TW201708931A - 光罩基底、相移光罩及其製造方法、以及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

光罩基底、相移光罩及其製造方法、以及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種相移光罩用之光罩基底，其具備滿足如下特性之蝕刻終止膜：對相移圖案形成時所使用之利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性比透光性基板高，對化學液清洗之耐受性亦較高，對曝光之光之透過率亦較高。 本發明之光罩基底之特徵在於：其係於透光性基板之主表面上具備遮光膜者，且具備於透光性基板上依序積層有蝕刻終止膜、相移膜及遮光膜之構造，相移膜包含含有矽及氧之材料，蝕刻終止膜包含含有矽、鋁及氧之材料。

Description

光罩基底、相移光罩及其製造方法、以及半導體裝置之製造方法
本發明係關於一種光罩基底、使用該光罩基底所製造之相移光罩及其製造方法。又，本發明係關於一種使用上述相移光罩之半導體裝置之製造方法。
通常，於半導體裝置之製造步驟中，使用光微影法進行微細圖案之形成。該圖案之形成中通常使用數片轉印用光罩，尤其是於形成微細圖案之情形時，多使用藉由利用相位差而提高了以解析度為代表之轉印性能之相移光罩。又，於將半導體裝置之圖案進行微細化時，除以相移光罩為代表之轉印用光罩之改良、改善以外，亦必需光微影中所使用之曝光光源之波長之短波長化。因此，關於半導體裝置之製造時所使用之曝光光源，近年來自KrF準分子雷射(波長248nm)至ArF準分子雷射(波長193nm)推進短波長化。
作為相移光罩之一態樣之刻蝕雷文生(Levenson)型之相移光罩具備形成於透光性基板之包含刻蝕部及非刻蝕部之透光部、及形成有線與間隙等圖案之遮光部。具體而言，於透光性基板上之存在遮光膜之區域形成遮光部，於不存在遮光膜之透光性基板露出之區域形成透光部。刻蝕部之刻蝕深度成為能夠於透過刻蝕部之曝光之光與透過非刻蝕部之曝光之光之間賦予可獲得相移效果之特定之相位差之深度。先前，如例如專利文獻1中所揭示，刻蝕雷文生型之相移光罩係藉由使 用於透明基板上設置有包含鉻系材料之遮光膜之光罩基底之製程而製造。
另一方面，專利文獻2中揭示有製造使用積層膜之雷文生型之相移光罩之方法。該方法中，於包含石英之透明基板上依序形成具有蝕刻終止功能之包含氧化鋁(Al2O3)之透明導電膜、及包含SiO2之透明相移膜、以Cr作為主成分之遮光膜，於遮光膜形成主透光部與輔助透光部之圖案，其後於相移膜形成輔助透光部之圖案。
相移光罩等轉印用光罩之缺陷直接關係到使用該轉印用光罩所製造之半導體裝置之缺陷或良率之降低。因此，於轉印用光罩發現缺陷之情形時，進行光罩缺陷修正。作為該光罩缺陷修正技術，於專利文獻3中揭示有藉由一面對遮光膜之黑缺陷部分供給二氟化氙(XeF2)氣體一面對該部分照射電子束而將黑缺陷部進行蝕刻並去除之缺陷修正技術(以下，將此種照射電子束等荷電粒子進行之缺陷修正簡稱為「EB缺陷修正」)。該EB缺陷修正原本用於EUV微影(Extreme Ultraviolet Lithography，遠紫外微影)用之反射型光罩之吸收體膜中之黑缺陷修正，但近年來亦用於相移光罩之缺陷修正。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-160218號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-084507號公報
[專利文獻3]日本專利特表2004-537758號公報
先前之刻蝕雷文生型之相移光罩係構成為於基板形成刻蝕部及非刻蝕部，於透過刻蝕部之曝光之光與透過非刻蝕部之曝光之光之間產生相移效果。透過刻蝕部之曝光之光與透過非刻蝕部之曝光之光之 間之相位差係因曝光之光透過基板之距離之差而產生者。於刻蝕雷文生型之相移光罩中，理想的是於相移光罩之面內之各處所產生之相移效果之間無差異。因此，於刻蝕雷文生型之相移光罩之情形時，理想的是相移光罩之面內之各刻蝕部之深度相等。相移光罩之各刻蝕部係藉由對基板進行乾式蝕刻而同時形成。由於相移光罩中之各刻蝕部之圖案之底面形狀或深度受微槽(microtrench)現象或微負載(microloading)現象等之影響，故而不容易利用乾式蝕刻將各刻蝕部之底面形狀或深度控制為相同。近年來，隨著光罩圖案之微細化，刻蝕部之圖案寬度變得微細，變得難以控制各刻蝕部之深度。另一方面，隨著微細化，就光學上之理由而言，要求更高之相位控制，即對各刻蝕部之深度亦要求更高之控制性。
再者，所謂微槽現象，係指於圖案邊緣部之附近產生較深之刻蝕而形成微細之溝槽之現象。又，所謂微負載現象，係指於微細圖案之情形時所蝕刻之深度根據圖案之開口部之寬度而不同之現象。
專利文獻2中所揭示之相移光罩係構成為於透過於包含SiO2之透明相移膜形成有圖案之輔助透光部之曝光之光與透過於該相移膜未形成有圖案之主透光部之曝光之光之間產生相移效果。即，專利文獻2中所揭示之相移光罩係代替先前之刻蝕雷文生型之相移光罩之刻蝕部而以SiO2之相移膜作為相移圖案，產生與形成刻蝕部之情形同樣之較高之相移效果。進而，專利文獻2之相移光罩於透明基板與包含SiO2之相移膜之間設置有包含Al2O3之透明導電膜(蝕刻終止膜)。關於包含Al2O3之蝕刻終止膜，於包含SiO2之相移膜形成圖案時，對藉由氟系氣體進行之乾式蝕刻具有較高之耐受性。因此，可抑制於包含SiO2之相移膜形成圖案時刻蝕基板，可提高相位控制性而縮小相移光罩之面內之相移效果之差異。
但是，包含Al2O3之蝕刻終止膜有對化學液清洗之耐受性較低之 傾向。於由光罩基底製造相移光罩之製程之中途，對光罩基底進行數次使用化學液之清洗。又，對完成後之相移光罩亦定期進行利用化學液之清洗。於該等清洗中，多使用氨水過氧化氫混合物或TMAH(氫氧化四甲基銨)水溶液作為清洗液，但包含Al2O3之蝕刻終止膜對該等清洗液之耐受性較低。
例如，有時對於包含玻璃之透光性基板上具備包含Al2O3之蝕刻終止膜及形成有相移圖案之相移膜之相移光罩，進行利用氨水過氧化氫混合物之清洗。此時，於相移光罩中之蝕刻終止膜之表面露出之透光部，該蝕刻終止膜自表面逐漸溶解，當進行溶解時，基板之主表面於該透光部露出。並且，當進一步進行清洗時，存在相移膜之圖案部分之正下方之蝕刻終止膜亦自相移膜之側壁側向內部側逐漸溶解。由於該蝕刻終止膜溶解之現象自相移膜之圖案之兩側壁側分別進行，故而未溶解而殘存之蝕刻終止膜之寬度相較於相移膜之圖案寬度變小。若成為此種狀態，則變得容易產生相移膜之圖案脫落之現象。
又，將相移光罩設置於曝光裝置而對轉印對象物(半導體晶圓上之抗蝕劑膜等)進行曝光轉印時，曝光之光自相移光罩之透光性基板之與設置有相移圖案之主表面為相反側之主表面側入射。入射至透光性基板後之曝光之光於刻蝕部經由蝕刻終止膜而出射至大氣中，於非刻蝕部經由蝕刻終止膜及相移膜而出射至大氣中。相移光罩之相移膜之光學特性或厚度係以透過刻蝕部及非刻蝕部之各曝光之光均經由蝕刻終止膜為前提而設計。但是，若藉由對相移光罩進行上述清洗而使非刻蝕部之蝕刻終止膜發生膜減少或消失，則有透過刻蝕部與非刻蝕部之各者之曝光之光之間之相位差無法與設計相同，變得不易獲得預定之相移效果之虞。
進而，包含Al2O3之蝕刻終止膜存在對曝光之光之透過率低於相移光罩之透光性基板之材料所使用之合成石英玻璃之問題。於將ArF 準分子雷射(波長193nm)應用於曝光之光之相移光罩之情形時，更顯著地表現出該傾向。包含Al2O3之蝕刻終止膜於相移光罩完成之階段中殘留於透光部之刻蝕部及非刻蝕部之兩者。相移光罩之透光部中之曝光之光之透過率降低會導致每單位時間之曝光之光對轉印對象物之累計照射量降低。因此，必須延長曝光時間而導致半導體裝置之製造中之曝光轉印步驟之產出量之降低。
本發明係為了解決上述先前之課題而完成者。即，其目的在於提供一種具備如下蝕刻終止膜之相移光罩用之光罩基底，該蝕刻終止膜於將於透光性基板上具備如相移膜或遮光膜之圖案形成用薄膜之光罩基底設為使透光性基板與圖案形成用薄膜之間介置蝕刻終止膜之構成之情形時，對將圖案形成用薄膜進行圖案化時所使用之利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性較高，對化學液清洗之耐受性較高，進而對曝光之光之透過率較高。又，其目的在於提供一種使用該光罩基底所製造之相移光罩。進而，其目的在於提供一種製造此種相移光罩之方法。並且，本發明之目的在於提供一種使用此種相移光罩之半導體裝置之製造方法。
為了達成上述課題，本發明具有以下構成。
(構成1)
一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板之主表面上具備遮光膜者，且具備於上述透光性基板上依序積層有蝕刻終止膜、相移膜及上述遮光膜之構造，上述相移膜包含含有矽及氧之材料，上述蝕刻終止膜包含含有矽、鋁及氧之材料。
(構成2)
如構成1記載之光罩基底，其特徵在於：上述蝕刻終止膜之氧含量為60原子%以上。
(構成3)
如構成1或2記載之光罩基底，其特徵在於：上述蝕刻終止膜之上述矽之含量相對於上述矽及上述鋁之合計含量的基於原子%之比率為4/5以下。
(構成4)
如構成1至3中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述蝕刻終止膜包含矽、鋁及氧。
(構成5)
如構成1至4中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述蝕刻終止膜係與上述透光性基板之主表面相接而形成。
(構成6)
如構成1至5中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述蝕刻終止膜之厚度為3nm以上。
(構成7)
如構成1至6中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜具備依序積層有包含含有矽及氧之材料之下層、及包含含有矽、鋁及氧之材料之上層之構造。
(構成8)
如構成1至7中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜具有使透過上述相移膜之曝光之光與於空氣中通過與上述相移膜之厚度相同距離之曝光之光之間產生150度以上且200度以下之相位差之功能。
(構成9)
如構成1至8中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜具有使曝光之光以95%以上之透過率透過之功能。
(構成10)
如構成1至9中任一項記載之光罩基底，其特徵在於：上述遮光膜包含含有鉻之材料。
(構成11)
如構成1至9中任一項記載之光罩基底，其中上述遮光膜包含含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之材料。
(構成12)
如構成10記載之光罩基底，其特徵在於：於上述遮光膜上具備包含含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之材料之硬遮罩膜。
(構成13)
如構成11記載之光罩基底，其特徵在於：於上述遮光膜上具備包含含有鉻之材料之硬遮罩膜。
(構成14)
一種相移光罩，其特徵在於：於如構成1至11中任一項記載之光罩基底之上述相移膜具有相移圖案，於上述遮光膜具有遮光圖案。
(構成15)
一種相移光罩之製造方法，其特徵在於：其係使用如構成1至6中任一項記載之光罩基底者，且具備如下步驟：藉由乾式蝕刻於上述遮光膜形成相移圖案之步驟；以上述具有相移圖案之遮光膜作為光罩，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻於上述相移膜形成相移圖案之步驟；及藉由乾式蝕刻於上述遮光膜形成包含遮光帶之遮光圖案之步驟。
(構成16)
一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於：具備使用如構成14記載之相移光罩，將相移光罩上之圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜。
(構成17)
一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於：具備使用藉由如構成15記載之相移光罩之製造方法所製造之相移光罩，將相移光罩上之圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜之步驟。
本發明之光罩基底之特徵在於：其係於透光性基板之主表面上具備遮光膜之相移光罩用之光罩基底，且於該透光性基板與遮光膜之間依序積層設置蝕刻終止膜及相移膜，該相移膜含有矽及氧，該蝕刻終止膜含有矽、鋁及氧。藉由設為此種構造之光罩基底，蝕刻終止膜能夠同時滿足如下3種特性：具有對在相移膜形成圖案時進行之利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性於實際應用上充分高之蝕刻終止功能，對化學液清洗之耐受性亦較高，對曝光之光之透過率亦較高。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧蝕刻終止膜
2c‧‧‧蝕刻終止圖案
3‧‧‧相移膜
3c、3e‧‧‧相移圖案
4‧‧‧相移膜
4c‧‧‧相移圖案
5‧‧‧遮光膜
5a、5f‧‧‧遮光圖案
6、9‧‧‧硬遮罩膜
6a、6d、6f、9e、9f‧‧‧硬遮罩圖案
7a‧‧‧抗蝕劑圖案
8b‧‧‧抗蝕劑圖案
17f‧‧‧抗蝕劑圖案
18e‧‧‧抗蝕劑圖案
31‧‧‧下層
31c‧‧‧下層圖案
32‧‧‧上層(蝕刻終止膜)
32c‧‧‧上層圖案(蝕刻終止圖案)
101、103、105、106‧‧‧光罩基底
201、203、205、206‧‧‧相移光罩
700‧‧‧相移膜之表面
701‧‧‧相移圖案之開口部之表面
702‧‧‧刻蝕部
900‧‧‧圖案形成區域
901‧‧‧遮光帶形成區域
圖1係表示本發明之第1及第2實施形態中之光罩基底之構成的剖視圖。
圖2係表示本發明之第1及第2實施形態中之相移光罩之構成的剖視圖。
圖3(a)~(g)係表示本發明之第1及第2實施形態中之相移光罩之製造步驟的剖視示意圖。
圖4係表示本發明之第3及第4實施形態中之光罩基底之構成的剖視圖。
圖5係表示本發明之第3及第4實施形態中之相移光罩之構成的剖視圖。
圖6(a)~(h)係表示本發明之第3及第4實施形態中之相移光罩之製造步驟的剖視示意圖。
圖7係表示本發明之第5實施形態中之光罩基底之構成的剖視圖。
圖8係表示本發明之第5實施形態中之相移光罩之構成的剖視圖。
圖9(a)~(g)係表示本發明之第5實施形態中之相移光罩之製造步驟的剖視示意圖。
圖10係表示另一實施形態中之光罩基底之構成的剖視圖。
圖11係表示另一實施形態中之相移光罩之構成的剖視圖。
圖12(a)~(h)係表示另一實施形態中之相移光罩之製造步驟的剖視示意圖。
首先，敍述完成本發明之原委。本發明者等人為了解決包含Al2O3之蝕刻終止膜所具有之技術性課題而進行努力研究。作為蝕刻終止膜之材料之Al2O3對利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性較高，對ArF準分子雷射(波長：約193nm)之曝光之光之透過率如下述比較例1所示並不太高，對相移光罩之清洗所使用之清洗液之耐受性亦較低。另一方面，作為透光性基板之主材料之SiO2係對ArF準分子雷射之曝光之光之透過率較高，對相移光罩之清洗所使用之清洗液之耐受性亦較高之材料，但係容易因利用氟系氣體之乾式蝕刻而被蝕刻之材料。因此，本發明者等人進行努力研究，結果發現藉由以混合Al2O3與SiO2而成之材料形成蝕刻終止膜，而能夠滿足對利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性、對ArF準分子雷射(波長：約193nm)之曝光之光之較高之透過率、對相移光罩之清洗所使用之清洗液之耐受性之3個條件之全部之可能性。
使用包含混合Al2O3與SiO2而成之材料之蝕刻終止膜進行驗證，結果判明，對利用氟系氣體之乾式蝕刻於實際應用上具有充分之耐受性，該膜作為蝕刻終止膜而充分發揮功能。又，關於對ArF準分子雷射之曝光之光之透過率，判明若與僅包含Al2O3之蝕刻終止膜相比， 則透過率非常高，可耐受實際應用。進而，判明對清洗液(氨水過氧化氫混合物、TMAH等)之耐受性與僅包含Al2O3之蝕刻終止膜相比亦非常高，於實際應用上無問題。又，對包含混合Al2O3與SiO2而成之材料之蝕刻終止膜進行EB缺陷修正中進行之一面供給二氟化氙(XeF2)氣體一面對該部分照射電子束之處理，結果亦判明，與使用僅包含SiO2之材料之情形相比，耐受性充分高。其意味著有能夠進行對於先前之刻蝕雷文生型相移光罩而言困難之對刻蝕部之EB缺陷修正之可能性。
以上努力研究之結果得出如下結論：為了解決包含Al2O3之蝕刻終止膜所具有之技術性課題，必須由含有矽、鋁及氧之材料形成蝕刻終止膜。即，本發明之光罩基底之特徵在於：其係於透光性基板之主表面上具備相移膜及遮光膜之相移光罩用之光罩基底，且相移膜含有矽及氧，於透光性基板與相移膜之間具有蝕刻終止膜，該蝕刻終止膜含有矽、鋁及氧。其次，對本發明之各實施形態進行說明。
<第1實施形態>
[光罩基底及其製造]
以下，一面參照圖式一面對各實施形態進行說明。再者，有時針對各實施形態對相同構成要素使用同一符號而將說明簡化或省略。
本發明之第1實施形態之光罩基底係用以製造雷文生型相移光罩之光罩基底。雷文生型相移光罩具備於分別透過夾持吸收曝光之光之遮光圖案之2個透光部的2個曝光之光之間產生特定之相位差(通常為180度左右之相位差)之構造。藉由具備此種構造，利用於透過2個透光部之2個曝光之光之間產生之干涉而使繞射光抵消，圖案之解析度大幅提高(將其稱為相移效果)。又，於雷文生型相移光罩之情形時，未自遮光圖案透過曝光之光者於2個透光部間之相移效果提高，因此與二元光罩之情形同樣地，通常由具有較高之遮光性能之遮光膜形成 遮光圖案。
於圖1中表示該第1實施形態之光罩基底之構成。該第1實施形態之光罩基底101於透光性基板1之主表面上具備蝕刻終止膜2、相移膜3、及遮光膜5。
透光性基板1只要為對曝光之光具有較高之透過率且具有充分之剛性者，則並無特別限制。於本發明中，可使用合成石英玻璃基板、其他各種玻璃基板(例如，鈉鈣玻璃、鋁矽酸鹽玻璃等)。該等基板中，尤其是合成石英玻璃基板於ArF準分子雷射光(波長193nm)或較其短波長之區域中透過率較高，因此作為高精細之轉印圖案形成所使用之本發明之光罩基底之基板較佳。其中，該等玻璃基板均為容易因利用氟系氣體之乾式蝕刻而被蝕刻之材料。因此，於透光性基板1上設置蝕刻終止膜2之意義較大。
蝕刻終止膜2係由含有矽、鋁及氧之材料所形成。該蝕刻終止膜2係於相移光罩201完成之階段中於轉印圖案形成區域之整面未去除而殘留者(參照圖2)。即，呈現於作為無相移圖案3c之區域之透光部亦殘存有蝕刻終止膜2之形態。因此，蝕刻終止膜2較佳為於與透光性基板1之間未介置其他膜而是與透光性基板1相接而形成。
蝕刻終止膜2對曝光之光之透過率越高越佳，但對於蝕刻終止膜2亦同時要求於與透光性基板1之間對氟系氣體之充分之蝕刻選擇性，因此難以將對曝光之光之透過率設為與透光性基板1相同之透過率。即，將對曝光之光之透光性基板1(合成石英玻璃)之透過率設為100%時之蝕刻終止膜2之透過率成為未達100%。將對曝光之光之透光性基板1之透過率設為100%時之蝕刻終止膜2之透過率較佳為95%以上，更佳為96%以上，進而較佳為97%以上。
蝕刻終止膜2較佳為氧含量為60原子%以上。其原因在於，為了將對曝光之光之透過率設為上述數值以上，要求於蝕刻終止膜2中含 有大量氧。又，有相較於與氧未鍵結之矽而與氧鍵結之狀態之矽對化學液清洗(尤其是氨水過氧化氫混合物或TMAH等鹼清洗)之耐受性變高之傾向，因此較佳為提高存在於蝕刻終止膜2中之全部矽中之與氧成為鍵結狀態者之比率。另一方面，蝕刻終止膜2較佳為氧含量為66原子%以下。
蝕刻終止膜2較佳為矽(Si)之含量[原子%]相對於矽(Si)及鋁(Al)之合計含量[原子%]之比率(以下，稱為「Si/[Si+Al]比率」)為4/5以下。藉由將蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]比率設為4/5以下，可使針對利用氟系氣體之乾式蝕刻之蝕刻終止膜2之蝕刻速率成為透光性基板1之蝕刻速率之1/3以下。即，於透光性基板1與蝕刻終止膜2之間獲得3倍以上之蝕刻選擇比。又，蝕刻終止膜2中之Si/[Si+Al]比率更佳為3/4以下，進而較佳為2/3以下。於Si/[Si+Al]比率為2/3以下之情形時，可使針對利用氟系氣體之乾式蝕刻之蝕刻終止膜2之蝕刻速率成為透光性基板1之蝕刻速率之1/5以下。即，於透光性基板1與蝕刻終止膜2之間獲得5倍以上之蝕刻選擇比。
蝕刻終止膜2較佳為矽(Si)及鋁(Al)之Si/[Si+Al]比率為1/5以上。藉由將蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]比率設為1/5以上，可使對曝光之光之透光性基板1(合成石英玻璃)之透過率設為100%時之蝕刻終止膜2之透過率成為95%以上。又，同時亦可提高對化學液清洗之耐受性。又，蝕刻終止膜2中之Si/[Si+Al]比率更佳為1/3以上。於Si/[Si+Al]比率為1/3以上之情形時，可使將對曝光之光之透光性基板(合成石英玻璃)1之透過率設為100%時之蝕刻終止膜2之透過率成為97%以上。
蝕刻終止膜2較佳為將鋁以外之金屬之含量設為2原子%以下，更佳為設為1原子%以下，進而較佳為進行利用X射線光電子光譜法之組成分析時為檢測下限值以下。其原因在於，若蝕刻終止膜2含有鋁以外之金屬，則會成為對曝光之光之透過率降低之主要原因。又，蝕刻 終止膜2之矽、鋁及氧以外之元素之合計含量較佳為5原子%以下，更佳為3原子%以下。
蝕刻終止膜2可由包含矽、鋁及氧之材料所形成。所謂包含矽、鋁及氧之材料，係指除該等構成元素以外，僅含有利用濺鍍法進行成膜時不可避免地含有於蝕刻終止膜2中之元素(氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等稀有氣體、氫(H)、碳(C)等)之材料。藉由使蝕刻終止膜2中與矽或鋁鍵結之其他元素之存在極小，可大幅提高蝕刻終止膜2中之矽及氧之鍵結與鋁及氧之鍵結之比率。因此，不可避地含有於蝕刻終止膜2中之上述元素(稀有氣體、氫、碳等)之合計含量亦較佳為3原子%以下。藉此，能夠進一步提高利用氟系氣體之乾式蝕刻之蝕刻耐受性，進一步提高對化學液清洗之耐受性，進一步提高對曝光之光之透過率。蝕刻終止膜2較佳為設為非晶構造。更具體而言，蝕刻終止膜2較佳為包含矽及氧之鍵結與鋁及氧之鍵結之狀態之非晶構造。藉此，可使蝕刻終止膜2之表面粗糙度良好，並且可提高對曝光之光之透過率。
蝕刻終止膜2較佳為厚度為3nm以上。藉由以含有矽、鋁及氧之材料形成蝕刻終止膜2，即便針對氟系氣體之蝕刻速率大幅減小，亦並非完全不會被蝕刻。又，於對蝕刻終止膜2進行化學液清洗之情形時，亦並非完全不會發生膜減少。若考慮由光罩基底製造相移光罩之過程中進行之利用氟系氣體之乾式蝕刻所引起之影響、由化學液清洗所引起之影響，則期望蝕刻終止膜2之厚度為3nm以上。蝕刻終止膜2之厚度較佳為4nm以上，更佳為5nm以上。
蝕刻終止膜2係應用對曝光之光之透過率較高之材料，隨著厚度變厚而透過率降低。又，蝕刻終止膜2之折射率高於形成透光性基板1之材料，且蝕刻終止膜2之厚度越厚，設計實際形成於相移膜3之光罩圖案(賦予有光罩圖案偏壓修正或OPC(Optical Proximity Correction， 光學近接校正)或SRAF(Sub-Resolution Assist Feature，亞分辨率輔助圖形)等之圖案)時所造成之影響變大。若考慮該等方面，則蝕刻終止膜2較理想為20nm以下，較佳為15nm以下，更佳為10nm以下。
蝕刻終止膜2對ArF準分子雷射之曝光之光之折射率n(以下，簡稱為折射率n)較佳為1.73以下，更佳為1.72以下。其原因在於，縮小設計實際形成於相移膜3之光罩圖案時所造成之影響。蝕刻終止膜2係由含有鋁之材料所形成，因此無法成為與透光性基板1相同之折射率n。蝕刻終止膜2係以折射率n為1.57以上而形成。另一方面，蝕刻終止膜2較佳為對ArF準分子雷射之曝光之光之消光係數k(以下，簡稱為消光係數k)為0.04以下。其原因在於，提高蝕刻終止膜2對曝光之光之透過率。蝕刻終止膜2係由消光係數k為0.000以上之材料所形成。
蝕刻終止膜2較佳為於厚度方向上組成之均勻性較高(即，將厚度方向上之各構成元素之含量之差控制在5原子%以內之變動幅度)。另一方面，亦可將蝕刻終止膜2設為於厚度方向上組成呈梯度之膜構造。該情形時，較佳為設為使蝕刻終止膜2之透光性基板1側之Si/[Si+Al]比率高於相移膜3側之Si/[Si+Al]比率之組成梯度。其原因在於，優先期望蝕刻終止膜2之相移膜3側對利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性較高，且化學液耐受性較高，另一方面，期望透光性基板1側對曝光之光之透過率較高。
亦可於透光性基板1與蝕刻終止膜2之間介置其他膜。該情形時，要求其他膜應用相較於蝕刻終止膜2，對曝光之光之透過率較高，折射率n較小之材料。於由光罩基底製造相移光罩時，於該相移光罩中之無相移膜3之圖案之區域之透光部，存在該其他膜與蝕刻終止膜2之積層構造。其原因在於，要求透光部對曝光之光之較高之透過率，且必須提高該積層構造整體對曝光之光之透過率。其他膜之材料例如可列舉包含矽及氧之材料、或者使該等中含有選自鉿(Hf)、鋯 (Zr)、鈦(Ti)、釩(V)及硼(B)中之1種以上之元素之材料等。亦可由含有矽與鋁及氧且Si/[Si+Al]比率高於蝕刻終止膜2之材料形成上述以外之膜。於該情形時，其他膜對曝光之光之透過率變高，折射率n變小(更接近透光性基板1之材料)。
相移膜3係包含含有矽及氧且對曝光之光為透明之材料，並且具有特定之相位差者。具體而言，將夾持於由遮光膜5形成之圖案(遮光部)之不存在遮光膜5之2個透光部中之僅一透光部之相移膜3進行圖案化，形成存在相移膜3之透光部與不存在相移膜3之透光部，相對於透過不存在相移膜3之透光部之曝光之光(ArF準分子雷射曝光之光)，透過存在相移膜3之透光部之曝光之光之相位成為實質上反轉之關係(特定之相位差)。藉此，藉由繞射現象而使相互迴繞至對象區域之光相互抵消，使交界部之光強度大致成為零，從而使交界部之對比度、即解析度提高。於雷文生型相移光罩之情形時，於該交界部存在遮光部，但藉由自該遮光部之兩側透過來之光彼此之干涉而獲得對比度更高之光學圖像。
相移膜3較佳為具有使曝光之光以95%以上之透過率透過之功能(透過率)、及使透過相移膜之上述曝光之光與於空氣中通過與上述相移膜之厚度相同距離之上述曝光之光之間產生150度以上且200度以下之相位差之功能。又，該相移膜3之相位差更佳為150度以上且180度以下。就曝光效率提高之觀點而言，相移膜3之曝光之光透過率更佳為96%以上，進而較佳為97%以上。
近年來，於將相移光罩設置於曝光裝置之光罩台而對轉印對象物(半導體晶圓上之抗蝕劑膜等)進行曝光轉印時，基於相移圖案之圖案線寬(尤其是線與間隙圖案之圖案間距)之曝光轉印之最佳焦點(best focus)之差異較大成為問題。為了縮小基於相移圖案之圖案線寬之最佳焦點之變動幅度，可將相移膜3之特定之相位差設為170度以下。
相移膜3之厚度較佳為180nm以下，更佳為177nm以下，更佳為175nm以下。另一方面，相移膜3之厚度較佳為143nm以上，更佳為153nm以上。
關於相移膜3，為了滿足上述光學特性與膜之厚度之各條件，相移膜對曝光之光(ArF準分子雷射光)之折射率n較佳為1.52以上，更佳為1.54以上。又，相移膜3之折射率n較佳為1.68以下，更佳為1.63以下。相移膜3對ArF準分子雷射曝光之光之消光係數k較佳為0.02以下，更佳為接近0。
再者，包含相移膜3之薄膜之折射率n與消光係數k並非僅由該薄膜之組成決定。該薄膜之膜密度或結晶狀態等亦為影響折射率n或消光係數k之要素。因此，調整利用反應性濺鍍成膜薄膜時之各條件，使該薄膜以成為特定之折射率n及消光係數k之方式進行成膜。於利用反應性濺鍍成膜相移膜3之情形時，為了成為上述折射率n及消光係數k之範圍，有效的是調整稀有氣體與反應性氣體(氧氣)之混合氣體之比率，但並不僅限於此。涉及利用反應性濺鍍進行成膜時之成膜室內之壓力、施加於濺鍍靶之電力、靶與透光性基板1之間之距離等位置關係等多方面。又，該等成膜條件係成膜裝置所固有者，以所形成之相移膜3成為特定之折射率n及消光係數k之方式進行適當調整。
於先前之雷文生型相移光罩之情形時，將透光性基板刻蝕至特定之深度而形成刻蝕部，根據該刻蝕部之深度調節透過非刻蝕部與刻蝕部之各曝光之光之間之相位差(相移量)。該透光性基板由合成石英形成，將ArF準分子雷射應用於曝光之光，於將該相位差設為例如180度之情形時，所需之刻蝕部之深度成為173nm左右。近年來之二元光罩之遮光膜或半色調型相移光罩(half-tone phase shifting mask)之半色調相移膜之厚度多數情況下未達100nm。與利用乾式蝕刻於該等薄膜形成圖案之情形相比，於利用乾式蝕刻於透光性基板形成刻蝕部之情 形時，蝕刻深度非常深。
有如下傾向：利用乾式蝕刻形成之刻蝕部之深度越深，因各刻蝕部間之線寬或形狀之不同等所產生的形成各刻蝕部時之乾式蝕刻中之蝕刻速率差容易變大。轉印用光罩中之轉印圖案之微細化顯著，刻蝕部之線寬亦變得非常細。刻蝕部之線寬越細，蝕刻氣體越不易進入至刻蝕部，因此面內之各刻蝕部間之蝕刻速率差容易變得更大。
於先前進行之於透光性基板形成刻蝕部之乾式蝕刻中，與利用蝕刻將設置於透光性基板上之相移膜進行圖案化之情形不同，無檢測蝕刻終點之方法。通常之刻蝕雷文生型之相移光罩中之刻蝕部之形成係利用自基板之表面刻蝕之乾式蝕刻之蝕刻時間進行調整。因此，若面內之各刻蝕部間之蝕刻速率差較大，則存在如下問題：所製作出之相移光罩中之各刻蝕部之刻蝕深度之差異變大，有面內之相移效果產生差異之虞。
另一方面，為了進一步提高刻蝕部之圖案之側壁之垂直性，而使於透光性基板形成刻蝕部之乾式蝕刻時所施加之偏壓電壓高於先前(以下，稱為「高偏壓蝕刻」)。但是，因進行該高偏壓蝕刻而導致產生刻蝕部之側壁附近之底面局部因蝕刻進而被刻蝕之現象、所謂之微槽，該情況成為問題。可認為產生該微槽之原因在於，因藉由對透光性基板施加偏壓電壓而產生之充電，經離子化之蝕刻氣體被牽引至電阻值低於透光性基板之刻蝕部附近之遮光膜之圖案側壁側。
另一方面，考慮如下情形：並非於透光性基板1形成刻蝕部，而是於透光性基板1上依序積層由Al2O3形成之蝕刻終止膜及由透過率較高之材料形成之相移膜3，對相移膜3進行乾式蝕刻而形成代替刻蝕部之相移圖案。即，於相移膜3形成相移圖案3c(參照圖2)，包含該相移圖案3c之側壁與蝕刻終止膜之底面之構造體具有與刻蝕部相同之光學功能。該情形時，若進行於相移膜3形成相移圖案3c之乾式蝕刻時面 內之蝕刻速率差較大，則會產生如下情況：乾式蝕刻之進行於面內之某部位先到達至相移膜3之下端。但是，於在該狀態下於面內之其他所有部位繼續乾式蝕刻直至到達相移膜3之下端之情形時，即便於上述相移膜3被全部去除之區域中將蝕刻終止膜暴露於蝕刻氣體，被蝕刻之量亦微小，透光性基板1不會被乾式蝕刻。因此，最終製作出之包含相移圖案3c與蝕刻終止膜之構造體之高度方向(厚度方向)之均勻性較高。因此，所製作出之相移光罩可減小面內之相移效果之差。
又，藉由設置蝕刻終止膜，亦可抑制高偏壓蝕刻中容易產生之微槽。但是，存在如下問題：其後必須進行化學液清洗，對化學液清洗之耐受性較低之蝕刻終止膜溶解，相移圖案脫落。
為了解決該蝕刻終止膜之清洗液耐受性之問題，第1實施形態之蝕刻終止膜2係設為含有矽、鋁及氧之材料。藉此，即便對相移膜3進行過蝕刻，蝕刻終止膜2亦不會消失，亦可抑制高偏壓蝕刻中容易產生之微槽，進而對其後進行之化學液清洗之耐受性亦充分高，亦可抑制相移圖案脫落之現象。
相移膜3可由單層構成，又，亦可由複數層之積層構成，包含含有矽及氧之材料。藉由使矽中含有氧，可確保對曝光之光之較高之透明度，可獲得作為相移膜較佳之光學特性。
相移膜3如上所述包含含有矽及氧之材料，但為了提高對曝光之光之透過率或耐光性，又，提高利用乾式蝕刻之加工性，較佳為將矽及氧以外之元素之含量設為5原子%以下，更佳為設為3原子%以下。進而較佳為包含矽及氧之材料、例如較佳為SiO2。於利用濺鍍法成膜相移膜3之情形時，該膜中不可避免地含有用作緩衝氣體之氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等稀有氣體、或存在於真空中之氫(H)、碳(C)等，於該情形時，藉由將成膜條件進行最佳化或於成膜後進行退火，較佳為將相移膜3中所含之矽及氧以外之該等元素之合計 含量設為5原子%以下，更佳為設為3原子%以下。
氧化矽系材料之相移膜3係藉由濺鍍而形成，可應用DC(direct current，直流)濺鍍、RF(radio frequency，射頻)濺鍍及離子束濺鍍等任一種濺鍍。於使用導電性較低之靶(矽靶、SiO2靶等)之情形時，較佳為應用RF濺鍍或離子束濺鍍，若考慮成膜速率，則較佳為應用RF濺鍍。
EB缺陷修正之蝕刻終點檢測於對黑缺陷照射電子束時係藉由檢測自受到照射之部分釋出之歐傑電子、二次電子、特性X射線、背向散射電子之至少任一者而進行。例如，於檢測自受到電子束之照射之部分釋出之歐傑電子之情形時，藉由歐傑電子光譜法(AES)而主要觀察材料組成之變化。又，於檢測二次電子之情形時，自SEM圖像主要觀察表面形狀之變化。進而，於檢測特性X射線之情形時，藉由能量分散型X射線光譜法(EDX)或波長分散X射線光譜法(WDX)而主要觀察材料組成之變化。於檢測背向散射電子之情形時，藉由電子束背向散射繞射法(EBSD)而主要觀察材料之組成或結晶狀態之變化。
於與包含玻璃材料之透光性基板1之主表面相接而設置有包含含有矽及氧之材料之相移膜3之構成之光罩基底中，由於透光性基板1之主構成元素為矽及氧，故而透光性基板1與相移膜3之差基本上僅為矽與氧之略微之構成比率之差及分子鍵結狀態之差。因此，為EB缺陷修正之蝕刻終點之檢測困難之組合。相對於此，於與蝕刻終止膜2之表面相接而設置有相移膜3之構成之情形時，相移膜3之大部分成分為矽與氧，相對於此，蝕刻終止膜2中除含有矽與氧以外亦含有鋁。因此，EB缺陷修正之蝕刻終點檢測中，只要以鋁之檢測作為標準即可，終點檢測變得相對較容易。
遮光膜5可應用單層構造及2層以上之積層構造之任一種。又，單層構造之遮光膜及2層以上之積層構造之遮光膜之各層可為於膜或 層之厚度方向上大致相同組成之構成，亦可為於層之厚度方向上組成呈梯度之構成。
圖1中記載之光罩基底101成為於相移膜3上不經由其他膜而積層有遮光膜5之構成。該構成之情形時之遮光膜5中，必須應用對在相移膜3形成圖案時所使用之蝕刻氣體具有充分之蝕刻選擇性之材料。
作為滿足該條件之材料，於本實施形態1中，將含有鉻之材料作為遮光膜5。作為形成遮光膜5之含有鉻之材料，除鉻金屬以外，亦可列舉鉻(Cr)中含有選自氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)及氟(F)中之1種以上之元素之材料。通常，鉻系材料係利用氯系氣體與氧氣之混合氣體進行蝕刻，但鉻金屬對該蝕刻氣體之蝕刻速率並不太高。若考慮提高對氯系氣體與氧氣之混合氣體之蝕刻氣體之蝕刻速率之方面而言，作為形成遮光膜5之材料，較佳為鉻中含有選自氧、氮、碳、硼及氟中之1種以上之元素之材料。又，亦可使形成遮光膜之含有鉻之材料中含有鉬(Mo)、銦(In)及錫(Sn)中之1種以上之元素。藉由含有鉬、銦及錫中之1種以上之元素，可進一步加快對氯系氣體與氧氣之混合氣體之蝕刻速率。
包含含有鉻之材料之遮光膜5係藉由濺鍍而形成，可應用DC濺鍍、RF濺鍍及離子束濺鍍等任一種濺鍍。其中，若考慮成膜速率，則較佳為應用RF濺鍍。
對於遮光膜5，要求將曝光之光以較高之遮光率遮光之功能。其原因在於，為了提高透過相移圖案3c之間隙部(相當於先前之刻蝕雷文生型相移光罩之刻蝕部)之曝光之光與透過於上部無遮光圖案5a(參照圖2)之圖案部(相當於先前之刻蝕雷文生型相移光罩之透光部)之曝光之光之間產生之相移效果，較佳為曝光之光不自遮光圖案5a透過。就該等方面而言，與二元光罩同樣地，對於遮光膜5要求確保大於2.0之光學濃度(OD)，較佳為具有2.8以上之OD，更佳為具有3.0以上之 OD。此處，如圖2所示，所謂遮光帶形成區域901，係指形成於形成有成為曝光轉印之對象之圖案(電路圖案)之圖案形成區域900之外側之遮光區域，係以於曝光轉印至晶圓時防止因鄰接曝光所引起之不良影響(曝光之光之覆蓋)之目的而形成。
於本實施形態1中，可於遮光膜5上積層硬遮罩膜6(參照圖3)。硬遮罩膜6係由對將遮光膜5進行蝕刻時所使用之蝕刻氣體具有蝕刻選擇性之材料所形成。藉此，如下所述，相較於將抗蝕劑膜直接用作遮光膜5之光罩之情形，可使抗蝕劑膜之厚度大幅變薄。
如上所述，遮光膜5必須確保特定之光學濃度而具有充分之遮光功能，因此其厚度之減少存在極限。另一方面，硬遮罩膜6只要具有僅於其正下方之遮光膜5形成圖案之乾式蝕刻結束之前能夠作為蝕刻光罩發揮功能之膜厚則充分，基本不受光學方面之限制。因此，可使硬遮罩膜6之厚度與遮光膜5之厚度相比大幅變薄。並且，有機系材料之抗蝕劑膜只要具有僅於該硬遮罩膜6形成圖案之乾式蝕刻完成之前作為蝕刻光罩發揮功能之膜厚則充分，因此相較於將抗蝕劑膜直接用作遮光膜5之光罩之情形，可使抗蝕劑膜之膜厚大幅變薄。如此可將抗蝕劑膜進行薄膜化，因此可提高抗蝕劑解析度，並且可防止所形成之圖案之倒塌。
如此，較佳為由上述材料形成積層於遮光膜5上之硬遮罩膜6，但本發明並不限定於該實施形態，於光罩基底101中，亦可不形成硬遮罩膜6，而是於遮光膜5上直接形成抗蝕劑圖案，以該抗蝕劑圖案作為光罩而直接進行遮光膜5之蝕刻。
關於該硬遮罩膜6，於遮光膜5由含有鉻之材料形成之情形時，較佳為由含有矽(Si)之材料形成。此處，該情形時之硬遮罩膜6由於有與有機系材料之抗蝕劑膜之密接性較低之傾向，故而較佳為對硬遮罩膜6之表面實施HMDS(Hexamethyldisilazane，六甲基二矽氮烷)處理， 而使表面之密接性提高。再者，該情形時之硬遮罩膜6更佳為由SiO2、SiN、SiON等形成。
又，作為遮光膜5由含有鉻之材料形成之情形時之硬遮罩膜6之材料，亦可應用含有鉭(Ta)之材料。作為該情形時之含有鉭之材料，除鉭金屬以外，亦可列舉鉭中含有選自氮、氧、硼及碳中之1種以上之元素之材料等。例如可列舉：Ta、TaN、TaO、TaON、TaBN、TaBO、TaBON、TaCN、TaCO、TaCON、TaBCN、TaBOCN等。再者，該情形時之硬遮罩膜6較佳為以不含矽之形式形成。矽之容許含量較佳為5原子%以下，更佳為3原子%以下，進而較佳為實質上不含。
於光罩基底101中，較佳為與硬遮罩膜6之表面相接以100nm以下之膜厚形成有機系材料之抗蝕劑膜。於對應於DRAM hp32nm代之微細圖案之情形時，有時於應形成於硬遮罩膜6之轉印用圖案(相移圖案)設置線寬為40nm之SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)。即便於此種情形時，由於抗蝕劑圖案之剖面縱橫比變低為1：2.5，故而亦可抑制於抗蝕劑膜之顯影時、沖洗時等抗蝕劑圖案倒塌或脫離。再者，若抗蝕劑膜之膜厚為80nm以下，則可進一步抑制抗蝕劑圖案之倒塌或脫離，故而更佳。
蝕刻終止膜2、相移膜3、遮光膜5、硬遮罩膜6係藉由濺鍍而形成，可應用DC濺鍍、RF濺鍍及離子束濺鍍等任一種濺鍍。於使用導電性較低之靶之情形時，較佳為應用RF濺鍍或離子束濺鍍，但若考慮成膜速率，則更佳為應用RF濺鍍。
關於蝕刻終止膜2之成膜方法，較佳為於成膜室內配置矽及氧之混合靶與鋁及氧之混合靶之2個靶，於透光性基板1上形成蝕刻終止膜2。具體而言，於該成膜室內之基板台配置透光性基板1，於氬氣等稀有氣體環境下(或者，與氧氣或含有氧之氣體之混合氣體環境)，對2 個靶之各者施加特定之電壓(該情形時，較佳為RF電源)。藉此，經電漿化之稀有氣體粒子碰撞於2個靶而分別引起濺鍍現象，於透光性基板1之表面形成含有矽、鋁及氧之蝕刻終止膜2。再者，更佳為該情形時之2個靶應用SiO2靶與Al2O3靶。
此外，可僅由矽、鋁及氧之混合靶(較佳為SiO2與Al2O3之混合靶，以下相同)形成蝕刻終止膜2，亦可使矽、鋁及氧之混合靶與矽靶、或者鋁及氧之混合靶與鋁靶之2個靶同時放電而形成蝕刻終止膜2。
如上所述，該實施形態1之光罩基底101於透光性基板1與相移膜3之間具備含有矽、鋁及氧之蝕刻終止膜2。並且，該蝕刻終止膜2同時滿足如下3種特性：對在相移膜3形成相移圖案時進行之利用氟系氣體之乾式蝕刻之耐受性比透光性基板1高，對化學液清洗之耐受性亦較高，對曝光之光之透過率亦較高。藉此，可大幅抑制藉由利用氟系氣體之乾式蝕刻於相移膜3形成相移圖案3c時蝕刻終止膜2被蝕刻。並且，包含其所形成之相移圖案3c與蝕刻終止膜2之底面之各構造體於面內之高度方向(厚度方向)之均勻性大幅提高。因此，最終所製作出之相移光罩201於面內之相移效果之均勻性較高。又，於利用EB缺陷修正對相移光罩之製造中途所發現之相移圖案之缺陷進行修正時，容易檢測蝕刻終點，因此可高精度地修正缺陷。
[相移光罩及其製造]
該第1實施形態之相移光罩201(參照圖2)之特徵在於：光罩基底101之蝕刻終止膜2於透光性基板1之主表面上之整面殘留，於相移膜3形成有相移圖案3c，於遮光膜5形成有遮光圖案5a。於光罩基底101設置有硬遮罩膜6之構成之情形時，在該相移光罩201之製作中途將硬遮罩膜6去除(參照圖3)。
即，該第1實施形態之相移光罩201之特徵在於：具備於透光性 基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移圖案3c、及遮光圖案5a之構造，相移圖案3c包含含有矽及氧之材料，蝕刻終止膜2包含含有矽、鋁及氧之材料。
該第1實施形態之相移光罩201之製造方法之特徵在於：其係使用上述光罩基底101者，且具備如下步驟：藉由使用氯系氣體之乾式蝕刻於遮光膜5形成包含遮光帶之遮光圖案5a之步驟；及以具有遮光圖案5a之遮光膜5與具有抗蝕劑圖案8b之抗蝕劑膜作為光罩，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻於相移膜3形成相移圖案3c之步驟(參照圖3)。
以下，依據作為要部剖視構造圖之圖3所示之製造步驟，對該第1實施形態之相移光罩201之製造方法進行說明。再者，此處對使用於遮光膜5上積層有硬遮罩膜6之光罩基底101製造相移光罩201之方法進行說明。又，於實施形態1中，對遮光膜5應用含有鉻之材料，硬遮罩膜6應用含有矽之材料之情形進行說明。
首先，與光罩基底101中之硬遮罩膜6相接且藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜。其次，針對抗蝕劑膜，利用電子束繪圖應形成於遮光膜5之遮光圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成第1抗蝕劑圖案7a(參照圖3(a))。繼而，以第1抗蝕劑圖案7a作為光罩，進行使用CF4等氟系氣體之第1乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成第1硬遮罩圖案6a(參照圖3(b))。
其次，去除抗蝕劑圖案7a後，以硬遮罩圖案6a作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之第2乾式蝕刻，於遮光膜5形成第1遮光圖案5a(參照圖3(c))。藉由該第2乾式蝕刻，硬遮罩圖案6a之膜厚變得薄於該乾式蝕刻前之膜厚。
繼而，藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜，其後利用電子束對抗蝕劑膜進行繪圖，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成第2抗蝕劑圖案8b(參照圖3(d))。
其後，進行使用CF4等氟系氣體之第3乾式蝕刻，於相移膜3形成相移圖案3c(參照圖3(e))。於針對該相移膜3之第3乾式蝕刻中，第2抗蝕劑圖案8b與遮光圖案5a成為蝕刻光罩用之圖案，決定相移圖案3c之邊緣部之位置的是遮光圖案5a之邊緣部，因此第2抗蝕劑圖案8b之繪圖轉印位置精度(對準精度)可設為相對並不嚴格者。再者，藉由該第3乾式蝕刻，硬遮罩圖案6a成為以第2抗蝕劑圖案8b作為光罩經乾式蝕刻之硬遮罩圖案6d。
於該相移膜3之利用氟系氣體之第3乾式蝕刻時，為了提高相移圖案3c之圖案側壁之垂直性，又，為了提高相移圖案3c之面內之CD(Critical Dimension，臨界尺寸)均勻性，而進行追加之蝕刻(過蝕刻)。於該過蝕刻後，蝕刻終止膜2之表面為輕微蝕刻之程度，於相移圖案3c之開口部之表面701未露出透光性基板1之表面。
其後，使用灰化或剝離液等將第2抗蝕劑圖案8b去除(參照圖3(f))，繼而將殘留於遮光圖案5a上之硬遮罩圖案6d去除(參照圖3(g))。硬遮罩圖案6d之去除可利用氟系氣體之乾式蝕刻進行。再者，由於即便於未去除硬遮罩圖案6d而殘留之狀態下對曝光轉印之影響亦較少，故而亦可預先殘留硬遮罩圖案6d，但就於光罩圖案缺陷檢查時可能成為擬似缺陷之產生源而言，較佳為預先去除。
其後，進行清洗步驟，且視需要進行光罩缺陷檢查。進而，根據缺陷檢查之結果視需要進行缺陷修正而製造相移光罩201。此處之清洗步驟中使用氨水過氧化氫混合物，但蝕刻終止膜2之表面幾乎不溶解，於相移圖案3c之開口部(其表面701)未露出透光性基板1之表面。
再者，作為遮光膜5之乾式蝕刻中所使用之氯系氣體，只要含有氯(Cl)，則並無特別限制。例如可列舉：Cl2、SiCl2、CHCl3、CH2Cl2、BCl3等。又，由於光罩基底101於透光性基板1上具備蝕刻終 止膜2，故而硬遮罩膜6及相移膜3之乾式蝕刻中所使用之氟系氣體只要含有氟(F)，則並無特別限制。例如可列舉：CHF3、CF4、C2F6、C4F8、SF6等。
該實施形態1之相移光罩201係使用上述光罩基底101而製作者。因此，該實施形態1之相移光罩201之相移圖案3c之側壁之垂直性較高，相移圖案3c之面內之CD均勻性亦較高。包含相移圖案3c與蝕刻終止膜2之底面之各構造體於面內之高度方向(厚度方向)之均勻性亦非常高。因此，該相移光罩201於面內之相移效果之均勻性較高。又，於相移光罩201之製造中途，在相移圖案3c發現缺陷，對該缺陷利用EB缺陷修正進行修正時，蝕刻終止功能較高，並且由於容易檢測蝕刻終點，故而可高精度地修正缺陷。
[半導體裝置之製造]
實施形態1之半導體裝置之製造方法之特徵在於：使用利用實施形態1之相移光罩201或實施形態1之光罩基底101所製造之相移光罩201，將轉印用圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜。實施形態1之相移光罩201之相移圖案3c之側壁之垂直性較高，相移圖案3c之面內之CD均勻性亦較高，於面內之相移效果之均勻性亦較高。因此，若使用實施形態1之相移光罩201對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，則可於半導體裝置上之抗蝕劑膜以充分滿足設計規格之精度形成圖案。
又，即便於使用於其製造中途利用EB缺陷修正對存在於相移圖案3c之缺陷進行修正之相移光罩對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印之情形時，亦可高精度地修正缺陷，可防止於該相移光罩之存在缺陷之相移圖案3c之部分所對應之半導體裝置上之抗蝕劑膜產生轉印不良。因此，於以該抗蝕劑圖案作為光罩對被加工膜進行乾式蝕刻而形成電路圖案之情形時，能夠以無起因於精度不足或轉印不良之配線 短路或斷線之高精度形成良率較高之電路圖案。
再者，上文對將第1實施形態之光罩基底用於製造雷文生型之相移光罩之態樣進行了說明。但是，該第1實施形態之光罩基底亦可同樣地應用於製造CPL(Chromeless Phase Lithography，無鉻相位微影)光罩之用途。CPL光罩係轉印圖案形成區域內除大圖案之區域以外基本上不設置遮光膜，由透光性基板之刻蝕部與非刻蝕部構成轉印圖案之類型之相移光罩。通常，CPL光罩於透光性基板上形成有非刻蝕部與刻蝕部之重複圖案。又，以於透過非刻蝕部之曝光之光與透過刻蝕部之曝光之光之間產生干涉效果(相移效果)之方式調整刻蝕部之深度。
於CPL光罩中，透過非刻蝕部之曝光之光被自夾持該非刻蝕部之兩側之2個刻蝕部透過之各曝光之光之繞射光干涉，該區域之曝光之光之光量成為大致零，該區域成為透過CPL光罩之光學圖像之暗部區域。第1實施形態之光罩基底可由包含相移膜3之圖案與蝕刻終止膜2之構造體代替該CPL光罩之刻蝕部，因此可容易地製造CPL光罩。再者，關於將該第1實施形態之光罩基底應用於CPL光罩之製造之情形之效果，與應用於上述雷文生型相移光罩之情形相同。
<第2實施形態>
[光罩基底及其製造]
本發明之第2實施形態之光罩基底係自實施形態1中所使用者變更遮光膜與硬遮罩膜之材料所得之相移光罩用之光罩基底。於第2實施形態之光罩基底中，將遮光膜5設為含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之膜，將硬遮罩膜6設為含有鉻之膜。關於此外之第2實施形態之光罩基底之構成，與第1實施形態之光罩基底相同。該第2實施形態之光罩基底可獲得與第1實施形態之光罩基底之情形相同之效果。又，該第2實施形態之光罩基底亦可同樣地應用於CPL光罩之製 造。
對於遮光膜5，要求遮光性、加工性、膜之平滑性、量產性、及低缺陷性。
作為具有此種特性之材料，可列舉含有矽之材料或含有過渡金屬及矽之材料。含有過渡金屬及矽之材料與不含有過渡金屬且含有矽之材料相比，遮光性能較高，能夠使遮光膜5之厚度變薄。作為遮光膜5中所含有之過渡金屬，可列舉：鉬(Mo)、鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉿(Hf)、鎳(Ni)、釩(V)、鋯(Zr)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈮(Nb)、鈀(Pd)等任一種以上之金屬或該等金屬之合金。又，於由含有矽之材料形成遮光膜5之情形時，亦可含有過渡金屬以外之金屬(錫(Sn)、銦(In)、鎵(Ga)等)。
遮光膜5可由包含矽及氮之材料或包含矽及氮之材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。該情形時之遮光膜5中亦可含有任一種半金屬元素。該半金屬元素中，若含有選自硼、鍺、銻及碲中之一種以上之元素，則可期待於利用濺鍍法成膜遮光膜5時提高用作靶之矽之導電性，故而較佳。
關於遮光膜5，於為包含下層與上層之積層構造之情形時，可由包含矽之材料或於矽中含有選自碳、硼、鍺、銻及碲中之1種以上之元素之材料形成下層，可由包含矽及氮之材料或於包含矽及氮之材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成上層。
遮光膜5亦可由含有鉭之材料形成。該情形時，遮光膜5之矽之含量較佳為5原子%以下，更佳為3原子%以下，進而較佳為實質上不含。該等含有鉭之材料係能夠藉由利用氟系氣體之乾式蝕刻將轉印圖案進行圖案化之材料。作為該情形時之含有鉭之材料，除鉭金屬以外，亦可列舉於鉭中含有選自氮、氧、硼及碳中之1種以上之元素之 材料等。例如可列舉：Ta、TaN、TaO、TaON、TaBN、TaBO、TaBON、TaCN、TaCO、TaCON、TaBCN、TaBOCN等。
只要為不會使光學濃度大幅降低之範圍，則形成遮光膜5之材料中亦可含有選自氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)、氫(H)中之1種以上之元素。尤其是含有氮之氮化鉭膜(TaN膜)有提高遮光膜之平滑性，改善遮光圖案之粗糙度之傾向。又，由於Ta金屬於大氣中容易氧化，故而若於光罩圖案製作後包含Ta金屬單質之圖案側壁露出，則有線寬隨著時間經過而發生變化之問題。若於Ta金屬中添加氮，則變得不易氧化，因此於遮光膜5使用鉭(Ta)之情形時，較佳為含有氮。又，為了進一步提高氮化鉭膜之平滑性，亦可於氮化鉭膜中添加硼、碳等。由於該等元素會使Ta金屬所具有之遮光性能或蝕刻性能降低，故而添加量較佳為20原子%以下。具體而言，若添加硼、碳，則遮光性能降低。若添加碳，則蝕刻速度降低。
遮光膜5可應用單層構造及2層以上之積層構造之任一種。為了使遮光膜5之與透光性基板1為相反側之表面對曝光之光之反射率減少，亦可使該與透光性基板1為相反側之表層(下層與上層之2層構造之情形時為上層)中含有大量氧或氮。
硬遮罩膜6係由含有鉻之材料所形成。又，硬遮罩膜6更佳為由含有鉻、以及選自氮、氧、碳、氫及硼中之1種以上之元素之材料所形成。硬遮罩膜6亦可由該等含有鉻之材料中含有選自銦(In)、錫(Sn)及鉬(Mo)中之至少一種以上之金屬元素(以下，將該等金屬元素稱為「銦等金屬元素」)之材料所形成。
[相移光罩及其製造]
該第2實施形態之相移光罩除形成遮光膜5之材料變化以外與第1實施形態之相移光罩相同，藉此獲得之效果亦相同。
該第2實施形態之相移光罩之製造方法與第1實施形態之相移光 罩之製造方法不同之方面僅為因形成遮光膜5之材料變化及形成硬遮罩膜6之材料變化而必須變更之製程。具體而言，為了於硬遮罩膜6形成第1硬遮罩圖案6a而進行之第1乾式蝕刻係使用氯系氣體與氧氣之混合氣體。為了於遮光膜5形成遮光圖案5a而進行之第2乾式蝕刻係使用氟系氣體。
於該第2實施形態之相移光罩之製造方法中，於相移膜3形成相移圖案3c時之利用氟系氣體之第3乾式蝕刻時，硬遮罩圖案6a之圖案形狀基本不變。其原因在於，該第2實施形態中之硬遮罩膜6係由含有鉻之材料所形成，對氟系氣體具有較高之蝕刻耐受性。並且，該硬遮罩圖案6a擔負於該第3乾式蝕刻時保護遮光圖案5a不被氟系氣體蝕刻之作用。
[半導體裝置之製造]
實施形態2之半導體裝置之製造方法除使用實施形態2之相移光罩以外，與實施形態1之半導體裝置之製造方法相同。又，關於藉由使用實施形態2之相移光罩而獲得之效果，亦與實施形態1之半導體裝置之製造方法相同。
<第3實施形態>
[光罩基底及其製造]
本發明之第3實施形態之光罩基底103(參照圖4)係將實施形態1中所說明之光罩基底構造之相移膜3設為積層型之相移膜4者。即，該積層型之相移膜4係由包含含有矽及氧之材料(SiO系材料)之下層31及包含含有矽、鋁及氧之材料(SiAlO系材料)且具有蝕刻終止功能之上層32構成。相移膜4係將下層31與上層32合併而獲得特定之相位差者(參照圖4)。實施形態3中之透光性基板1、蝕刻終止膜2、遮光膜5、及硬遮罩膜6係與實施形態1相同者，材料及製法亦相同。下層31亦為與實施形態1中之相移膜3相同之材料，且利用相同製法者。
實施形態3中之下層31必須藉由下層31與上層32之積層構造之相移膜4之整體而對曝光之光賦予特定之相位差，因此實施形態1中之相移膜3之膜厚不同。若詳細敍述，則該相移膜4具有使透過該相移膜4之曝光之光與於空氣中透過與該相移膜4之厚度相同距離之曝光之光之間產生150度以上且200度以下(較佳為150度以上且180度以下)之相位差之功能，對曝光之光之透過率至少設為95%以上。相移膜4之透過率更佳為96%以上，進而較佳為97%以上。此處，包含SiAlO系材料之上層32之膜厚為3nm以上，較佳為4nm以上，更佳為5nm以上，且為20nm以下，較佳為15nm以下，更佳為10nm以下。另一方面，包含SiO系材料之下層31之膜厚為120nm以上，較佳為130nm以上，更佳為140nm以上，且為170nm以下，較佳為160nm以下，更佳為150nm以下。以下，以與實施形態1不同之方面為中心，對實施形態3進行敍述。
關於構成元素等，上層32與蝕刻終止膜2相同。可將上層32與蝕刻終止膜2設為相同構成元素及組成，又，亦可設為不同構成元素及組成。上層32兼具上述相移功能、以及於去除硬遮罩圖案6d時相移圖案之表面不被蝕刻之蝕刻終止功能。即，其原因在於，防止因去除硬遮罩圖案時之蝕刻而導致露出之上層圖案32c之表面700被蝕刻，相移圖案之膜厚偏離特定之值或其表面粗糙(參照圖6)。若膜厚偏離特定之值，則有相移圖案對曝光之光之相位差偏離特定之值之虞，若表面粗糙，則有曝光之光之透過率降低之可能性。
[相移光罩及其製造]
於該第3實施形態之相移光罩203(參照圖5)中，除實施形態1之特徵以外，第1特徵在於，相移圖案4c包含下層圖案31c與上層圖案32c之積層圖案，藉由該積層構造而成為對曝光之光賦予特定之相位差之相移圖案。並且，第2特徵在於，於具有蝕刻終止功能之上層圖案32c 上形成有遮光圖案5a。
即，該第3實施形態之相移光罩203之特徵在於：具備於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移圖案4c、及遮光圖案5a之構造，且相移圖案4c具備依序積層有包含含有矽及氧之材料之下層圖案31c、及包含含有矽、鋁及氧之材料之上層圖案32c之構造，蝕刻終止膜2包含含有矽、鋁及氧之材料。
該第3實施形態之相移光罩之製造方法係使用上述光罩基底103者，以下，依據圖6所示之製造步驟，對該第3實施形態之相移光罩203之製造方法進行說明。此處，對遮光膜5應用含有鉻之材料，硬遮罩膜6應用含有矽之材料之情形進行說明。
首先，形成第1抗蝕劑圖案7a(參照圖6(a))，繼而以抗蝕劑圖案7a作為光罩，進行使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成硬遮罩圖案6a(參照圖6(b))。其次，去除抗蝕劑圖案7a後，以硬遮罩圖案6a作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，於遮光膜5形成第1遮光圖案5a(參照圖6(c))。
繼而，形成用以形成相移圖案4c之第2抗蝕劑圖案8b(參照圖6(d))。其後，進行使用氯化硼(BCl3)與氯(Cl2)之混合氣體之乾式蝕刻而於上層32形成上層圖案32c(參照圖6(e))，繼而進行使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻而於下層31形成下層圖案31c(參照圖6(f))。如此，形成包含下層圖案31c及上層圖案32c之相移圖案4c。
其後，使用灰化或剝離液等將第2抗蝕劑圖案8b去除(參照圖6(g))，進而利用使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻將殘存之硬遮罩圖案6d去除，經過清洗等特定之處理而獲得相移光罩203(參照圖6(h))。此時，於上層圖案32c之表面700露出之部分，由於構成其之材料為具有蝕刻終止功能之SiAlO系材料，故而其表面700亦幾乎不被蝕刻，相移圖案4c成為可確保對曝光之光之特定之相位差者。於此處之清洗步驟 中，使用氨水過氧化氫混合物，但蝕刻終止膜2之表面幾乎未溶解，於相移圖案4c之透光部未露出透光性基板1之表面。又，上層圖案32c露出之表面700亦幾乎未溶解，而保持了所期望之形狀及膜厚。再者，上述乾式蝕刻中所使用之氯系氣體及氟系氣體與實施形態1中所使用者相同。
實施形態3之相移光罩203之下層圖案31c占主體之相移圖案4c之側壁之垂直性較高，面內之CD均勻性亦較高，於面內之相移效果之均勻性亦較高。因此，若使用實施形態3之相移光罩203對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，則可於半導體裝置上之抗蝕劑膜以充分滿足設計規格之精度形成圖案。再者，該第3實施形態之光罩基底與第1實施形態同樣地亦可應用於CPL光罩之製造。
<第4實施形態>
[光罩基底及其製造]
本發明之第4實施形態之光罩基底係於實施形態3中所說明之光罩基底構造中將遮光膜5與硬遮罩膜6變更為實施形態2中所說明之遮光膜5與硬遮罩膜6之材料者。即，於實施形態4中，將遮光膜5設為含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之膜，硬遮罩膜6係設為含有鉻之膜。關於其他，與實施形態3之光罩基底相同。該第4實施形態之光罩基底可獲得與第3實施形態之光罩基底之情形相同之效果。又，藉由設為此種構成，上層32成為對遮光膜5進行蝕刻時之蝕刻終止層。因此，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻所形成之遮光圖案5a之形狀與面內CD均勻性提高，並且能夠獲得相位控制性較高之相移圖案4c。
該實施形態4之遮光膜5係與相移膜4之上層32相接而設置。若考慮利用EB缺陷修正對遮光膜5進行缺陷修正時之蝕刻終點檢測，則於由含有矽之材料形成遮光膜5之情形時，較佳為該遮光膜5中不含鋁。
[相移光罩及其製造]
該第4實施形態之相移光罩除將形成遮光膜5之材料變更為第2實施形態之遮光膜之材料以外與第3實施形態之相移光罩相同，藉此獲得之效果亦相同。該第4實施形態之相移光罩之製造方法係使用上述光罩基底者，與第3實施形態之相移光罩之製造方法之不同僅為因形成遮光膜5之材料變化、及形成硬遮罩膜6之材料變化而產生變更之製程。該變更之製程亦設為與第2實施形態之相移光罩之製造方法所對應之製程相同。
於該第4實施形態之相移光罩之製造方法中，於上層32形成上層圖案32c時之乾式蝕刻時、及於下層31形成下層圖案31c時之乾式蝕刻時，硬遮罩圖案6a之圖案形狀基本不變。其原因在於，該第4實施形態中之硬遮罩膜6係由含有鉻之材料形成，對該等蝕刻氣體具有較高之蝕刻耐受性。並且，該硬遮罩圖案6a擔負於該下層31之乾式蝕刻時保護遮光圖案5a不被氟系氣體蝕刻之作用。
此處，於利用使用氟氣體之乾式蝕刻形成遮光圖案5a時，於上層圖案32c之表面700露出之部分，其表面亦幾乎不被蝕刻。並且，包含下層圖案31c及上層圖案32c之相移圖案4c成為確保了對曝光之光之特定之相位差者。該實施形態4之相移光罩203之下層圖案31c占主體之相移圖案4c之側壁之垂直性較高，面內之CD均勻性亦較高，於面內之相移效果之均勻性亦較高。因此，若使用實施形態4之相移光罩203對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，則可於半導體裝置上之抗蝕劑膜以充分滿足設計規格之精度形成圖案。再者，該第4實施形態之光罩基底與第1實施形態之情形同樣地亦可應用於CPL光罩之製造。
<第5實施形態>
[光罩基底及其製造]
本發明之第5實施形態之光罩基底106(參照圖7)係於實施形態2中所說明之光罩基底構造中於相移膜3與遮光膜5之間設置有硬遮罩膜9者。硬遮罩膜9係與硬遮罩膜6同樣地由含有鉻之材料形成。關於硬遮罩膜9之其他事項，與硬遮罩膜6之情形相同。該第5實施形態之光罩基底尤其是於製造CPL光罩之用途中較佳。
[相移光罩及其製造]
該第5實施形態之相移光罩206(參照圖8)之特徵在於，其係CPL光罩，且光罩基底106之蝕刻終止膜2於透光性基板1之主表面上之整面殘留，於相移膜3形成有相移圖案3e，於硬遮罩膜9形成有硬遮罩圖案9f，於遮光膜5形成有遮光圖案5f。於該相移光罩206之製作中途將硬遮罩膜6去除(參照圖9)。
即，該第5實施形態之相移光罩206之特徵在於：具備於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移圖案3e、硬遮罩圖案9f及遮光圖案5f之構造，相移圖案3e包含含有矽及氧之材料，硬遮罩圖案9f包含含有鉻之材料，遮光膜5包含含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之材料，蝕刻終止膜2包含含有矽、鋁及氧之材料。
該第5實施形態之相移光罩206之製造方法之特徵在於：其係使用上述光罩基底106者，且具備如下步驟：藉由使用氯系氣體之乾式蝕刻於硬遮罩膜6形成遮光圖案之步驟；以具有遮光圖案之硬遮罩膜(硬遮罩圖案)6f作為光罩，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻於遮光膜5形成遮光圖案5f之步驟；藉由使用氯系氣體之乾式蝕刻於硬遮罩膜9形成相移圖案之步驟；以具有相移圖案之硬遮罩膜(硬遮罩圖案)9e作為光罩，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻於相移膜3形成相移圖案3e之步驟；及以遮光圖案5f作為光罩，藉由使用氯系氣體之乾式蝕刻於硬遮罩膜9e形成硬遮罩圖案9f之步驟(參照圖9)。
以下，依據作為要部剖視構造圖之圖9所示之製造步驟，對該第 5實施形態之相移光罩206之製造方法進行說明。再者，此處對遮光膜5應用含有矽之材料之情形進行說明。
首先，與光罩基底106中之硬遮罩膜6相接且藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜。其次，針對抗蝕劑膜，利用電子束繪圖應形成於遮光膜5之遮光圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成抗蝕劑圖案17f(參照圖9(a))。繼而，以抗蝕劑圖案17f作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成硬遮罩圖案6f(參照圖9(b))。
其次，去除抗蝕劑圖案17f後，以硬遮罩圖案6f作為光罩，進行使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻，於遮光膜5形成遮光圖案5f(參照圖9(c))。
繼而，藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜，其後針對抗蝕劑膜，利用電子束繪圖應形成於相移膜3之相移圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成抗蝕劑圖案18e(參照圖9(d))。
其後，以抗蝕劑圖案18e作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，於硬遮罩膜9形成硬遮罩圖案9e(參照圖9(e))。其次，去除抗蝕劑圖案18e後，進行使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻，於相移膜3形成相移圖案3e(參照圖9(f))。
繼而，以遮光圖案5f作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，形成硬遮罩圖案9f。此時，將硬遮罩圖案6f同時去除。
其後，進行清洗步驟，且視需要進行光罩缺陷檢查。進而，根據缺陷檢查之結果視需要進行缺陷修正而製造相移光罩206。於此處之清洗步驟中，使用氨水過氧化氫混合物，蝕刻終止膜2之表面幾乎未溶解，於相移圖案3e之開口部未露出透光性基板1之表面。再者，關於上述製程之乾式蝕刻中所使用之氯系氣體、氟系氣體，與實施形 態1之情形相同。
該實施形態5之相移光罩(CPL光罩)206係使用上述光罩基底106所製作者。因此，該實施形態5之相移光罩206之相移圖案3e之側壁之垂直性較高，相移圖案3e之面內之CD均勻性亦較高。包含相移圖案3e與蝕刻終止膜2之底面之各構造體於面內之高度方向(厚度方向)之均勻性亦非常高。因此，該相移光罩206於面內之相移效果之均勻性較高。又，於相移光罩206之製造中途，於相移圖案3e發現缺陷，對該缺陷利用EB缺陷修正進行修正時，蝕刻終止功能較高，並且由於容易檢測蝕刻終點，故而可高精度地修正缺陷。
[半導體裝置之製造]
實施形態5之半導體裝置之製造方法之特徵在於：使用實施形態5之相移光罩206或利用實施形態5之光罩基底106所製造之相移光罩206，將轉印用圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜。實施形態5之相移光罩206之相移圖案3e之側壁之垂直性較高，相移圖案3e之面內之CD均勻性亦較高，於面內之相移效果之均勻性亦較高。因此，若使用實施形態5之相移光罩206對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，則可於半導體裝置上之抗蝕劑膜以充分滿足設計規格之精度形成圖案。
又，於使用於其製造中途利用EB缺陷修正對存在於相移圖案3e之缺陷進行修正之相移光罩對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印之情形時，亦高精度地修正缺陷，可防止於該相移光罩之存在缺陷之相移圖案3ee之部分所對應之半導體裝置上之抗蝕劑膜產生轉印不良。因此，於以該抗蝕劑圖案作為光罩對被加工膜進行乾式蝕刻而形成電路圖案之情形時，能夠以無起因於精度不足或轉印不良之配線短路或斷線之高精度形成良率較高之電路圖案。
<另一實施形態>
[光罩基底及其製造]
該另一實施形態之光罩基底係適於製造刻蝕雷文生型相移光罩之用途者。如圖10所示，該光罩基底105具備於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2及遮光膜5之構成。又，視需要於遮光膜5上形成硬遮罩膜6(參照圖12)。關於透光性基板1及蝕刻終止膜2之各者之詳情，與第1實施形態之情形相同。關於遮光膜5與硬遮罩膜6，與第1實施形態同樣地，可應用包含含有鉻之材料之遮光膜5與包含含有矽之材料或含有鉭之材料之硬遮罩膜6之組合。又，關於遮光膜5與硬遮罩膜6，與第2實施形態同樣地，亦可應用包含含有矽之材料、含有過渡金屬及矽之材料及含有鉭之材料之任一者之遮光膜5，與包含含有鉻之材料之硬遮罩膜6之組合。關於遮光膜5及硬遮罩膜6之各者之詳情，與第1實施形態及第2實施形態之情形相同。
該光罩基底105於透光性基板1與遮光膜5之間設置有蝕刻終止膜2。因此，於遮光膜5為藉由利用氟系氣體之乾式蝕刻進行圖案化之材料(含有矽之材料、含有過渡金屬及矽之材料及含有鉭之材料之任一者)之情形時，可提高遮光圖案5a之側壁之垂直性，可抑制於遮光圖案5a之側壁附近之透光性基板1產生微槽。又，於藉由利用氟系氣體之乾式蝕刻將硬遮罩膜6去除之情形時，亦可抑制透光性基板1之表面粗糙。若表面粗糙，則曝光之光之透過率降低。
[相移光罩及其製造]
該另一實施形態之相移光罩205(參照圖11)具有如下構成：於光罩基底105之遮光膜5形成遮光圖案5a，於去除了遮光膜5之圖案之透光性基板1之圖案形成區域900分別設置自表面以特定之深度刻蝕之刻蝕部與未刻蝕之透光部，於蝕刻終止膜2形成作為僅去除了刻蝕部上之區域之圖案之蝕刻終止圖案2c。該相移光罩205係以於透過刻蝕部之曝光之光與透過透光部之曝光之光之間產生特定之相位差之方式調 整透光性基板1之刻蝕之深度與蝕刻終止膜2之光學特性及膜厚。再者，於光罩基底105設置有硬遮罩膜6之構成之情形時，於該相移光罩205之製作中途將硬遮罩膜6去除(參照圖12)。
以下，依據作為要部剖視構造圖之圖12所示之製造步驟，對該另一實施形態之相移光罩205之製造方法進行說明。再者，此處對使用於遮光膜5上積層有硬遮罩膜6之光罩基底105製造相移光罩205之方法進行說明。又，此處對遮光膜5應用含有過渡金屬與矽之材料，硬遮罩膜6應用含有鉻之材料之情形進行說明。再者，關於蝕刻氣體等之詳情，與第1實施形態之情形相同。
首先，與光罩基底101中之硬遮罩膜6相接且藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜。其次，針對抗蝕劑膜，利用電子束繪圖應形成於遮光膜5之遮光圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成第1抗蝕劑圖案7a(參照圖12(a))。繼而，以第1抗蝕劑圖案7a作為光罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之第1乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成第1硬遮罩圖案6a(參照圖12(b))。
其次，去除抗蝕劑圖案7a後，以硬遮罩圖案6a作為光罩，進行使用氟系氣體之第2乾式蝕刻，於遮光膜5形成第1遮光圖案5a(參照圖12(c))。藉由該第2乾式蝕刻，硬遮罩圖案6a之膜厚變得薄於該乾式蝕刻前之膜厚。
該遮光膜5之利用氟系氣體之乾式蝕刻時，為了提高遮光圖案5a之圖案側壁之垂直性，又，為了提高遮光圖案5a之面內之CD(Critical Dimension)均勻性，進行追加之蝕刻(過蝕刻)。於該過蝕刻後，蝕刻終止膜2之表面亦為微小蝕刻之程度，於遮光圖案5a之透光部之表面700未露出透光性基板1之表面。
繼而，藉由旋轉塗佈法形成抗蝕劑膜，其後針對抗蝕劑膜，利用電子束進行繪圖，進而進行顯影處理等特定之處理，藉此形成第2 抗蝕劑圖案8b(參照圖12(d))。
繼而，形成用以形成蝕刻終止圖案2c及刻蝕部702之第2抗蝕劑圖案8b(參照圖12(d))。其後，進行使用氯化硼(BCl3)與氯(Cl2)之混合氣體之乾式蝕刻，於蝕刻終止膜2形成蝕刻終止圖案2c(參照圖12(e))。繼而，進行使用CF4等氟系氣體之乾式蝕刻，將透光性基板1自表面刻蝕至特定之深度，形成刻蝕部702(參照圖12(f))。
其後，使用灰化或剝離液等將第2抗蝕劑圖案8b去除(參照圖12(g))，繼而，將殘留於遮光圖案5a上之硬遮罩圖案6a去除(參照圖12(h))。硬遮罩圖案6a之去除可藉由氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻進行。
其後，進行清洗步驟，且視需要進行光罩缺陷檢查。進而，根據缺陷檢查之結果視需要進行缺陷修正，製造相移光罩205。此處之清洗步驟中使用氨水過氧化氫混合物，但蝕刻終止膜2之表面幾乎未溶解，於蝕刻終止圖案2c之透光部(其表面700)未露出透光性基板1之表面。
該另一實施形態之相移光罩205係使用上述光罩基底105所製作者。因此，該另一實施形態中之相移光罩205之遮光圖案5a之側壁之垂直性較高，遮光圖案5a之面內之CD均勻性亦較高。又，於相移光罩205之製造中途，於遮光圖案5a發現黑缺陷，對該黑缺陷利用EB缺陷修正進行修正時，蝕刻終止功能較高，由於容易檢測蝕刻終點，故而可高精度地修正黑缺陷。
[半導體裝置之製造]
該另一實施形態之半導體裝置之製造方法之特徵在於：使用另一實施形態之相移光罩205或利用另一實施形態之光罩基底105所製造之相移光罩205，將轉印用圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜。另一實施形態之相移光罩205之遮光圖案5a之側壁之垂直性較 高，遮光圖案5a之面內之CD均勻性亦較高。因此，若使用另一實施形態之相移光罩205對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，則可於半導體裝置上之抗蝕劑膜以充分滿足設計規格之精度形成圖案。
又，於使用於其製造中途利用EB缺陷修正對存在於遮光圖案5a之黑缺陷進行修正之相移光罩曝光轉印至半導體裝置上之抗蝕劑膜之情形時，亦高精度地修正黑缺陷，可防止於該相移光罩之存在缺陷之遮光圖案5a之部分所對應之半導體裝置上之抗蝕劑膜產生轉印不良。因此，於以該抗蝕劑圖案作為光罩對被加工膜進行乾式蝕刻而形成電路圖案之情形時，能夠以無起因於精度不足或轉印不良之配線短路或斷線之高精度形成良率較高之電路圖案。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明之實施形態進行更具體之說明。
(實施例1)
[光罩基底之製造]
準備主表面之尺寸為約152mm×約152mm且厚度為約6.35mm之包含合成石英玻璃之透光性基板1。該透光性基板1係將端面及主表面研磨至特定之表面粗糙度以下(以均方根粗糙度Rq計為0.2nm以下)，其後實施特定之清洗處理及乾燥處理者。
其次，以與透光性基板1之表面相接之方式以10nm之厚度形成包含鋁、矽及氧之蝕刻終止膜2(AlSiO膜)。具體而言，於單片式RF濺鍍裝置內設置透光性基板1，使Al2O3靶與SiO2靶同時放電，藉由以氬(Ar)氣體作為濺鍍氣體之濺鍍(RF濺鍍)，形成蝕刻終止膜2。對以相同條件形成於另一透光性基板上之蝕刻終止膜進行利用X射線光電子光譜法之分析，結果為Al：Si：O=21：19：60(原子%比)。即，該蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]為0.475。再者，於利用X射線光電子光譜分析法之分析中，基於RBS分析(利用拉塞福背向散射法之分析)之結果 進行數值修正(於以下之分析中亦相同)。
又，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定蝕刻終止膜2之各光學特性，結果波長193nm之光下之折射率n為1.625，消光係數k為0.0000(測定下限)。
其次，以與蝕刻終止膜2之表面相接之方式以173nm之厚度形成包含含有矽及氧之SiO2之相移膜3。具體而言，於單片式RF濺鍍裝置內設置形成蝕刻終止膜2後之透光性基板1，使用二氧化矽(SiO2)靶，將氬(Ar)氣體(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之電力設為1.5kW，藉由RF濺鍍於蝕刻終止膜2上以173nm之厚度形成包含SiO2之相移膜3。再者，針對另一透光性基板之主表面，以相同條件僅形成包含SiO2之相移膜3，使用上述光譜式橢圓儀測定該最上層之光學特性，結果波長193nm下之折射率n為1.563，消光係數k為0.0000(測定下限)。
其後，以與相移膜3之表面相接之方式以59nm之厚度形成含有鉻之遮光膜5。該遮光膜5係除鉻以外亦含有氧及碳之CrOC膜。具體而言，於單片式DC濺鍍裝置內設置形成相移膜3後之透光性基板1，使用鉻(Cr)靶，藉由二氧化碳(CO2)及氦(He)之混合氣體環境下之反應性濺鍍(DC濺鍍)形成遮光膜5。
其次，對形成有上述遮光膜5(CrOC膜)之透光性基板1實施加熱處理。具體而言，使用加熱板，於大氣中將加熱溫度設為280℃、將加熱時間設為5分鐘，進行加熱處理。
針對加熱處理後之遮光膜5，利用X射線光電子光譜分析法(有ESCA、RBS修正)進行分析。其結果，可確認具有遮光膜5之與透光性基板1側為相反側之表面附近之區域(自表面起至2nm左右之深度之區域)之氧含量比其以外之區域多之組成梯度部(氧含量為40原子%以上)。又，可知遮光膜5之除組成梯度部以外之區域中之各構成元素之 含量以平均值計為Cr：71原子%、O：15原子%、C：14原子%。進而，可確認遮光膜5之除組成梯度部以外之區域之厚度方向上之各構成元素之差均為3原子%以下，實質上無厚度方向之組成梯度。
再者，關於以下所示以外之膜之組成，亦與上述遮光膜5同樣地，藉由X射線光電子光譜分析法(有ESCA、RBS修正)而獲得。
又，針對加熱處理後之遮光膜5，使用分光光度計(安捷倫科技公司製造Cary4000)測定ArF準分子雷射之光之波長(約193nm)下之光學濃度(OD)，結果可確認為3.0以上。
其次，以與遮光膜5之表面相接之方式以12nm之厚度形成包含含有矽及氧之SiO2之硬遮罩膜6。具體而言，於單片式RF濺鍍裝置內設置形成遮光膜5後之透光性基板1，使用二氧化矽(SiO2)靶，將氬(Ar)氣體(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之電力設為1.5kW，藉由RF濺鍍於遮光膜5上以12nm之厚度形成包含SiO2之硬遮罩膜6。按照以上之順序，製造實施例1之光罩基底。
再者，利用上述相移量測定裝置測定形成於另一透光性基板之蝕刻終止膜2之ArF準分子雷射之波長(193nm)下之透過率，結果可知將透光性基板1之透過率設為100%時之透過率為98.3%，藉由設置該實施例1之蝕刻終止膜2而產生之透過率之降低之影響較小。又，使該形成有蝕刻終止膜2之透光性基板1浸漬於濃度0.5%之氨水中而測定蝕刻速率，結果為0.1nm/min。根據該結果，可確認該實施例1之蝕刻終止膜2對由光罩基底製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗具有充分之耐受性。
針對透光性基板1、形成於另一透光性基板1之蝕刻終止膜2、及進而形成於另一透光性基板1之相移膜3之各者，以相同條件進行使用CF4蝕刻氣體之乾式蝕刻。並且，算出各者之蝕刻速率，進行蝕刻選擇比之比較。相對於相移膜3之蝕刻速率的實施例1之蝕刻終止膜2之 蝕刻選擇比為0.11。另一方面，相對於相移膜3之蝕刻速率的實施例1中所使用之透光性基板1之蝕刻選擇比大致為1，可知實施例1之蝕刻終止膜2具有充分高之蝕刻終止功能。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例1之光罩基底101，按照以下之順序製作實施例1之相移光罩201。首先，對硬遮罩膜6之表面實施HMDS處理。繼而，藉由旋轉塗佈法以與硬遮罩膜6之表面相接之方式以膜厚80nm形成包含電子束繪圖用化學增幅型抗蝕劑之抗蝕劑膜。其次，針對該抗蝕劑膜，進行電子束繪圖，進行特定之顯影處理，形成第1抗蝕劑圖案7a(參照圖3(a))。
其次，以第1抗蝕劑圖案7a作為光罩，進行使用CF4氣體之乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成第1硬遮罩圖案6a(參照圖3(b))。
其次，藉由TMAH去除第1抗蝕劑圖案7a。繼而，以硬遮罩圖案6a作為光罩，進行使用氯與氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾式蝕刻，於遮光膜5形成第1遮光圖案5a(參照圖3(c))。
其次，對具有薄膜之硬遮罩圖案6a之光罩基底進行HMDS處理，進行通過硬遮罩圖案6a之表面之疏水性化而使與抗蝕劑之密接性提高之處理。繼而，藉由旋轉塗佈法以與硬遮罩圖案6a或表面露出之相移膜3之表面相接之方式以膜厚300nm形成包含電子束繪圖用化學增幅型抗蝕劑之抗蝕劑膜。其次，針對該抗蝕劑膜，進行電子束繪圖，進行特定之顯影處理，形成第2抗蝕劑圖案8b(參照圖3(d))。此處，針對第2抗蝕劑圖案8b，以於相移膜形成缺陷之方式，除原本應形成之相移圖案以外預先添加程式缺陷。
其次，以第2抗蝕劑圖案8b與遮光圖案5a作為光罩，進行使用CF4氣體之乾式蝕刻，於相移膜3形成相移圖案3c(參照圖3(e))。於該蝕刻之初期階段，形成於遮光圖案5a上之硬遮罩圖案6a亦成為蝕刻光罩， 但由於該硬遮罩之材料與相移膜3之材料同為SiO2，故而硬遮罩圖案6a成為於早期階段中圖案之一部分蝕刻消失之硬遮罩圖案6d。
於該利用氟系氣體(CF4氣體)之相移膜3之乾式蝕刻中，除自相移膜3之蝕刻之開始至蝕刻沿相移膜3之厚度方向進行而蝕刻終止膜2之表面開始露出為止之蝕刻時間(適量蝕刻時間)以外，進行僅該適量蝕刻時間之20%之時間(過蝕刻時間)之追加之蝕刻(過蝕刻)。再者，該利用氟系氣體之乾式蝕刻係於25W之電力下施加偏壓，於所謂之高偏壓蝕刻之條件下進行。
其次，藉由灰化將第2抗蝕劑圖案8b去除。但是，亦可利用TMAH進行去除而代替灰化去除。繼而，藉由利用氟系氣體(CF4氣體)之乾式蝕刻，將硬遮罩圖案6d去除。
藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例1之雷文生型之相移光罩201進行光罩圖案之檢查，結果於配置有程式缺陷之部位之相移圖案3c確認到缺陷。針對該缺陷部分，進行使用電子束與XeF2氣體之EB缺陷修正，結果可容易地檢測蝕刻終點，可將對蝕刻終止膜2之表面之蝕刻控制為最小限度。
使用利用實施例1之方法所製作之另一光罩基底，按照相同之順序製造雷文生型之相移光罩，檢查相移圖案之面內之CD均勻性，為良好之結果。又，利用STEM觀察相移圖案之剖面，結果相移圖案之側壁之垂直性較高，蝕刻終止膜之刻蝕未達1nm而微小，亦未產生微槽。因此，可謂實施例1之雷文生型相移光罩之相移效果之面內均勻性較高。又，亦可知能夠由實施例1之光罩基底製造相移效果之面內均勻性較高之雷文生型相移光罩。
針對進行EB缺陷修正後之實施例1之雷文生型相移光罩201，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光之光對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印時之轉印圖像之模擬。對該模 擬之曝光轉印圖像進行驗證，結果充分滿足設計規格。由設置蝕刻終止膜2引起之透光部之透過率之降低對曝光轉印所造成之影響微小。又，進行了EB缺陷修正之部分之轉印圖像與其以外之區域之轉印圖像相比並不遜色。根據該結果，可謂即便將進行EB缺陷修正後之實施例1之雷文生型相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印，最終亦能夠高精度地形成半導體裝置上所形成之電路圖案。
(實施例2)
[光罩基底之製造]
該實施例2之光罩基底係除蝕刻終止膜2之材料組成以外以與實施例1之光罩基底相同之方式所製造者。因此，於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移膜3及遮光膜5之光罩基底之構造、以及透光性基板1、相移膜3、遮光膜5之材料或製法與實施例1相同。以下，對與實施例1之光罩基底不同之部位進行說明。
該實施例2之蝕刻終止膜2係於單片式RF濺鍍裝置內設置透光性基板1，使Al2O3靶與SiO2靶同時放電，利用以氬氣作為濺鍍氣體之RF濺鍍而成膜之AlSiO膜，且將其元素比率設為Al：Si：O=13：26：61(原子%比)。因此，該蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]為0.67。以與透光性基板1之表面相接之方式以10nm之厚度形成該蝕刻終止膜2。利用光譜式橢圓儀測定該蝕刻終止膜2之光學常數，結果波長193nm之光下之折射率n為1.600，消光係數k為0.0000(測定下限)。
利用與實施例1相同之方法，測定蝕刻終止膜2之ArF準分子雷射之波長(193nm)下之透過率，結果將透光性基板1之透過率設為100%時之透過率為99.4%，因設置該實施例2之蝕刻終止膜2所導致之透過率之降低較小。又，使形成有蝕刻終止膜2之透光性基板浸漬於濃度0.5%之氨水中而測定蝕刻速率，結果蝕刻速率為0.1nm/min。根據該 結果，可確認該實施例2之蝕刻終止膜2對在製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗具有充分之耐受性。
又，利用與實施例1相同之方法，調查使用CF4蝕刻氣體之乾式蝕刻中相對於相移膜3之蝕刻速率的實施例2之蝕刻終止膜2之蝕刻選擇比，結果為0.24，實施例2之蝕刻終止膜2具有實際應用上充分高之蝕刻終止功能。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例2之光罩基底101，按照與實施例1相同之順序製作實施例2之相移光罩201。針對配置於相移圖案3c之程式缺陷部分，進行使用電子束及XeF2氣體之EB缺陷修正，結果可容易地檢測蝕刻終點，可將對蝕刻終止膜2之表面之蝕刻控制為最小限度。
所製造之相移光罩201之相移圖案3c之面內之CD均勻性及側壁剖面之垂直性較高，對蝕刻終止膜2之刻蝕未達1nm而微小，亦未產生微槽。使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情形在內充分滿足設計規格。
(實施例3)
該實施例3之光罩基底係除蝕刻終止膜2之材料組成以外與實施例1之光罩基底同樣地製造者。因此，於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移膜3及遮光膜5之光罩基底之構造、以及透光性基板1、相移膜3、遮光膜5之材料或製法與實施例1相同。以下，對與實施例1之光罩基底不同之部位進行說明。
該實施例3之蝕刻終止膜2係於單片式RF濺鍍裝置內設置透光性基板1，使Al2O3靶與SiO2靶同時放電，利用以氬氣作為濺鍍氣體之RF濺鍍而成膜之AlSiO膜，且將其元素比率設為Al：Si：O=7：28：65(原子%比)。因此，該蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]為0.8。以與透光性基板1之表面相接之方式以10nm之厚度形成該蝕刻終止膜2。利用光 譜式橢圓儀測定該蝕刻終止膜2之光學常數，結果波長193nm之光下之折射率n為1.589，消光係數k為0.0000(測定下限)。
利用與實施例1相同之方法，測定蝕刻終止膜2之ArF準分子雷射之波長(193nm)下之透過率，結果將透光性基板1之透過率設為100%時之透過率為99.8%，因設置該實施例3之蝕刻終止膜2所導致之透過率之降低較小。又，使形成有蝕刻終止膜2之透光性基板浸漬於濃度0.5%之氨水中而測定蝕刻速率，結果蝕刻速率為0.1nm/min。根據該結果，可確認該實施例3之蝕刻終止膜2對製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗具有充分之耐受性。
又，利用與實施例1相同之方法，調查使用CF4蝕刻氣體之乾式蝕刻中相對於相移膜3之蝕刻速率的實施例3之蝕刻終止膜2之蝕刻選擇比，結果為0.42，實施例3之蝕刻終止膜2具有可耐受實際應用之較高之蝕刻終止功能。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例3之光罩基底101，按照與實施例1相同之順序製作實施例3之相移光罩201。針對配置於相移圖案3c之程式缺陷部分，進行使用電子束與XeF2氣體之EB缺陷修正，結果可容易地檢測蝕刻終點，可將對蝕刻終止膜2之表面之蝕刻控制為最小限度。
所製造之相移光罩201之相移圖案3c之面內之CD均勻性及側壁剖面之垂直性較高，對蝕刻終止膜2之刻蝕未達1nm而微小，亦未產生微槽。使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情況在內充分滿足設計規格。
(實施例4)
[光罩基底之製造]
該實施例4之光罩基底係除蝕刻終止膜2之材料組成以外與實施例1之光罩基底同樣地製造者。因此，於透光性基板1上依序積層有蝕 刻終止膜2、相移膜3及遮光膜5之光罩基底之構造、以及透光性基板1、相移膜3、遮光膜5之材料或製法與實施例1相同。以下，對與實施例1之光罩基底不同之部位進行說明。
該實施例4之蝕刻終止膜2係於單片式RF濺鍍裝置內設置透光性基板1，使Al2O3靶與SiO2靶同時放電，利用以氬氣作為濺鍍氣體之RF濺鍍而成膜之AlSiO膜，且將該元素比率設為Al：Si：O=31：8：61(原子%比)。因此，該蝕刻終止膜2之Si/[Si+Al]為0.20。以與透光性基板1之表面相接之方式以10nm之厚度形成該蝕刻終止膜2。利用光譜式橢圓儀測定該蝕刻終止膜2之光學常數，結果波長193nm之光下之折射率n為1.720，消光係數k為0.0328。
利用與實施例1相同之方法，測定蝕刻終止膜2之ArF準分子雷射之波長(193nm)下之透過率，結果可知將透光性基板1之透過率設為100%時之透過率為95.2%，因設置該實施例4之蝕刻終止膜2所導致之透過率之降低為可耐受實際應用之範圍者。又，使形成有蝕刻終止膜2之透光性基板浸漬於濃度0.5%之氨水中而測定蝕刻速率，結果蝕刻速率為0.2nm/min。根據該結果，可確認該實施例4之蝕刻終止膜2對在製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗具有充分之耐受性。
又，利用與實施例1相同之方法，調查使用CF4蝕刻氣體之乾式蝕刻中相對於相移膜3之蝕刻速率的實施例4之蝕刻終止膜2之蝕刻選擇比，結果為0.035，實施例4之蝕刻終止膜2係具有充分高之蝕刻終止功能者。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例4之光罩基底101，按照與實施例1相同之順序製作實施例4之相移光罩201。針對配置於相移圖案3c之程式缺陷部分，進行使用電子束與XeF2氣體之EB缺陷修正，結果可容易地檢測蝕刻終點，可將對蝕刻終止膜2之表面之蝕刻控制為最小限度。
所製造之相移光罩201之相移圖案3c之面內之CD均勻性及側壁剖面之垂直性較高，對蝕刻終止膜2之刻蝕未達1nm而微小，亦未產生微槽。使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情況在內充分滿足設計規格。
(實施例5)
[光罩基底之製造]
該實施例5之光罩基底101係對應於實施形態2之實施例，具有於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、相移膜3及遮光膜5之光罩基底之構造。進而，於遮光膜5上形成有包含CrN之硬遮罩膜6。其中，透光性基板1、蝕刻終止膜2及相移膜3之材料或製法與實施例1相同，與實施例1不同的是遮光膜5及硬遮罩膜6。實施例5之遮光膜5含有包含下層之MoSiN與上層之MoSiN之積層構造之含Si材料。以下，針對實施例5之光罩基底，對與實施例1之光罩基底不同之部位進行說明。
該實施例5之遮光膜5為如上所述包含下層之MoSiN層與上層之MoSiN層之積層構造膜，該積層膜係以如下方式製作。此處，下層之MoSiN層主要具有曝光之光之吸收功能(遮光功能)，上層之MoSiN層具有對曝光之光及光罩圖案缺陷檢查光之抗表面反射功能。
於相移膜3上以膜厚47nm成膜MoSiN層(下層(遮光層))，繼而以膜厚4nm成膜MoSiN層(上層(抗表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長193nm)用遮光膜5(總膜厚51nm)。具體而言，將形成有相移膜3之透光性基板1設置於單片式濺鍍裝置內後，濺鍍靶使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶(原子%比Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)以膜厚47nm成膜MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而使用Mo/Si靶(原子%比Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚4nm成膜MoSiN膜(上層(抗表面反射層))。
其次，針對形成有遮光膜5之透光性基板1，於450℃下進行30分 鐘加熱處理(退火處理)，進行使遮光膜5之膜應力降低之處理。再者，按照相同之順序製造具備進行至退火處理之遮光膜5之基板，利用X射線光電子光譜分析(ESCA)進行分析(其中，對分析值進行RBS修正)，結果確認為下層(Mo：9.2原子%，Si：68.3原子%，N：22.5原子%)、下層側附近之上層(Mo：5.8原子%，Si：64.4原子%，N：27.7原子%，O：2.1原子%)之膜組成。再者，針對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係氮為14.4原子%，氧為38.3原子%。又，該遮光膜5之下層對193nm之光之折射率n為1.88，消光係數k為2.20。上層之折射率n為2.07，消光係數k為1.14。遮光膜5之光學濃度(OD)為3.0，遮光膜具備將ArF準分子雷射光充分遮光之功能。
製作遮光膜5後，以與遮光膜5之上層之表面相接之方式以5nm之厚度形成包含鉻及氮之硬遮罩膜6(CrN膜)。具體而言，於單片式DC濺鍍裝置內設置具備至加熱處理後之遮光膜5之透光性基板1，使用鉻(Cr)靶，藉由以氬(Ar)及氮(N2)之混合氣體作為濺鍍氣體之反應性濺鍍(DC濺鍍)，形成硬遮罩膜6。對以相同條件形成於另一透光性基板上之硬遮罩膜進行利用X射線光電子光譜法之分析，結果為Cr：N=72：28(原子%比)。按照以上之順序製造實施例5之光罩基底。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例5之光罩基底101，按照與實施例1相同之順序製作實施例5之相移光罩201。製造步驟上與實施例1不同之方面僅為與遮光膜5及硬遮罩膜6關聯之步驟，因此此處圍繞該方面進行說明。
於實施例5中，藉由使用氯與氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾式蝕刻，於硬遮罩膜6形成遮光圖案5a用之硬遮罩圖案6a(參照圖3(b))。
又，藉由使用氟系氣體(SF6與He之混合氣體)之乾式蝕刻，以硬 遮罩圖案6a作為蝕刻光罩，於遮光膜5形成遮光圖案5a(參照圖3(c))。再者，該利用氟系氣體之乾式蝕刻係於10W之電力下施加偏壓，於所謂之高偏壓蝕刻之條件下進行。
於硬遮罩圖案6d之去除步驟(參照圖3(g))中，利用使用氯系氣體與氧氣之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾式蝕刻將硬遮罩圖案6d去除。其以外之步驟係依據實施例1之製程。
藉由實施例5所製作之相移光罩201由於在透光性基板1上形成有包含AlSiO膜之蝕刻終止膜2，故而具有與實施例1之相移光罩201相同之效果。即，相移圖案3c之面內之CD均勻性及側壁剖面之垂直性較高，對蝕刻終止膜2之刻蝕未達1nm而微小，亦未產生微槽。又，相移圖案3c之缺陷亦可利用EB缺陷修正高精度地進行修正。化學液清洗耐受性亦具有與實施例1相同之耐受性，未觀察到伴隨著化學液清洗之圖案剝離等異常。使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情況在內充分滿足設計規格。
(實施例6)
[光罩基底之製造]
該實施例6之光罩基底103係對應於實施形態3之實施例，具有於透光性基板1上依序積層有蝕刻終止膜2、下層31、具有蝕刻終止功能之上層32、及遮光膜5之光罩基底之構造(參照圖4)。進而，於遮光膜5上形成有硬遮罩膜6。其中，透光性基板1、蝕刻終止膜2、下層31、遮光膜5及硬遮罩膜6之材料或製法與實施例1相同。與實施例1不同的是下層31之膜厚、及包含AlSiO之具有蝕刻終止功能之上層32之導入。以下，針對實施例6之光罩基底，對與實施例1之光罩基底不同之部位進行說明。
以與蝕刻終止膜2之表面相接之方式以166nm之厚度形成包含含 有矽及氧之SiO2之下層31。成膜條件與實施例1相同，控制成膜時間而獲得該膜厚。由於以與實施例1相同之條件進行成膜，故而與實施例1同樣地，下層31之波長193nm下之折射率n為1.563，消光係數k為0.0000(測定下限)。
繼而，以與下層31之表面相接之方式以5nm之厚度形成包含鋁、矽及氧且具有蝕刻終止功能之上層32(AlSiO膜)。成膜條件與蝕刻終止膜2相同，因此構成元素之組成亦與蝕刻終止膜2相同，為Al：Si：O=21：19：60(原子%比)，Si/[Si+Al]為0.475。兼具相移功能之一部分之上層32與下層31一併形成使曝光之光之相位反轉之積層構造之相移膜4。
上層32為與蝕刻終止膜2相同組成之膜，因此根據實施例1之結果，該實施例6之上層32對由光罩基底製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗具有充分之耐受性。上層32擔負相移功能，因此對化學液清洗具有充分之耐受性就提高相位控制性之觀點而言具有重大意義。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例6之光罩基底103，按照與實施例1相同之順序製作實施例6之相移光罩203。製造步驟上與實施例1不同之方面僅為與上層32及硬遮罩膜6關聯之步驟，因此此處圍繞該方面進行說明。
於實施例6中，上層圖案32c之形成係以第2抗蝕劑圖案8b及硬遮罩圖案6a作為光罩，藉由使用氯化硼(BCl3)與氯(Cl2)之混合氣體之乾式蝕刻而進行(參照圖6(e))。
硬遮罩圖案6d之去除係藉由利用氟系氣體(CF4氣體)之乾式蝕刻而進行(參照圖6(h))。其以外之步驟係依據實施例1之製程。
藉由實施例6所製作之相移光罩203由於在透光性基板1上形成有包含AlSiO膜之蝕刻終止膜2，故而具有與實施例1之相移光罩201所示 者相同之效果。又，上層32亦對氟系氣體之蝕刻具有充分之蝕刻終止功能，因此於去除硬遮罩圖案6d之乾式蝕刻時，幾乎未被蝕刻且亦未引起表面粗糙。因此，包含下層圖案31c與上層圖案32c之相移圖案4c成為對曝光之光(ArF準分子雷射光)賦予特定之相位差之精度極高之相移圖案。
該實施例6之相移光罩203係由對清洗用化學液具有充分之耐受性之材料構成，因此具有充分之化學液清洗耐受性，未觀察到伴隨化學液清洗之圖案剝離等異常。為了確認，使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情況在內充分滿足設計規格。
(實施例7)
[光罩基底之製造]
該實施例7之光罩基底103係對應於實施形態4之實施例，具有依序積層有透光性基板1、蝕刻終止膜2、下層31、上層32及遮光膜5之光罩基底之構造。進而，於遮光膜5上與實施例5同樣地形成有包含CrN之硬遮罩膜6。其中，作為構成構件之透光性基板1、下層31、上層32及遮光膜5之材料或製法與實施例5相同。上層32係對包含具有Al：Si：O=21：19：60(原子%比)之組成比之AlSiO之氟系氣體具有蝕刻終止功能之膜。上層32與下層31一併形成使曝光之光之相位反轉之積層構造之相移膜4。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該實施例7之光罩基底103，按照與實施例5相同之順序製作實施例7之相移光罩203。製造步驟上與實施例5不同之處僅為與上層32關聯之步驟，因此此處圍繞該方面進行說明。
於實施例7中，以硬遮罩圖案6a作為光罩進行使用氟系氣體(SF6與He之混合氣體)之乾式蝕刻，於遮光膜5形成有遮光圖案5a(參照圖 6(c))。再者，該利用氟系氣體之乾式蝕刻係於10W之電力下施加偏壓，於所謂之高偏壓蝕刻之條件下進行。形成於上層32上之遮光圖案5a由於上層32作為充分之蝕刻終止層發揮功能，故而於遮光圖案5a之形成中可視需要進行充分之過蝕刻，成為垂直之剖面形狀且面內CD較高者。又，該蝕刻時，上層32露出之表面700幾乎未被蝕刻，可將作為相移膜之相位控制性保持為較高。
關於上層圖案32c之形成，與實施例6同樣地，以第2抗蝕劑圖案8b及硬遮罩圖案6a作為光罩，藉由使用氯化硼(BCl3)與氯(Cl2)之混合氣體之乾式蝕刻進行(參照圖6(e))。
藉由實施例7所製作之相移光罩203由於在透光性基板1上形成有包含AlSiO膜之蝕刻終止膜2，故而具有與實施例1之相移光罩201中所示者相同之效果。又，上層32亦對氟系氣體之蝕刻具有充分之蝕刻終止功能，於形成遮光圖案5a時之乾式蝕刻時，幾乎未被蝕刻且亦未引起表面粗糙。因此，下層圖案31c與上層圖案32c成為對曝光之光(ArF準分子雷射光)賦予特定之相位差之精度極高之相移圖案。又，遮光圖案5a成為面內CD均勻性較高且剖面側壁形狀接近垂直之所期望者。
又，該實施例7之相移光罩203係由對清洗用化學液具有充分之耐受性之材料構成，因此具有充分之化學液清洗耐受性，未觀察到伴隨化學液清洗之圖案剝離等異常。為了確認，使用AIMS193進行使用該相移光罩時之曝光轉印圖像之模擬，結果包括進行EB缺陷修正之情況在內充分滿足設計規格。
(比較例1)
[光罩基底之製造]
比較例1之光罩基底除了由包含鋁及氧之材料形成蝕刻終止膜以外，具備與實施例1之光罩基底相同之構成。該比較例1之蝕刻終止膜 係以與透光性基板1之表面相接之方式以10nm之厚度形成之包含鋁及氧之AlO膜。具體而言，於單片式RF濺鍍裝置內設置透光性基板1，使用Al2O3靶，藉由以氬氣作為濺鍍氣體之RF濺鍍，形成蝕刻終止膜。針對以相同條件形成於另一透光性基板上之蝕刻終止膜進行利用X射線光電子光譜法之分析，結果Al：O=42：58(原子%比)。因此，該蝕刻終止膜之Si/[Si+Al]為0。使用光譜式橢圓儀測定該蝕刻終止膜之光學常數，結果波長193nm之光下之折射率n為1.864，消光係數k為0.0689。
利用與實施例1相同之方法，測定該蝕刻終止膜之ArF準分子雷射之波長(193nm)下之透過率，結果可知將透光性基板1之透過率設為100%時之透過率為91.7%，因設置該比較例1之蝕刻終止膜所產生之透過率之降低之影響相對較大。使該形成有該蝕刻終止膜之透光性基板浸漬於濃度0.5%之氨水中而測定蝕刻速率，結果蝕刻速率為4.0nm/min。根據該結果，可知該比較例1之蝕刻終止膜對由光罩基底製造相移光罩之過程中進行之化學液清洗不具有充分之耐受性。
又，利用與實施例1相同之方法，調查使用CF4蝕刻氣體之乾式蝕刻中相對於相移膜之蝕刻速率的比較例1之蝕刻終止膜之蝕刻選擇比，結果為0.015，比較例1之蝕刻終止膜具有充分之蝕刻終止功能。
[相移光罩之製造及評價]
其次，使用該比較例1之光罩基底，按照與實施例1相同之順序製作比較例1之相移光罩。由光罩檢查裝置對所製作之比較例1之雷文生型之相移光罩進行光罩圖案之檢查，結果檢測出大量程式缺陷以外之缺陷。調查各缺陷部位，結果大部分為起因於相移圖案脫落之缺陷。再者，對配置有程式缺陷之部位之缺陷部分，進行使用電子束與XeF2氣體之EB缺陷修正，結果可容易地檢測出蝕刻終點，可將對蝕刻終止膜之表面之蝕刻控制為最小限度。
使用另一光罩基底，按照相同之順序製造相移光罩，對相移圖案未脫落之部位，利用STEM觀察相移圖案之剖面，結果可確認透光部之蝕刻終止膜消失(利用化學液清洗之溶解)，存在相移圖案之區域之正下方之蝕刻終止膜亦自相移圖案之側壁側向內側進行溶解。根據該結果，可推測蝕刻終止膜藉由化學液清洗而溶解之主要原因在於產生大量相移圖案之脫落。
針對進行EB缺陷修正後之比較例1之雷文生型相移光罩，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行於波長193nm之曝光之光下對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印時之轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，結果無法滿足設計規格。發現大量因相移圖案之脫落而無法進行正常之曝光轉印之部位。又，於高精度地形成有相移圖案本身之部位，亦可見認為由蝕刻終止膜對ArF準分子雷射光之透過率較低引起之轉印圖像之精度降低。根據該結果，猜測無論有無EB缺陷修正，將比較例1之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體裝置上之抗蝕劑膜進行曝光轉印之情形時，於最終形成於半導體裝置上之電路圖案均產生大量電路圖案之斷線或短路。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧蝕刻終止膜
3‧‧‧相移膜
5‧‧‧遮光膜
101‧‧‧光罩基底

Claims (17)

  1. 一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板之主表面上具備遮光膜者，且具備於上述透光性基板上依序積層有蝕刻終止膜、相移膜及上述遮光膜之構造，上述相移膜包含含有矽及氧之材料，上述蝕刻終止膜包含含有矽、鋁及氧之材料。
  2. 如請求項1之光罩基底，其中上述蝕刻終止膜之氧含量為60原子%以上。
  3. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述蝕刻終止膜之上述矽之含量相對於上述矽及上述鋁之合計含量的基於原子%之比率為4/5以下。
  4. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述蝕刻終止膜包含矽、鋁及氧。
  5. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述蝕刻終止膜係與上述透光性基板之主表面相接而形成。
  6. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述蝕刻終止膜之厚度為3nm以上。
  7. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜具備依序積層有包含含有矽及氧之材料之下層、及包含含有矽、鋁及氧之材料之上層之構造。
  8. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜具有使透過上述相移膜之曝光之光與於空氣中通過與上述相移膜之厚度相同距離之曝光之光之間產生150度以上且200度以下之相位差之功能。
  9. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜具有使曝光之光以 95%以上之透過率透過之功能。
  10. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述遮光膜包含含有鉻之材料。
  11. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述遮光膜包含含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之材料。
  12. 如請求項10之光罩基底，其中於上述遮光膜上具備包含含有選自矽及鉭中之至少一種以上之元素之材料之硬遮罩膜。
  13. 如請求項11之光罩基底，其中於上述遮光膜上具備包含含有鉻之材料之硬遮罩膜。
  14. 一種相移光罩，其特徵在於：於如請求項1至11中任一項之光罩基底之上述相移膜具有相移圖案，於上述遮光膜具有遮光圖案。
  15. 一種相移光罩之製造方法，其特徵在於：其係使用如請求項1至6中任一項之光罩基底者，且具備如下步驟：藉由乾式蝕刻於上述遮光膜形成相移圖案之步驟；以上述具有相移圖案之遮光膜作為光罩，藉由使用氟系氣體之乾式蝕刻於上述相移膜形成相移圖案之步驟；及藉由乾式蝕刻於上述遮光膜形成包含遮光帶之遮光圖案之步驟。
  16. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於：具備使用如請求項14之相移光罩，將相移光罩上之圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜之步驟。
  17. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於：具備使用藉由如請求項15之相移光罩之製造方法所製造之相移光罩，將相移光罩上之圖案曝光轉印至半導體基板上之抗蝕劑膜之步驟。
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