TW202316194A - 空白遮罩以及使用其之光罩 - Google Patents

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Abstract

根據本實施方式的空白遮罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光膜。遮光膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。當用波長為193nm的光測量十次遮光膜的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。從測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。遮光膜表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。在這種情況下，可以對空白遮罩的遮光膜進行準確度得到提升的光學特性測量和缺陷檢測。

Description

空白遮罩以及使用其之光罩
本實施方式涉及空白遮罩及利用其的光罩。
伴隨半導體裝置等的高集成化，產生了對半導體裝置的電路圖案實現微細化的需求。為此，使用光罩在晶圓表面顯影電路圖案的技術，即微影技術的重要性已變得更為凸顯。
為了顯影微細化的電路圖案，需要實現用於曝光製程的曝光光源的短波長化。近期使用的曝光光源包括ArF準分子雷射(波長為193nm)等。
另一方面，光罩包括二元遮罩(Binary Mask)和相移遮罩(Phase Shift Mask)等。
二元遮罩具有在透光基板上形成遮光層圖案的結構。在二元遮罩的形成有圖案的表面，不包括遮光層的透射部分使得曝光的光(exposure light)透過，並且包括遮光層的遮光部分阻擋曝光的光，從而可以在晶圓表面的光阻膜上曝光圖案。然而，在二元遮罩中，隨著圖案變得微細，由於在曝光製程中在透射部分的邊緣處產生的光的衍射，因此在微細化圖案顯影時可能出現問題。
相移遮罩有交替型(Levenson type)、外架型(Outrigger)和半色調型(Half-tone type)。其中，半色調型相移遮罩具有在透光基板上形成由半透光膜形成的圖案的結構。在半色調型相移遮罩的形成有圖案的表面，不包括半透射層的透射部分使得曝光的光透過，並且包括半透射層的半透射部分使得衰減的曝光的光透過。所述衰減的曝光的光與透過透射部分的曝光的光相比具有相位差。因此，在透射部分的邊緣產生的衍射光被透過半透射部分的曝光的光抵消，使得相移遮罩可以在晶圓表面形成更精細的微細圖案。
現有技術文獻 專利文獻 (專利文獻1)韓國公開專利第10-2007-0060529號 (專利文獻2)韓國授權專利第10-1593390號
發明要解決的問題
本實施方式的目的在於提供一種能夠在進行遮光膜的光學特性測量和缺陷檢測的情況下獲得更準確的測量值的空白遮罩等。 用於解決問題的手段
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光膜。
所述遮光膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
所述遮光膜的表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
所述測得的光密度值是在所述遮光膜的表面中的共計49個特定測量點分別測量的光密度值的平均值。
所述測量十次是指，在每一次測量時，在所述遮光膜的表面中的共計49個特定測量點分別進行測量，並且在所述測量十次時均採用相同的測量點。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜的反射率時，測得的反射率值的標準偏差可以小於等於0.032%。
從所述測得的反射率值中的最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.09%。
對於波長大於等於190nm且小於等於550nm的光，所述遮光膜的反射率可以大於等於15%且小於等於35%。
所述遮光膜的表面的Rku值可以小於等於3.5。
所述遮光膜的表面的Rp值可以小於等於4.7nm。
所述遮光膜的表面的Rpv值可以小於等於8.5nm。
所述遮光膜可以包括第一遮光層和設置在所述第一遮光層上的第二遮光層。
所述第二遮光層中的過渡金屬的含量可以大於所述第一遮光層中的過渡金屬的含量。
所述過渡金屬包括Cr、Ta、Ti和Hf中的至少一種。
根據本說明書的另一個實施例的光罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光圖案膜。
所述遮光圖案膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
所述遮光圖案膜的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
根據本說明書的又一個實施例的半導體元件的製造方法包括：準備步驟，設置光源、光罩和塗有光阻膜的半導體晶圓，曝光步驟，通過所述光罩將從所述光源入射的光選擇性地透射並發射到所述半導體晶圓上，以及顯影步驟，在所述半導體晶圓上顯影圖案。
所述光罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光圖案膜。
所述遮光圖案膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
所述遮光圖案膜的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。 發明效果
本實施方式的空白遮罩等可以在執行遮光膜的光學特性測量以及缺陷檢測的情況下獲得更準確的測量值。
在下文中，將詳細描述實施例，以便本實施方式所屬技術領域的普通技術人員能夠容易地實施。然而，本實施方式可以以各種不同的形式來實施並且不限於在此描述的實施例。
本說明書中使用的「約」、「實質上」等程度術語在提供所提及的含義中固有的製造偏差和材料允許偏差時，以等於或接近該數值範圍的含義使用，以便防止非良心侵權者不正當地使用為幫助理解本實施方式而提供的包括準確數值或絕對數值的公開內容。
在本說明書的整個部分，包括在馬庫什形式的表達中的「其組合」的術語是指一種或多種選自以馬庫什形式記載的組件組成的組的混合物或組合，並且意指包括選自由上述組件組成的組的一個或多個。
在本說明書的整個部分，「A和/或B」的記載是指「A、B、或者A和B」。
在本說明書的整個部分，除非另有說明，否則諸如「第一」、「第二」或者「A」、「B」之類的術語用於區分相同的術語。
在本說明書中，B位於A上的含義是指B直接位於A上或者B位於A上且B與A之間還設置有其它層，其解釋不限於B位於與A的表面接觸的位置。
在本說明書中，除非另有說明，否則單數形式被解釋為包括在上下文中解釋的單數或複數的含義。
在本說明書中，表面輪廓(surface profile)是指在表面上觀察到的輪廓形狀。
Rsk值是根據ISO_4287評估的值。Rsk值表示要測量的表面輪廓(surface profile)的偏度(skewness)。
Rku值是根據ISO_4287評估的值。Rku值表示要測量的表面輪廓的峰度(kurtosis)。
峰(peak)是位於遮光膜表面輪廓中的基準線(意指表面輪廓中的高度平均線)的上部的部分。
谷(valley)是遮光膜表面輪廓中位於基準線下部的部分。
Rp值是根據ISO_4287評估的值。Rp值是要測量的表面輪廓中的最大峰高度。
Rv值是根據ISO_4287評估的值。Rv值是要測量的表面輪廓中的最大谷深。
Rpv值是要測量的表面的Rp值和Rv值之和。
在本說明書中，標準偏差是指樣本標準偏差。
在本說明書中，假缺陷是指，位於遮光膜的表面，並且由於不會導致空白遮罩的分辨率下降的缺陷，因此不屬於真缺陷，但是在用高靈敏度的缺陷檢測裝置檢測時，將被檢測為存在缺陷。
伴隨半導體的高集成化，產生了在半導體晶圓上形成更微細化的電路圖案的需求。隨著在半導體晶圓上顯影的圖案的線寬進一步縮小，與光罩的分辨率下降有關的問題也在增加。
為了在半導體晶圓上精確地顯影微細電路圖案，可能需要控制光罩的遮光圖案膜具有所需的光學特性，並且可能需要遮光圖案膜按照預先設計的圖案形狀進行精確圖案化。
在對空白遮罩中的遮光膜進行圖案化之前，可以使用光譜橢偏儀(Spectroscopic ellipsometer)實施用於測量遮光膜的光密度、反射率等的光學特性檢測。另外，也可以在形成遮光膜之後和形成遮光圖案膜之後進行缺陷檢測。在光學特性檢測過程中，由於測量值隨測量次數而變化，因此可能難以準確地測量遮光膜的光密度、反射率等。另外，在缺陷檢測過程中，根據遮光膜的表面特性，有時會檢測出大量的假缺陷或產生炫光現象(flare)，因此可能在檢測真缺陷時遇到難題。
本實施方式的發明人確認到，當多次測量遮光膜的光密度等時，表示測量值調整後的標準偏差等，並且確認到可以通過應用遮光膜表面的偏度等得到控制的空白遮罩等來解決上述問題，從而完成了本實施方式。
在下文中，將具體描述本實施方式。
圖1是描述根據本說明書公開的一個實施例的空白遮罩的概念圖。將參照上述圖1描述本實施方式的空白遮罩。
空白遮罩100包括透光基板10和位於所述透光基板10上的遮光膜20。
透光基板10的材料可以是對曝光的光具有透光性且能夠應用於空白遮罩100的任何材料。具體地，透光基板10對於波長為193nm的曝光的光的透光率可以大於等於85%。所述透光率可以大於等於87%。所述透光率可以小於等於99.99%。作為示例，透光基板10可以使用合成石英基板。在這種情況下，透光基板10可以抑制透過所述透光基板10的光的衰減(attenuated)。
另外，透光基板10可以通過調節平面度和粗糙度等表面特性來抑制光學畸變的發生。
遮光膜20可以位於透光基板10的頂側(top side)。
遮光膜20可以具有阻斷從透光基板10的底側(bottom side)入射的曝光的光的至少一部分的特性。並且，當相移膜30(參照圖4)等位於透光基板10與遮光膜20之間時，遮光膜20可以在按照圖案形狀蝕刻所述相移膜30等的製程中用作蝕刻掩膜。
遮光膜20包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
遮光膜的光學特性
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜20的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
可以使用光譜橢偏儀測量成膜後的遮光膜20的光密度、反射率等。在測量過程中，當以相同方法多次測量遮光膜20時，測量值的偏差可能非常大。發明人認為，這是因為在遮光膜20的表面產生檢測光的漫反射而妨礙準確的測量。
在本實施方式中，應用通過相同的測量方法多次測量光密度而得到的測量值的標準偏差等得到調節的遮光膜20，從而可以容易地準確測量遮光膜20的光密度值。
遮光膜20的光密度值的標準偏差等的測量方法如下。
圖2是描述用於測量遮光膜的光密度的方法的概念圖。將參照上述圖2描述本實施方式的空白遮罩。
在遮光膜20上特定位於遮光膜20的中心的寬132mm和長132mm的測量區域da。將所述測量區域da分別在橫向和縱向方向上劃分為6等分以特定所形成的共計36個扇區ds。將每個所述扇區ds的共計49個頂點特定為測量點dp，並且在所述測量點dp處測量遮光膜20的透光率值。基於所述透光率值計算以下第1式的光密度。
第1式： 光密度= log(100/透光率)
計算各個所述測量點dp的光密度值的平均值，並將計算出的值用作遮光膜20的光密度值。
測量十次遮光膜20的光密度，以便計算出光密度值的標準偏差和從最大值減去最小值所得的值。測量十次遮光膜20的光密度的過程均在相同的測量條件下對相同的測量點dp進行。
可以使用光譜橢偏儀測量光密度。檢測光的波長為193nm。作為示例，光譜橢偏儀可以使用NanoView公司的MG-Pro。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜20的光密度時，測得的光密度值的標準偏差可以是小於等於0.009。所述標準偏差可以小於等於0.006。所述標準偏差可以小於等於0.0055。所述標準偏差可以大於等於0。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值可以小於0.03。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.025。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.02。從所述最大值減去最小值所得的值可以大於等於0。
在這種情況下，可以更準確地測量遮光膜20的光密度。
遮光膜對於波長為193nm的光的光密度值可以大於等於1.5且小於等於3。遮光膜對於波長為193nm的光的光密度值可以大於等於1.7且小於等於2.8。遮光膜對於波長為193nm的光的光密度值可以大於等於1.8且小於等於2.5。在這種情況下，當遮光膜與相移膜形成層疊結構時，可以有效地阻擋曝光的光。
遮光膜20對於波長為193nm的光的透光率可以大於等於1%。遮光膜20對於波長為193nm的光的透光率可以大於等於1.3%。遮光膜20對於波長為193nm的光的透光率可以大於等於1.4%。遮光膜20對於波長為193nm的光的透光率可以為小於等於2%。在這種情況下，遮光膜20可以層疊在相移膜上以幫助有效地阻擋曝光的光。
當用波長為193nm的光測量十次遮光膜20的透光率時，測得的透光率值的標準偏差可以小於等於0.0018%。從所述測得的透光率值中的最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.0055%。
用於測量所述透光率值的標準偏差和最大值減去最小值所得的值的方法與前述的用於測量光密度的標準偏差和最大值減去最小值所得的值的方法相同。
當用波長為193nm的光測量十次遮光膜20的透光率時，測得的透光率值的標準偏差可以小於等於0.0018%。所述標準偏差可以小於等於0.0015%。所述標準偏差可以小於等於0.001%。所述標準偏差可以大於等於0%。
當用波長為193nm的光測量十次遮光膜20的透光率時，從測得的最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.0055%。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.0045%。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.0035%。從所述最大值減去最小值所得的值可以大於等於0%。
在這種情況下，可以使用光譜橢偏儀容易地從遮光膜20測量準確的透光率。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜20的反射率時，測得的反射率值的標準偏差小於等於0.032%。
從所述測得的反射率值中的最大值減去最小值所得的值小於等於0.09%。
用於測量反射率值的方法與前述的用於測量光密度值的方法相同。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜20的反射率時，測得的反射率值的標準偏差可以小於等於0.032%。所述標準偏差可以小於等於0.03%。所述標準偏差可以小於等於0.028%。所述標準偏差可以大於等於0%。
從所述測得的反射率值中的最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.09%。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.0855%。從所述最大值減去最小值所得的值可以小於等於0.083%。從所述最大值減去最小值所得的值可以大於等於0%。
在這種情況下，可以從遮光膜20的表面測量更準確的反射率值。
遮光膜20對於波長大於等於190nm且小於等於550nm的光的反射率可以大於等於15%且小於等於35%。
在對遮光膜20的表面進行缺陷檢測的過程中，檢測光入射到遮光膜20的表面並在遮光膜20的表面形成反射光。缺陷檢測儀可以分析所述反射光以判定是否存在缺陷。本實施方式可以在缺陷檢測儀的檢測光波長範圍內將遮光膜20的表面的反射率控制在實施方式預設的範圍內。由此，能夠抑制在缺陷檢測過程中由於不受控制的反射光的光強度導致缺陷檢測儀的精度降低。
遮光膜20的反射率通過光譜橢偏儀測量。作為示例，遮光膜20的反射率可以使用NanoView公司的型號MG-Pro來測量。
遮光膜20對於波長大於等於190nm且小於等於550nm的光的反射率可以大於等於15%且小於等於35%。所述反射率可以大於等於17%且小於等於30%。所述反射率可以大於等於20%且小於等於28%。在這種情況下，可以進一步提高遮光膜20表面缺陷檢測的準確度。
遮光膜的表面粗糙度的相關特性
遮光膜20表面的Rsk值可以大於等於-2且小於等於0.1。
根據遮光膜20的表面粗糙度特性，遮光膜20的光學特性測量值可能隨測量次數而變化。在檢測光在遮光膜20表面反射和透過的過程中，分佈在遮光膜20表面的峰可能引起檢測光的漫反射。這可能會影響光學特性測量值的準確性。
為了抑制檢測光的漫反射現象，可以考慮單純地降低遮光膜20的表面粗糙度的方法。然而，在這種情況下，在檢測遮光膜20的表面的缺陷的過程中，可能會出現過強反射光入射到檢測儀鏡頭的眩光(flare)現象。眩光現象可能導致測得的遮光膜表面影像畸變，使得難以檢測到遮光膜20的實際缺陷。
本實施方式可以控制遮光膜20的組成、層結構、表面處理製程條件等。同時，可以將遮光膜20的表面輪廓，特別是偏度特性控制在本實施方式預設的範圍內。由此，能夠控制反射光路，以便在測定光學特性值時有利於獲得更準確的測量值。另外，在缺陷檢測過程中，可以有效地抑制遮光膜表面發生影像畸變。
用於測量遮光膜20表面的Rsk值的方法如下。
在位於遮光膜20的表面的中心部（中央部）的寬1μm、長1μm的區域測量Rsk值。使用二維粗糙度測量儀在所述區域中將掃描速率設置為0.5Hz以在非接觸模式下測量Rsk值。作為示例，可以通過應用Park System公司的型號XE-150來測量Rsk值，該型號XE-150應用了Park System公司的型號Cantilever即PPP-NCHR作為探針。
遮光膜20表面的Rsk值可以大於等於-2且小於等於0.1。所述Rsk值可以大於等於-1。所述Rsk值可以大於等於-0.9。所述Rsk值可以大於等於-0.88。所述Rsk值可以大於等於-0.8。所述Rsk值可以大於等於-0.7。所述Rsk值可以小於等於0。所述Rsk值可以小於等於-0.15。所述Rsk值可以小於等於-0.2。在這種情況下，可以有效地降低檢測光在遮光膜20的表面發生漫反射的程度。
遮光膜20表面的Rku值可以小於等於3.5。
本實施方式可以控制分佈在遮光膜20表面的峰的峰度。在這種情況下，在檢測光學特性的過程中，可以抑制從遮光膜表面反射的檢測光偏離目標光路。另外，通過抑制遮光膜20的表面的反射率變得過高，能夠進一步提高缺陷檢測的準確度。
用於測量遮光膜20表面的Rku值的方法與前述的用於測量Rsk值的方法相同。
遮光膜20表面的Rku值可以小於等於3.5。所述Rku值可以小於等於3.2。所述Rku值可以小於等於3。所述Rku值可以大於等於1。所述Rku值可以大於等於2。在這種情況下，可以幫助抑制在遮光膜20的表面發生漫反射，並且可以幫助遮光膜呈現適合缺陷檢測的反射率。
本實施方式可以控制位於遮光膜20表面的最大峰高度或最大谷深。由此，在缺陷檢測過程中，可以使得在遮光膜20的表面反射的檢測光具有足以檢測缺陷的強度，從而可以顯著降低假缺陷的檢測頻率。另外，在測量光學特性值時，可以減少測量值的偏差。
用於測量遮光膜20表面的Rp值、Rv值的方法與前述的用於測量Rsk值的方法相同。通過相加Rp值和Rv值，得出Rpv值。
遮光膜20表面的Rp值可以小於等於4.7nm。所述Rp值可以小於等於4.65nm。所述Rp值可以小於等於4.5nm。所述Rp值可以大於等於1nm。
遮光膜20表面的Rv值可以小於等於3.9nm。所述Rv值可以小於等於3.6nm。所述Rv值可以小於等於3.5nm。所述Rv值可以大於等於1nm。
遮光膜20表面的Rpv值可以小於等於8.5nm。所述Rpv值可以小於等於8.4nm。所述Rpv值可以小於等於8.3nm。所述Rpv值可以小於等於8nm。所述Rpv值可以小於等於7.9nm。所述Rpv值可以大於等於1nm。
在這種情況下，可以提高遮光膜20表面的缺陷檢測和光學特性測量的準確度。
遮光膜的層結構和組成
圖3是描述根據本說明書的另一個實施例的空白遮罩的概念圖。將參照上述圖3描述本實施方式。
遮光膜20可以包括第一遮光層21和設置在所述第一遮光層21上的第二遮光層22。
第二遮光層22可以包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。第二遮光層22可以包含35at%以上的過渡金屬。第二遮光層22可以包含40at%以上的過渡金屬。第二遮光層22可以包含45at%以上的過渡金屬。第二遮光層22可以包含50at%以上的過渡金屬。第二遮光層22可以包含75at%以下的過渡金屬。第二遮光層22可以包含70at%以下的過渡金屬。第二遮光層22可以包含65at%以下的過渡金屬。第二遮光層22可以包含60at%以下的過渡金屬。
第二遮光層22中對應於氧或氮的元素的含量可以是15at%以上。所述含量可以是20at%以上。所述含量可以是25at%以上。所述含量可以是55at%以下。所述含量可以是50at%以下。所述含量可以是45at%以下。
第二遮光層22可以包含5at%以上的氧。第二遮光層22可以包含10at%以上的氧。第二遮光層22可以包含25at%以下的氧。第二遮光層22可以包含20at%以下的氧。
第二遮光層22可以包含10at%以上的氮。第二遮光層22可以包含15at%以上的氮。第二遮光層22可以包含30at%以下的氮。第二遮光層22可以包含25at%以下的氮。
第二遮光層22可以包含1at%以上的碳。第二遮光層22可以包含3at%以上的碳。第二遮光層22可以包含10at%以下的碳。第二遮光層22可以包含8at%以下的碳。
在這種情況下，遮光膜20可以與相移膜30一起形成疊層來幫助充分地阻擋曝光的光。
第一遮光層21可以包括過渡金屬、氧和氮。第一遮光層21可以包含20at%以上的過渡金屬。第一遮光層21可以包含25at%以上的過渡金屬。第一遮光層21可以包含30at%以上的過渡金屬。第一遮光層21可以包含55at%以下的過渡金屬。第一遮光層21可以包含50at%以下的過渡金屬。第一遮光層21可以包含45at%以下的過渡金屬。
第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為22at%以上。第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為30at%以上。第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為40at%以上。第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為70at%以下。第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為60at%以下。第一遮光層21的氧含量和氮含量之和可以為50at%以下。
第一遮光層21可以包含20at%以上的氧。第一遮光層21可以包含25at%以上的氧。第一遮光層21可以包含30at%以上的氧。第一遮光層21可以包含50at%以下的氧。第一遮光層21可以包含45at%以下的氧。第一遮光層21可以包含40at%以下的氧。
第一遮光層21可以包含2at%以上的氮。第一遮光層21可以包含5at%以上的氮。第一遮光層21可以包含20at%以下的氮。第一遮光層21可以包含15at%以下的氮。
第一遮光層21可以包含5at%以上的碳。第一遮光層21可以包含10at%以上的碳。第一遮光層21可以包含25at%以下的碳。第一遮光層21可以包含20at%以下的碳。
在這種情況下，第一遮光層21可以幫助遮光膜20具有優異的消光特性。
所述過渡金屬可以包括Cr、Ta、Ti和Hf中的至少一種。所述過渡金屬可以是Cr。
第一遮光層21的厚度可以為250Å至650Å。第一遮光層21的厚度可以為350Å至600Å。第一遮光層21的厚度可以為400Å至550Å。在這種情況下，第一遮光層21可以幫助遮光膜20有效地阻擋曝光的光。
第二遮光層22的厚度可以為30Å至200Å。第二遮光層22的厚度可以為30Å至100Å。第二遮光層22的厚度可以為40Å至80Å。在這種情況下，第二遮光層22可以提高遮光膜20的消光特性，並且可以有助於更精確地控制在圖案化遮光膜20時形成的遮光圖案膜的側表面輪廓。
第二遮光層22的厚度與第一遮光層21的厚度之比可為0.05至0.3。所述厚度比可以是0.07至0.25。所述厚度比可以是0.1至0.2。在這種情況下，遮光膜20具有足夠的消光特性，同時，在圖案化遮光膜20時形成的遮光圖案膜可以形成接近垂直的側表面輪廓。
第二遮光層22的過渡金屬的含量可以大於第一遮光層21的過渡金屬的含量。
第二遮光層22可以具有比第一遮光層21更大的過渡金屬含量值，以便精確地控制在圖案化遮光膜20的過程中形成的遮光圖案膜的側表面輪廓並確保適合缺陷檢測的反射率。然而，在這種情況下，隨著對遮光膜20進行熱處理，在第二遮光層22中可能發生過渡金屬的回收、再結晶和晶粒生長。當在具有高過渡金屬含量的第二遮光層22中不控制晶粒生長時，由於過度生長的過渡金屬顆粒，與熱處理前相比，遮光膜20的表面可能形成變形的輪廓。這可能導致遮光膜20的粗糙度特性發生變化，並且可能影響遮光膜20的光學特性測量和缺陷檢測的準確度。
本實施方式可以在控制第二遮光層22具有比第一遮光層21更大的過渡金屬含量值的同時，控制遮光膜20的粗糙度特性、熱處理、冷卻處理和表面處理等的製程條件等。由此，可以使得遮光膜20在具有期望的光學特性和蝕刻特性的同時，能夠從遮光膜20的表面得到更準確的光學特性測量值和缺陷檢測結果。
其它薄膜
圖4是描述根據本說明書的又一個實施例的空白遮罩的概念圖。將參照上述圖4描述本實施方式的空白遮罩。
根據本說明書的另一個實施例的空白遮罩100包括透光基板10、設置在所述透光基板10上的相移膜30以及設置在所述相移膜30上的遮光膜20。
相移膜30包括過渡金屬和矽。
有關遮光膜20的描述與前述內容重複，在此省略重複的描述。
相移膜30可以位於透光基板10與遮光膜20之間。相移膜30是用於衰減透過所述相移膜30的曝光的光的強度並通過調節相位差來實質上抑制在圖案邊緣處產生的衍射光的薄膜。
相移膜30對波長為193nm的光的相位差可以為170°至190°。相移膜30對波長為193nm的光的相位差可以為175°至185°。相移膜30對波長為193nm的光的透光率可以為3%至10%。相移膜30對波長為193nm的光的透光率可以為4%至8%。在這種情況下，可以提高包括所述相移膜30的光罩的分辨率。
相移膜30可以包括過渡金屬和矽。相移膜30可以包括過渡金屬、矽、氧和氮。所述過渡金屬可以是鉬。
有關透光基板10和遮光膜20的物性和組成等的描述分別與前述內容重複，在此省略重複的描述。
可以在遮光膜20上設置硬遮罩(未圖示)。當蝕刻遮光膜20圖案時，硬遮罩可以起到蝕刻掩膜的功能。硬遮罩可以包括矽、氧和氮。
光罩
圖5是描述根據本說明書的又一個實施例的光罩的概念圖。將參照上述圖5描述本實施方式的光罩。
根據本說明書的又一個實施例的光罩200包括透光基板10和設置在所述透光基板10上的遮光圖案膜25。
遮光圖案膜25包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜25的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
遮光圖案膜25的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
可以通過圖案化前述的空白遮罩100的遮光膜20來形成遮光圖案膜25。
用於測量遮光圖案膜25的光密度的方法與前述的測量遮光膜20的光密度的方法相同。但是，當測量點不位於遮光圖案膜25的上表面時，應當在位於所述測量點附近位置的遮光圖案膜25的上表面重新設置測量點後測量光密度。
在遮光圖案膜25的上表面測量Rsk值的方法與前述的在遮光膜20的表面測量Rsk值的方法相同。但是，當遮光圖案膜25的上表面沒有位於光罩200表面的中心部（中央部）的寬1μm、長1μm的區域時，在位於所述區域附近的遮光圖案膜25的上表面進行測量。
有關遮光圖案膜25的物性、組成和結構的描述與有關空白遮罩100的遮光層20的描述重複，在此省略重複的描述。
遮光膜的製造方法
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：準備步驟，在濺射腔室內設置透光基板和濺射靶材。
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：成膜步驟，將氣氛氣體注入到濺射腔室中並對濺射靶材施加功率以在透光基板上形成遮光膜。
成膜步驟可以包括：第一遮光層成膜過程，在透光基板上形成第一遮光層；以及第二遮光層成膜過程，在所述第一遮光層上形成第二遮光層。
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：熱處理步驟，在大於等於150℃且小於等於300℃的氣氛中進行大於等於5分鐘且小於等於30分鐘的熱處理。
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：冷卻步驟，冷卻經過所述熱處理步驟的遮光膜。
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：穩定化步驟，在大於等於10℃且小於等於60℃的氣氛中穩定化經過冷卻步驟的空白遮罩。
根據本說明書的一個實施例的空白遮罩的製造方法可以包括：表面處理步驟，對經過穩定化步驟的空白遮罩的遮光膜進行表面處理。
表面處理步驟可以包括在遮光膜表面應用氧化劑溶液的表面氧化處理過程。
表面處理步驟可以包括沖洗遮光膜表面的沖洗過程。
在準備步驟中，當形成遮光膜時，可以考慮遮光膜的組成來選擇靶材。作為濺射靶材，可以使用一種含有過渡金屬的靶材。濺射靶材可以使用包括含有過渡金屬的一種靶材的兩種以上靶材。包含過渡金屬的靶材可以包含90at%以上的過渡金屬。包含過渡金屬的靶材可以包含95at%以上的過渡金屬。包含過渡金屬的靶材可以包含99at%的過渡金屬。
過渡金屬可以包括Cr、Ta、Ti和Hf中的至少一種。過渡金屬可以包括Cr。過渡金屬可以是Cr。
有關設置在濺射腔室內的透光基板的描述與前述內容重複，在此省略重複的描述。
在準備步驟中，可以在濺射腔室內設置磁體。磁體可以設置在與濺射靶材的發生濺射的一個表面相對的表面上。
在遮光膜的成膜步驟，在對包括在遮光膜的各層進行成膜時，可以應用不同的成膜製程條件。尤其，可以考慮遮光膜的表面粗糙度特性、消光特性和蝕刻特性，不同地適用遮光膜的各層的氣氛氣體組成、施加到濺射靶材的功率和成膜時間等各種製程條件。
氣氛氣體可以包括惰性氣體、反應氣體和濺射氣體。惰性氣體是不包含構成成膜的薄膜的元素的氣體。反應氣體是含有構成成膜的薄膜的元素的氣體。濺射氣體是在電漿氣氛中進行離子化並與靶材碰撞的氣體。
惰性氣體可以包括氦氣。
反應氣體可以包括包含氮元素的氣體。所述包含氮元素的氣體可以是例如N 2、NO、NO 2、N 2O、N 2O 3、N 2O 4、N 2O 5等。反應氣體可以包括包含氧元素的氣體。所述包含氧元素的氣體可以是例如O 2、CO 2等。反應氣體可以包括包含氮元素的氣體和包含氧元素的氣體。所述反應氣體可以包括既包含氮元素又包含氧元素的氣體。所述既包含氮元素又包含氧元素的氣體可以是例如NO、NO 2、N 2O、N 2O 3、N 2O 4、N 2O 5等。
濺射氣體可以是Ar氣體。
用於向濺射靶材施加功率的電源可以使用DC電源，也可以使用RF電源。
在第一遮光層成膜過程中，施加到濺射靶材的功率可以大於等於1.5kW且小於等於2.5kW。在第一遮光層成膜過程中，施加到濺射靶材的功率可以大於等於1.6kW且小於等於2kW。
在第一遮光層成膜過程中，反應氣體的流量與氣氛氣體的惰性氣體的流量之比可以大於等於1.5且小於等於3。所述流量之比可以大於等於1.8且小於等於2.7。所述流量之比可以大於等於2且小於等於2.5。
包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以大於等於1.5且小於等於4。包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以大於等於2且小於等於3。包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以大於等於2.2且小於等於2.7。
在這種情況下，第一遮光層可以幫助遮光膜具有足夠的消光特性。通過控制第一遮光層的蝕刻特性，可以幫助在圖案化後遮光膜圖案側表面輪廓具有與透光基板接近垂直的形狀。
第一遮光層的成膜時間可以是大於等於200秒且小於等於300秒。第一遮光層的成膜時間可以是大於等於210秒且小於等於240秒。在這種情況下，第一遮光層可以幫助遮光膜具有足夠的消光特性。
在執行第一遮光層成膜後，可以在大於等於5秒且小於等於10秒的期間停止向濺射腔室供應電力和氣氛氣體，並且可以在第二遮光層成膜過程中再次供應電力和氣氛氣體。
在第二遮光層成膜過程中，施加到濺射靶材的功率可以大於等於1kW且小於等於2kW。在第二遮光層成膜過程中，施加到濺射靶材的功率可以大於等於1.2kW且小於等於1.7kW。
在第二遮光層成膜過程中，反應氣體的流量與氣氛氣體的惰性氣體的流量之比可以大於等於0.3且小於等於0.8。所述流量之比可以大於等於0.4且小於等於0.6。
在第二遮光層成膜過程中，包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以小於等於0.3。包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以小於等於0.1。包括在反應氣體中的氧含量與氮含量的比率可以大於等於0.001。
在這種情況下，有助於將遮光膜的表面粗糙度特性控制在本實施方式所期待的範圍內，並且有助於使遮光膜具有穩定的消光特性。
第二遮光層的成膜時間可以大於等於10秒且小於等於30秒。第二遮光層的成膜時間可以大於等於15秒且小於等於25秒。在這種情況下，第二遮光層可以包括在遮光膜中以幫助抑制曝光的光透過。
在熱處理步驟中，可以對完成成膜步驟的遮光膜進行熱處理。具體地，可以將完成所述遮光膜的成膜的基板設置在熱處理腔室內，接著進行熱處理。
通過對遮光膜進行熱處理，可以去除形成在所述遮光膜的應力，並且可以進一步提高遮光膜的密度。當對遮光膜進行熱處理時，包括在遮光膜中的過渡金屬可回收(recovery)和再結晶(recrystallization)，從而可以有效地去除形成在遮光膜中的應力。然而，在熱處理步驟中，當熱處理溫度和時間等製程條件不受控制時，遮光膜中會出現晶粒生長(grain growth)，由於過渡金屬晶粒尺寸不受控制，與熱處理前相比，遮光膜的表面輪廓會發生明顯變形。這可能影響遮光膜的表面粗糙度特性，並且可能引起遮光膜表面的光學特性和缺陷檢測過程的問題。
本實施方式可以控制熱處理步驟中的熱處理時間和溫度，並且可以在稍後將詳細描述的冷卻步驟中控制冷卻速度、冷卻時間、冷卻時的氣氛氣體等，從而可以在有效去除形成在遮光膜的內部應力的同時，使得遮光膜表面具有本實施方式預設的粗糙度特性，並且有助於從遮光膜獲得準確的光學特性測量值和缺陷檢測結果。
熱處理步驟可以在160℃至300℃下實施。熱處理步驟可以在180℃至280℃下實施。
熱處理步驟可以進行5分鐘至30分鐘。熱處理步驟可以進行10分鐘至20分鐘。
在這種情況下，可以有效地去除形成在遮光膜的內部應力，並且可以幫助抑制由於熱處理引起的過渡金屬顆粒的過度生長。
在冷卻步驟中，可以對完成熱處理的遮光膜進行冷卻。可以在完成了熱處理步驟的空白遮罩的基板側設置在調節到本實施方式的預設冷卻溫度的冷卻板，從而可以冷卻空白遮罩。在冷卻步驟中，可以通過調節空白遮罩與冷卻板之間的間隔、引入氣氛氣體等的製程條件來控制空白遮罩的冷卻速度。
可以在完成熱處理步驟後的2分鐘內對空白遮罩執行冷卻步驟。在這種情況下，可以有效地抑制過渡金屬顆粒由於遮光膜內部的餘熱而生長。
在冷卻板的每個角上安裝具有調節後的長度的翅片，並且將空白遮罩設置在所述翅片上以使基板面對冷卻板，由此，可以控制空白遮罩的冷卻速度。
除了利用冷卻板的冷卻方法之外，還可以向執行冷卻步驟的空間注入惰性氣體以冷卻空白遮罩。在這種情況下，可以更有效地去除冷卻板的冷卻效率相對較差的空白遮罩的遮光膜側的餘熱。
作為示例，惰性氣體可以是氦氣。
在冷卻步驟中，應用到冷卻板的冷卻溫度可以為10℃至30℃。所述冷卻溫度可以是15℃至25℃。
在冷卻步驟中，空白遮罩與冷卻板之間的間隔距離可以是0.01m至30mm。所述間隔距離可以是0.05mm至5mm。所述間隔距離可以是0.1mm至2mm。
在冷卻步驟中，空白遮罩的冷卻速度可以為30℃/分鐘至80℃/分鐘。所述冷卻速度可以為35℃/分鐘至75℃/分鐘。所述冷卻速度可以為40℃/分鐘至70℃/分鐘。
在這種情況下，可以抑制由於熱處理後的遮光膜中殘留的熱而導致的過渡金屬的晶粒生長，從而有助於遮光膜表面具有本實施方式預設的範圍內的表面粗糙度特性。
在穩定化步驟中，能夠使冷卻步驟後的空白遮罩穩定化。由此，能夠防止因溫度急劇變化而對空白遮罩造成損傷。
使經過冷卻步驟的空白遮罩穩定化的方法有多種。作為示例，可以將經過冷卻步驟的空白遮罩與冷卻板分離，然後在室溫的大氣中放置預定時間。作為另一個示例，可以將經過冷卻步驟的空白遮罩與冷卻板分離，然後在大於等於15℃且小於等於30℃的氣氛中穩定大於等於30分鐘且小於等於200分鐘的時間。此時，可以使空白遮罩以大於等於20rpm且小於等於50rpm的速度旋轉。作為又一個示例，可以以大於等於5升/分鐘且小於等於10升/分鐘的流量在大於等於1分鐘且小於等於5分鐘的期間向冷卻步驟後的空白遮罩噴射不與空白遮罩反應的氣體。此時，不與空白遮罩反應的氣體可以具有大於等於20℃且小於等於40℃的溫度。
在表面處理步驟中，可以通過在遮光膜的表面噴射氧化劑溶液來對遮光膜進行表面處理。氧化劑溶液是具有足以氧化包括遮光膜在內的金屬膜的反應性溶液。當將氧化劑溶液噴射到遮光膜表面時，氧化劑溶液可與遮光膜表面反應，因此有助於遮光膜表面具有本實施方式所預期的粗糙度特性。尤其，通過控制氧化劑溶液的組成、流量、噴射方法等，可以將位於遮光膜表面的峰的形狀、大小和分佈等調節在本實施方式預設的範圍內。
在下文中，將詳細描述表面處理步驟。
表面處理步驟可以包括第一沖洗過程、表面氧化處理過程和第二沖洗過程。
在表面處理步驟中，在進行表面氧化處理過程之前，可以對遮光膜的表面進行第一沖洗過程。具體地，在第一沖洗過程中，可以在使空白遮罩低速旋轉的同時以大於等於1000毫升/分鐘且小於等於1800毫升/分鐘的流量噴射碳酸水。由此，可以有效去除吸附在遮光膜表面的顆粒。
在表面氧化處理過程中，可以將氧化劑溶液噴射到遮光膜的表面。
氧化劑溶液不受限制，只要其對金屬膜具有氧化能力即可。作為示例，可以使用氫水和SC-1溶液中的至少一種作為氧化劑溶液。
當將SC-1溶液用作氧化劑溶液時，SC-1溶液中的氨水(NH 4OH)含量可以大於等於0.02體積%。所述氨水含量可以大於等於0.05體積%。所述氨水含量可以大於等於0.1體積%。所述氨水含量可以小於2體積%
當將SC-1溶液用作氧化劑溶液時，SC-1溶液中的過氧化氫(H 2O 2)的含量可以小於等於1體積%。所述過氧化氫的含量可以小於等於0.5體積%。所述過氧化氫的含量可以小於等於0.1體積%。所述過氧化氫的含量可以大於等於0.01體積%。所述過氧化氫的含量可以大於等於0.05體積%。
所述SC-1溶液的電導率可以大於等於1000μS/cm。所述SC-1溶液的電導率可以大於等於1500μS/cm。所述SC-1溶液的電導率可以小於等於3000μS/cm。所述SC-1溶液的電導率可以大於等於2500μS/cm。
在這種情況下，通過控制遮光膜表面的偏度和形狀等，可以有效地抑制測量光學特性時的檢測光的漫反射現象。
氧化劑溶液可以以大於等於500毫升/分鐘且小於等於4000毫升/分鐘的總流量噴射。氧化劑溶液可以以大於等於700毫升/分鐘且小於等於3000毫升/分鐘的總流量噴射。氧化劑溶液可以以大於等於1000毫升/分鐘且小於等於2000毫升/分鐘的總流量噴射。
當使用兩種以上不同的溶液作為氧化劑溶液時，可以同時噴射每種溶液。當使用兩種以上不同的溶液作為氧化劑溶液時，可以依次噴射每種溶液。
噴射氧化劑溶液的時間可以大於等於100秒且小於等於2000秒。噴射氧化劑溶液的時間可以大於等於200秒且小於等於1500秒。噴射氧化劑溶液的時間可以大於等於300秒且小於等於1000秒。噴射氧化劑溶液的時間可以大於等於400秒且小於等於700秒。
在這種情況下，可以有效地控制遮光膜的表面粗糙度。
可以使用一種溶液作為氧化劑溶液，也可以使用兩種以上溶液作為氧化劑溶液。當使用兩種以上溶液作為氧化劑溶液時，可以使用單獨的噴嘴將每種溶液噴射到遮光膜的表面。
當使用兩種以上溶液作為氧化劑溶液時，每種溶液的噴射時間可以相同。每種溶液的噴射時間可以互不相同。
為了在遮光膜的整個區域以均勻的流量噴射氧化劑溶液，在噴射過程中，可以在遮光膜區域內在移動噴嘴的位置的同時噴射氧化劑溶液。
在完成表面氧化處理過程後，可以進行第二沖洗過程。具體地，在第二沖洗過程中，可以在使空白遮罩低速旋轉的同時以大於等於1000毫升/分鐘且小於等於1800毫升/分鐘的流量噴射碳酸水。由此，可以有效去除殘留在遮光膜表面的氧化劑溶液。
半導體元件的製造方法
根據本說明書的另一個實施例的半導體元件的製造方法包括：準備步驟，設置光源、光罩和塗有光阻膜的半導體晶圓；曝光步驟，通過所述光罩將從所述光源入射的光選擇性地透射並發射到所述半導體晶圓上；以及顯影步驟，在所述半導體晶圓上顯影圖案。
光罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光圖案膜。
遮光圖案膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種。
當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009。
從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03。
遮光圖案膜的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
在準備步驟中，光源是能夠產生短波長的曝光的光的裝置。曝光的光可以是波長小於等於200nm的光。曝光的光可以是波長為193nm的ArF光。
光罩與半導體晶圓之間還可以設置透鏡。透鏡具有縮小光罩上的電路圖案形狀並轉移到半導體晶圓上的功能。透鏡不受限制，只要能普遍應用於ArF半導體晶圓曝光製程即可。作為示例，所述透鏡可以是由氟化鈣(CaF 2)製成的透鏡。
在曝光步驟中，曝光的光可以通過光罩選擇性地透射到半導體晶圓上。在這種情況下，可以在光阻膜的入射有曝光的光的部分發生化學改性。
在顯影步驟中，可以用顯影液處理經過曝光步驟的半導體晶圓，以在半導體晶圓上顯影圖案。當塗覆的光阻膜是正性光阻(positive resist)時，光阻膜的入射有曝光的光的部分可以被顯影液溶解。當塗覆的光阻膜是負性光阻(negative resist)時，光阻膜的曝光的光未入射的部分可以被顯影液溶解。光阻膜經過顯影液處理而形成光阻圖案。可以將所述光阻圖案作為遮罩，從而在半導體晶圓上形成圖案。
有關光罩的描述與前述內容重複，在此省略重複的內容。
在下文中，將更詳細地描述具體實施例。
製造例：遮光膜成膜
實施例1：在DC濺射設備的腔室內設置了寬6英寸、長6英寸、厚0.25英寸的透光石英基板。在腔室內設置了鉻靶材，其T/S距離為255毫米，基板與靶材之間的角度為25度。
之後，將混合有21體積%的Ar、11體積%的N 2、32體積%的CO 2和36體積%的He的氣氛氣體注入到腔室中，向濺射靶材施加1.85kW的功率並實施250秒鐘的濺射製程，由此形成了第一遮光層。
在第一遮光層成膜後，在腔室中的第一遮光層上注入混合有57體積%的Ar和43體積%的N 2的氣氛氣體，向濺射靶材施加1.5kW的功率並實施25秒鐘的濺射製程，由此製造了完成第二遮光層成膜的空白遮罩試片。
將完成第二遮光層成膜的試片放置於腔室中，並且在200℃的環境溫度下進行了15分鐘的熱處理。
將冷卻溫度為23℃的冷卻板安裝到了經過熱處理的試片的基板側。調整試片基板與冷卻板之間的間隔距離，使得在試片的遮光膜表面測得的冷卻速度達到45℃/分鐘後，進行了5分鐘的冷卻步驟。
在完成冷卻處理後，將試片在大於等於20℃且小於等於25℃的氣氛中在大氣中保存，穩定化120分鐘。
對穩定後的試片的遮光膜進行第一沖洗過程。具體地，在低速旋轉的同時以大於等於1000毫升/分鐘且小於等於1800毫升/分鐘的流量連續80秒鐘噴射碳酸水以實施了沖洗。
在完成第一沖洗過程後，對試片的遮光膜表面實施了表面氧化處理過程。具體地，在所述遮光膜表面連續504秒同時噴射了作為氧化劑溶液使用的流量大於等於500毫升/分鐘且小於等於1000毫升/分鐘的SC-1溶液和流量大於等於500毫升/分鐘且小於等於1500毫升/分鐘的氫水。此後，在遮光膜表面連續160秒鐘單獨噴射了流量大於等於500毫升/分鐘且小於等於1500毫升/分鐘的氫水。
所述SC-1溶液中的氨水(NH 4OH)的含量為0.1體積%，過氧化氫(H 2O 2)的含量為0.08體積%。
在噴射SC-1溶液和氫水的過程中，在試片的遮光膜區域內沿對角方向反復移動噴嘴的同時進行了噴射。
此後，在低速旋轉試片的同時以大於等於1000毫升/分鐘且小於等於1800毫升/分鐘的流量向試片的遮光膜表面連續88秒鐘噴射碳酸水以實施了第二次沖洗過程。
實施例2：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，SC-1溶液中氨水(NH 4OH)的含量為0.15體積%。
實施例3：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，SC-1溶液中氨水(NH 4OH)的含量為0.05體積%。
實施例4：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，SC-1溶液中氨水(NH 4OH)的含量為0.5體積%。
實施例5：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，SC-1溶液中氨水的含量為0.07體積%。
比較例1：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在穩定化處理之後，沒有應用第一沖洗過程、表面氧化處理過程和第二沖洗過程。
比較例2：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，作為氧化劑溶液的替代方案，噴射了適用大於等於1000毫升/分鐘且小於等於2500毫升/分鐘的流量的碳酸水。
比較例3：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，在表面氧化處理過程中，SC-1溶液中氨水的含量為2體積%。
比較例4：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，熱處理過程中的熱處理溫度為150℃，並且冷卻過程中的冷卻溫度為27℃。
比較例5：在與實施例1相同的條件下製造了空白遮罩試片。但是，實施了20分鐘穩定化過程。
各個實施例和比較例的製程條件記載於下表1中。
評價例：光學特性偏差評價
在實施例和比較例各自的試片的遮光膜的表面，特定了位於遮光膜中心的寬132mm、長132mm的測量區域。分別在橫向和縱向方向上將所述測量區域劃分成6等分，從而特定了所形成的共計36個扇區。將每個所述扇區的共計49個頂點特定為測量點，使用光譜橢偏儀(Spectroscopic ellipsometer)在所述測量點測量透光率值，並且基於所述透光率值計算出了第1式的光密度。計算出各個所述測量點的光密度值的平均值，並且將該值分別用作了遮光膜的光密度值。
為了計算出光密度值的標準偏差和從最大值減去最小值所得的值，測量了十次遮光膜的光密度。測量十次遮光膜的光密度的過程均在相同的測量條件下對相同的測量點進行。
光譜橢偏儀使用NanoView公司的MG-Pro，檢測光的波長為193nm。
通過與計算光密度值的標準偏差和從最大值減去最小值所得的值相同的方法，計算出了透光率和反射率的標準偏差和從最大值減去最小值所得的值。
在各實施例和比較例中測得的值記載於下表2中。
評價例：表面粗糙度評價
各個實施例和比較例的遮光膜表面的Rsk、Rku、Rp、Rv值是根據ISO_4287測量的值。通過相加所述Rp值和Rv值，算出了Rpv值。
具體地，通過在位於遮光膜中心部的寬1μm、長1μm的區域使用Park System公司的型號XE-150模型進行測量，在掃描速率0.5Hz下以非接觸模式測量了Rsk、Rku、Rp、Rv和Rpv值，XE-150模型應用了Park System公司的型號Cantilever即PPP-NCHR作為探針。
各實施例和比較例的測量結果如下表3所示。
[表1]
   熱處理 溫度 (℃) 冷卻速度 (℃/分鐘) 穩定化 時間 (分鐘) SC-1溶液中的氨水含量(體積%) SC-1溶液 流量(毫升/分鐘) 氫水流量 (毫升/分鐘) 是否實施第一和第二 沖洗過程
實施例1 250 45 120 0.1 500~1000 500~1500 O
實施例2 250 45 120 0.15 500~1000 500~1500 O
實施例3 250 45 120 0.05 500~1000 500~1500 O
實施例4 250 45 120 0.5 500~1000 500~1500 O
實施例5 250 45 120 0.07 500~1000 500~1500 O
比較例1 250 45 120 - - - X
比較例2 250 45 120 - - - O
比較例3 250 45 120 2 500~1000 500~1500 O
比較例4 150 27 120 0.1 500~1000 500~1500 O
比較例5 250 45 20 0.1 500~1000 500~1500 O
[表2]
   標準偏差 最大值減去最小值所得的值
   光密度 透光率(%) 反射率(%) 光密度 透光率(%) 反射率(%)
實施例1 0.0049 0.00092 0.0245 0.016 0.0030 0.0813
實施例2 0.0050 0.00094 0.0249 0.016 0.0030 0.0814
實施例3 0.0053 0.00099 0.0272 0.017 0.0032 0.0851
實施例4 0.0052 0.00098 0.0271 0.017 0.0032 0.0849
實施例5 0.0051 0.00095 0.0254 0.016 0.0031 0.0827
比較例1 0.0101 0.00190 0.0400 0.033 0.0061 0.1271
比較例2 0.0093 0.00182 0.0328 0.030 0.0058 0.0994
比較例3 0.0103 0.00195 0.0422 0.033 0.0062 0.1273
比較例4 0.0101 0.00192 0.0417 0.034 0.0061 0.1296
比較例5 0.0099 0.00189 0.0387 0.032 0.0060 0.1198
[表3]
   Rsk Rku Rp(nm) Rv(nm) Rpv(nm)
實施例1 -0.876 2.715 4.289 3.072 7.361
實施例2 -0.708 2.837 4.694 3.144 7.838
實施例3 -0.205 2.962 4.630 3.590 8.220
實施例4 -0.318 3.199 4.450 3.896 8.346
實施例5 -0.686 2.849 4.452 3.466 7.918
比較例1 0.599 4.176 4.816 3.751 8.567
比較例2 0.278 3.663 4.694 3.844 8.538
比較例3 0.399 4.048 5.894 3.023 8.917
比較例4 0.457 3.894 4.791 3.854 8.645
比較例5 0.294 3.514 4.743 3.789 8.532
在上述表2中，在實施例1至實施例5中測得的光密度標準偏差小於等於0.009，而在比較例1至比較例5中測得的光密度標準偏差大於0.009。
在實施例1至實施例5中測得的反射率標準偏差小於等於0.032%，而在比較例1至比較例5中測得的反射率標準偏差大於0.032%。
在實施例1至實施例5中測得的從光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於等於0.02，而在比較例1至比較例5中測得的值大於0.03。
在實施例1至實施例5中測得的反射率的最大值減去最小值所得的值小於等於0.09%，而在比較例1至比較例5中測得的值大於0.09%。
10:透光基板 20:遮光膜 21:第一遮光層 22:第二遮光層 25:遮光圖案膜 30:相移膜 100:空白遮罩 200:光罩 da:測量區域 dp:測量點 ds:扇區
圖1是描述根據本說明書公開的一個實施例的空白遮罩的概念圖。 圖2是描述用於測量遮光膜的光密度的方法的概念圖。 圖3是描述根據本說明書公開的另一個實施例的空白遮罩的概念圖。 圖4是描述根據本說明書公開的又一個實施例的空白遮罩的概念圖。 圖5是描述根據本說明書公開的又一個實施例的光罩的概念圖。
10:透光基板
20:遮光膜
100:空白遮罩

Claims (11)

  1. 一種空白遮罩，包括： 透光基板和設置在所述透光基板上的遮光膜， 所述遮光膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種， 當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009， 從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03， 所述遮光膜的表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
  2. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述測得的光密度值是在所述遮光膜的表面中的共計49個特定測量點分別測量的光密度值的平均值， 所述測量十次是指，在每一次測量時，在所述遮光膜的表面中的共計49個特定測量點分別進行測量，並且在所述測量十次時均採用相同的測量點。
  3. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 當用波長為193nm的光測量十次所述遮光膜的反射率時，測得的反射率值的標準偏差小於等於0.032%， 從所述測得的反射率值中的最大值減去最小值所得的值小於等於0.09%。
  4. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 對於波長大於等於190nm且小於等於550nm的光，所述遮光膜的反射率大於等於15%且小於等於35%。
  5. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述遮光膜的表面的Rku值小於等於3.5。
  6. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述遮光膜的表面的Rp值小於等於4.7nm。
  7. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述遮光膜的表面的Rpv值小於等於8.5nm。
  8. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述遮光膜包括第一遮光層和設置在所述第一遮光層上的第二遮光層， 所述第二遮光層中的過渡金屬的含量大於所述第一遮光層中的過渡金屬的含量。
  9. 如請求項1所述的空白遮罩，其中， 所述過渡金屬包括Cr、Ta、Ti和Hf中的至少一種。
  10. 一種光罩，包括： 透光基板和設置在所述透光基板上的遮光圖案膜， 所述遮光圖案膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種， 當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009， 從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03， 所述遮光圖案膜的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
  11. 一種半導體元件的製造方法，包括： 準備步驟，設置光源、光罩和塗有光阻膜的半導體晶圓； 曝光步驟，通過所述光罩將從所述光源入射的光選擇性地透射並發射到所述半導體晶圓上；以及 顯影步驟，在所述半導體晶圓上顯影圖案， 所述光罩包括透光基板和設置在所述透光基板上的遮光圖案膜， 所述遮光圖案膜包括過渡金屬、氧和氮中的至少一種， 當用波長為193nm的光測量十次所述遮光圖案膜的上表面的光密度時，測得的光密度值的標準偏差小於等於0.009， 從所述測得的光密度值中的最大值減去最小值所得的值小於0.03， 所述遮光圖案膜的上表面的Rsk值大於等於-2且小於等於0.1。
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