TW479155B - Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) t明背景 發明領媸 本發明係有關一種用於製造高密度積體電路等包括Ls J 及VLSI之光罩’以及關於用於製造光罩之光罩之製造美 板’以及特別係關於半色調移相光罩，其中可獲得微^尺 寸之投射影像，以及一種製造此種移相光罩之半色調 光罩用之製造基板。 相_關技爇説明

半導體積體電路例如1C、LSI及VLSI係經由使用光罩重 覆光微影蝕刻處理製造。特別考慮使用例如Ep 〇 〇g〇 924A2(JP-A-58- 1 73744，JP_B-62- 5 92 96 )所示移相光罩， 俾形成具有微小尺寸之電路。 曾經提議多種構造作為移相光罩。特別是鑑於可供早期 實際應用之觀點下，半色調移相光罩例如 ’ JP-A-4- 1 36854、美國專利案第489 0 30 9號所示獲得廣泛注 意。 ’、/

進步如JP — A- 5 - 2259及JP-A-5-127361揭示，曾經對構 造以及材料方面做出多項提議，藉此提高產率，並藉由在 製造過程步驟之減少的優點可降低成本。 容後詳述，半色調移相光罩包含透明基板、半色調移相 膜、以及視需要地包括遮光膜。 2ί f:相光微影蝕刻*，當使用步進器及掃描器等 S上的：鄰與重覆」曝光時將造成一區，於該區之晶 圓 +光照射（各次曝光傳遞範圍）彼此重疊。由於 m m i i ./μ 1 o ntd 五、發明說明（2) 與習知鉻遮光罩 由重覆多次曝光而曝光㈤樣部份亦為半透明，故重疊區經 進一步，於丰岛 為，當晶圓曝光βΪ Ϊ光微影蚀刻術中產生一種問題 轉移之曝光圖i附;寻在光強度中之次峰可能發生於將 形。 樣附近，此種次峰造成預先界定的圖樣變 此種問特別於大量 、 量脫落圖樣中，不♦ 銘θ 1附近更為顯著。結果於大 析，其移轉性質較^用夕^，光微影餘刻技術便可充分解 #杯，：： 之習知類型更為低劣。 常：用問題時色調移相光微影蝕刻方法通 半色調移相膜及遮光膜（1包入/不色一调所移相光罩，而此處 α卜(其包含給予實質上完全遮光之膜 ⑦比之膜，後文也稱做為「遮光膜」 或二貝遮先膜」）以此種順序成層於基板上，且二膜皆 以預疋之圖樣加以圖樣化。 :有此種遮光膜之半色調移相光罩係經由使用製造基板 來裝造，於此處半色調移相膜以及遮光膜以此種順序成層 於透明基板上’以及遮光膜的圖樣化係與半色調移相膜的 圖樣化分開進行。 後文將簡單說明具有遮光膜之半色調移相光罩之習知及 典型製法。 首先，於製造基板上，一半色調移相膜以及遮光膜已經 事先以此種順序成層於透明基板上，藉使用習知光微影蝕 刻技術形成預定第一抗餘劑圖樣。然後經由使用第一抗蝕

90110112.ptd 第7頁 五、發明說明（3) 劑圖樣作為抗蝕刻遮 樣皆於第一蝕刻步罩，半色調移相圖樣以及遮光膜圖 係以此種順序循序蝕刻刻，此處遮光膜以及半色調移相膜 於第一蝕刻步驟後， 板清洗後，進一牛你接著於第一抗飯劑圖樣去除以及基 劑圖樣。然後進^用習知光微影蝕刻技術形成第二抗蝕 用第二抗飯劑圖樣作2刻^驟’其巾唯有遮光膜經由使 樣化，俾形成遮光膜圖樣7抗蝕刻遮光罩而被蝕刻以及圖 於第一钱刻步驟 π 以及於第二蝕刻步驟形』=整體圖樣形成於遮光軍上； 移相效果區域被去除。圖樣，故遮光膜僅於需要半色調 至於半色調移相膜之材 形成性質、圖樣化性所 為了具有良好的特徵，以膜 性而言，各種材料，二如；，化後的化學安定性以及耐用 所揭示之鈕之氧化物膜武f —Α —7 — 1 34396及JP-A-7-281414 之以金屬石夕化物為主的‘二H勿膜、揭示6-83 0 27 以及以矽化鉬為主的材二匕括以矽化鈕為主的材料薄膜 ^ 5474864 5 48279 0號（JP〜A —7 — 1 6834 〇 63 5 )以及美國專利第 示於JP-A-7-5 6 76、JP-a-β μ以鉻為主之材料膜，例如揭 了卜…阶且已付諸以V 及 得高度對比之膜），^以\膜膜# 形料（獲=實質完全遮光膜或獲 等而言，已使用以鉻為主的材料11 之質膜’加工性，膜安定性 第 \\326\2d-\90-07\90110H2.ptd 479155 五、發明說明（4) 為了成形半色調移相膜，通常 技術可粗略劃分為兩類，亦用乾蝕刻技術。乾蝕刻 上，由於用作為薄膜的材料種二類2筑類。於實際使用 如此須了解如何適當使用。 ，、中一型被即刻使用， Μ刻:而當半色調=:::=材料製成時，ί吏用氯乾 …及…之— ：：：=:=主的材料包括 時，通常使用說乾银刻方法，但於；c的材料形成 乾蝕刻。 、^、二清况下也可使用氯

W 其次，用作為遮光膜$ LV # & 4 體乾姓亥卜因此當使用射心5的：：藉以氯為主的氣 之…進行氟乾钮：：匕;寺進：;=色調移相膜 過私中之就體置換操作，該操作鑑於f知及 ^ 遮光膜之半色調移相遮光罩之製法，結果導致製程= 刻裝置構造的複雜且操作困難。 經由使用二蝕刻腔室，可修改第一蝕刻步驟， 於蝕刻腔室之乾蝕刻後，接著處理後的基板由腔室至 另一腔室，俾於後一腔室乾蝕刻矽化物。即，可採用下述 方式，第一蝕刻步驟於過程中中斷，而將基板移轉至次一 腔室。但此種方法也導致蝕刻裝置構造的複雜以及成本的 升高。 發明概述 如前述，關於半色調移相遮光罩，希望遮光犋（獲得實 質完全遮光薄膜或獲得高度對比薄膜）以及半色調^相& 90110112.ptd 第9頁 五、發明說明（5) 可使用'一 ί# M ^ -L> π ★ u u 肢或多種同類氣體乾麵刻，而盥主朱a 胰之材料類別無關。 〗 而與+色調移相 如士本發明係針對提供一種新 步，本發明係針對. 已凋私相先罩。進一 致於乾蝕刻過2 具有 之半色調移相光罩，以 13私可於未使用複雜處埋及彳i it ΠΓ 顶γ木凡成。此外，本發明係針 ％蝕 種處理之本& >田Μ 才提七、一種可進行此 裡处里义牛色s周移相光罩用之製造基板。 疋仃此 依據本發明之半色調移相光罩用之 形成半色調移相光罩之製造基板，及其種用以 板、一層半色調移相層以及一層實質遮光膜，、月基 相層以及實質遮光膜係成層於透明基板上，、以二2 土調移 光膜為含有鈕作為主要成份之層之單層或多層膜二貫質遮 本發明之製造基板具體實施例中，半' 或多層膜，其具有一層含金屬矽化物作為=^二為單層 及進一步含有選自氧、氮及氟之元素。在 为^層以 體實施例中，金屬矽化物為矽化鈕。 X 之較佳具 本發明之製造基板之另一具體實施例中，半 為單層或多層膜，其具有一層含鉻作為主要 二t相層 進一步含有選自氧、氮及氟之元素。 77 ㈢以及 本發明之製造基板之又另一具體實施例中，半 層係形成於透明基板上，故具有相位差P係於η π +周移相 弧度之範圍（η為奇數），相位差Ρ係由下式計算獲得疋/3

〔(k，k +1) + 艺 2ji(u(k) - l)d(k)A \\326\2d-\90-07\90110112.ptd 第10頁

其中Ρ為光垂直透射通過光罩引起的相改變，於光罩中具 有（m-2)層之半色調移相層係設置於透明基板上， X (k，k+l)為發生於第k層與第（k+1)層間之介面之相變 ^，u(k)及d(k)分別為形成第p層之材料之折射率以及膜 :度’以及;I為曝光波長，纟限制條件為k=1之該層為透 月基板以及k = m之該層為空氣。 本發明之製造基板之另一 形成於透明基板上，故當透 1 〇〇%時，具有一種帶有曝光 度。 具體實施例中，半色調移相層 明基板之曝光透射比定義為 透射比於1至50%之範圍之膜蓐 本發明之半色調 含一片透明基板、 媒，該半色調移相 上，以及該實質遮 層膜。 移相光罩為一種半色 一層半色調移相層以 層以及實質遮光膜係 光膜為含有鈕作為主 調移相光罩，其包 及一層實質遮光 成層於透明基板 要成分之單層或多 本發明 相層為單 要成分， 素。本發 本發明 移相層為 分，以及 本發明 移相層形

施例中，半色調移 金屬矽化物作為主 氣組成的組群之元 石夕化物為石夕化|旦。 實施例中，半色調 有鉻作為主要成 成的組群之元素。 實施例中，半色調 差p係於η 7Γ ± 7T 之半色调移相光罩之一具體實 層或多層膜，其具有一i含有 以及進一步含有選自氧、氮及 明之較佳具體實施例中，金屬 之半色調移相光罩之另一且r 單層或多層膜，其具有一層； 進=步含有選自氧、氮及氟組 之半色調移相光罩之又一且體 成於透明基板上，故具有相位

479155 五、發明說明（7) /3弧度之範圍（n為奇數），相位差 τ & w係由下式計算獲得： ni-l m-1 φ =名 X (k，k +1) + 名 2jt(u(k) - l)d(k) / λ 為光垂直透射通過光罩引起的相改變，於光罩中具 有（m-2)層之半色調移相層係設置於透明基 、， l(k，k+Ι)為發生於第k層與第（k+1 )層間二介面之相辦 ，痒u(k)及d(k)分別為形成第kth層之材料之 \ 1 厚度，以及λ為曝光波長，但限制條件射Ί 、 明基板以及k = m之該層為空氣。 以曰二、 ，發明之半色調移相光罩之另—具體實施例中調 移相層形成於透明基板上，故當 義為圈時，具有一種膜厚产;之曝光透射比定 範圍。 禋胰知度页有曝光透射比於1至50%之 本發明之半色調移相光罩用之制i t ^ η- ^ 尤卓用之製仏基板由於具有此種構 造，故可經由使用乾钱刻提供半色調移相光罩， 飯 刻過程以及蝕刻裝置複雜化。 2 Γ半色凋移相光罩也可藉由使用乾蝕刻製造而不 致於造成蝕刻過程及蝕刻裝置變複雜。 較佳具體實施例之詳細說明 於ΐίϊ釋Ϊ據本發明之半色調移相光罩用之製造基板 以及由該製造基板所得光罩之特性前’首先2 反 習技藝人士了解本發Γ 有助於熟 圖8顯示半色調移相方法之原理，以及圖9顯示習知方

五、發明說明（8) 法。 圖8A以及圖9A為光罩之剖面圖，圖8β以及圖⑽顯示光罩 ^ j振te，圖8C及圖9C顯示晶圓上之光振幅，以及謂 =9D顯示晶圓上之光強度。此外，911及912表示基板， 922表示100%遮光膜，912表示半色調移相膜，# J相位實質上位移180度，及其光透射比係於U5〇%之範 圍，以及913及923表示入射光。 英習知方法'，光透射部份之製法係於石 1玻离專1成的基板921上形成鉻等製成的丨〇〇%遮光膜 922 ’然後圖樣化至預定圖樣。因此，如圖9d所示，晶圓 上之7b強度的分布朝肖末端加寬’結果導致解析度降低。 另：二面’於半色調移相方法’由於透射光色 Ϊ目1 相位與通過其孔隙之光相位實質彼此相反， 故如圖8D所示’於晶圓上之圖樣介面部份下，光強度 〇 ’如此可防止光強度朝向末端分布，因而導致解析度改 艮。 因:半多相光罩之半色調移相膜912被要求具有兩 種功能，亦即相反轉與透射比控制功能。 反=能，曝光透射通過半色%周 9 位與通過孔隙曝光相位實質彼此相反轉。 士此處當考慮半色調移相膜（也稱做半色調移相層）912 %，例如 M. Borr^E. Wolf 所著之"principies μ

Optics", ΡΡ· 628至632所示之吸收膜，多重干涉可被忽 略。因此，垂直透射光之相變化“系由下式計算而得。當 479155 五、發明說明（9) 〜 P係於η 7Γ ± π /3弧度（η為奇數）之範圍時，可獲得前述相 位差效應： ΙΏ-1 ml

Φ = U X (k?k +1) + V 2jt(u(k) - l)d(k)/X 其中P為光垂直透射通過光罩引起的相改變，於光罩中具 有（m_2)層之半色調移相層係設置於透明基板上， X (k，k + Ι )為發生於第kth層與第（k + 1)th層間之介面之相變 化，u(k)及d(k)分別為形成第p層之材料之折射率以及膜 厚度，以及；I為曝光波長，但限制條件為k = i之該層為透 明基板以及k = m之該層為空氣。 另 方面，

關於轉寫圖樣之尺寸、面積、排列、形狀 等，曝光之透射比通過半色調移相膜912，使得半色調 相效應可利用變化的圖樣來調變。 ° 為了獲得實質上之前述效應，通過半色調移相膜9ι 2之 曝光透射比可設定於最理想透射比±若干百分比二 ^ 最理想透射比係由圖樣本身決定。 犯& 一般當孔隙之透射比定義為100%時，此種最理相 可使用轉寫圖樣於1至50%之寬廣範圍内大幅改纖了逍射

即’為了因應全部圖樣’需要具有各種透2 調移相光罩。 ％冗值之丰泛 實質上相反轉功能以及透射比控制功能係由 膜材料（以多層，組成各層的各種材料Α +色凋移相 (折射率及消光係數）以及膜厚度定+為例）之複雜折射率 即，當控制半色調移相膜厚度時，根據前述表示式且有

479155 五、發明說明（ίο) 調移相光罩之半y調m(n 4奇1^之材料可用作為半色 調移相層以及-張實質遮光膜，二者一層半色 上，以及該實質遮光膜為單層或多^成=於透明基板 作為主要成分之層，更佳地，哕胃臈，，、具有一層含鈕 t膜’其具有-層含有金屬石夕化m周；=為單層或多 =含Γ選自氧、氮及氟組成的組群之：Γ:之層以及 :此，例如，以實質遮光膜為例二 主要成分之層以及疊置於含 1用層各鈕作為 相膜，蝕刻實質遮光膜 ：的1科用作為半色調移 氯為主的氣體進行乾钮刻來Μ移相膜二者可經由使用以 另外，以實質遮光膜為例，係 早層或多層製備，以及作為^ 3鈕作為主要成分之 為主的材料膜例如以矽化鈕二=相膜，以金屬矽化物 的材料膜，且以纽為主的材料膜以石夕化翻為主 質遮光膜以及半色調移相膜之早層或多層使用’實 藉乾蝕刻來進行。 、 J可使用以氟為主的氣體 當遮光膜係使用鈕、或含知从达> 化钽、氮化鈕、氧氮化鈕等2 f成分之材料例如氧 使用以氣為主的氣體例如cl2；^Y遮光膜之㈣可經由 用以氟為主的氣體如CF SF 2 2進仃乾蝕刻以及使 4 ^^及以匕進行乾蝕刻二者達 9〇1l〇112.ptd 第15頁 五、發明說明（11) 成。 此外作為遮光膜，若金屬鈕 側成層，則可經由控㈣“胺1一係以该順序由基板 曝光之低反射程度制乳化叙膜之折射率及膜厚度而實現 用於此處之「實質摭# 膜以及可獲得實質完全遮光^ :匕,y獲？高度對比薄 有高於半色調移相層之遮光二、17，取少貫質遮光膜具 可有效抑制抗蝕劑因曝光產生的反應。、.、' 此力 至於以鈕為主之材料膜之折射率， 及亦可藉由將薄膜氮化或氧氮化予以控帝 Γ 此外，以鈕為主之薄膣 了氧及氮以外的1它：率右有所需也可藉加入除 光束A 1+ P ~ ^ ^原子來控制，且對於具有曝光波長 先束亡射％ ’ 4易實現實質上低反射程度。

Nb進Si : Y、teV元之二Λ為主的薄膜可能含有例如Fe、 寺το素作為無法避免的雜質。 以S t ΐ : 2含鈕作為主要成分之薄膜，只要可藉前述 或犧主的氣體進行乾餘刻，則其 組成並無特殊限制。 成此ϊϊΐϊί氧化物膜、氮化物膜等容易藉濺鍍方法形 成，鍍法係為習知用於製造光罩之原料膜。 行為例乂 11屬用作為目標物以及濺鍍方法僅利用氬氣進 =則；膜，而當氧氣或氮氣添加至嶋 义、/ 了彳又侍氧化鈕膜或氮化鈕膜。 V射率的凋整可藉濺鍍壓力、濺鑛電流等以及氣體 五、發明說明（12) 之混合比予以控制 =外’此種以鈕為主之材料膜也可經由配 方法之薄膜備姑分-制w 小同於滅鑛 扣、七也、表備技術製造，此等薄膜製備技術包括& i & 空沈積、CVD、離子鑛層以及離子束濺鑛。 括例如真 ，為根據本發明之一具體實施例之半色 相：：為要成分以及進一步含有選自·、氮月氣 要且右箱：t : 其組成而言並無特殊限制，口 :為！即可。至於該層之另-具體實施例，含： 之元素之哕；以5進一步含有選自氧、氮及氟組成的組； /、 μ曰’就其組成而言並無特殊限制。 審匕等類型之半色調移相層之較佳實施例，例如共同 第二11Ϊ專利申請案第09/736805號(歐洲專利申請案 、 6· 5唬以及日本專利申請案第1 1 -355522 ( 1 999 )號 :^: 2:00 —1 54687號)揭示之該等類型之半色調移相層， 义於此。此等共同審查申請案之相關部份說明併述 於此以供參考。 /、人參照附圖舉例說明之若干較佳具體實施例說明本發 明之細節。 11為本發明之第一具體實施例之半色調移相光罩用之 ^仏基板之剖面圖，圖2為第二具體實施例之半色調移相 光罩用之製造基板之剖面圖，圖3為第一具體實施例之半 色凋移相光罩之剖面圖，圖4為第二具體實施例之半色調 移相光罩之剖面圖，圖5A至5E為說明圖3所示之第一實施 例之半色調移相光罩之製法的剖面圖，圖6A至6E為說明圖 479155 五、發明說明（13) 4所示之第二實施例之半色調移相光罩之製法的剖面圖， 圖7A為比較例之半色調移相光罩之剖面圖，以及圖7B為比 較例之半色調移相光罩用之製造基板之剖面圖。

圖1中，1 1 0為透明基板，1 2 0為半色調移相層，1 2 1為鈕 層，1 2 2為金屬氧矽化物層（氧矽化鈕膜），1 2 5為半色調圖 樣區（位移層之圖樣區），1 3 0為遮光層（也稱做實質遮光 膜），131為鈕層，132為氧化鈕層（抗反射層，亦可表示為 TaOx)，135為遮光層之圖樣區，160及165為抗姓劑層， 210為透明基板，220為氧化鉻層（半色調移相層），225為 半色調圖樣區（位移層之圖樣區），2 3 0為遮光層（也稱做實 質遮光膜）’231為组層’232為氧化组層（抗反射層，亦可 表示為TaOx)，235為遮光層圖樣區，以及2 60及2 65為抗餘 劑層。 丰色調移相光罩用之製造基板之第一具體實施例 首先將參照圖1說明本發明之半色調移相光罩用之製造 基板之第一具體實施例。

本具體實施例為形成半色調移相光罩用之製造基板，在 該製造基板中，半色調移相層120以及遮光層（實質遮光 膜）130循序成層於透明基板110上，遮光層13〇為雙層膜， 其包含組層1 3 1以及氧化纽層1 3 2，該等層以此種順序疊置 於透明基板110上；以及半色調移相層12〇為雙層膜，其包 含钽層121以及金屬氧石夕化物膜122，該等層係以此種順序 由透明基板11 0之該側疊置。 本具體實施例中’遮光層1 3 0以及半色調移相層i 2 〇二者 五、發明說明（14) ' -- $由可使用氟類氣體乾蝕刻之材料組成。結果，不似前述 白=製法，具有遮光膜之半色調移相光罩製法中之第一蝕 刻步驟可連續進行而不會中斷。 進步因為在半色調移相層120之金屬氧矽化物膜122 =使用虱類型氣體蝕刻，故當遮光層1 3〇係使用氣類型 乳體乾蝕刻時，薄膜可作用為蝕刻擋止層。 至於金屬氧石夕化物膜122，可使用氧矽化钽膜、氧矽化 ::以及其他。其巾，就光罩之清洗能力而言，以氧矽化 、:、、、特佳’原因在於氧矽化鈕膜不同於其它類型薄膜，對 酸、鹼等之安定性更佳。 =及當製造半色調移相光罩時，為了獲得相位差效應， =色^移相層120係形成於透明基板U〇上，故當下式之m …日寸，具有相位差於η 7Γ ± 7Γ / 3弧度（η為奇數）之範圍： 3 3 Φ =名 x (k，k + 丄)+ g 2jt(u(k) - l)d(k) / λ $中P為光垂直透射通過光罩引起的相改變，於光罩中具 m 2)層之半色調移相層丨2 〇係設置於透明基板丨丨〇上， ^ k，k+Ι)為發生於第kth層與第（k+i)th層間之介面之相變 # u(k)及d(k)为別為形成第kth層之材料（鈕層，金屬 ::矽膜122)之折射率以及膜厚度，以及入為曝光波長， =:制條件為k = 4之該層為透明基板η〇以及k = m之該層為 空氣。 $ §製造半色調移相光罩時，為了獲得實質上之相 效應，半色調移相層120形成於透明基板11()上，因而

五、發明說明（15) ，透明基板11 G之曝光透射比 透射比係於4 50%之範圍的膜厚度巧。其具有曝光 氧化鈕層1 3 2、鈕® 1 q 1、备A又 皆可藉業界眾所周知以及已；=鈕膜122、以及鈕層121 法形成。 以及已用於製造光罩用薄膜之濺鍍方 成：ίίϊ用作為目標t且僅使用氬氣進行滅鍍時，可形 得氧化组臈或氮化组；氮氣添加於濺鍍氣體時’可搜 外2 ί膜5 ί二？ f主的材料膜也可使用除了濺鍍方法以 ΙϋΪ 造，該等技術包括真空沈積、CVD、 離子鍍層以及離子束濺鍍。 同理，關於金屬氧矽化物膜，係包括鈕氧矽化物膜以及 ::矽:匕物膜’當使用金屬氧矽化物膜作為目標物以及僅 使，，虱進仃濺鍍時，可形成金屬矽化物膜；以及當氧氣 或虱i ί加至濺鍍氣體時’可獲得金屬氧矽化物膜或金屬 石夕化物氮化物膜。 金屬氧矽化物膜122之折射率的調整可藉錢鍍壓力 鍍電流等以及氣體混合比控制。 濺 造基板之第二具體眚竑例 然後參照圖2說明本發明之半色調移相光罩用之製造基 板之第二具體實施例。 土

90110112.ptd 第20頁 本具體貫施例為一種用以形成半色調移相光罩用之製造 基板’其中半色調移相層220及遮光層230係以此種順序成 層於透明基板2 10上，遮光層23〇為雙層膜，其包含鈕層 479155 五、發明說明（16) 231以及氧化鈕層232以此種順序由透明基板2 1〇該側疊 置’以及半色調移相層220為氧化鉻層之單層膜。 在本具體實施例中，遮光層230以及半色調移相層22〇二 者係由可使用以氣為主的氣體進行乾姓刻之材料製成。社 果，，類似第一具體實施例，具有遮光膜之半色調移相光g 之製法之第一蝕刻步驟可連續進行而未中斷。 友進一步，其為半色調移相層之氧化鉻層2 2 〇難以使用以 =為主的氣體乾蝕刻，如此當遮光層23〇被乾蝕刻該 層將不會被钱刻。 =及當製造半色調移相光罩時，為了獲得相位差效應， +色調移相層220係形成於透明基板21〇上，故去下式之m 為3時，具有相位差於n；r± 弧度（n為奇數二“： Φ=|χ^^ + 1) + 2π(α(2)-1)〇1(2)/λ f中ρ為光垂直透射通過光罩引起的相改變，i中一声 色調移相層220係設置於透明基板21〇± ^ 曰 生於第kth層與第（k + 1)th # n之八；* + U，k+Ι)為4 分別為带“二 之相變化，“2)及奴2) ϋ = 化鉻層22°)之材料之折射率以及膜 =以及又為曝光波長，但限制條件為Μ之該声為透 月基板210以及k = 3之該層為空氣。 曰”、、 ^外，當製造半色調移相光罩時，$ 位差效應，半色調移相層220形成 ；二上 通月基板210之曝光透射比定義為1〇〇% 透射比係於1至50%之範圍的膜厚度。守一有曝先 90110112.ptd 第21頁 479155 五、發明說明（17) 氧化鉻層220可藉業界眾所周知以及已用於製造光罩用 薄膜之濺鍍方法形成。 當金屬鉻用作為目標物以及僅使用氬氣進行濺鍍時，可 獲得金屬鉻膜；而當氧氣或氮氣添加至濺鍍氣體時，可獲 得氧化鉻膜或氮化鉻膜。 氧化鉻層2 2 0之折射率的調整可藉濺鍍壓力、濺鍍電流 等以及氣體之混合比加以控制。

此外，此種以鉻為主的材料膜也可使用除了濺鍍方法以 外的薄膜製備技術製造，包括真空沈積、CVD、離子鍍層 及離子束濺鍍。 此外，鈕層2 3 1可類似第一具體實施例之鈕層1 3 1及1 2 1 來形成。 壬移相光罩用之製造基板之另一具體實施例 至於第一具體實施例之半色調移相光罩用之製造基板之 修改’由單層或多層之其它材料組成的遮光層可使用以氟 為主的氣體以及以氯為主的氣體二者進行乾蝕刻，並可引 述作為遮光層1 3 0。 此種修改，例如遮光罩使用單一钽層替代在第一具體實 施例中，由钽層1 3 1以及氧化鈕層1 3 2組成的遮光層1 3 0 ; 或遮光層使用氧氮化鈕層或鉬（M〇)層替代第一具體實施例你 之钽層1 3 1。 以及於第一具體實施例及前述修改例中，作為半色調移 相層之組成，可引用一種組成，、其中含有金屬石夕化物作為 主要組成以及進一步含有一或多種選自氧、氮及氟元素^

90110112.ptd 第22頁 479155 五、發明說明（18) 層來成層作為最頂層，以及一或多層可使用以氟為主的氣 體進打乾蝕刻之其它材料層來成層作為底層，即，位於透 明基板2 1 0側。 例如丄可引用一種組成，其具有鉬層替代第一具體實施 例以及前述修改例之半色調移相層12〇之鈕層121。 此外，替代第一具體實施例之氮或鉬氧矽化物膜丨2 2， 可引用具有组或銦等其它組成之石夕化物氧氮化物膜以及石夕 化物氮化物膜。 "再者]如前述之氧氮化鈕層、鉬（M〇)層、金屬矽化物氧 氮化物膜、以及矽化物氮化物膜也僅使用氬氣作為濺鍍氣 體二使用混合氣體，該混合氣體中預定量的氧或氮添加至 氬氣作為濺鍍氣體之濺鍍方法形成。 此等修改例，例如在第二具體實施例使用 钥（Mo)層替代鈕層131之遮光層。 至於第二具體實施例之半色調移相光罩用之製造基板之 修改例，使用以氟為主的氣體以及以氯為主的氣體進行乾 蝕刻之其它材料製成的遮光層作為遮光層2 3 0。 氧氮化组層或 進一步，於前述修改例以及第二具體實施例中， 色調移相層，可引用由使用以氣為主的氣體乾蝕刻作難以 使用以亂為主的氣體乾蝕刻之其它材料製成的層。 例如替代第二具體實施例之氧化鉻層2 2 0，可引用且右 其它組成之氧氮化鉻膜以及氧化鉻膜。 八 至於熟習此項技藝之人士，容易了解於本發明 範圍内可對前述製造基板具體實施例做出其它修改：：及 479155

五、發明說明（19) 更，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍界定。 半色調移相来罩之第一具體眚成例 其次將基於圖3說明本發明之半色調移相光罩之第—具 本具體實施例為半色調移相光罩，其係使用圖1顯示之 第一具體實施例之製造基板製造，以及在本具體實施例 中，製備半色調圖樣區（位移層圖樣區）1 25，俾獲得相位 差效應，以及製備遮光圖樣區1 3 5，俾獲得實際遮光效 果0 > 關於各層之材料及光學性質，將取代圖1顯示第一具體 實施例之半色調移相光罩用之製造基板之說明。且於此將 刪除進一步解說。 、 、 其-人將參照圖5說明第一具體實施例之半色調移相光罩 之製造方法實施例。 首先製備圖1所示第一具體實施例之半色調移相光罩用 之製造基板（圖5 A)，抗蝕劑層160係根據欲製造的半色調 移相層120之圖樣形狀來形成於遮光膜丨3〇上（圖5B)。

至於欲形成抗蝕劑層1 6 〇之抗蝕劑，其容易處理，且以 具有所需解析度以及高乾蝕刻抗性為佳，但非僅限於此。 其次使用抗蝕劑層1 6〇作為抗蝕刻遮光罩，遮光層丨3()以 及其後之半色調移相層120藉以氟為主的氣體連續蝕刻。 如此可獲得具有遮光膜13〇之半色調移相層圖樣（圖 5C)。 此外，若有所需，可變更以氟為主的氣體之組成。

479155 五、發明說明（20) 然後，於藉由平常方法撕離抗蝕劑層丨6〇後，具有對應 於遮光膜1 30形狀之孔隙之抗蝕劑層丨6〇係形成於遮光層 130上（圖5D)，以及使用此種抗蝕劑層作為抗蝕刻遮光 罩’遮光層1 3 0係藉以氯為主的氣體來餘刻。 金屬氧矽化物層1 22係作為蝕刻擋止層。 然後抗蝕劑層1 65藉由平常方法撕離二形成第一具體實 施例之半色調移相光罩（圖5 E)。 至於奴形成抗餘劑層1 6 5之抗钱劑，以容易處理且具有 所需解析度以及高乾蝕刻抗性之抗蝕劑為佳，但非僅限於 此。 、 义至於本具體實施例之半色調移相光罩之修改例，可引用 =述使用圖1所示S —具體實施例之各製造基板修改例之 製造基板之移相光罩。 此等光罩可經由圖5所示製法來製造。 第二具體實^! _ ^ 本發明之半色調移相光罩之第二具體實施例將基 於圖4來說明。 i 2 施例^為一種半色調移相光罩’其係經由使用圖 具體實施例之半色調移相光罩用之製造基板製 ^ .制於本具體實施例中，類似第一具體實施例之製造 二區彳9 ^備奴獲得相位差效應之半色調圖樣區（位移層圖 ，二關a以及欲獲得實用遮光效果之遮光圖樣區235。 Μ夕I & f之材料及光學性質，可採用圖2第二具體實施 ϋ周移相光罩用之製造基板之說明。在此刪除其進

90110112.ptd ^---— 第25頁 479155 五、發明說明（21) 一步說明 义至於本具體實施例之修改例，可引用使用製造基板並於 前述圖2所示第二具體實施例之製造基板修改之移相光 罩。 然後將參照圖6說明第二具體實施例之半色調移相光罩 之製法之具體實施例。 首先，製備如圖2所示第一具體實施例之半色調移相光 罩用之製造基板（圖6A)，然後抗蝕劑層26 0形成於製造基 板之遮光膜230上，其圖樣係根據欲製造的半色調移相層 220之圖樣形狀（圖6B)。 曰 至於欲形成抗蝕劑層2 6 0之抗蝕劑，以容易處理且具有 預定解析度及高乾蝕刻抗性之抗钱劑為佳，但非僅限於 此0 其a使用抗餘劑層2 6 0作為抗餘刻遮光罩，遮光膜2 3 〇以 及隨後之半色調移相層2 2 0係藉以氯為主的氣體連續蝕 刻。 如此可獲得具有遮光膜230之半色調移相層圖樣（圖 6C)。 此外’若有所需可變更以氯為主之氣體的組成。 於抗餘劑層2 6 0藉由平常方法撕離後，具有配合欲製作 的遮光膜2 3 0形狀之孔隙的抗蝕劑層2 6 5形成於遮光層2 3 0 上（圖6D);以及使用抗蝕劑層作為抗蝕刻遮光罩，遮光層 2 3 0係藉以氟為主的氣體來蝕刻。 氧化鉻層2 2 0係作為蝕刻擋止層。

90110112.ptd 479155 五、發明說明（22) 然後抗蝕劑層265藉由平常方法撕離而形成第二且體 施例之半色調移相光罩（圖6E)。 八 、 至於欲形成的抗蝕劑層265之抗蝕劑’以容易處理且且 有預定解析度以及高乾蝕刻抗性之抗蝕劑為佳，但僅限 於此。 二至於本具體實施例之半色調移相光罩之修改例，可引用 前述使用製造基板之移相光罩，該製造基板為前述圖2所 示第二具體實施例之製造基板之修改例。 此等光罩可藉圖6所示製法來製備。 ?口熟習該項技藝之人士，容易了解可於本發明之精髓及 範圍内做出多種其它前述光罩具體實施例之修改或變化， 本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍界定。 實施例 現在將藉下列實施例更具體說明本發明。 乂 士實施例為圖3所示第一具體實施例之半色調移相光罩 係藉圖5所示經由使用圖1所示第一具體實施例之半色調移 相光罩用之製造基板之製法來製成。 於後文將參照圖1、圖3及圖5說明本具體實施例。 已製造之半色調移相光罩係用於曝光於ArF，其中使用6 吋見方及厚〇 · 2 5吋之高純度合成石英基板作為透明基板 1，半色調移相膜120為包含鈕層121及氧矽化鈕層122之 雙層膜，以及遮光層130，其為包含鈕層131以及氧化鈕層 132之雙層膜。 首先，製造圖1所示第一具體實施例之半色調移相光罩

^155 1、發明說明（23) " e --- 用之製造基板如後。 鈕層1 21為半色調移相膜之第一層，於 透明基板11 0 一面上形成為約J 0毫微米厚度：L 2下’於 經過光學磨平及徹底清洗。 其表面事先 <纽層121之形成條件〉 薄膜形成裝置：鉋盤型直流磁控管濺鍍裝置 目標物：鈕金屬 、

氣體及其流速·氫氣，7〇 seem 濺鍍壓力：1. 〇 p a 濺鍍電流：5 · 0安培 、、其次，氧矽化鈕膜122為半色調移相膜之第二層，於下 迷條件下形成於鈕層上厚約3 〇毫微米。 <氧矽化鈕膜122之形成條件> 薄膜形成裝置：鉋盤型直流磁控管濺鑛裝置 目標物：鈕：矽=1 : 4 (原子比） 氣體及其流速：氬氣50 sccm+氧氣5〇 sccm 濺鍍壓力：1. 〇 pa 濺鍵電流：3 · 5安培

曝光於ArF準分子雷射具有透射比6%之半色調移相層120 如此形成於透明基板110^^面上。 另一方面，表面有階的試樣係藉掀離法製備，此處薄膜 係於相同條件下，於事先使用膠帶等覆蓋的合成石英基板 上形成’然後撕離罩蓋膠帶而形成階。使用市售相位差測 量裝置（MPM1 93，雷射技術公司製造）進行測量，顯示此種

479155 五、發明說明（24) 試樣對193毫微米光之相位差及透射比分別為177· 及 5 · 6 9 %。 ” ^ 其次’遮光層130之组層131係於下述條件下，於 色調移相層1 2 0上形成。 ' 〈鈕層131之形成條件〉 薄膜形成裝置：鉋盤型直流磁控管減：錢& £ 目標物：叙金屬 氣體及其流速：氬氣，7 0 s c c m 濺鍍壓力：1. 0 Pa 濺鍍電流·· 5. 0安培 鈕金屬膜厚度調整為約5 0毫微米。 然後氧化鈕層1 3 2係於下述條件下形成於遮光層丨3 〇之鈕 層1 3 1上。 〈氧化鈕層1 32之形成條件〉 薄膜形成裝置：鉋盤型直流磁控管賤鑛裝置 目標物··紐金屬 氣體及其流速··氬氣50 sccm+氧氣5〇 sccm 濺鍍壓力：1. 0 Pa 濺鍍電流：5 · 0安培 氧化钽膜厚度調整為約2 〇毫微米。 如此，獲得圖1所示第一具體實施例之半色調移相光罩 用之製造基板，其具有遮光膜丨30且用於曝光於ArF準分子 雷射。 當具有遮光膜130用於曝光於ArF準分子雷射之半色調移

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五、發明說明（25) 相光罩用之製造基板之透射比係使用Otsuka電氣公司製造 的分光光度計MCPD 3 0 0 0測量時，1 93毫微米光之透射比為 〇 · 1 %或以下。 其次，經由使用前述獲得之帶有遮光膜1 3 0之半色調移 相光罩用之製造基板，圖3所示半色調移相光罩係根據下 述方式製造。

首先於所得半色調移相光罩用之製造基板之遮光膜丨3〇 1使用含有機材料作為主要組成分之抗蝕劑ZEP 7〇〇〇 (NipP〇n Zeon公司製造）以及藉電子束光微影蝕刻方 法（圖5B)製備具有預定形狀之抗蝕劑層160。 其次經由使用光罩用之市售乾蝕刻器（VLR 7〇〇，pTI公 司製造）’半色調移相層之暴露部份（此處抗蝕劑層丨6 〇不 存在）曝光於高密度電漿，俾進行選擇性乾蝕刻，俾獲得 半色調移相層丨2 0之預定圖樣（圖5C )。 於此步驟，遮光膜1 3 〇以及半色調移相層丨2 〇被連續蝕刻 而無任何間隔。 〈餘刻條件〉 餘刻氣體·· CF4氣體

壓力·· 1 〇毫托耳

Icp粉末（高密度電漿生成）：950瓦 偏壓功率（繪圖功率）：50瓦 時間：5 0 〇秒 然後撕離抗蝕劑層1 6 〇，俾獲得帶有遮光膜1 3 0之半色調 移相層120之圖樣。

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其次，抗蝕劑IP 35 0 0 (東京〇hka工業公司製造）再度施 用於所得圖樣上，如此所得抗蝕劑層接受光微影蝕刻處 理’俾獲得處理後之抗蝕劑層1 6 5，其僅於半色調薄膜曝 f之預定部份才具有孔隙。所得產物係於下述條件下接受 f餘刻’俾於遮光層1 3 0經由抗飯劑層1 6 5之孔隙曝光的部 份選擇性去除遮光層130 (圖5D)。 餘刻氣體：Cl2氣體 壓力：5毫托耳 ICP粉末（高密度電漿生成）：5〇〇瓦 偏壓功率（繪圖功率）：1 5 〇瓦 時間：1 0 0秒

由於氧矽化鈕膜122於此種蝕刻條件下未被蝕刻 去除遮光膜，以致於半色調移相層丨2〇之相位差 不受影響。 ’故可 透射比 氧石夕化鈕膜122係作為蝕刻擋 最後’抗蝕劑層1 6 5被撕離， 1 3 0之半色調移相光罩。 止層。 俾獲得圖1所示具有遮 光膜 考慮此種半色調移相光罩，就去除部份之尺寸 狀、膜厚度分布、透射比分布、薄 = 性荨各方面皆可供實際應用。 反之霉 層： = = ;示製造基板(其中作為半色調移相膜之 a以及作為遮光膜之鉻層以及氧化钬 1」員]f登置於透明基板―側上）製造圖7A所示之用1^ 光於W之半色調移相光罩為例，可發現具有與^ =

90110112.ptd 第31頁 光罩製造 以氯為主 乾姓刻。 乾飯刻， 室時，第 操作，結 的困擾。 可修改第 著將處理 進行矽化 變複雜以 五、發明說明（27) 習知遮光膜之半色調移相 換言之，絡遮光膜使用 爹旦Μ使用以氣為主的氣體 驟劃分為氯乾I虫刻以及氣 因此當使用單一蝕刻腔 過程中，須進行氣體置換 置構造變複雜以及操作上 經由使用二蝕刻腔室， 於蝕刻腔室之乾蝕刻，接 另一腔室，俾於後一腔室 程也導致蝕刻裝置之構造 過程所見的相同問題。 的氣體乾#刻，而發化 如此須將第一乾蝕刻步 結果造成加工不連續。 一乾钱刻步驟於其操作 果導致製程以及姓刻裝 一飯刻步驟，故遮光膜 後的基板由該腔室移至 钽的乾蝕刻。但此種過 及成本的增高。 如前述’本發明可提供一種具有此種構造之半色調移相 光罩’其可未使用複雜過程以及具有複雜構造的蝕刻裝置 進行乾#刻。 同時’本發明可提供讓此種處理變可能之半色調移相光 罩用之製造基板。 日本專利申請案第2〇〇〇-127548號申請日2000年4月27日 之全體揭示内容包括說明書、申請專利範圍、圖示及摘要 全體併述於此以供參考。 元件編號之說明 110 透明基板 12 0 半色調移相層 121 鈕層 12 2 金屬氧矽化物層

\\326\2d-\90-07\90110H2.ptd 第32頁 479155 £、發明說明 (28) 125 半色調圖樣區（位移層之圖樣區） 130 遮光層（實質遮光膜） 131 组層 132 氧化钽層 135 遮光層之圖樣區 160 抗钱劑層 165 抗#劑層 210 透明基板 220 氧化鉻層 225 半色調圖樣區 230 遮光層（實質遮光膜） 231 组層 232 氧化钽層 235 遮光層圖樣區 260 抗触劑層 265 抗钱劑層 911 基板 912 半色調移相膜 913 入射光 921 基板 922 1 0 0 %遮光膜 923 入射光 Φ

90110112.ptd 第33頁 479155 圖式簡單說明 圖1為本發明之半色調移相光罩用之製造基板之第一具 體實施例之剖面圖。 圖2為本發明之半色調移相光罩用之製造基板之第二具 體實施例之剖面圖。 圖3為本發明之半色調移相光罩之第一具體實施例之剖 面圖。 圖4為本發明之半色調移相光罩之第二具體實施例之剖 面圖。 圖5A至5E為圖3所示第一具體實施例之半色調移相光罩 之製法之剖面圖。 圖6A至6E為圖4所示第二具體實施例之半色調移相光罩 之製法之剖面圖。 圖7A為比較例之半色調移相光罩之剖面圖，以及圖7B為 比較例之半色調移相光罩用之製造基板之剖面圖。 圖8A至8D為說明半色調移相方法之視圖。 圖9A至9D為以習知方法使用遮光罩說明轉寫方法（投射 曝光方法）之視圖。

90110112.ptd 第34頁

Claims (1)

1. 479155 六、申請專利範圍 透=形= = 用之製造基板…Η 半色調移相層以及實；:及-張實質遮光膜’該 該實質遮光膜為包含以2 透明基板上’以及 膜。 t作為主要成分之層之單層或多層 板，Α:? d ^:1項之半色調移相光罩用之製造基 ί金屬：化，含-種 氟組成的組群之元素之ί:以及進-步含有選自氧、氮及 3·::明專利範圍第2項之半色調移相 板，其中，金屬矽化物為矽化釦。 又I仏基 4·::請專利範圍第！項之半色調移相光罩用之製造a 板，八中，忒半色調移相層為單層或苴、土 含鉻作為主要成分以及進一步含有選自氧、、氛； 組群之元素之層。 氣、、且成的 5.如申請專利範圍第丨至4項中任一項之 :之：J基板，其中，，色調移相層係形成於透明二Ϊ罩 上，忒透明基板具有相位差ρ根據下式係於η兀± ' 度（η為奇數）之範圍·· 、 - π / 3弧 —1 m—1 ζ X (k3 k +1) + V 2^u(k) - l)d(k) / λ -I k^2 其中P為光垂直透射通過光罩引起的相改變，於 有（m-2)層之半色調移相層係設置於透明基板上，先罩中具 X (k，k+Ι)為發生於第ρ層與第（k+1)th層^之介面 > 田之相變 90110112.ptd 第35頁 479155 六 、申請專利範圍 __ 厚 明 化二為卜第kth… 度以及；i為曝先波長，但限制條件為卜 基板以及k = m之該層為空氣。 之》亥層為透 6.如申請專利範圍第項中任一 用之，造基板，其中’—層半色調移相層： = = 士’當透明基板之曝光透射比定義為! 〇 二 光透射比係於1至50%之範圍的膜厚度。 /、有泣成曝 7·如申請專利範圍第5項之半色調移相 板，其中，-層半色調 成 用之I:基 基板之曝光透射比定義〜㈧"年，呈右：f板上’當透明 1至m範^訂^為廳#㈣造成曝光透射比於 二：!:：色：！相光罩，其包含一片透明基板，-層半 層以及哕麻所、疮止張男、貝遮光膜其中，該半色調移相 光膜為=1遮光膜係成層於透明基板上，以及該實質遮 9、如^二二纽作為主要成分之層的單層或多層膜。 半色調移Γ目ΐΐί圍第8項之半色調移相光罩，其中，該 物作為主i I二早層或多層膜，該膜包含一種含金屬石夕化 以及進-步含有選自1、氮及說組成的組 « 要成分以及、曰 早9或多層膜，该膜包含一種含鉻作為主 進一步含有選自氧、氮及氟組成的組群之元素

   90110112.ptd 第36頁 六、申請專利範圍 之層。 1 2 ·如申請專利範圍第8至11項中紅 . 栗甘士坐众^ 王11項f任一項之半色調移相光 f ’：：/ί色调移相層係形成於透明基板上，嗜透明基 =有相位差"艮據下式係於…"3弧度(η為奇數)之 摩巳圍· •1 (X (k，k +1) + 怎 2jt(u(k) - l)d(k) / λ 以” Λ Λ 通過光罩引起的相改.變，於光罩中具 IT 1 ίί移相層係設置於透明基板上， 工彳:3爻生於第kth層與第(k+i )th層間之介面之相變 p 分別為形成第kth層之材料之折射率以及膜 ::二及k為曝光波長，但限制條件為k=1之該層為透 明基板以及k = m之該層為空氣。 申請_專利範圍第8至11項1^任—項之半色調移相光 基板i ΐ半色調移相層形成於透明基板上，當透明 Γ? 5 0 0/ ^ pi 、比疋義為100%時，具有造成曝光透射比於 丄主bU/G靶圍之膜厚度。 乂4.:Λ請專利範圍第12項之半色調移相光罩，其中， 透：屮-相層形成於透明基板上，當透明基板之曝光 之膜厚=。：1〇〇%時，具有造成曝光透射比於1至50%範園 90110112.ptd 第37頁