衰减镶嵌相移光掩模空白片制造技术

一种可以按照选定的＜４００ｎｍ的蚀刻波长以至少０．００１的透光率产生１８０°相移的衰减镶嵌式相移光掩模空白片，所述的光掩模空白片包括若干或者是周期性地、或者是非周期性地交错排列的光学透明材料层和光学吸收材料层。所述的光学透明材料层和光学吸收材料层优选是通过用蒸气沉积法交替地将光学透明材料层和光学吸收材料层沉积在片基上而制成的。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种使用短波长(例如，＜400nm)光的光蚀刻技术中的相移光掩模空白片。更具体讲，本专利技术涉及一种使透射光的相位相对于在空气中传播相同的路径长度的光衰减并改变180°的相移光掩模空白片。这样的光掩模空白片在该
通常被称为衰减(镶嵌)相移光掩模空白片或半色调相移光掩模空白片。再具体一些讲，本专利技术提出了一种新颖的衰减镶嵌相移光掩模空白片，其光学特性可以通过使超薄紫外透射层与超薄紫外吸收层周期性的或非周期性的交替叠成多层的方式按照任意波长加以设计。电子工业寻求将制造高密度集成电路的光蚀刻技术扩展到0.25nm或更小的极限尺寸。为了实现这一目的，蚀刻光掩模空白片将需要利用短波长，例如＜400nm，的光。被当作未来光蚀刻技术目标的两个波长是248nm(KrF激光器波长)和193nm(KrF激光器波长)。相移掩膜增强了小电路特性的由破坏性光干扰构成图案的对比度。H.I.Smith在美国专利US4,890,309(“Lithography Mask with a p-Phase Shifting Attenuator”)中揭示了使光衰减并改变它的相位的相移光掩模空白片的概念。已知的衰减镶嵌相移光掩模空白片主要分为两类(1)含有Cr、Cr-氧化物、Cr-碳化物、Cr-氮化物、Cr-氟化物或者它们的组合的铬基的光掩模空白片；以及(2)含有SiO2或Si3N4以及明显不透明的材料，例如MoN或MoSi2，的以SiO2或Si3N4为基的光掩模空白片。通常，一般将后面几种材料称为‘MoOSiN’。以Cr基的光掩模空白片的优点在于它们具有化学耐久性并且可以使用大多数为不透明的Cr光掩模空白片所设计的处理步骤。第二类以SiO2或Si3N4为基的光掩模空白片将它们的透明性能运用于深度UV和容易利用更为无害的氟基化学进行干式蚀刻。然而，对发展更短波长(＜200nm)的光掩模空白片的需求使Cr化学更不理想，这是因为单独基于Cr(例如氧化物、氮化物、碳化物、氟化物或者它们的组合)的光掩模空白片在这样一些波长下的光学吸收太多。这种短波区域的‘MoSiON’光掩模空白片的缺点在于它们含Si量太高并因此相对于石英(SiO2)基底来说其蚀刻选择性太差。因此，它们需要一种蚀刻阻止器，即一个由氟蚀刻性能差的材料构成的附加层。此外，在文献中还提及一些衰减镶嵌相移光掩模空白片，包括氢化无定形碳层，带有一层Cr金属的钽或它的一些化合物，或由铪化合物构成的一层或多层。实际的相移光掩模空白片要求在操作波长(＜400nm)和字检查波长(一般为488nm)下的可修整传播性能。另外一些理想的性能包括允许电子束构图的导电性能，对光刻胶和石英基底具有选择性的干式蚀刻性能，以及环境、化学和辐射的稳定性。如果能将同样的工艺用于制造在不同的波长下具有所需要的光学性能的光掩模空白片，也将是很有利的。在该领域中，一般要改善一个两元的或者相移光掩模空白片的最顶层的化学性能，或者将一层加到一个两元的或者相移光掩模空白片之上，结果使的它具有抗反射性能或更强的化学耐用性。尽管在它具有至少两层这个意义上来讲这些光掩模空白片包含“多”层，但是这些附加层不能改变所述的光掩模的光学透明性和传播相位。一方面，本专利技术包括一种可以按照选定的＜400nm的蚀刻波长以至少0.001的透光率产生180°相移的衰减镶嵌式相移光掩模空白片，该片包括若干交错排列的光学透明材料层和光学吸收材料层。另一方面，本专利技术包括一种制造可以按照选定的＜400nm的蚀刻波长以至少0.001的透光率产生180°相移的衰减镶嵌式相移光掩模空白片的工艺方法，该方法包括将若干交错排列的光学透明材料层和光学吸收材料层沉积在一个基底上的若干步骤。参照附图进一步阅读本说明书及其权利要求书，将使本专利技术的这些和其他的特性变得更为清楚。附图简述附图说明图1是一幅显示在本专利技术的AlN/MoNx光掩模中折射率(n)和％MoNx之间的关系的曲线图。图2是一幅显示在本专利技术的AlN/MoNx光掩模中消光系数(k)和％MoNx之间的关系的曲线图。图3是一幅显示在本专利技术的AlN/MoNx光掩模中做为％MoNx的函数的透光率(％T)的曲线图。图4是幅显示在本专利技术的AlN/TiN光掩模中折射率(n)和％TiN之间的关系的曲线图。图5是幅显示在本专利技术的AlN/TiN光掩模中消光系数(k)和％TiN之间的关系的曲线图。图6是一幅显示在本专利技术的AlN/TiN光掩模中做为％TiN的函数的透光率(％T)的曲线图。图7是幅显示在本专利技术的RuO2/HfO2光掩模中折射率(n)和％RuO2之间的关系的曲线图。图8是幅显示在本专利技术的RuO2/HfO2光掩模中消光系数(k)和％RuO2之间的关系的曲线图。图9是一幅显示在本专利技术的RuO2/HfO2光掩模中做为％RuO2的函数的透光率(％T)的曲线图。图10是一幅显示在本专利技术的RuO2/ZrO2光掩模中折射率(n)和％RuO2之间的关系的曲线图。图11是一幅显示在本专利技术的RuO2/ZrO2光掩模中消光系数(k)和％RuO2之间的关系的曲线图。图12是一幅显示在本专利技术的RuO2/ZrO2光掩模中做为％RuO2的函数的透光率(％T)的曲线图。图13是一幅显示做为根据本专利技术的AlN/MoNx光掩模的能量(E)的函数的透光率(％T)的曲线图。图14是一幅显示做为根据本专利技术的AlN/MoNx光掩模的能量(E)的函数的反射率(％R)的曲线图。实施方案的详细描述如在已有技术中所已知的的那样“光掩模空白板”不同于“光掩模”之处在于后者通常在它被成象后用于描述光掩模空白片。虽然每一次尝试都遵循本文所述的常规，但该领域普通技术人员将鉴别出区别不在于本专利技术的材料方面。因此，在本文“光掩模空白板”这个术语当然常常按照最广泛的意义用于包括已被成象的和未被成象的光掩模空白板。本专利技术的光学多层体是由若干光学透明层(T)和光学吸收层(A)连续交替叠置而成的，被设计用于以至少0.001的透射率产生180°的相移。这些多层体可以是周期性的(在整个叠层体中T和A的厚度保持相同)，也可以是非周期性的(在整个叠层体中T和A的厚度改变)。做为一个例子，本专利技术的多层体可以用20×(35 AlN+15CrN)表达，这表示厚度为35的AlN层(UV透射层)和厚度为15的CrN层(UV吸收层)周期性地交替叠置，重复20次，模的总厚度为1000。如本文所使用的那样，“光学透明材料”或者说(T)层是在3eV＜E＜7eV的范围内消光系数k＜0.3的层。光学透明材料的例子包括Hf、Y、Zr、Al、Si和Ge的氧化物；Al、Si、B、C的氮化物以及Mg、Ba和Ca的氟化物。“光学吸收材料”或者说(A)层是在3eV＜E＜7eV的范围内消光系数k＞0.3的层。光学吸收材料的例子包括Cr、Ti、Fe、In、Co、Bi、Mn、Cu、Sn、Ni、V、Ta、Mo、Ru和W的氧化物；Ti、Nb、Mo、W、Ta、Hf、Zr和Cr的氮化物以及诸如Pt、Au、Pd、Ru和Rh的金属元素。A/T的厚度比＜5，优选的范围是A/T＜1，结果使得整个叠层体在光蚀刻波长下的透射率至少为0.001。选择该叠层体的总厚度d，以便于在光蚀刻波长1(大致对应于2(n-1)d=1/2或它的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以按照选定的＜４００ｎｍ的蚀刻波长以至少０．００１的透光率产生１８０°相移的衰减镶嵌式相移光掩模空白片，所述的光掩模空白片包括若干交错排列的光学透明材料层和光学吸收材料层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PF卡思尔，RH弗伦奇，
申请(专利权)人：杜邦光掩公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]