[发明专利]半色调相移光掩模坯料

说明书

本发明涉及半色调相移光掩模坯料，该半色调相移光掩模坯料具有在透明衬底上的用作半色调相移膜的第一膜、用作遮光膜的第二膜、用作硬掩模膜的第三膜、和第四膜。第一膜和第三膜由含硅材料形成，该含硅材料耐氯基干法刻蚀并通过氟基干法刻蚀可除去。第二膜和第四膜由无硅的含铬材料形成，该含铬材料耐氟基干法刻蚀并通过氯基干法刻蚀可除去。

技术领域

本发明涉及一种半色调相移光掩模坯料，其被加工成用于在半导体集成电路等的微制造中使用的半色调相移光掩模。

背景技术

在半导体技术领域，持续进行研究和开发以进一步微型化图案特征。近来，由于包括电路图案的微型化、互连图案的减薄和用于单元构成层之间的连接的接触光刻胶孔图案的微型化的进步正在进行以符合LSI的更高集成度，对于微图案化技术的需求日益增加。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结合，期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，当通过光刻法在半导体衬底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衬底上形成的图案特征的尺寸的4倍。在目前的光刻技术中，所印刷的电路图案的尺寸显著小于用于曝光的光的波长。因此，如果简单地通过将电路图案的尺寸乘以4倍来形成光掩模图案，则由于曝光期间的光学干涉和其他影响，期望的图案不会被转印到半导体衬底上的抗蚀剂膜。

有时，通过将光掩模上的图案形成为比实际电路图案更复杂的形状，减轻了曝光期间的光学干涉和其他影响。例如，可以通过将光学邻近校正(OPC)结合到实际电路图案中来设计这样的复杂图案形状。此外，还尝试应用分辨率增强技术(RET)，例如改进照明、浸入式光刻或双曝光(或双图案化)光刻技术，以满足对图案的微型化和较高精度的需求。

使用相移方法作为RET之一。相移法是通过在光掩模上形成能够相位反转大约180度的膜图案，使得可以通过利用光学干涉来改善对比度。适用于相移方法的光掩模之一是半色调相移光掩模。典型地，半色调相移光掩模包括对曝光光透明的石英或类似材料的衬底，以及形成在该衬底上的半色调相移膜的光掩模图案，该光掩模图案能够在由透明部分(其中没有形成相移膜)透射的曝光光与由(相移)部分(其中形成相移膜)透射的曝光光之间提供大约180度的相移并且具有不足以有助于图案形成的透射率。作为半色调相移光掩模，提出了具有如专利文献1中公开的具有硅化钼氧化物(MoSiO)或硅化钼氮氧化物(MoSiON)的半色调相移膜的光掩模，以及具有SiN或SiON的半色调相移膜的光掩模。

需要图案转印所需的掩模图案的进一步微型化。为了提高分辨率，使用其上沉积有硬掩模膜的半色调相移光掩模坯料，因为硬掩模膜使得可以减小在将光掩模坯料加工成光掩模中用于图案化的抗蚀剂膜的厚度。施加至半色调相移光掩模坯料的硬掩模膜通常具有包括从透明衬底侧依次沉积钼硅化合物或硅化合物的半色调相移膜、包含铬的遮光膜、和包含硅的硬掩模膜的三层结构。

引文列表

专利文献1：JP-A H07-140635

发明内容

尽管半色调相移光掩模包括用于图案转印的光掩模图案承载区域，但是必须在光掩模图案承载区域之外即在半色调相移光掩模的外围形成用于屏蔽曝光光的外框图案。由于外框图案必须具有足够的遮光度以基本上遮蔽曝光光，所以用于此目的的膜必须具有相当大的厚度。如果使用于形成光掩模图案的遮光膜变厚，使得遮光膜也可用作外框图案用的膜，则尽管确保了外框区域中的遮光度，但出现在遮光膜中难以形成精细图案的问题。

当使用抗蚀剂膜作为掩模而刻蚀厚膜时，抗蚀剂膜必须是厚的。然而，难以从厚的抗蚀剂膜形成精细的抗蚀剂图案。当通过化学放大型抗蚀剂的图案作为刻蚀掩模使用含有氯气和氧气的刻蚀剂气体对厚铬基膜进行氯基干法刻蚀时，被刻蚀的膜在氯基干法刻蚀时失去线性。