[发明专利]光掩模坯料及光掩模的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造半导体集成电路等时使用的光掩模用的光掩模坯料，特别是涉及具备作为掩模图案加工辅助膜的硬掩模膜的光掩模坯料、以及使用该光掩模坯料的光掩模的制造方法。

背景技术

在半导体技术领域中，正在进行用于图案的进一步微细化的研究开发。特别是近年来，随着大规模集成电路的高集成化，进行电路图案的微细化、布线图案的细线化、或者用于构成存储单元(cell)的层间布线的接触孔图案的微细化等，对微细加工技术的要求日益增高。

随之，在微细加工时的光刻工序中使用的光掩模的制造技术领域中，也要求开发用于形成更微细并且正确的电路图案(掩模图案)的技术。

通常，通过光刻技术在半导体衬底上形成图案时，进行缩小投影。因此，形成在光掩模上的图案的尺寸达到形成在半导体衬底上的图案的尺寸的4倍左右。但是，这并不意味着形成在光掩模上的图案所要求的精度与形成在半导体衬底上的图案相比变得宽松。对于形成在作为原版的光掩模上的图案而言，反而要求曝光后得到的实际的图案以上的高精度。

在目前的光刻技术领域中，描绘的电路图案的尺寸远远低于曝光中使用的光的波长。因此，在单纯地使电路图案的尺寸达到4倍而形成光掩模的图案的情况下，由于在曝光时产生的光的干涉等的影响而得到不能将本来的形状转印到半导体衬底上的抗蚀剂膜上的结果。

因此，通过使形成在光掩模上的图案形成为比实际的电路图案更复杂的形状，有时也会减轻上述光的干涉等的影响。作为这样的图案形状，例如，有对实际的电路图案实施了光学邻近效应校正(OPC：Optical Proximity Correction)的形状。

这样，随着电路图案尺寸的微细化，在用于形成光掩模图案的光刻技术中，也要求更高精度的加工方法。光刻性能有时用极限分辨率表现，但如上所述，对形成在作为原版的光掩模上的图案要求曝光后得到的实际的图案以上的高精度。因此，用于形成光掩模图案的分辨极限也要求与在半导体衬底上进行图案形成时的光刻所需要的分辨极限同等程度或其以上的分辨极限。

形成光掩模图案时，通常，在透明衬底上设置有遮光膜的光掩模坯料的表面上形成抗蚀剂膜，并利用电子束进行图案的描绘(曝光)。然后，对曝光后的抗蚀剂膜进行显影而得到抗蚀剂图案后，将该抗蚀剂图案作为掩模对遮光膜进行蚀刻，从而得到遮光(膜)图案。这样得到的遮光(膜)图案成为光掩模图案。

此时，上述抗蚀剂膜的厚度需要根据遮光图案的微细化的程度变薄。这是由于，在维持抗蚀剂膜的厚度的状态下要形成微细的遮光图案的情况下，抗蚀剂膜厚与遮光图案尺寸之比(深宽比)增大，由于抗蚀剂图案的形状变差而不能良好地进行图案转印，或者抗蚀剂图案倒塌或产生剥落。

另一方面，在现有光掩模坯料中，在减薄抗蚀剂膜厚进行图案形成的情况下，由于在蚀刻工序中抗蚀剂膜受到的损伤，可能会引起其图案形状变差或后退。在该情况下，无法将抗蚀剂图案准确地转印到遮光膜上，无法制作图案形成精度高的光掩模。因此，对即使将抗蚀剂薄膜化也能够以高精度进行图案形成的结构的光掩模坯料进行了各种研究。

例如，日本特开2006-78807号公报(专利文献1)中公开了具备至少一层由含有硅和过渡金属作为主要成分且硅与过渡金属的原子比为硅∶金属=4～15∶1的材料构成的层的构成的遮光膜。上述由含有硅和过渡金属的材料构成的层可以通过氟类干蚀刻进行加工，氟类干蚀刻对抗蚀剂图案造成的损伤的程度低。因此，通过采用上述结构，得到了遮光性能和加工性优良的ArF曝光用遮光膜。

另外，日本特开2007-241060号公报(专利文献2)中公开了通过使用由铬系材料构成的薄膜作为硬掩模膜来进一步提高含有硅和过渡金属的遮光膜的加工性的方法。

以往，遮光膜或半色调相移膜等光学膜可以使用含有过渡金属和根据需要选择的氧、氮或碳等轻元素的过渡金属化合物膜、含有硅和根据需要选择的过渡金属或氧、氮、碳等轻元素的硅化合物膜。特别是铬系材料膜、钼硅系材料膜作为光学膜得到广泛使用。

在使遮光膜为由铬系材料构成的膜的情况下，将用于对该遮光膜进行图案形成的抗蚀剂膜减薄时，难以充分确保遮光膜的图案形成工序中的蚀刻耐性。因此，专利文献2中，为了在将抗蚀剂膜减薄的情况下也能够进行微细图案的加工，提出了使遮光膜为由能够利用氟类干蚀刻进行加工的材料构成的膜的光掩模坯料。