本發明涉及用于制造半導體器件等的反射型光掩模的制造方法以及用作制造所述反射型光掩模的材料的反射型光掩模坯。
背景技術：
1、要求投影曝光具有高圖案分辨率以應對半導體器件的微細化，特別是以應對大規模集成電路的高集成度。因此，作為光掩模，相移掩模已作為用于改善轉印圖案的分辨率的手段而被開發。相移方法的原理是，通過調節以使已經穿過光掩模的相移膜的開口的透射光的相位相對于已經穿過與該開口相鄰的相移膜的部分的透射光的相位反轉約180度，透射光之間的干涉減小了在開口和與該開口相鄰的部分的邊界處的光強度。結果，改善了轉印圖案的分辨率和焦深。利用該原理的光掩模通常被稱為相移掩模。在這種情況下，相移掩模是透射曝光光的透射型光掩模的一種。
2、作為用于制造相移掩模的最常用的相移掩模坯(作為相移掩模的材料)具有如下結構，其中相移膜層疊在諸如玻璃基板的透明基板上，并且由包含鉻(cr)的材料組成的膜層疊在相移膜上。相移膜通常對于曝光光具有約175至185度的相移和約6至30％的透射率，并且主流的相移膜由包含硅(si)的材料組成，特別地由包含鉬(mo)和硅(si)的材料組成。通常，由包含鉻(cr)的材料組成的膜被調節為具有與相移膜一起提供期望的光學密度的厚度，并且由包含鉻(cr)的材料組成的膜被提供為遮光膜，并且還用作在蝕刻相移膜中的蝕刻掩模。
3、作為通過從相移掩模坯圖案化相移膜來制造相移掩模的一般方法，舉例以下方法，其中該相移掩模坯中依次在透明基板上形成由包含硅(si)的材料組成的相移膜和由包含鉻(cr)的材料組成的遮光膜。首先，在相移掩模坯的由包含鉻(cr)的材料組成的遮光膜上形成抗蝕劑膜，并且通過用光或電子束在抗蝕劑膜上繪制圖案并顯影來形成抗蝕劑圖案。接下來，使用抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模并且使用氯系氣體來干蝕刻由包含鉻(cr)的材料組成的遮光膜以形成遮光膜的圖案。此外，使用遮光膜的圖案作為蝕刻掩模并且使用氟系氣體來干蝕刻由包含硅(si)的材料組成的相移膜以形成相移膜的圖案。然后，去除抗蝕劑圖案，并且通過使用氯系氣體的干蝕刻去除遮光膜的圖案。
4、在這種情況下，遮光膜留在形成相移膜的圖案(電路圖案)的部分之外的部分，并且在相移掩模的外周部形成遮光部?(遮光圖案)，該遮光部在相移膜和遮光膜的組合中具有不小于3的光學密度。這是為了防止在使用晶片曝光裝置將電路圖案轉印到晶片上時，由位于電路圖案外部的部分在相移掩模外周部泄漏曝光光到晶片上的相鄰芯片上的抗蝕劑膜而引起的曝光光的照射。在形成這種遮光圖案的一般方法中，在形成相移膜的圖案并去除抗蝕劑圖案之后，重新形成抗蝕劑膜，并且通過繪制圖案和顯影來形成保留在遮光膜的外周部的抗蝕劑圖案。然后，使用抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來蝕刻由包含鉻(cr)的材料組成的膜，以在相移掩模的外周部留下遮光膜。
5、在需要以高度精確性進行圖案形成的相移掩模坯中的主流蝕刻是使用氣體等離子體的干蝕刻。使用氯系氣體的干蝕刻(氯系干蝕刻)被用作由包含鉻(cr)的材料組成的膜的干蝕刻，并且使用氟系氣體的干蝕刻(氟系干蝕刻)被用作包含硅(si)的膜和包含鉬和硅的膜的干蝕刻。特別地，已知的是，在用于由包含鉻(cr)的材料組成的膜的干蝕刻中，通過施加作為蝕刻氣體的氯氣(cl2氣體)與10至25體積％的氧氣(o2氣體)混合的蝕刻氣體，化學反應性和蝕刻速率增加。
6、根據電路圖案的微細化，相移掩模的電路圖案也需要用于精細圖案形成的技術。特別地，線圖案的輔助圖案需要形成為比主圖案小，以便在使用晶片曝光裝置將電路圖案轉印到晶片上時不被轉印到晶片上，所述輔助圖案有助于相移掩模的主圖案的分辨率。在晶片上線和空間圖案的半節距為10nm的世代的相移掩模中，要求相移掩模上的電路中的線圖案的輔助圖案的線寬為約40nm。
7、能夠形成精細圖案的化學增幅型抗蝕劑由基礎樹脂、產酸劑、表面活性劑等組成，并且可以應用于許多反應，其中由曝光產生的酸充當催化劑。因此，化學增幅型抗蝕劑可以具有高靈敏度。通過使用化學增幅型抗蝕劑，可以形成諸如具有0.1μm或更小的線寬的相移膜的精細圖案的掩模圖案。通過使用抗蝕劑涂布器的旋涂將抗蝕劑施加到光掩模坯上。
8、此外，作為期望的圖案分辨率，最近對于投影曝光所要求的更高的圖案分辨率即使當使用透射型相移掩模時也變得難以獲得。因此，對于邏輯7nm世代及其后，使用極紫外范圍內的光(euv光)作為曝光光的euv光刻開始被使用。
9、極紫外范圍內的光容易被所有材料吸收，并且不能使用諸如使用arf準分子激光光的傳統光刻術的透射光刻。因此，在euv光刻中使用反射光學系統。在euv光刻中使用波長為13至14nm的極紫外范圍內的光，而傳統arf準分子激光光的波長為193nm。因此，與使用傳統arf準分子激光光的光刻術相比，曝光波長更短，并且可以轉印光掩模中的更精細的圖案。
10、在euv光刻中使用的光掩模是其中曝光光被光掩模反射的反射型光掩模，并且通常具有如下結構，其中依次在諸如玻璃基板的基板上設置反射極紫外范圍內的光的反射膜、用于保護反射膜的保護膜和吸收極紫外范圍內的光的吸光膜的圖案。作為反射膜，使用多層反射膜，其中低折射率層和高折射率層交替堆疊，以便當極紫外范圍內的光照射到反射膜的表面上時增加反射率。通常，對于多層反射膜，鉬(mo)層和硅(si)層分別用作低折射率層和高折射率層。作為保護膜，通常使用釕(ru)膜。另一方面，對于吸光膜，使用對于極紫外范圍內的光具有高吸收系數的材料，特別是含有例如鉻(cr)或鉭(ta)為主要成分的材料。在早期世代的euv光刻中，使用二元型反射型光掩模，其中光沒有被吸光膜反射。
11、作為通過從反射型光掩模坯圖案化吸光膜來制造反射型光掩模的一般方法，具體地，舉例以下方法，其中在該反射型光掩模坯中依次在基板上形成反射極紫外范圍內的光的反射膜、用于保護反射膜的保護膜和吸收極紫外范圍內的光的吸光膜。首先，在吸光膜上形成抗蝕劑膜，通過光或電子束在抗蝕劑膜上繪制圖案并顯影來形成抗蝕劑圖案。接下來，使用抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來干蝕刻吸光膜以形成吸光膜的圖案，然后去除抗蝕劑圖案。
12、在euv光刻中，對于邏輯3nm世代及以后，使用包括具有相移功能的吸光膜的圖案的反射型光掩模(反射型相移光掩模)，以在晶片上形成更精細的圖案。通過使用反射型相移光掩模，與二元型反射型光掩模相比，可以獲得更高的晶片轉印特性。晶片轉印特性可以由nils(歸一化圖像對數斜率)表示，其對應于轉印到晶片的光強度的對比度，并且nils可以通過以下表達式計算：
13、nils＝(di/dx)/(w×ith)，
14、其中w是期望的圖案尺寸，ith是提供w的光強度的閾值，并且di/dx是空間像的梯度。當nils值大時，光學圖像陡峭，改善了晶片上的抗蝕劑圖案的尺寸可控性。因此，為了在晶片上形成更精細的圖案，大的nils值是有效的，并且使用能夠提供比二元型反射型光掩模更大的nils值的反射型相移光掩模。
15、此外，相移膜必然具有一定以上的厚度，該厚度能夠提供預定的反射率并吸收一部分曝光光。然而，在反射型相移光掩模中，曝光光在反射型光掩模中傾斜入射并且被傾斜反射。因此，當相移膜厚時，曝光光入射和反射時曝光光被相移膜阻擋的陰影效應的影響增加。因此，為了減小陰影效應的影響，提供預定反射率的較薄的相移膜是有利的。
16、例如，jp?2022-24617?a(專利文獻1)公開了作為用于euv光刻的反射型掩模坯中的相移膜的層，層1包含釕(ru)和選自氧(o)和氮(n)的至少一種。jp?2022-24617?a(專利文獻1)公開了作為層1的、含有40至99at％范圍內的ru和1至60at％范圍內的o，并且還含有諸如鉻(cr)的元素(x)，并且具有ru和x的組成比ru:x(at％)為20:1至1:5，ru和x的總含量為40至99at％，以及o含量為1至60at％的層；和含有30至98at％范圍內的ru、1至69at％范圍內的o和1至69at％范圍內的n，并且還含有諸如鉻(cr)的元素(x)，并且具有ru和x的組成比ru:x(at％)為20:1至1:5，ru和x的總含量為30至98at％，以及o含量為1至69at％和n含量為1至69at％的層。
17、引用列表
18、專利文獻1：jp?2022-24617?a
技術實現思路
1、當通過使用反射型相移掩模在晶片上形成精細的線和空間圖案時，具有相對于曝光光顯著偏離約12.5％的反射率或者相對于曝光光顯著偏離約215度的相移的相移膜不能在晶片上的線和空間圖案中提供高的晶片轉印特性(nils)。此外，即使當相移膜具有相對于曝光光約12.5％的反射率和相對于曝光光約215度的相移時，厚的相移膜也由于陰影效應而不能提供足夠的光強度中的對比度。
2、本發明旨在解決上述問題。本發明的目的是提供一種反射型光掩模坯，其能夠提供包括較薄的吸光膜的反射型光掩模，其具有良好的晶片轉印特性(高nils值)并且不易受到陰影效應的影響，并且提供一種從這種反射型光掩模坯制造反射型光掩模的方法。
3、nils受晶片上的圖案的尺寸、圖案的間距以及反射型相移光掩模相對于曝光光的反射率和相對于曝光光的相移的影響。例如，在晶片上的線和空間圖案中，當線和空間s的尺寸均為24nm至36nm時，當相對于曝光光的反射率約為12.5％并且相對于曝光光的相移約為215度時，獲得良好的nils值。
4、關于具有相移功能的吸光膜，發明人進行了認真研究以解決上述問題。結果，發明人發現，上述問題可以通過含有釕(ru)和鉻(cr)、不含氧(o)和氮(n)、并且具有不小于64at％且不大于74at％的釕(ru)含量和不小于26at％且不大于36at％的鉻(cr)含量的吸光膜來解決，并且發現，盡管吸光膜薄，但在相對于曝光光約為12.5％的反射率下，吸光膜在相對于曝光光約為215度的相移處具有有著良好的晶片轉印特性(高nils值)的相移功能。
5、在一個方面，本發明提供了一種反射型光掩模坯，其包括：
6、基板，
7、多層反射膜，其形成在基板上并且反射作為極紫外范圍中的光的曝光光，
8、保護膜，其形成在多層反射膜上以保護多層反射膜，和
9、吸光膜，其形成在保護膜上，吸收曝光光，并且具有相移功能，其中
10、吸光膜
11、含有釕(ru)和鉻(cr)并且不含氧(o)和氮(n)，并且
12、具有不小于64at％且不大于74at％的釕(ru)含量和不小于26at％且不大于36at％的鉻(cr)含量，
13、不小于40nm且不大于44nm的厚度，
14、不小于12％且不大于15％的相對于曝光光的反射率，以及不小于200度且不大于230度的相對于曝光光的相移。
15、優選地，吸光膜還含有鈮(nb)，并且具有不大于4at％的鈮(nb)含量。
16、優選地，保護膜具有不小于1nm且不大于6nm的厚度。
17、在另一方面，本發明提供了一種從反射型光掩模坯制造反射型光掩模的方法，該反射型光掩模包括吸光膜的圖案，其中
18、該方法包括以下步驟：
19、(a)在遠離基板的一側與吸光膜接觸地形成抗蝕劑膜，
20、(b)對抗蝕劑膜進行圖案化以形成抗蝕劑圖案，
21、(c)通過使用氯系氣體的干蝕刻和抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模對吸光膜進行圖案化以形成吸光膜圖案，以及
22、(d)去除抗蝕劑圖案。
23、發明的有益效果
24、根據本發明，可以提供一種反射型光掩模坯，其能夠提供包括較薄的吸光膜的反射型光掩模，其具有良好的晶片轉印特性(高nils值)并且不易受到陰影效應的影響。例如，可以在晶片上獲得微細的線和空間圖案中的良好圖案。