TW460746B - Phase-shift photo mask blank, phase-shift photo mask and method for fabricating semiconductor devices - Google Patents

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460746 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明係有關一種由多層相轉移薄膜構成的相轉移光 阻还料和一種相轉移光阻以及一種使用該光阻製造半導體 裝置之方法。更特定言之’本發明係有關衰減型（半色調 )相轉移光阻及用以製造該光阻的相轉移光阻坯料以及使 用該半阻製造半導體裝置之方法。 傳統上已有提出作爲衰減型相轉移光阻形成的包括單 層薄膜者（參看，例如，日本未審查專利公開第 He i 7 — 140635號）和包括雙層薄膜者（參看 ，例如，日本未審查專利公開第H e i 8 - 7 4 0 3 1 號）。圖1顯示出包括單層薄膜的衰減型相轉移光阻所具 薄膜構造而圖2顯示出包括雙層薄膜的光阻所具結構。 半導體積體電路的圖樣（pattern )已隨著半導體積體 電路的製造技術之最近發展而遞增地變得更精密且其轉而 導致曝光所用光線的波長爲之減短。因此之故，對於衰減 型相轉移光阻有要求下列特性屬性，該等光阻可將具有合 意波長的曝露光線所具強度予以衰減： (1 )相位差（P S )須滿足下列關係：p s = 1 7 5至 1 8 0 度； (2 )在暴露光射所具波長（λ e x p )下的透光率（ T…）須滿足下列關係：T…=2至3 0 % ; (3 )在檢查波長（λ i n s p )的透光率（τ 1 u p )須滿 足下列關係·· T ^ n s P <約4 0至5 0 % (例如當λ e X P = 193奈米時久""=365奈米）； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公髮） -----------裝--------訂----------#-.、、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 60 746 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 ) (4 )在曝光波長的反射率（R e X p )須滿足下列關係·· R e X p < 約 2 0 % ;及 (5 )薄膜厚度d較佳者爲薄者。 若將曝光波長（Λ u p )減短（例如’使甩A r F激 生分子雷射曝光時λεχρ= 1 9 3奈米）用於前述傳統相 轉移薄膜的情況中，則在曝光波長（λ。Χ ρ )的透光率（ TexP)會低於前述要求的透光率。因此之故’，若爲了確 保在曝光波長的所需透光率而增加透光率（T e x p )，則 在缺陷檢査波長的透光率會變得極端地高。例如，於圖2 中所示雙層薄膜的情況中及在前述習用技.術的情況中，由 於接觸周圍環境例如空氣（折射率：η )或其他氣體的上 層膜所具折射率（η 1 一 i k :)大於下層膜的折射率（ η 2 - i k 2 )，所以在曝光波長的透光率會減低。其結果 ，不能得到在，例如，A r F激生分子雷射，的波長下之 任何合格透光率。另一方面，若將曝光波長下的透光率增 加，則在對常用的相轉移光阻所用的缺陷檢查波長（例如 ，λ in sP = 3 6 5奈米）下之透光率會變得極端地筒因而 使缺陷檢查成爲不可能。如上文已討論過者’前述習用技 術不能應付最近半導體積體電路製造技術的快速發展。 於此方面，由於缺陷檢查裝置製造商的努力，檢查所 用光線波長可能減短。如此一來’即使在檢查波長（ 3 6 5奈米）的透光率增加到某些程度’可能不會發生任 何問題，但伴隨著透光率顯著增加而來的問題要能夠在未 來予以解決。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) )裝------ %.L. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 “ δ U 7 4 6 A7 _B7 __ 五、發明說明（3 ) 發明槪述 綜上所述，本發明的一項目爲提出一種相轉移光阻， 其能夠解決伴隨習用技術的前述諸問題，且其可確保足供 更短曝光波長所用的透光率因而可促成彼等較短曝光波長 的使用，且其對於缺陷檢查波長具有恰當的透光率因而促 成合用的檢查。 本發明另一目的爲提出一種相轉移光阻坯料用以製造 彼等光阻。 本發明另一目的爲提出一種製造半導體裝置的方法， 其係利用該光阻。 本案發明人已進行過各種硏究以解決前述伴隨著習用 技術的諸項問題，而發現經由留意諸薄膜或諸層所具折射 率並將多層化相轉移薄膜的結構予以最適化，可以有效地 解決前述諸問題，因而完成本發明。 根據本發明一部份，提出相轉移光阻坯料，其包括半 色調相轉移薄膜，其中該半色調相轉移薄膜包括兩層且該 薄膜的上層具有小於該薄膜下層的折射率。該光阻坯料可 用來製成相轉移光阻，其在曝光波長的透光率係高者且其 反射率係低者。 根據本發明另一部份，提出一種相轉移光阻坯料，其 包括半色調相轉移薄膜，其中該半色調相轉移薄膜包括三 層且該薄膜中間層所具折射率小於該薄膜上下兩層所具折 射率。如此，所得相轉移光阻在缺陷檢查波長具有低透光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --|!||丨_丨1 · ! ! ! 訂1 丨丨 11!線 ί' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 βο 746 Α7 __Β7____ 五、發明說明（4 ) 率因而可促成檢查。於該相轉移薄膜包括三層的情況中， 該薄膜可具有，例如下列基本構造：空氣或其他氣體/η : ，ki，di/n2，k2，d2/n3，k3，d3/透明基 材（其中n i，n. 2和n 3分別爲上層，中層和下層的折射 率，k i，k 2和k 3分別爲上層，中層和下層的消光係數 ;且（11，d2和d3分別爲上層，中層和下層的厚度）。 再者，若本發明半色調相轉移薄膜包括三層，也可以 將上層的折射率減低到小於其中層所具折射率之水平。於 此情況中，該光阻坯料也可促成在曝光波長具有高透光率 及低反射率的相轉移光阻之製成。 本發明半色調相轉移光阻坯料可更包括一種包括至少 4層的半色調相轉移薄膜，其中該薄膜最上層所具折射率 小於緊接該最上層下方的層所具折射率。因而，該光阻坯 料可促成在曝光波長有高透光率的相轉移光阻之製成。 該半色調相轉移薄膜爲一種Mo S i ON型薄膜。此 外’該相轉移薄膜同樣也可爲Mo S i N型或Mo S i〇 型者。 本發明相轉移光阻係由在上述相轉移光阻坯料上根據 常用方法形成要轉移到晶圓基板上的圖樣後所構成者。經 由將半導體晶圓透過該相轉移光阻曝光到一光線可製成具 有精密圖樣的半導體裝置。 據此’本發明更有關一種具有精密圖樣的半導體裝置 之製造方法’其包括下述步驟：將晶圓基板透過用前述相 轉移光阻坯料製成的相轉移光阻曝露於光線。 本紙張尺度適时關家鮮（CNS)A4規格（21Q x 297公楚)- 一 一 ... .... i .- --------------------訂----II ---*5^1· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ά 60 746 Α7 Β7 五、發明說明（5 ) 根據本發明另一部份，也提出一種具有精密圖樣的半 導體裝置之製造方法，其包括下述步驟：將一晶圓基板透 過由選自包括下列的組合中之相轉移光阻坯料所構成的相 轉移光阻進行曝光；一雙層型半色調相轉移薄膜，其中上 層的折射率小於其下層的折射率；一三層型半色調相轉移 薄膜，其中其中層的折射率小於其上下兩層的折射率或其 上層的折射率小於其中層的折射率；或一多層型半色調相 轉移薄膜，其包括至少4層，其中其最上層的折射率小於 其緊接該最上層下方的層所具折射率；且於該坯料上形成 要轉移到該晶圓基板上的圖樣。 將晶圓曝光的步驟可以使用F2雷射（λ6Χρ = 1 5 7 奈米）或K r F激生分子雷射（λ exp = 2 4 8_奈米）， 取代上文所述A r F激生分子雷射（AexP= 1 9 3奈米 圖式之簡略說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明要在下文參照附圖予以更詳細地說明’其中 圖1爲顯示出習用衰減型，包括單層相轉移薄膜的相 轉移光阻之斷面圖； 圖2爲顯示出包括雙層型相轉移薄膜的衰減型相轉移 光阻之斷面圖； 圖3爲顯示出包括三層型相轉移薄膜的衰減型相轉移 光阻之斷面圖； 圖4爲顯示出構成雙層型相轉移薄膜的諸層所具厚度 -8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 60 746 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) (d 1，d 2 )之間的關係之圖解； 圖5爲顯示出構成三層型相轉移薄膜的諸層所具厚度 (d !，d 2，d 3 )之間的關係之圖解；且 圖6爲顯示出在反應性濺鍍步驟中所用反應性氣體流 速比例（N2〇/(Ar+N2〇)，體積％)與光學常數 (折射率η和消光係數k )之間的關係之圖解。 較佳實施例之說明 至此要參照附圖更詳細地說明本發明，其中也解說習 用技術作爲比較。於下列諸具體實例中，係使用空氣（η。 =1)作爲大氣氣體。 實例1 於本實例中，要參照附圖（圖1至5 )說明本發明雙 層型和三層型薄膜，同時與習用技術相比較。 於圖1所示單層型薄膜之情況中，在透射過相轉移薄 膜f的光線F與透射過相轉移薄膜-開口 Q的光線Q之間 的相位差（P S )可用下面的方程式表出： PS = 27r (ηι— η〇) ά ι / τι (1) 此外，於Ρ S等於1 8 0度（π )時的薄膜厚度可用 下面的方程式給出： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝--------訂-------！^'c、· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 4 βο 746 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（7 ) dl〇==Aexp//2 ( Π 1 _ Π 0 ) (2) 於前面諸方程式中，n i表該相轉移薄膜的折射率， η 〇表空氣的折射率（η 〇 = 1 ) ，d i爲相轉移薄膜的厚 度且λ e x P爲曝光波長。 於圖2所示雙層型薄膜的情況中，在透射過該相轉移 薄膜的光線F與透射過該相轉移薄膜的開口之光線Q之間 的相位差（P S )可由下面的方程式表出·· PS = PS1 + PS2 (3) 其中P S i和P S 2分別由下面的關係給出： P S 1 = 2 7Γ ( η 1 — η 〇 ) di/Aexp ( 4 ) P S 2 = 2 τι ( η 2 — η 〇 ) d 2 / λ e χ Ρ (5) 從前面諸方程式（3 ) ， （ 4 )和（5 )，滿足關係 式：PS = tt的要求爲如下所示者： di/di0+d2/d20=:l (6) 其中d : ^和d 2 13係分別由下面兩方程式所給者： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂—-------線， d 1 0 =λ ( ;X Ρ / 2 (η ι — η 〇 ) ( 7 d 2 0 =λ ί ϊ X I) / 2 (Π 2 — η 〇 ) ( 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 46〇746 A7 ________B7_______ 五、發明說明（8 ) 於前面諸方程式中’ p s!和？ s2分別爲該薄膜上層 和下層的相位差；η 1和η 2分別爲該薄上層與下層的折射 率；d i和d 2分別爲該薄膜上層和下層的厚度；d :。和 d 2 °分別爲該薄膜上層和下層的厚度，此時該上層和下層 的相位差分別等於0 ;且λ e x P爲曝光波長。 於圖3所示三層型薄膜的情況中，透射過相轉移薄膜 的光線F與透射過該相轉移薄膜一開口的光線Q之間的相 位差（P S )可用下面的方程式表出： PS = PSi + PS2 + PS3 ( 9 ) 其中P Si，P S2和P S3係分別由下面方程式給出者： P S 1 — 2 ( Π 1 — Π 0 ) dl / 入 exp (10) P S 2 = 2 7Γ ( η 2 — η 〇 ) d 2 X λ e χ Ρ (11) Ρ S 3 = 2 7Γ ( η 3 — η 〇 ) d 3 / Λ e χ Ρ (12) 從上面方程式（9)至（12)，滿足關係式：PS =τι的要求條件爲下列者： d1/di0+d2/d2°+d3/d30=l (13) 其中d 1 15，d 2 ◦和d 3。係由下面諸方程式分別給出者： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂_| ---線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 746 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) di°=AexP/2 (ni-n〇) (14) d 2 0 = λ e χ μ / 2 ( η 2 - η Ο ) (15) d3°=Aexp/2 (η3-η〇) (16) 於上面諸方程式中，ρ S : ’ Ρ S 2和Ρ S 3分別爲該 薄膜的上層，中層和下層之相位差；η 1，η 2和η 3分別 爲該薄膜的上層，中層和下層之折射率；η。爲空氣的折射 率（η。^ 1 ) ; di，d2和d3分別爲該薄膜上層’中層 和下層的厚度；di°，d 2°和d 3°分別爲在該薄膜上層 ，中層和下層的相位差都等於1 8 0度時該等層的厚度； 且爲曝光波長。 出現在圖1至3上的符號n s表基材的折射率。出現在 圖1上的符號k :意指該相轉移薄膜上層的消光係數。出現 在圖2上的符號k 1和]£ 2分別表該薄膜上層和下層的消光 係數。另外，出現在圖3上的符號k i，k 2和k 3分別表 該薄膜上層，中層和下層的消光係數。 於下面所給的表1和2中，R R表相對於鋁真空沈積 薄膜的該薄膜反射比（相對反射比）；P S 0意指在不考 慮薄膜的任何吸收時，該薄膜的相位差；且P S意指有考 慮到薄膜吸收時的該薄膜所具相位差。 因此，已對於單層型，雙層型和三層型薄膜的情況中 ，滿足相位差（P S ) = π所需的條件說明過。至此，於 下文中要解說雙層型和三層型薄膜所具構造的最適化。 首先’要說明雙層型相轉移薄膜的最適化。前述方程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .« -----------k------I _ 訂· — — — — — — —線/\· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 SO 746 A7 ______B7_ -_ 五、發明說明（10 ) 式（6 )指出，如圖4中所示者，在構成相轉移薄膜的個 別層所具厚度d i和d 2 (埃，A )之間，在達到相位差π 時有一線性關係。沿著直線上的點F i !，F i 2，F 2 i至 F 2 7計算出薄膜的光學特性屬性並將如此所得結果列於下 面的表1之中。於此方面，使用表4中所示對 Μ 〇 S i 0 N濺鍍膜（於3 5 0 t：下退火3小時）所觀測 到的値，Q : 1 1，Q : 1 3，作爲相轉移薄膜的光學常 數。於表1中，f i爲具有薄膜上層所具折射率高於其下層 所具折射率的結構之相轉移薄膜（傳統薄膜）。此外，f 2 爲具有其中薄膜上層所具折射率低於其下層所具折射率的 結構之相轉移薄膜（本發明薄膜）。表1所列數據淸楚地 指明f 2在1 9 3奈米曝光波長下的透光率T i 9 3高於f i 。此外f 2在曝光波長1 9 3奈米的反射比R R 1 9 3低於 f :。這種傾向十分有利於相轉移薄膜。 因此，其上層所具折射率小於下層所具折射率的相轉 移薄膜優於上層折射率高於下層折射率的薄膜如薄膜f :( 傳統薄膜）。 接著下面要說明三層型相轉移薄膜所具構造的最適化 。將三層型相轉移薄膜所含三層的厚度d !，d 2和d 3 ( 埃，A )於可提供相位差ττ時的値在三點F : i，F : 2和 F i 3所形成的平面上標出爲點，如圖5中所示者。對平面 上的諸點F 3 i，F 3 2，F 3 3和F 3 4測定該相轉移薄膜的 光學性質並將如此所得結果摘列於下面表2之中。表2也 包括在單層型相轉移薄膜的點F 1 1，F 1 2和F 1 3處計算 --------I I II·· ----! I 訂----------綠广： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46〇746 A7 _____Β7_ _ 五、發明說明（11 ) 所得光學性質及在雙層型相轉移薄膜的點F 2 i，F 2 2和 F 2 3計算所得値，以作爲比較。表2中所列基本構造F 3 j (j = 1〜4 )的細節及相轉移薄膜f 1至f 6都示於表3 之中。於此方面，表4中所示，對Μ 〇 S i Ο N濺鍍薄膜 觀測所得値，Q : 1 1 ，Q : 2 5 ，Q : 1 3 ，係用爲相 轉移薄膜的光學常數。 從表2所列數據，可以推得下列結論：於彼等薄膜f i 至{6中，薄膜，！2，£4和£6在193奈米曝光波長下 具有高透光率T193而薄膜f 3和f 5在3 6 5奈米缺陷檢 查波長下具有低透光率T365。再者，薄膜f 1和〖3在 1 9 3奈米曝光波長的反射比RRiu高於對薄膜f 2， f 4，f 5和f 6所觀測得者。 所以，爲了在相轉移薄膜曝光於1 9 3奈米光線的情 況中，增加在曝光波長下的透光率，較佳者爲選擇薄膜f 2 ，f 4和f 6或較佳者薄膜上層的折射率小於其中層的折射 率。再者，爲了減低在缺陷檢查波長的透光率，較佳者爲 選用薄膜f 3和f 5或較佳者，薄膜中層的折射率小於其上 下兩層的折射率。 於前述實施例中，我們已說明雙層型和三層型薄膜的 結構之最適化。包括至少4層的多層型半色調相轉移薄膜 所具結構也可最適化，只要該相轉移薄膜係經設計成使該 薄膜的最上層所具折射率小於緊接在該最上層下方的層所 具折射率即可。如此，可以得到在曝光波長具有高透光率 的相轉移薄膜，如上文所解說過者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G " 297公楚）~~ ---------- - 裝--I 丨丨 1 I 訂--------線 ίν· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（12) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 -_ 層數 基本構造 取代薄膜 總薄膜 厚度 193(nm) 248 (nm) 365 (nm) RR T PS PSO T T A % % 0 0 % % 1 F.. 1402.6 8.33 10.57 178.7 180.0 27.82 86.52 F.2 773.8 18.37 4.14 175.6 180.0 12.93 38.97 2 F2I fl 1321 19.79 8.08 178.4 180.0 23.31 72.40 f2 9.90 8.66 177.6 180.0 24.59 72.12 F22 fl 1280 24.13 7.44 176.8 180.0 21.83 66.34 f2 // 10.47 8.10 176.9 180.0 23.76 66.26 F23 fl 1200 23.70 6.99 175.3 180.0 20.13 57.54 f2 // 7.47 7.67 177.1 180.0 22.26 59.20. F24 f. 1078 16.35 6.37 176.6 180.0 18.41 51.35 f2 // 8.54 6.73 176.7 180.0 18.69 57.90 F25 f. 1000 17.72 5.43 177.4 180.5 17.04 49.17 f2 // // // // n // // F26 fi 915 19.51 4.89 177.0 180.0 15.75 46.42 f2 // 3.21 5.50 178.4 180.0 16.84 51.85 F27 fl 834 19.10 4.56 176.0 180.0 14.14 42.41 f2 // 9.58 4.98 175.0 180.0 14.74 43.96 在 F21 至 F27，j = l 至 7 F2jfi：AIR/Qu,ni-iki,di/Qi3,n2-ik2,d2/ns F2jf2：AIR/Qi3,n2-ik2,d2/Qii,ni-iki,di/ns 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝--------訂—-------^--/ -15- 46〇746 A7 B7 五、發明說明（13) 表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 層數 基本構造 取代薄膜 總薄膜 厚度 193(nm) 248 (nm) 365 (nm) RR T PS PSO T T A % % 0 0 % % 1 Fn f. 774 18.37 4.14 175.6 180.0 12.92 38.96 Fl2 f. 1062 12.65 3.67 177.3 180.1 12.04 31.88 Fl3 fl 1403 8.33 10.56 178.8 180.0 27.81 86.51 2 F2I fl 950 19.44 3.74 175.7 . 180.0 11.96 33.38 fl // 12.21 3.91 176.0 180.0 12.21 34.36 F22 f, 1275 12.51 7.02 177.4 180.0 20.10 54.32 f2 // 7.40 7.23 178.5 180.1 21.01 55.17 F23 fi 1159 20.57 6.90 175.5 180.0 19.58 54.74 f2 // 5.64 7.57 177.2 180.0 21.13 57.90 3 F31 fl 1095 19.15 5.78 176.5 180.0 17.36 49.45. f2 // 9.51 6.19 177.0 180.0 18.20 50.49 f3 // 20.12 5.65 175.2 180.0 16.89 40.39 f4 // 11.65 6.08 177.1 180.0 17.75 56.70 5 // 12.97 5.87 175.8 180.0 17.04 42.26 ίβ // 8.19 6.20 177.0 180.0 17.81 55.01 F32 fl 1144 20.75 5.61 177.1 180.0 17.51 50.11 f2 // 9.18 6.10 177.9 180.0 18.39 51.25 f3 // 24.08 5.33 175.6 180.0 16.94 41.27 f4 // 11.23 6.05 177.2 180.0 17.92 55.95 f5 // 13.94 5.66 175.6 180.0 17.61 41.16 f6 // 8.27 6.09 177.4 180.0 18.16 53.95 -----------裝--------訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16 - 746 A7 _____ B7 、發明説明（14 ) - 層數 _ 丨一—"" 基本構造 取代薄膜 總薄膜 厚度 193(nm) 248 (nm) 365 (nm) RR T PS PSO T T A % % 0 0 % % 3 F33 fl 1193 16.90 5.78 178.4 180.0 18.01 50.99 f2 11.05 6.08 178.4 180.0 18.52 51.58 f3 // 18.25 5.52 178.4 180.0 17.62 46.07 f4 9.76 6.18 177.8 180.0 18.34 54.82 f5 13.37 5.75 176.9 180.0 18.02 44.82 f6 // 8.39 6.15 178.0 180.0 18.49 53.52 F34 fi 1258 19.13 6.99 177.3 180.0 20.32 57.26 f2 // 15.00 7.46 176.4 180.1 20.82 57.26. f3 // 21.07 6.50 177.3 180.0 19.79 55.38 f4 // 7.27 7.72 178.5 180.0 22.25 58.44 f5 // 18.08 6.62 176.1 180.1 19.70 55.10 u ” 9.04 7.45 178.0 180.0 22.10 57.77 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ...裝--------訂---*----^---^τν. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7 su£6I=r< Co漱 m 餘 到 ¢5 ΠΙ m « 職 T3 广丨 α CM 广丨 C'T o -5。 c5 CN d r~H o s t 1 1 1 1 I j 广丨 1 1 1 1 l 1 1 1 1 c 1 1 1 1 I 1 i i i 1 1 CN 广丨 C'T α ri T3 s »s o 亏 5 a 04 仁 1—1 〇 S j 1 1 1 1 1 1 1 s 1 1 J 1 1 1 1 fi 1 1 1 1 1 1 1 f 1 1 1 r^i T3 s ro' α π5λ a CM s rv a C<I C 1~~1 〇 ΰ 1 1 1 1 1 1 1 1 a J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 扫 1 1 1 1 1 » 1 1 1 兮 α 广丨 ζ> CM T3 cT a CN C '~1 o a i 1 1 1 1 1 i 1 J 1 1 「丨 1 1 1 1 1 1 1 广丨 1 1 1 1 1 1 1 1 J 广丨 rT a s5 ΓΛ s r*"T a C<1 d '~< o 1 1 J 1 > 1 1 1 J a 1 1 l 1 1 1 l 1 1 1 1 s l 1 1 1 J l l 亏 s α ΓΜ -a <N «ν' σ ^a r> σ cs ci '~~* o 5 1 J 1 1 1 1 1 1 1 1 i 日 l 1 1 1 1 t 1 1 1 s 1 1 1 1 1 J \ CN oo CO o s ο CO CO cn CN 〇 $ CO CN 严_H OO oo r*~H 〇< ? 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-u -¾¾ / -ρ„>!·τ-υ_α/ίφ*^,ζυ^α/ει} <^'τε!Ι *εα/ου iJVoJ >[' ·' -----------r(v --------訂----------^f\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 4 6 0 746 A7B7 16 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 (盤七£ ¥頰卜0010£坩)»職鹪饌N〇ls〇s MD o OO (>* Os 寸 (>- 〇 σ> OO CN C<J CN O uo 〇 o o o 寸 OO CTs CO MD CO ON t—H o 〇> csi CN r—~t r < OO cn GO CN t 1Ί 寸 寸 \〇 a\ Ό 来 寸 cn m ?—H 搬 OO 寸 Cs] o 〇 〇 o 瞰 r- 寸 〇\ L〇 寸 寸 vo 寸 m c i 1 .ο ON r-- CN CN i 1 r· · < CS 寸 cn OO \o cn OO σ\ CO 寸 寸 C<] cn a\ o ο o o IT-- 寸 On OO 寸 cn 〇 OO CNl 1 < On CO P __ < r-H 〇 I·1·11 V〇 r- ό CO 寸 C<I on Ο > C<1 v〇 r— 1 " < r- r- 1/-) C<~1 r^· OO S-H r—· 寸 un 〇 < ο CN CO OO CO > CO CN CN 〇 C4 2 s (J U s Ln CNl 〇 OO Ui < CJ CJ CN CN CO cs GO Ο (—H CM wn CNl cn (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---^f\. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19 - 4 60 746 A7 B7 五、發明說明（17 ) 實施例2 (相轉移光阻坯料之製造） 在一透明基材上使用平面D C磁控管濺鍍裝置根據所 謂的L T S (長距均厚濺鍍（Long Throw Sputtering )技 術形成氧氮化矽鉬薄膜，如在日本未審查公開第 Hei 6-220627 和^1 8 - 127870 號及 N.Motegi，Y.Kashimoto，K.Nagatani et al.，J. Vacuum Sci. Technol., 1 995，Vol.B13(4)，pp.1 906- 1 909 中所揭示和 使用者，彼等的揭示內容皆倂於本文作爲參考。更特定言 之，係在尺寸爲6吋（152·4毫米）見方，厚度 0.25吋（6 .35毫米）的6025石英基材上根據 反應性濺鍍沈積—Μ 〇 S i 0 N薄膜，其中係將一 Mo S i 2耙置於裝置內且利用A r氣體和N2O氣體以表 4中指定的流速和流速比，在〇 .◦ 5 3 3至0 · 1 〇 7 Pa (4〜8xl0_4托）的壓力下進行。於薄膜沈積完 成之後，在3 5 0 °C加熱處理經沈積薄膜3小時而得到包 括雙層型和三層型Mo S i ON薄膜作爲相轉移薄膜之相 轉移光阻坯料。每一所得薄膜具有如表1或2中所示本發 明構造。反應性氣體流速比（N 2 0 / ( A r + N 2 〇 )， 體積％ )與對如此製成的Μ 0 S i Ο N型濺鍍膜所觀測到 的光學常數之間的關係均列於表4中且顯示於圖6中。從 表4所列和圖6所示數據可以看出，反應性氣體流速比愈 高，折射率η和消光係數k皆愈小。換言之， Μ 〇 S i Ο N薄膜的氧氮化程度愈高’折射率η和消光係 數k皆愈小。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） .2〇 . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂·！ *------产 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 60 746 A7 B7 五、發明說明（18) 在用Mo S i N型和Mo S i 0型濺鍍薄膜取代 Mo S i ON型濺鍍薄膜作爲相轉移薄膜時也觀察到相同 的傾向。 實施例3 (相轉移光阻之製造） 在實施例2中製成的相轉移光阻坯料上施加電子束阻 層（例如可得自 Nippon Zeon Co.，Ltd.的 ZEP-801S )以形 成具有約5 0 0 0 A厚度的阻層膜。然後對該阻層膜施以 一系列熟知的圖樣形成程序例如造型曝光，顯像，乾式鈾 刻和洗滌以經由触刻脫除一部份的相轉移薄膜，因而形成 相轉移光阻，其上面有經由孔洞或點形成圖樣或其包括孔 洞和相轉移薄膜。於此方面，係使用平行板R F離子蝕刻 裝置實施乾式蝕刻步驟，其中電極之間的距離係經調定在 60毫米，且將操作壓力調定在40Pa (〇·3托）， 其中係使用混合氣體（C F 4 + 0 2 ;彼等的流速分別爲約 95體積％和5體積％)。如此，可以製得具有精密圖樣 的光阻。 實施例4 (半導體裝置之製造） 將已加上光阻膜的晶圓透過實施例3中所製相轉移光 阻曝光到A r F激生分子雷射光束因而將光阻所具合意圖 樣轉移到晶圓基板上。然後將曝光過的光阻薄膜透過顯像 脫除而在晶圓上形成合意圖樣。其後，根據常用的半導體 裝置製造方法處理該晶圚而得半導體裝置。如此製成的半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- I 訂·！ *--I---#'— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -21 - 460746 A7 ______B7____^_ 五、發明說明（19) 導體裝置具有精密圖樣。 如已在上文詳細討論過者，本發明衰減型（半色調） 相轉移薄膜係經設計成使其具有雙層型構造且該薄膜的上 層所具折射率小於其下層所具折射率。如此一來，用該薄 膜製成的相轉移光阻在曝光波長具有高透光率且具有低反 射比。 根據本發明，該衰減型相轉移薄膜也經設計成使得薄 膜中層所具折射率小於對其上下兩層所觀測之値。.因此之 故’所得相轉移光阻在缺陷檢查波長下具有低透光率且因 而使該光阻可用來檢查任何缺陷的存在。 再者，根據本發明，該相轉移薄膜同樣可經設計成使 其具有包括至少三層的三層構造且使該薄膜最上層所具折 射率小於對緊接在該最上層下面的層所觀測之値。如此一 來’用該薄膜製成的相轉移光阻在曝光波長下具有高透射 率且具有低反射比。 此外，本發明相轉移光阻坯料十分可用來製造要曝光 於A r F激生分子雷射光束的相轉移光阻。所得光阻可用 來製造具有十分精密圖樣之半導體裝置。 — — — — — — — — — — . I I I I I i I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22-

Claims (1)

1. 460746 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 ·—種相轉移光阻坯料，其包括一半色調相轉移薄 膜，其中該半色調相轉移薄膜包括兩層且該薄膜的上層所 具折射率小於其下層所具折射率。 2 . —種相轉移光阻坯料，其包括一半色調相轉移薄 膜，其中該半色調相轉移薄膜包括三層且該薄膜中層所具 折射率小於對其上層和下層所觀測値。 3 · —種相轉移光阻坯料，其包括一半色調相轉移薄 膜，其中該半色調相轉移薄膜包括三層且該薄膜的上層所 具折射率小於其中層所具折射率。 4 . 一種相轉移光阻坯料，其包括一半色調相轉移薄 膜，其中該半色調相轉移薄膜包括至少4層且該薄膜的最 上層所具折射率小於緊接在該最上層下方的層所具折射率 〇 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之相轉移光 阻坯料，其中該半色調相轉移薄膜爲一Mo S i ON型薄 膜。 6 · —種相轉移光阻，其包括如申請專利範圍第1至 5項中任一項所述相轉移光阻坯料，於其上形成有要轉移 到一晶圓基材上的圖樣。 7 .—種製造半導體裝置之方法，其包括下述步驟： 將一晶圓基板透過如申請專利範圍第6項所述相轉移光阻 曝露到光線而形成具有精密圖樣的半導體裝置。 8 . —種製造半導體裝置之方法，其包括下述步驟： 將一晶圓基板透過一相轉移光阻曝露到一光線而製成具有 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 線、 -23- 4 60 746 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 精密圖樣的半導體裝置，其中該相轉移光阻包括選自下列 所成組合中之相轉移光阻坯料且於其上形成有要轉移到該 晶圓基板的圖樣：一雙層型半色調相轉移薄膜，其中該薄 膜的上層所具折射率小於其下層所具折射率；一三層型半 色調相轉移薄膜，其中其中層所具折射率小於其上層和下 層所具折射率或該薄膜的上層所具折射率小於其中層所具 折射率；或一多層型半色調相轉移薄膜，其包括至少四層 ，其中該薄膜的最上層所具折射率小於緊接在該最上層下 方的層所具折射率。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁'> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24-