[发明专利]光掩模板

说明书

本发明涉及光掩模板，特别是涉及在特定波长提供入射光相移的光掩模板。

常规的光掩模板通常由一个基片，例如，石英玻璃板组成，在其上是一个不透明的铬膜。通过在膜上设置期望图形的开口区域，由这些板来制成光掩模。使用时，使光穿过光掩模的开口区投射到光敏基片的表面，例如涂有光聚合物的半导体片的表面。目前，用可见光或紫外光照射光掩模。光学成象的基本限制是照射光波长量级的线宽受到衍射的限制。换句话说，当照射光的波长与所要求的光学成象有相同数量级时，照射光会发生衍射，结果投影成象将比所要求的成象宽。

为了允许图形比使用的可见光或紫外光的波长短，工艺要求改用较短波长的光源，例如，x射线。美国专利NO.4，890，309，公开了一种衰减光掩模（与不透明相反），特别适用于x射线光剂，其中，选择衰减膜的材料和厚度，以便通过（即透过）一部分入射的电磁辐射和使辐射相对于通过掩模开口区的辐射产生相移。选择的材料是钨、金、银、这些材料的合金或者高和低原子序材料（例如，钨和碳）交替层的均匀薄膜。

为了努力降低x射线光刻的成本和复杂性，研制了用于紫外光和可见光范围（见，例如，B.J.Lin，SOLID    STATE    TECHNOLOGY，PP.43-47，1992，1）的各种相移掩模。在这些之中是边缘相移掩模，它要求腐蚀基片或者采用附加的相移层。边缘相移掩模是固有地适用于任意的掩模图形，但是需要一个大的掩模正偏压，以便把曝光时间减少到实用水平，由于强的邻近效应，对于采用公共曝光的任意掩模图形，它难于刻划所有的特征尺寸和图形。众所周知，衰减相移光掩模（APSPM）是对边缘相移光掩模的一种改进。APSPMS采用有吸收力的部分透光的相移器，代替通常的已构图薄膜的不透明铬膜部分。调节可吸收的相移器的透射率到小于0.20左右，以便防止产生鬼线。然而，不是所有的相移器都能相移和吸收到要求的数量。因此，在某些情况，可能需要由具有不同的吸收特性和相移特性材料组成的多层结构。商业上可买到的APSPM，利用一个缓变的铬氧碳氮合成的薄膜，该膜从基片-薄膜界面处的Cr-N化合物变化到薄膜-空气界面处的Cr-O化合物，它也作为一个抗反射涂层。当这个APSPM提供一度相移时，需要进一步的工序，例如，基片的反应离子腐蚀，这时基片是石英玻璃，以便实现期望的180°的相移。

本发明提供一个用于选定波长的透射埋置相移器光掩模板（即EPS-PMB），其包括一个具有至少0.001透光度的光学上不均匀衰减薄膜，该膜基本上由金属组分和电介质组分组合而成;其中，薄膜的一个表面比另一个表面具有较高含量的金属组分，贯穿整个薄膜厚度，消光系数变化的分布（Profile，或称“分布曲线”）呈缓变状态;其中选择变化的分布和薄膜的厚度，使在选定波长的情况，提供大约180°的相移（或者它的奇数倍）。

图1是表示金属材料的折射率（n）和消光系数（K）作为用毫微米表示的波长（λ）的函数的曲线图。

图2是表示电介质材料的折射率（n）和消光系数（K）作为用毫微米表示的波长的函数的曲线图。

图3是表示一个缓变埋置相移器光掩模板在253nm波长时，其折射率（n）作为离开基片表面距离（D）的函数所呈现的深度状分布的曲线图，其中D以（埃）表示。

图4是表示一个埋置相移器的光掩模板的光学透光度（T）作为波长（λ）的函数的曲线图，其中（λ）以nm表示，使用的波长为253nm。

图5是表示一个埋置相移器的透光相移（S）作为波长（λ）函数的曲线图，其中（λ）用nm表示，使用的波长为253nm。

图6是表示一个埋置相移器光掩模板在365nm波长时其折射率（n）作为离开基片表面距离（D）的函数所呈现的深度状分布的曲线图，其中（D）以埃（）表示。

图7是表示一个埋置相移器光掩模板的折射率（n）作为离开基片表面距离（D）的函数所呈现的深度状分布的曲线图，其中（D）以埃表示，使用的波长为257nm。

本发明提供一种用于光掩模板的优良薄膜。该薄膜在特定入射波长范围内提供大约180°（优选180°±10°）或者其奇数倍的相移，而且特别适用于生产光掩模。通常把该膜沉积在基片上。该基片可以是任何的机械上稳定的材料，其可透过使用的入射光的波长。考虑到可用性和成本，优选象石英和石英玻璃（玻璃）那样的基片。