TWI775442B - 反射型遮罩基底、反射型遮罩及半導體裝置之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜的反射型遮罩基底。
本發明之反射型遮罩基底係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜的反射型遮罩基底，其中該相位轉移膜係具有最上層與最上層以外的下層，並且滿足n2<n1<1，且λ/4×(2m+1)-α≦n1d1≦λ/4×(2m+1)+α的關係，其中，n1為該最上層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率，n2為該下層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率，d1為該最上層的膜厚(nm)，m為零以上的整數，以及α=1.5nm。
Description
本發明關於一種用以製造使用於半導體裝置的製造等之曝光用遮罩而作為原版之反射型遮罩基底及反射型遮罩、以及使用該反射型遮罩之半導體裝置的製造方法。
半導體製造中之曝光裝置光源的種類有波長436nm的g線、同365nm的i線、同248nm的KrF雷射、同193nm的ArF雷射，慢慢地縮短波長而進化至今。為了實現更微細的圖案轉印，被提出有一種EUV微影技術，係使用13.5nm附近來作為光源的波長的超紫外線(EUV：Extreme Ultra Violet)。EUV微影技術中，由於相對於EUV光之材料間吸收率的差較小等，故會使用反射型遮罩。作為反射型遮罩已被提出一種例如，於基板上形成有會反射曝光光線之多層反射膜，且在用以保護該多層反射膜之保護膜上圖案狀地形成有會吸收曝光光線之相位轉移膜。入射至曝光機(圖案轉印裝置)所搭載之反射型遮罩的光線會在有相位轉移膜圖案的部分處被吸收，而在不具相位轉移膜圖案的部分處則會因多層反射膜而被反射，藉此，讓光像透過反射光學系統而被轉印在半導體基板上。入射至相位轉移膜圖案之曝光光線的一部分會與因多層反射膜而被反射之光線具有大約180度的相位差而被反射(相位轉移)，藉此獲得對比(解析度)。
上述般之EUV微影用的反射型遮罩及用以製作其之遮罩基底的相關技術已被揭示於專利文獻1~3。
專利文獻1中記載將半調式遮罩的原理應用於EUV曝光，而為了提高轉印解析性，係使薄膜(相位轉移膜)為2層膜。2層膜的具體
材料記載了Mo層與Ta層之組合。
專利文獻2中記載將半調式遮罩的原理應用於EUV曝光，而為了提高轉印解析性，係在以折射率及消光係數作為座標軸的平面座標所顯示之圖式(專利文獻2的圖2)中，從四角框所圍繞之區域來選擇單層膜所構成之半調膜(相位轉移膜)的材料。單層膜的具體材料記載了TaMo(組成比1：1)。
專利文獻3記載在半調型EUV遮罩中，為了反射率選擇性的自由度及具有高洗淨耐受性來降低陰影效應(shadowing effect)，係以Ta與Ru的化合物作為半調膜的材料，並規定其組成範圍。
此處，陰影效應係指如下述般的現象。例如，在使用反射型遮罩之曝光裝置中，為了使入射光與反射光的光軸不會重疊，係使光相對於遮罩而從垂直方向稍微傾斜地入射。若遮罩的相位轉移膜圖案具有厚度，則會因光的入射方向傾斜，而產生對應於相位轉移膜圖案的厚度之陰影。將該陰影的部分使轉印圖案尺寸改變之現象稱作陰影效應。
專利文獻4記載一種半調型EUV遮罩，係具備有形成於基板上之高反射部，與形成於該高反射部上之經圖案化後的低反射部，低反射部係具有Ta(鉭)、Mo(鉬)及Si(矽)。
專利文獻1：日本特開2004-207593號公報
專利文獻2：日本特開2006-228766號公報
專利文獻3：日本專利第5233321號
專利文獻4：日本特開2009-098611號公報
反射型遮罩的相位轉移膜係設計為入射至相位轉移膜圖案之曝光光線的一部分因多層反射膜而反射的光線與不具相位轉移膜圖案
的部分處因多層反射膜而反射的光線乃相對於波長13.5nm的光線而具有大約180度的相位差。又，相位轉移膜的表面係設置有使用了在檢查光的曝光中之反射率較低材料之反射防止層。2層以上的膜所構成之相位轉移膜的情況，會因來自相位轉移膜最表面的反射光與來自存在於相位轉移膜下方之多層反射膜的反射光的干涉，而例如圖3所示般地於相位差的膜厚依存性產生振動構造。若此振動構造較大，則相位差會相對於相位轉移膜的膜厚變化而大大地變化，故會無法獲得相對於相位轉移膜的膜厚變化為穩定之相位差。
因此，本發明之目的在於提供一種具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜之反射型遮罩基底。
本案發明人發現在最上層及其他層所構成的相位轉移膜中，藉由使相位轉移膜具有反射抑制功能，來減弱來自相位轉移膜最上層的反射光與穿透相位轉移膜之光線來自多層反射膜的反射光的干涉，藉此便可抑制相位差的膜厚依存性產生振動構造。本案發明人發現藉由抑制相位差的膜厚依存性產生振動構造，則可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜之反射型遮罩基底，進而完成本發明。
具體來說，係發現在最上層及其他層所構成的相位轉移膜中，當曝光波長λ=13.5nm的光線在相位轉移膜內的光線路徑長度(折射率n×膜厚d)係以λ/4的奇數倍為中心，而為±α(nm)的範圍時，相位轉移膜的反射抑制功能會有效地作用，從而可抑制相位差的膜厚依存性產生振動構造。本案發明人藉由光學性模擬發現α=1.5nm為適當的，進而完成本發明。
為解決上述課題，本發明係具有下述構成。本發明為下述構成1~9的反射型遮罩基底、下述構成10的反射型遮罩、以及下述構成11之半導體裝置的製造方法。
(構成1)
本發明之構成1係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜之反射型遮罩基底；
該相位轉移膜係具有最上層與最上層以外的下層；
並且滿足下述式(1)及式(2)的關係：
式(1)：n2<n1<1；
式(2)：λ/4×(2m+1)-α≦n1．d1≦λ/4×(2m+1)+α；
其中，n1為該最上層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率；
n2為該下層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率；
d1為該最上層的膜厚(nm)；
m為零以上的整數；以及
α=1.5nm。
依據本發明之構成1，由於可使相位轉移膜表面處的反射率變小，故可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜之反射型遮罩基底。
(構成2)
本發明之構成2係如構成1之反射型遮罩基底，其中該m為2以下。
伴隨著圖案的微細化，由於深寬比(圖案膜厚相對於圖案線寬的比)的增加，使得陰影效應的問題變得嚴重。依據本發明之構成2，藉由使m為2以下，便可使相位轉移膜薄膜化。因此，可抑制所獲得之反射型遮罩的陰影效應。
(構成3)
本發明之構成3係如構成1或2之反射型遮罩基底，其中該相位轉移膜的該最上層係由包含有矽化合物之材料所構成，該下層係由包含有鉭化合物之材料所構成。
依據本發明之構成3，藉由相位轉移膜係包含有特定材料的最上層及下層，便可獲得所欲的相位轉移量。
(構成4)
本發明之構成4係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜之反射型遮罩基底；
該相位轉移膜係由包含有1層或2層以上之依序包含有第1層~
第N層(N為2以上的整數)的單位薄膜之多層膜所構成，位在距多層反射膜的最遠處之單位薄膜的第1層為最上層；
並且滿足下述式(3)的關係：
其中，i為1~N的整數；
ni為第i層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率；
di為該第i層的膜厚(nm)；以及
α=1.5nm。
依據本發明之構成4，由於可使相位轉移膜表面處的反射率變小，故可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜之反射型遮罩基底。
(構成5)
本發明之構成5係如構成4之反射型遮罩基底，其中ni+1<ni，且n1<1。
依據本發明之構成5，有關曝光波長λ=13.5nm中的折射率，藉由使第i+1層的折射率小於第i層的折射率，且第1層的折射率為小於1，便可使相位轉移膜表面處的反射更小。
(構成6)
本發明之構成6係如構成4或5之反射型遮罩基底，其中N=2。
依據本發明之構成6，藉由使N=2，便可獲得單位薄膜為2層的多層膜所構成之相位轉移膜，從而可在不會損害到蝕刻容易性情況下使相位轉移膜具有反射抑制功能。
(構成7)
本發明之構成7係如構成4至6中任一者之反射型遮罩基底，其中該第1層係包含有至少一種選自Ta及Cr的金屬材料。
依據本發明之構成7，藉由第1層係包含有至少一種選自Ta及Cr的金屬材料，便可獲得適當的折射率及消光係數來作為相位轉移膜的第1層。
(構成8)
本發明之構成8係如構成4至7中任一者之反射型遮罩基底，其中該第2層係包含有至少一種選自Mo、Ru、Pt、Pd、Ag及Au的金屬材料。
依據本發明之構成8，藉由第2層係包含有特定的金屬材料，便可獲得適當的折射率及消光係數來作為相位轉移膜的第2層。
(構成9)
本發明之構成9係如構成1至8中任一者之反射型遮罩基底，其中該多層反射膜與該相位轉移膜之間係具有保護膜。
依據本發明之構成9，藉由於多層反射膜上形成有保護膜，便可抑制使用具多層反射之基板來製造反射型遮罩時對多層反射膜表面的損傷。因此，可使反射型遮罩之相對於EUV光的反射率特性良好。
(構成10)
本發明之構成10係具有使如構成1至9中任一者之反射型遮罩基底中的該相位轉移膜經圖案化後之相位轉移膜圖案。
由於本發明之構成10之反射型遮罩的製造中係使用上述反射型遮罩基底，故可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜圖案之反射型遮罩。
(構成11)
本發明之構成11係包含使用如構成10之反射型遮罩而於半導體基板上形成圖案之圖案形成工序。
依據本發明之構成11的半導體裝置之製造方法，由於可使用具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜圖案之反射型遮罩，故可製造具有微細且高精度的轉印圖案之半導體裝置。
藉由本發明，便可提供一種具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜之反射型遮罩基底。
又，藉由使用本發明之反射型遮罩基底，便可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜圖案之反射型遮罩。
又，藉由本發明之半導體裝置的製造方法，由於可使用具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜圖案之反射型遮罩，故可製造具有微細且高精度的轉印圖案之半導體裝置。
10:反射型遮罩基底
12:基板
13:多層反射膜
14:保護膜
15:相位轉移膜
15a:第1層
15b:第2層
16:最上層
17:下層
18:單位薄膜
圖1係用以說明本發明實施型態1之EUV微影用反射型遮罩基底的概略結構之剖視圖。
圖2係用以說明本發明實施型態2之EUV微影用反射型遮罩基底的概略結構之剖視圖。
圖3係顯示藉由模擬所獲得之實施例1~4及比較例1~2之相位轉移膜厚度與相位差的關係之圖式。
圖4為圖3所示之實施例1及比較例1的放大圖，係顯示相位差變化為10度(相位差175度~185度)時的膜厚範圍之圖式。
圖5係顯示EUV光(波長13.5nm)中，金屬材料的消光係數k與折射率n的特性之圖表。
圖6係顯示藉由模擬所獲得之實施例5~7之相位轉移膜厚度與相位差的關係之圖式。
以下，針對本發明之實施型態，一邊參閱圖式來具體地說明。此外，以下的實施型態係將本發明具體化時的型態，而非將本發明限定於其範圍內。
圖1係顯示為本發明實施型態1之反射型遮罩基底10的剖面示意圖。本實施型態之反射型遮罩基底10係於基板12上依序形成有多層反射膜13，以及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜15。本實施型態之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15係具有最上層16與最上層16以外的下層17。本實施型態之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15滿足下述式(1)及(2)的關係：
式(1)：n2<n1<1；
式(2)：λ/4×(2m+1)-α≦n1．d1≦λ/4×(2m+1)+α。其中，上述式(1)及式(2)中，n1為該最上層16在曝光波長λ=13.5nm中的折射率，n2為下層17在曝光波長λ=13.5nm中的折射率，d1為最上層16的膜厚，m為零以上的整數，α=1.5。圖1所示之反射型遮罩基底10係具有1層的下層17。
圖2係顯示為本發明實施型態2之反射型遮罩基底10的剖面示意圖。本實施型態之反射型遮罩基底10係於基板12上依序形成有多層反射膜13，以及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜15。本實施型態之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15係包含有1層或2層以上之依序包含有第1層~第N層(N為2以上的整數，圖2之例中N=2。)的單位薄膜18。在本說明書中，將單位薄膜18的重複數稱作「週期」。本實施型態之反射型遮罩基底10中，相位轉移膜15之單位薄膜18當中，位在距多層反射膜13最遠處之單位薄膜18的第1層15a為最上層16。若單位薄膜18具有複數週期的情況，則單位薄膜18係層積為各個單位薄膜18的第1層15a會位在距多層反射膜13較遠處。本實施型態之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15係滿足下述式(3)的關係：
圖3係顯示相位轉移膜15的膜厚與相位差的關係。如圖3所示，相位轉移膜15的膜厚與相位差並非為單純增加的關係。此係因為起因於來自相位轉移膜15之最上層16的反射光與穿透相位轉移膜15之光線之來自多層反射膜13的反射光的干涉，而造成相位差產生振動變化(在本說明書中，將此稱作「振動構造」。)。本發明之反射型遮罩基底10中，藉由使構成相位轉移膜15的特定膜係滿足
上述特定折射率及膜厚的關係，便可使相位轉移膜15的最上層16具有反射抑制功能。藉由使相位轉移膜15的最上層16具有反射抑制功能，便可減弱來自最上層16的反射光與來自多層反射膜13的反射光的干涉。其結果，則可抑制相位差的膜厚依存性產生振動構造。具體來說，如圖3所示，比較了本發明之實施例與比較例後發現本發明之實施例的振動構造係較比較例的振動構造要來得小。振動構造較小係意指相位差的膜厚依存性較小。因此，如本發明之反射型遮罩基底10般，藉由使構成相位轉移膜15之特定膜的折射率及膜厚滿足上述式(1)~(3)般的特定關係，便可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜15之反射型遮罩基底10。
本發明之反射型遮罩基底10較佳地，上述式(2)或(3)的m為2以下(即m=0、m=1或m=2)。藉由使m為2以下，便可使相位轉移膜15薄膜化。因此，可抑制所獲得之反射型遮罩的陰影效應。
本發明之實施型態2的反射型遮罩基底10較佳地，ni+1<ni且n1<1。此係因為可使相位轉移膜15表面處的反射更小。
本發明之實施型態2的反射型遮罩基底10較佳地，N=2。藉由使N=2，便可獲得單位薄膜為2層之多層膜所構成的相位轉移膜，從而可在不會損害到蝕刻容易性情況下使相位轉移膜具有反射抑制功能。
<反射型遮罩基底10的構成及其製造方法>
圖1係用以說明本發明實施型態1之EUV微影用反射型遮罩基底10的構成之剖面示意圖。圖2係用以說明本發明實施型態2之EUV微影用反射型遮罩基底10的構成之剖面示意圖。使用圖1及圖2來針對本發明之反射型遮罩基底10加以說明。
如圖1及如圖2所示，反射型遮罩基底10係具備有基板12、多層反射膜13、保護膜14及相位轉移膜15。基板12係具有形成於基板12內面側的主表面上之靜電夾具用的內面導電膜11。多層反射膜13係形成於基板12的主表面(與形成有內面導電膜11的側為相反側之主表面)上。又，多層反射膜13會將作為曝光光線之EUV
光反射。保護膜14係於多層反射膜13上而由用以保護多層反射膜13的釕(Ru)為主成分之材料所形成。相位轉移膜15係形成於保護膜14上。又，相位轉移膜15會吸收EUV光，並使一部分的EUV光反射來使其相位轉移。
本說明書中，例如，「形成於基板12的主表面上之多層反射膜13」之記載除了意指多層反射膜13係相接於基板12的表面所配置之情況以外，亦包含有意指基板12與遮罩基底用多層膜26之間係具有其他的膜之情況。有關其他的膜亦相同。又，本說明書中，例如「膜A係相接而配置於膜B上」係意指膜A與膜B之間未介隔著其他的膜，膜A與膜B係配置為直接相接。
以下，說明基板12及各層的結構。
為了防止因EUV光之曝光時的熱而導致吸收體膜圖案的歪斜，基板12較佳係使用具有0±5ppb/℃範圍內的低熱膨脹係數者。具有此範圍的低熱膨脹係數之材料可使用例如SiO2-TiO2系玻璃或多成分系玻璃陶瓷等。
基板12的兩主表面當中，形成有會成為反射型遮罩的轉印圖案之相位轉移膜15一側的主表面，由至少獲得圖案轉印精度、位置精確度之觀點來看，係經表面加工而成為高平坦度。EUV曝光的情況，基板12之形成有轉印圖案一側的主表面之132mm×132mm的區域中，平坦度較佳為0.1μm以下，更佳為0.05μm以下，特佳為0.03μm以下。又，基板12的兩主表面當中，與形成有相位轉移膜15一側為相反側的主表面係形成有安裝在曝光裝置時被靜電吸附的內面導電膜11之表面。形成有內面導電膜11之表面的平坦度在142mm×142mm的區域中，較佳為1μm以下，更佳為0.5μm以下，特佳為0.3μm以下。
此外，本說明書中，平坦度係以TIR(Total Indecated Reading)來表示而顯示表面的撓曲(變形量)之值。以基板12的表面為基準，而以最小平方法所訂定之平面作為焦點面，該值係位在該焦點面的上方之基板12表面的最高位置與位在焦點面的下方之基板12表面
的最低位置之高低差的絕對值。
又，EUV曝光的情況，有關作為基板12而被要求之表面平滑度，較佳地是基板12之形成有會成為轉印圖案的相位轉移膜15一側的主表面的表面粗糙度係均方根粗糙度(RMS)為0.1nm以下。此外，表面平滑度可以原子間力顯微鏡(AFM)來測量。
再者，為了防止基板12因形成於其上之膜(多層反射膜13等)的膜應力而變形，較佳為具有高硬度者。特別是，基板12較佳為具有65GPa以上的高楊氏率者。
多層反射膜13在EUV微影用反射型遮罩中，係具有將EUV光予以反射之功能。多層反射膜13係折射率相異的元素週期地層積之多層膜。
一般來說，交互地層積有40~60週期左右為高折射率材料之輕元素或其化合物的薄膜(高折射率層)與為低折射率材料之重元素或其化合物的薄膜(低折射率層)之多層膜係作為多層反射膜13來使用。多層膜可具有以自基板12側依序層積有高折射率層與低折射率層之高折射率層/低折射率層的層積構造作為1週期而層積複數週期之構造。又，多層膜可具有以自基板12側依序層積有低折射率層與高折射率層之低折射率層/高折射率層的層積構造作為1週期而層積複數週期之構造。此外，多層反射膜13最表面的層，亦即多層反射膜13之與基板12為相反側的表面層較佳為高折射率層。上述多層膜中，以自基板12側依序層積有高折射率層與低折射率層之高折射率層/低折射率層的層積構造作為1週期而層積複數週期之情況，則最上層會成為低折射率層。因此，較佳係於最上層的低折射率層上另形成高折射率層來作為多層反射膜13。
本發明之反射型遮罩基底10中，作為高折射率層，可採用含有Si之層。含有Si之材料除了Si單體以外，可使用於Si含有B、C、N及/或O之Si化合物。以含有Si之層作為高折射率層來使用，藉此而獲得EUV光的反射率優異之EUV微影用反射型遮罩。又，本發明之反射型遮罩基底10中，較佳係使用玻璃基板來作為基板12。
Si與玻璃基板的密著性優異。又，作為低折射率層，係使用選自Mo、Ru、Rh及Pt之金屬單體，以及該等的合金。作為相對於例如波長13~14nm的EUV光之多層反射膜13，較佳係使用交互地層積Mo膜與Si膜例如40~60週期左右之Mo/Si週期層積膜。此外，可以矽(Si)來形成為多層反射膜13的最上層之高折射率層，並在該最上層(Si)與保護膜14之間形成含有矽與氧之矽氧化物層。藉此，便可提高遮罩洗淨耐受性(相位轉移膜圖案的膜剝離耐受性)。
上述般之多層反射膜13單獨的反射率例如為65%以上，較佳地上限通常為73%。此外，多層反射膜13之各構成層的膜厚及週期數係適當地選擇以滿足利用曝光波長之布拉格定律。多層反射膜13中係分別存在複數層高折射率層及低折射率層。所有的高折射率層可非為相同膜厚。又，所有的低折射率層亦可非為相同膜厚。又，多層反射膜13之最表面Si層的膜厚可在不會使反射率降低之範圍內做調整。最表面之Si(高折射率層)的膜厚可為例如3~10nm。
多層反射膜13的形成方法在該技術領域中為公知。例如，可藉由離子束濺鍍法來成膜多層反射膜13的各層而形成。上述Mo/Si週期多層膜的情況，係藉由例如離子束濺鍍法，首先使用Si靶材而於基板12上成膜膜厚4nm左右的Si膜，之後再使用Mo靶材來成膜膜厚3nm左右的Mo膜。以Si膜及Mo膜的成膜作為1週期，整體地層積40~60週期，而形成多層反射膜13(最上層會成為Si層)。
本發明之反射型遮罩基底10較佳係於多層反射膜13與相位轉移膜15之間具有保護膜14。
如圖1及如圖2所示，保護膜14係為了自後述EUV微影用反射型遮罩的製造工序中之乾蝕刻或洗淨液來保護多層反射膜13，而形成於多層反射膜13上。保護膜14可由例如含有以Ru(釕)為主成分之材料(主成分：50原子%以上)所構成。含有以Ru為主成分之材料可為Ru金屬單體；於Ru含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及/或Re等金屬的Ru合金；或是於該等材料含有N(氮)之材料。又，可使保護膜14為3層以上的層積構造。此情況之保護膜14可為使
最下層與最上層為上述含有Ru之物質所構成的層，而在最下層與最上層之間介設有Ru以外的金屬或合金之構造。
保護膜14的膜厚只要是能夠達成作為保護膜14之功能，則未特別限制。由EUV光的反射率之觀點來看，保護膜14的膜厚較佳為1.5~8.0nm，更佳為1.8~6.0nm。
保護膜14的形成方法未特別限制，可採用公知的成膜方法。保護膜14之形成方法的具體例舉例有濺鍍法及離子束濺鍍法。
如圖1及如圖2所示，本發明之實施型態1的反射型遮罩基底10係於多層反射膜13上包含有相位轉移膜15。相位轉移膜15可相接地形成於多層反射膜13上。又，若形成有保護膜14之情況，則可相接地形成於保護膜14上。
如圖1所示，為本發明實施型態1之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15係包含有第1層15a(最上層16)與第2層15b(下層17)之多層膜。本發明之實施型態1中，第1層15a及第2層15b在光波長λ=13.5nm中的折射率及膜厚係滿足上述式(1)及式(2)的關係。
如圖2所示，為本發明實施型態2之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15可具有交互地層積複數的一個第1層15a與一個第2層15b之構造。此情況下，係將一對第1層15a及第2層15b稱作「單位薄膜18」。此外，單位薄膜18可為第1層15a~第N層(N為2以上的整數)的多層膜。此情況下，則一組的第1層15a~第N層多層膜便為「單位薄膜18」。本發明之實施型態2中，第1層15a~第N層在光波長λ=13.5nm中的折射率及膜厚係滿足上述式(3)的關係。又，為了使相位轉移膜15表面處的反射更小，較佳宜滿足ni+1<ni，且n1<1的關係。此處，ni及n1為第i層(i為1以上N以下的任意整數)及第1層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率。又，為了同時達成蝕刻容易性與相位轉移膜的反射抑制功能，構成單位薄膜18之多層膜的層數N較佳為2。
本發明之反射型遮罩基底10較佳地，相位轉移膜15的最上層16(第1層15a)係由含有矽化合物之材料所構成，下層17(第2層15b)
係由含有鉭化合物之材料所構成。尤其，圖1所示之實施型態1之反射型遮罩基底10的情況，較佳係使用該等材料所構成的最上層16及下層17。最上層16係指構成相位轉移膜15的層當中，位在距多層反射膜13最遠處之層。相位轉移膜15藉由包含有含有矽化合物之材料所構成的最上層16及含有鉭化合物之材料所構成的下層17，便可獲得所欲的相位轉移量。
作為使用於相位轉移膜15的最上層16之矽化合物的薄膜，可舉出SiO2膜。由於SiO2膜在光波長λ=13.5nm中的折射率為0.978，接近1，故藉由將SiO2膜使用於相位轉移膜15的最上層16，便可降低來自相位轉移膜15的最上層16之反射。
作為使用於相位轉移膜15的下層17之鉭化合物的薄膜，可舉出TaN膜。由於TaN膜在光波長λ=13.5nm中的折射率為0.949左右，接近SiO2膜的折射率，故藉由與最上層16的SiO2膜相組合來加以使用，便可降低來自SiO2膜與TaN膜的界面之反射。
本發明之反射型遮罩基底10的第1層15a可包含有至少一種選自Ta及Cr的金屬材料。特別是，圖2所示之實施型態2之反射型遮罩基底10的情況，較佳係使用至少一種選自Ta及Cr的金屬材料所構成之最上層16。
圖5係顯示金屬材料在波長13.5nm中的折射率n與消光係數k之關係。形成第1層15a之材料舉例有例如Ta(波長13.5nm中的折射率n=約0.943，消光係數k=約0.041)，或Cr(其折射率n=約0.932，消光係數k=約0.039)。
例如，Ta係EUV光的消光係數較小，且可以氟系氣體或氯系氣體來容易地乾蝕刻。因此，Ta係加工性優異之相位轉移膜15的材料。再者，藉由於Ta添加B、Si及/或Ge等，便可容易地獲得非晶質狀之材料，從而可提高相位轉移膜15的平滑性。又，若於Ta添加N及/或O，則可提高相位轉移膜15之相對於氧化的耐受性。因此，藉由將於Ta添加有N及/或O之材料使用於相位轉移膜15的最上層16，便可獲得洗淨耐受性優異，及提高經時穩定性之效果。
此外，用以形成第1層15a之材料較佳宜選擇一種金屬材料，但並未限定於此。用以形成第1層15a之材料亦可選擇二種以上的金屬材料。
本發明之反射型遮罩基底10較佳地，第2層15b係包含有至少一種選自Mo、Ru、Pt、Pd、Ag及Au的金屬材料。特別是，實施型態2之反射型遮罩基底10的情況，較佳係使用該金屬材料所構成的下層17。該金屬材料所構成的下層17更佳地，係與包含有至少一種選自Ta及Cr的金屬材料之第1層15a相組合來加以使用。藉由使第2層15b包含有特定的金屬材料，便可作為相位轉移膜15的第2層15b而獲得適當的折射率及消光係數。
具體來說，形成第2層15b之金屬材料較佳係由與第1層15a相異之金屬材料，且波長13.5nm中的折射率n乃小於形成第1層15a之材料的折射率n之金屬材料來加以選擇。例如，用以形成第2層15b之金屬材料舉例有Mo(其折射率n=約0.921，消光係數k=約0.006)、Ru(其折射率n=約0.888，消光係數k=約0.017)、Pt(其折射率n=約0.891，消光係數k=約0.060)、Pd(其折射率n=約0.876，消光係數k=約0.046)、Ag(其折射率n=約0.890，消光係數k=約0.079)、或Au(其折射率n=約0.899，消光係數k=約0.052)。
例如，Mo若為單體，則洗淨耐受性會受到疑慮，但藉由與上述含有Ta或Cr之層相組合來構成多層膜，則可提高其洗淨耐受性。又，Mo由於在EUV光中的折射率n小於0.95，故可以薄膜厚來獲得相位轉移效果。再者，Mo由於消光係數k較小，故EUV光的反射率會變高，而為容易藉由相位轉移效果來獲得對比(解析度)之膜材料。
又，Ru若為單體，則相對於各種蝕刻氣體，蝕刻率低且加工困難性高，但藉由與上述含有Ta或Cr之層相組合來構成多層膜，則可提高相位轉移膜15整體的加工性。又，Ru由於在EUV光中的折射率n小於0.95，故可以薄膜厚來獲得相位轉移效果。又，Ru由於消光係數k小，故EUV光的反射率會變高，而為容易藉由相位轉移
效果來獲得對比(解析度)之膜材料。
Pt及Pd為蝕刻率低，而具有加工困難性之膜材料。但由於在EUV光中的折射率n小於0.95，故Pt及Pd可以薄膜厚來獲得相位轉移效果。
此外，用以形成第2層15b之材料較佳宜選擇一種金屬材料，但並未限定於此。用以形成第2層15b之材料亦可選擇二種以上的金屬材料。
可作為用以形成第1層15a及第2層15b之材料來加以使用之金屬材料較佳為其金屬單體。但若以不會對相位轉移膜15之相位轉移效果等特性造成影響作為條件，則可使用含有該金屬之材料。
使用於用以形成第1層15a的材料之含有Ta的材料可使用例如以Ta為主成分且含有B之TaB合金；以Ta為主成分且含有Si之TaSi合金；以Ta為主成分且含有其他過渡金屬(例如Pt、Pd及Ag)之Ta合金；Ta金屬；以及於該等合金添加有N、O、H、C等之Ta系化合物等。含有Cr之材料可使用以Cr為主成分且含有Si之CrSi合金；以Cr為主成分且含有其他過渡金屬(例如Pt、Pd、Ag)之Cr合金；Cr金屬；以及於該等合金添加有N、O、H及/或C等之Cr系化合物等。
又，用以形成第2層15b之含有Mo的材料可使用以Mo為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Ru、Co及/或Re等金屬之Mo合金等。用以形成第2層15b之含有Ru的材料可使用以Ru為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及/或Re等金屬之Ru合金。又，含有Ru之材料可使用Ru合金；Ru金屬；或於該等合金添加有N、H及/或C等之Ru系化合物。用以形成第2層15b之含有Pt的材料材料可使用以Pt為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及/或Re等金屬之Pt合金等。用以形成第2層15b之含有Pd的材料可使用以Pd為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及/或Re等金屬之Pd合金。用以形成第2層15b之含有Ag的材料可使用以Ag為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、
Mo、Co及/或Re等金屬之Ag合金等。用以形成第2層15b之含有Au的材料可使用以Au為主成分且含有Nb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及/或Re等金屬之Au合金等。
使相位轉移膜15的最下層及其上的層為含有不會與用以形成其下所形成的保護膜14之材料相重複的其他金屬材料之第2層15b(Ru保護膜\Ru以外\．．．)。例如，使相位轉移膜15的最下層為含有Ru之第2層15b，而由以Ru為主成分之材料來形成保護膜14的情況(Ru保護膜\Ru．．．)，由於兩者係由共通的Ru所形成而重複，故應避開此組合。此情況下，藉由使相位轉移膜15的最下層為例如，相對於保護膜14的Ru而蝕刻選擇性高之含有Mo的第2層15b(Ru保護膜\Mo\．．．)，便可進行高精細的圖案化，且可抑制對保護膜14造成損傷。
使移膜15的最上層16為含有對應於蝕刻選擇性所決定的金屬材料之最上層16(第1層15a)。例如，若含有Ta或Cr之第1層15a與含有Mo之第2層15b為相位轉移膜15的單位薄膜之情況，藉由最上層16為含有Ta或Cr之第1層15a，則可提高相位轉移膜15整體之圖案形成前的洗淨耐受性。
於以Ru為主成分之保護膜14上形成含有Ta之第1層15a與含有Mo之第2層15b來作為相位轉移膜15的單位薄膜之情況，可使相位轉移膜15的最下層為含有Mo之第2層15b，而使相位轉移膜15的最上層16為含有Ta之第1層15a(Ru保護膜\Mo\Ta．．．Mo\Ta)。Mo由於相對於保護膜14的Ru而蝕刻選擇性高，故可進行高精細的圖案化，並且，可抑制對保護膜14造成損傷，且可提高圖案形成前後的洗淨耐受性。
此外，亦可使相位轉移膜15的最下層為含有Ta之第1層15a(Ru保護膜14\Ta\Mo\Ta\Mo．．．\Ta)。此情況下，除了單位薄膜18(第1層15a的Ta及第2層15b的Mo)，係於保護膜14上再另形成含有Ta之第1層15a。
構成相位轉移膜15之單位薄膜18係由2層以上的薄膜所形
成。相位轉移膜15中之單位薄膜18的第N層(N為2以上的整數)係由相同的金屬材料所形成。例如，可以含有Ta之第1層15a、含有Mo之第2層15b、及含有Ru之第3層(圖中未顯示)來構成相位轉移膜15(Ru保護膜14\Ta\Ru\Mo\Ta．．．Ru\Mo\Ta)。此外，此情況下，係於Ru保護膜14上相接地再另形成含有Ta之薄膜。此情況下，由於可使相位轉移膜15中之Ta層的含有比率變少，故可容易獲得相位轉移效果。
相位轉移膜15可由離子束濺鍍法等公知的成膜方法來形成。例如，使用離子束濺鍍法的情況，係準備由第1層15a及第2層15b之各金屬材料所形成的二個靶材，而在Ar氣體等非活性氣體的氛圍下，對二個靶材中的一個個交互地照射離子束，藉此便可形成第1層15a及第2層15b。
上述般之多層膜所構成的相位轉移膜15係形成為會讓相對於EUV光之反射率為1~30%，且來自相位轉移膜15的反射光與來自多層反射膜13的反射光之相位差成為170~190度。
相位轉移膜15的膜厚係以對應於各層所使用之金屬材料的種類與EUV光之反射率的設計值，並且，折射率及膜厚會滿足特定關係之方式來加以決定。例如，相位轉移膜15的膜厚為100nm以下，較佳為30~90nm。若為上述般之薄膜厚所形成的相位轉移膜15，則例如EUV曝光的情況，便可減少陰影效應。又，多層膜所構成的相位轉移膜15中之第1層15a及第2層15b等分別的膜厚係考量EUV光的波長、多層膜的層數、各層材料的種類、其洗淨耐受性及加工性等特性，而以適當膜厚的組合來訂定。
單位薄膜18之第1層15a與第2層15b的膜厚比係設定為各層的折射率及膜厚會滿足上述式(1)~(3)般的特定關係。第1層15a與第2層15b的膜厚比可對應於所使用之金屬材料來適當地決定為會滿足特定關係。例如，Ta：Mo的情況，較佳為20：1~1：5。若Ta層較厚，而Mo層過薄的情況，則會有用以獲得相位轉移效果之相位轉移膜15整體的膜厚變厚之問題。又，由於Mo容易被氧化，故
若Ta層較薄，而Mo層過厚的情況，則會有相位轉移膜15整體的洗淨耐受性變低之問題。
多層膜所構成之相位轉移膜15的形成較佳係從成膜開始到成膜結束而不曝露在大氣中來連續成膜。例如，相位轉移膜15較佳係由有助於能夠以非常薄的膜厚來連續成膜其各層(例如第1層15a及第2層15b)之離子束濺鍍法來形成。然而，亦可由DC濺鍍法及RF濺鍍法等公知的方法來形成。
此外，例如，使用離子束濺鍍法時，從MoSi之多層反射膜13的成膜，到Ru的保護膜14的成膜，再到Ta\Mo等之相位轉移膜15各層(例如第1層15a及第2層15b)的成膜為止，皆可不從濺鍍裝置離開而成膜。該等的成膜時，由於不會接觸到大氣，故在可抑制各膜的缺陷個數這一點來說為有利的。
若相位轉移膜15的表面等非為平滑，則相位轉移膜圖案的邊緣粗糙度會變大，而有圖案的尺寸精度惡化之情況。因此，成膜後之相位轉移膜15的表面粗糙度若以均方根粗糙度(RMS)來表示，較佳為0.5nm以下，更佳為0.4nm以下，特佳為0.3nm以下。
本發明之反射型遮罩基底可於相位轉移膜15上另形成蝕刻遮罩膜(圖中未顯示)。蝕刻遮罩膜係相對於多層反射膜13的最上層16而具有蝕刻選擇性，並且，相位轉移膜15的最上層16係由可以蝕刻氣體來對第1層15a進行蝕刻(無蝕刻選擇性)之材料所形成。具體來說，蝕刻遮罩膜係由含有例如Cr或Ta之材料所形成。作為含有Cr之材料舉例有Cr金屬單體；以及於Cr添加有選自O、N、C、H及B等元素之一種以上的元素之Cr系化合物等。作為含有Ta之材料舉例有Ta金屬單體；含有Ta與B之TaB合金；含有Ta與其他過渡金屬(例如、Hf、Zr、Pt、W)之Ta合金；Ta金屬；以及於該等合金添加有N、O、H及/或C等之Ta系化合物等。此處，若相位轉移膜15的最上層16(第1層15a)含有Ta之情況，則作為用以形成蝕刻遮罩膜之材料係選擇含有Cr之材料。又，若相位轉移膜15的最上層16(第1層15a)含有Cr之情況，則作為用以形成蝕刻遮罩
膜之材料較佳係選擇含有Ta之材料。
蝕刻遮罩膜的形成可藉由DC濺鍍法及RF濺鍍法等公知的方法來進行。
蝕刻遮罩膜的膜厚從確保作為硬遮罩之功能的觀點來看，較佳為5nm以上。反射型遮罩的製作工序中，蝕刻遮罩膜較佳係藉由相位轉移膜15之蝕刻工序時的氟系氣體，而與相位轉移膜15同時被去除。因此，蝕刻遮罩膜較佳為與相位轉移膜15大致相等的膜厚。若考慮相位轉移膜15的膜厚，則蝕刻遮罩膜的膜厚最好為5nm以上20nm以下，較佳為5nm以上15nm以下。
基板12的內面側(多層反射膜13之形成面的相反側)係如圖1及圖2所示般地形成有靜電夾具用之內面導電膜11。靜電夾具用之內面導電膜11所要求的電性特性通常為100Ω/sq以下之片電阻。內面導電膜11的形成可使用例如鉻或鉭等金屬或是該等的合金之靶材，而藉由磁控濺鍍法或離子束濺鍍法來進行。例如，以CrN來形成內面導電膜11的情況，可使用Cr靶材並在含有氮氣等的N之氣體氛圍下藉由上述濺鍍法來成膜。內面導電膜11的膜厚只要是能夠滿足作為靜電夾具用之功能的話則未特別限定，但通常為10~200nm。
以上，已針對實施型態之反射型遮罩基底10的構成，而每一層地加以說明。
此外，本發明之反射型遮罩基底10不限於上述般的實施型態。例如，本發明之反射型遮罩基底10可於相位轉移膜15上具備有具有作為蝕刻遮罩的功能之阻膜。又，本發明之反射型遮罩基底10可於多層反射膜13上不具保護膜14，而於多層反射膜13上相接地具有相位轉移膜15。
<反射型遮罩及其製造方法>
本發明之反射型遮罩係具有使上述本發明之反射型遮罩基底10中的相位轉移膜15經圖案化後之相位轉移膜圖案。可使用上述本發明之反射型遮罩基底10來製作本發明之反射型遮罩。對EUV
微影用反射型遮罩的製造來說，可進行高精細的圖案化之光微影為最佳的。
本實施型態中，有關利用光微影之反射型遮罩的製造方法，係以使用圖1所示之反射型遮罩基底10的情況為例來加以說明。
首先，於圖1所示之反射型遮罩基底10的最表面(相位轉移膜15的最上層16)上形成阻膜(圖中未顯示)。阻膜的膜厚可為例如100nm。接著，於該阻膜描繪所欲的圖案(曝光)，再藉由顯影、沖洗來形成特定的阻劑圖案(圖中未顯示)。
接著，針對多層膜所構成的相位轉移膜15，以阻劑圖案(圖中未顯示)作為遮罩，並以含有SF6等氟系氣體之蝕刻氣體來實施乾蝕刻，藉此形成相位轉移膜圖案(圖中未顯示)。此工序中，阻劑圖案(圖中未顯示)會被去除。
此處，相位轉移膜15的蝕刻率會依形成相位轉移膜15之材料，以及蝕刻氣體等的條件而不同。不同材料的多層膜所構成之相位轉移膜15的情況，各個不同材料的層其蝕刻率多少會有變化。但由於各層的膜厚很薄，故相位轉移膜15整體的蝕刻率應該會大致一定。
藉由上述工序便會形成有相位轉移膜圖案。藉由一種蝕刻氣體來進行乾蝕刻，便可將多層膜所構成之相位轉移膜15的各層(例如第1層15a及第2層15b)連續地蝕刻。此情況可獲得簡化工序之效果。接著，使用酸性或鹼性的水溶液來進行濕式洗淨，而獲得達成高反射率之EUV微影用反射型遮罩。
此外，作為蝕刻氣體，除了SF6以外，可使用CHF3、CF4、C2F6、C3F6、C4F6、C4F8、CH2F2、CH3F、C3F8及F等氟系氣體，以及以特定比率包含有該等氟氣及O2之混合氣體。在蝕刻多層膜所構成之相位轉移膜15的各層(例如第1層15a及第2層15b)時，若為對加工有用之氣體，則亦可使用其他的氣體。作為其他的氣體，舉例有例如Cl2、SiCl4、CHCl3、CCl4、BCl3等氯系氣體及該等的混合氣體；以特定比率包含有氯系氣體及He之混合氣體；以特定比率包含有氯系氣體及Ar之混合氣體；包含有選自氟氣、氯氣、溴氣及碘氣中
的至少其中一者之鹵素氣體；以及至少一種選自鹵化氫氣體所構成的群。再者，舉例有包含有該等氣體與氧氣之混合氣體等。
又，若相位轉移膜為最上層16與下層17之2層構造，而以相對於最上層16具有蝕刻耐受性之材料來形成下層17的情況，則亦可使用上述蝕刻氣體中的2種來進行2階段之乾蝕刻。
由於本發明之反射型遮罩的製造係使用上述反射型遮罩基底10，故可獲得具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜15之反射型遮罩。
<半導體裝置的製造>
本發明係包含有使用上述本發明之反射型遮罩來於半導體基板12上形成圖案的圖案形成工序之半導體裝置的製造方法。
使用上述本發明之反射型遮罩且藉由EUV微影，便可於半導體基板上形成基於反射型遮罩的相位轉移膜圖案之轉印圖案。之後，經由其他各種工序，便可於半導體基板上製造出形成有各種圖案等之半導體裝置。轉印圖案的形成可使用公知的圖案轉印裝置。
依據本發明之半導體裝置的製造方法，由於可使用具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜圖案之反射型遮罩，故可製造具有微細且高精度的轉印圖案之半導體裝置。
以下，依據各實施例來加以說明本發明。
(實施例1)
<反射型遮罩基底10的製作>
以下述方法來製作實施例1之反射型遮罩基底10。實施例1之反射型遮罩基底10係具有CrN內面導電膜\基板12\MoSi多層反射膜13\Ru保護膜14\相位轉移膜15之構造。
首先，準備SiO2-TiO2系玻璃基板12。
藉由磁控濺鍍法並依以下條件於該基板12的內面形成CrN所構成的內面導電膜11。亦即，使用Cr靶材，而在Ar+N2氣體氛圍(Ar：N2=90%：N：10%)中形成內面導電膜11直到成為膜厚20nm。
接著，於與形成有內面導電膜11一側為相反側之基板12的主表面上形成多層反射膜13。作為形成於基板12上之多層反射膜13，係採用適於13.5nm的EUV光之Mo/Si週期多層反射膜13。多層反射膜13係使用Mo靶材與Si靶材並藉由離子束濺鍍法(Ar氣體氛圍)，來於基板12上交互地層積形成Mo層及Si層。首先，成膜膜厚4.2nm的Si膜，接著成膜膜厚2.8nm的Mo膜。以此為一週期，同樣地層積40週期，最後，成膜膜厚4.0nm的Si膜，而形成多層反射膜13(總膜厚：284nm)。
接著，藉由使用Ru靶材之離子束濺鍍法(Ar氣體氛圍)，來於多層反射膜13之最上層的Si膜上成膜膜厚2.5nm之含有Ru的保護膜14。
接著，於保護膜14上，以下述方法來形成2層構造所構成的相位轉移膜15。
首先，依下述方式形成下層17。亦即，在Xe+N2氣體氛圍(Xe：N2=66%：34%)中進行使用Ta靶材之反應性濺鍍，來形成膜厚63nm之TaN膜所構成的下層17。接著，依下述方式形成最上層16。亦即，在Ar氣體氛圍中進行使用SiO2靶材之RF濺鍍，而於下層17上形成膜厚4nm之SiO2膜所構成的最上層16。
表1係顯示實施例1之相位轉移膜15的最上層16(第1層15a)之SiO2膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及下層17(第2層15b)之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。由於實施例1之相位轉移膜15係由一對最上層16及下層17所構成，故週期為1。此外，此週期數在下述實施例2~4及比較例1~2中亦相同。
(實施例2)
作為實施例2，除了使相位轉移膜15之最上層16(SiO2膜)的膜厚d1為3.375nm，且使下層17之TaN膜的膜厚d2為60nm以外，其他係與實施例1同樣地來製作反射型遮罩基底10。表1係顯示實施例2之相位轉移膜15的最上層16之SiO2膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及下層17之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例3)
作為實施例3，除了使相位轉移膜15之最上層16(SiO2膜)的膜厚d1為3.7nm，且使下層17之TaN膜的膜厚d2為60nm以外，其他係與實施例1同樣地來製作反射型遮罩基底10。表1係顯示實施例3之相位轉移膜15的最上層16之SiO2膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及下層17之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例4)
作為實施例4，除了使相位轉移膜15之最上層16(SiO2膜)的膜厚d1為18nm，且使下層17之TaN膜的膜厚d2為61.5nm以外，其他係與實施例1同樣地來製作反射型遮罩基底10。表1係顯示實施例4之相位轉移膜15的最上層16之SiO2膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及下層17之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(比較例1)
作為比較例1，除了未設置相位轉移膜15的最上層16(SiO2膜)，且使下層17(TaN膜)的膜厚d2為65nm以外，其他係與實施例1同樣地來製作反射型遮罩基底10。表1係顯示比較例1之相位轉移膜15的下層17之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(比較例2)
作為比較例2，除了使相位轉移膜15之最上層16(SiO2膜)的膜厚d1為1.5nm，且使下層17(TaN膜)的膜厚d2為65nm以外，其他係與實施例1同樣地來製作反射型遮罩基底10。表1係顯示比較例2之相位轉移膜15的最上層16之SiO2膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及下層17之TaN膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例1~4及比較例1~2之評價)
表2係顯示實施例1~4之反射型遮罩基底10之n1與d1的乘積(n1．d1)，以及曝光波長λ=13.5nm及m=0時之λ/4×(2m+1)-1.5(nm)及λ/4×(2m+1)+1.5(nm)的值。由表2可知，實施例1~4的n1及n2係滿足上述式(1)的關係。又，實施例1~3的n1．d1係滿足m=0情況下上述式(2)的關係。又，實施例4的n1．d1係滿足m=2情況下上述
式(2)的關係。
如表1所示，由於比較例1之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15僅由1層的下層17所構成，故無法應用n1及d1的觀念。因此，並未滿足上述式(1)及式(2)的關係。
表2係顯示比較例2之n1與d1的乘積(n1．d1)，以及曝光波長λ=13.5nm及m=0時之λ/4×(2m+1)-1.5(nm)及λ/4×(2m+1)+1.5(nm)的值。由表2可知，比較例2的n1．d1為小於m=0情況下上述式(2)的下限λ/4×(2m+1)-1.5(nm)之值。由於m為零以上的整數，故比較例2之n1與d1的乘積無法取得滿足上述式之值。因此，比較例2並未滿足上述式(2)的關係。
圖3係顯示藉由模擬所獲得之實施例1~4及比較例1~2之相位轉移膜15的厚度與相位差的關係。此外，在此所謂相位差係意指在相位轉移膜圖案中入射之曝光光線的一部分因多層反射膜13而被反射的光線，與在不具相位轉移膜圖案的部分處入射之曝光光線而被反射的光線之間的相位差。如圖3所示，由實施例1~4及比較例1~2可了解因來自相位轉移膜15的最表面之反射光與來自存在於相位轉移膜15下的多層反射膜13之反射光的干涉，而使相位差的膜厚依存性產生振動構造。
圖4係顯示相位差180度附近之實施例1~4及比較例1~2之相位轉移膜15的厚度與相位差的關係。圖4為圖3之實施例1及比較例1的放大圖。圖4係顯示實施例1及比較例1中，相位差變化為10度(175度~185度)時的膜厚範圍。實施例1中，由於175度時的膜厚為64.9nm，185度時的膜厚為69.5nm，故相位差變化為10度時的膜厚範圍為4.6nm。又，比較例1中，由於175度時的膜厚為64.6nm，185度時的膜厚為65.4nm，故相位差變化為10度時的膜厚範圍為0.8nm。實施例2~4及比較例2亦同樣地，計算相位差變化為10度時的膜厚範圍，會成為表2所示之值。此外，相位差變化為10度時之膜厚範圍係選擇相位差在160度~200度的範圍內最為良好之區域，亦可包含極限值。
由表2可知，實施例1~4中，從相位差160度~200度的範圍內所選擇之相位差變化為10度時的膜厚範圍為4.0nm以上，顯示了較廣的範圍。又，由於實施例1在相位差變化為10度之區域並未包含極限值，因此是在實施例1~4當中相位差變化最穩定者。相對於此，比較例1及2從相位差160度~200度的範圍內所選擇之相位差變化為10度時的膜厚範圍為0.8nm，顯示了較狹窄的範圍。此表示在實施例1~4之反射型遮罩基底10的情況，為所欲相位轉移之相位差160度~200度的相位差之膜厚依存性較小。
(實施例5)(相位轉移膜15為多層膜的情況)
接著，作為實施例5，除了於保護膜14上係以下述方法來形成多層膜所構成的相位轉移膜15以外，其他係與實施例1同樣地來製造反射型遮罩基底10。
在實施例5之相位轉移膜15的成膜中，係使用Mo靶材與Ta靶材並藉由離子束濺鍍法(Ar氣體氛圍)，首先成膜膜厚2.4nm的Mo層(第2層15b)，接著成膜膜厚2.4nm的Ta層(第1層15a)(膜厚比1：1)。以此為1週期，連續成膜10週期，而形成最上層16為Ta層(第1層15a)之總膜厚48nm的相位轉移膜15(膜構成：Mo\Ta\Mo\Ta\．．．Mo\Ta)。實施例5之相位轉移膜15係具有10週期之Ta層(第1層15a)及Mo層(第2層15b)所構成的單位薄膜18之構造。
表3係顯示實施例5之相位轉移膜15的最上層16之Ta膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及作為下層17所形成之Mo膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例6)
作為實施例6，除了使相位轉移膜15的週期數為15以外，其他係與實施例5同樣地來製作反射型遮罩基底10。因此，實施例5之相位轉移膜15係具有15週期之Ta層(第1層15a)及Mo層(第2層15b)所構成的單位薄膜18之構造。表3係顯示實施例6之相位轉移膜15的最上層16之Ta膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及作為下
層17所形成之Mo膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例7)
作為實施例7，除了使相位轉移膜15的週期數為20以外，其他係與實施例5同樣地來製作反射型遮罩基底10。因此，實施例5之相位轉移膜15係具有20週期之Ta層(第1層15a)及Mo層(第2層15b)所構成的單位薄膜18之構造。表3係顯示實施例7之相位轉移膜15的最上層16之Ta膜的折射率(n1)及膜厚(d1)，以及作為下層17所形成之Mo膜的折射率(n2)及膜厚(d2)。
(實施例5~7的評價)
表4係顯示實施例5~7的反射型遮罩基底之n1與d1的乘積(n1．d1)、n2與d2的乘積(n2．d2)、n1．d1及n2．d2的和，以及曝光波長λ=13.5nm及m=2時之λ/4×(2m+1)-1.5(nm)及λ/4×(2m+1)+1.5(nm)的值。由表4可知，實施例5~7之n1．d1及n2．d2的和係滿足m=2情況下上述式(3)的關係。此外，實施例5~7亦滿足ni+1<ni(亦即，n2<n1)，且n1<1的關係。
圖6係顯示實施例5~7之相位轉移膜15的厚度與相位差的關係。又，與實施例1~4的情況同樣地，針對實施例5~7之反射型遮罩基底10，計算從相位差160度~200度的範圍內所選擇之相位差變化為10度時的膜厚範圍。將其結果顯示於表4。
由表4可知，從實施例5~7之相位差160度~200度的範圍內所選擇之相位差變化為10度時的膜厚範圍為4.9nm以上，與實施例1~4的情況同樣地顯示較廣的範圍。此係表示實施例5~7之反射型遮罩基底10的情況，在為所欲相位轉移之相位差160度~200度中之相位差的膜厚依存性較小之意思。又，由於實施例5~7在相位差變化為10度之區域未包含極限值，故與實施例1同樣地為相位差變化特別穩定者。
<反射型遮罩的製作>
接著，於上述方式所製造之實施例1~7之反射型遮罩基底10的相位轉移膜15上形成膜厚100nm的阻膜，並藉由描繪、顯影來
形成阻劑圖案。之後，以該阻劑圖案作為遮罩，並使用氟系的SF6氣體來將相位轉移膜15乾蝕刻，而形成相位轉移膜圖案。之後，去除阻劑圖案，來製作反射型遮罩。
<半導體裝置的製造>
將使用實施例1~7的遮罩基底用基板12所製造之反射型遮罩安裝在EUV掃描器，再對半導體基板12上形成有被加工膜與阻膜之晶圓進行EUV曝光。然後，將該已曝光的阻膜顯影，藉此於形成有被加工膜之半導體基板12上形成阻劑圖案。
由於使用實施例1~7的遮罩基底用基板120所製造之反射型遮罩可使用具有相位差的膜厚依存性較小之相位轉移膜15之反射型遮罩，故可製造具有微細且高精度的轉印圖案之半導體裝置。
藉由蝕刻來將該阻劑圖案轉印在被加工膜，又，經由絕緣膜、導電膜的形成、摻雜物的導入、或是退火等各種工序，便可以高良率來製造具有所欲特性之半導體裝置。
10:反射型遮罩基底
11:內面導電膜
12:基板
13:多層反射膜
14:保護膜
15:相位轉移膜
15a:第1層
15b:第2層
16:最上層
17:下層
Claims (9)
- 一種反射型遮罩基底，係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜之反射型遮罩基底；該相位轉移膜係具有最上層與最上層以外的下層；該最上層係由包含有矽化合物之材料所構成，該下層係由包含有鉭化合物之材料所構成；並且滿足下述式(1)及式(2)的關係：式(1)：n2<n1<1；式(2)：λ/4×(2m+1)-α≦n1．d1≦λ/4×(2m+1)+α；其中，n1為該最上層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率；n2為該下層在曝光波長λ=13.5nm中的折射率；d1為該最上層的膜厚(nm)；m為零以上2以下的整數；以及α=1.5nm。
- 如申請專利範圍第1項之反射型遮罩基底，其中該矽化合物係包括SiO2。
- 如申請專利範圍第1項之反射型遮罩基底，其中該鉭化合物係包括TaN。
- 如申請專利範圍第1項之反射型遮罩基底，其中該最上層的膜厚為4nm以下。
- 一種反射型遮罩基底，係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜之反射型遮罩基底；該相位轉移膜係由包含有1層之依序包含有第1層~第N層(N=2)的單位薄膜之多層膜所構成，位在距多層反射膜的最遠處之單位薄膜的第1層為最上層；該第1層係由包含有Ta之材料所構成，該第1層以外的層係由包含有選自Mo、Pt、Pd、Ag及Au中的至少一種金屬材料之材料所構成； ni+1<ni，且n1<1；並且滿足下述式(3)的關係：
- 一種反射型遮罩基底，係於基板上依序形成有多層反射膜及使EUV光的相位轉移之相位轉移膜之反射型遮罩基底；該相位轉移膜係由包含有1層之依序包含有第1層~第N層(N=2)的單位薄膜之多層膜所構成，位在距多層反射膜的最遠處之單位薄膜的第1層為最上層；該第1層係由包含有Cr之材料所構成，該第1層以外的層係由包含有選自Mo、Ru、Pt、Pd、Ag及Au中的至少一種金屬材料之材料所構成；ni+1<ni，且n1<1；並且滿足下述式(3)的關係：
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之反射型遮罩基底，其中該多層反射膜與該相位轉移膜之間係具有保護膜。
- 一種反射型遮罩，係具有使如申請專利範圍第1至6項中任一項之反射型遮罩基底中的該相位轉移膜經圖案化後之相位轉移膜圖案。
- 一種半導體裝置之製造方法，係包含使用如申請專利範圍第8項之反射型遮罩而於半導體基板上形成圖案之圖案形成工序。
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