CN101082768A - 光掩模基板以及光掩模制作方法 - Google Patents

光掩模基板以及光掩模制作方法 Download PDF

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Abstract

一种光掩模基板，其包括透明衬底、沉积在衬底上并包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物的光屏蔽膜、以及沉积在该光屏蔽膜上并包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物的蚀刻掩模膜。当对光屏蔽膜进行干法蚀刻以形成图案时，由图案密度的依赖性所引起的图案尺寸的变化减少了，从而以高精确度制造出光掩模。

Description

光掩模基板以及光掩模制作方法
技术领域
本发明涉及制造用于半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、液晶显示(LCD)滤色片、磁头等的微细加工中的光掩模的光掩模基板，以及使用该光掩模基板制备光掩模的方法。
背景技术
在近来的半导体制造工艺中，对大规模集成电路的更高集成的挑战日益要求电路图案的微型化。日益要求进一步减小构成电路的布线图案的尺寸，以及要求用于构成单元的层间连接的接触孔图案微型化。因此，在用于形成这样的布线图案和接触孔图案的光刻法中的写入电路图案的光掩模制造中，需要能够精确写入更微小的电路图案的技术来满足微型化的要求。
为了在光掩模衬底上形成更为精确的光掩模图案，首先要在光掩模基板上形成高度精确的抗蚀图案。由于光刻法在实际加工半导体衬底中进行缩小投影，光掩模图案具有实际所需的图案尺寸约4倍的尺寸，但是其精确度没有相应地放宽。作为原版的光掩模还需要具有比曝光后的图案精确度更高的精确度。
此外，在最近流行的刻蚀法中，所要写入的电路图案具有远小于所用光的波长的尺寸。如果使用仅是电路部件的4倍放大倍率的光掩模图案，那么由于诸如发生在实际的光刻法操作中的光学干涉的影响，对应于光掩模图案的形状不会转移到抗蚀膜。在一些情况下，要减轻这些影响，必须将光掩模图案设计成比实际的电路图案更复杂的形状，即，应用了所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。那么，目前，用于获得光掩模图案的光刻法技术还需要更高精确度的加工方法。光刻法的性能有时用最大分辨率表示。关于分辨率界限，在光掩模加工工序中涉及到的刻蚀法需要具有等于或大于在使用光掩模的半导体加工工序中使用的光刻法所必需的分辨率界限的最大分辨率精确度。
通常，光掩模图案通过在透明衬底上具有光屏蔽膜的光掩模基板上形成光致抗蚀剂膜，用电子束写入图案并显影以形成抗蚀图案而形成。使用生成的抗蚀图案作为蚀刻掩模，将光屏蔽膜蚀刻成光屏蔽图案。在使光屏蔽图案微型化的尝试中，如果在微型化之前，将抗蚀膜的厚度保持在与现有技术中的同一水平进行加工，那么膜厚度对图案的比例(称为高宽比)变得更大。结果，抗蚀图的轮廓退化了，阻止了有效的图案转印，并且在一些情况下，发生抗蚀图的破坏或剥落。因此，微型化必然要求抗蚀膜的厚度减小。
另一方面，关于使用抗蚀剂作为蚀刻掩模蚀刻的光屏蔽膜材料，提出了很多材料。实际上，因为有关于其蚀刻的已知很多发现并且确定了标准工艺，所以总是使用铬化合物膜。这种膜的典型是由用于ArF受激准分子激光光刻法的光掩模基板所必需的铬化合物组成的光屏蔽膜，其包括具有在JP-A2003-195479、JP-A 2003-195483和日本专利第3093632号中报告的50到77nm厚度的铬化合物膜。
但是，含氧的氯干法蚀刻经常能够在某种程度上蚀刻有机膜，含氧的氯干法蚀刻是用于铬基膜例如铬化合物膜的普通干法蚀刻工艺。如果通过薄的抗蚀膜进行蚀刻，那么精确转印抗蚀图案是困难的。要抗蚀剂既具有高分辨率且又具有允许用于高精确度蚀刻的抗蚀刻性，是有些困难的任务。那么，出于实现高分辨率和高精确度的目的，不得不再考察光屏蔽膜材料从而找到从仅依靠抗蚀性能的方法到也改进光屏蔽膜性能的方法的转变。
而且，关于除了铬基材料以外的光屏蔽膜材料，进行了很多研究。最新研究的一个例子是在用于ArF受激准分子激光光刻法的光屏蔽膜中使用钽。见JP-A 2001-312043。
另一方面，在干法蚀刻期间使用硬模以减少抗蚀剂上的负荷始终是一般的做法。例如，JP-A 63-85553公开了用SiO2膜覆盖的MoSi2，其在使用氯气的MoSi2干法蚀刻期间作为蚀刻掩模使用。它描述了SiO2膜也能作为减反射膜起作用。
自从过去，对金属硅化物膜，特别是硅化钼膜一直在进行研究。例如，它们在JP-A 63-85553、JP-A 1-142637和JP-A 3-116147中被公开，其全部基本上使用硅和钼＝2∶1的膜。而且，JP-A 4-246649公开了金属硅化物膜。实际的制作工艺通过改进常规的铬基光屏蔽膜来适应微型化的要求。
另一方面，对于利用超分辨率技术的模例如半色调相移模和Levenson相移模，模加工工艺包括除去造成光相移的部分光屏蔽膜的工序，在该工序中，选择性蚀刻在底层膜或衬底与光屏蔽膜之间必须是可能的。由于常规的铬基材料在这方面是出众的，因此铬基材料具有广泛的应用。
发明内容
发明人不断努力开发用于以更高的精确度形成更细微的掩模图案的材料和方法。我们大部分实验使用现有技术中通常利用的铬基材料，并在将抗蚀图转印到铬膜中选择包含氯和氧的干法蚀刻条件。在这种方法中，首先将光致抗蚀剂涂覆在具有铬基材料的光屏蔽膜的光掩模基板上。使抗蚀剂膜受到例如电子束曝光并随后显影，从而形成抗蚀图。使用抗蚀剂膜作为蚀刻掩模，对铬基材料进行蚀刻以将抗蚀图转印到铬膜上。
但是，在这种方法中，当图案宽度变细时，例如，当作为图案模型的直线宽度达0.4μm的抗蚀图转印到铬的光屏蔽膜时，观测到显著的图案密度依赖性。在一些情况下，生成的图案相对于形成在光掩模基板上的抗蚀图具有明显的误差。就是说，具有较少的膜图案残留在附近的孤立的线路和具有较多的膜图案残留在附近的孤立的空间在抗蚀图转印特性中具有显著的差异，从而使制作高精确度的掩模非常困难。
当使用大于0.4μm的抗蚀图案特征时，这个问题并不严重。在光掩模的制造中，如果打算将光掩模用于0.3μm等级的抗蚀图的曝光，那么该问题不是很严重，但是如果用光掩模形成0.1μm或更小的抗蚀图特征，那就变严重了。
虽然可以通过避免在光屏蔽膜中使用铬材料来解决上述问题，但是新问题出现了，即如何获得在透明衬底和含硅的相移材料的蚀刻过程中一直利用的铬光屏蔽膜的硬模作用。
本发明的目的是提供既赋予光掩模高分辨率也赋予高精确度蚀刻的能力以形成细微的光掩模图案的光掩模基板，特别是在涉及曝光于波长等于或小于250nm的光例如ArF受激准分子激光的光的光刻法中所需的，即，具有足够的蚀刻加工的加工精确度以形成具有极小的图案密度依赖性的图案的光掩模基板；以及使用该光掩模基板来制备光掩模的方法。
发明人发现，与受到含氧的氯干法蚀刻的铬基膜相比，可以通过氟于法蚀刻加工的膜在氟干法蚀刻中具有减轻的图案密度依赖性。对可以通过氟干法蚀刻的膜进行研究，发明人发现，含有过渡金属和硅的膜是合适的。还发现，如果制作得充分薄，那么甚至铬基材料的膜也可以减轻图案密度依赖性，但是这种厚度范围内的铬基材料膜光屏蔽不足。
基于以上发现，发明人发现，(I)包含由易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，特别是含有过渡金属和硅的材料组成的光屏蔽膜、以及设置在光屏蔽膜上的并由耐氟干法蚀刻的金属或金属化合物组成的蚀刻掩模膜的光掩模基板，(II)包含光屏蔽膜、设置在光屏蔽膜上的减反射膜特别是含有过渡金属、硅和氮的减反射膜、以及设置在减反射膜上的蚀刻掩模膜、特别是含有铬且不含硅的或含有钽且不含硅的蚀刻掩模膜的光掩模基板，或者(III)包含光屏蔽膜、设置在光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜、特别是含有铬，其中铬含量至少50原子％的蚀刻掩模膜、以及在蚀刻掩模膜上的减反射膜、特别是含有铬和氧，其中，铬含量小于50原子％的减反射膜的光掩模基板，它们确保了以不依赖图案密度的高精确度加工光屏蔽膜，甚至在光屏蔽膜的图案形成以后通过蚀刻加工相移膜或衬底的时候，以高精确度将图案转印到相移膜或衬底上。
因此，本发明提供了以下限定的光掩模基板和光掩模制备方法。
[1]光掩模基板，由其制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对于曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，以及
形成在所述光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物。
[2]光掩模基板，由其制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对于曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，
形成在所述光屏蔽膜上的减反射膜，以及
形成在所述减反射膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物，
所述减反射膜和所述蚀刻掩模膜由不同元素组成或者由不同组成比的相同元素组成。
[3][2]的光掩模基板，其中所述减反射膜包括与所述光屏蔽膜中相同的金属。
[4]光掩模基板，由其制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对于曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，
形成在所述光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物，以及
形成在所述掩模膜上的减反射膜，
所述减反射膜和所述蚀刻掩模膜由不同元素组成或者由不同组成比的相同元素组成。
[5][4]的光掩模基板，其中所述减反射膜包含与所述充屏蔽膜中相同的金属。
[6][2]到[5]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜、减反射膜和蚀刻掩模膜是邻接层叠的。
[7][1]到[6]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜在氟干法蚀刻中相对于所述蚀刻掩模膜具有至少2的选择比。
[8][1]到[7]中任一项的光掩模基板，其中所述透明衬底在氟干法蚀刻中相对于所述蚀刻掩模膜具有至少10的选择比。
[9][1]到[8]中任一项的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜由单独的铬组成或者由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物组成。
[10][9]的光掩模基板，其中所述铬化合物包含至少50原子％的铬。
[11][1]到[8]中任一项的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜由单独的钽组成或者由含钽且不含硅的钽化合物组成。
[12][1]到[11]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由单独的硅组成或者由含硅以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的硅化合物组成。
[13][1]到[11]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由具有过渡金属与硅的合金或者含过渡金属、硅以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物组成。
[14]根据[2]的光掩模基板，包括
透明衬底，
形成在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的过渡金属和硅，
与所述光屏蔽膜邻接设置的减反射膜，所述减反射膜包含过渡金属、硅和氮，以及
与所述减反射膜邻接设置的蚀刻掩模膜，所述蚀刻掩模膜包含铬且不含硅，或者包含钽且不含硅。
[15]根据[4]的光掩模基板，包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，任可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的过渡金属和硅，
与所述光屏蔽膜邻接设置的蚀刻掩模膜，所述蚀刻掩模膜包含铬，且铬含量至少为50原子％，以及
与所述蚀刻掩模膜邻接设置的减反射膜，所述减反射膜包含铬和氧，且铬含量小于50原子％。
[16][13]到[15]中任一项的光掩模基板，其中所述过渡金属是从钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨中选出的至少一种元素。
[17][13]到[15]中任一项的光掩模基板，其中所述过渡金属是钼。
[18][13]到[17]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜还包含氮，且氮含量从5原子％到40原子％。
[19][1]到[18]中任一项的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜具有2到30nm的厚度。
[20][1]到[19]中任一项的光掩模基板，其中相移膜作为该另一膜介于层叠的膜之间。
[21][20]的光掩模基板，其中所述相移膜是半色调相移膜。
[22]制备光掩模的方法，包括
使[1]到[21]中任一项的光掩模基板形成图案。
[23][22]的方法，包括通过作为蚀刻掩模的所述蚀刻掩模膜氟干法蚀刻所述光屏蔽膜。
[24][22]或[23]的方法，包括通过作为蚀刻掩模的所述蚀刻掩模膜氟干法蚀刻所述透明衬底。
[25][22]到[24]中任一项的方法，其中所述光掩模是Levenson掩模。
与具有常规光屏蔽膜的光掩模基板相比，本发明的光掩模基板具有当干法蚀刻光屏蔽膜以形成图案时，由图案密度依赖性引起的图案部件尺寸的变化减少的优点。这能够以高精确度生产掩模。当本发明的光掩模基板应用到半色调相移掩模、无铬的相位移光刻(CPL)掩模或者Levenson掩模时，可以高精确度制造用于超分辨率曝光的光掩模。
根据本发明，由于可以通过以使侧面腐蚀最小和易于控制为特色的氟干法蚀刻使光屏蔽膜形成图案，并且可以将抗蚀膜做薄，所以可以高精确度形成细微的光掩模图案。在光掩模基板包括相移膜的实施方式中，可以利用蚀刻掩模膜蚀刻相移膜，同时可以将蚀刻掩模膜的厚度设为相移膜蚀刻所必需的最小水平。而且，在通过蚀刻使透明衬底形成图案的Levenson掩模或CPL掩模的情形下，可以将蚀刻掩模膜的厚度设为最小的必需水平从而可以高精确度形成微小的光掩模图案。
附图说明
图1是显示本发明第一实施方式中的一个示例性光掩模基板的截面图，图1A对应于直接设置在透明衬底上的光屏蔽膜而图1B对应于经相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图2是显示本发明第二实施方案中的一个示例性光掩模基板的截面图，图2A对应于直接设置在透明衬底上的光屏蔽膜而图2B对应于经相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图3示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第一实施方式的光掩模基板并生产除去了蚀刻掩模膜的二元掩模。
图4示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第二实施方式的光掩模基板并生产保留了蚀刻掩模膜的二元掩模。
图5示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第一实施方式的光掩模基板并生产除去了蚀刻掩模膜的半色调相移掩模。
图6示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第二实施方式的光掩模基板并生产保留了蚀刻掩模膜的半色调相移掩模。
图7示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第一实施方式的光掩模基板并生产除去了蚀刻掩模膜的Levenson掩模。
图8示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第二实施方式的光掩模基板并生产保留了蚀刻掩模膜的Levenson掩模。
图9示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第一实施方式的光掩模基板并生产除去了蚀刻掩模膜的无铬掩模。
图10示意性地示出根据本发明制备光掩模的方法的工序，该方法使用第二实施方式的光掩模基板并生产保留了蚀刻掩模膜的无铬掩模。
图11是显示了氯气干法蚀刻速率对实验例2中测量的铬基材料膜的铬含量的曲线图。
具体实施方式
本发明针对制作光掩模的光掩模基板，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对于曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案。该光掩模基板包括透明衬底、设置在衬底上的光屏蔽膜、可选择地具有介于它们之间的另一膜，光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，以及形成在所述光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜，掩模膜包括耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物。像这里使用的与氟干法蚀刻有关的，术语“易于”意思是材料可以通过氟干法蚀刻来蚀刻，而“耐”意思是材料抵抗氟干法蚀刻。
本发明的光掩模基板的优选实施方式包括下面两种实施方式。
第一实施方式是包括透明衬底、设置在该衬底上的光屏蔽膜、任选地具有介于它们之间的另一膜、该光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物、形成在光屏蔽膜上的减反射膜以及形成在减反射膜上的包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物的蚀刻掩模膜的光掩模基板。
更优选地，具有直接设置在透明衬底上(没有另一介入膜)的光屏蔽膜的基板包括如图1A所示的一个示例性基板，包含直接设置在透明衬底1上的光屏蔽膜2、依次且紧密接触地设置在光屏蔽膜2上的减反射膜3和蚀刻掩模膜4。具有经另一介入膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜的基板包括具有作为另一膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板，特别是如图1B所示的一个示例性基板，包含经插入其间的相移膜8设置在透明衬底1上的光屏蔽膜2、依次且紧密接触地设置在光屏蔽膜2上的减反射膜3和蚀刻掩模膜4。在第一实施方式中，优选减反射膜包含与光屏蔽膜中的金属相同的金属。
第二实施方式是包括透明衬底、设置在衬底上的光屏蔽膜、可选择地具有介于它们之间的另一膜、该光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物、形成在光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜、该蚀刻掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物，以及形成在蚀刻掩模膜上的减反射膜的光掩模基板。
更优选地，具有直接设置在透明衬底上(没有另一介入膜)的光屏蔽膜的基板包括如图2A所示的一个示例性基板，包含直接设置在透明衬底1上的光屏蔽膜2、依次且紧密接触地设置在光屏蔽膜2上的蚀刻掩模膜4和减反射膜3。具有经另一介入膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜的基板包括具有作为另一膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板，特别是如图2B所示的一个示例性基板，包含经介入其间的相移膜8设置在透明衬底1上的光屏蔽膜2、依次且紧密接触地设置在光屏蔽膜2上的蚀刻掩模膜4和减反射膜3。在第二实施方式中，优选减反射膜包含与蚀刻掩模膜中的金属相同的金属。
在任一个实施方式中，减反射膜和蚀刻掩模膜由不同的元素或者不同成分比的相同元素组成。
蚀刻掩模膜是在光屏蔽膜等的氟干法蚀刻期间主要起蚀刻掩模作用的膜，光屏蔽膜是主要起对曝光光屏蔽作用的膜，而减反射膜是当以光掩膜形式使用时，主要起对曝光光或检验光抗反射的膜，即，起减小反射率的作用。像这里使用的，当没有特殊限制时术语“金属”包括硅。
上述构造的光掩模基板能够有效控制表面反射率，在光屏蔽膜的干法蚀刻工艺过程中以高精确度形成细微的图案，以减少因图案密度依赖性引起的图案部件尺寸的变化，并生成更高精确度的光掩模。
更优选地，光屏蔽膜由易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物组成，而且优选单独的硅、包含作为金属的硅的合金、或者包含作为金属的硅的金属化合物(下文中，它们有时全部称为“含硅材料”)。这种光屏蔽膜改进了干法蚀刻中的图案密度依赖性，优于通常使用的铬基光屏蔽膜。由于硅比通常使用的铬基材料对短波长的光具有较高的吸收系数，所以甚至在薄膜形式中含硅材料也提供了足够的光屏蔽功能，允许降低光屏蔽膜的厚度。
而且，当用对光屏蔽膜的蚀刻中使用的氟基气体有抵抗性的蚀刻掩模膜覆盖光屏蔽膜的时候，蚀刻掩模膜作为氟干法蚀刻期间的蚀刻掩模起作用。这种情况下，仅需要抗蚀剂只在蚀刻掩模膜形成图案的时候作为蚀刻掩模起作用，然后抗蚀膜可以做得足够薄以便于形成细微的抗蚀图。而且，蚀刻掩模膜防止图案截面形状由于干法蚀刻中抗蚀膜的变薄而恶化。
另一方面，减反射膜降低了表面反射率，防止了光掩模表面上的曝光光的反射。
这里使用的术语“氟干法蚀刻”指的是使用含氟气体进行于法蚀刻。含氟气体可以是含氟元素的任何气体，尤其是氟气体、含碳和氟的气体例如CF4和C2F6、含硫和氟的气体例如SF6，或者是无氟气体例如氦和含氟气体的混合物。如果必需，可以将其它气体例如氧加入其中。
当目前使用的包括半色调相移掩模、无铬掩模和Levenson掩模的所有超高分辨率的光掩模设计成通过利用相位不同的光的干涉效应在光刻法中增加光反差时，通过在掩模上形成的移相部(phase shifter)的材料和膜厚度来控制由掩模透过的光的相位。在利用目前广泛应用的相移效应制造超高分辨率的光掩模中，通过一种方法形成移相部的图案，该方法包括：提供具有沉积在其上的光屏蔽膜的光掩模基板，首先将形成在相移膜或透明衬底上的光屏蔽膜形成图案，然后将图案转印到相移膜或透明衬底上。因此，精确规定光屏蔽膜的图案是很重要的。
在半色调相移掩模的情况下，制造在相移掩模中使用的普通相移膜的材料是具有添加到其中的氧和/或氮的过渡金属硅化物，在无铬掩模和Levenson掩模的情况下，是透明衬底本身或其上的氧化硅层。任一种情况下，都使用氟干法蚀刻加工这些材料。于是，在现有技术中铬基材料作为光屏蔽膜材料使用。因为它们在氟干法蚀刻条件下是耐性的，所以铬基材料是良好的光屏蔽膜材料，能够在氟干法蚀刻中作为良好的蚀刻掩模，并且能够在不造成对含硅材料损害的含氯干法蚀刻条件例如氯干法蚀刻、典型地，用具有含氯和氧的蚀刻气体的干法蚀刻下除去。
但是，由于本发明中使用的光屏蔽膜是易于氟干法蚀刻的膜，所以它无法作为用于由氟干法蚀刻蚀刻的相移膜或透明衬底的蚀刻掩模起作用。于是单独形成对氟干法蚀刻具有耐性的膜作为蚀刻掩模从而使蚀刻掩模膜作为用于相移膜或透明衬底的蚀刻掩模起作用。
另一方面，由于图案密度依赖性而使常规的铬基光屏蔽膜材料的加工精确度降低的问题在打算用于具有等于或小于0.1μm的部件尺寸的图案曝光的光掩模制造中变得非常严重。因此，本发明的光掩模基板像相移膜或透明衬底那样，通过使用易于氟干法蚀刻的材料，典型地光屏蔽膜的至少部分材料、优选全部材料使用含硅的材料，来解决加工精确度的问题。
通常将光掩模基板的说明性膜排列分为其中在光掩模制造工序中最后将蚀刻掩模膜除去的一种方式和另一种其中不除去或留下蚀刻掩模膜的方式。
第一实施方式中的光掩模基板可以用作其中在光掩模制造工序中最后将蚀刻掩模膜除去的类型的光掩模基板。用这种膜排列，当剥掉蚀刻掩模膜的时候，减反射膜呈现在光掩模的最外表面侧上从而光掩模的反射率被控制得充分低。这种情况下，优选在与光屏蔽膜的蚀刻相同的条件下蚀刻减反射膜。为此，优选减反射膜包含与光屏蔽膜中的金属相同的金属，更优选减反射膜由包含比光屏蔽膜多的氧和氮的金属化合物组成。
包含与光屏蔽膜中的金属相同的金属的减反射膜可以和光屏蔽膜一起蚀刻。就是说，可以通过单一干法蚀刻一起蚀刻光屏蔽膜和减反射膜而蚀刻掩模膜作为掩模。因为即使当曝光波长是ArF受激准分子激光等时也可容易地获得低反射率，所以还优选减反射膜由含硅的材料形成。
而且，对于第一实施方式的光掩模基板或光掩模制造工艺，存在当蚀刻掩模膜呈现在光掩模基板或光掩模的最外表面上时进行缺陷检查的情况。如果在这种情况下调整蚀刻掩模膜的反射率是必需的，那么可以进一步在蚀刻掩模膜上形成具有减反射功能的膜。具有减反射功能从而形成在蚀刻掩模膜上的膜可以最后与蚀刻掩模膜一起除去。
第一实施方式的光掩模基板还可以用在掩模制造后蚀刻掩模膜作为掩模一部分而留下的模式中。这种模式对应于蚀刻掩模膜还有助于对减反射膜的减反射功能补充的情况，或者对应于蚀刻掩模膜作为对用于清洗或其它目的的化学物质的保护膜而起作用的情况。
虽然可以构造蚀刻掩模膜从而使单一膜担负双重功能，蚀刻掩模的功能和减反射膜的功能，但是如果将蚀刻掩模的功能同减反射膜的功能分开，那么蚀刻掩模膜可以降到作为蚀刻掩模起作用的最小可允许的厚度。单一膜既承担蚀刻掩模功能又承担减反射膜功能的场合，如果通过膜本质的调整将膜设置为低的光衰减，那么蚀刻掩模功能会减弱。反之，单独形成蚀刻掩模膜和减反射膜的场合，低的光衰减和高的耐蚀刻性都是可共存的。
注意的是，减反射膜和蚀刻掩模膜由不同元素或不同成分比的相同元素组成。第一实施方式中，优选减反射膜由易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物组成，例如，含硅的材料。含硅材料的例子包括包含硅作为唯一金属的材料例如单独的硅，以及包含硅和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的硅化含物。硅化合物的更多说明性例子包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳氧化硅、碳氮化硅以及碳氮氧化硅。
包含硅和硅以外的金属作为金属的化合物也是有用的并且包括过渡金属与硅的合金以及包含过渡金属、硅和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物。过渡金属硅化合物的更多说明性例子包括过渡金属硅氧化物、过渡金属硅氮化物、过渡金属硅氧氮化物、过渡金属硅碳氧化物、过渡金属硅碳氮化物以及过渡金属硅碳氮氧化物。
优选过渡金属是从钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨中选出的至少一种元素。尤其，从干法蚀刻的适合性出发更优选钼。
在第一实施方式的光掩模基板中，制成减反射膜的含硅材料易于氟干法蚀刻并且通过其成分的选择也可制成易于无氧的氯干法蚀刻。
优选减反射膜具有基本上由10原子％到80原子％、尤其是30原子％到50原子％的硅、0原子％到60原子％、尤其是0原子％到40原子％的氧、0原子％到57原子％、尤其是20原子％到50原子％的氮、0原子％到20原子％、尤其是0原子％到5原子％的碳、以及0原子％到35原子％、尤其是1原子％到20原子％的过渡金属构成的组成。
本发明中，减反射膜可以具有单层结构或者多层结构。单层结构简化了膜结构以及反映该结构的工艺。
在一些情况下，减反射膜和光屏蔽膜、蚀刻掩模膜等之间的附着力低足以出现图案缺陷；当光掩模制造中抗蚀膜直接形成在减反射膜之上时，抗蚀图由于底脚(footing)和截面收缩而在截面形状上恶化。在前一种情况下，可以通过例如用含氮和/或氧的材料构造与光屏蔽膜、蚀刻掩模膜等邻接的减反射膜部分，或者与抗蚀膜邻接的减反射膜部分，即单层结构的情况下在厚度方向上的减反射膜的一个或两个相对表面部分，和在多层结构的情况下在厚度方向上的减反射膜的一个或两个最远层，并调整氮和/或氧的含量来改进附着力。在后一种情况下，可以通过形成减反射膜使其成分在厚度方向上连续过渡或者分段过渡来改进蚀刻图案的截面形状的垂直性。通过控制反应性溅射法的参数可以很容易地形成这些结构。
第一实施方式的光掩模基板中，具有在厚度方向上组成梯度的减反射膜优选具有基本上由0原子％到90原子％、尤其是10原子％到90原子％的硅、0原子％到67原子％、尤其是5原子％到67原子％的氧、0原子％到57原子％、尤其是5原子％到50原子％的氮、0原子％到20原子％、尤其是0原子％到5原子％的碳、以及0原子％到95原子％、尤其是1原子％到20原子％的过渡金属构成的组成。
而且，在光掩模制造工艺中最后不除去或留下蚀刻掩模膜的方式中，也可以应用第二实施方式的光掩模基板。这种情况下，应该优选减反射膜是耐光屏蔽膜蚀刻的。
这种情况下，优选减反射膜包含与蚀刻掩模膜中的金属相同的金属。在用另一膜，例如用于改进对抗蚀膜的附着力的膜来覆盖减反射膜的情况下，该另一膜应该优选包含与蚀刻掩模膜中的金属相同的金属。用这种结构，可以通过与蚀刻掩模膜相同的工艺将减反射膜除去，进一步地，也可通过与蚀刻掩模膜相同的工艺将该另一膜除去。也可以将减反射膜设置成对蚀刻掩模膜的掩模功能的补充。
注意的是，减反射膜和蚀刻掩模膜由不同元素或不同组成比的相同元素组成。在第二实施方式中，典型地，减反射膜由单独的铬或者含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物组成，而且应该优选不含硅。铬化合物的更多说明性例子包括氧化铬、氮化铬、氧氮化铬、碳氧化铬、碳氮化铬以及碳氮氧化铬。
该减反射膜优选具有基本上由30原子％到100原子％、尤其是30原子％到70原子％、更尤其是35原子％到50原子％的铬、0原子％到60原子％、尤其是20原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％、尤其是3原子％到30原子％的氮，以及0原子％到20原子％、尤其是0原子％到5原子％的碳构成的组成。
在第二实施方式的光掩模基板中，具有在厚度方向上组成梯度的减反射膜优选具有基本上由30原子％到100原子％、尤其是35原子％到90原子％的铬、0原子％到60原子％、尤其是3原子％到60原子％的氧、0原子％到50原子％、尤其是3原子％到50原子％的氮、以及0原子％到30原子％、尤其是0原子％到20原子％的碳构成的组成。
这里使用的光屏蔽膜优选由易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物组成，例如含硅的材料。含硅的材料的例子包括单独的硅，以及包含硅和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的硅化合物。硅化合物的更多说明性例子包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳氧化硅、碳氮化硅以及碳氮氧化硅。
还优选的是过渡金属与硅的合金，以及包含过渡金属、硅和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物。过渡金属硅化合物的更多说明性例子包括过渡金属硅氧化物、过渡金属硅氮化物、过渡金属硅氧氮化物、过渡金属硅碳氧化物、过渡金属硅碳氮化物以及过渡金属硅碳氮氧化物。
优选过渡金属是从钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨中选出的至少一种元素。尤其，从干法蚀刻的适合性出发更优选钼。
制造光屏蔽膜的含硅材料易于氟干法蚀刻并且通过其成分的选择也可制成易于无氧的氯干法蚀刻。
优选光屏蔽膜具有基本上由10原子％到95原子％、尤其是30原子％到95原子％的硅、0原子％到50原子％、尤其是0原子％到30原子％的氧、0原子％到40原子％、尤其是0原子％到20原子％的氮、0原子％到20原子％、尤其是0原子％到5原子％的碳、以及0原子％到35原子％、尤其是1原子％到20原子％的过渡金属构成的组成。
在本发明中，光屏蔽膜可以具有单层结构或多层结构。单层结构简化了膜结构以及其上反映该结构的工艺。
在光屏蔽膜和蚀刻掩模膜、减反射膜、透明衬底、相移膜等之间的附着力低至足以出现图案缺陷的场合，那么可以通过例如用含氮和/或氧的材料构造与蚀刻掩模膜、减反射膜、透明衬底、相移膜等邻接的光屏蔽膜部分，即，单层结构的情况下在厚度方向上的光屏蔽膜的一个或两个相对表面部分，和在多层结构的情况下在厚度方向上的光屏蔽膜的一个或两个最远层，并调整氮和/或氧的含量来改进附着力。而且，可以通过形成光屏蔽膜使其成分在厚度方向上连续过渡或者阶段过渡来改进蚀刻图案的截面形状的垂直性。通过控制反应性溅射法的参数可以很容易地形成这些结构。
具有在厚度方向上成分过渡的光屏蔽膜优选具有基本上由10原子％到95原子％、尤其是15原子％到95原子％的硅、0原子％到60原子％、尤其是0原子％到30原子％的氧、0原子％到57原子％、尤其是0原子％到40原子％的氮、0原子％到30原子％、尤其是0原子％到20原子％的碳、以及0原子％到35原子％、尤其是1原子％到20原子％的过渡金属构成的组成。
当含硅材料包含过渡金属和硅时，组成比的选择可能覆盖很宽的范围。例如，在1∶4到1∶15(原子比)的范围内的过渡金属对硅的组成比的选择有利地增强了对清洗和其它目的中使用的化学物质的惰性。即使当过渡金属对硅的组成比在该范围外，含氮尤其是5原子％到40原子％的氮含量赋予了所需的化学惰性并且对用于作为蚀刻掩模膜使用的Cr膜蚀刻的含氧氯干法蚀刻中减少损害是有效的。这时，例如，过渡金属对硅的比例可以在1∶1到1∶10(原子比)的范围内。
优选光屏蔽膜具有10到80nm的厚度。具有小于10nm厚度的膜会无法提供预期的光屏蔽效果。具有大于80nm厚度的膜当与具有等于或小于250nm厚度的薄抗蚀膜结合时会很难以高精确度加工，或者由于膜应力而造成衬底弯曲。
这里使用的光屏蔽膜是在使用光掩模期间对曝光光给予光屏蔽效应的膜而且不特别限定。当光掩模基板是层结构时，其中，当光掩模基板被加工为光掩模时，光屏蔽膜主要起光掩模的光屏蔽作用，该光掩模基板例如是其中光屏蔽膜如图1A和2A所示直接设置在透明衬底上的光掩模基板，或者是其中光屏蔽膜如图1B和2B所示经相移膜设置在透明衬底上的光掩模基板，该相移膜是完全透过型，优选调整光屏蔽膜的成分和厚度从而使它相对于曝光光可以具有1到4的光密度。在这种情况下，优选光屏蔽膜具有20到80nm的厚度。
另一方面，例如，当光掩模基板是其中除了光屏蔽膜外存在主要起光掩模的光屏蔽作用的另一膜的结构时，例如，它是其中光屏蔽膜如图1B和2B所示经相移膜设置在透明衬底上的光掩模基板，该相移膜是具有约5％到约30％的曝光光透过率的半色调相移膜，优选调整光屏蔽膜的成分和厚度从而使它相对于曝光光可以具有0.2到4的光密度。在这种情况下，优选光屏蔽膜具有10到70nm的厚度。
关于这里使用的减反射膜的厚度，尽管精确的厚度随着在光掩模的制造或使用中所需的检查中使用的光波长和减反射膜的成分而变化，但是通常在8到30nm范围内的厚度下获得减反射效应。对于ArF受激准分子激光光刻法优选8到25nm范围内的厚度。
第一实施方式的光掩模基板中，由含硅材料制成的优选减反射膜具有10到30nm的合适厚度。第二实施方式的光掩模基板中，由单独的铬或铬化合物制成的优选减反射膜具有8到30nm的合适厚度。
当蚀刻制成光屏蔽膜的含硅化合物时，耐氟干法蚀刻的蚀刻掩模膜作为蚀刻掩模起作用，而且有助于提高该光屏蔽膜的蚀刻加工的精确度。当通过氟干法蚀刻蚀刻位于光屏蔽膜之下的透明衬底或相移膜时，它也作为蚀刻掩模起作用。
这里使用的蚀刻掩模膜必须耐氟干法蚀刻。当氟干法蚀刻中的蚀刻掩模膜和光屏蔽膜之间的蚀刻选择比(即，氟干法蚀刻中光屏蔽膜对蚀刻掩模膜的选择比)等于或大于2时，获得了能够形成细微图案同时使侧面腐蚀最小化的有益的光掩模基板。因此，处于范围内的蚀刻选择比是优选的。
当氟干法蚀刻中的蚀刻掩模膜和透明衬底之间的蚀刻选择比(即，氟干法蚀刻中透明衬底对蚀刻掩模膜的选择比)等于或大于10时，光掩模基板可以是其中通过蚀刻透明衬底形成光掩模的Levenson光掩模基板，或者是最适合CPL光掩模制造的光掩模基板。
对于这些蚀刻掩模膜，可以使用铬基材料或含钽、无硅的材料。
铬基材料的例子包括单独的铬，以及包含铬和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素且优选不合硅的铬化合物。铬化合物的更多说明性例子包括氧化铬、氮化铬、氧氮化铬、碳氧化铬、碳氮化铬以及碳氮氧化铬。这些材料对氟干法蚀刻是高耐性的。
因为对氟干法蚀刻具有良好的耐性并且对光屏蔽膜和/或透明衬底赋予了充分的蚀刻选择性，所以优选具有铬含量至少50原子％、尤其至少60原子％的蚀刻掩模膜，而且此外，它可以通过含氯和氧的干法蚀刻条件下的干法蚀刻来形成图案。
例如，当铬基材料基本上由50原子％到100原子％、尤其是60原子％到100原子％的铬、0原子％到50原子％、尤其是0原子％到40原子％的氧、0原子％到50原子％、尤其是0原子％到40原子％的氮、以及0原子％到20原子％、尤其是0原子％到10原子％的碳组成时，可以由此形成对光屏蔽膜和/或透明衬底提供充分的蚀刻选择性的蚀刻掩模膜。
这里使用的蚀刻掩模膜可以具有单层结构或多层结构。单层结构简化了膜结构以及反映该结构的工艺。
在一些情况下，蚀刻掩模膜和光屏蔽膜、减反射膜等之间的附着力低至足以出现图案缺陷；当光掩模制造中抗蚀膜直接形成在蚀刻掩模膜之上时，抗蚀图由于底脚和截面收缩而在截面形状上恶化。在前一种情况下，可以通过例如用含氮和/或氧的材料构造与光屏蔽膜、减反射膜等邻接的蚀刻掩模膜部分，或者与抗蚀膜邻接的蚀刻掩模膜部分，即单层结构的情况下，在厚度方向上的蚀刻掩模膜的一个或两个相对表面部分，和在多层结构的情况下，在厚度方向上的蚀刻掩模膜的一个或两个最远层，并调整氮和/或氧的含量来改进附着力。在后者一种情况下，可以通过形成蚀刻掩模膜使其成分在厚度方向上连续过渡或者分段过渡来改进蚀刻图案的截面形状的垂直性。通过控制反应性溅射法的参数可以很容易地形成这些结构。
具有在厚度方向上的组成梯度的蚀刻掩模膜优选具有基本上由50原子％到100原子％、尤其是60原子％到100原子％的铬、0原子％到60原子％、尤其是0原子％到50原子％的氧、0原子％到50原子％、尤其是0子％到40原子％的氮、以及0原子％到20原子％、尤其是0原子％到10原子％的碳构成的组成。
如果包含硅，那么含钽材料失去对氟干法蚀刻的耐性。但是，在没有硅、含钽材料例如单独的钽具有足够的耐蚀刻性可用于对含硅材料的选择性蚀刻。而且，包含钽而没有硅的钽化合物例如基于钽和锆、或者钽和铪的材料相对于含硅材料提供了令人满意的蚀刻选择比。注意的是，不像铬基材料，可以通过无氧氯干法蚀刻来蚀刻含钽材料。
注意的是，对氟干法蚀刻具有耐性的蚀刻掩模膜应该充分减小厚度从而使转印图案的密度依赖性问题在干法蚀刻中不会出现。这避免了蚀刻掩模膜遇到的图案密度依赖性的问题。与使用耐氟干法蚀刻的膜作为光屏蔽膜的现有技术的光掩模基板相比，本发明的光掩模基板明显降低了转印图案的密度依赖性。
蚀刻掩模膜的厚度可以根据其结构适当地选择。通常，当蚀刻掩模膜具有2到55nm的厚度时，它发挥出足够的蚀刻掩模功能以蚀刻光屏蔽膜的含硅材料并随同光屏蔽膜一起蚀刻相移膜和透明衬底。为了进一步降低它的图案密度依赖性，优选将蚀刻掩模膜调整到2到30nm的厚度。
本发明的光掩模基板中，为了沉积在透明衬底上的具有光屏蔽性质的膜(其对应于光屏蔽膜、提供补充的光屏蔽性质的减反射膜(某种类型的减反射膜能够提供补充的光屏蔽性质)、当加工成光掩模后留下该蚀刻掩模时提供补充的光屏蔽性质的蚀刻掩模膜(某种类型的蚀刻掩模膜能够提供补充的光屏蔽性质)、以及任意地，半色调相移膜)作为整体起作用以提供足够的光屏蔽性质，应该期望光掩模基板加工成其中膜在光掩模使用期间相对于曝光光具有1到4的总体光密度OD的光掩模。
使用除去了蚀刻掩模膜的光掩模的情况下，光屏蔽膜和减反射膜的组合，以及如果一起使用半色调相移膜，则光屏蔽膜、减反射膜和半色调相移膜的组合应优选具有至少2.5、更优选至少2.8、甚至更优选至少3.0的光密度OD。
使用没有除去蚀刻掩模膜的光掩模的情况下，蚀刻掩模膜、光屏蔽膜和减反射膜的组合，以及如果一起使用半色调相移膜，则蚀刻掩模膜、光屏蔽膜、减反射膜和半色调相移膜的组合应优选具有至少2.5、更优选至少2.8、甚至更优选至少3.0的光密度OD。
特别地，对于包含了轻元素例如氧、氮和碳的光屏蔽膜，当轻元素的含量超过了一定水平时，不会获得足够的光屏蔽性质。当本发明的光掩模基板适于对具有波长等于或小于193nm的光的曝光(本发明有利的应用于这种情况)，例如，对具有193nm波长的ArF受激准分子激光曝光，或者对具有153nm波长的F2激光曝光时，优选光屏蔽膜具有最多40原子％的氮含量，最多20原子％的碳含量，最多10原子％的氧含量，以及尤其氮、碳和氧的总含量最多40原子％。当至少部分优选全部的光屏蔽膜具有该范围内的组成时，获得令人满意的光屏蔽性质。
作为本发明的光掩模基板尤其优选两个实施方式。
第一实施方式是包括透明衬底、设置在衬底上的包括易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物的光屏蔽膜、任意具有插入它们之间的另一膜、与光屏蔽膜邻接设置并包含过渡金属、硅和氮的减反射膜，以及与减反射膜邻接设置的包含铬而无硅或者包含钽而无硅的蚀刻掩模膜的光掩模基板。
第二实施方式是包括透明衬底、设置在衬底上的包括过渡金属和硅的易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜、任意具有插入它们之间的另一膜、与光屏蔽膜邻接设置并包含铬含量至少50原子％、优选至少60原子％的铬的蚀刻掩模膜以及与掩模膜邻接设置的并包含铬含量小于50原子％、优选最多45原子％的铬和氧的减反射膜的光掩模基板。
优选从主要由氧化硅组成的衬底中选择透明衬底，典型地是石英衬底。当使用相移膜时，它可以是全透过相移膜或者是半色调相移膜，例如具有5到30％的透射率的半色调相移膜。这里使用的相移膜优选是可以通过氟干法蚀刻蚀刻的膜。制成相移膜的材料的例子包括含硅材料，优选包含过渡金属、硅和从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物，更优选包含过渡金属、硅和从氮和氧中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物。含硅材料的例子和前面例举的用于光屏蔽膜的含硅化合物的一样；而过渡金属的例子和前面例举的用于光屏蔽膜的过渡金属的一样。相移膜具有选择的厚度从而以预定量移动光的相位，典型地在光掩模使用中相对于曝光光移动180°。
相移膜的含硅材料易于氟干法蚀刻，但是通过其组成的适当选择可变为耐氯气蚀刻。如果第一实施方式的光掩模基板中的光屏蔽膜和减反射膜、或者第二实施方式的光掩模基板中的光屏蔽膜由易于无氧氯气蚀刻的含硅材料构成，那么在无氧氯气蚀刻中，第一实施方式中的相移膜与光屏蔽膜与减反射膜之间的、或者第二实施方式中的相移膜和光屏蔽膜之间的选择性蚀刻是可能的。
蚀刻掩模膜、光屏蔽膜、减反射膜和相移膜中的任一个都可由已知方法沉积。其它方法中，由于均质膜可以最容易地形成，所以优选溅射工艺。溅射工艺可以是DC溅射、RF溅射等。
根据期望的膜组成选择靶和溅射气体。例如，当期望沉积铬基材料的膜时，可以通过用于现有技术的铬基膜的方法进行沉积。一个普通使用的方法是使用铬靶以及单独的氩气、诸如单独的氮的反应气体、或者诸如氮的反应气体和诸如氩的惰性气体的混合物的反应性溅射。例如，参见JP-A 7-140635。可以根据膜的性质来调整溅射气体的流量，即，在沉积期间可以设为常量，或者当期望改变将被沉积的膜在厚度方向上的氧或氮的含量时，可以根据期望的组成来变化。
当沉积包含过渡金属和硅的膜时，使用的靶可以是包含受控比例的硅和过渡金属的单一靶。可替换地，可以通过从硅靶、过渡金属靶、以及硅和过渡金属的靶(过渡金属硅靶)选择合适的一种并且控制所选择的靶的溅射区域或施加到所选择的靶的电力来调整硅对过渡金属的比例。注意的是，当膜包含轻元素例如氧、氮和碳时，可以通过其中将含氧气体、含氮气体和/或含碳气体作为反应气体加入到溅射气体中的反应性溅射来沉积这种膜。
当沉积包含钽且无硅的膜时，可以通过上面描述的用于含过渡金属和硅的膜的方法，使用含钽的靶而不是含硅的靶来沉积。
根据本发明，通过对用于在透明衬上形成包括对曝光光透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案的基板的各个膜形成图案而由上面描述的光掩模基板得到光掩模。
本发明的光掩模基板中，可以使用蚀刻掩模膜作为蚀刻掩模来对光屏蔽膜进行氟干法蚀刻，而且可以使用蚀刻掩模膜作为蚀刻掩模对透明衬底进行氟干法蚀刻。
参照附图，详细描述制造光掩模的工艺。
(1)其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(二元掩模)
根据第一实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4的光掩模基板开始(图3A)。将抗蚀剂5涂在基板上然后形成图案(图3B)，之后进行氯干法蚀刻以使蚀刻掩模膜4形成图案(图3C)。用抗蚀剂5和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在减反射膜3和光屏蔽膜2上进行氟干法蚀刻，从而使这些膜形成图案(图3D)。然后剥掉抗蚀剂5(图3E)。最后，通过氯干法蚀刻除去蚀刻掩模膜4，完成光掩膜，其中减反射膜3暴露在光掩模表面上(图3F)。
(2)其中没有除去蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(二元掩模)
根据第二实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的光屏蔽膜2、蚀刻掩模膜4和减反射膜3的光掩模基板开始(图4A)。将抗蚀剂5涂在基板上然后形成图案(图4B)，之后进行氟干法蚀刻以使减反射膜3和蚀刻掩模膜4形成图案(图4C)。接下来在光屏蔽膜2上进行氟干法蚀刻，而用抗蚀剂5、减反射膜3和蚀刻掩模膜4作为掩模(图4D)。最后，剥掉抗蚀剂5，完成光掩模(图4E)。
(3)其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(半色调相移掩模)
根据第一实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的半色调相移膜8、光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4的光掩模基板开始(图5A)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图5B)，之后进行氯干法蚀刻以使蚀刻掩模膜4形成图案(图5C)。用第一抗蚀剂6和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在减反射膜3、光屏蔽膜2和半色调相移膜8上进行氟干法蚀刻，从而使这些膜形成图案(图5D)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图5E)，并通过氯干法蚀刻除去蚀刻掩模膜4(图5F)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将要留下光屏蔽膜2的第二抗蚀剂的部分留下(图5G)。用第二抗蚀剂7作为掩模，进行无氧的氯干法蚀刻来除去减反射膜3和光屏蔽膜2(图5H)。最后，除去第二抗蚀剂7，完成光掩模(图5I)。
(4)其中没有除去蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(半色调周相移动掩模)根据第二实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的半色调相移膜8、光屏蔽膜2、蚀刻掩模膜4和减反射膜3的光掩模基板开始(图6A)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图6B)，之后进行氯干法蚀刻以使减反射膜3和蚀刻掩模膜4形成图案(图6C)。用第一抗蚀剂6、减反射膜3和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在光屏蔽膜2和半色调相移膜8上进行氟干法蚀刻(图6D)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图6E)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将要留下光屏蔽膜2的第二抗蚀剂的部分留下(图6F)。用第二蚀剂7作为掩模，进行氯干法蚀刻来除去减反射膜3和蚀刻掩模膜4(图6G)。接下来，通过无氧的氯干法蚀刻除去光屏蔽膜2(图6H)。最后，除去第二抗蚀剂7，完成光掩模(图6I)。
(5)其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(Levenson掩模)
根据第一实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的非必须的相移膜、光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4的光掩模基板开始(图7A)(图7中省略了相移膜)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图7B)，之后进行氯干法蚀刻以使蚀刻掩模膜4形成图案(图7C)。用第一抗蚀剂6和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在减反射膜3和光屏蔽膜2(以及相移膜，如果包括)上进行氟干法蚀刻，从而使这些膜形成图案(图7D)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图7E)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将透明衬底1将被蚀刻的第二抗蚀剂的部分除去(图7F)。用第二抗蚀剂7和蚀刻掩模膜4作为掩模，在透明衬底1上进行氟干法蚀刻以形成图案(图7G)。然后，除去第二抗蚀剂7(图7H)。最后，用氯干法蚀刻除去蚀刻掩模膜4，完成其中减反射膜3暴露在光掩模表面上的光掩模(图7I)。
(6)其中没有除去蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(Levenson掩模)
根据第二实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的非必须的相移膜、光屏蔽膜2、蚀刻掩模膜4和减反射膜3的光掩模基板开始(图8A)(图8中省略了相移膜)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图8B)，之后进行氯干法蚀刻以使减反射膜3和蚀刻掩模膜4形成图案(图8C)。用第一抗蚀剂6、减反射膜3和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在光屏蔽膜2(以及相移膜，如果包括)上进行氟干法蚀刻，从而使该膜(这些膜)形成图案(图8D)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图8E)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将透明衬底1将被蚀刻的第二抗蚀剂的部分除去(图8F)。用第二抗蚀剂7、减反射膜3和蚀刻掩模膜4作为掩模，在透明衬底1上进行氟干法蚀刻以形成图案(图8G)。最后，除去第二抗蚀剂7，完成光掩模(图8H)。
(7)其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(无铬掩模)
根据第一实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4的光掩模基板开始(图9A)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图9B)，之后进行氯干法蚀刻以使蚀刻掩模膜4形成图案(图9C)。用第一抗蚀剂6和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在减反射膜3和光屏蔽膜2上进行氟干法蚀刻，从而使这些膜形成图案(图9D)并且进一步继续直到透明衬底1被蚀刻(图9E)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图9F)。通过氯干法蚀刻除去蚀刻掩模膜4(图9G)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将要留下光屏蔽膜2的第二抗蚀剂的部分留下(图9H)。用第二抗蚀剂7作为掩模，进行无氧的氟干法蚀刻以除去减反射膜3和光屏蔽膜2(图9I)。最后，除去第二抗蚀剂7，完成光掩模(图9J)。
(8)其中没有除去蚀刻掩模膜的光掩模制造工艺(无铬掩模)
根据第二实施方式，该工艺从包括在透明衬底1上依次沉积的非必须的相移膜、光屏蔽膜2、蚀刻掩模膜4和减反射膜3的光掩模基板开始(图10A)。将第一抗蚀剂6涂在基板上然后形成图案(图10B)，之后进行氯干法蚀刻以使减反射膜3和蚀刻掩模膜4形成图案(图10C)。用第一抗蚀剂6、减反射膜3和蚀刻掩模膜4作为掩模，然后在光屏蔽膜2上进行氟干法蚀刻以形成图案(图10D)并且进一步继续直到透明衬底1被蚀刻(图10E)。然后，剥掉第一抗蚀剂6(图10F)。接下来，涂覆第二抗蚀剂7并形成图案从而将要留下光屏蔽膜2的第二抗蚀剂的部分留下(图10G)。用第二抗蚀剂7作为掩模，进行氯干法蚀刻以除去减反射膜3和蚀刻掩模膜4(图10H)。接下来，用无氧的氯干法蚀刻除去光屏蔽膜2(图10I)。最后，除去第二抗蚀剂7，完成光掩模(图10J)。
实施例
下面给出实验和实施例以进一步说明本发明，但本发明并不受限于此。
实验1
作为用于ArF光刻法掩模的典型光掩模基板模型，提供了包括在透明衬底上依次沉积的26nm厚的CrN光屏蔽膜(按原子比Cr∶N＝9∶1)和20nm厚的CrON减反射膜(按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1)的光掩模基板。在该光掩模基板上，在下述蚀刻条件下通过氯和氧干法蚀刻形成了1∶9线与间隙(line-and-space)图案(隔离的图案模型)和9∶1线与间隙图案(隔离的间隙模型)作为具有以0.1μm的间隔从1.6μm到0.2μm变化的线宽的隔离/分组的线图案模型，该蚀刻条件为20sccm的Cl2流量，9sccm的O2流量，80sccm的He流量，以及2Pa的腔内部压力。
其结果，在隔离的间隙中，从1.6μm到0.2μm的范围的尺寸误差在最小和最大宽度的差方面的量为5.3nm。在隔离的图案中，从1.6μm到0.5μm的范围内，宽度是3.8nm；但是从1.6μm到0.2μm的范围内，宽度是13.8nm。观察到在等于或小于0.4μm细微的隔离图案中蚀刻速率显著不同的现象(完成厚度(finished thick))。
在线密度依赖性与蚀刻条件有密切联系的预想下，在作为可以在不同的蚀刻条件下加工的光屏蔽膜的过渡金属硅光屏蔽膜上进行了测试。
作为用于ArF光刻法掩模的光掩模基板模型，提供了包括在透明衬底上依次沉积的23nm厚的MoSiN光屏蔽膜(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5)和18nm厚的MoSiN减反射膜(厚度方向上的组成从光屏蔽膜侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5过渡到远离透明衬底侧上的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5)的光掩模基板。在该光掩模基板上，通过氟干法蚀刻形成了1∶9线与间隙图案(隔离的图案模型)和9∶1线与间隙图案(隔离的间隙模型)作为具有以0.1μm的间隔从1.6μm到0.2μm变化的线宽的隔离/分组的线图案模型。
其结果，在隔离的间隙中，从1.6μm到0.2μm的范围的尺寸误差在最小和最大宽度的差方面的量为2.3nm。在隔离的图案中，在1.6μm到0.2μm范围内，宽度是9.0nm，表明线密度依赖性的问题显著改善了。
实验2
耐蚀刻性与铬基材料的铬含量
为了检查铬基材料的耐蚀刻性，通过使用金属性的铬作为靶以及氩、氮和氧气体作为溅射气体，并控制氮和氧气体的流量来进行溅射。以这种方式，具有变化的铬/氧/氮的比例的铬基材料膜沉积在衬底上。用氯气对这些铬基材料膜进行干法蚀刻，确定与膜中的铬含量相对的蚀刻速率。结果绘制在图11的图表中。证明了只要铬基材料膜具有等于或大于50原子％的铬含量，铬基材料膜就显示出好的耐蚀刻性。
实施例1
CrN/MoSiN/MoSiN/衬底
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的光屏蔽膜(41nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的在厚度方向上组成呈梯度的减反射膜(18nm厚)沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有在光屏蔽膜侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成和在远离衬底侧(或将沉积蚀刻掩模膜的一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5的组成。
使用DC溅射系统，将CrN的蚀刻掩模膜(10nm厚)沉积在减反射膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该蚀刻掩模膜具有按原子比Cr∶N＝9∶1的组成。
上面的过程产生出包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、MoSiN减反射膜和CrN蚀刻掩模膜的光掩模基板。
接下来，在该蚀刻掩模膜上涂覆EB抗蚀剂，曝光并显影从而使抗蚀剂形成图案。用抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使蚀刻掩模膜形成图案。接着，用抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在减反射膜和光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉抗蚀剂，并通过利用氯和氧的气体混合物的干法蚀刻除去蚀刻掩模膜，完成其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例2
CrON/CrN/MoSiN/衬底
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的光屏蔽膜(30nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成。
使用DC溅射系统，将CrN的蚀刻掩模膜(10nm厚)沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该蚀刻掩膜具有按原子比Cr∶N＝9∶1的组成。
使用DC溅射系统，将CrON的减反射膜(20nm厚)沉积在蚀刻掩模膜上。使用的溅射气体是氩、氧和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1的组成。
上面的过程产生出包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、CrN蚀刻掩模膜和CrON减反射膜的光掩模基板。
接下来，在该减反射膜上涂覆EB抗蚀剂，曝光并显影从而使抗蚀剂形成图案。用抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使减反射膜和蚀刻掩模膜形成图案。接着，用抗蚀剂、减反射膜和蚀刻掩模膜作为掩模，在光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉抗蚀剂，完成其中留下了蚀刻掩模膜的光掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例3
CrON/MoSiN/MoSiN/衬底
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的光屏蔽膜(41nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是气氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的减反射膜(10nm厚)沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶4∶3的组成。
使用DC溅射系统，将CrON的蚀刻掩模膜(10nm厚)沉积在减反射膜上。使用的溅射气体是氩、氧和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底时沉积该膜。根据ESCA的分析，该蚀刻掩模膜具有按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1的组成。
上面的过程产生包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、MoSiN减反射膜和CrON蚀刻掩模膜的光掩模基板。
接下来，在该蚀刻掩模膜上涂覆EB抗蚀剂，曝光并显影从而使抗蚀剂形成图案。用抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使蚀刻掩模膜形成图案。接着，用抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在减反射膜和光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉抗蚀剂，并除去蚀刻掩模膜，完成其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例4
Ta/MoSiN/MoSiN/衬底
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的光屏蔽膜(41nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的在厚度方向上组成呈梯度的减反射膜(18nm厚)沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有在光屏蔽膜侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成和在远离衬底侧(或将沉积蚀刻掩模膜的一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5的组成。
使用DC溅射系统，将Ta蚀刻掩模膜(15nm厚)沉积在减反射膜上。使用的溅射气体是氩并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是钽。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。
上面的过程产生包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、MoSiN减反射膜和Ta蚀刻掩模膜的光掩模基板。
接下来，在该蚀刻掩模膜上涂覆EB抗蚀剂，曝光并显影从而使抗蚀剂形成图案。用抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使蚀刻掩模膜形成图案。接着，用抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在减反射膜和光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉抗蚀剂，并通过利用氯和氧的气体混合物的干法蚀刻除去蚀刻掩模膜，完成其中除去了蚀刻掩模膜的光掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例5
CrON/CrN/MoSiN/衬底，Levenson掩模
像实施例2中的一样，制造了包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、CrN蚀刻掩模膜和CrON减反射膜的光掩模基板。
在光掩模基板的减反射膜上涂覆作为第一抗蚀剂的EB抗蚀剂，曝光并显影从而使第一抗蚀剂形成图案。用第一抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使减反射膜和蚀刻掩模膜形成图案。接着，用第一抗蚀剂、减反射膜和蚀刻掩模膜作为掩模，在光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉第一抗蚀剂。涂覆作为第二抗蚀剂的EB抗蚀剂，曝光并显影，从而形成石英衬底将被蚀刻的第二抗蚀剂的部分除去的抗蚀图。用第二抗蚀剂、减反射膜和蚀刻掩模膜作为掩模，在石英衬底上进行氟干法蚀刻。然后，剥掉第二抗蚀剂，完成其中留下了蚀刻掩模膜的Levenson掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例6
(CrON/CrN)/MoSiN/MoSiN/衬底，Levenson掩模
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的光屏蔽膜(41nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的在厚度方向上组成呈梯度的减反射膜沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有在光屏蔽膜侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5的组成和在远离衬底侧(或将沉积蚀刻掩模膜的一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5的组成。
使用DC溅射系统，将由CrN内层和CrON外层组成(15nm厚＝CrN内层10nm+CrON外层5nm)的蚀刻掩模膜沉积在减反射膜上。使用的溅射气体在内层沉积期间是氩和氮的混合物，而在外层沉积期间是氩、氧和氮的混合物，并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA对蚀刻掩模膜的分析，内层具有按原子比Cr∶N＝9∶1的组成而外层具有按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1的组成。
上面的过程产生了包括依次沉积在石英衬底上的MoSiN光屏蔽膜、MoSiN减反射膜以及CrN和CrON两层的蚀刻掩模膜的光掩模基板。
在光掩模基板的蚀刻掩模膜上涂覆作为第一抗蚀剂的EB抗蚀剂，曝光并显影从而使第一抗蚀剂形成图案。用第一抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，以使由CrON外层和CrN内层组成的蚀刻掩模膜形成图案。接着，用第一抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在减反射膜和光屏蔽膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉第一抗蚀剂。涂覆作为第二抗蚀剂的EB抗蚀剂，曝光并显影，从而形成将石英衬底将被刻蚀的第二抗蚀剂的部分除去的抗蚀图。用第二抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在石英衬底上进行氟干法蚀刻。然后，剥掉第二抗蚀剂，并通过利用氯气的干法蚀刻剥掉蚀刻掩模膜，完成其中除去了蚀刻掩模膜的Levenson掩模。生成的光掩模不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。
实施例7
CrN/MoSiN/MoSi/MoSiON/衬底，半色调相移掩模
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅、氧和氮组成的半色调相移膜(75nm厚)沉积在石英衬底上。使用的溅射气体是氩、氧和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该半色调相移膜具有按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼和硅组成的光屏蔽膜(23nm厚)沉积在半色调相移膜上。使用的溅射气体是氩并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该光屏蔽膜具有按原子比Mo∶Si＝1∶5的组成。
使用具有两个靶的DC溅射系统，将由钼、硅和氮组成的减反射膜(13nm厚)沉积在光屏蔽膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的两个靶包括作为过渡金属源的Mo靶和作为硅源的Si(单晶)靶。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该减反射膜具有按原子比Mo∶Si∶N＝1∶1∶2的组成。
使用DC溅射系统，将CrN蚀刻掩膜(10nm厚)沉积在减反射膜上。使用的溅射气体是氩和氮的混合物，并且控制地供给到腔中从而提供0.05Pa的气体压力。使用的靶是铬。在以30rpm旋转衬底的同时沉积该膜。根据ESCA的分析，该蚀刻掩模膜具有按原子比Cr∶N＝9∶1的组成。
上面的过程产生了包括依次沉积在石英衬底上的MoSiON半色调相移膜、MoSi光屏蔽膜、MoSiN减反射膜和CrN蚀刻掩模膜的光掩模基板。
在光掩模基板上涂覆主要包含羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂(photoacid generator)的化学放大负性抗蚀剂组合物至250nm厚，曝光并显影从而使抗蚀剂形成图案。用抗蚀剂作为掩模，使用氯和氧的混合物作为蚀刻气体进行干法蚀刻，用于使蚀刻掩模膜形成图案。接着，用抗蚀剂和蚀刻掩模膜作为掩模，在减反射膜、光屏蔽膜和半色调相移膜上进行氟干法蚀刻以形成图案。然后，剥掉抗蚀剂。通过利用氯和氧的气体混合物的干法蚀刻除去蚀刻掩模膜。为了除去不必要的光屏蔽膜部分，形成用于保护要留下的光屏蔽膜部分的抗蚀图。进行利用无氧氯气的干法蚀刻来除去减反射膜和光屏蔽膜。然后剥掉抗蚀剂，完成半色调相移掩模。生成的光掩模没有经过图案的细化，并不依赖图案密度地如实地反映了预先选择的部件尺寸。这证明该光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。

Claims (25)

1、一种光掩模基板，由它制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，以及
形成在所述光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物。
2、根据权利要求1的光掩模基板，由它制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，
形成在所述光屏蔽膜上的减反射膜，以及
形成在所述减反射膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物，
所述减反射膜和所述蚀刻掩模膜由不同元素组成或者由不同组成比的相同元素组成。
3、权利要求2的光掩模基板，其中所述减反射膜包含与所述光屏蔽膜中相同的金属。
4、根据权利要求1的光掩模基板，由它制造光掩模，该光掩膜包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的金属或金属化合物，
形成在所述光屏蔽膜上的蚀刻掩模膜，所述掩模膜包含耐氟干法蚀刻的另一金属或金属化合物，以及
形成在所述掩模膜上的减反射膜，
所述减反射膜和所述蚀刻掩模膜由不同元素组成或者由不同组成比的相同元素组成。
5、权利要求4的光掩模基板，其中所述减反射膜包含与所述光屏蔽膜中相同的金属。
6、权利要求2的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜、减反射膜和蚀刻掩模膜是邻接层叠的。
7、权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜在氟干法蚀刻中相对于所述蚀刻掩模膜具有至少2的选择比。
8、权利要求1的光掩模基板，其中所述透明衬底在氟干法蚀刻中相对于所述蚀刻掩模膜具有至少10的选择比。
9、权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜由单独的铬组成或者由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物组成。
10、权利要求9的光掩模基板，其中所述铬化合物包含至少50原子％的铬。
11、权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜由单独的钽组成或者由含钽且不含硅的钽化合物组成。
12、权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由单独的硅组成或者由含硅以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的硅化合物组成。
13、权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由过渡金属与硅的合金组成或者由含过渡金属、硅以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的过渡金属硅化合物组成。
14、根据权利要求2的光掩模基板，由它制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
形成在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包括易于氟干法蚀刻的过渡金属和硅，
与所述光屏蔽膜邻接设置的减反射膜，所述减反射膜包含过渡金属、硅和氮，以及
与所述减反射膜邻接设置的蚀刻掩模膜，所述蚀刻掩模膜包含铬且不含硅，或者包含钽且不含硅。
15、根据权利要求4的光掩模基板，由它制造光掩模，该光掩模包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光是透明的区域和有效地不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括
透明衬底，
设置在衬底上的光屏蔽膜，可选择地具有介于它们之间的另一膜，所述光屏蔽膜包含易于氟干法蚀刻的过渡金属和硅，
与所述光屏蔽膜邻接设置的蚀刻掩模膜，所述蚀刻掩模膜包含铬含量至少50原子％的铬，以及
与所述蚀刻掩模膜邻接设置的减反射膜，所述减反射膜包含铬含量小于50原子％的铬和氧。
16、权利要求13的光掩模基板，其中所述过渡金属是从钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨中选出的至少一种元素。
17、权利要求13的光掩模基板，其中所述过渡金属是钼。
18、权利要求13的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜还包含氮含量从5原子％到40原子％的氮。
19、权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜具有2到30nm的厚度。
20、权利要求1的光掩模基板，其中相移膜作为另一膜介于层叠的膜之间。
21、权利要求20的光掩模基板，其中所述相移膜是半色调相移膜。
22、一种制备光掩模的方法，包括使权利要求1的光掩模基板形成图案。
23、权利要求22的方法，包括通过作为蚀刻掩模的所述蚀刻掩模膜氟干法蚀刻所述光屏蔽膜。
24、权利要求22的方法，包括通过作为蚀刻掩模的所述蚀刻掩模膜氟干法蚀刻所述透明衬底。
25、权利要求22的方法，其中所述光掩模是Levenson掩模。
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