[发明专利]光掩模坯料和制造方法、光掩模、光图案曝光方法和过渡金属/硅基材料膜的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有过渡金属/硅基材料膜的光掩模坯料，用于制备该光掩模坯料的方法，和由该光掩模坯料制备的光掩模，该光掩模用于半导体集成电路的微制造。还涉及到使用该光掩模的光图案曝光方法，和用于设计用在光掩模坯料和光掩模中的过渡金属/硅基材料膜的方法。 

背景技术

虽然半导体集成电路用在很宽范围的应用中，但是对于更高密度集成和节约功耗的目的，需要日益精细的电路设计。与该需求相关，包括通过光掩模曝光的形成电路的光刻使用较短波长光源以产生更精细图像。用于商业基础的当前应用的先进光刻工艺中，用于曝光的光源已经从KrF准分子激光(248nm)转化成了ArF准分子激光(193nm)。 

发现使用更大能量的ArF准分子激光的光刻对掩模产生损伤，而使用KrF准分子激光未曾发现该损伤。一个问题是，在持续使用光掩模时，在光掩模上形成杂质状生长缺陷。这些生长缺陷也公知为“雾影(haze)”。之前认为雾影形成的来源在于在掩模图案表面上生长硫酸铵晶体。现在认为有机物质也参与了雾影形成。 

有一些公知的克服雾影问题的方式。例如，关于长期照射ArF准分子激光而在光掩模上形成的生长缺陷，JP-A 2008-276002描述了在可持续使用光掩模之前必须在预定阶段中清洗该光掩模。而且JP-A 2010-156880也公开了可通过光掩模坯料表面的氧化处理抑制雾影形成。 

然而，随着用于图像转移的ArF准分子激光照射剂量增加，对光掩模造成雾影之外的损伤。发现掩模图案的线宽根据累积照射能量剂量而变化。见ThomasFaure等人的“Characterization of binary mask and attenuated phase shiftmask blanks for 32nmmask fabrication”，Proc.of SPIE，vol.7122，pp712209-1页至712209-12。该问题是，在长时间照射ArF准分子激光期间，随着累积照射能 量剂量增加，被认为是图案材料氧化物的物质层在膜图案外部生长，从而图案宽度变化。据报道，掩模一旦被损伤就不能通过利用如上述雾影去除中所使用的SC-1(氨水/过氧化氢水溶液)或者用硫酸/过氧化氢水溶液进行清洗而恢复。据认为，损伤源完全不同。 

上述文献指出，在通过半色调相移掩模曝光电路图案(这是在扩展聚焦深度中有用的掩模技术)，图案尺寸变化导致了显著劣化(该劣化称作“由图案尺寸改变导致的劣化”)，该图案尺寸变化起因于由ArF准分子激光照射过渡金属/硅基材料膜例如MoSi基材料膜的改变。之后，为了长时间周期地使用昂贵的光掩模，必须解决由ArF准分子激光照射导致的图案尺寸改变所引起的劣化。 

引用列表 

专利文献1：JP-A 2008-276002(USP 7941767) 

专利文献2：JP-A 2010-156880(US 20100167185，DE 102009060677，KR20100080413) 

专利文献3：JP-A H07-140635 

专利文献4：JP-A H10-171096 

专利文献5：JP-A 2004-133029 

专利文献6：JP-A H07-181664 

专利文献7：JP-A 2007-033470 

专利文献8：JP-A 2006-078807(USP 7691546，EP 1801647) 

非专利文献1：Thomas Faure等人的“Characterization of binary mask andattenuated phase shift mask blanks for 32nm mask fabrication”，Proc.ofSPIE，第7122卷，第712209-1页-第712209-12页 

发明内容

本发明的目的是提供：一种光掩模，其在图案化曝光于(patternwiseexposure)ArF准分子激光或比常规光波长短且能量大的光时，使因图案尺寸改变所致的劣化最小化，该图案尺寸改变起因于由光照射导致的膜性质变化，即使在增加累积照射能量剂量的情形中也是如此；光掩模坯料，由其获得光掩模；用于制备该光掩模坯料的方法；使用该光掩模的光图案曝光方法；和设计用于光掩模坯料和光掩模中的过渡金属/硅基材料膜的方法。