本发明涉及一种光掩模坯料的制造方法。
背景技术：
光掩模被使用在以集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)等半导体集成电路的制造为首的广泛用途，所述光掩模基本上是在透光性基板上具有相移膜(phase shift film)和具备遮光性的遮光膜的光掩模坯料(photomask blank)的所述遮光膜和所述相移膜中，通过应用光刻法并使用紫外线或电子束等来形成规定的图案。就这些遮光膜和相移膜而言，能够使用以铬作为主成分的膜，并且能够使用以硅作为主成分的膜、或以硅与钼等过渡金属作为主成分的膜。
近年来，在半导体加工中，由于特别是大规模集成电路的高集成化，电路图案的微细化变得越来越有需要，并且，对于构成电路的布线图案的细线化、以及用于构成单元(cell)的层间布线的接触孔(contact hole)图案的微细化技术的要求也越来越提高。因此，在形成这些布线图案和接触孔图案的光刻中使用的已刻画有电路图案的光掩模的制造中，伴随上述微细化，也寻求能够更加微细且正确地刻画电路图案的技术。
为了要在光掩模基板上形成更高精度的光掩模图案，首先会需要在光掩模坯料上形成高精度的抗蚀剂图案。实际上，在加工半导体基板时，光刻是进行缩小投影，因此光掩模图案会是实际需要的图案尺寸的四倍程度的大小，但这并不代表精度要求就会变得宽松。
进一步，在目前已施行的光刻中，要描绘的电路图案成为远低于所使用的光的波长的尺寸，若使用直接将电路形状作成四倍的光掩模图案，则由于实际进行光刻时所产生的光干涉等影响，光掩模图案不会按照其形状转印至抗蚀剂膜上。因此，为了减低这些影响，也会有光掩模图案产生需要加工成比实际电路图案更复杂的形状(运用所谓的光学邻近效应修正(Optical Proximity Correction，OPC)等所获得的形状)的情况。因此，即便是在用于获得光掩模图案的光刻技术中，目前也在寻求更高精度的加工方法。
在形成光掩模图案时，例如，会在一种在透明基板上具有遮光膜的光掩模坯料上形成光致抗蚀剂膜后，通过电子束来进行图案的描绘，并经历显影来获得抗蚀剂图案，然后，将获得的抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来蚀刻遮光膜以加工成遮光图案。然而，在要将遮光图案作微细化的情况下，若将抗蚀剂膜的膜厚维持在与微细化前相同的的状态下来加工，则膜厚相对于图案的比率也就是所谓的宽高比(aspect ratio)会变大，于是抗蚀剂图案的形状会劣化，而变得无法顺利进行图案转印，依据情况，会引起抗蚀剂图案倒塌或剥落之类。因此，伴随微细化，会需要减少抗蚀剂膜厚。
此外，干法蚀刻时，为了减低给抗蚀剂的负担，从以前就开始尝试使用硬掩模(hard mask)这种方法，例如，在专利文献1中，就报道了在MoSi2上形成SiO2膜后，将其作为在使用含氯气体来干法蚀刻MoSi2时的蚀刻掩模来使用，此外还记述了SiO2膜也能够作为抗反射膜来作用。此外，在相移膜上使用铬作为遮光膜并在其上使用SiO2膜作为硬掩模也被记载于例如专利文献2中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-85553号公报；
专利文献2：日本特开平7-49558号公报。
技术实现要素：
发明所要解决的问题
在使用具有硬掩模膜的光掩模坯料来制作光掩模的情况下，掩模图案首先会被形成在硬掩模膜上，并且会将硬掩模膜用作为蚀刻掩模来对位于其下方的遮光膜和相移膜等图案形成膜转印被形成在硬掩模膜上的掩模图案。因此，若在硬掩模膜中具有贯穿硬掩模膜的孔洞也就是穿透型针孔，则会有硬掩模膜的针孔被直接转印至图案形成膜上而成为缺陷的问题，于是需要减少穿透型针孔。
图5是表示在以往的光掩模坯料的制造工序中发生的穿透型针孔缺陷的实例的图。光掩模坯料110，其如图5(d)所示，基本上会先在基板101上形成至少一层以上的图案形成膜102(光学薄膜)，并在其上形成硬掩模膜103。如图5(a)所示，在图案形成膜102上存在异物缺陷，如图5(b)所示，在其上形成硬掩模膜103的情况下，会变成在硬掩模膜103中内埋有异物缺陷的状态。此异物缺陷通过经历清洗光掩模坯料110，会如图5(c)所示地被去除。因此，如图5(d)所示，硬掩模膜103的一部分会被破坏，而发生穿透硬掩模膜103的针孔缺陷。若在硬掩模膜103中形成这种穿透型针孔缺陷，则在将硬掩模膜103作为蚀刻掩模来蚀刻图案形成膜102时，硬掩模膜103的针孔缺陷也会被转印至图案形成膜102而成为图案形成膜102的图案缺陷。
本发明是鉴于前述这样的问题而完成，目的在于提供一种光掩模坯料的制造方法，其能够减少由于清洗工序等而发生的硬掩模膜上的穿透型针孔缺陷的发生风险。
解决问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一种光掩模坯料的制造方法，所述方法先在对曝光光线具有透明性的基板上形成图案形成膜，并在所述图案形成膜上形成膜厚T的硬掩模膜，所述方法的特征在于：在形成前述硬掩模膜时，利用重复2次以上的薄膜成长工序与通过清洗来去除所述薄膜上的异物的工序来形成前述膜厚T的硬掩模膜，所述薄膜具有比前述硬掩模膜的膜厚T更小的膜厚。
如此一来，将硬掩模膜分为2次以上来形成，则在每次薄膜形成之前都会通过清洗而去除薄膜上的异物缺陷，之后再进行下一薄膜的形成，由此，则由于清洗等而在各薄膜中产生的针孔能够在其下一薄膜的成长中被填充并掩埋。由此，能够减少硬掩模膜上的穿透型针孔缺陷的发生风险。
此时，能够在形成前述硬掩模膜时，将在前述薄膜成长工序中成长的前述薄膜的膜厚设为T/N(其中，N是2以上的自然数)，并且重复N次前述薄膜成长工序与前述通过清洗来去除前述薄膜上的异物的工序，而形成前述膜厚T的硬掩模膜。
如此一来，则能够每次以相同的厚度来成长构成硬掩模膜的薄膜。此外，若设为如此，则能够固定每次的薄膜成长条件，因此能够使制造工序成为更加简便。
此时，能够在形成前述硬掩模膜时，将在第M次的前述薄膜成长工序中成长的前述薄膜的膜厚设为TM(其中，M是自然数且满足N≥M≥1，T＝T1+T2+T3+…+TN)，并且重复N次前述薄膜成长工序与前述通过清洗来去除前述薄膜上的异物的工序，而形成前述膜厚T的硬掩模膜。
如此一来，则能以不同的厚度来成长构成硬掩模膜的各个薄膜。
此外，优选为将构成前述硬掩模膜的各薄膜设为含有过渡金属与硅的任一者或两者，并且，在全部的前述薄膜中，除了轻元素以外的构成元素都相同。
若设为如此，则硬掩模膜会成为在厚度方向上具有相同蚀刻特性的膜。
此时，优选为前述硬掩模膜包含硅或铬。
硬掩模膜更具体而言能够包含诸如这些元素。
发明的效果
若是本发明的光掩模坯料的制造方法，则能够减少由于清洗工序等而发生的硬掩模膜上的穿透型针孔缺陷的发生风险。
附图说明
图1是表示本发明的光掩模坯料的制造方法的一个实例的图。
图2是表示薄膜的成膜次数N与针孔的充填率之间的关系的图表。
图3是表示实施例中的光掩模坯料的制造方法的图。
图4是表示在实施例中测得的针孔缺陷的剖面形状的图表。
图5是表示在以往的光掩模坯料的制造工序中发生的针孔缺陷的实例的图。
附图标记
1 基板
2 图案形成膜
3 硬掩模膜
3a、3b 构成硬掩模膜的薄膜
10 光掩模坯料
11 石英玻璃基板
12 图案形成膜
12a 相移膜
12b 遮光膜
13 硬掩模膜
13a、13b 构成硬掩模膜的薄膜
具体实施方式
以下，针对本发明来说明实施方式，但本发明并非限定于此实施方式。
本发明是一种制造光掩模坯料的方法，所述光掩模坯料在遮光膜和相移膜等图案形成膜上具有用于形成图案的硬掩模膜。特别是在去除抗蚀剂膜后的最上层具有硬掩模的结构中，效果更大。以下，参照图1来说明本发明的光掩模坯料的制造方法。首先，如图1(a)所示，在对曝光光线具有透明性的基板1上形成图案形成膜2。到目前为止，可以设为与以往相同的工序。作为基板1，能够使用例如石英玻璃基板等。图案形成膜2，其可形成一般的遮光膜和相移膜，也可配合要制作的光掩模而加以适当变更。此外，可在形成图案形成膜2之后进行清洗。
随后，在图案形成膜2上形成厚度T的硬掩模膜，不过，在本发明中，在形成硬掩模膜时，利用重复2次以上的薄膜成长工序与通过清洗来去除所述成长出的薄膜上的异物的工序来形成膜厚T的硬掩模膜，所述薄膜具有比硬掩模膜的膜厚T更小的膜厚。此处，以分2次形成膜厚T的硬掩模膜的情况为例来加以说明。
也就是说，首先，如图1(b)所示，进行第一次薄膜成长工序，所述工序成长具有比硬掩模膜的膜厚T更小的膜厚的薄膜3a。此处，例示了在第一次薄膜成长工序中，形成最终膜厚T的一半也就是T/2的膜厚的硬掩模膜(薄膜3a)的情况。
随后，如图1(c)所示，通过清洗来去除在第一次薄膜成长工序中成长的薄膜3a上的异物。如图1(a)所示，在图案形成膜2上存在异物缺陷的情况下，如图1(b)所示，会成为在T/2的膜厚的硬掩模膜(薄膜3a)中内埋有异物缺陷的状态。此异物缺陷通过经历基板的清洗工序，会如图1(c)所示地被去除，而形成图1(d)的穿透型针孔缺陷。
随后，如图1(e)所示，在第二次薄膜成长工序中，将规定膜厚T的剩下一半也就是T/2的硬掩模膜(薄膜3b)加以成膜，而获得规定膜厚T的硬掩模膜3。此时，利用形成薄膜3b，贯穿薄膜3a的针孔缺陷会如图1(e)所示地成为被薄膜3b填塞的状态。如此一来，则在图案形成膜中引发缺陷的穿透型针孔缺陷会成为非穿透型针孔缺陷。
随后，如图1(f)所示，通过清洗来去除在第二次薄膜成长工序中成长的薄膜3b上的异物也就是最终成为膜厚T的硬掩模膜3上的异物。
通过如上所述的制造方法，能够获得一种光掩模坯料10，其减少了穿透型针孔缺陷，所述穿透型针孔缺陷在光掩模上会成为无法修正的致命缺陷。
图2是表示在将规定膜厚T等分割为N层而实施N次薄膜成膜和清洗工序的情况下的针孔缺陷的填充率的图表。针孔的填充率以(T-T/N)/T＝(N-1)/N表示。因此，例如，在N＝2的情况下，孔洞的50％会被填塞，在N＝3的情况下，孔洞的67％会被填塞。若分割数N变多，则填充率也会变大，因此穿透型针孔的风险会变得更加减少。若考虑穿透型针孔的减少与光掩模坯料的生产效率之间的平衡，则N的最大值优选为3次以下。
此外，在本发明中，能够在形成硬掩模膜时，将在薄膜成长工序中成长的薄膜的膜厚设为T/N(其中，N是2以上的自然数)，并且重复N次薄膜成长工序与通过清洗来去除薄膜上的异物的工序，而形成膜厚T的硬掩模膜。也就是说，能够将在全部的薄膜成长工序中成长的薄膜的厚度设为相同。
此外，能够在形成硬掩模膜时，将在第M次的薄膜成长工序中成长的薄膜的膜厚设为TM(其中，M是自然数且满足N≥M≥1，T＝T1+T2+T3+…+TN)，并且重复N次薄膜成长工序与通过清洗来去除薄膜上的异物的工序，而形成膜厚T的硬掩模膜。如此一来，能以每次以不同的厚度来成长薄膜。
在本发明中形成的硬掩模膜，其优选为在遮光膜和相移膜等光掩模图案形成膜的图案形成时使用的蚀刻中不会被蚀刻的膜。
例如，在图案形成膜受到使用氯气与氧气的氯和氧系干法蚀刻的情况下，硬掩模膜优选为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或在所述材料中进一步包含钼和钽、锆等过渡金属的材料。此外，在图案形成膜受到SF6或CF4等含氟气体、或在所述气体中添加He等惰性气体而成的气体所蚀刻的情况下，作为硬掩模膜，优选为使用以不会被这种气体蚀刻的铬为主的膜，并且优选为金属铬或在铬中添加氧、氮和碳中的至少一者而成的膜。因此，在构成硬掩模膜的各薄膜(在图1中是薄膜3a、3b)中，优选为含有过渡金属与硅的任一者或两者，其中，特别优选为含有硅或铬，并且除了这些元素以外，能够进一步含有氧、氮、碳等轻元素。
此外，作为光掩模坯料的具体结构，能够举出：在透明基板上，于相移膜上形成遮光膜，并在其上进一步形成硬掩模膜的结构；在透明基板上，依次形成相移膜与蚀刻阻挡膜与遮光膜，并在其上形成硬掩模膜的结构；在透明基板上，形成遮光膜，并在其上形成硬掩模膜的结构；或者，在透明基板上，依次形成蚀刻阻挡膜与遮光膜，并在其上形成硬掩模膜的结构。
硬掩模膜是作为加工辅助膜来使用的膜，其用于对遮光膜和相移膜等要成为图案形成膜的光学膜形成图案。因此，硬掩模膜优选为作成在厚度方向上具有相同蚀刻特性的膜。为了获得这种蚀刻特性，优选为将构成硬掩模膜的各薄膜设为在全部的薄膜中除了轻元素以外的构成元素都相同。此外，组成比率和氧、氮、碳等轻元素的含量可以不同，并且硬掩模膜可以成为组分梯度膜(composition gradient film)或多层膜。
此外，光掩模坯料的图案形成膜和硬掩模膜能够通过下述来形成：通过分类在物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)的真空镀膜、溅射、电子束镀膜、离子束沉积(ion beam deposition)或分类在化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)的热化学气相沉积、等离子体化学气相沉积等来将金属膜加以成膜。
此外，作为清洗方法，能够举出例如在半导体基板和光掩模的制造中使用的超纯水与兆赫(MHz)等级(order)超声波来进行的兆声波(megasonic)清洗、使用氨水和双氧水的混合溶液来进行的氢氧化铵/过氧化氢混合物(ammonium hydroxide/hydrogen peroxide mixture，APM)清洗、使用溶解臭氧气体而成的臭氧溶解水(ozone dissolved water)来进行的臭氧水清洗、或组合所述方法中的两者以上而成的方法等。
实施例
以下，给出本发明的实施例而进一步具体说明本发明，但本发明并非限定于此实施例。
(实施例)
通过如图3所示的工序来制造光掩模坯料。首先，在如图3(a)所示的边长是6英寸(约15厘米)的正方形石英玻璃基板11上，通过使用钼-硅靶材与硅靶材作为靶材并且使用氩、氮、氧的气体作为溅射气体来进行的溅射方法，如图3(b)所示地成膜由钼、硅、氧、氮所构成的相移膜12a。进一步，如图3(c)所示，在相移膜12a上，通过使用铬靶材和氩气与氮气来进行的溅射方法而成膜由氮化铬构成的遮光膜12b。如上所述地，形成由相移膜12a与遮光膜12b构成的图案形成膜12。
在相移膜12a和遮光膜12b成膜前后，为了去除异物缺陷，实施通过超纯水进行的兆声波旋转清洗(megasonic spin cleaning)5分钟。
随后，为了在遮光膜12b上通过溅射法来将由氧化硅构成的硬掩模膜成膜为规定膜厚20nm，首先，进行第一次薄膜成膜工序与清洗工序。在第一次薄膜成长工序中，如图3(d)所示，将硬掩模膜的规定膜厚的一半也就是10nm的薄膜13a加以成膜，然后，实施通过超纯水来进行的兆声波旋转清洗5分钟，而将异物缺陷去除。
随后，作为第二次薄膜成膜工序和清洗工序，如图3(e)所示，将硬掩模膜13的规定膜厚的剩下一半也就是10nm的薄膜13b加以成膜，并且与第一次同样地实施通过超纯水来进行的兆声波旋转清洗5分钟。如上所述地，形成硬掩模膜13而制造了光掩模坯料10。
在第一次与第二次的薄膜成膜和清洗之后，利用雷泰公司(Lasertec Corporation)的缺陷检查装置M6640S来检查基板后，通过原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)来测量检测到的针孔缺陷的形状。
图4(a)表示在第一次薄膜成膜和清洗工序后检测到的针孔缺陷，图4(b)表示在第二次成膜和清洗工序后的针孔缺陷的剖面形状。在第一次成膜阶段中，硬掩模膜的膜厚是规定膜厚的一半也就是10nm。在此成膜和清洗工序中发生的针孔缺陷，其由AFM测量获得的深度是10nm。也就是说，异物缺陷等通过第一次清洗工序而被去除，硬掩模膜可以说是贯穿的状态。在以往的制造方法中是处于与此阶段相同的状态，因此硬掩模膜上的缺陷会被转印至图案形成膜，而会在光掩模的图案形成膜中成为致命缺陷。
相较于此，第二次成膜工序的阶段的针孔缺陷，其由AFM测量可知，在膜厚20nm中，孔洞的深度为10nm。此成为填充了第二次成膜工序的硬掩模膜的膜厚份量。若是这种状态的光掩模坯料，则缺陷不会转印到遮光膜12b上，而能够获得缺陷减少的光掩模。
在上述工序后，于硬掩模膜13上形成图案，之后，将此图案转印至遮光膜12b，然后使用遮光膜12b作为掩模来蚀刻相移膜12a，再去除硬掩模膜13并且部分去除遮光膜12b，由此，能够获得光掩模。此时，在本发明中，硬掩模膜中几乎没有致命的穿透型针孔缺陷，因此在形成的图案中几乎没有起因于所述穿透型针孔缺陷的缺陷。
并且，本发明并非限定于上述实施方式。上述实施方式是示例，任何与本发明的权利要求书所记载的技术思想具有实质相同的构成并达到同样的作用效果的技术方案均包含于本发明的技术范围内。