掩模坯料、相位位移掩模及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种掩模坯料，其具有透明基板、形成于所述透明基板上的半透明层、形成于所述半透明层上的中间层、和形成于所述中间层上的遮光层，所述遮光层由不含过渡金属的单一金属材料构成，所述遮光层的膜厚为40nm以下，层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体相对于曝光光的光学密度，为作为遮光区域发挥功能的值以上；因此，其可用于制造即使遮光图案膜减薄仍具有高遮光性，可减小EMF偏差值，图案加工性、耐光性、耐药品性优异，适合于晶圆上的半间距40nm以下的光刻技术的半色调型相位位移掩模。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于半导体组件制造的掩模坯料、相位位移掩模及其的制造方法，尤其是在使用高NA曝光装置、将掩模图案转印至晶圆上时，用于晶圆上的图案的半间距为40nm以下的光刻技术的半色调型的相位位移掩模。
技术介绍
半导体组件的高集成化、细微化已由设计规范45nm节点进展至32nm节点，进而已进展至22m节点以下的半导体组件的开发。为了实现这些半导体组件的高集成化、细微化，目前进行通过使用了曝光波长193nm的ArF准分子激光的光学式投影曝光装置，使用光掩模在晶圆上进行图案转印的光刻技术。光刻技术中，作为曝光装置的高解析技术，增大投影透镜的开口数(NA)的高NA曝光技术、在投影透镜与曝光对象之间隔着高折射率介质而进行曝光的液浸曝光技术、变形照明搭载曝光技术等的开发、实用化正急速进展中。因此，为了提升分辨率，近年来提出有超解析技术(RET技术，Resolution Enhancement Technique)。作为这种超解析技术，有如配合曝光光学系统的特性而对掩模图案赋予辅助图案或偏差(掩模线宽等的修正量)而使掩模图案优化的方法，或所谓离轴照明法(也称为斜入射照明法)的方法等。在离轴照明法中，通常使用利用了瞳滤波片的环状照明、利用了双极(dipole)的瞳滤波片的双极照明、及利用了四极(C-quad)的瞳滤波片的四极照明等。另一方面，作为用于光刻技术的光掩模(也称为光罩(reticle))中的分辨率提升对策，在透明基板上以铬等形成遮光膜，由使光透过部分与遮光部分构成图案的以往的二元型光掩模(以下也称为二元掩模)的细微化、高精度化的同时，已进行下述的开发、实用化：利用光干涉的相位位移效果而达到分辨率提升的莱文森(Levenson)型相位位移掩模；由使光透过的部分与半透过的部分所构成的半色调型相位位移掩模；未设置铬等遮光层的无铬型相位位移掩模等相位位移掩模。所述半色调型相位位移掩模中，作为通常构成，是在透明基板上具有包含半透明膜的掩模图案(以下也称为半透明图案膜)，设计为使透过此半透明图案膜的曝光光与透过透明基板的曝光光的相位反转。在这种半色调型相位位移掩模中，在设有半透明图案膜的部分(以下也称为掩模图案部)与露出透明基板的部分之间的边界部，产生因相位反转所造成的光强度降低，可抑制光强度分布的末端扩展。在半透明图案膜的材料，主要使用硅化钼(MoSi)的化合物，例如广泛使用氧化氮化硅化钼(MoSiON)等。在此，半透明图案膜的透过率一直以来设计为6％左右，但在掩模图案部的面积较大处，由于透过此半透明图案膜的曝光光，有转印像变得不鲜明的问题。因此，提出有在半透明图案膜上设置遮光部(以下也称为遮光图案膜)，确实地将不需要的曝光光予以遮光的构成(例如参照专利文献1)。这种构成的半色调型相位位移掩模称为三色调掩模(tritone mask)。在此，在适合用于微小的点图案或孔图案的形成用的半透明图案膜的透过率为较高的三色调掩模的情况下，由于半透明图案膜上的遮光图案膜需要更高的遮光性，因此必须增厚遮光图案膜。然而，若增厚遮光图案膜，则有用于对遮光图案膜进行加工的抗蚀剂图案也增厚的必要，而使细微图案的加工变得困难。另外，在掩模加工的过程中，有遮光图案膜与半透明图案膜的高度变高，在洗净时也容易发生图案崩塌的不良情形。另外，在用于晶圆上的图案的半间距(hp)40nm以下的二元掩模中，光掩模上的掩模图案的线宽比用于光刻的ArF准分子激光曝光光的波长193nm小，由于采用为了形成细微图案而利用了斜入射照明法或瞳滤波片等的超解析技术，若掩模图案区域的遮光图案膜的膜厚较厚，则产生起因于电磁场(EMF：Electro Magnetics Field)效果的作为掩模图案线宽的修正量的偏差(称为EMF偏差)的值变大的问题。而且，这种问题也发生于所述这样的具有遮光图案膜的半色调型相位位移掩模(三色调掩模)中。因此，在具有遮光图案膜的半色调型相位位移掩模(三色调掩模)中，也对于以所述电磁场(EMF)效果为起因的课题，进行从掩模材料出发的重新检讨，近年来，作为铬系以外的遮光图案膜的材料，提出有使用了硅化钼(MoSi)系材料的三色调掩模(例如参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平8-292550号公报专利文献2：日本专利特开2007-241137号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，配合所述薄膜化要求而调整组成的包含硅化钼(MoSi)系材料的遮光图案膜在掩模洗净时的耐药品性、或ArF准分子激光曝光时的耐光性不足，在遮光图案膜使用了所述硅化钼(MoSi)系材料的三色调掩模中，有无法稳定维持光学密度等质量的问题。因此，本专利技术鉴于所述问题点，提供一种掩模坯料、相位位移掩模及其制造方法，所述掩模坯料可用于制作通过减薄遮光图案膜且维持充分的遮光性能，从而可使抗蚀剂薄膜化，提升洗净耐性，即使在使用了高透过率的半透明图案膜的情况下，仍可制作细微图案，还可减小EMF偏差值，图案加工性、耐光性、耐药品性优异，适合于晶圆上的半间距40nm以下的光刻技术的半色调型相位位移掩模。解决问题的技术手段为了解决所述课题，本专利技术第1专利技术的掩模坯料是用于制造应用ArF准分子激光曝光光的半色调型相位位移掩模，其特征在于，包含有透明基板、形成于所述透明基板上且控制所述曝光光的相位及透过率的半透明层、形成于所述半透明层上的中间层、和形成于所述中间层上的遮光层；所述遮光层由不含过渡金属的单一金属材料构成，所述遮光层的膜厚为40nm以下；层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体相对于所述曝光光的光学密度，为作为遮光区域发挥功能的值以上。本专利技术第2专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术的掩模坯料中，层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体以相对于所述曝光光的光学密度为2.8以上的方式调整。本专利技术第3专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术或第2专利技术的掩模坯料中，所述半透明层相对于所述曝光光的透过率T与所述遮光层的膜厚d的关系为T＝6％时为23nm≤d≤27nm的范围，T＝20％时为31nm≤d≤35nm的范围，T＝30％时为33nm≤d≤37nm的范围。本专利技术第4专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第3专利技术中任一项的掩模坯料中，所述遮光层由折射率n为1.0以下、且消光系数k为2.0以上的单一金属材料构成。本专利技术第5专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第4专利技术中任一项的掩模坯料中，所述单一金属材料为硅。本专利技术第6专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第5专利技术中任一项的掩模坯料中，所述半透明层包含SixO1-x-yNy(x及y满足0＜x＜1、0＜y＜1及0＜x+y≤1)。本专利技术第7专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第6专利技术中任一项的掩模坯料中，所述中间层由对于使用了氟系气体的干式蚀刻具有耐性的材料构成。本专利技术第8专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第7专利技术中任一项的掩模坯料中，所述中间层由含有铬(Cr)的铬系材料构成，且所述中间层的膜厚为2nm～5nm的范围内。本专利技术第9专利技术的掩模坯料，是在第1专利技术至第8专利技术中任一项的掩模坯料中，在所述遮光层上，具有由对于使用了氟系气体的干式蚀刻具有耐性的材料构成的硬掩模层。本专利技术第10专利技术的相位位移掩模，是应用ArF准分子激光曝光光的半色调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩模坯料，是用于制造应用ArF准分子激光曝光光的半色调型相位位移掩模，其特征在于，包含有透明基板、形成于所述透明基板上且控制所述曝光光的相位及透过率的半透明层、形成于所述半透明层上的中间层、与形成于所述中间层上的遮光层；所述遮光层由不含过渡金属的单一金属材料构成，所述遮光层的膜厚为40nm以下；层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体相对于所述曝光光的光学密度，为作为遮光区域发挥功能的值以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 JP 2014-0796901.一种掩模坯料，是用于制造应用ArF准分子激光曝光光的半色调型相位位移掩模，其特征在于，包含有透明基板、形成于所述透明基板上且控制所述曝光光的相位及透过率的半透明层、形成于所述半透明层上的中间层、与形成于所述中间层上的遮光层；所述遮光层由不含过渡金属的单一金属材料构成，所述遮光层的膜厚为40nm以下；层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体相对于所述曝光光的光学密度，为作为遮光区域发挥功能的值以上。2.如权利要求1所述的掩模坯料，其中，层叠有所述半透明层、所述中间层、所述遮光层的3种层的层叠体以相对于所述曝光光的光学密度为2.8以上的方式调整。3.如权利要求1或2所述的掩模坯料，其中，所述半透明层相对于所述曝光光的透过率T与所述遮光层的膜厚d的关系为T＝6％时为23nm≤d≤27nm的范围，T＝20％时为31nm≤d≤35nm的范围，T＝30％时为33nm≤d≤37nm的范围。4.如权利要求1～3中任一项所述的掩模坯料，其中，所述遮光层由折射率n为1.0以下、且消光系数k为2.0以上的单一金属材料构成。5.如权利要求1～4中任一项所述的掩模坯料，其中，所述单一金属材料为硅。6.如权利要求1～5中任一项所述的掩模坯料，其中，所述半透明层包含SixO1-x-yNy，x及y满足0＜x＜1、0＜y＜1及0＜x+y≤1。7.如权利要求1～6中任一项所述的掩模坯料，其中，所述中间层由对于使用了氟系气体的干式蚀刻具有耐性的材料构成。8.如权利要求1～7中任一项所述的掩模坯料，其中，所述中间层由含有铬Cr的铬系材料构成，且所述中间层的膜厚为2nm～5nm的范围内。9.如权利要求1～8中任一项所述的掩模坯料，其中，在所述遮光层上，具备由对于使用了氟系气体的干式蚀刻具有耐性的材料构成的硬掩模层。10.一种相位位移掩模，是应用ArF准分子激光曝光光的半色调型相位位移掩模，其特征在于，包含有透明基板、形成于所述透明基板上且控制所述曝光光的相位及透过率的半透明图案膜、形成于所述半透明图案膜上的中间图案膜、与形成于所述中间图案膜上的遮光图案膜；所述遮光图案膜由不含过渡金属的单一金属材料构成，所述遮光图案膜的膜厚为40nm以下；层叠有所述半透明图案膜、所述中间图案膜、所述遮光图案膜的3种膜的层叠体相对于所述曝光光的光学密度，为作为遮光区域发挥功能的值以上。11.如权利要求10所述的相位位移掩模，其中，层叠有所述半透明图案膜、所述中间图案膜、所述遮光图案膜的3种膜的层叠体以相对于所述曝光光的光学密度为2.8以上的方式调整。12.如权利要求10或11所述的相位位移掩模，其中，所述半透明图案膜相对于所述曝光光的透过率T与所述遮光图案膜的膜厚d的关系为T＝6％时为23nm≤d≤27nm的范围，T＝20％时为31nm≤d≤35nm的范围，T＝30％时为33nm≤d≤37nm的范围。13.如权利要求10～12中任一项所述的相位位移掩模，其中，所述遮光图案膜由折射率n为1.0以下、且消光系数k为2.0以上的单一金属材料构成。14.如权利要求10～13中任一项所述的相位位移掩模，其中，所述单一金属材料为硅。15.如权利要求10～14中任一项所述的相位位移掩模，其中，所述半透明图案膜包含SixO1-x-yNy，x及y满足0＜x＜1、0＜y＜1及0＜...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边浩司，早野胜也，高见泽秀吉，大川洋平，安达俊，谷绚子，三浦阳一，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP