掩模坯料、相移掩模及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的掩模坯料(100)具备在透光性基板(1)上依次层叠有相移膜(2)和遮光膜(3)的结构，相移膜与遮光膜的层叠结构对于ArF准分子激光的曝光光的光密度为3.5以上，遮光膜具备从透光性基板侧起层叠有下层(31)及上层(32)的结构，下层由铬、氧、氮及碳的总含量为90原子％以上的材料形成，上层由金属及硅的总含量为80原子％以上的材料形成，上层对于曝光光的消光系数k

Manufacturing method of mask blank, phase shifting mask and semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】掩模坯料、相移掩模及半导体器件的制造方法
本专利技术涉及相移掩模用的掩模坯料、相移掩模及使用该相移掩模的半导体器件的制造方法。
技术介绍
一般而言，在半导体器件的制造工序中，使用光刻法进行微细图案的形成。该微细图案的形成中通常使用多片被称作转印用掩模的基板。该转印用掩模一般在透光性的玻璃基板上设置有由金属薄膜等形成的微细图案。在该转印用掩模的制造中，也使用了光刻法。作为转印用掩模的种类，除了现有的在透光性基板上具备包含铬类材料的遮光膜图案的二元掩模以外，还已知有半色调型相移掩模。该半色调型相移掩模在透光性基板上具备有相移膜的图案。该相移膜具有使光以实质上对曝光没有帮助的强度透射、且使透过该相移膜的光相对于仅以相同距离通过空气中的光产生给定的相位差的功能，由此，产生所谓相移效果。如专利文献1中所公开的那样，使用曝光装置将转印用掩模的图案曝光转印至1片半导体晶片上的抗蚀膜上时，通常对该转印用掩模的图案在该抗蚀膜的不同位置上进行重复曝光转印。另外，对该抗蚀膜的重复曝光转印不设置间隔地进行。在曝光装置中设置光圈，从而仅对转印用掩模的待形成转印图案的区域(转印区域)照射曝光光。然而，通过光圈包覆(遮蔽)曝光光的精度存在限制，难以避免曝光光在比转印用掩模的转印区域更外侧漏光。因此，使用曝光装置在半导体晶片上的抗蚀膜上进行曝光转印时，为了使抗蚀膜不受透过上述外周区域的曝光光带来的影响，对于转印用掩模中待形成转印图案的区域的外周区域，要求确保给定值以上的光密度(OD：OpticalDimension)。通常，在转印用掩模的外周区域，期望OD为3以上(透射率约0.1％以下)，需要至少为2.8左右(透射率约0.16％)。然而，半色调型相移掩模的相移膜具有使曝光光以给定的透射率透过的功能，难以仅通过该相移膜确保在转印用掩模的外周区域所要求的光密度。因此，如专利文献1所公开的那样，在半色调型相移掩模的情况下，通过在外周区域的半透光层上层叠遮光层(遮光带)，利用半透光层与遮光层的层叠结构确保上述的给定值以上的光密度。另一方面，如专利文献2所公开的那样，作为半色调型相移掩模的掩模坯料，目前已知一种掩模坯料，其具有在透光性基板上层叠有包含金属硅化物类材料的半色调相移膜、包含铬类材料的遮光膜、包含无机类材料的蚀刻掩模膜的结构。使用该掩模坯料制造相移掩模的情况下，首先，将形成于掩模坯料表面的抗蚀剂图案作为掩模，通过利用氟类气体的干法蚀刻对蚀刻掩模膜形成图案。接下来，将蚀刻掩模膜图案作为掩模，通过利用氯与氧的混合气体的干法蚀刻对遮光膜形成图案，进一步将遮光膜图案作为掩模，通过利用氟类气体的干法蚀刻对相移膜形成图案。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-128840号公报专利文献2：国际公开第2004/090635号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题近年，在将ArF准分子激光(波长193nm)作为曝光光的曝光技术中，转印图案的微细化发展，要求对应小于曝光光的波长的图案线宽。除NA(数值孔径、NumericalAperture)＝1以上的超高NA技术(液浸曝光等)以外，还开始应用相对于掩模上的全部图案最优化曝光装置的照明的光源和掩模的最优化技术、即SMO(SourceMaskOptimization)。应用了该SMO的曝光装置的照明系统正在复杂化，在曝光装置上设置相移掩模并照射曝光光时，有时会成为该曝光光从多个方向对相移掩模的遮光膜(遮光带)入射这样的状态。现有的遮光膜将以给定的透射率透过相移膜的曝光光从该遮光膜的相移膜侧的表面入射并从相移膜的相反侧的表面射出作为前提，从而决定了遮光性能(光密度)。然而，查明了在对相移掩模照射上述的复杂化的照明系统的曝光光的情况下，与以往相比，更容易发生通过相移膜从遮光膜的相移膜侧的表面入射的曝光光从遮光带的图案侧壁射出的情况。这样的从图案侧壁射出的曝光光(漏光)的光量未被充分地衰减，因此，设置于半导体晶片上等的抗蚀膜发生了感光(虽然较少)。抗蚀膜的待配置转印图案的区域发生了感光(虽然较少)时，也会使对在该区域被曝光的转印图案进行显影而形成的抗蚀剂图案的CD(关键尺寸、CriticalDimension)大幅降低。图3是对半导体晶片上的抗蚀膜重复转印4次相移掩模的转印图案的情况的说明图。图像I1是对相移掩模的转印图案曝光转印1次时被转印的图像，图像I2、I3、I4也同样。图像p1a～p1e是通过相同的曝光转印而被转印的图案，图像p2a～p2e、图像p3a～p3e、图像p4a～p4e也同样。图像S1、S2、S3、S4是相移掩模的遮光带图案被转印后的图像。如图3所示，利用曝光装置对相移掩模的转印图案的抗蚀膜进行的重复曝光转印不设置间隔地进行。因此，相邻的转印图像的遮光带图案被重复地转印。图3中的S12、S13、S24、S34是2个遮光带的转印图像重叠而被转印的区域，S1234是4个遮光带的转印图像重叠而被转印的区域。近年，半导体器件的微细化有时显著，如图3的图像p1a～p1d那样，将相移膜的转印图案配置至遮光带(图像S1)的附近为止的情况正在增加。在半导体晶片上的抗蚀膜上重复转印的多个转印图案的配置成为相邻的遮光带图案重复的位置关系。该遮光带图案重复地曝光转印后的区域被用作在半导体晶片上形成了各芯片后切割分离时的剪切边。在这样的情况下，由于由遮光带产生的曝光光的漏光，配置于遮光带附近的微细图案被曝光转印至抗蚀膜，进行显影处理等形成抗蚀剂图案时，容易发生CD精度降低的现象，而成为问题。特别是在接受4次遮光带图案的曝光转印的抗蚀膜的区域S1234附近配置的微细图案(图3中用点划线的圆包围的图案p1d、p2c、p3b、p4a)的漏光的累积照射量容易变多，而特别成为问题。作为解决这些问题的方法，考虑了单纯增厚遮光膜的膜厚而提高遮光带的光密度(OD)。然而，如果增厚遮光膜的膜厚，则进行用于在遮光膜上形成转印图案的蚀刻时，有必要增厚成为掩模的抗蚀剂图案(抗蚀膜)的膜厚。以往，相移膜由含有硅的材料形成的情况较多，遮光膜由与该相移膜之间具有高的蚀刻选择性的含有铬的材料(铬类材料)形成的情况较多。包含铬类材料的遮光膜通过利用氯类气体和氧气的混合气体的干法蚀刻形成图案，但抗蚀膜对利用氯类气体和氧气的混合气体的干法蚀刻的耐受性低。因此，如果增厚遮光膜的膜厚，则也有必要大幅增厚抗蚀膜的膜厚，但如果在这样的抗蚀膜上形成微细图案，则容易发生抗蚀剂图案的歪斜、脱落的问题。另一方面，如专利文献2所公开的那样，通过在包含铬类材料的遮光膜上设置包含含有硅的材料的硬质掩模膜，可以减薄抗蚀膜的膜厚。然而，铬类材料的遮光膜在通过利用氯类气体和氧气的混合气体的干法蚀刻形成图案时，存在对图案侧壁方向的蚀刻容易进行的倾向。因此，在对遮光膜进行将具有微细图案的硬质掩模膜作为掩模的干法蚀刻的情况下，该遮光膜的膜厚厚时，侧向蚀刻量容易变大，形成于遮光膜的微细图案的CD精度容易降低。遮光膜的微细图案的CD精度降低会导致通过将该遮光膜的微细图案作为掩模的干法蚀刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩模坯料，其具备在透光性基板上依次层叠有相移膜和遮光膜的结构，/n所述相移膜和所述遮光膜的层叠结构对于ArF准分子激光的曝光光的光密度为3.5以上，/n所述遮光膜具备从所述透光性基板侧起层叠有下层及上层的结构，/n所述下层由含有铬、且铬、氧、氮及碳的总含量为90原子％以上的材料形成，/n所述上层由含有金属及硅、且金属及硅的总含量为80原子％以上的材料形成，/n所述上层对于所述曝光光的消光系数k

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170614 JP 2017-1165101.一种掩模坯料，其具备在透光性基板上依次层叠有相移膜和遮光膜的结构，
所述相移膜和所述遮光膜的层叠结构对于ArF准分子激光的曝光光的光密度为3.5以上，
所述遮光膜具备从所述透光性基板侧起层叠有下层及上层的结构，
所述下层由含有铬、且铬、氧、氮及碳的总含量为90原子％以上的材料形成，
所述上层由含有金属及硅、且金属及硅的总含量为80原子％以上的材料形成，
所述上层对于所述曝光光的消光系数kU大于所述下层对于所述曝光光的消光系数kL。


2.根据权利要求1所述的掩模坯料，其中，所述相移膜对于所述曝光光的透射率为1％以上。


3.根据权利要求1或2所述的掩模坯料，其中，所述下层的消光系数kL为2.0以下，所述上层的消光系数kU大于2.0。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的掩模坯料，其中，所述上层对于所述曝光光的折射率nU小于所述下层对于所述曝光光的折射率nL，用所述上层对于所述曝光光的折射率nU除以所述下层对于所述曝光光的折射率nL而得到的比率nU/nL为0.8以上。


5.根据权利要求4所述的掩模坯料，其中，所述下层的折射率nL为2.0以下，所述上层的折射率nU小于2.0。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的掩模坯料，其中，所述下层由铬、氧及碳的总含量为90原子％以上的材料形成。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的掩模坯料，其中，所述上层由钽及硅的总含量为80原子％以上的材料形成。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的掩模坯料，其中，所述相移膜由含有硅的材料形成。


9.一种相移掩模，其具备在透光性基板上依次层叠有具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本雅广，宍户博明，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP