空白掩模和光掩模的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有半節(jié)距為32納米或小于32納米(尤其半節(jié)距為22納米或小于22納米)的高分辨率圖案的光掩模，其通過形成空白掩模來制造，在所述空白掩模中，在透明襯底上形成不透光膜和相對于所述不透光膜厚度較小并且蝕刻選擇性較高的硬膜。光掩?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)構(gòu)成不透光膜的金屬、硅以及少量元素的組成比率而具有較高質(zhì)量，以抑制在電子束修復(fù)工藝期間二氟化氙氣體對圖案的破壞。
【專利說明】空白掩模和光掩模
[0001] 相關(guān)申請案的交叉參考
[0002] 本申請案主張2013年10月2日申請的韓國專利申請案第2013-0117681號的優(yōu) 先權(quán)和權(quán)益，所述專利申請案的披露內(nèi)容以全文引用的方式并入在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及空白掩模和光掩模，并且更確切地說，涉及包含可適用于32納米或小 于32納米半節(jié)距（half-pitch)和尤其22納米或小于22納米半節(jié)距的硬膜的空白掩模、 和光掩模。

【背景技術(shù)】
[0004] 當(dāng)今，隨著半導(dǎo)體裝置的集成度變得較高，已經(jīng)開發(fā)出在436納米g線、405納米h 線、365納米i線、248納米KrF激光和193納米ArF激光下使用的光刻技術(shù)以改良半導(dǎo)體 電路圖案的分辨率（resolution)。另外，已經(jīng)開發(fā)出空白掩模以改良其特征，例如二元強(qiáng)度 空白掩模、相移空白掩模等。
[0005] 作為提高半導(dǎo)體電路圖案分辨率的一部分嘗試，最近已經(jīng)開發(fā)和使用了包含硬膜 的空白掩模。不同于在現(xiàn)有二兀強(qiáng)度空白掩?；蛳嘁瓶瞻籽谀Ｖ?，在包含硬膜的空白掩模 中，使用相對于不透光膜的蝕刻選擇性較高并且厚度較小的硬膜作為用于蝕刻不透光膜而 非抗蝕膜的掩模。與不透光膜相比較，硬膜的厚度小并且蝕刻時(shí)間短。因此，硬膜使得抗蝕 膜能夠以薄膜形式形成，并且在進(jìn)行電子束曝光時(shí)減少電子散射，從而形成高精確度圖案。
[0006] 使用包含硬掩模的空白掩模制造的光掩模類似于一般二兀強(qiáng)度空白掩模和相移 光掩模使用光刻工藝來制造，所述光刻工藝包含寫入、顯影、蝕刻、檢查、修復(fù)和清洗工藝。
[0007] 在這些工藝當(dāng)中，一種使用聚焦離子束的方法最先應(yīng)用于修復(fù)工藝中。然而，在 使用聚焦離子束的修復(fù)工藝中，當(dāng)在透明襯底上使用娃化鑰（molybdenumsilicide;MoSi) 化合物（尤其硅（silicon;Si)作為主要組分）來形成不透光膜時(shí)，透明襯底也使用包含硅 (Si)作為主要組分的SiO2來形成。因此，透明襯底在修復(fù)不透光膜時(shí)可能被破壞。
[0008] 因此，使用電子束的修復(fù)方法最近已用于減少由對不透光膜圖案的破壞而引起的 缺陷和減少在進(jìn)行修復(fù)工藝之后對透明襯底的破壞。然而，盡管使用電子束的修復(fù)方法可 適用于32納米或小于32納米的半節(jié)距（尤其22納米或小于22納米的半節(jié)距）并且可以 解決使用聚焦離子束的修復(fù)工藝的問題，但可能出現(xiàn)以下問題。
[0009] 在電子束修復(fù)工藝中，使用XeF2作為修復(fù)工藝氣體。當(dāng)不透光膜由硅化鑰（MoSi) 化合物形成時(shí)，通過XeF2氣體中所含有的氟（fluorine;F)組分蝕刻不透光膜。因此，在電 子束修復(fù)工藝中，當(dāng)修復(fù)與不透光膜已被首先修復(fù)的區(qū)域鄰接的區(qū)域時(shí)，所述被首先修復(fù) 的區(qū)域被XeF2氣體連續(xù)破壞。最后，圖案臨界尺寸（criticaldimension;CD)的變化造成 圖案被破壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明是針對一種空白掩模和一種光掩模，在所述空白掩模中，在透明襯底上形 成不透光膜和硬膜以使得所述空白掩?？梢詰?yīng)用于32納米或小于32納米的半節(jié)距（尤其 22納米或小于22納米的半節(jié)距）。
[0011] 本發(fā)明還針對一種空白掩模和一種光掩模，所述空白掩模包含能夠在電子束修復(fù) 工藝期間防止圖案被XeF2氣體破壞并且光學(xué)特性較高的不透光膜。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種空白掩模，所述空白掩模包含在透明襯底上形成 的不透光膜和硬膜，其中在形成圖案之后的修復(fù)工藝中，所述不透光膜被所注入氣體破壞 的程度以0到0. 5的各向異性比率形式數(shù)字化，其中所述各向異性比率是所述圖案的橫向 破壞與蝕刻深度的比率。
[0013] 修復(fù)工藝可以是電子束修復(fù)工藝，并且注入氣體可以是XeF2。
[0014] 不透光膜可以由從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的硅化鑰（MoSi)化合物形 成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、 MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
[0015] 不透光膜的組成比率可以是其中：鑰（molybdenum;Mo)含量是I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;0)含量是0原子％到5原子％。
[0016] 由硅化鑰（MoSi)化合物形成的不透光膜可以使用硅化鑰（MoSi)靶或硅硼化鑰 (molybdenumsilicideboron;MoSiB)祀來形成。娃化鑰（MoSi)祀的組成比率可以是其 中Mo:Si= 2原子％到20原子％ : 98原子％到80原子％。硅硼化鑰（MoSiB)靶的組 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％。
[0017] 不透光膜可以具有從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的結(jié)構(gòu)：單層膜、連續(xù)單層 膜、多層膜以及連續(xù)多層膜。
[0018] 當(dāng)不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，就鑰（Mo)、硅（Si)以 及氮（N)當(dāng)中至少一種的含量而言，所述光屏蔽膜和抗反射膜可以不同，其中鑰（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％。
[0019] 當(dāng)不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗反射膜的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，所述光屏蔽膜的厚度 可以是35納米到50納米，以及所述抗反射膜的厚度可以是3納米到20納米。
[0020] 不透光膜在193納米曝光波長下的光學(xué)密度可以是2. 5到3. 5。
[0021] 不透光膜在193納米曝光波長下的表面反射率可以是40%或小于40%。
[0022] 硬膜可以由至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的金屬材料形成： 鑰（Mo)、組（tantalum;Ta)、f凡（vanadium;V)、鈷（cobalt;Co)、鎮(zhèn)（nickel;Ni)、锫 (zirconium;Zr)、銀（niobium;Nb)、IE(palladium;Pd)、鋒（zinc;Zn)、絡(luò)(chromium； Cr)、錯(cuò)（aluminum;A1)、猛（manganese;Mn)、鎘（cadmium;Cd)、緩（magnesium;Mg)、鋰 (lithium;Li)、硒（selenium;Se)、銅（copper;Cu)、給（hafnium;Hf)、鶴（tungsten;W)以 及硅（Si)，或可以由所述選定的至少一種金屬材料和至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群 中選出的材料形成：氧（〇)、氮（N)、碳（C)以及硼（B)。
[0023] 硬膜可以由從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的鉻（Cr)化合物形成：Cr、CrO、 CrN、CrC、CrON、CrOC、CrCN、CrCON、CrB、CrBO、CrBN、CrBC、CrBON、CrBOC、CrBCN以及CrBCON。
[0024] 硬膜的厚度可以是2納米到5納米。
[0025] 硬膜的蝕刻速度可以是0. 4埃/秒到2. 0埃/秒。
[0026] 在硬膜與不透光膜之間的蝕刻選擇性可以是1:20或大于20。
[0027] 在硬膜上形成的抗蝕膜的厚度可以達(dá)到600埃到1200埃。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光掩模，所述光掩模使用上述空白掩模之一來 制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其他目標(biāo)、特征和 優(yōu)勢對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得更顯而易見，在所述附圖中：
[0030] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包含硬膜的空白掩模的橫截面圖。
[0031] 圖2是為了定義各向異性比率而繪示的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 在此所闡述的本發(fā)明示例性實(shí)施例并不打算限制在權(quán)利要求書中所界定的本發(fā) 明精神和范圍，而僅用于較好地理解本發(fā)明。因此，對本領(lǐng)域具通常知識者而言將顯而易 見，以上示例性實(shí)施例應(yīng)涵蓋處于本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代方案。因此， 應(yīng)理解可以在不脫離以上權(quán)利要求書的精神和范圍的情況下對其中的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各 種變化。
[0033] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包含硬膜的空白掩模100的橫截面圖。
[0034] 參考圖1，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩模100包含透明襯底102、和依次堆疊 在所述透明襯底102上的不透光膜106和硬膜108。不透光膜106可以是包含兩種或大于 兩種膜（例如光屏蔽膜104和抗反射膜105)的多層膜，但也可以是單層膜。
[0035] 相對于透明襯底102在193納米曝光波長下的厚度，其雙折射率可以是2納米或 小于2納米，并且平坦度可以是0.3微米。當(dāng)進(jìn)行最終晶圓印刷時(shí)，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 的所需圖案臨界尺寸（CD)是半節(jié)距32納米或小于32納米，并且尤其半節(jié)距22納米或小 于22納米。然而，這種高度精細(xì)圖案的尺寸造成當(dāng)晶圓曝光時(shí)焦點(diǎn)界限（focusmargin) 較小，從而使其難以形成工藝窗口（processwindow)。因此，透明襯底102的平坦度可以是 0,以用物理方式確保工藝窗口界限，但無法實(shí)質(zhì)上加工到平坦度為0。因此，為了確保工藝 窗口界限在最小范圍內(nèi)，透明襯底102的平坦度可以是0. 3微米或小于0. 3微米，并且尤其 平坦度是〇. 2微米或小于0. 2微米。
[0036] 不透光膜106可以由硅化鑰（MoSi)化合物形成。然而，當(dāng)不透光膜106由硅化鑰 (MoSi)化合物形成時(shí)，在形成圖案之后所進(jìn)行的使用XeF2氣體的電子束修復(fù)工藝中，構(gòu)成 所述不透光膜106的硅（Si)和構(gòu)成修復(fù)氣體的氟（F)與彼此反應(yīng)而極大地破壞圖案。因 此，為了防止所述修復(fù)破壞發(fā)生，不透光膜106由至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群中 選出的材料形成：氧（〇)、氮（N)、碳（C)以及硼（B)。詳細(xì)地說，不透光膜106可以由從由 以下各者所構(gòu)成的族群中選出的硅化鑰（MoSi)化合物形成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、 MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
[0037] 當(dāng)不透光膜106由氧（0)形成時(shí)，所述不透光膜106在修復(fù)工藝中所受的破壞可 以得到抑制但難以以薄膜形式形成，并且所述不透光膜106的光學(xué)密度增加。因此，在根據(jù) 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不透光膜106中，硅化鑰（MoSi)化合物中的氧（0)含量被減到最少。
[0038] 當(dāng)不透光膜106含有硼（B)時(shí)，硼（B)增加所述不透光膜106的導(dǎo)電性，以在形成 薄膜時(shí)降低錯(cuò)誤率并且降低施加于薄膜上的應(yīng)力。然而，不透光膜106在其含有大量硼（B) 時(shí)難以以薄膜形式形成。
[0039]因此，不透光膜106的組成比率可以是其中：鑰（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⑶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（0)含量是0原子％到 5原子％。如上文所述，當(dāng)不透光膜106中硼（B)和氧（0)含量各自都超過5原子％時(shí)，難 以以薄膜形式形成不透光膜106并且難以滿足不透光膜106的所需光學(xué)密度。
[0040] 不透光膜106不僅可以由硅化鑰（MoSi)形成，并且還可以由至少一種從由以下 各者所構(gòu)成的族群中選出的金屬材料形成：鑰（Mo)、鉭（Ta)、釩（V)、鈷（Co)、鎳（Ni)、鋯 (Zr)、鈮（Nb)、鈀（Pd)、鋅（Zn)、鉻（Cr)、鋁（Al)、錳（Mn)、鎘（Cd)、鎂（Mg)、鋰（Li)、硒 (Se)、銅（Cu)、鉿（Hf)、鎢（W)以及硅（Si)。另外，不透光膜106可以由所述選定的至少一 種金屬材料和至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的材料形成：氧（〇)、氮（N)、碳 (C)以及硼（B)。
[0041] 不透光膜106使用硅化鑰（MoSi)靶或硅硼化鑰（MoSiB)靶來形成。在此情況下， 硅化鑰（MoSi)靶的組成比率是其中Mo:Si= 2原子％到20原子％ : 98原子％到80原 子％，以及硅硼化鑰（MoSiB)靶的組成比率是其中Mo:Si:B= 2原子％到20原子％ : 97 原子％到70原子％: 1原子％到10原子％。
[0042] 當(dāng)不透光膜106含有硼時(shí)，所述不透光膜106可以使用硅硼化鑰（MoSiB)靶來形 成，或在使用娃化鑰（MoSi)祀時(shí)可以通過注入作為工藝氣體的BH3來形成。
[0043] 可以根據(jù)使用XeF2氣體的電子束修復(fù)方法來在光掩模上進(jìn)行修復(fù)工藝，所述光掩 模使用空白掩模來形成。在此情況下，用于形成不透光膜106的硅化鑰（MoSi)靶中鑰（Mo) 含量越高，即所述不透光膜106中鑰（Mo)含量越高，那么在進(jìn)行修復(fù)工藝時(shí)所述不透光膜 106中被破壞的圖案可能越少。這一現(xiàn)象在XeF2氣體中的氟（F)組分與用于形成不透光膜 106的硅化鑰（MoSi)化合物或硅硼化鑰（MoSiB)化合物中的硅（Si)反應(yīng)時(shí)發(fā)生，造成所述 不透光膜106的圖案被破壞。
[0044] 當(dāng)由硅化鑰（MoSi)形成的單一靶中的鑰（Mo)含量大于20原子％時(shí)，不透光膜 106容易受到在光掩模工藝中所包含清洗工藝中使用的化學(xué)品（例如臭氧水（O3)、SC-1、硫 酸等）的損害，從而降低所述不透光膜106的厚度和光學(xué)密度。當(dāng)由硅化鑰（MoSi)形成的 單一靶中的鑰（Mo)含量小于2原子％時(shí)，在濺鍍期間發(fā)生不穩(wěn)定放電，從而造成較大程度 的缺陷發(fā)生。因此，用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩模100的不透光膜106的硅 化鑰（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 圍內(nèi)，并且尤其在Mo:Si= 5原子％到10原子％: 95原子％到90原子％范圍內(nèi)。
[0045] 另外，不透光膜106可以使用含有硅化鑰（MoSi)和硼（B)的靶來制造。硼（B)在 DC濺鍍期間增加靶的導(dǎo)電性以防止電弧在形成薄膜時(shí)出現(xiàn)，從而減少缺陷。另外，當(dāng)不透光 膜106含有硼（B)時(shí)，原子撞擊效應(yīng)（AtomicPeeningEffect)在濺鍍期間可降低，以減少 施加于薄膜上的應(yīng)力。當(dāng)硼（B)含量較高時(shí)，不透光膜106的特征通過濺鍍變化，例如所述 不透光膜106的光學(xué)密度降低。因此，硼（B)含量受限。因此，硼（B)可以選擇性地含于用 于形成不透光膜106的硅化鑰（MoSi)靶中。在此情況下，硼（B)含量可以在0原子％到5 原子％范圍內(nèi)，并且尤其在0原子％到3原子％范圍內(nèi)。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩模100的不透光膜106可以根據(jù)所述空白掩模 100的特征而被設(shè)計(jì)成單層膜、連續(xù)單層膜、多層膜或連續(xù)多層膜。
[0047] 詳細(xì)地說，在電子束修復(fù)工藝期間，破壞實(shí)質(zhì)上由構(gòu)成不透光膜106的光屏蔽膜 104與抗反射膜105的材料特征之間的差異造成。也就是說，光屏蔽膜104和抗反射膜105 由于其硅化鑰（MoSi)化合物的組成比率不同而與氟（F)不同地反應(yīng)，從而造成光屏蔽膜 104和抗反射膜105以不同程度被破壞。為了解決此問題，可以建議不透光膜106最佳以 單層結(jié)構(gòu)形式形成。然而，當(dāng)不透光膜106以單層結(jié)構(gòu)形式形成時(shí)，所述不透光膜106在曝 光波長下的反射率增加，造成當(dāng)晶圓曝光時(shí)發(fā)生閃耀（flare)現(xiàn)象。因此，應(yīng)降低不透光膜 106的反射率。因此，作為一種解決由于不透光膜106反射率而出現(xiàn)的問題同時(shí)將電子束修 復(fù)破壞減到最少的方法，可以考慮光學(xué)密度，并且氮（N)含量可以相對增加，以抑制所述不 透光膜106在單層膜的情況下在曝光波長下的反射率。另外，當(dāng)不透光膜106以連續(xù)單層 膜形式形成時(shí)，其組成比率變化，可以考慮光學(xué)密度，并且氮（N)含量可以是從縱深方向向 表面方向增加，從而抑制所述不透光膜106的反射率。當(dāng)不透光膜106以包含由相同組分 形成的光屏蔽膜104和抗反射膜105的多層膜形式形成時(shí)，在光屏蔽膜104與抗反射膜105 中所含有的氮（N)含量之間的差異可以減到最少，以使對光屏蔽膜104與抗反射膜105的 破壞之間的差異減到最少并且抑制所述不透光膜106的反射率。此外，當(dāng)不透光膜106以 連續(xù)多層膜形式形成時(shí)，光屏蔽膜104或抗反射膜105中的氮（N)含量可以連續(xù)增加，以抑 制所述不透光膜106的反射率。在這些方法當(dāng)中，不透光膜106最優(yōu)選地以多層膜形式形 成，以使所述不透光膜106的光屏蔽膜104與抗反射膜105中氮（N)含量之間的差異減到 最少，從而使對所述光屏蔽膜104與所述抗反射膜105的破壞之間的差異減到最少。
[0048] 在電子束修復(fù)工藝中，不透光膜106被XeF2氣體注入破壞的程度可以各向異性比 率形式數(shù)字化。
[0049] 圖2是為了定義各向異性比率而繪示的圖。
[0050] 參考圖2,由修復(fù)工藝中的XeF2氣體造成的破壞可以分類為橫向破壞和蝕刻深度 破壞。各向異性比率可以表達(dá)為圖案橫向破壞與蝕刻深度的比率（即△橫向/蝕刻深度）。 詳細(xì)地說，通過從襯底蝕刻寬度b減去靶圖案直徑a而獲得的值是橫向破壞A橫向，而抗 反射膜l〇5a與光屏蔽膜104a的厚度與襯底被破壞深度（包含可能在修復(fù)工藝中發(fā)生的襯 底破壞）的總和是圖案的蝕刻深度c。當(dāng)各向異性比率是0.5或大于0.5時(shí)，圖案縱深方向 的橫向破壞A橫向較高，造成圖案⑶與靶圖案⑶不同。因此，各向異性比率可以在0到 0. 5范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地在0到0. 4范圍內(nèi)。
[0051] 如上文所述，當(dāng)不透光膜106以多層膜形式形成時(shí)，即當(dāng)所述不透光膜106具有包 含光屏蔽膜104和抗反射膜105的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，光屏蔽膜104與抗反射膜105的組成比率 不同，并且因此XeF2中氟（F)組分與光屏蔽膜104中硅（Si)和抗反射膜105中硅（Si)反 應(yīng)的程度不同。詳細(xì)地說，在由硅化鑰（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 屏蔽屬性提高。因此，在光屏蔽膜104中發(fā)生的修復(fù)破壞高于在抗反射膜105中的修復(fù)破 壞。因此,應(yīng)減少在抗反射膜105與光屏蔽膜104對氟（F)的反應(yīng)速率之間的差異。因此， 可以將在光屏蔽膜104與抗反射膜105的組分的組成比率之間的差異減到最少，以使修復(fù) 破壞減到最少。具體來說，各向異性比率設(shè)定成在〇到0.5的靶范圍內(nèi)。詳細(xì)地說，當(dāng)不 透光膜106以包含光屏蔽膜104和抗反射膜105的雙層結(jié)構(gòu)形式形成時(shí)，在所述光屏蔽膜 104與所述抗反射膜105中氮（N)組成比率之間的差異可以設(shè)定成10原子％或小于10原 子％。另外，在光屏蔽膜104與抗反射膜105中鑰（Mo)組成比率之間的差異可以設(shè)定成10 原子％或小于10原子％，并且在所述光屏蔽膜104與所述抗反射膜105中硅（Si)組成比 率之間的差異可以設(shè)定成40原子％或小于40原子％。
[0052] 不透光膜106的光學(xué)密度是2. 5到3. 5,并且在193納米曝光波長下的表面反射率 是40%或小于40%。
[0053] 當(dāng)不透光膜106以包含光屏蔽膜104和抗反射膜105的雙層結(jié)構(gòu)形式形成時(shí)，所 述光屏蔽膜104的厚度可以是35納米到50納米，并且所述抗反射膜105的厚度可以是3 納米到20納米。
[0054] 硬膜108可以由至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的金屬材料形成：鑰 (Mo)、鉭（Ta)、釩（V)、鈷（Co)、鎳（Ni)、鋯（Zr)、鈮（Nb)、鈀（Pd)、鋅（Zn)、鉻（Cr)、鋁（Al)、 錳（Mn)、鎘（Cd)、鎂（Mg)、鋰（Li)、硒（Se)、銅（Cu)、鉿（Hf)、鶴（W)以及硅（Si)。另外，硬 膜108可以由所述選定的至少一種金屬材料和至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群中選 出的材料形成：氧（〇)、氮（N)、碳（C)以及硼（B)。
[0055] 硬膜108可以由鉻（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。
[0056] 硬膜108可以具有較小厚度和較高蝕刻速度而以薄膜形式形成抗蝕膜110。為此， 硬膜108的厚度可以是2納米到5納米。如果硬膜108的厚度大于5納米，那么當(dāng)所述硬 膜108使用抗蝕膜110作為蝕刻掩模來進(jìn)行蝕刻時(shí)，CD偏差可能由于負(fù)載效應(yīng)而增加。當(dāng) 硬膜108的厚度小于2納米時(shí)，所述硬膜108相對于不透光膜106的蝕刻選擇性較低，并且 所述硬膜108因此難以用作蝕刻掩模。
[0057] 當(dāng)硬膜108具有較低蝕刻速度時(shí)，所述硬膜108相對于抗蝕膜110的蝕刻選擇性 較低，因此使其難以以薄膜形式形成抗蝕膜110。因此，硬膜108的蝕刻速度可以在0. 4埃 /秒到2.0埃/秒的范圍內(nèi)。在硬膜108與不透光膜106之間的蝕刻選擇性可以是1 : 20 或大于20。
[0058] 抗蝕膜110的厚度可以是600埃到1，200埃，并且可以是化學(xué)增幅型抗蝕劑 (chemicallyamplifiedresist;CAR)。
[0059] 不透光膜106和硬膜108可以被選擇性熱處理。熱處理工藝可以使用至少一種 從由以下各者所構(gòu)成的族群中選出的工藝來進(jìn)行：快速熱工藝（rapidthermalprocess; RTP)、真空熱板烘烤、等離子體和鍋爐。
[0060] 光掩?？梢酝ㄟ^在空白掩模100上進(jìn)行光刻工藝來制造，所述光刻工藝包含寫 入、顯影、蝕刻、檢查、修復(fù)和清洗工藝。
[0061] 在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩模中，調(diào)整構(gòu)成不透光膜的金屬、硅（Si)以及 少量元素的組成比率以抑制在電子束修復(fù)工藝期間XeF2氣體對圖案的破壞。
[0062] 此外，盡管未圖示，但考慮到蝕刻選擇性，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩?？梢?更包含插入在透明襯底與不透光膜之間的蝕刻停止膜。另外，相移膜可以插入到不透光膜 的頂層或底層中，以提高圖案的精確度。
[0063] 下文將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空白掩模。
[0064](實(shí)例）
[0065] 評估經(jīng)電子束修復(fù)的空白掩模
[0066] 在本發(fā)明的空白掩模上進(jìn)行電子束修復(fù)工藝，并且評估不透光膜的特征（包含對 圖案的破壞）。通過在尺寸為6英寸X6英寸X0. 25英寸的透明襯底上使用DC磁控濺鍍 裝置形成不透光膜和硬膜來制造空白掩模。
[0067] 確切地說，使用被控制成雙折射率為2納米或小于2納米、平坦度為0. 16iim并且 在193納米曝光波長下透射率為90. 3%的襯底作為透明襯底。
[0068] 不透光膜被設(shè)計(jì)成具有雙層結(jié)構(gòu)，其中作為下層的光屏蔽膜使用硅化鑰（MoSi) 靶（組成比率為Mo:Si= 10原子％ : 90原子％ )、工藝氣體（Ar:N2 = 7標(biāo)準(zhǔn)立方厘 米/分鐘：3標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘）以及0.6千瓦的工藝功率來形成。另外，作為上層的抗 反射膜使用硅化鑰（MoSi)靶（組成比率為Mo:Si= 10原子％ : 90原子％ )、工藝氣體 (Ar:N2 = 7. 5標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘：9.0標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘）以及0.7千瓦的工藝功率 來形成。用XRR裝置使用X射線源來測量不透光膜的厚度。作為測量結(jié)果，不透光膜的厚度 是475. 4埃。通過使用紫外-可見光譜儀（UV-VISspectrometer)卡里-5000 (Cary-5000) 測量不透光膜在193納米曝光波長下的透射率來計(jì)算其光學(xué)密度。作為計(jì)算結(jié)果，不透光 膜在193納米曝光波長下的光學(xué)密度是2. 86,并且透射率是33. 8%。另外，使用AES設(shè)備分 析不透光膜的組成比率。作為分析結(jié)果，光屏蔽膜的組成比率是其中Mo:Si:N=IO. 1 原子％: 70. 5原子％: 19. 4原子％，而抗反射膜的組成比率是其中Mo:Si:N= 5原 子％ : 65. 2原子％ : 29. 8原子％。光屏蔽膜和抗反射膜的組成比率不同，其中鑰（Mo)含 量的差是5. 1原子％，娃（Si)含量的差是5. 3原子％，并且氮（N)含量的差是10. 4原子％。
[0069] 其后，在形成硬膜之前使用真空RTP在350°C下對不透光膜進(jìn)行熱加工持續(xù)20分 鐘，并且隨后在所述不透光膜上形成所述硬膜。使用鉻（Cr)靶、8標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘的氬 氣（Ar)氣體作為工藝氣體以及0. 7千瓦的工藝功率來形成厚度為4納米的硬膜。
[0070] 使用由優(yōu)點(diǎn)公司（Merit)制造的電子束（E-beam)修復(fù)設(shè)備來評估對空白掩模的 修復(fù)破壞。在電子束修復(fù)工藝之后通過注入XeF2氣體持續(xù)120秒來進(jìn)行評估。使用原子力 顯微鏡（atomicforcemicroscope;AFM)來測量光掩模圖案中的蝕刻深度，并且通過掃描 電子顯微鏡（scanningelectronicmicroscopy;Q)-SEM)來觀察橫向破壞A橫向。作為結(jié) 果，光掩模圖案中的蝕刻深度是50納米，橫向破壞A橫向是19納米（ = 9.5納米X2(兩 個(gè)表面）），并且各向異性比率是0. 38。因此，得出未發(fā)生修復(fù)破壞的結(jié)論。
[0071] 根據(jù)濺鍍靶組成比率評估修復(fù)破壞
[0072] 根據(jù)濺鍍靶的組成比率，基于與上述電子束修復(fù)工藝相關(guān)的的空白掩模特征評估 來測量修復(fù)破壞。
[0073] 如上文所述，需要不透光膜的所有特征（不僅例如電子束修復(fù)特征而且還有成膜 穩(wěn)定性、耐化學(xué)性等）均是極佳的。因此，在本發(fā)明的實(shí)例中，評估根據(jù)靶組成的成膜穩(wěn)定 性、不透光膜與耐化學(xué)性（sc-i，o3)相關(guān)的厚度變化以及電子束修復(fù)破壞。
[0074][表 1]
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 一種空白掩模，所述空白掩模包括在透明襯底上形成的不透光膜以及硬膜，其中在 形成圖案之后的修復(fù)工藝中，所述不透光膜被所注入氣體破壞的程度以0到0. 5的各向異 性比率形式數(shù)字化，其中所述各向異性比率是所述圖案的橫向破壞與蝕刻深度的比率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜由從由以下各者所構(gòu)成的族群 中選出的硅化鑰化合物形成：MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、 MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空白掩模，其中所述不透光膜的組成比率是其中：鑰含量是 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％， 硼含量是〇原子％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. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空白掩模，其中所述不透光膜使用硅化鑰靶或硅硼化鑰靶來 形成， 其中所述硅化鑰靶的組成比率是其中Mo:Si= 2原子％到20原子％ : 98原子％到 80原子％，以及 所述硅硼化鑰靶的組成比率是其中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. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜具有從由以下各者所構(gòu)成的族 群中選出的結(jié)構(gòu)：單層膜、連續(xù)單層膜、多層膜以及連續(xù)多層膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空白掩模，其中，當(dāng)所述不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗 反射膜的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，就鑰、硅以及氮當(dāng)中至少一種的含量而言，所述光屏蔽膜與所述抗反 射膜不同，其中鑰含量是〇原子％到10原子％，硅含量是〇原子％到40原子％，以及氮含 量是〇原子％到10原子％。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中，當(dāng)所述不透光膜具有包含光屏蔽膜以及抗 反射膜的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，所述光屏蔽膜的厚度是35納米到50納米，以及所述抗反射膜的厚度 是3納米到20納米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述不透光膜在193納米曝光波長下的光學(xué) 密度是2. 5到3. 5。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜由至少一種從由以下各者所構(gòu)成的 族群中選出的金屬材料形成：鑰、鉭、釩、鈷、鎳、鋯、鈮、鈀、鋅、鉻、鋁、錳、鎘、鎂、鋰、硒、銅、 鉿、鎢以及硅，或由選定的至少一種所述金屬材料和至少一種從由以下各者所構(gòu)成的族群 中選出的材料形成：氧、氮、碳以及硼。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜由從由以下各者所構(gòu)成的族群中 選出的鉻化合物形成：Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrOC、CrCN、CrCON、CrB、CrBO、CrBN、CrBC、 CrBON、CrBOC、CrBCN以及CrBCON。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空白掩模，其中所述硬膜的厚度是2納米到5納米。
12. -種光掩模，使用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的空白掩模來制造。
【文檔編號】G03F1/50GK104516193SQ201410521130
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月2日
【發(fā)明者】南基守, 姜亙遠(yuǎn), 申澈, 李鐘華, 梁澈圭, 金昌俊, 鄭始俊, 張圭珍 申請人:株式會(huì)社S&S技術(shù)