TWI620977B - 極紫外光刻空白掩膜以及使用其的光掩膜 - Google Patents

極紫外光刻空白掩膜以及使用其的光掩膜 Download PDF

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Abstract

於本發明中，構成吸收膜的吸收層及反射防止層由能夠以相同的蝕刻物質而被蝕刻的物質構成，僅以一次蝕刻製程就可同時對吸收層及反射防止層進行蝕刻，進而可製備出能夠使製程中的缺陷及異物的產生最小化的極紫外光刻空白掩膜及藉由該極紫外光刻空白掩膜的光掩膜。
又，本發明藉由調節用於構成吸收膜的輕元素的組成比，可確保所要求的吸收膜的光學特性，同時可實現14nm級以下的薄膜化，特別是，於實現7nm級以下的圖案時，可提供具有優秀的圖案準確度的極紫外光刻空白掩膜及藉由該空白掩膜的高品質的極紫外光刻光掩膜。

Description

極紫外光刻空白掩膜以及使用其的光掩膜
本發明是有關於一種以13.5nm的極紫外光(Extreme Ultra Violet：EUV)用於曝光的極紫外光刻空白掩膜及藉由該極紫外光刻空白掩膜的光掩膜，更詳細而言是有關於一種14nm級以下，特別是7nm級以下的圖案準確度得到提昇的極紫外光刻空白掩膜及藉由該空白掩膜製備而成的光掩膜。
伴隨高度集成化的光刻(Photo-lithography)技術，為了實現高解析度，將365nm(i-line)、248nm(KrF)及193nm(ArF)波長用作曝光，近年來，開發出藉由13.5nm波長的極紫外光(EUV)曝光的光刻技術。
其中，藉由極紫外光(EUV)曝光的光刻技術作為藉由反射曝光原理的技術，大致分為兩個部分，即，使用於反射13.5nm波長的曝光的多層反射膜(Multi-reflective layer)和使用於吸收曝光的吸收膜(Absorber layer)。
其中，於上述吸收膜中使用包含有鉭(Ta)的化合物， 用作可吸收13.5nm的極紫外線曝光的物質，於使用鉭(Ta)化合物的情況下，藉由氯(Cl)或者氟(F)類基(Radical)的電漿蝕刻變得容易，因此，具有可輕鬆實施掩膜製備製程的優點。
然而，於藉由由上述的鉭(Ta)化合物構成的吸收膜來實現14nm級以下，特別是7nm級以下的圖案的情況下，將產生以下問題。具體而言，先前的吸收膜通常形成為物質組成不同的上部層和下部層等兩層結構。上述下部層為了吸收13.5nm的曝光，其由消光係數高的氮化鉭膜(TaN)構成，上部層為了提高於檢測波長(例如，193nm或者257nm)中的檢測對比度(Contrast)效率，其由氮氧化鉭(TaON)膜構成，使得蝕刻特性相互不同。即，作為上部層的氮氧化鉭膜(TaON)具有可被氟(F)氣體蝕刻的特性，作為下部層的氮化鉭膜(TaN)具有可被氯(Cl)氣體蝕刻的特性。
藉此，於先前的由鉭(Ta)化合物構成的吸收膜中，適用借助氟(F)氣體及氯(Cl)氣體的兩次蝕刻製程，不僅製程繁瑣，而且製程中的缺陷及異物產生概率高。最終，此種存在問題對製程上的產品產率(Product Yield)產生影響。
本發明提供可最小化吸收膜的蝕刻製程中的缺陷及異物產生的極紫外光刻空白掩膜及使用該極紫外光刻空白掩膜的光掩膜。
又，本發明可提供於實現14nm級以下，特別是7nm 級以下的圖案時，可具有優秀的圖案準確度的高品質的極紫外光刻空白掩膜及光掩膜。
本發明的極紫外光刻空白掩膜，其於透明基板上至少具有多層反射膜及吸收膜，上述吸收膜包括至少兩層的多層膜，上述吸收膜的各層包括能夠以相同的蝕刻氣體蝕刻的物質，從而能夠藉由一次蝕刻製程實現蝕刻。
上述吸收膜由鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化溴鉭(TaBN)、氮氫化鉭(TaNH)中的一種構成，或者由鉭(Ta)、氮氧化鉭(TaON)、碳氧氮化鉭(TaOCN)、氮氧化溴鉭(TaBON)、氮氧氫化鉭(TaNOH)中的一種構成。
上述吸收膜由包含上部層和下部層的雙層結構構成，上述上部層和下部層具有10at%以上的金屬物質及輕元素的組成比差異，上述上部層於整體吸收膜厚度中所占厚度比例為1%~30%。
上述吸收膜的厚度為30nm~80nm。
本發明可藉由上述極紫外光刻空白掩膜形成極紫外光刻光掩膜。
本發明的吸收膜於由單層構成的情況下，甚至由包含上部層和下部層的多層結構構成的情況下，借助相同的蝕刻物質，只需進行一次蝕刻製程，即可對吸收膜進行蝕刻，進而可提供最小化製程中的缺陷及異物產生的極紫外光刻空白掩膜及使用該極紫外光刻空白掩膜的光掩膜。
又，本發明不僅可以確保吸收膜的光學特性，同時提供 可實現薄膜化的極紫外光刻空白掩膜及使用該極紫外光刻空白掩膜的光掩膜。
藉此，本發明可提供實現14nm級以下，特別是7nm級以下的圖案時，具有優秀的圖案準確度的高品質的極紫外光刻空白掩膜及光掩膜。
100、200、300‧‧‧極紫外光刻空白掩膜
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧多層反射膜
106‧‧‧覆蓋層
108‧‧‧吸收層
110‧‧‧反射防止層
112‧‧‧吸收膜
114‧‧‧蝕刻阻止層
116‧‧‧硬性底片
118‧‧‧抗蝕膜
圖1為表示本發明的第一實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
圖2為表示本發明的第二實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
圖3為表示本發明的第三實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
以下，將參照附圖並藉由本發明的實施例對本發明進行詳細說明，然而，實施例的目的僅僅在於對本發明進行例示及說明，並非使用於限制本發明的保護範圍中所記載的本發明的範圍。因此，應理解的是，本發明所屬領域的普通技術人員可從實施例進行各種變形及等同的其他實施例。因此，本發明的真正的技術保護範圍應由本發明的保護範圍中的記述事項來定義。
圖1為表示本發明的第一實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
參照圖1，本發明的極紫外光刻空白掩膜100包含依次層疊於透明基板102、透明基板102上的多層反射膜104、吸收膜112和抗蝕膜118。
透明基板102使用具有低熱膨脹係數的低膨脹材料(Low Thermal Expansion Material)基板，使得其可作為藉由極紫外線曝光的反射型空白掩膜用基板，防止因曝光時的熱量導致的圖案的變形。
多層反射膜104藉由以交替方式層疊鉬(Mo)及矽(Si)40層至60層的方式形成。於進行曝光製程(Wafer Printing)時，為了使圖像對比度(Image contrast)更加優秀，多層反射膜104對於13.5nm的極紫外光刻曝光波長的反射率為65%以上，其對於193nm或者257nm的檢測波長的反射率為40%~65%。多層反射膜104應具有針對曝光的最終入射角度最優化的反射強度(Reflection Intensity)，為此，鉬(Mo)的厚度為2nm~4nm、矽(Si)的厚度為3nm~5nm。
極紫外光刻空白掩膜100更可包含於多層反射膜104及吸收膜112之間設置的覆蓋層106。覆蓋層106的作用為防止多層反射膜104受到於吸收膜112製圖時所使用的蝕刻氣體的損傷，於吸收膜112製圖時未對多層反射膜104造成損傷的情況下，可不形成覆蓋層106。
優選地，覆蓋層106由釕(Ru)、鈮(Nb)形成，或者由釕(Ru)化合物、鈮(Nb)化合物形成，可由包含釕(Ru)和鈮(Nb)的化合物形成。覆蓋層106的厚度為1nm~10nm，優選地，其厚度為1nm~5nm。
優選地，吸收膜112由包含下部層和上部層的至少兩層的多層膜108、110構成，或者由深度方向的組成比相同的單一膜形成。又，於吸收膜112由單層膜構成的情況下，吸收膜112可以是厚度方向的組成比相同或組成比階段性地或連續性地發生變化的膜。
吸收膜112由即使具有單層膜或者至少兩層的多層膜結構，也能夠包括藉由相同類的蝕刻氣體來以僅一次蝕刻製程完成蝕刻的物質。藉此，吸收膜112可最小化根據先前技術的藉由不同蝕刻物質並經過多次蝕刻製程而引起的缺陷及異物的產生。
優選地，吸收膜112由單獨包含鉭(Ta)或必須包含鉭(Ta)的金屬物質構成，或者，其由於上述鉭(Ta)或者金屬物質中更包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)、氫(H)中的至少一種的輕元素的鉭(Ta)化合物構成。
吸收膜112例如可由能夠以相同的蝕刻氣體進行蝕刻的鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化溴鉭(TaBN)、氮氫化鉭(TaNH)中的一種構成。具體而言，於吸收膜112由單層或者上部層與下部層等雙層結構構成的情況下，吸收膜112例如可由氮化鉭(TaN)膜構成，使得上述所有層能夠以包含氯(Cl)的氣體而實現一次蝕刻製程。在這裏，於吸收膜112由雙層結構構成的情況下，為了調節反射率，包含於下部層的氮化鉭(TaN)的氮(N)的含量相對低於包含於上部層的氮化鉭(TaN)的氮(N)的含量。
又，於吸收膜112由單層或者上部層與下部層等雙層結構構成的情況下，吸收膜112例如可由氮氧化鉭(TaON)膜構成， 使得上述所有層能夠以包含氟(F)的氣體而實現一次蝕刻製程。在這裏，於吸收膜112由雙層結構構成的情況下，為了調節反射率，包含於下部層的氮氧化鉭(TaON)的氧(O)的含量相對低於包含於上部層的氮氧化鉭(TaON)的氧(O)的含量。
於吸收膜112中，上述單獨鉭(Ta)或者包含有鉭(Ta)的金屬物質與輕元素的組成比為95at%：5at%~20at%：80at%。
吸收膜112的厚度為30nm~80nm，優選地，其厚度為50nm~70nm。若吸收膜112的厚度為30nm以下，則對於曝光的反射率為10%以上，反射率變高；若吸收膜112的厚度為80nm以上，則橫豎圖案的臨界尺寸偏差變高，相比於目標臨界尺寸，偏差過大，進而導致臨界尺寸的均勻度及掩膜增強誤差因素(Mask-Enhanced Error Factor)增加。
於吸收膜112由上部層與下部層的雙層結構構成的情況下，優選地，上層的厚度於整體吸收膜112的厚度中所占厚度比例為1%至30%。
吸收膜112藉由調節金屬物質及輕元素的含量，可保持光學特性和減少其厚度，於藉由相同蝕刻物質的一次蝕刻製程中，蝕刻速度得到調節，可提高吸收膜112的圖案的剖面垂直性。於吸收膜112由包含上部層和下部層的至少兩層的多層構成或者由連續膜構成的情況下，上部層和下部層或者表面與下部膜相鄰部分具有10at%以上的金屬物質及輕元素的組成比差異。
吸收膜112針對13.5nm的極紫外光刻曝光的反射率為10%以下，優選地，其反射率為5%以下，更優選地，其反射率為1%以下。
抗蝕膜118使用化學放大型電阻(CAR：Chemically Amplified Resist)，抗蝕膜118的厚度為200nm以下，優選地，其厚度為150nm以下，更優選地，其厚度為100nm以下。
圖2為表示本發明的第二實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
參照圖2，本發明的極紫外光刻空白掩膜200包含依次層疊於透明基板102、透明基板102上的多層反射膜104、吸收膜112及抗蝕膜118。又，可更包含設置於多層反射膜104與吸收膜112之間的覆蓋層106及設置於覆蓋層106與吸收膜112之間的蝕刻阻止層114中的至少一種。在這裏，多層反射膜104、覆蓋層106及抗蝕膜118具有與上述的第一實施例相同的物質、結構及相同的物理、化學、光學特性。
吸收膜112例如可由能夠以相同的蝕刻物質進行蝕刻的鉭(Ta)、氮氧化鉭(TaON)、碳氧氮化鉭(TaOCN)、氮氧化溴鉭(TaBON)、氮氧氫化鉭(TaNOH)中的一種構成。此時，吸收膜112可使用四氟化碳(CF4)、六氟乙烷(C2F6)、八氟環丁烷(C4F8)、八氟環戊烯(C5F8)、三氟甲烷(CHF3)、六氟化硫(SF6)、三氟化氯(ClF3)等氟(F)類氣體同時進行蝕刻，亦可選擇性地混合使用氧、氦、氬等氣體。
吸收膜112除了上述蝕刻特性之外還具有與上述第一實施例相同的物理、化學、光學特性。
蝕刻阻止層114設置於覆蓋層106與吸收膜112之間，防止因作為吸收膜112的蝕刻氣體的氟(F)類氣體導致覆蓋層106受損。
由於氟(F)類氣體可對覆蓋層106及吸收膜112進行蝕刻，因此，蝕刻阻止層114包括與上述氟(F)氣體具有蝕刻選擇比的物質，例如包括能夠以氯(Cl)類氣體進行蝕刻的物質。優選地，蝕刻阻止層114可由包含單獨鉻(Cr)或者更包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)、氫(H)中的至少一種輕元素的鉻(Cr)化合物形成。
蝕刻阻止層114與吸收膜112的蝕刻選擇比為1：10以上，蝕刻阻止層114的厚度為0.5nm~20nm，優選地，其厚度為0.5nm~10nm，更優選地，其厚度為0.5nm~5nm。於蝕刻阻止層114的厚度為0.5nm以下的情況下，於吸收膜112的蝕刻過程中，因無法發揮蝕刻阻止功能，進而導致覆蓋層106受損，於其厚度為20nm以上的情況下，超出單純的保護膜的作用，出現因陰影效應(Shadow Effect)導致的臨界尺寸偏差(CD Bias)變大的問題。
圖3為表示本發明的第三實施例的極紫外光刻空白掩膜的剖面圖。
參照圖3，本發明的極紫外光刻空白掩膜300包含依次層疊於透明基板102、透明基板102上的多層反射膜104、吸收膜112、硬性底片116及抗蝕膜118。又，更可包含設置於多層反射膜104與吸收膜112之間的覆蓋層106及設置於覆蓋層106與吸收膜112之間的蝕刻阻止層114中的至少一種。在這裏，多層反射膜104、覆蓋層106、吸收膜112、蝕刻阻止層114及抗蝕膜118具有與上述第一實施例、第二實施例相同的物質、結構以及物理、化學、光學特性。
硬性底片116形成於吸收膜112及抗蝕膜118之間，用於減少抗蝕膜118的厚度並降低負載效果。
硬性底片116為了執行吸收膜112的蝕刻掩膜作用，其與吸收膜112的蝕刻選擇比為1：10以上。例如，於吸收膜112包括氮化鉭(TaN)的情況下，硬性底片116可包括能夠以氟(F)類氣體進行蝕刻的物質，於吸收膜112包括氮氧化鉭(TaON)的情況下，硬性底片116可包括能夠以氯(Cl)類氣體進行蝕刻的物質。
為了實現抗蝕膜118的薄膜化，硬性底片116的厚度應薄，蝕刻速度應快，為此，具有2nm~10nm的厚度。於硬性底片116的厚度為10nm以上的情況下，將抗蝕膜118作為蝕刻掩膜對硬性底片116進行製圖時，因負載效果(Loading Effect)導致CD偏差變高，於其厚度為2nm以下的情況下，對於吸收膜112的蝕刻選擇比變低，難以執行蝕刻掩膜的作用。
同時，雖未圖示，於本發明的極紫外光刻空白掩膜中，於配置於抗蝕膜118的下部的膜上不存在例如硬性底片116或者硬性底片116的情況下，於吸收膜112的反射防止層110，可形成有為了提昇針對抗蝕膜118的黏著力(Adhesion)而塗敷的、包含矽的高分子化合物。上述包含矽的高分子化合物為六甲基二矽烷(Hexamethyldisilane)、三甲基矽烷基二乙基胺(Trimethylsilyldiethyl-amine)、O-乙酸三甲基矽烷酯(O-trimethylsilylacetate)、O-丙酸三甲基矽烷酯(O-trimethylsilyl-proprionate)、O-丁酸三甲基矽烷酯(O-trimethylsilylbutyrate)、三氟乙酸三甲基矽烷酯 (Trimethylsilyl-trifluoroacetate)、三甲基甲氧基矽(Trimethylmethoxysilane)、N-甲基-N-三氟乙酸三甲基矽烷酯(N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetate)、O-三甲基矽烷基乙醯丙酮(O-trimethylsilyacetylacetone)、異丙烯氧基三甲基矽烷(Isopropenoxy-trimethylsilane)、三甲基矽烷基-三氟乙醯胺(Trimethylsilyl-trifluoroacetamide)、三甲基矽烷基二甲基酮乙酸甲酯(Methyltrimethyl-Silyldimethylketoneacetate)、三甲基乙氧基矽烷(Trimethyl-ethoxysilane)中的至少一種。
又，本發明的極紫外線空白掩膜更可包含選擇性地設置於透明基板102的後面的導電膜。
上述導電膜的作用為幫助極紫外光刻空白掩膜與電子卡盤(Electronic-Chuck)相結合，為了提高與電子卡盤的緊貼性，具有低的表面電阻。又，導電膜藉由提高電子卡盤與極紫外光刻空白掩膜的緊貼性，防止因電子卡盤與導電膜的摩擦所導致的由導電膜的生成的顆粒。藉此，導電膜的表面電阻值為100Ω/□(Ω/□：單位面積電阻，□：單位面積)以下，優選地，表面電阻值為50Ω/□以下，更優選地，表面電阻值為20Ω/□以下。
上述多層反射膜、覆蓋層、蝕刻阻止層、吸收膜、硬性底片及導電膜可選擇性地進行熱處理，熱處理製程可採用快速熱處理裝置(Rapid Thermal Process：RTP)、真空熱板熱處理(Vacuum Hot-Plate Bake)、電漿(Plasma)及爐膛(Furnace)中的至少一種方法執行。
於上述的本發明的實施例中，覆蓋層106、吸收膜112、蝕刻阻止層114、硬性底片116及導電膜包含選自鉬(Mo)、鉭 (Ta)、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)、碲(Te)、鋨(Os)、銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)、錫(Sn)、銥(Ir)、銻(Sb)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、銠(Rh)、銀(Ag)、銦(In)、鉑(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)、矽(Si)中的一種以上的物質而成，或者於上述物質中更包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)中的一種以上的輕元素物質而成。
下面，將對本發明的實施例的極紫外光刻空白掩膜進行詳細說明。
(實施例)
本發明的極紫外光刻空白掩膜的製備I
為了製備極紫外光刻空白掩膜，準備基板的大小為6英吋×6英吋×0.25英吋、平坦度(TIR：Total Indicated R eading)為45nm以下、平坦度(TIR：Total Indicated R eading)為45nm以下的由氧化矽-氧化鈦(SiO2-TiO)成分構成的低膨脹材料(Low Thermal Expansion Material)基板。
於上述LTEM基板的後面，藉由直流磁控反應濺射裝備(DC Magnetron R eactive Sputter)，形成以鉻(Cr)為主要成分的導電膜(Conductive layer)。上述導電膜由氮化鉻(CrN：下部層)與氮氧化鉻(CrON：上部層)的雙層結構形成。上述上‧下層的導電膜均藉由鉻(Cr)靶而形成，於下部層的導電膜中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=5sccm：5sccm，使用1.4kw的製程電力，形成的厚度為42nm。於上部層的導電膜中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=7sccm：7sccm： 7sccm，使用1.4kw的製程電力，形成的厚度為24nm。最終，所形成的導電膜的厚度為66nm，藉由四探針(4-PointProbe)測定導電膜的表面電阻的結果，表面電阻值為16.5Ω/□，可知於與電子卡盤的結合(E-Chucking)方面不存在問題。
於上述低膨脹材料(LTEM)基板的前面部，藉由離子束沈積-低密度缺陷(Ion B eam Deposition-Low Defect Density：以下簡稱“IBD-LDD”)裝備，以4.8nm厚度的鉬(Mo)、2.2nm厚度的矽(Si)來交替成膜40層，進而形成多層反射膜。藉由極度紫外線輻射反射計(EUV Reflectometer)測定上述多層反射膜的反射率，測定結果，於13.5nm的波長中表現出67.8%的反射率，於193nm的波長中表現出64.66%的反射率。並且，藉由原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscopy)裝備，測定上述多層反射膜的表面粗糙度(Surface Roughness)，測定結果，表面粗糙度為0.12nmRMS，極紫外光(EUV)曝光於多層反射膜中反射時，借助表面粗糙度的散射較少發生。又，藉由超平(Ultra-Flat)裝備測定多層反射膜的142mm2區域的平坦度的結果，平坦度值為54nm，考慮到低膨脹材料基板的平坦度值為45nm，可知因反射膜所致的圖案位置的失真較少。
藉由離子束沈積-低密度缺陷(IBD-LDD)裝備，於上述多層反射膜上，以2.5nm的厚度層疊釕(Ru)而形成覆蓋層。於形成上述覆蓋層之後，如多層反射膜，測定其反射率的結果，於13.5nm的波長中的反射率為65.8%，相比於作為多層反射膜的反射率67.8%，可知反射率方面幾乎沒有變化。並且，於193nm的波長中測定反射率的結果，其反射率為55.43%。又，關於表面 粗糙度及平坦度的測定結果，表面粗糙度值為0.13nmRMS，相比於多層反射膜，其表面粗糙度幾乎沒有變化，平坦度值為54nm，亦幾乎沒有變化。
於上述覆蓋層上，藉由直流磁控反應濺射裝備而形成由上部層及下部層構成的雙層結構的、包含鉭(Ta)的吸收膜。雙層的吸收膜均藉由鉭(Ta)靶，於下部層中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=8sccm：2sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為50nm的氮化鉭(TaN)層。此時，上述下部吸收層的反射率於13.5nm的曝光波長中為1.5%。於上部層中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=4sccm：6sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為15nm的氮化鉭(TaN)層。如於上述吸收層，與13.5nm的曝光波長中測定反射率，測定結果，其反射率為1.0%。
藉由超平(Ultra-Flat)裝備對包含上述鉭(Ta)的吸收膜的平坦度進行測定結果，平坦度值為70nm。相比於形成覆蓋層時的平坦度值(TIR)，平坦度值的變化量為16nm，表現偏高，而於將其換算成薄膜應力的情況下，薄膜應力約為150MPa，不存在問題。
又，藉由原子發射光譜(AES)裝備對根據吸收膜的深度的組成比進行分析的結果，於上部反射防止層中的鉭(Ta)：輕元素(N)的組成比為4：6，於下部吸收層中的鉭(Ta)：輕元素(N)的組成比為8：2。
本發明的極紫外光刻空白掩膜的製備II
如上述的極紫外光刻空白掩膜的製備，製備出形成有能 夠以氟(F)類氣體進行蝕刻的吸收膜的極紫外光刻空白掩膜。於上述吸收膜的蝕刻製程中，為了防止覆蓋層受損，可補充形成蝕刻阻止層，覆蓋層及下部膜以與上述的極紫外光刻空白掩膜相同的方式形成。
於上述蝕刻阻止層中，藉由藉由直流磁控反應濺射裝備而形成氮化鉻(CrN)膜。藉由鉻(Cr)靶，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=9sccm：1sccm，使用0.6kw的製程電力，形成厚度為4nm的蝕刻阻止層。
於上述蝕刻阻止層上形成吸收膜，藉由直流磁控反應濺射裝備而形成包含鉭(Ta)的、上部層及下部層的雙層結構的吸收膜。於下部層中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=8sccm：2sccm：1sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為50nm的氮氧化鉭(TaON)層。於上部層中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：5sccm：3sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為14nm的氮氧化鉭(TaON)層。
藉由極度紫外線輻射(EUV)反射率測定器(Reflecto-meter)，測定吸收膜的反射率，測定結果，於13.5nm的曝光波長中，上述吸收膜的反射率為1.1%。
又，藉由原子發射光譜(AES)裝備對根據吸收膜的深度的組成比進行分析的結果，於上部反射防止層中的鉭(Ta)：輕元素(O、N)的組成比為4：6，於下部吸收層中的鉭(Ta)：輕元素(O、N)的組成比為7.5：2.5。
根據硬性底片的構成物質的極紫外光刻空白掩膜的製 備及評估
對於具有由上述氮化鉭(TaN)構成的吸收膜的本發明的極紫外光刻空白掩膜，於吸收膜上補充形成硬性底片。上述吸收膜以下的膜以與上述的極紫外光刻空白掩膜相同的方式形成。
於實施例1的上述硬性底片中，藉由摻有(Doping)硼(B)的矽(Si)靶來形成，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=7sccm：2sccm：3sccm，使用0.4kw的製程電力，形成厚度為5nm的氮氧化矽(SiON)層。
於實施例2的上述硬性底片中，藉由鉬矽化物(MoSi)靶(組成比為Mo：Si=5at%：95at%)，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=8sccm：2sccm：5sccm，使用0.6kw的製程電力，形成厚度為4nm的氮氧化鉬矽化物(MoSiON)層。
作為實施例3，藉由鉭(Ta)靶，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：3sccm：5sccm，使用0.7kw的製程電力，形成厚度為8nm的氮氧化鉭(TaON)層構成的硬性底片。
又，對於具有由上述氮氧化鉭(TaON)構成的吸收膜的本發明的極紫外光刻空白掩膜，於吸收膜上補充形成硬性底片後進行評估。
於實施例4的上述硬性底片中，藉由鉻(Cr)靶而形成，作為製程氣體，注入氬(Ar)8sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為4nm的鉻(Cr)層。
於實施例5中，藉由鉭(Ta)靶，作為製程氣體，注入 氬(Ar)：氮(N2)=5sccm：3sccm，使用1.0kw的製程電力，形成厚度為4nm的氮化鉭(TaN)層構成的硬性底片。
下表1為藉由形成有上述的硬性底片的極紫外光刻空白掩膜，並將抗蝕膜作為蝕刻掩膜，藉由氯(Cl)及氟(F)類的蝕刻氣體對硬性底片進行製圖之後，分別表示抗蝕膜的剩餘厚度及吸收膜的厚度變化的表。
參照表1可知，於實施例1至實施例5中，於分別形成各硬性底片的圖案之後，殘留21nm~46nm的抗蝕膜，進而使得上述抗蝕膜可更實現薄膜化。又，上述硬性底片的蝕刻後的吸收膜表現出0.2nm~0.4nm的厚度變化，藉此可知，實施例的硬性底片物質(SiON、MoSiON、TaON、Cr、TaN)可作為硬性底片。
對具有雙層結構的吸收膜的評估
針對具有上部層及下部層的雙層結構的吸收膜，為了得出考慮到反射率的上部層及下部層的合理的厚度比例，測定於13.5nm中的反射率。此時，上部層及下部層可由相同的蝕刻物質進行蝕刻。
參照表2，於實施例6~10中對根據上部層和下部層之間的厚度比例的13.5nm曝光波長中的反射率進行評估。其結果，於實施例6~9中，於相同的吸收膜厚度中，上部層的厚度比例的範圍為20%~7.1%的情況下，反射率逐漸降低。然而，於實施例10的情況下，隨著厚度比例增加為42.8%。反射率為2.04%，藉此可知，反射率有所增加。
藉此，優選地，吸收膜的上部層厚度比例低，以降低陰影效果(Shadowing Effect)，並且，優選地，上部層的厚度占整體厚度的比例為20%以下，以實現具有雙層結構的吸收膜的薄膜化。
對具有單層結構的吸收膜的評估-I
於透明基板的下面形成導電膜，於透明基板的上面依次形成多層反射膜、覆蓋層及吸收膜。
吸收膜藉由直流磁控反應濺射裝備而形成鉭(Ta)化合物，為此，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=7sccm：3.5sccm，使用0.7kw的製程電力，形成厚度為53nm的單層氮化鉭(TaN)層。
上述單層的氮化鉭(TaN)層於13.5nm的曝光波長中具有1.3%的反射率，可形成具有單層結構的吸收膜，並於193nm的波長中具有50%以下的45%的反射率。
對具有單層結構的吸收膜的評估-II
於透明基板的下面形成導電膜，於透明基板的上面依次形成多層反射膜、覆蓋層及吸收膜。
吸收膜藉由直流磁控反應濺射裝備而形成鉭(Ta)化合物，為此，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=3sccm：7sccm：2sccm，使用0.8kw的製程電力，形成厚度為72nm的單層的氮氧化鉭(TaON)層。
上述單層的氮氧化鉭(TaON)層於13.5nm的曝光波長中具有1.6%的反射率，可形成具有單層結構的吸收膜，並於193nm的波長中具有50%以下的22%的反射率。
與先前極紫外光刻空白掩膜進行比較
藉由先前的形成有經過兩個步驟的蝕刻製程的吸收膜的極紫外光刻空白掩膜及本發明的極紫外光刻空白掩膜，分別形成圖案之後，測定其異物(Particle)，並比較和評估測定結果。
於本發明的極紫外光刻空白掩膜中，使用如上所述的極紫外光刻空白掩膜的製備I及II的空白掩膜，於先前的極紫外光刻空白掩膜的製備過程中，截止形成覆蓋層的步驟，與上述的極紫外光刻空白掩膜的製備I及II的空白掩膜製備步驟相同，於吸收膜的形成方面存在差異。
為了製備比較例的極紫外光刻空白掩膜，形成藉由直流磁控反應濺射裝備的包含鉭(Ta)的雙層結構的吸收膜。雙層的吸收膜均藉由鉭(Ta)靶而形成，此時，於下部層中，作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=18sccm：2sccm，使用0.62kw的製程電力，形成厚度為51nm的氮化鉭(TaN)層。於上部層中， 作為製程氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=3sccm：20sccm：4.2sccm，使用0.62kw的製程電力，形成厚度為14nm的氮氧化鉭(TaON)層。
下表2為於藉由各個實施例及比較例的空白掩膜而執行蝕刻製程之後，對於藉由Magics(M6640)測定的異物(Particle)的數量進行比較的表。
參照表3，於實施例11及12中，異物(Particle)測定結果顯示，於0.1~1.0μm的範圍中測定出共20個以下的異物。相反地，於比較例中，於0.1~1.0μm的範圍中測定出共52個異物，藉此可知，藉由光掩膜時，發生缺陷的概率顯著高。於比較例中，由於對上部層及下部層進行蝕刻的氣體不同，因此，於為了蝕刻而向其他腔室(Chamber)移動期間，發生異物(Particle)的附著，進而導致異物的數量增加。
以上，藉由最優選的實施例而對本發明進行說明，但本 發明的技術範圍不限定於上述實施例所記載的範圍。本發明所屬領域的普通技術人員可輕鬆地意識到可對上述實施例進行各種變更或改良。自本發明的保護範圍中可知，此種變更或改良形態也應包含於本發明的技術範圍。

Claims (10)

  1. 一種極紫外光刻空白掩膜，其於透明基板上至少具有多層反射膜及吸收膜，其中，上述吸收膜構成為包含上部層和下部層的兩層結構，上述上部層和下部層互相接觸，上述上部層和下部層包括能夠以相同的蝕刻氣體蝕刻的物質，從而能夠藉由一次蝕刻製程實現蝕刻，上述上部層和下部層具有10at%以上的金屬物質的組成比差異及10at%以上的輕元素的組成比差異。
  2. 一種極紫外光刻空白掩膜，其於透明基板上至少具有多層反射膜及吸收膜，上述吸收膜包括以相同的物質構成的單層，從而能夠藉由一次蝕刻製程實現蝕刻，其中在上述多層反射膜及吸收膜中較下部的層位於較上部的層以及上述透明基板之間，且上述吸收膜的輕元素的組成比朝上部階段性地或連續性地增加。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述吸收膜包含選自鉬(Mo)、鉭(Ta)、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)、碲(Te)、鋨(Os)、銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)、錫(Sn)、銥(Ir)、銻(Sb)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、銠(Rh)、銀(Ag)、銦(In)、鉑(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)、矽(Si)中的一種以上的物質而成，或者於上述物質中更包含氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)中的一種以上的輕元素物質而成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述金屬物質的組成比與輕元素的組成比的比為95at%：5at%~20at%：80at%。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述吸收膜包括鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化溴鉭(TaBN)、氮氫化鉭(TaNH)中的一種，或者包括鉭(Ta)、氮氧化鉭(TaON)、碳氧氮化鉭(TaOCN)、氮氧化溴鉭(TaBON)、氮氧氫化鉭(TaNOH)中的一種。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述上部層於整體吸收膜厚度中所占厚度比例為1%~30%。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述吸收膜的厚度為30nm~80nm。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中更包含設置於上述多層反射膜與上述吸收膜之間的覆蓋層、設置於上述透明基板的後面的導電膜、設置於上述覆蓋層及上述吸收膜之間的蝕刻阻止層、設置於上述吸收膜上的硬性底片中的至少一種以上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的極紫外光刻空白掩膜，其中上述硬性底片包括與上述吸收膜具有蝕刻選擇比的物質，並具有2nm~10nm的厚度。
  10. 一種極紫外光刻光掩膜，其使用如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的極紫外光刻空白掩膜而形成。
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