TW201518855A - 極紫外線微影用空白罩幕以及使用該空白罩幕的光罩 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種極紫外線微影用空白罩幕以及一種使用極紫外線微影用空白罩幕的光罩。極紫外線微影用空白罩幕包含皆順序地堆疊於透明基板上的多層反射膜、罩蓋膜、吸收膜以及抗蝕劑膜。此處，吸收膜包含鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者。極紫外線微影用空白罩幕可用於實現極佳圖案準確度，並藉由調整構成吸收膜的金屬與輕元素的成分比率來確保吸收膜的光學性質，以及實現吸收膜的薄化，其中實現極佳圖案準確度是因為空白罩幕包含硬膜而經由使抗蝕劑膜薄化來形成次解析度特徵尺寸為14奈米或小於14奈米(特別是10奈米或小於10奈米)的圖案。

Description

極紫外線微影用空白罩幕以及使用該空白罩幕的光罩
本發明是關於一種使用波長為13.5奈米的極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)射線作為曝光光線(exposure light)的極紫外線微影用空白罩幕，以及一種使用極紫外線微影用空白罩幕的極紫外線微影用光罩，且更特定言之，是關於一種藉由形成次解析度特徵尺寸(sub-resolution feature size，SRFS)為14奈米或小於14奈米(尤其是10奈米或小於10奈米)的圖案而具有改良型圖案準確度的極紫外線微影用空白罩幕，以及一種使用極紫外線微影用空白罩幕的極紫外線微影用光罩。
已使用波長為436奈米(g線)、405奈米(h線)、365奈米(i線)、248奈米(KrF)以及193奈米(ArF)的曝光光線以改良解析度而開發使用高集度(integration)的光微影技術。近年來，已開發使用波長為13.5奈米的極紫外線曝光光線的微影技術。
然而，因為用於極紫外線微影中的波長為13.5奈米的曝 光光線具有容易被吸收至大多數材料(包含氣體)中的性質，所以不同於習知透射微影技術(例如，在ArF微影技術中使用光透射單元(light transmission unit)以及光屏蔽單元(light shielding unit)的原理)，極紫外線微影技術具有反射曝光光線的結構與吸收曝光光線的結構的組合。亦即，極紫外線微影用空白罩幕主要是由兩個部分組成，亦即：多層反射膜(multilayer reflective film)，以及吸收膜(absorption film)。
一般而言，多層反射膜具有交替地堆疊有40個至60個鉬(Mo)層與矽(Si)層的結構，且在13.5奈米的波長下具有64%至66%的反射率。再者，吸收膜通常包含含有鉭(Ta)的化合物，例如，氮化鉭(tantalum nitride，TaN)或氮氧化鉭(tantalum oxide nitride，TaON)，以作為能夠吸收波長為13.5奈米的極紫外線曝光光線的材料。此是因為鉭(Ta)化合物所具有的優點為：易於執行使用廣泛地用於半導體製造方法中的氯(Cl)基以及氟(F)基自由基的電漿蝕刻製程(plasma etching process)，如此使得執行罩幕製造方法是有可能的。
然而，當使用包含上述鉭(Ta)化合物的吸收膜來實現波長為14奈米或小於14奈米(特別是10奈米或小於10奈米)的圖案時，可造成如下問題。
圖1為展示描述光罩上發生的遮蔽效應(shadowing effect)的圖解，光罩是使用習知極紫外線微影用空白罩幕而製造。
參看圖1，經配置以使用鉭(Ta)化合物來形成吸收膜106的習知極紫外線微影用空白罩幕具有關於由吸收膜106的厚度造成的遮蔽效應的問題。術語「遮蔽效應」意謂：隨著當運用 極紫外線曝光光線來輻照吸收膜圖案106a時，極紫外線曝光光線的入射角相對於垂直入射而傾斜(大約4°至6°)，歸因於吸收膜圖案106a的厚度而將反射光吸收至吸收膜圖案106a中以部分地防止反射光的轉移。當吸收膜106包含鉭(Ta)化合物時，吸收膜106應具有70奈米或大於70奈米的厚度，使得吸收膜106可具有預定消光係數(extinction coefficient)，此是因為鉭(Ta)相對於極紫外線曝光光線具有相對低吸收性。如此一來，遮蔽效應的增強亦歸因於吸收膜106的厚度增加。
再者，水平圖案(horizontal pattern，HP)與垂直圖案(vertical pattern，VP)之間的臨界尺寸(critical dimension，CD)偏差可由吸收膜106的厚度造成。詳言之，歸因於此等性質，水平圖案(HP)與垂直圖案(VP)之間的不同遮蔽效應是根據圖案的方向(水平或垂直)以及掃描器的方向而造成。
圖2為展示描述遮蔽效應的發生的圖解，遮蔽效應是根據使用習知極紫外線微影用空白罩幕而製造的光罩中的圖案的方向而發生。
參看圖2A以及圖2B，在如上文所描述的垂直圖案(VP)的狀況下造成遮蔽效應，但在水平圖案(HP)的狀況下未造成遮蔽效應，此是因為入射光以及反射光平行於圖案的方向。因此，在垂直圖案(VP)與水平圖案(HP)之間出現臨界尺寸偏差。
因此，當由鉭(Ta)化合物形成的吸收膜的圖案具有70奈米或大於70奈米的厚度時，水平圖案與垂直圖案之間的臨界尺寸偏差被證實為在臨界尺寸偏差應用於20奈米的半間距(half pitch)時為大約4奈米，且被證實為在臨界尺寸偏差應用於14奈 米的半間距時大於或等於大約10奈米。結果，隨著待實現的圖案的尺寸減小，臨界尺寸偏差增加。
再者，當吸收膜包含鉭(Ta)化合物時，吸收膜通常被形成為具有雙層結構(亦即，吸收層(absorption layer)以及抗反射層(anti-reflective layer))，且材料具有不同成分。更特定言之，因為構成吸收膜的吸收層(亦即，下部層)是由具有高消光係數以吸收波長為13.5奈米的曝光光線的氮化鉭(TaN)膜形成，且抗反射層(亦即，上部層)是由用以在檢測波長(例如，193奈米或257奈米)下增強檢測對比度效率的氮氧化鉭(TaON)膜形成。如此一來，吸收層以及抗反射層具有不同蝕刻性質。作為實例，被應用為抗反射層的氮氧化鉭(TaON)膜具有可被氟氣體高度蝕刻的性質，且氮化鉭(TaN)膜具有可被氯氣體高度蝕刻的性質。因此，當前運用氟氣體以及氯氣體而將包含鉭(Ta)化合物的吸收膜蝕刻兩次，具有製程麻煩的缺點，且可能在製程期間逐漸地導致缺陷以及雜質形成。最終，此問題影響產品產率。
同時，使用極紫外線微影用空白罩幕來製造極紫外線微影用光罩的方法需要用於光學近接校正(optical proximity correction，OPC)的輔助特徵圖案(次解析度特徵尺寸：例如，輔助條(assist bar)，等等)。輔助特徵圖案為形成於光罩上但未印刷於晶圓上的圖案，且在光罩的製造期間，輔助特徵圖案與主圖案都需要高解析度。當抗蝕劑膜(resist film)在藉由極紫外線微影用空白罩幕曝露(書寫(writing))至電子束後就變厚時，歸因於電子的散射而難以形成精細圖案(fine pattern)。因此，基本上需要抗蝕劑膜的薄化。
本發明是關於一種極紫外線微影用空白罩幕，由於空白罩幕包含硬膜，因此極紫外線微影用空白罩幕在經由使抗蝕劑膜薄化以形成次解析度特徵尺寸為14奈米或小於14奈米(特別是10奈米或小於10奈米)的圖案後就具有極佳圖案準確度，且本發明是關於一種使用極紫外線微影用空白罩幕的光罩。
此外，本發明是關於一種極紫外線微影用光罩，極紫外線微影用光罩能夠藉由調整構成吸收膜的金屬與輕元素之間的成分比率來確保吸收膜的光學性質且同時地實現吸收膜的薄化。
另外，本發明是關於一種高品質極紫外線微影用光罩，高品質極紫外線微影用光罩能夠藉由使硬膜以及吸收膜具有不同蝕刻性質來最小化在蝕刻每一膜的製程期間施加至不同膜的蝕刻損害。
根據本發明的態樣，提供一種極紫外線微影用空白罩幕，極紫外線微影用空白罩幕包含皆順序地堆疊於透明基板上的多層反射膜、罩蓋膜(capping film)、吸收膜以及抗蝕劑膜。此處，吸收膜包含鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者。
根據本發明的另一態樣，提供一種極紫外線微影用空白罩幕，極紫外線微影用空白罩幕包含皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、吸收膜、第一功能膜(functional film)以及抗蝕劑膜。此處，吸收膜包含鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，且第一功能膜作為用於圖案化吸收膜的蝕刻罩幕(etching mask)。
根據本發明的又一態樣，提供一種極紫外線微影用空白罩幕，極紫外線微影用空白罩幕包含皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、包含吸收層以及第二功能膜的吸收膜，以及抗蝕劑膜。此處，吸收層包含鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，且第二功能膜作為經配置以圖案化吸收層的蝕刻罩幕，且在第二功能膜餘留於吸收層上時作為抗反射層。
根據本發明的又一態樣，提供一種極紫外線微影用空白罩幕，極紫外線微影用空白罩幕包含皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、包含吸收層以及第二功能膜的吸收膜、第三功能膜，以及抗蝕劑膜。此處，吸收層包含鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，第二功能膜作為經配置以圖案化吸收層的蝕刻罩幕，且第二功能膜餘留於吸收層上時會作為抗反射層，且第三功能膜作為經配置以圖案化第二功能膜的蝕刻罩幕。
在此狀況下，吸收膜以及吸收層可更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組的至少一輕元素，且輕元素對鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)金屬的成分比率可在99原子%：1原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
當吸收層被形成為包含鎳鉭(NiTa)時，鎳鉭(NiTa)標靶的成分比率可在Ni：Ta=5原子%至95原子%：95原子%至5原子%的範圍內。
吸收膜或吸收層以及第二功能膜可具有30奈米至70奈米的堆疊厚度。
吸收膜或吸收層可具有單層或多層結構，使得吸收膜或吸收層可呈具有均勻成分的膜或成分比率連續變化的連續膜的形 式。
第一功能膜或第二功能膜可包含選自由鉻(Cr)、鉭(Ta)、鉬(Mo)以及矽(Si)組成的群組的至少一材料，或除了包含此材料以外亦可更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一輕元素，且輕元素對材料的成分比率可在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
第一功能膜、第二功能膜或第三功能膜可具有單層結構或兩個或大於兩個層的多層結構，使得第一功能膜、第二功能膜或第三功能膜可呈單膜或成分比率連續變化的連續膜的形式。
第一功能膜、第二功能膜或第三功能膜可相對於分別安置於第一功能膜、第二功能膜或第三功能膜下方的吸收膜、吸收層或第二功能膜具有10或大於10的蝕刻比率(etching ratio)。
第一功能膜或第三功能膜可具有1奈米至10奈米的厚度。
第二功能膜可具有5奈米至20奈米的厚度。
吸收膜可相對於波長為13.5奈米的極紫外線曝光光線具有小於10%的反射率。
吸收膜可在193奈米的檢測波長下具有小於30%的反射率。
第三功能膜可包含鉻(Cr)，或除了包含鉻(Cr)以外亦可更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一輕元素，且輕元素對材料的成分比率可在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕可更包含配置於 罩蓋膜與吸收膜之間的緩衝膜(buffer film)。
根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕可更包含提供於透明基板的後表面中的導電膜(conductive film)。
根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕可更包含配置於抗蝕劑膜與安置於抗蝕劑膜下方的膜之間的含矽高分子化合物。
根據本發明的又一態樣，提供一種極紫外線微影用光罩，極紫外線微影用光罩是使用如上文所描述的極紫外線微影用空白罩幕中的一者而製造。
106a‧‧‧吸收膜圖案
300‧‧‧極紫外線微影用空白罩幕
302‧‧‧透明基板
304‧‧‧多層反射膜
306‧‧‧罩蓋膜
307‧‧‧緩衝膜
308‧‧‧吸收層
309‧‧‧導電膜
310‧‧‧抗反射層
312‧‧‧吸收膜
314‧‧‧第一功能膜
318‧‧‧抗蝕劑膜
400‧‧‧極紫外線微影用空白罩幕
402‧‧‧透明基板
404‧‧‧多層反射膜
406‧‧‧罩蓋膜
408‧‧‧吸收層
412‧‧‧吸收膜
416‧‧‧第二功能膜
418‧‧‧抗蝕劑膜
420‧‧‧第三功能膜
HP‧‧‧水平圖案
VP‧‧‧垂直圖案
藉由參看隨附圖式來詳細地描述本發明的例示性實施例，本發明的以上以及其他目標、特徵以及優點對於本領域中具有通常知識者而言將變得更顯而易見，在隨附圖式中：圖1為展示描述光罩上發生的遮蔽效應的圖解，光罩是使用習知極紫外線微影用空白罩幕而製造。
圖2為展示描述遮蔽效應的發生的圖解，遮蔽效應是根據使用習知極紫外線微影用空白罩幕而製造的光罩中的圖案的方向。
圖3為展示根據本發明的第一例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
圖4為展示根據本發明的第二例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
圖5為展示根據本發明的第三例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
圖6為展示根據本發明的第四例示性實施例的極紫外線微影 用空白罩幕的橫截面圖。
圖7為展示根據本發明的第五例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
圖8為展示根據本發明的第六例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
下文將參看隨附圖式來詳細地描述本發明的例示性實施例。雖然結合本發明的例示性實施例而展示以及描述本發明，但對於本領域中具有知識者而言將顯而易見，可在不脫離本發明的範疇的情況下進行各種修改。
除非另有特定陳述，否則用於本說明書中的所有技術以及科學術語皆具有與通常由本發明所屬相關技術中具有知識者理解的意義相同的意義。一般而言，用於本說明書以及下文所描述的實驗方法中的命名法為吾人廣泛地所知且通常用於相關技術中。
圖3為展示根據本發明的第一例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖3，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕300包含透明基板302，以及皆順序地堆疊於透明基板302上的多層反射膜304、罩蓋膜306、吸收膜312以及抗蝕劑膜318。
吸收膜312具有堆疊有吸收層308與抗反射層310的多層結構。當吸收層308具有抗反射功能時，吸收膜312可被形成為具有單層結構。當吸收膜312具有單層結構時，吸收膜312是 由具有均勻成分比率的單膜形成，或可以成分比率在厚度方向上變化的連續膜的形式而形成。
透明基板302為低熱膨脹材料(low thermal expansion material，LTEM)基板，具有0±1.0×10-7/℃的低熱膨脹係數，較佳地具有0±0.3×10-7/℃的低熱膨脹係數，以防止在曝光後就使圖案因熱而變形，使得透明基板302可適於作為使用極紫外線光的反射空白罩幕用的玻璃基板。
低熱膨脹材料基板需要具有高平坦度以在曝光時增強反射光的精確度。平坦度是由總指示讀數(total indicated reading，TIR)值表示，且總指示讀數值表示用以判定基板的表面的彎曲(變形度)的值，亦即，配置於超平面(hyperplane，其為藉由最小平方法基於基板的表面而判定的平面)上的基板的表面的最高位置與配置於超平面下方的基板的表面的最低位置之間的高度差的絕對值。因此，隨著平坦度增加，總指示讀數值減小。因此，低熱膨脹材料基板較佳地具有低總指示讀數值。
低熱膨脹材料基板的平坦度影響形成於低熱膨脹材料基板上的多層反射膜以及罩蓋膜的平坦度，以及吸收膜的平坦度。詳言之，當反射膜以及罩蓋膜上的平坦度低(反射膜以及罩蓋膜具有高總指示讀數值)時，在極紫外線曝光光線以大約4°至6°的角度傾斜地入射以使得自光罩傳送極紫外線曝光光線時造成圖案的位置失真(position distortion)。因此，基板的平坦度(總指示讀數值)較佳理想地為「0」，但歸因於實際處理(例如，諸如拋光、部分研磨等等的機械處理)而難以實現為「0」的總指示讀數值。因此，低熱膨脹材料基板具有60奈米或小於60奈米的平坦 度(總指示讀數值)，較佳地為40奈米或小於40奈米的平坦度。
藉由交替地堆疊40個至60個鉬(Mo)層與矽(Si)層而形成多層反射膜304。多層反射膜304需要在13.5奈米的波長下具有高反射率，以便改良影像對比度。多層反射膜的此反射強度是根據曝光光線的入射角以及每一層的厚度而變化。舉例而言，當曝光光線的入射角為5°時，鉬(Mo)層以及矽(Si)層可被形成為分別具有2.8奈米以及4.2奈米的厚度。然而，隨著入射角在應用於極紫外線浸沒式微影時會加寬至8°至14°，反射強度會變化。因此，反射膜304必須具有針對曝光光線的最終入射角而最佳化的反射強度。在此狀況下，鉬(Mo)層具有2奈米至4奈米的厚度，且矽(Si)層具有3奈米至5奈米的厚度。
因為當鉬(Mo)與空氣接觸時多層反射膜304容易氧化，所以反射率可能劣化。因此，矽(Si)層較佳地形成於最上部層上以作為經配置以防止氧化的保護膜。反射膜304在13.5奈米的極紫外線曝光波長下具有65%或大於65%的反射率，且在193奈米或257奈米的檢測波長下具有40%至65%的反射率。反射膜304具有60奈米或小於60奈米的表面總指示讀數的絕對值，較佳地具有40奈米或小於40奈米的表面總指示讀數的絕對值。反射膜304具有0.2奈米均方根(nmRMS)或小於0.2奈米均方根的表面粗糙度(surface roughness)，較佳地具有0.1奈米均方根或小於0.1奈米均方根的表面粗糙度。
罩蓋膜306包含選自由釕(Ru)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鋁(Al)、錳(Mn)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、 鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)，以及矽(Si)組成的群組的至少一金屬材料，或除了包含金屬材料以外亦更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組的至少一材料。
在此狀況下，罩蓋膜306是由釕(Ru)以及鈮(Nb)形成，或由釕(Ru)化合物以及鈮(Nb)化合物形成。再者，罩蓋膜306是可由包含釕(Ru)以及鈮(Nb)的化合物形成。輕元素的含量(氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)的含量總和)相對於金屬是在10：0至5：5的範圍內。
罩蓋膜306具有1奈米至10奈米的厚度，較佳地具有1奈米至5奈米的厚度。當罩蓋膜306的厚度小於或等於1奈米時，在考慮到蝕刻條件(例如，過度蝕刻等等)的情況下，難以在形成於罩蓋膜306上的吸收膜上形成圖案後就保護形成於罩蓋膜306下方的反射膜304。再者，當罩蓋膜306的厚度大於或等於10奈米時，罩蓋膜306在13.5奈米的曝光波長下具有小於60%的反射率，且因此，相對於吸收膜312的反射率的影像對比度可降級(degraded)，且相對於吸收膜的最終檢測對比度亦可歸因於在檢測波長(例如，193奈米或257奈米)下的低反射率而降級，此情形使得檢測難以執行。
罩蓋膜306在13.5奈米的極紫外線曝光波長下具有60%或大於60%的反射率，且具有60奈米或小於60的表面總指示讀數的絕對值，較佳地具有40奈米或小於40奈米的表面總指示讀數的絕對值。罩蓋膜306具有0.2奈米均方根或小於0.2奈米均方根的表面粗糙度，較佳地具有0.1奈米均方根或小於0.1奈米均方 根的表面粗糙度。
吸收膜312包含選自由鎳(Ni)、碲(Te)、錫(Sn)、鈀(Pd)、硒(Se)、鎢(W)、鋨(Os)、銥(Ir)、銻(Sb)、矽(Si)以及鉭(Ta)組成的群組的至少一金屬材料，或除了包含至少一金屬材料以外亦更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一材料。
除了縮減光源的入射角以外，亦需要使吸收膜312的厚度薄化，以便縮減在通過極紫外線微影用光罩進行曝光時造成的遮蔽效應。在此等者當中，相對於曝光光線具有高消光係數的構成材料展示極佳蝕刻性質以及對形成於吸收膜312下方的罩蓋膜306的蝕刻選擇性，且對用於實現吸收膜312厚度的薄化所需要的沖洗用的化學品具有極佳抵抗。當前所使用的鉭(Ta)在13.5奈米的曝光波長下具有0.0408的消光係數，且包含鉭(Ta)作為主組分的吸收膜需要具有70奈米或大於70奈米的厚度以滿足吸收膜的特定反射率。
根據本發明，吸收膜312是由鎳(Ni)或鎳(Ni)化合物形成。此處，因為鎳(Ni)在13.5奈米的曝光波長下具有0.0727的消光係數，所以吸收膜312可薄化至70奈米或小於70奈米的厚度以滿足相同反射率程度。再者，對於包含鎳(Ni)的吸收膜312的蝕刻性質，在鎳(Ni)化合物當中，氮化鎳(nickel nitride，NiN)可具有極佳乾式蝕刻性質，且實現非晶薄膜以維持圖案的極佳性質。
當吸收膜312是由鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)化合物形成時，吸收膜312可更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B) 以及氫(H)組成的群組的輕元素以改良乾式蝕刻性質。在此狀況下，吸收膜312具有使得輕元素(氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)中的至少一者)對鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)的比率可在95原子%：5原子%至20原子%：80原子%的範圍內的成分比率。再者，當吸收膜312被形成為包含鎳鉭(NiTa)時，鎳鉭(NiTa)標靶具有Ni：Ta=5原子%至95原子%：95原子%至5原子%的成分比率。
吸收膜312需要在檢測波長(193奈米或257奈米)下具有25%或小於25%的低反射率，以展示吸收膜312與多層反射膜304之間的反射率(對比度)差異。舉例而言，當吸收膜312具有吸收層308以及抗反射層310的多層結構時，抗反射層310除了包含鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)以外亦包含氧(O)以及氮(N)，且有可能降低在檢測波長下的反射率。再者，吸收層308相比於抗反射層310具有低氧(O)含量以增強光吸收率且實現薄化。因此，吸收層308包含氮化鎳(NiN)以及氮化鎳鉭(nickel tantalum nitride，NiTaN)中的一者，且抗反射層310包含氮氧化鎳(nickel oxide nitride，NiON)以及氮氧化鎳鉭(nickel tantalum oxide nitride，NiTaON)中的一者。由於運用氯(Cl)氣體來蝕刻構成本發明的吸收膜312的所有氮化鎳(NiN)、氮化鎳鉭(NiTaN)、氮氧化鎳(NiON)以及氮氧化鎳鉭(NiTaON)，故製程簡單，此是因為可經由單一蝕刻製程來蝕刻吸收膜312，且可降低缺陷以及雜質的形成。
另外，當吸收膜312具有單層結構時，包含鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)作為主組分的吸收膜312是以連續膜的形式而形成， 使得氧(O)以及氮(N)的含量可在連續膜的向上方向上增加，且氧(O)的含量可在連續膜的向下方向上減小。結果，有可能縮減在檢測波長下的反射率，且增強光吸收率。
吸收膜312具有30奈米至70奈米的厚度。當吸收膜312的厚度小於或等於30奈米時，吸收膜312相對於曝光光線具有10%或大於10%的高反射率。另一方面，當吸收膜312的厚度大於或等於70奈米時，至臨界尺寸的所要偏差可歸因於水平圖案與垂直圖案之間的高臨界尺寸偏差而增加，此情形引起臨界尺寸的均一性以及罩幕增強型誤差因數(mask-enhanced error factor，MEEF)增加。
吸收膜312相對於波長為13.5奈米的極紫外線曝光光線具有小於10%的反射率，較佳地具有5%或小於5%的反射率，且更佳地具有1%或小於1%的反射率。再者，吸收膜312在193奈米的檢測波長下具有小於30%的反射率，較佳地具有25%或小於25%的反射率。吸收膜312具有200百萬帕斯卡或小於200百萬帕斯卡的薄膜應力(thin-film stress)，較佳地具有150百萬帕斯卡或小於150百萬帕斯卡的薄膜應力。
化學增幅型抗蝕劑(chemically amplified resist，CAR)是用作抗蝕劑膜318，且抗蝕劑膜318具有150奈米或小於150奈米的厚度，較佳地具有100奈米或小於100奈米的厚度，且更佳地具有60奈米或小於60奈米的厚度。
另外，儘管未圖示，但經塗佈以改良對抗蝕劑膜的黏結的含矽高分子化合物可形成於安置於抗蝕劑膜318下方的膜上，例如，形成於吸收膜312的抗反射層310上。含矽高分子化合物 可包含選自由如下各者組成的群組的至少一者：六甲基二矽烷、三甲基矽烷基二乙胺、乙酸O-三甲基矽烷酯、丙酸O-三甲基矽烷酯、丁酸O-三甲基矽烷酯、三氟乙酸三甲基矽酯、三甲基甲氧基矽烷、N-甲基-N-三甲基矽烷基三氟乙醯胺、O-三甲基矽烷基乙醯丙酮、異丙烯氧基三甲基矽烷、三甲基矽烷基三氟乙醯胺、乙酸甲基三甲基矽烷基二甲基酮酯，以及三甲基乙氧基矽烷。
圖4為展示根據本發明的第二例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖4，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕包含透明基板302，以及皆順序地堆疊於透明基板302上的多層反射膜304、罩蓋膜306、吸收膜312、第一功能膜314以及抗蝕劑膜318。此處，多層反射膜304、罩蓋膜306以及包含鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)的吸收膜312具有與第一例示性實施中描述的構形相同的構形。
第一功能膜314是由蝕刻性質與吸收膜312的蝕刻性質不同的材料形成，以作為經配置以圖案化安置於第一功能膜314下方的吸收膜412的蝕刻罩幕。功能膜314相對於吸收膜312具有1：10或大於1：10的蝕刻選擇性，較佳地具有1：20或大於1：20的蝕刻選擇性。亦即，可運用氯(Cl)基氣體來蝕刻第一功能膜314，此是因為吸收膜312包含氮化鎳(NiN)、氮化鎳鉭(NiTaN)、氮氧化鎳(NiON)，或氮氧化鎳鉭(NiTaON)。因此，第一功能膜314是可由能被氟(F)基氣體蝕刻的材料形成。出於此目的，第一功能膜314包含選自由鉻(Cr)、鉭(Ta)、矽(Si)、釕(Ru)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)以及矽化鉬(MoSi)組成的群組的至少一材料，或除了包含至少一材料以外亦更包含選自由氧(O)、 氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一材料。在此狀況下，功能膜314具有使得輕元素對金屬的比率可在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內的成分比率。
第一功能膜314被形成為具有單層結構或兩個或大於兩個層的多層結構。當第一功能膜314是以單層結構而形成時，第一功能膜314可以成分比率連續變化的連續膜的形式而形成，或以在濺鍍後就具有均勻成分的單膜的形式而形成。再者，第一功能膜314具有非晶結構。
第一功能膜314需要具有小厚度以及快速蝕刻速率以實現抗蝕劑膜318的薄化。出於此目的，功能膜314具有1奈米至10奈米的厚度，較佳地具有3奈米至5奈米的厚度。
在光罩製造製程期間移除第一功能膜314，且視情況在有必要增強作為抗反射層的角色時保留第一功能膜314。
圖5為展示根據本發明的第三例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖5，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕400包含透明基板402，以及皆順序地堆疊於透明基板402上的多層反射膜404、罩蓋膜406、包含吸收層408以及第二功能膜416的吸收膜412，以及抗蝕劑膜418。此處，多層反射膜404、罩蓋膜406以及吸收層408具有與上文在第一例示性實施例中描述的構形相同的構形。
第二功能膜416是用作吸收層408的蝕刻罩幕，且亦在對吸收層408進行圖案化之後保留於吸收層408的圖案上，藉此作為抗反射層。因此，吸收層408通常展示經改良的光吸收率， 且出於薄化目的而具有低氧(O)含量。出於此目的，吸收層408是由氮化鎳(NiN)以及氮化鎳鉭(NiTaN)中的一者形成。
吸收層408具有20奈米至50奈米的厚度，以及60奈米或小於60奈米的表面總指示讀數的絕對值，較佳地為40奈米或小於40奈米的表面總指示讀數的絕對值。吸收層408具有0.2奈米均方根或小於0.2奈米均方根的表面粗糙度，較佳地具有0.1奈米均方根或小於0.1奈米均方根的表面粗糙度。
第二功能膜416相對於吸收層408具有1：10或大於1：10的蝕刻選擇性以作為蝕刻罩幕。亦即，可用氯(Cl)基氣體來蝕刻第二功能膜416，此是因為吸收層408包含氮化鎳(NiN)或氮化鎳鉭(NiTaN)。因此，第二功能膜416是可由能夠用氟(F)基氣體蝕刻的材料形成。出於此目的，第二功能膜416包含選自由鉻(Cr)、鉭(Ta)、矽(Si)、釕(Ru)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)以及矽化鉬(MoSi)組成的群組的至少一材料，或除了包含至少一材料以外亦更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一材料。在此狀況下，第二功能膜416具有使得輕元素對金屬的比率可在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內的成分比率。
第二功能膜416理想地具有快速蝕刻速率以及較小厚度以用於抗蝕劑膜418的薄化，但需要具有預定厚度以用於抗反射功能。出於此目的，第二功能膜416具有5奈米至20奈米的厚度，較佳地具有10奈米至15奈米的厚度。
堆疊有吸收層408與第二功能膜416的吸收膜412相對於波長為13.5奈米的極紫外線曝光光線具有小於10%的反射率， 較佳地具有5%或小於5%的反射率，且更佳地具有1%或小於1%的反射率。再者，吸收膜412在193奈米的檢測波長下具有小於30%的反射率，較佳地具有25%或小於25%的反射率。
化學增幅型抗蝕劑是用作抗蝕劑膜418，且抗蝕劑膜418具有150奈米或小於150奈米的厚度，較佳地具有100奈米或小於100奈米的厚度，且更佳地具有80奈米或小於80奈米的厚度。
圖6為展示根據本發明的第四例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖6，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕400包含透明基板402，以及皆順序地堆疊於透明基板402上的多層反射膜404、罩蓋膜406、包含吸收層408以及第二功能膜416的吸收膜412、第三功能膜420，以及抗蝕劑膜418。此處，類似於上述第三例示性實施例，多層反射膜404、罩蓋膜406以及吸收層408具有與上文在第一例示性實施例中描述的構形相同的構形，且第二功能膜416經配置以充當蝕刻罩幕以及抗反射層。
第三功能膜420作為第二功能膜416的蝕刻罩幕。出於此目的，第三功能膜420是由相對於第二功能膜具有1：10或大於1：10的蝕刻選擇性的材料形成。亦即，第三功能膜420較佳地包含相對於為第二功能膜416的蝕刻氣體的氟(F)基氣體具有極佳抗蝕刻性且能夠運用氯(Cl)基氣體蝕刻的材料。因此，舉例而言，第三功能膜420是由包含諸如氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)的輕元素的鉻(Cr)化合物形成。
第三功能膜420是以單層結構或兩個或大於兩個層的多層結構而形成。當第三功能膜420是以單層結構而形成時，第三 功能膜420可以成分比率連續變化的連續膜的形式而形成，或以在濺鍍後就具有均勻成分的單膜的形式而形成。再者，第三功能膜420具有非晶結構。
第三功能膜420需要具有快速蝕刻速率以用於抗蝕劑膜418的薄化。出於此目的，第三功能膜420具有1奈米至10奈米的厚度，較佳地具有3奈米至5奈米的厚度。
在光罩製造製程期間移除第三功能膜420，且視情況在有必要增強第二功能膜416的抗反射角色時保留第三功能膜420。
化學增幅型抗蝕劑(CAR)是用作抗蝕劑膜418，且抗蝕劑膜418具有150奈米或小於150奈米的厚度，較佳地具有100奈米或小於100奈米的厚度，且更佳地具有60奈米或小於60奈米的厚度。
圖7為展示根據本發明的第五例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖7，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕300可更包含配置於罩蓋膜306與吸收膜312之間的緩衝膜307。緩衝膜307用來防止多層反射膜304在形成吸收膜312的圖案的乾式蝕刻製程期間受到損害。再者，緩衝膜307用來在極紫外線微影用光罩製造製程期間在吸收膜的圖案上發生暗色缺陷以及白色缺陷時執行的修復製程(repair process)中保護多層反射膜304。
緩衝膜307是由相對於吸收膜312具有蝕刻選擇性的材料(例如，鉻(Cr)基化合物)形成，且緩衝膜307在吸收膜的圖案是使用聚焦離子束(focused ion beam，FIB)校正時較佳地具有20奈米至60奈米的厚度，且在聚焦離子束(FIB)不用以校正 吸收膜的圖案(用以使用處於未激發狀態的電子射線以及氟基氣體(Xe2F等等)來校正缺陷(EB校正))時較佳地具有5奈米至15奈米的厚度。
當緩衝膜307未形成於根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕300中時，罩蓋膜306可被賦予緩衝膜307的功能。
圖8為展示根據本發明的第六例示性實施例的極紫外線微影用空白罩幕的橫截面圖。
參看圖8，根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕300可更包含提供於透明基板302的後表面中的導電膜309。導電膜309可選擇性地形成於低熱膨脹材料基板的後表面上。在此狀況下，導電膜309可在多層反射膜304、罩蓋膜306以及吸收膜312形成於低熱膨脹材料基板上之後形成於低熱膨脹材料基板的後表面上，或可在多層反射膜304、罩蓋膜306以及吸收膜312形成於低熱膨脹材料基板上之前優先地形成於低熱膨脹材料基板的後表面上。導電膜309用來幫助靜電夾盤(electrostatic chuck)與極紫外線微影用空白罩幕的結合，且具有低薄片電阻(sheet resistance)以改良對靜電夾盤的緊密吸附性。導電膜309用來藉由改良極紫外線微影用空白罩幕對靜電夾盤的緊密吸附性來防止歸因於靜電夾盤與導電膜之間的摩擦而在導電膜中形成粒子。因此，導電膜具有100Ω/□或小於100Ω/□的薄片電阻值，較佳地具有50Ω/□或小於50Ω/□的薄片電阻值，且更佳地具有20Ω/□或小於20Ω/□的薄片電阻值。
導電膜309包含選自由鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、 鉻(Cr)、鋁(Al)、錳(Mn)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)以及矽(Si)組成的群組的至少一金屬材料，或除了包含金屬材料以外亦更包含選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組的至少一材料。
導電膜309具有70奈米或小於70奈米的厚度，且可以由單層組成的單膜的形式、以由單層組成的連續膜的形式或以多層膜的形式而形成。導電膜309在193奈米至257奈米的波長下具有30%或小於30%的反射率。舉例而言，導電膜309是可由作為主組分而包含的鉻(Cr)形成。當導電膜309是以兩個層的多層膜的形式而形成時，導電膜309可被形成為使得下部層包含鉻(Cr)以及氮(N)，且上部層包含鉻(Cr)、氮(N)以及氧(O)。在此狀況下，導電膜309具有使得鉻(Cr)與輕元素(氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)的含量總和)的比率可在8：2至2：8的範圍內的成分比率。
另外，儘管未圖示，但根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕可包含所有緩衝膜、導電膜以及含矽高分子化合物，或可視情況包含緩衝膜、導電膜以及含矽高分子化合物。
另外，可視情況使多層反射膜、罩蓋膜、吸收膜、功能膜、緩衝膜以及導電膜經受熱處理(thermal treatment)，且可使用選自由快速熱製程(rapid thermal process，RTP)、真空熱板烘烤(vacuum hot-plate baking)、電漿製程(plasma process)以及熔爐製程(furnace process)組成的群組的至少一方法來執行熱處理製程。
在下文中，將進一步詳細地描述根據本發明的例示性實 施例的極紫外線微影用空白罩幕。
實例 具有包含鎳(Ni)形成於其中的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕的評估
為了製造極紫外線微影用空白罩幕，製備尺寸為6吋×6吋×0.25吋以及平坦度(總指示讀數值)控制為60奈米或小於60奈米且由SiO2-TiO組分形成的低熱膨脹材料(LTEM)基板作為基板。
使用DC磁控管反應濺鍍系統(magnetron reactive sputtering system)來將包含鉻(Cr)作為主組分的導電膜形成於低熱膨脹材料基板的後表面上。導電膜具有形成有氮化鉻(CrN；下部層)以及氮氧化鉻(CrON；上部層)的雙層結構。導電膜的上部層以及下部層兩者是由鉻(Cr)標靶形成，藉由以Ar：N2=5sccm：5sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.4kW的處理功率來形成導電膜的下部層作為厚度為42奈米的氮化鉻(CrN)膜。再者，藉由以Ar：N2：NO=7sccm：7sccm：7sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.4kW的處理功率來形成導電膜的上部層作為厚度為24奈米的氮氧化鉻(CrON)膜。最終，導電膜被形成為具有66奈米的厚度，且使用四點探針來量測所形成的導電膜的薄片電阻。結果，確認導電膜具有16.5Ω/□的薄片電阻值，且因此不存在與靜電夾盤的結合(E夾定)相關的問題。
藉由使用離子束沈積低缺陷密度(ion beam deposition-low defect density)(在下文中被稱作「IBD-LDD」)系統而在低熱膨脹材料基板的整個表面上交替地形成40個鉬(Mo) 層與矽(Si)層，使得鉬(Mo)層以及矽(Si)層分別具有4.8奈米以及2.2奈米的厚度，以形成多層反射膜。使用極紫外線反射計來量測多層反射膜的反射率。量測結果揭示多層反射膜在13.5奈米的波長下具有67.8%的反射率，且在193奈米的波長下具有64.66%的反射率。接著，使用原子力顯微法(atomic force microscopy，AFM)系統來量測多層反射膜的表面粗糙度。量測結果揭示多層反射膜具有0.12奈米均方根的表面粗糙度，且當極紫外線曝光光線在多層反射膜上反射時歸因於表面粗糙度而稍微發生極紫外線曝光光線的漫反射。再者，使用超平坦系統來量測多層反射膜的142平方毫米區的平坦度。由結果知多層反射膜具有54奈米的總指示讀數值，此情形指示出圖案的位置失真是受到反射膜些微影響。
藉由使用IBD-LDD系統來將釕(Ru)堆疊至多層反射膜上達2.5奈米的厚度而形成罩蓋膜。在形成罩蓋膜之後，以與多層反射膜中相同的方式來量測罩蓋膜的反射率。結果揭示罩蓋膜在13.5奈米的波長下具有65.8%的反射率，且因此相對於為多層反射膜的67.8%的反射率不存在變化。接著，在193奈米的波長下量測罩蓋膜的反射率。結果揭示罩蓋膜具有55.43%的反射率。再者，以與上文所描述的方式相同的方式來量測罩蓋膜的表面粗糙度以及平坦度。結果確認罩蓋膜具有0.13奈米均方根的表面粗糙度值，且因此相對於多層反射膜不存在變化，且罩蓋膜亦具有54奈米的總指示讀數值，且因此相對於多層反射膜不存在變化。
使用DC磁控管反應濺鍍系統來將具有吸收層以及抗反射層的雙層結構的鎳(Ni)吸收膜形成於罩蓋膜上。吸收膜的兩 個層是由鎳(Ni)標靶形成，且藉由以Ar：N2=8sccm：2sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成厚度為30奈米的氮化鎳(NiN)層作為下部吸收層。在此狀況下，揭示出下部吸收層在13.5奈米的曝光波長下具有1.6%的反射率。
藉由以Ar：N2：NO=5sccm：5sccm：3sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成上部抗反射層作為厚度為12奈米的氮氧化鎳(NiON)層。類似於在吸收層中，在13.5奈米的曝光波長下量測上部抗反射層的反射率。量測結果揭示出上部抗反射層具有0.9%的反射率，且亦在193奈米的波長下具有22.3%的反射率，此情形指示出上部抗反射層在檢測波長下展現極佳反射率。
使用超平坦系統來量測包含鎳(Ni)的吸收膜的平坦度。結果揭示出吸收膜具有70奈米的總指示讀數值，此情形指示出觀測到相比於在形成罩蓋膜後就量測的總指示讀數值為16奈米的總指示讀數值的稍微高變化，但當使用總指示讀數值的變化來計算薄膜應力時，吸收膜具有大約150百萬帕斯卡的正常薄膜應力。
再者，使用AES系統來分析根據吸收膜的深度的成分比率。結果揭示出在上部抗反射層的狀況下，鎳(Ni)以及輕元素(O、N)是以4：6的成分比率存在，且在下部吸收層的狀況下，鎳(Ni)以及輕元素(N)是以8：2的成分比率而存在。
具有包含形成有鎳(Ni)以及鉭(Ta)的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕的評估
以與上文在具有包含形成有鎳(Ni)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕中描述的方式相同的方式來評估具 有包含形成有鎳(Ni)以及鉭(Ta)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕。此處，除了吸收膜以外的下部膜具有與具有包含形成有鎳(Ni)作為主組分的吸收膜的上述極紫外線微影用空白罩幕的構形相同的組態。
使用DC磁控管反應濺鍍系統來將吸收膜形成於包含鎳鉭(NiTa)的雙層結構中。吸收膜的兩個層兩者是由鎳鉭(NiTa)標靶形成(Ni：Ta=90原子%：10原子%、70原子%：30原子%、50原子%：50原子%或10原子%：90原子%的成分比率)。在此狀況下，藉由以Ar：N2=8sccm：2sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成厚度為31奈米的氮化鎳鉭(NiTaN)層作為下部吸收層。接著，藉由以Ar：N2：NO=5sccm：5sccm：3sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成厚度為14奈米的氮氧化鎳鉭(NiTaON)層作為上部抗反射層。
使用極紫外線反射計來量測吸收膜的每一層的反射率。量測結果揭示出吸收膜層在13.5奈米的曝光波長下具有0.9%至1.0%的反射率，且在193奈米的檢測波長下具有19.5%至21.2%的反射率。
具有包含形成有鉭(Ta)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕的比較
在比較例1中，製造具有包含形成有鉭(Ta)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕，且比較極紫外線微影用空白罩幕的性質與具有包含形成有鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)作為主組分的吸收膜的上述極紫外線微影用空白罩幕的性質。此處，除了吸收膜以外，下部膜具有與具有包含形成有鎳(Ni)作為主 組分的吸收膜的上述極紫外線微影用空白罩幕的構形相同的構形。
使用DC磁控管反應濺鍍系統來將吸收膜形成於包含鉭(Ta)的雙層結構中。吸收膜的兩個層兩者是由鉭(Ta)標靶形成。在此狀況下，藉由以Ar：N2=8sccm：2sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成氮化鉭(TaN)層作為下部吸收層。接著，在13.5奈米的曝光波長下量測反射率為1.5%的下部吸收層的一區的厚度。結果揭示出下部吸收層具有55奈米的厚度。接著，藉由以Ar：N2：NO=5sccm：5sccm：3sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成氮氧化鉭(TaON)層作為上部抗反射層。結果揭示出在13.5奈米的曝光波長下具有1.0%的反射率的上部抗反射層的區具有15奈米的厚度。因此，可看出吸收膜的整個厚度為70奈米，此厚度厚於根據本發明的吸收膜的厚度。
以下表1中列出輕元素對金屬的膜成分比率、包含鎳(Ni)與鎳鉭(NiTa)以及鉭(Ta)的上述吸收膜的厚度以及反射率。
如表1所列出，可看出當吸收膜是由鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)形成(如上文在實例1至5中所描述)時，滿足相對於波長為13.5奈米以及檢測波長為193奈米的光的相同反射率所需要的吸收膜的厚度小於由鉭(Ta)形成的習知吸收膜(比較例1)的厚度。
包含第一功能膜的極紫外線微影用空白罩幕的製造以及評估
以與極紫外線微影用空白罩幕中描述的方式相同的方式來將導電膜、多層反射膜、罩蓋膜以及包含鎳(Ni)作為主組分的吸收膜形成於低熱膨脹材料基板上，且接著使用DC磁控管反應濺鍍系統來將第一功能膜形成於吸收膜上。藉由使用摻雜有硼(B)的矽(Si)標靶(Si：B=98：2至80：20的成分比率)以Ar：N2：NO=5sccm：3sccm：2sccm的流量比率注入製程氣體且施加0.6kW的處理功率來形成第一功能膜作為厚度為4奈米的氮氧化矽硼(silicon boron oxynitride，SiBON)膜。
在此狀況下，揭示出第一功能膜在13.5奈米的曝光波長下具有0.85%的反射率。接著，使用超平坦系統來量測第一功能膜的平坦度。結果揭示出第一功能膜具有77奈米的總指示讀數值。再者，使用AES系統來分析第一功能膜的成分比率。結果揭示出第一功能膜具有Si：B：O：N=72原子%：3原子%：10原子%：15原子%的成分比率。
隨後，將含矽高分子化合物摻雜有六甲基二矽烷以改良對第一功能膜的抗蝕劑膜的吸附，且將化學增幅型抗蝕劑膜形成為具有80奈米的厚度以製造極紫外線微影用空白罩幕。
包含第一功能膜的極紫外線微影用光罩的製造以及評估
使用極紫外線微影用空白罩幕來製造以及評估極紫外線 微影用光罩，其中使用第一功能膜作為蝕刻罩幕。
使用50keV書寫機(writing machine)來將極紫外線微影用空白罩幕曝光，且經由曝光後烘烤(post-exposure baking，PEB)以及顯影而將圖案形成於抗蝕劑膜上。此後，用蝕刻氣體經由抗蝕劑膜的圖案來蝕刻由氮氧化矽硼(SiBON)形成的功能膜歷時30秒(在考慮到過度蝕刻的情況下的時間)，蝕刻氣體包含為氟(F)基氣體的SF6氣體。在此狀況下，量測殘餘抗蝕劑膜的厚度。結果揭示出殘餘抗蝕劑膜具有30奈米的厚度，且因此有效地作為蝕刻罩幕。
接下來，移除殘餘抗蝕劑膜，且用包含氯(Cl)的蝕刻氣體經由用作蝕刻罩幕的形成有圖案的第一功能膜來蝕刻吸收膜。在蝕刻之後，量測第一功能膜的厚度。結果揭示出第一功能膜具有3.0奈米的厚度，且因此具有20或大於20的蝕刻選擇比，此情形指示出蝕刻選擇比為1：50(功能膜：吸收膜)。
隨後，移除第一功能膜以製造極紫外線微影用光罩。
使用臨界尺寸掃描電子顯微法(scanning electron microscopy，SEM)來量測根據本發明的極紫外線微影用光罩的解析度。結果揭示出同空間圖案(iso-space pattern)被界定為40奈米的深度。接著，在60奈米至1,000奈米的範圍內量測極紫外線微影用光罩的臨界尺寸線性。結果揭示出極紫外線微影用光罩分別在同線圖案(iso-line pattern)、線與空間圖案以及同空間圖案的狀況下具有2.3奈米、3.0奈米以及3.2奈米的高臨界尺寸線性值。
不具有功能膜的極紫外線微影用空白罩幕以及使用極紫外線微影用空白罩幕的極紫外線微影用光罩的製造以及評估
在比較例1中，製造具有包含形成有鉭(Ta)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕，且比較極紫外線微影用空白罩幕的性質與根據本發明的形成有吸收膜以及第一功能膜的極紫外線微影用空白罩幕的性質。此處，吸收膜包含鎳(Ni)或鎳鉭(NiTa)作為主組分，且第一功能膜作為蝕刻罩幕。
為了在具有包含形成有鉭(Ta)作為主組分的吸收膜的極紫外線微影用空白罩幕中滿足在13.5奈米以及193奈米的曝光波長下的曝光以及檢測條件，藉由形成吸收層作為厚度為55奈米的氮化鉭(TaN)層且形成抗反射層作為厚度為15奈米的氮氧化鉭(TaON)層來將吸收膜形成為具有70奈米的總厚度，如上文在比較例1中所描述。
接下來，將化學增幅型抗蝕劑膜塗佈至80奈米的厚度，使用電子束書寫機來將化學增幅型抗蝕劑膜曝光，且接著使化學增幅型抗蝕劑膜經受曝光後烘烤以及顯影以形成抗蝕劑膜的圖案。此後，運用SF6氣體經由用作蝕刻罩幕的抗蝕劑膜的圖案來蝕刻吸收膜中由氮氧化鉭(TaON)形成的上部抗反射層，且運用Cl2氣體來蝕刻由氮化鉭(TaN)形成的下部吸收層。接著，量測殘餘抗蝕劑膜的厚度。結果揭示出未觀測到殘餘抗蝕劑膜，且吸收膜的圖案的上部部分因蝕刻而受到損害。隨後，將化學增幅型抗蝕劑膜塗佈至120奈米的厚度，且以與上文所描述的方式相同的方式來蝕刻吸收膜。由結果可看出殘餘抗蝕劑膜具有20奈米的厚度，此情形指示出在無損害的情況下形成吸收膜的圖案。
隨後，使用臨界尺寸掃描電子顯微法來量測極紫外線微影用光罩的解析度。結果揭示出同空間圖案被界定為60奈米的深 度。接著，在60奈米至1,000奈米的範圍內量測極紫外線微影用光罩的臨界尺寸線性。結果揭示出極紫外線微影用光罩分別在同線圖案、線與空間圖案以及同空間圖案的狀況下具有4.5奈米、7.5奈米以及5.2奈米的高臨界尺寸線性值，此等臨界尺寸線性值的結果次於根據本發明的極紫外線微影用光罩的結果。
根據構成材料的第一功能膜的物理性質以及化學性質的評估
在根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕的製造中，評估根據構成第一功能膜的構成材料的第一功能膜的物理性質以及化學性質。
以與上文在具有包含形成有氮氧化矽硼(SiBON)的第一功能膜的極紫外線微影用空白罩幕的製造以及評估中描述的方式相同的方式來執行第一功能膜的評估，且藉由以Ar：N2：NO=6至10sccm：4至6sccm：0至4sccm的流量比率注入製程氣體且施加0.6至1.0kW的製程功率來形成第一功能膜的兩個層(？)作為功能膜。
以下表2中列出藉由比較根據構成材料以及成分的第一功能膜的厚度以及蝕刻選擇性而獲得的評估結果。
如表2所列出，可看出實例中製備的所有第一功能膜相對於吸收膜具有20或大於20的蝕刻選擇性以及3奈米至4奈米 的厚度，且因此有效地作為蝕刻罩幕。自藉由使用超平坦系統來量測每一功能膜的平坦度而獲得的結果揭示出功能膜具有75奈米至80奈米的總指示讀數值，此情形指示出功能膜未嚴重地受到薄膜應力影響。
具有作為蝕刻罩幕以及抗反射層的第二功能膜的極紫外線微影用空白罩幕的製造以及評估
在根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕的製造中，製造以及評估具有作為蝕刻罩幕以及抗反射層的第二功能膜的極紫外線微影用空白罩幕。
以與上文在具有包含形成有氮氧化矽硼(SiBON)的第一功能膜的極紫外線微影用空白罩幕的製造以及評估中描述的方式相同的方式來製備透明基板、多層反射膜以及罩蓋膜，且形成吸收膜的除了最上部抗反射層以外的吸收層。
使用DC磁控管反應濺鍍系統來量測吸收膜，且吸收膜是由鎳(Ni)標靶形成。再者，藉由以Ar：N2=8sccm：2sccm的流量比率注入製程氣體且施加1.0kW的處理功率來形成吸收層作為厚度為35奈米的氮化鎳(NiN)層。
接下來，使用DC磁控管反應濺鍍系統來將第二功能膜形成於吸收膜上。藉由以Ar：N2：NO=6至10sccm：4至6sccm：0至4sccm的流量比率注入製程氣體且施加0.6kW至1.0kW的製程功率來形成第二功能膜作為功能膜。
以下表3中列出根據第二功能膜的構成材料、成分比率以及厚度在每一波長下的反射率的評估結果。
表3
如表3所列出，揭示出，第二功能膜分別在曝光波長(13.5奈米)以及檢測波長(193奈米)下具有1.0%至1.2%以及18.5%至21.0%的反射率，此情形指示出第二功能膜的光學性質是與形成有抗反射層的上述吸收膜的光學性質相似。
因此，確認極佳評估結果，此是因為在維持光學性質的同時維持對吸收膜的蝕刻選擇性。
使用第三功能膜作為蝕刻罩幕的極紫外線微影用空白罩幕的製造以及評估
在根據本發明的極紫外線微影用空白罩幕的製造中，製造以及評估具有作為蝕刻罩幕以及抗反射層以圖案化吸收層的第二功能膜以及用作蝕刻罩幕以圖案化第二功能膜的第三功能膜的極紫外線微影用空白罩幕。
以與上文在實例中描述的方式相同的方式來形成第二功能膜，且使用DC磁控管反應濺鍍系統來形成第三功能膜，且第三功能膜是由鉻(Cr)標靶形成。接著，藉由以Ar=8sccm的速率注入製程氣體且施加0.7kW的處理功率來將第三功能膜形成為具有4奈米的厚度。此後，在真空快速熱製程系統中在350℃下對第三功能膜進行表面處理歷時20分鐘，以形成厚度為80奈米的化學增幅型抗蝕劑膜。
接下來，使用50keV書寫機來將已製造的極紫外線微影用空白罩幕曝光至光，且經由曝光後烘烤(PEB)以及顯影而將圖案形成於抗蝕劑膜上。此後，運用含氯(Cl)蝕刻氣體經由抗蝕劑膜的圖案來蝕刻由鉻(Cr)形成的第三功能膜歷時150秒(在考慮到過度蝕刻的情況下的時間)。在此狀況下，量測殘餘抗蝕劑膜的厚度。結果，揭示出，殘餘抗蝕劑膜具有23奈米的厚度，且因此有效地作為蝕刻罩幕。隨後，移除殘餘抗蝕劑膜，且運用蝕刻氣體經由用作蝕刻罩幕的形成有圖案的第三功能膜來蝕刻第二功能膜，蝕刻氣體包含為氟(F)基氣體的SF6氣體。再者，運用含有氯(Cl)的蝕刻氣體來蝕刻由氮化鎳(NiN)形成的吸收層。在此狀況下，亦移除由鉻(Cr)形成的第三功能膜以形成吸收膜的最終圖案。
使用臨界尺寸掃描電子顯微法來量測根據本發明的極紫外線微影用光罩的解析度。結果揭示出同空間圖案被界定為40奈米的深度。接著，在60奈米至1,000奈米的範圍內量測極紫外線微影用光罩的臨界尺寸線性。結果揭示出極紫外線微影用光罩分別在同線圖案、線與空間圖案以及同空間圖案的狀況下具有1.8奈米、2.5奈米以及2.8奈米的高臨界尺寸線性值。
根據本發明，藉由調整構成吸收膜的金屬與輕元素之間的成分比率，可確保吸收膜的所要光學性質且亦可實現吸收膜的薄化。再者，根據本發明，因為亦可使用相比於吸收膜具有不同蝕刻性質的功能膜作為用於蝕刻吸收膜的蝕刻罩幕來實現抗蝕劑膜的薄化，所以高品質極紫外線微影用光罩在形成次解析度特徵尺寸(SRFS)為14奈米或小於14奈米(尤其是10奈米或小於 10奈米)的圖案後就展示極佳圖案準確度。
對於本領域中具有知識者而言將應顯而易見，可在不脫離本發明的範疇的情況下對本發明的上述例示性實施例進行各種修改。因此，本發明意欲涵蓋所有此等修改，其限制條件為所有此等修改屬於隨附申請專利範圍以及其等效者的範疇。
300‧‧‧極紫外線微影用空白罩幕
302‧‧‧透明基板
306‧‧‧罩蓋膜
308‧‧‧吸收層
310‧‧‧抗反射層
312‧‧‧吸收膜
318‧‧‧抗蝕劑膜

Claims (20)

  1. 一種極紫外線微影用空白罩幕，包括皆順序地堆疊於透明基板上的多層反射膜、罩蓋膜、吸收膜以及抗蝕劑膜，其中所述吸收膜包括鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者。
  2. 一種極紫外線微影用空白罩幕，包括皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、吸收膜、第一功能膜以及抗蝕劑膜，其中所述吸收膜包括鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，且所述第一功能膜作為用於圖案化所述吸收膜的蝕刻罩幕。
  3. 一種極紫外線微影用空白罩幕，包括皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、包含吸收層以及第二功能膜的吸收膜，以及抗蝕劑膜，其中所述吸收層包括鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，且所述第二功能膜作為經配置以圖案化所述吸收層的蝕刻罩幕，且在所述第二功能膜保留於所述吸收層上時作為抗反射層。
  4. 一種極紫外線微影用空白罩幕，包括皆順序地堆疊於透明基板上的反射膜、罩蓋膜、包含吸收層以及第二功能膜的吸收膜、第三功能膜，以及抗蝕劑膜，其中所述吸收層包括鎳(Ni)以及鎳鉭(NiTa)中的至少一者，所述第二功能膜作為經配置以圖案化所述吸收層的蝕刻罩幕，且在所述第二功能膜保留於所述吸收層上時作為抗反射層， 且所述第三功能膜作為經配置以圖案化所述第二功能膜的蝕刻罩幕。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述吸收膜更包括選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組的至少一輕元素，且所述輕元素對所述鎳(Ni)或所述鎳鉭(NiTa)金屬的成分比率是在99原子%：1原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述吸收層膜更包括選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組的至少一輕元素，且所述輕元素對所述鎳(Ni)或所述鎳鉭(NiTa)金屬的成分比率是在99原子%：1原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中當所述吸收層被形成為包括所述鎳鉭(NiTa)時，鎳鉭(NiTa)標靶的成分比率是在Ni：Ta=5原子%至95原子%：95原子%至5原子%的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述吸收膜以及所述第二功能膜具有30奈米至70奈米的堆疊厚度。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第一功能膜包括選自由鉻(Cr)、鉭(Ta)、鉬(Mo)以及矽(Si)組成的群組的至少一材料，或除了包括所述材料以外更包括選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H) 組成的群組的至少一輕元素，且所述輕元素對所述材料的成分比率是在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
  10. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第二功能膜包括選自由鉻(Cr)、鉭(Ta)、鉬(Mo)以及矽(Si)組成的群組的至少一材料，或除了包括所述材料以外更包括選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H)組成的群組的至少一輕元素，且所述輕元素對所述材料的成分比率是在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
  11. 如申請專利範圍第2項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第一功能膜具有1奈米至10奈米的厚度。
  12. 如申請專利範圍第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第三功能膜具有1奈米至10奈米的厚度。
  13. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第二功能膜具有5奈米至20奈米的厚度。
  14. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述吸收膜相對於波長為13.5奈米的極紫外線曝光曝光光線具有小於10%的反射率。
  15. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述吸收膜在193奈米的檢測波長下具有小於30%的反射率。
  16. 如申請專利範圍第4項所述的極紫外線微影用空白罩幕，其中所述第三功能膜包括鉻(Cr)，或除了包括所述鉻(Cr)以外更包括選自由氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)以及氫(H) 組成的群組的至少一輕元素，且所述輕元素對所述材料的成分比率是在100原子%：0原子%至20原子%：80原子%的範圍內。
  17. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，更包括配置於所述罩蓋膜與所述吸收膜之間的緩衝膜。
  18. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，更包括提供於所述透明基板的後表面中的導電膜。
  19. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕，更包括配置於所述抗蝕劑膜與安置於所述抗蝕劑膜下方的膜之間的含矽高分子化合物。
  20. 一種光罩，是藉由在如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的極紫外線微影用空白罩幕上形成圖案而獲得。
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