半色调相移掩模坯和半色调相移掩模制造技术

本发明专利技术为半色调相移掩模坯和半色调相移掩模。提供包括透明基板和在其上的半色调相移膜的半色调相移掩模坯。所述半色调相移膜包括至少一个由硅系材料组成并且具有≤10

Half tone phase shift mask and halftone phase shift mask

The present invention is a half tone phase shift mask and a half tone phase shift mask. A half tone phase shift mask, including a transparent substrate and a half tone phase shift film on it, is provided. The halftone phase shift film comprising at least one composed of silicon material composition and has less than 10

【技术实现步骤摘要】
半色调相移掩模坯和半色调相移掩模
本专利技术涉及用于半导体集成电路的微制造等的半色调相移掩模坯和半色调相移掩模。
技术介绍
在半导体
中，研究和开发的努力在持续以进一步使图案特征小型化。近来，随着包括电路图案的小型化的发展，互连图案的薄化以及用于单元构成层之间的连接的接触孔图案的小型化在发展以符合较高的LSI的集成密度，存在对微图案化技术的不断增长的需求。因此，与用于制造光刻微制造工艺的曝光步骤中使用的光掩模的技术相关联，希望具有形成更精细和精确的电路图案或掩模图案的技术。通常，通过光刻法在半导体基板上形成图案时采用缩小投影。因此，在光掩模上形成的图案特征的尺寸约为在半导体基板上形成的图案特征的尺寸的约4倍。在目前的光刻技术中，印刷的电路图案的尺寸显著地小于用于曝光的光的波长。因此，如果通过单纯地将电路图案的尺寸乘以4倍而形成光掩模图案，则由于曝光期间的光学干涉和其他效应，没有将所需的图案转印到半导体基板上的抗蚀剂膜。有时，通过在光掩模上将图案形成为比实际电路图案更为复杂的形状来减轻曝光期间的光学干涉和其他效应。可以例如通过将光学近接校正(OPC)引入实际的电路图案来设计这样复杂的图案形状。另外，尝试应用分辨率增加技术(RET)例如改进的照度、浸没光刻法或双重曝光(或双重图案化)光刻法以满足对小型化和较高图案精度的需求。将相移法用作RET之一。相移法是通过在光掩模上形成能够使相位反转约180度的膜的图案，以致可以通过利用光学干涉来改善对比度。适于相移法的光掩模之一为半色调相移掩模。典型地，该半色调相移掩模包括对曝光光透明的石英或类似材料的基板和在该基板上形成的半色调相移膜的掩模图案，其能够提供约180度的相移并且具有不足的透射率以有助于图案形成。作为半色调相移掩模，专利文献1(JP-AH07-140635)提出了具有硅化氧化钼(MoSiO)或硅化氧氮化钼(MoSiON)的半色调相移膜的掩模。为了通过光刻法形成较精细的图像，将较短波长的光用作光源。在光刻工艺的目前最先进的阶段，已使曝光光源从KrF准分子激光(248nm)过渡到ArF准分子激光(193nm)。发现使用较大能量的ArF准分子激光的光刻法对掩模产生用KrF准分子激光未观察到的损伤。一个问题在于，连续使用光掩模时，在该光掩模上形成异物状生长缺陷。这些生长缺陷也称为“浑浊”。以往认为浑浊形成的源头在于掩模图案表面上硫酸铵晶体的生长。现在认为有机物也参与浑浊形成。已知一些方法以克服浑浊问题。关于ArF准分子激光的长期照射时在光掩模上形成的生长缺陷，例如，专利文献2(JP-A2008-276002)记载了如果在预定的阶段对该光掩模进行清洁，则能够将其连续地使用。随着为了图案转印所照射的ArF准分子激光的曝光剂量增加，对光掩模给予不同于浑浊的损伤；并且掩模图案的线宽根据累积照射能量剂量而变化，如非专利文献1(ThomasFaureetal.,“Characterizationofbinarymaskandattenuatedphaseshiftmaskblanksfor32nmmaskfabrication,”Proc.ofSPIE,vol.7122,第712209-1页至第712209-12页)中报道那样。该问题在于随着在ArF准分子激光的长期照射期间累积照射能量剂量增加，认为是图案材料的氧化物的物质层在膜图案的外部生长，由此图案宽度变化。也报道了通过使用上述浑浊去除中使用的AMP(氨水/过氧化氢)或者使用SPM(硫酸/过氧化氢)进行清洁，不能使曾经损伤的掩模恢复。认为损伤源完全不同。非专利文献1指出，通过作为可用于使焦点的深度扩展的掩模技术的半色调相移掩模进行电路图案的曝光时，由起因于ArF准分子激光的照射的过渡金属/硅系材料膜例如MoSi系材料膜的改变引起的图案尺寸变动诱发显著的劣化(该劣化称为“图案尺寸变动劣化”)。于是，为了长期地使用价格高的光掩模，有必要解决由ArF准分子激光的照射引起的图案尺寸变动劣化。引用文献列表专利文献1:JP-AH07-140635专利文献2:JP-A2008-276002(USP7941767)专利文献3:JP-A2004-133029专利文献4:JP-A2007-033469专利文献5:JP-A2007-233179专利文献6:JP-A2007-241065非专利文献1:ThomasFaure等,“Characterizationofbinarymaskandattenuatedphaseshiftmaskblanksfor32nmmaskfabrication,”Proc.ofSPIE,vol.7122,第712209-1页至第712209-12页
技术实现思路
在光掩模生产工艺中使用光掩模坯时，如果外来沉积物在光掩模坯上，它们对图案造成缺陷。为了去除外来沉积物，在光掩模生产工艺期间会清洁光掩模坯许多次。此外，当由此制备的光掩模用于光刻法工艺时，即使光掩模本身没有图案缺陷，也要反复清洁该光掩模，原因在于，如果外来沉积物在光刻法工艺期间沉降在光掩模上，使用该光掩模图案化的半导体基板最终也会有图案-转印失效。为了从光掩模坯或光掩模将外来沉积物除去，在大多数情况下使用SPM、臭氧水或AMP施以化学清洁。SPM为硫酸/过氧化氢混合物，其为具有强氧化作用的清洁剂。臭氧水是其中溶解有臭氧的水并且用作SPM的替代品。AMP为氨水/过氧化氢混合物。将在其表面上具有有机外来沉积物的掩模坯或掩模浸没于AMP清洁液中时，在氨的溶解作用和过氧化氢的氧化作用下使有机外来沉积物释放并从表面除去。尽管为了将光掩模坯或光掩模上的外来沉积物例如颗粒和污物除去，使用这样的化学液体的化学清洁是必要的，但化学清洁可能损伤光掩模坯或光掩模上的光学膜如半色调相移膜。例如，如果通过化学清洁使光学膜的表面变化，则可能改变该膜原本具有的光学性能。此外，反复地进行光掩模坯或光掩模的化学清洁。因此有必要使每个清洁步骤期间光学膜(例如半色调相移膜)的任何性能变化(例如，相移变化)最小化。如非专利文献1中指出那样，在干燥空气气氛中照射光时确实很少发生由短波长光、典型地ArF准分子激光的照射引起的图案尺寸变动劣化。在干燥空气气氛中曝光被视为抑制图案尺寸变动劣化的新方法。但是，干燥空气气氛的控制给曝光系统增加了额外的单元并且引起有待处理的静电和其他问题，导致费用增加。在这种情况下，需要能够在不需要完全除去湿度的一般气氛(典型地具有约45％的湿度)中长期曝光。使用ArF准分子激光作为光源的光刻法中使用的光掩模包括半色调相移掩模，该半色调相移掩模具有含有过渡金属，典型地钼的硅系材料的半色调相移膜。该过渡金属/硅系材料主要由过渡金属和硅组成并且进一步含有氧和/或氮作为轻元素(例如，专利文献1)。使用的适合的过渡金属包括Mo、Zr、Ta、W和Ti。其中，最常使用Mo(例如，专利文献1)。有时添加第二过渡金属(例如，专利文献3)。对于遮光膜，也使用含有过渡金属，典型地钼的硅系材料。但是，将使用这样的含有过渡金属的硅系材料的光掩模曝光于大剂量的高能辐照时，由于高能辐照的照射，该掩模经历显著的图案尺寸变动劣化。于是光掩模的服务寿命比需要的短。存在的严重问题是：用短波长光，典本文档来自技高网...

【技术保护点】
半色调相移掩模坯，包括透明基板和在其上的半色调相移膜，所述半色调相移膜相对于波长至多200nm的光具有相移150°～200°和透射率3％～30％，其中所述半色调相移膜为单层或多层膜，并且由包含必要的过渡金属、硅和氮以及任选的氧的硅系材料组成,所述半色调相移膜包括至少一个由硅系材料组成并且具有至多10

【技术特征摘要】
2016.09.28 JP 2016-1900501.半色调相移掩模坯，包括透明基板和在其上的半色调相移膜，所述半色调相移膜相对于波长至多200nm的光具有相移150°～200°和透射率3％～30％，其中所述半色调相移膜为单层或多层膜，并且由包含必要的过渡金属、硅和氮以及任选的氧的硅系材料组成,所述半色调相移膜包括至少一个由硅系材料组成并且具有至多1013Ω/□的薄层电阻的层(A)，所述硅系材料具有至多3at％的过渡金属含量，至少90at％的硅、氮和氧的合计含量，30-70at％的硅含量，30-60at％的氮和氧的合计含量，以及至多30at％的氧含量。2.权利要求1的掩模坯，其中所述过渡金属含有钼。3.权利要求1的掩模坯，其中所述层(A)组成渐变使得部分或全部构成元素的浓度在厚度方向上连续变化。4.权利要求1的掩模坯，其中所述半色调相移膜具有至多70nm的厚度。5.权利要求1的掩模坯，其中所述半色调相移膜具有至多0.6nm的表面粗糙度RMS。6.权利要求1的掩模坯，还包括在所述半色调相移膜上的第二膜，第二膜为由含铬材料组成的单层...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻月判臣，高坂卓郎，笹本纮平，金子英雄，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP