相移掩模坯、相移掩模和坯制备方法技术

在包括透明基板和其上沉积并且相对于亚200nm光具有150-200°的相移的相移膜的相移掩模坯中，该相移膜由硅、氮和任选的氧构成的硅基材料组成，具有至多70nm的厚度，并且在该基板上沉积该相移膜的前后在该基板的表面的中央区域中提供至多0.2μm的翘曲变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体集成电路等的微制造的相移掩模、相移掩模坯和该掩模坯的制备方法。
技术介绍
在半导体
中，研究和开发的努力在持续以进一步使图案特征小型化。近来，由于包括电路图案的小型化的发展，互连图案的薄化以及用于单元构成层之间的连接的接触孔图案的小型化在发展以符合较高的LSI的集成密度，因此存在对微图案化技术的不断增长的需求。因此，与用于制造光刻微制造工艺的曝光步骤中使用的光掩模的技术相关联，希望具有形成更精细和精确电路图案或掩模图案的技术。通常，通过光刻法在半导体基板上形成图案时采用缩小投影。因此，在光掩模上形成的图案特征的尺寸约为在半导体基板上形成的图案特征的尺寸的约4倍。在目前的光刻技术中，印刷的电路图案的尺寸显著地小于用于曝光的光的波长。因此，如果通过单纯地将电路图案的尺寸乘以4倍而形成光掩模图案，则由于曝光过程中的光学干涉和其他效应，没有将所需的图案转印到半导体基板上的抗蚀剂膜。有时，通过在光掩模上将图案形成为比实际电路图案更为复杂的形状来减轻曝光过程中的光学干涉和其他效应。可以例如通过将光学近接校正(OPC)引入实际的电路图案来设计这样复杂的图案形状。而且，尝试应用分辨率提高技术(RET)例如改进的照度、浸渍光刻法或双重曝光(或双重图案化)光刻法以满足对小型化和较高图案精度的需求。将相移法用作RET之一。相移法是通过在光掩模上形成能够使相
位反转约180度的膜的图案，以致可以通过利用光学干涉来改善对比度。适于相移法的光掩模之一为半色调相移掩模。典型地，该半色调相移掩模包括对曝光光透明的石英或类似材料的基板和在该基板上形成的半色调相移膜的掩模图案，其能够提供约180度的相移并且具有不足的透射率以有助于图案形成。作为半色调相移掩模，专利文献1(JP-A H07-140635)提出了具有硅化氧化钼(MoSiO)或硅化氧氮化钼(MoSiON)的半色调相移膜的掩模。为了通过光刻法形成较精细图像，将较短波长的光用作光源。在光刻工艺的目前最先进的阶段，已使曝光光源从KrF准分子激光(248nm)过渡到ArF准分子激光(193nm)。发现使用较大能量的ArF准分子激光的光刻法对掩模产生在KrF准分子激光的情况下没有观察到的损伤。一个问题在于，连续使用光掩模时，在该光掩模上形成异物状生长缺陷。这些生长缺陷也称为“浑浊”。以往认为浑浊形成的源头在于掩模图案表面上硫酸铵晶体的生长。现在认为有机物也参与浑浊形成。已知一些方法以克服浑浊问题。关于ArF准分子激光的长期照射时在光掩模上形成的生长缺陷，例如，专利文献2(JP-A 2008-276002)记载了如果在预定的阶段对该光掩模进行清洁，则能够将其连续地使用。随着为了图案转印所照射的ArF准分子激光的曝光剂量增加，对光掩模给予不同于浑浊的损伤；并且掩模图案的尺寸根据累积照射能量剂量而变化，如非专利文献1(Thomas Faure等，“Characterization of binary and attenuated phase shift mask blanks for 32nm mask fabrication,”Proc.of SPIE，第7122卷，第712209-1至712209-12页)中报道那样。该问题在于随着在ArF准分子激光的长期照射过程中累积照射能量剂量增加，认为是图案材料的氧化物的物质层在膜图案的外部生长，由此图案宽度变化。也报道了通过使用上述浑浊去除中使用的AMP(氨水/过氧化氢)或者使用SPM(硫酸/过氧化氢)进行清洁，不能使曾经损伤的掩模恢复。认为损伤源完全不同。非专利文献1指出，通过作为可用于使焦点的深度扩展的掩模技术的半色调相移掩模进行电路图案的曝光时，由起因于ArF准分子激光的照射的过渡金属/硅基材料膜例如MoSi基材料膜的变动引起的图案尺寸变动诱发显著的劣化(该劣化称为“图案尺寸变动劣化”)。于是，为了长期地使用价格高的光掩模，有必要解决由ArF准分子激光的照射引起的图案尺寸变动劣化。如非专利文献1中指出那样，在干燥空气气氛中照射光时确实很少发生由短波长光、典型地ArF准分子激光的照射引起的图案尺寸变动劣化。在干燥空气气氛中曝光被视为抑制图案尺寸变动劣化的新方法。但是，干燥空气气氛的控制给曝光系统增加了额外的单元并且引起有待处理的静电和其他问题，导致费用增加。在这种情况下，需要能够在不需要完全除湿(典型地具有约50％的湿度)的一般气氛中长期曝光。使用ArF准分子激光作为光源的光刻法中使用的光掩模包括半色调相移掩模，该半色调相移掩模具有含有过渡金属，典型地钼的硅基材料的半色调相移膜。该硅基材料主要由过渡金属和硅组成并且进一步含有氧和/或氮作为轻元素(例如，专利文献1)。使用的适合的过渡金属包括Mo、Zr、Ta、W和Ti。其中，最常使用Mo(例如，专利文献1)。有时添加第二过渡金属(例如，专利文献3)。对于遮光膜，也使用含有过渡金属，典型地钼的硅基材料。但是，将使用这样的含有过渡金属的硅基材料的光掩模曝光于大剂量的高能辐照时，由于高能辐照的照射，该掩模经历显著的图案尺寸变动劣化。于是光掩模的服务寿命比需要的短。存在的严重问题是：用短波长光，典型地ArF准分子激光照射半色调相移掩模上的光掩模图案时，用于曝光的光掩模图案经历线宽的变动，即，“图案尺寸变动劣化”。允许的图案宽度的阈值随光掩模图案的类型，尤其是施加于其的图案尺寸而变。如果变动小，可通过修正曝光条件和重置曝光系统的照射条件而进一步使用该掩模。例如，用于形成符合22nm的图案尺寸的半导体电路的光刻法中，掩模图案线
宽的变动必须落在大约±5nm内。但是，如果图案宽度变动大，存在该变动在光掩模上具有面内分布的可能性。而且在进一步小型化技术中，在掩模上形成具有小于100nm的超细尺寸的辅助图案。为了这些掩模上的图案小型化并且从掩模图案的复杂化引起的掩模加工成本增加的方面出发，需要经历最小图案尺寸变动劣化并容许反复曝光的半色调相移掩模膜。在半色调相移掩模制备工艺中使用半色调相移掩模坯时，如果外来沉积物在该掩模坯上，则它们对图案产生缺陷。为了除去外来沉积物，在掩模制备工艺过程中将半色调相移掩模坯清洁多次。进而，将这样制备的半色调相移掩模用于光刻工艺中时，即使掩模自身无图案缺陷，也要反复清洁掩模，原因在于如果在光刻工艺过程中外来沉积物安置在掩模上，则使用该掩模图案化的半导体基板最终带有图案转印不良。为了从半色调相移掩模坯或掩模将外来沉积物除去，在大多数情况下使用SPM、臭氧水或AMP施以化学清洁。SPM为硫酸/过氧化氢混合物，其为具有强氧化作用的清洁剂。臭氧水是其中溶解有臭氧的水并且用作SPM的替代品。AMP为氨水/过氧化氢混合物。将在其表面上具有有机外来沉积物的掩模坯或掩模浸渍AMP清洁液中时，在氨的溶解作用和过氧化氢的氧化作用下使有机外来沉积物释放并从表面除去。尽管为了将半色调相移掩模坯或掩模上的外来沉积物例如颗粒和污物除去，使用这样的化学液体的化学清洁是必要的，但化学清洁可能损伤掩模坯或掩模上的半色调相移膜。例如，如果通过化学清洁使半色调相移膜的表面变化，则可能改变该膜原本具有的光学性能。此外，反复地进行半色调相移掩模坯或本文档来自技高网...

【技术保护点】
相移掩模坯，其包括152mm的方形且6.35mm厚的透明基板和在该基板上沉积并且相对于波长至多200nm的光具有150‑200°的相移的相移膜，其中所述相移膜包括由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的至少一层，并且具有至多70nm的厚度，并且在该基板上沉积相移膜之前与该基板上存在该相移膜之间在该基板的表面上142mm方形的中央区域中提供绝对值至多0.2μm的翘曲变化(△TIR)。

【技术特征摘要】
2015.03.31 JP 2015-0727661.相移掩模坯，其包括152mm的方形且6.35mm厚的透明基板和在该基板上沉积并且相对于波长至多200nm的光具有150-200°的相移的相移膜，其中所述相移膜包括由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的至少一层，并且具有至多70nm的厚度，并且在该基板上沉积相移膜之前与该基板上存在该相移膜之间在该基板的表面上142mm方形的中央区域中提供绝对值至多0.2μm的翘曲变化(△TIR)。2.相移掩模坯，其包括152mm方形且6.35mm厚的透明基板和在该基板上沉积的并且相对于波长至多200nm的光具有150-200°的相移的相移膜，其中所述相移膜包括由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的至少一层，具有至多70nm的厚度，并且在该基板上存在该相移膜与通过蚀刻将该相移膜从该基板完全除去后之间在该基板的表面上142mm方形的中央区域中提供绝对值至多0.2μm的翘曲变化(△TIR)。3.权利要求1或2的掩模坯，其中所述相移膜为半色调相移膜，该半色调相移膜由硅和氮构成的硅基材料组成并且相对于波长至多200nm的光具有3％至小于20％的透射率。4.权利要求1或2的掩模坯，其中所述相移膜为半色调相移膜，该半色调相移膜由硅、氮和氧构成的硅基材料组成并且相对于波长至多200nm的光具有至少20％的透射率。5.权利要求1或2的掩模坯，在该相移膜上还包括第二膜，该第二膜为由含铬材料组成的单层或多层膜。6.权利要求5的掩模坯，其中该第二膜为遮光膜、遮光膜与减反射膜的组合、或者在该相移膜的图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻月判臣，高坂卓郎，
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