相移空白掩模及光掩模的制作方法

相移空白掩模及光掩模的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制造光掩模的空白掩模，其可实现32nm级以下，优选地，14nm级以下，更优选地，10nm级以下的微细图案。为此，在透明基板上提供相移膜、光屏蔽膜、刻蚀阻止膜和硬膜，所述光屏蔽膜具有成分不同的两层或多层的多层结构，其中一种必须包含氧(O)，必须包含氧(O)的光屏蔽层占光屏蔽膜总厚度的50％-100％，所述相移膜具有10％-50％的透射率。
【专利说明】
相移空白掩模及光掩模
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请要求申请号为KR10-2015-0048094,申请日为2015年4月6日的韩国专利 申请的优先权和权益，此处整体引入上述专利申请的公开文本用作参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种相移空白掩模及光掩模，更具体地，涉及可实现32nm级以下，优 选地，14nm级以下的微细图案的相移空白掩模及光掩模。
【背景技术】
[0004] 如今，根据大规模集成电路的高集成度，不断需要微细电路图案。基于空白掩模， 二进制空白掩模和相移空白掩模已用常规方法开发出来并商业化，具有硬膜的二进制空白 掩模最近已被开发出来用于硬掩模。
[0005] 随着最近32nm级以下高精密和微细图案的实现，包含硬膜的相移空白掩模已被 开发出来。包含硬膜的相移空白掩模具有光屏蔽膜、硬膜和抗蚀膜堆叠在相移膜上的基本 结构，硬膜由包含硅的化合物制成，以相对于下方干法刻蚀的光屏蔽膜获得刻蚀选择性。 [0006] 然而，由于硬膜由硅化合物制成，从而产生以下问题。首先，当由硅化合物制成的 硬膜接触抗蚀膜的底部时，在用电子束制造光掩模的暴光过程期间，在硬膜中发生电子充 电现象。在曝光过程期间，电子充电现象导致电子的曲线运动，从而导致制造光掩模时的位 置误差。因此，将由硅化合物制成的硬膜用于基于双重图形及多重图形等图形位置被更严 格地控制的工艺的曝光过程是困难的。
[0007] 进一步地，在由娃化合物制成的硬膜与抗蚀膜之间存在粘合问题。换句话说，由娃 化合物制成的硬膜的高表面能导致应用抗蚀膜时部分抗蚀膜不能覆盖在硬膜上，或在紧随 曝光工艺的显色工艺之后剥落。为解决抗蚀膜与硬膜之间的这个粘合问题，执行六甲基二 硅烷（HDMS)等表面处理工艺。然而，诸如HDMS的额外表面处理工艺可能导致一个缺陷。例 如，显色工艺之后，由于HDMS的强粘合，可能出现斑点或污点缺陷。
[0008] 在相移膜上形成光屏蔽膜之后，如果下面的光屏蔽膜用抗蚀膜，而不用硬膜，作为 刻蚀掩模进行刻蚀，由于抗蚀膜的厚度、荷载效应等，形成32nm级以下的微细图案也是困 难的。
[0009] 顺便提一下，最近实施了关于相移空白掩模的研究，以便相移膜能具有高透射率， 而不将透射率限制在6 %左右。通过将透射率设在6 %左右或更高，并增加图案边缘部分的 相消干扰，具有高透射率的相移空白掩模能获得微细图案。然而，为了满足诸如透射率、相 移度等光学特性，相移膜需要具有不低于大约丨〇〇〇么的厚度，这样，由于厚度大于相移膜通 常厚度(650/\-700/\)的1. 5倍，制造微细图案是困难的。此外，为了增加相移膜的透射率， 包含许多轻元素，由于耐化学性变弱，形成图案时可能产生缺陷。

【发明内容】

[0010] 本发明涉及相移空白掩模和采用所述相移空白掩模制备的光掩模，在其中形成具 有高透射率的相移膜，以实现32nm级以下，优选地，14nm级以下的微细图案。
[0011] 根据本发明的一方面，提供一种相移空白掩模，所述相移空白掩模具有位于透明 基板上的相移膜和光屏蔽膜，所述相移膜包括多层膜，所述多层膜具有两层或多层，包含氧 (〇)和氮（N)中至少之一，其中，所述膜的至少之一必须包含氧（0)，所述必须包含氧（0)的 膜占所述光屏蔽膜总厚度的50% -95%。
[0012] 所述相移膜关于193nm或248nm波长的曝光可具有10% -50%的透射率。
[0013] 所述相移膜可包括硅（Si)、金属硅化物、硅化合物和金属硅化物化合物中的其 中之一，所述硅化合物和金属硅化物化合物分别通过硅和金属硅化物与氮（N)、氧（0)、碳 (C)、硼（B)和氢（H)中的一种或多种轻元素化合而成。
[0014] 所述相移膜可包括铬（Cr)或一种铬（Cr)化合物，所述铬（Cr)化合物中的铬（Cr) 与氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H)中的一种或多种轻元素化合。
[0015] 所述相移膜可具有300A-700A的厚度，和l.〇A/s-4.〇A/s的刻蚀速度。
[0016] 所述相移膜上至少提供刻蚀阻止膜和硬膜其中之一。
【附图说明】
[0017] 通过参考附图的示范性实施例的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和优 点对本领域的普通技术人员将更显而易见，在图中：
[0018] 图1是根据本发明第一实施例的相移空白掩模的剖视图；
[0019] 图2是根据本发明第二实施例的相移空白掩模的剖视图；
[0020] 图3是根据本发明第三实施例的相移空白掩模的剖视图；
[0021] 图4是根据本发明第四实施例的相移空白掩模的剖视图。
【具体实施方式】
[0022] 下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施例。然而，这些实施例仅用作解释 和说明目的，并不旨在限制本发明的范围。因此，本领域的技术人员将会理解，可从这些实 施例进行各种修改和等效替换。进一步地，本发明的范围必须由所附的权利要求限定。
[0023] 图1是根据本发明第一实施例的相移空白掩模的剖视图，图2是根据本发明第二 实施例的相移空白掩模的剖视图。
[0024] 参见图1和图2,根据本发明的相移空白掩模100包括透明基板102、相移膜104、 光屏蔽膜106和抗蚀膜112,相移膜104、光屏蔽膜106和抗蚀膜112顺次堆叠在透明基板 102 上。
[0025] 透明基板102由石英玻璃、合成石英玻璃和掺氟石英玻璃制成。透明基板102的平 整度影响将在其上形成的薄膜的其中之一的平整度，诸如相移膜104、光屏蔽膜106等。如 果生长膜表面的平整度定义为指针总读数（TIR，Total Indicated Reading)，则在142mm2 的区域内，TIR被控制为不超过100nm，优选地不超过50nm。
[0026] 相移膜 104 包含硅（Si)、钼（Mo)、钽（Ta)、钒（V)、钴（Co)、镍（Ni)、锆（Zr)、铌 (Nb)、钯（Pd)、锌（Zn)、铬（Cr)、铝（A1)、锰（Mn)、镉（Cd)、镁（Mg)、锂（Li)、硒（Se)、铜 (Cu)、铪（Hf)和钨（W)中的一种或多种物质，或除了前述物质，还包括氮（N)、氧（0)、碳 (0、硼⑶和氢⑶中的一种或多种物质。
[0027] 例如，相移膜104可包含硅（Si)或硅（Si)化合物中的其中之一，如SiN、SiC、SiO、 SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO 和 SiBCON。进一步地， 例如，相移膜104可包含硅化钼（MoSi)或金属硅化物化合物中的其中之一，金属硅化物化 合物包括硅化钼（MoSi)化合物，如 MoSiN、MoSiC、MoSi0、MoSiCN、MoSiC0、MoSiN0、MoSiC0N、 MoSiB、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBO、MoSiBCN、MoSiBCO、MoSiBNO 和 MoSiBCON。
[0028] 为了满足要求的透射率和相移度，通过调节硅（Si)和一个或多个与硅（Si)化合 的轻元素之间的成分配比来形成相移膜104。具体地，如果相移膜104由硅（Si)化合物制 成，则相移膜104具有配比：40at% -90at%的硅（Si)和10at% -60at%的轻元素，优选 地，具有配比：50at % -85at %的娃（Si)和15at % -50at %的轻元素。进一步地，如果相 移膜104由金属硅化物或它的化合物制成，则相移膜104具有以下配比：0. lat% -10at% 的金属、39at% -90at%的娃（Si)和Oat% -60at%的轻元素，优选地，具有以下配比： 0? lat% _5at% 的金属、49at% _80at% 的娃（Si)和 15at% _50at% 的轻元素。
[0029] 相移膜104可具有单层结构或由两层或多层形成的多层结构，或可具有成分配比 均一的单膜结构，或成分配比连续变化的连续膜结构。如果相移膜104具有多层结构或连 续膜结构，相移膜104最上层的形成必须包含lat% -20at%的氧（0)，从而提高相移膜104 对化学品和曝光的耐受性。
[0030] 相移膜104由溅射工艺形成。如果相移膜104由金属硅化物或它的化合物制 成，则用金属和硅（Si)分开提供的靶，或用金属硅化物靶来形成靶。这时，金属硅化物靶 具有成分配比：金属：娃（Si) = lat% _10at% :90at% _99at%，优选地，配比Mo:Si = lat% _6at%:94at% _99at%。进一步地，如果革E包含硼（B)，则革E具有成分配比：金属：娃 (Si):硼⑶=lat% _10at% :80at% _98at% :lat% _10at%。如果相移膜 104 中的金 属含量高于l〇at%，则金属的特性使获得关于193nm或248nm波长曝光的30%左右的透射 率是困难的。因此，靶中金属的含量必须等于或低于l〇at%。
[0031] 相移膜104具有5〇〇A-85〇A的厚度，优选地，具有55〇A-65〇A的厚度，具有关于 193nm或248nm波长曝光的相移度170° -190°，具有20% -30%的表面反射率。
[0032] 相移膜104具有关于193nm或248nm波长曝光的10% -50%的透射率。如果相移 膜104的透射率低于10%，当应用于晶圆片的抗蚀膜暴露在曝光中时，由于相消干扰的曝 光强度低，则相移效应低劣。另一方面，如果透射率高于50%，则应用于晶圆片的抗蚀膜被 破坏，从而增加了抗蚀膜的损耗。
[0033] 相移膜104可选择性地在温度100°C _500°C下进行热处理，以便控制它对化学品 的耐受性和平整度。
[0034] 在相移膜104上提供的光屏蔽膜106具有单层结构或多层结构，并由关于相移膜 104的刻蚀选择性不低于10的材料制成。
[0035] 光屏蔽膜 106 可包括钽（Ta)、镍（Ni)、锆（Zr)、铌（Nb)、钯（Pd)、锌（Zn)、锡（Sn)、 铬（Cr)、铝（A1)、锰（Mn)、镉（Cd)、镁（Mg)、锂（Li)、硒（Se)、铪（Hf)、钨（W)和硅（Si)中的 一种或多种物质，或除了前述的物质，可进一步包含氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H) 中的一种或多种物质。
[0036] 例如，光屏蔽膜106可包含铬（Cr)或与轻元素化合的铬（Cr)化合物，如CrN、CrC、 CrO、CrCN、CrON、CrCO和CrCON。如果光屏蔽膜106由铬（Cr)化合物制成，则光屏蔽膜 106具有以下成分配比：303七％-7(^七％的铬（〇)、1(^七％-4(^七％的氮（沁、0-5(^七％的氧 (0)、0-30at% 的碳（C)、0-30at% 的硼（B)和 0-30at% 的氢（H)。
[0037] 光屏蔽膜106可具有两层或多层的多层结构。这时，多层结构包括用于调节刻蚀 速度的膜和用于调节光密度（0D)的膜。
[0038] 参见图2,光屏蔽膜106包括由与轻元素化合的铬（Cr)化合物制成的第一光屏蔽 层114和第二光屏蔽层116。
[0039] 第一光屏蔽层114形成于相移膜104上，加速刻蚀工艺，从而缩短刻蚀光屏蔽膜 106所花的时间。
[0040] 第一光屏蔽层114具有300人-55〇A的厚度，其对应于光屏蔽膜106厚度的 50% -95%，优选地，对应于光屏蔽膜106厚度的70% -90%。
[0041] 第一光屏蔽层114必须包含氧（0)，由此加速刻蚀工艺。第一光屏蔽层114包括 10at% -50at%的氧（0)，优选地，包括10at% -20at%的氧（0)。当刻蚀速度提高时，刻蚀 光屏蔽膜106需要的总时间缩短。
[0042] 第二光屏蔽层116形成于第一光屏蔽层114上并用于调节光密度。如果仅通过第 一光屏蔽层114调节光密度，则第一光屏蔽层114变得更厚，以满足光屏蔽膜106要求的光 学特性。因此，增加第二光屏蔽层116来补充光屏蔽膜106要求的光密度。
[0043] 第二光屏蔽层116具有2〇1-丨5〇1的厚度，优选地，具有3()1-100奚的厚度。
[0044] 第二光屏蔽层116由包括或不包括氧（0)的铬（Cr)化合物制成。
[0045] 虽然包含氧（0)的第二光屏蔽层116必须比不包含氧（0)的第二光屏蔽层116更 厚，以便获得特定的光屏蔽效果，但提高的刻蚀速度在刻蚀时间和抗蚀膜厚度上具有同样 效果。这时，第二光屏蔽层116包含lat%-20at%的氧（0)，优选地，包含lat%-15at%的 氧（0)。如果第二光屏蔽层116中的氧（0)含量高于20at%，则对用作刻蚀相移膜104的 氟（F)气的耐受性减弱，这样，当刻蚀相移膜104时，第二光屏蔽层116被破坏，从而导致降 低光密度的问题。
[0046] 如果第二光屏蔽层116不包含氧（0)，则第二光屏蔽层116包含30at % _70at %的 铬（Cr)，优选地，包含40at % -50at %的铬（Cr)。
[0047] 光屏蔽膜106具有3〇〇A-70〇A的厚度，优选地，具有:35〇A-55〇A的厚度，并具有 2.〇A/sec-4,0 A/sec的平均刻蚀速度。
[0048] 在相移膜104与光屏蔽膜106相堆叠的部分，关于193nm或248nm波长曝光的光 密度为2. 5-3. 5，优选地，为2. 7-3. 2，表面反射率为20 % -40 %，优选地，为25 % -35 %。
[0049] 光屏蔽膜106可选择性地进行热处理。这时，热处理的温度可等于或低于用于下 方的相移膜104热处理的温度。
[0050] 抗蚀膜114采用化学放大抗蚀剂（CAR)，具有斗_為_衫〇(||的厚度，优选地，具有 4()0人-丨2()()/\的厚度。
[0051] 图3是根据本发明第三实施例的相移空白掩模的剖视图，图4是根据本发明第四 实施例的相移空白掩模的剖视图。
[0052] 参见图3和图4,根据本发明的相移空白掩模200包括透明基板202、相移膜204、 光屏蔽膜206、刻蚀阻止膜208、硬膜210和抗蚀膜212,相移膜204、光屏蔽膜206、刻蚀阻止 膜208、硬膜210和抗蚀膜212顺次堆叠在透明基板202上。在这些实施例中，相移膜204、 光屏蔽膜206和抗蚀膜212与第一及第二实施例中的具有相同的光学、化学和物理特性。
[0053] 在光屏蔽膜206上提供刻蚀阻止膜208,当硬膜210 (将在后面描述）被形成图案 或移除时，保护下方的光屏蔽膜206。进一步地，刻蚀阻止膜208用作使光屏蔽膜206形成 图案的刻蚀掩膜。这样，刻蚀阻止膜208由一种物质制成，该物质具有关于硬膜210和光屏 蔽膜206的高于10的刻蚀选择性。为简化刻蚀工艺，如果当相移膜204形成图案时移除刻 蚀阻止膜208,则刻蚀阻止膜208可由与相移膜204具有相同刻蚀特性的物质制成。
[0054] 刻蚀阻止膜 208 包含硅（Si)、钼（Mo)、钽（Ta)、钒（V)、钴（Co)、镍（Ni)、锆（Zr)、 铌（Nb)、钯（Pd)、锌（Zn)、铬（Cr)、铝（A1)、锰（Mn)、镉（Cd)、镁（Mg)、锂（Li)、硒（Se)、铜 (Cu)、铪（Hf)和钨（W)中的一种或多种物质，或除了前述的物质，可进一步包含氮（N)、氧 (〇)、碳（C)、硼⑶和氢⑶中的一种或多种物质。
[0055] 例如，刻蚀阻止膜208可由一种硅（Si)化合物制成，如硅（Si)或SiN、SiC、SiO、 SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO 和 SiBCON。进一步 地，例如，刻蚀阻止膜208可由一种金属硅化物制成，如硅化钼（MoSi)化合物或MoSiN、 MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO、MoSiCON、MoSiB、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBO、MoSiBCN、 MoSiBCO、MoSiBNO 和 MoSiBCON。
[0056] 如果刻蚀阻止膜208由硅（Si)化合物制成，则刻蚀阻止膜208具有如下范围的 成分配比：40at%-90at%的娃（Si)和10at%-60at%的轻元素，优选地，具有如下范围 的成分配比：50at % -85at %的娃（Si)和15at % -50at %的轻元素。进一步地，如果刻 蚀阻止膜208由金属硅化物或它的化合物制成，则刻蚀阻止膜208具有如下范围的成分 配比：0? lat % _10at % 的金属、39at % _85at % 的娃（Si)和 10at % _60at % 的轻元素， 优选地，具有如下范围的成分配比：〇. lat% _5at%的金属、50at%-80at%的娃（Si)和 15at% _50at%的轻元素。
[0057] 刻蚀阻止膜208具有2〇及的厚度，优选地，具有30表-10〇1的厚度。
[0058] 在刻蚀阻止膜208上提供硬膜210,并用作刻蚀阻止膜208的刻蚀掩模。这样，硬 膜210由一种物质制成，该物质具有关于刻蚀阻止膜208的等于或高于10的刻蚀选择性。 为简化刻蚀工艺，如果当光屏蔽膜206形成图案时移除硬膜210,则硬膜210可由与光屏蔽 膜206具有相同刻蚀特性的物质制成。
[0059] 硬膜 210 包含钽（Ta)、镍（Ni)、锆（Zr)、铌（Nb)、钯（Pd)、锌（Zn)、锡（Sn)、铬 (Cr)、铝（A1)、锰（Mn)、镉（Cd)、镁（Mg)、锂（Li)、硒（Se)、铪（Hf)、钨（W)和硅（Si)中的一 种或多种物质，或除了前述的物质，还包含氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H)中的一种 或多种轻元素。
[0060] 例如，硬膜210可由铬（Cr)或一种与轻元素化合的铬（Cr)化合物制成，如CrN、 CrC、CrO、CrCN、CrON、CrCO和CrCON。进一步地，硬膜210可由一种化合物制成，该化合物 中的铬（Cr)或铬（Cr)化物与锡（Sn)化合，如 CrSn、CrSnN、CrSnC、CrSnO、CrSnCN、CrSnNO、 CrSnCO 和 CrSnCON。
[0061] 硬膜210的刻蚀速度越高，则越容易使抗蚀膜212更薄。这样，硬膜210具有 ()4A/sec的刻蚀速度，优选地，具有UlA/sec或更高的刻蚀速度。
[0062] 硬膜210具有20A-100A的厚度，优选地，具有3〇A-6〇A的厚度。如果硬膜210 具有不超过2CJ居的厚度，则抗蚀膜212用作刻蚀掩模是困难的。另一方面，如果硬膜210具 有不小于100人的厚度，使抗蚀膜212更薄是困难的，因此获得高分辨率的图案是困难的。
[0063] 下面，将根据本发明的实施例详细描述相移空白掩模。
[0064] (实例）
[0065] 基于用于相務腊的物质的特件评估
[0066] 根据本发明实施例的相移空白掩模的相移膜由娃（Si)、娃（Si)化合物和娃化钼 (MoSi)化合物制成，并根据厚度评估透射率和相移。
[0067] [表 1]
[0068]
[0069] 参见表1，根据发明的实例1-4,使用硅的相移膜呈现13. 2% -30. 1 %的透射率，这 样，形成具有高透射率的相移膜是没有问题的。
[0070] 另一方面，根据对比例1-2,在满足厚度和相移度的条件下，使用硅化钼（MoSi)靶 (M〇:Si = 10:90)的相移膜呈现6. 2%的透射率。因此，对比例1-2不符合本发明的相移膜 要求的10% -50%的透射率。即使随着氮（N)含量的增加使透射率和相移度满足要求，由 于需要900A的厚度，根据本发明的相移膜不可能符合厚度（500A-850A)的要求。
[0071] 相務腊的耐化学件评估
[0072] 根据本发明实施例的相移膜被制造成具有单层结构和两层或多层的多层结构，并 测试其对SC-1和SPM溶液的耐化学性。所有相移膜由硅化钼（MoSi)靶（充分配比Mo:Si = 2at% :98at%)制成，且其他条件，如基板、热处理等，除了相移膜，被均等地应用。
[0073] 在本发明的实例5中，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:8. 5sccm和工序功率0. 7KW下， 硅化钼氮化物（MoSiN)膜生长550秒，然后使用真空快速热处理（RTP)设备在350°C进行热 处理30分钟。
[0074] 使用n&k分析仪3700RT测量相移膜的透射率和相移度。结果，透射率为18. 2%， 相移度为183°。进一步地，用X光反射计（XRR)设备测量相移膜的厚度。结果，上层呈现 584A的厚度。
[0075] 在本发明的实例6中，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:20sccm和工序功率0. 7KW下，娃 化钼氮化物（MoSiN)膜生长900秒。随后，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:7sccm和工序功率 0. 7KW下，硅化钼氮氧化物（MoSiON)膜生长80秒，从而形成具有高透射率的双层相移膜。
[0076] 使用相同的设备测量双层相移膜的透射率、相移度和厚度。结果，透射率为 20. 1%，相移度为184°。进一步地，相移膜的上层呈现的厚度，下层呈现的厚 度。
[0077] 在本发明的实例7中，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:25sccm和工序功率0. 7KW下，娃 化钼氮化物（MoSiN)膜生长400秒。随后，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:15sccm和工序功率 0. 7KW下，娃化钼氮化物（MoSiN)膜生长800秒。接着，在工序气体Ar:N2 = 7sccm:10sccm 和工序功率0.7KW下，硅化钼氧化物（MoSiO)膜生长80秒，从而形成具有高透射率的三层 相移膜。
[0078] 在本发明的实例7中，也测量三层相移膜的透射率、相移度和厚度。结果，透射率 为19. 1 %，相移度为185°。进一步地，相移膜的第一层呈现15〇入的厚度，第二层呈现30A 的厚度，第三层呈现5()A的厚度。
[0079] 测试前述相移膜关于SC-1和SPM的耐化学性。
[0080] 为了关于SC-1的评估，用一种溶液在大约45°C下清洗相移膜20分钟三次，该溶液 由NH 40H、H20jP H20以体积比NH40H:H202:H 20 = 1:1:5混合而成。然后，测量透射率和相移 度在清洗工艺之前和之后之间的变化。
[0081] 为了关于SPM的评估，用一种溶液在大约90°C下清洗相移膜10分钟三次，该溶液 由邮0 4和H 202以体积比H2S04:H20 2= 9:1混合而成。然后，测量透射率和相移度在清洗工 艺之前和之后之间的变化。
[0082] [表 2]
[0083]
[0084] 参见表2,就SC-1来说，本发明的实例5在193nm波长的曝光下呈现2. 5°的相移 度变化和0. 3%的透射率变化；本发明的实例6在193nm波长的曝光下呈现1. 0°的相移度 变化和0. 1 %的透射率变化；本发明的实例7在193nm波长的曝光下呈现0. 6°的相移度变 化和0.8 %的透射率变化。
[0085] 就SPM来说，本发明的实例5在193nm波长的曝光下呈现1. 5°的相移度变化和 0. 15%的透射率变化；本发明的实例6在193nm波长的曝光下呈现0. 7°的相移度变化和 0. 08%的透射率变化；本发明的实例7在193nm波长的曝光下呈现0. 5°的相移度变化和 0.06 %的透射率变化。
[0086] 作为耐化学性的评估结果，所有的实例5-7呈现满足要求范围内的透射率变化和 相移度变化。实例5-7中耐化学性的比较显示，当表面层的氧含量增加时，耐化学性提高。
[0087] 光屏蔽腊的抗蚀评估
[0088] 当根据本发明实例的相移空白掩模的光屏蔽膜由包括氟（F)气的刻蚀气体刻蚀 时，根据光屏蔽膜最上层的物质评估光屏蔽膜的厚度变化和光密度变化。
[0089] 光屏蔽膜均由络（Cr)革巴制成，通过在工序气体Ar:N2:N0 = 5sccm: 10sccm:5sccm 和工序功率1. 0KW下，生长氮氧化铬（CrON)至厚度来形成共同使用的第一光屏蔽层。
[0090] 在本发明的实例8中，通过在工序气体Ar :N2 = 3sccm: 5sccm和工序功率0. 8KW 下，生长氮化铬（CrN)至厚度式而在第一光屏蔽层上形成第二光屏蔽层。
[0091] 在本发明的实例9中，通过在工序气体Ar :N2 :N0 = 5sccm: lOsccm: 2sccm和工序 功率0. 8KW下，生长氮氧化铬（CrON)至厚度而在第一光屏蔽层上形成第二光屏蔽层。
[0092] 使用包括氟（F)气的刻蚀气体通过刻蚀工艺使形成的光屏蔽膜形成图案，然后测 量光屏蔽膜的厚度变化和光密度变化。
[0093] [表 3]
[0094]
[0095] 参见表3,根据本发明实例8的无氧的第二光屏蔽层（CrN)的厚度变化为/1人.根 据本发明实例8的含少许氧的第二光屏蔽层（CrON)的厚度变化为7A。
[0096] 第二光屏蔽层的厚度变化对基本功能具有影响，即，光屏蔽膜的光屏蔽功能。这 样，本发明实例8呈现0. 01的光密度变化，本发明实例9呈现0. 03的光密度变化。
[0097] 相较于氮化铬（CrN)膜，含少许氧的氮氧化铬（CrON)膜根据厚度和光密度的变化 导致相对坏的结果，但它足够用于光屏蔽膜的最上层，即，第二光屏蔽层。
[0098] 进一步地，第一和第二光屏蔽层的厚度损失微不足道，不足以导致光屏蔽膜在光 屏蔽功能上的问题，因此，本发明的实例8和9实际可应用于光屏蔽膜。
[0099] 光屏蔽腊关于光密度的评估
[0100] 在根据本发明实例的相移空白掩模中，根据相移膜的透射率和光屏蔽膜的结构评 估光密度。根据本发明的实例10-12,在同样的条件下形成所有第一光屏蔽膜，当改变第一 光屏蔽膜的厚度和第二光屏蔽膜的物质时调节光密度。
[0101] 通过在工序气体Ar :N2 :N0 = 5sccm: lOsccm: 5sccm和工序功率1. 0KW下，生长氮 氧化铬（CrON)膜至厚度/|8〇A来形成第一光屏蔽层。
[0102] 在本发明的实例10中，在具有20%透射率的相移膜上形成氮氧化铬（CrON) 层至厚度48(成，然后通过向已形成的氮氧化铬（CrON)层应用工序气体Ar:N2:N0 = 5sccm: lOsccm: 2sccm和工序功率0. 8KW来形成第二光屏蔽层至厚度8()A。
[0103] 在本发明的实例11中，在具有25%透射率的相移膜上形成氮氧化铬（CrON)层至 厚度185A，然后通过向已形成的氮氧化络（CrON)层应用工序气体Ar:N2 = 3sccm:5sccm 和工序功率0.8KW来形成氮氧化铬（CrON)的第二光屏蔽层至厚度90/\。
[0104] 在本发明的实例12中，在具有30%透射率的相移膜上形成氮氧化铬（CrON)层至 厚度485A，然后通过向已形成的氮氧化络（CrON)层应用工序气体Ar:N2 = 3sccm:5sccm 和工序功率0.8KW来形成氮氧化铬（CrON)的第二光屏蔽层至厚度l〇OiL
[0105] 在对比实例3中，在工序气体Ar:N2 = 3sccm:5sccm和工序功率0. 8KW下，在具 有20%透射率的相移膜上形成氮化铬（CrN)至厚度4SS:義，然后在工序气体Ar:N2:N0 = 5sccm:10sccm:2sccm和工序功率0. 8KW下形成氮氧化络（CrON)的抗反射层至厚度丨
[0106] 关于本发明的实例10-12,其中的相移膜和光屏蔽膜相堆叠，关于对比实例3,测 量光密度、平均刻蚀速度和形成图案后抗蚀膜的残留膜厚度。
[0107] [表 4]
[0108]
[0109] 参见表4,形成图案后，本发明的实例10-12和对比实例3适用于光掩模，因为它们 均呈现2. 6-3.0的光密度。
[0110] 然而，根据平均刻蚀速度，本发明的实例10-12呈现2.0/l/sec - 2.3A/sec的刻蚀 速度，快于对比实例3的丨,36/l/sec的刻蚀速度。根据形成图案后抗蚀膜的残留膜厚度，对 比实例3形成图案后没有残留的抗蚀膜，但本发明的实例10-12具有25nm-35nm的残留抗 蚀膜，以便抗蚀膜形成为薄膜。
[0111] 枏据本发明的相務苧白掩樽I的制i告
[0112] 为制造根据本发明的相移空白掩模，准备具有尺寸（长度X宽度X厚度=6英 寸X6英寸X0. 25英寸）、2nm/6. 3mm双折射率和2,560羞平整度（指针总读数，TIR)的合 成石英玻璃基板。
[0113] 使用直流（DC)磁控反应溅射，在玻璃基板上形成具有高反射率的相移膜。在工序 气体Ar:N2 = 7sccm:8. 5sccm和工序功率0? 7KW下，当使用娃化钼（MoSi)革E1 (成分配比 Mo:Si = 2at% :98at% )时，通过生长硅化钼（MoSiN)膜550秒形成相移膜。然后，通过真 空快速热处理（RTP)设备在温度350°下对相移膜进行热处理30分钟。
[0114] 使用n&k分析仪3700RT测量相移膜的透射率和相移度。结果，透射率为18. 2%，相 移度为183°。进一步地，用X光反射计（XRR)测量相移膜的厚度。结果，厚度为SSAArnTU 此外，使用俄歇电子能谱法（AES)分析相移膜的成分配比。结果，呈现2. lat%钼（Mo)、 70. lat%硅（Si)和27. 8at%氮（N)的成分配比。此外，为比较相移膜关于根据膜生长的平 整度变化，使用超平面设备测量相移膜的平整度。结果，指针总读数TIR为3,120人。由于与 前述具有2,56〇1的透明基板存在560人的平整度变化差值，可间接理解，在后面具有光掩 模和晶圆的曝光工艺下（即晶圆光刻），图案队列和聚焦深度（DoF)边缘是优异的。
[0115] 具有第一光屏蔽层和第二光屏蔽层的光屏蔽膜在相移膜上生长。所有光屏蔽膜使 用络（Cr)革E，在工序气体Ar:N2:N0 = 5sccm:10sccm:5sccm和工序功率1.0KW下，通过生 长氮氧化铬（CrON)膜368秒形成第一光屏蔽层。在工序气体Ar:N2 = 3SCCm:5SCCm和工 序功率0.8KW下，通过生长氮化铬（CrN)膜60秒形成第二光屏蔽层。关于第一光屏蔽层和 第二光屏蔽层，通过与前述相移膜同样的方法测量膜厚度。结果，第一光屏蔽层为48nm，第 二光屏蔽层为5nm。第一光屏蔽层和第二光屏蔽层的成分配比分析如下：第一光屏蔽层呈 现成分配比：48at%络（Cr)、30at%氮（N)和22at%氧（0)，第二光屏蔽层呈现成分配比： 58at%铬（Cr)和42at%氮（N)。进一步地，测量相移膜和光屏蔽膜相堆叠的膜的光密度。 结果，关于193nm波长曝光的光密度为2. 95,反射率为33%。
[0116] 刻蚀阻止膜在光屏蔽膜上生长。在工序气体Ar:N2:N0 = 3sccm:3sccm:5sccm和 工序功率〇? 6KW下，当使用硅化钼（MoSi)靶（成分配比Mo: Si = 2at % : 98at % )时，通 过生长氮氧硅化钼（MoSiON)膜至厚度20 A形成刻蚀阻止膜。作为分析刻蚀阻止膜成分配 比的结果，刻蚀阻止膜呈现成分配比：1. 5at%钼（Mo)、60. 3at%硅（Si)、12. 5at%氧（0)和 25. 7at% 氮（N)。
[0117] 硬膜在刻蚀阻止膜上生长。在工序气体Ar( = 8sccm)和工序功率0. 6KW下，当使 用铬（Cr)靶时，通过生长铬（Cr)膜至厚度4〇羞形成硬膜。
[0118] 通过旋涂法在硬膜上形成化学放大抗蚀剂至厚度100nm，从而完成根据本发明的 空白掩模。
[0119] 枏据本发明的相務苧白掩樽II的制i告
[0120] 参考前述相移空白掩模制造 I，制造第二光屏蔽层成分不同的相移空白掩模。除了 第二光屏蔽层，基板和金属膜与上面描述的具有相同的物理、化学和光学特性。
[0121] 为形成第二光屏蔽层，使用（Cr)革E。在工序气体Ar:N2:N0 = 5sccm: 10sccm:2sccm 和工序功率0. 8KW下，通过生长氮氧化铬（CrON)膜75秒形成第二光屏蔽层。
[0122] 生长膜后，使用采用X光的X光反射计（XRR)测量膜厚度。结果，第二光屏蔽层厚 度为7.5nm。为分析成分配比，使用俄歇电子能谱法（AES)。结果，呈现成分配比：54at%铬 (Cr)、7at%氧（0)和39at%氮（N)。进一步地，测量相移膜和光屏蔽膜相堆叠的膜的光密 度。结果，关于193nm波长曝光的光密度为2. 92,反射率为31 %。
[0123] 枏据本发明的相務光掩樽的制i告
[0124] 前述相移空白掩模采用电子束进行曝光工艺，采用190°C下的热板进行曝光后烘 干10分钟，然后抗蚀膜显影形成抗蚀膜图案。
[0125] 接着，当使用抗蚀图案作为刻蚀掩模时，由包含氯（C1)气的刻蚀气体刻蚀下方的 硬膜，从而形成硬膜图案。移除抗蚀膜后，硬膜图案用作刻蚀掩模，由包含氟（F)气的刻蚀 气体刻蚀下方的包含硅（Si)的刻蚀阻止膜，从而形成刻蚀阻止膜图案。
[0126] 接着，刻蚀阻止膜图案用作刻蚀掩模，由包含氯（C1)气的刻蚀气体刻蚀下方的光 屏蔽膜，从而形成光屏蔽膜图案。这时，硬膜图案与刻蚀阻止膜具有同样的刻蚀特性，因此， 当形成刻蚀阻止膜图案时被完全移除。
[0127] 随后，光屏蔽膜图案用作刻蚀掩模，由包含氟（F)气的刻蚀气体刻蚀下方的相移 膜，从而形成相移膜图案。这时，刻蚀阻止膜图案与相移膜具有同样的刻蚀特性，因此，当形 成刻蚀阻止膜图案时被完全移除。
[0128] 然后，在包含相移膜图案的产品上形成抗蚀膜图案，并从未形成主图案的盲区移 除光屏蔽膜图案，从而完成制造相移光掩模。
[0129] 相務苧白掩樽，无刻蚀阳I卜.腊，和光掩樽的制浩
[0130] 为与根据本发明的前述相移空白掩模的制造 I比较，通过移除刻蚀阻止膜制造根 据对比实例的相移空白掩模，在光屏蔽膜上形成具有包含硅（Si)的硅化钼（MoSi)化合物 的硬膜，并在硬膜上形成抗蚀膜。
[0131] 根据对比实例构成相移空白掩模的透明基板、相移膜和光屏蔽膜与本发明的实例 中的相同。
[0132] 在工序气体Ar :N2 :N0 = 3sccm: 5sccm: 5sccm和工序功率0. 6KW下，通过使用相对 于下方的包含铬（Cr)化合物的光屏蔽膜具有刻蚀选择性的硅化钼（MoSi)靶（具有成分配 比Mo:Si = 2at% :98at% )和生长氮氧娃化钼（MoSiON)膜至厚度4〇A，形成根据对比实 例的硬膜。
[0133] 接着，在硬膜上形成化学放大抗蚀剂至厚度U〇(KlL从而完成根据对比实例的相 移空白掩模。
[0134] 然而，根据对比实例的相移空白掩模具有不覆盖问题，在透明基板的各边上，抗蚀 膜部分地不能用在由氮氧硅化钼（MoSiON)膜制成的硬膜上。因此，在硬膜上额外执行六甲 基二硅胺（HDMS)工艺，然后将抗蚀膜用于硬膜，从而解决前述问题。
[0135] 使用相移空白掩模，通过与根据本发明的同样的物质和方法制造相移光掩模。
[0136] 首先，抗蚀膜经过曝光和显影工艺形成抗蚀膜图案，抗蚀图案用作刻蚀掩模，由包 含氟（F)气的刻蚀气体刻蚀由氮氧硅化钼（MoSiON)膜制成的硬膜，从而形成硬膜图案。然 而，当形成硬膜图案时，由于在硬膜上提供的HDMS的强粘合，形成的抗蚀图案具有厚度大 约2A-5CIA的污点，因此，刻蚀硬膜所花的时间被延长。进一步地，由抗蚀图案的污点导致 的意外结果算是一个缺陷。
[0137] [表 5]
[0138]
[0139] 参见表5,在干法刻蚀工艺中分析根据HDMS工艺的刻蚀膜的污点和由污点导致的 缺陷。结果，通过HDMS工艺形成的抗蚀膜具有厚度的污点，因此，可理解，在硬膜 的干法刻蚀工艺中的缺陷比为执行HDMS工艺时增多了大约5-6倍。
[0140] 相務苧白掩樽的表而电阳分析
[0141] 根据本发明，为分析基于相移空白掩模的制造 I和II的相移空白掩模的充电现 象，采用四点探针测量表面电阻。在同样的条件下，也测量无刻蚀阻止膜的相移空白掩模的 表面电阻。然后，比较和分析测得的表面电阻。
[0142] 在下表6中，根据本发明制造的相移空白掩模I和II由本发明实例13和14描述， 无刻蚀阻止膜的相移空白掩模由对比实例4描述。
[0143] [表 6]
[0144]
[0145] 参见表6,根据本发明实例13、本发明实例14或对比实例4,测量相移空白掩模的 表面电阻，相移空白掩模由硬膜，即构成相移空白掩模的薄膜，形成。本发明实例13呈现 520 Q / □，本发明实例14呈现550 Q / □，而对比实例4呈现3, 025 Q / □。这样，可以理 解，对比实例4的表面电阻比发明实例13和14的高大约15倍，并具有严重的充电现象。
[0146] 如上所述，本发明的相移膜形成具有6%或更高的透射率，从而获得更精细的图 案。
[0147] 进一步地，由铬（Cr)制成的硬膜和设于硬膜下方并具有不同于光屏蔽膜的刻蚀 特性的刻蚀阻止膜，被用来解决硬膜与抗蚀膜之间的粘合问题。由于额外的工艺，如HDMS， 不被执行，所以可能防止斑点或污点缺陷。此外，可能解决包含硅（Si)的硬膜中的电子充 电现象。
[0148] 相应地，本发明提供一种用于制造光掩模的空白掩模，其可实现32nm级以下，优 选地，14nm级以下，更优选地，10nm级以下的微细图案。
[0149] 虽然上面描述了本发明的一些示范性实施例，但本发明的技术范围不由前述示范 性实施例限制。本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明原则和精神的下，可对这些示 范性实施例进行变化和修改，本发明的范围由所附的权利要求及其同等替换限定。
【主权项】
1. 具有位于透明基板上的相移膜和光屏蔽膜的相移空白掩模，其特征在于， 所述光屏蔽膜包括多层膜，所述多层膜具有两层或多层，包含氧（〇)和氮（N)中至少之 一，所述膜的至少之一必须包含氧（〇)， 所述必须包含氧（0)的膜占所述光屏蔽膜总厚度的50%-95%。2. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述相移膜包含单层结构、由两 层或多层形成的多层结构和连续膜结构中的其中之一， 如果所述相移膜具有所述多层结构或所述连续膜结构，则最上部必须包含氧（〇)。3. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述相移膜关于193nm或248nm 波长的曝光具有10% -50%的透射率。4. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述相移膜和光屏蔽膜包含硅 (Si)、钼（Mo)、钽（Ta)、钒（V)、钴（Co)、镍（Ni)、锆（Zr)、铌（Nb)、钯（Pd)、锌（Zn)、铬（Cr)、 铝（A1)、锰（Mn)、镉（Cd)、镁（Mg)、锂（Li)、硒（Se)、铜（Cu)、铪（Hf)和钨（W)中的一种或 多种物质，或者除了前述物质外，还包含氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H)中的一种或 多种物质。5. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述相移膜包括硅（Si)、金属硅 化物、硅化合物和金属硅化物化合物中的其中之一，其中，所述硅化合物和金属硅化物化合 物分别通过硅和金属硅化物与氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H)中的一种或多种轻元 素化合而成。6. 根据权利要求5所述的相移空白掩模，其特征在于，如果所述相移膜包含硅（Si)化 合物，则所述相移膜具有成分配比：40at% _90at%的娃（Si)和10at% _60at%的轻元素， 如果所述相移膜包含金属硅化物或金属硅化物化合物，则所述相移膜具有成分配比： 0? lat% _10at%的金属、39at% _90at%的娃（Si)和 Oat% _60at%的轻元素。7. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述相移膜具有500表-8501的 厚度，具有关于19311111或24811111波长曝光的相移度170°-190°，具有20%-30%的反射率 。8. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述光屏蔽膜包含铬（Cr)化合 物，所述铬（Cr)化合物具有以下成分配比：30at% -70at%的铬（Cr)、10at% -40at%的氮 (N)和 0-50at% 的氧（0)。9. 根据权利要求8所述的相移空白掩模，其特征在于，所述光屏蔽膜还包含碳（C)、硼 (B)和氢（H)中的一种或多种物质，并具有成分配比：0-30at%的碳（C)、0-30at%的硼（B) 和0-30at%的氢⑶。10. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述光屏蔽膜具有 300A-700A 的厚度。11. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，所述光屏蔽 膜具有1 .〇ii/see-4.〇A/sec的刻蚀速度。12. 根据权利要求1所述的相移空白掩模，其特征在于，在所述光屏蔽膜上形成刻蚀阻 止膜和硬膜中的至少其中之一。13. 根据权利要求12所述的相移空白掩模，其特征在于，所述刻蚀阻止膜包含一种与 所述相移膜具有相同刻蚀特性的物质， 所述硬膜包含一种刻蚀特性不同于所述相移膜和所述刻蚀阻止膜的物质，所述硬膜具 有与所述光屏蔽膜相同的刻蚀特性。14. 根据权利要求12所述的相移空白掩模，其特征在于，所述硬膜包含铬（Cr)或一种 与轻元素化合的铬（Cr)化合物，所述轻元素包含氮（N)、氧（0)、碳（C)、硼（B)和氢（H)中 的一种或多种。15. 根据权利要求12所述的相移空白掩模，其特征在于，所述刻蚀阻止膜具有 20A-150A的厚度。16. 根据权利要求12所述的相移空白掩模，其特征在于，所述硬膜具有20人的 厚度和0.4A/sec或更高的刻蚀速度。17. 采用如权利要求1-16任一项所述的相移空白掩模制备的相移光掩模。
【文档编号】G03F1/26GK106054515SQ201510848681
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年11月27日
【发明人】南基守, 申澈, 李钟华, 梁澈圭, 崔珉箕, 金昌俊, 张圭珍
【申请人】株式会社S&Stech