光掩模坯料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于形成光掩模的光掩模坯料。
【背景技术】
[0002] 对于目标例如较高的运行速度和功耗的节省，对大规模集成电路的较高集成的挑 战在继续。为了满足对于构造电路的布线图案的缩小和用于构造槽的层间连接的接触孔图 案的缩小日益增加的需求，先进的半导体微加工技术变得重要。
[0003] 先进的微加工技术依赖于使用光掩模的光刻法，其中作出各种改进例如浸没式曝 光和改变的光照。如同曝光工具和抗蚀剂材料，光掩模是微型化技术的一个重要方面。为 了获得如上所述能够提供精细尺寸的布线图案或精细尺寸的接触孔图案的光掩模，努力开 发在光掩模上形成更精细和精确的图案的方法。
[0004] 为了在光掩模衬底上形成较高精度的光掩模图案，首要的是在光掩模坯料上形 成高精度的抗蚀剂图案。由于用于微加工半导体衬底的光刻法采用缩小投影（reduction projection)，在光掩模上形成的图案的尺寸为在半导体衬底上形成的图案的尺寸的约4 倍，这并不意味着在光掩模上形成的图案精度因此放松。在曝光后以比在半导体衬底上形 成的图案的精度更高的精度形成光掩模图案是相当有必要的。
[0005] 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 果使用具有的图案为电路图案的仅4倍放大的光掩模进行缩小曝光，那么由于例如曝光光 干涉的影响，没有准确地将光掩模图案传递到抗蚀剂膜。
[0006] 超分辨率掩模解决了包括OPC掩模的问题，其中将所谓的光学邻近校正（OPC)(即 用于校正该降低传递性质的光学邻近效应的技术）应用到光掩模和相移掩模，其引起相邻 图案特征之间180°的相移。例如，在一些OPC掩模中，形成了具有的尺寸小于电路图案的 一半的OPC图案（锤头、辅助条（assist bar)等）。相移掩模包括半色调、Levenson和无 铬类型。
[0007] 通常，光掩模图案通过以下方法形成：由在透明衬底上具有光屏蔽膜的光掩模坯 料开始，在该光掩模坯料上形成光刻胶膜，将该光刻胶膜暴露于光或电子束以写入图案，以 及使该光刻胶膜显影以形成光刻胶图案。然后，采用制作了光刻胶图案的掩模，刻蚀光屏蔽 膜以形成光掩模的图案。为了获得精细的光掩模图案，出于如下原因减少光刻胶膜的厚度 (即较薄的抗蚀剂膜）是有效的。
[0008] 如果仅抗蚀剂图案缩小而不减少抗蚀剂膜的厚度，充当用于光屏蔽膜的刻蚀掩模 的抗蚀剂图案具有较高的纵横比（抗蚀剂膜厚度与图案宽度的比例）。通常，随着抗蚀剂图 案的纵横比变得更高，图案轮廓更可能劣化。因而经由作为刻蚀掩模的抗蚀剂图案将图案 传递到光屏蔽膜的精度降低。在极端的情况下，抗蚀剂图案部分塌陷或剥离，导致图案丢失 (dropout)。与光掩模图案的缩小联合，有必要使在光屏蔽膜的图案化期间用作刻蚀掩模的 抗蚀剂膜变薄以防止纵横比变得太高。通常推荐最高至3的纵横比。为了形成具有70nm 的图案宽度的抗蚀剂图案，例如最高至210nm的抗蚀剂膜厚度是优选的。
[0009] 引文列表
[0010] 专利文件 I :JP-A 2003-195479
[0011] 专利文件 2 :JP-A 2003-195483
[0012] 专利文件 3 : JP-U 3093632
[0013] 专利文件 4 :JP-A 2012-108533
【发明内容】
[0014] 关于待通过作为刻蚀掩模的光刻胶图案进行图案化的光屏蔽膜，提出了数种形成 膜的材料。通常用于形成铬金属膜和铬基化合物膜的铬基材料用作通常的光屏蔽膜材料。 例如，专利文件1 一 3公开了具有由铬基化合物形成的光屏蔽膜的光掩模坯料，该光屏蔽膜 具有作为用于ArF准分子激光器光刻法中的光掩模所必要的光屏蔽性质。
[0015] 铬基化合物的光屏蔽膜通常由含氧的氯基干法刻蚀来进行图案化。采用这种干法 刻蚀，经常将有机膜如光刻胶膜蚀刻到不可忽略的程度。因此，如果通过作为掩模的相对薄 的抗蚀剂膜刻蚀铬基化合物的光屏蔽膜，那么在刻蚀期间可损坏抗蚀剂膜。因而改变了抗 蚀剂图案的轮廓，从而不能将原始的抗蚀剂图案精确传递到光屏蔽膜。
[0016] 由于光刻胶膜是有机膜，所以调节光刻胶膜以便满足高分辨率/图案化精度和耐 刻蚀性两者的尝试遇到了高的技术壁皇。光刻胶膜必须变薄以获得高分辨率和图案化精 度，然而光刻胶膜的变薄必须得到限制，以便在光屏蔽膜的刻蚀期间保持耐刻蚀性。高分辨 率/图案化精度与耐刻蚀性之间存在折衷关系。为了形成具有较高精度的光掩模图案，同 时减少能够使抗蚀剂膜变薄的光刻胶的任何负担，即使当光刻胶是薄膜时，能够以高分辨 率和图案化精度刻蚀待进行图案化的光屏蔽膜也是必要的。
[0017] 本发明的目的是提供一种包含含铬膜的光掩模坯料，可通过薄抗蚀剂膜的图案以 高精度将其加工成精细的光掩模图案。
[0018] 为了将在光掩模中用作光屏蔽膜的含铬膜精确地加工成较精细的图案，有必要加 快含铬膜的刻蚀速率同时相对于曝光光保持其作为光屏蔽膜所必要的光密度。通常，可以 通过向铬（Cr)添加轻元素例如氧（O)和氮（N)来改进相对于单位光密度的刻蚀速率（即 刻蚀对应于光密度1的厚度所需的时间）。然而，轻元素的添加不应超过一定限制。还已知 向铬添加碳（C)。现有技术（专利文件4)认为，碳的添加减慢了含铬膜的刻蚀速率。事实 上，只向铬添加碳不能加快刻蚀速率。
[0019] 本发明人发现，与无碳的铬化合物相比，含有氧（O)和/或氮（N)并且还含有碳 (C)的CrC化合物在相对于单位光密度的刻蚀速率和相对于单位膜厚度的刻蚀速率方面得 到增加，其中氧（O)和/或氮（N)处于等于或高于预定水平的浓度，优选为满足下式（1)的 关系的组成：
[0020] 2Cr ^ 20+3N (1)
[0021] (其中Cr是铬含量（原子％ )，0是氧含量（原子％ )，并且N是氮含量（原子％ ))， 碳（C)处于等于或高于预定水平的量。这样的CrC化合物膜的高干法刻蚀速率允许光刻胶 膜较薄。因此，即使光刻胶膜的厚度减少，也可以以高分辨率和高图案化精度刻蚀含铬膜。 即使待形成的光掩模图案与在使用具有最高至250nm波长的曝光光形成抗蚀剂图案（具有 最高至0. 1 μ m的线宽）的光刻法中的一样精细，仍获得了具有能够以高精度形成光掩模图 案的含铬膜的光掩模坯料。本发明基于这样的发现。
[0022] 因此，本发明提供了一种光掩模坯料，由其制备包含透明衬底和在透明衬底上形 成的光掩模图案的光掩模，该光掩模用于使用具有最高至250nm波长的曝光光形成具有最 高至0.1 ym的宽度的线的抗蚀剂图案的光刻法。
[0023] 该光掩模坯料包含透明衬底和直接或通过至少一种额外膜沉积在该衬底上的含 铬膜，所述含铬膜包含一个或多个层，至少一个层为CrC化合物层，其包含最高至50原子％ 络、至少25原子％氧和/或氮之和、和至少5原子％碳。
[0024] 在一个优选的实施方案中，CrC化合物层满足以下式（1)的关系：
[0025] 2Cr ^ 20+3N (1)
[0026] 其中Cr是络含量（原子％ )，O是氧含量（原子％ )，并且N是氮含量（原子％ )。
[0027] 在一个优选的实施方案中，CrC化合物层具有至少5, 000欧姆每平方的薄层电阻。
[0028] 在一个优选的实施方案中，CrC化合物层的总厚度占含铬膜的总厚度的至少 60%〇
[0029] 在一个优选的实施方案中，CrC化合物层是光屏蔽膜。在一个更优选的实施方案 中，通过一种或多种额外膜在衬底上形成含铬膜，至少一种额外膜是光学膜。通常，光学膜 是相移膜。进一步优选地，含铬膜相对于曝光光具有1. 4 一 2. 5的光密度。进一步优选地， 光屏蔽膜和相移膜两者合计具有至少2. 0的光密度。
[0030] 在另一个优选的实施方案中，含铬膜是刻蚀掩膜膜或刻蚀截止膜。
[0031] 本发明的有益效果
[0032] 本发明的光掩模坯料包含含铬膜，当使用光刻胶膜作为刻蚀掩模将该光掩模坯料 刻蚀成掩模图案时，其具有足以减少在图案形成期间施加到光刻胶膜的负载的高干法刻蚀 速率。因而光刻胶膜可为薄膜。由本发明的光掩模坯料，可以以高精度形成精细的光掩模 图案。
【附图说明】
[0033] 唯一的图即图1是显示每单位OD的刻蚀速率相对值对碳含量的图表。
【具体实施方式】
[0034] 由本发明的光掩模坯料，制备包含透明衬底、在透明衬底上形成的光掩模图案