本发明专利技术涉及一种光掩模坯料、光掩模和制造方法。在包含透明衬底、含有过渡金属和硅的材料的光学膜、以及硬掩模膜的光掩模坯料中，硬掩模膜为多层膜，该多层膜包括含有20-60原子％氧的铬衬底料的第一层和含有至少50原子％铬和小于20原子％氧的铬衬底料的第二层。具有2.0nm至小于10nm厚度的硬掩模膜耐受氟干法蚀刻。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光掩模还料、光掩模和光掩模的制造方法。该光掩模用于半导体集成电路、电荷耦合器件(CCD)、液晶显示(LCD)滤色器、磁头等的微细加工中。
技术介绍
在最近的半导体加工技术中，对于大规模集成电路的更高集成度的挑战向电路图案的微型化提出了日益增加的要求。存在着对于进一步降低构成电路的布线图案的尺寸、以及用于构成单元的层间连接的接触孔图案的微型化的日益增加的要求。结果，在形成这种布线图案和接触孔图案的光学光刻中使用的载有电路图案的光掩模的制造中，需要能准确写入更微细的电路图案的技术来满足微型化需求。为了在光掩模衬底上形成更高精度的光掩模图案，第一优先考虑的是，在光掩模坯料上形成高精度抗蚀图案。由于在实际加工半导体衬底中光学光刻进行缩小投影，因此光掩模图案具有实际所需图案尺寸约4倍的尺寸，但是精度并未相应降低。用作原版(original)的光掩模更需要具有比曝光后的图案精度更高的精度。此外，在当前主流的光刻中，待写入的电路图案具有比使用的光的波长小得多的特征尺寸。如果使用仅为电路特征的4倍放大的光掩模图案，那么由于各种影响例如在实际光学光刻操作中发生的光学干涉，准确地对应于光掩模图案的形状不会被转印至抗蚀膜。为了减轻这些影响，在一些情形中，必须将光掩模图案设计成比实际电路图案更复杂的形状，即施加所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。因而，在目前，用于获得光掩模图案的光刻技术还需要更高精度的加工方法。光刻性能有时用最大分辨率代表。至于分辨率极限，光掩模加工步骤中涉及的光刻具有的最大分辨率精度需要等于或大于对使用光掩模的半导体加工步骤中涉及的光学光刻技术所需要的分辨率极限。通常，通过如下方式从在透明衬底上具有光学膜(例如遮光膜或相移膜)的光掩模坯料形成光掩模图案在坯料上涂覆光致抗蚀剂膜，使用电子束写入图案、以及显影以形成抗蚀图案。将获得的抗蚀图案制成蚀刻掩模，然后将光学膜蚀刻成光学膜图案。在微型化光学膜图案的尝试中，如果在将抗蚀膜的厚度保持与微型化尝试之前的技术中的同样水平的同时进行加工，那么膜厚与特征宽度的比值(称为高宽比)变得更大。结果，抗蚀图案的轮廓劣化，妨碍了有效的图案转印，并在一些情形中，可发生抗蚀图案的毁坏或剥离。因此，必须与微型化的程度协同地降低抗蚀膜的厚度。然而，随着抗蚀膜变得更薄，在光学膜的干法蚀刻过程中，抗蚀图案更易于损坏，不期望地导致了印刷图案的尺寸精度的降低。制造高精度光掩模的一种已知的方法使用较薄的抗蚀膜，该方法包括形成与光学膜分离的膜(例如遮光膜或半色调相移膜)作为加工辅助膜。具体地，在抗蚀膜和光学膜之间形成硬掩模膜，将抗蚀图案转印到硬掩模膜，并且然后使用所得的硬掩模图案进行光学膜的干法蚀刻。JP-A 2007-241060公开了能够形成更精细图案的示例性方法。为了建立更精细的光学光刻技术，由含有过渡金属和硅的材料形成遮光膜，其能够遮蔽ArF准分子激光(尽管膜较薄)，并且将铬衬底料膜用作加工遮光膜的硬掩模膜，由此高精度加工变为可能。JP — A 2010 - 237499也公开了一种结构类似于JP — A2007-241060的光掩模，其中硬掩模膜为多层结构，使得在其沉积过程中的应力可以减小，由此抑制光掩模制备过程中的加工精度的任何下降。引证列表专利文件1:JP-A 2007-241060(USP 7989124，EP 1832926)专利文件2 JP-A 2010_237499(USP 8148036，EP 2237107)专利文件3 JP-A H07 — 140635专利技术概述引入浸没式光刻、双图案化等方法确保了使用ArF准分子激光的光学光刻继续存在到作为半导体加工标准的32nm节点。存在ArF光学光刻将会应用于超精细结构的可能性。对于形成这种精细图案的光掩模来说，容许误差自然地减小，且高精度图案化成为必要。为了形成更精细的图案，抗蚀膜也必须更薄。因而，使用硬掩模膜的掩模加工技术变得更加有用，并且需要进一步改善。例如，当使用抗蚀图案加工硬掩模膜本身时，一个重要的考虑事项是改善加工精度。如专利文件I中所指出的，当经受使用含氧的氯气的标准干法蚀刻时，铬衬底料膜如果厚的话则趋于经受侧部蚀刻，且因为图案密度依赖性或光学邻近效应而可出现加工误差。因此，随着铬衬底料的硬掩模膜变得更薄，其允许更高的加工精度。专利文件I和2公开了使用IOnm厚的氮化铬膜。然而，当待形成的抗蚀图案包括更精细的特征(如同在意欲印刷32nm节点抗蚀图案的光掩模制造中那样)时，用于加工硬掩模膜的抗蚀膜必须具有小于IOOnm的厚度。这又要求使用和加工具有小于IOnm厚度的硬掩模膜。本专利技术的一个目的是提供光掩模还料；由该光掩模还料制备的光掩模；以及制备光掩模的方法，所述光掩模坯料包含含有过渡金属和硅的材料的光学膜以及铬衬底料的硬掩模膜，其中硬掩模膜足够薄从而使更高精度地将光学膜加工成精细图案成为可能。为了减少硬掩模膜的厚度，专利技术人研究了硬掩模膜如何耐受氟基干法蚀刻。具体地，检测了多层结构的硬掩模膜的蚀刻耐受性。已经发现，当形成在邻接于可加工或靶材料膜的侧部上的硬掩模膜的层是含氧的铬衬底料层(特别是与用于对硬掩模膜赋予对氟基干法蚀刻高耐受性而形成的层相比氧含量更高的层)时，可观察到对于氟基干法蚀刻耐受性的显著改善，其中所述靶材料膜含有过渡金属和硅。关于包含透明衬底、布置在该衬底上且由含过渡金属和硅的材料组成的光学膜、和用于光学膜的精密加工的硬掩模膜的光掩模坯料，专利技术人发现，当硬掩模膜是铬衬底料的多层膜时，获得了更好的结果，所述多层膜包括邻接于光学膜布置的第一层，其由含有20 - 60原子％氧的铬衬底料构成，且具有O. 5nm到小于5. Onm的厚度；和邻接于第一层布置的第二层，其由含有至少50原子％铬的铬衬底料构成，且具有低于第一层的氧含量，并且硬掩模膜具有2. Onm到小于IOnm的总体厚度。在使用铬衬底料多层结构的很薄的硬掩模膜时，可以将含有过渡金属和硅的材料的可加工膜或光学膜加工成精细图案而无任何精度损失。在一方面,本专利技术提供了 一种光掩模还料，其包含透明衬底、布置在该衬底上且由含有过渡金属和硅的材料构成的光学膜、和用于精密加工光学膜的硬掩模膜。硬掩模膜是铬衬底料的多层膜。多层膜包括邻接于光学膜布置的第一层，其由含有20 — 60原子％氧的铬衬底料材料构成，且具有O. 5nm到小于5. Onm的厚度；和邻接于第一层布置的第二层，其由含有至少50原子％铬的铬衬底料构成，且具有低于第一层的氧含量。硬掩模膜具有2. Onm到小于IOnm的总体厚度。在优选实施方案中，多层膜包括作为最下层的第一层、作为中间层的第二层、和作为最外层的第三层，所述第三层邻接于第二层布置并具有比第二层高的氧含量。优选地，第一层具有O. 5 — 3. Onm的厚度。通常，光学膜为优选具有35 - 60nm厚度的遮光膜。更通常地，过渡金属是钥。光掩模还料还可包含在硬掩模膜上的具有小于IOOnm厚度的抗蚀膜。可以由上述限定的光掩模还料制备光掩模。在另一方面,本专利技术提供了一种由上述限定的光掩模还料制备光掩模的方法，包括如下步骤使抗蚀膜图案化，使硬掩模膜图案化，和使光学膜图案化。使抗蚀膜图案化的步骤包括通过电子束照射进行影像(ima本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光掩模坯料，包含透明衬底、布置于该衬底上且由含有过渡金属和硅的材料构成的光学膜、以及用于精密加工光学膜的硬掩模膜，其中所述硬掩模膜为铬衬底料的多层膜，该多层膜包括邻接于光学膜布置的第一层和邻接于第一层设置的第二层，所述第一层由含有20?60原子％氧的铬衬底料构成，且具有0.5nm至小于5.0nm的厚度，所述第二层由含有至少50原子％铬的铬衬底料构成，且其氧含量小于第一层，且所述硬掩模膜具有2.0nm至小于10nm的总厚度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：稻月判臣，五十岚慎一，西川和宏，吉川博树，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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