專利名稱：光掩模坯體，光掩模，制造光掩模坯體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光掩模坯體，光掩模，以及制造光掩模坯體的方法和設(shè)備，具體涉及利用粒子束濺射制造光掩模坯體的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了制造集成電路，利用光掩模作為集成電路結(jié)構(gòu)的輪廓板，通常借助于電子束或光刻技術(shù)使該結(jié)構(gòu)形成在硅晶片上。
此外，光掩模本身也是利用光刻過程從無結(jié)構(gòu)的光掩模坯體制成的。
光掩模坯體通常包括透明基片，在基片上淀積一層或多層陰影，光吸收或反射膜的層結(jié)構(gòu)。
由于在半導(dǎo)體生產(chǎn)中不斷增長的微小結(jié)構(gòu)和高結(jié)構(gòu)密度的要求，減小了晶片上可容許的缺陷密度和缺陷尺寸。所以，光掩模和光掩模坯體的質(zhì)量要求，特別是關(guān)于缺陷數(shù)目和缺陷尺寸的要求也在不斷地增長。
光掩模和各自的光掩模坯體可以分成三類，即，它們分別是二元，相移和遠(yuǎn)紫外(EUV)光掩?；蚬庋谀Ｅ黧w。
最簡單類型的光掩模是二元光掩模，以下描述二元光掩模。
二元光掩模適用于透明投影模式。通常，二元光掩模和二元光掩模坯體包括第一層或薄膜的不透明或非透射材料，例如，透明基片上的鉻或鉻化合物。二元光掩模坯體還包括第二層或頂層或薄膜的防反射材料，例如，鉻氧化物，它是在不透明層的上面。
更精密類型的光掩模是所謂的相移光掩模。在相移光掩模中，結(jié)構(gòu)邊緣上的相消干涉用于獲得較高的分辨率，它能夠增大集成電路的結(jié)構(gòu)密度。在相移光掩模中，可以得到投影光波長以下的結(jié)構(gòu)。
相移光掩模還可以再分成交替式相移掩模和嵌入式衰減相移掩模。交替式相移掩模通常用于規(guī)則的結(jié)構(gòu)，例如，直線和空間，而嵌入式衰減相移掩模通常用于晶片上制成單個(gè)孔眼或圓點(diǎn)或其他的單個(gè)結(jié)構(gòu)。
嵌入式衰減相移掩模包括透明基片和基片上的結(jié)構(gòu)相移層。結(jié)構(gòu)相移層包含透明部分和半透明部分。光可以傳輸通過透明部分，其強(qiáng)度足以曝光晶片上的光敏抗蝕劑。半透明部分的透射率通常是在5％與20％之間，因此，傳輸通過這些部分的光不能使光敏抗蝕劑曝光。然而，傳輸通過半透明部分的光相位相對(duì)于傳輸通過透明部分的光發(fā)生約180°的相移。在結(jié)構(gòu)的邊緣產(chǎn)生相消干涉。所以，提高了晶片上圖像的對(duì)比度。相移層可以有單層或多層結(jié)構(gòu)。單層結(jié)構(gòu)通常包括鉻化合物或金屬硅化物層。多層結(jié)構(gòu)通常包括光透明和光吸收材料的交替層。
為了制作這些相移層，反應(yīng)氣體濺射法是已知的方法。在反應(yīng)氣體濺射法中，在有反應(yīng)氣體的真空室中，靶被濺射，且靶材料淀積到透明基片上。
由于高的層淀積速率，反應(yīng)氣體濺射法可以提供高的生產(chǎn)率。高淀積速率的缺點(diǎn)是增加雜質(zhì)的產(chǎn)生，例如，包括粒子，液體或氣體，從而使產(chǎn)量下降。另一方面，減小淀積速率可以導(dǎo)致大晶粒的產(chǎn)生，從而形成彎曲光掩模坯體和光掩模的很大薄膜應(yīng)力。薄膜應(yīng)力對(duì)于結(jié)構(gòu)的精確定位是不利的，它甚至可以使這種光掩模坯體制造的光掩模完全無用，特別是集成電路布線設(shè)計(jì)中的一些重要結(jié)構(gòu)。
根據(jù)EP-A-1 022 614可以知道，利用含氦的濺射氣體，可以使CrC薄膜的晶粒尺寸減小到3nm至7nm之間。
然而，反應(yīng)氣體濺射法仍然提供相對(duì)高的有缺陷光掩模坯體產(chǎn)量，所以，這種濺射法對(duì)于高精度的要求仍然是不令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造高質(zhì)量和高穩(wěn)定性光掩模坯體的方法，它適合于制作有微小結(jié)構(gòu)的光掩模。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造有高重復(fù)性和高產(chǎn)量的光掩模坯體的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造光掩模坯體的可變方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高精度制造光掩模坯體的方法，其薄膜有低的缺陷密度和/或在基片上或之間有高的粘附力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高質(zhì)量的光掩模坯體和光掩模，特別是不透明層的反射率，光密度，蝕刻時(shí)間，層厚度的均勻性和有低的薄膜應(yīng)力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高質(zhì)量的光掩模坯體，它適合于制作二元光掩模，相移光掩模和EUV光掩模。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備。
按照權(quán)利要求書的主題內(nèi)容，以十分簡單的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
根據(jù)不斷增長的質(zhì)量和精度要求，反應(yīng)氣體濺射法的另一種方案是利用第一粒子束的濺射。最好是，所述第一粒子束包括或者是第一離子束。在這個(gè)優(yōu)選情況下，利用離子束濺射(IBS)淀積所述第一薄膜。離子束濺射或離子束淀積(IBD)能夠獲得所有各種類型的高質(zhì)量光掩模坯體。
按照本發(fā)明，光掩模坯體的制造，具體是二元光掩模，相移光掩?；蜻h(yuǎn)紅外光掩模的制造，是在真空室中提供基片和靶，在真空室中提供第一粒子束，它是從第一粒子源或淀積源發(fā)射的，利用所述第一粒子束的輻照以濺射所述靶，以及利用所述靶的所述濺射，在所述基片上至少淀積第一層的第一材料。
利用離子束濺射，第一離子束被引導(dǎo)到靶上。因此，材料或粒子，例如，從靶濺射的原子或分子從所述靶射向所述基片，并在基片上或在基片上現(xiàn)有另一層薄膜上生長一層薄膜。
離子束濺射或離子束淀積(IBD)產(chǎn)生的薄膜是高度穩(wěn)定的，這是由于濺射過程中動(dòng)量傳遞造成的高淀積能量。最好是，淀積能量＞1eV，＞10eV，＞100eV，或＞500eV。此外，離子束淀積提供高的重復(fù)性。
然而，根據(jù)在光掩模上不斷增長的越來越小的結(jié)構(gòu)要求，用于微光刻法的照明波長趨向于較短的UV激光波長，因此，光掩模坯體的質(zhì)量要求仍然快速增張。
在這種情況下，低缺陷密度是光掩模坯體的重要參數(shù)。在光掩模坯體的制造過程中可以產(chǎn)生缺陷，特別是由粒子，液體或氣體造成的。這種缺陷可以造成光掩模坯體的局部或整體上各層粘附力的減小。由于光掩模坯體接受曝光，顯影，蝕刻，去除抗蝕劑和經(jīng)受多次清洗步驟，具有低粘附力的位置可以造成光掩模的缺陷。
然而，還存在光掩模坯體的另一些重要參數(shù)，特別是它的光學(xué)質(zhì)量。例如，這些參數(shù)是不透明層的反射率，光密度，層厚度的均勻性和低的薄膜應(yīng)力。
最好是，光掩模坯體是被從第二粒子源或輔助源發(fā)射的第二粒子束直接輻照，第二粒子源或輔助源不同于淀積源。具體地說，第二粒子束被引導(dǎo)到所述光掩模坯體，即，被直接引導(dǎo)到基片或基片上淀積所述薄膜中的一個(gè)薄膜。最好是，第二粒子束也是離子束。然而，在某些應(yīng)用中，第二粒子束也可以是電子束。
最好是，輻照所述光掩模坯體包括輻照所述基片和/或所述第一薄膜和/或在淀積所述薄膜步驟之前和/或之后的其他淀積薄膜。最好是，所述第二粒子束輻照所述光掩模坯體提供各種大量的處理可能性，用于提高光掩模坯體的質(zhì)量和性能。具體地說，本發(fā)明提供有低粒子污染的光掩模坯體，它有利于各種類型的光掩模坯體。
本發(fā)明特別適合于制造二元光掩模坯體，相移光掩模坯體和EUV光掩模坯體。
最好是，第二層，第三層和更高層薄膜淀積到所述光掩模坯體，特別是相繼地淀積到所述光掩模坯體。在二元光掩模中，第一薄膜和第二薄膜最好包括鉻化合物或由鉻化合物構(gòu)成，具體地說，第一薄膜包括CrN，而第二薄膜包括CrC。此外，第三薄膜或最后一層薄膜最好是防反射薄膜，例如，包括CrON。
本發(fā)明有利地提供一個(gè)或多個(gè)高質(zhì)量密度的不同層薄膜，提供很薄薄膜的高光密度。這可以提高光掩模坯體制作的光掩模臨界尺寸(CD)值。
最好是，靶和/或基片安裝成可轉(zhuǎn)動(dòng)或繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，可以調(diào)整該系統(tǒng)在＞0°的角度下?lián)糁邪?，特別是在＞10°的角度下，這個(gè)角度是第一粒子束相對(duì)于靶法線的角度。更好的是，基片確定基片法線，以及來自濺射靶的濺射粒子和/或所述第二粒子束擊中所述光掩模坯體，即，在相對(duì)于基片法線的角度＞0°的下?lián)糁谢蛄硪粋€(gè)薄膜，特別是在角度＞10°下。
有利的是，本發(fā)明提供有非常低的薄膜應(yīng)力值的光掩模坯體，其應(yīng)力約為0.2MPa或更小。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，光掩模坯體的基片上第一薄膜和/或各個(gè)薄膜之間有極好的粘附力。
此外，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是具有高度重復(fù)性，因此，可以在平板內(nèi)或平板之間實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能的高度穩(wěn)定性。
本發(fā)明可以分別控制淀積過程中涉及的所有參數(shù)。最好是，氣體用于產(chǎn)生第一離子束的離子。第一離子束的離子最好是或包括稀有氣體離子，例如，氬或氙，因?yàn)樗鼈兙哂胁煌膭?dòng)量傳遞函數(shù)。
最好是，第一離子束是氙離子束，因?yàn)槔秒鳛闉R射氣體，可以改進(jìn)光學(xué)性質(zhì)，特別是EUV光學(xué)性質(zhì)。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，三格柵離子提取柵與可控射頻功率等離子體加熱一起在結(jié)構(gòu)限制內(nèi)提供單獨(dú)調(diào)整提取離子的能量和電流。提取光學(xué)系統(tǒng)加速，引導(dǎo)和/或聚焦其路徑上的第一粒子束或離子束到所述靶。
最好是，通過調(diào)節(jié)第一粒子束的參數(shù)，例如，粒子或離子的入射角，能量，電流和/或質(zhì)量，調(diào)整濺射靶原子的分布。通過調(diào)整或控制第一粒子束的所述參數(shù)，可以調(diào)整或控制靶材料的純度，化學(xué)成分，表面狀況和/或微粒尺寸。
此外，基片相對(duì)于靶的幾何取向，具體地說，濺射靶原子的入射角是可調(diào)整的。調(diào)整這些參數(shù)，可以影響基本的薄膜生長以優(yōu)化應(yīng)力，均勻性和光學(xué)參數(shù)。
最好是，輔助源和淀積源是不同的粒子源，但它們是相當(dāng)?shù)暮?或可獨(dú)立調(diào)整的。因此，第一粒子束和第二粒子束是可以單獨(dú)受控和/或包括不同的粒子和/或有不同的粒子能量。
最好是，提供的淀積速率＞0.01nm/sec或＞0.05nm/sec和/或＜5nm/sec，＜2nm/sec，＜0.5nm/sec或＜0.3nm/sec，更好的是在約0.1nm/sec±50％的范圍內(nèi)。乍一看來，這可能是不經(jīng)濟(jì)的，但是在另一方面，通過時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)控制，低的淀積速率可以非常精確地控制薄膜的厚度。特別是對(duì)于相移光掩模坯體和EUV光掩模坯體，這是有利的，因?yàn)樘峁┓浅＞_的控制薄膜厚度或周期厚度，從而實(shí)現(xiàn)所需的相位角和高的反射率。此外，在光掩模坯體的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)峰值反射率的均勻性小于±1％和中心波長的均勻性小于±0.1nm。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在淀積第一薄膜之前，利用第二粒子束的輻照以改善基片的表面狀況。在這個(gè)情況下，利用低能量離子束作為第二粒子束，例如，能量＜100eV或＜30eV。第二離子束的能量調(diào)整到這樣的數(shù)值，基片表面不會(huì)被濺射所損傷，但使表面上存在的有機(jī)雜質(zhì)破裂。具體地說，第二粒子束的離子能量高于雜質(zhì)的化學(xué)結(jié)合能。最好是，至少是在處理過程中的某個(gè)時(shí)間內(nèi)，在真空室中提供一種或多種反應(yīng)氣體，例如，氧氣，使這個(gè)物理清洗效應(yīng)通過化學(xué)方法得到增強(qiáng)。有利的是，改進(jìn)基片上第一薄膜的粘附力和/或薄膜之間的粘附力和缺陷密度。
交替地或附加地對(duì)表面狀況的所述改善，利用第二粒子束摻雜一個(gè)或多個(gè)薄膜。最好是，利用氣體形式的摻雜材料。根據(jù)氣體是在其原始狀態(tài)的要求，氣體被粒子源內(nèi)部等離子體電離或甚至加速到光掩模坯體。具體地說，在這個(gè)情況下，第二粒子束的幾何和/或入射角是可調(diào)整和/或可控的。
最好是，本發(fā)明可以獨(dú)立地?fù)诫s一個(gè)或多個(gè)薄膜，即使這些薄膜是被相同的靶濺射。例如，淀積相同靶材料的兩個(gè)薄膜，其中或者僅摻雜一個(gè)薄膜，或者獨(dú)立地?fù)诫s兩個(gè)薄膜，例如，利用不同的摻雜材料或摻雜參數(shù)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過摻雜，優(yōu)化鉻二元光掩模頂層的反射率，而一個(gè)或多個(gè)其他薄膜的摻雜是不同的，例如，調(diào)整和優(yōu)化光密度，蝕刻時(shí)間，粘附力，反射率和/或其他的特征，可以減小防反射涂層的反射率。
另一方面，利用第二粒子束的處理，可以使EUV光掩模坯體中一個(gè)或多個(gè)反射層的反射率增大和/或均勻化。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用第二粒子束的輻照，使基片和/或一個(gè)，多個(gè)或所有的薄膜平坦或光滑化。最好是，利用第二粒子束輻照光掩模坯體的步驟是在淀積一個(gè)或多個(gè)薄膜之后實(shí)施。平坦或光滑化一個(gè)或多個(gè)薄膜對(duì)于EUV光掩模坯體是特別有利的，因?yàn)镋UV反射率主要取決于多層堆的界面粗糙度，本發(fā)明可以降低界面粗糙度。
以下參照幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在參照的附圖中，利用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元件。


圖1是按照本發(fā)明設(shè)備的裝置示意圖；圖2是EUV光掩模坯體的剖面示意圖(例1)；圖3a至3c是根據(jù)例1中光掩模坯體的反射率測(cè)量結(jié)果；圖4是根據(jù)例1中光掩模坯體剖面的透射電子顯微鏡圖像；圖5是10個(gè)雙層堆(左側(cè)一列)和40個(gè)雙層堆(右側(cè)一列)的表面圖像；圖6分別是有30和50個(gè)雙層的兩個(gè)EUV光掩模坯體的反射率測(cè)量結(jié)果；圖7是二元光掩模坯體的剖面示意圖(例2)；圖8是根據(jù)例2的光密度作為二元光掩模坯體波長函數(shù)的測(cè)量結(jié)果；圖9是根據(jù)例2的反射率作為二元光掩模坯體波長函數(shù)的測(cè)量結(jié)果；圖10是根據(jù)例2中二元光掩模坯體的二維等值曲線的反射率測(cè)量結(jié)果；圖11a是復(fù)合相移光掩模坯體的剖面示意圖(例3)；圖11b是雙層相移光掩模坯體的剖面示意圖(例4)；
圖11c是多層相移光掩模坯體的剖面示意圖(例5)；圖12是相移和透射率作為單層相移光掩模坯體中薄膜厚度函數(shù)的計(jì)算結(jié)果。
圖13是相移和透射率作為雙層相移光掩模坯體中薄膜厚度函數(shù)的計(jì)算結(jié)果。
圖14a是SiO2的波長色散測(cè)量結(jié)果；圖14b是SiN的波長色散測(cè)量結(jié)果；和圖15是利用氬和氙分別作為濺射氣體的兩種EUV光掩模坯體的反射率測(cè)量結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
淀積設(shè)備圖1表示按照本發(fā)明利用離子束濺射(IBS)或離子束淀積(IBD)制造光掩模坯體的淀積設(shè)備10的裝置示意圖。設(shè)備10包括利用泵浦系統(tǒng)14抽空的真空室12。淀積粒子源，或更具體地說，淀積離子源20，產(chǎn)生第一粒子或離子束22。淀積離子源20是高頻(HF)離子源，然而，也可以利用其他類型的離子源。濺射氣體24在入口26被引導(dǎo)進(jìn)入淀積離子源20，并利用與電子的原子碰撞，使它在淀積離子源20內(nèi)部被電離，電子是被電感耦合的電磁場(chǎng)加速。彎曲的三格柵離子提取組合28用于加速第一離子束22中一次離子，并把這些離子聚焦到靶40。
一次離子是從淀積離子源20提取的，并擊中到靶或?yàn)R射靶40，從而產(chǎn)生級(jí)聯(lián)的原子碰撞，使靶原子被轟出。這種濺射或蒸發(fā)靶的過程稱之為濺射過程。例如，濺射靶是鉬，硅或鉻靶，它取決于被淀積的層。最好是，濺射過程和各層的淀積是在合適的真空中發(fā)生的，并不是由反應(yīng)氣體支持。
可以調(diào)整幾個(gè)參數(shù)，用于影響一次離子與靶原子之間的動(dòng)量傳遞函數(shù)以優(yōu)化激光質(zhì)量。這些方法參數(shù)是-一次離子的質(zhì)量，-每秒的一次離子數(shù)目(即，離子流)，-加速電壓確定的第一離子束22的能量，
-第一離子束相對(duì)于靶法線44的入射角，-靶的密度和純度。
當(dāng)一次離子質(zhì)量與靶原子質(zhì)量相當(dāng)時(shí)，傳遞給靶原子的動(dòng)量最大。由于稀有氣體是容易處理的，氬或氙最好用作濺射氣體24。
利用上述方法參數(shù)中至少一個(gè)參數(shù)，調(diào)整或控制由于濺射過程中動(dòng)量傳遞而離開靶的濺射離子42的幾何和能量統(tǒng)計(jì)分布。
具體地說，利用第一離子束22的能量和/或入射角，調(diào)整或控制濺射原子的平均能量，在此情況下是鉻原子的平均能量。通過靶40的繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整第一離子束22相對(duì)于靶法線44的入射角。
至少部分濺射離子42是從靶40射向基片50。濺射離子42以高的能量擊中基片50，該能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在基片50上利用常規(guī)汽相淀積，淀積或生長高穩(wěn)定和密集層或薄膜的能量。
基片50可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上。通過基片50圍繞第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整濺射離子相對(duì)于基片50法線54的平均入射角α。通過調(diào)整入射角α，可以控制和改進(jìn)均勻性，內(nèi)部薄膜結(jié)構(gòu)和機(jī)械參數(shù)，特別是薄膜應(yīng)力。
此外，可以圍繞垂直于代表第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸的法線54轉(zhuǎn)動(dòng)基片50以改進(jìn)淀積均勻性。
基片還可以圍繞第三個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使基片運(yùn)動(dòng)到粒子束之外，例如，可以在淀積之前清洗基片50。
此外，設(shè)備10包括輔助粒子源或輔助離子源60。其工作原理與淀積源20的相同。第二粒子或離子束62被引向基片，例如，用于對(duì)基片50和/或基片50上淀積的薄膜進(jìn)行平坦化，改善表面狀況，摻雜和/或作進(jìn)一步處理。
利用平直的三格柵提取系統(tǒng)68加速第二離子束62。
第二離子束62基本覆蓋整個(gè)基片50，可以在整個(gè)基片區(qū)域?qū)崿F(xiàn)均勻的離子分布或處理。第二離子束62特別適用于-利用氧，氮，碳和/或其他離子摻雜薄膜，-在淀積之前利用氧等離子體清洗基片，
-通過薄膜平坦化以改進(jìn)薄膜的界面質(zhì)量。
與具體的處理有關(guān)，在基片50上淀積薄膜之前，同時(shí)和/或之后，可以利用第二離子束62輻照基片50和/或基片50上淀積的薄膜。從圖1中可以看出，基片50相對(duì)于第二離子束62的軸64傾斜角度為β。
EUV光掩模坯體(例1)圖2表示EUV光掩模坯體70的典型層或薄膜系統(tǒng)的示意圖。
在基片50上，高反射的多層堆71包括鉬72和硅73的40個(gè)雙層或交替薄膜。為了簡單化，在圖2中僅用附圖標(biāo)記72和73表示與基片50直接接觸的第一個(gè)雙層。每個(gè)層對(duì)或薄膜對(duì)的厚度為6.8nm，鉬的比例為40％，形成Mo/Si多層堆71的總厚度為272nm。多層堆71代表EUV反射鏡，并被11nm厚的硅蓋層或薄膜74保護(hù)，薄膜74淀積在多層堆71的頂部。
在硅蓋層74的頂部，淀積厚度為60nm的SiO2緩沖層75。在緩沖層75的頂部，提供包括厚度為70nm的防反射鉻雙層系統(tǒng)的吸收層堆76。吸收層堆76是由兩個(gè)鉻層77和78構(gòu)成。
為了利用EUV光掩模坯體70制成有結(jié)構(gòu)的光掩模，在吸收層堆76上形成結(jié)構(gòu)并利用光蝕刻被部分地去除。緩沖層75允許維修一對(duì)有結(jié)構(gòu)的緩沖層，而不會(huì)損傷在其下面的多層堆反射鏡71。
例1的淀積參數(shù)按照本發(fā)明方法的非常低淀積速率可以非常精確地控制層的厚度。這是非常有利的，特別是多層堆反射鏡71中兩層72和73的厚度僅為幾個(gè)納米。能夠十分可控和可重復(fù)地淀積兩層72和73，所以，每個(gè)雙層有相等的厚度。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，利用以下描述的簡約淀積參數(shù)，可以進(jìn)一步提高精確度。
氬用作具有10sccm的濺射氣體，第一離子束22中一次氬離子的能量是600eV。設(shè)定第一離子束22的電流約為150mA。為了在淀積源中獲得純的第一離子束，本底壓力是2e-8Torr，和設(shè)定氬的部分壓力為1e-4Torr。
鉬，硅和鉻靶40分別用于淀積鉬膜72，硅和SiO2膜73，74，75和鉻膜77，78。
在淀積緩沖層75期間和/或之后借助于15sccm的氧氣流，利用包括氧離子的第二離子束62與輔助離子源60淀積SiO2緩沖層75。
借助于8sccm的氧氣流，利用第二離子束62摻雜吸收層對(duì)77，78的頂層78，可以減小鉻頂層78的反射率。
例1的測(cè)量結(jié)果均勻性圖3a至3c表示在德國柏林的Physikalisch TechnischeBundesanatalt(PTB)利用同步加速器輻射作正入射反射率的測(cè)量結(jié)果。我們做了兩次掃描。一次是沿光掩模坯體70的x軸，另一次是沿y軸，光掩模坯體70是6英寸見方的平板。每次掃描是由10個(gè)測(cè)量點(diǎn)組成。
圖3b表示測(cè)量的反射率作為沿x軸和沿y軸的6英寸平板上位置函數(shù)的曲線圖上反射率的均勻性。
圖3c表示測(cè)量的中心波長作為沿x軸88和沿y軸84的6英寸平板上位置函數(shù)的曲線圖上蜂值反射率的均勻性。
可以從圖3b和圖3c分別看出，在光掩模坯體70的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，蜂值反射率的均勻性優(yōu)于±0.2％，而中心波長的均勻性優(yōu)于±0.02nm。
圖3a表示在一個(gè)曲線圖上沿x軸和沿y軸的兩次掃描中所有20個(gè)測(cè)量點(diǎn)的反射率測(cè)量結(jié)果。畫出反射率作為以nm表示波長的函數(shù)，可以看出，均勻性是很好的，在該曲線圖上的20條曲線幾乎是不可區(qū)分的。
圖4表示部分的光掩模坯體70剖面圖的透射電子顯微鏡圖像。展示基片50和多層堆71。所有各層有非常光滑的表面，沒有可識(shí)別的系統(tǒng)誤差。這表明本發(fā)明方法淀積和處理的各層薄膜具有很好的均勻性和重復(fù)性。
界面粗糙度圖5表示利用光柵原子力顯微鏡獲得的兩個(gè)Mo/Si多層堆70，70′的表面測(cè)量結(jié)果。左側(cè)一列表示有10個(gè)雙層的Mo/Si多層堆70′的測(cè)量結(jié)果，而右側(cè)一列表示有40個(gè)雙層的Mo/Si多層堆70的測(cè)量結(jié)果，如圖2和4中所示。
上面一行表示有較低放大倍數(shù)的測(cè)量結(jié)果，它代表10μm×10μm的區(qū)域，而下面一行表示有較高放大倍數(shù)的測(cè)量結(jié)果，它代表1μm×1μm的區(qū)域。
從這兩個(gè)光柵尺寸可以看出，雙層數(shù)目的增加沒有使表面粗糙度增大。所以，表面粗糙度在本發(fā)明方法的淀積期間沒有增大。事實(shí)上，按照本發(fā)明的離子束淀積在幾層上重復(fù)基片的粗糙度，至少是5層，10層或甚至40層。最好是，所有各層的表面粗糙度＜5nm rms，更好的是，表面粗糙度＜2nm rms。
圖6表示在淀積過程期間利用輔助源60中第二離子束62處理光掩模坯體的情況，可以進(jìn)一步提高表面質(zhì)量。實(shí)線是沒有界面處理的50個(gè)雙層堆的反射率曲線。虛線是僅淀積30個(gè)雙層的反射率曲線，界面處理是各層界面平坦化的形式。提高表面質(zhì)量可以在層數(shù)減小的情況下獲得相同的反射率值，即，僅僅利用30個(gè)雙層可以獲得大于60％的反射率。最好是，處理后光掩模坯體70的峰值反射率至少比相同層數(shù)未經(jīng)處理的光掩模坯體反射率高2％，5％，10％，20％。
二元光掩模坯體(例2)圖7表示二元光掩模坯體80的剖面示意圖。二元光掩模坯體80包括基片50上淀積的至少兩層87和88的吸收層堆86。
例如，第一層87是鉻層并獲得所需的光密度，而第二層88是提供防反射涂層的氧化鉻層。在這個(gè)例子中，第一層的厚度為48nm，而第二層的厚度為22nm。
例2的淀積參數(shù)二元光掩模坯體80不包含上述EUV光掩模坯體70中雙層72和73那樣的薄層。所以，可以利用如下相對(duì)高的淀積參數(shù)一次原子氬10sccm一次能量1300eV一次電流350mA。
本底壓力2e-8Torr淀積壓力1e-4Torr兩層的濺射靶40是鉻靶。吸收層堆86中第二層或頂層88是利用含氧離子的第二離子束62摻雜，其中利用8sccm的氧氣流66以減小反射。
例2的測(cè)量結(jié)果圖8表示測(cè)量的光密度作為二元光掩模坯體80波長的函數(shù)。層堆或系統(tǒng)86設(shè)計(jì)成在設(shè)定的波長區(qū)獲得的光密度至少為3，在這個(gè)例子中的波長為365nm。
圖9表示測(cè)量的反射率作為波長的函數(shù)。層堆或系統(tǒng)86設(shè)計(jì)成在設(shè)定波長365nm下滿足1/4波長條件。調(diào)整防反射層88的厚度和氧含量，在設(shè)定的波長下可以獲得≤12％的最小反射率。
圖10表示在6英寸光掩模坯體80表面上二維空間中在365nm下測(cè)量的反射率等值曲線圖?？梢栽谡麄€(gè)光掩模坯體80上獲得優(yōu)于±0.2％的反射率均勻性。
相移光掩模坯體(例3，4，5)圖11a至11c表示三種類型的相移光掩模坯體90，100，110。光掩模坯體90，100，110分別包括造成180°相移的相移層結(jié)構(gòu)91，101，111，其透射率約為6％。相移層結(jié)構(gòu)是均勻材料或復(fù)合材料制成的單層91，雙層101或多層111。后一種結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)控制，因?yàn)樵黾恿俗杂蓞?shù)的數(shù)目。
圖11a表示有復(fù)合相移層91的相移光掩模坯體90，復(fù)合相移層91直接淀積在透明基片50的上表面。
圖11b表示有雙層相移結(jié)構(gòu)101的相移光掩模坯體100，淀積的相移結(jié)構(gòu)101與基片50的上表面接觸。雙層結(jié)構(gòu)101包括第一層102和第二層103。
圖11c表示有多層相移結(jié)構(gòu)111的相移光掩模坯體110，多層相移結(jié)構(gòu)111生長在基片50上。多層結(jié)構(gòu)111是由10個(gè)雙層102和103構(gòu)成。
相移光掩模坯體90，100，110中每個(gè)光掩模坯體的相移結(jié)構(gòu)91，101，111厚度為140nm。此外，厚度為70nm的防反射鉻層對(duì)96，97；106，107；116，117生長在各自的相移層結(jié)構(gòu)91，101，111上。
圖12表示根據(jù)圖11a所示例子中單層相移結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。從圖12可以看出，所需的180°相移確定薄膜的厚度及透射率。通過改變材料的光學(xué)常數(shù)，僅可以影響透射率。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有更多的自由度。
在圖12中，利用實(shí)線和虛線分別表示有不同光學(xué)常數(shù)的兩種材料的兩條曲線121，122。從這些曲線可以得出，這些例子的薄膜厚度分別為約80nm和約100nm，其透射率分別為約0.275和約0.1。
圖13表示根據(jù)圖11b所示例子中雙層相移結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。此處，第二層103的薄膜厚度是第一層102厚度的附加自由參數(shù)。
從圖13中左側(cè)曲線可以看出，可以調(diào)整作為高吸收層的第一層102厚度到所需的透射率，在這個(gè)例子中，利用約70nm的厚度可以得到0.1的透射率。
然后，調(diào)整低吸收材料生長的第二層103厚度以獲得180°的相移。從圖13中右側(cè)曲線可以看出，選取第二層的厚度約為30nm。
利用兩種材料，即，利用高吸收系數(shù)的材料以調(diào)整第一層102的靶透射率，和利用低吸收系數(shù)的材料以調(diào)整第二層103的相移為180°。在這個(gè)例子中，選取用于吸收的第一層102為SiN和用于相移的第二層103為SiO2。
例3的淀積參數(shù)由于各層是相對(duì)地厚，選取以下的高淀積參數(shù)一次原子氬10sccm一次能量1300eV一次電流350mA。
本底壓力2e-8Torr淀積壓力1e-4Torr硅靶和鉻靶用作濺射靶40。
利用22sccm的氮?dú)饬鲹诫sSiN層102，而利用15sccm的氧氣流摻雜SiO2層103。氮是在在輔助粒子源60中被電離，并利用100V的加速電壓加速到基片50。鉻層是與圖7中所示二元的例子相同。
例3的測(cè)量結(jié)果圖14a和14b表示SiN層102和SiO2層103的測(cè)量色散光學(xué)常數(shù)。在測(cè)量中使用N&K光譜儀。
圖14a表示SiO2層103的折射率131和消光系數(shù)132的曲線圖，而圖14b表示SiN層102的折射率133和消光系數(shù)134的曲線圖，每條曲線作為光波長的函數(shù)。
得到193nm下的光學(xué)常數(shù)為

利用這些色散數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)具有以下參數(shù)的雙層相移光掩模坯體100的典型實(shí)施例SiN的厚度 27nmSiO2的厚度 92nm相對(duì)透射率 6.2％相移180°此外，設(shè)計(jì)具有以下參數(shù)的多層相移光掩模坯體110每個(gè)SiN層的厚度 1.6nm每個(gè)SiO2層的厚度 12.7nm雙層的數(shù)目 10相對(duì)透射率 6.1％相移180°在兩個(gè)相移光掩模坯體100和110中，相移不是直接測(cè)量的，而是利用測(cè)量的色散數(shù)據(jù)和測(cè)量的薄膜厚度進(jìn)行計(jì)算。利用掠入射X射線反射儀高精度地確定薄膜的厚度。
例6和例7
這些例子的背景是分別展示濺射氣體氬和氙在EUV光掩模坯體或光掩模的光學(xué)EUV性質(zhì)上的差別。
對(duì)于氙和氬有不同原子質(zhì)量，需要在兩個(gè)例子中找到大致相同涂敷條件的穩(wěn)定過程參數(shù)。
所以，在例6中，氙用作具有4.5sccm的濺射氣體，離子束中一次氙離子的能量約為900eV。離子束的電流設(shè)定為約200mA。為了在淀積源中得到純的離子束，本底壓力是2e-8Torr，而氙的部分壓力設(shè)定為1e-4Torr。例6中如此涂敷的探針是由鉬和硅的51個(gè)雙層或交替薄膜構(gòu)成。每個(gè)層對(duì)的厚度是6.99nm。這個(gè)層堆代表EUV反射鏡，并用一個(gè)11nm厚的硅蓋層覆蓋。
在例7中，氬用作具有10sccm的濺射氣體，離子束中一次氬離子的能量約為900eV。離子束的電流設(shè)定為約200mA。本底壓力是2e-8Torr，而氬的部分壓力設(shè)定為1e-4Torr。例7中的探針是由鉬和硅的48個(gè)雙層或交替薄膜構(gòu)成，它也代表EUV反射鏡。每個(gè)層對(duì)的厚度是6.92nm。這個(gè)層對(duì)也是被11nm厚的硅蓋層覆蓋。
圖15表示濺射過程中使用氙與氬的反射率之差。實(shí)線是例7(氬濺射)的反射率曲線，而虛線是例6(氙濺射)的反射率曲線。與例7中使用氬的探針反射率比較，例6中使用氙的探針有較高的反射率。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在濺射過程中利用氙作為濺射氣體可以改進(jìn)光掩模坯體或光掩模的光學(xué)EUV性質(zhì)。
本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員清楚地知道，優(yōu)選實(shí)施例和權(quán)利要求書中引用的所有本發(fā)明特征可以互相組合，在不偏離本發(fā)明范圍的條件下，可以改變上述例子中的許多細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種制造光掩模坯體的方法，具體是二元光掩模坯體，相移光掩模坯體或遠(yuǎn)紫外光掩模坯體，包括以下步驟在真空室中提供基片和靶，提供第一粒子束，利用所述第一粒子束的輻照以濺射所述靶，通過所述靶的所述濺射，在所述基片上至少淀積第一層的第一材料。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一粒子束被引導(dǎo)到所述靶，而濺射粒子從所述靶射向所述基片。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中通過所述靶的濺射，至少第二層的第二材料淀積到所述光掩模坯體。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述靶確定靶法線，而所述第一粒子束在與所述靶法線的夾角下?lián)糁兴霭小?br> 5.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述基片確定基片法線，而來自所述靶的濺射粒子在與所述基片法線的夾角下?lián)糁兴龉庋谀Ｅ黧w。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一層的淀積速率是在0.01nm/sec與5nm/sec之間。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述光掩模坯體被第二粒子束輻照。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述基片確定基片法線，而所述第二粒子束在與所述基片法線的夾角下?lián)糁兴龉庋谀Ｅ黧w。
9.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述第一粒子束和第二粒子束中至少一個(gè)粒子束包括離子束。
10.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述第一粒子束和第二粒子束中至少一個(gè)粒子束包括離子束，該離子束被電磁場(chǎng)加速和聚焦。
11.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述第一粒子束和第二粒子束是分別受到控制，使所述第一粒子束獨(dú)立地淀積各層，而所述第二粒子束至少處理所述基片和所述各層中的一個(gè)。
12.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述第一粒子束和第二粒子束包括不同的粒子。
13.按照權(quán)利要求7的方法，其中所述第一粒子束和第二粒子束有不同的粒子能量。
14.按照權(quán)利要求7的方法，其中利用所述第二粒子束的輻照以改善所述基片的表面。
15.按照權(quán)利要求7的方法，其中在所述淀積所述第一層之前，利用所述第二粒子束的輻照，清除所述基片表面的雜質(zhì)。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其中在所述真空室中以預(yù)定的壓力至少提供一種反應(yīng)氣體，且利用所述至少一種反應(yīng)氣體增強(qiáng)所述清除。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中所述至少一種反應(yīng)氣體包括氧氣。
18.按照權(quán)利要求7的方法，其中利用所述第二粒子束的輻照，至少摻雜多層中的一層。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中在所述光掩模坯體上淀積多層，且不同層的摻雜是不同的。
20.按照權(quán)利要求18的方法，其中以下參數(shù)-光密度，-刻蝕時(shí)間，-粘附力，和-反射率通過所述摻雜至少控制一層中至少一個(gè)參數(shù)。
21.按照權(quán)利要求7的方法，其中在淀積至少一層之后，利用第二粒子束的輻照，使所述至少一層的表面平坦化。
22.按照權(quán)利要求7的方法，其中其他各層淀積到所述光掩模坯體，且利用所述第二粒子束的輻照，減小所述各層之間的界面粗糙度。
23.按照權(quán)利要求7的方法，其中利用所述第二粒子束的輻照，增大反射層表面的反射率。
24.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一粒子束包括離子束。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中所述離子束是氬離子束。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其中利用所述氬離子束的輻照對(duì)靶進(jìn)行濺射，增大反射層表面的反射率。
27.一種制造光掩模坯體的方法，具體是二元光掩模坯體，相移光掩模坯體或遠(yuǎn)紫外光掩模坯體，包括以下步驟在真空室中提供基片和濺射靶，提供淀積粒子源和輔助粒子源，借助于所述淀積粒子源和輔助粒子源，分別提供第一粒子束和第二粒子束，利用所述第一粒子束的輻照對(duì)所述靶進(jìn)行濺射，其中所述第一粒子束是從所述淀積粒子源引導(dǎo)到所述靶，且濺射粒子是從所述靶射向所述基片，利用所述靶的所述濺射，在所述基片上至少淀積(生長)第一層的第一材料，利用所述靶的所述濺射，在所述第一層上至少淀積(生長)第二層的第二材料，利用所述第二粒子束輻照所述光掩模坯體，用于處理所述基片或至少一個(gè)所述層。
28.一種制造光掩模坯體的方法，具體是二元光掩模坯體，相移光掩模坯體或遠(yuǎn)紫外光掩模坯體，包括以下步驟在真空室中提供基片，在所述基片上生長一層第一材料，其中生長所述層的所述步驟是由離子束淀積IBD完成的。
29.按照權(quán)利要求1，27或28的方法制造的光掩模坯體，具體是二元光掩模坯體，遠(yuǎn)紫外光掩模坯體或相移光掩模坯體。
30.一種光掩模坯體，具體是二元光掩模坯體，相移光掩模坯體或遠(yuǎn)紫外光掩模坯體，包括基片，和利用離子束淀積，在所述基片上淀積的一層或多層。
31.按照權(quán)利要求27的光掩模坯體，其中所述光掩模坯體的特征是，利用第二粒子束的輻照以處理光掩模坯體。
32.按照權(quán)利要求31的光掩模坯體，其中至少一個(gè)所述層的顆粒尺寸是0nm至10nm。
33.按照權(quán)利要求31的光掩模坯體，其中至少一個(gè)所述層的表面粗糙度小于5nm rms。
34.按照權(quán)利要求31的掩模坯體，還包括光減小(吸收)層。
35.按照權(quán)利要求31的掩模坯體，還包括防反射層。
36.一種按照權(quán)利要求31的光掩模坯體制造(利用光刻法)的光掩模。
37.一種制造光掩模坯體的設(shè)備，具體是二元光掩模坯體，相移光掩模坯體或遠(yuǎn)紫外光掩模坯體，包括適合于抽空的真空室，其中基片和靶是可處理的，淀積粒子源，提供指向所述靶的第一粒子束，用于所述靶的濺射和至少淀積第一層到所述基片，和輔助粒子源，提供指向所述基片的第二粒子束，用于所述基片的處理。
38.按照權(quán)利要求37的設(shè)備，其中所述粒子源和所述輔助粒子源中至少一個(gè)粒子源提供離子束。
39.按照權(quán)利要求37的設(shè)備，其中所述淀積粒子源提供第一離子束，和所述設(shè)備包括提供電磁場(chǎng)的裝置，用于加速和聚焦所述第一離子束到所述靶。
40.按照權(quán)利要求37的設(shè)備，其中所述淀積粒子源和所述輔助粒子源是分別可控制的。
41.按照權(quán)利要求37的設(shè)備，其中所述淀積粒子源和所述輔助粒子源適合于提供以下至少一種的粒子束-不同方向的粒子束，-不同粒子的粒子束和-不同粒子能量的粒子束。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及光掩模坯體，光掩模，制造光掩模坯體的方法和設(shè)備，具體涉及利用粒子束濺射制造光掩模坯體的方法和設(shè)備。本發(fā)明的目的是提供一種制造高質(zhì)量和高穩(wěn)定性光掩模坯體的方法，它適合于制造有微小結(jié)構(gòu)的光掩模。本發(fā)明提出一種制造光掩模坯體的方法，其中基片和靶放置在真空室。所述靶的濺射是利用輻照。利用第一粒子或離子束，通過所述靶的所述濺射，在所述基片上至少淀積第一層的第一材料。
文檔編號(hào)C23C14/46GK1523444SQ20041000494
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月13日
發(fā)明者翰斯·貝克, 馬里奧·希夫勒, 弗蘭克·倫曾, 于特·布特格雷特, 蓋恩特·埃斯, 弗蘭克·索貝爾, 盧茨·阿斯克, 馬庫斯·雷諾, 奧里沃·格岑貝格爾, 弗蘭克·施密特, 倫曾, 埃斯, 希夫勒, 施密特, 格岑貝格爾, 索貝爾, 雷諾, 布特格雷特, 翰斯 貝克, 阿斯克 申請(qǐng)人:肖特·格拉斯公司, 肖特 格拉斯公司