TW201537284A - 空白罩幕及利用該空白罩幕的光罩 - Google Patents

空白罩幕及利用該空白罩幕的光罩 Download PDF

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Abstract

本發明提供了一種空白罩幕和使用所述空白罩幕的光罩。所述空白罩幕可以適用於在所述光罩的製造之後藉由在遮光膜或相移膜上形成具有相對於硬膜或遮光膜的圖案的蝕刻選擇性的保護膜來防止遮光膜或相移膜的圖案的側表面、頂表面以及底表面的厚度損失，以使得在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜圖案的去除製程期間，當執行安置在硬膜之下的遮光膜或遮光膜圖案的去除製程時，可以防止在遮光膜下形成的相移膜或相移膜的損失，由此確保厚度均勻性。

Description

空白罩幕及利用該空白罩幕的光罩 【對相關申請案之對照參考】
本申請要求2014年3月23日提交的韓國專利申請第10-2014-0033765號的優先權和權益，所述申請的內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明涉及一種空白罩幕和使用所述空白罩幕的光罩，並且更具體地說，涉及一種具有形成於其中的硬膜以便實現半間距為32nm或小於32nm、尤其是20nm或小於20nm的圖案的空白罩幕，以及一種使用所述空白罩幕的光罩。
現今，用於半導體的超細處理技術已經作為滿足伴隨有大型積體電路(integrated circuit；IC)的高度積體的精細電路圖案的需求的非常重要的因數而出現。在高度積體電路的情況下，為了低功耗和高速操作，電路線變得更精細，並且對層間連接的接觸孔圖案、高度積體的電路排列等的技術要求不斷增加。因此，在上面記錄了初始電路圖案的光罩的製造過程中，需要能夠形成更精細的電路圖案並且在光罩上記錄更精確的電路圖案的光微影 技術以便滿足所述要求。
使用遮光膜的二元空白罩幕和使用相移膜和遮光膜的相移空白罩幕可以原材料形式購得以便使用光微影技術製造光罩。此外，近年來已開發出更包含硬膜的空白罩幕。
在上述空白罩幕中，在包含硬膜的空白罩幕的情況下，大體上已開發出使用矽化鉬(MoSi)化合物作為光遮罩膜的二元空白罩幕的結構和使用矽化鉬(MoSi)化合物作為相移膜和鉻(Cr)化合物作為光遮罩膜的相移空白罩幕的結構。
同時，使用包含硬膜的空白罩幕製造光罩的方法藉由使用安置在硬膜上的抗蝕膜作為蝕刻罩幕使硬膜圖案化，使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕蝕刻安置在硬膜下方的金屬膜，並且去除硬膜圖案來執行。
然而，在光罩的製造方法中，使用硬膜使下部金屬膜圖案化並且去除硬膜的製程具有以下問題。
具體來說，在光罩的製造方法中，使用例如標準清洗-1(SC-1)、硫酸(H2SO4)、臭氧水(O3)等化學品來執行清洗製程。清洗製程的問題在於中心區與外部區之間在光密度(optical density；OD)和臨界尺寸(critical dimension；CD)均勻性方面的差異，或主圖案區和非主圖案區以暴露於清洗物質持續不同時間的區域形式出現，這歸因於根據所述區域之間的圖案密度差異而定的負載效應。由於在使用光罩印刷晶片的製程期間的圖像對比增強問題，此類光罩上在光密度和臨界尺寸方面的差異影響了 印刷在晶片上的圖案的臨界尺寸均勻性。
此外，在光罩的製造方法中，在硬膜圖案的去除製程中出現了關於負載效應的問題。具體來說，在使用硬膜圖案完全形成了安置在硬膜下方的金屬膜圖案之後，在硬膜圖案的去除製程期間出現了負載效應，其中去除硬膜所需的時間由於中心區與外部區或硬膜圖案的主圖案區與非主圖案區之間的密度差異而有所不同。因此，因為形成於硬膜下方的金屬膜圖案暴露於蝕刻物質的時間由於金屬膜圖案的密度差異而有所不同，所以在所述區域之間在光密度和臨界尺寸方面出現了差異。最後，在此類光罩上的光密度和臨界尺寸的差異產生了在晶片水準上的臨界尺寸不均勻性和在使用光罩印刷晶片的過程期間的製程容限問題。
在使用硬膜形成相移光罩以及二元光罩的過程中出現了相同的問題。具體來說，隨著圖案的大小變得更精細，所述問題越來越突顯。
本發明涉及一種空白罩幕和一種使用所述空白罩幕的光罩，所述空白罩幕能夠防止在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜圖案去除製程期間安置在硬膜下方的遮光膜圖案的損失，以便實現半間距為32nm或小於32nm、尤其是20nm或小於20nm的微圖案，或能夠防止在遮光膜圖案的去除製程期間安置在遮光膜下方的相移膜圖案的損失。
此外，本發明涉及一種空白罩幕和使用所述空白罩幕的 光罩，所述空白罩幕能夠藉由防止在清洗製程和安置在相移膜上的硬膜或遮光膜圖案的去除製程期間安置在硬膜下方的遮光膜和相移膜圖案的損失，使根據圖案密度而定的光密度和臨界尺寸均勻性的差異降到最低。
根據本發明的一個方面，提供了一種空白罩幕，包含設置在透明基板上的遮光膜、設置在遮光膜頂表面上的硬膜以及保護膜，所述保護膜被安置在遮光膜與硬膜之間並且被配置成用於防止因光罩製造方法中所用的清洗劑和為了去除硬膜所用的蝕刻物質而造成遮光膜厚度的損失。
根據本發明的另一個方面，提供了一種空白罩幕，包含設置在透明基板上的遮光膜和設置在遮光膜頂表面上的硬膜。在此，遮光膜頂表面的氧(O)含量高於遮光膜底表面，從而防止因光罩製造方法中所用的清洗劑和為了去除硬膜所用的蝕刻物質而造成遮光膜厚度的損失。
根據本發明的再另一個方面，提供了一種空白罩幕，包含設置在透明基板上的相移膜和設置在相移膜頂表面上的遮光膜。在此，空白罩幕更包含保護膜，所述保護膜被設置在相移膜與遮光膜之間並且被配置成用於防止因光罩製造方法中所用的清洗劑和為了去除硬膜所用的蝕刻物質而造成相移膜厚度的損失。
根據本發明的又另一個方面，提供了一種空白罩幕，包含設置在透明基板上的相移膜和設置在相移膜頂表面上的遮光膜。在此，遮光膜頂表面的氧(O)含量高於遮光膜底表面，從而 防止因光罩製造方法中所用的清洗劑和為了去除硬膜所用的蝕刻物質而造成相移膜厚度的損失。
遮光膜具有光遮罩膜和抗反射膜堆疊的多層膜結構、單層膜結構或組成比率連續變化的連續膜結構。
遮光膜可以由至少一種由鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、錫(Sn)以及鉿(Hf)組成的群組中選出的金屬材料製成，或除了金屬材料以外，還可以更包含至少一種由矽(Si)、氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的材料，並且遮光膜可以由含矽(Si)化合物製成。在這種情況下，金屬材料的含量對矽(Si)的含量的比率在0.01到0.3範圍內的遮光膜的厚度可以是10nm到65nm。
保護膜可以由至少一種由鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)以及矽(Si)組成的群組中選出的材料製成，或除了所述材料以外，可以更包含至少一種由氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的輕元素。在所述材料中，金屬、氧(O)、矽(Si)以及輕元素的含量分別可以在0原子%到10原子%、10原子%到80原子%、10原子%到80原子%以及0原子%到60原子%的範圍內。
保護膜相對於硬膜的蝕刻選擇性可以是10或大於10，並且可以藉由與用於去除遮光膜相同的蝕刻物質蝕刻。
保護膜可以作為抗反射層。
保護膜相對於遮光膜的蝕刻選擇性可以是10或大於 10，並且可以藉由與用於去除相移膜相同的蝕刻物質蝕刻。
保護膜可以作為相移層。
保護膜的厚度可以是0.5nm到20nm，並且可以具有一種由單層膜結構、多層膜結構、單膜(single-film)結構以及連續膜結構組成的群組中選出的結構。
硬膜的厚度可以是2nm到10nm。
硬膜可以由至少一種由鉻(Cr)、矽(Si)、鉬(Mo)以及鉭(Ta)組成的群組中選出的材料製成，或除了所述材料以外，可以更包含至少一種由氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的輕元素。
空白罩幕可以更包含設置在遮光膜上的硬膜。
相移膜可以由包含至少一種由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組中選出的輕元素的矽化鉬(MoSi)化合物製成，並且可以具有鉬(Mo)、矽(Si)以及輕元素分別以0.3原子%到10原子%、10原子%到80原子%以及20原子%到60原子%的含量存在的組成比率。
相移膜的厚度可以是30nm到65nm。
100‧‧‧空白罩幕
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧遮光膜
106‧‧‧保護膜/罩蓋層
108‧‧‧硬膜
110‧‧‧抗蝕膜
200‧‧‧空白罩幕
202‧‧‧透明基板
204‧‧‧遮光膜
206‧‧‧保護膜
208‧‧‧硬膜
210‧‧‧抗蝕膜
212‧‧‧相移膜
藉由參考附圖詳細描述其示範性實施例，本發明的上述以及其他目的、特徵以及優點將對本領域普通技術人員變得更加清楚，在所述附圖中：圖1是示出了根據本發明的第一示範性實施例的空白罩幕的 截面圖；並且圖2是示出了根據本發明的第二示範性實施例的空白罩幕的截面圖。
下文將參考附圖來詳細描述本發明的示範性實施例。然而，顯而易知，本文中提供的具體實施方式僅用於描述本發明的示範性實施例，而不打算限制本發明的範圍。因此，相關技術的普通技術人員應理解，本發明的示範性實施例可以按多種替代形式和等效形式實施。因此，本發明的技術範圍應該由所附權利要求書的技術特徵來限定。
圖1是示出了根據本發明的第一示範性實施例的空白罩幕的截面圖。
參看圖1，根據本發明的一個示範性實施例的空白罩幕100包含透明基板102和遮光膜104、保護膜(即，罩蓋層)106、硬膜108以及抗蝕膜110，所有這些都被依次安置在透明基板102上。
透明基板102由石英玻璃、合成石英玻璃或摻有氟的石英玻璃形成，它的大小是6英寸×6英寸×0.25英寸(寬度×長度×高度)，並且雙折射率是2奈米/0.25英寸或小於2奈米/0.25英寸，較佳地1奈米/0.25英寸或小於1奈米/0.25英寸。使用根據本發明的一個示範性實施例的空白罩幕100形成的光罩圖案在最終晶片印刷之後的所要臨界尺寸(CD)是32nm或小於32nm、更佳地 20nm或小於20nm的半間距。然而，如上所述的高度精細圖案的大小導致在晶片曝光之後聚焦容限降低，這使得難以實現製程視窗(process window)。因此，基板的平坦度較佳地是0，以便以物理方式確保製程視窗容限。然而，具有此類平坦度的基板基本上不能被加工。因此，當假定平坦度被定義為總指示讀數(total indicated reading；TIR)值以確保在最小範圍內的高製程視窗容限時，基板的平坦度所對應的在142mm2區域的TIR值是500nm或小於500nm、較佳地300nm或小於300nm、並且更佳地200nm或小於200nm。
遮光膜104、保護膜106以及硬膜108可以藉由各種方法使用物理或化學氣相沉積法形成。舉例來說，可以使用至少一種例如化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、DC濺鍍、DC磁控濺鍍、RF濺鍍或離子束濺鍍的方法形成膜。此外，可以使用濺鍍方法形成薄膜，例如使用單一目標的方法，或將多個目標安裝在一起的共濺鍍方法來形成膜。
遮光膜104較佳地具有包含遮光層和抗反射層的多層膜結構。在此，遮光膜104可以具有單層膜結構或組成比率連續變化的連續膜結構，或可以具有薄膜以連續膜形式堆疊的多層膜結構。
遮光膜104可以由至少一種由鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、錫(Sn)以及鉿(Hf)組成的群組中選出的金屬材料形成，並且除了金屬材料以外，還可以更包含至少一種 由矽(Si)、氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的材料。遮光膜104應該具有相對於安置在其上的硬膜108的蝕刻選擇性，並且可以例如由含有鉬(Mo)、矽(Si)以及氮(N)的矽化鉬(MoSi)化合物形成。在這種情況下，遮光膜104較佳地具有包含遮光層和抗反射層的雙層結構，遮光層由MoSiN製成，並且抗反射層由MoSiN或MoSiON製成。遮光膜104可以由鉬矽(MoSi)合金目標或鉬(Mo)或矽(Si)單一目標形成。在鉬矽(MoSi)合金目標的情況下，所述目標具有鉬(Mo)和矽(Si)以0.01到0.3：1的比率存在的組成比率。
當遮光膜104是厚的時，遮光膜圖案的保真度會降低，產生複雜的光學鄰近校正(optical proximity correction)。隨著圖案大小變得更精細，這種問題變複雜了。因此，在製程中出現了很多錯誤，導致產率降低。為了解決這個問題，遮光膜104較佳地是薄的。然而，因為應該滿足遮光膜104的預定光密度(OD)，所以基本上難以製造出具有特定厚度的遮光膜104。因此，遮光膜104的厚度是65nm或小於65nm、較佳地55nm或小於55nm、並且更佳地50nm或小於50nm。
遮光膜104關於波長193nm的曝光的光密度是2.5到3.5。在此，在平面內142mm2區域的光密度均勻性程度小於或等於0.1。遮光膜104形成於非晶結構中，並且具有金屬含量與矽(Si)含量的比率在0.01到0.3：1的範圍內的組成比率。
遮光膜104的TIR絕對值小於或等於500nm，並且遮光 膜104相對於透明基板102的平坦度變化(光遮罩膜TIR-透明基板TIR的TIR)小於或等於200nm、較佳地100nm。此外，遮光膜104的表面粗糙度是0.3nmRMS或小於0.3nmRMS。
遮光膜104可以在成膜之後選擇性地經歷表面處理。在這種情況下，表面處理使用包含真空快速熱處理系統、熱板熱處理系統或冷卻系統的設備來執行。
保護膜106用以防止在空白罩幕100的製造方法中在清洗製程和硬膜108的去除製程期間因清洗劑和為了去除硬膜108所用的蝕刻物質而造成遮光膜104的圖案損失。也就是說，保護膜106防止遮光膜104的圖案由於為了去除硬膜108所用的蝕刻物質而遭到損壞，從而防止當遮光膜104的圖案的側表面、頂表面以及底表面的厚度由於根據遮光膜104的圖案密度而定的負載效應損失時，遮光膜104的圖案的光密度(OD)和臨界尺寸(CD)均勻性降低。
保護膜106由某種材料形成，所述材料具有在使用空白罩幕100製造光罩的方法中在單一製程中與安置在保護膜106下方的遮光膜104一起被蝕刻的特徵。
保護膜106可以由至少一種由鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)以及矽(Si)組成的群組中選出的材料形成，或除了所述材料以外，更包含至少一種由氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的輕元素。當保護膜106包含在所述材料中的金屬材料時，保護膜106由主要含有氧(O)的化合物形成。在這種情況下，保 護膜106包含至少一種由以下組成的群組中選出的金屬材料：鉬(Mo)、鉭(Ta)以及含量為0原子%到10原子%的鋁(Al)、含量為10原子%到80原子%的氧(O)、含量為10原子%到80原子%的矽(Si)以及含量為0原子%到60原子%的剩餘輕元素。此外，保護膜106可以由主要含有矽(Si)和氧(O)的化合物形成，所述化合物例如SiO、SiON、SiCO以及SiCON。在這種情況下，矽(Si)含量在20原子%到80原子%的範圍內，氧(O)含量在20原子%到80原子%的範圍內，並且剩餘輕元素的含量在0原子%到60原子%的範圍內。
保護膜106可以設置在遮光膜104上以作為遮光膜104的抗反射層。在此，當遮光膜104以單層結構、連續膜結構或多層結構形成時，例如由MoSiN形成，保護膜106可以具有相對於硬膜108的蝕刻選擇性，並且還可以由至少一種由MoSiON、MoSiO、SiO以及SiON組成的群組中選出的形成以便作為抗反射層。在這種情況下，保護膜106可以由矽化鉬(MoSi)合金目標或單一目標鉬(Mo)和矽(Si)形成。
保護膜106的厚度可以是0.5nm到20nm、較佳地1nm到5nm，並且可以具有單層膜結構、多層膜結構、單膜結構或連續膜結構。保護膜106和遮光膜104的堆疊結構在193nm的曝光波長下的光密度是2.5到3.5，並且表面反射率是35%或小於35%。
此外，當使用空白罩幕100最後完成圖案形成時，可以選擇性地去除保護膜106。
在使用空白罩幕100製造光罩的方法中，硬膜108作為安置在保護膜106下方的遮光膜104的蝕刻罩幕。出於此目的，硬膜108相對於遮光膜104和保護膜106的蝕刻選擇性是10或大於10、較佳地20或大於20、並且更佳地50或大於50。硬膜108的厚度是2nm到10nm、較佳地厚度是3nm到5nm。
硬膜108由至少一種由鉻(Cr)、矽(Si)、鉬(Mo)以及鉭(Ta)組成的群組中選出的材料形成以使得硬膜108具有相對於遮光膜104和保護膜106的蝕刻選擇性，或除了所述材料以外，更包含至少一種由氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的輕元素。硬膜108可以例如由鉻(Cr)單獨形成，或由鉻(Cr)化合物形成，例如CrN、CrC、CrO、CrCO、CrON、CrCN或CrCON。此外，當硬膜108具有相對於安置在硬膜108下方的保護膜106的蝕刻選擇性時，例如硬膜108可以由矽(Si)單獨形成，或由矽(Si)化合物形成，例如SiN、SiC、SiO、SiCO、SiON、SiCN或SiCON。另外，硬膜108可以由包含金屬材料、矽(Si)以及輕元素中的一種或多種的金屬矽化物化合物形成。
在光罩的製造方法中，在完全形成光遮罩膜圖案之後，可以選擇性地去除硬膜108。
抗蝕膜110被用作安置在抗蝕膜110下方的硬膜108的蝕刻罩幕，較佳地被用作化學放大型抗蝕劑(chemically amplified resist)。抗蝕膜110的厚度是40nm到120nm，並且在光罩的製造中形成在抗蝕膜110下方的遮光膜104的圖案寬度與抗蝕膜110 的厚度的縱橫比小於或等於2。
圖2是示出了根據本發明的第二示範性實施例的空白罩幕的截面圖。
參看圖2，根據本發明的一個示範性實施例的空白罩幕200包含透明基板202和相移膜212、遮光膜204、保護膜206、硬膜208以及抗蝕膜210，所有這些都被依次安置在透明基板202的頂表面上。在此，透明基板202、硬膜208以及抗蝕膜210具有如上文在第一示範性實施例中所述的相同配置。
在光罩的製造中，使用安置在相移膜212上的遮光膜圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻相移膜212。在這種情況下，相移膜212與安置在相移膜212上的保護膜206一起在單一製程中被相同蝕刻物質蝕刻。出於此目的，相移膜212由含有至少一種由氧(O)、氮(N)、碳(C)以及硼(B)組成的群組中選出的輕元素的化合物製成，例如一種由MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiOC、MoSiCON、MoSiB、MoSiBO、MoSiBN、MoSiBC、MoSiBON、MoSiBCN、MoSiBOC以及MoSiBCON組成的群組中選出的矽化鉬(MoSi)化合物，以使得相移膜212具有類似於保護膜206的蝕刻特徵。
相移膜212藉由調整相移膜212中所包含的鉬(Mo)、矽(Si)以及輕元素的組成比率形成以便滿足所要透射率和相移，並且具有鉬(Mo)、矽(Si)以及輕元素分別以0.3原子%到10原子%、10原子%到80原子%以及20原子%到60原子%的含量存 在的組成比率。
相移膜212的厚度是30nm到65nm，較佳地厚度是40nm到50nm。相移膜212的透射率是3%到15%，較佳地透射率是3%到15%，並且關於波長193nm的曝光的相移量是150°到190°。
在光罩的製造中，使用安置在遮光膜204上的硬膜208的圖案作為蝕刻罩幕使遮光膜204圖案化，以形成遮光膜204的圖案，並且所述遮光膜由相對於硬膜208、保護膜206以及相移膜206的蝕刻選擇性是至少10或大於10的材料製成，因為安置在遮光膜204下方的保護膜206和相移膜212的圖案被用作蝕刻罩幕。出於此目的，遮光膜204由至少一種由鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、錫(Sn)以及鉿(Hf)組成的群組中選出的金屬材料形成，或除了金屬材料以外，更包含至少一種由矽(Si)、氧(O)、碳(C)以及氮(N)組成的群組中選出的輕元素。
具體來說，遮光膜204可以由含有至少一種由鉻(Cr)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鉻(Cr)和錫(Sn)、鉻(Cr)和鉭(Ta)、錫(Sn)和(Ta)組成的群組中選出的輕元素的化合物製成，從而加快蝕刻速率同時維持遮光特性，並且除了所述材料以外，還可以更包含矽(Si)。遮光膜106例如由至少一種由以下組成的群組中選出的製成：Cr、CrN、CrO、CrC、CrON CrCN、CrCO、CrCON、Sn、SnN、SnO、SnC、SnON SnCN、SnCO、SnCON、Ta、TaN、TaO、TaC、TaON TaCN、TaCO、TaCON、CrSn、CrSnC、CrSnO、CrSnN、CrSnCO、CrSnCN、CrSnON、CrSnCON、CrTa、CrTaC、 CrTaO、CrTaN、CrTaCO、CrTaCN、CrTaON、CrTaCON、SnTa、SnTaC、SnTaO、SnTaN、SnTaCO、SnTaCN、SnTaON以及SnTaCON。此外，遮光膜106可以由MoSi化合物或MoTaSi化合物製成，其中調整輕元素的比率以具有相對於相移膜212的蝕刻選擇性。
遮光膜204較佳地具有包含光遮罩膜和抗反射膜的多層膜結構。在這種情況下，當遮光膜204具有抗反射功能時，遮光膜204具有單層膜結構、組成比率連續變化的連續膜結構或薄膜以連續膜形式堆疊的多層膜結構。
在遮光膜204與安置在遮光膜204下方的相移膜212一起堆疊的配置中，遮光膜204的光密度是2.5到3.5。因此，遮光膜204的厚度是10nm到45nm，較佳地厚度是15nm到30nm，並且其他的光學和物理特性與第一示範性實施例中所揭露的相同。
保護膜206用以防止在使用空白罩幕200製造光罩的方法中，在清洗製程和安置在保護膜206上的遮光膜204的圖案的去除製程期間，因清洗劑和為了去除遮光膜204所用的蝕刻物質而造成相移膜212損失。也就是說，保護膜206防止相移膜212的圖案由於為了去除遮光膜204所用的蝕刻物質而遭到損壞，從而防止當相移膜212的側表面、頂表面以及底表面的厚度由於根據相移膜212的圖案密度而定的負載效應損失時，相移膜212的圖案的光密度(OD)和臨界尺寸(CD)均勻性的光學特徵降低。
另外，保護膜206由對其具有相移功能的膜形成，並且 因此可以與安置在保護膜206下方的相移膜212一起作為相移層。
具體來說，當保護膜206作為相移層時，保護膜206由至少一種由鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)以及矽(Si)組成的群組中選出的材料製成，或除了所述材料以外主要包含氧(O)。此外，保護膜206更包含至少一種由碳(C)和氮(N)組成的群組中選出的輕元素。在這種情況下，保護膜206具有金屬材料、氧(O)、矽(Si)以及剩餘輕元素分別以0原子%到10原子%、10原子%到80原子%、10原子%到80原子%以及0原子%到60原子%的含量存在的組成比率。此外，保護膜206的厚度是0.5nm到20nm，具有單層膜結構、多層膜結構、單膜結構或連續膜結構。在這種情況下，保護膜206具有被為了去除相移膜206所用的相同蝕刻物質蝕刻的特徵。
此外，當使用光罩200最後完成圖案形成時，可以選擇性地去除保護膜206。
在下文中，將詳細描述根據本發明的一個示範性實施例的相移空白罩幕。
實例
具有保護膜的二元空白罩幕和光罩(I)的製造
為了製造根據本發明的一個示範性實施例的二元空白罩幕，製備大小為6英寸×6英寸×0.25英寸並且平坦度(TIR)和雙折射率分別被控制為300nm或小於300nm和2奈米/0.25英寸的透明基板。
將透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以7sccm：3sccm的比率注射Ar和N2作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以在透明基板上形成由MoSiN製成的光遮罩膜。
接著，以7sccm：6.5sccm的比率注射Ar和N2作為製程氣體，並且然後施加0.6kW的製程功率以形成由MoSiN製成的抗反射膜，從而最後形成遮光膜。
使用來自n&k技術公司(n&k Technology Inc)的n&k分析儀3700RT裝置測量遮光膜的光密度和反射率。其結果是，揭示了遮光膜在193nm的曝光波長下具有2.95的光密度和33.2%的反射率。此外，使用XRR裝置測量遮光膜的厚度。其結果是，揭示了遮光膜具有47.5nm的厚度。
接著，以5sccm：10sccm的比率向含有經硼(B)摻雜的Si目標的DC磁控濺鍍系統中注射Ar和O2作為製程氣體，並且施加0.60kW的製程功率以在遮光膜上形成厚度為2nm的SiO保護膜。
之後，以8sccm的含量向含有鉻(Cr)目標的DC磁控濺鍍系統中注射Ar作為製程氣體，並且施加0.70kW的製程功率以在保護膜上形成厚度為4nm的硬膜。
然後，藉由將化學放大型抗蝕膜塗布到硬膜上達到80nm的厚度來完成包含硬膜和保護膜的相移空白罩幕的製造。
使空白罩幕的抗蝕膜經歷光微影製程以形成抗蝕圖案， 並且使用抗蝕圖案作為蝕刻罩幕形成安置在抗蝕膜下方的硬膜圖案。然後，去除抗蝕圖案，並且使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕形成保護膜圖案和遮光膜圖案。然後去除硬膜圖案以完成光罩的製造。
此外，為了檢查保護膜的效果，在此比較例1中藉由製造如下空白罩幕並且使所述空白罩幕經歷圖案化製程來製造光罩：其中除了不形成保護膜之外，以與如上文在實例1中所述相同的方式形成遮光膜、硬膜以及抗蝕膜。
在實例1和比較例1中所形成的保護膜圖案和光遮罩膜圖案中，然後測量圖案密度為0%、50%以及100%的圖案的臨界尺寸(CD)均勻性，而且還測量了關於波長為193nm的光的光密度。
參看表1，證實了在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜的去除製程期間，在實例1中製備的包含保護膜的空白罩幕具有根據遮光膜的圖案密度而定的約0.8nm的臨界尺寸(CD)差異， 和0.05的光密度(OD)差異。
另一方面，證實了在比較例1中製備的空白罩幕具有根據遮光膜的圖案密度而定的約3.8nm的臨界尺寸(CD)差異，和0.16的光密度(OD)差異，表明遮光膜在清洗製程和硬膜的去除製程期間大量損失。
因此，可以看到，因為在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜的去除製程期間藉由保護膜防止了遮光膜圖案的損失，所以遮光膜圖案具有極佳的臨界尺寸(CD)和光密度(OD)。
具有保護膜的二元空白罩幕和光罩(II)的製造
為了製造根據本發明的一個示範性實施例的二元空白罩幕，將透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以7sccm：3sccm的比率注射Ar和N2作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以在透明基板上形成由MoSiN製成的光遮罩膜。
接著，將上面形成有光遮罩膜的透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以5原子%：95原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以3sccm：3sccm：10sccm的比率注射Ar、N2以及NO作為製程氣體，並且施加0.60kW的製程功率以在遮光膜上形成由MoSiON製成的保護膜，由此最後形成光遮罩膜。在這種情況下，保護膜還具有抗反射功能。
測量遮光膜的光密度和反射率。其結果是，揭示了遮光膜在193nm的曝光波長下具有2.97的光密度和33.5%的反射率。 此外，揭示了遮光膜具有47.5nm的厚度。
接著，以8sccm的含量向含有鉻(Cr)目標的DC磁控濺鍍系統注射Ar作為製程氣體，並且施加0.70kW的製程功率以在遮光膜上形成厚度為4nm的硬膜。
之後，藉由將化學放大型抗蝕膜塗布到硬膜上達到80nm的厚度來完成包含硬膜和保護膜的空白罩幕的製造。
此外，使空白罩幕的抗蝕膜經歷光微影製程以形成抗蝕圖案，並且使用抗蝕圖案作為蝕刻罩幕形成安置在抗蝕膜下方的硬膜圖案。然後，去除抗蝕圖案，並且使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕形成安置在硬膜下方的遮光膜圖案。然後去除硬膜圖案以完成光罩的製造。
此外，以如上所述的相同方式在透明基板上形成由MoSiN製成的光遮罩膜。之後，將上面形成有光遮罩膜的透明基板放到含有Si目標的DC磁控濺鍍系統中，以5sccm：2sccm：7sccm的比率添加Ar、N2以及NO作為製程氣體，並且施加0.70kW的製程功率以在光遮罩膜上形成由SiON製成的保護膜，由此最後形成遮光膜。
測量遮光膜的光密度和反射率。其結果是，揭示了遮光膜在193nm的曝光波長下具有2.97的光密度和33.7%的反射率。此外，揭示了遮光膜具有48.9nm的厚度。
接著，以如上所述的相同方式在遮光膜上形成硬膜和抗蝕膜，並且使它們經歷圖案化製程以完成光罩的製造。
在實例2和實例3中製備的包含由MoSiON和SiON製成的保護膜的遮光膜圖案中，然後測量圖案密度為0%、50%以及100%的圖案的臨界尺寸(CD)均勻性，並且還測量了關於波長為193nm的光的光密度。
參看表2，揭示了，當在實例2和實例3中製備的空白罩幕具有MoSiON和SiON保護膜時，在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜的去除製程期間，包含保護膜的空白罩幕具有根據遮光膜的圖案密度而定的約0.7nm的臨界尺寸(CD)差異，以及分別為0.03和0.04的光密度(OD)差異。
因此，可以看到在清洗製程和硬膜的去除製程期間，遮光膜沒有大量損失。
具有保護膜的二元空白罩幕和光罩(III)的製造
為了製造根據本發明的一個示範性實施例的二元空白罩幕，將透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原 子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以5sccm：5sccm的比率注射Ar和N2作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以在透明基板上形成MoSi基遮光膜。在這種情況下，形成遮光膜以使得O含量從其下部增加到上部。因此，形成遮光膜以使得遮光膜的下部和上部具有分別與MoSiN和MoSiON相近的組成比率。
測量遮光膜的光密度和反射率。其結果是，揭示了遮光膜在193nm的曝光波長下具有2.95的光密度和32.1%的反射率，並且具有46.5nm的厚度。因此，可以看到具有連續膜結構的遮光膜具有所有的遮光、抗反射以及保護膜功能。
接著，以8sccm的含量向含有鉻(Cr)目標的DC磁控濺鍍系統中注射Ar作為製程氣體，並且施加0.70kW的製程功率以在遮光膜上形成厚度為4nm的硬膜。
之後，藉由將化學放大型抗蝕膜塗布到硬膜上達到80nm的厚度來完成包含硬膜的空白罩幕的製造。
此外，使空白罩幕的抗蝕膜經歷光微影製程以形成抗蝕圖案，並且使用抗蝕圖案作為蝕刻罩幕形成安置在抗蝕膜下方的硬膜圖案。然後，去除抗蝕圖案，並且使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕形成安置在硬膜下方的遮光膜圖案。然後去除硬膜圖案以完成光罩的製造。
在實例2和實例3中製備的遮光膜圖案中，然後測量圖案密度為0%、50%以及100%的圖案的臨界尺寸(CD)均勻性， 並且還測量了關於波長為193nm的光的光密度。
參看表3，揭示了，當遮光膜的頂表面具有如上文在實例4中所述的保護膜功能時，所述空白罩幕具有根據遮光膜的圖案密度的約0.8nm的臨界尺寸(CD)差異，和0.02的光密度(OD)，表明實例4的空白罩幕具有類似於在實例1中製備的上面形成有保護膜的空白罩幕的結果。
因此，可以看到在清洗製程和硬膜的去除製程期間，遮光膜沒有大量損失。
具有保護膜的相移空白罩幕和光罩(I)的製造
為了製造根據本發明的一個示範性實施例的相移空白罩幕，將透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以5sccm：7sccm的比率注射Ar和N2作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以在透明基板上形成由MoSiN製成的相移膜。
接著，以3sccm：3sccm：10sccm的比率注射Ar、N2以及NO作為製程氣體，並且施加0.60kW的製程功率以形成由MoSiON製成的保護膜。在這種情況下，保護膜還作為蝕刻保護層和相移層。
測量相移膜和保護膜的透射率和相位差。其結果是，揭示了相移空白罩幕在193nm的曝光波長下具有5.8%的透射率和181°的相位差，並且還具有59.5nm的厚度。
接著，將上面形成有相移膜的透明基板放到含有鉻(Cr)目標的DC磁控濺鍍系統中，以3sccm：5sccm的比率注射Ar和N2，並且然後施加0.6kW的製程功率以形成由CrN製成的光遮罩膜。然後，以5sccm：5sccm：5sccm的比率注射Ar、N2以及NO，並且施加0.7kW的製程功率以形成由CrON製成的抗反射膜。在這種情況下，包含光遮罩膜和抗反射膜的最終遮光膜具有49nm的厚度。
然後，將上面形成有遮光膜的透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以8sccm的含量添加Ar作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以形成厚度為4nm的硬膜。
之後，藉由將化學放大型抗蝕膜塗布到硬膜上達到80nm的厚度來完成包含硬膜的相移空白罩幕的製造。
此外，使空白罩幕的抗蝕膜經歷光微影製程以形成抗蝕圖案，並且使用抗蝕圖案作為蝕刻罩幕形成安置在抗蝕膜下方的硬膜圖案。之後，去除抗蝕圖案，並且使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕形成安置在硬膜下方的遮光膜圖案。然後，一起蝕刻保護膜和相移膜以形成相移膜圖案。在這種情況下，當蝕刻相移膜圖案時，去除硬膜。然後，去除光遮罩膜圖案以完成光罩的製造。
此外，在比較例2中藉由以下製備空白罩幕：除了不形成保護膜之外，以如實例4中相同的方式形成膜，並且使所述膜經歷圖案化製程來製造光罩。
在實例5和比較例2中製備的遮光膜圖案中，然後測量圖案密度為0%、50%以及100%的圖案的臨界尺寸(CD)均勻性，並且還測量了關於波長為193nm的光的相位值。
參看表4，揭示了在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜的去除製程期間，在實例5中製備的相移膜空白罩幕具有根據相移膜的圖案密度而定的約0.6nm的臨界尺寸(CD)差異，和2°的相位值差異。
另一方面，可以看到在比較例2中製備的相移膜空白罩幕具有根據相移膜的圖案密度而定的約3.9nm的臨界尺寸(CD)差異，和8°的相位值差異，表明在清洗製程和遮光膜的去除製程期間，相移膜大量損失。
因此，因為在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜的去除製程期間，藉由保護膜防止了遮光膜圖案的損失，所以遮光膜圖案具有極佳的臨界尺寸(CD)和相位值。
具有保護膜的相移空白罩幕和光罩(II)的製造
為了製造根據本發明的一個示範性實施例的相移空白罩幕，將透明基板放到含有組成比率為使得Mo和Si以10原子%：90原子%的比率存在的目標的DC磁控濺鍍系統中，以5sccm：2sccm：0到10sccm的比率注射Ar、N2以及NO作為製程氣體，並且然後施加0.70kW的製程功率以在透明基板上形成MoSi基相移膜。在這種情況下，形成相移膜以使得O含量從其下部增加到上部。因此，形成相移膜以使得相移膜的下部和上部具有分別與MoSiN和MoSiON相近的組成比率。
測量相移膜的透射率和相位差。其結果是，揭示了相移膜在193nm的曝光波長下具有5.9%的透射率和181°的相位差，並且還具有58.5nm的厚度。因此，可以看到具有連續膜結構的相移膜具有所有的相移和保護膜功能。
接著，以如在實例4中相同的方式，在相移膜上形成由CrN製成的光遮罩膜和由CrON製成的抗反射膜。在這種情況下，包含光遮罩膜和抗反射膜的最終遮光膜具有49nm的厚度。
接著，以8sccm的含量向含有鉻(Cr)目標的DC磁控濺鍍系統注射Ar作為製程氣體，並且施加0.70kW的製程功率以在遮光膜上形成厚度為4nm的硬膜。
之後，藉由將化學放大型抗蝕膜塗布到硬膜上達到80nm的厚度來完成包含硬膜的空白罩幕的製造。
此外，使空白罩幕的抗蝕膜經歷光微影製程以形成抗蝕圖案，並且使用抗蝕圖案作為蝕刻罩幕形成安置在抗蝕膜下方的硬膜圖案。然後，去除抗蝕圖案，並且使用硬膜圖案作為蝕刻罩幕形成安置在硬膜下方的遮光膜圖案。然後一起蝕刻保護膜和相移膜以形成相移膜圖案。在這種情況下，當蝕刻相移膜圖案時，去除硬膜。然後去除光遮罩膜圖案以完成光罩的製造。
在實例6中製備的遮光膜圖案中，然後測量圖案密度為0%、50%以及100%的圖案的臨界尺寸(CD)均勻性，並且還測量了關於波長為193nm的光的相位值。
參看表5，揭示了在光罩的製造方法中在清洗製程和遮光膜圖案的去除製程期間，當相移膜的頂表面具有如上文在實例6中所述的保護膜功能時，空白罩幕具有根據相移膜的圖案密度而定的約0.4nm的臨界尺寸(CD)差異，和2°的相位值差異。
因此，可以看到在清洗製程和遮光膜圖案的去除製程期間，遮光膜圖案沒有大量損失。
根據本發明的一個示範性實施例的空白罩幕可以適用於 在光罩的製造之後藉由在遮光膜或相移膜上形成具有相對於硬膜或遮光膜的圖案的蝕刻選擇性的保護膜來防止遮光膜或相移膜的圖案的側表面、頂表面以及底表面的厚度損失，以使得在光罩的製造方法中在清洗製程和硬膜圖案的去除製程期間，當執行安置在硬膜之下的遮光膜或遮光膜圖案的去除製程時，可以防止在遮光膜下形成的相移膜或相移膜的損失，由此確保厚度均勻性。
因此，因為可以防止遮光膜或相移膜的圖案的例如光密度(OD)、臨界尺寸(CD)均勻性以及相移的光學特徵被降級，所以可以形成具有極佳精確度和半間距為32nm或小於32nm、尤其是20nm或小於20nm的圖案。
本領域的技術人員將清楚，在不脫離本發明的範圍的情況下，可以對本發明的上述示範性實施例進行各種修改。因此，希望本發明涵蓋所有此類修改，其限制條件是所述修改在所附權利要求書和其等效物的範圍內。
100‧‧‧空白罩幕
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧遮光膜
106‧‧‧保護膜/罩蓋層
108‧‧‧硬膜
110‧‧‧抗蝕膜

Claims (16)

  1. 一種空白罩幕，包括：設置在透明基板上的遮光膜；設置在所述遮光膜的頂表面上的硬膜；以及保護膜，被安置在所述遮光膜與所述硬膜之間並且被配置成用於防止所述遮光膜由於為了去除所述硬膜所用的蝕刻物質而遭到損壞。
  2. 一種空白罩幕，包括：設置在透明基板上的遮光膜；以及設置在所述遮光膜的頂表面上的硬膜，其中所述遮光膜的所述頂表面所具有的氧含量高於所述遮光膜的底表面，從而防止所述遮光膜由於為了去除所述硬膜所用的蝕刻物質而遭到損壞。
  3. 一種空白罩幕，包括：設置在透明基板上的相移膜；以及設置在所述相移膜的頂表面上的遮光膜，其中所述空白罩幕更包括保護膜，所述保護膜被安置在所述相移膜與所述遮光膜之間並且被配置成用於防止所述相移膜由於為了去除所述遮光膜所用的蝕刻物質而遭到損壞。
  4. 一種空白罩幕，包括：設置在透明基板上的相移膜；以及設置在所述相移膜的頂表面上的遮光膜， 其中所述相移膜的所述頂表面所具有的氧含量高於所述遮光膜的底表面，從而防止所述相移膜由於為了去除所述遮光膜所用的蝕刻物質而遭到損壞。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的空白罩幕，其中所述遮光膜由至少一種由鉻、鉬、鈦、鉭、鎢、錫以及鉿組成的群組中選出的金屬材料製成，或除了所述金屬材料以外，更包括至少一種由矽、氧、碳以及氮組成的群組中選出的材料，所述遮光膜由含有矽的化合物製成，並且所述金屬材料的含量對矽的含量的比率在0.01到0.3的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的空白罩幕，其中所述保護膜由至少一種由鉬、鉭、鋁以及矽組成的群組中選出的材料製成，或除了所述材料以外，更包括至少一種由氧、碳以及氮組成的群組中選出的輕元素，並且在所述材料中，所述金屬、氧、矽以及輕元素的含量分別在0原子%到10原子%、10原子%到80原子%、10原子%到80原子%以及0原子%到60原子%的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述保護膜相對於所述硬膜具有10或大於10的蝕刻選擇性，並且藉由用於去除所述遮光膜的相同蝕刻物質蝕刻。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的空白罩幕，其中所述保護膜作為抗反射層。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的空白罩幕，其中所述保護膜相對於所述遮光膜具有10或大於10的蝕刻選擇性，並且藉由用 於去除所述相移膜的相同蝕刻物質蝕刻。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的空白罩幕，其中所述保護膜作為相移層。
  11. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的空白罩幕，其中所述保護膜具有0.5nm到20nm的厚度，並且具有一種由單層膜結構、多層膜結構、單膜結構以及連續膜結構組成的群組中選出的結構。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的空白罩幕，其中所述硬膜具有2nm到10nm的厚度。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的空白罩幕，其中所述硬膜由至少一種由鉻、矽、鉬以及鉭組成的群組中選出的材料製成，或除了所述材料以外，更包括至少一種由氧、碳以及氮組成的群組中選出的輕元素。
  14. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的空白罩幕，其中更包括設置在所述遮光膜上的硬膜。
  15. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的空白罩幕，其中所述相移膜由包括至少一種由氧、氮、碳以及硼組成的群組中選出的輕元素的矽化鉬化合物製成，並且具有鉬、矽以及所述輕元素分別以0.3原子%到10原子%、10原子%到80原子%以及20原子%到60原子%的含量存在的組成比率。
  16. 一種光罩，使用如申請專利範圍第1項到第4項中任一項所定義的空白罩幕製造。
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