光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品及其制法制造技术

本发明专利技术涉及一种光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品，它能在所选择的光刻用的光波长小于４００纳米处形成１８０°相位移，并具有至少为０．００１的光透射率，其包含至少一层铝化合物和至少一种成分，该成分在所选择的光刻用的光波长小于４００纳米处比铝化合物具有较大的光吸收，并且通过在基片上淀积至少一层铝化合物和至少一种比铝化合物具有更大吸收作用的成分。（*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利用短波长(即小于400纳米)的光进行光刻的相位移式光掩模半成品。更具体地说，本专利技术涉及一些相位移式光掩模半成品，其使透射的光衰减并相对于在空气中沿相同路径长度传播的光相位变化180°。这种光掩模半成品在本
通常称之为光衰减(隐蔽的)相位移式光掩模半成品或半色度相位移式光掩模半成品。为了制造极限尺寸达0.25毫米或者更小高密度集成电路，电子业一直寻求发展光刻技术。为了实现这一点，光刻用的光掩模半成品需要利用短波长的光(即小于400纳米)来加工。用于进一步光刻的两个波长为248纳米(KrF激光波长)和193纳米(ArF激光波长)。一种相位移式光掩模增强了微小电路图案的对比度，这是由于其消除了光波干涉。使光衰减和相位变化的相位移式光掩模和光掩模半成品的概念是由H.I.Smith在US4890309中公开的(“具有相位移式衰减器的光刻掩模”)已知的光衰减隐蔽的相位移式光掩模主要分成两类(1)含Cr、Cr-氧化物、Cr-碳化物、Cr-氮化物、Cr-氟化物或其组合的Cr-基光掩模半成品；(2)含SiO2或Si3N4以及基本不透明材料例如MoN或MoSi2的SiO2基或Si3N4基光掩模半成品。通常后一类材料被总称为’MoOSiN’。Cr-基光掩模半成品具有的优点是耐化学性能，并且可以采用对于不透明的Cr光掩模半成品显影的大多数的相似的处理步骤。基于SiO2-或Si3N4的第二类光掩模半成品利用其能纵深透过UV的透明性和易于利用氟基的无毒化学制剂进行干蚀刻。然而，对于利用更短波长(小于200纳米)的光使光掩模显影的需求使得Cr化学制剂不够合意，因为在这些波长下，仅基于Cr(即其氧化物、氮化物、碳化物、氟化物或其组合)的光掩模的光吸收作用太大。“MoSiON”光掩模半成品的缺点是在这种短波长的光下，其Si过多，因而相对于石英(SiO2)基片蚀刻的选择性不良。因此需要一种蚀刻阻挡物，即一种附加的材料层，其在氟蚀刻中难以蚀刻。此外，有一些参考文献，其中的光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品包含经氢化的无定形碳层，钽以及它与Cr金属层的化合物，或者一层或多层由铪化合物构成的层。专利技术概述本专利技术包含一种光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品，其能够在所选择的光刻用光波长小于400纳米时形成180°相位移和具有至少为0.001的光透射率，该光掩模半成品包含至少一层铝化合物和至少一种成分，该成分在所选择的光刻用光波长小于400纳米时比铝化合物具有更大的光吸收作用。氮化铝、氧氮化铝和氧化铝是优选的铝化合物的实例。这些化合物在短波长光下是较透明的，并且是坚固耐用的，可蚀刻的，以及相对于石英基片具有蚀刻选择性。该较大的光吸收成分选自元素金属、金属氧化物、金属氮化物以及其混合物。特别优选的该较大光吸收成分是选自Ti、Fe、In、Co、Bi、Mn、Cu、Sn、Cr、Ni、V、Nb、Ta、Mo、镧系金属和W的氧化物；或者Ti、Nb、Mo、Cr、W、Ta、Zr、Hf或V的氮化物以及元素金属。另一方面，本专利技术包括一种用于制备光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品的方法，该光掩模半成品能在所选择的光刻用光波长小于400纳米时，形成180°相位移以及具有至少为0.001的光透射率，该方法包含在一基片上淀积至少一层铝化合物以及至少一种成分，该成分在所选择的光刻用光波长小于400纳米时具有比铝化合物更大的光吸收作用。通过参照附图进一步阅读说明书和所提出的权利要求，本专利技术的这些和其它特征会变得更清楚。附图简述附图说明图1是在6％N2/Ar混合气体中制备的本专利技术的Al/AlN金属陶瓷光掩模半成品的X射线衍射图形。图2是在含10％的N2/Ar混合气体中制备的本专利技术的Al/AlN金属陶瓷光掩模半成品的X射线衍射图形。图3是在含20％的N2/Ar混合气体中制备的本专利技术的Al/AlN金属陶瓷光掩模半成品的X射线衍射图形。图4是表示在金属陶瓷光掩模半成品的溅射过程中的折射系数(n)和N2的分压力之间相互关系的曲线图。图5是表示在金属陶瓷光掩模半成品的溅射过程中的消光系数(k)和N2的分压力之间相互关系的曲线图。图6是表示关于金属陶瓷光掩模的隐蔽移相器的透射率(％T)与N2分压的关系曲线图。图7是表示在AlN/CrN多层光掩模半成品中的折射系数(n)和AlN百分数之间相互关系的曲线图。图8是表示在AlN/CrN多层光掩模半成品中的消光系数(k)和AlN百分数之间相互关系的曲线图。图9是表示在AlN/CrN多层光掩模半成品中隐蔽移相器的透射率(％T)与AlN百分数的关系曲线图。图10是表示在Al2O3/CrOx复合光掩模半成品中的折射系数(n)和Al2O3百分数之间相互关系的曲线图。图11是表示在Al2O3/CrOx复合光掩模半成品中的消光系数(k)和Al2O3百分数之间相互关系的曲线图。图12是表示在Al2O3/CrOx复合光掩模半成品中隐蔽移相器的透射率(％T)与Al2O3百分数的关系曲线图。图13是表示在AlN/CrN复合光掩模半成品中隐蔽移相器的透射率(％T)与Al2O3百分数的关系曲线图。实施方案详细描述正如本
所公知的，“光掩模半成品”不同于“光掩模”在于，后一术语用于表示已成像后的光掩模半成品。虽然，这里已经力求遵循习惯术语，但本
的技术人员会理解该区别不在于本专利技术的材料方面。因此，应理解，这里所用的“光掩模半成品”广义而言包含成像和未成像的光掩模半成品。本专利技术的相位移式光掩模半成品可认为有三种不同的形式；(1)金属陶瓷，(2)多层式，(3)复合材料。用于制备光掩模半成品的优选方法是通过汽相淀积的物理方法(例如溅射或蒸发)，不过也可以采用本
的技术人员公知的用于将材料淀积到基片上的其它方法。金属陶瓷术语金属陶瓷这里使用是指包含以均匀或不均匀方式散布在陶瓷基质中的元素金属的光掩模半成品。在本专利技术的说明书正文中，金属陶瓷用M/AlX来表示，其中M指较小浓度的金属，AlX指铝化合物的陶瓷基质。一些金属陶瓷例如Al/AlN或Ru/Al2O3是通过溅射式用电子束蒸发制得的。在溅射的实例中，在进行溅射之前利用深冷抽气泵对不锈钢真空室抽真空使其压力至少达到1×104Pa。涡流分子泵或扩射泵也是适用的。所使用的金属靶直径在5-20厘米之间。为了制得金属陶瓷，DC磁控管、RF磁控管和RF二极管溅射方式全都是有效的。为了溅射制得金属陶瓷，该靶可以是单纯金属靶，例如为制备Al/AlN时，或者多组分靶，例如制备Cr-SiO膜时。在元素金属靶的情况下，溅射条件决定了化学组成，而靶各种成分的比决定多组分材料中的化学组成。在基片上沉积各层膜之前，通过在纯Ar中至少持续30分钟溅射金属靶，对其进行预溅射或预处理，以便形成一个清洁的反应性表面。然后在Ar中和在N2的分压力下以便形成氮化物，或在O2分压力下形成氧化物，或者在O2加N2分压力下形成氧氮化物。标准的总溅射压力为1.3×10-2Pa或更小，以便促进致密膜的生长。但是，如果为有利于改进薄膜其它特性例如应力，也可以采用更高的压力。总的是，对于金属陶瓷、多层式和复合物光掩模，真空条件、靶预处理和溅射条件都是相似的。在利用电子束蒸发制取金属陶瓷的情况下，在各层膜的汽相淀积之前，利用涡轮分子泵对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光衰减隐蔽的相位移式光掩模半成品，其在所选择的光刻用的光波长小于４００纳米处，具有至少为０．００１的光透视率，该光掩模半成品包含至少一层铝化合物和至少一种成分，该成分在所选择的光刻用的光波长小于４００纳米处具有比铝化合物有较大光吸收。

【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：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]