TW202141164A - 反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法 - Google Patents

反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種反射型光罩基底，能夠提供滿足相位偏移膜之光學特性並能進而降低結晶性(能夠進而微晶化或非晶化)之相位偏移膜。 該反射型光罩基底之特徵在於，於基板之主表面上依序具備多層反射膜及圖案形成用之薄膜，薄膜係由以含釕層構成之單層構造、或包含含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧，藉由X射線繞射法之In-Plane測定對含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。

Description

反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法
本發明係關於一種作為用於製造半導體裝置之製造等中使用之曝光用光罩之原版的反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法。
用於製造半導體裝置之曝光裝置隨著光源波長之逐漸縮短而不斷改進。為了實現更微細之圖案轉印，開發有使用波長為13.5 nm左右之極紫外線(EUV：Extreme Ultra Violet，以下，有時稱為EUV光)之EUV微影。於EUV微影中，因對於EUV光透明之材料較少，故而使用反射型光罩。作為代表性之反射型光罩，有反射型二元光罩及反射型相位偏移光罩(反射型之半色調相位偏移光罩)。反射型二元光罩具有充分吸收EUV光之相對較厚之吸收體圖案。反射型相位偏移光罩具有相對於較薄之吸收體圖案(相位偏移圖案)，其藉由光吸收而減弱EUV光，且產生使來自多層反射膜之反射光以所需角度反轉相位而得之反射光。反射型相位偏移光罩藉由相位偏移效應而獲得較高之轉印光學圖像對比度，故而可進而提高解像度。又，由於反射型相位偏移光罩之吸收體圖案(相位偏移圖案)之膜厚較薄，故而可精度良好地形成微細之相位偏移圖案。
於專利文獻1及2中記載有與此種EUV微影用之反射型光罩及用於製作該反射型光罩之光罩基底相關聯的技術。
於專利文獻1中記載有如下之反射型曝光用光罩，其具備相對於曝光之光為高反射區域之多層反射膜、及吸收上述曝光之光並且相對於上述曝光之光為低反射區域之吸收體圖案。又，於專利文獻1中記載有：來自上述多層反射膜之上述曝光之光之反射光、與來自上述吸收體圖案之上述曝光之光之反射光的相位差為180度±10度以內。進而，於專利文獻1中記載有：作為吸收體圖案，使用有由以Ru為主成分之Ru膜構成之單層構造之吸收體圖案、或者由Ru膜與薄於該Ru膜且以Cr為主成分之Cr膜之積層膜構成的多層構造之吸收體圖案。又，記載有：作為以Ru為主成分之Ru膜之材料，例如使用CrRu合金、及CrRuN合金。
於專利文獻2中記載有如下之半色調型EUV光罩，其具備基板、形成於上述基板上之高反射部、及形成於上述高反射部上且經圖案化之低反射部。又，於專利文獻2中記載有：低反射部係積層有具有Ta(鉭)之第1層、及具有Ru(釕)之第2層之構造。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-29334號公報 [專利文獻2]日本專利第5282507號公報
[發明所欲解決之問題]
圖案越微細、圖案尺寸、圖案位置之精度越高則半導體裝置之電性特性及性能越高，且越能提高積體度及減小晶片大小。因此，EUV微影要求具有較先前更高之高精度及更微細之尺寸之圖案轉印性能。目前，要求支持新一代hp 16 nm(half pitch(半間距) 16 nm)之超微細且高精度之圖案形成。對於此種要求，要求使用EUV光作為曝光之光、進而使用相位偏移效應之反射型相位偏移光罩。
於EUV微影中，使用有根據光透過率之關係而由數個反射鏡形成之投影光學系統。並且，使EUV光傾斜地入射至反射型光罩，由該等複數個反射鏡遮蔽投影光(曝光之光)。目前，主流之入射角度係相對於反射型光罩之基板垂直面呈6度。
於EUV微影中，由於曝光之光係傾斜地入射，故而存在被稱為陰影效應之固有問題。所謂陰影效應，係指因曝光之光傾斜地入射至具有立體構造之吸收體圖案而出現陰影，導致所轉印之圖案之尺寸、位置發生改變的現象。吸收體圖案之立體構造變成壁而於背陰側出現陰影，所轉印之圖案之尺寸、位置發生改變。例如，於所配置之吸收體圖案之方向與傾斜入射光之方向平行及垂直之情形時，兩者之轉印圖案之尺寸與位置產生偏差，從而降低轉印精度。
於反射型相位偏移光罩中，由於對超微細且高精度之圖案形成之要求，而需要減小上述陰影效應。因此，於反射型相位偏移光罩中，要求進而減小吸收體膜(相位偏移膜)之膜厚。然而，相位偏移膜除了具有使曝光之光產生特定之相位差之功能外，亦需兼具以特定之反射率將曝光之光反射之功能。
作為能夠於滿足此種光學特性之同時減小膜厚之材料，研究有Ru單體或含有Ru之材料(以下適當地稱為「Ru系材料」)。相比其他材料，Ru系材料相對於EUV光之折射率n、消光係數k較小，故而作為相位偏移膜時具有較佳之特性。然而，Ru系材料容易變成結晶化之構造，且結晶化時之加工特性變得困難。即，結晶化之Ru系材料之結晶粒子於形成相位偏移圖案時側壁粗糙度容易變大。因此，有形成特定之相位偏移圖案時造成惡劣影響之情形。
因此，本發明之目的係針對具有多層構造之相位偏移膜之反射型光罩基底，提供一種具有能夠於滿足相位偏移膜之光學特性之同時進而降低結晶性(可進而微晶化或者非晶化)之相位偏移膜的反射型光罩基底。
又，本發明之目的係提供一種使用上述反射型光罩基底所製造之反射型光罩、與使用該反射型光罩之半導體裝置之製造方法。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明具有以下之構成。
(構成1) 一種反射型光罩基底，其特徵在於，其係於基板之主表面上依序具備多層反射膜及圖案形成用之薄膜者， 上述薄膜由以含釕層構成之單層構造、或者包含上述含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧， 藉由X射線繞射法之In-Plane測定對上述含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。
(構成2) 如構成1所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，上述含釕層中，氮之含量大於氧之含量。
(構成3) 如構成1或2所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，上述含釕層含有鉻。
(構成4) 如構成1至3中任一構成所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，上述含釕層中含量最多之元素係釕。
(構成5) 如構成1至4中任一構成所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，上述薄膜係由於上述含釕層之上具備含有釕之最上層的多層構造形成。
(構成6) 如構成5所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，上述最上層中含量最多之元素係氧。
(構成7) 如構成1至6中任一構成所記載之反射型光罩基底，其特徵在於，於上述多層反射膜與上述薄膜之間具備保護膜。
(構成8) 一種反射型光罩，其特徵在於，其係於基板之主表面上依序具備多層反射膜及形成有轉印圖案之薄膜者， 上述薄膜係由以含釕層構成之單層構造、或包含上述含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧， 藉由X射線繞射法之In-Plane測定對上述含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、將繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。
(構成9) 如構成8所記載之反射型光罩，其特徵在於，上述含釕層中，氮之含量大於氧之含量。
(構成10) 如構成8或9所記載之反射型光罩，其特徵在於，上述含釕層含有鉻。
(構成11) 如構成8至10中任一構成所記載之反射型光罩，其特徵在於，上述含釕層中含量最多之元素係釕。
(構成12) 如構成8至11中任一構成所記載之反射型光罩，其特徵在於，上述薄膜係由於上述含釕層之上具備含有釕之最上層的多層構造形成。
(構成13) 如構成12所記載之反射型光罩，其特徵在於，上述最上層中含量最多之元素係氧。
(構成14) 如構成8至13中任一構成所記載之反射型光罩，其特徵在於，於上述多層反射膜與上述薄膜之間具備保護膜。
(構成15) 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於具備以下工序，即，使用構成8至14中任一構成所記載之反射型光罩，將轉印圖案曝光並轉印至半導體基板上之抗蝕膜。 [發明之效果]
根據本發明，針對具有相位偏移膜之反射型光罩基底，可提供一種能夠於滿足相位偏移膜之光學特性之同時進而降低結晶性(進而微晶化或非晶化)之相位偏移膜。
又，根據本發明，可提供一種使用上述反射型光罩基底所製造之反射型光罩、與使用該反射型光罩之半導體裝置之製造方法。
以下，對本發明之實施方式進行說明，首先說明獲得本發明之原委。本發明者等人針對包含含有釕之含釕層之相位偏移膜，銳意探究了能夠於滿足對EUV光之光學特性之同時進而降低結晶性的手段。首先，本發明者等人研究了相位偏移膜之含釕層之材料，使釕中含有氮。藉由使含釕層含有氮，能夠減小含釕層中之晶粒大小。但，僅使含釕層含有氮，於含釕層之圖案化時側壁粗糙度依然較大，並不能滿足製作微細圖案所要求之側壁粗糙度。繼而，本發明者等人研究於含釕層中除了含氮外還含氧。藉此，發現可進而減小含釕層中之晶粒大小，能夠減小含釕層之圖案化時之側壁粗糙度。然而，氮及氧於含釕層中係增大折射率n及消光係數k之元素，尤其是相比氮，氧會進一步增大折射率n及消光係數k。因此，由於含釕層中之氧及氮之含量，無法滿足含釕層所要求之折射率n及消光係數k等光學特性。 又，含釕層之折射率n與消光係數k並非僅由含釕層之組成決定。此相位偏移膜之膜密度、結晶狀態等亦為影響折射率n、消光係數k之因素。因此，僅規定含釕層之組成有無法獲得於滿足含釕層所要求之光學特性之同時進而降低結晶性的效果之情形。
因此，本發明者等人進而轉換思路，發現了藉由X射線繞射法之In-Plane測定進行分析而獲得之X射線繞射曲線(以下，有時僅稱為X射線繞射曲線)作為指標。即，本發明者等人發現，藉由X射線繞射法之In-Plane測定進行分析而取得X射線繞射曲線，著眼於繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值、與繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值的關係，當該等關係滿足一定條件時，能夠於滿足含釕層所要求之光學特性之同時進而降低含釕層之結晶性。
於具有Ru(110)面之定向性之含釕膜之X射線繞射曲線中，檢測繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值(峰值)。又，此繞射強度之最大值越大，則該含釕膜之Ru(110)面之定向性變得越大。含釕膜之Ru(110)面之定向性越大則可謂該含釕膜之結晶性越高。另一方面，即便含釕層由相同材料形成，根據測定條件等的不同，X射線繞射曲線之繞射強度之背景也會發生變化。因此，難以將其繞射強度之最大值直接用作含釕膜之結晶性之指標。於含釕膜之X射線繞射曲線之情形時，在繞射角度為55度至65度之範圍內，難以檢測出起因於釕之結晶性之最大值。本發明者等人考慮使用繞射角度為55度至65度之範圍內之繞射強度之各數值之平均值，以降低所測定之X射線繞射曲線之背景之影響。具體而言，注意到可將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值除以繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度的平均，並將所得之數值用作含釕膜中之釕之結晶性之指標。
經過以上之銳意研究之結果，為了解決上述技術問題，本發明之反射型光罩基底之特徵在於，於基板之主表面上依序具備多層反射膜及圖案形成用之薄膜，上述薄膜由以含釕層構成之單層構造、或者包含上述含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧，藉由X射線繞射法之In-Plane測定對上述含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。其次，以下參照圖式對本發明之實施方式進行具體說明。再者，以下之實施方式係將本發明具體化時之一形態，並非將本發明限定於此範圍內。再者，於圖中，對相同或相當之部分附加相同符號，並簡化或省略其說明。
＜反射型光罩基底100之構成及其製造方法＞ 圖1係用於說明本實施方式之反射型光罩基底100之構成的主要部分剖面模式圖。如圖1所示，反射型光罩基底100之構造如下：具有基板1、多層反射膜2、保護膜3、及相位偏移膜(圖案形成用之薄膜)4，且該等依序積層。多層反射膜2形成於第1主面(正側表面)側，以較高之反射率反射作為曝光之光之EUV光。保護膜3係為了保護多層反射膜2而設，由對後述使相位偏移膜4圖案化時使用之蝕刻劑及清洗液具有耐性的材料形成。相位偏移膜4吸收EUV光。又，於基板1之第2主面(背側表面)側形成有靜電吸盤用之導電膜5。
圖2係用於說明本實施方式之反射型光罩基底100之另一構成的主要部分剖面模式圖。與圖1之情形同樣地，圖2所示之反射型光罩基底100具有基板1、多層反射膜2、保護膜3、相位偏移膜4、及導電膜5，且進而具有蝕刻遮罩膜6。
於本說明書中，所謂「於基板1之主表面之上具有多層反射膜2」，除了意指多層反射膜2與基板1之表面接觸而配置之情形以外，亦包含基板1與多層反射膜2之間具有其他膜之情形。關於其他膜亦同樣。例如所謂「於膜A之上具有膜B」，除了意指膜A與膜B直接接觸而配置以外，亦包含膜A與膜B之間具有其他膜之情形。又，於本說明書中，例如所謂「膜A與膜B之表面接觸而配置」，意指膜A與膜B直接接觸地配置，膜A與膜B之間未介置其他膜。
以下，按各層來說明本實施方式。
＜＜基板1＞＞ 為了防止利用EUV光進行曝光時之熱導致相位偏移圖案4a(參照圖3)應變，基板1較佳使用具有0±5 ppb/℃之範圍內之低熱膨脹係數者。作為具有該範圍之低熱膨脹係數之材料，例如可使用SiO2 -TiO2 系玻璃、多成分系玻璃陶瓷等。
自至少獲得圖案轉印精度、位置精度的觀點而言，基板1之形成有轉印圖案(後述之相位偏移圖案4a與此對應)之側之第1主面經表面加工為高平坦度。於EUV曝光之情形時，基板1之形成有轉印圖案之側之主表面(第1主面)之132 mm×132 mm之區域中，平坦度較佳為0.1 μm以下，更佳為0.05 μm以下，尤佳為0.03 μm以下。又，與形成有轉印圖案之側為相反側之第2主面係設置於曝光裝置時被靜電吸附之面，於132 mm×132 mm之區域中，平坦度較佳為0.1 μm以下，更佳為0.05 μm以下，尤佳為0.03 μm以下。再者，反射型光罩基底100之第2主面側之平坦度於142 mm×142 mm之區域中，平坦度較佳為1 μm以下，更佳為0.5 μm以下，尤佳為0.3 μm以下。
又，基板1之表面平滑度之高度亦為極其重要之項目。形成有轉印用相位偏移圖案4a之基板1之第1主面之表面粗糙度以均方根粗糙度(RMS)計較佳為0.1 nm以下。再者，表面平滑度可藉由原子力顯微鏡測定。
進而，為了抑制基板1因形成於其上之膜(多層反射膜2等)之膜應力而產生變形，基板1較佳具有較高之剛性。尤其是，基板1較佳具有65 GPa以上之較高之楊氏模數。
＜＜多層反射膜2＞＞ 多層反射膜2於反射型光罩200中係賦予反射EUV光之功能者，其係由以不同折射率之元素為主成分之各層週期性積層而成的多層膜。
一般而言，作為多層反射膜2，係使用將作為高折射率材料之輕元素或其化合物之薄膜(高折射率層)、與作為低折射率材料之重元素或其化合物之薄膜(低折射率層)交替積層40至60週期左右而成的多層膜。多層膜亦可將自基板1側依序積層高折射率層與低折射率層而得之高折射率層/低折射率層之積層構造作為1週期積層複數個週期而成。又，多層膜亦可將自基板1側依序積層低折射率層與高折射率層而得之低折射率層/高折射率層之積層構造作為1週期積層複數個週期而成。再者，多層反射膜2之最表面之層、即多層反射膜2之與基板1為相反側之表面層較佳為高折射率層。於上述多層膜中，將自基板1依序積層高折射率層與低折射率層而得之高折射率層/低折射率層之積層構造作為1週期積層複數個週期的情形時，最上層為低折射率層。於此情形時，若由低折射率層構成多層反射膜2之最表面則容易被氧化，反射型光罩200之反射率減少。因此，較佳為於最上層之低折射率層上進而形成高折射率層的多層反射膜2。另一方面，於上述多層膜中，將自基板1側依序積層低折射率層與高折射率層而得之低折射率層/高折射率層之積層構造作為1週期積層複數個週期的情形時，最上層為高折射率層，故而可直接使用。
於本實施方式中，作為高折射率層係採用包含矽(Si)之層。作為含Si之材料，除了可使用Si單體外，可使用於Si中包含硼(B)、碳(C)、氮(N)、及氧(O)之Si化合物。藉由使用含Si之層作為高折射率層，可獲得EUV光之反射率優異之EUV微影用反射型光罩200。又，於本實施方式中，較佳使用玻璃基板作為基板1。Si與玻璃基板之密接性亦優異。又，作為低折射率層，可使用選自鉬(Mo)、釕(Ru)、銠(Rh)、及鉑(Pt)之金屬單體、或該等之合金。例如，作為將波長13 nm至14 nm之EUV光反射之多層反射膜2，較佳使用將Mo膜與Si膜交替積層40至60週期左右而成的Mo/Si週期積層膜。再者，亦可藉由矽(Si)形成作為多層反射膜2之最上層之高折射率層。
多層反射膜2之單獨之反射率通常為65%以上，上限通常為73%。再者，多層反射膜2之各構成層之膜厚及週期可根據曝光波長適當地選擇，以滿足黑反射之法則之方式選擇。多層反射膜2中分別存在複數個高折射率層及低折射率層，高折射率層彼此及低折射率層彼此之膜厚亦可不同。又，多層反射膜2之最表面之Si層之膜厚可於不降低反射率之範圍內進行調整。最表面之Si層(高折射率層)之膜厚可為3 nm至10 nm之範圍。
多層反射膜2之形成方法於該技術領域為周知之方法。例如，可藉由離子束濺鍍法形成多層反射膜2之各層。於上述Mo/Si週期多層膜之情形時，例如藉由離子束濺鍍法先使用Si靶材於基板1上形成厚度4 nm左右之Si膜。然後使用Mo靶材形成厚度3 nm左右之Mo膜。將該Si膜/Mo膜作為1週期積層40至60週期，形成多層反射膜2(最表面之層為Si層)。再者，例如於多層反射膜2為60週期之情形時，工序數雖多於40週期，但可提高對EUV光之反射率。又，於形成多層反射膜2時，較佳為藉由自離子源供給氪(Kr)離子粒子並進行離子束濺鍍，從而形成多層反射膜2。
＜＜保護膜3＞＞ 本實施方式之反射型光罩基底100較佳於多層反射膜2與相位偏移膜4之間具備保護膜3。
為了保護多層反射膜2免受後述反射型光罩200之製造工序之乾式蝕刻及清洗影響，可於多層反射膜2之上形成保護膜3，或者接觸多層反射膜2之表面地形成保護膜3。又，保護膜3亦兼具在使用電子束(EB)修正相位偏移圖案4a之黑缺陷時保護多層反射膜2的作用。此處，圖1及圖2中表示保護膜3為1層之情形，但保護膜3亦能設為2層以上之積層構造。保護膜3係由對使相位偏移膜4圖案化時使用之蝕刻劑及清洗液具有耐性的材料形成。藉由於多層反射膜2之上形成保護膜3，可抑制使用具有多層反射膜2及保護膜3之基板1製造反射型光罩200(EUV光罩)時之、對多層反射膜2之表面的損傷。因此，多層反射膜2對EUV光之反射率特性變得良好。
以下，以保護膜3為1層之情形為例進行說明。再者，於保護膜3包含複數層之情形時，在與相位偏移膜4之關係中，保護膜3之最上層(與相位偏移膜4接觸之層)之材料的性質變得重要。又，於本實施方式中，由於相位偏移膜4包含複數層，故而在與保護膜3(之最上層)之關係，相位偏移膜4之最下層(與保護膜3接觸之層、例如當相位偏移膜4包含2層時為下層41)之材料的性質變得重要。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，作為保護膜3之材料，可選擇對用於使保護膜3之上形成之相位偏移膜4圖案化之乾式蝕刻中使用的蝕刻氣體具有耐性之材料。
於與保護膜3之表面接觸之相位偏移膜4之層例如如本實施方式之下層41般，為由包含釕(Ru)之材料(Ru系材料)形成之薄膜的情形時，作為保護膜3之材料，可使用自包含矽(Si)、矽(Si)及氧(O)之材料、包含矽(Si)及氮(N)之材料、包含矽(Si)、氧(O)及氮(N)之材料等矽系材料選擇的材料。
於如本實施方式般，與保護膜3之表面接觸之相位偏移膜4之下層41係由包含釕(Ru)之材料(Ru系材料)形成之薄膜的情形時，作為使相位偏移膜4圖案化時之乾式蝕刻氣體，可使用含氧之氯系氣體。於此情形時，作為保護膜3之材料，較佳選擇包含矽(Si)、矽(Si)及氧(O)之材料、或包含矽(Si)及氮(N)之材料等矽系材料。
該等矽系材料對該等乾式蝕刻氣體具有耐性，氧含量越多則耐性越高。因此，保護膜3之材料較佳為氧化矽(SiOx、1≦x≦2)，更佳為x較大者，尤佳為SiO2 。再者，於相位偏移膜4包含特定之Ru系材料以外之薄膜之層，且與保護膜3之表面接觸之相位偏移膜4之層係Ru系材料以外之薄膜之層的情形時，可根據該材料之蝕刻特性選擇保護膜3之材料。
於EUV微影中，由於對曝光之光透明之物質較少，故而防止異物附著於光罩圖案面之EUV護膜於技術上並不簡單。據此，不使用護膜之無護膜運用變成主流。又，於EUV微影中，會由於EUV曝光而產生於光罩上堆積碳膜、或者氧化膜成長等曝光污染。因此，於將EUV曝光用之反射型光罩200用於製造半導體裝置之階段，每次均需清洗去除光罩上之異物、污染。因此，相比光微影用之透過型光罩，EUV曝光用之反射型光罩200要求極高之光罩清洗耐性。藉由使反射型光罩200具有保護膜3，可提高對清洗液之清洗耐性。
只要能發揮保護多層反射膜2等功能，則保護膜3之膜厚並無特別限制。自EUV光之反射率之觀點而言，保護膜3之膜厚較佳為1.0 nm以上8.0 nm以下，更佳為1.5 nm以上6.0 nm以下。
作為保護膜3之形成方法，可採用與周知之膜形成方法相同之方法，並無特別限制。作為具體例，可列舉濺鍍法及離子束濺鍍法。
＜＜相位偏移膜(薄膜)4＞＞ 於本實施方式之反射型光罩基底100中，在多層反射膜2之上、或形成於多層反射膜2之上的保護膜3之上，形成有使EUV光之相位偏移之相位偏移膜4。如圖1及圖2所示，本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4包含下層41及最上層42。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，設有相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之部分在吸收並減弱EUV光之同時以不對圖案轉印造成惡劣影響的程度反射一部分光。另一方面，於開口部(無相位偏移膜4之部分)，EUV光被多層反射膜2反射(於存在保護膜3之情形時，經由保護膜3而被多層反射膜2反射)。被形成有相位偏移膜4之部分反射之反射光與來自開口部之反射光形成所需之相位差。相位偏移膜4以來自相位偏移膜4之反射光與來自多層反射膜2之反射光之相位差為130度至230度的方式形成。180度左右或220度左右之經反轉之相位差之光彼此於圖案邊緣部相互干涉，藉此投影光學圖像之像對比度提高。隨著像對比度之提高，解像度提昇，曝光量裕度、及焦點裕度等曝光相關之各種裕度增大。
雖亦與圖案、曝光條件有關，但為了獲得相位偏移效應，相位偏移圖案4a對EUV光之相對反射率較佳為2%～40%，更佳為6～35%，進而較佳為15%～35%，尤佳為15%～25%。此處，所謂相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之相對反射率，係指於將無相位偏移圖案4a之部分之多層反射膜2(包括附保護膜3之多層反射膜2)所反射的EUV光設為反射率100%時之、相位偏移圖案4a所反射之EUV光之反射率。再者，於本說明書中，存在將相對反射率僅稱為「反射率」之情形。
雖亦與圖案、曝光條件有關，但為了獲得相位偏移效應，相位偏移膜4(或相位偏移圖案4a)對EUV光之絕對反射率較佳為4%～27%，更佳為10%～17%。
本實施方式之相位偏移膜4包含下層41及最上層42。最上層42於相位偏移膜4之中係位於多層反射膜2之相反側之最表面的層。下層41於相位偏移膜4之中係位於最上層42與多層反射膜2之間的任意場所之層。自能夠簡化成膜工序之方面出發，相位偏移膜4較佳為包含下層41及最上層42之2層。
本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4包含下層41。下層41係由釕(Ru)單體或包含釕(Ru)之材料構成。本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4之下層41之結晶構造較佳為非晶或微晶。具體而言，藉由X射線繞射法之In-Plane測定對下層41進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、將繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg較佳為大於1.0且小於3.0。
I_P1/I_avg為3.0以上，意指繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值I_P1較大。於此情形時，下層41之結晶性變高，不會變成微晶構造。又，I_P1/I_avg為1.0以下，意指I_P1低於背景水準。於此情形時，為使下層41非晶化，可能需要含有相當多的氧。於此情形時，需要大幅增加相位偏移膜4之整體膜厚，故而不佳。再者，自使下層41進而非晶化或微晶化之觀點而言，I_P1/I_avg更佳為2.9以下，進而較佳為2.8以下。
又，於滿足上述繞射強度之條件之基礎上，針對下層41取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、將繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg較佳為1.0以上6.0以下。I_P2/I_avg大於6.0，意指繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值I_P2較大。於此情形時，下層41之結晶性變高，不會變成微晶構造。又，I_P2/I_avg為1.0以下，意指I_P2低於背景水準。於此情形時，為了使下層41非晶化，可能需要含有相當多的氧。於此情形時，必須大幅增加相位偏移膜4之整體膜厚。
又，下層41包含氮及氧。於下層41不含氧而僅含有氮之情形時，下層41難以非晶化或微晶化，並且難以滿足上述I_P1/I_avg之範圍。又，於下層41不含氮而僅含有氧之情形時，下層41可非晶化或微晶化，並且可滿足I_P1/I_avg之範圍。然而，於此情形時，下層41必須含有較多之氧。於此情形時，必須大幅增加相位偏移膜4之整體膜厚。
另一方面，如下所述，下層41係藉由濺鍍法形成。然而，即使所形成之薄膜之組成相同，受形成此薄膜時使用之濺鍍裝置之構成、成膜時之濺鍍室內之氣氛等條件之影響，此薄膜之結晶性仍會發生改變。因此，較佳為，藉由形成下層41時要使用之濺鍍裝置，嘗試形成用於下層41之薄膜，取得該薄膜之X射線繞射曲線，驗證I_P1/I_avg是否處於上述範圍內，從而選擇下層41之成膜條件。
藉由使下層41微晶化或非晶化，能夠減小藉由乾式蝕刻形成圖案時之側壁之線邊緣粗糙度。又，若下層41之結晶性變高，則下層41之表面粗糙度變大。下層41之表面粗糙度會反映至最表層，因此若下層41之表面粗糙度變大，則相位偏移膜4之表面粗糙度變大。若相位偏移膜4之表面粗糙度變大，於藉由光罩基底之缺陷檢查裝置進行缺陷檢查時，誤將不存在缺陷之部分檢測為缺陷之所謂的疑似缺陷會增加。藉由使相位偏移膜4之下層41含有氮及氧，可抑制該疑似缺陷之產生。
藉由使用特定之材料作為本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4之下層41，可獲得相對反射率處於特定範圍之相位偏移圖案4a。藉由使用特定材料作為本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4之下層41之材料，可使相位偏移膜4對EUV光之絕對反射率處於特定範圍。又，本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4可減小用於獲得特定之相位差(來自開口部之多層反射膜2(包括附保護膜3之多層反射膜2)之反射光與來自相位偏移圖案4a之反射光之相位差)的膜厚。因此，於反射型光罩200中，可進而降低因相位偏移圖案4a產生之陰影效應。又，藉由使用自本實施方式之反射型光罩基底100製造之反射型光罩200，可提高製造半導體裝置時之產出量。
下層41中之釕之含量較佳為30原子%以上，更佳為35原子%以上，進而較佳為40原子%以上。又，下層41中之釕之含量較佳為95原子%以下，更佳為90原子%以下，進而較佳為80原子%以下。並且，下層41亦可含有釕(Ru)以外之金屬元素。作為該金屬元素有鉻(Cr)、銥(Ir)等，自蝕刻速率、結晶性之觀點而言尤其以鉻(Cr)為佳。於下層41中含有釕(Ru)以外之金屬元素之情形時，該金屬元素之含量較佳為5原子%以上，更佳為10原子%以上。又，下層41中之釕(Ru)以外之金屬元素之含量較佳為40原子%以下，更佳為30原子%以下。藉由使該金屬元素之含量處於上述組成範圍，可獲得具有特定反射率及相位差之相位偏移膜4之下層41。再者，下層41中含量最多之金屬元素較佳為釕。
下層41較佳為氮含量大於氧含量。於滿足該條件之基礎上，下層41中之氧含量較佳為2原子%以上，更佳為5原子%以上。又，下層41中之氧含量較佳為30原子%以下，更佳為20原子%以下。同樣地，下層41中之氮含量較佳為5原子%以上，更佳為10原子%以上。又，下層41中之氮含量較佳為50原子%以下，更佳為40原子%以下。藉由使氮及氧處於上述組成範圍，容易進一步促進下層41之結晶構造之非晶化或微晶化。
於本說明書中，包含釕(Ru)、氮(N)及氧(O)之下層41之材料有時指RuNO系材料。又，包含釕(Ru)、鉻(Cr)、氮(N)及氧(O)之下層41之材料有時指RuCrNO系材料。再者，由於後述之最上層42之材料亦包含釕(Ru)，故而有時將本實施方式之下層41及最上層42之材料統稱為Ru系材料。
於本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4中，作為含釕層之下層41中之含量最多的元素較佳為釕(Ru)。
Ru對EUV光之折射率n為n＝0.886(消光係數k＝0.017)，適合作為高反射率之相位偏移膜4之材料。因此，藉由使相位偏移膜4之下層41中之含量最多的元素為Ru，可獲得對EUV光之反射率高之相位偏移膜4。
相比先前材料RuTa，於Ru中添加有Cr之二元系之材料的加工特性優異。Ta氧化後難以被氯系氣體及氧氣蝕刻。
相位偏移膜4之下層41之材料(特定之RuNO系材料或RuCrNO系材料)可於不對折射率及消光係數造成較大影響之範圍內包含釕(Ru)、氮(N)、及氧(O)(及鉻(Cr))以外之元素。下層41之材料例如可包含碳(C)或硼(B)等元素。為了實現下層41之穩定化等，可於不對折射率n及消光係數k造成較大影響之範圍內，向下層41之材料中添加碳(C)及硼(B)等。於相位偏移膜4之下層41之材料包含Ru、N、及O(及Cr)、以及該等以外之元素的情形時，上述該等以外之元素之含量較佳為10原子%以下，更佳為5原子%以下。
本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4包含最上層42。最上層42較佳由含有釕(Ru)之材料形成。於藉由乾式蝕刻使相位偏移膜4圖案化時，可使用相同蝕刻氣體。最上層42較佳含有氧。藉由使Ru系化合物含有氧，可使結晶構造進一步非晶化。最上層42亦可含有釕(Ru)以外之金屬元素。作為該金屬元素有鉻(Cr)、銥(Ir)等，自蝕刻速率、結晶性之觀點而言尤其以鉻(Cr)為佳。關於最上層42亦同樣地，結晶構造較佳為非晶或微晶。於最上層42由含有釕(Ru)、鉻(Cr)及氧(O)之材料形成的情形時，釕(Ru)、鉻(Cr)及氧(O)之合計含量較佳為70原子%以上，更佳為80原子%以上，進而較佳為90原子%以上。包含釕(Ru)、鉻(Cr)及氧(O)之最上層42之材料有時指RuCrO系材料。
進一步說明本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4之最上層42之材料。
於本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4中，最上層42中之含量最多的元素較佳為氧(O)。
由於相位偏移膜4之最上層42為反射型光罩200之最表層，故而接觸大氣。由於反射型光罩200之相位偏移膜4之最上層42中之含量最多的元素為氧(O)，故而可抑制因最表層氧化導致之光學特性之變化，從而可抑制反射型光罩200之相位偏移膜4之相位差及反射率之經時變化。
最上層42之釕(Ru)之含量較佳為2原子%以上48原子%以下，更佳為4原子%以上46原子%以下。又，最上層42之鉻(Cr)之含量較佳為2原子%以上48原子%以下，更佳為4原子%以上46原子%以下。進而，最上層42之氧(O)之含量較佳為40原子%以上75原子%以下，更佳為45原子%以上70原子%以下。藉由使Ru、Cr及O處於上述組成範圍，可對EUV光(例如波長13.5 nm之EUV光)及DUV光(例如波長193 nm之DUV光)兩者均具有作為抗反射膜之功能。
藉由使最上層42中之鉻(Cr)之含量(原子%)相對大於下層41，可使最上層42之結晶性進一步微晶化，對去除蝕刻遮罩膜6時之乾式蝕刻等處理的耐性亦得到提高。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，最上層42對波長13.5 nm之光之折射率n較佳為大於下層41對波長13.5 nm之光之折射率n。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，藉由使最上層42對波長13.5 nm之光之折射率n大於下層41對波長13.5 nm之光之折射率n，最上層42可具有作為對波長13.5 nm之EUV光之抗反射膜的功能。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，最上層42對波長13.5 nm之光之折射率n較佳為0.94以下。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，藉由使最上層42對波長13.5 nm之光之折射率n處於特定範圍，可作為對波長13.5 nm之EUV光之抗反射膜而具有更適合的功能。
於本實施方式之反射型光罩基底100中，如以下說明所示，於反射型光罩200之製造中，藉由乾式蝕刻使相位偏移膜4圖案化時，可提高圖案側壁形狀之垂直性。
藉由如本實施方式般，以RuCrO系材料形成相位偏移膜4之最上層42，可降低最上層42對於使用含氧之氯系氣體之乾式蝕刻之蝕刻速率。因此，即使相較RuCrO系材料之最上層42而對多層反射膜2側之層(例如下層41)進行過蝕刻的情形時，亦能抑制最上層42之邊緣出現弧度。
可藉由改變折射率n、消光係數k及膜厚來調整相位偏移膜4之相位差及反射率。相位偏移膜4之膜厚較佳為60 nm以下，更佳為50 nm以下，進而較佳為45 nm以下。相位偏移膜4之膜厚較佳為25 nm以上。再者，於具有保護膜3之情形時，亦能考慮保護膜3之折射率n、消光係數k及膜厚來調整相位偏移膜4之相位差及反射率。
構成上述特定材料之相位偏移膜4之薄膜(例如下層41及最上層42)可藉由DC濺鍍法及RF濺鍍法等濺鍍法、使用氧氣等之反應性濺鍍法等周知之方法形成。靶材可使用Ru與Cr之合金靶材。又，構成相位偏移膜4之薄膜可藉由使用Ru靶材及Cr靶材之共濺鍍而形成。
相位偏移膜4可為進而包含下層41及最上層42以外之層之多層膜。例如，相位偏移膜4可於下層41與保護膜3之間進而包含用於提高與保護膜3之蝕刻選擇性之層。又，相位偏移膜4可於最上層42與下層41之間進而包含用於提高光學特性之層。再者，自生產性之方面而言，相位偏移膜4之層數不宜過多。因此，本實施方式之相位偏移膜4較佳為包含下層41及最上層42之2層。但，本發明之相位偏移膜4至少包含下層41即可，亦可使用構成上述下層41之材料以單層構造構成。
期望即使相位偏移膜4之膜厚相對於設計值略微變動(例如設計膜厚±0.5%之範圍)之情形時，關於相位差，面間之相位差偏差處於特定相位差±2度之範圍(例如相位差為180度之情形時，180度±2度之範圍)，關於反射率，面間之反射率偏差處於特定反射率±0.2%之範圍(例如相對反射率為6%之情形時，6%±0.2%之範圍)。於相位偏移膜4為多層膜之情形時，容易將面間之相位差偏差及反射率偏差控制在特定範圍內。如此，藉由使相位偏移膜4為多層膜，可對各層附加各種功能。
＜＜蝕刻遮罩膜6＞＞ 於相位偏移膜4之上、或者與相位偏移膜4之表面接觸而形成蝕刻遮罩膜6。作為蝕刻遮罩膜6之材料，使用如使相位偏移膜4相對於蝕刻遮罩膜6之蝕刻選擇比變高之材料。此處，所謂「B相對於A之蝕刻選擇比」係指無需蝕刻之層(光罩層)A與需要蝕刻之層B之蝕刻速率之比。具體而言，可藉由「B相對於A之蝕刻選擇比＝B之蝕刻速率/A之蝕刻速率」之式進行特定。又，所謂「選擇比較高」係指上述定義之選擇比之值大於比較對象。相位偏移膜4相對於蝕刻遮罩膜6之蝕刻選擇比較佳為1.5以上，更佳為3以上。
本實施方式中之由Ru系材料形成之相位偏移膜4可藉由使用含氧之氯系氣體或氧氣之乾式蝕刻進行蝕刻。作為Ru系材料之相位偏移膜4相對於蝕刻遮罩膜6之蝕刻選擇比較高之材料，可使用矽(Si)或矽化合物之材料。
作為可用於蝕刻遮罩膜6之矽化合物，可列舉包含矽(Si)、及選自氮(N)、氧(O)、碳(C)及氫(H)之至少一元素的材料、及矽或矽化合物中含有金屬之金屬矽(金屬矽化物)或金屬矽化合物(金屬矽化物化合物)等材料。作為金屬矽化合物，可列舉包含金屬、Si、及選自N、O、C及H之至少一元素的材料。
自獲得作為將轉印圖案精度良好地形成於相位偏移膜4之蝕刻遮罩之功能的觀點而言，蝕刻遮罩膜6之膜厚較理想為2 nm以上。又，自減小抗蝕膜8之膜厚之觀點而言，蝕刻遮罩膜6之膜厚較理想為15 nm以下。
＜＜導電膜5＞＞ 於基板1之第2主面(背側表面)側(多層反射膜2形成面之相反側)，一般形成有靜電吸盤用之導電膜5。靜電吸盤用之導電膜5要求之電性特性(薄片電阻)通常為100 Ω/□(Ω/Square)以下。導電膜5之形成方法可藉由例如磁控濺鍍法或離子束濺鍍法，使用鉻(Cr)及鉭(Ta)等金屬及合金之靶材而形成。
導電膜5之包含鉻(Cr)之材料較佳為含有Cr，進而含有選自硼(B)、氮(N)、氧(O)、及碳(C)之至少一者的Cr化合物。
作為導電膜5之包含鉭(Ta)之材料，較佳使用Ta(鉭)、含有Ta之合金、或該等任一構成中含有硼、氮、氧及碳之至少一者之Ta化合物。
導電膜5之厚度只要滿足作為靜電吸盤用之功能則並無特別限定。導電膜5之厚度通常為10 nm至200 nm。又，該導電膜5亦兼作光罩基底100之第2主面側之應力調整。即，導電膜5以取得與來自形成於第1主面側之各種膜之應力之平衡，獲得平坦的反射型光罩基底100之方式進行調整。
＜反射型光罩200及其製造方法＞ 本實施方式係於基板1之主表面上依序具備多層反射膜2及形成有轉印圖案之相位偏移膜4的反射型光罩200。形成有轉印圖案之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)係與上述本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4相同之相位偏移膜4。藉由使上述本實施方式之反射型光罩基底100之相位偏移膜4圖案化，可形成相位偏移圖案4a(轉印圖案)。相位偏移膜4之圖案化可藉由特定之乾式蝕刻氣體而進行。反射型光罩200之相位偏移圖案4a可吸收EUV光，並與開口部(未形成相位偏移圖案4a之部分)保持特定相位差而反射一部分EUV光。上述特定之乾式蝕刻氣體可使用氯系氣體及氧氣之混合氣體、及氧氣等。為了使相位偏移膜4圖案化，可視需要而於相位偏移膜4之上設置蝕刻遮罩膜6。於此情形時，可將蝕刻遮罩圖案6a作為遮罩，對相位偏移膜4進行乾式蝕刻而形成相位偏移圖案4a。
對使用本實施方式之反射型光罩基底100製造反射型光罩200之方法進行說明。此處僅說明概要，於後文之實施例中參照圖式進行詳細說明。又，說明如圖2所示之使用具有蝕刻遮罩膜6之反射型光罩基底100的示例。
準備反射型光罩基底100，於其第1主面之蝕刻遮罩膜6之上形成抗蝕膜8(於反射型光罩基底100具備抗蝕膜8時無需形成)。於該抗蝕膜8描繪(曝光)所需之圖案，進而進行顯影、沖洗，藉此形成特定之抗蝕劑圖案8a。
其次，將該抗蝕劑圖案8a作為光罩對蝕刻遮罩膜6進行蝕刻，而形成蝕刻遮罩圖案6a。其次，藉由灰化或抗蝕劑剝離液等而去除抗蝕劑圖案8a。將該蝕刻遮罩圖案6a作為光罩，對相位偏移膜4進行蝕刻而形成相位偏移圖案4a。其次，藉由去除蝕刻遮罩圖案6a，而形成相位偏移圖案4a。最後，進行使用酸性或鹼性水溶液之濕式清洗。
由於相位偏移膜4之材料為Ru系材料，作為相位偏移膜4之蝕刻氣體，使用含氧之氯系氣體、或氧氣。於使用該蝕刻氣體之情形時，藉由使保護膜3由矽(Si)、或含矽(Si)及氧(O)之材料形成，於相位偏移膜4之蝕刻時可防止保護膜3之表面變得粗糙。
藉由以上之工序，可獲得陰影效應少且側壁粗糙度小之高精度地具有微細之相位偏移圖案4a的反射型光罩200。
＜半導體裝置之製造方法＞ 本實施方式係半導體裝置之製造方法，其包含使用上述反射型光罩200之步驟。將本實施方式之反射型光罩200設置於具有EUV光之曝光光源之曝光裝置，將轉印圖案轉印至形成於被轉印基板上之抗蝕膜，從而可製造半導體裝置。
具體而言，藉由使用上述本實施方式之反射型光罩200進行EUV曝光，可於半導體基板上形成基於反射型光罩200之相位偏移圖案4a之所需之轉印圖案。又，反射型光罩200係具有即使相位偏移膜之膜厚發生變化時相位偏移膜之相位差及/或反射率之變化亦較小之相位偏移膜的反射型光罩200，故而可於半導體基板上高尺寸精度地形成所需之圖案。又，相位偏移圖案4a係側壁粗糙度少之微細且高精度之圖案，故而有利於在半導體基板上高尺寸精度地形成所需之圖案。除了該微影工序，經過被加工膜之蝕刻、絕緣膜及導電膜之形成、摻雜劑之導入、與退火等各種工序，可製造形成有所需之電路之半導體裝置。
本實施方式之反射型光罩基底100之特徵在於，相位偏移膜4包含由至少含有釕、氮及氧之含釕層形成之下層41，藉由X射線繞射法之In-Plane測定對該下層41進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、將繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。藉此，可提供具有滿足相位偏移膜4之下層41之光學特性，同時能夠進而降低下層41之結晶性(能夠進而微晶化或非晶化)之相位偏移膜4的反射型光罩基底100。其結果為，本實施方式之反射型光罩200之相位偏移圖案4a之下層圖案41a之側壁粗糙度小，剖面形狀穩定。因此，藉由使用本實施方式之反射型光罩基底100，可製造具有微細且高精度之轉印圖案之半導體裝置。 [實施例]
以下，參照圖式對實施例進行說明。本實施方式並不限定於該等實施例。再者，於實施例中對相同構成要素使用相同符號，並簡化或省略說明。
[實施例1] 作為實施例1，製造圖2所示之構造之反射型光罩基底100。反射型光罩基底100具有導電膜5、基板1、多層反射膜2、保護膜3、相位偏移膜4、及蝕刻遮罩膜6。實施例1之相位偏移膜4具有最上層42及下層41。首先，說明實施例1之反射型光罩基底100之製造方法。
準備第1主面及第2主面之兩主表面經研磨之6025大小(約152 mm×152 mm×6.35 mm)之低熱膨脹玻璃基板即SiO2 -TiO2 系玻璃基板作為基板1。以變成平坦且平滑之主表面之方式，進行包括粗研磨加工工序、精密研磨加工工序、局部加工工序、及接觸研磨加工工序之研磨。
其次，於SiO2 -TiO2 系玻璃基板1之第2主面(背側表面)，藉由磁控濺鍍(反應性濺鍍)法而以下述條件形成包含CrN膜之導電膜5。導電膜5係使用Cr靶材於氬氣(Ar)與氮氣(N2 )之混合氣體氣氛下形成為20 nm之膜厚。
其次，於形成有導電膜5之側的相反側之基板1之主表面(第1主面)上形成多層反射膜2。形成於基板1上之多層反射膜2為了變成適合於波長13.5 nm之EUV光的多層反射膜2，而形成為包含鉬(Mo)與矽(Si)之週期多層反射膜。多層反射膜2係使用Mo靶材與Si靶材，於氪氣(Kr)氣氛下藉由離子束濺鍍法在基板1上交替形成Mo層及Si層而形成。首先，以4.2 nm之膜厚形成Si膜，接著以2.8 nm之膜厚形成Mo膜。以此為1週期按照相同方式積層40週期，最後以4.0 nm之膜厚形成Si膜，從而形成多層反射膜2。
繼而，於Ar氣體氣氛下，藉由使用SiO2 靶材之RF濺鍍法，於多層反射膜2之表面形成2.6 nm之膜厚之包含SiO2 膜的保護膜3。
其次，藉由DC磁控濺鍍法，作為實施例1之相位偏移膜4之下層41而形成包含釕(Ru)、鉻(Cr)、氮(N)及氧(O)之薄膜(RuCrNO膜)。下層41係使用Ru靶材及Cr靶材，於氪氣(Kr)、氮氣(N2 )及氧氣(O2 )之混合氣體氣氛下形成為33.5 nm之膜厚。成膜時之氣體流量比為Kr：N2 ：O2 ＝12：8：1。又，分別向Ru靶材施加1500 W之供給電力，向Cr靶材施加500 W之供給電力而進行成膜。
對於在另一基板上按照相同順序形成之RuCrNO膜，藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對膜之結晶構造進行分析而取得X射線繞射曲線。圖4係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用與實施例1之下層對應之材料的相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。並且，基於該測定結果，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg為2.554，滿足大於1.0且小於3.0之條件。
又，基於該測定結果，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg為4.180，滿足1.0以上6.0以下之條件。 又，對在另一基板上按照與實施例1之下層相同之順序形成之RuCrNO膜，拍攝剖面TEM(Transmission Electron Microscope，穿透式電子顯微鏡)像時，確認其RuCrNO膜之結晶狀態為微晶構造或非晶構造，未見柱狀構造。
以上述方式形成之實施例1之下層41(RuCrNO膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如以下所示。 RuCrNO膜：n＝0.894、k＝0.019
其次，藉由DC磁控濺鍍法(反應性濺鍍法)，作為相位偏移膜4之最上層42而形成包含釕(Ru)、鉻(Cr)及氧(O)之薄膜(RuCrO膜)。最上層42係使用Ru靶材及Cr靶材，於氪氣(Kr)與氧氣(O2 )之混合氣體氣氛下，藉由反應性濺鍍形成為8.5 nm之膜厚。對在另一基板上按照相同順序形成之RuCrO膜進行X射線光電子光譜法之分析時，RuCrO膜之組成(原子比)為Ru：Cr：O＝18.1：29.5：52.4。
於另一基板上按照與上述最上層42相同之順序僅形成RuCrO膜。藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對該RuCrO膜進行分析時，可知RuCrO膜為非晶構造。
以上述方式形成之實施例1之最上層42(RuCrO膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如下所示。 RuCrO膜：n＝0.931、k＝0.027
其次，於相位偏移膜4之上形成包含Si3 N4 膜之蝕刻遮罩膜6。Si3 N4 膜係使用Si靶材，於氮氣體氣氛下，藉由反應性濺鍍法而形成為20 nm之膜厚。藉由以上之順序製造實施例1之反射型光罩基底100。
其次，使用上述反射型光罩基底100製造實施例1之反射型光罩200。
圖3係表示利用反射型光罩基底100製作反射型光罩200之工序之主要部分剖面模式圖。首先，準備上述實施例1之反射型光罩基底100(圖3(a))。
於反射型光罩基底100之蝕刻遮罩膜6之上以100 nm之厚度形成抗蝕膜8(圖3(b))。然後，於該抗蝕膜8上描繪(曝光)所需之圖案，進而進行顯影、沖洗，藉此形成特定之抗蝕劑圖案8a(圖3(c))。其次，將抗蝕劑圖案8a作為光罩，對蝕刻遮罩膜6(Si3 N4 膜)進行使用CF4 氣體之乾式蝕刻，形成蝕刻遮罩圖案6a(圖3(d))。然後，藉由氧灰化將抗蝕劑圖案8a剝離。其次，將蝕刻遮罩圖案6a作為光罩，對相位偏移膜4之RuCrO膜(最上層42)及RuCrNO膜(下層41)進行使用Cl2 氣體與O2 氣體之混合氣體的乾式蝕刻，形成包含下層圖案41a及最上層圖案42a之相位偏移圖案4a(圖3(e))。
其後，去除蝕刻遮罩圖案6a。最後進行使用純水(DIW)之濕式清洗，製造實施例1之反射型光罩200(圖3(f))。再者，視需要可於濕式清洗後進行光罩缺陷檢查，適當地進行光罩缺陷修正。
具有上述最上層42及下層41之實施例1之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之波長13.5 nm時之相對反射率為14.3%。又，相位偏移膜4之膜厚為43.0 nm。該膜厚係相當於使相位偏移膜4圖案化時之相位差約為220度之膜厚。
又，於用於製造實施例1之反射型光罩200之反射型光罩基底100中，相位偏移膜4之下層41滿足I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0之條件。因此，相位偏移圖案4a之下層圖案41a之側壁粗糙度小，剖面形狀亦穩定。因此，使用具有該相位偏移圖案4a之反射型光罩200所轉印之抗蝕劑圖案8a之LER及尺寸之面內偏差少，具有較高之轉印精度。此外，由於相位偏移膜之相對反射率(相對於附保護膜3之多層反射膜2之表面之反射率的反射率)處於特定範圍內，故而可獲得充分之相位偏移效應，從而進行曝光裕度、焦點裕度較高之EUV曝光。
將實施例1中製作之反射型光罩200設置於EUV掃描器，對半導體基板上形成有被加工膜及抗蝕膜之晶圓進行EUV曝光。並且，藉由將該曝光後之抗蝕膜顯影，藉此於形成有被加工膜之半導體基板上形成抗蝕劑圖案。藉由蝕刻將該抗蝕劑圖案轉印至被加工膜，並經過絕緣膜及導電膜之形成、摻雜劑之導入、與退火等各種工序，藉此可製造具有所需特性之半導體裝置。
[實施例2] 於實施例2中，除了相位偏移膜4之下層41以外，藉由與實施例1相同之構造及方法，製造反射型光罩基底100、反射型光罩200，並藉由與實施例1相同之方法製造半導體裝置。 藉由DC磁控濺鍍法，作為實施例2之相位偏移膜4之下層41，而形成包含釕(Ru)、鉻(Cr)、氮(N)及氧(O)之薄膜(RuCrNO膜)。下層41係使用Ru靶材及Cr靶材，於氪氣(Kr)、氮氣(N2 )及氧氣(O2 )之混合氣體氣氛下形成為33.5 nm之膜厚。成膜時之氣體流量比為Kr：N2 ：O2 ＝6：4：1。又，分別向Ru靶材施加1500 W之供給電力，向Cr靶材施加500 W之供給電力而進行成膜。
對於另一基板上按照相同之順序形成之RuCrNO膜，藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對膜之結晶構造進行分析而取得X射線繞射曲線。圖5係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與實施例2之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。並且，基於該測定結果，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg為1.712，滿足大於1.0且小於3.0之條件。
又，基於該測定結果，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg為4.422，滿足1.0以上6.0以下之條件。 又，對於另一基板上按照與實施例2之下層相同之順序形成的RuCrNO膜拍攝剖面TEM像時，可確認其RuCrNO膜之結晶狀態為微晶或非晶構造，未見柱狀構造。
以上述方式形成之實施例2之下層41(RuCrNO膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如下所示。 RuCrNO膜：n＝0.899、k＝0.019
具有上述最上層42及下層41之實施例2之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之波長13.5 nm時之相對反射率為14.1%。又，相位偏移膜4之膜厚為43.0 nm。該膜厚係相當於使相位偏移膜4圖案化時之相位差約為220度之膜厚。
又，於用於製造實施例2之反射型光罩200之反射型光罩基底100中，相位偏移膜4之下層41滿足I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0之條件。因此，相位偏移圖案4a之下層圖案41a之側壁粗糙度小，剖面形狀亦穩定。因此，使用具有該相位偏移圖案4a之反射型光罩200所轉印之抗蝕劑圖案8a之LER及尺寸之面內偏差少，具有較高之轉印精度。此外，由於相位偏移膜之相對反射率(相對於附保護膜3之多層反射膜2之表面之反射率的反射率)處於特定範圍內，故而可獲得充分之相位偏移效應，進行曝光裕度、焦點裕度較高之EUV曝光。
將實施例2中製作之反射型光罩200設置於EUV掃描器，對半導體基板上形成有被加工膜及抗蝕膜之晶圓進行EUV曝光。並且，藉由將該曝光後之抗蝕膜顯影，而於形成有被加工膜之半導體基板上形成抗蝕劑圖案。藉由蝕刻將該抗蝕劑圖案轉印至被加工膜，並經過絕緣膜及導電膜之形成、摻雜劑之導入、與退火等各種工序，藉此可製造具有所需特性之半導體裝置。
[實施例3] 於實施例3中，除了相位偏移膜4之下層41以外，藉由與實施例1相同之構造及方法，製造反射型光罩基底100、反射型光罩200，並藉由與實施例1相同之方法製造半導體裝置。 藉由DC磁控濺鍍法，作為實施例3之相位偏移膜4之下層41，形成包含釕(Ru)、氮(N)及氧(O)之薄膜(RuNO膜)。下層41係使用Ru靶材，於氙氣(Xe)、氮氣(N2 )及氧氣(O2 )之混合氣體氣氛下，形成為29.5 nm之膜厚。成膜時之氣體流量比為Xe：N2 ：O2 ＝6：3：1。又，向Ru靶材施加1500 W之供給電力而進行成膜。
對於另一基板上按照相同之順序形成之RuNO膜，藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對膜之結晶構造進行分析而取得X射線繞射曲線。圖6係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與實施例3之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。並且，基於該測定結果，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg為1.749，滿足大於1.0且小於3.0之條件。
又，基於該測定結果，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg為5.888，滿足1.0以上6.0以下之條件。 又，對於另一基板上按照與實施例3相同之順序形成之RuNO膜拍攝剖面TEM像時，可確認其RuNO膜之結晶狀態為微晶構造或非晶，未見柱狀構造。
以上述方式形成之實施例3之下層41(RuNO膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如下所示。 RuNO膜：n＝0.896、k＝0.015
具有上述最上層42及下層41之實施例3之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之波長13.5 nm時之相對反射率為17.0%。又，相位偏移膜4之膜厚為38 nm。該膜厚係相對於使相位偏移膜4圖案化時之相位差約為220度之膜厚。
又，於用於製造實施例3之反射型光罩200之反射型光罩基底100中，相位偏移膜4之下層41滿足I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0之條件。因此，相位偏移圖案4a之下層圖案41a之側壁粗糙度小，剖面形狀亦穩定。因此，使用具有該相位偏移圖案4a之反射型光罩200所轉印之抗蝕劑圖案8a之LER及尺寸之面內偏差少，具有較高之轉印精度。此外，由於相位偏移膜之相對反射率(相對於附保護膜3之多層反射膜2之表面之反射率的反射率)處於特定範圍內，因此可獲得充分之相位偏移效應，進行曝光裕度、焦點裕度較高之EUV曝光。
將實施例3中製作之反射型光罩200設置於EUV掃描器，並對半導體基板上形成有被加工膜及抗蝕膜之晶圓進行EUV曝光。並且，藉由將該曝光後之抗蝕膜顯影，而於形成有被加工膜之半導體基板上形成抗蝕劑圖案。藉由蝕刻將該抗蝕劑圖案轉印至被加工膜，並經過絕緣膜及導電膜之形成、摻雜劑之導入、與退火等各種工序，可製造具有所需特性之半導體裝置。
[比較例1] 於比較例1中，除了相位偏移膜4之下層41以外，藉由與實施例1相同之構造及方法製造反射型光罩基底100、反射型光罩200，並藉由與實施例1相同之方法製造半導體裝置。 藉由DC磁控濺鍍法，作為比較例1之相位偏移膜4之下層41，形成包含釕(Ru)、鉻(Cr)、氮(N)之薄膜(RuCrN膜)。下層41係使用Ru靶材及Cr靶材，於氪氣(Kr)與氮氣(N2 )之混合氣體氣氛下形成為33.5 nm之膜厚。成膜時之氣體流量比為Kr：N2 ＝4：3。又，分別向Ru靶材施加1500 W之供給電力，向Cr靶材施加500 W之供給電力而進行成膜。
對於另一基板上按照相同之順序形成之RuCrN膜，藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對膜之結晶構造進行分析而取得X射線繞射曲線。圖7係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與比較例1之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。並且，基於該測定結果，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg為3.046，並不滿足大於1.0且小於3.0之條件。
又，基於該測定結果，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg為6.167，並不滿足1.0以上6.0以下之條件。 又，對於另一基板上藉由與比較例1相同之順序形成之RuCrN膜拍攝剖面TEM像時，可確認薄膜之結晶狀態為結晶構造，可見柱狀構造。
以上述方式形成之比較例1之下層41(RuCrN膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如下所示。 RuCrN膜：n＝0.896、k＝0.020
具有上述最上層42及下層41之比較例1之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之波長13.5 nm時之相對反射率為14.4%。又，相位偏移膜4之膜厚為43 nm。該膜厚係相當於使相位偏移膜4圖案化時之相位差約為220度之膜厚。
又，於用於製造比較例1之反射型光罩200之反射型光罩基底100中，相位偏移膜4之下層41不滿足I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0之條件。 因此，與實施例1相比，於比較例1中，製造所得之反射型光罩200之相位偏移圖案4a中之下層圖案41a的側壁產生階差。因此，使用具有該相位偏移圖案4a之反射型光罩200所轉印之抗蝕劑圖案8a之LER及尺寸之面內偏差較大，轉印精度不高。
不同於實施例1之情形，於使用比較例1所製作之反射型光罩200時，無法製造具有所需特性之半導體裝置。
[比較例2] 於比較例2中，除了相位偏移膜4之下層41以外，藉由與實施例1相同之構造及方法製造反射型光罩基底100、反射型光罩200，並藉由與實施例1相同之方法製造半導體裝置。 藉由DC磁控濺鍍法，作為比較例2之相位偏移膜4之下層41，形成包含釕(Ru)、氮(N)之薄膜(RuN膜)。下層41係使用Ru靶材，於氙氣(Xe)與氮氣(N2 )之混合氣體氣氛下成膜為29.5 nm之膜厚。成膜時之氣體流量比為Kr：N2 ：＝2：1。又，向Ru靶材施加1500 W之功率之供給電力而進行成膜。
對於另一基板上按照相同之順序形成之RuN膜，藉由X射線繞射裝置(XRD)，利用X射線繞射法之In-Plane測定對膜之結晶構造進行分析而取得X射線繞射曲線。圖8係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與比較例2之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。並且，基於該測定結果，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg為5.361，不滿足大於1.0且小於3.0之條件。
又，基於該測定結果，將繞射角度2θ為35度至45度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P2、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P2/I_avg為14.658，不滿足1.0以上6.0以下之條件。 又，對另一基板上按照與比較例2相同之順序形成之RuN膜拍攝剖面TEM像時，可確認薄膜之結晶狀態為結晶構造，可見柱狀構造。
以上述方式形成之比較例2之下層41(RuN膜)之波長13.5 nm時之折射率n、消光係數(折射率虛部)k分別如下所示。 RuN膜：n＝0.888、k＝0.017
具有上述最上層42及下層41之比較例2之相位偏移膜4(相位偏移圖案4a)之波長13.5 nm時之相對反射率為17.4%。又，相位偏移膜4之膜厚為38 nm。該膜厚係相當於使相位偏移膜4圖案化時之相位差約為220度之膜厚。
又，於用於製造比較例2之反射型光罩200之反射型光罩基底100中，相位偏移膜4之下層41不滿足I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0之條件。 因此，與實施例1相比，於比較例2中，製造所得之反射型光罩200之相位偏移圖案4a之下層圖案41a之側壁產生階差。因此，使用具有該相位偏移圖案4a之反射型光罩200所轉印的抗蝕劑圖案8a之LER及尺寸之面內偏差較大，轉印精度不高。
不同於實施例1之情形，使用比較例2所製作之反射型光罩200時，無法製造具有所需特性之半導體裝置。
1:基板 2:多層反射膜 3:保護膜 4:相位偏移膜(圖案形成用之薄膜) 4a:相位偏移圖案(形成有轉印圖案之薄膜) 5:導電膜 6:蝕刻遮罩膜 6a:蝕刻遮罩圖案 8:抗蝕膜 8a:抗蝕劑圖案 41:下層 41a:下層圖案 42:最上層 42a:最上層圖案 100:反射型光罩基底 200:反射型光罩
圖1係用於說明本發明之實施方式之反射型光罩基底之概略構成之一例的主要部分剖面模式圖。 圖2係用於說明本發明之實施方式之反射型光罩基底之概略構成之另一例之主要部分剖面模式圖。 圖3(a)～(f)係利用主要部分剖面模式圖來表示自反射型光罩基底製作反射型光罩之工序的工序圖。 圖4係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與實施例1之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係之圖。 圖5係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與實施例2之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。 圖6係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與實施例3之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。 圖7係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與比較例1之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。 圖8係表示藉由X射線繞射法之In-Plane測定法對使用有與比較例2之下層對應之材料之相位偏移膜進行測定時之、繞射角度與繞射強度之關係的圖。

Claims (15)

  1. 一種反射型光罩基底，其特徵在於，其係於基板之主表面上依序具備多層反射膜及圖案形成用之薄膜者， 上述薄膜由以含釕層構成之單層構造、或包含上述含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧， 藉由X射線繞射法之In-Plane測定對上述含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。
  2. 如請求項1之反射型光罩基底，其中上述含釕層中，氮之含量大於氧之含量。
  3. 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述含釕層含有鉻。
  4. 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述含釕層中含量最多之元素係釕。
  5. 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述薄膜係由在上述含釕層之上具備含有釕之最上層之多層構造形成。
  6. 如請求項5之反射型光罩基底，其中上述最上層中含量最多之元素係氧。
  7. 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中於上述多層反射膜與上述薄膜之間具備保護膜。
  8. 一種反射型光罩，其特徵在於，其係於基板之主表面上依序具備多層反射膜、及形成有轉印圖案之薄膜者， 上述薄膜由以含釕層構成之單層構造、或包含上述含釕層之多層構造形成，該含釕層至少含有釕、氮及氧， 藉由X射線繞射法之In-Plane測定對上述含釕層進行分析而取得X射線繞射曲線，將繞射角度2θ為65度至75度之範圍內之繞射強度之最大值設為I_P1、繞射角度2θ為55度至65度之範圍內之繞射強度之平均值設為I_avg時，I_P1/I_avg大於1.0且小於3.0。
  9. 如請求項8之反射型光罩，其中上述含釕層中，氮之含量大於氧之含量。
  10. 如請求項8或9之反射型光罩，其中上述含釕層含有鉻。
  11. 如請求項8或9之反射型光罩，其中上述含釕層中含量最多之元素係釕。
  12. 如請求項8或9之反射型光罩，其中上述薄膜係由在上述含釕層之上具有含有釕之最上層之多層構造形成。
  13. 如請求項12之反射型光罩，其中上述最上層中含量最多之元素係氧。
  14. 如請求項8或9之反射型光罩，其中於上述多層反射膜與上述薄膜之間具備保護膜。
  15. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於具備如下工序：使用請求項8至14中任一項之反射型光罩，將轉印圖案曝光並轉印至半導體基板上之抗蝕膜。
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