CN101261440B - 光掩模基板和光掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光掩模基板，其包括：设置在透明衬底上，耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜、设置在蚀刻截止膜上，并且至少包括一层由过渡金属/硅材料构成的层的光屏蔽膜，和设置在光屏蔽膜上的减反射膜。当对光屏蔽膜进行干法蚀刻以形成图案时，由图案密度依赖性所引起的图案尺寸变化被减小，使得能够以高精确度制作光掩模。

Description

光掩模基板和光掩模
技术领域
本发明涉及用来制造在半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、液晶显示器(LCD)滤色片、磁头等的微细加工中使用的光掩模的光掩模基板和由其制造的光掩模。
背景技术
在近来的半导体加工技术中，对大规模集成电路更高集成的挑战给电路图案的微型化提出了越来越高的要求。越来越需要进一步减小构成电路的布线图的尺寸和用于构成元件的层间连接的接触孔图案的微型化。因此，在制造形成这种布线图案和接触孔图案的光刻法中所使用的写入电路图案的光掩模时，需要能够精确地写入更微细的电路图案的技术来满足微型化的需要。
为了在光掩模衬底上形成更高精确度的光掩模图案，首要的是在光掩模基板上形成高精确度的抗蚀剂图案。由于在实际加工半导体衬底时，光刻法进行缩小投影，所以光掩模图案的尺寸是实际需要的图案尺寸的约4倍，但是并不相应地放松对精确度的要求。充当底片的光掩模更需要具有比曝光后的图案精确度更高的精确度。
而且，在目前流行的刻蚀法中，所要写入的电路图案的尺寸远远小于所使用的光的波长。如果使用仅仅是电路部件4倍放大倍率的光掩模图案，那么由于诸如在实际的光刻法操作中发生的光学干涉的影响，与光掩模图案相对应的如实的形状不会转印到抗蚀膜。为了减轻这些影响，在一些情况下，必需将光掩模图案设计成比实际的电路图案更复杂的形状，也就是采用了所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。因而目前用来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。光刻法性能有时用最大分辨率来表示。至于分辨率极限，在光掩模加工工序中涉及的光刻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需的分辨率极限的最大分辨率精确度。
光掩模图案通常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膜、用电子束写入图案并显影以形成抗蚀剂图案来形成。使用得到的抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，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，如果进行加工的同时将抗蚀膜的厚度保持在与微型化之前现有技术中相同的水平，那么称为高宽比的膜厚度与图案的比值变得更大。结果是，抗蚀剂图案的轮廓变差，防止了有效的图案转印，并且在一些情形下，发生了抗蚀剂图案的破坏或剥离。因此，微型化必然要求抗蚀膜的厚度减小。
另一方面，对于使用抗蚀剂作为蚀刻掩模来进行蚀刻的光屏蔽膜材料，提出了多种材料。在实践中，总是采用铬的化合物膜，因为已知很多关于其蚀刻发现并且确定了标准工艺。这种膜的典型是由ArF受激准分子激光法光刻法中所用的光掩模基板所必需的铬化合物构成的光屏蔽膜，其包括如JP-A2003-195479、JP-A 2003-195483和日本专利第3093632号中所公开的厚度为50到77nm的铬化合物膜。
然而，含氧氯干法蚀刻经常在某种程度上能够蚀刻有机膜，含氧氯干法蚀刻是铬基膜诸如铬化合物膜的常用干法蚀刻工艺。如果通过薄抗蚀膜来进行蚀刻，那么很难精确地转印抗蚀剂图案。既要抗蚀剂有高的分辨率又要有允许进行高精确度蚀刻的抗蚀刻性，这是一个有些困难的任务。因而，为了实现高分辨率和高精确度的目的，不得不重新检验光屏蔽膜材料，以便实现从仅依靠抗蚀性能的方法到也提高光屏蔽膜性能的方法的转变。
而且，已经对除铬基材料以外的光屏蔽膜材料进行了大量的研究。最新研究的一个实例是在用于ArF受激准分子激光光刻法的光屏蔽膜中使用钽。参见JP-A 2001-312043。
另一方面，在干法蚀刻过程中使用硬模以减少降低抗蚀剂负荷是一般的做法。例如，JP-A 63-85553公开了覆盖有SiO2膜的MoSi2，在用氯气干法蚀刻MoSi2的过程中将其用作蚀刻掩模。它描述了SiO2膜也可以作为减反射膜起作用。
一直以来，对在对抗蚀膜造成最小损害的氟干法蚀刻条件下可以更容易被蚀刻的金属硅化物膜、特别是硅化钼膜一直在进行研究。例如，在基本上使用硅钼比为2∶1的膜的JP-A 63-85553、JP-A 1-142637和JP-A 3-116147中公开了这些研究。同样，JP-A 4-246649公开了一种金属硅化物膜，其由于某些实际问题还没有用于实际制作。实际制作工艺通过改进常规铬基光屏蔽膜材料来适应微型化需求。
另一方面，对于诸如半色调相移掩模和Levenson移相掩模的使用超分辨率技术的模，模加工工艺包括去除导致光相移的部分的光屏蔽膜的工序，在该工序中必须能够在光屏蔽膜和底层膜或衬底之间进行选择性蚀刻。由于常规的铬基材料在该方面性能优越，所以几乎没有关于其它材料的应用的研究。
发明内容
本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。我们的实验大多使用了现有技术中通常使用的铬基材料，并在将抗蚀图转印到铬基材料膜中选择了包含氯和氧的干法蚀刻条件。在该方法中，首先将光致抗蚀剂涂覆到具有铬基材料光屏蔽膜的光掩模基板上。使抗蚀膜经受例如电子束曝光和随后的显影，由此形成抗蚀剂图案。用抗蚀膜作蚀刻掩模，蚀刻铬基材料膜以将抗蚀剂图案转印到铬基材料膜上。
然而，在该方法中，当图案宽度变得更细时，例如，当直线宽度达到0.4μm的抗蚀剂图案被作为图案模型转印到铬光屏蔽膜上时，观察到明显的图案密度依赖性。在一些情况下，相对于在光掩模基板上形成的抗蚀剂图案，所得到的图案具有明显误差。也就是说，在附近具有较少膜图案残留的孤立线与在附近具有较多膜图案残留的孤立间隙在抗蚀剂图案转印特性方面具有明显差别，以至于很难制备高精确度的掩模。
当使用超过0.4μm的抗蚀剂图案特征时，该问题不严重。在光掩模的制备中，如果光掩模是用于0.3μm等级的抗蚀剂图案的曝光，该问题还不太严重，但如果光掩模是用于形成0.1μm或更小的抗蚀剂图案特征时，该问题变得严重。
通过避免在光屏蔽膜中使用铬基材料可以克服上述问题。在现有技术中，特别是当在加工相移图案时使用铬基材料的光屏蔽膜时，使用铬基材料的图案化光屏蔽膜作为硬掩模能够将相移图案精确地转印到相移膜或衬底上。在该加工之后，可以将不需要的光屏蔽膜蚀刻掉而不会对相移膜或衬底造成损坏。在由新的光屏蔽膜构成光掩模基板的过程中，出现了如何获得硬掩模功能的新问题。
本发明的目的是提供一种能够使光掩模既具有高分辨率又具有用于形成更细微光掩模图案的高精确度蚀刻能力的光掩模基板，特别是在涉及曝光于诸如ArF受激准分子激光的波长等于或小于250nm的光的光刻法中所需要的，也就是具有足够的蚀刻加工精确度以形成具有最小图案密度依赖性的图案的光掩模基板，或者甚至是在去除光屏蔽膜期间给相移膜和在光屏蔽膜下面的透明衬底造成损坏的可能性最小且具有基本上等于现有技术铬基材料光屏蔽膜能够获得的加工精确度的光掩模基板；以及一种通过将该光掩模基板图案化所获得的光掩模。
关于蚀刻加工尺寸等于或小于0.4μm的图案的精确度，本发明人发现了下述内容。即使如果将铬基材料膜制得充分薄从而能够减小其图案密度依赖性，这种厚度范围内的铬基材料膜在光屏蔽方面也是不足的。与在含氯和氧条件下干法蚀刻铬基材料相比，能够由氟干法蚀刻加工的膜在氟干法蚀刻期间显示出减小的图案密度依赖性，以至于甚至能够在足够用作光屏蔽膜的厚度下精确加工该膜。含有过渡金属和硅的膜适用于此目的。
如果其充分薄，即使铬基材料膜也具有减小的图案密度依赖性。因此，如果膜具有对在光掩模上形成的图案的光学性能(例如透射性)没有影响的最小厚度，可以将铬基材料膜用于图案的精确加工。
基于这些发现，本发明人发现了下述内容。光屏蔽膜由含过渡金属和硅的材料构成的单层或至少包括由含过渡金属和硅的材料构成的一层的多层构成；在透明衬底上设置蚀刻截止膜，视需要可以在其间介入另一层膜，特别是使用相移膜时，在其间插入相移膜，单层或多层结构的蚀刻截止膜耐氟干法蚀刻并能够由氯干法蚀刻去除，优选蚀刻截止膜仅由铬构成或由含过渡金属和氧、氮和碳中的至少一种元素的铬的化合物构成；与蚀刻截止膜接触设置光屏蔽膜，在光屏蔽膜上设置由单层或多层构成的减反射膜。上述膜的层叠形成的光掩模基板的优点是，能够以不依赖图案密度的高精确度加工光屏蔽膜，能够不对透明衬底和相移膜造成损坏而去除光屏蔽膜，甚至当在形成了光屏蔽膜图案之后通过蚀刻来加工相移膜和透明衬底时，也能够以高精确度将图案转印到相移膜和透明衬底上。
从而，本发明提供了如下面所限定的光掩模基板和光掩模。
[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曝光的光透明的区域和有效不透明区域的掩模图案，所述光掩模基板包括：
透明衬底，
设置在该衬底上的蚀刻截止膜，可选地在其间介入另一层膜，所述单层或多层构造的蚀刻截止膜耐氟干法蚀刻并能够由氯干法蚀刻去除，
与所述蚀刻截止膜邻接设置，并且由含过渡金属和硅的材料构成的单层或由至少包括由含过渡金属和硅的材料组成的一层的多层构成的光屏蔽膜，和
与所述光屏蔽膜邻接设置并由单层或多层构成的减反射膜。
[2][1]的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜仅由铬构成或由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬的化合物构成。
[3][1]的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜仅由钽构成或由含钽并且不含硅的钽化合物构成。
[4][1]至[3]中任一项的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜厚度为2到20nm。
[5][1]至[4]中任一项的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料含比例为1∶4-15的过渡金属和硅。
[6][1]至[5]中任一项的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料是过渡金属与硅的合金或含过渡金属、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。
[7][1]到[5]中任一项的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料是含过渡金属、硅和氮的过渡金属硅化合物。
[8][7]的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜的氮含量为5原子％至40原子％。
[9][1]到[8]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由多层构成，该多层包括由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物构成的层。
[10][1]到[9]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由两层构成即，透明衬底形成的第一光屏蔽层和相邻于减反射膜形成的第二光屏蔽层，第一光屏蔽层由含过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物构成，第二光屏蔽层由含铬和氧和/或氮的铬化合物构成。
[11][1]到[10]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由多层构成，其中与所述减反射膜邻接设置的层对曝光的光具有至少1.5的消光系数k。
[12][1]到[11]中任一项的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜的厚度为10到80nm。
[13][1]到[12]中任一项的光掩模基板，其中所述减反射膜包括含过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物的层。
[14][1]到[13]中任一项的光掩模基板，其中所述减反射膜包括单独为铬的层或含铬和氧和/或氮的铬化合物的层。
[15][1]到[14]中任一项的光掩模基板，其中所述减反射膜由两层构成，即，相邻于透明衬底形成的第一减反射层和远离透明衬底形成的第二减反射层，第一减反射层由包含过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物构成，且第二减反射层由含铬和氧和/或氮的铬化合物构成。
[16][14]或[15]的光掩模基板，其中在所述减反射膜中，铬化合物层的铬含量至少为50原子％。
[17][1]到[16]中任一项的光掩模基板，其还包括与所述减反射膜邻接设置并且由耐氟干法蚀刻并可通过氯干法蚀刻去除的单层或多层构成的蚀刻掩模膜。
[18][17]的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜仅由铬构成或由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物构成。
[19][17]或[18]的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜的厚度为2到30nm。
[20][1]到[19]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。
[21][1]到[19]中任一项的光掩模基板，其中所述过渡金属是钼。
[22][1]到[21]中任一项的光掩模基板，其中相移膜作为其它膜介入。
[23][22]的光掩模基板，其中所述相移膜是半色调相移膜。
[24]通过将[1]至[23]中任一项的光掩模基板图案化所获得的光掩模。
与具有常规铬基材料光屏蔽膜的光掩模基板相比，本发明的光掩模基板具有的优势是：当干法蚀刻光屏蔽膜以形成图案时，减小了由图案密度依赖性所引起的图案特征尺寸的变化。这使得能够以高精确度制作掩模。当将本发明的光掩模基板运用于半色调相移掩模、无铬掩模或Levenson掩模时，可以通过干法蚀刻选择性地去除光屏蔽膜，而不会对位于光屏蔽膜下面的任何膜和透明衬底造成损坏，使得能够以高精确度进行相位控制。从而能够以高精确度制作用于超限分辨率曝光的光掩模。
附图说明
图1是显示本发明第一实施方式中的一个典型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，图1B对应于通过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式中的一个典型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，图2B对应于通过相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图3是显示本发明第三实施方式中的一个典型光掩模基板的截面图，图3A对应于直接设置在透明衬底上的光屏蔽膜，图3B对应于通过相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图4是显示本发明第四实施方式中的一个典型光掩模基板的截面图，图4A对应于直接设置在透明衬底上的光屏蔽膜，图4B对应于通过相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图5是显示本发明第五实施方式中的一个典型光掩模基板的截面图，图5A对应于直接设置在透明衬底上的光屏蔽膜，图5B对应于通过相移膜设置在透明衬底上的光屏蔽膜。
图6示意性地示出了制作根据本发明的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且制作Levenson掩模(光掩模制作工艺A)。
图7示意性地示出了制作根据本发明的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且制作三色调相移掩模(光掩模制作工艺B)。
图8示意性地示出了制作根据本发明的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且制作Levenson掩模(光掩模制作工艺C)。
图9示意性地示出了制作根据本发明的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且制作条纹型(zebra-type)无铬掩模(光掩模制作工艺D)，图9A、9C、9E、9G和9I是截面图，图9B、9D、9F、9H和9J是平面图。
图10示意性地示出了制作根据本发明的光掩模的方法的工序，也就是使用第二实施方式的光掩模基板并且制作条纹型无铬掩模(光掩模制作工艺D)的图9方法的后面的工序，图10A、10C、10E、10G和10I是截面图，图10B、10D、10F、10H和10J是平面图。
图11示意性地示出了制作根据本发明的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且制作三色调相移掩模(光掩模制作工艺E)。
图12示意性地示出了制作根据本发明的光掩模的方法的工序，该方法使用第三实施方式的光掩模基板并且制作Levenson掩模(光掩模制作工艺F)。
图13示意性地示出了制作根据本发明的光掩模的方法的工序，该方法使用第三实施方式的光掩模基板并且制作三色调相移掩模(光掩模制作工艺G)。
图14示意性地示出了制作根据本发明的光掩模的方法的工序，该方法使用第四实施方式的光掩模基板并且制作了半色调相移掩模(光掩模制作工艺H)。
图15示意性地示出了制作根据本发明的光掩模的方法的工序，该方法使用第五实施方式的光掩模基板并且制作半色调相移掩模(光掩模制作工艺I)。
图16是在制作实施方式2中的Levenson掩模的过程中图案化的具有减反射膜、光屏蔽膜和蚀刻截止膜的中间样品截面上的显微照片，示出了其光屏蔽膜图案和中间样品的示意性截面图。
图17是显示实施例4和比较例光掩模基板的CD线性测试结果的图。
图18是比较例中的光掩模基板的示意性截面图。
具体实施方式
当与干法蚀刻一起使用时，术语“易于”意味着材料可以通过干法蚀刻来蚀刻，而“耐”意味着材料抵抗干法蚀刻。当在此使用时，术语“氟干法蚀刻”指的是使用含氟蚀刻剂气体的干法蚀刻，术语“氯干法蚀刻”指的是使用含氯并可选含氧的蚀刻剂气体的干法蚀刻。
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曝光光透明的区域和有效不透明区域的掩模图案。该光掩模基板包含透明衬底、设置在该衬底上的蚀刻截止膜、可选地介于其间的另一膜、单层或多层结构的该蚀刻截止膜耐氟干法蚀刻并可通过氯干法蚀刻去除、与该蚀刻截止膜邻接设置并且包括由含过渡金属和硅的材料构成的单层或包括至少一层由含过渡金属和硅的材料构成的层的多层的光屏蔽膜、以及与该光屏蔽膜邻接设置并且包括单层或多层的减反射膜。
该蚀刻截止膜是起到防止位于光屏蔽膜下面的其它膜，典型地是相移膜，以及透明衬底在光屏蔽膜的氟干法蚀刻过程中被蚀刻功能的膜；该光屏蔽膜是主要对曝光的光起到遮挡功能的膜；该减反射膜(ARF)当以光掩模的形式使用时，是主要对曝光的光或检查光起到减反射功能，也就是减少反射的功能的膜。
因为本发明人的下述发现，所以使用含过渡金属和硅的光屏蔽膜。
针对图案尺度等于或小于0.1μm的半导体光刻法中使用的光掩模，本发明人研究了能够以高精确度被加工成微细尺寸的光掩模基板和由其制作光掩模的方法。随着在光掩模上形成的光屏蔽膜的图案尺寸变小，在掩模加工中产生的误差的绝对值必须更小。然而，在一些情况下，由于图案尺寸的影响误差变得相当大。
在现有技术中使用的铬基光屏蔽膜是在用抗蚀剂图案作为蚀刻掩模的同时，通过含氧氯干法蚀刻的标准技术进行加工的。当图案尺寸超过0.4μm时，加工中产生的问题不严重。另一方面，如果光屏蔽膜具有等于或小于0.4μm的图案尺寸(因为四分之一的缩小投影，所以其与0.1μm的图案设计尺度相对应)，那么在ArF受激准分子激光曝光中使用的掩模必须具有很高的精确度。
试图将尺寸等于或小于0.4μm的图案转印到铬基光屏蔽膜上显示了图案密度依赖性的增强，因为在将光掩模基板加工成光掩模时，在图案被孤立的区域(孤立的图案区域)和间隙(没有膜)被孤立的区域(孤立的间隙区域)之间的与抗蚀图相关的转印特性显著不同。予期当被转印的图案的尺寸进一步减小到0.2μm或更小时，这个问题更严重，给OPC图案等的形成带来了显著的影响。
特别是，作为用于ArF光刻掩模的典型光掩模基板模型，提供了包括顺序沉积在透明衬底上的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。在这个光掩模基板上，在蚀刻条件：Cl2流速为20sccm，O2流速为9sccm，He流速为80sccm，腔内压力为2Pa下通过氯和氧干法蚀刻，将线和间隙比例为1∶9的图案(孤立的图案模型)和线和间隙比例为9∶1的图案(孤立的间隙模型)形成为线宽度以0.1μm的间隔从1.6μm变化到0.2μm的孤立/分组线图案模型。其结果，在孤立的间隙中，从1.6μm到0.2μm范围的尺寸误差按照最小和最大宽度之间的差来表示达到了5.3nm。在孤立的图案中，在从1.6μm到0.5μm的范围宽度是3.8nm，但是在从1.6μm到0.2μm的范围宽度是13.8nm。观察到在等于或小于0.4μm的微细的孤立图案中蚀刻速度显著不同(完成得粗(finishedthick))的现象。
出于对线密度依赖性与蚀刻条件密切相关的预想，对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化物光屏蔽膜进行了测试。作为用于ArF光刻掩模的光掩模基板模型，提供了包括顺序沉积在透明衬底上的23nm厚MoSiN光屏蔽膜(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5)和18nm厚MoSiN减反射膜(组成从光屏蔽膜一侧的以原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底一侧的以原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5沿着厚度方向渐变)的光掩模基板。在这个光掩模基板上，在C2F6为20sccm和腔内压力为2Pa的条件下通过氟干法蚀刻，将线和间隙比例为1∶9的图案(孤立的图案模型)和线和间隙比例为9∶1的图案(孤立的间隙模型)形成为线宽度按照0.1μm的间隔从1.6μm变化到0.2μm的孤立/分组线图案模型。其结果，在孤立的间隙中，在从1.6μm到0.2μm范围的尺寸误差按照最小和最大宽度之间的差来表示达到了2.3nm。在孤立的图案中，在从1.6μm到0.2μm的范围内宽度是9.0nm，表明线密度依赖性问题显著改善了。
当目前使用的包括半色调相移掩模、无铬掩模和Levenson掩模的所有超分辨率光掩模设计成利用相位不同的光的干涉效应在光刻法中增加光反差时，由掩模透过的光的相位通过在掩模上形成的相移部(phase shifter)的材料和膜厚度来控制。在如目前所广泛采用的利用相移效应制作超分辨率光掩模中，移相部的图案是通过下面的方法来形成的：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上的光屏蔽膜图案化，然后将该图案转印到相移膜上。因此，精确地规定光屏蔽膜的图案是很重要的。
该重要性不限于这一点。在相移部被完成前，必须去除相移膜和透明衬底上的光屏蔽膜，使得光能够入射到相移部上。如果在去除光屏蔽膜的过程中相移膜和透明衬底被损坏了，那么就会将误差引入到由相移部所产生的相差中。从而去除光屏蔽膜而不对位于光屏蔽膜下面的任何膜诸如相移膜和透明衬底造成损坏是重要的。
在移相掩模中使用的常见相移部在半色调相移掩模的情况下是由添加有氧和/或氮的过渡金属硅化物构成的膜，或者在无铬掩模和Levenson掩模的情况下是透明衬底本身或氧化硅等的层结构。在每种情况下，它们均是通过氟干法蚀刻进行加工的材料。因此，在现有技术中使用的光屏蔽膜材料是铬基材料。铬基材料用于光屏蔽膜一直很有优势，因为它们耐氟干法蚀刻条件，作为氟干法蚀刻过程的蚀刻掩模表现良好，并且可以在不腐蚀含硅材料的含氯干法蚀刻，例如典型为使用含氯和氧的蚀刻气体的干法蚀刻的氯干法蚀刻条件下被去除。
另一方面，在制作用于曝光具有等于或小于0.1μm的部件尺寸的图案的光掩模中，由于图案密度依赖性引起的常规铬基光屏蔽膜材料的加工精确度降低的问题变得十分严重。本发明的光掩模基板通过在光屏蔽膜的至少一部分中、优选在整个光屏蔽膜中使用易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料解决了加工精确度的问题，并且使用单层或多层结构的蚀刻截止膜形成了针对位于光屏蔽膜下面的任何膜诸如相移膜和衬底的蚀刻选择性。
因此，在此使用的蚀刻截止膜必须是耐氟干法蚀刻并且在不对相移膜和透明衬底造成损坏的蚀刻条件的含氯条件下可通过干法蚀刻去除的膜。具有这种功能的优选材料包括铬基材料和含钽且不含硅的材料。
优选的铬基材料包括仅为铬和含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素并且更优选不含硅的铬的化合物。铬的化合物的更多说明性的例子包括氧化铬、氮化铬、氮氧化铬、碳氧化铬、碳氮化铬和碳氮氧化铬。
铬基材料对氟干法蚀刻是高耐性的，同时在含氯和氧的干法蚀刻条件下可蚀刻。由于在这种条件下可以通过干法蚀刻去除铬基材料而不会对相移膜，典型为半色调相移膜中使用的含过渡金属、硅和氧和/或氮的材料，或者在无铬掩模或Levenson掩模的情况下设置在光屏蔽膜下面的氧化硅材料造成损坏，所以它们对于解决该显著问题作为蚀刻截止膜发挥了很好的作用。
另一方面，含钽材料如果含硅就失去了对氟干法蚀刻的耐性。然而，在不含硅的场合，含钽材料例如仅为钽具有对氟干法蚀刻足够的耐性使得能够对含硅材料进行选择性的蚀刻。而且，含钽且不含硅的钽的化合物，诸如基于钽和锆或钽和铪的材料，提供了对含硅材料的令人满意的蚀刻选择比。值得注意的是，不象铬基材料，含钽材料可以通过不含氧的氯干法蚀刻进行蚀刻。
取决于要制作的掩模的设计，直接或通过半色调相移膜、透明相移膜等(当可以在透明衬底和相移膜之间插入另一蚀刻截止膜时)将在此使用的蚀刻截止膜沉积在透明衬底上。
蚀刻截止膜的厚度优选应该为至少2nm，更优选为至少5nm。从而使蚀刻截止膜发挥它的功能，使得当蚀刻含过渡金属和硅的光屏蔽膜时，位于蚀刻截止膜下面的任何膜或衬底不会被损坏。蚀刻截止膜厚度的上限通常为20nm以下，优选为15nm以下。
如后面将要描述的，在一些情况下，取决于要制作的光掩模的类型，为了按照位置选择的方式以高精确度蚀刻下面的膜或衬底，使用蚀刻截止膜作为蚀刻掩模。在这种情况下，如果需要的话，蚀刻截止膜可以更厚，例如厚度为2到55nm。本发明人发现了，如果蚀刻截止膜太厚，就有当在含氯和氧的条件下蚀刻膜时，发生显著的侧蚀刻，从而导致在位于下面的膜的随后的加工中尺寸精确度降低的可能性。为了避免侧蚀刻的问题，蚀刻截止膜的厚度优选应该不超过55nm，更优选不超过40nm，甚至更优选不超过30nm。当用铬基材料作为后面要描述的蚀刻掩模或光屏蔽膜的一部分时，会产生同样的问题，为了更高精确度的尺寸控制优选上述厚度范围。
对于铬基材料的蚀刻截止膜，当如上所述蚀刻截止膜起蚀刻掩模的作用时，优选其应由多层构成，例如二或三层，其中的至少一层仅由铬构成或由含铬以及氧、氮和碳中的至少一种、铬含量至少为50原子％的铬化合物构成。从而使蚀刻截止膜发挥蚀刻掩模的功能，而不需要增加它的厚度。
蚀刻截止膜可以通过已知的方法沉积。其中优选溅射工艺。溅射工艺可以是DC溅射、RF溅射等。
蚀刻截止膜的沉积可以通过现有技术中用于铬基光屏蔽膜和减反射膜的方法来实现。一种常用的方法是通过在诸如氩的惰性气体、诸如含氧气体、含氮气体或含碳气体的反应性气体、或惰性气体和反应性气体的混合气体中溅射铬或钽靶。例如参见JP-A 7-140635。
当在此使用的蚀刻截止膜由铬基材料构成，并且对于与其邻接设置的任何元件诸如光屏蔽膜、相移膜或衬底具有较小的粘附力，使得图案缺陷可能会经常发生时，如果蚀刻截止膜是单层，那么蚀刻截止膜优选由组成沿厚度方向连续渐变的单层来构造，使得与透明衬底或设置在透明衬底与光屏蔽膜之间的其它膜邻接的一侧或两侧的表面以及与光屏蔽膜邻接的一侧的表面由含氧和/或氮的铬化合物构成。
另一方面，如果蚀刻截止膜是多层膜，那么蚀刻截止膜优选由组成沿厚度方向分段渐变的多层来构造，使得与透明衬底或设置在透明衬底与光屏蔽膜之间的其它膜邻接的一层或两层以及与光屏蔽膜邻接的层由含氧和/或氮的铬化合物构成。按照这种方式的蚀刻截止膜的构造改善了粘附性。上面构造的蚀刻截止膜很容易通过控制反应性溅射的参数来形成。
下面描述沉积在蚀刻截止膜上的光屏蔽膜和减反射膜。
在本发明的光掩模基板中，光屏蔽膜由含过渡金属和硅的材料构成的单层、或由至少包括由含过渡金属和硅的材料构成的一层的多层构造。另一方面，减反射膜由单层或多层构造。优选构造光屏蔽膜和减反射膜，从而使光屏蔽膜和减反射膜可以通过单个的干法蚀刻工序或两个干法蚀刻工序来加工，以避免不必要的蚀刻加工工序的复杂化。
使光屏蔽膜和减反射膜能通过一个干法蚀刻工序来加工的构造包括其中的光屏蔽膜和减反射膜完全由易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料构成的构造(第一实施方式)。具体地，在图1A中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、光屏蔽膜2和减反射膜3。具有通过另一个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其它膜介于在层叠的膜之间的相移膜的基板。具体地，在图1B中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的相移膜8、蚀刻截止膜9、光屏蔽膜2和减反射膜3。
基板也可以构造为使得其包括在减反射膜上的由耐氟干法蚀刻的材料构成的蚀刻掩模膜(第二实施方式)。具体地，在图2A中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4。具有通过另一个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其它膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板。具体地，在图2B中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的相移膜8、蚀刻截止膜9、光屏蔽膜2、减反射膜3和蚀刻掩模膜4。
改善在形成部件尺寸等于或小于0.4μm的图案时产生的图案密度依赖性问题的效果对于第一和第二实施方式变得最明显。
使光屏蔽膜和减反射膜能通过两个干法蚀刻工序来加工的构造包括下面的构造：其中的光屏蔽膜由易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料构成，并且减反射膜包括相邻于光屏蔽膜设置、由易于氟干法蚀刻的材料构成的层和远离光屏蔽膜设置、由耐氟干法蚀刻的材料构成的层(第三实施方式)。具体地，在图3A中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2以及由易于氟干法蚀刻的减反射层31(第一减反射层)和耐氟干法蚀刻的减反射层51(第二减反射层)两层构成的减反射膜30。具有通过另一个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其它膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板。具体地，在图3B中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的相移膜8、蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2以及由易于氟干法蚀刻的减反射层31(第一减反射层)和耐氟干法蚀刻的减反射层51(第二减反射层)两层构成的减反射膜30。
还包括下面的构造：其中的光屏蔽膜由易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料构成，且减反射膜由耐氟干法蚀刻的材料构成(第四实施方式)。具体地，在图4A中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2和耐氟干法蚀刻的减反射膜5。具有通过另一个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其它膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板。具体地，在图4B中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的相移膜8、蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2和耐氟干法蚀刻的减反射膜5。
还包括下面的构造：其中的光屏蔽膜包括相邻于透明衬底设置、由易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料构成的层，和相邻于减反射膜设置、由耐氟干法蚀刻的材料构成的层，且减反射膜由耐氟干法蚀刻的材料构成(第五实施方式)。具体地，在图5A中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、由易于氟干法蚀刻的光屏蔽层21(第一光屏蔽层)和耐氟干法蚀刻的光屏蔽层22(第二光屏蔽层)两层构成的光屏蔽膜20以及耐氟干法蚀刻的减反射膜5。具有通过另一个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其它膜介于层叠的膜之间的相移膜的基板。具体地，在图5B中示出了一个代表性的基板，其包括按照所述顺序设置在透明衬底1上的相移膜8、蚀刻截止膜9、由易于氟干法蚀刻的光屏蔽层21(第一光屏蔽层)和耐氟干法蚀刻的光屏蔽层22(第二光屏蔽层)两层构成的光屏蔽膜20以及耐氟干法蚀刻的减反射膜5。
值得注意的是，耐氟干法蚀刻的膜或层应该具有在干法蚀刻过程中足以避免转印图案的密度依赖性问题的减小的厚度。从而使蚀刻掩模避免图案密度依赖性的问题。与现有技术中在光屏蔽膜和减反射膜中全部使用耐氟干法蚀刻材料诸如铬基材料的光掩模基板相比，本发明的基板成功地明显将转印图案的密度依赖性降低到最小。
尤其是，光屏蔽膜和减反射膜的耐氟干法蚀刻的膜或层在蚀刻含过渡金属和硅的光屏蔽膜、构成光屏蔽膜的含过渡金属和硅的材料层以及构成减反射膜的含过渡金属和硅的材料层时，可以起蚀刻掩模的作用，并且在蚀刻位于下面的膜诸如相移膜和透明衬底时，也起蚀刻掩模的作用。
在此用来形成光屏蔽膜和减反射膜的易于氟干法蚀刻的含过渡金属和硅的材料包括过渡金属与硅的合金，及含过渡金属、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，优选是含过渡金属、硅、和氧和/或氮的过渡金属硅化合物。过渡金属硅化合物的更多说明性的示例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和过渡金属硅氮碳氧化物，其中过渡金属硅氮化物最优选。
过渡金属优选是从钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨中选出的至少一种元素。其中钼由于干法蚀刻易受性更优选。
光屏蔽膜和减反射膜均可以包括单层或多层，或者甚至包括组成沿厚度方向连续渐变的单层或组成沿厚度方向分段渐变的多层。
对于含过渡金属和硅的材料的组成，光屏蔽膜优选的基本组成是：10原子％到95原子％、特别是30原子％到95原子％的硅，0原子％到50原子％、特别是0原子％到30原子％的氧，0原子％到40原子％、特别是1原子％到20原子％的氮，0原子％到20原子％、特别是0原子％到5原子％的碳以及0原子％到35原子％、特别是1原子％到20原子％的过渡金属。
当光屏蔽膜的组成沿厚度方向渐变时，其优选的基本组成是：10原子％到95原子％、特别是15原子％到95原子％的硅，0原子％到60原子％、特别是0原子％到30原子％的氧，0原子％到57原子％、特别是1原子％到40原子％的氮，0原子％到30原子％、特别是0原子％到20原子％的碳以及0原子％到35原子％、特别是1原子％到20原子％的过渡金属。尤其当氮含量为1原子％到40原子％时获得了更好的蚀刻特性。
在含氯和氧的蚀刻条件下蚀刻的过程中，例如对蚀刻截止膜进行蚀刻时，甚至含过渡金属和硅的材料也能在某种程度上被蚀刻。如果含过渡金属和硅的材料是氮含量更优选为1原子％到40原子％，甚至更优选为5原子％到40原子％的含过渡金属、硅和氮的过渡金属硅化合物，那么甚至当采用有损坏可能的蚀刻条件时，也会防止含过渡金属和硅的材料的光屏蔽膜和减反射膜被损坏。这些膜为给予加工条件更高的自由度创造了条件。
另一方面，减反射膜优选具有的基本组成是：10原子％到80原子％、特别是30原子％到50原子％的硅，0原子％到60原子％、特别是0原子％到40原子％的氧，0原子％到57原子％、特别是20原子％到50原子％的氮，0原子％到20原子％、特别是0原子％到5原子％的碳以及0原子％到35原子％、特别是1原子％到20原子％的过渡金属。
当减反射膜的组成沿厚度方向渐变时，其优选的基本组成是：0原子％到90原子％、特别是10原子％到90原子％的硅，0原子％到67原子％、特别是5原子％到67原子％的氧，0原子％到57原子％、特别是5原子％到50原子％的氮，0原子％到20原子％、特别是0原子％到5原子％的碳以及0原子％到95原子％、特别是1原子％到20原子％的过渡金属。
而且，将过渡金属与硅的组成比选在1∶4到1∶15(原子比)的范围内有利地增强了对清洗和其它用途中使用的化学制品的惰性。甚至当过渡金属与硅的组成比在该范围以外时，含有氮，尤其是5原子％到40原子％的氮含量赋予了需要的化学惰性，并且对于在蚀刻用作蚀刻掩模膜的Cr膜的含氧氯干法蚀刻过程中减轻损坏是有效的。这时，过渡金属与硅的比例如可以在1∶1到1∶10(原子比)的范围内。
含过渡金属和硅的材料要求具有其膜在清洗过程中经受很小或不经受厚度变化的化学稳定性。用于ArF光刻法的光掩模在清洗过程中要求具有最高3nm的厚度变化。需要避免下面的情形：在光掩模的制作工艺中必须的清洗条件，尤其是用硫酸/过氧化氢水溶液清洗损坏光屏蔽膜，从而使它丧失光屏蔽效果。还应该控制光屏蔽膜的导电性以防止在形成掩模图案的光刻法工序中由于电子束曝光引起任何电荷的累积。
当过渡金属与硅的摩尔比在1∶4到1∶15(原子比)的范围内时，光屏蔽膜和减反射膜在严酷的化学清洗过程中表现出化学耐性，而不需要优化氮含量，并表现出在实际可接受范围内的导电性。
光屏蔽膜和减反射膜的耐氟干法蚀刻的材料包括铬基材料，优选是仅为铬或含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物，更优选含铬以及氧和/或氮的铬化合物，并且应该优选不含硅。铬化合物的更多说明性示例包括氧化铬、氮化铬、氧氮化铬、碳氧化铬、碳氮化铬和碳氮氧化铬。
对于铬基材料的组成，光屏蔽膜优选的基本组成是：50原子％到100原子％、特别是60原子％到100原子％的铬，0原子％到50原子％、特别是0原子％到40原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是0原子％到40原子％的氮以及0原子％到20原子％、特别是0原子％到10原子％的碳。
当光屏蔽膜的组成沿厚度方向渐变时，其优选的基本组成是：50原子％到100原子％、特别是60原子％到100原子％的铬，0原子％到60原子％、特别是0原子％到50原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是0原子％到40原子％的氮以及0原子％到20原子％、特别是0原子％到10原子％的碳。
对于铬化合物的组成，减反射膜优选的基本组成是：30原子％到70原子％、特别是35原子％到50原子％的铬，0原子％到60原子％、特别是20原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是3原子％到30原子％的氮以及0原子％到20原子％、特别是0原子％到5原子％的碳。
当减反射膜的组成沿厚度方向渐变时，其优选的基本组成是：30原子％到100原子％、特别是35原子％到90原子％的铬，0原子％到60原子％、特别是3原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是3原子％到50原子％的氮以及0原子％到30原子％、特别是0原子％到20原子％的碳。
光屏蔽膜可以由单层或多层组成，或者甚至由组成沿厚度方向连续渐变的单层或至少包括一层含过渡金属和硅的层、组成沿厚度方向分段渐变的多层组成。在多层结构的情况下，除含过渡金属和硅的层之外的层包括钨层、钽层等。
光屏蔽膜优选具有10到80nm的厚度。虽然精确厚度取决于光屏蔽膜的结构，但是厚度小于10nm时不会得到足够的光屏蔽效果，具有超过80nm厚度的膜会妨碍用厚度等于或小于250nm的薄抗蚀膜进行高精确度的加工，或者使衬底由于膜应力而弯曲。当如后面将要描述的使用蚀刻掩模膜时，在采用了解决膜应力问题的手段的情况下，大于该范围的膜厚度也是可以接受的。
在此使用的光屏蔽膜是在使用光掩模的过程中对曝光光给予光屏蔽效果的膜，并且没有特别的限制。当光掩模基板是这种类型的层结构，其中，当将光掩模基板加工成光掩模时，其中的光屏蔽膜主要起到光掩模的光屏蔽作用，例如它是如图1A、2A、3A、4A和5A中示出的光屏蔽膜直接设置在透明衬底上的光掩模基板，或者是如图1B、2B、3B、4B和5B中示出的光屏蔽膜通过相移膜设置在透明衬底上的光掩模基板，相移膜为完全透光型的场合，优选调整光屏蔽膜的组成和厚度使它对曝光的光具有1到4的光密度。在这种情形下，光屏蔽膜优选具有10到80nm的厚度。
另一方面，当光掩模是这种类型的结构，其中，除了光屏蔽膜外，有另一层主要起到光掩模的光屏蔽作用的膜时，例如它是如图1B、2B、3B、4B和5B中示出的其中光屏蔽膜通过相移膜设置在透明衬底上的光掩模基板，相移膜为具有约5％到约30％的曝光的光透过率的半色调相移膜，优选调整光屏蔽膜的组成和厚度使它对曝光的光可以具有0.2到4的光密度。在这种情形下，光屏蔽膜优选具有10到70nm的厚度。
当蚀刻易于氟干法蚀刻的膜时，铬基材料的减反射膜可以起蚀刻掩模的作用。在这种情形下，铬基材料的减反射膜优选仅由铬构成，或由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素、铬含量至少是50原子％的铬的化合物构成。从而使减反射膜有效地发挥蚀刻掩模的功能，而不需要增加厚度。
为了起到减反射膜的作用，材料必须具有一定程度的光透过和吸收性。甚至可以用金属铬或铬含量大于85原子％的材料作为该膜的部分层，如果该层相当薄的话。用来在蚀刻过程中增强掩模功能的优选设计是铬含量超过50原子％的层和铬含量相对低(例如等于或小于40原子％)的层的组合，因为当铬含量超过50原子％时蚀刻掩模效果急剧增强。
对于在此使用的减反射膜的厚度，虽然精确厚度随制作或使用光掩模时需要的检查用光的波长而变化，但是通常厚度在5到50nm，优选在10到30nm范围内时获得减反射效果。尤其是对于ArF准分子激光光刻法优选15到25nm范围内的厚度。
光屏蔽膜和减反射膜都可以通过已知的方法沉积。因为能够非常容易地形成均质膜，所以经常采用溅射工艺。溅射工艺仍然是在此采用的优选沉积工艺。当要沉积含过渡金属和硅的膜时，所用的靶可以是按照控制的比例含硅和过渡金属的单个靶。或者，可以通过从硅靶、过渡金属靶以及硅和过渡金属的靶(过渡金属的硅化物靶)中选择合适的靶以及控制所选择靶的溅射面积或施加给所选择靶的功率来调整硅与过渡金属的比例。另一方面，当膜由铬化合物形成时，可以使用铬靶。值得注意的是，当膜含诸如氧、氮和碳的轻元素时，可以通过将含氧气体、含氮气体和/或含碳气体作为反应性气体添加到溅射气体中的反应性溅射来沉积这种膜。
如在第二实施方式中，本发明的光掩模基板可以是包括与减反射膜邻接沉积的、耐氟干法蚀刻并且可以通过氯干法蚀刻去除的单层或多层结构的蚀刻掩模膜的光掩模基板。蚀刻掩模膜在光屏蔽膜的氟干法蚀刻过程中起蚀刻掩模的作用。
特别是要在相移膜的相移图案或透明衬底上以高精确度留下光屏蔽膜图案的场合，必须在充分保护具有最初形成的第一抗蚀膜图案的减反射膜的同时将其蚀刻加工，以避免对减反射膜造成任何损坏。然后使用将第一抗蚀膜图案剥去后形成的第二抗蚀膜图案来加工相移部。如果由于第二抗蚀膜的图案方式的蚀刻带来的损坏而发生了退化，那么赋予光屏蔽性能的膜降低了其功能。
为了防止这种现象，抗蚀膜必须具有高蚀刻耐性或者形成得厚。然而，实际上，经常要在赋予抗蚀膜高蚀刻耐性或将抗蚀膜形成为增加的厚度与赋予抗蚀膜高分辨率以形成微细的抗蚀图之间进行权衡。当需要最终的掩模图案具有微细结构和高精确度时，在一些情况下优选使用蚀刻掩模膜，虽然它使加工复杂了。
如同蚀刻截止膜，蚀刻掩模膜具有对氟干法蚀刻提供一定的耐性并且能够对含过渡金属和硅的材料进行选择性蚀刻的功能。为了提高移相部蚀刻过程中的蚀刻精确度，蚀刻掩模膜对氟干法蚀刻必须具有更大的耐性。如对蚀刻截止膜所例示的材料中，满足这种要求的优选材料是铬基材料。如通过蚀刻透明衬底来形成相移部的Levenson掩模和无铬掩模的情况那样，当使用蚀刻掩模膜作为深蚀刻透明衬底所用的蚀刻掩模时，铬基材料尤其优选，因为对于蚀刻掩模膜需要非常高的蚀刻耐性。
期望的铬基材料包括单独的铬或含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物，并且应该优选不含硅。铬化合物的更多说明性的示例包括氧化铬、氮化铬、氧氮化铬、碳氧化铬、碳氮化铬和碳氮氧化铬。
虽然取决于膜厚度，但是铬含量至少是50原子％，尤其是至少60原子％时蚀刻掩模膜在蚀刻耐性上得到了改进。从而仅使用铬或使用铬含量在该范围内的铬化合物，能够形成具有更好蚀刻掩模效果的蚀刻掩模膜，而不增加膜的厚度。
铬基材料的基本组成是：例如，50原子％到100原子％、特别是60原子％到100原子％的铬，0原子％到50原子％、特别是0原子％到40原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是0原子％到40原子％的氮以及0原子％到20原子％、特别是0原子％到10原子％的碳。具有这种组成的铬基材料能够形成对光屏蔽膜和/或透明衬底具有充分的蚀刻选择性的蚀刻掩模膜。
当使用上面的材料将蚀刻掩模膜形成为约2到30nm、尤其是约5到30nm的厚度时，能够将它加工以获得令人满意的蚀刻掩模效果，而不引起图案密度依赖性的问题。这提高了位于蚀刻掩模膜下面的膜和透明衬底的蚀刻加工精确度。
在此使用的蚀刻掩模膜可以具有单层结构或多层结构。单层结构简化了膜的构造和其所反映的工艺。
如同蚀刻截止膜，由金属铬或具有高铬含量的铬化合物形成的蚀刻掩模膜有时在蚀刻掩模膜与不同材料或抗蚀剂的邻接膜之间的界面处附着力不足。在这种情况下，如同蚀刻截止膜，通过构造蚀刻掩模膜与减反射膜邻接的部分或蚀刻掩模膜与抗蚀膜邻接的部分，也就是在单层结构的情况下沿厚度方向蚀刻掩模膜的一个或两个相对的表面部分，在多层结构的情况下沿厚度方向蚀刻掩模膜的一个或两个最外面的层，使该层的氧和/或氮含量比沿厚度方向铬含量最高区域的氧和/或氮含量高，制作蚀刻掩模膜。从而可以提高与减反射膜的附着力以防止缺陷的发生，或者可以提高与抗蚀膜的附着力以防止抗蚀剂图案破坏。这些结构可以通过控制反应溅射的参数容易地形成。
很明显，当光掩模基板具有蚀刻掩模膜时，有时有利于在蚀刻截止膜和蚀刻掩模膜之间建立选择性蚀刻。在这种情况下，如果蚀刻掩模膜由铬基材料制成并且蚀刻截止膜仅由钽构成或由含钽不含硅的钽化合物构成，那么在蚀刻截止膜和蚀刻掩模膜之间可以进行选择性蚀刻。
蚀刻掩模膜可以通过已知的方法沉积。优选溅射工艺，并且可以是DC溅射、RF溅射等。
蚀刻掩模膜可以通过现有技术中用于铬基光屏蔽膜和减反射膜的方法来进行沉积。一种常用的方法是通过在诸如氩的惰性气体、诸如含氧气体、含氮气体或含碳气体的反应性气体、或惰性气体和反应性气体的混合物中溅射铬靶。例如参见JP-A 7-140635。
作为可使光屏蔽膜和减反射膜通过两个干法蚀刻工序被加工的构造，下面描述上述的第三到第五实施方式的光掩模基板。
认为第三实施方式的光掩模基板对在形成部件尺寸等于或小于0.4μm的转印图案时产生的图案密度依赖性问题获得最好的改进。此外，减反射膜的设置为离透明衬底最远的层(表面一侧的层)由耐氟干法蚀刻的材料形成。如果在加工工序中利用了其蚀刻掩模的功能，那么就不总需要使用蚀刻掩模膜。从而因为省去了最后去除蚀刻掩模膜的工序，所以可以减少加工工序的数量。
另一方面，当使用减反射膜表面一侧的层作为蚀刻掩模时，蚀刻任何位于下面的膜(或层)或透明衬底以形成相移部。为此构造减反射膜以比相同系列材料的具有更好光屏蔽效果的膜含有更多的轻元素。
在第三实施例中，由铬基材料制成的减反射膜的表面一侧的层优选的原子基本组成是：30原子％到70原子％、特别是35原子％到50原子％的铬，0原子％到60原子％、特别是20原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是3原子％到30原子％的氮以及0原子％到20原子％、特别是0原子％到5原子％的碳。
当减反射膜的组成沿厚度方向渐变时，其表面一侧的层优选的基本组成是：30原子％到100原子％、特别是35原子％到90原子％的铬，0原子％到60原子％、特别是3原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％、特别是3原子％到50原子％的氮以及0原子％到30原子％、特别是0原子％到20原子％的碳。
对于在此使用的减反射膜的厚度，虽然精确厚度随制作或使用光掩模时需要的检查用光的波长而变化，但是通常总厚度在10到30nm范围内时获得减反射效果。对于ArF准分子激光光刻法尤其优选15到25nm范围内的厚度。
当易于氟干法蚀刻的层(第一减反射层)和耐氟干法蚀刻的层(第二减反射层)一起配合时，发挥减反射膜的功能。
在这个实施方式中，第二减反射层的厚度为2到25nm，尤其为2到20nm，并且第一减反射层的厚度对应于上面所述的总厚度的剩余部分。
认为第四实施方式的光掩模基板对在形成部件尺寸等于或小于0.4μm的转印图案时产生的图案密度依赖性问题获得了更好的改进。此外，设置为相邻于减反射膜的光屏蔽膜的层和减反射膜由耐氟干法蚀刻的材料形成。如果在加工工序中利用了它们的蚀刻掩模功能，那么就不总需要使用蚀刻掩模膜。从而因为省去了最后去除蚀刻掩模膜的工序，所以可以减少加工工序的数量。
另一方面，当使用设置为相邻于减反射膜的光屏蔽膜的层和减反射膜用作蚀刻掩模时，蚀刻任何位于下面的膜(或层)或透明衬底以形成移相部。如果抗蚀膜由于该工序过程中的损坏而退化，那么减反射膜也被损坏。在这种情形下，将设置为相邻于减反射膜的光屏蔽膜的层制成相对低的轻元素含量，从而与仅在减反射膜中使用耐氟干法蚀刻的材料相比，增强了蚀刻掩模功能。
在第四实施方式中，由铬基材料制成的减反射膜优选的原子基本组成是：30原子％到85原子％的铬，0原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％的氮以及0原子％到20原子％的碳。当需要相对强的蚀刻掩模功能时，减反射膜的厚度优选为至少5nm。因为厚度超过50nm时改进图案密度依赖性的效果极其弱化，因此还优选其厚度最高为50nm。
认为第五实施方式的光掩模基板对在形成部件尺寸等于或小于0.4μm的转印图案时产生的图案密度依赖性问题获得了改进。此外，减反射膜由耐氟干法蚀刻的材料形成。如果在加工工序中利用了其蚀刻掩模功能，那么就不总需要使用蚀刻掩模膜。从而因为省去了最后去除蚀刻掩模膜的工序，所以可以减少加工工序的数量。
当使用减反射膜作为蚀刻掩模时，蚀刻任何位于下面的膜(或层)或透明衬底以形成相移部。为此构造减反射膜以比相同系列的材料的具有更好光屏蔽效果的膜含有更多的轻元素。
在第五实施方式中，由铬基材料制成的减反射膜优选的原子基本组成是：30原子％到95原子％的铬，0原子％到60原子％的氧，0原子％到50原子％的氮以及0原子％到20原子％的碳。
对于在此使用的减反射膜的厚度，虽然精确厚度随制作或使用光掩模时需要的检查用光的波长而变化，但是通常厚度在15到30nm范围内时获得减反射效果。对于ArF准分子激光光刻法尤其优选20到25nm范围内的厚度。
在这个实施方式中，第二光屏蔽层的厚度为2到55nm，尤其为2到30nm，并且第一光屏蔽层的厚度对应于上面所述的总厚度的剩余部分。
从耐蚀刻性的观点来看，在第三到第五实施方式的光掩模基板中的光屏蔽膜和减反射膜的每一个都由易于氟干法蚀刻的下部和耐氟干法蚀刻并且可以通过氯干法蚀刻去除的上部构成。在第三实施方式中，光屏蔽膜和第一减反射层与下部对应，第二减反射层与上部对应。在第四实施方式中，光屏蔽膜与下部对应，减反射膜与上部对应。在第五实施方式中，第一光屏蔽层与下部对应，减反射膜和第二光屏蔽层与上部对应。因此，在将第三到第五实施方式的光掩模基板加工成光掩模时，可以通过应用常用的蚀刻程序而单独制作半色调相移掩模(三色调相移掩模)、无铬掩模和Levenson掩模。
在本发明的光掩模基板中，为了使沉积在透明衬底上的具有光屏蔽性能的膜(与光屏蔽膜、赋予补充光屏蔽性能的蚀刻截止膜(一定类型的蚀刻截止膜能够赋予补充光屏蔽性能)、赋予补充光屏蔽性能的减反射膜(一定类型的减反射膜能够赋予补充光屏蔽性能)、半色调相移膜等对应)总体发挥作用以提供足够的光屏蔽性能，应该将光掩模基板合乎需要地加工成其中具有光屏蔽性能的膜对于使用光掩模过程中曝光的光具有1.0到3.5的总体光学密度OD的光掩模。
而且，光屏蔽膜、减反射膜和蚀刻截止膜的组合，如果一起使用半色调相移膜的话，就是蚀刻掩模膜、光屏蔽膜、减反射膜、蚀刻截止膜和半色调相移膜的组合应该优选具有至少2.5、更优选至少2.8、甚至更优选至少3.0的光学密度OD。
对于含诸如氧、氮和碳的轻元素的光屏蔽膜，尤其是当轻元素的含量超过一定水平时，不能获得足够的光屏蔽性能。当将本发明的光掩模基板用于曝光在波长等于或小于193nm(将本发明用于这个波长很有利)的光时，例如曝光于具有193nm波长的ArF准分子激光或曝光于具有153nm波长的F2激光时，优选光屏蔽膜的氮含量最高为20原子％，碳含量最高为20原子％，氧含量最高为10原子％，尤其是氮、碳和氧的总含量最高为40原子％。当光屏蔽膜的至少一部分，优选光屏蔽膜的全体具有该范围内的组成时，获得了令人满意的光屏蔽性能。
透明衬底优选从主要由氧化硅构成的衬底中选出，典型为石英衬底。当使用相移膜时，它可以或者是完全透光相移膜或者是半色调相移膜，例如具有5到30％透射率的半色调相移膜。在此使用的相移膜优选是可以通过氟干法蚀刻进行蚀刻的膜。制成相移膜的材料的例子包括含硅材料，优选是含过渡金属、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，更优选是含过渡金属、硅以及氮和氧中的至少一种的过渡金属硅化合物。含硅材料的例子与上面例示的用于光屏蔽膜的含硅材料相同；过渡金属的例子与上面例示的用于光屏蔽膜的过渡金属相同。相移膜具有选择的厚度以便将光的相位相对于使用光掩模的过程中曝光的光移位预定的量，典型地为180°。
相移膜可以通过已知的方法沉积。因为最容易形成均质膜，所以其中优选溅射工艺。溅射工艺可以是DC溅射、RF溅射等。
依照需要的膜组成来选择靶和溅射气体。当形成含过渡金属和硅的相移膜时，所用的靶可以是按照控制的比例含硅和过渡金属的单个靶。可替代地，可以通过从硅靶、过渡金属靶以及硅和过渡金属的靶(过渡金属硅化物靶)中选择合适的靶以及控制所选择靶的溅射面积或施加给所选择靶的功率来调整硅与过渡金属的比例。值得注意的是，当膜含诸如氧、氮和碳的轻元素时，可以通过将含氧气体、含氮气体和/或含碳气体作为反应性气体添加到溅射气体中的反应性溅射来沉积这种膜。
根据本发明，通过适当组合的氟干法蚀刻和氯干法蚀刻将基板的各个膜图案化，而由上述的光掩模基板获得光掩模，以在透明衬底上形成包括对曝光的光透明的区域和有效不透明的区域的掩模图案。
如在上下文中所用的，一定材料或层易于氟干法蚀刻，术语“氟干法蚀刻”指使用含氟气体的干法蚀刻。含氟气体可以是含氟元素的任何气体，特别是氟气、含碳和氟的气体诸如CF4和C2F6、含硫和氟的气体诸如SF6、或不含氟的气体诸如氦和含氟气体的混合气体。如果需要可以将其它气体诸如氧气添加到其中。
如在上下文中所用的，某种材料或层耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除，术语“氯干法蚀刻”指使用含氯气体的干法蚀刻。氯干法蚀刻条件对于铬化合物膜的干法蚀刻是公知的并且没有特别的限制。例如，蚀刻气体是按照1∶2到20∶1的体积流速比(Cl2气∶O2气)的氯气和氧气的混合气体，可选地可以混合惰性气体诸如氦气。当以相对于氯气至少5％的体积流速比混合氧气时，在形成本发明的光掩模基板中的光屏蔽膜和减反射膜的含过渡金属和硅的材料以及透明衬底上没有发生显著的蚀刻。
参照附图，详细描述由第一到第五实施方式的光掩模基板制作光掩模的工艺。
(1)光掩模制作工艺A，其中将第一实施方式的光掩模基板加工成光掩模(Levenson掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2和易于氟干法蚀刻的减反射膜3(图1A)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图6A)，然后将其显影以形成与光屏蔽膜2要剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图6B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氟干法蚀刻以将第一抗蚀膜6的图案转印到减反射膜3和光屏蔽膜2上(图6C)。进一步通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)来蚀刻蚀刻截止膜9。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底造成损坏(图6D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成保护光屏蔽膜2要被剩下的区域和光屏蔽膜2已经被去除的区域中透明衬底1不被蚀刻的区域的图案(图6E)。通过氟干法蚀刻，将透明衬底1要被加工的区域(第二抗蚀膜7已经被去除的区域)蚀刻到预定的深度。这在透明衬底1中形成了相移部(图6F)。最后，去除第二抗蚀膜7，完成Levenson掩模(图6G)。
(2)光掩模制作工艺B，其中将第一实施方式的光掩模基板加工成光掩模(半色调相移掩模或三色调相移掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：易于氟干法蚀刻的半色调相移膜8、耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2和易于氟干法蚀刻的减反射膜3(图1B)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图7A)，然后对其进行加工以形成与半色调相移膜8要剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图7B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氟干法蚀刻以将第一抗蚀膜6的图案转印到减反射膜3和光屏蔽膜2上(图7C)。进一步通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)来蚀刻蚀刻截止膜9，在半色调相移膜8要被去除的区域处形成开口(图7D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。在光屏蔽膜2要被剩下的区域上将第二抗蚀膜7加工成图案，保护光屏蔽膜2和减反射膜3(图7E)。然后进行氟干法蚀刻，由此去除半色调相移膜8要被去除的部分(与蚀刻截止膜9中的开口对应)，并且去除减反射膜3和光屏蔽膜2不受第二抗蚀膜7保护的那些部分(图7F)。然后，再进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，由此去除蚀刻截止膜9不受第二抗蚀膜7保护的部分(在去除光屏蔽膜2后露出的部分)(图7G)。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1和半色调相移膜8造成损坏(图7H)。
如果希望只在光屏蔽带(通常为光掩模边界)处剩下光屏蔽膜的一部分，可以改变工艺，使得在通过第一抗蚀膜的图案蚀刻减反射膜和光屏蔽膜之后，只有光屏蔽带受第二抗蚀膜的保护。后面的工序相同。通过这种改变，制成了通常的半色调相移掩模。
(3)光掩模制作工艺C，其中将第二实施方式的光掩模基板加工成光掩模(Levenson掩模)
对将具有蚀刻掩模膜的光掩模基板加工成Levenson掩模的典型方法进行描述。
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2、易于氟干法蚀刻的减反射膜3和耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻掩模膜4(图2A)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图8A)，然后将其显影以形成与光屏蔽膜2要剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图8B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到蚀刻掩模膜4上(图8C)。然后进行氟干法蚀刻以将蚀刻掩模膜4的图案转印到减反射膜3和光屏蔽膜2上(图8D)。进一步通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)来蚀刻蚀刻截止膜9。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1造成损坏(图8E)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成保护光屏蔽膜2要被剩下的区域和光屏蔽膜2已经被去除的区域中透明衬底1不被蚀刻的区域的图案(图8F)。通过氟干法蚀刻，将透明衬底1要被加工的区域(第二抗蚀膜7已经被去除的区域)蚀刻到预定的深度。这在透明衬底1中形成了相移部(图8G)。最后，去除第二抗蚀膜7，完成Levenson掩模(图8H)。
(4)光掩模制作工艺D，其中将第二实施方式的光掩模基板加工成光掩模(条纹型无铬掩模)
当将基板加工成具有形成在已加工的相移膜上的更复杂的光屏蔽膜图案的掩模，例如条纹型无铬掩模时，如第二实施方式的光掩模基板的膜设置充分发挥了其效果。下面的描述是针对条纹型无铬掩模的典型的工艺。
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2、易于氟干法蚀刻的减反射膜3和耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻掩模膜4(图2A)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图9A、9B)，然后将其显影以形成在透明衬底1要被挖去处开口的第一抗蚀膜6的图案(图9C、9D)。由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到蚀刻掩模膜4上(图9E、9F)。然后进行氟干法蚀刻以蚀刻掉减反射膜3和光屏蔽膜2位于蚀刻掩模膜4中的开口内的部分(图9G、9H)。通过进一步氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)来蚀刻蚀刻截止膜9(图9I、9J)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成与光屏蔽膜2要被剩下的部分的形状相对应的的图案(图10A、10B)。值得注意的是，如果第二抗蚀膜7的图案是极其微细的点图案，由于透明衬底1已经露出的部分不是通过第二抗蚀膜7的图案受到蚀刻的部分，所以可以有意形成第二抗蚀膜7的图案来覆盖这个部分，以防止第二抗蚀膜7的微细的点图案破坏。接下来，由第二抗蚀膜7的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，由此去除蚀刻掩模膜4与光屏蔽膜3将被去除的区域相对应的部分，但是不会将透明衬底1挖去(图10C、10D)。
其后，将第二抗蚀膜7剥去(图10E、10F)。通过氟干法蚀刻，将透明衬底1蚀刻到预定的深度。这在透明衬底1中形成了移相部，并且去除了减反射膜3和光屏蔽膜2与用第二抗蚀膜7的图案在蚀刻工序中已被去除的蚀刻掩模4的部分相对应的部分，在那个区域上只剩下蚀刻截止膜9(图10G、10H)。最后，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以同时去除蚀刻截止膜9的已露出部分和覆盖位于光屏蔽膜2上的减反射膜3的蚀刻掩模膜4未被去除的部分，完成相移掩模(条纹型无铬掩模)(图10I、10J)。
(5)光掩模制作工艺E，其中将第二实施方式的光掩模基板加工成光掩模(半色调相移掩模或三色调相移掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：易于氟干法蚀刻的半色调相移膜8、耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2、易于氟干法蚀刻的减反射膜3和耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻掩模膜4(图2B)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图11A)，然后将其显影以形成与半色调相移膜8要被剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图11B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到蚀刻掩模膜4上(图11C)。然后进行氟干法蚀刻以将第一抗蚀膜6的图案转印到减反射膜3和光屏蔽膜2上(图11D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成与光屏蔽膜2要被剩下的部分的形状相对应的图案，以保护蚀刻掩模膜4中光屏蔽膜2要被剩下的区域(图11E)。然后进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，由此蚀刻蚀刻截止膜9，在半色调相移膜8要被去除的区域中形成开口，并且去除光屏蔽膜2要被去除的区域中的蚀刻掩模膜4(图11F)。然后进行氟干法蚀刻，由此去除半色调相移膜8要被去除的那些部分(与蚀刻截止膜9中的开口相对应)，并且去除了减反射膜3和光屏蔽膜2不受第二抗蚀膜7保护的那些部分(图11G)。然后将第二抗蚀膜7剥去，再进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，以同时去除在光屏蔽膜2要被去除的区域中剩下的蚀刻截止膜9的部分和覆盖位于光屏蔽膜2上的减反射膜3的蚀刻掩模膜4未被去除的部分。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1和半色调相移膜8造成损坏，完成了三色调相移掩模(图11H)。
(6)光掩模制作工艺F，其中将第三实施方式的光掩模基板加工成光掩模(Levenson掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2以及包括易于氟干法蚀刻的第一减反射层31和耐氟干法蚀刻的第二减反射层51的减反射膜30(图3A)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图12A)，然后将其显影以形成与光屏蔽膜2要被剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图12B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到第二减反射层51上(图12C)。然后进行氟干法蚀刻以将第二减反射层51的图案转印到第一减反射层31和光屏蔽膜2上(图12D)。进一步通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)来蚀刻蚀刻截止膜9。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底造成损坏(图12E)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成保护光屏蔽膜2要被剩下的区域和光屏蔽膜2已经被去除的区域中透明衬底1不被蚀刻的区域的图案(图12F)。通过氟干法蚀刻，将透明衬底1要被加工的区域(第二抗蚀膜7已经被去除的区域)蚀刻到预定的深度。这在透明衬底1中形成了相移部(图12G)。最后，去除第二抗蚀膜7，完成Levenson掩模(图12H)。
(7)光掩模制作工艺G，其中将第三实施方式的光掩模基板加工成光掩模(半色调相移掩模或三色调相移掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：易于氟干法蚀刻的半色调相移膜8、耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2以及包括易于氟干法蚀刻的第一减反射层31和耐氟干法蚀刻的第二减反射层51的减反射膜30(图3B)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图13A)，然后将其显影以形成与半色调相移膜8要被剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图13B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到第二减反射层51上(图13C)。然后进行氟干法蚀刻以将第二减反射层51的图案转印到第一减反射层31和光屏蔽膜2上(图13D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成与光屏蔽膜2要被剩下的部分相对应的图案，保护光屏蔽膜2要被剩下的区域中的第二减反射层51(图13E)。然后通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，蚀刻蚀刻截止膜9以在半色调相移膜8要被去除的区域中形成开口，并且去除光屏蔽膜2要被去除的区域中的第二减反射层51(图13F)。然后进行氟干法蚀刻，由此去除半色调相移膜8要被去除的部分(与第二减反射层51中的开口相对应)，并且去除了第一减反射层31和光屏蔽膜2不受第二抗蚀膜7和第二减反射层51保护的那些部分(图13G)。其后，再进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，去除在光屏蔽膜2要被去除的区域中剩下的蚀刻截止膜9的部分。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1和半色调相移膜8造成损坏。最后，去除第二抗蚀膜7的图案，完成了三色调相移掩模(图13H)。
如果希望只在光屏蔽带(通常为光掩模边界)处剩下光屏蔽膜的一部分，可以改变工艺，使得在通过第一抗蚀膜的图案蚀刻减反射膜和光屏蔽膜之后，只有光屏蔽带被第二抗蚀膜保护。后面的工序相同。通过这种改变，制成了通常的半色调相移掩模。
对于最后留下的光屏蔽膜图案不需要具有高精确度的光掩模，例如只在光屏蔽带(通常为光掩模边界)处剩下光屏蔽膜的一部分的通常的半色调相移掩模，只要至少以高精确度加工相移部就足够了。在这样的情况下，使用第三实施方式的光掩模基板甚至当第一抗蚀膜相当薄时也能进行加工。原因是，一旦通过第一抗蚀膜将第二减反射膜层的预定部分精确地蚀刻了，就可以使用位于上面的层(或膜)作为蚀刻掩模来加工位于下面的层(或膜)。
有时观察到，随着抗蚀膜变厚，抗蚀图的高宽比增加而引起了抗蚀剂分辨能力的降低。当使用包含主要从羟基苯乙烯骨架组分衍生的树脂的化学放大抗蚀剂时，第三实施方式的光掩模基板对于解决这个问题最有效，因为甚至当第一抗蚀膜的厚度相当薄，例如象200nm那样薄或更薄，甚至100nm左右时，也可以进行加工。
可以理解，在第三实施方式中，与使用蚀刻掩模膜相比，确定铬基材料的成分从而使其起到减反射膜作用的铬基材料减反射膜通过氟干法蚀刻受到了更多的损坏。从而有必要在使用第二抗蚀剂的光刻法过程中将抗蚀膜设置为需要的厚度。
由第三实施方式的光掩模基板也可以制作条纹型无铬掩模。制作工艺包括用不受抗蚀剂保护的最外减反射层的表面层作为蚀刻掩模的干法蚀刻工序。考虑到铬基材料减反射膜的上述特性，必须在设计光掩模基板的构成膜的同时将该工序中失去的减反射膜的量考虑进去。
(8)光掩模制作工艺H，其中将第四实施方式的光掩模基板加工成光掩模(半色调相移掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：易于氟干法蚀刻的半色调相移膜8、耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜2和耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的的减反射膜5(图4B)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图14A)，然后对其进行加工以形成与半色调相移膜8要被剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图14B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到减反射膜5上(图14C)。然后进行氟干法蚀刻以将减反射膜5的图案转印到光屏蔽膜2上(图14D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成与光屏蔽膜2要被剩下的部分相对应的图案，保护光屏蔽膜2要被剩下的区域中的减反射膜5(图14E)。通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，蚀刻蚀刻截止膜9以在半色调相移膜8要被去除的区域中形成开口，并且去除没有形成第二抗蚀膜7的图案的区域中的减反射膜5(图14F)。然后进行氟干法蚀刻，由此去除半色调相移膜8要被去除的部分(与蚀刻截止膜9中的开口相对应)，并且去除了通过第二抗蚀膜7的图案蚀刻去除减反射膜5之后被露出的光屏蔽膜2的那些部分(图14G)。其后，再进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，去除在去除了光屏蔽膜2之后被露出的蚀刻截止膜9的部分。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1和半色调相移膜8造成损坏。最后，去除第二抗蚀膜7，完成了半色调相移掩模(图14H)。
由于第四实施方式的光掩模基板具有与第三实施方式的光掩模基板相似的蚀刻特性，因此可以通过与第三实施方式的光掩模基板中相同的方法制作三色调相移掩模或Levenson掩模。在第四实施方式的光掩模基板中，可利用最大250nm厚度的抗蚀膜进行蚀刻加工。另一方面，沉积在易于氟干法蚀刻的光屏蔽膜上的耐氟干法蚀刻的减反射膜的厚度增加确保了在随后的蚀刻工序中，即使抗蚀膜在转印第一抗蚀膜的图案时受到了损坏，也能够进行掩模。这增加了将图案转印到位于减反射膜下面的任何膜和透明衬底上的精确度。
(9)光掩模制作工艺I，其中将第五实施方式的光掩模基板加工成光掩模(半色调相移掩模)
该工艺从光掩模基板开始，该光掩模基板包括按照所述顺序沉积在透明衬底1上的：易于氟干法蚀刻的半色调相移膜8、耐氟干法蚀刻并且可通过氯干法蚀刻去除的蚀刻截止膜9、包括易于氟干法蚀刻的第一光屏蔽层21和耐氟干法蚀刻的第二光屏蔽层22的光屏蔽膜20以及耐氟干法蚀刻的减反射膜5(图5B)。将第一抗蚀膜6涂覆到基板上(图15A)，然后将其显影以形成与半色调相移膜8要被剩下的部分的形状相对应的第一抗蚀膜6的图案(图15B)。然后由第一抗蚀膜6的图案充当蚀刻掩模，进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)以将第一抗蚀膜6的图案转印到减反射膜5和第二光屏蔽层22上(图15C)。然后进行氟干法蚀刻以将第二光屏蔽层22的图案转印到第一光屏蔽层21上(图15D)。
一旦将第一抗蚀膜6剥去，再涂覆第二抗蚀膜7。将第二抗蚀膜7加工成与光屏蔽膜20要被剩下的部分相对应的图案，保护光屏蔽膜20要被剩下的区域中的减反射膜5(图15E)。通过氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，蚀刻蚀刻截止膜9以在半色调相移膜8要被去除的区域中形成开口，并且去除光屏蔽膜20要被去除的区域中的减反射膜5和第二光屏蔽层22(图15F)。然后进行氟干法蚀刻，由此去除半色调相移膜8要被去除的部分(与第二光屏蔽层22中的开口相对应)，并且去除了不受第二抗蚀膜7、减反射膜5和第二光屏蔽层22保护的第一光屏蔽层21的那些部分(图15G)。其后，再进行氯干法蚀刻(用氯和氧进行干法蚀刻)，去除在光屏蔽膜2要被去除的区域中剩下的蚀刻截止膜9的部分。去除了各个膜要被去除的所有部分而没有对透明衬底1和半色调相移膜8造成损坏。最后，去除第二抗蚀膜7的图案，完成了半色调相移掩模(图15H)。
由于第五实施方式的光掩模基板具有与第三实施方式的光掩模基板相似的蚀刻特性，因此可以通过与第三实施方式的光掩模基板中相同的方法制作三色调相移掩模或Levenson掩模。在第五实施方式的光掩模基板中，认为第二光屏蔽层发挥了更大的蚀刻掩模效果。即使在转印第一抗蚀膜的图案时损坏了抗蚀膜，这也确保了以高精确度将图案转印到位于第二光屏蔽层下面的任何膜(或层)和透明衬底上。
值得注意的是，在制作根据本发明的光掩模时使用的抗蚀剂或者是负性抗蚀剂或者是正性抗蚀剂。选择特定的抗蚀剂取决于掩模图案的分布效率。
实施例
下面给出实验和实施例以进一步举例说明本发明，但是本发明并不限于此。
在实施例中，通过以20sccm的流速向腔内只供给C2F6气体，并且将腔内的压力设定为2Pa进行氟干法蚀刻。通过向腔内以20sccm的流速供给氯气、以20sccm的流速供给氧气并以80sccm的流速供给氦气，并且将腔内的压力设定为2Pa进行氯干法蚀刻。
实验1
通过从含钼和硅的按原子比为0∶100、1∶15、1∶9、1∶4、1∶2和1∶1的靶中选择一个，然后在氩气氛中溅射该靶，沉积39nm厚的硅化钼膜(该膜具有与选择的靶相对应的钼/硅比)。将硅化钼膜浸泡在氨水/过氧化氢(按体积比，氨水∶过氧化氢∶水＝1∶1∶30)中一个小时，然后确定膜厚的变化。膜厚损失分别为0.2、0.2、0.7、1.5、17.7和39nm。还使用四探针片式电阻计(four-probesheet resistance meter)MCP-T600(Mitsubishi Chemical Co.，Ltd)分别测量了膜的电导率，发现电导率值分别为1082、680、486、296、96和38ohm/square(Ω/□)。
对于用于光屏蔽膜和减反射膜(ARF)的这些材料，发现当过渡金属与硅的比在1∶4到1∶15原子比的范围内时，所获得的膜具有对强力化学清洗的化学耐性，并且电导率在实际可接受的范围内，而不需要优化氮含量等。
实施例1
通过溅射沉积膜制备具有图1A中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSi(按原子比Mo∶Si＝1∶4，厚度41nm)
ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(表面侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度18nm)
依照制作Levenson掩模的光掩模制作工艺A来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂(photoacid generator)的化学放大负性抗蚀剂来形成250nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。在形成第一抗蚀膜之前，用六甲基二硅氮烷(HMDS)处理光掩模的表面，特别是减反射膜的表面。在透明衬底中形成的相移部具有172nm的深度，其产生约180°的相移。
结果是，形成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的移相部。
实施例2和3
除了光屏蔽膜在实施例2中是氮含量为5原子％的MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶0.2，厚度23nm)，或在实施例3中是氮含量为13原子％的MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶0.6，厚度23nm)外，与实施例1同样地制备具有图1A中示出的层排列的光掩模基板。依照制作Levenson掩模的光掩模制作工艺A来加工这些光掩模基板。证实了对含氧氯干法蚀刻具有充分的耐性。在加工实施例2的基板的过程中，通过在使用抗蚀剂图案将ARF和光屏蔽膜图案化，然后蚀刻蚀刻截止膜的阶段从工件上剥去抗蚀膜而获得中间样品。在显微镜下切断并观察这个中间样品。图16是这个光屏蔽图案剖面的显微照片。图16是具有按照所述顺序沉积在透明衬底1上的蚀刻截止膜9、MoSiN光屏蔽膜2和MoSiNARF 3的膜图案(图案宽度0.2μm)剖面。从该照片可以看出，膜图案在垂直性上很优良。
实施例4和比较例
通过溅射沉积膜制备具有在图1B中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
半色调相移膜：MoSiON(按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度23nm)
ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(表面侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度18nm)
为了比较，制备了只由现有技术的铬基材料形成光屏蔽膜的光掩模基板。比较例的光掩模基板如同目前经常用作ArF光刻法掩模的光掩模基板，是包括均由铬基材料形成的光屏蔽膜和ARF以及MoSiON半色调相移膜的基板。
特别是，制备了如图18中示出的光掩模基板。在透明衬底1上，通过溅射顺序形成了作为半色调相移膜8的MoSiON膜(Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)、作为光屏蔽膜23的CrN膜(Cr∶N＝9∶1，厚度26nm)和作为ARF 5的CrON膜(Cr∶O∶N＝4∶5∶1，厚度20nm)。
评价这些光掩模基板的总负载(global loading)和CD线性度。
对于总负载的评价，如下制备光掩模。首先，通过旋涂器涂覆光敏抗蚀剂(Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd生产的IP3500)，然后进行加热以烘干。此时用探针型薄膜厚度计测量的抗蚀膜的厚度约为450nm。通过激光光刻法系统ALTA3700(Applied Material Inc.)将抗蚀膜写成图像的并显影，形成测试图案。测试图案具有在6平方英寸的衬底上132mm见方的区域内包括设置在共121(＝11×11)个点处的尺寸为1.0μm的间隙的图案。在一定的区域中，提供了紧邻图案具有低写入密度和相对小的蚀刻面积的部分(暗部分)。在其余的区域中，提供了紧邻图案具有高写入密度和相对大的蚀刻面积的部分(亮部分)。其后，通过连续的工序对实施例和比较例的每一个光掩模基板进行干法蚀刻和加工，直到完成了半色调相移掩模。然后使用测量工具LWM(Leica)测量图案尺寸。
比较例的使用铬基光屏蔽膜的半色调相移掩模显示出了在亮部分具有明显比暗部分大的间隙尺寸的总负载趋势。与之相比，由实施例的光掩模基板制作的半色调相移掩模显示出了将总负载极小化的效果。特别是，暗部分尺寸和亮部分尺寸之间的平均值差在比较例的半色调相移掩模中是约15nm，而在由实施例的光掩模基板制作的半色调相移掩模中是约1nm，显示出了明显的效果。
对于CD线性度评价，如下制作光掩模。将负性化学放大EB抗蚀剂通过旋涂器涂覆到光掩模基板上并进行烘干以形成200nm厚的抗蚀膜。然后经过一系列的工序，包括EB写入、PEB、显影和干法蚀刻，完成半色调相移掩模。通过SEM线宽测量系统测量线宽。
在图17的图中绘出了线性度数据。图17示出了对线密度是50％的线和间隙图案的线进行测量的结果。比较例的半色调相移掩模显示出了干法蚀刻加工性随着线宽变窄而变差的趋势。也就是，随着设计CD(在横坐标上)变小，与设计CD的线宽的偏移(纵坐标上的ΔCD)变大。与之相比，实施例的半色调相移掩模显示出了显著下降的趋势，即优异的图案化特性。
从图17中可以看出，与比较例(现有技术)相比，实施例(本发明)在线宽等于或小于0.8μm时有一些优势，而在线宽等于或小于0.4μm时很有优势。从而本发明的光掩模基板在制作具有部件尺寸等于或小于0.8μm的图案的光掩模中是有效的，并且在制作具有部件尺寸等于或小于0.4μm的图案的光掩模中是非常有效的。
实施例5
通过溅射沉积膜来制备具有在图2A中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度41nm)
ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(蚀刻掩模膜一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度18nm)
蚀刻掩模膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
依照制作Levenson掩模的光掩模制作工艺C来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成250nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。在透明衬底中形成的相移部具有172nm的深度，其产生约180°的相移。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的移相部。
实施例6
通过溅射沉积膜来制备具有在图2A中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度41nm)
ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(蚀刻掩模膜一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度18nm)
蚀刻掩模膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
依照制作条纹型无铬掩模的光掩模制作工艺D来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成200nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。在透明衬底中形成的移相部具有172nm的深度，产生约180°的相移。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的相移部。
实施例7
通过溅射沉积膜来制备具有在图2B中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
半色调相移膜：MoSiON(按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度41nm)
ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(蚀刻掩模膜一侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度18nm)
蚀刻掩模膜：CrN(按原子比Cr∶N＝4∶1，厚度10nm)
依照制作三色调相移掩模的光掩模制作工艺E来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成250nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在相移膜和衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的相移部。
实施例8
通过溅射沉积膜来制备具有在图3A中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度41nm)
第一ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(第二ARF侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度10nm)
第二ARF：CrON(按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1，厚度8nm)
依照制作Levenson掩模的光掩模制作工艺F来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成200nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。在透明衬底中形成的相移部具有172nm的深度，产生约180°的相移。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的相移部。
实施例9
通过溅射沉积膜来制备具有在图3B中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
半色调相移膜：MoSiON(按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度23nm)
第一ARF：MoSiN(组成沿厚度方向渐变，从光屏蔽膜一侧的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5到远离透明衬底的一侧(第二ARF侧)的按原子比Mo∶Si∶N＝1∶5∶5，厚度10nm)
第二ARF：CrON(按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1，厚度8nm)
依照制作三色调相移掩模的光掩模制作工艺G来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成100nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在相移膜和衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的相移部。
实施例10
通过溅射沉积膜来制备具有在图4B中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
半色调相移膜：MoSiON(按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
光屏蔽膜：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度23nm)
ARF：CrON(按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1，厚度18nm)
依照制作半色调相移掩模的光掩模制作工艺H来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成100nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在相移膜和衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的移相部。
实施例11
通过溅射沉积膜来制备具有在图5B中示出的层排列的光掩模基板。各个膜如下。
透明衬底：石英衬底
半色调相移膜：MoSiON(按原子比Mo∶Si∶O∶N＝1∶4∶1∶4，厚度75nm)
蚀刻截止膜：CrN(按原子比Cr∶N＝9∶1，厚度10nm)
第一光屏蔽层：MoSiN(按原子比Mo∶Si∶N＝1∶3∶1.5，厚度20nm)
第二光屏蔽层：CrN(按原子比Cr∶N＝4∶1，厚度5nm)
ARF：CrON(按原子比Cr∶O∶N＝4∶5∶1，厚度20nm)
依照制作半色调相移掩模的光掩模制作工艺I来加工这个光掩模基板。对于第一和第二抗蚀膜，使用主要包括羟基苯乙烯树脂、交联剂和光酸产生剂的化学放大负性抗蚀剂来形成250nm厚的抗蚀膜。通过EB光刻法将该抗蚀膜图案化。
结果是，制成了如实反映预先选择的图案尺寸的光掩模，而不依赖于图案密度。这表明光掩模基板具有极小的图案密度依赖性。由于在光屏蔽膜的蚀刻过程中在相移膜和衬底上不产生腐蚀，所以能够以高精确度在衬底中形成具有预定相移值的相移部。

Claims (22)

1.一种光掩模基板，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曝光的光透明的区域和有效不透明的区域的掩模图案，所述光掩模基板包括：
透明衬底，
设置在该衬底上的蚀刻截止膜，单层或多层构造的所述蚀刻截止膜耐氟干法蚀刻并可通过氯干法蚀刻去除，
与所述蚀刻截止膜邻接设置，并且由含过渡金属和硅的材料组成的单层构成或由至少包括由含过渡金属和硅的材料组成的一层的多层构成的光屏蔽膜，和
与所述光屏蔽膜邻接设置并由单层或多层构成的减反射膜，
其中所述蚀刻截止膜、所述光屏蔽膜和所述减反射膜的组合的光密度为至少2.5。
2.权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜仅由铬构成，或由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物构成。
3.权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜仅由钽构成或由含钽并且不含硅的钽化合物构成。
4.权利要求1的光掩模基板，其中所述蚀刻截止膜厚度为2到20nm。
5.权利要求1的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料含比例为1∶4-15的过渡金属和硅。
6.权利要求1的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料是过渡金属与硅的合金或含过渡金属、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。
7.权利要求1的光掩模基板，其中构成所述光屏蔽膜层的材料是含过渡金属、硅和氮的过渡金属硅化合物。
8.权利要求7的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜的氮含量为5原子％到40原子％。
9.权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由多层构成，该多层包括由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物构成的层。
10.权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由两层构成，即相邻于透明衬底形成的第一光屏蔽层和相邻于减反射膜形成的第二光屏蔽层，第一光屏蔽层由含过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物构成，且第二光屏蔽层由含铬和氧和/或氮的铬化合物构成。
11.权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜由多层构成，其中与所述减反射膜邻接设置的层对曝光的光具有至少1.5的消光系数k。
12.权利要求1的光掩模基板，其中所述光屏蔽膜的厚度为10到80nm。
13.权要求1的光掩模基板，其中所述减反射膜包括含过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物的层。
14.权利要求1的光掩模基板，其中所述减反射膜包括单独的铬层或含铬和氧和/或氮的铬化合物的层。
15.权利要求1的光掩模基板，其中所述减反射膜由两层构成，即相邻于透明衬底形成的第一减反射层和远离透明衬底形成的第二减反射层，第一减反射层由包括过渡金属、硅和氧和/或氮的过渡金属硅化合物构成，且第二减反射层由含铬和氧和/或氮的铬化合物构成。
16.权利要求14的光掩模基板，其中在所述减反射膜中，铬化合物层的铬含量至少为50原子％。
17.权利要求1的光掩模基板，其还包括与所述减反射膜邻接设置并且由耐氟干法蚀刻并可通过氯干法蚀刻去除的单层或多层构成的蚀刻掩模膜。
18.权利要求17的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜仅由铬构成或由含铬以及从氧、氮和碳中选出的至少一种元素的铬化合物构成。
19.权利要求17的光掩模基板，其中所述蚀刻掩模膜的厚度为2到30nm。
20.权利要求1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。
21.权利要求1的光掩模基板，其中所述过渡金属是钼。
22.一种光掩模，是通过将权利要求1的光掩模基板图案化所获得的。
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