[发明专利]光掩模基板和光掩模

说明书

本申请是申请日为2007年3月9日，申请号为200710146403.7，发明名称为“光掩模基板和光掩模”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用来制造在半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、液晶显示器(LCD)滤色片、磁头等的微细加工中使用的光掩模的光掩模基板和由其制造的光掩模。

背景技术

在近来的半导体加工技术中，对大规模集成电路更高集成的挑战给电路图案的微型化提出了越来越高的要求。越来越需要进一步减小构成电路的布线图的尺寸和用于构成元件的层间连接的接触孔图案的微型化。因此，在制造形成这种布线图案和接触孔图案的光刻法中所使用的写入电路图案的光掩模时，需要能够精确地写入更微细的电路图案的技术来满足微型化的需要。

为了在光掩模衬底上形成更高精确度的光掩模图案，首要的是在光掩模基板上形成高精确度的抗蚀剂图案。由于在实际加工半导体衬底时，光刻法进行缩小投影，所以光掩模图案的尺寸是实际需要的图案尺寸的约4倍，但是并不相应地放松对精确度的要求。充当底片的光掩模更需要具有比曝光后的图案精确度更高的精确度。

而且，在目前流行的刻蚀法中，所要写入的电路图案的尺寸远远小于所使用的光的波长。如果使用仅仅是电路部件4倍放大倍率的光掩模图案，那么由于诸如在实际的光刻法操作中发生的光学干涉的影响，与光掩模图案相对应的如实的形状不会转印到抗蚀膜。为了减轻这些影响，在一些情况下，必需将光掩模图案设计成比实际的电路图案更复杂的形状，也就是采用了所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。因而目前用来获得光掩模图案的光刻法技术还需要更高精确度的加工方法。光刻法性能有时用最大分辨率来表示。至于分辨率极限，在光掩模加工工序中涉及的光刻法需要具有等于或大于在使用光掩模的半导体加工工序中使用的光刻法所需的分辨率极限的最大分辨率精确度。

光掩模图案通常通过在透明衬底上具有光屏蔽膜的光掩模基板上形成光致抗蚀膜、用电子束写入图案并显影以形成抗蚀剂图案来形成。使用得到的抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，将光屏蔽膜蚀刻成光屏蔽图案。在使光屏蔽图案微型化的尝试中，如果进行加工的同时将抗蚀膜的厚度保持在与微型化之前现有技术中相同的水平，那么称为高宽比的膜厚度与图案的比值变得更大。结果是，抗蚀剂图案的轮廓变差，防止了有效的图案转印，并且在一些情形下，发生了抗蚀剂图案的破坏或剥离。因此，微型化必然要求抗蚀膜的厚度减小。

另一方面，对于使用抗蚀剂作为蚀刻掩模来进行蚀刻的光屏蔽膜材料，提出了多种材料。在实践中，总是采用铬的化合物膜，因为已知很多关于其蚀刻发现并且确定了标准工艺。这种膜的典型是由ArF受激准分子激光法光刻法中所用的光掩模基板所必需的铬化合物构成的光屏蔽膜，其包括如JP-A 2003-195479、JP-A 2003-195483和日本专利第3093632号中所公开的厚度为50到77nm的铬化合物膜。

然而，含氧氯干法蚀刻经常在某种程度上能够蚀刻有机膜，含氧氯干法蚀刻是铬基膜诸如铬化合物膜的常用干法蚀刻工艺。如果通过薄抗蚀膜来进行蚀刻，那么很难精确地转印抗蚀剂图案。既要抗蚀剂有高的分辨率又要有允许进行高精确度蚀刻的抗蚀刻性，这是一个有些困难的任务。因而，为了实现高分辨率和高精确度的目的，不得不重新检验光屏蔽膜材料，以便实现从仅依靠抗蚀性能的方法到也提高光屏蔽膜性能的方法的转变。

而且，已经对除铬基材料以外的光屏蔽膜材料进行了大量的研究。最新研究的一个实例是在用于ArF受激准分子激光光刻法的光屏蔽膜中使用钽。参见JP-A 2001-312043。

另一方面，在干法蚀刻过程中使用硬模以减少降低抗蚀剂负荷是一般的做法。例如，JP-A 63-85553公开了覆盖有SiO₂膜的MoSi₂，在用氯气干法蚀刻MoSi₂的过程中将其用作蚀刻掩模。它描述了SiO₂膜也可以作为减反射膜起作用。

一直以来，对在对抗蚀膜造成最小损害的氟干法蚀刻条件下可以更容易被蚀刻的金属硅化物膜、特别是硅化钼膜一直在进行研究。例如，在基本上使用硅钼比为2∶1的膜的JP-A 63-85553、JP-A 1-142637和JP-A 3-116147中公开了这些研究。同样，JP-A 4-246649公开了一种金属硅化物膜，其由于某些实际问题还没有用于实际制作。实际制作工艺通过改进常规铬基光屏蔽膜材料来适应微型化需求。