TW202429187A - 反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法 - Google Patents
反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202429187A TW202429187A TW112133808A TW112133808A TW202429187A TW 202429187 A TW202429187 A TW 202429187A TW 112133808 A TW112133808 A TW 112133808A TW 112133808 A TW112133808 A TW 112133808A TW 202429187 A TW202429187 A TW 202429187A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- film
- phase shift
- reflective mask
- reflective
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 106
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 57
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 57
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 289
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 70
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 16
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 description 5
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;sulfuric acid Chemical compound OO.OS(O)(=O)=O XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015844 BCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003910 SiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ca] Chemical compound [Na].[Ca] VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N xenon difluoride Chemical compound F[Xe]F IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000500 β-quartz Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
本發明係一種反射型光罩基底，其依序具有基板、反射EUV光之多層反射膜、保護上述多層反射膜之保護膜、以及使上述EUV光之相位發生偏移之相位偏移膜，且上述相位偏移膜含有包含35原子%以上之Os之Os系材料，對上述EUV光之折射率n為0.940以下，且消光係數k為0.025以上。
Description
本發明係關於一種反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法。
近年來，隨著半導體元件之微細化，而開發有使用極紫外線(Extreme Ultra-Violet：EUV)之曝光技術即EUV微影術(EUVL)。EUV係指包含軟X射線及真空紫外線，具體而言波長為0.2 nm～100 nm左右之光。目前，主要研究波長為13.5 nm左右之EUV。
EUV微影術會用到反射型光罩。作為反射型光罩，已知有依序具有玻璃基板等基板、反射EUV光之多層反射膜、保護多層反射膜之保護膜、及吸收EUV光之吸收膜之構成。於吸收膜中，藉由蝕刻等形成有開口圖案，將該開口圖案轉印至半導體基板等對象基板。吸收膜亦可為使EUV光發生偏移之相位偏移膜。
研究了多種材料作為吸收膜或相位偏移膜之材料。例如，已知為了實現向對象基板以高對比度轉印圖案，而利用包含雙折射率之虛數部之絕對值(消光係數)較大之物質的材料。專利文獻1中記載有一種反射型光罩基底，其具備以鉻(Cr)為主成分之吸收膜，又，專利文獻2中記載有一種反射型光罩基底，其具備以鉭(Ta)為主成分之吸收膜。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2007-273656號公報
專利文獻2：日本專利特開2007-273678號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，有些消光係數較大之材料，尤其是消光係數較大且折射率較小之材料存在形成開口圖案時之加工性不足之情況。因此，根據加工條件等，可能會產生圖案之精度不足、圖案加工時間變長等不良情況。
因此，本發明之一態樣之課題在於提供一種具備相位偏移膜之構成，該相位偏移膜能夠向對象基板以高對比度轉印圖案，且加工性優異。
[解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之反射型光罩基底依序具有：基板、反射EUV光之多層反射膜、保護上述多層反射膜之保護膜、以及使上述EUV光之相位發生偏移之相位偏移膜，且上述相位偏移膜含有包含35原子%以上之Os之Os系材料，對上述EUV光之折射率n為0.940以下，且消光係數k為0.025以上。
[發明之效果]
根據本發明之一態樣，可提供一種具備相位偏移膜之構成，該相位偏移膜能夠向對象基板以高對比度轉印圖案，且加工性優異。
以下，參照圖式對本發明之實施方式進行說明。於各圖式中，對相同或對應之構成標註相同符號，有時省略說明。說明書中，表示數值範圍之「～」係指包含其前後所記載之數值作為下限值及上限值。
於圖1～圖3中，X軸方向、Y軸方向、及Z軸方向係相互正交之方向。Z軸方向係垂直於基板10之上表面10a之方向。X軸方向係與EUV光之入射面(包含入射光線及反射光線之面)正交之方向。如圖3所示，於自X軸方向觀察時，入射光線越朝向Z軸負方向則越向Y軸正方向傾斜，反射光線越朝向Z軸正方向則越向Y軸正方向傾斜。
參照圖1，對一實施方式之反射型光罩基底1進行說明。反射型光罩基底1自下而上依序至少具有基板10、多層反射膜11、保護膜12、相位偏移膜13、及蝕刻遮罩膜14。
反射型光罩基底1可進而具有於圖1中未圖示之功能膜。例如，反射型光罩基底1可於下側具有導電膜。例如，導電膜可形成於基板10之與上表面10a為相反側之面即下表面10b。導電膜例如用於將反射型光罩2吸附於曝光裝置之靜電吸盤。
反射型光罩基底1亦可於保護膜12與相位偏移膜13之間具有緩衝膜，雖然並未圖示。緩衝膜保護保護膜12不受在相位偏移膜13形成開口圖案13a之蝕刻氣體之影響。緩衝膜較相位偏移膜13更慢地進行蝕刻。緩衝膜與保護膜12不同，最終具有與相位偏移膜13之開口圖案13a相同之開口圖案。
其次，參照圖2及圖3，對一實施方式之反射型光罩2進行說明。反射型光罩2例如於圖1所示之反射型光罩基底1中之相位偏移膜13形成有與所需之半導體元件之圖案對應之開口圖案13a。再者，圖1所示之蝕刻遮罩膜14於在相位偏移膜13形成開口圖案13a後被去除。於EUVL中，相位偏移膜13之開口圖案13a被轉印至半導體基板等對象基板。轉印包括縮小地進行轉印。
以下，對基板10、多層反射膜11、保護膜12、相位偏移膜13、及蝕刻遮罩膜14進行說明。
基板10例如係玻璃基板。基板10之材質較佳為含有TiO
2之石英玻璃。石英玻璃與一般之鈉鈣玻璃相比，線膨脹係數較小，因溫度變化引起之尺寸變化較小。石英玻璃可包含80質量%～95質量%之SiO
2、4質量%～17質量%之TiO
2。若TiO
2含量為4質量%～17質量%，則於室溫附近之線膨脹係數大致為零，於室溫附近幾乎不會發生尺寸變化。石英玻璃亦可包含除SiO
2及TiO
2以外之第三成分或雜質。再者，基板10之材質亦可為析出有β石英固溶體之結晶化玻璃、矽、或金屬等。
如上所述，於基板10之上表面10a形成多層反射膜11等。俯視(沿Z軸方向觀察)下，基板10之尺寸例如為縱152 mm、橫152 mm。縱尺寸及橫尺寸亦可為152 mm以上。基板10之上表面10a及下表面10b於各者之中央例如具有品質保證區域。品質保證區域之尺寸例如為縱142 mm、橫142 mm。上表面10a之品質保證區域較佳為具有0.15 nm以下之均方根粗糙度Rq、及100 nm以下之平坦度。又，上表面10a之品質保證區域較佳為不具有產生相位缺陷之缺點。
多層反射膜11係反射EUV光之膜，例如係交替積層高折射率層及低折射率層而成者。高折射率層之材質例如為矽(Si)，低折射率層之材質例如為鉬(Mo)。因此，作為多層反射膜，可使用Mo/Si多層反射膜。再者，Ru/Si多層反射膜、Mo/Be多層反射膜、Mo化合物/Si化合物多層反射膜、Si/Mo/Ru多層反射膜、Si/Mo/Ru/Mo多層反射膜、Si/Ru/Mo/Ru多層反射膜、Si/Ru/Mo多層反射膜等亦可用作多層反射膜11。
構成多層反射膜11之各層之厚度及層之重複單元之數量可根據各層之材質、及對EUV光之反射率而適當選擇。於多層反射膜11為Mo/Si多層反射膜之情形時，為了達成對入射角θ(圖3)為6°之EUV光之60%以上之反射率，只要將厚度2.3±0.1 nm之Mo層、及厚度4.5±0.1 nm之Si層以重複單元數達到30以上60以下之方式積層即可。多層反射膜11較佳為對入射角θ為6°之EUV光具有60%以上之反射率。反射率更佳為65%以上。
構成多層反射膜11之各層之成膜方法例如為DC(Direct Current，直流)濺鍍法、磁控濺鍍法、或離子束濺鍍法等。於使用離子束濺鍍法形成Mo/Si多層反射膜之情形時，Mo層與Si層各者之成膜條件之一例如下所示。
＜Si層之成膜條件＞
靶：Si
濺鍍氣體：Ar
氣壓：1.3×10
-2Pa～2.7×10
-2Pa
離子加速電壓：300 V～1500 V
成膜速度：0.030 nm/sec～0.300 nm/sec
Si層之厚度：4.5±0.1 nm
＜Mo層之成膜條件＞
靶：Mo
濺鍍氣體：Ar
氣壓：1.3×10
-2Pa～2.7×10
-2Pa
離子加速電壓：300 V～1500 V
成膜速度：0.030 nm/sec～0.300 nm/sec
Mo層之厚度：2.3±0.1 nm
＜Si層與Mo層之重複單元＞
重複單元數：30～60(較佳為40～50)。
保護膜12係形成於多層反射膜11與相位偏移膜13之間、具有保護多層反射膜11之功能之膜。保護膜12保護多層反射膜11不受在相位偏移膜13形成開口圖案13a(圖2及圖3)之蝕刻氣體之影響。又，保護膜12於製造反射型光罩2時不被去除，而是保留在多層反射膜11之上。保護膜12不阻礙多層反射膜11對EUV光之反射，或將反射率之降低抑制為最小限度。
構成保護膜12之材料並無特別限定，保護膜例如較佳為含有選自Ru、Rh、及Si中之至少一種元素。保護膜12於含有Rh之情形時，可僅含有Rh，亦可具有Rh化合物。Rh化合物可除了含有Rh以外，還含有選自由Ru、Nb、Mo、Ta、Ir、Pd、Zr、Y及Ti所組成之群中之至少一種元素。
Rh化合物亦可除了含有Rh以外，還含有選自由N、O、C、及B所組成之群中之至少一種元素。該等元素降低保護膜12對第1蝕刻氣體之耐受性，但另一方面，藉由降低保護膜12之結晶性而提高保護膜12之平滑性。於Rh化合物具有非晶結構、或微晶結構之情形時，Rh化合物之X射線繞射曲線不具有明顯之峰。
於本實施方式中，保護膜12為由單層構成之膜，但亦可為具有下層及上層之多層膜。保護膜12之下層係接觸於多層反射膜11之最上表面而形成之層。保護膜12之上層接觸於相位偏移膜13之最下表面。如此，藉由將保護膜12設為複數層結構，可將特定之功能優異之材料用於各層，因此可謀求整個保護膜12之多功能化。
保護膜12之上層較佳為包含選自Ru及Rh中之至少一種元素，更佳為包含Rh，進而較佳為包含Rh化合物。保護膜12之下層較佳為包含選自Ru、Rh、Nb、Mo、Zr、Y及Si中之至少一種元素，更佳為包含Ru。又，為了抑制保護膜12之結晶性，較佳為保護膜12之下層除了包含上述至少一種元素以外，進而包含選自C、N及B中之至少一種元素。於保護膜12為多層膜之情形時，下述保護膜12之厚度係指多層膜之合計膜厚。再者，亦可於多層反射膜11與保護膜12之下層之間，形成將多層反射膜11中所含之成分及保護膜12之下層中所含之成分混合而形成之混合層。
保護膜12之厚度較佳為1.0 nm～4.0 nm，更佳為2.0 nm～3.5 nm，進而較佳為2.5 nm～3.0 nm。若保護膜12之厚度為1.0 nm以上，則蝕刻耐受性良好。又，若保護膜12之厚度為4.0 nm以下，則對EUV光之反射率良好。
保護膜12之密度較佳為10.0 g/cm
3～14.0 g/cm
3。若保護膜12之密度為10.0 g/cm
3以上，則蝕刻耐受性良好。又，若保護膜12之密度為14.0 g/cm
3以下，則可抑制對EUV光之反射率降低。
保護膜12之成膜方法例如為DC濺鍍法、磁控濺鍍法、或離子束濺鍍法等。於使用DC濺鍍法形成Rh膜之情形時，成膜條件之一例如下所示。
＜Rh膜之成膜條件＞
靶：Rh
濺鍍氣體：Ar
氣壓：1.0×10
-2Pa～1.0×10
0Pa
靶之輸出密度：1.0 W/cm
2～8.5 W/cm
2成膜速度：0.020 nm/sec～1.000 nm/sec
膜厚：1 nm～10 nm。
再者，於形成Rh膜之情形時，作為濺鍍氣體，可使用N
2氣體或Ar氣體與N
2之混合氣體。濺鍍氣體中之N
2氣體之體積比(N
2/(Ar＋N
2))為0.05以上1.0以下。
相位偏移膜13係形成開口圖案13a(圖2及圖3)之膜。開口圖案13a並非於反射型光罩基底1之製造工序中形成，而是於反射型光罩2之製造工序中形成。相位偏移膜13不僅吸收EUV光，而且使EUV光之相位發生偏移。例如，相位偏移膜使圖3所示之第2 EUV光L2之相位相對於第1 EUV光L1發生偏移。
第1 EUV光L1係如下之光：通過開口圖案13a而不透過相位偏移膜13，被多層反射膜11反射，並再次通過開口圖案13a而不透過相位偏移膜13。第2 EUV光L2係如下之光：於被相位偏移膜13吸收之同時透過相位偏移膜13，被多層反射膜11反射，並再次於被相位偏移膜13吸收之同時透過相位偏移膜13。
第1 EUV光L1與第2 EUV光L2之相位差(≧0)例如為170°～250°。第1 EUV光L1之相位可超前或滯後於第2 EUV光L2之相位。相位偏移膜13利用第1 EUV光L1與第2 EUV光L2之干涉而提高轉印圖像之對比度。轉印圖像係將相位偏移膜13之開口圖案13a轉印至對象基板而成之圖像。
於EUV微影術中，產生所謂投影效應(遮蔽效應)。遮蔽效應係指由於EUV光之入射角θ不為0°(例如為6°)，而於開口圖案13a之側壁附近產生EUV光被側壁遮擋之區域，導致產生轉印圖像之位置偏差或尺寸偏差。為了減少遮蔽效應，有效的是降低開口圖案13a之側壁之高度，使相位偏移膜13變薄。
為了減少遮蔽效應，相位偏移膜13之膜厚例如為60 nm以下，較佳為50 nm以下。為了確保第1 EUV光L1與第2 EUV光L2之相位差，相位偏移膜13之膜厚較佳為20 nm以上，更佳為30 nm以上。
於本實施方式中，相位偏移膜13含有包含35原子%以上之Os之Os系材料。
由於Os係折射率n較小且消光係數k較大之材料(圖4)，因此藉由將Os系材料用於相位偏移膜13，可減小相位偏移膜13之折射率n且增大消光係數k。藉此，可增大EUV光於相位偏移膜13之反射率、與來自其下層之多層反射膜11之(於包含保護膜12之情形時為來自包含保護膜12之下層之)反射率之差，可提高被轉印之圖案之對比度。又，由於能夠確保所需之相位差並且使相位偏移膜13變薄，故而上述遮蔽效應減少。因此，被轉印之光學圖像圖案之邊緣不會模糊，即使於邊緣處亦能夠獲得較高之對比度。
進而，由於Os係能夠容易地形成揮發性化合物之材料，因此含有包含35原子%以上之Os之Os系材料之相位偏移膜13相較於與Os同樣地光學特性優異(折射率n較小且消光係數k較大)之其他材料、例如Ir、Pd等而言，更容易進行藉由蝕刻等之加工(加工性更高)。因此，本實施方式中之相位偏移膜13能夠更迅速且高精度地進行圖案加工。
相位偏移膜13中之Os之含量較佳為以鋨(Os)為主成分。於本說明書中，「以特定元素為主成分」係指以51原子%以上含有特定元素。即，包含以Os為主成分之Os系材料之相位偏移膜13含有51原子%～100原子%之Os。
又，相位偏移膜13中之Os之含量可更佳為60原子%以上，進而較佳為70原子%以上，尤佳為80原子%以上。Os之含量越多，則越能獲得轉印圖案之對比度較高、且加工性較高之構成。
用以形成相位偏移膜13中之開口圖案13a之蝕刻氣體例如可為氧系氣體、鹵素系氣體、或其等之混合氣體。作為氧系氣體，例如可例舉：O
2氣體、O
3氣體、CO
2氣體、NO
2氣體、SO
2氣體、H
2O氣體或其等之混合氣體。作為鹵素系氣體，可例舉：氯系氣體及氟系氣體。氯系氣體例如為Cl
2氣體、SiCl
4氣體、CHCl
3氣體、CCl
4氣體、BCl
3氣體或其等之混合氣體。氟系氣體例如為CF
4氣體、CHF
3氣體、SF
6氣體、BF
3氣體、XeF
2氣體或其等之混合氣體。其等之中，較佳為氧系氣體與鹵素系氣體之混合氣體，尤其是氧系氣體與氯系氣體之混合氣體。氧系氣體與鹵素系氣體之混合氣體能夠對本實施方式之以Os為主成分之Os系材料進行高蝕刻速度下之蝕刻。
將相位偏移膜13之蝕刻速度ER2相對於保護膜12之蝕刻速度ER1之比(ER2/ER1)亦稱為選擇比(ER2/ER1)。選擇比(ER2/ER1)越大，則相位偏移膜13之加工性越佳。選擇比(ER2/ER1)較佳為5.0以上，更佳為10以上，進而較佳為30以上。選擇比(ER2/ER1)較佳為200以下，更佳為100以下。
相位偏移膜13可僅含有Os，亦可除了含有Os以外還含有金屬元素、非金屬元素、或其兩者。相位偏移膜13中除Os以外還含有之追加元素較佳為選自由Ta、Cr、Mo、W、Re、Si、Hf、Ru、O、B、C、及N所組成之群中之至少一者。此種追加元素於相位偏移膜13中之含量為1原子%～49原子%。
於反射型光罩之製造工序中，於形成開口圖案13a(圖2及圖3)之後，使用硫酸-過氧化氫溶液混合液(SPM洗淨液)等進行洗淨，以去除抗蝕膜及蝕刻遮罩膜(後述之S204(圖6))。藉由相位偏移膜13含有選自由Ta、Si、及Ru所組成之群中之至少一種元素，而提高對此種SPM洗淨液之耐受性。於相位偏移膜13含有選自由Ta、Si、及Ru所組成之群中之至少一種元素之情形時，其含量較佳為1原子%～49原子%，更佳為5原子%～45原子%，進而較佳為5原子%～40原子%，尤佳為5原子%～35原子%，最佳為5原子%～30原子%。
又，藉由相位偏移膜13含有選自由Cr、W、Re、及Ru所組成之群中之至少一種元素，能夠抑制相位偏移膜13之加工性降低，並且調整光學特性(至少折射率n及/或消光係數k)，可有助於提高如上所述之圖案轉印時之對比度。於相位偏移膜13含有選自由Cr、W、Re、及Ru所組成之群中之至少一種元素之情形時，其含量較佳為1原子%～49原子%，更佳為5原子%～45原子%，進而較佳為5原子%～40原子%，尤佳為5原子%～30原子%。
進而，藉由相位偏移膜13含有選自由O、B、C、及N所組成之群中之至少一種元素，可抑制光學特性降低，並且抑制結晶化，且能夠減小開口圖案13a之側壁之粗糙度。於相位偏移膜13含有選自由O、B、C、及N所組成之群中之至少一種元素之情形時，其含量較佳為1原子%～20原子%，更佳為2原子%～15原子%，進而較佳為3原子%～10原子%。
即便如上所述對於Os還追加地含有元素之情形時，相位偏移膜13之折射率n亦較佳為0.940以下，更佳為0.930以下，進而較佳為0.920以下，尤佳為0.910以下。相位偏移膜13之折射率n越小，則越能使相位偏移膜13變薄。再者，相位偏移膜13之折射率n較佳為0.885以上。於本說明書中，折射率n係對EUV光(例如波長13.5 nm之光)之折射率。
又，相位偏移膜13之消光係數k較佳為0.025以上，更佳為0.030以上，進而較佳為0.032以上，尤佳為0.035以上。相位偏移膜13之消光係數k越大，則越容易以較薄之膜厚獲得所需之反射率。再者，相位偏移膜13之消光係數k較佳為0.055以下。於本說明書中，消光係數k係對EUV光(例如波長13.5 nm之光)之消光係數。
再者，相位偏移膜13等膜之折射率n及消光係數k可設為勞倫斯伯克利國家實驗室X射線光學中心(Center for X-Ray Optics，Lawrence Berkeley National Laboratory)之資料庫之值、或根據下述反射率之「入射角之依存性」而算出之值。EUV光之入射角θ、對EUV光之反射率R、膜之折射率n、及膜之消光係數k滿足下述式(1)。
R＝|(sinθ－((n＋ik)2－cos2θ)1/2)/(sinθ＋((n＋ik)2－cos2θ)1/2)|···(1)
可測定複數個入射角θ與反射率R之組合，以複數個測定資料與式(1)之誤差達到最小之方式，藉由最小平方法算出折射率n及消光係數k。
相位偏移膜13之成膜方法例如為DC濺鍍法、磁控濺鍍法、離子束濺鍍法、或電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法等。於相位偏移膜13追加地含有O之情形時，可藉由濺鍍氣體中之O
2氣體之含量，來控制相位偏移膜13之氧含量。又，於相位偏移膜13追加地含有N之情形時，可藉由濺鍍氣體中之N
2氣體之含量來控制相位偏移膜13之氮含量。
於使用DC濺鍍法形成鋨膜之情形時，成膜條件之一例如下所示。
＜Os膜之成膜條件＞
靶：Os
濺鍍氣體：Ar
氣壓：0.2 Pa
靶之輸出密度：1.0 W/cm
2～7.0 W/cm
2成膜速度：0.020 nm/sec～0.060 nm/sec
膜厚：20 nm～60 nm。
亦可於相位偏移膜13上形成有蝕刻遮罩膜14。蝕刻遮罩膜14用於在相位偏移膜13形成開口圖案13a。於蝕刻遮罩膜14之上設置未圖示之抗蝕膜。於反射型光罩2之製造工序中，首先，於抗蝕膜形成第1開口圖案，繼而，使用第1開口圖案，於蝕刻遮罩膜14形成第2開口圖案，繼而，使用第2開口圖案於相位偏移膜13形成第3開口圖案13a。第1開口圖案、第2開口圖案及第3開口圖案13a於俯視(沿Z軸方向觀察)下具有相同尺寸及相同形狀。蝕刻遮罩膜14能夠實現抗蝕膜之薄膜化。
蝕刻遮罩膜14較佳為包含選自由Al、Hf、Cr、Nb、Ti、Mo、Ta及Si所組成之群中之至少一種元素。蝕刻遮罩膜14亦可除了包含上述元素以外，還包含選自由O、N及B所組成之群中之至少一種元素。
蝕刻遮罩膜14之膜厚較佳為1 nm以上30 nm以下，更佳為2 nm以上25 nm以下，進而較佳為2 nm以上10 nm以下。蝕刻遮罩膜14之成膜方法例如為DC濺鍍法、磁控濺鍍法、或離子束濺鍍法等。
又，本發明之一態樣可為一種反射型光罩基底之製造方法，其中該反射型光罩基底依序具有基板、反射EUV光之多層反射膜、保護多層反射膜之保護膜、以及使EUV光之相位發生偏移之相位偏移膜，且上述反射型光罩基底之製造方法包括於基板之上依序形成多層反射膜、保護膜、及相位偏移膜，相位偏移膜含有包含35原子%以上之Os之Os系材料，對EUV光之折射率n為0.940以下，且消光係數k為0.025以上。
參照圖5，對一實施方式之反射型光罩基底1之製造方法進行說明。反射型光罩基底1之製造方法例如具有圖5所示之步驟S101～S105。於步驟S101中，準備基板10。於步驟S102中，於基板10之上表面10a形成多層反射膜11。於步驟S103中，於多層反射膜11之上形成保護膜12。於步驟S104中，於保護膜12之上形成相位偏移膜13。於步驟S105中，於相位偏移膜13之上形成蝕刻遮罩膜14。
再者，反射型光罩基底1之製造方法只要至少具有步驟S101～S104即可。反射型光罩基底1之製造方法亦可進而具有圖5中未圖示之形成功能膜之步驟。
進而，本發明之一態樣可為一種反射型光罩之製造方法，其包括如下步驟：準備反射型光罩基底，於該反射型光罩基底中之相位偏移膜形成開口圖案。
參照圖6，對一實施方式之反射型光罩2之製造方法進行說明。反射型光罩2之製造方法具有圖6所示之步驟S201～S204。於步驟S201中，準備反射型光罩基底1。於步驟S202中，對蝕刻遮罩膜14進行加工。於蝕刻遮罩膜14之上，設置有未圖示之抗蝕膜。首先，於抗蝕膜形成第1開口圖案，繼而，使用第1開口圖案於蝕刻遮罩膜14形成第2開口圖案。於步驟S203中，使用第2開口圖案於相位偏移膜13形成第3開口圖案13a。於步驟S203中，使用蝕刻氣體對相位偏移膜13進行蝕刻。於步驟S204中，去除抗蝕膜及蝕刻遮罩膜14。抗蝕膜之去除例如使用硫酸-過氧化氫溶液混合液(SPM洗淨液)。蝕刻遮罩膜14之去除例如使用蝕刻氣體。於步驟S204(蝕刻遮罩膜14之去除)中使用之蝕刻氣體可與步驟S203(開口圖案13a之形成)中使用之蝕刻氣體為同種氣體。再者，反射型光罩2之製造方法只要至少具有步驟S201及S203即可。
實施例1
以下，對實驗資料進行說明。下述例1為實施例，例2、3為比較例。
(例1)
製作包含基板、多層反射膜、保護膜及相位偏移膜之反射型光罩基底。作為基板，準備SiO
2-TiO
2系玻璃基板(外形為6英吋(152 mm)見方，厚度為6.3 mm)。該玻璃基板之20℃下之熱膨脹係數為0.02×10
-7/℃，楊氏模數為67 GPa，泊松比為0.17，比模數為3.07×10
7m
2/s
2。基板正面(上表面)之品質保證區域藉由研磨而具有0.15 nm以下之均方根粗糙度Rq、及100 nm以下之平坦度。使用磁控濺鍍法，於基板背面(下表面)形成厚度100 nm之Cr膜。Cr膜之薄片電阻為100 Ω/□。
形成Mo/Si多層反射膜作為多層反射膜。Mo/Si多層反射膜係藉由如下方法形成，即，將所獲得之基板以背面側之Cr膜與平板狀之靜電吸盤相對向之方式固定於該靜電吸盤，使用離子束濺鍍法，於該基板之表面上重複40次Si層(膜厚4.5 nm)之成膜及Mo層(膜厚2.3 nm)之成膜。Mo/Si多層反射膜之合計膜厚為272 nm((4.5 nm＋2.3 nm)×40)。於多層反射膜上形成Rh膜(膜厚2.5 nm)作為保護膜。Rh膜係使用DC濺鍍法而形成。
進而，使用DC濺鍍法，於保護膜上形成Os膜(膜厚35 nm)作為相位偏移膜。
(例2)
除了形成Ir膜(膜厚35 nm)來代替Os膜作為相位偏移膜以外，以與例1同樣之方式製作反射型光罩基底。
(例3)
除了形成Pd膜(膜厚35 nm)來代替Os膜作為相位偏移膜以外，以與例1同樣之方式製作反射型光罩基底。
於表1中示出具備不同相位偏移膜種類之例1～例3之反射型光罩基底及其特性。
[表1]
| 相位偏移膜種類 | 折射率 n | 消光係數 k | 蝕刻速度*1 [nm/分鐘] | |
| 例1 | Os | 0.905 | 0.044 | 39.2 |
| 例2 | Ir | 0.904 | 0.043 | 9.5 |
| 例3 | Pd | 0.876 | 0.046 | 0 |
| *1：利用Cl 2/O 2混合氣體之蝕刻 |
＜折射率n及消光係數k＞
表1所示之相位偏移膜之折射率n及消光係數k設為勞倫斯伯克利國家實驗室X射線光學中心(Center for X-Ray Optics，Lawrence Berkeley National Laboratory)之資料庫之值、或根據後述之反射率之入射角之依存性而算出之值。
EUV光之入射角θ、對EUV光之反射率R、相位偏移膜之折射率n、及相位偏移膜之消光係數k滿足下述式(1)。
R＝|(sinθ－((n＋ik)
2－cos
2θ)
1/2)/(sinθ＋((n＋ik)
2－cos
2θ)
1/2)|···(1)
測定複數個入射角θ與反射率R之組合，以複數個測定資料與式(1)之誤差達到最小之方式，藉由最小平方法算出折射率n及消光係數k。
＜蝕刻速度＞
使用Cl
4氣體與O
2氣體之混合氣體作為蝕刻氣體，對相位偏移膜進行乾式蝕刻，並測定蝕刻速度。蝕刻時使用感應耦合電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)蝕刻裝置。裝置條件如下所示。
ICP天線偏壓：200 W
基板偏壓：40 W
蝕刻壓力：3.5 Pa
蝕刻氣體：Cl
2氣體與O
2氣體之混合氣體
Cl
2氣體之流量：10 sccm
O
2氣體之流量：10 sccm。
如表1所示，可知例1～例3中使用之相位偏移膜之材料均為顯示出低折射率n及高消光係數k之材料。然而，包含Os之相位偏移膜(例1)相較於包含Ir或Pd之相位偏移膜(例2、例3)而言，能以更高之速度進行蝕刻，且加工性更高。
再者，除了不形成保護膜而是於多層反射膜上直接形成相位偏移膜以外，以與例1～例3同樣之方式分別製作反射型光罩基底並進行評價，結果與例1～例3同樣地獲得Os相位偏移膜優異之評價結果。又，除了使用矽晶圓作為基板以外，以與例1～例3同樣之方式分別製作反射型光罩基底並進行評價，結果與例1～例3同樣地獲得Os相位偏移膜優異之評價結果。
以上，對本發明之反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式等。可於申請專利範圍所記載之範疇內，進行各種變更、修正、置換、附加、刪除、及組合。其等當然亦屬於本發明之技術範圍。
本申請主張基於在2022年9月9日提出申請之日本專利申請2022-143964號之優先權，將其全部內容援用至本文中。
1:反射型光罩基底
2:反射型光罩
10:基板
10a:上表面
10b:下表面
11:多層反射膜
12:保護膜
13:相位偏移膜
13a:開口圖案
14:蝕刻遮罩膜
θ:入射角
L1:第1 EUV光
L2:第2 EUV光
S101~S105:步驟
S201~S204:步驟
X:軸
Y:軸
Z:軸
圖1係表示一實施方式之反射型光罩基底之剖視圖。
圖2係表示一實施方式之反射型光罩之剖視圖。
圖3係表示被圖2之反射型光罩反射之EUV光之一例的剖視圖。
圖4係表示各物質之折射率及消光係數之例之圖。
圖5係表示一實施方式之反射型光罩基底之製造方法之流程圖。
圖6係表示一實施方式之反射型光罩之製造方法之流程圖。
1:反射型光罩基底
10:基板
10a:上表面
10b:下表面
11:多層反射膜
12:保護膜
13:相位偏移膜
14:蝕刻遮罩膜
Claims (11)
- 一種反射型光罩基底，其依序具有基板、反射EUV光之多層反射膜、保護上述多層反射膜之保護膜、以及使上述EUV光之相位發生偏移之相位偏移膜，且 上述相位偏移膜含有包含35原子%以上之Os之Os系材料，對上述EUV光之折射率n為0.940以下，且消光係數k為0.025以上。
- 如請求項1之反射型光罩基底，其中上述相位偏移膜包含Os作為主成分。
- 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述Os系材料包含Os、及選自由Ta、Cr、Mo、W、Re、Si、Hf、Ru、O、B、C、及N所組成之群中之至少一種元素。
- 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述Os系材料包含Os及Ru。
- 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述相位偏移膜之膜厚為20 nm以上60 nm以下。
- 如請求項1或2之反射型光罩基底，其中上述保護膜包含選自由Ru、Rh及Si所組成之群中之至少一種元素。
- 如請求項1或2之反射型光罩基底，其於上述相位偏移膜上具有蝕刻遮罩膜，且 上述蝕刻遮罩膜包含選自由Al、Hf、Cr、Nb、Ti、Mo、Ta及Si所組成之群中之至少一種元素。
- 如請求項7之反射型光罩基底，其中上述蝕刻遮罩膜進而包含選自由O、N及B所組成之群中之至少一種元素。
- 一種反射型光罩，其具備如請求項1或2之反射型光罩基底，且於上述相位偏移膜包含開口圖案。
- 一種反射型光罩基底之製造方法，其中該反射型光罩基底依序具有基板、反射EUV光之多層反射膜、保護上述多層反射膜之保護膜、以及使上述EUV光之相位發生偏移之相位偏移膜， 上述反射型光罩基底之製造方法包括於上述基板之上依序形成上述多層反射膜、上述保護膜、及上述相位偏移膜， 上述相位偏移膜含有包含35 at%以上之Os之Os系材料，對上述EUV光之折射率n為0.940以下，且消光係數k為0.025以上。
- 一種反射型光罩之製造方法，其包括以下步驟： 準備使用如請求項10之製造方法所製造之反射型光罩基底；以及 於上述相位偏移膜形成開口圖案。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-143964 | 2022-09-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202429187A true TW202429187A (zh) | 2024-07-16 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI835798B (zh) | 反射型光罩基底、反射型光罩及其製造方法、以及半導體裝置之製造方法 | |
| JP5590113B2 (ja) | Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランクおよびその製造方法 | |
| WO2019225737A1 (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、並びに反射型マスク及び半導体装置の製造方法 | |
| JP7513164B2 (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法、及び反射型マスクの製造方法 | |
| JP2020034666A5 (zh) | ||
| JP6440996B2 (ja) | 反射型マスクブランク及びその製造方法、反射型マスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法 | |
| JP2016046370A5 (zh) | ||
| TW202429187A (zh) | 反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法 | |
| WO2024053634A1 (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法、及び反射型マスクの製造方法 | |
| TWI853742B (zh) | 反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法 | |
| TWI855751B (zh) | 反射型光罩基底、反射型光罩、反射型光罩基底之製造方法、及反射型光罩之製造方法 | |
| TWI851338B (zh) | 反射型光罩基底及反射型光罩 | |
| JP7416342B1 (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法、および反射型マスクの製造方法 | |
| KR102704128B1 (ko) | 반사형 마스크 블랭크, 및 반사형 마스크 | |
| US20240152044A1 (en) | Reflective mask blank, reflective mask, method of manufacturing reflective mask blank, and method of manufacturing reflective mask | |
| WO2024162084A1 (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法、および反射型マスクの製造方法 | |
| TWI851543B (zh) | 附多層反射膜之基板、反射型光罩基底、反射型光罩、及半導體裝置之製造方法 | |
| JP2024063124A (ja) | 反射型マスクブランク、反射型マスク、反射型マスクブランクの製造方法、および反射型マスクの製造方法 |