CN104516193A - 空白掩模和光掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有半节距为32纳米或小于32纳米(尤其半节距为22纳米或小于22纳米)的高分辨率图案的光掩模，其通过形成空白掩模来制造，在所述空白掩模中，在透明衬底上形成不透光膜和相对于所述不透光膜厚度较小并且蚀刻选择性较高的硬膜。光掩模可以通过调节构成不透光膜的金属、硅以及少量元素的组成比率而具有较高质量，以抑制在电子束修复工艺期间二氟化氙气体对图案的破坏。

Description

空白掩模和光掩模
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年10月2日申请的韩国专利申请案第2013-0117681号的优先权和权益，所述专利申请案的披露内容以全文引用的方式并入在此。
技术领域
本发明涉及空白掩模和光掩模，并且更确切地说，涉及包含可适用于32纳米或小于32纳米半节距(half-pitch)和尤其22纳米或小于22纳米半节距的硬膜的空白掩模、和光掩模。
背景技术
当今，随着半导体装置的集成度变得较高，已经开发出在436纳米g线、405纳米h线、365纳米i线、248纳米KrF激光和193纳米ArF激光下使用的光刻技术以改良半导体电路图案的分辨率(resolution)。另外，已经开发出空白掩模以改良其特征，例如二元强度空白掩模、相移空白掩模等。
作为提高半导体电路图案分辨率的一部分尝试，最近已经开发和使用了包含硬膜的空白掩模。不同于在现有二元强度空白掩模或相移空白掩模中，在包含硬膜的空白掩模中，使用相对于不透光膜的蚀刻选择性较高并且厚度较小的硬膜作为用于蚀刻不透光膜而非抗蚀膜的掩模。与不透光膜相比较，硬膜的厚度小并且蚀刻时间短。因此，硬膜使得抗蚀膜能够以薄膜形式形成，并且在进行电子束曝光时减少电子散射，从而形成高精确度图案。
使用包含硬掩模的空白掩模制造的光掩模类似于一般二元强度空白掩模和相移光掩模使用光刻工艺来制造，所述光刻工艺包含写入、显影、蚀刻、检查、修复和清洗工艺。
在这些工艺当中，一种使用聚焦离子束的方法最先应用于修复工艺中。然而，在使用聚焦离子束的修复工艺中，当在透明衬底上使用硅化钼(molybdenum silicide；MoSi)化合物(尤其硅(silicon；Si)作为主要组分)来形成不透光膜时，透明衬底也使用包含硅(Si)作为主要组分的SiO2来形成。因此，透明衬底在修复不透光膜时可能被破坏。
因此，使用电子束的修复方法最近已用于减少由对不透光膜图案的破坏而引起的缺陷和减少在进行修复工艺之后对透明衬底的破坏。然而，尽管使用电子束的修复方法可适用于32纳米或小于32纳米的半节距(尤其22纳米或小于22纳米的半节距)并且可以解决使用聚焦离子束的修复工艺的问题，但可能出现以下问题。
在电子束修复工艺中，使用XeF2作为修复工艺气体。当不透光膜由硅化钼(MoSi)化合物形成时，通过XeF2气体中所含有的氟(fluorine；F)组分蚀刻不透光膜。因此，在电子束修复工艺中，当修复与不透光膜已被首先修复的区域邻接的区域时，所述被首先修复的区域被XeF2气体连续破坏。最后，图案临界尺寸(critical dimension；CD)的变化造成图案被破坏。
发明内容
本发明是针对一种空白掩模和一种光掩模，在所述空白掩模中，在透明衬底上形成不透光膜和硬膜以使得所述空白掩模可以应用于32纳米或小于32纳米的半节距(尤其22纳米或小于22纳米的半节距)。
本发明还针对一种空白掩模和一种光掩模，所述空白掩模包含能够在电子束修复工艺期间防止图案被XeF2气体破坏并且光学特性较高的不透光膜。
根据本发明的一方面，提供一种空白掩模，所述空白掩模包含在透明衬底上形成的不透光膜和硬膜，其中在形成图案之后的修复工艺中，所述不透光膜被所注入气体破坏的程度以0到0.5的各向异性比率形式数字化，其中所述各向异性比率是所述图案的横向破坏与蚀刻深度的比率。
修复工艺可以是电子束修复工艺，并且注入气体可以是XeF2。
不透光膜可以由从由以下各者所构成的族群中选出的硅化钼(MoSi)化合物形成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
不透光膜的组成比率可以是其中：钼(molybdenum；Mo)含量是1原子％到15原子％，硅(Si)含量是40原子％到80原子％，氮(nitrogen；N)含量是15原子％到35原子％，硼(boron；B)含量是0原子％到5原子％，碳(carbon；C)含量是0原子％到5原子％，以及氧(oxygen；O)含量是0原子％到5原子％。
由硅化钼(MoSi)化合物形成的不透光膜可以使用硅化钼(MoSi)靶或硅硼化钼(molybdenum silicide boron；MoSiB)靶来形成。硅化钼(MoSi)靶的组成比率可以是其中Mo∶Si＝2原子％到20原子％∶98原子％到80原子％。硅硼化钼(MoSiB)靶的组成比率可以是其中Mo∶Si∶B＝2原子％到20原子％∶97原子％到70原子％∶1原子％到10原子％。
不透光膜可以具有从由以下各者所构成的族群中选出的结构：单层膜、连续单层膜、多层膜以及连续多层膜。
当不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的双层结构时，就钼(Mo)、硅(Si)以及氮(N)当中至少一种的含量而言，所述光屏蔽膜和抗反射膜可以不同，其中钼(Mo)含量是0原子％到10原子％，硅(Si)含量是0原子％到40原子％，以及氮(N)含量是0原子％到10原子％。
当不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的双层结构时，所述光屏蔽膜的厚度可以是35纳米到50纳米，以及所述抗反射膜的厚度可以是3纳米到20纳米。
不透光膜在193纳米曝光波长下的光学密度可以是2.5到3.5。
不透光膜在193纳米曝光波长下的表面反射率可以是40％或小于40％。
硬膜可以由至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的金属材料形成：钼(Mo)、钽(tantalum；Ta)、钒(vanadium；V)、钴(cobalt；Co)、镍(nickel；Ni)、锆(zirconium；Zr)、铌(niobium；Nb)、钯(palladium；Pd)、锌(zinc；Zn)、铬(chromium；Cr)、铝(aluminum；Al)、锰(manganese；Mn)、镉(cadmium；Cd)、镁(magnesium；Mg)、锂(lithium；Li)、硒(selenium；Se)、铜(copper；Cu)、铪(hafnium；Hf)、钨(tungsten；W)以及硅(Si)，或可以由所述选定的至少一种金属材料和至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的材料形成：氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)。
硬膜可以由从由以下各者所构成的族群中选出的铬(Cr)化合物形成：Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrOC、CrCN、CrCON、CrB、CrBO、CrBN、CrBC、CrBON、CrBOC、CrBCN以及CrBCON。
硬膜的厚度可以是2纳米到5纳米。
硬膜的蚀刻速度可以是0.4埃/秒到2.0埃/秒。
在硬膜与不透光膜之间的蚀刻选择性可以是1∶20或大于20。
在硬膜上形成的抗蚀膜的厚度可以达到600埃到1200埃。
根据本发明的另一方面，提供一种光掩模，所述光掩模使用上述空白掩模之一来制造。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明示例性实施例，本发明的以上和其他目标、特征和优势对于本领域技术人员将变得更显而易见，在所述附图中：
图1是根据本发明一个实施例的包含硬膜的空白掩模的横截面图。
图2是为了定义各向异性比率而绘示的图。
具体实施方式
在此所阐述的本发明示例性实施例并不打算限制在权利要求书中所界定的本发明精神和范围，而仅用于较好地理解本发明。因此，对本领域具通常知识者而言将显而易见，以上示例性实施例应涵盖处于本发明的范围内的所有修改、等效物和替代方案。因此，应理解可以在不脱离以上权利要求书的精神和范围的情况下对其中的形式和细节进行各种变化。
图1是根据本发明一个实施例的包含硬膜的空白掩模100的横截面图。
参考图1，根据本发明一个实施例的空白掩模100包含透明衬底102、和依次堆叠在所述透明衬底102上的不透光膜106和硬膜108。不透光膜106可以是包含两种或大于两种膜(例如光屏蔽膜104和抗反射膜105)的多层膜，但也可以是单层膜。
相对于透明衬底102在193纳米曝光波长下的厚度，其双折射率可以是2纳米或小于2纳米，并且平坦度可以是0.3微米。当进行最终晶圆印刷时，根据本发明一个实施例的所需图案临界尺寸(CD)是半节距32纳米或小于32纳米，并且尤其半节距22纳米或小于22纳米。然而，这种高度精细图案的尺寸造成当晶圆曝光时焦点界限(focus margin)较小，从而使其难以形成工艺窗口(process window)。因此，透明衬底102的平坦度可以是0，以用物理方式确保工艺窗口界限，但无法实质上加工到平坦度为0。因此，为了确保工艺窗口界限在最小范围内，透明衬底102的平坦度可以是0.3微米或小于0.3微米，并且尤其平坦度是0.2微米或小于0.2微米。
不透光膜106可以由硅化钼(MoSi)化合物形成。然而，当不透光膜106由硅化钼(MoSi)化合物形成时，在形成图案之后所进行的使用XeF2气体的电子束修复工艺中，构成所述不透光膜106的硅(Si)和构成修复气体的氟(F)与彼此反应而极大地破坏图案。因此，为了防止所述修复破坏发生，不透光膜106由至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的材料形成：氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)。详细地说，不透光膜106可以由从由以下各者所构成的族群中选出的硅化钼(MoSi)化合物形成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
当不透光膜106由氧(O)形成时，所述不透光膜106在修复工艺中所受的破坏可以得到抑制但难以以薄膜形式形成，并且所述不透光膜106的光学密度增加。因此，在根据本发明一个实施例的不透光膜106中，硅化钼(MoSi)化合物中的氧(O)含量被减到最少。
当不透光膜106含有硼(B)时，硼(B)增加所述不透光膜106的导电性，以在形成薄膜时降低错误率并且降低施加于薄膜上的应力。然而，不透光膜106在其含有大量硼(B)时难以以薄膜形式形成。
因此，不透光膜106的组成比率可以是其中：钼(Mo)含量是1原子％到15原子％，硅(Si)含量是40原子％到80原子％，氮(N)含量是15原子％到35原子％，硼(B)含量是0原子％到5原子％，碳(C)含量是0原子％到5原子％，以及氧(O)含量是0原子％到5原子％。如上文所述，当不透光膜106中硼(B)和氧(O)含量各自都超过5原子％时，难以以薄膜形式形成不透光膜106并且难以满足不透光膜106的所需光学密度。
不透光膜106不仅可以由硅化钼(MoSi)形成，并且还可以由至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的金属材料形成：钼(Mo)、钽(Ta)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)以及硅(Si)。另外，不透光膜106可以由所述选定的至少一种金属材料和至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的材料形成：氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)。
不透光膜106使用硅化钼(MoSi)靶或硅硼化钼(MoSiB)靶来形成。在此情况下，硅化钼(MoSi)靶的组成比率是其中Mo∶Si＝2原子％到20原子％∶98原子％到80原子％，以及硅硼化钼(MoSiB)靶的组成比率是其中Mo∶Si∶B＝2原子％到20原子％∶97原子％到70原子％∶1原子％到10原子％。
当不透光膜106含有硼时，所述不透光膜106可以使用硅硼化钼(MoSiB)靶来形成，或在使用硅化钼(MoSi)靶时可以通过注入作为工艺气体的BH3来形成。
可以根据使用XeF2气体的电子束修复方法来在光掩模上进行修复工艺，所述光掩模使用空白掩模来形成。在此情况下，用于形成不透光膜106的硅化钼(MoSi)靶中钼(Mo)含量越高，即所述不透光膜106中钼(Mo)含量越高，那么在进行修复工艺时所述不透光膜106中被破坏的图案可能越少。这一现象在XeF2气体中的氟(F)组分与用于形成不透光膜106的硅化钼(MoSi)化合物或硅硼化钼(MoSiB)化合物中的硅(Si)反应时发生，造成所述不透光膜106的图案被破坏。
当由硅化钼(MoSi)形成的单一靶中的钼(Mo)含量大于20原子％时，不透光膜106容易受到在光掩模工艺中所包含清洗工艺中使用的化学品(例如臭氧水(O3)、SC-1、硫酸等)的损害，从而降低所述不透光膜106的厚度和光学密度。当由硅化钼(MoSi)形成的单一靶中的钼(Mo)含量小于2原子％时，在溅镀期间发生不稳定放电，从而造成较大程度的缺陷发生。因此，用于形成根据本发明一个实施例的空白掩模100的不透光膜106的硅化钼(MoSi)靶的含量可以在Mo∶Si＝2原子％到20原子％∶98原子％到80原子％范围内，并且尤其在Mo∶Si＝5原子％到10原子％∶95原子％到90原子％范围内。
另外，不透光膜106可以使用含有硅化钼(MoSi)和硼(B)的靶来制造。硼(B)在DC溅镀期间增加靶的导电性以防止电弧在形成薄膜时出现，从而减少缺陷。另外，当不透光膜106含有硼(B)时，原子撞击效应(AtomicPeening Effect)在溅镀期间可降低，以减少施加于薄膜上的应力。当硼(B)含量较高时，不透光膜106的特征通过溅镀变化，例如所述不透光膜106的光学密度降低。因此，硼(B)含量受限。因此，硼(B)可以选择性地含于用于形成不透光膜106的硅化钼(MoSi)靶中。在此情况下，硼(B)含量可以在0原子％到5原子％范围内，并且尤其在0原子％到3原子％范围内。
根据本发明一个实施例的空白掩模100的不透光膜106可以根据所述空白掩模100的特征而被设计成单层膜、连续单层膜、多层膜或连续多层膜。
详细地说，在电子束修复工艺期间，破坏实质上由构成不透光膜106的光屏蔽膜104与抗反射膜105的材料特征之间的差异造成。也就是说，光屏蔽膜104和抗反射膜105由于其硅化钼(MoSi)化合物的组成比率不同而与氟(F)不同地反应，从而造成光屏蔽膜104和抗反射膜105以不同程度被破坏。为了解决此问题，可以建议不透光膜106最佳以单层结构形式形成。然而，当不透光膜106以单层结构形式形成时，所述不透光膜106在曝光波长下的反射率增加，造成当晶圆曝光时发生闪耀(flare)现象。因此，应降低不透光膜106的反射率。因此，作为一种解决由于不透光膜106反射率而出现的问题同时将电子束修复破坏减到最少的方法，可以考虑光学密度，并且氮(N)含量可以相对增加，以抑制所述不透光膜106在单层膜的情况下在曝光波长下的反射率。另外，当不透光膜106以连续单层膜形式形成时，其组成比率变化，可以考虑光学密度，并且氮(N)含量可以是从纵深方向向表面方向增加，从而抑制所述不透光膜106的反射率。当不透光膜106以包含由相同组分形成的光屏蔽膜104和抗反射膜105的多层膜形式形成时，在光屏蔽膜104与抗反射膜105中所含有的氮(N)含量之间的差异可以减到最少，以使对光屏蔽膜104与抗反射膜105的破坏之间的差异减到最少并且抑制所述不透光膜106的反射率。此外，当不透光膜106以连续多层膜形式形成时，光屏蔽膜104或抗反射膜105中的氮(N)含量可以连续增加，以抑制所述不透光膜106的反射率。在这些方法当中，不透光膜106最优选地以多层膜形式形成，以使所述不透光膜106的光屏蔽膜104与抗反射膜105中氮(N)含量之间的差异减到最少，从而使对所述光屏蔽膜104与所述抗反射膜105的破坏之间的差异减到最少。
在电子束修复工艺中，不透光膜106被XeF2气体注入破坏的程度可以各向异性比率形式数字化。
图2是为了定义各向异性比率而绘示的图。
参考图2，由修复工艺中的XeF2气体造成的破坏可以分类为横向破坏和蚀刻深度破坏。各向异性比率可以表达为图案横向破坏与蚀刻深度的比率(即Δ横向/蚀刻深度)。详细地说，通过从衬底蚀刻宽度b减去靶图案直径a而获得的值是横向破坏Δ横向，而抗反射膜105a与光屏蔽膜104a的厚度与衬底被破坏深度(包含可能在修复工艺中发生的衬底破坏)的总和是图案的蚀刻深度c。当各向异性比率是0.5或大于0.5时，图案纵深方向的横向破坏Δ横向较高，造成图案CD与靶图案CD不同。因此，各向异性比率可以在0到0.5范围内，并且优选地在0到0.4范围内。
如上文所述，当不透光膜106以多层膜形式形成时，即当所述不透光膜106具有包含光屏蔽膜104和抗反射膜105的双层结构时，光屏蔽膜104与抗反射膜105的组成比率不同，并且因此XeF2中氟(F)组分与光屏蔽膜104中硅(Si)和抗反射膜105中硅(Si)反应的程度不同。详细地说，在由硅化钼(MoSi)化合物形成的光屏蔽膜104中的氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)等的含量低于在抗反射膜105中的那些含量，使所述光屏蔽膜104的光屏蔽属性提高。因此，在光屏蔽膜104中发生的修复破坏高于在抗反射膜105中的修复破坏。因此，应减少在抗反射膜105与光屏蔽膜104对氟(F)的反应速率之间的差异。因此，可以将在光屏蔽膜104与抗反射膜105的组分的组成比率之间的差异减到最少，以使修复破坏减到最少。具体来说，各向异性比率设定成在0到0.5的靶范围内。详细地说，当不透光膜106以包含光屏蔽膜104和抗反射膜105的双层结构形式形成时，在所述光屏蔽膜104与所述抗反射膜105中氮(N)组成比率之间的差异可以设定成10原子％或小于10原子％。另外，在光屏蔽膜104与抗反射膜105中钼(Mo)组成比率之间的差异可以设定成10原子％或小于10原子％，并且在所述光屏蔽膜104与所述抗反射膜105中硅(Si)组成比率之间的差异可以设定成40原子％或小于40原子％。
不透光膜106的光学密度是2.5到3.5，并且在193纳米曝光波长下的表面反射率是40％或小于40％。
当不透光膜106以包含光屏蔽膜104和抗反射膜105的双层结构形式形成时，所述光屏蔽膜104的厚度可以是35纳米到50纳米，并且所述抗反射膜105的厚度可以是3纳米到20纳米。
硬膜108可以由至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的金属材料形成：钼(Mo)、钽(Ta)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)以及硅(Si)。另外，硬膜108可以由所述选定的至少一种金属材料和至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的材料形成：氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)。
硬膜108可以由铬(Cr)化合物形成，并且可以包含Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrOC、CrCN、CrCON、CrB、CrBO、CrBN、CrBC、CrBON、CrBOC、CrBCN以及CrBCON之一。
硬膜108可以具有较小厚度和较高蚀刻速度而以薄膜形式形成抗蚀膜110。为此，硬膜108的厚度可以是2纳米到5纳米。如果硬膜108的厚度大于5纳米，那么当所述硬膜108使用抗蚀膜110作为蚀刻掩模来进行蚀刻时，CD偏差可能由于负载效应而增加。当硬膜108的厚度小于2纳米时，所述硬膜108相对于不透光膜106的蚀刻选择性较低，并且所述硬膜108因此难以用作蚀刻掩模。
当硬膜108具有较低蚀刻速度时，所述硬膜108相对于抗蚀膜110的蚀刻选择性较低，因此使其难以以薄膜形式形成抗蚀膜110。因此，硬膜108的蚀刻速度可以在0.4埃/秒到2.0埃/秒的范围内。在硬膜108与不透光膜106之间的蚀刻选择性可以是1∶20或大于20。
抗蚀膜110的厚度可以是600埃到1,200埃，并且可以是化学增幅型抗蚀剂(chemically amplified resist；CAR)。
不透光膜106和硬膜108可以被选择性热处理。热处理工艺可以使用至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的工艺来进行：快速热工艺(rapidthermal process；RTP)、真空热板烘烤、等离子体和锅炉。
光掩模可以通过在空白掩模100上进行光刻工艺来制造，所述光刻工艺包含写入、显影、蚀刻、检查、修复和清洗工艺。
在根据本发明一个实施例的空白掩模中，调整构成不透光膜的金属、硅(Si)以及少量元素的组成比率以抑制在电子束修复工艺期间XeF2气体对图案的破坏。
此外，尽管未图示，但考虑到蚀刻选择性，根据本发明一个实施例的空白掩模可以更包含插入在透明衬底与不透光膜之间的蚀刻停止膜。另外，相移膜可以插入到不透光膜的顶层或底层中，以提高图案的精确度。
下文将详细描述根据本发明一个实施例的空白掩模。
(实例)
评估经电子束修复的空白掩模
在本发明的空白掩模上进行电子束修复工艺，并且评估不透光膜的特征(包含对图案的破坏)。通过在尺寸为6英寸×6英寸×0.25英寸的透明衬底上使用DC磁控溅镀装置形成不透光膜和硬膜来制造空白掩模。
确切地说，使用被控制成双折射率为2纳米或小于2纳米、平坦度为0.16μm并且在193纳米曝光波长下透射率为90.3％的衬底作为透明衬底。
不透光膜被设计成具有双层结构，其中作为下层的光屏蔽膜使用硅化钼(MoSi)靶(组成比率为Mo∶Si＝10原子％∶90原子％)、工艺气体(Ar∶N2＝7标准立方厘米/分钟∶3标准立方厘米/分钟)以及0.6千瓦的工艺功率来形成。另外，作为上层的抗反射膜使用硅化钼(MoSi)靶(组成比率为Mo∶Si＝10原子％∶90原子％)、工艺气体(Ar∶N2＝7.5标准立方厘米/分钟∶9.0标准立方厘米/分钟)以及0.7千瓦的工艺功率来形成。用XRR装置使用X射线源来测量不透光膜的厚度。作为测量结果，不透光膜的厚度是475.4埃。通过使用紫外-可见光谱仪(UV-VIS spectrometer)卡里-5000(Cary-5000)测量不透光膜在193纳米曝光波长下的透射率来计算其光学密度。作为计算结果，不透光膜在193纳米曝光波长下的光学密度是2.86，并且透射率是33.8％。另外，使用AES设备分析不透光膜的组成比率。作为分析结果，光屏蔽膜的组成比率是其中Mo∶Si∶N＝10.1原子％∶70.5原子％∶19.4原子％，而抗反射膜的组成比率是其中Mo∶Si∶N＝5原子％∶65.2原子％∶29.8原子％。光屏蔽膜和抗反射膜的组成比率不同，其中钼(Mo)含量的差是5.1原子％，硅(Si)含量的差是5.3原子％，并且氮(N)含量的差是10.4原子％。
其后，在形成硬膜之前使用真空RTP在350℃下对不透光膜进行热加工持续20分钟，并且随后在所述不透光膜上形成所述硬膜。使用铬(Cr)靶、8标准立方厘米/分钟的氩气(Ar)气体作为工艺气体以及0.7千瓦的工艺功率来形成厚度为4纳米的硬膜。
使用由优点公司(Merit)制造的电子束(E-beam)修复设备来评估对空白掩模的修复破坏。在电子束修复工艺之后通过注入XeF2气体持续120秒来进行评估。使用原子力显微镜(atomic force microscope；AFM)来测量光掩模图案中的蚀刻深度，并且通过扫描电子显微镜(scanning electronicmicroscopy；CD-SEM)来观察横向破坏Δ横向。作为结果，光掩模图案中的蚀刻深度是50纳米，横向破坏Δ横向是19纳米(＝9.5纳米×2(两个表面))，并且各向异性比率是0.38。因此，得出未发生修复破坏的结论。
根据溅镀靶组成比率评估修复破坏
根据溅镀靶的组成比率，基于与上述电子束修复工艺相关的的空白掩模特征评估来测量修复破坏。
如上文所述，需要不透光膜的所有特征(不仅例如电子束修复特征而且还有成膜稳定性、耐化学性等)均是极佳的。因此，在本发明的实例中，评估根据靶组成的成膜稳定性、不透光膜与耐化学性(SC-1，O3)相关的厚度变化以及电子束修复破坏。
[表1]
参考表1，当如在实例1到实例3中使用组成比率为MoSi[2∶98]、MoSi[10∶90]以及MoSi[20∶80]的靶来形成光屏蔽膜和抗反射膜时，成膜稳定性在形成这些膜时较低(尤其由于电弧等造成不稳定性)。另外，评估所形成光屏蔽膜和抗反射膜的耐化学性。通过使用SC-1(NH4OH∶H2O2∶DIW＝1∶1∶5，40℃/1小时)和120ppm的O3加工不透光膜三次，持续20分钟，并且观察不透光膜厚度的变化来进行评估。作为结果，不透光膜的厚度在5埃到13埃的范围内变化，并且因此由于此不透光膜的耐化学性而不发生任何问题。
另外，与电子束修复相关的各向异性小于0.5，并且因此由于此各向异性比率而不发生任何问题。
然而，在比较例1的情况下，硅(Si)含量是80原子％或大于80原子％。因此，与电子束修复相关的各向异性比率是0.52并且应力变化较高，即0.13μm。当使用根据比较例2的MoSi[30∶70]靶时，钼(Mo)含量是17.3原子％。因此，不透光膜的耐化学性较低，因为不透光膜的厚度变化是25埃。
在使用含有硼(B)的靶时评估修复破坏
使用含有硼(B)的硅化钼(MoSi)靶来形成不透光膜，并且测量对其的修复破坏。在此情况下，使用在维持钼(Mo)含量的同时通过以5原子％到10原子％的浓度向实例2中的硅化钼(MoSi)靶中掺杂硼(B)而获得的硅硼化钼(MoSiB)靶。
[表2]
参考表2，实例4和实例5显示当向靶中添加硼(B)时和当未向靶中添加硼(B)时比较空白掩模特征的结果，并且实例5和实例6显示根据硼(B)含量比较空白掩模特征的结果。
当如在实例5和实例6中增加向靶中添加的硼(B)量时，不透光膜的与其耐化学性有关的厚度变化相对增加，但与电子束修复相关的各向异性比率降低。另外，随着硼(B)含量增加，不透光膜的光学密度降低，并且施加于所述不透光膜上的应力变化ΔTIR减少。
然而，当考虑根据实例的不透光膜所有特征时，其各向异性比率、光学密度、耐化学性、施加于其上的应力变化、特征等在进行修复工艺时均得以满足，但在硼(B)含量为10原子％的实例6的情况下，光学密度超过2.5。
在根据本发明一个实施例的空白掩模中，在透明衬底上形成不透光膜和相对于所述不透光膜厚度较小并且蚀刻选择性较高的硬膜。因此，可以形成具有半节距为32纳米或小于32纳米(尤其半节距为22纳米或小于22纳米)的高分辨率图案的光掩模。
另外，在根据本发明一个实施例的空白掩模和光掩模中，调整构成不透光膜的金属、硅(Si)以及少量元素的组成比率以使在电子束修复工艺中XeF2气体对图案造成的破坏(修复破坏)减到最少。
虽然已经参考本发明的示例性实施例具体显示和描述本发明，但本领域技术人员应理解本发明不限于所述示例性实施例，并且可以在不脱离由所附权利要求书所界定的本发明精神和范围的情况下对形式和细节进行各种变化。因此，希望本发明涵盖所有这类修改，其限制条件是所述修改处于所附权利要求书和其等效物的范围内。

Claims (12)

1.一种空白掩模，所述空白掩模包括在透明衬底上形成的不透光膜以及硬膜，其中在形成图案之后的修复工艺中，所述不透光膜被所注入气体破坏的程度以0到0.5的各向异性比率形式数字化，其中所述各向异性比率是所述图案的横向破坏与蚀刻深度的比率。
2.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜由从由以下各者所构成的族群中选出的硅化钼化合物形成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
3.根据权利要求2所述的空白掩模，其中所述不透光膜的组成比率是其中：钼含量是1原子％到15原子％，硅含量是40原子％到80原子％，氮含量是15原子％到35原子％，硼含量是0原子％到5原子％，碳含量是0原子％到5原子％，以及氧含量是0原子％到5原子％。
4.根据权利要求2所述的空白掩模，其中所述不透光膜使用硅化钼靶或硅硼化钼靶来形成，
其中所述硅化钼靶的组成比率是其中Mo∶Si＝2原子％到20原子％∶98原子％到80原子％，以及
所述硅硼化钼靶的组成比率是其中Mo∶Si∶B＝2原子％到20原子％∶97原子％到70原子％∶1原子％到10原子％。
5.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜具有从由以下各者所构成的族群中选出的结构：单层膜、连续单层膜、多层膜以及连续多层膜。
6.根据权利要求2所述的空白掩模，其中，当所述不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的双层结构时，就钼、硅以及氮当中至少一种的含量而言，所述光屏蔽膜与所述抗反射膜不同，其中钼含量是0原子％到10原子％，硅含量是0原子％到40原子％，以及氮含量是0原子％到10原子％。
7.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，当所述不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的双层结构时，所述光屏蔽膜的厚度是35纳米到50纳米，以及所述抗反射膜的厚度是3纳米到20纳米。
8.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜在193纳米曝光波长下的光学密度是2.5到3.5。
9.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜由至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的金属材料形成：钼、钽、钒、钴、镍、锆、铌、钯、锌、铬、铝、锰、镉、镁、锂、硒、铜、铪、钨以及硅，或由选定的至少一种所述金属材料和至少一种从由以下各者所构成的族群中选出的材料形成：氧、氮、碳以及硼。
10.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜由从由以下各者所构成的族群中选出的铬化合物形成：Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrOC、CrCN、CrCON、CrB、CrBO、CrBN、CrBC、CrBON、CrBOC、CrBCN以及CrBCON。
11.根据权利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜的厚度是2纳米到5纳米。
12.一种光掩模，使用根据权利要求1至11中任一项所述的空白掩模来制造。
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