[发明专利]光掩模坯料、光掩模及光掩模的制造方法

说明书

本发明的目的是提供一种具有良好的晶圆转印特性和耐照射性的光掩模坯料和光掩模。光掩模坯料(200)是为了制作曝光波长193nm的光掩模所使用的光掩模坯料(200)，所述光掩模坯料(200)具备：透光性基板(103)；形成在该透光性基板(103)上且带来相移效应的相移膜(102)，相移膜(102)对曝光光的透光率为30％以上；和形成在该相移膜(102)上的遮光膜(101)。相移膜(102)是通过层叠使用了氮化硅系材料的第1相移膜(102b)、和使用了氮氧化硅系材料的第2相移膜(102a)而构成的，所述第1相移膜(102b)的折射率nsubgt;1/subgt;为2.5以上2.75以下，衰减系数ksubgt;1/subgt;为0.2以上0.4以下，所述第2相移膜(102a)的折射率nsubgt;2/subgt;为1.55以上2.20以下，衰减系数ksubgt;2/subgt;大于0且为0.1以下。

技术领域

本发明涉及在半导体器件等的制造中所使用的光掩模坯料、光掩模及光掩模的制造方法。

背景技术

作为在抗蚀剂材料中形成微细的图案图像的技术，已知有以下述方式进行的光掩模制造装置和制造方法：在涂布有光致抗蚀剂的光掩模坯料上描绘原画图案，在曝光后进行热处理，之后通过显影以制作抗蚀剂图案。接下来，以抗蚀剂图案作为掩模而蚀刻遮光膜和相移膜。遮光膜为(例如)在铬膜中加入了氧、氮、碳的膜，相移膜为(例如)在硅、氮、氧中加入钼等的过渡金属而形成的膜。

近年来，伴随着LSI的高集成化，在半导体器件制造中使用的曝光光源进行了从KrF准分子激光器(波长248nm)向ArF准分子激光器(波长193nm)的短波长化。

根据光能E和波长λ的关系式E＝hc/λ(h：普朗克常数，c为光的速度)，光源的短波长化表示每一个光子的能量增大。从能量状态的观点出发，表示光掩模暴露在更容易发生化学反应的状态下，引起在使用曝光波长248nm的晶圆制造步骤中不会成为问题的现象。

特别成为问题的是曝光中的掩模图案尺寸变动。随着照射到掩模上的线系图案的累计曝光量增加，线系图案的尺寸因掩模图案的氧化而变大，对尖端晶圆制造方法造成影响这样的问题变得显著。

此外，为了在尖端晶圆制造步骤中提高晶圆转印特性，透过透光性基板的ArF准分子激光器光与透过透光性基板和相移膜两者的ArF准分子激光器光的相位差(以下简称为“相位差”。)为170度至190度且透光率为6％的相移掩模成为主流。在相移掩模上的相移膜的透光率为6％的情况下，能够在相位差为180度附近得到最良好的晶圆转印特性。

已知有以下方法：以相位差在177度附近的方式设定相移膜的膜厚，将相移膜利用氟系气体进行干式蚀刻的同时，将透光性基板加工到3nm左右，最终将相位差设在180度附近。

另外，作为表现晶圆转印特性的项目，使用了：表现用于透过光掩模而在晶圆抗蚀剂上制作图案图像的光能分布的对比度斜率的归一化图像光强度对数斜率值(NILS:Normalized Image log Slope)、表示距离可稳定制作图案的焦点的距离的焦距裕度(DOF:Depth Of Focus)、表现掩模上尺寸的误差随晶圆尺寸而增大的程度的掩模误差增强因子(MEEF:Mask Error Enhancement Factor)、掩模图案中的电磁场效应所涉及的偏压(EMF偏压：Electro Magnetic Field偏压)。

对于逻辑系设备的14nm以下世代、或者存储系设备的20nm以下世代，透过率为6％是不够的，高透过率相移掩模备受瞩目。

通过提高光透过率，相移效应变得更大，可以得到良好的晶圆转印特性。

在逻辑系设备的14nm以下世代、或者存储系设备的20nm以下世代中，晶圆上图案尺寸要求进一步微细化，为了得到更高的晶圆转印特性，期望透光率20％以上的高透过率相移掩模。

然而，为了在将相移膜的相位差维持在177度附近的状态下增大透光率，需要增大相移膜的厚度。