[发明专利]光掩模坯料的设计和光掩模坯料

说明书

提供设计包含透明基材和其上的光学膜的光掩模坯料的方法。所述光掩模坯料被加工成具有光学膜图案的透射性光掩模使得在通过光掩模透射曝光光时可转印该膜图案。使用比反射率作为指标来选择该光学膜，该比反射率等于反射率除以膜厚度。

本申请是基于申请号为201510458035.4、申请日为2015年7月30号、发明名称为“光掩模坯料的设计和光掩模坯料”的原始中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及被加工成光掩模的光掩模坯料和设计光掩模坯料的方法，该光掩模适于通过曝光光的透射来转印图案。

背景技术

对于像更高速度的操作和节约电力消耗的目标来说，大规模集成电路的更高集成度的挑战持续。为了满足对电路图案缩小的不断需求，先进半导体微加工技术变得重要。例如，用于电路构造布线图案的缩小的技术和用于单元构造层间连接的接触孔图案的缩小的技术变得关键。

先进微加工技术依赖于使用光掩模的光刻法。与曝光工具和抗蚀剂材料同样，光掩模是微型化技术的一个重要领域。为了获得能够提供上述精细尺寸布线图案或精细尺寸接触孔图案的光掩模，做出了开发在光掩模坯料上形成更为精细和精确的图案的努力。

为了在光掩模基材上形成高精确度的光掩模图案，首要的是在光掩模坯料上以高精确度将抗蚀剂膜图案化。由于用于微加工半导体衬底的光刻法采用缩小投影，光掩模上形成的图案尺寸为半导体衬底上形成的图案尺寸的约4倍，这并不意味着光掩模上形成的图案的精确度因此而宽松。需要将光掩模图案以高精确度形成。

目前，通过光刻法写在半导体衬底上的电路图案的尺寸比曝光光的波长小得多。如果使用具有仅为电路图案4倍放大率的图案的光掩模进行缩小曝光，则光掩模图案由于诸如曝光光干涉的影响而不会忠实地转印于抗蚀剂膜。

解决该问题的超级分辨率掩模包括OPC掩模，其中，将所谓的光学临近校正(OPC)(即，用于校正使转印性质劣化的光学临近效应的技术)应用于光掩模和导致相邻图案特征之间180°相移的相移掩模以建立入射光的窄强度分布。例如，在一些OPC掩模中，形成具有小于电路图案一半的尺寸的OPC图案(锤头形、辅助棒等)。相移掩模包括半色调型、Levenson型和无铬型。

通常，光掩模图案通过以下方式形成：以在透明基材上具有可蔽光膜的光掩模坯料开始，在该光掩模坯料上形成光致抗蚀剂膜，将所述光致抗蚀剂膜暴露于光或电子束(EB)以写入图案，以及使所述光致抗蚀剂膜显影以形成光致抗蚀剂图案。然后，利用光致抗蚀剂图案形成的掩模，将可蔽光膜蚀刻以形成光掩模图案。为了获得精细的光掩模图案，因以下原因降低光致抗蚀剂膜的厚度(即，较薄的抗蚀剂膜)是有效的。

如果在没有降低抗蚀剂膜厚度下仅将抗蚀剂图案缩小，则起到用于可蔽光膜的蚀刻掩模作用的抗蚀剂图案具有较高的纵横比(抗蚀剂膜厚度与图案宽度之比)。通常，随着抗蚀剂图案的纵横比变高，图案轮廓更可能劣化。那么介由作为蚀刻掩模的抗蚀剂图案转印于可蔽光膜的图案的精确度降低。在极端情况下，抗蚀剂图案部分坍塌或剥落，导致图案褪去。伴随着光掩模图案的缩小，有必要使可蔽光膜的图案化期间用作蚀刻掩模的抗蚀剂膜变薄以防止纵横比变得太高。通常推荐3以下的纵横比。为了形成具有特征宽度70nm的抗蚀剂图案，例如，优选210nm以下的抗蚀剂膜厚度。

另一方面，对于使用光致抗蚀剂的图案作为蚀刻掩模而蚀刻的可蔽光膜，提出了许多材料。特别地，纯铬膜与含氮、氧和碳的至少之一和铬的铬化合物膜通常用作可蔽光膜材料。例如，专利文献1～3披露了光掩模坯料，其中铬化合物膜作为具有对于用于ArF准分子激光光刻法的光掩模坯料所必需的遮光性能的可蔽光膜而形成。

铬化合物膜形式的可蔽光膜通常通过含氧的氯干法蚀刻来图案化，在此期间有机膜、典型地为光致抗蚀剂膜，可以被频繁蚀刻到显著程度。如果铬化合物膜形式的可蔽光膜用较薄抗蚀剂膜形成的掩模蚀刻，则抗蚀剂在蚀刻期间被损坏，使得抗蚀剂图案变形。于是难以精确地将抗蚀剂图案转印于可蔽光膜。