曝光装置用的反射镜、曝光装置用的反射型掩模、曝光装置以及图案形成方法制造方法及图纸

一种曝光装置用的反射镜、曝光装置用的反射型掩模、曝光装置以及图案形成方法。所述曝光装置具备，反射型掩模（２０）和第一反射镜（３０ａ）、第二反射镜（３０ｂ）、第三反射镜（３０ｃ）以及第四反射镜（３０ｄ）。反射型掩模（２０）具有，选择性地形成在掩模基板上且反射极紫外线的反射层、形成在反射层的上面且吸收极紫外线的极紫外线吸收层、以及形成在反射层上的至少是没有形成极紫外线吸收层的区域的红外线吸收层。反射镜具有形成在镜面基板上并反射极紫外线的反射层和形成在反射层上并吸收红外线的吸收层。根据本发明专利技术，向抗蚀膜选择性地照射极紫外线之后，通过显影而得到的抗蚀图的形状不会劣化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体装置的制造过程中使用的曝光装置、该曝光装置中的反射镜和反射型掩模、以及图案形成方法。
技术介绍
随着半导体集成电路的高度集成化和半导体元件的小型化，要求刻蚀技术的快速发展。目前，在平版印刷技术中，以汞灯、KrF受激准分子激光器或ArF受激准分子激光器等作为曝光用光进行图案的形成。并且，为了形成图案宽度为0.1μm以下特别是70nm以下的微细的图案，正在探讨波长比所述曝光用光更短的F2激光(波长157nm区域)等真空紫外线或极紫外线(EUV波长1nm～30nm区域)的应用，以及电子射线(EB)投射曝光等的EB的应用。在这些曝光用光中，因极紫外线有可望形成图案宽度为50nm以下的图案，所以特别有发展前景。下面，参照图4来说明例如记载于H.Kinoshita et al.，“Recent advanceof three-aspherical-mirror system for EUVL”，Proc.SPIE，vol.3997，70(2000).中的极紫外线曝光装置(EUV曝光装置)的整体结构。如图4所示，由激光等离子体或SOR等EUV光源10射出的EUV在反射型掩模20被选择性反射之后，依次经第一反射镜30a、第二反射镜30b、第三反射镜30c和第四反射镜30d的反射，最后照射到形成在半导体晶片40上的抗蚀膜。下面，参照图5(a)～(d)说明使用所述的EUV曝光装置进行的以往的图案形成方法。首先，准备具有以下组成的化学增幅型抗蚀剂材料。聚((对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯)-(羟基苯乙烯))(其中，对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯∶羟基苯乙烯＝40mol％∶60mol％)(基本树脂)……………………………………………………………………… 4.0g三苯基锍九氟丁烷磺酸(酸发生剂)……………………………………0.12g丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂)……………………………………………20g然后，如图5(a)所示，在基板1上涂布上述的化学增幅型抗蚀剂材料，形成膜厚为0.15μm的抗蚀膜2。接着，如图5(b)所示，对抗蚀膜2照射从数值孔径NA0.10的EUV曝光装置射出后由反射型掩模反射而来的极紫外线(波长13.5nm区域)3，进行图案的曝光。接着，如图5(c)所示，对图案曝光的抗蚀膜2，利用电热板在100℃的温度下加热60秒而进行曝光后的烘焙。这时，由于抗蚀膜2的曝光部2a中，从酸发生剂产生酸，所以变得对碱性显影液可溶，同时因抗蚀膜2的未曝光部2b中不会从酸发生剂产生酸，所以仍难于溶解在碱性显影液中。接着，用2.38wt％的四甲基氢氧化铵显影液(碱性显影液)对预烘焙过的抗蚀膜2进行显影，则如图5(d)所示，可得到由抗蚀膜2的未曝光部2b构成的抗蚀图4。但是，如图5(d)所示，抗蚀图4的图案形状变差，同时图案尺寸大致为72nm，大致比掩模尺寸(90nm)缩小了20％。如果使用图案形状差的抗蚀图4作为掩模对被蚀刻膜进行蚀刻，则所得到的图案的形状变差，从而成为半导体元件的制造工序中的一个大问题。
技术实现思路
鉴于以上，本专利技术的目的在于不使对抗蚀膜选择性地照射极紫外线之后进行显影而得到的抗蚀图案的形状变差。为了达到所述目的，本专利技术人等对抗蚀图形状变差的原因进行各种研究的结果，得到了以下见解。即，向抗蚀膜照射的曝光光中包含有极紫外线以外的光，具体地包含有红外光，并且该红外光在抗蚀膜的曝光部局部地被热吸收。从而局部地热吸收红外光的抗蚀膜发生变形，使抗蚀膜的尺寸控制性下降。下面，详细说明局部热吸收红外光的抗蚀膜的尺寸控制性下降的机理。由入射到抗蚀膜2的曝光部2a的红外光所产生的高热将瞬间地传递到抗蚀膜2的未曝光部2b，所以在未曝光部2b，基本聚合物达到软化点以上的温度。因此认为，由显影后的未曝光部2b构成的抗蚀图4产生变形，使图案尺寸控制性下降。另外，在抗蚀膜2的曝光部2a，按照通常方式进行基础聚合物和极紫外线3之间的反应，难以受到由红外光带来的热的影响，所以显影后以通常方式被除去。另外，关于从EUV光源1射出的EUV中所含有的红外光被抗蚀膜2的未曝光部2b吸收的现象，也已公开在H.Meiling et al.，“EXTATIC，ASML’s alpha-tool development for EUVL“Proc.SPIE，vol.4688，52(2002).”。本专利技术人等发现了，由显影后的抗蚀膜的未曝光部所构成的抗蚀图的变形是由抗蚀膜曝光部的局部所吸收的高温热量而引起的。本专利技术是鉴于上述的见解而完成的，下面具体说明如下。本专利技术的曝光装置用的反射镜具备形成在镜面基板上且由钼和硅的多层膜构成的、反射极紫外线的反射层和形成在反射层的上面且由吸收紫外线的化合物构成的吸收层。根据本专利技术的曝光装置用的反射镜，由于在反射层的上面形成有由吸收紫外线的化合物构成的吸收层，所以包含在由极紫外线构成的曝光光中的红外光在由反射镜反射时被吸收层吸收，从而照射抗蚀膜的曝光光中所含有的红外线将减弱。因此，抗蚀膜的局部吸收热量的情况得到缓解，从而由抗蚀膜的显影而得到的抗蚀图的形状不会变差。在本专利技术的曝光装置用的反射镜中，作为化合物优选的是酞菁。由于酞菁的红外线吸收性良好，所以照射在抗蚀膜上的曝光光中几乎不含红外线，从而能够可靠地防止抗蚀膜局部吸收热的情形，且能够可靠地防止抗蚀图的形状劣化。另外，由于酞菁几乎不吸收极紫外线，所以照射在抗蚀膜上的极紫外线不会减弱，从而所得抗蚀图的感度和析像度几乎不会劣化。并且，酞菁在被照射极紫外线的高真空气氛中也非常稳定。这时，作为酞菁，可以使用铜酞菁、一氧化钛酞菁、钛酞菁、氢酞菁、铝酞菁、铁酞菁、钴酞菁、锡酞菁、氟化铜酞菁、氯化铜酞菁、溴化铜酞菁或碘化铜酞菁等。在本专利技术的曝光装置用的反射镜中，作为化合物优选的是花青苷系、方鎓(squalilium)系、甲亚胺系、咕吨系、氧杂菁系、偶氮系、蒽醌系、三苯甲烷系、、吩噻嗪系或吩噁噻系。在本专利技术的曝光装置用的反射镜中，优选的是，化合物由溅射法、真空蒸镀法或离子电镀法成膜。这时，作为溅射法，可以举出磁控管法、反应性溅射法、2极法、离子束法、对置靶法、ECR法、3极法或同轴型溅射法。作为真空蒸镀法，可以例举分子束外延法、反应性真空蒸镀法、电子束法、激光法、电弧法、电阻加热法或高频加热法；作为离子电镀法，可以例举反应性离子电镀法、离子束法或空心阴极法。本专利技术的曝光装置用的反射型掩模具备形成在掩模基板上且由钼和硅的多层膜构成的反射极紫外线的反射层、选择性地形成在反射层的上面且吸收极紫外线的极紫外线吸收层、以及形成在反射层上的至少是没有形成极紫外线吸收层的区域且由吸收红外线的化合物构成的红外线吸收层。根据本专利技术的曝光装置用的反射型掩模，由于在反射层上的至少是没有形成极紫外线吸收层的区域上形成有由吸收红外线的化合物构成的红外线吸收层，所以由极紫外线构成的曝光光中所含有的红外光在被反射型掩模反射时被红外线吸收层所吸收，从而照射在抗蚀膜上的曝光光中所含有的红外线减弱。因此，抗蚀膜的局部吸收热量的情况得到缓解，从而由抗蚀膜的显影而得到的抗蚀图的形状不会变差。在本专利技术的曝光装置用的反射型掩模中，作为化合物优选的是酞菁。如上所述，由于酞菁的红外线吸收性良好，同时又几乎不吸收极紫外线，所以能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光装置用的反射镜，其特征在于具备形成在镜面基板上且由钼和硅的多层膜构成的、反射极紫外线的反射层和形成在所述反射层的上面且由吸收红外线的化合物构成的吸收层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：远藤政孝，笹子胜，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]