專利名稱：掩模坯板和掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件、顯示器件(顯示面板)等的制造中使用的 掩模坯板和掩模。
背景技術(shù)：
例如，半導(dǎo)體器件的微細(xì)加工技術(shù)中使用的光掩模(標(biāo)線片)，是形 成于透明M上的、發(fā)揮作為掩模圖案的轉(zhuǎn)印機(jī)能(遮光性、位相控制、 透射率控制、反射率控制等)為主要目的而形成的薄膜(以下，也稱為用于形成掩模圖案的薄膜)，例如，可通過(guò)將遮光性膜進(jìn)行構(gòu)圖來(lái)制造.遮 光性膜的構(gòu)圖，可以通過(guò)例如，將抗蝕劑圖案作為l^模的干蝕刻來(lái)進(jìn)行. 抗蝕劑圖案，可以通過(guò)例如電子束光刻法等來(lái)形成。近年來(lái)，在掩模制造領(lǐng)域中，人們研究了將電子束光刻法中使用的電子束的加速電壓設(shè)為50keV以上。這是由于需要利用減少在電子束抗蝕劑 中通過(guò)時(shí)電子束的前方散射，同時(shí)提高電子束的集束性，來(lái)獲得更微細(xì)的 抗蝕劑圖案的圖像分辨。如果電子束的加速電壓低，則在抗蝕劑表面、抗 蝕劑中發(fā)生前方散射，如果發(fā)生前方散射，則抗蝕劑的圖像分辨性惡化' 但是，在使電子束的加速電壓為50keV以上的情況下，由于前方嘲L射與加 速電壓成反比例地減少，因而由于前方散射賦予抗蝕劑的能量也減少，所 以，例如對(duì)使用10 20keV等的加速電壓時(shí)的電子束抗蝕劑而言，抗蝕劑 的靈敏度不足，生產(chǎn)率下降。因此，在^^模制造領(lǐng)域中，漸漸需要使用在 半導(dǎo)體晶片的微細(xì)加工技術(shù)中所使用那樣的化學(xué)放大型抗蝕劑膜?；瘜W(xué)放大型抗蝕劑膜，相對(duì)于高加速電壓感度高，且具有高圖像分辨性(例如， 參照專利文獻(xiàn)l)。化學(xué)放大型抗蝕劑，例如，通過(guò)電子束曝光，在化學(xué)放大型抗蝕劑膜
中產(chǎn)生酸，以該酸作為催化劑使感酸物質(zhì)反應(yīng)，聚合物的溶解性變化，從 而得到正型或負(fù)型抗蝕劑。[專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-107675號(hào)公報(bào)然而，在掩模制造領(lǐng)域中使用化學(xué)放大型抗蝕劑膜的情況下，通過(guò)涂 布化學(xué)放大型抗蝕劑等直接形成的膜(對(duì)于抗蝕劑，相當(dāng)于其基底的膜)， 例如，鉻類遮光性膜等用于形成掩模圖案的薄膜，如果其表面附近的膜密 度是較疏松的狀態(tài)，或是較粗糙的狀態(tài)(即不平滑的狀態(tài))，則通過(guò)電子 束膝光，在化學(xué)放大型抗蝕劑膜中生成的催化劑物質(zhì)酸容易向相對(duì)于抗蝕 劑相當(dāng)于其基底的用于形成掩模圖案的薄膜中(特別是其表層中)移動(dòng)， 同時(shí)，通過(guò)在用于形成掩模圖案的薄膜中(特別是其表層中)捕捉酸從而 促進(jìn)了其移動(dòng)，因此，抗蝕劑膜的底部中的酸的濃度顯著降低(一般稱為 失活)，其結(jié)果是，在抗蝕劑圖案的邊緣部分，在正型化學(xué)放大型抗蝕劑 膜中出現(xiàn)了 "褶邊"，在負(fù)型化學(xué)放大型抗蝕劑膜中出現(xiàn)了 "缺口"等形 狀不良。 一直以來(lái)，為了解決該失活引起的抗蝕劑圖案的顯著形狀不良的 問(wèn)題，已知有如下方案在用于形成掩模圖案的薄膜和化學(xué)放大型抗蝕劑 膜之間，設(shè)置具有可防止化學(xué)放大型抗蝕劑膜中的酸向用于形成掩模圖案 的薄膜中(特別是其表層中)移動(dòng)的密度的失活抑制膜(例如，參照專利 文獻(xiàn)l)?？梢哉J(rèn)為，專利文獻(xiàn)l所述的失活抑制膜，與表面為較1松的狀 態(tài)或較扭險(xiǎn)的狀態(tài)的上述用于形成4^模圖案的薄膜相比，失活抑制膜的表 面平滑，結(jié)果具有不出現(xiàn)"褶邊"或"缺口"的表面狀態(tài)。在專利文獻(xiàn)1 中，公開(kāi)了一種方案，作為失活抑制膜導(dǎo)入含有硅的材料或含有金屬硅化 物的材料等的硅化物系材料、含有Mo的材料、含有Ta的材料等的無(wú)機(jī) 膜、或有機(jī)皮膜(bark)等的有機(jī)膜。發(fā)明內(nèi)容然而，在將上述專利文獻(xiàn)l所述的失活抑制膜用于在半導(dǎo)體i殳計(jì)規(guī)則 中DRAM半間距(hp)為65nm以下的光刻工藝中使用的掩模坯板時(shí)， 發(fā)現(xiàn)存在以下的課題。
通常，為了對(duì)半導(dǎo)體M進(jìn)行微細(xì)加工時(shí)的光刻在縮小投影曝光下進(jìn) 行，在轉(zhuǎn)印用掩模上形成的圖案尺寸是在半導(dǎo)體基&上形成的圖案尺寸的4倍左右大小。然而，在上迷半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則(DRAM hp65nm以下)的 光刻中，由于轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體基板上的線路圖案的尺寸漸漸變得比曝光照射 光的波長(zhǎng)要小，所以如果使用形成有將線路圖案直接擴(kuò)大4倍左右的轉(zhuǎn)印 圖案的轉(zhuǎn)印用掩模進(jìn)行縮小投影曝光，則由于存在曝光照射光的干涉等影 響，不能將轉(zhuǎn)印圖案的形狀如實(shí)地轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體基板的抗蝕劑膜上。于是，作為超分辨掩模，使用以下掩模通過(guò)進(jìn)行光逼近效果校正 (Optical Proximity Effect Correction:OPC )，采用了轉(zhuǎn)印特性惡化的光逼 近效果的校正技術(shù)的OPC掩模，以及通過(guò)在線狀等的遮光圖案的中心部 設(shè)置移相器(phase shifter)的結(jié)構(gòu)(掩模增強(qiáng)器)，強(qiáng)調(diào)掩模圖案的遮光 性，從而提高線圖案的分辨度的相移掩模(增強(qiáng)掩模)等，例如，對(duì)于 OPC掩模，需要形成線路圖案的1/2以下尺寸的OPC圖案(例如，小于 lOOnm的線寬的輔助棒和錘頭(assistbar和hammer head)等)。另外， 在增強(qiáng)掩模中，需要遮光圖案和移相器的線寬非常細(xì)的圖案。另夕卜，增強(qiáng)掩模(enhancermask)為以下所述的掩模，即，調(diào)整圖案 寬和移相器寬，以協(xié)調(diào)從遮光圖案的周?chē)@進(jìn)遮光圖案后面的光的強(qiáng)度與 透過(guò)移相器的光的強(qiáng)度，使它們正好合適，如果這樣，則透過(guò)掩模增強(qiáng)器 的光的振幅強(qiáng)度，具有在對(duì)應(yīng)掩模增強(qiáng)器的中心位置處為O那樣的分布， 透過(guò)掩模增強(qiáng)器的光強(qiáng)度(振幅強(qiáng)度的2倍)，也具有在對(duì)應(yīng)掩模器增強(qiáng)的 中心位置處為O的分布。然而，使用上述專利文獻(xiàn)l記載的失活抑制膜，在上述半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī) 則(DRAMhp65nm以下)的轉(zhuǎn)印用掩模制作的掩模坯板中使用時(shí)，雖然 可分辨出在用于形成掩模圖案的薄膜上的作為化學(xué)放大型抗蝕劑圖案的 lOOnm線和空隙圖案，^a設(shè)計(jì)尺寸和實(shí)際在基板上形成的轉(zhuǎn)印圖案的尺寸 之差(實(shí)際尺寸差)變大，存在以下問(wèn)題，即，不能滿足在上述半導(dǎo)體的 設(shè)計(jì)規(guī)則(DRAMhp65nm以下)中要求的線性(Linearity)為10nm以 下的要求。
本發(fā)明是為了解決上迷問(wèn)題而作出的發(fā)明，本發(fā)明目的在于，提供可 控制轉(zhuǎn)印用掩模的掩模圖案線寬的設(shè)計(jì)尺寸與在基板上形成的轉(zhuǎn)印圖案線寬尺寸之差(實(shí)際尺寸差)，且可將線性控制在10nm以下的掩模坯板和 掩模。本發(fā)明人，對(duì)U1上形成的轉(zhuǎn)印圖案的實(shí)際尺寸差變大的原因進(jìn)行了 深入的研究。其結(jié)果是，在用于形成掩模圖案的薄膜(不含失活抑制膜等)上，對(duì) 專利文獻(xiàn)1所述的形成了失活抑制膜的^L進(jìn)行了離子色鐠分析，結(jié)果發(fā) 現(xiàn)存在污染物質(zhì)。而在單獨(dú)的石英J41、或包括石英基板和單獨(dú)的失活抑 制膜的基板的離子色謙分析結(jié)果中幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)到該污染物質(zhì)(因此，可 以判定上述污染物質(zhì)不是由于失活抑制膜和基板的原因產(chǎn)生的)，在包括 a和單獨(dú)的掩模圖案形成用的薄膜的基板的離子色譜分析結(jié)果中，檢測(cè) 出較多的污染物質(zhì)，所以可以知道，污染物質(zhì)(污染離子等)是從用于形 成掩模圖案的薄膜通過(guò)失活抑制膜而出現(xiàn)的。于是可知道，這些污染物質(zhì)(污染離子等)從用于形成掩模圖案的薄 膜通過(guò)失活抑制膜iiA^化學(xué)放大型抗蝕劑膜中，使化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī) 能(主反應(yīng))降低，成為妨害線性提高和化學(xué)防大型抗蝕劑的圖像分辨性 進(jìn)一步提高的原因。此時(shí)，作為化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī)能(主反應(yīng))的降 低，可以認(rèn)為包括例如，作為酸的機(jī)能降低(例如，酸的催化作用(反應(yīng) 性)的降低，酸中和產(chǎn)生的催化作用的消滅)，和其他反應(yīng)性的降低等。 此時(shí)，不是化學(xué)放大型抗蝕劑中酸濃度本身降低，因此其與酸濃度降低造 成的失活的概念不同。本發(fā)明Aj^現(xiàn)了，在化學(xué)放大型抗蝕劑膜的底部(底面)設(shè)置可阻止 污染物質(zhì)侵入的膜，對(duì)于在掩模坯板上形成的化學(xué)放大型抗蝕劑和以抗蝕 劑圖案作為^^才莫形成的轉(zhuǎn)印圖案的分辨性的進(jìn)一步提高，以及圖案的精度 提高是必要的，所述可阻止污染物侵入的膜是對(duì)從用于形成掩模圖案的 薄膜iiA化學(xué)放大型抗蝕劑膜內(nèi)的，可降低化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī)能(主 反應(yīng))的污染物質(zhì)，可阻斷(絕緣)其從用于形成掩模圖案的薄膜^M匕 學(xué)放大型抗蝕劑膜內(nèi)。本申請(qǐng)的發(fā)明人，進(jìn)而，對(duì)在用于形成掩模圖案的薄膜和化學(xué)放大型抗蝕劑膜之間形成的膜進(jìn)行了 GIXR分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，專利文獻(xiàn)l所述的 失活抑制膜(例如，中性有機(jī)皮膜)，不能充分阻止從抗蝕劑膜的底部(底 面)進(jìn)入化學(xué)放大型抗蝕劑膜中的污染物質(zhì)(污染離子等)，從阻止該污 染物質(zhì)的侵入的觀點(diǎn)，不能說(shuō)膜密度和膜厚已充分。于是發(fā)現(xiàn)，在上述薄膜和化學(xué)放大型抗蝕劑膜之間插入樹(shù)脂膜，對(duì)于 在掩模坯板上形成的化學(xué)放大型抗蝕劑和以抗蝕劑圖案作為掩模形成的 轉(zhuǎn)印圖案的分辨性的進(jìn)一步提高，以及圖案的精度提高是必要的，所述樹(shù) 脂膜，具有可阻止造成化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī)能降^f氐的物質(zhì)(離子等)從 抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑內(nèi)移動(dòng)的功能所規(guī)定的膜密度(1.4g/cm3以上) 和膜厚(2nm以上)，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種掩模坯板和轉(zhuǎn)印用掩模，所述掩模坯板經(jīng)圖案描繪 形成化學(xué)放大型抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模在基板上形成轉(zhuǎn)印 用圖案的線性(Linearity)可控制在10nm以下。本發(fā)明包括以下方案(方案1) 一種掩模坯板，具有在M上成膜的用于形成掩模圖案的 薄膜、和在該薄膜上方成膜的化學(xué)放大型抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和抗蝕劑膜之間具有阻止妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大 機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi)的移動(dòng)的保護(hù)膜。(方案2) —種^^模坯板，具有在基板上成膜的用于形成掩模圖案的 薄膜、和在該薄膜的上方成膜的化學(xué)放大型的抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和上述抗蝕劑膜之間具有膜厚為2nm以上、膜密度為 1.4g/cmS以上的樹(shù)脂膜，另外，上述膜密度是通過(guò)X射線反射法，即掠入 射X射線^Jt才支術(shù)(Grazing Incidence X-ray Reflectively technique )GXIR 求出的膜密度。(方案3)如方案2所述的掩模鏈板，其特征在于，通過(guò)上述樹(shù)脂膜 阻止妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕 劑膜內(nèi)的移動(dòng)。(方案4)如方案2或3所述的掩模述板，其特征在于，上述樹(shù)脂膜 構(gòu)成為可在上述薄膜的構(gòu)圖處理中除去。(方案5)如方案1~4的任一項(xiàng)所述的掩模坯板，其特征在于，上述 薄膜是金屬膜。(方案6)如方案1 5的任一項(xiàng)所述的掩模坯板，其特征在于，上述 薄膜是通過(guò)反應(yīng)性賊射法成膜的膜。(方案7)如方案1~6的任一項(xiàng)所述的掩模坯板，其特征在于，上述 掩模鏈板是形成上述化學(xué)放大型抗蝕劑膜前的掩模遂板。(方案8) —種轉(zhuǎn)印掩模，其特征在于，對(duì)方案1~7的任一項(xiàng)所述的 掩模坯板上的上述薄膜進(jìn)行構(gòu)圖，從而在基板上形成轉(zhuǎn)印圖案。 以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的掩模坯板，具有在基板上成膜的用于形成掩模圖案的薄膜、 和在該薄膜上方成膜的化學(xué)放大型抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和抗蝕劑膜之間具有阻止妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大 機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi)的移動(dòng)的保護(hù)膜(方案1 )。在方案l的發(fā)明中，通過(guò)在用于形成掩模圖案的薄膜和化學(xué)放大型抗 蝕劑膜之間設(shè)置保護(hù)膜，所述保護(hù)膜可阻止妨害上述化學(xué)放大型抗蝕劑的 機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi)移動(dòng)，從而可賦予化學(xué)放大型 抗蝕劑、和以抗蝕劑圖案作為掩模形成的轉(zhuǎn)印圖案的圖像分辨性進(jìn)一步提 高，而且可賦予圖像精度的提高，方案1的發(fā)明，在化學(xué)放大型抗蝕劑膜的底面(緊貼底面的下面)設(shè) 置有保護(hù)膜，所述保護(hù)膜具有以下機(jī)能，即，可阻斷在用于形成掩模圖案 的薄膜上存在的妨害化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī)能的物質(zhì)(離子)，從化學(xué)放另外，方案1的發(fā)明，在用于形成;模圖案的薄膜上存在的妨害化學(xué) 放大型抗蝕劑的機(jī)能的物質(zhì)(離子)，從化學(xué)放大型抗蝕劑膜的底面的該 抗蝕劑膜的外部i4^化學(xué)放大型抗蝕劑膜中，由此造成化學(xué)放大型抗蝕劑膜中含有的上述物質(zhì)(離子)的濃度增加，從而妨害化學(xué)放大型抗蝕劑的 機(jī)能，為了防止上迷狀況，在用于形成掩模圖案的薄膜和化學(xué)放大型抗蝕 劑膜之間插入具有這樣的防止機(jī)能的保護(hù)膜。另外，本發(fā)明的掩模坯板，具有在基板上成膜的用于形成掩模圖案的 薄膜、和在該薄膜的上方成膜的化學(xué)放大型的抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和上述抗蝕劑膜之間具有膜厚為2nm以上、膜密度為 1.4§/ 113以上的樹(shù)脂膜(方案2)。另夕卜，上述膜密度是通過(guò)X射線反射法， 即掠入射X射線反射技術(shù)(Grazing Incidence X-ray Reflectively technique) GXIR求出的膜密度。在方案2的發(fā)明中，在用于形成掩;漠圖案的薄膜和化學(xué)放大型抗蝕劑 膜之間，插入膜厚2nm以上且膜密度1.4g/cm3以上的樹(shù)脂膜，由此可有效 阻止妨害化學(xué)放大型抗蝕劑機(jī)能的物質(zhì)(離子)從該抗蝕劑膜的底部向化 學(xué)放大型抗蝕劑內(nèi)移動(dòng)(方案3)，所以可賦予化學(xué)放大型抗蝕劑、和以抗 蝕劑圖案作為掩模形成的轉(zhuǎn)印圖案的圖像分辨性的進(jìn)一步提高，同時(shí)賦予 圖案精度的提高。在上述膜厚、膜密度的數(shù)值變小時(shí)，可能不能確實(shí)地防止在用于形成 上述掩模圖案的薄膜上存在的，成為妨害上述化學(xué)放大型抗蝕劑的機(jī)能的 原因物質(zhì)(離子)向化學(xué)放大型抗蝕劑膜內(nèi)移動(dòng)，所以不優(yōu)選.優(yōu)選的膜厚和膜密度是，膜厚為2nm以上20nm以下，膜密度為 1.6g/cm3以上，更加優(yōu)選膜厚為5nm以上20nm以下，膜密度為1.7g/cm3 以上。通過(guò)這樣，可確實(shí)實(shí)現(xiàn)在掩模坯板上形成的化學(xué)放大型抗蝕劑、和 以抗蝕劑圖案作為掩模形成的轉(zhuǎn)印圖案的分辨性的進(jìn)一步提高，具體地 講，可確實(shí)實(shí)現(xiàn)這樣的掩模坯板，該掩模坯板滿足半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中 DRAM半間距(half pitch)為65nm以下的微細(xì)圖案形成用掩模所要求的圖案精度，在本發(fā)明中，掩模坯板包括光掩模坯板、相移掩模坯板(phase-shifting mask Wank)、反射型掩模坯板、轉(zhuǎn)印(imprint)用轉(zhuǎn)印片狄。另外， 掩模坯板包括帶抗蝕劑膜的掩模坯板、和形成抗蝕劑膜前的掩^板(方案7)。形成抗蝕劑膜前的掩模坯板，包括在用于形成掩模圖案的薄膜上形 成有本發(fā)明的保護(hù)膜或本發(fā)明的樹(shù)脂膜的掩模坯板。相移掩模坯板，包括 在半色調(diào)膜(ha附onefUm)上形成鉻類材料等的遮光性膜的情況。另外， 在這種情況下，用于形成掩模圖案的薄膜是指半色調(diào)膜、遮光性膜.另外， 反射型4^模坯板的情況，包括在多層反射膜上，或在設(shè)置在多層反射膜上 的緩沖層上，形成有構(gòu)成轉(zhuǎn)印圖案的鉭類材料或鉻類材料的吸收體膜的方 案。轉(zhuǎn)印用轉(zhuǎn)印片的情況中，包括在作為轉(zhuǎn)印片的基材上形成有鉻類材料 等的轉(zhuǎn)印圖案形成用薄膜的方案。掩模包括光掩模、相移掩模、反射型掩 模、轉(zhuǎn)印用轉(zhuǎn)印片。掩模包括標(biāo)線片(reticle).在本發(fā)明中，作為用于形成掩才莫圖案的薄膜，包括阻斷曝光照射光等 的遮光膜、調(diào)節(jié)、控制膝光照射光等的透過(guò)量的半透光性膜、調(diào)節(jié)、控制 曝光照射光等的反射率的反射率控制膜(包含防反射膜)、相對(duì)于曝光照 射光改變位相的相移膜、具有遮光機(jī)能和相移機(jī)能的半色調(diào)膜等。另外，本發(fā)明的掩模坯板，通過(guò)構(gòu)成為上迷樹(shù)脂膜或保護(hù)膜在上述薄 膜的構(gòu)圖處理中被除去(方案4),可將掩模還板上形成的化學(xué)放大型抗蝕 劑膜的圖案忠實(shí)地轉(zhuǎn)印到上述薄膜上。也就是說(shuō)，可通過(guò)上述樹(shù)脂膜或保 護(hù)膜，在得到的掩模坯板上的化學(xué)放大型抗蝕劑膜的圖像分辨性保持不變 的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)印到薄膜上，將薄膜進(jìn)行構(gòu)圖而得到的轉(zhuǎn)印用圖案的分辨性 也良好，圖案精度也良好.本發(fā)明的掩模坯板，用于形成上述掩模圖案的薄膜是金屬膜的情況特 別有效(方案5)。作為金屬膜，可以列舉出由鉻、鉭、鉬、鈦、鉿、鎢、 或含有這些元素的M、或含有上^素或上述^r的材料形成的膜。另外，本發(fā)明的掩模坯板，其特征在于，用于形成掩模坯板的薄膜， 是通過(guò)反應(yīng)性賊射法成膜的膜(方案6 )。作為在減射時(shí)使用的反應(yīng)性氣體， 可以列舉出氧氣、氮?dú)狻?一氧化氮、二氧化碳、烴氣、或它們的混合氣體。 通過(guò)反應(yīng)性濺射法成膜的、用于形成掩模圖案的薄膜的表面， 一般容易成 為妨害化學(xué)放大型抗蝕劑機(jī)能的物質(zhì)易補(bǔ)充的狀態(tài)(例如，表面變粗)， 所以，上述課題特別容易成為問(wèn)題，所以通過(guò)反應(yīng)性濺射法成膜的用于形 成掩模圖案的薄膜，與本發(fā)明的保護(hù)膜組合使用，特別有效。作為方案6中的用于形成掩^模圖案的薄膜，采用提高了干蝕刻速度的 薄膜，從轉(zhuǎn)印用圖案的微細(xì)化、提高圖案精度的觀點(diǎn)出發(fā)是優(yōu)選的。具體 地講，在金屬為鉻的情況下，添加可提高干蝕刻速度的添加元素。作為可 提高干蝕刻速度的添加元素，可以列舉出氧和/或氮。在含鉻的薄膜中含有氧時(shí)，氧的含量?jī)?yōu)選為5 80原子％的范圍。如 果氧的含量小于5原子％，則難以得到提高干蝕刻速度的效果。另一方面， 如果氧的含量大于80原子％，由于在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中DRAM半間距為 65nm以下時(shí)適合使用的曝光照射光的波長(zhǎng)(200nm以下)，例如ArF準(zhǔn) 分子激光(波長(zhǎng)193nm)中的吸收系數(shù)變小，所以為了得到所期望的光學(xué) 濃度，需要使膜厚變厚，結(jié)果不能實(shí)現(xiàn)圖案精度的提高，所以不優(yōu)選。另外，含鉻的薄膜中含有氮時(shí)，氮的含量?jī)?yōu)選為20 80原子％的范圍。 氮的含量小于20原子％時(shí)，難以得到提高千蝕刻速度的效果。另一方面， 氮的含量大于80原子％時(shí)，由于在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中DRAM半間距為 65nm以下時(shí)適M用的啄光照射光的波長(zhǎng)(200nm以下)，例如ArF準(zhǔn) 分子激光(波長(zhǎng)193nm)中吸收系數(shù)變小，所以為了得到所期望的光學(xué)濃 度，需要—^M厚變厚，結(jié)果不能實(shí)現(xiàn)圖案精度的提高，所以不優(yōu)選。另外，含鉻的薄膜中可以含有氧和氮兩者。此時(shí)的含量，優(yōu)選氧和氮 的含量合計(jì)在10 80原子。/。的范圍。另外，含鉻的薄膜中含有氧和氮兩者 時(shí)，氧和氮的含量比，沒(méi)有特別P艮制，但可以適當(dāng)兼顧吸收系數(shù)等來(lái)決定。另外，含有氧和/或氮的鉻薄膜，除此之外，還可以含有碳、氫、氦等 元素。另外，從降低千蝕刻氣體中氧量的觀點(diǎn)出發(fā)，可使用不含氧的千蝕刻 氣體。鉻類薄膜，通過(guò)干蝕刻進(jìn)行蝕刻(進(jìn)行構(gòu)圖)，從提高鉻類薄膜的圖 案精度的觀點(diǎn)出發(fā)是優(yōu)選的。在鉻類薄膜的千蝕刻中，優(yōu)選使用由氯類氣體、或含有氯類氣體和氧 氣的混合氣形成的千蝕刻氣體.其原因是，通過(guò)使用上述干蝕刻氣體對(duì)由
含有鉻、和氧、氮等元素的材料形成的鉻類薄膜進(jìn)行干蝕刻，可提高干蝕 刻速度，從而可實(shí)現(xiàn)縮短干蝕刻時(shí)間，可形成剖面形狀良好的遮光膜圖案。作為干蝕刻氣體中使用的氯類氣體，可以列舉出例如Cl2、 SiCl4、 HC1、 CCl4、 CHCl3等。本發(fā)明的掩模坯板，對(duì)于利用被50keV以上的加速電壓加速的電子對(duì) 上迷化學(xué);^文大型抗蝕劑膜進(jìn)行圖案曝光(描繪)來(lái)形成抗蝕劑圖案的情況 特別有用。本申請(qǐng)的發(fā)明，在對(duì)應(yīng)50keV的EB光刻中使用的情況時(shí)，是為了實(shí) 現(xiàn)在掩模坯板上形成的化學(xué)放大型抗蝕劑圖案的分辨性的進(jìn)一步提高，另外，本發(fā)明的化學(xué)放大型抗蝕劑膜包括以下膜例如，通過(guò)使通過(guò) 膝光在抗蝕劑膜中生成的催化劑物質(zhì)酸，在接下來(lái)進(jìn)行的熱處理工序中與 控制聚合物溶解性的官能團(tuán)或官能物質(zhì)>^應(yīng)，由此實(shí)現(xiàn)抗蝕劑機(jī)能的抗蝕 劑膜。這里，抗蝕劑機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，是指例如，通過(guò)脫去官能團(tuán)等，在堿中 變得可溶。本發(fā)明的掩模坯板，特別可有效用于在掩模坯板上形成小于100nin線 寬的抗蝕劑圖案。作為這樣的掩模坯板，可以列舉出OPC掩模和具有掩 模增強(qiáng)器(Enhancer)結(jié)構(gòu)的掩模(增強(qiáng)掩模)。在這些掩模中(OPC掩 模和增強(qiáng)掩模)，出于提高主圖案分辨性的目的而在主圖案的周?chē)O(shè)置輔 助圖案的寬度最窄，所以在具有這些圖案的掩模的制造中特別有效。本發(fā)明的轉(zhuǎn)印用掩模，其特征在于，對(duì)上述的掩模坯板上的上述薄膜 進(jìn)行構(gòu)圖，從而在基板上形成轉(zhuǎn)印圖案(方案8),上述本發(fā)明的轉(zhuǎn)印用掩模，可滿足對(duì)應(yīng)于在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中DRAM 半間距65nm以下的轉(zhuǎn)印用掩模所要求的圖案精度。在本發(fā)明中，作為基板，可以列舉出，合成石英基板、鈉鈣玻璃 (soda-lime glass)基板、無(wú)堿玻璃基板、低熱膨艦璃基板等，


圖1顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的掩模坯板IO的一個(gè)例子的模式圖。
圖2]顯示實(shí)施例1、比較例1的掩模圖案的實(shí)際尺寸相對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸的差 的結(jié)果圖。 符號(hào)^兌明10…掩模鏈板12…透明極板 13…遮光膜 14…遮光層16…防反射 膜18…保護(hù)膜20…化學(xué)放大型抗蝕劑膜具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖1是顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的掩模扭板10的一個(gè)例子的模式 圖。在本例中，掩模坯板10是二元掩模(binary mask)用的掩模坯板， 具有透明基板12、遮光性膜13 (遮光層14和防反射層16的疊層膜)、保 護(hù)膜18和化學(xué)放大型抗蝕劑膜20。透明;i4112，例如用合成石英基板或鈉鉀坡璃等材料形成。遮光性膜 13是遮光層14和防反射層16的疊層膜。遮光層14在透明M 12上，例如，按照順序具有氮化鉻膜22和碳氮 化鉻膜24。氮化鉻膜22是以氮化鉻(CrN)為主成分的層，例如具有10~ 20mn的膜厚。碳化氮化鉻膜24是以碳氮化鉻(CrCN)為主成分的層， 例如具有25 ~ 60nm的膜厚，防反射層16，例如，是將在鉻中含有氧和氮的膜(CrON膜)，形成 在碳氮化鉻膜24上。防反射層16的膜厚，例如為15 ~ 30nm。上述遮光層14、防反射層16，可通過(guò)將鉻作為'減射物，在反應(yīng)性氣體 (例如，氧氣、氮?dú)狻?一氧化氮?dú)怏w、二氧化碳?xì)怏w、烴系氣體、或它們 的混合氣體)氣氛中，利用反應(yīng)性'減射法成膜.另外，遮光性膜13，如上所述，從透明基板12側(cè)開(kāi)始由氮化鉻膜22、 碳氮化鉻膜24、氧氮化鉻膜的材料構(gòu)成，在遮光性膜13的膜厚方向的基 本全部領(lǐng)域含有鉻，且含有氧和氮中的至少一種元素，或進(jìn)一步在各層中 主要含有大量氮，由此可提高使用氯類氣體進(jìn)行干蝕刻時(shí)的干蝕刻速度.另夕卜，作為遮光性膜13的材料，可以列舉出鉻單質(zhì)，和在鉻中含有氧、
氮、碳、氫中的至少一種元素的材料(含Cr材料)等。作為遮光性膜13 的膜結(jié)構(gòu)，可以是由上述膜材料形成的單層、多層結(jié)構(gòu)。另外，如果是不 同的組成，則可以制成分階段形成的多層結(jié)構(gòu)、或連續(xù)組成變化的膜結(jié)構(gòu)。保護(hù)膜18，是為了防止化學(xué)放大型抗蝕劑膜20的機(jī)能下降的層(該 層可阻止:妨害化學(xué)放大機(jī)能的物質(zhì)從化學(xué)放大型抗蝕劑膜20的底部向化 學(xué)放大型抗蝕劑膜內(nèi)移動(dòng))，中間隔著防反射層16在遮光性膜13上形成。另外，保護(hù)膜18，對(duì)在化學(xué)放大型抗蝕劑膜20上形成抗蝕劑圖案時(shí) 使用的顯影液具有耐性，對(duì)蝕刻保護(hù)膜時(shí)使用的蝕刻劑蝕刻速度高，進(jìn)而， 在將抗蝕劑圖案作為掩模蝕刻遮光性膜13時(shí)可被使用的蝕刻劑蝕刻，其蝕 刻速度高，所以優(yōu)選。另夕卜，在本實(shí)施形態(tài)的變形例中，掩模坯板IO可以是相移掩模用掩模 坯板。此時(shí)，掩模坯板IO，例如，在透明基板12和遮光性膜13之間，進(jìn) 一步具有相移膜。作為相移膜，可以使用例如，鉻類(CrO、 CrF等)、鉬 類(MoSiON、 MoSiN、 MoSiO等)、鴿類(WSiON、 WSiN、 WSiO等)、 硅類(SiN、 SiON等)的各種公知的半色調(diào)膜。相移用的掩模坯板IO，也 可以在遮光性膜13上具有相移膜。以下，示出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例， (實(shí)施例1)(帶有抗蝕劑膜的掩模坯板的制作)作為透明J4112，使用尺寸6英寸見(jiàn)方、厚度0,25英寸的合成石英基 板，在透明14112上，作為遮光性膜13，分別用濺射法連續(xù)形成氮化鉻 膜22、碳氮化鉻膜24和氧化氮化锫^膜(防反射層16)(圖1 )。通過(guò)使遮 光性膜13在膜厚方向的基本全部領(lǐng)域含有氮，同時(shí)各層主要含有大量氮， 從而制成對(duì)氯類氣體提高了千蝕刻ii;變的遮光性膜。遮光性膜13的膜厚為 68nm。接著，在遮光性膜13上，通過(guò)旋涂法由含有溴原子的線型酚醛清漆型 樹(shù)脂形成保護(hù)膜18，然后在150t:下熱處理10分鐘，形成10nm厚的膜(圖 1)。
接著，作為化學(xué)放大型抗蝕劑膜20，用旋涂法涂布300rnn厚度的電 子束曝光用化學(xué)放大型正型抗蝕劑(FEP171:富士7一^厶工k夕卜口工夕77亍y7wx社制)，然后，用電熱板在13ox:熱處理io分鐘，使化學(xué)放大型抗蝕劑膜20干燥，得到帶有ArF準(zhǔn)分子激光詠光用的抗蝕劑膜 的作為光掩模坯板的掩模坯板10 (圖1 )。 (比較例1)(帶有抗蝕劑膜的掩模坯板的制作) 作為透明基板12，使用尺寸6英寸見(jiàn)方、厚度0.25英寸的合成石英基 板，在透明ai2上，作為遮光性膜13，分別用濺射法連續(xù)形成氮化鉻 膜22、碳氮化鉻膜24和氧化氮化鉻膜(防反射層16)(圖1 )。通過(guò)使遮 光性膜13在膜厚方向的基本全部領(lǐng)域含有氮，同時(shí)各層主要含有大量氮， 制成對(duì)氯類氣體提高了干蝕刻速度的遮光性膜.遮光性膜13的膜厚為 68nma接著，用旋涂法涂布10nm的有機(jī)皮膜(有機(jī)皮下脫碳膜，有機(jī)^一 夕)(、y7k—社制BARL )，形成失活抑制膜18，(圖1 )。接著，作為化學(xué)放大型抗蝕劑膜20，用旋涂法涂布300nm厚的電子 束曝光用化學(xué)放大型正型抗蝕劑(FEP171:富士7^VP厶工l/夕卜口二夕只7亍y :r/w^、社制)，然后，用電熱板在13ox:熱處理io分鐘，使化學(xué)放大型抗蝕劑膜20干燥，得到帶有ArF準(zhǔn)分子激光曝光用的抗蝕劑膜的 作為光4i模還板的掩模坯板10 (圖1 )。 CGIXR分析)對(duì)實(shí)施例1和比較例1中的形成化學(xué)放大型抗蝕劑膜20前的M試 樣，通過(guò)X射線反射率法(掠入射X射線反射技術(shù)Grazing Incidence X-ray Reflectively technique: GIXR)求出膜密度。另外，X射線入射測(cè) 定中使用的入射X射線的波長(zhǎng)為0.1541nm ( CuKocl線)。其結(jié)果為，比較例1的1^L試樣，失活抑制膜18，的膜密度為1.3g/cm3。 與此相對(duì)的是，實(shí)施例1的基板試樣，保護(hù)膜的18的膜密度為 1.8g/cm3。(抗蝕劑圖案的形成) 為了對(duì)實(shí)施例1和比較例1的掩模坯板，比較化學(xué)放大型抗蝕劑圖案 的分辨性的區(qū)別，形成了化學(xué)放大型抗蝕劑圖案。具體地講，使用電子束曝光裝置，通過(guò)^皮50keV以上的加速電壓加速的電子^Jft^^模坯板進(jìn)行 圖案膝光(描繪)，然后，進(jìn)行曝光后的烘烤處理和顯影處理，形成了化 學(xué)放大型抗蝕劑圖案。其結(jié)果為，在實(shí)施例l和比較例l中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在化學(xué)放大型抗蝕劑 圖案的圖案邊緣部分形成褶邊狀的凸起部。另外，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例l可分辨出 80nm的線和間隙的化學(xué)放大型抗蝕劑圖案，而在比較例1中，只可分辨 出100nm的線和間隙的化學(xué)放大型抗蝕劑圖案。 (4i模的制備)接著，通過(guò)使用抗蝕劑圖案作為掩模，使用含有氯氣和氧氣的蝕刻氣 體進(jìn)行干蝕刻，對(duì)保護(hù)膜18或失活抑制膜18，、以及遮光性膜13進(jìn)行構(gòu) 圖，然后通過(guò)浸漬在堿性水溶液中，除去化學(xué)放大型抗蝕劑膜20和、保護(hù) 膜18或失活抑制膜18',其結(jié)果為，在實(shí)施例1中，用SEM (掃描電鏡)調(diào)查遮光性膜13的 圖案，結(jié)果可分辨出80nm的線和空隙的圖案，線邊緣粗糙度(edge roughness)小，圖案良好。另一方面，比較例1中，遮光性膜13的圖案 只分辨出lOOnm的線和空隙的圖案。圖2顯示了調(diào)查實(shí)施例1、比較例1的掩模圖案的實(shí)際尺寸相對(duì)于設(shè) 計(jì)尺寸之差的結(jié)果.在實(shí)施例1中，相對(duì)于120nm 1000nm的設(shè)計(jì)尺寸， 實(shí)際尺寸差為10nm以下，與此相對(duì)的是，比較例1中，在120nm 1000mn 的實(shí)際尺寸差約為25nm，較大。該實(shí)施例1的^t模，可滿足在半導(dǎo)體設(shè) 計(jì)規(guī)則DRAM半間距65nm中所要求的線性為10nm以下。 (實(shí)施例2)除了將實(shí)施例1中的保護(hù)膜改為丙烯酸類樹(shù)脂以外，其他與實(shí)施例1 同樣制作了掩才莫坯板和掩模。另外，該保護(hù)膜的厚度為25nm。與上述同樣地，通過(guò)GIXR分析測(cè)定保護(hù)膜的膜密度，結(jié)果為1.4g/cm3。
另外，在實(shí)施例2中，發(fā)現(xiàn)可分辨出80nm的線和空隙的化學(xué)放大型 抗蝕劑的圖案。另外，在制作的掩>模中，可分辨出由遮光性膜圖案形成的80nm的線 和空隙的圖案，相對(duì)于120nm 1000nm的設(shè)計(jì)尺寸的實(shí)際尺寸差為10nm 以下，可滿足半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中DRAM半間距65nm中要求的線性為10nm 以下。(實(shí)施例3、 4)通過(guò)適當(dāng)調(diào)整上述實(shí)施例2中的保護(hù)膜的分子量、粘度、烘烤條件， 可制作膜密度和膜厚不同的掩模坯板(膜密度為2.3g/cm3，膜厚為5nm的 掩模坯板(實(shí)施例3 )，膜密度為1.5g/cm3,膜厚為20nm的掩模坯板(實(shí) 施例4))，進(jìn)而使用該掩模坯板制作了掩模。其結(jié)果與實(shí)施例2相同，發(fā)現(xiàn)可分辨出80nm的線和空隙的化學(xué)放大 型抗蝕劑圖案。另外，所制作的^^模，可分辨出由遮光性膜圖案形成的80nm的線和 空隙的圖案，相對(duì)于120nm 1000nm的設(shè)計(jì)尺寸，實(shí)際尺寸差為10nm以 下，可滿足半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則中DRAM半間距65nm中要求的線性為10nm 以下。另外，在上述實(shí)施例3中，使保護(hù)膜膜密度進(jìn)一步提高，膜厚為2nm 時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了與實(shí)施例2同樣的效果。以上，使用實(shí)施形態(tài)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以說(shuō)明，但本發(fā)明的技術(shù)范 圍，不受上述實(shí)施形態(tài)和實(shí)施例所迷范圍限定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白， 在上述實(shí)施形態(tài)和實(shí)施例中，可加入各種改變或改良。這樣經(jīng)改變或改良 的形態(tài)也可包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，這可從本專利申請(qǐng)的權(quán)利要求的 敘述中明確知道。產(chǎn)業(yè)可利用性本發(fā)明，適合用于在半導(dǎo)體器件和平板顯示器(FPD)液晶顯示器件 等的制造中使用的掩模述板和掩模，
權(quán)利要求
1. 一種掩模坯板，具有在基仗上成膜的用于形成掩模圖案的薄膜、和 在該薄膜上方成膜的化學(xué)放大型抗獨(dú)劑膜，其特征在于，在上述薄膜和抗蝕劑膜之間具有阻止妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大機(jī) 能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi)的移動(dòng)的保護(hù)膜。
2. —種掩模坯板，具有在基板上成膜的用于形成掩模圖案的薄膜、和 在該薄膜的上方成膜的化學(xué)放大型的抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和上述抗蝕劑膜之間具有膜厚為2nm以上、膜密度為 1.4g/ci^以上的樹(shù)脂膜，另外，上述膜密度是通過(guò)X射線反射法，即掠入 射X射線反射技術(shù)GXIR求出的膜密度。
3. 如權(quán)利要求2所述的掩模坯板，其特征在于，通過(guò)上述樹(shù)脂膜阻止 妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi) 的移動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求2或3所迷的掩模坯板，其特征在于，上述樹(shù)脂膜構(gòu)成 為可在上述薄膜的構(gòu)圖處理中除去。
5. 如權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所迷的掩模坯板，其特征在于，上述薄 膜是金屬膜。
6. 如權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所迷的掩模坯板，其特征在于，上迷薄 膜是通il^應(yīng)性賊射法成膜的膜。
7. 如權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的掩模坯板，其特征在于，上述掩 模坯板是形成上述化學(xué)放大型抗蝕劑膜前的掩模坯板。
8. —種轉(zhuǎn)印掩模，其特征在于，對(duì)權(quán)利要求1~7的任一項(xiàng)所迷的掩 模磁板上的上述薄膜進(jìn)行構(gòu)圖，從而在基板上形成轉(zhuǎn)印圖案.
全文摘要
本發(fā)明提供可控制轉(zhuǎn)印用掩模的轉(zhuǎn)印圖案線寬的設(shè)計(jì)尺寸與在基板上形成的轉(zhuǎn)印圖案線寬尺寸之差，且可將線性控制在10nm以下的掩模圖案和掩模。本發(fā)明提供了一種掩模坯板，其具有在基板上成膜的用于形成掩模圖案的薄膜、和在該薄膜的上方成膜的化學(xué)放大型的抗蝕劑膜，其特征在于，在上述薄膜和抗蝕劑膜之間具有保護(hù)膜，所述保護(hù)膜可阻止妨害上述抗蝕劑膜的化學(xué)放大機(jī)能的物質(zhì)從抗蝕劑膜的底部向抗蝕劑膜內(nèi)移動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101144972SQ200710153319
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者坂口崇洋, 坂本力丸, 橋本雅廣, 榎本智之, 永井雅規(guī) 申請(qǐng)人:豪雅株式會(huì)社;日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社