CN106019812A - 制备半色调相移光掩模坯的方法 - Google Patents

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Abstract

在透明基底上通过用含有N和/或O的反应性气体的含Si靶的反应性溅射沉积含有Si以及N和/或O的半色调相移膜。在将所述反应性气体流速设定为等于或低于所述迟滞区中所述反应性气体流速下限时溅射沉积一层，在将所述反应性气体流速设定为所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之内时溅射沉积另一层。该相移膜表现出令人满意的光学性质的面内均匀性。

Description

制备半色调相移光掩模坯的方法
相关申请的交叉引用
本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求分别于2015年3月31日和2015年4月1号提交的专利申请第2015-072925和2015-074783号的优先权，由此通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及制备半色调相移光掩模坯的方法，该光掩模坯被加工成半色调相移光掩模以用于半导体集成电路等的微制造。
背景技术
在半导体技术领域中，研究和开发的努力在持续以进一步使图案特征小型化。近来，由于包括电路图案的小型化的发展，互连图案的薄化以及用于单元构成层之间的连接的接触孔图案的小型化在发展以符合较高的LSI的集成密度，因此存在对微图案化技术的不断增长的需求。因此，与用于制造光刻微制造工艺的曝光步骤中使用的光掩模的技术相关联，希望具有形成更精细和精确电路图案或掩模图案的技术。
通常，通过光刻法在半导体基底上形成图案时采用缩小投影。因此，在光掩模上形成的图案特征的尺寸约为在半导体基底上形成的图案特征的尺寸的4倍。在目前的光刻技术中，印刷的电路图案的尺寸显著地小于用于曝光的光的波长。因此，如果单纯地通过将电路图案的尺寸乘以4倍而形成光掩模图案，则由于曝光过程的光学干涉和其他效应，没有将所需的图案转印到半导体基底上的抗蚀剂膜。
有时，通过在光掩模上将图案形成为比实际电路图案更为复杂的形状来减轻曝光过程中的光学干涉和其他效应。可以例如通过将光学邻近校正(OPC)引入实际的电路图案来设计这样复杂的图案形状。而且，尝试应用分辨率提高技术(RET)例如改进的照度、浸渍光刻法或双重曝光(或双重图案化)光刻法以满足对小型化和较高图案精度的需求。
将相移法用作RET之一。相移法是通过在光掩模上形成能够使相位反转约180度的膜的图案，以致可以通过利用光学干涉来改善对比度。适于相移法的光掩模之一为半色调相移光掩模。典型地，该半色调相移光掩模包括对曝光光透明的石英或类似材料的基底和在该基底上形成的半色调相移膜的掩模图案，其能够提供约180度的相移并且具有对于图案形成不足的透射率。作为半色调相移光掩模，专利文献1(JP-A H07-140635)提出了具有硅化氧化钼(MoSiO)或硅化氧氮化钼(MoSiON)的半色调相移膜的掩模。
为了通过光刻法形成较精细图像，将较短波长的光用作光源。在光刻工艺的目前最先进的阶段，已使曝光光源从KrF准分子激光(248nm)过渡到ArF准分子激光(193nm)。发现使用较大能量的ArF准分子激光的光刻法对掩模产生采用KrF准分子激光没有观察到的损伤。一个问题在于，连续使用光掩模时，在该光掩模上形成异物状生长缺陷。这些生长缺陷也称为“浑浊”。以往认为浑浊形成的源头在于掩模图案表面上硫酸铵晶体的生长。现在认为有机物质也参与浑浊形成。
已知一些克服浑浊问题的方法。关于ArF准分子激光的长期照射时在光掩模上形成的生长缺陷，例如，专利文献2(JP-A 2008-276002)记载了如果在预定的阶段对该光掩模进行清洁，则可以持续使用光掩模。
引用列表
专利文献1：JP-A H07-140635
专利文献2：JP-A 2008-276002(USP 7941767)
专利文献3：JP-A 2007-033469
专利文献4：JP-A 2007-233179
专利文献5：JP-A 2007-241065
发明概述
光掩模技术的趋势在于，随着微小化的发展，图案宽度变得小于曝光波长。因此，如上所述，采用RET技术，例如OPC、改性照明、浸渍光刻法、相移方法、和双重曝光。关于相移膜，较薄的膜有利于图案形成并且对于减轻3D效应有效。因此对于光刻法，需要较薄的膜以形成较精细尺寸的图案。
在光掩模生产工艺中使用光掩模坯时，如果外来沉积物在光掩模坯上，则它们导致图案的缺陷。为了去除外来沉积物，在光掩模生产工艺期间清洁光掩模坯许多次。此外，当这样制造的掩模用于光刻法工艺时，即使光掩模本身没有图案缺陷，也要反复清洁该光掩模，其原因在于，如果外来沉积物在光刻法工艺期间沉降在光掩模上，则使用该光掩模图案化的半导体基底最终也有图案-转印失效。
为了将外来沉积物从光掩模坯或光掩模除去，在大多数情况下使用SPM、臭氧水或AMP来应用化学清洁。SPM为硫酸/过氧化氢混合物，其为具有强氧化作用的清洁剂。臭氧水为具有溶解于其中的臭氧的水，并且用作SPM的替代物。AMP为氨水/过氧化氢混合物。当将在其表面上具有外来有机沉积物的光掩模坯或光掩模浸渍在AMP清洁液中时，在氨的溶解作用和过氧化氢的氧化作用下从所述表面释放并去除外来有机沉积物。
尽管用这样的化学液的化学清洁对于去除光掩模坯或光掩模上的外来沉积物例如颗粒和污染物是必需的，但化学清洁可能破坏光掩模坯或光掩模上的光学膜、典型地为半色调相移膜。例如，如果光学膜的表面被化学清洁改变，则该膜原始的光学性质可能改变。此外，光掩模坯或光掩模的化学清洁反复进行。因此，需要使每次清洁步骤期间光学膜的任何性质改变(例如相移改变)最小化。
符合上述要求的膜是含有硅和氮和/或氧的膜，例如，由硅和氮组成的不含过渡金属的膜，以及由硅、氮和氧组成的不含过渡金属的膜，它们具有改进的耐化学品性。
通常，光掩模坯上的图案形成用薄膜通过溅射技术形成。例如，通过如下在透明基底上形成由硅和氮组成的膜(即SiN膜)：将Si靶置于沉积室中，将稀有气体(例如Ar)和氮气的气体混合物供入该室中，产生气体等离子体，用经赋予能量的颗粒溅射Si靶，以及使溅射的Si颗粒沉积在基底上，同时捕集中途的氮并与氮在靶表面或基底表面上反应。SiN膜的氮含量可通过提高或降低气体混合物中氮气的混合比来控制。然后，可以在透明基底上沉积具有任意期望的氮含量的SiN膜。
然而，当使用Si靶沉积SiN膜时，取决于气体混合物中氮气的流速，稳定的膜沉积在某些区域中变得困难。该区域中沉积的膜难以控制其包括相移和透射率的光学性质。尤其是，难以形成具有预定透射率、例如至多15％的透射率的光学性质的面内均匀性的膜同时保持预定相移、例如基本上180°的相移。
本发明的目的是提供制备半色调相移光掩模坯的方法，该半色调相移光掩模坯包括含有硅以及氮和/或氧并具有光学性质的面内均匀性的半色调相移膜。
由于所述半色调相移膜具有耐化学品性，注意到含有硅、以及氮和/或氧的半色调相移膜。进行了研究以开发半色调相移膜，其在光学性质的面内均匀性上得以改进，同时保持了预定相移。本发明涉及制备半色调相移光掩模坯的方法，其包括通过用反应性气体的含硅靶的反应性溅射在透明基底上沉积含有硅的半色调相移膜的步骤。该半色调相移膜由包括第一层和第二层的多个层组成。提供的迟滞曲线通过如下绘制：横跨靶施加恒定功率，将反应性气体供入室中，提高并接着降低反应性气体的流速由此扫描反应性气体的流速，在反应性气体的流速的扫描时测量靶电压或电流值，以及以靶电压或电流值对反应性气体的流速作图。发明人发现，在将反应性气体的流速设定为等于或低于所述迟滞区中所述反应性气体流速下限时溅射沉积所述第一层和第二层中的一层，并且在将所述反应性气体的流速设定为在所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之内时溅射沉积另一层，获得更好的结果。获得具有半色调相移膜的光掩模坯，所述半色调相移膜在耐化学品性和光学性质的面内均匀性上得以改进，同时保持预定的相移。具有改进的面内均匀性的半色调相移膜能以可重现方式形成。
本发明提供了制备半色调相移光掩模坯的方法，包括通过用含有氮和/或氧的反应性气体的含硅靶的反应性溅射在透明基底上沉积含有硅以及氮和/或氧的半色调相移膜的步骤，该半色调相移膜包括第一层和第二层。条件是，定义迟滞区的迟滞曲线是通过以下方式绘制的：横跨靶施加将恒定功率，将反应性气体供入室中，提高并接着降低反应性气体的流速由此扫描反应性气体的流速，在反应性气体的流速的扫描时测量靶电压或电流值，以及以靶电压或电流值对反应性气体的流速作图，在将所述反应性气体的流速设定为等于或低于所述迟滞区中所述反应性气体的流速的下限时溅射沉积所述第一层和第二层中的一层，并且在将所述反应性气体的流速设定为在所述迟滞区中所述反应性气体的流速的下限和上限之内时溅射沉积另一层。
在优选的实施方案中，在所述反应性气体的流速设定为以下时溅射沉积所述另一层，所述反应性气体流速上升期间记录的靶电压值VA与所述反应性气体流速下降期间记录的靶电压值VD之差为在迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电压值VL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电压值VH之差的±15％以内，或者
所述反应性气体流速上升期间记录的靶电流值IA与所述反应性气体流速下降期间记录的靶电流值ID之差为在迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电流值IL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电流值IH之差的±15％以内。
在优选的实施方案中，所述另一层是在所述反应性气体流速设定为等于或大于所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之间的平均值时溅射沉积的。
优选地，该反应性气体含有氮气(N2)或氧气(O2)，并且所述含硅靶是由硅组成的靶。
更通常，该半色调相移膜不含过渡金属。
发明的有利效果
与具有含有硅以及氮和/或氧的半色调相移膜的半色调相移光掩模坯相关，本发明提供了半色调相移膜，其在耐化学品性和光学性质的面内均匀性上得以改进，同时保持了预定的相移。
附图简述
图1为示出实施例1中的迟滞曲线的图。
具体实施方式
根据本发明，通过含硅靶采用含有氮和氧之一或两者的反应性气体的反应性溅射在透明基底、典型地石英基底上沉积含有硅以及氮和氧之一或两者的半色调相移膜，制备半色调相移光掩模坯。
在实验中，反应性溅射在真空或减压的室中使用靶和反应性气体进行。当将横跨靶施加的功率保持恒定时，反应性气体的流速从零气体进料状态逐渐提高。随着反应性气体的流速提高，横跨靶测量的电压(即靶电压)逐渐下降。电压行为使得电压在开始时缓慢下降(以缓和的斜率)，中途时快速下降(以陡峭的斜率)，并最终再次缓慢下降(以缓和的斜率)。在反应性气体的流速在电压再次缓慢下降的范围内提高后，相反地反应性气体的流速降低。随着反应性气体的流速降低，横跨靶测量的电压(即靶电压)逐渐提高。在此阶段，电压行为使得电压在开始时缓慢提高(以缓和的斜率)，中途时快速提高(以陡峭的斜率)，并最终再次缓慢提高(以缓和的斜率)。当将反应性气体流速上升期间记录的靶电压与反应性气体流速下降期间记录的靶电压进行比较时，反应性气体流速下降期间记录的靶电压在快速下降或上升(以陡峭的斜率)的区域中较低。
在另一实验中，反应性溅射在真空或减压的室中使用靶和反应性气体进行。当将横跨靶施加的功率保持恒定时，反应性气体的流速从零气体供料状态逐渐提高。随着反应性气体的流速提高，横跨靶测量的电流(即靶电流)逐渐提高。电流行为使得电流在开始时缓慢提高(以缓和的斜率)，中途时快速提高(以陡峭的斜率)，并最终再次缓慢提高(以缓和的斜率)。在反应性气体的流速在其中电流再次缓慢提高的范围内提高后，相反地反应性气体的流速降低。随着反应性气体的流速降低，横跨靶测量的电流(即靶电流)逐渐下降。在此阶段，电流行为使得电流在开始时缓慢下降(以缓和的斜率)，中途时快速下降(以陡峭的斜率)，并最终再次缓慢下降(以缓和的斜率)。当将反应性气体流速上升期间记录的靶电流与反应性气体流速下降期间记录的靶电流进行比较时，反应性气体流速下降期间记录的靶电流在快速提高或下降(以陡峭的斜率)的区域中较高。
如从以上反应性溅射实验所知，例如，类似于公知的磁力迟滞曲线(B-H曲线)并且如图1中所示的迟滞曲线通过如下绘制：横跨靶施加恒定功率，将反应性气体供入室中，提高并接着降低反应性气体的流速由此扫描反应性气体的流速，在反应性气体的流速的扫描时测量靶电压或电流值，以靶电压或电流值对反应性气体的流速作图。
迟滞曲线通过在反应性气体流速上升期间记录的靶电压或电流和在反应性气体流速下降期间记录的靶电压或电流而描绘。迟滞区域由曲线段限定。在迟滞区域中，反应性气体流速的下限和上限对应于当反应性气体流速的上升期间记录的靶电压或电流值和反应性气体流速的下降期间记录的靶电压或电流值变得基本上相等时的点。具体地，假设百分比改变由式(1-1)确定：
(VA-VD)/{(VA+VD)/2}×100 (1-1)
其中VA为反应性气体流速的上升期间记录的靶电压值，VD为反应性气体流速的下降期间记录的靶电压值，或者百分比改变由式(1-2)确定:
(ID-IA)/{(IA+ID)/2}×100 (1-2)
其中IA为反应性气体流速的上升期间记录的靶电流值，ID为反应性气体流速的下降期间记录的靶电流值，当式(1-1)或(1-2)的百分比改变逐渐从迟滞区域中心向下限或上限侧下降，并达到2％或更低、特别是基本上为零时的点是迟滞区域中反应性气体流速的下限和上限。
据信，在以等于或低于迟滞区域的下限的反应性气体流速溅射期间，一旦反应性气体吸附到靶表面，它就作为溅射的颗粒从靶表面释放，从而使靶表面的侵蚀部分保持在金属状态(硅在本文中包括在金属内)，这也被称为“金属模式”。另外，在以等于或高于迟滞区域的上限的反应性气体流速溅射期间，靶表面与反应性气体反应，并呈现靶表面被金属化合物完全覆盖的状态，这也被称为“反应模式”。另一方面，在以高于迟滞区域下限且低于迟滞区域上限的反应性气体流速溅射期间，靶表面的侵蚀部分被金属化合物部分地覆盖，这也被称为“过渡模式”。
对于光掩模坯，膜的面内均匀性是重要的。作为半色调相移膜，通常使用含有硅的膜。必须将氧、氮等添加至该膜从而为该膜提供特定的透射率。为了形成具有预定相移和预定透射率的含有硅的膜，该膜必须以过渡模式沉积。然而，过渡模式沉积的膜往往面内均匀性不好。在反应模式中，沉积速率慢，并且靶表面容易绝缘。因为该原因，在本发明的实践中，反应性溅射通过将金属模式中的反应性气体流速和过渡模式中的反应性气体流速结合进行。
具体地，半色调相移膜由包括第一层和第二层的多个层、优选地2-10个层组成。在所述第一层和第二层中，在将所述反应性气体流速设定为等于或低于所述迟滞区中所述反应性气体流速下限时溅射沉积一个层，并且在将所述反应性气体流速设定为在所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之内(使用“之内”意指不包括端点)溅射沉积另一层。
在优选的实施方案中，在将所述反应性气体的流速设定为以下时溅射沉积另一层：在反应性气体流速的上升期间记录的靶电压值VA和在反应性气体流速的下降期间记录的靶电压值VD之差为在迟滞区域中反应性气体流速下限处的靶电压值VL和迟滞区域中反应性气体流速上限处的靶电压值VH之差的±15％(即-15％到+15％)以内，更优选在±10％(即-10％到+10％)以内；或在反应性气体流速上升期间记录的靶电流值IA和在反应性气体流速下降期间记录的靶电流值ID之差为在迟滞区域中反应性气体流速下限处的靶电流值IL和迟滞区域中反应性气体流速上限处的靶电流值IH之差的±15％(即-15％到+15％)以内，更优选在±10％(即-10％到+10％)以内。
本文中，作为迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电压值VL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电压值VH，在所述反应性气体流速上升期间记录的靶电压值的平均值和在所述反应性气体流速下降期间记录的靶电压值的平均值分别是可适用的。类似地，作为在所述迟滞区中所述反应性气体流速下限处的靶电流值IL和在所述迟滞区中所述反应性气体流速上限处的靶电流值IH，在所述反应性气体流速上升期间记录的靶电流值的平均值和在所述反应性气体流速下降期间记录的靶电流值的平均值分别是可适用的。
当获得以下迟滞曲线时，本发明最有效，所述迟滞曲线确保：根据式(2-1)由迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电压值VL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电压值VH确定的电压的百分比的改变为至少15％:
(VL-VH)/{(VL+VH)/2}×100 (2-1)
或者根据式(2-2)由在所述迟滞区中所述反应性气体流速下限处靶电流值IL和在所述迟滞区中所述反应性气体流速上限处的靶电流值IH确定的电流的百分比的改变为至少15％:
(IH-IL)/{(IL+IH)/2}×100 (2-2)。
另外，当获得以下迟滞曲线时，本发明最有效，所述迟滞曲线确保：在所述反应性气体流速上升期间记录的靶电压值VA与在所述反应性气体流速下降期间记录的靶电压值VD之差作为所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限与上限之间的平均，为所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电压值VL与所述反应性气体流速上限处的靶电压值VH之差的至少+10％或至多-10％；或者，在所述反应性气体流速上升期间记录的靶电流值IA与在所述反应性气体流速下降期间记录的靶电流值ID之差作为所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限与上限之间的平均，为在所述迟滞区中所述反应性气体流速下限处的靶电流值IL与在所述迟滞区中所述反应性气体流速上限处的靶电流值IH之差的至少+10％或至多-10％。
值得注意的是，在金属模式或反应模式的任一种中，在反应性气体流速上升期间记录的靶电压或电流值基本上与反应性气体流速下降期间记录的靶电压或电流值一致。
在更优选的实施方案中，在将所述反应性气体流速设定为等于或大于所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之间的平均值时溅射沉积所述另一层。换而言之，优选地在过渡模式的反应模式邻近侧沉积所述另一层。根据本发明，以金属模式中的反应性气体流速沉积的一层与以过渡模式中的反应性气体流速、尤其是等于或高于迟滞区域中反应性气体流速的下限和上限之间平均值的反应性气体流速沉积的另一层的组合能够形成半色调相移膜，其具有170-190°、具体地175-185°、最具体地基本上为180°的相移和至多15％、具体地至多10％，最具体地3-10％的透射率，并且具有这些光学性质的更好的面内均匀性的特点，但是现有技术中难以形成具有在所述限定范围内的光学性质例如相移和透射率的面内均匀性的半色调相移膜。
关于构建半色调相移膜的第一层和第二层的布置，假设第一层沉积期间的反应性气体流速为等于或低于迟滞区中下限的反应性气体流速(即金属模式)和在第二层沉积期间的反应性气体流速为迟滞区中所述反应性气体流速的下限与上限以内的反应性气体流速(即过渡模式)，例如，当第二层在最远离于基底处(表面侧)设置时，可获得更好的耐化学品性。另外，当第二层在最远离于基底处(表面侧)或在最接近于基底处(基底侧)设置时，任一侧上的层对反射的降低有效。此外，从控制半色调相移膜的蚀刻，例如改进末端检测的精度方面来看，将第一层最接近于基底设置且将第二层最远离于基底设置时获得更好的结果。示例的多层结构包括第一层和第二层的双层结构，第一层夹在第二层之间的三层结构，和至少四个交替的第一层和第二层的交替多层结构。对于由不包括稍后描述的表面氧化层的多个层组成的半色调相移膜，第一层和第二层优选地占其厚度的70-100％，最优选100％。
虽然半色调相移膜通过溅射沉积，但也可采用DC溅射或RF溅射。可取决于层的布置和组成来合适地选择靶和溅射气体。合适的含硅靶包括硅靶(仅由硅组成的靶)，氮化硅靶，和含有硅和氮化硅的靶。由这些靶，不含过渡金属的膜例如硅基材料例如氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的膜可作为半色调相移膜形成。
在半色调相移膜的沉积期间，使用与靶材料反应并变成该膜的一部分的反应性气体,例如，氮气(N2气体)，氧气(O2气体)，氮氧化物气体(N2O气体、NO气体、NO2气体)。在溅射气体中，可使用稀有气体，例如氦气、氖气或氩气。半色调相移膜中氮和氧的含量可通过使用作为反应性气体的含氮气体和/或含氧气体，以及调节在反应性溅射期间该气体的流速来调节。溅射压力典型地为0.01-1Pa，优选为0.03-0.2Pa。
属于第一层的每个层或属于第二层的每个层可在恒定条件下或在逐步变化或连续变化的条件下在满足各自的沉积条件的反应性气体流速范围内在厚度方向上沉积。
半色调相移膜可包括表面氧化层作为表面侧层(或最外层)，以抑制膜品质的任何改变。表面氧化层可具有至少20at％(原子％)的氧含量，甚至可接受至少50at％的氧含量。表面氧化层可通过大气氧化或空气氧化或强制氧化性处理形成。强制氧化性处理的实例包括用臭氧气体或臭氧水的硅基材料膜的处理，和通过烘箱加热、灯热退火(lamp annealing)或激光加热在含氧气氛中在约300℃加热膜。表面氧化层优选具有为至多10nm，更优选至多5nm，甚至更优选至多3nm的厚度。氧化层只要其厚度为至少1nm就能发挥其效果。尽管表面氧化层也可通过提高在溅射步骤期间的溅射气体中氧的量形成，但优选上述大气氧化或氧化性处理以形成缺陷较少的层。
像常规半色调相移光掩模坯那样，本发明的半色调相移光掩模坯可包括半色调相移膜上的遮光膜。提供遮光膜确保半色调相移光掩模包含能够完全遮蔽曝光光的区域。遮光膜可由任何期望的材料、优选地铬基材料制成，从而该膜在蚀刻期间也可用作辅助膜。从许多专利文献已知遮光膜的构造和材料，例如专利文献3(JP-A 2007-033469)和专利文献4(JP-A 2007-233179)。遮光膜的一种优选的膜构造是具有铬基材料的遮光膜和用于降低遮光膜造成的反射的铬基材料的减反射膜的结构。遮光膜和减反射膜的每个可为单层或多层。制造铬基遮光膜和铬基减反射膜的合适的材料包括铬自身，氧化铬(CrO)，氮化铬(CrN)，碳化铬(CrC)，氧氮化铬(CrON)，氧碳化铬(CrOC)，氮碳化铬(CrNC)，氧氮碳化铬(CrONC)等。
铬基遮光膜和铬基减反射膜可通过反应性溅射沉积，该反应性溅射使用铬靶或具有其中加入氧、氮和碳中一种或多种的铬靶，以及基于稀有气体例如Ar、He或Ne的溅射气体，并且取决于所要沉积的膜的期望的组成向该溅射气体添加选自含氧气体、含氮气体和含碳气体的气体。
在其中提供遮光膜的另一版本的实施方案中，专利文献5(JP-A2007-241065)中披露的铬基材料的辅助膜或蚀刻阻止膜可形成在半色调相移膜上，并且在其上形成硅、硅基化合物或过渡金属/硅基化合物的遮光膜。
此外，硬掩模膜可在遮光膜上形成。作为硬掩模膜，期望具有不同于遮光膜的蚀刻性质的膜。例如，当遮光膜为铬基膜时，可以用氟化物气体例如SF6或CF4蚀刻的膜优选地用作硬掩模膜。合适的硬掩模膜包括硅膜，含有硅与氮和/或氧的膜，和含有硅、氮和/或氧以及过渡金属例如钼、钨、钽或锆的膜。
光掩模坯可通过标准技术加工成光掩模。例如,包含半色调相移膜和在其上沉积的铬基材料的遮光膜或减反射膜的半色调相移光掩模坯可按如下加工。首先，适于电子束(EB)光刻法的抗蚀剂膜形成在半色调相移光掩模坯的铬基材料膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时,进行含氧的氯系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到铬基材料膜。接着，在铬基材料膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将图案转印到半色调相移膜。如果铬基材料膜的任何区域要作为遮光膜留下，则形成用于保护该区域的抗蚀剂图案。之后，再次通过含氧的氯系干蚀刻剥离不需要的铬基材料膜。以常规方式去除抗蚀剂材料，产生半色调相移光掩模。
在另一实例中，包括半色调相移膜、在其上沉积的铬基材料遮光膜或减反射膜和在其上沉积的硅基材料硬掩模膜的半色调相移光掩模坯可按如下加工。首先，适于EB光刻法的抗蚀剂膜形成在半色调相移光掩模坯的硅基硬掩模膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到硅基硬掩模膜。之后,进行含氧的氯系干蚀刻以将硬掩模膜图案转印到铬基材料膜。此时去除抗蚀剂。此外，在铬基材料膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将图案转印到半色调相移膜，同时去除硅基硬掩模膜。如果铬基材料膜的任何区域作为遮光膜留下，则形成用于保护该区域的抗蚀剂图案。之后，再次通过含氧的氯系干蚀刻剥离不需要的铬基材料膜。以常规方式去除抗蚀剂材料，产生半色调相移光掩模。
在可加工的基底中形成其中半节距至多50nm，典型地至多30nm，更典型地至多20nm的图案的光刻方法中，其包括以下步骤：在可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，通过图案化的掩模将该光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光、典型地为ArF准分子激光(193nm)，以将图案转印到光致抗蚀剂膜，本发明的半色调相移光掩模最适合用于曝光步骤。
由光掩模坯获得的半色调相移光掩模有利地适用于包括以下的图案形成工艺：将光投射到包括半色调相移膜图案的光掩模图案以将光掩模图案转印到可加工的基底上的物体(光致抗蚀剂膜)上。曝光光的照射可为干燥曝光或浸渍曝光。尤其是通过浸渍光刻将作为可加工的基底的至少300mm的晶片曝光于光的光掩模图案时，并且在商业规模微制造的相对短时间内累计照射能量提高的趋势下，本发明的半色调相移光掩模有效。
实施例
给出以下实施例以进一步说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1
在溅射系统的室中，放置152mm方形和6.35mm厚的石英基底。硅靶用作溅射靶，氩气和氮气用作溅射气体。将横跨靶施加的功率和将氩气流速保持恒定。测量横跨靶的电流，同时改变氮气流速，获得迟滞曲线。具体地，横跨靶施加1kW的功率，以17sccm供应氩气，以5sccm将氮气供应到室中。在该状态下，开始溅射。氮气流速从5sccm以每秒0.1sccm的增量提高，最终达到50sccm，并将最终流速保持30秒。之后，相反地氮气流速从50sccm以每秒0.1sccm的减量降低，并最终达到5sccm。将电流相对于流速作图以绘制图1中所示的迟滞曲线。在图1中，实线曲线表示在氮气流速上升期间记录的靶电流，虚线曲线表示在氮气流速下降期间记录的靶电流。迟滞区限定在这些曲线之间。
在图1中，在A处标示的位置的反应性气体(氮气)流速为10.0sccm，表示金属模式。在C处标示的位置的反应性气体流速为30.0sccm，表示迟滞区中的氮气流速上限和下限以内的过渡模式。此时，在迟滞区中氮气流速下限的靶电流值IL与在迟滞区中氮气流速上限的靶电流值IH之差为0.57A。另外，在C位置，氮气流速上升期间记录的靶电流值IA与氮气流速下降期间记录的靶电流值ID之差为在迟滞区中氮气流速下限的靶电流值IL与在迟滞区中氮气流速上限的靶电流值IH之差的9％。
在图1中，在B处标示的位置的反应性气体流速为19.1sccm，表示过渡模式。在B位置，氮气流速上升期间记录的靶电流值IA与氮气流速下降期间记录的靶电流值ID之差为在迟滞区中氮气流速下限的靶电流值IL与在迟滞区中氮气流速上限的靶电流值IH之差的14％。
在图1的迟滞曲线的基础上，在152mm方形和6.35mm厚的石英基底上，使用硅靶作为溅射靶，以及氩气和氮气作为溅射气体进行溅射。在等于或低于迟滞区中氮气流速下限的金属模式条件(图1中A处标示的条件，氩气流速17.0sccm，氮气流速10.0sccm，靶施加功率1kW)下，沉积具有原子比Si:N＝62:38的组成的第一层。接着，在第一层上进行溅射。在迟滞区中氮气流速的上限和下限以内的过渡模式条件(图1中C处标示的条件，氩气流速17.0sccm,氮气流速30.0sccm，靶施加功率1kW)下，沉积了以原子比计具有Si:N＝46:54的组成的第二层。获得由SiN的第一层和第二层构成的半色调相移膜。该半色调相移膜具有177度的相移，6.0％的透射率和67nm的厚度。相移的面内分布为-0.3％，透射率的面内分布为1.3％，表示令人满意的面内均匀性。
注意，相移或透射率的面内分布是通过测量具有在其上沉积的半色调相移膜的基底的表面上的正交线的交点和正交线上自交点相隔95mm距离的任意点处的相移或透射率并根据以下等式(3-1)或(3-2)计算而测定的。
相移的面内分布(％)＝
[PS(I)-PS(E)]/[(PS(I)+PS(E))/2]×100 (3-1)
其中PS(I)为交点处的相移，PS(E)为任意点处的相移。
透射率的面内分布(％)＝
[T(I)-T(E)]/[(T(I)+T(E))/2]×100 (3-2)
其中T(I)为交点处的透射率，T(E)为任意点处的透射率。
比较例1
在实施例1获得的图1的迟滞曲线的基础上，在152mm方形和6.35mm厚的石英基底上，使用硅靶作为溅射靶，以及氩气和氮气作为溅射气体进行溅射。在迟滞区中氮气流速的上限和下限以内的过渡模式条件(图1中B处标示的条件，氩气流速17.0sccm,氮气流速19.1sccm，靶施加功率1kW),沉积了以原子比计具有Si:N＝47:53的组成的单一SiN层形式的半色调相移膜。该半色调相移膜具有177度的相移、6.0％的透射率和62nm的厚度。相移的面内分布为-1.0％且透射率的面内分布为-10.8％，表明差的面内均匀性。

Claims (6)

1.制备半色调相移光掩模坯的方法，包括通过用含有氮和/或氧的反应性气体的含硅靶的反应性溅射在透明基底上沉积含有硅以及氮和/或氧的半色调相移膜的步骤，所述半色调相移膜包括第一层和第二层，其中
条件是，限定迟滞区的迟滞曲线通过如下绘制：横跨靶施加恒定功率，将反应性气体供入室中，提高并接着降低反应性气体的流速由此扫描反应性气体的流速，在反应性气体的流速的扫描时测量靶电压或电流值，以及以靶电压或电流值对反应性气体的流速作图，
在将所述反应性气体的流速设定为等于或低于所述迟滞区中所述反应性气体的流速的下限时溅射沉积所述第一层和第二层中的一层，并且在所述反应性气体的流速设定为在所述迟滞区中所述反应性气体的流速的下限和上限之内时溅射沉积另一层。
2.权利要求1所述的方法，其中在将所述反应性气体的流速如下设定时溅射沉积所述另一层：
所述反应性气体流速上升期间记录的靶电压值VA与所述反应性气体流速下降期间记录的靶电压值VD之差在迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电压值VL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电压值VH之差的±15％以内，或者
所述反应性气体流速上升期间记录的靶电流值IA与所述反应性气体流速下降期间记录的靶电流值ID之差为在迟滞区中所述反应性气体流速的下限处的靶电流值IL与迟滞区中所述反应性气体流速的上限处的靶电流值IH之差的±15％以内。
3.权利要求1所述的方法，其中在将所述反应性气体流速设定为等于或大于所述迟滞区中所述反应性气体流速的下限和上限之间的平均值时溅射沉积所述另一层。
4.权利要求1所述的方法，其中所述反应性气体含有氮气(N2)或氧气(O2)。
5.权利要求1所述的方法，其中所述含硅靶为由硅组成的靶。
6.权利要求5所述的方法，其中所述半色调相移膜不含过渡金属。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106997145A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 信越化学工业株式会社 半色调相移光掩模坯和制造方法
CN108570647A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 佳能株式会社 反应性溅射装置和反应性溅射方法
CN109811321A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 佳能株式会社 溅射装置和用于制造膜的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6677139B2 (ja) * 2016-09-28 2020-04-08 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランクの製造方法
JP6819546B2 (ja) 2017-11-13 2021-01-27 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク、及びフォトマスクの製造方法
JP7192731B2 (ja) * 2019-09-27 2022-12-20 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランク、その製造方法、及びハーフトーン位相シフト型フォトマスク

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007731A1 (en) * 2000-01-12 2001-07-12 Yukio Inazuki Phase shift mask blank, phase shift mask, and method of manufacture
JP2009104174A (ja) * 2000-09-12 2009-05-14 Hoya Corp 位相シフトマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法、及びパターン転写方法
CN101846876A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 信越化学工业株式会社 光掩模坯料、加工方法和蚀刻方法
CN102165369A (zh) * 2008-09-30 2011-08-24 Hoya株式会社 光掩模坯体、光掩模及其制造方法、以及半导体器件的制造方法
WO2014112457A1 (ja) * 2013-01-15 2014-07-24 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3064769B2 (ja) 1992-11-21 2000-07-12 アルバック成膜株式会社 位相シフトマスクおよびその製造方法ならびにその位相シフトマスクを用いた露光方法
JPH11168071A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Sony Corp Ｔｉ／ＴｉＮ膜の連続形成方法
JP2002258458A (ja) * 2000-12-26 2002-09-11 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスク及びマスクブランク
EP1746460B1 (en) 2005-07-21 2011-04-06 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
JP4933753B2 (ja) 2005-07-21 2012-05-16 信越化学工業株式会社 位相シフトマスクブランクおよび位相シフトマスクならびにこれらの製造方法
JP4551344B2 (ja) 2006-03-02 2010-09-29 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランクおよびフォトマスク
JP4509050B2 (ja) 2006-03-10 2010-07-21 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスク
US20080041716A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Schott Lithotec Usa Corporation Methods for producing photomask blanks, cluster tool apparatus for producing photomask blanks and the resulting photomask blanks from such methods and apparatus
JP4714180B2 (ja) 2007-05-01 2011-06-29 株式会社東芝 フォトマスク管理方法、フォトマスク洗浄可能回数生成方法、及びフォトマスク管理システム
JP6373607B2 (ja) 2013-03-08 2018-08-15 Hoya株式会社 マスクブランクの製造方法および位相シフトマスクの製造方法
JP2016035559A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランク及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007731A1 (en) * 2000-01-12 2001-07-12 Yukio Inazuki Phase shift mask blank, phase shift mask, and method of manufacture
JP2009104174A (ja) * 2000-09-12 2009-05-14 Hoya Corp 位相シフトマスクブランクの製造方法、位相シフトマスクの製造方法、及びパターン転写方法
CN102165369A (zh) * 2008-09-30 2011-08-24 Hoya株式会社 光掩模坯体、光掩模及其制造方法、以及半导体器件的制造方法
CN101846876A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 信越化学工业株式会社 光掩模坯料、加工方法和蚀刻方法
WO2014112457A1 (ja) * 2013-01-15 2014-07-24 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106997145A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 信越化学工业株式会社 半色调相移光掩模坯和制造方法
CN106997145B (zh) * 2016-01-22 2021-11-02 信越化学工业株式会社 半色调相移光掩模坯和制造方法
CN108570647A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 佳能株式会社 反应性溅射装置和反应性溅射方法
CN109811321A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 佳能株式会社 溅射装置和用于制造膜的方法

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