具有自掩模层的光掩模及其刻蚀方法

专利名称：具有自掩模层的光掩模及其刻蚀方法
技术领域：
本发明主要涉及在半导体器件制造中使用的光掩模的实施方式，更具体 地，涉及具有自掩模层的光掩模及其刻蚀方法。
背景技术：
在集成电路(IC)、或芯片制造中，代表芯片的不同层的图案由芯片设计 者创造。 一系列可重复使用的光掩模(在此也引用为掩模)由这些图案形成从 而在制造工艺期间将每个芯片层的设计转移到半导体衬底上。掩模图案生成系 统使用精确的激光或电子束以使芯片的每层的设计成像在各个掩模上。随后， 掩模类似于照相底片使用以将每层的电路图案转移至半导体衬底上。这些层使 用一系列的工序形成并转移至小型晶体管和由每个完整芯片组成的电路中。因 此，掩模中的任何缺陷可转移至芯片，潜在地不利影响性能。十分严重的缺陷 可导致掩模完全失效。典型地， 一组15到30个掩模用于构造芯片并可重复使 用。掩模通常包括具有沉积在其上的不透明的、吸光层的透明衬底。传统地， 掩模典型地为，在一侧上具有铬层的玻璃或石英衬底。铬层用抗反射涂层和光 敏光刻胶覆盖。在构图工艺期间，通过将部分光刻胶曝光于电子束或紫外光， 使所曝光部分在显影液中溶解，电路设计印在掩模上。随后，去除光刻胶的可 溶部分，允许刻蚀所暴光的下层铬。刻蚀工艺从光刻胶去除的位置处的掩模去 除铬层和抗反射层，S卩，去除所暴光的铬。掩模制造的关键挑战包括刻蚀临近尺寸(CD)偏差控制、刻蚀CD均匀 性、截面形貌、刻蚀CD线性、亥U蚀选择性和缺陷控制。然而，随着掩模的临 近尺寸的縮小(对应于IC中形成的晶体管和电路的不断縮小的尺寸)，现有 的光刻技术正接近其技术极限。例如，对于目前的光学二元掩模，用于65nm 型工艺下的传统掩模的刻蚀CD偏差为在目前工艺水平的掩模刻蚀机上约
15-20nm。这种刻蚀偏差问题主要来源于光刻胶的腐蚀。在图案转移期间，光 刻胶大量消耗，原因在于吸收层对光刻胶的有限的刻蚀速率选择性。这种光刻 胶的消耗降低图案转移工艺的保真度。因此，需要一种改善的掩模和掩模制造方法。发明内容在此提供了一种光掩模结构和刻蚀方法。在一个实施方式中，光掩模包括 透明衬底和在该衬底上沉积的不透明的多层吸收层。不透明多层吸收层包括沉 积在体吸收层之上的自掩模层。自掩模层包括氮化钽和硅基材料(TaSiON)、 钽硼氧基材料(TaBO)、或氧化和氮化钽基材料(TaON)的其中之一。体吸 收层包括钽硅化物基材料(TaSi)、氮化钽硼基材料(TaBN)、或钽氮化物 基材料(TaN)的其中之一。在体吸收层刻蚀步骤期间，自掩模具有低刻蚀速 率，从而用作硬掩模。在本发明的另一技术方案中， 一种刻蚀光掩模的方法包括提供光掩模，该 光掩模包括具有在其上沉积有多层吸收层的透明衬底，多层吸收层包^&在体吸 收层上沉积的自掩模层，其中自掩模层包括钽和氧以及体吸收层包括钽且不含 氧；使用第一刻蚀工艺刻蚀自掩模层；以及使用不同于第一刻蚀工艺的第二刻 蚀工艺刻蚀体吸收层。在本发明的另一实施方式中， 一种用于在包括光刻胶层、在光刻胶层之下 具有抗反射子层和体子层的不透明层，以及在不透明层之下的完全透明衬底层 的底版光掩模上产生图像的方法包括在光刻胶层中产生构图的图像；去除不 对应于构像的光刻胶层部分，从而暴露不对应于构像的不透明层的抗 反射子层部分；使用第一刻蚀工艺去除不对应于构案的抗反射子层的暴露 部分，从而暴露不对应于构案的体子层部分；使用具有体子层去除速率至 少为10倍抗反射子层去除速率的第二刻蚀工艺去除不对应于构案的抗反 射子层之下的所暴露的体子层部分，从而暴露不对应于构案的基本透明层 部分；以及去除光刻胶层。


因此为了使本发明的以上所述特征可详细理解，可参照附图中示出的实施 方式对以上的简要所述的本发明进行更加详细的描述。然而，应当注意，附图 仅示出本发明的典型实施方式并因此不应认为是其范围的限定，本发明可允许 其他等同的有效实施方式。图1示出了根据本发明的一个实施方式的掩模底版；图2A-2C示出了使用本发明的方法的一个实施方式用于掩模的制造次序的一个实施方式-,图3示出了用于刻蚀图1的掩模的方法的一个实施方式的流程图； 图4为适合用于掩模刻蚀的刻蚀反应器的示意图。为了便于理解，尽可能使用相同的参考标记表示附图中共同的相同元件。 附图中的图为示意性目的为简化的并不是按比例绘制。
具体实施方式
本发明提供一种光掩模结构和刻蚀的方法，其可用于光学二元光掩模、嵌 入式衰减式相移掩模(EAPSM)，和替代的孔相移掩模(AAPSM)应用以与 传统掩模相比减小刻蚀CD偏差并改善图案转移保真性。图1示出了本发明的底版光掩模或掩模100的一个实施方式。如图1所示， 掩模100包括具有多层吸收层104的光学透明衬底102。透明衬底102可典型 地包括光学透明的硅基材料，诸如石英(例如，二氧化硅，Si02)等。衬底 102可为适合用作光掩模的任意尺寸。在一个实施方式中，衬底102具有约5-9 英寸之间的边长的矩形形状。衬底102可为约0.15-0.25英寸厚。在一个实施 方式中，衬底102为约0.25英寸厚。多层吸收层104为不透明、遮光层并可为约40-110纳米(nm)厚。多层 吸收层104包括体吸收层106 (也称为体子层)和自掩模层108 (也称为抗反 射子层)。体吸收层106可为多层吸收层104的厚度的约80-85%之间(即， 在约30-90nm厚)。体吸收层106可包括基本不含氧的钽基材料，诸如钽硅化 物基材料(在下文中TaSi)，氮化钽硼基材料(在下文中TaBN)，以及钽氮 化物基材料(在下文中TaN)。自掩模层108可为多层掩模层104的厚度的约15-20%之间(即，在约 10-30nm之间厚)。自掩模层108的成分一般包括钽基和氧基材料。当体吸收 层106包括TaSi时，自掩模层108的成分对应于体吸收层106的成分并可包 括氧化和氮化钽及硅基材料(在下文中TaSiON);当体吸收层106包括TaBN 时，可包括钽硼氧基材料(在下文中TaBO);当体吸收层106包括TaN时， 可包括氧化和氮化钽基材料(在下文中TaON)。在掩模100的刻蚀期间，体吸收层106和自掩模层108的成分之间的关系 有利地提供减少的缺陷形成。例如，第一刻蚀工艺可用于刻蚀自掩模层108(如 在以下更详细描述)，以及第二刻蚀工艺可随后用于刻蚀贯穿体吸收层106， 同时保持体吸收层106对自掩模层108的高刻蚀选择性，因此使自掩模层108 用作硬掩模，即"自掩模"，从而允许使用更薄的光刻胶层。所述材料的组合 和多歩骤刻蚀工艺比使用传统的"软"光刻胶材料有利地提供较低的刻蚀CD 偏差和更好的CD均匀性。以下参照图2-3描述用于从底版掩模100建立具有改善的临界尺寸和均匀 性的完成掩模的工艺。图2A-2C示出了使用本发明方法的一个实施方式刻蚀 掩模100的制造次序的一个实施方式。图3示出了用于刻蚀图1的掩模的方法 300的一个实施方式的流程图，并参照图2A-2C描述。方法300可在从加州， Santa Clara的应用材料公司购买得到的TETRATMl、 TETRA II、或DPS II 刻蚀腔室中，或其他适合刻蚀腔室中执行，如以下参照图4所述。方法300 可以计算机可读形式存储在控制器的存储器中或腔室的其他存储介质中。方法300在步骤302开始，其中光刻胶层202沉积在自掩模层108的上并 构图以形成对应于设计待转移至掩模100的开口 204 (如图2A所示)，从而 暴露自掩模层108的对应部分。光刻胶层202包括任意适合的光敏光刻胶材料 并可以任意适合方式沉积和构图。光刻胶层202可沉积至约lO(MOOOrim之间 的厚度。接下来，在步骤304，使用光刻胶层202作为掩模在第一刻蚀工艺中刻蚀 自掩模层108，从而将开口 204的图案转移至自掩模层108 (如图2B所示)， 并因此暴露体吸收层106的对应部分。在自掩模层108包括TaSiON的实施方 式中，在第一刻蚀工艺期间自掩模层108对光刻胶的刻蚀选择性为约3.8，以 及自掩模层108对体吸收层106的选择性大于8。通过将层(通过开口 204)暴露于包括含氟气体、四氯化碳(CCU)、或 氯化氢(HC1)的至少其中之一的来自第一工艺气体(或气体混合物)的物种， 第一刻蚀工艺刻蚀自掩模层108。适合的含氟气体的实施例包括四氟化碳 (CF4)、六氟化碳(C2F6)、六氟化硫(SF6)、三氟甲烷(CHF3)等。在一 个实施方式中，以约10-100标准立方厘米每分钟(sccm)之间的速率提供CF4。 可选地，可以约50-200sccm之间流速提供诸如氦(He)或氩(Ar)的载气。 一个具体的工艺配方以约50sccm速率提供伴随约100sccm流速的载气的CF4。 工艺腔室的压力控制在低于约40毫托，以及在一个实施方式中，在约l和约 IO毫托之间，例如2毫托。等离子体由第一工艺气体形成，例如，通过将来自等离子体功率源的约 300到约600W之间的RF功率施加在工艺腔室的天线上，如下文所述。 一般 认为等离子体可利用其他方法激发。在一个实施方式中，约420W的RF功率 在约13.56MHz的频率施加。可选地，施加衬底偏置功率以偏置掩模100。偏置功率可低于约600W， 或在第一实施例中，低于约IOOW，或在第二实施例中，在约20到约150W之 间。 一个具体的工艺配方施加约25W的偏置功率。偏置功率可进一步为在约l-20MHz之间的频率，或在一个实施方式中，在13.56MHz频率下提供的RF/士 口可以可选地脉冲偏置功率。偏置功率可以约10-95%之间，或在一个实施 方式中，约20-95%之间的占空比脉冲。在一个实施方式中，偏置源140设计 为在约1到约10kHz之间的脉冲频率下提供低于600W的RF功率，并具有约 10到约95%之间的占空比。在另一实施方式中，偏置源140设计为在约2到 约5kHz之间的脉冲频率下提供约20到约150W之间的RF功率，并具有约20 到约95%之间的占空比。在处理期间，阴极温度可维持在约15-30摄氏度之间的温度以及腔室壁的 温度可维持在约50-80摄氏度之间的温度。在一个实施方式中，阴极温度可维 持在约20摄氏度的温度以及腔室壁的可维持在约65摄氏度的温度。接下来，在步骤306，体吸收层106在第二刻蚀工艺中使用自掩模层108 和剩余的光刻胶层202作为掩模进行刻蚀，从而将开口 204的图案转移到体吸 收层106上(如图2C所示)，并因此暴露衬底102的相应部分。可选地，在 实施步骤306之前，可去除或剥离剩余的光刻胶层202。第二刻蚀工艺有利地 具有体吸收层106对自掩模层108的高选择性，从而允许自掩模层108用作将 图案(例如，开口 204)转移至体吸收层106的硬掩模。第二刻蚀工艺保持体
吸收层对自掩模层的至少为10的选择性。在一个实施方式中，其中体吸收层106包括TaSi以及第二工艺气体包括Cl2，体吸收层106对光刻胶的刻蚀选择 性为约3.8以及体吸收层106对自掩模层108的刻蚀选择性为约15。通过将层(通过开口 204)暴露于来自包括至少一种含氯气体的第二工艺 气体(或气体混合物)的物种中，第二刻蚀工艺刻蚀体吸收层106。适合的含 氯气体的实施例包括氯气(Cl2)、四氯化碳CCU、 HC1等。在一个实施方式中，以约10-200标准立方厘米每分钟(sccm)之间的速 率提供第二工艺气体。可选地，可以约50-200sccm之间的流速提供诸如氦(He) 或氩(Ar)的载气。 一个具体的工艺配方以约100sccm速率提供工艺气体，伴 随约100sccm流速的载气。工艺腔室的压力控制至低于约40毫托，以及在一 个实施方式中，在约1和约10毫托之间，例如6毫托。等离子体由第二工艺气体形成，例如，通过将来自等离子体功率源的约 300到约600W之间的RF功率施加在工艺腔室的天线上，如下文所述。 一般 认为等离子体可利用其他方法激发。在一个实施方式中，约420W的RF功率 在约13.56MHz的频率施加。可选地，施加衬底偏置功率以偏置掩模100。偏置功率可低于约600W， 或在第一实施例中，低于约IOOW，或在第二实施例中，在约20到约150W之 间。 一个具体的工艺配方施加约20W的偏置功率。偏置功率可进一步为在约 l-20MHz之间的频率，或在一个实施方式中，在13.56MHz频率下提供的RF 信号。可以可选地脉冲偏置功率。可以约10-95%之间，或在一个实施方式中， 约20-95%之间的占空比脉冲偏置功率。在一个实施方式中，偏置源140设计 为在约1到约10kHz之间的频率下提供低于600W的RF功率，并具有约10 到约95%之间的占空比。在另一实施方式中，偏置源140设计为在约2到约 5kHz之间的脉冲频率下提供约20到约150W之间的RF功率，并具有约20 到约95%之间的占空比。在处理期间，阴极温度可维持在约15-30摄氏度之间的温度以及腔室壁的 温度可维持在约50-80摄氏度之间的温度。在一个实施方式中，阴极温度可维 持在约20摄氏度的温度以及腔室壁的可维持在约65摄氏度的温度。在步骤306完成时，方法300结束以及掩模100现具有转移至其上的预期 图案。在替代的实施方式中，诸如在EAPSM或AAPSM应用中，额外的处理 可继续完成本领域中一般公知的掩模。例如，在EAPSM掩模中，可使用包含 SF6或CF4的气体刻蚀多材料层(诸如含钼和含硅层(有时称为MoSi层)) 以完成掩模。可选地，在AAPSM掩模中，可使用包含SF6或CF4的气体刻蚀 石英衬底以完成掩模。方法300与传统的刻蚀方法相比有利地提供具有改善CD和均匀性的掩模 100。例如，在步骤306期间，当使用第二刻蚀工艺进行刻蚀体吸收层106时， 可在开口 204的拐角上去除剩余的光刻胶202，从而将部分自掩模层108暴露 于氯等离子体中。然而，由于在氯等离子体中体吸收层106对自掩模层108 的高选择性，因此即使光刻胶层202的CD可能变化，CD也将不会显著縮小。 因此，最终CD主要由步骤304期间的自掩模层108刻蚀确定，由于自掩模层 108的较小的厚度，因此自掩模层108刻蚀将不会明显导致CD刻蚀偏差。另 外，由于局部刻蚀CD偏差致使刻蚀CD均匀性，因此低CD偏差将进一步有 益于CD均匀性控制。方法300可有利地用于提供具有减小的CD偏差，例如， 从约0-10mn (即小于10nm)的掩模。在此提供的新掩模结构和刻蚀方法有利地提供对刻蚀CD偏差和均匀性 更好的控制。该掩模结构和方法使用传统的材料和刻蚀工序，即，在没有技术 困难下，提供具有改善的刻蚀CD均匀性控制的"零刻蚀偏差"。目前控制 CD平均值到目标值(MTT)的策略主要使用数据排列，其通常需要几个小时 (有时甚至超过20小时)。该新掩模结构和刻蚀方法进一步有利地消除了数 据排列的需要，从而与传统掩模相比，提供更短的输出时间、更高的产量和更 低的生产成本。图4示出了可实施本发明的方法的刻蚀反应器400的一个实施方式的示意 图。可适于与在此公开的教导使用的适合的反应器包括，例如，去耦合等离子 体源(DPS ) II反应器，或TETRATMl和TETRATMlI光掩模刻蚀系统，所有 这些可从加州的Santa Clara的应用材料公司购买可得。DPS II反应器还可用 作CENTL^^集成半导体晶圆处理系统的处理模块，也可从应用材料公司购 买得到。在此所示的反应器400的特定的实施方式为示意性目的提供并不应当 用于限定本发明的范围。反应器400 —般包括具有在导电体(壁)404内的衬底基座424的工艺腔 室402，和控制器446。腔室402具有基本平的电介质顶408。腔室402的其 他变型可具有其他类型的顶，例如，圆形顶。天线410设置在顶408之上。天 线410包括可选择性控制的一个或多个感应线圈元件(两个同轴元件410a和 410b在图4中示出)。天线410经过第一匹配网络414耦合至等离子体功率 源412。等离子体功率源412典型地能在从约50kHz到约13.56MHz范围内的 可调频率下产生达约3000瓦(W)的功率。在一个实施方式中，等离子体功 率源412提供约300到600W的感应耦合RF功率。衬底基座(阴极)424经过第二匹配网络442耦合至偏置功率源440。偏 置功率源440在约1到约10kHz范围内的可调脉冲频率下提供约0到约600W 之间的功率。配置源440产生脉冲式RF功率输出。可选地，偏置功率源440 可产生脉冲式DC功率输出。 一般认为偏置功率源440还可提供恒定的功率输 出。在一个实施方式中，偏置功率源440设计为在约1到10kHz之间的脉冲 频率下提供小于约600W的RF功率，并具有约10到约95%之间的占空比。 在另一实施方式中，偏置功率源440设计为在约2到约5kHz的脉冲频率下提 供约20到约150W之间的RF功率，并具有约80到约95%之间的占空比。在一个实施方式中，如在0 8@反应器中，衬底支撑基座424可包括静电 卡盘460。静电卡盘460包括至少一个夹紧电极432并由卡盘电源466控制。 在替代的实施方式中，衬底基座424可包括衬底固定装置，诸如基座夹环、机 械卡盘等。气体仪表盘420连接至处理腔室402以将工艺气体和/或其他气体提供到 工艺腔室402的内部。在图4所示的实施方式中，气体仪表盘420连接至在腔 室402的侧壁404中的通道418中形成的一个或多个进气口 416。 一般认为一 个或多个进气口416可设置在其他位置，例如，在工艺腔室402的顶408中。在一个实施方式中，气体仪表盘420适于在处理期间选择性提供一种或多 种气体经过进气口 416并进入到处理腔室402的内部。例如，在一个实施方式 中，气体仪表盘420可适于选择性提供含氟和/或含氯工艺气体(或多种气体) 进入工艺腔室402的内部，如以下结合刻蚀掩模的方法所述。在处理期间，等 离子体由气体形成并通过来自等离子体功率源412的功率的感应耦合维持。等 离子体可以可选地利用其他方法远程形成或激发。
腔室402中的压力利用节流阀462和真空泵464控制。真空泵464和节流 阀462能维持腔室压力在约1到约20mT的范围内。壁404的温度使用流经壁404的含液体管道(未示出)而控制。壁温度通 常维持在约65摄氏度。典型地，腔室壁404由金属(例如，铝、不锈钢等) 形成并耦合至电性接地406。工艺腔室402还包括用于工艺控制、内部诊断、 终点检测等的传统系统。所述系统一起示为支持系统454。掩模版(reticle)适配器482可用于将衬底(诸如掩模版或其他工件)422 固定在衬底支撑基座424上。衬底422可为包括光学透明衬底490和沉积在其 上的多层吸收层492的底版光掩模(类似于参照图1所述的包括具有多层吸收 层104的光学透明衬底102的掩模100)。掩模版适配器482 —般包括底部484， 其中压延该底部以覆盖基座424的上表面(例如，静电卡盘460)，和具有形 成的大小和形状以容纳衬底422的开口 488的顶部486。开口 488 —般基本上 参照基座424居中。适配器482通常由单件耐刻蚀腐蚀、耐高温材料诸如聚合 物陶瓷或石英形成。在2001年6月26日授权的美国专利No。 6,251,217中公 开了适合的掩模版适配器，并在此引入其全部内容作为参考。边缘环426可覆 盖和/或固定适配器482于基座424上。升降装置438用于下降或提升适配器482，并因此下降或提升衬底422， 以放置于或离开衬底支撑基座424。 一般地，升降装置438包括经由各个定向 孔436的多个升降杆(一个升降杆430示出)。在操作中，衬底422的温度通过稳定衬底基座424的温度而控制。在一个 实施方式中，衬底支撑基座424包括加热器444和可选的散热器428。加热器 444可为设计以流动贯穿其的传热流体的一个或多个流体管道。在另一实施方 式中，加热器444可包括由加热器电源468调节的至少一个加热元件434。可 选地，来自气源456的背侧气体(例如，氦(He))经由气体管道458提供 至在衬底422下的基座表面中形成的管道。背侧气体用于促进基座424和衬底 422之间的热传递。在处理期间，可利用嵌入式加热器444加热基座424至稳 定态温度，其结合氦背侧气体，有助于衬底422的均匀加热。可选地，离子基护板427可设置在腔室主体402中的基座424上方。离子 基护板427与腔室壁404和基座424电性隔离并一般包括具有多个孔429的基 本平的板431。在图4所示的实施方式中，护板427由多个脚425支撑在腔室 402中的基座上方。孔429限定护板427的表面中所需的开口面积，其控制从 工艺腔室402的上工艺容积478形成的等离子体到达位于离子基护板427和衬 底422之间的下工艺容积480的离子数量。开口面积越大，则越多的离子可穿 过离子基护板427。同样地，孔429的大小和分布，以及板431的厚度控制容 积480内的离子密度。因此，护板427为离子过滤器。在2004年6月30曰递 交的题目为"METHOD AND APPRATUS FOR PHOTOMASK PLASMA ETCHING"的美国专利申请序列号No. 10/882,084中，Kumar等人描述了可 适于受益于本发明的适合的护板的一个实施例，在此引入其全部内容作为参 考。控制器446包括中央处理器(CPU) 450、存储器448和用于CPU450的 支持电路452并辅助工艺腔室402的部件的控制，同样地，辅助刻蚀工艺的控 制，如上所述。控制器446可为能在工业设置中使用的任一形式的通用计算机 处理器，其用于控制各种腔室和子处理器。控制器446的存储器448可为一种 或多种易于得到的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、 软盘、硬盘或任意其他形式的数字存储器、本地或远程的。支持电路452耦合 至CPU 450用于以传统方式支持处理器。这些电路包括缓冲器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统等。本发明方法作为软件程序一般存储在存储 器448中或其他CPU 450可访问的计算机可读介质中。可选地，所述软件程 序还可利用第二 CPU (未示出)存储和/或执行，该第二 CPU远离CPU 450 控制的硬件设置。因此，在此提供了一种用于刻蚀的掩模结构和方法，其比传统的工艺有利 地改善CD偏差和均匀性特点。具体地，在此公开的掩模和刻蚀方法与传统方 法相比具有更低的CD偏差和更好的均匀性。掩模和刻蚀方法可有利地用在光 学二元光掩模、嵌入式衰减式相移掩模(EAPSM)，和替代的孔相移掩模 (AAPSM)应用中，与传统掩模相比以减小刻蚀CD偏差并改善图案转移保 真性。虽然前述涉及本发明的实施方式，但在不偏离本发明的基本范围内可设计 本发明的其他和进一步的实施方式，并且其范围由以下的权利要求书确定。
权利要求
1. 一种光掩模，包括 透明衬底；以及不透明多层吸收层，设置在所述衬底之上并包括沉积在体吸收层之上的自掩模层，所述自掩模层包括氧化和氮化钽及硅基材料(TaSiON)、钽硼氧基 材料(TaB0)、或氧化和氮化钽基材料(TaON)的其中之一。
2. 根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，所述体吸收层包括钽硅 化物基材料(TaSi)、氮化钽硼基材料(TaBN)、或钽氮化物基材料(TaN) 的其中之一。
3. 根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，所述体吸收层为所述多 层吸收层的厚度的约80-85%之间或其中所述自掩模层为所述多层吸收层的厚 度的约15-20%之间。
4. 根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，所述光掩模的厚度为约 0.15-0.25英寸。
5. 根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，所述不透明多层吸收层 的厚度为约40-100nm之间。
6. 根据权利要求1-5的任意之一所述的光掩模，其特征在于，所述自掩 模层包括氧化和氮化钽和硅基材料(TaSiON)以及所述体吸收层包括钽硅化 物基材料(TaSi)。
7. 根据权利要求1-5的任意之一所述的光掩模，其特征在于，所述自掩 模层包括钽硼氧化物基材料(TaBO)以及所述体吸收层包括氮化钽硼基材料(TaBN)。
8. 根据权利要求1-5的任意之一所述的光掩模，其特征在于，所述自掩 模层包括氧化和氮化钽基材料(TaON)以及所述体吸收层包括钽氮化物基材 料(TaN)。
9. 一种刻蚀光掩模的方法，包括提供包括透明衬底的光掩模，该透明衬底具有在该透明衬底上沉积的多层 吸收层，所述多层吸收层包括在该多层吸收层上沉积的自掩模层，其中所述自 掩模层包括钽和氧以及所述体吸收层包括钽并基本不含氧；使用第一刻蚀工艺刻蚀所述自掩模层；以及使用不同于所述第一刻蚀工艺的第二刻蚀工艺刻蚀所述体吸收层，其中在 所述第二刻蚀工艺期间所述体吸收层的刻蚀速率大于所述自掩模层的刻蚀速率。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述光掩模为底版光掩模，该底版光掩模进一歩包括沉积在所述多层吸收层之上的光刻胶层以及其中所述自掩模层为抗反射子层并且所述体吸收层为体子层，以及进一步包括 在所述光刻胶层中产生构像；去除不对应于所述构像的所述光刻胶层的部分，从而暴露与所述构图 图像不对应的所述不透明层的所述抗反射子层的部分；其中刻蚀所述自掩模层进一步包括使用所述第一刻蚀工艺去除与所述构 像不对应的所述抗反射子层的所暴露部分，从而暴露与所述构像不对 应的所述体子层的部分-，其中刻蚀所述体吸收层进一步包括使用所述第二刻蚀工艺去除与所述构 像不对应的所述抗反射子层之下的所述体子层的所暴露部分，所述第二刻蚀工艺具有为抗反射子层去除速率的至少10倍的体子层去除速率，从而暴露 不对应于构像的基本透明层的部分；以及 去除所述光刻胶层。
11. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述自掩 模层包括氧化和氮化钽和硅基材料(TaSiON)、钜硼氧基材料(TaBO)、或 氧化和氮化钽基材料(TaON)的其中之一。
12. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述体吸 收层包括钽硅化物基材料(TaSi)、氮化钽硼基材料(TaBN)、或钽氮化物 基材料(TaN)的其中之一。
13. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述自掩 模层包括氧化和氮化钽和硅基材料(TaSiON)以及所述体吸收层包括钽硅化 物基材料(TaSi)。
14. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述自掩 模层包括钽硼氧化物基材料(TaBO)以及所述体吸收层包括氮化钽硼基材料(TaBN)。
15. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述自掩模层包括氧化和氮化钽基材料(TaON)以及所述体吸收层包括钽氮化物基材 料(TaN)。
16. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述第一 刻蚀工艺包括使用包括含氟气体、四氯化碳(CCU)、或氯化氢(HC1)的至少其中之 一的工艺气体刻蚀所述自掩模层。
17. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述第一 刻蚀工艺包括使用包括三氟甲垸(CHF3)、四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、六 氟化碳(C2F6)、四氯化碳(CCU)或氯化氢(HC1)的至少其中之一的工艺 气体刻蚀所述自掩模。
18. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述第二 刻蚀工艺包括使用至少一种含氯工艺气体刻蚀所述体吸收层。
19. 根据权利要求9-10的任意之一所述的方法，其特征在于，所述第二 刻蚀工艺包括使用包括氯气(Cl2)、四氯化碳(CCU)或氯化氢(HC1)的至少其中之 一的工艺气体刻蚀所述体吸收层。
20. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括 在刻蚀所述自掩模层之前在所述自掩模层上沉积并构图光刻胶层。
21. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀工艺维持所 述体吸收层对所述自掩模层至少10的选择性。
全文摘要
本发明提供了一种光掩模结构和刻蚀方法。在一个实施方式中，光掩模包括透明衬底和在该衬底上沉积的不透明的多层吸收层。不透明多层吸收层包括沉积在体吸收层之上的自掩模层。自掩模层包括氮化钽和硅基材料(TaSiON)、钽硼氧基材料(TaBO)、或氧化和氮化钽基材料(TaON)的其中之一。体吸收层包括钽硅化物基材料(TaSi)、氮化钽硼基材料(TaBN)、或钽氮化物基材料(TaN)的其中之一。在体吸收层刻蚀步骤期间，自掩模具有低刻蚀速率，从而用作硬掩模。
文档编号G03F1/14GK101144974SQ200710140140
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月6日 优先权日2006年9月15日
发明者吴半秋 申请人:应用材料股份有限公司