TWI442171B - 遮罩坯料及遮罩 - Google Patents

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Tomoyuki Enomoto
Takahiro Sakaguchi
Rikimaru Sakamoto
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Description

遮罩坯料及遮罩
本發明係關於半導體裝置或顯示裝置(顯示面板)等的製造中所使用的遮罩坯料(Mask Blank)及遮罩。
例如半導體裝置之微細加工技術所使用的光罩(光標：reticle)，係藉由將薄膜(以下稱為用以形成遮罩圖案的薄膜)例如遮光性膜加以圖案化而製造者，而該薄膜係被形成於透明基板上且以發現遮罩圖案的轉印功能(遮光性、相位控制、透過率控制、反射率控制等)為主要目的而形成者。遮光性膜的圖案化可藉由例如以光阻圖案作為遮罩的乾式蝕刻來進行。光阻圖案係藉由例如電子束微影法等所形成。
近年來，在遮罩製造領域中，就電子束微影法中所使用之電子束的加速電壓設成50keV以上進行檢討。此乃因必須藉由減少通過電子束光阻中之電子線的前方散射，並且提高電子束的集束性，使更微細的光阻圖案可被解像之故。當電子束的加速電壓較低時，光阻表面或光阻中會產生前方散射，當前方散射發生時，光阻的解像性會劣化。然而，將電子束的加速電壓設成50keV以上時，前方散射會與加速電壓成反比地減少，因前方散射被施予在光阻的能量會減少，所以例如在10~20keV等的加速電壓時所使用的電子束光阻中，光阻的感度會不足，生產率會降低。 於是，在遮罩製造領域中，也必須使用半導體晶圓之微細加工技術所使用的化學放大型光阻膜。化學放大型光阻膜對於高加速電壓的感度高且具有高解像性(例如參考專利文獻1)。
在化學放大型光阻膜中，例如藉由電子束曝光使酸產生於化學放大型光阻膜中，以該酸作為觸媒，感酸物質反應，聚合物的溶解性改變，可獲得正型或負型的光阻。
〔專利文獻1〕日本特開2003-107675號
然而，在遮罩製造領域中使用化學放大型光阻膜時，化學放大型光阻成為藉由塗佈等被直接形成的膜(對於光阻相當於其基底的膜)，例如當鉻系遮光性膜等用以形成遮罩圖案的薄膜之表面附近的膜密度為比較稀疏的狀態或粗糙的狀態(即不平滑的狀態)時，因電子束曝光而生成於化學放大型光阻膜中之觸媒物質的酸，變得容易移動到對於光阻用以形成相當於其基底之遮罩圖案的薄膜中(尤其是其表層中)，並且酸會被捕捉到用以形成遮罩圖案的薄膜中(尤其是其表層中)，藉以促進移動，因此，光阻膜底部之酸的濃度會明顯降低(一般稱為非活性)，結果，在光阻圖案的側緣部分，在正型化學放大型光阻膜中產生「拖尾(footing)」，在負型中產生「基蝕(undercutting)」的不良形狀。以往為了解決此非活性所產生之光阻圖案明顯形狀不良的問題，已知有在用以形成遮罩圖案的薄膜與化學放大型光阻膜之間，設置具有可防止化學放大型光阻膜中的酸移動到用以形成遮罩圖案的薄膜中(尤其是其表層中) 之密度的非活性抑制膜之構成(例如參考專利文獻1)。專利文獻1記載的非活性抑制膜，與表面為比較稀疏狀態或粗糙狀態之用以形成上述遮罩圖案的薄膜相比較，非活性抑制膜的表面是平滑的，結果，被認為具有不會產生「拖尾」或「基蝕」的表面狀態。專利文獻1中，有揭示將含Si的材料或含金屬矽化物的材料等的矽化物系材料、含Mo的材料、含Ta的材料等的無機膜、或有機皮(organic bark)膜等的有機膜當作非活性抑制膜來導入的構成。
然而，得知將上述專利文獻1記載的非活性抑制膜適用於被使用於半導體設計規則中的DRAM半間距(hp)65nm以下之光微影術的遮罩坯料時，具有以下的課題。
一般，將半導體基板進行微細加工時的光微影術係藉由縮小投影曝光進行者，所以形成於轉印用遮罩的圖案尺寸係成為形成於半導體基板上之圖案尺寸之4倍左右的大小。然而，在上述半導體設計規則(DRAM hp65nm以下)的光微影術中，被轉印在半導體基板上之電路圖案的尺寸比曝光光的波長小很多，所以使用將電路圖案原樣放大到4倍左右且形成有轉印圖案的轉印用遮罩，以進行縮小投影曝光時，因曝光光之干擾等的影響，變成無法將如轉印圖案般的形狀轉印在半導體基板上的光阻膜。
於是，就超解像遮罩而言，進行光鄰近效果修正(Optical Proximity Effect Correction：OPC)，藉由適用使轉印特性劣化之光鄰近效果的修正技術之OPC遮罩、或在線狀等遮光圖案的中心部設置移相器的構造(遮罩增強物)，使用強調遮罩圖案的遮光性以使線圖案的解像度提升之移相遮罩(增強光罩)等。例如，必須在OPC遮罩形成電路圖案之1/2以下尺寸的OPC圖案(例如未滿100nm之線寬的插件或錘頭等)。此外，增強遮罩中的遮光圖案或移相器的線寬也必須是非常細的線寬之圖案。
並且，增強遮罩係為，以從遮光圖案周邊繞進遮光圖案背側之光的強度、與透過移相器之光的強度剛好均稱的方式，調整圖案寬幅與移相器寬幅時，透過遮罩增強物之光的振幅強度在與遮罩增強物之中心對應的位置具有成為0的分布，且透過遮罩增強物之光的強度(振幅強度的平方)在與遮罩增強物之中心對應的位置也具有成為0的分布之遮罩。
然而，使用上述專利文獻1記載的非活性抑制膜，適用於上述半導體設計規則(DRAM hp65nm以下)之轉印用遮罩製作的遮罩坯料時，就用以形成遮罩圖案之薄膜上的化學放大型光阻圖案來說，雖然可解像100nm的線與間隙圖案，然而，設計尺寸與實際上形成於基板上之轉印圖案之尺寸的差(實際尺寸差)很大，會有無法因應上述半導體設計規則(DRAM hp65nm以下)所要求之線性(Linearity)為10nm以下之需求的問題產生。
在此，本發明係為了解決上述問題而開發者，其目的在於提供一種可抑制轉印用遮罩之轉印圖案線寬的設計尺寸、與形成於基板上之轉印圖案線寬尺寸的差(實際尺寸差)，且可將線性(Linearity)抑制到10nm以下的遮罩坯料及遮罩。
本申請案發明人致意檢討形成於基板上之轉印圖案之實際尺寸差變大的原因。
結果發現，就在用以形成遮罩圖案的薄膜(不含非活性抑制膜等)上，形成專利文獻1記載之非活性抑制膜的基板，進行離子層析(Ion Chromato)分析時，發現污染物質的存在變明顯。而且，該污染物質在單獨的石英基板或石英基板/單獨的非活性抑制膜基板進行離子層析分析的結果中，幾乎沒有被檢測出來(因此，得知上述污染物質並不是因為非活性抑制膜或基板而產生的)，而在用以形成基板/遮罩圖案之單獨的薄膜基板進行離子層析分析的結果中，被檢測出比較多，所以很明顯是從用以形成遮罩圖案的薄膜通過非活性抑制膜而出現的污染物質(污染離子等)。
這些污染物質(污染離子等)從用以形成遮罩圖案的薄膜通過非活性抑制膜進入化學放大型光阻膜中，造成化學放大型光阻的功能(主反應)降低，成為阻礙線性(Linearity)的提升或化學放大型光阻之進一步解像性提升的主要原 因。在此情況下，化學放大型光阻之功能(主反應)的降低，被認為是例如作為酸之功能的降低(例如酸的觸媒作用(反應性)的降低、或酸的中和所導致之觸媒作用的消滅)、或其他反應性的降低等。此時，與化學放大型光阻中的酸濃度本身沒有降低，因此酸濃度的降低所導致的非活性的概念是不同的。
接著，就從用以形成遮罩圖案的薄膜進入化學放大型光阻膜中造成化學放大型光阻之功能(主反應)降低的污染物質，將可遮斷(絕緣)該污染物質從用以形成遮罩圖案的薄膜進入化學放大型光阻膜中的膜(可防止污染物質侵入的膜)，設置於化學放大型光阻膜的底部(底面)，發現對於形成於遮罩坯料上的化學放大型光阻、及以光阻圖案作為遮罩所形成之轉印圖案之解像性的進一步提升、與圖案精度的提升是必須的。
本申請案發明人進一步就用以形成遮罩圖案的薄膜與化學放大型光阻膜之間所形成的膜，進行GIXR分析時，得知專利文獻1記載的非活性抑制膜(例如中性有機皮膜)無法充分地防止從光阻膜的底部(底面)進入化學放大型光阻膜中的污染物質(污染離子等)，在防止該污染物質侵入的方面，膜密度與膜厚可以說是不夠充分的。
而且，發現將具有可防止導致化學放大型光阻之功能降低之物質(離子等)從光阻膜的底部朝向光阻膜內移動之功能之特定膜密度(1.4g/cm3 以上)與膜厚(2nm以上)的樹脂膜，介插於上述薄膜與化學放大型光阻膜之間，對於形 成於遮罩坯料上的化學放大型光阻、及以光阻圖案作為遮罩所形成之轉印圖案之解像性的進一步提升、與圖案精度的提升是必須的，如此，完成本申請發明。
根據本發明，可提供一種進行圖案化描繪以形成化學放大型光阻圖案，且可將以該光阻圖案作為遮罩而形成於基板上之轉印用圖案的線性(Linearity)抑制在10nm以下的遮罩坯料及轉印用遮罩。
本發明具有以下的構成。
(構成1)具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為： 在上述薄膜與光阻膜之間，具備防止阻礙上述光阻膜之化學放大功能的物質從光阻膜的底部朝向光阻膜內移動的保護膜。
(構成2)具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為： 在上述薄膜與上述光阻膜之間，具備膜厚為2nm以上，且膜密度為1.4g/cm3 以上的樹脂膜，並且，上述膜密度為藉由X線反射法(Grazing Incidence X-ray Reflectively technique(GXIR))求得的膜密度。
(構成3)如構成2所記載之遮罩坯料，其中，藉由上述樹脂膜，可將阻礙上述光阻膜之化學放大功能的物質從 光阻膜的底部朝向光阻膜內的移動加以防止。
(構成4)如構成2或3所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜係以可在上述薄膜的圖案化處理中被去除的方式構成。
(構成5)如構成1至4中之任一所記載之遮罩坯料，其中，上述薄膜係金屬膜。
(構成6)如構成1至5中之任一所記載之遮罩坯料，其中，上述薄膜係藉由反應性濺鍍法所成膜的膜。
(構成7)如構成1至6中之任一所記載之遮罩坯料，其中，上述遮罩坯料係形成上述化學放大型光阻膜之前的遮罩坯料。
(構成8)一種轉印遮罩，其特徵為：將如構成1至7中之任一所記載之遮罩坯料中的上述薄膜加以圖案化，以將轉印圖案形成於基板上。
以下，詳細說明本發明。
本發明的遮罩坯料係具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為：在上述薄膜與光阻膜之間，具備防止阻礙上述光阻膜之化學放大功能的物質從光阻膜的底部朝向光阻膜內移動的保護膜。(構成1)
在構成1的發明中，藉由將防止阻礙上述化學放大型光阻之功能的物質從光阻膜的底部朝向光阻膜內移動的保護膜，設置於用以形成遮罩圖案的薄膜和化學放大型光阻 膜之間，有助於化學放大型光阻、與以光阻圖案作為遮罩而形成之轉印圖案之解像性的進一步提升，並且有助於圖案精度的提升。
在構成1的發明中，將具有阻礙用以形成遮罩圖案之薄膜上所存在之化學放大型光阻之功能的物質(離子)，在化學放大型光阻膜的底面從該光阻膜的外部進入化學放大型光阻膜中加以遮斷之功能的保護膜，設置於化學放大型光阻膜的底面(底面正下方)。
此外，在構成1的發明中，為了防止阻礙形成遮罩圖案之薄膜上所存在之化學放大型光阻之功能的物質(離子)，在化學放大型光阻膜的底面從該光阻膜的外部進入化學放大型光阻膜中，造成化學放大型光阻膜中所含的上述物質(離子)的濃度增加，因而阻礙化學放大型光阻的功能，所以，將具有此種防止功能的保護膜，介插於用以形成遮罩圖案的薄膜與化學放大型光阻膜之間。
又，本發明的遮罩坯料係具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為：在上述薄膜與光阻膜之間，具備膜厚為2nm以上，且膜密度為1.4g/cm3 以上的樹脂膜(構成2)，並且，上述膜密度為藉由X線反射法(Grazing Incidence X-ray Reflectively technique(GXIR))求得的膜密度。
在構成2的發明中，在用以形成遮罩圖案的薄膜和化學放大型光阻膜之間，介插膜厚為2nm以上，且膜密度 為1.4g/cm3 以上的樹脂膜，依此，可有效地防止阻礙化學放大型光阻之功能的物質(離子)從該光阻膜的底部朝向化學放大型光阻膜內移動(構成3)，所以有助於化學放大型光阻、與以光阻圖案作為遮罩所形成之轉印圖案之解像性的進一步提升，並且有助於圖案精度的提升。
當上述膜厚、膜密度的數值降低時，會有無法可確實地防止成為阻礙形成上述遮罩圖案之薄膜上所存在之上述化學放大型光阻之功能的原因之物質(離子)，移動至化學放大型光阻膜內的虞慮，所以並不理想。
較佳的膜厚及膜密度是，膜厚為2nm以上20nm以下，膜密度為1.6g/cm3 以上，更理想是，膜厚為5nm以上20nm以下，膜密度為1.7g/cm3 以上。藉此，可確實地實現形成於遮罩坯料上之化學放大型光阻、及以光阻圖案作為遮罩所形成之轉印圖案之解像性的進一步提升。具體來說，可確實地實現可滿足半導體設計規則中DRAM半間距為65nm以下之微細圖案形成用遮罩所要求的圖案精度之遮罩坯料。
本發明中，遮罩坯料(mask blank)包含：空白光罩(photo mask blank)、移相遮罩坯料、反射型遮罩坯料、壓印用轉印板基板。此外，遮罩坯料也包括附設光阻膜的遮罩坯料、光阻膜形成前的遮罩坯料(構成7)。光阻膜形成前的遮罩坯料亦包括在用以形成遮罩圖案的薄膜上，形成有本發明之保護膜或本發明之樹脂膜的遮罩坯料。移相遮罩坯料係包括在半色調膜上形成鉻系材料等的遮光性膜 的情形。又，此時，用以形成遮罩圖案的薄膜是指半色調膜或遮光性膜。此外，為反射型遮罩坯料時，係包括在多層反射膜上或在設置於多層反射膜上的緩衝層上，形成成為轉印圖案的鉭系材料或鉻系材料之吸收體膜的構成；為壓印用轉印板時，係包括在成為轉印板的基材上形成鉻系材料等轉印圖案形成用薄膜之構成。遮罩係包括光罩、移相遮罩、反射型遮罩、壓印用轉印板。遮罩係包括光標(reticle)。
本發明中，用以形成遮罩圖案的薄膜，係包括遮斷曝光光等的遮光膜、調整/控制曝光光等的透過量之半透過性膜、調整/控制曝光光等的反射率之反射率控制膜(包含反射防止膜)、使位相相對於曝光光等改變的移相膜、具有遮光功能與移相功能的半色調膜等。
又，本發明之遮罩坯料的上述樹脂膜或保護膜係以可在上述薄膜的圖案化處理中被去除的方式構成(構成4)，依此，可將形成於遮罩坯料上之化學放大型光阻膜的圖案忠實地轉印於上述薄膜。亦即，可將藉由上述樹脂膜或保護膜獲得之遮罩坯料上之化學放大型光阻膜的解像性，保持原樣地轉印在薄膜，且將薄膜圖案化所獲得之轉印用圖案的解像性也變佳，圖案精度也優良。
本發明之遮罩坯料之用以形成上述遮罩圖案的薄膜為金屬膜時，尤其有效(構成5)。金屬膜可例舉由鉻、鉭、鉬、鈦、鉿、鎢、或包含此種元素的合金、或包含上述元素或上述合金之材料所構成的膜。
又，本發明之遮罩坯料的特徵為，用以形成上述遮罩圖案的薄膜，係藉由反應性濺鍍法成膜的膜(構成6)。使用於濺鍍時的反應性氣體可例舉：氧氣、氮氣、一氧化氮氣体、二氧化碳氣體、烴氣、或此等的混合氣體。用以形成藉由反應性濺鍍法所成膜之遮罩圖案的薄膜的表面，一般容易變成容易捕捉阻礙化學放大型光阻之功能的物質的狀態(例如表面變粗)，所以上述課題特別容易產生問題，因此，將用以形成藉由反應性濺鍍法所成膜之遮罩圖案的薄膜、與本發明的保護膜加以組合時，尤其有效果。
構成6之用以形成遮罩圖案的薄膜，係為可提升乾式蝕刻速度的薄膜，其在轉印用圖案的微細化、圖案精度提升的方面是理想的。具體來說，當金屬為鉻時，添加提高乾式蝕刻速度的添加元素。就提升乾式蝕刻速度的添加元素來說，可例舉氧/及氮。
在含鉻的薄膜中含有氧時，氧的含量係以位在5~80原子%的範圍為合適。若氧的含量未滿5%的話，將難以獲得提升乾式蝕刻速度的效果。另一方面，若氧的含量超過80原子%的話，半導體設計規則中之DRAM半間距65nm以下所適用之曝光光的波長(200nm以下)之例如ArF準分子雷射(波長193nm)中的吸收係數會變小，故為了獲得所期望的光學濃度，就必須將膜厚變厚。變成難以達成圖案精度的提升，所以較不理想。
此外，在含鉻的薄膜中含有氮時，氮的含量係以位在20~80原子%的範圍為合適。若氮的含量未滿20%的 話，將難以獲得提昇乾式蝕刻速度的效果。另一方面，若氮的含量超過80原子%的話，半導體設計規則中之DRAM半間距65nm以下所適用之曝光光的波長(200nm以下)之例如ArF準分子雷射(波長193nm)中的吸收係數會變小，故為了獲得或期望的光學濃度，必須將膜厚變厚，變成難以達成圖案精度的提升，所以較不理想。
再者，亦可在含鉻的薄膜中含有氧與氮兩者。此時的含量係以氧與氮的加總位在10~80原子%的範圍為合適。又，在含鉻的薄膜中含有氧與氮兩者時，氧與氮的含有比並沒有特別的限制，可在兼顧吸收係數等的情況下適當地決定。
次外，含氧及/或氮的鉻薄膜，亦可又含有碳、氫、氦等的元素。
此外，從降低乾式蝕刻氣體中之氧的量的觀點來看，亦可使用不含氧的乾式蝕刻氣體。
鉻系薄膜係藉由乾式蝕刻來進行蝕刻(圖案化)，從鉻系薄膜之圖案精度的提升的觀點來看是理想的。
鉻系薄膜的乾式蝕刻，係以使用由氯系氣體、或含氯系氣體與氧氣之混合氣體所構成的乾式蝕刻氣體為佳。其理由係因，對於含鉻與氧、氮等的元素之材料所構成的鉻系薄膜，使用上述乾式蝕刻氣體來進行乾式蝕刻，可提升乾式蝕刻速度，可達成乾式蝕刻時間的縮短化，且可形成剖面形狀良好的遮光膜圖案之故。就使用於乾式蝕刻的氯系氣體而言，可例舉Cl2 、SiCl4 、HCl、CCl4 、CHCl3 等。
本發明的遮罩坯料之上述化學放大型光阻膜，在藉由以50keV以上的加速電壓所加速的電子線進行圖案化曝光(描繪)，且形成光阻圖案時，尤其有用。
本申請發明在適用50keV對應EB微影術時，意圖達成形成於遮罩坯料上之化學放大型光阻圖案之解像性的進一步提升。
此外，在本發明之化學放大型光阻膜上，可含有例如因曝光而生成於光阻膜中的觸媒物質的酸，在接下來進行的熱處理步驟中與控制聚合物之溶解性的官能基或官能物質反應，而發現光阻功能的光阻膜。在此，光阻功能的發現是指，例如藉由將官能基等分離而溶解於鹼。
本發明的遮罩坯料，在為了在遮罩坯料上形成未滿100nm之線寬的光阻圖案而使用時尤其有效。此種遮罩坯料可例舉：具有OPC遮罩或遮罩增強物構造的遮罩(增強遮罩)。在這些遮罩(OPC遮罩或增強遮罩)中，為了提升本圖案的解像性而設置於本圖案的周圍之輔助圖案的寬幅最窄，所以在製造具有這些圖案的遮罩時尤其有用。
本發明的轉印用遮罩，其特徵為：將上述本發明之遮罩坯料中的上述薄膜進行圖案化，將以此方式形成的轉印圖案形成於基板上(構成8)。
上述本發明之轉印用遮罩係可滿足半導體設計規則中的DRAM半間距65nm以下所對應之轉印用遮罩所要求的圖案精度。
本發明中，可例舉合成石英基板、鈉石灰玻璃(soda lime glass)、無鹼玻璃基板、低熱膨脹玻璃基板等作為基板。
以下，參照圖面，說明本發明之實施型態。
第1圖係表示本發明之第1實施型態之遮罩坯料10的一例之模式圖。本例子中，遮罩坯料10係二元遮罩(binary mask)用的遮罩坯料，具備：透明基板12、遮光性膜13(遮光層14與反射防止層16的層積膜)、保護膜18及化學放大型光阻膜20。
透明基板12係由例如合成石英基板、鈉石灰玻璃(soda lime glass)等的材料所構成。遮光性膜13係遮光層14和反射防止層16的層積膜。
遮光層14係在透明基板12上依序具有例如氮化鉻膜22及碳氮化鉻膜24。氮化鉻膜22係以氮化鉻(CrN)為主成分的層，具有例如10~20nm的膜厚。碳氮化鉻膜24係以碳氮化鉻(CrCN)為主成分的層，具有例如25~60nm的膜厚。
反射防止層16係為例如在鉻中含有氧及氮的膜(CrON膜)，被形成於碳氮化鉻膜24上。反射防止層16的膜厚係為例如15~30nm。
此等遮光層14、反射防止層16係以鉻作為濺鍍靶(sputtering target)，藉由反應性氣體(例如氧氣、氮氣、 一氧化氮氣體、二氧化碳氣體、烴系氣體或此等的混合氣體)氛圍中的反應性濺鍍法加以成膜者。
此外，遮光性膜13係如上所述那樣從透明基板12側由氮化鉻膜22、碳氮化鉻膜24、氧氮化鉻膜的材料所構成，由於在遮光性膜13之膜厚方向的大致整個區域含有鉻及氧及氮之至少一者的元素，亦或進而在各層主要含有許多的氮，所以可提高使用氯系氣體之乾式蝕刻時的乾式蝕刻速度。
又，遮光性膜13的材料可例舉：鉻單體、或在鉻中含有至少一種由氧、氮、碳、氫所構成的元素之材料(含Cr的材料)等。遮光性膜13的膜構造可成為由上述膜材料所構成的單層、複數層構造。此外，在不同的組成中，可成為階段性形成的複數層構造或組成連續變化的膜構造。
保護膜18係用以防止造成化學放大型光阻膜20之功能降低的層(係將阻礙化學放大功能的物質從化學放大型光阻膜20的底部朝化學放大型光阻膜20內部移動的情形加以防止的層)，其包夾反射防止層16而形成於遮光性膜13上。
此外，保護層18在對化學放大型光阻膜20形成光阻圖案時所使用的顯影液具有抵抗性；且對於將保護膜進行蝕刻時所使用的蝕刻劑，蝕刻速度較高；更且，可以光阻圖案作為遮罩，藉由將遮光性膜13蝕刻時使用的蝕刻劑來進行蝕刻，該蝕刻速度較高，所以是理想的。
再者，在本實施型態的變形例中，遮罩坯料10亦可為移相遮罩用的遮罩坯料。此時，遮罩坯料10係在例如透明基板12與遮光性膜13之間又具備移相膜。就移相膜而言，可使用例如鉻系(CrO、CrF等)、鉬系(MoSiON、MoSiN、MoSiO等)、鎢系(WSiON、WSiN、WSiO等)、矽系(SiN、SiON等)之各種週知的半色調膜。移相遮罩用的遮罩坯料10亦可將移相膜具備於遮光性膜13上。
以下，表示本發明的實施例及比較例。
(實施例1)
(附設光阻膜之遮罩坯料的製作)
使用尺寸6英吋角、厚度0.25英吋的合成石英基板作為透明基板12，在透明基板12上利用濺鍍法分別連續地形成氮化鉻膜22、碳氮化鉻膜24、氧氮化鉻膜(反射防止層16)作為遮光性膜13(第1圖)。因為遮光性膜13係在膜厚方向的大致整個區域含有氮，並且在各層主要含有許多的氮，所以可提高氯系氣體的乾式蝕刻速度。遮光性膜13的膜厚係設成68nm。
繼之，在遮光性膜13上，藉由旋轉塗佈法形成由含有溴原子的酚醛清漆樹脂所構成的保護膜18後，以150℃進行10分鐘的熱處理，且以厚度10nm形成(第1圖)。
繼之，利用旋轉塗佈法塗佈厚度300nm的電子束曝光用化學放大型正光阻(FEP171：富士電子材料株式會社製)作為化學放大型光阻膜20，然後，用加熱板(hot plate) 以130℃進行10分鐘的熱處理，使化學放大型光阻膜20乾燥，而獲得Arf準分子雷射曝光用之附設光阻膜的空白光罩(photo mask blank)之遮罩坯料10(第1圖)。
(比較例1)
(附設光阻膜之遮罩坯料的製作)
使用尺寸6英吋角、厚度0.25英吋的合成石英基板作為透明基板12，在透明基板12上利用濺鍍法分別連續地形成氮化鉻膜22、碳氮化鉻膜24、氧氮化鉻膜(反射防止層16)(第1圖)。因為遮光性膜13係在膜厚方向的大致整個區域含有氮，並且在各層主要含有許多的氮，所以可提高氯系氣體的乾式蝕刻速度。遮光性膜13的膜厚係設成68nm。
繼之，利用旋轉塗佈法塗佈10nm的有機皮膜(Shipley公司製BARL)，以形成非活性抑制膜18(第1圖)。
接著，利用旋轉塗佈法塗佈厚度300nm的電子束曝光用化學放大型正光阻(FEP171：富士電子材料公司製)作為化學放大型光阻膜20，然後，用加熱板(hot plate)以130℃進行10分鐘的熱處理，使化學放大型光阻膜20乾燥，而獲得Arf準分子雷射曝光用之附設光阻膜空白光罩(photo mask blank)的遮罩坯料10(第1圖)。
(GIXR分析)
就實施例1及比較例1中之化學放大型光阻膜20形成前的基板試料，利用X線反射率法(Grazing Incidence X-ray Reflection technique：GIXR)，求得膜密度。此外，利用X線入射測定使用之入射X線的波長為0.1541nm(CuKα1線)。
結果，比較例1的基板試料中，非活性抑制膜18’的膜密度為1.3g/cm3 。
相對於此，實施例1的基板試料中，保護膜18的膜密度為1.8g/cm3 。
(光阻圖案的形成)
就實施例1及比較例1的遮罩坯料，為了比較化學放大型光阻圖案之解像性的不同，而形成化學放大型光阻圖案。具體而言，使用電子束曝光裝置，利用以50keV以上的加速電壓所加速的電子束，將各遮罩坯料進行圖案化曝光(描繪)，然後，施行曝光後的烘烤處理及顯影處理，以形成化學放大型光阻圖案。
結果，可確認在實施例1及比較例1中，在化學放大型光阻圖案的側緣部分，沒有形成拖尾狀的突起部。此外，在實施例1中可確認80nm之線與間隙的化學放大型光阻圖案被解像，在比較例中可確認100nm之線與間隙的化學放大型光阻圖案被解像。
(遮罩的製作)
繼之，以光阻圖案作為遮罩，藉由使用包含氯氣與氧氣之蝕刻氣體的乾式蝕刻，將保護膜18或非活性抑制膜18’與遮光性膜13加以圖案化，然後，藉由將化學放大型光阻膜20與保護膜18或非活性抑制膜18’浸放在鹼性水溶液，加以去除。
結果，在實施例1中，以SEM(掃描型電子顯微鏡)檢測遮光性膜13之圖案的結果，80nm的線與間隙圖案被解像，圖案邊緣粗糙度(pattern edge roughness)也很小，很良好。另一方面，在比較例中，遮光性膜13的圖案係止於100nm的線與間隙圖案被解像。
第2圖係表示調查實施例1、比較例1之遮罩圖案的實際尺寸差相對於設計尺寸之結果。在實施例1中，實際尺寸差相對於120nm至1000nm的設計尺寸為10nm以下，相對於此，在比較例1中，實際尺寸差相對於120nm至1000nm的設計尺寸比較大，大約是25nm。該實施例1的遮罩係滿足半導體設計規則DRAM半間距65nm中的線性(Linearity)10nm以下。
(實施例2)
除了將實施例1的保護膜變更成丙烯酸系樹脂外，其他部分係與實施例1同樣，來製作遮罩坯料及遮罩。並且，該保護膜的膜厚係形成25nm。與上述同樣地，測定利用GIXR分析之保護膜的膜密度時，係為1.4g/cm3 。
此外，在實施例2中也可確認80nm之線與間隙的化 學放大型光阻圖案被解像。
又，所製作的遮罩中也是，由遮光性膜圖案所構成之80nm的線與間係圖案被解像，實際尺寸差相對於120nm至1000nm的設計尺寸為10nm以下，滿足半導體設計規則DRAM半間距65nm中的線性(Linearity)10nm以下。
(實施例3、4)
藉由適當地調整上述實施例2中的保護膜之分子量、黏度、烘烤條件，來製作膜密度與膜厚不同的遮罩坯料(膜密度2.3g/cm3 ，膜厚5nm的遮罩坯料(實施例3)，以及膜密度1.5g/cm3 、膜厚20nm的遮罩坯料(實施例4))，接著，使用該遮罩坯料來製作遮罩。
結果，與實施例2同樣，可確認80nm之線與間隙的化學放大型光阻圖案被解像。
再者，在所製作的遮罩中，由遮光性膜圖案所構成之80nm的線與間隙圖案被解像，實際尺寸差相對於120nm至1000nm的設計尺寸為10nm以下，滿足半導體設計規則DRAM半間距65nm中的線性(Linearity)10nm以下。
上述實施例3中，進一步提高保護膜的膜密度，將膜厚設為2nm時，也可確認與實施例2具有相同的效果。
以上，使用實施型態及實施例說明本發明，然而本發明的技術範圍並不限定於上述實施型態及實施例所記載的範圍。同行者明顯可在上述實施型態及實施例實施多樣的變更或改良。此種施加變更或改良的型態也可包含在本發 明的技術範圍，從專利申請範圍的記載即可明瞭。
〔產業上利用之可能性〕
本發明可合適地利用在半導體裝置或平面顯示器(FPD)液晶顯示裝置等的製造中所使用的遮罩坯料及遮罩。
10‧‧‧遮罩坯料
12‧‧‧透明基板
13‧‧‧遮光性膜
14‧‧‧遮光層
16‧‧‧反射防止膜
18‧‧‧保護膜
20‧‧‧化學放大型光阻膜
第1圖係表示本發明之第1實施型態之遮罩坯料10的一例之模式圖。
第2圖係表示檢測實施例1、比較例1之遮罩坯料的實際尺寸差相對於設計尺寸的結果之圖。

Claims (12)

  1. 一種遮罩坯料，係具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為：在上述薄膜與光阻膜之間，具備防止阻礙上述光阻膜之化學放大功能的物質從光阻膜的底部朝向光阻膜內移動的保護膜。
  2. 一種遮罩坯料，係具備用以形成被成膜於基板上之遮罩圖案的薄膜，和被成膜於該薄膜上方的化學放大型光阻膜之遮罩坯料，其特徵為：在上述薄膜與上述光阻膜之間，具備膜厚為2nm以上，且膜密度為1.4g/cm3 以上的樹脂膜，並且，上述膜密度為藉由X線反射法(Grazing Incidence X-ray Reflectively technique(GIXR))求得的膜密度。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之遮罩坯料，其中，藉由上述樹脂膜，阻止阻礙上述光阻膜之化學放大功能的物質從光阻膜的底部朝向光阻膜內的移動。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜係構成在上述薄膜的圖案化處理中被去除。
  5. 如申請專利範圍第2項所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜之膜厚為25nm以下。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜之膜厚為2nm以上20nm以下，且膜密度為 1.6g/cm3 以上。
  7. 如申請專利範圍第2項所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜之膜厚為5nm以上20nm以下，且膜密度為1.7g/cm3 以上。
  8. 如申請專利範圍第2項所記載之遮罩坯料，其中，上述樹脂膜係由利用蝕刻上述薄膜時所使用之蝕刻劑而蝕刻之材料所構成。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所記載之遮罩坯料，其中，上述薄膜係金屬膜。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所記載之遮罩坯料，其中，上述薄膜係藉由反應性濺鍍法所成膜的膜。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所記載之遮罩坯料，其中，上述遮罩坯料係形成上述化學放大型光阻膜之前的遮罩坯料。
  12. 一種轉印遮罩，其特徵為：將如申請專利範圍第1或2項所記載之遮罩坯料中之上述薄膜予以圖案化而在基板上形成轉印圖案。
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