TW591326B - Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask - Google Patents

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591326 玖、發明說明厂: 【發明所屬之技術領域】 本發明爲關於半色調型移相光罩毛胚、半色調型移相光 罩及其製造方法等，特別，關於適合使用於第二代短波長 曝光光源ArF雷射（193nm)及F2雷射（157nm)的半色調型移 相光罩及做爲此光罩素材的毛胚。 【先前技術】 DRAM於目前已確立2 5 6M位元（bit)的量產體制，今後 則欲由Μ位元等級更加往G位元等級高集成化。其所伴隨 之集成電路的設計規則亦日漸微細化，而要求線寬（半間 距）0」0// m以下之微細圖案亦只是時間之問題。 用以應付圖案微細化之手段之一，迄今已經由曝光光源 的短波長化而發展出圖案的高解像度化。其結果，於現在 的光微影術中的曝光光源主要爲使用KrF雷射（248nm)、 ArF 雷射（193nm)。 但是，曝光波長的短波長化爲改善解像度，且於另一方 面同時減少焦點深度，故以鏡片爲首的光學系設計的負擔 增大，且造成製程安定性降低的不良影響。 爲了應付此類問題，乃使用移相法。於移相法中，使用 移相光罩做爲轉印微細圖案的光罩。 移相光罩例如爲由形成光罩上圖案部分之移相部、與不 存在移相部之非圖案部所構成，經由令透過兩者之光線位 相錯開1 8 0 °，於圖案邊界部分引起光線的相互干涉，則 可提高轉印像的對比度。通過移相部之光線的移相量中 6 3口/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 (rad)爲依賴移相部的複折射率實部n和膜厚d，並且已知 -成立下述數式（1)之關係。 曾. 0 = 2 7Γ d(n— 1)/ λ …（式 1) 此處，λ爲曝光光線的波長。因此，爲了令位相錯開 1 8 0 °，則若令膜厚d爲 λ /{2(n - 1)}…（式 2) 即可。經由此移相光罩，則可達成令取得必要解像度的焦 點深度增大，並且可在不改變曝光波長下同時改善解像度 並且提高製程的適用性。 修 移相光罩爲根據形成光罩圖案之移相部的光穿透性，於 實用上可大致分成全穿透型（Lev enson型）移相光罩、和半 色調型移相光罩。前者爲移相部之光穿透率爲與非圖案部 (光穿透部）同等，爲對於曝光波長大約透明的光罩，一般 被稱爲有效於線和空間（L i n e a n d s p a c e)的轉印。另一方 面，後者的半色調型，其移相部（光半穿透部）之光穿透率 爲由非圖案部（光穿透部）之數％至數十％左右，可稱爲有 效於接觸孔和獨立圖案的作成。 ® 半色調型移相光罩爲如圖1 4所示般，於透明基板2上， 至少具有光穿透部7、及具有光半穿透性且具有移相機能 之半色調移相膜部8，並且由此半色調移相膜部8之構成 面而言，可大致分成單層型和多層型。單層型由加工性之 容易度而言乃於目前成爲主流，半色調移相部幾乎爲由 Mo SiN或Mo Si ON所形成之單層膜所構成。另一方面，多 層型爲以該半色調移相部由主要控制穿透率之層、和主要 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 7 591326 控制移相量之層之組合所構成，可獨立進行穿透率所代表 之分光特性、和移相量（位相角）之控制。 . 另一方面’隨著LSI圖案的微細化，曝光光源之波長（曝 光光線波長）爲由現行的KrF雷射（248nm)發展成ArF雷射 (193nm)，且預測將來發展成f2雷射（I57nm)的短波長化。 隨著此類曝光光源的短波長化，使得滿足指定穿透率及移 相量之半色調移相部之材料的選定幅度漸漸朝變窄之方向 進展。又，隨著曝光光源的短波長化，以先前的波長來看 時必須以光穿透性高的材料，其結果，於圖案加工時具有 春 與石英基板之蝕刻選擇性變小之問題。多層型（二層膜）之 半色調移相膜由於在組合二層膜下，具有可輕易選定能控 制位相差及穿透率之材料的優點，及可選擇擔任上層蝕刻 阻擋層職務之材料做爲下層的優點（特願2001-174973)，故 已進行關於多層型（二層型）半色調移相膜的開發。 另一方面，隨著LSI圖案的微細化，曝光光源之波長（曝 光光線波長）爲由現行的KrF雷射（248nm)發展成ArF雷射 (193nm)，更且預測將來往F2雷射（157nm)短波長化發展。 又，現行的半色調移相光罩其主流爲令半色調移相部的曝 光光線穿透率以6%附近般進行膜設計，但持續朝向更高 解像化並且要求穿透率高，則於將來可稱爲必須以1 5 %以 上的穿透率。隨著此類曝光光源之短波長化和高穿透率 化，使得滿足指定穿透率及移相量之半色調移相部材料之 選定幅度漸漸朝狹窄的方向進展。又，隨著穿透率之高穿 透率化並且隨著光穿透性高之材料的必要性、和隨著曝光 8 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 光源之短波長化、且依據先前波長來看時之光穿透性高之 材料的必要性，使得圖案加工時具有與石英玻璃之蝕刻選 泰 擇性變小之問題。二層以上之多層型半色調移相部在多層 膜或二層膜之組合下，具有可輕易選定能控制位相差及穿 透率之材料的優點、及可選擇擔任上層蝕刻阻擋層職務之 材料做爲下層的優點。但是，於作成多層時，由於各個膜 的蝕刻特性不同，故具有難以做高精確度的小型尺寸之控 制的問題。 更且’所製作之移相光罩必須令曝光光線中之反射率減 ® 低至某種程度，更且於檢查圖案外觀之步聚中，通常使用 比曝光光線波長更長波長之光線做爲檢測光線波長，並且 使用穿透型缺陷檢測裝置（例如KLA3 00系列等）進行檢 查，故相對於檢測波長（例如，曝光波長爲KrF雷射（248 nm) 時，檢測波長爲488nm或364nm)之穿透率過高（例如40% 以上），檢測困難。特別，隨著曝光波長之短波長化，如上 述必須以光穿透性高的半色調移相部，但光穿透性高的材 料相對於波長往長波長側變化之穿透率的增加率有變大之 傾向，故單層的半色調移相膜對於檢測光波長之光穿透率 更難降低至指定範圍。更且，於檢測缺陷裝置中，新開發 出使用穿透光和反射光的檢測方式，且以此方式進行檢測 時之檢測波長中的穿透率，比僅使用穿透光進行檢測時更 高亦可（例如50〜60% )，但檢測波長中的反射率必須控制 成與透明基板有某程度之差異（例如3 %以上）。即，關於 曝光光線及與曝光光線不同波長（比曝光光線更長之波長） 9 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 中之反射率的控制，於實況上之要求亦更加嚴格。 更且，於檢測光穿透部、光半穿透部、及光半穿透部上 具有遮光部之所謂三色調光罩（t r i t ο n e m a s k)之情形中，於 光穿透部/光半穿透部、光半穿透部/遮光部、光穿透部/遮 光部分別必須具有反射對比度。具體而言，令光穿透部、 光半穿透部、遮光部之光源波長中的光反射率分別爲R 1、 R2、R3 時，必須以 R1<R2<R3。 然而，於光罩中，對於曝光光線之反射率要求抑制至某 程度爲止。另一方面，於光罩製程之各種評價、測定裝置 鲁 中，因爲於光罩毛胚及光罩之缺陷、異物撿測裝置和真平 度、應力之測定裝置等中使用反射光學系，故亦要求以該 裝置中可檢測、測定的反射率。於此類光罩製程中的各種 評價、測定裝置中，光源的波長爲依評價、測定裝置而異， 更且，檢測異物、缺陷等之檢測波長爲以短波長化之方向 進行開發，故根據裝置的新舊等亦產生變化。若示出代表 性的光源波長例，則毛胚之異物、缺陷檢測：4 8 8nm、3 64nm 等，光罩之外觀、異物、缺陷檢測：257nm、266nm、364nm 等，真平度（flatness)、應力：63 3nm等，可稱爲被使用於 真空紫外線區域〜可見光區域爲止之寬廣波長範圍的光 源。所使用之波長於實況上有時依使用者而異。 但是，半色調型移相光罩毛胚（光罩）中之移相膜的表面 反射率爲相對於波長而變動，於如上述之複數波長中難以 同時取得所欲範圍的反射率。其結果，於一部分的評價步 驟中導致精確度降低。 10 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 特別，於如上述之上層具備位相調整層、下層具備穿透 率調整層之二層型半色調移相光罩毛胚（光罩）中的移相膜 爲經由下層反射光和上層反射光之干涉，使得移相膜之反 射率爲相對於波長描繪出干涉波的曲線（反射光譜），故反 射率的變動大，且於如上述廣泛波長範圍下難以同時取得 所欲的反射率。 於是，經由倂用移相光罩，亦可發展出曝光光線的短波 長化，近年則檢討更短波長光線之氟化氬（ArF)所激發發光 之ArF準分子雷射光（193nm)的使用。又，亦提倡更短波 長光線之氟（F2)準分子雷射光（157nm)的使用。 隨著此類光線的短波長化，所使用的波長區域爲往深紫 外線，更且往真空紫外線區域移動，但應付該區域的移相 光罩及移相光罩毛胚中，若曝光光線接近紫外線區域，則 與可見光至近紫外線區域之情況不同，特別於波長爲比 250nm短之區域中，許多物質之光吸收程度顯著變大，故 變成難以控制所欲的穿透率。移相膜中之穿透率的設定雖 亦根據圖案轉印所使用之光阻物的敏感度和光罩形式（穿 透型、或半色調型）而異，例如於半色調型移相光罩之情 況，令曝光光線之位相以指定角度移動之移相膜膜厚中， 期望可將曝光光線之穿透率控制於4 %至2 0 %之範圍。 更且，除了於控制所使用曝光波長之穿透率以外，可適 用於毛胚製造步驟、光罩製造步驟及對於晶圓之轉印步，驟 中所使用的多樣檢查和定位光源亦爲重要。前述的檢查和| 定位光源通常爲使用比曝光光線波長更長波長的光線， 11 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 即，使用接近第一世代或第二世代前之曝光波長的波長做 爲光源。例如，於圖案外觀之檢測中，於檢測光波長因係 . 使用穿透型缺陷檢測裝置（例如KLA3 00系列等）進行檢 查，故相對於檢測波長（例如，曝光波長爲KrF準分子雷射 光（248nm)之情況，檢測波長爲48 8nm或3 64nm)之穿透率 過高（例如4 0%以上），令檢查困難。許多材料爲隨著波長 變長而使得穿透率增加，故於移相膜之設計中，若欲將比 檢測波長等之曝光光線波長更長波長之所欲光線的穿透率 設計成低穿透率，則具有令對於曝光光線之穿透率亦降低 @ 之問題。 另一方面，隨著LSI圖案的微細化，曝光光源的波長（曝 光光線波長）爲由現行的KrF準分子雷射光（24 8nm)發展成 ArF準分子雷射光（193nm)，且預測將來往F2準分子雷射 光（157nm)短波長化。又，現行的半色調型移相光罩其主流 爲令半色調移相部的曝光光線穿透率以6%附近般進行膜 設計，但持續朝向更高解像化並且要求穿透率高，則於將 來可稱爲必須以1 5 %以上的穿透率。隨著此類曝光光源之 ® 短波長化和高穿透率化，使得滿足指定穿透率及移相量之 半色調移相部材料的選定幅度漸漸朝狹窄的方向進展。 又，隨著穿透率之高穿透率化並且隨著光穿透性高之材料 的必要性、和隨著曝光光源之短波長化、且依據先前波長 來看時之光穿透性高之材料的必要性，使得圖案加工時具 有與石英玻璃之蝕刻選擇性變小之問題。 . 又，曝光光源之短波長化和穿透率之高穿透率化，令光 12 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 罩的開發、製作本身亦產生困難。成爲其原因的問題點敘 述於下。 ' . 首先，許多固體材料爲隨著波長變成短波長而使得光吸 收的程度變大，故KrF準分子雷射光、ArF準分子雷射光 所使用之光穿透膜材料和光半穿透膜材料於作成具有指定 位相角之膜厚時的穿透率，幾乎變成接近零之値。又t曝 光光線之吸收程度高者，僅以其形成移相部之膜則易受到 曝光光線的損害。此處所謂的損傷爲意指經由吸收曝光光 線而於形成移相部之膜內所產生的缺陷和結合之裂開等之 ® 膜光等特性（穿透率、折射率等）之變化、膜厚變化、膜質 惡化等。 其他，影響加工精確度之移相膜的蝕刻選擇性、和對於 製造過程之洗淨步驟所使用之酸和鹼的耐性等爲製作移相 部之膜材料所一般必須考慮的問題。 【發明內容】 本發明爲鑑於上述情事而完成，以提供可高精確度之小 型尺寸之控制的半色調型移相光罩毛胚或半色調型移相光 罩爲其目的。 又，本發明之其他目的爲在於提供可於所欲波長中減低 表面反射率之半色調型移相光罩毛胚或半色調型移相光 罩。 本發明爲在於提供經由在曝光光線之波長〜70 Onm之廣 泛波長範圍下，抑制反射率之變動，則可取得所欲之表面 . 反射率之半色調型移相膜光罩毛胚及半色調移相光罩，特 13 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 別於應付真空紫外線曝光〜ArF(波長140nm〜200nm)之半色 調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩中，對於使用比曝 光光線更長波長之複數波長的各種測定、評價裝置，可適 於使用的半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩爲其 目的。 更且’本發明亦以提供特別可應付曝光波長的短波長化 (140nm〜2 00nm之曝光波長範圍），且可適用於毛胚製造步 驟、光罩製造步驟及晶圓轉印步驟中所使用之多樣檢查和 定位光源的半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩爲 其目的。 又，本發明亦以提供特別可應付曝光波長的短波長化 (140nm〜20 0nm之曝光波長範圍）和曝光光線穿透率的高穿 透率化（穿透率8〜30% )，具有高加工精確度之半色調型移 相光罩及做爲其素材的半色調型移相膜光罩毛胚爲其目 的。 本發明爲具有以下之構成。 (構成1) 一種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製 造於透明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部，和令 一部分曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移 動之移相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近 令各個穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令 被曝光體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保 持、改善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛 胚，於透明基板上具有用以形成該半色調移相膜部之移相 14 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 膜的半色調型移相光罩毛胚中，該移相膜爲具有主要控制 曝光光線位相之位相調整層、和於該透明基板與位相調整 . 層之間所形成且主要具有控制曝光光線穿透率機能之穿透 率調整層，且該穿透率調整層之膜厚爲90A以下。 (構成2) 如構成1記載之半色調型移相光罩毛胚，其中 該穿透率調整層爲相對於透明基板的蝕刻選擇比爲5以 上。 (構成3) 如構成1或2記載之半色調型移相光罩毛胚， 其中該穿透率調整層爲於使用氯系氣體進行乾式蝕刻時相 鲁 對於透明基板的蝕刻選擇比爲5以上。 (構成4) 一種半色調型移相光罩，其特徵爲使用由構成 1〜3中選出之一所記載的半色調型移相光罩毛胚所製造。 (構成5) —種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製 造於透明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部、和令 一部分曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移 動之移相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近 令各個穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令 ® 被曝光體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保 持、改善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛 胚，於透明基板上具有用以形成該半色調移相膜部之移相 膜的半色調型移相光罩毛胚中，該移相膜之表面反射率的 變動幅度爲橫跨曝光光線之波長〜70 Onm於20%以內。 (構成6) 如構成5記載之半色調型移相光罩毛胚，其中 該移相膜爲具有主要控制曝光光線位相之位相調整層、和 15 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 於該透明基板與位相調整層之間所形成且主要具有控制曝 光光線穿透率機能之穿透率調整層。 (構成7) 如構成5或6記載之半色調型移相光罩毛胚， 其中該移相膜爲再於最上層具有反射調整層。 (構成8) 如構成6記載之半色調型移相光罩毛胚，其中 該移相膜爲位相調整層爲含有金屬、矽、及氧和/或氮。 (構成9) 一種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製 造於透明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部、和令 一部分曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移 動之移相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近 令各個穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令 被曝光體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保 持、改善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛 胚，於透明基板上具有用以形成該移相膜部之移相膜的半 色調型移相光罩毛胚中，該移相膜爲具有主要控制曝光光 線位相之位相調整層、和於該透明基板與位相調整層之間 所形成且主要具有控制曝光光線穿透率機能之穿透率調整 層，且再於最上層具有反射調整層。 (構成1〇) —種半色調型移相光罩，其特徵爲使用由構成 5〜9中選出之一所記載的半色調型移相光罩毛胚所製造。 (構成11) 一種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製 造施以微細圖案曝光、轉印時所用之移相光罩，具有令曝 光光線穿透的光穿透部分、和令該光穿透部分所通過之光 線所相對之光線位相以指定量移動之移相膜部，且於該光 16 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 穿透部與移相膜部之邊界部附近令各個穿透光線爲相互配 合抵消般地設計光學特性下，令被曝光體表面所轉印之圖 案邊界部的對比度可良好保持、改善之移相光罩用之半色 調型移相光罩毛胚，於透明基板上具有用以形成該移相膜 部之移相膜的半色調型移相光罩毛胚中，該移相膜部爲具 有主要控制曝光光線穿透率機能之至少一層的穿透率調整 層、和主要控制曝光光線位相之至少一層的位相調整層， 且該位相調整層爲至少由含碳之材料所構成。 (構成1 2) 如構成1 1記載之半色調型移相光罩光胚，其 中該含碳材料爲含有砂、及氧和/或氮。 (構成13) 如構成12記載之半色調型移相光罩毛胚，其 爲於該含碳材料中，再含有金屬、磷、硼所選出之一種或 二種以上。 (構成14) 一種半色調型移相光罩，其特徵爲令構成 11〜13中選出之一項所記載的半色調型移相光罩毛胚中的 移相膜加工成所欲的圖案而取得。 (構成15) —種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製 造於透明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部、和令 一部分曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移 動之移相部，且於該光穿透部與移相部之邊界部附近令各 個穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令被曝 光體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保持、 改善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛胚，於 透明基板上具有用以形成該，移相膜部之移相膜的半色調型 17 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 移相光罩毛胚中，該移相膜爲由含有10原子％以下金屬之 以金屬、矽、氧、及氮做爲主要構成要素之膜、及、於該 膜與透明基板之間所形成之蝕刻阻擋膜所構成。 (構成16) 如構成15或16記載之半色調型移相光罩毛 胚，其中該蝕刻阻擋膜爲可經該金屬、矽、氧、及氮做爲 主要構成要素之膜之蝕刻不同的蝕刻介質予以蝕刻的材 料。 (構成1 7 ) 如構成1 5或1 6記載之半色調型移相光罩毛 胚，其中該蝕刻阻擋膜爲可經該金屬、矽、氧、及氮做爲 修 主要構成要素之膜之蝕刻相同的蝕刻介質予以蝕刻的材 料。 (構成1 8 ) 如構成1 5〜1 7中任一項記載之半色調型移相膜 光罩毛胚，其中該移相光罩爲於140nm至200nm之曝光光 線波長範圍中使用。 (構成19) 一種半色調型移相光罩，其特徵爲將構成 1 5〜1 8中任一項記載之半色調型移相光罩毛胚中之移相 膜，以取得指定圖案般地施以選擇性除去之圖案化處理所 ® 得之具有由光穿透部和移相膜部所構成的光罩圖案。 (構成20) —種圖案轉印方法，其特徵爲使用構成19所 記載的半色調型移相光罩進行圖案轉印。 【實施方式】 以下，詳細說明本發明。 本發明爲於半色調型移相光罩毛胚中，令移相膜作成具 . 有主要控制曝光光線位相之至少一層的位相調整層、和於 18 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 該透明基板與位相調整層之間所形成且具有主要控制曝光 光線振幅穿透率機能之穿透率調整層，且該穿透率調整層 之膜厚爲90 A以下（構成1)。 如上述，經由減薄膜厚，則可令表面反射率曲線相對地 減低。又，因爲穿透率調整層爲極薄，且移相膜之大部分 爲被位相調整層所佔據，故經由位相調整層的蝕刻，則可 控制實質的CD。其結果，可控制高精確度的小型尺寸 (CD; compact dimention)控制。 還有，由上述同樣之觀點而言，穿透率調整層之膜厚爲 80人以下，更佳爲70人以下爲佳。又，若考慮可取得做 爲穿透率調整層之機能、和做爲位相控制層之蝕刻阻擋劑 之職務，則穿透率調整層之下限爲5 A以上、更佳爲20 A以上爲佳。 還有，位相調整層雖主要具有調整位相之機能，但亦擔 任調整穿透率之機能。另一方面，穿透率調整層雖主要具 有調整穿透率之機能，但亦擔任調整位相之機能。 即，令半色調型移相光罩毛胚（半色調移相光罩）中被要 求做爲移相膜之曝光光線的移相角爲A(deg)時，若位相調 整層之曝光光線的移相量爲（/) 1、穿透率調整層之曝光光線 的移相量爲4 2，則以 0 < 0 2 < 0 1 < A(deg)···(式 1) 之關係。 又，將上層作成主要擔任調整移相量機能之層（位相調整 層）、下層作成主要擔任調整穿透率機能之層（穿透率調整 19 312/發明說明書(補件)/92-〇7/92109688 591326 層）之二層構造時，例如可如下進行膜設計。 即，若令通過上層（位相調整層）之波長λ的曝光光線移 相量0 (deg)爲0 1，則位相調整層之膜厚d爲以 d= (0 1 /3 60)χ λ /(η]).··(式 2) 表示。此處，η爲相對於波長λ光線之位相調整層的折射 率。 半色調移相膜部之移相量0於下層（穿透率調整層）之移 相量爲0 2時，必須設計成 0 = 0 1 + 0 2 = A(deg)…（式 3) 02之値大約爲在- 20°$ 02S2O。之範圍。即，若超過此 範圍則下層之膜厚過厚，且曝光光線的穿透率無法變大。 因此，上層之膜厚d爲被設計成 0·44χ λ /(n-l)S 〇·56χ λ /(n-1)··.(式 4) 之範圍。 還有，半色調移相膜之移相量雖於理想上爲1 80 °，但 實用上若在180° ± 5 °之範圍即可。 又，曝光光線之穿透率爲3〜20% 、較佳爲6〜20% ，曝 光光線反射率爲30% 、較佳爲20% ，於圖案轉印上爲佳。 又，檢測光線穿透率爲4 0 %以下，對使用光罩之穿透光線 進行缺陷檢查上爲佳，且經由令檢測光線穿透率爲60%以 下及檢測光線反射率爲1 2%以上3 0%以下，則對使用光罩 之穿透光線和反射光線進行缺陷檢查上爲佳。 還有，於本發明中，經由令檢測波長中之上層膜折射率 爲比下層膜折射率更小，則可調整相對於檢測光線的反射 20 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 率。又，於曝光波長中亦令上層膜之折射率爲比下層膜之 折射率更小。因此，相對於曝光光線之反射率亦可調整至 要求値以下。 穿透率調整層之材料可使用由金屬及矽中所選出之一 種或二種以上所構成的膜，或者彼等之氧化物、氮化物等、 氧氮化物、碳化物，具體而言，可列舉鋁、鈦、釩、鉻、 銷、鈮、鉬、鑭、鉬、鎢、矽、鈴中所選出之一種或二種 以上材料所構成的膜或彼等的氮化物、氧化物、氧氮化物、 碳化物等。 又，位相調整層以氧化矽、氮化矽、氧氮化矽等矽做爲 母體之薄膜爲對於紫外線區域之曝光光線，因易取得較高 之穿透率，故爲佳。更且，此些材料因爲亦可輕易控制折 射率，故於移相膜要點之移相角控制性上亦爲優良。又， 由於做爲膜材料的主要骨架爲氧化矽和氮化矽，故化學耐 久性亦優良。具體而言，爲含有矽、氧和/或氮之材料、或 於其中含有金屬、磷、硼、碳所選出之一種或二種以上亦 可。金屬可列舉出鉬、鎢、鉅、鈦、鉻、或其他過渡金屬。 此類位相調整層可經由通常使用氟系氣體之乾式蝕刻 進行蝕刻。氟系氣體可列舉例如CxFy(例如，CF4、C2F6、 C3F8)、CHF3、SF6之混合氣體或於其中含有〇2、稀有氣體 (He、Ar、Xe)做爲添加氣體。 又，穿透率調整層爲以位相調整層之蝕刻時可做爲蝕刻 阻擋膜機能的膜爲佳。此處所謂蝕刻阻擋膜爲指具有阻止 位相調整層進行蝕刻機能之材料所構成的膜、或可輕易檢 21 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 測出移相膜蝕刻終點之機能、或者、具有兩者機能之材料 所構成的膜。 . 穿透率調整層爲以前者般之具有阻止位相調整層進行 ^ 蝕刻機能之材料所構成之膜時，穿透率調整層必須作成對 於氟系氣體具有耐性且可使用與該氟系氣體不同之氣體進 行蝕刻之膜。 又，於本發明中，穿透率調整層相對於透明基板的蝕刻 選擇比爲5以上，對於可經由位相調整層之蝕刻而控制實 質的小型尺寸控制上爲佳。即，經由加速下層的蝕刻速度， ® 則可縮短過度蝕刻之時間，因此可極力抑制下層蝕刻對於 位相調整層所造成之影響。 與氟系氣體不同之氣體可使用氯系氣體，由縮小對於透 明基板損害之觀點而言爲佳。氯系氣體可列舉Cl2、BC13、 HC1、彼等之混合氣體或於其中含有稀有氣體（He、Ar、Xe) 做爲添加氣體等。還有，亦可使用同時含有氟和氟以外氣 體之氣體，此時’電漿中之活性種的激發種比例多者爲佔 優勢，並將氟激發種多者規定爲氟系氣體，氯激發種多者 ® 規定爲氯系氣體。又，於單體氣體組成中，關於含有氟和 其他鹵素元素之情況（例如C1F3等）視爲氟系氣體。 使用氯系氣體進行乾式蝕刻時之對於透明基板之飾刻 選擇比爲5以上之材料可列舉前述下層之材料爲由含有 Al、Ga、Hf、Ti、V及Zr所組成之第一群中選出之金屬單 體或含有二種以上此些金屬之材料（第一材料）所構成， · 或，前述下層之材料爲對Cr、Ge、Pd、Si、Ta、Nb、Sb、 22 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326

Pt、An、Po、Mo及W所組成之第二群中選出之一種金屬 中，添加該第一群中選出之至少一種材料（第二材料）所構 _ 成，或者，前述下層之材料爲於該金屬單體，該第一材料 或該第二材料中，含有氮和/或碳之材料。 特，對於氯氣，Zr、Hf、TaZr、TaHf、HfSi被確認其 蝕刻選擇比爲5以上。 又，若根據本發明，經由對半色調移相膜部之光穿透部 之邊界附近除外的所欲區域，形成遮光層，則可取得能轉 印高精確度圖案之所謂三色調型的半色調型移相光罩。若 鲁 更詳細說明，則於半色調型移相光罩之半色調移相部中， 其周圍發生光強度強的區域（旁瓣影像）（圖4)，且被轉印基 板上之光阻物有時被曝光。如此所發生之被轉印基板上之 光阻物的膜減少，乃連帶使得所形成圖案精確度惡化。特 別，近年，爲了充分取得移相效果，乃傾向於增大半色調 移相膜部的穿透率，但此時，此旁瓣影像乃特別成爲大問 題。因此，如圖5所示般，經由在透明基板2上之半色調 移相膜部5中之光穿透部7的邊界附近5 a除外的所欲區 域，即，可減低旁瓣影像強度之區域中設置遮光層9 a，則 可充分取得移相效果且防止被轉印基板上之光阻物的膜減 少之高精確度的轉印圖案。本構成爲對於高穿透率品之半 色調移相膜之穿透率爲8〜3 0% 、較佳爲9〜25%的半色調 型移相光罩爲特別有效。 又，半色調型移相光罩以圖5所示般’於轉印區域1除 - 外之非轉印區域中具有遮光罩9b爲佳。此遮光帶爲在使用 23 3U/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 一枚光罩對被轉印基板上之複數處進行曝光時，可防止因 爲於曝光區域重量之部分經由令被轉印物被多重曝光，引 > 起被轉印基板上的光阻物之膜減少。 還有，本發明中之透明基板可使用合成石英基板等，特 別於使用f2準分子雷射光做爲曝光光線時，可使用摻混氟 的合成石英基板、氟化鈣基板等。 以下，使用實施例及比較例詳細說明本發明，但本發明 不被下述實施例所限定。 圖1(1)爲示出依據上述實施例及比較例之半色調型移相 ® 光罩毛胚、圖1(2)爲示出依據上述實施例及比較例之半色 調型移相光罩的模型截面圖。 圖1(1)中，半色調型移相光罩毛胚1爲由透明基板2、 及其上，於下層3及下層正上方所形成之上層4所形成之 半色調移相膜5所構成。 圖1(2)中，半色調型移相光罩1’爲由透明基板2上，以 下層部3 ’及下層部3 ’之正上方所形成之上層部4 ’所形成 0 之半色調移相膜部5’所構成，形成半色調移相部之光半穿 透部6與未形成半色調移相膜部之光穿透部7乃形成光罩 圖案8。半色調移相膜5及半色調移相膜5’爲對於曝光光 線具有所欲的穿透率，且大約爲1 8 〇度。又，將檢測波長 中之穿透率，或穿透率與反射率設計成所欲之範圍。 (半色調型移相光罩毛胚的製造） 其次，一邊參照圖2，一邊說明本發明的製造步驟。 - 首先，於合成石英所構成之透明基板2上，使用鉬和給 24 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 所構成之靶材（Ta : H f=9 : 1(原子比））、及稀有氣體（氬氣） 做爲濺鍍氣體，並且使用DC磁控管濺鍍裝置成膜出60 A (實施例1)、70A(實施例2)、8〇A(實施例3)、90A (實 施例4)TaHf所構成的穿透率調整層3。 其次，根據Si做爲靶材、Ar、02、N2做爲濺鍍環境氣 體的反應性濺鍍法，將SiON膜於下層3之正上方，使用 DC磁控管濺鍍裝置成膜出Si〇xNy所構成的位相調整層 4(圖 2(1))。 其次，將上述所得之半色調型移相光罩毛胚以400 °C進 行1小時的熱處理。本實施例中，將穿透率調整層和位相 調整層所構成的移相膜，相對於F2準分子雷射光之波長 1 5 7nm，設計成穿透率6% 、移相量：約1 80。。 爲了比較，除了將上述實施例中穿透率調整層之膜厚作 成100 A，且穿透率調整層和位相調整層所構成的移相 膜，相對於F2準分子雷射光波長157nm，設計成穿透率6 % 、移相量：約1 8 0 °以外，同上述實施例處理取得半色 調型移相光罩毛胚（比較例1)。 圖6及圖7爲分別示出實施例2及比較例1中之半色調 移相光罩毛胚的穿透率及表面反射率。由此圖可知，與穿 透率調整層爲100A之情況相比較，穿透率調整層爲70 A之情況爲反射率曲線的振幅較小，其結果，穿透率調整 層爲7 0 A之情況，於寬廣範圍之波長區域中，可令反射率 爲3 0 %以下。又，關於實施例1、實施例3、實施例4之 半色調型移相光罩毛胚，亦於寬廣範圍之波長區域中，可 25 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 令反射率爲3 0%以下。另一方面，比較例1之半色調型移 相光罩毛胚於反射率爲3 0 %以下之波長區域狹窄，例如使 用2 5 7 nm做爲檢測波長時，反射率過高。 (半色調型移相光罩之製造） 其次，於圖2(1)所示之實施例1〜4及比較例1所得之二 層膜上，將鉻做爲立成分的遮光膜9、電子射線描繪光阻 物1 〇予以依序疊層（圖2 (2))。其次於光阻物上以電子射線 進行圖案描繪後，以浸漬法進行顯像及烘烤，形成光阻圖 案10’（圖2(3))。其次，以此光阻圖案做爲光罩，並以Cl2 + 〇2氣體進行乾式蝕刻，進行形成遮光帶膜圖案9’。更 且，改變氣體，進行移相部的圖案形成。此時，於位相調 整層4之蝕刻上使用CF4+02、於穿透率調整層3之蝕刻 上使用Cl2氣體（圖2(4))。還有，TaHf所構成之穿透率調 整層對於透明基板的蝕刻選擇比爲5以下。 其次，將所形成圖案上之光阻物剝離（圖3(1))，再度於 全面塗佈光阻物11(圖3 (2))後，經過雷射描繪、顯像過程， 形成光阻圖案11’（圖3(3))。其次，經由濕式蝕刻，於轉印 區域I除外之非轉印區域形成遮光帶1 2。其次，將光阻圖 案剝離，取得半色調型移相光罩（圖3(4))。 實施例1〜4中之移相膜部爲較比較例1，於CD控制性 上更爲優良。 以下，詳細說明本發明。 本發明爲令移相光罩毛胚中之移相膜的表面反射率變 動幅度，於曝光光線之波長〜700nm中爲20%以內爲其特 26 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 徵。因此，曝光光線之波長爲157nm時爲157nm〜7 00nm， 曝光光線之波長爲193nm時爲193nm〜7 00nm。以700nm 之理由係因於所有的評價、檢測裝置中，使用700nm以下 的波長。 經由作成此類變動幅度，則可取得對於曝光光線、檢測 光線及真平度、應力等其他檢測中所用之光線、定位光線 等複數之照射光線爲適用範圍的反射率。 還有，移相膜於曝光光線波長〜70 〇nm範圍中之最低反射 率爲5%以上，更佳爲8%以上，由反射光之檢測感度之觀 點而言爲佳。又，若考慮與基板之對比度，則最低反射率 爲1 0 %以上爲佳。又，即使反射率爲過高亦不會令檢測感 度提高，故爲不佳，於同樣波長範圍中之最大反射率由實 用性之觀點而言，爲40%以下、更且以30%以下爲佳。即， 於曝光光線之波長〜7〇〇nm之範圍中，反射率爲在8〜40% 之範圍中爲佳，最期望爲被納入10〜30%之範圍內。 又，若考慮使用穿透光線之檢查，則穿透光線於曝光波 長〜4 0 Onm中爲40 %以下爲佳，特別以包含檢查光罩外觀、 異物、缺陷波長之200nm〜3 7 0nm範圍中爲40%以下爲佳。 又，於本發明中，移相膜爲具有主要控制曝光光線位相 之位相調整層、和於該透明基板與位相調整層之間形成且 主要具有控制曝光光線穿透率機能之穿透率調整層，於取 得短波長化（14〇!1111〜20〇11111)，具體而言，人“準分子雷射光 之波長193nm及F2準分子雷射光之波長157nm中適合使 用之毛胚上爲佳。 27 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 還有，位相調整層爲主要具有調整位相之機能，但亦擔 任調整穿透率之機能。另一方面，穿透率調整層爲主要具 有調整穿透率之機能，但亦擔任調整位相之機能。 即，半色調型移相光罩毛胚（半色調移相光罩）中移相膜 所要求之曝光光線移相角視爲A(d eg)時，若令位相調整層 之曝光光線的移相量爲4 1、穿透率調整層之曝光光線的移 相量爲4 2，則成立 0 < 0 2 < 0 1 < A(deg)···(式 1) 之關係。 又，作成上層爲主要擔任調整移相量機能之層（位相調整 層）、和下層爲主要擔任調整穿透率機能之層（穿透率調整 層）之二層構造時，例如可如下進行膜設計。 即，若令通過上層（位相調整層）之波長λ的曝光光線移 相量4 (deg)爲0 1，則位相調整層之膜厚d爲以 d = ( φ 1 /3 60) X λ /(n-1)···(式 2) 表示。此處，η爲相對於波長λ光線之位相調整層的折射 率。 半色調移相膜部之移相量4於下層（穿透率調整層）之移 相量爲（/> 2時，必須設計成 0 = 0 1+ 0 2=A(deg)···(式 3) 4 2之値大約爲在-20 ° S (/) 2 $ 20 °之範圍。即，若超過此 範圍則下層之膜厚過厚，且曝光光線的穿透率無法變大。 因此，上層之膜厚d爲被設計成 0·44χ λ /(n-l)S dS 0·56χ λ /(n-1)···(式 4) 28 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 之範圍。 還有，半色調移相膜之移相量雖於理想上爲1 8 0 °，但 實用上若在180° ± 5 °之範圍即可。 又，曝光光線的穿透率爲3〜20% 、較佳爲6〜20% ，曝 光光線反射率爲3 0 %、較佳爲2 0 %，對於圖案轉印上爲佳。 還有，於本發明中，經由令檢測波長中之上層膜折射率 爲比下層膜折射率更小，則可調整相對於檢測光線的反射 率。又，於曝光波長中亦令上層膜之折射率爲比下層膜之 折射率更小。因此，相對於曝光光線之反射率亦可調整至 要求値以下。 穿透率調整層之材料可使用由金屬及矽中所選出之一 種或二種以上所構成的膜，或者彼等之氧化物、氮化物等、 氧氮化物、碳化物，具體而言，可列舉鋁、鈦、釩、鉻、 锆、鈮、鉬、鑭、鉬、鎢、矽、紿中所選出之一種或二種 以上材料所構成的膜或彼等的氮化物、氧化物、氧氮化物、 碳化物等。 又，位相調整層以氧化矽、氮化矽、氧氮化矽等矽做爲 母體之薄膜爲對於紫外線區域之曝光光線，因易取得較高 之穿透率，故爲佳。更且，此些材料因爲亦可輕易控制折 射率，故於移相膜要點之移相角控制性上亦爲優良。又， 由於做爲膜材料的主要骨架爲氧化矽和氮化矽，故化學耐 久性亦優良。具體而言，爲含有矽、氧和/或氮之材料、或 於其中含有磷、硼、碳所選出之一種或二種以上亦可。 此類位相調整層可經由通常使用氟系氣體之乾式蝕刻 29 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 進行蝕刻。氟系氣體可列舉例如CxFy(例如，CF4、C2F6、 c3F8)、CHF3、SF6之混合氣體或於其中含有〇2、稀有氣體 (He、Ar、Xe)做爲添加氣體。 又，穿透率調整層爲以位相調整層之蝕刻時可做爲蝕刻 阻擋膜機能的膜爲佳。此處所謂蝕刻阻擋膜爲指具有阻止 位相調整層進行蝕刻機能之材料所構成的膜、或可輕易檢 測出移相膜蝕刻終點之機能、或者、具有兩者機能之材料 所構成的膜。 穿透率調整層爲以前者般之具有阻止位相調整層進行 蝕刻機能之材料所構成之膜時，穿透率調整層必須作成對 於氟系氣體具有耐性且可使用與該氟系氣體不同之氣體進 行蝕刻之膜。 與氟系氣體不同之氣體可使用氯系氣體，由縮小對於透 明基板損害之觀點而言爲佳。氯系氣體可列舉Cl2、BC13、 HC1、彼等之混合氣體或於其中含有稀有氣體（He、Ar、Xe) 做爲添加氣體等。還有，亦可使用同時含有氟和氟以外氣 體之氣體，此時，電漿中之活性種的激發種比例多者爲佔 優勢，並將氟激發種多者規定爲氟系氣體，氯激發種多者 規定爲氯系氣體。又，於單體氣體組成中，關於含有氟和 其他鹵素元素之情況（例如C1F3等）視爲氟系氣體。 還有，穿透率調整層相對於透明基板的蝕刻選擇比爲5 以上，對於可經由位相調整層之蝕刻而控制實質的小型尺 寸之控制上爲佳。即，經由加速下層的蝕刻速度，則可縮 短過度鈾刻之時間，因此可極力抑制下層蝕刻對於位相調 30 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 整層所造成之影響。 使用氯系氣體進行乾式蝕刻時之對於透明基板之餓刻 選擇比爲5以上之材料可列舉前述下層之材料爲由含有 Al、Ga、Hf、Ti、V及Zr所組成之第一群中選出之金屬單 體或含有二種以上此些金屬之材料（第一材料）所構成， 或，前述下層之材料爲對Cr、Ge、Pd、Si、Ta、Nb、Sb、

Pt、Au、Po、Mo及W所組成之第二群中選出之一種金屬 中，添加該第一群中選出之至少一種材料（第二材料）所構 成，或者，前述下層之材料爲於該金屬單體，該第一材料 鲁 或該第二材料中，含有氮和/或碳之材料。 特別，對於氯氣、Zr、Hf、TaZr、TaHf、HfSi被確認其 蝕刻選擇比爲5以上，故可縮短過度蝕刻之時間，故爲佳。 本發明爲包含將移相膜作成具有主要控制曝光光線位 相之位相調整層、和於該透明基板與位相調整層之間所形 成且具有主要控制曝光光線穿透率機能之穿透率調整層， 並再於最上層設置反射調整層的態樣（態樣1)。經由作成 此類構成，則可令移相膜的反射光譜寬廣化（平坦化）。 ® 此處，所謂反射調整層爲指擔任調整位相機能及調整穿 透率機能之物質。即，若令反射調整層之位相差視爲0 3， 則式 3 可改寫成 4 = 0 1+ 42 + 03=A(deg)··.(式 5) 又，亦考慮反射調整層之穿透率進行膜設計。 反射調整層之材料可列舉金屬及矽中選出之一種或二 種以上元素所構成之材料、或其氧化物、氮化物、具體而 . 言，可列舉鉻、鉅、矽中選出一種或二種以上元素所構成 31 312/發明說明書(補件)/92_〇7/921〇9688 591326 之材料、或其氧化物、氮化物。還有，爲了防止加工過程 的煩雜化，乃令材料選定爲例如可與位相調整層共同蝕刻 . 者，且考慮可與移相膜上所通常形成之遮光膜共同蝕刻等 之蝕刻特性予以選定爲佳。 反射調整層之膜厚以10〜100 A爲佳。若薄於10 A，則 無法充分取得反射光譜的寬廣化效果，若厚於1 〇〇 A，則 反射率變成過高。 又，於本發明中，包含將移相膜作成具有主要控制曝光 光線位相之位相調整層，和於該透明基板與位相調整層之 ® 間所形成且具有主要控制曝光光線穿透率機能之穿透率調 整層，且位相調整層爲含有金屬、矽、及氧和/或氮之態樣 (態樣2)。經由作成此類構成，則可令移相膜的反射光譜 寬廣化（平坦化）。 金屬可列舉鉬、鎢、鉅、鈦、鉻、或其他過渡金屬。又， 金屬之含量爲1原子％以上未滿7原子％，且以2原子％ 以上未滿5原子％爲佳。若低於該下限，則無法充分取得 反射光譜的寬廣化效果，若超過上限，則穿透率降低，且 難以控制曝光光線的穿透率。 還有，本發明並非被限定於上述之態樣1及態樣2，例 如，經由調整穿透率調整層與位相調整層之膜厚和材料 等，使得移相膜之表面反射率的變動幅度於曝光光線之波 長〜7 0 Onm中爲20%以內者亦被包含於本發明中。 還有，本發明中之透明基板可使用合成石英基板等，且 - 特別於使用F2準分子雷射光做爲曝光光線時，可使用摻混 32 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 氟的合成石英基板、氟化鈣基板等。 以下，使用實施例，詳細說明本發明。 (實施例3) 本實施例爲示出本發明之半色調移相光罩中，應付F2 準分子雷射光曝光之光罩的製作方法。 於摻混氟之石英基板（CaF2基板亦可）上，使用Ta-Hf合 金靶材（Ta:Hf=9:l(原子比）），以Ar做爲濺鍍氣體，將Ta-Hf 成膜爲35 A厚。其次使用Si靶材以Ar、02、N2做爲濺鍍 氣體，並且將波長157nm中之折射率η = 2·0、消光係數 k = 〇. 25般調節氣體流量所製作之SiON膜成膜爲7 8 0 A 厚。最後，使用Ta靶材，以Ar做爲濺鑛氣體並且將Ta 成膜爲35 A厚，取得移相膜。 根據上述成膜方法所形成之移相膜的穿透、反射光譜示 於圖8。由於在140nm〜800nm之廣波長範圍中確認反射率 爲在10〜30%之範圍，故當然於157nm〜700nm之範圍中確 認反射率爲在10〜30%之範圍。又，於F2準分子雷射光波 長157.6nm中之光穿透率爲6.1%。 對於上述之移相膜，以光源48 8nm進行缺陷、異物檢查 時，取得良好的測定敏感度及測定再現性。 其次，如圖12(1)所示般，於摻混氟之石英基板所構成 的透明基板2上，於Ta-Hf所構成之穿透率調整層3及SiON 所構成之位相調整層4及Ta所構成之反射率調整層5所構 成的移相膜6之上，將鉻做爲主成分之遮光帶膜9、電子 射線描繪光阻物1〇予以依序疊層（圖12(2))。 33 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 其次，於光阻物1 〇上以電子射線進行圖案描繪後，進行 顯像液浸漬及烘烤，形成光阻圖案1 0 ’（圖1 2 ( 3 ))。接著， 以此光阻圖案10’做爲光罩，並以Cl2+02氣體等之乾式蝕 刻，進行遮光帶膜9的圖案形成。更且，改變氣體，以遮 光帶膜9做爲光罩，進行移相膜6的圖案形成（圖12(4))。 本實施例爲首先於CF4+ 02中進行反射率調整層5及位相 調整層4的蝕刻，接著以Cl2氣體進行穿透率調整層3的 蝕刻。以反射光學式進行蝕刻終點的檢測，且各層的終點 爲以反射光強度側像的變曲點予以判定。對於經圖案化之 · 移相膜觀察截面形狀時，觀察到垂直的截面。 其次，將已形成圖案上之光阻物剝離（圖13(1))，再度於 全面塗佈光阻物11後（圖13(2))，並且經過描繪，顯像過 程，於光罩圖案邊緣形成光阻圖案11’（圖13(3))。其次， 經由濕式蝕刻或乾式蝕刻除去光阻圖案1 1 ’的下半部以外 之Cr，於轉印區域I除外之非轉印區域形成遮光帶1 2，取 得半色調型移相光罩（圖13(4))。將該光罩之光穿透部和半 $ 色調移相部之位相差，使用位相差計予以測定時，於曝光 波長中爲1 8 0 °。 對於實施例3所得之半色調移相光罩，實施光源波長 257nm、364nm 下之缺陷、異物檢測（Starlight，Terascan 等）、於光源波長63 3nm下之真平度測定（TROPEL)時，均 取得良好的測定敏感度及測定再現性。 (比較例） · 無實施例3中之反射率調整層、且穿透率調整層之膜厚 34 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 爲70人時之移相膜的穿透、反射光譜示於圖9° 雖然於F2準分子雷射光波長157.6nm下之穿透率及位相 角並無變化，但反射率的波長變動大，且於48 8nm下之反 射率僅爲1.5%。對於上述之移相膜，進行數回於光源48 8nm 下之缺陷、異物檢查時，無法充分取得檢測敏感度’且於 顆粒大小之分佈上並未察見再現性。 (實施例4) 本實施例爲示出本發明之半色調移相光罩中’應付ArF 準分子雷射光曝光之光罩的製作方法。 於合成石英基板上，使用與實施例3同樣的Ta-Hf合金 靶材，以Ar做爲濺鍍氣體，將Ta-Hf成膜爲35 A厚。其 次使用Si靶材，以Ar、02、N2做爲濺鍍氣體，並且將波 長193nm中之折射率n = 2.1，消光係數k = 0.12般調節氣體 流量所製作之SiON膜成膜爲840人厚。最後，使用Ta靶 材，以Ar做爲濺鍍氣體並且將Ta成膜爲30 A厚，取得 移相膜。 根據上述成膜方法所形成之移相膜的穿透、反射光譜示 於圖10。由於在140nm〜8 00nm之廣波長範圍中確認反射 率爲在10〜3〇%之範圍，故當然於193nm〜700nm之範圍中 確認反射率爲在10〜30%。又，於ArF準分子雷射光波長 193nm中之光穿透率爲15.2%。 其後，進行與實施例1同樣之光罩圖案形成及遮光帶形 成’取得半色調移相光罩。將該光罩之光穿透部和半色調 移相部之位相差，使用位相差計予以測定時，於曝光波長 35 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 中爲180 ° 。 對於實施例4所得之半色調移相光罩，實施光源波長 β 257nm、364nm 下之缺陷、異物檢測（Starlight，Terascan 等）、於光源波長63 3nm下之真平度測定（TROPEL)時，均 取得良好的測定敏感度及測定再現性。 (實施例5 ) 本實施例爲示出本發明之半色調移相光罩中，應付ArF 準分子雷射光曝光之光罩的製作方法。 於合成石英基板上，使用Ta_Hf合金靶材，以Ar做爲濺 @ 鍍氣體，將丁&-1^成膜爲35六厚。其次使用^[〇3丨靶材（％〇:

Si= 8 ·· 92(原子比）），以Ar*、02、N2做爲濺鍍氣體，並且 將波長193nm中之折射率η = 2·04，消光係數k = 0.29般調 節氣體流量所製作之Mo Si ON膜成膜爲900 A厚。此時之 MoSiON膜的膜組成，若根據ESCA之分析，則爲Mo: 4.6 原子 ％、S i : 2 9 · 9 原子 ％、0 : 3 9 · 5 %、N : 2 6 · 0 %。 根據上述成膜方法所形成之移相膜的穿透、反射光譜示 0 於圖11。由於在180nm〜900nm之廣波長範圍中確認反射 率之變動率爲在20 %以內，故當然於193 nm〜7 OOnm之範圍 中確認反射率之變動率爲在2 0%以內。又，於ArF準分子 雷射光波長193nm中之光穿透率爲15·2%。 其後，進行與實施例1同樣之光罩圖案形成及遮光帶形 成，取得半色調移相光罩。將該光罩之光穿透部和半色調 · 移相部之位相差，使用位相差計予以測定時，於曝光波長 · 中爲180 ° 。 36 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 對於實施例1 〇所得之半色調移相光罩，實施光源波長 257nm、364nm 下之缺陷、異物檢測（Starlight，Terascan 等）、於光源波長6 3 3nm下之真平度測定（TROPEL)時，均 取得良好的測定敏感度及測定再現性。 於本發明之構成中，於具有主要控制曝光光線穿透率強 度機能之至少一層的穿透率調整層、和具有主要控制曝光 光線位相之至少一層的位相調整層之移相膜部中，對於使 用做爲位相調整層之薄膜材料，於膜組成中導入指定量之 碳之與穿透率調整層的層合構造中，進行曝光波長及比曝 光波長更長波長之檢測光線、定位光線之穿透率之控制 時，可輕微抑制曝光波長下之穿透率減少，特別可有效衰 減24 Onm至65 Onm波長範圍中之該位相調整層的穿透率， 或者，可減輕相對於波長之穿透率變動的依賴性。其結果， 可控制相對於140nm〜20 Onm範圍波長之曝光光線的穿透 率及比曝光波長更長波長之檢測光線、定位光線的穿透率。 還有，位相調整層雖主要具有調整位相之機能，但亦 擔任調整穿透率之機能。另一方面，穿透率調整層雖主要 具有調整穿透率之機能，但亦擔任調整位相之機能。 即，令半色調型移相光罩毛胚（半色調移相光罩）中被要 求做爲移相膜之曝光光線的移相角爲A(deg)時，若位相調 整層之曝光光線的移相量爲4 1、穿透率調整層之曝光光線 的移相量爲4 2，則以 0<φ2<φ\< A(deg) 之關係。 37 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 又，將上層作成主要擔任調整移相量機能之層（位相調整 層）、下層作成主要擔任調整穿透率機能之層（穿透率調整 層）之二層構造時，例如可如下進行膜設計。 即，若令通過上層（位相調整層）之波長λ的曝光光線移 相量0 (deg)爲0 1，則位相調整層之膜厚d爲以 d = ( φ 1 /3 6 0) X λ /(η· 1)…（式 3 ) 表示。此處，η爲相對於波長λ光線之位相調整層的折射 率 〇 半色調移相膜部之移相量4於下層（穿透率調整層）之移 相量爲2時，必須設計成 φ = φ 1+ 02=A(deg) 0 2之値大約爲在-20 ° $ 2 $ 20 °之範圍。即，若超過此 範圍則下層之膜厚過厚，且曝光光線的穿透率無法變大。 因此，上層之膜厚d爲被設計成 0·44χ λ /(n-l)S 0·56χ λ /(n-1)···(式 4) 之範圍。 還有，移相膜被要求之曝光光線的移相角A(deg)於理想 上雖爲180°，但實用上若在180°±5°之範圍即可。 又，位相調整層以氧化矽、氮化矽、氧氮化矽等矽做爲 母體之薄膜，對於紫外線區域的曝光光線，以易取得較高 穿透率之觀點而言爲佳。更且，此些材料亦因可輕易控制 折射率，故於移相膜要點之移相角的控制性亦優良。又， 由於做爲膜材料之主要骨架爲氧化矽和氮化矽，故化學耐 久性亦優良。然而，氧化矽、氮化矽、氧氮化矽本身原本 38 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 所具有的光學特性爲於25 Onm附近開始，消光係數急劇減 少，且穿透率提高，故例如於設計ArF準分子電射光波長 1 93.4nm下之所欲曝光光線之穿透率時，於更高波長之 257nm和364nm、及488nm和633nm之光罩步驟和轉印步 驟中所使用之代表性波長中，發生穿透率過高、或者波長 間之穿透率差異過大之問題，並且發生無法滿足製造步驟 中之適用性的情況。於是，如上述，令氧化矽、氮化矽、 氧氮化矽等矽做母體之薄膜（含矽、和氧和/或氮之薄膜）中 含有碳，則可輕微抑制曝光波長下的穿透率減少之下，特 別可有效衰減240nm至65 Onm波長範圍中之該位相調整層 的穿透率，或者，可減輕相對於波長之穿透率變動的相關 性。 含有矽、及氧和/或氮、及碳之薄膜爲矽、碳、氮及氧之 含量爲以各個原子百分率，規定矽10%〜60%、碳5%〜70%、 氮0%〜8 0%、氧0%〜60%之範圍，且彼等之合計量至少爲構 成半色調型移相膜部分之組成全體的80%以上爲佳。即， 矽爲未滿10%時，矽與碳、氮、氧等之鍵結少，且無法提 高膜的緻密度，又，若多於60%，則令矽本身所造成之消 光係數顯著化並且難以取得充分的穿透率。又，碳爲未滿 5 %時，矽與碳之鍵結變少，化學耐久性變差，又，若多於 7 0%，則碳的特性佔優勢，例如於真空紫外線之曝光（ArF : 193 nm)下所產生之臭氧等所造成的膜質惡化顯著。另一方 面，關於氮和氧爲了取得穿透率而必須互補性地使用，一 者爲0%時必須添加另一者予以補充。 39 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 理想上，期望氮以10%爲下限。又，氮若多於80%，則 形成膜骨架之矽比例變少，無法取得緻密的組成。含有氧 及氮之至少一者時，氧若多於60%則成膜時之安定性不夠 充分，故無法取得無缺陷品質的良好膜。 又，於上述含有矽、及氧和/或氮、及碳之薄膜中，亦可 含有金屬、磷、硼中所選出之一種或二種以上。金屬可列 舉鉬、鎢、鉑、鈦、鉻、或其他過渡金屬。經由含有金屬、 磷、硼中所選出之一種或二種以上，因爲控制位相調整層 本身之消光係數，故可特別增加消光係數。還有，含量爲 原子百分率以20%以下爲佳。若多於此，則難以確保短波 長區域的穿透率，並且恐令耐藥性惡化。根據同樣之理由， 該含量爲10%以下、更且以5%以下爲佳。 關於位相調整層之成膜方法可使用一般的成膜方法，例 如濺鑛成膜法、利用熱或電漿之氣相化學沈積法（CVD)、 離子束沈積法、（電子射線）蒸鍍法等。採用任一種成膜方 法於基本上爲根據材料之種類和性狀、或所欲之膜質而適 當選擇即可，但於考慮膜質控制性之寬廣度和量產性時， 則目前以濺鑛法爲適當。濺鍍成膜法之情況爲經由靶材和 濺鍍氣體的組合，則可決定實質的膜成分。其組合乃影響 多岐性，例如於製作本發明膜之情形中，使用矽或含矽之 靶材（例如薄膜中含有金屬時爲以矽和金屬）做爲濺鍍靶 材，且使用含碳氣體做爲濺鑛氣體，例如甲烷、乙烷、丙 烷、乙烯、乙炔等、和含氮之氣體，例如氮、一氧化氮、 二氧化氮、一氧化二氮、笑氣、氨氣等、或同時含有碳和 40 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 氧之一氧化碳、二氧化氮，更且將氬、氙、氨、或含有彼 等之氣體予以適當混合使用。又，濺鍍靶材亦可使用含碳 之靶材和含氮化矽之靶材、或含碳化矽之靶材、及此些素 材的複合靶材，此時之氣體可選擇、混合使用能添加配合 濺鍍效率和最終目的膜組成之成分的氣體種類。 又，關於濺鍍時之電力外加方式、濺鍍輸出功率、氣壓、 基板加熱之有無等爲根據所使用的材料系、目的之膜特性 而適當選擇即可。 又，本發明中之穿透率調整層可列舉鉻、鉬、鉅、鈦、 鎢、給、銷等之一種或二種以上合金所構成的金屬膜、或 此些金屬或合金的氧化物、氮化物、氧氮化物、矽化物等 所構成的材料。 還有，位相調整層爲經由含有氮而使得折射率變大，可 減薄膜厚，由有利於微細加工性之觀點、及含有氧而取得 高穿透性之觀點而言，以作成含有矽、氧、氮、碳之膜爲 佳。又，經由使用二氧化碳氣體之反應性濺鍍進行成膜， 由考慮成膜安定性和膜應力減低之觀點而言爲佳。 還有，於本發明中，移相膜並不被限於穿透率調整層和 位相調整層的二層構造，例如亦包含將穿透率調整層和位 相調整層交互疊層的多層構造。 還有，本發明中之透明基板可使用合成石英基板等，特 別於使用f2準分子雷射光做爲曝光光線時，可使用摻混氟 的合成石英基板、氟化鈣基板等。 以下，根據爲了明確碳導入效果所進行的實驗，說明本 41 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 實施例。 (實施例6) 於實施例6中，實施對氮化矽做爲母體之膜導入碳之檢 討。 於直流反應性濺鍍中，靶材爲使用Si和C爲1比1之 燒結SiC靶材，且於令膜組成適當變化之目的下，於靶材 之被濺鍍區域中配置矽或碳之單體元素所構成的小片（晶 片），且改變面積比令膜組成變化。濺鍍氣體爲導入40 seem 之氮。此時裝置之基本壓力爲lxl(T4Pa以下，濺鍍中之 壓力爲4 X 1 (Tia。 圖15中示出所作成之各種碳導入氮化矽膜的穿透率特 性。爲了比較，將各樣品的膜厚統一成約8 Onm。如結果所 闡明般，可知於膜中之矽多之膜，特別於2 5 0nm附近至 500 nm附近區域可取得高穿透率。相對地，隨著膜中之碳 含量增加，特別以3 00nm〜3 5 Onm附近爲中心之穿透率爲開 始衰減，且25 Onm附近之穿透率的上升梯度亦顯示出受到 抑制。此些樣品於193 nm中之穿透率衰減爲約5%左右， 特別於300nm附近之穿透率衰減爲30 %以上。因此，判定 可抑制曝光波長（140nm〜200nm)中穿透率之減少，且可有 效減少檢測等中所用波長（240nm〜65 0nm)中的穿透率。 又，令曝光光線爲193 nm，且檢測等所使用之光線爲 2 5 7nm或3 65 nm時，亦可將穿透率衰減抑制於低程度，且 可有效令穿透率衰減。 還有，於膜中實質上導入碳令膜之折射率改變，且令取 42 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 得移相膜所要求之位相角的膜厚改變。因此，於使用如上 述之矽、氧及碳所實質上構成之薄膜做爲半色調型移相光 „ 罩中之移相膜的位相調整層上，經由與穿透率調整層配合 _ 且令其穿透率及位相差調整至移相膜所要求的所欲値，則 可達成做爲半色調型移相光罩中之移相膜的機能。 (實施例7) 於本實施例7中，實施對氧化矽做爲母體之膜導入碳之 檢討。 取得對氧化矽導入碳之膜的方法爲使用矽之靶材，且於 ® 直流反應性濺鍍中將濺鍍氣體固定爲氮lOsccm，且二氧化 碳與一氧化碳合計量爲3 0 seem，並且改變混合比進行檢 討。 此時裝置之基本壓力爲lx l〇_4Pa以下，濺鍍中之壓力 爲 4x10·%。 關於實施例2所得之膜亦隨著成膜時之氣體分壓中的碳 比例上升，而有效地令250〜650nm附近的穿透率衰減。其 _ 他檢測同樣效果之方法爲於使用氧化矽靶材之RF反應性 濺鍍中，於靶材上配置碳之單體元素所構成的小片（晶 片），且導入氮氣做爲濺鍍氣體之方法，亦確認到同等之效 果。 還有，於本實施例7中，亦於使用如上述之矽、氧及碳 所實質上構成之薄膜做爲半色調型移相光罩中之移相膜的 位相調整層上，經由與穿透率調整層配合且令其穿透率及 · 位相差調整至移相膜所要求的所欲値，則可達成做爲半色 43 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 調型移相光罩中之移相膜的機能。 根據上述，本實施例中亦與實施例1同樣地，經由作成 _ 於膜中導入碳之位相調整膜，則可控制目的之穿透率。 (實施例8) 實施例8爲實施對含有金屬元素之矽和氮和氧做爲母體 之膜導入碳的檢討。 成膜方法爲使用含有lOatm%鉬之矽的靶材，且於直流反 應性濺鍍中將濺鍍氣體固定爲氮lOsccm，且二氧化碳與一 氧化碳合計量爲3〇SCCm，並且改變混合比進行檢討。 ® 此時裝置之基本壓力爲lxl(T4Pa以下，濺鍍中之壓力 爲 4x10·、。 關於本實施例所得之膜亦隨著成膜時之氣體分壓中的碳 比例上升，而有效地令25 0〜65 Onm附近的穿透率衰減。 還有，於本實施例8中，亦於使用如上述之鉅、矽、氧 及碳所實質上構成之薄膜做爲半色調型移相光罩中之移相 膜的位相調整層上，經由與穿透率調整層配合且令其穿透 | 率及位相差調整至移相膜所要求的所欲値，則可達成做爲 半色調型移相光罩中之移相膜的機能。 根據上述，本實施例中亦與實施例1同樣地，經由作成 於膜中導入碳之位相調整膜，則可控制目的之穿透率。 還有，於上述實施例中，關於成膜之方法亦無限定，且 若適當設定成膜方式和靶材及氣體之組成、其他成膜條件 即可。 · 於本發明中，移相膜爲由含有金屬丨〇原子％以下之以金 44 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 屬、矽、氧、及氮做爲主要構成要素之膜（上層）（以下稱爲 適當指定的MSi〇xNy膜）、及、於該膜與透明基板之間所 形成的蝕刻阻擋膜（下層）所構成。此處，於金屬、矽、氧、 及氮做爲主要構成要素之膜中，SiNx爲以Si-N鍵令膜之 基質緻密，故對於曝光光線的照射耐性和對於洗淨液等之 耐藥品性提高，又，SiOx爲於短波長側亦具有較高的穿透 率，並且，經由含有氮及金屬則可增大折射率，故可減薄 膜厚，因此圖案加工性優良。此處，金屬含量爲膜金體的 1 〇原子％以下。若多於1 〇原子％，則無法取得穿透性高之 膜，難於波長140nm〜200nm之範圍中取得所欲的穿透率。 於取得更高穿透性之膜上，爲6原子％以下、較佳爲5原 子％以下。還有，含有金屬之膜可使用含有金屬的靶材予 以成膜，且因爲可提高矽和金屬所構成之靶材的導電性， 故可輕易確保進行DC濺鍍時之成膜安定性，並且連帶減 低顆粒之發生。又，含有金屬之膜爲在含有金屬下，令移 相膜相對於波長之反射光譜寬廣化（平坦化），故於必須在 廣波長區域中取得指定範圍之反射率的情況爲有利。由此 類觀點而言，膜中之金屬含量爲1原子％以上爲佳。 又，以上述金屬、矽、氧、及氮做爲主要構成要素之膜 中的金屬，以過渡金屬爲佳，具體而言，可列舉鉬、鎢、 鉬、鈦、鉻、或其他之過渡金屬。 本發明中之半色調型移相光罩及毛胚主要爲在改變氧和 氮之組成比下，同時進行穿透率和移相量的控制。於增多 氧則令穿透率增大，於增多氮、金屬則令折射率增大。還 45 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 有，雖然若增加金屬則令穿透率減低，但氮可未如此減低 穿透率下令折射率增大。 ， 還有，矽、氮、氧之組成範圍於矽及氮及氧之合計量爲 100時，以矽爲25〜45原子％、氧爲1〜60原子％、氮爲5〜60 原子％爲佳。即，若矽爲多於45%、或氮爲多於60%，則 膜的光穿透率不夠充分，相反，若氮爲未滿5%、或氧爲超 6 0%，則膜的光穿透率爲過高，故喪失做爲半色調型移相 膜的機能。又，若矽爲未滿25%、或氮爲超過60%則膜的 構造爲於物理性、化學性上爲非常不安定。 · 以金屬、矽、氧、及氮做爲主要構成要素之膜可經由以 含有金屬和矽之濺鍍靶材，於含有氬、氦等之濺鍍氣體和 含有氧及氮之反應性氧體之濺鍍環境氣體中進行濺鍍則可 成膜。經由使用含有金屬和矽之濺鍍靶材，則可確保靶材 的導電性，故於DC濺鍍法中，可減低顆粒的發生，且亦 可取得成膜安定性。 然而，於移相光罩之蝕刻中爲了取得充分的加工精確 度，必須至少於深度方向具有異向性蝕刻，因此使用乾式 ® 蝕刻。其中，先前所述之指定的MSiOxNy膜（上層）（M :金 屬，以下相同）一般爲以CHF3和CF4、SF6、C2F6等之氟化 物氣體及其混合氣體進行RIE(ReactiveIonEtching，反應 性離子蝕刻）。 另一方面，現行的光罩基板幾乎爲以合成石英基板，氟 化物氣體對於合成石英的蝕刻速度較大。因此，假定，欲 . 製造透明基板上具有上述指定之MSiOxNy膜所構成之單層 46 312/發明說明書(補件)/92·07/92109688 591326 移相膜的單層構造移相光罩時，於移相膜之蝕刻終了後亦 繼續蝕刻之情形中，基板爲被蝕刻，且位相差亦大於 1 8 0 °，故無法經由位相移動而提高解像度。 爲了防止此情況，於移相光罩之蝕刻過程時，必須可判 別其終點不可，而判別方法已考慮有數種方法。其中最一 般且有效之方法爲對被蝕刻部照射特定波長（例如680nm) 之光線，且檢測此反射光線強度的經時樊化下，判別終點 之方法。 然而，上述指定的MSiOxNy膜爲令金屬含量爲上述範圍 時，因爲與合成石英基板的組成和折射率類似，故即使進 行被蝕刻部的蝕刻，亦具有無法充分取得反射強度變化的 可能性。此情況乃成爲令移相膜之深度方向的加工精確度 發生問題之原因。 因此，本發明之移相光罩及光罩毛胚爲於上述指定之 MS iOxNy膜與合成石英基板之間設置蝕刻阻擋膜。此時， 移相膜爲呈現指定之MS iOxNy膜與蝕刻阻擋膜的二層構 造，指定的位相角及穿透率可在此二層構造上調整。 此處，所謂蝕刻阻擋層爲指具有阻止指定之MSiOxNy膜 進行蝕刻機能之材料所構成的膜、或具有可輕易檢測出移 相膜之蝕刻終點機能、或具有兩者機能之材料所構成的膜。 關於前者具有阻止指定之MSiOxNy膜進行蝕刻機能之膜 爲對於指定之MS iOxNy膜之蝕刻選擇比爲低之材料，即， 對於指定之MS iOxNy膜之蝕刻所使用之蝕刻介質的蝕刻速 度爲比指定之MS iOxNy膜更慢之材料，具體而言，具有阻 47 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 止指定之MS i0xNy膜進行蝕刻機能之膜爲由對於指定之 MSiOxNy膜之蝕刻選擇比爲0.7以下、較佳爲0.5以下之 ， 材料所構成的膜爲佳。又，關於後者具有可輕易檢測出移 相膜之蝕刻終點機能之蝕刻阻擋膜，其材料爲透明基板（例 如合成石英基板）與蝕刻阻擋膜之相對於蝕刻終點檢測光 線（例如6 8 0nm)的反射率差爲比透明基板與指定之 之差更大的膜，較佳爲，比指定之MSiOxNy膜 及透明基板之折射率（複折射率實部）更高之材料，具體而 言，指定之MSiOxNy膜與蝕刻終點檢測光線波長中之折射 鲁 率差爲〇·5以上、較佳爲1以上之材料所構成的膜爲佳， 且以與透明基板之折射率爲〇·5以上、較佳爲1以上之材 料所構成的膜爲佳。 蝕刻阻擋層相對於基板之蝕刻選擇比爲1 · 5以上、較佳 爲2 · 0以上。即，若無法除去蝕刻阻擋層，則光穿透部中 之光穿透率減少，且圖案轉印時之對比度惡化，當然即使 可除去，若未比基板之蝕刻速度大，則基板於蝕刻終點附 近亦具有被蝕刻的可能性，且加工精確度變差。 ® 考慮上述情況所合適之材料可列舉鎂、鋁、鈦、釩、鉻、 $乙、銷、跪、鉬、錫、鑭、鉬、鶴、砂、飴所選出之一種 或二種以上之材料或其化合物（氧化物、氮化物、氧氮化物） 等。 蝕刻阻擋膜之膜厚爲5〜2 00 A爲佳。即，若小於5 A則 無法完全阻止蝕刻，無法檢測出有意義的反射率變化，故 ^ 發生圖案加工精確度變差的可能性。另一方面，進行等向 48 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 性蝕刻所造成的圖案擴大雖亦根據蝕刻過程爲異，但最大 爲進行至膜厚之2倍左右爲止。因此，加工成0.1//m=1000 A以下之圖案線寬時，膜厚超過200 A者則產生40%以上 的尺寸誤差，對光罩品質造成深刻的影響。 更且，蝕刻阻擋層爲具有調整穿透率之機能爲佳。相對 於蝕刻阻擋層本身之曝光波長（波長140〜200nm、或157nm 附近、或193 urn附近）之穿透率爲3〜40%，則可繼續保持 移相膜部的穿透率，並且經由移相膜部下方所形成之蝕刻 阻擋層（經由不同材料的層合），則可減低比曝光波長更長 之檢測波長的穿透率。即，製造過程中之光罩的檢查於目 前爲使用比曝光波長更長波長的光線，並且採用測定其穿 透光線強度之方式，於現行之檢測波長200〜3 OOnm之範圍 下，期望光半穿透部（移相膜部）之光穿透率爲40 %以下。 即，若爲40%以上，則無法取得與光穿透部的對比度，檢 查精確度變差。以遮光機能高之材料作成蝕刻阻擋膜時， 其材料可列舉由鋁、鈦、釩、鉻、锆、鈮、鉬、鑭、鉅、 鎢、矽、飴所選出之一種或二種以上之材料所構成的膜或 其氮化物等。又，此類蝕刻阻擋層之膜厚期望比移相膜部 充分更薄之膜厚下導入，且以200人以下之膜厚爲適當。 即，若超過200 A，則於曝光波長下之光穿透率低於3% 的可能性高。於蝕刻阻擋層爲具有調整穿透率機能之情形 中，可以上述指定之MSiOxNy膜和蝕刻阻擋膜二層調整位 相角及穿透率。具體而言，蝕刻阻擋層本身相對於曝光波 長（波長140〜200nm、或157nm附近、或193nm附近）之穿 49 3Π/發明說明書(補件)/92-07/921〇9688 591326 透率爲3〜40 %，且與MSiOxNy膜層合時之穿透率調整成 3〜40 %爲佳。設置蝕刻阻擋層時’於相當於光穿透部之部 分表面露出的蝕刻阻擋層必須可被除去。其係因若蝕刻阻 擋層爲覆蓋光穿透部’則引起光穿透部之穿透率減少。蝕 刻阻擋膜之除去方法於蝕刻阻擋膜爲由具有阻止指定之 MS iOxNy膜進行蝕刻機能之材料所構成之膜時，必須使用 與指定之MS iOxNy膜之蝕刻方法不同之方法。又，蝕刻阻 擋膜爲由具有可輕易檢測出移相膜蝕刻終點機能之材料所 構成之膜時，指定之MS iOxNy膜與蝕刻阻擋膜之蝕刻方法 即使相同亦無妨，且亦可爲不同。指定之MS iOxNy膜之蝕 刻例如可以CHF3和CF4、SF6、C2F6等之氟系氣體及其混 合氣體以乾式触刻（RIE: Reactive Ion Etching，反應性離 子蝕刻）進行。另一方面，將蝕刻阻擋膜以指定之MS iOxNy 膜不同之方法除去蝕刻時，可使用除去指定之MSiOxNy膜 所用者不同之氟系氣體之乾式蝕刻、或例如使用（Cl2、Cl2 + 〇2)等之氯系氣體之乾式蝕刻、或者以酸和鹼等之濕式蝕 於指定之MS iOxNy膜之蝕刻相同氟系之乾式蝕刻中可除 去的蝕刻阻擋膜可列舉例如矽、Μ 〇 S i x、Ta S i x等爲較佳之 材料。如此，與指定之MS iOxNy膜連續且設置可蝕刻之蝕 刻阻擋膜時，於製程上之優點大。又，以指定之MS iOxNy 膜之蝕刻不同方法可蝕刻的蝕刻阻擋膜可列舉例如以C 12 之乾式蝕刻可蝕刻之Ta或含Ta的薄膜，例如TaNx、TaZrx、 TaCrx、TaHfx等、和Zr、Hf、或以Cl2+ 02之乾式蝕刻可 50 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 蝕刻之Cr等爲較佳之材料。 還有，蝕刻阻擋膜爲具有阻止指定之MS iOxNy膜進行蝕 刻機能之材料所構成的膜，且由穿透率高之材料所構成 時，於上述指定之MS iOxNy膜所構成之單層構造的半色調 型移相光罩之透明基板與光半穿透膜之間設置蝕刻阻擋 膜，並且作成未除去於光穿透部露出來之蝕刻阻擋膜的構 造亦可。 還有，本發明中之透明基板可使用合成石英基板等，特 別於使用F2準分子雷射光做爲曝光光線時，可使用摻混氟 的合成石英基板、氟化鈣基板等。 【實施例】 以下，說明本發明之實施例9。 (實施例9) 本實施例爲示出本發明之半色調移相光罩中，應付ArF 準分子雷射光曝光之光罩的製作方法。 於合成石英基板上，使用Ta-Hf合金靶材（Ta : Hf= 9 : 1(原子比）），以Ar做爲濺鍍氣體，將Ta-Hf膜（下層）成膜 爲35,A厚。其次，使用MoSi靶材（Mo: Si=8: 92(原子 比）），以Ar、02、N2做爲濺鍍氣體，並以波長193nm中 之折射率η = 2· 04、消光係數k = 0.29般調節氣體流量，將 MoSiON膜（上層）成膜爲900 A厚。此時之MoSiON膜（上 層）之膜組成若以ESCA合折，則爲Mo : 4.6原子％、Si : 2 9 · 9 原子 ％、0 : 3 9 · 5 %、N : 2 6 · 0 %。 根據上述成膜方法所形成之移相膜的穿透、反射光譜示 51 3以發明說明書(補件)/92-07/92!09688 於圖16。ArF準分子雷射光波長193nm中之光穿透率爲 15.2%。又，檢測波長（2 5 7nm)中之穿透率爲27%。 將上述樣品分別於過水硫酸（H2S04 + H202)、及氨加水 (NH3aq+ H202)中浸漬1小時，以分光光度計並未察見穿透 率的變化，故確認所製作樣品的耐藥品性爲十分高。 其次，如圖17(1)所示般，於合成石英基板所構成之透 明基板2上，於Ta-Hf所形成之下層3及Mo Si ON所形成 之上層4所構成之上述所得的移相膜5上，將鉻做爲主成 分之遮光帶膜9、電子射線描繪光阻物1 〇予以依序疊層（圖 17(2))。其次，於光阻物1〇上以電子射線進行圖案描繪後， 進行顯像液浸漬及烘烤，形成光阻圖案10’（圖17(3))。接 著，以此光阻圖案10’做爲光罩，並經由Cl2+ 02氣體等之 乾式蝕刻，進行遮光帶膜9的圖案形成（圖17(4))。更且， 改變氣體，以遮光帶膜做爲光罩並進行移相膜的圖案形成 (圖17(4))。本實施例爲以CF4+ 02進行上層4的蝕刻，接 著以Cl2氣體進行下層3的蝕刻。蝕刻終點之檢測爲以反 射光學式進行，且各層之終點爲以反射光強度側像之變曲 點予以判別。對於經圖案化之移相膜觀察截面形狀時，觀 察到垂直的截面。 其次，將形成圖案上之光阻物剝離，再度於全面塗佈光 阻物後，經過描繪、顯像過程，於光罩圖案邊緣除去遮光 帶圖案9a及半色調移相膜部之光穿透部7的邊界附近之所 欲區域中，以形成遮光層9a般形成光阻圖案（未予圖示）（參 照圖1 8)。其後，以濕式蝕刻或乾式蝕刻除去前述遮光帶 52 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 圖案9b及遮光層9a以外的Cr，取得半色調型移相光罩（參 照圖1 8)。將該光罩之光穿透部和半色調移相膜部之位相 _ 差，使用位相差計予以測定時，於曝光波長中爲1 8 0 °。 還有，於上述實施例中，雖製造ArF準分子雷射光用之 高穿透率半色調型移相光罩毛胚及光罩，但關於F2準分子 雷射光用之半色調型移相光罩毛胚及光罩亦可製造。 本發明爲經由令穿透率調整層之膜厚作成90 A以下，則 可取得能控制高精確度尺寸之控制之半色調型移相光罩毛 胚或半色調型移相光罩。 修 又，本發明爲經由令穿透率調整層之膜厚作成90 A以 下，則可取得於所欲波長中可減低表面反射率的半色調型 移相光罩毛胚或半色調型移相光罩。 又，若根據本發明，經由於曝光光線之波長〜7 0 0 n m之廣 波長範圍下，抑制反射率的變動，則可取得能得到所欲之 表面反射率的半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光 罩，特別可取得應付A r F〜真空紫外線曝光（波長1 4 0 n m〜 200nm)之半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩 ® 中，對於使用比曝光光線更長波長之複數波長的裝置，可 適當使用的半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩。 又，如上所詳述般，經由於半色調型移相光罩毛胚及半 色調型移相光罩中之移相膜層的位相調整層中含有碳、則 於與穿透率調整層之層合構造中，進行曝光波長及比曝光 波長更長波長之檢測光線、定位光線之穿透率之控制時， . 可輕微抑制曝光波長下之穿透率減少，特別可有效衰減 53 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 240nm至650nm波長範圍中之該位相調整層的穿透率，或 者，可減輕相對於波長之穿透率變動的依賴性。其結果， 可提供特別能應付曝光波長之短波長化（140nm〜200nm之 曝光波長範圍），且可適用於毛胚製造步驟、光罩製造步驟 及對於晶圓之轉印步驟中所使用的各式各樣檢查和定位光 源的半色調型移相光罩毛胚及半色調型移相光罩。 更且，若根據本發明，則可提供能應付曝光波長之短波 長化（140nm〜2 00nm之曝光波長領域）和曝光光線之穿透率 的高穿透率化（穿透率8〜3 0 %)，且具有高加工精確度之半 色調型移相光罩及做爲其素材的半色調型移相光罩毛胚。 【圖式簡單說明】 圖1(1)、（2)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚及 半色調型移相光罩的截面圖。 圖2(1)〜（4)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚及 半色調型移相光罩的製造步驟圖。 圖3(1)〜（4)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚及 半色調型移相光罩的製造步驟圖（續）。 圖4爲用以說明旁瓣（side lobe)像問題之圖。 圖5爲用以說明半色調型移相光罩之一態樣的模型圖。 圖6爲本發明實施例2之半色調型移相光罩毛胚的光學 特性光譜圖。 圖7爲本發明比較例1之半色調型移相光罩毛胚的光學 特性光譜圖。 圖8爲示出實施例3所作成之半色調型移相光罩毛胚的 54 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 穿透、反射光譜圖。 圖9爲示出比較例所作成之半色調型移相光罩毛胚的穿 透、反射光譜圖。 圖10爲示出實施例4所作成之半色調型移相光罩毛胚 的穿透、反射光譜圖。 圖11爲示出實施例5所作成之半色調型移相光罩毛胚的 穿透、反射光譜圖。 圖12(1)〜（4)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚 及半色調型移相光罩的製造步驟圖。 圖13(1)〜（4)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚 及半色調型移相光罩的製造步驟圖（續）。 圖14爲示出半色調型移相光罩之一形態的模型截面圖。 圖15爲示出本實施例1中配合導入碳效果之移相膜材 料之穿透率特性的變化圖。 圖16爲示出實施例6所作成之半色調型移相光罩毛胚 的穿透、反射光譜圖。 圖17(1)〜（4)爲本發明實施例之半色調型移相光罩毛胚 及半色調型移相光罩的製造步驟圖。 圖1 8爲示出半色調型移相光罩之一形態的模型截面圖。 (元件符號說明） 1、 1 ’ 半色調型移相光罩 2、 2， 透明基板 3、 3’ 下層部（穿透率調整層） 4、 4’ 上層部（位相調整層） 55 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 5 ' 5， 半 色 =田 m 移 相 膜 (反射率調整層） 5 a 邊 界 附 近 6 光 半 穿 透 部 7 光 穿 透 部 8 光 罩 圖 案 9 遮 光 膜 9， 遮 光 帶 膜 圖 型 9 a 遮 光 層 9b 遮 光 帶 圖 案 10 電 子 射 線 描 繪 圖案 ΙΟ9 光 阻 圖 案 11 光 阻 物 1 1 9 光 阻 圖 案 12 遮 光 帶 591326 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688

Claims (1)

1. 拾、申_讓 1. 一種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製造於透 明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部，和令一部分 曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移動之移 相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近令各個 穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令被曝光 體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保持、改 善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛胚，於透 明基板上具有用以形成該半色調移相膜部之移相膜的半色 調型移相光罩毛胚中； 該移相膜爲具有主要控制曝光光線位相之位相調整 層、和於該透明基板與位相調整層之間所形成且主要具有 控制曝光光線穿透率機能之穿透率調整層； 且該穿透率調整層之膜厚爲90 A以下。 2 ·如申請專利範圍第1項之半色調型移相光罩毛胚，其 中該穿透率調整層爲相對於透明基板的鈾刻選擇比爲5以 上。 3 .如申請專利範圍第1項之半色調型移相光罩毛胚，其 中該穿透率調整層爲於使用氯系氣體進行蝕刻時相對於透 明基板的蝕刻選擇比爲5以上。 4 · 一種半色調型移相光罩，其特徵爲使用如申請專利範 圍第1至3項中任一項之半色調型移相光罩毛胚所製造。 5.—種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製造於透 明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部，和令一部分 57 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移動之移 相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近令各個 _ 穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令被曝光 體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保持、改 善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛胚，於透 明基板上具有用以形成該半色調移相膜部之移相膜的半色 調型移相光罩毛胚中； 該移相膜之表面反射率的變動幅度爲橫跨曝光光線之 波長〜700nm在20%以內。 Φ 6 ·如申請專利範圍第5項之半色調型移相光罩毛胚，其 中該移相膜爲具有主要控制曝光光線位相之位相調整層、 和於該透明基板與位相調整層之間所形成且主要具有控制 曝光光線穿透率機能之穿透率調整層。 7 .如申請專利範圍第5項之半色調型移相光罩毛胚，其 中該移相膜爲再於最上層具有反射調整層。 8 .如申請專利範圍第6項之半色調型移相光罩毛胚，其 中該移相膜爲位相調整層爲含有金屬、矽、及氧和/或氮。 9.一種半色調型移相光罩毛胚，其特徵爲用以製造於透 明基板上，具有令曝光光線穿透的光穿透部、和令一部分 曝光光線穿透且同時令穿透光線之位相以指定量移動之移 相膜部，且於該光穿透部與移相膜部之邊界部附近令各個 穿透光線爲相互配合抵消般地設計光學特性下，令被曝光 體表面所轉印之曝光圖案邊界部的對比度可良好保持、改 善之半色調型移相光罩用之半色調型移相光罩毛胚，於透 58 312/發明說明書(補件)/92-07/92109688 591326 其中該移相光罩爲於I40nm至200nm之曝光光線波長範圍 中使用。 19· 一種半色調型移相光罩，其特徵爲將如申請專利範圍 第15至18項中任一項之半色調型移相光罩毛胚中之移相 膜，以取得指定圖案般地施以選擇性除去之圖案化處理所 得之具有由光穿透部和移相膜部所構成的光罩圖案。

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