒ＝ｋ1・λ／ＮＡ
で表される。
【０００６】
ＥＵＶ露光においては、露光波長λは１３．５ｎｍと固定であり、半導体デバイスの微細化をより進めるためには、より大きな開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）で露光する技術が求められている。しかし、前述の通り、ＥＵＶ露光は反射型光学系を用いており、仮にマスクへの入射角を固定したまま高ＮＡ化すると、マスクに入射される光の光束と反射される光束が干渉し、物理的に光学系を構築することができない問題がある。
【０００７】
そこで、高ＮＡ化を可能とするために、従来の露光領域を分割し、縮小率を大きくする技術や、マスクの大きさを現行の６インチから９インチや１２インチにして現在の露光領域を確保する技術が検討されているが、前者は複数枚のマスクが必要になることから半導体製造スループットの悪化や、領域のつなぎ合わせの複雑さが問題となっており、後者は
マスクの製造、搬送設備を大型マスク用に大幅に変更する必要があり、高額投資が問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２７３６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、既存マスク製造インフラの変更を最小限に抑え、また６インチマスクの底面積を維持したまま、露光領域を拡大することを可能とする反射型マスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、基板の一方の主面上に、多層反射層と、保護層と、吸収層と、をこの順に備え、他方の主面上に導電層を有することを特徴とするＥＵＶ露光用マスクブランクスとしたものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記基板の一方の主面が、特定の半径と長さを有する半円筒状の湾曲した側表面であることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクスとしたものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクススの吸収層が、露光用パターンに対応する凹凸を有することを特徴とするＥＵＶ露光用マスクとしたものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のＥＵＶ露光用マスクブランクススを装着する機構と、吸収層に電子線を照射する機構を備えたことを特徴とする電子線描画装置としたものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のＥＵＶ露光用マスクを装着する機構と、半導体基板上に前記マスクを介してＥＵＶ光を照射する機構を備えたことを特徴とする半導体露光装置としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＥＵＶ露光用マスクのパターン面を曲面状、特に円筒外周面上に配置する構造を採用することにより、露光領域を拡大することが可能となり、短時間で半導体基板に対する露光処理を実施できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のＥＵＶ露光用マスクブランクスおよびマスク断面構造を示す断面図。
【図２】本発明のＥＵＶ露光用マスクブランクスおよびマスク断面構造示す断面図。
【図３】本発明になるＥＵＶマスクの形状概念図。
【図４】本発明になるＥＵＶ露光用マスクの製造方法を説明する工程図。
【図５】本発明になるＥＵＶ露光用マスクの製造方法の各工程での断面図。
【図６】本発明になるＥＵＶ露光用マスク製造用の電子線描画装置の該略図。
【図７】本発明になるウェハ露光装置の該略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
また、明細書中では、膜として記載しているが、膜を層としても良い。
【００１８】
先ず，本発明の第１及び第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２（ａ）は，反射型マスクブランクス２０の断面図である。より具体的には，ＥＵＶ光を用いた露光に使用するマスク用のブランクスである。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。基板２１は通常のＥＵＶマスクとは異なり、断面が半円型をしており、外周は所定の半径ｒを持つ半円筒上に存在する。半円筒上に多層反射膜２２、保護膜２３、吸収膜２４をこの順に形成する。基板２１は石英基板であり、底面のサイズは６インチ角である。
【００１９】
多層反射膜２２は、モリブデン（Ｍｏ）を４．２ｎｍ、珪素（Ｓｉ）を２．８ｎｍを交互にイオンビームスパッタリング装置で交互に４０対、合計８０対を最上層が珪素（Ｓｉ）となるように積層する。次に、保護膜２３としてルテニウム（Ｒｕ）をマグネトロンスパッタにて０．５ｎｍから３ｎｍ積層する。次に、吸収膜をタンタル（Ｔａ）を母材として珪素（Ｓｉ）を含む化合物に窒素ガスを雰囲気中に混合した合金をマグネトロンスパッタにより２０から１５０ｎｍ堆積し、さらにその上層にタンタル（Ｔａ）を母材として珪素（Ｓｉ）を含む化合物に窒素ガス、酸素ガスを混合したガスを雰囲気中に混合した合金をマグネトロンスパッタにより５から２０ｎｍ堆積する。また，基板２１の、多層反射膜２２とは反対側面には多層導電膜２５をマグネトロンスパッタや塗布により２０から１００ｎｍ形成する。
【００２０】
ここで、本発明のように凹凸パターンが形成される面の断面を曲面とすることにより、図３（ａ）に示す従来の反射型マスクと底面の寸法は６インチで変わらないものの、図３（ｂ）に示すようにパターン領域を平面マスクの１．８倍に引き伸ばすことが可能となる。すなわち、現在標準的な露光領域である、ウェハ上２６ｍｍｘ３３ｍｍを２６ｍｍｘ５９．４ｍｍに拡大することが可能である。
【００２１】
次に第３の実施形態の本マスクの製造方法を図４から図５に示す。ここで、図４は工程のステップを示し、図５は各工程での加工状態の断面を示す。
【００２２】
先ず、反射型マスク用ブランクス１０を用意する（Ｓ０）。基板２１は石英基板であり、底面の大きさは６インチ角である。多層反射膜２２、保護層２３、吸収膜２４を有する面は曲面形状を有しており、曲率半径ｒ＝７６．２ｍｍの円周上に多層反射膜の最表面が存在する。この反射型マスク用ブランクス１０の吸収膜１４に回路パターンＡを形成する。つまり、電子線に反応を示す化学増幅系や非化学増幅系レジスト２６を吸収膜１４に２００ｎｍの膜厚で塗布(Ｓ１)し、所定の回路パターンに電子線描画装置により描画する(Ｓ２)。
【００２３】
描画が行われたマスクを、次にアルカリ溶液などで現像(Ｓ３)を行い、これにより形成したレジスト２６のパターンをマスクにして、フッ素系ガスや塩素系ガスを用いたガスプラズマによるエッチング(Ｓ４)を行い、不要なレジスト２６のパターンを酸素プラズマによる灰化や硫酸やオゾン水などの酸化薬液による分解ないし有機溶剤などで溶解除去(Ｓ５)する。その後、必要に応じて、酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理(Ｓ６)と、遠心力を利用したスピン乾燥(Ｓ７)を行う。
以上の工程により回路パターンＡが形成され、反射型マスク２００が完成する。
【００２４】
ここで、本発明の第４の実施形態について図６を参照して説明する。図６は本実施形態に係わるＥＵＶ用マスクブランクスの吸収層パターンの形成に用いる電子線描画装置３００の該略図である。通常の電子線描画装置であればステージはＸ，Ｙ２軸のリニアステージであるが、本発明の電子線描画装置３００は、図６に示すように、マスクブランクス１００のパターン面が曲面を有し、特に円周に沿って存在しているため、Ｘ軸はＸリニアステージ３２により駆動されるが、Ｙ方向のスキャンはパターン面が乗った円の中心を回転軸として回転ステージ３３により行われ、常に電子線のフォーカス位置にパターン面が配置されることを可能としている。詳細は省略するが円筒状基板を軸を中心に回動する機構が不可欠である。
【００２５】
次に本発明の第５の実施形態について図７を参照して説明する。図７は本実施形態に係わるウェハ露光装置の該略図である。露光装置は、大きく分けて光源系４１、照明系４２、投影系４４から構成されている。ここではアライメント系などは省略している。
【００２６】
本発明におけるＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光源４１から発振されたＥＵＶ光は、照明光学系４２を介して反射型マスク２００に斜めから照射される。照射されたＥＵＶ光はパターン面により反射され、投影光学系４４を介して、ウェハステージ４６に固定された感光物質塗布したウェハ４５に投影される。これにより反射型マスク２００上の照明領域内のパターンがウェハ４５に転写されるようになっている。
【００２７】
本実施形態の露光装置では、ＥＵＶマスク２００とウェハ４５とをマスク回転ステージ４３とＹ駆動アクチュエータ４８を同期して、投影光学系４４に対して相対走査することにより反射型マスク２００上のパターンをウェハ４５上に逐次転写する走査露光方式を取る。ここで、反射型マスク２００のパターン面は、円周上に配置されていることから、反射型マスク２００をマスク回転ステージ４３によって回転させることで走査する。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、本来平面上に形成していたパターン面を円周上に形成することにより露光領域を拡大できることから、高ＮＡ化等の技術により制限される露光領域を、ＥＵＶ用反射型マスクの底面寸法を大型化することなく、最大で１．８倍拡大が可能となる。
【００２９】
本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、変形して具体化できる。また、明細書に示されること項の適宜の組み合わせによって種々の発明を想定できるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０    反射型マスク用ブランクス
１１    基板
１２    多層反射膜
１３    保護膜
１４    吸収膜
１５    裏面導電膜
２０    反射型マスクブランクス
２１    基板
２２    多層反射膜
２３    保護膜
２４    吸収膜
２５    裏面導電膜
３０    電子銃
３１    対物レンズ
３２    Ｘリニアステージ
３３    マスク回転ステージ
４１    ＥＵＶ光源
４２    照明光学系
４３    マスク回転ステージ
４４    投影光学系
４５    ウェハ
４６    ウェハステージ
４７    Ｘ駆動アクチュエータ
４８    Ｙ駆動アクチュエータ
１００  反射型マスク
２００  反射型マスク
３００  電子線露光装置
４００  反射型ウェハ露光装置
Ａ    吸収層中の凹凸（パターン）
【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１】
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【図２】
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【図３】
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