TWI417647B - Euv微影術用之反射性空白遮光罩及用於彼之具有功能性薄膜的基板 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於半導體製造或類似製造的EUV(極紫外光)微影術用之反射性空白遮光罩(以下在本說明書中被稱為〝EUV空白遮光罩〞),用於生產EUV空白遮光罩之具有功能性薄膜的基板,以及藉由在EUV空白遮光罩上形成圖案所製備的EUV遮光罩。
在半導體工業中,使用可見光或紫外光的光微影術曾被用作在矽基板或類似物上寫入細微圖案的技術,其為寫入含有該等細微圖案之積體電路所必需的技術。然而,使用曝光的慣用曝光技術已接近於慣用的光微影術的極限,而且半導體裝置以加速邁向更細微的圖案。在光微影術的情況中,據稱圖案的解析極限為約1/2之曝光波長,即使在使用浸漬法時,解析極限為約1/4之曝光波長。即使使用利用ArF雷射(193奈米)的浸漬法時,估計解析極限為約45奈米。就該觀點而言,EUV微影術,為使用具有波長比ArF雷射更短的EUV光之曝光技術,被認為有指望作為用於45奈米或更低之曝光技術。在本說明書中,應注意〝EUV光〞用語意味具有波長在軟X射線區或真空紫外光射線區的射線,尤其為具有約10至20奈米波長之射線,特別為約13.5奈米±0.3奈米波長之射線。
不可能以慣用的折光系統中的EUV光用在使用可見光或紫外光的光微影術中,因為EUV光傾向被任何物質吸收,且因為物質的折射率在上述波長下接近1。就該理由而言,反射光系統,即反射性遮光罩與鏡子的組合被用在EUV光微影術中。
空白遮光罩為用於製作遮光罩的堆疊元件,其尚未被圖案化。在EUV空白遮光罩的情況中,其具有其中由玻璃或類似物所製造的基板具有依序形成γ:基板上之用於反射EUV光之反射層及用於吸收EUV光之吸收層的結構。反射層通常包含反射性多層薄膜,其包含以交替方式堆疊的鉬(Mo)層作為高折射層及矽(Si)層作為低折射層,當以EUV光照射層表面時,以增加該薄膜的光反射率。
吸收層包含對EUV光具有高吸收係數的材料,尤其為例如含有鉻(Cr)或鉭(Ta)作為主要組份的材料。
經常在介於反射層與吸收層之間形成保護層,以避免反射層表面被氧化。Si被廣泛地用作保護層材料。另一方面,專利文件1提出使用材料(Ru)作為保護層材料。
在Ru被用作保護層材料的情況中,獲得高蝕刻選擇性的吸收層,並進一步獲得高反射率,相較於使用Si薄膜作為保護層的情況。然而,在Ru被用作保護層材料的情況中,在生產遮光罩的加熱步驟(例如,光阻劑烘烤步驟)中或在EUV曝光期間,在介於Ru保護層與反射性多層薄膜的最外Si層之間形成擴散層,且擴散層被進一步氧化,於是造成反射層的反射率下降。
特別地,因為在EUV曝光期間的反射率隨著時間而下降,所以應該改變在操作期間的曝光條件,否則遮光罩的壽命可能縮短。
為了解決該等問題,專利文件2提出由含有Ru及至少一種選自Mo、Nb、Zr、Y、B、Ti及La之元素的釕化合物(從10至95原子%之Ru含量)製成的保護層。
該專利揭示在生產遮光罩的加熱步驟(例如,光阻劑烘烤)中,可藉由使用該等保護層而制止在介於由釕化合物所製成的保護層與作為反射性多層薄膜最外層的Si層之間形成擴散層。
專利文件1:JP-A-2002-122981專利文件2:JP-1-2005-268750
然而,在專利文件2所揭示的保護層情況中,不清楚在EUV曝光期間的反射率下降是否被制止,及因為在釕化合物中所包括的元素(如Mo)提供與Ru相比的高蝕刻速度,如果該等元素具有高含量時,則保護層的蝕刻特性具有降低的傾向的問題。
為了解決先前技藝的上述問題,故本發明的目的係提供一種制止在EUV曝光期間反射率下降之EUV空白遮光罩,以及用於生產該等EUV空白遮光罩之具有功能性薄膜的基板。
本發明者進行廣泛的研究以完成上述目的,結果發現可藉由製造含有Ru作為材料之具有非晶形結構的保護層而制止在介於保護層與作為反射性多層薄膜最外層的Si層之間形成擴散層,並可制止在EUV曝光期間的反射率下降。
本發明者進一步發現為了製造具有非晶形結構的保護層,有效的是保護層包括Ru及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素,且各個組份之比係在指定的範圍內。
本發明係,根據上述發現而完成,並提供一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;以及在保護層中,Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%。
本發明進一步提供一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;該保護層為一梯度組成薄膜,其中在保護層中,B與Zr之總含量係沿著保護層的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層側為高的,而B與Zr之總含量在表
面側為低的;在反射層側的B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,而在表面側的B與Zr之總含量係從0原子%至20原子%。
在以下的本說明書中,上述用於EUV微影術之具有反射層的基板有時被稱為〝本發明之具有反射層的基板〞。
在本發明之具有反射層的基板中,保護層較佳地具有非晶形態。
本發明進一步提供一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中該保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;在保護層中,Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%;以及該保護層具有非晶形結構。
本發明進一步提供一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;保護層為一梯度組成薄膜,其中在保護層中,B與Zr之總含量係沿著保護層的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層側為高的,而B與Zr之總含量在表面側為低的;在反射層側的B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,而在表面側的B與Zr之總含量係從0原子
%至20原子%;以及保護層具有非晶形結構。
在以下的本說明書中,上述用於EUV微影術之具有反射層的基板有時被稱為〝本發明之具有反射層的基板〞。
在本發明之具有反射層的基板中,保護層較佳地包含下列固溶體中任一者:Ru與B之固溶體,Ru與Zr之固溶體,及Ru、B與Zr之固溶體。
在本發明之具有反射層的基板中,在保護層包括Ru及B的情況中,使保護層較佳地在至高200℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。
在本發明之具有反射層的基板中,在保護層包括Ru及B的情況中,使保護層較佳地在至高400℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。
在本發明之具有反射層的基板中,在保護層表面上的表面粗糙度較佳為至多0.5奈米rms。
在本發明之具有反射層的基板中,保護層較佳地具有從1至10奈米厚度。
本發明進一步提供一種EUV微影術用之反射性空白遮光罩(以下有時被稱為〝本發明之EUV空白遮光罩〞),其包含上述之本發明之具有反射層的基板及形成於基板的保護層上的吸收層。
在本發明之EUV空白遮光罩中,吸收層較佳地係由含有鉭(Ta)作為主要組份的材料所製成。
在本發明之EUV空白遮光罩中,吸收層對保護層的蝕刻選擇性在電漿蝕刻的情況中較佳為至少10。
在本發明之EUV空白遮光罩中,相對於用於檢測遮光罩圖案之檢測光的低反射層較佳地係由含有鉭(Ta)作為主要組份的材料形成於吸收層上。
在低反射層形成於吸收層上的情況中,在用於檢測形成於吸收層上的圖案之光波長下,在保護層表面上的反射光與在低反射層表面上的反射光之間的對比度較佳為至少30%。
本發明還進一步提供一種EUV微影術用之反射性遮光罩(以下有時被稱為〝本發明之EUV遮光罩〞),其係藉由圖案形成於上述之本發明之EUV空白遮光罩上所製備。
在本發明之具有反射層的基板中,在形成保護層時,可制止在介於保護層與作為反射性多層薄膜最外層的Si層之間形成的擴散層。於是可制止由於形成擴散層所造成之反射率的下降。
在本發明之EUV空白遮光罩中,在熱處理(如光阻劑烘烤)時,可制止在介於保護層與作為反射性多層薄膜最外層的Si層之間形成的擴散層。於是可制止由於形成擴散層所造成之反射率的下降。
在本發明之EUV遮光罩中,在EUV曝光期間,可制止在介於保護層與作為反射性多層薄膜最外層的Si層之間形成的擴散層。於是可制止由於形成擴散層所造成之反射率的下降。因此,本發明之EUV遮光罩為高可信度之EUV遮光罩,其反射率隨時間只有小的變化。
現在將參考圖式說明本發明之EUV空白遮光罩。
圖1為以橫截面圖式說明本發明之EUV空白遮光罩的具體實施例。圖1所示之空白遮光罩1包含基板11及在該基板11上依序形成之用於反射EUV光之反射層12與用於保護該反射層之保護層13。吸收層14形成於保護層13上。
現在將說明在空白遮光罩1中的各個構成。
基板11必需滿足作為EUV空白遮光罩用之基板的特性。因此,基板11較佳地為一種具有低的熱膨脹係數(較佳為0±1.0×10-7
/℃,更佳為0±0.3×10-7
/℃,還更佳為0±0.2×10-7
/℃,甚至更佳為0±0.1×10-7
/℃,特佳為0±0.05×10-7
/℃)及極佳的平滑性、平坦性與在形成圖案之後對用於例如空白遮光罩或遮光罩之清潔液體具有抗性之基板。詳言之,其可使用具有低的熱膨脹係數之玻璃,如SiO2
-TiO2
玻璃作為基板11,但是基板不限於此,並也可使用由具有β石英固溶體沉澱於其中的結晶玻璃、石英玻璃、矽、金屬或類似物所製成的基板。進一步地,薄膜(如應力修正薄膜)可形成於基板11上。
為了在圖案形成之後在遮光罩上獲得高反射率及印刷精確度,故基板11較佳地具有至多0.15奈米rms之平滑表面及至多100奈米之平坦度。
基板11的尺寸、厚度及類似特性係根據遮光罩或類似物的設計值而做出恰當的決定。在以下所述之實施例中,使用具有6平方英吋(152.4毫米)之外部尺寸及0.25英吋(6.3毫米)厚度之SiO2
-TiO2
玻璃。
較佳的是在形成反射層12側的基板11表面上沒有出現任何缺陷。然而,即使出現缺陷時,為了使無任何相缺陷由凹缺陷及/或凸缺陷所造成,較佳的是凹缺陷深度及凸缺陷高度為至多2奈米,以及凹缺陷與凸缺陷的寬度的一半為至多60奈米。
反射層12沒有特別受到限制,只要其具有作為EUV空白遮光罩用之反射層所欲之特性即可。反射層12特別必需的特性是其為具有高的EUV光反射率之薄膜。尤其當反射層12被具有EUV光波長範圍之射線以6。入射角照射時,則對具有波長在13.5奈米附近之光線的最大反射率較佳為至少60%,更佳為至少65%。進一步地,即使當保護層13形成於反射層12上時,對具有波長在13.5奈米附近之光線的最大反射率較佳為至少60%,更佳為至少65%。
經常使用具有高折射率層與低折射率層交替堆疊數次之反射性多層薄膜作為反射層12,其達成高EUV光反射率。在作為反射層12用之反射性多層薄膜中,Mo被廣泛地用於高折射率層,Si被廣泛地用於低折射率層。即最常使用Mo/Si反射性多層薄膜。然而,反射性多層薄膜不限於此,例如,也可使用Mo化合物/Si化合物反射性多層薄膜。
構成反射層12用之反射性多層薄膜的層之重複單元的厚度及次數係依據所使用的薄膜材料及所必需之反射層的EUV光反射率而做出恰當的選擇。在以Mo/Si反射層作為實例的情況中,為了使反射層12具有至少60%之最大EUV光反射率,故將具有2.3±0.1奈米厚度之Mo層與具有4.5±0.1奈米厚度之Si層以30至60個重複單元堆疊而形成反射性多層薄膜。
構成反射層12用之反射性多層薄膜的各個層可以已知的薄膜沉積法(例如磁控濺射或離子束濺射)形成其使具有所欲厚度。例如,在以離子束濺射形成Si/Mo反射性多層薄膜的情況中,較佳的是使用Si靶作為靶及使用Ar氣體(具有1.3×10-2
巴斯卡至2.7×10-2
巴斯卡之氣體壓力)作為濺射氣體,在從0.03至0.30奈米/秒之沉積速度下以從300至1,500伏特之離子加速電壓沉積Si薄膜,以使具有4.5奈米厚度,以及接著使用Mo靶作為靶及使用Ar氣體(具有1.3×10-2
巴斯卡至2.7×10-2
巴斯卡之氣體壓力)作為濺射氣體,在從0.03至0.30奈米/秒之沉積速度下以從300至1,500伏特之離子加速電壓沉積Mo薄膜,以使具有2.3奈米厚度。Si/Mo反射性多層薄膜係藉由堆疊40至50次循環(每一次循環包含上述步驟)的Si薄膜與Mo薄膜而沉積。
形成保護層13的目的是為了保護反射層12使免於在吸收層14上以蝕刻法(經常以電漿蝕刻法)形成圖案期間受到蝕刻法損害,以及為了避免反射層12表面被氧化。保護層13本身較佳地具有高的EUV光反射率,以便不削弱反射層12的EUV光反射率,甚至在形成保護層13之後。
在EUV空白遮光罩1中,保護層13包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素,這些組份之比係在下述的指定範圍內。在保護層13中,Ru及至少一種選自B及Zr之元素形成下列固溶體中任一者。本文的固溶體為一種具有二或多種元素互相溶解成完整均勻的固相之固溶體,並不包括具有晶格等之介金屬化合物:Ru與B之固溶體(固溶體(A)),Ru與Zr之固溶體(固溶體(B)),及Ru、B與Zr之固溶體(固溶體(C))。
在保護層13中,即在上述固溶體中,較佳的是Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,藉此使Ru、B及Zr不易在保護層13中形成具有晶格之化合物,於是保護層13難以具有非晶形態。因此,在固溶體(A)的情況中,Ru含量較佳地係從70原子%至95原子%,而B含量較佳地係從5原子%至30原子%,藉此使保護層13有可能具有非晶形態。在固溶體(B)的情況中,Ru含量較佳地係從70原子%至95原子%,而Zr含量較佳地係從5原子%至30原子%,藉此使保護層13有可能具有非晶形態。在固溶體(C)的情況中,Ru含量較佳地係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量較佳地係從5原子%至30原子%,藉此使保護層13有可能具有非晶形態。
保護層13可包括除了Ru、B及Zr之外的元素,只要其具有作為保護層之技術功效即可。
當每一種上述固溶體(A)及(B)具有上述Ru、B及Zr含量時,保護層13為什麼具有非晶形態的原因被認為如下。
當保護層13(固溶體)具有上述Ru及B含量時,則認為其具有非晶形態的傾向,因為在固溶體中所包括的原子體積具有大的差異(原子半徑的差異)。當固溶體具有上述Ru及Zr含量時,則進一步認為其具有接近於低共熔點之組成物,因此,當形成保護層13時,固溶體被快速冷卻,藉此使保護層13具有非晶形態。
在上述固溶體中,當Ru含量及B與Zr之總含量係在上述範圍內時,則保護層13具有非晶形態。在上述固溶體中,如果B與Zr之總含量低於5原子%時,則B及Zr之含量太低,藉此使保護層不具有非晶形態。另一方面,如果B與Zr之總含量超過30原子%時,則保護層13的抗蝕刻性傾向變差。進一步地,如果Zr含量太高時,則蝕刻速度傾向變高,而如果Zr含量是高的,則保護層將可輕易被氧化。進一步地,如果B含量太高,則用於形成保護層13的濺射靶的準備變得困難。
在專利文件2中,Mo、Nb等與B及Zr處於相同的水平上。然而,本發明者的研究結果發現Ti及Nb的沉積速度與Ru有顯著的不同,且增加額外Ti或Nb的量實際上有困難。進一步地,尚未發現Mo用於製造具有非晶形態之保護層的沉積條件。
換言之,吾人判斷:專利文件2中所揭示之摻雜劑係在只考慮一種作用的情況下被具體指出,而且吾人發現彼等不是實際有用的摻雜劑。換言之,專利文件2只是在沒有技術判斷彼等實際上是否有用的情況下例舉出似乎有用的摻雜劑。於是,專利文件2並未揭示熟諳此項技藝者實際可用的摻雜劑,因此被認為沒有資格成為先前技藝。
在上述固溶體中,較佳的是Ru含量係從80原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至20原子%,更佳地,Ru含量係從80原子%至90原子%,而B與Zr之總含量係從10原子%至20原子%。
在本說明書中,〝保護層13具有非晶形態〞包括除了完全沒有晶體結構的非晶形結構以外之微晶體結構。
具有非晶形態,即具有非晶形結構或具有微晶體結構的保護層13可以X-射線繞射(XRD)確認。當保護層13具有非晶形結構或具有微晶體結構時,則在以XRD測量可獲得的繞射峰上未發現任何銳峰。
在本發明的EUV空白遮光罩1中,藉由具有非晶形態的保護層13而制止在介於反射層12用之反射性多層薄膜的最外層與保護層13之間形成擴散層。在保護層13具有晶體結構的情況中,咸認為擴散層係由常成為反射性多層薄膜最外層的Si層中的Si從保護層13的連續晶界擴散所形成。咸認為當保護層13具有非晶形結構或微晶結構時,因為沒有晶界存在或晶界不連續,所以Si的擴散不易發生,而制止擴散層的形成。較佳的是保護層特別在與反射層12用之反射性多層薄膜的最外層界面附近具有非晶形態。
咸認為制止擴散層形成的作用係在保護層13在接近於保護層13與反射層12用之反射性多層薄膜的最外層之間的界面具有非晶形結構或微晶體結構時達成。因此,整個保護層13不必具有非晶形結構或微晶體結構。例如,保護層13只在反射層12側具有非晶形結構或微晶體結構,而在吸收層14側(即在保護層13的表面側)可具有晶體結構。於是,保護層13可為下述的梯度組成薄膜。然而,也在保護層13為梯度組成薄膜的情況中,整個保護層13較佳地具有非晶形結構或微晶體結構。當整個保護層13具有非晶形結構或微晶體結構時,則保護層13表面具有極佳的平滑性,因為保護層13在其表面側具有非晶形結構或微晶體結構。
在本說明書中,在保護層13為梯度組成薄膜的情況中,在保護層13用之固溶體中,B與Zr之總含量係沿著保護層13的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層12側為高的,而B與Zr之總含量在吸收層14側(即在保護層13的表面側)為低的。保護層13用之固溶體可為上述的固溶體(A)至(C)中任一者。
下列的作用係在保護層13為梯度組成薄膜時達成。
因為保護薄膜13在反射層12側具有非晶形結構或微晶體結構,所以將達成制止擴散層形成的作用。進一步地,可藉由在保護層13表面側的低含量之B與Zr而制止在保護層13表面上的氧化作用。如果在保護層13表面側的B與Zr之含量為高的,則保護層13表面可輕易地被氧化。
為了達成上述作用,保護薄膜13用之梯度組成薄膜具有下列組成。
(1)在反射層12側,在保護層13中,即在固溶體中,B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%。
(2)在保護層13的表面側(在圖1中的吸收層14側),在保護層13中,即在固溶體中,B與Zr之總含量係從0原子%至20原子%。
因此,保護層13的表面側可以不包括B或Zr。
在保護層13用之梯度組成薄膜中,具有組成(1)的部位從反射層12側的表面起較佳地具有1至1.5奈米的厚度,更佳地係從1至2奈米。進一步,較佳的是Ru含量係從80原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至20原子%,更佳的是Ru含量係從85原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至15原子%。另一方面,具有組成(2)的部位從吸收層14側的表面起較佳地具有1至1.5奈米的厚度,更佳地係從1至2奈米。進一步地,較佳的是Ru含量係從85原子%至100原子%,而B與Zr之總含量係從0原子%至15原子%,更佳地,Ru含量係從90原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至10原子%。
梯度組成薄膜可為一種其中在保護層13中,即在固溶體中,B與Zr之總含量係沿著保護層13的厚度方向連續改變的薄膜,或可為許多在固溶體中的B與Zr之總含量不同的層之壓疊物。
如上所述,可在製備遮光罩時的加熱步驟(例如,光阻劑烘烤步驟)中或在EUV曝光期間形成擴散層。因此,保護層13必須在該條件下維持具有非晶形結構或微晶體結構。因為在EUV曝光期間形成擴散層使其有必須改變在曝光期間的曝光條件,所以特別重要的是使保護層13在EUV曝光期間維持具有非晶形結構或微晶體結構。
當保護層13包括Ru及B時,即在固溶體(A)的情況中,使保護層13可在至高200℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。
在該情況中,曝光條件係設定成使得在EUV曝光期間加熱保護層13的溫度為至多200℃。另一方面,在保護層13包括Ru及Zr的情況中,即在固溶體(B)的情況中,使保護層13可在至高400℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。在該情況中,曝光條件係設定成使得在EUV曝光期間加熱保護層13的溫度為至多400℃。
在保護層13為梯度組成薄膜的情況中,以上所述適用於在原先形成之保護層13上具有非晶形結構或微晶體結構之部位,即保護層13的反射層側。
在本發明的EUV空白遮光罩1的情況中,在以EUV照射時制止在保護層13與反射層12用之反射性多層薄膜的最外層之間形成的擴散層,並因此在以EUV照射時制止反射率的下降。尤其在以θ(6°)入射角的EUV光照射8小時之後,反射率下降較佳為至多1%,更佳為至多0.8%,還更佳為至多0.5%。
因為保護層13具有非晶形結構或微晶體結構,所以在保護層13表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms。如果在保護層13表面上的表面粗糙度為大的,則形成於保護層13上的吸收層14之表面粗糙度傾向於顯著,以及形成於吸收層14上的圖案之邊緣粗糙度傾向於顯著,於是降低圖案的尺寸精確度。因為當圖案變細微時,邊緣粗糙度的影響具有增加的傾向,所以吸收層14表面必需具有平滑性。
當保護層13表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms時,則形成於保護層13上的吸收層14表面足夠平滑,因此,圖案的尺寸精確度不受邊緣粗糙度的影響而降低。在保護層13表面上的表面粗糙度更佳為至多0.4奈米rms,更佳為至多0.3奈米rms。
為了增加EUV光反射率及獲得抗蝕刻性,保護層13的厚度較佳地係從1至10奈米。保護層13的厚度更佳地係從1至5奈米,還更佳地係從2至4奈米。
在專利文件2中揭示擴散層的形成可藉由將Mo或類似物加入Ru層中而避免,因為Ru薄膜有可能與Si薄膜形成擴散層。
然而,根據本發明者的研究,發現不可能只藉由將特定金屬加至Ru薄膜中而避免與Si薄膜形成擴散層。詳細的說明如下。
除了Mo之外,專利文件2尤其舉例Zr及B作為加入Ru層中的金屬,並揭示在實施例5(RuZr)及實施例10至13(RuB)中的特殊實例。然而,在實施例5中,Zr含量為50原子%,及在實施例10至13中,B含量高至30原子%(實施例10)、50原子%(實施例11)、60原子%(實施例12)及66原子%(實施例13)。即在實施例5及10至13中,Ru含量非常低,不可能在如此低含量的情況下獲得到Ru層原有的特性。
進一步地,在實施例5及10至13中,保護層的材料由其組成可知是一種介金屬化合物,因此,根據本發明者的研究發現:具有特定晶體結構的介金屬化合物具有不足以避免Si擴散的性質,且因而難以制止反射率的下降。
反之,在本發明中,可藉由含有在指定範圍內的含量之Ru及至少一種選自B及Zr之元素的保護層,使保護層中所包括的Ru量被固定於特定程度或更多,此外,可藉由使保護層具有非晶形結構而避免Si的擴散,如此可制止反射率的下降。
即,本發明係的特徵在於保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;在保護層中,Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,以及保護層具有非晶形結構。
進一步地,本發明的特徵在於保護層包括Ru及至少一種選自B及Zr之元素;保護層為一梯度組成薄膜,其中在保護層中,B與Zr之總含量係沿著保護層的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層側為高的,而B與Zr之總含量在表面側為低的;在反射層側的B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,而在表面側的B與Zr之總含量係從0原子%至20原子%,以及保護層具有非晶形結構。
保護層13可藉由已知的薄膜沉積法(如磁控濺射或離子束濺射)而形成。
在含有上述固溶體(A)之保護層13係藉由使用Ru靶及B靶作為靶的磁控濺射而形成的情況中,這些靶同時在氬氣(Ar)中放電。詳言之,磁控濺射係在下列條件下進行。
濺射氣體:Ar(氣體壓力:1.0×10-1
至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
至5.0×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-1
至3.0×10-1
巴斯卡)所施予的電力(每一靶):30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:1.0至60奈米/秒,較佳為1.0至45奈米/秒,更佳為1.0至30奈米/秒。
在含有上述固溶體(B)之保護層13係藉由使用Ru靶及Zr靶作為靶的磁控濺射而形成的情況中,這些靶同時在氬氣(Ar)中放電。詳言之,磁控濺射係在下列條件下進行。
濺射氣體:Ar(氣體壓力:1.0×10-1
至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
至5.0×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-1
至3.0×10-1
巴斯卡)所施予的電力(每一靶):30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:1.0至60奈米/秒,較佳為1.0至45奈米/秒,更佳為1.0至30奈米/秒。
吸收層14特別必需的特性為非常低的EUV光反射率。尤其當吸收層14以具有EUV光波長範圍的射線照射時,則對具有波長在13.5奈米附近的光線的最大反射率較佳為至多0.5%,更佳為至多0.1%。
為了達成上述特性,吸收層14較佳地係由對EUV光具有高吸收係數的材料所製成,更佳地係由含有鉭(Ta)作為主要組份的材料所製成。
該等吸收層14可為一種含有下列含量之Ta、B、Si及氮(N)的層(TaBSiN薄膜)。
B含量:至少1原子%及低於5原子%,較佳為1至4.5原子%,更佳為1.5至4原子%。
Si含量:1至25原子%,較佳為1至20原子%,更佳為2至12原子%。
Ta對N之組成比(Ta:N)為8:1至1:1。
Ta含量:較佳為50至90原子%,更佳為60至80原子%。
N含量:較佳為5至30原子%,更佳為10至25原子%。
具有上述組成的吸收層14具有非晶形態且具有極佳的表面平滑性。
在具有上述組成的吸收層14之中,表面粗糙度為至多0.5奈米rms。如果在吸收層14表面上的表面粗糙度為大的,則形成於吸收層上的圖案的邊緣粗糙度傾向於顯著,於是降低圖案的尺寸精確度。因為當圖案變細時,邊緣粗糙度的影響具有增加的傾向,所以吸收層14表面必需具有平滑性。
當吸收層14表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms時,則吸收層14表面足夠平滑,因此,圖案的尺寸精確度不受邊緣粗糙度的影響而降低。在吸收層14表面上的表面粗糙度更佳為至多0.4奈米rms,還更佳為至多0.3奈米rms。
吸收層14的厚度較佳地係從50至100奈米。具有上述結構的吸收層14可藉由已知的薄膜沉積法形成,例如濺射,例如磁控濺射或離子束濺射。在磁控濺射的情況中,吸收層14可以下列方法(1)至(3)中任一者形成。
(1)使用Ta靶、B靶及Si靶,各個靶同時在以Ar稀釋之氮(N2
)氣中放電,形成吸收層14。
(2)使用TaB化合物靶及Si靶,這些靶同時在以Ar稀釋之N2
氣中放電,形成吸收層14。
(3)使用TaBSi化合物靶,含有這三種元素組合的靶在以Ar稀釋之N2
氣中放電,形成吸收層14。
在上述方法之中,在二或多個靶同時放電的方法((1)及(2))中,所形成的吸收層14的組成可藉由調整施予各個靶的電力予以控制。
在上述方法之中,為了避免不穩定的放電或組成物分散及薄膜厚度,以方法(2)及(3)較佳,而以方法(3)特佳。為了避免不穩定的放電或組成物分散及薄膜厚度,TaBSi化合物靶特別佳地具有Ta=50至94原子%,Si=5至30原子%及B=1至20原子%之組成。
為了以上述舉例的方法形成吸收層14,特別在下列的薄膜沉積條件下進行薄膜沉積。
使用TaB化合物靶及Si靶的方法(2)濺射氣體:Ar與N2
之氣體混合物(N2
氣體濃度:3至80體積%,較佳為5至30體積%,更佳為8至15體積%;氣體壓力:1.0×10-1
巴斯卡至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
巴斯卡至5×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-
巴斯卡至3×10-1
巴斯卡)所施予的電力(每一靶):30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至60奈米/秒,較佳為3.5至45奈米/秒,更佳為5至30奈米/秒。
使用TaBSi化合物靶的方法(3)濺射氣體:Ar與N2
之氣體混合物(N2
氣體濃度:3至80體積%,較佳為5至30體積%,更佳為8至15體積%;氣體壓力:1.0×10-1
巴斯卡至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
巴斯卡至5×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-1
巴斯卡至3×10-1
巴)所施予的電力:30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至60奈米/秒,較佳為3.5至45奈米/秒,更佳為5至30奈米/秒。
本發明的EUV空白遮光罩較佳地包含形成於吸收層14上相對於用於檢測遮光罩圖案之檢測光的低反射層15,如圖2所示。
在製備EUV遮光罩時,在圖案形成於吸收層上之後,檢測EUV遮光罩的圖案是否如所設計般形成。使用檢測器檢測遮光罩圖案,該檢測器經常使用約257奈米波長的光線作為檢測光。即EUV遮光罩係藉由相對於約257奈米波長的光線之反射率的差異予以檢測,尤其藉由在以圖案形成而移除吸收層14的曝光面上與以圖案形成而未移除剩餘的吸收層14表面上之間的反射率差異予以檢測。前者的曝光面相當於保護層13表面。於是,如果在保護層13表面上與在吸收層14表面上對檢測光波長的光線之反射率差異為小的,則在檢測時,對比度具有差的傾向,且不進行精確的檢測。
具有上述結構的吸收層14具有非常低的EUV光反射率及具有作為EUV空白遮光罩1用之吸收層的極佳特性,但是關於檢測光波長,該吸收層的光反射率未必夠低。於是在檢測光波長下,在吸收層14表面上的反射率與在保護層13表面上的反射率之間的差異為小的,並在檢測時,無法獲得足夠的對比度。如果在檢測時無法獲得足夠的對比度時,則在遮光罩檢測時,不能充分地判斷圖案的缺陷,並且不可能精確地進行缺陷試驗。
藉由低反射層15形成於吸收層14上,在檢測時獲得有利的對比度,即在檢測光波長下的光反射率非常低。當以檢測光之波長範圍的射線照射時,為此目的所形成的低反射層15在檢測光波長下具有較佳為至多15%之最大光反射率,更佳為至多10%,還更佳為至多5%。
當低反射層15在檢測光波長下具有至多15%之光反射率時,則在檢測時獲得有利的對比度。尤其在保護層13表面上的檢測光波長下的反射光與在低反射層15表面上的檢測光波長下反射光之間的對比度為至少40%。
在本說明書中,對比度可藉由下列公式測定。
對比度(%)=((R2
-R1
)/(R2
+R1
))×100
在檢測光波長下的R2
為在保護層13表面上的反射率,而R1
為在低反射層15表面上的反射率。上述R1
及R2
係在圖案形成於圖2所示之EUV空白遮光罩1的吸收層14及低反射層15上的狀態(即圖3所示之狀態)下所測量。上述R2
為在圖3中藉由圖案形成而移除吸收層14及低反射層15而曝光於外的保護層13表面上所測量的值,而R1
為在未因圖案形成而移除之剩餘的低反射層15表面上所測量的值。
在本發明中,以上述公式表示的對比度更佳為至少45%,還更佳為至少60%,特佳為至少80%。
為了得到上述的性質,低反射層15較佳地係由在檢測光波長下出現比吸收層14更低的折射率之材料所製成,而較佳地係具有非晶形態。
可以一種含有下列含量之Ta、B、Si及氧(O)的層(低反射層(TaBSiO))說明為該等低反射層15的特殊實例。
B含量:至少1原子%及低於5原子%,較佳為1至4.5原子%,更佳為1.5至4原子%。
Si含量:1至25原子%,較佳為1至20原子%,更佳為2至10原子%。
Ta對O之組成比(Ta:O)為7:2至1:2,較佳為7:2至1:1,更佳為2:1至1:1。
進一步地,可以一種含有下列比例之Ta、B、Si、O及N的層(低反射層(TaBSiON))說明為該低反射層15的特殊實例。
B含量:至少1原子%及低於5原子%,較佳為1至4.5原子%,更佳為2至4.0原子%。
Si含量:1至25原子%,較佳為1至20原子%,更佳為2至10原子%。
Ta對O與N之組成比(Ta:(O+N))為7:2至1:2,較佳為7:2至1:1,更佳為2:1至1:1。
具有上述結構之低反射層(TaBSiO)或(TaBSiON)具有非晶形態且具有極佳的表面平滑性。尤其在低反射層(TaBSiO)或(TaBSiON)表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms。
如上所述,吸收層表面必需具有平滑性,以避免圖案的尺寸精確度受到邊緣粗糙度的影響而降低。因為低反射層15係形成於吸收層14上,所以就相同的理由,其表面必需具有平滑性。
當低反射層15表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms時,則圖案的尺寸精確度不受到邊緣粗糙度的影響而降低,因為低反射層15表面足夠平滑。低反射層15表面上的表面粗糙度更佳為至多0.4奈米rms,還更佳為至多0.3奈米rms。
在低反射層15形成於吸收層14上的情況中,吸收層14與低反射層15的總厚度較佳地係從55至130奈米。進一步地,低反射層15較佳地比吸收層14更薄,因為如果低反射層15比吸收層14更厚時,則吸收層14的EUV光吸收特性可能下降。因此,低反射層15的厚度較佳地係從5至30奈米,更佳地係從10至20奈米。
低反射層(TaBSiO)或(TaBSiON)可藉由已知的薄膜沉積法形成,例如濺射,例如磁控濺射或離子束濺射。在磁控濺射的情況中,低反射層(TaBSiO)可以下列方法(1)至(3)中任一者形成。
(1)使用Ta靶、B靶及Si靶,各個靶同時在以氬氣(Ar)稀釋之氧(O2
)氣中放電,形成低反射層(TaBSiO)。
(2)使用TaB化合物靶及Si靶,這些靶同時在以氬氣稀釋之氧氣中放電,形成低反射層(TaBSiO)。
(3)使用TaBSi化合物靶,含有這三種元素組合的靶在氬氣稀釋之氧氣中放電,形成低反射層(TaBSiO)。
在上述方法之中,在二或多個靶同時放電的方法((1)及(2))中,所形成的低反射層(TaBSiO)組成可藉由調整施予各個靶的電力予以控制。
在上述方法之中,為了避免不穩定的放電或組成物分散及薄膜厚度,以方法(2)及(3)較佳,而以方法(3)特佳。為了避免不穩定的放電或組成物分散及薄膜厚度,TaBSi化合物靶特別佳地具有Ta=50至94原子%,Si=5至30原子%及B=1至20原子%之組成物。
在形成低反射層(TaBSiON)的情況中,在以氬氣稀釋之氧/氮氣體混合物代替以氬氣稀釋的氧氣之氣氛下進行與上述相同的步驟。
為了以上述方法形成低反射層(TaBSiO),特別在下列的沉積條件下進行薄膜沉積。
使用TaB化合物靶及Si靶的方法(2)濺射氣體:Ar與O2
之氣體混合物(O2
氣體濃度:3至80體積%,較佳為5至30體積%,更佳為8至15體積%;氣體壓力:1.0×10-1
巴斯卡至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
巴斯卡至5×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-1
巴斯卡至3×10-1
巴斯卡)所施予的電力(每一靶):30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至60奈米/秒,較佳為3.5至45奈米/秒,更佳為5至30奈米/秒。
使用TaBSi化合物靶的方法(3)濺射氣體:Ar與O2
之氣體混合物(O2
氣體濃度:3至80體積%,較佳為5至30體積%,更佳為8至15體積%;氣體壓力:1.0×10-1
巴斯卡至10×10-1
巴斯卡,較佳為1.0×10-1
巴斯卡至5×10-1
巴斯卡,更佳為1.0×10-1
巴斯卡至3×10-1
巴斯卡)所施予的電力:30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至50奈米/秒,較佳為2.5至35奈米/秒,更佳為5至25奈米/秒。
為了以上述方法形成低反射層(TaBSiON),特別在下列的薄膜沉積條件下進行薄膜沉積。
使用TaB化合物靶及Si靶的方法(2)濺射氣體:Ar、O2
與N2
之氣體混合物(O2
氣體濃度:5至30體積%,N2
氣體濃度:5至30體積%,較佳為O2
氣體濃度:6至25體積%,N2
氣體濃度:6至25體積%,更佳為O2
氣體濃度:10至20體積%,N2
氣體濃度:15至25體積%;氣體壓力:1.0×10-2
巴斯卡至10×10-2
巴斯卡,較佳為1.0×10-2
巴斯卡至5×10-2
巴斯卡,更佳為1.0×10-2
巴斯卡至3×10-2
巴斯卡)所施予的電力(每一靶):30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至50奈米/秒,較佳為2.5至35奈米/秒,更佳為5至25奈米/秒。
使用TaBSi化合物的方法(3)濺射氣體:Ar、O2
與N2
之氣體混合物(O2
氣體濃度:5至30體積%,N2
氣體濃度:5至30體積%,較佳為O2
氣體濃度:6至25體積%,N2
氣體濃度:6至25體積%,更佳為O2
氣體濃度:10至20體積%,N2
氣體濃度:15至25體積%;氣體壓力:1.0×10-2
巴斯卡至10×10-2
巴斯卡,較佳為1.0×10-2
巴斯卡至5×10-2
巴斯卡,更佳為1.0×10-2
巴斯卡至3×10-2
巴斯卡)所施予的電力:30至1,000瓦,較佳為50至750瓦,更佳為80至500瓦沉積速度:2.0至50奈米/秒,較佳為2.5至35奈米/秒,更佳為5至25奈米/秒。
較佳的是在圖2中所示之EUV空白遮光罩1中的吸收層14上形成低反射層15,因為圖案檢測光波長與EUV光波長不同。於是,在使用EUV光(在13.5奈米附近)作為圖案檢測光的情況中,咸認為沒有必要在吸收層14上形成低反射層15。檢測光波長具有隨著圖案尺寸縮減而向短波長側移動的傾向,並認為未來將向193奈米或進一步地向13.5奈米移動。咸認為當檢測光波長為13.5奈米時,則不必在吸收層14上形成低反射層15。
除了反射層12、保護層13及吸收層14之外,本發明的EUV空白遮光罩1可具有在EUV空白遮光罩領域中已知的功能性薄膜。該等功能性薄膜的特殊實例包括塗覆於基板背面上的高介電塗層,以加速基板的靜電吸附,如JP-A-2003-501823所揭示。基板背面表示與在圖1的基板11中用於形成反射層12的面相對立的面。選擇以上述為目的塗覆於基板背面上的構成材料的導電性及高介電塗層的厚度,使得薄片電阻至多為100Ω/□。可廣泛地選擇在已知文獻中所揭示的材料作為高介電塗層的構成材料。例如,可塗覆如在JP-A-2003-501823中所揭示的高介電塗層,尤其為含有矽、TiN、鉬、鉻或TaSi之塗層。高介電塗層的厚度可為例如從10至1,000奈米。
高介電塗層可藉由已知的薄膜沉積法形成,例如濺射(如磁控濺射或離子束濺射)、CVD法、真空沉積法或電解電鍍法。
除了上述的EUV空白遮光板之外,本發明進一步地提供用於生產EUV空白遮光板之具有反射薄膜的基板及藉由圖案形成於EUV空白遮光板上所製備的EUV空白遮光板。具有反射薄膜的基板為處於形成吸收層之前的狀態
下的上述EUV空白遮光罩,即一種在圖1所示之不含吸收層14的基板。
現在參考實施例以更詳細說明本發明。然而,應瞭解不以任何方式限制本發明於該等特殊的實施例。
在此實施例中,製備圖2中所示之EUV空白遮光罩1。
使用SiO2-TiO2玻璃基板(6平方英寸(152.4毫米)之外部尺寸及6.3毫米厚度)作為薄膜沉積用之基板11。此玻璃基板具有0.2×10-7/℃之熱膨脹係數、67GPa之楊氏(Young’s)模量、0.17之蒲松氏(Poisson’s)比及3.07×107平方公尺/秒2之比剛性。將玻璃基板拋光,以便具有至多0.15奈米rms之平滑表面及至多100奈米之平坦性。
具有100Ω/□之薄片電阻的高介電塗層(未展示)係藉由磁控濺射沉積具有100奈米厚度的Cr薄膜而塗覆在基板11背面上。
將基板11(6平方英寸(152.4毫米)之外部尺寸及63毫米厚度)使用所形成的Cr薄膜固定於具有平盤形狀的慣用之靜電吸盤,並重複40次包含以離子束濺射交替沉積Si薄膜與Mo薄膜於基板11表面上的循環,形成總薄膜厚度為272奈米((4.5奈米+2.3奈米)×40)的Si/Mo反射性多層薄膜(反射層12)。為了避免Mo氧化,最外層為Si薄膜。
Si薄膜及Mo薄膜之沉積條件如下。
(Si薄膜之沉積條件)靶:Si靶(摻雜硼)濺射氣體:Ar氣(氣體壓力0.02巴斯卡)電壓:700伏特沉積速度:0.077奈米/秒薄膜厚度:4.5奈米
(Mo薄膜之沉積條件)靶:Mo靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力0.02巴斯卡)電壓:700伏特沉積速度:0.064奈米/秒薄膜厚度:2.3奈米
接著,含有固溶體(A)之保護層13係藉由磁控濺射而形成於反射層12上。
保護層13之沉積條件如下。
靶:Ru靶,B靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:30瓦(Ru靶),RF 250瓦(B靶)沉積速度:4.8奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
對以上述步驟所獲得的保護層13進行下列評估。
(1)薄膜組成保護層13的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。保護層13的組成比(原子%)為Ru:B=87.5:12.5。
(2)晶體結構保護層13的晶體結構係藉由X-射線繞射儀(由Rigaku Corporation所製造)所確認。使用在上述沉積條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有固溶體(A)的薄膜來確認晶體結構。保護層13的晶體結構被確認為非晶形結構或微晶體結構,因為在所獲得的繞射峰中未觀察到任何銳峰。進一步地,加熱試驗係在真空(至多1巴斯卡)下進行,結果非晶形結構或微晶體結構維持至高達200℃。
(3)表面粗糙度保護層13的表面粗糙度係根據JIS-B0601(1994)使用原子力顯微鏡(由Seiko Instrument Inc.所製造,型號SPI3800)所確認。保護層13的表面粗糙度為0.15奈米rms。
(4)抗EUV性保護層13以θ(6°)入射角的EUV光照射(同步輻射)8小時。在以EUV光照射之後,EUV反射率下降至多0.5%。
接著,成為吸收層14的TaBSiN層係藉由磁控濺射而形成於保護層13上。
TaBSiN層之沉積條件如下。
(TaBSiN層之沉積條件)靶:TaBSi化合物靶(組成比:Ta 80原子%,B 10原子%,Si 10原子%)濺射氣體:Ar與N2
之氣體混合物(Ar:86體積%,N2
:14體積%,氣體壓力0.3巴斯卡)施予之電力:150瓦沉積速度:7.4奈米/秒薄膜厚度:60奈米
對以上述步驟所獲得的吸收層14(TaBSiN層)進行下列評估。
(1)薄膜組成物吸收層14(TaBSiN層)的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。吸收層14的組成比(原子%)為Ta:B:Si:N=70:3:10:17。
(2)晶體結構吸收層14(TaBSiN層)的晶體結構係藉由X-射線繞射儀(由Rigaku Corporation所製造)所確認。吸收層14的晶體結構被確認為非晶形結構或微晶體結構,因為在所獲得的繞射峰中未觀察到任何銳峰。
(3)表面粗糙度吸收層14(TaBSiN層)的表面粗糙度係根據JIS-B0601(1994)使用原子力顯微鏡(由Seiko Instrument Inc.所製造,型號SPI3800)所確認。吸收層14的表面粗糙度為0.15奈米rms。
最終,於吸收層14上形成TaBSiON層以作為低反射層15,獲得EUV空白遮光罩,其包含基板11及在該基板上依序形成之反射層12、保護層13、吸收層14與低反射層15。
TaBSiON層之沉積條件如下。
(TaBSiON層之沉積條件)靶:TaBSi化合物靶(組成比:Ta 80原子%,B 10原子%,Si 10原子%)濺射氣體:Ar、N2
與O2
之氣體混合物(Ar:60體積%,N2
:20體積%,O2
:20體積%,氣體壓力0.3巴斯卡)施予之電力:150瓦沉積速度:11奈米/秒薄膜厚度:10奈米
以上述步驟所獲得的低反射層15之組成比係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量,而結果是Ta:B:Si:N:O=40:3:10:10:37。
反射特性(對比度評估)在形成保護層13之後,圖案檢測光(波長257奈米)在保護層13表面上的反射率係以分光光度計測量。進一步地,在形成低反射層15(TaBSiON層)之後,測量圖案檢測光在低反射層15表面上的反射率。結果是在保護層13表面上的反射率為60.0%及在低反射層15表面上的反射率為6.9%。對比度係從上述結果及從上述公式所測定,而結果是其為79.4%。
蝕刻特性蝕刻特性係在以下列方法代替評估由上述步驟所製備的EUV空白遮光罩的方法而評估。
將具有含有固溶體(A)之薄膜沉積於其上的Si晶片(1)(10毫米×30毫米)及具有TaBSiON薄膜沉積於其上的Si晶片(2)(10毫米×30毫米)作為樣品放置在RF電漿蝕刻設備之樣品載體(4英吋石英基板)上。在此狀態下,電漿蝕刻(RF電漿蝕刻)係在下列條件下,在放置於樣品載體上之Si晶片上的含有固溶體(A)之薄膜及TaBSiON薄膜上進行。
偏壓RF:50瓦蝕刻時間:120秒啟動壓力:3巴斯卡蝕刻壓力:1巴斯卡蝕刻氣體:Cl2
/Ar氣體流速(Cl2
/Ar):20/80 sccm在電極基板之間的距離:55毫米
含有固溶體(A)之薄膜及TaBSiN薄膜係以與上述相同的方式藉由磁控濺射而沉積。得到含有固溶體(A)之薄膜及TaBSiN薄膜的蝕刻速度,由下列公式得到蝕刻選擇性。
蝕刻選擇性=(TaBSiN薄膜的蝕刻速度)/(含有固溶體(A)之薄膜的蝕刻速度)
在電漿蝕刻的情況中,吸收層14對保護層13的蝕刻選擇性較佳為至少10。TaBSiN薄膜對含有固溶體(A)之薄膜的蝕刻選擇性為15,故具有足夠的蝕刻選擇性。
在實施例2中,進行與實施例1相同的操作,除了形成含有固溶體(B)之保護層13之外。含有固溶體(B)之保護層13係在下列的條件下藉由磁控濺射而沉積。
(保護層13之沉積條件)靶:Ru靶,Zr靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:150瓦(Ru靶),100瓦(Zr靶)沉積速度:18.2奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
對由上述步驟所獲得的保護層13進行下列評估。
(1)薄膜組成物保護層13的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。保護層13的組成比(原子%)為Ru:Zr=80.4:19.6。
(2)晶體結構保護層13的晶體結構係藉由X-射線繞射儀(由Rigaku Corporation所製造)所確認。使用在上述沉積條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有固溶體(B)的薄膜來確認晶體結構。保護層13的晶體結構被確認為非晶形結構或微晶體結構,因為在所獲得的繞射峰中未觀察到任何銳峰。進一步地,加熱試驗係在至多1巴斯卡之壓力下進行,而結果是非晶形結構或微晶體結構維持至高達400℃。
(3)表面粗糙度保護層13的表面粗糙度係根據JIS-B0601(1994)使用原子力顯微鏡(由Seiko Instrument Inc.所製造,型號SPI3800)所確認。保護層13的表面粗糙度為0.15奈米rms。
(4)抗EUV性保護層13以θ(6°)入射角的EUV光照射(同步輻射)一段與實施例1相同的時間。在以EUV光照射之後,EUV反射率下降至多0.5%。
(5)反射特性圖案檢測光(波長257奈米)在保護層13及低反射層15(TaBSiON層)表面上的反射率係以與實施例1相同的方式測量。結果是在保護層13表面上的反射率為60.0%及在低反射層15表面上的反射率為6.9%。從上述結果及從上述公式測定對比度,結果是79.4%。
(6)蝕刻特性含有固溶體(B)之薄膜的蝕刻特性係以與上述相同的方式評估。結果是TaBSiN薄膜對含有固溶體(B)之薄膜的蝕刻選擇性為11.5,具有足夠的蝕刻選擇性。
在比較性實施例1中,進行與實施例1相同的操作,惟使用具有B含量低於5原子%的含有固溶體(A)之薄膜作為保護層13。保護層13係在下列條件下形成。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,B靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:30瓦(Ru靶),RF 150瓦(B靶)沉積速度:4.8奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。保護層13的組成比(原子%)為Ru:B=95.2:4.8。
所獲得的保護層13的晶體結構係藉由X-射線繞射儀所確認,而結果是保護層13被確認為結晶體,因為在所獲得的繞射峰中觀察到銳峰。使用在上述條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有固溶體(A)的薄膜來確認晶體結構。
所獲得的保護層13的抗EUV性係以與實施例1相同的方式檢查,而結果是在與實施例2相同的時間照射之後,反射率下降2%,由此確認保護層13具有差的抗EUV性。
在比較性實施例2中,進行與實施例1相同的操作,惟使用具有B含量超過30原子%的含有固溶體(A)之薄膜作為保護層13,但是無法形成任何保護層13。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,B靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:30瓦(Ru靶),RF 400瓦(B靶)沉積速度:5.0奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
在比較性實施例3中,進行與實施例2相同的操作,惟使用具有Zr含量低於5原子%的含有固溶體(B)之薄膜作為保護層13。保護層13係在下列條件下形成。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,Zr靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:150瓦(Ru靶),50瓦(Zr靶)沉積速度:15.8奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。保護層13的組成比(原子%)為Ru:Zr=96:4。
所獲得的保護層13的晶體結構係藉由X-射線繞射儀所確認,而結果是保護層13被確認為結晶體,因為在所獲得的繞射峰中觀察到銳峰。使用在上述條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有固溶體(B)的薄膜(具有Zr含量低於5原子%)來確認晶體結構。
所獲得的保護層13的抗EUV性係以與實施例2相同的方式檢查,而結果是在與實施例1相同的時間照射之後,反射率下降2%,由此確認保護層13具有差的抗EUV性。
在比較性實施例4中,進行與實施例2相同的操作,惟使用具有Zr含量超過30原子%的含有固溶體(B)之薄膜作為保護層13。保護層13係在下列條件下形成。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,Zr靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出:24瓦(Ru靶),150瓦(Zr靶)沉積速度:10.9奈米/秒薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的組成係使用X-射線光電光譜儀(由PERKIN ELEMER-PHI所製造,型號5,500)所測量。保護層13的組成比(原子%)為Ru:Zr=58:42。
具有Zr含量超過30原子%的含有固溶體(B)之薄膜的蝕刻特性係以與上述相同的方式評估。結果是TaBSiN薄膜對含有固溶體(B)之薄膜的蝕刻選擇性為5.6,其具有不夠的蝕刻選擇性。
在比較性實施例5中,進行與實施例2相同的操作,惟使用含有Ru及Ti之薄膜作為保護層13。濺射係在下列三種靶輸出條件下進行,以便調整在保護層13中的Ti含量。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,Ti靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出條件(1):150瓦(Ru靶),50瓦(Ti靶)輸出條件(2):150瓦(Ru靶),100瓦(Ti靶)輸出條件(3):50瓦(Ru靶),150瓦(Ti靶)薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的晶體結構係藉由X-射線繞射儀所確認,而結果是保護層13被確認為結晶體,因為在所獲得的繞射峰中觀察到銳峰。使用在上述條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有Ru及Ti的薄膜來確認晶體結構。
在比較性實施例6中,進行與實施例2相同的操作,惟使用含有Ru及Mo之薄膜作為保護層13。濺射係在下列三種靶輸出條件下進行,以便調整在保護層13中的Mo含量。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,Mo靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出條件(1):150瓦(Ru靶),50瓦(Mo靶)輸出條件(2):150瓦(Ru靶),100瓦(Mo靶)輸出條件(3):150瓦(Ru靶),150瓦(Mo靶)薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的晶體結構係由X-射線繞射儀所確認,結果是保護層13被確認為結晶體,因為在所獲得的繞射峰中觀察到銳峰。使用在上述條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有Ru及Mo的薄膜來確認晶體結構。
在比較性實施例7中,進行與實施例2相同的操作,惟使用含有Ru及Nb之薄膜作為保護層13。濺射係在下列三種靶輸出條件下進行,以便調整在保護層13中的Nb含量。
(保護層13之形成條件)靶:Ru靶,Nb靶濺射氣體:Ar氣(氣體壓力:2毫托(2.6×10-1
巴斯卡))輸出條件(1):150瓦(Ru靶),30瓦(Nb靶)輸出條件(2):150瓦(Ru靶),50瓦(Nb靶)輸出條件(3):150瓦(Ru靶),100瓦(Nb靶)薄膜厚度:2.5奈米
所獲得的保護層13的晶體結構係由X-射線繞射儀所確認,結果是保護層13被確認為結晶體,因為在所獲得的繞射峰中觀察到銳峰。使用在上述條件下沉積在矽基板上之具有100奈米厚度之含有Ru及Nb的薄膜來確認晶體結構。
將2006年6月8日提出申請的日本專利申請案第2006-159414號的整個揭示內容,包括專利說明書、申請專利範圍、圖形及總結完整地併入本文以供參考。
1...EUV空白遮光罩
11...基板
12...反射層(反射性多層薄膜)
13...保護層
14...吸收層
15...低反射層
圖1為以橫截面圖式說明本發明之EUV空白遮光罩的具體實施例。
圖2為以橫截面圖式說明本發明之EUV空白遮光罩的具體實施例,其具有形成於吸收層上的低反射層。
圖3說明於圖2所示之EUV空白遮光罩1的吸收層14(及低反射層15)上所形成的圖案之狀態。
1...EUV空白遮光罩
11...基板
12...反射層(反射性多層薄膜)
13...保護層
14...吸收層
15...低反射層
Claims (17)
- 一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;以及在保護層中,Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%。
- 一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;保護層為一梯度組成薄膜,其中在保護層中,B與Zr之總含量係沿著保護層的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層側為高的,而B與Zr之總含量在表面側為低的;在反射層側的B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,而在表面側的B與Zr之總含量係從0原子%至20原子%。
- 根據申請專利範圍第1或2項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中保護層包含下列固溶體中任一者:Ru與B之固溶體,Ru與Zr之固溶體,及Ru、B與Zr之固溶體。
- 根據申請專利範圍第1或2項之用於EUV微影術之 具有反射層的基板,其中保護層為非晶形態。
- 一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;在保護層中,Ru含量係從70原子%至95原子%,而B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%;以及保護層具有非晶形結構。
- 一種用於EUV微影術之具有反射層的基板,其包含基板及在該基板上依序形成之用於反射EUV光之反射層與用於保護該反射層之保護層,其中保護層包括釕(Ru)及至少一種選自硼(B)及鋯(Zr)之元素;保護層為一梯度組成薄膜,其中在保護層中,B與Zr之總含量係沿著保護層的厚度方向而改變,使得B與Zr之總含量在反射層側為高的,而B與Zr之總含量在表面側為低的;在反射層側的B與Zr之總含量係從5原子%至30原子%,而在表面側的B與Zr之總含量係從0原子%至20原子%;以及保護層具有非晶形結構。
- 根據申請專利範圍第5或6項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中保護層包含下列固溶體中任一者:Ru與B之固溶體,Ru與Zr之固溶體,及Ru、B與Zr之固溶體。
- 根據申請專利範圍第3項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中保護層包括Ru及B,以及保護層在至高200℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。
- 根據申請專利範圍第3項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中保護層包括Ru及Zr,以及保護層在至高400℃之真空(至多1巴斯卡)下維持非晶形態。
- 根據申請專利範圍第1、2、5和6項中任一項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中在保護層表面上的表面粗糙度為至多0.5奈米rms。
- 根據申請專利範圍第1、2、5和6項中任一項之用於EUV微影術之具有反射層的基板,其中保護層具有從1至10奈米之厚度。
- 一種EUV微影術用之反射性空白遮光罩,其包含如申請專利範圍第1至11項中任一項所定義之用於EUV微影術之具有反射層的基板及在基板的保護層上所形成的吸收層。
- 根據申請專利範圍第12項之EUV微影術用之反射性空白遮光罩,其中吸收層係由含有鉭(Ta)作為主要組份的材料所製成。
- 根據申請專利範圍第12或13項之EUV微影術用之反射性空白遮光罩,其中吸收層對保護層之蝕刻選擇性在電漿蝕刻的情況為至少10。
- 根據申請專利範圍第12或13項之EUV微影術用之反射性空白遮光罩,其中相對於用於檢測遮光罩圖案之 檢測光的低反射層係由含有鉭(Ta)作為主要組份的材料形成於吸收層上。
- 根據申請專利範圍第15項之EUV微影術用之反射性空白遮光罩,其中在用於檢測在吸收層上所形成的圖案之光波長下,在保護層表面上的反射光與在低反射層表面上的反射光之間的對比度為至少30%。
- 一種EUV微影術用之反射性遮光罩,其係藉由在如申請專利範圍第12至16項中任一項所定義之EUV微影術用之反射性空白遮光罩上形成圖案所製備。
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