CN116339064A - 空白掩模、空白掩模成膜装置及空白掩模的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本实施方式提供一种空白掩模和与其相关的成膜装置，上述空白掩模包括：透光基板，遮光膜，设置在上述透光基板上，以及相移膜，设置在上述透光基板和上述遮光膜之间；上述空白掩模包括：中心测定区域，以上述遮光膜的中心为基准，以及边缘测定区域与上述遮光膜的边缘相距20mm，上述中心测定区域和边缘测定区域分别为边长为20μm的正方形，上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rz粗糙度，上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rz粗糙度，由下述第1‑1式表示的Rz粗糙度不均匀度为20％以下：第1‑1式：Rz粗糙度不均匀度＝(中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之差的绝对值/中心Rz粗糙度)×100％。

Description

空白掩模、空白掩模成膜装置及空白掩模的制造方法
技术领域
本实施方式涉及空白掩模、空白掩模成膜装置以及空白掩模的制造方法。
背景技术
由于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。
为了显影精细化的电路图案，需要在曝光工艺中使用的曝光光源的短波长化。作为主要使用的曝光光源，有波长为193nm的氟化氩(ArF)准分子激光器等。
根据用途，空白掩模可以包括透光基板和形成在透光基板上的相移膜或遮光膜等。透光基板可以通过对具有透光性的材料进行形状加工，然后进行抛光过程和清洗过程等来制造。
随着晶圆上显影的电路图案微细化，需要使在四边形状的空白掩模的制造过程中可能出现的粗糙度、厚度、透射率、相位差、光学密度等不均匀性最小化，以防止颗粒产生和无意的图案转印。
上述的背景技术是发明人为导出本发明而拥有的技术信息或者在导出本发明的过程中掌握的技术信息，因此不能认为是在申请本发明之前向公众公开的公知技术。
作为相关的现有技术，有在韩国授权专利第10-1319659号中公开的“光掩模坯料、光掩模的制造方法及半导体器件的制造方法”等。
发明内容
技术问题
本实施方式的目的在于提供一种空白掩模及其制造装置等，其解决了在制造过程中可能出现的如粗糙度、厚度、透射率、相位差及光学密度等的不均匀性。
本实施方式的另一目的在于提供一种具备辅助加热器的成膜装置和通过该辅助加热器确保物理性能的均匀性的空白掩模。
解决问题的方案
为了实现上述目的，根据本实施方式的空白掩模包括：透光基板，遮光膜，设置在上述透光基板上，以及相移膜，设置在上述透光基板和上述遮光膜之间；上述空白掩模包括：中心测定区域，以上述遮光膜的中心为基准，以及边缘测定区域，与上述遮光膜的边缘相距20mm；上述中心测定区域和上述边缘测定区域分别为边长为20μm的正方形，上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rz粗糙度，上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rz粗糙度，由下述第1-1式表示的Rz粗糙度不均匀度可以为20％以下。
第1-1式
Rz粗糙度不均匀度＝(中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之差的绝对值/中心Rz粗糙度)×100％
在一实施方式中，上述遮光膜的边缘由四个边构成，上述边缘测定区域可以包括与上述四个边中的两个边相隔相同距离的四个边缘测定区域。
在一实施方式中，上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rsk粗糙度，上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rsk粗糙度，由下述第1-2式表示的Rsk粗糙度差可以为0.5nm以下。
第1-2式
Rsk粗糙度差＝(中心Rsk粗糙度和边缘Rsk粗糙度之差的绝对值)
在一实施方式中，上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rku粗糙度，上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rku粗糙度，由下述第1-3式表示的Rku粗糙度不均匀度可以为40％以下。
第1-3式
Rku粗糙度不均匀度＝(中心Rku粗糙度与边缘Rku粗糙度之差的绝对值/中心Rku粗糙度)×100％
在一实施方式中，上述相移膜包括：第二中心测定区域，以上述相移膜的中心为基准，以及第二边缘测定区域，与上述相移膜的边缘相距20mm；上述相移膜具有在上述第二中心测定区域测定的第二中心厚度，且具有在上述第二边缘测定区域测定的第二边缘厚度，由下述第2-1式表示的厚度不均匀度可以为1.8％以下。
第2-1式
厚度不均匀度＝(第二中心厚度与第二边缘厚度之差的绝对值/第二中心厚度)×100％
在一实施方式中，上述相移膜具有在上述第二中心测定区域测定的第二中心透射率，且具有在上述第二边缘测定区域测定的第二边缘透射率，由下述第2-2式表示的透射率不均匀度可以为5.2％以下。
第2-2式
透射率不均匀度＝(第二中心透射率与第二边缘透射率之差的绝对值/第二中心透射率)×100％
在一实施方式中，上述相移膜具有在上述第二中心测定区域测定的第二中心相位差，且具有在上述第二边缘测定区域测定的第二边缘相位差，由下述第2-3式表示的相位差不均匀度可以为1％以下。
第2-3式
相位差不均匀度＝(第二中心相位差与第二边缘相位差之差的绝对值/第二中心相位差)×100％
在一实施方式中，上述遮光膜具有在上述中心测定区域测定的中心厚度，且具有在上述边缘测定区域测定的边缘厚度，由下述第1-4式表示的厚度不均匀度可以为2％以下。
第1-4式
厚度不均匀度＝(中心厚度与边缘厚度之差的绝对值/中心厚度)×100％
在一实施方式中，上述遮光膜具有在上述中心测定区域测定的中心光学密度，且具有在上述边缘测定区域测定的边缘光学密度，由下述第1-5式表示的光学密度不均匀度可以为2.7％以下。
第1-5式
光学密度不均匀度＝(中心光学密度与边缘光学密度之差的绝对值/中心光学密度)×100％
为了实现上述目的，根据实施方式的成膜装置可以包括：腔室，载物台，供上述腔室中的目标基板放置，靶部，包括形成上述目标基板的原料靶，以及辅助加热器，与上述载物台隔开设置，以加热上述目标基板；上述成膜装置用于制造如上所述的空白掩模。
在一实施方式中，上述靶部被设置为通过DC溅射或RF溅射形成上述目标基板，上述辅助加热器与上述载物台的侧表面相距50mm以上且250mm以下的距离，上述载物台和上述靶部可以是可旋转的。
在一实施方式中，上述辅助加热器可以被设置为通过热辐射加热上述载物台上的目标基板。
为了实现上述目的，根据本实施方式的空白掩模的制造方法为使用如上所述的成膜装置的方法，上述目标基板是透光基板，上述空白掩模的制造方法包括：第一成膜步骤，在上述透光基板上形成相移膜，以及第二成膜步骤，在上述相移膜上形成遮光膜；在上述第一成膜步骤中，上述辅助加热器的功率可以为0.3kW以上且1.5kW以下。
在上述第二成膜步骤中，上述辅助加热器的功率可以为0.1kW以上且0.6kW以下。
发明的效果
根据本实施方式的空白掩模通过使在成膜时的热分布均匀，使得边缘区域和中心区域之间的物理性能的差异不大，作为光掩模制造时能够容易地形成微细电路图案。
附图说明
图1为示出根据本实施方式的成膜装置的一例的示意图。
图2为示出在本实施方式的空白掩模中以中心为基准的测定区域CT和与边缘隔开预定距离D的测定区域EG1至EG4的一例的示意图。
附图标记说明
10：目标基板
100：腔室
200：靶部
210：原料靶
220：辅助加热器
300：载物台
400：电源
500：真空泵
600：气体存储部
610：流量调节部
具体实施方式
以下，参照附图来对一个或多个实施方法进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员轻松实现本发明。然而，本实施方式可通过多种不同的方式实现，并不限定于在本说明书中所说明的实施例。在说明书全文中，对于相同或相似的组件赋予相同的附图标记。
在本说明书中，记载某一组件“包括”某一组件时，除非有特别相反的记载，否则表示还包括其他组件而不是排除其他组件。
在本说明书中，当描述一个组件与另一个组件“连接”时，它不仅包括“直接连接”的情况，还包括“其中间隔着其他组件而连接”的情况。
在本说明书中，B位于A上的含义是指B以直接接触的方式位于A上或其中间存在其他层的情况下B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。
在本说明书中，马库什型描述中包括的术语“……的组合”是指从马库什型描述的组成要素组成的组中选择的一个或多个组成要素的混合或组合，从而意味着本发明包括选自由上述组成要素组成的组中的一个或多个组成要素。
在本说明书全文中，“A和/或B”形式的记载意指“A或B，或A和B”。
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。
除非有特别说明，在本说明书中单个型的表述解释为包括上下文所解释的单个型或多个型的含义。
空白掩模
为了实现上述目的，根据本实施方式的空白掩模包括：透光基板，遮光膜，设置在上述透光基板上，相移膜，设置在上述透光基板和上述遮光膜之间；上述空白掩模包括以上述遮光膜的中心为基准的中心测定区域和与上述遮光膜的边缘相距20mm的边缘测定区域，上述测定区域为具有20μm边长的正方形，上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rz粗糙度，上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rz粗糙度，由下述第1-1式表示的Rz粗糙度不均匀度可以为20％以下。
第1-1式
Rz粗糙度不均匀度＝(中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之差的绝对值/中心Rz粗糙度)×100％
上述透光基板可以由对于适用氙(Xe2)、氟化氩(ArF)、氟化氪(KrF)等作为光源的172nm、193nm及248nm波段中的曝光光源具有透光性的材料制成。上述透光基板的材料可以是钠钙、石英玻璃(Quartz glass)或氟化钙等，例如可以是石英玻璃。
上述透光基板在使用氟化氩(ArF)作为光源的波长为193nm的激光中可以具有至少85％以上且100％以下的透射率。
相移膜是使透过的曝光光源的光强度衰减并通过调节相位差而实质上抑制在光掩膜的图案边缘产生的衍射光的薄膜，且遮光膜起到阻挡曝光光源的作用，从而有助于图案的形成。
上述相移膜可以包括钼和硅以及选自由氮、氧及碳组成的组中的一种或多种元素，例如，可以包括MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiCN、MoSiCO、MoSiON、MoSiCON等。
当上述相移膜至少含有MoSi时，可以包含0.001原子％以上且10原子％以下的钼及20原子％以上且99原子％以下的硅，且可以包含0.001原子％以上且65原子％以下的氮、0.1原子％以上且35原子％以下的氧及0.001原子％以上且20原子％以下的碳。此外，上述相移膜可以包含0.001原子％以上且6原子％以下的钼及25原子％以上且98原子％以下的硅，且可以包含0.001原子％以上且60原子％以下的氮、1.0原子％以上且30原子％以下的氧及0.001原子％以上且15原子％以下的碳。
上述相移膜可以具有约15nm以上且90nm以下的厚度。
上述相移膜在使用氟化氩(ArF)作为光源的波长为193nm的激光中可以具有1％以上且30％以下的透射率，或可以具有3％以上且10％以下的透射率。另外，对于使用氟化氩(ArF)作为光源的193nm波长的激光，上述相移膜可以具有170°以上且190°以下的相位差，或可以具有175°以上且185°以下的相位差。在这种情况下，当将上述空白掩模用层叠体用作光掩模时，可以提高分辨率。
上述相移膜的边缘可以由四个边构成，并且可以包括四边形状。
上述相移膜可以包括：第二中心测定区域，以上述相移膜的中心为基准；以及第二边缘测定区域，与上述相移膜的边缘相距20mm。
上述相移膜的中心可以是相移膜的重心。例如，当从上部看上述相移膜的俯视图的形状是由四个边构成的图形时，上述中心可以是该图形的重心。并且，中心的基准意味着使测定区域的中心与上述相移膜的中心的位置相同。
而且，上述第二边缘测定区域可以为与上述四个边中的两个边相隔相同距离的四个第二边缘测定区域。例如，在上述相移膜的上边、下边、左边、右边中，与上边和左边相隔相同距离的区域、与上边和右边相隔相同距离的区域、与左边和下边相隔相同距离的区域及与下边和右边相隔相同距离的区域可以为四个第二边缘测定区域。
在上述相移膜中，通过在上述第二中心测定区域和第二边缘测定区域中测定物理性能来确定均匀度。当第二边缘测定区域为多个时，可以将每个第二边缘测定区域的物理性能的测定平均值视为第二边缘测定区域的物理性能。
上述相移膜可以具有在上述第二中心测定区域中测定的第二中心厚度，且可以具有在上述第二边缘测定区域中测定的第二边缘厚度。
上述相移膜的由下述第2-1式表示的厚度不均匀度可以为1.8％以下，或可以为1.2％以下，或可以为0.8％以下。上述厚度不均匀度可以为0.1％以上。
第2-1式
厚度不均匀度＝(第二中心厚度与第二边缘厚度之差的绝对值/第二中心厚度)×100％
在上述相移膜中，上述第二中心厚度与第二边缘厚度之差可以为12埃以下，或可以为8埃以下，或可以为4.8埃以下。上述厚度差可以为0.1埃以上。
由于上述相移膜具有这种厚度不均匀度，因此可以使相移膜的中心部分和边缘部分之间的厚度差最小化，并且在后续的遮光膜形成时可以确保良好的质量。
上述相移膜可以具有在上述第二中心测定区域中测定的第二中心透射率，且可以具有在上述第二边缘测定区域中测定的第二边缘透射率。
上述相移膜的由下述第2-2式表示的透射率不均匀度可以为5.2％以下，或可以为4.8％以下，或可以为4.5％以下。上述透射率不均匀度可以为0.1％以上。
第2-2式
透射率不均匀度＝(第二中心透射率与第二边缘透射率之差的绝对值/第二中心透射率)×100％
在上述相移膜中，上述第二中心透射率与第二边缘透射率之差可以为0.33％以下，或可以为0.3％以下，或可以为0.28％以下。上述透射率差可以为0.05％以上。
当上述相移膜具有上述透射率不均匀度时，可以使相移膜的中心部分和边缘部分之间的透射率差最小化，由此可以确保所制造的空白掩模和光掩模的良好质量。
上述相移膜可以具有在上述第二中心测定区域中测定的第二中心相移差，且可以具有在上述第二边缘测定区域中测定的第二边缘相移差。
上述相移膜的由下述第2-3式表示的相移差不均匀度可以为1％以下，或可以为0.8％以下，或可以为0.44％以下。上述相位差不均匀度可以为0.01％以上。
第2-3式
相位差不均匀度＝(第二中心相位差与第二边缘相位差之差的绝对值/第二中心相位差)×100％
在上述相移膜中，上述第二中心相位差与第二边缘相位差之差可以为2.4°以下，或可以为1.6°以下，或可以为0.76°以下。上述相位差可以为0.1°以上。
当上述相移膜具有上述相位差不均匀度时，可以使相移膜的中心部分和边缘部分之间的相位差差最小化，由此可以确保所制造的空白掩模和光掩模的良好质量。
上述相移膜的厚度可以在每个测定区域中通过透射电子显微镜测定(TEM)得到的照片计算出来，且透射率和相位差可以在每个测定区域中通过相位差/透射率测定仪(Nanoview公司的MG-Pro)进行测定，在下述实验例中描述了其过程。
上述遮光膜可以包含：过渡金属，包含选自由铬、钽、钛及铪组成的组中的至少一种；以及非金属元素，选自由氧、氮或碳组成的组中的一种以上。
上述遮光膜可以包括选自由CrO、CrON、CrOCN及其组合组成的组中的一种以上。
上述遮光膜可以具有多层结构，或可以具有两层结构。例如，出于控制上述遮光膜的表面强度等目的，可以构造遮光膜上层使得在靠近遮光膜的表面的一侧增加氧或氮的含量。为了区别，将除了上述遮光膜上层以外的遮光膜称为遮光膜下层。
上述遮光膜的厚度可以为30nm以上且80nm以下，也可以为40nm以上且70nm以下。
上述遮光膜下层和遮光膜上层的厚度比可以为1：0.02以上且1：0.25以下，或可以为1:0.04以上且1:0.18以下。
上述遮光膜下层可以包含30原子％以上且47原子％以下的上述过渡金属，或可以包含35.5原子％以上且42原子％以下的上述过渡金属。
上述遮光膜下层的氧和氮的含量可以为38原子％以上且52原子％以下，或可以为42.5原子％以上且47.5原子％以下。
上述遮光膜下层的氧含量可以为28原子％以上且45原子％以下，或可以为33原子％以上且42原子％以下。
上述遮光膜下层可以包含5原子％以上且16原子％以下的氮，或可以包含8原子％以上且13原子％以下的氮。
上述遮光膜下层还可以包含碳。上述遮光膜下层的碳含量可以为10原子％以上且20原子％以下，或可以为14原子％以上且15.5原子％以下。
上述遮光膜上层可以包含50原子％以上且65原子％以下的上述过渡金属，或可以包含52原子％以上且60原子％以下的上述过渡金属。
上述遮光膜上层的上述氧和氮的含量可以为18原子％以上且45原子％以下，或可以为21原子％以上且41原子％以下。
上述遮光膜上层的氧含量可以为7原子％以上且24原子％以下，或可以为10原子％以上且21原子％以下。
上述遮光膜上层可以包含8原子％以上且30原子％以下的氮，或可以包含11原子％以上且25原子％以下的氮。
上述遮光膜上层还可以包含碳。上述遮光膜上层的碳含量可以为3.5原子％以上且18原子％以下，或可以为6.5原子％以上且15原子％以下。
对于使用氟化氩(ArF)作为光源的193nm波长的激光，上述遮光膜可以具有约35％以下的反射率，或可以具有约30％以下的反射率。上述反射率可以为约20％以上，或可以为约23％以上，或可以为约25％以上。
与上述相移膜同样地，上述遮光膜的边缘可以由四个边构成，并且可以包括四边形状。
上述遮光膜可以包括：中心测定区域，以上述遮光膜的中心为基准；以及边缘测定区域，与上述遮光膜的边缘相距20mm。
上述遮光膜的中心可以是遮光膜的重心。例如，当从上部看上述遮光膜的俯视图的形状是由四个边构成的图形时，上述中心可以是该图形的重心。并且，中心的基准意味着使测定区域的中心与上述遮光膜的中心的位置相同。
而且，上述边缘测定区域可以为与上述四个边中的两个边相隔相同距离的四个边缘测定区域。例如，在上述遮光膜的上边、下边、左边、右边中，与上边和左边相隔相同距离的区域、与上边和右边相隔相同距离的区域、与左边和下边相隔相同距离的区域及与下边和右边相隔相同距离的区域可以为四个边缘测定区域。
在上述遮光膜中，通过在上述中心测定区域和边缘测定区域中测定物理性能来确定均匀度。当边缘测定区域为多个时，可以将每个边缘测定区域的物理性能的测定平均值视为边缘测定区域的物理性能。
上述遮光膜可以具有在上述中心测定区域中测定的中心Rz粗糙度，且可以具有在上述边缘测定区域中测定的边缘Rz粗糙度。
上述遮光膜的由下述第1-1式表示的Rz粗糙度不均匀度可以为20％以下，或可以为12％以下，或可以为10％以下，或可以为8.2％以下。上述Rz粗糙度不均匀度可以为0.01％以上，或可以为0.1％以上，或可以为0.3％以上。
第1-1式
Rz粗糙度不均匀度＝(中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之差的绝对值/中心Rz粗糙度)×100％
在上述遮光膜中，中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之Rz粗糙度差可以为1.5nm以下，或可以为0.8nm以下，或可以为0.54nm以下。上述Rz粗糙度差可以为0.001nm以上，或可以为0.01nm以上。
当上述遮光膜具有上述Rz粗糙度不均匀度时，可以使遮光膜的中心部分和边缘部分之间的Rz粗糙度差最小化，并且可以提高后续清洗过程的效率。从而，可以使所制造的光掩模具有整体厚度均匀性以确保良好的质量，还可以使无意的图案转印最小化。
上述遮光膜可以具有在上述中心测定区域中测定的中心Rsk粗糙度，且可以具有在上述边缘测定区域中测定的边缘Rsk粗糙度。
上述遮光膜的由下述第1-2式表示的中心测定区域和边缘测定区域之间的Rsk粗糙度差可以为0.5nm以下，或可以为0.4nm以下，或可以为0.34nm以下。上述Rsk粗糙度差可以为0.001nm以上，或可以为0.01nm以上。
第1-2式
Rsk粗糙度差＝(中心Rsk粗糙度和边缘Rsk粗糙度之差的绝对值)
当上述遮光膜具有上述Rsk粗糙度不均匀度时，可以使遮光膜的中心部分和边缘部分之间的Rsk粗糙度差最小化，并且可以确保所制造的光掩模的良好质量。
上述遮光膜可以具有在上述中心测定区域中测定的中心Rku粗糙度，且可以具有在上述边缘测定区域中测定的边缘Rku粗糙度。
上述遮光膜的由下述第1-3式表示的Rku粗糙度不均匀度可以为40％以下，或可以为33％以下，或可以为28.5％以下。上述Rku粗糙度不均匀度可以为0.01％以上，或可以为0.1％以上，或可以为0.5％以上。
第1-3式
Rku粗糙度不均匀度＝(中心Rku粗糙度与边缘Rku粗糙度之差的绝对值/中心Rku粗糙度)×100％
在上述遮光膜中，中心Rku粗糙度与边缘Rku粗糙度之Rku粗糙度差可以为1.3nm以下，或可以为1.0nm以下，或可以为0.67nm以下。上述Rku粗糙度差可以为0.001nm以上，或可以为0.01nm以上。
当上述遮光膜具有上述Rku粗糙度不均匀度时，可以使遮光膜的中心部分和边缘部分之间的Rku粗糙度差最小化，并且可以确保所制造的光掩模的良好质量。
上述遮光膜的各个Rz、Rsk、Rku粗糙度可以在上述的各个测定区域使用粗糙度计(Park System公司的PPP-NCHR)来进行测定，厚度可以在每个测定区域中通过透射电子显微镜测定(TEM)得到的照片计算出来，且光学密度可以通过光谱椭偏仪(Nanoview公司的MG-Pro)进行测定，在下述实验例中描述了其过程。
上述遮光膜可以具有在上述中心测定区域中测定的中心厚度，且可以具有在上述边缘测定区域中测定的边缘厚度。
上述遮光膜的由下述第1-4式表示的厚度不均匀度可以为2％以下，或可以为1.5％以下，或可以为1.1％以下。上述厚度不均匀度可以为0.05％以上。
第1-4式
厚度不均匀度＝(中心厚度与边缘厚度之差的绝对值/中心厚度)×100％
在上述遮光膜中，上述中心厚度与边缘厚度之差可以为10埃以下，或可以为7埃以下，或可以为5.7埃以下。上述厚度差可以为0.1埃以上。
当上述遮光膜具有上述厚度不均匀度时，可以使遮光膜的中心部分和边缘部分之间的厚度差最小化，从而可以确保所制造的光掩模的良好质量。
上述遮光膜可以具有在上述中心测定区域中测定的中心光学密度，且可以具有在上述边缘测定区域中测定的边缘光学密度。
上述遮光膜的由下述第1-5式表示的光学密度不均匀度可以为2.7％以下，或可以为2.0％以下，或可以为1.3％以下。上述光学密度不均匀度可以为0％以上，或可以为0.05％以上。
第1-5式
光学密度不均匀度＝(中心光学密度与边缘光学密度之差的绝对值/中心光学密度)×100％
在上述遮光膜中，上述中心光学密度与边缘光学密度之差可以为0.04以下，或可以为0.03以下，或可以为0.025以下。上述光学密度差可以为0以上，或可以为0.0001以上。
当上述遮光膜具有上述光学密度不均匀度时，可以使遮光膜的中心部分和边缘部分之间的光学密度差最小化，由此可以确保所制造的光掩模的良好质量。
上述空白掩模可以通过独特的热处理确保整体物理性能的均匀度，从而防止在曝光工序中无意的图案转印。此外，上述空白掩模还可适用于形成高质量集成电路图案的光掩模等。
成膜装置1000
为了实现上述目的，根据本实施方式的成膜装置1000包括：腔室100；载物台300，供上述腔室中的目标基板10放置；靶部200，包括形成上述目标基板的原料靶210；及辅助加热器220，与上述载物台隔开间隔设置，以加热上述目标基板；由此，上述成膜装置1000可用于制造上述空白掩模。
上述目标基板10在形成相移膜时可以是透光基板，也可以是在形成遮光膜时在透光基板上形成有相移膜的层叠体。
上述靶部200可以被配置为通过DC溅射或RF溅射在上述目标基板10上实现原料的成膜，并且可以以规定的旋转速度旋转。
上述靶部200可以在一端包括原料靶210，并且上述原料靶可以是包括相移膜原料或遮光膜原料的溅射用靶。
上述靶部200的原料靶210和放置在上述载物台300上的目标基板10之间的最短距离T/S可以是150mm以上且400mm以下，或可以是200mm以上且350mm以下。
上述辅助加热器220可以与上述载物台300的一侧面隔开作为最短距离的50mm以上且250mm以下的距离，或可以与上述载物台300的一侧面隔开70mm以上且150mm以下的距离。如图1所示，上述辅助加热器可以与上述载物台的一侧面和另一侧面相距相同的距离，且设置为多个。
上述辅助加热器220可以被设置为通过热辐射加热上述载物台300上的目标基板10。
例如，上述辅助加热器220可以以0.1kW以上且1.5kW以下的功率进行散热的红外线加热器。
上述辅助加热器220的热辐射相对于功率的能量转换效率可以为60％以上且85％以下。
上述载物台300可以固定上述目标基板10并使上述目标基板10以规定速度旋转。
上述成膜装置1000可以包括用于向上述靶部200供电的电源400。
上述成膜装置1000可以包括用于排出上述腔室100中的气体的真空泵500。
上述成膜装置1000可以包括：气体储存部600，用于储存在成膜时注入到腔室100中的气体；以及流量调节部610，用于调节气体的流量。
上述成膜装置1000可以包括单独的热辐射辅助加热器220，以在目标基板上形成相移膜或遮光膜时确保整体成膜均匀度。
空白掩模的制造方法
为了实现上述目的，根据本实施方式的空白掩模的制造方法为使用上述成膜装置1000的方法，目标基板10是透光基板，上述空白掩模的制造方法包括：第一成膜步骤，在上述透光基板上形成相移膜，以及第二成膜步骤，在上述相移膜上形成遮光膜；在上述第一成膜步骤中，上述辅助加热器220的功率可以为0.3kW以上且1.5kW以下，在上述第二成膜步骤中，上述辅助加热器的功率可以为0.1kW以上且0.6kW以下。
在上述第一成膜步骤中，可以通过溅射等方法在透光基板上形成相移膜。上述溅射可以是DC溅射或RF溅射。
在上述第一成膜步骤中，在上述靶部200的原料靶210可以主要包含钼和硅，例如，Mo含量可以是5原子％至20原子％，Si含量可以是70原子％至97原子％，碳含量可以是50ppm至230ppm，氧含量可以是400ppm至800ppm。
上述第一成膜步骤中的靶部200的原料靶210和目标基板10之间的最短距离可以是150mm以上且400mm以下，或可以是200mm以上且350mm以下。
上述第一成膜步骤中的靶部200的原料靶210可以设置为相对于目标基板10倾斜10度以上且40度以下。
在上述第一成膜步骤中，上述靶部200的旋转速度例如可以为50rpm以上且250rpm以下。初始rpm可以为80rpm以上且120rpm以下，并且可以以规定速度逐渐增加直到最大rpm。可以以8rpm/分钟以上且12rpm/分钟以下的速度增加到130rpm以上且250rpm以下的最大rpm。当具有上述速度时，可以有助于在成膜过程中提高均匀度。
在上述第一成膜步骤中，上述靶部200的磁场可以是10mT以上且100mT以下。
在上述第一成膜步骤中，在上述辅助加热器220从上述载物台300的侧面隔开作为最短距离的50mm以上且250mm以下的距离，或70mm以上且150mm以下的距离的状态下，上述辅助加热器220能够向要成膜的目标基板的表面辐射热量。
在上述第一成膜步骤中，上述辅助加热器220的功率可以为0.3kW以上且1.5kW以下，或可以为0.3kW以上且1.2kW以下，或可以为0.4kW以上且1.0kW以下。通过具有上述功率和间距，在目标基板上形成相移膜时可以有效地保持均匀度。
在上述第一成膜步骤中，上述载物台300可以以规定速度旋转。例如，上述速度旋转可以为2rpm以上且50rpm以下，或可以为5rpm以上且20rpm以下。通过具有上述rpm，可以进一步提高相移膜的均匀度。
在上述第一成膜步骤中注入到腔室100中的注入气体可以包括如氩气等的溅射气体和包括氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、氨气、甲烷等的反应气体，上述反应气体例如可以包括氮气和氧气。
在上述第一成膜步骤的腔室100内的真空度可以为10-4Pa以上且10-1Pa以下。在上述的真空度下，能够适当地控制溅射粒子的加速能量，能够确保成膜稳定性。
在上述第一成膜步骤中，相对于100％的总体积，上述注入气体可以包含5％以上且20％以下的氩、42％以上且62％以下的氮以及28％以上且48％以下的氦。
在上述第一成膜步骤中，上述溅射气体的流量可以为5sccm以上且100sccm以下，或可以为50sccm以下，或可以为20sccm以下。上述反应气体的流量可以为5sccm以上且200sccm以下，或可以为150sccm以下。
可以执行上述第一成膜步骤，直到由下述第一式表示的Del_1为0的点处的入射光的光子能量(PE)成为1.5eV至3.0eV中的任一个eV值。
第一式
Figure BDA0003958967510000171
在上述第一式中，上述DPS值是以下i和ii中的任一个值。
当采用64.5°的入射角通过光谱型椭偏仪测定相移膜表面时，i：若反射光的P波和S波之间的相位差为180°以下，则上述DPS值为上述P波和S波之间的相位差，ii：若反射光的P波和S波之间的相位差大于180°，则上述DPS值为从360°减去上述P波和S波之间的相位差的值。
上述入射角可以是光谱型椭偏仪的入射光和相移膜的法线(normal line)形成的角度。
例如，可以使用韩国NANO-VIEW公司制造的MG-Pro模型来进行通过上述光谱型椭偏仪的测定。在测定时，在固定的入射角下，通过将入射光的光子能量值设定在较高或较低的范围，并测定反射光的P波和S波之间的相位差分布，由此可以测定所形成的膜的上层和下层的光学特性。
上述空白掩模制造方法还可以包括第一热处理步骤，对经过上述第一成膜步骤的相移膜/透光基板层叠体进行热处理。
上述第一热处理步骤可以在单独的热处理工序用腔室中进行，或者可以在形成膜的腔室中进行。例如，可以以5℃/分钟以上且80℃/分钟以下的升温速度将温度升高至300℃以上且600℃以下的温度，并且可以在升高的最高温度下进行热处理20分钟以上且120分钟以下的时间。热处理后可自然冷却，然后可以将300℃的氮气(N2)气体以0.1slm以上且10slm以下的流量引入到腔室中。
在上述第一热处理步骤中，也可以同时执行通过上述辅助加热器220的热辐射。此时，辅助加热器的功率和隔开距离可以与上述第一成膜步骤中的功率和隔开距离相同。
在上述第一成膜步骤或第一热处理步骤之后，可以执行在相移膜上形成遮光膜的第二成膜步骤。
在上述第二成膜步骤中，可以通过溅射等方法在透光基板上的相移膜上形成遮光膜。上述溅射可以是DC溅射或RF溅射。
在上述第二成膜步骤中，上述靶部200的原料靶210可以主要包含选自由铬、钽、钛及铪组成的组中的一种过渡金属，可以包含铬。
上述第二成膜步骤中的靶部200的原料靶210和形成相移膜的目标基板之间的最短距离可以是150mm以上且400mm以下，或可以是200mm以上且350mm以下。
上述第二成膜步骤中的靶部200的原料靶210可以设置为相对于形成相移膜的目标基板倾斜10度以上且40度以下。
在上述第二成膜步骤中，上述靶部200的旋转速度例如可以为50rpm以上且250rpm以下。初始rpm可以为80rpm以上且120rpm以下，并且可以以规定速度逐渐增加直到最大rpm。可以以8rpm/分钟以上且12rpm/分钟以下的速度增加到130rpm以上且250rpm以下的最大rpm。当具有上述速度时，可以有助于在成膜过程中提高均匀度。
在上述第二成膜步骤中，上述靶部200的磁场可以是10mT以上且100mT以下。
在上述第二成膜步骤中，在上述辅助加热器220从上述载物台300的侧面隔开作为最短距离的50mm以上且250mm以下的距离，或70mm以上且150mm以下的距离的状态下，上述辅助加热器220能够向要成膜的表面辐射热量。
在上述第二成膜步骤中，上述辅助加热器220的功率可以为0.1kW以上且1.0kW以下，或可以为0.15kW以上且0.8kW以下，或可以为0.25kW以上且0.5kW以下。通过具有上述功率和间距，在相移膜上形成遮光膜时可以有效地保持均匀度。
在上述第二成膜步骤中，上述载物台300可以以规定的速度旋转，例如可以为2rpm以上50rpm以下，也可以为5rpm以上20rpm以下。通过具有上述rpm，可以进一步提高遮光膜的均匀度。
在上述第二成膜步骤中注入到腔室100中的注入气体可以包括如氩气等的溅射气体和包括氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、氨气、甲烷等的反应气体，上述反应气体例如可以包括氮气和氧气。
在上述第二成膜步骤的腔室100内的真空度可以为10-4Pa以上且10-1Pa以下。在上述的真空度下，能够适当地控制溅射粒子的加速能量，能够确保成膜稳定性。
上述第二成膜步骤可以细分化为遮光膜下层成膜过程和遮光膜上层成膜过程。
在上述第二成膜步骤的遮光膜下层成膜过程中，相对于100％的总体积，上述注入气体可以包含14％以上且24％以下的氩、7％以上且15％以下的氮、29％以上且39％以下的氦以及32％以上且42％以下的二氧化碳。
在上述第二成膜步骤的遮光膜上层成膜过程中，相对于100％的总体积，上述注入气体可以包含47％以上且67％以下的氩气和33％以上且53％以下的氮气。
在上述第二成膜步骤中，上述溅射气体的流量可以为5sccm以上且100sccm以下，或可以为50sccm以下，或可以为20sccm以下。上述反应气体的流量可以为5sccm以上且200sccm以下，或可以为150sccm以下。
可以执行上述第二成膜步骤的遮光膜下层成膜过程，直到在用光谱型椭偏仪测定的反射光的P波和S波之间的相位差为140°的点处的入射光的光子能量(PE)成为1.4eV和2.4eV之间的任一eV值。
可以执行上述第二成膜步骤的遮光膜上层成膜过程，直到在用光谱型椭偏仪测定的反射光的P波和S波之间的相位差为140°的点处的入射光的光子能量(PE)成为2.25eV和3.25eV之间的任一eV值。
上述空白掩模制造方法还可以包括对经过上述第二成膜步骤的遮光膜/相移膜/透光基板层叠体进行热处理的第二热处理步骤。
上述第二热处理步骤可以在单独的热处理工序用腔室中进行，或者可以在形成膜的腔室中进行。例如，可以在100℃以上且500℃以下的温度下进行5分钟以上且60分钟以下的时间。在热处理之后，可以进行自然冷却，并且可以在20℃以上且30℃以下的温度下进行1分钟以上且20分钟以下的时间的冷却。
在上述第二热处理步骤中，也可以同时执行通过上述辅助加热器220的热辐射。此时，上述辅助加热器的功率和隔开距离可以与上述第二成膜步骤中的功率和隔开距离相同。
在下文中，将通过具体实施例更详细地说明本发明。以下实施例仅是用于帮助理解本发明的示例，本发明的范围不限于此。
实施例1：通过辅助加热器的空白掩模制造1
在作为成膜装置的DC溅射设备的腔室内的载物台上设置宽度为6英寸、长度为6英寸、厚度为0.25英寸的由石英玻璃制成的透光基板。
1.相移膜的形成，第一成膜步骤
将以1：9的原子比包含钼和硅的原料靶的靶材设置在靶部，使靶材与透光基板之间的距离为255mm，角度为25度。在靶部的靶材后表面设置能够具有40mT磁场的磁控管。在从设置透光基板的载物台一侧表面隔开100mm的位置处设置作为辅助加热器的红外线加热器。
将氩气：氮气：氦气的体积比为10：52：38的注入气体引入腔室中。同时，施加2.05kW的功率，使靶部的转速从初始100rpm以每分钟11rpm的速度上升至155rpm，使上述载物台的转速也为10rpm，向红外加热器施加0.5W的功率。将要成膜的区域限制在透光基板表面上设定为宽度为132mm且长度为132mm的区域。进行成膜过程，直到根据下述第一式的De1_1的值为0的点处的光子能量(PE)成为2.0eV。
第一式
Figure BDA0003958967510000211
在上述第一式中，上述DPS值是以下i和ii中的任一个值。
当采用64.5°的入射角通过光谱型椭偏仪测定相移膜表面时，i：若反射光的P波和S波之间的相位差为180°以下，则上述DPS值为上述P波和S波之间的相位差，ii：若反射光的P波和S波之间的相位差大于180°，则上述DPS值为从360°减去上述P波和S波之间的相位差的值。
在形成相移膜后，在保持200℃的温度和1Pa压力的腔室内以15℃/分钟的速度升温至400℃，在此温度下进行热处理30分钟。然后进行自然冷却，将300℃的氮气以1slm的流量导入腔室内30分钟。在热处理时，向上述辅助加热器以相移膜形成过程中进行的条件施加功率。
2.遮光膜的形成，第二成膜步骤
将形成有相移膜的透光基板层叠体设置在腔室中。将包括铬的靶材设置在靶部，使靶材与透光基板之间的距离为280mm，角度为25度。在靶部的靶材后表面设置能够具有40mT磁场的磁控管。在从载物台一侧面隔开100mm的位置处设置作为辅助加热器的红外线加热器。
2-1.遮光膜下层成膜过程
将氩气：氮气：氦气：二氧化碳的体积比为19：11：34：37的注入气体引入腔室中。同时，施加1.35kW的功率，使靶部的转速从初始100rpm以每分钟11rpm的速度上升至155rpm，使上述载物台的转速也为10rpm，向红外加热器施加0.3W的功率。进行成膜过程，直到用光谱型椭偏仪测定的P波和S波之间的相位差为140°的点处的入射光的光子能量(PE)成为2.0eV。
2-2.遮光膜上层成膜过程
将氩气：氮气的体积比为57：43的注入气体引入腔室中。同时，施加1.85kW的功率，使靶部的转速从初始100rpm以每分钟11rpm的速度上升至155rpm，使上述载物台的转速也为10rpm，向红外加热器施加0.3W的功率。进行成膜过程，直到用光谱型椭偏仪测定的P波和S波之间的相位差为140°的点处的入射光的光子能量(PE)成为2.95eV。
在形成遮光膜之后，在250℃下热处理15分钟，且在25℃下冷却处理5分钟来制造空白掩模。在热处理时，向上述辅助加热器以遮光膜形成过程中进行的条件施加功率。
实施例2至6：通过辅助加热器的空白掩模的制造2至6
在上述实施例1的相移膜和遮光膜的成膜中，将红外线加热器的间隔距离和施加功率变更为下表1的条件，除此之外，其他条件相同，从而制造实施例2至6的空白掩模。
比较例1：不通过辅助加热器的空白掩模的制造
在上述实施例1的相移膜和遮光膜的成膜中，不设置红外线加热器，其他条件相同，从而制造比较例1的空白掩模。
表1
Figure BDA0003958967510000221
Figure BDA0003958967510000231
功率单位：kW，间隔距离单位：mm
实验例：遮光膜表面的Rz、Rsk、Rku粗糙度测定
在上述实施例1至6和比较例1中制造的空白掩模层叠体中，使用粗糙度计(ParkSystem公司的PPP-NCHR)测定遮光膜表面上的Rz、Rsk、Rku粗糙度。
具体而言，如图2所示，划分为以遮光膜的中心点为基准具有20μm×20μm范围的测定区域的CT、具有从四边形遮光膜的四个边缘隔开20mm且具有与上述CT相同的大小的测定区域的EG1至EG4测定区域。在每个上述测定区域CT、EG1至EG4中，以0.5Hz的扫描速度和非接触模式条件测定各个粗糙度，其结果如表2至表4所示。
表2
Figure BDA0003958967510000232
Figure BDA0003958967510000241
粗糙度单位：nm
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％表3
Figure BDA0003958967510000242
粗糙度单位：nm
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％表4
Figure BDA0003958967510000243
Figure BDA0003958967510000251
粗糙度单位：nm
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值之差的绝对差)/CT}×100％
参照表2至表4的结果，在通过辅助加热器制造的实施例的遮光膜的情况下，与比较例相比，Rz、Rsk、Rku粗糙度的中心测定区域和边缘测定区域之间的不均匀度较小，显示出良好的粗糙度特性。
实验例：各层的厚度和光学特性的测定
在上述实施例1至6和比较例1中制造的空白掩模层叠体中，为了测定相移膜和遮光膜的厚度，通过如下方法进行测定。
如图2所示，将实施例和比较例的层叠体划分为以遮光膜的中心点为基准具有20μm×20μm范围的测定区域的CT、具有从四边形遮光膜的四个边缘隔开20mm且具有与上述CT相同的大小的测定区域的EG1至EG4测定区域。
准备以切割各测定区域CT、EG1至EG4的方式加工的样品，对样品的上表面进行离子束处理，通过透射电子显微镜(JEM-2100F HR)拍摄样品的每个测定区域CT、EG1至EG4的横截面。从拍摄的图像测定遮光膜和相移膜层的厚度，其结果如表5和表7所示。
此外，在上述实施例1至6和比较例1中制造的空白掩模层叠体中，通过光谱椭偏仪(NanoView公司，MG-Pro)对在遮光膜的每个上述测定区域CT、EG1至EG4中的光学密度进行测定，其结果如表6所示。
并且，将上述实施例1至6和比较例1中形成相移膜的层叠体划分为以相移膜的中心点为基准具有20μm×20μm范围的测定区域的CT、具有从四边形遮光膜的四个边缘隔开20mm且具有与上述CT相同的大小的测定区域的EG1至EG4测定区域。
使用相位差和透射率测定仪(NanoView公司，MG-Pro)在相移膜的每个测定区域CT、EG1至EG4中测定透射率和相位差。具体而言，通过波长为193nm的ArF光源向形成有相移膜的测定区域和没有形成相移膜的测定区域照射光，从而计算透射两个区域的光之间的相位差和透射率差，其结果如表8和表9所示。
表5
Figure BDA0003958967510000261
厚度单位：埃
Figure BDA0003958967510000262
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％
表6
Figure BDA0003958967510000263
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％表7
Figure BDA0003958967510000271
厚度单位：埃
Figure BDA0003958967510000272
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％表8
Figure BDA0003958967510000273
Figure BDA0003958967510000281
透射率单位：％
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值差的绝对差)/CT}×100％
表9
Figure BDA0003958967510000282
相位差单位：°
*不均匀度百分比＝{(CT和EG平均值之差的绝对差)/CT}×100％
参照表5至8中的结果，确认到，就通过辅助加热器制造的实施例的遮光膜而言，与比较例相比，厚度和光学密度的中心测定区域和边缘测定区域之间的不均匀度较小，显示出良好的特性。
此外，确认在通过辅助加热器制造的实施例的相移膜的情况下，与比较例相比，厚度、透射率、相位差中心测定区域及边缘测定区域之间的不均匀度较小，显示出良好的特性。
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。

Claims (10)

1.一种空白掩模，其特征在于，
包括：
透光基板，
遮光膜，设置在上述透光基板上，以及
相移膜，设置在上述透光基板和上述遮光膜之间；
上述空白掩模包括以上述遮光膜的中心为基准的中心测定区域和与上述遮光膜的边缘相距20mm的边缘测定区域；
上述中心测定区域和上述边缘测定区域分别为边长为20μm的正方形，
上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rz粗糙度，
上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rz粗糙度，
由下述第1-1式表示的Rz粗糙度不均匀度为20％以下：
第1-1式
Rz粗糙度不均匀度＝(中心Rz粗糙度与边缘Rz粗糙度之差的绝对值/中心Rz粗糙度)×100％。
2.根据权利要求1所述的空白掩模，其特征在于，
上述遮光膜的边缘由四个边构成，
上述边缘测定区域包括与上述四个边中的两个边相隔相同距离的四个边缘测定区域。
3.根据权利要求1所述的空白掩模，其特征在于，
上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rsk粗糙度，
上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rsk粗糙度，
由下述第1-2式表示的Rsk粗糙度差为0.5nm以下：
第1-2式
Rsk粗糙度差＝(中心Rsk粗糙度和边缘Rsk粗糙度之差的绝对值)。
4.根据权利要求1所述的空白掩模，其特征在于，
上述空白掩模具有在上述中心测定区域测定的中心Rku粗糙度，
上述空白掩模具有在上述边缘测定区域测定的边缘Rku粗糙度，
由下述第1-3式表示的Rku粗糙度不均匀度为40％以下：
第1-3式
Rku粗糙度不均匀度＝(中心Rku粗糙度与边缘Rku粗糙度之差的绝对值/中心Rku粗糙度)×100％。
5.根据权利要求1所述的空白掩模，其特征在于，
上述遮光膜具有在上述中心测定区域测定的中心厚度，且具有在上述边缘测定区域测定的边缘厚度，
由下述第1-4式表示的厚度不均匀度为2％以下：
第1-4式
厚度不均匀度＝(中心厚度与边缘厚度之差的绝对值/中心厚度)×100％。
6.根据权利要求1所述的空白掩模，其特征在于，
上述遮光膜具有在上述中心测定区域测定的中心光学密度，且具有在上述边缘测定区域测定的边缘光学密度，
由下述第1-5式表示的光学密度不均匀度为2.7％以下：
第1-5式
光学密度不均匀度＝(中心光学密度与边缘光学密度之差的绝对值/中心光学密度)×100％。
7.一种成膜装置，其特征在于，
包括：
腔室，
载物台，供上述腔室中的目标基板放置，
靶部，包括形成上述目标基板的原料靶，以及
辅助加热器，与上述载物台隔开设置，以加热上述目标基板；
上述成膜装置用于制造权利要求1所述的空白掩模。
8.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，
上述靶部被设置为通过DC溅射或RF溅射形成上述目标基板，
上述辅助加热器与上述载物台的侧面相距50mm以上且250mm以下的距离，
上述载物台和上述靶部能够进行旋转。
9.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，
上述辅助加热器被设置为通过热辐射加热上述载物台上的目标基板。
10.一种空白掩模的制造方法，其为使用权利要求7所述的成膜装置的方法，其特征在于，
在所述空白掩模的制造方法中使用的目标基板是透光基板，
上述空白掩模的制造方法，包括：
第一成膜步骤，在上述透光基板上形成相移膜，以及
第二成膜步骤，在上述相移膜上形成遮光膜；
在上述第一成膜步骤中，上述辅助加热器的功率为0.3kW以上且1.5kW以下，
在上述第二成膜步骤中，上述辅助加热器的功率为0.1kW以上且0.6kW以下。
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