反射型掩模坯料和反射型掩模的制作方法

本发明涉及在制造半导体器件例如lsi中使用的反射型掩模和作为反射型掩模用材料的反射型掩模坯料。

背景技术：

1、在半导体器件的制造工艺中，重复使用了光刻法技术，其中用曝光光照射转移掩模，通过缩小投影光学系统将转移掩模上形成的电路图案转移至半导体基板(半导体晶片)上。常规地，曝光光的主流波长是氟化氩(arf)准分子激光器光的193nm。通过采用其中多次组合曝光过程和加工过程的被称作多图案化的方法最终形成尺寸小于曝光波长的图案。

2、然而，因为有必要在器件图案的连续微型化下形成更细微的图案，所以开发了使用具有比arf准分子激光器光的波长更短的波长的极紫外(euv)光作为曝光光的极紫外(euv)蚀刻法技术。euv光是波长为例如约10至20nm的光，特别地波长为约13.5nm的光。这种euv光对物质的透过性非常低并且不能用于常规的透过型投影光学系统或掩模，因此应用了反射类型光学元件器件。因此，还提出反射型掩模作为图案转移用掩模。反射型掩模包括在基板上形成并反射euv光的多层反射膜，和在多层反射膜上形成并吸收euv光的图案化吸收体膜。在另一方面，在将吸收体膜图案化之前的材料(还包括其中形成抗蚀剂层的材料)被称作反射型掩模坯料，并用作反射型掩模用材料。通常，反射euv光的反射型掩模和反射型掩模坯料分别称作euv掩模和euv掩模坯料。

3、euv掩模坯料具有包括下热膨胀基板、在它上面形成的并反射euv光的多层反射膜和通常还包括在多层反射膜上形成的并吸收euv光的吸收体膜的基础结构。作为多层反射膜，通常使用其中交替层叠钼(mo)膜和硅(si)膜以获得对于euv光的必要反射率的多层反射膜。此外，作为保护多层反射膜的保护层，钌(ru)膜形成为多层反射膜的最外层。在另一方面，对于吸收体膜，使用含有钽(ta)等的材料，其具有对于euv光而言相对大的消光系数(专利文献1：jp-a 2002-246299)。

4、引用列表

5、专利文献1：jp-a 2002-246299

6、专利文献2：jp-a 2003-114200

技术实现思路

1、在反射型掩模的制造步骤中，在通过反射型掩模坯料的吸收体膜的刻蚀加工形成图案之后，通常检查图案并且如果检测到缺陷则校正缺陷。然而，在反射型掩模的情况下，在一些情况下存在缺陷，所谓的相位缺陷(phase defect)，由于多层反射膜的无序结构，其降低了反射率。在形成了吸收体膜的图案之后，非常难以直接校正这种相位缺陷。从这种情况，重要的是检测反射型掩模坯料的相位缺陷。例如，jp-a 2003-114200(专利文献2)中公开了使用暗场检查图像的技术作为使用euv光检测多层反射膜内部的缺陷的方法。

2、为了在缺陷检测中敏感地检测微小的相位缺陷，在形成多层反射膜之后，需要减小在多层反射膜中不存在缺陷的部分处的散射光在缺陷检查中的强度，即背景水平(bgl)。因此，对于反射型掩模坯料(euv掩模坯料)，对于曝光光(具有约13.5nm波长的euv光)而言高反射率是有利的。然而，需要降低缺陷检查中的背景水平。

3、在形成多层反射膜从而具有钼(mo)层和硅层的周期性层叠结构的情况下，不含有添加元素例如氮(n)、碳(c)和硼(b)的钼(mo)倾向于具有较高反射率。然而，当晶体晶粒在形成钼(mo)层中变粗时，层之间界面粗糙度和多层反射膜的表面粗糙度中任一者或两者提高，导致缺陷检查中的背景水平提高。

4、在另一方面，为了降低背景水平，有效的是通过将添加元素例如氮(n)、碳(c)和硼(b)添加至钼(mo)来形成非晶态结构。然而，由添加元素的影响所致的光学性质(n，k)的改变或在钼(mo)层和硅(si)层的界面部分处两种组分的相互混合加速，明显降低了反射率。

5、做出本发明以解决以上问题，并且本发明的目的是提供包括在缺陷检查中具有高反射率和受控的低背景水平的多层反射膜的反射型掩模坯料和反射型掩模。

6、发明人已认真地研究来解决以上问题。结果是，在具有在其中交替层叠低折射率层和高折射率层的周期性层叠结构部并优选具有在远离基板侧形成并与周期性层叠结构部接触的保护层的多层反射膜中，发明人发现了具有两层结构的低折射率层，所述两层结构由含有钼(mo)和至少一种选自由氮(n)、碳(c)、硼(b)、硅(si)和氢(h)构成的组的添加元素的一层和含有钼(mo)并基本上不含除钼(mo)之外的其它元素的另一层组成。此外，发明人发现了在相对于曝光光具有足够高的反射率的情况下多层反射膜在缺陷检查中具有足够降低的背景水平(bgl)。

7、在一方面，本发明提供反射型掩模坯料，包括基板、在基板的一个主表面上形成并反射曝光光的多层反射膜，其中

8、所述多层反射膜具有其中交替层叠低折射率层和高折射率层的周期性层叠结构部，

9、构成多层反射膜的低折射率层中至少一个具有由第一子层和第二子层组成的两层结构，

10、所述第一子层含有钼(mo)和至少一种选自由氮(n)、碳(c)、硼(b)、硅(si)和氢(h)构成的组的添加元素，并具有大于0.3nm且不大于0.6nm的厚度，和

11、所述第二子层含有钼(mo)并基本上不含除钼(mo)之外的其它元素。

12、优选地，在低折射率层中，在基板侧形成第一子层，且在远离基板侧形成第二子层。

13、优选地，高折射率层含有硅(si)。

14、优选地，多层反射膜具有不小于2.6nm的微晶直径，其由在x-射线衍射中检测的mo(110)的x-射线衍射峰计算。

15、优选地，基板具有所述一个主表面为152mm-见方和厚度为6.35mm的尺寸，和

16、在所述一个主表面的中心处142mm-见方的范围内的平坦度的改变量(△tir)，即形成所述多层反射膜前后的平坦度差，以绝对值计不大于0.7μm。

17、优选地，反射型掩模坯料包括保护层，其在远离基板侧形成并与周期性层叠结构部接触。

18、优选地，反射型掩模坯料还包括吸收体膜，其吸收多层反射膜上的曝光光。

19、在另一方面，本发明提供反射型掩模，其包括通过图案化反射型掩模坯料的吸收体膜形成的图案。

20、发明有益效果

21、根据本发明，可提供反射型掩模坯料，其包括在缺陷检查中相对于曝光光具有高反射率的具有足够降低的背景水平的多层反射膜。

技术特征：

1.反射型掩模坯料，包含基板、在所述基板的一个主表面上形成并反射曝光光的多层反射膜，其中

2.根据权利要求1所述的反射型掩模坯料，其中在所述低折射率层中，在基板侧形成第一子层，且在远离基板侧形成第二子层。

3.根据权利要求1或2所述的反射型掩模坯料，其中所述高折射率层包含硅(si)。

4.根据权利要求1或2所述的反射型掩模坯料，其中所述多层反射膜具有不小于2.6nm的微晶直径，其由在x-射线衍射中检测的mo(110)的x-射线衍射峰计算。

5.根据权利要求1或2所述的反射型掩模坯料，其中

6.根据权利要求1或2所述的反射型掩模坯料，包含保护层，其在远离基板侧形成并与所述周期性层叠结构部接触。

7.根据权利要求1或2所述的反射型掩模坯料，还包含吸收体膜，其吸收所述多层反射膜上的曝光光。

8.反射型掩模，包含通过将根据权利要求7所述的反射型掩模坯料的所述吸收体膜图案化而形成的图案。

技术总结
本发明涉及反射型掩模坯料和反射型掩模。所述反射型掩模坯料，包括基板、在所述基板的一个主表面上形成并反射曝光光的多层反射膜。所述多层反射膜具有在其中交替层叠低折射率层和高折射率层的周期性层叠结构部，并且所述低折射率层中的至少一个具有两层结构，所述两层结构由含有钼和至少一种选自由氮、碳、硼、硅和氢构成的组的添加元素的一层和含有钼并基本上不含除钼之外的其它元素的另一层组成。

技术研发人员：生越大河,高坂卓郎
受保护的技术使用者：信越化学工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12