[发明专利]光掩模坯料、光掩模及光掩模的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及例如在半导体制造过程中的微细图案转印等时作为掩模使用的 光掩模、和通过实施一定的加工处理而作为能够形成于光掩模的中间体的光掩模 坯料及光掩模的制造方法。

背景技术

一般地，在制造半导体装置等的工序中，使用光刻法形成微细图案，在实施 该光刻法时的微细图案转印工序中，光掩模被用作掩模。这种光掩模一般通过在 作为中间体的光掩模坯料的遮光膜等中形成期望的微细图案而获得。因此，在作 为中间体的光掩模坯料中形成的遮光膜等的特性大致左右着原样获得的光掩模 的性能。对于这种光掩模坯料的遮光膜来说，以往一般是使用Cr。

可是，近年来，图案的微细化不断发展，随着这种发展，若为以往的抗蚀剂 膜厚，则产生抗蚀剂损耗等问题。以下，说明这方面的问题。在以Cr为主要成 分的遮光膜的情况下，对于利用EB绘图等形成了转印图案后的蚀刻而言，可能 使用湿蚀刻和干蚀刻这两种。但是，在湿蚀刻的情况下，由于蚀刻的进行具有各 向同性，所以难以应对近年来的图案的微细化，而具有各向异性倾向的干蚀刻正 成为主流。

在干蚀刻以Cr作为主要成分的遮光膜时，一般使用氯系气体和氧气的混合 气体作为蚀刻气体。但是，现有的有机性的抗蚀剂膜具有容易被氧气蚀刻的特性， 而且该蚀刻速度与以Cr作为主要成分的遮光膜的蚀刻速度相比更加快速。由于 在基于以Cr作为主要成分的遮光膜的干蚀刻而进行的图案化结束之前必须一直 保留有抗蚀剂膜，所以对于以Cr作为主要成分的遮光膜而言，抗蚀剂膜的膜厚 会非常厚(例如，是以Cr作为主要成分的遮光膜的膜厚的3倍)。

近年来，图案的微细化显著、且通过EB描绘等形成了转印图案后的抗蚀剂 膜，在图案混合的部分与抗蚀剂膜的宽度相比抗蚀剂膜的高度变得非常高，在显 影时等由于不稳定会发生损耗、剥离。发生这样的情况会导致在以Cr作为主要 成分的遮光膜不能正确地形成转印图案，作为光掩模而言是不合适的掩模。因此， 抗蚀剂的薄膜化成为首要课题。对于以Cr作为主要成分的遮光膜的情况，为了 使抗蚀剂膜厚变薄，需要使遮光膜的膜厚变薄。但是，在以Cr作为主要成分的 遮光膜中，已达到了遮光性能不充分的界限的膜厚。

在日本特开昭57-161857号公报(专利文献1)中，作为Cr被取代了的遮光 膜而使用的膜之一，提出了以Ta作为主要成分的金属膜。在该专利文献1中， 公开了在透光性基板上依次层叠了Ta金属层、Ta氮化物以及Ta氧化物的混合层 而成的结构的掩模坯料(maskblank)。此外，在日本特开2006-78825号公报(专 利文献2)中，公开了Ta金属膜对于ArF准分子激光器曝光中所使用的波长193nm 的光具有Cr金属膜以上的消耗系数(光吸收率)的事实。此外，公开了在使用 Ta金属膜作为ArF曝光用光掩模的遮光膜时，从遮光性低的观点出发，含氮率 在30at％以下较理想。

发明内容

但是，已判明以下事实：例如，在要形成用于进行基于ArF曝光光的线宽度 为70nm以下的微细图案曝光的光掩模时，只要使用了采用以上述公知的现有的 Ta作为主要成分的材料而形成遮光膜的光掩模坯料，就不能良好地形成期望的微 细图案。

因此，本发明人首先对能够形成进行基于ArF曝光光的线宽度为70nm以下 的微细图案曝光的光掩模的光掩模坯料的遮光膜等所要求的条件进行了探讨，结 果得知：

(a)如果抗蚀剂图案的宽度在抗蚀剂厚度的1/3以下，则发生抗蚀剂图案的 损耗、缺失等问题，所以为了不产生上述问题，需要设定抗蚀剂的图案的宽度和 厚度之间的关系。

(b)此外，在遮光膜的蚀刻结束进一步调整图案形状的追加蚀刻结束之前， 需要保留有抗蚀剂，由于在实际上还考虑由图案的宽度造成的蚀刻速度的不均匀 性，所以抗蚀剂的余量为蚀刻前的抗蚀剂膜厚的一半左右较理想。但在使用了以 Cr为主要成分的现有的遮光膜的情况下，在一般的蚀刻条件中，只不过具有相对 于抗蚀剂0.5～0.6倍的蚀刻速度，所以200nm左右成为抗蚀剂的膜厚的下限。因 此，若图案的最小宽度约低于70nm，则难以防止抗蚀剂图案的损耗。

(c)相对于此，以Ta作为主要成分的遮光膜可以获得相对于抗蚀剂1倍以 上的蚀刻速度，并且具有与以Cr作为主要成分的材料同等以上的遮光性能，所 以与使用以Cr作为主要成分的遮光膜的情况比较，能够以更薄的抗蚀剂膜厚进 行蚀刻，可实现更微细的抗蚀剂图案的制作。