TW202232224A

TW202232224A - 反射型空白光罩及反射型光罩

Info

Publication number: TW202232224A
Application number: TW110135764A
Authority: TW
Inventors: 松井一晃; 合田步美
Original assignee: 日商凸版印刷股份有限公司
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-08-16
Also published as: WO2022065494A1; CN116324616A; US20230375908A1; EP4220299A1; KR20230071140A; JP2022054941A

Abstract

本發明係提供使轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度提升，且能夠長時間使用的反射型空白光罩及反射型光罩。本實施形態的反射型空白光罩(10)係依序具備基板(1)、反射層(2)、及吸收層(4)；吸收層(4)係含有第1材料群的材料、及第2材料群的材料之層；第1材料群的材料的含有量係從基板(1)側往吸收層(4)的最表面(4a)側減少；第2材料群的材料的含有量係從基板(1)側往吸收層(4)的最表面(4a)側增加。第1材料群係Te、Co、Ni、Pt、Ag、Sn、In、Cu、Zn、及Bi、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物；第2材料群係Ta、Cr、Al、Si、Ru、Mo、Zr、Ti、Zn、In、V、Hf、及Nb、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。

Description

反射型空白光罩及反射型光罩

本發明係有關在以紫外光域的光作為光源的微影(lithography)中使用的反射型光罩(photomask)及用以製作該反射型光罩的反射型空白光罩(photomask blank)。

隨著半導體元件的微細化，在半導體元件(device)的製程(process)中，對光微影(photolithography)技術的微細化的要求愈來愈高。光微影的轉印圖案(pattern)的最小解析尺寸係高度依存於曝光光源的波長，波長愈短，最小解析尺寸能夠縮得愈小。因此，曝光光源係從習知技術的波長193nm的ArF準分子雷射(excimer laser)光換成了波長13.5nm的EUV(Extreme Ultra Violet：極紫外光)域的光。

EUV域的光係被絕大部分物質以高比例吸收，故就EUV曝光用的光罩(EUV光罩)而言係使用反射型的光罩(參照例如下述之專利文獻1)。在下述之專利文獻1係揭示一種EUV光罩，係在玻璃(glass)基板上形成由交替積層鉬(molybdenum；Mo)層及矽(silicon；Si)層而成的多層膜所構成的反射層，在該反射層上形成以鉭(tantalum；Ta)為主成分的光吸收層，在該光吸收層形成圖案，藉此而獲得前述EUV光罩。

此外，EUV微影係如同前述，並無法使用利用光的透射進行的折射光學系統，因此曝光機的光學系統構件亦是反射型(反射鏡(mirror))而不是透鏡(lens)。因此，有無法將射入反射型光罩(EUV光罩)的入射光與反射光設計在同軸上的問題，通常在EUV微影中係採用將光軸從EUV光罩的垂直方向傾斜6度射入而將以-6度的角度反射的反射光導向半導體基板的手法。

如上述，在EUV微影中係透過反射鏡使光軸傾斜，因此，會有發生由射入EUV光罩的EUV光製造出EUV光罩的光罩圖案(經圖案化的光吸收層)的遮影的所謂的「遮影效應」之問題。

在現今的EUV空白光罩中，就光吸收層係使用膜厚60nm至90nm的以鉭(Ta)為主成分的膜。在以使用該空白光罩製作出的EUV光罩進行圖案轉印的曝光時，視EUV光的入射方向與光罩圖案的朝向的關係，會有因光罩圖案的成為遮影的邊(edge)部分引起對比(contrast)下降之虞。伴隨於此，會產生半導體基板上的轉印圖案的線邊粗糙度(line edge roughness)的增加和線寬無法形成為目標尺寸等問題致轉印性能惡化。

有鑒於此，人們已在研究將形成吸收層的材料從鉭(Ta)變更成對EUV光的吸收性(消光係數)高的材料之反射型空白光罩、和在鉭(Ta)加入對EUV光的吸收性高的材料之反射型空白光罩。例如，在下述之專利文獻2中係記載一種反射型空白光罩，係以含有50原子%(at%)以上的Ta作為主成分並含有從Te、Sb、Pt、I、Bi、Ir、Os、W、Re、Sn、In、Po、Fe、Au、Hg、Ga及Al中選出的至少一種元素之材料來構成吸收層。另外，吸收層經圖案成形(patterning)處理後的剖面側壁角度係較佳為接近垂直的矩形形狀，當形成為段差形狀和錐面(taper)形狀時，有曝光光非計劃中的衰減/增幅和圖案端部的反射光強度的變化使得轉印性能惡化的懸念。

此外，已知反射鏡會被產生EUV的副產物(例如Sn)和碳等所污染。因污染物質蓄積在反射鏡，導致表面的反射率減小，使得微影裝置的處理能力(throughput)下降。針對該問題，下述之專利文獻3係揭示一種方法，係藉由在裝置內令氫自由基(radical)生成，使污染物質與氫自由基反應而將該污染物質從反射鏡去除。

然而，前述專利文獻2的反射型空白光罩並未針對吸收層擁有對氫自由基的耐性(氫自由基耐性)這點進行研究。因此，有導入至EUV曝光裝置卻因此無法穩定地維持吸收膜圖案，結果轉印性惡化的可能性。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2011-176162號公報專利文獻2：日本特開2007-273678號公報專利文獻3：日本特開2011-530823號公報

[發明欲解決之課題]

本發明係鑒於上述課題而研創，目的在於提供藉由減輕遮影效應(shadowing)並且提升光罩圖案的矩形性使轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度提升，且藉由賦予氫自由基耐性而能夠長期間使用光罩之反射型空白光罩及使用該反射型空白光罩製作出的反射型光罩。 [用以解決課題之手段]

為了達成上述目的，本發明一態樣的反射型空白光罩係供製作以極紫外光作為光源的圖案轉印用的反射型光罩之用的反射型空白光罩；前述反射型空白光罩係具備：基板；反射部，係形成在前述基板上，將射入的光反射；及低反射部，係形成在前述反射部上，將射入的光吸收；前述低反射部係含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料、及從與前述第1材料群不同的第2材料群中選擇的至少1種以上的材料之層；從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側減少；從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側增加；前述第1材料群係碲(Te)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鉍(Bi)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物；前述第2材料群係鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋁(Al)、矽(Si)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)、釩(V)、鉿(Hf)、及鈮(Nb)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。

此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為33nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計20原子%以上。此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為26nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計55原子%以上。

此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為17nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計95原子%以上。此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為如下述的構造體，即，前述低反射部的最表面層含有從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。

此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為如下述的構造體，即，當將以前述低反射部的厚度尺寸為100%時的從前述低反射部表面起50%以內之深度的區域定義為前述低反射部的最表面層時，前述低反射部的最表面層含有從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。此外，本發明一態樣的反射型空白光罩係亦可為，前述低反射部的最表面層具有0.5nm以上30nm以下的膜厚。

此外，本發明一態樣的反射型光罩係具備：基板；反射部，係形成在前述基板上，將射入的光反射；及低反射部，係形成在前述反射部上，將射入的光吸收；前述低反射部係含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料、及從與前述第1材料群不同的第2材料群中選擇的至少1種以上的材料之層；從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側減少；從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側增加；前述第1材料群係碲(Te)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鉍(Bi)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物；前述第2材料群係鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋁(Al)、矽(Si)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)、釩(V)、鉿(Hf)、及鈮(Nb)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。 [發明之效果]

依據本發明一態樣，形成令對EUV光具有高吸收性的化合物材料的含有量從基板側往最表面側減少且令氫自由基耐性高的化合物材料的含有量從基板側往最表面側增加的低反射部，藉此，使遮影效應減輕並且使光罩圖案的矩形性提升，故轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度提升，且被賦予氫自由基耐性，故能夠長期間使用光罩。

[用以實施發明的形態]

以下，針對本發明實施形態進行說明，但本發明並不限定於以下所示的實施形態。在以下所示的實施形態中，為了實施本發明而做了較佳技術的限定，但該限定並非本發明的必備要件。圖1係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩10的構造之概略剖面圖。此外，圖2係顯示本發明實施形態的反射型光罩20的構造之概略剖面圖。此處，圖2所示本發明實施形態的反射型光罩20係將圖1所示本發明實施形態的反射型空白光罩10的吸收層4進行圖案成形而形成者。

(整體構成) 如圖1所示，本發明實施形態的反射型空白光罩10係具備：基板1；反射層2，係形成在基板1上；覆蓋(capping)層3，係形成在反射層2之上；及吸收層4，係形成在覆蓋層3之上。更詳言之，本發明實施形態的反射型空白光罩10係供製作以極紫外光作為光源的圖案轉印用的反射型光罩之用的反射型空白光罩；該反射型空白光罩係具備：基板1；反射層2及覆蓋層3，係形成在基板1上，作為將射入的光反射的反射部而發揮功能；及吸收層4，係形成在反射部上，作為將射入的光吸收的低反射部而發揮功能。以下，針對上述各層的構成等進行說明。

(基板) 本發明實施形態的基板1係能夠使用平坦的Si基板和合成石英基板等。此外，基板1係能夠使用添加有鈦的低熱膨脹玻璃，而只要為熱膨脹率小的材料，本實施形態便不限定於上述。

(反射層) 本發明實施形態的反射層2係構成反射部的一部分之層。本發明實施形態的反射層2係將曝光光即EUV光(極紫外光)反射，例如由對EUV光的折射率大的不同材料之組合而組成的多層反射膜所構成。就多層反射膜而言，例如，可舉出藉由將Mo(鉬)與Si(矽)、或Mo(鉬)與Be(beryllium；鈹)之組合的層反覆積層約40周期而形成的多層反射膜。

(覆蓋層) 本發明實施形態的覆蓋層3係構成反射部的一部分之層。本發明實施形態的覆蓋層3係以對在將轉印圖案形成在吸收層4時所進行的乾蝕刻(dry etching)具有耐性的材質形成，並作為在對吸收層4進行蝕刻時防止損傷(damage)到反射層2的蝕刻停止層(stopper)而發揮功能。覆蓋層3係例如以Ru(ruthenium；釕)形成。此外，視反射層2的材質和蝕刻條件，沒有覆蓋層3亦無妨。另外，雖未圖示，但能夠在基板1上之沒有形成反射層2的面形成背面導電膜。背面導電膜係在將反射型光罩20設置至曝光機時利用靜電吸附(chuck)的原理進行固定之用的膜。

(吸收層) 反射型空白光罩10的吸收層4係藉由將其一部分去除而成為反射型光罩20的吸收圖案層41(參照圖2)之層。在EUV微影中，EUV光係相對於反射型光罩20的基板水平面傾斜射入，在反射層2反射，但因為有吸收圖案層41形成光路之妨礙的遮影效應，故會有轉印至晶圓上的轉印性能惡化的情形。此轉印性能的惡化係藉由減少吸收EUV光的吸收層4的厚度來減輕。為了減少吸收層4的厚度，係能夠使用對EUV光的吸收性比習知技術的材料高的材料、亦即針對波長13.5nm的消光係數k比習知技術的材料高的材料。

圖3係顯示各金屬材料的針對EUV光的波長13.5nm的光學係數之圖表。圖3的橫軸代表折射率n，縱軸代表消光係數k。習知技術的吸收層4的主材料即鉭(Ta)的消光係數k為0.041。只要為具有比0.041大的消光係數k的化合物材料，便能夠減少吸收層4的厚度。只要消光係數k為0.06以上，便能夠充分地減少吸收層4的厚度，故能夠充分地減輕遮影效應。就滿足如上述光學常數(nk值)的組合的材料而言，如圖3所示，例如有銀(Ag)、鉑(Pt)、銦(In)、鈷(Co)、錫(Sn)、鎳(Ni)、碲(Te)。

以下，針對能夠添加至吸收層4的材料(元素)，詳細進行說明。吸收層4係含有從後述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料、及從後述與第1材料群不同的第2材料群中選擇的至少1種以上的材料之層。在吸收層4中，從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從基板1側往吸收層4的最表面4a側減少，從第2材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從基板1側往吸收層4的最表面4a側增加。

此處，上述的第1材料群係碲(Te)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鉍(Bi)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。此外，上述的第2材料群係鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋁(Al)、矽(Si)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)、釩(V)、鉿(Hf)、及鈮(Nb)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。

較佳為如下述的構造體，即，吸收層4係即使分割為複數層，吸收層4整體的合計膜厚仍至少為33nm以上，且吸收層4整體含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計20原子%以上。此外，更佳為如下述的構造體，即，吸收層4係即使分割為複數層，吸收層4整體的合計膜厚仍至少為26nm以上，且吸收層4整體含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計55原子%以上。

此外，再較佳為如下述的構造體，即，吸收層4係即使分割為複數層，吸收層4整體的合計膜厚仍至少為17nm以上，且吸收層4整體含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計95原子%以上。此外，較佳為如下述的構造體，即，吸收層4的最表面層係含有從第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。

此外，較佳為如下述的構造體，即，當將以吸收層4的厚度尺寸為100%時的從吸收層4表面起50%以內之深度的區域定義為「吸收層4的最表面層」時，吸收層4的最表面層係含有從第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。此外，較佳為，吸收層4的最表面層係具有0.5nm以上30nm以下的膜厚。另外，關於吸收層4的最表面層的膜厚，0.5nm為成膜極限，未達0.5nm的成膜極為困難。此外，當吸收層4的最表面層的膜厚超過30nm，便有遮影效應的影響變顯著的傾向。

以下，針對吸收層4中第1材料群包含的材料的含有量(濃度)及第2材料群包含的材料的含有量(濃度)的各分布，進行說明。在本實施形態中，較佳為，第1材料群包含的材料的含有量係從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)、曲線性(例如S形曲線)、或指數函數性地減少。此外，在本實施形態中，較佳為，第2材料群包含的材料的含有量係從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)、曲線性(例如S形曲線)、或指數函數性地增加。

此外，較佳為，第1材料群及第2材料群的至少一者係在基板1側及吸收層4的最表面4a側的至少一者的區域中組成均一。另外，在本實施形態中，所謂的「基板1側的區域」，係指吸收層4整體的下層10%的區域，所謂的「最表面4a側的區域」，係指吸收層4整體的上層10%的區域。此外，關於第1材料群的含有量(濃度)與第2材料群的含有量(濃度)成為相同的點(部位)，當將吸收層4沿厚度方向二等分時，既可位在基板1側，亦可位在吸收層4的最表面4a側。

此外，基板1側的區域(吸收層4整體的下層10%的區域)係可非僅以第1材料群包含的材料構成，最表面4a側的區域(吸收層4整體的上層10%的區域)係可非僅以第2材料群包含的材料構成。亦即，在基板1側的區域係亦可含有第2材料群包含的材料，在最表面4a側的區域係亦可含有第1材料群包含的材料。以下，針對吸收層4中第1材料群包含的材料的含有量(濃度)及第2材料群包含的材料的含有量(濃度)的各分布，參照圖式進行說明。

圖4至圖7係顯示第1材料群包含的材料的含有量分布(濃度分布)、及第2材料群包含的材料的含有量分布(濃度分布)之概念圖。圖4至圖7各圖的縱軸係分別代表吸收層4整體的第1材料群及第2材料群的各含有量(%)，橫軸係分別代表吸收層4整體的深度方向。圖4係顯示第1材料群包含的材料的含有量(實線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)地減少，且第2材料群包含的材料的含有量(虛線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)地增加之形態。

圖5係顯示第1材料群包含的材料的含有量(實線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)地減少，且第2材料群包含的材料的含有量(虛線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈直線性(線性)地增加之形態，且為當將吸收層4沿厚度方向二等分時，第1材料群的含有量(濃度)與第2材料群的含有量(濃度)成為相同的點(部位)位在基板1側，且在基板1側的區域係含有第2材料群包含的材料，在最表面4a側的區域係含有第1材料群包含的材料之形態。

圖6係顯示第1材料群包含的材料的含有量(實線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈指數函數性地減少，且第2材料群包含的材料的含有量(虛線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈指數函數性地增加之形態，且為基板1側的區域及最表面4a側的區域係分別組成均一，且當將吸收層4沿厚度方向二等分時，第1材料群的含有量(濃度)與第2材料群的含有量(濃度)成為相同的點(部位)位在最表面4a側之形態。

圖7係顯示第1材料群包含的材料的含有量(實線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈曲線性(倒S形曲線狀)地減少，且第2材料群包含的材料的含有量(虛線)從基板1側往吸收層4的最表面4a側呈曲線性(S形曲線狀)地增加之形態，且為基板1側的區域及最表面4a側的區域係分別組成均一之形態。

只要為上述形態，由於具備對EUV光具有高吸收性的化合物材料(第1材料群包含的材料)的含有量從基板1側往最表面4a側減少且氫自由基耐性高的化合物材料(第2材料群包含的材料)的含有量從基板1側往最表面4a側增加的吸收層4，故遮影效應便減輕並且光罩圖案的矩形性便提升，故轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度提升，且由於被賦予氫自由基耐性，故能夠製作能夠長期間使用的光罩。另外，本實施形態的第1材料群及第2材料群的各含有量的分布並不限定於上述的分布，亦可為組合各形態而成的分布。

一般而言，反射型空白光罩係必須能夠進行供圖案成形之用的加工。前述材料當中，已知氧化錫能夠由氯系氣體(gas)進行乾蝕刻加工。因此，吸收層4係更佳為含有的材料含有錫(Sn)及氧(O)。

此外，反射型光罩係曝露在氫自由基環境下，故若吸收層4沒有含有氫自由基耐性高的吸收材料(第2材料群)，反射型光罩便承受不了長期的使用。另外，在本實施形態中，氫自由基耐性高的材料係採用在使用微波電漿(microwave plasma)、功率1kW、氫氣壓為0.36毫巴(mbar)以下的氫自由基環境下，膜損耗速度0.1nm/s以下的材料。前述材料當中，已知錫(Sn)單體對氫自由基的耐性低，而藉由加上氧(O)，使氫自由基耐性提高。如同下表1所示，錫(Sn)與氧(O)的原子數比超過1:2的材料確認有氫自由基耐性。咸信這是因為若錫(Sn)與氧(O)的原子數比為1:2以下，則錫(Sn)的結合不會全部成為氧化錫(SnO ₂)，要讓膜整體都成為氧化錫(SnO ₂)，必須為超過1:2的原子數比之故。

下表1係顯示本發明實施形態的Sn與O的元素數比伴隨的氫自由基耐性。另外，下表1顯示的原子數比係以EDX(X光能量(energy)散射分析)對成膜成膜厚1μm的材料進行量測所得的結果。此處，在錫(Sn)與氧(O)的原子數比為1:2的情形中，因於反覆評價中確認有變異，故在下表1中係標示為「△」。在本實施形態中，只要為「△」及「○」，在使用上便沒有問題，故判定為合格。

[表1]

O/Sn比	1.5	2	2.5	3	3.5
氫自由基耐性	×	△ ^※	○	○	○
※於反覆評價中有變異

較佳為，含有能夠供形成吸收層4使用的錫(Sn)及氧(O)的材料係含有比化學計量組成的氧化錫更多的氧。亦即，較佳為，吸收層4的材料中的錫(Sn)與氧(O)的原子數比係超過1:2。此外，當錫(Sn)與氧(O)的原子數比超過1:3.5，對EUV光的吸收性的下降便加劇，故錫(Sn)與氧(O)的原子數比係較佳為1:3.5以下，更佳為1:3以下。亦即，當將吸收層4以含有錫(Sn)及氧(O)的材料形成時，較佳為，氧(O)的含有量係相對於錫(Sn)的含有量，原子數比在2倍以上3.5倍以下的範圍內。

此外，吸收層4係較佳為，相對於吸收層4整體，含有錫(Sn)及氧(O)合計50原子%以上。這是因為雖然當吸收層4含有錫(Sn)與氧(O)以外的成分，EUV光吸收性與氫自由基耐性雙方便有下降的可能性，但只要該成分未達50原子%，EUV光吸收性與氫自由基耐性雙方的下降就非常地些微，作為EUV光罩(反射型光罩)的吸收層4的性能的下降幾無之故。另外，在本實施形態中，吸收層4係亦可為，相對於吸收層4整體，含有第1材料群包含的材料及第2材料群包含的材料合計50原子%以上。

就錫(Sn)與氧(O)以外的材料而言，例如，在吸收層4亦可混合Ta、Pt、Te、Zr、Hf、Ti、W、Si、Cr、In、Pd、Ni、Al、Ni、F、N、C和H。例如，在例如10原子%以上未達50原子%的範圍內混合In，藉此，既確保對EUV光的高吸收性，亦能夠賦予膜(吸收層4)導電性，故在使用波長190nm至260nm的EUV光進行的光罩圖案檢查中，能夠提高檢查性。或者，在例如10原子%以上未達50原子%的範圍內混合N和Hf時，係能夠使吸收層4的膜質更接近非晶態(amorphous)，故乾蝕刻後的吸收圖案層41的粗糙度和面內尺寸均一性和轉印像的面內均一性係提升。

習知技術的EUV反射型光罩的吸收層係如同上述使用以Ta作為主成分的化合物材料。此時，表示吸收層與反射層的光強度之對比的指標即光密度OD(下式1)要得到1以上係必須將膜厚形成為40nm以上，OD要得到2以上係必須將膜厚形成為70nm以上。Ta的消光係數k為0.041，而藉由在吸收層使用消光係數k為0.06以上的含有錫(Sn)與氧(O)的化合物材料，依比爾定律(Beer's law)，即使OD要得到1以上，仍能夠將其膜厚形成為17nm以下，即使OD要得到2以上，仍能夠將其膜厚形成為45nm以下。惟，當膜厚為45nm以上，遮影效應便與習知技術的以Ta作為主成分的膜厚60nm的化合物材料為相同程度。 OD=-log(Ra/Rm)　…　(式1) 因此，吸收層4的膜厚係較佳為17nm以上45nm以下。

此外，習知技術的EUV反射型光罩的吸收層係大多分別在最表面即上層使用以Ta作為主成分的氧化膜、在下層使用以Ta作為主成分的氮化膜，吸收層係大多具有上層與下層之分界(界面)。因此，在藉由乾蝕刻對習知技術的EUV反射型光罩的吸收層進行圖案成形後，觀察其剖面形狀，在上層與下層之分界(界面)會有段差產生。如上述的吸收層的段差係導致轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度下降，故在圖案成形後的吸收層較佳為沒有段差。

[實施例1] 以下，針對本發明的反射型空白光罩及反射型光罩的實施例進行說明。如圖8所示，在具有低熱膨脹特性的合成石英的基板11之上形成由矽(Si)與鉬(Mo)成對之積層膜積層40片而形成的反射層12。反射層12的膜厚為280nm。接著，在反射層12上，將作為中間膜而以釕(Ru)形成的覆蓋層13，以使膜厚成為3.5nm的方式成膜。接著，在覆蓋層13之上，將具有含有錫(Sn)與氧(O)的區域(層)及含有鉭(Ta)與氧(O)的區域(層)之吸收層14，以使膜厚分別成為26nm、7nm的方式成膜。此處，在吸收層14的SnO、TaO成膜時係以防止分界(界面)產生的方式連續性地進行濺鍍(sputtering)。以下，針對此點，詳細進行說明。

在本實施例中，在覆蓋層13之上，就吸收層14而言，首先，將含有錫(Sn)與氧(O)的膜(層)以使其膜厚成為26nm的方式成膜。接著，在含有錫(Sn)與氧(O)的膜(層)的膜厚達到26nm時，同時進行含有錫(Sn)與氧(O)的膜(層)的成膜及含有鉭(Ta)與氧(O)的膜(層)的成膜。如上述而將含有SnO及TaO的膜(層)以使其膜厚成為0.5nm程度的方式成膜。然後，結束含有錫(Sn)與氧(O)的膜(層)的成膜，將含有鉭(Ta)與氧(O)的膜(層)以使其膜厚成為7nm的方式成膜。如上述而以防止在含有錫(Sn)與氧(O)的區域及含有鉭(Ta)與氧(O)的區域產生分界(界面)的方式成膜吸收層14。

如上述而成膜的吸收層14中的錫(Sn)與氧(O)的原子數比率係經EDX(X光能量散射分析)量測的結果為1:2.5，鉭(Ta)與氧(O)的原子數比率係經EDX(X光能量散射分析)量測的結果為1:1.9。此外，經XRD(X射線繞射儀)量測的結果，吸收層14的膜質雖然觀察到些微的結晶性，但為非晶態。

接著，在基板11的沒有形成反射層12之側，將以氮化鉻(CrN)形成的背面導電膜15以100nm的厚度成膜，製作出實施例1的反射型空白光罩100。在實施例1中，成膜至基板11上的各個膜的成膜係使用多靶濺鍍裝置。各個膜的膜厚係以濺鍍時間進行控制。吸收層14係藉由反應性濺鍍法，控制濺鍍中導入濺鍍腔(chamber)的氧的量，藉此，以使O/Sn比成為2.5、O/Ta比成為1.9的方式成膜。

接著，針對實施例1的反射型光罩200的製作方法，利用圖9至圖12進行說明。如圖9所示，在反射型空白光罩100的吸收層14之上，將正型化學增幅型阻劑(resist)(SEBP9012，信越化學公司製)以旋轉塗佈(spin coat)塗佈成120nm的膜厚，以110℃烘烤(bake)10分鐘，形成阻劑膜16。接著，藉由電子束微影機(JBX3030，日本電子公司製)，在阻劑膜16刻繪出預定的圖案。然後，進行110℃、10分鐘的預烘烤(prebake)處理，接著使用噴灑(spray)顯影機(SFG3000，SIGMAMELTEC公司製)進行顯影處理。如上述而如圖10所示形成阻劑圖案16a。

接著，以阻劑圖案16a作為蝕刻遮罩(etching mask)，藉由以氯系氣體為主體的乾蝕刻，進行吸收層14的圖案成形。如上述而如圖11所示在覆蓋層13之上形成吸收圖案層141。接著，進行阻劑圖案16a的剝離，製作出圖12所示的本實施例的反射型光罩200。

在本實施例中，形成在吸收層14的轉印圖案(吸收圖案層141的形狀)係採用在進行轉印評價用的反射型光罩200上含有線寬64nm的LS(線與間隙(line and space))圖案、使用AFM進行的吸收層的膜厚量測用的線寬200nm的LS圖案、及EUV反射率量測用的4mm見方的吸收層去除部之圖案。關於線寬64nm的LS圖案，係以使由EUV照射形成的遮影效應的影響容易觀看的方式，如圖13所示沿x方向與y方向分別設計。

[比較例1] 就比較例1而言，如下所述製作習知技術的EUV反射型空白光罩。如圖14所示，以鉭(Ta)與氮(N)的原子數比率為1:0.25且其膜厚成為58nm的方式進行成膜而形成構成吸收層的下層5後，以鉭(Ta)與氧(O)的原子數比率為1:1.9且其膜厚成為2nm的方式進行成膜而形成構成吸收層的上層6。以此方式製作出比較例1的反射型空白光罩30。在以此方式成膜的下層5的上層6之間係形成有分界(界面)。接著，如圖15所示，以與實施例1相同的方法製作出比較例1的反射型光罩300。如圖15所示，比較例1的反射型光罩300係就吸收圖案層142而言具備有吸收圖案層(下層)51及吸收圖案層(上層)61。惟，關於吸收圖案層142，TaN與TaO係分成了上下層，並非組成連續性地變化的膜。

[實施例2] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的55原子%、剩下的45原子%採用Ta的狀態下，使吸收層14的膜厚成為26nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例2的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

[實施例3] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的95原子%、剩下的5原子%採用Ta的狀態下，使吸收層14的膜厚成為26nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例3的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

[實施例4] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的95原子%、剩下的5原子%採用Ta的狀態下，使吸收層14的膜厚成為17nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例4的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

[實施例5] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的60原子%、剩下的40原子%採用Si的狀態下，使吸收層14的膜厚成為33nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例5的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

[實施例6] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的78原子%、剩下的22原子%採用Si的狀態下，使吸收層14的膜厚成為26nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例6的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

[實施例7] 以使錫(Sn)與氧(O)的原子數比率成為1:2.5的方式形成吸收層14。此外，以在錫(Sn)與氧(O)的合計含有量成為吸收層14整體的95原子%、剩下的5原子%採用Si的狀態下，使吸收層14的膜厚成為17nm的方式成膜。除此之外係以與實施例1相同的方法製作出實施例7的反射型空白光罩100及反射型光罩200。

(膜厚量測) 在前述的各實施例及比較例，吸收層14的膜厚係藉由穿透式電子顯微鏡進行量測。 (反射率量測) 在前述的各實施例及比較例，以藉由EUV光進行的反射率量測裝置，量測所製作出的反射型光罩的吸收圖案層141區域的反射率Ra。此外，在前述的各實施例及比較例，以藉由EUV光進行的反射率量測裝置，量測所製作出的反射型光罩的吸收圖案層141區域以外的區域的反射率Rm。

(氫自由基耐性量測) 在使用微波電漿、功率1kW、氫氣壓為0.36mbar (毫巴)以下的氫自由基環境下，設置各實施例及比較例製作出的反射型光罩。使用原子力顯微鏡(AFM)確認氫自由基處理後的吸收層14的膜厚變化。量測係用線寬200nm的LS圖案進行。

(晶圓曝光評價) 使用EUV曝光裝置(NXE3300B，ASML公司製)，將各實施例及比較例所製作出的反射型光罩的轉印圖案轉印曝光到塗佈有EUV正型化學增幅型阻劑的半導體晶圓上。此時，曝光量係以使圖13的x方向的LS圖案按所設計進行轉印的方式進行調節。藉由電子束尺寸量測機實施所轉印的阻劑圖案的觀察及線寬量測，進行解析度的確認。上述各評價結果顯示於下表2。

[表2]

	比較例1	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5	實施例6	實施例7
反射率對比OD	吸收膜總膜厚	60nm	33nm	26nm	26nm	17nm	33nm	26nm	17nm
反射率	0.019	0.019	0.019	0.007	0.059	0.019	0.019	0.061
OD	1.54	1.54	1.54	1.97	1.05	1.54	1.54	1.03
判定	◎	◎	◎	◎	○	◎	◎	○
氫自由基耐性	膜損耗速度(nm/sec)	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1	＜0.1
判定	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
吸收膜剖面形狀	判定	×	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎

相對於習知技術的膜厚為60nm的鉭(Ta)系吸收層的反射率為0.019(OD=1.54)，在SnO的混合比率高達95%的實施例3中，其反射率良好，為0.007(OD=1.97)。相對於此，在雖然SnO的混合比率高達95%但吸收層14的膜厚形成為非常薄的17nm的實施例4中，其反射率為降至0.059(OD=1.05)，在同情形的實施例7中，其反射率降至0.061(OD=1.03)。另外，將OD為1.5以上者以「◎」表示、將1.0以上未達1.5者以「○」表示。只要OD為「◎」及「○」，在使用上便沒有問題，故本實施例判定為合格。

接著，顯示各實施例及比較例的氫自由基耐性。此處，係將膜損耗速度為0.1nm/s以下的材料以「◎」表示、將超過0.1nm/s者以「×」表示。在既存的EUV反射型光罩即比較例1及實施例1至7，膜損耗速度全都在0.1nm/s以下，可知都具有充分的耐性。接著，顯示吸收層的圖案成形後的剖面形狀的判定結果。此處，係以SEM目視觀察經圖案成形的吸收層的剖面，當該剖面具有段差時判定為「×」，當沒有段差時判定為「◎」。

如上所述，只要為各實施例的反射型空白光罩及反射型光罩，便具備充分的OD值並且具備充分的氫自由基耐性，且在經圖案成形的吸收層的剖面形狀並沒有段差形成。因此，只要為各實施例的反射型空白光罩及反射型光罩，轉印至晶圓上的圖案的尺寸精度和形狀精度便提升，且便被賦予氫自由基耐性，故能夠長期間使用光罩。 [產業上利用之可能性]

本發明的反射型空白光罩及反射型光罩係在半導體積體電路等的製程中，能夠適合供藉由EUV曝光形成微細的圖案之用。

1:基板 2:反射層 3:覆蓋層 4:吸收層 4a:最表面 5:吸收層(下層) 6:吸收層(上層) 10:反射型空白光罩 20:反射型光罩 30:反射型空白光罩 11:基板 12:反射層 13:覆蓋層 14:吸收層 15:背面導電膜 16:阻劑膜 16a:阻劑圖案 17:反射部 18:低反射部 41:吸收圖案層 51:吸收圖案層(下層) 61:吸收圖案層(上層) 100:反射型空白光罩 141:吸收圖案層 142:吸收圖案層(雙層膜) 200:反射型光罩 300:反射型光罩

圖1係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩的構造之概略剖面圖。圖2係顯示本發明實施形態的反射型光罩的構造之概略剖面圖。圖3係顯示各金屬材料於EUV光的波長的光學常數之圖表(graph)。圖4係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩及反射型光罩具備的吸收層(低反射部)中第1材料群的含有量(濃度)分布及第2材料群的含有量(濃度)分布的例子之概念圖。圖5係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩及反射型光罩具備的吸收層中第1材料群的含有量分布及第2材料群的含有量分布的例子之概念圖。圖6係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩及反射型光罩具備的吸收層中第1材料群的含有量分布及第2材料群的含有量分布的例子之概念圖。圖7係顯示本發明實施形態的反射型空白光罩及反射型光罩具備的吸收層中第1材料群的含有量分布及第2材料群的含有量分布的例子之概念圖。圖8係顯示本發明的實施例的反射型空白光罩的構造之概略剖面圖。圖9係顯示本發明的實施例的反射型光罩的製程之概略剖面圖。圖10係顯示本發明的實施例的反射型光罩的製程之概略剖面圖。圖11係顯示本發明的實施例的反射型光罩的製程之概略剖面圖。圖12係顯示本發明的實施例的反射型光罩的構造之概略剖面圖。圖13係顯示本發明的實施例的反射型光罩的設計圖案之概略俯視圖。圖14係顯示本發明的比較例的既存的反射型空白光罩、即具有雙層構造吸收層的反射型空白光罩的構造之概略剖面圖。圖15係顯示本發明的比較例的既存的反射型光罩、即具有雙層構造吸收層的反射型光罩的構造之概略剖面圖。

1:基板

2:反射層

3:覆蓋層

4:吸收層

4a:最表面

10:反射型空白光罩

Claims

一種反射型空白光罩，係供製作以極紫外光作為光源的圖案轉印用的反射型光罩之用的反射型空白光罩；前述反射型空白光罩係具備：基板；反射部，係形成在前述基板上，將射入的光反射；及低反射部，係形成在前述反射部上，將射入的光吸收；前述低反射部係含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料、及從與前述第1材料群不同的第2材料群中選擇的至少1種以上的材料之層；從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側減少；從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側增加；前述第1材料群係碲(Te)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鉍(Bi)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物；前述第2材料群係鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋁(Al)、矽(Si)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)、釩(V)、鉿(Hf)、及鈮(Nb)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。
如請求項1之反射型空白光罩，其中前述反射型空白光罩係如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為33nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計20原子%以上。
如請求項1之反射型空白光罩，其中前述反射型空白光罩係如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為26nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計55原子%以上。
如請求項1之反射型空白光罩，其中前述反射型空白光罩係如下述的構造體，即，前述低反射部即使分割為複數層，前述低反射部整體的合計膜厚仍至少為17nm以上，且前述低反射部整體含有從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料合計95原子%以上。
如請求項2至請求項4中任一項之反射型空白光罩，其中前述反射型空白光罩係如下述的構造體，即，前述低反射部的最表面層係含有從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。
如請求項1至請求項5中任一項之反射型空白光罩，其中前述反射型空白光罩係如下述的構造體，即，當將以前述低反射部的厚度尺寸為100%時的從前述低反射部表面起50%以內之深度的區域定義為前述低反射部的最表面層時，前述低反射部的最表面層係含有從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料合計80原子%以上。
如請求項2至請求項6中任一項之反射型空白光罩，其中前述低反射部的最表面層係具有0.5nm以上30nm以下的膜厚。
一種反射型光罩，係具備：基板；反射部，係形成在前述基板上，將射入的光反射；及低反射部，係形成在前述反射部上，將射入的光吸收；前述低反射部係含有從第1材料群中選擇的至少1種以上的材料、及從與前述第1材料群不同的第2材料群中選擇的至少1種以上的材料之層；從前述第1材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側減少；從前述第2材料群中選擇的至少1種以上的材料的含有量係從前述基板側往前述低反射部的最表面側增加；前述第1材料群係碲(Te)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、銦(In)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鉍(Bi)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物；前述第2材料群係鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋁(Al)、矽(Si)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)、釩(V)、鉿(Hf)、及鈮(Nb)、以及其氧化物、氮化物、及氮氧化物。