[發(fā)明專利]二元光掩模坯料和二元光掩模制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110310117.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN102375326A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉川博樹;稻月判臣;西川和宏;金子英雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G03F1/00
• 分類號(hào): G03F1/00;G03F1/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李躍龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二元光掩模坯料，以及從二元光掩模坯料制造二元光掩模的方法。二元光掩模用于一般通過ArF光刻的半導(dǎo)體集成電路，電荷耦合器件(CCD)，液晶顯示器(LCD)濾色片，磁頭等的微制造。

背景技術(shù)

在近來的半導(dǎo)體制造技術(shù)中，對(duì)于大規(guī)模集成電路的更高集成化的挑戰(zhàn)對(duì)電路圖案的小型化提出了越來越多的需求。對(duì)于進(jìn)一步減少構(gòu)成電路的布線圖案的尺寸和用于構(gòu)成元件的中間層連接的接觸孔圖案的小型化存在越來越多的需求。因此，在用于形成這樣的布線圖案和接觸孔圖案的光學(xué)光刻中的電路圖案寫入光掩模的制造過程中，需要能夠精確寫入更微細(xì)電路圖案的技術(shù)以滿足小型化的需求。

為了在光掩模襯底上形成更高精度的光掩模圖案，首要是在光掩模坯料上形成高精度抗蝕圖案。由于光刻在實(shí)際加工半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行縮小的投影，光掩模圖案的尺寸是實(shí)際需要的圖案尺寸的約4倍，但是相應(yīng)地沒有放寬精度。作為初始的光掩模更需要具有比隨后曝光的圖案精度更高的精度。

此外，在目前流行的光刻中，待寫入的電路圖案具有遠(yuǎn)比使用的光波長小的尺寸。如果使用僅僅4倍放大的電路特征的光掩模圖案，與光掩模圖案對(duì)應(yīng)的形狀沒有轉(zhuǎn)移到抗蝕膜，這是由于在實(shí)際光刻操作中發(fā)生的影響如光學(xué)干涉所致。為了減輕這些影響，在一些情況下，光掩模圖案必須設(shè)計(jì)成比實(shí)際電路圖案更復(fù)雜的形狀，即施加所謂的光學(xué)鄰近校正(OPC)的輪廓。因此，目前用于獲得光掩模圖案的光刻技術(shù)也需要更高精度的加工方法。光刻性能有時(shí)通過最大分辨率來表示。關(guān)于分辨率限制，光掩模加工步驟中所涉及的光刻需要具有等于或大于在使用光掩模的半導(dǎo)體加工步驟中使用的光學(xué)光刻中需要的分辨率限制的最大分辨率精度。

光掩模圖案通常由以下方法形成：在透明襯底上具有遮光膜的光掩模坯料上形成光刻膠膜，使用電子束寫入圖案，并顯影以形成抗蝕圖案。使用得到的抗蝕圖案作為刻蝕掩模，將遮光膜刻蝕成為遮光圖案。在使遮光圖案小型化的嘗試中，如果在保持抗蝕膜的厚度與現(xiàn)有技術(shù)小型化中同樣的水平的同時(shí)進(jìn)行加工，則膜的厚度與圖案寬度的比例(稱為縱橫比)將變大。結(jié)果，抗蝕圖案輪廓劣化，妨礙有效的圖案轉(zhuǎn)移，并且在一些情況下，將發(fā)生抗蝕圖案破裂或剝離。因此，抗蝕膜的厚度必須減小以允許小型化。

關(guān)于待通過作為刻蝕掩模的抗蝕圖案刻蝕的遮光膜材料，本領(lǐng)域中已知大量的材料。特別地，在操作中使用鉻化合物膜，因?yàn)榭梢垣@得關(guān)于刻蝕的很多教導(dǎo)，并且它們的加工過程已經(jīng)確定作為標(biāo)準(zhǔn)程序。例如，在JP-A?2003-195479中公開了具有由鉻化合物構(gòu)成的遮光膜的光掩模坯料適用于ArF準(zhǔn)分子激光光刻。具體地，描述了厚度50-77nm的鉻化合物膜。

一種用于鉻基膜如鉻化合物膜的典型干法刻蝕過程是含氧的氯氣干法刻蝕，其對(duì)于有機(jī)膜有一定的刻蝕能力。因此，當(dāng)因?yàn)樯鲜鲈蛲ㄟ^更薄的抗蝕膜進(jìn)行刻蝕以轉(zhuǎn)移更微細(xì)尺寸的圖案時(shí)，抗蝕膜在刻蝕中可能被損壞。因而難以精確地轉(zhuǎn)移抗蝕圖案。為了同時(shí)滿足小型化和精確性的要求，再次研究遮光材料以利于遮光膜的加工而不是目前的僅依賴于抗蝕性能的改進(jìn)的趨勢(shì)變得必要。

例如，JP-A?2006-78807公開了一種遮光膜，其包括至少一個(gè)主要包含硅和過渡金屬的材料層，其中硅∶金屬的原子比例為4-15∶1。遮光膜改進(jìn)了遮光性能，并且便于處理以及適合于ArF光刻。JP-A?2007-241060還公開了一種包括含硅和過渡金屬的遮光膜和作為硬掩模膜的鉻基材料薄膜的光掩模坯料，其具有高精度加工的優(yōu)點(diǎn)。

如上所述，需要在對(duì)抗蝕圖案造成較少損傷的條件下加工遮光膜，從而精確地形成更微細(xì)尺寸的圖案。在光掩模坯料包含遮光膜和鉻基硬掩模膜，而遮光膜包含作為用于提供透光性減少功能的元素的硅和過渡金屬以及任選的低原子量元素如氮和氧(如JP-A?2007-241060中提出的)的情況下，減少抗蝕劑負(fù)載的一個(gè)有效方法是減少遮光膜本身的厚度，以及硬掩模膜的厚度。在此情形中，特別地在遮光膜側(cè)，使加入到材料中的低原子量元素如氮和氧的濃度最小化以從薄膜中得到更佳的遮光效果。即，使用所謂的高金屬性膜作為遮光膜。

在使用曝光工具時(shí)，光掩模安裝到曝光工具中，使得具有圖案的表面可面對(duì)要曝光的物體(如硅晶片)。在曝光時(shí)，曝光用光入射到與具有圖案的表面即襯底表面相對(duì)的透明襯底的表面上，并且由透明襯底透射。穿過缺少遮光圖案的具有圖案的表面區(qū)域的部分光到達(dá)抗蝕膜，由此抗蝕膜曝光于圖案化的光束。