刻过程中该铬系材料膜可能部分地消 失。这种情况下，不必被蚀刻掉的下方的膜的那些部分会被蚀刻掉。
[0033] 本发明的光掩模坯是设置有耐蚀刻性提高且膜应力降低的铬系材料膜的光掩模 坯。该光掩模坯中，该铬系材料膜显示提高的图案位置精度，并且该铬系材料膜即使在其下 层的膜的蚀刻时也充分地残留。
[0034] 用于本发明中的铬系材料膜的氯系干蚀刻优选为含氧的氯系干蚀刻，其中使用氧 气（〇2气）和氯气（(：1 2气）。具体地，作为上述的氯系干蚀刻中的蚀刻速率，能够应用使用 以55/185的摩尔比[(02气V(C1 2气）]含有氧气和氯气的蚀刻气体进行的蚀刻中的蚀刻 速率。
[0035] 该铬系材料膜可以是多层膜，但优选为单层膜。此外，该铬系材料膜的厚度优选在 4_50nm的范围内。
[0036] 该铬系材料膜是含有选自由氮、氧、碳和氢组成的组中的至少一种的铬系材料膜。 特别优选为CrCNO膜，即，由铬、氮、氧和碳组成的膜。这种情况下，该膜优选具有50-78原 子％的络含量、2-10原子％的氮含量、10-20原子％的氧含量和10-20原子％的碳含量。
[0037] 铬系材料膜的氧含量的增加能够降低膜应力，但倾向于降低膜的耐蚀刻性。另一 方面，铬含量的增加提高耐蚀刻性，但倾向于增大膜应力。通过适当地设定膜形成的条件和 膜中的轻元素的含量，从而形成本发明的光掩模坯的铬系材料膜以具有所需的耐蚀刻性和 所需的膜应力。
[0038] 本发明中使用的铬系材料膜可采用溅射法形成。溅射法可以是例如直流（DC)溅 射或射频（RF)溅射，如JP-A H07-140635(专利文献3)中所述，并且可以采用任何公知的 那些方法。使用的靶典型地为铬靶，尽管也可使用含有氮的铬靶。
[0039] 溅射优选为反应溅射。作为溅射气体，可使用公知的惰性气体和公知的反应气体 的组合，具体地，惰性气体例如氩气（Ar气）与反应气体例如氮气（队气）、氧化氮气（1〇气 或~0 2气）、氧气（02气）和氧化碳气（C0气或0)2气）的组合。特别地，沉积CrCNO膜时，可 使用作为惰性气体的氩气（Ar气）与作为反应气体的氮气（队气）和二氧化碳气（0) 2气） 的组合，优选地，进行调节以致能够得到所需的膜组成。此外，为了得到多层膜，通过例如在 逐步地或连续地改变溅射气体的组成的同时进行沉积，可形成其组成逐步地或连续地变化 的膜。
[0040] 可考虑得到的膜的膜应力、耐化学性、耐清洁性等，适当地设定膜沉积过程中的气 压。将气压设定在通常地0. ΟΙ-lPa、特别地0. 03-0. 3Pa的范围内时，耐化学性得到改善。可 适当地确定气体的流量（flow rate)以得到所需的组成，并且通常在0.1-100sccm的范围 内。这种情况下，反应气体与惰性气体的流量比（flow rate ratio)优选为至少0.4、更优 选地5以下。而且，可考虑靶尺寸、冷却效率、膜沉积的控制的容易性等，适当地设定施加于 溅射靶的电功率；通常，靶的溅射表面的每单位面积的功率可以在0. 1-lOW/cm2的范围内。
[0041] 与石英基板上沉积的作为待加工的膜的光学膜邻近地、优选接触地设置本发明中 的铬系材料的硬掩模膜。该光学膜可以是遮光膜或相移膜，例如半色调相移膜。
[0042] 本发明的光掩模还适合作为制造光掩模的材料，该光掩模用于其中将ArF准分子 激光（波长：193nm)用于曝光的光刻法。
[0043] 实施例
[0044] 以下参照实施例和比较例对本发明更具体地进行说明，但并不限于这些实施例。
[0045] 实施例1
[0046] 通过使用DC溅射系统，在基板上沉积由CrCNO组成的铬系材料膜（41nm厚）。以 Ar: N2: C02 = 5:1:2. 75 (摩尔比）的流量比将氩气、氮气和二氧化碳气用作溅射气体，进行控 制以致溅射室内的气压可为〇. 〇8Pa。使用Cr靶，在以30rpm使基板旋转的同时进行沉积。
[0047] 此外，通过使用DC溅射系统在基板上沉积只由Cr组成的膜（26nm厚）。将氩气用 作溅射气体，进行控制以致溅射室内的气压可为〇. 〇7Pa。使用Cr靶，在以30rpm使基板旋 转的同时进行沉积。
[0048] 对上述得到的铬系材料膜和只由Cr组成的膜（纯铬膜）的每个进行氯系干蚀刻， 并且确定其每单位膜厚度的蚀刻速率。在下述条件下进行该干蚀刻。
[0049] RF1 (RIE)脉冲：700V
[0050] RF2(ICP)Cff ：400ff
[0051] 压力：6mTorr
[0052] Cl2： 185sccm
[0053] 02：55sccm
[0054] He ：9. 25sccm
[0055] 下表1中，示出了铬系材料膜的蚀刻速率㈧与纯铬膜的蚀刻速率⑶之比（A/ B)〇
[0056] 此外，对上述得到的铬系材料膜在150°C下进行热处理10分钟。使用在其上沉积 铬系材料膜前的透明基板的翘曲量作为基准，确定热处理时铬系材料膜的翘曲量。使用平 面度测试仪Tropel UltraFlat(Corning Tropel Corp.)测定翘曲量。将翘曲量示于表1 中。翘曲量的正值表示翘曲起因于拉伸应力，而翘曲量的负值表示翘曲起因于压缩应力。
[0057] 实施例2
[0058] 通过使用DC溅射系统，在基板上沉积由CrCNO组成的铬系材料膜（39nm厚）。以 Ar: N2: C02 = 5:1:2 (摩尔比）的流量比将氩气、氮气和二氧化碳气用作溅射气体，进行控制 以致溅射室内的气压可为〇.〇8Pa。使用Cr靶，在以30rpm使基板旋转的同时进行沉积。对 于这样得到的铬系材料膜，以与实施例1中相同的方式确定每单位膜厚度的蚀刻速率之比 (A/B)和翘曲量。将结果示于表1中。
[0059] 比较例1
[0060] 通过使用DC溅射系统，在基板上沉积由CrON组成的铬系材料膜（44nm厚）。以 Ar: N2:02 = 2. 5:7. 5:4 (摩尔比）的流量比将氩气、氮气和氧气用作溅射气体，进行控制以 致溅射室内的气压可为〇.13Pa。使用Cr靶，在以30rpm使基板旋转的同时进行沉积。对 于这样得到的铬系材料膜，以与实施例1中相同的方式确定每单位膜厚度的蚀刻速率之比 (A/B)和翘曲量。将结果示于表1中。
[0061] 比较例2
[0062] 通过使用DC溅射系统，在基板上沉积由CrN组成的铬系材料膜（40nm厚）。以 Ar: N2= 5:1 (摩尔比）的流量比将氩气和氮气用作溅射气体，进行控制以致溅射室内的气 压可为0.07Pa。使用Cr靶，在以30rpm使基板旋转的同时进行沉积。对于这样得到的铬 系材料膜，以与实施例1中相同的方式确定每单位膜厚度的蚀刻速率之比（A/B)和翘曲量。 将结果示于表1中。
[0063] 表 1
[0064]
[0065] 比较例1中，如上所述使沉积铬系材料膜中的反应气体与惰性气体的流量比提 高，由此使翘曲减小，但使蚀刻速率降低。另一方面，比较例2中，降低沉积铬系材料膜中的 反应气体与惰性气体的流量比，由此提高蚀刻速率，但使翘曲增大。与之相比，实施例1和 2制备的铬系材料膜在蚀刻速率和翘曲量方面都适合实际使用。
[0066] 实施例1和2中得到的铬系材料膜是耐蚀刻性提高且膜应力降低的铬系材料的薄 膜。这使得能够提供光掩模坯，其中铬系材料膜显示提高的图案位置精度，并且该铬系材料 膜在其下的膜的蚀刻时充分地残留。因此，能够实现以比现有技术高的精度进行铬系材料 膜的图案化。此外，本发明的光掩模坯的使用及其加工为光掩模确保能够以提高的可靠性 将得到的光掩模用于20nm以下结点的光刻法。
【主权项】
1. 光掩模坯，包括石英基板和在该石英基板上形成的铬系材料膜，该铬系材料膜包含 选自由氮、氧、碳和氢组成的组中的至少一种， 其中该铬系材料膜为硬掩模膜， 表示氯系干蚀刻中该铬系材料膜的每单位膜厚度的蚀刻速率的A与表示所述氯系干 蚀刻中只由铬组成的膜的每单位膜厚度的蚀刻速率的B之比（A/B)在0. 7-0. 9的范围内， 并且 在具有152mm见方尺寸和6. 35mm厚度的石英基板上形成该络系材料膜，并且在至少 150°C的温度下进行热处理历时至少10分钟时，该铬系材料膜具有对应于70nm以下的翘曲 量的拉伸应力或压缩应力。2. 权利要求1的光掩模还，其中该翘曲量为50nm以下。3. 权利要求1的光掩模坯，其中比率（A/B)在0. 75-0. 85的范围内。4. 权利要求1的光掩模坯，其中该铬系材料膜具有4nm-50nm的范围内的厚度。5. 权利要求1的光掩模坯，其中该热处理的温度为300°C以下。6. 权利要求1的光掩模坯，其中该铬系材料膜为CrCNO膜。7. 权利要求1的光掩模坯，其中该铬系材料膜为单层膜。
【专利摘要】光掩模坯包括含有选自由氮、氧、碳和氢组成的组中的至少一种的铬系材料膜作为硬掩模膜，其中每单位膜厚度的蚀刻速率之比(A/B)在0.7-0.9的范围内，并且该铬系材料膜具有对应于70nm以下的翘曲量的拉伸应力或压缩应力。本发明提供具有耐蚀刻性提高并且膜应力降低的铬系材料的薄膜的光掩模坯。这使得能够进行铬系材料膜的高精度图案化。
【IPC分类】G03F1/26, G03F1/50
【公开号】CN105425534
【申请号】CN201510575349
【发明人】深谷创一, 笹本纮平
【申请人】信越化学工业株式会社
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月11日
【公告号】EP2998793A2, EP2998793A3, US20160077425