[发明专利]掩模坯料、相移掩模及制造方法、半导体器件的制造方法

说明书

提供一种具备相移膜的掩模坯料，该相移膜兼具使ArF曝光用光以规定的透过率透过的功能以及产生规定的相位差的功能，能够抑制与热膨胀相伴的图案的位置偏移。相移膜具有使ArF准分子激光的曝光用光以15％以上的透过率透过的功能以及产生150度以上200度以下的相位差的功能，由含有非金属元素与硅的材料形成，第一层与透光性基板的表面相接地设置，在将第一层、第二层以及第三层在曝光用光的波长下的折射率分别设为n₁、n₂、n₃时，满足n₁＜n₂以及n₂＞n₃的关系，在将第一层、第二层以及第三层在曝光用光的波长下的消光系数分别设为k₁、k₂、k₃时，满足k₁＞k₂＞k₃的关系。

技术领域

本发明涉及掩模坯料及使用该掩模坯料制造出的相移掩模。另外，本发明涉及使用了上述的相移掩模的半导体器件的制造方法。

背景技术

一般来说，在半导体器件的制造工序中，使用光刻法进行微细图案的形成。另外，在该微细图案的形成中，通常使用几张被称作转印用掩模的基板。在使半导体器件的图案微细化时，除了形成于转印用掩模的掩模图案的微细化之外，还需要使光刻中使用的曝光光源的波长短波长化。作为制造半导体装置时的曝光光源，近年来，正在从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF 准分子激光(波长193nm)进行短波长化发展。

作为转印用掩模的种类，除了在现有的透光性基板上具备由铬系材料构成的遮光图案的二元掩模之外，还已知有半色调型相移掩模。半色调型相移掩模的相移膜中广泛使用了钼硅化物(MoSi)系的材料。

近年来，正研究在相移膜中应用作为ArF耐光性较高的材料的SiN、SiON 那样的Si系材料。Si系材料与MoSi系材料相比有遮光性能低的趋势，较难应用于以往广泛使用的透过率小于10％的相移膜。相反，Si系材料容易应用于透过率为10％以上的透过率相对较高的相移膜(专利文献1)。

另一方面，在半色调型相移掩模中，在将该相移掩模放置于曝光装置并照射ArF曝光用光时，存在相移膜的图案产生位置偏移的问题。这是因为在相移膜的图案的内部所吸收的ArF曝光用光变为热能，该热量传递到透光性基板而引起热膨胀(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－111246公报

专利文献2：日本特开2015－152924号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

半色调型相移掩模(以下，简称为相移掩模)的相移膜需要同时具有使曝光用光以规定的透过率透过的功能、以及使在该相移膜内透过的曝光用光与在空气中通过与该相移膜的厚度相同的距离的曝光用光之间产生规定的相位差的功能。近来，半导体器件的微细化进一步发展，也开始了多重图案形成技术等曝光技术的应用。对制造一个半导体器件所使用的转印用掩模套组的各转印用掩模彼此的重合精度的要求正越来越严。因此，即使在相移掩模的情况下，对于抑制相移膜的图案(相移图案)的热膨胀、从而抑制其所引起的相移图案的移动的要求也越来越高。

在专利文献2中，比以往提高了光掩模被放置于曝光装置并从透光性基板侧受到曝光用光的照射时的薄膜图案的背面反射率(透光性基板侧的反射率)。通过比以往提高背面反射率，将会减少薄膜吸收曝光用光的光能而转换的热量，抑制与透光性基板的热膨胀相伴的薄膜图案的位置偏移的产生。而且，作为二元掩模制造用的掩模坯料，提出了在透光性基板上依次层叠有高反射物质层与光遮挡层的构造。另外，作为相移掩模制造用的掩模坯料，提出了在透光性基板上依次层叠有高反射物质层与相位反转层的构造。