TW202201117A - 遮罩基底、轉印用遮罩、及半導體元件之製造方法 - Google Patents

遮罩基底、轉印用遮罩、及半導體元件之製造方法 Download PDF

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達霖 許
惠君 譚
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Abstract

目的在於提供一種遮罩基底，其易於辨識已成膜出薄膜之區域與未形成有薄膜之區域的邊界，且易於調整形成薄膜之濺射裝置上所設置的遮蔽板之位置。
一種遮罩基底，係具備基板與薄膜；該基板係具有2個主表面與側面，在該2個主表面與該側面之間係設有倒角面；該2個主表面之中的一個主表面係具有包含該主表面中心的內側區域與該內側區域外側的外周區域；該主表面之內側區域上係設有該薄膜；該外周區域相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs係10%以下；在該薄膜的膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率為Rf時，則對比(Rf/Rs)係3.0以上。

Description

遮罩基底、轉印用遮罩、及半導體元件之製造方法
本發明係關於一種遮罩基底、使用該遮罩基底而被製造出的轉印用遮罩、及使用上述轉印用遮罩的半導體元件之製造方法。
一般而言，半導體元件之製程中，係使用光微影法來進行細微圖案的形成。另外，該細微圖案的形成一般係使用多片被稱為轉印用遮罩的基板。當使半導體元件之圖案細微化時，除了形成在轉印用遮罩之遮罩圖案的細微化外，也必需使光微影法所使用之曝光光源的波長短化。作為半導體裝置製造時的曝光光源，近年來波長短化的進程係從KrF準分子雷射(波長248nm)到ArF準分子雷射(波長193nm)。
近年來，作為該轉印用遮罩之一，係已開發出一種被稱為半色調型相移遮罩的相移遮罩。該半色調型相移遮罩中，係由會使實質上有助於曝光之強度的光穿透過的部分(光穿透部)及會使實質上無助於曝光之強度的光穿透過的部分(光半穿透部)來構成透明基板上所形成之遮罩圖案，且會藉由使通過該光半穿透部之光的相位偏移而使穿透過光半穿透部之光的相位相對於穿透過上述光穿透部之光的相位成為實質上相反的關係，來使穿透過光穿透部與光半穿透部的邊界部附近之光彼此抵銷，便可良好地保持邊界部的對比。
然而，由於曝光所使用之雷射光的波長短化，雷射光的能量會變大，因此曝光所致之對光半穿透膜的損傷也會變大。為了提高光半穿透膜相對於雷射光的耐久性，使光半穿透膜的膜緻密化是有效的。然而，相反地，若光半穿透膜的片電阻變大，則在對其上所形成之阻劑膜進行電子束描繪來圖案化時，電荷會累積在光半穿透膜而充電，會產生無法正確地描繪圖案的問題。
相對於此，專利文獻1係揭露一種技術，係會在透明基板1上的周緣部形成不存在有相移膜2的露出部5，藉由在對阻劑膜4進行電子束描繪來圖案化時將具有不會充電程度之導電性的材料所構成之遮光膜覆蓋在露出部5及相移膜2來加以形成，便可抑制充電。
專利文獻1：日本特開2006-184353號公報
上述遮罩基底中，遮光膜係遍及基板的倒角面或側面而形成在廣範圍區域。另一方面，伴隨著圖案的細微化，也被用作為硬遮罩之遮光膜的薄膜化進程也進一步到了膜厚40nm以下。一般而言，遮罩基底包含遮光膜之薄膜係藉由濺射法來形成在基板上。濺射法所致之薄膜形成時，相較於濺射粒子相對於基板主表面的入射角度，濺射粒子相對於倒角面或側面的入射角度會成為銳角。因此，相較於形成在主表面之薄膜厚度，形成在倒角面或側面之薄膜厚度便會大幅地變薄。另外，形成在倒角面或側面之薄膜的附著力會較形成在主表面之薄膜的附著力要弱。由於該等情形，形成於基板之倒角面或側面上部分的遮光膜會容易剝離，而會有在對遮罩基底進行處理時，該部分的遮光膜被剝離而容易揚塵的問題。為了解決該問題，在以濺射法來成膜出遮光膜時便嘗試了下述控制，係使該遮光膜之成膜區域(薄膜形成區域)的外緣位於較基板主表面 與倒角面的稜線要內側，且較安裝在電子束描繪裝置時使接地銷接觸的位置要外側。
以往，控制基板主表面上所形成之薄膜的區域時，係在基板上設置會遮蔽不欲形成薄膜之區域的遮蔽板之狀態下來進行濺射。亦即，在僅使基板主表面上之欲形成薄膜的區域(以下，會有將此稱為「設計區域」的情形)露出之狀態下來進行濺射。若在使該遮蔽板接觸於基板主表面之狀態下來進行濺射，則便可避免薄膜繞到基板的倒角面或側面而形成的情形。然而，此時，由於遮蔽板與基板主表面接觸，會有基板因為擦損或磨擦而產生傷痕或異物的問題。因此，便會在將遮蔽板配置成不會與基板主表面接觸的狀態下來進行濺射。在進行該濺射時，幾乎所有濺射粒子皆會以從相對於基板主表面垂直方向而傾斜某程度的方向來射入至基板主表面。另外，在濺射裝置內也會存在有懸浮狀態的濺射粒子。由於該等情形，故希望可避免固定量的濺射粒子繞到基板主表面與遮蔽板的間隙而堆積。亦即，在結束濺射後，在基板主表面上的設計區域雖然會形成所欲厚度，但在該設計區域的邊界起稍微外側處仍會成為形成有厚度較薄的薄膜之狀態。
特別是，在形成遮光膜般高導電性薄膜的情形，會追求薄膜會形成至較電子束描繪裝置等的接地銷所接觸位置要外側。該接地銷所接觸位置大多情形係接近基板主表面上與倒角面的稜線之位置。在必需將此般薄膜形成至接近主表面上與倒角面的稜線之區域的情形，若設置遮蔽板時的位置精度較低，則會有濺射粒子附著至倒角面或側面而形成薄膜之虞。亦即，為了控制該薄膜形成區域，必需提高濺射裝置之遮蔽板的位置精度。
作為確認該遮蔽板的位置精度之方法，係實際上在基板上設置遮蔽板並以濺射來形成遮光膜後，以光學攝影機來放大形成有遮光膜之區域以進行辨識。其結果，會有難以確認到遮光膜之形成區域與未形成區域的邊界之情形而成為問題。另外，此般問題並不限於遮光膜，也有可能會在基板上具備薄膜之其他用途的遮罩發生。
本發明係用以解決習知課題，目的在於基板上形成有薄膜時可容易辨識薄膜之形成區域與未形成區域(基板露出區域)的邊界。另外，目的在於提供一種遮罩基底，係藉此可容易進行會形成薄膜之濺射裝置上所設置的遮蔽板之位置調整，以避免薄膜繞到基板側面或倒角面而形成的情形。再者，目的在於提供一種使用該遮罩基底而被製造出的轉印用遮罩。此外，本發明之目的在於提供一種使用此般轉印用遮罩的半導體元件之製造方法。
為了達成上述課題，本發明係具有以下構成。
(構成1)
一種遮罩基底，係具備基板與薄膜；
該基板係具有2個主表面與側面，在該2個主表面與該側面之間係設有倒角面；
該2個主表面之中的一個主表面係具有包含該主表面中心的內側區域與該內側區域外側的外周區域；
該主表面之內側區域上係設有該薄膜；
該主表面之外周區域相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs係10%以下；
在該薄膜的膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率為Rf時，則對比(Rf/Rs)係3.0以上。
(構成2)
如構成1記載之遮罩基底，其中在該1處相對於該波長400nm至700nm之光的表面反射率係20%以上。
(構成3)
如構成1或2記載之遮罩基底，其中在該1處相對於波長400nm之光的表面反射率為RfB、在該1處相對於波長550nm之光的表面反射率為RfG、在該1處相對於波長700nm之光的表面反射率為RfR時，則在3個該表面反射率RfB、RfG及RfR之間所算出的表準偏差係1.0以下。
(構成4)
如構成1至3任一者記載之遮罩基底，其中該薄膜相對於該波長400nm至700nm之光的消光係數k係1.5以上。
(構成5)
如構成1至4任一者記載之遮罩基底，其中該薄膜的平均膜厚係較10nm要大，且為60nm以下。
(構成6)
如構成1至5任一者記載之遮罩基底，其中在從該內側區域外緣朝向該一個主表面中心側之內側的區域內，係在該主表面與該薄膜之間設有中間膜。
(構成7)
如構成6記載之遮罩基底，其中該中間膜係會以1%以上的穿透率來使ArF準分子雷射之曝光用光穿透的光半穿透膜。
(構成8)
一種轉印用遮罩，係在構成1至5中任一者記載之遮罩基底的該薄膜具備轉印圖案而構成。
(構成9)
一種轉印用遮罩，係在構成6或7記載之遮罩基底的該中間膜具備轉印圖案，且在該薄膜具備包含遮光帶的圖案而構成。
(構成10)
一種半導體元件之製造方法，係具備使用構成8或9記載之轉印用遮罩來將轉印圖案曝光轉印在半導體基板上之阻劑膜的工序。
根據本發明之遮罩基底，便能夠在基板上形成有薄膜時可容易辨識出薄膜之形成區域與未形成區域的邊界。藉此，便可容易進行會形成薄膜之濺射裝置上所設置的遮蔽板之位置調整，以避免薄膜繞到基板側面或倒角面而形成的情形。
10:透光性基板
11(11a,11b):主表面
12:側面
13:倒角面
14:內側區域
15:外周區域
16:接地銷接地處
17:中心
20:相移膜
20a:相移圖案
30:遮光膜
30a,30b:遮光圖案
31:硬遮罩膜
31a:硬遮罩圖案
40a,40b:阻劑圖案
50:濺射靶
51:基板保持部
52:遮蔽板
100:遮罩基底
200:相移遮罩
圖1係顯示本發明實施形態之遮罩基底的構成之主要部位剖面圖。
圖2係本發明實施形態之基板的平面示意圖。
圖3係顯示本發明實施形態之相移遮罩的製程之剖面示意圖。
圖4係形成本發明實施形態之遮罩基底的薄膜時所使用之遮蔽板的主要部位示意圖。
圖5係顯示實施例1相關之主表面與遮光膜的邊界附近之膜厚分布的圖表。
以下，說明本發明實施形態前先說明完成本發明的經過。
本案發明人係針對下述遮罩基底的構成進行了積極研究，該遮罩基底係能夠在基板上形成有薄膜時可容易辨識出薄膜之形成區域與未形成區域(基板露出區域)的邊界，藉此，便可容易進行會形成薄膜之濺射裝置上所設置的遮蔽板之位置調整，以避免薄膜繞到基板側面或倒角面而形成的情形。
由於上述情形，故即使在使用遮蔽板而以濺射法來形成薄膜時，也希望可避免固定量的濺射粒子繞到基板主表面與遮蔽板的間隙而堆積。亦即，在基板主表面上的設計區域雖然會形成所欲厚度，但在該設計區域的邊界起稍微外側處也會成為形成有厚度較薄的薄膜之狀態。該所形成的薄膜會在主表面上未被遮蔽板所覆蓋之區域形成為大致均勻的厚度。然而，由於濺射粒子進入遮蔽板與基板主表面之間隙的影響，該薄膜的端部不會成為具有垂直側壁的形狀。亦即，該薄膜的端部會位於較主表面的設計區域而往外側某一距離處，形成在較設計區域要外側的薄膜係厚度從設計區域邊界的位置朝向其端部逐漸變薄的形狀。
主表面上的設計區域邊界至薄膜端部的距離即使在相同設計規格的2台濺射裝置之間也仍希望可以避免產生距離上的差異。即使是使用相同濺射裝置的情形，也會因濺射條件而產生差異。因此，實際上係以經設計的成膜 條件來將薄膜形成在設置有遮蔽板的基板上，並確認薄膜端部的位置來進行遮蔽板的位置調整。本案發明人係考量到進行遮蔽板的位置調整之頻率較高，而在識別薄膜端部這一點嘗試採用了使用CCD等攝影機所拍攝的影像資料之方法(以下，會有將該方法稱為「影像識別法」的情形)。使用該影像識別法時，會難以正確地檢測出主表面上的薄膜之形成區域與未形成區域(主表面露出區域)的邊界。該影像識別法會將薄膜之未形成區域所反射的光與薄膜之形成區域所反射的光之間獲得一定以上對比之部位識別為存在有薄膜。存在有該影像識別法所識別之薄膜的區域最外端之位置，係較實際上存在有薄膜的區域最外端之位置要稍微內側。
本案發明人積極研究的結果，明白到該影像識別法所識別之薄膜的區域最外端之位置與實際上存在有薄膜的區域最外端之位置的差異會因薄膜構成而變大，導致有遮蔽板之位置調整的精度變低之情形。因此，本案發明人除了調查在基板主表面上由濺射所形成之薄膜的設計區域至薄膜端部為止之薄膜厚度的傾向外，也注意到該薄膜厚度與相對於可見光(具體而言係波長400nm至700nm之光。以下會有將該波長域之光稱為「可見光域之光」的情形)之反射率的關係，而進一步進行積極研究。
首先，從薄膜厚度的傾向發現到若能夠藉由上述影像識別法而在薄膜厚度最大10nm處來識別薄膜之存在的話，則與實際上存在有薄膜的區域最外端之位置的差會變小，便能夠高精度地進行遮蔽板之位置調整。為了使在薄膜的該處來識別薄膜之存在這一點變得容易，希望是基板主表面上未形成有薄膜之外周區域相對於可見光域之光的表面反射率較低。已明白到該表面反射率為10%以下即可。除此之外，也發現到為了能夠在薄膜的該處來識別薄膜之存 在，希望是薄膜的該處相對於可見光域之光的表面反射率與使基板主表面露出之處相對於可見光域之光的表面反射率之間的對比係3.0以上。再者，也發現到為了能夠容易識別薄膜之存在，希望是即使該薄膜的厚度從10nm變薄成1nm仍然能夠將上述對比維持在3.0以上。
亦即，本發明之遮罩基底，係具備基板與薄膜；該基板係具有2個主表面與側面，在該2個主表面與該側面之間係設有倒角面；該2個主表面之中的一個主表面係具有包含該主表面中心的內側區域與該內側區域外側的外周區域；該主表面之內側區域上係設有該薄膜；該主表面之外周區域相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs係10%以下；在該薄膜的膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率為Rf時，則對比(Rf/Rs)係3.0以上。
圖1係顯示本發明實施形態相關之遮罩基底100的構成之剖面圖。圖1所示的本發明之遮罩基底100係具有在透光性基板10上依序層積有相移膜20、遮光膜30、硬遮罩膜31的構造。
透光性基板10除了合成石英玻璃外，也能夠由石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、低熱膨脹玻璃(SiO2-TiO2玻璃等)等所形成。該等之中，由於合成石英玻璃相對於ArF曝光用光的穿透率較高，且也充分具有不易引起變形的剛性，因此作為形成遮罩基底的透光性基板之材料係特別地優異。腔室(未圖示)內所收納之基板10係具有2個主表面11(11a,11b)、側面12、及對主表面11與側面12的邊界部進行倒角加工而形成的倒角面13。從主表面11側觀察時，主表面11與倒角面13的邊界較佳地係從基板側面12起算未達0.5mm，更佳地係0.4mm以下。
如圖2所示，該2個主表面11之中的一個主表面11a係具有包含該主表面11a之中心17的內側區域14與內側區域14外側的外周區域15。該內側區域14上係設有作為薄膜的遮光膜30。外周區域15係實質上未形成有遮光膜30，即會使主表面11a實質上露出。實質上未形成有遮光膜30之狀態或者會使主表面11a實質上露出之狀態也包含會微量附著有構成遮光膜30之濺射粒子而堆積成未達1nm之狀態。若為該程度的堆積狀態，則不易成為缺陷的主要原因，在與會使主表面11a完全露出之狀態下的表面反射率Rs之間並不會產生實質上的差異。此外，圖2所示之內側區域14與外周區域15的邊界線或中心17係為了說明而附加的假設性圖示，在實際基板上並不一定會實際上附加，關於此點，為求謹慎而加以註記。
內側區域14與外周區域15的邊界線，較佳地係位於從基板10之倒角面13與主表面11a的邊界起算往內側0.05mm以上。
另外，基板10之外周區域15相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs較佳地係10%以下，更佳地係8%以下，再更佳地係7%以下。表面反射率Rs及後述表面反射率Rf皆能夠依據CCD等攝影機所拍攝的影像資料來加以測定。藉由使外周區域15的表面反射率Rs成為上述範圍，便能夠容易地在薄膜的膜厚為9nm至10nm之範圍內時將與薄膜相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rf之間的對比調整成3.0以上。
本實施形態中，如圖1所示，在從內側區域14與外周區域15的邊界朝向主表面11a的中心17側之內側的區域內，係在主表面11a與作為薄膜的遮光膜30之間設有作為中間膜的相移膜20。
相移膜20係由含矽材料所構成。
相移膜20較佳地係光半穿透膜，該光半穿透膜係具有會使ArF準分子雷射之曝光用光以1%以上的穿透率來穿透的功能、及會使穿透過相移膜20的該曝光用光與在空氣中通過和相移膜20厚度相同距離之曝光用光之間產生150度以上，210度以下之相位差的功能。另外，相移膜20之穿透率較佳地係1%以上，更佳地係2%以上。相移膜20之穿透率較佳地係30%以下，更佳地係20%以下。
相移膜20的厚度較佳地係80nm以下，更佳地係70nm以下。相移膜20的厚度較佳地係50nm以上。此係因為必需要50nm以上才能夠由非晶材料來形成相移膜20並同時使相移膜20的相位差成為150度以上。
相移膜20中，為了滿足上述光學條件與膜厚的諸條件，相移膜相對於曝光用光(ArF曝光用光)的折射率n較佳地係1.9以上，更佳地係2.0以上。另外，相移膜20的折射率n較佳地係3.1以下，更佳地係2.7以下。相移膜20相對於ArF曝光用光的消光係數k較佳地係0.26以上，更佳地係0.29以上。另外，相移膜20的消光係數k較佳地係0.62以下，更佳地係0.54以下。
此外，包含相移膜20之薄膜的折射率n與消光係數k並非僅由該薄膜的組成來決定。該薄膜的膜密度或結晶狀態等也是左右折射率n或消光係數k的要素。因此，會調整由反應性濺射來形成薄膜時的諸條件，以將該薄膜形成為所欲的折射率n及消光係數k。為了使相移膜20成為上述折射率n與消光係數k的範圍，在由反應性濺射來形成時，調整惰性氣體與反應性氣體(氧氣、氮氣等)之混合氣體的比率是非常有效的，但並不限於此。而會涉及到在由反應性濺射來形成時之成膜室內的壓力、施加至濺射靶材的電力、靶材與透光性基板10之間的距離等之位置關係等多種因素。另外，該等成膜條件係成膜裝置所固有者，會被適當地調整成使所形成之相移膜20成為所欲的折射率n及消光係數k。
遮罩基底100係在相移膜20上具備作為薄膜的遮光膜30。一般而言，二元型轉印用遮罩中，形成有轉印圖案之區域(轉印圖案形成區域)的外周區域係被要求會確保既定值以上的光密度(OD)，以在使用曝光裝置來對半導體晶圓上之阻劑膜進行曝光轉印時能使阻劑膜不會受到穿透過外周區域之曝光用光所致的影響。關於這一點，在相移遮罩的情形也是相同的。一般來說，包含相移遮罩之轉印用遮罩的外周區域中，係希望OD為3.0以上，至少較2.0要大是必要的。相移膜20係具有以既定穿透率來使曝光用光穿透的功能，故只有相移膜20的話會難以確保既定值的光密度。因此，在製造遮罩基底100的階段就必需要在相移膜20上預先層積遮光膜30以確保不足的光密度。藉由此般遮罩基底100的構成，若在製造相移遮罩200(參照圖3)途中將會使用相移效果之區域(基本上是轉印圖案形成區域)的遮光膜30加以去除，則便能夠製造於外周區域會確保既定值之光密度的相移遮罩200。
另外，遮光膜30係必需會在將轉印圖案(相移圖案)形成在相移膜20而進行氟系氣體所致之乾式蝕刻時具有蝕刻遮罩的功能。因此，遮光膜30必需要適用會在氟系氣體所致之乾式蝕刻中相對於相移膜20而具有充分的蝕刻選擇性之材料。對遮光膜30會要求可將應形成的細微圖案高精度地形成在相移膜20。遮光膜30之平均膜厚較佳地係60nm以下，更佳地係50nm以下，再更佳地係40nm以下。若遮光膜30之膜厚過厚，則會無法將應形成的細微圖案高精度地形成。另一方面，遮光膜30會被要求要滿足上述所要求的光密度。因此，遮光膜30之平均膜厚係除了內側區域14與外周區域15之邊界的端部區域外，會被要求較10nm要大，較佳地係15nm以上。此處，平均膜厚雖未特別限定，但可將形成 有遮光膜30之區域分割成約55μm×約55μm的區域，取各區域所測定之膜厚的平均來加以計算出。
本實施形態中，作為薄膜之遮光膜30的構成，係在遮光膜30的膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率為Rf時，則對比(Rf/Rs)為3.0以上。藉此，便可容易識別出作為薄膜之遮光膜30的形成區域與未形成區域之邊界。另外，從辨識性的觀點觀之，在上述1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rf較佳地係20%以上。
如上述，決定上述表面反射率Rf之遮光膜30(薄膜)的部位嚴格來說並非遮光膜30的最外端。然而，遮光膜30從該部位的位置至最外端的位置之差較小，故非常有可能以此為基準來進行遮蔽板的位置調整。
從確保導電性的觀點觀之，遮光膜30的片電阻值較佳地係1kΩ/Square以下，更佳地係0.5kΩ/Square以下。
遮光膜30係在膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm之光的表面反射率為RfB、在上述1處相對於波長550nm之光的表面反射率為RfG、在上述1處相對於波長700nm之光的表面反射率為RfR時，則在3個該表面反射率RfB、RfG及RfR之間所算出的標準偏差較佳地係1.0以下。從CCD等攝影機所拍攝的影像資料之RGB值便可較容易地獲得。相對於上述3個波長之光的各反射率之偏差較小，則可更容易辨識出遮光膜30的存在。
從辨識性的觀點觀之，遮光膜30相對於波長400nm至700nm之光的消光係數k較佳地係1.5以上，更佳地係2.0以上。另外，遮光膜30相對於上述光的消光係數k較佳地係4.0以下，更佳地係3.5以下。
遮光膜30可適用於單層構造及雙層以上的層積構造之任一者。另外，單層 構造之遮光膜及雙層以上的層積構造之遮光膜的各層可以是組成在膜或層的厚度方向上大致相同的構成，也可以是組成會在層的厚度方向上有偏差的構成。
遮光膜30只要會滿足上述對比條件，則能夠以任何材料來加以形成。遮光膜30較佳地係由含鉻材料來加以形成。作為形成遮光膜30之含鉻材料，除了鉻金屬以外，可舉出鉻(Cr)中含有選自氧(O)、氮(N)、碳(C)、硼(B)、及氟(F)之1種以上元素的材料。一般而言，鉻系材料會被氯系氣體與氧氣的混合氣體蝕刻，但鉻金屬相對於該蝕刻氣體的蝕刻率並不太高。若考量提高相對於氯系氣體與氧氣的混合氣體之蝕刻氣體的蝕刻率這一點，則作為形成遮光膜30之材料，較佳地係鉻中含有選自氧、氮、碳、硼、及氟之1種以上元素的材料。另外，也可以使形成遮光膜30之含鉻材料含有鉬、銦及錫中之1種以上元素。藉由含有鉬、銦及錫中之1種以上元素，則便可進一步提升相對於氯系氣體與氧氣的混合氣體之蝕刻率。
遮光膜30可藉由會使用含鉻靶材的反應性濺射法來形成在相移膜20上。作為濺射法，可為使用直流(DC)電源者(DC濺射)、也可為使用高頻(RF)電源者(RF濺射)。另外，可為磁控濺射方式，也可為傳統濺射方式。從機構較為單純這一點觀之，較佳地係DC濺射。另外，從成膜速度快而產率提升這一點觀之，較佳地係使用磁控濺射方式。此外，成膜裝置可為連續型，也可為枚葉型。
作為形成遮光膜30時所使用之濺射氣體，較佳地係包含有不含氧但含碳氣體(CH4、C2H4、C2H6等)與不含碳但含氧氣體(O2、O3等)與惰性氣體(Ar、Kr、Xe、He、Ne等)的混合氣體、包含有含碳及氧氣體(CO2、CO等)與惰性氣體的混合氣體、或者在惰性氣體與含碳及氧氣體中包含有不含氧但含碳氣體(CH4、C2H4、C2H6等)及不含碳但含氧氣體之至少一者的混合氣體中之任一者。 特別是，若使用CO2與惰性氣體的混合氣體來作為濺射氣體則較為安全，且由於CO2氣體的反應性較氧氣要低，故氣體可均勻地繞到腔室內的廣泛範圍，所形成之遮光膜30的膜質會變均勻，由此方面觀之是較佳的。作為導入方法，係可以分別導入至腔室內，也可以匯集多數氣體或混合所有氣體來加以導入。
靶材之材料並不只有鉻單體，只要鉻為主成分即可，也可以使用含氧、碳任一者的鉻，或將組合氧、碳者添加至鉻中的靶材。
此外，本發明之遮罩基底並不限於圖1所示者，也可以構成為其他膜(蝕刻停止膜)會介於相移膜2與遮光膜30之間。此情形，較佳地係以前述含鉻材料來形成蝕刻停止膜，以含矽材料或含鉭材料來形成遮光膜30的構成。
另外，本發明之遮罩基底並不限於上述相移遮罩用遮罩基底，也可以適用於二元遮罩用遮罩基底。此情形之遮罩基底的構成係成為不會在透光性基板10的主表面11a與遮光膜30之間設置相移膜20。另外，僅以遮光膜30來確保上述既定光密度。藉由將轉印圖案形成在此般遮罩基底的遮光膜30，便可形成二元遮罩(轉印用遮罩)。
另外，本發明之遮罩基底也可以為EUV微影(Extreme Ultraviolet Lithography)用反射型遮罩基底。此情形較佳地係以本實施形態之薄膜來構成吸收體膜。
形成遮光膜30的含矽材料可以含有過渡金屬，也可以含有過渡金屬以外的金屬元素。此係因為形成在遮光膜30的圖案基本上係外周區域的遮光帶圖案，ArF曝光用光之累積照射量相較於轉印用圖案區域要少，且在該外周區域配置有細微圖案的情形非常稀少，故即使ArF耐光性較低實質上也不易產生問題。另外，也因為若使遮光膜30含有過渡金屬，則遮光性能相較於未含有的情 形會大幅地提昇，如此便能使遮光膜30的厚度變薄。作為遮光膜30所含有的過渡金屬，可舉出鉬(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)等任一金屬元素或該等金屬的合金。
遮罩基底100的構成也可以進一步在遮光膜30上層積有硬遮罩膜31，係由相對於蝕刻遮光膜30時所使用之蝕刻氣體具有蝕刻選擇性的材料所形成。如圖1所示，由於硬遮罩膜31係形成在較遮光膜30要內側的區域，因此並不會對確保遮光膜30與阻劑膜間的導電性一事造成任何影響。硬遮罩膜31只要有可在其正下方的遮光膜30形成圖案之乾式蝕刻結束前來作為蝕刻遮罩而作用的膜厚即足，基本上並不會受到光密度的限制。因此，硬遮罩膜31的厚度相較於遮光膜30的厚度便能夠大幅地變薄。此外，有機系材料的阻劑膜只要有會在該硬遮罩膜形成圖案之乾式蝕刻結束前來作為蝕刻遮罩而作用的膜厚即足，因此相較於以往能使厚度大幅地變薄。阻劑膜之薄膜化係具有會提昇阻劑解像度與防止圖案塌陷的效果，在對應於細微化的要求上是極端重要的。
該硬遮罩膜31在遮光膜30是由含鉻材料所形成的情形，較佳地係由上述含矽材料來加以形成。此外，此情形的硬遮罩膜31係具有與有機系材料的阻劑膜密合性較低的傾向，因此較佳地係對硬遮罩膜31表面施予HMDS(Hexamethyldisilazane)處理以提昇表面的密合性。此外，此情形的遮罩膜較佳地係由SiO2、SiN、SiON等來加以形成。
另外，在遮光膜30是由含鉻材料所形成的情形，作為硬遮罩膜31的材料除了上述說明外也可以適用含鉭材料。此情形，作為含鉭材料除了鉭金屬外，可舉出鉭中含有選自氮、氧、硼、碳、及矽之1種以上元素的材料等。例如，可舉出Ta、TaN、TaO、TaON、TaBN、TaBO、TaBON、TaCN、TaCO、 TaCON、TaBCN、TaBOCN、TaSi、TaSiN、TaSiO、TaSiON、TaSiBN、TaSiBO、TaSiBON、TaSiC、TaSiCN、TaSiCO、TaSiCON等。另外，硬遮罩膜31在遮光膜30是由含矽材料所形成的情形，較佳地是由上述含鉻材料來加以形成。
遮罩基底100中，也可以與遮光膜30表面(形成有硬遮罩膜31時係硬遮罩膜31表面)相接地來形成有機系材料的阻劑膜。DRAM hp32nm世代所對應的細微圖案之情形，會有在遮光膜30上應形成的遮光圖案上設有線寬40nm的SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)之情形。然而，即使是該情形，如上述藉由設置硬遮罩膜31便可抑制阻劑膜的膜厚，藉此能使該阻劑膜所構成之阻劑圖案的剖面深寬比低至1：2.5。是以，便可在阻劑膜顯影時、清洗時等抑制阻劑圖案塌陷或脫離。此外，阻劑膜的膜厚更佳地係80nm以下。阻劑膜較佳地係電子束描繪曝光用阻劑，進而更佳地係該阻劑為化學增幅型。
以上構成的遮罩基底100係依照以下順序來製造。首先，會準備透光性基板10。該透光性基板10係側面12及主表面11被研磨至既定表面粗糙度(例如，均方根粗糙度Rq在一邊為1μm的四角形之內側區域內係0.2nm以下)，之後再施予既定洗淨處理及乾燥處理。
接著，會在該透光性基板10上藉由濺射法來形成相移膜20。在形成相移膜20後，會以既定加熱溫度來進行退火處理。接著，會在相移膜20上藉由濺射法來形成上述遮光膜30。
圖4係顯示形成遮光膜30時所使用之遮蔽板的主要部位。如同圖所示，基板10的兩端係藉由基板保持部51來加以定位保持。此外，基板10上方係設有會覆蓋其周緣部的遮蔽板52。遮蔽板52係設成可調整位置的狀態，以與基板10保持非接觸狀態並同時相對於基板10之主表面11a的中心17而接近或離 開。藉由調整該等遮蔽板52的位置，便可抑制濺射靶50所供給的遮光膜材料附著於基板10周緣部的情形。
接著，會在遮光膜30上藉由濺射法來形成上述硬遮罩膜31。濺射法所致之各層的形成係使用以既定組成比來含有會構成各層之材料的濺射靶及濺射氣體，進而會視需要而將上述惰性氣體與反應性氣體的混合氣體用作為濺射氣體來進行形成。之後，該遮罩基底100具有阻劑膜的情形，係會視需要而對硬遮罩膜31表面施予HMDS(Hexamethyldisilazane)處理。接著，在被施予HDMS處理後之硬遮罩膜31表面上係藉由旋塗法等之塗布法來形成阻劑膜，而完成遮罩基底100。
本實施形態之作為轉印用遮罩的相移遮罩200之特徵在於：在遮罩基底100的相移膜20形成有轉印圖案(相移圖案)20a，在遮光膜30則形成有包含遮光帶的遮光圖案30b。在遮罩基底100設有硬遮罩膜之構成的情形，會在製造該相移遮罩200途中便將硬遮罩膜31加以去除。
本發明之相移遮罩200的製造方法係使用上述遮罩基底100，特徵在於具備：藉由乾式蝕刻來將轉印圖案形成在遮光膜30的工序；以具有轉印圖案的遮光膜30作為遮罩，藉由乾式蝕刻來將轉印圖案形成在相移膜20的工序；以及以具有遮光帶圖案的阻劑膜(阻劑圖案40b)作為遮罩，藉由乾式蝕刻來將遮光圖案30b形成在遮光膜30的工序。以下，依據圖3所示之製程來說明本發明之相移遮罩200的製造方法。
首先，藉由旋塗法來將阻劑膜形成在遮罩基底100的硬遮罩膜31上。接著，對該阻劑膜以電子束來曝光描繪應形成在相移膜20的第1圖案(相移圖案)。此外，此時未圖示的接地銷會接觸於形成有阻劑膜之遮光膜30，而會在阻 劑膜與遮光膜30之間確保接地(參照圖2中的接地銷接地處16)。藉此，便可抑制曝光描繪時的充電。之後，對阻劑膜來進行PEB處理、顯影處理、後烘處理等既定處理，將對應於相移圖案之第1阻劑圖案40a形成在阻劑膜(參照圖3(a))。
接著，以阻劑圖案40a為遮罩，使用氟系氣體來進行硬遮罩膜31的乾式蝕刻，將作為第1圖案的硬遮罩圖案31a形成在硬遮罩膜31(參照圖3(b))。之後，會去除阻劑圖案40a。此外，此處也可以不去除阻劑圖案40a而使其殘留的情況下來進行遮光膜30的乾式蝕刻。在此情形，阻劑圖案40a便會在使遮光膜30乾式蝕刻時消失。
接著，以硬遮罩圖案31a為遮罩，使用含氧氯系氣體來進行乾式蝕刻，將作為第1圖案的遮光圖案30a形成在遮光膜30(參照圖3(c))。遮光膜30的乾式蝕刻中之氯系氣體與氧氣的混合氣體之混合比率以在蝕刻裝置內的氣體流量比來表示，較佳地係氯系氣體：氧氣=10以上：1，更佳地係15以上：1，再更佳地係20以上：1。藉由使用氯系氣體的混合比率較高之蝕刻氣體，便可提高蝕刻的異向性。另外，遮光膜30的乾式蝕刻中之氯系氣體與氧氣的混合氣體之混合比率以在蝕刻腔室內的氣體流量比來表示，較佳地係氯系氣體：氧氣=40以下：1。
接著，以遮光圖案30a作為遮罩，使用氟系氣體來進行乾式蝕刻，將作為第1圖案的相移圖案20a形成在相移膜20且去除硬遮罩圖案31a(參照圖3(d))。接著，藉由旋塗法來將阻劑膜形成在遮光圖案30a上。對該阻製膜以電子束來曝光描繪應形成在遮光膜30的第2圖案(遮光圖案)。之後，進行顯影處理等既定處理，形成具有會對應於遮光圖案而作為第2圖案的阻劑圖案40b之阻劑膜(參照圖3(e))。
接著，以阻劑圖案40b為遮罩，使用氯系氣體與氧氣的混合氣體來進行乾式蝕刻，將作為第2圖案的遮光圖案30b形成在遮光膜30(參照圖3(f))。進而，去除阻劑圖案40b，經過洗淨等既定處理而獲得相移遮罩200(參照圖3(g))。
此外，上述製程中作為乾式蝕刻所使用的氯系氣體只要包含有Cl則不特別限制。例如，作為氯系氣體，可舉出Cl2、SiCl2、CHCl3、CH2Cl2、CCl4、BCl3等。另外，上述製程中作為乾式蝕刻所使用的氟系氣體只要包含有F則不特別限制。例如，作為氟系氣體，可舉出CHF3、CF4、C2F6、C4F8、SF6等。特別是，不含C的氟系氣體相對於玻璃基板的蝕刻率較低，因此可進一步減少會對玻璃基板造成的損傷。
本發明之相移遮罩200係使用上述遮罩基底100來製作出。因此，可確保相對於阻劑的接地且抑制揚塵，故可良好地來進行圖案轉印。
本發明的半導體元件之製造方法的特徵在於具備使用前述相移遮罩200或使用前述遮罩基底100所製造出的相移遮罩200來將轉印圖案曝光轉印在半導體基板上之阻劑膜的工序。因此，即使將該相移遮罩200安裝在曝光裝置，從該相移遮罩200的透光性基板1側來照射ArF曝光用光而對轉印對象物(半導體晶圓上的阻劑膜等)進行曝光轉印，也能夠以高精度來將所欲圖案轉印至轉印對象物。
實施例
以下，藉由實施例來更具體地說明本發明的實施形態。
(實施例1)
[遮罩基底的製造]
參照圖1，準備主表面尺寸為約152mm×約152mm且厚度為約6.35mm的合成 石英所構成之透光性基板10。該透光性基板10係主表面被研磨成既定表面粗糙度(Rq為0.2nm以下)，之後再被施予既定洗淨處理及乾燥處理。該透光性基板10係具有2個主表面11與4個側面12，在主表面11與側面12之間係具有倒角面13。倒角面13與主表面11的邊界(稜線)從主表面11側觀看時，係位於從基板側面12往中心17側0.4mm的位置。在該透光性基板10之主表面11a的多處來測定相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs之結果，在任一區域皆為7%以下(波長400nm：6.99%，波長550nm：6.75%，波長700nm：6.62%)。
接著，將透光性基板10設置在枚葉式DC濺射裝置內，使用鉬(Mo)與矽(Si)的混合燒結靶材(Mo：Si=11原子%：89原子%)，藉由以氬(Ar)、氮(N2)及氦(He)的混合氣體作為濺射氣體的反應性濺射(DC濺射)而以69nm的厚度來將鉬、矽及氮所構成之相移膜20形成在透光性基板10上。形成該相移膜20而進行濺射時係使用圖4所示的遮蔽板。所使用的遮蔽板係具有以基板中心為基準而一邊為146mm的正方形開口。
接著，進行加熱處理用以減低相移膜20相對於形成有該相移膜20的透光性基板10之膜應力且在表層形成氧化層。具體而言，會使用加熱爐(電氣爐)在大氣中以加熱溫度450℃，加熱時間1小時來進行加熱處理。使用相移量測定裝置(Lasertec公司製MPM193)來測定加熱處理後的相移膜20相對於波長193nm之光的穿透率與相位差之結果，穿透率係6.0%，相位差則係177.0度(deg)。
接著，將形成有相移膜20的透光性基板10設置在枚葉式DC濺射裝置內，使用鉻(Cr)靶材而在氬(Ar)、二氧化碳(CO2)及氦(He)的混合氣體環境氣氛中來進行反應性濺射(DC濺射)。藉此，便會與相移膜20相接而以18nm的膜厚來形成鉻、氧及碳所構成的遮光膜(CrOC膜)30。形成該遮光膜30而進行濺射時也 是使用遮蔽板。然而，此處所使用的遮蔽板係具有以基板中心為基準而一邊為150mm的正方形開口(亦即，設計區域係一邊為150mm的正方形區域)。基板主表面11一邊的大小係151.2mm，故在與設計區域之間的裕度係非常地小。
接著，對形成有上述遮光膜(CrOC膜)30的透光性基板10施予加熱處理。具體而言，會使用加熱板在大氣中以加熱溫度280℃，加熱時間5分鐘來進行加熱處理。加熱處理後，對層積有相移膜20及遮光膜30的透光性基板10而使用分光光度計(Agilent Technologies公司製Cary4000)來測定相移膜20及遮光膜30的層積構造對於ArF準分子雷射光之波長(約193nm)的光密度之結果，可確認到係超過2.0。
接著，使用CCD攝影機而針對形成有遮光膜30之透光性基板10的主表面11a之四角來分別取得放大後的影像資料。所取得的各影像資料係可辨識出遮光膜30與主表面11a的邊界。然而，該四角的各影像資料中，會發現到主表面11a完全被遮光膜30所覆蓋之處(遮光膜30有可能繞到倒角面13)。亦即，可明白得知遮蔽板未配置在適當位置。因此，分別針對四角的各影像資料而以側面12為基準來測量到使主表面11a露出之區域(未形成有遮光膜30之區域)與形成有遮光膜30之區域的邊界為止之距離。從該結果計算出濺射時透光性基板10之中心17與遮蔽板中心之間的差，以進行遮蔽板設置位置的微調。
接著，準備其他的透光性基板10，以與上述相同的順序而用濺射來形成相移膜20與遮光膜30。進而，以與上述相同的順序來取得形成有遮光膜30之透光性基板10的主表面11a之四角的各影像資料。接著，以與上述相同的順序分別針對四角的各影像資料而以側面12為基準來測量到使主表面11a露出之區域與形成有遮光膜30之區域的邊界為止之距離。其結果，在四角的任一者皆 能夠辨識出使主表面11a露出之區域與形成有遮光膜30之區域的邊界。另外，到以側面12為基準之邊界為止的距離也是大致相同的。
接著，以接觸式細微形狀測定機(小坂研究所製ET-4000)來測定主表面11a與遮光膜30的邊界附近之膜厚分布。圖5係顯示其結果。從該結果可知遮光膜30會從主表面11a上的側面12朝向內側0.47mm至0.53mm間之距離的位置起開始被形成。另外，從上述影像資料來測定遮光膜30的厚度為9nm至10nm之間的多個測定處(部位)相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rf之結果，平均係23.65%，相對於上述波長範圍內之光的表面反射率Rf皆為20%以上。進而，計算出在上述測定處之遮光膜30的表面反射率Rf相對於主表面11a的表面反射率Rs之對比(Rf/Rs)之結果，最小也有3.29而為3.0以上。再者，在表面反射率Rf為最大(24.69%)的測定處相對於波長400nm之光的表面反射率RfB係24.69%，相對於波長550nm之光的表面反射率RfG係25.06%，相對於波長700nm之光的表面反射率RfR係24.08%。在3個上述表面反射率RfB、RfG及RfR之間所算出的表準偏差係0.441而為1.0以下。
將形成有該遮光膜30的區域(亦即內側區域14)分割成55μm×55μm的區域，取各區域所測定之膜厚的平均來計算出遮光膜30的平均膜厚。所計算出之遮光膜30的平均膜厚係18nm。
接著，準備其他的透光性基板10，以與上述相同的順序而用濺射來形成相移膜20，並以濺射來將遮光膜30形成在微調後的遮蔽板之設置位置。接著，將層積有相移膜20及遮光膜30的透光性基板10設置在枚葉式DC濺射裝置內，使用矽(Si)靶材而在氬(Ar)及一氧化氮(NO)的混合氣體環境氣氛中藉由反應性濺射(DC濺射)而以5nm的厚度來將矽、氮及氧所構成的硬遮罩膜31形成在遮光 膜30上且較遮光膜30端部要內側的位置。此時，係使用會具有以基板中心為基準而一邊為146mm的正方形開口之遮蔽板。進而會施予既定洗淨處理而製造出實施例1的遮罩基底100。
準備以相同條件而在其他透光性基板10的主表面11a上只形成遮光膜30且已進行加熱處理者。測定該遮光膜30的片電阻值之結果，係0.246kΩ/Square而為0.5kΩ/Square以下。另外，使用光譜式橢圓偏光儀來測定遮光膜30相對於波長400nm至700nm之光的折射率n與消光係數k。其結果，相對於波長400nm之光的消光係數k係2.33，相對於波長550nm之光的消光係數k係2.53，相對於波長700nm之光的消光係數k係3.01，可確認到皆為2.0以上。此外，相對於波長400nm之光的折射率n係2.52，相對於波長550nm之光的折射率n係2.96，相對於波長700nm之光的折射率n係3.57。
進而，以X射線光電子能譜學(XPS，有RBS修正)針對該遮光膜30來進行分析。其結果，可確認到遮光膜30之透光性基板10側的相反側之表面附近區域(從表面起至2nm左右深度的區域)係具有含氧量會較其他區域要多的組成偏差部(含氧量係40原子%以上)。另外，可知遮光膜30之組成偏差部以外的區域之各構成元素含量的平均值係Cr：71原子%，O：14原子%，C：15原子%。再者，遮光膜30之組成偏差部以外的區域在厚度方向上之各構成元素的差皆為3原子%以下，可確認到實質上沒有厚度方向上的組成偏差。
接著，使用該實施例1之遮罩基底100，以下述順序來製造出實施例1之半色調型相移遮罩200。首先，會對硬遮罩膜31表面施予HMDS處理。接著，會藉由旋塗法而以膜厚80nm來與硬遮罩膜31表面相接地形成電子束描繪用化學增幅型阻劑所構成的阻劑膜。接著，會對該阻劑膜以電子束來描繪應形成在相 移膜20之作為相移圖案的第1圖案，進行既定顯影處理及洗淨處理而形成具有第1圖案的阻劑圖案40a(參照圖3(a))。進行該電子束描繪時，會使接地銷(未圖示)在接地銷接地處16接觸於遮光膜30。藉此，便可使電子束描繪在阻劑膜上的所欲位置以形成所欲之阻劑圖案40a。
接著，會以阻劑圖案40a為遮罩而使用CF4氣體來進行乾式蝕刻，將作為第1圖案之硬遮罩圖案31a形成在硬遮罩膜31(參照圖3(b))。
接著，會去除阻劑圖案40a。接著，會以硬遮罩圖案31a為遮罩而使用氯氣(Cl2)與氧氣(O2)的混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=13：1)來進行乾式蝕刻，將作為第1圖案的遮光圖案30a形成在遮光膜30(參照圖3(c))。
接著，會以遮光圖案30a為遮罩而使用氟系氣體(SF6+He)來進行乾式蝕刻，將作為第1圖案的相移圖案20a形成在相移膜20，且同時地去除硬遮罩圖案31a(參照圖3(d))。
接著，會藉由旋塗法而以膜厚150nm來將電子束描繪用化學增幅型阻劑所構成的阻劑膜形成在遮光圖案30a上。接著，會對阻劑膜來曝光描繪應形成在遮光膜之作為圖案(包含遮光帶圖案的圖案)的第2圖案，進而進行顯影處理等既定處理而形成具有遮光帶圖案的阻劑圖案40b(參照圖3(e))。接著，會以阻劑圖案40b為遮罩而使用氯氣(Cl2)與氧氣(O2)的混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)來進行乾式蝕刻，將作為第2圖案的遮光圖案30b形成在遮光膜30(參照圖3(f))。進而，會去除阻劑圖案40b，經過洗淨等既定處理而獲得相移遮罩200(參照圖3(g))。
使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)對以上順序所製作出之相移遮罩200而以波長193nm的曝光用光來進行轉印像曝光轉印在半導體元件上的阻劑膜 時的模擬。對該模擬的曝光轉印像進行驗證的結果，會充分地滿足設計規格。從該結果可說是即使將該實施例1之相移遮罩200安裝在曝光裝置的遮罩台座來對半導體元件上的阻劑膜進行曝光轉印，最終也能夠以高精度來形成半導體元件上所形成的電路圖案。
(比較例1)
[遮罩基底的製造]
此比較例1的遮罩基底，除了遮光膜以外係以與實施例1相同順序來製造。此比較例1的遮光膜與實施例1的遮光膜相較係改變了成膜條件。具體而言，係將形成有相移膜的透光性基板設置在枚葉式DC濺射裝置內，使用鉻(Cr)靶材而在氬(Ar)、二氧化碳(CO2)及氦(He)的混合氣體環境氣氛中來進行反應性濺射(DC濺射)。藉此，便會與相移膜相接而以24nm的膜厚來形成鉻、氧及碳所構成的遮光膜(CrOC膜)。形成該遮光膜而進行濺射時也是與實施例1相同地使用會具有一邊為150mm的正方形開口之遮蔽板。
接著，以與實施例1的情形相同條件來對形成有上述遮光膜(CrOC膜)的透光性基板施予加熱處理。加熱處理後，對層積有相移膜及遮光膜的透光性基板而使用分光光度計(Agilent Technologies公司製Cary4000)來測定相移膜及遮光膜的層積構造對於ArF準分子雷射光之波長(約193nm)的光密度之結果，可確認到係3.0以上。
接著，係以與實施例1相同順序，使用CCD攝影機而對形成有比較例1的遮光膜之透光性基板的主表面之四角來分別取得放大後的影像資料。然而，所取得的各影像資料係難以辨識出遮光膜與主表面的邊界。因此，會難以 計算出濺射時透光性基板之中心與遮蔽板中心之間的差而以高精度來進行遮蔽板設置位置的微調。
接著，以接觸式細微形狀測定機(小坂研究所製ET-4000)來測定主表面與比較例1之遮光膜的邊界附近之膜厚分布。從上述影像資料來測定該遮光膜的厚度為9nm至10nm之間的多個測定處(部位)相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rf之結果，平均係14.85%，相對於上述波長範圍內之光的表面反射率Rf皆大幅地低於20%。進而，計算出在上述測定處之比較例1的遮光膜之表面反射率Rf相對於主表面的表面反射率Rs之對比(Rf/Rs)之結果，最大也有2.27而大幅地低於3.0。再者，在表面反射率Rf為最大(15.51%)的測定處相對於波長400nm之光的表面反射率RfB係17.85%，相對於波長550nm之光的表面反射率RfG係15.37%，相對於波長700nm之光的表面反射率RfR係13.32%。在3個上述表面反射率RfB、RfG及RfR之間所算出的表準偏差係1.853而大幅地超過1.0。
另外，將形成有該遮光膜30的區域(亦即內側區域)分割成55μm×55μm的區域，取各區域所測定之膜厚的平均來計算出遮光膜30的平均膜厚。所計算出之遮光膜的平均膜厚係24nm。
準備以相同條件而在其他透光性基板的主表面上只形成遮光膜且已進行加熱處理者。測定該比較例1之遮光膜的片電阻值之結果，係168kΩ/Square而大幅地超過1.0kΩ/Square。另外，使用光譜式橢圓偏光儀來測定遮光膜相對於波長400nm至700nm之光的折射率n與消光係數k。其結果，相對於波長400nm之光的消光係數k係1.23，相對於波長550nm之光的消光係數k係1.27，相對於波長700nm之光的消光係數k係1.2，皆為低於2.0。此外，相對於波 長400nm之光的折射率n係2.42，相對於波長550nm之光的折射率n係2.64，相對於波長700nm之光的折射率n係2.67。
進而，以X射線光電子能譜學(XPS，有RBS修正)對該遮光膜來進行分析。其結果，可確認到遮光膜之透光性基板側的相反側之表面附近區域(從表面起至2nm左右深度的區域)係具有含氧量會較其他區域要多的組成偏差部(含氧量係40原子%以上)。另外，可知遮光膜之組成偏差部以外的區域之各構成元素含量的平均值係Cr：56原子%，O：29原子%，C：15原子%。再者，遮光膜之組成偏差部以外的區域在厚度方向上之各構成元素的差皆為3原子%以下，可確認到實質上沒有厚度方向上的組成偏差。
由於比較例1之遮光膜係難以辨識出使主表面露出的區域與形成有遮光膜的區域之邊界，因此會不易以高精度來進行遮蔽板設置位置的微調。因此，會難以確實地避免遮光膜繞到基板側面或倒角面而形成的情形。
[相移遮罩的製造]
接著，以與實施例1相同順序而使用該比較例1的遮罩基底來製作出多片比較例1的相移遮罩。
與實施例1同樣地使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)對所製作出之比較例1的相移遮罩而以波長193nm的曝光用光來進行轉印像曝光轉印在半導體元件上的阻劑膜時的模擬。對該模擬的曝光轉印像進行驗證的結果，會在一部分的相移遮罩上確認到有轉印瑕疵。此轉印瑕疵的產生原因係推測為因阻劑充電而無法正確地描繪圖案，或遮光膜附著在基板的倒角面而產生揚塵。從該結果可說是將該比較例1之相移遮罩安裝在曝光裝置的遮罩台座來對半導體元件 上的阻劑膜進行曝光轉印時，最終會在半導體元件上所形成的電路圖案上產生瑕疵部位。
10:透光性基板
11(11a,11b):主表面
12:側面
13:倒角面
14:內側區域
15:外周區域
20:相移膜
30:遮光膜
31:硬遮罩膜
100:遮罩基底

Claims (10)

  1. 一種遮罩基底，係具備基板與薄膜；
    該基板係具有2個主表面與側面，在該2個主表面與該側面之間係設有倒角面；
    該2個主表面之中的一個主表面係具有包含該主表面中心的內側區域與該內側區域外側的外周區域；
    該主表面之內側區域上係設有該薄膜；
    該主表面之外周區域相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率Rs係10%以下；
    在該薄膜的膜厚為9nm至10nm之範圍內的部位之中的1處相對於波長400nm至700nm之光的表面反射率為Rf時，則對比(Rf/Rs)係3.0以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之遮罩基底，其中在該1處相對於該波長400nm至700nm之光的表面反射率係20%以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中在該1處相對於波長400nm之光的表面反射率為RfB、在該1處相對於波長550nm之光的表面反射率為RfG、在該1處相對於波長700nm之光的表面反射率為RfR時，則在3個該表面反射率RfB、RfG及RfR之間所算出的表準偏差係1.0以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該薄膜相對於該波長400nm至700nm之光的消光係數k係1.5以上。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該薄膜的平均膜厚係較10nm要大，且為60nm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中在從該內側區域外緣朝向該一個主表面中心側之內側的區域內，係在該主表面與該薄膜之間設有中間膜。
  7. 如申請專利範圍第6項之遮罩基底，其中該中間膜係會以1%以上的穿透率來使ArF準分子雷射之曝光用光穿透的光半穿透膜。
  8. 一種轉印用遮罩，係在如申請專利範圍第1至5項中任一項之遮罩基底的該薄膜具備轉印圖案而構成。
  9. 一種轉印用遮罩，係在如申請專利範圍第6或7項之遮罩基底的該中間膜具備轉印圖案，且在該薄膜具備包含遮光帶的圖案而構成。
  10. 一種半導體元件之製造方法，係具備使用如申請專利範圍第8或9項之轉印用遮罩來將轉印圖案曝光轉印在半導體基板上之阻劑膜的工序。
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