光掩模坯料和制备光掩模的方法技术

技术编号:21182448 阅读:27 留言:0更新日期:2019-05-22 14:09
本发明专利技术体积一种光掩模坯料和制备光掩模的方法。具体提供一种包含透明衬底和含铬膜的光掩模坯料。该含铬膜包括由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层。该层的碳/铬原子比是0.3以上,氮/铬原子比是0.1以下,铬含量是50at%以下且碳/氧原子比是0.8以上,或铬含量是60at%以下且碳/氧原子比是1以上。通过干法刻蚀含铬膜将光掩模坯料加工成光掩模。

Photomask blank and method of making photomask

The volume of the invention relates to a photomask blank and a method for preparing a photomask. A photomask blank comprising a transparent substrate and a chromium-containing film is specifically provided. The chromium-containing film comprises a layer composed of carbon-containing chromium compounds containing oxygen or oxygen and nitrogen. The carbon/chromium atom ratio is above 0.3, the nitrogen/chromium atom ratio is below 0.1, the chromium content is below 50 at%, and the carbon/oxygen atom ratio is above 0.8, or the chromium content is below 60 at%, and the carbon/oxygen atom ratio is above 1. The blank of photomask is processed into photomask by dry etching of chromium-containing film.

【技术实现步骤摘要】
光掩模坯料和制备光掩模的方法相关申请的交叉引用该非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2017年11月13日在日本提交的专利申请No.2017-218156的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种被加工成适合于使用曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯料,以及一种由该光掩模坯料制备光掩模的方法。
技术介绍
为了诸如微电子器件的更高运转速度和节省功耗的目标,对于大规模集成电路的更高集成度的挑战仍在继续。为了满足对缩小电路图案的日益增长的需求,先进的半导体微处理技术变得重要。例如,用于缩小构成电路的布线图案的技术和用于缩小构成电池的层间连接的接触孔图案的技术变得必不可少。先进的微处理技术依赖于使用光掩模的光刻法。光掩模是小型化技术的一个重要领域,光刻系统和抗蚀剂材料也是如此。为了获得具有微细尺寸布线图案或微细尺寸接触孔图案的光掩模的目的,努力开发以更高精度在光掩模坯料上形成更微细尺寸图案的技术。为了在光掩模衬底上形成高精度的光掩模图案,优先考虑以高精度在光掩模坯料上对抗蚀剂膜进行图案化。由于用于微加工半导体衬底的光刻法采用缩小投影,因此在光掩模上形成的图案的尺寸约是在半导体衬底上形成的图案尺寸的4倍。这并不意味着相应地放松在光掩模上形成的图案的精度。光掩模图案必须以高精度形成。目前,通过光刻法写在半导体衬底上的电路图案的尺寸远小于曝光光的波长。如果使用具有仅是电路图案4倍放大率的图案的光掩模进行缩小曝光,则由于曝光光的干涉和其他影响,光掩模图案不会精确地转印到抗蚀剂膜上。解决该问题的超分辨率掩模包括OPC掩模(其中所谓的光学邻近校正(OPC),即用于校正使转印性能劣化的光学邻近效应的技术被应用于光掩模)和引起由图案透射的曝光光180°相移以建立入射光的陡峭强度分布的相移掩模。例如,在一些OPC掩模中,形成尺寸小于电路图案的一半的OPC图案(锤头、辅助线条(assistbar)等)。相移掩模包括半色调、Levenson和无铬类型。通常,通过以下步骤来形成掩模图案:从在透明衬底上具有遮光膜的光掩模坯料开始,在该光掩模坯料上形成光致抗蚀剂膜,将该光致抗蚀剂膜暴露于光或电子束(EB)以描绘图案,并且对该光致抗蚀剂膜进行显影以形成光致抗蚀剂图案。然后,利用该光致抗蚀剂图案制作刻蚀掩模,对遮光膜进行刻蚀或图案化以形成光掩模图案。为了获得微细的光掩模图案,由于以下原因,减小光致抗蚀剂膜的厚度(即,较薄的抗蚀剂膜)是有效的。如果仅在不减小抗蚀剂膜的厚度的情况下缩小抗蚀剂图案,则用于遮光膜的起刻蚀掩模作用的抗蚀剂图案特征具有较高的高宽比(抗蚀剂膜厚度与特征宽度之比率)。通常,随着抗蚀剂图案特征的高宽比变得更高,图案轮廓更可能劣化。于是,降低了图案转印到遮光膜的精度。在极端情况下,抗蚀剂图案部分地塌陷或剥离,导致图案脱落。与光掩模图案的缩小相关联,需要减薄在遮光膜的图案化期间用作刻蚀掩模的抗蚀剂膜,以防止高宽比变得太高。通常建议高宽比是3以下。例如,为了形成特征宽度是70nm的抗蚀剂图案,优选抗蚀剂膜厚度是210nm以下。另一方面,在使用光掩模和ArF准分子激光作为曝光光的ArF光刻法中,光掩模图案被转印到可加工的衬底,通常是半导体晶片上的光致抗蚀剂膜上。在当前小型化技术的推进下,可加工的衬底上的图案宽度小于30nm。光掩模上对应于缩小的图案宽度的图案最小宽度小于100nm(具体地,约70nm)。对于使用光致抗蚀剂图案作为刻蚀掩模刻蚀的遮光膜,已经提出了许多材料。特别地,通常使用铬膜和含铬以及氮、氧和碳中的至少一种元素的铬化合物膜作为遮光膜材料。例如,专利文献1至3公开了一种光掩模坯料,其中铬化合物膜形成为具有用于ArF准分子激光光刻法的光掩模所需的遮光性能的遮光膜。引文列表专利文献1:JP-A2003-195479专利文献2:JP-A2003-195483专利文献3:JP-U3093632专利文献4:JP-A2016-191885(US9,778,560)专利文献5:JP-A2016-194626专利文献6:JP-A2017-129808(US20170212417、EP3196698)
技术实现思路
当将用作光掩模的遮光膜的含铬膜图案化时,从精确地形成更小尺寸图案的观点出发,重要的是控制图案的剖面轮廓。例如,在光掩模坯料上具有含铬膜和含硅硬掩模膜的情况下,与通过抗蚀剂图案在含铬膜中直接形成图案相比,含铬膜被精确地图案化。这是由于因为在刻蚀含铬膜期间硬掩模膜的尺寸基本不变,由硬掩模膜引起的负载效应降低且线性度改善。然而,光刻法时代最近已进入具有20nm以下,且甚至10nm以下的半间距(half-pitch)的光掩模。随着光掩模图案变得小型化,需要更精确的图案形成。例如,要求几纳米量级的尺寸精度。即使当通过硬掩模膜的图案对含铬的膜进行图案化时,也要求更精确地控制图案的剖面轮廓。在控制含铬膜图案的剖面轮廓时,重要的是减少用于形成图案的刻蚀期间的侧面刻蚀。而且,当使用硬掩模膜的图案在含铬膜中形成图案时,含铬膜的侧面刻蚀对图案的精度具有实质性的影响。因此,不仅在通过抗蚀剂膜的图案在含铬膜中直接形成图案的情况下考虑减少侧面刻蚀,而且当光掩模坯料具有硬掩模膜(或刻蚀掩模膜)时,在通过硬掩模膜的图案在含铬膜中形成图案的情况下也是如此。特别是当含铬膜是遮光膜时,其必须具有高于一定水平的厚度,以确保相对于曝光光作为遮光膜所需的光密度。由于用于图案形成的这种厚膜的刻蚀需要更长的时间,因此侧面刻蚀的减少更为重要。通常通过含氧的氯基干法刻蚀对用作遮光膜等的含铬膜如铬化合物膜进行图案化。铬化合物膜的干法刻蚀不是各向异性的干法刻蚀。含铬膜在与厚度方向正交的方向(即膜表面方向)上的刻蚀速率相对于该膜在厚度方向上的刻蚀速率高。因此,含铬膜易于侧面刻蚀。较大的侧面刻蚀不能提供干法刻蚀的面内均匀性,影响图案尺寸的精度。一个示例性的光掩模坯料在透明衬底上具有含铬膜和底层膜,例如含硅、不含过渡金属的材料或含过渡金属和硅材料的膜。如果使用含铬膜的图案作为刻蚀掩模对底层膜或衬底进行图案化,则会出现图案转印能力恶化的问题,例如,刻蚀的膜或衬底的图案尺寸与设计尺寸的显著偏差。本专利技术的一个目的是提供一种具有含铬膜的光掩模坯料以及由该光掩模坯料制备光掩模的方法,该含铬膜在刻蚀时经历最小的侧面刻蚀以在其中形成光掩模图案,从而以高精度形成具有令人满意的剖面轮廓的光掩模图案。本专利技术人已经发现,当含铬膜由单层或多层构成时,所述未解决的问题得以解决,该单层或该多层中的至少一层是由含碳的铬化合物组成的层,该含碳的铬化合物含有氧或者氧和氮,并且由含碳的铬化合物组成的层具有特定的组成。于是,该含铬膜在图案形成期间经历最小的侧面刻蚀,并形成具有令人满意的剖面轮廓的光掩模图案。即使当需要微细的光掩模图案时,也可以以高精度形成光掩模图案。该含铬膜符合具有20nm以下,或甚至10nm以下的半间距的下一代光掩模所要求的更小缺陷的检测。在一个方面,本专利技术提供一种光掩模坯料,其被加工成适于使用波长是250nm以下的曝光光的图案转印的光掩模,该光掩模坯料包括透明衬底和含铬膜,该含铬膜直接设置在衬底上或通过光学膜设置在衬底上,且可用含氧的氯基气体干法刻蚀。该含铬膜由单层或多层本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种光掩模坯料,使用波长250nm以下的曝光光将其加工成适于图案转印的光掩模,所述光掩模坯料包括透明衬底和含铬膜,所述含铬膜直接设置在衬底上或通过光学膜设置在衬底上,且能够用含氧的氯基气体干法刻蚀,其中所述含铬膜由单层或多层构成,所述单层或所述多层中的至少一层是由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层,所述由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层具有如下组成:碳与铬的原子比是0.3以上,氮与铬的原子比是0.1以下,铬含量是50at%以下且碳与氧的原子比是0.8以上,或铬含量是60at%以下且碳与氧的原子比是1以上。

【技术特征摘要】
2017.11.13 JP 2017-2181561.一种光掩模坯料,使用波长250nm以下的曝光光将其加工成适于图案转印的光掩模,所述光掩模坯料包括透明衬底和含铬膜,所述含铬膜直接设置在衬底上或通过光学膜设置在衬底上,且能够用含氧的氯基气体干法刻蚀,其中所述含铬膜由单层或多层构成,所述单层或所述多层中的至少一层是由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层,所述由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层具有如下组成:碳与铬的原子比是0.3以上,氮与铬的原子比是0.1以下,铬含量是50at%以下且碳与氧的原子比是0.8以上,或铬含量是60at%以下且碳与氧的原子比是1以上。2.权利要求1所述的光掩模坯料,其中所述由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层的氧含量是20at%以上。3.权利要求1所述的光掩模坯料,其中如通过在原子力显微镜下的表面轮廓测量在任何1μm见方的区域所分析的那样,所述含铬膜的远离所述衬底设置的表面的均方根粗糙度(RMS)是1nm以下且最大高度差(Rmax)是9nm以下。4....

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

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