[发明专利]半色调相移掩模坯料以及半色调相移掩模的制造方法

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，特别是涉及具备遮光膜的半色调相移掩模坯料以及使用其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。

作为设置在透明衬底上的遮光膜的材料，至今提出了很多材料，但从对蚀刻的见解多等理由出发，在实际应用中使用铬化合物。

铬系材料膜的干蚀刻通常通过氯类干蚀刻进行。但是，氯类干蚀刻多数对于有机膜也具有一定程度的蚀刻能力。因此，在薄抗蚀剂膜上形成抗蚀剂图案并将其作为掩模对遮光膜进行蚀刻时，通过氯类干蚀刻，抗蚀剂图案也被蚀刻至不能无视的程度。结果，应该转印到遮光膜上的本来的抗蚀剂图案没有被正确地转印。

为了避免这样的不良情况，要求蚀刻耐性优良的抗蚀剂材料，但尚未获知这种抗蚀剂材料。出于这样的理由，需要用于得到高分辨力的遮光(膜)图案的、加工精度高的遮光膜材料。

关于与以往的材料相比加工精度优良的遮光膜材料，报道了通过使铬化合物中仅含有特定量的轻元素而使遮光膜的蚀刻速度提高的尝试。

例如，专利文献1(国际公开WO2007/74806号公报)中公开了如下技术：使用主要含有铬(Cr)和氮(N)并且利用X射线衍射得到的衍射峰实质上为CrN(200)的材料，通过将其作为遮光膜材料来提高干蚀刻速度，减少氯类干蚀刻时抗蚀剂的膜减薄。

另外，在专利文献2(日本特开2007-33469号公报)中公开了如下光掩模坯料的发明：通过将铬系化合物的遮光性膜的组成设定为与以往的膜相比富含轻元素/低铬的组成来实现干蚀刻的高速化，并且适当地设计用于得到期望的透射率T和反射率R的组成、膜厚、层叠结构。

专利文献1：国际公开号WO2007/74806号公报

专利文献2：日本特开2007-33469号公报

专利文献3：日本特开平7-140635号公报

专利文献4：日本特开平7-281414号公报

专利文献5：日本特开昭61-138257号公报

专利文献6：日本特开2009-80510号公报