專利名稱：使用可去除硬掩模制造光罩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造通常被稱作光掩模的光罩的方法。光罩包括圖案化層，其中，在通過光刻技術(shù)將圖案從光罩轉(zhuǎn)移到襯底的過程中，輻射穿過所述圖案化層。
背景技術(shù)：
典型的光罩制造工藝開始于形成襯底，該襯底一般包括諸如石英層的含硅基底層、施加在石英層上的鉻層、以及在鉻層上形成的從氧化鉻過渡到氧氮化鉻的層。光刻膠材料通常被施加在鉻氧化物/氧氮化鉻層上。光刻膠材料通過輻射圖案化成像，并且光刻膠中的圖像被顯影成圖案。然后，圖案化的光刻膠被用作掩模，用于將圖案轉(zhuǎn)移到鉻層。當(dāng)光罩被用于諸如半導(dǎo)體襯底之類的襯底的制造時，鉻層中的圖案允許輻射穿過光罩的若干部分，其中圖案通過光刻技術(shù)被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底。光罩襯底的氧化鉻/氧氮化鉻層在鉻層的圖案化過程中充當(dāng)抗反射涂層(ARC)。但是，該層的抗反射性能對于目前的光刻膠成像輻射來說不如它們對于用于光罩制造領(lǐng)域的早期的光刻膠的成像輻射那么有效。
與用于半導(dǎo)體制造的一類步進(jìn)機(jī)結(jié)合使用的光罩一般為6平方英寸，約0.25英寸厚。這樣的光罩可以在用于制造半導(dǎo)體晶片的大多數(shù)8英寸或更大的一類處理室中制造。但是，因為光罩隨后要以其中成像輻射將照射通過頂部并且從底部出來的方式被使用，所以在光罩的輻射將穿過其的任一表面上不能有任何明顯的刮痕。結(jié)果，用于光罩制造的工具需要專門的光罩襯底搬運(yùn)裝置和接觸表面。例如，移動光罩襯底的機(jī)械手葉片可以僅僅通過襯底的邊緣或角部并且在距離襯底邊緣一定距離內(nèi)抓住襯底。光罩襯底放置在其上的底座被設(shè)計成與襯底具有最小的接觸，其中凸起的凸緣接觸光罩襯底的邊緣或者來自底座的少數(shù)幾個突起接觸光罩襯底。
當(dāng)前，在形成光罩襯底的過程中，石英基底層的兩個主表面被拋光，隨后在主表面之一上物理氣相沉積諸如鉻層的輻射阻擋層。鉻層的沉積臨近結(jié)束時，氧被添加到沉積室，使得氧化鉻被形成；隨后少量的氮(稱為氮吹)也被添加到沉積室，使得氧化鉻過渡到氧氮化鉻。如前面所提到的，氧化鉻/氧氮化鉻層用于在光刻膠的圖案成像過程中減小鉻表面的反射率，其中，所述光刻膠被施加在氧化鉻/氧氮化鉻層的表面上。反射率的大小依賴于成像輻射。
優(yōu)選的用于成像光刻膠的直接刻畫工具中的一種是以約275nm或198nm波長進(jìn)行刻畫的連續(xù)波激光。此直接刻畫工具可從Oregon的Hillsboro的ETEC Systems公司得到，商標(biāo)為ALTATM。氧化鉻/氧氮化鉻層的反射率在257nm下為約14％的數(shù)量級。這比所期望的要高得多，并且是從用于成像光刻膠的早期技術(shù)得到的典型結(jié)果，在早期技術(shù)中，輻射成像波長為405nm的范圍，并且其與氧化鉻/氧氮化鉻層的組成相組合，產(chǎn)生了小于約10％的數(shù)量級反射率。為了補(bǔ)償在用目前所使用的輻射工具進(jìn)行光刻膠成像過程中的現(xiàn)有反射率的問題，可以將有機(jī)抗反射涂層(ARC)施加在氧化鉻/氧氮化鉻層的表面上。
鉻層一般使用等離子體干法刻蝕技術(shù)來圖案化，在該刻蝕技術(shù)中，等離子體由氯和氧的源氣體產(chǎn)生。此等離子體刻蝕劑往往不會攻擊需要對輻射保持透明的襯底石英基底，于是例如(但不是限制)在半導(dǎo)體晶片制造過程中，鉻中的圖案將被準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移。但是，雖然氯/氧等離子體不會攻擊光罩襯底的石英基底，但是等離子體中存在的氧會攻擊光刻膠，所述光刻膠將用于將圖案轉(zhuǎn)移到鉻層。這導(dǎo)致光刻膠的多面化，這通常被稱為“光刻膠縮進(jìn)(resist pull back)”，其中，刻畫在光刻膠中的臨界尺寸的變化被反映在刻蝕到鉻中的圖案的臨界尺寸的變化中。這有時被稱為“CD損失”。例如，基于其中在光刻膠中的標(biāo)稱特征尺寸圖案為約720nm的當(dāng)前的測試圖案，主要由于光刻膠縮進(jìn)效應(yīng)，在鉻中產(chǎn)生的特征尺寸可以是60nm到大于70nm。例如但不是限制，如果使用193nm波長連續(xù)波激光在典型的ARF(193nm)光刻膠上可以刻畫的最小間距為約110nm的范圍內(nèi)時，則由于光刻膠縮進(jìn)，可以刻畫的最小鉻間距可能在約170nm到180nm的范圍內(nèi)。例如但不是限制，如果使用可從Toshiba或Hitachi得到的電子束刻畫工具在典型的ARF(193nm)光刻膠上可以刻畫的最小間距例如為約90nm，則由于光刻膠縮進(jìn)，可以刻畫的最小鉻間距變?yōu)榧s150nm到160nm?？梢郧宄乜吹?，如果可以消除此光刻膠縮進(jìn)問題，則可以獲得的最小鉻特征將得到顯著改進(jìn)。
當(dāng)考慮相移光罩時，消除光刻膠縮進(jìn)問題的重要性甚至變得更重要。目前，這樣的光罩占所生產(chǎn)的光罩的約25％，但是隨著特征尺寸要求朝向更小特征尺寸發(fā)展，該百分比在不斷增大。相移光罩被設(shè)計來抵消成像輻射的衍射分量，該衍射含量將影響可以刻畫在鉻中的間距的寬度。優(yōu)選的相移方法之一是通過使用鉻圖案中的特定位置上的衍射狹縫來實現(xiàn)的。例如，對于可以被刻畫的最小間距為100nm的二元掩模，相移狹縫將優(yōu)選為30nm的范圍。但是，因為30納米不能被刻畫，所以相移被限制到可以被刻畫的閾值。通過消除光刻膠縮進(jìn)(消除因為光刻膠縮進(jìn)造成的CD偏差)，則相移的閾值可以被降低，并且特征分辨率和集成度可以得到改善。
2001年1月9日授予Ku等人的美國專利No.6171764描述了可能發(fā)生于光刻工藝中的多種輻射反射問題。該描述涉及利用電介質(zhì)抗反射(DARC)層來減小光刻膠成像期間的被反射輻射的半導(dǎo)體制造方法。具體來說，Ku等人的發(fā)明和其它已知方法之間的不同之處在于，用于光刻工藝的襯底中的特定層的排序。在Ku等人的方法中，DARC層施加在襯底上，接著是硬掩模層，然后是光刻膠。據(jù)稱這與其中使用處在光刻膠層和硬掩模層之間的DARC的其它已知方法進(jìn)行了相比(第3欄，第35-46行)。
2003年8月19日授予Lee等人的美國專利No.6607984描述了一種半導(dǎo)體制造方法，其中，無機(jī)抗反射涂層被使用并隨后通過相對于下方的無機(jī)電介質(zhì)層進(jìn)行選擇性刻蝕被去除(從第1欄第61-67行到第2欄第1-6行)。
2000年6月21日公布的Shao-Wen Hsia等的歐洲專利申請No.99204265.5描述了采用由等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備的無機(jī)電介質(zhì)層的半導(dǎo)體互連結(jié)構(gòu)。根據(jù)該發(fā)明的優(yōu)選實施例，光刻膠圖案在其上顯影的金屬層包括層間間金屬疊層，所述層間金屬疊層具有由上薄膜ARC層和底薄膜阻擋層限定的導(dǎo)電金屬(鋁、鈦等)層，其中至少頂層是由無機(jī)電介質(zhì)物質(zhì)組成的。無機(jī)電介質(zhì)頂ARC層的使用據(jù)稱有利于使用更薄的光刻膠層，同時對于深亞微米特征尺寸保持了光刻膠圖案的完整性(從第1欄第56-58行到第2欄第1-8行)。
所有上述的參考文獻(xiàn)涉及在半導(dǎo)體器件的制造中使用ARC。半導(dǎo)體器件的制造一般通過利用光刻膠通過光罩曝光于掩蔽輻射來實施，以提供高效生產(chǎn)。光刻膠通過光罩的曝光時間一般在數(shù)秒到幾分鐘的范圍內(nèi)。申請人的發(fā)明涉及在光刻膠上直接刻畫圖案，所述光刻膠用于將圖案轉(zhuǎn)移到隨后被用于半導(dǎo)體制造的一類光罩。該光刻膠上的圖案直接刻畫需要數(shù)小時，通常在約8小時到約20小時之間。由于圖案化用于制造光罩的光刻膠所需的時間周期(以及光刻膠材料中的可能差異)，在光刻膠中可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這會影響圖案化的光刻膠的臨界尺寸。因為用于光罩制造的光刻膠是化學(xué)放大光刻膠，并且刻畫圖案的所需的時間是如此的長，所以與在半導(dǎo)體器件的制造期間相比，成像輻射偏折離開光刻膠下方的襯底變得更加關(guān)鍵，其中，光刻膠圖案化由短時間的通過光罩的掩蔽輻射來實施。
目前存在對于用于光罩制造的ARC的功能性進(jìn)行改進(jìn)的需要，使得對于目前用于光罩制造光刻膠的成像的輻射波長，獲得反射率的減小。此外，存在對于如下技術(shù)手段的需要，該技術(shù)手段消除或者至少顯著減小了刻蝕鉻層(或其它類似的輻射消隱層)期間的光刻膠縮進(jìn)，以提供對于圖案化光罩的臨界尺寸的更好控制。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)減小了光罩制造的臨界尺寸偏差。向光罩襯底輻射阻擋層的圖案轉(zhuǎn)移基本依賴于從硬掩模的轉(zhuǎn)移而不是從光刻膠的轉(zhuǎn)移。在向硬掩模的圖案轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生的光刻膠縮進(jìn)是最小的，并且光刻膠圖案和硬掩模圖案之間的臨界尺寸的變化一般小于約10-12nm。此外，當(dāng)硬掩模材料具有適于成像輻射波長的抗反射性能時，在光刻膠的成像過程中從鉻表面的反射被明顯減小，這進(jìn)一步減小了直接刻畫圖案和轉(zhuǎn)移到硬掩模的圖案之間的臨界尺寸的變化。當(dāng)在圖案從硬掩模向輻射阻擋層轉(zhuǎn)移過程中的選擇性高時(通常，至少約5∶1，其中輻射阻擋層的刻蝕速度是硬掩模的5倍)，這進(jìn)一步減小了轉(zhuǎn)移到鉻(或其它的輻射阻擋層)的圖案中的臨界尺寸偏差(通常稱為刻蝕偏差)。輻射阻擋層相對于硬掩模的最高選擇性是有利的，這可以在滿足對于硬掩模的其它要求的同時來獲得。上述工藝因素的組合能夠減小圖案化輻射阻擋層的臨界尺寸大小，并且提供了對于圖案化的輻射阻擋層的圖案特征完整性的改進(jìn)。從直接刻畫圖案輻射的尺寸到圖案化的輻射阻擋層的臨界尺寸的典型增加值可以為約5％～7％或更小的范圍。
在本發(fā)明的一個實施例中，在刻蝕鉻之后，具有抗反射性能的硬掩模材料可以被留在鉻的表面上。因為硬掩模表面面對使用光罩圖案化的半導(dǎo)體襯底上的光刻膠的表面，所以在硬掩模中存在適當(dāng)?shù)目狗瓷湫阅芸梢员挥糜跍p小在通過光罩的半導(dǎo)體光刻膠的掩蔽輻射成像過程中發(fā)生的反射輻射的回彈量。回彈反射輻射的意思是，反射離開半導(dǎo)體襯底到達(dá)光罩或者其它表面(在光罩和半導(dǎo)體襯底之間)然后回到半導(dǎo)體襯底光刻膠的輻射。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在光罩的制造過程中使用濕法刻蝕的情況下，在濕法刻蝕工藝過程中，硬掩模材料(不論是否具有抗反射性能)被去除以防止污染。在此實施例中，當(dāng)用于去除硬掩模的等離子體刻蝕劑也將刻蝕光罩基底襯底(一般為石英)時，在去除硬掩模的過程中，施加保護(hù)層以填充穿過鉻的圖案化開口的至少一部分。這防止了在去除硬掩模的過程中刻蝕在圖案開口的底部處的石英。


圖1A-1C示出了被用作圖案化之前的光罩襯底的三種典型結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖1D和1E也是示意性剖視圖，其圖示了導(dǎo)致光刻膠縮進(jìn)的工藝步驟。當(dāng)襯底的結(jié)構(gòu)是圖1A-1C所示的種類之一時，光刻膠縮進(jìn)通常在刻蝕光罩襯底上的鉻(或其它輻射阻擋層)期間發(fā)生。
圖2A示出了作為申請人的發(fā)明的實施例之一的改進(jìn)的光罩制造起始結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖2B-2D是示意性剖視圖，其圖示了與圖1A所示的光罩襯底結(jié)構(gòu)相比，如何利用圖2A所示的光罩襯底結(jié)構(gòu)顯著減小鉻縮進(jìn)(穿過鉻的開口的增大)，通常減小了超過50％到70％。
圖3A示出了光罩結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)包括石英襯底312，石英襯底312處于圖案化含鉻輻射阻擋層314下方，同時在圖案化的輻射阻擋層314的表面上具有擁有抗反射性能的無機(jī)層316。
圖3B示出了反轉(zhuǎn)到在光刻步進(jìn)機(jī)中使用的位置的圖3A的光罩結(jié)構(gòu)。
圖3C示出了光罩結(jié)構(gòu)303的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)303在輻射阻擋層314的表面上沒有具有抗反射性能的無機(jī)層316。這提供了一個對比示例，其中最終的圖案化輻射308d可以將輻射311反彈離開處于半導(dǎo)體晶片304的表面上的光刻膠320的表面306。反彈輻射311可以反射離開光罩303表面，并且在光刻膠320的表面306上產(chǎn)生彈回輻射313。
圖3D示出了示于圖3A和3B中的一類光罩結(jié)構(gòu)305的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)305在輻射阻擋層314的表面上有具有抗反射性能的無機(jī)層316。產(chǎn)生反彈輻射311的最終圖案化輻射308d不被反射回到光刻膠320的表面306，因為大量的反彈輻射311被無機(jī)抗反射層316消耗。
圖4A-4E示出了一系列工藝步驟的示意性剖視圖，該一系列工藝步驟可以用于去除上覆于光罩表面上的圖案化鉻層的硬掩模(可以具有抗反射性能)。當(dāng)將對相移光罩的輻射阻擋層或者下方的石英層中的一部分進(jìn)行濕法刻蝕時，該工序可能是必要的。
具體實施例方式
作為具體實施方式
的前言，應(yīng)當(dāng)注意，在上下文沒有特別指明的情況下，在說明書和所附權(quán)利要求中所用的單數(shù)形式如“一個”、“某一”和“該”等也包括復(fù)數(shù)指代物。
為了獲得具有更小尺寸的臨界尺寸的圖案化光罩結(jié)構(gòu)，我們開發(fā)了一種減小用于圖案化該結(jié)構(gòu)的光刻膠的多面化和縮進(jìn)效應(yīng)的方法。此外，我們已經(jīng)減小在將圖案直接刻畫到光刻膠上的過程中離開光罩結(jié)構(gòu)的輻射阻擋層的成像輻射的反射量，這進(jìn)一步減小了直接刻畫的圖案和轉(zhuǎn)移到硬掩模的圖案之間的臨界尺寸的變化。當(dāng)在圖案從硬掩模轉(zhuǎn)移到輻射阻擋層的過程中的選擇性高時(通常，至少約5∶1，其中輻射阻擋層的刻蝕速度是硬掩模的5倍)，這進(jìn)一步減小了轉(zhuǎn)移到鉻(或其它的輻射阻擋層)的圖案中的臨界尺寸偏差(通常稱為刻蝕偏差)。上述工藝因素的組合能夠減小圖案化輻射阻擋層的臨界尺寸大小，并且提供了對于圖案化的輻射阻擋層的圖案特征完整性的改進(jìn)。此外，我們創(chuàng)造了一種光罩結(jié)構(gòu)，其可以被調(diào)節(jié)以減小在半導(dǎo)體制造期間離開半導(dǎo)體光刻膠表面的回彈、反射光子。
如在背景技術(shù)部分所提到的，在用于將圖案轉(zhuǎn)移到光罩輻射阻擋層的光刻膠上直接刻畫圖案期間來自下方材料的光學(xué)成像輻射的反射常常在光罩的制造過程中產(chǎn)生問題。在被光學(xué)成像的光刻膠中可以產(chǎn)生駐波。當(dāng)特征尺寸的范圍為100nm和更小時，經(jīng)顯影的光刻膠的外部形狀中的缺陷的存在影響光罩圖案的臨界尺寸，特別是影響光罩圖案的尺寸分辨率。由此得出結(jié)論，使用光罩所制造的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的臨界尺寸因而受到影響。
如前面所述的，例如但不是限制，使用用于沉積各種材料膜和去除所沉積的層的多個部分的半導(dǎo)體工業(yè)中已知的一類設(shè)備可以制造光罩襯底。
就可以在掩模的圖案化輻射阻擋層(諸如鉻層)中獲得的臨界尺寸大小和圖案完整性而言，用于圖案化光罩(光掩模)的所有工藝可以受益于本方法的應(yīng)用。當(dāng)在半導(dǎo)體器件的制造過程中光罩與光學(xué)曝光工具相結(jié)合使用時，具有抗反射材料的殘留層(在刻蝕輻射阻擋層的過程中充當(dāng)硬掩模)的光罩是特別有用的?？紤]到這一點，針對使用連續(xù)波直接刻畫激光作為輻射工具并且針對化學(xué)放大DUV光刻膠，描述了本發(fā)明。但是，如前所述，本發(fā)明在光罩的輻射阻擋層中所刻蝕的特征的臨界尺寸大小方面的好處也可以適用于可從Hitachi和Toshiba獲得的用于制造光罩的一類直接刻畫電子束輻射工具。
在下面所描述的本發(fā)明的實施例中，在光罩制造期間光刻膠材料的成像使用直接刻畫連續(xù)波激光(具體來說，可從Hillsboro，Oregon的ETEC System公司獲得的257nm或198nm連續(xù)波激光直接刻畫工具)來實施。直接刻畫連續(xù)波激光通過進(jìn)行光學(xué)輻射曝光將圖案圖像(例如但不是限制，諸如集成電路圖案)刻畫到涂覆在光罩襯底上的未圖案化的光刻膠上。光罩襯底包括本文隨后描述的一類特定多層的組合。曝光的光刻膠于是包含圖案的潛像，該潛像隨后被“顯影”，以產(chǎn)生圖案化的光刻膠。圖案化的光刻膠然后被用于將圖案轉(zhuǎn)移穿過光罩襯底的下方層，以創(chuàng)建圖案化的光罩。圖案一般通過干法等離子體刻蝕技術(shù)從光刻膠轉(zhuǎn)移到下方的光罩襯底層，但是在一些情形中，可以將濕法刻蝕與干法刻蝕組合使用，以獲得特定的刻蝕形狀。
實現(xiàn)對光罩的輻射阻擋層中的圖案化特征的臨界尺寸(CD)的期望控制依賴于所使用的具體輻射工具和光罩襯底的各個層的組成的組合。本發(fā)明涉及選擇和使用光罩襯底中的各個層，以對于給定的輻射工具在整個光罩上的圖案完整性得到改善的情況下提供更小尺寸的CD。
因為本發(fā)明特別該興趣的光罩制造工藝需要使用用于輻射光刻膠的直接刻畫工藝，所以重要的是，所選擇的光刻膠是一種這樣的光刻膠，其將在圖案的刻畫過程中以及在顯影圖案以提供圖案化光刻膠所必須的時間內(nèi)，對于刻畫到光刻膠中的潛像提供尺寸穩(wěn)定性。光刻膠中的潛像穩(wěn)定性應(yīng)該使得在一般為約6小時(并且可以延長到約20小時或者更長)的時間段內(nèi)CD的變化小于5nm。
用于光罩的襯底材料通常選自包括石英、氟化石英、硼硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、及其組合的材料的組。在本文所述的實施例中，用于制造光罩的襯底是石英，其滿足如下面的表1所示的要求。
表1石英性能

此外，石英襯底具有如下物理性能楊氏模量7.413kg/mm2；剪切模量3,170kg/mm2；泊松比0.18；努氏(Knoop)硬度615kg/mm2；以及研磨(Lapping)硬度210kg/mm2。電性能包括表面電阻率1×1019Ω/方；以及體積電阻率1×1018Ω/方。
硬掩模材料層可以選自在半導(dǎo)體工業(yè)中在等離子體刻蝕工藝中用作硬掩模的任何材料。在一些情形中，硬掩模材料可以具有抗反射特性。在其它情形中，使用雙層硬掩?？赡苁抢硐氲?，其中一層沒有抗反射性能而一層具有抗反射性能。在考慮硬掩模材料的選擇時，當(dāng)制造相移光罩時，材料可能需要能夠經(jīng)受等離子體干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝兩者；或者硬掩模材料可能在輻射阻擋層的至少一部分的干法刻蝕之后和濕法刻蝕之前必須被去除。
提供抗反射性能的硬掩模材料的典型示例包括但不限于氧氮化鉻、氧氮化硅、富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氧氮化物、氮化鈦、硅化鉬、以及硅碳化物(包括SiC；SiC:H；SiC:O，H；SiC:N，H；和SiC:O，N，H)。相對于抗反射硬掩模材料刻蝕輻射阻擋材料的等離子體刻蝕選擇性應(yīng)為至少約5∶1或更大。硬掩模的抗反射性能需要針對正在使用的成像輻射適用于保護(hù)特定的光刻膠。作為示例但不是限制，一般用于約150nm或更小的特征尺寸的化學(xué)放大光刻膠包含粘結(jié)劑聚合物，諸如含甲基丙烯酸酯樹脂、基于羥基苯基的樹脂、基于芳族丙烯酸化合物的樹脂和基于異冰片基的樹脂。
不提供抗反射性能的硬掩模材料的典型示例包括但不限于，類金剛石碳、碳、鎢、SiO2和Si3N4。這樣的材料使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)沉積在輻射阻擋層材料層上，在沉積過程中襯底的溫度不超過約450℃。硬掩模材料選擇將依賴于輻射阻擋材料，其中，圖案將被從硬掩模轉(zhuǎn)移到輻射阻擋材料中。同樣，相對于該硬掩模材料層刻蝕輻射阻擋材料層的等離子體刻蝕選擇性應(yīng)應(yīng)提供這樣的刻蝕速率，對輻射阻擋材料層的刻蝕速率是對硬掩模材料的刻蝕速率的至少約5倍，即，對輻射阻擋材料的刻蝕選擇性應(yīng)至少為5∶1，并且一般為約8∶1，然而已經(jīng)實現(xiàn)了50∶1的選擇性，并且更高的選擇性也是可以的。
示例性實施例示例1對比示例的光罩起始結(jié)構(gòu)圖1A示出了用于制造光罩的一類光罩起始結(jié)構(gòu)110的示意性剖視圖。在此示例中，起始結(jié)構(gòu)110是多個層的疊層(沒有按比例示出)，其從頂部到底部包括5000埃厚的化學(xué)放大DUV光刻膠(DX1100，可從Somerville，NJ的AZ Clariant公司得到)層118；大約200埃厚的從氧化鉻過渡到氧氮化鉻的層116；750埃厚的鉻輻射阻擋材料層1124；以及含氧化硅襯底112，其在此情形中是石英。
圖1B示出了用于制造光罩的一類另一種光罩起始結(jié)構(gòu)120的示意性剖視圖。在此示例中，起始結(jié)構(gòu)120是多個層的疊層(沒有按比例示出)，其從頂部到底部包括5000埃厚的化學(xué)放大DUV光刻膠(DX1100)層128；470埃厚的有機(jī)ARC(標(biāo)識為KRF 17G，可從AZ/Clariant得到)層127；750埃厚的鉻掩模材料層124；以及含氧化硅襯底122，其在此情形中是石英。有機(jī)ARC層127既用作抗反射涂層，又用于使得在當(dāng)氧化鉻和光刻膠之間直接接觸時的某些情形中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)最小化。
圖1C示出了用于制造光罩的一類第三光罩起始結(jié)構(gòu)130的示意性剖視圖。在此對比示例中，起始結(jié)構(gòu)是多個層的疊層(沒有按比例示出)，其從頂部到底部包括5000埃厚的化學(xué)放大DUV光刻膠(DX1100)層138；470埃厚的有機(jī)ARC(標(biāo)識為KRF 17G)層137；250埃厚的從氧化鉻過渡到氧氮化鉻(無機(jī)ARC)的層136；750埃厚的鉻掩模材料層134；以及含氧化硅襯底132，所述襯底是石英。
在圖1A～1C中示出的所有示例性光罩起始結(jié)構(gòu)都具有相同的問題。它們?nèi)家蕾囉谧鳛橛糜诳涛g鉻掩模材料的掩模材料的光刻膠。因此，光刻膠層的厚度為5000埃，并且在鉻的刻蝕進(jìn)行時發(fā)生光刻膠縮進(jìn)，導(dǎo)致在所有這些例子中出現(xiàn)問題。圖1D和1E中示出了該問題，其中使用了圖示中的圖1A的光罩起始結(jié)構(gòu)。
圖1D示出了在光刻膠118已經(jīng)被曝光于直接刻畫輻射然后使用光刻膠制造商所推薦的液體顯影劑顯影之后，圖1A的光罩起始結(jié)構(gòu)。穿過光掩模118的開口140具有臨界尺寸d1，其可以是例如溝槽的寬度或者接觸過孔的直徑。在此情形中，被刻蝕的測試圖案的寬度為720nm。在將開口140轉(zhuǎn)移穿過下方的氧化鉻/氧氮化鉻層之后，如圖4E所示，開口140的寬度d2為約780nm～790nm。d2相對于d1的增大可以為約60nm～70nm。
如在本公開的背景技術(shù)部分中所討論的，隨著光罩中的圖案的臨界尺寸變得更小，由光刻膠縮進(jìn)導(dǎo)致的對于臨界尺寸寬度的影響已經(jīng)變成非常顯著的問題。
示例2避免光刻膠縮進(jìn)問題圖2A～2D圖示了允許在不發(fā)生光刻膠縮進(jìn)(并由此不發(fā)生CD偏差問題)的情況進(jìn)行光罩的輻射阻擋層的圖案刻蝕的一般構(gòu)思。圖2A-2D示出了以起始結(jié)構(gòu)開始并且結(jié)束于圖案化的光罩的光罩制造工藝的示意性剖視圖。
圖2A示出了光罩起始結(jié)構(gòu)200，其從頂部到底部包括化學(xué)放大光刻膠層218，其屬于參考圖1A-1C所描述的那一類，光刻膠層218的厚度為約3000?！s4000埃。在光刻膠層218下方是無機(jī)ARC(SixOyNz)層216，其被選擇來充當(dāng)具有抗反射性能的等離子體刻蝕硬掩模。SixOyNz硬掩模層216的厚度的范圍為約200?！s500埃，并且一般為約300埃。SixOyNz硬掩模層216下方是厚度為約750埃的鉻層214，其處在石英襯底212的表面上。
圖2B示出了在成像和顯影以產(chǎn)生具有臨界尺寸d4的開口之后圖2A的光罩起始結(jié)構(gòu)，臨界尺寸d4例如(但不是限制)可以是在使用光罩的過程中將被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底的溝槽的寬度或接觸過孔的直徑。
在此具體實施例中，光刻膠是UV6(一種可從Shipley Company得到的化學(xué)放大光刻膠)，或者是FEP 171(一種可從Hoya得到的化學(xué)放大光刻膠)。用于成像光刻膠的輻射源是ALTA 4300，257nm連續(xù)波激光直接刻畫工具(可從Hillsboro，Oregon的ETECSystem公司得到)。SixOyNz硬掩模層216的組成使得x的范圍從約0.45～約0.55，y的范圍從約0.2～約0.3，Z的范圍從約0.2～約0.3(不包括氫)。這樣的特定組成提供了范圍從約1.95～約2.1的n，在248nm下范圍從約0.3～約0.6的k，所以至少200埃的厚度確保了來自257nm連續(xù)波激光的被反射離開下方的鉻層的輻射不會穿過SixOyNz硬掩模層到達(dá)上方的光刻膠層。此外，因為將被刻蝕的鉻層為約750埃厚并SixOyNz硬掩模層相對于鉻層的刻蝕選擇性大于約7.5∶1，所以可以刻蝕穿過鉻層所需的硬掩模層的最小厚度的范圍從在最小面積上的約100埃到在角落的約200埃。在考慮了這些要求之后，SixOyNz硬掩模層的厚度被設(shè)為300埃，這考慮了安全因子。雖然用于本實施例的光刻膠是可從Hoya得到的FEP 171或者可從Shipley Company得到的UV6，但是例如(但不是限制)，還可以使用其它類似的化學(xué)放大光刻膠，諸如來自TOK的REAP 122，或來自Sumitomo/Sumika的PEK 130，或來自Clariant的DX1100P。最好，將成像輻射的nm波長盡可能靠近光刻膠設(shè)計使用的nm波長。
在成像光刻膠之后，以光刻膠的制造商推薦的方式顯影光刻膠。臨界尺寸d4為約720nm的測試圖案尺寸。
在其中在SixOyNzARC層下方存在氧氮化鉻ARC層的情形中，SixOyNzARC層于是應(yīng)該被調(diào)節(jié)到在257nm曝光波長下更接近k＝0.3。這通過將(x)減小到約0.4-0.45的下限來實現(xiàn)。在鉻(沒有氧氮化鉻)ARC表面層的情形中，SixOyNz應(yīng)該被調(diào)節(jié)到在曝光波長下更接近k＝0.5～0.6。這通過將(x)增加到約0.5到0.6的上限來實現(xiàn)。
氧氮化硅不能被用作電子束ARC。對于電子束ARC，應(yīng)該使用諸如α-硅或α-碳的導(dǎo)電層。
使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)來沉積SixOyNzARC/硬掩模層。PECVD在平行板電容耦合等離子體處理室中進(jìn)行。用于PECVD的前驅(qū)體是SiH4、N2O和He，它們依據(jù)所期望的x，y和z值按照下面的表2中所示的比例使用。CVD室中的壓強(qiáng)的范圍從約3Torr～約9 Torr，在5 Torr下獲得了好的結(jié)果。對于該處理室，反應(yīng)物氣體的總流率的范圍為約4000sccm～約4300sccm，其中每一種氣體的具體量被示于下面的表2中。等離子體源功率的范圍從約0.25W/cm2～約1W/cm2，其中所述cm2是指硬掩模層沉積于其上的光罩襯底的表面積。沒有向襯底施加偏壓功率。光罩襯底下方的陰極(支撐底座)的溫度的范圍從約250℃～約400℃，其中所得到的光罩溫度的范圍從約210℃～約360℃。在較低溫度下進(jìn)行的PECVD沉積工藝操作導(dǎo)致SixOyNz層相對于輻射阻擋層的選擇性減小。對于鉻輻射阻擋層，400℃的陰極溫度不會明顯影響下方的鉻。在刻蝕之后沒有出現(xiàn)刻蝕鉻線的粗糙度，該粗糙度被歸因于由于暴露于在SixOyNz層的PECVD沉積過程中所使用的溫度造成的鉻中的結(jié)晶、晶粒生長或類似的變化。
表2PECVD SixOyNz的工藝條件

襯底上表面和用于膜沉積的8英寸晶片PECVD室的面板之間的間距為約350密耳(8.9mm)～400密耳(10.2mm)。
上述的處理條件被設(shè)計來提供如下的SixOyNz膜，其具有在曝光λ(257nm)下范圍的折射率n為2.0±30％，并且典型地為2.0±20％，膜層厚度的范圍約100?！s1000埃，并且典型地為約250?！s300埃，用于根據(jù)對于全相移相消所需的光學(xué)性能(n，k和d)之間的關(guān)系，與下方的鉻層組合使用，其中，n是折射率，k是消光系數(shù)，d是膜厚度。
上述的處理條件被如下的SixOyNz膜，其具有在曝光λ(257nm)下消光系數(shù)K范圍為0.4±50％，并且典型地為0.4±20％，膜層厚度的范圍約100?！s1000埃，并且典型地為約250?！s300埃，用于與下方的鉻層組合使用。
如圖2C所示，在圖案化FEP 171光刻膠218之后，該光刻膠使用等離子體刻蝕工藝將圖案轉(zhuǎn)移穿過下方的SixOyNz硬掩模層216，其中，用于產(chǎn)生刻蝕劑等離子體的等離子體源氣體基本由CF4或CHF3組成，或者基本由SF6和氦組成。這些源氣體的任何一種都提供了良好的結(jié)果。當(dāng)使用CF4/CHF3等離子體源氣體時，CF4比CHF3的體積比的典型范圍從約1∶10～約2∶1，在約1∶3處獲得了好的結(jié)果。當(dāng)使用SF6和氦等離子體源氣體時，SF6比氦的體積比為約0.02∶1～約0.05∶1，在約0.033∶1處獲得了好的結(jié)果?？涛g室中的壓強(qiáng)的典型范圍從約1mTorr～約10mTorr，對于CF4/CHF3等離子體在3mTorr下獲得了好的結(jié)果，對于SF6/He等離子體在約5mTorr下獲得了好的結(jié)果?？涛g工藝在TETRA II刻蝕室中進(jìn)行，TETRA II刻蝕室是可從California的Santa Clara的應(yīng)用材料公司得到的DPSTM刻蝕室。
在此刻蝕室中，等離子體源氣體的流率范圍從約20～約100sccm，并且一般為約40sccm。所施加的等離子體源功率的范圍從約200W～約700W，并且在約250W下獲得了好的結(jié)果。刻蝕室中等離子體密度的范圍從約1×1011到約1×1012，即，使用高密度等離子體。以從約10W～約200W的偏壓功率對光罩襯底加偏壓。對于CF4/CHF3等離子體源氣體刻蝕化學(xué)劑，約70W的偏壓功率得到好的結(jié)果。對于SF6/He等離子體源氣體刻蝕化學(xué)劑，約50W的偏壓功率得到好的結(jié)果。光罩襯底下方的陰極的溫度一般為約20℃，并且室壁溫度一般為約65℃。
襯底放置在加偏壓的陰極的陽極化鋁表面上，并且通過重力被保持就位。接收環(huán)圍繞襯底并且?guī)椭乐沟入x子體刻蝕劑到達(dá)光罩襯底的背面。如TETRA II刻蝕室的DPSTM刻蝕室允許用于等離子體生成的和用于襯底偏壓的獨(dú)立的功率施加(其通常被稱為去耦合等離子體源(DPS))。用于等離子體生成的功率和用于襯底偏壓的功率的獨(dú)立施加允許獨(dú)立控制等離子體密度和在襯底表面上生成的吸引力(DC電壓)。
刻蝕穿過SixOyNz硬掩模216，提供約733nm的臨界尺寸d5，提供了僅僅約13nm的光刻膠的臨界尺寸d4和SixOyNz硬掩模的臨界尺寸d5之間的差。在刻蝕穿過SixOyNz硬掩模216之后殘留的光刻膠層218的殘余部分可以在刻蝕鉻層214之前去除，如果光刻膠材料在刻蝕鉻層214的過程中容易變形的話。但是，如果所使用的光刻膠不會以影響刻蝕到鉻層214中的開口的刻蝕輪廓的方式變形，則可以有利地將殘余光刻膠218保留在原位，在刻蝕鉻層214的過程中再被去除，因為這有助于減小SixOyNz硬掩模216中的任何“針孔”(沒有示出)效應(yīng)，該效應(yīng)是由于硬掩模216的初始厚度一般小于約400埃而造成的。
圖2D圖示了在等離子體刻蝕穿過鉻層214之后的光罩。在與上面參考刻蝕SixOyNz硬掩模所述的同一刻蝕處理室中刻蝕鉻。用于生成等離子體刻蝕劑的等離子體源氣體是Cl2形式的氯和O2形式的氧?？梢詫⒈旧硎嵌栊缘钠渌鼩怏w添加到等離子體源氣體，其例如(但不是限制)是氦、氖、氬和氪。當(dāng)使用Cl2/O2等離子體源氣體時，Cl2比O2的體積比的典型范圍從約20∶1～約1∶1.2，并且在約10∶1處獲得了好的結(jié)果。當(dāng)氦被添加作為惰性氣體時，氦對氧氣的體積比的范圍從約15∶1～約1.2∶1?？涛g室中的壓強(qiáng)的典型范圍為約3mTorr～約10mTorr，并且在約4mTorr下獲得了好的結(jié)果。
在TETRA刻蝕室中，總等離子體源氣體流率的范圍從約100～約500sccm，并且一般為約400sccm。所施加的等離子體源功率的范圍從約300W～約600W，并且在約350W處獲得了好的結(jié)果?？涛g室中等離子體密度的范圍從約1×1011e-/cm2到約1×1012e-/cm2，即，使用高密度等離子體。以從約0W～約200W的偏壓功率對光罩襯底加偏壓。對于Cl2/O2等離子體源氣體刻蝕化學(xué)劑，約15W的偏壓功率得到好的結(jié)果。光罩襯底下方的陰極的溫度一般為約20℃，并且室壁溫度一般為約65℃。
刻蝕穿過鉻輻射阻擋層，提供約760nm的臨界尺寸d6，并提供了僅僅約40nm的光刻膠的臨界尺寸d4和圖案化鉻輻射阻擋層的臨界尺寸d6之間的差，相比之下，當(dāng)使用光刻膠掩?？涛g鉻時觀察到60nm～70nm的差。這種對于顯影光刻膠臨界尺寸和圖案化的輻射阻擋層臨界尺寸之間的刻蝕偏差的顯著改進(jìn)使得具有更小特征尺寸的光罩能夠被生產(chǎn)。雖然這里所刻蝕的測試圖案是720nm的測試圖案，但是可以預(yù)見對于更小的圖案特征(例如，約110nm)也會產(chǎn)生相似比例的刻蝕偏差改進(jìn)。
當(dāng)用于圖案化鉻層的硬掩模是諸如類金剛石碳之類的材料時，用于產(chǎn)生刻蝕類金剛石碳材料的等離子體的等離子體源氣體可以例如是氧和氦。一般來說，氧比氦的體積比的范圍為約1∶1～約1∶10。通常，刻蝕室中的壓強(qiáng)的范圍從約3mTorr～約15mTorr，并且在TETRAII刻蝕室中在約8mTorr下獲得了好的結(jié)果。使用了約20sccm～約100sccm的等離子體源氣體流率，典型的流率為約40sccm。所施加的等離子體源功率為約200W～約700W。室中等離子體密度的范圍從約1×1011e-/cm2到約1×1012e-/cm2。以從約20W～約70W的偏壓功率對光罩襯底加偏壓。光罩襯底下方的陰極的溫度一般為約20℃，并且室壁溫度一般為約65℃。
示例3圖案化的輻射阻擋層上具有ACR的光罩的優(yōu)點圖3A-3D圖示了示出了光罩結(jié)構(gòu)的優(yōu)點的示意性的剖視圖，其中，所述光罩結(jié)構(gòu)在使用光罩成像半導(dǎo)體晶片上的光刻膠的過程中在圖案化的含鉻層(或者其它輻射阻擋層)的表面上存在具有抗反射性能的硬掩模。當(dāng)使用光學(xué)輻射成像光刻膠時，該特征是有幫助的。
圖3A示出了光罩結(jié)構(gòu)305的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)305從底部到頂部包括石英襯底312，石英襯底312處于圖案化的含鉻輻射阻擋層314下方，并且具有抗反射性能的無機(jī)層316處于圖案化的輻射阻擋層314的上表面上。此結(jié)構(gòu)是上面在圖3D中所示的一類結(jié)構(gòu)，其制造將參考圖3D被詳細(xì)描述。
圖3B示出了圖3A的光罩結(jié)構(gòu)，其被反轉(zhuǎn)到用于光刻步進(jìn)機(jī)中的例如(但不是限制)相對于光刻曝光工具的位置。
圖3C示出了光罩結(jié)構(gòu)303的示意性剖視圖，光罩結(jié)構(gòu)303在輻射阻擋層314的表面上沒有具有抗反射性能的無機(jī)層316。輻射源307產(chǎn)生初始輻射308a，初始輻射308a穿過聚光器301，并且提供成像輻射308b。成像輻射308b穿過光罩結(jié)構(gòu)303，并提供圖案化的成像輻射308c。圖案化的成像輻射308c穿過縮影透鏡318，產(chǎn)生最終的成像輻射308d，該成像輻射308d到達(dá)光刻膠320的表面306。最終成像輻射308d可以使輻射311反彈離開處于半導(dǎo)體晶片304上的光刻膠320的表面306，半導(dǎo)體晶片304由底座302支撐。反彈輻射311可以反射離開光罩303表面，并且在光刻膠320的表面306上產(chǎn)生回彈輻射313。
圖3D示出了示于圖3A和3B中的一類光罩結(jié)構(gòu)305的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)305在輻射阻擋層314的表面上有具有抗反射性能的無機(jī)層316。穿過光罩結(jié)構(gòu)305反彈回具有抗反射性能的無機(jī)層316的最終圖案化輻射308不被反射回到光刻膠320的表面306。這可以在光刻膠320中得到被更好定義的圖案，并且改善了整個半導(dǎo)體晶片304上的光刻膠320中的圖案的均一性。
實施例4從輻射阻擋層表面去除無機(jī)硬掩?；駻RC存在希望將殘余硬掩模層或ARC層從光罩的圖案化輻射阻擋層的表面去除而不損壞光罩的基本結(jié)構(gòu)(例如，石英或硼硅酸鹽玻璃，或者鈉鈣玻璃)的情況。如果殘余硬掩模層或殘余無機(jī)ARC/硬掩模層包含與基底襯底結(jié)構(gòu)材料相同的材料，則硬掩模層或ARC/硬掩模層的去除將出現(xiàn)問題。這樣的情況的一個示例是當(dāng)通過圖案化的輻射阻擋層暴露出的光罩的基底襯底層包含硅，即是石英時，氧氮化硅ARC/硬掩模層的去除。
當(dāng)光罩是相移光罩時，這樣的ARC/硬掩模層的殘余物的去除可能是必要的。一般有兩種相移光罩。第一種被稱為衰減相移光罩，其采用上覆于鉻輻射阻擋層上的鉬/硅(MoSi)層。第二種被稱為交替相移光罩，其利用了將石英基底襯底層的一些區(qū)域刻蝕到不同深度。這些相移光罩中的每一種的制造可能需要使用濕法刻蝕工藝。結(jié)果，從圖案化的輻射阻擋層的表面去除硬掩模殘余物是必要的，因此在濕法刻蝕工藝過程中該殘余物將不會被去除，留下光罩結(jié)構(gòu)的表面的污染。
圖4A-4E示出了一系列工藝步驟的示意性剖視圖，該一系列工藝步驟可以用于去除上覆于光罩結(jié)構(gòu)表面上的圖案化鉻層的硬掩模(其可能具有抗反射性能)。
圖4A示出了光罩結(jié)構(gòu)400的示意性剖視圖，該光罩結(jié)構(gòu)400從底部到頂部包括石英基底襯底層412；厚度約750埃的圖案化的上覆鉻層414；以及厚度約200?！s300埃的SixOyNz抗反射涂層/硬掩模層416。鉻層414中的圖案化的開口416連續(xù)完全地穿過鉻層414，到達(dá)石英基底襯底層412的上表面420。
為了允許等離子體刻蝕去除SixOyNz抗反射涂層/硬掩模層416而不損傷石英基底襯底層412的表面420，有必要在光罩襯底412的表面上施加保護(hù)材料422，填充開口418。這被示于圖4B中。在半導(dǎo)體處理過程中，可以通過任何施加附加層的技術(shù)手段來施加保護(hù)材料層。但是，施加保護(hù)材料422的優(yōu)選方法是通過用于諸如光刻膠的有機(jī)旋涂層的一類旋涂技術(shù)。對于保護(hù)層422的要求是，施加簡單且便宜，并且相對于硬掩模層416(其在此示例中(但不是限制)是SixOyNz抗反射涂層/硬掩模)具有良好的刻蝕選擇性。
在施加優(yōu)選是有機(jī)材料的保護(hù)層422之后，進(jìn)行回蝕工藝以暴露出要被去除的SixOyNz抗反射涂層/硬掩模層的表面。該步驟被示于圖4C中?；匚g工藝留下了足夠的覆蓋石英基底層412的有機(jī)材料，以在SixOyNz抗反射涂層/硬掩模層的去除過程中保護(hù)該層。一般來說，用于有機(jī)材料的等離子體回蝕的刻蝕化學(xué)劑規(guī)定使用含氧、氮和氫的等離子體源氣體。利用此化學(xué)劑刻蝕諸如光刻膠的有機(jī)材料的等離子體刻蝕工藝在本領(lǐng)域是已知的。
一旦暴露出Six0yNz抗反射涂層/硬掩模層，如圖4C所示，就利用CF4和氧等離子體刻蝕(或在本領(lǐng)域中已知用于去除氧氮化硅的其它相似的含氟刻蝕)去除該層，以制備如圖4D所示的結(jié)構(gòu)。
在該工藝的最終步驟中，使用其中等離子體由包含氧、氮和氫的混合物的源氣體產(chǎn)生的等離子體刻蝕，或者通過使用本領(lǐng)域中已知用于去除有機(jī)材料的濕法刻蝕溶液，去除保護(hù)層420的旋涂有機(jī)材料。還可以使用本領(lǐng)域已知用于去除保護(hù)有機(jī)材料的一類灰化工序。
上述實施例并不是要限制本發(fā)明的范圍，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本公開文件后，可以擴(kuò)展這些實施例以與所附的權(quán)利要求中的本發(fā)明的主題相對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種減小光罩制造過程中臨界尺寸的偏差的方法，包括(a)提供光罩起始襯底，其包括基底襯底層、上覆于所述基底襯底層的輻射阻擋層、上覆于所述輻射阻擋層的至少一個硬掩模層、和上覆于所述硬掩模層的化學(xué)放大光刻膠層；(b)將潛像直接刻畫到所述化學(xué)放大光刻膠層中；(c)將所述包含所述潛像的光刻膠顯影成圖案化的光刻膠；(d)使用等離子體刻蝕技術(shù)將圖案從所述光刻膠轉(zhuǎn)移到所述至少一個硬掩模層；以及(e)使用等離子體刻蝕技術(shù)將所述圖案從所述至少一個硬掩模層轉(zhuǎn)移到所述輻射阻擋層，由此，圖案化之后的所述輻射阻擋層的臨界尺寸較所述顯影光刻膠臨界尺寸的增大為約7％或更小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模層具有抗反射性能，該抗反射性能能夠明顯減小離開所述輻射阻擋層的表面的光學(xué)輻射反射。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模層具有兩層，其中與所述輻射阻擋層接觸的第一硬掩模層具有能夠明顯減小離開所述輻射阻擋層的表面的光學(xué)輻射反射的抗反射性能，上覆于所述第一硬掩模層的第二硬掩模層不具有這樣的抗反射性能。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基底襯底層選自由石英、硼硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃及其組合組成的組。
5.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述基底襯底層選自由石英、硼硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃及其組合組成的組。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述化學(xué)放大光刻膠包括選自由含甲基丙烯酸酯聚合物、線性酚醛樹脂、羥基-苯基聚合物、芳族丙烯酸化合物聚合物、含異冰片基聚合物及其組合組成的組中的樹脂。
7.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述化學(xué)放大光刻膠包括選自由含甲基丙烯酸酯聚合物、線性酚醛樹脂、羥基-苯基聚合物、芳族丙烯酸化合物聚合物、含異冰片基聚合物及其組合組成的組中的樹脂。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖案利用工作在約198nm～約257nm的波長范圍內(nèi)的連續(xù)波激光直接刻畫在所述光刻膠上。
9.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述圖案利用工作在約198nm～約257nm的波長范圍內(nèi)的連續(xù)波激光直接刻畫在所述光刻膠上。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模具有抗反射性能，并且選自由氧氮化鉻、氧氮化硅、富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氧氮化物、氮化鈦、硅化鉬、以及包括SiC、SiC:H、SiC:O，H、SiC:N，H和SiC:O，N，H的硅碳化物組成的組。
11.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述硬掩模具有抗反射性能，并且選自由氧氮化鉻、氧氮化硅、富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氧氮化物、氮化鈦、硅化鉬、以及包括SiC、SiC:H、SiC:O，H、SiC:N，H和SiC:O，N，H的硅碳化物組成的組。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積所述具有抗反射性能的硬掩模。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積所述具有抗反射性能的硬掩模。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模不具有抗反射性能，并且選自由類金剛石碳、氧化硅、硅、碳、鎢和Si3N4組成的組。
15.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述不具有抗反射性能的第二硬掩模選自由類金剛石碳、氧化硅、硅、碳、鎢和Si3N4組成的組。
16.一種減小在使用光罩制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的過程中的臨界尺寸偏差的方法，包括(a)提供包括具有抗反射性能的至少一個硬掩模層的光罩，所述具有所述抗反射性能的硬掩模層上覆于輻射阻擋層，所述輻射阻擋層上覆于基底襯底層；以及(b)將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上的成像層暴露于穿過所述光罩的輻射。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，具有抗反射性能的所述至少一個硬掩模層能夠明顯減小離開所述半導(dǎo)體襯底的表面的光學(xué)輻射反射。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模層由兩層組成，其中與所述輻射阻擋層接觸的第一硬掩模層具有能夠明顯減小離開所述輻射阻擋層的表面的光學(xué)輻射反射的抗反射性能，上覆于所述第一硬掩模層的第二硬掩模層不具有這樣的抗反射性能。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述至少一個硬掩模具有抗反射性能，并且選自由氧氮化鉻、氧氮化硅、富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氧氮化物、氮化鈦、硅化鉬、以及包括SiC、SiC:H、SiC:O，H、SiC:N，H和SiC:O，N，H的硅碳化組成的組。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述具有抗反射性能的硬掩模選自由氧氮化鉻、氧氮化硅、富硅氧化物、富硅氮化物、富硅氧氮化物、氮化鈦、硅化鉬、以及包括SiC、SiC:H、SiC:O，H、SiC:N，H和SiC:O，N，H的硅碳化物組成的組。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積所述具有抗反射性能的硬掩模。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，不具有抗反射性能的所述至少一個硬掩模選自由類金剛石碳、氧化硅、硅、碳、鎢和Si3N4組成的組。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述不具有抗反射性能的第二硬掩模選自由類金剛石碳、氧化硅、硅、碳、鎢和Si3N4組成的組。
24.如權(quán)利要求16或18所述的方法，其中，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積所述不具有抗反射性能的所述硬掩模。
全文摘要
我們已經(jīng)減小了光罩制造的臨界尺寸偏差。向光罩襯底輻射阻擋層的圖案轉(zhuǎn)移基本依賴于從硬掩模的轉(zhuǎn)移而不是從光刻膠的轉(zhuǎn)移。在向硬掩模的圖案轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生的光刻膠縮進(jìn)被最小化。此外，當(dāng)硬掩模材料具有與輻射阻擋層的反射特性相匹配的抗反射性能時，能夠減小臨界尺寸大小，并且可以改進(jìn)對于硬掩模自身中的圖案特征完整性。當(dāng)光罩被用于半導(dǎo)體器件制造工藝時，留在輻射阻擋層上的抗反射硬掩模層提供了功能性。
文檔編號G03F1/08GK1914562SQ200580003453
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者克里斯多佛·丹尼斯·本徹爾, 梅爾文·沃倫·蒙哥馬利, 亞歷山大·布克斯巴姆, 揚(yáng)－和·伊薇特·李, 丁健, 吉拉德·阿爾默吉, 溫迪·H·葉 申請人:應(yīng)用材料公司