TWI409580B

TWI409580B - 空白光罩、光罩及其製造方法

Info

Publication number: TWI409580B
Application number: TW097132308A
Authority: TW
Inventors: Kee-Soo Nam; Han-Sun Cha; Sin-Ju Yang; Chul-Kyu Yang; Se-Woon Kim
Original assignee: S&S Tech Co Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2013-09-21
Also published as: TW201001055A; JP2010009001A

Description

空白光罩、光罩及其製造方法

本發明係關於一種作為光罩材料的空白光罩以及使用該空白光罩製造光罩之方法，其中該光罩用於微處理半導體積體電路、電荷耦合器件、液晶顯示器、濾色鏡等。

根據近來朝大規模積體電路高整合趨勢中所涉及之電路型樣小型化之需求，經改進之半導體微處理技術變得非常重要。在高整合電路中，電路線變得微型化，以便確保低功率和快速操作，並且對於連接相鄰層之接觸霍耳型樣、與整合趨勢相一致之電路組態之技術需要逐漸增加。從而，為了滿足該需求，在製造用於微影應用之光罩中(其中記錄電路型樣)必須研製涉及小型化並且能夠記錄更精確電路型樣之技術。

根據製造空白光罩和光罩之一般方法，在一透明基板上或在沈積於該透明基板上之相偏移膜之上，沈積一光屏蔽膜，此等膜塗覆有光阻，並且該光阻受到曝光、顯影、蝕刻和剝離以形成光阻型樣。在傳統空白光罩和光罩中，儘管光阻在特定之區域被曝光，但是蝕刻時由於其厚度出現宏觀/微觀負載效應，從而不利地導致高整合之型樣和低整合之型樣之間之尺寸差異以及單一型樣和緻密型樣之間之尺寸差異。該不利之原因是當光阻被曝光、顯影和蝕刻並且使用該光阻作為遮罩蝕刻該光阻下佈置的膜時，與低整合之型樣或者單一型樣相比，在相同之顯影溶液、蝕刻溶液或者蝕刻氣體量之條件下,高整合之型樣在每單元面積下具有低的反應劑之反應/去除速度，從而不能充分地被蝕刻並且導致臨界尺寸(CD)之差異。即，一緻密型樣區域表現出用來蝕刻金屬膜之蝕刻自由基之集中行為，當與一型樣形成區域相比時，該集中行為朝該金屬膜之底部降低，從而導致金屬型樣之頂部CD與底部CD之間之差異。另一方面，一隔離型樣區域由於其蝕刻面積小而具有一更高之蝕刻自由基集中，出現金屬膜型樣之底切，從而造成更大之CD差異。

在解決上述問題之嘗試中，當減小光阻之厚度時，可以改進微型樣之負載效應、線性和保真度。然而，當該嘗試應用到藉由乾蝕刻製造光罩之情況時，由於光阻與蝕刻劑之蝕刻比不足夠高，因此蝕刻下面層時對光阻之損壞導致抗蝕劑型樣之變形和下膜之損壞，從而使得難以完美地在光屏蔽膜上轉錄原始之光阻型樣。為此原因，必須減小光罩型樣形成中用作一遮罩之光阻之負載。

另外，光罩型樣之小型化亦導致光阻型樣之小型化。在該情況下，當僅使抗蝕劑型樣小型化而不減小光阻膜之厚度時，用作該光屏蔽膜之一硬質罩之光阻之一縱橫比(定義為膜厚度與型樣寬度之比)增加。通常，當光阻厚度與光阻型樣寬度之比增加時，型樣形狀容易劣化，並且使用光阻作為一罩轉錄到光屏蔽膜上之型樣精度降低。在嚴重情況下，光阻型樣可能分裂或者分開從而被遺漏。從而，根據光罩型樣之小型化，藉由使用作形成光屏蔽膜型樣之罩之光阻膜變薄，必須將型樣厚度與型樣寬度之比調整成所需水平。

然而，在實際應用中，要滿足光阻罩之所有需求，即抗蝕性、高解析度和型樣形成精度，存在技術困難，並且只要採用傳統之型樣形成過程，上述問題就將得不到解決。

除了減小光阻厚度之外，減小硬質罩之厚度必須認為是重要的。使用抗蝕劑罩形成硬質罩層型樣並且去除抗蝕劑之後，使用該硬質罩作為一蝕刻罩，乾蝕刻或者濕蝕刻一下面光屏蔽膜和抗反射膜。此時，考慮到宏觀/微觀負載效應，也需要一薄硬質罩。然而，由於硬質罩厚度之最佳化還可以在蝕刻時導致去除或者損壞下面膜，與光阻類似，必須充分考慮用於硬質罩之材料和其厚度。

為了解決此等問題，為了減小光阻之負載並且從而形成高精度之光罩型樣，需要一種具有優良抗蝕刻性之一新型空白光罩材料和結構，其係基於優選該光屏蔽膜之材料、最佳化在使用光阻中涉及之抗蝕刻性、以及最佳化在硬質罩處理中的熱處理、厚度和處理條件等。

另外，為了提高解析度，塗有化學放大型抗蝕劑之空白光罩被用於製造光罩。該化學放大型抗蝕劑藉由曝後烤(PEB)放大曝光時產生之強酸(H+)，顯影一抗蝕劑。然而，在傳統之空白光罩中，用於化學放大型抗蝕劑膜之一基底是一金屬膜。傳統之金屬膜採用含氮材料控制如反射率、蝕刻性和光密度等因素。然而，由於在金屬膜中含有氮，源於該化學放大型抗蝕劑之強酸與氮結合並且接著被中和。強酸之中和不利地導致該化學放大型抗蝕劑膜不能被顯影。顯影失敗使得難以實現高解析度，從而難以製造高品質之光罩。

因此，考慮到上述問題提出本發明，並且本發明之目的是提供一種空白光罩和一種光罩以及其製造方法，其中該光罩可以減小乾蝕刻時的負載效應、改進線性和蝕刻選擇性、及實現垂直金屬膜之型樣形成以及形成所需之化學放大型光阻型樣。

根據本發明之一態樣，可以藉由提供一用作一光罩基底之空白光罩實現上述和其他靶材，該光罩在一透明基板上順次層壓有一金屬膜和一硬質罩膜。

根據本發明之另一態樣，提供了一種用於本發明之空白光罩之方法，該方法包括：a1)製備一基板；b1)視需要在該基板上形成一抗蝕刻膜；c1)在該基板或者該抗蝕刻膜上形成一金屬膜；d1)在該金屬膜上形成一硬質罩膜；e1)用一含有矽之有機材料選擇性地表面處理該硬質罩膜；f1)在該經表面處理之硬質罩膜上形成一抗蝕劑膜以製造一空白光罩。

在步驟a1)中，基板指的是一通常使用之6025尺寸之透明基板，並且採用一合成石英基板、一堿石灰玻璃等作為材料。

在步驟a1)中，當該基板需要應用於浸潤式微影時，其具有一5奈米/6.35毫米內之雙折射。

在步驟b1)中，若有必要，可以視需要形成該抗蝕刻膜。

在步驟b1)中，該抗蝕刻膜之厚度較佳地形成為3奈米至30奈米。當該抗蝕刻膜之厚度小於3奈米時，其抗蝕刻之效果劣化，從而導致該透明基板之損壞。另外，當該抗蝕刻膜之厚度是30奈米或者更厚時，該抗蝕刻膜之底切增加，從而由於蝕刻時間長影響CD或者需要長時間處理，並且降低生產效率。

在步驟b1)中，抗蝕刻膜之主要成分是一金屬。抗蝕刻膜由一金屬構成，或者由一選自金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氧化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬氧碳氮化物之金屬化合物構成。

在步驟b1)中，該抗蝕刻膜不會藉由一氟基氣體乾蝕刻，而是藉由一氯基氣體蝕刻。此時，該氯基氣體僅能夠蝕刻該抗蝕刻膜，而不能蝕刻與該基板或者該抗蝕刻膜直接接觸之金屬膜。另外，該氯基氣體能夠蝕刻佈置在該金屬膜上之硬質罩膜。

在步驟b1)中，抗蝕刻膜包括選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt及Au中之一種或多種金屬。

在步驟b1)中，當該抗蝕刻膜含有Cr作為一主要成分時，其由選自Cr、CrC、CrCN、CrN及CrCON中的一種或多種構成，優選地，由選自Cr、CrC、CrCN及CrN中的一種或多種構成。

在步驟b1)中，抗蝕刻膜含有Ta作為一主要成分，其由選自Ta、TaC、TaCN、TaN及TaCON中的一種或多種構成，較佳地由選自Ta、TaC、TaCN及TaN中的一種或多種構成。

在步驟b1)中，抗蝕刻膜可以含有Ta和Cr作為主要成分。例如，該抗蝕刻膜可以由如TaCr、TaCrN、TaCrO或TaCrON等化合物構成。

在步驟b1)中，當該抗蝕刻膜由含有Cr及/或Ta作為一主要成分之化合物構成時，該化合物由以下組成：Cr及/或Ta 30-90 at%、較佳地50-80 at%；碳0-30 at%、較佳地5-25 at%；氧0-10 at%、較佳地0-5 at%；以及氮0-60 at%、較佳地0-50 at%。此時，當Cr和Ta之含量小於30 at%時，源自添加Cr和Ta之抗蝕刻膜功能喪失。另外，當碳含量超過30 at%時，由於過多的碳，該抗蝕刻膜具有低蝕刻速率、出現更多的粒子並且化學可靠性劣化。當氧的含量超過10 at%時，該抗蝕刻膜之化學可靠性劣化並且透射率高，從而不利地影響光密度性並且導致必須形成厚的抗蝕刻膜。當氮的含量超過60 at%時，該抗蝕刻膜表現化學可靠性劣化、以及過高之蝕刻速率，從而不利地使得難以控制蝕刻時間。

在步驟c1)中，該金屬膜是一單層膜或者一包括兩層或者多層之多層膜。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一單層膜時，該單層膜同時用作一屏蔽光之光屏蔽膜和一減少光反射之抗反射膜。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一多層膜時，該多層膜包括一屏蔽光之光屏蔽膜和一減少光反射之抗反射膜。

在步驟c1)中，該金屬膜由主要含有Si並且更含有一種或多種金屬之化合物構成。

在步驟c1)中，該金屬膜含有金屬-矽，並且具體地，由選自該金屬-矽之氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物、碳氧化物及碳氮化物之一化合物構成。

在步驟c1)中，當該金屬膜主要含有該金屬-矽時，該金屬包括選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt及Au中的一種或者多種。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一單層膜時，該金屬膜由選自MoSi、MoSiC、MoSiN、MoSiO、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO及MoSiCON之一化合物構成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一單層膜時，該金屬膜由選自MoTaSi、MoTaSiC、MoTaSiN、MoTaSiO、MoTaSiON、MoTaSiCN、MoTaSiCO及MoTaSiCON之一化合物構成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜時，該兩層膜包括一佈置在該基板上用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上之抗反射膜。當該光屏蔽膜和該抗反射膜含有MoSi作為一主要成分時，該光屏蔽膜由選自MoSi、MoSiC、MoSiN及MoSiCN之一化合物構成，而該抗反射膜由選自MoSiN、MoSiO、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO及MoSiCON之一化合物構成。另外，當該光屏蔽膜和該抗反射膜含有MoTaSi作為一主要成分時，該光屏蔽膜由選自MoTaSi、MoTaSiN、MoTaSiC及MoTaSiCN之一化合物構成，而該抗反射膜由選自MoTaSiN、MoTaSiO、MoTaSiON、MoTaSiCN、MoTaSiCO及MoTaSiCON之一化合物構成。另外，該光屏蔽膜可含有MoSi作為一主要成分，而該抗反射膜可含有MoTaSi作為一主要成分。另一選擇是，該光屏蔽膜可含有MoTaSi作為一主要成分，而該抗反射膜可含有MoSi作為一主要成分。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該光屏蔽膜僅由MoSi構成時，該MoSi由 Mo 20-70 at%、較佳地30-60 at%,以及Si 30-70 at%、較佳地40-60 at%組成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該光屏蔽膜由一MoSi化合物構成時，該MoSi化合物由Mo 1-20 at%、較佳地3-15 at%，Si 40-80 at%、較佳地50-70 at%，氮10-50 at%、較佳地20-40 at%，以及碳0-10 at%、較佳地0-5 at%組成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該抗反射膜由一MoSi化合物構成時，該MoSi化合物由Mo 1-20 at%、較佳地3-15 at%，Si 40-80 at%、較佳地50-70 at%，氧0-10 at%、較佳地0-5 at%，氮10-50 at%、較佳地20-40 at%，以及碳0-10 at%、較佳地0-5 at%組成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該光屏蔽膜僅由MoTaSi構成時，該MoTaSi由Mo 10-60 at%、較佳地20-50 at%，Ta 2-30 at%、較佳地5-20 at%，以及Si 30-70 at%、較佳地40-60 at%組成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該光屏蔽膜由一MoTaSi化合物構成時，該MoTaSi化合物由Mo 1-15 at%、較佳地3-12 at%，Ta 1-15 at%、較佳地3-12 at%，Si 40-80 at%、較佳地50-70 at%，氮10-50 at%、較佳地20-40 at%，以及碳0-10 at%、較佳地0-5 at%組成。

在步驟c1)中，當該金屬膜是一兩層膜並且該抗反射膜由一MoTaSi化合物構成時，該MoTaSi化合物由Mo 1-15 at%、較佳地3-12 at%，Ta 1-15 at%、較佳地3-12 at%，Si 40-80 at%、較佳地50-70 at%，氧0-10 at%、較佳地0-5 at%，氮10-50 at%、較佳地20-40 at%，以及碳0-10 at%、較佳地0-5 at%組成。

在步驟c1)中，該金屬膜被一氟基氣體蝕刻，而其不用一氯基氣體蝕刻。此時，該抗蝕刻膜和該硬質罩膜不是藉由該氟基氣體蝕刻。

在步驟c1)中，在曝光波長是193奈米時，該金屬膜具有25或者更小之反射率。

當藉由步驟a1)至c1)在該基板上形成該金屬膜時，在193奈米時，該金屬膜的光密度是2.5或者更高。

當藉由步驟a1)至c1)在該基板上順次形成該抗蝕刻膜和該金屬膜時，在193奈米下該抗蝕刻膜和該金屬膜之光密度是2.5。

當藉由步驟a1)至c1)在該基板上形成該金屬膜時，該金屬膜的厚度是500或更小。

當藉由步驟a1)至c1)在該基板上順次形成該抗蝕刻膜和該金屬膜時，此等膜之總厚度是500或者更小。

在步驟d1)中，該硬質罩膜含有一金屬作為一主要成分。該硬質罩膜由一金屬單獨構成，或者由選自金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氧化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物以及金屬氧碳氮化物之一金屬化合物構成。

在步驟d1)中，該硬質罩膜之金屬包括選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt及Au中之一種或多種。

該硬質罩膜可同時含有Ta和Cr作為主要成分。例如，該硬質罩膜可由如TaCr、TaCrN、TaCrO或TaCrON之一化合物構成。

在步驟d1)中，該硬質罩膜含有Cr及/或Ta作為主要成分，並且由單獨選自Cr和Ta之一材料構成，以及Cr和Ta之氮化物、碳化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物、碳氧化物以及氧碳氮化物構成。

在步驟d1)中，該硬質罩膜之組成為：過渡金屬30-70 at%、較佳地40-60 at%，碳0-30 at%、較佳地0-20 at%，氧0-20 at%、較佳地0-15 at%，以及氮0-40 at%、較佳地0-30 at%。

在步驟d1)中，該硬質罩膜不由一氟基氣體蝕刻，而由一氯基氣體蝕刻。該氯基氣體僅能夠蝕刻該硬質罩膜而不能蝕刻佈置在其下面的該金屬膜。另外，可以藉由用於該硬質罩膜之蝕刻氣體蝕刻佈置在該基板上之抗蝕刻膜。

在步驟d1)中，該硬質罩膜較佳地形成為厚度從3奈米至30奈米。當該硬質罩膜之厚度是3奈米或者更小時，其不能用作一硬質罩層，從而在乾蝕刻期間導致該金屬膜之損壞。另外，當該硬質罩膜之厚度是30奈米或者更大時，蝕刻時間增加並且總處理時間亦延長，從而使生產效率下降，並且由於乾蝕刻時的厚度造成之負載效應使得難以實現良好品質之CD。

在藉由步驟a1)至d1)在該基板上順次形成抗蝕刻膜、金屬膜和硬質罩膜之情況下，該抗蝕刻膜比該硬質罩膜厚。這是因為當該抗蝕刻膜比該硬質罩膜薄時，出現該抗蝕刻膜之底切，使得難以實現高品質之CD。

在藉由步驟a1)至d1)在基板上順次形成抗蝕刻膜、金屬膜和硬質罩膜之情況下，該抗蝕刻膜之蝕刻速率比該硬質罩膜之蝕刻速率高。這是因為當該抗蝕刻膜之蝕刻速率比該硬質罩膜之蝕刻速率低時，出現該抗蝕刻膜之底切，使得難以實現一高品質之CD。

在步驟e1)中，通常藉由熱處理執行表面處理，熱處理採用選自一熱板、一真空熱板、一真空烤爐、一真空室和一爐子中的一種。

在步驟e1)中，通常藉由熱處理執行表面處理，並且當使用一燈進行用於表面處理之熱處理時，該燈選自快速熱處理(RTP)燈、熱線燈、紫外線燈、鹵素燈等。

在步驟e1)中，熱處理期間之一溫度是100℃至1000℃、較佳地200℃至800℃。

在步驟e1)中，表面處理期間之一真空水平是0至0.5 Pa、較佳地0.1 Pa至0.3Pa。

在步驟e1)中，一表面處理周期是1至60分鐘、較佳地5至40分鐘。

在步驟e1)中，用於表面處理之氣體是N₂ 、Ar、He、Ne、Xe等。

表面處理後步驟e1)包括冷卻，並且在大氣壓或者真空下執行冷卻處理。

在步驟e1)中，用於表面處理之一媒體是一液體或一氣體。

在步驟e1)中，用於表面處理之媒體主要含有矽。

在步驟e1)中，主要含有矽之媒體包括選自六甲基二矽烷、三甲基矽烷基二乙胺、O-三甲基矽基乙酸、O-trimethylsilylproprionate、O-trimethylsilylbutyrate、三甲基三氟乙酸、三甲基甲氧乙矽、N-甲基-N-三甲基矽烷基三氟乙酰胺、DTMMA、三甲基矽烷、三甲基矽烷基三氟乙酰胺、二甲硫基甲苯二胺、及三甲基乙氧基矽烷中的一種或多種。

在步驟f1)中，藉由正性或負性化學放大型抗蝕劑製作抗蝕劑膜。

在步驟f1)中，使用選自旋轉塗覆、掃描塗覆、旋轉塗覆和掃描塗覆之組合、以及噴塗覆之方法製作抗蝕劑膜。

在步驟f1)中，該抗蝕劑膜之一厚度是200至4,000。

在步驟f1)中，形成該抗蝕劑膜之後，在溫度是0至170℃下在一熱板上進行軟烤5至30分鐘。

在步驟f1)中，形成抗蝕劑膜並且軟烤之後，在保持23℃的一冷板上進行冷卻5至30分鐘。

在步驟d1)中，當該硬質罩膜主要含有氮時，需要表面處理。這是因為源於該化學放大型抗蝕劑膜之一強酸與包含在金屬膜中的氮結合並且接著被中和。藉由用作路易斯基之氮與用作路易斯酸之強酸的路易斯結合導致強酸之中和。為此原因，在化學放大型抗蝕劑與硬質罩膜之間的界面上形成殘膜，在殘膜中化學放大型抗蝕劑之強酸被中和並且從而不能用一顯影液顯影該抗蝕劑。該現象稱為“基板依賴”。該基板依賴使得難以實現一靶材CD和製造一高品質之光罩。從而，含有氮之硬質罩必須受到表面處理。

在步驟d1)中，不含有氮之硬質罩可以視需要被表面處理。儘管不會出現源自強酸中和之化學放大型抗蝕劑之基板依賴，但是當該硬質罩膜不含有氮時，較佳地對該硬質罩膜進行表面處理,以增加抗蝕劑黏合力和減小薄膜上的應力。

在步驟b1)至e1)中，使用藉由反應濺射或者真空沈積(例如PVD、CVD或者ALD)執行形成該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜，真空沈積係藉由將一惰性氣體和反應氣體引入一真空室而執行。反應氣體選自甲烷(CH₄ )、乙炔(C₂ H₂ )、乙烯(C₂ H₄ )、丙烷(C₃ H₈ )、乙烯基乙炔(C₄ H₄ )、二乙烯基乙炔(C₆ H₆ )、丁烷(C₄ H₁₀ )、丁烯(C₄ H₈ )、乙烷(C₂ H₆ )、氮(N₂ )、氧(O₂ )、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂ )、碳氟化合物(CF₄ )、一氧化二氮(N₂ O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂ )、氨(NH₃ )以及氟(F)組成之組。更佳地反應氣體包括碳，以便降低反射率。在該真空室之真空水平是0.1至30mTorr並且施加之功率是0.1至60kW之條件下，反應氣體以惰性氣體：氮(N₂ )：氧(O₂ )：甲烷(CH₄ )=10-100%：0-95%：0-95%：0-95%之一混合比存在。可以使用選自一氧化二氮(N₂ O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂ )、氨(NH3)以及氟(F)中的至少一種代替氮或氧、或者氮和氧。

在步驟b1)至e1)中，在形成該抗蝕刻膜、該金屬膜、該硬質罩膜中，碳的含量較佳地是0至30 at%。原因是當碳含量相對於膜材料組成物之總重量增加時，薄膜之表面阻抗降低，並且更具體地，當碳的含量是10%或者更高時，薄膜之表面阻抗和化學可靠性劣化。

在步驟b1)至e1)中，較佳地該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜之表面阻抗是1,000Ω歐姆或更小。在光罩製作中的電子束曝光期間，當表面阻抗高時，可能出現一充電現象。充電導致型樣缺陷或者源自型樣移動之型樣位置缺陷。更佳地，藉由控制膜成分中碳的含量，該表面阻抗可以調節到1,000Ω歐姆或更小。

在步驟b1)至e1)中，當該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜被浸入硫酸或者氨水中兩小時進行SPM和SCl處理時，該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜必須具有1%或者更小之反射率(193奈米)。用空白光罩製造光罩之過程通常包括一重複3次至10次之清洗過程。從而，當層積膜對清洗溶液不具有高化學穩定性時，透射率和反射率變化，從而CD改變。

在步驟b1)至e1)中，該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜之密度為2g/cm³ 或者更高。當該薄膜之密度小於2g/cm³ 時，該抗蝕刻膜、該光屏蔽膜和該抗反射膜由於對曝光之屏蔽劣化，基本上不能用作一光屏蔽膜，從而不利地需要一具有相對高厚度之薄膜並且使得不可能充分發揮其減小負載效應之效能。另外，當用於清洗空白光罩和光罩之化學品、如硫酸或者氨水與一低密度之薄膜之表面接觸時，容易在表面上出現化學反應，導致如化學穩定性劣化、薄膜特性、反射率和厚度改變等問題，從而使得難以控制光密度。另外，可能容易出現如生長缺陷之霧靄缺陷。薄膜之低密度導致表面功率增加，使薄膜材料與化學品(例如硫酸或者氨水)之間的化學或機械更容易結合，化學品於是在薄膜上形成殘餘物。在半導體製作的微影過程中殘餘物藉由曝光繼續反應，從而導致霧靄缺陷。從而薄膜之密度必須是2 g/cm³ 或者更高。可以藉由控制薄膜之組成物控制其密度。根據如一濺射靶材之組成物、用於一濺射處理之一反應氣體之類型以及該反應氣體之流速等各種因素確定薄膜之組成物。控制薄膜之密度之其他因素包括濺射處理條件(即壓力、功率)以及處理條件(例如基板加熱)。另外，較佳地，用於形成薄膜之濺射靶材可以選自藉由熱等靜壓(HTP)製造的那些。

在步驟b1)至e1)中，該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜是非晶系的。可以藉由在該濺射處理中控制基板之加熱溫度獲得非晶系特性。此時，溫度較佳地是700℃或者更低，更具體地500℃或者更低。當該等薄膜是晶體時，形成之型樣遭受嚴重之蝕刻粗糙性，不利地影響CD性能，並且使得難以製作高品質之光罩。

在步驟b1)至e1)中，較佳地在溫度是100℃至500℃下對如此製造之抗蝕刻膜、金屬膜和硬質罩膜進行可選擇之熱處理。除了在步驟e1)中進行的表面處理之外，可以視需要執行熱處理。藉由改變膜之組成和結構、而不改變反射率和乾蝕刻/濕蝕刻比，熱處理能夠在蝕刻時改進一下面光屏蔽膜和一抗反射膜之抗蝕性和化學穩定性。此熱處理並不僅僅在空白光罩製造過程中執行。即，在光罩製造過程中，藉由一光阻蝕刻罩在硬質罩上形成型樣之後，可以在硬質罩上進行熱處理。如上所述之熱處理操作能夠改進硬質罩膜之抗蝕性，從而實現一更薄之硬質罩膜。由於該硬質罩膜薄使用抗蝕性改進之硬質罩膜能夠蝕刻下面的薄膜，並且改進蝕刻時膜與一蝕刻氣體或者溶液之反應性。從而，該硬質罩膜能夠增加抗蝕性並且減小硬質罩厚度，從而有利地改進對下面膜之蝕刻選擇性，提高CD性能(例如線性或者保真度)，並且減少製造光罩所需之曝光量。

下文中，將參照所附具體實施例更詳細地說明本發明。此等實施例僅為圖解本發明而提供，不應被解釋為限制本發明之範圍和精神。

(第一具體實施例1)

在該具體實施例中，為了根據光阻之厚度確定線性、緻密型樣、單一型樣、型樣性能(例如線邊緣粗糙度，LER)和保真度之差異，使用具有不同厚度之光阻製造兩個空白光罩。

圖1A至圖1F是圖解根據本發明一具體實施例製造一空白光罩和一光罩之方法之剖視圖。

如圖1A所示，在該具體實施例中，以下面方式形成一空白光罩。在一基板1上順次形成一抗蝕刻膜2、一光屏蔽膜3、一抗反射膜4和一硬質罩膜5。接著，獲得的結構被塗有一化學放大型抗蝕劑6以製作一空白光罩。圖1B示出如此獲得之空白光罩。

下面將給出形成該空白光罩之詳細解釋。

首先，根據一反應濺射法藉由施加一直流功率在一透明基板上沈積厚度為15奈米由鉻碳氮(CrCN)構成之一抗蝕刻膜2，其中該反應濺射法使用一鉻靶材以及一包括比例為40sccm：15sccm：5sccm之氬、氮和甲烷之氣體混合物。可以使用用作一鉻蝕刻溶液之CR7-S濕蝕刻鉻碳氮(CrCN)，並且可以使用氯(Cl₂ )和氧(O₂ )氣體乾蝕刻鉻碳氮(CrCN)。基板之加熱溫度保持到470℃直到形成該硬質罩膜。另外，向所有抗蝕刻膜2、光屏蔽膜3、抗反射膜4和硬質罩膜5施加1至5 mtorr之濺射壓力和100至2000W之濺射功率。

接著，使用包括比例為15：5：80(at%/at%/at%)的鉬、鉭和矽的靶材並且使用氬(Ar)80 sccm作為惰性氣體，以與該抗蝕刻膜2相同之方式在該抗蝕刻膜2上沈積厚度為30奈米的MoTaSi光屏蔽膜3。接著，根據一濺射法藉由施加一直流功率沈積厚度為10奈米的MoTaSiN，其中該濺射法使用包括比例為60sccm：15sccm的氬(Ar)和氮(N₂ )之一氣體混合物以及與形成光屏蔽膜3相同之靶材。

在該具體實施例中，將MoTaSi基材料施加到金屬膜，即光屏蔽膜3和抗反射膜4。另一選擇是，可以將一MoSi基材料施加到金屬膜。與MoSi相比，MoTaSi具有一高消光係數(k)，從而在小厚度條件下實現一所需之光密度。從而，使用MoTaSi作為該金屬膜用之材料是更佳的。除了MoTaSi之外，可以使用具有更高消光係數之過渡金屬。

當該抗蝕刻膜2在該光屏蔽膜3和該抗反射膜4之後被沈積時，在一193奈米ArF曝光波長時，包括該抗蝕刻膜2之結構之一光密度是2.98，並且該抗反射膜4之表面反射率在該波長下是18.2%。此等測量表示光密度和反射率都正常。

根據反應濺射法，藉由施加一直流功率在獲得的結構上沈積厚度為10奈米的由鉻氧氮碳(CrONC)構成之一硬質罩膜，其中該反應濺射法使用鉻(Cr)靶材並且包括比例為40sccm：5sccm：10sccm：3sccm的氬、氧、氮和甲烷之一氣體混合物。

為了證實是否出現充電問題，當該硬質罩膜向一電子束(E-束)暴露時測量表面阻抗。如此獲得之表面阻抗正常，具體地200Ω_Ω /_□ 。

此時在該透明基板上形成該CrCN抗蝕刻膜、該MoTaSi光屏蔽膜、該MoTaSiN抗反射膜以及CrCON之後，藉由X射線反射性(XRR)測量薄膜之密度。該抗蝕刻膜2、該光屏蔽膜3、該抗反射膜4和該硬質罩膜5之密度分別是2.7 g/cm³ 、3.25 g/cm³ 、2.95 g/cm³ 、及2.36 g/cm³ 。即，薄膜之密度必須是至少2 g/cm³ 。當薄膜之密度小於2 g/cm³ 時，該抗蝕刻膜、該光屏蔽膜和該抗反射膜對屏蔽曝光具有劣化的能力，從而不能基本上用作光屏蔽膜。這就增加了對大厚度之薄膜之需求，使得不可能充分地發揮其降低負載效應之效能。另外，當用於清洗空白光罩和光罩之化學品、如硫酸或者氨水與低密度之薄膜之表面接觸時，容易在表面上出現化學反應，導致包括化學穩定性劣化、薄膜特性、反射率和厚度改變等問題，從而使得難以控制光密度。另外，可能容易出現如生長缺陷之霧靄缺陷。低密度之薄膜導致表面功率增加，促進薄膜材料與化學品(例如硫酸或者氨水)之間的化學或者機械結合，化學品接著在薄膜上形成殘餘物。在用於半導體製作之一微影過程中，殘餘物藉由曝光繼續反應，從而導致霧靄缺陷。從而該薄膜之密度必須是2 g/cm³ 或者更高。可以藉由控制薄膜之組成物控制其密度。另外，較佳地，用於形成薄膜之濺射靶材可以是選自藉由熱均壓(HTP)製造的那些。

為了確定薄膜，即抗蝕刻膜、光屏蔽膜及硬質罩膜之結晶性，在與上述相同條件下形成薄膜，接著藉由X射線衍射(XRD)進行結晶性分析。藉由結果可以確定所有薄膜皆是非晶系的。這意味著形成具有優良線邊緣粗糙度(LER)之型樣。

接著，使用一熱板對如此形成之硬質罩膜進行表面處理。在150℃下使用HMDS蒸汽塗層進行表面處理10分鐘。該目的是藉由使用化學放大型抗蝕劑，防止在形成型樣時由基板依賴導致之殘膜，形成一優良型樣輪廓，並且從而獲得一高品質之CD。

隨後，用於一電子束曝光裝置之作為一正性化學放大型抗蝕劑(CAR)之FEP-171被旋轉塗覆至200奈米和300奈米之厚度，並且接著被軟烤以製作兩塊空白光罩。

為了發現光阻厚度之差異是否影響CD，與傳統之300奈米抗蝕劑不同，本發明之光阻被塗覆至200奈米之厚度。將光阻厚度設置為200奈米之目的是藉由減小縱橫比製作一緻密CD光罩(縱橫比之定義為抗蝕劑厚度與CD尺寸之比)。為了使除了厚度差異之外的其他因素對CD影響最小化，在適當控制之條件下(例如光阻粘度、光阻塗覆量、每次塗覆之轉動、乾燥方法和軟烤溫度)根據一傳統方法均勻地塗覆光阻。

接著，將參照圖1C至圖1G說明利用根據本發明一具體實施例製作之空白光罩製作一光罩之方法。

參照圖1C，在一電子束曝光裝置中曝光該空白光罩。該電子束曝光裝置採用一50kv之加速功率以曝光具有50奈米至100奈米之CD的型樣。

對獲得之空白光罩進行曝後烤(PEB)和顯影處理以形成一抗蝕劑型樣。

參照圖1D，在包括氯(Cl₂ )與氧(O₂ )之比為80sccm：5sccm之氣體、功率為40W、壓力為1Pa之蝕刻條件下，藉由形成型樣之光阻作為一蝕刻罩，藉由乾蝕刻對鉻氧氮碳(CrCON)構成之硬質罩膜5形成型樣。

接著，參照圖1E，在將光阻型樣作為罩對硬質罩膜形成型樣之後，藉由使用氧(O₂ )灰化清理去除殘餘之光阻。

接著，參照圖1F，在包括80sccm之CF₄ 、功率為40W且壓力為1pa之條件下，使用該硬質罩膜型樣作為一蝕刻罩對獲得的結構進行乾蝕刻，以去除該光屏蔽膜3和該抗反射膜4。

接著，參照圖1G，去除該光屏蔽膜和該抗反射膜之後，使用CR-7S作為一鉻蝕刻溶液去除最下面的抗蝕刻膜2，並且同時，去除用作該光屏蔽膜和該抗反射膜之蝕刻罩的CrCON硬質罩。可以藉由使用氯和氧之一氣體混合物濕蝕刻或乾蝕刻，進行最下層抗蝕刻膜2之蝕刻。在乾蝕刻中，同時蝕刻該抗蝕刻膜2和該硬質罩膜5。

於是，根據一具體實施例清洗獲得的結構以完成光罩200。用一掃描電子顯微鏡觀察兩種光罩之剖視圖。藉由結果確定被蝕刻之剖面形狀(LER)良好，未觀察到光屏蔽膜與抗反射膜之間之臺階，並且藉由使用氟基乾蝕刻之一單一操作可以使該光屏蔽膜與該抗反射膜形成型樣。圖2中示出光罩之間之保真度、緻密型樣和單一型樣之CD差異。保真度確定為接觸孔之具體比(測量之CD面積/設計之CD面積)，而用設計之CD與形成型樣之CD之間之差異評價該緻密型樣與該單一型樣。結果是，由於抗蝕劑厚度變薄，因此保真度變高且該緻密型樣與該單一型樣之間之差異變小。此等結果表示可以藉由塗覆薄層光阻實現優良之CD，從而解決由於CD降低導致之縱橫比增加之問題。藉由此等結果可以確定，由於乾蝕刻時型樣與一反應氣體之反應性增加，並且與厚光阻相比更薄之光阻具有低縱橫比，因此實際之CD差異降低。

藉由以上所述顯而易見，當根據本發明製作一具有空白之光罩時，所需之抗蝕劑膜沈積成一小厚度，從而有利地改進該單一型樣與該緻密型樣之間之CD差異以及保真度。另外，在該具體實施例中，空白光罩具有之一結構，其中，一透明基板、一抗蝕刻膜、一光屏蔽膜、一抗反射膜、一硬質罩膜和一光阻膜以所述順次層積。另外，該空白光罩可被應用到與上述具有相同結構之半調色相偏移罩中。即，該空白光罩可應用到包括一透明基板、一相偏移膜、一抗蝕刻膜、一光屏蔽膜、一抗反射膜、一硬質罩膜和一光阻膜之半調色相偏移罩。相偏移膜是包括MoSiN、MoSiO、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO及MoSiCON或者包括MoTaSiN、MoTaSiO、MoTaSiON、MoTaSiCN、MoTaSiCO及MoTaSiCON之一單層膜或者多層膜。另外，當該相偏移膜是包括兩層或多層之多層膜時，該多層膜包括：至少一用作傳輸控制膜之基板之下層，其首先控制傳輸且其次控制相偏移並且由如TaHf、Ta或Hf等材料構成；以及至少一用作一相偏移膜之上層，其首先控制相偏移並且其次控制傳輸，並且由如SiO、SiN、SiON、MoSiO、MoSiN、MoSiCN、MoSiCO、MoSiCON、MoTaSiO、MoTaSiN、MoTaSiCN、MoTaSiCO或者MoTaSiCON等一材料構成。另外，可以從半調色相偏移空白光罩省略抗蝕刻膜。

(具體實施例2)

在該具體實施例中，為了根據光阻之厚度確定線性、緻密型樣、單一型樣、蝕刻之剖視性(線邊緣粗糙度)以及保真度之差異，使用具有不同厚度之光阻製造兩個空白光罩。為了確定源自硬質罩膜厚度之差異之影響，用相同之結構形成膜，並且將相同之化學放大型抗蝕劑塗覆其上。

首先，以與具體實施例1相同之方式在一透明基板上沈積厚度是15奈米之一抗蝕刻膜，並且在該抗蝕刻膜上沈積一15奈米由鉬矽(MoSi)構成之光屏蔽膜和一35奈米由鉬矽氮(MoSiN)構成之抗反射膜。於是，為了確定根據硬質罩膜厚度之CD變化之差異，形成15奈米和35奈米硬質罩膜並且接著在300℃下加熱一小時。

接著，在其上塗覆厚度為150奈米的作為正性化學放大型抗蝕劑(CAR)之FEP-171，以製造一空白光罩。

使用該空白光罩對獲得之結構進行曝光、PEB和顯影。藉由乾蝕刻順次去除該硬質罩膜、該抗反射膜和該光屏蔽膜，並且藉由用CR-7S進行濕蝕刻去除最下面的抗蝕刻膜。圖3示出如此獲得之結果。

將藉由第二具體實施例獲得之結果與藉由第一具體實施例獲得之結果進行對比，該硬質罩光阻之縱橫比減小，並且CD差異水平降低。根據相同之原理，藉由所述結果可以確定，藉由在蝕刻下面膜、即抗反射膜和光屏蔽膜期間減小該硬質罩膜之厚度，可以減小縱橫比，可以增加與一乾蝕刻氣體之反應性，並且從而可以顯著地降低CD差異水平。

(第三具體實施例)

在該具體實施例中，根據是否進行熱處理之事實，在空白光罩處理中沈積硬質罩膜之後，評價抗蝕刻。沈積硬質罩膜之後，製備並評價已經在350℃下進行熱處理40分鐘之一空白光罩以及一未進行熱處理之空白光罩。

為了僅確定熱處理對該硬質罩膜之影響，用與第一具體實施例相同之結構形成膜，並且塗覆相同的化學放大型抗蝕劑200奈米。

接著，對硬質罩膜進行電子束曝光、FEB和顯影，並且接著藉由使用光阻型樣作為蝕刻罩的乾蝕刻去除硬質罩膜。藉由灰化清理去除硬質罩膜去除後留下之光阻膜之殘餘物。使用硬質罩膜型樣作為一蝕刻罩去除該抗反射膜和該光屏蔽膜，並且藉由濕蝕刻去除該抗蝕刻膜和該硬質罩膜。

為了獲得藉由使用該硬質罩膜型樣乾蝕刻該光屏蔽膜和該抗反射膜之結果，用一掃描電子顯微鏡測量該等膜。藉由結果確定，該空白光罩型樣嚴重劣化，而熱處理之空白光罩具有良好之蝕刻剖視圖。結果表明，未經過熱處理之硬質罩膜在乾蝕刻該光屏蔽膜和該抗反射膜時，不能滿足抗蝕性之需求並且未能保持其形狀，從而導致此等膜之損壞。

藉由結果可以看出，在硬質罩膜形成過程中，由於熱處理導致之抗蝕性之改進該硬質罩膜可被形成為低厚度之型樣，從而實現一高縱橫比和一更緻密之CD。

(第四具體實施例)

該具體實施例涉及空白光罩處理中的表面處理。以與第一具體實施例相同之方式在一透明基板上形成包括一光屏蔽膜和一抗反射膜之金屬膜，並且在該金屬膜上形成一含氮之硬質罩膜。於是，與第一具體實施例一樣，對該硬質罩膜進行表面處理，並且接著用一化學放大型抗蝕劑旋轉塗覆200奈米之厚度，以製造一空白光罩。同時，為了比較，製造未進行表面處理之一空白光罩。

接著，藉由如此製造之空白光罩用一加速電壓是50KV之電子束對該光阻膜進行曝光。對該光阻膜進行PEB和顯影處理。觀察獲得的光阻膜之型樣輪廓。

藉由此等結果可以看到，當進行熱處理時，如圖4A所示，形成一無殘膜之高精度大體垂直之型樣輪廓，而當未進行熱處理時，如圖4B所示，由於該抗蝕劑膜與該硬質罩膜間之界面被曝光並且接著被顯影，因此由於在抗蝕劑應被去除之區域中一強酸之中和形成一殘膜7。另外，型樣輪廓不是垂直的而是寬闊的，從而型樣精度降低。還可以看到該降低導致最後的光罩CD降低。

在該具體實施例中，可以藉由向一經過熱處理之含氮硬質罩膜施加化學放大型抗蝕劑獲得一緻密之抗蝕劑型樣。然而，較佳地無氮之硬質罩膜亦受到表面處理。儘管在該硬質罩膜中不含有導致基板依賴之氮，但是強酸可以擴散到硬質罩膜中或者損耗掉。為此原因，該化學放大型抗蝕劑型樣之精度可能劣化。另外，表面處理之操作能夠增加黏附。從而，一無氮之硬質罩膜較佳地可以受到表面處理。

(第五具體實施例)

該具體實施例係關於一不包括抗蝕刻膜之空白光罩。

首先，藉由使用包括比例為10：90(at%/at%)的Mo和Si之單一靶材之DC磁控管濺射，在一基板上形成厚度大約為30奈米、由MoSiN構成之一光屏蔽膜。該厚度可以處於10奈米至40奈米之範圍內。除了MoSiN之外，可以使用MoSi、MoSiC或者MoSiCN作為用於光屏蔽膜之一材料。

於是，藉由使用包括比例為10：90(at%/at%)之Mo和Si之單一靶材之DC磁控管濺射，在光屏蔽膜上形成厚度是15奈米的一抗反射膜。該抗反射膜可以由選自MoSiN、MoSiCN、MoSiO和MoSiCO之一材料構成。

於是，在該透明基板上形成該MoSiN光屏蔽膜和該MoSiCON抗反射膜之後，形成一厚度是10奈米、由Cr構成之硬質罩膜。藉由使用一鉻靶材之DC磁控管濺射形成該硬質罩膜。該硬質罩膜可以由選自單獨Cr、包括CrC、CrO、CrN、CrCN、CrCO和CrCON之Cr化合物、單獨Ta、以及包括TaC、TaO、TaN、TaCO、TaCN和TaCON之Ta化合物之一材料構成。

藉由X射線光電光譜法(XPS)分析該薄膜之組成。分析結果確定該光屏蔽膜包括比例為11.8 at%：59.2 at%：29 at%之Mo、Si和N，並且該抗反射膜包括比例為10.4 at%：58.3 a%：1.2 at%：1.6 at%：28.5 at%之Mo、Si、C、O和N。該硬質罩膜由100 at%的鉻構成。

用六甲基二矽氧烷(HMDS)在150℃之熱板上處理該硬質罩膜之表面，並且塗覆厚度為150奈米之一化學放大型抗蝕劑光阻以製造一空白光罩。

使用如此製造之空白光罩在一50KV電子束曝光裝置中曝光CAR，並且進行PEB和顯影處理以形成一抗蝕劑型樣。

使用該抗蝕劑型樣作為一蝕刻罩，乾蝕刻Cr硬質罩膜。此時，藉由感應耦合電漿(ICP)蝕刻進行該硬質罩膜之乾蝕刻。

於是，藉由用臭氧水清洗去除不必要之抗蝕劑型樣。於是，根據使用SF₆ 和氧作為一氟基氣體之ICP蝕刻，藉由該硬質罩型樣作為一罩，乾蝕刻該抗反射膜和該光屏蔽膜。於是，由於如SF₆ 、CF₄ 或C₄ F₄ 等氟基氣體導致該光屏蔽膜和佈置在該光屏蔽膜下方之該透明基板(石英基板)之損壞，因此用一端點檢測器(EPD)檢測該光屏蔽膜之蝕刻端點，以控制蝕刻時間，從而使該透明基板之損壞最小。可以藉由在該光屏蔽膜與該透明基板之間形成該抗蝕刻膜防止該透明基板之損壞，該抗蝕刻膜含有如Cr或Ta等過渡金屬作為主要成分，其不會被一氟基氣體蝕刻或者蝕刻速度緩慢。

於是，使用氟和氧之氣體混合物進行ICP蝕刻以去除該硬質罩型樣，從而製作一光罩。該氟基氣體不會導致該MoSiCON抗反射膜和該透明基板之損壞。

於是，藉由CDSEM測量CD。在50奈米(線路和空間)之電路中對一線路電路進行測量。藉由此等結果，可以確認獲得靶材之均值(MTT)是3奈米或者更小、CD之均勻性是2.4奈米或者更小、等密度偏差是2.1奈米、並且LER是1.2奈米，表示優良之CD性。可見，可以製造一種高精度光罩，其支援形成22奈米級別之光學鄰近修正術(OPC)型樣。這可以根據所有薄膜之密度是2g/cm³ 並且薄膜之結晶性是非晶系之事實來實現。

在該具體實施例中，藉由在該透明基板上形成該MoSiN光屏蔽膜、該MoSiCON抗反射膜、以及Cr硬質罩膜而不形成該抗蝕刻膜，以製造該空白光罩。該具體實施例之各種修正是可能的。該具體實施例可以修正為如Cr或Ta之過渡金屬構成之抗蝕刻膜、MoSi基光屏蔽膜、MoTaSi基抗反射膜、MoTaSi基光屏蔽膜以及MoSi基抗反射膜等各種形式。另外，除了Cr之外，可以藉由使用如Ta、W、Hf、Zr、Ti等各種過渡金屬實現該硬質罩膜之修正。

藉由以上說明顯而易見，本發明之空白光罩和光罩具有以下優點：首先，藉由消除化學放大型抗蝕劑膜的基板依賴，可以實現高精度之光阻、型樣和型樣轉錄，其可以提供一具有優良CD之空白光罩。

其次，藉由在硬質罩膜形成過程中的熱處理，改進該硬質罩膜之抗蝕性，同時不會影響反射性和蝕刻比，可以減小乾蝕刻和濕蝕刻時對下面的抗反射膜和光屏蔽膜之損壞。從而，提供了實現高精度型樣之轉錄並且由於低厚度表現出高蝕刻選擇性和優良CD之空白光罩。

第三，可以使用發明之空白光罩製造光罩，該空白光罩在50-100奈米之型樣中表現出具有優良保真度、械線性、等密度偏差和LER之良好品質。

儘管為了圖解之目的已經揭示了本發明之較佳具體實施例，但是該領域之技術人員將意識到在不偏離所附申請專利範圍中揭示之本發明之範圍和精神之前提下，各種修正、添加和替代係可能的。

1．．．基板

2．．．抗蝕刻膜

3．．．光屏蔽膜

4．．．抗反射膜

5．．．硬質罩膜

6．．．化學放大型抗蝕劑

7．．．殘膜

100．．．光罩

200．．．光罩

藉由以上結合附圖進行之詳細說明，本發明之上述及其他靶材、特徵和其他優點將更容易理解，其中：圖1A至圖1G係圖解根據本發明一具體實施例製造一空白光罩和一光罩之方法之剖視圖；圖2係圖解根據本發明一具體實施例之空白光罩和光罩之性能之表格；圖3係圖解根據本發明一具體實施例之空白光罩和光罩之性能之表格；以及圖4A和圖4B係示意地圖解根據表面處理之光阻型樣輪廓之剖視圖。

1．．．基板

2．．．抗蝕刻膜

3．．．光屏蔽膜

4．．．抗反射膜

200．．．光罩

Claims

一種空白光罩，其包括在一透明基板上順次形成之一抗蝕刻膜、一金屬膜、一硬質罩膜和一光阻膜，其中該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜之結晶性是非晶系的，以及該抗蝕刻膜、該金屬膜和該硬質罩膜之密度是2 g/cm² 或更高。
一種空白光罩，其包括在一透明基板上順次形成之一抗蝕刻膜、一金屬膜、一硬質罩膜和一光阻膜，其中該硬質罩膜主要含有一金屬和氮，以及藉由塗覆一化學放大型抗蝕劑形成該抗蝕劑膜，其中，在形成該抗蝕劑膜中，在塗覆該硬質罩膜之前必須對該抗蝕劑膜進行表面處理，以減小該化學放大型抗蝕劑膜之基板依賴。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中所述硬質罩膜之金屬包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au及其組合。
如申請專利範圍第3項所述之空白光罩，其中該硬質罩膜由作為一主成分之一金屬構成，並且由選自金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氧化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬氧碳氮化物之一金屬或一金屬化合物構成。
如申請專利範圍第4項所述之空白光罩，其中當該硬質罩膜由含有Cr及/或Ta作為一主要成分之一化合物構成時，該化合物由Cr及/或Ta 30-70 at%、碳0-30 at%、氧0-20 at%、及氮10-40 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜由一金屬構成，該金屬包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au及其組合物。
如申請專利範圍第6項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜由選自金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氧化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬氧碳氮化物之一金屬或一金屬化合物構成。
如申請專利範圍第7項所述之空白光罩，其中當該抗蝕刻膜由含有Cr及/或Ta作為一主要成分之一化合物構成時，該化合物由Cr及/或Ta 30-70 at%、碳0-30 at%、氧0-20 at%及氮10-40 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜被省略。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜和該硬質罩膜之一厚度是3奈米至30奈米。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜比該硬質罩膜更厚。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中濕蝕刻或乾蝕刻時，該抗蝕刻膜之蝕刻速率比該硬質罩膜的更高。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一單層膜或者一包括兩層或者多層之多層膜。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中當該金屬膜是一單層膜時，該單層膜用作一光屏蔽膜以屏蔽光，並且用作一抗反射膜以減少光反射。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中當該金屬膜是一多層膜時，該多層膜包括一光屏蔽膜以屏蔽光，並且包括一抗反射膜以減少光反射。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜由一主要含有Si並且另外含有一種或兩種金屬之一化合物構成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜含有金屬矽，並且由選自金屬矽之氧化物、碳化物、氮化物、氧氮化物、碳氧化物及碳氮化物之一材料構成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜主要含有該金屬矽，並且該金屬包括選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt及Au之一種或多種。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一兩層膜，該兩層膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該下層上用作一抗反射膜之上層，該光屏蔽膜僅由MoSi構成，並且該MoSi由Mo 20-70 at%及Si 30-70 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一由一MoSi化合物構成之兩層膜，該金屬膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上用作一抗反射膜之上層，該光屏蔽膜由Mo 1-20 at%、Si 40-80 at%、氮10-50 at%及碳0-10 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一由一MoSi化合物構成之兩層膜，該金屬膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上用作一抗反射膜之上層，該抗反射膜由Mo 1-20 at%、Si 40-80 at%、氧0-10 at%、氮10-50 at%及碳0-10 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一兩層膜，該金屬膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上用作一抗反射膜之上層，該光屏蔽膜僅由MoTaSi構成，以及該光屏蔽膜由Mo 10-60 at%、Ta 2-30 at%及Si 30-70 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一由一MoTaSi化合物構成之兩層膜，該金屬膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上用作一抗反射膜之上層，該光屏蔽膜由Mo 1-15 at%、Ta 1-15 at%、Si 40-80 at%、氮10-50 at%及碳0-10 at%組成。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一由一MoSi化合物構成之兩層膜，該金屬膜包括一佈置在該基板上面用作一光屏蔽膜之下層以及一佈置在該光屏蔽膜上用作一抗反射膜之上層，該抗反射膜由以下組成：Mo 1-15 at%；Ta 1-15 at%；Si 40-80 at%；氧0-10 at%、較佳地0-5 at%；氮10-50 at%；以及碳0-10 at%。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一兩層膜，並且該兩層膜包括：一佈置在該基板上之下層，其用作一光屏蔽膜並且主要含有MoSi；以及一佈置在該光屏蔽膜上之上層，其用作一抗反射膜並且主要含有MoTaSi。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜是一兩層膜，並且該兩層膜包括：一佈置在該基板上之下層，其用作一光屏蔽膜並且主要含有MoTaSi；以及一佈置在該光屏蔽膜上之上層，其用作一抗反射膜並且主要含有MoSi。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該抗蝕刻膜不是被一氟基氣體乾蝕刻，而是被一氯基氣體蝕刻，並且該氯基氣體能夠僅蝕刻該抗蝕刻膜，不能夠蝕刻與該基板或該抗蝕刻膜直接接觸之金屬膜，並且同時能夠蝕刻佈置在該金屬膜上之硬質罩膜。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該金屬膜被一氟基氣體乾蝕刻，而不是被一氯基氣體蝕刻，並且該抗蝕刻膜和該硬質罩膜不是被蝕刻該金屬膜之氟基氣體蝕刻。
如申請專利範圍第9項所述之空白光罩，其中當在該透明基板上形成該金屬膜時，在曝光波長是193奈米下，該空白光罩具有一2.5或者更高之光學密度。
如申請專利範圍第9項所述之空白光罩，其中當在該透明基板上形成該金屬膜時，該金屬膜具有一500或者更小之厚度。
如申請專利範圍第9項所述之空白光罩，其中當在該透明基板上形成該金屬膜時，在一曝光波長是193奈米下該金屬膜具有一25%或者更小之反射性。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中當在該透明基板上形成該抗蝕刻膜和該金屬膜時，在一曝光波長是193奈米下該空白光罩具有一2.5或者更高之光學密度。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中當在該基板上形成該抗蝕刻膜和該金屬膜時，該等膜之一總厚度不超過500。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中當在該透明基板上形成該抗蝕刻膜和該金屬膜時，在一曝光波長是193奈米下該金屬膜具有一25%或者更小之反射性。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該硬質罩膜不是被一氟基氣體乾蝕刻，而是被一氯基氣體蝕刻，並且僅該硬質罩膜被該蝕刻該硬質罩膜之氯基氣體乾蝕刻，而佈置在該硬質罩膜下面的該金屬膜不被蝕刻。
如申請專利範圍第1或2項所述之空白光罩，其中該硬質罩膜和該抗蝕刻膜同時被該氯基氣體乾蝕刻。
如申請專利範圍第2項所述之空白光罩，其中藉由熱處理執行該表面處理，並且使用選自一熱板、一真空熱板、一真空烤箱、一真空室和一爐子之一裝置執行該熱處理。
如申請專利範圍第2項所述之空白光罩，其中當使用一燈執行該熱處理時，該燈選自快速熱處理(RTP)燈、熱線燈、紫外線等、鹵素燈及其組合。
如申請專利範圍第2項所述之空白光罩，其中除了該熱處理外，使用一含有矽之液體或氣體進行該表面處理，其中該主要含有矽之媒體包括選自六甲基二矽烷、三甲基矽烷基二乙胺、O-三甲基矽基乙酸、O-trimethylsilylproprionate、O-trimethylsilylbutyrate、三甲基三氟乙酸、三甲基甲氧乙矽、N-甲基-N-三甲基矽烷基三氟乙酰胺、DTMMA、三甲基矽烷、三甲基矽烷基三氟乙酰胺、二甲硫基甲苯二胺、及三甲基乙氧基矽烷中的一種或多種。
一種製造根據申請專利範圍第1至39項中任一項所述之空白光罩之方法。
一種使用根據申請專利範圍第1至39項中任一項所述之空白光罩製造之光罩。
一種使用根據申請專利範圍第1至39項中任一項所述之空白光罩製造一光罩之方法。