CN108957942A

CN108957942A - 相移空白掩膜和相移光掩膜

Info

Publication number: CN108957942A
Application number: CN201810479390.3A
Authority: CN
Inventors: 南基守; 申澈; 李钟华; 梁澈圭; 金昌俊; 申升协; 公拮寓
Original assignee: Thought And Technology Corp
Current assignee: Thought And Technology Corp
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2018-12-07
Also published as: US20180335692A1; JP2018194829A; JP6666951B2

Abstract

本发明公开了一种相移空白掩膜和相移光掩膜，其包括位于透明衬底上的由硅(Si)或硅(Si)化合物制成并具有高透射率特性的相移膜。在根据本公开的相移空白掩膜中，相移膜具有50％以上的高透射率，由此获得小于或等于32nm、优选小于或等于14nm、更优选小于或等于10nm的半导体器件(例如DRAM、闪存、逻辑器件)用微图案。

Description

相移空白掩膜和相移光掩膜

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0061699和于2018年4月26日提交的韩国专利申请No.10-2018-0048241的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及相移空白掩膜(blankmask)和相移光掩膜，并且更具体地涉及这样的相移空白掩膜和相移光掩膜，其中对于曝光波长而言，相移膜具有50％以上的高透射率，从而提高了晶圆曝光时的焦深极限(margin of depth of focus)和曝光宽容度。

背景技术

目前，高级半导体微制造技术已经变得非常重要，其能够满足大规模集成电路的高度集成化和电路图案的小型化的需求。在半导体集成电路的情况下，对于用于高速运行和低功耗的电路布线、用于层间连接的接触霍尔图案以及与集成相对应的电路布置的小型化的技术需求日益增加。

如此，由于小型化图案的高集成度，光掩膜所需的分辨率和图案配准标准变得越来越严格。此外，作为制造半导体器件的核心问题，越来越多需要在制造复杂的多层半导体器件过程中确保焦深极限和曝光宽容度。

该问题不仅受到光掩膜和半导体器件制造工艺的影响，而且还受到作为制造半导体器件的关键部分的空白掩膜特性的影响。例如，当使用由相移空白掩膜形成的光掩膜制造半导体器件时，以高图像对比度实现高分辨率，并且改善了焦深极限。

最近，由于需要精度更高且更微小的半导体器件，研制了一种相移空白掩膜，其包括透射率为12％、18％、24％或30％的相移膜该相移膜的透射率高于现有相移膜的透射率(6％)。与具有6％的透射率的现有相移掩膜相比，具有如此高透射率的相移掩膜具有使焦深极限和曝光宽容度更大的效果。

同时，作为用于实现具有高透射率的相移图案的另一种相移光掩膜技术，用于通过蚀刻透明衬底形成相移图案的无铬相移光刻(CPL)的相移空白掩膜已引起关注。具体而言，CPL相移掩膜形成有约100％的透射率和180°的相位度数的相移图案，其通过在透明衬底上形成遮光膜和抗蚀剂膜图案后，利用蚀刻工艺形成遮光膜图案，并且通过使用遮光膜图案作为蚀刻掩膜在预定深度蚀刻透明衬底，由此使用相移图案作为相移部分而获得。

然而，由于用于形成相移图案的透明衬底的蚀刻工艺具有以下问题，所以CPL相移空白掩膜的使用受到限制。

首先，CPL相移掩膜难以清楚地辨识蚀刻终点，这是因为没有用于辨识相对于透明衬底的蚀刻终点的薄膜层，并且在蚀刻衬底的同时，在特定材料的检测量方面没有差异。通常，基于包含在薄膜中的金属与包括氮(N)、氧(O)、碳(C)在内的轻元素之间的检测量的差异来检测薄膜的蚀刻终点。然而，由于特定材料没有变化，因此难以检测透明衬底的蚀刻终点。因此，因为透明衬底的蚀刻取决于蚀刻时间，所以通过蚀刻透明衬底形成的相移部分会导致低分辨率等问题，并且因此难以确保相位度数再现性并且难以控制蚀刻。

此外，透明基板由于高温热处理工艺而具有高硬度，因此难以修复在透明基板被蚀刻时所引起的缺陷。因此，即使CPL掩膜具有优异的特性，其也很少大量生产和使用。

发明内容

因此，本公开的一方面在于提供一种相移空白掩膜和相移光掩膜，其中采用具有50％以上的高透射率的相移膜。

本公开的另一方面在于提供一种相移空白掩膜和相移光掩膜，其中抗蚀剂膜可以制成薄膜并且在分辨率、临界尺寸精度和线性度方面得到改善。

本公开的又一方面在于提供相移空白掩膜和相移光掩膜，对于各种半导体器件，其可实现约32nm以下、特别是约14nm以下的微图案。

根据本公开的一个实施方案，提供了一种相移空白掩膜，其具有设置在透明衬底上的相移膜，其中利用与透明衬底相同的材料蚀刻相移膜，并且该相移膜包含能够检测出相对于透明衬底的蚀刻终点的材料。

对于曝光光线，相移膜可以具有50％以上的透射率。

相移膜可以包含硅(Si)或硅(Si)化合物。

用于检测出蚀刻终点的材料可以包括氮(N)。

可以在相移膜上进一步设置遮光膜。

遮光膜可以包含铬(Cr)、铬(Cr)化合物、钼铬(MoCr)和钼铬(MoCr)化合物中的一种。

可以在依次层叠的遮光膜和相移膜上设置硬掩膜。

硬掩膜可以包含具有与相移膜相同的蚀刻性质并且具有与遮光膜相同的蚀刻选择性的材料。

可以在相移膜上进一步设置抗蚀剂膜，并且可以在抗蚀剂膜上进一步设置电荷耗散层。

电荷耗散层可以包含自掺杂水溶性导电聚合物。

附图说明

通过以下结合附图对示例性实施方案的描述，上述和/或其他方面将变得清楚并且更容易理解，其中：

图1是根据本公开的第一结构的具有高透射率的相移空白掩膜的截面图；

图2是根据本公开的第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜的截面图；

图3A和3B是根据本公开的第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜的截面图；和

图4A至4E是用于解释制造根据本公开的第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜的方法的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施方案。然而，提供这些实施方案只是为了说明的目的，而不应该被解释为限制本发明的范围。因此，本领域普通技术人员将会理解，可以从这些实施方案中做出各种修改和等价变换。此外，本发明的范围必须在所附权利要求中限定。

参照图1，根据本公开的相移空白掩膜100包括透明衬底102，以及依次形成在透明衬底102上的相移膜104、遮光膜106和抗蚀剂膜110。

透明衬底102包括石英玻璃、合成石英玻璃或掺氟石英玻璃。透明衬底102的平坦度影响形成于其上的薄膜之一，例如相移膜104或遮光膜106，并影响晶圆曝光期间的焦深极限。因此，当将膜生长于其上的表面的平坦度定义为总指示读数(TIR)值时，在142mm²的测量面积内，将该值控制为低于或等于1,000nm，优选低于或等于500nm，并且更优选低于或等于300nm，以获得良好的平坦度。

相移膜104可以包含选自以下材料中的一种或多种：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)和钨(W)，或者除了上述材料之外还包含轻元素中的一种或多种，所述轻元素包括氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氢(H)。

特别地，相移膜104可以包括硅(Si)的化合物以实现高透射率。具体而言，相移膜104可以包含硅(Si)或硅(Si)化合物，所述硅(Si)化合物选自SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO和SiBCON中的一种或多种材料，这些硅化合物除了含有硅(Si)之外，还含有氧(O)、氮(N)、碳(C)和硼(B)中的一种或多种轻元素。

相移膜104相对于193nm的曝光波长具有50％以上、优选70％以上、或更优选90％以上的透射率。根据本公开的一个方面，相移膜104包含硅(Si)化合物，并且特别地包含含有氧(O)的硅(Si)化合物，以具有50％以上的高透射率。硅(Si)化合物中氧(O)含量的增加会使相移膜的折射率(n)和消光系数(k)降低，由此最终增加相移膜的透射率和厚度。

然而，在晶圆曝光期间，相移膜104的透射率的增加改善了图案边缘处的相消干涉，但是增加的厚度会提高光掩膜制造过程中图案的纵横比，并因此导致图案倾塌(collapse)。因此，适当地控制相移膜104中的氧(O)含量，从而调节相移膜的透射率和厚度。例如，当制造高透射率相移掩膜以形成100nm的点图案时，可以通过增加氧(O)的含量以形成200nm的厚度，以便将图案纵横比保持为2以下并实现90％以上的高透射率。此外，为了在形成70nm的点图案的同时具有2以下的相同图案纵横比，薄膜必须具有140nm以下的厚度。在这种情况下，为了控制相位度数(phase amount)，可以通过相对降低氧(O)含量或增加氮含量(N)来制造具有70％的透射率的相移膜。

另外，必须适当地控制上述相移膜104中的氧(O)和氮(N)的含量，因为氧(O)和氮(N)的含量也用于蚀刻期间检测蚀刻终点的目的。例如，当相移膜104中氧(O)的含量高时，难以检测出相对于下方透明衬底102的蚀刻终点。因此，为了检测相移膜104的蚀刻终点，除了氧(O)之外，还可包含轻元素，例如氮(N)、碳(C)等。优选地，可以包含氮(N)以有助于蚀刻终点的检测。然而，当相移膜104中包含的氮(N)的含量高时，相移膜104对于曝光波长的透射率减小。因此，需要适当地控制氧(O)的含量和诸如氮(N)之类的轻元素的含量，以使得相移膜104具有高透射率并且容易地确定蚀刻终点。

为了满足上述特性，相移膜104可具有如下组成比：其中包含10原子％至40原子％的硅(Si)和60原子％至90原子％的轻元素(即，N、O、C等的总和)。特别地，相移膜104中所包含的轻元素中的氮(N)的含量为1原子％至20原子％，优选3原子％至20原子％。当氮(N)含量为1原子％以下时，难以检测出相对于下方透明衬底102的蚀刻终点。当氮(N)含量为20原子％以上时，难以保证相移膜104的高透射率。

包含在相移膜104中的轻元素中的氧(O)的含量可以为50原子％至90原子％。当氧(O)的含量低于或等于50原子％时，难以确保相移膜104的高透射率。当氧(O)的含量等于或高于90原子％时，难以检测出相对于下方透明衬底102的蚀刻终点。

相移膜104通过溅射工艺形成，并且溅射工艺可以使用硅(Si)靶或硼(B)掺杂的硅(Si)靶以增强溅射过程中的导电性。在这种情况下，硼(B)掺杂的硅(Si)靶的电阻率为1.0E-04Ω.cm至1.0E+01Ω.cm，优选为1.0E-03Ω.cm至1.0E-02Ω.cm。当靶的电阻率高时，在溅射过程中会出现电弧等异常放电，从而导致薄膜特性存在缺陷。

可以通过在溅射过程中使用选自诸如一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、二氧化碳(CO₂)等反应性气体中的一种或多种气体，从而产生包含在相移膜104中的氧(O)。

此外，可以通过柱状结晶法或单结晶法制造用于形成相移膜104的硅(Si)靶。

为了使溅射过程中薄膜的缺陷最小化，可以控制靶中杂质的含量。为此，硅(Si)靶中杂质的含量，特别是碳(C)和氧(O)的含量可以低于或等于30ppm，并且优选低于或等于5.0ppm。除了碳(C)和氧(O)以外的其他杂质(例如Al、Cr、Cu、Fe、Mg、Na和K)的含量可以低于或等于1.0ppm，并且优选低于或等于0.05ppm。此外，当通过控制这些杂质，从而使所制造的靶的纯度等于或高于4N、优选等于或高于5N时，可以很好地控制缺陷。

相移膜104具有以下结构之一，例如：具有均匀组成的单层膜；其中组成或组成比连续变化的单层连续膜；以及多层膜，其中组成或组成比不同的一个或多个膜堆叠为一个或多个层。

相移膜104的厚度可以为至并且优选为至并且对于波长为193nm的曝光光线，相位度数为170°至240°，优选为180°至230°，更优选为190°至220°。此外，对于190nm至1,000nm的所有波长，相移膜104具有20％以下的反射率。

可以在100℃至1,000℃的温度下对相移膜104进行热处理，以释放在形成薄膜时引起的薄膜应力。热处理工艺可以采用真空快速热处理装置、炉或热板。此外，在包含氧(O)或氮(N)的气体气氛下进行热处理工艺，从而可以改善薄膜表面的特性，例如对清洁中使用的化学品的耐受性。

当将薄膜应力定义为TIR时，制造相移膜104以使TIR在膜生长之前和之后的变化率为300nm以下，优选为200nm以下。

遮光膜106可以具有各种结构，诸如单层膜、连续膜和包括两层或更多层(诸如第一遮光层和第二遮光层)的多层膜，并且可以包含这样的材料，当对相移膜104进行干法蚀刻时，该材料的蚀刻选择性等于或高于10。

遮光膜106可以包含选自下列材料中的一种或多种：钼(Mo)、钽(Ta)、镍(Ni)、锆(Zr)、铌(Nb)、钯(Pd)、锌(Zn)、硒(Se)、铬(Cr)、铝(Al)、锰(Mn)、镉(Cd)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铪(Hf)和钨(W)，或者除了上述材料之外还包含下列轻元素中的一种或多种：氮(N)、氧(O)和碳(C)。具体地，遮光膜106可以包含含有铬(Cr)的金属化合物。当遮光膜106包含铬(Cr)化合物时，其组成比为：铬(Cr)为30原子％至70原子％，氮(N)为10原子％至40原子％，氧(O)为0至50原子％，并且碳(C)为0至30原子％。

遮光膜106可以包含含有铬(Cr)和钼(Mo)的化合物，其中钼(Mo)的含量增加了蚀刻速率和消光系数，因此可以使遮光膜106成为薄膜。在这种情况下，所述化合物可以通过钼铬酸盐(MoCr)化合物中的一种来实现，该钼铬酸盐化合物的组成比为：钼(Mo)为2原子％至30原子％，铬(Cr)为30原子％至60原子％，氮(N)为10原子％至40原子％，氧(O)为0至50原子％，并且碳(C)为0至30原子％。

遮光膜106的厚度为至优选为至

此外，虽然没有示出，但是可以在遮光膜106上额外地设置用于防止曝光光线的反射的抗反射膜，并且抗反射膜可以由具有与遮光膜106相同的蚀刻性质或者相同的蚀刻选择性的材料制成。

其上层叠有相移膜104和遮光膜106的薄膜的光学密度为2.5至3.5，优选2.7至3.2，并且对于波长为193nm的曝光光线，表面反射率为10％至40％，优选20％至35％。

可以选择性地对遮光膜106进行热处理。在这种情况下，热处理温度可以低于或等于位于下方的相移膜104的热处理温度。

图2是根据本公开的第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜的截面图。

参考图2，根据本公开的具有高透射率的相移空白掩膜200包括透明衬底202和依次形成在透明衬底202上的相移膜204、遮光膜206、硬掩膜208和抗蚀剂膜210。此处，透明衬底202、相移膜204和遮光膜206等同于根据本公开的第一结构中的透明衬底、相移膜和遮光膜。

硬掩膜208形成在遮光膜206上，并且当遮光膜206被图案化时用作蚀刻掩膜。因此，硬掩膜208相对于位于下方的遮光膜206的蚀刻选择性可等于或高于10。

硬掩膜208可以包含具有与相移膜204相同的蚀刻性质的材料，以简化光掩膜的制造工艺，并且在用于图案化相移膜204的蚀刻工艺期间去除图案化的硬掩膜208。

因此，硬掩膜208可以(例如)包含以下中的一种：硅(Si)；硅(Si)化合物，例如SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO和SiBCON，其除硅(Si)之外还含有氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种轻元素；硅化钼(MoSi)；和硅化钼(MoSi)化合物，例如MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO和MoSiCON。

硬掩膜208的厚度为至并且优选为至硬掩膜208的蚀刻速率低于或等于

形成在硬掩膜208上的抗蚀剂膜210可以使用正型或负型化学放大型抗蚀剂。抗蚀剂膜210的厚度为至优选为至

尽管没有示出，但是可以选择性地涂覆六甲基二硅氮烷(HMDS)以改善抗蚀剂膜210和下方薄膜之间的粘附性。

图3A和3B是根据本公开第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜的截面图。

参考图3A和3B，根据本公开的具有高透射率的相移空白掩膜300包括电荷耗散层(CDL)112和212，它们分别形成在根据第一结构和第二结构的抗蚀剂膜110和210上。此处，透明衬底102和202、相移膜104和204、遮光膜106和206以及硬掩膜208等同于根据本公开的第一结构和第二结构中的那些。

电荷耗散层112和212可以选择性地形成在抗蚀剂膜上，并且可以包含具有可溶于去离子(DI)水中的特性的自掺杂水溶性导电聚合物。利用该结构，可以防止曝光期间电子的充电(charge-up)现象，并防止抗蚀剂膜110和210由于充电现象而发生热变形。

电荷耗散层112和212的厚度可以为5nm至60nm，优选为5nm至30nm。

如上所述，本发明采用了包括相移膜的相移光掩膜，该相移膜对于曝光波长具有50％以上的高透射率，因此不仅通过提高分辨率，还通过提高半导体器件制造过程中晶圆曝光时的焦深极限和曝光宽容度，从而提高了工艺合格率。

此外，本公开在形成图案时采用了硬掩膜，由此将抗蚀剂膜制成薄膜并因此提高了分辨率、临界尺寸精度和线性度。

此外，本公开采用具有高透射率的相移空白掩膜来增加工艺窗口，因此提高了制造各种半导体器件(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、闪存、逻辑器件等等)时的工艺合格率。

以下，将根据本公开的实施方案详细描述相移空白掩膜。

实施方案

实施方案1：一种用于制造空白掩膜和光掩膜(透射率为约70％PSM)的方法

将参照图4A至图4E描述该实施方案，以描述根据本公开的第二结构的具有高透射率的相移空白掩膜和光掩膜的制造方法。

参考图4A，在透明衬底202上依次形成相移膜204、遮光膜206、硬掩膜208和抗蚀剂膜210。

透明衬底202具有凹形形状，当将其平坦度被定义为TIR时，其TIR值为-82nm。

通过向安装有硼(B)掺杂的硅(Si)靶的单晶圆型直流(DC)磁控溅射装置中注入Ar:N₂:NO＝5sccm:5sccm:5.3sccm的工艺气体，并施加1.0kW的工艺功率，从而通过柱状结晶法制造SiON膜作为相移膜204，其纯度为6N且厚度为125nm。

通过n&k Analyzer 3700RT测量相移膜204的透射率和相位度数，相对于193nm的波长，透射率中心值为68％，相位度数中心值为205°。此外，测量凸值(convex value)作为平坦度，其凸值为+80nm。此外，通过AES分析相移膜204的组成比，硅(Si):氮(N):氧(O)的组成比为16.3原子％:15.6原子％:68.1原子％。

然后，为了提高平坦度，通过真空快速热处理装置将相移膜204在500℃的温度下进行40分钟的热处理。通过测量相移膜204的应力，得到凸值为+30nm，并且整个相移膜204的应力变化(即Δ应力)为+112nm。这意味着应力通过热处理而释放。

如此制造遮光膜206：通过向安装有铬(Cr)靶的单晶圆型DC磁控溅射装置中注入Ar:N₂:CH₄＝5sccm:12sccm:0.8sccm的工艺气体，并施加1.4kW的工艺功率，从而制造厚度为43nm的下层膜CrCN。然后通过注入Ar:N₂:NO＝3sccm:10sccm:5.7sccm的工艺气体，并施加0.62kW的工艺功率，从而制造厚度为16nm的上层膜CrON，由此制作双层结构。

然后，测量对于遮光膜206的光密度和反射率，结果得到遮光膜206对于波长为193nm的曝光光线显示出3.10的光密度和29.6％的反射率。这意味着使用所制造的遮光膜作为遮光膜206不存在问题。

通过向安装硅(Si)靶的的单晶型DC磁控溅射装置注入Ar:N₂:NO＝7sccm:7sccm:5sccm的工艺气体，并施加0.7kW的工艺功率，从而制造厚度为10nm的SiON膜作为硬掩膜208。

接下来，将HMDS涂覆到硬掩膜208上，然后通过旋涂系统形成厚度为100nm的负型化学放大型抗蚀剂，由此完整地制造了相移空白掩膜。

在对如上所述制造的空白掩膜进行曝光处理之后，在100℃的温度下进行曝光后烘烤(PEB)10分钟，并显影以形成抗蚀剂膜图案210a。

然后，使用抗蚀剂膜图案210a作为蚀刻掩膜，对下面的硬掩膜进行氟基干法蚀刻，从而形成硬掩膜图案208a。在这种情况下，通过蚀刻终点检测(EPD)系统测量硬掩膜，结果为17秒。

参考图4B，去除抗蚀剂膜图案，然后使用硬掩膜图案208a作为蚀刻掩膜蚀刻下方的遮光膜，从而形成遮光膜图案206a。或者，可以使用抗蚀剂膜和硬掩膜作为蚀刻掩膜来蚀刻遮光膜。

参考图4C，使用硬掩膜图案208a和遮光膜图案206a作为蚀刻掩膜，以对下方的相移膜施加氟基干法蚀刻，由此形成相移膜图案204a。

在这种情况下，通过EPD系统分析相移膜图案204a的蚀刻终点，可以通过使用氮(N)峰来辨识相对于下方透明衬底202的蚀刻终点。此处，当进行蚀刻以形成相移膜图案204a时，硬掩膜图案208a被完全去除。

参考图4D和图4E，在形成有相移膜图案204a的透明衬底202上形成第二抗蚀剂膜图案214a，然后将除外周区域之外的曝光主区域的遮光膜图案206a去除，从而完整地制造相移光掩膜。

关于如上所述制造的相移光掩膜，使用MPM-193测量相移膜图案的纯透射率和相位度数。结果，在193nm的波长下的透射率为72.3％，相位度数为215°。此外，使用TEM进行测量，测得图案轮廓(pattern profile)为86°。

实施方案2：一种用于制造空白掩膜和光掩膜(透射率为约100％PSM)的方法

在该实施方案中，制造了这样的相移光掩膜，与实施方案1相比，其相移膜图案具有更高的透射率。

首先，准备与实施方案1相同的溅射靶和装置，向该装置中注入Ar:N₂:NO＝5sccm:5sccm:7.1sccm的工艺气体并施加1.0kW的工艺功率，由此形成厚度为160nm的SiON膜。

通过n&k Analyzer 3700RT测量所形成的相移膜104的透射率和相位度数，结果得到对于193nm的波长，透射率为87％，相位度数为204°。此外，通过AES分析上述制造的相移膜的组成比，测得硅(Si):氮(N):氧(O)的组成比为21.2原子％:4.0原子％:74.8原子％。

此外，在如同实施方案1中所描述的将遮光膜、硬掩膜和抗蚀剂膜依次堆叠之后，通过光掩膜工艺来制造相移膜图案，并且使用MPM-193测量相移膜图案的纯透射率和相位度数。结果得到，透射率为97.2％，相位度数为213°。

比较例：衬底蚀刻型相移空白掩膜的制造

在该比较例中，制造衬底蚀刻型相移空白掩膜和光掩膜以与实施方案1进行比较。

首先，向安装有铬(Cr)靶的单晶型DC磁控溅射装置注入Ar:N₂:CH₄＝5sccm:5sccm:0.8sccm的工艺气体，并施加1.4kW的工艺功率，从而在透明衬底上制造厚度为43nm的作为下层膜CrCN的衬底蚀刻型空白掩膜。然后，通过注入Ar:N₂:NO＝3sccm:10sccm:5.7sccm的工艺气体，并供应0.62kW的工艺功率，从而制造厚度为16nm的CrON膜作为上层膜，由此形成双层结构。

此处，测量遮光膜的光密度和反射率，遮光膜对于波长为193nm的曝光光线显示出3.05的光密度和31.2％的反射率。

然后通过旋涂系统在硬掩膜上形成厚度为170nm的负型化学放大型抗蚀剂，由此完整地制造了相移空白掩膜。

接着，形成抗蚀剂膜图案，然后使用抗蚀剂膜图案作为蚀刻掩膜从而蚀刻下方的遮光膜，从而形成遮光膜图案。然后，除去抗蚀剂膜，使用遮光膜图案作为蚀刻掩膜，基于氟(F)气体对下方的已暴光的透明衬底进行蚀刻。

在这种情况下，设定蚀刻时间以蚀刻透明衬底，并且经过蚀刻的透明衬底显示出200nm的厚度和220°的相位度数。

关于根据实施方案1的相移光掩膜的相移部分和根据比较例所述制造的衬底蚀刻型相移光掩膜的相移部分，测量均匀性的结果列表如下。

[表1]

参照表1，实施方案1和比较例之间的透射率范围差异不明显。另一方面，根据实施方案1的相位度数所显示的范围为1.2°，但根据比较例的相位度数所显示的范围为8°。因此，可以理解，衬底蚀刻型相移光掩膜几乎不可用。

关于上述透过率和相位度数，制作5张根据实施方案1的相移光掩膜和5张根据比较例的相移光掩膜，进行测定其中心值的再现性测试处理，其结果如下表2所示。

[表2]

参照表2，实施方案1和比较例之间对应于板的透射率中心值彼此相似，因此差别微小。另一方面，实施方案1显示相位度数为2°，但比较例显示相位度数为13°。因此，可以理解，比较例相对难以控制相位度数。

本公开采用包括相移膜的相移光掩膜，该相移膜对于曝光波长具有50％以上的高透射率，因此不仅通过提高分辨率、还通过提高半导体器件制造过程中晶圆曝光时的焦深极限和曝光宽容度，从而提高了工艺合格率。

此外，本公开在形成图案时采用硬掩膜，由此将抗蚀剂膜制成薄膜并因此提高了分辨率、临界尺寸精度和线性度。

此外，本公开采用具有高透射率的相移空白掩膜来增加工艺窗口，因此提高了制造各种半导体器件(例如，DRAM、闪存、逻辑器件等等)时的工艺合格率。

尽管已经用示例性实施方案示出并描述了本公开，但是本公开的技术范围不限于前述实施方案中公开的范围。因此，本领域普通技术人员将会理解，可以由这些示例性实施方案进行各种改变和修改。此外，如在所附权利要求中定义的，显而易见的是这些改变和修改都包括在本公开的技术范围内。

Claims

1.一种相移空白掩膜，包括设置在透明衬底上的相移膜，

其中所述相移膜被与所述透明衬底相同的材料蚀刻，并且该相移膜包含能够检测出相对于透明衬底的蚀刻终点的材料。

2.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜对于曝光光线具有50％以上的透射率。

3.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜包含硅(Si)，或硅(Si)化合物中的一种，所述硅(Si)化合物例如为SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO和SiBCON，所述硅(Si)化合物除了包含硅(Si)之外，还包含一种或多种轻元素。

4.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中，当所述相移膜包含所述硅(Si)化合物时，其组成比例为：硅(Si)为10原子％至40原子％，并且所述轻元素为60原子％至90原子％。

5.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述能够检测出蚀刻终点的材料包含氮(N)。

6.根据权利要求5所述的相移空白掩膜，其中，当所述相移膜包含氮(N)时，氮(N)的含量为1原子％至20原子％。

7.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中，当所述相移膜包含氧(O)时，氧(O)的含量为50原子％至90原子％。

8.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜是通过使用硅(Si)靶或硼(B)掺杂的硅(Si)靶而形成的，并且所述靶的电阻率为1.0E-04Ω.cm至1.0E+01Ω.cm。

9.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜具有以下结构之一，例如：其中具有均匀组成的单层膜；其中组成或组成比连续变化的单层连续膜；以及其中组成或组成比不同的一个或多个膜堆叠为一个或多个层的多层膜。

10.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜的厚度为至

11.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中相对于波长为193nm的曝光光线，所述相移膜的相位度数为170°至240°。

12.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，还包括设置在所述相移膜上的遮光膜。

13.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，其中所述遮光膜包含以下材料中的一种：铬(Cr)；铬(Cr)化合物，其组成比为铬(Cr)为30原子％至70原子％，氮(N)为10原子％至40原子％，氧(O)为0至50原子％，并且碳(C)为0至30原子％；钼铬(MoCr)；钼铬(MoCr)化合物，其组成比为钼(Mo)为2原子％至30原子％，铬(Cr)为30原子％至60原子％，氮(N)为10原子％至40原子％，氧(O)为0至50原子％，并且碳(C)为0至30原子％。

14.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，其中所述遮光膜的厚度为至

15.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，还包括设置在所述遮光膜上的抗反射膜，

其中所述抗反射膜包含具有与所述遮光膜相同的蚀刻特性或相同的蚀刻选择性的材料。

16.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，其中所述遮光膜或所述遮光膜堆叠在所述相移膜上的结构对于曝光光线具有2.5至3.5的光密度。

17.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜和所述遮光膜之间的堆叠部分具有10％至40％的表面反射率。

18.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，还包括设置在依次层叠的所述遮光膜和所述相移膜上的硬掩膜。

19.根据权利要求18所述的相移空白掩膜，其中所述硬掩膜包含具有与所述相移膜相同的蚀刻特性、并且具有与所述遮光膜相同的蚀刻选择性的材料。

20.根据权利要求18所述的相移空白掩膜，其中所述硬掩膜包含以下中的一种：硅(Si)；硅(Si)化合物，例如SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO和SiBCON，所述硅(Si)化合物除硅之外还含有一种或多种轻元素；硅化钼(MoSi)；和硅化钼(MoSi)化合物，例如MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO和MoSiCON。

21.根据权利要求18所述的相移空白掩膜，其中所述硬掩膜的蚀刻速率为以下。

22.根据权利要求18所述的相移空白掩膜，其中所述硬掩膜的厚度为至

23.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中还包括设置在所述相移膜上的抗蚀剂膜和设置在所述抗蚀剂膜上的电荷耗散层。

24.根据权利要求23所述的相移空白掩膜，其中所述电荷耗散层包括自掺杂水溶性导电聚合物。

25.根据权利要求23所述的相移空白掩膜，其中所述电荷耗散层的厚度为5nm至60nm。

26.一种相移光掩膜，其是通过使用根据权利要求1至25中任一项所述的相移空白掩膜而制造的。