反射型光掩模坯料和制造反射型光掩模的方法技术

本发明专利技术涉及一种反射型光掩模坯料和制造反射型光掩模的方法。所述反射型光掩模坯料包括：衬底,反射曝光光的多层反射膜(所述曝光光是极紫外范围内的光)，保护膜，吸收曝光光的吸光膜，以及硬掩模膜，其与所述吸光膜接触地形成。所述硬掩模膜由多层构成，该多层包括第一层和第二层，所述第一层设置在离衬底最远的一侧，且由耐受氯基干刻蚀且可通过氟基干刻蚀去除的材料组成，并且第二层由耐受氟基干刻蚀且可通过氯基干刻蚀去除的材料组成。在一种条件下在氟基干刻蚀时吸光膜的刻蚀完成时间长于在相同条件下在氟基干刻蚀时硬掩模膜的第一层的刻蚀完成时间。层的刻蚀完成时间。层的刻蚀完成时间。

【技术实现步骤摘要】
反射型光掩模坯料和制造反射型光掩模的方法
[0001]相关应用的交叉引用
[0002]本非临时申请根据35 U.S.C.
§
119(a)要求2022年5月13日在日本提交的第2022
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079563号专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种制造用于制造半导体器件等的反射型光掩模的方法，以及一种用于制造反射型光掩模的材料的反射型光掩模坯料。

技术介绍

[0004]根据半导体器件的小型化，特别是大规模集成电路的高集成度，要求投影曝光具有高的图案分辨率。因此，已经开发出相移掩模作为改善光掩模的转印图案分辨率的一种手段。相移法的原理是，通过调整以使已经经过相移膜开口的透射光相位相对于已经经过与该开口相邻的相移膜部分的透射光相位反转约180度，透射光之间的干涉降低了开口边界和与开口相邻部分处的光强度。结果，转印图案的分辨率和焦深得到改善。利用这一原理的光掩模通常称为相移掩模。
[0005]用于制造相移掩模的最常见相移掩模坯料(作为用于相移掩模的材料)具有这样的结构：其中将相移膜层叠在透明衬底如玻璃衬底上，并且将由含铬(Cr)材料组成的膜层叠在相移膜上。相移膜通常具有175至185度的相移，和对于曝光光约6％至30％的透射率，而主流的相移膜是由含硅(Si)材料组成的膜，特别是含有钼(Mo)和硅(Si)的材料。此外，调整由含铬材料组成的膜，使其具有与相移膜一起提供所需光密度的厚度，并且由含铬材料组成的膜通常用作遮光膜，并且还用作相移膜刻蚀中的硬掩模膜。
[0006]特别是，其中通过图案化相移膜在透明衬底上按此顺序形成由含硅材料组成的相移膜和由含铬材料组成的遮光膜，从相移掩模坯料制造相移掩模的一般方法如下所述。首先，在相移掩模坯料的由含铬材料组成的遮光膜上形成抗蚀剂膜，并通过光或电子束在抗蚀剂膜上绘制图案并显影形成抗蚀剂膜图案。接着，使用抗蚀剂图案作为刻蚀掩模和氯基气体刻蚀由含铬材料组成的遮光膜，以形成遮光膜的图案。另外，使用遮光膜的图案作为刻蚀掩模和氟基气体刻蚀由含硅材料组成的相移膜，以形成相移膜的图案。然后，去除抗蚀剂图案，并使用氯基气体进行刻蚀来去除遮光膜的图案。
[0007]在这种情况下，遮光膜保留在相移膜的一部分上，在形成相移膜图案(电路图案)的部分之外，并且在相移膜的外周边部分设置光密度不小于3的遮光部分(遮光图案)，以及相移膜和遮光膜。这是为了防止在通过晶片曝光装置将电路图案转印到晶片时，通过位于电路图案外部的部分将相移膜外周边部分处的泄漏曝光光照射到晶片中相邻芯片上形成的抗蚀剂膜。在形成这种遮光图案的一般方法中，在形成相移膜的图案并去除抗蚀剂图案后，通过绘制图案并显影，重新形成抗蚀剂膜，并在相移膜的外周边部分上形成保留的抗蚀剂图案。然后，使用抗蚀剂图案作为刻蚀掩模来刻蚀由含铬材料组成的膜，以形成保留在相移膜的外周边部分上的遮光膜。
[0008]需要以高精度形成图案的相移掩模的主流刻蚀是使用气体等离子体的干刻蚀。使用氯基气体的干刻蚀(氯基干刻蚀)用于由含铬材料组成的膜，使用氟基气体的干刻蚀(氟基干刻蚀)用于由含硅材料组成的膜或由含钼和硅的材料组成的膜。特别地，已知在对由含铬材料组成的膜的干刻蚀中，使用混有10至25体积％氧气(O2气体)的氯气(Cl2气体)的刻蚀气体作为刻蚀气体，化学反应性和刻蚀速率增加。
[0009]根据电路图案的小型化，相移掩模的电路图案还需要精细图案形成的技术。特别是，需要形成得小于主图案的线图案的辅助图案(其有助于相移掩模主图案的分辨率)以便在电路图案通过晶片曝光装置转印到晶片上时不会转印到晶片上。在晶片上电路的线和空间图案的半间距为10nm的一代相移掩模中，要求相移掩模上的电路线图案的辅助图案的线宽约为40nm。
[0010]可以形成精细图案的化学放大型抗蚀剂由基础树脂、酸发生剂、表面活性剂等组成，且可用于将因曝光产生的酸作为催化剂的许多反应中。因此，化学放大型抗蚀剂可以具有高的灵敏度，并且通过使用化学放大型抗蚀剂，可形成掩模图案，例如线宽不大于0.1μm的精细相移膜图案。通过使用抗蚀剂涂覆机旋涂，将抗蚀剂涂覆到光掩模坯料上。
[0011]用于先进相移掩模坯料的抗蚀剂膜厚度为100至150nm。之所以难以在相移掩模上形成更精细的辅助图案，是因为在由含铬材料组成的遮光膜上形成的用于形成辅助图案的抗蚀剂图案具有高的纵横比，在形成抗蚀剂图案的显影过程中，由于冲洗过程中显影溶液的冲击或纯水的冲击，辅助图案会塌陷。
[0012]因此，已经考虑了降低抗蚀剂图案的高宽比(纵横比)用于减少显影液或纯水冲击的影响。在这种情况下，抗蚀剂膜将减薄。但是，当抗蚀剂膜薄时，如果在对含铬材料组成的遮光膜进行干刻蚀时抗蚀剂膜损失，则导致在由含铬材料组成的遮光膜中产生针孔缺陷。因此，当使用由含铬材料组成的遮光膜作为刻蚀掩模对相移膜进行干刻蚀时，相移膜刻蚀中的等离子体通过针孔到达相移膜，导致在相移膜中也形成针孔缺陷。因此，相移掩模无法正常制造。
[0013]为了解决这个问题，在由含铬材料组成的遮光膜上进一步设置了由含硅材料组成的硬掩模膜。在这种情况下，由含硅材料组成的硬掩模膜是厚度为5至15nm的薄膜，并且在硬掩模膜上形成的抗蚀剂膜的厚度已减薄至80至110nm。
[0014]在使用氯基气体对由含铬材料组成的遮光膜进行干刻蚀的情况下，则必须进行刻蚀持续刻蚀完成时间(etching
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time)，在该时间内由含铬材料组成的遮光膜消失，并添加刻蚀完成时间100％至300％的过度刻蚀。这是因为氯基干刻蚀是以化学组分为主的各向同性刻蚀。因此，由于由含铬材料组成的遮光膜的图案在与相移膜的边界处刻蚀不充分，导致拖尾形状，因此没有稳定地形成所需的图案宽度。
[0015]此外，由于氯基干刻蚀是以化学组分为主的各向同性刻蚀，氯基等离子体沿竖直和水平方向向衬底移动，在由含铬材料组成的遮光膜图案中导致侧面刻蚀。因此，为了在掩模的整个表面上获得均匀的CD(临界尺寸)，即一种图案线宽，有必要在掩模的整个表面上获得相同数量的侧面刻蚀。为此，需要长时间的干刻蚀，直到侧面刻蚀量饱和并稳定。
[0016]另一方面，在使用氟基气体对由含硅材料组成的相移膜进行干刻蚀的情况下，则进行刻蚀持续刻蚀完成时间，在该时间内由含硅材料组成的相移膜消失，并添加刻蚀完成时间的至多20％的过度刻蚀(例如1至6秒的短过度刻蚀)。通过干刻蚀，相对于曝光光将相
移调整到175至185度的相移，而稍微刻蚀与相移膜接触的透明衬底。在这种情况下，通常由含硅材料组成的相移膜被设定为具有175至179度的初始相移，并且通过过度刻蚀向下刻蚀到透明衬底中获得了所需的相移(即175至185度)。
[0017]在氟基干刻蚀中，短时间的过度刻蚀是可以接受的，因为氟基干刻蚀是以物理组分为主的各向异性刻蚀。因此，在与衬底的边界处对由含硅材料组成的相移膜的图案不形成拖尾形状。此外，由于氟基等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射型光掩模坯料，包括：衬底,在衬底上形成且反射曝光光的多层反射膜，所述曝光光是极紫外范围内的光，在多层反射膜上形成的保护多层反射膜的保护膜，在保护膜上形成并吸收曝光光的吸光膜，以及硬掩模膜，其形成于所述吸光膜上并与所述吸光膜接触，且在通过干刻蚀而图案化所述吸光膜中充当硬掩模，其中所述硬掩模膜由多层构成，该多层包括第一层和第二层，所述第一层设置在离衬底最远的一侧，第一层由耐受氯基干刻蚀且可通过氟基干刻蚀去除的材料组成，并且第二层由耐受氟基干刻蚀且可通过氯基干刻蚀去除的材料组成，且在一种条件下在氟基干刻蚀时吸光膜的刻蚀完成时间长于在相同条件下在氟基干刻蚀时硬掩模膜的第一层的刻蚀完成时间。2.根据权利要求1所述的反射型光掩模坯料，其中当在相同条件下通过氟基干刻蚀而刻蚀吸光膜和硬掩模膜的第一层时，吸光膜的刻蚀速率与硬掩模膜的第一层的刻蚀速率之比不小于0.4且不大于2。3.如权利要求1或2所述的反射型光掩模坯料，其中第一层由含有硅且不含铬的材料组成。4.如权利要求1或2所述的反射型光掩模坯料，其中第二层由含有铬且不含硅的材料组成。5.如权利要求1或2所述的反射型光掩模坯料，其中第一层具有不小于2nm且不大于14nm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井敬佑，三村祥平，石井丈士，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：