[发明专利]具有灰度的光掩模及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有灰度的光掩模及其制造方法，用于如下制造技术，在用于半导体元件及图像显示元件等图案形成的光刻技术中，代替使用多个光掩模进行多次光刻的工序，而使用具有灰度的一个光掩模形成对应于其投射光量的具有等级的抗蚀剂轮廓，由此减少光刻工序数。

背景技术

有关减少以上述半导体元件及液晶显示器装置(LCD)为代表的图像显示元件等的光刻工序数的图案形成方法，例如，公开有根据回流法削减光刻次数的方法、或根据灰化法削减光刻次数的方法(例如参照专利文献1、专利文献2)。

另外，在上述专利文献中，说明了用于该方法的具有曝光光的析像界限以下的微小切缝的光掩模(下面记作切缝掩模)、及相对于曝光光具有灰度的光掩模(以下也记作灰阶掩模)。

但是，上述切缝掩模及现有的灰阶掩模(下面记作现有型灰阶掩模)在掩模制造上都存在大的难点。

在切缝掩模中，使用实质上将曝光光遮光的铬膜等通常的遮光膜，在掩模上要成为半透明的区域上配置析像界限以下的微小切缝(例如参照专利文献3，专利文献3的掩模写为灰阶掩模，但其是所谓的切缝掩模)。该掩模的切缝由于为析像界限以下的尺寸，故其自身不会在抗蚀剂上成像，而在包含周围的非开口部区域的区域，透过对应于尺寸的曝光光。因此，切缝掩模是按照在包含形成有切缝的区域和包含其周围的区域恰似半透明膜的方式起作用的掩模。

但是，由于该切缝必须为析像界限以下，故当然需要精加工成比掩模主体的图案小的尺寸，从而存在掩模制造上成为大的负荷的问题。

进而，为使宽区域为半透明，需要配置很多的切缝，因此，也产生图案数据容量增加、对图案形成工序及图案的缺陷检查工序的负荷增大的问题，从而存在制造、检查时间的增加、掩模制造成本上升的问题。

另一方面，现有的灰阶掩模是在实质上将曝光光遮光的膜上增加使用相对于曝光光为半透明的第二膜来显示灰度的掩模(例如参照专利文献4)。为制作该掩模，使用在透明基板上预先按顺序层叠了半透明膜和遮光膜的专用光掩模坯料，重复二次掩模图案制版。该情况下，在第一次的制版中，同时蚀刻遮光膜和半透明膜，在第二次制版中，只是蚀刻遮光膜，由此可制作所希望的掩模。另外，在第一次制版中，也可以只是蚀刻遮光膜，在第二次制版中同时蚀刻遮光膜和半透明膜。该现有型的灰阶掩模在不需要配置如切缝掩模那样的微小切缝这一点上是有利的。

但是，如上所述，需要只除去遮光膜且残留半透明膜这样的蚀刻技术，但存在不能得到蚀刻选择比的问题。因此，现有型的灰阶掩模中，需要限定遮光膜、半透明膜的材料选择，使用专用的光掩模坯料材料。或者不得不作成在半透明膜上设置蚀刻停止膜后再形成遮光膜的结构。另外，由于具有蚀刻的选择性，故需要准备多种蚀刻技术(多种类的装置、药液、气体等)，从而存在成为制造设备、工序增加、掩模制造成本上升的原因的问题。

因此，本申请人为解决上述问题点，在特愿2004-195602中提出一种具有灰度的光掩模和其制造方法，该具有灰度的光掩模是在透明基板上混在按顺序层叠遮光膜和半透明膜而存在的遮光区域、只有遮光膜存在的遮光区域、只有半透明膜存在的半透明区域、及遮光膜和半透明膜都不存在的透射区域而构成。特愿2004-195602中，最好使用光掩模通用的铬系材料作为遮光膜，使用铬的氧化膜、氮化膜、碳化膜等作为半透明膜。

专利文献1：特许第3415602号公报

专利文献2：特开2002-66240号公报

专利文献3：特开2002-196474号公报

专利文献4：特开2002-189280号公报

另一方面，在使用了光掩模的光刻工序中，为防止在进行曝光时，曝光光由遮光膜表面反射而产生杂散光，使转印精度降低的问题，在通用的光掩模坯料中，最好使用在遮光膜的表面层叠成形了低反射膜的二层结构的坯料。通常，作为遮光膜，使用厚度50～150nm程度的铬膜或氮化铬膜等，作为低反射膜，使用厚度20nm程度的氧化铬膜等。

但是，本申请人发现在特愿2004-195602中提出的灰度光掩模中，在使用遮光膜上设置低反射膜的二层结构的掩模坯料来制造灰度光掩模时，有时产生如下问题。

设于遮光膜上的低反射膜由其膜质和膜厚将反射率最佳化，但当在具有遮光膜和低反射膜的表面上进一步形成半透明膜时，存在有时反射率变化、低反射膜的效果减小、反射率升高的问题。

另外，在形成半透明膜图案时，在对准描绘工序中，由描绘装置读取预先形成于遮光膜图案上的基准标记，与该位置吻合进行描绘半透明膜的图案的方法，但在遮光膜的表面形成低反射膜时，存在有时难以用描绘装置读取形成于遮光膜上的基准标记的问题。