專(zhuān)利名稱(chēng)：光掩模坯料、光掩模和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光掩模還料、光掩模和光掩模的制造方法。該光掩模用于半導(dǎo)體集成電路、電荷耦合器件(CCD)、液晶顯示(LCD)濾色器、磁頭等的微細(xì)加工中。
背景技術(shù)：
在最近的半導(dǎo)體加工技術(shù)中，對(duì)于大規(guī)模集成電路的更高集成度的挑戰(zhàn)向電路圖案的微型化提出了日益增加的要求。存在著對(duì)于進(jìn)一步降低構(gòu)成電路的布線圖案的尺寸、以及用于構(gòu)成單元的層間連接的接觸孔圖案的微型化的日益增加的要求。結(jié)果，在形成這種布線圖案和接觸孔圖案的光學(xué)光刻中使用的載有電路圖案的光掩模的制造中，需要能準(zhǔn)確寫(xiě)入更微細(xì)的電路圖案的技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足微型化需求。為了在光掩模襯底上形成更高精度的光掩模圖案，第一優(yōu)先考慮的是，在光掩模坯料上形成高精度抗蝕圖案。由于在實(shí)際加工半導(dǎo)體襯底中光學(xué)光刻進(jìn)行縮小投影，因此光掩模圖案具有實(shí)際所需圖案尺寸約4倍的尺寸，但是精度并未相應(yīng)降低。用作原版(original)的光掩模更需要具有比曝光后的圖案精度更高的精度。此外，在當(dāng)前主流的光刻中，待寫(xiě)入的電路圖案具有比使用的光的波長(zhǎng)小得多的特征尺寸。如果使用僅為電路特征的4倍放大的光掩模圖案，那么由于各種影響例如在實(shí)際光學(xué)光刻操作中發(fā)生的光學(xué)干涉，準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)于光掩模圖案的形狀不會(huì)被轉(zhuǎn)印至抗蝕膜。為了減輕這些影響，在一些情形中，必須將光掩模圖案設(shè)計(jì)成比實(shí)際電路圖案更復(fù)雜的形狀，即施加所謂的光學(xué)鄰近校正(OPC)的形狀。因而，在目前，用于獲得光掩模圖案的光刻技術(shù)還需要更高精度的加工方法。光刻性能有時(shí)用最大分辨率代表。至于分辨率極限，光掩模加工步驟中涉及的光刻具有的最大分辨率精度需要等于或大于對(duì)使用光掩模的半導(dǎo)體加工步驟中涉及的光學(xué)光刻技術(shù)所需要的分辨率極限。通常，通過(guò)如下方式從在透明襯底上具有光學(xué)膜(例如遮光膜或相移膜)的光掩模坯料形成光掩模圖案在坯料上涂覆光致抗蝕劑膜，使用電子束寫(xiě)入圖案、以及顯影以形成抗蝕圖案。將獲得的抗蝕圖案制成蝕刻掩模，然后將光學(xué)膜蝕刻成光學(xué)膜圖案。在微型化光學(xué)膜圖案的嘗試中，如果在將抗蝕膜的厚度保持與微型化嘗試之前的技術(shù)中的同樣水平的同時(shí)進(jìn)行加工，那么膜厚與特征寬度的比值(稱(chēng)為高寬比)變得更大。結(jié)果，抗蝕圖案的輪廓劣化，妨礙了有效的圖案轉(zhuǎn)印，并在一些情形中，可發(fā)生抗蝕圖案的毀壞或剝離。因此，必須與微型化的程度協(xié)同地降低抗蝕膜的厚度。然而，隨著抗蝕膜變得更薄，在光學(xué)膜的干法蝕刻過(guò)程中，抗蝕圖案更易于損壞，不期望地導(dǎo)致了印刷圖案的尺寸精度的降低。制造高精度光掩模的一種已知的方法使用較薄的抗蝕膜，該方法包括形成與光學(xué)膜分離的膜(例如遮光膜或半色調(diào)相移膜)作為加工輔助膜。具體地，在抗蝕膜和光學(xué)膜之間形成硬掩模膜，將抗蝕圖案轉(zhuǎn)印到硬掩模膜，并且然后使用所得的硬掩模圖案進(jìn)行光學(xué)膜的干法蝕刻。JP-A 2007-241060公開(kāi)了能夠形成更精細(xì)圖案的示例性方法。為了建立更精細(xì)的光學(xué)光刻技術(shù)，由含有過(guò)渡金屬和硅的材料形成遮光膜，其能夠遮蔽ArF準(zhǔn)分子激光(盡管膜較薄)，并且將鉻襯底料膜用作加工遮光膜的硬掩模膜，由此高精度加工變?yōu)榭赡?。JP — A 2010 - 237499也公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)類(lèi)似于JP — A2007-241060的光掩模，其中硬掩模膜為多層結(jié)構(gòu)，使得在其沉積過(guò)程中的應(yīng)力可以減小，由此抑制光掩模制備過(guò)程中的加工精度的任何下降。引證列表專(zhuān)利文件1:JP-A 2007-241060(USP 7989124，EP 1832926)專(zhuān)利文件2 JP-A 2010_237499(USP 8148036，EP 2237107)專(zhuān)利文件3 JP-A H07 — 140635發(fā)明概述引入浸沒(méi)式光刻、雙圖案化等方法確保了使用ArF準(zhǔn)分子激光的光學(xué)光刻繼續(xù)存在到作為半導(dǎo)體加工標(biāo)準(zhǔn)的32nm節(jié)點(diǎn)。存在ArF光學(xué)光刻將會(huì)應(yīng)用于超精細(xì)結(jié)構(gòu)的可能性。對(duì)于形成這種精細(xì)圖案的光掩模來(lái)說(shuō)，容許誤差自然地減小，且高精度圖案化成為必要。為了形成更精細(xì)的圖案，抗蝕膜也必須更薄。因而，使用硬掩模膜的掩模加工技術(shù)變得更加有用，并且需要進(jìn)一步改善。例如，當(dāng)使用抗蝕圖案加工硬掩模膜本身時(shí)，一個(gè)重要的考慮事項(xiàng)是改善加工精度。如專(zhuān)利文件I中所指出的，當(dāng)經(jīng)受使用含氧的氯氣的標(biāo)準(zhǔn)干法蝕刻時(shí)，鉻襯底料膜如果厚的話(huà)則趨于經(jīng)受側(cè)部蝕刻，且因?yàn)閳D案密度依賴(lài)性或光學(xué)鄰近效應(yīng)而可出現(xiàn)加工誤差。因此，隨著鉻襯底料的硬掩模膜變得更薄，其允許更高的加工精度。專(zhuān)利文件I和2公開(kāi)了使用IOnm厚的氮化鉻膜。然而，當(dāng)待形成的抗蝕圖案包括更精細(xì)的特征(如同在意欲印刷32nm節(jié)點(diǎn)抗蝕圖案的光掩模制造中那樣)時(shí)，用于加工硬掩模膜的抗蝕膜必須具有小于IOOnm的厚度。這又要求使用和加工具有小于IOnm厚度的硬掩模膜。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供光掩模還料；由該光掩模還料制備的光掩模；以及制備光掩模的方法，所述光掩模坯料包含含有過(guò)渡金屬和硅的材料的光學(xué)膜以及鉻襯底料的硬掩模膜，其中硬掩模膜足夠薄從而使更高精度地將光學(xué)膜加工成精細(xì)圖案成為可能。為了減少硬掩模膜的厚度，發(fā)明人研究了硬掩模膜如何耐受氟基干法蝕刻。具體地，檢測(cè)了多層結(jié)構(gòu)的硬掩模膜的蝕刻耐受性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)形成在鄰接于可加工或靶材料膜的側(cè)部上的硬掩模膜的層是含氧的鉻襯底料層(特別是與用于對(duì)硬掩模膜賦予對(duì)氟基干法蝕刻高耐受性而形成的層相比氧含量更高的層)時(shí)，可觀察到對(duì)于氟基干法蝕刻耐受性的顯著改善，其中所述靶材料膜含有過(guò)渡金屬和硅。關(guān)于包含透明襯底、布置在該襯底上且由含過(guò)渡金屬和硅的材料組成的光學(xué)膜、和用于光學(xué)膜的精密加工的硬掩模膜的光掩模坯料，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硬掩模膜是鉻襯底料的多層膜時(shí)，獲得了更好的結(jié)果，所述多層膜包括鄰接于光學(xué)膜布置的第一層，其由含有20 - 60原子％氧的鉻襯底料構(gòu)成，且具有O. 5nm到小于5. Onm的厚度；和鄰接于第一層布置的第二層，其由含有至少50原子％鉻的鉻襯底料構(gòu)成，且具有低于第一層的氧含量，并且硬掩模膜具有2. Onm到小于IOnm的總體厚度。在使用鉻襯底料多層結(jié)構(gòu)的很薄的硬掩模膜時(shí)，可以將含有過(guò)渡金屬和硅的材料的可加工膜或光學(xué)膜加工成精細(xì)圖案而無(wú)任何精度損失。
在一方面,本發(fā)明提供了 一種光掩模還料，其包含透明襯底、布置在該襯底上且由含有過(guò)渡金屬和硅的材料構(gòu)成的光學(xué)膜、和用于精密加工光學(xué)膜的硬掩模膜。硬掩模膜是鉻襯底料的多層膜。多層膜包括鄰接于光學(xué)膜布置的第一層，其由含有20 — 60原子％氧的鉻襯底料材料構(gòu)成，且具有O. 5nm到小于5. Onm的厚度；和鄰接于第一層布置的第二層，其由含有至少50原子％鉻的鉻襯底料構(gòu)成，且具有低于第一層的氧含量。硬掩模膜具有2. Onm到小于IOnm的總體厚度。在優(yōu)選實(shí)施方案中，多層膜包括作為最下層的第一層、作為中間層的第二層、和作為最外層的第三層，所述第三層鄰接于第二層布置并具有比第二層高的氧含量。優(yōu)選地，第一層具有O. 5 — 3. Onm的厚度。通常，光學(xué)膜為優(yōu)選具有35 - 60nm厚度的遮光膜。更通常地，過(guò)渡金屬是鑰。光掩模還料還可包含在硬掩模膜上的具有小于IOOnm厚度的抗蝕膜?？梢杂缮鲜鱿薅ǖ墓庋谀＿€料制備光掩模。在另一方面,本發(fā)明提供了一種由上述限定的光掩模還料制備光掩模的方法，包括如下步驟使抗蝕膜圖案化，使硬掩模膜圖案化，和使光學(xué)膜圖案化。使抗蝕膜圖案化的步驟包括通過(guò)電子束照射進(jìn)行影像(imagewise)寫(xiě)入；使硬掩模膜圖案化的步驟包括使用含氧的氯基氣體進(jìn)行干法蝕刻，且使光學(xué)膜圖案化的步驟包括使用氟基氣體進(jìn)行干法蝕刻。發(fā)明的有益效果設(shè)計(jì)本發(fā)明的光掩模坯料用于增強(qiáng)硬掩模膜對(duì)于氟基干法蝕刻的耐受性。即使使用較薄的硬掩模膜，也可以通過(guò)硬掩模圖案以高精度加工含有過(guò)渡金屬和硅的材料的光學(xué)膜。由于硬掩模膜為多層結(jié)構(gòu)，即使在將硬掩模膜的低氧含量層制得薄時(shí)，硬掩模膜在蝕刻過(guò)程中仍保持其硬掩模作用，所述硬掩模膜難以以高速率進(jìn)行蝕刻。因而，可降低在硬掩模膜的加工過(guò)程中施加于抗蝕膜的負(fù)載，同時(shí)保持硬掩模耐受氟基干法蝕刻的作用。這意味著，可以使用較薄抗蝕膜以高精度加工硬掩模膜。在通過(guò)這樣的圖案化將光掩模還料加工成光掩模之后，光掩模在用于32nm以下節(jié)點(diǎn)的光刻時(shí)是高度可靠的。


圖1以橫截面說(shuō)明了包含多層硬掩模膜的光掩模坯料，所述多層硬掩模膜由具有不同厚度的層構(gòu)成；圖1A說(shuō)明了布置在含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜上的鉻襯底料層，其具有低的鉻含量，且含有氧或具有高的氧含量，而圖1B說(shuō)明了布置在含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜上的鉻襯底料層，其具有高的鉻含量，且不含有氧或具有低的氧含量。圖2為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的光掩模還料的橫截面圖；圖3為在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中的光掩模坯料的橫截面圖；圖4為在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中的光掩模坯料的橫截面圖；圖4八說(shuō)明了由襯底側(cè)組成漸變層和表面?zhèn)冉M成漸變層構(gòu)成的遮光膜，圖4B說(shuō)明了由襯底側(cè)組成漸變層、中間遮光層和表面?zhèn)冉M成漸變層構(gòu)成的遮光膜。圖5示意性地說(shuō)明了用于實(shí)施例和對(duì)比例中的干法蝕刻系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式與光掩模坯料的加工相結(jié)合，已知使用具有不同蝕刻特征的兩種膜，使得當(dāng)一種膜蝕刻時(shí)，另一種膜用作硬掩模。例如，專(zhuān)利文件I公開(kāi)了使用含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜以及鉻襯底料的硬掩模。其中教導(dǎo)了當(dāng)具有的厚度足以將自身用作遮光膜的鉻襯底料膜通過(guò)抗蝕圖案進(jìn)行含氧的氯基干法蝕刻時(shí)，顯示了強(qiáng)烈的圖案密度依賴(lài)性(或光學(xué)鄰近效應(yīng))，導(dǎo)致加工精度下降；且當(dāng)將鉻襯底料膜用作硬掩模膜時(shí)，硬掩模膜自身以及借助于硬掩膜圖案的含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜可以以高精度加工，只要使用具有小于30nm厚度的硬掩模膜即可。此外，專(zhuān)利文件I提出了當(dāng)加工用于ArF準(zhǔn)分子激光光刻的光掩模的含過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜時(shí)，所用的硬掩模膜具有2nm的最小厚度，且記載了具有IOnm厚度的CrN膜允許高精度加工。專(zhuān)利文件2也公開(kāi)了一種光掩模坯料，由其制造用于45nm節(jié)點(diǎn)光刻的光掩模。已確定具有IOnm厚度的鉻襯底料的硬掩模膜作為硬掩模膜仍是有用的，其中膜厚度的一半由鉻襯底料膜構(gòu)成，該鉻襯底料膜含有相對(duì)高濃度的弓I起對(duì)氟基干法蝕刻的耐受性的損失的氧。其中教導(dǎo)了可以通過(guò)具有約IOOnm厚度的抗蝕膜加工具有IOnm厚度的鉻襯底料的硬掩模膜，其中膜厚度的一半由含有相對(duì)高濃度氧的鉻襯底料膜構(gòu)成。然而，在一些情形中，如果期望形成更精細(xì)尺寸和更高精度(特別是適合于32nm以下的節(jié)點(diǎn)的光刻)的掩模圖案，那么不能使用厚度如現(xiàn)有技術(shù)所用厚度的抗蝕膜，而是必須使用具有小于IOOnm厚度的抗蝕膜。在這樣的情形中，硬掩模膜自身的加工精度可能下降，除非具有小于IOnm厚度的鉻襯底料膜用作硬掩模膜。在另一方面預(yù)期的是，在僅將硬掩模制得更薄時(shí)，硬掩模膜可能損失其提供對(duì)于氟基干法蝕刻的耐受性的自身功能。本發(fā)明提供了一種包含鉻襯底料的硬掩模膜的光掩模坯料，其中使硬掩模膜的厚度降低，使得所得到的薄的硬掩模膜允許通過(guò)較薄的抗蝕膜進(jìn)行高精度加工，且仍保持對(duì)于氟基干法蝕刻的高耐受性。盡管具有較高鉻含量的鉻襯底料膜對(duì)于氟基干法蝕刻具有更高耐受性，但相同膜具有這樣的趨勢(shì)當(dāng)對(duì)膜自身通過(guò)含氧的氯基干法蝕刻而進(jìn)行圖案化(patternwise)加工時(shí)，蝕刻速率被延遲。這對(duì)于抗蝕圖案造成更大負(fù)載，使其難以獲得加工精度。如下文所述，當(dāng)使用直接沉積在其上的抗蝕膜來(lái)加工鉻襯底料的硬掩模膜時(shí)，從形成更好外形的抗蝕圖案的角度出發(fā)，優(yōu)選硬掩模膜已在其表面處得到氧化。在EB的圖案化照射時(shí)，優(yōu)選具有高鉻含量的層的存在。基于這些發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人探索了從多層膜形成硬掩模膜的可能性，所述多層膜基于具有不同氧含量的層的組合，其總體滿(mǎn)足了上述要求。在一系列實(shí)驗(yàn)中，由兩個(gè)或三個(gè)層制備多層膜，從而具有相同的總體厚度，且在對(duì)氟基干法蝕刻耐受性方面進(jìn)行比較。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)要使用硬掩模膜加工鄰接于包含過(guò)渡金屬和硅的材料膜(其是可加工的膜)的硬掩模膜層時(shí)，也就是說(shuō)，硬掩模膜的最下層是含氧的鉻襯底料層(特別是與用于對(duì)硬掩模膜賦予對(duì)氟基干法蝕刻高度耐受性而形成的層相比，氧含量更高的鉻襯底料層)時(shí)，硬掩模膜的氟基干法蝕刻耐受性相對(duì)于不含這種最下層的硬掩模膜得到顯著改善。通過(guò)參考圖1可理解這種區(qū)別。圖1A說(shuō)明了包含硬掩模膜的示例性光掩模坯料，其中最下層是與用于賦予對(duì)氟基干法蝕刻高度耐受性的層相比具有較高氧含量的層。圖1B說(shuō)明了另一示例性光掩模坯料，其中最下層是另外情況。在這些實(shí)施例的任一者中，在透明襯底I上形成包含過(guò)渡金屬和硅的材料膜5。在圖1A中，在含過(guò)渡金屬和硅的材料膜5上形成鉻襯底料層3，該鉻襯底料層3具有低的鉻含量且含有氧或具有高的氧含量，在其上形成具有高的鉻含量且不含氧或具有低氧含量的鉻襯底料層2作為賦予對(duì)氟基干法蝕刻高度耐受性的層，并且在頂部形成具有低鉻含量且含有氧或具有高氧含量的另一鉻襯底料層3。另一方面，在圖1B中，直接在含過(guò)渡金屬和硅的材料膜5上形成具有高的鉻含量且不含氧或具有低氧含量的鉻襯底料層2作為賦予對(duì)氟基干法蝕刻高耐受性的層，并且在頂部形成具有低鉻含量且含有氧或具有高氧含量的鉻襯底料層3。在這兩個(gè)實(shí)施例中的鉻襯底料層2由具有相同組成的鉻襯底料形成，且具有相等的厚度。在這兩個(gè)實(shí)施例中的鉻襯底料層3也由具有相同組成的鉻襯底料形成，而圖1A中的鉻襯底料層3各自具有為圖1B中的鉻襯底料層3的厚度的一半的厚度。因而，圖1A中的硬掩模膜的三個(gè)鉻襯底料層3、2、3的總厚度等于圖1B中的硬掩模膜的兩個(gè)鉻襯底料層2、3的總厚度。對(duì)比了這些鉻襯底料多層結(jié)構(gòu)的硬掩模膜的氟基干法蝕刻的速率，前提是硬掩模膜具有相等的總厚度。在如圖1A所示的多層結(jié)構(gòu)硬掩模膜中，鄰接于含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜的層為與用于賦予對(duì)氟基干法蝕刻高度耐受性的層相比具有較高氧含量的層，所述多層結(jié)構(gòu)硬掩模膜在對(duì)氟基干法蝕刻耐受性方面相對(duì)于沒(méi)有這種層的硬掩模膜(如圖1B所示)得到改善。認(rèn)為以下原因解釋了這種現(xiàn)象，盡管本發(fā)明不受限于任何理論。當(dāng)在含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜上沉積鉻襯底料膜時(shí)，鉻原子和硅原子或過(guò)渡金屬原子相互移動(dòng)，盡管量小。結(jié)果，鉻襯底料的氟基干法蝕刻耐受性變得小于鉻襯底料的原始耐受性。在本文中這樣認(rèn)為如果鄰接于含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜布置的鉻襯底料膜的層含有氧，那么該含氧層充當(dāng)元素移動(dòng)抑制層，由此限制原子移動(dòng)且避免如上所述的蝕刻耐受性的任何損失。將本發(fā)明的光掩模坯料定義為包含透明襯底(典型為石英襯底)、布置在襯底上且由含有過(guò)渡金屬和硅的材料構(gòu)成的光學(xué)膜(其是可加工的膜)、和用于光學(xué)膜精密加工的硬掩模膜。更詳細(xì)地描述本發(fā)明所使用的鉻襯底料的硬掩模膜。本發(fā)明所用的硬掩模膜即使在為薄膜時(shí)仍顯示出對(duì)于氟基干法蝕刻的高耐受性。以如下假設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)使用具有小于10nm，特別是小于9. 5nm的總厚度的硬掩模膜。當(dāng)硬掩模膜的厚度優(yōu)選地等于或小于6. Onm,更優(yōu)選等于或小于4. Onm時(shí)，其作用良好。另一方面，硬掩模膜的總厚度應(yīng)等于或大于2. Onm以相對(duì)于含有過(guò)渡金屬和硅的材料的光學(xué)膜保持其自身的硬掩模作用。例如，如圖2和3所示，本發(fā)明使用的硬掩模膜形成在含有過(guò)渡金屬和硅的材料的光學(xué)膜50上,該光學(xué)膜50布置在透明襯底I上。在圖2所不的一個(gè)實(shí)施方案中，將硬掩模膜構(gòu)造為多層膜，該多層膜包括鄰接于光學(xué)膜50布置的含氧的鉻襯底料的第一層30和鄰接于第一層30布置的鉻襯底料的第二層20，該第二層具有更高的鉻含量且具有更低的氧含量(相比第一層30)。在圖3所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，將硬掩模膜構(gòu)造為多層膜，該多層膜包括作為最下層的第一層30、作為中間層的第二層20、和作為最外層的第三層40，該第三層鄰接于第二層布置，且具有比第二層20高的氧含量。當(dāng)將圖2和3的多層膜與圖1A的膜進(jìn)行比較時(shí)，第一層30對(duì)應(yīng)于作為最下層的鉻襯底料層3，該鉻襯底料層3具有低的鉻含量且含有氧或具有高氧含量，而第二層20對(duì)應(yīng)于鉻襯底料層2，該鉻襯底料層2具有高的鉻含量且不含氧或具有低的氧含量，作為用于賦予對(duì)氟基干法蝕刻高耐受性的層。本發(fā)明所使用的硬掩模膜由含有鉻金屬元素作為主要組分和選自氧、氮和碳的輕元素作為任選組分的鉻襯底料制成，且還可包含至多5摩爾％的氫、氦等作為微量組分。本發(fā)明所使用的多層膜不只涵蓋多種嚴(yán)格可區(qū)別的層的組合，而且還涵蓋包括組成漸變區(qū)域的膜，所述區(qū)域是組成在厚度方向逐漸改變的區(qū)域。在后一情形中，如果具有第一和第二層、或第一、第二和第三層的組成的區(qū)域以所需設(shè)置布置在硬掩模膜中，那么就足夠了。本發(fā)明所用的硬掩模膜的第一層是含有20 — 60原子優(yōu)選30 — 60原子％氧的鉻襯底料層。第一層可以含有氮，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多40原子％，更優(yōu)選5 — 30原子％的氮。第一層也可以含有碳，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多10原子％，更優(yōu)選至多5原子％的碳。注意，第一層的鉻含量?jī)?yōu)選為至多80原子％，更優(yōu)選至多70原子％，最優(yōu)選40 - 60原子％。為了使含氧的鉻襯底料的第一層發(fā)揮增強(qiáng)對(duì)氟基干法蝕刻的耐受性的作用，第一層應(yīng)具有O. 5nm的最小厚度,優(yōu)選至少O. 7nm的厚度,更優(yōu)選至少1. Onm的厚度，因?yàn)闃O薄的層不能確保微觀區(qū)域的必要厚度，這是因?yàn)槌练e中的精度問(wèn)題。如果第一層的厚度等于或大于5. Onm，則硬掩模膜可能具有過(guò)大的總厚度，且不期望地偏離將硬掩模膜制作得盡可能薄的預(yù)期目的。因而，第一層應(yīng)當(dāng)具有小于5. Onm，優(yōu)選至多3. Onm，且更優(yōu)選至多2. Onm的厚度。在硬掩模膜中，鄰接于第一層布置的第二層是含有至少50原子％，優(yōu)選至少60原子％鉻的鉻襯底料層。第二層的氧含量低于第一層的氧含量，優(yōu)選小于20原子更優(yōu)選等于或小于10原子％。最優(yōu)選地，第二層不含氧。第二層可以含有氮，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多40原子％，更優(yōu)選5 - 30原子％的氮。第二層也可以含有碳，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多10原子％，更優(yōu)選至多5原子％的碳。提供第二層，特別是作為中間層，確保了即使在硬掩模膜的總厚度減小時(shí)仍維持對(duì)氟基干法蝕刻的高耐受性。盡管硬掩模膜具有小于IOnm的總厚度，但確保了所需的硬掩模功能。盡管在將光掩模坯料圖案化加工成光掩模中施加使用EB抗蝕膜的EB光刻，但向硬掩模膜添加低氧濃度層對(duì)于使硬掩模膜充分導(dǎo)電是有效的，由此抑制因EB的圖案化照射過(guò)程中電荷累計(jì)造成的任何問(wèn)題。為了發(fā)揮這種作用，第二層，特別是作為中間層，應(yīng)優(yōu)選具有至少1. Onm,更優(yōu)選至少1. 5nm,最優(yōu)選至少2. Onm的厚度。如果第二層的厚度等于或大于9. Onm，則硬掩模膜可能具有過(guò)大的總厚度。因而，第二層優(yōu)選具有小于9. Onm，更優(yōu)選至多6. Onm,最優(yōu)選至多4. Onm的厚度。此外，當(dāng)進(jìn)行含氧的氯基干法蝕刻以將抗蝕圖案轉(zhuǎn)印到硬掩模膜時(shí)，含有5 - 30原子％氮的第二層對(duì)于抑制硬掩模圖案的側(cè)壁形狀因?yàn)橛惭谀Ｄさ膫?cè)部蝕刻而變得不規(guī)則是有效的。如下所述，第一層和第三層中也可以含有氮，且氮的抑制側(cè)壁形狀不規(guī)則的效果對(duì)于第三層(作為暴露于長(zhǎng)期蝕刻的最外層)和第一層也是可獲得的。
在本發(fā)明中所使用的硬掩模膜中，第二層優(yōu)選用第三層覆蓋，該第三層的氧含量高于第二層。優(yōu)選地將第三層形成為最外層。第三層優(yōu)選是氧含量比第二層高的鉻襯底料層，且更優(yōu)選是含有10 - 60原子％，特別是20 - 60原子％氧的鉻襯底料層。第三層可以含有氮，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多40原子％，更優(yōu)選5 - 30原子％的氮。第三層也可以含有碳，并且如果含有的話(huà)，則優(yōu)選含有至多10原子％，更優(yōu)選至多5原子％的碳。注意，第三層的鉻含量?jī)?yōu)選為至多90原子％，更優(yōu)選至多70原子％，且最優(yōu)選40 - 60原子% O提供含氧的鉻襯底料的第三層作為硬掩模膜的最外層確保了由直接沉積在硬掩模膜上的抗蝕膜形成具有令人滿(mǎn)意輪廓的抗蝕圖案。如果硬掩模膜的表面是具有低氧含量的層，則可以在完成硬掩模膜之后的任何步驟中進(jìn)行進(jìn)一步氧化表面層，使得表面層可偏離所需設(shè)計(jì)。提供含氧的鉻襯底料 的第三層作為最外層阻止了硬掩模膜表面發(fā)生改變。為了發(fā)揮這樣的作用，第三層應(yīng)優(yōu)選具有至少O. 5nm,更優(yōu)選至少O. 7nm,最優(yōu)選至少1. Onm的厚度。如果第三層的厚度超過(guò)5. Onm，則硬掩模膜可能具有過(guò)大的總厚度。因而，第三層的厚度應(yīng)優(yōu)選小于5. Onm,更優(yōu)選至多3. Onm,最優(yōu)選至多2. Onm?？梢酝ㄟ^(guò)濺射技術(shù)進(jìn)行硬掩模膜的沉積。如專(zhuān)利文件3所述，濺射技術(shù)可以是DC或RF濺射，例如以任何公知的方式進(jìn)行。通常，使用的靶是鉻靶，盡管也可以使用含有氮的鉻靶。所用的濺射氣體可以是任何公知的惰性氣體和反應(yīng)性氣體。通常，僅使用氬氣，或者可以使用和調(diào)節(jié)氬氣與氮、氧化氮、氧或碳氧化物氣體的組合以便沉積所需的組成。例如，用于沉積其組成逐步或連續(xù)改變的膜以形成多層結(jié)構(gòu)的方法可以是通過(guò)在逐步或連續(xù)改變?yōu)R射氣體的組成的同時(shí)進(jìn)行沉積?？梢栽诳紤]所得膜的應(yīng)力、化學(xué)耐受性和清潔耐受性的情況下合適地確定膜沉積過(guò)程中的氣體壓力。當(dāng)氣體壓力典型為O. Ol - 1 8，更優(yōu)選0.03 — 0.3 8時(shí)，化學(xué)耐受性得到改善?？梢院线m地確定氣體的流量從而沉積所需的組成，盡管該流量通常在O.1 -1OOOsccm的范圍內(nèi)?？梢栽诳紤]冷卻效率、沉積控制的容易性等的情況下合適地確定對(duì)各濺射靶所施加的功率，盡管該功率通常為O.1 - lOW/cm2。通常鄰接于光學(xué)膜布置硬掩模膜，所述光學(xué)膜為沉積于透明襯底上的可加工的膜。如專(zhuān)利文件I和2中提出的那樣，可以有利地使用的可加工材料是含有過(guò)渡金屬和硅的材料，同時(shí)光學(xué)膜可以為遮光膜或相移膜，典型為半色調(diào)相移膜。本發(fā)明所設(shè)想的硬掩模膜有效地發(fā)揮作用，特別是在用于加工所設(shè)計(jì)的遮光膜時(shí)，使得可以出于允許高精度加工以形成ArF準(zhǔn)分子激光二元掩模的目的使該遮光膜的厚度最小化，更特別是在用于加工厚度為約35 - 60nm的含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜時(shí)。如果遮光膜由遮光功能層和減反射功能層構(gòu)成時(shí)，包括這兩個(gè)層的膜被稱(chēng)為“遮光膜”。由于將含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜設(shè)計(jì)成具有至少2. 5的光密度(相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光)，也就是說(shuō)，進(jìn)行設(shè)計(jì)使得薄膜可具有高光學(xué)密度，因此表面氧化的層趨于變得更薄。因此，當(dāng)將鉻襯底料的硬掩模膜布置在遮光膜上時(shí)，過(guò)渡金屬原子和硅原子可能移動(dòng)到鉻襯底料膜中。在該情況下，本發(fā)明所使用的硬掩模膜是相當(dāng)有效的。以下所描述的是含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜的形式的遮光膜，其在約35 - 60nm的厚度時(shí)具有至少2. 5的光密度，可以有利地將本發(fā)明所用的硬掩模膜施加于該遮光膜。
包含可以向其有利地施加如本發(fā)明所用的硬掩模膜的遮光膜的光掩模坯料典型是二兀光掩模還料，由該二兀光掩模還料生產(chǎn)載有兩部分精細(xì)圖案的二兀光掩模，所述兩部分為對(duì)于制造32nm節(jié)點(diǎn)以下的半導(dǎo)體器件所必要的透光部分和遮光部分。二元光掩模坯料包含透明襯底(典型為石英襯底)和光密度為2. 5 — 3. 5的遮光膜。在二元光掩模坯料中，其中已除去遮光膜且僅留下透明襯底的部分變成透光部分，而其中存在遮光膜或遮光膜保持在透明襯底上的部分變成遮光部分。要用于二元光掩模用途的該遮光膜應(yīng)當(dāng)具有至少2. 5，優(yōu)選至少3. O的光密度，且將其設(shè)計(jì)成即使在至多60nm，特別是至多55nm，更特別是至多50nm的厚度時(shí)仍確保所需的遮光能力，這是由于如下所述的層設(shè)置。注意，遮光膜的厚度通常為至少35nm，優(yōu)選至少40nm。由于將遮光膜的厚度減小到該范圍，因此可以加工遮光膜以產(chǎn)生具有高精度的掩模，該高精度對(duì)于32nm以下的節(jié)點(diǎn)是必要的。不例性光掩模還料包括厚度為約35 — 60nm的含有過(guò)渡金屬和娃的材料膜,該材料膜為具有至少2. 5的光密度的遮光膜，所述光掩模坯料包括具有透明襯底I和遮光膜的坯料，該遮光膜由在透明襯底I側(cè)上的襯底側(cè)組成漸變層51和表面?zhèn)冉M成漸變層52構(gòu)成，如圖4A所示，以及還具有在襯底側(cè)組成漸變層51和表面層組成漸變層52之間的中間遮光層53的坯料，如圖4B所示。中間遮光層53應(yīng)具有對(duì)遮光膜賦予遮光能力的基本功能，同時(shí)它的其他功能和結(jié)構(gòu)不受特別限制。遮光膜由含有過(guò)渡金屬例如鑰、鉭、鈦或鎢、氮和/或氧以及任選碳的硅化合物材料構(gòu)成。特別地，含有鑰作為過(guò)渡金屬的這些材料易于加工，且含有鑰和氮的這些硅化合物材料是更優(yōu)選的。注意，在圖4A和4B中，硬掩模膜的層由圖3中的相同符號(hào)描繪，且出于避免多余的目的省略了其描述。含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜形式的遮光膜具有約35 - 60nm的厚度和至少2. 5的光學(xué)密度，該遮光膜優(yōu)選具有包括組成漸變層的層設(shè)置，各組成漸變層具有氮和氧，所述氮和氧總含量在鄰接于襯底的遮光膜的背側(cè)和遠(yuǎn)離襯底的遮光膜的前側(cè)，在遮光膜的厚度方面中發(fā)生改變。在該實(shí)施方案中，每個(gè)組成漸變層可以是組成在厚度方向連續(xù)改變的層、固定組成的多個(gè)子層的組合、固定組成的子層與組成在厚度方面連續(xù)改變的子層的組合、或者組成各自在厚度方向連續(xù)改變的多個(gè)子層的組合。組成漸變層具有這樣的層結(jié)構(gòu)，其吸收系數(shù)在厚度方向連續(xù)或不連續(xù)地改變。遮光膜的襯底側(cè)的組成漸變層可以是組成在厚度方向連續(xù)改變的層、至少三個(gè)各自具有單一組成的子層的組合、單一組成的子層與組成在厚度方向連續(xù)改變的子層的組合、或者組成各自在厚度方向連續(xù)改變的多個(gè)子層的組合。優(yōu)選組成在厚度方向改變的層，且所述層在與襯底結(jié)合的表面處具有曝光用光的低吸收系數(shù)和在遠(yuǎn)離襯底的表面處具有曝光用光的高吸收系數(shù)。特別地，襯底側(cè)的組成漸變層優(yōu)選是這樣的層，其在厚度方向的一部分或在整個(gè)厚度方向具有總含量在厚度方向連續(xù)改變的氮和氧。這種層結(jié)構(gòu)使得在預(yù)選厚度處的有效反射控制成為可能，而不會(huì)顯著損失遮光能力。襯底側(cè)的組成漸變層優(yōu)選具有10 - 58. 5nm,更優(yōu)選13-53. 5nm,甚至更加優(yōu)選15 - 48. 5nm的厚度。在襯底側(cè)的組成漸變層是由單一組成的子層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)的情況下，子層的數(shù)量至少為3，而且子層數(shù)量的上限通常為至多20，盡管這不是重要的。在襯底側(cè)的組成漸變層是單一組成的子層與組成的厚度方向連續(xù)改變的子層的組合，或者組成各自在厚度方向連續(xù)改變的多個(gè)子層的組合的情況下，子層的數(shù)量至少為2，且子層數(shù)量的上限通常為至多20，盡管這不是重要的。盡管可以在蝕刻過(guò)程中在基本不同組成的子層之間的界面處形成間隙，但通過(guò)包含至少3個(gè)單一組成的子層的多層結(jié)構(gòu)或通過(guò)納入組成在厚度方向連續(xù)改變的層，間隙形成的風(fēng)險(xiǎn)得到防止。襯底側(cè)的組成漸變層優(yōu)選由含有過(guò)渡金屬、氮和/或氧以及任選碳的硅化合物材料構(gòu)成。過(guò)渡金屬與硅的原子比優(yōu)選為1:2 —1:9，更優(yōu)選1:2 —1:5。該材料還可以含有輕元素例如碳，但從品質(zhì)控制的角度出發(fā)，氮和氧之外的輕元素的總含量?jī)?yōu)選為至多3原子％。更優(yōu)選地，該材料含有的氮、氧和碳之外的輕元素的量不超過(guò)偶存雜質(zhì)的量。優(yōu)選地構(gòu)建襯底側(cè)的組成漸變層，使得在其鄰接于透明襯底的表面處氮和氧的總含量為25 — 40原子且在其遠(yuǎn)尚透明襯底的表面處的氮和氧的總含量為10 — 23原子％。相對(duì)表面之間的組成優(yōu)選使得氮和氧的總含量(原子％)在厚度方向不連續(xù)或連續(xù)地改變，這取決于襯底側(cè)的組成漸變層的層結(jié)構(gòu)，且更優(yōu)選在厚度方向向著透明襯底側(cè)增加(或向著遠(yuǎn)離透明襯底側(cè)減少)。在氮和氧中，該層優(yōu)選含有至少3原子％，更優(yōu)選至少5原子％的氮，因?yàn)樵谑褂酶鶕?jù)本發(fā)明的鉻襯底料的硬掩模膜完成掩模加工之后，具有這種氮含量的層在通過(guò)氯基干法蝕刻除去硬掩模膜步驟中防止側(cè)部蝕刻。形成的襯底側(cè)組成漸變層比要在下文描述的表面層組成漸變層厚，由此在前表面和后表面處的遮光膜的反射率可以被控制為不大于40%，特別是至多35%的值。在其中遮光膜由含有過(guò)渡金屬和硅的材料膜(約35 - 60nm厚)形成使得它可具有至少2. 5的光密度的實(shí)施方案中，遮光膜可以由襯底側(cè)組成漸變層和表面?zhèn)冉M成漸變層以及任選的位于其間的中間層構(gòu)成。在后一實(shí)施方案中，在圖4B中顯示了形成在透明襯底I上的示例性遮光膜。遮光膜包括襯底側(cè)組成漸變層51和堆疊于透明襯底I上的表面?zhèn)冉M成漸變層52以及在這些層51和52之間的中間遮光層53。中間遮光層可以是在其整個(gè)厚度上組成連續(xù)改變的層。在其襯底側(cè)的中間遮光層可以具有氮和氧，其總含量的漸變與襯底側(cè)組成漸變層相反，且在其表面?zhèn)瓤梢跃哂械脱酰淇偤康臐u變與表面?zhèn)冉M成漸變層相反?；旧?，中間遮光層優(yōu)選為具有極少組成改變的層，更優(yōu)選為單一組成的層。中間遮光層也優(yōu)選地由含有過(guò)渡金屬、氮和/或氧以及任選碳的硅化合物材料構(gòu)成。過(guò)渡金屬與硅的原子比優(yōu)選為1:2 —1:9，更優(yōu)選1:2 —1:5。該材料還可以含有輕元素例如碳，但為了降低相對(duì)于曝光用光的吸收系數(shù)，氮和氧之外的輕元素的總含量?jī)?yōu)選為至多3原子％。更優(yōu)選地，該材料含有的氮、氧和碳之外的輕元素的量不超過(guò)偶存雜質(zhì)的量。在中間遮光層中，氮和氧的總含量?jī)?yōu)選為10 — 23原子％,更優(yōu)選10 — 15原子％。在該范圍內(nèi)的氮和氧的總含量確保了該膜滿(mǎn)足傳導(dǎo)性和化學(xué)穩(wěn)定性。盡管輕元素的含量?jī)?yōu)選盡可能降低以便提供作為上述遮光膜所必要的高吸收系數(shù)，但在襯底側(cè)組成漸變層和表面?zhèn)冉M成漸變層之間提供氮和氧的總含量在上述范圍內(nèi)的中間遮光層產(chǎn)生了在總厚度、反射控制能力和加工性能之間具有良好平衡的遮光膜，這對(duì)于在干法蝕刻期間獲得令人滿(mǎn)意的加工形狀是有利的。該層還優(yōu)選含有至少3原子％，更優(yōu)選至少5原子％的氮，因?yàn)榫哂羞@種氮含量的層在除去上述硬掩模膜時(shí)防止了側(cè)部蝕刻。對(duì)中間遮光層的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)以便符合由整體遮光膜所需的光密度，且該光密度根據(jù)襯底和表面?zhèn)冉M成漸變層的組成和厚度確定。特別地，在本發(fā)明的遮光膜中，襯底側(cè)組成漸變層可具有至少40nm的厚度，而且在這樣的實(shí)施方案中，不必提供中間遮光層，而如果提供的話(huà)，盡管中間遮光層具有約Inm的厚度，但其可賦予遮光膜至少2. 5的光密度(在至多60nm的厚度處)。中間遮光層的厚度優(yōu)選為至多48. 5nm,更優(yōu)選I 一 43. 5nm,更加優(yōu)選 I — 38. 5nm。構(gòu)成遮光膜的表面?zhèn)鹊谋砻鎮(zhèn)冉M成漸變層(其布置為遠(yuǎn)離襯底)可以是組成在厚度方向連續(xù)改變的層、至少三個(gè)單一組成的子層的組合、單一組成的子層與組成在厚度方向連續(xù)改變的子層的組合、或者組成各自在厚度方向連續(xù)改變的多個(gè)子層的組合。優(yōu)選這樣的層，其組成在厚度方向改變，且該層在結(jié)合襯底的表面上具有曝光用光的高吸收系數(shù)而在遠(yuǎn)離襯底的表面上具有曝光用光的低吸收系數(shù)。表面?zhèn)冉M成漸變層具有1. 5 - 8nm,優(yōu)選3 — 6nm的厚度。在表面?zhèn)冉M成漸變層是由單一組成的子層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)的情況下，子層的數(shù)量至少為2，且子層的數(shù)量的上限通常至多為5，盡管這不重要。在表面?zhèn)冉M成漸變層是單一組成的子層與組成在厚度方向連續(xù)改變的子層的組合或者組成各自在厚度方向連續(xù)改變的多個(gè)子層的組合的情況下，子層的數(shù)量至少為2，且子層的數(shù)量的上限通常至多為5，盡管這不重要。盡管可以在蝕刻過(guò)程中在基本不同組成的子層之間的界面處形成間隙，但通過(guò)包含至少2個(gè)單一組成的子層的多層結(jié)構(gòu)或通過(guò)納入組成在厚度方向連續(xù)改變的層，間隙形成的風(fēng)險(xiǎn)得到防止。由于表面?zhèn)冉M成漸變層比襯底側(cè)組成漸變層薄，甚至兩個(gè)子層的層結(jié)構(gòu)對(duì)于在蝕刻期間防止間隙形成的風(fēng)險(xiǎn)也是充分有效的。還由于表面?zhèn)冉M成漸變層充分薄，因此有利地使用更簡(jiǎn)單的層結(jié)構(gòu)，如組成在厚度方向固定的子層的組合或者組成的在厚度方向連續(xù)改變的層。表面?zhèn)冉M成漸變層優(yōu)選由含有過(guò)渡金屬、氮和/或氧以及任選碳的硅化合物材料構(gòu)成。過(guò)渡金屬與硅的原子比優(yōu)選為1:2 —1:9，更優(yōu)選1:2 —1:6。該材料還可以含有輕元素例如碳，但從品質(zhì)控制的角度出發(fā)，氮和氧之外的輕元素的總含量?jī)?yōu)選為至多3原子％。更優(yōu)選地，該材料含有的氮、氧和碳之外的輕元素的量不超過(guò)偶存雜質(zhì)的量。優(yōu)選地構(gòu)建表面?zhèn)鹊慕M成漸變層，使得在其鄰近于透明襯底的表面處氮和氧的總含量為10 — 45原子％,優(yōu)選20 — 40原子％,且在其遠(yuǎn)尚透明襯底的表面處的氮和氧的總含量為45 — 55原子優(yōu)選45 — 50原子％。相對(duì)表面之間的組成優(yōu)選使得氮和氧的總含量(原子％)在厚度方向不連續(xù)或連續(xù)地改變，這取決于表面?zhèn)冉M成漸變層的層結(jié)構(gòu)，且更優(yōu)選在厚度方向向著透明襯底側(cè)減少(或向著遠(yuǎn)離襯底側(cè)增加)。該層優(yōu)選含有至少3原子％，更優(yōu)選至少5原子％的氮，因?yàn)榫哂羞@種氮含量的層在除去硬掩模膜時(shí)防止側(cè)部蝕刻。從表面延伸約Inm距離的表面?zhèn)冉M成漸變層的子表面區(qū)域可以具有增加的氧含量，這是因?yàn)楸砻嫜趸蛑圃旃に嚨那鍧嵅襟E。因此，可以從將元素含量限定為上述范圍的層中排除表面?zhèn)冉M成漸變層的子表面區(qū)域。形成的表面?zhèn)冉M成漸變層比襯底側(cè)組成漸變層薄。即使在此情形中，在前和后表面的遮光膜的反射率也可以被控制為不大于40%，特別是至多35%的值。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，從透明襯底開(kāi)始，遮光膜以下述順序包括襯底側(cè)組成漸變層、厚度為10 - 35nm的中間遮光層、和厚度為至多6nm的表面?zhèn)冉M成漸變層，所述襯底側(cè)組成漸變層包括其組成在厚度方向連續(xù)改變且厚度為10 - 40nm的層。作為沉積遮光膜(遮光膜的構(gòu)成層)的方法，優(yōu)選濺射技術(shù)，因?yàn)榭梢宰钊菀椎匦纬删鶆虻哪?。濺射技術(shù)可以是DC或RF濺射，而優(yōu)選DC濺射。沉積含有過(guò)渡金屬、硅、氮和/或氧以及任選碳的膜的方法是公知的?；旧希?，可以通過(guò)任何公知的方法沉積該膜，如專(zhuān)利文件I中所述。過(guò)渡金屬和硅的組成比例是可調(diào)節(jié)的?？梢允褂靡颜{(diào)節(jié)了過(guò)渡金屬/硅的比例的單一靶從而給出所需組成。或者，使用多個(gè)不同靶，且調(diào)節(jié)施加于靶的功率從而給出所需組成比例。本發(fā)明中可使用的靶的實(shí)例包括含有過(guò)渡金屬的硅靶，過(guò)渡金屬靶和硅靶的組合，含有過(guò)渡金屬的硅靶和硅靶的組合，過(guò)渡金屬靶和含有過(guò)渡金屬的硅靶的組合，以及過(guò)渡金屬靶、含有過(guò)渡金屬的硅靶和硅靶的組合。使用的濺射氣體可以是任何公知的惰性氣體和反應(yīng)性氣體。通常，僅使用氬氣，或者可使用和調(diào)節(jié)氬氣與氮、氮氧化物、氧或氧化碳?xì)怏w的組合，從而沉積所需組成。為了調(diào)節(jié)吸收系數(shù)，預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，沉積各個(gè)層，且確認(rèn)濺射條件和沉積速率，并且確定對(duì)于構(gòu)成遮光膜的襯底側(cè)組成漸變層、中間遮光層和表面?zhèn)冉M成漸變層的濺射條件。在改變?yōu)R射條件的同時(shí)沉積具有這種層的膜。例如，當(dāng)需要沉積吸收系數(shù)逐步改變或連續(xù)改變 的膜時(shí)，在逐步或連續(xù)改變?yōu)R射氣體的組成的同時(shí)進(jìn)行沉積。在使用多種靶的情況下，逐步或連續(xù)對(duì)各靶施加的功率，由此可以逐步或連續(xù)改變過(guò)渡金屬與硅的比例。在膜沉積過(guò)程中的氣體壓力可以在考慮所得膜的應(yīng)力、化學(xué)耐受性和清潔耐受性的情況下合適地確定。當(dāng)氣體壓力典型為O. 01 -1Pa，更優(yōu)選O. 03 一 O. 3Pa時(shí)，化學(xué)耐受性得到改善。可以在考慮靶尺寸、冷卻效率、沉積控制容易性等的情況下合適地確定對(duì)各濺射靶施加的功率，盡管其通常為O.1 - 5W/cm2。現(xiàn)在，參照其中將遮光膜作為光學(xué)膜施加的實(shí)施方案描述了由本發(fā)明的光掩模還料制備光掩模的方法?？衫斫?，在其中光學(xué)膜為相移膜例如半色調(diào)相移膜的另一實(shí)施方案中，可等同地適用使用硬掩模圖案進(jìn)行使遮光膜圖案化的方法。通常，本發(fā)明的光掩模坯料可通過(guò)任何公知的方法加工。在包含薄的鉻襯底料膜、能夠發(fā)揮硬掩模作用的光掩模坯料的情況下，則可以加工準(zhǔn)確的圖案，即使使用具有小于IOOnm厚度的抗蝕膜。因而，可以將光掩模坯料加工成適用于制造32nm節(jié)點(diǎn)以下的半導(dǎo)體器件的光掩模。在使光掩模坯料圖案化時(shí)使用抗蝕膜。典型地，可以由包含芳基聚合物的EB光刻化學(xué)增強(qiáng)抗蝕組合物形成抗蝕膜。用于形成抗蝕膜的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕組合物可以是正性的或負(fù)性的，可以進(jìn)行選擇從而滿(mǎn)足所需圖案?？梢孕纬杀≈罥OOnm以下的抗蝕膜，因?yàn)檫@種薄的抗蝕膜允許后續(xù)加工。在32nm以下節(jié)點(diǎn)的光掩模的制造中，優(yōu)選地對(duì)該組合物進(jìn)行涂覆，使得預(yù)焙燒涂層可具有40 - SOnm的厚度。通過(guò)如下方式進(jìn)行膜沉積將抗蝕組合物稀釋到適當(dāng)濃度，將其進(jìn)行涂覆使得涂層可具有均勻厚度，典型地通過(guò)旋涂進(jìn)行。涂覆之后是預(yù)焙燒，用于移除任何多余的溶劑。典型地，在熱板上，在80 — 130°C溫度下，進(jìn)行預(yù)焙燒4-20分鐘，更優(yōu)選在90 - 110°C下進(jìn)行8 — 12分鐘。接著，對(duì)抗蝕膜進(jìn)行圖案化曝光(或影像寫(xiě)入)，用于形成所需圖案。在形成抗蝕膜的圖案的步驟中，該曝光可以是以劑量為I — 100μ C/cm2，優(yōu)選10 - 100 μ C/cm2的EB圖案化照射(即，通過(guò)EB照射進(jìn)行影像寫(xiě)入)。在圖案化曝光之后，在顯影機(jī)中將抗蝕膜進(jìn)行焙燒(PEB)和顯影。典型地，在熱板上，在60 - 150°C溫度下，進(jìn)行PEB O.1 - 5分鐘，更優(yōu)選在80 - 140°C下進(jìn)行O. 5 — 3分鐘。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)例如浸入顯影、浸置(puddle)顯影或噴涂顯影，在堿性水溶液例如O.1 — 5重量％，優(yōu)選2 - 3重量％的四甲基氫氧化銨(TMAH)中進(jìn)行典型的顯影O.1 — 3分鐘，優(yōu)選O. 5 — 2分鐘。接著，在將所得抗蝕圖案用作蝕刻掩模的同時(shí)將硬掩模膜進(jìn)行圖案化。使鉻襯底料的硬掩模膜圖案化的步驟可以包括使用含氧的氯基氣體的氯干法蝕刻。對(duì)于氯干法蝕刻，以?xún)?yōu)選O. 001/1至1/1，更優(yōu)選O. 003/1至O. 5/1，甚至更加優(yōu)選O. 005/1至O. 3/1的摩爾比使用氧氣和氯基氣體。更具體地，合適的蝕刻條件包括100-300sccm的氯氣，O.1-1OOsccm的氧氣和1-10毫 的氣體壓力。也可以添加l_20sccm的氦氣。如本發(fā)明所使用的，術(shù)語(yǔ)“氯基氣體”意指含氯氣體，典型為氯氣。由于鉻襯底料的硬掩模膜(其中具有高鉻含量的第二層的厚度小于9. Onm)具有小于10. Onm的總厚度，因此即使從如上所述很薄的抗蝕膜將圖案高精度地轉(zhuǎn)印到硬掩模膜仍是可能的。接著，在將所得硬掩模膜圖案用作蝕刻掩模的同時(shí)，對(duì)遮光膜(其是含有過(guò)渡金屬和硅的材料的典型光學(xué)膜)進(jìn)行圖案化。對(duì)含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜進(jìn)行圖案化 的步驟可以包括使用含氟氣體的干法蝕刻。“含氟氣體”可以是任何含有氟的氣體，例如氟氣、含有碳和氟的氣體例如CF4*C2F6、含有硫和氟的氣體例如SF6，任選地還含有氫，以及無(wú)氟氣體如氦和含氟氣體的混合物。任選地，可以添加另一氣體例如氧。在優(yōu)選的蝕刻條件下，使用含氧的氣體。例如，可以以O(shè). 001/1至1000/1的摩爾比使用氧氣和含氟氣體。更具體地，適合的蝕刻條件包括l-1000sccm、優(yōu)選IO-1OOsccm的含氟氣體,l-1000sccm、優(yōu)選IO-1OOsccm的氧氣和1-20毫乇的氣體壓力。通過(guò)硬掩模圖案，與干法蝕刻結(jié)合，可獲得優(yōu)勢(shì)。盡管包括與含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜鄰接的含氧鉻襯底料層的硬掩模膜在整體上是薄膜，但硬掩模膜具有改善的對(duì)氟基干法蝕刻的耐受性。因此，可以以高精度加工含有過(guò)渡金屬和硅的材料的遮光膜。在遮光膜的圖案形成之后，移除硬掩模膜以完成光掩模。可以通過(guò)干法蝕刻進(jìn)行硬掩模膜的移除。典型地，可以通過(guò)與用于硬掩模膜的圖案化的蝕刻相同的蝕刻移除硬掩模膜，而對(duì)鄰接于硬掩模膜的遮光膜沒(méi)有任何損傷。實(shí)施例下文以說(shuō)明而非限制的方式給出本發(fā)明的實(shí)施例。[制造具有硬掩模膜的二元光掩模坯料]實(shí)施例1使用硅靶、硅化鑰靶以及作為濺射氣體的氬氣和氮?dú)?，通過(guò)濺射技術(shù)在石英襯底上沉積由襯底側(cè)組成漸變層和表面?zhèn)冉M成漸變層構(gòu)成的MoSiN的遮光膜。首先，沉積Mo =Si原子比為1:2. 5的45nm厚的襯底側(cè)組成漸變層，同時(shí)連續(xù)改變氮?dú)鉂舛葟亩谝r底側(cè)提供29原子％的氮含量和在遠(yuǎn)離襯底側(cè)提供19原子％的氮含量。接著，在提供Mo =Si原子比為1:3. 5和38原子％氮含量的條件下沉積2nm的子層，并且在提供Mo =Si原子比=1:3. 5和47原子％氮含量的條件下沉積2nm的另一子層，產(chǎn)生由兩個(gè)子層構(gòu)成的表面?zhèn)冉M成漸變層。所得遮光膜具有49nm的厚度、相對(duì)于波長(zhǎng)為193nm的光為3. 10的光密度0D、以及在襯底側(cè)為32%的光反射率和在遠(yuǎn)離襯底側(cè)為34%的光反射率。接著，在遮光膜上沉積硬掩模膜。首先，使用DC濺射系統(tǒng)，將CrON的最下層沉積到1. Onm的厚度。送入氬、氮和氧氣作為濺射氣體，從而在腔室中提供Ar =N2 02的流量比例=3:4:3和O. 05Pa的氣體壓力。在以30rpm旋轉(zhuǎn)襯底的同時(shí)濺射Cr靶。單獨(dú)地，以相同的條件將最下層沉積在透明襯底上，并通過(guò)ESCA分析，發(fā)現(xiàn)在這些條件下形成的鉻襯底料層具有Cr :N :0= 10:3:7 (原子比)的組成。在沉積最下層之后，通過(guò)改變?yōu)R射條件，即僅以Ar =N2 = 3:1的流量比例送入氬和氮?dú)?，沉積2. Onm厚的中間層。單獨(dú)地，以相同的條件將中間層沉積在透明襯底上，并通過(guò)ESCA分析，發(fā)現(xiàn)在這些條件下形成的鉻襯底料層具有Cr :N = 9:1 (原子比)的組成。在沉積中間層之后，通過(guò)改變?yōu)R射條件，即以Ar =N2 02 = 3:4:3的流量比例送入氬、氮和氧氣，沉積1. Onm厚的最外層。由此獲得具有硬掩模膜的二元光掩模坯料。單獨(dú)地，以相同的條件將最外層沉積在透明襯底上，并通過(guò)ESCA分析，發(fā)現(xiàn)在這些條件下形成的鉻襯底料層具有Cr :N :0 = 10:3:7 (原子比)的組成。對(duì)比例I
如同實(shí)施例1中那樣，制備具有硬掩模膜的二元光掩模坯料，但不同的是，在用于沉積實(shí)施例1中的中間層的條件下沉積2. Onm厚的最下層，省略中間層，在用于沉積實(shí)施例1中的最外層的條件下沉積2. Onm厚的最外層。實(shí)施例2如同實(shí)施例1中那樣，沉積具有硬掩模膜的二元光掩模坯料，但不同的是，最下層、中間層和最外層的厚度分別改變?yōu)镺. 75nm、l. 5nm和O. 75nm。對(duì)比例2如同實(shí)施例1中那樣，沉積具有硬掩模膜的二元光掩模坯料，但不同的是，在用于沉積實(shí)施例1中的中間層的條件下沉積1. 5nm厚的最下層，省略中間層，在用于沉積實(shí)施例1中的最外層的條件下沉積1. 5nm厚的最外層。[硬掩模膜的蝕刻特征的評(píng)價(jià)]通過(guò)如下方式檢測(cè)了實(shí)施例1、2和對(duì)比例1、2中的光掩模坯料的硬掩模膜的加工容易性和蝕刻耐受性使用含氧的氯基氣體進(jìn)行氯干法蝕刻，和使用氟基氣體進(jìn)行氟干法蝕刻，并測(cè)量蝕刻時(shí)間。圖5中說(shuō)明了在這些蝕刻測(cè)試中使用的干法蝕刻系統(tǒng)的概要，該系統(tǒng)包括腔室101、接地板102、下電極103、天線線圈104、待處理的襯底105、以及射頻功率源RFl 及 RF2。在如下條件下進(jìn)行氟干法蝕刻測(cè)試。RFl (RIE) Cff 54VRF2 (ICP) Cff 325W壓力5毫乇SF6 18sccmO2:45sccm在如下條件下進(jìn)行含氧的氯干法蝕刻測(cè)試。RFl (RIE):脈沖 700VRF2 (ICP) CW 400W壓力6毫乇Cl2 185sccmO2 55sccmHe9. 25sccm
注意，RIE代表反應(yīng)性離子蝕刻，ICP代表感應(yīng)耦合等離子體，而CW代表連續(xù)波振蕩。表I列出了在兩組蝕刻條件下，實(shí)施例1、2和對(duì)比例1、2的硬掩模膜的蝕刻完成(etching clear)時(shí)間。表I
權(quán)利要求
1.ー種光掩模還料，包含透明襯底、布置于該襯底上且由含有過(guò)渡金屬和娃的材料構(gòu)成的光學(xué)膜、以及用于精密加工光學(xué)膜的硬掩模膜，其中 所述硬掩模膜為鉻襯底料的多層膜，該多層膜包括鄰接于光學(xué)膜布置的第一層和鄰接于第一層設(shè)置的第二層，所述第一層由含有20-60原子％氧的鉻襯底料構(gòu)成，且具有O. 5nm至小于5. Onm的厚度，所述第二層由含有至少50原子％鉻的鉻襯底料構(gòu)成，且其氧含量小于第一層，且 所述硬掩模膜具有2. Onm至小于IOnm的總厚度。
2.權(quán)利要求1的光掩模還料，其中所述多層膜包括作為最下層的第一層、作為中間層的第二層、和作為最外層的第三層，該第三層鄰接于第二層布置，并具有高于第二層的氧含量。
3.權(quán)利要求1的光掩模坯料，其中所述第一層具有O.5-3. Onm的厚度。
4.權(quán)利要求1的光掩模坯料，其中所述光學(xué)膜是遮光膜。
5.權(quán)利要求4的光掩模坯料，其中所述遮光膜具有35-60nm的厚度。
6.權(quán)利要求1的光掩模坯料，其中過(guò)渡金屬是鑰。
7.權(quán)利要求1的光掩模還料，在硬掩模膜上還包含厚度為小于IOOnm的抗蝕膜。
8.ー種光掩模，其由權(quán)利要求1的光掩模還料制成。
9.一種由權(quán)利要求7的光掩模坯料制造光掩模的方法，包括如下步驟使抗蝕膜圖案化，使硬掩模膜圖案化，和使光學(xué)膜圖案化， 使抗蝕膜圖案化的步驟包括通過(guò)電子束照射進(jìn)行影像寫(xiě)入， 使硬掩模膜圖案化的步驟包括使用含氧的氯基氣體進(jìn)行干法蝕刻，和 使光學(xué)膜圖案化的步驟包括使用氟基氣體進(jìn)行干法蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光掩模坯料、光掩模和制造方法。在包含透明襯底、含有過(guò)渡金屬和硅的材料的光學(xué)膜、以及硬掩模膜的光掩模坯料中，硬掩模膜為多層膜，該多層膜包括含有20-60原子％氧的鉻襯底料的第一層和含有至少50原子％鉻和小于20原子％氧的鉻襯底料的第二層。具有2.0nm至小于10nm厚度的硬掩模膜耐受氟干法蝕刻。
文檔編號(hào)G03F1/32GK102998894SQ201210329820
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者稻月判臣, 五十嵐慎一, 西川和宏, 吉川博樹(shù) 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社