TW201732416A - 遮罩基底用基板、遮罩基底、轉印用遮罩及其等之製造方法以及半導體元件之製造方法 - Google Patents

遮罩基底用基板、遮罩基底、轉印用遮罩及其等之製造方法以及半導體元件之製造方法 Download PDF

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Abstract

提供一種抑制遮罩基底用基板之製造產率的低落，且具有極高實質效果之主表面平坦度的遮罩基底用基板、遮罩基底以及轉印用遮罩。又，提拱一種該等之製造方法。設定藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含有1個以上的2次項之查涅克多項式所定義的光學上有實質效果的平坦基準面之假定基準面，而區別其基準面與遮罩基底用基板之實測形狀差距的最大值與最小值之差的資料(PV值)為1/8曝光波長λ以下的遮罩基底用基板。

Description

遮罩基底用基板、遮罩基底、轉印用遮罩及其等之製造方法以及半導體元件之製造方法
本發明係關於一種光微影所使用之遮罩基底用基板、遮罩基底、遮罩及該等之製造方法以及半導體元件之製造方法，特別是關於在進行光微影時，在確保焦點裕度上所適用之遮罩基底用基板、遮罩基底、遮罩及該等之製造方法以及半導體元件之製造方法。
為了對應半導體元件之微細化，而發展使用波長193nm之ArF曝光光線的曝光裝置的高NA化(高開口數化)，而藉由進一步地導入液浸曝光技術來使得高NA化更加地進展，如今已達到NA1.35實用化之進程。
如此般，為了對應微細化之要求及高NA化，便被要求提高轉印用遮罩之平坦度。當為物點之遮罩面的平坦度低落時，透過投影鏡片所轉印之晶圓上的像點之聚焦點位置便會晃動。因此，當遮罩面之平坦度下降時所容許之焦點裕度便會下降。另一方面，根據光學原理，投影鏡片之高NA化會使得焦點深度下降。因此，由於隨著高NA化之進展而會使得微影工序中之焦點裕度降低，故便要求遮罩面中之高平坦性。因此，即便對於用以製作轉印用遮罩之原版遮罩基底所使用之透光性基板，亦會對於設有用以形成圖案之薄膜側的主表面，要求有較高的平坦度。為了對應於此平坦度要求，例如，專利文獻1所揭露般，使用研磨布等研磨墊與包含研磨顆粒之研磨液來研磨遮罩基底用基板的正反兩面之兩面研磨便經常被加以使用。然而，利用以往之兩面研磨裝置的透光性基板之研磨中，係在提高其主表面平坦度的能力上到達了極限。因此，如專利文獻2所示，便開發出 以測定基板之主表面形狀，而對相對突出之部位進行電漿蝕刻之方式來平坦化之技術。
又，由於隨著曝光裝置之高NA化，在微影工序中之焦點裕度會變少，故亦會產生所謂投影光學系統之透鏡像差對於轉印精度所造成之影響變大的問題。作為解決此問題之方法，專利文獻3中，便揭露有關於具有可藉由用以修正起因於投影光學系統之透鏡加熱效果的像差之查涅克多項式(Zernike polynomials)來定義之表面形狀的2個修正光學元件。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平1-40267號公報
專利文獻2：日本特開2002-318450號公報
專利文獻3：日本特開2008-028388號公報
如上述般，遮罩基底用基板係被要求較高之平坦度，而接受此要求，便發展出局部加工透光性基板之主表面的技術開發。例如，如上述，專利文獻2係揭露有對相對突出之部分局部地施予電漿蝕刻而製造高平坦度之遮罩基底用基板的技術。然而，此方法中，由於需要對每1片基板測定主表面形狀而施予電漿蝕刻等局部加工，故相較於以往，會有所謂產率會大幅地下降的問題。又，專利文獻3所揭露之曝光裝置係將控制透鏡像差之修正、曝光處理時之經歷的曝光光線之波面變化作為目的，而對遮罩基底及遮罩需要高平坦度。
本發明所欲解決之課題係不讓遮罩基底用基板加工時的產率低落，又，會抑制製造裝置設備負擔，而提供一種有高實質效果的表面平坦度之遮罩基底用基板、遮罩基底、轉印用遮罩及該等之製造方法。又，其目的在於藉由使用其轉印用遮罩，來確保高轉印精度，而製造電路動作穩定之半導體元件。
本發明者為了解決本發明者所碰到之上述課題，便就以下的點來進行探討。遮罩基底用基板之主表面亦如先前技術中所述，係要求有極高之平坦性。然而，實際上要製造此般完全平坦面是相當困難的，又，雖亦使用 局部電漿蝕刻等方法來進行趨近於平坦之加工，但此方法之產率較低，且亦花費裝置成本等，又有較多之容易產生異物缺陷的副作用。於是，本發明者便不追求機械性的平坦面，而朝追求光學性的平坦面，換言之，等波面性的平坦面之方向而轉換了想法。本發明者發現了透過投影透鏡來進行像轉印後，在本質上所求得者，並不一定是機械性的平面，而為波面整齊之光學性的平坦面。此點即為本發明之第1特徵點。
本發明者著眼於在曝光裝置之投影透鏡設置有修正透鏡像差之像差修正機能。此機能雖為曝光裝置透鏡安裝、設置調整、與時變化對應等原本為了提升曝光裝置性能而設置的機能，但當使用此機能時，即便對於從機械性的平坦面偏離而被研磨之面，亦能接近光學性的平坦面之構想。此點即為本發明之第2特徵點。
又，本發明者便構思了使用為極座標系統之查涅克多項式近似面來作為此光學性的平坦面之記述。此點即為本發明之第3特徵點。
進一步地，本發明者發現了投影透鏡之像差修正機能雖可為查涅克多項的次方數為3次以後的高次方項，但在使用高次方項來進行擬合的情況，會有因曝光狀況而使得投影透鏡之高次方的像差改變而產生不良之虞。又，發現了次方數僅為1次方的項係1維的傾斜修正，此並無法得到充分光學性的平坦性。由該等之點，本發明者便發現了僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會包含有1個以上的2次項方為有效。此點即為本發明之第4特徵點。
如此般，本發明係基於前述構思來完成者，並具有以下之構成。
(構成1)
一種遮罩基底用基板，係用於在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜的遮罩基底之製造的遮罩基底用基板，其中設有該薄膜側之主表面係在以基板中心為基準的直徑104mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式(Zernike polynomials)，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方 以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成2)
一種遮罩基底用基板，係用於在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜的遮罩基底之製造的遮罩基底用基板，其中設有該薄膜側之主表面係在以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成3)
如構成1或2之遮罩基底用基板，其中由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上。
(構成4)
如構成1或2之遮罩基底用基板，其中設有該薄膜側之主表面係在以基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下。
(構成5)
一種遮罩基底，係在如構成1或2之遮罩基底用基板的一邊的主表面設有該轉印圖案形成用薄膜。
(構成6)
一種遮罩基底，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底；其中該轉印圖案形成用薄膜之表面係在以基板中心為基準的直徑104mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀；該假定基準面 係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成7)
一種遮罩基底，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底，其中該轉印圖案形成用薄膜之表面係在以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成8)
如構成6或7之遮罩基底，其中由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上。
(構成9)
如構成6或7之遮罩基底，其中該薄膜之表面係在以基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下。
(構成10)
一種轉印用遮罩，係在如構成5至9中之任一項的遮罩基底之該薄膜形成有轉印圖案。
(構成11)
如構成10之轉印用遮罩，其中該轉印用遮罩係被設置於曝光裝置之遮罩台，而用以對半導體基板上之轉印對象物進行曝光轉印所使用者；該曝光裝置係具有相對於從轉印用遮罩之轉印圖案所穿透之穿透光的波面，進行以查涅克多項式來定義之形狀的波面修正的機能。
(構成12)
一種遮罩基底用基板之製造方法，係用於在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造的 遮罩基底用基板之製造方法，其係具備有：讓設有該透光性基板之薄膜側的主表面在以基板中心為基準之直徑104mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有將該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀之該透光性基板作為遮罩基底用基板的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成13)
一種遮罩基底用基板之製造方法，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一者的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造的遮罩基底用基板之製造方法，其係具備有：讓設有該透光性基板之薄膜側的主表面在以基板中心為基準之直徑90mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有將該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀之該透光性基板作為遮罩基底用基板的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成14)
如構成12或13之遮罩基底用基板之製造方法，其更具備有選定由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上之該透光性基板的工序。
(構成15)
如構成12或13之遮罩基底用基板之製造方法，其更具備有選定以設有該薄膜側之主表面中的該基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下之透光性基板的工序。
(構成16)
一種遮罩基底之製造方法，其係具備有在以從如構成12至15中任一項之遮罩基底用基板之製造方法所製造的遮罩基底用基板的一邊之主表面設置該轉印圖案形成用薄膜之工序。
(構成17)
一種遮罩基底之製造方法，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造方法，其係具備有：讓該遮罩基底之轉印圖案形成用薄膜的表面在以基板中心為基準之直徑104mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀之該遮罩基底的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成18)
一種遮罩基底之製造方法，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造方法，其係具備有：讓該遮罩基底之轉印圖案形成用薄膜的表面在以基板中心為基準之直徑90mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀之該遮罩基底的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
(構成19)
如構成17或18之遮罩基底之製造方法，其更具備有選定由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上之該遮罩基底的工序。
(構成20)
如構成17或18之遮罩基底之製造方法；其更具備有選定以該薄膜之表面中的該基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下之遮罩基底的工序。
(構成21)
一種轉印用遮罩之製造方法，係具備有在由如構成16至20中任一項之遮罩基底之製造方法所製造的遮罩基底的該薄膜形成轉印圖案之工序。
(構成22)
如構成21之轉印用遮罩之製造方法，其中該轉印用遮罩係被設置於曝光裝置之遮罩台，而用以對半導體基板上之轉印對象物進行曝光轉印所使用者；該曝光裝置係具有相對於從轉印用遮罩之轉印圖案所穿透之穿透光的波面，進行以查涅克多項式來定義之形狀的波面修正的機能。
(構成23)
一種半導體元件之製造方法，係將如構成10或11之轉印用遮罩設置在曝光裝置之遮罩台，並藉由微影法來將該轉印用遮罩之轉印圖案圖案轉印至半導體基板上。
(構成24)
如構成23項之半導體元件之製造方法，其中該曝光裝置係具有相對於從轉印用遮罩之轉印圖案所穿透之穿透光的波面，進行以查涅克多項式來定義之形狀的波面修正的機能。
(構成25)
一種半導體元件之製造方法，其係將以如構成21或22之轉印用遮罩之製造方法所製造的轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，並藉由微影法來將該轉印用遮罩之轉印圖案圖案轉印至半導體基板上。
根據該發明，藉由從機械性的平坦性替換為光學性的平坦性之基準值來區別，便可得到滿足所謂1/8曝光波長λ之實質上極高的平坦度之要求的遮罩基底用基板。又，可不讓遮罩基底用基板之加工時的產率低落，又減少製造裝置設備負擔，而製造此般超平坦的遮罩基底用基板。亦可讓遮罩基底及轉印遮罩之有實質效果的平坦度成為與遮罩基底用基板相同高平坦度。當使用該轉印遮罩來進行曝光時，便能確保焦點裕度及較高之位置精 度，而得到較高的轉印精度。其結果，便會穩定所製造之半導體元件之電路動作特性。
1‧‧‧遮罩基底用基板
2‧‧‧機械性平坦面
3‧‧‧基板主表面
4‧‧‧光學性平坦面
21‧‧‧遮罩基底用基板
22‧‧‧遮光圖案
23‧‧‧曝光光線
24‧‧‧圖案開口部
25‧‧‧場部
26‧‧‧光半透圖案
31‧‧‧光源
32‧‧‧曝光光線
33‧‧‧照明光學系統
34‧‧‧遮罩
35‧‧‧投影透鏡
36‧‧‧瞳孔部
37‧‧‧相位過濾器
38‧‧‧投影透鏡
39‧‧‧晶圓台
40‧‧‧晶圓
41‧‧‧照明部
42‧‧‧遮光部
43‧‧‧照明部
44‧‧‧遮光部
45‧‧‧阻劑圖案
46‧‧‧照明部
47‧‧‧遮光部
48‧‧‧阻劑圖案
51a‧‧‧圖案開口部
51b‧‧‧開口部
52a‧‧‧光半透部
52b‧‧‧阻劑圖案
53‧‧‧凹陷部
55a‧‧‧圖案開口部
55b‧‧‧開口部
56a‧‧‧光半透部
56b‧‧‧阻劑部
57‧‧‧凹陷部
60‧‧‧晶圓
圖1係用以說明本發明概念之遮罩基底用基板的剖面圖。
圖2係顯示本發明之遮罩基底用基板的製造工序之工序流程圖。
圖3係顯示本發明之遮罩基底用基板的製造工序的工序流程圖。
圖4係顯示藉由實施例1所得到之實施例樣品A的遮罩基底用基板之主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線之圖式。
圖5係顯示實施例樣品A之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖6係顯示實施例樣品B之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖7係顯示實施例樣品B之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖8係顯示實施例樣品C之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖9係顯示實施例樣品C之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等 高線分佈圖。
圖10係顯示比較例樣品X1之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖11係顯示比較例樣品X1之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖12係顯示參考例樣品X2之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖13係顯示參考例樣品X2之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖14係顯示比較例樣品X3之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖15係顯示參考例樣品X3之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑104mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖16係顯示實施例樣品D之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖17係顯示實施例樣品D之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示 直徑90mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖18係顯示比較例樣品Y之遮罩基底用基板的主表面形狀分佈的圖式，(a)係從遮罩基底上面所見之表面高度等高線分佈圖，(b)係對角線方向的高度分佈特性曲線圖，然後(c)係顯示將遮罩基底中心部縱及橫切時的高度分佈特性曲線的圖式。
圖19係顯示實施例樣品Y之表面形狀分佈的等高線分佈圖，(a)係顯示直徑90mm內的實測形狀之等高線分佈圖，(b)係顯示對應於其之假定基準面的等高線分佈圖，然後(c)係顯示實測與假定基準面之差距的差距形狀等高線分佈圖。
圖20係顯示差距形狀資料之查涅克多項式次方性依存性的特性圖。
圖21係用以說明使用二元型遮罩時之曝光光線特徵的重點遮罩剖面構造圖。
圖22係用以說明使用半色調型相位轉移遮罩時之曝光光線特徵的重點遮罩剖面構造圖。
圖23係顯示曝光裝置的照明及投影光學系統的構成概要之曝光裝置光學部的重點剖面構成圖。
圖24係顯示一般照明之照明形狀的照明分佈圖。
圖25係顯示X雙極照明之照明形狀的照明分佈圖。
圖26係轉印形成於晶圓之阻劑圖案的俯視圖。
圖27係顯示Y雙極照明之照明形狀的照明分佈圖。
圖28係轉印形成於晶圓之阻劑圖案的俯視圖。
圖29(a)係顯示布局於遮罩之圖案的遮罩俯視圖，(b)係使用該遮罩而轉印至晶圓時所形成的阻劑圖案之俯視圖，然後(c)係阻劑圖案之剖面圖。
圖30(a)係顯示布局於遮罩之圖案的遮罩俯視圖，(b)係使用該遮罩而轉印至晶圓時所形成的阻劑圖案之俯視圖，然後(c)係阻劑圖案之剖面圖。
以下，便參照圖式，就用以實施本發明之最佳形態，包含其概念來具體地加以說明。另外，圖式中，對相同或相當之部分會附加相同符號，且會簡略化乃至省略其說明。
[遮罩基底用基板及其製造方法]
在此，便說明關於遮罩基底用基板及其製造方法。首先說明本發明之構成概念，之後，便基於其概念來將所實施之實施例與比較例與參考例一同表示。
首先，本發明係透過投影透鏡來進行像轉印，在本質上所要求者，並不一定是機械性的平面，而是基於波面整齊之光學性的平坦面。就此點，使用圖1來加以說明。遮罩基底用基板的主表面(為設置轉印圖案形成用之薄膜側之一邊的主表面)如在先前技術中所述，係被要求極高之平坦性。圖1係顯示遮罩基底之剖面圖，一般而言，遮罩基底1之主表面係同圖中之符號2所示，理想上為完全平坦面。然而，實際上要製造此般之完全平坦面是非常困難的，又，雖亦使用局部電漿蝕刻等方法來進行趨近於平坦之加工，但此方法之產率較低，且亦花費裝置成本等，又有較多之容易產生異物缺陷的副作用。於是，便不追求機械性的平坦面，而朝追求光學性的平坦面，換言之，等波面性的平坦面之方向而轉換了想法。
然後，本發明係使用修正設置於曝光裝置之投影透鏡的透鏡像差之像差修正機能，來讓對從機械性的平坦面偏離而被研磨之面，接近光學性的平坦面。就此點，便使用圖1來加以說明。圖1中之符號3係顯示進行研磨而形成的主表面之剖面形狀。例如，同圖中之A點中從理想機械平坦面之偏移雖為d1，但從使用曝光裝置之像差修正機能的光學性平坦面(剖面)4之偏移d2便可為極小。在此所謂光學性平坦面係藉由讓從該面以波面一致所射出的光線會使用透鏡像差修正機能而故意對投影透鏡造成像差，來顯示理想的影像之面。換言之，在此所稱之光學性平坦面可說是以將晶圓面作為像點面時的投影透鏡之共軛上的物點面，來故意對透影透鏡造成像差，而從機械性平坦面變形為趨近所欲形狀的物點面。本申請中，係將該物點面之平坦度稱為光學性平坦度。該光學平坦度由於非所謂機械性完全平坦面般的1個固定面，而是可對應於遮罩基底用基板的表面形狀，保有某種程度之自由度來決定的面，故會容易提高平坦度。
又，本發明係使用於該光學性平坦面之記述為極座標系統的查涅克多項式近似面。其極座標之原點係遮罩基底用基板之中心。用於ArF曝光裝置等的遮罩基底雖在部分角落的部分中為倒角，但為長寬都為約152mm寬度的四角形，又由於遮罩圖案圖形之布局亦為XY座標表示，故作為座標系統表示，一般而言會使用XY座標系統。即本發明特徵點在於以極座標系統來記述四角形者。由於查涅克多項式近似為正交座標系統，各係數為獨立關係而容易處理，並且投影透鏡之像差特性會與為傅立葉轉換面之投影透鏡的瞳孔面中之波面的查涅克多項式展開的各項對應，故相當適合於連結投影透鏡像差修正與基底基板面的光學性平坦面。另外，作為ArF曝光裝置，現今主流雖為ArF掃描器，但不限定於掃描器，亦可為步進器。又，光源亦不限定於ArF準分子雷射(波長193nm)，亦可為例如KrF準分子雷射(波長248nm)。
如此般，本發明之骨幹在於將光學性平坦面作為假定基準面，相對於以查涅克多項式近似來表示該表面形狀之形狀，來取得與研磨之遮罩基底主表面的擬合，而以其差來區別基準值以下者。除此之外，為了製造能有更佳轉印性能的遮罩基底用基板，而就以下的點來進行詳細地探討。
已知投影透鏡之像差修正機能雖亦可為查涅克多項式中半徑相關之係數的次方數為3次方以後的高次項，而雖在使用至高次項而進行擬合的某個時機點中為良好，但根據曝光狀況，投影透鏡之高次方的像差會變動，而會產生不良。關於此點，將在[曝光方法及使用其之元件的製造方法]中來敘述細節。又，已知次方數僅為1次項中，係1維的傾斜修正，而此並不能得到足夠的光學平坦性。因此，經由詳細探討的結果，已知重點的是半徑相關之係數僅以2次以下之項來構成，且半徑相關之係數的次方數會包含1個以上的2次項。其必要之代表的2次項係散焦項，散焦項在亞利桑那大學表示中為第4項，在標準形中為第5項。此為本發明第3特徵點。另外，查涅克多項式近似係有標準形、亞利桑那大學方程式以及弗林吉查涅克(Fringe-Zernike)方程式等各種方程式，而在半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項中，即便在順序或係數有所差異，但只要適用本發明，不論使用何種形式的查涅克多項式近似都沒有問題。
經由檢討的結果，已知作為判斷區別上述擬合度之指標，適當地係曝 光裝置之掃描曝光時的曝光狹縫長之最大值為104mm直徑內的假定基準面與遮罩基底主表面形狀之差距的最高高度與最低高度之差，亦即PV值。在一點中，由於當PV值偏移時，該處波面便會偏移對應的量，而在其位置會對轉印特性造成不良影響。作為區別之基準值，利用相位差之投影曝光時的不良影響會變得夠小，而成為波面測量測定裝置之測量精度基準的1個曝光波長λ的1/8，亦即為λ/8即可。轉印評價之結果，一般以此基準便可得到足夠之轉印精度。在進行曝光裝置調整時或QC(Quality Control)時等要求更高之精度時，較佳地係將區別之基準值為λ/10。
第2擬合區別指標係由該差距形狀所計算出之決定係數R2。決定係數R2為多重相關係數之平方，亦被稱為貢獻率，係作為以由標本值所求出之回歸方程式的合適程度之尺度而經常被加以使用之指標。其定義式在將實測值為y，利用回歸方程式之推定值為f時，則為【數1】，
而該值越接近1則相對的殘差會越少。相對於PV值為區別在點中之異常的指標，則決定係數R2係表示形狀整體之殘差大小的指標。製作遮罩並取得與轉印之關聯而進行各種調查之結果，則決定係數R2為0.9以上時便可取得足夠之轉印精度。
上述方法中，雖能足夠確保以遮罩基底之中心為基準的直徑104mm內的光學性平坦度，但晶片曝光係在最大104mm×132mm區域中來進行。於是除了上述之光學性平坦度區別外，當併用以遮罩基底用基板之中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域中的平坦度為0.2μm以下的基準時，便可橫跨整面而得到更佳的轉印結果。另外，晶片曝光雖最大為104mm×132mm，而較本測定基準區域之132mm×132mm要小，但這是因為不限定對遮罩基底之故。又，遮罩基底用基板之主表面係需要被鏡面研磨為既定以上的表面粗度。主表面較佳地係在一邊為5μm之四角形內側區域內所計算出的方均根平均粗度Rq為0.2nm以下，更佳地為0.15nm。另外，表面粗度係可藉由例如原子力顯微鏡(AFM)來加以測定。
一般而言，轉印用遮罩中，可形成轉印圖案之圖案形成區域係104mm×132mm內側的區域。轉印圖案一般而言會混合有由較疏區域與較密區域，或存在有較微細圖案之區域與較大圖案所構成的區域。圖案形成區域外周側不配置有圖案較密區域或微細圖案區域亦所在多有。由於焦點裕度之問題，在轉印微細圖案之情況，便要求遮罩基底用基板要有高光學平坦度。又，遮罩基底用基板中，當讓確保光學性平坦度之區域成為以基板中心為基準的直徑104mm之圓內側區域時，亦會有所謂的基板生產產率難以上升之問題。當考量該等點時，作為本發明之遮罩基底用基板的其他態樣，亦可構成為讓確保光學性平坦度之區域為以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側區域。
亦即，在此其他態樣中，係相對於以該查涅克多項式來定義之形狀的假定基準面，讓基板中擬合設置有薄膜側之主表面的區域(計算區域)成為以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側區域。然後，藉由其擬合，來取得基板之主表面與假定基準面之差距資料，而由其差距資料來計算出計算區域內之最高高度與對低高度之差的PV值。該態樣之遮罩基底用基板中，其計算區域中所計算出之PV值亦較佳地係曝光波長λ的1/8，亦即λ/8。又，在要求較高之精度時，更佳地係將區別的基準值為λ/10。另外，關於該本發明之其他態樣中，就所謂機械性平坦度相關之事項、表面粗度相關之事項、第2擬合區別指標相關之事項等係與本發明態樣相同。
接著，便參照圖2之遮罩基底用基板的製造工序流程圖，來說明依本發明概念來製造高平坦度之遮罩基底用基板的工序。
首先，如圖2之工序S1所示，從合成石英錠來裁切出遮罩基底用基板的形狀，接著如同圖之工序S2所示，對裁切出之基板的主表面、端面以及倒角面進行研磨之研磨工序，接著如同圖之工序S3所示，對主表面進行精密地研磨其表面的工序。該研磨通常係以多階段來加以進行。研磨方法為各式各樣而在此雖不特別限定，但較適合地是進行使用氧化鈰等研磨劑之CMP(Chemical Mechanical Polishing)或使用矽酸膠等研磨劑之拋光。之後，如同圖之工序S4所示，進行主表面之精密形狀測定。至上述工序S4為止，只要為通常之方法即可。另外，在此作為遮罩基底材料，雖顯示了通常的合成石英玻璃的情況，但只要為可用於轉印遮罩之基板者，並不一定要限 定於此。例如，根據曝光波長而亦可適用鈉鈣玻璃、矽酸鋁玻璃、矽硼玻璃、無鹼玻璃以及氟化鈣玻璃等。
本發明之特徵為圖2之工序S5以後之工序。首先，工序S5中會進行算出假定基準面之計算。該假定基準面如上述般，係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。範圍係以遮罩基底用基板之中央為中心的直徑104mm之圓內(本發明之其他態樣的情況係直徑90mm之圓內)。要計算出該假定基準面係參考工序S4中所測量之遮罩基底用基板的主表面表面形狀而計算算出。接著，如圖2之工序S6所示，計算以工序S5所計算算出之假定基準面形狀與以工序S4所實測之遮罩基底用基板的主表面形狀之差距，而取得差距形狀資料(差距資料)。之後，如圖2之工序S7所示，由工序S6所得到差距資料來計算最高高度與最低高度之差，亦即PV值。之後，如圖2之工序S8所示，判定以工序S7所求出之PV值是否為曝光波長λ的1/8，亦即λ/8以下，或是否超過其值，而在λ/8以下的情況會作為高平坦遮罩基底用基板來區別而結束(圖2之工序S9)。在超過其的情況會作為低、中平坦品而考量是否作為中間層或粗化層用基板的活用，或是否回到工序S3之研磨工序，或是否經過局部加工工序而再度進行工序S4以後相同之工序，或廢棄該遮罩基底用基板(圖2之工序S10)。可藉由上述之遮罩基底用基板的製造方法，來使得具有所謂的光學性平坦度為λ/8以下之極高平坦度之遮罩基底用基板會以較高的產率來製造。ArF準分子曝光的情況之λ/8為25nm(小數點以下進位)，不僅不會讓遮罩基底用基板加工時的產率低落而可得到相較於以往方法明顯地要高的光學性平坦度，又，亦可抑制製造裝置設備負擔。
接著，參照圖3之遮罩基底用基板的製造工序之流程圖來說明製造使用決定係數R2的另一個遮罩基底用基板之工序。至工序S8為止係與上述圖2之遮罩基底用基板的製造方法相同。不同的是在工序S8以後，於PV值為λ/8以下的情況，如圖3之工序S11所示，係計算由差距形狀(差距資料)所計算出之決定係數R2。然後如圖3之工序S12所示，在決定係數R2為0.9以上的情況，係作為高平坦遮罩基底用基板來區別，而結束。在未滿 0.9之情況，係考量是否作為中間層或粗化層用基板的活用，或是否回到工序S3之研磨工序，或是否經過局部加工工序而再度進行工序S4以後相同之工序，或廢棄該遮罩基底用基板。該方法中，由於不為僅靠1點異常點來判定，而亦併用與形狀整體之光學平坦面之擬合度來區別，故使用該遮罩基底用基板來製造之遮罩轉印精度會較高。
另外，工序S11及S12只要是在進行計算出差距形狀之工序S6之後的話，不論何種階段都可進行。例如，亦可在工序S7與工序S8之間進行工序S11，亦可讓工序S11與工序S12較工序S8先進行，又，亦可更換PV值之計算與基準值之比較判定(工序S7及S8)，與決定係數R2之計算與基準值之比較判定(工序S11及S12)之順序。另外，由於先保留在此所決定之假定基準面之資訊，會反映出曝光裝置之透鏡像差修正機能，但可使得投影透鏡之共軛面中之曝光變得容易，故較佳。
另外，在製造本發明之遮罩基底用基板的工序中，較佳係具有選定透光性基板之主表面的機械性平坦度在以其基板中心為基準之一邊為132mm的四角形內側區域中為0.2μm以下之基板的工序(以機械性平坦度之指標來選定基板之工序)。於是，該平坦度為0.2μm以下的基板之選定工序雖為較工序S4之主表面形狀測定工序要後面之工序，但在有效率地進行依用途區別上會更佳。
[遮罩基底及其製造方法]
本發明遮罩基底之特徵在於在上述遮罩基底用基板一邊之主表面設有轉印圖案形成用薄膜。又，本發明遮罩基底之製造方法的特徵在於具備有在以上述遮罩基底用基板的製造方法所製造之遮罩基底用基板的一邊主表面設有轉印圖案形成用薄膜之工序。
此處重要的是應力之控制，當因該薄膜之應力而讓遮罩基底用基板歪曲時，基板表面之平坦度便會變化。因該膜應力的基板主表面變形係所謂同心圓狀的2次曲面之較單純變形，雖可藉由曝光機之像差修正來對應，但另一方面，當薄膜應力過大時，在從遮罩基底製造轉印遮罩時所進行的薄膜圖案化時，便會產生所謂發生薄膜圖案之位置偏移的問題。以遮罩基底中心為基準，來調查一邊為132mm之四角形內側區域的機械性平坦度之變化量與膜應力之關係，則對應於平坦度變化量為10nm、20nm、25nm、 30nm、40nm以及50nm之膜應力分別為55MPa、110MPa、137MPa、165MPa、220MPa以及275MPa。由該結果，得知薄膜之應力最好為275MPa以下，進一步地最好為165MPa以下，再進一步地最好為110MPa以下。
從而，雖需要調整薄膜之膜應力，然作為其方法，係有例如進行加熱處理(退火)之方法或對薄膜照射閃光燈等高能量光來進行光照射處理的方法等。只要留意該膜應力來進行薄膜形成的話，便可製造所謂曝光波長λ的1/8之光學性超平坦遮罩基底，而當使用以該遮罩基底所製造之轉印用遮罩來進行曝光時，便會使得焦點深度、位置偏移及解析度變好，且使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。
如上述，因圖案形成用薄膜應力所產生的遮罩基底用基板之主表面的變形係所謂同心圓狀之2次曲面的較單純變形。該變形可以查涅克多項式中之半徑相關的變數之次方數為2次方以下的項來加以表示。因此，遮罩基底中之轉印圖案形成用薄膜之表面在以基板中心為基準之直徑104mm的圓(本發明其他態樣的情況係直徑90mm的圓)內側之計算區域中，在相對於假定基準面進行形狀擬合來取得其主表面與假定基準面之差距資料的情況，係具有差距資料之計算區域內的最高高度與最低高度之差在用於轉印之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下之表面形狀，進一步地，該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，且為藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，而半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀的遮罩基底便可成為本發明之遮罩基底。該本發明之遮罩基底係可得到與在本發明遮罩基底用基板中於一邊主表面設有轉印圖案形成用薄膜之該遮罩基底同樣的效果。
又，由同樣的理由，本發明遮罩基底之製造方法係具備有讓遮罩基底之轉印圖案形成用薄膜的表面在以基板中心為基準之直徑104mm的圓(本發明其他態樣的情況係直徑90mm的圓)內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序，以及選定具有將該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/8以下的表面形狀之該遮罩基底用的工序，該假定基準面係具有可在極座標系統所表示之查涅克多項式，且為藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，而半徑相 關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
進一步地，由同樣的理由，本發明遮罩基底之製造方法係可更具備有選定由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上之該遮罩基底的工序。又，由同樣的理由，本發明遮罩基底之製造方法係可更具備有選定以薄膜表面中的基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下之遮罩基底的工序。
以本發明遮罩基底及本發明遮罩基底之製造方法所製造之遮罩基底係可適用下述(1)~(3)之構成。
(1)具備有由含過渡金屬之材料所構成之遮光膜的二元遮罩基底
相關之二元遮罩基底係在透光性基板上具有遮光膜(圖案形成用薄膜)之形態，該遮光膜係由鉻、鉭、釕、鎢、鈦、鉿、鉬、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、銠等過渡金屬單體或包含其化合物之材料所構成。例如，可舉例有以鉻或在鉻添加選自氧、氮、碳等元素之1種以上元素之鉻化合物所構成的遮光膜。又，相關之二元遮罩基底係有讓遮光膜成為遮光層與表面反射防止層之2層構造或進一步地在遮光層與基板之間再加上內面反射防止層之3層構造等。又，遮光膜之膜厚方向中組成亦可為連續或階段地相異之組成傾斜膜。
(2)具備有由包含矽與氮之材料，或是包含過渡金屬與矽(過渡金屬矽化物，特別是包含矽化鉬)之化合物的材料所構成的光半透膜之相位轉移遮罩基底
相關之相位轉移遮罩基底係在透光性基板(玻璃基板)上具有光半透膜(圖案形成用薄膜)之形態，將該光半透膜圖案化來製作設置轉移部類型的半色調型相位轉移遮罩。相關相位轉移遮罩中，為了基於穿透光半透膜之光線而防止利用轉印區域所形成之光半透膜圖案的被轉印基板之圖案不良，可舉例有在透光性基板上具有光半透膜與其上的遮光膜(遮光帶)之形態。又，在半色調型相位轉移遮罩基底外，可舉例有藉由蝕刻等來挖掘透光性基板而設置轉移部之基板挖掘類型的列文森(Levenson)型相位轉移遮罩用或增強型相位轉移遮罩用之遮罩基底。
該半色調型相位轉移遮罩基底的光半透膜會讓實質上無助於曝光之強 度的光線(例如，相對於曝光波長的1%~30%)穿透，並具有既定像位差(例如180度)者。藉由圖案化該光半透膜後之光半透部，以及實質上有助於曝光之強度的光線穿透未形成有光半透膜的的光透部，來讓穿透光半透部之光線的相位相對於穿過光透部之光線的相位係實質上成為反轉之關係，便會使得穿過光半透部與光透部之邊界部附近藉由回折現象而互相回射至對方區域的光線互相抵銷，讓邊界部之光強度幾乎為零，而使得邊界部之對比，亦即解析度提升。
該光半透膜係例如由含有過渡金屬及矽(包含過渡金屬矽化物)之化合物的材料所構成，可舉例有讓該等過渡金屬及矽，與氧及/或氮為主要構成要素的材料。過渡金屬係可適用鉬、鉭、鎢、鈦、鉿、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、銠、釕、鉻等。又，在光半透膜上具有遮光膜之形態的情況，由於上述光半透膜之材料包含有過渡金屬及矽，故作為遮光膜材料較佳地係相對於光半透膜而具有蝕刻選擇性(具有蝕刻耐受性)，特別是以鉻或於鉻添加氧、氮、碳等元素之鉻化合物的材料來構成。
該光半透膜亦可以包含矽與氮之材料來形成。具體而言，光半透膜係以由矽與氮所構成之材料，或於該材料包含選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體的1種以上之元素的材料來加以形成。作為被包含於光半透膜之半金屬元素較佳地係含有選自硼、鍺、銻以及碲之1種以上的元素。光半透膜除了氮以外，亦可含有任何的非金屬元素。該非金屬元素中，較佳地係含有選自碳、氟及氫之1種以上的元素。低穿透層及高穿透層較佳地係將氧含有量抑制在10原子%以下，更佳地係5原子%以下，最佳地係盡可能不含有氧(RBS、XPS等組成分析解果為檢出下限值以下)。
該光半透膜亦可為層積有1組以上的氮含有量較少之低穿透層與氮含有量較多之高穿透層的組合之構造。另外，關於以包含矽與氮之材料所構成之光半透膜中的遮光膜材料相關事項，亦與由包含該過渡金屬及矽之化合物的材料所構成之光半透膜的情況相同。
由於列文森(Levenson)型相位轉移遮罩係由與二元遮罩基底相同之構成的遮罩基底所製造，故關於圖案形成用薄膜之構成，便會與二元遮罩基底的遮光膜相同。增強型相位轉移遮罩用之遮罩基底的光半透膜雖為讓實質上無助於曝光之強度的光線(例如，相對於曝光波長的1%~30%)穿透者， 但亦為讓所穿透之曝光光線所產生之相位差較小的膜(例如，相位差為30度以下。較佳地為0度)，此點，則與半色調型相位轉移遮罩基底之光半透膜有所差異。該光半透膜之材料雖包含有與半色調型相位轉移遮罩基底之光半透膜相同之元素，但各元素之組合及膜厚會以相對於曝光光線成為既定之穿透率與既定之較小相位差的方式來加以調整。
(3)具備有由包含過渡金屬及矽(過渡金屬矽化物，特別是包含鉬化矽)之化合物的材料所構成之遮光膜的二元遮罩基底
該遮光膜(圖案形成用薄膜)係由包含過渡金屬與矽之化合物的材料所構成，而可舉例有以該等過渡金屬及矽，與氧或氮中至少1個以上成為主要構成要素之材料。又，遮光膜係可舉例有以過渡金屬與氧、氮或硼中之至少1個以上成為主要構成要素之材料。過渡金屬係可適用鉬、鉭、鎢、鈦、鉿、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、銠、釕、鉻等。特別是，在以鉬化矽之化合物來形成遮光膜的情況，便有遮光層(MoSi等)與表反射防止層(MoSiON等)的2層構造或進一步地在遮光層與基板之間加上內面反射防止層(MoSiON等)的3層構造。又，遮光膜之膜厚方向中之組成可為連續或階段地相異之組成傾斜膜。
又，為了將阻劑膜之膜厚薄膜化以形成微細圖案，而亦可為在遮光膜上具有蝕刻遮罩膜之構成。該蝕刻遮罩膜較佳地係相對於包含過渡金屬矽化物之遮光膜之蝕刻而以具有蝕刻選擇性(具有蝕刻耐受性)，特別是鉻或於鉻添加氧、氮、碳等元素之鉻化合物的材料來構成。此時，藉由讓蝕刻遮罩膜具有反射防止機能，便可在遮光膜上殘留有蝕刻遮罩膜之狀態下來製作轉印用遮罩。
另外，上述(1)~(3)中，亦可在透光性基板(玻璃基板)與遮光膜之間，或是光半透膜與遮光膜之間，設置相對於遮光膜及光半透膜具有蝕刻耐受性的蝕刻阻止膜。蝕刻阻止膜亦可為在蝕刻蝕刻阻止膜時，可同時剝離蝕刻遮罩膜之材料。
[轉印用遮罩及其製造方法]
本發明之轉印用遮罩的特徵在於在該遮罩基底之薄膜形成有轉印圖案。又，本發明之轉印用遮罩之製造方法的特徵在於具備有在以該遮罩基底之製造方法所製造之遮罩基底的薄膜形成轉印圖案的工序。以下，便就從遮 罩基底來製造轉印用遮罩之工序來加以說明。另外，在此所使用之遮罩基底係上述(2)之相位轉移遮罩基底，並具備有在透光性基板上依序層積有光半透膜(轉印圖案形成用薄膜)與遮光膜之構造。又，該轉印用遮罩(相位轉移遮罩)之製造方法係一範例，亦可改變一部分之順序來加以製造。
首先，藉由旋轉塗布法來在相位轉移遮罩基底之遮光膜上，形成阻劑膜。該阻劑膜較佳地係使用電子束描繪用之化學增幅型阻劑。接著，對於阻劑膜，以電子束來曝光描繪出應形成於光半透膜之轉印圖案，並實施顯影等既定處理，而形成具有轉印圖案之阻劑圖案。接著，對遮光膜進行將阻劑圖案作為遮罩之乾蝕刻，來在遮光膜形成應形成於光半透膜之轉印圖案。在乾蝕刻後，去除阻劑遮罩。接著，對光半透膜進行將具有轉印圖案之遮光膜作為遮罩的乾蝕刻，來在光半透膜形成轉印圖案。接著，以旋轉塗布法來再度形成阻劑膜，並以電子束來曝光描繪出應形成於遮光膜之圖案(遮光帶等圖案)，而施予顯影等既定處理，以形成阻劑圖案。對遮光膜進行將具有遮光帶等圖案之阻劑圖案作為遮罩的乾蝕刻，來在遮光膜形成遮光帶等圖案。然後，施予既定洗淨處理等，便完成轉印用遮罩(相位轉移遮罩)。
以本方法所製造之轉印用遮罩的基板露出面(未殘留有圖案形成用薄膜之開口部的基板主表面)的光學性平坦度係可製造曝光波長λ的1/8以下，且為極高並已充分波面控制的轉印遮罩。由於波面控制已足夠，故當使用該轉印遮罩來進行曝光時，焦點深度、位置偏移及解析度會良好，而使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。
本發明不論轉印遮罩之種類都會有效果，不論是二元型遮罩、半色調型相位轉移遮罩、增強遮罩及列文森型相位轉移遮罩都有效果。
其中，二元型遮罩由於最被廣泛使用，且不需以特別的方法來製作遮光帶，故會有較大的量產上效果。又，關於半色調型相位轉移遮罩，由於圖案開口部原本就是會讓曝光光線從光半透部穿透，而對波面控制之轉印性能有大的影響，故以本方法所製造之轉印遮罩會特別地有效果。使用為轉印遮罩剖面圖之圖21及22來說明此狀況。圖21為二元型遮罩的情況，係由透明的遮罩基底用基板21與遮光膜圖案22所構成。曝光光線23雖會通過圖案開口部24，但不會穿過遮光膜圖案22的某部分，亦即場部25。 曝光光線的波面控制會展現效果的僅在該圖案開口部24。另一方面，圖22係顯示半色調型相位轉移遮罩的情況，該情況，光半透圖案26亦會被減光但曝光光線23仍會穿透。亦即，由於不僅從圖案開口部24，從場部25亦會讓曝光光線穿透，故遮罩整面之波面控制便很重要，而大大地顯現本發明效果。並且，由於為半色調型相位轉移遮罩，故其原理上，波面控制甚為重要。
[曝光方法及使用其之元件的製造方法]
在此，便就使用以上述方法所製造之遮罩的曝光方法及使用其之元件之製造方法來加以敘述。
首先，便參照以剖面圖來顯示裝置構成概要之裝置構成概要圖的圖23來說明曝光裝置之光學系統概要。曝光裝置之光學系統部分係下述之構成。由光源31來產生曝光光線32，並透過照明光學系統33來對轉印用遮罩34照射曝光光線。穿透轉印用遮罩34之曝光光線會透過投影透鏡35及38來照射至載置於晶圓台39上之晶圓40上，以進行曝光。一般而言，投影透鏡35及38之間的瞳孔部36的一部分係設置有可動光圈而可調整投影透鏡之開口數(NA：Numerical Aperture)。投影透鏡35及38在此圖中，雖以每1片透鏡來加以描繪，但實際上為由多數透鏡群所構成，且組裝有其相互位置係可一部分微調整，而可修正將低次方作為中心之透鏡像差的機構。又，瞳孔部36附近係被組裝有相位過濾器37，而藉由調整該相位過濾器37，便可即時修正高次方之透鏡像差，特別是利用透鏡部分擬合的高次方像差。
該低次方之透像像差修正係包含至傾斜、非點像差等查涅克多項式之6項為止。亦即，具有修正藉由半徑相關之係數的次方數僅以2次以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來規定之項的機能。當使用本發明轉印用遮罩時，藉由該低次方之透鏡像差修正，對於透影透鏡35、38來說，便可在與晶圓40共軛之位置具有轉印用遮罩的主表面，而由於該轉印用遮罩之主表面為光學性平坦面，故當使用該轉印遮罩來進行曝光時，焦點深度、位置偏移以及解析度會良好，且使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。另外，轉印遮罩朝遮罩台的載置(設置)係即便為所謂軟夾具或硬夾具均可。
照明光學系統33係被組裝有變焦機構或可動式多重鏡片光學系統等，並可設定所欲形狀之照明。於圖24顯示通常照明之範例，通常照明係由照明部41與遮光部(遮蔽光線之部分)42所構成。照明部係在以中央為中心的圓形中，以其圓之大小來定義照明條件(此係稱為同調性)。另一方面，以記憶體系統元件為中心而在最近經常被使用的係被稱為雙極照明，並於圖25顯示其一範例。此係被稱為X雙極，並從中央在X軸上遠離而配置有圓形之小型照明部43，其周圍係遮光部44。照明部亦可使用從圓形變形為扇形等的變形雙極照明。該X雙極照明係在X方向有較高解析度，而如圖26所示，適用於X方向形成緻密的微細圖案。於是，同圖中之45係表示阻劑圖案。在該X雙極照明時，會將照明光線，通常回繞至遮光部(場部)44之光線亦會集中至該照明43，以使得提高照射效率的機構會被組裝至照明光學系統33。從而，透影透鏡35及38中，在透鏡的一部分會集中性的讓強曝光光線通過，而產生部分的透鏡發熱。由於該熱會使的透鏡歪曲，故會產生複雜的高次方之透鏡像差。又，元件製造中，不僅都是X雙極照明，圖27所示之Y雙極照明亦經常使用。同圖中之46係照明部，47係遮光部(場部)。該情況，如圖28所示，適用於在Y方向形成緻密的微細圖案。記憶體中，特別是被要求形成微細圖案的雖是字元線與位元線，但一般而言其兩者係直線關係的配置，亦即由在X方向緻密的配線與在Y方向緻密的配線所構成。亦有此般狀況而經常使用X雙極照明與Y雙極照明。又，邏輯圖案等各種形狀之圖案形成係經常使用通常照明。如此般，由於使用各種照明，故亦會在各部位產生透鏡擬合，且所產生的透鏡高次方像差亦為各式各樣。由於是擬合故在開始曝光時與持續進行大量處理時亦會有所差異，且高次方之透鏡像差修正亦需要與時變化地加以追蹤。該高次方的像差修正係在以查涅克多項所表示時，半徑方向3次方以上的項，該項會被逐次修正。因此，即便讓轉印遮罩之光學平坦面修正至半徑方向3次方以上的查涅克多項式之項為止，亦不過是在某時點的某照明狀態中之光學性平坦，而在各種使用狀況中無法為充分波面控制。從而，如上述，藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來設定為轉印遮罩之假定基準面的光學平坦面是最有效率且有效果的。
以下，便顯示為曝光適用之3個應用例。
<半色調遮罩之副峰值轉印迴避例>
在此所顯示的是改善在使用半色調遮罩時會經常成為問題的副峰值轉印不良的範例。圖29係顯示使用半色調型相位轉移遮罩來轉印配線層圖案之範例。在此，圖29(a)係半色調型相位轉移遮罩從上面所見之重要部位的圖式，51a係開口部，52a係光半透膜之場部(光半透部)，圖29(b)係轉印形成於晶圓上之阻劑圖案的俯視圖。又，於圖29(c)顯示以同圖之A-B面所裁切出的剖面圖。當使用正型阻劑來作為晶圓之阻劑時，所形成之阻劑圖案雖會成為阻劑部52b中所形成之所欲的開口部51b，但因副峰值現象而在應為阻劑部之部位產生有阻劑凹陷部53。該凹陷部會在被加工膜之蝕刻時產生破洞，而成為元件電路缺陷之病灶，並使得元件之製造產率下降，或成為電路動作之不穩定原因。於圖30顯示另1個同樣的範例。此係洞或孔層之範例，圖30(a)係半色調型相位轉移遮罩從上面所見重要部位之圖式，55a係圖案開口部，56a係光半透膜之場部(光半透部)，圖30(b)係轉印形成於晶圓上之阻劑圖案的俯視圖。又，於圖30(c)顯示以同圖之A-B面所裁切出的剖面圖。同樣地，所形成之阻劑圖案雖會成為阻劑部56b中所形成之所欲的開口部55b，但因副峰值現象而在應為阻劑部之部位產生有阻劑凹陷部57。該凹陷部會在被加工膜之蝕刻時產生破洞，而成為元件電路缺陷之病灶，並使得元件之製造產率下降，或成為電路動作之不穩定原因。雖然可將阻劑膜厚變厚的話便能解除該問題，但又有阻劑解析度之問題及圖案崩毀之問題等而使得阻劑難以變厚。其中一個該問題的解決方法係對透鏡造成低次方的像差，而使得副峰值難以出現，但另一方面，該方法中會讓曝光裕度，特別是聚焦裕度變小。從而，對於遮罩基底用基板及轉印用遮罩會被要求有更加嚴格的平坦度。於是，對於使用本實施形態之遮罩基底用基板及轉印用遮罩，來對該遮罩基底用基板及轉印用遮罩造成光學平坦面的投影透鏡，除了藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的低次方像差修正之外，進一步地在該修正上加上副峰值轉印防止的低次方修正而進行曝光。其結果，在確保了需要的焦點裕度之後，便可迴避使用上述半色調型相位轉移遮罩時之副峰值轉印的問題。此便可 使得本實施形態之遮罩基底用基板及轉印用遮罩達到光學性平坦度為λ/8以下。
<曝光裝置QC適用例>
在此所表示的是適用於曝光裝置之QC(Quality Control)的範例。曝光裝置之投影透鏡的高次方像差修正雖如上述，係對應於曝光狀態而逐次調整，但藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式所記述般的低次方項雖如上述般，係以半導體元件之適用層來加以變化，但在所謂的曝光裝置管理的觀點中，則基準值應以半固定來加以運用。通常該等的低次方之透鏡像差修正係不會與時變化，但發生當因停電或溫度調整腔室異常停止的曝光裝置之溫度環境變化，以及地震等時，便會產生變化。於是，曝光裝置之低次方透鏡像差修正管理的QC便變的需要，但該QC係需要有極平坦且不為波面像差之基礎的基準遮罩。為了評價透鏡像差，關於在此所使用之基準遮罩係被要求有與高度之光學測定器所要求之相同的光學性平坦度λ/8以下的平坦性。由於本實施形態之遮罩基底用基板及轉印用遮罩係滿足該要求，故最適於曝光裝置之透鏡像差修正機能調整。
<曝光裝置透鏡像差修正機能調整適用例>
在此，係顯示適用於曝光裝置透鏡像差修正機能調整的範例。如上述，曝光裝置係裝設有透鏡像差修正機能。欲調整、評價該機能係需要極平坦，且不為波面像差之基礎的基準遮罩。為了評價透鏡像差，關於在此所使用之基準遮罩係被要求有與高度之光學測定器所要求之相同的光學性平坦度λ/8以下的平坦性。由於本實施形態之遮罩基底用基板及轉印用遮罩係滿足該要求，故最適於曝光裝置之透鏡像差修正機能調整。
【實施例】
(實施例、比較例、參考例)
[遮罩基底用基板之製造]
依照本實施形態之遮罩基底用基板之製造方法來製造8片遮罩基底用基板的樣品，而進行評價。樣品A、B、D之3片為實施例，樣品X1、X3、Y之3片為比較例、樣品C、X2之2片為參考例。至基板之平坦度測定為止，該8片全都以下述之相同工序來製造。
首先，裁切出合成石英玻璃基板(大小152.4mm×152.4mm，厚度6.35mm)，將該合成石英玻璃基板之端面倒角加工以及研削加工，進一步地以包含氧化鈰之研磨液進行粗研磨處理及精密研磨。之後，將該玻璃基板設置於兩面研磨裝置之載具，以下述條件來進行超精密研磨。
研磨墊：軟質拋光機(麂皮類型)
研磨液：矽酸膠顆粒(平均粒徑100nm)與水
加工壓力：50~100g/cm2
加工時間：60分
超精密研磨結束後，將玻璃基板浸泡在稀氟酸液中，以進行去除矽酸膠顆粒的洗淨。之後，對玻璃基板之主表面及端面進行洗滌洗淨(scrub cream)，之後進行純水之旋轉洗淨及旋轉乾燥，而準備好8片表面經研磨加工之玻璃基板。然後，以平坦度測定裝置(Corning Tropel公司製UltraFlat200M)來實測其玻璃基板的表面形狀(平坦度)。
於圖4、6、8、10、12、14、16及18顯示其實測資料。各圖係依實施例樣品A,B、參考例樣品C、比較例樣品X1、參考例樣品X2、比較例樣品X3、實施例樣品D及比較例樣品Y之順序的情況來表示，圖中之(a)係讓實測之主表面形狀從上面所見之等高線分佈圖，(b)係對角線方向之高度分佈曲線圖，然後(c)係顯示將玻璃基板中心橫切之沿縱軸、橫軸的高度分佈曲線圖。又，各圖(a)中左側的俯視圖之縱軸、橫軸的單位係顯示平坦度測定所使用之計測裝置的像素號碼。每1個像素尺寸為0.77mm。從而，便測定以玻璃基板為基準之146mm×146mm的四角形內側區域。等高線係以10nm之刻度來作圖。右橫所示之Z的單位係μm。各圖(b)及(c)之橫軸係平坦度測定所使用之像素號碼，縱軸係表示高度，其單位係μm。
關於實施例樣品A,B、參考例樣品C、比較例樣品X1、參考例樣品X2、比較例樣品X3之6片的玻璃基板，係在以基板中心為基準之直徑104mm的圓區域中進行主表面與假定基準面之擬合，以計算出差距形狀(差距資料)。以玻璃基板中心為基準之直徑104mm的圓區域來表示表面形狀分佈，而於圖5、7、9、11、13及15表示經修復之主表面形狀的範例。各圖係依實施例樣品A,B、參考例樣品C、比較例樣品X1、參考例樣品X2以及比較例樣品X3之順序的情況來表示，圖中之(a)係實測之主表面形狀的等高線分佈 圖(實測之主表面)，(b)係以等高線分佈圖來顯示藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義之假定基準面(直徑104mm)，然後(c)係以等高線分佈圖來顯示實測之主表面與假定基準面的差距形狀(差距資料)。
關於實施例樣品D以及比較例樣品Y之2片的玻璃基板，係在以基板中心為基準之直徑90mm的圓區域中進行主表面與假定基準面之擬合，以計算出差距形狀(差距資料)。以玻璃基板中心為基準之直徑90mm的圓區域來表示表面形狀分佈，而將實施例樣品D於圖17，將比較例樣品Y於圖19分別表示經修復之主表面形狀的範例。圖17及圖19中之(a)係實測之主表面形狀的等高線分佈圖(實測之主表面)，(b)係以等高線分佈圖來顯示藉由僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義之假定基準面(直徑90mm)，然後(c)係以等高線分佈圖來顯示實測之主表面與假定基準面的差距形狀(差距資料)。
另外，作為此處之查涅克多項式係使用亞利桑那大學記載者，而以使用其1至6項來趨近於實測形狀的方式來進行擬合，以生成假定基準面。其中，如上述，此為一實施例，而作為查涅克多項式係不限定於亞利桑那大學記載者。在適用標準克萊尼克(Klenik)記載或弗林吉查涅克記載等其他記載方程式的情況，亦可得到相同之假定基準面。另外，等高線係以5nm之刻度來作圖。
本實施例等所使用之亞利桑那大學記載的查涅克多項式的各項係如表1。各項係以半徑為ρ，相位(方位角)為θ的極座標系統來記載。表1中，j係項之號碼(第j項)，Zj(ρ，θ)係其號碼項之內容。表1係記載至第10項以供參考，但本實施例等中所使用的只到第6項為止。
【表1】
<實施例>
實施例之樣品A及B的機械性平坦度係以為最高點之絕對值與最低點之絕對值的和之TIR(Total Indicator Reading)來加以表示，在146mm×146mm區域的情況係分別為216nm與249nm。在收納轉印曝光區域(拍攝區域)的132mm×132mm區域的情況係分別為138nm與148nm，兩者皆為200nm以下。又，在104mm直徑之圓區域情況係分別為55nm與46nm。該兩片樣品的機械性平坦度的最小值，在104mm直徑圓區域的情況下係46nm，而為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm(小數點以下進位)的接近2倍值。
另一方面，當立於由實測之主表面與假定基準面的差距形狀(差距資料)所計算出之本發明光學性平坦度之觀點時，為在104mm直徑之圓區域內的其平坦度指標之一的PV值係以實施例樣品A、B之順序來記錄而為14nm與15nm。藉由該方法，便會讓實施例樣品A、B皆大幅度地低於為ArF曝光之曝光波長λ之λ/8的25nm(小數點以下進位)，而可區別取得具有亦低於λ/10之極平坦的光學性平坦度之遮罩基底用基板。
於圖20顯示實測主表面與假定基準面之差距形狀(差距資料)的決定係述R2。同圖中，假定基準面之計算時，係計算了從使用1至4為止的查涅克多項式之次方數的情況(對應於圖中之「Z1-4」)，至使用1至17為止的查涅克多項式的情況(對應於圖中之「Z1-17」)為止。作為查涅克多項式係使用亞利桑那大學記載。在樣品A、B、C、X1、X2及X3均為越使用至高次項而決定係數R2則越趨近1，特別是當使用至15項以上時，決定係數 R2便會超過0.9。另一方面，當以上述般超過6次方之高次項來進行遮罩基底用基板的假定基準面之調整時，會因曝光條件之投影透鏡的像差修正變化，而會相當花費勞力但卻無法得到效果。藉由使用僅以半徑相關之係數的次方數為2次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會包含1個以上的2次項之查涅克多項式之1至6項(對應於圖中之「Z1-6」)的遮罩基底用基板的區別，便會得到決定係數R2超過0.9之樣品A、B、C及X3。其中，如後述比較例所示，比較例樣品X3之PV值為26nm，其值係超過λ/8。又，參考例樣品C係如後述，雖104mm直徑圓區域的光學性平坦度與決定係數R2係滿足選擇基準值，但132mm×132mm區域之機械性平坦度係281nm，而無法進入200nm以下。
為區別取得的高平坦遮罩基底用基板之實施例樣品A與B在直徑104nm之圓內波面像差為λ/8以下，且，決定係數R2超過0.9，又在132mm×132mm區域的情況之機械性平坦度為0.2μm以下。當使用以該遮罩基底用基板所製造之遮罩來進行曝光時，焦點裕度、位置偏移會以及解析度會良好，且如在[曝光方法及使用其之元件的製造方法]中所述，使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。
另一方面，為又一個實施例之樣品D的機械性平坦度係以最高點之絕對值與最低點之絕對值的和TIR(Total Indicator Reading)來加以表示，在146mm×146mm區域的情況係422nm。收納轉印曝光區域(拍攝區域)的132mm×132mm區域的情況係167nm，而為200nm以下。又，90mm直徑圓區域的情況係63nm，而為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm(小數點以下進位)1倍以上的值。
當立於由實測之主表面與假定基準面的差距形狀(差距資料)所計算出之本發明光學性平坦度之觀點時，為其平坦度指標之一的PV值在該實施例樣品D中，在90mm直徑圓區域內為17nm。藉由該方法，實施例樣品D會大幅低於為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm(小數點以下進位)，而可區別取得具有低於λ/10的極平坦的光學性平坦度之遮罩基底用基板。又，該實施例樣品D中之實測的主表面與假定基準面之差距形狀(差距資料)的決定係數R2係0.943，而超過了0.9。
為區別取得的高平坦遮罩基底用基板之實施例樣品D在直徑90nm之 圓內波面像差為λ/8以下，且，決定係數R2超過0.9，又在132mm×132mm區域的情況之機械性平坦度為0.2μm以下。當使用用該遮罩基底用基板所製造之遮罩來進行曝光時，焦點裕度、位置偏移會以及解析度會良好，且如在[曝光方法及使用其之元件的製造方法]中所述，使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。
<比較例>
比較例樣品X1與X3之機械性平坦度係以TIR來加以表示，在146mm×146mm區域的情況係163nm與282nm。132mm×132mm區域的情況分別係71nm與239nm。比較例樣品X1之132mm×132mm區域的TIR值71mm係幾乎為實施例樣品A之138nm及B之148nm的一半。又，104mm直徑之圓區域情況分別係40nm與75nm。比較例樣品X1之該值40nm亦為較實施例樣品A之55nm及B之46nm要優異之值。另一方面，由其104mm直徑圓區域中的實測之主表面與假定基準面的差距形狀所計算出之本發明光學性平坦度之指標PV值，在比較例樣品X1係30nm，X3係26nm，而兩者比較例樣品X1、X3都不滿足ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm。又，已知表示機械性平坦度之TIR的大小與光學性平坦度的大小之間沒有關聯，而為了得到所謂的λ/8之非常平坦的平坦度，利用本發明光學性平坦度來區別取得是非常有效果的。
比較例樣品Y之機械性平坦度係以TIR來加以表示，在146mm×146mm區域的情況係441nm。132mm×132mm區域的情況係107nm。比較例樣品Y之132mm×132mm區域的TIR值107mm係較實施例樣品D要優異之數值。又，90mm直徑圓區域的情況係51nm。比較例樣品Y之該值51nm亦為較實施例樣品D之63nm要優異之值。另一方面，由其90mm直徑圓區域中的實測之主表面與假定基準面的差距形狀所計算出之本發明光學性平坦度之指標PV值，在該比較例樣品Y係36nm，而不滿足ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm。又，已知表示機械性平坦度之TIR的大小與光學平坦度的大小之間沒有關聯，而為了得到所謂的λ/8之非常平坦的平坦度，利用本發明光學平坦度來區別取得是非常有效果的。
<參考例1>
參考例樣品C之機械性平坦度係以TIR來加以表示，在146mm×146mm 區域的情況係346nm。132mm×132mm區域的情況係281nm，104mm直徑圓區域之情況係81nm。此值係在8個樣品內最大之值。特別是在收納轉印曝光區域(拍攝區域)之132mm×132mm區域中，超過了200nm(0.2μm)。另一方面，由其104mm直徑圓區域中的實測之主表面與假定基準面的差距形狀所計算出之本發明光學性平坦度以PV來表示係13nm，而為接近為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm一半之極好的值。使用該遮罩基底用基板來製造遮罩，在進行利用掃描器之轉印評價時，拍攝中心部雖與實施例相同地，焦點裕度、位置偏移以及解析度會良好，但在周邊部卻會低落。
<參考例2>
參考例樣品X2之機械性平坦度係以TIR來加以表示，在146mm×146mm區域的情況係126nm，在132mm×132mm區域的情況係81nm，104mm直徑圓區域之情況係29nm。此值係較比較例樣品X1要小之值。另一方面，由其104mm直徑圓區域中的實測之主表面與假定基準面的差距形狀所計算出之本發明光學性平坦度以PV來表示係13nm，而為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm以下之良好值。然而，決定係數R2係僅0.637，而明顯背離與在104mm直徑圓區域中的光學平坦面(假定基準面)之擬合。
[遮罩基底之製造]
在此，係顯示製造半色調用遮罩基底的範例。首先以上述方法來加以製造，而準備好已通過區別基準之遮罩基底用基板(實施例樣品A、B、D)，在其上形成由被氮化之鉬及矽所構成的光半透膜。具體而言，係使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(Mo：Si=10mol%：90mol%)，在氬(Ar)與氮(N2)與氦(He)之混合氣體的氛圍(氣體流量比Ar：N2：He=5：49：46)下，將氣壓為0.3Pa，將DC電源之電力為3.0kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，來形成膜厚69nm之由鉬、矽、氮所構成的MoSiN膜。接著，對形成有上述MoSiN膜之基板，使用加熱爐，在大氣中將加熱溫度為450℃，將加熱時間為1小時，來進行加熱處理。另外，該MoSiN膜在ArF準分子雷射中，穿透率係6.16%，相位差係184.4度。
接著，在上述光半透膜上，成膜出遮光膜。具體而言，使用鉻(Cr)為濺 鍍靶材，在氬(Ar)與二氧化碳(CO2)與氮(N2)與氦(He)之混合氣體的氛圍(氣壓0.2Pa，氣體流量比Ar：CO2：N2：He=20：35：10：30)，將DC電源之電力為1.7kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，來成膜出膜厚30nm之CrOCN層。接著，在氬(Ar)與氮(N2)之混合氣體的氛圍(氣壓0.2Pa，氣體流量比Ar：N2=25：5)，將DC電源之電力為1.7kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，來成膜出膜厚4nm之CrN層。最後，在氬(Ar)與二氧化碳(CO2)與氮(N2)與氦(He)之混合氣體的氛圍(氣壓0.2Pa，氣體流量比Ar：CO2：N2：He=20：35：5：30)，將DC電源之電力為1.7kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，來成膜出膜厚14nm之CrOCN層，而形成合計膜厚48nm之3層層積構造的鉻系遮光膜。之後，加上以280℃進行15分鐘的加熱處理，而將膜應力減少至趨近於0。
藉由本發法所製造的遮罩基底的表面平坦度係成為ArF曝光之曝光波長λ(193nm)之λ/8的25nm以下，並為所謂的λ/8的充分波面控制之遮罩基底。
另外，在上述遮罩基底之製造方法中，係測定遮罩基底用基板的平坦度，以取得該假定基準面與差距形狀資料，在進行了光學平坦度區別後，形成薄膜而製造遮罩基底，但薄膜形成與光學平坦度區別之順序亦可顛倒。亦即，亦可在遮罩基底用基板上形成薄膜後，測定遮罩基底之平坦度，以取得該假定基準面與差距形狀資料，來進行光學平坦度區別。
[轉印用遮罩之製造及半導體元件之製造]
在此，對以上述方法所製造之遮罩基底上的薄膜進行圖案形成來製造轉印遮罩。關於轉印用遮罩之製造工序，由於與上述[轉印用遮罩及其製造方法]中所記載的方法相同而省略說明。
以本方法所製造之轉印用遮罩的轉印主面之光學性平坦度為極高之曝光波長λ的1/8以下，且可製造波面會被充分控制之轉印遮罩。由於波面會被充分控制，故當使用該轉印遮罩來進行曝光時，焦點深度、位置偏移以及解析度會良好，且使用其所製造之半導體元件的電路特性亦會穩定。
另外，本發明遮罩基底用基板及遮罩基底中，係考量對曝光裝置中之像差修正機能的負擔，而使得查涅克多項式之次方數為使用到2次項為止的像差修正機能之情況的表面形狀為λ/8以下。然而，由於曝光裝置的像 差修正機能等之性能提升及投影透鏡之品質提升等，在即便分配更多負擔至基板或遮罩基底之表面形狀相關的波面像差修正，仍對曝光轉印之影響較小的情況下，亦可擴大至僅以半徑相關之係數的次方數為3次方以下的項來構成，且半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的3次項之查涅克多項式來定義的表面形狀。藉由讓以此般之查涅克多項式來定義的表面形狀成為假定基準面，便可大幅度地提升本發明遮罩基底用基板及製造遮罩基底時的產率。
1‧‧‧遮罩基底用基板
2‧‧‧機械性平坦面
3‧‧‧基板主表面
4‧‧‧光學性平坦面
d1、d2‧‧‧偏移
A‧‧‧點

Claims (20)

  1. 一種遮罩基底用基板，係用於在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜的遮罩基底之製造的遮罩基底用基板；設有該薄膜側之主表面係在以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/10以下的表面形狀；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式(Zernike polynomials)，並具有藉由半徑相關之變數的次方數會包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項之遮罩基底用基板，其中由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底用基板，其中設有該薄膜側之主表面係在以基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下。
  4. 一種遮罩基底，係在如申請專利範圍第1至3項中任一項之遮罩基底用基板的一邊的主表面設有該轉印圖案形成用薄膜。
  5. 一種遮罩基底，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底；該轉印圖案形成用薄膜之表面係在以基板中心為基準的直徑90mm之圓內側的計算區域中，具有於相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的情況，在該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/10以下的表面形狀；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由半徑相關之變數的次方數會包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
  6. 如申請專利範圍第5項之遮罩基底，其中由該差距資料所計算出之判 定係數R2為0.9以上。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之遮罩基底，其中該薄膜之表面係在以基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下。
  8. 一種轉印用遮罩，係在如申請專利範圍第4至7項中任一項的遮罩基底之該薄膜形成有轉印圖案。
  9. 一種遮罩基底用基板之製造方法，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一者的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造的遮罩基底用基板之製造方法，具備有：讓設有該透光性基板之薄膜側的主表面在以基板中心為基準之直徑90mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有將該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/10以下的表面形狀之該透光性基板作為遮罩基底用基板的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由半徑相關之係數的次方數會以包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
  10. 如申請專利範圍第9項之遮罩基底用基板之製造方法，其更具備有選定由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上之該透光性基板的工序。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之遮罩基底用基板之製造方法，其更具備有選定以設有該薄膜側之主表面中的該基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下之透光性基板的工序。
  12. 一種遮罩基底之製造方法，係具備有在以從如申請專利範圍第9至11項中任一項之遮罩基底用基板之製造方法所製造的遮罩基底用基板的一邊之主表面設置該轉印圖案形成用薄膜之工序。
  13. 一種遮罩基底之製造方法，係在具有對向之1組主表面的透光性基板之一邊的主表面設有轉印圖案形成用薄膜之遮罩基底之製造方法，具 備有：讓該遮罩基底之轉印圖案形成用薄膜的表面在以基板中心為基準之直徑90mm的圓內側之計算區域中，相對於假定基準面進行形狀擬合而得到該主表面與該假定基準面之差距資料的工序；以及選定具有該差距資料之該計算區域內的最高高度與最低高度之差在轉印所使用之曝光波長為λ時，會成為λ/10以下的表面形狀之該遮罩基底的工序；該假定基準面係在極座標系統所表示之查涅克多項式，並具有藉由半徑相關之係數的次方數會包含1個以上的2次項之查涅克多項式來定義的形狀。
  14. 如申請專利範圍第13項之遮罩基底之製造方法，其更具備有選定由該差距資料所計算出之判定係數R2為0.9以上之該遮罩基底的工序。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之遮罩基底之製造方法；其更具備有選定以該薄膜之表面中的該基板中心為基準的一邊為132mm之四角形內側區域的平坦度為0.2μm以下之遮罩基底的工序。
  16. 一種轉印用遮罩之製造方法，係具備有在由如申請專利範圍第12至15項中任一項之遮罩基底之製造方法所製造的遮罩基底的該薄膜形成轉印圖案之工序。
  17. 一種半導體元件之製造方法，係將如申請專利範圍第8項之轉印用遮罩設置在曝光裝置之遮罩台，並藉由微影法來將該轉印用遮罩之轉印圖案圖案轉印至半導體基板上。
  18. 如申請專利範圍第17項之半導體元件之製造方法，其中該曝光裝置係具有相對於從轉印用遮罩之轉印圖案所穿透之穿透光的波面，進行以查涅克多項式來定義之形狀的波面修正的機能。
  19. 一種半導體元件之製造方法，係將以如申請專利範圍第16項之轉印用遮罩之製造方法所製造的轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，並藉由微影法來將該轉印用遮罩之轉印圖案圖案轉印至半導體基板上。
  20. 如申請專利範圍第19項之半導體元件之製造方法，其中該曝光裝置係具有相對於從轉印用遮罩之轉印圖案所穿透之穿透光的波面，進行以查涅克多項式來定義之形狀的波面修正的機能。
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