TWI441238B - 反射型光罩基板及其製造方法、反射型光罩、以及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Description

反射型光罩基板及其製造方法、反射型光罩、以及半導體裝置之製造方法
本發明係在光微影法之技術中，關於半導體製造裝置等所使用之反射型光罩基板及其製造方法、反射型光罩以及半導體裝置之製造方法。特別是關於，使用軟X射線區之極紫外光(EUV光)之光微影法。
本申請案，係主張2006年3月30日於日本提出申請之特願2006－93304號以及2006年9月15日於日本提出申請之特願2006－251160號之優先權，並將其內容援用於此。
以往，在製造半導體元件的過程，當藉由光微影法將必要的圖案轉印於Si基板上時，作為光源，係使用紫外燈光源(365nm)、準分子雷射光源(KrF：波長248nm，ArF：波長193nm)。隨著近年來半導體元件之高積體密度化，轉印於Si基板上之圖案越來越微細，目前已要求能達成100nm以下的微細加工之光微影法。因此，目前已開發出使用更短波長區之準分子雷射光、即F2 雷射光(波長157nm)的光微影法。然而，一般曝光用光波長的一半就是實質的解析界限，故使用F2 雷射光時，其加工的界限為70nm左右。於是，期望能開發出以EUV光(波長13.5nm，比F2 雷射光之波長短一位數)為光源之光微影法使用EUV光之EUV光微影法，係利用反射光學系統來進行曝光。此乃基於，在EUV光之波長區，物質的折射率只比1稍小，因此無法使用習知曝光光源所採用之折射光學系統。又，以往在進行圖案轉印時係使用透過型光罩，但在EUV光的波長區，由於幾乎所有物質均具有高的光吸收性，故須使用反射型光罩。
關於這種EUV微影法之反射型光罩已有人提案出，在基板上，形成能反射EUV光之多層反射膜，在多層反射膜上形成吸收體層(對EUV光具有高吸收率)，藉此構成反射型光罩基板(例如參照專利文獻1)。詳而言之，多層反射膜的構造，係將2種(對EUV光波長之折射率大幅不同)以上之材料層以既定週期進行積層而構成。又該吸收體層，係由含氮化鉭之膜與含鉭膜所積層而成。藉由將該吸收體層蝕刻成既定的圖案，而使EUV光以既定圖案被多層反射膜反射後，再將圖案轉印至Si基板上。
〔專利文獻1〕特開2001－237174號公報
然而，專利文獻1之反射型光罩基板，當在形成吸收體層之曝光轉印圖案時係進行蝕刻，該蝕刻會使吸收體層下方之多層反射膜的表面部分產生損傷，而導致反射率降低之問題。
本發明係有鑑於該情事而構成者，其目的係提供一種反射型光罩基板，該基板在將吸收體層蝕刻以形成曝光轉印圖案時能防止反射率降低；並提供該反射型光罩基板之製造方法、在該反射型光罩基板形成曝光轉印圖案而成之反射型光罩、以及半導體裝置之製造方法。
為了解決上述課題，本發明採用以下的技術手段。
本發明之反射型光罩基板，係具備：基板，形成於基板上、用來反射曝光用光之多層反射膜，形成於多層反射膜上、用來保護多層反射膜之保護膜，位於保護膜上、用來吸收曝光用光之吸收體層，以及形成於吸收體層與保護膜之間之緩衝膜；該緩衝膜，對於在吸收體層形成曝光轉印圖案時所進行之蝕刻，具有耐受性；保護膜之材質，係含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物。
又，本發明之反射型光罩基板之製造方法，所製造之反射型光罩基板係具備：基板、用來反射曝光用光之多層反射膜、以及用來吸收曝光用光之吸收體層；該製造方法係具備：在基板上形成多層反射膜之多層反射膜形成步驟；保護膜形成步驟，係在該多層反射膜上，於非活性氣體氣氛、或混合氣體氣氛(含有非活性氣體、氧及/或氮)下，以ZrSi合金、Ru或Y為靶進行濺鍍，或以含C化合物為原料氣體進行CVD，藉此形成保護膜；緩衝膜形成步驟，在該保護膜上，使用濺鍍靶(靶材對於在吸收體層形成曝光轉印圖案時所進行之蝕刻具有耐受性)進行濺鍍，藉此形成緩衝膜；以及在該緩衝膜上形成吸收體層之吸收體層形成步驟。
依據本發明之反射型光罩基板，在對吸收體層進行蝕刻來形成曝光轉印圖案時，形成於吸收體層下方而具有蝕刻耐受性之緩衝膜能發揮蝕刻阻擋層的作用，因此，能防止蝕刻造成之損傷到達其下方。再者，當將露出的緩衝膜予以蝕刻除去時，其下方之保護膜(含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物)能發揮蝕刻阻擋層的作用，因此能防止蝕刻所造成之損傷到達多層反射膜，因此能防止多層反射膜之反射率降低。
又，在上述反射型光罩基板中，該保護膜及緩衝膜，能以兼具該保護膜及緩衝膜的功能之單層兼用膜來形成，該兼用膜之較佳材質為，含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物。
又，本發明之反射型光罩基板，係具備：基板，形成於基板上、用來反射曝光用光之多層反射膜，形成於多層反射膜上方、用來吸收曝光用光之吸收體層，以及形成於多層反射膜與吸收體層之間之單層兼用層；該兼用層，係用來保護多層反射膜，且對於在吸收體層形成曝光轉印圖案時所進行之蝕刻具有耐受性；兼用膜之材質，係含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物。
又，本發明之反射型光罩基板之製造方法，所製造之反射型光罩基板係具備：基板、用來反射曝光用光之多層反射膜、以及用來吸收曝光用光之吸收體層；該製造方法係具備：在基板上形成多層反射膜之多層反射膜形成步驟；兼用膜形成步驟，係在該多層反射膜上，於非活性氣體氣氛、或混合氣體氣氛(含有非活性氣體、氧及/或氮)下，以ZrSi合金、Ru或Y為靶進行濺鍍，或以含C化合物為原料氣體進行CVD，藉此形成兼用膜；以及在該兼用膜上形成吸收體層之吸收體層形成步驟。
依據本發明之反射型光罩基板，兼用膜之材質，係含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物，藉此在蝕刻吸收體層時能防止多層反射膜之損傷。又由於是採用單層膜，故能謀求成膜過程之簡單化、薄膜化。
前述兼用膜，由於對EUV光具有透明性，故在形成兼用膜之狀態下，實質上不致造成多層反射率之降低。因此，將吸收體圖案化後，不須除去兼用膜。藉此，關於將緩衝膜剝離、以及檢查與修正剝離緩衝膜後之吸收層的圖案等步驟均可省略，而具有優異的效果。因此，能使待形成圖案的部分變得較薄。在反射型光罩中，EUV光係以既定角度射入後再反射。因此，當待形成圖案之部分越薄，圖案越能以更高精度進行轉印。
又，上述具備兼用膜之光罩基板，較佳為設置複數層之該兼用膜。
又，本發明之反射型光罩基板之製造方法，所製造之反射型光罩基板係具備：基板、用來反射曝光用光之多層反射膜、以及用來吸收曝光用光之吸收體層；該製造方法係具備：在基板上形成多層反射膜之多層反射膜形成步驟；兼用膜形成步驟，係在該多層反射膜上，於非活性氣體氣氛、或混合氣體氣氛(含有非活性氣體、氧及/或氮)下，以ZrSi合金、Ru或Y為靶進行濺鍍，或以含C化合物為原料氣體進行CVD，藉此形成兼用膜，並將複數層之兼用膜積層；以及在該兼用膜上形成吸收體層之吸收體層形成步驟。
依據本發明之反射型光罩基板，藉由使用具備複數層兼用膜之光罩基板，能彈性對應於兼用膜所要求之耐受性與透過性。例如，在鄰接吸收膜下方的層係具有高蝕刻耐受性與高修正耐受性的材料所形成，其下層係具有高EUV光透過率之材料所形成，藉此，在將吸收體圖案化時及修正圖案時，能防止對多層反射膜造成蝕刻損傷，而能抑制反射區之反射率降低。
上述反射型光罩基板中，該兼用膜較佳為，在蝕刻該吸收體層以形成曝光轉印圖案時之蝕刻速度，係吸收體層之1/20以下。
依據本發明之反射型光罩基板，藉由使兼用膜之蝕刻速度為吸收體層之蝕刻速度的1/20以下，在對吸收體層進行蝕刻時能使兼用膜之損傷抑制到最小，亦即能防止其下層之多層反射膜之損傷。
又，在上述反射型光罩基板更佳為，具有複數層之兼用膜中之最上層，在蝕刻該吸收體層以形成曝光轉印圖案時之蝕刻速度，係吸收體層之1/20以下。
依據本發明之反射型光罩基板，由於兼用膜中最上層之蝕刻速度為吸收體層的蝕刻速度之1/20以下，在對吸收體層進行蝕刻時能使兼用膜中最上層之損傷抑制到最小，亦即，能防止其下層之兼用膜的下層部分及多層反射膜之損傷。
又，本發明之反射型光罩，其特徵在於，係將上述反射型光罩基板之吸收體層施以蝕刻來形成曝光轉印圖案。
又，本發明之反射型光罩，其特徵在於，係將上述反射型光罩基板之製造方法所製造之反射型光罩基板的吸收體層施以蝕刻來形成曝光轉印圖案。
依據本發明之反射型光罩，可在吸收體層被蝕刻的部分形成反射率良好的反射區域。因此，經由照射曝光用光，利用該反射區域與吸收體層，能以良好的對比進行圖案轉印。
又，本發明之半導體裝置之製造方法，係具備轉印步驟，其係對反射型光罩照射曝光用光之極紫外光，以被反射型光罩之多層反射膜所反射之反射光對半導體基板上之光阻層進行曝光，而將反射型光罩之吸收體層之圖案轉印於光阻層。
依據本發明之半導體裝置之製造方法，在轉印步驟，藉由對反射型光罩照射極紫外光來進行圖案轉印，故能達成70nm以下之微細加工。
依據本發明之反射型光罩基板及反射型光罩基板之製造方法，藉由具備緩衝膜及保護膜，在將吸收體層蝕刻來形成曝光轉印圖案時，能防止反射率降低。
又，依據本發明之反射型光罩，由於能防止多層反射膜之損傷而獲得良好的反射率，因此能以良好的對比進行圖案轉印。
又，依據本發明之反射型光罩，藉由具備兼具保護層及緩衝膜作用之兼用膜，關於將緩衝膜剝離、以及檢查與修正剝離緩衝膜後之吸收層的圖案等步驟均可省略，而具有優異的效果。
再者，依據本發明之半導體裝置之製造方法，藉由使用這種反射型光罩之轉印步驟來進行圖案轉印，可對應於曝光用光之極紫外光波長，而製造出施以70nm以下的微細加工之半導體裝置。
 (第1實施形態)
圖1至圖3顯示本發明之實施形態。如圖1所示，本實施形態之反射型光罩基板10係具備：基板1，形成於基板1上之多層反射膜2，形成於多層反射膜2上之保護層3，形成於保護層3上之緩衝層4，以及形成於緩衝層4上之吸收體層5。詳而言之，基板1係Si基板或合成石英基板等。多層反射膜2係用來反射曝光用光之EUV光(極紫外光)者，係由對EUV光之折射率大幅不同之材料所組合而成之多層膜。例如，多層反射膜2，係將Mo與Si之組合層、或Mo與Be之組合層，反覆積層40週期左右來形成。
又，吸收體層5，如後述般經由乾蝕刻來形成既定的曝光轉印圖案時，係用來吸收所照射之EUV光，亦即，其材質係選擇對EUV光具有高吸收性之重金屬。這種重金屬，較佳為使用以Ta為主成分之合金。關於這種吸收體層5之結晶狀態，為了獲得高度平滑性的吸收體層表面，或為了利用乾蝕刻來進行吸收體層之異向性蝕刻，以非晶質為佳。例如，在採用Ta的情形，例如形成含有適量Si之合金(以下稱TaSi系吸收體)來進行非晶質化。
又，緩衝膜4之材質，係對吸收體層5進行曝光轉印圖案形成時所使用之乾蝕刻具有耐受性，將吸收體層5施以蝕刻時，係具備蝕刻阻擋層之功能以防止下層受損傷。亦即，例如使用Ru靶經濺鍍而形成。
又，保護膜3，係用來保護多層反射膜2者，在將緩衝膜4蝕刻除去時，係具備蝕刻阻擋層的功能以防止多層反射膜2受損傷。保護膜3之材質，係含有Zr與Si之化合物(以下稱ZrSi)，或含有Zr及 Si、與O及/或N之化合物(以下稱ZrSiO及ZrSiN)，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物(以下稱Ru、C及Y)。如後述般，在將吸收體層5及緩衝膜4施以乾蝕刻時，係在以高蝕刻速度之氯氣為主體之蝕刻氣氛下進行。在該蝕刻環境下，ZrSi、ZrSiO、ZrSiN、Ru、C及Y之耐受性皆良好。表1顯示出，在TaSi系吸收體蝕刻氣氛下，TaSi系吸收體對ZrSi、ZrSiO、ZrSiN各化合物之蝕刻選擇比。從表1可看出，TaSi系吸收體對各ZrSi系化合物、亦即ZrSi、ZrSiO、ZrSiN皆具有20以上的選擇比。
這種保護膜3，例如以ZrSi形成時，可在Ar等非活性氣體氣氛中以ZrSi合金為靶進行濺鍍而形成。又，當以ZrSiO或ZrSiN形成時，可在Ar等非活性氣體與氧或氮之混合氣體氣氛中以ZrSi合金為靶進行濺鍍而形成。又，當以Ru或Y形成時，可在Ar等非活性氣體氣氛中以Ru或Y為靶進行濺鍍而形成。再者，當以C形成時，能使用原料氣體進行CVD而形成。
又，如圖2及圖3所示，藉由將如此般之反射型光罩基板10之吸收體層5及緩衝膜4在以氯氣為主體之蝕刻氣氛下進行乾蝕刻，可製作出在吸收體層5形成有曝光轉印圖案之反射型光罩30。以下，根據實施例1，來詳細說明本實施形態之反射型光罩基板10及其製造方法，以及反射型光罩30之製造方法。
〔實施例1〕
圖1所示之反射型光罩基板10，係使用將表面研磨成平坦面、6吋見方、厚0.25吋之合成石英作為基板1。首先，在多層反射膜形成步驟，係藉由DC磁控濺鍍，在基板1上交互積層Mo與Si計40週期左右，而製作出對波長13~14nm之EUV光具有最大反射率之多層反射膜2。這時Mo與Si所構成之1週期的膜厚為7nm，其中Mo膜厚2.8nm，Si膜厚4.2nm。
接著，在保護膜形成步驟，係在多層反射膜2上，藉由DC磁控濺鍍來形成保護膜3。亦即，使用Zr與Si之比為1：3之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚10nm之ZrSi膜。
然後，在緩衝膜形成步驟，係在保護膜3上藉由DC磁控濺鍍來形成緩衝膜4。亦即，係使用Ru靶，施加DC300W並在氣壓0.25Pa之Ar氣氛下，成膜出膜厚4nm之Ru膜。
最後，在吸收體層形成步驟，係在緩衝膜4上藉由DC磁控濺鍍來形成吸收體層5。吸收體層5係由2層膜構成。首先，使用TaSi合金靶與Ta靶，在Ar氣體氣氛下進行2元濺鍍而成膜出膜厚75nm的膜；接著，使用Ta靶與Si靶，在Ar/O2 /N2 之混合氣體氣氛下進行2元濺鍍，而成膜出膜厚27nm之膜。
藉此即製得反射型光罩基板10，這時，吸收體層5之光罩基板最表面之表面粗度為0.38nmRms，係具有良好的表面平滑性。吸收體層5之反射率，在波長193nm為2.15%，在波長257nm為1.21%，因此在檢查用的DUV光波長區具有相當低的反射率特性。
其次詳細說明，在反射型光罩基板10之吸收體層5形成曝光轉印圖案而製造出反射型光罩30之過程。首先，如圖2所示，在吸收體層5上塗布正型電子線光阻(FEP－171，富士相紙奧麒公司製)來形成光阻層6。接著，經由EB製圖、顯影等的微影製程來形成光阻圖案6a。然後，使用該光阻圖案6a作為光罩，採用ICP放電方式之乾蝕刻裝置對吸收體層5施以蝕刻，而製得圖2所示之吸收體圖案5a。這時的乾蝕刻條件，係在Cl2 /He＝40/65〔sccm〕之混合氣體、氣壓5mTorr之氣氛中，以偏壓電源40W、主電源(source power)200W進行。
如此般，藉由除去吸收體層5而殘留吸收體圖案5a，位於露出區域之緩衝膜4a表面44之反射光、與吸收體圖案5a表面之反射光之間，可獲得94.8%之良好對比值。
接著除去露出區域的緩衝膜4a。亦即，以吸收體圖案5a為光罩，使用Cl2 /O2 之混合氣體進行乾蝕刻，藉此形成緩衝膜圖案4b，而製得本發明之反射型光罩30。這時，為了將露出區域之緩衝膜4a以面內完全不殘留膜之方式除去，係進行30%之過蝕刻，但其對下層保護膜3之蝕刻量僅1nm左右，且Ru構成的緩衝膜4對ZrSi構成的保護膜3之選擇比為18.64，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域33(除去吸收體層5及緩衝膜4而得)的表面及吸收體圖案5a之表面，於波長257nm下測定其反射率的結果，分別為61.3%、1.33%。亦即，露出之反射區域33的反射率非常高，而確認出並未對多層反射膜2造成損傷。又，依此結果可知，反射區域33之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達95.8%之對比值，且在檢查波長257nm下之光學特性良好。
綜上所述，依據本發明之反射型光罩基板10，由於具備緩衝膜4及保護膜3，在將吸收體層5蝕刻來形成曝光轉印圖案時，可防止多層反射膜2之反射率降低。又，依據該反射型光罩基板10所製作出之反射型光罩30，由於能防止多層反射膜損傷而獲得良好的反射率，因此能以良好的對比進行圖案轉印。亦即，依據這種反射型光罩30，藉由照射EUV光，能達成70nm以下之微細圖案轉印。
(第2實施形態)
圖4及圖5顯示本發明之第2實施形態。在本實施形態中，對與前述實施形態之構件共通之構件賦予相同符號而省略其說明。
本實施形態之反射型光罩基板20係具備：基板1、多層反射膜2、以及吸收體層5，在多層反射膜2與吸收體層5之間，形成兼具保護膜3與緩衝膜4的功能之單層兼用膜31。亦即，兼用膜31之功能，除能保護多層反射膜2外，當在蝕刻吸收體層5時，能當作用來防止多層反射膜2受損傷之蝕刻阻擋層。兼用膜的31之材質，係含有Zr與Si之化合物(ZrSi)，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物(ZrSiO及ZrSiN)，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物(例如Ru、C及Y)。這種兼用膜31，例如以ZrSi形成時，可在Ar等非活性氣體氣氛中以ZrSi合金為靶進行濺鍍而形成。又，當以ZrSiO或ZrSiN形成時，可在Ar等非活性氣體與氧或氮之混合氣體氣氛中以ZrSi合金為靶進行濺鍍而形成。又，當以Ru或Y形成時，可在Ar等非活性氣體氣氛中以Ru或Y為靶進行濺鍍而形成。再者，當以C形成時，能使用原料氣體進行CVD而形成。
接著，將如此般之反射型光罩基板20之吸收體層5在以氯氣為主體之蝕刻氣氛下進行乾蝕刻，可製作出在吸收體層5形成有曝光轉印圖案之反射型光罩40。以下，根據實施例2，來詳細說明本實施形態之反射型光罩基板20及其製造方法，以及反射型光罩40。
〔實施例2〕
圖4所示之反射型光罩基板20，關於基板1、多層反射膜2以及其製程(多層反射膜形成步驟)之詳細內容，由於和實施例1相同故省略說明。
接著，在兼用膜形成步驟，係在多層反射膜2上，以DC磁控濺鍍法來形成兼用膜31。亦即，使用Zr與Si之比為1：2之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar/O2 混合氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚10nm之ZrSiO膜。然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板20。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖5所示之反射型光罩40。吸收體層5之乾蝕刻，為了以面內完全不殘留膜之方式除去吸收體層5，係進行20%之過蝕刻，但其對兼用膜31之蝕刻量僅2nm左右，且TaSi系吸收體層5對ZrSiO構成的兼用膜31之選擇比為26.5(如表1所示)，因此在吸收體層5之乾蝕刻環境下兼用膜31具有良好的耐受性。最後，對反射區域311(除去吸收體層5而得)的表面及吸收體圖案5a之表面，於波長257nm下測定其反射率的結果，分別為60.4%、1.53%。亦即，反射區域311的反射率非常高，而確認出並未對多層反射膜2造成損傷。又，依此結果可知，反射區域311之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達95.1%之對比值，且在檢查波長257nm下之光學特性良好。
〔實施例3〕
接著，在多層反射膜2上，使用ZrSi、ZrSiO、ZrSiN進行單層成膜來作為兼用膜31，並改變ZrSi、ZrSiO、ZrSiN之膜厚來模擬其與EUV光反射率變化的關係。結果如圖6所示，對EUV光之透明性良好程度，係以ZrSi、ZrSiN、ZrSiO的順序排列。
亦即，根據圖6之結果可知，使用分別由ZrSi、ZrSiO、ZrSiN所形成之厚10nm的單層膜作為兼用膜31，對吸收體層5之經蝕刻而露出之反射區域311進行EUV波長下之模擬結果，比起ZrSiO單層之兼用膜31，ZrSi或ZrSiN單層的兼用膜31係顯示較高的EUV光反射率。因此，ZrSi、ZrSiN構成之兼用膜31，相較於ZrSiO構成之兼用膜31，可獲得同等級或更高的對比值。
如上述所，依據反射型光罩基板20，由於具備兼用膜31，在將吸收體層5蝕刻來形成曝光轉印圖案時，可防止反射率降低。又，藉由採用同時具備保護膜與緩衝膜功能之單層膜之兼用膜31，可簡化成膜過程，且能謀求薄膜化。
又，依據該反射型光罩基板20所製作之反射型光罩40，和第1實施形態相同地，能以良好的對比進行圖案轉印，且藉由照射EUV光，能達成70nm以下之微細圖案轉印。
(第3實施形態)
圖7及圖8顯示本發明之第3實施形態。在本實施形態中，對與前述實施形態之構件共通之構件賦予相同符號而省略其說明。
本實施形態之反射型光罩基板50係具備：基板1、多層反射膜2、以及吸收體層5，在多層反射膜2與吸收體層5之間，形成兼具保護膜3與緩衝膜4的功能之單層兼用膜31。此處之兼用膜31係採用複數個兼用膜所積層而成之構成，在本實施形態，係具備兼用膜上層31a與兼用膜下層31b這2層。兼用膜上層31a係使用對吸收體層蝕刻具有高耐受性之材料而以最薄的厚度形成膜，兼用膜下層31b則是使用對EUV光具有高透過性的材料，藉由可避免光罩對EUV光之反射率降低，且能獲得更良好的蝕刻耐受性。在此，兼用膜的31之材質，係含有Zr與Si之化合物(ZrSi)，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物(ZrSiO及ZrSiN)，或含有Ru、C或Y中至少任一者之單體或化合物(例如Ru、C及Y)。兼用膜上層31a與兼用膜下層31b之特性，可依上述化合物的組成來控制。兼用膜31並不限於兼用膜上層31a與兼用膜下層31b這種二層構造，也能由多數層所構成。
圖9顯示各材料對EUV光之光學常數(折射率及消光係數)。表2顯示出ZrSi、ZrSiN、ZrSiO、Ru、C之蝕刻速度對TaSi構成的EUV光吸收膜的蝕刻速度之比值。參考這些圖表，只要選擇對EUV光透明性佳的材料來形成兼用膜下層31b，並選擇高耐蝕性的材料來形成兼用膜上層31a，即可避免EUV光之反射率降低並提昇蝕刻自由度。例如，根據表2可知Ru顯示較佳的蝕刻速度比，因此其特別適用於兼用膜上層31a。又，根據圖9可看出Y乃對EUV光透明性良好的材料，因此特別適用於兼用膜下層31b。以下，根據實施例4至實施例9，說明本實施形態之反射型光罩基板50及其製造方法、以及反射型光罩60。
〔實施例4〕
圖7所示之反射型光罩基板50，關於基板1及多層反射膜2及其製程(多層反射膜形成步驟)，由於和實施例1相同故省略其說明。
接著，關於兼用膜形成步驟，係在多層反射膜2上形成兼用膜上層31a及兼用膜下層31b。這時，兼用膜上層31a係使用ZrSiO膜。如表2所示，ZrSiO膜具有高耐蝕性。兼用膜下層31b係使用ZrSi膜。如圖9所示，Zr及Si均對EUV波長具有高透明性。
兼用膜上層31a及兼用膜下層31b分別依以下條件來進行DC磁控濺鍍。
首先，關於兼用膜下層31b之成膜，係使用Zr與Si之比為1：3之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
關於兼用膜上層31a之成膜，係使用ZrSi2 合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar中追加O2 之氣氛下對該ZrSi2 合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板50。
這時，吸收體層5之反射型光罩基板50最表面之表面粗度為0.38nmRms，係具有良好的表面平滑性。測定吸收體層5表面的反射率之結果，在波長193nm下為2.15%，在波長257nm下為1.21%，而在檢查用的DUV光波長區具有足夠低的反射率特性。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖8所示之反射型光罩60。
這時，為了以面內完全不殘留膜之方式除去反射區域312之吸收體層5，係進行30%之過蝕刻，但其對ZrSiO兼用膜上層31a之蝕刻量僅1nm以下，且相對TaSi之選擇比為26.5，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域312(除去吸收體層5而得)的表面，於波長257nm下測定其反射率的結果為50.11%。另一方面，將光阻圖案6a剝離後，圖8之光罩60的吸收體圖案5a表面於波長257nm下之反射率為1.35%。依此結果可知，反射區域312之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達94.7%之對比值，而在檢查波長257nm下之光學特性良好。
〔實施例5〕
圖10顯示出，本發明之兼用膜31係採用兼用膜下層31b與兼用膜上層31a之積層構造時，將吸收體層5局部蝕刻除去而露出之反射區域312對EUV波長之反射率的模擬結果。如圖10所示，當兼用膜下層31b(ZrSi膜)之厚度為5.0nm時，藉由使兼用膜上層31a(ZrSiO膜)之厚度形成4.0nm以下，理論上可獲得對EUV光反射率超過67.5%之高反射率。
〔實施例6〕
經由和實施例4同樣的兼用膜形成步驟，在多層反射膜2上形成兼用膜上層31a及兼用膜下層31b。
在本實施例，兼用膜上層31a係使用ZrSiN膜。如表2所示，ZrSiN膜具有高耐蝕性。兼用膜下層31b係使用ZrSi膜。如圖9所示，Zr及Si均對EUV波長具有高透明性。
兼用膜上層31a及兼用膜下層31b分別依以下條件來進行DC磁控濺鍍。
首先，關於兼用膜下層31b之成膜，係使用Zr與Si之比為1：3之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
關於兼用膜上層31a之成膜，係使用ZrSi2 合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar中追加N2 之氣氛下對該ZrSi2 合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板50。
這時，吸收體層5之反射型光罩基板50最表面之表面粗度為0.40nmRms，係具有良好的表面平滑性。測定吸收體層5表面的反射率之結果，在波長193nm下為2.18%，在波長257nm下為1.25%，而在檢查用的DUV光波長區具有足夠低的反射率特性。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖8所示之反射型光罩60。
這時，為了以面內完全不殘留膜之方式除去反射區域312之吸收體層5，係進行30%之過蝕刻，但其對ZrSiN兼用膜上層31a之蝕刻量僅1nm以下，且相對TaSi之選擇比為31.18，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域312(除去吸收體層5而得)的表面，於波長257nm下測定其反射率的結果為51.47%。另一方面，將光阻圖案6a剝離後，圖8之光罩60的吸收體圖案5a表面於波長257nm下之反射率為1.38%。依此結果可知，反射區域312之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達94.7%之對比值，而在檢查波長257nm下之光學特性良好。
〔實施例7〕
在和實施例4同樣的兼用膜形成步驟，係在多層反射膜2上，形成兼用膜上層31a及兼用膜下層31b。
在本實施例，兼用膜上層31a係使用Ru膜。如表2所示，Ru具有良好的耐蝕性。兼用膜下層31b係使用ZrSi膜。如圖9所示，Zr及Si均對EUV波長具有高透明性。
兼用膜上層31a及兼用膜下層31b分別依以下條件來進行DC磁控濺鍍。
首先，關於兼用膜下層31b之成膜，係使用Zr與Si之比為1：3之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
關於兼用膜上層31a之成膜，係使用Ru靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之 Ar氣氛下對該Ru靶施加DC300W，而成膜出膜厚2nm之膜。
然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板50。
這時，吸收體層5之反射型光罩基板50最表面之表面粗度為0.37nmRms，係具有良好的表面平滑性。測定吸收體層5表面的反射率之結果，在波長193nm下為2.22%，在波長257nm下為1.24%，而在檢查用的DUV光波長區具有足夠低的反射率特性。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖8所示之反射型光罩60。
這時，為了以面內完全不殘留膜之方式除去反射區域312之吸收體層5，係進行30%之過蝕刻，但其對Ru兼用膜上層31a之蝕刻量僅1nm以下，且相對TaSi之選擇比為33.22，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域312(除去吸收體層5而得)的表面，於波長257nm下測定其反射率的結果為50.33%。另一方面，將光阻圖案6a剝離後，圖8之光罩60的吸收體圖案5a表面於波長257nm下之反射率為1.33%。依此結果可知，反射區域312之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達94.8%之對比值，而在檢查波長257nm下之光學特性良好。
〔實施例8〕
在和實施例4同樣的兼用膜形成步驟，係在多層反射膜2上，形成兼用膜上層31a及兼用膜下層31b。
在本實施例，兼用膜上層31a係使用C膜。如表2所示，C具有良好的耐蝕性。兼用膜下層31b係使用ZrSi膜。如圖9所示，Zr及Si均對EUV波長具有高透明性。
兼用膜上層31a及兼用膜下層31b分別依以下條件來進行DC磁控濺鍍。
首先，關於兼用膜下層31b之成膜，係使用Zr與Si之比為1：3之ZrSi合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該ZrSi合金靶施加DC300W，而成膜出膜厚5nm之膜。
然後，在兼用膜下層31b上，使用平行平板型電漿CVD裝置來形成鑽石狀碳薄膜之兼用膜上層31a。電漿CVD的條件如下所述。關於原料氣體，係以甲烷(流量20sccm)為主成分，並含有氮(濃度1~50%)作為摻質氣體。且設定成反應壓力0.03Torr、自偏壓0~1500V。藉此形成5nm厚之兼用膜上層31a。
然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板50。
這時，吸收體層5之反射型光罩基板50最表面之表面粗度為0.39nmRms，係具有良好的表面平滑性。測定吸收體層5表面的反射率之結果，在波長193nm下為2.15%，在波長257nm下為1.21%，而在檢查用的DUV光波長區具有足夠低的反射率特性。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖8所示之反射型光罩60。
這時，為了以面內完全不殘留膜之方式除去反射區域312之吸收體層5，係進行30%之過蝕刻，但其對C兼用膜上層31a之蝕刻量僅1.5nm以下，且相對TaSi之選擇比為26.42，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域312(除去吸收體層5而得)的表面，於波長257nm下測定其反射率的結果為50.01%。另一方面，將光阻圖案6a剝離後，圖8之光罩60的吸收體圖案5a表面於波長257nm下之反射率為1.53%。依此結果可知，反射區域312之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達94.1%之對比值，而在檢查波長257nm下之光學特性良好。
〔實施例9〕
在和實施例4同樣的兼用膜形成步驟，係在多層反射膜2上，形成兼用膜上層31a及兼用膜下層31b。
在本實施例，兼用膜上層31a係使用Ru膜。如表2所示，Ru具有良好的耐蝕性。兼用膜下層31b係使用C膜。如圖9所示，C均對EUV波長具有高透明性。
兼用膜上層31a及兼用膜下層31b分別依以下條件來進行DC磁控濺鍍。
首先，使用平行平板型電漿CVD裝置來形成鑽石狀碳薄膜之兼用膜下層31b。電漿CVD的條件如下所述。關於原料氣體，係以甲烷(流量20sccm)為主成分，並含有氮(濃度1~50%)作為摻質氣體。且設定成反應壓力0.03Torr、自偏壓0~1500V。藉此形成5nm厚之兼用膜下層31b。
關於兼用膜上層31a之成膜，係使用Ru合金靶作為濺鍍靶，於氣壓0.25Pa之Ar氣氛下對該Ru靶施加DC300W，而成膜出膜厚2nm之膜。
然後，在兼用膜下層31b上，然後，和實施例1同樣地，經由吸收體層形成步驟來形成吸收體層5，而製得反射型光罩基板50。
這時，吸收體層5之反射型光罩基板50最表面之表面粗度為0.41nmRms，係具有良好的表面平滑性。測定吸收體層5表面的反射率之結果，在波長193nm下為2.22%，在波長257nm下為1.24%，而在檢查用的DUV光波長區具有足夠低的反射率特性。
接著，使用經由光阻塗布、EB製圖、顯影等微影製程而形成之光阻圖案為光罩，藉由和實施例1相同的方法進行吸收體層5之乾蝕刻來形成吸收體圖案5a，而製得圖8所示之反射型光罩60。
這時，為了以面內完全不殘留膜之方式除去反射區域312之吸收體層5，係進行30%之過蝕刻，但其對Ru兼用膜上層31a之蝕刻量僅1.5nm以下，且相對TaSi之選擇比為33.22，因此具有良好的耐受性。
最後，對反射區域312(除去吸收體層5而得)的表面，於波長257nm下測定其反射率的結果為49.89%。另一方面，將光阻圖案6a剝離後，圖8之光罩60的吸收體圖案5a表面於波長257nm下之反射率為1.33%。依此結果可知，反射區域312之反射光與吸收體圖案5a表面之反射光之間具有高達94.1%之對比值，而在檢查波長257nm下之光學特性良好。
如上述般，依據反射型光罩基板50，藉由使兼用膜31具有複數層之積層構造，在將吸收體層5蝕刻來形成曝光轉印圖案時，可防止反射率降低。藉由使兼用膜31具有積層構造，能使兼用膜31同時兼備耐蝕刻性與EUV光之透過性。
依據反射型光罩基板50所製作出之反射型光罩60，和第1實施形態同樣地，能以良好的對比進行圖案轉印。亦即，依據這種反射型光罩30，且藉由照射EUV光，能達成70nm以下之微細圖案轉印。
在半導體裝置之製造過程，藉由使用上述實施形態之反射型光罩30、40、60，能轉印70nm以下之微細圖案而製造出半導體裝置。亦即，在轉印步驟，係對反射型光罩30、40、60照射曝光用光之EUV光。接著，反射型光罩30、40、60之多層反射膜2所反射之反射光，係將半導體基板上所設之光阻層施以曝光，而以良好對比度，將對應於所照射的EUV光波長、亦即70nm以下之微細圖案轉印於半導體基板。因此，依據具有這種轉印步驟的半導體裝置製造方法，能對半導體裝置實施對應於曝光用光之EUV光波長、即70nm以下之微細加工。
以上係參照圖式來詳細說明本發明之實施形態，但本發明之具體構成並不限於該實施形態，當然也包含不脫離本發明要旨範圍內之設計變更等。
本發明之反射型光罩基板，在將吸收體層施以蝕刻來形成曝光轉印圖案時，可防止反射率降低。本發明之反射型光罩，由於能防止多層反射膜之損傷而獲得良好的反射率，而能以良好的對比進行圖案轉印。
1．．．基板
2．．．多層反射膜
3．．．保護膜
4．．．緩衝膜
4a．．．露出區域之緩衝膜
4b．．．緩衝膜圖案
44．．．露出區域之緩衝膜表面
5．．．吸收體層
5a．．．吸收體圖案
6．．．光阻層
6a．．．光阻圖案
31．．．兼用膜
31a．．．兼用膜上層
31b．．．兼用膜下層
311、312．．．除去吸收體層而露出之反射區域
33．．．露出之反射區域
10、20、50．．．反射型光罩基板
30、40、60．．．反射型光罩
圖1係本發明的第1實施形態之反射型光罩基板之截面圖。
圖2係本發明的第1實施形態之反射型光罩製造過程之說明圖。
圖3係本發明的第1實施形態之反射型光罩之截面圖。
圖4係本發明的第2實施形態之反射型光罩基板之截面圖。
圖5係本發明的第2實施形態之反射型光罩之截面圖。
圖6係顯示，在本發明第2實施形態之反射型光罩，當分別使用ZrSi、ZrSiO化合物之單層作為兼用膜時，不同膜厚下EUV光反射率的變化。
圖7係本發明的第3實施形態之反射型光罩基板之截面圖。
圖8係本發明的第3實施形態之反射型光罩之截面圖。
圖9係顯示，以對EUV光(13.5nm)之折射率為橫軸，以對EUV光(13.5nm)之消光係數為縱軸，對各材料繪圖而得之圖表。
圖10係顯示，在本發明第3實施形態之反射型光罩，以ZrSi成膜出3.0、4.0、5.0nm計3種兼用膜下層，在其上方以ZrSiO成膜出兼用膜上層時，不同膜厚下EUV光之反射率變化。
1．．．基板
2．．．多層反射膜
3．．．保護膜
4．．．緩衝膜
5．．．吸收體層
10．．．反射型光罩基板

Claims (9)

  1. 一種反射型光罩基板，係具備：基板，形成於該基板上、用來反射曝光用光之多層反射膜，用來吸收該曝光用光之吸收體層，以及形成於該吸收體層與該多層反射膜間之複數個兼用膜；該兼用膜對於在該吸收體層形成曝光轉印圖案時所進行之蝕刻具有耐受性；該兼用膜具備兼用膜上層與兼用膜下層，該兼用膜上層與該兼用膜下層分別為ZrSiO與ZrSi、ZrSiN與ZrSi、Ru與ZrSi、C與ZrSi中之任一組合，該兼用膜下層之膜厚為5nm。
  2. 如申請專利範圍第1項之反射型光罩基板，其中，該兼用膜具備複數層該兼用膜上層與該兼用膜下層，該兼用膜上層之最上層，在蝕刻該吸收體層以形成曝光轉印圖案時之蝕刻速度，係該吸收體層之1/20以下。
  3. 一種反射型光罩基板，係具備：基板，形成於該基板上、用來反射曝光用光之多層反射膜，形成於該多層反射膜上方、用來吸收該曝光用光之吸收體層，以及形成於該多層反射膜與該吸收體層間之複數層兼用膜，該兼用膜，係用來保護該多層反射膜，且對於在該吸 收體層形成曝光轉印圖案時所進行之蝕刻具有耐受性；該兼用膜具備兼用膜上層與兼用膜下層，該兼用膜上層與該兼用膜下層分別為ZrSiO與ZrSi、ZrSiN與ZrSi、Ru與ZrSi、C與ZrSi中之任一組合，該兼用膜下層之膜厚為5nm。
  4. 如申請專利範圍第3項之反射型光罩基板，其中，該複數層兼用膜中之最上層，在蝕刻該吸收體層以形成曝光轉印圖案時之蝕刻速度，係該吸收體層之1/20以下。
  5. 一種反射型光罩基板之製造方法，所製造之反射型光罩基板係具備：基板、用來反射曝光用光之多層反射膜、以及用來吸收該曝光用光之吸收體層；該製造方法係具備：在該基板上形成該多層反射膜之多層反射膜形成步驟；兼用膜形成步驟，係在該多層反射膜上，於非活性氣體氣氛、或混合氣體氣氛(含有非活性氣體、氧及/或氮)下，以ZrSi合金或Y為靶進行濺鍍，或以含C化合物為原料氣體進行CVD，以含有Zr與Si之化合物，或含有Zr及Si、與O及/或N之化合物，或含有C或Y中至少任一者之單體或化合物來形成兼用膜，並將複數層之兼用膜積層；以及在該兼用膜上形成該吸收體層之吸收體層形成步驟；該兼用膜具備兼用膜上層與兼用膜下層，該兼用膜上層與該兼用膜下層分別為ZrSiO與ZrSi、ZrSiN與ZrSi、Ru與ZrSi、C與ZrSi中之任一組合，該兼 用膜下層之膜厚為5nm。
  6. 一種反射型光罩，係將申請專利範圍第1項之反射型光罩基板之吸收體層施予蝕刻以形成曝光轉印圖案而構成。
  7. 一種反射型光罩，係將申請專利範圍第5項之反射型光罩基板之製造方法所製得之反射型光罩基板之吸收體層施予蝕刻以形成曝光轉印圖案而構成。
  8. 一種半導體裝置之製造方法，具備轉印步驟，其係對申請專利範圍第6項之反射型光罩照射曝光用光之極紫外光，以被該反射型光罩之該多層反射膜所反射之反射光對半導體基板上之光阻層進行曝光，而將該反射型光罩之該吸收體層之圖案轉印於該光阻層。
  9. 一種半導體裝置之製造方法，具備轉印步驟，其係對申請專利範圍第7項之反射型光罩照射該曝光用光之極紫外光，以被該反射型光罩之該多層反射膜所反射之反射光對半導體基板上之光阻層進行曝光，而將該反射型光罩之該吸收體層之圖案轉印於該光阻層。
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