CN110456608A - 相移空白掩膜和光掩膜 - Google Patents

Abstract

根据本公开的相移膜包括组成不同的多个层，其可以通过一种蚀刻剂进行蚀刻，并且形成为连续膜或多层膜，所述膜通过一次或多次层叠具有不同组成的层而具有至少两层。因此，不仅通过减小相移膜的厚度，而且还通过考虑各种变量从而使得在将相移膜图案化时，使边界部分的截面倾斜度变陡以获得更清晰的相移膜图案边界，由此确保了相移膜图案的透射率、相移量和均匀性，因此提供了这样的相移空白掩膜和光掩膜，其中光刻对象和相移膜图案的图案精度得以改善。

Description

相移空白掩膜和光掩膜

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0052387的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种相移空白掩膜和光掩膜，并且更具体地涉及这样一种相移空白掩膜和光掩膜，其中通过相对于290nm至450nm范围内的复合波长的曝光光线的相移现象，光刻对象的图案精度得到改善。

背景技术

在用于制造包括薄膜晶体管(TFT)-液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、等离子显示板(PDP)等的平板显示器(FPD)

装置或半导体集成电路(IC)器件的光刻过程中，通常使用由空白掩膜制造的光掩膜来转印图案。

空白掩膜是指在由合成石英玻璃等制成的透明衬底的主表面上形成包含金属材料的薄膜，并且在该薄膜上形成抗蚀膜；光掩膜指的是这种空白掩膜中的薄膜被图案化。在此，薄膜根据光学特性分为遮光膜、抗反射膜、相移膜、半透明膜、硬膜等，并且这些薄膜中的两种或更多种薄膜可以组合以具有两个或更多个特征。

随着最近市场对高质量和高功能的FPD产品的需求，其应用范围变得更广泛，并且还需要开发先进的制造工艺技术。换句话说，需要用于高图案分辨率和高精度的技术来提高FPD器件(例如，具有高集成度的半导体器件)中的集成度。

因此，作为提高用于制造FPD器件的光掩膜的精度的方法，已经开发了用于FPD的相移空白掩膜和光掩膜，其包括这样的相移膜，即使在1:1的放大率曝光系统中，该相移膜相对于具有复合波长的曝光光线的相移为约180°。相移膜是指由硅化钼(MoSi)化合物或铬(Cr)化合物制成的薄膜，其中通过湿法蚀刻以图案的形式制造形成在大尺寸衬底上的薄膜。

由硅化钼(MoSi)化合物或铬(Cr)化合物制成的相移膜通过适用于大尺寸衬底的湿法蚀刻而被各向同性蚀刻，因此在相移膜图案的蚀刻边缘处的截面形成为具有平缓的倾斜度。位于图案边缘处的这种倾斜度引起图案的边缘部分与其他部分之间的透射率和相移量的差异，由此影响相移膜图案中的线宽的均匀性。此外，相移膜的边缘部分的倾斜度使得相移膜具有不清晰的边界，并且使得难以形成精细图案。

此外，要求相移膜具有低反射率，这是因为当相移膜具有高反射率时，反射自膜表面的光线与曝光光线之间的干涉使得难以在光刻工序中形成精细图案。

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光掩膜，其中相移膜图案的边缘处的截面具有良好的倾斜度。如此，图案边缘区域周围的透射率和相移量的均匀性优异，由此提高了光刻对象的图案线宽的精度和均匀性。

本公开的另一方面在于提供一种相移空白掩膜和光掩膜，其中相移膜表面的反射率减小,以防止由表面反射的光引发的干涉，由此提高光刻对象的精细图案的精度。

根据本公开的一个实施方案，提供了一种具有位于透明衬底上的相移膜的相移空白掩膜，其中相移膜包括多层膜，该多层膜包括至少两层含金属硅化物的层，并且该多层膜的最顶层比至少一层下层含有更多的氮(N)。

相移膜的层可包含硅化钼(MoSi)，或者包含这样的化合物，该化合物除了包含硅化钼(MoSi)之外，还含有氧(O)、氮(N)

和碳(C)中的一种或多种元素。

相移膜的层可以包含氮(N)，氮的含量是均匀的，或者从最顶层到透明衬底，氮的含量降低。

相移膜可以用主要包含氟化氢铵[(NH₄)HF₂]、过氧化氢(H₂O₂)

和去离子水的蚀刻剂进行蚀刻。

全部蚀刻剂中氟化氢铵[(NH₄)HF₂]的含量可以不超过10体积％。

相对于具有290nm至450nm范围内的复合波长的曝光光线，相移膜可以具有1％至40％的透射率，140°至220°的相移量，并且相移量偏差不大于60°。

附图说明

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

图1示出了根据本公开的第一实施方案的相移空白掩膜的截面图；

图2示出了根据本公开的一个实施方案的相移膜的截面图；

图3A至图3F是用于解释根据本公开的第一实施方案的相移光掩膜制造方法以及该相移光掩膜的截面图；

图4示出了根据本公开的第二实施方案的相移光掩膜的截面图；

图5示出了根据本公开的第三实施方案的相移空白掩膜的截面图；

图6示出了根据本公开的相移膜的边界的截面图；

图7示出了根据本公开的一个实施方案的反射率和透射率的图；

图8示出了根据本公开的一个实施方案的光掩膜图案的截面的照片；

图9示出了根据比较例#1的反射率和透射率的图；

图10示出了根据比较例#1的光掩膜图案的截面的照片；

图11示出了根据比较例#2的反射率和透射率的图；和

图12示出了根据比较例#2的光掩膜图案的截面的照片。

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，提供这些实施例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，可以从这些实施例中做出各种修改和等同物。此外，本发明的范围必须在所附权利要求中限定。

以下，根据本公开的实施方案实现的相移空白掩膜和光掩膜是指用于制造包括薄膜晶体管(TFT)-液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、等离子显示板(PDP)等的平板显示器(FPD)装置或半导体器件的相移空白掩膜和光掩膜。此外，曝光光线是指具有290nm至450nm范围内的复合波长的光。

图1示出了根据本公开的第一实施方案的相移空白掩膜的截面图，图2示出了根据本公开的一个实施方案的相移膜的截面图。

参考图1，根据本公开的相移空白掩膜100具有这样的结构，在透明衬底102上依次层叠相移膜104、遮光膜110和抗蚀膜114。

透明衬底102可以指四边形的透明衬底，例如其一侧具有300mm以上的长度，并且可以包括合成石英玻璃衬底、钠钙玻璃衬底、无碱玻璃衬底、低热膨胀玻璃衬底等。

如图2所示，相移膜104具有这样的结构，其中层叠有至少两层、优选二至十层、更优选二至八层的薄膜104a…104n。

构造为用以形成相移膜104的各薄膜104a…104n仅由金属硅化物形成，或者由这样的化合物形成，该化合物除了包含金属硅化物外，还包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)和氢(H)中的至少一种轻元素。

在金属硅化物及其化合物中，金属包括选自由以下元素构成的组中的一种或多种：铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)和铌(Nb)。

具体而言，对于构造为形成相移膜104的各薄膜104a…104n，其可以由选自以下化合物所构成的组中的一种或多种化合物形成，这些化合物为：包含钼(Mo)的硅化钼(MoSi)及其化合物，如MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON。

硅化钼(MoSi)化合物膜可以含有2原子％至30原子％的钼(Mo)、20原子％至70原子％的硅(Si)、5原子％至50原子％的氮(N)、0原子％至30原子％的氧(O)以及0至30原子％的碳(C)。

被构造为形成相移膜104的各薄膜104a…104n可以具有一种组成，或者具有包含不同轻元素的不同组成。例如，在相移膜包括两层的情况下，MoSiN层和MoSiN层可以组成相移膜，或者MoSiN层和MoSiON层可以组成相移膜。此外，当这些层具有相同组成时，这些层的元素组成比可以不同。

对于被构造为形成相移膜104的各薄膜104a…104n，其可以被构造为具有一种组成或一种组成比的单一膜，或者被构造为连续膜，在该连续膜中，组成或组成比是变化的。连续膜是指在存在等离子体的溅射过程期间，通过改变诸如反应气体、功率、压力等工艺参数而形成的膜。

对于被构造为形成相移膜104的薄膜104a…104n，根据诸如组成、组成比、厚度等变量的不同，其对于相同蚀刻剂的蚀刻速率和表面反射率是不同的，因此可以通过考虑这些变量从而适当地加以布置，从而当相移膜被图案化时使图案边缘处的截面倾斜度陡峭并且调整反射率。

首先，作为通过调整相移膜104的蚀刻速率来使截面倾斜度陡峭的方法，可以控制轻元素的含量。具体而言，随着轻元素中氮(N)或碳(C)的含量增加，蚀刻速率变慢，并且随着氧(O)含量增加，蚀刻速率变得更快。

具体而言，当通过改变氮(N)或碳(C)的含量来控制蚀刻速率时，如此构造相移膜的薄膜104a…104n，使得这些膜中的最上层的膜中氮(N)或碳(C)的含量高于至少某一下层膜中氮(N)或碳(C)的含量，或者与透明衬底相邻的膜中氮(N)或碳(C)的含量低于某些上层膜中氮(N)或碳(C)的含量。例如，从顶部膜向底部膜，氮(N)或碳(C)的含量降低，因此图案边缘处的截面得以改善从而更加垂直。

另一方面，与氮(N)或碳(C)不同，在氧(O)的情况下，膜中最上层膜的氧(O)含量可低于至少某下层膜的氧含量，或者与透明衬底相邻的膜的氧(O)含量可高于某上层膜的氧(O)含量。例如，由最上层薄膜到底层薄膜，氧(O)含量升高，因此，图案边缘处的截面得以改善从而更加垂直。同时，就反射率而言，由于最上层薄膜含有更多的氧，因此反射率变低。通过改变薄膜104a...104n中氮(N)和氧(O)其中一者的含量或者这两者的含量，可以调整相移膜104的反射率。特别地，可以通过增加氮(N)和氧(O)的含量来降低反射。然而，氧(O)会增加蚀刻速率，因此与降低的反射率相比，蚀刻速率会增加，由此使得边缘处的截面倾斜度平缓并变差。因此，将相移膜中所包括的薄膜104a...104n控制为氧含量不超过30原子％或优选不超过20原子％，并且厚度不超过30nm。

因此，在布置根据本公开的薄膜104a...104n时，并不限于仅考虑相移膜104的截面的蚀刻形状而局限于前述氮(N)、碳(C)和氧(O)的上述蚀刻特性，而是可以通过考虑诸如反射率等的所有光学特性来进行布置。即，考虑了以下方面：用于形成薄膜104a...104n的膜生长气体的种类；由于薄膜中氮(N)、碳(C)、氧(O)含量的不同而引起的蚀刻速率和反射率的变化；等等，从而以这样的方式堆叠不同的薄膜104a...104n，使得布置在特定部分处的薄膜可以被构造为蚀刻速率或反射率低于或更高设置在该薄膜上方或下方的另一薄膜的蚀刻速率或反射率，从而优化蚀刻截面和反射率。为此，当形成薄膜104a...104n时，在膜生长气体中，适当调整包含氮(N)、碳(C)和氧(O)的膜生长气体的注入量，以赋予薄膜相似或不同的蚀刻特性，从而将薄膜104a...104n的蚀刻速率和反射率调整为最佳状态。

相移膜的总厚度为至并且优选为至考虑到对于布置在上方和下方的膜的粘合性和蚀刻特性，被构造为形成相移膜104的薄膜104a...104n具有至的厚度。

形成相移膜的膜可以用一种蚀刻剂蚀刻。

相移膜的蚀刻剂可以是主要包含氟化氢铵[(NH₄)HF₂]、过氧化氢(H₂O₂)和去离子水的蚀刻剂。在蚀刻剂的主要成分中，氟化氢铵[(NH₄)HF₂]的含量不超过总体积的10体积％，并且优选不超过5体积％。这是因为含有超过10体积％的氟化氢铵[(NH₄)HF₂]时，会在蚀刻相移膜时损伤衬底表面。

相对于具有290nm到450nm范围内的复合波长的曝光光线，相移膜104具有不高于35％的反射率。此外，相移膜104在400nm至900nm的波长范围内的某波长处具有最低的反射率，并且优选在500nm至800nm的波长范围内的某波长处具有最低的反射率。

相对于具有290nm到450nm范围内的复合波长的曝光光线，相移膜104具有1％至40％、优选5％至20％的透射率。此外，对于具有290nm到450nm范围内的复合波长的曝光光线，相移膜104具有140°至220°的相移量和不大于60°的相移量偏差。在此，透射率偏差和相移量偏差是指对应于具有290nm到450nm范围内的复合波长的曝光光线的值之间的最大值和最小值之差。

遮光膜110被布置在相移膜104上，并且因为其被制成光掩膜制造时的图案形式，所以用作用于将相移膜104图案化的蚀刻掩膜。

遮光膜110可以包含以下金属材料中的一种或多种：铬(Cr)、铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)和硅(Si)，或者除了这些金属材料之外，还可以包含氮(N)、氧(O)和碳(C)中的一种或多种材料。

遮光膜110可以优选仅包含铬(Cr)，或者包含选自这样的化合物中的一种或多种化合物，该化合物除了含有铬(Cr)之外，还含有氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种元素，例如CrO、CrN、CrC、CrCN、CrCO和CrCON。

遮光膜110被设置成连续膜的形式，或者设置成包括两层或更多层的遮光层106和抗反射层108的多层膜的形式。当遮光层106具有抗反射功能时，可以省略抗反射层108。

遮光膜110可以为连续膜的形式，或者为包括经过一次或多次层叠的两层或多次的多层膜的形式，这些层由可被相同蚀刻剂蚀刻的材料制成，并且具有不同的组成或组成比。在这种情况下，对于形成遮光膜110的薄膜，根据诸如组成、组成比、厚度等变量，其对于相同蚀刻剂的蚀刻速率不同，因此应考虑上述变量从而对这些薄膜进行适当的布置。

在将下方的相移膜104图案化之后，可以将由遮光膜110形成的遮光膜图案去除，或者将其保留在相移膜图案中要求限定位于衬底边缘处的盲区的部分中。

单独的遮光膜110、或者遮光膜110和相移膜104的层叠结构相对于曝光光线具有2至6的光密度，并且厚度为至此外，遮光膜110相对于曝光光线的反射率不高于30％，优选不高于20％，并且更优选不高于15％。

如上所述，本发明使用硅化钼(MoSi)或其化合物来形成作为多层膜的相移膜，该多层膜的各层的蚀刻速率彼此不同，由此改善了相移薄膜图案边缘处的截面斜度。此外，还可以通过控制最上层中的氧和氮的含量来降低反射率。

因此，相移膜图案在临界尺寸(CD)精度和均匀性方面得到改善，因此可以实现不大于2μm、优选不大于1.8μm且更优选不大于1.5μm的精细相移膜图案。

尽管没有示出，但是本公开的相移空白掩膜可以进一步选择性地包括位于相移膜或遮光膜之上和之下的一层或多层金属膜，并且该金属膜可以是半透射膜、蚀刻停止层和蚀刻掩膜之一。

图3A至3F是用于解释根据本公开的第一实施方案的相移光掩膜的制造方法和相移光掩膜的截面图。

参考图3A，对于根据本公开的相移光掩膜，通过在透明衬底102上依次堆叠相移膜104、遮光膜110和抗蚀膜114来形成相移空白掩膜100。

相移膜104和遮光膜110可以通过反应性磁控溅射法来生长。

在这种情况下，可以通过使用NO、N₂O、N₂、N₂、O₂、CO₂、CO和CH₄中的至少一种反应性气体，并且除了反应性气体外自由地使用能够提供氧(O)、氮(N)和碳(C)的气体，从而形成相移膜104和遮光膜110。

当相移膜104的薄膜由硅化钼(MoSi)或其化合物制成时，可以通过溅射工艺，使用单一的硅化钼(MoSi)靶或使用多个钼(Mo)靶和硅(Si)靶来形成相移膜104。在这种情况下，单一的硅化钼(MoSi)靶具有以下组成比Mo:Si＝2原子％～30原子％:70原子％～98原子％，例如各种组成比，如Mo:Si＝10原子％:90原子％、Mo:Si＝15原子％:85原子％、Mo:Si＝20原子％:80原子％、Mo:Si＝30原子％:70原子％等。可以根据相移膜104的所需条件自由地调节靶的组成比。

为了控制构造为形成相移膜104的薄膜的蚀刻速率，可以改变溅射工艺中注入的气体的比率，反应气体和惰性气体的比率可以微调为0.5:9.5～4:6，优选1:9～3:7。

遮光膜110可以通过遮光层106和抗反射层108的层叠结构形成。然而，该结构仅仅是示例性的。或者，考虑到湿法蚀刻特性，遮光膜110可以由连续膜或包括两层或更多层的多层膜形成。

遮光膜110由相对于相移膜104具有蚀刻选择性的材料制成，例如铬(Cr)和Cr化合物中的一种，所述Cr化合物例如为CrO、CrN、CrC、CrCO、CrON、CrCN和CrCON。

参考图3B，对抗蚀膜进行曝光、显影等工序以形成抗蚀膜图案114a，并使用抗蚀膜图案114a作为蚀刻掩膜来蚀刻下层遮光膜，由此形成遮光膜图案110a。

参考图3C，使用抗蚀膜图案和遮光膜图案110a作为蚀刻掩膜来蚀刻下层相移膜，由此形成多层膜的相移膜图案104a。

尽管未示出，但是可以在该工艺过程中除去抗蚀膜图案，然后使用遮光膜图案110a作为蚀刻掩膜，以蚀刻下层的相移膜，由此形成多层膜的相移膜图案104a。

在这种情况下，可以通过湿法蚀刻法和干法蚀刻法中的一种来实现用于形成遮光膜图案110a和相移膜图案104a的蚀刻工序，并且可以优选通过湿法蚀刻法来实现。此处，当相移膜104的薄膜以硅化钼(MoSi)或其化合物的形式提供时，湿法蚀刻法可以采用主要含有氟化氢铵[(NH₄)HF₂]、过氧化氢(H₂O₂)和去离子水的蚀刻剂。此外，用于湿法蚀刻工艺的蚀刻剂和蚀刻方法可以通过公知的各种材料和方法来实现。

参考图3D，在遮光膜图案上形成抗蚀膜图案(未示出)之后，对遮光膜图案进行蚀刻工序，因此遮光膜图案110b保留在相移膜图案104a上，从而制造具有用于形成接触或线图案的线边型(rim)结构的相移光掩膜200。因此，可以防止相移的旁瓣现象(side-lobephenomenon)。

此外，参考图3E，可以如此构造相移光掩膜200，使得遮光膜图案110b保留在相移膜图案104a的边缘部分处以限定盲区。

另外，参考图3F，可以如此构造相移光掩膜200，使得即在图3B的上述阶段后，通过完全去除相移膜图案104a上的遮光膜图案，从而仅在透明衬底102上保留相移膜图案104a。

图4示出了根据本公开的第二实施方案的相移光掩膜的截面图。

参考图4，根据本公开的相移光掩膜300包括在透明衬底102的主区域上的具有两层或更多层的多层膜的相移膜图案104a，以及位于盲区的至少遮光膜图案110b，该遮光膜图案110b具有诸如对准键(aligning key)的辅助图案。

对于相移光掩膜300，在透明衬底102上形成遮光膜和抗蚀膜图案，然后使用抗蚀膜图案作为蚀刻掩膜来蚀刻遮光膜，由此形成遮光膜图案110b。

然后，在包括遮光膜图案110b的透明衬底102上形成相移膜之后，蚀刻多层相移膜，并且在相移膜上形成抗蚀膜图案，由此形成相移膜图案104a。

尽管没有示出，但是在所需的主区域中，遮光膜图案110b可以部分地布置在相移膜图案下方。

根据本公开的一个实施方案的相移空白掩膜可以具有包括金属薄膜的结构，该金属薄膜用作多层相移膜上的相移膜的蚀刻掩膜。

图5示出了根据本公开的第三实施方案的相移空白掩膜的截面图。

参考图5，根据本公开的相移空白掩膜400包括依次形成在透明衬底202上的相移膜204、金属膜212和抗蚀膜214。

在此，相移膜204在结构上、物理上、化学上和光学上与根据前述实施例的相移膜具有相同构造和物理性质。

将金属膜212图案化以用作相移膜204的蚀刻掩膜。因此，金属膜212可由这样的材料制成，该材料相对于用于相移膜204的蚀刻剂具有大于“10”的蚀刻选择性。

金属膜212可以包含以下中的一种或多种金属材料：铬(Cr)、铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)，或者除了这些金属材料之外还可以包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种轻元素。

当相移膜204包含硅化钼(MoSi)化合物时，金属膜212可以优选仅包含铬(Cr)，或者包含铬(Cr)化合物，该铬(Cr)化合物除了铬(Cr)之外，还进一步包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种轻元素。在这种情况下，金属膜212具有以下组成比：30原子％～100原子％的铬(Cr)、20原子％～50原子％的氮(N)、0原子％～30原子％的氧(O)、0原子％～30原子％的碳(C)。

金属膜212的厚度为至优选为至金属膜212与布置于其上的抗蚀膜214间的粘合性优异，并且由于金属膜212非常薄，因此用作金属膜212的蚀刻掩膜的抗蚀膜214可以设置为较薄，并且抗蚀膜214具有不大于的厚度，并且优选具有不大于的厚度，

根据本公开的一个实施方案的相移空白掩膜400可以通过与前述实施方案相同的工艺制造为相移光掩膜。

在此，相移光掩膜也可以与前述实施方案和图3D、3E、3F和图4所示一样具有各种结构，例如，在透明衬底上仅设置相移膜图案的结构，在所需的相移膜图案的一部分上保留金属膜图案的结构，主区域上仅保留相移膜图案的结构等。

如此，根据本公开使用这样的金属薄膜作为用于相移膜的蚀刻掩膜，因此可以使抗蚀膜比常规抗蚀膜薄得多。相应地，负载作用(loading effect)显著降低，从而在蚀刻工序之后非常精确地形成金属膜图案，并且通过使用金属膜图案作为蚀刻掩膜而蚀刻的相移膜图案也形成为具有高精度的CD。

此外，金属膜与抗蚀膜间的粘合性优异，因此基本上防止了当使相移膜图案化时，相移膜图案的截面由于蚀刻剂的界面渗透而倾斜。

另外，虽然没有示出，但是相移光掩膜还可以包括设置在相移膜图案上方或下方的遮光膜图案，以具有预定功能，例如遮光功能等。

图6示出了根据本公开的实施方案的相移膜图案的边界的截面图。

参考图6，根据本发明的多层相移膜图案104a的侧壁角度得到改善，这是因为诸如厚度、蚀刻速率等变量被考虑到以下结构中：下层膜形成为具有比上层膜更快的蚀刻速率的结构，利用薄膜以使特定部分中的蚀刻速率更慢的结构，等等。

在这种情况下，相移膜图案104a的上边缘和下边缘之间的水平距离(即尾部尺寸：d)不大于100nm，并且优选不大于60nm。此外，连接相移膜图案104a的顶面和底面的边缘的直线相对于顶面的角度(θ)为70°至110°，并且优选为80°至100°。

此外，根据本公开的相移空白掩膜和光掩膜还可以包括在相移膜或遮光膜之上和之下的一个或多个部分中的蚀刻停止膜、半透射膜、硬膜或类似薄膜。

(实施方案)

硅化钼(MoSi)化合物的多层相移膜的制造和测试

根据本公开的一个实施方案，将描述制造相移空白掩膜的方法，其中相移膜和遮光层依次堆叠在透明衬底上。

首先，准备尺寸为800mm x 920mm的合成石英玻璃衬底。通过DC磁控溅射装置，使用MoSi靶[10原子％:90原子％]在衬底上形成三层相移膜。具体而言，在Ar:N₂＝90:18sccm、工艺功率为1.6kW的条件下生长与透明衬底相邻的第一层，在Ar:N₂＝90:22sccm、工艺功率为1.7kW的条件下生长第二层，在Ar:N₂＝90:24sccm、工艺功率为1.75kW的条件下生长第三层。测量如上所述沉积的相移膜的厚度，第一层膜的厚度为34.5nm，第二层膜的厚度为35.2nm，第三层膜的厚度为33.8nm，它们的总厚度为103.5nm。

在这种情况下，参考图7，其示出了根据本公开的一个实施方案的反射率和透射率，i线的透射率为4.65％，h线的透射率为7.52％，g线的透射率为10.10％，并且i-h-g线的透射率偏差为5.45％。另外，i线的反射率为21.45％，h线的反射率为22.01％，g线的反射率为21.39％，在604nm处存在最低反射率。

同时，i线的相移量为182°，h线的相移量为168°，g线的相移量为153°，并且相移量偏差为29°。

然后，使用铬(Cr)靶形成厚度为105nm的双层遮光膜。在形成遮光膜之后测量光密度，测得i线的光密度为3.5，因此将其用作遮光膜没有问题。

然后，利用厚度为500nm的抗蚀膜覆盖遮光层，从而最终完成相移空白掩膜的制造。

使用如上制造的空白掩膜，如下所述制造光掩膜。

首先，使用空白掩膜通过曝光和显影使抗蚀膜图案化，然后使用抗蚀膜图案作为蚀刻掩膜，以对下层的遮光层图案进行湿法蚀刻。

然后，除去抗蚀膜，再次使用遮光层图案对相移膜进行湿法蚀刻。此处，使用包含氟化氢铵、过氧化氢和去离子水的蚀刻剂作为相移膜的蚀刻剂。然后，再次覆盖抗蚀膜，对除外周盲区之外的主区域进行曝光和显影，并且完全去除主区域中的遮光层，由此最终完成光掩膜的制造。

通过FE-SEM测量如上制造的光掩膜图案的截面，从而获得截面的侧壁角度。参考图8，其示出了根据本公开的一个实施方案的光掩膜图案的截面的图片，将理解的是，光掩膜的相移膜图案的截面被制成比大约80°更垂直。

(比较例#1)

硅化钼(MoSi)化合物的单层相移膜的制造和测试

为了与前述实施方案进行比较，比较例#1制造并测试了单层相移膜。

使用与实施方案相同的衬底和装置以及相同的MoSi靶[10原子％:90原子％]，在工艺气体Ar:N₂＝90sccm:24sccm、工艺功率为1.75kW的膜生长条件下，形成作为单层相移膜的厚度为109nm的根据比较例#1的相移膜。

在这种情况下，参考图9，其示出了根据比较例#1的反射率和透射率，i线的透射率为3.55％，h线的透射率为6.43％，g线的透射率为8.38％，并且各线的相移量分别为190.6°、174.1°和162.7°。因此，将其用作复合波长的相移膜没有问题。

然后，如实施方案那样使用铬(Cr)靶形成遮光膜，然后覆盖厚度为500nm的抗蚀膜，由此完成相移空白掩膜的制造。此外，与实施方案一样进行光掩膜制造工艺，然后通过FE-SEM测量光掩膜图案的截面，由此获得截面的侧壁角度。

在这种情况下，参考图10，其示出了根据比较示例#1的光掩膜图案的截面的图片，可以理解的是，光掩膜的单层相移膜图案的截面具有约60°的相对较差的截面图案。

(比较例#2)

根据硅化钼(MoSi)化合物的组成的多层相移膜制造和测试

比较例#2通过自下而上降低氮(N)的含量来制造多层相移膜，并形成光掩膜，由此评价相移膜图案的截面形状。

为此，使用与实施方案相同的衬底和装置以及相同的MoSi靶[10原子％:90原子％]来形成三层相移膜，

具体而言，在Ar:N₂＝50:50sccm、工艺功率为1.2kW的条件下生长与透明衬底相邻的第一层，在Ar:N₂＝90:26sccm、工艺功率为1.35kW的条件下生长第二层，在Ar:N₂＝90:18sccm、工艺功率为1.45kW的条件下生长第三层。

在这种情况下，参考图11，其示出了根据比较例#2的反射率和透射率，i线的透射率为4.35％，h线的透射率为6.91％，g线的透射率为9.27％；i-h-g线的投射率偏差为4.92％；并且i线的相移量为181°，h线的相移量为165°，并且g线的相移量为151°，由此示出了与实施例类似的结果。

然而，随着反射表面中氮含量的减少，i线的反射率为33.35％，h线的反射率为33.33％，并且g线的反射率为33.13％，这比实施方案中的那些反射率相对高约30％，从而表现出对所有波长的高反射率。

然后，如本实施方案那样使用铬(Cr)靶形成遮光膜，然后覆盖厚度为500nm的抗蚀膜，由此完成相移空白掩膜的制造。

此外，与实施方案一样进行光掩膜制造工艺，然后通过FE-SEM测量光掩膜图案的截面，由此获得截面的侧壁角度。

在这种情况下，参考图12，其示出了根据比较例#2的光掩膜图案的截面的图片，可以理解，光掩膜的多层相移膜图案的截面具有约30°以下的最差的截面图案。据认为，该结果是由于最上层中的氮(N)含量较低，并且底层中的氮(N)含量较高。

根据本公开，相移膜由包括两层或更多层的多层结构形成，并且每个膜可以通过单个膜或连续膜实现。此外，可以通过控制形成相移膜的各层中氧、氮和碳的含量来控制图案边缘处的截面形状并控制反射率。

因此，可以改善相移空白掩膜和光掩膜的相移膜图案的边缘截面形状。此外，图案边缘区域中的透射率和相移量均匀性得到改善，由此提高了相移膜图案和光刻对象中的图案线宽的精度和均匀性。

此外，根据本公开，通过降低相移膜的表面上的反射率，并且抑制由于反射自该表面的光而产生的干涉波，从而制造了相移空白掩膜和光掩膜，由此改善了光刻对象的精细图案精度。

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 (18)

1.一种相移空白掩膜，其具有位于透明衬底上的相移膜，其中，

所述相移膜包括多层膜，该多层膜包括至少两层含有金属硅化物的层，并且

所述多层膜的最顶层中所含的氮比至少一层下层所含的氮更多。

2.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜中的层包含硅化钼或者包含这样的化合物，该化合物除了含有硅化钼之外，还含有氧、氮和碳中的一种或多种元素。

3.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述金属包括选自由以下元素构成的组中的一种或多种：铝、钴、钨、钼、钒、钯、钛、铂、锰、铁、镍、镉、锆、镁、锂、硒、铜、钇、硫、铟、锡、硼、铍、钠、钽、铪和铌。

4.根据权利要求2所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜中的层包含2原子％至30原子％的钼、20原子％至70原子％的硅、5原子％至50原子％的氮、0原子％至30原子％的氧和0至30原子％的碳。

5.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜中的层具有一种组成，或者具有一种组成但具有不同的组成比，或者具有不同的组成且这些组成中所包含的氧、氮和碳中的一种或多种元素有所不同。

6.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜中的层包含氮，所述氮的含量是均匀的，或者从所述最顶层向所述透明衬底，所述氮的含量降低。

7.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中在所述相移膜的层中，与所述透明衬底相邻的层中的氮含量小于上层中的至少一层的氮含量。

8.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜的层中的最顶层的氧含量小于下层中的至少一层的氧含量，或者与所述透明衬底相邻的层中的氧含量高于某一上层的氧含量。

9.根据权利要求8所述的相移空白掩膜，其中当所述相移膜的层中的最顶层含有氧时，其氧含量不超过30原子％，并且所述最顶层具有不大于30nm的厚度。

10.根据权利要求8所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜的层中的所述最顶层中的碳含量高于下层中的至少一层的碳含量，或者与所述透明衬底相邻的层的碳含量小于某一上层的碳含量。

11.根据权利要求8所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜的厚度为至并且所述相移膜中的各层的厚度为至

12.根据权利要求1至11中任一项所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜通过主要包含氟化氢铵、过氧化氢和去离子水的蚀刻剂来蚀刻。

13.根据权利要求12所述的相移空白掩膜，其中在全部所述蚀刻剂中，氟化氢铵的含量不超过10体积％。

14.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中相对于具有290nm至450nm范围内的复合波长的曝光光线，所述相移膜的反射率不高于35％。

15.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中相对于在400nm至900nm范围内的一个波长，所述相移膜具有最低的反射率。

16.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中相对于具有290nm至450nm范围内的复合波长的曝光光线，所述相移膜的透射率为1％至40％。

17.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中相对于具有290nm至450nm范围内的复合波长的曝光光线，所述相移膜的相移量为140°至220°，并且相移量偏差不大于60°。

18.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，还包括遮光膜、半透光膜、蚀刻停止膜、位于相移膜上方或下方的蚀刻掩膜中的一个或多个膜。