[发明专利]相移掩模坯料及其制造方法、以及相移掩模

说明书

技术领域

本发明涉及可提高耐光性的相移掩模坯料及其制造方法、以及相移掩模。特别涉及为了制作适用于以波长200nm以下的短波长的曝光光作为曝光光源的曝光装置的相移掩模所使用的相位膜坯料及其制造方法、以及相移掩模。

背景技术

在半导体装置的制造工序中，通常使用光刻法来形成微细图案。并且，该微细图案的形成通常使用几片被称为转印用掩模的基板。该转印用掩模通常在透光性的玻璃基板上设置有由金属薄膜等构成的微细图案，在该转印用掩模的制造中也可以使用光刻法。

在利用光刻法制造转印用掩模时，使用具有薄膜(例如遮光膜等)的掩模坯料，所述薄膜用于在玻璃基板等透光性基板上形成转印图案(掩模图案)。使用该掩模坯料制造转印用掩模时进行下述工序：曝光工序，对于形成于掩模坯料上的抗蚀膜实施所期望的图案的绘制；显影工序，根据所期望的图案的绘制使所述抗蚀膜显影从而形成抗蚀图案；蚀刻工序，根据抗蚀图案对所述薄膜进行蚀刻；和剥离去除工序，将残存的抗蚀图案剥离去除。在上述显影工序中，对形成于掩模坯料上的抗蚀膜实施所期望的图案的绘制后，供给显影液，从而使可溶于显影液的抗蚀膜的部位溶解，形成抗蚀图案。另外，在上述蚀刻工序中，以该抗蚀图案作为掩模，利用干式蚀刻或湿式蚀刻，使露出未形成抗蚀图案的薄膜的部位溶解，由此在透光性基板上形成所期望的掩模图案。如此得到转印用掩模。

对半导体装置的图案进行微细化时，除了对形成于转印用掩模的掩模图案进行微细化之外，还需要使光刻中所使用的曝光光源波长短波长化。作为制造半导体装置时的曝光光源，近年来，正在进行从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)的短波长化。

另外，作为转印用掩模的种类，除了以往的在透光性基板上具有由铬系材料构成的遮光膜图案的二元掩模之外，还已知有半色调型相移掩模。该半色调型相移掩模为在透光性基板上具有由半透光膜构成的相移膜的结构，其中，由该半透光膜构成的相移膜可使实质上无助于曝光的强度的光(例如，曝光波长的1%～20%)透过，并具有预定的相位差。对于该半色调型相移掩模，通过对相移膜进行图案化的相移部和未形成相移膜且实质上使有助于曝光的强度的光透过的透光部，使透过相移部的光的相位相对于透过透光部的光的相位为实质上反转的关系，由此通过相移部和透光部的边界部附近并因衍射现象而互相绕到对方的区域的光相互抵消，边界部的光强度几乎为零，提高了边界部的对比度、即分辨率。作为该相移膜的材料，广泛使用作为含有钼和硅的材料的二硅化钼的化合物。

专利文献1：日本特开2002-156742号公报

专利文献2：日本特开2002-258455号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，伴随着近年来的曝光光源波长的短波长化，因转印用掩模的反复使用而导致的掩模劣化变得显著。特别是在相移掩模的情况下，因曝光光源的ArF准分子激光(波长193nm)照射而发生透过率和相位差的变化，进一步还会发生线宽变化(变粗)这种现象。相移掩模的情况下，这种透过率、相位差的变化是影响掩模性能的重要问题。若透过率的变化变大，则转印精度恶化，同时若相位差的变化变大，则难以得到图案边界部的相移效果，图案边界部的对比度下降，分辨率大幅降低。另外，线宽变化也会使相移掩模的CD精度恶化，最终会导致转印的晶片的CD精度恶化。

根据本发明人的研究，对这种因转印用掩模的反复使用而导致的掩模劣化的问题的背景进行了如下推测。以往，例如产生模糊(haze)时，进行用于去除模糊的的清洗，但无法避免因清洗而导致的膜减少(溶出)，换句话说，清洗次数决定了掩模寿命。但是，清洗次数因近年来的模糊的改善而有所下降，因此掩模的反复使用期间延长，曝光时间也相应地延长，所以特别是对于ArF准分子激光等短波长光的耐光性的问题再一次变得突出。

进一步，伴随着图案的微细化，转印用掩模的制造成本上升，因此转印用掩模的长寿命化的需求提高，对于转印用掩模的耐化学药品性和耐温水性也要求进一步的提高。

以往，为了抑制相移膜因曝光光照射而导致的透过率和相位差的变化，进行了下述尝试：例如在大气中或氧气氛中，对以金属和硅为主要成分的相移膜进行250℃～350℃、90分钟～150分钟的加热处理(例如上述专利文献1)；或在以金属和硅为主要成分的相移膜上形成以金属和硅为主要成分的覆盖层(例如上述专利文献2)；但在近年来所推进的曝光光源的短波长化的情况下，要求进一步提高膜对于曝光光的耐光性。