CN106547167B - 光掩模坯、制备方法和光掩模 - Google Patents

光掩模坯、制备方法和光掩模 Download PDF

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Abstract

光掩模坯、制备方法和光掩模。光掩模坯，其包括透明衬底(1)、蚀刻阻止膜(2)、遮光膜(3)和蚀刻掩模膜(4)，在衬底侧上具有相对于曝光光的最多35％的反射率。所述蚀刻阻止膜(2)由邻近所述衬底设置并充当减反射层的第一层(21)和充当耐氟系干蚀刻层的第二层(22)组成，所述第一和第二层的一层为具有压缩应力的层且另一层为具有拉伸应力的层。

Description

光掩模坯、制备方法和光掩模
技术领域
本发明涉及用于半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、液晶显示器(LCD)滤色器、磁头等的微制造中的光掩模坯和光掩模。
背景技术
在目前的半导体加工技术中，对大规模集成电路的更高集成度的挑战提出了对电路图案的微型化的增加的要求。存在对电路构造配线图案的尺寸上的进一步降低和对用于电池构造层间连接的接触孔图案的微型化的增加的要求。因此，在用于形成这样的配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精细的电路图案的技术来满足微型化要求。
为了在光掩模衬底上形成更高精确度的光掩模图案，首要的是在光掩模坯上形成高精确度的抗蚀剂图案。因为光刻法在实际加工半导体衬底中进行缩小投影，所以光掩模图案具有实际必需图案尺寸的约4倍的尺寸，但是具有并未因此放宽的精确度。相当需要充当原型的光掩模以具有比曝光之后的图案精确度更高的精确度。
此外，在目前流行的光刻法中，待写入的电路图案具有远小于所使用的光的波长的尺寸。如果使用电路特征的仅4倍放大的光掩模图案，则对应于光掩模图案的形状由于例如实际光刻法操作中发生的光学干涉的影响而不转印至抗蚀剂膜。为了减轻这些影响，在一些情况下，必须将所述光掩模图案设计成比实际电路图案更复杂的形状，即对其施加所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。于是在目前，用于获得光掩模图案的光刻技术还需要较高精确度的加工方法。光刻性能有时由最大分辨率来表示。关于分辨率极限，需要在光掩模加工步骤中所涉及的光刻法具有等于或大于对于用于使用光掩模的半导体加工步骤的光刻法而言必需的分辨率极限的最大分辨率。
光掩模图案通常通过在具有透明衬底上的遮光膜的光掩模坯上形成光致抗蚀剂膜，使用电子束写入图案和显影以形成抗蚀剂图案而形成。使用所产生的抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，将遮光膜蚀刻成遮光膜图案。在尝试使遮光膜图案微型化中，如果在将抗蚀剂膜的厚度保持在微型化之前的相同水平的同时进行加工，则膜厚度比特征宽度的比例(称为长宽比)变得更高。结果是抗蚀剂图案轮廓劣化，阻碍有效的图案转印，并且在一些情况下发生抗蚀剂图案瓦解或剥离。因此，微型化必须承担抗蚀剂膜的厚度降低。
另一方面，关于使用抗蚀剂图案作为蚀刻模蚀刻的遮光膜，已建议了许多遮光膜材料。在实践上，总是使用铬化合物膜，因为已知许多关于它们的蚀刻的发现并且已建立了标准方法。典型的这样的膜是由对于用于ArF准分子激光光刻的光掩模坯必需的铬化合物组成的遮光膜，其包括厚度为50至77nm的铬化合物膜，如专利文献1至3中所描述。
然而，含氧氯系干蚀刻(其为用于铬基膜如铬化合物膜的常规干蚀刻方法)通常具有将有机膜蚀刻至一定程度的能力。如果透过薄抗蚀剂膜进行蚀刻，则难于精确转印所述抗蚀剂图案。对于抗蚀剂具有允许高精确蚀刻的高分辨率和耐蚀刻性二者是有些些困难的任务。于是，出于实现高分辨率和高精确度的目的，必须回顾遮光膜材料，从而也找到从仅依赖于抗蚀剂性能的途径到改进遮光膜性能的途径的转变。
同样，关于不同于铬基材料的遮光膜材料，已进行了许多研究。这些研究的一个实例是将钽用于ArF准分子激光光刻的遮光膜中，如专利文献4中所描述。
另一方面，长期以来的常规做法是将硬掩模用于降低干蚀刻期间抗蚀剂上的负担。例如，专利文献5公开了用SiO2膜覆盖的MoSi2，其被用作用含氯气体干蚀刻MoSi2期间的蚀刻掩模。描述了SiO2膜也可以充当减反射涂层
已研究了金属硅化物膜，特别是钼硅化物膜，其可以在导致对抗蚀剂膜几乎没有破坏的用于氟系干蚀刻的蚀刻条件下被容易地蚀刻。例如它们被公开于专利文献5至7，这些文献全部基本上使用硅与钼＝2:1的膜。另外，专利文献8公开了金属硅化物膜，其因为实践问题而从未被应用于商业制造。在商业制造方法中，改进通常使用的铬基遮光膜以适应进一步的微型化。
依赖于超分辨率技术的光掩模包括半色调和Levenson相移光掩模。当将光掩模坯加工成光掩模时，除去导致光相移的遮光膜的一部分。在该步骤中，需要下层膜或衬底与遮光膜之间的选择性蚀刻。因为在该意义上通常使用的铬系材料较佳，所以几乎没有关于其它材料应用的研究。
引用列表
专利文献1：JP-A 2003-195479
专利文献2：JP-A 2003-195483
专利文献3：JP-U 3093632
专利文献4：JP-A 2001-312043
专利文献5：JP-A S63-85553
专利文献6：JP-A H01-142637
专利文献7：JP-A H03-116147
专利文献8：JP-A H04-246649
专利文献9：JP-A 2007-241065
专利文献10：JP-A H07-140635
发明公开
作为用于形成较精细尺寸的光掩模图案的方法，专利文献9描述了遮光膜由包含过渡金属和硅的材料形成的单层或包括至少一个由包含过渡金属和硅的材料形成的层的多层组成。该膜显示出足够的遮光性质，并且允许蚀刻期间的光学邻近效应(或线性密度依赖性，line density dependence)降低，能够精确加工。
这样的膜构造的一个示例性光掩模坯是包括透明衬底、直接在其上设置的耐氟系干蚀刻且可通过氯系干蚀刻除去的蚀刻阻止膜、通过所述蚀刻阻止膜设置在衬底上并由包含硅和过渡金属的材料的单层或包括至少一个包含硅和过渡金属的材料的层的多层组成的遮光膜以及设置在所述遮光膜上的单层或多层结构的膜的光掩模坯。在该构造中，所述蚀刻阻止膜可以为单层或多层结构并且由单独的铬或包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物形成的膜。当将所述光掩模坯加工成光掩模时，留下所述蚀刻阻止膜(未除去)。在通过所述光掩模曝光时，必须考虑剩余的蚀刻阻止膜的影响。在通过其中曝光光从透明衬底侧照射的所述光掩模的曝光步骤中，如果在衬底侧上的所述光掩模具有高反射率，则曝光光由此反射。所反射的光可以由于漫反射等而再次进入所述光掩模，抑制期望的曝光。
当通过使用多个光掩模的多个曝光步骤制造多层结构的微电子器件时，高重合精度是必需的。随着使图案特征微型化，必需的重合精度变得更高。如果将应力引入所述蚀刻阻止膜，则蚀刻阻止膜中的应力在包括抗蚀剂涂覆、曝光、显影、蚀刻和抗蚀剂剥离的步骤的图案形成过程期间部分缓解。膜应力的部分缓解导致最终光掩模图案的歪曲。如果所述光掩模歪曲，则光掩模图案的校准精确度降低。
关于涉及通过光掩模曝光至低于200nm波长的光(典型地，ArF准分子激光)的光刻法(其要求从光掩模到待转写的目标如晶片的令人满意的图案转印和形成更精细的光掩模图案)，本发明的目的在于提供光掩模坯，其在将所述光掩模坯加工成光掩模时满足蚀刻的高分辨率和高精确度二者，并且更特别地，提供在蚀刻期间光掩模图案的光学邻近效应低并保证足够的加工精确度的光掩模坯；用于制备所述坯的方法；和具有在所述光掩模坯上的膜的掩模图案的光掩模。
关于包括在透明衬底上的蚀刻阻止膜、遮光膜和蚀刻掩模膜的光掩模坯，本发明人已发现当所述蚀刻阻止膜为包括邻近衬底设置并充当衬底侧上的减反射层的第一层和充当氟系干蚀刻耐受层的第二层的膜或多层结构时获得较好的结果，其中所述第一和第二层的一层为具有在其中引起的压缩应力的层和另一层为具有在其中引起的拉伸应力的层。在曝光波长的衬底侧上的反射率降低。在通过光掩模曝光时的图案转印性能是令人满意的。由蚀刻阻止膜导致的翘曲最小化。在光掩模的掩模图案形成期间在蚀刻阻止膜中的应力解放降低。因此，使光掩模图案中的应变最小化。
在一个方面，本发明提供了光掩模坯，由所述光掩模坯制备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的区域的掩模图案的光掩模，所述光掩模坯包括邻近衬底设置并由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成的多层组成的蚀刻阻止膜；邻近所述蚀刻阻止膜设置且由含硅材料的单层或包括至少一个含硅材料的层的多层组成的遮光膜，所述含硅材料耐受含氧氯系干蚀刻并且可通过氟系干蚀刻除去；和设置在遮光膜上并由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成的蚀刻掩模膜。在衬底侧上的光掩模坯具有相对于曝光光的最多35％的反射率。所述蚀刻阻止膜包括邻近衬底设置并充当衬底侧上的减反射层的第一层和充当高度耐受氟系干蚀刻层的第二层，所述第一和第二层的一层为具有在其中引起的压缩应力的层且另一层为具有在其中引起的拉伸应力的层。
在优选的实施方案中，所述反射率为最多30％。
在优选的实施方案中，所述蚀刻阻止膜的每一层由单独的铬，包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物，单独的钽或包含钽且不含硅的钽化合物组成。
在另一优选实施方案中，所述蚀刻阻止膜的每一层由单独的铬，包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物形成，和所述层的至少一个具有少于50原子％的铬含量。
在优选的实施方案中，所述蚀刻阻止膜具有2至20nm的厚度。典型地，所述蚀刻阻止膜设置在衬底上，导致最多50nm，更特别地最多30nm的翘曲。
在优选的实施方案中，所述蚀刻掩模膜由单独的铬或包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物形成。
典型地，将所述光掩模用于将具有最多20nm的线宽的精细线图案转印至待转写的目标。
所述光掩模坯可以进一步包括在所述遮光膜与所述蚀刻掩模膜之间的单层或多层结构的减反射膜，所述减反射膜充当远离衬底的一侧上的减反射层。
优选地，所述减反射膜包括含有过渡金属、硅以及氧和氮之一或二者的过渡金属/硅化合物的层。另外优选地，所述减反射膜包括单独的铬的层或包含铬以及氧和氮之一或二者的铬化合物的层。
在另一方面，本发明提供了用于制备如上文所定义的光掩模坯的方法，包括以下步骤：在透明衬底上形成蚀刻阻止膜，形成邻近所述蚀刻阻止膜的遮光膜，在260至500℃热处理所述蚀刻阻止膜和所述遮光膜至少4小时，并且之后在所述遮光膜上形成所述蚀刻掩模膜。
在再一方面，本发明提供了光掩模，其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的区域的掩模图案，所述掩模图案包括由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成的多层的蚀刻阻止膜和邻近所述蚀刻阻止膜设置并由含硅材料的单层或包括至少一个含硅材料的层的多层组成的遮光膜，所述含硅材料耐受含氧氯系干蚀刻并可通过氟系干蚀刻除去。衬底侧上的光掩模具有相对于曝光光最多35％的反射率。所述蚀刻阻止膜包括邻近衬底设置并充当衬侧上减反射层的第一层和充当高度耐受氟系干蚀刻的层的第二层，所述第一和第二层的一层为具有在其中引起的压缩应力的层并且另一层为具有在其中引起的拉伸应力的层。
发明的有益效果
将具有低膜应力的蚀刻阻止膜的本发明的光掩模坯加工成光掩模。在通过所述光掩模曝光时，获得令人满意的转印性能，同时抑制衬底侧上的反射。在形成所述光掩模的掩模图案之后，使蚀刻阻止膜中的应力解放最小化。可以以高精确度形成光掩模图案。通过加工所述光掩模坯获得的光掩模在其用于20nm以下节点光刻的可靠性方面得以改进。
附图简述
图1是本发明的一个实施方案中的光掩模坯的横截面视图。
图2是显示用于由本发明的光掩模坯制造光掩模的一系列步骤的一组横截面视图。
图3是显示用于由本发明的光掩模坯制造光掩模的一系列步骤的另一组横截面视图。
优选实施方案的描述
本发明的光掩模坯被定义为包括透明衬底(典型地为石英衬底)；邻近其设置的蚀刻阻止膜；邻近所述蚀刻阻止膜设置的遮光膜和在所述遮光膜上直接或通过另一膜设置的蚀刻掩模膜。将所述光掩模坯加工成包括透明衬底和在其上形成的包括对曝光光(典型地为波长最多200nm的光)透明的区域和有效不透明的区域的掩模图案的光掩模。所述光掩模适合于将具有最多20nm的线宽的精细线图案转印至待转写的目标(接收或可加工衬底)。将所述光掩模坯有利地加工成用于使用ArF准分子激光(波长193nm)作为曝光光的光刻法的光掩模。作为所述透明衬底，优选的是被称为6025衬底的152mm(6英寸)见方和6.35mm(1/4英寸)厚的石英衬底。
将所述光掩模坯通过在其上形成掩模图案而转变成光掩模。当从具有蚀刻阻止膜的光掩模坯制备光掩模时，所述光掩模具有留在其上的所述蚀刻阻止膜(即，未除去)。在通过所述光掩模曝光时，从所述透明衬底侧照射曝光光。如果所述衬底侧上的所述光掩模具有高反射率，则曝光光由此被反射并且一些反射光可能由于漫反射等而再次进入光掩模，抑制期望的曝光。为了克服所述问题，本发明的光掩模坯具有构造为包括邻近所述衬底设置并充当衬底侧上的减反射层的第一层和充当高度耐受氟系干蚀刻的层的第二层的多层结构的蚀刻阻止膜，和在其衬底侧上的所述光掩模坯在曝光波长下具有最多35％，优选最多30％的反射率。现在如上文所述构造所述蚀刻阻止膜，在曝光波长下的衬底侧上的反射率降低。当通过所述光掩模曝光时，可以以高保真度转印期望的图案。
如果已将应力引入所述蚀刻阻止膜，则所述蚀刻阻止膜中的应力在所述光掩模坯上的图案形成期间被部分解放。这导致最终光掩模图案的歪曲。所述光掩模图案的校准精确度降低。根据本发明，构成所述蚀刻阻止膜的所述第一和第二层之一为具有压缩应力的层且另一层为具有拉伸应力的层。通过将所述蚀刻阻止膜构造为压缩应力层与拉伸应力层的组合，使所述应力抵消并且因此可以降低由所述蚀刻阻止膜导致的翘曲。特别是，可以将在所述透明衬底上由所述蚀刻阻止膜导致的翘曲降低至50nm或更小，特别是30nm或更小。
当通过两个层构造所述蚀刻阻止膜时，邻近所述衬底设置的层可以为所述第一层且远离所述衬底设置的层为所述第二层。当通过三个或更多个层构造所述蚀刻阻止膜时，邻近所述衬底设置的层可以为所述第一层且远离所述衬底设置的两个或更多个层可以在组成上相同或不同且为所述第二层。
构成所述蚀刻阻止膜的层的每一个由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成。合适的材料包括单独的铬，包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物、单独的钽和包含钽且不含硅的钽化合物。特别地，优选的是单独的铬和包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物。构成所述蚀刻阻止膜的层的至少一个，特别是所述第一层应当优选具有少于50原子％，更优选最多40原子％的铬含量。
所述第一层优选由铬化合物形成，期望的是包含氧的铬化合物如CrO和CrON，特别是包含氧和氮的铬化合物如CrON。所述第二层可以由单独的铬或铬化合物形成，期望的是包含氮的铬化合物如CrN和CrON，特别是包含氮且不含氧的铬化合物如CrN。
在其中充当减反射层的第一层为压缩应力层且充当对氟系干蚀刻高度耐受的层的第二层为拉伸应力层的实施方案中，具有压缩应力的所述第一层优选包含氧且更优选由包含25至45原子％的铬、45至65原子％的氧和5至15原子％的氮的CrON形成。另一方面，具有拉伸应力的所述第二层优选不含氧并且更优选由包含至少60原子％、特别是至少70原子％和最多95原子％的铬以及至少5原子％和最多35原子％、特别是最多25原子％的氮的CrN形成。
所述蚀刻阻止膜优选具有至少2nm，更优选至少3nm和最多20nm，更优选最多12nm的厚度。在所述层中，所述第一层优选具有至少1nm和最多10nm，更优选最多6nm的厚度，和所述第二层优选具有至少1nm和最多10nm，更优选最多6nm的厚度(当所述第二层由两个或更多个亚层组成时为总厚度)。
所述遮光膜由含硅材料的单层或包括至少一个含硅材料的层的多层组成，所述含硅材料耐受含氧氯系干蚀刻且可通过氟系干蚀刻除去。合适的材料包括单独的硅、单独的过渡金属、过渡金属-硅、包含硅和选自氧、氮和碳的至少一种元素的硅化合物和包含过渡金属、硅和选自氧、氮和碳的至少一种元素的过渡金属-硅化合物。所述过渡金属中，最优选的是钼。调节所述遮光膜中的元素的含量，使得提供相对于曝光光的期望的遮光性质。所述遮光膜优选具有至少37nm，特别是至少40nm和最多66nm，特别是最多63nm的厚度。
所述蚀刻掩模膜由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成。合适的材料包括单独的铬和包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物。所述蚀刻掩模膜可以为单层结构或多层结构。调节所述蚀刻掩模膜中的元素的含量，从而提供期望的蚀刻性质和任选的期望的光学性质。所述蚀刻掩模膜优选具有至少5nm，特别是至少8nm和最多22nm，特别是最多15nm的厚度。
当所述光掩模坯包括如上文所述的蚀刻阻止膜、遮光膜和蚀刻掩模膜时，在图1中示出一个示例性光掩模坯。图1以横截面阐释了一个示例性光掩模坯。光掩模坯100包括透明衬底1和从衬底侧依序叠置的由两个层(第一和第二层21和22)组成的蚀刻阻止膜2、遮光膜3和蚀刻掩模膜4。
可以将在远离衬底的一侧上充当减反射层的单层或多层结构的减反射膜设置在所述遮光膜和所述蚀刻掩模膜之间。所述减反射膜可以包括由包含过渡金属、硅以及氧和氮的之一或二者的过渡金属-硅化合物形成的层。在该实施方案中，如遮光膜那样，所述减反射膜耐受含氧氯系干蚀刻且可通过氟系干蚀刻除去，使得其可以以与所述遮光膜相同的蚀刻步骤进行蚀刻。或者，所述减反射膜可以包括由单独的铬或包含铬以及氧和氮之一或二者的铬化合物形成的层。在该实施方案中，如蚀刻阻止膜和蚀刻掩模膜那样，所述减反射膜耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去，使得其可以以与所述蚀刻阻止膜或蚀刻掩模膜相同的蚀刻步骤进行蚀刻。调节所述减反射膜中的元素的含量，从而提供期望的光学性质。所述减反射膜优选具有至少5nm，特别是至少10nm和最多30nm，特别是最多25nm的厚度。
本发明的光掩模坯可以通过以下制备：在透明衬底上形成蚀刻阻止膜，形成邻近所述蚀刻阻止膜的遮光膜，在遮光膜上形成蚀刻掩模膜。在其中包括减反射膜的实施方案中，可以在所述遮光膜上形成所述减反射膜，然后在所述减反射膜上形成所述蚀刻掩模膜。
在本发明的实践中，可以通过溅射形成膜和膜构成的层。所述溅射可以为DC或RF溅射并且通过任意公知的方法进行，例如在专利文献10中所描述。
在各种溅射模式中，当形成包含选自氧、氮和碳的至少一种元素的化合物的膜时，反应性溅射是优选的。典型地，将惰性气体和反应性气体用作溅射气体。例如，所述溅射气体通过组合惰性气体如氩气(Ar)、氦气(He)或氖气(Ne)与反应性气体如氮气(N2)、氮氧化物气体(N2O,NO2)、氧气(O2)和碳氧化物气体(CO,CO2)来调节，从而沉积期望的组合物。可以通过分步或连续改变沉积组成，例如通过分步或连续改变溅射气体的组成而获得多层膜。
溅射期间的气体压力可以适当地考虑诸如以下的因素选择：膜应力、耐化学品性和耐清洁性，并且典型地在0.01至1Pa，优选0.03至0.3Pa范围内，在所述范围内改进了耐化学品性。可以适当地选择气体的流速，从而沉积期望的组合物并且典型地在0.1至100sccm范围内。反应性气体比惰性气体的流速比优选为至少0且更优选最多5.0。施加至溅射靶的功率可以适当地考虑靶尺寸、冷却效率和沉积控制的容易性来选择，并且典型地在0.1至10W/cm2(瓦特每单位面积的待溅射的靶表面)范围内。
当所述蚀刻阻止膜由铬化合物或钽化合物形成时，可以如下进行反应性溅射。根据待沉积的膜的组成，从铬靶、包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的靶、钽靶和包含钽和选自氧、氮和碳的至少一种元素的靶中选择所述靶。根据待沉积的膜的组成通过将反应性气体如含氧气体、含氮气体或含碳气体添加至稀有气体如Ar、He或Ne来调节所述溅射气体。
当所述遮光膜由硅化合物或过渡金属-硅化合物形成或所述减反射膜由过渡金属-硅化合物形成时，可以如下进行反应性溅射。根据待沉积的膜的组成从硅靶、氮化硅靶、包含硅和氮化硅的靶、过渡金属靶(例如钼靶)和包含过渡金属的靶(例如硅化钼靶)中选择所述靶。根据待沉积的膜的组成通过将反应性气体如含氧气体、含氮气体或含碳气体添加至稀有气体如Ar、He或Ne来调节所述溅射气体。
当所述蚀刻掩模膜由铬化合物形成或所述减反射膜由铬化合物形成时，可以如下进行反应性溅射。根据待沉积的膜的组成从铬靶和包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的靶选择所述靶。根据待沉积的膜的组成通过将反应性气体如含氧气体、含氮气体或含碳气体添加至稀有气体如Ar、He或Ne来调节所述溅射气体。
在光掩模坯制备方法的优选的实施方案中，在已形成所述蚀刻阻止膜和遮光膜的阶段，或如果包括所述减反射膜在已形成所述蚀刻阻止膜、遮光膜和减反射膜的阶段，将所述蚀刻阻止膜、遮光膜和任选的减反射膜在至少260℃和最多500℃，特别是最多400℃的温度热处理至少4小时，并且在热处理之后形成所述蚀刻掩模膜。通过进行热处理，减轻了光掩模坯的膜中的应力。也就是说，在即使在加工成光掩模之后也将留在所述透明衬底上的所述蚀刻阻止膜和遮光膜、以及任选的减反射膜中已减轻膜应力之后，形成所述蚀刻掩模膜。当将所述光掩模坯加工成光掩模时，所述光掩模上并不存在所述蚀刻掩模膜。因此，所述方法在排除了在所述蚀刻掩模膜中的膜应力的影响的同时降低留在所述衬底上的膜的膜应力方面是成功的。尤其热处理的时间典型地为最多10小时。
可以将所述光掩模坯加工成具有在透明衬底上的遮光膜和蚀刻阻止膜的掩模图案的光掩模。所述光掩模可以由所述光掩模坯通过标准方法制备。例如，所述光掩模可以通过以下程序制备。首先，在所述蚀刻掩模膜上形成用于EB光刻法的抗蚀剂膜，然后以图案化EB写入并显影，以形成抗蚀剂图案。使用所述抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以将所述抗蚀剂图案转印至所述蚀刻掩模膜。然后使用所述蚀刻掩模膜图案作为蚀刻掩模，进行氟系干蚀刻以将所述图案转印至所述遮光膜。然后使用所述遮光膜图案作为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以将所述图案转印至所述蚀刻阻止膜并除去所述蚀刻掩模膜，产生光掩模。当期望获得呈图案化的透明衬底形式的光掩模时，在曝光的膜上形成用于保护的抗蚀剂图案并且并不蚀刻所述衬底的一部分，进行氟系干蚀刻以形成衬底中的图案，并除去所述抗蚀剂图案，产生光掩模。
参考图2和3，详细描述了由所述光掩模坯制造光掩模的方法。图2(图2A至2E)是显示将本发明的光掩模坯加工成二元光掩模的一种示例性方法的一组横截面视图。所述方法从具有依次沉积在透明衬底1上的蚀刻阻止膜2、遮光膜3和蚀刻掩模膜4的光掩模坯100出发。首先，在所述光掩模坯100的蚀刻掩模膜4上形成抗蚀剂膜5(图2A)。使所述抗蚀剂膜5图案化以形成抗蚀剂图案5a(图2B)。使所述抗蚀剂图案5a为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以使所述蚀刻掩模膜4图案化，从而形成蚀刻掩模膜图案4a(图2C)。要注意的是，所述抗蚀剂图案5a已被设定为使得所述抗蚀剂图案5a可以被该干蚀刻处理消耗的厚度。接着，使所述蚀刻掩模膜图案4a为蚀刻掩模，进行氟系干蚀刻以使所述遮光膜3图案化，从而形成遮光膜图案3a(图2D)。接着，使所述遮光膜图案3a为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以使由第一层21和第二层22组成的所述蚀刻阻止膜2图案化，从而形成蚀刻阻止膜图案2a和除去蚀刻掩模膜图案4a(图2E)。以该方式，获得二元光掩模100a。
图3(图3A至3H)为显示将本发明的光掩模坯加工成Levenson相移光掩模的一种示例性方法的一组横截面视图。所述方法从如上文所述的相同构造的光掩模坯100开始。首先，在所述光掩模坯100的蚀刻掩模膜4上形成抗蚀剂膜5(图3A)。使所述抗蚀剂膜5图案化以形成抗蚀剂图案5a(图3B)。使所述抗蚀剂图案5a为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以使所述蚀刻掩模膜4图案化，从而形成蚀刻掩模膜图案4a(图3C)。要注意的是，已将所述抗蚀剂图案5a设定为使得所述抗蚀剂图案5a可以被该干蚀刻处理消耗的厚度。接下来，使所述蚀刻掩模膜图案4a为蚀刻掩模，进行氟系干蚀刻以使所述遮光膜3图案化，从而形成遮光膜图案3a(图3D)。接下来，形成抗蚀剂图案5b，用于保护所述蚀刻掩模膜图案4a(图3E)。使所述遮光膜图案3a为蚀刻掩模，进行含氧氯系干蚀刻以使由第一层21和第二层22组成的蚀刻阻止膜2图案化，从而形成蚀刻阻止膜图案2a(图3F)。接下来，使蚀刻阻止膜图案2a为蚀刻掩模，进行氟系干蚀刻以使所述透明衬底1图案化，从而刻印凹陷1a(图3G)。通过合适的手段除去抗蚀剂图案5b，并通过含氧氯系干蚀刻除去蚀刻掩模膜图案4a(图3H)。以该方式获得Levenson相移光掩模100b。
实施例
通过阐释的方式而非通过限制的方式在下文给出实施例和比较例。
实施例1
在152mm见方和6.25mm厚度的石英衬底(6025石英衬底)上，通过溅射沉积由2nm厚的CrON(原子比Cr:O:N＝7:11:2)的第一层和8nm厚的CrN(原子比Cr:N＝9:1)的第二层组成的的蚀刻阻止膜。接下来，通过溅射沉积48nm厚的MoSiN(原子比Mo:Si:N＝1:3:1)的单层遮光膜。
将所述衬底上的蚀刻阻止膜和遮光膜在285℃上热处理8小时。其后，通过溅射沉积15nm厚的CrN(原子比Cr:N＝9:1)的单层蚀刻掩模膜，产生光掩模坯。在衬底侧上的光掩模坯具有如表1中所记录的在193nm曝光波长的反射率。
由所述光掩模坯，通过含氧氯系干蚀刻除去所述蚀刻掩模膜并通过氟系干蚀刻除去遮光膜。通过平面度测试仪(Tropel UltraFlat，下文相同)测量带有所述蚀刻阻止膜的所述坯的弯曲。其后，通过含氧氯系干蚀刻除去所述蚀刻阻止膜。再次测量不带有所述蚀刻阻止膜的所述坯的弯曲。将除去所述蚀刻阻止膜之前和之后的弯曲方面的差异作为翘曲记录于表1中。
实施例2
如实施例1那样制备光掩模坯，区别在于蚀刻阻止膜由5nm厚的CrON(原子比Cr:O:N＝7:11:2)的第一层和5nm厚的CrN(原子比Cr:N＝9:1)的第二层组成。在衬底侧上的光掩模坯具有如表1中所记录的在193nm曝光波长的反射率。如实施例1中那样在所述光掩模坯上进行蚀刻和弯曲测量。将除去所述蚀刻阻止膜之前和之后的弯曲的差异作为翘曲记录于表1中。
实施例3
如实施例1那样制备光掩模坯，区别在于蚀刻阻止膜由5nm厚的CrON(原子比Cr:O:N＝7:11:2)的第一层和2nm厚的CrN(原子比Cr:N＝9:1)的第二层组成。在衬底侧上的光掩模坯具有如表1中所记录的在193nm曝光波长下的反射率。如实施例1中那样在所述光掩模坯上进行蚀刻和弯曲测量。将除去所述蚀刻阻止膜之前和之后的弯曲的差异作为翘曲记录于表1中。
比较例1
如实施例1那样制备光掩模坯，区别在于蚀刻阻止膜为10nm厚的CrN(原子比Cr:N＝9:1)的单层。在衬底侧上的光掩模坯具有如表1中所记录的在193nm曝光波长下的反射率。如实施例1中那样在所述光掩模坯上进行蚀刻和弯曲测量。将除去所述蚀刻阻止膜之前和之后的弯曲的差异作为翘曲记录于表1中。
表1
Figure BDA0001114224440000151
要注意的是，表1中，翘曲的正的(+)值表明由于拉伸应力的弯曲，并且翘曲的负的(-)值表明由于压缩应力的弯曲。在比较例1中，所述翘曲为19nm，而衬底侧上的反射率大于35％，即过高。在实施例1至3中，衬底侧上的反射率不大于35％且翘曲为小于50nm。

Claims (14)

1.光掩模坯，由所述光掩模坯制备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的区域的掩模图案的光掩模，所述光掩模坯包括：
蚀刻阻止膜，其邻近所述衬底设置并且由多层组成，所述多层由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成，
遮光膜，其邻近所述蚀刻阻止膜设置并且由含硅材料的单层或包括至少一个含硅材料的层的多层组成，所述含硅材料耐受含氧氯系干蚀刻且可通过氟系干蚀刻除去，和
蚀刻掩模膜，其设置在所述遮光膜上并且由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成，
其中所述衬底侧上的光掩模坯具有相对于具有193nm波长的曝光光的最多35％的反射率，和
所述蚀刻阻止膜包括邻近所述衬底设置且充当所述衬底侧上的减反射层的第一层和充当高度耐受氟系干蚀刻的层的第二层，所述第一和第二层的一层为具有在其中引起的压缩应力的层且另一层为具有在其中引起的拉伸应力的层。
2.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述反射率为最多30％。
3.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述蚀刻阻止膜的每一层由单独的铬，包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物、单独的钽或包含钽且不含硅的钽化合物形成。
4.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述蚀刻阻止膜的每一层由单独的铬或包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物形成且所述层的至少一个具有小于50原子％的铬含量。
5.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述蚀刻阻止膜具有2至20nm的厚度。
6.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中将所述蚀刻阻止膜设置在所述衬底上而导致最多50nm的翘曲。
7.根据权利要求6所述的光掩模坯，其中所述翘曲为最多30nm。
8.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述蚀刻阻止膜由单独的铬或包含铬和选自氧、氮和碳的至少一种元素的铬化合物。
9.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中所述光掩模用于将具有最多20nm线宽的精细线图案转印至待转写的目标。
10.根据权利要求1所述的光掩模坯，进一步包括在所述遮光膜与所述蚀刻掩模膜之间的单层或多层结构的减反射膜，所述减反射膜充当在远离所述衬底的一侧上的减反射层。
11.根据权利要求10所述的光掩模坯，其中所述减反射膜包括包含过渡金属、硅以及氧和氮之一或二者的过渡金属/硅化合物的层。
12.根据权利要求10所述的光掩模坯，其中所述减反射膜包括单独的铬的层或包含铬以及氧和氮之一或二者的铬化合物的层。
13.用于制备根据权利要求1所述的光掩模坯的方法，包括如下步骤：
在所述透明衬底上形成所述蚀刻阻止膜，
邻近所述蚀刻阻止膜形成所述遮光膜，
将所述蚀刻阻止膜和所述遮光膜在260至500℃热处理4～10小时，和其后，
在所述遮光膜上形成所述蚀刻掩模膜。
14.光掩模，其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的区域的掩模图案，所述掩模图案包括：
由耐受氟系干蚀刻且可通过含氧氯系干蚀刻除去的材料形成的多层的蚀刻阻止膜，和
遮光膜，其邻近所述蚀刻阻止膜设置并且由含硅材料的单层或包括至少一个含硅材料的层的多层组成，所述含硅材料耐受含氧氯系干蚀刻且可通过氟系干蚀刻除去，
其中所述衬底侧上的光掩模具有相对于具有193nm波长的曝光光的最多35％的反射率，和
所述蚀刻阻止膜包括邻近所述衬底设置且充当所述衬底侧上的减反射层的第一层和充当高度耐受氟系干蚀刻的层的第二层，所述第一和第二层的一层为具有在其中引起的压缩应力的层且另一层为具有在其中引起的拉伸应力的层。
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