TWI826587B - 反射型空白光罩及反射型光罩 - Google Patents
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Abstract
提供能夠具有良好的耐照射性且得到良好的轉印性能的反射型空白光罩及反射型光罩。反射型空白光罩(10)係在基板(1)的一面側，依序形成將入射的光反射之反射層(2)、及將入射的光吸收之吸收層(4)。吸收層(4)係在至少最表層中，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍、及矽的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料。第2材料的含量在同一層內係大於20原子%且小於50原子%。
Description
本發明係關於反射型空白光罩及反射型光罩。本發明係特別適合EUV光罩的技術。
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。在光微影法中，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，於半導體裝置的製程，正在從以往的使用波長193nm的ArF準分子雷射光的曝光光源換成波長13.5nm的極紫外線(Extreme Ultra Violet：EUV)區域的曝光光源。
但是，幾乎所有的物質都對EUV區域的光具有高的光吸收性。因此，EUV曝光用的光罩(EUV光罩)係有別於以往的透射型光罩，而為反射型光罩(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1中揭示：在EUV微影法所使用的反射型曝光遮罩中，在底層基板上形成將2種以上的材料層周期性地積層之多層膜，在該多層膜上形成包含含氮化的金屬膜之遮罩圖案、或包含氮化金屬膜及金屬膜的積層構造之遮罩圖案。
又，EUV微影法係如上所述，不能使用利用光的透射之折射光學系統，因此曝光機的光學系統構件並非使用透鏡，而係使用鏡子。因此，有不能將朝向EUV光罩的入射光及反射光設計在同軸上的問題；EUV微影法，例如，可採用以下的手法：將光軸從對EUV光罩的面垂直的方向傾斜6度地入射EUV光，將以負6度的角度反射的反射光導向半導體基板。
如此，EUV微影法係使光軸傾斜。因此，入射至EUV光罩的EUV光造成EUV光罩的遮罩圖案(吸收層圖案)的陰影，有產生轉印性能惡化之被稱為陰影效應的問題的情形。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1 日本特開2001-237174號公報
[發明所欲解決的課題]
又，現在的EUV曝光裝置，為了防止在EUV曝光時，裝置內被來自塗布於晶圓上的光阻(resist)之逸出氣體(outgas)成分污染，而使裝置內成為氫自由基氣體環境。因此，EUV光罩，為了不會因與此氫自由基的反應而對吸收層有所損傷(damage)，而需要具有對在氫自由基氣體環境下的EUV照射之耐久性(耐照射性)。
本發明係著眼於如上述之點，目的在於提供能夠具有良好的耐照射性且得到良好的轉印性能的反射型空白光罩及反射型光罩。
[用以解決課題的手段]
為了解決課題，本發明之一態樣的反射型空白光罩，其要點在於：在基板的一面側，依序形成將入射的光反射之反射層、及將入射的光吸收之吸收層，上述吸收層係在至少最表層中，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍(Bi)、及矽(Si)的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料，上述第2材料的含量在同一層內係大於20原子%且小於50原子%。
又，本發明之一態樣的反射型光罩，其要點在於：具備形成在基板的一面側而將入射的光反射之反射層、及將入射的光吸收之以既定圖案形成在上述反射層上之吸收層，上述吸收層的至少最表層，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍(Bi)、及矽(Si)的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料，上述第2材料的含量在同一層內係大於20原子%且小於50原子%。
[發明的效果]
若根據本發明的態樣，則能夠提升EUV曝光時的耐照射性，因此能夠延長反射型光罩的壽命。再者，若根據本發明的態樣，則即便使吸收膜變薄，也能夠保有EUV光吸收性的水準，因此可緩和陰影效應的影響，使轉印於晶圓上的圖案之解像性提升。
[用以實施發明的形態]
以下，針對發明的實施形態，參照圖式進行說明。
此外，各圖係示意地顯示的圖，各部分的大小、形狀等係為了容易理解而適宜誇張地顯示。又，為了簡單地進行說明而對各圖之相對應的部位賦予相同的符號。
(反射型空白光罩)
本實施形態之反射型空白光罩係用以形成將EUV光反射，將反射光照射於轉印用試料的反射型光罩用的空白光罩。
本實施形態的反射型空白光罩10，係如圖1所示，具備：基板1、積層在基板1上的反射層2、及積層在反射層2上的吸收層4。
反射層2係將入射的光予以反射的層。圖1所示的反射層2具備：包含多層構造的多層反射層2a、及中間層2b。
吸收層4係將入射的光予以吸收的層。吸收層4包含單層構造、或複數層積層而成的積層構造。
(反射型光罩)
如圖2所示，本實施形態之反射型光罩20，係藉由使反射型空白光罩10的吸收層4形成為既定的吸收層圖案4a來得到。
反射型光罩20係如圖2所示，具備：基板1、積層在基板1上的反射層2、及形成在反射層2上的吸收層4。
反射層2係如上所述，為將入射的光予以反射的層。圖2所示的反射層2具備：包含多層構造的多層反射層2a、及中間層2b。
吸收層4係形成預先設定的吸收層圖案4a之將入射的光予以吸收的層。吸收層4包含單層構造、或複數層積層而成的積層構造。
(吸收層)
吸收層4係在至少最表層中，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍(Bi)、及矽(Si)的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料。
第1材料包含上述的錫、銦及碲中的任一種。第1材料的含量，只要因應吸收層4所要求的消光係數k的值來決定即可。例如，在就可良好地維持微影特性的消光係數k而言，將0.052以上設為要求值的情況下，在同一層內(每單位體積)，在第1材料為錫(Sn)時需要包含17原子%以上，在第1材料為銦(In)時需要包含21原子%以上，在第1材料為碲(Te)時需要包含17原子%以上。
第2材料的含量在同一層內(每單位體積)係成為大於20原子%且小於50原子%。
又，若考慮反射型空白光罩10的加工性、耐熱性，則吸收層4較佳為在至少最表層中包含氧。
此時，第2材料的原子數(B)相對於第1材料的原子數及吸收層4中所含的氧的原子數的合計值的合計原子數(A)之比例(B/A)，較佳為大於1/4且小於1的範圍。此處，「所含的氧」可作為第1材料、第2材料的氧化物包含。「所含的氧」也可僅作為第1材料的氧化物而被包含。
吸收層4的膜厚，若考慮藉由薄膜化來提升轉印性能，則較佳為18nm以上且小於45nm，更佳為18nm以上且小於35nm。
此處，藉由將反射型空白光罩10的吸收層4的一部分除去，來形成作為反射型光罩20的吸收層圖案4a。此時，在EUV微影法中，傾斜地入射至反射型光罩的入射光在反射層上造成吸收層的陰影，使對晶圓的轉印性能惡化。此轉印性能的惡化能夠藉由使吸收層4的厚度變薄來減輕。
又，在將來自反射層2的反射光的強度設為Rm，將來自吸收層4的反射光的強度設為Ra(參照圖2)，以下述式(1)規定基於反射層2及吸收層4的光學密度OD時，較佳為光學密度OD的值為1以上。光學密度OD的值，只要為1以上，則沒有特別的限定，若考慮吸收層4的薄膜化，則光學密度OD的值例如成為2以下。
OD=-log(Ra/Rm)…(1)
再者，在本實施形態中，對於吸收層4，使其含有具有比以往的吸收層消光係數更大的消光係數k之如上述的第1材料。藉此，在本實施形態中，可維持吸收性能並且薄膜化。
>關於第1材料>
圖3係顯示各金屬材料在EUV光的波長下之光學常數的圖表。圖3的橫軸表示折射率n，縱軸表示消光係數k。
如圖3所示，消光係數k高的材料中，存在有銀(Ag)、鎳(Ni)、錫(Sn)、碲(Te)、銦(In)等。這些金屬材料的消光係數位於0.07至0.08的範圍，相對於以往的吸收層的材料之鉭(Ta)的消光係數0.041而言為大者。
如此，在本實施形態中，藉由使吸收層4含有具有大的消光係數的第1材料(錫(Sn)、碲(Te)、銦(In))，而維持吸收性能，並且吸收層4的薄膜化為可能。然後，在本實施形態中，能夠藉由薄膜化來抑制轉印性能的惡化。
第1材料，通常係以包含錫與氧的氧化錫等之第1材料的氧化物的狀態而被包含在吸收層4中，已確認即使在此氧化物的狀態下，吸收性能的維持與薄膜化亦為可能(參照實施例)。
此處，吸收層4中所含的氧，並非只有因第1材料的氧化所造成的形態，亦以第2材料的氧化等的形態而被包含在吸收層4中。
>關於光學密度OD>
又，作為表示反射型光罩的基本性能的指標之一，有上述的光學密度(Optical Density：OD)。
圖4係模擬含有錫的吸收層區域中的EUV光反射率的結果。圖5係模擬圖4中的OD值的結果。
作為模擬條件，光罩構造係以成為下述的層構成的方式設定：在吸收層4下之厚度2.5nm的包含釕(Ru)的覆蓋層(capping layer)(中間層2b)、進一步在其下之使以矽與鉬為一對的積層膜積層40對而成的多層反射層2a、在其下之平坦的包含合成石英的基板1、進一步在基板1的背面之包含氮化鉻(CrN)的背面導電層這樣的層構成。作為吸收層4，使用鉭膜、及含鉭率為30原子%的氧化錫膜之兩種。鉭膜的折射率為0.94，消光係數為0.041。含鉭率為30原子%的氧化錫膜的折射率為0.93，消光係數為0.062。
如由圖4可知的，得知：相對於以鉭膜為吸收層4的情況，以包含鉭的氧化錫膜為吸收層4的情況在例如吸收層4為相同的膜厚時，能夠使EUV光反射率大幅地變低。又，得知：在相同的反射率時，能夠使膜厚大幅地減少。如此，包含鉭的氧化錫膜作為構成在EUV光的波長下之高吸收層的構成要素係有效。
又，如由圖5可知的，為了得到1以上的OD值，相對於鉭膜需要至少40nm以上的膜厚，在包含鉭的氧化錫膜的情況下，為一半以下的膜厚之約18nm的膜厚即可。如此，可知從OD值這樣的觀點來看，與鉭膜相比，包含鉭的氧化錫膜作為能夠減少吸收層的整體厚度的構成要素亦有效。
又，為了得到2以上的OD值，相對於在鉭膜的情況下需要至少70nm以上的膜厚，在包含鉭的氧化錫膜的情況下，33nm的膜厚即可。如此可知，即使在2以上的OD值時，與鉭膜相比，包含鉭的氧化錫膜作為能夠減少吸收層4的整體厚度的構成要素亦有效。此外，以往的吸收層標準而言使用70nm(OD值為2)左右的膜厚的鉭膜。
如此，藉由將包含鉭的氧化錫膜用於吸收層4，可在維持表示反射型空白光罩及反射型光罩的基本性能之OD值的狀況下，使吸收層4變薄。
又，圖6係模擬含有銦的吸收層區域中的EUV光反射率的結果。圖7係模擬圖6中的OD值的結果。
作為模擬條件，光罩構造係設定為包含下述的層構成：在吸收層下之厚度2.5nm的包含釕(Ru)的覆蓋層(中間層2b)、進一步在其下之使以矽與鉬為一對的積層膜積層40對而成的多層反射層2a、在其下之平坦的包含合成石英的基板1、進一步在基板1的背面之包含氮化鉻(CrN)的背面導電層。作為吸收層4，使用鉭膜、及含鉭率為30原子%的氧化銦膜之兩種。鉭膜的折射率為0.94，消光係數為0.041。含鉭率為30原子%的氧化銦膜的折射率為0.93，消光係數為0.059。
如由圖6可知的，相對於以鉭膜為吸收層的情況，以包含鉭的氧化銦膜為吸收層的情況在例如吸收層為相同的膜厚時，能夠使EUV光反射率大幅地變低。又，在相同的反射率時，能夠使膜厚大幅地減少。如此，包含鉭的氧化銦膜作為構成在EUV光的波長下之高吸收層的構成要素係有效。
如由圖7可知的，為了得到1以上的OD值，相對於鉭膜需要至少40nm以上的膜厚，包含鉭的氧化銦膜係一半以下的膜厚之約18nm的膜厚即可。如此可知，從OD值這樣的觀點來看，與鉭膜相比，包含鉭的氧化銦膜作為能夠減少吸收層的整體厚度的構成要素亦有效。
又，為了得到2以上的OD值，相對於鉭膜需要至少70nm以上的膜厚，包含鉭的氧化銦膜係33nm的膜厚即可。如此可知，即使在2以上的OD值時，與鉭膜相比，包含鉭的氧化銦膜作為能夠減少吸收層的整體厚度的構成要素亦有效。
如此，藉由將包含鉭的氧化銦膜用於吸收層，可在維持表示反射型空白光罩及反射型光罩的基本性能之OD值的狀況下，使吸收層變薄。
圖8係模擬含有碲的吸收層區域中的EUV光反射率的結果。圖9係模擬圖8中的OD值的結果。
作為模擬條件，光罩構造係設置為設有下述的層構成：在吸收層下之厚度2.5nm的包含釕(Ru)的覆蓋層(中間層2b)、進一步在其下之使以矽與鉬為一對的積層膜積層40對而成的多層反射層2a、在其下之平坦的包含合成石英的基板1、進一步在基板1的背面之包含氮化鉻(CrN)的背面導電層。吸收層4使用鉭膜、及含鉭率為30原子%的氧化碲膜之兩種。鉭膜的折射率為0.94，消光係數為0.041。含鉭率為30原子%的氧化碲膜的折射率為0.95，消光係數為0.062。
如由圖8可知的，相對於以鉭膜為吸收層4的情況，以包含鉭的氧化碲膜為吸收層的情況在例如吸收層為相同的膜厚時，能夠使EUV光反射率大幅地變低。又，在相同的反射率時，能夠使膜厚大幅地減少。如此，包含鉭的氧化碲膜作為構成在EUV光的波長下之高吸收層的構成要素係有效。
如由圖9可知的，為了得到1以上的OD值，相對於鉭膜需要至少40nm以上的膜厚，包含鉭的氧化碲膜係一半以下的膜厚之約18nm的膜厚即可。如此可知，從OD值這樣的觀點來看，與鉭膜相比，包含鉭的氧化碲膜作為能夠減少吸收層的整體厚度的構成要素亦有效。
又，為了得到2以上的OD值，相對於鉭膜需要至少70nm以上的膜厚，包含鉭的氧化碲膜係33nm的膜厚即可。如此可知，即使在2以上的OD值時，與鉭膜相比，包含鉭的氧化碲膜作為能夠減少吸收層的整體厚度的構成要素亦有效。
如此，藉由將包含鉭的氧化碲膜用於吸收層4，可在維持表示反射型空白光罩及反射型光罩的基本性能之OD值的狀況下，使吸收層4變薄。
>耐久性(耐照射性)>
現在的EUV曝光裝置，係將光罩放置在氫自由基氣體環境下。因此，光罩需要具有對在氫自由基氣體環境下的EUV照射的耐久性(耐照射性)。
本實施形態的吸收層4包含與其他金屬材料相比，對氫的反應性少且揮發性少的第2材料(過渡金屬、鉍、及矽之至少一種)。其結果，若根據本實施形態，能夠抑制因EUV光所造成的對吸收層4的曝光損傷，可得到充分的耐照射性。
在吸收層4作成積層構造的情況下，藉由至少其最表層包含第2材料，可得到在氫自由基氣體環境下的對EUV照射的耐久性(耐照射性)。
此處，第2材料之過渡金屬、鉍、及矽係對氟的反應性高，因此也可藉由蝕刻來加工。
吸收層4中所含的過渡金屬若從與氫的反應性低之鉭、金、鋨、鉿、鎢、鉑、銥、錸、及鋯選出即可。又，吸收層4中所含的過渡金屬可包含1種或2種以上的上述金屬。
在吸收層4為單層構造的情況下，吸收層4中所含的過渡金屬、鉍、及矽的合計比例較佳為大於20原子%且小於50原子%。
在吸收層4為積層構造的情況下，在吸收層4的至少最表層中所含的過渡金屬、鉍、及矽的合計比例較佳為大於20原子%且小於50原子%。
在吸收層4為氧化錫膜的情況下，只要含有的過渡金屬、鉍、及矽的合計比例大於20原子%且小於50原子%，則對EUV光的光學常數之折射率幾乎沒有變化。又，消光係數能夠維持0.050以上。再者，藉由設為此範圍的含有率，也可得到對EUV光的充分的耐照射性。藉此，包含過渡金屬或者鉍、矽的氧化錫膜可得到比既有的吸收膜的形成材料之Ta更佳的光吸收性，且可得到對EUV曝光的充分的耐照射性。
同樣地，在吸收層4為氧化銦膜的情況下，只要含有的過渡金屬、鉍、及矽的合計比例大於20原子%且小於50原子%，則對EUV光的光學常數之折射率幾乎沒有變化。又，消光係數能夠維持0.05以上。再者，藉由設為此範圍的含有率，也可得到對EUV光的充分的耐照射性。藉此，包含過渡金屬或者鉍、矽的氧化銦膜可得到比既有的吸收膜的形成材料之Ta更佳的光吸收性，且可得到對EUV曝光的充分的耐照射性。
又，在吸收層4為氧化碲膜的情況下，只要含有的過渡金屬、鉍、及矽的合計比例大於20原子%且小於50原子%，則對EUV光的光學常數之折射率幾乎沒有變化。又，消光係數能夠維持0.05以上。再者，藉由設為此範圍的含有率，也可得到對EUV光的充分的耐照射性。藉此，包含過渡金屬或者鉍、矽的氧化碲膜可得到比既有的吸收膜的形成材料之Ta更佳的光吸收性，且可得到對EUV曝光的充分的耐照射性。
(反射層)
圖1及圖2所示的反射層2具備多層反射層2a、及形成在多層反射層2a上的中間層2b。
多層反射層2a係將例如積層矽(Si)膜與鉬(Mo)膜而成的積層膜進行複數對積層所構成。
對於中間層2b，例如，可舉出：覆蓋層、緩衝層(buffer層)、蝕刻停止劑(etching Stopper)層等。覆蓋層係發揮作為用以保護多層反射層2a的保護層的功能。覆蓋層係以例如釕(Ru)形成。
(其他作用)
如上所述，若根據本實施形態的反射型空白光罩10、反射型光罩20，能夠提升EUV曝光時的耐照射性，因此能夠延長反射型光罩的壽命。
再者，若根據本實施形態，能夠以更薄的吸收膜厚而保有EUV光吸收性的水準，因此可緩和陰影效應的影響，使轉印於晶圓上的圖案的解像性提升。
[實施例]
以下，針對本發明之反射型空白光罩及反射型光罩的實施例進行說明。
(第1實施例)
首先，針對使吸收層含有錫的情況(氧化錫膜)的實施例進行說明。
[實施例1-1]
如圖10所示，在具有低熱膨脹特性的合成石英的基板11上，形成使以矽(Si)與鉬(Mo)為一對的積層膜積層40對所形成之多層的反射層(多層反射層)12。多層反射層12的膜厚為280nm。
接著，以膜厚成為2.5nm的方式將以釕(Ru)所形成的覆蓋層13成膜在多層反射層12上，作為中間層。藉此，在基板11上，形成具有多層反射層12及覆蓋層13的反射層2。將鉭與氧化錫混合成膜在覆蓋層13上而形成具有包含鉭的氧化錫膜之吸收層14，製作反射型空白光罩100。又，如圖10所示，以100nm的膜厚將以氮化鉻(CrN)所形成的背面導電層15成膜在基板11的背面。
此處，對基板11上之各膜的成膜係使用多元濺鍍裝置。又，吸收層14係設為包含鉭的氧化錫膜。鉭的含有率係在反應性濺鍍法中，藉由調整對鉭與錫之各自的靶材施加的電力來實施。又，各膜的膜厚係以濺鍍時間控制。
接著，針對反射型光罩200的製作方法，參照圖11~圖13進行說明。
如圖11所示，在反射型空白光罩10所具備的吸收層14上，以120nm的膜厚塗布正型化學增幅光阻(SEBP9012：信越化學公司製)而形成光阻膜16。
接著，藉由電子束描繪機(JBX3030：日本電子公司製)來對正型化學增幅光阻描繪既定的圖案。之後，對正型化學增幅光阻施加110℃、10分鐘的PEB處理，接著進行噴霧顯影(spray development)(SFG3000：Sigmameltec公司製)。藉此，如圖11所示，形成光阻圖案16a。
接著，以光阻圖案16a為蝕刻遮罩，藉由以氯系氣體為主體的乾式蝕刻來進行吸收層14的圖案化，如圖12所示地在吸收層14形成吸收層圖案。接著，進行殘留的光阻圖案16a的剝離，製作根據本實施例的反射型光罩200。
在本實施例中，於吸收層14所形成的吸收層圖案14a，在轉印評價用的反射型光罩200上係包含：線寬64nm LS(線條及間隔(line-and-space))圖案、使用AFM之吸收層的膜厚測定用的線寬200nm LS圖案、EUV反射率測定用的4mm見方的吸收層除去部。
實施例1-1係將包含含鉭的氧化錫之吸收層14的鉭原子數比設為21原子%、30原子%、49原子%之三種。將吸收層14的膜厚設為33nm及18nm之兩種。再者，針對鉭21原子%，製作在16nm至45nm的範圍中改變吸收層14的膜厚之複數個樣品(參照表1、表3)。
[實施例1-2]
針對吸收層14，設為包含鉍的氧化錫膜，將靶材變更為錫與鉍的組合，以與實施例1相同的方法製作反射型空白光罩100及反射型光罩200。
實施例1-2係將包含含鉍的氧化錫之吸收層14的鉍原子數比設為21原子%及40原子%之兩種。將吸收層14的膜厚設為33nm及18nm之兩種(參照表2)。
[比較例1-1]
比較例1-1，係將吸收層設為鉭膜，將靶材變更為只有鉭，以與實施例1-1相同的方法(惟，由於靶材僅為鉭，因此不進行藉由施加電力的調整之含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為70nm及40nm之兩種。
[比較例1-2]
比較例1-2，係將吸收層設為氧化錫膜，將靶材變更為只有錫，以與實施例1-1相同的方法(惟，由於靶材僅為錫，因此不進行藉由施加電力的調整之含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為26nm及17nm之兩種。
[比較例1-3]
比較例1-3係與實施例1-1同樣地，吸收層設為包含鉭的氧化錫膜，以與實施例1-1相同的方法，製作反射型空白光罩及反射型光罩。包含含鉭的氧化錫之吸收層的鉭原子數比設為70原子%。將吸收層的膜厚設為40nm及24nm之兩種。
在前述的實施例及比較例中，膜厚係藉由透射電子顯微鏡來進行測定，吸收層中的原子數比係藉由XPS(X射線光電子光譜法)來進行測定，分別加以確認。
以利用EUV光的反射率測定裝置，測定在前述的各實施例及各比較例所製作的反射型光罩之反射層區域的反射率Rm及吸收層區域的反射率Ra。反射率Rm的測定係在4mm見方的吸收層除去部進行。由其測定結果，使用式(1)計算OD值。
(晶圓曝光評價)
使用EUV曝光裝置(NXE3300B：ASML公司製)，將在實施例及比較例所製作的反射型光罩的吸收層圖案轉印曝光於塗布有EUV用正型化學增幅光阻的半導體晶圓(未圖示)上。藉由電子束尺寸測定機，實施所轉印的光阻圖案的觀察、線寬測定，進行解像性的確認。
(耐照射性)
以EUV曝光裝置NXE3300B(ASML製)進行反射型光罩的EUV曝光時的耐照射性評價。此時，對在實施例及比較例所製作的反射型光罩，照射30kJ/cm2
的EUV光。曝光時的氣體環境係在真空度3Pa的條件下導入氫。使用原子力顯微鏡(AFM)確認在照射EUV光前後的吸收層的膜厚變化。測定係以線寬200nm LS圖案進行。
此外，吸收層的膜厚變化為1.0nm以下的情況係判斷為沒有損傷。
將評價結果顯示於表1~3。
[表1]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例1-1 | Ta | 0.94 | 0.041 | 70nm | 1.8 | 0.6nm | 未解像 |
| 40nm | 1.1 | 22nm | |||||
| 比較例1-2 | SnO | 0.94 | 0.072 | 26nm | 2.0 | 1.6nm | 14nm |
| 17nm | 1.1 | 16nm | |||||
| 實施例1-1 | SnO/Ta (79/21) | 0.93 | 0.065 | 33nm | 2.2 | 0.8nm | 14nm |
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| SnO/Ta (70/30) | 0.93 | 0.062 | 33nm | 2.1 | 0.7nm | 14nm | |
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| SnO/Ta (51/49) | 0.93 | 0.056 | 33nm | 1.9 | 0.7nm | 14nm | |
| 18nm | 1.0 | 15nm | |||||
| 比較例1-3 | SnO/Ta (30/70) | 0.94 | 0.050 | 40nm | 2.0 | 0.7nm | 18nm |
| 24nm | 1.1 | 19nm |
[表2]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例1-2 | SnO | 0.94 | 0.072 | 26nm | 2.0 | 1.6nm | 14nm |
| 17nm | 1.1 | 16nm | |||||
| 實施例1-2 | SnO/Bi (79/21) | 0.93 | 0.068 | 33nm | 2.2 | 0.7nm | 15nm |
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| SnO/Bi (60/40) | 0.93 | 0.065 | 33nm | 2.2 | 0.7nm | 14nm | |
| 18nm | 1.1 | 15nm |
[表3]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 實施例1-1 | SnO/Ta (79/21) | 0.93 | 0.065 | 45nm | 1.8 | 0.8nm | 17nm |
| 36nm | 1.7 | 17nm | |||||
| 34nm | 2.4 | 14nm | |||||
| 32nm | 1.7 | 14nm | |||||
| 30nm | 1.3 | 14nm | |||||
| 20nm | 1.2 | 15nm | |||||
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| 16nm | 0.8 | 20nm |
表1中，從將鉭膜、氧化錫膜及含有鉭的氧化錫膜用於吸收層者來看，OD值顯示接近1.0及2.0者。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性，除了氧化錫膜(比較例1-2)外，皆成為良好的結果。關於解像性，除了吸收層為鉭膜的情況(比較例1-1)外，皆為20nm以下而為良好。藉由將吸收層設為含有鉭的氧化錫膜，而同時具備良好的耐照射性及良好的解像性(實施例1-1、比較例1-3)。
又，得知：藉由使含有鉭的氧化錫膜的鉭含量大於20原子%且低於50原子%，如實施例1-1，解像性成為15nm以下而更佳。
表2中，顯示將含有鉍的氧化錫膜用於吸收層者(實施例1-2)。實施例1-2係吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為15nm以下。如此，藉由基於本實施例，而耐照射性、解像性皆為良好的結果。
表3中，顯示將鉭的含量為21原子%之含有鉭的氧化錫膜用於吸收層者。然後，使吸收層的膜厚在16nm至45nm中變化而進行評價。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為20nm以下，皆為良好。再者，如由表3可知的，藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上45nm以下，解像性成為17nm以下而成為更佳的結果。又，藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上35nm以下，解像性成為15nm以下而成為再更佳的結果。
(第2實施例)
接著，針對使吸收層含有銦的情況(氧化銦膜)的實施例進行說明。
[實施例2-1]
如圖10所示，在具有低熱膨脹特性的合成石英的基板11上，形成使以矽(Si)及鉬(Mo)為一對的積層膜積層40對所形成之多層反射層12。多層反射層12的膜厚為280nm。
接著，以膜厚成為2.5nm的方式將以釕(Ru)所形成的覆蓋層13成膜在多層反射層12上，作為中間層。藉此，在基板11上，形成具有多層反射層12及覆蓋層13的反射層2。將鉭與氧化銦混合成膜在覆蓋層13上而形成具有包含鉭的氧化銦膜之吸收層14，製作反射型空白光罩100。又，如圖10所示，以100nm的膜厚將以氮化鉻(CrN)所形成的背面導電層15成膜在基板11的背面。
對基板11上之各膜的成膜係使用多元濺鍍裝置。吸收層14設為包含鉭的氧化銦膜。鉭的含有率係在反應性濺鍍法中，藉由調整對鉭及銦之各自的靶材施加的電力來實施。又，各膜的膜厚係以濺鍍時間控制。
關於反射型光罩200，係以與第1實施例同樣的方法製作。
實施例2-1係將包含含鉭的氧化銦之吸收層14的鉭原子數比設為21原子%、30原子%、49原子%之三種。將吸收層14的膜厚設為33nm及18nm之兩種。再者，針對鉭21原子%，在16nm至45nm的範圍中改變吸收層14的膜厚。
[實施例2-2]
吸收層14係設為包含鎢的氧化銦膜，將靶材變更為銦與鎢的組合，以與實施例1相同的方法製作反射型空白光罩100及反射型光罩200。
實施例2-2係將包含含鎢的氧化銦之吸收層14的鎢原子數比設為21原子%及40原子%之兩種。將吸收層14的膜厚設為34nm及18nm之兩種。
[比較例2-1]
將吸收層設為鉭膜，將靶材變更為只有鉭，以與實施例2-1相同的方法(惟，由於靶材僅為鉭，因此不進行藉由施加電力的調整之含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為70nm及40nm之兩種。
[比較例2-2]
將吸收層設為氧化銦膜，將靶材變更為只有銦，以與實施例2-1相同的方法(惟，由於靶材僅為銦，因此不進行藉由施加電力的調整之含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為27nm及18nm之兩種。
[比較例2-3]
與實施例2-1同樣地，吸收層設為包含鉭的氧化銦膜，以與實施例2-1相同的方法，製作反射型空白光罩及反射型光罩。包含含鉭的氧化銦之吸收層的鉭原子數比為70原子%。將吸收層的膜厚設為40nm及24nm之兩種。
評價係以與第1實施例相同的評價方法實施。
將此等的評價結果顯示於表4~表6。
[表4]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例2-1 | Ta | 0.94 | 0.041 | 70nm | 1.8 | 0.6nm | 未解像 |
| 40nm | 1.1 | 22nm | |||||
| 比較例2-2 | InO | 0.93 | 0.071 | 27nm | 1.9 | 1.6nm | 14nm |
| 18nm | 1.2 | 16nm | |||||
| 實施例2-1 | InO/Ta (79/21) | 0.93 | 0.062 | 33nm | 2.0 | 0.7nm | 15nm |
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| InO/Ta (70/30) | 0.93 | 0.059 | 33nm | 1.9 | 0.6nm | 14nm | |
| 18nm | 1.0 | 15nm | |||||
| InO/Ta (51/49) | 0.93 | 0.054 | 33nm | 1.8 | 0.6nm | 15nm | |
| 18nm | 0.9 | 15nm | |||||
| 比較例2-3 | InO/Ta (30/70) | 0.94 | 0.049 | 40nm | 1.9 | 0.6nm | 19nm |
| 24nm | 1.0 | 19nm |
[表5]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例2-2 | InO | 0.93 | 0.071 | 27nm | 1.9 | 1.6nm | 14nm |
| 18nm | 1.2 | 16nm | |||||
| 實施例2-2 | InO/W (79/21) | 0.92 | 0.060 | 34nm | 2.2 | 0.6nm | 15nm |
| 18nm | 1.0 | 15nm | |||||
| InO/W (60/40) | 0.93 | 0.053 | 34nm | 1.9 | 0.6nm | 14nm | |
| 18nm | 1.0 | 15nm |
[表6]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 實施例2-1 | InO/Ta (79/21) | 0.93 | 0.062 | 45nm | 1.8 | 0.7nm | 17nm |
| 36nm | 1.7 | 17nm | |||||
| 34nm | 2.3 | 14nm | |||||
| 32nm | 1.6 | 15nm | |||||
| 30nm | 1.3 | 14nm | |||||
| 20nm | 1.2 | 15nm | |||||
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| 16nm | 0.8 | 20nm |
表4中，從將鉭膜、氧化銦膜及含有鉭的氧化銦膜用於吸收層者來看，OD值顯示接近1.0及2.0者。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性，除了氧化銦膜(比較例2-2)外，皆成為良好的結果。關於解像性，除了吸收層為鉭膜(比較例2-1)的情況外，皆為20nm以下而為良好。又，得知：藉由將吸收層設為含有鉭的氧化銦膜，而同時具備良好的耐照射性及良好的解像性(實施例2-1、比較例2-3)。然後，如實施例2-1，得知：藉由使含有鉭的氧化銦膜的鉭含量大於20原子%且低於50原子%，解像性成為15nm以下而變得更佳。
表5中，顯示將含有鎢的氧化銦膜用於吸收層者(實施例2-2)。實施例2-2，關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為15nm以下。耐照射性、解像性皆為良好的結果。
表6中，顯示將鉭的含量為21原子%之含有鉭的氧化銦膜用於吸收層者。使吸收層的膜厚在16nm至45nm之間變化而進行評價。若根據實施例2-1，則關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為20nm以下，皆為良好。藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上45nm以下，解像性成為17nm以下而成為更佳的結果。又，藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上35nm以下，解像性成為15nm以下而成為再更佳的結果。
(第3實施例)
接著，針對使吸收層含有碲的情況(氧化碲膜)的實施例進行說明。
[實施例3-1]
如圖10所示，在具有低熱膨脹特性的合成石英的基板11上，形成使以矽(Si)與鉬(Mo)為一對的積層膜積層40對所形成的多層反射層12。多層反射層12的膜厚為280nm。
接著，以膜厚成為2.5nm的方式將以釕(Ru)所形成的覆蓋層13成膜在多層反射層12上，作為中間層。藉此，在基板11上，形成具有多層反射層12及覆蓋層13的反射層2。將鉭與氧化碲混合成膜在覆蓋層13上而形成具有包含鉭的氧化碲膜之吸收層14，製作反射型空白光罩100。又，如圖10所示，以100nm的膜厚將以氮化鉻(CrN)所形成的背面導電層15成膜在基板11的背面。
對基板11上之各膜的成膜係使用多元濺鍍裝置。吸收層14設為包含鉭的氧化碲膜。鉭的含有率係在反應性濺鍍法中，藉由調整對鉭及碲之各自的靶材施加的電力來實施。又，各膜的膜厚係以濺鍍時間控制。
反射型光罩200的製作，係以與第1實施例同樣的方法進行。
實施例3-1係將包含含鉭的氧化碲之吸收層14的鉭原子數比設為21原子%、30原子%、49原子%之三種。將吸收層14的膜厚設為33nm及18nm之兩種。再者，針對鉭21原子%，在16nm至45nm的範圍中改變吸收層14的膜厚。
[實施例3-2]
吸收層14係設為包含鉿的氧化碲膜，將靶材變更為碲與鉿的組合，以與實施例1相同的方法製作反射型空白光罩100及反射型光罩200。
實施例3-2係將包含含鉿的氧化碲之吸收層14的鉿原子數比設為21原子%及40原子%之兩種。將吸收層14的膜厚設為33nm及18nm之兩種。
[比較例3-1]
比較例3-1係將吸收層設為鉭膜，將靶材變更為只有鉭，以與實施例3-1相同的方法(惟，由於靶材僅為鉭，因此不進行藉由施加電力的調整之含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為70nm及40nm之兩種。
[比較例3-2]
比較例3-2係將吸收層設為氧化碲膜，將靶材變更為只有碲，以與實施例3-1相同的方法(惟，由於靶材僅為碲，因此不進行藉由施加電力的之調整含有率的調整)，製作反射型空白光罩及反射型光罩。將吸收層的膜厚設為31nm及17nm之兩種。
[比較例3-3]
比較例3-3係與實施例3-1同樣地，吸收層設為包含鉭的氧化碲膜，以與實施例3-1相同的方法，製作反射型空白光罩及反射型光罩。包含含鉭的氧化碲之吸收層的鉭原子數比為70原子%。將吸收層的膜厚設為40nm及24nm之兩種。
評價係以與第1實施例相同的評價方法進行評價。
將此等的評價結果顯示於表7至表9。
[表7]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例3-1 | Ta | 0.94 | 0.041 | 70nm | 1.8 | 0.6nm | 未解像 |
| 40nm | 1.1 | 22nm | |||||
| 比較例3-2 | TeO | 0.96 | 0.071 | 31nm | 1.9 | 1.6nm | 15nm |
| 17nm | 1.1 | 16nm | |||||
| 實施例3-1 | TeO/Ta (79/21) | 0.95 | 0.065 | 33nm | 2.1 | 0.8nm | 13nm |
| 18nm | 1.0 | 14nm | |||||
| TeO/Ta (70/30) | 0.95 | 0.062 | 33nm | 2.1 | 0.8nm | 14nm | |
| 18nm | 1.1 | 14nm | |||||
| TeO/Ta (51/49) | 0.95 | 0.056 | 33nm | 1.9 | 0.7nm | 14nm | |
| 18nm | 1.0 | 15nm | |||||
| 比較例3-3 | TeO/Ta (30/70) | 0.95 | 0.050 | 40nm | 2.0 | 0.7nm | 18nm |
| 24nm | 1.0 | 18nm |
[表8]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 比較例3-2 | TeO | 0.96 | 0.071 | 31nm | 1.9 | 1.6nm | 15nm |
| 17nm | 1.1 | 16nm | |||||
| 實施例3-2 | TeO/Hf (79/21) | 0.96 | 0.063 | 33nm | 2.1 | 0.7nm | 14nm |
| 18nm | 1.1 | 15nm | |||||
| TeO/Hf (60/40) | 0.96 | 0.057 | 33nm | 1.8 | 0.6nm | 14nm | |
| 18nm | 1.0 | 15nm |
[表9]
| 材料 | 材料特性 | 遮罩特性 | 微影特性 | ||||
| 折射率n | 消光係數k | 膜厚 | OD | 耐照射性 | 解像性 | ||
| 實施例3-1 | TeO/Ta (79/21) | 0.95 | 0.065 | 45nm | 2.2 | 0.8nm | 17nm |
| 36nm | 1.6 | 17nm | |||||
| 34nm | 1.9 | 14nm | |||||
| 32nm | 2.1 | 13nm | |||||
| 30nm | 1.5 | 14nm | |||||
| 20nm | 1.1 | 15nm | |||||
| 18nm | 1.2 | 14nm | |||||
| 16nm | 0.9 | 20nm |
表7中，從將鉭膜、氧化碲膜及含有鉭的氧化碲膜用於吸收層者來看，OD值顯示接近1.0及2.0者。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性，除了氧化碲膜(比較例3-2)外，皆成為良好的結果。關於解像性，除了吸收層為鉭膜(比較例3-1)的情況外，皆為20nm以下而為良好。得知：藉由將吸收層設為含有鉭的氧化碲膜，而同時具備良好的耐照射性及良好的解像性。如實施例3-1，得知：藉由使含有鉭的氧化碲膜的鉭含量大於20原子%且低於50原子%，解像性成為15nm以下而更佳。
表8中，顯示將含有鉿的氧化碲膜用於吸收層者(實施例3-2)。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為15nm以下。實施例3-2係耐照射性、解像性皆為良好的結果。
表9中，顯示將鉭的含量為21原子%之含有鉭的氧化碲膜用於吸收層者。吸收層的膜厚為16nm至45nm而進行評價。關於吸收層在氫氣體環境下的EUV耐照射性為1.0nm以下，解像性為20nm以下，皆為良好。藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上45nm以下，解像性成為17nm以下而成為更佳的結果。又，藉由將吸收層的膜厚設為18nm以上35nm以下，解像性成為15nm以下而成為再更佳的結果。
10,100:反射型空白光罩
20,200:反射型光罩
1:基板
2:反射層
2a:多層反射層
2b:中間層
4:吸收層
4a:吸收層圖案
11:基板
12:多層反射層
13:覆蓋層
14:吸收層
14a:吸收層圖案
15:背面導電層
16:光阻膜
16a:光阻圖案
圖1係顯示基於本發明的實施形態之反射型空白光罩的構造的概略剖面圖。
圖2係顯示基於本發明的實施形態之反射型光罩的構造的概略剖面圖。
圖3係顯示在EUV光的波長下之各金屬材料的光學常數的圖表(graph)。
圖4係顯示吸收層中含有錫的反射型空白光罩在EUV光下之反射率的模擬結果的圖表。
圖5係顯示吸收層中含有錫的反射型空白光罩在EUV光的波長下之OD值的模擬結果的圖表。
圖6係顯示吸收層中含有銦的反射型空白光罩在EUV光下之反射率的模擬結果的圖表。
圖7係顯示吸收層中含有銦的反射型空白光罩在EUV光的波長下之OD值的模擬結果的圖表。
圖8係顯示吸收層中含有碲的反射型空白光罩在EUV光下之反射率的模擬結果的圖表。
圖9係顯示吸收層中含有碲的反射型空白光罩在EUV光的波長下之OD值的模擬結果的圖表。
圖10係顯示實施例中反射型空白光罩的構造的概略剖面圖。
圖11係顯示實施例中反射型光罩的製造步驟的概略剖面圖。
圖12係顯示實施例中反射型光罩的製造步驟的概略剖面圖。
圖13係顯示實施例中反射型光罩的構造的概略剖面圖。
1:基板
2:反射層
2a:多層反射層
2b:中間層
4:吸收層
10:反射型空白光罩
Claims (7)
- 一種反射型空白光罩，其特徵為： 在基板的一面側，依序形成將入射的光反射之反射層、及將入射的光吸收之吸收層， 該吸收層係在至少最表層中，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍(Bi)、及矽(Si)的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料， 該第2材料的含量在同一層內係大於20原子%且小於50原子%。
- 如請求項1的反射型空白光罩，其中該吸收層係在至少最表層中進一步包含氧， 該第2材料的原子數(B)相對於該第1材料及該氧的合計原子數(A)之比例(B/A)，為大於1/4且小於1的範圍。
- 如請求項1或請求項2的反射型空白光罩，其中該過渡金屬係從鉭、金、鋨、鉿、鎢、鉑、銥、錸、及鋯的群組所選出的1種或2種以上。
- 如請求項1或請求項2的反射型空白光罩，其中在將來自該反射層的反射光的強度設為Rm，將來自該吸收層的反射光的強度設為Ra，以下述式(1)規定基於該反射層及該吸收層的光學密度OD時， 光學密度OD的值為1以上， OD=-log(Ra/Rm)…(1)。
- 如請求項1或請求項2的反射型空白光罩，其中該吸收層的膜厚為18nm以上且小於45nm。
- 如請求項1或請求項2的反射型空白光罩，其中該反射層包含：包含多層構造的多層反射層、及形成在該多層反射層上的中間層。
- 一種反射型光罩，其特徵為： 具備形成在基板的一面側而將入射的光反射之反射層、及將入射的光吸收之以既定圖案形成在該反射層上之吸收層， 該吸收層的至少最表層，包含：從錫、銦及碲的群組所選出的第1材料；及包含從過渡金屬、鉍(Bi)、及矽(Si)的群組所選出的1種或2種以上的材料的第2材料， 該第2材料的含量在同一層內係大於20原子%且小於50原子%。
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