空白掩模、使用其的光掩模以及半导体元件的制造方法与流程

1.本实施方式涉及空白掩模、使用其的光掩模以及半导体元件的制造方法。

背景技术：

2.随着半导体装置等的高集成化，需要半导体装置的电路图案的精细化。由此，进一步强调作为使用光掩模在晶圆表面上显影电路图案的技术的光刻技术的重要性。
3.为了显影精细化的电路图案，要求在曝光工艺中所使用的曝光光源实现短波长化。最近使用的曝光光源包括arf准分子激光器(波长为193nm)等。
4.另一方面，光掩模包括二元掩模(binary mask)、相移掩模(phase shift mask)等。
5.二元掩模具有在透光基板上形成有遮光层图案的结构。在二元掩模的形成有图案的表面上，不包括遮光层的透射部将会使曝光光线穿透，而包括遮光层的遮光部将会阻挡曝光光线，从而在晶圆表面的抗蚀剂膜上使图案曝光。然而，在二元掩模中，随着图案变得更精细，因在曝光工艺中在透射部的边缘处产生的光的衍射而精细图案显影上可能会出现问题。
6.相移掩模包括利文森型(levenson type)掩模、支腿型(outrigger type)和半调型(half-tone type)掩模。其中，半调型相移掩模具有在透光基板10上配置有由半透光膜形成的图案的结构。在半调型相移掩模的配置有图案的表面上，不包括半透射层的透射部将会使曝光光线穿透，而包括半透射层的半透射部将会使衰减了的曝光光线穿透。上述衰减了的曝光光线与通过透射部的曝光光线相比具有相位差。由此，在透射部的边缘处所产生的衍射光被穿透了所述半透射部的曝光光线抵消，由此相移掩模能够在晶圆的表面形成更精细的精细图案。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.韩国授权专利第10-1579843号
10.韩国授权专利第10-1584383号
11.韩国授权专利第10-1207724号

技术实现要素：

12.要解决的技术问题
13.本实施方式的目的在于，提供一种在对遮光膜进行图案化时能够有效地抑制图案的分辨率低下的空白掩模、使用其的光掩模以及半导体元件的制造方法。
14.用于解决问题的手段
15.根据本说明书的一实施例的空白掩模包括透光基板及配置在上述透光基板上的遮光膜。
16.上述遮光膜包括过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。
17.上述遮光膜包括第一遮光层和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
18.上述遮光膜的下述式1的rd值为0.4至0.8。
19.[式1]
[0020][0021]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第一遮光层的蚀刻速度。
[0022]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第二遮光层的蚀刻速度。
[0023]
上述er2值可以是至
[0024]
上述er1值可以以上。
[0025]
上述遮光膜的下述式2的do值可以小于0.05。
[0026]
[式2]
[0027]
do＝bo-po
[0028]
在上述式2中，上述bo值是在波长为193nm的曝光光线下测量的上述遮光膜的光学密度。
[0029]
上述po值是，向遮光图案膜的测量区域照射波长为193nm的曝光光线而测量的所述遮光图案膜的光学密度，所述遮光图案膜是通过对上述遮光膜进行图案化来形成的，当从上方观察遮光图案膜时，所述测量区域是从上述遮光图案膜的因图案化所形成的一个边缘到向上述遮光图案膜的内侧方向上隔开4nm的位置为止的区域。
[0030]
上述过渡金属可以包括cr、ta、ti以及hf中的至少任意一种。
[0031]
上述遮光膜的针对氯系气体的蚀刻速度可以为以上。
[0032]
根据本说明书的另一实施例的空白掩模包括透光基板及配置在上述透光基板上的遮光膜。
[0033]
上述遮光膜包括过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种。
[0034]
上述遮光膜包括第一遮光层和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
[0035]
通过对上述遮光膜进行图案化来测量的图案边缘损失面积为10nm2以下。
[0036]
上述图案边缘损失面积是，当测量通过对上述遮光膜进行图案化来形成的遮光图案膜的透射电子显微镜(transmission electron microscopy，tem)图像并观察上述透射电子显微镜图像时，由第一线、第二线及上述遮光图案膜的图案边缘轮廓围绕的面积。
[0037]
上述第一线是，在上述遮光图案膜的侧面轮廓中，当将上述遮光图案膜的总高度设为100％时，将位于20％的总高度处的第一点和位于40％的总高度处的第二点相连接而成的延长线。
[0038]
上述第二线是包括图案膜交叉点并与上述透光基板的上表面平行配置的延长线。
[0039]
上述图案膜交叉点是图案膜中心线与上述遮光图案膜的上表面轮廓相遇的点。
[0040]
上述图案膜中心线是，经过上述遮光图案膜的底面的中心点、即图案膜中心点，并且与上述透光基板的上表面形成垂直的延长线。
[0041]
根据本说明书的再一实施例的光掩模包括透光基板及配置在上述透光基板上的遮光图案膜。
[0042]
上述遮光图案膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种。
[0043]
上述遮光图案膜包括第一遮光层和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
[0044]
上述遮光膜的下述式1的rd值为0.4至0.8。
[0045]
[式1]
[0046][0047]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第一遮光层的蚀刻速度。
[0048]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第二遮光层的蚀刻速度。
[0049]
当观察上述遮光图案膜的截面时，在上述截面上测量的上述遮光图案膜的图案边缘损失面积可以为10nm2以下。
[0050]
根据本说明书的再一实施例的半导体元件的制造方法，其包括：准备步骤，用于配置光源、光掩模及涂布有抗蚀剂膜的半导体晶圆；曝光步骤，将从上述光源入射的光经由上述光掩模选择性地透射在上述半导体晶圆上并使该光出射；以及显影步骤，在上述半导体晶圆上显影图案。
[0051]
上述光掩模包括：透光基板；以及遮光图案膜，配置在上述透光基板上。
[0052]
上述遮光图案膜包含过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。
[0053]
上述遮光图案膜包括第一遮光层和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
[0054]
上述遮光图案膜的下述式1的rd值为0.4至0.8。
[0055]
[式1]
[0056][0057]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第一遮光层21的蚀刻速度。
[0058]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第二遮光层的蚀刻速度。
[0059]
发明效果
[0060]
根据本实施方式的空白掩模等，能够有效地抑制在对遮光膜进行图案化时可能会发生的图案的分辨率低下。
附图说明
[0061]
图1为用于说明根据本说明书公开的一实施例的空白掩模的示意图。
[0062]
图2为用于说明根据另一实施例的对待测量的空白掩模的遮光膜进行图案化而形成的遮光图案膜的示意图。
[0063]
图3为从上方观察根据再一实施例的对遮光膜进行图案化而形成的遮光图案膜的平面图。
[0064]
图4为用于说明根据再一实施例的对遮光膜进行图案化而形成的遮光图案膜的图案边缘损失面积的测量方法的示意图。
[0065]
图5为用于说明根据再一实施例的空白掩模的示意图。
[0066]
图6为用于说明根据再一实施例的光掩模的示意图。
[0067]
附图标记说明
[0068]
100：空白掩模
[0069]
10：透光基板
[0070]
20：遮光膜
[0071]
21：第一遮光层
[0072]
22：第二遮光层
[0073]
30：相移膜
[0074]
150：通过对待测量的空白掩模的遮光膜进行图案化来形成的掩模
[0075]
23：通过对待测量的空白掩模的遮光膜进行图案化来获得的遮光图案膜
[0076]
200：光掩模
[0077]
25：遮光图案膜
[0078]
le：在遮光图案膜中通过图案化形成的一个边缘
[0079]
l1：第一线l2：第二线l0：图案膜中心线
[0080]
p1：第一点p2：第二点pc：图案膜中心点pi：图案膜交叉点
[0081]
ap：图案边缘损失面积
[0082]
am：测量区域
具体实施方式
[0083]
在下文中，将对实施例进行详细描述，以便本实施方式所属领域的普通技术人员能够容易地实施实施例。本实施方式可通过多种不同的方式实现，并不限定于在此说明的实施例。
[0084]
在本说明书中使用的程度的术语“约”或“实质上”等意指具有接近指定的具有容许误差的数值或范围的含义，并旨在防止用于理解本实施方式所公开的准确的或绝对的数值被任何不合情理的第三方不正当或非法地使用。
[0085]
在本说明书全文中，马库什形式的表述中包括的“这些组合”这一术语是指选自由马库什形式的表述中记载的多个结构要素组成的组中的一种以上的混合或组合，是指包括选自由上述多个结构要素组成的组中的一种以上。
[0086]
在本说明书全文中，“a和/或b”形式的记载意指“a、b或a及b”。
[0087]
在本说明书全文中，除非有特别说明，如“第一”、“第二”或“a”、“b”等的术语为了互相区别相同术语而使用。
[0088]
在本说明书中，b位于a上的含义是指b位于a上或其中间存在其他层的情况下b位于a上或可位于a上，不应限定于b以接触的方式位于a表面的含义来解释。
[0089]
除非有特别说明，在本说明书中单数的表述解释为包括上下文所解释的单数或复数的含义。
[0090]
在本说明书中，室温是指20℃至25℃。
[0091]
在本说明书中，遮光图案膜的表面轮廓是指，在使用透射电子显微镜(transmission electron microscopy，tem)测量装置等观察上述遮光图案膜的截面时，从上述截面上观察到的遮光图案膜的轮廓。
[0092]
在本说明书中，遮光图案膜的侧面轮廓是指，在使用透射电子显微镜测量装置等
观察上述遮光图案膜的截面时，从上述截面上观察到的遮光图案膜的侧面的轮廓。
[0093]
在本说明书中，遮光图案膜的图案边缘轮廓是指，在使用透射电子显微镜测量装置等观察上述遮光图案膜的截面时，从上述截面上观察到的遮光图案膜的上部的边缘及其周边部的轮廓。
[0094]
随着半导体的高集成化，需要在半导体晶圆上形成更精细的电路图案。随着在半导体晶圆上显影的图案的线宽进一步减小，光掩模的分辨率的相关问题也趋于增加。
[0095]
包括在空白掩模中的遮光膜可以通过蚀刻等形成为遮光图案膜。将配置在遮光膜上的抗蚀剂图案或其他薄膜图案作为掩模，并且将蚀刻气体作为蚀刻剂(etchant)，由此通过蚀刻形成遮光图案膜。
[0096]
当通过适用蚀刻气体作为蚀刻剂的干法蚀刻方法来对遮光膜进行图案化时，通过图案化所形成的遮光图案膜可能在面内方向上表现出不均匀的光学特性。具体而言，蚀刻气体可以沿着抗蚀剂图案或蚀刻掩模从遮光膜的表面向遮光膜的下部蚀刻遮光膜。在蚀刻过程中，在所形成的遮光图案膜的侧面，侧面的上部区域可以与侧面的下部区域相比暴露在蚀刻气体中的时间相对较长。因此，在遮光图案膜侧面的上部区域，在遮光膜的面内方向上可能会发生不必要的蚀刻。这可能成为降低空白掩模的分辨率的因素之一。
[0097]
本实施方式的发明人确认了通过在遮光膜中导入多层结构且使上层结构比下层结构更致密等方法来能够有效地抑制空白掩模的分辨率低下，从而完成了本实施方式。
[0098]
在下文中，将详细描述本实施方式。
[0099]
图1为用于说明根据本说明书公开的一实施例的空白掩模的示意图。在下文中，将参照上述图1说明本实施方式的空白掩模。
[0100]
空白掩模100包括透光基板10及配置在上述透光基板10上的遮光膜20。
[0101]
作为透光基板10的材质，只要是对曝光光线具有透光性且可适用于空白掩模100的材质，就不受限制。具体而言，透光基板10对于波长为193nm的曝光光线的透射率可以为85％以上。上述透射率可以为87％以上。上述透射率可以为99.99％以下。例如，可以将合成石英基板适用作透光基板10。在这种情况下，透光基板10可以抑制透射上述透光基板10的光的衰减(attenuated)。
[0102]
另外，通过调节透光基板10的平坦度、粗糙度等表面特性，能够抑制光学畸变的发生。
[0103]
遮光膜20可以位于透光基板10的上表面(top side)上。
[0104]
遮光膜20可以具有至少能够阻挡从透光基板10的下表面(bottom side)侧入射的曝光光线的一定部分的特性。并且，相移膜30(参照图5)等可以位于透光基板10和遮光膜20之间。在这种情况下，遮光膜20可以在将上述相移膜30等蚀刻成图案形状的工艺中用作蚀刻掩模。
[0105]
遮光膜20包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种。
[0106]
遮光膜20包括第一遮光层21和配置在上述第一遮光层21上的第二遮光层22。
[0107]
遮光膜的每层致密度
[0108]
遮光膜20的下述式1的rd值为0.4至0.8。
[0109]
[式1]
[0110][0111]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量到的上述第一遮光层21的蚀刻速度。
[0112]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量到的上述第二遮光层22的蚀刻速度。
[0113]
在对遮光膜20进行图案化的过程中，遮光图案膜的侧面的上部侧与下部侧相比可以相对更长时间暴露在蚀刻气体中。因此，在遮光图案膜侧面的上部区域，在遮光膜20的面内方向上可能会发生不必要的蚀刻。因此，遮光图案膜的侧面难以与透光基板10的表面形成接近于垂直的角度。
[0114]
为了解决上述问题，可以考虑如下控制的方法，即，将第二遮光层22的过渡金属的含量调节为比第一遮光层21的过渡金属的含量相对较大，由此使第二遮光层22的基于蚀刻剂的蚀刻速度低于第一遮光层21的基于蚀刻剂的蚀刻速度。然而，即使适用上述方法来减少形成在第二遮光层22的边缘部分的损伤程度，也因所要求的图案的线宽逐渐精细化的趋势，形成在上述边缘部分的损伤仍然可能会导致与光掩模的分辨率相关的问题。此外，当仅仅考虑对遮光图案膜的侧面轮廓的精密控制而调节包含在第二遮光层22中的过渡金属的含量时，可能会发生遮光膜的蚀刻速度低下和因铬迁移(cr migration)而产生的缺陷等。也就是说，除了调节遮光膜的各个层的组成含量之外，还需要通过调节各个层的包括致密程度等在内的其他特性来更精确地控制由图案化过程所形成的遮光图案膜的侧面轮廓。
[0115]
另一方面，针对遮光膜20的图案化中所使用的蚀刻气体将会伴随着与遮光膜20的化学反应。因此，通过蚀刻气体来测量到的遮光膜20中的各个层的蚀刻速度，可能会收到构成各个层的元素和与蚀刻气体的反应性等的很大影响。本实施方式的发明人判断，用蚀刻气体测量到的数值难以直接反映出各个层的致密程度。
[0116]
另一方面，基于氩气的蚀刻对应于实质上不伴随与待蚀刻的遮光膜20的化学反应的物理蚀刻。因此，在所有的其他条件相同的情况下，利用氩气进行蚀刻并测量到的蚀刻速度被认为：与遮光膜20中各个层的组成和化学反应性等无关，并且能够有效地反映出遮光膜20中各个层的致密程度的参数。
[0117]
因此，本实施方式的发明人确认到，通过控制能够反映出第一遮光层21和第二遮光层22致密地形成的程度的rd值来能够更精密地控制在对遮光膜20进行图案化时所形成的遮光图案膜的侧面轮廓。
[0118]
可以根据各种因素控制er1值、er2值以及rd值。具体而言，上述数值可能会受到如遮光层的密度、遮光层中所含元素的结晶化程度、遮光层中非金属元素的含量、遮光层中各个构成元素的配置等多种因素的影响。尤其，根据包括遮光膜20中的各个层的成膜时的磁体旋转速度在内的工艺条件、成膜后的冷却处理等后处理工艺条件等，上述数值会发生变化。rd值的控制手段的详细说明与以下内容重复，因此将省略。
[0119]
遮光膜20的rd值的测量方法如下。
[0120]
首先，使用透射电子显微镜(transmission electron microscopy，tem)分别测量第一遮光层21和第二遮光层22的厚度。通过将作为测量对象的空白掩模100加工成宽度为15mm且长度为15mm的尺寸来准备样品。在对上述样品表面进行聚焦离子束(focused ion beam，fib)处理后，将其配置在tem图像测量装置中，并且测量上述样品的tem图像。从上述
tem图像分别计算出第一遮光层21和第二遮光层22的厚度。
[0121]
示例性地，tem图像可以通过日本电子光学实验室(japan electron optics laboratory，jeol)的jem-2100f hr模型来测量。
[0122]
之后，用氩气对上述样品进行蚀刻，由此分别测量出第一遮光层21和第二遮光层22的蚀刻时间。将上述样品配置在x射线光电子能谱(x-ray photoelectron spectroscopy，xps)测量装置中，并且用氩气对位于上述样品中心部的宽度为4mm且长度为2mm的区域进行蚀刻，由此测量每层的蚀刻时间。在测量每层的蚀刻时间时，测量装置内的真空度为1.0
×
10-8
mbar，x射线源(source)为monochromator(单仪)al kα(1486.6ev)，阳极功率为72w，阳极电压为12kv，氩离子束的电压为1kv。
[0123]
示例性地，xps测量装置可以适用美国赛默飞世尔科技公司(thermo fisher scientific inc.)的k-alpha模型。
[0124]
从测量到的第一遮光层21和第二遮光层22的厚度和蚀刻速度计算出er1值、er2值及rd值。
[0125]
遮光膜20的rd值可以为0.4至0.8。遮光膜20的rd值可以为0.5至0.77。遮光膜20的rd值可以为0.6至0.8。遮光膜20的rd值可以为0.6至0.7。在这种情况下，能够更精确地控制通过图案化遮光膜来形成的遮光图案膜的侧面轮廓。
[0126]
遮光膜20的er2值可以为0.4/s至0.5/s。遮光膜20的er2值可以为0.4/s至0.47/s。遮光膜20的er2值可以为0.42/s至0.45/s。在这种情况下，能够更容易地将遮光膜20的rd值控制在本实施方式中预设的范围内，并且能够有效地抑制因下面将描述的溅射粒子再沉积(redeposition)所引起的微粒(particle)形成。
[0127]
遮光膜20的er1值可以为以上。遮光膜20的er1值可以为以上。遮光膜20的er1值可以为以上。遮光膜20的er1值可以为以下。遮光膜20的er1值可以为以下。遮光膜20的er1值可以为以下。在这种情况下，能够更容易地调节遮光膜的rd值，并且能够更有效地蚀刻遮光膜。
[0128]
遮光膜的光学特性
[0129]
遮光膜20的下述式2的do值可以小于0.05。
[0130]
[式2]
[0131]
do＝bo-po
[0132]
在上述式2中，上述bo值是通过照射波长为193nm的曝光光线来测量的上述遮光膜20的光学密度。
[0133]
上述po值是，当从上方观察对上述遮光膜20进行图案化而形成的遮光图案膜时，对所述遮光图案膜的测量区域照射波长为193nm的曝光光线而测量的所述遮光图案膜的光学密度，所述测量区域对应于从遮光图案膜的因图案化所形成的一个边缘le(参照图3)到向上述遮光图案膜的内侧方向隔开4nm的位置为止的区域。
[0134]
图2为用于说明对待测量的空白掩模的遮光膜进行图案化而形成的遮光图案膜的示意图。在下文中，将参照图2说明本实施方式。
[0135]
遮光图案膜23是通过对遮光膜20进行图案化来形成的。遮光图案膜23的侧面(遮光图案膜23的yz面)只要不是空白掩模本身的侧面，通常通过蚀刻形成。通过上述蚀刻来形
成的侧面的上部区域(在遮光图案膜23的yz面的位于z轴方向的上方的区域)暴露于蚀刻剂的时间较长，因此与上述侧面的下部区域(在遮光图案膜23的yz面的位于z轴方向的下方的区域)相比可能会发生更多蚀刻。因此，与遮光图案膜23的两个末端(遮光图案膜23的位于x轴方向上两侧的边缘)相邻的部分相较于遮光图案膜23的中心部(遮光图案膜23的位于x轴方向上中心的部分)，可以具有相对较薄的厚度。因此，可能会出现在遮光图案膜23的面内方向上的消光特性偏差。本实施方式可以提供一种通过控制遮光膜的do值来有效地抑制因图案化所导致的分辨率低下的空白掩模。
[0136]
为了控制遮光膜20的do值，不仅控制遮光膜20中的各个层的其他条件，还需要控制成遮光膜中所含有的各个层本身的致密度之间存在差异。并且，上述致密度不仅可能会受到组成影响，而且还可能会受到溅射时的工艺条件和溅射后的包括冷却步骤在内的后处理工艺条件等的影响。由于关于上述控制手段的说明与以下内容重复，因此将省略其记载。
[0137]
图3为从上方观察对遮光膜进行图案化而形成的遮光图案膜的平面图。在下文中，将参照图3说明本实施方式。
[0138]
bo值是通过向图案化之前的遮光膜20的表面照射波长为193nm的曝光光线来测量的。当在遮光膜上形成有另一薄膜(例如，硬掩模)时，在通过蚀刻去除上述另一薄膜后测量bo值。当对形成在遮光膜上的另一薄膜进行蚀刻时，蚀刻之前的遮光膜20的厚度与蚀刻之后的遮光膜20的厚度之差被设定在3nm以内。
[0139]
此后，从通过对遮光膜20进行图案化来形成的遮光图案膜23中测量po值。当从上方观察上述遮光图案膜23时，将与从上述遮光图案膜23的因图案化所形成的一个边缘le到向上述遮光图案膜23的内侧方向隔开4nm的位置为止的区域对应的区域被定义为测量区域am。通过对上述测量区域am照射波长为193nm的曝光光线来测量po值。
[0140]
从测量到的上述bo值和po值计算出do值。
[0141]
上述bo值和po值可以用椭圆偏振仪(ellipsometer)测量。例如，可以使用韩国nano-view公司的mg pro模型来测量上述bo值和po值。
[0142]
遮光膜20的do值可以小于0.05。遮光膜20的do值可以为0.04以下。遮光膜20的do值可以为0.03以下。遮光膜20的do值可以为0.02以下。遮光膜20的do值可以为0.01以上。在这种情况下，能够有效地抑制因遮光膜20的图案化所导致的空白掩模100的分辨率低下。
[0143]
遮光膜20的bo值可以为1.8以上。遮光膜20的bo值可以为1.85以上。遮光膜20的bo值可以为3以下。在这种情况下，包括遮光膜20的薄膜层叠体能够有效地阻挡曝光光线的透射。
[0144]
遮光膜20的po值可以为1.8以上。遮光膜20的po值可以为1.82以上。遮光膜20的po值可以为3以下。遮光膜20的po值可以为2以下。遮光膜20的po值可以为1.9以下。在这种情况下，能够有效地帮助抑制空白掩模100的分辨率低下。
[0145]
对于波长为193nm的光，遮光膜20可以具有1％以上的透射率。对于波长为193nm的光，遮光膜20可以具有1.3％以上的透射率。对于波长为193nm的光，遮光膜20可以具有1.4％以上的透射率。对于波长为193nm的光，遮光膜20可以具有2％以下的透射率。在这种情况下，包括遮光膜20的薄膜能够有效地抑制曝光光线的透射。
[0146]
遮光膜的蚀刻特性
[0147]
上述遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻速度可以为以上。
[0148]
为了提高空白掩模100的分辨率，可能会需要有配置在遮光膜20上的抗蚀剂膜或蚀刻掩模膜的薄膜化。在对遮光膜20进行图案化时，控制遮光膜20的针对蚀刻剂的蚀刻速度，由此即使在上述遮光膜20上形成比较薄的抗蚀剂膜等，也可以对遮光膜20进行图案化。
[0149]
遮光膜20的蚀刻剂可以包括氯系气体。氯系气体可以包括(cl2)和氧气(o2)。
[0150]
可以通过遮光膜20的各个层的致密度、遮光膜20的厚度方向上的各个元素的含量分布、形成遮光膜20时的工艺条件、成膜之后的冷却速度等来控制遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻特性。
[0151]
用于测量遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻速度的方法如下。
[0152]
首先，通过测量遮光膜20的tem图像来测量遮光膜20的厚度。通过将作为测量对象的空白掩模100加工成宽度为15mm且长度为15mm的尺寸来准备样品。在对上述样品表面进行聚焦离子束(focused ion beam，fib)处理后，将其配置在tem图像测量装置中，并且测量上述样品的tem图像。从上述tem图像计算出遮光膜20的厚度。
[0153]
示例性地，tem图像可以通过日本电子光学实验室(japan electron optics laboratory，jeol)的jem-2100f hr模型来测量。
[0154]
之后，测量遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻时间。作为上述氯系气体，应用含有90体积比％至95体积比％的和5体积比％至10体积比％的氧气的气体。从上述遮光膜20的厚度和遮光膜20的蚀刻时间计算出遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻速度。
[0155]
遮光膜20的针对氯系气体的蚀刻速度可以为以上。上述蚀刻速度可以为以上。上述蚀刻速度可以为以上。上述蚀刻速度可以为以下。在这种情况下，可以通过配置在遮光膜20上的抗蚀剂膜的薄膜化，有助于有效地抑制空白掩模100的分辨率低下。
[0156]
遮光膜的图案边缘损失面积
[0157]
根据本说明书的另一实施例的空白掩模包括透光基板及配置在上述透光基板上的遮光膜。
[0158]
遮光膜包含过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。
[0159]
遮光膜包括：第一遮光层：和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
[0160]
通过对遮光膜进行图案化来测量到的图案边缘损失面积为10nm2以下。
[0161]
图案边缘损失面积是，在测量通过对上述遮光膜进行图案化来形成的遮光图案膜的透射电子显微镜(transmission electron microscopy，tem)图像并观察上述tem图像时，由第一线、第二线及上述遮光图案膜的图案边缘轮廓所围成的面积。
[0162]
第一线是，在上述遮光图案膜的侧面轮廓中，当将上述遮光图案膜的总高度设为100％时，将位于20％的总高度上的第一点和位于40％的总高度上的第二点相连接的延长线。
[0163]
第二线是，包括图案膜交叉点，并且与透光基板的上表面平行配置的延长线。
[0164]
图案膜交叉点是，图案膜中心线与遮光图案膜的上表面轮廓相遇的点。
[0165]
图案膜中心线是，经过上述遮光图案膜的底面的中心点、即图案膜中心点，并且与上述透光基板的上表面形成垂直的延长线。
[0166]
可以通过配置在遮光膜20上的抗蚀剂图案或蚀刻掩模膜来蚀刻遮光膜20。蚀刻后所形成的遮光图案膜23的侧面轮廓与配置在遮光图案膜23下方的透光基板10的表面形成
为越接近于垂直，越能提高光掩模200的分辨率。若不精确地控制遮光图案膜23的侧面轮廓，则显影在半导体晶圆上的图案的临界尺寸(critical dimension，cd)偏差可能会进一步增加。
[0167]
本实施方式可以提供一种通过调节遮光膜20的图案边缘损失面积来能够精确地控制实施图案化时所形成的遮光图案膜23的侧面轮廓的遮光膜20。
[0168]
图4为用于说明遮光膜的图案边缘损失面积的测量方法的示意图。在下文中，将参照图4说明本实施方式。
[0169]
通过对遮光膜20进行图案化来形成遮光图案膜23。
[0170]
之后，将包含上述遮光图案膜23的基板加工成宽度为15mm且长度为15mm的尺寸并准备样品。在对上述样品的表面进行聚焦离子束(focused ion beam，fib)处理后，将其配置在tem图像测量装置中，由此测量上述样品的tem图像。
[0171]
示例性地，tem图像可以通过日本电子光学实验室(japan electron optics laboratory，jeol)的jem-2100f hr模型来测量。
[0172]
然后，在从上述tem图像中观察到的遮光图案膜23的侧面轮廓中，当将遮光图案膜23的总高度设为100％时，确定位于20％的总高度上的第一点p1和位于40％的总高度上的第二点p2，并且还确定将上述两个点相连接的延长线。将上述延长线定义为第一线l1。
[0173]
确定图案膜交叉点pi，所述图案膜交叉点pi是图案膜中心线l0与遮光图案膜的上表面轮廓相遇的点，所述图案膜中心线l0是经过在上述tem图像中观察到的遮光图案膜23的底面的中心点、即图案膜中心点pc，并且与透光基板10形成垂直的线。确定包括上述图案膜交叉点pi并与透光基板10平行配置的延长线。将上述延长线定义为第二线l2。
[0174]
图案边缘损失面积ap被定义为由第一线l1、第二线l2及遮光图案膜23的图案边缘轮廓围绕而成的面积。从上述tem图像测量出图案边缘损失面积ap。
[0175]
遮光膜20的图案边缘损失面积ap可以为10nm2以下。遮光膜20的图案边缘损失面积ap可以为8nm2以下。遮光膜20的图案边缘损失面积ap可以为6nm2以下。遮光膜20的图案边缘损失面积ap可以为0.5nm2以上。在这种情况下，能够从空白掩模100实现有效地抑制分辨率低下的光掩模200。
[0176]
遮光膜的组成及膜厚
[0177]
遮光膜20可以包含过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。
[0178]
遮光膜20可以包括：第一遮光层21；和位于上述第一遮光层21上的第二遮光层22。
[0179]
本实施方式可以通过控制第二遮光层22中所含有的各个元素的含量来帮助遮光膜20表现出所期望的消光特性，并且在对遮光膜20进行图案化时可以使遮光图案膜25的侧面轮廓与透光基板形成接近于垂直的角度。
[0180]
第二遮光层22可以包含过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。第二遮光层22可以包含50原子％(at％)至80原子％的过渡金属。第二遮光层22可以包含55原子％至75原子％的过渡金属。第二遮光层22可以包含60原子％至70原子％的过渡金属。
[0181]
第二遮光层22的对应于氧或氮的元素的含量可以是10原子％至35原子％。第二遮光层22的对应于氧或氮的元素的含量可以是15原子％至25原子％。
[0182]
第二遮光层22可以包含5原子％至20原子％的氮。第二遮光层22可以包含7原子％至13原子％的氮。
[0183]
在这种情况下，第二遮光层22可以有助于使遮光膜20具有优异的消光特性。在这种情况下，能够更精确地控制通过对遮光膜20进行图案化来形成的遮光图案膜23的侧面轮廓。
[0184]
第一遮光层21可以包含过渡金属、氧及氮。第一遮光层21可以包含30原子％至60原子％的过渡金属。第一遮光层21可以包含35原子％至55原子％的过渡金属。第一遮光层21可以包含40原子％至50原子％的过渡金属。
[0185]
第一遮光层21的氧含量和氮含量的总和可以是40原子％至70原子％。第一遮光层21的氧含量和氮含量的总和可以是45原子％至65原子％。第一遮光层21的氧含量和氮含量的总和可以是50原子％至60原子％。
[0186]
第一遮光层21可以包含20原子％至40原子％的氧。第一遮光层21可以包含23原子％至33原子％的氧。第一遮光层21可以包含25原子％至30原子％的氧。
[0187]
第一遮光层21可以包含5原子％至20原子％的氮。第一遮光层21可以包含7原子％至17原子％的氮。第一遮光层21可以包含10原子％至15原子％的氮。
[0188]
在这种情况下，第一遮光层21可以有助于使遮光膜20具有优异的消光特性，而且还有助于提高遮光膜20的蚀刻速度。
[0189]
上述过渡金属可以包括cr、ta、ti及hf中的至少任意一种。上述过渡金属可以是cr。
[0190]
第一遮光层21的膜厚可以是250至650。第一遮光层21的膜厚可以是350至600。第一遮光层21的膜厚可以是400至550。在这种情况下，第一遮光层21能够有助于使遮光膜20有效地阻挡曝光光线。
[0191]
第二遮光层22的膜厚可以是30至200。第二遮光层22的膜厚可以是30至100。第二遮光层22的膜厚可以是40至80。在这种情况下，第二遮光层22能够提高遮光膜20的消光特性，并且有助于进一步精确地控制遮光图案膜23的侧面轮廓。
[0192]
相对于第一遮光层21的膜厚的第二遮光层22的膜厚比率可以为0.05至0.3。上述膜厚比可以为0.07至0.25。上述膜厚比可以为0.1至0.2。在这种情况下，遮光膜20能够具有足够的消光特性，并且在实施图案化时能够形成与透光基板的表面接近于垂直的侧面轮廓。
[0193]
其他薄膜
[0194]
图5为用于说明根据本说明书的另一实施例的空白掩模的示意图。将参照上述图5说明本实施方式的空白掩模。
[0195]
相移膜30可以位于透光基板10和遮光膜20之间。相移膜30是，用于衰减穿透上述相移膜30的曝光光线的强度，并通过调节相位差来实质上抑制产生在图案边缘处的衍射光。
[0196]
对于波长为193nm的光，相移膜30可以具有170
°
至190
°
的相位差。对于波长为193nm的光，相移膜30可以具有175
°
至185
°
的相位差。对于波长为193nm的光，相移膜30可以具有3％至10％的透射率。对于波长为193nm的光，相移膜30可以具有4％至8％的透射率。在这种情况下，能够提高包括有上述相移膜30的光掩模200的分辨率。
[0197]
相移膜30可以包含过渡金属和硅。相移膜30可以包含过渡金属、硅、氧及氮。上述过渡金属可以是钼。
[0198]
关于透光基板10和遮光膜20的说明分别与在上面说明的内容重复，因此将省略其说明。
[0199]
硬掩模(未图示)可以位于遮光膜20上。当对遮光膜20进行图案蚀刻时，硬掩模可以用作蚀刻掩模膜。硬掩模可以包含硅、氮及氧。
[0200]
光掩模
[0201]
图6为用于说明根据本说明书的另一实施例的光掩模的示意图。将参照上述图6说明本实施方式的光掩模。
[0202]
根据本说明书的另一实施例的光掩模200包括：透光基板10；及位于上述透光基板10上的遮光图案膜25。
[0203]
遮光图案膜25包含过渡金属、氧及氮中的至少任意一种。
[0204]
遮光图案膜25包括：第一遮光层21；和配置在上述第一遮光层21上的第二遮光层22。
[0205]
遮光图案膜25的下述式1的rd值为0.4至0.8。
[0206]
[式1]
[0207][0208]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第一遮光层21的蚀刻速度。
[0209]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第二遮光层22的蚀刻速度。
[0210]
可以通过对在上面说明的空白掩模100的遮光膜20进行图案化来形成遮光图案膜25。
[0211]
遮光图案膜25的rd值的测量方法与在空白掩模100中测量遮光膜20的rd值的方法相同。
[0212]
遮光图案膜25的图案边缘损失面积可以为10nm2以下。
[0213]
除了省略对遮光膜20进行图案化的过程之外，遮光图案膜25的图案边缘损失面积的测量方法与遮光膜20的图案边缘损失面积的测量方法相同。
[0214]
遮光图案膜25的下述式3的pdo值可以小于0.05。
[0215]
[式3]
[0216]
pdo＝pbo-ppo
[0217]
在上述式3中，上述pbo值是通过照射波长为193nm的曝光光线来测量的上述遮光图案膜25的光学密度。
[0218]
上述ppo值是，通过向所述遮光图案膜25的测量区域照射波长为193nm的曝光光线来测量的所述遮光图案膜的光学密度的平均值，当从上方观察上述遮光图案膜25时，所述测量区域对应于从上述遮光图案膜25的一个边缘到向上述遮光图案膜25的内侧方向隔开4nm的位置为止的区域。
[0219]
上述一个边缘是指，遮光图案膜25的边缘中的因蚀刻而形成的边缘。
[0220]
遮光图案膜25的pdo值、pbo值及ppo值的测量方法分别与遮光膜20的do值、bo值及po值的测量方法相同。然而，在测量遮光图案膜25的pdo值、pbo值及ppo值时省略对遮光膜进行图案化的过程。此外，在测量pbo值时，作为测量对象的表面是遮光图案膜25的表面，而
不是图案化之前的遮光膜的表面。
[0221]
针对遮光图案膜25的物理特性、组分以及结构等的说明与空白掩模的遮光膜的说明重复，因此将省略其说明。
[0222]
遮光膜的制造方法
[0223]
根据本说明书的一实施例的空白掩模的制造方法可以包括准备步骤，在上述准备步骤中，将透光基板、溅射靶材(target)以及磁体设置在溅射室(chamber)中。
[0224]
根据本说明书的一实施例的空白掩模的制造方法可以包括成膜步骤，在上述成膜步骤中，将气氛气体注入到溅射室内，并且控制磁体的旋转速度，而且对溅射靶材施加电力而在透光基板上形成遮光膜。
[0225]
根据本说明书的一实施例的空白掩模的制造方法可以包括热处理步骤，在上述热处理步骤中，在150℃至330℃的温度下进行热处理5分钟至30分钟。
[0226]
根据本说明书的一实施例的空白掩模的制造方法，可以包括对经过了上述热处理步骤的遮光膜进行冷却的冷却步骤。
[0227]
根据本说明书的一实施例的空白掩模的制造方法可以包括稳定化步骤，在上述稳定化步骤中，将经过了上述冷却步骤的空白掩模在30℃至50℃的温度下进行1分钟至5分钟的稳定化。
[0228]
成膜步骤可以包括：在透光基板上形成第一遮光层的第一遮光层成膜过程；以及，在上述第一遮光层上形成第二遮光层的第二遮光层成膜过程。
[0229]
在准备步骤中，可以考虑遮光膜的组成而选择形成遮光膜时的靶材。作为溅射靶材，可以应用一种含有过渡金属的靶。溅射靶材可以为包括一个含有过渡金属的靶材的两个以上的靶材。含有过渡金属的靶材可以包含90原子％以上的过渡金属。含有过渡金属的靶材可以包含95原子％以上的过渡金属。含有过渡金属的靶可以包含99原子％的过渡金属。
[0230]
过渡金属可以包括cr、ta、ti及hf中的至少任意一种。过渡金属可以包括cr。
[0231]
关于配置在溅射室中的透光基板的内容与上述内容重复，因此将省略说明。
[0232]
在准备步骤中，可以将磁体配置在溅射室中。磁体可以配置在与溅射靶材中的发生溅射的一面相对的表面上。
[0233]
在遮光膜的成膜步骤中，在形成遮光膜所包括的各个层时，可以采用不同的成膜工艺条件。尤其，考虑到遮光膜的消光特性和蚀刻特性等，可以对各个层采用不同的条件，例如，气氛气体组分、腔室内的压力、施加到溅射靶材的电力、磁体的旋转速度、成膜时间、基板的旋转速度等。
[0234]
气氛气体可以包括非活性气体、反应气体以及溅射气体。非活性气体是包含不构成将要成膜的薄膜的元素的气体。反应气体是包含构成将要成膜的薄膜的元素的气体。溅射气体是在等离子体气氛中离子化并与靶材发生碰撞的气体。非活性气体可以包括氦。反应气体可以包括含有氮的气体。例如，上述含有氮的气体可以为n2、no、no2、n2o、n2o3、n2o4、n2o5等。反应气体可以包括含有氧的气体。例如，上述含有氧的气体可以为o2、co2等。反应气体可以包括含有氮的气体和含有氧的气体。上述反应气体可以包括同时含有氮和氧的气体。例如，上述同时含有氮和氧的气体可以为no、no2、n2o、n2o3、n2o4、n2o5等。
[0235]
溅射气体可以为ar气体。
[0236]
作为向溅射靶材施加电力的电源，可以使用dc电源，或者也可以使用rf电源。
[0237]
在遮光膜的成膜步骤中，可以调节磁体的旋转速度。磁体的旋转速度可能会对溅射室中所形成的等离子体的分布区域产生影响。具体而言，随着磁体的旋转速度增加，等离子体倾向于在溅射靶材周边形成，而随着磁体的旋转速度降低，等离子体倾向于在透光基板周边形成。
[0238]
将要成膜的薄膜的致密度等可以根据溅射室中所形成的等离子体的形成位置而变得不同。随着等离子体越靠近溅射靶材周边形成，氩离子与溅射靶材的一面之间发生的碰撞次数相对增加，并且薄膜倾向于相对致密地形成。当考虑到上述的等离子体特性而控制磁体的旋转速度时，可以相对容易地分别控制形成在遮光膜中的第一遮光层和第二遮光层的致密度等。
[0239]
在第一遮光层的成膜过程中，施加到溅射靶材的电力可以为1.5kw至2.5kw。在第一遮光层的成膜过程中，施加到溅射靶材的电力可以为1.6kw至2kw。
[0240]
在第一遮光层的成膜过程中，相对于气氛气体的非活性气体的流量，反应气体的流量比率可以为1.5至3。上述流量比率可以为1.8至2.7。上述流量比率可以为2至2.5。
[0241]
在反应气体中，相对于所包含在氮含量与氧含量的比率可以为1.5至4。在反应气体中，相对于所包含的氮含量的氧含量比率可以为2至3。在反应气体中，相对于所包含的氮含量的氧含量比率可以为2.2至2.7。
[0242]
在这种情况下，第一遮光层可以有助于使遮光膜具有足够的消光特性。此外，通过控制第一遮光层的蚀刻特性，可以有助于使图案化之后的遮光图案膜的侧面轮廓具有接近于与透光基板的表面垂直的形状。
[0243]
在第一遮光层的成膜过程中，磁体的旋转速度可以为90rpm至140rpm。在第一遮光层的成膜过程中，磁体的旋转速度可以为100rpm至120rpm。在这种情况下，可以有助于提高第一遮光层的蚀刻速度。
[0244]
第一遮光层的成膜时间可以为200秒至300秒。第一遮光层的成膜时间可以为210秒至240秒。在这种情况下，第一遮光层可以有助于使遮光膜具有足够的消光特性。
[0245]
在第二遮光层的成膜过程中，施加到溅射靶材的电力可以为1kw至2kw。在第二遮光层的成膜过程中，施加到溅射靶材的电力可以为1.2kw至1.7kw。在这种情况下，可以有助于使第二遮光层具有在预设范围内的致密度。
[0246]
在第二遮光层的成膜过程中，相对于气氛气体的非活性气体的流量的反应气体的流量比率可以为0.3至0.8。上述流量比率可以为0.4至0.6。
[0247]
在第二遮光层的成膜过程中，在反应气体中，相对于所包含的氮含量的氧含量比率可以为0.3以下。在反应气体中，相对于所包含的氮含量的氧含量比率可以为0.1以下。在反应气体中，相对于所包含的氮含量的氧含量比率可以为0.001以上。
[0248]
在这种情况下，通过控制第二遮光层的致密度等，可以使通过图案化来形成的遮光图案膜的侧面具有接近于与透光基板的表面相对垂直的轮廓。
[0249]
在第二遮光层的成膜过程中，可以调节磁体的旋转速度。当仅仅考虑抑制对遮光膜进行图案化时在遮光图案膜中的第二遮光层的侧面可能会发生的不必要的蚀刻的观点而控制磁体的旋转速度时，由溅射靶材所产生的溅射粒子不会沉积在成膜对象的表面上，而可能会再沉积(redeposition)在上述溅射靶材的表面上。再沉积了的溅射粒子可能作为
粒子源(source)起作用，从而导致空白掩模的分辨率下降。本实施方式在第二遮光层的成膜过程中，通过将磁体的旋转速度控制在预设的范围内，可以在对遮光膜进行图案化时精确地控制遮光图案膜的侧面轮廓，而且还可以有效地抑制粒子的形成。
[0250]
在第二遮光层的成膜过程中，磁体的旋转速度可以为100rpm至150rpm。在第二遮光层的成膜过程中，磁体的旋转速度可以为110rpm至140rpm。在这种情况下，当对遮光膜进行图案化时，可以精确地控制遮光图案膜的侧面轮廓，并且可以抑制由粒子所引起的图案分辨率低下。
[0251]
第二遮光层的成膜时间可以为10秒至30秒。第二遮光层的成膜时间可以为15秒至25秒。在这种情况下，第二遮光层可以有助于使图案化了的遮光膜的侧面与透光基板表面形成接近于垂直的角度。
[0252]
在热处理步骤中，可以对完成了成膜步骤的遮光膜进行热处理。具体而言，可以在将完成了上述遮光膜的成膜的基板配置在热处理室中，之后对其进行热处理。
[0253]
在热处理步骤中，气氛温度可以为150℃至300℃。上述气氛温度可以为170℃至280℃。上述气氛温度可以为200℃至250℃。
[0254]
在热处理步骤中，热处理时间可以为5分钟至25分钟。上述热处理时间可以为10分钟至20分钟。在这种情况下，可以有效地减少形成在遮光膜中的应力。
[0255]
空白掩模可以在完成热处理步骤之后的2分钟内实施冷却步骤。在这种情况下，可以抑制因加热而导致遮光膜中所含的过渡金属的晶粒生长。
[0256]
在冷却步骤中，可以使用冷却板对遮光膜进行冷却。具体而言，可以在完成了热处理步骤的空白掩模的基板侧配置调节至预设冷却温度的冷却板，由此冷却空白掩模。在冷却步骤中，可以通过调节空白掩模与冷却板之间的间隔来控制空白掩模的冷却速度。
[0257]
在冷却步骤中，施加于冷却板的冷却温度可以为10℃至40℃。上述冷却温度可以为20℃至30℃。
[0258]
冷却步骤可以执行5分钟至20分钟。冷却步骤可以执行10分钟至15分钟。
[0259]
在冷却步骤中，空白掩模和冷却板之间的隔开距离可以为0.01mm至30mm。上述隔开距离可以为0.05mm至5mm。上述隔开距离可以为0.1mm至2mm。
[0260]
在冷却步骤中，空白掩模的冷却速度可以为0.45℃/s至1℃/s。上述冷却速度可以为0.5℃/s至0.8℃/s。
[0261]
在这种情况下，可以实质上显著抑制因冷却对遮光膜造成的损坏，并且可以有效地抑制因热处理后的遮光膜中所含的过渡金属的晶粒生长而导致的各个层、尤其是第二遮光层的致密度低下。
[0262]
在稳定化步骤中，可以使经过了冷却步骤的空白掩模稳定化。在经过了冷却步骤的空白掩模的情况下，因温度的急剧变化而可能会对空白掩模造成重大损坏(damage)。为了防止发生这种情况，可能会需要稳定化步骤。
[0263]
用于使经过了冷却步骤的空白掩模稳定化的方法可以多种多样。作为一例，在将经过了冷却步骤的空白掩模从冷却板分离后，可以在室温的大气中放置预定时间。作为另一例，可以从冷却板分离出经过了冷却步骤的空白掩模，之后在30℃至50℃下进行1分钟至5分钟的稳定化。此时，可以使空白掩模以20rpm至50rpm的旋转速度旋转1分钟至5分钟。作为另一例，可以将不与空白掩模发生反应的气体以5l/分钟至10l/分钟的流量向经过了冷
却步骤的空白掩模喷射1分钟至5分钟。此时，不与空白掩模发生反应的气体可以具有20℃至40℃的温度。
[0264]
半导体元件的制造方法
[0265]
根据本说明书的另一实施例的半导体元件的制造方法，其包括：准备步骤，用于配置光源、光掩模以及涂布有抗蚀剂膜的半导体晶圆；曝光步骤，将从上述光源入射的光经由上述光掩模选择性地透射在上述半导体晶圆上并使该光出射；以及显影步骤，在上述半导体晶圆上显影图案。
[0266]
光掩模包括：透光基板；以及遮光图案膜，配置在上述透光基板上，
[0267]
遮光图案膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种。
[0268]
遮光图案膜包括：第一遮光层；和配置在上述第一遮光层上的第二遮光层。
[0269]
遮光图案膜的下述式1的rd值为0.4至0.8。
[0270]
[式1]
[0271][0272]
在上述式1中，上述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第一遮光层的蚀刻速度。
[0273]
上述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的上述第二遮光层的蚀刻速度。
[0274]
在准备步骤中，光源是能够产生具有短波长的曝光光线的装置。曝光光线可以是具有200nm以下的波长的光。曝光光线可以是具有193nm的波长的arf光。
[0275]
可以在光掩模和半导体晶圆之间额外地配置透镜。透镜具有缩小光掩模上的电路图案形状并将其转印到半导体晶圆上的功能。作为透镜，只要是通常应用于arf半导体晶圆曝光工艺中的透镜，就不受限制。例如，上述透镜可以是由氟化钙(caf2)构成的透镜。
[0276]
在曝光步骤中，可以通过光掩模将曝光光线选择性地透射到半导体晶圆上。在这种情况下，在抗蚀剂膜中的入射了曝光光线的部分可能会发生化学变性。
[0277]
在显影步骤中，可以对已经完成曝光步骤的半导体晶圆进行显影溶液处理，由此在半导体晶圆上显影图案。当所涂布的抗蚀剂膜是正性抗蚀剂(positive resist)时，在抗蚀剂膜中的入射了曝光光线的部分可能会被显影溶液溶解掉。当所涂布的抗蚀剂膜是负性抗蚀剂(negative resist)时，在抗蚀剂膜中的未入射曝光光线的部分可能会被显影溶液溶解掉。通过显影溶液处理，将抗蚀剂膜形成为抗蚀剂图案。可以通过将上述抗蚀剂图案作为掩模，在半导体晶圆上形成图案。
[0278]
关于光掩模的说明与前面的内容重复，因此将省略说明。
[0279]
以下，将对具体实施例进行更详细的说明。
[0280]
制造例：遮光膜的成膜
[0281]
实施例1：在dc溅射设备的腔室内，配置了宽度为6英寸、长度为6英寸、厚度为0.25英寸的石英材质的透光基板。将铬靶材配置在腔室中，使得t/s距离为255mm，并且基板与靶材之间形成25度的角度。在上述铬靶材的背面设置了磁体。
[0282]
之后，将混合了21体积比％的ar、11体积比％的n2、32体积比％的co2以及36体积比％的he的气氛气体导入到腔室中，并且对溅射靶材施加1.85kw的电力，而且将磁体的旋转速度设为113rpm并进行了250秒的溅射工艺，从而形成了第一遮光层。
inc.)的k-alpha模型装置内，并且利用氩气对位于上述样品的中心部的宽度为4mm且长度为2mm的区域进行蚀刻，由此测量了每个层的蚀刻时间。当测量每个层的蚀刻时间时，测量装置内的真空度为1.0
×
10-8
mbar，x射线源(source)为monochromator al kα(1486.6ev)，阳极功率为72w，阳极电压为12kv，氩离子束的电压为1kv。
[0299]
从测量到的第一遮光层和第二遮光层的厚度和蚀刻速度计算出er1值、er2值及rd值。从各个实施例和比较例测量到的er1值、er2值及rd值记载于下述表2。
[0300]
评估例：遮光膜的光学特性测量
[0301]
从各个实施例和比较例的样品的遮光膜的表面，使用韩国nano-view公司的mg pro模型来测量了针对波长为193nm的曝光光线的光学密度、即bo值以及透射率。
[0302]
之后，通过对遮光膜进行图案化来形成了遮光图案膜。使用了韩国nano-view公司的mg pro模型来向上述遮光图案膜的测量区域照射波长为193nm的曝光光线而测量了po值，当从上方观察上述遮光图案膜时，所述测量区域对应于从上述遮光图案膜的因图案化所形成的一个边缘到向上述遮光图案膜的内侧方向隔开4nm的位置为止的区域。
[0303]
从测量到的bo值和po值计算出do值。
[0304]
在各个实施例和比较例中测量到的do值、bo值、po值以及针对波长为193nm的光的透射率记载于下述表2中。
[0305]
评估例：遮光膜的蚀刻特性测量
[0306]
通过测量各个实施例和比较例的样品中所包含的遮光膜的tem图像来测量了遮光膜的厚度。将样品加工成宽度为15mm且长度为15mm的尺寸。在对加工后的上述样品的表面进行聚焦离子束(focused ion beam，fib)处理后，将其配置在日本电子光学实验室(japan electron optics laboratory，jeol)的jem-2100f hr模型装置内，并且测量了上述样品的tem图像。从上述tem图像计算出遮光膜的厚度。
[0307]
之后，测量了遮光膜的针对氯系气体的蚀刻时间。作为上述氯系气体，采用了含有90体积比％至95体积比％的和5体积比％至10体积比％的氧气的气体。从上述遮光膜的厚度和遮光膜的蚀刻时间计算出了遮光膜的针对氯系气体的蚀刻速度。
[0308]
各个实施例和比较例的蚀刻速度的测量值记载于下述表2中。
[0309]
评估例：遮光膜的图案边缘损失面积测量
[0310]
通过对各个实施例和比较例的样品的遮光膜进行图案化来形成了遮光图案膜。之后，将包括上述遮光图案膜的基板加工成宽度为15mm且长度为15mm的尺寸。在对上述样品的表面进行聚焦离子束(focused ion beam，fib)处理后，将其配置在日本电子光学实验室(japan electron optics laboratory，jeol)的jem-2100f hr模型装置内，并且测量了上述样品的tem图像。
[0311]
然后，在上述tem图像中观察到的遮光图案膜的侧面轮廓中，当将遮光图案膜的总高度设为100％时，确定了位于20％的总高度上的点和位于40％的总高度上的点，还确定了将上述两个点相连接的延长线、即第一线。
[0312]
通过确定经过上述tem图像中观察到的遮光图案膜的中心部的直线和上表面轮廓的交叉点，来确定了包括上述交叉点且与透光基板平行配置的延长线、即第二线。
[0313]
从上述tem图像测量了由第一线、第二线及遮光图案膜的轮廓围绕而成的面积、即图案边缘损失面积。
[0314]
从各个实施例和比较例测量到的图案边缘损失面积记载于下述表2中。
[0315]
[表1]
[0316][0317]
[表2]
[0318][0319]
在上述表2中，实施例1至实施例6的rd值为0.4至0.8，另一方面，比较例1和实施例2的rd值小于0.4或大于0.8。
[0320]
对于do值而言，实施例1至实施例6的do值小于0.05，另一方面，所有比较例的do值均为0.05以上。
[0321]
对于透射率而言，实施例1至实施例6的透射率为1.55％以下，另一方面，比较例2的透射率为1.7％以上。
[0322]
对于蚀刻速度而言，所有实施例和比较例的蚀刻速度均为以上。
[0323]
对于图案边缘损失面积而言，实施例1至实施例6的图案边缘损失面积为8nm2以下，另一方面，所有比较例的图案边缘损失面积均为8.5nm2以上。
[0324]
以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明的范围并不限定于此，利用所附发明要求保护范围中所定义的本发明的基本概念的本发明所属技术领域的普通技术人员的各种变形及改良形态也属于本发明的范围。

技术特征：

1.一种空白掩模，其中，包括：透光基板；以及遮光膜，配置在所述透光基板上，所述遮光膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种，所述遮光膜包括第一遮光层和配置在所述第一遮光层上的第二遮光层，下述式1中的所述遮光膜的rd值为0.4至0.8，[式1]在上述式1中，所述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第一遮光层的蚀刻速度，所述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第二遮光层的蚀刻速度。2.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，所述er2值为至3.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，所述er1值为以上。4.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，下述式2中的所述遮光膜的do值小于0.05，[式2]do＝bo-po在上述式2中，所述bo值是通过照射波长为193nm的曝光光线来测量的所述遮光膜的光学密度，所述po值是向遮光图案膜的测量区域照射波长为193nm的曝光光线来测量的所述遮光图案膜的光学密度，所述遮光图案膜是通过对所述遮光膜进行图案化来形成的，当从上方观察所述遮光图案膜时，所述测量区域对应于从所述遮光图案膜的因图案化而形成的一个边缘到向所述遮光图案膜的内侧方向隔开4nm的位置为止的区域。5.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，所述过渡金属包括cr、ta、ti以及hf中的至少任意一种。6.根据权利要求1所述的空白掩模，其中，针对氯系气体的所述遮光膜的蚀刻速度为以上。7.一种空白掩模，其中，包括：透光基板；以及遮光膜，配置在所述透光基板上，所述遮光膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种，所述遮光膜包括第一遮光层和配置在所述第一遮光层上的第二遮光层，对所述遮光膜进行图案化而形成遮光图案膜，并且测量的所述遮光图案膜的图案边缘损失面积为10nm2以下，所述图案边缘损失面积是，当测量所述遮光图案膜的透射电子显微镜图像并观察所述
透射电子显微镜图像时，由第一线、第二线以及所述遮光图案膜的图案边缘轮廓围绕的面积，所述第一线是，在所述遮光图案膜的侧面轮廓中，当将所述遮光图案膜的总高度设为100％时，将位于20％的总高度的第一点和位于40％的总高度的第二点相连接的延长线，所述第二线是包括图案膜交叉点并与所述透光基板的上表面平行配置的延长线，所述图案膜交叉点是图案膜中心线与所述遮光图案膜的上表面轮廓相遇的点，所述图案膜中心线是，经过作为所述遮光图案膜的底面的中心点的图案膜中心点，并且与所述透光基板的上表面形成垂直的延长线。8.一种光掩模，其中，包括：透光基板；以及遮光图案膜，配置在所述透光基板上，所述遮光图案膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种，所述遮光图案膜包括第一遮光层和配置在所述第一遮光层上的第二遮光层，下述式1中的所述遮光图案膜的rd值为0.4至0.8，[式1]在上述式1中，所述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第一遮光层的蚀刻速度，所述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第二遮光层的蚀刻速度。9.根据权利要求8所述的光掩模，其中，当观察所述遮光图案膜的截面时，在所述截面上测量的所述遮光图案膜的图案边缘损失面积为10nm2以下。10.一种半导体元件的制造方法，其中，包括：准备步骤，用于配置光源、光掩模以及涂布有抗蚀剂膜的半导体晶圆；曝光步骤，将从所述光源入射的光经由所述光掩模选择性地透射在所述半导体晶圆上并使所述光出射；以及显影步骤，在所述半导体晶圆上显影图案，所述光掩模包括：透光基板；以及遮光图案膜，配置在所述透光基板上，所述遮光图案膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种，所述遮光图案膜包括第一遮光层和配置在所述第一遮光层上的第二遮光层，下述式1中所述遮光图案膜的rd值为0.4至0.8，[式1]在上述式1中，所述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第一遮光层的蚀刻速度，所述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第二遮光层的蚀刻速度。

技术总结

本发明涉及空白掩模、使用其的光掩模以及半导体元件的制造方法，所述空白掩模包括透光基板以及配置在所述透光基板上的遮光膜。遮光膜包含过渡金属、氧以及氮中的至少任意一种。遮光膜包括第一遮光层和配置在所述第一遮光层上的第二遮光层。下述式1中的遮光膜的Rd值为0.4至0.8。[式1]Rd＝er2/er1。在上述式1中，所述er1值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第一遮光层的蚀刻速度。所述er2值是利用氩气进行蚀刻并测量的所述第二遮光层的蚀刻速度。根据本发明的空白掩模，在对遮光膜进行图案化时能够有效地抑制图案的分辨率低下。能够有效地抑制图案的分辨率低下。能够有效地抑制图案的分辨率低下。