TW201635007A - 相移式空白掩膜及相移式光掩膜 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種相移式空白掩膜及光掩膜，其於透明基板上具有相移膜及遮光性膜，上述遮光性膜包括含有金屬和氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上之至少兩層以上之多層膜或連續膜，上述遮光性膜之最上部層必須包含碳(C)，包含於上述遮光性膜之上述氧(O)及氮(N)中之至少一種，其於下部層中之含量高於上部層中之含量，於上述遮光性膜整體中包含碳(C)之情況下，包含於上述遮光性膜之碳(C)，其於上述下部層中之含量低於上部層中之含量。

Description

相移式空白罩幕及光罩

本發明是有關於一種相移式空白掩膜及光掩膜，更詳細而言是有關於一種可實現32nm級以下，尤其是14nm級以下，更優選地為10nm級以下之精細圖案之相移式空白掩膜及光掩膜。

隨著大型積體電路之高度集成化，電路圖案之精細化要求也隨之提高，如今之半導體精細工藝技術已成為非常重要之部分。

實現此種精細工藝之光刻技術發展成為二進位空白掩膜(Binary Intensity Blankmask)、藉由相移膜之相移式空白掩膜(Phase Shifting Blankmask)、具有硬性底片和遮光性膜之硬質掩膜用二進位空白掩膜(Hardmask Binary Blankmask)等，以提高半導體電路圖案之解析度。

此種空白掩膜之發展系為了製備出具有高解析度(High resolution)及優秀之品質之光掩膜，可實現形成於基板之膜之薄膜化，或者藉由調節蝕刻速度而實現精細圖案。

另一方面，近年來對於可實現高解析度及可提高品質之抗蝕膜之薄膜化不斷提出更高之要求。然而，為了形成下部遮光 性膜圖案而作為蝕刻掩膜(Etch Mask)使用之抗蝕膜之厚度受到遮光性膜之蝕刻速度及厚度之影響，於為形成遮光性膜圖案之乾式蝕刻條件下，蝕刻選擇比相對低。藉此，需要減小遮光性膜之厚度，以實現抗蝕膜之厚度之薄膜化，但若遮光性膜之厚度減少，則發生無法滿足光學密度及反射率等光學特性之問題。

與此同時，作為使抗蝕膜之厚度薄膜化之方法，提出藉由使氧(O)包含於由鉻(Cr)化合物構成之遮光性膜中，而增加遮光性膜之蝕刻速度之方法，但於此種情況下，出現遮光性膜之表面電阻(Sheet Resistance)增加之問題。當上述遮光性膜之表面電阻增加時，於光掩膜製備工序之電子束照射(E-B eam Writing)中，電子(Electron)之流動受到阻礙，進而發生充電(Charge-up)現象，藉此，當形成圖案時，誘發圖案位置錯誤(Position Error)，進而導致光掩膜之品質下降。特別是，於膜之表面電阻以兆歐(MΩ/□)為單位具有高值之情況下，超出圖案形成裝置(Writing Tool)之校正限值，甚至難以形成圖案，進而無法製備出光掩膜。

本發明提供一種可確保遮光性膜之遮光性之同時可縮短蝕刻速度和具有低表面電阻值之相移式空白掩膜及使用該相移式空白掩膜之光掩膜。

本發明提供一種可形成32nm級以下，特別是14nm級，優選地為10nm級以下之精細圖案和可實現高解析度之相移 式空白掩膜及使用該相移式空白掩膜之光掩膜。

本發明之相移式空白掩膜，其於透明基板上具有相移膜及遮光性膜，上述遮光性膜包括含有金屬物質和氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上之至少兩層以上之多層膜或連續膜，上述遮光性膜之最上部層必須包含碳(C)，包含於上述遮光性膜之上述氧(O)及氮(N)中之至少一種，其於下部層中之含量高於上部層中之含量。

並且，本發明之相移式空白掩膜，其於透明基板上具有相移膜及遮光性膜，上述遮光性膜金屬物質和氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上之至少兩層以上之多層膜或連續膜，構成上述遮光性膜之一部分之第一遮光層之厚度為上述遮光性膜整體厚度之70%~95%。

上述相移膜於最上部層必須包含氧(O)。

上述遮光性膜之最上部層必須包含碳(C)，包含於上述遮光性膜之上述氧(O)及氮(N)中之至少一種，其於下部層中之含量高於上部層中之含量。

於上述遮光性膜整體中包含碳(C)之情況下，包含於上述遮光性膜之碳(C)，其於上述下部層中之含量低於上部層中之含量。

上述遮光性膜由第一遮光層和第二遮光層之多層膜構成，於上述第一遮光層中之氧(O)之含量為1 at%~40 at%，於第二遮光層中之氧(O)之含量為1 at%~20 at%。

上述遮光性膜由第一遮光層和第二遮光層之多層膜構 成，於上述第一遮光層中之碳(C)之含量為0~40 at%，於第二遮光層中之碳(C)之含量為1 at%~50 at%。

上述遮光性膜由第一遮光層和第二遮光層之多層膜構成，上述遮光性膜之厚度為400Å~600Å，上述第一遮光層之厚度為整體厚度之70%~95%。

上述金屬物質為鉬(Mo)、鉭(Ta)、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)、鉿(Hf)、鎢(W)、錫(Sn)中之至少一種以上。

上述相移膜包括含有金屬矽化物或矽(Si)之至少兩層以上之多層膜，於上述相移膜之最上層膜中，其氧(O)之含量為0.1 at%~20 at%，其厚度為1Å~100Å。

層疊有上述相移膜及遮光性膜之結構之表面電阻值為30kΩ/□(Ω/□：單位面積電阻，□：單位面積)以下。

更包含設置於上述遮光性膜上的蝕刻阻止層及硬性底片中之至少一種膜。

本發明藉由增加遮光性膜之蝕刻速度，可形成150nm以下，優選地為100nm以下之厚度之抗蝕膜，藉此，提供可實現高解析度精細圖案之相移式空白掩膜及光掩膜。

又，本發明藉由調節遮光性膜之金屬及輕元素之組成，確保遮光性之同時縮短蝕刻速度，進而可提供表面電阻值低之相移式空白掩膜及使用該相移式空白掩膜之光掩膜。

同時，本發明藉由於最上層部包含氧(O)，以使其具有 氧化性之方式形成相移膜，藉此，防止折射率及相移量下降，防止厚度變厚，防止因清洗物質導致之劣化，進而可提供耐藥品性及耐久性優秀之相移式空白掩膜及光掩膜。

藉此，本發明可提供可形成32nm級以下，特別是14nm級，優選地為10nm級以下之精細圖案之相移式空白掩膜及使用該相移式空白掩膜之光掩膜。

100、200‧‧‧相移式空白掩膜

102‧‧‧透明基板

104‧‧‧相移膜

106‧‧‧遮光性膜

108‧‧‧蝕刻阻止層

110‧‧‧硬性底片

112‧‧‧抗蝕膜

114‧‧‧第一遮光層

116‧‧‧第二遮光層

圖1為表示本發明之第一實施例之相移式空白掩膜之剖面圖。

圖2為表示本發明之第二實施例之相移式空白掩膜之剖面圖。

以下，將參照附圖並藉由本發明之實施例對本發明進行詳細說明，然而，實施例之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之保護範圍中所記載之本發明之範圍。因此，應理解之是，本發明所屬領域之普通技術人員可從實施例進行各種變形及等同之其他實施例。因此，本發明之真正之技術保護範圍應由本發明之保護範圍中之記述事項來定義。

圖1為表示本發明之第一實施例之相移式空白掩膜之剖面圖。

參照圖1，本發明之相移式空白掩膜100包含依次層疊 於透明基板102、透明基板102上之相移膜104、遮光性膜106及抗蝕膜112。

透明基板102由石英玻璃、合成石英玻璃、摻氟石英玻璃等構成。透明基板102之平坦度對形成於其上部之某種薄膜，例如相移膜104、遮光性膜106等之薄膜之平坦度產生影響，當將成膜之面之平坦度定義為總指示讀數(Total Indicated Reading，TIR)值時，其值於142mm²區域中被控制為300nm以下，優選地為200nm以下。

相移膜104可藉由具有相同構成之一個靶，例如，藉由由過渡金屬及矽(Si)構成之靶，形成為相互構成物質不同之至少兩層以上之膜。此時，上述靶中之過渡金屬：矽(Si)之比例可以是1%~40%：99%~60%。相移膜104具有構成物質不同之連續膜或至少兩層以上之多層膜之形態。

優選地，相移膜104由矽(Si)或者氮化矽(SiN)、碳化矽(SiC)、氧化矽(SiO)、氮碳化矽(SiCN)、氧化碳矽(SiCO)、氮氧化矽(SiNO)、碳氮氧化矽(SiCON)、硼化矽(SiB)、氮硼化矽(SiBN)、碳硼化矽(SiBC)、硼氧化矽(SiBO)、氮碳硼化矽(SiBCN)、碳硼氧化矽(SiBCO)、氮氧硼化矽(SiBNO)、氮氧碳硼化矽(SiBCON)等矽(Si)化合物中之一種構成。又，相移膜104由鉬矽化物(MoSi)或者氮化鉬矽(MoSiN)、碳化鉬矽(MoSiC)、氧化鉬矽(MoSiO)、氮碳化鉬矽(MoSiCN)、氧化碳鉬矽(MoSiCO)、氮氧化鉬矽(MoSiNO)、碳氮氧化鉬矽(MoSiCON)、硼化鉬矽(MoSiB)、氮硼化鉬矽(MoSiBN)、碳硼化鉬矽(MoSiBC)、硼氧化鉬矽(MoSiBO)、氮碳硼化鉬矽 (MoSiBCN)、碳硼氧化鉬矽(MoSiBCO)、氮氧硼化鉬矽(MoSiBNO)、氮氧碳硼化鉬矽(MoSiBCON)等鉬矽化物(MoSi)化合物中之一種構成。

相移膜104以最上層膜必須包含氧(O)之方式構成。具體而言，於相移膜104由例如鉬矽類化合物構成之情況下，相移膜104容易受到包含臭氧(O3)、熱去離子水(Hot-DI)及氨(NH4OH)、硫酸(H2SO4)等之清洗溶液之損傷。若相移膜104於清洗工序等中受到上述物質等之損傷，則相移膜104之厚度變薄，透射率增加，發生相移量之變化，進而無法實現所要求之光學物性。藉此，本發明以最上層膜必須包含氧(O)之方式形成，例如，由氮氧化矽鉬類(MoSiON)形成相移膜104之最上層，藉此，可防止因清洗溶液所致之相移膜104之溶解或腐蝕等劣化現象。相移膜104之最上層膜中之氧(O)之含量為0.1 at%~20 at%，配置於上述最上層膜之下部之膜可構成為其組成及組成比不同之各種形態之膜。

相移膜104之厚度為500Å~850Å，最上層膜之厚度為10Å~100Å，上述最上層膜之厚度相當於整體相移膜104之厚度之1%~40%，優選地，上述最上層膜之厚度為整體相移膜104之厚度之1%~10%。

相移膜104對於193nm或者248nm波長之曝光之透射率為6%~30%，相移量為170°~190°，表面反射率為20%~30%。若相移膜104之透射率低於6%，則對塗敷於晶片(Wafer)之抗蝕膜進行曝光時，用於抵消干擾之曝光之強度(Intensity)下降，進而導致相移效率甚微，若透射率高於30%，則對塗敷於晶片之 抗蝕膜造成破壞(Damage)，進而導致抗蝕膜之損失。

相移膜104可於100℃~500℃中選擇性地進行熱處理，進而調節耐藥品性及平坦度。

優選地，遮光性膜106包括含有過渡金屬及氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上且組成或者組成比不同之至少兩層以上之多層膜或連續膜。此時，優選地，遮光性膜106由與相移膜104具有蝕刻選擇比之物質構成，由鉻(Cr)化合物構成。於遮光性膜106由至少兩層以上之多層膜構成之情況下，各層具有組成比相同之單一膜或組成比可變之連續膜之結構。遮光性膜106於成膜時可由單層之連續膜構成，以實現工序簡化，而考慮到於圖案形成工序中之圖案縱橫比及膜之光學特性，優選地，以至少兩層以上之多層結構形成。

優選地，遮光性膜106由第一遮光層114及第二遮光層116之多層結構構成，包括含有鉻(Cr)與氧(O)、氮(N)、碳(C)中之至少一種以上之輕元素之鉻(Cr)化合物。即，第一遮光層114及第二遮光層116由氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、碳化鉻(CrC)、氮氧化鉻(CrON)、氮碳化鉻(CrCN)、碳氧化鉻(CrCO)及碳氮氧化鉻(CrCON)中之一種構成。

第一遮光層114之主要作用為調節光學密度，第二遮光層116之作用為補充光學密度，以防止第一遮光層114變厚，進而滿足遮光性膜106所要求之光學特性。為此，相比於第一遮光層114，第二遮光層116之於曝光波長中之每單位厚度(Å)之光學密度相對高。

第一遮光層114及第二遮光層116可包含氧(O)及氮 (N)中之一種或全部，以提高蝕刻速度，於遮光性膜106包含氧(O)之情況下，第二遮光層116必須包含碳(C)，以隨著表面電阻之增加而改善構成空白掩膜之薄膜之表面電阻值。

具體而言，由於遮光性膜106包含氧(O)和氮(N)，因此，光學密度減少，於進行晶片光刻(Wafer Printing)時，圖像對比度(Image Contrast)減少，以MΩ/□為單位之表面電阻值增加，於製備光掩膜時，發生因充電(Charge-up)現象之圖像失真(Image Distribution)，光掩膜製備本身變得困難。藉此，藉由使碳(C)包含於第二遮光層116而改善構成空白掩膜之薄膜之表面電阻值，進而可製備優秀之品質之光掩膜。

第一遮光層114及第二遮光層116可全部包含氧(O)、氮(N)、碳(C)，以加快蝕刻速度和具有低表面電阻。此時，包含於第一遮光層114及第二遮光層116之氧(O)、氮(N)、碳(C)之組成比可不同，第一遮光層114可不包含碳(C)。

第一遮光層114中之鉻(Cr)之含量為20 at%~70 at%、氮(N)之含量為10~50 at%、氧(O)之含量為1 at%~40 at%、碳(C)之含量為0~40 at%，第二遮光層116中之鉻(Cr)之含量為20 at%~70 at%、氮(N)之含量為10~50 at%、氧(O)之含量為1 at%~20 at%、碳(C)之含量為1~50 at%。在這裏，若第二遮光層116之碳之含量不足1 at%，則表面電阻變高，進而導致電子束照射(E-B eam Writing)時發生問題，若碳之含量為50 at%以上，則相對地光學密度減少，於最終滿足光學密度之情況下，將出現厚度變厚之問題。又，於第二遮光層116中之氧(O)之含量不足1 at%之情況下，存在蝕刻速度低下之問題，於氧(O)之 含量超過20 at%之情況下，對使用於相移膜104之蝕刻之氟(F)類蝕刻氣體之耐性弱化，於蝕刻相移膜104時，第二遮光層116受損(Damage)，進而出現光學密度低下之問題。同時，根據需要，第一遮光層114及第二遮光層116中可更含有硼(B)、氫(H)等輕元素。

為了實現高解析度圖案，遮光性膜106之厚度為600Å以下，優選地，厚度為400Å~600Å，更優選地，厚度為500Å~550Å。於遮光性膜106之厚度為400Å以下之情況下，光學密度變成2.5以下，進而對塗敷於晶片之抗蝕膜造成損傷(Damage)，造成抗蝕膜之損失，且於厚度為600Å以上之情況下，，圖案之縱橫比(Aspect Ratio)變成2以上，導致圖案變形，增加缺陷。

第一遮光層114主要使用於調節光學密度，第二遮光層116使用於加強光學密度，藉此，第一遮光層114之厚度相當於整體遮光性膜厚度之80%~95%，第二遮光層116之厚度相當於整體遮光性膜厚度之5%~20%。

第一遮光層114於遮光性膜106整體厚度中佔有大部分厚度比重，因此，為了形成良好之剖面傾斜之圖案，需要施加快於第二遮光層116之快速之蝕刻速度，藉此，第一遮光層114之氧(O)及氮(N)中之至少一種之含量高於第二遮光層116中之含量。第二遮光層116起到減少整體薄膜之表面電阻之作用，於第一遮光層114包含碳(C)之情況下，相比於第一遮光層114，第二遮光層116中之碳(C)含量高。

遮光性膜106能夠以連續膜之形態構成，此時，為了調節蝕刻速度而含有之氮(N)及氧(O)中之至少一種，自表面向 透明基板102方向，含量階段性地或者連續性地增加，為了調節表面電阻而含有之碳(C)，自表面向透明基板102方向，含量階段性地或者連續性地減少。

遮光性膜106可選擇性地實施表面熱處理，此時，於熱處理溫度等於或小於下部之相移膜104之熱處理溫度之條件下實施。

相移膜104及遮光性膜106依次層疊之膜之表面電阻為30kΩ/□以下，優選地，表面電阻為10kΩ/□以下，更優選地，表面電阻為3kΩ/□以下。

相移膜104及遮光性膜106依次層疊之膜對193nm至248nm之曝光波長之光學密度值為2.5~3.5，優選地，光學密度值為2.7~3.5，表面反射率為20%~40%，優選地，表面反射率為25%~35%。

隨著遮光性膜106之蝕刻速度增加，抗蝕膜112之厚度為1,500Å以下，優選地，厚度為1,200Å以下，更優選地，厚度為1,000Å以下。此時，所使用之抗蝕膜可同樣適用於正負類型之電阻。

圖2為表示本發明之第二實施例之相移式空白掩膜之剖面圖。

參照圖2，本發明之相移式空白掩膜100包含依次形成於透明基板102、透明基板102上之相移膜104、遮光性膜106、硬性底片110及抗蝕膜112。在這裏，根據需要，於遮光性膜106和硬性底片110之間，可更包含蝕刻阻止層108。

相移膜104、遮光性膜106及抗蝕膜112與上述之第一 實施例同樣具有光學、化學、物理特性。

於硬性底片110由與設置於下部之遮光性膜106具有蝕刻選擇比之物質構成之情況下，硬性底片110起到遮光性膜106之蝕刻掩膜之作用。又，於硬性底片110由與遮光性膜106不具有蝕刻選擇比之物質構成之情況下，於遮光性膜106和硬性底片110之間設有由與遮光性膜106及硬性底片110具有10以上之蝕刻選擇比之物質構成之蝕刻阻止層108。

硬性底片110例如可由矽(Si)或者氮化矽(SiN)、碳化矽(SiC)、氧化矽(SiO)、氮碳化矽(SiCN)、氧化碳矽(SiCO)、氮氧化矽(SiNO)、碳氮氧化矽(SiCON)、硼化矽(SiB)、氮硼化矽(SiBN)、碳硼化矽(SiBC)、硼氧化矽(SiBO)、氮碳硼化矽(SiBCN)、碳硼氧化矽(SiBCO)、氮氧硼化矽(SiBNO)、氮氧碳硼化矽(SiBCON)等矽(Si)化合物中之一種構成，以與下部之遮光性膜106具有蝕刻選擇比。又，相移膜104例如可由鉬矽化物(MoSi)或者氮化鉬矽(MoSiN)、碳化鉬矽(MoSiC)、氧化鉬矽(MoSiO)、氮碳化鉬矽(MoSiCN)、氧化碳鉬矽(MoSiCO)、氮氧化鉬矽(MoSiNO)、碳氮氧化鉬矽(MoSiCON)、硼化鉬矽(MoSiB)、氮硼化鉬矽(MoSiBN)、碳硼化鉬矽(MoSiBC)、硼氧化鉬矽(MoSiBO)、氮碳硼化鉬矽(MoSiBCN)、碳硼氧化鉬矽(MoSiBCO)、氮氧硼化鉬矽(MoSiBNO)、氮氧碳硼化鉬矽(MoSiBCON)等鉬矽化物(MoSi)中之一種構成。

於硬性底片110與下部之遮光性膜106不具有蝕刻選擇比之情況下，硬性底片110可由鉻(Cr)或者氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、碳化鉻(CrC)、氮氧化鉻(CrON)、氮碳化鉻(CrCN)、 碳氧化鉻(CrCO)、碳氮氧化鉻(CrCON)、氮化鉻錫(CrSnN)、氧化鉻錫(CrSnO)、碳化鉻錫(CrSnC)、氮氧化鉻錫(CrSnON)、氮碳化鉻錫(CrSnCN)、碳氧化鉻錫(CrSnCO)、碳氮氧化鉻錫(CrSnCON)等鉻(Cr)化合物中之一種構成。此時，硬性底片110用作設置於下部之蝕刻阻止層108之蝕刻掩膜，蝕刻阻止層108於形成硬性底片110之圖案時或者去除硬性底片110時起到保護位於下部之遮光性膜106之作用，蝕刻阻止層108之圖案用作設置於下部之遮光性膜106之蝕刻掩膜。

硬性底片110之蝕刻速度越高，抗蝕膜112之薄膜化更加容易，蝕刻速度為0.4Å/sec以上，優選地，蝕刻速度為1.0Å/sec以上。

硬性底片110之厚度為20Å~100Å，優選地，硬性底片110之厚度為30Å~60Å。

例如，於硬性底片110及遮光性膜106由鉻(Cr)化合物構成之情況下，蝕刻阻止層108可由矽(Si)、鉬矽化物(MoSi)或者上述物質中包含有氧(O)、氮(N)、碳(C)，硼(B)之化合物中之一種構成。

蝕刻阻止層108之厚度為20Å~150Å，優選地，蝕刻阻止層108之厚度為30Å~100Å。

同時，以與相移膜104、遮光性膜106、蝕刻阻止層108及硬性底片110及相鄰膜具有蝕刻選擇比之物質形成，可由矽(Si)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、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)、鉿(Hf)、鎢(W)、 錫(Sn)中之至少一種以上的物質構成，或者，可由上述物質和氮(N)、氧(O)、碳(C)、硼(B)、氫(H)中之至少一種以上的物質構成。

以下，將詳細說明本發明之實施例之相移式空白掩膜。

(實施例)

根據遮光性膜之構成之特性評估

測定遮光性膜之構成物質及根據膜之構成之蝕刻速度及表面電阻。於實施例1及比較例1至比較例3中，由工序條件及膜之構成不同之鉻(Cr)化合物構成遮光性膜。

於實施例1中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)：甲烷(CH4)=3sccm：9sccm：3.5sccm：2sccm，使用0.75kW之工序電力，形成48nm厚度之第一遮光層(CrCON)之後，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)：甲烷(CH4)=5sccm：5sccm：1.5sccm：3sccm，使用1.4kW之工序電力，形成5.5nm厚度之第二遮光層(CrCON)。

於比較例1中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：10sccm：5sccm，使用0.7kW之工序電力，形成48nm厚度之第一遮光層(CrON)之後，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：10sccm：2sccm，作為工序電力，使用0.8kW，形成5.5nm厚度之第二遮光層(CrON)。

於比較例2中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)：甲烷(CH4)=3sccm：9sccm：3.5sccm：2sccm，使用0.75kW之工序電力，形成48nm厚度之第一遮光層(CrCON) 之後，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：10sccm：2sccm，作為工序電力，使用0.8kW，形成5.5nm厚度之第二遮光層(CrON)。

於比較例3中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)=5sccm：3sccm，作為工序電力，使用0.7kW，形成41nm厚度之遮光層(CrN)之後，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=5sccm：5sccm：3sccm，使用0.65kW之工序電力，形成12.5nm厚度之反射防止層(CrON)。

表1表示根據上述實施例1及比較例1至比較例3之遮光性膜構成之蝕刻時間及表面電阻值評估結果。

參照表1，相比於實施例1，比較例1和比較例2之蝕刻時間縮短5秒鐘~8秒鐘，蝕刻速度快，然而表面電阻值為8MΩ/□~12MΩ/□，顯著大於實施例1之表面電阻值1.2kΩ/□。又，比較例3之表面電阻值為54Ω/□，相比於實施例1，具有低之電阻值，而蝕刻時間為723秒鐘，相比於實施例1，蝕刻速度顯著慢。

本發明之相移式空白掩膜及光掩膜之製備和評估

為了製備本發明之相移式空白掩膜，準備基板之大小為 6英吋×6英吋×0.25英吋、雙折射率為2nm/cm、平坦度(TIR：Total Indicated R eading)為176nm之合成石英玻璃基板。

於上述合成石英玻璃基板上，藉由安裝有鉬矽化物(MoSi)靶(組成比Mo：Si=10 at%：90 at%)之直流磁控反應濺射裝備(DC Magnetron R eactive Sputter)，形成由雙層膜構成之相移膜。於上述相移膜中，向下層注入氬(Ar)：氮(N2)=7sccm：8.5sccm作為工序氣體，使用0.7kW之工序電力，進行550秒鐘之成膜，進而形成60nm厚度之氮化鉬矽化物(MoSiN)膜。接著，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)=7sccm：7sccm：7sccm，使用0.7kW之工序電力，進行50秒鐘之成膜，進而形成5nm厚度之氮氧化鉬矽化物(MoSiON)膜作為上層膜。

接著，所形成之上述相移膜藉由真空快速熱處理裝備(RTP：Rapid Thermal Process)於350℃溫度條件下實施30分鐘之熱處理，並藉由n&k analyzer 3700RT裝備對相移膜之透射率及相移量進行測定之結果，相移膜之透射率為6.1%，相移量為183°。

於上述相移膜藉由直流磁控反應濺射裝備而形成由第一遮光層及第二遮光層構成之遮光性膜。上述遮光性膜均藉由鉻(Cr)靶，於第一遮光層中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)：甲烷(CH4)=3sccm：9sccm：3.5sccm：2sccm，使用0.75kW之工序電力，進行380秒鐘之成膜，進而形成48nm厚度之氮氧化碳化鉻(CrCON)膜。於上述第二遮光層中，作為工序氣體，注入氬(Ar)：氮(N2)：一氧化氮(NO)：甲烷(CH4)=5sccm：5sccm：1.5sccm：3sccm，使用1.4kW之工序電力， 進行30秒鐘之成膜，進而形成5nm厚度之氮氧化碳化鉻(CrCON)膜。

在這裏，層疊有上述相移膜及上述遮光性膜之膜於193nm之曝光中之光學密度(OD；Optical Density)值為2.93，反射率為33%。

接著，於上述遮光性膜以100nm厚度塗層正電阻，完成本發明之相移式空白掩膜，測定對電子束照射裝置之電阻值(Resistance)。其結果，於抗蝕膜之表面測定出2.3kΩ/□之表面電阻值，該值為作為電子束照射裝置之限值之30kΩ/□以下，確認於電子束照射時不存在問題。

於上述之相移式空白掩膜中，執行藉由電子束之曝光工序，藉由熱面板(Hot Plate)並於190℃之溫度條件下實施10分鐘之曝光烘烤(Post Exposure bake)工藝後，顯像抗蝕膜並形成抗蝕膜圖案。

接著，為了確認上述電阻圖案對圖案密度50%之遮光性膜之蝕刻速度及抗蝕膜之剩餘厚度，而實施曝光、顯像、蝕刻工序。其結果，遮光性膜之蝕刻時間為380秒鐘，蝕刻速度為1.40Å/sec，藉由原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM，以下簡記為AFM)裝備對抗蝕膜之剩餘厚度進行測定結果，剩餘厚度為42nm，可確認足以作為蝕刻掩膜。

接著，去除上述電阻圖案後，將遮光性膜圖案作為蝕刻掩膜對下部之相移膜進行蝕刻，來形成相移膜圖案。

於包含遮光性膜圖案及相移膜圖案之上述結果物形成抗蝕膜圖案，去除未形成主圖案之空白(Blind)區域之上述遮光 性膜圖案，完成本發明之相移式光掩模之製備。

以上，藉由最優選之實施例而對本發明進行說明，但本發明之技術範圍不限定於上述實施例所記載之範圍。本發明所屬領域之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。自本發明之保護範圍中可知，此種變更或改良形態也應包含於本發明之技術範圍。

100‧‧‧相移式空白掩膜

102‧‧‧透明基板

104‧‧‧相移膜

106‧‧‧遮光性膜

112‧‧‧抗蝕膜

114‧‧‧第一遮光層

116‧‧‧第二遮光層

Claims (13)

1. 一種相移式空白掩膜，其於透明基板上具有相移膜及遮光性膜，其中，上述遮光性膜包括含有金屬物質和氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上之至少兩層以上之多層膜或連續膜，上述遮光性膜之最上部層必須包含碳(C)，包含於上述遮光性膜之上述氧(O)及氮(N)中之至少一種，其於下部層中之含量高於上部層中之含量。
2. 一種相移式空白掩膜，其於透明基板上具有相移膜及遮光性膜，上述遮光性膜包括含有金屬物質和氧(O)、氮(N)、碳(C)中至少兩種以上之至少兩層以上之多層膜或連續膜，構成上述遮光性膜之一部分之第一遮光層之厚度為上述遮光性膜整體厚度之厚度之70%~95%。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述相移膜於最上部層必須包含氧(O)。
4. 如申請專利範圍第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述遮光性膜之最上部層必須包含碳(C)，包含於上述遮光性膜之上述氧(O)及氮(N)中之至少一種，其於下部層中之含量高於上部層中之含量。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中於上述遮光性膜整體中包含碳(C)之情況下，包含於上述遮光性膜之碳(C)，其於上述下部層中之含量低於上部層中之含量。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜， 其中上述遮光性膜包括含有第一遮光層和配置於上述第一遮光層之上側之第二遮光層之多層膜，於上述第一遮光層中之氧(O)之含量為1 at%~40 at%，於第二遮光層中之氧(O)之含量為1 at%~20 at%。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述遮光性膜包括含有第一遮光層和配置於上述第一遮光層之上側之第二遮光層之多層膜，於上述第一遮光層中之碳(C)之含量為0~40 at%，於第二遮光層中之碳(C)之含量為1 at%~50 at%。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述遮光性膜包括含有第一遮光層和配置於上述第一遮光層之上側之第二遮光層之多層膜，上述遮光性膜之厚度為400Å~600Å，上述第一遮光層之厚度為整體厚度之70%~95%。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述金屬物質為鉬(Mo)、鉭(Ta)、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)、鉿(Hf)、鎢(W)、錫(Sn)中之至少一種以上。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中上述相移膜包括含有金屬矽化物或矽(Si)之至少兩層以上之多層膜，於上述相移膜之最上層膜中，其氧(O)之含量為0.1 at%~20 at%，其厚度為1Å~100Å。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其中層疊有上述相移膜及遮光性膜之結構之表面電阻值為30kΩ/□以下。
12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之相移式空白掩膜，其更包含設置於上述遮光性膜上的蝕刻阻止層及硬性底片中之至少一種膜。
13. 一種相移式光掩模，其使用如申請專利範圍第1項至第12項中之至少一項所述之相移式空白掩膜製備而成。