光掩模坯制造技术

本发明专利技术涉及光掩模坯，其包含透明衬底和含铬膜。所述含铬膜由一个或多个铬化合物层构成，铬化合物层由包含Cr、N和可选的O的铬化合物形成，并且具有如下组成：Cr含量≥30at％，Cr+N+O总含量≥93at％，且满足式：3Cr≤2O+3N。满足第一组成的铬化合物层的厚度在所述含铬膜的总厚度的大于70％～100％的范围内，所述第一组成是：N/Cr原子比≥0.95，Cr含量≥40at％，Cr+N总含量≥80at％，O含量≤10at％。O含量≤10at％。

【技术实现步骤摘要】
光掩模坯
[0001]本专利技术是申请号为201610791249.8、申请日为2016年08月31日、专利技术名称为“光掩模坯”的专利技术申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种加工成适于用波长250nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯。

技术介绍

[0003]出于如微电子器件高操作速度和节约能耗的目的，大型集成电路向更高集成度的挑战仍在继续。为满足持续增长的对于电路图案缩微的需求，先进的半导体微处理技术变得重要。例如，构成电路的线路图的缩微技术和用于构成单元的层间连接的接触孔图案的缩微技术变得必要。
[0004]先进的微处理技术依赖于使用光掩模的光蚀刻技术。像光刻系统和抗蚀剂材料一样，光掩模是微型化技术的一个重要领域。为了得到具有细径线路图或细径接触孔图案的光掩模，而致力于开发在光掩模坯上形成更细微和更精确的图案的技术。
[0005]为了在光掩模衬底上形成高精度光掩模图案，首要任务是在光掩模坯上以高精度将抗蚀剂膜构图。因为对半导体衬底进行微处理的光蚀刻采用收缩投影，在光掩模上形成的图案尺寸是在半导体衬底上形成的图案尺寸的约4倍。这不意味着因此放松在光掩模上形成的图案的精度。以高精度形成光掩模图案是必要的。
[0006]目前，通过光蚀刻在半导体衬底上写入的电路图案的尺寸远小于曝光光的波长。如果采用具有将电路图案原样放大4倍的图案的光掩模实施收缩曝光，光掩模图案会由于曝光光干涉和其它影响而无法如实转印到抗蚀剂膜上。
[0007]解决该问题的超分辨率掩模包括OPC掩模和相移掩模，OPC掩模中，所谓的光学临近修正(OPC)、即用于修正降低转印性能的光学临近效应的技术被应用于光掩模，相移掩模引起被图案透射的曝光光180
°
相移，以使入射光的强度分布成尖锐形。例如，在一些OPC掩模中，形成具有比电路图案的一半还小的尺寸的OPC图案(锤头，辅助条等)。相移掩模种类包括半色调、列文森(Levenson)和无铬型。
[0008]一般来说，掩模图案的形成开始于透明衬底上有遮光膜的光掩模坯，在该光掩模坯上形成光致抗蚀剂膜，将该光致抗蚀剂膜在光或电子束(EB)下曝光来写入图案，对光致抗蚀剂膜显影以形成光致抗蚀剂图案。然后，用该光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，对遮光膜蚀刻或制图以形成光掩模图案。为得到细微的光掩模图案，出于以下原因，降低光致抗蚀剂膜的厚度(即，更薄的抗蚀剂膜)是有效的。
[0009]如果没有降低抗蚀剂膜厚度而仅缩微抗蚀剂图案，作为用于遮光膜的蚀刻掩模起作用的抗蚀剂图案特征在于有更高的纵横比(抗蚀剂膜厚度与特征宽度之比)。一般来说，由于抗蚀剂图案特征的纵横比变高，图案轮廓更容易恶化。从而对于遮光膜的图案转印精度降低。在极端情况下，抗蚀剂图案部分毁坏或剥落，产生图案缺陷。随着光掩模图案的缩
微化，使在遮光膜制图期间用作蚀刻掩模的抗蚀剂膜变薄来防止纵横比变得太高是必要的。一般建议纵横比为3以下。为形成特征宽度70nm的抗蚀剂图案，例如，优选抗蚀剂膜厚度为210nm以下。
[0010]在另一方面，在使用光掩模和ArF准分子激光作为曝光光的ArF光刻中，光掩模图案被转印到可加工的衬底上，典型的是在半导体晶片上的光致抗蚀剂膜。根据目前的微型化技术进展，标准产品的图案宽度(晶片上的尺寸)小于100nm，而先进产品的图案宽度小于20nm。与减小的图案宽度对应的光掩模上主图案的最小宽度约为100nm，由于OPC的复杂化，辅助图案的最小宽度减小至不足100nm(确切地说，是约70nm)。
[0011]对于用光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来进行蚀刻的遮光膜，已经提出了一些材料。特别地，纯铬膜以及含有氮、氧、碳中的至少一种和铬的铬化合物膜一般用作遮光膜材料。例如，专利文献1至专利文献3披露的光掩模坯，其中形成的铬化合物膜作为遮光膜，该遮光膜具有用于ArF准分子激光光刻的光掩模坯所必须的遮光性能。
[0012]对于光掩模的生产，用电子束(EB)曝光的方法是抗蚀剂制图的主流。对于EB辐射，采用50keV高加速电压以达到进一步的微型化。同时有一种趋势是抗蚀剂降低敏感度以实现更高的分辨率，在EB光刻系统中，从提高生产力的角度，目前的EB辐射密度经历了一个从40A/cm2到800A/cm2的显著飞跃。
[0013]当EB被导向电悬浮光掩模坯时，电子积累在光掩模坯的表面使其形成负电位。由于电荷产生的电场引起EB的轨道弯曲，产生写入位置的低精度。为了避免此类错误，设计出了适用于高能量/高密度EB写入的EB光刻系统，使得在光掩模坯接地时进行EB写入。例如，专利文献4披露了使用接地销针对光掩模坯接地的接地机制。
[0014]然而，如果接地电阻显著，在光掩模坯表面的电位因接地电流和接地电阻的积而提高，写入位置的精度相应降低。如果EB写入在接地电阻非常高的状态下进行，成像真空室里会发生非正常放电或衬底失效，引起系统污染。因此获得足够的接地电阻是重要的，建议在EB光刻系统中要求低接地电阻的接地方法，且光掩模坯必须有足够的电导率。
[0015]引用文献列表
[0016]专利文献1:JP
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A 2003
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195479
[0017]专利文献2:JP
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A 2003
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[0018]专利文献3:JP
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U 3093632
[0019]专利文献4:JP
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216407
[0020]专利文献5:JP
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A 2007
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033470
[0021]专利文献6:JP
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A 2001
‑
312043

技术实现思路

[0022]作为遮光膜的含铬膜如铬化合物膜一般用含氧氯基干法蚀刻制图，此时有机膜，典型的是光致抗蚀剂膜常被蚀刻到明显程度。如果用比较薄的抗蚀剂膜制成的掩模对含铬膜进行干法蚀刻，在蚀刻期间该抗蚀剂膜会被损坏以至于抗蚀剂图案可能变形。从而很难将抗蚀剂图案精确转印到含铬膜上。
[0023]将高分辨率、高制图精度和抗蚀能力赋予光致抗蚀剂或有机膜的尝试遭遇技术壁垒。光致抗蚀剂膜必须降低厚度以实现高分辨率的目标，然而出于确保含铬膜蚀刻时抗蚀
剂膜的抗蚀能力的目的，光致抗蚀剂膜变薄程度必须受到限制。这就引发了高分辨率/制图精度和抗蚀能力之间的折衷关系。为了减轻在含铬膜制图期间对光致抗蚀剂膜的负载并降低含铬膜的厚度而最终以更高精度形成含铬膜的掩模图案，用于制图的含铬膜的构成(包括厚度和组成)必须改进。
[0024]专利文献5描述了一种基于铬并含有轻元素(添加于其中的氧和氮)的遮光膜，它在含氧氯基干法蚀刻期间展示出高蚀刻率，能够减轻对光致抗蚀剂膜的负载而最终以高精度形成光掩模图案。然而，含轻元素铬膜的电导率随轻元素含量的增加而降低。因为EB光刻系统适合在电流密度高达800A/cm2条件下放射EB，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光掩模坯，其被加工成适于使用波长250nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模，该光掩模坯包含透明衬底和含铬膜，所述含铬膜直接设置在所述衬底上，其中，所述含铬膜由一个铬化合物层或至少两个铬化合物层构成，每个铬化合物层由包含铬和氮或包含铬、氮和氧的铬化合物形成，并且具有如下共同组成：铬含量为至少30at％，铬、氮和氧的总含量为至少93at％，且满足式(1)，3Cr≤2O+3N
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(1)其中，Cr是铬含量(at％)，O是氧含量(at％)，N是氮含量(at％)，当所述含铬膜由一个铬化合物层构成时，所述铬化合物层满足第一组成：氮/铬的原子比为至少0.95，铬含量为至少40at％，铬和氮的总含量为至少80at％，氧含量为10at％以下，当所述含铬膜由至少两个铬化合物层构成时，所述铬化合物层包含至少一个满足第一组成的铬化合物层，所述第一组成是，氮/铬的原子比为至少0.95，铬含量为至少40at％，铬和氮的...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹本纮平，稻月判臣，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：