掩模坯料、转印用掩模及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种掩模坯料(100)，遮光膜图案(2a)具有高ArF耐光性，且解决了使用波长为800nm以上900nm以下的长波长光进行标记检测时的检测灵敏度不足的课题。掩模坯料(100)在透光性基板(1)上具备遮光膜(2)，其特征在于，遮光膜为由含有硅和氮的材料形成的单层膜，对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，表面反射率为40％以下，背面反射率为40％以下，对900nm波长的光的透过率为50％以下，消光系数为0.04以上，厚度为60nm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】掩模坯料、转印用掩模及半导体器件的制造方法
本专利技术涉及一种掩模坯料、使用该掩模坯料制造的转印用掩模。另外，本专利技术涉及一种使用上述转印用掩模的半导体器件的制造方法。
技术介绍
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。在将半导体器件的图案微细化时，除形成于转印用掩模的掩模图案的微细化外，还需要在光刻中使用的曝光光源的波长的短波长化。近年来，ArF准分子激光(波长193nm)逐渐应用于制造半导体装置时的曝光光源。转印用掩模中有一种二元掩模。二元掩模例如是专利文献1所记载的在透光性基板上形成有对曝光光进行遮光的遮光膜图案的转印用掩模，作为该遮光膜，广泛使用铬(Cr)或硅化钼(MoSi)系材料。在遮光膜由铬系材料构成的情况下，因为在对该膜进行干法蚀刻时使用的氯系气体和氧气的混合气体的基团性(ラジカル性)高，所以难以以充分的向异性对遮光膜进行干法蚀刻，以充分的精度形成微细的遮光膜图案是困难的。在使用硅化钼(MoSi)系材料作为遮光膜材料的情况下，前述的干法蚀刻存在的问题小，能够容易以高精度形成微细的遮光膜图案。但另一方面，近年判明，MoSi系膜对ArF准分子激光的曝光光(ArF曝光光)的耐性(所谓的ArF耐光性)低。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2007－33470号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题可以确认，在将含有硅和氮的材料用于相移膜的情况下，具有高的ArF耐光性。因此，寻求通过使用含有硅和氮的材料的薄膜(SiNx膜)作为二元掩模的遮光膜得到高ArF耐光性的可能性，为此进行了研究。但研究表明，在通过单层结构的SiNx膜形成遮光膜的情况下，存在如下问题。一般而言，对于二元掩模中，要求形成有转印图案的遮光膜对于从曝光装置照射的ArF准分子激光的曝光光(以下，称为ArF曝光光)具有规定以上的光学密度(例如2.5以上)。而且，要求遮光膜对于入射到与透光性基板相接的一侧的表面的ArF曝光光具有规定以下的反射率(背面反射率，例如40％以下)，同时要求对于入射到透光性基板侧的相反侧的表面的ArF曝光光具有规定以下的反射率(表面反射率，例如40％以下)。从对遮光膜要求的光学密度方面考虑，SiNx膜中含有的氮越少越好。但从对遮光膜要求的表面反射率和背面反射率方面考虑，SiNx膜中需要含有一定程度的氮。有些曝光装置在使用波长为800nm以上900nm以下的长波长光进行对准标记检测之后进行曝光动作。在此，将该长波长光称为长波长检测光LW。当将遮光膜由单层结构的SiNx膜构成的二元掩模放置于使用长波长检测光LW的曝光装置进行曝光时，屡次出现了因对准标记检测的检测灵敏度不足而无法进行曝光动作的问题。如果使构成遮光膜的SiNx膜的氮含量大幅减少，则能够降低长波长光的透过率，消除对准标记的检测灵敏度不足的问题。但是，这种遮光膜对于ArF曝光光的表面反射率及背面反射率均变高，因此，会出现作为二元掩模的转印性能大幅降低的新问题。本专利技术的目的在于，不仅使遮光膜满足对ArF曝光光的各种光学特性的要求，同时解决用波长为800nm以上900nm以下的长波长光进行标记检测时的灵敏度不足的课题，提供一种具有由单层结构的SiNx膜构成的遮光膜的掩模坯料。另外，本专利技术的目的在于提供一种使用该掩模坯料制造的转印用掩模。而且，本专利技术的目的在于提供一种使用该转印用掩模的半导体器件的制造方法。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本专利技术具有如下特征。(技术方案1)一种掩模坯料，在透光性基板上具备遮光膜，其特征在于，所述遮光膜为由含有硅和氮的材料形成的单层膜，所述遮光膜对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，所述遮光膜对所述曝光光的表面反射率为40％以下，所述遮光膜对所述曝光光的背面反射率为40％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的透过率为50％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的消光系数k为0.04以上，所述遮光膜的厚度为60nm以下。(技术方案2)如技术方案1所述的掩模坯料，其特征在于，所述遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。(技术方案3)如技术方案1或2所述的掩模坯料，其特征在于，所述遮光膜在其表层具有组成倾斜部，所述组成倾斜部朝向透光性基板侧的相反侧的表面使氧含量增加，所述表层以外的遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。(技术方案4)如技术方案1至3中任一项所述的掩模坯料，其特征在于，在所述遮光膜上具备由含有铬的材料构成的硬质掩模膜。(技术方案5)一种转印用掩模，在透光性基板上具备具有转印图案的遮光膜，其特征在于，所述遮光膜为由含有硅和氮的材料形成的单层膜，所述遮光膜对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，所述遮光膜对所述曝光光的表面反射率为40％以下，所述遮光膜对所述曝光光的背面反射率为40％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的透过率为50％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的消光系数k为0.04以上，所述遮光膜的厚度为60nm以下。(技术方案6)如技术方案5所述的转印用掩模，其特征在于，所述遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。(技术方案7)如技术方案5或6所述的转印用掩模，其特征在于，所述遮光膜在其表层具有组成倾斜部，所述组成倾斜部朝向透光性基板侧的相反侧的表面使氧含量增加，所述表层以外的遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。(技术方案8)一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括使用技术方案5～7中任一项所述的转印用掩模将转印图案曝光转印到半导体基板上的抗蚀剂膜的工序。专利技术效果本专利技术的掩模坯料的遮光膜由含有硅及氮的材料形成，对900nm波长的光的透过率为50％以下，消光系数k为0.04以上。含有硅及氮的材料除ArF耐光性高外，对于波长800nm以上900nm以下的光而言，还具有波长越长，透过率越高且消光系数k越小的特性。通过该光学特性，在900nm波长的光的透过率为50％以下、消光系数为0.04以上时，能够充分地对长波长检测光LW进行消光。因此，可以使用长波长检测光LW，以充分的对比度对形成于使用该掩模坯料制造的转印用掩模的对准标记进行检测，能够解决因对准标记检测灵敏度不足而无法进行曝光的问题。另外，本专利技术的掩模坯料的遮光膜对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，表面反射率为40％以下，背面反射率为40％以下，因此，对于图案曝光光，在光学上具有充分的曝光转印特性。进而，遮光膜的膜厚为60nm以下，因此，能够将掩模图案的电磁场效应导致的偏差(EMF偏差)及掩模图案立体结构引起的阴影效果收敛在允许范围。另外，因为是薄膜，所以容易形成微细的遮光膜图案。而且，因为遮光膜是单层，所以制造遮光膜时的工序少，包含缺陷的制造品质管理变得容易。另外，就本专利技术的转印用掩模而言，具有转印图案的遮光膜与本专利技术的上述掩模坯料的遮光膜具有相同的特性。通过这种转印用掩模，除了具有转印图案的遮光膜的ArF耐光性高的问题外，还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩模坯料，在透光性基板上具备遮光膜，其特征在于，所述遮光膜为由含有硅和氮的材料形成的单层膜，所述遮光膜对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，所述遮光膜对所述曝光光的表面反射率为40％以下，所述遮光膜对所述曝光光的背面反射率为40％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的透过率为50％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的消光系数k为0.04以上，所述遮光膜的厚度为60nm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.26 JP 2016-1655501.一种掩模坯料，在透光性基板上具备遮光膜，其特征在于，所述遮光膜为由含有硅和氮的材料形成的单层膜，所述遮光膜对ArF准分子激光的曝光光的光学密度为2.5以上，所述遮光膜对所述曝光光的表面反射率为40％以下，所述遮光膜对所述曝光光的背面反射率为40％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的透过率为50％以下，所述遮光膜对900nm波长的光的消光系数k为0.04以上，所述遮光膜的厚度为60nm以下。2.如权利要求1所述的掩模坯料，其特征在于，所述遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。3.如权利要求1或2所述的掩模坯料，其特征在于，所述遮光膜在其表层具有组成倾斜部，所述组成倾斜部朝向透光性基板侧的相反侧的表面使氧含量增加，所述表层以外的遮光膜利用由硅及氮构成的材料形成，或利用由选自半金属元素及非金属元素的一种以上的元素、硅及氮构成的材料形成。4.如权利要求1～3中任一项所述的掩模坯料，其特征在于，在所述遮光膜上具备由含有铬...

【专利技术属性】
技术研发人员：宍户博明，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP