TWI770217B - 反射型空白光罩及反射型光罩 - Google Patents
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Abstract
第一態樣的反射型空白光罩(10)具有：基板(1)；形成在基板(1)上的反射層(2)；與形成在反射層(2)上，包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層(4)。藉此，抑制或減輕以極紫外線為光源之圖案轉印用的反射型光罩的陰影效應，對半導體基板的轉印性能提升，並且抑制因清洗所造成的圖案崩塌。
Description
本發明係關於以極紫外線為光源之微影法中使用的反射型光罩、及用於製作其的反射型空白光罩。
於半導體裝置的製程，隨著半導體裝置的微細化，對光微影技術的微細化的要求提高。光微影法之轉印圖案的最小解像尺寸係大幅取決於曝光光源的波長，波長越短，越能縮小最小解像尺寸。因此，為了實現轉印圖案的進一步微細化，曝光光源正在從以往的ArF準分子雷射(波長193nm)換成波長13.5nm的EUV(Extreme Ultra Violet：極紫外線)。
EUV係被幾乎所有的物質高比例地吸收。因此，EUV微影法不能使用利用光的透射之折射光學系統，也不能使用透射型的光罩。因此，使用反射型的光罩作為EUV曝光用的光罩(EUV遮罩)。
專利文獻1揭示藉由下述方式所得到的EUV光罩：在玻璃基板上形成包含交替積層有鉬(Mo)層及矽(Si)層的多層膜之光反射層，在其上形成以鉭(Ta)為主要成分之光吸收層，在此光吸收層形成圖案。
又，作為構成曝光機的光學系統的零件，也不能使用透鏡或透射型的分光器(beam splitter)，而變 成使用鏡子等的反射型零件。因此，不能為使朝向EUV遮罩的入射光與來自EUV遮罩的反射光在同軸上的設計。因此，EUV微影法中通常將光軸相對於與EUV遮罩面垂直的方向而傾斜6度地入射EUV，使在與入射光為相反的側而傾斜6度之光軸的反射光朝向半導體基板。
專利文獻1 日本特開2011-176162號公報
如此，EUV微影法由於使光軸傾斜，因此朝向EUV遮罩的入射光產生EUV遮罩的遮罩圖案(經圖案化的光吸收層)的陰影。伴隨此陰影的產生而發生的問題被稱為陰影效應(shadowing effect)。此陰影效應係使光軸傾斜的EUV微影法之原理上的課題。
現有的EUV空白遮罩係使用膜厚60~90nm之以鉭(Ta)為主要成分的膜作為光吸收層。在以使用此空白遮罩製作的EUV遮罩進行圖案轉印的曝光的情況下，依據入射方向與遮罩圖案的朝向的關係，有在成為遮罩圖案的陰影的邊緣部分引成對比度降低之虞。伴隨於此，發生半導體基板上的轉印圖案之線緣粗度(line edge roughness)的增加、或線寬無法形成為目標尺寸等問題，有轉印性能惡化的可能性。
又，現有的EUV遮罩也存在因製作時的清洗而發生圖案崩塌的問題點。
本發明的課題在於抑制或減輕以極紫外線為光源之圖案轉印用的反射型光罩的陰影效應，提升對半導體基板的轉印性能，並且抑制因清洗所造成的圖案崩塌。
為了解決上述課題，本發明的第一態樣係一種反射型空白光罩，其用於製作以極紫外線為光源之圖案轉印用的反射型光罩，該反射型空白光罩具有：基板；形成在基板上的反射層；與形成在反射層上，包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層。
本發明的第二態樣係一種反射型光罩，其具有：基板；形成在基板上的反射層；與形成在反射層上，包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜，並形成有圖案的光吸收圖案層。
若依據本發明，則能夠期待抑制或減輕以極紫外線為光源之圖案轉印用的反射型光罩的陰影效應，對半導體基板的轉印性能提升，並且抑制因清洗所造成的圖案崩塌。
1‧‧‧基板
2‧‧‧反射層
3‧‧‧覆蓋層
4‧‧‧光吸收層
41‧‧‧光吸收圖案層
11‧‧‧基板
12‧‧‧反射層
13‧‧‧覆蓋層
14‧‧‧光吸收層
141‧‧‧光吸收圖案層
15‧‧‧導電層
16‧‧‧阻劑圖案
10‧‧‧反射型空白光罩
20‧‧‧反射型光罩
100‧‧‧反射型空白光罩
200‧‧‧反射型光罩
圖1係顯示本發明的實施形態之反射型空白光罩的剖面圖。
圖2係顯示本發明的實施形態之反射型光罩的剖面圖。
圖3係顯示在EUV波長下的各金屬材料的光學常數的圖表(graph)。
圖4係顯示氧化錫膜中所含的氧相對於錫的比(O/Sn)與熔點之關係的圖表。
圖5係顯示在光吸收層為氧化錫(SnOx)膜及鉭(Ta)膜的情況下計算的結果所得到的光吸收層的膜厚與EUV反射率之關係的圖表。
圖6係顯示在光吸收層為氧化錫(SnOx)膜及鉭(Ta)膜的情況下計算的結果所得到的光吸收層的膜厚與OD值之關係的圖表。
圖7係顯示在光吸收層為氧化錫(SnOx)膜及鉭(Ta)膜的情況下計算的結果所得到的光吸收層的膜厚與藉由光罩所轉印的圖案的HV偏差值之關係的圖表。
圖8係顯示在光吸收層為氧化錫(SnOx)膜及鉭(Ta)膜的情況下所得到的OD值為1.0、2.0之HV偏差值的計算結果的圖表。
圖9係顯示在光吸收層為氧化錫(SnOx)膜及鉭(Ta)膜的情況下計算的結果所得到的光吸收層的膜厚與藉由光罩所轉印的圖案的NILS(X方向及Y方向上的各值)之關係的圖表。
圖10係顯示實施例的反射型空白光罩的剖面圖。
圖11係說明使用實施例的反射型空白光罩之反射型光罩的製作方法的一步驟的剖面圖。
圖12係針對使用實施例的反射型空白光罩之反射型光罩的製作方法，說明圖11的下一步驟的剖面圖。
圖13係顯示實施例所得到的反射型光罩的剖面圖。
以下，針對本發明的實施形態進行說明，但本發明不限定於以下所示的實施形態。以下所示的實施形態係為了實施本發明而在技術上作較佳的限定，但此限定並非本發明的必須要件。
如圖1所示，本實施形態的反射型空白光罩10具有：基板1；形成在基板1上的反射層2；形成在反射層2上的覆蓋層(capping layer)3；與形成在覆蓋層3上的光吸收層4。光吸收層4包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜。作為基板1，可使用包含低膨脹性的合成石英等的基板。
如圖2所示，本實施形態的反射型光罩20具有：基板1；形成在基板1上的反射層2；形成在反射層2上的覆蓋層3；與形成在覆蓋層3上的光吸收圖案層41。光吸收圖案層41包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜。光吸收圖案層41係反射型空白光罩10的光吸收層4經圖案化者。
反射型空白光罩的光吸收層(以下，也簡稱為「吸收層」)係在被乾式蝕刻而形成為既定的曝光轉印圖案之際，吸收所照射的EUV者。為了減少成為課題的陰影效應，需要將吸收層減薄，但在僅將現在一般所使用的材料之Ta(鉭)減薄的情況下，EUV的吸收性並不充分，吸收層區域中的反射率會變高。因此，為了同時達成吸收層的薄膜化與EUV的光吸收性，需要比既有的吸收層材料具有更高的對EUV的光吸收性的材料。
圖3係顯示各金屬材料在EUV區域的波長下的光學常數者，橫軸表示折射率n，縱軸表示消光係數(extinction coefficient)k。作為消光係數k高的材料，有Ag、Ni、Sn、Te等。這些材料的消光係數位於0.07至0.08的範圍內，為以往的吸收層材料之Ta的消光係數0.041的約2倍。即，這些材料具有高的光吸收性。但是，這些高吸收材料由於乾式蝕刻性差(這些元素的鹵化物的揮發性低)而無法圖案化，或者由於熔點低而無法耐受光罩製作時、EUV曝光時的熱，因此幾乎為缺乏作為光罩的光吸收層材料的實用性者。
為了迴避這樣的缺點，考慮將反射型空白光罩及反射型光罩的光吸收層設為氧化錫膜。Sn單體係熔點為230℃附近而為低者，有熱穩定性與耐清洗性的問題，但藉由使其成為氧化錫膜，如圖4所示，能夠使熔點為1000℃以上。藉此，若為氧化錫膜，則對光罩製作時、EUV曝光時的熱具有充分的耐性，且藉由Sn與O的化學鍵而在化學上亦穩定，因此能夠對光罩製作時的清洗液(酸或鹼)具有充分的耐性。
又，氧化錫膜在化學上穩定，另一方面，使用氯系氣體的乾式蝕刻係可能的，因此能夠圖案化。其理由係因為Sn與Cl的化合物之SnCl4的揮發性比Sn以外的高吸收材料與Cl之化合物更高的緣故。
對EUV的光學常數(消光係數、折射率)，在O/Sn比為1.0以上2.0以下的氧化錫與錫單體中幾乎沒有變化。因此，藉由將反射型空白光罩及反射型光罩的光吸收層設為O/Sn比為1.0以上2.0以下的氧化錫膜，能夠維持與光吸收層為Sn單體的情況相同的光吸收性。
實際上，若製作複數個在O/Sn比為1.0以上2.0以下的範圍內使氧的含量變化之氧化錫膜樣品，並測定在波長13.5nm(EUV區域)下的光學常數，則皆可得到折射率n=0.930~0.940、消光係數k=0.0714~0.0728這樣的值。此為接近圖3所示的Sn單體的值之值。即，O/Sn比為1.0以上2.0以下的氧化錫與Sn單體係光學常數幾乎相同。
基於氧化錫膜的光學常數(折射率n=0.936，消光係數k=0.0721)，算出使用包含氧化錫的光吸收層的情況的EUV反射率。又，使用下述的(1)式，計算表示遮罩的基本性能之OD值(光學密度(Optical Density)：吸收層部與反射層部的對比度)。
OD=-log(Ra/Rm)...(1)
在(1)式中，Rm係來自反射層區域的反射光強度，Ra係來自光吸收層區域的反射光強度。
當然，在EUV微影法中，OD值越高越好。此外，此計算係將空白遮罩的構成作成下述的構成，使用這些各層的光學常數(折射率、消光係數)，並改變光吸收層的膜厚來進行：在吸收層下存在有厚度2.5nm的基於Ru的覆蓋層(保護層)，進一步在其下存在有40對基於Si與Mo的反射層，在其下存在有平坦的合成石英製的基板，在基板的背面存在有包含CrN的導電層。
如由圖5可知，相對於Ta膜，氧化錫(SnOx)膜例如在相同膜厚的情況下，能夠使反射率降低至一半以下，在相同反射率的情況下，能夠使膜厚減少至一半以下。如此，氧化錫膜可有效地作為光吸收膜。
如由圖6可知，例如，為了得到OD≧1.0，相對於Ta膜至少需要40nm以上的厚度，氧化錫(SnOx)膜只要約17nm的厚度。因此可知，從OD這樣的觀點來看，氧化錫膜亦可有效地作為能夠減少膜厚的光吸收膜。
又，為了得到OD=2.0，相對於Ta膜至少需要70nm以上的厚度，氧化錫膜只要26nm的厚度，可知於OD=2，氧化錫膜亦可有效地作為能夠減少膜厚的光吸收層。
如此，藉由使用氧化錫膜，變得可在維持表示遮罩的基本性能之OD值下，將光吸收層減薄。
接著，為了評價陰影效應的影響，分別於Ta膜與氧化錫膜，藉由使用利用FDTD(時域差分)法的模擬器之模擬來比較在變更膜厚時HV偏差值如何變化。此外，模擬條件係光源的波長設為13.5nm(EUV波長)，NA設為0.33，入射角設為6度，照明使用四扇形(Quasar)。
HV偏差值係指取決於遮罩圖案的朝向之轉印圖案的線寬差，即H(水平(Horizontal))方向的線寬與V(垂直(Vertical))方向的線寬的差。所謂的H方向的線寬係表示與入射光及反射光作出的面為平行朝向的線寬，所謂的V方向的線寬係表示相對於入射光及反射光作出的面而為垂直朝向的線寬。
受陰影效應影響者為水平的圖案尺寸，發生其轉印圖案的邊緣部的對比度降低、線寬(Y方向)減少。受到陰影效應的影響的圖案，轉印後的線寬變小，因此垂直的轉印圖案尺寸與水平的轉印圖案尺寸產生線寬差(所謂的HV偏差)。
本模擬中使用的圖案，係以在半導體基板上成為16nm的LS(線條(Line)與間隔(Space)為1：1)的尺寸而設計遮罩圖案者。因此，由於EUV微影法通常為四分之一的縮小投影曝光，而EUV遮罩上的圖案尺寸成為64nm的LS圖案。如圖7所示，可知：Ta膜、氧化錫膜皆為吸收層的膜厚越厚，此轉印圖案的HV偏差值變得越大。
此處，比較成為OD=2左右之Ta膜(膜厚70nm)與氧化錫膜(膜厚26nm)各自的HV偏差值，結果Ta膜為10.5nm而非常大，但氧化錫膜能夠大幅地減少為3.3nm而改善(圖8)。再者，即使於成為OD=1之Ta膜(40nm)與氧化錫膜(17nm)，HV偏差於Ta膜成為3.2nm，於氧化錫膜成為2.1nm。
如此，可知：藉由將氧化錫用於反射型空白光罩及光罩的光吸收層材料，能夠大幅地減少陰影效應的影響(HV偏差)。
陰影效應的影響也出現在被稱作NILS(正規化影像對數斜率(Normalized Image Log Slope))的圖案對比度(pattern contrast)上。NILS係從轉印圖案的光強度分布表示亮部與暗部的斜率的特性值，值越大，圖案轉印性(解像性、線緣粗度等)越好。使用構成光吸收層的Ta與氧化錫的光學常數，藉由計算(與上述相同的模擬)來評價NILS。將其結果顯示於圖9。
如圖9所示，在Ta膜的情況下，於OD成為2附近的膜厚70nm，X(垂直的線寬方向的NILS)成為1.5，Y(水平的線寬方向的NILS)成為0.2。即，受到陰影效應的影響的水平的線寬方向(Y方向)的NILS大幅惡化。如上所述，這樣的X方向與Y方向的圖案對比度(NILS)的巨大差別造成Ta膜巨大的HV偏差值。
另一方面，在氧化錫膜的情況下，於OD成為2附近的膜厚26nm，成為X=1.4、Y=0.9，Y方向的NILS大幅改善，因此HV偏差值也變小。
原本，Y方向的NILS(圖案對比度)降低不僅影響HV偏差，也與轉印圖案的線緣粗度的增大有關，在最差的情況下變得無法解像亦為大問題。
而且，如圖9所示，只要是膜厚為17nm以上36nm以下的氧化錫膜，則能夠使Y方向的NILS比任何膜厚的Ta膜更高。
調查光吸收層的膜厚、與因光罩的清洗所造成的圖案崩塌的關係，結果可知：在氧化錫膜的情況下，若膜厚為25.0nm以上，則容易發生圖案崩塌。
本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩具有包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層。
本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩所具有的光吸收層包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜，因此與具有包含Ta膜的光吸收層的反射型空白光罩及反射型光罩相比，能夠大幅地改善陰影效應的影響(圖案解像性惡化、線緣粗度增加)。
又，與具有包含不滿足膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層的反射型空白光罩及反射型光罩相比，能夠提高反射型光罩的Y方向的NILS，因此能夠減小陰影效應的影響，並且能夠抑制反射型光罩之因清洗所造成的圖案崩塌。
本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩，可為具有包含膜厚為17.0nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層者。
在本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩中，光吸收層中所含的氧化錫膜只要氧相對於錫的原子數比(O/Sn)在1.0以上2.0以下的範圍內即可。
在本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩中，形成光吸收層中所含的氧化錫膜的材料較佳為含有合計80原子%以上的錫(Sn)與氧(O)。
這是因為若氧化錫膜中包含錫(Sn)與氧(O)以外的成分，則利用氧化錫膜之EUV吸收性降低，但只要該成分小於20原子%，則EUV吸收性的降低極輕微，作為EUV遮罩的光吸收層之性能幾乎沒有降低的緣故。
作為錫與氧以外的材料，有因應其目的而混合Si、In、Te、Ta、Pt、Cr、Ru等金屬、或氮或碳等輕元素的情形。
例如，藉由將In加入氧化錫膜，變得可一邊確保透明性一邊對膜賦予導電性，因此在使用波長190~260nm的DUV光之遮罩圖案檢查中，變得可提高檢查性。或者，在將氮或碳混合於氧化錫膜的情況下，變得可提高氧化錫膜的乾式蝕刻之際的蝕刻速度。
本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩，若將來自反射層的反射光強度設為Rm，將來自光吸收層的反射光強度設為Ra，則以下述的(1)式所規定的OD(Optical Density：光學密度)較佳為1以上。
OD=-log(Ra/Rm)...(1)
以OD成為小於1的氧化錫膜(膜厚小於17nm)進行曝光模擬，結果查明光吸收層部與反射層部的對比度不足，無法形成轉印圖案。Ta膜的情況也一樣，在OD小於1的情況下無法形成轉印圖案。
如上所述，若依據本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩，則藉由具有包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層，能夠減少陰影效應的影響。又，與具有包含Ta膜的光吸收層的現有品相比，在轉印圖案的Y方向上可得到高的NILS。因此，能夠實現轉印圖案的解像性提升、線緣粗度的減少。又，X方向與Y方向的NILS接近，因 此也能夠減少HV偏差值，可得到忠於遮罩圖案的轉印圖案。
以下，說明本發明的實施例。
藉由以下的程序製作複數個樣品作為圖10所示的層構造的反射型空白光罩100。
首先，在合成石英製的基板11上形成包含40對Si與Mo(合計膜厚280nm)的多層構造的反射層12，在反射層12上，以2.5nm的膜厚形成包含Ru膜的覆蓋層13。接著，在覆蓋層13上形成光吸收層14。接著，在基板11的背面，以100nm的膜厚形成包含CrN的導電層15。
在各樣品中，光吸收層14係如表1所示地改變材料(Ta或氧化錫)及膜厚而形成。氧化錫膜係以26nm、25.0nm、24.5nm、17nm、及16nm的各膜厚形成O/Sn比為1的SnO膜(在表1中表示為「SnO1」)、與O/Sn比為2的SnO2膜(在表1中表示為「SnO2」)。Ta膜係以70nm與40nm的膜厚形成。
各層的成膜係使用濺鍍裝置進行。氧化錫膜係藉由利用反應性濺鍍法，並控制在濺鍍中導入腔室的氧的量，而以O/Sn比成為1.0或2.0的方式成膜。各層的膜厚係藉由透射電子顯微鏡進行測定，氧化錫膜的O/Sn比係以XPS(X射線光電子光譜測定法)進行測定。
以利用EUV的反射率測定裝置測定Ta膜及氧化錫膜之在反射層區域的反射率Rm、與在光吸收層區域的反射率Ra。從其結果計算遮罩特性的OD。
使用所得到的反射型空白光罩100的各樣品，藉由以下的程序製作反射型光罩。
首先，在反射型空白光罩100的光吸收層14上，以170nm的膜厚塗布正型化學增幅阻劑(chemical amplification resist)(SEBP9012：信越化學公司製)。接著，對此阻劑膜，以電子束描繪機(JBX3030：日本電子公司製)描繪既定的圖案(40nm的1：1線條與間隔圖案(line-and-space pattern))。接著，進行110℃、10分鐘的預烘烤處理後，使用噴霧顯影機(SFG3000：Sigmameltec公司製)進行顯影處理。藉此，如圖11所示，在光吸收層14上形成阻劑圖案16。
接著，藉由以阻劑圖案16為蝕刻遮罩的乾式蝕刻來進行光吸收層14的圖案化。光吸收層14為Ta膜的樣品係使用以氟系氣體為主體的蝕刻氣體，光吸收層14為氧化錫膜的樣品係使用以氯系氣體為主體的蝕刻氣體。藉此，如圖12所示，將光吸收層14作成光吸收圖案層141。
接著，剝離阻劑圖案16。藉此，如圖13所示，得到下述的反射型光罩200的各樣品：在合成石 英製的基板11的表面，依序具有包含40對Si與Mo(合計膜厚280nm)的多層構造的反射層12、包含2.5nm的Ru膜的覆蓋層13、及光吸收圖案層141，且在合成石英製的基板11的背面形成有導電層15。
使用所得到的反射型光罩200的各樣品，藉由使用EUV曝光裝置(ASML公司製的NXE3300B)的曝光，將光吸收圖案層141的圖案轉印於形成在晶圓上的EUV用正型化學增幅阻劑膜。
藉由電子束尺寸測定機，觀察如此進行所形成的晶圓上的阻劑圖案，並測定圖案的線寬。
為了確認微影特性，測定各阻劑圖案的X方向與Y方向的尺寸，取差分而確認HV偏差。Y方向的尺寸受到陰影效應的影響。又，亦確認阻劑圖案的LER(線緣粗度(Line Edge Roughness)：圖案的不平整)。
使用以上述方法作成的反射型光罩200之用於曝光前的各樣品，進行加速清洗試驗並調查遮罩圖案是否發生崩塌。
加速清洗試驗係藉由利用以下的條件重複APM(氨水-過氧化氫水混合液(ammonium hydrogen-peroxide mixture))清洗100次來進行。APM清洗的條件為氨：過氧化氫水：水=1：1：5(體積比)、溫度80℃、浸漬時間10分鐘。
以掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察加速清洗後的遮罩圖案，調查線條圖案是否發生崩塌。
將這些結果彙整並顯示於表1。
如表1所示，確認：於Ta膜在膜厚70nm(OD=1.8)下為11.1nm的HV偏差值，於SnO膜在膜厚26nm(OD=2.0)下大幅改善為3.5nm，於SnO2膜大幅改善為3.4nm。
又，可見到：HV偏差值於SnO膜在膜厚17nm(OD=1.1)下為2.1nm，於SnO2膜在膜厚17nm(OD=1.0)下為2.1nm，係因薄膜化而減少。同樣地，可見到：HV偏差值於Ta膜在膜厚40nm(OD=1.1)下為3.5nm，也因薄膜化而減少，但HV偏差值的減少結果係氧化錫膜比Ta膜更大。
又，關於LER，Ta膜在膜厚70nm下、於受到陰影效應的影響之水平(Horizontal)上，因未解像而無法測量，在膜厚40nm下為4.2nm。相對於此，SnO膜及SnO2膜，若為膜厚16nm，則成為一部分未解像，但只要為膜厚17nm以上26nm以下，則LER為3.8nm以下而為良好的。
又，關於遮罩圖案的耐清洗性，在Ta膜的情況下、與在SnO膜及SnO2膜係膜厚為25.0nm及26nm的情況下，因加速清洗試驗而發生圖案崩塌，但在SnO膜及SnO2膜係膜厚為24.5nm及17nm的情況下，沒有因加速清洗試驗而發生圖案崩塌。
從以上的結果能夠確認：藉由使用本發明的第一態樣的反射型空白光罩及第二態樣的反射型光罩，而實際的遮罩特性(OD值)、與轉印圖案的微影特性(HV偏差、解像性、線緣粗度)比以往更提升，並且能夠抑制反射型光罩之因清洗所造成的圖案崩塌。
1‧‧‧基板
2‧‧‧反射層
3‧‧‧覆蓋層(capping layer)
4‧‧‧光吸收層
10‧‧‧反射型空白光罩
Claims (10)
- 一種反射型空白光罩，其係用於製作以極紫外線為光源之圖案轉印用的反射型光罩之反射型空白光罩，其具有：基板；形成在該基板上的包含多層膜的反射層形成在該反射層上，包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜的光吸收層；與形成在該光吸收層與該反射層之間的覆蓋層(capping layer)，該氧化錫膜中所含的錫(Sn)與氧(O)係氧相對於錫的原子數比(O/Sn)為1.0，該覆蓋層係由包含Ru的膜構成，且其與該反射層及該光吸收層相接，該光吸收層的最表面構成該反射型空白光罩的最表面。
- 如請求項1的反射型空白光罩，其中該覆蓋層係僅由Ru構成的膜。
- 如請求項1或2的反射型空白光罩，其中形成該氧化錫膜的材料含有合計80原子%以上的錫(Sn)與氧(O)。
- 如請求項3的反射型空白光罩，其中形成該氧化錫膜的材料更含有Si、Te、Pt、Cr、Ru、N及C之至少1種。
- 如請求項1或2的反射型空白光罩，其中若將來自該反射層的反射光強度設為Rm，將來自該光吸收層的反射光強度設為Ra，則以下述的(1)式所規定的OD(Optical Density：光學密度)為1以上； OD=-log(Ra/Rm)...(1)。
- 一種反射型光罩，其具有：基板；形成在該基板上的反射層形成在該反射層上，包含膜厚為17nm以上且小於25.0nm的氧化錫膜，並形成有圖案的光吸收圖案層；與形成在該光吸收圖案層與該反射層之間的覆蓋層，該氧化錫膜中所含的錫(Sn)與氧(O)係氧相對於錫的原子數比(O/Sn)為1.0，該覆蓋層係由包含Ru的膜構成，且其與該反射層及該光吸收圖案層相接，該光吸收圖案層的最表面構成該反射型光罩的最表面。
- 如請求項6的反射型光罩，其中該覆蓋層係僅由Ru構成的膜。
- 如請求項6或7的反射型光罩，其中形成該氧化錫膜的材料含有合計80原子%以上的錫(Sn)與氧(O)。
- 如請求項8的反射型光罩，其中形成該氧化錫膜的材料更含有Si、Te、Pt、Cr、Ru、N及C之至少1種。
- 如請求項6或7的反射型光罩，其中若將來自該反射層的反射光強度設為Rm，將來自該光吸收圖案層的反射光強度設為Ra，則以下述的(1)式所規定的OD(Optical Density：光學密度)為1以上；OD=-log(Ra/Rm)...(1)。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200532368A (en) * | 2003-12-22 | 2005-10-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Lithography system using a programmable electro-wetting mask |
| JP2010103463A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-05-06 | Toppan Printing Co Ltd | 反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、半導体装置製造方法 |
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| TW201516556A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-05-01 | Hoya Corp | 附導電膜之基板、附多層反射膜之基板、反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5194888B2 (ja) * | 2007-09-27 | 2013-05-08 | 凸版印刷株式会社 | 反射型フォトマスクブランク及びその製造方法、反射型フォトマスク及びその製造方法並びに半導体素子の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| TW200532368A (en) * | 2003-12-22 | 2005-10-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Lithography system using a programmable electro-wetting mask |
| JP2010103463A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-05-06 | Toppan Printing Co Ltd | 反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、半導体装置製造方法 |
| TW201100950A (en) * | 2009-04-02 | 2011-01-01 | Toppan Printing Co Ltd | Reflection-type photomask and reflection-type photomask blank |
| TW201516556A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-05-01 | Hoya Corp | 附導電膜之基板、附多層反射膜之基板、反射型光罩基底及反射型光罩、與半導體裝置之製造方法 |
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