光掩模坯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及作為光掩模的原料的光掩模還（photomask blank)，該光掩模用于半 導(dǎo)體集成電路、電荷耦合器件（CCD)、液晶顯示器（LCD)濾色器、磁頭等的微細(xì)加工。
【背景技術(shù)】
[0002] 在最近的半導(dǎo)體加工技術(shù)中，向大規(guī)模集成電路的更高集成的趨勢尤其對電路圖 案的微型化產(chǎn)生不斷增長的需求。對于構(gòu)建電路的配線圖案的尺寸的進(jìn)一步減小以及對于 用于構(gòu)建單元的層間連接的接觸孔圖案的微型化的需求不斷增加。因此，在形成這樣的配 線圖案和接觸孔圖案的光刻法中使用的帶有電路圖案的光掩模的制造中，也需要能夠進(jìn)行 更精細(xì)電路圖案的精確寫入的技術(shù)以滿足微型化需求。
[0003] 為了在光掩?；迳闲纬筛呔鹊墓庋谀D案，最優(yōu)先的是在光掩模坯上形成 高精度抗蝕劑圖案。由于在實際加工半導(dǎo)體基板中采用的光刻法包括縮小投影（reduction pro jection)，光掩模圖案具有實際需要的圖案尺寸的約4倍的尺寸，但精度要求并沒有相 應(yīng)地緩和。反而要求作為原型的光掩模具有比曝光后獲得的圖案精度高的精度。
[0004] 進(jìn)而，在目前盛行的光刻法中，被寫入的電路圖案具有比使用的光的波長小得多 的特征尺寸。如果使用只為電路特征的四倍放大率的光掩模圖案，由于在實際的光刻操作 中發(fā)生的光學(xué)干涉等的影響，無法將完全對應(yīng)于光掩模圖案的形狀轉(zhuǎn)印于抗蝕劑膜。為了 減輕這些影響，一些情況下，要求將光掩模圖案設(shè)計為比實際的電路圖案更復(fù)雜的形狀， 即，通過應(yīng)用所謂的光學(xué)近鄰效應(yīng)修正（0PC)等而得到的形狀。因此，目前，用于得到光掩 模圖案的光刻技術(shù)也要求更高精度的加工方法。有時用最大分辨率表示光刻性能。關(guān)于分 辨率限度，要求光掩模加工步驟中涉及的光刻法具有如下的最大分辨率精度，其等于或大 于使用光掩模的半導(dǎo)體加工步驟中涉及的光刻法所必需的分辨率限度。
[0005] 由在透明基板上具有光學(xué)膜（例如，遮光膜或相移膜）的光掩模坯，通常通過在該 坯上涂布光致抗蝕劑膜，使用電子束寫入圖案，和顯像以形成抗蝕劑圖案，從而形成光掩模 圖案。使用得到的抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，于是將該光學(xué)膜蝕刻成光學(xué)膜圖案。在將光 學(xué)膜圖案微型化的嘗試中，如果以與微型化嘗試前的現(xiàn)有技術(shù)相同的水平保持抗蝕劑膜的 厚度的同時進(jìn)行加工，稱為縱橫比的膜厚度與特征寬度之比變得較高。結(jié)果，使抗蝕劑圖案 輪廓劣化以防止有效的圖案轉(zhuǎn)印，一些情況下，能夠發(fā)生抗蝕劑圖案坍塌或剝離。因此，需 要根據(jù)微型化的程度來使抗蝕劑膜的厚度減小。但是，隨著抗蝕劑膜變得較薄，在光學(xué)膜的 干蝕刻的過程中抗蝕劑圖案更容易損壞，不希望地導(dǎo)致轉(zhuǎn)印的圖案的尺寸精度的降低。
[0006] 使用較薄的抗蝕劑膜制備高精度光掩模的一種已知的方法包括形成與光學(xué)膜 (例如，遮光膜或半色調(diào)相移膜）分開的膜作為加工輔助膜。具體地，在抗蝕劑膜與光學(xué)膜 之間形成硬掩模膜（hard mask fi lm)，將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印于該硬掩模膜，然后使用得到的 硬掩模圖案進(jìn)行光學(xué)膜的干蝕刻。JP-A 2007-241060(專利文獻(xiàn)1)公開了采用其形成較精 細(xì)圖案的例示方法。為了建立較精細(xì)的光刻技術(shù)，盡管較薄的膜，遮光膜由能夠遮蔽ArF準(zhǔn) 分子激光的硅化合物和過渡金屬的材料形成，并且將鉻系材料膜用作用于加工遮光膜的硬 掩模膜，由此較高精度的加工變得可能。JP-A 2010-237499(專利文獻(xiàn)2)也公開了與專利 文獻(xiàn)1同樣構(gòu)成的光掩模，其中硬掩模膜為多層結(jié)構(gòu)以致可使其沉積過程中引入的應(yīng)力減 輕以由此防止光掩模的制備過程中加工精度的任何降低。
[0007] 引用列表
[0008] 專利文獻(xiàn) 1 :JP-A 2〇〇 7_241〇6〇
[0009] 專利文獻(xiàn) 2 :JP-A 2010-237499
[0010] 專利文獻(xiàn) 3 :JP-A H07-140635

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 根據(jù)浸入式光刻法、雙重圖案化法等的引入，確實地將使用ArF準(zhǔn)分子激光的光 刻法的技術(shù)的壽命周期延長到作為半導(dǎo)體加工標(biāo)準(zhǔn)的20-nm結(jié)點（node)。存在ArF光刻法 將應(yīng)用于更精細(xì)結(jié)構(gòu)的可能性。對于形成這樣的精細(xì)圖案的光掩模，自然使允許的誤差減 小并且高精度圖案化是必要的。
[0012] 此外，將多個光掩模用于形成器件的多層結(jié)構(gòu)，需要高重疊精度。此外，隨著圖案 微型化發(fā)展，應(yīng)提尚重置精度。
[0013] 但是，在遮光膜中產(chǎn)生應(yīng)力時，產(chǎn)生下述問題。通過對光掩模坯進(jìn)行步驟例如用抗 蝕劑涂布、曝光、顯像、蝕刻和抗蝕劑的剝離來進(jìn)行遮光膜的圖案化時，使遮光膜中存在的 膜應(yīng)力部分地釋放，導(dǎo)致應(yīng)變的產(chǎn)生。結(jié)果，在最終得到的光掩模圖案中產(chǎn)生應(yīng)變。如果光 掩模中存在這樣的應(yīng)變，則使光掩模的圖案位置精度降低。
[0014] 作為用于使鉻系材料膜中的膜應(yīng)力減小的方法，可提高該膜的氧含量。但是，氧含 量的增加傾向于提高透射率。因此，為了得到所需的光學(xué)密度（optical density，光密度）， 需要膜厚度的增大。
[0015] 精細(xì)圖案的情況下，膜厚度的增大會使縱橫比提高到這樣的程度以產(chǎn)生例如圖案 坍塌的問題。因此，厚遮光膜不適合需要精細(xì)加工的光掩模的制造。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的在于提供具有鉻系材料的薄膜作為遮光膜等使用的光掩模 坯，該鉻系材料的薄膜具有高的每單位膜厚度的光學(xué)密度和低的膜應(yīng)力。
[0017] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將鉻系材料膜用作遮光膜，該鉻系材料膜具有至少0. 050/nm 的在波長193nm下的每單位膜厚度的光學(xué)密度，并且在具有152mm見方尺寸（square dimension，方形尺寸）和6. 35mm厚度的石英基板上形成該絡(luò)系材料膜，并且在至少150°C 的溫度下進(jìn)行熱處理歷時至少10分鐘時，該鉻系材料膜具有對應(yīng)于50nm以下的翹曲量的 拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力時，能夠提供具有鉻系材料的遮光膜的光掩模坯，其在保持高的每單 位膜厚度的光學(xué)密度的同時膜應(yīng)力降低。
[0018] 因此，一個方面中，本發(fā)明提供光掩模坯，其包括石英基板和在該石英基板上形成 的鉻系材料膜，
[0019] 其中該鉻系材料膜為遮光膜，該鉻系材料膜具有至少0. 050/nm的在波長193nm下 的每單位膜厚度的光學(xué)密度，在具有152_見方尺寸和6. 35_厚度的石英基板上形成該鉻 系材料膜，并且在至少150°C的溫度下進(jìn)行熱處理歷時至少10分鐘時，該鉻系材料膜具有 對應(yīng)于50nm以下的翹曲量的拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力。
[0020] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，該翹曲量為30nm以下。
[0021] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，每單位膜厚度的光學(xué)密度為至少0. 054/nm。
[0022] 在上述的光掩模還中，優(yōu)選地，該絡(luò)系材料膜具有4nm-50nm的范圍內(nèi)的厚度。
[0023] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，該熱處理的溫度為300°C以下。
[0024] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，該鉻系材料膜含有選自由氮、氧、碳和氫組成的組 中的至少一種。
[0025] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，該鉻系材料膜為CrN膜。
[0026] 在上述的光掩模坯中，優(yōu)選地，該鉻系膜為單層膜。
[0027] 發(fā)明的有利效果
[0028] 本發(fā)明提供具有鉻系材料的薄膜的光掩模坯，該鉻系材料的薄膜在保持高的每單 位膜厚度的光學(xué)密度的同時膜應(yīng)力降低。這使得能夠進(jìn)行鉻系材料膜的高精度圖案化。本 發(fā)明的光掩模坯的使用及其加工成光掩模確保能夠以提高的可靠性使用得到的光掩模，特 別是用于20nm以下結(jié)點的光刻法。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明的光掩模坯包括石英基板和在該石英基板上形成的遮光膜。該遮光膜為鉻 系材料膜。此外，該鉻系材料膜的特征在于：
[0030] (i)該鉻系材料膜具有至少0· 050/nm、優(yōu)選地至少0· 054/nm的在波長193nm下的 每單位膜厚度的光學(xué)密度；和
[0031] (i i)在具有152mm見方尺寸和6. 35mm厚度的石英基板上形成該絡(luò)系材料膜，并 且在至少150°C、優(yōu)選地150-300°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行熱處理歷時至少10分鐘時，該鉻系 材料膜具有對應(yīng)于50nm以下、優(yōu)選地30nm以下的該鉻系材料膜的翹曲量的拉伸應(yīng)力或壓 縮應(yīng)力。
[0032] 如果光掩模坯中的膜應(yīng)力高，在將光掩模坯加工成圖案的過程中使膜應(yīng)力部分地 釋放以在最終得到的光掩模中產(chǎn)生應(yīng)變。該應(yīng)變可能降低光掩模的圖案