TWI567480B - 空白罩幕以及製造光罩的方法 - Google Patents

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Description

空白罩幕以及製造光罩的方法
本發明是關於一種空白罩幕、一種光罩以及其製造方法，且更特別是一種在半導體光微影製程(semiconductor photolithography process)期間可用來形成高精確度關鍵尺寸(critical dimension,CD)且因此其可應用在193奈米ArF微影(lithography)及浸沒式微影(immersion lithography)的領域中而能夠轉移高解析度圖案(例如45奈米之圖案，且特別是32奈米或小於32奈米之圖案)的空白罩幕、一種光罩以及其製造方法。
現今，隨著大型積體電路(integrated circuit,IC)之高積集化伴隨而來對於精細電路圖案(fine circuit pattern)的需求，半導體微加工製程技術(semiconductor microfabrication process technology)已經成為非常重要的議題。在高積集電路的情況下，電路導線變得更精細以降低能量消耗以及高速操作，並且用於層間連接之接觸孔圖案與用於高積集化之電路排列的需求增加。因 此，為了滿足此需求，需要將光罩(其上記錄原始電路圖案)製造得更為精細且能夠在其上記錄更精確的電路圖案。
為了改善半導體電路圖案之解析度，光微影技術已發產為藉由使用436奈米g線、365奈米i線、248奈米KrF雷射或193奈米ArF雷射來縮短曝光波長。然而，雖然曝光波長的縮短對於在半導體電路圖案之解析度上的改善有大幅的貢獻，但聚焦深度(depth of focus,DOF)惡化，從而增加光學系統(包括透鏡)設計上的負擔。於是，為了解決此問題，相移罩幕發展為使用相移層(其可將曝光光線的相位移180度)來同時改善半導體電路圖案之解析度與DOF。
傳統的相移罩幕是藉由依序以下列步驟來製造：在相移層上形成遮光膜與光阻膜圖案；藉由使用光阻膜圖案作為蝕刻罩幕以蝕刻遮光膜來形成遮光膜圖案；以及使用遮光膜圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻相移層。遮光膜應具有預定的光學密度以有效地阻擋光。為了這個目的，可將遮光膜形成為厚度約為600埃或大於600埃。在此情況下，根據遮光膜之厚度，可將光阻膜形成為厚度約為2,000埃或大於2,000埃以蝕刻遮光膜。
近來，隨著圖案更為精細且密集(例如具有尺寸為45奈米或小於45奈米，且特別是32奈米或小於32奈米)，需要將光罩製造為不僅具有高解析度，也具有精確關鍵尺寸(CD)差異平均值(mean-to-target,MTT)、CD均勻度以及CD線性度。
然而，由於傳統的相移罩幕所使用之光阻膜具有厚度約 為2,000埃或大於2,000埃，因此精細光阻膜圖案難以形成。因此，難以形成精細遮光膜圖案(其作為用於蝕刻相移層之蝕刻罩幕)，從而阻礙精細相移層圖案的製造。
於是，亟需發展一種空白罩幕，其可將光學密度維持約在2.0至4.0，且可使光阻膜形成為薄厚度，藉此改善CD特性。
本發明是針對一種空白罩幕，其可將光學密度維持約在2.0至4.0且其具有改善關鍵尺寸(CD)特性(如高解析度、精確度、關鍵尺寸差異平均值、CD均勻度以及CD線性度)，藉此能夠轉移高解析度圖案(例如45奈米之圖案，且特別是32奈米或小於32奈米之圖案)；一種使用空白罩幕之光罩；以及其製造方法。
根據本發明之觀點，提供一種空白罩幕，其包括：透明基板；形成在所述透明基板上的相移層；以及形成在所述相移層上的硬罩膜。
在曝光波長200奈米或小於200奈米下，相移層可具有透射率0.1%至40%。在曝光波長200奈米或小於200奈米下，相移層可具有相位移為170°至190°。相移層可具有厚度為100埃至1,000埃。相移層可包括矽(Si)以及至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)以及鎢(W)所組成之族群的金屬材料。相移層可選擇 地包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
硬罩膜可具有厚度為10埃至100埃。相移層與硬罩膜各自可具有單層形式或多層形式，並且可以單層(其成份在厚度方向是均勻的)或以連續層(其成份隨著所述厚度方向而變化)來形成。
空白罩幕可更包括形成在硬罩膜上的光阻膜。光阻膜可具有厚度為300埃至2,000埃。光阻膜可由含有酸之材料來形成。
空白罩幕可更包括形成在透明基板之上表面或下表面上的遮光膜圖案或形成在透明基板之下表面上的遮光膜，以將透明基板之邊緣區域定義為盲區(blind area)。
每一個盲區在曝光波長下可具有光學密度為2.0至4.0。遮光膜圖案或遮光膜可具有單層形式或多層形式，並且可以單層(其成份在厚度方向是均勻的)或以連續層(其成份隨著厚度方向而變化)來形成。遮光膜圖案或遮光膜可具有厚度為200埃至1,500埃。空白罩幕可更包括形成在遮光膜圖案上的抗反射膜圖案或形成在遮光膜上的抗反射膜。
遮光膜圖案、遮光膜以及硬罩膜中的至少一個可包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)以及矽(Si)所組成之族群的材料，且可選擇地包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
根據本發明的另一觀點，提供一種使用根據本發明之空白罩幕來製造的光罩，其中將透明基板定義為包括盲區以及主區，其中每一個盲區包括遮光區與透光區，主區包括相移區與透光區。透光區為透過其而使透明基板暴露出的區域。相移區為在透明基板之主區中形成相移層圖案的區域。遮光區為在透明基板之盲區中形成遮光膜圖案的區域。遮光膜圖案具有厚度為200埃至1,500埃，以使得每一個遮光區對於曝光光線具有光學密度為2.0至4.0。
每一個遮光區可包括：依序形成在透明基板上的遮光膜圖案與相移層圖案；依序形成在透明基板上的相移層圖案與遮光膜圖案；或形成在透明基板之下表面上的遮光膜圖案以及形成在透明基板之上表面上的相移層圖案。
光罩可更包括形成在遮光膜圖案上的抗反射膜圖案。光罩可更包括形成在相移層圖案上的硬罩膜圖案。
根據本發明的另一觀點，提供一種製造光罩的方法，光罩包括透明基板，所述透明基板包括盲區與主區，其中每一個盲區包括遮光區與透光區，並且主區包括相移區與透光區，所述方法包括：(a)在對應於透明基板之上表面或下表面上的遮光區的位置形成遮光膜圖案；(b)在透明基板上形成相移層；(c)在相移層上形成硬罩膜；(d)在硬罩膜上形成用於圖案化硬罩膜之光阻膜圖案，以暴露出硬罩膜對應於透光區的部分；(e)藉由使用用於圖案化硬罩膜之光阻膜圖案作為蝕刻罩幕，以蝕刻硬罩膜之暴露部分 來形成硬罩膜圖案；以及(f)在相移區中，藉由使用硬罩膜圖案作為蝕刻罩幕，以蝕刻相移層的暴露部分來形成相移層圖案。
可首先執行(b)，可在其之後依序執行(a)、(c)、(d)、(e)以及(f)。可首先依序執行(b)、(c)、(d)、(e)以及(f)，可在其之後執行(a)。在執行(a)的期間，可使用圖案化或使用光阻膜之剝離法。在執行(f)之後，所述方法可更包括移除硬罩膜圖案。
10、20、30、40‧‧‧空白罩幕
100、200、300‧‧‧光罩
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧遮光膜
104a‧‧‧遮光膜圖案
105‧‧‧抗反射膜
105a‧‧‧抗反射膜圖案
106‧‧‧相移層
106a‧‧‧相移層圖案
108‧‧‧硬罩膜
108a‧‧‧硬罩膜圖案
110a、112a、113a、115a‧‧‧光阻膜圖案
112‧‧‧光阻膜
114‧‧‧遮光區
116‧‧‧透光區
118‧‧‧相移區
A‧‧‧盲區
B‧‧‧主區
D‧‧‧下表面
P‧‧‧對準鍵
U‧‧‧上表面
為讓本發明的上述之目的、特徵及優點對於所屬技術領域中具有通常知識者能更明顯易懂，參考所附圖式詳細說明例示性實施例，其中：
圖1至圖4是根據本發明的多種實施例之空白罩幕的剖視圖。
圖5至圖7是根據本發明的多種實施例之光罩的剖視圖。
圖8至圖10是根據本發明的一實施例繪示的一種製造光罩方法的剖視圖。
圖11至圖13是根據本發明的另一實施例繪示的一種製造光罩方法的剖視圖。
圖14至圖17是根據本發明的再一實施例繪示的一種製造光罩方法的剖視圖。
圖18是根據本發明的再一實施例繪示的一種製造光罩方法的剖視圖。
現將參看附圖更充分地描述本發明之例示性實施例。然而，本發明可實施於許多不同結構中，且不應理解為限制於下文提出之實施例；反之，提供實施例以使得揭露內容變得詳盡且完整，且實施例是向所屬技術領域中具有通常知識者充分傳達本發明之概念。在圖式中，相同參考數字表示相同元件。應當理解，當元件或層稱為「在(另外一元件或層)上」、「在(另外一元件或層)上方」或「在(另外一元件或層)下」時，所述元件或層可直接在另一層或基板上，或者可以存在中間元件或層。
圖1是根據本發明的第一實施例之空白罩幕10的剖視圖。參看圖1，根據第一實施例之空白罩幕10包括形成在透明基板102上之遮光膜圖案104a，以可將透明基板102的邊緣區域定義為盲區A。在空白罩幕10中，也定義了被盲區A圍繞的主區B。
空白罩幕10更包括形成在透明基板102上之相移層106，以覆蓋遮光膜圖案104a；以及形成在相移層106上的硬罩膜108。在硬罩膜108上可形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112。
圖2是根據本發明的第二實施例之空白罩幕20的剖視圖。參看圖2，根據第二實施例之空白罩幕20包括形成在透明基板102上的相移層106。空白罩幕20更包括在透明基板102上的遮光膜圖案104a，以可將透明基板102的邊緣區域定義為盲區A。在空白罩幕20中，也定義了被盲區A圍繞的主區B。
空白罩幕20更包括形成在遮光膜圖案104a以及相移層 106上的硬罩膜108。在硬罩膜108上可形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112。
在根據第一實施例之空白罩幕10的情況下，相移層106是形成在遮光膜圖案104a上，反之，根據第二實施例之空白罩幕20的情況下，遮光膜圖案104a是形成在相移層106上。亦即，在空白罩幕10及空白罩幕20中，形成遮光膜圖案104a與相移層106的順序可以是不同的。
在空白罩幕10及空白罩幕20中，每一個盲區A在曝光波長下具有光學密度為2.0至4.0。如圖1及圖2中所繪示，可在遮光膜圖案104a上進一步形成抗反射膜圖案105a。
圖3是根據本發明的第三實施例之空白罩幕30的剖視圖。參看圖3，根據第三實施例之空白罩幕30包括透明基板102、形成在透明基板102上的相移層106以及形成在相移層106上的硬罩膜108。在硬罩膜108上可形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112。
圖4是根據本發明的第四實施例之空白罩幕40的剖視圖。參看圖4，根據第四實施例之空白罩幕40包括透明基板102；形成在透明基板102上(且特別在透明基板102之上表面U上)的相移層106；形成在相移層106上的硬罩膜108；以及形成在透明基板102下(且特別在透明基板102之下表面D上)的遮光膜104。在硬罩膜108上可形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112。在遮光膜104上可形成抗反射膜105。
雖然未繪示，空白罩幕40經修改之實例可為本發明另一實施例，其中相移層106經圖案化；移除硬罩膜108與用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112；以及在遮光膜104上更進一步形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜。雖然未繪示，空白罩幕40經修改之實例亦可為本發明另一實施例，其中圖案化遮光膜104以形成在透明基板102下的遮光膜圖案104a，藉此將透明基板102的邊緣區域定義為盲區A。
在圖1至圖4之空白罩幕10、空白罩幕20、空白罩幕30以及空白罩幕40中，遮光膜104、遮光膜圖案104a、相移層106以及硬罩膜108各自具有單層形式或多層形式，並且以單層(成分在厚度方向(沿著透明基板102的方向)是均勻的)或以連續層(成份隨著厚度方向而變化)來形成。遮光膜104及遮光膜圖案104a各自具有厚度為200埃至1,500埃。
在曝光波長200奈米或小於200奈米下，相移層106具有透射率0.1%至40%、具有相位移為170°至190°以及具有厚度為100埃至1,000埃。相移層106包括矽(Si)，並更包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)以及鎢(W)所組成之族群的金屬材料。相移層106可選擇地更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
硬罩膜108具有厚度為10埃至100埃。
在遮光膜104、遮光膜圖案104a以及硬罩膜108之中的至少一個包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)以及矽(Si)所組成之族群的材料。在遮光膜104、遮光膜圖案104a以及硬罩膜108中的至少一個可選擇地更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112具有厚度為300埃至2,000埃，並且包括含有酸的材料。
在根據本發明的多種實施例之空白罩幕10、空白罩幕20、空白罩幕30以及空白罩幕40中，硬罩膜108是形成在相移層106上。因此，在製造光罩之後續製程期間，硬罩膜108可用來作為蝕刻罩幕以圖案化下層膜(其對於硬罩膜108具有蝕刻選擇性，亦即相移層106)。因此，可將用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112形成為薄厚度，藉此減少負載效應。因此，可改善使用此空白罩幕來製造之光罩的CD特性(例如，解析度、精確度、CD差異平均值、CD均勻度以及CD線性度)，藉此能夠最小化CD為45奈米，且特別是32奈米或小於32奈米。於是，光罩可應用於193奈米ArF微影、浸沒式微影及其類似者。
圖5是根據本發明的第五實施例之光罩100的剖視圖。
參看圖5，根據第五實施例之光罩100包括盲區A(包括輔助圖案，如對準鍵(alignment key)P)以及主區B(包括主要圖 案)。每一個盲區A包括遮光區114以及透光區116。主區B包括透光區116以及相移區118。
透光區116(包括在盲區A與主區B之中)為經由其暴露出透明基板102的區域，並且相移區118為在透明基板102上形成相移層圖案106a之區域。盲區A的遮光區114為在透明基板102上形成遮光膜圖案104a之區域。特別的是，在本實施例中，依序形成遮光膜圖案104a以及相移層圖案106a以獲得遮光區114。
光罩100可藉由使用上述參考圖1之空白罩幕10作為起始材料以及將相移層106圖案化來製造。一種製造光罩100的方法將更詳細描述如下。當使用空白罩幕10來製造光罩100時，光罩100可更包括在遮光膜圖案104a上形成的圖1之抗反射膜圖案105a以及在相移層圖案106a上的硬罩膜圖案(未繪示)。
圖6是根據本發明的第六實施例之光罩200的剖視圖。
參看圖6，根據第六實施例之光罩200與圖5之光罩100相同，除了在透明基板102上依序形成相移層圖案106a以及遮光膜圖案104a以形成遮光區114外。光罩200可藉由使用上述參考圖2之空白罩幕20以及將相移層106圖案化來製造；或者可藉由使用上述參考圖3之空白罩幕30、將相移層106圖案化以及在經圖案化之相移層106上更形成遮光膜圖案104a來製造。一種製造光罩200的方法將更詳細描述如下.圖7是根據本發明的第七實施例之光罩300的剖視圖。
參看圖7，根據第七實施例之光罩300與光罩100及光罩 200相同，除了盲區A的每一個遮光區114包括形成在透明基板102之下表面D上的遮光膜圖案104a以及形成在透明基板102之上表面U上對應於遮光膜圖案104a的位置的相移層圖案106a。
若形成在透明基板102下的遮光膜圖案104a之反射率與相移層圖案106a之反射率之間有差異，可在對應於盲區A的全部區域形成遮光膜圖案104a。光罩300可藉由使用上述參考圖3之空白罩幕30、將相移層106圖案化以及在透明基板102下更形成遮光膜圖案104a來製造；或者可藉由使用上述參考圖4之空白罩幕40(其中在透明基板102之上表面U及下表面D上分別形成相移層106與遮光膜104)以及將相移層106與遮光膜104圖案化來製造。
根據第五實施例與第六實施例之光罩100與光罩200各自的盲區A的遮光區114包括遮光膜圖案104a與相移層圖案106a(其形成在透明基板102上)。在光罩100中，相移層圖案106a形成在遮光膜圖案104a上，反之，在光罩200中，遮光膜圖案104a形成在相移層圖案106a上。根據第七實施例之光罩300之盲區A所包括的遮光區114各自包括形成在透明基板102之上表面U上的相移層圖案106a以及形成在透明基板102之下表面D上對應於相移層圖案106a的位置的遮光膜圖案104a。
在根據本發明的多種實施例之光罩100、光罩200以及光罩300中，遮光區114對於曝光光線具有光學密度為2.0至4.0，且較佳為1.5至3.0。形成遮光膜圖案104a以確保遮光區114的光 學密度。為此，遮光膜圖案104a可具有厚度為200埃至1,500埃，較佳為300埃至1,000埃，且更佳為400埃至800埃。為確保遮光區114的光學密度，可調整遮光膜圖案104a與相移層圖案106a厚度。雖然未繪示，可在遮光膜圖案104a上形成抗反射膜圖案(例如圖1的抗反射膜圖案105a)。抗反射膜圖案可由具有與遮光膜圖案104a相同之蝕刻特性或與遮光膜圖案104a不同之蝕刻特性的材料來形成。
相移層圖案106a是形成在對應於在盲區A中之遮光膜圖案104a的位置以及在透明基板102上之主區B中。在200奈米或小於200奈米的曝光波長下，相移層圖案106a具有透射率為0.1%至40%，較佳為0.1%至20%，且更佳為0.1%至6%；並具有的反射率為10%至30%。相移層圖案106a具有厚度為100埃至1,000埃，且較佳為300埃至1,000埃，並在曝光波長下具有相位移為160°至200°，且較佳為170°至190°。
遮光膜圖案104a可包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)以及鎢(W)所組成之族群的材料，且可更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。相移層圖案106a包括矽(Si)以及至少一種遮光膜圖案104a之上述材料的金屬材料。相移層圖案106a可更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
遮光膜圖案104a可由例如鉻系化合物(如Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrCN、CrCO或CrCON)來形成；或者可由三成分金屬化合物(如包括鉭系化合物以及至少兩種金屬的鉬鉭系化合物)來形成。為了對於遮光膜圖案104a具有蝕刻選擇性，相移層圖案106a可由金屬矽化合物(例如包括矽(Si)的鉬矽系化合物(如MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiCO、MoSiCN、MoSiON或MoSiCON))來形成。然而，本發明不限於此，並且用來形成遮光膜圖案104a的材料以及用來形成相移層圖案106a的材料可以互換。遮光膜圖案104a以及相移層圖案106a各自可具有單層結構或多層結構，並且可以單層(其成份在縱長方向為均勻的)或以連續層(其成份隨著縱長方向而變化)中的任一者來形成。
圖8至圖10是根據本發明的第五實施例繪示的製造光罩100之方法的剖視圖。
首先，參看圖8，將透明基板102的邊緣區域定義為盲區A，並且將透明基板102被盲區A圍繞的剩餘區域定義為主區B。每一個盲區A包括遮光區114以及透光區116。將盲區A的透光區116定義為輔助圖案(如對準鍵P)，其被包括在光罩中。主區B包括透光區116以及相移區118。
在最終的(resultant)透明基板102上形成遮光膜104。遮光膜104包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)以及鎢 (W)所組成之族群的材料，且可更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。遮光膜104可由例如鉻系化合物來形成。可將遮光膜104形成為厚度為200埃至1,500埃，較佳為300埃至1,000埃，且更佳為400埃至800埃。雖然未繪示，可在遮光膜104上形成抗反射膜。抗反射膜可由具有與遮光膜104相同之蝕刻特性或與遮光膜104不同之蝕刻特性的材料來形成。
然後，在遮光膜104上形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜(未繪示)，並且藉由圖案化最終的結構以暴露出在盲區A中的透光區116以及在主區B中的遮光膜104來形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案110a。
參看圖9，使用如圖8所繪示的用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案110a作為蝕刻罩幕來圖案化遮光膜104，藉此在透明基板102上對應於盲區A中遮光區114的位置形成遮光膜圖案104a。形成遮光膜圖案104a不僅定義了在盲區A中的遮光區114，也維持遮光區114對於曝光光線具有光學密度為2.0至4.0。
然後，移除用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案110a；形成相移層106以覆蓋遮光膜圖案104a與透明基板102的暴露部分；以及在相移層106上依序形成硬罩膜108與用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖1之光阻膜112)，藉此完成空白罩幕(如圖1中所繪示的空白罩幕10)的製造。
硬罩膜108包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)以及鎢(W)所組成之族群的金屬材料，且可更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。相移層106包括矽(Si)以及至少一種硬罩膜108之上述材料的金屬材料。相移層106可更包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。硬罩膜108與相移層106由對彼此具有蝕刻選擇性之材料來形成。為了對於相移層106具有蝕刻選擇性，硬罩膜108可由例如鉻系化合物(如Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrCN、CrCO或CrCON)來形成，或者可由三成分金屬化合物(如包括鉭系化合物以及至少兩種金屬的鉬鉭系化合物)來形成。將硬罩膜108形成為厚度為10埃至100埃，且較佳為20埃至50埃。
將相移層106形成為厚度為100埃至1,000埃，且較佳為300埃至900埃，且形成為具有透射率為0.1%至40%，較佳為0.1%至20%，且更佳為0.1%至6%。將相移層106形成為具有相位移為160°至200°，且較佳為170°至190°，且形成為具有反射率為10%至30%。由於相移層106具有的反射率為10%至30%，因此相移層106可作為抗反射膜。
用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖1之光阻膜112)由含有酸的材料來形成，並且形成為厚度為300埃至2,000埃，且較佳為400埃至1,500埃。在此情況下，硬罩膜108用來作為蝕刻在硬罩膜108下之相移層106的蝕刻罩幕。因此，也可將用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖1的光阻膜112)形成為薄厚度， 以將硬罩膜108圖案化為薄的。
然後，藉由將用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖1的光阻膜112)圖案化來形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a，以使得硬罩膜108對應於透光區116的部分暴露於盲區A與主區B中。
然後，參看圖10，藉由使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕，以圖案化圖9之硬罩膜108來形成硬罩膜圖案108a(其暴露出相移層106對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。
然後，藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕，以蝕刻圖9之相移層106來形成相移層圖案106a(其暴露出透明基板102對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。
此後，最終藉由移除圖10之硬罩膜圖案108a來製造光罩100(如圖5所示)。由於硬罩膜圖案108a用來作為蝕刻在硬罩膜圖案108a下之相移層106的蝕刻罩幕，因此可將用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112形成為薄厚度。又，由於使用對於相移層106具有高蝕刻選擇性之硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕來蝕刻相移層106，因此可增加光罩100之圖案解析度、可減少負載效應，以及可改善CD均勻度與CD線性度。在光罩100的製造期間，硬罩膜圖案108a可選擇地保留在相移層圖案106a上。
若相移層106是由金屬矽化合物(如鉬矽系化合物)來形成，則在相移層106之圖案化期間，可能發生當相移層106對於 透明基板102不具有蝕刻選擇性所導致的問題。因此，可在透明基板102上形成蝕刻終止層(etch stop layer)(未繪示)。為了對於相移層106具有蝕刻選擇性，蝕刻終止層可由鉻系化合物(如Cr、CrO、CrN、CrC、CrON、CrCN、CrCO或CrCON)來形成，或者可由三成分金屬化合物(如包括鉭系化合物以及至少兩種金屬的鉬鉭系化合物)來形成。
承上述，在製造根據本實施例之光罩100的方法中，在透明基板102上對應於遮光區114的位置形成遮光膜圖案104a；形成相移層106與硬罩膜108；形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a；使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕來形成硬罩膜圖案108a；以及使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕來蝕刻相移層106之暴露部分，以獲得相移層圖案106a。
圖11至圖13是繪示製造根據第六實施例之光罩200之根據本發明之另一實施例的方法的剖視圖。
首先，參看圖11，將透明基板102的邊緣區域定義為盲區A，並且將透明基板102被盲區A圍繞的剩餘區域定義為主區B。每一個盲區A包括遮光區114以及透光區116。將盲區A的透光區116定義為輔助圖案(如對準鍵P)，其被包括在光罩200中。主區B包括透光區116以及相移區118。
在最終的透明基板102上形成相移層106，並且在相移層106上形成遮光膜104。雖然未繪示，可在遮光膜104上形成抗反射膜。抗反射膜可由具有遮光膜104相同之蝕刻特性或與遮光膜 104不同之蝕刻特性的材料來形成。
然後，在遮光膜104上形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜(未繪示)，並且圖案化光阻膜以暴露出在盲區A中的透光區116以及在主區B中的遮光膜104，藉此形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案110a。
參看圖12，使用如圖11所繪示的用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案110a作為蝕刻罩幕來圖案化遮光膜104，藉此在透明基板102上對應於盲區A中遮光區114的位置形成遮光膜圖案104a。形成遮光膜圖案104a不僅在盲區A中定義了遮光區114，也維持遮光區114對於曝光光線具有光學密度為2.0至4.0。
然後，移除用於圖案化繪示於圖11中之遮光膜104的光阻膜圖案110a，以及在相移層106上依序形成硬罩膜108與用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖2之光阻膜112)，以覆蓋遮光膜圖案104a與相移層106的暴露部分，藉此完成圖2之空白罩幕20的製造。
然後，藉由圖案化用於圖案化硬罩膜108之光阻膜(例如圖2的光阻膜112)來形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a，以使得硬罩膜108對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分暴露出。
然後，參看圖13，藉由使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕，以圖案化圖12之硬罩膜108來形成硬罩膜圖案108a(其暴露出圖12之相移層106對應於在盲區A 與主區B中之透光區116的部分)。然後，藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕，以蝕刻圖12之相移層106來形成相移層圖案106a(其暴露出透明基板102對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。
然後，藉由移除圖13之硬罩膜圖案108a來完成圖6之光罩200的製造。由於硬罩膜圖案108a是用來作為蝕刻在硬罩膜圖案108a下之相移層106的蝕刻罩幕，因此可將用於圖案化硬罩膜108之光阻膜112形成為薄厚度以圖案化硬罩膜108。藉由使用對於相移層106具有高蝕刻選擇性之硬罩膜圖案108a來蝕刻相移層106，可增加光罩200之圖案解析度、可減少負載效應，以及可改善CD均勻度與CD線性度。在光罩200的製造期間，硬罩膜圖案108a可選擇地保留在相移層圖案106a上。
承上述，在製造根據本實施例之光罩200的方法中，在透明基板102上形成相移層106；在透明基板102上對應於遮光區114的位置形成遮光膜圖案104a；在遮光膜圖案104a上形成硬罩膜108；形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a；使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕來形成硬罩膜圖案108a；以及藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕以蝕刻相移層106之暴露部分來形成相移層圖案106a。
圖14至圖17是繪示製造根據第六實施例之光罩200之根據本發明之另一實施例的方法的剖視圖。
首先，製備如參考圖3所述之空白罩幕30，並且藉由在 用於圖案化如圖3繪示的硬罩膜108之光阻膜112上執行曝光及顯影來形成用於圖案化如圖14繪示的硬罩膜108之光阻膜圖案112a。在本實施例中，將透明基板102定義為包括對應於透明基板102之邊緣區域的盲區A以及對應於透明基板102被盲區A圍繞的剩餘區域的主區B，且其中每一個盲區A具有遮光區114以及透光區116，主區B具有透光區116以及相移區118。形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a，以暴露出硬罩膜108對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分。
參看圖15，藉由使用用於圖案化如圖14所繪示的硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕，以圖案化圖14之硬罩膜108來形成硬罩膜圖案108a(其暴露出圖14之相移層106對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。然後，藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕，以蝕刻圖14之相移層106來形成相移層圖案106a(其暴露出透明基板102對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。
參看圖16，移除圖15之硬罩膜圖案108a；形成遮光膜104以覆蓋相移層圖案106a與透明基板102的暴露部分；並且在遮光膜104上形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜(未繪示)。然後，圖案化用於圖案化遮光膜104之光阻膜，以形成用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖案113a(在遮光膜104對應於在盲區A中之遮光區114上的部分)。
參看圖17，藉由使用用於圖案化遮光膜104之光阻膜圖 案113a作為蝕刻罩幕以蝕刻圖16之遮光膜104的暴露部分來形成遮光膜圖案104a。然後，移除用於圖案化遮光膜之光阻膜圖案113a以完成如圖6中所繪示之光罩200的製造，其中在主區B中形成包括相移層圖案106a之相移區118，以及在盲區A中形成遮光區114(其對於曝光光線，光學密度範圍自2.0至4.0)。
在製造根據上述本實施例之光罩200的方法中，在透明基板102上形成相移層106；在相移層106上形成硬罩膜108；形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a；使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕來形成硬罩膜圖案108a；藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕以蝕刻相移層106的暴露部分來形成相移層圖案106a；並且在透明基板102對應於遮光區114的位置上形成遮光膜圖案104a。
如參考圖3所述，在用來製造根據第六實施例之光罩200的空白罩幕30中，在相移層106上沒有遮光膜104且僅有硬罩膜108。因此，可使用空白罩幕30來製造光罩200，其中藉由僅使用相移層106與硬罩膜108來控制光罩200的光學密度與透射率。
再者，根據第六實施例之光罩200也可使用如以下參考圖18所述之剝離法來製造。
首先，藉由執行上述參考圖14與圖15之製程，形成硬罩膜圖案108a(暴露出相移層106對應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)；以及藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕以蝕刻相移層106來形成相移層圖案106a(暴露出透明基板102對 應於在盲區A與主區B中之透光區116的部分)。
然後，參看圖18，在所有的盲區A與主區B中形成用於剝離之光阻膜(未繪示)，以及藉由圖案化用於剝離之光阻膜來形成用於剝離之光阻膜圖案115a，以使得在盲區A中的透明基板102的暴露部分以及在主區B中的相移層圖案106a與透明基板102的暴露部分覆蓋上光阻膜圖案115a。然後，在盲區A中之相移層圖案106a與在主區B中之用於剝離之光阻膜圖案115a上形成遮光膜104。
此後，根據剝離法，可藉由移除用於剝離之光阻膜圖案115a與在用於剝離之光阻膜圖案115a上之遮光膜104來獲得根據第六實施例之光罩200。
同樣地，在製造根據本實施例之光罩200的方法中，在透明基板102上形成相移層106；在相移層106上形成硬罩膜108；形成用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a；使用用於圖案化硬罩膜108之光阻膜圖案112a作為蝕刻罩幕來形成硬罩膜圖案108a；藉由使用硬罩膜圖案108a作為蝕刻罩幕以蝕刻相移層106的暴露部分來形成相移層圖案106a；以及在透明基板102對應於遮光區114的位置形成遮光膜圖案104a。
承上述，由於在根據本發明實施例之光罩的製造期間，硬罩膜圖案是用來作為蝕刻相移層的蝕刻罩幕，因此可將用於圖案化硬罩膜之光阻膜形成為薄厚度。因此，由於使用對於相移層具有高蝕刻選擇性之硬罩膜作為蝕刻罩幕來蝕刻相移層，因遮光 膜而可將光罩之光學密度維持約為3.0。於是，可能製造其圖案解析度高、負載效應減少，以及CD特性(例如CD均勻度與CD線性度)經改善之光罩。
對任何所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可對上述本發明之例示性實施例作變化。因此可以理解，本發明涵蓋所有如由隨附之申請專利範圍以及其等效物所提供之變化。
30‧‧‧空白罩幕
102‧‧‧透明基板
106‧‧‧相移層
108‧‧‧硬罩膜
112‧‧‧光阻膜

Claims (25)

  1. 一種空白罩幕，包括：透明基板；遮光膜圖案，經形成以將所述透明基板的上側之邊緣區域定義為盲區；相移層，經形成以覆蓋所述透明基板與所述遮光膜圖案；以及硬罩膜，形成在所述相移層上。
  2. 一種空白罩幕，包括：透明基板；相移層，形成在所述透明基板上；硬罩膜，形成在所述相移層上；以及在製造光罩時圖案化為遮光膜圖案的遮光膜，使得所述透明基板之邊緣區域定義為盲區。
  3. 一種空白罩幕，包括：透明基板；相移層，形成在所述透明基板上；遮光膜圖案，經形成以將所述相移層的上側之邊緣區域定義為盲區；以及硬罩膜，經形成以覆蓋所述相移層與所述遮光膜圖案。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中在200奈米或小於200奈米之曝光波長下，所述相移層 具有透射率為0.1%至40%。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中在200奈米或小於200奈米之曝光波長下，所述相移層具有相位移為170°至190°。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述相移層具有厚度為100埃至1,000埃。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述硬罩膜具有厚度為10埃至100埃。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述相移層與所述硬罩膜各自具有單層形式或多層形式，並且以單層或以連續層來形成，所述單層的成份在厚度方向是均勻的，所述連續層的成份隨著所述厚度方向而變化。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述相移層包括矽(Si)以及至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)及鎢(W)所組成之族群的金屬材料，並且可選擇地包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)及碳(C)所組成之族群的材料。
  10. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，更包括形成在所述硬罩膜上的光阻膜，其中所述光阻膜具有厚度為300埃至2,000埃。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之空白罩幕，其中所述光阻 膜是由含有酸之材料來形成。
  12. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中每一個所述盲區對於曝光波長具有光學密度為2.0至4.0。
  13. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述遮光膜圖案具有單層形式或多層形式，並且以單層或以連續層來形成，所述單層的成份在厚度方向是均勻的，所述連續層的成份隨著所述厚度方向而變化。
  14. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述遮光膜圖案具有厚度為200埃至1,500埃。
  15. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，更包括形成在所述遮光膜圖案上的抗反射膜圖案。
  16. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述遮光膜圖案以及所述硬罩膜中的至少一個包括至少一種選自由鈦(Ti)、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)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)以及矽(Si)所組成之族群的材料，且可選擇地包括至少一種選自由氮(N)、氧(O)以及碳(C)所組成之族群的材料。
  17. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之空白罩幕，其中所述透明基板定義為包括盲區以及主區，其中每一個所述盲區包括遮光區與透光區，所述主區包括相移區與透光區，其中所述透光區為透過其而使所述透明基板暴露出的區域； 所述相移區為在所述透明基板之所述主區中形成相移層圖案的區域；所述遮光區為在所述透明基板之所述盲區中形成所述遮光膜圖案的區域，其中所述遮光膜圖案具有厚度為200埃至1,500埃，以使得每一個所述遮光區對於曝光光線具有光學密度為2.0至4.0。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之空白罩幕，其中每一個所述遮光區包括依序形成在所述透明基板上的遮光膜圖案與相移層圖案；依序形成在所述透明基板上的相移層圖案與遮光膜圖案；或形成在所述透明基板之下表面上的遮光膜圖案以及形成在所述透明基板之上表面上的相移層圖案。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之空白罩幕，更包括形成在所述遮光膜圖案上的抗反射膜圖案。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之空白罩幕，更包括形成在所述相移層圖案上的硬罩膜圖案。
  21. 一種製造光罩的方法，所述光罩包括透明基板，所述透明基板包括盲區與主區，其中每一個所述盲區包括遮光區與透光區，且所述主區包括相移區與透光區，所述製造光罩的方法包括：(a)在對應於所述透明基板之上表面或下表面上的所述遮光區的位置形成遮光膜圖案；(b)在所述透明基板上形成相移層；(c)在所述相移層上形成硬罩膜； (d)在所述硬罩膜上形成用於圖案化所述硬罩膜之光阻膜圖案，以暴露出所述硬罩膜對應於所述透光區的部分；(e)藉由使用用於圖案化所述硬罩膜之所述光阻膜圖案作為蝕刻罩幕，以蝕刻所述硬罩膜之經暴露的所述部分來形成硬罩膜圖案；以及(f)在所述相移區中，藉由使用所述硬罩膜圖案作為蝕刻罩幕，以蝕刻所述相移層之經暴露部分來形成相移層圖案。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之製造光罩的方法，其中首先執行(b)，在其之後依序執行(a)、(c)、(d)、(e)以及(f)。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之製造光罩的方法，其中首先依序執行(b)、(c)、(d)、(e)以及(f)，在其之後執行(a)。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之製造光罩的方法，其中在執行(a)的期間，使用圖案化或使用光阻膜之剝離法。
  25. 如申請專利範圍第21項至第24項任一項所述之製造光罩的方法，在執行(f)之後，更包括移除所述硬罩膜圖案。
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