CN107203091A

CN107203091A - 相移底板掩模和光掩模

Info

Publication number: CN107203091A
Application number: CN201710066943.8A
Authority: CN
Inventors: 南基守; 申澈; 李钟华; 徐成旼; 金世民
Original assignee: Thought And Technology Corp
Current assignee: Thought And Technology Corp; S&S Tech Co Ltd
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2037-02-07
Also published as: JP2017167512A; JP6626813B2; CN107203091B

Abstract

公开一种相移底板掩模和光掩模，其中相移膜形成为至少两个或更多层的多层膜或者连续膜，所述相移膜的膜由可以相对于一种蚀刻剂进行蚀刻并且成分彼此不同的材料组成，而且成分不同的所述膜中的每个堆叠一次或多次。因此，有可能减少所述相移膜的厚度，并且使边缘处的截面具有陡峭坡度，以使得在所述相移膜被图案化时相移膜图案可以具有清晰边界，从而保证所述相移膜图案的透射率和相移度的均匀性。另外，有可能改进所述相移膜图案和印刷图案的精度。

Description

相移底板掩模和光掩模

技术领域

本发明涉及一种相移底板掩模(blankmask)和光掩模，确切地说，涉及一种可以降低相移膜图案的反射率并提高印刷图案的精度的相移底板掩模和光掩模。

背景技术

在用于制造包括薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)、等离子显示板(PDP)等的平面显示(FPD)装置或用于制造半导体集成电路装置的光刻工艺中，由底板掩模形成的光掩模通常用于转移图案。

通过在由合成石英玻璃等组成的透明衬底的主表面上形成包括金属的薄膜，并且随后在薄膜上形成抗蚀膜来准备底板掩模。通过将底板掩模的薄膜图案化来准备光掩模。此处，薄膜可根据光学特性分类为光屏蔽膜、抗反射膜、相移膜、半透明膜、反射膜、硬膜等，并且可由这些薄膜中的两个或更多薄膜的组合实现。

随着市场最近需要FPD装置具有更高质量和更高功能，扩展FPD装置的应用领域并且需要高级制造技术。换言之，FPD装置的集成密度变得更高，类似于半导体装置，并且因此FPD装置被设计成具有精细图案。为了形成此类精细图案，需要高图案分辨率和高精度技术。

因此，为了提高用于制造FPD装置的光掩模的精度，已经开发出用于FPD装置的相移底板掩模和光掩模，包括相位相对于曝光光移动约180°的相移膜，所述曝光甚至在1:1放大曝光装置中具有i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个光谱线(波长)。相移膜是具有含硅化钼(MoSi)化合物或铬(Cr)化合物的单层的薄膜。形成在大面积衬底上的薄膜通过湿法蚀刻进行图案化。

图1是示出传统相移膜图案的照片。

参考图1，含有硅化钼(MoSi)化合物或铬(Cr)化合物的单层的相移膜在经历适于大面积衬底的湿法蚀刻时被各向同性地蚀刻，并且因此，相移膜图案的边缘处的蚀刻截面具有平缓坡度。

因此，图案的边缘处的坡度导致图案边缘与其他部分的边缘之间的透射率和相移度出现差异，从而对相移膜图案上的线宽的均匀性产生影响。此外，图案的边缘处的相移膜的坡度导致相移膜的边界不清晰，并且因此使得难以形成精细图案。

顺便说一下，如果在相移膜印刷时从顶层反射的曝光的比例较高，那么由反射造成的干涉波使得难以通过曝光形成精细图案。因此，对于曝光光而言，需要低反射率。

发明内容

本发明用来解决上述问题，并且本发明的一个目标是一种相移底板掩模和光掩模，其中相移膜在厚度上减少并且在边缘截面处具有陡峭坡度，以具有相移膜图案的清晰边界。

本发明的另一目标是提供一种相移底板掩模和光掩模，其中相移膜图案具有改进的截面，以增加相移膜图案的透射率和相移度的均匀性，并且改进相移膜图案和印刷图案的线宽的精度和均匀性。

本发明的又一目标是提供一种相移底板掩模和光掩模，其中相移膜的表面的反射率降低，以防止由入射反射光造成的干涉波，从而提高精细印刷图案的精度。

根据本发明的一方面，提供一种相移底板掩模，其包括在透明衬底上形成的相移膜，所述相移膜包括至少两个或更多层的多层膜，并且包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一个组成的金属硅化物化合物。

相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，所述相移膜可具有不高于35％的反射率。

所述相移膜的膜可由可以用一种蚀刻剂进行蚀刻并且成分彼此不同的材料组成，而且成分不同的膜中的每个可堆叠一次或多次。

所述相移膜可形成多层膜，并且构成所述相移膜的膜中的每个可形成单层或连续膜。

随着从透明衬底进一步向上，构成所述相移膜的膜相对于一种蚀刻剂的蚀刻速度可降低。

构成所述相移膜的膜中的顶层膜的氮(N)含量可低于布置在下方的膜。

随着从顶部朝向透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的膜的氮(N)含量可增加。

构成所述相移膜的膜中的至少一个的蚀刻速度可高于或低于布置在上或下方的膜。

如果构成相移膜的膜中的每个包括氮(N)，那么氮(N)含量可在0.1at％到70at％的范围内。

构成所述相移膜的膜中的顶层膜的氧(O)含量可低于布置在下方的膜。

随着从顶部朝向透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的膜的氧(O)含量可增加。

构成所述相移膜的膜中的顶层膜的碳(c)含量可高于布置在下方的膜。

随着从顶部朝向透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的膜的碳(C)含量可降低。

相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜可具有1％到40％的透射率。

相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜可具有不高于10％的透射率偏差。

相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜可具有160°到200°的相移度。

相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜可具有不高于40°的相移度偏差。

所述相移膜可在400nm到900nm范围内的波长中的一定波长处具有最低反射率。

所述相移膜可具有到的厚度，并且构成所述相移膜的膜中的每个膜具有到的厚度。

金属硅化物化合物膜可由硅(Si)和从下列选择的一个或多个金属组成：铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)和铌(Nb)，或者可包括由金属硅化物和在氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氢(H)中选择的一个或多个轻元素组成的化合物。

所述相移膜的金属硅化物化合物膜可包括MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON中的一个。

金属硅化物化合物膜可包括2at％到30at％的钼(Mo)、20at％到70at％的硅(Si)、5at％到40at％的氮(N)、0到30at％的氧(O)和0到30at％的碳(C)。

相移底板掩模可进一步包括将布置在所述相移膜上的光屏蔽膜或者一层或多层金属膜。

金属膜可包括半透反射膜、蚀刻停止膜和蚀刻掩模膜中的一个。

光屏蔽膜和金属膜可包括从下列选择的一个或多个金属：铬(Cr)、铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)和硅(Si)，或者除了选择的金属之外，可包括在氮(N)、氧(O)和碳(C)中选择的一个或多个材料。

根据本发明的一方面，提供一种使用上述相移底板掩模制造的相移光掩模，其包括：通过蚀刻相移膜形成并且包括至少两个或更多层的多层膜的相移膜图案，其中构成相移膜图案的膜中的每个包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一个构成的金属硅化物化合物，并且相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，具有不高于35％的反射率。

所述相移膜图案在上边缘与下边缘之间可具有不超过100nm的水平距离。

所述相移膜图案在顶部表面与边缘的截面之间可具有70°到110°的角(θ)。

所述相移光掩模可进一步包括将布置在所述相移膜上或下方的光屏蔽膜图案或者一层或多层金属膜图案。

附图说明

通过参考附图详细描述示例性实施例，所属领域的技术人员将明白本发明的上述和其他目标、特征和优点，在附图中：

图1是示出传统相移膜图案的照片。

图2是示出根据本发明的第一实施例的相移底板掩模的截面图；

图3是示出图2的底板掩模中的相移膜的截面图；

图4a到图4f是示出根据本发明的第一实施例的制造相移光掩模的方法并且用于说明相移光掩模的截面图；

图5是示出根据本发明的第二实施例的相移光掩模的截面图；

图6是示出根据本发明的第三实施例的相移底板掩模的截面图；

图7是示出根据本发明的相移膜的边界的截面图；

图8和图9是示出根据本发明的实例的相移膜的反射率的曲线图；以及

图10是示出根据本发明的第一实施例的相移膜图案的照片。

具体实施方式

下文将参考附图更详细地描述本发明的实施例。然而，实施例仅用于说明性目的，并且不应被解释为限制本发明的范围。因此，所属领域的技术人员将理解，可以对实施例进行各种更改和等效物。此外，本发明的范围应在所附权利要求书中定义。

在下文，根据本发明的实施例的相移底板掩模和光掩模是用于制造包括液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)等的平面显示(FPD)装置或制造半导体装置的相移底板掩模和光掩模。此外，曝光光具有i-线(365nm)、h-线(405nm)、g-线(436nm)或KrF(248nm)、ArF(193nm)的单个光谱线，或者具有i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个光谱线。

图2是示出根据本发明的第一实施例的相移底板掩模的截面图，以及图3是示出根据本发明的一个实施例的相移膜的截面图。

参考图2，根据本发明的相移底板掩模100具有相移膜104、光屏蔽膜110和抗蚀膜114按顺序堆叠在透明衬底102上的结构。

例如，透明衬底102可以是矩形透明衬底，其中一边不短于300mm并且所述衬底由合成石英玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃、低热膨胀玻璃等组成。

相移膜104具有薄膜104a、…、104n中的至少两个或更多层堆叠成如图3所示的结构。相移膜104可优选包括两层到十层，或者更优选地，两层到八层。

相移膜104是连续膜或多层膜，并且薄膜104a、…、104n中的每个是单层或连续膜。此处，连续膜是指在等离子溅射工艺期间通过改变诸如反应性气体、功率、压力等因素而形成的膜。

相移膜104的薄膜104a、…、104n由可以被一种蚀刻剂一起蚀刻并且成分不同的材料组成.成分不同的薄膜104a、…、104n堆叠至少一次或多次，并且彼此的蚀刻速度不同。

薄膜104a、…、104n包括从下列选择的一个或多个金属：铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)和铌(Nb)，包括由一种或多种金属和硅(Si)组成的金属硅化物，或者包括由金属或金属硅化物和从氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氢(H)中选择的一个或多个轻元素组成的化合物。

薄膜104a、…、104n优选包括在硅化钼(MoSi)以及MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON之中选择的硅化钼(MoSi)化合物。

根据它们的成分、成分比、厚度和类似因素，薄膜104a、…、104n相对于一种蚀刻材料的蚀刻速度和反射率不同。考虑到这些因素，薄膜104a、…、104n在相移膜图案化时在图案的边缘处形成陡峭的截面坡度，并且适当布置以调整反射率。

详细地说，通过改变金属、硅(Si)、氮(N)、氧(O)和碳(C)的含量，可调整构成相移膜104的薄膜104a、…、104n的蚀刻速度和反射率。

在控制相移膜104的蚀刻速度以使截面坡度陡峭的方法中，轻元素的含量可进行调整，以用于控制薄膜104a、…、104n的蚀刻速度。例如，如果氮(N)或氧(O)的含量增加，则蚀刻速度可变得更高，而如果碳(C)的含量增加，则蚀刻速度可变得更低。

优选地，从面向透明衬底102的底部薄膜104a朝向顶部薄膜104n，薄膜104a、…、104n的蚀刻速度逐渐降低，以使得图案的边缘处的截面可以具有陡峭坡度。为此，可通过改变氮(N)的含量来调整薄膜104a、…、104n的蚀刻速度。随着氮(N)含量增加，相移膜104的薄膜104a、…、104n相对于蚀刻材料的蚀刻速度增加。通过从顶部到底部，即，朝向透明衬底102逐渐增加薄膜中包括的氮(N)含量，相移膜104的薄膜104a、…、104n朝向透明衬底102的蚀刻速度可增加。例如，顶部薄膜具有最低氮(N)含量。

此处，薄膜104a、…、104n中包括氮(N)的薄膜的氮(N)含量差异在0.1at％到70at％，并且优选5％到40at％。

另外，随着碳(C)含量变得更高，薄膜104a、…、104n相对于一种蚀刻材料的蚀刻速度降低。通过从顶部到底部，即，朝向透明衬底102逐渐降低碳(C)的含量，相移膜104的薄膜104a、…、104n朝向透明衬底102的蚀刻速度可增加。优选地，顶部薄膜可具有最高碳(C)含量。

此外，随着氧(O)含量变得更高，薄膜104a、…、104n相对于一种蚀刻材料的蚀刻速度增加。因此，有可能通过将氧(O)包括在薄膜104a、…、104n中来细微调整蚀刻速度。通过从顶部到底部，即，朝向透明衬底102逐渐增加薄膜中包括的氧(O)含量，相移膜104的薄膜104a、…、104n朝向透明衬底102的蚀刻速度可增加。例如，顶部薄膜可优选具有最低氧(O)含量。

顺便说一下，通过改变薄膜104a、…、104n中包括的氮(N)和氧(O)含量中的每个或两个，可控制相移膜104的反射率。随着氮(N)含量变得更高和氧(O)含量变得更高，反射率降低。

基于不但考虑图案化相移膜104的蚀刻截面的氮(N)、碳(C)和氧(O)的蚀刻特性，而且考虑反射率等的光学特性，根据本发明的薄膜104a、…、104n可包括并安排氮(N)、碳(C)和氧(O)。换言之，通过考虑到根据各种气体的含量的差异，即，被包括并用于形成薄膜104a、…、104n的氮(N)、碳(C)和氧(O)变化的蚀刻速度和反射率，可通过不同地堆叠薄膜104a、…、104n来优化蚀刻截面和反射率。例如，布置在一定层处的薄膜的蚀刻速度或反射率可高于或低于布置在该一定层上或下方的薄膜。为了优化薄膜104a、…、104n的蚀刻速度和反射率，在形成薄膜104a、…、104n的同时，针对使薄膜具有类似或不同蚀刻特性，可适当调整注入含有氮(N)、碳(C)和氧(O)的膜形成气体的量。

相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，相移膜104具有不高于50％的反射率，优选40％并且更优选35％另外，相移膜104在400nm到900nm范围内且优选500nm到800nm的波长处具有最低反射率。

为此，例如，薄膜104a、…、104n可在顶部薄膜104n处包括最高氧(O)含量，并且布置在下方的薄膜中逐渐降低氧(O)含量，但不限于此。或者，氧(O)含量可在顶部薄膜104n处最高，并且通过考虑到图案等而自由应用于布置在下方的其他薄膜。

如上文所述，氮(N)、碳(C)和氧(O)的含量对坡度和反射率产生影响，并且因此，薄膜中的氮(N)、碳(C)和氧(O)的含量必须适当调整。例如，如上文所述，坡度根据N、O和C的含量而变化，并且反射率根据N和O的含量而变化。因此，向下的薄膜可增加N、O和C以改进坡度，并且降低N和O以改进反射率。就这点而言，向下的薄膜可被布置成不但降低N和O，而且增加C。此处，N的降低改进反射率但降低坡度。然而，坡度的降低可以由C的增加抵消。

为了满足所需的图案的截面坡度、反射率、透射率和相移度，相移膜104的薄膜104a、…、104n可含有2at％到30at％的钼(Mo)、20at％到70at％的硅(Si)、5at％到40at％的氮(N)、0到30at％的氧(O)和0到30at％的碳(C)。

根据本发明，相移膜104包括堆叠的多层薄膜104a、…、104n，以使得折射率等可以调整，并且因此比单层相移膜更薄。

相移膜104具有到的厚度，并且优选到的厚度。考虑到关于布置在上和下方的薄膜的粘合和蚀刻特性，相移膜104的薄膜104a、…、104n形成以具有到的厚度。

相移膜104相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光而具有160°到200°的相移度，并且具有不超过40°的相移度偏差而且优选不超过30°的相移度偏差。相移膜104具有1％到40％的透射率，优选5％到20％的透射率，并且相对于曝光光具有10％的透射率偏差。此处，相移度、透射率和反射率的偏差是指相对于具有i-线、h-线和g-线的曝光光，最大与最小相移度、透射率和反射率之间的差异。

布置在相移膜104上的光屏蔽膜110在光掩模制造时被图案化，并且用作将相移膜104图案化的蚀刻掩模。

由于蚀刻材料渗透在光屏蔽膜110与抗蚀膜114之间，因此，光屏蔽膜110可由能够粘合到抗蚀膜114的材料组成，以便防止抗蚀膜114与之分开。

为此，光屏蔽膜110可由任何材料组成，只要它与相移膜104具有蚀刻选择性比率并且能够粘合到抗蚀膜114即可。光屏蔽膜110可包括从下列选择的一个或多个材料：铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)或硅(Si)，或者除了上述材料之外，可包括从氮(N)、氧(O)、碳(C)中选择的一个或多个材料。

光屏蔽膜110可包括由铬钼(MoCr)、铬(Cr)或者从氧(O)、氮(N)和碳(C)中选择的一个或多个组成的化合物，例如，MoCrO、MoCrN、MoCrC、MoCrCN、MoCrCO、MoCrCON、CrO、CrN、CrC、CrCN、CrCO和CrCON。

光屏蔽膜110由包括遮光膜106和抗反射膜108的两个或更多层的多层膜形成，或者由连续膜形成。如果遮光膜106具有抗反射功能，则可不形成抗反射膜108。

光屏蔽膜110可由具有两个或更多层的多层膜形成，其中薄膜由将被一种蚀刻剂一起蚀刻的材料组成，以使得光屏蔽膜图案的边缘处的截面具有陡峭坡度，薄膜的成分彼此不同，以及成分不同的薄膜堆叠至少一次或多次或可由连续膜形成。此时，根据成分、成分比、厚度和类似因素，构成光屏蔽膜110的薄膜相对于一种蚀刻材料的蚀刻速度不同，并且因此通过考虑到这些因素而被适当布置。

用于光屏蔽膜110的光屏蔽膜图案可在将相移膜104图案化之后被移除，或者可留在界定衬底的边缘处的盲区所需的相移膜图案的一部分上。

在具有相移膜104的堆叠图案结构中或在独立图案结构中，光屏蔽膜110相对于曝光光具有2到6的光密度。为此，光屏蔽膜110具有到的厚度。光屏蔽膜110相对于曝光光具有不超过30％的反射率，优选20％且更优选15％。

这样，根据本发明，由于多层膜的蚀刻速度彼此不同，因此，硅化钼(MoSi)或由硅化钼(MoSi)组成的化合物用来形成相移膜，从而改进相移膜图案的截面坡度。因此，相移膜的临界尺寸(CD)精度和均匀性得到改进，并且有可能实现不大于2μm，优选1.8μm且更优选1.5μm的相移膜的精细图案。

图4a到图4f是示出根据本发明的第一实施例的制造相移光掩模的方法并且用于说明相移光掩模的截面图。

参考图4a，在根据本发明的相移光掩模中，相移膜104、光屏蔽膜110和抗蚀膜114按顺序堆叠在透明衬底102上，从而形成相移底板掩模100。

相移膜104和光屏蔽膜110可由化学气相沉积、基于溅射方法的物理气相沉积、电子束沉积、激光沉积、原子层沉积等形成。具体而言，根据本发明，相移膜104和光屏蔽膜110可由溅射方法形成，其中将电压施加到填充有诸如氩气(Ar)等惰性气体和反应性气体的腔内部的包括金属在内的靶。

此时，相移膜104和光屏蔽膜110可使用诸如NO、N2O、NO2、N2、O2、CO2、CO和CH4的反应性气体中的至少一个和除了反应性气体之外能够提供氧(O)、氮(N)和碳(C)的气体形成。

如果相移膜104的薄膜由硅化钼(MoSi)或由硅化钼(MoSi)组成的化合物中的一个组成，那么可使用硅化钼(MoSi)的单靶或分别由钼(Mo)和硅(Si)构成的多个靶通过溅射工艺来形成相移膜104。此时，硅化钼(MoSi)的单靶具有成分比Mo:Si＝2at％到30at％:70at％到98at％，例如，可具有各种成分比Mo:Si＝10at％:90at％、Mo:Si＝15at％:85at％、Mo:Si＝20at％:80at％、Mo:Si＝30at％:70at％等。根据相移膜104的所需条件，这种靶的成分比可自由调整。

为了控制相移膜104的薄膜的蚀刻速度，可以改变针对溅射方法注入的气体的比例。例如，反应性气体与惰性气体的比例可细微调整0.5:9.5到4:6，并且优选1:9到3:7。

光屏蔽膜110可通过堆叠遮光膜106和抗反射膜108来形成。然而，这只不过是实例。或者，光屏蔽膜110可由连续膜或者鉴于湿法蚀刻的两个或更多层的多层膜形成。

光屏蔽膜110由对相移膜104具有蚀刻选择性的材料组成。例如，光屏蔽膜110可由Cr或在CrO、CrN、CrC、CrCO、CrON、CrCN和CrCON中选择的铬(Cr)化合物组成。

参考图4b，通过将曝光、显影等应用到抗蚀膜来形成抗蚀膜图案114a，并且将抗蚀膜图案114a用作蚀刻掩模来蚀刻布置在抗蚀膜图案114a下方的光屏蔽膜，从而形成光屏蔽膜图案110a。

参考图4c，抗蚀膜图案和光屏蔽膜图案110a用作蚀刻掩模，以用于蚀刻布置在光屏蔽膜图案110a下方的相移膜，从而形成多层膜的相移膜图案104a。

此时，光屏蔽膜图案110a和相移膜图案104a可由湿法蚀刻或干法蚀刻中的一个形成。优选地，可使用湿法蚀刻。此处，用于湿法蚀刻的材料和方法是公知的。另外，可在移除抗蚀膜图案之后对相移膜进行蚀刻。

参考图4d，抗蚀膜图案(未示出)形成在光屏蔽膜图案上，并且光屏蔽膜图案随后进行蚀刻，以使得光屏蔽膜图案110a可以留在相移膜图案104a上，从而防止因相移造成的旁瓣现象。因此，完成具有用于形成接触或线条图案的轮圈型结构的相移光掩模200。

参考图4e，相移光掩模200的完成方式可使得光屏蔽膜图案110a留在相移膜图案104a的边缘处，以界定盲区。

参考图4f，相移光掩模200的完成方式可使得相移膜图案104a上的光屏蔽膜图案在图4B的上述阶段之后完全移除，并且只有相移膜图案104a留在透明衬底102上。

图5是示出根据本发明的第二实施例的相移光掩模的截面图。

参考图5，根据本发明的相移光掩模300包括透明衬底102的主区域中的具有两个或更多层的多层膜的相移膜图案104a，以及至少光屏蔽膜图案110b，以具有辅助图案，诸如盲区中的对准键。

在相移光掩模300中，光屏蔽膜和抗蚀膜在透明衬底102上形成，并且随后将抗蚀膜用作蚀刻掩模将光屏蔽膜蚀刻，从而形成光屏蔽膜图案110b。

随后，多层相移膜在透明衬底102上形成，包括光屏蔽膜图案110b，并且抗蚀膜图案在相移膜上形成。之后，将相移膜蚀刻，以形成相移膜图案104a。

尽管未示出，但光屏蔽膜图案110b可部分平坦地布置在所需主区域的相移膜图案的下方。

根据本发明的一个实施例的相移膜底板掩模可具有在多层相移膜上形成用作相移膜的蚀刻掩模的薄金属膜的结构。

图6是示出根据本发明的第三实施例的相移底板掩模的截面图。

参考图6，根据本发明的相移底板掩模400具有透明衬底202以及按顺序堆叠在透明衬底202上的相移膜204、金属膜206和抗蚀膜214。

此处，相移膜204具有与上述实施例的那些相移膜在结构、物理、化学和光学上相同的元件和特性。也就是说，相移膜204包括两个或更多层的多层膜或连续膜，并且每个薄膜可包括硅化钼(MoSi)或者由在氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)和氢(H)中选择的一个或多个轻元素构成的硅化钼(MoSi)化合物。

金属膜212被图案化以用作相移膜204的蚀刻掩模，并且因此，金属膜212可优选由对用于相移膜204的蚀刻材料具有不低于10的蚀刻选择性的材料组成。

金属膜212可包括从下列选择的一个或多个金属：铬(Cr)、铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)和铌(Nb)，或者除了上述金属之外，可包括在氧(O)、氮(N)和碳(C)中选择的一个或多个轻元素。

如果相移膜204包括硅化钼(MoSi)化合物，那么例如，金属膜212可只由铬(Cr)或者由铬(Cr)和在氧(O)、氮(N)和碳(C)中选择的一个或多个轻元素构成的铬(Cr)化合物组成。此时，金属膜212可具有30at％到70at％铬(Cr)、20at％到50at％氮(N)、0到30at％氧(O)和0到30at％碳(C)的成分比。

金属膜212具有到的厚度，并且优选到金属膜212能够粘合到布置于其上的抗蚀膜214，并且用作金属膜212的蚀刻掩模的抗蚀膜214形成得较薄，以具有的厚度并且优选因为金属膜212非常薄。

此外，金属膜和抗蚀膜可形成以具有适于通常根据产品水平和需要使用的二元底板掩模的厚度。

根据本发明的此实施例，相移底板掩模400可通过与上述实施例的那些相同的工艺制造成相移光掩模。此处，类似于图4d、图4e、图4f和图5，相移光掩模也可不同地形成，从而使得相移膜图案在透明衬底上形成、金属膜图案留在相移膜图案的所需部分上、只有相移膜图案留在主区域中等。

这样，根据本发明，薄金属膜用作相移膜的蚀刻掩模，并且因此，与传统厚度相比，有可能使抗蚀膜的厚度非常薄，从而显著降低负载效应。因此，金属膜图案由非常高的精度形成，并且待将薄金属膜用作蚀刻掩模进行蚀刻的相移膜图案也形成为具有高精度临界尺寸(CD)。

另外，金属膜能够粘合到抗蚀膜，并且由于在相移膜被图案化时蚀刻材料渗透到接口中，防止相移膜的截面具有坡度。

尽管未示出，但相移光掩模可进一步包括布置在相移膜图案上或下方的光屏蔽膜图案，以执行光屏蔽功能等。

根据本发明的实施例的相移膜的厚度因为由两个或更多层的多层膜形成而减少，并且因为它的截面坡度更陡而实现更精细的图案，以使得在相移膜被图案化时相移膜图案可以具有更清晰的边界。

图7是示出根据本发明的相移膜的边界的截面图；

参考图7，鉴于厚度、蚀刻速度和类似因素，通过将具有更高蚀刻速度的膜放在下方或者通过使用部分减缓蚀刻速度的薄膜，根据本发明的此实施例的多层相移膜图案104a经形成以在图案的边缘具有陡峭坡度。

此时，相移膜图案104a的上边缘与下边缘之间的水平距离(即，尾部大小：d)不大于100nm，并且优选60nm。另外，相移膜图案104a的顶部表面与边缘处的截面之间的角(θ)在70°到110°的范围内，并且优选在80°到100°的范围内。

另外，根据本发明的相移底板掩模和光掩模可进一步包括设在相移膜或光屏蔽膜的上部部分与下部部分之间的至少一个中的薄膜，诸如，蚀刻停止膜、半透反射膜、硬膜等。

(实例)

相移底板掩模和相移膜图案的形成

为了测试根据本发明的此实例的多层相移膜，相移底板掩模和使用它形成的光掩模通过与参考图4a到图4d公开的相同方法形成并且随后进行检查。

通过采用溅射工艺在透明衬底上按顺序形成多层相移膜104、光屏蔽膜110和抗蚀膜114，形成根据本发明的此实例的相移底板掩模100。

根据本发明的第一到第四实例，相移膜104分多层以分别具有两层、四层、六层和八层，并且采用氩(Ar)和被选择作为N₂与CO₂之间的反应性气体的一种或多种气体，通过溅射工艺，使用硅化钼(MoSi)靶，相移膜104的膜包括MoSiN和MoSiCON中的一个。这些膜具有相同或不同的成分和成分比，并且在相同的成分下，包括相同或不同成分比的氧(O)、碳(C)和氮(N)。

此外，相移膜104可包括使用在NO、N₂O、NO₂、N₂、O₂、CO₂、CO和CH₄中选择的至少一种反应性气体的在MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiCO、MoSiON、MoSiCN和MoSiCON中选择的硅化钼(MoSi)化合物。

通过将遮光膜106和抗反射膜108堆叠起来而形成光屏蔽膜110，所述光屏蔽膜包括通过使用铬(Cr)靶的溅射工艺的对相移膜104具有蚀刻选择性的铬(Cr)化合物。为了改进截面形状，光屏蔽膜110可通过两个或更多层的多层膜或连续膜类似于相移膜实现。如果光屏蔽膜具有抗反射功能，则可不形成抗反射膜。

根据本发明的一个实施例，在将用于FPD的相移底板掩模100的光屏蔽膜110和相移膜104图案化之后，测试多层相移膜。

在图案化中，首先通过曝光和显影来处理抗蚀膜以形成抗蚀膜图案，并且随后在将抗蚀膜图案用作蚀刻掩模的同时对光屏蔽膜进行湿法蚀刻，以形成光屏蔽膜图案110a。随后，移除抗蚀膜图案，并且在将光屏蔽膜图案110a用作蚀刻掩模的同时对相移膜进行湿法蚀刻，以形成相移膜图案104a，从而移除光屏蔽膜图案的一部分。

在比较实例中，具有单层MoSiN的相移膜经形成以形成相移底板掩模，并且采用与本发明的实例的那些相同的方法进行图案化。随后，相对于相移膜的特性，比较发明实例和比较实例。

在下列表1和表2中，相对于用于制造相移膜104、每个元件的成分、光学特性和图案的截面的工艺气体比，将第一到第七发明实例和比较实例制成表格。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

参考表1到表4，根据本发明的第一到第七实例，通过考虑到厚度和蚀刻速度来形成和布置相移膜的薄膜，以使得相移膜图案可以具有陡峭的截面。也就是说，根据第一到第七实例，相移膜的薄膜的成分不同并且因此被形成以随着薄膜朝向透明衬底进一步向下增加相对于一种蚀刻剂的蚀刻速度。在第四实例中，中间薄膜的蚀刻速度低于布置在上方和下方的薄膜的那些。

此时，根据第一到第七实例和比较实例的相移膜满足条件，诸如，透射率、相移度等。

参考示出根据本发明的实例的反射率的图8和图9的曲线图，相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，相移膜104具有不高于40％的反射率。

然而，发明实例和比较实例在图案化相移膜的截面形状上不同。

图10是示出根据本发明的一个实施例的多层相移膜图案的截面的照片。

参考图10，在根据本发明的第七实例的相移膜的情况下，即，如果随着薄膜朝向透明衬底进一步向下，相对于一种蚀刻剂的蚀刻速度增加，并且针对蚀刻速度来调整相移膜的薄膜的厚度，那么通过增加两层或三层相移膜图案中的相移膜的上层薄膜的蚀刻速度，相移膜图案被形成以在边缘处具有陡峭截面坡度。此时，相移膜图案的上边缘与下边缘之间的水平距离(即，尾部大小)是约51nm，并且相移膜图案的顶部表面与边缘处的截面之间的角(θ)不小于80°。因此，应了解，相移膜图案的边缘处的坡度被改进。

另外，类似于第一实例，如果随着薄膜朝向透明衬底进一步向下，相对于一种蚀刻剂的蚀刻速度增加，并且针对蚀刻速度来调整相移膜的薄膜的厚度，那么应了解，四层相移膜图案在边缘处的界面坡度上得到改进，并且此时，相移膜图案的上边缘与下边缘之间的水平距离是约49nm。

另外，在根据第三实例的相移膜的情况下，即，如果随着薄膜进一步向上，蚀刻速度增加，并且针对蚀刻速度来调整相移膜的薄膜的厚度，那么应了解，四层相移膜图案在边缘处的截面坡度上得到改进。此时，相移膜图案的上边缘与下边缘之间的水平距离是约52nm。

同样，应了解，根据第四到第七实例的相移膜图案的上边缘与下边缘之间的水平距离分别是48nm、50nm、53nm和51nm。

另一方面，如果相移膜具有单层，类似于比较实例，那么相移膜图案具有边缘处的平缓截面坡度，如图1所示，并且因此相移膜图案的边界不清晰。此时，应了解，相移膜图案的上边缘与下边缘之间的水平距离是约152nm。

根据本发明，提供相移底板掩模和光掩模，其包括连续膜或两个或更多层的多层膜形式的相移膜，其中膜的成分不同、堆叠一次或多次，并且相对于一种蚀刻剂进行蚀刻。

因此，有可能通过曝光光的干涉来减少相移膜的厚度，这在构成相移膜的膜的边界中发生。

另外，相移膜图案具有边缘处的陡峭截面坡度，并且因此在相移膜被图案化时具有清晰边界，从而保证相移膜图案的透射率和相移度的均匀性。因此，改进相移膜图案和印刷图案的图案线宽的精度和均匀性。

此外，相移膜的表面上的反射率减低，从而防止由入射反射光造成的干涉波。因此，在精细图案的精度上改善相移膜图案和印刷图案。

尽管上文已描述本发明的一些示例性实施例，但本发明的技术范围不限于上述示例性实施例。所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可在这些示例性实施例中进行改变和更改，本发明的范围在所附权利要求书和它们的等效物中定义。

Claims

1.一种相移底板掩模，其包括在透明衬底上形成的相移膜，

所述相移膜包括至少具有两层或更多层的多层膜，并且包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一个构成的金属硅化物化合物。

2.根据权利要求1所述的相移底板掩模，其中相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，所述相移膜具有不高于35％的反射率。

3.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中所述相移膜的膜由可以相对于一种蚀刻剂进行蚀刻并且成分彼此不同的材料组成，并且成分不同的所述膜中的每个堆叠一次或多次。

4.根据权利要求1所述的相移底板掩模，其中所述相移膜形成多层膜，并且构成所述相移膜的所述膜中的每个形成单层或连续膜。

5.根据权利要求1所述的相移底板掩模，其中随着从所述透明衬底进一步向上，构成所述相移膜的所述膜相对于一种蚀刻剂的蚀刻速度降低。

6.根据权利要求1所述的相移底板掩模，其中构成所述相移膜的所述膜中的顶层膜的氮(N)含量低于布置在下方的所述膜。

7.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中随着从顶部朝向所述透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的所述膜的氮(N)含量增加。

8.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中构成所述相移膜的所述膜中的至少一个的所述蚀刻速度高于或低于布置在上方或下方的所述膜。

9.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中如果构成所述相移膜的所述膜中的每个包括氮(N)，所述氮(N)含量在0.1at％到70at％的范围内。

10.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中构成所述相移膜的所述膜中的顶层膜的氧(O)含量低于布置在下方的所述膜。

11.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中随着从顶部朝向所述透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的所述膜的氧(O)含量增加。

12.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中构成所述相移膜的所述膜中的顶层膜的碳(c)含量高于布置在下方的所述膜。

13.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中随着从顶部朝向所述透明衬底进一步向下，构成所述相移膜的所述膜的碳(C)含量降低。

14.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜具有1％到40％的透射率。

15.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜具有不高于10％的透射率偏差。

16.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜具有160°到200°的相移度。

17.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中相对于具有对应于i-线、h-线和g-线的多个波长的曝光光，所述相移膜具有不高于40°的相移度偏差。

18.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中所述相移膜在400nm到900nm范围内的波长中的一定波长处具有最低反射率。

19.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中所述相移膜具有到的厚度，并且构成所述相移膜的所述膜中的每个具有到的厚度。

20.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其中所述金属硅化物化合物膜由硅(Si)和从下列选择的一个或多个金属组成：铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)和铌(Nb)，或者包括由所述金属硅化物和在氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氢(H)中选择的一个或多个轻元素组成的化合物。

21.根据权利要求20所述的相移底板掩模，其中所述相移膜的所述金属硅化物化合物膜包括MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON中的一个。

22.根据权利要求21所述的相移底板掩模，其中所述金属硅化物化合物膜包括2at％到30at％的钼(Mo)、20at％到70at％的硅(Si)、5at％到40at％的氮(N)、0到30at％的氧(O)和0到30at％的碳(C)。

23.根据权利要求1或2所述的相移底板掩模，其进一步包括布置在所述相移膜上的光屏蔽膜或者一层或多层金属膜。

24.根据权利要求23所述的相移底板掩模，其中所述金属膜包括半透反射膜、蚀刻停止膜和蚀刻掩模膜中的一个。

25.根据权利要求23所述的相移底板掩模，其中所述光屏蔽膜和所述金属膜包括从下列选择的一个或多个金属：铬(Cr)、铝(Al)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钯(Pd)、钛(Ti)、铂(Pt)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)、锆(Zr)、镁(Mg)、锂(Li)、硒(Se)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铍(Be)、钠(Na)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)和硅(Si)，或者除了所选择的金属之外还可以包括在氮(N)、氧(O)和碳(C)中选择的一个或多个材料。

26.一种使用根据权利要求1或2所述的相移底板掩模制造的相移光掩模，其包括：

相移膜图案，所述相移膜图案由蚀刻所述相移膜而形成，并且包括至少具有两层或更多层的多层膜；

其中构成所述相移膜图案的膜中的每个包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一个构成的金属硅化物化合物，并且相对于具有对应于i-线(365nm)、h-线(405nm)和g-线(436nm)的多个波长的曝光光，具有不高于35％反射率。

27.根据权利要求26所述的相移光掩模，其中所述相移膜图案在上边缘与下边缘之间具有不超过100nm的水平距离。

28.根据权利要求26所述的相移光掩模，其中所述相移膜图案在顶部表面与边缘的截面之间具有70°到110°的角(θ)。

29.根据权利要求26所述的相移光掩模，其进一步包括布置在所述相移膜上或下方的光屏蔽膜图案或者一层或多层金属膜图案。