TWI446407B - 空白光罩 - Google Patents

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Description

空白光罩
本發明係關於如應用於半導體裝置製造步驟等的光罩，尤其是關於可進行高解像度圖案轉印的輔助圖案型相移光罩之製造方法。
近年來的光微影術的超解像技術之一種，可列舉相移光罩。至於相移光罩，提出有各式各樣的種類的相移光罩。其中，作為形成接觸孔等的孤立圖案用的相移光罩，具有輔助圖案型相移光罩。
第3(a)圖為輔助圖案型相移光罩的俯視圖，第3(b)圖為沿著第3(a)圖的虛線A部分所作的剖視圖。如此等圖所示，輔助圖案型相移光罩係於透明基板20上具有由遮光性膜21形成的主開口部22；及設於其周邊部分的輔助開口部23；且具有以通過主開口部22的光與通過輔助開口部23的光大致成為180度的相位差的方式，例如將主開口部的基板雕刻進入指定深度而成的基板雕入部24。又，輔助開口部23係以通過輔助開口部23的光不解像被轉印基板上的光阻的方式來設定微細線寬及形成位置。
作為此種輔助圖案型相移光罩之製造方法，例如，在日本特開平7-20625號公報(以下，稱為專利文獻1)記載有如下的方法。
首先，關於專利文獻1所記載的發明的習知輔助圖案型相移光罩之製造方法(以下，稱為習知方法1)，謹參照第4圖說明如下。
在透明基板20上順序形成遮光性膜21及第1光阻膜25(參照第4(1)圖)。
其次，例如，使用電子線曝光裝置將對應主開口部及輔助開口部的圖案進行曝光，並顯像形成第1光阻圖案25a，藉由將該第1光阻圖案25a作為光罩以蝕刻遮光性膜，形成主開口部22及輔助開口部23組成的遮光性膜圖案21a(參照第4(2)圖)。其後，剝離殘存的第1光阻圖案(參照第4(3)圖)。
然後，在由上述步驟獲得的基板表面形成第2光阻膜26(參照第4(4)圖)。
於上述第2光阻膜上，例如，使用電子線曝光裝置將對應主開口部的圖案進行曝光，並顯像而形成第2光阻圖案26a(參照第4(5)圖)。藉由將該第2光阻圖案26a作為光罩以蝕刻基板，形成基板雕入部24(參照第4(5)圖)。其後，剝離殘存的第2光阻圖案26a，完成輔助圖案型相移光罩(參照第4(6)圖)。
根據上述專利文獻1，因為主開口部與輔助開口部相當接近，因此要藉由電子線描繪而於相同光阻膜描繪主開口部與輔助開口部兩者，有困難。為解決該問題點，專利文獻1中，提出以下的方法(以下，稱為習知方法2)，謹參照第5圖說明如下。
在透明基板20上順序形成遮光性膜21及第1光阻膜27(參照第5(1)圖)。
其次，例如，使用電子線曝光裝置將對應主開口部的圖案進行曝光，並顯像形成第1光阻圖案27a，藉由將該第1光阻圖案27a作為光罩以蝕刻遮光性膜，形成主開口部22組成的遮光性膜圖案21b(參照第5(2)圖)。
接著，將第1光阻圖案27a及遮光性膜圖案21b作為光罩以蝕刻基板，形成基板雕入部24(參照第5(2)圖)。其後，剝離殘存的第1光阻圖案27a(參照第5(3)圖)。
然後，在由上述步驟獲得的基板表面形成第2光阻膜28(參照第5(4)圖)。
於上述第2光阻膜28上，例如，使用電子線曝光裝置將對應主開口部的圖案進行曝光，並顯像而形成第2光阻圖案28a，藉由將該第2光阻圖案作為光罩以蝕刻遮光性膜21(參照第5(5)圖)。其後，剝離殘存的第2光阻圖案28a，完成輔助圖案型相移光罩(參照第5(6)圖)。
但是，對上述專利文獻1記載的習知方法1的問題點，亦即，因為主開口部與輔助開口部相當接近，因此要藉由電子線描繪而於相同光阻膜描繪主開口部與輔助開口部兩者有困難的問題點，因近年來的電子線曝光技術的進步而已逐漸得到解決。另一方面，在採用習知方法2的情況，因為由不同的步驟描繪主開口部與輔助開口部，因此有不易位置精度良好地重合開口部彼此的問題。從該觀點可知習知方法1才是較佳方法的事實。
但是，習知方法1中，仍具有如下的問題點。亦即，為進行主開口部的基板的掘入蝕刻而形成第2光阻圖案，但是第2光阻圖案的形成(描繪)與主開口部的位置對準較難，而有引起若干的位置偏移，使得遮光性膜暴露的情況。又，當將第2光阻圖案作為光罩進行基板的掘入蝕刻時，會有第2光阻圖案的形狀塌陷，使得遮光性膜暴露的情況。在此種情況之下，若進行基板的掘入蝕刻，會有暴露的遮光性膜受到打擊，使得形狀劣化，同時，通常具有表面反射防止膜的遮光性膜的反射率，僅部分發生變化等的品質受損的問題。第6圖中箭頭表示部分係遮光性膜21的受到打擊的部分。同圖中，元件符號26a顯示第2光阻圖案。
本發明之目的在於，提供一種無品質受損而可進行製造之輔助圖案型相移光罩之製造方法。
本發明具有以下的態樣。
(態樣1)一種相移光罩之製造方法，係於透明基板上具有部分除去遮光性膜所形成的主開口部及上述主開口部週邊部分的輔助開口部，同時，以通過上述主開口部與輔助開口部的光的相位相差指定角度的方式，朝深度方向部分除去上述透明基板之相移光罩之製造方法中，其特徵為具有以下步驟：包含以下步驟的第1步驟，準備在基板上依序形成有遮光性膜、形成蝕刻光罩層用的薄膜、第1光阻膜之空白光罩的步驟；在上述第1光阻膜將對應主開口部及輔助開口部的圖案進行曝光，並顯像而形成第1光阻圖案的步驟；將上述第1光阻圖案作為光罩以蝕刻形成蝕刻光罩層用的薄膜的步驟；將上述蝕刻光罩層作為光罩，以蝕刻遮光性膜的步驟；及剝離殘存的上述第1光阻圖案的步驟；包含以下步驟的第2步驟，在由上述第1步驟獲得的基板上形成第2光阻膜的步驟；將對應上述主開口部及上述輔助口部的任一者的圖案進行曝光，並顯像而形成第2光阻圖案的步驟；將上述第2光阻圖案作為光罩，蝕刻上述透明基板的一部分，至使得通過上述主開口部與輔助開口部的光的相位相差指定角度的深度的步驟；及剝離殘存的上述第2光阻圖案的步驟；包含以下步驟的第3步驟，除去由上述第2步驟獲得的基板的蝕刻光罩層的所需第一部分或全部的步驟。
(態樣2)如態樣1之相移光罩之製造方法，其特徵為：上述遮光性膜係為可藉由氟系蝕刻媒質進行蝕刻的材料，且藉由氟系蝕刻媒質蝕刻上述遮光性膜。
根據本發明，首先，於第1步驟，形成主開口部及輔助開口部組成的遮光性膜圖案，接著，於第2步驟，進行透明基板的雕入蝕刻，兩者的位置對準精度均良好。又，因為使用蝕刻光罩層進行遮光性膜的圖案加工，因此遮光性膜的加工精度良好。又，因為在最終步驟的第3步驟進行該蝕刻光罩層的除去，因此在第2步驟之透明基板的雕入蝕刻時，蝕刻光罩層可保護遮光性膜，在透明基板的雕入蝕刻時，可防止遮光性膜受到打擊。亦即，在透明基板的雕入蝕刻時，受到打擊的是蝕刻光罩層，該蝕刻光罩層係由第3步驟所除去，因此並無問題。
又，本發明中，遮光性膜係包含具有實質上不透過曝露光的功能的膜，例如，鉻或鉻化合物等組成的遮光膜；及具有使暴露光以所需透過率透過的功能的膜，例如讓金屬含有矽、氧、氮、碳等的半透射膜者。
另外，透明基板係包含石英基板等的玻璃基板、在玻璃基板上形成SiO2 (含SOG)等的透明的相移膜者，及在該玻璃基板與相移膜之間介入透明蝕刻止劑等其他的透明膜者。
[實施例1]
以下，利用實施例詳細說明本發明。
第1圖為本實施例之輔助圖案型相移光罩之製造步驟的圖。以下，參照第1圖說明本實施例。
(第1步驟)
在石英玻璃組成的透明基板1上，順序形成MoSi2 組成的遮光性膜2、形成鉻組成的蝕刻光罩用的薄膜3及正型電子線光阻組成的第1光阻膜4(參照第1(1)圖)。
其次，使用電子線曝光裝置(日本電子公司製JBX9000MV)描繪對應主開口部及輔助開口部的圖案資料，並顯像形成第1光阻圖案4a。又，主開口部的圖案尺寸B係設為1.0μm，輔助圖案的圖案尺寸C係設為0.2μm。接著，將該第1光阻圖案4a作為光罩，對蝕刻光罩層施以蝕刻氣體而由使用Cl2 +O2 的乾式蝕刻進行蝕刻處理，接著，將蝕刻氣體轉換為CF4 +O2 進行遮光性膜的乾式蝕刻，形成主開口部5及輔助開口部6組成的蝕刻光罩層3a及遮光性膜圖案2a(參照第1(2)圖)。其後，剝離殘存的第1光阻圖案4a後，施以洗淨處理(參照第1(3)圖)。
在上述步驟中，因為對於遮光性膜的乾式蝕刻，選擇讓蝕刻光罩層具有耐性的各種材料，因此，遮光性膜的加工精度良好。另外，因為使用上述電子線曝光裝置描繪對應主開口部及輔助開口部的圖案資料，因此，於主開口部及輔助開口部均可形成高精度的開口部。又，上述電子線描繪裝置，係隨高加速電壓的採用、近接效果修正功能的活用等近年來的電子線描繪技術的發達，可同時且忠實於(±5nm以內)設計值形成本來無法形成的如上述實施例的圖案。另外，因為在相同的描繪步驟進行主開口部及輔助開口部的描繪，因此使用相同的描繪機以取得對準，可將重合精度收斂於±30nm以內，兩者的位置精度也良好。
(第2步驟)
其次，在由上述步驟獲得的基板表面上形成正型電子線光阻組成的第2光阻膜7(參照第1(4)圖)。
接著，在上述第2光阻膜7，使用與上述相同的電子線曝光裝置將對應主開口部的圖案進行曝光，並顯像而形成第2光阻圖案7a(參照第1(5)圖)。接著，將該光阻圖案7a作為光罩，由CF4 +O2 的乾式蝕刻，蝕刻透明基板1，形成基板雕入部8。
此時，光阻圖案7a係與主開口部5略微偏移而略微露出蝕刻光罩層3a。另外，隨蝕刻的進行，光阻圖案7a的形狀塌陷，使得蝕刻光罩層3a的暴露部增大，從而產生對蝕刻光罩層3a的打擊。但是，對其下的遮光性膜2卻無任何影響。
其後，剝離殘存的第2光阻圖案7a後施以洗淨處理(參照第1(6)圖)。
(第3步驟)
接著，使用硝酸銨鈰與過氯酸組成的蝕刻液除去蝕刻光罩層，並施以洗淨處理後，完成輔助圖案型相移光罩(參照第1(7)圖)。
亦即，本實施例中，對於蝕刻光罩層的蝕刻，使用讓遮光性膜及透明基板具有耐性的各種材料。因此，第3步驟中，可除去蝕刻光罩層。
又，本發明並不限於上述實施例。
上述實施例中，雖進行主開口部的透明基板的雕入蝕刻，但不僅僅是主開口部的蝕刻，也可進行輔助開口部的蝕刻。但是，輔助開口部因其尺寸微細，從加工精度的觀點看，以進行主開口部的蝕刻為較佳。
上述實施例中，藉由雕入玻璃基板以使相位偏移，但也可採用蝕刻形成於玻璃基板上的相移用的薄膜的方式。
另外，遮光性膜與蝕刻光罩層的材料，並不限於上述材料，也可適宜選擇蝕刻光罩層在遮光性膜的蝕刻時具有耐性，且可最後選擇性除去的各種材料。例如，作為蝕刻光罩層與遮光性膜的組合，可考慮藉由氟系的蝕刻媒質可蝕刻的材料及藉由氯系的蝕刻媒質可蝕刻的材料的組合。作為藉由氯系的蝕刻媒質可蝕刻的材料，可例示鉻、鉭、鈦、鋁、鉿、釩、鋯等的金屬、或此等一種或2種以上的合金、或於此等金屬或合金含有氧、氮、碳、氟等的一種或2種以上的金屬化合物、或此等的疊層物。另外，作為藉由氟系的蝕刻媒質可蝕刻的材料，可例示高熔點金屬的矽化物、例如、鉬、鎢、或鉭等的矽化物、或於此等含有氧、氮、碳、氟等的一種或2種以上的材料。也可將此等的材料系組合於蝕刻光罩層與遮光性膜的任一者，但是因為玻璃基板係由氟系蝕刻媒質所蝕刻，因此若透明基板由用於蝕刻光罩層的除去時的蝕刻媒質所蝕刻時，會對透明基板產生打擊。考慮到此情況，最好於蝕刻光罩層選擇可由氟系蝕刻媒質對遮光性膜進行蝕刻的材料，作為可由對氟系蝕刻媒質具有耐性的氯系蝕刻媒質進行蝕刻的材料。又，蝕刻媒質係指在乾式蝕刻的情況為乾式蝕刻氣體，而在濕式蝕刻的情況為蝕刻液。
又，在主開口部與輔助開口部的蝕刻中，從加工精度的觀點看，以乾式蝕刻為較佳。在蝕刻光罩的除去時，雖可為濕式蝕刻，但如後述般在部分殘留蝕刻光罩的情況，在對該殘留圖案要求加工精度的情況，可選擇乾式蝕刻。
另外，遮光性膜也可為半透射膜。半透射膜則例示有鉻、鉭、鈦、鋁、鉿、釩、鋯等的金屬、或於此等一種或2種以上的合金含有氧、氮、碳、氟等的材料，於高熔點金屬的矽化物、例如、鉬、鎢、或鉭等的矽化物含有氧、氮、碳、氟等的一種或2種以上的材料。又，該半透射膜係為可將相位差調整為指定角度(例如，大致180度)的膜。
又，遮光性膜並不限於單層，也可由複數層來發揮其功能者。該情況，可與表裏的反射防止膜等的公知功能層組合。
另外，上述實施形態中，雖在第3步驟中全部除去蝕刻光罩層，但也可依目的使其部分殘留。例如，在遮光性膜為半透射膜的情況，作為實質性遮蔽對蝕刻光罩層曝光的光的膜，或在與遮光性膜的疊層中實質性遮蔽曝露光的膜，可考慮在非轉印區域、未形成圖案的區域、形成有標誌的區域等殘留蝕刻光罩層。
該情況，如第2圖所示，在上述實施例中，對結束第3步驟而獲得的基板(第2(1)圖)，形成第3光阻圖案9。接著，於欲殘留的蝕刻光罩層施行對應的圖案曝光，顯像而形成覆蓋欲殘留的蝕刻光罩層的第3光阻圖案9a(第2(3)圖)。將上述第3光阻圖案9a作為光罩以蝕刻上述蝕刻光罩層3(第2(3)圖)。最後剝離殘存的第3光阻圖案9a並予以洗淨，完成部分殘留蝕刻光罩層的輔助圖案型相移光罩(參照第2(4)圖)。
如上述說明，根據本發明，可無品質受損而製造輔助圖案型相移光罩。
1,20．．．透明基板
2,21．．．遮光性膜
2a．．．遮光性膜圖案
3．．．薄膜
3a．．．蝕刻光罩層
4,25,27．．．第1光阻膜
4a,25a,27a．．．第1光阻圖案
5．．．主開口部
6．．．輔助開口部
7,26,28．．．第2光阻膜
7a,26a,28a．．．第2光阻圖案
8．．．基板雕入部
9,9a．．．第3光阻圖案
21a,21b．．．遮光性膜圖案
22．．．主開口部
23．．．輔助開口部
24．．．基板雕入部
第1(1)~(7)圖為說明本發明之實施例1之輔助圖案型相移光罩之製造步驟用的模式剖視圖。
第2(1)~(4)圖為本發明之輔助圖案型相移光罩之製造步驟中，說明部分殘留蝕刻光罩層的態樣用的模式剖視圖。
第3(a)、(b)圖為說明輔助圖案型相移光罩用的圖，第3(a)圖為輔助圖案型相移光罩的俯視圖，第3(b)圖為沿著第3(a)圖的虛線A部分所作的剖視圖。
第4(1)～(6)圖為說明習知輔助圖案型相移光罩之製造步驟(習知方法1)用的模式剖視圖。
第5(1)～(6)圖為說明習知輔助圖案型相移光罩之製造步驟(習知方法2)用的模式剖視圖。
第6圖為說明習知輔助圖案型相移光罩之製造步驟(習知方法1)的問題點用的模式剖視圖。
1．．．透明基板
2．．．遮光性膜
2a．．．遮光性膜圖案
3．．．薄膜
3a．．．蝕刻光罩層
4．．．第1光阻膜
4a．．．第1光阻圖案
5．．．主開口部
6．．．輔助開口部
7．．．第2光阻膜
7a．．．第2光阻圖案
8．．．基板雕入部

Claims (10)

  1. 一種空白光罩，特徵為其係於透明基板上依序形成有遮光性膜、形成蝕刻光罩層用的薄膜之空白光罩，該空白光罩係用於相移光罩之製造，該遮光性膜係具有實質上不透過曝露光的功能之膜，且係由含氮之金屬矽化物構成；該遮光性膜係由在表面具有抗反射膜之複數層所構成；該形成蝕刻光罩層用的薄膜，係對該遮光性膜的蝕刻具有耐性的材料，且係由含氮之金屬化合物構成，並且於製造該相移光罩時係藉由氯系的蝕刻媒質來進行乾式蝕刻。
  2. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其中該遮光性膜係由可藉由氟系蝕刻媒質進行蝕刻的材料所構成，且該形成蝕刻光罩層用的薄膜係由可藉由含氧氣之氯系的蝕刻媒質進行蝕刻的材料所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其中該遮光性膜係包括鉬、鎢、或鉭的矽化物、或於此等中含有1種或2種以上之氧、氮、碳、氟的材料。
  4. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其中該形成蝕刻光罩層用的薄膜係鉻、鉭、鈦、鋁、鉿、釩或鋯之金屬、或此等1種或2種以上的合金、或於此等金屬或合金中含有1種或2種以上之氧、氮、碳、氟的金屬化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其用該空白光罩所製造之相移光罩中的圖案係以相對於設計值而言為±5nm 以下之加工精度來形成。
  6. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其係在該透明基板上具有相移膜。
  7. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其係在該透明基板上具有蝕刻中止膜。
  8. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其中該形成蝕刻光罩層用的薄膜上具有光阻膜。
  9. 如申請專利範圍第1項之空白光罩，其係在該形成蝕刻光罩層用的薄膜上具有由電子線光阻所構成之第1光阻膜；該空白光罩係用於藉由下列步驟而得的相移光罩之製造：在該第1光阻膜將圖案進行曝光、顯像而形成第1光阻圖案；將該第1光阻圖案作為光罩，以蝕刻形成蝕刻光罩層用的薄膜；將該蝕刻光罩層作為光罩，以蝕刻遮光性膜；剝離殘存的該第1光阻圖案；在剝離該第1光阻圖案而得的基板上形成第2光阻膜；在該第2光阻膜將圖案進行曝光、顯像而形成第2光阻圖案；將該第2光阻圖案作為光罩，進行蝕刻。
  10. 如申請專利範圍第9項之空白光罩，其係在製造該相移光罩時，殘留部分該蝕刻光罩層。
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