TWI743766B - 空白罩幕和光罩 - Google Patents

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Abstract

空白罩幕包含透明基底、相移膜以及光遮蔽膜。相移膜例如具有30%到100%的透射率，且在這種情況下，光遮蔽膜具有40奈米到70奈米的厚度和30原子%到80原子%鉻、10原子%到50原子%氮、0原子%到35原子%氧以及0原子%到25原子%碳的組成比。堆疊有光遮蔽膜和相移膜的結構具有2.5到3.5的光學密度。因此，當在光罩的製造製程中對光遮蔽膜進行蝕刻時，最小化臨界尺寸偏差。

Description

空白罩幕和光罩
本發明有關一種空白罩幕和一種光罩，且更具體地說，有關具有高品質的空白罩幕和光罩，其中通過控制光遮蔽膜的蝕刻速度來控制臨界尺寸(critical dimension，CD)偏差。
隨著半導體電路、液晶顯示裝置等的高度集成，近來已要求半導體處理技術具有較高圖案精密度，且因此具有關於電路原件的資訊的光罩和待用作光罩的技術原型的空白罩幕已逐漸變得至關重要。
空白罩幕大致分為二元空白罩幕和相移空白罩幕兩種。二元空白罩幕包含透明基底上的光遮蔽膜，且相移空白罩幕包含依序堆疊在透明基底上的相移膜和光遮蔽膜。
近來，已開發且大規模生產出在光遮蔽膜上具有硬罩幕膜的空白罩幕。這類空白罩幕使得有可能形成比不具有硬罩幕膜的空白罩幕的抗蝕劑膜更薄的抗蝕劑膜，且在無機硬罩幕膜用以蝕刻以下薄膜時以較小負載效應有效提高解析度和臨界尺寸(CD)線性度。
通過具有硬罩幕膜的空白罩幕來製造光罩的程式如下。
首先，在二元空白罩幕的情況下，通過寫入(writing)製程和顯影(developing)製程形成抗蝕劑膜圖案，且隨後在執行蝕刻製程時將抗蝕劑膜圖案用作蝕刻罩幕，由此形成硬罩幕膜圖案。接下來，在執行蝕刻製程時將硬罩幕膜圖案用作蝕刻罩幕，由此形成光遮蔽膜圖案。隨後，移除硬罩幕膜圖案以由此形成光罩。
另一方面，在相移空白罩幕的情況下，通過寫入製程和顯影製程形成抗蝕劑膜圖案，且隨後將抗蝕劑膜圖案用作蝕刻罩幕以形成硬罩幕膜圖案。將硬罩幕膜圖案用作蝕刻罩幕以形成光遮蔽膜圖案，且隨後通過蝕刻製程使用硬罩幕膜和光遮蔽膜圖案來形成相移膜圖案。
在將相移空白罩幕用於製造光罩時，產生如下問題。
首先，當在以上製程期間使用氯(chromium，Cl)類氣體進行乾式蝕刻時，由鉻(chromium，Cr)類材料製成的光遮蔽膜展現待通過自由基反應來進行相對等向性性蝕刻的傾向。具體地說，當對光遮蔽膜進行蝕刻以形成光遮蔽膜圖案時，自由基反應的等向性蝕刻特性在抗蝕劑膜圖案與光遮蔽膜圖案之間產生CD偏差。在圖案化光遮蔽膜時，與僅使用不具有硬罩幕膜的抗蝕劑圖案的空白罩幕相比，具有硬罩幕膜的空白罩幕的CD偏差減小，但與硬罩幕膜圖案的CD相比，光遮蔽膜圖案仍具有高於特定水平的CD偏差。
隨著最終圖案(即由光罩製造製程所預期的相移膜圖案)的CD與最初通過暴露抗蝕劑膜所獲得的CD之間的差異變得更大，更有可能出現誤差，由此導致劣化製程窗裕度(process window margin)，且因此導致解析度、CD目標均值(mean-to-target，MTT)以及CD精密度控制的問題。
因此，本發明的一方面為提供一種空白罩幕，其可在於光罩製造製程中對光遮蔽膜進行蝕刻時最小化CD偏差。
根據本發明的一個實施例，提供一種空白罩幕，包含：透明基底；以及光遮蔽膜，形成於透明基底上，所述光遮蔽膜具有20原子%到70原子%鉻、15原子%到55原子%氮、0原子%到40原子%氧以及0原子%到30原子%碳的組成比。
空白罩幕可更包含形成於透明基底上和光遮蔽膜下方的相移膜。在這種情況下，相移膜相對於曝光可具有3%到10%的透射率，堆疊有光遮蔽膜和相移膜的結構可具有2.5到3.5的光學密度，且光遮蔽膜可具有30奈米到70奈米的厚度。
根據本發明的另一實施例，提供一種空白罩幕，包含：透明基底；相移膜，形成於透明基底上；以及光遮蔽膜，形成於相移膜上，所述相移膜具有30%到100%的透射率，且光遮蔽膜具有30原子%到80原子%鉻、10原子%到50原子%氮、0原子%到35原子%氧以及0原子%到25原子%碳的組成比。堆疊有光遮蔽 膜和相移膜的結構可具有2.5到3.5的光學密度，且光遮蔽膜可具有40奈米到70奈米的厚度。
根據本發明的另一實施例，提供一種空白罩幕，包含：透明基底；相移膜，形成於透明基底上；以及光遮蔽膜，形成於相移膜上，所述相移膜具有10%到30%的透射率，且光遮蔽膜具有25原子%到75原子%鉻、5原子%到45原子%氮、0原子%到30原子%氧以及0原子%到20原子%碳的組成比。堆疊有光遮蔽膜和相移膜的結構可具有2.5到3.5的光學密度，且光遮蔽膜可具有35奈米到65奈米的厚度。
同時，光遮蔽膜可包含多層，所述多層包含兩個或多於兩個層。
當光遮蔽膜包含上部層和下部層兩個層時，下部層可具有比上部層更慢的蝕刻速度。
此外，當光遮蔽膜包含上部層、中間層以及下部層三個層時，中間層可具有比上部層和下部層更慢的蝕刻速度，或中間層和下部層可具有比上部層更慢的蝕刻速度。為此目的，上部層可包含氮(nitrogen，N)和氧(oxygen，O)。此外，下部層可具有比中間層更快的蝕刻速度，且為此目的，下部層可包含比中間層更多的氮(N)及/或氧(O)。
同時，相移膜可包含矽(silicon，Si)或包含過渡金屬的矽(Si)類材料。
此外，空白罩幕可更包含形成於光遮蔽膜上的硬罩幕 膜，且在這種情況下，硬罩幕膜可包含矽(Si)或包含過渡金屬的矽(Si)類材料。
根據本發明的另一實施例，提供一種使用前述空白罩幕製造的光罩。
100:空白罩幕
101:透明基底
102:相移膜
103:光遮蔽膜
104:第一光遮蔽膜
105:第二光遮蔽膜
106:第三光遮蔽膜
107:硬罩幕膜
110:抗蝕劑膜
結合所附圖式根據示範性實施例的以下描述，上述及/或其它方面將變得顯而易見且更易於理解，在所述所附圖式中：圖1示出根據本發明的一實施例的空白罩幕的結構。
圖2示出根據本發明的另一實施例的空白罩幕的結構。
雖然下文詳細地描述若干實施例，但所述實施例僅出於說明性目的提供，且不應被解釋為限制申請專利範圍中所描述的本發明的含義或範圍。因此，本領域一般技術人員將瞭解，可根據實施例作出各種修改和等效物。此外，本發明的真實範圍應由申請專利範圍的技術細節來限定。
圖1示出根據本發明的一實施例的空白罩幕的結構。根據本發明的空白罩幕100包含依序堆疊於透明基底101上的相移膜102、光遮蔽膜103以及抗蝕劑膜110。光遮蔽膜103具有三層結構，所述三層結構包含對應於下部層的第一光遮蔽膜104、對應 於中間層的第二光遮蔽膜105以及對應於上部層的第三光遮蔽膜106。
在二元空白罩幕的情況下，其結構化為包含光遮蔽膜103和抗蝕劑膜110，而無相移膜102。在相移空白罩幕的情況下，其經結構化為包含相移膜102、光遮蔽膜103以及抗蝕劑膜110。圖1和圖2示出包含相移膜102的相移空白罩幕，但本發明可適用於二元空白罩幕和相移空白罩幕兩者。
圖2示出根據本發明的另一實施例的空白罩幕的結構，除圖1的結構以外，所述空白罩幕更包含硬罩幕膜107。如圖2中所示，本發明甚至可適用於包含硬罩幕膜107的空白罩幕100。包含硬罩幕膜107的空白罩幕可以是僅包含光遮蔽膜103而無相移膜102的二元空白罩幕，或包含相移膜102和光遮蔽膜103兩者的相移空白罩幕。
在圖1和圖2中所示的實施例中，光遮蔽膜103具有三層結構。然而，光遮蔽膜103可經結構化為具有單個層、兩個層或四個或多於四個層。
根據本發明的光遮蔽膜103包含主要含有鉻的化合物。當使用氯(Cl)類氣體進行乾式蝕刻時，鉻化合物展現待通過自由基反應來進行相對等向性蝕刻的傾向。舉例來說，在具有硬罩幕膜107的相移空白罩幕中，在將硬罩幕膜107圖案化且用作蝕刻罩幕以對在圖案化硬罩幕膜107下方的光遮蔽膜103進行蝕刻時，自由基反應導致圖案化硬罩幕膜107與所蝕刻光遮蔽膜103 之間的臨界尺寸(CD)偏差的問題。同時，光遮蔽膜103下方的相移膜102包含鉬矽化合物或矽化合物，且因為離子反應比自由基反應相對更高，所以這種情況下的相移膜102相對於光遮蔽膜103的CD具有較小CD偏差。
因此，為抑制光遮蔽膜103的自由基反應，光遮蔽膜103可含有如下材料。
光遮蔽膜103可主要含有鉻(chromium，Cr)，且另外含有選自由以下組成的組的一或多個種類的金屬：鉬(molybdenum，Mo)、鉭(tantalum，Ta)、釩(vanadium，V)、錫(tin，Sn)、鈷(cobalt，Co)、銦(indium，In)、鎳(nickel，Ni)、鋯(zirconium，Zr)、鈮(niobium，Nb)、鈀(palladium，Pd)、鋅(zinc，Zn)、鋁(aluminum，Al)、錳(manganese，Mn)、鎘(cadmium，Cd)、鎂(magnesium，Mg)、鋰(lithium，Li)、硒(selenium，Se)、銅(copper，Cu)、鉿(hafnium，Hf)以及鎢(tungsten，W)和矽(Si)。具體地說，添加到鉻(Cr)作為用於光遮蔽膜103的材料的金屬可包含選自由以下組成的組的一或多個種類的元素：鉭(Ta)、鉬(Mo)、錫(Sn)以及銦(In)。此外，除所述金屬以外，光遮蔽膜103含有選自由以下組成的組的一或多個種類的元素：氧(O)、氮(N)、碳(C)。
更詳細地說，根據本發明的技術特徵，光遮蔽膜103主要含有鉻(Cr)，且減緩光遮蔽膜103的蝕刻速度以在對光遮蔽膜103進行蝕刻時減小由自由基反應所導致的CD偏差。一般來說， 由於歸因於在蝕刻時的圖案密度而出現負載效應，光遮蔽膜103的緩慢蝕刻速度具有劣化CD線性度的問題，且因此光遮蔽膜103的較高蝕刻速度為優選的。然而，較高蝕刻速度導致在蝕刻時的CD偏差的前述問題，且因此本發明提出將光遮蔽膜103的蝕刻速度限於不高於某一水平。
為此目的，本發明的光遮蔽膜103提供如下。
首先，為控制光遮蔽膜103的蝕刻速度，光遮蔽膜103具有20原子%到70原子%鉻、15原子%到55原子%氮、0原子%到40原子%氧以及0原子%到30原子%碳的組成比。
在這種情況下，光遮蔽膜103的總厚度可為20奈米到75奈米，且優選地30奈米到60奈米。舉例來說，當光遮蔽膜103經結構化為包含兩個層時，上部層可具有5奈米到20奈米的厚度，且下部層可具有30奈米到50奈米的厚度。可替代地，當光遮蔽膜103經結構化為包含三個層時，上部層具有5奈米到20奈米的厚度，中間層具有5奈米到30奈米的厚度，且下部層具有5奈米到20奈米的厚度。
同時，在相移空白罩幕中，光學密度受形成於光遮蔽膜103下方的相移膜102的透射率影響。因此，相移空白罩幕的組成比和厚度可取決於形成於光遮蔽膜103下方的相移膜102的透射率而變化。也就是說，將在堆疊相移膜102和光遮蔽膜103時的光學密度設定為優選特定值，且基於相移膜102的透射率來調整光遮蔽膜103的組成比與厚度的組合以滿足所設定光學密度。光 遮蔽膜103以及相移膜102相對於曝光波長優選地具有2.5到3.5的光學密度。此外，較高含量的氮和氧促使光遮蔽膜103更厚，以便滿足光遮蔽膜103所需要的光學密度。同時，光遮蔽膜103可具有不高於40%的反射率。
首先，將描述下文形成相對於曝光具有3%到10%的透射率的相移膜102。堆疊有相移膜102和光遮蔽膜103的結構所需要的光學密度為2.5到3.5。為滿足這一條件，當光遮蔽膜103具有30奈米到70奈米的厚度時，光遮蔽膜103形成為具有20原子%到70原子%鉻、15原子%到55原子%氮、0原子%到40原子%氧以及0原子%到30原子%碳的組成比。
當鉻含量低於20原子%時，氮含量和氧含量相對較高，且因此蝕刻速度過高以致於可能產生高CD偏差的問題。當鉻含量高於70原子%時，蝕刻速度減緩，且因此在對光遮蔽膜103進行蝕刻時存在較大負載效應的缺點。因此，鉻含量優選地經設計為範圍介於20原子%到70原子%。具體地說，優選地，鉻含量範圍介於30原子%到70原子%。
同時，蝕刻速度隨氮含量和氧含量變得更高而增大，且因此優選的為在某一程度上降低氮含量和氧含量以便限制蝕刻速度的增大。然而，當氮含量和氧含量過低時，光遮蔽膜103的反射率增大。因此，需要通過增大氮含量和氧含量來抑制反射率的增大。也就是說，氧含量和氮含量需要高於某一水平，以便防止反射率過度增大且抑制蝕刻速度過度增大。然而，對於所述含量， 相較於氮，氧對增大蝕刻速度具有更大的效果。因此，氮含量可高於某一水平，例如15原子%，且氧含量可低於所述氮含量。在這一方面，15原子%到55原子%氮和0原子%到40原子%氧的組成比為優選的。
同時，當最頂部層中出於減小反射率的目的而含有大量氮和氧時，表面層上的氧化物膜和氮化物膜迅速增加表面層的薄層電阻。因此，歸因於在基於電子束(E-beam)的寫入製程期間薄膜的充電現象，圖案偏移和類似非所要問題產生。因為相較於氮和氧的情形，碳(C)促使薄層電阻更平緩地增加，所以碳(C)不直接防止這一充電現象，而是用以防止薄層電阻迅速增加。此外，蝕刻速度隨碳含量增大而略微減小，且反射率並不展現隨碳含量的任何特定傾向。在這一方面，0原子%到30原子%碳的組成比為優選的。
接下來，將描述下文形成相對於曝光具有30%到100%的透射率的相移膜102。在這種情況下，為滿足堆疊有光遮蔽膜103和相移膜102的結構所需要的2.5到3.5的光學密度，光遮蔽膜103的光學密度的補償度需要高於對具有3%到10%的透射率的相移膜102的補償度。為此目的，光遮蔽膜103可具有40奈米到70奈米的厚度，且具有鉻30原子%到80原子%、10原子%到50原子%氮、0原子%到35原子%氧以及0原子%到25原子%碳的組成比。
同時，優選地，甚至在相移膜102在下文形成為具有10%到30%的透射率(其在3%到10%的透射率與30%到100%的透射 率之間)時仍滿足堆疊結構所需要的2.5到3.5的光學密度。
因此，光遮蔽膜103可具有35奈米到65奈米的厚度。在這種情況下，光遮蔽膜103形成為具有25原子%到75原子%鉻、5原子%到45原子%氮、0原子%到30原子%氧以及0原子%到20原子%碳的組成。
光遮蔽膜103可具有單個層或包含兩個或多於兩個層的多層。當光遮蔽膜103形成為具有兩個或多於兩個層時，形成光遮蔽膜103的層中的一或多個層可具有比其他層更慢的蝕刻速度以減小CD偏差。
舉例來說，當光遮蔽膜103形成為具有兩個層時，下部層可具有比上部層更慢的蝕刻速度。具體地說，上部層鄰近於蝕刻罩幕，且因此具有較低CD偏差，但下部層由於自由基反應而具有較高CD偏差。因此，需要減緩下部層的蝕刻速度。
同時，根據一實施例的前述雙層結構中的上部層和下部層中的每一個層可包含多個層。舉例來說，將假定光遮蔽膜經結構化為從最底部第一層到最頂部第五層具有五個層。在這種情況下，五個層可相對於某一邊界表面大致分為兩個層，且在邊界表面上方的層和在邊界表面下方的層可分別被視為上部層和下部層。這種情況在將與以上相同的術語用於申請專利範圍中時適用。
可替代地，當光遮蔽膜103配置成具有如圖1和圖2中所示的三個層時，中間層可具有比上部層和下部層的蝕刻速度更慢的蝕刻速度。具體地說，當光遮蔽膜103形成為具有三個層時， 自由基反應在光遮蔽膜103的上部層中出現得相對較少，且因此CD偏差由於上部蝕刻罩幕具有較高印刷速率而減小。
另一方面，自由基反應在中間層和下部層中比在上部層中出現得相對更多，且因此增大CD偏差。因此，中間層和下部層需要具有比上部層更慢的蝕刻速度以便抑制CD偏差。在這種情況下，考慮圖案輪廓以減小中間層中的蝕刻速度且增大下部層中的蝕刻速度，由此具有防止基腳(footing)的作用。為此目的，上部層可含有氮(N)和氧(O)兩者以便減少表面反射，且下部層可含有比中間層更多的氮(N)及/或氧(O)以便相較於中間層更多地提高在深度方向上的蝕刻速度。
同時，根據一實施例的前述三層結構中的上部層、中間層以及下部層中的每一個層可包含多個層。舉例來說，將假定光遮蔽膜經結構化為從最底部第一層到最頂部第五層具有五個層。在這種情況下，五個層可相對於某兩個邊界表面大致分為上部層、中間層以及下部層三個層。因此，上部層可指僅第五層、包含第四層和第五層的層或包含第三層到第五層的層。同樣，中間層可指包含第二層到第四層的層、包含第二層和第三層的層、包含第三層和第四層的層、僅第二層或僅第三層。此外，下部層可指僅第一層、包含第一層和第二層的層或包含第一層到第三層的層。這類情況在將與以上相同的術語用於申請專利範圍中時適用。
光遮蔽膜103可在膜生長完成之後選擇性在100℃到500℃下經歷熱製程，以便提高耐化學性和平坦度。熱製程可使用加 熱板、真空快速熱製程設備、鍋爐等來進行。
分別形成於光遮蔽膜103上和光遮蔽膜103下方的相移膜102和硬罩幕膜107由包含矽(Si)或過渡金屬的矽(Si)類材料製成，且包含單個層或多層或具有兩個或多於兩個層的連續層。
具體地說，相移膜102或硬罩幕膜107可含有以下中的一種：Si、SiN、SiC、SiO、SiB、SiCN、SiNO、SiBN、SiCO、SiBC、SiBO、SiNCO、SiBCN、SiBON、SiBCO、SiBCON以及類似矽(Si)化合物。此外，當相移膜102或硬罩幕膜107中含有過渡金屬(即鉬(Mo))時，相移膜102或硬罩幕膜107可含有以下中的一種：MoSi、MoSiN、MoSiC、MoSiO、MoSiB、MoSiCN、MoSiNO、MoSiBN、MoSiCO、MoSiBC、MoSiBO、MoSiNCO、MoSiBCN、MoSiBON、MoSiBCO、MoSiBCON以及類似矽化鉬(molybdenum silicide，MoSi)化合物。
相移膜102相對於波長為193奈米的曝光具有3%到100%的透射率，且具有160°到230°的相移度。具體地說，相對於波長為193奈米的曝光，具有6%的透射率的相移罩幕(phase-shift mask，PSM)展現160°到200°的相移度，具有45%的透射率的相移罩幕(PSM)展現175°到215°的相移度，且具有70%的透射率的相移罩幕(PSM)展現190°到230°的相移度。
相移膜102可在其完全生長之後選擇性在100℃到1000℃下經歷熱製程，以便提高耐化學性和平坦度。熱製程可使用加熱板、真空快速熱製程設備、鍋爐等來進行。可替代地，濺鍍設 備也可用以形成與熱製程一樣有效的薄膜。
硬罩幕膜107可形成為具有2奈米到20奈米的厚度。當厚度小於2奈米時，硬罩幕膜107過薄以致於當對光遮蔽膜103進行蝕刻時可能損壞光遮蔽膜103的表面。當硬罩幕膜107的厚度大於20奈米時，抗蝕劑膜110需要變得更厚，且因此歸因於在基於電子束的寫入製程期間的電子散射而難以形成高精確度圖案。
抗蝕劑膜110可具有60奈米到150奈米的厚度，且可包含化學放大型抗蝕劑(chemically amplified resist，CAR)。
(實施例1)：製造相移空白罩幕
這一實施例揭露製造如圖1中所示的不具有硬罩幕膜的相移空白罩幕。
相移膜通過以下操作而形成為氮化矽鉬(molybdenum silicon-nitride，MoSiN)單層：安裝含有10：90的矽化鉬(MoSi)的靶；注入Ar：N2=5.5sccm：23.0sccm的製程氣體；以及將0.65千瓦的製程電力供應到DC磁控濺鍍設備。
隨後，相移膜通過真空快速熱製程設備在350℃的溫度下經歷熱製程持續20分鐘。
作為測量相移膜相對於波長為193奈米的曝光的透射率和相移度的結果，相移膜具有6.02%的透射率和183.5°的相移度。作為通過X射線反射測量法(X-ray reflectometry，XRR)設備測量相移膜的厚度的結果，相移膜具有67.5奈米的厚度。
隨後，將鉻(Cr)靶與Ar：N2：CO2=3.0sccm：10.0sccm：6.5sccm的製程氣體和0.62千瓦的製程電力一起使用，由此在相移膜上形成氮氧化鉻(chromium oxynitride，CrON)的第一光遮蔽膜。作為通過XRR設備測量第一光遮蔽膜的厚度的結果，第一光遮蔽膜具有8.5奈米的厚度。接下來，為在第一光遮蔽膜上形成第二光遮蔽膜，注入Ar：N2=5.0sccm：9.0sccm的製程氣體，且供應1.40千瓦的製程電力，由此形成22.0奈米厚的氮化鉻(chromium nitride，CrN)的第二光遮蔽膜。接下來，為在第二光遮蔽膜上形成第三光遮蔽膜，注入Ar：N2：CO2=3.0sccm：10.0sccm：6.0sccm的製程氣體，且供應0.62千瓦的製程電力，由此形成氮氧化鉻(CrON)的第三光遮蔽膜。作為通過XRR設備測量第三光遮蔽膜的厚度的結果，第三光遮蔽膜具有13.0奈米的厚度。
通過此製程形成的光遮蔽膜具有43.5奈米的總厚度，且展現作為測量根據形成於相移膜上的光遮蔽膜相對於波長為193奈米的曝光的光學密度和反射率的結果的3.05的光學密度和28.8%的反射率。隨後，光遮蔽膜通過真空快速熱製程設備在250℃的溫度下經歷熱製程持續20分鐘。
接下來，通過歐傑(Auger)電子光譜分析設備來分析光遮蔽膜的組成比。因此，經分析，第一光遮蔽膜含有38.9原子%鉻(Cr)、22.3原子%氮(N)以及22.3原子%氧(O)；第二光遮蔽膜含有68.9原子%鉻(Cr)和30.4原子%氮(N)；且第三光遮 蔽膜含有39.4原子%鉻(Cr)、23.1原子%氮(N)、20.4原子%氧(O)以及17.1原子%碳(C)。
隨後，通過旋塗而在光遮蔽膜上形成化學放大型抗蝕劑膜，且因此製造出相移空白罩幕。
(實施例2)：製造具有硬罩幕膜的相移空白罩幕
這一實施例公開製造如圖2中所示的具有硬罩幕膜的相移空白罩幕。
相移膜和光遮蔽膜如同實施例1的相移膜和光遮蔽膜那樣形成。
隨後，為在光遮蔽膜上形成硬罩幕膜，將摻雜有硼(boron，B)的矽(Si)靶與Ar：N2：NO=7.0sccm：7.0sccm：5.0sccm的所注入製程氣體和0.7千瓦的所供應製程電力一起使用，由此形成多達10奈米的氮氧化矽(silicon oxynitride，SiON)的硬罩幕膜。
隨後，通過旋塗而在硬罩幕膜上形成化學放大型抗蝕劑膜，且因此製造出相移空白罩幕。
作為使用氯(Cl)與氧(O)的混合氣體通過TETRA-X設備執行蝕刻製程的結果，具有43.5奈米的厚度的6%相移空白罩幕具有1.21Å/秒的蝕刻速率。
(比較例1)
這一比較例公開製造形成有光遮蔽膜的相移空白罩幕，所述相移空白罩幕的蝕刻速率高於實施例1和實施例2的蝕刻速 率。
相移膜如同實施例1那樣形成。
隨後，將鉻(Cr)靶與Ar：N2：CO2=6.0sccm：10.0sccm：6.0sccm的製程氣體和0.75千瓦的製程電力一起使用，由此在相移膜上形成碳化鉻氮氧化物(chromium carbide oxynitride，CrCON)的第一光遮蔽膜。作為通過XRR設備測量第一光遮蔽膜的厚度的結果，第一光遮蔽膜具有40.0奈米的厚度。接下來，為在第一光遮蔽膜上形成第二光遮蔽膜，注入Ar：N2：CO2=5.0sccm：5.0sccm：2.0sccm的製程氣體，且供應1.40千瓦的製程電力，由此形成4.3奈米厚的碳化鉻氮氧化物(CrCON)的第二光遮蔽膜。接下來，為在第二光遮蔽膜上形成第三光遮蔽膜，注入Ar：N2：CO2=3.0sccm：10.0sccm：7.5sccm的製程氣體，且供應0.75千瓦的製程電力，由此形成碳化鉻氮氧化物(CrCON)的第三光遮蔽膜。作為通過XRR設備測量第三光遮蔽膜的厚度的結果，第三光遮蔽膜具有4.2奈米的厚度。
所形成的光遮蔽膜具有48.5奈米的總厚度，且展現作為測量根據形成於相移膜上的光遮蔽膜相對於波長為193奈米的曝光的光學密度和反射率的結果的3.03的光學密度和27.9%的反射率。
接下來，通過歐傑電子光譜分析設備來分析光遮蔽膜的組成比。因此，經分析，第一光遮蔽膜含有41.5原子%鉻(Cr)、22.9原子%氮(N)、19.0原子%氧(O)以及16.6原子%碳(C)； 第二光遮蔽膜含有54.9原子%鉻(Cr)、27.4原子%氮(N)、3.7原子%氧(O)以及14.0原子%碳(C)；且第三光遮蔽膜含有40.3原子%鉻(Cr)、23.0原子%氮(N)、20.4原子%氧(O)以及16.3原子%碳(C)。
隨後，通過旋塗而在光遮蔽膜上形成化學放大型抗蝕劑膜，且因此製造出相移空白罩幕。
(比較例2)
這一比較例公開製造具有形成有光遮蔽膜的硬罩幕膜的相移空白罩幕，所述相移空白罩幕的蝕刻速率高於實施例1和實施例2的蝕刻速率。
相移膜和光遮蔽膜如同比較例1那樣形成。
隨後，為在光遮蔽膜上形成硬罩幕膜，將摻雜有硼(B)的矽(Si)靶與Ar：N2：NO=7.0sccm：7.0sccm：5.0sccm的所注入製程氣體和0.7千瓦的所供應製程電力一起使用，由此形成多達10奈米的氮氧化矽(SiON)的硬罩幕膜。
隨後，通過旋塗而在硬罩幕膜上形成化學放大型抗蝕劑膜，且因此製造出相移空白罩幕。
作為使用氯(Cl)與氧(O)的混合氣體通過TETRA-X設備執行蝕刻製程的結果，具有48.5奈米的厚度的6%相移空白罩幕具有1.83Å/秒的蝕刻速率。
(實施例3)：製造具有70%(高透射率)硬罩幕膜的相移空白罩幕
這一實施例公開一種相移空白罩幕，其相移膜和光遮蔽膜在結構上與實施例1和實施例2的相移膜和光遮蔽膜不同。
相移膜通過以下操作而形成為氮氧化矽(SiON)單層：使用摻雜有硼(B)的矽(Si)靶；注入Ar：N2：NO=5.0sccm：5.0sccm：5.0sccm的製程氣體；以及將1.0千瓦的製程電力供應到DC磁控濺鍍設備。
隨後，相移膜通過真空快速熱製程設備在500℃的溫度下經歷熱製程持續40分鐘。作為測量相移膜相對於波長為193奈米的曝光的透射率和相移度的結果，相移膜具有71.0%的透射率和215.5°的相移度。作為通過XRR設備測量相移膜的厚度的結果，相移膜具有127.1奈米的厚度。
隨後，將鉻(Cr)靶與Ar：N2：CH4=5.0sccm：5.0sccm：0.8sccm的製程氣體和1.40千瓦的製程電力一起使用，由此在相移膜上形成碳氮化鉻(chrome carbonitride，CrCN)的第一光遮蔽膜。作為通過XRR設備測量第一光遮蔽膜的厚度的結果，第一光遮蔽膜具有41.5奈米的厚度。接下來，為在第一光遮蔽膜上形成第二光遮蔽膜，注入Ar：N2：NO=3.0sccm：10.0sccm：5.7sccm的製程氣體，且供應0.62千瓦的製程電力，由此形成18.0奈米厚的氮氧化鉻(CrON)的第二光遮蔽膜。
所形成的光遮蔽膜具有59.5奈米的總厚度，且展現作為測量根據形成於相移膜上的光遮蔽膜相對於波長為193奈米的曝光的光學密度和反射率的結果的3.09的光學密度和32.8%的反射 率。
隨後，將摻雜有硼(B)的矽(Si)靶與Ar：N2：NO=7.0sccm：7.0sccm：5.0sccm的所注入製程氣體和0.7千瓦的所供應製程電力一起使用，由此在光遮蔽膜上形成多達10奈米的氮氧化矽(SiON)的硬罩幕膜。
隨後，通過旋塗而在硬罩幕膜上形成化學放大型抗蝕劑膜，且因此製造出相移空白罩幕。
作為使用氯(Cl)與氧(O)的混合氣體通過TETRA-X設備執行蝕刻製程的結果，具有59.5奈米的厚度的70%(高透射率)相移空白罩幕具有0.71Å/秒的蝕刻速率。
評估光遮蔽膜的所測量CD偏差
測量根據本發明的前述相移空白罩幕的光學密度和在圖案化光遮蔽膜之後的CD偏差。
表1展現空白罩幕的薄膜特性參考表1，實施例和比較例兩者的空白罩幕以及相移膜均展現2.5到3.5的光學密度，且因此在於其上形成圖案之後適用於光罩，且關於薄膜特性未發現異常。
Figure 109114838-A0305-02-0022-1
Figure 109114838-A0305-02-0023-4
就製造光罩而言，將電子束的抗蝕劑(即一般用於微圖案化的化學放大型抗蝕劑)應用於空白罩幕，且所述抗蝕劑的厚度在表1中列出。
通過使用所應用的抗蝕劑作為蝕刻罩幕，在寫入製程和顯影製程之後，使用氟類混合物蝕刻氣體來圖案化硬罩幕膜。通過使用硬罩幕膜作為蝕刻罩幕，使用氯與氧(氧化物)的混合蝕刻氣體來圖案化光遮蔽膜。通過使用光遮蔽膜作為蝕刻罩幕，使用氟類蝕刻氣體來圖案化相移膜。因此，製造出光罩。
Figure 109114838-A0305-02-0023-6
表2展現空白罩幕薄膜的CD偏差和偏斜度
(考慮EPD而將30%的O/E應用於ABS層的CD，且在蝕刻之後測量CD)
表2展現使用四個種類的蝕刻罩幕進行100奈米線與空間CD檢查的抗蝕劑圖案化的結果。可理解，偏斜度取決於蝕刻速率和光遮蔽膜的結構而變化，且因此易於控制偏斜度。
根據本發明，有可能通過控制光遮蔽膜的蝕刻速度來最小化光遮蔽膜的CD偏差。因此，製造出高品質空白罩幕和使用其的高品質光罩。
雖然已結合示範性實施例展現和描述了本發明，但本發明的技術範圍不限於前述實施例中所公開的範圍。因此，本領域一般技術人員將瞭解，可根據這些示範性實施例作出各種改變和修改。此外，將顯而易見，如申請專利範圍中所限定，這類改變和修改有關本發明的技術範圍。
100:空白罩幕
101:透明基底
102:相移膜
103:光遮蔽膜
104:第一光遮蔽膜
105:第二光遮蔽膜
106:第三光遮蔽膜
110:抗蝕劑膜

Claims (14)

  1. 一種空白罩幕，包括：透明基底；相移膜，形成於所述透明基底上；以及光遮蔽膜，形成於所述透明基底上，其中所述相移膜相對於波長為193奈米的曝光具有3%到10%的透射率，其中堆疊有所述光遮蔽膜和所述相移膜的結構具有2.5到3.5的光學密度，所述光遮蔽膜具有20原子%到70原子%鉻、15原子%到55原子%氮、0原子%到40原子%氧以及0原子%到30原子%碳的組成比，且所述光遮蔽膜的氧含量低於氮含量，且所述光遮蔽膜具有30奈米到70奈米的厚度。
  2. 一種空白罩幕，包括：透明基底；相移膜，形成於所述透明基底上；以及光遮蔽膜，形成於所述相移膜上，其中所述相移膜相對於波長為193奈米的曝光具有30%到100%的透射率，其中堆疊有所述光遮蔽膜和所述相移膜的結構具有2.5到3.5的光學密度，且所述光遮蔽膜具有30原子%到80原子%鉻、10原子%到50原子%氮、0原子%到35原子%氧以及0原子%到25原子%碳的組成比，且所述光遮蔽膜的氧含量低於氮含量，且 其中所述光遮蔽膜具有40奈米到70奈米的厚度。
  3. 一種空白罩幕，包括：透明基底；相移膜，形成於所述透明基底上；以及光遮蔽膜，形成於所述相移膜上，其中所述相移膜相對於波長為193奈米的曝光具有10%到30%的透射率，其中堆疊有所述光遮蔽膜和所述相移膜的結構具有2.5到3.5的光學密度，所述光遮蔽膜具有25原子%到75原子%鉻、5原子%到45原子%氮、0原子%到30原子%氧以及0原子%到20原子%碳的組成比，且所述光遮蔽膜的氧含量低於氮含量，且其中所述光遮蔽膜具有35奈米到65奈米的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項到第3項中任一項所述的空白罩幕，其中所述光遮蔽膜包括多層，所述多層包括兩個或多於兩個層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的空白罩幕，其中所述光遮蔽膜包括上部層和下部層兩個層，且所述下部層具有比所述上部層更慢的蝕刻速度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的空白罩幕，其中所述光遮蔽膜包括上部層、中間層以及下部層三個層，且所述中間層具有比所述上部層和所述下部層更慢的蝕刻速度。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的空白罩幕，其中所述光遮蔽膜包括上部層、中間層以及下部層三個層，且所述中間層和所述下部層具有比所述上部層更慢的蝕刻速度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的空白罩幕，其中所述上部層包括氮(N)和氧(O)。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的空白罩幕，其中所述下部層具有比所述中間層更快的蝕刻速度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的空白罩幕，其中所述下部層包括比所述中間層更多的氮(N)及/或氧(O)。
  11. 如申請專利範圍第1項到第3項中任一項所述的空白罩幕，其中所述相移膜包括矽(Si)或包括過渡金屬的矽(Si)類材料。
  12. 如申請專利範圍第1項到第3項中任一項所述的空白罩幕，更包括形成於所述光遮蔽膜上的硬罩幕膜。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的空白罩幕，其中所述硬罩幕膜包括矽(Si)或包括過渡金屬的矽(Si)類材料。
  14. 一種光罩，所述光罩是使用如申請專利範圍第1項到第3項中任一項所述的空白罩幕製造的。
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