制備半色調相移光掩模坯的方法

制備半色調相移光掩模坯的方法
【專利摘要】本發明為制備半色調相移光掩模坯的方法，其中，含Si和N和/或O的半色調相移膜通過反應性濺射使用含硅的靶和反應性氣體沉積在透明基底上。橫跨多個靶施加不同的功率，從而將與遲滯曲線相關的選自金屬模式、過渡模式和反應模式中的兩種不同的濺射模式應用于靶。該相移膜表現令人滿意的光學性質的面內均勻性。
【專利說明】制備半色調相移光掩模坯的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本非臨時申請根據35U.S.C.§119(a)要求2015年3月31日提交的專利申請號2015-073120的優先權，由此通過引用將其全部內容并入本文。
技術領域
[0003]本發明涉及制備半色調相移光掩模坯的方法，該半色調相移光掩模坯被加工成半色調相移光掩模以用于半導體集成電路等的微制造。
【背景技術】
[0004]在半導體技術領域中，研究和開發的努力在持續以進一步使圖案特征小型化。近來，由于包括電路圖案的小型化的發展，互連圖案的薄化以及用于單元構成層之間的連接的接觸孔圖案的小型化在發展以符合較高的LSI的集成密度，因此存在對微圖案化技術的不斷增長的需求。因此，與用于制造光刻微制造工藝的曝光步驟中使用的光掩模的技術相關聯，希望具有形成更精細和精確電路圖案或掩模圖案的技術。
[0005]通常，通過光刻法在半導體基底上形成圖案時采用縮小投影。因此，在光掩模上形成的圖案特征的尺寸約為在半導體基底上形成的圖案特征的尺寸的4倍。在目前的光刻技術中，印刷的電路圖案的尺寸顯著地小于用于曝光的光的波長。因此，如果單純地通過將電路圖案的尺寸乘以4倍而形成光掩模圖案，則由于曝光過程的光學干涉和其他效應，沒有將所需的圖案轉印到半導體基底上的抗蝕劑膜。
[0006]有時，通過在光掩模上將圖案形成為比實際電路圖案更為復雜的形狀來減輕曝光過程中的光學干涉和其他效應。可以例如通過將光學鄰近校正(OPC)引入實際的電路圖案來設計這樣復雜的圖案形狀。而且，嘗試應用分辨率提高技術(RET)例如改進的照度、浸漬光刻法或雙重曝光(或雙重圖案化)光刻法以滿足對小型化和較高圖案精度的需求。
[0007]將相移法用作RET之一。相移法是通過在光掩模上形成能夠使相位反轉約180度的膜的圖案，以致可以通過利用光學干涉來改善對比度。適于相移法的光掩模之一為半色調相移光掩模。典型地，該半色調相移光掩模包括對曝光光透明的石英或類似材料的基底和在該基底上形成的半色調相移膜的掩模圖案，其能夠提供約180度的相移并且具有對于圖案形成不足的透射率。作為半色調相移光掩模，專利文獻1(JP-A H07-140635)提出了具有硅化氧化鉬(MoS1)或硅化氧氮化鉬(MoS1N)的半色調相移膜的掩模。
[0008]為了通過光刻法形成較精細圖像，將較短波長的光用作光源。在光刻工藝的目前最先進的階段，已使曝光光源從KrF準分子激光(248nm)過渡到ArF準分子激光(193nm)。發現使用較大能量的ArF準分子激光的光刻法對掩模產生采用KrF準分子激光沒有觀察到的損傷。一個問題在于，連續使用光掩模時，在該光掩模上形成異物狀生長缺陷。這些生長缺陷也稱為“渾濁”。以往認為渾濁形成的源頭在于掩模圖案表面上硫酸銨晶體的生長。現在認為有機物質也參與渾濁形成。
[0009]已知一些克服渾濁問題的方法。關于ArF準分子激光的長期照射時在光掩模上形成的生長缺陷，例如，專利文獻2(JP-A 2008-276002)記載了如果在預定的階段對該光掩模進行清潔，則可以持續使用光掩模。
[0010]引用列表
[0011]專利文獻1:JP-AH07-140635
[0012]專利文獻2:JP-A2008-276002(USP 7941767)
[0013]專利文獻3:JP-A2007-033469
[0014]專利文獻4:JP-A2007-233179
[0015]專利文獻5:JP-A2007-241065
[0016]發明概述
[0017]關于相移膜，較薄的膜有利于圖案形成并且對于減輕3D效應有效。因此對于光刻法，需要較薄的膜以形成較精細尺寸的圖案。
[0018]在光掩模生產工藝中使用光掩模坯時，如果外來沉積物在光掩模坯上，則它們導致圖案的缺陷。為了去除外來沉積物，在光掩模生產工藝期間清潔掩模坯許多次。此外，當這樣制造的半色調相移掩模用于光刻法工藝時，即使光掩模本身沒有圖案缺陷，也要反復清潔該光掩模，其原因在于，如果外來沉積物在光刻法工藝期間沉降在光掩模上，則使用該光掩模圖案化的半導體基底最終也有圖案-轉印失效。
[0019]為了將外來沉積物從光掩模坯或光掩模除去，在大多數情況下使用SPM、臭氧水或AMP來應用化學清潔。SPM為硫酸/過氧化氫混合物，其為具有強氧化作用的清潔劑。臭氧水為具有溶解于其中的臭氧的水，并且用作SPM的替代物。AMP為氨水/過氧化氫混合物。當將在其表面上具有外來有機沉積物的光掩模坯或光掩模浸漬在AMP清潔液中時，在氨的溶解作用和過氧化氫的氧化作用下從所述表面釋放并去除外來有機沉積物。
[0020]盡管用這樣的化學液的化學清潔對于去除光掩模坯或光掩模上的外來沉積物例如顆粒和污染物是必需的，但化學清潔可能破壞光掩模坯或光掩模上的光學膜、典型地為半色調相移膜。例如，如果光學膜的表面被化學清潔改變，則該膜原始的光學性質可能改變。此外，光掩模坯或光掩模的化學清潔反復進行。因此，需要使每次清潔步驟期間光學膜的任何性質改變(例如相移改變)最小化。
[0021]符合上述要求的膜是含有硅和氮和/或氧的膜，例如，由硅和氮組成的不含過渡金屬的膜，以及由硅、氮和氧組成的不含過渡金屬的膜，它們具有改進的耐化學品性。
[0022]通常，光掩模坯上的形成圖案的薄膜、典型地為半色調相移膜，通過濺射技術形成。例如，由硅和氮組成的膜(即SiN膜)通過如下在透明基底上形成:將硅靶置于沉積室中，將稀有氣體(例如Ar)和氮氣的氣體混合物供入該室，和產生氣體等離子體。之后用經賦予能量的稀有氣體濺射Si靶，并使濺射的硅顆粒沉積在基底上，同時捕獲中途的氮;在與氮在靶表面上反應后，硅靶用經賦予能量的稀有氣體濺射，并使濺射的氮化硅顆粒沉積在基底上;或用經賦予能量的稀有氣體濺射硅靶，并使濺射的硅顆粒沉積在基底上，同時與氮在基底表面上反應。氮化硅膜的氮含量可通過提高或降低氣體混合物中氮氣的混合比來控制。然后，可以在透明基底上沉積具有任何期望的氮含量的氮化硅膜。
[0023]然而，當使用單一硅靶濺射沉積氮化硅膜時，在氣體混合物中的氮氣流速的一定范圍內，穩定的膜沉積變得困難。在該范圍內沉積的膜難以控制其包括相移和透射率的光學性質。尤其是，難以形成具有在預定透射率下的光學性質的面內均勻性的膜。
[0024]本發明的目的是提供制備半色調相移光掩模坯的方法，該半色調相移光掩模坯包括含硅和氮和/或氧的半色調相移膜并具有令人滿意的光學性質的面內均勻性。
[0025]由于所述半色調相移膜具有耐化學品性，注意到含有硅、以及氮和/或氧的半色調相移膜。進行了研究以開發半色調相移膜，其在光學性質的面內均勻性方面得以改進，同時保持了預定相移。本發明涉及通過反應性濺射在透明基底上沉積用作半色調相移膜的含硅的膜。現已發現，隨著加至硅的氧或氮的量從零逐漸提高，其中面內均勻性良好的區域之后跟隨著其中面內均勻性變差的區域，并且隨著添加量進一步提高，其中面內均勻性良好的區域再次出現。
[0026]注意到這樣的現象后，發明人繼續進一步研究。半色調相移膜通過使用含硅的靶用含氮和/或氧的反應性氣體的反應性濺射沉積。提供的遲滯曲線是通過如下繪制:橫跨靶施加恒定功率，將反應性氣體供入室中，提高并接著降低反應性氣體的流速從而掃描反應性氣體的流速，在反應性氣體的流速的掃描時測量靶電壓或電流值，以及以靶電壓或電流值對反應性氣體的流速作圖。對應于等于或低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限的反應性氣體流速的濺射模式，對應于從高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限到低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式，和對應于等于或高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式被分別稱為“金屬模式”，“過渡模式”和“反應模式”。半色調相移膜通過如下沉積:將多個靶置于所述室中，以及橫跨所述多個靶施加至少兩種不同值的功率，使得選自金屬模式、過渡模式和反應模式的至少兩種濺射模式應用于所述多個靶。然后沉積所述半色調相移膜，同時避免了其中面內均勻性或沉積穩定性低的濺射區域。獲得了具有半色調相移膜的光掩模坯，其與使用單一靶沉積的膜相比，具有良好耐化學品性并且改進了光學性質的面內均勻性，同時保持了預定相移。具有令人滿意的面內均勻性的半色調相移膜可以以可重現的方式形成。
[0027]因此，本發明提供了制備半色調相移光掩模坯的方法，包括通過使用含硅的靶用含氮和/或氧的反應性氣體進行反應性濺射在透明基底上沉積含硅和氮和/或氧的半色調相移膜的步驟。提供的遲滯曲線是通過如下繪制:橫跨靶施加恒定功率，將反應性氣體供入室中，提高并接著降低反應性氣體的流速從而掃描反應性氣體的流速，在反應性氣體的流速的掃描時測量靶電壓或電流值，以及用靶電壓或電流值對反應性氣體的流速作圖，對應于等于或低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限的反應性氣體流速的濺射模式，對應于從高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限到低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式，和對應于等于或高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式被分別稱為金屬模式、過渡模式和反應模式。所述半色調相移膜是通過如下沉積:將多個靶置于所述室中，以及橫跨所述多個靶施加至少兩種不同值的功率，使得選自金屬模式、過渡模式和反應模式的至少兩種濺射模式應用于所述多個靶。
[0028]在優選實施方案中，過渡模式選自過渡模式的反應模式鄰近區域和金屬模式鄰近區域。
[0029]在優選實施方案中，至少兩種濺射模式包括金屬模式或過渡模式的金屬模式鄰近區域，以及過渡模式的反應模式鄰近區域或反應模式。
[0030]在優選實施方案中，至少兩種濺射模式為以下兩種模式:金屬模式和反應模式，或過渡模式的金屬模式鄰近區域和反應模式。
[0031]典型地，反應性氣體含有氮氣(N2)或氧氣(O2)。
[0032]在一種實施方案中，含硅的靶為由硅組成的靶，并且半色調相移膜不含過渡金屬。
[0033]在另一種實施方案中，含硅的靶含有過渡金屬，并且半色調相移膜含有所述過渡金屬。在進一步的實施方案中，進一步使用含過渡金屬的靶，并且半色調相移膜含有所述過渡金屬。
[0034]發明的有利效果
[0035]與具有含有硅以及氮和/或氧的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯相關，本發明提供了半色調相移膜，其改進了耐化學品性和光學性質的面內均勻性，同時保持了預定相移。
[0036]附圖簡述
[0037]圖1A和IB分別為一種示例的本發明半色調相移光掩模坯和半色調相移光掩模的截面圖。
[0038]圖2A、2B和2C為本發明半色調相移光掩模坯的進一步實施方案的截面圖。
[0039]圖3為實施例1中繪制的顯示第一遲滯曲線的圖。
[0040]圖4為實施例1中繪制的顯示第二遲滯曲線的圖。
[0041]圖5為實施例2中繪制的顯示第一遲滯曲線的圖。
[0042]圖6為實施例2中繪制的顯示第二遲滯曲線的圖。
[0043]圖7為比較例I中繪制的顯示遲滯曲線的圖。
【具體實施方式】
[0044]本發明涉及半色調相移(光)掩模坯，其包括透明基底和形成于其上的半色調相移膜。透明基底典型地為石英基底。優選如SEMI標準中所述的6英寸方形和25密耳厚、稱為6025基底的透明基底，或當以SI單位表示時152mm方形和6.35mm厚的透明基底。所述半色調相移膜可為單層結構或多層結構(即兩層或更多層)。半色調相移(光)掩模具有半色調相移膜的(光)掩模圖案。
[0045]圖1A為在本發明一種實施方案中的半色調相移光掩模坯的截面圖。半色調相移光掩模坯100包括透明基底10和在其上形成的半色調相移膜I。圖1B為由其獲得的半色調相移光掩模的截面圖。半色調相移光掩模101包括透明基底10和其上的半色調相移膜圖案11。
[0046]所述半色調相移膜可由單層或多層組成，只要符合作為所述半色調相移膜所必需的相移和透射率。在多層結構的情況下，該膜優選由包括減反射功能層的多層組成，使得總體膜可符合預定表面反射率以及必需的相移和透射率。
[0047]在單層和多層結構的任一種中，每個層可為均勻層或組成變化梯度的層(即組成在厚度方向上連續變化的層)。在多層結構的情況中，所述半色調相移膜可為選自由不同的成分組成的層和由不同的組成比的相同成分組成的層的兩個或更多個層的組合。當膜由三個或更多個層組成時，可包括相同的層，只要它們不彼此鄰接。
[0048]由于半色調相移光掩模被用于使用波長至多200nm的曝光光、典型地為ArF準分子激光輻射(波長193nm)或內激光輻射(波長157nm)的光刻法，因此所述半色調相移膜應以預定厚度提供相對于曝光光預定相移和預定透射率。
[0049]所述半色調相移膜的(總體)厚度應優選為至多70nm，更優選為至多62nm，因為更薄的膜有助于形成更細致圖案。膜厚度的下限設定在其中相對于波長至多200nm的光獲得期望的光學性質的范圍。具體地，膜厚度設定為至少40nm，更具體地至少50nm，因為特定厚度的光掩模圖案對減少3D效果來說有效。
[0050]所述半色調相移膜相對于曝光光的相移使得由相移膜區域(相移區域)透射的曝光光和由去除了相移膜的鄰近區域透射的曝光光之間的相移引起曝光光的干涉，由此提高對比度。具體地，相移為150-200度。盡管普通半色調相移膜設定為相移大約180°，但從對比度增強的角度來看，可以將相移調節為低于或超過180°。例如，設定相移小于180°對于形成更薄的膜有效。實際上，接近180°的相移更有效，因為可獲得更高的對比度。就此而言，相移優選為160-190°，更優選為175-185°，且最優選為大約180°。
[0051 ] 所述半色調相移膜具有優選為至少3 %，更優選為至少5 %，且至多30 %，更優選為至多15%，且最優選為至多10%的曝光光的透射率。
[0052]根據本發明，通過使用含硅的靶、采用含有氮和氧之一或兩者的反應性氣體的反應性濺射在透明基底、典型地石英基底上沉積含有氮和氧之一或兩者以及硅的半色調相移膜，制備半色調相移光掩模坯。
[0053]在實驗中，反應性濺射在真空或減壓的室中使用靶和反應性氣體進行。當將橫跨靶施加的功率保持恒定時，反應性氣體的流速從零氣體進料狀態逐漸提高。隨著反應性氣體的流速提高，橫跨靶測量的電壓(即靶電壓)逐漸下降。電壓行為使得電壓在開始時緩慢下降(以緩和的斜率)，中途時快速下降(以陡峭的斜率)，并最終再次緩慢下降(以緩和的斜率)。在反應性氣體的流速在電壓再次緩慢下降的范圍內提高后，相反地反應性氣體的流速降低。隨著反應性氣體的流速降低，橫跨靶測量的電壓(即靶電壓)逐漸提高。在此階段，電壓行為使得電壓在開始時緩慢提高(以緩和的斜率)，中途時快速提高(以陡峭的斜率)，并最終再次緩慢提高(以緩和的斜率)。當將反應性氣體流速上升期間記錄的靶電壓與反應性氣體流速下降期間記錄的靶電壓進行比較時，反應性氣體流速下降期間記錄的靶電壓在快速下降或上升(以陡峭的斜率)的區域中較低。
[0054]在另一實驗中，反應性濺射在真空或減壓的室中使用靶和反應性氣體進行。當將橫跨靶施加的功率保持恒定時，反應性氣體的流速從零氣體供料狀態逐漸提高。隨著反應性氣體的流速提高，橫跨靶測量的電流(即靶電流)逐漸提高。電流行為使得電流在開始時緩慢提尚(以緩和的斜率)，中途時快速提尚(以陸峭的斜率)，并最終再次緩慢提尚(以緩和的斜率)O在反應性氣體的流速在其中電流再次緩慢提尚的范圍內提尚后，相反地反應性氣體的流速降低。隨著反應性氣體的流速降低，橫跨靶測量的電流(即靶電流)逐漸下降。在此階段，電流行為使得電流在開始時緩慢下降(以緩和的斜率)，中途時快速下降(以陡峭的斜率)，并最終再次緩慢下降(以緩和的斜率)。當將反應性氣體流速上升期間記錄的靶電流與反應性氣體流速下降期間記錄的靶電流進行比較時，反應性氣體流速下降期間記錄的靶電流在快速提高或下降(以陡峭的斜率)的區域中較高。
[0055]如從以上反應性濺射實驗所知，例如，類似于公知的磁力遲滯曲線(B-H曲線)并且如圖3-7中所示的遲滯曲線通過如下繪制:橫跨靶施加恒定功率，將反應性氣體供入室中，提高并接著降低反應性氣體的流速由此掃描反應性氣體的流速，在反應性氣體的流速的掃描時測量靶電壓或電流值，以靶電壓或電流值對反應性氣體的流速作圖。
[0056]遲滯曲線通過在反應性氣體流速上升期間記錄的靶電壓或電流和在反應性氣體流速下降期間記錄的靶電壓或電流而描繪。遲滯區域由曲線段限定。在遲滯區域中，反應性氣體流速的下限和上限對應于當反應性氣體流速的上升期間記錄的靶電壓或電流值和反應性氣體流速的下降期間記錄的靶電壓或電流值變得基本上相等時的點。具體地，假設百分比改變由式(1-1)確定:
[0057](Va-Vd)/{(Va+Vd)/2} XlOO (1-1)
[0058]其中Va為反應性氣體流速的上升期間記錄的靶電壓值，Vd為反應性氣體流速的下降期間記錄的靶電壓值，或者百分比改變由式(1-2)確定:
[0059](Id-1a)/{(Ia+Id)/2} XlOO (1-2)
[0060]其中Ia為反應性氣體流速的上升期間記錄的靶電流值，Id為反應性氣體流速的下降期間記錄的靶電流值，當式(1-1)或(1-2)的百分比改變逐漸從遲滯區域中心向下限或上限側下降，并達到2%或更低、特別是基本上為零時的點是遲滯區域中反應性氣體流速的下限和上限。
[0061]據信，在以等于或低于遲滯區域的下限的反應性氣體流速濺射期間，一旦反應性氣體吸附到靶表面，它就作為濺射的顆粒從靶表面釋放，從而使靶表面的侵蝕部分保持在金屬狀態(硅在本文中包括在金屬內)，這也被稱為“金屬模式”。另外，在以等于或高于遲滯區域的上限的反應性氣體流速濺射期間，靶表面與反應性氣體反應，并呈現靶表面被金屬化合物完全覆蓋的狀態，這也被稱為“反應模式”。另一方面，在以高于遲滯區域下限且低于遲滯區域上限的反應性氣體流速濺射期間，靶表面的侵蝕部分被金屬化合物部分地覆蓋，這也被稱為“過渡模式”。
[0062]對于光掩模坯，膜的面內均勻性是重要的。作為半色調相移膜，通常使用含有硅的膜。必須將氧、氮等添加至該膜以為該膜提供特定的透射率。為了形成具有預定相移和預定透射率的含硅的膜，該膜必須以過渡模式沉積。然而，膜的過渡模式沉積往往面內均勻性劣化。
[0063]這樣的情況下，本發明意圖通過使用多個靶并濺射它們，同時組合選自金屬模式、過渡模式和反應模式的兩個或更多個濺射模式來沉積半色調相移膜。本文中適用的濺射模式的組合為金屬模式與反應模式的組合，金屬模式與過渡模式的組合，過渡模式與反應模式的組合，或金屬模式、過渡模式和反應模式的組合。
[0064]值得注意的是，過渡模式包括鄰接金屬模式的區域和鄰接反應模式的區域，它們分別被稱為“金屬模式鄰近區域”和“反應模式鄰近區域”。具體地，過渡模式的金屬模式鄰近區域和反應模式鄰近區域限定為這樣的過渡模式的區域，它們對應于確保以下情況的反應性氣體流速:在反應性氣體流速的上升期間記錄的靶電壓值Va和在反應性氣體流速的下降期間記錄的靶電壓值Vd之差為在遲滯區域中反應性氣體流速下限處的靶電壓值Vl和遲滯區域中反應性氣體流速上限處的靶電壓值Vh之差的±15% (S卩-15%到+15%)以內，更優選在±10%(S卩-10%到+10%)以內；或在反應性氣體流速的上升期間記錄的革巴電流值Ia和在反應性氣體流速的下降期間記錄的靶電流值Id之差為在遲滯區域中反應性氣體流速下限處的靶電流值Il和遲滯區域中反應性氣體流速上限處的靶電流值Ih之差的±15%(S卩-15%到+15%)以內，更優選在±10%(SP-10%到+10%)以內。
[0065]當應用過渡模式時，條件優選地設定為應用所述過渡模式的金屬模式鄰近區域或反應模式鄰近區域。
[0066]本文適用的優選濺射模式的組合為金屬模式或過渡模式的金屬模式鄰近區域與過渡模式的反應模式鄰近區域或反應模式的組合。更優選兩種濺射模式的組合:金屬模式和反應模式，以及兩種濺射模式的組合:過渡模式的金屬模式鄰近區域和反應模式。金屬模式和反應模式的組合尤其對于獲得具有最高的面內均勻性的半色調相移膜有效。
[0067]當多個靶置于共同的室中時，反應性氣體流速對于所述多個靶來說是一樣的。因此，根據本發明，半色調相移膜通過如下沉積:將多個靶置于室中，以及橫跨所述多個靶施加至少兩種不同值的功率，使得選自金屬模式、過渡模式和反應模式的至少兩種濺射模式應用于所述多個靶。
[0068]靶數可為兩個、三個或更多個。例如，當使用兩個靶時，橫跨所述靶施加不同值的功率，使得不同的濺射模式應用于所述靶。當使用三個或更多個靶時，可將兩種或三種濺射模式應用于所述靶。在此情況下，橫跨那些經受相同濺射模式的靶，可施加相同值的功率或不同值的功率。
[0069]雖然半色調相移膜通過濺射沉積，但也可采用DC濺射或RF濺射。可根據膜的層構造和組成來合適地選擇靶和濺射氣體。合適的含硅的靶包括硅靶(僅由硅組成的靶)，氮化硅靶，和含有硅和氮化硅的靶。由這些靶，不含過渡金屬的膜，例如硅基材料例如氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的膜可作為半色調相移膜形成。
[0070]或者，含硅的靶可含有過渡金屬，例如鉬、鎢、鉭或鋯。而且，含硅的靶和含過渡金屬的靶可組合使用。在這些情況中，含過渡金屬的膜，例如過渡金屬/硅基材料例如過渡金屬/氧化硅，過渡金屬/氮化硅和過渡金屬/氮氧化硅的膜可作為半色調相移膜形成。
[0071 ]在半色調相移膜的沉積期間，使用與靶材料反應并變成該膜的一部分的反應性氣體，例如，氮氣(N2氣體)，氧氣體(O2氣體)，氮氧化物氣體(N2O氣體、NO氣體、NO2氣體)ο在濺射氣體中，可使用稀有氣體，例如氦氣、氖氣或氬氣。半色調相移膜中氮和氧的含量可通過使用作為反應性氣體的含氮氣體和/或含氧氣體，以及調節所述氣體在反應性濺射期間的流速來調節。濺射壓力典型地為0.0l-1Pa，優選為0.03-0.2Pa。
[0072]半色調相移膜可包括表面氧化層作為表面側層(或最外層)，從而抑制膜品質的任何改變。表面氧化層可具有至少20at % (原子％ )的氧含量，甚至可接受至少50at %的氧含量。表面氧化層可通過大氣氧化或空氣氧化或強制氧化性處理來形成。強制氧化性處理的實例包括用臭氧氣體或臭氧水的硅基材料膜的處理，和在含氧氣氛中、典型地在氧氣氣氛中通過烘箱加熱，燈熱退火(lamp annealing)或激光加熱在約至少300°C加熱膜。表面氧化層具有優選至多10nm、更優選至多5nm、甚至更優選至多3nm的厚度。氧化層只要其厚度為至少Inm就能發揮其效果。盡管表面氧化層也可通過提高在濺射步驟期間的濺射氣體中氧的量形成，但優選上述大氣氧化或氧化性處理以形成缺陷較少的層。
[0073]在本發明的半色調相移光掩模坯中，單層或多層結構的第二膜可形成在所述半色調相移膜上。最經常地，將第二膜設置為相鄰于所述半色調相移膜。第二膜的實例包括遮光膜，遮光膜和減反射膜的組合，以及其在隨后的半色調相移膜圖案形成期間作為硬掩模發揮作用的輔助膜。當形成稍后將描述的第三膜時，第二膜可用作輔助膜(蝕刻阻止膜)，其在隨后第三膜圖案形成期間作為蝕刻阻止膜發揮作用。第二膜優選由含鉻材料組成。
[0074]一個示例的實施方案為圖2A中所示的半色調相移光掩模坯。圖2A中標示為100的半色調相移光掩模坯包括透明基底10，形成在基底上的半色調相移膜I，和形成在膜I上的第二膜2。
[0075]半色調相移光掩模坯可包括在半色調相移膜上的作為第二膜的遮光膜。遮光膜和減反射膜的組合也可用作第二膜。提供包括遮光膜的第二膜確保了半色調相移光掩模包括能夠完全遮蔽曝光光的區域。遮光膜和減反射膜也可在蝕刻期間用作輔助膜。遮光膜和減反射膜的構造和材料從許多專利文獻是已知的，例如專利文獻3(JP-A 2007-033469)和專利文獻4(JP_A 2007-233179)。一種優選的遮光膜和減反射膜的膜構造為具有含Cr材料的遮光膜和用于減少遮光膜的反射的含Cr材料的減反射膜的結構。遮光膜和減反射膜各自可為單層或多層。制造遮光膜和減反射膜的合適的含Cr材料包括鉻本身，氧化鉻(CrO)，氮化鉻(CrN)，碳化鉻(CrC)，氧氮化鉻(CrON)，氧碳化鉻(CrOC)，氮碳化鉻(CrNC)，氧氮碳化鉻(CrONC)和其它鉻化合物。
[0076]當第二膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，遮光膜由鉻基材料制成，該材料具有至少40at%，特別是至少60at%且低于100at%，優選至多99at%，更優選至多90at %的鉻含量。鉻基材料具有至少Oat %，且至多60at %，優選至多40at %的氧含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的氧含量是優選的。鉻基材料具有至少0at%，且至多50at%，優選為至多4(^1:%的氮含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat%的氮含量是優選的。鉻基材料具有至少Oat %，且至多20at %，優選為至多1at %的碳含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的碳含量是優選的。鉻、氧、氮和碳的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是100at%。
[0077]當第二膜為遮光膜和減反射膜的組合時，減反射膜優選為由含鉻材料制成，該材料具有優選至少30at%，更優選至少35at %，且優選至多70at %，更優選至多50at%的鉻含量。含鉻材料具有優選至多60at%，且至少lat%，更優選為至少20&丨％的氧含量。含鉻材料具有優選至多50at%，更優選至多30at%，且至少lat%，更優選至少3&丨％的氮含量。含鉻材料具有優選至少0at%，且至多20at%，更優選至多5&丨％的碳含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的碳含量是優選的。鉻、氧、氮和碳的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是100at%。
[0078]當第二膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，第二膜具有典型地為20-100]11]1，優為40-70111]1的厚度。此外，與第二膜組合的半色調相移膜相對于波長至多200111]1的曝光光應優選具有至少2.0，更優選至少2.5，甚至更優選至少3.0的總光學密度。
[0079]在本發明的半色調相移光掩模坯中，單層或多層結構的第三膜可形成在第二膜上。最經常地，將第三膜設置為相鄰于第二膜。第三膜的實例包括遮光膜，遮光膜和減反射膜的組合，和在隨后的第二膜的圖案形成期間作為硬掩模發揮作用的輔助膜。第三膜優選由含硅的材料、特別是不含鉻的含硅的材料組成。
[0080]一個示例的實施方案為圖2B中所示的半色調相移光掩模坯。圖2B中標示為100的半色調相移光掩模坯包括透明基底10，形成在基底上的半色調相移膜I，形成在膜I上的第二膜2，和形成在第二膜2上的第三膜3。
[0081]當第二膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，第三膜可為輔助膜(蝕刻掩模膜)，其在隨后的第二膜的圖案形成期間作為硬掩模發揮作用。當形成稍后描述的第四膜時，第三膜可用作輔助膜(蝕刻阻止膜)，其在隨后的第四膜的圖案形成期間作為蝕刻阻止膜發揮作用。該輔助膜優選由具有與第二膜不同的蝕刻性質的材料組成，例如，具有對應用于含鉻材料蝕刻的氯干蝕刻的耐受性的材料，具體地可以用氟化物氣體例如SF6或CF4蝕刻的含娃的材料。合適的含娃的材料包括娃本身，含有氮和氧之一或兩者和娃的材料，含有娃和過渡金屬的材料，以及含有氮和氧之一或兩者、硅和過渡金屬的材料。示例的過渡金屬為鉬、鉭和鋯。
[0082]當第三膜為輔助膜時，它優選由具有優選至少20at%，更優選至少33at%，且至多95at%，更優選至多80at%硅含量的含硅的材料組成。含硅的材料具有至少0at%，且至多50at%，優選至多3(^1:%的氮含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat%的氮含量是優選的。含娃的材料具有至少0at%，優選至少20at%，且至多70at%，優選至多66at%的氧含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat %的氧含量是優選的。含娃的材料具有至少Oat %，且至多35at%，優選至多20&丨％的過渡金屬含量，其中如果存在，則至少lat%的過渡金屬含量是優選的。娃、氧、氮和過渡金屬的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是I OOat %。
[0083]當第二膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時和所述第三膜為輔助膜時，第二膜具有典型地為20-100nm，優選為40-70nm的厚度，第三膜具有典型地為l-30nm，優選為2-15nm的厚度。此外，與第二膜組合的半色調相移膜應優選具有相對于波長至多200nm曝光光的總光學密度為至少2.0，更優選為至少2.5，甚至更優選為至少3.0。
[0084]當第二膜為輔助膜時，遮光膜可作為第三膜形成。此外，遮光膜和減反射膜的組合可作為第三膜形成。本文中，第二膜可用作在半色調相移膜圖案形成期間起硬掩模作用的輔助膜(蝕刻掩模膜)，或在第三膜圖案形成期間作為蝕刻阻止膜發揮作用的輔助膜(蝕刻阻止膜)。輔助膜的實例為含鉻材料的膜，如專利文獻5(JP-A 2007-241065)中所述。該輔助膜可為單層或多層。制造輔助膜的合適的含鉻材料包括鉻本身，氧化鉻(CrO)，氮化鉻(CrN),碳化鉻(CrC)，氧氮化鉻(CrON)，氧碳化鉻(CrOC)，氮碳化鉻(CrNC)，氧氮碳化鉻(CrONC)和其它鉻化合物。
[0085]當第二膜為輔助膜時，該膜優選地具有優選至少40at%，更優選至少50at%，且至多100at%，更優選至多99at%，甚至更優選至多90at%的鉻含量。該膜具有至少0at%，且至多60at%，優選至多55&丨％的氧含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的氧含量是優選的。該膜具有至少0at%，且至多50at%，優選至多40&丨％的氮含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的氮含量是優選的。該膜具有至少0at%，且至多20at%，優選至多1at %的碳含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat %的碳含量是優選的。鉻、氧、氮和碳的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是100at%。
[0086]另一方面，作為第三膜的遮光膜和減反射膜優選由具有與第二膜不同的蝕刻性質的材料組成，例如，對應用于含鉻材料蝕刻的氯干蝕刻具有耐受性的材料，具體地可以用氟化物氣體例如SF6或CF4蝕刻的含娃的材料。合適的含娃的材料包括娃本身，含有氮和氧之一或兩者以及硅的材料，含有硅和過渡金屬的材料，以及含有氮和氧之一或兩者、硅和過渡金屬的材料。示例的過渡金屬為鉬、鉭和鋯。
[0087]當第三膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，遮光膜和減反射膜優選由具有優選至少10at%，更優選至少30at%且低于100at%，更優選至多95at%娃含量的含娃的材料組成。該含娃的材料具有至少0at%，且至多50at%，優選至多40at%，特別是至多20at%的氮含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的氮含量是優選的。該含硅的材料具有至少Oat%，且至多60at%，優選至多3(^1:%的氧含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少lat%的氧含量是優選的。該含硅的材料具有至少Oat%，且至多35at%，優選至多20at%的過渡金屬含量，其中如果存在的話至少lat%的過渡金屬含量是優選的。硅、氧、氮和過渡金屬的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是100at%。
[0088]當第二膜為輔助膜時和第三膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，第二膜具有典型地為l_20nm，優選2-10nm的厚度，第三膜具有典型地為20-100nm，優選為30-70nm的厚度。此外，與第二膜和第三膜組合的半色調相移膜相對于波長至多200nm的曝光光應優選具有至少2.0，更優選至少2.5，甚至更優選至少3.0的總光學密度。
[0089]在本發明的半色調相移光掩模坯中，單層或多層結構的第四膜可形成在第三膜上。最經常地，將第四膜設置為相鄰于第三膜。示例的第四膜為在隨后的第三膜的圖案形成期間起硬掩模作用的輔助膜。第四膜優選由含鉻材料組成。
[0090]一個示例的實施方案為圖2C中所示的半色調相移光掩模坯。圖2C中以100標示的半色調相移光掩模坯包括透明基底10，形成在基底上的半色調相移膜I，形成在膜I上的第二膜2，形成在第二膜2上的第三膜3，和形成在第三膜3上的第四膜4。
[0091]當第三膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合時，第四膜可為在隨后的第三膜的圖案形成期間起硬掩模作用的輔助膜(蝕刻掩模膜)。該輔助膜優選由具有與第三膜不同的蝕刻性質的材料組成，例如，具有應用于含硅的材料蝕刻的氟干蝕刻的耐受性的材料，具體地可以用含氧的氯化物氣體蝕刻的含鉻材料。合適的含鉻材料包括鉻本身，氧化鉻(CrO)，氮化鉻(CrN)，碳化鉻(CrC)，氧氮化鉻(CrON)，氧碳化鉻(CrOC)，氮碳化鉻(CrNC)，氧氮碳化鉻(CrONC)和其它鉻化合物。
[0092]當第四膜為輔助膜時，該膜具有至少40at%，優選至少50at%，且至多100at%，優選至多99at %，更優選至多90at %的鉻含量。該膜具有至少Oat %，且至多60at %，優選至多40at%的氧含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat %的氧含量是優選的。該膜具有至少Oat%，且至多50at%，優選至多40at%的氮含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat%的氮含量是優選的。該膜具有至少0at%，且至多20at%，優選至多10&丨％的碳含量，其中當必須調節蝕刻速率時至少Iat %的碳含量是優選的。鉻、氧、氮和碳的總含量優選為至少95at%，更優選為至少99at%，且特別是10at %。
[0093]當第二膜為輔助膜，第三膜為遮光膜或遮光膜和減反射膜的組合，且第四膜為輔助膜時，第二膜具有典型地為l-20nm，優選為2-10nm的厚度，第三膜具有典型地為20-lOOnm，優選30-70nm的厚度，第四膜具有典型地為l-30nm，優選2-20nm的厚度。此外，與第二膜和第三膜組合的半色調相移膜相對于波長至多200nm的曝光光應優選具有至少2.0，更優選至少2.5，甚至更優選至少3.0的總光學密度。
[0094]含鉻材料的第二膜和第四膜可通過以下反應性濺射沉積:使用鉻靶或其中加入了氧、氮和碳中一種或多種的鉻靶，和基于稀有氣體例如Ar、He或Ne的濺射氣體，根據待沉積的膜的期望組成向該濺射氣體加入選自含氧氣體、含氮氣體和含碳氣體的氣體。
[0095]含硅的材料的第三膜可通過以下反應性濺射沉積:使用硅靶，氮化硅靶，含有硅和氮化硅的靶，過渡金屬靶，或復合硅/過渡金屬靶，以及基于稀有氣體例如Ar，He或Ne的濺射氣體，根據待沉積的膜的期望組成向該濺射氣體加入選自含氧氣體、含氮氣體和含碳氣體的氣體。
[0096]光掩模坯可通過標準技術加工成光掩模。例如，包括半色調相移膜和在其上沉積的含鉻材料的第二膜的半色調相移光掩模坯可按如下加工。首先，將適用于電子束(EB)光刻的抗蝕劑膜形成在半色調相移光掩模坯的第二膜上，曝光于EB圖案，并以常規方式顯影，形成抗蝕劑圖案。在由此獲得的抗蝕劑圖案用作蝕刻掩模時，進行含氧的氯系干蝕刻以將抗蝕劑圖案轉印到第二膜，獲得第二膜的圖案。接著，在第二膜圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將圖案轉印到半色調相移膜，獲得半色調相移膜的圖案。如果要留下第二膜的任何區域，則將用于保護該區域的抗蝕劑圖案形成在第二膜上。之后，通過含氧的氯系干蝕刻將第二膜的不受抗蝕劑圖案保護的部分去除。抗蝕劑圖案以常規方式去除，得到半色調相移光掩模。
[0097]在另一實例中，包括半色調相移膜，作為第二膜在其上沉積的含鉻材料的遮光膜或遮光膜/減反射膜，以及作為第三膜在其上沉積的含硅的材料的輔助膜的半色調相移光掩模坯可按如下加工。首先，適用于EB光刻的抗蝕劑膜形成在半色調相移光掩模坯的第三膜上，曝光于EB圖案，并以常規方式顯影，形成抗蝕劑圖案。在由此獲得的抗蝕劑圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將抗蝕劑圖案轉印到第三膜，獲得第三膜的圖案。在由此獲得的第三膜圖案用作蝕刻掩模時，進行含氧的氯系干蝕刻以將第三膜圖案轉印到第二膜，獲得第二膜的圖案。此時去除抗蝕劑圖案。此外，在第二膜圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將第二膜圖案轉印到半色調相移膜，從而限定半色調相移膜的圖案，同時，去除第三膜圖案。如果要留下任何第二膜的區域，則將用于保護該區域的抗蝕劑圖案形成在第二膜上。之后，通過含氧的氯系干蝕刻將第二膜的不受抗蝕劑圖案保護的部分去除。抗蝕劑圖案以常規方式去除，得到半色調相移光掩模。
[0098]在進一步的實例中，包括半色調相移膜，在其上沉積的作為第二膜的含鉻材料的輔助膜，和沉積在第二膜上作為第三膜的含硅的材料的遮光膜或遮光膜/減反射膜的半色調相移光掩模坯可按如下加工。首先，適用于EB光刻的抗蝕劑膜形成在半色調相移光掩模坯的第三膜上，曝光于EB圖案，并以常規方式顯影，形成抗蝕劑圖案。在由此獲得的抗蝕劑圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將抗蝕劑圖案轉印到第三膜，獲得第三膜的圖案。在由此獲得的第三膜圖案用作蝕刻掩模時，進行含氧的氯系干蝕刻以將第三膜圖案轉印到第二膜，由此獲得了第二膜的圖案，也即，將第二膜的半色調相移膜待去除的部分去除。此時去除抗蝕劑圖案。用于保護第三膜的要留下的部分的抗蝕劑圖案形成在第三膜上。此外，在第二膜圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將第二膜圖案轉印到半色調相移膜，從而限定所述半色調相移膜的圖案，同時，去除第三膜的不受抗蝕劑圖案保護的部分。抗蝕劑圖案以常規方式去除。最后，進行含氧的氯系干蝕刻以去除第二膜的已去除第三膜的部分，得到半色調相移光掩模。
[0099]在再進一步的實例中，包括半色調相移膜，在其上沉積的作為第二膜的含鉻材料的輔助膜，沉積在第二膜上的作為第三膜的含硅的材料的遮光膜或遮光膜/減反射膜，和沉積在第三膜上的作為第四膜的含鉻材料的輔助膜的半色調相移光掩模坯可按如下加工。首先，將適用于EB光刻的抗蝕劑膜形成在半色調相移光掩模坯的第四膜上，曝光于EB圖案，并以常規方式顯影，形成抗蝕劑圖案。在由此獲得的抗蝕劑圖案用作蝕刻掩模時，進行含氧的氯系干蝕刻以將抗蝕劑圖案轉印到第四膜，獲得第四膜的圖案。在由此獲得的第四膜圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將第四膜圖案轉印到第三膜，獲得第三膜的圖案。此時去除抗蝕劑圖案。用于保護第三膜的要留下的部分的抗蝕劑圖案形成在第四膜上。此外，在第三膜圖案用作蝕刻掩模時，進行含氧的氯系干蝕刻以將第三膜圖案轉印到第二膜，獲得第二膜的圖案，同時，去除第四膜的不受抗蝕劑圖案保護的部分。接著，在第二膜圖案用作蝕刻掩模時，進行氟系干蝕刻以將第二膜圖案轉印到半色調相移膜，從而限定了半色調相移膜的圖案，同時，去除第三膜的不受抗蝕劑圖案保護的部分。抗蝕劑圖案以常規方式去除。最后，進行含氧的氯系干蝕刻以去除第二膜的已去除第三膜的部分和第四膜的抗蝕劑圖案已去除的部分，得到半色調相移光掩模。
[0100]在可加工的基底中形成其中半節距為至多50nm，典型地至多30nm，更典型地為至多20nm的圖案的光刻方法中，其包括以下步驟:在可加工的基底上形成光致抗蝕劑膜，通過圖案化的掩模將該光致抗蝕劑膜曝光于波長至多200nm的光、典型地為ArF準分子激光(193nm)或F2激光(157nm)，以將圖案轉印到光致抗蝕劑膜，本發明的半色調相移光掩模最適合用于曝光步驟。
[0101]由光掩模坯獲得的半色調相移光掩模有利地適用于包括以下的圖案形成工藝:將光投射到包括半色調相移膜圖案的光掩模圖案以將光掩模圖案轉印到可加工的基底上的物體(光致抗蝕劑膜)上。曝光光的照射可為干燥曝光或浸漬曝光。尤其是通過浸漬光刻將作為可加工的基底的至少300mm的晶片曝光于光的光掩模圖案時，并且在商業規模微制造的相對短時間內累計照射能量提高的趨勢下，本發明的半色調相移光掩模有效。
[0102]實施例
[0103]給出以下實施例以進一步說明本發明，但本發明不限于此。
[0104]實施例1
[0105]在派射系統的室中，放置152mm方形和6.35mm厚的石英基底。娃革E用作派射勒I，氬氣和氮氣用作濺射氣體。將橫跨靶施加的功率和氬氣流速保持恒定。測量橫跨靶的電壓，同時改變氮氣流速，獲得遲滯曲線。具體地，橫跨靶施加0.5kW的功率，以20SCCm供應氬氣，氮氣以5sccm供應到室中。在該狀態下，開始派射。氮氣流速從5sccm以每秒0.1sccm的增量提高，最后達到50sccm，將最終流速保持30秒。之后，相反地氮氣流速從50sccm以每秒0.1sccm的減量降低，最后達到5sCCm。將靶電壓相對于流速作圖以繪制圖3中所示的第一遲滯曲線。通過類似地掃描氮氣流速，不同在于橫跨靶施加1.5kW的功率，獲得了如圖4中所示的第二遲滯曲線。在圖3和4中，實線曲線表示氮氣流速上升期間記錄的靶電壓，虛線曲線表示氮氣流速下降期間記錄的靶電壓。
[0106]在圖3和4的第一遲滯曲線和第二遲滯曲線的基礎上，在152mm方形和6.35mm厚的石英基底上，使用兩種硅靶作為濺射靶，氬氣和氮氣作為濺射氣體進行濺射。在一個靶上在反應模式條件下(氬氣流速20sccm，氮氣流速32.080011，勒1施加的功率0.51^0并在另一個革巴上在金屬模式條件下(氬氣流速20sccm，氮氣流速32.0sccm，革E施加功率1.5kff)進行反應性濺射。沉積了以原子比計具有S1:N = 48:52的組成的SiN單層作為半色調相移膜。該半色調相移膜具有177度的相移、6.0 %的透射率和62nm的厚度。相移的面內分布為_0.8 %且透射率的面內分布為-5.4%，表明令人滿意的面內均勻性。
[0107]注意，相移或透射率的面內分布通過測量具有在其上沉積的半色調相移膜基底的表面上的正交線的交點和正交線上自交點95mm間距的任意點處的相移或透射率并根據以下等式(2-1)或(2-2)計算而測定。
[0108]相移的面內分布(％)=
[0109][PS(I)-PS(E)]/[(PS(I)+PS(E))/2]XlOO (2-1)
[0110]其中PS(I)為交點處的相移，PS(E)為任意點處的相移。
[0111]透射率的面內分布(％)=
[0112][T(I)-T(E)]/[(T(I)+T(E))/2]XlOO (2-2)
[0113]其中T(I)為交點處的透射率，T(E)為任意點處的透射率。
[0114]實施例2
[0115]在派射系統的室中，放置152mm方形和6.35mm厚的石英基底。娃革E用作派射勒I，氬氣和氮氣用作濺射氣體。將橫跨靶施加的功率和氬氣流速保持恒定。測量橫跨靶的電壓，同時改變氮氣流速，獲得遲滯曲線。具體地，橫跨靶施加0.75kW的功率，以20SCCm供應氬氣，將氮氣以5sccm供應到室中。在該狀態下，開始派射。氮氣流速從5sccm以每秒0.1sccm的增量提尚，最后達到50sccm，將最終流速保持30秒。之后，相反地氣氣流速從50sccm以每秒
0.1sccm的減量降低，最后達到5sCCm。將靶電壓相對于流速作圖以繪制如圖5中所示的第一遲滯曲線。通過類似地掃描氮氣流速，不同在于橫跨靶施加2.0kW的功率，獲得如圖6中所示的第二遲滯曲線。在圖5和6，實現曲線表示氮氣流速上升期間記錄的靶電壓，虛線曲線表示氮氣流速下降期間記錄的靶電壓。
[0116]在圖5和6的第一遲滯曲線和第二遲滯曲線的基礎上，在152mm方形和6.35mm厚的石英基底上，使用兩種硅靶作為濺射靶，氬氣和氮氣作為濺射氣體進行濺射。在一個靶上在反應模式條件(氬氣流速20sccm，氮氣流速38.0sccm，革E施加功率0.75kW)下，并在另一個革巴上在過渡模式的金屬模式鄰近區域的條件(氬氣流速20sccm，氮氣流速38.0sccm，施加到革巴的功率2.0kW)下進行反應性濺射。沉積了以原子比計具有S1:N=48:52的組成的SiN單層作為半色調相移膜。所述半色調相移膜具有177度的相移、6.0%的透射率和62nm的厚度。相移的面內分布為-0.6%且透射率的面內分布為-7.0%，表明令人滿意的面內均勾性。
[0117]比較例I
[0118]在派射系統的室中，放置152mm方形和6.3 5mm厚的石英基底。娃革E用作派射勒!，氬氣和氮氣用作濺射氣體。橫跨靶施加的功率和氬氣流速保持恒定。測量橫跨靶的電壓，同時改變氮氣流速，獲得遲滯曲線。具體地，橫跨靶施加IkW的功率，以17sccm供應氬氣，氮氣以5sccm供應到室中。在這樣的狀態下，開始派射。氮氣流速從5sccm以每秒0.1sccm的增量提高，最后達到50sccm，將最終流速保持30秒。之后，相反地氮氣流速從50sccm以每秒0.1sccm的減量降低，最后達到5sCCm。將電壓相對于流速作圖以繪制如圖7中所示的遲滯曲線。在圖7中，實現曲線表示氮氣流速上升期間記錄的靶電壓，虛線曲線表示氮氣流速下降期間記錄的靶電壓。
[0119]在圖7的遲滯曲線的基礎上，在152mm方形和6.35mm厚的石英基底上，使用單一硅靶作為濺射靶，氬氣和氮氣作為濺射氣體進行濺射。在該靶上在過渡模式條件下(氬氣流速17.080011，氮氣流速19.1800]1，施加到勒1的功率11^0進行反應性派射。沉積了以原子比計具有S1:N=47:53的組成的SiN單層作為半色調相移膜。所述半色調相移膜具有177度的相移、6.0%的透射率和62nm的厚度。相移的面內分布為-1.0 %且透射率的面內分布為_10.8%,表明差的面內均勻性。
【主權項】
1.制備半色調相移光掩模坯的方法，包括通過使用含硅的靶和含氮和/或氧的反應性氣體的反應性濺射將含硅和氮和/或氧的半色調相移膜沉積在透明基底上的步驟，其中 條件是，遲滯曲線通過如下繪制:橫跨靶施加恒定功率，將反應性氣體供入室中，提高并接著降低反應性氣體的流速以由此掃描反應性氣體的流速，在反應性氣體的流速的掃描時測量靶電壓或電流值，以及用靶電壓或電流值對反應性氣體的流速作圖，以及條件是，對應于等于或低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限的反應性氣體流速的濺射模式，對應于從高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速下限到低于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式，和對應于等于或高于所述遲滯曲線上的反應性氣體流速上限的反應性氣體流速的濺射模式被分別稱為金屬模式、過渡模式和反應模式， 所述半色調相移膜通過如下沉積:將多個靶置于所述室中，以及橫跨所述多個靶施加至少兩種不同值的功率，使得選自金屬模式、過渡模式和反應模式的至少兩種濺射模式應用于所述多個靶。2.權利要求1所述的方法，其中所述過渡模式選自所述過渡模式的金屬模式鄰近區域和反應模式鄰近區域。3.權利要求2所述的方法，其中所述至少兩種濺射模式包括所述金屬模式或所述過渡模式的金屬模式鄰近區域，以及所述過渡模式的反應模式鄰近區域或所述反應模式。4.權利要求3所述的方法，其中所述至少兩種濺射模式包括所述金屬模式和所述反應模式，或所述過渡模式的金屬模式鄰近區域和所述反應模式。5.權利要求1所述的方法，其中所述反應性氣體含有氮氣(N2)或氧氣(O2)。6.權利要求1所述的方法，其中所述含硅的靶為由硅組成的靶。7.權利要求6所述的方法，其中所述半色調相移膜不含過渡金屬。8.權利要求1所述的方法，其中所述含硅的靶含有過渡金屬，并且所述半色調相移膜含有所述過渡金屬。9.權利要求1所述的方法，其中進一步使用含過渡金屬的靶，并且所述半色調相移膜含有所述過渡金屬。
【文檔編號】G03F1/32GK106019811SQ201610195884
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】高坂卓郎
【申請人】信越化學工業株式會社