[发明专利]光图案曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用光掩模的光图案曝光方法，其应用在半导体集成电路的微制造中。本发明还涉及一种半色调相移掩模坯料及由该坯料制备的半色调相移掩模。

背景技术

虽然半导体集成电路用在很宽范围的应用中，但是对于更高密度集成和节约功耗的目的，需要日益精细的电路设计。与该需求相关，包括通过光掩模进行曝光的形成电路的光刻使用较短波长光源以产生更精细图像。在目前基于商用的先进光刻工艺中，用于曝光的光源已经从KrF准分子激光(248nm)转移到ArF准分子激光(193nm)。

已发现使用更大能量的ArF准分子激光的光刻对掩模产生损伤，而使用KrF准分子激光未曾发现该损伤。一个问题是，在持续使用光掩模时，在光掩模上形成杂质状生长缺陷。这些生长缺陷也被称作“雾影(haze)”。之前认为雾影形成的根源在于掩模图案表面上硫酸铵晶体的生长。现在认为有机物质也参与了雾影的形成。

有一些公知的克服雾影问题的方法。例如，关于长期照射ArF准分子激光而在光掩模上形成的生长缺陷，JP-A2008-276002描述了在继续使用光掩模之前必须在预定阶段中清洗该光掩模。而且JP-A2010-156880也公开了可通过对光掩模坯料表面进行氧化处理来抑制雾影的形成。

然而，随着用于图像转移的ArF准分子激光照射剂量增加，对光掩模造成雾影之外的损伤。已发现掩模图案的线宽根据累积照射能量剂量而变化。参见Thomas Faure等人的“Characterization of binary mask and attenuated phase shift mask blanks for 32nm mask fabrication”，Proc.of SPIE第7122卷，第712209-1页至第712209-12页。该问题是，在长时间照射ArF准分子激光期间，随着累积照射能量剂量增加，被认为是图案材料氧化物的物质层在膜图案外部生长，从而图案宽度变化。据报道，掩模一旦被损伤就不能通过利用如上述雾影去除中所使用的SC-1(氨水/过氧化氢水溶液)或者用硫酸/过氧化氢水溶液进行清洗而恢复。据认为，损伤源完全不同。

上述文献指出，在通过对扩展焦深有用的掩模技术即半色调相移掩模进行电路图案曝光时，由图案尺寸变化引起显著的劣化(该劣化称作“图案尺寸变化劣化(pattern size variation degradation)”)，该图案尺寸变化起因于被ArF准分子激光照射的过渡金属/硅基材料膜诸如如MoSi基材料膜的改变。那么，为了能够长期地使用昂贵的光掩模，必须解决由ArF准分子激光照射导致的图案尺寸变化劣化。

引用列表

专利文献1：JP-A2008-276002(USP7941767)

专利文献2：JP-A2010-156880(US20100167185，DE102009060677，KR20100080413)

专利文献3：JP-A H07-140635

专利文献4：JP-A H10-171096

专利文献5：JP-A 2004-133029

专利文献6：JP-A H07-181664

专利文献7：JP-A H04-125642

专利文献8：JP-A 2007-033469

专利文献9：JP-A 2007-233179

专利文献10：JP-A 2007-241065

非专利文献1：Thomas Faure，等，“Characterization ofbinary mask and attenuated phase shift mask blanks for32nm mask fabrication”，Proc.of SPIE，第7122卷，第712209-1页-第712209-12页。

发明内容

技术问题

如非专利文献1中指出的，当在干燥的空气气氛中照射光时，由ArF准分子激光照射导致的图案尺寸变化劣化几乎不会发生。在干燥空气气氛中进行曝光被认为是抑制图案尺寸变化劣化的一种新方法。然而，干燥空气气氛的控制使得曝光系统增加额外单元，并引起静电和其他需要管理的问题，导致费用增加。在这种情况下，本发明人试图改善光掩模的膜材料以使得在不需要完全去除湿气的普通气氛(典型地湿度为50％左右)下进行长时间曝光。