專利名稱：光掩模坯料、光掩模及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體集成電路、CCD(電荷耦合器件)、LCD(液晶顯示元件)用彩色濾色片及磁頭等的微細(xì)加工中使用地光掩模技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為了適應(yīng)伴隨大規(guī)模集成電路的高集成化而對(duì)電路圖案的微細(xì)化要求等，高度的半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)逐漸成為極其重要的要素技術(shù)。例如，大規(guī)模集成電路的高集成化要求必須有構(gòu)成電路的配線圖案的細(xì)線化技術(shù)、或用于構(gòu)成單元(cell)的層間配線的接觸孔(contact hole)圖案的微細(xì)化技術(shù)。加速大規(guī)模集成電路的圖案微細(xì)化是為了使其高速運(yùn)轉(zhuǎn)和降低電功率消耗，因?yàn)槭蛊涓咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)和降低電功率消耗的最有效方法為圖案的微細(xì)化。
上述高度的微細(xì)加工幾乎都利用使用光掩模的光刻法技術(shù)加以實(shí)施，因此光掩模與曝光裝置或抗蝕劑材料同樣為支持微細(xì)化技術(shù)的基本技術(shù)。因此，為了實(shí)現(xiàn)具有上述被細(xì)線化的配線圖案或被微細(xì)化的接觸孔圖案的光掩模，正在開(kāi)發(fā)用于在光掩模坯料上形成更微細(xì)、且更正確的圖案的技術(shù)。
為了在光掩模基板上形成高精度的光掩模圖案，必須以將光掩模坯料上形成的抗蝕劑圖案高精度地圖案化為前提。對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行微細(xì)加工時(shí)的光刻法利用縮小投影法進(jìn)行實(shí)施，因此在光掩模上形成的圖案的尺寸為形成在半導(dǎo)體基板上的圖案尺寸的4倍左右，但是這并不意味著在光掩模上形成的圖案的精度要求放寬，而是要求以高于曝光后在半導(dǎo)體基板上得到的圖案精度的高精度形成光掩模圖案。
目前，采用光刻法在半導(dǎo)體基板上描畫的電路圖案的尺寸遠(yuǎn)小于曝光光的波長(zhǎng)，因此使用形成了將電路圖案直接放大4倍的光掩模圖案的光掩模進(jìn)行縮小曝光，在曝光光的干涉等影響下，無(wú)法將與光掩模圖案同樣的形狀轉(zhuǎn)印到抗蝕劑膜上。
因此，作為超析像掩模，通常使用適用通過(guò)進(jìn)行所謂的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(Optical Proximity Effect CorrectionOPC)來(lái)修正使轉(zhuǎn)印特性劣化的光學(xué)鄰近效應(yīng)的技術(shù)的OPC掩模，或使用將相鄰開(kāi)口圖案的相位改變180°、使相鄰開(kāi)口圖案中間的光振幅為0的相位偏移掩模作為標(biāo)準(zhǔn)。例如，必須在OPC掩模上形成尺寸為電路圖案的1/2或1/2以下的OPC圖案(錘頭或輔助桿(assist bar))。
由此，不僅用于在半導(dǎo)體基板上形成電路圖案的光刻法，而且用于在光掩模坯料上形成圖案的光刻法也開(kāi)始要求高精度的圖案形成技術(shù)。光刻法性能的指標(biāo)之一為“臨界析像度”，要求光掩模的圖案形成工序中采用的光刻法具有與在半導(dǎo)體基板上形成電路圖案的工序中采用的光刻法同等或更高的臨界析像度。
為了形成光掩模圖案，通常在透明基板上設(shè)置了遮光層的光掩模坯料上形成光致抗蝕劑膜，對(duì)上述光致抗蝕劑膜照射電子射線，進(jìn)行圖案描畫，將光致抗蝕劑膜顯影，得到抗蝕劑圖案。然后，以上述抗蝕劑圖案作為遮光層用蝕刻掩模將遮光層圖案化，得到光掩模圖案。為了采用上述方法得到微細(xì)的光掩模圖案，光致抗蝕劑膜的薄膜化和遮光層的材料選擇變得尤為重要。
對(duì)應(yīng)于形成的光掩模圖案的微細(xì)化，抗蝕劑圖案也被微細(xì)化，但是，如果不降低抗蝕劑膜的膜厚，僅將抗蝕劑圖案微細(xì)化，則導(dǎo)致作為遮光層用蝕刻掩模發(fā)揮作用的抗蝕劑部的縱橫尺寸比(抗蝕劑膜厚和圖案寬度之比)變大。
一般而言，如果抗蝕劑圖案的縱橫尺寸比變大，則其圖案形狀容易劣化，在以其為蝕刻掩模的遮光層上轉(zhuǎn)印圖案的精度降低。另外，在極端的情況下，抗蝕劑圖案的一部分倒塌，或發(fā)生剝離，出現(xiàn)圖案空白。因此，伴隨光掩模圖案的微細(xì)化，必須降低作為遮光層圖案形成用蝕刻掩模使用的抗蝕劑的膜厚，使縱橫尺寸比不會(huì)變得過(guò)大。
另一方面，以光致抗蝕劑為蝕刻掩模進(jìn)行圖案形成時(shí)的遮光膜材料已經(jīng)提出了多種材料。其中，鉻化合物膜用于上述蝕刻的信息量多，在實(shí)用方面通常將鉻化合物用作遮光膜材料，已經(jīng)確立了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)加工工序。例如，在特開(kāi)2003-195479號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2003-195483號(hào)公報(bào)及注冊(cè)實(shí)用新型3093632號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了用鉻化合物形成具有ArF曝光用光掩模坯料所要求的遮光特性的遮光膜的光掩模坯料構(gòu)成例。
鉻化合物的遮光膜通常利用含氧的氯類干式蝕刻進(jìn)行圖案形成，多數(shù)蝕刻條件即使對(duì)光致抗蝕劑等有機(jī)膜也具有無(wú)法忽視程度的蝕刻效果。因此，如果以膜厚較薄的抗蝕劑膜為掩模對(duì)遮光膜進(jìn)行蝕刻，則在上述蝕刻中，抗蝕劑受損，抗蝕劑圖案形狀改變，難以將原本的抗蝕劑圖案正確地轉(zhuǎn)印到遮光膜上。
但是，從技術(shù)角度考慮，難以在作為有機(jī)膜的光致抗蝕劑上同時(shí)滿足高清晰度、高圖案形成精度和耐蝕刻性，只要采用現(xiàn)有的圖案形成工序，為了獲得高清晰度，就必須將光致抗蝕劑膜薄膜化，與此相反，為了確保圖案形成工序中的耐蝕刻性，必須將光致抗蝕劑膜薄膜化，結(jié)果在高清晰度和耐蝕刻性之間存在消長(zhǎng)的關(guān)系。
因此，為了降低對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷，形成更高精度的光掩模圖案，必須將遮光膜材料的選擇最適化，從而提供一種光掩模坯料的新型結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于遮光膜材料已經(jīng)有多個(gè)研究例，例如特開(kāi)2001-312043號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種使用鉭金屬膜作為ArF曝光用遮光層的例子。在該例中，使用鉭金屬膜作為遮光層，使用氧化鉭膜作為防反射層，為了降低蝕刻上述2層時(shí)對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷，用不易損傷光致抗蝕劑的氟系氣體等離子體進(jìn)行蝕刻。但是，即使選擇上述蝕刻條件，如果僅以光致抗蝕劑為掩模對(duì)遮光層和防反射層這樣2層進(jìn)行蝕刻，對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷的降低程度也有限，難以充分滿足高精度地形成微細(xì)的光掩模圖案的要求。
另一方面，還已知通過(guò)使用硬質(zhì)掩模(hard mask)減輕干式蝕刻時(shí)對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)擔(dān)的方法，例如特開(kāi)昭63-85553號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了以形成在金屬硅化物膜上的SiO2膜作為蝕刻掩模對(duì)金屬硅化物膜進(jìn)行干式蝕刻的方法。但是，由于SiO2膜缺乏導(dǎo)電性，因此容易出現(xiàn)在電子束曝光時(shí)發(fā)生帶電(charge up)的問(wèn)題。另外，光掩模坯料的缺陷檢查通?；诜瓷渎蔬M(jìn)行，在ArF曝光用掩模的缺陷檢查中，使用波長(zhǎng)為257nm的光，為了進(jìn)行正確的缺陷檢查，必須對(duì)上述波長(zhǎng)的光具有10～20％左右的反射率。但是，將SiO2膜用作蝕刻掩模時(shí)，存在上述SiO2膜的反射率過(guò)高，影響缺陷檢查本身的問(wèn)題。
由此，現(xiàn)有的光掩模坯料的結(jié)構(gòu)難以充分滿足高精度地形成微細(xì)的光掩模圖案的要求，上述情況將在曝光光波長(zhǎng)短、要求高析像度、將波長(zhǎng)為250nm或250nm以下的光用作曝光光的光刻法用光掩模(KrF248nm、ArF193nm、F2157nm)中成為問(wèn)題，特別是在用于形成65nm或65nm標(biāo)準(zhǔn)以下尺寸的抗蝕劑圖案的光掩模中問(wèn)題更為深刻。因此，選擇用于降低對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷、形成更高精度的光掩模圖案的遮光膜的材料變得極為重要。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種具有遮光膜的光掩模坯料及使用該光掩模坯料制成的光掩模，上述遮光膜具有能夠通過(guò)降低對(duì)用作形成光掩模圖案時(shí)的掩模的光致抗蝕劑的負(fù)擔(dān)而高精度地形成微細(xì)的光掩模圖案的結(jié)構(gòu)。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第1種發(fā)明為一種光掩模坯料，該光掩模坯料在相對(duì)于曝光光為透明的基板上具有第1遮光性膜和第2遮光性膜依次疊層而成的遮光性膜，上述第1遮光性膜含有以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)蝕刻的鉻(Cr)為主成分的層，上述第2遮光性膜含有以可進(jìn)行氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的層。
優(yōu)選使上述含硅化合物為硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物，更優(yōu)選使上述過(guò)渡金屬為從下述元素中選擇的至少1種金屬元素，所述元素為鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)。
上述第2遮光性膜對(duì)曝光光的光學(xué)濃度優(yōu)選為0.2～3.0，更優(yōu)選為0.5～2.5。另外，上述第2遮光性膜的膜厚優(yōu)選為10nm或10nm以上、55nm或55nm以下，更優(yōu)選為25nm或25nm以上、55nm或55nm以下。
更優(yōu)選使上述第2遮光性膜在曝光波長(zhǎng)下的衰減系數(shù)k具有從上述基板側(cè)向表面?zhèn)戎饾u減少的曲線分布，上述第1遮光性膜優(yōu)選為以金屬鉻、鉻氧化物、鉻氮化物、鉻氧氮化物、鉻氧碳化物、鉻氮碳化物、或鉻氧氮碳化物為主成分的膜。
上述第1遮光性膜對(duì)曝光光的光學(xué)濃度優(yōu)選為0.3～3.0、更優(yōu)選為0.5～2.0，其膜厚優(yōu)選為5nm或5nm以上、50nm或50nm以下，更優(yōu)選為5nm或5nm以上、25nm或25nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5nm或5nm以上、15nm或15nm以下。
上述第1遮光性膜和上述第2遮光性膜中的至少其一可以具有多層依次疊層而成的多層結(jié)構(gòu)，上述透明基板和上述遮光性膜之間可以具備光學(xué)膜。另外，上述光學(xué)膜可以為包含相位偏移層的膜。
上述相位偏移層例如為半色調(diào)相位偏移層，該半色調(diào)相位偏移膜為硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物。
另外，上述光學(xué)膜例如為可進(jìn)行氟系干式蝕刻的膜，在與上述第2遮光性膜相同的條件下實(shí)施氟系干式蝕刻而被蝕刻除去的時(shí)間(清除時(shí)間)比上述第2遮光性膜的清除時(shí)間長(zhǎng)。
而且，上述第2遮光性膜也可以具有防反射功能。
第2種發(fā)明為一種光掩模的制造方法，該方法包括以下步驟準(zhǔn)備具備遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在透明基板上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜和以可進(jìn)行氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；使用形成在上述第2遮光性膜上的光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜進(jìn)行氟系干式蝕刻，形成圖案的第1步驟；以進(jìn)行了上述圖案形成的第2遮光性膜或抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述第1遮光性膜進(jìn)行含氧的氯類干式蝕刻，形成圖案的第2步驟。
另外，第3種發(fā)明為一種光掩模的制造方法，該方法包括以下步驟準(zhǔn)備具備遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在設(shè)置于透明基板上的可進(jìn)行氟系干式蝕刻的光學(xué)膜上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜和以可進(jìn)行氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；使用形成在上述第2遮光性膜上的第1光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜實(shí)施氟系干式蝕刻，形成圖案的第1步驟；除去上述第1光致抗蝕劑掩模，在進(jìn)行了上述圖案形成的第2遮光性膜上設(shè)置第2抗蝕劑掩模的第2步驟；使用進(jìn)行了上述圖案形成的第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模，對(duì)上述第1遮光性膜實(shí)施含氧氯類干式蝕刻，形成圖案的第3步驟；以上述第2光致抗蝕劑掩模和上述第1及第2遮光性膜中的至少其一作為掩模，對(duì)上述光學(xué)膜實(shí)施氟系干式蝕刻，形成圖案的第4步驟；除去上述第1遮光性膜中未被上述第2遮光性膜被覆的部分的第5步驟。
第4種發(fā)明為一種光掩模的制造方法，該方法包括下述步驟準(zhǔn)備具備遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在設(shè)置于透明基板上的可進(jìn)行氟系干式蝕刻的光學(xué)膜上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜和以可實(shí)施氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；使用形成在上述第2遮光性膜上的第1光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜實(shí)施氟系干式蝕刻，形成圖案的第1步驟；以進(jìn)行了上述圖案形成的第2遮光性膜或上述第1光致抗蝕劑掩模為掩模，對(duì)上述第1遮光性膜實(shí)施含氧氯類干式蝕刻，形成圖案的第2步驟；除去上述第1光致抗蝕劑掩模，在進(jìn)行了上述圖案形成的第2遮光性膜上設(shè)置第2抗蝕劑掩模的第3步驟；以上述第2光致抗蝕劑掩模和上述第1及第2遮光性膜中的至少其一為掩模，對(duì)上述光學(xué)膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第4步驟；除去上述第1遮光性膜中未被上述第2遮光性膜被覆的部分的第5步驟。
第3種及第4種發(fā)明的上述第4步驟中，優(yōu)選將未被上述第2光致抗蝕劑掩模被覆部分的上述第2遮光性膜的清除時(shí)間設(shè)定為短于上述光學(xué)膜的清除時(shí)間。另外，第3種及第4種發(fā)明中，可以將上述光學(xué)膜制成包含相位偏移層的膜。
根據(jù)本發(fā)明，使第1遮光性膜和第2遮光性膜的成膜材料分別具有不同的干式蝕刻特性，選擇最佳的成膜材料進(jìn)行組合，因此能夠降低對(duì)作為形成光掩模圖案時(shí)的掩模使用的光致抗蝕劑的負(fù)擔(dān)，結(jié)果能夠高精度地形成微細(xì)的光掩模圖案。


圖1A及圖1B為用于說(shuō)明本發(fā)明光掩模坯料的基本結(jié)構(gòu)例的剖面簡(jiǎn)圖。
圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明光掩模坯料的成膜中使用的陰極濺鍍裝置結(jié)構(gòu)的剖面簡(jiǎn)圖。
圖3示出在CrN(Cr∶N＝9∶1)的第1遮光性膜上具備膜厚為23.4nm的MoSiN的第2遮光性膜的光掩模坯料的光學(xué)濃度(OD)的波長(zhǎng)依賴性。
圖4示出相對(duì)于波長(zhǎng)在190nm～600nm范圍內(nèi)的光的反射率測(cè)定結(jié)果。
圖5A～圖5E為用于說(shuō)明二元光掩模的制造工序的圖。
圖6A～圖6I為用于說(shuō)明相位偏移掩模的第1制造工序的圖。
圖7A～圖7I為用于說(shuō)明相位偏移掩模的第2制造工序的圖。
圖8示出從基板側(cè)向具備鉻化合物作為第2遮光性膜的二元光掩模坯料入射光時(shí)用分光光度計(jì)測(cè)定遮光性膜的光學(xué)濃度的波長(zhǎng)依賴性的結(jié)果。
圖9示出具備鉻化合物作為第2遮光性膜的二元光掩模坯料對(duì)波長(zhǎng)在190nm～600nm范圍內(nèi)的光的反射率測(cè)定結(jié)果。
圖10A～圖10C為用于說(shuō)明第2遮光性膜中最小含氮量分別為0at％(圖10A)、5at％(圖10B)及10at％(圖10C)時(shí)遮光性膜的干式蝕刻剖面形狀的SEM像。
圖11示出實(shí)施例6中在CrN(Cr∶N＝9∶1)的第1遮光性膜(膜厚10nm)上具備膜厚為51nm的MoSiN的第2遮光性膜的光掩模坯料的光學(xué)濃度(OD)與最小含氮量的關(guān)系。
圖12示出實(shí)施例6中在具備第1及第2遮光性膜的光掩模坯料上從遮光性膜側(cè)入射光時(shí)，用分光光度計(jì)測(cè)定反射光的強(qiáng)度得到的反射率的波長(zhǎng)依賴性結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳方案。
本發(fā)明人等為了減輕對(duì)形成光掩模的圖案時(shí)作為掩模使用的光致抗蝕劑的負(fù)擔(dān)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的光掩模坯料的問(wèn)題在于用與遮光膜相同的鉻類材料形成設(shè)置在鉻類材料的遮光膜上的防反射膜，從而導(dǎo)致防反射膜和遮光膜的(干式)蝕刻特性相類似，結(jié)果必須采用單一的光致抗蝕劑掩模加工防反射膜和遮光膜。并且發(fā)現(xiàn)具有防反射功能的遮光性膜(實(shí)質(zhì)的防反射膜以下稱為“第2遮光性膜”)和作為實(shí)質(zhì)的遮光膜發(fā)揮作用的遮光性膜(以下稱為“第1遮光性膜”)通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇具有不同干式蝕刻特性的材料進(jìn)行組合，可以降低在形成光掩模圖案時(shí)對(duì)抗蝕劑掩模的負(fù)擔(dān)。
因此，本發(fā)明中采用新型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，具有防反射功能的第2遮光性膜和作為實(shí)質(zhì)的遮光膜發(fā)揮作用的第1遮光性膜的材料選自蝕刻特性不同的材料(異種材料體系)，利用上述蝕刻選擇性以減輕形成光掩模圖案時(shí)對(duì)抗蝕劑掩模的負(fù)擔(dān)。
詳細(xì)情況如下所述，如果利用第1遮光性膜和第2遮光性膜的材料的蝕刻選擇性，則可以使用抗蝕劑掩模僅作為第2遮光性膜的蝕刻掩模，以進(jìn)行了圖案形成的第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模，對(duì)第1遮光性膜進(jìn)行蝕刻。特別是作為第2遮光性膜的材料如果選擇能夠由對(duì)光致抗蝕劑負(fù)荷較輕的氟系干式蝕刻進(jìn)行加工的材料(例如硅化合物或金屬硅化合物，特別是金屬硅氧化物、金屬硅氮化物、或金屬硅氧氮化物等)，則可以大幅度降低對(duì)抗蝕劑掩模的負(fù)荷，顯著減少抗蝕劑圖案的形狀變化，在具有防反射功能的第2遮光性膜上正確地轉(zhuǎn)印本來(lái)的抗蝕劑圖案。以進(jìn)行了圖案形成的第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模，蝕刻以鉻為主成分的第1遮光性膜(鉻類遮光膜)，由此可以在作為實(shí)質(zhì)的遮光膜發(fā)揮作用的第1遮光性膜上正確地轉(zhuǎn)印規(guī)定的光掩模圖案。另外，也可以使用殘留的抗蝕劑掩模，蝕刻以鉻為主成分的第1遮光性膜(鉻類遮光膜)。
另外，采用本發(fā)明光掩模坯料的結(jié)構(gòu)，能夠縮短使用抗蝕劑掩模實(shí)施蝕刻的時(shí)間，因此能夠降低抗蝕劑膜厚，由此，即使將光掩模圖案微細(xì)化，縱橫尺寸比也不會(huì)變得過(guò)大，能夠避免伴隨圖案形狀劣化的圖案轉(zhuǎn)印精度降低或起因于抗蝕劑圖案部分剝離的圖案空白等不良情況。
由此，如果選擇可實(shí)施對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷較輕的氟系干式蝕刻加工的材料作為具有防反射功能的第2遮光性膜的材料，在上述第2遮光性膜上形成膜厚較薄的光致抗蝕劑掩模，將第2遮光性膜進(jìn)行圖案形成，以上述第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模，蝕刻第1遮光性膜(鉻類遮光膜)，則在光掩模坯料的圖案形成工序中，不存在為了確保光致抗蝕劑的蝕刻耐性而必須限制光致抗蝕劑膜薄膜化的約束，能夠?qū)⒂糜讷@得高清晰度的光致抗蝕劑膜薄膜化?？傊?，能夠消除現(xiàn)有的光掩模坯料結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題(高清晰度和蝕刻耐性之間的消長(zhǎng)關(guān)系)，降低對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)擔(dān)，能夠高精度地形成微細(xì)的光掩模圖案。
下面，通過(guò)實(shí)施例，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1光掩模坯料的基本結(jié)構(gòu))
圖1A及圖1B為用于說(shuō)明本發(fā)明光掩模坯料的基本結(jié)構(gòu)例的剖面簡(jiǎn)圖，上述光掩模坯料的基本結(jié)構(gòu)如圖1A所示，在光學(xué)透明的基板11的一側(cè)主表面上設(shè)置遮光性膜12，該遮光性膜12由第1遮光性膜13和第2遮光性膜14依次疊層而構(gòu)成。作為基板11，可以使用石英玻璃、CF2或硅鋁酸鹽玻璃等普通的透明基板。另外，第1遮光性膜13為不被氟系干式蝕刻(F類干式蝕刻)實(shí)質(zhì)蝕刻的膜，其主成分為鉻。第2遮光性膜14為以可進(jìn)行F類干式蝕刻的含硅化合物為主成分的膜。
此處，作為第2遮光性膜14的主成分的含硅化合物中，例如可以選擇使用硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物。由于上述遮光性膜能夠確保導(dǎo)電性，因此利用電子射線進(jìn)行描畫時(shí)的帶電抑制效果優(yōu)良，特別是在包含過(guò)渡金屬時(shí)，可以強(qiáng)烈期待上述特征。另外，如下所述，反射率的波長(zhǎng)依賴性也優(yōu)良。
作為含硅化合物中含有的過(guò)渡金屬，例如可以使用從鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)中選擇的至少1種金屬元素，從干式蝕刻加工性、耐化學(xué)試劑性及導(dǎo)電性方面考慮，最優(yōu)選鉬。含有上述過(guò)渡金屬的膜具備作為耐化學(xué)試劑性或?qū)щ娦约肮鈱W(xué)特性優(yōu)良的防反射膜的功能。
將作為第2遮光性膜14的材料的含硅化合物的組成(原子數(shù)比at％)設(shè)定在下述范圍內(nèi)硅為10～95at％、氧為0～60at％、氮為0～57at％、過(guò)渡金屬為0～35at％，優(yōu)選使過(guò)渡金屬的含量至少為0.2at％或0.2at％以上。另外，根據(jù)需要，也可以使上述含硅化合物中包含30at％或30at％以下的碳。
為了使由第1遮光性膜和第2遮光性膜依次疊層而成的遮光性膜對(duì)曝光光的光學(xué)濃度達(dá)到2.5或2.5以上，進(jìn)行膜設(shè)計(jì)，使上述第2遮光性膜對(duì)曝光光的光學(xué)濃度在0.2～3.0的優(yōu)選范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.5～2.5的范圍內(nèi)。另外，根據(jù)檢查中使用的光的波長(zhǎng)適當(dāng)設(shè)計(jì)第2遮光性膜14的厚度，通常將膜厚設(shè)定為10～45nm，由此可以獲得防反射效果。另外，在ArF曝光用光掩模的制作中使用的光掩模坯料的情況下，第2遮光性膜14的厚度優(yōu)選為15～30nm。
第2遮光性膜14在曝光波長(zhǎng)下的衰減系數(shù)k的曲線分布優(yōu)選設(shè)計(jì)成從基板11側(cè)向表面?zhèn)戎饾u減少。上述曲線分布可以通過(guò)改變作為第2遮光性膜14的材料的含硅化合物中的過(guò)渡金屬濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體而言，如果提高過(guò)渡金屬濃度，則衰減系數(shù)k變大，相反，如果降低過(guò)渡金屬濃度，則可以減小衰減系數(shù)k?？傊?，只要將其組成設(shè)計(jì)為膜中的過(guò)渡金屬濃度從基板11側(cè)向表面?zhèn)戎饾u降低即可。
另外，也可以通過(guò)改變含硅化合物中的輕元素(氧、氮、碳)濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)上述衰減系數(shù)k的曲線分布。具體而言，如果提高輕元素濃度，則衰減系數(shù)k變小，相反，如果降低輕元素濃度，則可以提高衰減系數(shù)k?？傊?，只要將其組成設(shè)計(jì)為膜中的輕元素濃度從基板11側(cè)向表面?zhèn)戎饾u升高即可。
如果設(shè)計(jì)成上述衰減系數(shù)曲線分布，則第2遮光性膜14的遮光性增加，可以提高第1遮光性膜13的膜厚設(shè)計(jì)自由度。由此，可以控制圖案形成時(shí)第1遮光性膜13的側(cè)面蝕刻量，而且作為“防反射膜”發(fā)揮作用時(shí)能夠改善反射率的波長(zhǎng)特性。
另外，如果將第2遮光性膜14的組成設(shè)計(jì)成在與第1遮光性膜13的界面區(qū)域硅處于不飽和狀態(tài)，則能夠提高與第1遮光性膜13的密合性。另外，如果將表面?zhèn)鹊慕M成設(shè)計(jì)成硅處于飽和(或過(guò)飽和)狀態(tài)，則能夠降低短波長(zhǎng)域內(nèi)的反射率，提高半導(dǎo)體基板上的圖案轉(zhuǎn)印特性，而且也可以提高耐化學(xué)試劑性。
第1遮光性膜13為以鉻為主成分的膜，例如以金屬鉻、鉻氧化物、鉻氮化物、鉻氧氮化物、鉻氧碳化物、鉻氮碳化物或鉻氧氮碳化物為主成分。第1遮光性膜13的組成設(shè)定在下述范圍內(nèi)鉻為30～95at％、氧為0～60at％、氮為0～50at％、碳為0～20at％。
為了使第1遮光性膜13和第2遮光性膜14依次疊層而成的遮光性膜12對(duì)曝光光的光學(xué)濃度達(dá)到2.5或2.5以上，進(jìn)行膜設(shè)計(jì)，使上述第1遮光性膜13對(duì)曝光光的光學(xué)濃度在0.3～3.0的優(yōu)選范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.5～2.0的范圍內(nèi)。另外，其膜厚優(yōu)選設(shè)定為5nm或5nm以上、50nm或50nm以下，更優(yōu)選設(shè)定為5nm或5nm以上、25nm或25nm以下。通過(guò)上述膜厚設(shè)計(jì)，可以將導(dǎo)電性抑制在足夠低的水平，也能夠抑制在圖案形成工序中的側(cè)面蝕刻。
通常，使用第2遮光性膜14作為所謂的“防反射膜”，使用第1遮光性膜13作為所謂的“遮光膜”，本說(shuō)明書中將上述2層疊層而成的膜一并稱為“遮光性膜”。另外，上述膜結(jié)構(gòu)可以采用各種設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)第2遮光性膜14的基板11側(cè)的組成，使氧或氮的含量變得極低，在功能上成為“遮光膜”的一部分，相反，如果設(shè)計(jì)第1遮光性膜13的第2遮光性膜14側(cè)的組成，使氧或氮的含量變得較高，則在功能上成為“防反射膜”的一部分。本說(shuō)明書中，第1遮光性膜13作為“防反射膜”的一部分發(fā)揮作用時(shí)也實(shí)質(zhì)上用作“遮光膜”，第2遮光性膜14作為“遮光膜”的一部分發(fā)揮作用時(shí)也實(shí)質(zhì)上用作“防反射膜”。
構(gòu)成本發(fā)明的光掩模坯料的第1遮光性膜13及第2遮光性膜14自然可以分別由單一的層構(gòu)成，上述二種膜或其一也可以為由多層疊層而成的多層膜。采用上述多層結(jié)構(gòu)時(shí)，也優(yōu)選使作為各遮光性膜構(gòu)成要素的層中的至少1層的組成在上述組成范圍內(nèi)。另外，也可以傾斜地改變膜組成(制成傾斜結(jié)構(gòu))來(lái)代替多層結(jié)構(gòu)。
如果第2遮光性膜(防反射膜)采用上述傾斜結(jié)構(gòu)，則可以擴(kuò)大相對(duì)于檢查中使用的光能夠獲得優(yōu)選的反射率的波長(zhǎng)區(qū)域。另外，通過(guò)提高遮光性膜最外表面的輕元素含量(或設(shè)置輕元素含量高的膜)，可以提高表面的化學(xué)穩(wěn)定性。而且，通過(guò)提高第1遮光性膜(遮光膜)的基板側(cè)10nm左右區(qū)域內(nèi)的輕元素含有率，降低鉻含有率，可以抑制蝕刻的面內(nèi)不均。
另外，如圖1B所示，也可以不在基板11的主表面上直接設(shè)置遮光性膜12，而是在基板11和遮光性膜12之間(即，基板11和第1遮光性膜13之間)設(shè)置第3光學(xué)膜15。作為上述第3光學(xué)膜15，例如有蝕刻阻擋膜、半透明膜或相位偏移膜等。采用設(shè)置上述第3光學(xué)膜15的結(jié)構(gòu)時(shí)，進(jìn)行膜設(shè)計(jì)，使上述第3光學(xué)膜15、第1遮光性膜13和第2遮光性膜14對(duì)曝光光的光學(xué)濃度的總和達(dá)到2.5或2.5以上。另外，當(dāng)然也可以設(shè)置第4或第5光學(xué)膜。
第3光學(xué)膜15為半色調(diào)的相位偏移層(半色調(diào)相位偏移層)時(shí)，優(yōu)選與上述第2遮光性膜14同樣地采用可實(shí)施氟系干式蝕刻的膜組成，作為成膜材料，優(yōu)選硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物等。另外，優(yōu)選設(shè)計(jì)組成或膜厚，使在與第2遮光性膜14相同的條件下實(shí)施氟系干式蝕刻時(shí)的清除時(shí)間(蝕刻除去的時(shí)間)長(zhǎng)于第2遮光性膜14的清除時(shí)間。
第2遮光性膜14或第3光學(xué)膜15的成膜材料為硅或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物時(shí)的成膜可以采用例如特開(kāi)平7-140635號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的方法等公知方法來(lái)進(jìn)行。例如，適當(dāng)?shù)亟M合硅和鉬或鉬硅化物的靶(target)，在反應(yīng)性氣體氣氛中或反應(yīng)性氣體與氬等惰性氣體的混合氣體氣氛中進(jìn)行反應(yīng)性陰極濺鍍，使其成膜。
同樣地使第1遮光性膜13的主成分為鉻氧化物、鉻氮化物、鉻氧氮化物、鉻氧碳化物、鉻氮碳化物或鉻氧氮碳化物時(shí)，也可以采用以鉻為靶進(jìn)行反應(yīng)性陰極濺鍍等公知方法。
作為上述陰極濺鍍方式，可以使用直流(DC)電源、高頻(RF)電源，也可以采用磁控管方式或其他的方式。作為陰極濺鍍氣體，可以使用Ar、Ne等惰性氣體。另外，反應(yīng)性氣體可以結(jié)合目標(biāo)組成進(jìn)行適當(dāng)選擇。例如，將CrO成膜時(shí)使用O2等含氧的氣體，將CrON成膜時(shí)混合使用N2、NO2、N2O、NO等含氮的氣體和O2、N2O、NO、NO2等含氧的氣體，將CrONC成膜時(shí)混合使用CO、CO2、CH4等含碳的氣體、N2、NO2、N2O、NO等含氮的氣體和O2、N2O、NO、NO2、CO2等含氧的氣體。
(實(shí)施例2光掩模坯料的制造工序)
在本實(shí)施例中說(shuō)明用于得到具有實(shí)施例1中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明光掩模坯料的制造工序。
〔第1遮光性膜(遮光膜)〕
圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明光掩模坯料具備的第1遮光性膜的成膜中使用的陰極濺鍍裝置結(jié)構(gòu)的剖面簡(jiǎn)圖，圖中，11為作為6英寸的方形石英基板的透明基板，101為室(chamber)，102a為第1靶，102b為第2靶，103為陰極濺鍍氣體導(dǎo)入口，104為氣體排氣口，105為基板旋轉(zhuǎn)臺(tái)，106a及106b分別為用于對(duì)第1及第2靶施加偏壓的電源。
本實(shí)施例中使用鉻靶作為第1靶102a，僅對(duì)該靶實(shí)施陰極濺鍍，由此形成鉻的第1遮光性膜。作為陰極濺鍍氣體，使用Ar，將Ar氣體以10sccm的流量、將N2氣體以4sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，進(jìn)行設(shè)定使室內(nèi)氣壓達(dá)到0.1Pa。然后，將成膜前加熱溫度設(shè)定為120℃，對(duì)Cr靶施加1000W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊形成膜厚為40nm的氮化鉻膜，將其制成第1遮光性膜(遮光膜)。另外，上述氮化鉻膜的組成為鉻(Cr)和氮(N)的組成比(原子比)為9∶1的CrN(Cr∶N＝9∶1)膜。
〔第2遮光性膜(防反射膜)〕
使用圖2所示結(jié)構(gòu)的陰極濺鍍裝置，在第1遮光性膜(遮光膜)上形成第2遮光性膜(防反射膜)，制成本發(fā)明光掩模坯料的遮光性膜。另外，對(duì)于此處使用的靶，作為第1靶102a使用硅(Si)單結(jié)晶，作為第2靶102b使用鉬硅化物(MoSi3)多結(jié)晶。設(shè)定氣體流量，使成膜中的室內(nèi)氣壓達(dá)到0.1Pa，邊使基板以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊形成鉬硅化物膜(MoSiN膜)。
具體而言，作為陰極濺鍍氣體，將Ar氣體以20sccm的流量、將N2氣體以0sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，對(duì)MoSi3靶施加700W的放電功率，對(duì)Si靶施加300W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊開(kāi)始成膜，依次將Ar氣體以5sccm的流量、將N2氣體以50sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，邊連續(xù)地改變成膜條件，使MoSi3靶的放電功率為100W、Si靶的放電功率為900W，邊成膜至膜厚約為20nm。只要是上述成膜條件，就可以得到具有膜中過(guò)渡金屬含量或含氮量緩慢改變的組成梯度的“傾斜結(jié)構(gòu)”的膜。
〔第3光學(xué)膜〕
第3光學(xué)膜的成膜也與第1及第2遮光性膜同樣地使用圖2所示結(jié)構(gòu)的陰極濺鍍裝置進(jìn)行。如上所述，該第3光學(xué)膜為半色調(diào)相位偏移層時(shí)，優(yōu)選采用硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物進(jìn)行成膜。因此，可以根據(jù)半色調(diào)相位偏移層由何種化合物形成來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇陰極濺鍍用靶，在與上述第2遮光性膜大致相同的條件下進(jìn)行成膜。
另外，半色調(diào)相位偏移層也可以為由組成各不相同的膜疊層而成的復(fù)合膜。對(duì)上述半色調(diào)相位偏移層進(jìn)行膜組成設(shè)計(jì)，使由上述列舉的材料構(gòu)成的單層膜或多層膜的透射率為2～40％，相位偏移量約為180°。具體的成膜例如下所述。
首先，作為第1靶102a使用Si單結(jié)晶，作為第2靶102b使用MoZrSi4燒結(jié)體，對(duì)MoZrSi4靶施加560W的放電功率、對(duì)Si靶施加1000W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊進(jìn)行陰極濺鍍成膜，在基板11上形成厚度為10nm的光學(xué)調(diào)整層。陰極濺鍍氣體為流量8sccm的Ar、流量20sccm的N2及流量5sccm的O2的混合氣體。另外，陰極濺鍍時(shí)的室內(nèi)氣體壓力設(shè)定為0.15Pa。
然后，改變放電功率，使MoZrSi4靶為430W、Si靶為1000W，將陰極濺鍍氣體改為15sccm的Ar、100sccm的N2及1sccm的O2的混合氣體，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊在0.25Pa的氣體壓力下形成厚度為40nm的低應(yīng)力層。
再改變放電功率，使MoZrSi4靶為100W、Si靶為1000W，將陰極濺鍍氣體改為5sccm的Ar、50sccm的N2及5sccm的O2的混合氣體，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊在0.1Pa的氣體壓力下形成厚度為20nm的表面層。
由此，將半色調(diào)相位偏移層構(gòu)成為由光學(xué)調(diào)整層、低應(yīng)力層和表面層3層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。
〔第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模的實(shí)用性〕
使用具有在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，確認(rèn)第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模的實(shí)用性。在第2遮光性膜上涂布化學(xué)放大型光致抗蝕劑(膜厚100nm)，采用電子射線光刻法形成圖案，形成抗蝕劑掩模，以此為掩模，對(duì)第2遮光性膜(防反射膜)進(jìn)行氟系干式蝕刻(CF4流量80sccm、施加偏壓60W、室內(nèi)壓力2Pa)，進(jìn)行圖案形成。
用掃描型電子顯微鏡觀察圖案形成結(jié)束后的光掩模坯料的剖面，結(jié)果確認(rèn)其蝕刻剖面形狀良好，未對(duì)第1遮光性膜(遮光膜)進(jìn)行實(shí)質(zhì)蝕刻。由上述結(jié)果可以確認(rèn)第2遮光性膜(防反射膜)足以用作形成第1遮光性膜(遮光膜)圖案時(shí)的硬質(zhì)掩模。
〔光學(xué)濃度〕
使用具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，用分光光度計(jì)測(cè)定從基板側(cè)對(duì)其入射光時(shí)遮光性膜的光學(xué)濃度。
圖3示出在上述條件下成膜的CrN(Cr∶N＝9∶1)的第1遮光性膜(膜厚40nm)上具備膜厚為23.4nm的MoSiN的第2遮光性膜的光掩模坯料光學(xué)濃度(OD)的波長(zhǎng)依賴性。如圖所示，作為波長(zhǎng)為193nm的光中的光學(xué)濃度，得到3.0左右的值，可以確認(rèn)ArF曝光時(shí)的光學(xué)濃度為2.5或2.5以上。
另外，如下所述地形成圖3所示的光掩模的第2遮光性膜首先，作為陰極濺鍍氣體，將Ar氣體以20sccm的流量、將N2氣體以0sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，將初期放電功率設(shè)定為MoSi3靶700W、Si靶300W，開(kāi)始成膜，然后，依次將Ar氣體以5sccm的流量、將N2氣體以50sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，邊連續(xù)地改變成膜條件，使最終的放電功率為MoSi3靶100W、Si靶900W，邊進(jìn)行成膜。
〔反射率的波長(zhǎng)依賴性〕
使用具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，用分光光度計(jì)測(cè)定從遮光性膜側(cè)對(duì)其入射光時(shí)的反射光強(qiáng)度，測(cè)定反射率的波長(zhǎng)依賴性。
圖4示出對(duì)波長(zhǎng)在190nm～600nm范圍內(nèi)的光的反射率測(cè)定結(jié)果，表1給出No.1～4的評(píng)價(jià)試樣各自的成膜條件。需要說(shuō)明的是評(píng)價(jià)試樣No.1～3將第2遮光性膜制成單層結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)試樣No.4將第2遮光性膜制成2層結(jié)構(gòu)。
由圖4給出的結(jié)果可知，可以得到對(duì)ArF曝光波長(zhǎng)(λ＝193nm)的光的反射率為10％或10％以下的低反射率，而且可以使對(duì)檢查波長(zhǎng)(λ＝257nm)的光的反射率在10～20％的范圍內(nèi)。
由此可以確認(rèn)只要第2遮光性膜(防反射膜)的膜厚在15～30nm的范圍內(nèi)，就可以使對(duì)波長(zhǎng)為257nm的光的反射率為10～20％，可以使用普通的缺陷檢查裝置進(jìn)行檢查。
此處，評(píng)價(jià)試樣No.3中，使第2遮光性膜成膜時(shí)的陰極濺鍍功率一定，膜中的過(guò)渡金屬組成不具有梯度。此時(shí)，與在其他成膜條件(使膜中的過(guò)渡金屬組成具有梯度的成膜條件)下成膜的膜相比，反射率的波長(zhǎng)依賴性變大，存在難以控制檢查波長(zhǎng)下的反射率的傾向。這是由于與過(guò)渡金屬和含氮量二者均具有傾斜結(jié)構(gòu)的其他條件相比，衰減系數(shù)k的基板側(cè)和表層側(cè)之差小，從而導(dǎo)致多重反射條件變窄。另外，評(píng)價(jià)試樣No.3具備的第2遮光性膜的膜中過(guò)渡金屬含量(at％)少，采用上述組成時(shí)，長(zhǎng)波長(zhǎng)域內(nèi)的衰減系數(shù)k變小，因此反射率的波長(zhǎng)依賴性顯示進(jìn)一步升高的傾向。
表1
〔化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)〕
使用具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，確認(rèn)化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)。具體而言，用分光光度計(jì)測(cè)定在氨過(guò)水(氨水∶雙氧水∶水＝1∶1∶30(容量比))及硫酸過(guò)水(硫酸∶雙氧水＝4∶1(容量比))中分別浸漬1小時(shí)后的反射率變化量。結(jié)果為在上述任一種條件下波長(zhǎng)365nm時(shí)的反射率變化均為2％或2％以下，確認(rèn)其在實(shí)用上顯示出充分的化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)。
(實(shí)施例3二元光掩模的制造工序)
在本實(shí)施例中說(shuō)明使用本發(fā)明的光掩模坯料得到光掩模的制造工序。此處，說(shuō)明光掩模為二元掩模的情況。
圖5A～圖5E用于說(shuō)明二元光掩模的制造工序，首先，在設(shè)置于基板11上的遮光性膜12上涂布光致抗蝕劑膜16(圖5A)，在上述光致抗蝕劑16上形成電路圖案描畫用抗蝕劑圖案17(圖5B)。需要說(shuō)明的是優(yōu)選在涂布光致抗蝕劑膜16前實(shí)施用于降低基板表面能量的表面處理。該處理是用于防止在隨后的工序中形成了微細(xì)圖案的抗蝕劑掩模發(fā)生剝離或倒塌的處理。
作為上述表面處理方法，最優(yōu)選的方法有用半導(dǎo)體制造工序中常用的六甲基二硅氮烷(HMDS)或其他有機(jī)硅類表面處理劑將基板表面(實(shí)際為遮光性膜表面)烷基甲硅烷基化的方法，將基板表面暴露在含有上述表面處理劑的氣體中或在基板表面直接涂布表面處理劑等方法。
使用的光致抗蝕劑可以根據(jù)光掩模圖案的制作中使用的描畫裝置選擇適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑，作為微細(xì)圖案形成中通常使用的電子束(EB)描畫用抗蝕劑，通常使用聚合物中含有芳香族骨架的正型或負(fù)型抗蝕劑。需要說(shuō)明的是為了制作形成有更微細(xì)的圖案的光掩模，優(yōu)選使用化學(xué)放大型抗蝕劑。
將光致抗蝕劑膜16的膜厚設(shè)置在能夠良好地獲得圖案形狀、且能夠發(fā)揮作為蝕刻掩模的作用的范圍內(nèi)。特別是制作形成微細(xì)圖案所要求的ArF曝光用光掩模時(shí)的光致抗蝕劑膜16必須為較薄的膜，以使該膜的縱橫尺寸比不會(huì)變大，優(yōu)選為350nm或350nm以下，更優(yōu)選為250nm或250nm以下。
另一方面，光致抗蝕劑膜16的膜厚下限可以綜合考慮所使用的抗蝕劑材料的耐蝕刻性等條件來(lái)決定，使用普通的抗蝕劑材料時(shí)，優(yōu)選為75nm或75nm以上，更優(yōu)選為100nm或100nm以上。另外，采用使用硅類樹(shù)脂的抗蝕劑和使用芳香族類樹(shù)脂的下層膜的組合的“多層抗蝕劑法”或組合芳香族類化學(xué)放大型抗蝕劑和硅類表面處理劑的“表面成像法”時(shí)，可以使光致抗蝕劑膜16的總厚度低于上述值。另外，光致抗蝕劑的涂布條件或干燥方法當(dāng)然也可以根據(jù)所使用的抗蝕劑進(jìn)行適當(dāng)選擇。
對(duì)光致抗蝕劑膜16的描畫也可以采用利用光照射的方法進(jìn)行，通常采用作為用于形成微細(xì)圖案的優(yōu)選方法的利用EB照射的方法。例如，作為抗蝕劑使用化學(xué)放大型抗蝕劑，對(duì)其進(jìn)行EB照射來(lái)進(jìn)行描畫時(shí)，通常以能量密度在3～30μC/cm2范圍內(nèi)的電子束進(jìn)行描畫，在上述描畫后進(jìn)行加熱處理及顯影處理，得到抗蝕劑圖案17。
以由此得到的抗蝕劑圖案17為掩模，形成具有作為防反射膜的功能的第2遮光性膜14的圖案(圖5C)。第2遮光性膜14是以含硅化合物為主成分的膜，因此能夠采用氟系(F類)或不含氧的氯類(Cl類)干式蝕刻形成圖案，本發(fā)明中選擇對(duì)光致抗蝕劑的負(fù)荷較輕的氟系干式蝕刻。上述氟系干式蝕刻中使用的氣體為CF4或C2F6等含氟氣體，也可以根據(jù)需要添加氧等氣體。
在上述蝕刻工序中，由于作為以鉻為主成分的膜的第1遮光性膜13未被實(shí)質(zhì)蝕刻，因此抗蝕劑圖案17僅具有作為第2遮光性膜14的蝕刻掩模的功能。因此，可以將抗蝕劑圖案17的厚度降至發(fā)揮作為第2遮光性膜14的蝕刻掩模的作用的范圍內(nèi)，從而能夠抑制縱橫尺寸比的增大，提高圖案形成的精度。
然后，以形成了圖案的光致抗蝕劑17和第2遮光性膜14作為蝕刻掩模，對(duì)第1遮光性膜13進(jìn)行含氧氯類((Cl+O)類)干式蝕刻形成圖案(圖5D)。此處，含氧氯類干式蝕刻的條件沒(méi)有特別限定，可以采用迄今為止對(duì)鉻化合物膜進(jìn)行干式蝕刻時(shí)采用的公知條件。例如，使氯氣和氧氣的混合比(Cl2氣∶O2氣)用體積流量比表示為1∶2～20∶1，根據(jù)需要混合氦等惰性氣體。另外，在氯氣中混合以體積流量比表示為5％或5％以上的氧氣時(shí)，確認(rèn)未對(duì)用作第2遮光性膜的含硅化合物進(jìn)行實(shí)質(zhì)蝕刻。
由此完成遮光性膜的圖案形成，剝離殘留在第2遮光性膜14上的抗蝕劑圖案17(圖5E)，用硫酸和雙氧水的混合液或氨水和雙氧水的混合液等洗滌液進(jìn)行最終洗滌，完成二元光掩模的制造。
(實(shí)施例4相位偏移掩模的制造工序)
本實(shí)施例中說(shuō)明使用本發(fā)明的光掩模坯料得到相位偏移掩模的制造工序。
圖6A～圖6I是用于說(shuō)明相位偏移掩模的制造工序的圖，首先，在基板11上經(jīng)由相位偏移層15設(shè)置的遮光性膜12上涂布第1光致抗蝕劑膜18(圖6A)，在上述光致抗蝕劑膜18上形成電路圖案描畫用第1抗蝕劑圖案19(圖6B)。另外，如上所述，優(yōu)選在涂布光致抗蝕劑膜18前實(shí)施用于降低基板表面能量的表面處理。另外，此處使用的光致抗蝕劑的理想選擇或膜厚也如上所述。
以由此得到的第1抗蝕劑圖案19為掩模，采用氟系干式蝕刻將具有作為防反射膜的功能的第2遮光性膜14進(jìn)行圖案形成(圖6C)。
在上述狀態(tài)下剝離第1抗蝕劑圖案19(圖6D)，重新涂布第2光致抗蝕劑膜，進(jìn)行圖案形成，形成第2抗蝕劑圖案20(圖6E)。形成上述第2抗蝕劑圖案20，使遮光性膜12最終殘留在所希望的區(qū)域內(nèi)。需要說(shuō)明的是，普通的相位偏移掩模中，最終得到的遮光性膜12的圖案微細(xì)度低于相位偏移層15的圖案微細(xì)度。因此，與高清晰度相比更重視耐蝕刻性，選擇作為保護(hù)膜的第2光致抗蝕劑膜的材料，使被抗蝕劑被覆的部分第2遮光性膜的物性直至全部蝕刻結(jié)束為止也不發(fā)生變化。
然后，以形成了圖案的第2抗蝕劑圖案20和第2遮光性膜14作為蝕刻掩模，對(duì)第1遮光性膜13進(jìn)行含氧氯類((Cl+O)類)干式蝕刻，形成圖案(圖6F)。如以上對(duì)含氧氯類干式蝕刻條件的說(shuō)明所述，例如，使氯氣和氧氣的混合比(Cl2氣∶O2氣)用體積流量比表示為1∶2～20∶1，根據(jù)需要混合氦等惰性氣體。由此完成遮光性膜12的圖案形成。
如上所述，相位偏移層15的成膜材料使用硅或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物等，以便能夠?qū)嵤┓蹈墒轿g刻，采用氟系干式蝕刻進(jìn)行圖案形成。另外，在上述工序中，由于未被第2抗蝕劑圖案20被覆的第2遮光性膜14被蝕刻，因此作為實(shí)效的蝕刻掩模發(fā)揮作用的是由鉻類材料構(gòu)成的第1遮光性膜13，以其為掩模將圖案轉(zhuǎn)印至相位偏移層15(圖6G)。
本實(shí)施例中，對(duì)組成或膜厚進(jìn)行設(shè)計(jì)，使在與第2遮光性膜14相同的條件下實(shí)施氟系干式蝕刻時(shí)的相位偏移層15的清除時(shí)間(被蝕刻除去的時(shí)間)比第2遮光性膜14的清除時(shí)間長(zhǎng)。進(jìn)行上述清除時(shí)間的設(shè)定時(shí)，可以在相位偏移層15的蝕刻工序中將第2遮光性膜14完全除去，在蝕刻結(jié)束階段，在未被第2抗蝕劑圖案20保護(hù)的相位偏移層15上僅殘留由鉻類材料構(gòu)成的第1遮光性膜13。另外，上述相位偏移層15的蝕刻條件可以采用已經(jīng)公知的普通方法。
然后，基于鉻類材料的普通蝕刻條件除去作為遮光性膜變得不需要的第1遮光性膜13(圖6H)，最后，剝離殘留在第2遮光性膜14上的第2抗蝕劑圖案20(圖6I)，用硫酸和雙氧水的混合液或氨水和雙氧水的混合液等洗滌液進(jìn)行最終洗滌，完成相位偏移掩模的制造。
另外，如圖7A～圖7I所示，也可以在第1遮光性膜13的蝕刻后設(shè)置第2抗蝕劑圖案20。此時(shí)，在遮光性膜12上涂布第1光致抗蝕劑膜18(圖7A)，在該光致抗蝕劑膜18上形成電路圖案描畫用第1抗蝕劑圖案19(圖7B)，以上述第1抗蝕劑圖案19為掩模，采用氟系干式蝕刻進(jìn)行第2遮光性膜14的圖案形成(圖7C)。然后，以第2遮光性膜14(和第1抗蝕劑圖案19)為蝕刻掩模，對(duì)第1遮光性膜13進(jìn)行含氧氯類((Cl+O)類)干式蝕刻，形成圖案(圖7D)。
在上述狀態(tài)下剝離第1抗蝕劑圖案19(圖7E)，重新涂布第2光致抗蝕劑膜，進(jìn)行圖案形成，形成第2抗蝕劑圖案20(圖7F)。然后，采用氟系干式蝕刻形成相位偏移層15的圖案，以由鉻類材料構(gòu)成的第1遮光性膜13作為實(shí)效的蝕刻掩模，將圖案轉(zhuǎn)印到相位偏移層15上(圖7G)?；阢t類材料的普通蝕刻條件除去作為遮光性膜不需要的第1遮光性膜13(圖7H)，最后剝離殘留在第2遮光性膜14上的第2抗蝕劑圖案20(圖7I)，用硫酸和雙氧水的混合液或氨水和雙氧水的混合液等洗滌液進(jìn)行最終洗滌，完成相位偏移掩模的制造。
(實(shí)施例5具備鉻化合物的第2遮光性膜的二元光掩模坯料)
本比較例中，說(shuō)明第2遮光性膜為作為鉻化合物的CrON膜時(shí)的二元光掩模坯料的各種特性。另外，上述二元光掩模坯料的第1遮光性膜(遮光膜)為鉻和氮的組成比(原子比)為9∶1的CrN膜(膜厚約40nm)，其成膜條件與已經(jīng)在實(shí)施例2中說(shuō)明的條件相同，因此省略重復(fù)說(shuō)明。
使用圖2所示的陰極濺鍍裝置，在CrN的第1遮光性膜上形成CrON的第2遮光性膜。具體而言，作為陰極濺鍍氣體使用Ar，將Ar氣體以15sccm的流量、N2氣體以30sccm的流量、O2氣體以15sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，將室內(nèi)氣壓設(shè)定為0.1Pa。然后，使成膜前加熱溫度為120℃，對(duì)Cr靶施加1000W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊形成膜厚約為20nm的氧氮化鉻膜，以其為防反射膜。需要說(shuō)明的是上述氧氮化鉻膜的組成為鉻(Cr)和氮(N)的組成比(原子比)為4∶1∶5的CrON膜。表2示出上述第1及第2遮光性膜疊層而成的二元光掩模坯料的各種特性。
表2
〔光學(xué)濃度〕
圖8示出用分光光度計(jì)測(cè)定從基板側(cè)對(duì)本比較例的二元光掩模坯料入射光時(shí)遮光性膜的光學(xué)濃度的波長(zhǎng)依賴性結(jié)果，如圖所示，作為對(duì)波長(zhǎng)193nm的光的光學(xué)濃度，得到3.0左右的值，確認(rèn)能夠使ArF曝光時(shí)的光學(xué)濃度為2.5或2.5以上。
〔反射率的波長(zhǎng)依賴性〕
用分光光度計(jì)測(cè)定從遮光性膜側(cè)對(duì)本比較例的光掩模坯料入射光時(shí)反射光的強(qiáng)度，測(cè)定反射率的波長(zhǎng)依賴性。
圖9示出對(duì)波長(zhǎng)在190nm～600nm范圍內(nèi)的光的反射率測(cè)定結(jié)果，確認(rèn)對(duì)ArF曝光波長(zhǎng)(λ＝193nm)的光的反射率超過(guò)15％，難以將曝光波長(zhǎng)域內(nèi)的反射率降至足夠低(10％或10％以下)。另外，本比較例的遮光性膜對(duì)波長(zhǎng)為257nm的光的反射率為10～20％，設(shè)計(jì)成能夠利用普通的缺陷檢查裝置進(jìn)行檢查。
由此，在第2遮光性膜為鉻化合物膜時(shí)，如果對(duì)波長(zhǎng)為257nm的光的反射率在10～20％的范圍內(nèi)，則無(wú)法使對(duì)ArF曝光波長(zhǎng)的光的反射率為10％或10％以下，與此相反，在設(shè)置了包含以含硅化合物為主成分的層的第2遮光性膜的本發(fā)明光掩模坯料中，ArF曝光波長(zhǎng)的光的反射率為10％或10％以下，同時(shí)能夠使波長(zhǎng)為257nm的光的反射率在10～20％的范圍內(nèi)。
(實(shí)施例6光掩模坯料的制造工序第2例)
在本實(shí)施例中說(shuō)明得到實(shí)施例1中說(shuō)明的構(gòu)成的本發(fā)明光掩模坯料的制造工序的第2例。
〔第1遮光性膜(遮光膜)〕
本實(shí)施例中，本發(fā)明光掩模坯料具備的第1遮光性膜的成膜中使用的陰極濺鍍裝置的構(gòu)成如圖2所示，圖中，11為作為6英寸的方形石英基板的透明基板，101為室，102a為第1靶，102b為第2靶，103為陰極濺鍍氣體導(dǎo)入口，104為氣體排氣口，105為基板旋轉(zhuǎn)臺(tái)，106a及106b分別為用于對(duì)第1及第2靶施加偏壓的電源。
本實(shí)施例中使用鉻靶作為第1靶102a，僅對(duì)該靶進(jìn)行陰極濺鍍，由此形成鉻的第1遮光性膜。作為陰極濺鍍氣體，使用Ar，將Ar氣體以10sccm的流量、N2氣體以4sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，室內(nèi)氣壓設(shè)定為0.1Pa。然后，使成膜前加熱溫度為120℃，對(duì)Cr靶施加1000W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊形成膜厚10nm的氮化鉻膜，以其為第1遮光性膜(遮光膜)。需要說(shuō)明的使上述氮化鉻膜的組成為鉻(Cr)和氮(N)的組成比(原子比)為9∶1的CrN(Cr∶N＝9∶1)膜。
〔第2遮光性膜〕
使用圖2所示構(gòu)成的陰極濺鍍裝置，在第1遮光性膜(遮光膜)上形成第2遮光性膜(防反射膜)，制成本發(fā)明光掩模坯料的遮光性膜。另外，對(duì)于此處使用的靶，作為第1靶102a使用硅(Si)單結(jié)晶，作為第2靶102b使用鉬硅化物(MoSi2)多結(jié)晶。設(shè)定氣體流量，使成膜中的室內(nèi)氣壓為0.1Pa，邊使基板以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊形成鉬硅化物膜(MoSiN膜)的多層膜。
具體而言，作為陰極濺鍍氣體，將Ar氣體以20sccm的流量、N2氣體以10sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，對(duì)MoSi2靶施加200W的放電功率，對(duì)Si靶施加800W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊開(kāi)始成膜。膜厚達(dá)到33nm后，將Ar氣體以5sccm的流量、N2氣體以50sccm的流量導(dǎo)入室101內(nèi)，使室內(nèi)氣壓為0.1Pa，邊連續(xù)地改變成膜條件，使MoSi2靶的放電功率為200W、Si靶的放電功率為800W，邊進(jìn)行成膜，使膜厚約為18nm。只要滿足上述成膜條件，就可以形成具有“傾斜結(jié)構(gòu)”的防反射功能層的遮光膜(膜厚33+18＝51nm)，該“傾斜結(jié)構(gòu)”具有膜中的過(guò)渡金屬含量或含氮量緩慢地變化的組成梯度。另外，第2遮光性膜的膜厚優(yōu)選為10nm或10nm以上、55nm或55nm以下。
〔第3光學(xué)膜〕
第3光學(xué)膜的成膜也可以與第1及第2遮光性膜同樣地使用圖2所示構(gòu)成的陰極濺鍍裝置進(jìn)行。如上所述，上述第3光學(xué)膜為半色調(diào)相位偏移層時(shí)，優(yōu)選用硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物進(jìn)行成膜。因此，可以根據(jù)半色調(diào)相位偏移層由何種化合物形成來(lái)適當(dāng)選擇陰極濺鍍用靶，在與上述第2遮光性膜大致相同的條件下成膜。
另外，半色調(diào)相位偏移層也可以為組成各不相同的膜疊層而成的復(fù)合膜。對(duì)上述半色調(diào)相位偏移層進(jìn)行膜組成設(shè)計(jì)，使由上述列舉的材料構(gòu)成的單層膜或多層膜的透射率為2～40％，相位偏移量約為180。具體的成膜例如下所述。
首先，作為第1靶102a使用Si單結(jié)晶，作為第2靶102b使用MoZrSi4燒結(jié)體，對(duì)MoZrSi4靶施加560W的放電功率，對(duì)Si靶施加1000W的放電功率，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊進(jìn)行陰極濺鍍成膜，在基板11上形成厚度為10nm的光學(xué)調(diào)整層。陰極濺鍍氣體為流量8sccm的Ar、流量20sccm的N2及流量5sccm的O2的混合氣體。另外，陰極濺鍍時(shí)的室內(nèi)氣體壓力設(shè)定為0.15Pa。
然后，改變放電功率，使MoZrSi4靶為430W、Si靶為1000W，將陰極濺鍍氣體改為15sccm的Ar、100sccm的N2及1sccm的O2的混合氣體，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊在氣體壓力為0.25Pa的條件下形成厚度40nm的低應(yīng)力層。
再改變放電功率，使MoZrSi4靶為100W、Si靶為1000W，將陰極濺鍍氣體改為5sccm的Ar、50sccm的N2及5sccm的O2的混合氣體，邊使基板11以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)，邊在氣體壓力為0.1Pa的條件下形成厚度20nm的表面層。
由此，將半色調(diào)相位偏移層構(gòu)成為光學(xué)調(diào)整層、低應(yīng)力層和表面層3層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。
〔遮光性膜的干式蝕刻剖面形狀評(píng)價(jià)〕
使用具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，確認(rèn)遮光性膜的干式蝕刻剖面形狀。首先，在第2遮光性膜上涂布化學(xué)放大型光致抗蝕劑(膜厚200nm)，采用電子射線光刻法進(jìn)行圖案形成，形成抗蝕劑掩模，以其為掩模，對(duì)第2遮光性膜(防反射膜)實(shí)施氟系干式蝕刻(SF6流量18sccm、O2流量45sccm、RIE電壓200V、ICP功率325W、室內(nèi)壓力5mTorr)，進(jìn)行圖案形成。
另外，在上述階段，采用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察圖案形成結(jié)束后的遮光性膜的剖面，結(jié)果確認(rèn)未對(duì)第1遮光性膜(遮光膜)進(jìn)行實(shí)質(zhì)蝕刻。由上述結(jié)果可知，第2遮光性膜(防反射膜)足以用作形成第1遮光性膜(遮光膜)的圖案時(shí)的硬質(zhì)掩模。另外，可以確認(rèn)第1遮光膜足以用作對(duì)氟系干式蝕刻的蝕刻阻擋膜。
然后，對(duì)第1遮光性膜實(shí)施氯類干式蝕刻(Cl2流量18sccm、O2流量55sccm、He流量10sccm、RIE電壓600V、ICP功率400W、室內(nèi)壓力6mTorr)，完成遮光性膜的全部圖案形成。進(jìn)行上述圖案形成后，利用SEM觀察確認(rèn)其剖面形狀(是否發(fā)生側(cè)面蝕刻)。其結(jié)果示于表3。需要說(shuō)明的是上表中給出的遮光性膜的第1遮光性膜(Cr膜)的膜厚均為10nm、第2遮光性膜(MoSiN/MoSi(N)疊層膜)的膜厚均為51nm。
表3
圖10A～圖10C為用于說(shuō)明第2遮光性膜中的最小含氮量分別為0at％(圖10A)、5at％(圖10B)及10at％(圖10C)時(shí)遮光性膜的干式蝕刻剖面形狀的SEM像。由上述SEM像可知，遮光性膜干式蝕刻后的剖面形狀(是否發(fā)生例面蝕刻)取決于第2遮光性膜中的含氮量，如果含氮量至少為5at％或5at％以上，則能夠抑制側(cè)面蝕刻的發(fā)生，能夠得到良好的剖面形狀。考慮到上述結(jié)果，第2遮光性膜中的含氮量?jī)?yōu)選為5at％或5at％以上、20at％或20at％以下。
表4給出采用與上述相同的方法研究遮光性膜的干式蝕刻剖面形狀對(duì)第1遮光性膜和第2遮光性膜的膜厚依賴性結(jié)果。
表4
由上表所示的結(jié)果可知第1遮光性膜的膜厚只要在3～15nm的范圍內(nèi)，就能夠得到不發(fā)生側(cè)面蝕刻的良好的蝕刻剖面。考慮到上述結(jié)果，優(yōu)選進(jìn)行膜厚設(shè)定，使第2遮光性膜的膜厚為25nm或25nm以上、55nm或55nm以下，且第1遮光性膜的膜厚為5nm或5nm以上、15nm或15nm以下。
〔光學(xué)濃度〕
使用在石英基板上具有在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，用分光光度計(jì)測(cè)定從基板側(cè)對(duì)其入射光時(shí)遮光性膜的光學(xué)濃度。
圖11示出在上述條件下成膜的CrN(Cr∶N＝9∶1)的第1遮光性膜(膜厚10nm)上具備膜厚為51nm的MoSiN的第2遮光性膜的光掩模坯料的光學(xué)濃度(OD)與最小含氮量的關(guān)系。如圖所示，第2遮光性膜中的最小含氮量為20at％或20at％以下的大范圍含量區(qū)域中，作為對(duì)波長(zhǎng)為193nm的光的光學(xué)濃度，得到3.0左右的值，確認(rèn)ArF曝光下的光學(xué)濃度能夠達(dá)到2.5或2.5以上。
〔反射率的波長(zhǎng)依賴性〕
圖12示出用分光光度計(jì)測(cè)定從遮光性膜側(cè)對(duì)具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料入射光時(shí)反射光的強(qiáng)度、測(cè)定反射率的波長(zhǎng)依賴性結(jié)果。需要說(shuō)明的是測(cè)定波長(zhǎng)區(qū)域在193～600nm的范圍內(nèi)。
由該圖所示的結(jié)果可知，能夠得到對(duì)ArF曝光波長(zhǎng)(λ＝193nm)的光的反射率為10％或10％以下的低反射率，而且能夠?qū)?duì)檢查波長(zhǎng)(λ＝257nm)的光的反射率抑制在10～20％的范圍內(nèi)。
由此，以多層構(gòu)成第2遮光性膜(防反射膜)，使其具有含氮量從含氮量少的層向含氮量多的層傾斜的結(jié)構(gòu)，而且含氮量多的層(包含傾斜區(qū)域)的膜厚在15～30nm的范圍內(nèi)，可以使對(duì)波長(zhǎng)為257nm的光的反射率為10～20％，可以使用普通的缺陷檢查裝置進(jìn)行檢查。
〔化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)〕
使用具備在上述條件下成膜的第1及第2遮光性膜的光掩模坯料，確認(rèn)化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)。具體而言，用分光光度計(jì)測(cè)定在氨過(guò)水(氨水∶雙氧水∶水＝1∶1∶30(容量比))及硫酸過(guò)水(硫酸∶雙氧水＝4∶1(容量比))中分別浸漬1小時(shí)后的反射率變化量。結(jié)果在上述任一種條件下波長(zhǎng)為365nm時(shí)的反射率變化均為2％或2％以下，確認(rèn)在實(shí)用上顯示出充分的化學(xué)穩(wěn)定性(耐化學(xué)試劑性)。
以上利用實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的光掩模坯料及使用上述光掩模坯料制作的光掩模，上述實(shí)施例只是用于實(shí)施本發(fā)明的例子，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。由上述記載可知，上述實(shí)施例的各種變形也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，而且在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以采用其他各種實(shí)施例。
本發(fā)明提供一種高精度地形成了微細(xì)的光掩模圖案的光掩模及用于提供該光掩模的光掩模坯料。
權(quán)利要求
1.一種光掩模坯料，在相對(duì)于曝光光為透明的基板上具備第1遮光性膜和第2遮光性膜依次疊層而成的遮光性膜，
所述第1遮光性膜包含以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)上蝕刻的鉻(Cr)為主成分的層，
所述第2遮光性膜包含以可實(shí)施氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的層。
2.如權(quán)利要求1所述的光掩模坯料，其中，所述含硅化合物為硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物。
3.如權(quán)利要求2所述的光掩模坯料，其中，所述過(guò)渡金屬為從鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)中選擇的至少1種金屬元素。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜相對(duì)于曝光光的光學(xué)濃度為0.2～3.0。
5.如權(quán)利要求4所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜相對(duì)于曝光光的光學(xué)濃度為0.5～2.5。
6.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜的膜厚為10nm或10nm以上、55nm或55nm以下。
7.如權(quán)利要求6所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜的膜厚為25nm或25nm以上、55nm或55nm以下。
8.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜在曝光波長(zhǎng)下的衰減系數(shù)k具有從所述基板側(cè)向表面?zhèn)戎饾u減少的曲線分布。
9.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜是以金屬鉻、鉻氧化物、鉻氮化物、鉻氧氮化物、鉻氧碳化物、鉻氮碳化物或鉻氧氮碳化物為主成分的膜。
10.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜相對(duì)于曝光光的光學(xué)濃度為0.3～3.0。
11.如權(quán)利要求10所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜相對(duì)于曝光光的光學(xué)濃度為0.5～2.0。
12.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜的膜厚為5nm或5nm以上、50nm或50nm以下。
13.如權(quán)利要求12所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜的膜厚為5nm或5nm以上、25nm或25nm以下。
14.如權(quán)利要求13所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜的膜厚為5nm或5nm以上、15nm或15nm以下。
15.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第1遮光性膜和所述第2遮光性膜中的至少其一具有多層依次疊層而成的多層結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1～15任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述透明基板和所述遮光性膜之間具備光學(xué)膜。
17.如權(quán)利要求16所述的光掩模坯料，其中，所述光學(xué)膜為包含相位偏移層的膜。
18.如權(quán)利要求17所述的光掩模坯料，其中，所述相位偏移層為半色調(diào)相位偏移層，該半色調(diào)相位偏移膜為硅的氧化物、氮化物或氧氮化物、或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物。
19.如權(quán)利要求16所述的光掩模坯料，其中，所述光學(xué)膜為可實(shí)施氟系干式蝕刻的膜，在與所述第2遮光性膜相同的條件下實(shí)施氟系干式蝕刻進(jìn)行蝕刻除去的時(shí)間即清除時(shí)間，比所述第2遮光性膜的清除時(shí)間長(zhǎng)。
20.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的光掩模坯料，其中，所述第2遮光性膜具有防反射功能。
21.一種光掩模，是使用權(quán)利要求1～20任一項(xiàng)所述的光掩模坯料制造的。
22.一種光掩模的制造方法，該方法包括以下步驟
準(zhǔn)備具有遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在透明基板上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)上蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜和以可實(shí)施氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；
使用形成在所述第2遮光性膜上的光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第1步驟；
以進(jìn)行了所述圖案形成的第2遮光性膜或抗蝕劑膜為掩模，對(duì)所述第1遮光性膜實(shí)施含氧氯系干式蝕刻形成圖案的第2步驟。
23.一種光掩模的制造方法，該方法包括以下步驟
準(zhǔn)備具備遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在透明基板上設(shè)置的可實(shí)施氟系干式蝕刻的光學(xué)膜上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)上蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜，和以可實(shí)施氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；
使用形成在所述第2遮光性膜上的第1光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第1步驟；
除去所述第1光致抗蝕劑掩模，在進(jìn)行了所述圖案形成的第2遮光性膜上設(shè)置第2抗蝕劑掩模的第2步驟；
以進(jìn)行了所述圖案形成的第2遮光性膜作為硬質(zhì)掩模，對(duì)所述第1遮光性膜實(shí)施含氧氯系干式蝕刻形成圖案的第3步驟；
以所述第2光致抗蝕劑掩模和所述第1及第2遮光性膜中的至少其一為掩模，對(duì)所述光學(xué)膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第4步驟；
除去所述第1遮光性膜中未被所述第2遮光性膜被覆的部分的第5步驟。
24.一種光掩模的制造方法，該方法包括下述步驟
準(zhǔn)備具有遮光性膜的光掩模坯料的步驟，該遮光性膜是在透明基板上設(shè)置的可實(shí)施氟系干式蝕刻的光學(xué)膜上依次疊層下述膜而形成的，所述膜為以不被氟系干式蝕刻實(shí)質(zhì)蝕刻的鉻為主成分的第1遮光性膜，和以可實(shí)施氟系干式蝕刻的含硅化合物為主成分的第2遮光性膜；
使用形成在所述第2遮光性膜上的第1光致抗蝕劑掩模，對(duì)該第2遮光性膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第1步驟；
以進(jìn)行了所述圖案形成的第2遮光性膜或所述第1光致抗蝕劑掩模為掩模，對(duì)所述第1遮光性膜實(shí)施含氧氯系干式蝕刻形成圖案的第2步驟；
除去所述第1光致抗蝕劑掩模，在進(jìn)行了所述圖案形成的第2遮光性膜上設(shè)置第2抗蝕劑掩模的第3步驟；
以所述第2光致抗蝕劑掩模和所述第1及第2遮光性膜中的至少其一為掩模，對(duì)所述光學(xué)膜實(shí)施氟系干式蝕刻形成圖案的第4步驟；
除去所述第1遮光性膜中未被所述第2遮光性膜被覆的部分的第5步驟。
25.如權(quán)利要求23或24所述的光掩模制造方法，其中，所述第4步驟中，將未被所述第2光致抗蝕劑掩模被覆的部分的所述第2遮光性膜的清除時(shí)間設(shè)定為短于所述光學(xué)膜的清除時(shí)間。
26.如權(quán)利要求23～25任一項(xiàng)所述的光掩模的制造方法，其中，所述光學(xué)膜為包含相位偏移層的膜。
全文摘要
本發(fā)明在光學(xué)透明的基板11的一側(cè)主表面上設(shè)置遮光性膜12，上述遮光性膜12由第1遮光性膜13和第2遮光性膜14依次疊層而構(gòu)成。第1遮光性膜13為在氟系(F類)干式蝕刻中不被實(shí)質(zhì)蝕刻的膜，是主成分為鉻的氧化物、氮化物、氧氮化物等的膜。而且，第2遮光性膜14是以可被F類干式蝕刻的含硅化合物為主成分的、硅或硅和過(guò)渡金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物等的膜。
文檔編號(hào)G03F1/00GK1763632SQ200510112619
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者吉川博樹(shù), 稻月判臣, 木名瀨良紀(jì), 岡崎智, 原口崇, 巖片政秀, 福島祐一 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社, 凸版印刷株式會(huì)社