TW201901283A - 相移空白罩幕以及相移光罩 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種相移空白罩幕和相移光罩，其包括位於透明基板上的由矽（Si）或矽（Si）化合物製成並具有高透射率特性的相移膜。在根據本公開的相移空白罩幕中，相移膜具有50%以上的高透射率，由此獲得小於或等於32 nm、優選小於或等於14 nm、更優選小於或等於10 nm的半導體器件（例如DRAM、快閃記憶體、邏輯器件）用的微圖案。

Description

相移空白罩幕以及相移光罩
[相關申請的交叉引用] 本申請要求於2017年5月18日向韓國智慧財產權局提交的韓國專利申請第10-2017-0061699號以及於2018年4月26日提交的韓國專利申請第10-2018-0048241號的優先權，其公開內容透過引用併入本文。
本發明涉及相移空白罩幕（blankmask）及相移光罩，並且更具體地涉及這樣的相移空白罩幕和相移光罩，其中對於曝光波長而言，相移膜具有50%以上的高透射率，從而提高了晶圓曝光時的焦深極限（margin of depth of focus）及曝光寬容度。
目前，高級半導體微製造技術已經變得非常重要，其能夠滿足大型積體電路的高度集成化和電路圖案的小型化的需求。在半導體積體電路的情況下，對於用於高速運行和低功耗的電路佈線、用於層間連接的接觸霍爾圖案（contact hall pattern）以及與集成相對應的電路佈置的小型化的技術需求日益增加。
如此，由於小型化圖案的高集成度，光罩所需的解析度和圖案配准標準變得越來越嚴格。此外，作為製造半導體器件的核心問題，越來越多需要在製造複雜的多層半導體器件過程中確保焦深極限和曝光寬容度。
該問題不僅受到光罩和半導體器件製造製程的影響，而且還受到作為製造半導體器件的關鍵部分的空白罩幕特性的影響。例如，當使用由相移空白罩幕形成的光罩製造半導體器件時，以高圖像對比度實現高解析度，並且改善了焦深極限。
最近，由於需要精度更高且更微小的半導體器件，研製了一種相移空白罩幕，其包括透射率為12%、18%、24%或30%的相移膜，該相移膜的透射率高於現有相移膜的透射率（6%）。與具有6%的透射率的現有相移罩幕相比，具有如此高透射率的相移罩幕具有使焦深極限和曝光寬容度更大的效果。
同時，作為用於實現具有高透射率的相移圖案的另一種相移光罩技術，用於透過蝕刻透明基板形成相移圖案的無鉻相移光刻（chromless phase-shift lithography；CPL）的相移空白罩幕已引起關注。具體而言，CPL相移罩幕形成有約100%的透射率和180°的相位度數的相移圖案，其透過在透明基板上形成遮光膜和抗蝕劑膜圖案後，利用蝕刻製程形成遮光膜圖案，並且透過使用遮光膜圖案作為蝕刻光罩在預定深度蝕刻透明基板，由此使用相移圖案作為相移部分而獲得。
然而，由於用於形成相移圖案的透明基板的蝕刻製程具有以下問題，所以CPL相移空白罩幕的使用受到限制。
首先，CPL相移罩幕難以清楚地辨識蝕刻終點，這是因為沒有用於辨識相對於透明基板的蝕刻終點的薄膜層，並且在蝕刻基板的同時，在特定材料的檢測量方面沒有差異。通常，基於包含在薄膜中的金屬與包括氮（N）、氧（O）、碳（C）在內的輕元素之間的檢測量的差異來檢測薄膜的蝕刻終點。然而，由於特定材料沒有變化，因此難以檢測透明基板的蝕刻終點。因此，因為透明基板的蝕刻取決於蝕刻時間，所以透過蝕刻透明基板形成的相移部分會導致低解析度等問題，並且因此難以確保相位度數再現性並且難以控制蝕刻。
此外，透明基板由於高溫熱處理製程而具有高硬度，因此難以修復在透明基板被蝕刻時所引起的缺陷。因此，即使CPL罩幕具有優異的特性，其也很少大量生產和使用。
因此，本公開的一方面在於提供一種相移空白罩幕和相移光罩，其中採用具有50%以上的高透射率的相移膜。
本公開的另一方面在於提供一種相移空白罩幕和相移光罩，其中抗蝕劑膜可以製成薄膜並且在解析度、臨界尺寸精度和線性度方面得到改善。
本公開的又一方面在於提供相移空白罩幕和相移光罩，對於各種半導體器件，其可實現約32 nm以下、特別是約14 nm以下的微圖案。
根據本公開的一個實施方案，提供了一種相移空白罩幕，其具有設置在透明基板上的相移膜，其中利用與透明基板相同的材料蝕刻相移膜，並且該相移膜包含能夠檢測出相對於透明基板的蝕刻終點的材料。
對於曝光光線，相移膜可以具有50%以上的透射率。
相移膜可以包含矽（Si）或矽（Si）化合物。
用於檢測出蝕刻終點的材料可以包括氮（N）。
可以在相移膜上進一步設置遮光膜。
遮光膜可以包含鉻（Cr）、鉻（Cr）化合物、鉬鉻（MoCr）和鉬鉻（MoCr）化合物中的一種。
可以在依次層疊的遮光膜和相移膜上設置硬質罩膜（hard mask film）。
硬質罩膜可以包含具有與相移膜相同的蝕刻性質並且具有與遮光膜相同的蝕刻選擇性的材料。
可以在相移膜上進一步設置抗蝕劑膜，並且可以在抗蝕劑膜上進一步設置電荷耗散層。
電荷耗散層可以包含自摻雜水溶性導電聚合物。
在下文中，將參考附圖更詳細地描述本發明的實施方案。然而，提供這些實施方案只是為了說明的目的，而不應該被解釋為限制本發明的範圍。因此，本領域普通技術人員將會理解，可以從這些實施方案中做出各種修改及等價變換。此外，本發明的範圍必須在所附權利要求中限定。
圖1是根據本公開的第一結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖；
參照圖1，根據本公開的相移空白罩幕100包括透明基板102，以及依次形成在透明基板102上的相移膜104、遮光膜106及抗蝕劑膜110。
透明基板102包括石英玻璃、合成石英玻璃或摻氟石英玻璃。透明基板102的平坦度影響形成於其上的薄膜之一，例如相移膜104或遮光膜106，並影響晶圓曝光期間的焦深極限。因此，當將膜生長於其上的表面的平坦度定義為總指示讀數（total indicated reading；TIR）值時，在142mm2 的測量面積內，將該值控制為低於或等於1,000 nm，優選低於或等於500 nm，並且更優選低於或等於300 nm，以獲得良好的平坦度。
相移膜104可以包含選自以下材料中的一種或多種：矽（Si）、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）及鎢（W），或者除了上述材料之外還包含輕元素中的一種或多種，所述輕元素包括氮（N）、氧（O）、碳（C）、硼（B）及氫（H）。
特別地，相移膜104可以包括矽（Si）的化合物以實現高透射率。具體而言，相移膜104可以包含矽（Si）或矽（Si）化合物，所述矽（Si）化合物選自SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO及SiBCON中的一種或多種材料，這些矽化合物除了含有矽（Si）之外，還含有氧（O）、氮（N）、碳（C）及硼（B）中的一種或多種輕元素。
相移膜104相對於193 nm的曝光波長具有50%以上、優選70%以上、或更優選90%以上的透射率。根據本公開的一個方面，相移膜104包含矽（Si）化合物，並且特別地包含含有氧（O）的矽（Si）化合物，以具有50%以上的高透射率。矽（Si）化合物中氧（O）含量的增加會使相移膜的折射率（n）及消光係數（k）降低，由此最終增加相移膜的透射率及厚度。
然而，在晶圓曝光期間，相移膜104的透射率的增加改善了圖案邊緣處的相消干涉（destructive interference），但是增加的厚度會提高光罩製造過程中圖案的縱橫比，並因此導致圖案傾塌（collapse）。因此，適當地控制相移膜104中的氧（O）含量，從而調節相移膜的透射率及厚度。例如，當製造高透射率相移罩幕以形成100 nm的點圖案時，可以透過增加氧（O）的含量以形成200 nm的厚度，以便將圖案縱橫比保持為2以下並實現90%以上的高透射率。此外，為了在形成70 nm的點圖案的同時具有2以下的相同圖案縱橫比，薄膜必須具有140 nm以下的厚度。在這種情況下，為了控制相位度數（phase amount），可以透過相對降低氧（O）含量或增加氮含量（N）來製造具有70%的透射率的相移膜。
另外，必須適當地控制上述相移膜104中的氧（O）及氮（N）的含量，因為氧（O）及氮（N）的含量也用於蝕刻期間檢測蝕刻終點的目的。例如，當相移膜104中氧（O）的含量高時，難以檢測出相對於下方透明基板102的蝕刻終點。因此，為了檢測相移膜104的蝕刻終點，除了氧（O）之外，還可包含輕元素，例如氮（N）、碳（C）等。優選地，可以包含氮（N）以有助於蝕刻終點的檢測。然而，當相移膜104中包含的氮（N）的含量高時，相移膜104對於曝光波長的透射率減小。因此，需要適當地控制氧（O）的含量及諸如氮（N）之類的輕元素的含量，以使得相移膜106具有高透射率並且容易地確定蝕刻終點。
為了滿足上述特性，相移膜104可具有如下組成比：其中包含10原子%至40原子%的矽（Si）及60原子%至90原子%的輕元素（即，N、O、C等的總和）。特別地，相移膜104中所包含的輕元素中的氮（N）的含量為1原子%至20原子%，優選3原子%至20原子%。當氮（N）含量為1原子%以下時，難以檢測出相對於下方透明基板102的蝕刻終點。當氮（N）含量為20原子%以上時，難以保證相移膜106的高透射率。
包含在相移膜104中的輕元素中的氧（O）的含量可以為50原子%至90原子%。當氧（O）的含量低於或等於50原子%時，難以確保相移膜106的高透射率。當氧（O）的含量等於或高於90原子%時，難以檢測出相對於下方透明基板102的蝕刻終點。
相移膜104透過濺射製程形成，並且濺射製程可以使用矽（Si）靶或硼（B）摻雜的矽（Si）靶以增強濺射過程中的濺射導電性。在這種情況下，硼（B）摻雜的矽（Si）靶的電阻率為1.0E-04 Ω.cm至1.0E+01 Ω.cm，優選為1.0E-03 Ω.cm至1.0E-02 Ω.cm。當靶的電阻率高時，在濺射過程中會出現電弧等異常放電，從而導致薄膜特性存在缺陷。
可以透過在濺射過程中使用選自諸如一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2 ）、二氧化碳（CO2 ）等反應性氣體中的一種或多種氣體，從而產生包含在相移膜104中的氧（O）。
此外，可以透過柱狀結晶法或單結晶法製造用於形成相移膜104的矽（Si）靶。
為了使濺射過程中薄膜的缺陷最小化，可以控制靶中雜質的含量。為此，矽（Si）靶中雜質的含量，特別是碳（C）及氧（O）的含量可以低於或等於30 ppm，並且優選低於或等於5.0 ppm。除了碳（C）及氧（O）以外的其他雜質（例如Al、Cr、Cu、Fe、Mg、Na及K）的含量可以低於或等於1.0 ppm，並且優選低於或等於0.05 ppm。此外，當透過控制這些雜質，從而使所製造的靶的純度等於或高於4N、優選等於或高於5N時，可以很好地控制缺陷。
相移膜104具有以下結構之一，例如：具有均勻組成的單層膜；其中組成或組成比連續變化的單層連續膜；以及多層膜，其中組成或組成比不同的一個或多個膜堆疊為一個或多個層。
相移膜104的厚度可以為1,000 Å至2,000 Å，並且優選為1,100 Å至1,800 Å，並且對於波長為193 nm的曝光光線，相位度數為170°至240°，優選為180°至230°，更優選為190°至220°。此外，對於190 nm至1,000 nm的所有波長，相移膜104具有20%以下的反射率
可以在100℃至1,000℃的溫度下對相移膜104進行熱處理，以釋放在形成薄膜時引起的薄膜應力。熱處理製程可以採用真空快速熱處理裝置、爐或熱板。此外，在包含氧（O）或氮（N）的氣體氣氛下進行熱處理製程，從而可以改善薄膜表面的特性，例如對清潔中使用的化學品的耐受性。
當將薄膜應力定義為TIR時，製造相移膜104以使TIR在膜生長之前及之後的變化率為300 nm以下，優選為200 nm以下。
遮光膜106可以具有各種結構，諸如單層膜、連續膜及包括兩層或更多層（諸如第一遮光層及第二遮光層）的多層膜，並且可以包含這樣的材料，當對相移膜104進行乾式蝕刻時，該材料的蝕刻選擇性等於或高於10。
遮光膜106可以包含選自下列材料中的一種或多種：鉬（Mo）、鉭（Ta）、鎳（Ni）、鋯（Zr）、鈮（Nb）、鈀（Pd）、鋅（Zn）、硒（Se）、鉻（Cr）、鋁（Al）、錳（Mn）、鎘（Cd）、鎂（Mg）、鋰（Li）、硒（Se）、鉿（Hf）及鎢（W），或者除了上述材料之外還包含下列輕元素中的一種或多種：氮（N）、氧（O）及碳（C）。具體地，遮光膜106可以包含含有鉻（Cr）的金屬化合物。當遮光膜106包含鉻（Cr）化合物時，其組成比為：鉻（Cr）為30原子%至70原子%，氮（N）為10原子%至40原子%，氧（O）為0至50原子%，並且碳（C）為0至30原子%。
遮光膜106可以包含含有鉻（Cr）及鉬（Mo）的化合物，其中鉬（Mo）的含量增加了蝕刻速率及消光係數，因此可以使遮光膜106成為薄膜。在這種情況下，所述化合物可以透過鉬鉻酸鹽（MoCr）化合物中的一種來實現，該鉬鉻酸鹽化合物的組成比為：鉬（Mo）為2原子%至30原子%，鉻（Cr）為30原子%至60原子%，氮（N）為10原子%至40原子%，氧（O）為0至50原子%，並且碳（C）為0至30原子%。
遮光膜106的厚度為500 Å至1,000 Å，優選為500 Å至800 Å。
此外，雖然沒有示出，但是可以在遮光膜106上額外地設置用於防止曝光光線的反射的抗反射膜，並且抗反射膜可以由具有與遮光膜106相同的蝕刻性質或者相同的蝕刻選擇性的材料製成。
其上層疊有相移膜104及遮光膜106的薄膜的光學密度為2.5至3.5，優選2.7至3.2，並且對於波長為193 nm的曝光光線，表面反射率為10%至40%，優選20%至35%。
可以選擇性地對遮光膜106進行熱處理。在這種情況下，熱處理溫度可以低於或等於位於下方的相移膜104的熱處理溫度。
圖2是根據本公開的第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖。
參考圖2，根據本公開的具有高透射率的相移空白罩幕200包括透明基板202及依次形成在透明基板202上的相移膜204、遮光膜206、硬質罩膜208及抗蝕劑膜210。此處，透明基板202、相移膜204及遮光膜206等同於根據本公開的第一結構中的透明基板、相移膜及遮光膜。
硬質罩膜208形成在遮光膜206上，並且當遮光膜206被圖案化時用作蝕刻光罩。因此，硬質罩膜208相對於位於下方的遮光膜206的蝕刻選擇性可等於或高於10。
硬質罩膜208可以包含具有與相移膜204相同的蝕刻性質的材料，以簡化光罩的製造製程，並且在用於圖案化相移膜204的蝕刻製程期間去除圖案化的硬質罩膜208。
因此，硬質罩膜208可以（例如）包含以下中的一種：矽（Si）；矽（Si）化合物，例如SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO及SiBCON，其除矽（Si）之外還含有氧（O）、氮（N）及碳（C）中的一種或多種輕元素；矽化鉬（MoSi）；及矽化鉬（MoSi）化合物，例如MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO及MoSiCON。
硬質罩膜208的厚度為20 Å至200 Å，並且優選為50 Å至150 Å。硬質罩膜208的蝕刻速率低於或等於10 Å/sec。
形成在硬質罩膜208上的抗蝕劑膜210可以使用正型或負型化學放大型抗蝕劑。抗蝕劑膜210的厚度為400 Å至1,500 Å，優選為600 Å至1,200 Å。
儘管沒有示出，但是可以選擇性地塗覆六甲基二矽氮烷（hexamethyldisilazane；HMDS）以改善抗蝕劑膜210及下方薄膜之間的黏附性。
圖3A及圖3B是根據本公開第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖。
參考圖3A及圖3B，根據本公開的具有高透射率的相移空白罩幕300包括電荷耗散層（charge dissipation layer；CDL）112及212，它們分別形成在根據第一結構及第二結構的抗蝕劑膜110及210上。此處，透明基板102及202、相移膜104及204、遮光膜106及206、以及硬質罩膜208等同於根據本公開的第一結構及第二結構中的那些。
電荷耗散層112及212可以選擇性地形成在抗蝕劑膜上，並且可以包含具有可溶於去離子（DI）水中的特性的自摻雜水溶性導電聚合物。利用該結構，可以防止曝光期間電子的充電（charge-up）現象，並防止抗蝕劑膜110及210由於充電現象而發生熱變形。
電荷耗散層112及212的厚度可以為5 nm至60 nm，優選為5 nm至30 nm。
如上所述，本發明採用了包括相移膜的相移光罩，該相移膜對於曝光波長具有50%以上的高透射率，因此不僅透過提高解析度，還透過提高半導體器件製造過程中晶圓曝光時的焦深極限及曝光寬容度，從而提高了製程產出良率（process yield）。
此外，本公開在形成圖案時採用了硬質罩膜，由此將抗蝕劑膜製成薄膜並因此提高了解析度、臨界尺寸精度及線性度。
此外，本公開採用具有高透射率的相移空白罩幕來增加製程視窗（process window），因此提高了製造各種半導體器件（例如，動態隨機存取記憶體（DRAM）、快閃記憶體、邏輯器件等等）時的合格製程產出良率。
以下，將根據本公開的實施方案詳細描述相移空白罩幕。實施方案
實施方案1：一種用於製造空白罩幕及光罩（透射率為約70% PSM）的方法
將參照圖4A至圖4E描述該實施方案，以描述根據本公開的第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕及光罩的製造方法。
參考圖4A，在透明基板202上依次形成相移膜204、遮光膜206、硬質罩膜208及抗蝕劑膜210。
透明基板202具有凹形形狀，當將其平坦度被定義為TIR時，其TIR值為-82 nm。
透過向安裝有硼（B）摻雜的矽（Si）靶的單晶圓型直流（DC）磁控濺射裝置中注入Ar:N2 :NO = 5sccm:5sccm:5.3sccm的製程氣體，並施加1.0 kW的製程功率，從而透過柱狀結晶法製造SiON膜作為相移膜204，其純度為6N且厚度為125 nm。
透過n&k Analyzer 3700RT測量相移膜204的透射率及相位度數，相對於193 nm的波長，透射率中心值為68%，相位度數中心值為205°。此外，測量凸值（convex value）作為平坦度，其凸值為+ 80 nm。此外，透過AES分析相移膜204的組成比，矽（Si）:氮（N）:氧（O）的組成比為16.3原子%:15.6原子%:68.1原子%。
然後，為了提高平坦度，透過真空快速熱處理裝置將相移膜204在500℃的溫度下進行40分鐘的熱處理。透過測量相移膜204的應力（stress），得到凸值為+30 nm，並且整個相移膜204的應力變化（即Δ應力（delta stress））為+112 nm。這意味著應力透過熱處理而釋放。
如此製造遮光膜206：透過向安裝有鉻（Cr）靶的單晶圓型DC磁控濺射裝置中注入Ar:N2 :CH4 = 5sccm:12sccm:0.8sccm的製程氣體，並施加1.4 kW的製程功率，從而製造厚度為43 nm的下層膜CrCN。然後透過注入Ar:N2 :NO = 3sccm:10sccm:5.7sccm的製程氣體，並施加0.62 kW的製程功率，從而製造厚度為16nm的上層膜CrON，由此製作雙層結構。
然後，測量對於遮光膜206的光密度及反射率，結果得到遮光膜206對於波長為193 nm的曝光光線顯示出3.10的光密度及29.6%的反射率。這意味著使用所製造的遮光膜作為遮光膜206不存在問題。
透過向安裝矽（Si）靶的的單晶型DC磁控濺射裝置注入Ar:N2 :NO= 7sccm:7sccm:5sccm的製程氣體，並施加0.7 kW的製程功率，從而製造厚度為10 nm的SiON膜作為硬質罩膜208。
接下來，將HMDS塗覆到硬質罩膜208上，然後透過旋塗系統形成厚度為100 nm的負型化學放大型抗蝕劑，由此完整地製造了相移空白罩幕。
在對如上所述製造的空白罩幕進行曝光處理之後，在100℃的溫度下進行曝光後烘烤（post exposure bake；PEB）10分鐘，並顯影以形成抗蝕劑膜圖案210a。
然後，使用抗蝕劑膜圖案210a作為蝕刻光罩，對下面的硬質罩膜進行氟基乾式蝕刻，從而形成硬質罩膜圖案208a。在這種情況下，透過蝕刻終點檢測（end point detection；EPD）系統測量硬質罩膜，結果為17秒。
參考圖4B，去除抗蝕劑膜圖案，然後使用硬質罩膜圖案208a作為蝕刻光罩蝕刻下方的遮光膜，從而形成遮光膜圖案206a。或者，可以使用抗蝕劑膜及硬質罩膜作為蝕刻光罩來蝕刻遮光膜。
參考圖4C，使用硬質罩膜圖案208a及遮光膜圖案206a作為蝕刻光罩，以對下方的相移膜施加氟基乾式蝕刻，由此形成相移膜圖案204a。
在這種情況下，透過EPD系統分析相移膜圖案204a的蝕刻終點，可以透過使用氮（N）峰來辨識相對於下方透明基板202的蝕刻終點。此處，當進行蝕刻以形成相移膜圖案204a時，硬質罩膜圖案208a被完全去除。
參考圖4D及圖4E，在形成有相移膜圖案204a的透明基板202上形成第二抗蝕劑膜圖案214a，然後將除外周區域之外的曝光主區域的遮光膜圖案206a去除，從而完整地製造相移光罩幕。
關於如上所述製造的相移光罩幕，使用MPM-193測量相移膜圖案的純透射率及相位度數。結果，在193nm的波長下的透射率為72.3%，相位度數為215°。此外，使用TEM進行測量，測得圖案輪廓（pattern profile）為86°。
實施方案2：一種用於製造空白罩幕及光罩（透射率為約100% PSM）的方法
在該實施方案中，製造了這樣的相移光罩，與實施方案1相比，其相移膜圖案具有更高的透射率。
首先，準備與實施方案1相同的濺射靶及裝置，向該裝置中注入Ar:N2 :NO = 5sccm:5sccm:7.1sccm的製程氣體並施加1.0 kW的製程功率，由此形成厚度為160 nm的SiON膜。
對於透過n&k Analyzer 3700RT測量所形成的相移膜104的透射率及相位度數的結果，在193 nm的波長中，透射率為87%，相位度數為204°。此外，透過AES分析上述製造的相移膜的組成比，測得矽（Si）:氮（N）:氧（O）的組成比為21.2原子%:4.0原子%:74.8原子%。
此外，在如同實施方案1中所描述的將遮光膜、硬質罩膜及抗蝕劑膜依次堆疊之後，透過光罩製程來製造相移膜圖案，並且使用MPM-193測量相移膜圖案的純透射率及相位度數。結果得到，透射率為97.2%，相位度數為213°。
比較例：基板蝕刻型相移空白罩幕的製造
在該比較例中，製造基板蝕刻型相移空白罩幕及光罩以與實施方案1進行比較。
首先，向安裝有鉻（Cr）靶的單晶型DC磁控濺射裝置注入Ar:N2 :CH4 = 5sccm:5sccm:0.8sccm的製程氣體，並施加1.4kW的製程功率，從而在透明基板上製造厚度為43 nm的作為下層膜CrCN的基板蝕刻型空白罩幕。然後，透過注入Ar:N2 :NO = 3sccm:10sccm:5.7sccm的製程氣體，並供應0.62 kW的製程功率，從而製造厚度為16 nm 的CrON膜作為上層膜，由此形成雙層結構。
此處，測量遮光膜的光密度及反射率，遮光膜對於波長為193 nm的曝光光線顯示出3.05的光密度及31.2%的反射率。
然後透過旋塗系統在硬質罩膜上形成厚度為170 nm的負型化學放大型抗蝕劑，由此完整地製造了相移空白罩幕。
接著，形成抗蝕劑膜圖案，然後使用抗蝕劑膜圖案作為蝕刻光罩從而蝕刻下方的遮光膜，從而形成遮光膜圖案。然後，除去抗蝕劑膜，使用遮光膜圖案作為蝕刻光罩，基於氟（F）氣體對下方的已暴光的透明基板進行蝕刻。
在這種情況下，設定蝕刻時間以蝕刻透明基板，並且經過蝕刻的透明基板顯示出200 nm的厚度及220°的相位度數。
關於根據實施方案1的相移光罩的相移部分及根據比較例所述製造的基板蝕刻型相移光罩的相移部分，測量均勻性的結果列表如下。
[表1]
參照表1，實施方案1及比較例之間的透射率範圍差異不明顯。另一方面，根據實施方案1的相位度數所顯示的範圍為1.2°，但根據比較例的相位度數所顯示的範圍為8°。因此，可以理解，基板蝕刻型相移光罩幾乎不可用。
關於上述透過率及相位度數，製作5張根據實施方案1的相移光罩及5張比較例的相移光罩，進行測定其中心值的再現性測試處理，其結果如下表2所示。
[表2]
參照表2，實施方案1及比較例之間對應於板的透射率中心值彼此相似，因此差別微小。另一方面，實施方案1顯示相位度數為2°，但比較例顯示相位度數為13°。因此，可以理解，比較例相對難以控制相位度數。
本公開採用包括相移膜的相移光罩，該相移膜對於曝光波長具有50%以上的高透射率，因此不僅透過提高解析度、還透過提高半導體器件製造過程中晶圓曝光時的焦深極限及曝光寬容度，從而提高了製程產出良率。
此外，本公開在形成圖案時採用硬質罩膜，由此將抗蝕劑膜製成薄膜並因此提高了解析度、臨界尺寸精度及線性度。
此外，本公開採用具有高透射率的相移空白罩幕來增加製程視窗，因此提高了製造各種半導體器件（例如，DRAM、快閃記憶體、邏輯器件等等）時的製程產出良率。
儘管已經用示例性實施方案示出並描述了本公開，但是本公開的技術範圍不限於前述實施方案中公開的範圍。因此，本領域普通技術人員將會理解，可以由這些示例性實施方案進行各種改變及修改。此外，如在所附權利要求中定義的，顯而易見的是這些改變及修改都包括在本公開的技術範圍內。
100、200、300‧‧‧相移空白罩幕
102、202‧‧‧透明基板
104、204‧‧‧相移膜
106、206‧‧‧遮光膜
110、210‧‧‧抗蝕劑膜
112、212‧‧‧電荷耗散層
204a‧‧‧相移膜圖案
206a‧‧‧遮光膜圖案
208‧‧‧硬質罩膜
208a‧‧‧硬質罩膜圖案
210a‧‧‧抗蝕劑膜圖案
214a‧‧‧第二抗蝕劑膜圖案
透過以下結合附圖對示例性實施方案的描述，上述及/或其他方面將變得清楚並且更容易理解，其中： 圖1是根據本公開的第一結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖； 圖2是根據本公開的第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖； 圖3A及圖3B是根據本公開的第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕的截面圖；以及 圖4A至圖4E是用於解釋製造根據本公開的第二結構的具有高透射率的相移空白罩幕的方法的截面圖。

Claims (26)

  1. 一種相移空白罩幕，包括設置在透明基板上的相移膜， 其中所述相移膜被與所述透明基板相同的材料蝕刻，並且該相移膜包含能夠檢測出相對於透明基板的蝕刻終點的材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜對於曝光光線具有50%以上的透射率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜包含矽（Si），或矽（Si）化合物中的一種，所述矽（Si）化合物例如為SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO及SiBCON，所述矽（Si）化合物除了包含矽（Si）之外，還包含一種或多種輕元素。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的相移空白罩幕，其中當所述相移膜包含所述矽（Si）化合物時，其組成比例為：矽（Si）為10原子%至40原子%，並且所述輕元素為60原子%至90原子%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述能夠檢測出蝕刻終點的材料包含氮（N）。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的相移空白罩幕，其中當所述相移膜包含氮（N）時，氮（N）的含量為1原子%至20原子%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中當所述相移膜包含氧（O）時，氧（O）的含量為50原子%至90原子%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜是透過使用矽（Si）靶或硼（B）摻雜的矽（Si）靶所形成，並且所述靶的電阻率為1.0E-04 Ω.cm至1.0E+01 Ω.cm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜具有以下結構之一，例如：具有均勻組成的單層膜；組成或組成比連續變化的單層連續膜；以及組成或組成比不同的一個或多個膜堆疊為一個或多個層的多層膜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜的厚度為1,000 Å至2,000 Å。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中相對於波長為193 nm的曝光光線，所述相移膜的相位度數為170°至240°。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述相移膜上的遮光膜。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的相移空白罩幕，其中所述遮光膜包含以下材料中的一種：鉻（Cr）；鉻（Cr）化合物，其組成比為鉻（Cr）為30原子%至70原子%，氮（N）為10原子%至40原子%，氧（O）為0至50原子%，並且碳（C）為0至30原子%；鉬鉻（MoCr）；鉬鉻（MoCr）化合物，其組成比為鉬（Mo）為2原子%至30原子%，鉻（Cr）為30原子%至60原子%，氮（N）為10原子%至40原子%，氧（O）為0至50原子%，並且碳（C）為0至30原子%。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的相移空白罩幕，其中所述遮光膜的厚度為500 Å至1,000 Å。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述遮光膜上的抗反射膜， 其中所述抗反射膜包含具有與所述遮光膜相同的蝕刻特性或相同的蝕刻選擇性的材料。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的相移空白罩幕，其中所述遮光膜或所述遮光膜堆疊在所述相移膜上的結構對於曝光光線具有2.5至3.5的光密度。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜和所述遮光膜之間的堆疊部分具有10%至40%的表面反射率。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的相移空白罩幕，還包括設置在依次層疊的所述遮光膜和所述相移膜上的硬質罩膜。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述硬質罩膜包含具有與所述相移膜相同的蝕刻特性、並且具有與所述遮光膜相同的蝕刻選擇性的材料。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述硬質罩膜包含以下中的一種：矽（Si）；矽（Si）化合物，例如SiN、SiC、SiO、SiCN、SiCO、SiNO、SiCON、SiB、SiBN、SiBC、SiBO、SiBCN、SiBCO、SiBNO及SiBCON，所述矽（Si）化合物除了矽之外還含有一種或多種輕元素；矽化鉬（MoSi）；及矽化鉬（MoSi）化合物，例如MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiCN、MoSiCO、MoSiNO及MoSiCON。
  21. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述硬質罩膜的蝕刻速率為10 Å/sec或低於10 Å/sec。
  22. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述硬質罩膜的厚度為20 Å至200 Å。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中還包括設置在所述相移膜上的抗蝕劑膜和設置在所述抗蝕劑膜上的電荷耗散層。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的相移空白罩幕，其中所述電荷耗散層包括自摻雜水溶性導電聚合物。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的相移空白罩幕，其中所述電荷耗散層的厚度為5 nm至60 nm。
  26. 一種相移光罩，其是透過使用根據申請專利範圍第1項至第25項中任一項所述的相移空白罩幕來制造。
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