[发明专利]光掩模坯料和制备光掩模的方法

说明书

本发明体积一种光掩模坯料和制备光掩模的方法。具体提供一种包含透明衬底和含铬膜的光掩模坯料。该含铬膜包括由含氧或者氧和氮的含碳的铬化合物组成的层。该层的碳/铬原子比是0.3以上，氮/铬原子比是0.1以下，铬含量是50at％以下且碳/氧原子比是0.8以上，或铬含量是60at％以下且碳/氧原子比是1以上。通过干法刻蚀含铬膜将光掩模坯料加工成光掩模。

相关申请的交叉引用

该非临时申请根据35 U.S.C.§119(a)要求2017年11月13日在日本提交的专利申请No.2017-218156的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种被加工成适合于使用曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯料，以及一种由该光掩模坯料制备光掩模的方法。

背景技术

为了诸如微电子器件的更高运转速度和节省功耗的目标，对于大规模集成电路的更高集成度的挑战仍在继续。为了满足对缩小电路图案的日益增长的需求，先进的半导体微处理技术变得重要。例如，用于缩小构成电路的布线图案的技术和用于缩小构成电池的层间连接的接触孔图案的技术变得必不可少。

先进的微处理技术依赖于使用光掩模的光刻法。光掩模是小型化技术的一个重要领域，光刻系统和抗蚀剂材料也是如此。为了获得具有微细尺寸布线图案或微细尺寸接触孔图案的光掩模的目的，努力开发以更高精度在光掩模坯料上形成更微细尺寸图案的技术。

为了在光掩模衬底上形成高精度的光掩模图案，优先考虑以高精度在光掩模坯料上对抗蚀剂膜进行图案化。由于用于微加工半导体衬底的光刻法采用缩小投影，因此在光掩模上形成的图案的尺寸约是在半导体衬底上形成的图案尺寸的4倍。这并不意味着相应地放松在光掩模上形成的图案的精度。光掩模图案必须以高精度形成。

目前，通过光刻法写在半导体衬底上的电路图案的尺寸远小于曝光光的波长。如果使用具有仅是电路图案4倍放大率的图案的光掩模进行缩小曝光，则由于曝光光的干涉和其他影响，光掩模图案不会精确地转印到抗蚀剂膜上。

解决该问题的超分辨率掩模包括OPC掩模(其中所谓的光学邻近校正(OPC)，即用于校正使转印性能劣化的光学邻近效应的技术被应用于光掩模)和引起由图案透射的曝光光180°相移以建立入射光的陡峭强度分布的相移掩模。例如，在一些OPC掩模中，形成尺寸小于电路图案的一半的OPC图案(锤头、辅助线条(assist bar)等)。相移掩模包括半色调、Levenson和无铬类型。

通常，通过以下步骤来形成掩模图案：从在透明衬底上具有遮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，将该光致抗蚀剂膜暴露于光或电子束(EB)以描绘图案，并且对该光致抗蚀剂膜进行显影以形成光致抗蚀剂图案。然后，利用该光致抗蚀剂图案制作刻蚀掩模，对遮光膜进行刻蚀或图案化以形成光掩模图案。为了获得微细的光掩模图案，由于以下原因，减小光致抗蚀剂膜的厚度(即，较薄的抗蚀剂膜)是有效的。

如果仅在不减小抗蚀剂膜的厚度的情况下缩小抗蚀剂图案，则用于遮光膜的起刻蚀掩模作用的抗蚀剂图案特征具有较高的高宽比(抗蚀剂膜厚度与特征宽度之比率)。通常，随着抗蚀剂图案特征的高宽比变得更高，图案轮廓更可能劣化。于是，降低了图案转印到遮光膜的精度。在极端情况下，抗蚀剂图案部分地塌陷或剥离，导致图案脱落。与光掩模图案的缩小相关联，需要减薄在遮光膜的图案化期间用作刻蚀掩模的抗蚀剂膜，以防止高宽比变得太高。通常建议高宽比是3以下。例如，为了形成特征宽度是70nm的抗蚀剂图案，优选抗蚀剂膜厚度是210nm以下。

另一方面，在使用光掩模和ArF准分子激光作为曝光光的ArF光刻法中，光掩模图案被转印到可加工的衬底，通常是半导体晶片上的光致抗蚀剂膜上。在当前小型化技术的推进下，可加工的衬底上的图案宽度小于30nm。光掩模上对应于缩小的图案宽度的图案最小宽度小于100nm(具体地，约70nm)。