CN112997116A - 反射型光掩模坯以及反射型光掩模 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有良好的耐照射性，并且能够得到良好的转印性能的反射型光掩模坯以及反射型光掩模。反射型光掩模坯(10)在基板(1)的一个面上依次形成有反射入射光的反射层(2)、以及吸收入射光的吸收层(4)。吸收层(4)至少在最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料，以及由从过渡金属、铋、硅的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料。第2材料的含量在同一层内大于20原子％且小于50原子％。
Description
技术领域
本发明涉及反射型光掩模坯以及反射型光掩模。本发明是特别适用于EUV光掩模的技术。
背景技术
在半导体器件的制造过程中，随着半导体器件的微细化，对于光刻技术的微细化要求也相应提高。在光刻中，转印图案的最小分辨率尺寸很大地依赖于曝光光源的波长，波长越短，最小分辨率尺寸就越小。因此，在半导体器件的制造过程中，所使用的曝光光源从传统的波长为193nm的ArF准分子激光转换成波长为13.5nm的极端紫外线(Extreme UltraViolet：EUV)区域的曝光光源。
然而，几乎所有的物质相对于EUV区域的光都具有高的光吸收性。因此，与传统的透射型光掩模不同的是，EUV曝光用的光掩模(EUV光掩模)为反射型光掩模(例如，参照专利文献1)。专利文献1中公开了：在用于EUV平版印刷的反射型曝光掩模中，在下层基板上形成有由2种以上的材料层周期性地层叠而成的多层膜，并在该多层膜上形成有由含氮的金属膜构成的掩模图案、或者由氮化金属膜和金属膜的层叠结构构成的掩模图案。
另外，如上所述，EUV平版印刷不能使用利用了光的透射的折射光学***，因此曝光仪的光学***部件不使用透镜而使用反射镜。因此，存在不能将用于EUV平版印刷的入射光与反射光设置在同轴上的问题，在EUV平版印刷中，例如采用下述手法：在相对于EUV光掩模面的垂直方向上，使光轴倾斜6度来入射EUV光，并将以负6度的角度反射的反射光导向半导体基板。
这样，在EUV平版印刷中使光轴倾斜。因此，入射在EUV光掩模上的EUV光产生EUV光掩模的掩模图案(吸收层图案)的影子，从而可能产生转印性能劣化的称为投影效应的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-237174号公报
发明内容
本发明要解决的课题
另外，在现有的EUV曝光装置中，为了防止来自在EUV曝光时涂布在晶圆上的抗蚀剂的排出气体成分污染装置内，使将装置内设为氢自由基气氛。因此，EUV光掩模需要具有相对于氢自由基气氛下的EUV照射的耐久性(耐照射性)，以防止由于与该氢自由基的反应而对吸收层造成损伤。
本发明是着眼于上述方面而完成的，其目的在于提供具有良好的耐照射性，并且能够得到良好的转印性能的反射型光掩模坯以及反射型光掩模。
用于解决课题的手段
为了解决课题，作为本发明的一个方式的反射型光掩模坯在基板的一个面上依次形成有反射入射光的反射层、以及吸收入射光的吸收层，所述吸收层至少在其最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料；以及由从过渡金属、铋(Bi)、硅(Si)的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料，其特征在于，所述第2材料的含量在同一层内为大于20原子％且小于50原子％。
另外，作为本发明的一个方式的反射型光掩模具备：形成在基板的一个面上并反射入射光的反射层、以及在所述反射层上吸收入射光并形成预定图案的吸收层，所述吸收层至少在其最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料；以及由从过渡金属、铋(Bi)、硅(Si)的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料，其特征在于，所述第2材料的含量在同一层内为大于20原子％且小于50原子％。
本发明的效果
根据本发明的方式，可以提高EUV曝光时的耐照射性，从而能够延长反射型光掩模的寿命。此外，根据本发明的方式，即使吸收膜变薄，也可以具有高的EUV光吸收性，因此投影效应的影响得以缓和，能够提高转印到晶圆上的图案的分辨率。
附图说明
[图1]是表示基于本发明的实施方式涉及的反射型光掩模坯的结构的示意性剖面图。
[图2]是表示基于本发明的实施方式涉及的反射型光掩模的结构的示意性剖面图。
[图3]是表示各金属材料在EUV光的波长处的光学常数的曲线图。
[图4]是表示在吸收层中含有锡的反射型光掩模坯在EUV光下的反射率的模拟结果的曲线图。
[图5]是表示在吸收层中含有锡的反射型光掩模坯在EUV光的波长处的OD值的模拟结果的曲线图。
[图6]是表示在吸收层中含有铟的反射型光掩模坯在EUV光下的反射率的模拟结果的曲线图。
[图7]是表示在吸收层中含有铟的反射型光掩模坯在EUV光的波长处的OD值的模拟结果的曲线图。
[图8]是表示在吸收层中含有碲的反射型光掩模坯在EUV光下的反射率的模拟结果的曲线图。
[图9]是表示在吸收层中含有碲的反射型光掩模坯在EUV光的波长处的OD值的模拟结果的曲线图。
[图10]是表示实施例中的反射型光掩模坯的结构的示意性剖面图。
[图11]是表示实施例中的反射型光掩模的制造工序的示意性剖面图。
[图12]是表示实施例中的反射型光掩模的制造工序的示意性剖面图。
[图13]是表示实施例中的反射型光掩模的结构的示意性剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
需要说明的是，各图为示意性表示的图，为了容易理解各部分的大小或形状等，进行了适当地夸张表示。另外，为了简化说明，对各图的对应部位标注相同的符号。
(反射型光掩模坯)
本实施方式涉及的反射型光掩模坯是用于形成反射EUV光并将反射光照射到转印用样品上的反射型光掩模的光掩模坯。
如图1所示，本实施方式的反射型光掩模坯10具备：基板1、层叠在基板1上的反射层2、以及层叠在反射层2上的吸收层4。
反射层2为反射入射光的层。图1所示的反射层2具备由多层结构构成的多层反射层2a和中间层2b。
吸收层4为吸收入射光的层。吸收层4由单层结构、或多层层叠而成的层叠结构构成。
(反射型光掩模)
如图2所示，本实施方式涉及的反射型光掩模20是通过在预定的吸收层图案4a上形成反射型光掩模坯10的吸收层4而得到的。
如图2所示，反射型光掩模20具备：基板1、层叠在基板1上的反射层2、以及形成在反射层2上的吸收层4。
如上所述，反射层2为反射入射光的层。图2所示的反射层2具备由多层结构构成的多层反射层2a和中间层2b。
吸收层4是形成有预先设定的吸收层图案4a、且吸收入射光的层。吸收层4由单层结构、或多层层叠而成的层叠结构构成。
(吸收层)
吸收层4至少在最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料；以及由从过渡金属、铋(Bi)、硅(Si)的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料。
第1材料由上述锡、铟、碲中的任意1种构成。第1材料的含量只要根据吸收层4所要求的衰减系数k的值来确定即可。例如，作为可良好地保持光刻特性的衰减系数k，在将0.052以上设为要求值的情况下，在同一层内(每单位体积)需要含有：第1材料为锡(Sn)的情况下是17原子％以上、第1材料为铟(In)的情况下是21原子％以上、第1材料为碲(Te)的情况下是17原子％以上。
将第2材料的含量在同一层内(每单位体积)设为大于20原子％且小于50原子％。
另外，考虑到反射型光掩模坯10的加工性和耐热性，吸收层4优选至少在最表层中含有氧。
此时，第2材料的原子数(B)相对于作为第1材料的原子数和吸收层4中所含有的氧原子数的合计值的总原子数(A)的比例(B/A)优选在大于1/4且小于1的范围内。这里，“所含有的氧”作为第1材料或第2材料的氧化物而被包含。“所含有的氧”也可以仅作为第1材料的氧化物而被包含。
考虑到因薄膜化可以提高转印性能，吸收层4的厚度优选为18nm以上且小于45nm、更优选为18nm以上且小于35nm。
这里，通过除去反射型光掩模坯10的吸收层4的一部分，可以形成作为反射型光掩模20的吸收层图案4a。此时，在EUV平版印刷中，倾斜地入射在反射型光掩模上的入射光在反射层上形成吸收层图案的投影，使得向晶圆的转印性能劣化。通过使吸收层4的厚度变薄，可以减轻该转印性能的劣化。
另外，将来自反射层2的反射光的强度设为Rm、将来自吸收层4的反射光的强度设为Ra(参照图2)，基于反射层2和吸收层4的光学浓度OD由下式(1)规定，此时，光学浓度OD的值优选为1以上。光学浓度OD的值只要为1以上即可，没有特别地限定，但是考虑到吸收层4的薄膜化，例如将光学浓度OD的值设为2以下。
OD＝-log(Ra/Rm)···(1)
此外，在本实施方式中，吸收层4含有如上所述的具有比传统的吸收层衰减系数大的衰减系数k的第1材料。因此，在本实施方式中，可以在保持吸收性能的同时实现薄膜化。
<关于第1材料>
图3是表示各金属材料在EUV光的波长处的光学常数的曲线图。图3的横轴表示折射率n、纵轴表示衰减系数k。
如图3所示，衰减系数k高的材料存在有银(Ag)、镍(Ni)、锡(Sn)、碲(Te)、铟(In)等。这些金属材料的衰减系数在0.07至0.08的范围内，大于传统的作为吸收层材料的钽(Ta)的衰减系数0.041。
因此，在本实施方式中，通过使吸收层4含有具有大的衰减系数的第1材料(锡(Sn)、碲(Te)、铟(In))，可以在保持吸收性能的同时实现吸收层4的薄膜化。然后，在本实施方式中，通过薄膜化，能够抑制转印性能的劣化。
第1材料通常以第1材料的氧化物(含有锡和氧的氧化锡等)的状态被包含在吸收层4中，但是经确认，即使在该氧化物的状态下，也可以保持吸收性能和实现薄膜化(参照实施例)。
这里，吸收层4中所含有的氧不仅以第1材料的氧化形式，而且还以第2材料的氧化等形式被包含在吸收层4中。
<关于光学浓度OD>
另外，作为表示反射型光掩模的基本性能的指标之一，具有上述的光学浓度(Optical Density：OD)。
图4是对含有锡的吸收层区域中的EUV光反射率进行模拟而得的结果。图5是对图4中的OD值进行模拟而得的结果。
作为模拟条件，将光掩模结构设定为下述的层构成：在吸收层4的下面是厚度为2.5nm的由钌(Ru)构成的封盖层(中间层2b)；在该封盖层的下面是将40对的以硅和钼为一对的层叠膜层叠而成的多层反射层2a；在该多层反射层2a的下面是平坦的由合成石英构成的基板1；在该基板1的背面是由氮化铬(CrN)构成的背面导电层。使用了钽膜、以及钽含有率为30原子％的氧化锡膜这2种作为吸收层4。钽膜的折射率为0.94，衰减系数为0.041。钽含有率为30原子％的氧化锡膜的折射率为0.93，衰减系数为0.062。
由图4可知，相对于将钽膜作为吸收层4的情况，在将含钽的氧化锡膜作为吸收层4的情况下，例如在吸收层4为相同厚度的情况下，可以大幅降低EUV光反射率。另外可知，在相同反射率的情况下，可以大幅减少膜厚度。由此，将含钽的氧化锡膜作为构成EUV光的波长下的高吸收层的构成要素是有效的。
另外，由图5可知，为了得到1以上的OD值，钽膜需要至少40nm以上的膜厚，而在含钽的氧化锡膜的情况下，可以为一半以下的膜厚，即大约18nm的膜厚。由此可知，从OD值的观点来看，与钽膜相比，将含钽的氧化锡膜作为能够减少整个吸收层的厚度的构成要素是有效的。
另外，为了得到2以上的OD值，在钽膜的情况下，需要至少70nm以上的膜厚，而在含钽的氧化锡膜的情况下，则可以为33nm的膜厚。由此可知，与钽膜相比，即使在2以上的OD值中，将含钽的氧化锡膜作为能够减少整个吸收层4的厚度的构成要素是有效的。需要说明的是，在传统的吸收层中，标准地使用70nm(OD值为2)左右的膜厚的钽膜。
因此，通过将含钽的氧化锡膜用于吸收层4，可以在保持表示反射型光掩模坯和反射型光掩模的基本性能的OD值的同时，还使吸收层4变薄。
另外，图6是对含有铟的吸收层区域中的EUV光反射率进行模拟而得的结果。图7是对图6中的OD值进行模拟而得的结果。
作为模拟条件，将光掩模结构设定为下述的层构成：在吸收层的下面是厚度为2.5nm的由钌(Ru)构成的封盖层(中间层2b)；在该封盖层的下面是将40对的以硅和钼为一对的层叠膜层叠而成的多层反射层2a；在该多层反射层2a的下面是平坦的由合成石英构成的基板1；在该基板1的背面是由氮化铬(CrN)构成的背面导电层。使用了钽膜、以及钽含有率为30原子％的氧化铟膜这2种作为吸收层4。钽膜的折射率为0.94，衰减系数为0.041。钽含有率为30原子％的氧化铟膜的折射率为0.93，衰减系数为0.059。
由图6可知，相对于将钽膜作为吸收层的情况，在将含钽的氧化铟膜作为吸收层的情况下，例如在吸收层为相同膜厚的情况下，可以大幅降低EUV光反射率。另外，在相同反射率的情况下，能够大幅减少膜厚。由此，将含钽的氧化铟膜作为构成EUV光的波长下的高吸收层的构成要素是有效的。
由图7可知，为了得到1以上的OD值，钽膜需要至少40nm以上的膜厚，与此相对，含钽的氧化铟膜可以为一半以下的膜厚，即大约18nm的膜厚。由此可知，从OD值的观点来看，与钽膜相比，将含钽的氧化铟膜作为能够减少整个吸收层的厚度的构成要素是有效的。
另外，为了得到2以上的OD值，钽膜需要至少70nm以上的膜厚，与此相对，含钽的氧化铟膜可以为33nm的膜厚。由此可知，与钽膜相比，即使在2以上的OD值中，将含钽的氧化铟膜作为能够减少整个吸收层的厚度的构成要素是有效的。
因此，通过将含钽的氧化铟膜用于吸收层，可以在保持表示反射型光掩模坯和反射型光掩模的基本性能的OD值的同时，还使吸收层变薄。
图8是对含有碲的吸收层区域中的EUV光反射率进行模拟而得的结果。图9是对图8中的OD值进行模拟而得的结果。
作为模拟条件，将光掩模结构设置为下述的层构成：在吸收层的下面是厚度为2.5nm的由钌(Ru)构成的封盖层(中间层2b)；在该封盖层的下面是将40对的以硅和钼为一对的层叠膜层叠而成的多层反射层2a；在该多层反射层2a的下面是平坦的由合成石英构成的基板1；在该基板1的背面是由氮化铬(CrN)构成的背面导电层。吸收层4中使用了钽膜、以及钽含有率为30原子％的氧化碲膜这2种。钽膜的折射率为0.94，衰减系数为0.041。钽含有率为30原子％的氧化碲膜的折射率为0.95，衰减系数为0.062。
由图8可知，相对于将钽膜作为吸收层4的情况，在将含钽的氧化碲膜作为吸收层的情况下，例如在吸收层为相同膜厚的情况下，可以大幅降低EUV光反射率。另外，在相同反射率的情况下，可以大幅减少膜厚。由此，将含钽的氧化碲膜作为构成EUV光的波长下的高吸收层的构成要素是有效的。
由图9可知，为了得到1以上的OD值，钽膜需要至少40nm以上的膜厚，与此相对，含钽的氧化碲膜可以为一半以下的膜厚，即大约18nm的膜厚。由此可知，从OD值的观点来看，与钽膜相比，将含钽的氧化碲膜作为能够减少整个吸收层的厚度的构成要素是有效的。
另外，为了得到2以上的OD值，钽膜需要至少70nm以上的膜厚，与此相对，含钽的氧化碲膜可以为33nm的膜厚。由此可知，与钽膜相比，即使在2以上的OD值中，将含钽的氧化碲膜作为能够减少整个吸收层的厚度的构成要素是有效的。
因此，通过将含钽的氧化碲膜用于吸收层4，可以在保持表示反射型光掩模坯和反射型光掩模的基本性能的OD值的同时，还使吸收层4变薄。
<耐久性(耐照射性)>
在现有的EUV曝光装置中，将光掩模放置在氢自由基气氛下。因此，光掩模需要具有在氢自由基气氛下的对于EUV照射的耐久性(耐照射性)。
本实施方式的吸收层4含有第2材料(过渡金属、铋、硅中的至少1种)，与其他金属材料相比，该第2材料对于氢的反应性较小且挥发性较小。结果，根据本实施方式，可以抑制EUV光对吸收层4的曝光损伤，从而能够得到充分的耐照射性。
在吸收层4成为层叠结构的情况下，通过至少使其最表层含有第2材料，可以得到氢自由基气氛下的对于EUV照射的耐久性(耐照射性)。
这里，作为第2材料的过渡金属、铋、硅对于氟的反应性高，因此也可以通过蚀刻来加工。
吸收层4中所含有的过渡金属可以选自与氢的反应性低的钽、金、锇、铪、钨、铂、铱、铼以及锆。另外，吸收层4中所包含的过渡金属可以包含上述金属中的1种或2种以上。
在吸收层4为单层结构的情况下，吸收层4中所含有的过渡金属、铋、硅的合计的比例优选大于20原子％且小于50原子％。
在吸收层4为层叠结构的情况下，吸收层4的至少最表层中所含有的过渡金属、铋、硅的合计的比例优选大于20原子％且小于50原子％。
在吸收层4为氧化锡膜的情况下，如果所含有的过渡金属、铋、硅的合计的比例大于20原子％且小于50原子％，则作为相对于EUV光的光学常数的折射率几乎不发生变化。另外，衰减系数可以保持为0.050以上。此外，通过将其设为该范围内的含有率，也可以得到对于EUV光的充分的耐照射性。由此，含有过渡金属、铋或硅的氧化锡膜可以得到比作为现有的吸收膜形成材料的Ta更好的光吸收性，并且可以得到对于EUV曝光的充分的耐照射性。
同样地，在吸收层4为氧化铟膜的情况下，如果所含有的过渡金属、铋、硅的合计的比例大于20原子％且小于50原子％，则作为相对于EUV光的光学常数的折射率几乎不发生变化。另外，衰减系数可以保持为0.05以上。此外，通过将其设为该范围内的含有率，也可以得到对于EUV光的充分的耐照射性。由此，含有过渡金属、铋或硅的氧化铟膜可以得到比作为现有的吸收膜形成材料的Ta更好的光吸收性，并且可以得到对于EUV曝光的充分的耐照射性。
另外，在吸收层4为氧化碲膜的情况下，如果所含有的过渡金属、铋、硅的合计的比例大于20原子％且小于50原子％，则作为相对于EUV光的光学常数的折射率几乎不发生变化。另外，衰减系数可以保持为0.05以上。此外，通过将其设为该范围内的含有率，也可以得到对于EUV光的充分的耐照射性。由此，含有过渡金属、铋或硅的氧化碲膜可以得到比作为现有的吸收膜形成材料的Ta更好的光吸收性，并且可以得到对于EUV曝光的充分的耐照射性。
(反射层)
图1和图2所示的反射层2具备多层反射层2a和形成在多层反射层2a上的中间层2b。
多层反射层2a例如由多对层叠有硅(Si)膜和钼(Mo)膜的层叠膜层叠构成。
中间层2b例如可以列举出：封盖层、缓冲层(缓冲层)、蚀刻阻挡层等。封盖层发挥用于保护多层反射层2a的保护层的功能。封盖层例如由钌(Ru)形成。
(其他作用)
如上所述，根据本实施方式的反射型光掩模坯10和反射型光掩模20，可以提高EUV曝光时的耐照射性，从而能够延长反射型光掩模的寿命。
此外，根据本实施方式，通过使其具有更薄的吸收膜厚，可以提高EUV光吸收性，因而投影效应的影响得以缓和，能够提高转印到晶圆上的图案的分辨率。
实施例
以下，对本发明涉及的反射型光掩模坯和反射型光掩模的实施例进行说明。
(第1实施例)
首先，对吸收层中含有锡的情况(氧化锡膜)的实施例进行说明。
〔实施例1-1〕
如图10所示，在具有低热膨胀特性的合成石英的基板11上，形成了将40对以硅(Si)和钼(Mo)为一对的层叠膜层叠而成的多层的反射层(多层反射层)12。多层反射层12的膜厚为280nm。
接着，在多层反射层12上，将膜厚为2.5nm的由钌(Ru)形成的封盖层13作为中间层。由此，在基板11上形成具有多层反射层12和封盖层13的反射层2。在封盖层13上混合钽和氧化锡并成膜，以形成具有含钽的氧化锡膜的吸收层14，从而制作了反射型光掩模坯100。另外，如图10所示，在基板11的背面以100nm的膜厚形成了由氮化铬(CrN)形成的背面导电层15。
这里，基板11上的各层膜可以使用各种溅射装置来形成。另外，将吸收层14设为含钽的氧化锡膜。在反应性溅射法中，通过调节施加到钽和锡的各个靶上的功率来实施钽的含有率。另外，各层膜的膜厚通过溅射时间来进行控制。
接下来，参照图11～图13对反射型光掩模200的制作方法进行说明。
如图11所示，在反射型光掩模坯100所具备的吸收层14上，以120nm的膜厚涂布正型化学增幅抗蚀剂(SEBP9012：信越化学公司制造)，从而形成了抗蚀剂膜16。
接着，利用电子束绘图机(JBX3030：日本电子公司制造)在正型化学增幅抗蚀剂上绘制预定的图案。然后，在正型化学增幅抗蚀剂上实施110℃、10分钟的PEB处理，接着进行喷雾显影(SFG3000：“シグマメルテック”公司制造)。由此，如图11所示，形成了抗蚀剂图案16a。
接着，将抗蚀剂图案16a作为蚀刻掩模，并通过以氯系气体为主体的干式蚀刻，进行吸收层14的图案形成，从而如图12所示，在吸收层14上形成了吸收层图案。接着，将残留的抗蚀剂图案16a剥离，从而制作了本实施例的反射型光掩模200。
在本实施例中，在吸收层14上所形成的吸收层图案14a包括：转印评价用的反射型光掩模200上的线宽64nmLS(Line and Space)图案、利用了AFM的吸收层膜厚测定用的线宽200nmLS图案、以及EUV反射率测定用的4mm边长的吸收层除去部。
在实施例1-1中，将由含钽的氧化锡构成的吸收层14的钽的原子数比设为21原子％、30原子％、49原子％这3种。将吸收层14的膜厚设为33nm和18nm这2种。此外，对于钽21原子％，制作了使吸收层14的膜厚在16nm至45nm的范围内变化的多个样品(参照表1、表3)。
〔实施例1-2〕
将吸收层14设为含铋的氧化锡膜，并将靶变更为锡与铋的组合，通过与实施例1同样的方法，制作了反射型光掩模坯100和反射型光掩模200。
在实施例1-2中，将由含铋的氧化锡构成的吸收层14的铋的原子数比设为21原子％和40原子％这2种。将吸收层14的膜厚设为33nm和18nm这2种(参照表2)。
〔比较例1-1〕
在比较例1-1中，将吸收层设为钽膜，并将靶变更为只有钽，通过与实施例1-1同样的方法(但是，由于靶只有钽，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为70nm和40nm这2种。
〔比较例1-2〕
在比较例1-2中，将吸收层设为氧化锡膜，并将靶变更为只有锡，通过与实施例1-1同样的方法(但是，由于靶只有锡，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为26nm和17nm这2种。
〔比较例1-3〕
在比较例1-3中，与实施例1-1同样地，将吸收层设为含钽的氧化锡膜，并通过与实施例1-1同样的方法制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将由含钽的氧化锡构成的吸收层的钽的原子数比设为70原子％。将吸收层的膜厚设为40nm和24nm这2种。
在上述的实施例和比较例中，利用透射电子显微镜测定膜厚，利用XPS(X射线光电子能谱测定法)测定吸收层中的原子数比，并分别确认。
利用EUV光的反射率测定装置来测定上述各个实施例和各个比较例中所制作的反射型光掩模的反射层区域的反射率Rm和吸收层区域的反射率Ra。反射率Rm的测定是在4mm边长的吸收层除去部中进行的。根据其测定结果，由式(1)算出OD值。
(晶圆曝光评价)
利用EUV曝光装置(NXE3300B：ASML公司制造)，在涂布有EUV用正型化学增幅抗蚀剂的半导体晶圆(未图示)上，转印曝光了实施例和比较例中所制作的反射型光掩模的吸收层图案。利用电子束尺寸测定仪观察转印后的抗蚀剂图案，并实施线宽测定，确认了分辨率。
(耐照射性)
利用EUV曝光装置NXE3300B(ASML制造)进行了反射型光掩模的EUV曝光时的耐照射性评价。此时，对实施例和比较例中所制作的反射型光掩模照射30kJ/cm2的EUV光。曝光时的气氛是在真空度为3Pa的条件下导入了氢。利用原子力显微镜(AFM)确认了EUV光照射前后的吸收层的膜厚变化。测定是在线宽200nmLS图案中进行的。
需要说明的是，在吸收层的膜厚变化为1.0nm以下的情况下，判断为没有损伤。
评价结果如表1～3所示。
[表1]
[表2]
[表3]
在表1中，示出了在吸收层中使用钽膜、氧化锡膜以及含钽的氧化锡膜的情况，OD值都接近1.0和2.0。除了氧化锡膜(比较例1-2)以外，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性都得到良好的结果。除了吸收层为钽膜的情况(比较例1-1)以外，分辨率都为20nm以下，结果良好。通过将吸收层设为含钽的氧化锡膜，可以兼具良好的耐照射性和良好的分辨率(实施例1-1、比较例1-3)。
另外可以知道：如实施例1-1所示，通过使含钽的氧化锡膜的钽含量大于20原子％且小于50原子％，分辨率成为15nm以下，结果更好。
在表2中，示出了在吸收层中使用含铋的氧化锡膜的情况(实施例1-2)。在实施例1-2中，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为15nm以下。因此，根据本实施例，耐照射性和分辨率都得到良好的结果。
在表3中，示出了在吸收层中使用钽含量为21原子％的含钽的氧化锡膜的情况。然后，通过使吸收层的膜厚在16nm至45nm内变化来进行评价。吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为20nm以下，都得到良好的结果。此外，由表3可知，通过将吸收层的膜厚设为18nm以上45nm以下，分辨率成为17nm以下，得到更好的结果。另外，通过将吸收层的膜厚设为18nm以上35nm以下，分辨率为15nm以下，得到进一步良好的结果。
(第2实施例)
接下来，对吸收层中含有铟的情况(氧化铟膜)的实施例进行说明。
〔实施例2-1〕
如图10所示，在具有低热膨胀特性的合成石英的基板11上，形成了将40对以硅(Si)和钼(Mo)为一对的层叠膜层叠而成的多层反射层12。多层反射层12的膜厚为280nm。
接着，在多层反射层12上，将膜厚为2.5nm的由钌(Ru)形成的封盖层13作为中间层。由此，在基板11上形成了具有多层反射层12和封盖层13的反射层2。在封盖层13上混合钽和氧化铟并成膜，以形成具有含钽的氧化铟膜的吸收层14，从而制作了反射型光掩模坯100。另外，如图10所示，在基板11的背面以100nm的膜厚形成了由氮化铬(CrN)形成的背面导电层15。
基板11上的各层膜可以使用各种溅射装置来形成。将吸收层14设为含钽的氧化铟膜。在反应性溅射法中，通过调节施加到钽和铟的各个靶上的功率来实施钽的含有率。另外，各层膜的膜厚通过溅射时间来进行控制。
通过与第1实施例同样的方法，制作了反射型光掩模200。
在实施例2-1中，将由含钽的氧化铟构成的吸收层14的钽的原子数比设为21原子％、30原子％、49原子％这3种。将吸收层14的膜厚设为33nm和18nm这2种。此外，对于钽21原子％，使吸收层14的膜厚在16nm至45nm的范围内变化。
〔实施例2-2〕
将吸收层14设为含钨的氧化铟膜，并将靶变更为铟与钨的组合，通过与实施例1同样的方法，制作了反射型光掩模坯100和反射型光掩模200。
在实施例2-2中，将由含钨的氧化铟构成的吸收层14的钨的原子数比设为21原子％和40原子％这2种。将吸收层14的膜厚设为34nm和18nm这2种。
〔比较例2-1〕
将吸收层设为钽膜，并将靶变更为只有钽，通过与实施例2-1同样的方法(但是，由于靶只有钽，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为70nm和40nm这2种。
〔比较例2-2〕
将吸收层设为氧化铟膜，并将靶变更为只有铟，通过与实施例2-1同样的方法(但是，由于靶只有铟，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为27nm和18nm这2种。
〔比较例2-3〕
与实施例2-1同样地，将吸收层设为含钽的氧化铟膜，并通过与实施例2-1同样的方法制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将由含钽的氧化铟构成的吸收层的钽的原子数比设为70原子％。将吸收层的膜厚设为40nm和24nm这2种。
通过与第1实施例相同的评价方法实施评价。
这些的评价结果如表4～表6所示。
[表4]
[表5]
[表6]
在表4中，示出了在吸收层中使用钽膜、氧化铟膜以及含钽的氧化铟膜的情况，OD值都接近1.0和2.0。除了氧化铟膜(比较例2-2)以外，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性都得到良好的结果。除了吸收层为钽膜的情况(比较例2-1)以外，分辨率都为20nm以下，结果良好。另外可知：通过将吸收层设为含钽的氧化铟膜，可以兼具良好的耐照射性和良好的分辨率(实施例2-1、比较例2-3)。另外可以知道：如实施例2-1所示，通过使含钽的氧化铟膜的钽含量大于20原子％且小于50原子％，分辨率成为15nm以下，结果更好。
在表5中，示出了在吸收层中使用含钨的氧化铟膜的情况(实施例2-2)。在实施例2-2中，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为15nm以下。耐照射性和分辨率都得到良好的结果。
在表6中，示出了在吸收层中使用钽含量为21原子％的含钽的氧化铟膜的情况。通过使吸收层的膜厚在16nm至45nm之间变化来进行评价。根据实施例2-1，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为20nm以下，都得到良好的结果。通过将吸收层的膜厚设为18nm以上45nm以下，分辨率成为17nm以下，得到更好的结果。另外，通过将吸收层的膜厚设为18nm以上35nm以下，分辨率成为15nm以下，得到进一步良好的结果。
(第3实施例)
接下来，对吸收层中含有碲的情况(氧化碲膜)的实施例进行说明。
〔实施例3-1〕
如图10所示，在具有低热膨胀特性的合成石英的基板11上，形成了将40对以硅(Si)和钼(Mo)为一对的层叠膜层叠而成的多层反射层12。多层反射层12的膜厚为280nm。
接着，在多层反射层12上，将膜厚为2.5nm的由钌(Ru)形成的封盖层13作为中间层。由此，在基板11上形成了具有多层反射层12和封盖层13的反射层2。在封盖层13上混合钽和氧化碲并成膜，以形成具有含钽的氧化碲膜的吸收层14，从而制作了反射型光掩模坯100。另外，如图10所示，在基板11的背面以100nm的膜厚形成了由氮化铬(CrN)形成的背面导电层15。
基板11上的各层膜可以使用各种溅射装置来形成。另外，将吸收层14设为含钽的氧化碲膜。在反应性溅射法中，通过调节施加到钽和碲的各个靶上的功率来实施钽的含有率。另外，各层膜的膜厚通过溅射时间来进行控制。
通过与第1实施例同样的方法，制作了反射型光掩模200。
在实施例3-1中，将由含钽的氧化碲构成的吸收层14的钽的原子数比设为21原子％、30原子％、49原子％这3种。将吸收层14的膜厚设为33nm和18nm这2种。此外，对于钽21原子％，使吸收层14的膜厚在16nm至45nm的范围内变化。
〔实施例3-2〕
将吸收层14设为含铪的氧化碲膜，并将靶变更为碲与铪的组合，通过与实施例1同样的方法，制作了反射型光掩模坯100和反射型光掩模200。
在实施例3-2中，将由含铪的氧化碲构成的吸收层14的铪的原子数比设为21原子％和40原子％这2种。将吸收层14的膜厚设为33nm和18nm这2种。
〔比较例3-1〕
在比较例3-1中，将吸收层设为钽膜，并将靶变更为只有钽，通过与实施例3-1同样的方法(但是，由于靶只有钽，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为70nm和40nm这2种。
〔比较例3-2〕
在比较例3-2中，将吸收层设为氧化碲膜，并将靶变更为只有碲，通过与实施例3-1同样的方法(但是，由于靶只有碲，因此没有通过调节施加功率来调节含有率)，制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将吸收层的膜厚设为31nm和17nm这2种。
〔比较例3-3〕
在比较例3-3中，与实施例3-1同样地，将吸收层设为含钽的氧化碲膜，并通过与实施例3-1同样的方法制作了反射型光掩模坯和反射型光掩模。将由含钽的氧化碲构成的吸收层的钽的原子数比设为70原子％。将吸收层的膜厚设为40nm和24nm这2种。
通过与第1实施例相同的方法实施评价。
这些的评价结果如表7至表9所示。
[表7]
[表8]
[表9]
在表7中，示出了在吸收层中使用钽膜、氧化碲膜以及含钽的氧化碲膜的情况，OD值都接近1.0和2.0。除了氧化碲膜(比较例3-2)以外，吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性都得到良好的结果。除了吸收层为钽膜的情况(比较例3-1)以外，分辨率都为20nm以下，结果良好。通过将吸收层设为含钽的氧化碲膜，可以兼具良好的耐照射性和良好的分辨率。如实施例3-1所示，可以知道：通过使含钽的氧化碲膜的钽含量大于20原子％且小于50原子％，分辨率成为15nm以下，结果更好。
在表8中，示出了在吸收层中使用含铪的氧化碲膜的情况(实施例3-2)。吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为15nm以下。在实施例3-2中，耐照射性和分辨率都得到良好的结果。
在表9中，示出了在吸收层中使用钽含量为21原子％的含钽的氧化碲膜的情况。通过使吸收层的膜厚在16nm至45nm内变化来进行评价。吸收层在氢气氛下的EUV耐照射性为1.0nm以下、分辨率为20nm以下，都得到良好的结果。通过将吸收层的膜厚设为18nm以上45nm以下，分辨率成为17nm以下，得到更好的结果。另外，通过将吸收层的膜厚设为18nm以上35nm以下，分辨率成为15nm以下，得到进一步良好的结果。
符号的说明
10、100 反射型光掩模坯
20、200 反射型光掩模
1 基板
2 反射层
2a 多层反射层
2b 中间层
4 吸收层
4a 吸收层图案
11 基板
12 多层反射层
13 封盖层
14 吸收层
14a 吸收层图案
15 背面导电层
16 抗蚀剂膜
16a 抗蚀剂图案
Claims (7)
1.一种反射型光掩模坯，其特征在于，
在基板的一个面上依次形成有反射入射光的反射层、以及吸收入射光的吸收层，
所述吸收层至少在最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料，以及由从过渡金属、铋(Bi)、硅(Si)的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料，
所述第2材料的含量在同一层内大于20原子％且小于50原子％。
2.根据权利要求1所述的反射型光掩模坯，其特征在于，
所述吸收层至少在最表层中进一步含有氧，
所述第2材料的原子数(B)相对于所述第1材料和所述氧的合计原子数(A)的比例(B/A)在大于1/4且小于1的范围内。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的反射型光掩模坯，其特征在于，
所述过渡金属为从钽、金、锇、铪、钨、铂、铱、铼以及锆的组中选择的1种或2种以上。
4.根据权利要求1至权利要求3中任意1项所述的反射型光掩模坯，其特征在于，
将来自所述反射层的反射光的强度设为Rm、将来自所述吸收层的反射光的强度设为Ra，基于所述反射层和所述吸收层的光学浓度OD由下式(1)规定时，
OD＝-log(Ra/Rm)··· (1)
光学浓度OD的值为1以上。
5.根据权利要求1至权利要求4中任意1项所述的反射型光掩模坯，其特征在于，
所述吸收层的膜厚为18nm以上且小于45nm。
6.根据权利要求1至权利要求5中任意1项所述的反射型光掩模坯，其特征在于，所述反射层包括：由多层结构构成的多层反射层、以及形成在所述多层反射层上的中间层。
7.一种反射型光掩模，其特征在于，具备：
形成在基板的一个面上并反射入射光的反射层、以及在所述反射层上吸收入射光的以预定图案形成的吸收层，
所述吸收层至少在最表层中含有：从锡、铟、碲的组中选择的第1材料，以及由从过渡金属、铋(Bi)、硅(Si)的组中选择的1种或2种以上的材料构成的第2材料，
所述第2材料的含量在同一层内大于20原子％且小于50原子％。
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