CN106200256B - 相位反转空白掩模及光掩模 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相位反转空白掩模及光掩模，相位反转空白掩模的遮光膜由具有包括第一遮光层及第二遮光层的多层膜或连续膜结构的金属化合物形成。第二遮光层比第一遮光层，每单位厚度的曝光波长的光密度更高，第一遮光层的厚度为遮光膜的总厚度的70％～90％。这种空白掩模可确保遮光性，改善刻蚀速度，且可薄膜化抗蚀膜的厚度，从而可实现微细图案。
Description
技术领域
本发明涉及相位反转空白掩模及光掩模，更详细地涉及可实现32nm级以下，尤其，14nm级以下，更优选地，10nm级以下的微细图案的相位反转空白掩模及光掩模。
背景技术
如今，半导体微细工序技术与伴随大规模集成电路的高集成化的电路图案的微细化要求相匹配地成为非常重要的要素。
用于实现上述技术的平版印刷技术发展为提高半导体电路图案的分辨率的二进制空白掩模(Binary Intensity Blankmask)、利用相位反转膜的相位反转空白掩模(PhaseShifting Blankmask)、具有硬膜和遮光膜的硬掩模用二进制空白掩模(Hardmask BinaryBlankmask)等。这种空白掩模的发展用于制备具有高分辨率(High resolution)及优秀的品质的光掩模，通过薄膜化形成于基板上的膜或调节膜的刻蚀速度等的方法，来以可实现更微细图案的方式发展。
其中，相位反转空白掩模作为在透射透明基板和相位反转部的曝光的光之间产生规定的相位差(例如，170°至190°)来利用光的干涉作用的掩模，可提高转印图案的分辨率，从而作为可适用于形成半导体设备的微细图案的技术而备受瞩目。
以往，相位反转空白掩模由在透明基板上层叠相位反转膜、遮光膜和抗蚀膜的结构形成，上述遮光膜由遮光层及防反射层构成。上述遮光膜具有规定水平的厚度，以确保规定遮光性，并降低表面反射率，抗蚀膜由充分厚的厚度形成，以便在遮光膜的刻蚀过程中起到掩模的作用。此时，随着抗蚀膜的厚度变厚，当形成图案时，抗蚀膜因负载效应(LoadingEffect)而发生临界尺寸(Critical Dimension)偏差，最终，作用为图案缺陷的因素。因此，为了有效地抑制上述负载效应，需要抗蚀膜的薄膜化。
但是，抗蚀膜的厚度受遮光膜的刻蚀速度及厚度的影响，抗蚀膜在用于形成遮光膜图案的干式刻蚀条件下，刻蚀选择比相对低。由此，为了薄膜化抗蚀膜的厚度，需要减小遮光膜的厚度，但若遮光膜的厚度减小，则产生无法满足所需的光学特性，例如，光密度及反射率等的问题。并且，提出了在为了薄膜化抗蚀膜而由金属化合物形成的遮光膜中包含氧(O)来增加遮光膜的刻蚀速度的方法，但包含氧(O)的遮光膜因组成比、制备工序等的影响而产生在特定条件下，面电阻(Sheet Resistance)增加的问题。
发明内容
本发明提供具有确保遮光性，并提高刻蚀速度的遮光膜的相位反转空白掩模及利用其的光掩模。
本发明提供具有提高刻蚀速度，且面电阻值低的遮光膜的相位反转空白掩模及利用其的光掩模。
本发明提供可薄膜化抗蚀膜的厚度来防止抗蚀图案的破碎，且可实现微细图案，从而可确保优秀的图案准确度的相位反转空白掩模及利用其的光掩模。
本发明提出相位反转空白掩模，上述相位反转空白掩模具有形成于透明基板上的相位反转膜及遮光膜，上述相位反转空白掩模的特征在于，上述遮光膜由具有多层膜及连续膜中的一种膜的结构的金属化合物形成，上述多层膜包括与上述透明基板相邻地形成的第一遮光层和形成于上述第一遮光层上的第二遮光层，上述第二遮光层比上述第一遮光层，每单位厚度
的曝光波长的光密度(Optical Density)更高。
上述第一遮光层的厚度为上述遮光膜的总厚度的50％～95％。
上述第一遮光层及上述第二遮光层由组成成分相同的物质形成，并由组成比或组成成分不同的物质形成，上述第一遮光层比上述第二遮光层，刻蚀相同的刻蚀物质的速度更快。
上述第一遮光层可由CrO、CrON、CrCO、rCON中的一种形成，上述第二遮光层可由CrN、CrO、CrC、CrON、CrCN、CrCO、CrCON中的一种形成。
上述遮光膜可由包含氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的至少一种物质的铬(Cr)化合物形成。此时，上述第一遮光层的氧(O)的含量可以为1原子百分比～50原子百分比，在上述第一遮光层包含氮(N)的情况下，氮(N)的含量可以为10原子百分比～30原子百分比。上述第一遮光层的氧(O)的含量可以为1原子百分比～50原子百分比，上述第二遮光层的氧(O)的含量可以为1原子百分比～20原子百分比。上述第二遮光层必须包含碳(C)，上述第一遮光层可比上述第二遮光层，氧(O)及氮(N)中的至少一种的含量更高。上述第一遮光层的碳(C)的含量可以为0～40原子百分比，第二遮光层的碳(C)的含量可以为1原子百分比～50原子百分比，上述第二遮光层的上述碳(C)的含量可高于上述第一遮光层的上述碳(C)的含量。上述第二遮光层必须包含碳(C)，层叠有上述相位反转膜及遮光膜的结构可具有30kΩ/□以下的面电阻值。
优选地，上述遮光膜的厚度为
上述相位反转膜可由两层以上的多层膜构成，上述多层膜由硅化钼(MoSi)化合物形成，上述硅化钼(MoSi)化合物包含氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的至少一种物质，上述相位反转膜的最上层膜的氧(O)的含量可以为0.1原子百分比～20原子百分比，上述相位反转膜的厚度可以为
上述相位反转膜及遮光膜的层叠结构在193nm或248nm的曝光波长下的光密度可以为2.5～3.5，表面反射率可以为20％～40％。
在上述相位反转膜的上部的遮光膜上还可设有硬膜，并且，在上述遮光膜和硬膜之间可选择性地设有刻蚀阻止膜。
上述硬膜的厚度为
上述遮光膜、上述相位反转膜、上述硬膜及上述刻蚀阻止膜还可包含硅(Si)、钼(Mo)、钽(Ta)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)、硅(Si)中的一种以上的物质，或者，在上述物质中还可包含氮(N)、氧O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的一种以上的物质。
根据本发明的另一实施方式，提供利用具有如上所述的结构的相位反转空白掩模制备而成的相位反转光掩模。
本发明可提供具有确保遮光性，并提高刻蚀速度，且面电阻值低的遮光膜的相位反转空白掩模及利用其的光掩模。
由此，本发明可提供可薄膜化抗蚀膜的厚度来防止抗蚀图案的破碎，且可实现微细图案，从而可确保优秀的图案准确度的相位反转空白掩模及利用其的光掩模。
附图说明
图1为图示本发明第一实施例的相位反转空白掩模的剖视图。
图2为图示本发明第二实施例的相位反转空白掩模的剖视图。
图3为图2的变形例。
附图标记的说明
100、200：相位反转空白掩模
102、202：透明基板
104、204：相位反转膜
106、206：第一遮光层
108、208：第二遮光层
110、210：遮光膜
212：硬膜
114、214：抗蚀膜
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行更详细的说明。
图1为图示本发明第一实施例的相位反转空白掩模的剖视图。
参照图1，本发明的相位反转空白掩模100包含透明基板102、在透明基板102上依次层叠的相位反转膜104、遮光膜110及抗蚀膜114。
透明基板102由石英玻璃、合成石英玻璃、掺氟石英玻璃等构成。当将随着对形成于透明基板102上部的一种薄膜，例如，相位反转膜104、遮光膜110等的平坦度产生影响而成膜的面平坦度定义为总指示读数(TIR，Total Indicated Reading)值时，透明基板102的平坦度值在142mm2的区域控制为300nm以下，优选地，控制为200nm以下。
相位反转膜104由包含硅(Si)或钼(Mo)之类的过渡金属的硅化物形成，或由在上述硅化物中包含氮(N)、氧(O)、碳(C)中的一种以上的轻元素的化合物形成。优选地，相位反转膜104由Si、SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、MoSi、MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO、MoSiCON中的一种形成，考虑到制备工序及相位反转膜104的光学、化学、物理学特性，还可包含硼(B)、氢(H)中的一种以上的轻元素。
相位反转膜104利用具有相同结构的一个靶，例如，过渡金属硅化物(Si)靶或在过渡金属硅化物(Si)中还包含硼(B)的靶来形成。此时，在上述靶中，过渡金属:硅(Si)的比率为1％～40％:99％～60％，过渡金属:硅(Si):硼(B)的比率为1％～40％:98％～50％:1％～10％。
相位反转膜104可由单层膜、两层以上的多层膜或连续膜的结构形成，各个上述膜能够以单膜或组成比连续发生变化的连续膜的形态形成。
相位反转膜104能够以最上层膜必须包含氧(O)的方式构成。详细地，例如，在相位反转膜104由MoSi类化合物形成的情况下，相位反转膜104容易因包含臭氧(O3)、Hot-DI、氨(NH4OH)、硫酸(H2SO4)等的清洗液而受损。若相位反转膜104在清洗工序等中因上述物质等而受损，则相位反转膜104的厚度变薄，透射率增加，相位反转量发生变化，从而不能实现所需的光学物性。由此，在本发明中，使最上层膜必须包含氧(O)，例如，由MoSiON形成相位反转膜104的最上层，从而可防止因清洗液而产生的相位反转膜104的溶解或腐蚀之类的劣化现象。相位反转膜104的最上层膜的氧(O)的含量可以为0.1原子百分比～20原子百分比，配置于上述最上层膜的下部的膜可由组成成分及组成比不同的多种形态的膜构成。
相位反转膜104的厚度为
优选地，相位反转膜104的厚度为
相位反转膜104的最上层膜的厚度为
相位反转膜104的最上层膜的厚度相当于相位反转膜104的总厚度的1％～40％，优选地，相位反转膜104的最上层膜的厚度相当于相位反转膜104的总厚度的1％～10％。相位反转膜104能够以通过最上层部包含氧(O)的方式组成比连续发生变化的连续膜的形态构成。
相位反转膜104的波长为193nm或248nm的曝光的光的透射率为6％～30％，相位反转量为170°～190°，表面反射率为20％～30％。若相位反转膜104的透射率低于6％，则用于抵消干涉涂敷于晶片(Wafer)的抗蚀膜的曝光时的曝光的光强度(Intensity)降低，从而使相位反转效果微不足道，若相位反转膜104的透射率高于30％，则损坏(Damage)涂敷于晶片的抗蚀膜，从而导致抗蚀膜的损失。
相位反转膜104可选择性地以100℃～500℃温度进行热处理，从而调节耐药品性及平坦度。
遮光膜110由相对于相位反转膜104具有刻蚀选择比的物质构成，上述遮光膜110由过渡金属或在上述过渡金属中包含氧(O)、氮(N)、碳(C)中的一种以上的轻元素的过度金属化合物形成。例如，遮光膜110由铬(Cr)或CrN、CrO、CrC、CrON、CrCN、CrCO、CrCON之类的铬(Cr)化合物中的一种形成。并且，根据需要，遮光膜110还可包含硼(B)、氢(H)中的至少一种轻元素。
例如，遮光膜110具有第一遮光层106及第二遮光层108的两层结构。当考虑到形成图案的工序中的图案纵横比及膜的光学特性时，优选地，遮光膜110由两层以上的多层结构形成。构成遮光膜110的第一遮光层106和第二遮光层108由组成成分相同的物质形成，并可由组成比或组成成分不同的物质构成。并且，优选地，第一遮光层比第二遮光层，刻蚀相同的刻蚀物质的速度更快。
第一遮光层106使用为用于调节遮光膜110的光密度(OD，Optical Density)的作用，第二遮光层108起到补充光密度的作用。即，在只利用第一遮光层106来调节光密度的情况下，为了调节遮光膜110所需的光学特性，随着产生第一遮光层106的厚度变厚的问题，形成第二遮光层108，从而可补充遮光膜110所需的光密度。为此，第二遮光层108比第一遮光层106，每单位厚度
的曝光波长的光密度相对更高。
为了实现高分辨率图案，遮光膜110的厚度为
优选地，遮光膜110的厚度为
在遮光膜110的厚度为
以下的情况下，光密度降低为2.5以下，在遮光膜110的厚度为
以上的情况下，图案的纵横比(Aspect Ratio)为2以上，从而有可能破碎抗蚀膜图案，并增加缺陷的发生次数。
随着第一遮光层106使用为用于调节遮光膜110的光密度的作用，第一遮光层106的厚度相当于遮光膜110的厚度的50％～95％，优选地，第一遮光层106的厚度相当于遮光膜110的厚度的70％～90％。并且，随着第二遮光层108起到加强光密度的作用，第二遮光层108的厚度相当于遮光膜110的厚度的5％～50％，优选地，第二遮光层108的厚度相当于遮光膜110的厚度的10％～30％。
随着第一遮光层106占遮光膜110的总厚度的大部分，为了具有形成遮光膜110图案时的良好的截面倾斜度，第一遮光层106应具有比第二遮光层108更快的刻蚀速度。为此，第一遮光层106包含氧(O)及氮(N)中的一种以上，尤其，上述第一遮光层106必须包含氧(O)，例如，上述第一遮光层106由CrO、CrCO、CrON、CrCON之类的铬(Cr)化合物形成。此时，在第一遮光层106中，铬(Cr)的含量为20原子百分比～70原子百分比，氮(N)的含量为0～50原子百分比，氧(O)的含量为1原子百分比～50原子百分比，碳(C)的含量为0～40原子百分比，硼(B)的含量为0～30原子百分比、氢(H)的含量为0～30原子百分比。其中，上述氧(O)的含量优选为5原子百分比～40原子百分比，上述氧(O)的含量更优选为10原子百分比～20原子百分比，在第一遮光层106包含氮(N)的情况下，氮(N)的含量优选为10原子百分比～30原子百分比。
例如，第二遮光层108由铬(Cr)或CrN、CrO、CrC、CrON、CrCN、CrCO、CrCON之类的铬(Cr)化合物中的一种形成。
为了确保薄膜化及遮光性，第二遮光层108可不包含氧(O)，但为了确保遮光性，并改善刻蚀速度，可包含少量氧(O)。即，在第二遮光层108包含氧(O)的情况下，为了确保规定的遮光性，膜的厚度有可能厚于不包含氧(O)的情况，但刻蚀速度变快，因而在刻蚀时间及抗蚀膜厚度的薄膜化方面产生类似的效果。
在第二遮光层108不包含氧(O)的情况下，铬(Cr)的含量为20原子百分比～70原子百分比，氮(N)的含量为0～30原子百分比，碳(C)的含量为0～30原子百分比，硼(B)的含量为0～30原子百分比，氢(H)的含量为0～30原子百分比，上述铬(Cr)的含量优选为30原子百分比～60原子百分比，上述铬(Cr)的含量更优选为40原子百分比～50原子百分比。
并且，在第二遮光层108包含氧(O)的情况下，在第二遮光层108中，铬(Cr)的含量为20原子百分比～70原子百分比，氮(N)的含量为0～50原子百分比，氧(O)的含量为1原子百分比～20原子百分比，碳(C)的含量为0～30原子百分比，硼(B)的含量为0～30原子百分比，氢(H)的含量为0～30原子百分比，上述铬(Cr)的含量优选为30原子百分比～60原子百分比，上述铬(Cr)的含量更优选为40原子百分比～50原子百分比。此时，第一遮光层106和第二遮光层108的氧(O)的含量差为4原子百分比～49原子百分比。
其中，在第二遮光层108的氧(O)的含量小于1原子百分比的情况下，存在刻蚀速度降低的问题，在第二遮光层108的氧(O)的含量大于20原子百分比的情况下，对使用于相位反转膜104刻蚀的氟(F)类刻蚀气体的耐性减弱，当相位反转膜104进行刻蚀时，损坏(Damage)第二遮光层108，从而产生光密度降低的问题。
并且，遮光膜110包含氧(O)及氮(N)中的一种以上，来增加面电阻的情况下，第二遮光层108为了改善构成空白掩模的薄膜的面电阻值，可包含碳(C)。详细地，遮光膜110可通过包含氧(O)或氮(N)来增加表面面电阻值，由此，当制备光掩模时，发生由充电(Charge-up)现象引起的图像失真(Image Distortion)，从而有可能难以制备光掩模本身。由此，使第二遮光层108包含碳(C)，来改善面电阻值，从而可实现优秀品质的光掩模。第二遮光层108的碳(C)的含量为1～50原子百分比，若碳(C)的含量小于1原子百分比，则面电阻变高，从而当照射电子束(EBeam Writing)时产生问题，若碳(C)的含量大于50原子百分比，则光密度减少，最终，在满足光密度的情况下，厚度变厚。其中，由于第二遮光层108含有碳(C)，因而相位反转膜104及遮光膜110的层叠结构的面电阻值为30kΩ/□以下，优选为10kΩ/□以下，更优选为3kΩ/□以下。
并且，第一遮光层106也为了改善面电阻而可包含碳(C)，此时，第二遮光层108的碳(C)的含量高于第一遮光层106的碳(C)的含量。根据需要，第一遮光层106及第二遮光层108还可包含硼(B)、氢(H)等的轻元素。
另一方面，在遮光膜110包含氧(O)和氮(N)中的一种以上的情况下，具有遮光膜110的刻蚀速度变快的优点，而优选地，在第一遮光层106厚于第二遮光层108的情况下，第一遮光层106比第二遮光层108，氧(O)及氮(N)中的至少一种含量更高，从而使第一遮光层106的刻蚀速度快于第二遮光层108的刻蚀速度。
遮光膜110可选择性地进行表面热处理，此时，热处理温度与下部的相位反转膜104的热处理温度相比，可在等同或低的条件下实施。
曝光波长为193nm或248nm的、依次层叠有相位反转膜104及遮光膜110的膜的光密度值为2.5～3.5，优选为2.7～3.5，表面反射率为20％～40％，优选为25％～35％。
随着遮光膜110的刻蚀速度增加，抗蚀膜114的厚度为
以下，优选地，抗蚀膜114的厚度为
以下，更优选地，抗蚀膜114的厚度为
以下。此时，所使用的抗蚀膜可同样适用于正型抗蚀剂及负型抗蚀剂。
图2为图示本发明第二实施例的相位反转空白掩模的剖视图。
参照图2，本发明的相位反转空白掩模200包含透明基板202、在透明基板202上依次层叠的相位反转膜204、遮光膜210、硬膜212及抗蚀膜214。其中，相位反转膜204、遮光膜210及抗蚀膜214具有与上述第一实施例在光学、化学、物理学上相同的特性。
硬膜212包含选自铬(Cr)、硅(Si)、钼(Mo)、钽(Ta)中的一种以上的金属物质，或在一种以上的上述物质中还包含选自氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的一种以上的物质。例如，硬膜212可由铬(Cr)、在铬(Cr)中还包含轻元素的铬(Cr)化合物、硅化钼(MoSi)、在硅化钼(MoSi)中还包含轻元素的硅化钼(MoSi)化合物或硅(Si)化合物形成。
为了执行遮光膜210的刻蚀掩模作用，相对于遮光膜210的刻蚀条件，硬膜212具有10以上的刻蚀选择比。因此，在遮光膜210由铬(Cr)化合物构成的情况下，硬膜212对氯(Cl)类气体具有刻蚀耐性，可由可利用氟(F)类气体来刻蚀的物质构成，例如，可由硅化钼(MoSi)及在硅化钼(MoSi)中还包含轻元素的硅化钼(MoSi)化合物或硅(Si)化合物构成。
另一方面，在硬膜212由铬(Cr)及在铬(Cr)中还包含轻元素的铬(Cr)化合物构成的情况下，如图3所示，在遮光膜210及硬膜212之间还可形成厚度为
的刻蚀阻止膜211。优选地，上述刻蚀阻止膜211由硅(Si)、硅化钼(MoSi)、钽(Ta)或在上述物质中包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)的化合物中的一种构成。刻蚀阻止膜211的厚度为
优选地，刻蚀阻止膜211的厚度为
硬膜212随着刻蚀速度越高，越容易进行抗蚀膜214的薄膜化，刻蚀速度为
以上，刻蚀速度优选为
以上。
硬膜212的厚度为
硬膜212的厚度优选为
在硬膜212的厚度为
以上的情况下，将抗蚀膜214作为刻蚀掩模来刻蚀硬膜212时，因负载效应(Loading Effect)而有可能使临界尺寸的偏差变高，在硬膜212的厚度为
以下的情况下，遮光膜210的刻蚀选择比变低，从而难以执行作为刻蚀掩模的作用。
并且，相位反转膜204、遮光膜210、刻蚀阻止膜211及硬膜212由相对于相邻的膜具有刻蚀选择比的物质形成，可包含硅(Si)、钼(Mo)、钽(Ta)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)、锡(Sn)中的一种以上的物质，或者，在上述物质中还可包含氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的一种以上的物质。
并且，硬膜212的上部表面为了提高与抗蚀膜214的粘结力，而可适用表面改性或表面处理中的一种来进行处理。硬膜212的表面改性利用氧(O)、氮(N)、氢(H)、碳(C)、氟(F)中的一种以上的气体，并通过热处理或等离子处理的方法执行。上述热处理及等离子处理包括利用真空急速热处理装置(Vaccum Rapid Thermal Treatm ent)的方法及利用常压等离子的方法，且其处理方法没有限制。通过上述表面改性，硬膜212的表面的接触角(Contact Angle)为15°～50°，硬膜212的表面的接触角优选为20°～45°。若上述接触角为15°以下，则涂敷抗蚀膜时，产生部分涂敷或未涂敷的问题，在上述接触角为50°以上的情况下，由于表面能变高，因而当进行涂敷时，转速高，或抗蚀膜的厚度均匀度变差。
并且，上述表面处理可通过涂敷包含硅的高分子化合物来执行。上述包含硅的高分子化合物可以为六甲基二硅烷(Hexamethyldisilane)、三甲基硅烷基二乙胺(Trimethylsilyldiethyl-amine)、O-三甲基硅乙酸酯(O-trimethylsilylacetate)、O-丙酸三甲基硅酯(O-trimethylsilyl-proprionate)、O-丁酸三甲基甲硅烷(O-trimethylsilylbutyrate)、三氟乙酸三甲基硅酯(Trimethylsilyl-trifluoroacetate)、甲氧基三甲基硅烷(Trimethylmethoxysilane)、N-甲基-N-三氟乙酸三甲基硅酯(N-methyl-Ntrimethylsilyltrifluoroacetate)、O-三甲基硅烷基乙酰丙酮(Otrimethylsilyacetylacetone)、异丙氧基-三甲基硅烷(Isopropenoxy-trimethylsilane)、三甲基硅烷基三氟乙酰胺(Trimethylsilyltrifluoroacetamide)、甲基三甲基-硅烷基二甲基酮醋酸酯(Methyltrimethyl-Silyldimethylketoneacetate)、三甲基-乙氧基硅烷(Trimethyl–ethoxysilane)中的一种以上。
以下，详细说明本发明实施例的相位反转空白掩模。
实施例
根据遮光膜的组成物质的特性评价Ⅰ
为了特定设置于本发明的相位反转空白掩模的遮光膜的组成物质及含量，评价了分别具有不同的组成比的铬(Cr)化合物的刻蚀速度及膜特性。
遮光膜利用具有铬(Cr)靶的直流磁控反应性溅射设备来成膜在透明基板上。
表1表示根据含有的轻元素种类的以铬(Cr)为主要成分的金属膜的刻蚀速度。
表1
参照图1，上述铬(Cr)化合物的刻蚀速度依次为碳化铬(CrC)、铬(Cr)、氮化铬(CrN)、氧化氮化铬(CrON)，从而可知在由上述铬(Cr)化合物构成的膜中包含氮(N)或氧(O)的情况下，刻蚀速度增加。
表2表示根据氧(O)及氮(N)的含量的铬(Cr)化合物金属膜的刻蚀速度及光密度的评价结果。
表2
参照表2，可知铬(Cr)中氧(O)及氮(N)的含量越增加，刻蚀速度越增加，但光密度变低。因此，在利用氧化氮化铬(CrON)单膜来形成遮光膜的情况下，为了调节所需的光学特性，厚度有可能变厚，因此可知需要用于确保单独的光密度的膜。
表3测定根据氧化氮化铬(CrON)膜的氧(O)含量的氟(F)类刻蚀气体的厚度及光密度的变化量来评价了金属膜的耐性。
表3
参照表3，可知铬(Cr)中氧(O)的含量越多，对氟类(F)气体的耐性越减弱，从而增加厚度变化量及光密度变化量。尤其，在氧含量大于20原子百分比的情况下，厚度变为
以上，光密度变为0.1以上，从而有可能产生遮光膜的遮光功能下降的问题。因此，优选地，在形成两层以上的遮光膜的情况下，将最上部层的氧含量控制在20原子百分比以下，从而强化对氟类(F)刻蚀气体的耐性。
根据遮光膜的层叠结构的特性评价
比较了根据遮光膜的组成物质及膜厚度的刻蚀速度及光密度与现有相位反转空白掩模。实施例1至实施例4及比较例1利用MoSiN膜来同样地形成了相位反转膜，遮光膜以由下部的第一遮光层及上部的第二遮光层构成的两层结构形成。
在实施例1中，注入Ar:N2:NO＝5sccm:5sccm:5sccm作为工序气体，并使用0.7kW的工序功率来形成了厚度为
的第一遮光层(CrON)。之后，在上述第一遮光层上注入Ar:N2＝5sccm:3sccm作为工序气体，并使用0.65kW的工序功率来形成了厚度为
的第二遮光层(CrN)。
在实施例2中，注入Ar:N2:NO＝5sccm:10sccm:5sccm作为工序气体，并使用0.7kW的工序功率来形成了厚度为
的第一遮光层(CrON)，之后，注入Ar:N2＝5sccm:3sccm作为工序气体，并使用0.65kW的工序功率来形成了厚度为
的第二遮光层(CrN)。
在实施例3中，注入Ar:N2:NO＝5sccm:10sccm:5sccm作为工序气体，并使用0.7kW的工序功率来形成了厚度为
的第一遮光层(CrON)，之后，注入Ar:N2:NO＝5sccm:10sccm:2sccm作为工序气体，并使用0.8kW的工序功率来形成了厚度为
的含有少量氧(O)的第二遮光层(CrON)。
在比较例1中，注入Ar:N2＝5sccm:3sccm作为工序气体，并使用0.7kW的工序功率来形成了厚度为
的第一遮光层(CrN)后，注入Ar:N2:NO＝5sccm:5sccm:3sccm作为工序气体，并使用0.65kW的工序功率来形成了厚度为
的第二遮光层(CrON)。
表4表示根据实施例1至实施例3及比较例1的遮光膜组成成分的刻蚀速度及光密度的评价结果。
表4
参照表4的实施例1至实施例3及比较例1，确认到由于实施例1至实施例3的光密度值为2.92～2.95，因而与比较例1的3.05没有太大的差异，相反，在刻蚀速度的情况下，实施例1至实施例3的刻蚀速度值为
因而与比较例1的
相比突出40％左右。并且，在实施例1至实施例4的情况下，进行刻蚀工序后，残留27nm～37nm的抗蚀膜，从而可薄膜化抗蚀膜，但在比较例1的情况下，没有残留抗蚀膜，从而不能进行薄膜化。
根据遮光膜的组成物质的特性评价Ⅱ
测定了根据遮光膜的组成物质及膜的组成成分的刻蚀速度及面电阻。实施例4通过在遮光膜中包含碳(C)来形成，并与上述的比较例1进行了比较。
在实施例4中，注入Ar:N2:NO:CH4＝3sccm:9sccm:3.5sccm:2sccm作为工序气体，并使用0.75kW的工序功率来形成厚度为
的第一遮光层(CrCON)后，注入Ar:N2:NO:CH4＝5sccm:5sccm:1.5sccm:3sccm作为工序气体，并使用1.4kW的工序功率来形成了厚度为
的第二遮光层(CrCON)。
此时，可知实施例4的刻蚀时间为380秒钟，面电阻值为1.2kΩ/□，即使在遮光膜中包含氧(O)及氮(N)，通过添加碳(C)可显著降低面电阻值。
并且，确认到比较例1的面电阻值为54Ω/□，但刻蚀时间为723秒钟，从而与实施例4相比，刻蚀速度显著低。
根据硬膜的组成物质的特性评价
在上述的本发明的相位反转空白掩模的遮光膜上还形成了硬膜。实施例5至实施例7通过在两层的铬(Cr)膜上形成硬膜，来评价了根据硬膜的组成物质的相位反转空白掩模的特性。
在实施例5中，硬膜利用硅化钼(MoSi)靶(组成比为Mo:Si＝5原子百分比:95原子百分比)，注入Ar:N2:NO＝8sccm:2sccm:5sccm作为工序气体，并使用0.6kW的工序功率来形成了厚度为
的MoSiON层。
在实施例6中，利用钽(Ta)靶，注入Ar:N2:NO＝5sccm:3sccm:5sccm作为工序气体，并使用0.7kW的工序功率来用厚度为
的TaON层形成了硬膜。
在实施例7中，利用掺杂有硼(B)的硅(Si)靶来形成，注入Ar:N2:NO＝7sccm:2sccm:3sccm作为工序气体，并使用0.4kW的工序功率来用厚度为
的SiBON层形成了硬膜。
表5表示利用形成有上述的硬膜的相位反转空白掩模来图案化硬膜后的抗蚀膜的残留厚度及遮光膜的厚度变化。
表5
参照表5，可知在所有实施例中，刻蚀硬膜后，残留
的抗蚀膜，从而可更加薄膜化抗蚀膜来形成，遮光膜表示
的厚度变化，从而上述硬膜(MoSiON、TaON、SiBON)具有与遮光膜的充分的刻蚀选择比。
以上，利用最优选实施例来说明了本发明，但本发明的技术范围不局限于上述实施例中所记载的范围。可对上述实施例进行各种变更或改良，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。进行与其相同的变更或改良的形态也可包含于本发明的技术范围，从发明要求保护范围的记载中明确这一内容。
Claims (15)
1.一种相位反转空白掩模，具有形成于透明基板上的相位反转膜及遮光膜，其特征在于，
上述遮光膜由金属化合物形成并且具有多层膜及连续膜中的一种膜的结构，上述多层膜包括与上述透明基板相邻地形成的第一遮光层和形成于上述第一遮光层上的第二遮光层，上述第一遮光层的厚度为上述遮光膜的总厚度的
以及相对于相同的刻蚀物质，所述第一遮光层具有比第二遮光层更快的刻蚀速度，
上述第二遮光层比上述第一遮光层，每单位厚度
的曝光波长的光密度更高，
其中，上述第一遮光层由Cr化合物形成，所述第二遮光层由Cr或Cr化合物形成，并且其中上述第一遮光层包含氧(O)和氮(N)中的至少一种，并且上述第一遮光层比上述第二遮光层，氧(O)和氮(N)中的至少一种的含量更高。
2.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第一遮光层由CrO、CrON、CrCO、CrCON中的一种形成，
上述第二遮光层由CrN、CrO、CrC、CrON、CrCN、CrCO、CrCON中的一种形成。
3.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，上述遮光膜由包含氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的至少一种物质的铬(Cr)化合物形成。
4.根据权利要求3所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第一遮光层的氧(O)的含量为
在上述第一遮光层包含氮(N)的情况下，氮(N)的含量为
5.根据权利要求3所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第一遮光层的氧(O)的含量为
上述第二遮光层的氧(O)的含量为
6.根据权利要求3所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第二遮光层必须包含碳(C)。
7.根据权利要求3所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第一遮光层的碳(C)的含量为
原子百分比，第二遮光层的碳(C)的含量为
上述第二遮光层的上述碳(C)的含量高于上述第一遮光层的上述碳(C)的含量。
8.根据权利要求3所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述第二遮光层必须包含碳(C)，
层叠有上述相位反转膜及遮光膜的结构具有30KΩ/口以下的面电阻值。
9.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，上述遮光膜的厚度为
10.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
上述相位反转膜由两层以上的多层膜构成，上述多层膜由硅化钼(MoSi)化合物形成，上述硅化钼(MoSi)化合物包含氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的至少一种物质，
上述相位反转膜的最上层膜的氧(O)的含量为
上述相位反转膜的厚度为
11.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，上述相位反转膜及遮光膜的层叠结构在193nm或248nm的曝光波长下的光密度为
表面反射率为
12.根据权利要求1所述的相位反转空白掩模，其特征在于，
还包含设置于上述相位反转膜的上部的遮光膜上的硬膜，
选择性地包含设置于上述遮光膜和硬膜之间的刻蚀阻止膜。
13.根据权利要求12所述的相位反转空白掩模，其特征在于，上述硬膜的厚度为
14.根据权利要求12所述的相位反转空白掩模，其特征在于，上述遮光膜、上述相位反转膜、上述硬膜及上述刻蚀阻止膜包含硅(Si)、钼(Mo)、钽(Ta)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)、硅(Si)中的一种以上的物质，或者，在上述物质中还包含氮(N)、氧O)、碳(C)、硼(B)、氢(H)中的一种以上的物质。
15.一种相位反转光掩模，其特征在于，利用权利要求1至14中任一项所述的相位反转空白掩模制备而成。
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