TWI841741B - 反射型空白光罩及反射型光罩 - Google Patents

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TWI841741B
TWI841741B TW109118005A TW109118005A TWI841741B TW I841741 B TWI841741 B TW I841741B TW 109118005 A TW109118005 A TW 109118005A TW 109118005 A TW109118005 A TW 109118005A TW I841741 B TWI841741 B TW I841741B
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福上典仁
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Abstract

提供可兼具投影效應之抑制與遮罩之壽命提升的反射型空白光罩及反射型光罩。反射型空白光罩(10)具備基板(1)、設置於基板(1)上而反射入射之光的反射部(7)、與設置於反射部(7)上而吸收入射之光的低反射部(8)。低反射部(8)係至少2層以上的積層結構。低反射部(8)之最表層(5)係對於EUV(極紫外線(Extreme UltraViolet)：波長13.5nm)光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下。

Description

反射型空白光罩及反射型光罩
本發明係關於反射型空白光罩及反射型光罩。
在半導體裝置之製程中，隨著半導體裝置之微細化，對於光刻技術之微細化的要求提高。在光刻中，轉印圖案之最小解析尺寸大幅依賴曝光光源之波長，波長愈短，可使最小解析尺寸愈小。因此，在半導體裝置之製程中，從以往的使用了波長193nm之ArF準分子雷射光的曝光光源，替換為使用了波長13.5nm之EUV(Extreme UltraViolet，極紫外線)光的曝光光源。
EUV光由於波長短，因此大部分的物質具有高光吸收性。因此，EUV用之光罩不同於以往的穿透型光罩，係反射型光罩(例如專利文獻1、專利文獻2)。專利文獻1揭示了在EUV光刻所使用之反射型曝光遮罩中，於基底基板上形成使2種以上的材料層週期地積層之多層膜，於多層膜上形成包含含有氮化之金屬膜的遮罩圖案、或包含氮化金屬膜與金屬膜之積層結構的遮罩圖案。專利文獻2揭示了於多層反射膜上設置了吸收體膜之反射型遮罩。吸收體膜係以相位控制膜、高折射率材料層與低折射率材料層交互積層之積層膜所構成。
EUV光刻由於如上述般無法使用利用光之穿透的折射光學系，因此EUV曝光裝置之光學系構件不是透鏡，而是成為反射鏡。通常EUV光刻採用：將光軸從EUV光罩之垂直方向傾斜6度而入射EUV光，將以負6度之角度反射之反射光照射於半導體基板上的光阻膜之手法。像這樣，EUV光刻由於使入射光之光軸相對於EUV光罩之垂直方向而言為傾斜，因此會在EUV光罩產生吸收層圖案之陰影，產生吸收層圖案轉印至光阻膜之轉印性能惡化之問題。該陰影所致之轉印性能之惡化係稱為投影效應。
專利文獻2揭示藉由使用對於EUV光之消光係數k為0.03以上的膜作為相位控制膜及低折射率材料層，可比以往更使吸收體膜之厚度變薄(作成60nm以下)，可抑制投影效應。又，專利文獻3揭示藉由採用將Ta作為主成分之吸收膜、或者相對於相位移膜而言對於EUV光之吸收性(消光係數)高的化合物材料，膜厚變薄，投影效應降低之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1　日本特開2001-237174號公報 專利文獻2　日本特許第6408790號公報 專利文獻3　國際公開第2011/004850號
[發明所欲解決之課題]
光罩可利用酸性或鹼性的洗淨液來洗淨作為定期維護。又，在EUV曝光裝置中，為了防止污染(contamination)所致之腔室內的污染，反射型光罩係曝露在氫自由基環境下而清潔。在反射型光罩中，若重複進行使用了酸性或鹼性的洗淨液之洗淨、使用了氫自由基之清潔，則包含吸收膜之圖案有蝕刻而膜減少之可能性。
在反射型光罩中，包含吸收膜之圖案之厚度變薄對於投影效應之抑制係屬有效。然而，圖案之厚度變得愈薄，膜減少之餘裕變小。本發明人發現下述課題：在反射型光罩中，若以投影效應之抑制為目的而使圖案之厚度變薄，則圖案之膜減少之餘裕變小，而有因使用了氫自由基之清潔等而遮罩之壽命變短之可能性。
本發明係有鑑於這樣的情況而完成者，其目的為提供可兼具投影效應之抑制與遮罩之壽命提升的反射型空白光罩及反射型光罩。 [用來解決課題之手段]
本發明之一種態樣的反射型空白光罩，具備基板、設置於前述基板上而反射入射之光的反射部、與設置於前述反射部上而吸收入射之光的低反射部，前述低反射部係至少2層以上的積層結構，前述低反射部之最表層係對於EUV(極紫外線：波長13.5nm)光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下。 本發明之一種態樣的反射型光罩，具備基板、設置於前述基板上而反射入射之光的反射部、與設置於前述反射部上而吸收入射之光的低反射部，前述低反射部係至少2層以上的積層結構，前述低反射部之最表層係對於EUV(極紫外線：波長13.5nm)光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下。 [發明之效果]
根據本發明，可提供可兼具投影效應之抑制與遮罩之壽命提升的反射型空白光罩及反射型光罩。
以下一邊參照圖式，一邊說明本發明之反射型空白光罩及反射型光罩。 圖1係表示本發明之實施形態的反射型空白光罩10之構成例的概略剖面圖。圖2係表示本發明之實施形態的反射型光罩20之構成例的概略剖面圖。圖2所示之反射型光罩20係對於圖1所示之反射型空白光罩10的低反射部8進行圖案形成而形成者。
如圖1及圖2所示，反射型空白光罩10及反射型光罩20具備設置於基板1上之多層反射膜2、與設置於多層反射膜2上之覆蓋層(capping layer)3。藉由多層反射膜2及覆蓋層3，構成反射部7。又，反射型空白光罩10及反射型光罩20具備設置於反射部7上之低反射部8。低反射部8具有至少2層以上的積層結構。積層結構具有吸收層4、與設置於吸收層4上之最表層5。最表層5係對於波長13.5nm之EUV而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下。
(基板之構成例) 基板1可使用平坦的Si基板、合成石英基板等。又，基板1可使用添加了鈦之低熱膨脹玻璃。基板1只要以熱膨脹率小的材料所構成即可，並不限定於此等。
(反射部之構成例) 多層反射膜2係反射曝光之光的EUV光(極紫外線)者，係對於EUV光之折射率大且以不同材料之組合所構成。例如，作為多層反射膜2，係鉬(Mo)與矽(Si)、或鉬(Mo)與鈹(Be)等組合之層經過40週期左右重複積層而構成。
覆蓋層3係在蝕刻低反射部8以形成低反射部圖案8a時，作為防止對於多層反射膜2之傷害的蝕刻停止器(etching stopper)發揮功能。覆蓋層3係以對於吸收層4之蝕刻條件而言具有耐性之材質所構成。此外，在反射型空白光罩10及反射型光罩20中，亦可沒有覆蓋層3。當藉由多層反射膜2之材質、吸收層4之蝕刻條件而不會對多層反射膜2產生傷害或即使產生傷害其影響亦小時，亦可沒有覆蓋層3。
又，雖然未圖示，但反射型空白光罩10及反射型光罩20亦可於基板1之背面側具備背面導電膜。基板1之背面側係在基板1中，形成多層反射膜2之面的相反側之面(以下為背面)。背面導電膜係利用靜電吸盤(electrostatic chuck)之原理而用來將反射型光罩20固定於EUV曝光裝置之膜。
(低反射部之構成例) 在反射型空白光罩10中，具有吸收層4與最表層5之低反射部8可進行用來形成圖案之加工。例如吸收層4係以氧化錫(SnO)或氧化銦(InO)所構成。氧化錫與氧化銦能以氯系氣體來乾式蝕刻加工。又，最表層5係以氧化矽(SiO)所構成。氧化矽能以氟系氣體來乾式蝕刻。氧化矽由於難以被氯系的氣體蝕刻，因此將吸收層4設為氧化錫或氧化銦，將最表層5設為氧化矽時，最表層5作為對於吸收層4之蝕刻遮罩而發揮作用。
又，若非對於酸性或鹼性的洗淨液具有高耐性之低反射部8，則光罩無法承受長期的使用。通常比起單體金屬，氧化物、氮化物或者氮氧化物對於洗淨光罩之酸或鹼的洗淨液之耐性(以下為洗淨耐性)高。又，氧比率多者洗淨耐性高。因此，吸收層4係以錫(Sn)與氧(O)之原子數比在1：1至1：2之比例的範圍內，且錫及氧之合計含量為全體之75原子%以上的化合物材料所構成為較佳。或者，吸收層4係以銦(In)與氧(O)之原子數比在1：1至1：1.5之比例的範圍內，且銦及氧之合計含量為全體之80原子%以上的化合物材料所構成為較佳。又，最表層5為了具備充分的洗淨耐性，係以矽(Si)與氧(O)之原子數比在1：1.5至1：2之比例的範圍內，且矽及氧之合計含量為全體之50原子%以上的化合物材料所構成為較佳。
此外，在本發明之實施形態中，係將在80℃的硫酸浸漬10分鐘時的膜減少量為1nm以下，且在將氨、過氧化氫與水以質量比1：1：20之比例混合之洗淨液的槽使用500W的Megasonic並浸漬10分鐘時的膜減少量為1nm以下之情形，稱為洗淨耐性高。藉由構成吸收層4及最表層5之各化合物材料分別滿足該條件，可實現洗淨耐性高的低反射部圖案8a。
吸收層4能以濺鍍形成於覆蓋層3上，但為了作成吸收層圖案之粗糙度、面內尺寸之均勻性、轉印影像之面內均勻性良好者，吸收層4之膜質係以充分地非晶質為較佳。為了將吸收層4之膜質作成非晶質，構成吸收層4之化合物材料係以含有選自硼(B)、氮(N)、矽(Si)、鍺(Ge)、鉿(Hf)之1種以上的元素為較佳，以原子組成比小於10%含有此等1種以上的元素為更佳。
最表層5能以濺鍍形成於吸收層4上，但為了作成最表層圖案之粗糙度、面內尺寸之均勻性、轉印影像之面內均勻性良好者，最表層5之膜質係以充分地非晶質為較佳。為了將最表層5之膜質作成非晶質，構成最表層5之化合物材料係以含有選自硼(B)、氮(N)、鍺(Ge)、鉿(Hf)之1種以上的元素為較佳，以原子組成比小於10%含有此等1種以上的元素為更佳。
在EUV曝光裝置中，反射型光罩20係曝露在氫自由基環境下。因此，最表層5係以氫自由基耐性高的化合物材料所構成為較佳。例如最表層5係以上述的氧化矽等以矽作為主材料之化合物材料所構成為較佳。或者，最表層5亦能以以過渡金屬、鉍、矽之至少一種作為主材料之化合物材料所構成。過渡金屬、鉍、矽係相較於其它金屬材料而言，對於氫之反應性小且揮發性小。藉此，可提高低反射部8之氫自由基耐性，可將反射型光罩20作成可承受長期間的使用之遮罩。
此外，在本發明之實施形態中，係將配置於腔室內之一對的電極之電極間距離為18mm，導入腔室內之氫氣H2 之流量為1019 at/(cm2 s)，使用40MHz的CCP(Capacitively Coupled Plasma：電容偶合電漿)而在電極間氫氣經激發之氫自由基環境下的膜減少速度為0.1nm/s以下的情形，稱為氫自由基耐性高。藉由構成最表層5之化合物材料滿足該條件，可實現氫自由基耐性高的低反射部圖案8a。
在EUV光刻中，EUV光係從反射型光罩20之低反射部圖案8a側斜斜地入射，以反射部7反射而入射至晶圓上的光阻膜。在此，若入射至反射型光罩20之EUV光於反射部7產生低反射部圖案8a之陰影，則轉印至光阻膜之轉印性能惡化(投影效應)。
為了抑制上述投影效應，最表層5之主材料係以不妨礙光路徑，對於EUV光之消光係數k小的化合物材料為較佳。例如為了將投影效應所致之解析性之惡化抑制在10%以內，最表層5之消光係數k為0.02以下，膜厚為20nm以內為較佳。 為了抑制上述投影效應，吸收層4係以對於EUV光而言折射率n為0.95以下，消光係數k為0.06以上之化合物材料所構成為較佳。
圖3係表示金屬材料對於EUV光(波長13.5nm)之光學常數的圖表。圖3之橫軸表示折射率n，縱軸表示消光係數k。如上述的專利文獻3所揭示，以往使用以鉭(Ta)作為主成分之吸收膜，但Ta對於EUV光之消光係數k為0.041。只要是消光係數比Ta更大的化合物材料，則可使吸收層4之厚度變薄。只要消光係數k為0.06以上，則可使吸收層4之厚度充分地變薄，可進一步降低投影效應。
作為滿足如上述般的光學常數(nk值)之組合的化合物材料，如圖3所示，有：銀(Ag)、鉑(Pt)、銦(In)、鈷(Co)、錫(Sn)、鎳(Ni)、碲(Te)。 最表層5之主材料係以接近真空的1之折射率的化合物材料為較佳。藉此，可抑制最表層5之表面反射所致之解析性之惡化。
低反射部8係以相對於反射部7而言光學濃度(OD值)為1.5以上為較佳。亦即，低反射部8係以具有相對於反射部7而言OD值成為1.5以上的化合物材料與膜厚之組合為較佳。OD值係表示反射部7與低反射部8之光強度的對比之指標。OD值大者對比佳，可得到高轉印性能。OD值係以式(1)所表示。 OD=-log(Ra/Rm)…(1) 在式(1)中，Ra為低反射部8之反射率，Rm為反射部7之反射率Rm。
如上述，為了抑制投影效應，使吸收層4之膜厚變薄係屬有效。以往的吸收膜係應用以Ta作為主成分之化合物材料，但，以OD值而言欲得到1以上，需要40nm以上的膜厚，以OD值而言欲得到2以上，需要70nm以上的膜厚。Ta之消光係數為0.041，但若將消光係數0.06以上的化合物材料應用於吸收層4，則即使相同OD值亦可使吸收層4之膜厚變薄。例如若將消光係數0.06以上的化合物材料應用於吸收層4，則根據比爾定律，以OD值而言欲得到1以上，變成需要27nm以上的膜厚，以OD值而言欲得到2以上，變成需要48nm以上的膜厚。 關於吸收層4及最表層5之膜厚，係顯示一例。吸收層4之膜厚係例如18nm以上48nm以下。最表層5之膜厚係例如1nm以上20nm以下。具有吸收層4與最表層5之低反射部8及低反射部圖案8a之膜厚係例如19nm以上68nm以下。
如以上說明，本發明之實施形態的反射型空白光罩10及反射型光罩20具備基板1、設置於基板1上而反射入射之光的反射部7、與設置於反射部上而吸收入射之光的低反射部8。低反射部8係至少2層以上的積層結構。低反射部8之最表層5係對於EUV光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下。例如最表層5係以矽(Si)與氧(O)在原子數比為1：1.5至1：2之比例的範圍內，矽及氧之合計含量為全體之50%原子以上的化合物材料所構成。矽(Si)係消光係數k為0.0018，折射率n為0.999，適用上述的光學條件。
藉此，最表層5由於對於EUV光之消光係數k為0.02以下，因此可抑制EUV光之吸收。從最表層5形成之最表層圖案由於可抑制入射光所致之陰影之形成，因此可抑制投影效應。 又，作為構成最表層5之材料，可使用洗淨耐性高且氫自由基耐性高的材料。藉此，可在使用酸性或鹼性的洗淨液之洗淨步驟、使用氫自由基之清潔步驟，抑制低反射部圖案8a之膜減少。
再者，最表層圖案由於可抑制入射光所致之陰影之形成，因此可形成為厚膜。藉由將最表層圖案形成為厚膜，可在上述的洗淨步驟、清潔步驟，增加膜減少之餘裕。由於可在抑制最表層圖案之膜減少的同時，增加膜減少之餘裕，因此可提升遮罩之壽命。 [實施例]
以下使用圖與表來說明本發明之實施例的反射型空白光罩及反射型光罩。 (實施例1) 圖4係表示本發明之實施例1的反射型空白光罩100之結構的概略剖面圖。如圖4所示，於具有低熱膨脹特性之合成石英的基板11之上，形成多層反射膜12。多層反射膜12係藉由將以矽(Si)與鉬(Mo)作為一對之積層膜積層40片而形成。多層反射膜12之膜厚為280nm。在圖4中，為了簡便，多層反射膜12係以數對的積層膜來圖示。
其次，於多層反射膜12上，將作為中間膜之以釕(Ru)形成之覆蓋層13以膜厚成為2.5nm的方式成膜。藉此，於基板11上形成具有多層反射膜12及覆蓋層13之反射部17。於覆蓋層13之上，將以氧化錫形成之吸收層14以膜厚成為26nm的方式成膜。吸收層14中的錫與氧之原子數比係以XPS(X射線光電子光譜法)測定時為1：1.6。又，將吸收層14以XRD(X射線繞射裝置)測定時，可知雖然稍微可見到結晶性，但為非晶質。
其次，於吸收層14上，將以氧化矽形成之最表層15以膜厚成為4nm至20nm之範圍內的方式成膜。最表層15中的矽與氧之原子數比係以XPS(X射線光電子光譜法)測定時為1：1.9。藉此，於反射部17上，形成具有吸收層14及最表層15之低反射部18。其次，於基板11中未形成多層反射膜12之側(即背面側)，將背面導電膜16以100nm之厚度成膜。背面導電膜16係以氮化鉻(CrN)來形成。 成膜至基板11上之各膜的成膜係使用多元濺鍍裝置。各膜之膜厚係以濺鍍時間來控制。經過以上的步驟，製作反射型空白光罩100。
其次，使用反射型空白光罩100，製作反射型光罩200。圖5至圖8係依照步驟順序來表示本發明之實施例1的反射型光罩200之製造方法的概略剖面圖。如圖5所示，於反射型空白光罩100所具備之低反射部18之上，將正型化學增幅型光阻(SEBP9012：信越化學工業公司製)以旋塗來成膜為120nm之膜厚，在110度下烘烤10分鐘，形成光阻膜19。其次，藉由電子束描繪機(JBX3030：日本電子公司製)而於光阻膜19描繪規定的圖案。此後，施加110度、10分鐘烘烤處理，接著進行噴霧顯影(SFG3000：SIGMAMELTEC公司製)。藉此，如圖6所示，形成光阻圖案19a。
其次，將光阻圖案19a作為蝕刻光罩，藉由以氟系氣體作為主體之乾式蝕刻，進行最表層15之圖案形成。藉此，如圖7所示般於最表層15形成最表層圖案。其次，藉由以氯系氣體作為主體之乾式蝕刻而進行吸收層14之圖案形成，形成吸收層圖案。藉此，如圖8所示般形成低反射部圖案18a。其次，進行殘留之光阻圖案19a(參照圖7)之剝離，製作本實施例1之反射型光罩200。 在實施例1中，於低反射部18形成之低反射部圖案18a包含：線寬64nmLS(line and space：線寬及間距)圖案、使用原子力顯微鏡(AFM)之吸收層4之膜厚測定用之線寬200nmLS圖案、EUV反射率測定用之4mm見方的低反射部去除部。
圖9係表示本發明之實施例1的反射型光罩之低反射部圖案18a的平面圖。在圖9中，符號「WL」表示LS圖案之行距(line width)，符號「WS」表示LS圖案之空間寬度(space width)，符號「WP」表示LS圖案之配置節距。具有WP=WL+WS之關係。又，符號「18a-x」表示低反射部圖案18a之中，朝x方向延設之LS圖案。符號「18a-y」表示低反射部圖案18a之中，朝y方向延設之LS圖案。在實施例1中，形成WL=64nm、WS=64nm之LS圖案18a-x、18a-y。
(實施例2) 將吸收層14以氧化銦形成，以成為膜厚26nm的方式成膜。其次，於吸收層14上，將以氧化矽形成之最表層15以膜厚成為4nm至20nm之範圍內的方式成膜。銦與氧之原子數比係以XPS(X射線光電子光譜法)測定時為1：1.3。此外以與實施例1同樣的方法來製作反射型空白光罩100及反射型光罩200。
(比較例1) 將吸收層以氧化錫形成，以成為膜厚26nm的方式成膜。其次，於吸收層上，將以鉭(Ta)形成之最表層以膜厚成為4nm至20nm之範圍內的方式成膜。此外以與實施例1同樣的方法來製作反射型空白光罩及反射型光罩。 (比較例2) 將吸收層以鉭(Ta)形成，以成為膜厚40nm的方式成膜。未形成最表層。此外以與實施例1同樣的方法來製作反射型空白光罩及反射型光罩。 (比較例3) 將吸收層以氧化錫形成，以成為膜厚26nm的方式成膜。未形成最表層。此外以與實施例1同樣的方法來製作反射型空白光罩及反射型光罩。
(評價方法) 在上述的實施例1、2及比較例1至3中，膜厚係藉由穿透式電子顯微鏡而測定。在上述的實施例1、2及比較例1至3中，將製作之反射型光罩的反射部之領域的反射率Rm與低反射部之領域的反射率Ra以EUV光之反射率測定裝置來測定。反射率Rm之測定係在4mm見方的吸收層去除部進行。從其測定結果，使用上述的式(1)而算出OD值。
使用圖10所示之評價裝置，評價實施例1、2及比較例1至3所製作之反射型光罩的氫自由基耐性。 圖10係表示用來評價氫自由基耐性之裝置的構成例之示意圖。如圖10所示，評價裝置具備腔室300、與使氫氣電漿305產生於腔室300之電漿產生裝置310。在腔室300內，設置了下部電極301、及與下部電極301相向之上部電極302。在下部電極301中，於與上部電極302相向之面上配置被評價物303。下部電極301與上部電極302之間(以下為電極間)的距離為18mm。
於下部電極301上，配置實施例1、2及比較例1至3所製作之反射型光罩作為被評價物303。在該狀態下，在腔室300內以流量1019 at/(cm2 s)導入氫氣H2 ，使用40MHz的CCP而激發導入之氫氣H2 ，使氫自由基產生。將實施例1、2及比較例1至3所製作之反射型光罩曝露在氫自由基，進行氫自由基處理。關於低反射部，使用原子力顯微鏡(AFM)而確認在氫自由基處理前後之膜厚變化。膜厚變化之測定係以線寬200nm的LS圖案來進行。
使用EUV曝光裝置(NXE3300B：ASML公司製)，將實施例1、2及比較例1至3所製作之反射型光罩的低反射部圖案轉印曝光於塗布了EUV正型化學增幅型光阻之半導體晶圓上。曝光量係以圖9所示之x方向的LS圖案18a-x以如設計般的線寬16.0nm轉印至光阻膜的方式調節。藉由電子束尺寸測定機而實施經轉印之光阻圖案之觀察及線寬測定，進行解析性之確認。
(評價結果) 將評價結果示於表1至5。表1顯示實施例1之3個反射型光罩200之評價結果。評價項目係遮罩特性、與使用遮罩而轉印至晶圓上之光阻圖案的線寬。
[表1]
吸收層 最表層 遮罩特性 尺寸
材料 膜厚 材料 膜厚 OD 氫自由基耐性 x方向 y方向
氧化錫 (n:0.94 k:0.07) 26nm 氧化矽 (n:0.98 k:0.01) 4nm 1.81 0.07nm/s 16.0nm 12.2nm
10nm 1.88 16.0nm 11.9nm
20nm 2.11 16.0nm 11.4nm
如表1所示，實施例1之3個反射型光罩200係吸收層14以氧化錫(折射率n為0.94、消光係數k為0.07)所構成，最表層15以氧化矽(折射率n為0.98、消光係數k為0.01)所構成之反射型光罩。吸收層14之膜厚為26nm，最表層15之膜厚為4nm、10nm、20nm。
如表1所示，實施例1之3個反射型光罩200之氫自由基耐性分別為0.07nm/s。在實施例1中，測定之氫自由基耐性之值係判定之基準值的0.1nm以下，為良好的結果。又，最表層15之膜厚為4nm時，OD值為1.81之高數值。y方向之LS圖案18a-y(參照圖9)轉印至光阻膜而形成之光阻圖案的y方向之線寬為12.2nm。將最表層15之膜厚加厚至20nm時，雖然OD值提升，但見到膜厚變厚所致之投影效應，y方向之線寬為11.4nm而惡化。 表2表示實施例2之3個反射型光罩200之評價結果。評價項目係遮罩特性、與使用遮罩而轉印至晶圓上之光阻圖案的線寬。
[表2]
吸收層 最表層 遮罩特性 尺寸
材料 膜厚 材料 膜厚 OD 氫自由基耐性 x方向 y方向
氧化銦 (n:0.92 k:0.067) 26nm 氧化矽 (n:0.98 k:0.01) 4nm 1.68 0.07nm/s 16.0nm 12.1nm
10nm 1.80 16.0nm 11.8nm
20nm 1.87 16.0nm 11.2nm
如表2所示，實施例2之3個反射型光罩200係吸收層14以氧化銦(折射率n為0.92、消光係數k為0.067)所構成，最表層15以氧化矽(折射率n為0.98、消光係數k為0.01)所構成。吸收層14之膜厚為26nm，且最表層15之膜厚為4nm、10nm、20nm。
如表2所示，實施例2之反射型光罩200之氫自由基耐性分別為0.07nm/s。在實施例2中，測定之氫自由基耐性之值係判定之基準值的0.1nm以下，為良好的結果。又，最表層15之膜厚為4nm時，OD值為1.68，成為不及實施例1之氧化錫的結果。將最表層15之膜厚加厚至20nm時，雖然OD值提升，但見到膜厚變厚所致之投影效應，y方向之線寬為11.2nm而惡化。 表3表示比較例1之3個反射型光罩之評價結果。評價項目係遮罩特性、與使用遮罩而轉印至晶圓上之光阻圖案的線寬。
[表3]
吸收層 最表層 遮罩特性 尺寸
材料 膜厚 材料 膜厚 OD 氫自由基耐性 x方向 y方向
氧化錫 (n:0.94 k:0.07) 26nm 鉭 (n:0.94 k:0.04) 4nm 1.56 0.0nm/s 16.0nm 11.7nm
10nm 1.76 16.0nm 10.7nm
20nm 2.23 16.0nm 9.4nm
如表3所示，比較例1之3個反射型光罩係吸收層以氧化錫(折射率n為0.94、消光係數k為0.07)所構成，最表層以鉭(折射率n為0.94、消光係數k為0.04)所構成。吸收層之膜厚為26nm，最表層之膜厚為4nm、10nm、20nm。 如表3所示，比較例1之反射型光罩之氫自由基耐性為0.0nm而為良好。然而，即使最表層之膜厚為4nm之薄膜，亦顯現投影效應，y方向之線寬成為11.7nm，成為比實施例1、2更惡化之結果。又，OD值亦為1.56而見到對比之降低，成為表面反射比實施例1、2更強且轉印性能惡化之結果。若將最表層之膜厚加厚則OD值提升，但投影效應強烈顯現，y方向之線寬進一步惡化。 表4表示比較例2之1個反射型光罩之評價結果。評價項目係遮罩特性、與使用遮罩而轉印至晶圓上之光阻圖案的線寬。
[表4]
吸收層 遮罩特性 尺寸
材料 膜厚 OD 氫自由基耐性 x方向 y方向
鉭 (n:0.94 k:0.04) 40nm 1.91 0.0nm/s 16.0nm -
如表4所示，比較例2之反射型光罩係吸收層以鉭(折射率n為0.94、消光係數k為0.04)所構成。吸收層之膜厚為40nm。吸收層同時是最表層，沒有吸收層以外的最表層。如表4所示，比較例2之反射型光罩之氫自由基耐性為0.0nm/s而為良好，OD值亦為1.9而為良好的數值，但膜厚所致之投影效應大，未解析y方向之圖案。 表5表示比較例3之1個反射型光罩之評價結果。評價項目係遮罩特性、與使用遮罩而轉印至晶圓上之光阻圖案的線寬。
[表5]
吸收層 遮罩特性 尺寸
材料 膜厚 OD 氫自由基耐性 x方向 y方向
氧化錫 (n:0.94 k:0.07) 26nm 2.01 0.14nm/s 16.0nm 13.0nm
如表5所示，比較例3之反射型光罩係吸收層以氧化錫(折射率n為0.94、消光係數k為0.07)所構成。吸收層之膜厚為26nm。吸收層同時是最表層，沒有吸收層以外的最表層。如表5所示，比較例3之反射型光罩之OD值為2.01，y方向之線寬為13.0nm而成為最佳值，但氫自由基耐性為0.14nm/s而成為最差的結果。
從以上的評價結果，可知吸收層14以氧化錫所構成，最表層15以氧化矽所構成之反射型光罩200係OD值、氫自由基耐性皆良好，可降低投影效應，壽命長且轉印性能高。 [產業上之可利用性]
本發明之反射型空白光罩及反射型光罩例如可應用於半導體積體電路等之製造步驟。可理想地使用於藉由EUV曝光而形成微細的圖案之步驟。
1,11:基板 2,12:多層反射膜 3,13:覆蓋層 4,14:吸收層 5,15:最表層 7,17:反射部 8,18:低反射部 8a,18a:低反射部圖案 10,100:反射型空白光罩 16:背面導電膜 18a-x:LS圖案 18a-y:LS圖案 19:光阻膜 19a:光阻圖案 20,200:反射型光罩 300:腔室 301:下部電極 302:上部電極 303:被評價物 305:氫氣電漿 310:電漿產生裝置
圖1係表示本發明之實施形態的反射型空白光罩之構成例的概略剖面圖。 圖2係表示本發明之實施形態的反射型光罩之構成例的概略剖面圖。 圖3係表示金屬材料對於EUV光(波長13.5nm)之光學常數的圖表。 圖4係表示本發明之實施例1的反射型空白光罩100之結構的概略剖面圖。 圖5係依照步驟順序來表示本發明之實施例1的反射型光罩200之製造方法的概略剖面圖。 圖6係依照步驟順序來表示本發明之實施例1的反射型光罩200之製造方法的概略剖面圖。 圖7係依照步驟順序來表示本發明之實施例1的反射型光罩200之製造方法的概略剖面圖。 圖8係依照步驟順序來表示本發明之實施例1的反射型光罩200之製造方法的概略剖面圖。 圖9係表示本發明之實施例1的反射型光罩之低反射部圖案18a的平面圖。 圖10係表示用來評價氫自由基耐性之裝置的構成例之示意圖。
1:基板
2:多層反射膜
3:覆蓋層
4:吸收層
5:最表層
7:反射部
8:低反射部
10:反射型空白光罩

Claims (11)

  1. 一種反射型空白光罩，其具備：基板、設置於該基板上而反射入射之光的反射部、與設置於該反射部上而吸收入射之光的低反射部，該低反射部係至少2層以上的積層結構，該低反射部之最表層係對於EUV光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下，該最表層係以矽(Si)與氧(O)之原子數比在1：1.5至1：2之比例的範圍內，且該矽及該氧之合計含量為全體之50原子%以上的化合物材料所構成。
  2. 如請求項1之反射型空白光罩，其中構成該最表層之化合物材料進一步含有選自硼(B)、氮(N)、鍺(Ge)、鉿(Hf)之1種以上的元素。
  3. 如請求項1或2之反射型空白光罩，其中該最表層之膜厚為1nm以上20nm以下。
  4. 如請求項1之反射型空白光罩，其中該低反射部具有設置於該最表層與該反射部之間而吸收入射之光的吸收層，該吸收層係以對於該EUV光而言折射率n為0.95以下，消光係數k為0.06以上之化合物材料所構成。
  5. 如請求項1之反射型空白光罩，其中該低反射部具有設置於該最表層與該反射部之間而吸收入射之光的吸收層， 該吸收層係以錫(Sn)與氧(O)之原子數比在1：1至1：2之比例的範圍內，且錫及氧之合計含量為全體之75原子%以上的化合物材料所構成。
  6. 如請求項1之反射型空白光罩，其中該低反射部具有設置於該最表層與該反射部之間而吸收入射之光的吸收層，該吸收層係以銦(In)與氧(O)之原子數比在1：1至1：1.5之比例的範圍內，且銦及氧之合計含量為全體之80原子%以上的化合物材料所構成。
  7. 如請求項5之反射型空白光罩，其中構成該吸收層之化合物材料進一步含有選自硼(B)、氮(N)、矽(Si)、鍺(Ge)、鉿(Hf)之1種以上的元素。
  8. 如請求項6之反射型空白光罩，其中構成該吸收層之化合物材料進一步含有選自硼(B)、氮(N)、矽(Si)、鍺(Ge)、鉿(Hf)之1種以上的元素。
  9. 如請求項4至8中任一項之反射型空白光罩，其中該吸收層之膜厚為18nm以上48nm以下。
  10. 如請求項1或2之反射型空白光罩，其中該低反射部係相對於該反射部而言光學濃度(OD值)為1.5以上。
  11. 一種反射型光罩，其具備：基板、設置於該基板上而反射入射之光的反射部、與設置於該反射部上而吸收入射之光的低反射部，該低反射部係至少2層以上的積層結構，該低反射部之最表層係對於EUV光而言折射率n為0.90以上，消光係數k為0.02以下，該最表層係以矽(Si)與氧(O)之原子數比在1：1.5至1：2 之比例的範圍內，且該矽及該氧之合計含量為全體之50原子%以上的化合物材料所構成。
TW109118005A 2019-05-31 2020-05-29 反射型空白光罩及反射型光罩 TWI841741B (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010090132A1 (ja) 2009-02-04 2010-08-12 Hoya株式会社 反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法

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WO2010090132A1 (ja) 2009-02-04 2010-08-12 Hoya株式会社 反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法

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