半色调型相移掩膜坯料、半色调型相移掩膜及其制造方法技术

一种半色调型相移掩膜坯料，该半色调型相移掩膜坯料用于制造以下这种半色调型相移掩膜，即，在透明基板上具有透过曝光光的透光部和、在透过一部分曝光光的同时将透过光的相位以给定量位移的相移部、和用于形成所述相移部的相移膜，其中，该半色调型相移掩膜具有在所述透光部和相移部边界部附近透过各处的光能够相互抵消的光学特性，能够良好地保持并改善转移到被曝光体表面的曝光图案边界部的对比度，相移膜是由主要构成要素为硅、氧、及氮的膜，以及形成于所述膜和透明基板之间的刻蚀阻止膜构成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半色调(half tone)型相移掩膜坯料、半色调型相移掩膜及其制造方法等，尤其涉及适用于新一代短波曝光光源ArF受激准分子激光器(193nm)及F2受激准分子激光器(157nm)的半色调型相移掩膜坯料等。
技术介绍
目前DRAM(Daynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器，移动软盘)确立了256Mbit的批量生产体制，今后将从Mbit级到Gbit级实现更高集成化。从而集成电路的设计规则也逐渐变得微细化，要求线宽(half pitch)在0.10μm以下的微细图案也只不过是时间问题。作为对应于图案微细化的手段之一，一直以来是根据曝光光源的短波长化来进行图案的高清晰化。其结果，目前用于光刻法的曝光光源主要使用KrF受激准分子激光器(248nm)及ArF受激准分子激光器(193nm)。但是，曝光波长的短波长化在改善清晰度的同时会减少焦点深度。因此，带来增加设计透镜等光学系统的负担以及降低过程稳定性等不良影响。为了应付这些问题，开始使用相移法。相移法中使用相移掩膜作为转移微细图案的掩膜。相移掩膜是由如形成掩膜上的图案部分的相移部和、没有相移部的非图案部构成。通过在这种构成下使透过两者而来的光的相位偏移180°，使其在图案边界部分引起光的相互干涉，以提高转移像的对比度。已知通过相移部的光相移量φ(rad)依赖于相移部的复数折射率实部n和膜厚d，因此如下公式(1)成立。Φ＝2πd(n-1)/λ…(式1)这里，λ为曝光光的波长。从而要使相位偏移180°，膜厚d应为d＝λ/[2(n-1)] …(式2)根据该相移掩膜能够增加为获得所需清晰度的焦点深度，可在不改变曝光波长的条件下改善清晰度并提高过程的适用性。相移掩膜根据形成掩膜图案的相移部的透光特性大致在实用性上分为完全透过性(rebenson型)相移掩膜和半色调型相移掩膜。前者是其相移部的透光率与非图案部(透光部)相同，是对曝光波长几乎透明的掩膜，一般对线(line)与空间(space)的转移有效。另一方面，后者半色调型的相移部(半透光部)的透光率只有非图案部(透光部)的几％～几十％程度，有效于接触孔或孤立图案的制成。半色调型相移掩膜中包括，由主要调节透过率的层和主要调节相位的层构成的双层型半色调型相移掩膜和，结构简单且制造容易的单层型半色调型相移掩膜。单层型因容易加工而在目前成为主流，通常半色调相移部是由MoSiN或MoSiON单层膜构成。另一方面，双层型中所述半色调相移部由主要控制透过率的层和主要控制相移量的层组合构成，从而能够独立控制以透过率为代表的分光特性和相移量(相位角)。另一方面，伴随LSI图案的微细化，曝光光源的波长(曝光光波长)预计从现在的KrF受激准分子激光(248nm)向ArF受激准分子激光(193nm)、将来会进一步向F2受激准分子激光(157nm)的短波推进。还有，目前半色调型相移掩膜的主流是把膜设计成半色调型相移部的曝光光透过率在6％附近。但是，对高清晰度和高透过率的要求将会一直提高，据说将来需要15％以上的透过率。伴随这种曝光光源的短波长化和高透过率化，能够满足给定透过率和相移量的半色调相移部材料的可选择余地正在变窄。还有，伴随透过率的高透过率化，需要透光性高的材料。还有，伴随曝光光源的短波长化，需要按以往波长来讲透光性高的材料。因为这种必要性，存在图案加工时与石英基板的刻蚀选择性变小的问题。双层以上多层型半色调相移部能够组合多层膜或双层膜来控制相位差和透过率，容易选定材料。进一步，可以选择能够起到阻止上层刻蚀作用的材料作为下层。进一步，制作的相移掩膜需要把曝光光的反射率减少至某种程度。进一步，检查图案外观的工序中，通常使用波长比曝光光波长还要长的光作为检查光波长，通常使用透过性缺陷检查装置(如KLA300系列等)进行检查。因此，如果对于检查波长(如曝光波长为KrF受激准分子激光(248nm)时，检查波长为488nm或364nm)的透过率过高(如40％以上)，则难以检查。尤其，伴随曝光波长的短波长化，需要上述高透光性的半色调相移部。但是，透光性高的材料存在相对于波长向长波侧变化的透过率的增加率变大的倾向。因此，单层的半色调相移更加难以把对于检查光波长的透光率降低到给定范围内。进一步，在缺陷检查装置中，开发出新的使用透过光和反射光的检查方式。用这种方式进行检查时的检查波长的透过率可以比只使用透过光进行检查时的情况稍微高(如50～60％)。但是，需要把检查波长的反射率控制在与透明基板存在一定程度差(如3％以上)。在这种状况的基础上，通过把半色调相移部制成双层以上的多层型，能够容易控制对曝光光和检查光的反射特性、透过特性。作为双层型半色调型相移掩膜，有如特开平4-140635号公报中记载的具有薄Cr和涂布玻璃的双层结构半色调相移部的制品(现有例1)。还有，作为多层结构，并且能够用同一装置制成，用同一刻蚀剂进行刻蚀的半色调相移部，有如特开平6-83034号公报记载的，具有由含有同一元素的多层结构(如Si层和SiN层的双层结构)构成的半色调相移部的制品(现有例2)。进一步，作为降低对检查光波长的透过率的技术有如特开平7-168343号公报中记载的，通过制成含有众所周知的单层型半色调相移膜MoSiO或MoSiON等单层膜和，在单层膜的组合中对透过率的波长依赖性小的透过膜的双层结构，对曝光光(KrF受激准分子激光)和检查光(488nm)双方都能够获得期望透过率的技术(现有例3)。进一步，注目于钽硅化物系材料的作为多层结构的相移部，有如特开2001-174973号公报中记载的具有由主要成分为钽、硅、及氧的上层和，主要成分为钽而不含硅的下层的双层结构构成的半色调型相移部的制品(现有例4)。还有如特开2001-337436号公报中记载的具有由主要成分为钽、硅、及氧的上层和，主要成分为铬或铬钽合金的下层的双层结构构成的半色调型相移部的制品(现有例5)。但是，在上述现有例中存在如下问题。通常在半色调相移膜上，为了作为半色调相移膜的刻蚀掩膜层使用的同时，之后在掩膜上的给定位置形成遮光部，一般形成遮光Cr层。如现有例1的涂布玻璃/薄Cr层/玻璃基板中，在涂布玻璃上形成遮光Cr层。此时，制作转移了图案加工时通常使用的抗蚀图案的遮光Cr层/涂布玻璃/薄Cr层的三层结构掩膜图案，然后用普通湿式刻蚀选择性去除遮光Cr层。但是，遮光Cr层和薄Cr层的材质是共同的，所以在选择性去除遮光Cr层的工序中会影响薄Cr层。具体来说，薄Cr层被刻蚀，与剥离相同的原理，图案被连根去除，若薄Cr层被侧面刻蚀，图案边缘附近的透过率就会产生变化。此外，在现有例2中，如Si层和SiN层，是可以用相同的溅射装置，用相同的Si作为靶而连续成膜。但是，在使用Si靶以及采用含氮溅射气氛的反应性溅射法，成膜SiN膜时，反应性溅射法会引起靶中毒，无法获得重现性，生产性方面存在问题。进一步，使用SiN的制品随着近年来曝光波长的短波长化，透过率变得过低。此外，在现有例3中，使用MoSiO或MoSiON作为单层膜(上层)材料。但是，因含有金属而透过率变小，所以不适合近年来曝光波长的短波长化。还有，如果降低金属含量，则折射率也降低，从而半色调相移膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半色调型相移掩膜坯料，该半色调型相移掩膜坯料用于制造以下这种半色调型相移掩膜，即，在透明基板上具有透过曝光光的透光部和、在透过一部分曝光光的同时将透过光的相位以给定量位移的相移部、和用于形成所述相移部的相移膜，其中，该半色调型相 移掩膜具有在所述透光部和相移部边界部附近透过各处的光能够相互抵消的光学特性，能够良好地保持并改善转移到被曝光体表面的曝光图案边界部的对比度，所述半色调型相移掩膜坯料的特征在于：所述相移膜是由主要构成要素为硅、氧、及氮的膜，以及形成于 所述膜和透明基板之间的刻蚀阻止膜构成。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-27 361025/2001;JP 2001-12-26 394311/2001.一种半色调型相移掩膜坯料，该半色调型相移掩膜坯料用于制造以下这种半色调型相移掩膜，即，在透明基板上具有透过曝光光的透光部和、在透过一部分曝光光的同时将透过光的相位以给定量位移的相移部、和用于形成所述相移部的相移膜，其中，该半色调型相移掩膜具有在所述透光部和相移部边界部附近透过各处的光能够相互抵消的光学特性，能够良好地保持并改善转移到被曝光体表面的曝光图案边界部的对比度，所述半色调型相移掩膜坯料的特征在于所述相移膜是由主要构成要素为硅、氧、及氮的膜，以及形成于所述膜和透明基板之间的刻蚀阻止膜构成。2.如权利要求1记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述刻蚀阻止膜具有调节透过率的功能。3.如权利要求1或2记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述刻蚀阻止膜是能够用与所述主要构成要素为硅、氧、及氮的膜的刻蚀不同的刻蚀介质进行刻蚀的材料。4.如权利要求1或2记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述刻蚀阻止膜是能够用与所述主要构成要素为硅、氧、及氮的膜的刻蚀相同的刻蚀介质进行刻蚀的材料。5.如权利要求1～4的任意一项记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述相移掩膜能够在140～200nm的曝光光波长范围使用。6.如权利要求3记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述主要构成要素为硅、氧、及氮的膜含有硅30～45原子％、氧1～60原子％、氮5～60原子％，并且它们的含量至少占构成所述膜的全体组成的90％以上。7.如权利要求3记载的半色调型相移掩膜坯料的制造方法，其特征在于所述主要构成要素为硅、氧、及氮的膜是通过使用溅射气体为惰性气体、氧气及氮气的反应性溅射法，使所述溅射气体中的氧比例为0.2～30％来形成。8.一种半色调型相移掩膜坯料，该半色调型相移掩膜坯料用于制造以下这种半色调型相移掩膜，即，在透明基板上具有透过曝光光的透光部和、在透过一部分曝光光的同时将透过光的相位以给定量位移的相移部、和用于形成所述相移部的相移膜，其中，该半色调型相移掩膜具有在所述透光部和相移部边界部附近透过各处的光能够相互抵消的光学特性，能够良好地保持并改善转移到被曝光体表面的曝光图案边界部的对比度，所述半色调型相移掩膜坯料的特征在于所述相移膜具有依次形成于透明基板上的第一层和第二层，所述第一层和第二层可用相同刻蚀介质进行连续刻蚀，所述第二层为实质上难以或不可能检查出对透明基板的刻蚀终点的材料，所述第一层为实质上能够检查出对透明基板的刻蚀终点的材料。9.如权利要求8记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述第二层和透明基板对刻蚀终点检查光的折射率差在0.5以下，所述第一层和透明基板对刻蚀终点检查光的折射率差大于所述第二层和透明基板对刻蚀终点检查光的折射率差。10.如权利要求8或9记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述相移膜为依次形成于透明基板上的第一层和第二层双层结构，所述第一层为主要调节透过率的层，所述第二层为主要调节相位的层。11.如权利要求8或9记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述第一层由选自Si、MSix(MMo、Ta、W、Cr、Zr、Hf的一种或两种以上)的一种材料构成，所述第二层由SiOx、SiOxNy或者在其中含有(MMo、Ta、W、Cr、Zr、Hf的一种或两种以上)，使M/(Si+M)×100在10原子％以下的材料构成。12.一种半色调型相移掩膜坯料，该半色调型相移掩膜坯料用于制造以下这种半色调型相移掩膜，即，在透明基板上具有透过曝光光的透光部和、在透过一部分曝光光的同时将透过光的相位以给定量位移的相移部、和用于形成所述相移部的相移膜，其中，该半色调型相移掩膜具有在所述透光部和相移部边界部附近透过各处的光能够相互抵消的光学特性，能够良好地保持并改善转移到被曝光体表面的曝光图案边界部的对比度，所述半色调型相移掩膜坯料的特征在于所述相移膜至少具有能够用氟系气体干式刻蚀进行刻蚀的上层和、形成于所述上层和透明基板之间，并且对所述氟系气体具有耐性，同时能够用使用不同于所述氟系气体的气体的干式刻蚀进行刻蚀的下层，所述下层材料由选自Al、Ga、Hf、Ti、V及Zr等第一组的金属单体或含有两种以上这些金属的材料(第一材料)构成，或者所述下层材料由在选自Cr、Ge、Pd、Si、Ta、Nb、Sb、Pt、Au、Po、Mo及W等第二组的一种金属中添加选自所述第一组的至少一种金属的材料(第二材料)构成，或者所述下层材料是由在所述金属单体、所述第一材料或第二材料中含有氮和或碳的材料构成。13.如权利要求12记载的半色调型相移掩膜坯料，其特征在于所述上层材料选自SiOx、SiNx、SiOxNy、SiCx、SiCxNy、SiCxOyNz或者在其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐田勇树，野泽顺，大久保亮，三井英明，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]