专利名称：光掩模制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光掩模的制造方法，该光掩模用于半导体集成电路、电荷耦合器 件(CCD)、液晶显示(LCD)彩色滤色器、磁头等的微细加工中。
背景技术：
在最近的半导体加工技术中，对于大规模集成电路的更高集成度的挑战向电路图 案的微型化提出了日益增加的要求。存在着对于进一步降低构成电路的布线图案的尺寸、 以及用于构成单元的层间连接的接触孔图案的微型化的日益增加的要求。结果，在形成这 种布线图案以及接触孔图案的光学光刻中使用的、电路图案写入的光掩模的制造中，需要 能够准确写入更微细的电路图案的技术以满足微型化需求。为了在光掩模衬底上形成更精确的光掩模图案，第一优先考虑的是，在光掩模 坯料上形成高精度抗蚀图。由于在实际加工半导体衬底中光学光刻进行缩小投影，因此 光掩模图案具有实际所需图案尺寸约4倍的尺寸，但是精度并未相应降低。用作原版 (original)的光掩模更需要具有比后面曝光的图案精度更高的精度。此外，在当前主流的光刻中，待写入的电路图案具有比使用的光的波长小得多的 尺寸。如果使用仅为电路特征的4倍放大的光掩模图案，那么由于各种影响例如在实际光 学光刻操作中发生的光学干涉，对应于光掩模图案的形状不能被转印至抗蚀膜。为了减轻 这些影响，在一些情形中，必须将光掩模图案设计成比实际电路图案更复杂的形状，即，施 加了所谓的光学邻近校正(OPC)的形状。然后，在目前，用于获得光掩模图案的光刻技术还 需要更高精度的加工方法。光刻性能有时用最大分辨率代表。至于分辨率极限，光掩模加 工步骤中涉及的光刻具有的最大分辨率精度需要等于或大于用于使用光掩模的半导体处 理步骤中对光学光刻技术的所需要的分辨率极限。通常，通过在透明衬底上具有遮光膜的光掩模坯料上形成光致抗蚀剂膜，使用电 子束写入图案、以及显影以形成抗蚀图而形成光掩模图案。使用获得的抗蚀图作为蚀刻掩 模，将遮光膜蚀刻成遮光图案。在微型化遮光图案的尝试中，如果在将抗蚀膜的厚度与保持 为微型化之前的技术中的同样水平的同时进行加工，那么膜厚与图案宽度的比值(称为高 宽比)变得更高。结果，抗蚀图的轮廓劣化，妨碍了有效的图案转印，并在一些情形中，发生 抗蚀图的毁坏或剥离。因此，微型化必然需要抗蚀膜的厚度降低。至于遮光膜材料，在现有技术中使用铬基材料。专利文件1中描述了硅基料例如含有硅的材料或者含有硅和过渡金属的材料，对最高200nm波长的曝光用 光具有良好的遮光性能，可允许氟干法蚀刻，该氟干法蚀刻对抗蚀图引起最小的损坏，并因 此可以以更高精度进行加工。当这些材料与使用铬基材料的硬掩模的蚀刻技术结合时，更 高精度的加工变为可能(参见专利文件2)。因此，认为由硅基材料形成的膜有希望成为下 一代的遮光膜。引证列表专利文件1 JP-A 2007-241065
(US 2007212618，EP 1832925，CN 101261440)专利文件2 JP-A 2007-241060(US 2007212619，EP 1832926) 专利文件3 JP-A 2006-146152专利文件4 JP-A S63-85553专利文件5 JP-A 2001-027799专利文件6 JP-A 2006-078807(US 7，691，546，EP 1801647)发明概述当对光掩模要求进一步微型化以及更高精度时，在掩模加工中使用的抗蚀膜需更 具有更高的抗蚀刻性，以便取得更高的分辨率以及更好的转印性能。由于上述原因，还必须 降低抗蚀膜的厚度。另一方面，使用铬基材料的蚀刻掩模对硅基材料的遮光膜进行图案化 加工必须采用含氧的氯基气体用于蚀刻，该气体对抗蚀膜赋予很大的负荷。如果需要进一 步降低抗蚀膜的厚度以及比现有技术更高的精度，那么精度的改善能达到极限。本发明的一个目的是提供一种加工具有遮光膜的光掩模坯料的方法，该遮光膜主 要由含有过渡金属的硅基材料层构成，该材料层具有更好的光学性能，并具有以更高精度 对光掩模进行高精度加工的能力，即使当使用较薄的抗蚀膜时，该方法仍可精确加工。因此，用于提出的光掩模的遮光膜材料更包括金属或金属化合物材料，例如过渡 金属如铬和钽，以及含有轻元素如氧、氮和碳的过渡金属化合物，以及硅基材料例如硅或金 属硅化合物，以及含有轻元素如氧、氮和碳的硅化合物。用于干法蚀刻这些材料膜的典型方 法包括使用含氟化合物气体的氟干法蚀刻，以及使用氯或含氯化合物气体的氯干法蚀刻。在这些方法中，通常将氟干法蚀刻方法用于金属材料(例如钽和钨)及硅基材料 (例如硅化合物和含有过渡金属的硅化合物)的干法蚀刻，因为其有利地对常规有机抗蚀 剂不施加负荷。当引入专利文件2中所述的硬掩模技术时，认为其适合利用较薄的抗蚀膜进行处 理，而硬掩模由可被氟干法蚀刻加工的材料构成，且遮光膜由可被含氧的氯干法蚀刻处理 的材料构成。然而，当铬基膜(其是使用硅基化合物进行加工的典型材料)用作遮光膜的 主要层时，使铬基膜经受侧蚀刻，由此降低了加工状态的图案的尺寸精度，如专利文件3所 述。另一方面，专利文件4公开了当加工硅化钼遮光膜时，氧化硅(SimOn)可用作硬掩 模。为了工业制造的目的，难以将氧化硅用于其结构对于用于形成最小线宽少于50nm的图 案的光刻足够精细的光掩模制造中，因为当通过溅射沉积时，氧化硅很可能产生细的外来 颗粒。研究了含有过渡金属的硅基材料的选择陆蚀刻的可能性，以便达到前述目的和其 它目的，本发明人已发现，当两种含有过渡金属的硅基材料(或硅化合物材料)在氧和氮含 量上存在差别时，通过使用含氧的氯干法蚀刻剂气体并调节蚀刻剂气体中的氧含量，可选 择性地蚀刻具有较低的氧和氮总含量的材料。进行进一步研究，以便将选择性蚀刻方法应用于硬掩模技术，本发明人有如下发 现。将遮光膜构建成具有不同氧和氮含量的含有过渡金属的硅基材料的上层和下层的堆叠。通过氟基干法蚀刻来加工包括至少上层整体的遮光膜的一部分，该上层具有更高氧和 氮总含量。然后，用含氧的氯基干法蚀刻剂气体蚀刻遮光膜的剩余部分，使用加工后剩余的 部分遮光膜作为硬掩模。然后，可以进行具有最小伴随缺陷的高精度加工。即便使用具有 至多150nm特别是至多IOOnm的抗蚀膜，仍可以以高精度加工遮光膜。本发明提供了一种从光掩模坯料制造光掩模的方法，该光掩模坯料包括透明衬底 以及位于其上的遮光膜，遮光膜由含有过渡金属的硅基材料的上层和下层构成，至少上层 含有氧和/或氮，上层中的氧和氮的总含量比下层中的氧和氮的总含量高。该方法包括第 一阶段的蚀刻步骤，使用形成在遮光膜上的抗蚀图作为蚀刻掩模，用氟基蚀刻剂气体干法 蚀刻遮光膜，以便仅移除全部上层、或者全部上层以及位于远离透明衬底的下层的一部分 使得位于邻近透明衬底的下层的至少一部分得到保留；以及第二阶段的蚀刻步骤，使用含 氧的氯基蚀刻剂气体干法蚀刻遮光膜，以移除第一阶段蚀刻步骤未移除的遮光膜的剩余部 分，由此将遮光膜加工成所需图案。
在一优选实施方案中，通过溅射来沉积上层和下层，同时在沉积期间控制一种或 多种反应气体，使得上层可具有比下层更高的氧和氮总含量。在另一优选实施方案中，通过 如下方式形成上层和下层氧化处理遮光膜的邻接表面的部分，使得处理过的部分可具有 比剩余部分更高的氧和氮总含量，处理过的部分和剩余的部分分别成为上层和下层。在一优选实施方案中，光掩模坯料满足条件上层材料具有氮和氧总含量 C1 (mol % )，而下层材料具有氮和氧总含量C2 (mol % )，这些总含量之差(C1-C2)至少为5，且 第二阶段的蚀刻步骤包括用氧与氯摩尔比为0.001-1的含氧的氯基蚀刻剂气体干法蚀刻。在一优选实施方案中，含有过渡金属的硅基材料是含有过渡金属、硅、以及氧和/ 或氮的材料，或者含有过渡金属和硅且既不含氧也不含氮的材料。典型地，过渡金属是钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽、钨或包括前述中至少一者的组合。发明的有益效果在本发明的光掩模制造方法中，上层用作蚀刻掩模层。与氧化硅层不同，可将含有 过渡金属的硅基材料的蚀刻掩模层沉积为最少缺陷的膜。该方法适合于具有最小线宽为至 多50nm的精细图案的光掩模的制造。本发明方法消除了对铬基材料的需求，铬基材料必须在含氧的氯基干法蚀刻条件 下加工，所述条件通常引起抗蚀膜的损坏。使用蚀刻掩模的干法蚀刻技术可应用于具有含 过渡金属的硅基材料层的遮光膜。即使这里使用的抗蚀膜具有至多150nm，尤其是至多IOOnm的厚度，也可以以高精 度将光掩模坯料加工成用于形成具有最小线宽为至多50nm的抗蚀图的光刻技术中的光掩 模，因为可通过氟基干法蚀刻加工上层(其剩余部分随后将作为蚀刻掩模发挥作用)。
图1为显示在实验1中当以不同的O2流量蚀刻膜时，膜反射率相对蚀刻时间的关 系图；图2为显示在实验2中当以不同的O2流量蚀刻膜时，膜反射率相对蚀刻时间的关 系图3示意性地显示出实验和实施例中使用的干法蚀刻系统。
具体实施例方式通过加工光掩模坯料，具体地在透明衬底上沉积遮光膜，来制造光掩模。为此目 的，将由具有相对高碳含量的有机膜(如含有芳香族结构的树脂)制成的抗蚀图形成在遮 光膜上。使用抗蚀图作为蚀刻掩模，蚀刻无机材料的遮光膜。采用各向异性的干法蚀刻以 便以具有当前所需精细尺寸的图案形成遮光区域。正如在半导体器件等的制备中，通过光学光刻进行的微图案化中使用的光掩模需 要具有更精细尺寸且更高精确度的遮光图案。将抗蚀膜用于形成具有更精细尺寸的遮光图 案。因为高宽比及前面讨论的其它问题，由于图案尺寸 变得愈加精细而使用更精细的抗蚀 膜。抗蚀图优选具有更竖直的侧壁。经干法蚀刻时，无论是氯或氟基干法蚀刻，图案特征从 边缘逐渐磨蚀以至图案特征退化。结果，随着使用的抗蚀膜变得更薄，在抗蚀图与处理过的 遮光膜之间发现更大的尺寸误差。一种已知方法使用硬掩模来控制在干法蚀刻期间因抗蚀图退化引起的尺寸误差。 使用硬掩模的方法涉及在相关(可加工)膜的干法蚀刻条件下将抗蚀图一次转印至具有足 够抗蚀刻性的薄膜，以及使用所获得的硬掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻相关膜。由于其仅 需要将抗蚀图以高精度转印至薄的硬掩膜，与整个遮光膜均通过抗蚀图蚀刻的情况相比， 该方法显著地降低了蚀刻期间在抗蚀图上的负荷。使用硬掩模的方法也可适用于如专利文 件2和4中公开的掩模加工。将重点放在含有过渡金属的硅基材料上，因为它是遮光膜材料，其可精确加工并 能提供合适的光学性能。然而，当使用铬基材料作为硬掩模以便加工这种材料的遮光膜时 出现了问题，如专利文件2中所述。铬基材料的蚀刻使用可潜在损害抗蚀膜的含氧的氯基 干法蚀刻剂气体。在使用较薄抗蚀膜的情形中，抗蚀图可受到氯基干法蚀刻的损害，从而导 致尺寸精度因这样的损害而降低。结果，需要含有过渡金属的硅基材料作为不同于氧化硅 (其倾向于在沉积期间形成不需要的缺陷，如专利文件4中所述)的硬掩模材料，更具体地 作为遮光膜材料，其可以得到有效沉积并且在对抗蚀剂产生最小损害的蚀刻条件下进行加 工。结合现有技术中使用的干法蚀刻技术，通常按照如下方面考虑蚀刻选择性。(1)铬化合物对氯基干法蚀刻提供有效的蚀刻速率，但对氟基干法蚀刻具有高抵 抗性。(2)钽化合物对无氧的氯基干法蚀刻及氟基干法蚀刻提供有效的蚀刻速率，但对 含氧的氯基干法蚀刻具有高抵抗性。(3)硅化合物及过渡金属硅化物化合物对氟基干法蚀刻提供有效的蚀刻速率，但 对含氧的氯基干法蚀刻具有高抵抗性。另一方面，专利文件5涉及加工半色调相移膜，并公开了可在含氧的氯基干法蚀 刻条件下在相当宽的氧含量范围内蚀刻MoSiON膜，该膜的精确组分尚不知晓。这些结果证 明可在含氧的氯基干法蚀刻条件下蚀刻含有过渡金属及氧和/或氮的硅基材料层，同时预 计在含有过渡金属及氧和/或氮的硅基材料之间建立蚀刻选择性是困难的。因此认为，将 含氧的氯干法蚀刻应用于含有过渡金属及氧和/或氮的硅基材料随后用在硬掩模技术中是困难的。为了检查大致为本领域所认可的蚀刻选择性，本发明人制备了多个测试样品并在 不同蚀刻条件及组分变化下检验其选择性比率。与从专利文件5中显示的结果得出的预期 相对比，本发明人发现，通过合适地选择含有过渡金属的硅基材料中的氧和氮含量，并如后 所述合适地控制向氯基干法蚀刻剂气体中添加的氧量，在具有不同氧和/或氮含量的含有 过渡金属的硅基材料之间，选择性蚀刻成为可能。
将该蚀刻选择性应用于硬掩模技术，得出了本发明。形成由不同组成的含有过渡 金属的硅基材料层构成的多层结构(“多层结构”包括特定组分的浓度在其深度方向上变 化的层)的遮光膜，假设邻接表面的层(上层)为具有较高的氧和氮总含量的含有过渡金 属的硅基材料层。首先，通过氟基干法蚀刻仅加工上层。之后，使用得到的上层图案作为硬 掩模，可通过具有合适氧浓度的氯基干法蚀刻剂气体来加工邻接衬底的层(下层)，该邻接 的衬底层是具有较低的氧和氮总含量的含有过渡金属的硅基材料层。专利文件6公开了用铬基材料的上层与硅基材料的下层构建成遮光膜。由于如上 所述的它们之间蚀刻性能的差别，使用铬基材料的上层作为硬掩模加工下层。据称，可使用 具有约250nm厚度的抗蚀膜来进行高精度掩模加工。且对于该遮光膜的下层，在根据本发 明的含有过渡金属的硅基材料之间选择性蚀刻的构想也是可实施的。如果该下层由上子层 和下子层构成，则可通过对抗蚀膜引起最小的损害的氟基干法蚀刻加工上子层，从而有利 于更高精度的加工。 根据本发明，在光掩模制造中使用的光掩模坯料包含可直接或经由另一膜而形成 在透明衬底例如在石英衬底上的遮光膜。坯料可具有直接沉积在透明衬底上(用作二元掩 模)的遮光膜或沉积在半色调相移膜上(用作半色调相移掩模)的遮光膜。光掩模坯料可 进一步包含抗反射膜、蚀刻停止膜等。关于遮光膜的光学性能，当光掩模为二元掩模时，相 对于使用光掩模时的曝光用光，遮光膜整体上优选具有2-4的光密度，更优选为2. 5-4。当 遮光膜用在半色调相移膜上时，与半色调相移膜结合的遮光膜优选具有2-4的光密度，更 优选为2. 5-4。根据本发明，用在光掩模制造中的光掩模坯料中的遮光膜基本上由上层和下层构 成。上层和下层各自可具有单层或多层结构。在上层和下层之间可插入组成过渡区。两 个层都由含有过渡金属的硅基材料制成。至少上层材料应含有氧和/或氮，而下层材料可 含有氧和/或氮，或者可不含有氧及氮。在上层和下层材料之间的氧和氮的总含量必须不 同，以便在含氧的氯基干法蚀刻期间在其之间建立蚀刻选择性。假使上层材料具有总含量 C1Oii0I^ )的氮和氧，而下层材料具有总含量C2Oii0I的氮和氧，则这些总含量之间的差 值(C1-C2)优选至少为5，更优选至少为10，并且更加优选至少为20。具有高于下层的氧和 氮总含量的上层，可起到具有抗反射功能的层的作用，或者起到在遮光膜内负担部分抗反 射功能的层的作用。为用作在ArF准分子激光光刻中的二元掩模，遮光膜可具有约30-100nm的厚度。 尽管上限和下限根据上层和下层材料的选择而改变，然而，上层的厚度优选范围是下限为 0. 5nm,更优选1. Onm,上限为20nm，更优选lOnm，甚至更优选5nm。在该范围内，精确加工是 可能的。优选地，遮光膜中含有的过渡金属选自钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽和钨，以及上述的两种或多种的混合物。其中，从干法蚀刻的观点，优选为钼。过渡金属可按有利于膜 形成的含量而含有，即，确保通过溅射沉积膜而不产生颗粒，所述颗粒在用于通过光刻形成 至多50nm尺寸的图案的掩模中是不可接受的。过渡金属的优选含量为1至50at%，基于硅 原子数计。遮光膜的 优选组成基本由如下构成10at% -95at%，特别地30at%
硅；0at% _50at%，特别地 0at% _3(^{%的氧；0at% _40at%，特别地 0at% _2(^{%的氮； Oat % -20at %，特别地 Oat % _5at % 的碳；以及 0. 5at % _35at %，特别地 Iat % -20at % 的 过渡金属。如上所述，对组成进行选择使得在上层和下层之间的氧和氮的总含量可产生差 别。可通过已知技术沉积含有过渡金属的硅基材料层，例如，专利文件1、2和3中描述 的溅射技术。当含有氧和/或氮时，这些层可通过反应溅射而沉积。通过合适选择含氧和 /或氮的反应气体的种类和含量，可以控制氧和氮的总含量。另一种控制方法通过使用臭氧气体、氧等离子气体、臭氧水、过氧化氢水等来氧化 处理遮光膜的邻接的表面部分，使得处理过的部分比剩余部分可具有更高的氧和氮总含 量，处理过的部分和剩余部分分别成为上层和下层。在这个实施方案中，可整体沉积用作遮 光膜的层，之后进行氧化处理。例如，可通过如下程序确定本文使用的、确保在上层和下层之间选择性蚀刻的含 氧的氯基干法蚀刻条件。首先，在用作光掩模衬底的透明衬底(通常为石英衬底)上，沉积含有过渡金属的 硅基材料膜到预定厚度。在该膜上，使用具有特定氧气浓度(或具有特定氧气和氯气的比 率)的氯基气体多次实施干法蚀刻，同时改变氧气的浓度(或改变氧气和氯气的比率)。在 每次干法蚀刻步骤中，确定蚀刻完成(etchingclear)时间，由此计算相对于添加的氧量的 蚀刻速率。可以通过测量被蚀刻的含有过渡金属的硅基材料膜的反射率来确定蚀刻完成时 间，也可通过在蚀刻步骤期间是否可观察到硅基材料膜的目测观察，或者分析等离子体中 的离子或元素，例如分析蚀刻腔室中等离子体的发射光谱来确定蚀刻完成时间。除了借助 蚀刻完成时间，还可以通过如下方式确定蚀刻速率掩蔽部分硅基材料膜、蚀刻特定时间并 使用探针型膜厚计、透射系数测量、或光学装置例如椭圆计、以及这些测量方式的可选组合 测量蚀刻掉膜的厚度。通过氟基干法蚀刻进行上层(当通过光掩模制造方法加工光掩模坯料时，其成为 硬掩模)的蚀刻加工，该氟基干法蚀刻是含有过渡金属的硅基材料的加工中通常使用的蚀 刻步骤。另一方面，用含氧的氯基干法蚀刻剂气体蚀刻下层，同时使用上层作为硬掩模。重 要的是对下层蚀刻条件的选择，在所述条件下使用含氧的氯基干法蚀刻剂气体蚀刻含有过 渡金属的硅基材料。本文使用的含氧的氯基干法蚀刻可使用氯气(Cl2)等实现，通常是在对光掩模坯 料的铬基材料膜的蚀刻中使用的常规干法蚀刻条件，同时调节添加的氧量(或调节氧气和 氯气的比率)。具体地，优选将氯气和氧气组合以便提供从0.001至1，更优选从0.003至 0. 5，并且甚至更优选从0. 005至0. 3的氧/氯摩尔比。更具体地，合适的蚀刻条件包括100-300sccm的氯气流量，0. I-IOOsccm的氧气流量，并且气体压力为1-lOmTorr。可按 l-20sccm的流量添加氦气。只要两个邻接的硅基材料层在膜中的氧和氮总含量上具有差别(下层中氧和氮 的总含量比上层中氧和氮的总含量低)，在上述条件下可以在氯基干法蚀刻时获得蚀刻选 择性。只要在上层中氮和氧的总含量C1Oii0I 与下层中氮和氧的总含量C2Oii0I 之间 的差值(C1-C2)优选至少为5，更优选至少为10，并且甚至更优选至少为20，通过根据前述 工序将添加的氧调节为合适的量，则下层的蚀刻速率可设定比上层的蚀刻速率更快，具体 地为10倍以上。即，可获得对于选择性足够的蚀刻速率差。 通过下面的过程加工光掩模坯料直至制得光掩模。首先，在光掩模坯料上形成抗蚀膜。将抗蚀膜曝光于高能量辐射例如电子束的图 案，并加工以形成抗蚀图。形成抗蚀图的步骤可使用任何所需方法，只要抗蚀图具有令人满 意的抵抗性能并可获得高分辨率。根据本发明的方法，可使用厚度至多150nm的抗蚀膜进 行蚀刻。即便使用具有至多IOOnm厚度的抗蚀膜，以足够精度加工也是可能的。作为下限， 抗蚀膜的厚度通常为至少约30nm。其次，进行第一阶段蚀刻步骤。通过该步骤，将抗蚀图转印至具有高于下层的氧和 氮总含量的含有过渡金属的硅基材料的上层。该转印使用在例如通常用于硅基材料蚀刻中 的干法蚀刻条件下的氟基干法蚀刻。它是使用含氟气体的干法蚀刻。合适的含氟气体包括 含氟气体，例如氟气、含碳和氟的气体(例如CF4或C2F6)，含硫和氟的气体(例如SF6)，上述 气体还包含氢，以及无氟气体(例如氦)与含氟气体的混合物。如果必要，则可向其中加入 另外的气体，例如氧气。合适的蚀刻条件，优选使用含氧气体，包括氧气与含氟气体的比率(具体地，氧/ 氟摩尔比)为0. 001-1000，并且具体地，含氟气体的流量为1-lOOOsccm，优选lO-lOOsccm， 氧气流量为1-lOOOsccm，优选lO-lOOsccm，并且气体压力为1至20mTorr。与专利文件4中 描述的以氧化硅膜形式的蚀刻掩模相比，当硅基材料含有过渡金属优选为钼时，通过含氟 的干法蚀刻的加工为蚀刻提供了便利性，从而实现了对用薄的抗蚀膜进行精密加工的显著 贝献。在第一阶段的蚀刻步骤中，需要仅将上层完全蚀刻掉。下层的(上方)部分也可 与上层一起蚀刻掉。在第一阶段的蚀刻步骤中，可将下层蚀刻至这样的程度位于邻近透明 衬底的至少一部分下层得到保留。即，仅有整个上层或整个上层与位于远离透明衬底的部 分下层被移除。如果在上层与下层之间插入有组成过渡部分，则蚀刻进行至这样的深度使 上述的提供氧和氮总含量上显著区别的部分得到暴露。接下来是第二阶段的蚀刻步骤，使用从第一阶段蚀刻步骤获得的上层图案作为掩 模。在第二阶段的蚀刻步骤中，用含氧的氯基干法蚀刻剂气体干法蚀刻未被第一阶段蚀刻 步骤所移除的(下层的整体或剩余部分)遮光膜的剩余部分。由于在上层和下层之间建立 了足够的蚀刻速率差，因此即使当抗蚀膜的边缘因蚀刻而部分地退化时，上层的损害也极 小。以高精度完成图案的转移。以这种方式，将遮光膜加工为所需的图案。实施例下面为了进一步说明本发明给出了以下实验及实施例，但是本发明并不限于此。 缩写RIE代表反应离子蚀刻，ICP代表感应耦合等离子体，以及CW代表连续波。
实验1在石英衬底上沉积具有75nm厚度的MoSiON(Mo Si 0 N摩尔比= 1:4:1: 4并且氧和氮的总含量=50mol%)硅基材料膜。使该膜经受氯基干法蚀刻。 为了评价蚀刻剂气体中的氧含量以及在氯干法蚀刻条件下的蚀刻速率，以下面的条件并且 氧的流量为0-10. Osccm不等来进行氯干法蚀刻。在蚀刻期间内，测量了相对于675nm波长 的检测光的膜的反射率。将结果绘制在图1的坐标图中。图3示出了本文使用的蚀刻系统 的概要，包括腔室1、接地板2、下电极3、天线线圈4、待处理的衬底5、以及射频功率源RFl 及 RF2。RFl (RIE)脉冲 700VRF2 (ICP) :CW 放电 400ff
压力 6毫乇Cl2 185sccmO2 0-10. OsccmHe 9. 25sccm图1示出了反射率随着干法蚀刻时间的改变，表明在蚀刻前，膜表面上的反射率 约为40，在蚀刻过程中下降，在膜蚀刻结束时达到约10。还可以看到，当干法蚀刻剂气体中 的氧流量为至少Isccm(对应于氧/氯摩尔比为至少1/185)时，具有50mol %的氧和氮总含 量的MoSiON膜几乎未被蚀刻。实验 2测试的膜为具有46nm厚度的MoSiN(Mo Si N摩尔比=1 3 1.5，并且氧 和氮的总含量=27mol% )的硅基材料膜。如同在实验1中，测量了反射率随着时间的改 变。将结果绘示于图2的坐标图中。从图2中可以看到，当氧流量为2sCCm(对应于氧/氯摩尔比为2/185)时，该膜以 约5nm/min的速率被蚀刻。当氧流量为55sCCm(对应于氧/氯摩尔比为55/185)时，未进 行任何蚀刻。实施例1通过如下方式制备光掩模坯料在石英衬底上沉积具有50nm厚度的 MoSiN(Mo Si N摩尔比=1 3 1.5)的下层，并进一步在其上沉积具有IOnm厚度 的MoSiON(Mc) Si 0 N摩尔比=1:4:1:4)的上层，以便形成下层和上层的遮 光膜。使用旋涂机，在光掩模坯料上涂覆适用于EB光刻的化学放大的抗蚀组合物，以形成 150nm厚的抗蚀膜。在EB光刻系统中对抗蚀膜进行曝光形成具有400nm线宽的图案，并显 影以形成用于保护遮光膜的待保留区域的抗蚀图。接下来，使用抗蚀图作为蚀刻掩模，由氟基干法蚀刻法在下述条件(1)下蚀刻遮 光膜。利用该蚀刻，移除了上层整体并且还移除了下层位于邻接上层的部分。蚀刻条件(1)RFl (RIE) =Cff 54 VRF2 (ICP) =Cff 325 W压力 5毫乇SF6 18sccm
O2 45sccm蚀刻时间10秒钟接下来，使用上层作为掩模，通过氯干法蚀刻方法在下述条件(2)下蚀刻下层的 剩余部分。饨刻条件(2)RFl (RIE)脉冲 700 V RF2 (ICP) Cff 400 W压力6毫乇Cl2 185sccmO2:2sccmHe:9. 25sccm蚀刻时间15分钟通过在条件(1)和(2)下的连续蚀刻步骤，以高精度将遮光膜处理成所需图案。
权利要求
一种从光掩模坯料制造光掩模的方法，该光掩模坯料包括透明衬底以及位于其上的遮光膜，遮光膜由含有过渡金属的硅基材料制成的上层和下层构成，至少上层含有氧和/或氮，上层中的氧和氮的总含量比下层中的氧和氮的总含量高，所述方法包括第一阶段的蚀刻步骤，使用形成在遮光膜上的抗蚀图作为蚀刻掩模，用氟基蚀刻剂气体干法蚀刻遮光膜，用于仅移除全部上层、或者全部上层以及位于远离透明衬底的下层的部分，使得位于邻近透明衬底的下层的至少一部分得到保留，以及第二阶段的蚀刻步骤，使用含氧的氯基蚀刻剂气体干法蚀刻遮光膜，以移除通过第一阶段蚀刻步骤未移除的遮光膜的剩余部分，由此将遮光膜处理成所需图案。
2.权利要求1中的方法，其中通过溅射沉积上层和下层，同时在沉积期间控制反应气 体，使得上层比下层可具有更高的氧和氮总含量。
3.权利要求1中的方法，其中通过氧化处理遮光膜的邻接表面的部分形成上层和下 层，使得处理过的部分比剩余部分可具有更高的氧和氮总含量，处理过的部分和剩余部分 分别成为上层和下层。
4.权利要求1中的方法，其中所述光掩模坯料满足上层材料具有氮和氧总含量C1(HK)I^ )，且下层材料具有氮和氧 总含量C2 (mol%)，这些总含量之差(C1-C2)至少为5，以及第二阶段的蚀刻步骤包括用氧与氯摩尔比为0. 001-1的含氧的氯基蚀刻剂气体来干 法蚀刻。
5.权利要求1中的方法，其中含有过渡金属的硅基材料是含有过渡金属、硅、以及氧和 /或氮的材料，或者含有过渡金属和硅且既不含氧也不含氮的材料。
6.权利要求1中的方法，其中过渡金属是选自钛、钒、钴、镍、锆、铌、钼、铪、钽、及钨的 至少一种元素。
全文摘要
本发明涉及一种光掩模制造方法，具体涉及一种从光掩模坯料制造光掩模的方法，该光掩模坯料包括透明衬底以及由含有过渡金属的硅基材料制成的上层和下层构成的遮光膜，上层中的O+N含量比下层中的高。在两个步骤中通过如下加工遮光膜通过抗蚀图进行氟干法蚀刻使得上述膜的下方部分得以保留，以及含氧的氯干法蚀刻，用于移除上述膜的剩余部分。
文档编号H01L21/027GK101950125SQ20101027483
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者五十岚慎一, 吉川博树, 木名濑良纪, 稻月判臣, 金子英雄 申请人:信越化学工业株式会社