半色調相移光掩模坯、制造方法和半色調相移光掩模技術

提供半色調相移光掩模坯，其包括透明基材和其上的具有150?200°的相移和9?40％的透射率的半色調相移膜。該半色調相移膜由過渡金屬、Si、O和N組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括具有至少3at％的氧含量的應力松弛層和至少5at％的較高氧含量的相移調節層。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于半導體集成電路等的微細加工的半色調相移光掩模坯和半色調相移光掩模。
技術介紹
隨著光掩模技術向進一步小型化發展，圖案特征寬度變得比曝光波長小。目前采用分辨率提高技術(RET)例如光學鄰近校正(OPC)、變形照明、浸沒式光刻、相移法和雙重曝光光刻。特別地，相移法迄今為止已采用了具有約6％的透射率的半色調相移膜。為了通過光刻形成較窄寬度的圖案，例如形成具有50nm以下的半間距的圖案，需要具有較高透射率的半色調相移膜以獲得較高的對比度。具體地，需要具有約180°的相移和9％-40％的透射率的半色調相移膜。引用列表專利文獻1：JP-A2006-078953專利文獻2：JP-A2003-280168
技術實現思路
在具有高透射率的半色調相移光掩模坯中，由于可期待膜的薄化和膜的耐清潔性的改善，因此具有由硅和氮、或者硅、氧和氮組成的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯在研究中。但是，在從光掩模坯加工為光掩模的步驟過程中，該半色調相移膜具有缺點，該缺點包括氟系干蝕刻的緩慢蝕刻速率和極困難的缺陷校正。通過將過渡金屬添加到該半色調相移膜中從而改善該光掩模坯的加工性。將過渡金屬添加到該膜中傾向于使其透射率減小。為了得到具有高透射率的半色調相移膜，不僅必須添加氮，而且必須添加一定量的氧。但是，作為單層膜形成由過渡金屬、硅、氧和氮組成的高透射率半色調相移膜時，產生膜應力增加的問題。由于將光掩模坯加工為光掩模后使膜應力消除，因此增加的膜應力導致該膜中形成的圖案的位置精度的降低。特別是通過濺射(其通常用于半色調相移膜的沉積)作為單層膜沉積半色調相移膜時，通過根據預定的膜組成將反應性氣體向腔室中的供給速率設定得非常高來進行濺射。于是，低腔室壓力下的膜沉積困難，盡管認為低腔室壓力的設定對于消除膜應力有效。通過調節膜沉積條件(包括腔室壓力)來使膜應力保持得低是相當困難的。本專利技術涉及半色調相移光掩模坯，其具有由過渡金屬、硅、氧和氮組成并且具有高透射率的半色調相移膜。本專利技術的目的是提供具有應力低且容易加工并且保持預定的相移的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯；其制備方法；和半色調相移光掩模。關于具有由過渡金屬、硅、氧和氮組成并且具有高透射率的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯，本專利技術人已發現當半色調相移膜由包括具有低氧含量的應力松弛層和具有高氧含量的相移調節層的多個層構成時，得到的半色調相移膜相對于曝光光提供高透射率和預定的相移，并且提供高加工精度。該半色調相移膜由這樣的多個層構成時，該應力松弛層傾向于在比曝光光的波長長的波長側、典型地在紅外側具有低透射率，并且該應力松弛層在光學退火處理例如閃光燈退火中對照射光的吸收效率增加。于是該包括應力松弛層和相移調節層的多層結構的半色調相移膜在通過光學退火處理來消除膜應力方面有利。一方面，本專利技術提供半色調相移光掩模坯，其包括透明基材和在其上相對于波長200nm以下的光提供9％-40％的透射率和150°-200°的相移的半色調相移膜。該半色調相移膜由過渡金屬、硅、氧和氮組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的應力松弛層和至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的相移調節層。該應力松弛層具有最低的至少3at％的氧含量，并且該相移調節層具有比該應力松弛層的氧含量高至少2at％的至少5at％的氧含量。優選的實施方案中，該半色調相移膜與該透明基材鄰接地形成。優選的實施方案中，最接近該透明基材設置的層為該應力松弛層。優選的實施方案中，該半色調相移膜由至少三層組成，并且該相移調節層的每個與任意的應力松弛層鄰接地設置。優選的實施方案中，該過渡金屬含量在5at％-10at％的范圍內。典型地，該過渡金屬為鉬。優選的實施方案中，該半色調相移膜具有9％-12％的透射率或15％-30％的透射率。將該光掩模坯加工為半色調相移光掩模，該光掩模適合用于在可加工的基材上形成具有50nm以下的半間距的圖案的光刻，以及用于使用波長200nm以下的曝光光將該圖案轉印到在該可加工的基材上形成的光致抗蝕劑膜的圖案曝光步驟。另一方面，本專利技術提供半色調相移光掩模坯的制備方法，該半色調相移光掩模坯包括透明基材和在其上相對于波長200nm以下的光提供9％-40％的透射率和150°-200°的相移的半色調相移膜，該方法包括在該透明基材上形成半色調相移膜的步驟，該半色調相移膜由過渡金屬、硅、氧和氮組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的應力松弛層和至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的相移調節層，該應力松弛層具有最低的至少3at％的氧含量，該相移調節層具有比該應力松弛層的氧含量高至少2at％的至少5at％的氧含量。優選的實施方案中，該半色調相移膜具有9％-12％的透射率，并且該方法還包括對該基材上的半色調相移膜照射含紅外的光的脈沖的步驟。優選的實施方案中，該方法還包括在含紅外的光的脈沖照射的步驟前通過在250-600℃下保持至少2小時從而對該基材上的半色調相移膜進行熱處理的步驟。另一優選的實施方案中，該半色調相移膜具有15％-30％的透射率，并且該方法還包括通過在250-600℃下保持至少2小時從而對該基材上的半色調相移膜進行熱處理的步驟，但不包括含紅外的光的脈沖照射的步驟。在另一方面，本專利技術提供半色調相移光掩模，包括透明基材和在其上相對于波長200nm以下的光提供9％-40％的透射率和150°-200°的相移的半色調相移膜，其中該半色調相移膜由過渡金屬、硅、氧和氮組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的應力松弛層和至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的相移調節層，該應力松弛層具有最低的至少3at％的氧含量，該相移調節層具有比該應力松弛層的氧含量高至少2at％的至少5at％的氧含量。本專利技術的有利效果在具有由過渡金屬、硅、氧和氮組成且具有高透射率的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯中，本專利技術提供具有應力低且加工性改善、同時保持預定的相移的半色調相移膜的半色調相移光掩模坯(和半色調相移光掩模)。使用該半色調相移掩模，符合圖案化精度和圖案小型化的要求的光刻曝光成為可能。附圖說明作為唯一的附圖，圖1為表示實驗1中ΔTIR對于半色調相移膜的氧含量的圖。具體實施方式本專利技術涉及半色調相移光掩模坯，其包括：透明基材、典型地石英基材和其上沉積并且由過渡金屬、硅、氧和氮組成的半色調相移膜。該半色調相移膜相對于波長200nm以下的光(或曝光光)例如ArF準分子激光(波長193nm)或F2激光(波長157nm)具有至少9％且40％以下、特別地30％以下的透射率，具體地，與常規的含有過渡金屬的半色調相移膜相比，為高透射率。具有超過40％的透射率的膜含有高水平的應力，其可能無法通過后述的熱處理完全地消除。該半色調相移膜的相對于曝光光的相移使得由相移膜的區域(相移區域)傳輸的曝光光與由將該相移膜除去的相鄰區域傳輸的曝光光之間的相移在邊界引起曝光光的干涉，由此增加對比度。具體地，該相移為150度至200度。盡管將一般的相移膜設定為約180°的相移，但從對比度提高的觀點出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
半色調相移光掩模坯，包括透明基材和在其上相對于波長200nm以下的光提供9％?40％的透射率和150°?200°的相移的半色調相移膜，其中所述半色調相移膜由過渡金屬、硅、氧和氮組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的應力松弛層和至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的相移調節層，所述應力松弛層具有最低的至少3at％的氧含量，所述相移調節層具有比該應力松弛層的氧含量高至少2at％的至少5at％的氧含量。

【技術特征摘要】
2015.08.31 JP 2015-170367;2016.06.13 JP 2016-116791.半色調相移光掩模坯，包括透明基材和在其上相對于波長200nm以下的光提供9％-40％的透射率和150°-200°的相移的半色調相移膜，其中所述半色調相移膜由過渡金屬、硅、氧和氮組成，具有至少3at％的平均過渡金屬含量，并且由多個層組成，該多個層包括至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的應力松弛層和至少一個由該過渡金屬、硅、氧和氮組成的相移調節層，所述應力松弛層具有最低的至少3at％的氧含量，所述相移調節層具有比該應力松弛層的氧含量高至少2at％的至少5at％的氧含量。2.權利要求1的光掩模坯，其中所述半色調相移膜與該透明基材鄰接地形成。3.權利要求2的光掩模坯，其中最接近該透明基材設置的層為該應力松弛層。4.權利要求1的光掩模坯，其中所述半色調相移膜由至少三層組成，并且該相移調節層的每個與任意的應力松弛層鄰接地設置。5.權利要求1的光掩模坯，其中該過渡金屬含量在5at％-10at％的范圍內。6.權利要求1的光掩模坯，其中該過渡金屬為鉬。7.權利要求1的光掩模坯，其中該半色調相移膜具有9％-12％的透射率。8.權利要求1的光掩模坯，其中該半色調相移膜具有15％-30％的透射率。9.權利要求1的光掩模坯，其加工為半色調相移光掩模，該光掩模適合用于在可加工的基材上形成具有50nm以下的半間距的圖案的光刻，以及用于使用波長200nm以下的曝光光將該圖案轉印到在該可加工的基材上形成的光致抗蝕劑膜的圖案曝光步驟。10.半色調相移光掩模坯的制備方法，該半色調相移...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高坂卓郎，
申請(專利權)人：信越化學工業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP