CN106019809A - 半色调相移掩模坯，半色调相移掩模，和图案曝光方法 - Google Patents

半色调相移掩模坯，半色调相移掩模，和图案曝光方法 Download PDF

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Abstract

在包括透明基底和其上的半色调相移膜的半色调相移掩模坯中，该半色调相移膜由硅基材料组成，该硅基材料由硅、氮和0-6at％的氧构成，该半色调相移膜具有至少2.4的折射率n、0.4-0.7的消光系数k为和40-67nm的厚度。该半色调相移膜足够薄从而对光掩模图案形成有利，并且具有对化学清洁的耐化学品性，并保持对于相移功能所需的相移和对于半色调功能所需的透射率。

Description

半色调相移掩模坯，半色调相移掩模，和图案曝光方法
相关申请的交叉引用
本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2015年3月31日在日本提交的专利申请号2015-073045的优先权，由此通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及用于半导体集成电路等的微制造的半色调相移掩模，半色调相移掩模坯，和使用该掩模的图案曝光方法。
背景技术
在半导体技术领域中，研究和开发的努力在持续以进一步使图案特征小型化。近来，由于包括电路图案的小型化的发展，互连图案的薄化以及用于单元构成层之间的连接的接触孔图案的小型化在发展以符合较高的LSI的集成密度，因此存在对微图案化技术的不断增长的需求。因此，与用于制造光刻微制造工艺的曝光步骤中使用的光掩模的技术相关联，希望具有形成更精细和精确电路图案或掩模图案的技术。
通常，通过光刻法在半导体基底上形成图案时采用缩小投影。因此，在光掩模上形成的图案特征的尺寸约为在半导体基底上形成的图案特征的尺寸的4倍。在目前的光刻技术中，印刷的电路图案的尺寸显著地小于用于曝光的光的波长。因此，如果单纯地通过将电路图案的尺寸乘以4倍而形成光掩模图案，则由于曝光过程的光学干涉和其他效应，没有将所需的图案转印到半导体基底上的抗蚀剂膜。
有时，通过在光掩模上将图案形成为比实际电路图案更为复杂的形状来减轻曝光过程中的光学干涉和其他效应。可以例如通过将光学邻近校正(OPC)引入实际的电路图案来设计这样复杂的图案形状。而且，尝试应用分辨率提高技术(RET)例如改进的照度、浸渍光刻法或双重曝光(或双重图案化)光刻法以满足对小型化和较高图案精度的需求。
将相移法用作RET之一。相移法是通过在光掩模上形成能够使相位反转约180度的膜的图案，以致可以通过利用光学干涉来改善对比度。适于相移法的光掩模之一为半色调相移掩模。典型地，该半色调相移掩模包括对曝光光透明的石英或类似材料的基底和在该基底上形成的半色调相移膜的掩模图案，其能够提供约180度的相移并且具有对于图案形成不足的透射率。作为半色调相移掩模，专利文献1(JP-AH07-140635)提出了具有硅化氧化钼(MoSiO)或硅化氧氮化钼(MoSiON)的半色调相移膜的掩模。
为了通过光刻法形成较精细图像，将较短波长的光用作光源。在光刻工艺的目前最先进的阶段，已使曝光光源从KrF准分子激光(248nm)过渡到ArF准分子激光(193nm)。发现使用较大能量的ArF准分子激光的光刻法对掩模产生采用KrF准分子激光没有观察到的损伤。一个问题在于，连续使用光掩模时，在该光掩模上形成异物状生长缺陷。这些生长缺陷也称为“浑浊”。以往认为浑浊形成的源头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浑浊形成。
已知一些方法以克服浑浊问题。关于ArF准分子激光的长期照射时在光掩模上形成的生长缺陷，例如，专利文献2(JP-A 2008-276002)记载了如果在预定的阶段对该光掩模进行清洁，则可以持续使用它。
随着用于图案转印的照射的ArF准分子激光的曝光剂量提高，光掩模受到不同于浑浊的损伤；并且掩模图案的尺寸随着累积照射能量剂量而改变，如非专利文献1(Thomas Faure等人，“Characterizationof binary and attenuated phase shift mask blanks for 32nm maskfabrication”，Proc.of SPIE，第7122卷，第712209-1至712209-12页)中所报道。该问题在于，随着ArF准分子激光的长期照射期间累积照射能量剂量提高，被认为是图案材料氧化物的物质的层在膜图案外侧生长，从而图案宽度改变。还报道了，掩模一旦被损伤，就不能通过用在上述浑浊去除中使用的AMP(氨水/过氧化氢)或用SPM(硫酸/过氧化氢)清洁来恢复。据信，损伤源极其不同。
非专利文献1指出，在通过其是可用于扩展聚焦深度的掩模技术的半色调相移掩模进行电路图案的曝光时，由图案尺寸变化导致显著的劣化，图案尺寸变化是由照射ArF准分子激光导致过渡金属/硅基材料膜例如MoSi基材料膜的改变而造成的(该劣化被称为“图案尺寸变化劣化”)。于是，为了长期使用昂贵的光掩模，需要解决照射由ArF准分子激光造成的图案尺寸变化劣化。
如非专利文献1中指出，由照射短波长光、典型地为ArF准分子激光造成的图案尺寸变化劣化当在干燥空气气氛中照射光时几乎不发生。干燥空气气氛中的曝光被视为抑制图案尺寸变化劣化的新途径。然而，干燥空气气氛的控制给曝光系统增加额外的装置，并产生有待管理的静电和其它问题，导致成本提高。在此情况下，需要能够在无需完全去除湿度的普通气氛(典型地湿度大约50％)中长期曝光。
使用ArF准分子激光作为光源的光刻法中使用的光掩模包括半色调相移掩模，其具有含过渡金属、典型地为钼的硅基材料的半色调相移膜。该硅基材料主要由过渡金属和硅组成，并进一步含有氧和/或氮作为轻元素(例如专利文献1)。所使用的合适的过渡金属包括Mo，Zr，Ta，W，和Ti。其中，Mo是最经常使用的(例如专利文献1)。有时加入第二过渡金属(例如专利文献3)。对于遮光膜，还使用含过渡金属、典型地为钼的硅基材料。然而，当使用这种含过渡金属的硅基材料的光掩模曝光于大剂量的高能辐射时，掩模由于照射高能辐射而发生显著的图案尺寸变化劣化。于是，光掩模的使用寿命比需要的短。
当半色调相移掩模上的光掩模图案用短波长光，典型地为ArF准分子激光照射时，严重问题在于，用于曝光的光掩模图案经历线宽度的变化，即“图案尺寸变化劣化”。图案宽度的允许阀值随着光掩模图案的类型、尤其是其适用的图案尺度而不同。如果变化小，则掩模可通过校正曝光条件和重设曝光系统的照射条件而继续使用。例如，在依照22nm图案尺度的形成半导体电路的光刻法中，掩模图案线宽度的变化必须落入大约±5nm以内。然而，如果图案宽度变化大，则该变化可能有光掩模上的面内分布。而且在进一步的微小化技术中，在掩模上形成具有小于100nm的超细尺寸的辅助图案。为了在这些掩模上图案微小化的目的以及从由于复杂化掩模图案导致提高掩模加工成本方面来看，需要经历最小图案尺寸变化劣化并能反复曝光的半色调相移掩模膜。
引用列表
专利文献1：JP-A H07-140635
专利文献2：JP-A 2008-276002(USP 7941767)
专利文献3：JP-A 2004-133029
专利文献4：JP-A 2007-033469
专利文献5：JP-A 2007-233179
专利文献6：JP-A 2007-241065
非专利文献1：Thomas Faure等人，“Characterization of binaryand attenuated phase shift mask blanks for 32nm maskfabrication”，Proc.of SPIE，第7122卷，第712209-1至712209-12页
发明概述
关于相移膜，较薄的膜有利于图案形成并且对于减轻3D效应有效。因此对于光刻法，需要较薄的膜以形成较精细尺寸的图案。
在半色调掩模生产工艺中使用半色调相移掩模坯时，如果外来沉积物在掩模坯上，则它们导致图案的缺陷。为了去除外来沉积物，在掩模生产工艺期间会清洁半色调相移掩模许多次。此外，当这样制造的半色调相移掩模用于光刻法工艺时，即使掩模本身没有图案缺陷，也要反复清洁该掩模，其原因在于，如果外来沉积物在光刻法工艺期间沉降在掩模上，使用该掩模图案化的半导体基底最终也会有图案-转印失效。
为了将外来沉积物从半色调相移掩模坯或掩模除去，在大多数情况下使用SPM、臭氧水或AMP来应用化学清洁。SPM为硫酸/过氧化氢混合物，其为具有强氧化作用的清洁剂。臭氧水为具有溶解于其中的臭氧的水，并且用作SPM的替代物。AMP为氨水/过氧化氢混合物。当将在其表面上具有外来有机沉积物的掩模坯或掩模浸渍在AMP清洁液中时，在氨的溶解作用和过氧化氢的氧化作用下从所述表面释放并去除外来有机沉积物。
尽管用这样的化学液的化学清洁对于去除半色调相移掩模坯或掩模上的外来沉积物例如颗粒和污染物是必需的，但化学清洁可能损伤掩模坯或掩模上的半色调相移膜。例如，如果半色调相移膜的表面被化学清洁改变，则该膜原始的光学性质可能改变。此外，半色调相移掩模坯或掩模的化学清洁反复进行。因此，需要使每次清洁步骤期间半色调相移膜的任何性质改变(例如相移改变)最小化。
本发明的目的是提供具有半色调相移膜的半色调相移掩模和半色调相移掩模坯，所述半色调相移膜足够薄从而对于图案形成和减少3D效应有利，同时保持对于半色调相移功能所需要的相移和透射率以适应图案尺寸微小化，并且具有对化学清洁的耐化学品性。另一目的是提供使用该半色调相移掩模的图案曝光方法。
为了开发具有降低的厚度和改进的耐化学品性、同时保持对于半色调相移功能所需的相移和透射率的半色调相移膜，发明人对常被用作半色调相移膜的含过渡金属典型地为钼的半色调相移膜进行了研究。然而，当将过渡金属或氧加入半色调相移膜时，可能产生具有预定透射率的膜的折射率与过渡金属或氧的添加量成比例下降的问题，膜必须是厚的以获得对于相移功能所需的相移，并且耐化学品性恶化。
于是，对具有过渡金属的最小含量的半色调相移膜进行了研究。已发现，单层或者多层可以形成具有至多67nm的厚度并提供相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移的半色调相移膜，所述单层由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和至多6at％(原子％)的氧构成的硅基材料组成，并具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，所述多层包括由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和至多6at％的氧构成的硅基材料组成且具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k的至少一个层。此外，该半色调相移膜具有对化学清洁的耐化学品性。一旦半色调相移膜按如上构造时，即获得可以有利地加工成包括宽度约100-200nm的主光掩模图案的半色调相移膜图案的半色调相移掩模坯，其对于使用波长至多200nm的曝光光在可加工的基底例如硅晶片上形成半节距为至多50nm的图案的光刻法是必需的。
因此，在一方面，本发明提供可包含透明基底和其上的半色调相移膜的半色调相移掩模坯，该半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移。该半色调相移膜为单层或者多层，所述单层由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和至多6at％的氧构成的硅基材料组成，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，所述多层包括由硅和氮构成的硅基材料或者由硅、氮和至多6at％的氧构成的硅基材料组成的至少一个层，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k。该半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
在优选的实施方案中，该半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成。
在另一优选的实施方案中，该半色调相移膜为多层膜，该多层膜包括至少一个由硅和氮构成的硅基材料组成的层，和至少一个由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的层。
典型地，该掩模坯被加工成半色调相移掩模，该掩模适于用于在可加工的基底中形成半节距至多50nm的图案的光刻法中，所述光刻法包括以下步骤：在所述可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，以及将光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光从而将图案转印到光致抗蚀剂膜。
在另一方面中，本发明提供了包含透明基底和其上的半色调相移膜的图案的半色调相移掩模，该半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移。该半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k。该半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
所述另一方面的优选的实施方案与以上相同。
典型地，该掩模适于用于在可加工的基底中形成半节距至多50nm的图案的光刻法中，所述光刻法包括以下步骤：在所述可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，以及将光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光从而将图案转印到光致抗蚀剂膜。
关于在可加工的基底上形成半节距至多50nm的图案的光刻法，本发明提供了通过的掩模将可加工的基底上的光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光以进行图案转印的方法。本文使用的掩模为包括透明基底和其上的半色调相移膜的图案的半色调相移掩模，该半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移，其中该半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，并且该半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
优选的实施方案与以上相同。
发明的有利效果
本发明的半色调相移掩模坯或半色调相移掩模具有足够薄从而有利于光掩模图案形成的半色调相移膜，具有对化学清洁的耐化学品性，并且保持对于相移功能所需的相移和对于半色调功能所需的透射率。使用该半色调相移掩模，使符合图案微小化和图案化精度要求的光刻法曝光变成可能。
附图简述
图1A和图1B分别是本发明的一个示例性半色调相移掩模坯和相应的半色调相移掩模的截面图。
图2A、图2B和图2C是本发明的半色调相移掩模坯的进一步实施方案的截面图。
具体实施方式
本发明涉及半色调相移(光)掩模坯，其包括透明基底和形成于其上的半色调相移膜。透明基底典型地为石英基底。优选如SEMI标准中所述的6英寸见方和25密耳厚、称为6025基底的透明基底，或当以SI单位表示时152mm见方和6.35mm厚的透明基底。所述半色调相移膜可为单层结构或多层结构(即两层或更多层)。半色调相移(光)掩模具有半色调相移膜的(光)掩模图案。
图1A为在本发明一种实施方案中的半色调相移掩模坯的截面图。半色调相移掩模坯100包括透明基底10和形成在透明基底10上的半色调相移膜1。图1B为本发明一种实施方式中的半色调相移掩模的截面图。半色调相移掩模101包括透明基底10和在透明基底10上形成的半色调相移膜图案11。
所述半色调相移膜可由单层或多层组成，只要符合对半色调相移膜功能所需的相移和透射率。在多层结构的情况下，该膜优选由包括减反射功能层的多层组成，使得总体膜可符合预定表面反射率以及必需的相移和透射率。
在单层或多层结构的任一种中，每个层可为均匀层或组成梯度的层(即组成在厚度方向上连续变化的层)。在多层结构的情况下，所述半色调相移膜可为选自由不同的成分组成的层和由不同的组成比的相同成分组成的层的两个或更多个层的组合。当膜由三个或更多个层组成时，可包括相同的层，只要它们不彼此邻接。
由于半色调相移掩模被用于使用波长至多200nm、典型地为ArF准分子激光(波长193nm)的曝光光的光刻法，因此所述半色调相移膜在预定厚度下应提供相对于曝光光的预定相移和预定透射率。
所述半色调相移膜的(总体)厚度应优选为至多67nm，更优选至多65nm，甚至更优选至多62nm，因为更薄的膜有助于形成更精细的图案。膜厚度的下限设定在其中相对于波长至多200nm的光获得期望的光学性质的范围。具体地，将膜厚度设定为至少40nm，但该下限不是关键的。
所述半色调相移膜的相对于曝光光的相移使得由相移膜区域(相移区域)透射的曝光光和由去除了相移膜的邻接区域透射的曝光光之间的相移引起在边缘处的曝光光的干涉由此提高对比度。具体地，相移为150-200度。尽管普通半色调相移膜设定为相移大约180°，但从对比度增强的观点来看，可以将相移调节为低于或超过180°。例如，设定相移小于180°对于形成更薄的膜是有效的。当然，接近180°的相移更有效，因为可获得更高的对比度。就此而言，相移优选为160-190°，更优选175-185°，且最优选大约180°。
所述半色调相移膜具有优选为至少3％，更优选至少5％，且至多12％，更优选低于10％，且最优选至多7％的曝光光的透射率。
在本发明的半色调相移膜中，当该膜为单层时的总体单层，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是总体层(不包括如果有的任何表面氧化层)相对于曝光光应优选具有至少2.4、更优选至少2.5、甚至更优选至少2.6的折射率n。通过降低半色调相移膜的氧含量，优选通过从该膜消除氧或通过从该膜消除过渡金属，该膜的折射率n可以提高同时保持预定透射率，并且该膜的厚度可以降低，同时保持对于相移功能所需的相移。折射率n随着氧含量降低而变高，必要的相移可从较薄的膜得到，因为折射率n较高。
当半色调相移膜为单层时的总体单层，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是总体层(不包括如果有的表面氧化层)应优选具有至少0.4，特别是至少0.6，且至多0.7，特别是至多0.65的消光系数k。
半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％。硅基材料含有硅和氮和任选的氧。除此之外的元素是允许的，只要它们的量在杂质水平。优选地，不含过渡金属例如钼、锆、钨、钛、铪、铬和钽。使用这样的硅基材料克服了与含过渡金属的硅基材料相关的图案尺寸变化劣化问题。此外，使用这样的硅基材料提供了改进的对化学清洁的耐化学品性。
在其中半色调相移膜为多层膜的实施方案中，由硅基材料组成的层的厚度优选为该半色调相移膜的总厚度的至少60％，更优选为至少80％，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和至多6at％的氧构成。如果包括两个或更多个这样的层，这些层的总厚度优选为该半色调相移膜的总厚度至少60％，更优选为至少80％。当包括将稍后描述的表面氧化层时，优选膜的除表面氧化层外的所有层都是由硅基材料组成的层，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和至多6at％的氧构成。此外，在其中半色调相移膜为多层膜的实施方案中，由硅基材料(该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和至多6at％的氧构成)组成的层可设置在选自与基底相邻侧、远离基底侧和厚度方向的中心的膜中的任何水平处。
当半色调相移膜为单层时的总体单层的硅基材料，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是所有层(不包括如果有的任何表面氧化层)的硅基材料应优选具有至少30at％，更优选至少40at％，甚至更优选至少44at％，且至多55at％，更优选至多50at％的硅含量。
当半色调相移膜为单层时的总体单层的硅基材料，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是所有层(不包括如果有的任何表面氧化层)的硅基材料应优选具有至少44at％，更优选为至少50at％，且至多60at％，更优选为至多56at％的氮含量。
当半色调相移膜为单层时的总体单层的硅基材料，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是所有层(不包括如果有的任何表面氧化层)的硅基材料应优选具有至多6at％，更优选为至多3.5at％，甚至更优选为至多1at％的氧含量。
当半色调相移膜为单层时的总体单层的硅基材料，或当该膜为多层膜时的至少一个层、特别是所有层(不包括如果有的任何表面氧化层)的硅基材料应优选以按原子计的3/3至3/4的Si/N比含有硅和氮。
合适的硅基材料包括：由硅和氮即氮化硅(SiN)构成的硅基材料和由硅、氮和氧即氮氧化硅(SiON)构成的硅基材料。
为了形成作为薄膜的半色调相移膜，较低氧含量的硅基材料是优选的，不含氧的材料是更优选的。从这方面来看，半色调相移膜应优选包括由硅基材料组成的层，该硅基材料由硅和氮构成。在本文中，半色调相移膜有利地为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成，或者半色调相移膜为包括至少一个由硅和氮构成的硅基材料组成的层的多层膜，特别是包括至少一个由硅和氮构的硅基材料组成的层和至少一个由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的层。
虽然半色调相移膜可通过任何公知的成膜技术沉积，但溅射技术是优选的，因为能容易地沉积均匀的膜。可使用DC溅射或RF溅射。靶和溅射气体可根据膜的层构造和组成来适当选择。合适的靶包括硅靶，氮化硅靶，以及含硅和氮化硅的靶。氮和氧的含量可在反应性溅射期间通过使用作为反应性气体的含氮气体、含氧气体、或含氮/氧气体和任选的含碳气体以及调节它们的流速来调节。反应性气体为例如，氮气(N2气体)，氧气(O2气体)，氮氧化物气体(N2O气体，NO气体，NO2气体)。在溅射气体中，还可使用稀有气体，例如氦气、氖气或氩气。
在半色调相移膜为多层膜的实施方案中，该膜可包含表面氧化层作为表面侧上的最外层(设置为远离基底)，以为了抑制膜品质的任何改变。表面氧化层可具有至少20at％的氧含量，甚至至少50at％的氧含量也是可接受的。表面氧化层可通过大气或空气氧化或强制氧化性处理来形成。强制氧化性处理的实例包括如下处理：用臭氧气体或臭氧水处理硅基材料膜，和在含氧气氛中典型地在氧气气氛中通过烘箱加热、灯热退火(lamp annealing)或激光加热在约300℃加热膜。表面氧化层优选具有至多10nm，更优选至多5nm，甚至更优选为至多3nm的厚度。氧化层只要其厚度为至少1nm就能发挥其效果。尽管表面氧化层也可通过提高在溅射步骤期间的溅射气体中氧的量来形成，但优选上述大气氧化或氧化性处理来形成缺陷较少的层。
在本发明的半色调相移掩模坯中，单层或多层结构的第二膜可形成在所述半色调相移膜上。最经常地，将第二膜设置为相邻于所述半色调相移膜。第二膜的实例包括遮光膜，遮光膜和减反射膜的组合，以及在随后的半色调相移膜图案形成期间作为硬掩模发挥作用的辅助膜。当形成稍后将描述的第三膜时，第二膜可用作辅助膜(蚀刻阻止膜)，其在随后的第三膜图案形成期间作为蚀刻阻止膜发挥作用。第二膜优选由含铬材料组成。
一个示例的实施方案为图2A中所示的半色调相移掩模坯。图2A中标示为100的半色调相移掩模坯包含透明基底10，形成在基底上的半色调相移膜1，和形成在膜1上的第二膜2。
半色调相移掩模坯可包括在半色调相移膜上的作为第二膜的遮光膜。遮光膜和减反射膜的组合也可用作第二膜。提供包括遮光膜的第二膜确保了半色调相移掩模包括能够完全遮蔽曝光光的区域。遮光膜和减反射膜也可在蚀刻期间用作辅助膜。遮光膜和减反射膜的构造和材料从许多专利文献是已知的，例如专利文献4(JP-A 2007-033469)和专利文献5(JP-A 2007-233179)。一种优选的遮光膜和减反射膜的膜构造为具有含Cr材料的遮光膜和用于减少遮光膜的反射的含Cr材料的减反射膜的结构。遮光膜和减反射膜各自可为单层或多层。制造遮光膜和减反射膜的合适的含Cr材料包括铬本身，氧化铬(CrO)，氮化铬(CrN)，碳化铬(CrC)，氧氮化铬(CrON)，氧碳化铬(CrOC)，氮碳化铬(CrNC)，氧氮碳化铬(CrONC)和其它铬化合物。
当第二膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，遮光膜由铬基材料制成，该材料具有至少40at％，特别是至少60at％且低于100at％，优选至多99at％，更优选至多90at％的铬含量。铬基材料具有至少0at％，且至多60at％，优选至多40at％的氧含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氧含量是优选的。铬基材料具有至少0at％，且至多50at％，优选为至多40at％的氮含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氮含量是优选的。铬基材料具有至少0at％，且至多20at％，优选为至多10at％的碳含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的碳含量是优选的。铬、氧、氮和碳的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
当第二膜为遮光膜和减反射膜的组合时，减反射膜优选由含铬材料制成，该材料具有优选至少30at％，更优选至少35at％，且优选至多70at％，更优选至多50at％的铬含量。含铬材料具有优选至多60at％，且至少1at％，更优选为至少20at％的氧含量。含铬材料优选具有至多50at％，更优选至多30at％，且至少1at％，更优选至少3at％的氮含量。含铬材料优选具有至少0at％，且至多20at％，更优选至多5at％的碳含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的碳含量是优选的。铬、氧、氮和碳的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
当第二膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，第二膜具有典型地为20-100nm，优选40-70nm的厚度。此外，与第二膜组合的半色调相移膜相对于波长至多200nm的曝光光应优选具有至少2.0，更优选至少2.5，甚至更优选至少3.0的总光学密度。
在本发明的半色调相移掩模坯中，单层或多层结构的第三膜可形成在第二膜上。最经常地，将第三膜设置为相邻于第二膜。第三膜的实例包括遮光膜，遮光膜和减反射膜的组合，和在随后的第二膜的图案形成期间作为硬掩模发挥作用的辅助膜。第三膜优选由含硅的材料、特别是不含铬的含硅的材料组成。
一个示例的实施方案为图2B中所示的半色调相移掩模坯。图2B中标示为100的半色调相移掩模坯包含透明基底10，形成在基底10上的半色调相移膜1，形成在膜1上的第二膜2，和形成在第二膜2上的第三膜3。
当第二膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，第三膜可为辅助膜(蚀刻掩模膜)，其在随后的第二膜的图案形成期间作为硬掩模发挥作用。当形成稍后描述的第四膜时，第三膜可用作辅助膜(蚀刻阻止膜)，其在随后的第四膜的图案形成期间作为蚀刻阻止膜发挥作用。该辅助膜优选由具有与第二膜不同的蚀刻性质的材料组成，例如，具有对应用于含铬材料蚀刻的氯干蚀刻的耐受性的材料，具体地可以用氟化物气体例如SF6或CF4蚀刻的含硅的材料。合适的含硅的材料包括硅本身，含有氮和氧之一或两者和硅的材料，含有硅和过渡金属的材料，以及含有氮和氧之一或两者、硅和过渡金属的材料。示例的过渡金属为钼、钽和锆。
当第三膜为辅助膜时，它优选由具有优选至少20at％，更优选至少33at％，且至多95at％，更优选至多80at％硅含量的含硅的材料组成。含硅的材料具有至少0at％，且至多50at％，优选至多30at％的氮含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氮含量是优选的。含硅的材料具有至少0at％，优选至少20at％，且至多70at％，优选至多66at％的氧含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氧含量是优选的。含硅的材料具有至少0at％，且至多35at％，优选至多20at％的过渡金属含量，其中如果存在，则至少1at％的过渡金属含量是优选的。硅、氧、氮和过渡金属的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
当第二膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时和所述第三膜为辅助膜时，第二膜具有典型地为20-100nm，优选为40-70nm的厚度，第三膜具有典型地为1-30nm，优选为2-15nm的厚度。此外，与第二膜组合的半色调相移膜相对于波长至多200nm曝光光应优选具有至少2.0，更优选为至少2.5，甚至更优选为至少3.0的总光学密度。
当第二膜为辅助膜时，遮光膜可作为第三膜形成。此外，遮光膜和减反射膜的组合可形成作为第三膜。这里，第二膜可用作在半色调相移膜图案形成期间作为硬掩模发挥作用的辅助膜(蚀刻掩模膜)，或在第三膜图案形成期间作为蚀刻阻止膜发挥作用的辅助膜(蚀刻阻止膜)。辅助膜的实例为含铬材料的膜，如专利文献6(JP-A 2007-241065)中所述。该辅助膜可为单层或多层。制造辅助膜的合适的含铬材料包括铬本身，氧化铬(CrO)，氮化铬(CrN)，碳化铬(CrC)，氧氮化铬(CrON)，氧碳化铬(CrOC)，氮碳化铬(CrNC)，氧氮碳化铬(CrONC)和其它铬化合物。
当第二膜为辅助膜时，该膜具有优选至少40at％，更优选至少50at％，且至多100at％，更优选至多99at％，甚至更优选至多90at％的铬含量。该膜具有至少0at％，且至多60at％，优选至多55at％的氧含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氧含量是优选的。该膜具有至少0at％，且至多50at％，优选至多40at％的氮含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氮含量是优选的。该膜具有至少0at％，且至多20at％，优选至多10at％的碳含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的碳含量是优选的。铬、氧、氮和碳的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
另一方面，作为第三膜的遮光膜和减反射膜优选由具有与第二膜不同的蚀刻性质的材料组成，例如，对应用于含铬材料蚀刻的氯干蚀刻具有耐受性的材料，具体地可以用氟化物气体例如SF6或CF4蚀刻的含硅的材料。合适的含硅的材料包括硅本身，含有硅以及氮和/或氧的材料，含有硅、过渡金属的材料，以及含有硅、氮和/或氧、以及过渡金属的材料。示例的过渡金属为钼、钽和锆。
当第三膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，遮光膜和减反射膜优选由具有优选至少10at％，更优选至少30at％且低于100at％，更优选至多95at％的硅含量的含硅的材料组成。该含硅的材料具有至少0at％，且至多50at％，优选至多40at％，特别是至多20at％的氮含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氮含量是优选的。该含硅的材料具有至少0at％，且至多60at％，优选至多30at％的氧含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氧含量是优选的。该含硅的材料具有至少0at％，且至多35at％，优选至多20at％的过渡金属含量，其中如果存在的话至少1at％的过渡金属含量是优选的。硅、氧、氮和过渡金属的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
当第二膜为辅助膜时和第三膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，第二膜具有典型地为1-20nm，优选2-10nm的厚度，第三膜具有典型地为20-100nm，优选为30-70nm的厚度。此外，与第二和第三膜组合的半色调相移膜相对于波长至多200nm的曝光光应优选具有至少2.0，更优选至少2.5，甚至更优选至少3.0的总光学密度。
在本发明的半色调相移光掩模坯中，单层或多层结构的第四膜可形成在第三膜上。最经常地，将第四膜设置为相邻于第三膜。示例的第四膜为在随后的第三膜的图案形成期间作为硬掩模发挥作用的辅助膜。第四膜优选由含铬材料组成。
一个示例的实施方案为图2C中所示的半色调相移掩模坯。图2C中以100标示的半色调相移掩模坯包括透明基底10，形成在基底上的半色调相移膜1，形成在膜1上的第二膜2，形成在第二膜2上的第三膜3，和形成在第三膜3上的第四膜4。
当第三膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合时，第四膜可为在随后的第三膜的图案形成期间作为硬掩模发挥作用的辅助膜(蚀刻掩模膜)。该辅助膜优选由具有与第三膜不同的蚀刻性质的材料组成，例如，具有应用于含硅的材料蚀刻的氟干蚀刻的耐受性的材料，具体地可以用含氧的氯化物气体蚀刻的含铬材料。合适的含铬材料包括铬本身，氧化铬(CrO)，氮化铬(CrN)，碳化铬(CrC)，氧氮化铬(CrON)，氧碳化铬(CrOC)，氮碳化铬(CrNC)，氧氮碳化铬(CrONC)和其它铬化合物。
当第四膜为辅助膜时，该膜具有至少40at％，优选至少50at％，且至多100at％，优选至多99at％，更优选至多90at％的铬含量。该膜具有至少0at％，且至多60at％，优选至多40at％的氧含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氧含量是优选的。该膜具有至少0at％，且至多50at％，优选至多40at％的氮含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的氮含量是优选的。该膜具有至少0at％，且至多20at％，优选至多10at％的碳含量，其中当必须调节蚀刻速率时至少1at％的碳含量是优选的。铬、氧、氮和碳的总含量优选为至少95at％，更优选为至少99at％，且特别是100at％。
当第二膜为辅助膜，第三膜为遮光膜或遮光膜和减反射膜的组合，且第四膜为辅助膜时，第二膜具有典型地为1-20nm，优选为2-10nm的厚度，第三膜具有典型地为20-100nm，优选30-70nm的厚度，第四膜具有典型地为1-30nm，优选2-20nm的厚度。此外，与第二和第三膜组合的半色调相移膜相对于波长至多200nm的曝光光应优选具有至少2.0，更优选至少2.5，甚至更优选至少3.0的总光学密度。
含铬材料的第二和第四膜可通过以下反应性溅射沉积：使用铬靶或其中加入了氧、氮和碳中一种或多种的铬靶，和基于稀有气体例如Ar、He或Ne的溅射气体，根据对待沉积的膜的期望组成向该溅射气体加入选自含氧气体、含氮气体和含碳气体的反应性气体。
含硅的材料的第三膜可通过以下反应性溅射沉积：使用硅靶，氮化硅靶，含有硅和氮化硅的靶，过渡金属靶，或复合硅/过渡金属靶，以及基于稀有气体例如Ar，He或Ne的溅射气体，根据对待沉积的膜的期望组成向该溅射气体加入选自含氧气体、含氮气体和含碳气体的反应性气体。
掩模坯可通过标准技术加工成掩模。例如，包含半色调相移膜和沉积在其上的含铬材料的第二膜的半色调相移掩模坯可按如下加工。首先，将适用于电子束(EB)光刻的抗蚀剂膜形成在半色调相移掩模坯的第二膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时，进行含氧的氯系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到第二膜，获得第二膜的图案。接着，在第二膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将图案转印到半色调相移膜，获得半色调相移膜的图案。如果要留下第二膜的任何区域，则将用于保护该区域的抗蚀剂图案形成在第二膜上。之后，通过含氧的氯系干蚀刻将第二膜的不受抗蚀剂图案保护的部分去除。抗蚀剂图案以常规方式去除，得到半色调相移掩模。
在另一实例中，包含半色调相移膜，作为第二膜沉积在其上的遮光膜或遮光膜/减反射膜，以及作为第三膜沉积在其上的含硅的材料的辅助膜的半色调相移掩模坯可按如下加工。首先，适用于EB光刻的抗蚀剂膜形成在半色调相移掩模坯的第三膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到第三膜，获得第三膜的图案。在由此获得的第三膜图案用作蚀刻掩模时，进行含氧的氯系干蚀刻以将第三膜图案转印到第二膜，获得第二膜的图案。此时去除抗蚀剂图案。此外，在第二膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将第二膜图案转印到半色调相移膜，从而限定半色调相移膜的图案，同时，去除第三膜图案。如果要留下第二膜的任何区域，则将用于保护该区域的抗蚀剂图案形成在第二膜上。之后，通过含氧的氯系干蚀刻将第二膜的不受抗蚀剂图案保护的部分去除。抗蚀剂图案以常规方式去除，得到半色调相移掩模。
在进一步的实例中，包含半色调相移膜，沉积在其上的作为第二膜的含铬材料的辅助膜，和沉积在第二膜上作为第三膜的含硅的材料的遮光膜或遮光膜/减反射膜的半色调相移掩模坯可按如下加工。首先，适用于EB光刻的抗蚀剂膜形成在半色调相移掩模坯的第三膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到第三膜，获得第三膜的图案。在由此获得的第三膜图案用作蚀刻掩模，进行含氧的氯系干蚀刻以将第三膜图案转印到第二膜，由此获得了第二膜的图案，也即，将第二膜的半色调相移膜待去除的部分去除。此时去除抗蚀剂图案。用于保护第三膜的要留下的部分的抗蚀剂图案形成在第三膜上。此外，在第二膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将第二膜图案转印到半色调相移膜，从而限定了所述半色调相移膜的图案，同时，去除第三膜的不受抗蚀剂图案保护的部分。抗蚀剂图案以常规方式去除。最后，进行含氧的氯系干蚀刻以去除第二膜的已去除第三膜的部分，得到半色调相移掩模。
在再进一步的实例中，包含半色调相移膜，沉积在其上的作为第二膜的含铬材料的辅助膜，沉积在第二膜上的作为第三膜的含硅的材料的遮光膜或遮光膜/减反射膜，和沉积在第三膜上的作为第四膜的含铬材料的辅助膜的半色调相移掩模坯可按如下加工。首先，将适用于EB光刻的抗蚀剂膜形成在半色调相移掩模坯的第四膜上，曝光于EB图案，并以常规方式显影，形成抗蚀剂图案。在由此获得的抗蚀剂图案用作蚀刻掩模时，进行含氧的氯系干蚀刻以将抗蚀剂图案转印到第四膜，获得第四膜的图案。在由此获得的第四膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将第四膜图案转印到第三膜，获得第三膜的图案。此时去除抗蚀剂图案。用于保护第三膜的要留下的部分的抗蚀剂图案形成在第四膜上。此外，在第三膜图案用作蚀刻掩模时，进行含氧的氯系干蚀刻以将第三膜图案转印到第二膜，获得第二膜的图案，同时，去除第四膜的不受抗蚀剂图案保护的部分。接着，在第二膜图案用作蚀刻掩模时，进行氟系干蚀刻以将第二膜图案转印到半色调相移膜，从而限定了半色调相移膜的图案，同时，去除第三膜的不受抗蚀剂图案保护的部分。抗蚀剂图案以常规方式去除。最后，进行含氧的氯系干蚀刻以去除第二膜的已去除第三膜的部分和第四膜的已去除抗蚀剂图案的部分，得到半色调相移掩模。
在可加工的基底上形成其中半节距至多50nm，典型地至多30nm，更典型地为至多20nm的图案的光刻方法包括以下步骤：在可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，通过图案化的掩模将该光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光、典型地为ArF准分子激光(193nm)或F2激光(157nm)，以将图案转印到光致抗蚀剂膜，本发明的半色调相移掩模最适用于曝光步骤。
由掩模坯获得的半色调相移掩模有利地适用于包括以下的图案曝光方法：将光投射到包括半色调相移膜图案的光掩模图案上以将光掩模图案转印到可加工的基底上的物体(光致抗蚀剂膜)上。曝光光的照射可为干燥曝光或浸渍曝光。尤其是通过浸渍光刻将作为可加工的基底的至少300mm的晶片曝光于光的光掩模图案时，并且在商业规模微制造的相对短时间内累计照射能量提高的趋势下，本发明的图案曝光方法是有效的。
实施例
给出以下实施例以进一步说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1
在152mm见方和6.35mm厚的石英基底上，通过反应性溅射使用硅靶作为溅射靶，以及氮气和氩气作为溅射气体沉积SiN的半色调相移膜。调节沉积时间，使得膜相对于波长193nm°(ArF准分子激光，下同)的光可以具有178的相移。于是，该膜具有相对于波长193nm的光的6％的透射率和61nm的厚度。在X射线光电子能谱(XPS)中，该膜具有48：52的Si：N原子比。此外，该膜相对于波长193nm的光具有2.6的折射率n和0.64消光系数k。通过将该膜在室温(23℃)下浸渍在AMP清洁液(28wt％氨水：30wt％过氧化氢：水＝按体积计1：1：100)中120分钟以考察其耐化学品性，之后相移改变小于0.10°。
实施例2
在152mm见方和6.35mm厚的石英基底上，通过反应性溅射使用硅靶作为溅射靶，以及氮气和氩气作为溅射气体沉积SiN的半色调相移膜。调节沉积时间，使得膜相对于波长193nm的光可以具有180°的相移。于是，该膜具有相对于波长193nm的光的12％的透射率和60nm的厚度。在XPS中，该膜具有47：53的Si：N原子比。此外，该膜相对于波长193nm的光具有2.6的折射率n和0.46消光系数k。如在实施例1中那样考察该膜的耐化学品性，检测到相移改变为0.40°。
实施例3
在152mm见方和6.35mm厚的石英基底上，通过反应性溅射使用硅靶作为溅射靶，以及氧气、氮气和氩气作为溅射气体沉积SiON的半色调相移膜。调节沉积时间，使得膜相对于波长193nm的光具有177°相移。于是，该膜具有相对于波长193nm的光的7％的透射率和62nm的厚度。在XPS中，该膜具有46：50：4的Si：N：O原子比。此外，该膜相对于波长193nm的光具有2.6的折射率n和0.59消光系数k。如在实施例1中那样考察该膜的耐化学品性，检测到相移改变为0.24°。
实施例4
在152mm见方和6.35mm厚的石英基底上，通过反应性溅射使用硅靶作为溅射靶，以及氧气、氮气和氩气作为溅射气体沉积SiON的半色调相移膜。调节沉积时间，使得膜相对于波长193nm的光具有177°的相移。于是，该膜相对于波长193nm的光具有6％的透射率和67nm的厚度。在XPS中，该膜具有46：45：9的Si：N：O原子比。此外，该膜相对于波长193nm的光具有2.6的折射率n和0.59的消光系数k。如在实施例1中那样考察该膜的耐化学品性，检测到相移改变为0.13°。
比较例1
在152mm见方和6.35mm厚的石英基底上，通过反应性溅射使用具有1：2的Mo：Si摩尔比的钼/硅靶和硅靶作为溅射靶，以及氧气、氮气和氩气作为溅射气体沉积MoSiON的半色调相移膜。调节沉积时间，使得膜的相对于波长193nm的光可以具有177°的相移。于是，该膜相对于波长193nm的光具有6％的透射率和75nm的厚度。在XPS中，该膜具有9：36：45：10的Mo：Si：N：O原子比。此外，该膜的相对于波长193nm的光具有2.3的折射率n和0.54的消光系数k。如在实施例1中那样考察该膜的耐化学品性，检测到相移改变为3.91°。

Claims (11)

1.半色调相移掩模坯，包括透明基底和其上的半色调相移膜，该半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移，其中
所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k；或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，并且所述半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
2.权利要求1所述的掩模坯，其中所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成。
3.权利要求1所述的掩模坯，其中所述半色调相移膜为多层膜，该多层膜包括由硅和氮构成的硅基材料组成的至少一个层以及由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的至少一个层。
4.权利要求1-3中任一项所述的掩模坯，其被加工成半色调相移掩模，该掩模适于用于在可加工的基底中形成半节距至多50nm的图案的光刻法中，所述光刻法包括以下步骤：在所述可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，以及将光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光从而将图案转印到光致抗蚀剂膜。
5.半色调相移掩模，包括透明基底和其上的半色调相移膜的图案，所述半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移，其中
所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k；或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，并且所述半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
6.权利要求5所述的掩模，其中所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成。
7.权利要求5所述的掩模，其中所述半色调相移膜为多层膜，所述多层膜包括至少一个由硅和氮构成的硅基材料组成的层以及至少一个由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的层。
8.权利要求5-7中任一项所述的掩模，其适于用于在可加工的基底上形成半节距至多50nm的图案的光刻法中，所述光刻法包括以下步骤：在所述可加工的基底上形成光致抗蚀剂膜，以及将光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光从而将图案转印到光致抗蚀剂膜。
9.通过掩模将可加工的基底上的光致抗蚀剂膜曝光于波长至多200nm的光以进行图案转印的方法，所述方法为在可加工的基底上形成半节距至多50nm的图案的光刻法，其中
所述掩模为包括透明基底和其上的半色调相移膜的图案的半色调相移掩模，所述半色调相移膜具有相对于波长至多200nm的光的3-12％的透射率和150-200°的相移，
所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述单层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k；或者所述半色调相移膜为包括由硅基材料组成的至少一个层的多层膜，该硅基材料由硅和氮构成，或者该硅基材料由硅、氮和氧构成且氧含量为至多6at％，所述至少一个层具有至少2.4的折射率n和0.4-0.7的消光系数k，并且所述半色调相移膜具有至多67nm的厚度。
10.权利要求9所述的图案曝光方法，其中所述半色调相移膜为由硅基材料组成的单层，该硅基材料由硅和氮构成。
11.权利要求9所述的图案曝光方法，其中所述半色调相移膜为多层膜，所述多层膜包括至少一个由硅和氮构成的硅基材料组成的层，和至少一个由硅、氮和氧构成的硅基材料组成的层。
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