本發(fā)明涉及一種加工成適于用波長(zhǎng)250nm以下的曝光光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯。

背景技術(shù)：

出于如微電子器件高操作速度和節(jié)約能耗的目的，大型集成電路向更高集成度的挑戰(zhàn)仍在繼續(xù)。為滿足持續(xù)增長(zhǎng)的對(duì)于電路圖案縮微的需求，先進(jìn)的半導(dǎo)體微處理技術(shù)變得重要。例如，構(gòu)成電路的線路圖的縮微技術(shù)和用于構(gòu)成單元的層間連接的接觸孔圖案的縮微技術(shù)變得必要。

先進(jìn)的微處理技術(shù)依賴于使用光掩模的光蝕刻技術(shù)。像光刻系統(tǒng)和抗蝕劑材料一樣，光掩模是微型化技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域。為了得到具有細(xì)徑線路圖或細(xì)徑接觸孔圖案的光掩模，而致力于開發(fā)在光掩模坯上形成更細(xì)微和更精確的圖案的技術(shù)。

為了在光掩模襯底上形成高精度光掩模圖案，首要任務(wù)是在光掩模坯上以高精度將抗蝕劑膜構(gòu)圖。因?yàn)閷?duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行微處理的光蝕刻采用收縮投影，在光掩模上形成的圖案尺寸是在半導(dǎo)體襯底上形成的圖案尺寸的約4倍。這不意味著因此放松在光掩模上形成的圖案的精度。以高精度形成光掩模圖案是必要的。

目前，通過光蝕刻在半導(dǎo)體襯底上寫入的電路圖案的尺寸遠(yuǎn)小于曝光光的波長(zhǎng)。如果采用具有將電路圖案原樣放大4倍的圖案的光掩模實(shí)施收縮曝光，光掩模圖案會(huì)由于曝光光干涉和其它影響而無法如實(shí)轉(zhuǎn)印到抗蝕劑膜上。

解決該問題的超分辨率掩模包括OPC掩模和相移掩模，OPC掩模中，所謂的光學(xué)臨近修正(OPC)、即用于修正降低轉(zhuǎn)印性能的光學(xué)臨近效應(yīng)的技術(shù)被應(yīng)用于光掩模，相移掩模引起被圖案透射的曝光光180°相移，以使入射光的強(qiáng)度分布成尖銳形。例如，在一些OPC掩模中，形成具有比電路圖案的一半還小的尺寸的OPC圖案(錘頭，輔助條等)。相移掩模種類包括半色調(diào)、列文森(Levenson)和無鉻型。

一般來說，掩模圖案的形成開始于透明襯底上有遮光膜的光掩模坯，在該光掩模坯上形成光致抗蝕劑膜，將該光致抗蝕劑膜在光或電子束(EB)下曝光來寫入圖案，對(duì)光致抗蝕劑膜顯影以形成光致抗蝕劑圖案。然后，用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，對(duì)遮光膜蝕刻或制圖以形成光掩模圖案。為得到細(xì)微的光掩模圖案，出于以下原因，降低光致抗蝕劑膜的厚度(即，更薄的抗蝕劑膜)是有效的。

如果沒有降低抗蝕劑膜厚度而僅縮微抗蝕劑圖案，作為用于遮光膜的蝕刻掩模起作用的抗蝕劑圖案特征在于有更高的縱橫比(抗蝕劑膜厚度與特征寬度之比)。一般來說，由于抗蝕劑圖案特征的縱橫比變高，圖案輪廓更容易惡化。從而對(duì)于遮光膜的圖案轉(zhuǎn)印精度降低。在極端情況下，抗蝕劑圖案部分毀壞或剝落，產(chǎn)生圖案缺陷。隨著光掩模圖案的縮微化，使在遮光膜制圖期間用作蝕刻掩模的抗蝕劑膜變薄來防止縱橫比變得太高是必要的。一般建議縱橫比為3以下。為形成特征寬度70nm的抗蝕劑圖案，例如，優(yōu)選抗蝕劑膜厚度為210nm以下。

在另一方面，在使用光掩模和ArF準(zhǔn)分子激光作為曝光光的ArF光刻中，光掩模圖案被轉(zhuǎn)印到可加工的襯底上，典型的是在半導(dǎo)體晶片上的光致抗蝕劑膜。根據(jù)目前的微型化技術(shù)進(jìn)展，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的圖案寬度(晶片上的尺寸)小于100nm，而先進(jìn)產(chǎn)品的圖案寬度小于20nm。與減小的圖案寬度對(duì)應(yīng)的光掩模上主圖案的最小寬度約為100nm，由于OPC的復(fù)雜化，輔助圖案的最小寬度減小至不足100nm(確切地說，是約70nm)。

對(duì)于用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來進(jìn)行蝕刻的遮光膜，已經(jīng)提出了一些材料。特別地，純鉻膜以及含有氮、氧、碳中的至少一種和鉻的鉻化合物膜一般用作遮光膜材料。例如，專利文獻(xiàn)1至專利文獻(xiàn)3披露的光掩模坯，其中形成的鉻化合物膜作為遮光膜，該遮光膜具有用于ArF準(zhǔn)分子激光光刻的光掩模坯所必須的遮光性能。

對(duì)于光掩模的生產(chǎn)，用電子束(EB)曝光的方法是抗蝕劑制圖的主流。對(duì)于EB輻射，采用50keV高加速電壓以達(dá)到進(jìn)一步的微型化。同時(shí)有一種趨勢(shì)是抗蝕劑降低敏感度以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，在EB光刻系統(tǒng)中，從提高生產(chǎn)力的角度，目前的EB輻射密度經(jīng)歷了一個(gè)從40A/cm²到800A/cm²的顯著飛躍。

當(dāng)EB被導(dǎo)向電懸浮光掩模坯時(shí)，電子積累在光掩模坯的表面使其形成負(fù)電位。由于電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)引起EB的軌道彎曲，產(chǎn)生寫入位置的低精度。為了避免此類錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)出了適用于高能量/高密度EB寫入的EB光刻系統(tǒng)，使得在光掩模坯接地時(shí)進(jìn)行EB寫入。例如，專利文獻(xiàn)4披露了使用接地銷針對(duì)光掩模坯接地的接地機(jī)制。

然而，如果接地電阻顯著，在光掩模坯表面的電位因接地電流和接地電阻的積而提高，寫入位置的精度相應(yīng)降低。如果EB寫入在接地電阻非常高的狀態(tài)下進(jìn)行，成像真空室里會(huì)發(fā)生非正常放電或襯底失效，引起系統(tǒng)污染。因此獲得足夠的接地電阻是重要的，建議在EB光刻系統(tǒng)中要求低接地電阻的接地方法，且光掩模坯必須有足夠的電導(dǎo)率。

引用文獻(xiàn)列表

專利文獻(xiàn)1:JP-A 2003-195479

專利文獻(xiàn)2:JP-A 2003-195483

專利文獻(xiàn)3:JP-U 3093632

專利文獻(xiàn)4:JP-A 2014-216407

專利文獻(xiàn)5:JP-A 2007-033470

專利文獻(xiàn)6:JP-A 2001-312043

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

作為遮光膜的含鉻膜如鉻化合物膜一般用含氧氯基干法蝕刻制圖，此時(shí)有機(jī)膜，典型的是光致抗蝕劑膜常被蝕刻到明顯程度。如果用比較薄的抗蝕劑膜制成的掩模對(duì)含鉻膜進(jìn)行干法蝕刻，在蝕刻期間該抗蝕劑膜會(huì)被損壞以至于抗蝕劑圖案可能變形。從而很難將抗蝕劑圖案精確轉(zhuǎn)印到含鉻膜上。

將高分辨率、高制圖精度和抗蝕能力賦予光致抗蝕劑或有機(jī)膜的嘗試遭遇技術(shù)壁壘。光致抗蝕劑膜必須降低厚度以實(shí)現(xiàn)高分辨率的目標(biāo)，然而出于確保含鉻膜蝕刻時(shí)抗蝕劑膜的抗蝕能力的目的，光致抗蝕劑膜變薄程度必須受到限制。這就引發(fā)了高分辨率/制圖精度和抗蝕能力之間的折衷關(guān)系。為了減輕在含鉻膜制圖期間對(duì)光致抗蝕劑膜的負(fù)載并降低含鉻膜的厚度而最終以更高精度形成含鉻膜的掩模圖案，用于制圖的含鉻膜的構(gòu)成(包括厚度和組成)必須改進(jìn)。

專利文獻(xiàn)5描述了一種基于鉻并含有輕元素(添加于其中的氧和氮)的遮光膜，它在含氧氯基干法蝕刻期間展示出高蝕刻率，能夠減輕對(duì)光致抗蝕劑膜的負(fù)載而最終以高精度形成光掩模圖案。然而，含輕元素鉻膜的電導(dǎo)率隨輕元素含量的增加而降低。因?yàn)镋B光刻系統(tǒng)適合在電流密度高達(dá)800A/cm²條件下放射EB，所以用于防止光掩模坯在EB寫入期間電荷積聚的措施是必要的。

關(guān)于基于鉻并具有輕元素(添加于其中的氧和氮)的膜，例如，一種措施是將該膜形成為包括至少一種金屬鉻層的多層結(jié)構(gòu)膜來保持電導(dǎo)率。然而，在這個(gè)例子中，金屬鉻層的蝕刻率低，這意味著在膜厚度方向排列了具有顯著蝕刻率差異的多個(gè)層。當(dāng)用干法蝕刻加工膜時(shí)，圖案的截面輪廓由于不同的側(cè)蝕刻而惡化，引發(fā)尺寸精度的惡化。

本發(fā)明的目的之一是提供一種光掩模坯，其所具有的電導(dǎo)率使該光掩模坯可以用于適合以高電流密度放射EB的EB光刻系統(tǒng)，并且該光掩模坯包括一種含鉻膜，這種含鉻膜實(shí)質(zhì)無缺陷且足夠薄以便用薄光致抗蝕劑膜制圖，以高精度形成截面輪廓良好的細(xì)徑光掩模圖案。

當(dāng)用干法蝕刻加工含鉻膜時(shí)，所產(chǎn)生圖案的截面輪廓受含鉻膜組成的影響較大。當(dāng)干法蝕刻是各向異性時(shí)，如示意圖圖4所示，含鉻膜圖案52的輪廓線寬是蝕刻掩模膜或抗蝕劑膜的蝕刻掩模圖案53線寬在膜厚度方向上的如實(shí)反映。當(dāng)干法蝕刻是各向同性時(shí)，如示意圖圖5所示，相對(duì)于蝕刻掩模圖案53的線寬，含鉻膜圖案52的輪廓線寬在膜厚度方向上在中心收縮。在圖4和圖5中，膜或透明襯底51在含鉻膜之下。

為了在作為光掩模的遮光膜的含鉻膜上精確地形成細(xì)徑圖案，例如，含鉻膜必須具有用于成像系統(tǒng)的足夠電導(dǎo)率和高蝕刻率。含鉻膜是遮光膜的情況下，它必須具有相對(duì)于曝光光作為遮光膜所必要的光密度。從得到足夠截面輪廓圖案以提供高尺寸精度的角度看，含鉻膜在厚度方向上具有最小蝕刻率變化是重要的。

對(duì)于含鉻膜而言，存在著含氧氯基干法蝕刻的蝕刻率和電導(dǎo)率之間的折衷關(guān)系。因而，包括高金屬性含鉻層和富輕元素含鉻層的多層結(jié)構(gòu)含鉻膜根據(jù)所需光學(xué)性能被應(yīng)用。然而，在這種由組成不同的層構(gòu)成的多層膜中，各層有不同的蝕刻率，因而各層從圖案?jìng)?cè)面在寬度方向上進(jìn)行蝕刻的程度不同。不同的側(cè)蝕刻的結(jié)果是，該圖案會(huì)形成一種圖案寬度在圖案厚度方向上變化的輪廓，例如，圖案寬度在厚度方向上在中心更窄或更寬的腰狀或桶裝的輪廓，或者是圖案寬度在厚度方向上在頂部或底部更寬的T形或倒T形輪廓。也就是說，多層膜易發(fā)生輪廓錯(cuò)誤。

在一個(gè)實(shí)例中，含鉻膜52包括依次層疊的具有高蝕刻率的鉻化合物層52a、具有低蝕刻率的鉻化合物層52b和具有高蝕刻率的鉻化合物層52c，如示意圖圖6所示，具有高蝕刻率的層更易發(fā)生側(cè)蝕刻，失去截面的垂直性。在圖6中側(cè)蝕刻狀態(tài)被夸張地描繪成階梯，但實(shí)際的側(cè)蝕刻不會(huì)如此極端且成為持續(xù)適度的變化。不管怎樣，很難將蝕刻掩模圖案53的形狀精確地轉(zhuǎn)印到含鉻膜52上。在圖6中，膜或透明襯底51在含鉻膜下方。

當(dāng)用含鉻膜圖案作為蝕刻掩模，將基礎(chǔ)膜例如含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料的膜、或者透明襯底進(jìn)行圖案化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)蝕刻偏差。這就是，在用作蝕刻掩模的膜的圖案和被蝕刻的基礎(chǔ)膜或襯底的圖案之間發(fā)生實(shí)質(zhì)的尺寸偏離，引起圖案轉(zhuǎn)印成效的惡化。

關(guān)于包含透明襯底和在其之上的含鉻膜的光掩模坯，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)含鉻膜構(gòu)建成單一鉻化合物層或多層結(jié)構(gòu)鉻化合物層，其由含有鉻和氮或者含有鉻、氮和氧的鉻化合物形成，并且每一鉻化合物層的鉻含量為至少30at％且鉻、氮和氧的總含量為至少93at％且滿足式(1)：

3Cr≤2O+3N (1)

(其中，Cr是鉻含量(at％)，O是氧含量(at％)，N是氮含量(at％))時(shí)，含鉻膜具有最高蝕刻率并耐清洗；若含鉻膜是單一鉻化合物層，該鉻化合物層滿足第一組成，其中氮/鉻原子比為至少0.95，鉻含量為至少40at％，鉻和氮總含量為至少80at％，氧含量為10at％以下；若含鉻膜是多層結(jié)構(gòu)膜，該膜包括至少一個(gè)滿足第一組成的鉻化合物層，其中氮/鉻原子比為至少0.95，鉻含量為至少40at％，鉻和氮總含量為至少80at％，氧含量為10at％以下，該滿足第一組成的至少一個(gè)鉻化合物層的總厚度在含鉻膜整體厚度的大于70％至100％的范圍內(nèi)，其它由不滿足第一組成的層構(gòu)成，由此可獲得為了用于EB光刻系統(tǒng)而必要的電導(dǎo)率，且氯干法蝕刻的清除時(shí)間縮短。

含鉻膜的全部或多數(shù)是由滿足第一組成的層構(gòu)成，其確保含鉻膜厚度被降低而光掩模坯的必要電導(dǎo)率被保持。其結(jié)果是，光致抗蝕劑膜厚度能夠降低。即使當(dāng)含鉻膜是多層結(jié)構(gòu)時(shí)，鉻化合物層之間側(cè)蝕刻的差異最小化，產(chǎn)生令人滿意的截面輪廓的蝕刻圖案。得到具有高分辨率和高精度的含鉻膜圖案。即使在使用波長(zhǎng)250nm以下曝光光在可加工襯底上形成線寬不大于0.1μm的抗蝕劑圖案的光蝕刻工藝中，細(xì)微光掩模圖案是必要的情況下，該含鉻膜能夠被加工形成高精度的符合要求的光掩模圖案。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種被加工成適合于使用波長(zhǎng)250nm以下曝光光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯，其包含透明襯底和直接或通過光學(xué)膜設(shè)置在襯底上的含鉻膜。該含鉻膜由單一的鉻化合物層或至少兩層鉻化合物層構(gòu)成，每一鉻化合物層由含鉻和氮，或含鉻、氮和氧的鉻化合物形成，具有如下組成：鉻含量為至少30at％且鉻、氮和氧的總含量為至少93at％，并滿足式(1):

3Cr≤2O+3N (1)

其中，Cr是鉻含量(at％)，O是氧含量(at％)，N是氮含量(at％)。當(dāng)含鉻膜由單一的鉻化合物層構(gòu)成時(shí)，該鉻化合物層滿足第一組成：氮/鉻原子比為至少0.95，鉻含量為至少40at％，鉻和氮的總含量為至少80at％，氧的含量為10at％以下。當(dāng)含鉻膜由至少兩層鉻化合物層構(gòu)成時(shí)，鉻化合物層包括至少一個(gè)滿足第一組成的鉻化合物層，所述第一組成是：氮/鉻原子比為至少0.95，鉻含量為至少40at％，鉻和氮的總含量為至少80at％，氧的含量為10at％以下，該滿足第一組成的至少一個(gè)鉻化合物層的總厚度在含鉻膜整體厚度的大于70％到100％范圍內(nèi)。該含鉻膜的薄層電阻不超過10,000Ω/□。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜相對(duì)于曝光光的光密度為2.5到3.5。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜通過光學(xué)膜設(shè)置在透明襯底上，且光學(xué)膜包括由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成的相移膜。

該光掩模坯可以進(jìn)一步包含設(shè)置在含鉻膜的遠(yuǎn)離襯底側(cè)的蝕刻掩模膜，該蝕刻掩模膜由含硅材料形成。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜相對(duì)于曝光光的光密度為1.5到2.6。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜和相移膜相對(duì)于曝光光的光密度之和為2.5到3.5。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜、相移膜和蝕刻掩模膜相對(duì)于曝光光的光密度之和為2.5到3.5。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，含鉻膜通過光學(xué)膜設(shè)置于透明襯底上，且該光學(xué)膜包括由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成的遮光膜。

有益的效果

本發(fā)明的光掩模坯包括如下的含鉻膜，所述含鉻膜滿足所需的光密度，在干法蝕刻中有高蝕刻率，并且對(duì)于降低當(dāng)用干法蝕刻形成含鉻膜圖案時(shí)用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑膜上的負(fù)載是有效的，有助于光致抗蝕劑膜厚度的降低。因?yàn)樵摵t膜保持了電導(dǎo)率，所以它有效防止了EB光刻系統(tǒng)中光掩模坯的電荷積聚，達(dá)到高寫入精度。因?yàn)樵摵t膜薄且實(shí)質(zhì)無缺陷并在厚度方向上具有最小蝕刻率變化，所以蝕刻后的圖案是改善的截面輪廓，引發(fā)了光掩模圖案的高轉(zhuǎn)印成效。其結(jié)果是，使用本發(fā)明的光掩模坯，能夠以高精度形成細(xì)徑光掩模圖案。這實(shí)現(xiàn)了光掩模生產(chǎn)率的改善和在可加工襯底上用光掩模進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印而形成的圖案尺寸的降低。

附圖說明

圖1A和圖1B是本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的光掩模坯的截面圖，圖1A顯示了單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜，而圖1B顯示了多層結(jié)構(gòu)的含鉻膜。

圖2A和圖2B是本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的光掩模坯的截面圖，圖2A顯示了單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜，而圖2B顯示了多層結(jié)構(gòu)的含鉻膜。

圖3A和圖3B是本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的光掩模坯的截面圖，圖3A顯示了單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜，而圖3B顯示了多層結(jié)構(gòu)的含鉻膜。

圖4是用各向異性干法蝕刻形成的圖案的截面輪廓示意圖。

圖5是用各向同性干法蝕刻形成的圖案的截面輪廓示意圖。

圖6是在干法蝕刻后，具有不同蝕刻率的三個(gè)鉻化合物層層疊成的含鉻膜的截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的光掩模坯用于加工成適于用波長(zhǎng)250nm以下、特別是200nm以下曝光光、典型的是248nm的KrF準(zhǔn)分子激光、193nm的ArF準(zhǔn)分子激光或157nm的F₂激光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模。對(duì)于適于用波長(zhǎng)250nm以下曝光光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模，例如，波長(zhǎng)257nm的光用于缺陷檢測(cè)，波長(zhǎng)405nm的光(固態(tài)激光二極管)用于讀出對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。

該光掩模坯包括透明襯底(典型的是石英襯底)和直接或通過一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜設(shè)置于其上的含鉻膜。該含鉻膜由單一的鉻化合物層或至少兩個(gè)鉻化合物層(多層結(jié)構(gòu))組成并且由可以用含氧氯基干法蝕刻進(jìn)行蝕刻的材料形成。

含鉻材料在含氧氯基干法蝕刻中(通常用于含鉻材料的蝕刻)的蝕刻率可以通過向含鉻材料中加入輕元素而提高。輕元素的加入使含鉻材料膜、即含鉻膜的高速蝕刻成為可能，產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)通過用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑膜圖案(典型的是EB成像寫入的化學(xué)放大抗蝕劑膜)蝕刻含鉻膜時(shí)，光致抗蝕劑膜上的負(fù)擔(dān)可以被減輕。在某些情況下，用含硅材料的蝕刻掩模膜作為硬掩模來蝕刻含鉻膜，具有高蝕刻率的含鉻膜能夠使蝕刻掩模膜在厚度上降低。這導(dǎo)致蝕刻偏差的直接改善，和用作蝕刻掩模膜的蝕刻掩模的光致抗蝕劑膜厚度的間接降低。

含鉻膜由單一的鉻化合物層或至少兩個(gè)鉻化合物層構(gòu)成。每一鉻化合物層由含有鉻和氮或含有鉻、氮和氧的鉻化合物形成，并且具有以下組成(以下簡(jiǎn)稱為“共同組成”)：鉻含量為至少30at％，鉻、氮和氧的總含量為至少93at％，并滿足式(1):

3Cr≤2O+3N (1)

其中，Cr是鉻含量(at％)，O是氧含量(at％)，N是氮含量(at％)。式(1)意味著鉻化合物層中鉻的平均價(jià)數(shù)至少為3。

每一鉻化合物層都是全部滿足共同組成所限定的鉻含量，鉻、氮和氧的總含量以及式(1)的層。在每一鉻化合物層中，鉻含量?jī)?yōu)選為至少33at％且為52at％以下，更優(yōu)選50at％以下，進(jìn)一步更優(yōu)選48at％以下；鉻、氮和氧的總含量?jī)?yōu)選至少95at％，更優(yōu)選至少97at％，進(jìn)一步更優(yōu)選至少98at％。

鉻化合物層由含鉻和氮或者含鉻、氮和氧的鉻化合物形成，例子包括氮化鉻(CrN)、氮氧化鉻(CrON)、碳氮化鉻(CrNC)、和碳氮氧化鉻(CrONC),優(yōu)選氮化鉻(CrN)和氮氧化鉻(CrON)。

如上所述，含鉻材料中氮和/或氧的添加對(duì)于提高其蝕刻率是有效的。具體地，當(dāng)輕元素被添加到金屬材料中，其電阻率隨著添加的輕元素的量增加而增加，表明電導(dǎo)率損失。當(dāng)由具有提高的電阻率的材料制成的膜被設(shè)置于遠(yuǎn)離透明襯底的光掩模坯側(cè)時(shí)，具體是在用于EB光刻的抗蝕劑膜的形成側(cè)，在EB曝光期間會(huì)發(fā)生電荷積聚，誘發(fā)令人不滿意的寫入精度下降。尤其當(dāng)氧被作為輕元素添加時(shí)，它會(huì)誘發(fā)電阻率的明顯提高，產(chǎn)生高電阻膜。

因此，根據(jù)本發(fā)明，含鉻膜由含有鉻和氮或含有鉻、氮和氧的鉻化合物形成，并滿足如上定義的共同組成，并包括滿足第一組成的至少一個(gè)鉻化合物層，優(yōu)選一個(gè)或兩個(gè)鉻化合物層，最優(yōu)選一個(gè)鉻化合物層，所述第一組成是：氮比鉻的原子比為至少0.95，鉻含量為至少40at％，鉻和氮的總含量為至少80at％，氧含量為10at％以下。滿足第一組成的鉻化合物層總厚度相對(duì)于含鉻膜整體厚度為大于70％，優(yōu)選的是至少90％，且為100％以下。如果滿足第一組成的鉻化合物層的總厚度小于含鉻膜整體厚度的70％，則會(huì)有為提供所需光密度所必要的含鉻膜整體厚度變得較大的風(fēng)險(xiǎn)。

滿足第一組成的層是完全滿足上述第一組成中定義的氮/鉻原子比、鉻含量、鉻和氮總含量、以及氧含量的層。優(yōu)選的滿足第一組成的層中，氮/鉻原子比為1.1以下。在滿足第一組成的層中，鉻含量?jī)?yōu)選至少43at％且為52at％以下，優(yōu)選50at％以下，更優(yōu)選為48at％以下；鉻和氮的總含量?jī)?yōu)選至少90at％，更優(yōu)選至少93at％；氮含量?jī)?yōu)選至少43at％，更優(yōu)選至少46at％，且為55at％以下,更優(yōu)選為53at％以下。在滿足第一組成的層中，氧含量?jī)?yōu)選10at％以下，更優(yōu)選5at％以下。當(dāng)包括滿足第一組成的兩層或多層時(shí)，這些層可以具有不同組成或者這些層的一些或全部可以具有相同組成。

在膜是多層結(jié)構(gòu)的含鉻膜中，除滿足第一組成的鉻化合物層之外的其余鉻化合物層是由含有鉻和氮或含有鉻、氮和氧的鉻化合物形成的，并且由至少一層構(gòu)成，優(yōu)選一層或兩層，特別是一層，并滿足共同組成，但不滿足第一組成。不滿足第一組成的層優(yōu)選由含有鉻、氮和氧的鉻化合物形成。當(dāng)不滿足第一組成的層被應(yīng)用作除滿足第一組成的層之外的其余層時(shí)，整體含鉻膜具有高蝕刻率。并且，不滿足第一組成的層適合用作具有減反射層功能的層。

在不滿足第一組成的層中，鉻含量?jī)?yōu)選至少30at％，更優(yōu)選至少33at％且為40at％以下，更優(yōu)選為37at％以下；氮含量?jī)?yōu)選至少5at％，更優(yōu)選至少8at％且為35at％以下,更優(yōu)選為30at％以下；氧含量?jī)?yōu)選至少30at％，更優(yōu)選至少35at％且為57at％以下，更優(yōu)選為54at％以下。當(dāng)包括不滿足第一組成的兩層或多層時(shí)，這些層可以具有不同的組成或者這些層的一些或全部可以具有相同的組成。

氮之外或氧和氮之外的輕元素可以被添加到鉻化合物層，而此種其它輕元素是碳、氫、氟等。例如，碳的添加對(duì)于增強(qiáng)蝕刻率是有效的。然而，如果碳的量太多，蝕刻率變得太高，而干法蝕刻變得更加各向同性，導(dǎo)致很難控制截面輪廓。當(dāng)加碳的鉻化合物層層疊到無碳的鉻化合物層上時(shí)，這些層的蝕刻率會(huì)有比較大的差別。如果是這樣，在干法蝕刻期間這些層的側(cè)蝕刻程度不同，以致截面輪廓可能惡化。進(jìn)而，由于在鉻化合物層中添加碳，光掩模對(duì)硫酸過氧化物混合物或臭氧過氧化物混合物(用來在將光掩模坯加工成光掩模步驟中和通過光掩模曝光步驟中定期清洗光掩模)的耐化學(xué)性被降低。從而，有可能調(diào)節(jié)干法蝕刻條件以便防止截面輪廓惡化，但截面輪廓會(huì)因化學(xué)清洗而惡化。從而，當(dāng)除了氮和氧以外的其它輕元素、例如碳被添加到鉻化合物層時(shí)，這種其它輕元素含量?jī)?yōu)選控制為低量，具體為7at％或更少，更具體為5at％或更少，甚至更加具體為3at％或更少，特別是2at％或更少。

本發(fā)明的光掩模坯中，含鉻膜的薄層電阻應(yīng)不超過10,000歐姆/平方(Ω/□)，優(yōu)選不超過8,000歐姆/平方(Ω/□)。當(dāng)單層或多層結(jié)構(gòu)的含鉻膜由一或多個(gè)滿足上述組成要求的鉻化合物層構(gòu)成時(shí)，整體含鉻膜的薄層電阻在這個(gè)范圍。尤其當(dāng)滿足第一組成的層是唯一的一層時(shí)，該層優(yōu)選薄層電阻應(yīng)不超過10,000歐姆/平方(Ω/□)，更優(yōu)選為不超過8,000歐姆/平方(Ω/□)。當(dāng)包括滿足第一組成的兩層或多層時(shí)，滿足第一組成的每一層的薄層電阻可以落在該范圍內(nèi)或該范圍外，不論哪種情況，整體含鉻膜的薄層電阻應(yīng)不超過10,000歐姆/平方(Ω/□)，優(yōu)選不超過8,000歐姆/平方(Ω/□)，這樣對(duì)防止抗蝕劑圖案EB寫入期間的任何電荷積聚是有效的。

含鉻膜可以是具有任何所需功能的膜，例如，光學(xué)膜如遮光膜、減反射膜或相移膜(如，半色調(diào)相移膜)，或輔助加工膜如蝕刻掩模膜或蝕刻停止膜。在某些情況下，光學(xué)膜包括起蝕刻掩模膜或蝕刻停止膜作用的輔助加工膜，條件是在光掩模坯加工成光掩模之后，這種膜被留在光掩模上以便其起到光學(xué)膜的作用。需指出的是，雖然蝕刻停止膜是一種典型的在光掩模坯加工成光掩模后被留在光掩模上的膜，但在光掩模坯加工成光掩模后，蝕刻掩模膜可以是被留在蝕刻掩模上的膜或者是從光掩模上完全移除的膜(被稱為犧牲膜)。

構(gòu)成光掩模坯的光學(xué)膜和輔助加工膜的材料可以選自過渡金屬、金屬、其合金、和這些金屬或合金的化合物，取決于必要的光學(xué)性能和蝕刻性能，以及電性能如電導(dǎo)率。合適的過渡金屬包括鉻(Cr)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、鎳(Ni)和鈷(Co)；合適的金屬包括硅(Si)、鍺(Ge)和鋁(Al)；合適的化合物包括金屬或合金的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氮化物和碳氧氮化物。這些金屬中，優(yōu)選的是鉻(Cr)、鉬(Mo)和硅(Si)。

本發(fā)明的光掩模坯最適合作為包括含鉻膜的光掩模坯，所述含鉻膜在光掩模坯加工成光掩模時(shí)，用光致抗蝕劑膜(典型的是化學(xué)放大抗蝕劑膜)的掩模圖案作為蝕刻掩模通過含氧氯基干法蝕刻來形成圖案。

本發(fā)明光掩模坯的第一實(shí)施方式是具有直接設(shè)置在透明襯底上的含鉻膜的光掩模坯。圖1A和1B各自是一個(gè)第一實(shí)施方式中的典型光掩模坯的截面圖。光掩模坯101包括透明襯底1和其上的含鉻膜2。在圖1A中，含鉻膜2由滿足第一組成的單一層組成。在圖1B中，含鉻膜2是包括從襯底1側(cè)依次層疊的第一鉻化合物層21、第二鉻化合物層22和第三鉻化合物層23的三層結(jié)構(gòu)，其中一層或兩層是滿足第一組成的層，而其余的、即其余兩層或一層是不滿足第一組成的層。典型地，通過在含鉻膜2上形成用于EB光刻的抗蝕劑膜并進(jìn)行EB成像寫入來將光掩模坯101加工成光掩模。第一實(shí)施方式的光掩模坯可以是二元掩模坯，在這種情況下，含鉻膜優(yōu)選是遮光膜。

在光掩模坯的第一實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜的情況下，該含鉻膜相對(duì)于曝光光的光密度應(yīng)優(yōu)選為至少2.5，更優(yōu)選至少2.8且在3.5以下，更優(yōu)選為3.2以下。

在光掩模坯的第一實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜的情況下，當(dāng)曝光光是ArF準(zhǔn)分子激光時(shí)，該含鉻膜厚度優(yōu)選75nm以下，更優(yōu)選70nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選為65nm以下，且至少50nm；或當(dāng)曝光光是KrF準(zhǔn)分子激光時(shí)，厚度優(yōu)選90nm以下，更優(yōu)選是80nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選為75nm以下，且至少55nm。

本發(fā)明光掩模坯的第二實(shí)施方式中，光掩模坯包括如下的含鉻膜并且是含鉻膜通過一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜而設(shè)置在透明襯底上的光掩模坯，所述含鉻膜在光掩模坯加工成光掩模時(shí)用光致抗蝕劑膜(典型的是化學(xué)放大抗蝕劑膜)的掩模圖案作為蝕刻掩模通過含氧氯基干法蝕刻來形成圖案。尤其當(dāng)該含鉻膜圖案在光學(xué)膜蝕刻中作為硬掩模起作用時(shí)，第二實(shí)施方式中的光掩模坯是有益的，例如，因?yàn)槟芤愿呔扔珊t膜形成該圖案，并且當(dāng)用含鉻膜圖案使光學(xué)膜形成圖案時(shí)，圖案也能以高精度形成。含鉻膜與光學(xué)膜的組合包括遮光膜和相移膜(如，半色調(diào)相移膜)的組合以及蝕刻掩模膜和遮光膜的組合。

圖2A和2B各自是一個(gè)第二實(shí)施方式中的典型光掩模坯的截面圖。光掩模坯102包括透明襯底1、從襯底1側(cè)依次層疊于其上的光學(xué)膜3和含鉻膜2。在圖2A中，含鉻膜2由滿足第一組成的單一層組成。在圖案2B中，含鉻膜2是包括從襯底1側(cè)依次層疊的第一鉻化合物層21、第二鉻化合物層22和第三鉻化合物層23的三層結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)或兩個(gè)層是滿足第一組成的層，而其余的、即剩余兩個(gè)或一個(gè)層是不滿足第一組成的層。典型地，光掩模坯102通過在含鉻膜2上形成用于EB光刻的抗蝕劑膜并進(jìn)行EB成像寫入來被加工成光掩模。第二實(shí)施方式中的光掩模坯可以是相移掩模坯，在這種情況下，光學(xué)膜優(yōu)選是相移膜且含鉻膜優(yōu)選是遮光膜。

本發(fā)明中的光掩模坯也優(yōu)選作為包括如下含鉻膜的光掩模坯，所述含鉻膜在光掩模坯加工成光掩模時(shí)用蝕刻掩模膜的掩模圖案作為硬掩模通過含氧氯基干法蝕刻來形成圖案。第三實(shí)施方式是包括透明襯底、含鉻膜和設(shè)置于含鉻膜的遠(yuǎn)離襯底側(cè)、優(yōu)選緊鄰含鉻膜的蝕刻掩模膜的光掩模坯。

圖3A和3B各自是一個(gè)第三實(shí)施方式的典型光掩模坯的截面圖。光掩模坯103包括透明襯底1、從襯底1側(cè)依次層疊的光學(xué)膜3、含鉻膜2和蝕刻掩模膜4。在圖3A中，含鉻膜2由滿足第一組成的單一層組成。在圖3B中，含鉻膜2是包括從襯底1側(cè)依次層疊其上的第一鉻化合物層21、第二鉻化合物層22和第三鉻化合物層23的三層結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)或兩個(gè)層是滿足第一組成的層，其余的、即剩余兩個(gè)或一個(gè)層是不滿足第一組成的層。典型地，通過在抗蝕劑掩模膜4上形成用于EB光刻的抗蝕劑膜并進(jìn)行EB成像寫入而將光掩模坯103加工成光掩模。第三實(shí)施方式中的光掩模坯可以是相移掩模坯，在這種情況下，光學(xué)膜優(yōu)選是相移膜且含鉻膜優(yōu)選是遮光膜。

在光掩模坯的第一至第三實(shí)施方式中，含鉻膜是具有光學(xué)功能的膜如遮光膜的情況下，該膜必須具有高分辨率和高圖案轉(zhuǎn)印精度以及光學(xué)功能。在這個(gè)意義上，該含鉻膜必須滿足所需的光學(xué)功能如光密度，在含氧氯基干法蝕刻中具有高蝕刻率，并且形成在厚度方向上具有最小線寬變化的截面輪廓得以改善的掩模圖案。

在被加工成適合于用波長(zhǎng)250nm以下的曝光光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯中，使用含鉻材料。在這些含鉻材料中，鉻單質(zhì)和具有低含量輕元素如氧、氮或碳的鉻化合物因?yàn)樗鼈儼l(fā)揮了顯著的遮光效果而被優(yōu)選用作遮光膜。這些遮光膜形成材料中，鉻單質(zhì)和具有低含量輕元素如氧、氮或碳的鉻化合物(以下稱為“高金屬性鉻基材料”)電阻率低而適合作為用于形成導(dǎo)電性提供層(導(dǎo)電層)的材料。當(dāng)該含鉻膜被構(gòu)建成包括由高金屬性鉻基材料組成的導(dǎo)電層時(shí)，含鉻膜被賦予導(dǎo)電性。

另一方面，具有高含量輕元素如氧、氮或碳的鉻化合物(以下稱為“低金屬性鉻基材料”)對(duì)于調(diào)節(jié)含鉻膜的光學(xué)性能或蝕刻性能是有效的。低金屬性鉻基材料對(duì)改善透過率也有效。雖然高金屬性鉻基材料形成的膜是有高反射率的膜，但它有時(shí)在光掩模坯或光掩模的缺陷檢測(cè)中是有害的，也優(yōu)選將低金屬性鉻基材料作為用于形成減反射提供層(減反射層)的材料應(yīng)用于這種情況。進(jìn)而，在僅有一個(gè)高金屬性鉻基材料層提供不充分的遮光性能時(shí)，可以形成低金屬性鉻基材料膜來補(bǔ)償遮光性能的缺乏。

本發(fā)明涉及的光掩模坯中，含鉻膜由多層構(gòu)成，其包括滿足第一組成的層和不滿足第一組成的層。在光掩模坯的第一到第三實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜的情況下，優(yōu)選鉻化合物層包括兩種類型的層，一種鉻化合物層主要功能作為導(dǎo)電層，而一種鉻化合物層主要功能作為減反射層，在這里前者是滿足第一組成的層而后者是不滿足第一組成的層。例如，優(yōu)選的是，在設(shè)置于最接近襯底的含鉻膜表面和設(shè)置于最遠(yuǎn)離襯底的含鉻膜表面中的一個(gè)或二者上，形成主要功能為減反射層的鉻化合物層，尤其優(yōu)選是緊鄰主要功能為導(dǎo)電層的鉻化合物層來形成主要功能為減反射層的鉻化合物層。具體地，關(guān)于圖1B,2B或3B中所示的含鉻膜2，優(yōu)選第二鉻化合物層22是主要功能為導(dǎo)電層的鉻化合物層，第一和第三鉻化合物層21和23是主要功能為減反射層的鉻化合物層。

雖然功能為減反射層的鉻化合物層厚度被調(diào)節(jié)為滿足所需的反射率，但是從將含鉻膜厚度提高帶來的影響最小化的觀點(diǎn)考慮，厚度優(yōu)選20nm以下，更優(yōu)選10nm以下，且至少0.7nm。如果減反射層厚度低于該范圍，這樣的薄層可能發(fā)揮差的反射率抑制作用并且對(duì)沉積是不穩(wěn)定的。

第二實(shí)施方式的光掩模坯中，光學(xué)膜是相移膜(典型的是半色調(diào)膜)的情況下，該相移膜適合由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成，優(yōu)選過渡金屬不包括鉻，特別優(yōu)選是鉬。此種材料包括硅單質(zhì)，含硅和輕元素如氧、氮或碳，特別是含氧和氮之一或兩者都有的化合物，并且此種化合物具有進(jìn)一步添加其中的過渡金屬，優(yōu)選過渡金屬不包括鉻，具體是鉬、鉭、鎢、鋯或鈦，特別是鉬。尤其當(dāng)該相移膜是半色調(diào)相移膜時(shí)，該半色調(diào)相移膜也具有光密度，與無半色調(diào)相移膜的光掩模坯相比，能夠使含鉻膜的厚度降低。

第二實(shí)施方式的光掩模坯中，含鉻膜是遮光膜而光學(xué)膜是半色調(diào)相移膜的情況下，該含鉻膜優(yōu)選相對(duì)于曝光光的光密度為至少1.5，更優(yōu)選至少1.8且為2.6以下，更優(yōu)選2.5以下，進(jìn)一步更優(yōu)選為2.4以下。該含鉻膜和相移膜的相對(duì)于曝光光的光密度之和優(yōu)選為至少2.5，更優(yōu)選至少2.8且為3.5以下，更優(yōu)選3.2以下。通過調(diào)節(jié)含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度至該范圍得到所需的遮光性能。

在光掩模坯的第二實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜而光學(xué)膜是半色調(diào)相移膜的情況下，該含鉻膜在曝光光是ArF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選50nm以下，更優(yōu)選47nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選44nm以下且至少35nm；或在曝光光是KrF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選80nm以下，更優(yōu)選70nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選65nm以下，且至少50nm。

在另一方面，該半色調(diào)相移膜被設(shè)定為相對(duì)于曝光光的透過率優(yōu)選至少2％，更優(yōu)選至少5％，進(jìn)一步更優(yōu)選為至少10％，最優(yōu)選是至少11％且在40％以下，更優(yōu)選30％以下，進(jìn)一步更優(yōu)選20％以下。該半色調(diào)相移膜在曝光光是ArF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選80nm以下，更優(yōu)選70nm以下，且至少50nm，更優(yōu)選為至少60nm；或在曝光光是KrF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選110nm以下，更優(yōu)選100nm以下，且至少70nm，更優(yōu)選為至少80nm。

像光掩模坯的第三實(shí)施方式那樣，設(shè)置蝕刻掩模膜作為在含鉻膜蝕刻中使用的硬掩模，由此能夠使光致抗蝕劑膜變薄以對(duì)應(yīng)進(jìn)一步的圖案微型化。這種蝕刻掩模膜典型地用作含鉻膜的犧牲膜。很多時(shí)候，該蝕刻掩模膜在光掩模生產(chǎn)工藝中被完全移除。有時(shí)，該蝕刻掩模膜在光掩模生產(chǎn)工藝中被部分留下，而非全部移除。

該蝕刻掩模膜可以由以氟基干法蝕刻快速蝕刻，但在含氧氯基干法蝕刻中具有極其緩慢的蝕刻率(即，無實(shí)質(zhì)蝕刻)的材料形成。合適的材料是含硅材料，例如，硅單質(zhì)，含硅和輕元素(如氧、氮或碳)的化合物，并且此種化合物具有進(jìn)一步添加其中的過渡金屬，優(yōu)選過渡金屬不包括鉻，具體是鉬、鉭、鎢、鋯或鈦。

在光掩模坯的第三實(shí)施方式中，光學(xué)膜是相移膜(典型的是半色調(diào)相移膜)的情況下，該相移膜優(yōu)選由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成，優(yōu)選過渡金屬不包括鉻，特別優(yōu)選是鉬。合適的材料如以上光掩模坯第二實(shí)施方式中所示。尤其當(dāng)該相移膜是半色調(diào)相移膜時(shí)，該半色調(diào)相移膜也具有光密度，與無半色調(diào)相移膜的光掩模坯相比，能夠使含鉻膜的厚度降低。

在光掩模坯的第三實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜且光學(xué)膜是半色調(diào)相移膜的情況下，該含鉻膜的相對(duì)于曝曝光的光密度，該含鉻膜和相移膜的相對(duì)于曝光光的光密度之和，該含鉻膜的厚度，該半色調(diào)相移膜的透過率，以及該半色調(diào)相移膜的厚度優(yōu)選與第二實(shí)施方式有相同范圍。

光掩模坯的第三實(shí)施方式中，含鉻膜是遮光膜，光學(xué)膜是半色調(diào)相移膜，且蝕刻掩模膜是在光掩模生產(chǎn)工藝中被部分留下而非全部移除的膜(即被留在光掩模上并作為光學(xué)膜起作用的膜)的情況下，含鉻膜、相移膜和蝕刻掩模膜的相對(duì)于曝光光的光密度之和優(yōu)選為至少2.5，更優(yōu)選至少2.8且在3.5以下，更優(yōu)選為3.2以下。蝕刻掩模膜的厚度優(yōu)選至少3nm，更優(yōu)選至少5nm且在15nm以下，更優(yōu)選10nm以下。

在第二實(shí)施方式的另一個(gè)實(shí)施例中，該光掩模坯可以是二元掩模坯。在這種情況下，光學(xué)膜是遮光膜且含鉻膜是蝕刻掩模膜。

在光掩模坯的第二實(shí)施方式中，含鉻膜是蝕刻掩模膜的情況下，該膜必須具有高分辨率和高圖案轉(zhuǎn)印精度以及光學(xué)功能。在這個(gè)意義上，該含鉻膜必須滿足所需的光學(xué)功能，在含氧氯基干法蝕刻中具有高蝕刻率，并且形成在厚度方向上具有最小線寬變化的截面輪廓得以改善的掩模圖案。

在被加工成適合于用波長(zhǎng)250nm以下的曝光光進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯中，常使用含鉻材料。在含鉻材料中，優(yōu)選高金屬性鉻基材料作為形成低電阻率導(dǎo)電層的材料。當(dāng)構(gòu)成含鉻膜以便包括由高金屬性鉻基材料組成的導(dǎo)電層時(shí)，含鉻膜被賦予導(dǎo)電性。

在另一方面，低金屬性鉻基材料對(duì)調(diào)節(jié)含鉻膜的光學(xué)性能和蝕刻性能是有效的。低金屬性鉻基材料對(duì)改善透過率也有效。雖然高金屬性鉻基材料形成的膜是有高反射率的膜，但是它有時(shí)在光掩模坯或光掩模的缺陷檢測(cè)中是有害的，也優(yōu)選將低金屬性鉻基材料作為用于形成應(yīng)用于這種情況的減反射層的材料。

本發(fā)明所涉及的光掩模坯中，含鉻膜由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其包括滿足第一組成的層和不滿足第一組成的層。在光掩模坯的第二實(shí)施方式中，含鉻膜是蝕刻掩模膜的情況下，優(yōu)選鉻化合物層包括兩種類型的層，一種鉻化合物層主要功能作為導(dǎo)電層，一種鉻化合物層主要功能作為減反射層，在這里前者是滿足第一組成的層，后者是不滿足第一組成的層。例如，優(yōu)選的是，在設(shè)置于最接近襯底的含鉻膜表面和設(shè)置于最遠(yuǎn)離襯底的含鉻膜表面中的一個(gè)或二者上形成主要功能為減反射層的鉻化合物層，更優(yōu)選的是，緊鄰主要功能為導(dǎo)電層的鉻化合物層來形成主要功能為減反射層的鉻化合物層。具體地，關(guān)于圖2B中的含鉻膜2，優(yōu)選第二鉻化合物層22是主要功能為導(dǎo)電層的鉻化合物層，而第一鉻化合物層21和第三鉻化合物層23是主要功能為減反射層的鉻化合物層。

雖然主要功能為減反射層的鉻化合物層的厚度被調(diào)節(jié)為滿足所需的反射率，但是厚度典型的是30nm以下，優(yōu)選20nm以下，更優(yōu)選是10nm以下，且至少0.7nm。如果減反射層厚度低于該范圍，這樣的薄層可能發(fā)揮差的反射抑制作用并對(duì)沉積是不穩(wěn)定的。

光掩模坯的第二實(shí)施方式中，光學(xué)膜是遮光膜的情況下，該遮光膜優(yōu)選由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成，優(yōu)選過渡金屬不包括鉻，特別優(yōu)選是鉬。合適的材料如上述相移膜中所示。

光掩模坯的第二實(shí)施方式中，光學(xué)膜是遮光膜的情況下，該遮光膜被設(shè)定為相對(duì)于曝光光的光密度典型為至少2.5，優(yōu)選至少2.8且在3.5以下，優(yōu)選為3.2以下。該遮光膜在曝光光是ArF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選80nm以下，更優(yōu)選70nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選為65nm以下，且至少50nm，更優(yōu)選至少55nm；或在曝光光是KrF準(zhǔn)分子激光時(shí)厚度優(yōu)選100nm以下，更優(yōu)選90nm以下，進(jìn)一步更優(yōu)選為80nm以下，且至少55nm，更優(yōu)選至少60nm。在另一方面，含鉻膜是蝕刻掩模膜的情況下，該含鉻膜的厚度優(yōu)選至少3nm，更優(yōu)選至少5nm且20nm以下，更優(yōu)選為10nm以下。

在光掩模坯的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，可以在設(shè)置于遠(yuǎn)離透明襯底的含鉻膜表面上、優(yōu)選緊鄰該含鉻膜地形成另一種光學(xué)膜。另一種光學(xué)膜優(yōu)選遮光膜，例如，由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料形成。當(dāng)此種遮光膜被引入時(shí)，含鉻膜可以是蝕刻停止膜或相移膜如半色調(diào)相移膜。

在光掩模坯上沉積含鉻膜、光學(xué)膜(例如相移膜或遮光膜)和輔助加工膜(例如蝕刻掩模膜或蝕刻停止膜)的優(yōu)選方法是通過濺射來進(jìn)行膜的沉積，這是因?yàn)榭色@得具有光學(xué)性能的面內(nèi)均勻性高和缺陷少的膜。

該含鉻膜通過濺射而沉積。例如，用鉻靶作為靶材。濺射氣體根據(jù)所需構(gòu)成要素在如氮?dú)?N₂)、氧氣(O₂)、氧化氮?dú)?N₂O,NO₂)、烴氣(如，CH₄)和氧化碳?xì)?CO,CO₂)的反應(yīng)氣體中選擇。稀有氣體如氬氣(Ar)可選并伴隨反應(yīng)氣體一起使用。膜沉積可以通過向?yàn)R射真空室輸入濺射氣體并調(diào)節(jié)施加到靶材上的功率和濺射氣體的流量來進(jìn)行，以便成為含鉻膜的每一鉻化合物層能變成滿足第一組成的層或不滿足第一組成的層。

當(dāng)相移膜或遮光膜是由含硅且不含過渡金屬的材料或含硅和過渡金屬的材料沉積而成時(shí)，或者當(dāng)蝕刻掩模膜是由含硅材料沉積而成時(shí)，例如，靶材根據(jù)所需構(gòu)成要素而選自硅靶、過渡金屬靶和過渡金屬-硅靶。濺射氣體根據(jù)所需構(gòu)成要素在如氮?dú)?N₂)、氧氣(O₂)、氧化氮?dú)?N₂O,NO₂)、烴氣(如，CH₄)和氧化碳?xì)?CO,CO₂)的反應(yīng)氣體中選擇。稀有氣體如氬氣(Ar)可選并伴隨反應(yīng)氣體一起使用。膜沉積可以通過向?yàn)R射真空室輸入濺射氣體，并調(diào)節(jié)施加到靶材上的功率和濺射氣體的流量來進(jìn)行，以便形成所需組成的膜。

光掩?？梢允峭ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)方法由光掩模坯制備的。例如，在光掩模坯上形成化學(xué)放大抗蝕劑組成的抗蝕劑膜，然后進(jìn)行EB寫入圖案。用抗蝕劑圖案作為初始蝕刻掩模，基礎(chǔ)膜包括含鉻膜、光學(xué)膜(例如相移膜，遮光膜)、輔助加工膜(例如蝕刻掩模膜，蝕刻停止膜)和透明襯底，通過干法蝕刻技術(shù)按次序蝕刻，其中干法蝕刻技術(shù)可根據(jù)被蝕刻材料從含氧氯基干法蝕刻和氟基干法蝕刻中選擇。通過這種方法，形成光掩模圖案，即，得到光掩模。當(dāng)通過干法蝕刻加工該含鉻膜時(shí)，如圖4的示意圖所示，產(chǎn)生的圖案是截面輪廓接近于各向異性干法蝕刻產(chǎn)物。需要指出的是為進(jìn)一步抑制EB寫入中的電荷積聚，可以在抗蝕劑膜上形成有機(jī)導(dǎo)電膜。

實(shí)施例

使用以下實(shí)施例和比較例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積62nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入45sccm的N₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成45nm厚的CrN層。得到具有單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是2.1，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.0。

實(shí)施例2

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積62nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入45sccm的N₂氣和2sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成46nm厚的CrON層。得到具有單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是2.1，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.0。

實(shí)施例3

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積62nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入45sccm的N₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成主要功能為導(dǎo)電層的44nm厚的CrN層。接下來，通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入10sccm的Ar氣、30sccm的N₂氣和15sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。形成主要功能為遠(yuǎn)離襯底側(cè)的減反射層的1nm厚的CrON層。通過這種方法，得到具有兩層結(jié)構(gòu)且45nm厚的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是2.1，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.0。

實(shí)施例4

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積62nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入45sccm的N₂氣和1sccm的CH₄氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成46nm厚的CrNC層。得到具有單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是2.1，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.0。

實(shí)施例5

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射含鉬和硅(摩爾比為1:2)的靶材和硅靶并向?yàn)R射室輸入30sccm(流量)的Ar氣和5sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積45nm厚的MoSiN膜作為遮光膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入45sccm的N₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在遮光膜上形成10nm厚的CrN層。得到具有單層結(jié)構(gòu)的含鉻膜作為蝕刻掩模膜的光掩模坯。

比較例1

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和32sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積61nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入9sccm的Ar氣、30sccm的N₂氣和14sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成主要功能為襯底側(cè)減反射層的20nm厚的CrON層。接下來，通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入20sccm的Ar氣、2sccm的N₂氣和2sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。形成主要功能為導(dǎo)電層的4nm厚的CrON層。進(jìn)而，通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入12sccm的Ar氣、30sccm的N₂氣和14sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。形成主要功能為遠(yuǎn)離襯底側(cè)的減反射層的22nm厚的CrON層。通過這種方法，得到具有三層結(jié)構(gòu)且46nm厚的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是2.0，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.1。

比較例2

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射硅靶并向?yàn)R射室輸入15sccm(流量)的Ar氣和32sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積61nm厚的SiN膜作為半色調(diào)相移膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入10sccm的Ar氣、50sccm的N₂氣和5sccm的CH₄氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在半色調(diào)相移膜上形成主要功能為襯底側(cè)減反射層的45nm厚的CrNC層。接下來，通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入30sccm的Ar氣和35sccm的N₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。形成主要功能為導(dǎo)電層的3nm厚的CrN層。進(jìn)而，通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入10sccm的Ar氣、50sccm的N₂氣和10sccm的O₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。形成主要功能為遠(yuǎn)離襯底側(cè)的減反射層的3nm厚的CrON層。通過這種方法，得到具有三層結(jié)構(gòu)且51nm厚的含鉻膜作為遮光膜的光掩模坯。相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)，該含鉻膜光密度是1.9，含鉻膜和半色調(diào)相移膜的光密度之和是3.0。

比較例3

在152mm見方且6mm厚的石英襯底上實(shí)施DC磁控管濺射沉積。通過濺射含鉬和硅(摩爾比為1:2)的靶材和硅靶并向?yàn)R射室輸入30sccm(流量)的Ar氣和5sccm的N₂氣作為濺射氣，在該襯底上沉積45nm厚的MoSiN膜作為遮光膜。

通過濺射金屬鉻靶并向?yàn)R射室輸入20sccm的Ar氣和5sccm的N₂氣作為濺射氣以實(shí)施DC磁控管濺射沉積。在遮光膜上形成10nm厚的CrN層。得到具有單層結(jié)構(gòu)含鉻膜作為蝕刻掩模膜的光掩模坯。

對(duì)于實(shí)施例和比較例的光掩模坯，含鉻膜的每一鉻化合物層都通過X射線光電子譜(XPS)分析其組成。結(jié)果連同是否滿足式(1)都顯示在表1中。單獨(dú)地，通過在絕緣石英襯底上直接形成實(shí)施例和比較例中的每一含鉻膜來制備薄層電阻評(píng)估樣本。樣本電性能通過四探針法測(cè)量，從中計(jì)算出含鉻膜的薄層電阻。結(jié)果顯示在表1中。

在實(shí)施例和比較例的光掩模坯中，比較了為獲得預(yù)定光密度所必須的膜厚度。當(dāng)該膜被調(diào)節(jié)成相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)的光密度為2.0時(shí)，它的厚度被指定為光密度的標(biāo)準(zhǔn)厚度。該膜厚度根據(jù)此式確定：(含鉻膜厚度)×{2/(含鉻膜光密度)}。結(jié)果顯示在表1中。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)厚度，厚度越低表示作為光掩模使用時(shí)的轉(zhuǎn)印成效越好，理想的是50nm以下的厚度，特別理想的是47nm以下的厚度。

通過含氧氯基干法蝕刻將含鉻膜從實(shí)施例和比較例的光掩模坯中剝離。測(cè)量剝離所需時(shí)間，也就是蝕刻清除時(shí)間。根據(jù)下式確定基于光密度標(biāo)準(zhǔn)的蝕刻清除時(shí)間，該光密度標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于相對(duì)于ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)為2.0的光密度：(測(cè)量的蝕刻清除時(shí)間)×{2/(含鉻膜的光密度)}。結(jié)果顯示在表1中。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)蝕刻清除時(shí)間，更短的時(shí)間對(duì)于以高分辨率形成圖案更有效，理想的是135秒以下的時(shí)間，特別理想的是130秒以下的時(shí)間。

接下來，在實(shí)施例和比較例中每一光掩模坯的含鉻膜上，沉積厚度為100nm的用于EB光刻的抗蝕劑膜?？刮g劑膜被暴露在EB光刻系統(tǒng)而成為線寬100nm的線條-間隔圖案，并顯影形成抗蝕劑圖案。當(dāng)抗蝕劑圖案用作蝕刻掩模時(shí)，在75％過蝕刻條件下通過含氧氯基干法蝕刻來蝕刻含鉻膜，即，蝕刻時(shí)間相當(dāng)于從每一含鉻膜的蝕刻率計(jì)算出的蝕刻清除時(shí)間的175％，從而線條-間隔圖案轉(zhuǎn)印到含鉻膜?？刮g劑圖案被剝離掉，在橫截面上切割線-間隔圖案。觀察含鉻膜圖案中線條的蝕刻壁的截面輪廓。截面輪廓的評(píng)估結(jié)果顯示在表1中。

對(duì)于線條的截面輪廓，要求在厚度方向上的線寬變化為零且截面輪廓完全垂直。通過預(yù)設(shè)的與抗蝕劑圖案兩端在寬度方向上共面且垂直于含鉻膜表面的平面來評(píng)估，使用該平面作為參考平面，當(dāng)含鉻膜線條的實(shí)際截面是從參考平面向內(nèi)凹陷時(shí)判定該含鉻膜圖案為負(fù)，當(dāng)膜線條實(shí)際截面是向外突出時(shí)為正，用于評(píng)估該含鉻膜圖案在厚度方向上的線寬變化。假如含鉻膜厚度是一致的(1),當(dāng)厚度方向上線寬變化的最大值在-0.05到+0.05范圍之間時(shí)評(píng)估為好(○)，當(dāng)最大值在-0.1到小于-0.05的范圍，或大于+0.05到+0.1的范圍時(shí)為中等(△)，當(dāng)最大值在小于-0.1或大于+0.1的范圍時(shí)為差(×)。

表1

雖然以典型實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明和描述，但這不意味本發(fā)明限定于這些詳細(xì)內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到各種實(shí)施方式、增加、修改和刪除。只要能夠獲得本發(fā)明的效果和益處，所有這樣的實(shí)施方式都在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)。