TWI637231B - 相移底板掩模和光掩模 - Google Patents

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Abstract

揭示一種相移底板掩模和光掩模，其中一相移膜形成為至少兩個或更多層的一多層膜或者一連續膜，所述相移膜的膜由可以相對於一種蝕刻劑進行蝕刻並且成分彼此不同的材料組成，而且成分不同的所述膜中的每個堆疊一次或多次。因此，有可能減少所述相移膜的厚度，並且使一邊緣處的一截面具有一陡峭坡度，以使得在所述相移膜被圖案化時相移膜圖案可以具有一清晰邊界，從而保證所述相移膜圖案的透射率和相移度的均勻性。另外，有可能改進所述相移膜圖案和印刷圖案的精度。

Description

相移底板掩模和光掩模
本發明涉及一種相移底板掩模(blankmask)和光掩模，確切地說，涉及一種可以降低相移膜圖案的反射率並提高印刷圖案的精度的相移底板掩模和光掩模。
在用於製造包括薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)、有機發光二極體(OLED)、等離子顯示板(PDP)等的平面顯示(FPD)裝置或用於製造半導體積體電路裝置的光刻工藝中，由底板掩模形成的光掩模通常用於轉移圖案。
通過在由合成石英玻璃等組成的一透明襯底的一主表面上形成包括金屬的一薄膜，並且隨後在該薄膜上形成一抗蝕膜來準備底板掩模。通過將該底板掩模的該薄膜圖案化來準備該光掩模。此處，該薄膜可根據光學特性分類為一光遮罩膜、抗反射膜、相移膜、半透明膜、反射膜、硬膜等，並且可由這些薄膜中的兩個或更多薄膜的組合實現。
隨著市場最近需要FPD裝置具有更高品質和更高功能，擴展FPD裝置的應用領域並且需要高級製造技術。換言之，FPD裝置的集成密度變得更高，類似於半導體裝置，並且因此FPD裝置被設計成具有精細圖案。為了形成此類精細圖案，需要高圖案解析度和高精度技術。
因此，為了提高用於製造FPD裝置的光掩模的精度，已經開發出用於FPD裝置的相移底板掩模和光掩模，包括相位相對於曝光光移動約180°的相移膜，該曝光甚至在1：1放大曝光裝置中具有i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個光譜線(波長)。相移膜是具有含矽化鉬(MoSi)化合物或鉻(Cr)化合物的單層的薄膜。形成在大面積襯底 上的薄膜通過濕法蝕刻進行圖案化。
圖1是示出傳統相移膜圖案的照片。
參考圖1，含有矽化鉬(MoSi)化合物或鉻(Cr)化合物的單層的相移膜在經歷適於大面積襯底的濕法蝕刻時被各向同性地蝕刻，並且因此，相移膜圖案的邊緣處的蝕刻截面具有平緩坡度。
因此，圖案的邊緣處的坡度導致圖案邊緣與其他部分的邊緣之間的透射率和相移度出現差異，從而對相移膜圖案上的線寬的均勻性產生影響。此外，圖案的邊緣處的相移膜的坡度導致相移膜的邊界不清晰，並且因此使得難以形成精細圖案。
順便說一下，如果在相移膜印刷時從頂層反射的曝光的比例較高，那麼由反射造成的干涉波使得難以通過曝光形成精細圖案。因此，對於曝光光而言，需要低反射率。
本發明用來解決上述問題，並且本發明的一個目標是一種相移底板掩模和光掩模，其中相移膜在厚度上減少並且在邊緣截面處具有陡峭坡度，以具有相移膜圖案的清晰邊界。
本發明的另一目標是提供一種相移底板掩模和光掩模，其中相移膜圖案具有改進的截面，以增加相移膜圖案的透射率和相移度的均勻性，並且改進相移膜圖案和印刷圖案的線寬的精度和均勻性。
本發明的又一目標是提供一種相移底板掩模和光掩模，其中相移膜的表面的反射率降低，以防止由入射反射光造成的干涉波，從而提高精細印刷圖案的精度。
根據本發明的一方面，提供一種相移底板掩模，其包括在透明襯底上形成的相移膜，該相移膜包括至少兩個或更多層的多層膜，並且包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一個組成的金屬矽化物化合物。
相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，該相移膜可具有不高於35%的反射率。
該相移膜的膜可由可以用一種蝕刻劑進行蝕刻並且成分彼 此不同的材料組成，而且成分不同的膜中的每個可堆疊一次或多次。
該相移膜可形成多層膜，並且構成該相移膜的膜中的每個可形成單層或連續膜。
隨著從透明襯底進一步向上，構成該相移膜的膜相對於一種蝕刻劑的蝕刻速度可降低。
構成該相移膜的膜中的頂層膜的氮(N)含量可低於佈置在下方的膜。
隨著從頂部朝向透明襯底進一步向下，構成該相移膜的膜的氮(N)含量可增加。
構成該相移膜的膜中的至少一個的蝕刻速度可高於或低於佈置在上或下方的膜。
如果構成相移膜的膜中的每個包括氮(N)，那麼氮(N)含量可在0.1at%到70at%的範圍內。
構成該相移膜的膜中的頂層膜的氧(O)含量可低於佈置在下方的膜。
隨著從頂部朝向透明襯底進一步向下，構成該相移膜的膜的氧(O)含量可增加。
構成該相移膜的膜中的頂層膜的碳(c)含量可高於佈置在下方的膜。
隨著從頂部朝向透明襯底進一步向下，構成該相移膜的膜的碳(C)含量可降低。
相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜可具有1%到40%的透射率。
相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜可具有不高於10%的透射率偏差。
相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜可具有160°到200°的相移度。
相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光， 該相移膜可具有不高於40°的相移度偏差。
該相移膜可在400nm到900nm範圍內的波長中的一定波長處具有最低反射率。
該相移膜可具有500Å到1,500Å的厚度，並且構成該相移膜的膜中的每個膜具有50Å到1,450Å的厚度。
金屬矽化物化合物膜可由矽(Si)和從下列選擇的一個或多個金屬組成：鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)和鈮(Nb)，或者可包括由金屬矽化物和在氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氫(H)中選擇的一個或多個輕元素組成的化合物。
該相移膜的該金屬矽化物化合物膜可包括MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON中的一個。
該金屬矽化物化合物膜可包括2at%到30at%的鉬(Mo)、20at%到70at%的矽(Si)、5at%到40at%的氮(N)、0到30at%的氧(O)和0到30at%的碳(C)。
該相移底板掩模可進一步包括將佈置在該相移膜上的一光遮罩膜或者一單層或多層(one-or-more)金屬膜。
該金屬膜可包括一半透反射膜、一蝕刻停止膜和一蝕刻掩模膜中的一個。
該光遮罩膜和金屬膜可包括從下列選擇的一個或多個金屬：鉻(Cr)、鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)和矽(Si)，或者除了選擇的金屬之外，可包括在氮(N)、氧(O)和碳(C)中選擇的一個或多個材料。
根據本發明的一方面，提供一種使用上述相移底板掩模製造的一相移光掩模，其包括：通過蝕刻相移膜形成並且包括至少兩個或更多層的多層膜的一相移膜圖案，其中構成相移膜圖案的膜中的每個包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一個構成的一金屬矽化物化合物，並且相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，具有不高於35%的反射率。
該相移膜圖案在上邊緣與下邊緣之間可具有不超過100nm的水平距離。
該相移膜圖案在頂部表面與邊緣的截面之間可具有70°到110°的角(θ)。
該相移光掩模可進一步包括將佈置在該相移膜上或下方的一光遮罩膜圖案或者一單層或多層(one-or-more)金屬膜圖案。
100‧‧‧相移底板掩模
102‧‧‧透明襯底
104‧‧‧相移膜
106‧‧‧遮光膜
108‧‧‧抗反射膜
110‧‧‧光遮罩膜
114‧‧‧抗蝕膜
104a‧‧‧薄膜
104b‧‧‧薄膜
104c‧‧‧薄膜
104n‧‧‧薄膜
110a‧‧‧光遮罩膜圖案
114a‧‧‧抗蝕膜圖案
200‧‧‧相移光掩模
300‧‧‧相移光掩模
110b‧‧‧光遮罩膜圖案
400‧‧‧相移底板掩模
202‧‧‧透明襯底
204‧‧‧相移膜
212‧‧‧金屬膜
214‧‧‧抗蝕膜
通過參考附圖詳細描述示例性實施例，所屬領域的技術人員將明白本發明的上述和其他目標、特徵和優點，在附圖中：
圖1是示出傳統一相移膜圖案的照片。
圖2是示出根據本發明的第一實施例的一相移底板掩模的截面圖；圖3是示出圖2的底板掩模中的一相移膜的截面圖；圖4a到圖4f是示出根據本發明的第一實施例的製造一相移光掩模的方法並且用於說明該相移光掩模的截面圖；圖5是示出根據本發明的第二實施例的一相移光掩模的截面圖；圖6是示出根據本發明的第三實施例的一相移底板掩模的截面圖；圖7是示出根據本發明的該相移膜的一邊界的截面圖；圖8和圖9是示出根據本發明的實例的該相移膜的反射率的曲線圖；以及圖10是示出根據本發明的第一實施例的該相移膜圖案的照片。
在下文中，將參考附圖較詳細地描述本發明之例示性實施 例。然而，實施例僅僅出於例示目的而提供且不應視為限制本發明之範疇。因此，一般技術者應瞭解可自該等實施例進行各種修改及相等物。此外，本發明之範疇必須在所附申請專利範圍中定義。
在下文，根據本發明的實施例的相移底板掩模和光掩模是用於製造包括液晶顯示器(LCD)、等離子顯示面板(PDP)、有機發光二極體(OLED)等的平面顯示(FPD)裝置或製造半導體裝置的一相移底板掩模和光掩模。此外，曝光光具有i-線(365nm)、h-線(405nm)、g-線(436nm)或KrF(248nm)、ArF(193nm)的單個光譜線，或者具有i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個光譜線。
圖2是示出根據本發明的第一實施例的一相移底板掩模的截面圖，以及圖3是示出根據本發明的一個實施例的一相移膜的截面圖。
參考圖2，根據本發明的相移底板掩模100具有一相移膜104、一光遮罩膜110和一抗蝕膜114按順序堆疊在一透明襯底102上的結構。
例如，該透明襯底102可以是矩形透明襯底，其中一邊不短於300mm並且該襯底由合成石英玻璃、鈉鈣玻璃、無堿玻璃、低熱膨脹玻璃等組成。
該相移膜104具有薄膜104a、...、104n中的至少兩個或更多層堆疊成如圖3所示的結構。該相移膜104可優選包括兩層到十層，或者更優選地，兩層到八層。
該相移膜104是依連續膜或多層膜，並且薄膜104a、...、104n中的每個是一單層或連續膜。此處，該連續膜是指在等離子濺射工藝(plasma sputtering)期間通過改變諸如反應性氣體、功率、壓力等因素而形成的膜。
該相移膜104的該薄膜104a、...、104n由可以被一種蝕刻劑一起蝕刻並且成分不同的材料組成，成分不同的該薄膜104a、...、104n堆疊至少一次或多次，並且彼此的蝕刻速度不同。
該薄膜104a、...、104n包括從下列選擇的一個或多個金屬： 鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)和鈮(Nb)，包括由一種或多種金屬和矽(Si)組成的金屬矽化物，或者包括由金屬或金屬矽化物和從氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氫(H)中選擇的一個或多個輕元素組成的化合物。
該薄膜104a、...、104n優選包括在矽化鉬(MoSi)以及MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON之中選擇的一矽化鉬(MoSi)化合物。
根據它們的成分、成分比、厚度和類似因素，該薄膜104a、...、104n相對於一種蝕刻材料的蝕刻速度和反射率不同。考慮到這些因素，該薄膜104a、...、104n在該相移膜圖案化時在一圖案的一邊緣處形成陡峭的截面坡度，並且經適當佈置以調整反射率。
詳細地說，通過改變金屬、矽(Si)、氮(N)、氧(O)和碳(C)的含量，可調整構成該相移膜104的該薄膜104a、...、104n的蝕刻速度和反射率。
在控制該相移膜104的蝕刻速度以使該截面坡度陡峭的方法中，輕元素的含量可進行調整，以用於控制該薄膜104a、...、104n的蝕刻速度。例如，如果氮(N)或氧(O)的含量增加，則蝕刻速度可變得更高，而如果碳(C)的含量增加，則蝕刻速度可變得更低。
優選地，從面向該透明襯底102的底部薄膜104a朝向頂部薄膜104n，該薄膜104a、...、104n的蝕刻速度逐漸降低，以使得該圖案的邊緣處的該截面可以具有陡峭坡度。為此，可通過改變氮(N)的含量來調整該薄膜104a、...、104n的蝕刻速度。隨著氮(N)含量增加，該相移膜104的該薄膜104a、...、104n相對於蝕刻材料的蝕刻速度增加。通過從頂部到底部，即，朝向透明襯底102逐漸增加該薄膜中包括的氮(N)含量，該相移膜104的該薄膜104a、...、104n朝向該透明襯底102的蝕刻速度可增加。例如，頂部薄膜具有最低氮(N)含量。
此處，薄膜104a、...、104n中包括氮(N)的薄膜的氮(N)含量差異在0.1at%到70at%，並且優選5%到40at%。
另外，隨著碳(C)含量變得更高，薄膜104a、...、104n相對於一種蝕刻材料的蝕刻速度降低。因此，通過從頂部到底部，即，朝向透明襯底102逐漸降低碳(C)的含量，相移膜104的薄膜104a、...、104n朝向透明襯底102的蝕刻速度可增加。優選地，頂部薄膜可具有最高碳(C)含量。
此外，隨著氧(O)含量變得更高，薄膜104a、...、104n相對於一種蝕刻材料的蝕刻速度增加。因此，有可能通過將氧(O)包括在薄膜104a、...、104n中來細微調整蝕刻速度。通過從頂部到底部，即，朝向透明襯底102逐漸增加薄膜中包括的氧(O)含量，相移膜104的薄膜104a、...、104n朝向透明襯底102的蝕刻速度可增加。例如，頂部薄膜可優選具有最低氧(O)含量。
順便一提，通過改變薄膜104a、...、104n中包括的氮(N)和氧(O)含量中的每個或兩個，可控制相移膜104的反射率。隨著氮(N)含量變得更高和氧(O)含量變得更高，反射率降低。
基於不但考慮圖案化相移膜104的蝕刻截面的氮(N)、碳(C)和氧(O)的蝕刻特性，而且考慮反射率等的光學特性，根據本發明的薄膜104a、...、104n可包括並安排氮(N)、碳(C)和氧(O)。換言之，通過考慮到根據各種氣體的含量的差異，即，被包括並用於形成薄膜104a、...、104n的氮(N)、碳(C)和氧(O)變化的蝕刻速度和反射率，可通過不同地堆疊薄膜104a、...、104n來優化蝕刻截面和反射率。例如，佈置在一定層處的薄膜的蝕刻速度或反射率可高於或低於佈置在該一定層上或下方的薄膜。為了優化薄膜104a、...、104n的蝕刻速度和反射率，在形成薄膜104a、...、104n的同時，針對使薄膜具有類似或不同蝕刻特性，可適當調整注入含有氮(N)、碳(C)和氧(O)的膜形成氣體的量。
相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，相移膜104具有不高於50%的反射率，優 選40%並且更優選35%。另外，相移膜104在400nm到900nm範圍內且優選500nm到800nm的波長處具有最低反射率。
為此，例如，薄膜104a、...、104n可在頂部薄膜104n處包括最高氧(O)含量，並且佈置在下方的薄膜中逐漸降低氧(O)含量，但不限於此。或者，氧(O)含量可在頂部薄膜104n處最高，並且通過考慮到圖案等而自由應用于佈置在下方的其他薄膜。
如上文所述，氮(N)、碳(C)和氧(O)的含量對坡度和反射率產生影響，並且因此，薄膜中的氮(N)、碳(C)和氧(O)的含量必須適當調整。例如，如上文所述，坡度根據N、O和C的含量而變化，並且反射率根據N和O的含量而變化。因此，向下的薄膜可增加N、O和C以改進坡度，並且降低N和O以改進反射率。就這點而言，向下的薄膜可被佈置成不但降低N和O，而且增加C。此處，N的降低改進反射率但降低坡度。然而，坡度的降低可以由C的增加抵消。
為了滿足所需的圖案的截面坡度、反射率、透射率和相移度，相移膜104的薄膜104a、...、104n可含有2at%到30at%的鉬(Mo)、20at%到70at%的矽(Si)、5at%到40at%的氮(N)、0到30at%的氧(O)和0到30at%的碳(C)。
根據本發明，相移膜104包括堆疊的多層薄膜104a、...、104n，以使得折射率等可以調整，並且因此比單層相移膜更薄。
相移膜104具有500Å到1,500Å的厚度，並且優選900Å到1,300Å的厚度。考慮到關於佈置在上和下方的薄膜的粘合和蝕刻特性，相移膜104的薄膜104a、...、104n形成以具有50Å到1,450Å的厚度。
相移膜104相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光而具有160°到200°的相移度，並且具有不超過40°的相移度偏差而且優選不超過30°的相移度偏差。相移膜104具有1%到40%的透射率，優選5%到20%的透射率，並且相對於曝光光具有10%的透射率偏差。此處，相移度、透射率和反射率的偏差是指相對於具有i-線、h-線和g-線的曝光光，最大與最小相移度、透射率和反射率之間的 差異。
佈置在相移膜104上的光遮罩膜110在光掩模製造時被圖案化，並且用作將相移膜104圖案化的蝕刻掩模。
由於蝕刻材料滲透在光遮罩膜110與抗蝕膜114之間，因此，光遮罩膜110可由能夠粘合到抗蝕膜114的材料組成，以便防止抗蝕膜114與之分開。
為此，光遮罩膜110可由任何材料組成，只要它與相移膜104具有蝕刻選擇性比率並且能夠粘合到抗蝕膜114即可。光遮罩膜110可包括從下列選擇的一個或多個材料：鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)或矽(Si)，或者除了上述材料之外，可包括從氮(N)、氧(O)、碳(C)中選擇的一個或多個材料。
光遮罩膜110可包括由鉻鉬(MoCr)、鉻(Cr)或者從氧(O)、氮(N)和碳(C)中選擇的一個或多個組成的化合物，例如，MoCrO、MoCrN、MoCrC、MoCrCN、MoCrCO、MoCrCON、CrO、CrN、CrC、CrCN、CrCO和CrCON。
光遮罩膜110由包括遮光膜106和抗反射膜108的兩個或更多層的多層膜形成，或者由連續膜形成。如果遮光膜106具有抗反射功能，則可不形成抗反射膜108。
光遮罩膜110可由具有兩個或更多層的多層膜形成，其中薄膜由將被一種蝕刻劑一起蝕刻的材料組成，以使得光遮罩膜圖案的邊緣處的截面具有陡峭坡度，薄膜的成分彼此不同，以及成分不同的薄膜堆疊至少一次或多次或可由連續膜形成。此時，根據成分、成分比、厚度和類似因素，構成光遮罩膜110的薄膜相對於一種蝕刻材料的蝕刻速度不同，並且因此通過考慮到這些因素而被適當佈置。
用於光遮罩膜110的光遮罩膜圖案可在將相移膜104圖案 化之後被移除，或者可留在界定襯底的邊緣處的盲區所需的相移膜圖案的一部分上。
在具有相移膜104的堆疊圖案結構中或在獨立圖案結構中，光遮罩膜110相對於曝光光具有2到6的光密度。為此，光遮罩膜110具有500Å到2,000Å的厚度。光遮罩膜110相對於曝光光具有不超過30%的反射率，優選20%且更優選15%。
這樣，根據本發明，由於多層膜的蝕刻速度彼此不同，因此，矽化鉬(MoSi)或由矽化鉬(MoSi)組成的化合物用來形成相移膜，從而改進相移膜圖案的截面坡度。因此，相移膜的臨界尺寸(CD)精度和均勻性得到改進，並且有可能實現不大於2μm，優選1.8μm且更優選1.5μm的相移膜的精細圖案。
圖4a到圖4f是示出根據本發明的第一實施例的製造相移光掩模的方法並且用於說明該相移光掩模的截面圖。
參考圖4a，在根據本發明的相移光掩模中，相移膜104、光遮罩膜110和抗蝕膜114按順序堆疊在透明襯底102上，從而形成相移底板掩模100。
相移膜104和光遮罩膜110可由化學氣相沉積、基於濺射方法的物理氣相沉積、電子束沉積、鐳射沉積、原子層沉積等形成。具體而言，根據本發明，相移膜104和光遮罩膜110可由濺射方法形成，其中將電壓施加到填充有諸如氬氣(Ar)等惰性氣體和反應性氣體的腔內部的包括金屬在內的靶。
此時，相移膜104和光遮罩膜110可使用諸如NO、N2O、NO2、N2、O2、CO2、CO和CH4的反應性氣體中的至少一個和除了反應性氣體之外能夠提供氧(O)、氮(N)和碳(C)的氣體形成。
如果相移膜104的薄膜由矽化鉬(MoSi)或由矽化鉬(MoSi)組成的化合物中的一個組成，那麼可使用矽化鉬(MoSi)的單靶或分別由鉬(Mo)和矽(Si)構成的多個靶通過濺射工藝來形成相移膜104。此時，矽化鉬(MoSi)的單靶具有成分比Mo：Si=2at%到30at%：70at%到98at%， 例如，可具有各種成分比Mo：Si=10at%：90at%、Mo：Si=15at%：85at%、Mo：Si=20at%：80at%、Mo：Si=30at%：70at%等。根據相移膜104的所需條件，這種靶的成分比可自由調整。
為了控制相移膜104的薄膜的蝕刻速度，可以改變針對濺射方法注入的氣體的比例。例如，反應性氣體與惰性氣體的比例可細微調整0.5：9.5到4：6，並且優選1：9到3：7。
光遮罩膜110可通過堆疊遮光膜106和抗反射膜108來形成。然而，這只不過是實例。或者，光遮罩膜110可由連續膜或者鑒於濕法蝕刻的兩個或更多層的多層膜形成。
光遮罩膜110由對相移膜104具有蝕刻選擇性的材料組成。例如，光遮罩膜110可由Cr或在CrO、CrN、CrC、CrCO、CrON、CrCN和CrCON中選擇的鉻(Cr)化合物組成。
參考圖4b，通過將曝光、顯影等應用到抗蝕膜來形成抗蝕膜圖案114a，並且將抗蝕膜圖案114a用作蝕刻掩模來蝕刻佈置在抗蝕膜圖案114a下方的光遮罩膜，從而形成光遮罩膜圖案110a。
參考圖4c，抗蝕膜圖案和光遮罩膜圖案110a用作蝕刻掩模，以用於蝕刻佈置在光遮罩膜圖案110a下方的相移膜，從而形成多層膜的相移膜圖案104a。
此時，光遮罩膜圖案110a和相移膜圖案104a可由濕法蝕刻或幹法蝕刻中的一個形成。優選地，可使用濕法蝕刻。此處，用於濕法蝕刻的材料和方法是公知的。另外，可在移除抗蝕膜圖案之後對相移膜進行蝕刻。
參考圖4d，抗蝕膜圖案(未示出)形成在光遮罩膜圖案上，並且光遮罩膜圖案隨後進行蝕刻，以使得光遮罩膜圖案110a可以留在相移膜圖案104a上，從而防止因相移造成的旁瓣現象(side-lobe phenomenon)。因此，完成具有用於形成接觸或線條圖案的輪圈型結構的相移光掩模200。
相移光掩模200的完成方式可使得光遮罩膜圖案110a留在相移膜圖案104a的邊緣處，以界定盲區。
參考圖4f，相移光掩模200的完成方式可使得相移膜圖案104a上的光遮罩膜圖案在圖4B的上述階段之後完全移除，並且只有相移膜圖案104a留在透明襯底102上。
圖5是示出根據本發明的第二實施例的相移光掩模的截面圖。
參考圖5，根據本發明的相移光掩模300包括透明襯底102的主區域中的具有兩個或更多層的多層膜的相移膜圖案104a，以及至少光遮罩膜圖案110b，以具有輔助圖案，諸如盲區中的對準鍵。
在相移光掩模300中，光遮罩膜和抗蝕膜在透明襯底102上形成，並且隨後將抗蝕膜用作蝕刻掩模將光遮罩膜蝕刻，從而形成光遮罩膜圖案110b。
隨後，多層相移膜在透明襯底102上形成，包括光遮罩膜圖案110b，並且抗蝕膜圖案在相移膜上形成。之後，將相移膜蝕刻，以形成相移膜圖案104a。
儘管未示出，但光遮罩膜圖案110b可部分平坦地佈置在所需主區域的相移膜圖案的下方。
根據本發明的一個實施例的相移膜底板掩模可具有在多層相移膜上形成用作相移膜的蝕刻掩模的薄金屬膜的結構。
圖6是示出根據本發明的第三實施例的相移底板掩模的截面圖。
參考圖6，根據本發明的相移底板掩模400具有透明襯底202以及按順序堆疊在透明襯底202上的相移膜204、金屬膜212和抗蝕膜214。
此處，相移膜204具有與上述實施例的那些相移膜在結構、物理、化學和光學上相同的元件和特性。也就是說，相移膜204包括兩個或更多層的多層膜或連續膜，並且每個薄膜可包括矽化鉬(MoSi)或者由在氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)和氫(H)中選擇的一個或多個輕元素構成的矽化鉬(MoSi)化合物。
金屬膜212被圖案化以用作相移膜204的蝕刻掩模，並且因此，金屬膜212可優選由對用於相移膜204的蝕刻材料具有不低於10的蝕刻選擇性的材料組成。
金屬膜212可包括從下列選擇的一個或多個金屬：鉻(Cr)、鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)和鈮(Nb)，或者除了上述金屬之外，可包括在氧(O)、氮(N)和碳(C)中選擇的一個或多個輕元素。
如果相移膜204包括矽化鉬(MoSi)化合物，那麼例如，金屬膜212可只由鉻(Cr)或者由鉻(Cr)和在氧(O)、氮(N)和碳(C)中選擇的一個或多個輕元素構成的鉻(Cr)化合物組成。此時，金屬膜212可具有30at%到70at%鉻(Cr)、20at%到50at%氮(N)、0到30at%氧(O)和0到30at%碳(C)的成分比。
金屬膜212具有10Å到700Å的厚度，並且優選50Å到400Å。金屬膜212能夠粘合到佈置於其上的抗蝕膜214，並且用作金屬膜212的蝕刻掩模的抗蝕膜214形成得較薄，以具有8,000Å的厚度並且優選6,000Å，因為金屬膜212非常薄。
此外，金屬膜和抗蝕膜可形成以具有適於通常根據產品水準和需要使用的二元底板掩模的厚度。
根據本發明的此實施例，相移底板掩模400可通過與上述實施例的那些相同的工藝製造成相移光掩模。此處，類似於圖4d、圖4e、圖4f和圖5，相移光掩模也可不同地形成，從而使得相移膜圖案在透明襯底上形成、金屬膜圖案留在相移膜圖案的所需部分上、只有相移膜圖案留在主區域中等。
這樣，根據本發明，薄金屬膜用作相移膜的蝕刻掩模，並且因此，與傳統厚度相比，有可能使抗蝕膜的厚度非常薄，從而顯著降低負載效應。因此，金屬膜圖案由非常高的精度形成，並且待將薄金屬膜用作蝕刻 掩模進行蝕刻的相移膜圖案也形成為具有高精度臨界尺寸(CD)。
另外，金屬膜能夠粘合到抗蝕膜，並且由於在相移膜被圖案化時蝕刻材料滲透到介面中，防止相移膜的截面具有坡度。
儘管未示出，但相移光掩模可進一步包括佈置在相移膜圖案上或下方的光遮罩膜圖案，以執行光遮罩功能等。
根據本發明的實施例的相移膜的厚度因為由兩個或更多層的多層膜形成而減少，並且因為它的截面坡度更陡而實現更精細的圖案，以使得在相移膜被圖案化時相移膜圖案可以具有更清晰的邊界。
圖7是示出根據本發明的相移膜的邊界的截面圖；參考圖7，鑒於厚度、蝕刻速度和類似因素，通過將具有更高蝕刻速度的膜放在下方或者通過使用部分減緩蝕刻速度的薄膜，根據本發明的此實施例的多層相移膜圖案104a經形成以在圖案的邊緣具有陡峭坡度。
此時，相移膜圖案104a的上邊緣與下邊緣之間的水平距離(即，尾部大小：d)不大於100nm，並且優選60nm。另外，相移膜圖案104a的頂部表面與邊緣處的截面之間的角(θ)在70°到110°的範圍內，並且優選在80°到100°的範圍內。
另外，根據本發明的相移底板掩模和光掩模可進一步包括設在相移膜或光遮罩膜的上部部分與下部部分之間的至少一個中的薄膜，諸如，蝕刻停止膜、半透反射膜、硬膜等。
(實例)
相移底板掩模和相移膜圖案的形成
為了測試根目錄據本發明的此實例的多層相移膜，相移底板掩模和使用它形成的光掩模通過與參考圖4a到圖4d公開的相同方法形成並且隨後進行檢查。
通過採用濺射工藝在透明襯底上按順序形成多層相移膜104、光遮罩膜110和抗蝕膜114，形成根據本發明的此實例的相移底板掩模100。
根據本發明的第一到第四實例，相移膜104分多層以分別具有兩層、四層、六層和八層，並且採用氬(Ar)和被選擇作為N2與CO2之間的反應性氣體的一種或多種氣體，通過濺射工藝，使用矽化鉬(MoSi)靶，相移膜104的膜包括MoSiN和MoSiCON中的一個。這些膜具有相同或不同的成分和成分比，並且在相同的成分下，包括相同或不同成分比的氧(O)、碳(C)和氮(N)。
此外，相移膜104可包括使用在NO、N2O、NO2、N2、O2、CO2、CO和CH4中選擇的至少一種反應性氣體的在MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiCO、MoSiON、MoSiCN和MoSiCON中選擇的矽化鉬(MoSi)化合物。
通過將遮光膜106和抗反射膜108堆疊起來而形成光遮罩膜110，該光遮罩膜包括通過使用鉻(Cr)靶的濺射工藝的對相移膜104具有蝕刻選擇性的鉻(Cr)化合物。為了改進截面形狀，光遮罩膜110可通過兩個或更多層的多層膜或連續膜類似於相移膜實現。如果光遮罩膜具有抗反射功能，則可不形成抗反射膜。
根據本發明的一個實施例，在將用於FPD的相移底板掩模100的光遮罩膜110和相移膜104圖案化之後，測試多層相移膜。
在圖案化中，首先通過曝光和顯影來處理抗蝕膜以形成抗蝕膜圖案，並且隨後在將抗蝕膜圖案用作蝕刻掩模的同時對光遮罩膜進行濕法蝕刻，以形成光遮罩膜圖案110a。隨後，移除抗蝕膜圖案，並且在將光遮罩膜圖案110a用作蝕刻掩模的同時對相移膜進行濕法蝕刻，以形成相移膜圖案104a，從而移除光遮罩膜圖案的一部分。
在比較實例中，具有單層MoSiN的相移膜經形成以形成相移底板掩模，並且採用與本發明的實例的那些相同的方法進行圖案化。隨後，相對於相移膜的特性，比較發明實例和比較實例。
在下列表1和表2中，相對於用於製造相移膜104、每個元件的成分、光學特性和圖案的截面的工藝氣體比，將第一到第七發明實例和比較實例製成表格。
參考表1到表4，根據本發明的第一到第七實例，通過考慮到厚度和蝕刻速度來形成和佈置相移膜的薄膜，以使得相移膜圖案可以具有陡峭的截面。也就是說，根據第一到第七實例，相移膜的薄膜的成分不同並且因此被形成以隨著薄膜朝向透明襯底進一步向下增加相對於一種蝕刻劑的蝕刻速度。在第四實例中，中間薄膜的蝕刻速度低於佈置在上方和下方的薄膜的速度。
此時，根據第一到第七實例和比較實例的相移膜滿足條件，諸如，透射率、相移度等。
參考示出根據本發明的實例的反射率的圖8和圖9的曲線圖，相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，相移膜104具有不高於40%的反射率。
然而，發明實例和比較實例在圖案化相移膜的截面形狀上不同。
圖10是示出根據本發明的一個實施例的多層相移膜圖案的截面的照片。
參考圖10，在根據本發明的第七實例的相移膜的情況下，即，如果隨著薄膜朝向透明襯底進一步向下，相對於一種蝕刻劑的蝕刻速度增加，並且針對蝕刻速度來調整相移膜的薄膜的厚度，那麼通過增加兩層或三層相移膜圖案中的相移膜的上層薄膜的蝕刻速度，相移膜圖案被形成以在邊緣處具有陡峭截面坡度。此時，相移膜圖案的上邊緣與下邊緣之間的水 平距離(即，尾部大小)是約51nm，並且相移膜圖案的頂部表面與邊緣處的截面之間的角(θ)不小於80°。因此，應瞭解，相移膜圖案的邊緣處的坡度被改進。
另外，類似於第一實例，如果隨著薄膜朝向透明襯底進一步向下，相對於一種蝕刻劑的蝕刻速度增加，並且針對蝕刻速度來調整相移膜的薄膜的厚度，那麼應瞭解，四層相移膜圖案在邊緣處的介面坡度上得到改進，並且此時，相移膜圖案的上邊緣與下邊緣之間的水平距離是約49nm。
另外，在根據第三實例的相移膜的情況下，即，如果隨著薄膜進一步向上，蝕刻速度增加，並且針對蝕刻速度來調整相移膜的薄膜的厚度，那麼應瞭解，四層相移膜圖案在邊緣處的截面坡度上得到改進。此時，相移膜圖案的上邊緣與下邊緣之間的水平距離是約52nm。
同樣，應瞭解，根據第四到第七實例的相移膜圖案的上邊緣與下邊緣之間的水平距離分別是48nm、50nm、53nm和51nm。
另一方面，如果相移膜具有單層，類似於比較實例，那麼相移膜圖案具有邊緣處的平緩截面坡度，如圖1所示，並且因此相移膜圖案的邊界不清晰。此時，應瞭解，相移膜圖案的上邊緣與下邊緣之間的水平距離是約152nm。
根據本發明，提供相移底板掩模和光掩模，其包括連續膜或兩個或更多層的多層膜形式的相移膜，其中膜的成分不同、堆疊一次或多次，並且相對於一種蝕刻劑進行蝕刻。
因此，有可能通過曝光光的干涉來減少相移膜的厚度，這在構成相移膜的膜的邊界中發生。
另外，相移膜圖案具有邊緣處的陡峭截面坡度，並且因此在相移膜被圖案化時具有清晰邊界，從而保證相移膜圖案的透射率和相移度的均勻性。因此，改進相移膜圖案和印刷圖案的圖案線寬的精度和均勻性。
此外，相移膜的表面上的反射率減低，從而防止由入射反射光造成的干涉波。因此，在精細圖案的精度上改善相移膜圖案和印刷圖案。
儘管上文已描述本發明的一些示例性實施例，但本發明的技 術範圍不限於上述示例性實施例。所屬領域的技術人員將瞭解，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可在這些示例性實施例中進行改變和更改，本發明的範圍在所附權利要求書和它們的等效物中定義。

Claims (28)

  1. 一種相移底板掩模，其包括在一透明襯底上形成的一相移膜，該相移膜包括至少具有兩層或更多層的一多層膜，並且包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一個構成的一金屬矽化物化合物，其中該金屬矽化物化合物是以0.5：9.5到4：6比例注入包含輕元素的反應性氣體與惰性氣體製作；其中相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，該相移膜具有1%到40%的一透射率。
  2. 如請求項1之相移底板掩模，其中相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，該相移膜具有不高於35%的一反射率。
  3. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中該相移膜的膜由可以相對於一種蝕刻劑進行蝕刻並且成分彼此不同的材料組成，並且成分不同的該膜之中的每個堆疊一次或多次。
  4. 如請求項1之相移底板掩模，其中該相移膜形成一多層膜，並且構成該相移膜的該膜中的每個形成一單層或一連續膜。
  5. 如請求項1之相移底板掩模，其中隨著從該透明襯底進一步向上，構成該相移膜的該膜相對於一種蝕刻劑的蝕刻速度降低。
  6. 如請求項1之相移底板掩模，其中構成該相移膜的該膜中的一頂層膜的氮(N)含量低於佈置在下方的該膜。
  7. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中隨著從一頂部朝向該透明襯底進一步向下，構成該相移膜的該膜的氮(N)含量增加。
  8. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中構成該相移膜的該膜中的至少一個的該蝕刻速度高於或低於佈置在上方或下方的該膜。
  9. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中如果構成該相移膜的該膜中的每個包括氮(N)，該氮(N)含量在0.1at%到70at%的範圍內。
  10. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中構成該相移膜的該膜中的一頂層膜的氧(O)含量低於佈置在下方的該膜。
  11. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中隨著從一頂部朝向該透明襯底進一步向下，構成該相移膜的該膜的氧(O)含量增加。
  12. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中構成該相移膜的該膜中的一頂層膜的碳(c)含量高於佈置在下方的該膜。
  13. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中隨著從一頂部朝向該透明襯底進一步向下，構成該相移膜的該膜的碳(C)含量降低。
  14. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜具有不高於10%的一透射率偏差。
  15. 如請求項1或2之相移底板掩模，相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜具有160°到200°的一相移度。
  16. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中其中相對于具有對應於i-線、h-線和g-線的多個波長的曝光光，該相移膜具有不高於40°的一相移度偏差。
  17. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中該相移膜在400nm到900nm範圍內的波長中的一定波長處具有最低反射率。
  18. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中該相移膜具有500Å到1,500Å的一厚度，並且構成該相移膜的該膜中的每個具有50Å到1,450Å的一厚度。
  19. 如請求項1或2之相移底板掩模，其中該金屬矽化物化合物膜由矽(Si)和從下列選擇的一個或多個金屬組成：鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)和鈮(Nb)，或者包括由該金屬矽化物和在氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)和氫(H)中選擇的一個或多個輕元素組成的一化合物。
  20. 如請求項19之相移底板掩模，其中該相移膜的該金屬矽化物化合物膜包括MoSiO、MoSiN、MoSiC、MoSiON、MoSiCN、MoSiCO和MoSiCON中的一個。
  21. 如請求項20之相移底板掩模，其中該金屬矽化物化合物膜包括2at%到30at%的鉬(Mo)、20at%到70at%的矽(Si)、5at%到40at%的氮(N)、0到30at%的氧(O)和0到30at%的碳(C)。
  22. 如請求項1或2之相移底板掩模，其進一步包括佈置在該相移膜上的一光遮罩膜或者一單層或多層(one-or-more)金屬膜。
  23. 如請求項22之相移底板掩模，其中該金屬膜包括一半透反射膜(transflective film)、一蝕刻停止膜和一蝕刻掩模膜中的一個。
  24. 如請求項22之相移底板掩模，其中該光遮罩膜和該金屬膜包括從下列選擇的一個或多個金屬：鉻(Cr)、鋁(Al)、鈷(Co)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鋯(Zr)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、釔(Y)、硫(S)、銦(In)、錫(Sn)、硼(B)、鈹(Be)、鈉(Na)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)和矽(Si)，或者除了所選擇的金屬之外還可以包括在氮(N)、氧(O)和碳(C)中選擇的一個或多個材料。
  25. 一種使用根據請求項1或2之相移底板掩模製造的相移光掩模，其包括：一相移膜圖案，該相移膜圖案由蝕刻該相移膜而形成，並且包括至少具有兩層或更多層的一多層膜；其中構成該相移膜圖案的膜中的每個包括由氧(O)、氮(N)和碳(C)中的至少一個構成的一金屬矽化物化合物，並且相對于具有對應於i-線(365nm)、h-線(405nm)和g-線(436nm)的多個波長的曝光光，具有不高於35%一反射率。
  26. 如請求項25之相移光掩模，其中該相移膜圖案在一上邊緣與一下邊緣之間具有不超過100nm的一水平距離。
  27. 如請求項25之相移光掩模，其中該相移膜圖案在頂部表面與邊緣的一截面之間具有70°到110°的一角(θ)。
  28. 如請求項25之相移光掩模，其進一步包括佈置在該相移膜上或下方的一光遮罩膜圖案或者一單層或多層(one-or-more)金屬膜圖案。
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