掩模坯料、相移掩模的制造方法及半导体器件的制造方法与流程

本发明涉及掩模坯料、相移掩模的制造方法及半导体器件的制造方法。

背景技术：

1、在半导体器件的制造工序中，使用光刻法进行了微细图案的形成。另外，该微细图案的形成通常要使用多片的转印用掩模。进行半导体器件的图案的微细化时，除了形成于转印用掩模的掩模图案的微细化以外，还需要使光刻中使用的曝光光源的波长短波长化。近年来，制造半导体器件时所使用的曝光光源从krf准分子激光(波长248nm)向arf准分子激光(波长193nm)进行着短波长化。

2、转印用掩模的种类中，除了现有的在透光性基板上具备由铬类材料形成的遮光膜图案的二元掩模以外，还存在半色调型相移掩模。作为这样的半色调型相移掩模，例如在专利文献1中公开了在透明基板上形成有包含至少一层薄膜的半透光膜的相移掩模，所述薄膜以氮、金属及硅作为主要构成要素。

3、另外，在专利文献2中，为了提高对于arf准分子激光的曝光光的耐性(所谓的arf耐光性)，公开了一种相移掩模，其在透光性基板上具备光半透光膜，上述光半透光膜由以过渡金属、硅及氮作为主成分的不完全氮化物膜形成，且上述半透光膜在过渡金属与硅之间的过渡金属的含有比率小于9％。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2002-162726号公报

7、专利文献2：国际公开2011/125337号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、对于如专利文献2中公开那样的由抑制了过渡金属的含有比率的含有硅和氮的材料形成的相移膜而言，已知其arf耐光性高。但已查明，在对这样的相移膜的图案中发现的黑缺陷部分进行了eb缺陷修正时，会发生如下所述的问题。

3、首先，在通过eb缺陷修正而将抑制了过渡金属的含有比率的相移膜的黑缺陷部分除去时，存在着黑缺陷的区域的透光性基板的表面会变得严重粗糙(表面粗糙度大幅劣化)。而如果基板的表面粗糙度大幅劣化，则容易发生arf曝光光的透射率的降低、漫反射等，这样的相移掩模在设置于曝光装置的掩模台而用于曝光转印时会导致转印精度的大幅降低。

4、另外，在通过eb缺陷修正而将抑制了氮及氧的含有比率的相移膜的黑缺陷部分除去时，存在下述隐患：在存在于黑缺陷部分的周围的相移膜上形成的转印图案会从侧壁被蚀刻(将该现象称为自发性蚀刻)。在发生了自发性蚀刻的情况下，会引发转印图案与eb缺陷修正前的宽度相比大幅变细的情况。对于在eb缺陷修正前的阶段宽度细的转印图案的情况而言，还存在发生图案的脱落、消失的隐患。具备容易发生这样的自发性蚀刻的相移膜的图案的相移掩模在设置于曝光装置的掩模台而用于曝光转印时，会导致转印精度的大幅降低。

5、本发明是为了解决上述现有的问题而完成的，目的在于提供具备相移膜的掩模坯料，所述相移膜满足所要求的对于arf准分子激光的曝光光的耐光性、并且在实际使用中能够以良好的精度容易地进行eb缺陷修正。另外，目的在于提供制造使用了该掩模坯料的相移掩模的方法。此外，本发明的目的在于提供使用了这样的相移掩模的半导体器件的制造方法。

6、解决问题的方法

7、为了实现上述的课题，本发明具有以下方案。

8、(方案1)

9、一种掩模坯料，其在透光性基板上具备相移膜，

10、上述相移膜由含有过渡金属、硅及氮的材料形成，

11、上述相移膜的内部区域中的氮及氧的合计含量相对于过渡金属的含量的比率为12以上且19以下，所述内部区域是除了所述相移膜的与上述透光性基板的界面的附近区域、和上述相移膜的与上述透光性基板相反侧的表层区域以外的区域。

12、(方案2)

13、根据方案1所述的掩模坯料，其中，

14、上述相移膜中过渡金属、硅、氮及氧的合计含量为97原子％以上。

15、(方案3)

16、根据方案1或2所述的掩模坯料，其中，

17、上述表层区域是上述相移膜中的从与上述透光性基板相反侧的表面起向着上述透光性基板侧直至5nm深度为止的范围的区域。

18、(方案4)

19、根据方案1～3中任一项所述的掩模坯料，其中，

20、上述附近区域是从与上述透光性基板的界面起向着上述表层区域侧直至5nm深度为止的范围的区域。

21、(方案5)

22、根据方案1～4中任一项所述的掩模坯料，其中，

23、上述表层区域中的氧含量比上述内部区域多。

24、(方案6)

25、根据方案1～5中任一项所述的掩模坯料，其中，

26、上述内部区域中的氧的含量相对于过渡金属的含量的比率小于5.0。

27、(方案7)

28、根据方案1～6中任一项所述的掩模坯料，其中，

29、上述内部区域中的过渡金属的含量相对于过渡金属与硅的合计含量的比率为0.04以上且0.07以下。

30、(方案8)

31、根据方案1～7中任一项所述的掩模坯料，其中，

32、上述过渡金属为钼，

33、在对上述内部区域进行利用x射线光电子能谱法的分析而获取了上述内部区域中的mo3d窄谱时，上述mo3d窄谱在键能为226ev以上且229ev以下的范围内的最大峰相对于在键能为230ev以上且233ev以下的范围内的最大峰的比率小于1.2。

34、(方案9)

35、根据方案1～8中任一项所述的掩模坯料，其中，

36、上述相移膜具有下述功能：

37、使arf准分子激光的曝光光以1％以上的透射率透射的功能、和

38、使透过上述相移膜后的上述曝光光和仅在与上述相移膜的厚度相同的距离的空气中通过后的上述曝光光之间产生150度以上且210度以下的相位差的功能。

39、(方案10)

40、根据方案1～9中任一项所述的掩模坯料，其在上述相移膜上具备遮光膜。

41、(方案11)

42、一种相移掩模的制造方法，其使用了方案1～10中任一项所述的掩模坯料，该方法具备：

43、通过干法蚀刻在上述相移膜形成转印图案的工序。

44、(方案12)

45、一种半导体器件的制造方法，该方法具备：

46、使用通过方案11所述的相移掩模的制造方法制造的相移掩模，将上述转印图案曝光转印至半导体基板上的抗蚀膜的工序。

47、发明的效果

48、本发明的掩模坯料是在透光性基板上具备相移膜的掩模坯料，其特征在于，相移膜由含有过渡金属、硅及氮的材料形成，相移膜的内部区域中的氮及氧的合计含量相对于过渡金属的含量的比率为12以上且19以下，所述内部区域是除了相移膜的与透光性基板的界面的附近区域、和相移膜的与透光性基板相反侧的表层区域以外的区域。通过形成为这样的结构的掩模坯料，能够满足所要求的对于arf准分子激光的曝光光的耐光性，并且在实际使用中能够以良好的精度容易地进行eb缺陷修正。