(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に、軟Ｘ線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟Ｘ線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層が、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎからなる元素群の中から選ばれる少なくとも１つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれた少なくとも１つの元素を含む化合物からなることを特徴とする反射型投影露光マスク。
【請求項２】
支持基板上に、軟Ｘ線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟Ｘ線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層がＡｌからなり、前記吸収体パターンがＷからなることを特徴とする反射型投影露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造プロセス中のリソグラフィ工程で使用されるパターン転写用の反射型投影露光マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体プロセスの微細化に伴い、露光光源も従来のランプ光源（波長３６５ｎｍ）からエキシマレーザー光源（波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ）へと次第に短波長化されてきたが、今後パターン寸法が０．１μｍ以下のレベルに達すると従来の露光方式の延長での対応は難しいものとなってくる。このため現在では、より短波長のエキシマレーザー光源を用いる真空紫外線露光（Vacuum Ultra-Violet Lithography＝ＶＵＶ）の開発も進めれれている。
【０００３】
また、Ｘ線縮小投影露光は、極紫外線露光（Extreme Ultra-Violet Lithography=ＥＵＶ）とも呼ばれ、波長１ｎｍ〜２０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の波長を用いた露光方法で、将来の有力な半導体微細パターン作製技術と見られている。
ＥＵＶの露光方法としては、金属にＹＡＧレーザー等を照射したときに生じるレーザープラズマプズマから放射される軟Ｘ線を露光光源として用いている。露光波長は１０〜１５ｎｍの波長が一般的に考えられているが、何れもこの波長領域を用いる場合には、従来の屈折光学系を用いることが不可能あり、屈折レンズの代わりに多層膜ミラー面を用いて反射率を高めた反射光学系を用いる。また多層膜ミラーに非球面鏡を用いることで縮小露光が可能となるため、マスクは４倍若しくは５倍の拡大率で形成する。
この露光方法は日本では１９８４年頃よりＮＴＴを中心として検討が開始され、現在では国内外の研究機関で開発が進められている。
【０００４】
また、この反射型投影露光に用いられるマスクは、平坦なＳｉ基板若しくは合成石英基板上にＭｏとＳｉあるいはＭｏとＢｅといった互いに屈折率の大きく異なる材料を合計８０層程度交互に積層し、Ｘ線反射用多層膜を得ている。
更にこのようにして得られた多層膜上にＷやＴａといったＸ線吸収体を設け、この吸収体をドライエッチングでパターニングすることにより該縮小投影露光用の反射マスクを作製する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
縮小投影露光用反射マスクのマスク作製上の要求は主に低損失・高耐力・低欠陥である。中でも、低損失は多層膜の反射率が低減することによって生じ、特に吸収体をエッチングしてパターニングする際に多層膜の表面が荒らされる、またはエッチング時の僅かなオーバーエッチングにより、多層膜の反射率が大幅に低下することによって生じる。
【０００６】
このため、最近では多層膜へのダメージを無くすことを目的として、吸収体と多層膜の間にエッチングストッパー層を設けることが提案されている。しかしながら、エッチングストッパー層を設けた場合にも、反射率の若干の低下は避けられない。
一例として、エッチングストッパー層としてＳｉＯ2及びＣｒを使用した場合の反射率についてシミュレーションした結果を表１、図３及び図４に示す。
光源の波長は１３ｎｍとし、エッチングストッパー層が無いとき（＝０Å）のときの反射率を１００（％）としている。また、計算方法に於いては「放射光」第９巻第２号（１９９６）Ｐ１６等の記載内容を参考とした。
【０００７】
【表１】
0004691829.tif 000002
【０００８】
このことよりエッチングストッパー層を設けない場合には、吸収体エッチングの際の多層膜への損傷による反射率の低下が懸念されるが、エッチングストッパー層を設けた場合でもその膜厚によっては反射率は低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、反射膜の反射率を低減させることなく良好な転写特性を得ることができる反射型投影露光マスクを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明に於いて上記課題を解決するため、まず請求項１においては、支持基板上に、軟Ｘ線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟Ｘ線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層が、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎからなる元素群の中から選ばれる少なくとも１つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれた少なくとも１つの元素を含む化合物からなることを特徴とする反射型投影露光マスクとしたものである。
【００１１】
また、請求項２においては、支持基板上に、軟Ｘ線あるいは真空紫外線を反射させることを目的とした単層膜を含む多層膜層からなる反射膜及び軟Ｘ線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体パターンを備えた反射型投影露光マスクにおいて、前記反射膜と前記吸収体パターンとの間に開口部を有するエッチングストッパー層が設けられており、エッチングストッパー開口部の開口幅が吸収体開口部の開口幅よりも大きくなっており、前記エッチングストッパー層がＡｌからなり、前記吸収体パターンがＷからなることを特徴とする反射型投影露光マスクとしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１に、本発明の反射型投影露光用マスクの一実施例を示す模式構成部分断面図を、図２（ａ）〜（ｆ）に、本発明の反射型投影露光用マスクの製造方法の一例を示す模式構成部分断面図をそれぞれ示す。
本発明に係る反射型投影露光用マスクは、図１に示すように、支持基板１上に設けられた軟Ｘ線あるいは真空紫外線を反射させるための多層膜からなる反射膜２と、Ｘ線を吸収する吸収体パターン４ａとの間にエッチングストッパーパターン３ａが設けられており、吸収体層４エッチング時の反射膜２の損傷を無くすとともに、反射膜の反射効率低下を防ぐように、エッチングストッパー層に開口部を形成し、エッチングストッパー開口部の開口幅ＳWが、吸収体開口部の開口幅ＯWよりも大きくなっている。
また、エッチングストッパー開口部の開口幅を容易に制御するために、エッチングストッパー層の開口部形成をウエットエッチングで行い、吸収体パターン４ａよりもアンダーカット形状にしている。更には、上記内容を達成可能とするエッチングストッパー材料を特定するものである。
【００１３】
エッチングストッパー層の開口パターン形成をウエットエッチングで行う理由としては、エッチングストッパー層に対する反射膜の最適なエッチング選択比、エッチング液及びエッチング条件を選択することにより、その下部に設けられた反射膜への損傷を無くすことが可能となる為である。
【００１４】
また、本発明の特徴であるエッチングストッパー開口部の開口幅ＳWを、その上層の吸収体開口部４ｂの開口幅ＯWより大きくする構造を形成するためには、ウエットエッチングが最適である。
エッチングストッパー層をこのような構造とすることで、反射膜の反射特性がエッチングストッパー開口部の側壁形状に影響を受けず、転写特性の劣化を防止することができる。
【００１５】
以下本発明の反射型投影露光用マスクは作製方法について述べる。
まず、支持基板１上に軟Ｘ線若しくは真空紫外域光に対して光学定数の異なる多層膜を交互に積層して反射膜２を形成する（図２（ａ）参照）  。
ここで、反射膜２しては、例えば、ＭｏとＳｉあるいはＭｏとＢｅを交互に積層して多層膜を形成したものが使用される。
Ｍｏ／Ｓｉの場合には反射率６５％程度、Ｂｅ／Ｓｉの場合には７０％程度の反射率を得ることが出来るが、これ以外の材料でも異なる屈折率を有する材料の組み合わせで反射層を形成しても構わない。
【００１６】
次に、反射膜２上にエッチングストッパー層３及び軟Ｘ線あるいは真空紫外線を吸収する吸収体層４をスパッタリング等にて成膜する（図２（ｂ）参照）
反射膜２上のエッチングストッパー層３は、請求項２に係わる発明で、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ及びＳｉからなる元素群の中から選ばれる少なくとも１つの元素、若しくはこれらの群の中から選ばれる少なくとも１つの元素を含む化合物を適宜選択して成膜し、エッチングストッパー層３とすることが可能である。以上に挙げた元素群は何れもウエットエッチングによるパターン形成が可能である。
また、これらの元素の中から選ばれる少なくとも１つの元素を含む化合物とは、ＴｉＮやＴｉＯ2、ＣｒＯのような各元素の酸化物や窒化物、ハロゲン化物等が使用でき、他に、ＴｉＳｉのように上記元素を最低１種類以上含む２種類以上の元素の化合物でも良い。
【００１７】
エッチングストッパー層３は反射膜２及び吸収体層４の材料に依存し適宜選択される。すなはち、吸収体層のドライエッチング時には、吸収体層に対してある程度選択性を有する材料を選択する。この選択性によりエッチングが反射膜２に到達するようなことは避けられる。
また、エッチングストッパー層３のエッチング時には、反射膜２及び吸収体層に対しての選択性を有するような材料を選択する。
例えば、エッチングストッパー層３としてＡｌ（アルミニウム）を使用した場合吸収体層４としてはＷ（タングステン）を、エッチングストッパー層３としてＣｒ（クロム）を使用した場合吸収体層４としてはＴａ（タンタル）をそれぞれ上げることができる。
【００１８】
次に、吸収体層４上に感光層を形成し、露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン５を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００１９】
次に、レジストパターン５をレジストマスクにして吸収体層４をドライエッチングして、吸収体パターン４ａ及び吸収体開口部４ｂを形成する（図２（ｄ）参照）。
ドライエッチング条件は吸収体層４及びエッチングストッパー層３の使用材料により適宜設定する。
【００２０】
次に、レジストマスク５及び吸収体パターン４ａをレジストマスクにして、エッチングストッパー層３をウエットエッチングして、エッチングストッパーパターン３ａ及びエッチングストッパー開口部３ｂを形成する（図２（ｅ）参照）。ウエットエッチング条件はエッチングストッパー層３の使用材料に対する反射膜２の使用材料及び吸収体層４の使用材料の選択比を考慮して、エッチング液、エッチング条件を適宜設定する。
このようなウエットエッチング条件を適用することにより反射膜２は殆ど損傷を受けることはなく、エッチングストッパー層３のパターニングが行われるため、反射膜２の反射率を損なうようなことは無い。
さらに、エッチングストッパー層３の充分なオーバーエッチを行うことによりエッチングストッパー開口部３ｂを、吸収体開口部４ｂよりも大きいものとすることができ、エッチングストッパー開口部３ｂの側壁形状が転写特性に影響を及ぼすことも同時に防ぐことが出来る。
【００２１】
最後、レジストパターン５を専用の剥膜液で剥膜処理し、支持基板１及び反射膜２上にエッチングストッパーパターン３ａを介して吸収体パターン４ａが形成された本発明の反射型投影露光用マスクを得る（図２（ｆ）参照）。
レジストパターン５は吸収体層４のドライエッチングが終了した時点で剥離しても構わない。
【００２２】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、研磨により表面が平坦化された合成石英基板からなる支持基板１上にＭｏとＳｉの多層膜をＭｏ−Ｓｉ−Ｍｏ−Ｓｉの順に、ＩＢＤ（イオンボンバード蒸着法）により１対７ｎｍの膜厚比で合計４０対積層して、反射膜２を形成した（図２（ａ）参照）  。
【００２３】
次に、反射膜２上にＡｌ（アルミニウム）をスパッタリングにて成膜し、膜厚８００Åのエッチングストッパー層３を、さらに、Ｗ（タングステン）をスパッタリングにて成膜し、膜厚１０００Åの吸収体層４を形成した（図２（ｂ）参照）。
成膜条件は概ね以下の条件にて行った。
ターゲット  ：Ａｌ、Ｗ
成膜雰囲気  ：Ａｒ=４０ＳＣＣＭ
真空度      ：０．２５Ｐａ
電力        ：ＤＣ３００Ｗ
【００２４】
次に、吸収体層４上にポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ９００：日本ゼオン製）を塗布し、乾燥して、膜厚５０００Åの感光層を形成し、電子ビーム露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、レジストパターン５を形成した（図２（ｃ）参照）。
【００２５】
次に、レジストパターン５をレジストマスクにして吸収体層４をドライエッチングして、吸収体パターン４ａ及び吸収体開口部４ｂを形成した（図２（ｄ）参照）。
吸収体層４のエッチングは、はドライエッチング装置ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を使用し、エッチングガスはＳＦ6ガスを用い、圧力は１０Ｐａ、印加電力はＲＦ２００Ｗで行った。。
本実施例ではエッチングストッパー層としてＡｌを用いているため、上記エッチング条件ではほとんどエッチングされず、エッチングストッパー層としての機能を果たしていることが確認された。
【００２６】
次に、レジストマスク５及び吸収体パターン４ａをレジストマスクにして、エッチングストッパー層３をＮａＯＨとＨ2Ｏの混合溶液を用いてウエットエッチングして、エッチングストッパーパターン３ａ及びエッチングストッパー開口部３ｂを形成した（図２（ｅ）参照）。
上記ウエットエッチング条件では、反射膜２最上層に設けられたＳｉや吸収体パターン４ａは殆ど損傷を受けることはなく、反射膜２の反射率が損なわれるようなことはなかった。
【００２７】
最後に、レジストパターン５を専用の剥膜液で剥膜処理し、合成石英基板からなる支持基板１及び反射膜２上にエッチングストッパーパターン３ａを介して吸収体パターン４ａが形成された本発明の反射型投影露光用マスクを得ることができた（図２（ｆ）参照）。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の反射型投影露光マスクは、反射膜と吸収体層との間にエッチングストッパー層を設け、反射膜及び吸収体層はエッチングストッパー層に対してエッチング選択性を持たしてあるので、吸収体層及びエッチングストッパー層のパターニングの際に反射膜の損傷を無くすことができ、且つ、エッチングストッパー開口部の開口幅が、吸収体開口幅より大きく形成されているため、反射膜の反射率低下を防止でき、優れた反射特性を有する反射型投影露光マスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型投影露光マスクの一実施例を示す模式部分構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の反射型投影露光マスクの製造方法の一例を示す模式部分構成断面図である。
【図３】（ａ）は、エッチングストッパー層としてＳｉＯ2を使用した場合の反射率についてシミュレーション結果を示す説明図である。
（ｂ）は、エッチングストッパー層としてＣｒを使用した場合の反射率についてシミュレーションした結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１……支持基板
２……反射層
３……エッチングストッパー層
３ａ……エッチングストッパーパターン
３ｂ……エッチングストッパー開口部
４……吸収体層
４ａ……吸収体パターン
４ｂ……吸収体開口部
５……レジストパターン
ＰW……吸収体パターンのパターン幅
ＯW……吸収体開口部の開口幅
ＳW……エッチングストッパー開口部の開口幅
【図１】
0004691829.tif 000003
【図２】
0004691829.tif 000004
【図３】
0004691829.tif 000005