相移空白掩膜及其制造方法技术

根据本公开的相移空白掩膜包括具有多层膜结构的相移膜，该多层膜结构包括位于透明衬底上的两层或更多层，其中相移膜仅含有硅(Si)，或者含有硅(Si)化合物而基本上不含过渡金属。根据本公开的相移膜由不含过渡金属的硅(Si)基材料制成，由此提供了这样的空白掩膜和光掩膜，其耐曝光光线的耐曝光性和耐化学品清洁的耐化学品性优异，能够精确地控制图案的CD，并延长了光掩膜的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
相移空白掩膜及其制造方法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.10-2017-0061671的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及相移空白掩膜及其制造方法，并且更具体地涉及这样的相移空白掩膜及其制造方法，所述相移空白掩膜适合于使用KrF和ArF准分子激光器来制造半导体器件的工艺，并且所述相移空白掩膜包括具有改善的耐化学品性和耐曝光性的相移膜。
技术介绍
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所伴随的电路图案的小型化的需求。在高集成电路的情况下，由于集成化、用于层间连接的接触霍尔图案以及用于高速操作和低功耗的电路布线的小型化，对电路布置等的技术需求日益增加。为了满足这些要求，在制造记录有原始电路图案的光掩膜中，还需要用于微型化和更精确的电路图案的光刻技术。已经开发了这种光刻技术以缩短曝光光线的波长(例如，436nm的g线，405nm的h线，365nm的i线，248nm的KrF和193nm的ArF)，以便提高半导体电路图案的分辨率。然而，虽然曝光光线的波长缩短对分辨率的提高有很大作用，但对焦深(DoF)有不利的影响，从而导致对设计诸如透镜之类的光学系统造成沉重负担的问题。因此，为了解决上述问题，已经开发了这样一种相移掩膜，其使用用于将曝光光线的相位偏移180°的相移膜以改善分辨率和DoF。相移空白掩膜具有这样的结构，其中在透明衬底上层叠有相移膜、遮光膜和光致抗蚀剂膜，该相移空白掩膜在半导体光刻工艺中作为用于临界尺寸(CD)不高于90nm的高精度空白掩膜从而应用于浸入式光刻和248nm的KrF以及193nm的KrF的光刻。同时，残留在空白掩膜或光掩膜上的颗粒必须通过反复的清洁工序去除，因为这些颗粒会导致缺陷图案。在这种情况下使用的清洁液可以包括硫酸过氧化氢混合物、臭氧溶液、氨过氧化氢混合物等。硫酸过氧化氢混合物是强氧化剂，通过硫酸和过氧化氢的混合物会获得强氧化过程，臭氧溶液是通过将臭氧溶解在水中而获得的，并用于代替硫酸过氧化氢混合物。氨过氧化氢混合物是通过氨和过氧化氢的混合物而得到的清洁剂，当将空白掩膜或光掩膜的表面浸入氨过氧化氢混合物中时，通过氨的溶解和过氧化氢的氧化，使附着于表面上的有机异物脱离并离开表面，由此进行清洁。这种化学清洁从空白掩膜或光掩膜上去除颗粒或污染物，但会损坏空白掩膜或光掩膜的薄膜。此外，含有钼(Mo)等过渡金属的硅(Si)基薄膜存在如下问题：在曝光工序期间，ArF准分子激光器会改变其图案的尺寸。图案尺寸的这种变化是指硅(Si)基薄膜被曝光光线和水的能量氧化并且线宽尺寸逐渐增大的现象。该现象可通过清洁工序得到控制，但重复的清洁工序会改变光学膜的性质。在化学清洁和曝光工序期间，光学膜的特性的变化大大影响CD的变化，这是因为期望的图案尺寸是微型化的。例如，临界尺寸的5nm的变化在100nm以上的常规图案中是不显著的，但是在32nm以下、特别是22nm以下的图案下是严重的。近来，使用了这样的掩膜，该掩膜中所采用的相移膜除了包含硅(Si)和诸如钼(Mo)之类的过渡金属之外，还含有氮(N)。然而，如上所述，对于采用主要含有过渡金属和硅(Si)的相移膜的空白掩膜，其容易受到清洁工序的影响，并且具有以下问题：由于通过重复曝光工序在相移膜的表面上形成氧化层，因此图案线宽的尺寸逐渐增加。
技术实现思路
因此，本公开的一方面在于提供一种制造相移空白掩膜和光掩膜的方法，该相移空白掩膜和光掩膜包括由不含过渡金属的硅(Si)基材料制成的相移膜，因此具有优异的耐化学品性和耐曝光性。根据本公开的一个实施方案，可以提供在透明衬底上至少具有相移膜和抗蚀剂膜的相移空白掩膜，其中该相移膜具有单层结构或包括两层或更多层的多层膜结构，并且该相移膜包含硅(Si)和硅(Si)化合物中的一种，且基本上不包含过渡金属。第一相移膜可以包含硅(Si)和氮(N)，其中硅(Si)的含量为40原子％至80原子％。第二相移膜可以包含硅(Si)、氮(N)和氧(O)，其中硅(Si)的含量为10原子％以上，氮(N)的含量为3原子％以上，并且氧(O)的含量为6原子％以上。与第一相移膜相比，第二相移膜的相位度数和透射率的变化相对于厚度变化率而言较小。可以进一步提供设置在相移膜上并且相对于相移膜具有蚀刻选择性的遮光膜。可以进一步提供设置在遮光膜上并且相对于遮光膜具有蚀刻选择性的硬掩膜。可以进一步提供设置在硬掩膜上并且相对于硬掩膜具有蚀刻选择性的金属膜。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示出了根据本公开的第一结构的相移空白掩膜的截面图；图2示出根据本公开的相移膜的截面图；图3示出了根据本公开的第二结构的相移空白掩膜的截面图；图4示出了根据本公开的第三结构的相移空白掩膜的截面图。具体实施方式在下文中，将参考附图更详细地描述本专利技术的实施方案。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专利技术的范围。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，本专利技术的范围必须在所附权利要求中限定。图1示出了根据本公开的第一结构的相移空白掩膜的截面图，图2示出了根据本公开的相移膜的截面图。参考图1和图2，根据本公开的第一结构的相移空白掩膜100至少包括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112。透明衬底102的尺寸为6英寸×6英寸×0.25英寸(宽×长×厚)，并且对于波长为200nm以下的曝光光线的透射率为90％以上。可以通过溅射工艺，利用等离子体开/关、施加到靶上的功率的变化、反应气体的比例变化等来实现组成或组成比变化的多层膜或连续膜，由此形成相移膜104。在此，连续膜是指在溅射工艺中通过改变在等离子体下注入的反应气体而形成的膜。相移膜104仅包含硅(Si)或者包含硅(Si)化合物，该硅化合物除了硅(Si)之外，还包含氧(O)、氮(N)和碳(C)中的一种或多种轻元素，所述硅(Si)化合物例如为SiO、SiN、SiC、SiON、SiCO、SiCN或SiCON，相移膜104基本上不含钼(Mo)等过渡金属，并且可以进一步包含硼(B)。当相移膜由包含过渡金属(例如钼(Mo))的硅化合物制成时，清洁溶液会使相移膜高度劣化，因此当相移膜被重复的清洁过程损坏时，其厚度减小并且透射率和相位度数改变，从而不能达到最终所需的光学性能。另一方面，与包含过渡金属硅或过渡金属硅化合物的相移膜相比，由不含过渡金属的硅(Si)或硅(Si)化合物制成的相移膜104对诸如臭氧(O3)、热DI、氨(NH4OH)、硫酸(H2SO4)等的清洁溶液具有更高的耐受性。此外，当相移膜包含过渡金属时，相移膜具有在包括重复曝光的晶圆光刻过程期间与氧(O)结合，从而使图案的CD增加的问题。另一方面，由不含过渡金属的硅(Si)或硅(Si)化合物制成的相移膜104将CD增加的问题最小化，因此延长了光掩膜的寿命。因此，根据本公开的相移膜104由硅(Si)或硅(Si)化合物形成而不含过渡金属。相移膜104是通过使用硅(Si)靶或添加有硼(B)的硅(Si)靶的溅射方法形成的。当向硅(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相移空白掩膜，其在透明衬底上至少具有相移膜和抗蚀剂膜，其中：所述相移膜具有单层结构或包括两层或更多层的多层膜结构，并且所述相移膜仅包含硅(Si)，或者包含硅(Si)化合物而不含过渡金属。

【技术特征摘要】
2017.05.18 KR 10-2017-00616711.一种相移空白掩膜，其在透明衬底上至少具有相移膜和抗蚀剂膜，其中：所述相移膜具有单层结构或包括两层或更多层的多层膜结构，并且所述相移膜仅包含硅(Si)，或者包含硅(Si)化合物而不含过渡金属。2.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述硅(Si)化合物包括SiO、SiN、SiC、SiON、SiCO、SiCN、SiCON、SiBO、SiBN、SiBC、SiBON、SiBCO、SiBCN和SiBCON中的一种。3.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中：所述相移膜包括依次形成在所述透明衬底上的第一相移膜和第二相移膜，并且所述第一相移膜的厚度为整个所述相移膜的厚度的80％以上。4.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中所述第一相移膜包含硅(Si)和氮(N)，并且所述硅(Si)的含量为40原子％至80原子％。5.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中所述第二相移膜可以包含硅(Si)、氮(N)和氧(O)，其中所述硅(Si)的含量为10原子％以上，所述氮(N)的含量为3原子％以上，并且所述氧(O)的含量为6原子％以上。6.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中与所述第一相移膜相比，所述第二相移膜的相位度数和透射率的变化相对于厚度变化而言较小。7.根据权利要求3所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜的厚度为50nm至90nm。8.根据权利要求1所述的相移空白掩膜，其中所述相移膜包括依次形成在所述透明衬底上的第一相移膜和第二相移膜，并且所述第一相移膜的厚度为20nm以下，并且所述第二相移膜的厚度为40nm以上。9.根据权利要求8所述的相移空白掩膜，其中所述第一相移膜包含硅(Si)和氮(N)，并且所述硅(Si)的含量为40原子％至80原子％。10.根据权利要求8所述的相移空白掩膜，其中所述第二相移膜包含硅(Si)...

【专利技术属性】
技术研发人员：南基守，申澈，李钟华，梁澈圭，申升协，公拮寓，
申请(专利权)人：思而施技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR