(57)【要約】【課題】半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に対応するマスク領域からＥＵＶおよびＤＵＶ領域の光の反射を除去した反射型マスクおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】反射型露光用マスクであって、基板の一方の面に、多層反射層と保護層と吸収層がこの順に積層されてなり、もう一方の面には導体層が形成されており、前記吸収層がその一部をエッチング除去されて回路パターン部を形成しており、前記回路パターン部の外周には、前記吸収層と前記保護層と前記多層反射層がエッチング除去されて前記基板の表面が露出した遮光枠部が形成されており、前記遮光枠部の底部には、前記基板の一部を除去して空間を形成した構造となっており、前記空間の断面形状がＶ字型（頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形）または楔型（斜辺を基板側に配置した直角三角形）である、ことを特徴とする反射型マスク。【選択図】図２
2013206936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型露光用マスクであって、
基板の一方の面に、多層反射層と保護層と吸収層がこの順に積層されており、もう一方の面には導体層が形成されており、
前記吸収層がその一部をエッチング除去されて回路パターン部を形成しており、
前記回路パターン部の外周には、前記吸収層と前記保護層と前記多層反射層がエッチング除去されて前記基板の表面が露出した遮光枠部が形成されており、
前記遮光枠部の底部には、前記基板の一部を除去して空間を形成した構造となっており、
前記空間の断面形状がＶ字型（頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形）または楔型（斜辺を基板側に配置した直角三角形）である、
ことを特徴とする反射型マスク。
【請求項２】
遮光枠部の積層方向で基板側に加工されて空間となった断面形状が、頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形である場合、前記二等辺三角形の底角が２２°以上であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。
【請求項３】
遮光枠部の積層方向で基板側に加工されて空間となった断面形状が、斜辺を基板側に配置した直角三角形である場合、基板の表面と直角三角形の斜辺にあたるプリズム構造体の斜面がなす角度が４８°以上であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の反射型マスクの製造方法であって、少なくとも、
吸収層をパターニングすることにより回路パターン部を形成する回路パターン部形成工程と、
前記回路パターン部の周囲の少なくとも一部に、少なくとも吸収層と保護層と多層反射層をエッチング除去することにより遮光枠部を形成する遮光枠形成工程と、
前記遮光枠形成工程によって、前記遮光枠部の底面に露出した基板を加工することによって、入射光が前記遮光枠の底部で反射され反射光が生じても、前記反射光が前記吸収層により吸収されて反射型マスクから反射することがないようなプリズム構造体を形成するプリズム構造体形成工程と、からなることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型露光用マスク及びその製造方法に関する。
【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（ＥＵＶマスク）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、反射型のマスクが使用される（例えば、特許文献１参照）。例えば、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）層を交互に積層した多層膜からなる光反射層を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収層によりパターンを形成する技術が開示されている。
【０００４】
また、ＥＵＶ光は前記の通り光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系も反射型となる。このため、透過型のビームスプリッターを利用した偏向が不可能である。従って、反射型マスクでは、マスクへの入射光と反射光が同軸上に設計できない欠点がある。このため、ＥＵＶマスクは、６°程度光軸を傾けてマスクへ入射した光の反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。この手法では、光軸を傾斜することから、マスクパターンに対する光の入射方向に依存して半導体基板上でマスクの配線パターンがマスクパターンとは異なる線幅となる射影効果と呼ばれる問題が指摘されている。
そこで、この射影効果を抑制ないし軽減するためにマスクパターンを形成している吸収層の膜厚を薄膜化する提案がなされている。
【０００５】
この薄膜化の手法では、ＥＵＶ光を吸収するのに必要な光の減衰量が不足するため、半導体基板への反射光が増加し、半導体基板上に塗布されたレジスト膜を感光させてしまう問題が発生する。また、半導体基板では、チップを多面付で露光するために、隣接するチップにおいてはその境界領域において多重露光が発生する。さらに、ＥＵＶ光源は１３．５ｎｍにその放射スペクトルのピークを有するが、アウトオブバンド（Ｏｕｔ  ｏｆ  Ｂａｎｄ）と呼ばれる１３．５ｎｍ帯以外の真空紫外線から近赤外線領域の光も放射することが知られている。このアウトオブバンドは本来不必要なものであり、これは半導体基板に塗布されたレジストを感光することから、フィルターなどで除去すべき不要な光である。
【０００６】
しかしながらタンタル（Ｔａ）を用いた光吸収層は真空紫外線から遠紫外線（Ｄｅｅｐ
Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：遠紫外線）領域の光も反射することから、上述の通り、隣接したチップの境界領域近傍の半導体配線部分において無視できない光量が積算され、配線パターンの寸法に影響を与える問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その課題とするところは、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に対応するマスク領域からＥＵＶおよびＤＵＶ領域の光の反射を除去した反射型マスクおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、反射型マスクであって、
基板の一方の面に、多層反射層と保護層と吸収層がこの順に積層されてなり、もう一方の面には導体層が形成されており、
前記吸収層がその一部をエッチング除去されて回路パターン部を形成しており、
前記回路パターン部の外周には、前記吸収層と前記保護層と前記多層反射層がエッチング除去されて前記基板の表面が露出した遮光枠部が形成されており、
前記遮光枠部の底部には、前記基板の一部を除去して空間を形成した構造となっており、
前記空間の断面形状がＶ字型（頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形）または楔型（斜辺を基板側に配置した直角三角形）である、
ことを特徴とする反射型マスクである。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、遮光枠部の積層方向で基板側に加工されて空間となった断面形状が、頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形である場合、基板の表面と二等辺にあたるプリズム構造体の斜面がなす角度が２２°以上であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクである。
【００１１】
また請求項３に記載の発明は、遮光枠部の積層方向で基板側に加工されて空間となった断面形状が、斜辺を基板側に配置した直角三角形である場合、基板の表面と直角三角形の斜辺にあたるプリズム構造体の斜面がなす角度が４８°以上であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクである。
【００１２】
また請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の反射型マスクの製造方法であって、少なくとも、
吸収層をパターニングすることにより回路パターン部を形成する回路パターン部形成工程と、
前記回路パターン部の周囲の少なくとも一部に、少なくとも吸収層と保護層と多層反射層をエッチング除去することにより遮光枠部を形成する遮光枠形成工程と、
前記遮光枠形成工程によって、前記遮光枠部の底面に露出した基板を加工することによって、入射光が前記遮光枠の底部で反射光が生じても、前記反射光が前記吸収層により吸収されて反射型マスクから反射することがないようなプリズム構造体を形成するプリズム構造体形成工程と、からなることを特徴とする反射型マスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に対応するマスク領域の吸収層、保護層、及び多層反射層の一部を選択的に除去して、枠状の領域を形成し、遮光枠部の底部を加工してプリズム構造体を形成することにより、遮光枠部の底部に照射されるＥＵＶおよびＤＵＶ領域の光の反射を防止することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の反射型マスクブランクの一例を説明する概略断面図であり、（ａ）は吸収層が単層の場合、（ｂ）は吸収層が２層以上の積層である場合、をそれぞれ示している。
【図２】本発明の反射型マスクの一例を説明する概略平面図と概略断面図。
【図３】本発明の反射型マスクの遮光枠部１７の底部のプリズム構造体の例を示す概略断面図であり、（ａ）はＶ字型（頂角を基板側に配置した二等辺三角形）の断面形状を持つプリズム構造体、（ｂ）は楔型（斜辺を基板側に配置した直角三角形）の断面形状を持つプリズム構造体、の例である。
【図４】本発明のプリズム構造体の傾斜角のシミュレーションの例を示す概念図。
【図５】本発明の実施例の処理工程を説明するフロー図。
【図６】本発明の実施例の処理工程の各段階に対応した反射型マスクの処理過程を説明する概略断面図。
【図７】本発明の実施例の処理工程の各段階に対応した反射型マスクの処理過程を説明する概略断面図であり、図６に示した処理過程の後に続く処理過程を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
先ず、本発明の第１の実施形態について図１を参照して説明する。
図１は、反射型マスクブランク１０の概略断面図であり、（ａ）は吸収層が単層の吸収層１４ａの場合、（ｂ）は２層の吸収層１４ｂの場合を示したものであり、その他の構成は同一である。より具体的には、ＥＵＶ光を用いた露光に使用する反射型マスク用マスクブランクである。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。反射型マスクブランクは、基板１１の一方の面上に、多層反射層１２、保護層１３、吸収層１４をこの順に形成したものである。基板１１は石英基板であり、６インチ角で厚さは６．３５ｍｍである。多層反射層１２はモリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）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層を、最上層がシリコン（Ｓｉ）となるように薄膜を積層する。次に保護層１３としてルテニウム（Ｒｕ）をマグネトロンスパッタ装置にて薄膜を積層し、次に吸収層として、タンタル（Ｔａ）を母材としてシリコン（Ｓｉ）を含む化合物をスパッタリングターゲットとし、窒素ガスを雰囲気中に混合し、マグネトロンスパッタ装置により保護層の上にそれらの元素による化合物の薄膜を積層し、さらにその上にタンタル（Ｔａ）を母材としてシリコン（Ｓｉ）を含む化合物をスパッタリングターゲットとし、窒素ガスと酸素ガスを混合したガスを混合した雰囲気を用いてマグネトロンスパッタにより薄膜を形成し積層する場合もある。また、基板１１の多層反射層１２と反対側の面には、裏面導電膜１５をマグネトロンスパッタにより形成する。
【００１６】
次に、本発明の第２から第５の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、図１で示した反射型マスクブランク１０を用いた反射型マスク１００であって、図２（ａ）はその反射型マスク１００の概略平面図、図２（ｂ）は概略断面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回路パターン部１８の領域の外周部に、吸収層１４、保護層１３及び多層反射層１２をエッチング除去することによって、遮光枠部１７を形成した構造である。さらに遮光枠部１７の底部にはプリズム構造体を有する。このプリズム構造体は、基板１１に設けられた構造であり、基板１１の一部を除去することによって形成された構造となっている。その形状は、反射型マスクの上方より入射するＥＵＶ及びＤＵＶ光が裏面から反射してきた際に、遮光枠部１７から再びマスク外に反射して行かない形状であれば良く、図３に示すように、断面形状がＶ字型（頂角を基板側の最深部に配置した二等辺三角形の断面形状）や楔型（斜辺を基板側に配置した直角三角形の断面形状）等、マスク表面に対して遮光枠部１７の底部が傾斜面となっていれば良い。
【００１７】
プリズム構造体の形状に関しては、図４に示す本発明のプリズム構造体の傾斜角のシミュレーションの例を示す概念図を用いて説明する。ここではＶ字型の遮光枠部１７の底部を作製する場合についてシミュレーションする。
【００１８】
遮光枠部１７の幅を２ｘとすると、多層反射層１２の端部からＶ字型の最深位置までの距離はｘとなる。Ｖ字型構造の傾斜角をａとし、基板１１の屈折率をｎ、厚みをｔとする。基板１１に対し入射角ａで入射した光は基板１１のプリズム構造体により角度ｂで屈折するとする。
【００１９】
マスク上方の垂直方向から入射光１６が遮光枠部１７の底部のプリズム構造体に入射すると、入射光１６はプリズムによって光路が変わり、屈折角度ｂの方向に進む。屈折した点から裏面導電膜１５までの距離Ｄは、式（１）で表される。
【数１】
2013206936.tif 000003
したがって、屈折した光は、屈折した点からｘ方向に、式（２）で表されるｘ１の距離だけ離れたところで、基板１１の裏面で反射され、再び上方に向う。
【数２】
2013206936.tif 000004
この時の反射角は、９０−（ａ−ｂ）（度）となるため、裏面導電膜１５で反射した点から多層反射層１２の端部までの水平方向距離ｘ２は、式（３）となる。
【数３】
2013206936.tif 000005
したがって、ｘ１＋ｘ２≧ｘとなるようにプリズム構造体の傾斜角度ａを決めれば、裏面からの反射光が再びマスク外部に反射することはない。
【００２０】
例えば、実際の反射型マスクで使用される６インチ石英ガラスにＶ字型プリズム構造体を形成する場合、屈折率はｎ＝１．４８、厚みｔ＝６．３５ｍｍであり、遮光枠部１７の幅２ｘ＝３ｍｍとして、上述の計算式に当てはめると、およそ２２°よりも大きな傾斜のプリズム構造体とすることで、遮光枠部１７の底部に入射した光がマスク外部に反射してくることを防止できる。
【００２１】
また、実際のマスクで使用される６インチ石英ガラスに楔型プリズム構造体を形成する場合、Ｖ字型プリズム構造体と同様に考えれば、ｘ＝３ｍｍとすれば良い為、４８°よりも大きな傾斜のプリズム構造体とすることで、遮光枠部１７の底部に入射した光がマスク外部に反射してくることを防止できる。
【００２２】
プリズム構造体の形成方法としては、所望する構造に合わせて、適宜公知の加工手法を選択することができる。例えば、公知のリソグラフィ技術及び公知のエッチング技術を用いる手法、または公知の微細機械加工方法などを用いることができる。
【００２３】
次に本発明の反射型マスクの製造方法を図５乃至図６に示す。ここで、図５は工程のステップを示し、図６は各工程での加工状態の概略断面図を示す。
まず、図１の反射型マスクブランクを用意し、吸収層１４に回路パターン部１８と遮光枠部１７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のレジスト２１を、吸収層１４の表面に２００ｎｍの膜厚で塗布（Ｓ１）し、所定の回路パターン部１８と遮光枠部１７を電子線描画装置により描画する（Ｓ２）。その後、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２１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）を行った後、不要となったレジスト２１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）を行う工程を経ることにより、回路パターン部１８と遮光枠部１７が形成される。
【００２４】
次に、遮光枠部１７の保護層１３と多層反射層１２の部分を形成する工程を説明する。まず、上記のマスクに紫外線または電子線に反応を示すレジスト２１を塗布する（Ｓ８）。この後、遮光枠部１７を露光または電子線で描画する（Ｓ９）。前記同様、現像（Ｓ１０）、エッチング（Ｓ１１）、レジストの除去（Ｓ１２）、洗浄（Ｓ１３）、乾燥（Ｓ１４）を行い、遮光枠部１７を完成する。エッチング工程（Ｓ１１）では、まず、保護層１３のエッチング除去をフッ素系ガスプラズマを用いて行ない、多層反射層１２は保護層１３と同じくフッ素系ガスプラズマもしくは塩素ガス系プラズマを交互に用いる方法でエッチング除去を行ない、遮光枠部１７が形成される。
【００２５】
次に、基板１１の遮光枠部１７にプリズム構造体を形成する工程を説明する。ここでは微細機械加工方法を用いる場合を説明する。上記のマスクに形成された遮光枠部１７の底部を、マシニングセンターやＮＣ研削加工機により研削加工（Ｓ１５）し、所望の形状を形成する。その後、研削加工屑を除去するため、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（Ｓ１６）と、遠心力を利用したスピン乾燥（Ｓ１７）を行う。
【００２６】
以上の工程により、反射型マスク１００が完成する。
本発明によれば、遮光枠部１７の底部はプリズム構造体を有し、ＥＵＶ及びアウトオブバンド領域の光の光路を曲げることができるため、結果として露光光が遮光枠部１７から反射される、余計な反射光を除去することができるため、ウェハ上にあるチップの境界領域における多重露光を防止することが可能となる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の反射型マスクの製造方法の実施例を説明する。
図１に本実施例で使用した反射型マスクブランク１０ａ、１０ｂを示した。この反射型マスクブランクは、基板１１の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏとＳｉの４０ペアの多層反射層１２が、その上に２．５ｎｍ厚のＲｕの保護層１３が、更にその上に７０ｎｍ厚のタンタルシリサイドからなる吸収層１４ａまたは１４ｂが順次形成されている。
【００２８】
本反射型マスクブランク１０ａと１０ｂに対し、ポジ型化学増幅型のレジスト２１（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、電子線描画機（ＪＢＸ３０４０：日本電子社製）によって描画した後、１１０℃、１０分のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）およびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）により、前記レジスト部分にレジストパターンを形成した。
【００２９】
次いで、ドライエッチング装置（ＳＬＲ、伯東社製）を用いて、ＣＦ４プラズマとＣｌ２プラズマにより、吸収層１４ａおよび１４ｂをエッチングし、レジスト剥離、洗浄、乾燥することで、図２に示した回路パターン部１８を有する反射型マスク１００を作製した。回路パターン部１８は、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースのパターンをマスク中心に配置したものである。パターン領域の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍとした。
【００３０】
次いで、上記の回路パターン部１８を有する反射型マスク１００の遮光枠部１７を形成する工程を行った。反射型マスク１００にｉ線レジスト２２を５００ｎｍの膜厚で塗布し、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）により描画、現像を行うことにより、後に遮光枠部１７を抜いたレジストパターンを形成した。このときレジストパターンの開口幅は５ｍｍとし、マスク中心部に１０ｃｍ×１０ｃｍの回路パターン部１８の外周端から３ｍｍの距離に配置した。
【００３１】
次いで、ドライエッチング装置（ＳＬＲ、伯東社製）を用いてＣＨＦ３プラズマ（ドライエッチング装置内の圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー５００Ｗ、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）パワー２０００Ｗ、ＣＨＦ３：流量２０ｓｃｃｍ、処理時間６分により、上記レジストの開口部の吸収層１４と多層反射層１２を異方性ドライエッチングでエッチング除去し、レジスト剥離、洗浄、乾燥し、遮光枠部１７に相当する部分を形成した。
【００３２】
次いで、遮光枠部１７の底部にプリズム構造体を形成する工程を行った。反射型マスク１００の遮光枠部１７の底部をＮＣ研削加工機により研削し、断面形状がＶ字型形状となるプリズム構造体を形成した。また、この時のプリズム構造体の傾斜角は２５°とした。次いで、加工屑を除去するために洗浄、乾燥することで、反射型マスク１００を完成した。
【符号の説明】
【００３３】
１０    反射型マスクブランク
１１    基板
１２    多層反射層
１３    保護層
１４ａ  吸収層（単層）
１４ｂ  吸収層（積層）
１５    裏面導電膜
１６    入射光
１７    遮光枠部
１８    回路パターン部
２１    レジスト
２２    ｉ線レジスト
１００  反射型マスク
【図１】
2013206936.tif 000006
【図２】
2013206936.tif 000007
【図３】
2013206936.tif 000008
【図４】
2013206936.tif 000009
【図５】
2013206936.tif 000010
【図６】
2013206936.tif 000011
【図７】
2013206936.tif 000012