(57)【要約】【課題】パターン転写精度の高い半導体回路の露光方法、および露光装置を提供する。【解決手段】本発明は、ＥＵＶ光を回路パターン領域が形成されている第一の反射型マスクに照射した後、遮光枠領域が形成されている第二の反射型マスクを介して、回路パターン領域と遮光枠領域を投影光学系により半導体基板に転写することから、回路パターン領域と遮光枠領域を分けて異なるマスクに形成するため、遮光枠領域を形成する際に多層反射層の掘り込みによって発生する加工面からのパーティクルが回路パターン領域に付着することを防止できる。本発明の露光装置および露光方法を用いることで、半導体回路の品質低下を抑えることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光が反射光学系を介して第一の反射型マスクに照射され、該第一の反射型マスクに照射された後、第二の反射型マスクを介して、第一の反射型マスクに形成されているマスクパターンと第二の反射型マスクに形成されているマスクパターンを半導体基板に転写することを特徴とする半導体回路の露光方法。
【請求項２】
前記第一の反射型マスクと前記第二の反射型マスクとに形成されているマスクパターンは、少なくとも回路パターン領域を含むパターンがいずれか一方の反射型マスクに形成され、少なくとも遮光枠領域を含むパターンが他方の反射型マスクに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体回路の露光方法。
【請求項３】
ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光を使用した露光方法に用いられる露光装置において、前記ＥＵＶ光が反射光学系を介して、第一の反射型マスクに照射され、該第一の反射型マスクに照射された後、第二の反射型マスクを介して、第一の反射型マスクに形成されているマスクパターンと第二の反射型マスクに形成されているマスクパターンを投影光学系により半導体基板に転写することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記第一の反射型マスクを載置するマスクステージと、前記第二の反射型マスクを載置するマスクステージ、もしくは、半導体基板を載置する半導体基板ステージが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
少なくとも、基板上に、多層反射層，パターニングされた吸収膜が形成されてなる反射型マスクにおいて、
第１の反射型マスクは、吸収膜のパターニングにより回路パターンを規定し、
第２の反射型マスクは、吸収膜を除去してなる回路パターン領域を規定すると共に、前記回路パターン領域の周囲で、吸収膜および多層反射層を枠状に除去してなる遮光枠を規定する構造であり、
第１，第２のマスクが規定するパターンを合成して露光転写するのに用いられる反射型マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体回路の露光方法及び露光装置に関する。特に、極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ；ＥＵＶ）を光源とするＥＵＶリソグラフィを用いた半導体製造に利用される半導体回路の露光方法及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。またＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値である。このため、ＥＵＶリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下、マスクと呼ぶ）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
【０００３】
このような反射型マスクの元となる反射型マスクブランクは、低熱膨張基板の上に露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層と、露光光源波長の吸収層が順次形成されており、更に基板の裏面には露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、前記多層反射層と、吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つＥＵＶマスクもある。反射型マスクブランクから反射型マスクへ加工する際には、ＥＢリソグラフィとエッチング技術により吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく除去し、吸収部と反射部からなる回路パターンを形成する。このように作製された前記反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
【０００４】
反射光学系を用いた露光方法では、マスク面に対して垂直方向から所定角度傾いた入射角（通常６°）で照射されるため、吸収層の膜厚が厚い場合、パターン自身の影が生じてしまい、この影となった部分における反射強度は、影になっていない部分よりも小さいため、コントラストが低下し、転写パターンのエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれが生じてしまう。これはシャドーイングと呼ばれ、反射型マスクの原理的課題の一つである。このようなパターンエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれを防ぐためには、吸収層の膜厚は小さくし、パターンの高さを低くすることが有効であるが、吸収層の膜厚が小さくなると、吸収層における遮光性が低下し、転写コントラストが低下し、転写パターンの精度低下となる。つまり吸収層を薄くし過ぎると転写パターンの精度を保つための必要なコントラストが得られなくなってしまう。従って、吸収層の膜厚は厚すぎても薄すぎても問題になるので、現在は概ね５０〜９０ｎｍの間になっており、ＥＵＶ光の吸収層での反射率は０．５〜２％程度である。
【０００５】
一方、反射型マスクを用いて半導体基板上に転写回路パターンを形成する際、一枚の半導体基板上には複数の回路パターンのチップが形成される。隣接するチップ間において、チップ外周部が重なる領域が存在する場合がある。これはウェハ１枚あたりに取れるチップを出来るだけ増やしたいという生産性向上のために、チップを高密度に配置するためである。この場合、この領域については複数回（最大で４回）に渡り露光（多重露光）されることになる。この転写パターンのチップ外周部はマスク上でも外周部であり、通常、吸収層の部分である。しかしながら、上述したように吸収層上でのＥＵＶ光の反射率は、０．５〜２％程度あるために、多重露光によりチップ外周部が感光してしまう問題があった。このため、マスク上のチップ外周部は通常の吸収層よりもＥＵＶ光の遮光性の高い領域（以下、遮光枠と呼ぶ）の必要性が出てきた。
【０００６】
上述の多重露光はＥＵＶ光だけでは無く、アウトオブバンド(ＯｏＢ：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光も同様に、チップ外周部を感光してしまう問題がある。これらＯｏＢの光はマスクの最表面のＥＵＶ吸収層（主材料はＴａが多い）で反射し、ウェハに照射される。その為、１３．５ｎｍ以外にも様々な波長の光がウェハ上レジストに照射され感光し、チップ境界領域近傍のパターン寸法などに悪影響を及ぼす。
【０００７】
このような問題を解決するために、反射型マスクの吸収層から多層反射層までを掘り込んだ溝を形成することで多層反射層の反射率を低下させることにより、露光光源波長に対する遮光性の高い遮光枠を設けた反射型マスクが提案されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２１２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、多層反射層の掘り込みは材質の異なるＳｉとＭｏの合計８０層を加工する必要があり、ドライエッチング処理を実現させるには非常に複雑な条件が必須となる。
また、この方法では多層反射層を除去することから、多層反射層の加工面からのパーティクル発生は避けられず、パーティクルが回路パターン領域に付着する恐れがあることからマスク品質の低下を招いてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、多層反射層の加工面から発生するパーティクルが回路パターン領域に付着することなく、パターン転写を行なうことが可能である半導体回路の製造方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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は、
ＥＵＶ光による第一の反射型マスクパターン，第二の反射型マスクパターンからの反射パターンを合成して半導体基板に露光転写することを特徴とする半導体回路の露光方法である。
すなわち、本発明による半導体回路の露光方法は、ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光が反射光学系を介して反射光学系を介して第一の反射型マスクに照射され、該第一の反射型マスクに照射された後、第二の反射型マスクを介して、第一の反射型マスクに形成されているマスクパターンと第二の反射型マスクに形成されているマスクパターンを半導体基板に転写する方法であり、回路パターン領域内に回路パターンが規定された側の反射型マスクには、チップ外周部を規定するための多層反射層が掘り込まれて形成されてなる遮光枠は存在しないものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記第一の反射型マスクと前記第二の反射型マスクとに形成されているマスクパターンは、少なくとも回路パターン領域を含むパターンがいずれか一方の反射型マスクに形成され、少なくとも遮光枠領域を含むパターンが他方の反射型マスクに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体回路の露光方法である。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光を使用した露光方法に用いられる露光装置において、前記ＥＵＶ光が反射光学系を介して、第一の反射型マスクに照射され、該第一の反射型マスクに照射された後、第二の反射型マスクを介して、第一の反射型マスクに形成されているマスクパターンと第二の反射型マスクに形成されているマスクパターンを投影光学系により半導体基板に転写することを特徴とする露光装置である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記第一の反射型マスクを載置するマスクステージと、前記第二の反射型マスクを載置するマスクステージ、もしくは、半導体基板を載置する半導体基板ステージが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動することを特徴とする露光装置である。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から５に記載の半導体回路の露光方法および露光装置に用いられる反射型マスクである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、回路パターン領域が形成されている第一の反射型マスクにＥＵＶ光を照射した後、遮光枠領域が形成されている第二の反射型マスクを介して、回路パターン領域と遮光枠領域を投影光学系により半導体基板に転写することから、回路パターン領域と遮光枠領域を分けて異なるマスクに形成するため、遮光枠領域を形成する際に多層反射層の掘り込みによって発生する加工面からのパーティクルが回路パターン領域に付着することを防止できる。そして、本発明の露光方法および露光装置を用いることで、半導体回路の品質低下を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の露光装置の一例を示す構成図。
【図２】本発明の露光装置に用いる第一の反射型マスクの一例。
【図３】本発明の露光装置に用いる第二の反射型マスクの一例。
【図４】実施例で使用する第一の反射型マスク。
【図５】実施例で使用する第一の反射型マスクの作製工程。
【図６】実施例で使用する第二の反射型マスク。
【図７】実施例で使用する第二の反射型マスクの作製工程。
【図８】実施例で使用する反射型マスク。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の露光装置の一例の構成について説明する。
図１は、露光装置の構成図を示す。露光装置は、波長１３．５ｎｍを有するＥＵＶ光を露光光として供給する光源１と、反射光学系６と、第一の反射型マスク４を載置するためのマスクステージ２と、第二の反射型マスク５を載置するためのマスクステージ２と、反射型投影光学系９と、半導体基板１２を載置するための半導体基板ステージ１３と、光学系を収容するハウジング１５などで構成される。反射光学系および第一の反射型マスク、第二の反射型マスクの順列と位置は任意である。
【００１９】
光源１から半導体基板１２に至る光路は、ＥＵＶ光の吸収が可能な限り低くなるように、真空排気されており、これにより汚染から保護されている。
【００２０】
第一の反射型マスク４と第二の反射型マスク５を載置するマスクステージ２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能なように支持されている。半導体基板１２を載置する半導体基板ステージ１３も、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能なように支持されている。
【００２１】
反射光学系は、低熱膨張ガラス等の基板の表面に、例えば、Ｍｏ／Ｓｉを交互に積層した多層膜がコーティングされた複数の多層膜ミラーで構成される。多層膜ミラーの反射面を凹面に形成することにより正の光学パワーを付与でき、逆に、凸面に形成すれば負の光学パワーを付与できる。光学パワーの大きさは、反射面の曲率半径に応じて決定できる。
【００２２】
図２は、本例の露光装置に用いる第一の反射型マスクの一例である。
第一の反射型マスク４は、基板２３と、基板２３上に多層反射層２２と、回路パターン領域２０を形成する吸収膜２１で構成される。基板２３は、石英ガラス、低熱膨張ガラスなどで形成される。
多層反射層２２は、ＥＵＶ光に対して充分な反射率を有するＭｏＳｉ多層膜などで形成される。
吸収膜２１は、ＥＵＶ光を吸収または遮光できる材料などで形成される。例えば、Ｔａ，ＴａＢＮなどがある。
【００２３】
図３は、本例の露光装置に用いる第二の反射型マスクの一例である。
第二の反射型マスク５は、基板３１と、基板３１上に多層反射層５４と、遮光枠領域２７を形成する吸収層２９で構成されている。
基板３１は、石英ガラス、低熱膨張ガラスなどで形成される。
多層反射層５４は、ＥＵＶ光に対して充分な反射率を有するＭｏＳｉ多層膜などで形成される。
吸収層２９は、ＥＵＶ光を吸収または遮光できる材料などで形成される。例えば、Ｔａ，ＴａＢＮなどがある。
【００２４】
次に、露光動作について説明する。
光源１から供給された露光光は反射光学系６で反射して、第一の反射型マスク４に対して斜めに入射する。第一の反射型マスク４を反射した露光光は、別の反射光学系で反射して、第二の反射型マスク５に対して斜めに入射する。
第二の反射型マスク５を反射した露光光は、反射投影光学系９を経由して半導体基板１２に転写される。
【００２５】
ハウジング１５の下面には反射投影光学系から反射された反射光が通過するための開口部７が設けられており、開口部口は可変に設定することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例を説明する。
図４（ａ）に第一の反射型マスクで使用する低熱膨張ガラス基板３２を示す。
裏面に静電チャッキング用の導電膜３３をスパッタリング装置により図４（ｂ）のように形成した。低熱膨張ガラス基板３２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ペア反射層３４を図４（ｃ）のように積層した。続いてＴａＮからなる吸収層３５をスパッタリング装置により形成した（図４（ｄ））。このときの吸収層３５の膜厚は５０ｎｍとした。こうして、第一の反射型マスクに使用する反射型マスクブランク３６を作製した。
【００２７】
図４（ｄ）に示す反射型マスクブランク３６から回路パターン領域３８を形成された第一の反射型マスク３９を作製した（図５（ｂ））。その作製方法を示す。
図５（ａ）に示す吸収層３５上に電子線レジスト３７を塗布した反射型マスクブランク４０を用意し、反射型マスクブランク４０に電子線リソグラフィとドライエッチング、レジスト剥離洗浄を行い、回路パターン領域３８を形成された第一の反射型マスク３９を作製した。電子線リソグラフィには、化学増幅型ポジレジストＦＥＰ１７１（富士フイルムエレクトニクスマテリアルズ製）を用いて、描画機ＪＢＸ９０００（日本電子製）によってドーズ１５μＣ／ｃｍ描画した後に、ＴＭＡＨ２．３８％現像液によりレジストパターンを形成した。吸収層３５のエッチングにはＣｌ２の誘導結合型プラズマを適用した。
【００２８】
図６（ａ）に第二の反射型マスクで使用する低熱膨張ガラス基板４１を示す。
裏面に静電チャッキング用の導電膜４２をスパッタリング装置により図６（ｂ）のように形成した。低熱膨張ガラス基板４１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ペア反射層５３を図６（ｃ）のように積層した。続いて、ＴａＮからなる吸収層４３をスパッタリング装置により形成した（図６（ｄ））。このときの吸収層４３の膜厚は５０ｎｍとした。こうして、第二の反射型マスクに使用する反射型マスクブランク４４が完成した。
【００２９】
図６（ｄ）に示す反射型マスクブランク４４から遮光枠領域４７を形成された第二の反射型マスク４８を作製した（図７（ｂ））。その作製方法を示す。
図７（ａ）に示す吸収層４３上に電子線レジスト４５を塗布した反射型マスクブランク４６を用意し、反射型マスクブランク４６に電子線リソグラフィとドライエッチング、レジスト剥離洗浄を行い、遮光枠領域４７を形成された第二の反射型マスク４８を作製した。電子線リソグラフィには、化学増幅型ポジレジストＦＥＰ１７１（富士フイルムエレクトニクスマテリアルズ製）を用いて、描画機ＪＢＸ９０００（日本電子製）によってドーズ１５μＣ／ｃｍ描画した後に、ＴＭＡＨ２．３８％現像液によりレジストパターンを形成した。吸収層４３のエッチングにはＣｌ２の誘導結合型プラズマを適用した。
【００３０】
図５（ａ）に示す反射型マスクブランク４０を用いて、第一の反射型マスク３９を作製した同じ手順で回路パターン領域５０を形成した（図８（ａ））。形成後、吸収層３５上に電子線レジストを塗布し、電子線リソグラフィとドライエッチング、レジスト剥離洗浄を行い、遮光枠領域５１を形成した反射型マスク４９を作製した（図８（ｂ））。電子線リソグラフィには、化学増幅型ポジレジストＦＥＰ１７１（富士フイルムエレクトニクスマテリアルズ製）を用いて、描画機ＪＢＸ９０００（日本電子製）によってドーズ１５μＣ／ｃｍ描画した後に、ＴＭＡＨ２．３８％現像液によりレジストパターンを形成した。多層反射層３４のエッチングにはＣｌ２の誘導結合型プラズマを適用した。
【００３１】
回路パターン領域３８が形成された第一の反射型マスク３９と遮光枠領域４７が形成された第二の反射型マスク４８の外観検査を実施した。その結果、第一の反射型マスク３９では異物は検出されず、第二の反射型マスク４８では異物が２箇所検出された。また、回路パターン領域５０と遮光枠領域５１が形成された反射型マスク４９の外観検査を実施したところ、異物が２０箇所検出された。よって、回路パターン領域と遮光枠領域を同一マスクで形成しないことにより、遮光枠領域を形成する際に多層反射層の掘り込みによって発生する加工面からのパーティクルが回路パターン領域に付着することを防止できた。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・光源
２、３・・・マスクステージ
４、１６、１９、３９・・・第一の反射型マスク
５、２４、２８、４８・・・第二の反射型マスク
６・・・反射光学系
７・・・開口部
８、９、１０、１１・・・反射投影光学系
１２・・・半導体基板
１３・・・半導体基板ステージ
１４・・・ＥＵＶ光
１５・・・ハウジング
１７、２１、２６、２９、３５、４３・・・吸収層
１８、２０、３８、５０・・・回路パターン領域
２２、３４、５２、５３・・・多層反射層
２３、３１・・・基板
２５、２７、４７、５１・・・遮光枠領域
３２、４１・・・低熱膨張ガラス基板
３３、４２・・・導電膜
３６、４０、４４、４６・・・反射型マスクブランク
３７、４５・・・電子線レジスト
４９・・・反射型マスク
【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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