濺射沉積方法、濺射系統(tǒng)、光掩模坯料的制造及光掩模坯料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用同時濺射兩個或更多個靶材的共沉積技術(shù)的濺射沉積方法，適用于該濺射沉積方法的濺射系統(tǒng)，使用該濺射沉積方法或濺射系統(tǒng)制造具有在透明襯底上沉積的功能膜的光掩模坯料的方法，以及使用該濺射沉積方法或濺射系統(tǒng)制造的光掩模坯料。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，對于進(jìn)一步減小圖案特征尺寸，研宄和開發(fā)努力在繼續(xù)。對較高集成的大規(guī)模集成電路的挑戰(zhàn)對于電路圖案的微型化提出日益增加的需求。對于構(gòu)造電路的布線圖案尺寸的進(jìn)一步縮小和用于構(gòu)造槽的層間連接的接觸孔圖案的微型化存在日益增加的需求。因此，在用于形成這樣的布線圖案和接觸孔圖案的光刻法的包含圖案的光掩模的制造中，需要能夠精確地寫入較精細(xì)的電路圖案的技術(shù)以滿足微型化需求。
[0003]當(dāng)通過光刻法在半導(dǎo)體襯底上形成圖案時，經(jīng)常使用縮小投影(reduct1nproject1n)。因而光掩模包含圖案，其具有的尺寸為在半導(dǎo)體襯底上形成的圖案尺寸的約4倍。然而，這并不意味著與在半導(dǎo)體襯底上形成的圖案相比，對于在光掩模上形成的圖案所需要的精度放松。相當(dāng)需要在光掩模上形成的充當(dāng)原型的圖案具有比在曝光后形成的實(shí)際圖案高的精度。
[0004]此外，在目前盛行的光刻法中，待寫入的電路圖案具有的特征尺寸遠(yuǎn)小于所使用的光的波長。如果提供的光掩模具有的圖案僅為半導(dǎo)體襯底上的電路圖案尺寸的4倍放大，那么歸因于影響例如在曝光期間的光學(xué)干涉，沒有將對應(yīng)于光掩模圖案的所需形狀傳遞到抗蝕劑膜。
[0005]為了減小如光學(xué)干涉這樣的影響，在一些情況下，必須將光掩模圖案設(shè)計成比實(shí)際圖案更加復(fù)雜的形狀。例如，通過將光學(xué)鄰近校正(OPC)應(yīng)用于實(shí)際的電路圖案來設(shè)計這樣的形狀。
[0006]與電路圖案尺寸的微型化聯(lián)合，用于獲得光掩模圖案的光刻法技術(shù)還需要較高精度的加工方法。光刻性能有時由最大分辨率表示。如上所述，需要在光掩模上形成的充當(dāng)原型的圖案具有比在曝光后形成的實(shí)際圖案高的精度。
[0007]通常由在透明襯底上具有光屏蔽膜的光掩模坯料通過在該坯料上涂覆抗蝕劑膜和使用電子束寫入圖案(即曝光)來形成光掩模圖案。使曝光的抗蝕劑膜顯影以形成抗蝕劑圖案。采用制作了所得的抗蝕劑圖案的刻蝕掩模，隨后將光屏蔽膜刻蝕成光屏蔽膜圖案。該光屏蔽膜圖案變成光掩模圖案。
[0008]在這一點(diǎn)上，必須與光屏蔽圖案的微型化程度一致地減小抗蝕劑膜的厚度。在形成精細(xì)光屏蔽膜圖案同時保持抗蝕劑膜的厚度不變的嘗試中，稱作縱橫比的抗蝕劑膜厚度與光屏蔽圖案尺寸的比例變得較大。因此，抗蝕劑圖案輪廓劣化，防止了有效的圖案傳遞。在一些情況下，抗蝕劑膜將塌陷或剝離。
[0009]作為在透明襯底上形成的光屏蔽膜的材料，至今已提出了許多材料。實(shí)際上，由于鉻化合物的刻蝕行為是公知的，因而使用它們。鉻基材料膜的干法刻蝕通常為氯基干法刻蝕。然而，氯基干法刻蝕通常相對于有機(jī)膜具有一定水平的刻蝕能力。出于這個原因，當(dāng)在薄抗蝕劑膜中形成圖案并且采用制作了抗蝕劑圖案的刻蝕掩?？涛g光屏蔽膜時，還可通過氯基干法刻蝕將抗蝕劑圖案刻蝕至不可忽略的程度。因此，待傳遞到光屏蔽膜的所需抗蝕劑圖案沒有得到精確地傳遞。
[0010]為了避免這樣的不便，需要具有較大耐刻蝕性的抗蝕劑材料，但是這在本領(lǐng)域尚為未知的。出于這個原因，需要具有高加工精度的光屏蔽膜材料以便形成具有高分辨率的光屏蔽膜圖案。關(guān)于具有比現(xiàn)有技術(shù)材料高的加工精度的光屏蔽膜材料，報道了嘗試將一定量的輕元素納入鉻化合物中以加快光屏蔽膜的刻蝕速率。
[0011]例如，專利文件I公開了一種材料，其基于鉻(Cr)和氮(N)并且在X射線衍射法上表現(xiàn)出基本上歸于CrN(200)的衍射峰。當(dāng)通過氯基干法刻蝕加工由這種材料制得的光屏蔽膜時，增加了干法刻蝕速率，并且減少了在干法刻蝕期間抗蝕劑膜的膜厚度損失。
[0012]專利文件2公開了一種具有光屏蔽膜的光掩模坯料，該光屏蔽膜具有鉻基化合物組成，與現(xiàn)有技術(shù)膜相比將該組成改變成富含輕元素、低鉻的組成。即，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計該組成、膜厚度和層合結(jié)構(gòu)，從而獲得所需的透射率T和反射率R，同時加快干法刻蝕。
[0013]當(dāng)使用基于鉻基化合物和具有向其添加的輕元素的光屏蔽膜材料時，必須設(shè)計光屏蔽膜，使得不僅改進(jìn)其刻蝕速率，而且還確保了必要的光學(xué)性質(zhì)，因為其為光學(xué)膜。這對膜設(shè)計的自由度施加了限制。此外，當(dāng)使用具有向其添加輕元素的鉻基化合物作為硬掩模膜時而不是作為光屏蔽膜時(硬掩模膜用于光屏蔽膜的加工)，確保必要功能的可用輕元素的范圍受到適當(dāng)?shù)?duely)限制。在這種情況下膜設(shè)計的自由度也受到限制。
[0014]引文列表:
[0015]專利文件1:WO 2007/074806
[0016]專利文件2: JP-A 2007-033470
[0017]專利文件3:JP-A H07-140635
[0018]專利文件4:JP_A 2007_241060
[0019]專利文件5:JP-A 2007-241065 (US 20070212619)
[0020]專利文件6: JP-A 2011-149093

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]以加快光掩模坯料中功能膜(通常為光屏蔽膜)的刻蝕速率同時保持必要的物理性質(zhì)(包括光學(xué)性質(zhì))為目的，本發(fā)明人研宄了一種鉻基材料的功能膜，該鉻基材料包含具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素。
[0022]在光掩模坯料的制造中，通常的做法是通過濺射來沉積功能膜，通常為光屏蔽膜。當(dāng)通過濺射來沉積包含具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的鉻基材料的功能膜時，例如可使用以下方法:
[0023](I)使用單一靶材的濺射方法，通過燒結(jié)鉻或鉻化合物與具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的混合物制備該靶材。
[0024](2)使用單一復(fù)合物靶材的濺射方法，其中將鉻和具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素設(shè)置在單一底板中，使得這些不同的金屬的面積比可在深度方向上保持不變，和
[0025](3)共濺射方法，其使用鉻或鉻化合物的靶材和具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的靶材。
[0026]在這些濺射方法中，方法(I)經(jīng)受靶材制備在技術(shù)上是困難的問題。當(dāng)將粒狀鉻或鉻化合物與一定量的具有不高于400°C的熔點(diǎn)的粒狀金屬元素混合并燒結(jié)時，燒結(jié)溫度必須低于該金屬元素的熔點(diǎn)((400°C )，因為在超過該金屬元素的熔點(diǎn)的溫度下該金屬元素顆粒被熔融成液相。這樣的低燒結(jié)溫度可導(dǎo)致不充分的燒結(jié)密度或不均勻的組成分布。
[0027]采用方法(2)，可制備靶材本身。然而，對于每一種所需的功能膜組成必須制備靶材，因為鉻與具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的組成比是固定的。方法(2)不能靈活地適應(yīng)任何組成變化以滿足膜設(shè)計的變化。此外，方法(2)難以沉積組成漸變的膜，在該膜中鉻與具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的組成比在厚度方向上連續(xù)變化。
[0028]相比之下，共濺射方法(3)可靈活地適應(yīng)任何組成變化并且提供高自由度的膜設(shè)計，因為鉻和具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素是從單獨(dú)的靶材即鉻或鉻化合物的靶材和具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的靶材可獲得的，它們經(jīng)受共濺射。還可以沉積組成漸變的膜，在該膜中鉻與具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的組成比在厚度方向上連續(xù)變化。然而，在通過共濺射的膜沉積中，具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的靶材的初始放電行為是不穩(wěn)定的，這使預(yù)濺射成為必要直至放電行為變得穩(wěn)定。即使在放電行為變得穩(wěn)定之后，具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的靶材也具有高的異常放電可能性，這引起對功能膜的損壞。
[0029]與使用兩個或更多個靶材的共濺射方法聯(lián)合，例如具有高于400°C的熔點(diǎn)的金屬或類金屬元素的靶材(含高熔點(diǎn)元素的靶材)，例如鉻鈀或鉻化合物鈀，和具有不高于400°C的熔點(diǎn)的金屬元素的靶材(含低熔點(diǎn)元素的靶材)，本發(fā)明的目的是提供能夠維持穩(wěn)定共濺射的濺射沉積方法和濺射系統(tǒng)；使用該濺射沉積方法或濺射系統(tǒng)制造光掩模坯料的方法；和使用該濺射沉積方法或濺射系統(tǒng)制造的光掩模坯料。
[0030]在通過同時使多個靶材經(jīng)受放電來沉積膜的共濺射方法中，認(rèn)為從一個靶材射出的濺射顆粒落在另一個靶材上是不重要的問題，因為一旦落下，濺射顆粒就通過該另一個靶材的濺射被移除。然而，在該另一個靶材的材料的濺射速率遠(yuǎn)低于落下的濺射顆粒的材料的濺射速率時，問題隨著濺射過程而產(chǎn)生，即濺射顆粒積累而形成涂層，使該另一個靶材的濺射速率減慢，源自于濺射沉積的膜的組成改變，并且沉積速率明顯改變。因而變得非常難以控制濺射沉積膜的組成。在一些情況下，靶材的濺射表面變得明顯不規(guī)則，這引起異常放電。因此，濺射表面可變成粉塵產(chǎn)生的來源。
[0031]此外，如果沉積在該另一個靶材的濺射表面上的涂層為絕緣膜，那么接收該絕緣膜的部分經(jīng)歷電荷累積，這引起異常放電。在絕緣膜部分中濺射速率極度降低。這種現(xiàn)象特別是在DC濺射中變得突出并且在使用反應(yīng)性氣體如氧或氮作為濺射氣體的反應(yīng)濺射中是可能的。特別地，使用氧作為反應(yīng)性氣體的濺射具有形成絕緣膜的強(qiáng)烈可能性。
[0032]做了大量的研宄來解決上述問題，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)所形成的膜的品質(zhì)在