JPH0727198B2 - 多層膜反射型マスク - Google Patents
多層膜反射型マスクInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リソグラフィーに用いられる軟Ｘ線・真空紫
外線露光用の多層膜反射型マスクに関するものである。
外線露光用の多層膜反射型マスクに関するものである。
従来、Ｘ線露光用反射型マスクのＸ線反射部としては単
結晶板が用いられていた（特願昭52−54126）。しかし
このＸ線露光用反射型マスクは、単結晶のBragg回折を
利用するため、Ｘ線入射を斜入射としなくてはならなか
った。その結果マスク面積が非常に大きくなり、また大
きいゆえに平面性よく均一に作製するのが困難である等
の問題が生じていた。
結晶板が用いられていた（特願昭52−54126）。しかし
このＸ線露光用反射型マスクは、単結晶のBragg回折を
利用するため、Ｘ線入射を斜入射としなくてはならなか
った。その結果マスク面積が非常に大きくなり、また大
きいゆえに平面性よく均一に作製するのが困難である等
の問題が生じていた。
本発明は、上述従来例の問題点に鑑み、軟Ｘ線・真空紫
外線に対し正入射で用いることができ、従来よりも小型
の軟Ｘ線・真空紫外線用多層膜反射型マスクを提供する
ことを目的とする。また吸収体を低熱膨張率及び高熱伝
導性とすることによって低歪の多層膜反射型マスクを提
供することを目的とする。
外線に対し正入射で用いることができ、従来よりも小型
の軟Ｘ線・真空紫外線用多層膜反射型マスクを提供する
ことを目的とする。また吸収体を低熱膨張率及び高熱伝
導性とすることによって低歪の多層膜反射型マスクを提
供することを目的とする。
本発明の上記目的は、軟Ｘ軸・真空紫外線を反射する反
射鏡の上に軟Ｘ線・真空紫外線を吸収するパターンニン
グされた吸収体を配置した積層体であって、該反射鏡が
光学定数の異なる２種類の層を交互に積層した多層積層
板である軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射型マスク
によって達成される。
射鏡の上に軟Ｘ線・真空紫外線を吸収するパターンニン
グされた吸収体を配置した積層体であって、該反射鏡が
光学定数の異なる２種類の層を交互に積層した多層積層
板である軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射型マスク
によって達成される。
第１図は本発明の軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射
型マスクの一例の模式断面図である。この多層膜反射型
マスクは、図中に示すように平面の基板１上に第１の物
質の層2,4…及び第２の物質の層3,5…が交互に積層され
て反射鏡部分が形成され、その最上層の上に所望の形状
にパターニングされている軟Ｘ線・真空紫外線用の吸収
体Ａが配されている。
型マスクの一例の模式断面図である。この多層膜反射型
マスクは、図中に示すように平面の基板１上に第１の物
質の層2,4…及び第２の物質の層3,5…が交互に積層され
て反射鏡部分が形成され、その最上層の上に所望の形状
にパターニングされている軟Ｘ線・真空紫外線用の吸収
体Ａが配されている。
各々の層の膜厚d1,d2…は10Å以上であり、交互に等し
い膜厚であって（d1＝d3＝…，d2＝d4＝…）も、全ての
膜厚を変えても差しつかえないが、それぞれの層中にお
ける軟Ｘ線・真空紫外線の吸収による振幅の減少および
それぞれの層の界面における反射光の位相の重なりによ
る反射光の強め合いの両者を考慮し、反射鏡全体として
最も高い反射率が得られるような厚さとすることが好ま
しい。各層の厚さは10Åより小さい場合は界面における
２つの物質の拡散の効果により、反射鏡として高い反射
率が得られず好ましくない。層数を増加させればさせる
ほど反射率は上昇するが、その一方で製作上の困難さが
発生してくる。そのため積層数は200層以内が好ましく
用いられる。
い膜厚であって（d1＝d3＝…，d2＝d4＝…）も、全ての
膜厚を変えても差しつかえないが、それぞれの層中にお
ける軟Ｘ線・真空紫外線の吸収による振幅の減少および
それぞれの層の界面における反射光の位相の重なりによ
る反射光の強め合いの両者を考慮し、反射鏡全体として
最も高い反射率が得られるような厚さとすることが好ま
しい。各層の厚さは10Åより小さい場合は界面における
２つの物質の拡散の効果により、反射鏡として高い反射
率が得られず好ましくない。層数を増加させればさせる
ほど反射率は上昇するが、その一方で製作上の困難さが
発生してくる。そのため積層数は200層以内が好ましく
用いられる。
吸収体は、軟Ｘ線・真空紫外線を吸収し、高熱伝導性、
低熱膨張性ならばどのようなものでもよいが、具体的に
は線膨張率が５×10-5/deg以下であり、熱伝導率が0.1J
/cm・ｓ・deg以上であるものがよい。それより大きな線
膨張率、熱伝導率である場合は、吸収体と多層構造の反
射鏡とがずれたり剥離したりする問題が発生しやすい。
このような吸収体をなす物質としては、例えば、金、タ
ンタル、タングステンなどの金属、ケイ素などの半導
体、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化タンタルなどの絶縁
体が好ましく用いられる。
低熱膨張性ならばどのようなものでもよいが、具体的に
は線膨張率が５×10-5/deg以下であり、熱伝導率が0.1J
/cm・ｓ・deg以上であるものがよい。それより大きな線
膨張率、熱伝導率である場合は、吸収体と多層構造の反
射鏡とがずれたり剥離したりする問題が発生しやすい。
このような吸収体をなす物質としては、例えば、金、タ
ンタル、タングステンなどの金属、ケイ素などの半導
体、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化タンタルなどの絶縁
体が好ましく用いられる。
以下に本発明の実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
する。
する。
実施例１ 第２図（ａ）に示す様に、基板１として面粗さがrms値
で10Å以下になるように研磨されたケイ素単結晶板を用
い、第１の層2,4…をなす物質としてルテニウム（R
u）、第２の層3,5…をなす物質として炭化ケイ素（Si
C）を用い、１×10-6Pa以下の超高真空に到達後、アル
ゴン圧力を５×10-1Paに保ち、スパッタ蒸着法により膜
厚をそれぞれ29.8Å、33.9Åとして41層（Ru層21層、Si
C:20層）積層し、更にその上に保護膜Ｂとして炭素
（Ｃ）を10Å積層し多層積層板を得た。この場合、第１
の層が屈折率の実数部分が小であり第２の層が屈折率の
実数部分が大である。
で10Å以下になるように研磨されたケイ素単結晶板を用
い、第１の層2,4…をなす物質としてルテニウム（R
u）、第２の層3,5…をなす物質として炭化ケイ素（Si
C）を用い、１×10-6Pa以下の超高真空に到達後、アル
ゴン圧力を５×10-1Paに保ち、スパッタ蒸着法により膜
厚をそれぞれ29.8Å、33.9Åとして41層（Ru層21層、Si
C:20層）積層し、更にその上に保護膜Ｂとして炭素
（Ｃ）を10Å積層し多層積層板を得た。この場合、第１
の層が屈折率の実数部分が小であり第２の層が屈折率の
実数部分が大である。
次に第２図（ｂ）に示すように、この多層積層板上にレ
ジストとしてのPMMAの層を、0.5μｍ厚に形成し、EB描
画により1.75μｍライン＆スペースのパターニングを行
い、このPMMAよりなるパターン状レジストＣ上に軟Ｘ線
吸収体である金（線膨張率1.42×10-5/deg、熱伝導率3.
16J/cm.S.deg）をEB蒸着により0.1μｍ厚形成した。次
にPMMAをハクリし、多層膜上に金パターンＡを得た（第
２図（ｃ））。
ジストとしてのPMMAの層を、0.5μｍ厚に形成し、EB描
画により1.75μｍライン＆スペースのパターニングを行
い、このPMMAよりなるパターン状レジストＣ上に軟Ｘ線
吸収体である金（線膨張率1.42×10-5/deg、熱伝導率3.
16J/cm.S.deg）をEB蒸着により0.1μｍ厚形成した。次
にPMMAをハクリし、多層膜上に金パターンＡを得た（第
２図（ｃ））。
次に作成した多層膜反射型マスクを用いて軟Ｘ線露光を
行った。
行った。
第３図は投影光学系の光路図で、図中の軟Ｘ線反射ミラ
ーM1,M2,M3はそれぞれ凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、
Ｗは露光基板を示している。Ｍ0は上記多層膜反射型マ
スクである。図中にその位置を示す。発散Ｘ線源から発
生しマスクＭ0に対して1.7°の角度（正入射）で入射し
た軟Ｘ線はマスクＭ0の反射部を介して投影光学系に入
り、凹面鏡M1、凸面鏡M2、凹面鏡M3の順に反射し、マス
クＭ0の像を露光基板Ｗ上に結像する。本投影光学系の
仕様は投影倍率1/5、有効Ｆナンバーが13、像面サイズ
が28×14mm2、像高が20〜37mm、解像力が0.35μｍであ
る。
ーM1,M2,M3はそれぞれ凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、
Ｗは露光基板を示している。Ｍ0は上記多層膜反射型マ
スクである。図中にその位置を示す。発散Ｘ線源から発
生しマスクＭ0に対して1.7°の角度（正入射）で入射し
た軟Ｘ線はマスクＭ0の反射部を介して投影光学系に入
り、凹面鏡M1、凸面鏡M2、凹面鏡M3の順に反射し、マス
クＭ0の像を露光基板Ｗ上に結像する。本投影光学系の
仕様は投影倍率1/5、有効Ｆナンバーが13、像面サイズ
が28×14mm2、像高が20〜37mm、解像力が0.35μｍであ
る。
光源には124Åの軟Ｘ線を用い、露光基板ＷにはPMMA 1
μｍを塗布した。軟Ｘ線を発生させ、投影露光系によ
り、露光基板Ｗ上のPMMAレジストを露光し現像を行った
ところ、0.35μｍライン＆スペースが解像した。
μｍを塗布した。軟Ｘ線を発生させ、投影露光系によ
り、露光基板Ｗ上のPMMAレジストを露光し現像を行った
ところ、0.35μｍライン＆スペースが解像した。
実施例２ 実施例１と同様に研摩されたケイ素単結晶板１上に、第
１の層2,4…をなす物質として窒化タンタル（TaN）、第
２の層3,5…をなす物質としてケイ素（Si）を用い、１
×10-6Pa以下の超高真空に到達後、アルゴン圧力を５×
10-1Paに保ち、スパッタ蒸着法により膜厚をそれぞれ2
0.3Å、40.6Åとして、41層（TaN:21層、Si:20層）積層
し、更にその上に保護膜Ｂとして炭素（Ｃ）を10Å積層
した。この場合、第１の層が屈折率の実数部分が小であ
り第２の層が屈折率の実数部分が大である。
１の層2,4…をなす物質として窒化タンタル（TaN）、第
２の層3,5…をなす物質としてケイ素（Si）を用い、１
×10-6Pa以下の超高真空に到達後、アルゴン圧力を５×
10-1Paに保ち、スパッタ蒸着法により膜厚をそれぞれ2
0.3Å、40.6Åとして、41層（TaN:21層、Si:20層）積層
し、更にその上に保護膜Ｂとして炭素（Ｃ）を10Å積層
した。この場合、第１の層が屈折率の実数部分が小であ
り第２の層が屈折率の実数部分が大である。
次に得られた多層積層板上にPMMA0.5μｍを形成しEB描
画によりパターニングを行った。このPMMAパターン上に
軟Ｘ線吸収体であるタンタル（Ta）（線膨張率6.3×10
-6/deg、熱伝導率0.575J/cm.s.deg）をEB蒸着により0.1
μｍ厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜上にタンタ
ルパターンＡを得た。
画によりパターニングを行った。このPMMAパターン上に
軟Ｘ線吸収体であるタンタル（Ta）（線膨張率6.3×10
-6/deg、熱伝導率0.575J/cm.s.deg）をEB蒸着により0.1
μｍ厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜上にタンタ
ルパターンＡを得た。
ここで作製したマスクを用いて、実施例１で示した縮小
光学系により露出基板Ｗ上のPMMAを露光した。その結
果、0.35μｍラインアンドスペースが解像した。
光学系により露出基板Ｗ上のPMMAを露光した。その結
果、0.35μｍラインアンドスペースが解像した。
実施例３ 実施例１と同様に研摩されたケイ素単結晶板上に、第１
の層2,4…をなす物質としてパラジウム（Pd）、第２の
層3,5…をなす物質としてケイ素（Si）を用い、１×10
-6Pa以下の超高真空中においてEB蒸着法により、膜厚を
それぞれ21.1Å、40.3Åとして、41層（Pd:21層、Si:20
層）積層し、更にその上に保護膜として炭素（Ｃ）を10
Å積層した。この場合、第１の層が屈折率の実数部分が
小であり第２の層が屈折率の実数部分が大である。
の層2,4…をなす物質としてパラジウム（Pd）、第２の
層3,5…をなす物質としてケイ素（Si）を用い、１×10
-6Pa以下の超高真空中においてEB蒸着法により、膜厚を
それぞれ21.1Å、40.3Åとして、41層（Pd:21層、Si:20
層）積層し、更にその上に保護膜として炭素（Ｃ）を10
Å積層した。この場合、第１の層が屈折率の実数部分が
小であり第２の層が屈折率の実数部分が大である。
次に得られた多層積層板上にPMMA0.5μｍを形成しEB描
画によりパターニングを行った。このPMMAパターン上に
軟Ｘ線吸収体であるケイ素（Si）（線膨張率2.6×10-6/
deg、熱伝導率1.49J/cm.s.deg）をEB蒸着により0.1μｍ
厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜上にケイ素パタ
ーンＡを得た。
画によりパターニングを行った。このPMMAパターン上に
軟Ｘ線吸収体であるケイ素（Si）（線膨張率2.6×10-6/
deg、熱伝導率1.49J/cm.s.deg）をEB蒸着により0.1μｍ
厚形成した後、PMMAをハクリし、多層膜上にケイ素パタ
ーンＡを得た。
ここで作製したマスクを用いて、実施例１で示した縮小
光学系により露出基板Ｗ上のPMMAを露光した。その結
果、0.35μｍラインアンドスペースが解像した。
光学系により露出基板Ｗ上のPMMAを露光した。その結
果、0.35μｍラインアンドスペースが解像した。
尚本発明の実施例においては、第３図に示した構成の1/
5倍縮小光学系（0.35μｍ解像）を仮定したが、もちろ
ん他の仕様や構成の露光用光学系を使用してもよい。
5倍縮小光学系（0.35μｍ解像）を仮定したが、もちろ
ん他の仕様や構成の露光用光学系を使用してもよい。
また実施例においては、多層膜の形成においてEB蒸着法
及びスパッタリング法を用いたが、これに限定されるも
のではなく、その他抵抗加熱、CVD、反応性スパッタリ
ング等のさまざまな薄膜を形成する方法を用いることが
できる。また基板としてSi単結晶板を用いたが、それに
限らずガラス、溶融石英、炭化ケイ素等の基板であって
その表面が使用波長に比べて十分になめらかになるよう
に研摩されたものであればよい。
及びスパッタリング法を用いたが、これに限定されるも
のではなく、その他抵抗加熱、CVD、反応性スパッタリ
ング等のさまざまな薄膜を形成する方法を用いることが
できる。また基板としてSi単結晶板を用いたが、それに
限らずガラス、溶融石英、炭化ケイ素等の基板であって
その表面が使用波長に比べて十分になめらかになるよう
に研摩されたものであればよい。
以上説明したように、本発明の多層膜反射型マスクによ
れば、光学定数の異なる２種類の層を交互に積層した多
層膜構造を有する反射層を反射部として用いたため、放
射線の吸収による振幅の減少およびそれぞれの層の界面
における反射光の位相の重なりによる反射光の強め合い
により高い反射率が得られるので、従来の単結晶板のBr
agg回折を利用した反射鏡のように放射線を水平方向か
ら斜入射させる必要が無く、放射線を正入射させること
が可能となる。この結果、高精度で高効率の露光が可能
な反射型マスクを提供することができる。
れば、光学定数の異なる２種類の層を交互に積層した多
層膜構造を有する反射層を反射部として用いたため、放
射線の吸収による振幅の減少およびそれぞれの層の界面
における反射光の位相の重なりによる反射光の強め合い
により高い反射率が得られるので、従来の単結晶板のBr
agg回折を利用した反射鏡のように放射線を水平方向か
ら斜入射させる必要が無く、放射線を正入射させること
が可能となる。この結果、高精度で高効率の露光が可能
な反射型マスクを提供することができる。
第１図は本発明の軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射
型マスクの基本断面図である。第２図は本発明の多層膜
反射型マスクの作製工程図である。第３図は本発明の多
層膜反射型マスクを用いた投影光学系の光路図である。 １……Si基板 2,4……第１の物質の層 3,5……第２の物質の層 Ａ……軟Ｘ線・真空紫外線吸収体（金、タンタル、ケイ
素） Ｂ……保護膜 Ｃ……レジスト（PMMA） M0……軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射型マスク M1……凹型Ｘ線ミラー M2……凸型Ｘ線ミラー M3……凹型Ｘ線ミラー Ｗ……露光基板 d1〜d4……各層の厚さ
型マスクの基本断面図である。第２図は本発明の多層膜
反射型マスクの作製工程図である。第３図は本発明の多
層膜反射型マスクを用いた投影光学系の光路図である。 １……Si基板 2,4……第１の物質の層 3,5……第２の物質の層 Ａ……軟Ｘ線・真空紫外線吸収体（金、タンタル、ケイ
素） Ｂ……保護膜 Ｃ……レジスト（PMMA） M0……軟Ｘ線・真空紫外線露光用多層膜反射型マスク M1……凹型Ｘ線ミラー M2……凸型Ｘ線ミラー M3……凹型Ｘ線ミラー Ｗ……露光基板 d1〜d4……各層の厚さ
Claims (3)
- 【請求項１】光学定数の異なる２種類の層を交互に積層
した多層膜構造を有する反射層と、パターンを形成する
軟Ｘ線または真空紫外線を吸収する吸収体とが基板上に
設けられていることを特徴とする多層膜反射型マスク。 - 【請求項２】前記吸収体の線膨張率が５×10-5/deg以下
である特許請求の範囲第１項記載の反射型マスク。 - 【請求項３】前記吸収体の熱伝導率が0.1J/cm・ｓ・deg
以上である特許請求の範囲第１項記載の反射型マスク。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352387A JPH0727198B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 多層膜反射型マスク |
| DE3856054T DE3856054T2 (de) | 1987-02-18 | 1988-02-18 | Reflexionsmaske |
| EP88301367A EP0279670B1 (en) | 1987-02-18 | 1988-02-18 | A reflection type mask |
| US07/633,181 US5052033A (en) | 1987-02-18 | 1990-12-28 | Reflection type mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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