本发明专利技术提供一种用于硬遮罩的空白遮罩及使用所述空白遮罩的光掩膜。在所述空白遮罩中，通过适当地控制硬膜中的氮含量及碳含量来形成硬膜，以减小在执行蚀刻工艺时所造成的临界尺寸的偏差。通过增大遮光膜中的金属含量及减小抗反射膜中的金属含量来形成具有薄的厚度的金属膜。因此，可提高金属膜的分辨率、图案保真度及耐化学性。此外，金属膜及硬膜被形成为使其间的反射率反差高，从而能够容易地检验所述硬膜。因此，所述用于硬遮罩的空白遮罩可应用于动态随机访问存储器(DRAM)、快闪存储器、或微处理单元(MPU)，以具有32nm或以下的半节距且尤其是具有22nm或以下的临界尺寸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于在制造半导体元件时所用的光掩膜的空白遮罩、一种光掩膜、以及一种用于制造所述光掩膜的方法，更具体而言，本专利技术涉及一种用于光掩膜的空白遮罩以及一种使用所述空白遮罩的光掩膜，所述空白遮罩为薄的且由具有不同反射率的金属膜及硬膜形成，从而可测量临界尺寸(critical dimension,⑶)及在其中检验缺陷。
技术介绍
随着半导体元件变得越来越精细，其性能及功能(例如，高的运行速度、低的功耗等)得到改良，且制造成本降低。因此，越来越需要制造更为精细的半导体元件。已使用光刻(lithography)技术来制造精细的半导体元件。与曝光元件及抗蚀剂材料一起用于执行光刻技术的转印遮罩(transfer mask)已受到很大关注,光刻技术是用于制造精细半导体元件的关键技术。近来，已开发出45nm 半节距后代(post-45nm_half-pitch generation)的半导体元件。45nm的半节距是193nm的1/5，193nm是ArF准分子激光器的曝光光的波长。为制造45nm半节距后代的半导体元件,仅使用分辨率增强技术(resolution enhancementtechnology, RET)(例如，传统的相反转(phase inversion)及离轴照明(off-axisillumination))以及光学邻近效应修正(optical proximity correction,0PC)技术是不够的。因此，需要浸没式曝光光刻(immersion exposure lithography)技术或双图案化(double patterning)技术。当制造具有形成于透明基板上的遮光膜图案的光掩膜时，使用具有遮罩图案的抗蚀剂膜作为蚀刻遮罩，以在金属膜上执行干法蚀刻。因此，抗蚀剂膜也会被蚀刻及消耗，从而降低光掩膜的分辨率。为解决此问题，应将金属膜形成为薄膜。然而，在此种情形中，光掩膜的光学密度会减小。为解决此问题，已开发出一种用于硬遮罩的空白遮罩，在所述空白遮罩中，在基板上形成硅化钥(MoSi)基金属膜及铬基硬膜。在使用铬基硬膜时，可减小抗蚀剂膜上的负载并在遮罩图案被转录至铬基硬膜(其为薄膜)上时防止光掩膜的分辨率降低。所述用于硬遮罩的空白遮罩是用于通过使用由无机材料形成的硬膜代替由有机材料形成的传统抗蚀剂膜作为蚀刻遮罩来蚀刻下方的薄膜。在此种情形中，硬膜可薄于传统的抗蚀剂膜，从而提高纵横比(aspect ratio)及对于欲被蚀刻的金属膜的蚀刻选择性。因此，当使用硬膜作为蚀刻遮罩来蚀刻金属膜时，根据图案密度及图案之间的距离而产生的负载效应可降低，从而改善临界尺寸(critical dimension, CD)目标值偏差(mean to target, MTT)、CD 线性度、CD均匀性等等。当应用上述用于硬遮罩的空白遮罩来制造具有32nm或以下的半节距、尤其是具有22nm或以下的半节距的元件时，会出现以下问题。第一，硬膜可能具有差的蚀刻特性。图1A至图1D为使用传统的硬膜来制造光掩膜的过程的剖视图。参照图1A，形成空白遮罩，在所述空白遮罩中，在基板10上形成金属膜20、硬膜30及抗蚀剂膜40。随后，如图1B所示，将抗蚀剂膜40图案化，以形成抗蚀剂图案40a，并使用抗蚀剂图案40a作为蚀刻遮罩来执行蚀刻工艺，以形成硬膜图案30a。随后，如图1C所示，使用硬膜图案30a作为蚀刻遮罩来蚀刻金属膜20，以形成金属膜图案20a。参照图1D，移除硬膜图案30a，从而完成光掩膜的制造。然而，由于硬膜30具有几至几十人的薄的厚度，因此在蚀刻过程中，当硬膜30的蚀刻速率小于或大于所需水平时，会出现例如CD偏差(bias)的问题。例如，如果硬膜30的蚀刻速率高，则会出现偏离(skew)(例如，CD超过目标CD)并难以控制CD。如果硬膜30的蚀刻速率过低，则抗蚀剂膜40 (其为上层膜)的厚度会减小，并在硬膜30上产生负载效应。具体而言，所期望的元件的CD变得越来越精细。因此，硬膜30的蚀刻特性极为重要。第二，光掩膜的分辨率及图案保真度(fidelity)受金属膜厚度的限制。当使用硬膜作为蚀刻遮罩来将金属膜图案化以形成具有32nm或以下的半节距且尤其是具有22nm或以下的半节距的精细图案，从而制造光掩膜时，光掩膜的分辨率及图案保真度会受金属膜厚度的影响。更具体而言，随着动态随机访问存储器(dynamic random access memory, DRAM)的半节距变得精细(例如，45nm或32nm)，用于在制造光掩膜过程中形成精细图案的光学邻近效应修正(optical proximity correction, 0PC)设计变得更加复杂。在亚分辨率特征尺寸(sub-resolution feature size, SRFS)中，根据 x4 减少曝光方法(x4reductionexposure method)不会在晶圆上实质形成图案,在执行OPC时，当DRAM的半节距为45nm时，SRFS需要在光掩膜上具有60nm的图案，而当DRAM的半节距为32nm时，SRFS需要在光掩膜上具有42nm的图案。如果金属膜为厚的，则不会精确地形成SRFS。此问题会在DRAM的半节距为22nm或以下时变得更为严重。为解决此问题，可将金属膜形成为薄的。然而，金属膜的厚度与其光学密度直接相关。因此，对于将金属膜形成为薄的而言存在限制。第三，难以检验硬膜及金属膜。在光掩膜工艺中，制造硬膜及金属膜的验证过程的检验可被分类为透射式检验方法或反射式检验方法，如图2A及图2B所示。图2A所示的方法利用光穿过金属膜20的透射率a与光穿过硬膜图案30a的透射率b之差。图2B所示的方法利用光自金属膜20的反射率a'及光自硬膜图案30a的反射率b'。在透射式检验方法的情形中，在检验硬膜图案30a时，硬膜图案30a的透射率与金属膜20 (其为参考层)的透射率之差为0.1%或以下。因此，由于金属膜20与硬膜图案30a之间的透射率反差实质上为零，因此，无法在实际上检验硬膜图案30a。因此，反射式检验方法对于检验硬膜图案30a而言是必不可少的。然而，当金属膜20被形成为薄的以解决上述问题时，光自金属膜20的反射率在检验波长下增大。在此种情形中，当使用具有薄的厚度的硬膜图案30a时，反射率反差会降低
技术实现思路
因此，应一同考虑上述各问题，即为确保高的分辨率而减小金属膜的厚度，当金属膜的厚度减小时会导致硬膜的临界尺寸(critical dimension,⑶)出现偏差，以及难以检验金属膜及硬膜，且有鉴于这些问题，应开发一种空白遮罩及一种光掩膜。本专利技术涉及一种用于光掩膜的空白遮罩以及一种光掩膜，所述空白遮罩为薄的且由具有不同反射率的金属膜及硬膜形成，以测量临界尺寸(CD)及在其中检验缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供一种空白遮罩，在所述空白遮罩中，金属膜与硬膜依序堆叠于透明基板上。在检验波长为200nm或以下时，所述金属膜与所述硬膜之间的反射率反差可为3 %至60 %。所述金属膜的反射率可低于或高于所述硬膜的反射率。在检验波长为200nm或以下时，所述金属膜的反射率对所述硬膜的反射率的比率可为O. 7至1. 4。所述硬膜可具有O. 4A/秒至1. 6A/秒的蚀刻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空白遮罩，在所述空白遮罩中，金属膜与硬膜依序堆叠于透明基板上，其特征在于，在检验波长为200nm或以下时，所述金属膜与所述硬膜之间的反射率反差为3％至60％。
【技术特征摘要】
2011.10.17 KR 10-2011-01058331.一种空白遮罩，在所述空白遮罩中，金属膜与硬膜依序堆叠于透明基板上，其特征在于，在检验波长为200nm或以下时，所述金属膜与所述硬膜之间的反射率反差为3%至 60%。2.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，所述金属膜的反射率低于或高于所述硬膜的反射率。3.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，在检验波长为200nm或以下时，所述金属膜的反射率对所述硬膜的反射率的比率为O. 7至1. 4。4.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，所述硬膜具有O.4人/秒至1. 6A/秒的蚀刻速率。5.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，所述硬膜包含由下列所组成的群组中选出的至少一种金属材料钛T1、钒V、钴Co、镍N1、锆Zr、铌Nb、钯Pd、锌Zn、铬Cr、铝Al、 锰Mn、镉Cd、镁Mg、锂L1、硒Se、铜Cu、钥Mo、铪Hf、钽Ta、及钨W,其中所述硬膜还包含由氮N、氧O、及碳C组成的群组中选出的至少一种材料。6.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，与所述金属膜相比，所述硬膜对于用于蚀刻所述金属膜的氟基材料的蚀刻选择性为20或以上。7.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，所述硬膜具有20人至200人的厚度。8.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，所述金属膜具有200人至600人的厚度。9.根据权利要求1所述的空白遮罩，其特征在于，在曝光波长为200nm或以下时，所述金属膜具有2. 5至3. 5的光学密度。10.根据权利要求1所述的空白...
【专利技术属性】
技术研发人员：南基守，姜亘远，李钟华，梁澈圭，权顺基，
申请(专利权)人：SS技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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