衰減相移掩模坯體和光掩模的制作方法

專利名稱：衰減相移掩模坯體和光掩模的制作方法
技術領域：
本發明涉及用在曝光波長為300nm或更低的平版印刷中的相移掩模坯體，以及制造這種掩模坯體的方法。
本發明要求享有序列號為10/655,593的美國專利申請以及申請號為04001359.1和04008566.4的歐洲專利申請的優先權，這些申請的內容此處引入作為參考。
背景技術：
相移掩模作為將平版印刷工具分辨率、對比度和深度焦點延伸超出普通二元掩模技術可獲取程度的手段已引起極大的關注。
在幾種相移方案中，由Burn J.Lin在Solid State Technology，January issue第43頁(1992)中提出的(嵌入式)衰減相移掩模贏得了廣泛的接受，因為它易于制造以及與之相伴的成本節約，其中的教導此處引入作為參考。
已經提出了幾種相移掩模的工藝變形方案，第一種變形方案中，給基片裝配微透光層，例如非常薄的鉻層，配以蝕刻入石英基片來制造期望的相移(Levinson型、硬型或交替型相移掩模)。這種方法要求對層沉積和蝕刻過程二者都有高度的控制。
另一種變形方案中，通過將一層或多層具有相移和衰減性質的層涂覆到基片上來提供相移掩模。還提出了單層法，其中單一的層就提供180°相移和入射光的衰減。除了單層法，雙層和多層衰減相移掩模坯體也已經有所描述。
隨著降低光掩模特征尺寸的要求的提高，沉積層膜厚的均勻度在掩模坯體的制造和處理中變得日益重要。為了沉積具有規定光學性質的層，例如規定的相移、透射率和/或反射率，必須避免對于計算層厚的局部偏差，因為這種局部偏差會引起貫穿掩模坯體直徑的不均勻的光學性質。因此，控制層厚的均勻度變得日益重要。
此外，這種光掩模坯體必須基本上沒有缺陷。光掩模坯體上的缺陷會導致光掩模內諸如針孔之類的缺陷，在IC設備內引起故障。避免掩模坯體上缺陷的任務因特征尺寸的減小而變得更具挑戰性。例如對于65和45nm的節點(即晶片上的特征尺寸分別為65nm和45nm)，給光掩模布以特征尺寸為100nm的結構圖樣，由此必須不含微粒尺寸超過0.5μm的表面缺陷。
因而本發明的一個目標是提供曝光波長為300nm或更低的新型掩模坯體，將簡單穩定生產的可能性與必需的光學性質、化學穩定性以及無缺陷表面和均勻沉積的層相結合。
發明概述本發明的第一方面致力于一種制備嵌入式衰減相移掩模坯體的雙離子束沉積法，所述掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模；該方法包括在基片上沉積-透射控制子層，包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬或金屬化合物以及這些金屬和其化合物的組合；-相移控制子層，包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物，或其組合；其中薄膜系統的至少一層通過以下步驟沉積(a)從含有一種或多種Si、Al、Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb的混合物、合金或化合物靶通過來自一組氣體的離子用一次離子束進行離子束沉積，以及(b)用來自包含一組氣體的輔助源的二次離子束轟擊基片。
本發明的第二方面致力于一種嵌入式衰減相移掩模坯體，所述掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬和/或金屬化合物以及這些金屬和其化合物的組合；
-相移控制子層，包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物，或其組合；其中透射控制子層和/或相移控制子層具有至多2％的平均膜厚均勻度；所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模；本發明的第三方面致力于一種嵌入式衰減相移掩模坯體，所述掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物以及這些金屬和其氮化物的組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；所述相移掩模能夠生產在波長約248nm的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
本發明的第四方面致力于一種嵌入式衰減相移掩模坯體，所述掩模坯體包含基片和薄膜系統，薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物及其組合；-對比層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物和/或氮化物，或其組合；所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
本發明的第五方面致力于一種嵌入式衰減相移掩模坯體，其中掩模坯體包含基片和薄膜系統，薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物及其組合；-相移控制子層，包含Si和/或Al；-設置在相移控制層上的保護層，包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、碳化物和硼化物的金屬和/或金屬化合物及其組合，所述保護層厚度至多為5nm；所述掩模坯體在300nm或更低波長的照射光下能夠產生基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
本發明的第六方面涉及一種嵌入式衰減相移掩模坯體，其中掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；所述相移掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少20％光透射率的光掩模。
當結合附圖閱讀時，基于以下的詳細說明和發明點，本發明的這些和其它方面、目標、特征和優點將變得明顯。
應當理解之前的總體描述和以下的詳細描述僅是本發明的示例，意在提供一種縱覽或框架來理解所請求保護的發明的特點和特征。
附圖簡述附圖中

圖1a表示制造根據本發明的掩模坯體的優選裝置的示意圖；圖1b表示輔助源的示意圖。
圖2表示根據本發明的一種實施方式的衰減相移掩模坯體(圖2a)和掩模(圖2c)的示意橫截面，圖2d表示當構建根據這種實施方式的掩模坯體時可采用的一種干蝕刻方法。
圖3a-圖3d表示根據本發明的另一種實施方式的掩模坯體的示意橫截面，帶對比層的掩模坯體(圖3a)，帶保護層的掩模坯體(圖3b)、帶對比層和保護層的掩模坯體(圖3c)和帶四層相移系統的掩模坯體(圖3d)。
圖4表示Ta和SiO2的色散曲線。
圖5a和5b表示根據本發明一種實施方式的掩模坯體作為透射控制子層和相移控制子層厚度函數的透射模擬。
圖6a和6b表示根據本發明一種實施方式的掩模坯體作為相移控制子層和透射控制子層厚度函數的相移模擬。
圖7a-7e表示根據本發明一種實施方式的示例衰減相移掩模坯體用在157、193和248nm曝光波長下依賴于透射控制子層和相移控制子層厚度的透射變化模擬。
圖8表示取決于根據本發明一種實施方式的掩模坯體的波長的光密度(振蕩線)。
圖9a和9b表示根據本發明某種實施方式的掩模坯體的光譜反射和透射曲線。
圖10a和10b表示根據對比實施例1(圖10a)和發明實施例1(圖10b)的157nm衰減相移掩模坯體的透射均勻度。
圖10c和10d表示根據對比實施例1(圖10c)和發明實施例1(圖10d)的157nm衰減相移掩模坯體Ta層的厚度均勻度。
圖11a和11b表示根據對比實施例1(圖11a)和發明實施例1(圖11b)的157nm衰減相移掩模坯體SiO2層的厚度均勻度。
圖12a、12b和12c表示根據對比實施例1(圖12a)、對比實施例2(圖12b)和實施例1(圖12c)的157nm衰減相移掩模坯體的SiO2膜上的AFM測量表面。
圖13a和13b表示根據實施例1的157nm衰減相移掩模坯體的缺陷圖。
圖14a和14b表示根據實施例1的157nm衰減相移掩模坯體的粒子分析，即缺陷水平。
圖15a和15b表示靶腐蝕引起的Ta和SiO2膜的長期膜厚偏移。
圖16表示根據本發明一種實施方式的蝕刻掩模坯體的SEM圖。
圖17a和17b表示根據本發明另一種實施方式的蝕刻掩模坯體的SEM圖。
圖18a和18b表示對根據本發明一種實施方式的掩模坯體上的對比層的作用的計算量。
圖19表示Ta層的激光耐久性。
圖20表示根據本發明一種實施方式的掩模坯體的化學耐久性。
圖21表示根據本發明一種實施方式的帶保護層掩模坯體在鉻吸收干蝕刻前后GIXR與n&k曲線的對比。
圖22表示根據本發明一種實施方式的掩模坯體在256nm檢驗波長下的反射和透射。
優選實施方式的詳細描述如本領域中所知，“光掩模坯體”或“掩模坯體”與“光掩模”或“掩模”不同，因為在后的術語用于描述已經被構造、布圖或描圖之后的光掩模坯體。盡管本文中也全力遵循這種傳統，但是本領域技術人員將懂得這種差別不存在于這項發明的材料方面中。因而，將理解本文中以最廣義使用術語“光掩模坯體”或“掩模坯體”，以包括描圖或未描圖的光掩模坯體二者。
措辭“具有基本180°相移”是指相移掩模坯體提供足以抵償結構體邊界面中光的入射光相移，由此提高邊界對比度。優選地，提供160°-190°的相移，更優選170°-185°。
根據本發明，當用于描述掩模坯體的層系統中第一層對第二層的相對位置時，措辭“下”和“上”具有以下的含義 “下”是指提供所述第一層，比所述第二層更接近掩模坯體的基片，而措辭“上”是指提供所述第一層，比所述第二層更遠離基片。
此外，如果沒有特別指明，措辭“下”或“上”可以表示“正下”以及“下，但在所述兩層之間至少提供一層其它層”或者“正上”以及“上，但在所述兩層之間至少提供一層其它層”。
本發明的掩模坯體在波長300nm或更低的照射光下具有至少0.001％的透射率，優選至少0.5％。
圖1示意性地表示根據本發明的一種沉積裝置10的示例設置，用于通過離子束濺射(IBS)或離子束沉積(IBD)來制造光掩模坯體。裝置10包含可用泵系統抽空的真空室12。
沉積粒子源或更具體而言離子沉積源20產生第一粒子或離子束22。沉積離子源20是高頻(HF)離子源，然而，也可以使用其它類型的離子源。將濺射氣體24在入口26引入沉積離子源20并在沉積離子源20內部通過原子碰撞以及被感應耦合電磁場加速的電子電離。
最好是彎曲的三格柵離子提取組件28用于加速由第一離子束22構成的一次離子，并將它們聚焦到靶40。
一次離子從沉積離子源20提取并擊打靶或濺射靶40，由此引起級聯的原子碰撞，轟出靶原子。這種濺射或蒸發靶的過程稱為濺射過程。取決于待沉積的層，濺射靶例如是包含或者由鉭、鈦、硅、鉻或以下提到的任何其它金屬或化合物構成。沉積裝置可以裝配多個化學組成上有差別的不同濺射靶，從而能夠不擾亂真空而將濺射過程換為另一個靶。優選地，濺射過程與層的沉積在適宜的真空中進行。
當一次離子的質量與靶原子的質量相當時，傳遞給靶原子的動量傳遞最大。由于惰性氣體易于控制，優選將氦、氬、氙用作濺射氣體24。由于濺射期間使用氙會提高沉積層厚度的均勻度，因而優選將氙用作濺射氣體。
從靶40形成至少部分射向基片50的濺射離子42。濺射離子42帶著比用常規汽相沉積法高得多的能量擊打基片50，在基片50上沉積或生長高度穩定和致密的層或膜。
具體而言，通過第一離子束22的能量和/或入射角來調節或控制濺射原子例如金屬原子的平均能量。通過使靶40繞軸旋轉來調節第一離子束22相對于靶法線44的入射角。
基片50可轉動地安裝到三軸轉動裝置上。通過使基片圍繞第一軸旋轉來調節濺射離子相對于基片50法線54的平均入射角。通過調整入射角，可以控制并從而改善均勻度、內部膜結構以及機械參數，特別是膜應力。
此外，可以使基片50圍繞垂直于代表第二轉動軸的法線54旋轉，以進一步改善沉積均勻度。
此外，基片還可以繞第三軸旋轉或轉動，使基片運動到離子束之外，從而允許例如緊接在沉積之前清潔基片50。
此外，設備10包括輔助粒子源或輔助離子源60。其工作原理與沉積源20相同。第二粒子或離子束62指向基片50，例如用于對基片50和/或沉積在基片50上的膜進行平坦化、改善表面狀況、摻雜和/或作進一步處理。經由氣體入口66引入其它活潑或不活潑的氣體。
優選用平直的三格柵提取系統68加速第二離子束62。
圖1b表示輔助源的示意圖。與沉積源類似，輔助源包含三個格柵，所謂的Accel格柵68a、所謂的Decel格柵68b以及所謂的Ground68c。離子在Accel格柵68a與Decel格柵68b之間加速而在至Ground68c的第二段路徑中減速。這可對離子束的散度產生影響。
優選地，輔助源60用于將活潑氣體如氧氣和氮氣引入系統。
第二離子束62基本覆蓋整個基片50，實現在整個基片區域內均勻的離子分布或處理。如可從圖1中看到的，基片50以相對于第二離子束62的軸65的角度b固定。
本領域的現狀中，第二離子束62特別適用于-用氧、氮、碳和/或其它離子摻雜膜，-在沉積之前清潔基片，例如用氧等離子體，-通過使膜平坦化來改善膜的界面品質。
然而，根據本發明，第二或二次離子束可有利地用于改善沉積層厚均勻度。特別地，當濺射輕金屬如Si、Al、Mg和Ge時或者當輔助源用于以諸如O和/或N的元素來摻雜濺射金屬層以產生所述金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物層時，已經發現難以、甚至不可能用改善均勻度的普通方法，如變化目標角或改變濺射氣體，來濺射具有高度均勻層厚的層。通常，較多的濺射金屬原子沉積向掩模坯體的中部，較少的原子沉積向掩模坯體的側面或側部，由此產生掩模坯體的中部相對于側部具有較高的厚度的沉積層。然而，還發現在某種程度上調整輔助源的離子束可以補償這種作用。使用輔助源的離子束，可以以預定的方式蝕刻濺射層，即，比掩模坯體的側部更強地蝕刻掩模坯體的中部至這種量最終層在貫穿掩模坯體的整個表面上具有非常均勻的層厚。
為獲得這種效果，需要調節輔助源用于沉積的第一或一次離子束的生成參數和用于產生第二或二次離子束的參數。這種調節影響離子束的幾何構型統計分布即“幾何形狀”和離子束的能量，由此產生補償作用。
必須調節若干參數來調整一次或二次離子束。
首先，沉積速率與蝕刻速率的比值對于補償作用是重要的。沉積源離子束的沉積速率主要取決于沉積源IB()的離子流，輔助源離子束的蝕刻速率主要取決于輔助源IA的離子流。
此外，離子束的形式，即濺射離子的統計分布取決于以下參數-一次離子的質量，-基片上一次和二次離子束的入射角α和β，-施加到沉積源和輔助源的Accel格柵上的電壓和電流，-施加到沉積源和輔助源的Decel格柵上的電壓。
通過轟擊來自靶上沉積源的一次離子生成的原子束還受到靶密度、純度和形狀的影響。重復濺射過程期間，濺射原子的侵蝕導致靶形狀的改變。如圖15a和15b中所示，Si和Ta層的厚度表示整個重復濺射試驗期間測量時與起始值的微小偏移。這種偏移歸因于靶侵蝕，因而優選在進行了一定量濺射試驗之后重新校準，例如濺射了20塊掩模坯體之后。然而，該數目取決于所沉積的層厚。
為確定用于調整沉積源離子束和輔助源離子束的參數，優選使用DOE(試驗設計)法。這類DOE法以及實施它們的軟件可以購得并為本領域范圍內公知。用于實施DOE的參數設置以及所述參數的范圍必須適當選擇。
根據本發明的優選實施方式，優選將以下參數和范圍用于DOE-沉積源電流(IBD)，優選100-500mA，更優選200-300mA-輔助源電流(IBA)，優選50-300mA，更優選80-200mA-沉積源電壓(UBD)，優選500-1500V，更優選1000-1500V-輔助源電壓(UBA)，優選50-150V-沉積源的抑制柵極(Decel格柵，散度)電壓(USD)，優選100-300V-輔助源的抑制柵極電壓(USA)，優選100-500V，更優選150-300V最好將優選35-50°的固定靶角度和45-60°的固定夾角用于DOE。
沉積層的蝕刻可以與沉積過程同時進行，或者也可以在層的沉積完成之后進行。在蝕刻在沉積結束之后進行的情形中，優選在輔助源中使用活潑氣體如惰性氣體。
在蝕刻在沉積過程期間進行并且要濺射金屬或半金屬的氧化物或氮化物的情形中，優選使用元素金屬或半金屬的靶，并優選經由輔助源入口將氧和/或氮引入。
在要濺射元素金屬、半金屬或其混合物的情形中，優選使用這類元素金屬或半金屬的靶，并優選在輔助源中使用惰性氣體如氬或氙。
作為濺射靶，可以使用包含元素的靶或包含組分的靶。在沉積層含有金屬或半金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物的情形中，可以將這類金屬或半金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物用作靶材料。然而，也可以用金屬或半金屬靶并引入氧氣和/或氮氣作為活潑濺射氣體。在沉積SiO2的情形中，優選使用Si靶并引入氧作為活潑濺射氣體。在沉積包含氮的層殼的情形中，優選引入氮氣作為活潑濺射氣體。
作為濺射氣體，優選使用不活潑的氣體，如氦、氬或氙。這類不活潑氣體可以與活潑氣體組合，如氧氣、氮氣、一氧化氮、二氧化氮和氧化二氮或其混合物。活潑氣體是可以與濺射離子反應的氣體，由此變成沉積層的一部分。根據本發明的優選實施方式，相移控制層濺射期間將不活潑氣體與氧氣的混合物用作附加濺射氣體。
在制造雙層或多層掩模坯體的情形中，優選在沉積裝置的單一室中沉積所有的層而不中斷超高真空。在制造雙層或多層掩模坯體的情形中，特別優選沉積相移層各層而不中斷真空。由此，避免了對帶有表面缺陷的掩模坯體的去污，并獲得基本上無缺陷的掩模坯體。這類濺射技術例如可以通過使用能夠從若干靶濺射的濺射工具來實現。由此，能夠獲得具有缺陷密度低和/或層厚高度均勻的層的高品質相移掩模。
此外，提供用于300nm以下波長的平版印刷的嵌入式衰減掩模坯體，其中所述掩模坯體包含基片和置于該基片上的薄膜系統。
用于根據本發明的掩模坯體的基片材料優選由高純熔融二氧化硅、摻氟熔融二氧化硅(F-SiO2)、氟化鈣以及類似物構成。
除了相移系統，所述薄膜系統還可以包含諸如以下的各層一層或多層防反射層，屏蔽或保護層、檢驗控制或對比層和/或吸收層或吸收劑層。對于這種吸收層，例如可以提供鉻或TaN層。“鉻”吸收劑層除鉻之外還可以含有O和/或N。
掩模坯體的薄膜系統可以不含粒徑為0.5μm或更高的缺陷。優選地，所述薄膜系統具有至多50個粒徑0.3μm-0.5μm的缺陷，更優選至多20個這種缺陷。隨著光掩模特征尺寸的減小，具有500nm或更高尺寸的缺陷會引起問題，因而必須不存在。對于粒徑0.3μm-0.5μm的缺陷，每個掩模坯體至多50個缺陷的限量對于許多應用都是可以容忍的。
此外，根據本發明的具體實施方式
，掩模坯體可以具有至多5的表面粗糙度(RMS)。使用根據本發明的輔助源提高了特別是SiO2層的表面粗糙度。圖12a-12c表示根據未使用輔助源的對比實施例(12a和12b)以及發明實施例(12c)的SiO2層AFM測量表面粗糙度。
根據本發明的第二方面，薄膜系統的一層、一些層或所有層與子層可具有至多2％的膜厚平均均勻度，優選至多1％，更優選至多0.5％。提供具有高度均勻層厚的相移系統生成就掩模坯體所有位置上的相移和透射率而言具有高均勻度的相移掩模坯體。特別是，所述相移掩模坯體的相移會具有離相移平均值至多約±2°的偏移，更優選至多±1.5°，所述相移掩模坯體的透射率會具有離平均透射率值至多約±0.5％的偏移。
相移掩模坯體包含相移系統，該系統包含雙層或多層相移系統，其中措辭“多層”包括從至少三層開始的任意層數。相移系統的層(或子層)通常會包含不同的功能或功能性。
根據本發明的相移掩模坯體的至少兩層相移系統包含透射控制子層和相移控制子層。
將相移功能與衰減功能實質上分入至少兩層獨立的子層對于300nm或更低曝光波長下的衰減相移掩模坯體極其有利。這種衰減相移掩模坯體能夠容易地調制掩模坯體的透射率，無需改變子層的組成而僅是簡單地改變透射控制子層的厚度。掩模坯體的相移能夠容易地調制，通過改變相移控制子層的厚度而基本不改變掩模坯體的透射率。常常需要調制掩模坯體的相移來使掩模坯體適合蝕刻過程。這種蝕刻過程期間，常常將基片蝕刻至指定深度，由此給相移系統添加附加相移。為了使掩模坯體適合這種掩模坯體內的蝕刻，取決于蝕刻過程，可能需要不將相移精確地設定為180°，而是設定約175°-180°的相移。
這樣，相移掩模坯體包含基片和相移系統，其中相移系統由此包含基本上不降低掩模坯體透射率的相移控制子層和/或基本上不改變掩模坯體相移的透射控制子層。
用語“基本上不改變掩模坯體相移”是指掩模坯體的相移改變至總相移的至多15°，優選至多約10°，更優選至多5°的量。
根據本發明，用語“基本上不降低掩模坯體的透射率”是指相移控制子層將掩模坯體的透射率降低至至多約10％、優選至多約5％透射率的值。
參照圖2a，根據本發明一個實施方式的掩模坯體包含基片1，其上配備相移系統2。相移系統2由透射控制子層3和相移控制子層4構成。優選地，也如圖2a中所示，提供透射控制子層3作為基片1上相移層的第一子層，在透射控制子層上提供相移控制子層4作為相移層的第二子層。然而，根據另一種實施方式，可以提供相移控制子層作為基片上相移層的第一子層，在相移控制子層上提供透射控制子層作為相移層的第二子層。相移系統上，通常提供吸附劑層6。為了將圖2a中所示的相移掩模坯體轉變成圖2c中所示的被描圖、布圖或構造的光掩模，最好，優選相移系統的兩步蝕刻過程。如圖2d中所示，首先可用第一蝕刻過程將吸收層6蝕刻，例如組合使用氯氣和氧氣的干蝕刻過程。然后，用第二蝕刻劑如氟基干蝕刻劑給相移系統2的第一子層4布圖，優選相移控制子層。最后，用另一蝕刻劑如氯干蝕刻劑給相移系統2的第二子層3布圖，優選透射控制子層。第一蝕刻劑可以與最后的蝕刻劑相同或不同。
相移控制子層包含選自Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物、或其組合的材料。根據本發明的某種實施方式，相移控制子層以至少90at.-％的量，優選至少95at.-％的量包含選自Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物、或其組合的材料。
根據一種實施方式，相移層基本上由在照射光波長下具有約0.3或更低，優選約0.05或更低消光系數k值的一種或多種材料或材料混合物構成。
相移控制子層還可以含有少量選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Pb的金屬及其混合物。然而，由于這些金屬的混入傾向于降低相移控制子層的透射率，因此優選這些金屬僅以至多5at.-％的量混入。根據某種實施方式，相移控制子層基本上不含這類金屬。此外，含有、特別是以高于5at.-％的量含有上述金屬的相移控制子層易于生長具有較高缺陷水平的掩模坯體。因此，從相移掩模坯體的薄膜系統的低缺陷水平來看，這類金屬的混入，特別是以高于5at.-％的量混入也是不優選的。
根據一種實施方式，相移控制子層以至少90at.-％的量，優選以至少95at.-％的量包含Si、Al和/或Ge的氧化物和/或氧氮化物和/或其組合。根據另一種實施方式，僅以至多約10at.-％的量，更優選至多約5at.-％的量將氮添加到相移控制子層中。
根據本發明的一種實施方式，相移控制子層基本上由SiO2構成。
相移控制子層具有經調整以在300nm或更低范圍內的照射光波長下提供約180°相移或任意其它所需相移的厚度。
獲得指定相移所需的相移控制子層厚度取決于構成相移子層的材料的折射率或折射指數n以及消光系數k。作為普遍規則，與具有較低折射指數的材料相比，具有較高折射指數的材料每相移子層沉積厚度上將產生更大的相移。
透射控制子層包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬或金屬化合物以及這些金屬或其化合物的組合。
根據本發明的一種實施方式，透射控制子層包含至少一種具有相對較高不透明度的材料，并且包含一種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物、以及兩種或多種這些金屬或氮化物的混合物的材料。根據具體實施方式
，透射控制層包含一種選自Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo和W的金屬。優選地，透射控制子層以至少90at.-％的量，更優選至少95at.-％的量包含前述金屬和化合物。根據另一種實施方式，透射控制子層由至少一種選自Nb、Ta、Ti、Cr、Mo、W、V、Nb、Zn、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、Mn、Fe、Co、Ni、La、Mg、其氮化物以及兩種或多種這些金屬或其氮化物的混合物的材料構成。本文中，一種材料意味著一種元素金屬，如Ti、Ta或Hf層；或者一種金屬氮化物，例如TaN、TiN或HfN。
透射控制子層具有足夠的厚度來將相移系統的透射率調節至期望值，其厚度基本上取決于透射控制子層的材料。該厚度可由下式計算dTc＝-1/αλ×In(T/100)其中T是期望透射率％，αλ是曝光波長λ下的吸收系數，Tc是透射控制子層的計算厚度。吸收系數α依照下式與消光系數k關聯α＝4πkλ/λ根據本發明的一種實施方式，在基片正上提供透射控制層，該層還提供蝕刻終止功能，即對石英基片具有高蝕刻選擇性。由此，能夠容易地防止相移掩模過蝕刻進入石英基片。根據本發明的這種實施方式，透射控制子層優選具有至少約8nm，更優選至少約10nm的厚度。如果該厚度小于約8nm，透射控制子層的蝕刻終止功能將不足。
根據本發明的這種實施方式，優選透射控制子層優選具有與相移控制子層不同的蝕刻選擇性。如果用含氟組分蝕刻相移控制層，則優選通過使用諸如Cl2、Cl2+O2、CCl4、CH2Cl2的氯基氣體的干蝕刻法、或通過使用酸、堿或類似物的濕蝕刻來蝕刻透射控制層。然而，優選干蝕刻法。對于使用含氟組分的蝕刻法，優選使用諸如CHF3、CF4、SF6、C2F6及其混合物的含氟氣體的反應性離子蝕刻(RIE)。
根據本發明的第四方面，提供包含“檢驗控制層”或“對比層”的相移掩模坯體。這個方面的一種實施方式在圖3a和3c中示意性示出，其中對比層7位于透射控制子層3之上。
在比照明波長更長的波長下使掩模坯體經歷檢驗步驟。例如將在例如257nm和356nm的檢驗波長下檢驗用于193nm平板印刷的掩模坯體。為了使在這些波長下的檢驗可行，用于193nm平板印刷的掩模坯體不僅必須在曝光波長下具有期望的透射率和相移，而且應當在檢驗波長下遵從特定的最大透射率和反射率。
根據本發明，“檢驗控制”或“對比”層在例如257nm和/或356nm的檢驗波長下特別提供改善的對比度。它可以改善反射率，即在檢驗波長或曝光波長下賦予相移掩模坯體防反射性質，或者它有助于在檢驗波長下將透射率控制在預定的范圍內。
由于這種對比層在曝光波長下通常也改變相移系統的透射率和/或相移，因此必須調節相移控制子層的厚度和/或透射控制子層的厚度，以在曝光波長下保證所需的相移和透射率，即必須通過對比層對相移的添加量來減小相移控制子層的厚度，和/或必須通過對比層對透射率的添加量來減小透射控制子層的厚度。
根據一種實施方式，在基片上提供透射控制子層，在透射控制子層上提供相移控制子層并在相移控制子層上提供對比層。根據另一種實施方式，在基片上提供透射控制子層，在透射控制層上提供對比層并在對比層上提供相移控制子層。
優選對比層以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合。根據具體實施方式
，透射控制子層包含一種選自Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo和W的金屬。
根據本發明的這第四個方面，透射控制子層優選包含以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb其氮化物的金屬和/或金屬氮化物及其組合；相移控制子層優選以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物或氮化物和/或其組合。
根據一種具體實施方式
，透射控制子層以至少90at.-％的量，優選至少95at.-％的量包含一種上述金屬，例如Ta。在這種情形中，對比層優選包含至少90at.-％，更優選至少95at.-％的與透射控制子層所用金屬相同的氧化物，例如Ta2O5。然而，其它金屬氧化物如Cr2O3也是可以的。
根據一種實施方式，相移控制子層以至少95at.-％的量包含SiO2，和/或透射控制子層以至少95at.-％的量包含Ta和/或Ta氮化物，和/或對比層以至少95at.-％的量包含Ta2O5。
根據另一種具體實施方式
，對比層包含與透射控制子層相同和/或與相移控制子層相同的蝕刻選擇性。由此，優選不會因插入對比層而增加蝕刻步數。
根據某種實施方式，本發明的掩模坯體在一種或多種檢驗波長下具有至多50％的透射率，和/或在一種或多種檢驗波長下具有至多20％的反射率。
對比層優選具有至多30nm，更優選至多20nm的厚度。
根據第五方面，掩模坯體可以包含“屏蔽層”或“保護層”，所述保護層具有至多5nm的厚度。這個方面的一種實施方式示意性地示于圖3b和3c中，其中保護層8位于相移控制子層4之上。
在相移控制子層包含Si和/或Al的情形中，當與堿性、酸性或其它腐蝕性清潔劑接觸時，相移控制子層會易于變劣。然而，在通過這種清潔步驟減小相移控制子層的厚度的情形中，這會改變相移掩模坯體的相移，因而不是優選的。根據這個方面，通常在基片上提供透射控制子層，在透射控制子層上提供相移控制子層。濕蝕刻過程中保護層會額外保護含Si和/或Al的層。
此外，保護層會起到避免所謂的“霧化(haze)”效應的作用，該效應發生在用于193nm平板印刷中的光掩模中，認為由光掩模清潔期間的晶體形成而產生。由于沉積在含Si和/或Al層上的保護層，可以避免晶體在含Si和/或Al層上的沉淀。
根據某種實施方式，所述保護層具有至多4nm的厚度，優選至多2nm。通常，對于保護層，至少0.2nm的厚度就足以賦予層系統對于堿性、酸性和/或其它腐蝕性清潔劑的保護作用，然而，根據本發明的某種實施方式，保護層具有至少0.5nm、甚至至少0.7nm的厚度，例如取決于待采用的堿性清潔劑的腐蝕性。
根據本發明的另一種實施方式，保護層基本上不改變待制造的掩模坯體和光掩模的光學性質。光學性質例如為掩模坯體的相移、透射率和反射性質。
保護層可以具有與該保護層正上的層的蝕刻選擇性不同的蝕刻選擇性。在這種情形下，保護層保留在含Si和/或Al層上并應當與含Si和/或Al層具有相同的蝕刻選擇性，從而不增加所需的蝕刻步數。保護層也可以具有與該保護層正上層相同的蝕刻選擇性。
保護層可以在含Si和/或Al的相移控制子層上提供，和/或在含Si和/或Al的另一層上提供，可以包含選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、碳化物和硼化物的金屬和/或化合物及其組合。根據具體實施方式
，透射控制層包含一種選自Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo和W的金屬。保護層優選以至少90at.-％的量包含金屬的氧化物或氧氮化物，其中金屬選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合。
根據這第五方面，透射控制子層可以以至少90at.-％的量包含選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬或金屬氮化物及其組合。相移控制子層可以以至少90at.-％的量包含Si的氧化物和/或氮化物。
本發明的第六方面涉及一種高透射率掩模坯體，在300nm或更低波長的照射光下提供至少20％的光透射率。根據某種實施方式，根據這第六方面的掩模坯體的透射率可以為至少30％，優選至少40％，更優選至少50％。然而，即使在要生產透射率為20％的掩模坯體的情形中，根據這第六方面的掩模坯體也是有利的，因為薄膜系統的總厚能夠因厚度減小的相移系統而減小。
根據這個方面，透射控制子層優選以至少90at.-％的量包含金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合。
根據這個方面，相移控制子層可以以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合。
根據本發明這個方面的一種實施方式，以基片上交替的順序提供反射改善的高透射率掩模坯體，包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合。
本發明的不同方面可以適當地相互組合，例如，在本發明其他方面的掩模坯體中也可以存在一層或若干層保護層和/或對比層。此外，作為第六方面一種實施方式的要點，本發明不限于僅具有一層相移控制子層和/或僅具有一層透射控制子層的相移系統。兩層或更多層透射控制子層和/或相移控制子層可以存在于根據本發明的掩模坯體中。這種兩層或多層透射控制子層和/或相移控制子層可以包含相同的材料，或者可以包含不同的材料。此外，這些層可以由均勻材料構成，或者可以在與基片不同距離的范圍內具有漸變的組成。
本發明還涉及經構造的光掩模，該掩模已經通過如上所述將掩模坯體構造而制造，還涉及制造這種光掩模的方法。
試驗在之前和之后的實施例中，所有的溫度都設置為未修訂的攝氏度。以上或以下引用的所有申請、專利和公開物的整體內容都由此引入作為參考。
以下描述根據本發明優選實施方式的掩模坯體的設計和制造。
示例性膜設計和透射率調制n和k值用模型Woollam VASE分光鏡偏振光橢圓率測量儀在157nm和193nm下由偏振光橢圓率測量儀測量獲得。典型地，分光鏡掃描取55和65度。取透射率數據來改善模型設置。
圖4表示Ta和SiO2的色散曲線。圖4的柱從左到右表示測量的單層Ta和SiO2色散曲線。上排表示折射率n，下排表示消光系數k。
表A列出這些材料和SiO2基片在157、193和248nm的平版印刷波長下的色散值。
表A
上表A的色散數據用于進行以下計算。所有的模擬都基于廣泛使用的用Matlab對薄膜進行數值計算的矩陣算法，如A.Macleod，“Thin-film optical filters”，第2版，1986，Bristol，AdamHilger中所述。這些模擬的結果示于圖5-7中。
圖5a闡述了對于衰減的157nm(6％透射率)以及高透射率193nm(20％透射率)的相移掩模坯體的設計，圖5b表示對于衰減的(6％透射率)以及高透射率248nm(20％透射率)的相移掩模坯體的設計。圖5a中，實線對應對于波長157nm相移子層的透射率與膜厚的關系，虛線對應透射率，該透射率作為相移子層用于波長193nm的相移掩模坯體的膜厚的函數。圖5b中，上面的曲線對應透射率，該透射率作為移相子層對于高透射率的膜厚的函數，下面的曲線對應波長248nm的衰減相移掩模坯體。圖5a和5b中，零膜厚對應未涂覆的基片。基片上提供Ta層。面的曲線表示透射率隨充當透射控制子層的鉭層膜厚的增加的(指數？)下降。在Ta層上提供SiO2層作為相移控制子層。透射控制子層與相移控制子層的界面在圖5a和5b的每條面的曲線中都用細豎線表示。SiO2介電層表示因干擾而起的圍繞平均透射率值的典型振蕩。在與空氣的最終界面上獲得期望的透射率值。這類相移控制子層基本上不改變相移掩模坯體的透射率，而僅是對所得透射率值有微小貢獻。零膜厚的透射率值為1，該值對于較佳分辨率被舍去。
圖6a和6b表示作為膜厚函數的相移。零膜厚對應零相移。圖6a中，鉭層的相移先為微負，然后略微升高，在界面處再次接近零。因而，它對相移掩模坯體總相移的貢獻可以忽略不計。圖6b中，鉭層對248nm相移掩模坯體引起微正的相移。然而，與二氧化硅層的大相移相比，由鉭透射控制層引起的相移較小。因而，在第一步近似中，介電層生成因界面效應而疊加的隨膜厚的增加而線性增加的相角。在與空氣的最終界面上獲得180°相角。
圖5和6闡述了用于157nm、193nm和248nm的相移掩模坯體能夠進行透射率和相角的廣泛的獨立控制。通過單獨調節各個子層的厚度可以適應不同的波長和透射率要求。
圖7a-7e闡述了五個相移系統的透射率的可調制性。在x軸上提供SiO2的膜厚，y軸上分別提供Ta和Ta2O5的膜厚。幾乎豎直的實線表示引起180°相移的所有SiO2層與Ta或Ta2O5層膜厚的組合。幾乎水平的曲線對應與不同子層厚度對應的不同透射率值。界面效應引起線條振蕩。這種振蕩作用會改變透射率至相當大的量，然而它們基本上不降低相移控制子層的透射率，而是至多引起基本上較高的透射率。由于大多數材料在300nm或更低的曝光波長下具有非常低的透射率，因而會引起較高透射率的作用如所述的振蕩是相當有利的。
圖7a-7e中，水平振蕩線表示Ta、Ta2O5和SiO2對于不同透射率的可能的膜厚組合。貫穿水平線的豎直線為產生180°相移的Ta、Ta2O5和SiO2組合。在標明鉭層的特定層厚以及SiO2層的特定層厚、其中豎直線貫穿水平線的點上，可以獲得對于給定的透射率具有180°相移的相移系統。假設Ta或Ta2O5層的最小厚度為10nm，則能夠調制透射率，對于157nm系統高達28％(圖6a)，對于193nm系統高達28％(圖6b)以及對于248nm系統高達30％(圖6c)。在使用Ta2O5的高透射率系統(圖7d和7e)中，能夠獲得高達50％的透射率。在所有情形中都可以生產波長衰減且高透射率相移掩模坯體。
沉積實驗(A)沉積工具所有的層都用圖1中示意性示出的雙離子束濺射工具沉積。特別地，將Veeco Nexus LDD離子束沉積儀用于所有沉積。
(B)沉積參數精確沉積參數通過DOE用軟件JMP 5.0.1a版測定，該軟件由SASInstitute Inc.，SAS Campus Drive，Cary，North Carolina 27513，USA開發。將IBD、TW和FW作為固定參數引入，將UBD、USD、IBA、UBA和USA作為變量引入。
表B表示用于濺射根據實施例和對比例所用材料的通用沉積參數圖B通用沉積參數
表C濺射SiO2的參數
表D濺射Ta和Ta2O5的參數
實施例1和對比實施例1(157nm下的PSM)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta透射控制子層并在該透射控制子層上沉積SiO2相移控制子層，制造圖2中示意性描述的相移掩模坯體。沉積層厚度列于表1中。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
表1
重復進行實施例1和對比實施例。
實施例2(193nm下的PSM)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta透射控制子層并在該透射控制子層上沉積SiO2相移控制子層，制造圖2中示意性描述的相移掩模坯體。沉積層厚度列于表2中。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
表2
實施例3(248nm下的PSM，圖2)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta透射控制子層并在該透射控制子層上沉積SiO2相移控制子層，制造圖2中示意性描述的相移掩模坯體。沉積層厚度列于表3中。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
表3
實施例4(193nm下的PSM，帶對比層)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta透射控制子層，在透射控制子層上沉積Ta2O5對比層并在對比層上沉積SiO2相移控制子層，制造圖3a中示意性描述的相移掩模坯體。沉積層厚度列于表4中。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
表4
圖9a和9b表示與沒有這類對比層(實施例2a和2b)的掩模坯體相比，包含對比層的示例掩模坯體(實施例4a和4b)的檢驗性能的改善。圖9a表示在193nm下具有6％透射率的掩模坯體對193nm曝光波長的反射率和透射率；圖9b表示在193nm下具有20％透射率的掩模坯體對193nm曝光波長的反射率和透射率。兩種情形下，與沒有這種對比層(虛線)的掩模坯體相比，包含對比層(實線)的掩模坯體的反射率和透射率都被改善。此外，193nm下的反射也被對比層改善。
圖18a和18b表示根據實施例4a和4b的對比層的厚度在曝光波長和檢驗波長下對反射率的影響。厚度低于10nm的對比層足以獲得所需的反射率。零厚度對應無對比層的相移系統，即具有相移控制子層和透射控制子層的相移系統。
圖17a和17b表示在根據實施例4a的掩模坯體上干蝕刻試驗的結果(SEM圖)。節距大小為500nm(圖17a)和200nm(圖17b)。結果以孤立的線、孤立的空間以及密線和空間表示。即使對于僅100nm的特征尺寸，側壁角和蝕刻終止性能也非常好。通過與相移控制子層相同的干蝕刻過程來蝕刻對比層，即將氟用作蝕刻劑的干蝕刻過程。因而增加對比層不會增加蝕刻步數。
實施例5(193nm下的PSM，具有保護層)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta透射控制子層，在透射控制子層上沉積Ta2O5對比層，在對比層上沉積SiO2相移控制子層并在相移控制子層上沉積Ta2O5保護層(厚度1nm)，制造圖3c中示意性描述的相移掩模坯體。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
在根據實施例4a的掩模坯體的SiO2層上，在沉積Cr吸收層之前用如上所列沉積參數沉積一層。然后使該掩模坯體經歷鉻干蝕刻過程(Cl+O2) 。
圖21a和圖21b表示鉻干蝕刻過程之后的根據實施例4的掩模坯體與沉積鉻層之前的根據實施例4的掩模坯體相比的光學性質。沉積Cr之前與除去Cr之后掩模坯體的切線入射X-射線反射曲線(GIXR，圖21a)和光譜曲線(n&k，圖21b)是相同的。這種結果表明薄保護層未被鉻干蝕刻過程除去。
實施例6(在157和193nm下的高透射率PSM)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積Ta2O5透射控制子層并在該透射控制子層上沉積SiO2相移控制子層，制造圖2中示意性描述的相移掩模坯體。沉積層厚度列于表6中。在相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)。
表6
與實施例1b(相移系統總厚度125nm)和2b(相移系統總厚度163nm)相比，這些相移掩模坯體提供20％的透射率，但是由于較薄的相移系統，能夠降低薄膜系統的總厚度。
實施例7(在193nm下的PSM，20％透射率)通過采用如上所列標準沉積參數，在石英基片上沉積第一Ta2O5透射控制子層(厚度12nm)，在該第一透射控制子層上沉積第一SiO2相移控制子層(厚度12nm)，在第一相移控制子層上沉積第二Ta2O5透射控制子層(厚度22nm)并在該第二透射控制子層上沉積第二SiO2相移控制子層(厚度92nm)，制造圖3d中示意性描述的相移掩模坯體。在第二相移控制子層上沉積標準鉻吸收劑層(厚度50nm)與實施例6b的掩模坯體相比，根據實施例7的掩模坯體仍然具有減小的相移系統總厚度(138nm)；然而，當與實施例2b相移系統的總厚度(163nm)相比時，根據實施例7的掩模坯體在193nm的曝光波長下具有非常低的反射率(＜4％)，并在256nm的檢驗波長下具有足夠低的反射率(＜20％)和足夠低的透射率(＜50％)。圖22a和22b表示根據實施例7的掩模坯體的反射率和透射率。
相移和透射率的均勻度用采用N&K分光計通過厚度擬合分析各實施例。從測量的反射率和透射率數據采用分光計的固定色散值計算膜厚。通常這種方法對于介電層比對于金屬層更為精確。為改善金屬層的擬合性質，在用切線入射X-射線反射計之前用所測的固定膜厚進行色散擬合。
圖10a-10d表示對于根據實施例1和對比實施例1的掩模坯體的鉭層的結果。
圖11a表示在140mm×140mm區域中測量的鉭層厚度的等高曲線。包括角在內的變化/平均均勻度值為5.4％。不包括角點的該值為2.9％。
圖11b表示SiO2層的等高曲線。此處包括角在內的變化/平均均勻度值為6.5％。不包括角點的該值為3.2％。
缺陷水平的測量用高分辨率激光掃描缺陷檢驗工具測量缺陷水平。坯體的兩個表面都用激光束逐行掃描。用兩個光電倍增器檢測反射和透射的雜散光。用軟件計算四個測量信號之外的粒子種類、位置和尺寸。結果以位置圖和尺寸柱狀圖示出。在位置圖中，粒子大小被歸為三類，即約0.2-0.5μm的粒子，0.5μm與1μm之間的粒子以及1μm以上的粒子。小點表示約0.2-0.5μm的粒子，環和正方形表示粒子尺寸較大的粒子。
圖13a和13b表示根據實施例的本發明相移掩模坯體的粒子水平。圖13a表示相移層的粒子圖，圖13b表示覆蓋有吸收鉻層的相移層的粒子圖。圖14a和14b表示對于一系列實施例，清洗步驟對粒子水平的影響。
化學耐受性測試測試根據實施例的掩模坯體對于不同清洗劑的化學耐受性，并與市售相移掩模坯體對比。
圖20a-20c表示這些測試的結果。每組圖的每個上圖表表示用清洗劑處理后掩模坯體的相移變化，下圖表表示用清洗劑處理后掩模坯體的透射率變化。
圖20a表示在用酸性清洗劑(H2SO4/H2O2，90℃)進行若干清洗循環前后，根據實施例1的掩模坯體的相變化和透射率變化。盡管每次清洗后的透射率和相移微小變化，但是這些變化仍然在相移掩模坯體所需的所需規格范圍內。當使根據實施例2和3的相移掩模坯體接觸相同的酸性清洗劑時，得到同樣的結果。因而，本發明的相移掩模坯體對酸性清洗劑表現出優異的化學耐受性。
圖20b表示在用標準堿性清洗劑(NH4/H2O2)進行若干清洗循環前后，根據實施例2(圖中PSM193-6)的掩模坯體、根據實施例4(圖中PSM193-6P)的掩模坯體以及商售硅化鉬相移掩模坯體(對于193nm具有6％的透射率，圖中MoSi)的相變化和透射率變化。盡管MoSi掩模坯體的相移和透射率因清洗而變化，但是在根據實施例2和4的掩模坯體的情形中卻不能看到這種變化。當使根據實施例1、3和5的掩模坯體經歷相同的清洗循環時，得到同樣的結果(相移和透射率無變化)。因而，本發明的相移掩模坯體對標準堿性清洗劑表現出優異的化學耐受性。
圖20c表示在用其它堿性清洗劑(KOH，50℃下pH12)進行若干清洗循環前后，根據實施例2(圖中PSM193-6)的掩模坯體、根據實施例4(圖中PSM193-6P)的掩模坯體的相變化和透射率變化。盡管根據實施例2的掩模坯體的相移和透射率因清洗而微小變化，但是在根據實施例4的掩模坯體的情形中卻不能看到這種變化。由此，能夠看出通過在SiO2層上提供保護層，能夠進一步提高本發明的掩模坯體對堿性清洗劑總是優異的化學耐受性。
通過替換總體或具體描述的之前實施例中所用的本發明反應物和/或操作條件，以類似過程重復前述實施例。
從之前的描述，本領域技術人員能夠容易地確定本發明的實質特征，而且能夠做出本發明的各種改變和改進以使其適應各種用途和條件而不偏離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種制備嵌入式衰減相移掩模坯體的雙離子束沉積法，所述掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％的光透射率的光掩模；該方法包括在基片上沉積-透射控制子層，包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬或金屬化合物以及這些金屬和其化合物的組合；-相移控制子層，包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物，或其組合；其中薄膜系統的至少一層通過以下步驟沉積(c)從含有一種或多種Si、Al、Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb的混合物、合金或化合物的靶通過來自一組氣體的離子用一次離子束進行離子束沉積，以及(d)用來自包含一組氣體的輔助源的二次離子束轟擊基片。
2.根據權利要求1的方法，其中調整所述一次離子束和所述二次離子束以提供至多2％的所述層厚平均均勻度。
3.根據權利要求1的方法，其中至少兩層的薄膜系統通過從一種或多種Si、Al、Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb的混合物、合金或化合物的靶通過來自一組氣體的離子用一次離子束進行離子束沉積來沉積。
4.根據權利要求3的方法，其中至少兩層的薄膜系統通過用來自包含一組氣體的輔助源的二次離子束轟擊基片來沉積。
5.根據權利要求3的方法，其中沉積至少兩層的薄膜系統而不中斷沉積過程期間的真空。
6.權利要求1的方法，該方法包含在基片上沉積-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含金屬和/或金屬化合物，其中金屬或金屬化合物選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物和氮化物，以及這些金屬和化合物的組合。
7.根據權利要求1的方法，該方法包括在基材上沉積-透射控制子層，包含Ta、其氧化物、其氮化物和/或其組合。
8.根據權利要求1的方法，該方法包括在基片上沉積-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物或氧氮化物，或其組合。
9.一種嵌入式衰減相移掩模坯體，掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，包含選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬和/或金屬化合物以及這些金屬和其化合物的組合；-相移控制子層，包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物，或其組合；其中透射控制子層和/或相移控制子層具有至多2％的平均膜厚均勻度；所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
10.根據權利要求9的掩模坯體，其中透射控制子層和相移控制子層具有至多1％的膜厚平均均勻度。
11.根據權利要求9的掩模坯體，其中掩模坯體包含基片和薄膜系統，所示薄膜系統包含-基本上由金屬和/或金屬化合物構成的層，所述金屬或化合物選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物，以及這些金屬和其化合物的組合；-以至少95at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物或其組合的層。
12.根據權利要求9的掩模坯體，其中掩模坯體在157nm、193nm、或248nm波長下具有5-30％的透射率。
13.一種嵌入式衰減相移掩模坯體，該掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物以及這些金屬和其氮化物的組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；所述相移掩模能夠生產在波長約248nm的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％的光透射率的光掩模。
14.根據權利要求13的掩模坯體，其中所述相移控制子層以至少95at.-％的量包含SiO2。
15.根據權利要求13的掩模坯體，其中所述透射控制子層以至少95at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物及其組合。
16.一種嵌入式衰減相移掩模坯體，包含基片和薄膜系統，薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物的金屬和/或金屬氮化物及其組合；-對比層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Ge、Si和/或Al的氧化物或氮化物，或其組合；所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
17.根據權利要求16的掩模坯體，其中透射控制子層配備在基片上，對比層配備在透射控制子層上，相移控制子層配備在對比層上。
18.根據權利要求16的掩模坯體，其中透射控制子層配備在基片上，相移控制子層配備在透射控制子層上，對比層配備在相移控制子層上。
19.根據權利要求16的掩模坯體，其中所述相移控制子層以至少95at.-％的量包含SiO2。
20.根據權利要求16的掩模坯體，其中所述透射控制子層以至少95at.-％的量包含Ta和/或Ta氮化物。
21.根據權利要求16的掩模坯體，其中所述對比層以至少95at.-％的量包含Ta2O5。
22.一種嵌入式衰減相移掩模坯體，其中掩模坯體包含基片和薄膜系統，薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氮化物及其組合的金屬和/或金屬氮化物；-相移控制子層，包含Si和/或Al；-設置在相移控制子層上的保護層，包含一種或多種選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、碳化物和硼化物及其組合的金屬和/或金屬化合物，所述保護層厚度至多為5nm；所述掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少0.001％光透射率的光掩模。
23.根據權利要求22的掩模坯體，其中所述透射控制子層配備在基片上，相移控制子層配備在透射控制子層上。
24.根據權利要求22的掩模坯體，其中所述相移控制子層以至少90at.-％的量包含Si的氧化物和/或氮化物。
25.根據權利要求22的掩模坯體，其中所述保護層以至少90at.-％的量包含金屬氧化物，其中金屬選自Al、Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合。
26.一種嵌入式衰減相移掩模坯體，其中掩模坯體包含基片和薄膜系統，所述薄膜系統包含-透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；所述相移掩模坯體能夠生產在300nm或更低波長的照射光下具有基本180°相移和至少20％光透射率的光掩模。
27.根據權利要求26的掩模坯體，其中所述薄膜系統以交替的順序包含-第一透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-第一相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合；-第二透射控制子層，以至少90at.-％的量包含一種或多種金屬氧化物，其中金屬選自Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb及其組合；-第二相移控制子層，以至少90at.-％的量包含Si和/或Al的氧化物和/或氧氮化物，或其組合。
全文摘要
本發明涉及用在曝光波長為300nm或更低的平版印刷中的嵌入式衰減相移掩模坯體，以及通過離子束沉積制備這種掩模坯體的方法。具體而言，掩模坯體包含基片和薄膜系統，其中薄膜系統包含透射控制子層和相移控制子層，透射控制子層包含選自Mg、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Sn、Pb、其氧化物、氮化物、硼化物和碳化物的金屬和/或金屬化合物以及這些金屬和其化合物的組合；相移控制子層包含Ge、Si和/或Al的硼化物、碳化物、氧化物和/或氮化物或其組合。
文檔編號C23C14/34GK1846171SQ200480025506
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月6日 優先權日2003年9月5日
發明者H·貝克, U·布特格賴特, G·赫斯, O·格茨伯格, F·施密德特, F·佐貝爾, M·倫諾 申請人:肖特股份有限公司