光掩模坯料、光掩模的制造方法及光掩模技术

本发明专利技术的光掩模坯料具有基板以及由含铬材料构成的多层膜。所述多层膜从远离所述基板的一侧开始具有第一层、第二层及第三层。所述第以一层含有铬、氧、氮和碳，其中铬含有率为43原子％以下，氧含有率为32原子％以上，氮含有率为25原子％以下，碳含量为18原子％以下，且厚度为8nm以上16nm以下。所述第二层含有铬和氮，其中铬含有率为66原子％以上92原子％以下，氮含有率为8原子％以上30原子％以下，且厚度为50nm以上75nm以下。所述第三层含有铬、氧和氮，其中铬含有率为44原子％以下，氧含有率为30原子％以上，氮含有率为28原子％以下，且厚度为10nm以下。所述多层膜的表面粗糙度Rq为0.65nm以下。0.65nm以下。0.65nm以下。

【技术实现步骤摘要】
光掩模坯料、光掩模的制造方法及光掩模


[0001]本专利技术涉及光掩模坯料(特别是在半导体器件等的制造中以及制造装置的管理中使用的光掩模坯料)、使用该光掩模坯料的光掩模的制造方法及光掩模。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体器件的微细化，特别是大规模集成电路的高集成化，行业对投影曝光普遍要求高图案分辨率。因此，在光掩模方面，作为提高转印图案分辨率的方法，开发了相移掩模。相移法的原理是，通过调整相位，使穿过光掩模开口部的透射光的相位相对于穿过与开口部相邻的部分的透射光的相位反转约180度，从而在透射光相互干涉时减弱边界部的光强度，其结果就提高了转印图案的分辨率及焦点深度。运用该原理的光掩模即总称为相移掩模。
[0003]相移掩模所使用的相移掩模坯料最普遍的结构是在玻璃基板等透明基板上层叠相移膜，并在相移膜上层叠含有铬(Cr)的膜。相移膜通常相对于曝光光线的相位差为175度～185度，透过率为6％～30％左右，目前主流的相移膜由含有钼(Mo)和硅(Si)的膜形成。另外，一边将含铬的膜与相移膜一起被调整为期望的光密度，并将含铬的膜作为遮光膜，同时将相移膜作为用于蚀刻的硬掩模膜。
[0004]作为由该相移掩模坯料形成相移掩模的图案的方法，具体而言，是在相移掩模坯料的含有铬的膜上形成抗蚀剂膜，利用光或电子束在该抗蚀剂膜上描绘图案，从而显影形成抗蚀剂图案，并以该抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，对含有铬的膜进行蚀刻后形成图案。进一步地，将该含有铬膜的图案作为蚀刻掩模来蚀刻相移膜，从而形成相移膜图案，然后，除去抗蚀剂图案和含有铬的膜的图案。
[0005]此时，使遮光膜残留在相移膜图案上的形成有电路图案的部分的外侧，以相移膜和遮光膜的总的光密度为3以上的方式，作为相移掩模的外周缘部的遮光部(遮光膜图案)。这样做是为了在利用晶片曝光装置将电路图案转印到晶片上时，防止不需要的曝光光线泄漏，照射到位于电路图案外侧的相邻芯片上的抗蚀剂膜上的缘故。作为形成这种遮光膜图案的方法，一般可以在形成相移膜图案，并除去抗蚀剂图案后，重新形成抗蚀剂膜，并将通过图案描绘、显影形成的抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，对含有铬的膜进行蚀刻，从而形成外周缘部的遮光膜图案。
[0006]在要求形成高精度图案的相移掩模中，蚀刻的方式以使用气体等离子体的干蚀刻为主流。在含铬的膜的干蚀刻中，使用含氧的氯类气体进行干蚀刻(氯类干蚀刻)，而在含有钼和硅的膜的干蚀刻中，则使用含氟气体的干蚀刻(氟类干蚀刻)。特别是，已知在含有铬的膜的干蚀刻中，通过使用相对于含氯气体混合10～25体积％的氧气后的蚀刻气体，能够提高化学反应性，并提升蚀刻速度。
[0007]随着电路图案的微型化，相移掩模图案也需要精细形成的技术。特别是，用于辅助相移掩模主图案(Main
‑
pattern)分辨率的线图案(Line
‑
pattern)的辅助图案(Assist
‑
pattern)，在使用晶片曝光装置将电路图案转印到晶片上时，为了避免转印到晶片上，需要
形成得比主图案更小。对于晶片上的电路的线空间图案(Line and space pattern)的间距为10nm世代的相移掩模，相移掩模上的线图案的辅助图案的线宽要求为40nm左右。
[0008]而且，随着半导体器件的微细化，特别是大规模集成电路的高集成化，对投影曝光的图案分辨率提出了更高的要求，而上述相移掩模无法获得期望的图案分辨率。因此，开始应用使用极端紫外线区域光作为曝光光线的EUV光刻技术。
[0009]极端紫外线区域光容易被所有物质吸收，因此不能像传统的使用ArF光的光刻法那样的透射型光刻的方法来进行光刻。因此，在EUV光刻中，需要使用反射光学系统。
[0010]EUV光刻中使用的光掩模具有在玻璃制等基板上依次形成了反射极端紫外线区域光的反射层和吸收极端紫外线区域光的吸收层的结构。作为反射层，使用的是通过交替层叠低折射率膜和高折射率膜，提高了向层表面照射极端紫外线区域光时的反射率的多层反射膜。通常使用钼(Mo)层作为多层反射膜中的低折射率膜，使用硅(Si)层作为高折射率膜。
[0011]吸收层则使用对EUV光的吸收系数高的材料，具体而言，例如使用以铬(Cr)或钽(Ta)为主要成分的材料。
[0012]EUV光刻中使用的极端紫外线区域光的波长为13.5nm，以往的ArF光的波长为193nm，因此与以往的光刻相比，曝光波长更短，能够在光掩模上转印更微细的图案。
[0013]由于在EUV光刻中，会将在ArF光刻中不转印的光掩模上的微小异物也一并进行转印，从而会妨碍了所需图案的制造，因此，在EUV光刻中，相对于以往的光刻，要求确保不出现更微细的缺陷。因此，在光掩模制造工序中需要不产生异物，还需要能够检测出比以往的光刻装置管理中能检测出的更微细缺陷的光掩模坯料。
[0014]在光掩模制造装置的装置管理中，例如在干蚀刻器中，将待处理的光掩模放置在运载器上，然后输送到输送室，之后输送到等离子体处理室。在该等离子体处理室内的侧壁上以及载物台上的扬尘等异物附着于光掩模的电路图案的情况下，该异物会成为妨碍蚀刻的掩模，从而妨碍制作所希望的光掩模图案。
[0015]因此，为了确认在输送室及等离子体处理室内未产生扬尘，将光掩模坯料或透明基板输送到输送室，然后输送到等离子体处理室，在不实施等离子体处理的情况下，再次输送到输送室，接着返回运载器，然后通过光掩模坯料检测装置检测光掩模坯料或透明基板表层异物的增加及增加的具体位置。
[0016]不仅是上述的干式蚀刻器，在制造光掩模时，还需要在抗蚀剂涂布装置、电子束描绘装置、显影装置、清洗装置、光掩模的图案外观检测装置及修正装置中对装置内的异物进行管理。而且，在晶片曝光工序中使用的曝光装置中，也需要管理装置内的异物。特别是在EUV光刻中，由于用于防止异物附着于光掩模电路图案的光掩模保护用防护薄膜组件并未实用化，因此需要对晶片曝光装置内的装置进行管理。
[0017]光掩模坯料的缺陷检测采用的是利用紫外线区域光的光掩模坯料检测装置。光掩模坯料的缺陷检测装置包括：释放特定波长区域的光的光释放手段；以及将从该光释放手段释放的光照射到光掩模坯料的表面并接收其反射光的检测器。
[0018]在光掩模坯料的缺陷检测装置中，被检测的光掩模坯料的表面反射率低的一方能够向光掩模照射更多的光量，从而能够实施更高灵敏度的检测。这是因为，在光掩模坯料的反射率高的情况下，来自光释放手段的光与异物及其周围的膜碰撞，之后当反射的光被检测器检测到时，来自异物的反射光和其周围的膜的反射光的对比度变小，因此来自异物的
反射光和来自膜的反射光的差变得难以判别，无法从光释放手段将更多的光量照射至光掩模。而从光释放手段向光掩模照射更多的光量可以检测出更小的缺陷。
[0019]在逻辑器件(Logical device)7nm、5nm的世代中，要求在光掩模坯料上不存在50nm的缺陷，并要求在光掩模制造装置内部也不存在50nm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光掩模坯料，其特征在于，包括：基板；以及多层膜，由含有铬的材料构成，其中，所述多层膜从远离所述基板的一侧开始具有第一层、第二层、及第三层，所述第一层含有铬、氧、氮和碳，其中铬含有率为43原子％以下，氧含有率为32原子％以上，氮含有率为25原子％以下，碳含量为5原子％以上18原子％以下，且厚度为8nm以上16nm以下，所述第二层含有铬和氮，其中铬含有率为66原子％以上92原子％以下，氮含有率为8原子％以上30原子％以下，且厚度为50nm以上75nm以下，所述第三层含有铬、氧和氮，其中铬含有率为44原子％以下，氧含有率为30原子％以上，氮含有率为28原子％以下，且厚度为10nm以下，所述多层膜的表面粗糙度Rq为0.65nm以下。2.根据权利要求1所述的光掩模坯料，其特征在于：其中，所述多层膜为遮光膜，其对波长为193nm的曝光光线的反射率为22％以下。3.根据权利要求1或2所述的光掩模坯料，其特征在于：其中，所述多层膜为遮光膜，其对波长为248nm的曝光光线的反射率为18％以下。4.根据权利要求1或2所述的光掩模坯料，其特征在于：其中，所述多层膜为遮光膜，其对波长为355nm的曝光光线的反射率为32％以下，且对波长为400nm的曝光光线的反射率为27％以上。5.根据权利要求1或2所述的光掩模坯料，其特征在于：其中，所述多层膜的膜厚为53nm以上100nm以下。6.根据权利要求1或2所述的光掩模坯料，其特征在于：其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：松桥直树，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：