TWI467316B - 光罩之製造方法 - Google Patents

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Description

光罩之製造方法
本發明係關於一種能使耐光性提高之光罩之製造方法。尤其係關於一種適宜用於將波長為200nm以下之短波長之曝光光作為曝光光源之曝光裝置的光罩之製造方法。
一般而言，於半導體裝置之製造步驟中會使用光微影法而形成微細圖案。又，於該微細圖案之形成中，通常會使用若干塊被稱為光罩之基板。該光罩一般係於透光性玻璃基板上設置有包括金屬薄膜等之微細圖案者，於該光罩之製造中亦會使用光微影法。
在以光微影法進行的光罩之製造中，會使用在玻璃基板等透光性基板上含有用於形成轉印圖案(遮罩圖案)之薄膜(例如遮光膜等)之光罩基底。使用該光罩基底進行的光罩之製造係包括以下步驟而進行：曝光步驟，其對形成於光罩基底上之抗蝕劑膜進行所期望之圖案描繪；顯影步驟，其根據所期望之圖案描繪而顯影上述抗蝕劑膜，形成抗蝕劑圖案；蝕刻步驟，其根據抗蝕劑圖案來蝕刻上述薄膜；及剝離去除殘存之抗蝕劑圖案之步驟。於上述顯影步驟中，在對形成於光罩基底上之抗蝕劑膜進行所期望之圖案描繪之後供給顯影液，使於顯影液中可溶之抗蝕劑膜之部位溶解而形成抗蝕劑圖案。又，於上述蝕刻步驟中，將該抗蝕劑圖案作為遮罩，使以乾式蝕刻或濕式蝕刻而未能形成抗蝕劑圖案之薄膜所露出之部位溶解，藉此於透光性基板上形成所期望之遮罩圖案。以此方式製造出光罩。
在進行半導體裝置之圖案微細化時，除進行形成於光罩上之遮罩圖案之微細化外，還需要進行光微影中所使用之曝光光源波長之短波長化。作為半導體裝置製造時之曝光光源，近年來正在進行自KrF準分子雷射(波長248nm)向ArF準分子雷射(波長193nm)之短波長化的發展。
又，作為光罩之種類，除先前之於透光性基板上具有包括鉻系材料之遮光膜圖案之二元光罩外，還已知半色調型(half tone)相位移光罩。該半色調型相位移光罩係於透光性基板上具有半透光膜之結構者。該半透光膜係使實質上不利於曝光之強度之光(例如，相對於曝光波長為1%~20%)穿透且具有特定之相位差者，例如使用含有二矽化鉬化合物之材料等。該半色調型相位移光罩中，由於使半透光膜圖案化後之半透光部、及未形成有半透光膜且使實質上有利於曝光之強度之光透過的透光部，故而穿透半透光部後的光之相位相對於穿透透光部後的光之相位而成實質上反轉之關係。藉此，通過半透光部與透光部之邊界部附近並因繞射現象而相互繞進對方之區域內的光會相互抵消，致使邊界部之光強度大致為零，從而使邊界部之對比度、即解像度提高。
又，近年來，亦出現使用含有二矽化鉬化合物之材料來作為遮光膜之ArF準分子雷射用之二元光罩等。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2002-156742號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-258455號公報
然而，隨著近年來曝光光源波長之短波長化，由光罩之反覆使用所導致的遮罩劣化變得顯著。特別對於相位移光罩，由曝光光源之ArF準分子雷射(波長193nm)之照射而引起穿透率或相位差之變化，進而產生線寬變化(變粗)之現象。於相位移光罩之情形時，如此之穿透率、相位差之變化已成為影響遮罩性能之重要問題。在穿透率之變化變大時，轉印精度會惡化，並且在相位差之變化變大時，難以獲得圖案邊界部之相位移效果，圖案邊界部之對比度降低，從而導致解像度大幅降低。又，線寬變化亦會使光罩之CD(Critical Dimension，臨界尺寸)精度惡化，最終致使被轉印之晶圓之CD精度惡化。
光罩之反覆使用所導致的遮罩劣化之問題在使用含有過渡金屬與矽之材料(過渡金屬矽化物)之化合物來作為半透光膜之材料的相位移光罩中尤為顯著，於具有遮光膜(該遮光膜包括含有過渡金屬與矽之材料或其化合物)之二元光罩中，亦會產生與遮光膜之線寬變化(變粗)相關之CD精度惡化之問題。
根據本發明者之研究，推測如此之由光罩之反覆使用所導致的遮罩劣化之問題具有如下背景。先前，例如在產生霧度時會進行用以去除霧度之清洗，但不可避免的是清洗會致使膜減少(溶析)，可謂清洗次數決定遮罩壽命。然而，由於近年來的霧度之改善使得清洗次數減少，故而遮罩之反覆使用期間得以延長，相應地曝光時間亦有延長，因此，尤其相對於ArF準分子雷射等之短波長光之耐光性之問題重新變得顯著化。
為了提高半透光膜之耐光性，先前亦有進行如下處理：例如，將以金屬及矽為主成分之半透光膜(相位移膜)於大氣中或氧環境中以250~350℃進行90~150分鐘之加熱處理(專利文獻1)；於以金屬及矽為主成分之半透光膜(相位移膜)上形成以金屬及矽為主成分之上覆層(專利文獻2)，但近年來在曝光光源之短波長化之進展中，需要進一步提高相對於曝光光之膜之耐光性。
又，隨著圖案之微細化，光罩之製造成本已顯著上升，故而光罩之長壽命化之需求正在提高，自該觀點而言，亦需要進一步提高光罩之耐光性。
因此，本發明係為解決先前之問題而完成者，其目的在於提供一種可提高半透光膜等薄膜相對於波長為200nm以下之曝光光之耐光性、改善光罩壽命之光罩之製造方法。
本發明者等對於隨著曝光光源波長之短波長化而由光罩之反覆使用所導致的劣化現象顯著之要因進行如下推測。再者，如實施例中所述，根據本發明者等之銳意努力之試驗結果而可明確瞭解，由於具有本發明之特定之構成而使本發明之效果得以發揮，因此本發明並不拘泥於如下所述之推測。
本發明者等對因反覆使用而產生有穿透率或相位差變化之相位移光罩之半透光膜圖案進行檢查之結果為，於MoSi系膜之表層側出現含有Si、O、及若干Mo之變質層，判明其係穿透率或相位差之變化、線寬之變化(變粗)之主要原因之一。而且，認為產生如此之變質層之理由(機制)如下。即，先前已濺鍍成膜之MoSi系膜(半透光膜)於結構上存在間隙，即便在成膜後進行退火，MoSi膜之結構之變化亦較小，因此於光罩之使用過程中，例如大氣中之氧(O2 )或水(H2 O)會進入該間隙中，進而由大氣中之氧(O2 )與ArF準分子雷反應所產生之臭氧(O3 )等會進入該間隙中，從而與構成半透光膜之Si或Mo發生反應。
亦即，於上述環境中，構成半透光膜之Si與Mo受到曝光光(尤其ArF等短波長光)之照射時會被激發而成為過渡狀態，Si氧化並膨脹(由於SiO2 之體積大於Si)，並且Mo亦氧化而於半透光膜之表層側生成變質層。此時，根據大氣中之含水量(濕度)，所生成之Si氧化膜之品質會有較大差異，濕度越高則會形成密度越低之Si氧化膜。於形成有低密度Si氧化膜之環境中，於反覆使用光罩時，在累積受到曝光光之照射後，Si之氧化及膨脹會進一步發展，並且在主體與變質層界面上已氧化之Mo會擴散至變質層中，並於表面析出，成為例如MoO3 並昇華，變質層之密度進一步降低而成為易氧化之狀態。其結果認為變質層之厚度逐漸變大(MoSi膜中之變質層所佔之比例變大)。上述變質層 之產生、進而擴大之現象，於ArF準分子雷射等短波長之曝光光之情形時得到顯著確認，該ArF準分子雷射具有成為構成半透光膜之Si或Mo之氧化反應之開端、且該等構成原子被激發而成為過渡狀態所必要的能量。上述現象並不限定為MoSi系材料，其他的包括含有過渡金屬與矽之材料之半透光膜亦相同。又，對於具有遮光膜(該遮光膜包括含有過渡金屬與矽之材料)之二元光罩亦相同。
本發明者等根據以上之闡明事實、考察，著眼於抑制MoSi膜等薄膜之氧化速度來作為抑制變質層之產生、擴大之對策，繼續進行更銳意研究後，結果完成本發明。
即，為解決上述問題，本發明包括以下構成。
(構成1)
一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及實施使所形成之薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。
(構成2)
如構成1所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：經上述處理而於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層。
(構成3)
如構成1或2所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述處理係於含氧之環境中進行450℃~900℃之加熱處理。
(構成4)
如構成1或2所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述處理係氧電漿處理。
(構成5)
如構成1至4中任一項所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：經上述處理而變質的薄膜圖案之表層之厚度為10nm以下。
(構成6)
一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及在所形成之薄膜圖案上形成保護膜，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。
(構成7)
如構成6所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述保護膜係包括含有矽及氧之材料。
(構成8)
如構成6或7所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述保護膜之厚度為15nm以下。
(構成9)
如構成1至8中任一項所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的半透光膜。
(構成10)
如構成1至8中任一項所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的遮光膜。
(構成11)
如構成9或10所揭示之光罩之製造方法，其特徵在於：上述過渡金屬矽化物係二矽化鉬。
如構成1所揭示，本發明的光罩之製造方法之特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及實施使所形成之薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。
根據本發明，藉由實施使所形成之薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理而可抑制構成薄膜之Si原子之氧化速度，並可抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。因此，即使將ArF準分子雷射等波長為200 nm以下之短波長光作為曝光光源並反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
如構成2所揭示，本發明之上述處理例如係使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質而於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層的處理。
例如MoSi膜中之變質層之產生機制如上所述，此時Si之氧化速度(dx/dt)可以dx/dt=k‧C0 /N0 表示。此處，k為氧化界面之氧化反應係數，C0 為氧化界面中之O2 /H2 O濃度，N0 為每單位體積之SiO2 分子數。因此，例如可藉由增大N0 之值而抑制Si之氧化速度。因此，如構成2般，實施使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，並於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層，藉以使薄膜圖案之表層之SiO2 分子數增加，從而抑制Si之氧化速度。藉此，例如即使於含有H2 O、O2 或O3 之環境中對光罩進行ArF準分子雷射等之曝光光照射，亦可有效地抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。因此，即使反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
如構成3所揭示，作為本發明中使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，宜列舉於含氧之環境中進行450℃~900℃之加熱處理。又，如構成4所揭示，亦宜列舉 氧電漿處理。
再者，經本發明之使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理而變質的薄膜圖案之表層之厚度宜為10nm以下(構成5)。
又，如構成6所揭示，本發明亦提供一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及在所形成之薄膜圖案上形成保護膜，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。
根據構成6之發明，於已形成之薄膜圖案上形成保護膜，藉此可抑制構成薄膜之Si原子之氧化速度，且可抑制先前之變質層之產生、擴大。因此，即使將ArF準分子雷射等之波長為200nm以下之短波長光作為曝光光源並反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
如構成7所揭示，上述保護膜宜包括含有矽及氧之材料。例如於MoSi薄膜上形成包括含有矽及氧之材料之保護膜，由此使上述薄膜圖案表面之SiO2 分子數(N0 )增加，從而可抑制Si之氧化速度。
再者，此時上述保護膜之厚度宜為15nm以下(構成8)。
如構成9所揭示，本發明適合於上述薄膜為包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的半透光膜即相位移光罩之製造，或者如構成10所揭示，本發明適合於上述薄膜為包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的遮光膜即二元光罩之製造。本發明尤其適合於使用有包括含有上述過渡金屬矽化物中之二矽化鉬之化合物之材料的薄膜之相位移光罩或二元光罩之製造(構成11)。
根據本發明，準備於透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底，使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案，然後實施使所形成之薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，或者於已形成之薄膜圖案上形成保護膜，俾於對所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化，藉此可獲得一種能提高半透光膜等薄膜相對於波長為200nm以下之曝光光之耐光性且能改善光罩壽命之光罩。
以下，詳細敍述本發明之實施形態。
[第1實施形態]
本發明係一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及實施使所形成之薄膜圖案之主 表面及側壁預先變質之處理，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。
透光性基板只要係對所使用之曝光波長具有透明性者則無特別限制。本發明中，可使用石英基板、其他之各種玻璃基板(例如鹼石灰玻璃、鋁矽酸鹽玻璃等)，其中，石英基板因於ArF準分子雷射或更短波長之區域內之透明性高而尤其適合於本發明。
用於形成轉印圖案(薄膜圖案)之薄膜係包括含有金屬及矽之材料之薄膜，詳細情況將於以下描述，可列舉例如包括含有過渡金屬矽化物(尤其二矽化鉬)之化合物之材料的半透光膜或遮光膜。
作為於透光性基板上成膜上述薄膜之方法，宜列舉例如濺鍍成膜法，但本發明無需限定於濺鍍成膜法。
使用於透光性基板上已成膜出包括含有上述金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底，並以光微影法而使該光罩基底之薄膜圖案化，藉此形成薄膜圖案。即，於上述光罩基底上，形成例如電子束描繪用正型抗蝕劑膜，進行所期望之元件圖案之描繪。於描繪後，對抗蝕劑膜進行顯影處理，由此形成抗蝕劑圖案。然後，將該抗蝕劑圖案作為遮罩來對上述薄膜進行蝕刻，由此可形成薄膜圖案。作為此時之蝕刻方法，宜使用對微細圖案之形成為有效的乾式蝕刻。
於本發明中，對於以上述方式所形成之薄膜圖案實施使其主表面及側壁預先變質之處理。
於第1實施形態中，於含氧之環境中進行450℃~900℃之加熱處理來作為使上述薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理。若加熱溫度未滿450℃時，則存在耐清洗性及耐溫水性降低之問題。另一方面，若加熱溫度高於900℃，則會產生薄膜自身劣化之虞。
本發明中尤以550℃~650℃之範圍之加熱處理為佳。認為其原因在於，於600℃前後，Si-N之鍵結會增加。
加熱處理中所使用之加熱裝置例如為加熱爐、烘箱、加熱板等任意裝置。
加熱處理係於含氧之環境中進行，但宜在例如將加熱爐內進行氧置換後之環境中進行。當然，亦可於大氣中進行加熱處理。
又，關於加熱處理時間，可兼顧加熱溫度及經加熱處理而變質之薄膜之表層之厚度來決定，但宜為大致1小時~3小時左右。
再者，於第1實施形態中，藉由使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之加熱處理而變質後的薄膜圖案之表層之厚度宜為10nm以下，尤以5nm以下為佳。若該變質後的表層之厚度厚於10nm，則變質後的表層之穿透率之變化量會變大，從而難以預先估計其穿透率變化量來進行膜設計。又，關於變質後的表層之厚度之下限，較佳者為1nm以上。若未滿1nm，則無法充分獲得對於構成薄膜之Si之氧化速度的抑制效果。
根據第1實施形態，於含氧之環境中進行450℃~900℃之加熱處理來作為使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，由此可使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質，且於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層。於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層，由此使薄膜圖案之表層之SiO2 分子數增加，從而抑制Si之氧化速度。藉此，即使於含有例如H2 O、O2 或O3 之環境中對光罩進行ArF準分子雷射等之曝光光照射，亦可有效地抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。因此，即使反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
又，藉由對所形成之薄膜圖案進行本發明之處理而尤其能保護圖案之側壁，實現圖案側壁之膜強化，並進一步減少線寬變化。
在對由第1實施形態所獲得之光罩連續照射例如ArF準分子雷射以使總照射量達30kJ/cm2 時，例如對於MoSi系半透光膜之照射前後之光學特性變化量而言，可使穿透率變化量為0.60%以內，且使相位差變化量為3.0度以內。進而，可使穿透率變化量為0.05%以內，且使相位差變化量為1.0度以內。如此一來，光學特性變化量被抑制為較小，該程度之變化量不影響光罩之性能。另外，關於半透光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)，亦可抑制為10nm以下。
再者，若將於半透光膜圖案之表層所產生之變質層之厚度設為Δd，則CD變化量定義為2Δd。
又，在對由第1實施形態所獲得之例如包含MoSi系遮光膜圖案之光罩同樣地連續照射ArF準分子雷射時以使總照射量達30kJ/cm2 時，遮光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)可被抑制為10nm以下。
再者，所謂照射量為30kJ/cm2 (能量密度約為25mJ/cm2 )，相當於使用光罩約100,000次，並相當於以通常之光罩使用頻率而使用約3個月，因此，根據本發明，可謂能使半透光膜等薄膜相對於波長為200nm以下之曝光光之耐光性較先前更提高，從而能顯著改善光罩壽命。
[第2實施形態]
第2實施形態中，進行氧電漿處理來作為使上述薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理。具體而言，氧電漿處理係藉由以下方式而進行：例如使腔室內成為氧氣環境，並施加特定之RFICP(Radio Frequency Inductively Coupled Plasma，射頻感應耦合電漿)功率、及RF(Radio Frequency，射頻)偏壓功率，藉以使氧氣電漿化，並對設置於腔室內之附薄膜圖案之基板照射氧電漿。
氧電漿處理中，宜加熱形成有薄膜圖案之基板。
又，關於氧電漿照射之處理時間(照射時間)，可兼顧氧電漿處理條件及經加熱處理而變質的薄膜之表層之厚度來決定，但宜為大致1分鐘~10分鐘左右。
第2實施形態中，藉由使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之氧電漿處理而變質後的薄膜圖案之表層之厚度宜為10nm以下，尤以5nm以下為佳。若該變質後的表層之厚度厚於10nm，則變質後的表層之穿透率之變化量會變大，從而難以預先估計其穿透率變化量來進行膜設計。又，關於變質後的表層之厚度之下限，較佳者為1nm以上。若未滿1nm，則無法充分獲得對於構成薄膜之Si之氧化速度的抑制效果。
根據第2實施形態，實施氧電漿處理來作為使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，由此可使薄膜圖案之主表面及側壁預先變質，且於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層。於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層，由此使薄膜圖案之表層之SiO2 分子數增加，從而抑制Si之氧化速度。藉此，即使於含有例如H2 O、O2 或O3 之環境中對光罩進行ArF準分子雷射等之曝光光照射，亦可有效地抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。因此，即使反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
在對由第2實施形態所獲得之光罩連續照射例如ArF準分子雷射以使總照射量達30kJ/cm2 時，較上述第1實施形態可更抑制轉印特性之變化量。例如對於MoSi系半透光膜之照射前後之光學特性變化量而言，可使穿透率變化量為0.1%以內，且使相位差變化量為1.0度以內，另外，關於半透光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)，可抑制為6nm以下，進而可抑制為3nm以下。又，在對由第2實施形態所獲得之例如包含MoSi系遮光膜圖案之光罩同樣地連續照射ArF準分子雷射以使總照射量達30kJ/cm2 時，遮光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)可被抑制為6nm以下，進而可被抑制為3nm以下。
再者，於實施上述氧電漿處理之前，亦可對附薄膜圖案之基板進行例如280℃以下之低溫加熱處理。
[第3實施形態]
於第3實施形態中，於透光性基板上成膜出包括含有金屬及矽之材料之薄膜，然後，於已形成之薄膜圖案上形成保護膜，俾於對使該薄膜圖案化而製作之光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化。於已形成之薄膜圖案上形成保護膜，由此可抑制構成薄膜圖案之Si原子之氧化速度，從而可抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。
上述保護膜宜包括含有矽及氧之材料。例如在MoSi系薄膜圖案上形成包括含有矽及氧之材料之保護膜，由此使上述薄膜圖案表面之SiO2 分子數(N0 )增加，從而可抑制Si之氧化速度。作為包括含有矽及氧之材料之保護膜，可列舉例如SiON、SiO2 、SiOC、SiOCN等。尤以SiON、SiO2 為佳。
上述保護膜之組成宜調整為Si=20~50原子%，O=30~60原子%，N=0~40原子%，C=0~20原子%，並且相對於ArF準分子雷射光之穿透率為90%以上。又，較佳者為 Si=25~45原子%，O=35~55原子%，N=10~25原子%。
作為於薄膜圖案上形成上述保護膜之方法，可適合使用例如濺鍍成膜法。當然，無需限定為濺鍍成膜法，亦可使用其他的成膜法。
於薄膜圖案上形成保護膜時，於無薄膜之透光性基板表面亦會形成保護膜，但藉由使相對於ArF準分子雷射光之穿透率為90%以上且使偏壓修正最佳化，從而不會影響作為光罩之使用。
於第3實施形態中，形成於薄膜圖案上之保護膜之厚度宜為15nm以下，尤以10nm以下為佳。若該保護膜之厚度厚於15nm，則所形成之保護膜之穿透率之變化量會變大，從而難以預先估計其穿透率變化量來進行膜設計。 又，關於保護膜之厚度之下限，較佳者為3nm以上。若未滿3nm，則無法充分獲得對於構成薄膜圖案之Si之氧化速度的抑制效果。
根據第3實施形態，於薄膜圖案上形成例如含有矽與氧之保護膜，由此使上述薄膜圖案之表層之SiO2 分子數增加，從而可抑制Si之氧化速度。藉此，即使於含有例如H2 O、O2 或O3 之環境中對光罩進行ArF準分子雷射等之曝光光照射，亦可有效地抑制先前之由Si之氧化及膨脹所導致的變質層之產生、擴大。因此，即使反覆使用光罩來對光罩之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光，亦可抑制薄膜圖案之轉印特性、例如半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等。
在對由第3實施形態所獲得之光罩連續照射例如ArF準分子雷射以使總照射量達30kJ/cm2 之時，較上述第1實施形態可更抑制轉印特性之變化量。例如對於MoSi系半透光膜之照射前後之光學特性變化量而言，可使穿透率變化量為0.1%以內，且使相位差變化量為1.0度以內，另外，關於半透光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)，可抑制為6nm以下，進而可抑制為3nm以下。又，在對由第3實施形態所獲得之例如包含MoSi系遮光膜圖案之光罩同樣地連續照射ArF準分子雷射以使總照射量達30kJ/cm2 時，遮光膜圖案之線寬之粗度(CD變化量)可被抑制為6nm以下，進而可被抑制為3nm以下。
如根據以上各實施形態所說明般，本發明尤其適合於將波長為200nm以下之短波長之曝光光作為曝光光源的曝光裝置中所使用之光罩之製造。例如，適合於如下之光罩之製造。
(1)　上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物(尤其二矽化鉬)之化合物之材料之半透光膜的相位移光罩
對於根據本發明所製造之上述相位移光罩而言，例如即使將ArF準分子雷射等之短波長光作為曝光光源並反覆使用光罩，亦可抑制半透光膜之穿透率或相位差之變化、線寬變化等，且性能不會劣化，從而可顯著改善光罩之壽命。
作為上述相位移光罩，其係於透光性基板上包含半透光膜之形態者，其中有使該半透光膜圖案化並設置有相位移部之類型即半色調型相位移光罩。
上述半透光膜係使實質上不利於曝光之強度之光(例如，相對於曝光波長為1%~20%)穿透者，且係具有特定之相位差(例如180度)者。如此一來，由於使半透光膜圖案化之半透光部、及未形成半透光膜且使實質上有利於曝光之強度之光穿透的透光部，故而穿透半透光部後的光之相位相對於穿透透光部後的光之相位而成實質上反轉之關係，藉此，通過半透光部與透光部之邊界部附近並因繞射現象而相互繞進對方之區域內的光會相互抵消，致使邊界部之光強度大致為零，從而使邊界部之對比度、即解像度提高。
又，作為其他的相位移光罩，其係於透光性基板上包含遮光膜或半透光膜之形態者，可列舉以蝕刻等方法對透光性基板進行刻蝕而設置相位移部之基板刻蝕型即雷文生(Levenson)型相位移光罩或增強型相位移光罩。
進而，作為相位移光罩，可列舉於透光性基板上包含半透光膜及其上之遮光膜之形態者，以便防止基於穿透半透光膜之光而形成於轉印區域之半透光膜圖案所導致的被轉印基板之圖案不良。
該半透光膜包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料，可列舉以該等過渡金屬矽化物與以氧及/或氮作為主要構成要素之材料。就過渡金屬而言，可使用鉬、鉭、鎢、鈦、鉿、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、釕、銠等。
尤其在由氮矽化鉬(MoSiN)形成半透光膜並進行加熱處理等來作為使MoSiN膜之主表面預先變質之處理時，為了具有所期望之相位差及穿透率，且抑制加熱處理所導致的穿透率變化，MoSiN膜中之Mo與Si之含有比宜為：Mo為10%以上且14%以下(較佳者為11%以上且13%以下)。
又，對於在半透光膜上包含遮光膜之形態，由於上述半透光膜之材料含有過渡金屬矽化物，因此遮光膜之材料係藉由相對於半透光膜而具有蝕刻選擇性(具有耐蝕刻性)之鉻、或者於鉻中添加有氧、氮、碳等元素之鉻化合物所構成。
又，亦可藉由於半透光膜上設置蝕刻終止膜(例如鉻系膜)而使遮光膜之材料為與半透光膜相同之過渡金屬矽化物系之材料。此時，實施本發明之處理而可防止半透光膜及遮光膜均發生圖案變質，故有效。
在半透光膜上包含遮光膜之形態中進行上述加熱處理時，有時會因加熱處理而引起遮光膜之OD(Optical Density，光學密度)變化從而無法獲得所期望之OD，但此時只要估計加熱處理所引起的OD變化量而預先成膜即可。具體而言，使遮光膜之膜厚變厚、改變組成比率來成膜，以提高遮罩基底狀態下之OD。
(2)　上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物(尤其二矽化鉬)之化合物之材料之遮光膜的二元光罩
當根據本發明所製造之上述遮光膜來形成過渡金屬矽化物系之二元光罩時，例如即使將ArF準分子雷射等之短波長光作為曝光光源並反覆使用光罩，亦可抑制遮光膜之遮光性之降低、線寬變化等，且性能不會劣化，從而可顯著改善光罩之壽命。
上述二元光罩係於透光性基板上包含遮光膜之圖案之形態者，該遮光膜包括含有過渡金屬矽化物化合物之材料，可列舉以該等過渡金屬矽化物與以氧及/或氮為主要構成要素之材料。就過渡金屬而言，可使用鉬、鉭、鎢、鈦、鉿、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、釕、銠等。
尤其對於以二矽化鉬之化合物而形成遮光膜之情形，當形成為遮光層(MoSi等)與表面抗反射層(MoSiON等)之2層結構、進而於遮光層與基板之間增加有背面抗反射層(MoSiON等)之3層結構時，自遮光性之觀點考慮，遮光層之二矽化鉬化合物中之Mo與Si之含有比宜為：Mo為9%以上且40%以下(較佳者為15%以上且40%以下，更佳者為20%以上且40%以下)。
又，亦可形成為遮光膜之膜厚方向上之組成為連續或階段性不同之組成傾斜膜。
進而，亦可製作成於遮光膜上包含蝕刻遮罩膜之構成，以便使抗蝕劑膜之膜厚薄膜化而形成微細圖案。該蝕刻遮罩膜係藉由包括如下成分之材料而構成：相對於含有過渡金屬矽化物之遮光膜之蝕刻而具有蝕刻選擇性(蝕刻耐性)之鉻、或者於鉻中添加有氧、氮、碳等之元素之鉻化合物。
此時，使蝕刻遮罩膜具有抗反射功能，藉此亦可於遮光膜上殘存有蝕刻遮罩膜之狀態下製作光罩。此時，實施本發明之處理，可對圖案之側壁發揮有效的作用。又，於將蝕刻遮罩膜自遮光膜上剝離而製作光罩時，實施本發明之處理可對遮光膜圖案之表面及側壁發揮作用。
實施例
以下，根據實施例而更具體地說明本發明之實施形態。
(實施例1)
圖1係本發明實施例1中所使用之相位移光罩基底10之剖面圖。
使用有尺寸為6英吋見方、厚度為0.25英吋之合成石英玻璃基板來作為透光性基板1，於透光性基板1上，成膜出包括經氮化之鉬及矽之半透光膜2。
具體而言，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(Mo：Si=10mol%：90mol%)，於氬(Ar)、氮(N2 )及氦(He)之混合氣體環境(氣體流量比Ar：N2 ：He=5：49：46)下，將氣壓設為0.3Pa，將DC(Direct Current，直流)電源之功率設為3.0kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)而以69nm之膜厚形成包括鉬、矽及氮之MoSiN膜。再者，對於ArF準分子雷射，該MoSiN膜之穿透率為4.52%，相位差為182.5度。
如上所述，製作出相位移光罩基底10。
接下來，使用上述相位移光罩基底10來製作半色調型相位移光罩。圖2(a)~圖2(e)係表示使用相位移光罩基底來製造相位移光罩之步驟之剖面圖。首先，於相位移光罩基底10上，形成電子束描繪用化學放大型正型抗蝕劑膜(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造PRL009)來作為抗蝕劑膜3(參照圖2(a))。抗蝕劑膜3之形成係使用旋塗器(旋轉塗佈裝置)來進行旋轉塗佈。
其次，對形成於上述相位移光罩基底10上之抗蝕劑膜3，利用電子束描繪裝置進行所期望之圖案描繪之後，以特定之顯影液進行顯影而形成抗蝕劑圖案3a(參照圖2(b)、圖2(c))。
然後，將上述抗蝕劑圖案3a作為遮罩來進行半透光膜2(MoSiN膜)之蝕刻，形成半透光膜圖案2a(參照圖2(d))。使用SF6 與He之混合氣體作為乾式蝕刻氣體。
接下來，剝離殘存之抗蝕劑圖案，獲得形成有MoSiN膜圖案(薄膜圖案)之附薄膜圖案之基板(相位移光罩)20(參照圖2(e))。再者，與遮罩基底製造時相比，半透光膜之穿透率、相位差幾乎未發生變化。
其次，對形成有上述MoSiN膜圖案之基板實施加熱處理。具體而言，使用加熱爐，於大氣中將加熱溫度設為550℃、加熱時間設為1小時而進行加熱處理。利用TEM(Transmission electron microscopy，透射型電子顯微鏡)詳細觀察加熱處理後之MoSiN膜之剖面，結果發現於MoSiN膜圖案之主表面及側壁之表層部分形成有厚度約為1nm之覆膜。進而，詳細分析該覆膜之組成後，確定其係含有Si與氧作為主成分之膜。對於ArF準分子雷射，該加熱處理後之MoSiN膜之穿透率為6.16%，相位差為184.4度。因此，加熱處理前後之變化量為：穿透率為+1.64%，相位差為+1.9度。再者，可預先估計該變化量來進行膜設計，以便獲得所期望之光學特性。
對經上述加熱處理所獲得之相位移光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 。如上所述，所謂照射量為30kJ/cm2 (能量密度約為25mJ/cm2 )，相當於使用光罩約100,000次，並相當於以通常之光罩使用頻率而使用約3個月。
測定上述照射後之半透光膜(MoSiN膜)之穿透率及相位差，結果發現對於ArF準分子雷射，穿透率為6.70%，相位差為181.9度。因此，照射前後之變化量為：穿透率為+0.54%，相位差為-2.5度，變化量被抑制為較小，該程度之變化量不會影響光罩之性能。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察半透光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之較厚之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為10nm以下。由此可知，實施例1之相位移光罩相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射而具有極高的耐光性。
(實施例2)
與實施例1完全同樣地於透光性基板上成膜出MoSiN膜作為半透光膜而製作相位移光罩基底。於ArF準分子雷射下，該MoSiN膜之穿透率及相位差係與實施例1大致相同。
其次，與實施例1同樣地使用上述相位移光罩基底來製作附薄膜圖案之基板。再者，與遮罩基底製造時相比，所製作出的附薄膜圖案之基板上之MoSiN半透光膜之穿透率、相位差幾乎未發生變化。
其次，對形成有上述MoSiN膜圖案之基板實施氧電漿處理。具體而言，將腔室內設為O2 氣體環境(O2 氣體流量為100sccm，壓力為5Pa)，施加750W之RFICP功率、及250W之RF偏壓功率，藉此使O2 氣體電漿化，並對MoSiN膜圖案照射氧電漿。再者，此時準備兩塊形成有上述圖案之基板，將氧電漿之照射時間設為5分鐘、10分鐘，測定各情形時的光學特性之變化。
當照射時間為5分鐘時，於ArF準分子雷射下，該氧電漿照射後之MoSiN膜之穿透率為5.16%，相位差為184.7度。因此，氧電漿照射前後之變化量為：穿透率為+0.64%，相位差為+2.2度。
又，當氧電漿之照射時間為10鐘時，於ArF準分子雷射下，穿透率為5.27%，相位差為180.2度。因此，氧電漿照射前後之變化量為：穿透率為+0.75%，相位差為-2.3度。
又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察氧電漿照射後之MoSiN膜之剖面，結果發現於任何照射時間下，均會於MoSiN膜之表層部分形成厚度約5~10nm之覆膜。進而詳細分析該覆膜之組成後，確認其係含有Si與氧作為主成分之膜。
以上述方式製作出實施例2之相位移光罩。
對所獲得之實施例2之相位移光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 。測定ArF準分子雷射照射後之半透光膜(MoSiN膜)之穿透率及相位差。
當氧電漿之照射時間為5分鐘時，於ArF準分子雷射照射下，穿透率為5.13%，相位差為184.2度。因此，ArF準分子雷射照射前後之變化量為：穿透率為-0.03%，相位差為-0.5度。
又，當氧電漿之照射時間為10分鐘時，於ArF準分子雷射照射下，穿透率為5.31%，相位差為179.9度。因此，ArF準分子雷射照射前後之變化量為：穿透率為+0.04%，相位差為-0.3度。
因此，於任何情形時，變化量均被抑制為較小，該程度之變化量不會影響光罩之性能。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察半透光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之較厚之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為6nm以下。由此可知，對於實施例2之相位移光罩，其相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射亦具有極高的耐光性。
(實施例3)
與實施例1完全同樣地於透光性基板上成膜出MoSiN膜作為半透光膜而製作相位移光罩基底。於ArF準分子雷射下，該MoSiN膜之穿透率及相位差係與實施例1大致相同。
其次，與實施例1同樣地使用上述相位移光罩基底來製作附薄膜圖案之基板。再者，與遮罩基底製造時相比，所製作出的附薄膜圖案之基板上之MoSiN半透光膜之穿透率、相位差幾乎未發生變化。
其次，對形成有上述MoSiN膜圖案之基板(參照圖2e)，於上述MoSiN膜圖案上藉由濺鍍而形成包括SiON膜之保護膜4(參照圖3)。具體而言，使用Si靶材，於Ar及一氧化氮(NO)之混合氣體環境(氣體流量比為Ar：NO=1：4)下，將氣壓設為0.2Pa，將DC電源之功率設為3.0kW而進行反應性濺鍍(DC濺鍍)，藉此以5nm之膜厚形成包括矽、氧及氮之SiON膜(Si：35.5原子%，O：44.9原子%，N：18.5原子%)。於ArF準分子雷射下，形成有該SiON膜之MoSiN膜圖案之穿透率為6.23%，相位差為184.8度。因此，SiON膜形成後之變化量為：穿透率為+1.71%，相位差為+2.3度。
以上述方式製作出實施例3之相位移光罩。
對所獲得之實施例3之相位移光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 。測定照射後之半透光膜(MoSiN膜)之穿透率及相位差，結果發現於ArF準分子雷射下，穿透率為6.22%，相位差為184.3度。因此，照射前後之變化量為：穿透率為-0.01%，相位差為-0.5度，變化量被抑制為較小，該程度之變化量不會影響光罩之性能。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察半透光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之較厚之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為6nm以下。由此可知，對於實施例3之相位移光罩，相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射亦具有極高的耐光性。
(實施例4)
使用有尺寸為6英吋見方、厚度為0.25英吋之合成石英玻璃基板來作為透光性基板，於透光性基板上，分別形成MoSiON膜(背面抗反射層)、MoSi膜(遮光層)、及MoSiON膜(表面抗反射層)作為遮光膜。
具體而言，使用Mo與Si之混合靶材(Mo：Si=21mol%：79mol%)，於Ar、O2 、N2 及He之混合氣體環境(氣體流量比Ar：O2 ：N2 ：He=5：4：49：42)下，將氣壓設為0.2Pa，將DC電源之功率設為3.0kW，以7nm之膜厚形成包括鉬、矽、氧、氮之膜(Mo：0.3原子%，Si：24.6原子%，O：22.5原子%，N：52.6原子%)。
其次，使用Mo：Si=21mol%：79mol%之靶材，於Ar及He之混合氣體環境(氣體流量比Ar：He=20：120)下，將氣壓設為0.3Pa，將DC電源之功率設為2.0kW，以30nm之膜厚形成包括鉬及矽之膜(Mo：21.0原子%，Si：79原子%)。
然後，使用Mo：Si=4mol%：96mol%之靶材，於Ar、O2 、N2 及He(氣體流量比Ar：O2 ：N2 ：He=6：5：11：16)下，將氣壓設為0.1Pa，將DC電源之功率設為3.0kW，以15nm之膜厚形成包括鉬、矽、氧、氮之膜(Mo：1.6原子%，Si：38.8原子%，O：18.8原子%，N：41.1原子%)。
使遮光膜之總計膜厚為52nm。於ArF準分子雷射曝光光之波長193nm下，遮光膜之光學濃度(OD)為3.0。
以上述方式製作出實施例4之二元光罩基底。
其次，使用上述二元光罩基底製作二元光罩。首先，於遮罩基底上，形成與上述相同之電子束描繪用化學放大型正型抗蝕劑膜(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造PRL009)。
其次，對形成於上述遮罩基底上之抗蝕劑膜，利用電子束描繪裝置進行所期望之圖案描繪之後，以特定之顯影液進行顯影而形成抗蝕劑圖案。
然後，將上述抗蝕劑圖案作為遮罩來進行3層結構之遮光膜之蝕刻，形成遮光膜圖案。使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)作為乾式蝕刻氣體。
接下來，剝離殘存之抗蝕劑圖案，獲得形成有遮光膜圖案之基板。再者，與遮罩基底製造時相比，於ArF準分子雷射曝光光之波長193nm下，遮光膜之光學濃度(OD)幾乎未發生變化。
對所獲得之形成有遮光膜圖案之基板實施加熱處理。具體而言，使用加熱爐，於大氣中將加熱溫度設為550℃、加熱時間設為1小時而進行加熱處理。
利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察加熱處理後之遮光膜圖案之剖面，結果發現於包括MoSiON膜/MoSi膜/MoSiON膜之圖案之主表面及側壁(尤其MoSi膜)之表層部分形成有厚度約5nm之覆膜。進而，詳細分析該覆膜之組成後，確認其係含有Si與氧作為主成分之膜。
以上述方式獲得實施例4之二元光罩。
對已實施加熱處理之二元光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 。利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察照射後之遮光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為10nm以下。由此可知，實施例4之二元光罩相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射而具有極高的耐光性。
(實施例5)
實施例5中，關於遮光膜，未形成MoSiON膜(背面抗反射層)，關於遮光膜中之MoSi膜(遮光層)及MoSiON膜(表面抗反射層)，於下述條件下進行成膜：以MoSiN膜(遮光層)取代MoSi膜(遮光層)，使其膜厚及膜中之Si含有率變化，使MoSiON膜(表面抗反射層)之膜厚變化，並使遮光膜之總計膜厚變化，除此之外，與實施例4相同。
遮光膜中之MoSiN膜(遮光層)係以52nm之膜厚而形成包含鉬、矽、氮之膜(Mo：9原子%，Si：72.8原子%，N：18.2原子%)。又，遮光膜中之MoSiON膜(表面抗反射層)係以8nm之膜厚而形成包含鉬、矽、氧、氮之膜(Mo：1.6原子%，Si：38.8原子%，O：18.8原子%，N：41.1原子%)。
使遮光膜之總計膜厚為60nm。遮光膜之光學濃度(OD)於ArF準分子雷射之曝光光之波長193nm下為3.0。
以上述方式製作出實施例5之二元光罩基底。
其次，使用上述二元光罩基底，與實施例4同樣地製作附遮光膜圖案之基板。再者，與遮罩基底製造時相比，於ArF準分子雷射曝光光之波長193nm下，遮光膜之光學濃度(OD)幾乎未發生變化。
對所獲得之附遮光膜圖案之基板，以與實施例4相同之條件而實施加熱處理。
利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察加熱處理後之遮光膜圖案之剖面，結果發現於包含MoSiN膜/MoSiON膜之圖案之主表面及側壁(尤其MoSiN膜)之表層部分形成有厚度約5nm之覆膜。進而，詳細分析該覆膜之組成後，確認其係包含Si與氧作為主成分之膜。
由此而獲得實施例5之光罩。
對已實施上述加熱處理之光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 之方式。利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察照射後之遮光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為10nm以下。由此可知，實施例5之二元光罩相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射而具有極高的耐光性。
(實施例6)
與實施例4完全同樣地於透光性基板上分別形成MoSiON膜(背面抗反射層)、MoSi膜(遮光層)、及MoSiON膜(表面抗反射層)作為遮光膜而製作二元光罩基底。該遮光膜之光學濃度(OD)於ArF準分子雷射下與實施例4相同。
其次，使用上述二元光罩基底，與實施例4同樣地製作附遮光膜圖案之基板。再者，與遮罩基底製造時相比，於ArF準分子雷射曝光光之波長193nm下，遮光膜之光學濃度(OD)幾乎未發生變化。
對所獲得之附遮光膜圖案之基板，以與實施例3相同之條件而實施形成膜厚為5nm之SiON膜(保護膜)之處理，藉此獲得實施例6之光罩。
對所獲得之實施例6之光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 之方式。利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察照射後之遮光膜圖案之剖面後發現，尤其如先前所產生之變質層並未得到確認，關於線寬之粗度(CD變化量)，亦被抑制為6nm以下。由此可知，實施例6之二元光罩相對於200nm以下之短波長之曝光光源之累積照射而具有極高的耐光性。
(比較例1)
使用有尺寸為6英吋見方、厚度為0.25英吋之合成石英玻璃基板來作為透光性基板，於透光性基板上，形成包含經氮化之鉬及矽之半透光膜而製作相位移光罩基底。
具體而言，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(Mo：Si=10mol%：90mol%)，於氬(Ar)、氮(N2 )及氦(He)之混合氣體環境(氣體流量比Ar：N2 ：He=5：49：46)下，將氣壓設為0.3Pa，將DC電源之功率設為3.0kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以69nm之膜厚形成包含鉬、矽及氮之MoSiN膜。
接下來，與實施例1同樣地，使用上述相位移光罩基底而製作相位移光罩。
繼而，對上述相位移光罩實施加熱處理。具體而言，於大氣中，將加熱溫度設為280℃，將加熱時間設為2小時。再者，於ArF準分子雷射下，該加熱處理後之MoSiN膜之穿透率為6.11%，相位差為175.6度。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察加熱處理後之MoSiN膜之剖面後發現，MoSiN膜之表層部分並未發生特別變化，並未形成覆膜之類者。
對所獲得之比較例1之相位移光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量達30kJ/cm2 。測定照射後之半透光膜(MoSiN膜)之穿透率及相位差，結果發現於ArF準分子雷射下，穿透率為7.69%，相位差為170.8度。因此，照射前後之變化量為：穿透率為+1.58%，相位差為-4.8度，變化量非常大，在產生該程度之變化量時，已無法用作光罩。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察半透光膜圖案之剖面後發現，如先前所產生之變質層得到確認，並認為由此而產生的線寬之粗度(CD變化量)亦為20nm。
(比較例2)
與比較例1同樣地，於透光性基板上成膜出MoSiN膜作為半透光膜而製作相位移光罩基底，進而使用該相位移光罩基底而製作相位移光罩。
其次，對上述相位移光罩實施加熱處理。具體而言，於大氣中，將加熱溫度設為400℃，將加熱時間設為2小時。再者，該加熱處理後之MoSiN膜於ArF準分子雷射下，穿透率為7.14%，相位差為178.1度。又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察加熱處理後之MoSiN膜之剖面後發現，MoSiN膜之表層部分並未發生特別變化，並未形成覆膜之類者。
對所獲得之比較例2之相位移光罩連續照射ArF準分子雷射，以使總照射量為30kJ/cm2 。測定照射後之半透光膜(MoSiN膜)之穿透率及相位差，結果發現於ArF準分子雷射下，穿透率為7.77%，相位差為174.8度。因此，照射前後之變化量為：穿透率為+0.63%，相位差為-3.3度，變化量非常大，在產生該程度之變化量時，已無法用作光罩。
又，利用TEM(透射型電子顯微鏡)詳細觀察半透光膜圖案之剖面後發現，如先前所產生之變質層得到確認，並認為由此而產生的線寬之粗度(CD變化量)亦為16nm。
以上，參照複數個實施例說明了本發明，但本發明並非限定為上述實施例者。對於本發明之構成及詳情，可於申請專利範圍所揭示之本發明之精神及範圍內進行本領域技術人員能理解之各種變更。
1．．．透光性基板
2．．．半透光膜
3．．．抗蝕劑膜
4．．．保護膜
10．．．相位移光罩基底
20．．．附薄膜圖案之基板(相位移光罩)
圖1係本發明實施例1之相位移光罩基底之剖面圖；
圖2(a)~圖2(e)係表示使用本發明實施例1之相位移光罩基底來製造相位移光罩之步驟之剖面圖；及
圖3係本發明實施例3之相位移光罩之剖面圖。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧半透光膜
2a‧‧‧半透光膜圖案
3‧‧‧抗蝕劑膜
3a‧‧‧抗蝕劑圖案
10‧‧‧相位移光罩基底
20‧‧‧附薄膜圖案之基板(相位移光罩)

Claims (8)

  1. 一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩係於透光性基板上包含使薄膜圖案化所成之轉印圖案者，該製造方法包括以下步驟：準備於上述透光性基板上已成膜有包括含有金屬及矽之材料之薄膜的光罩基底；使該光罩基底之薄膜圖案化而形成薄膜圖案；及實施使所形成之薄膜圖案之主表面及側壁預先變質之處理，俾於對上述所形成之薄膜圖案累積照射波長為200nm以下之曝光光時薄膜圖案之轉印特性不會發生規定之外的變化；且上述處理係於氧氣環境中進行之氧電漿處理。
  2. 如請求項1之光罩之製造方法，其中經上述處理而於薄膜圖案之表層形成含有矽及氧之層。
  3. 如請求項1之光罩之製造方法，其中經上述處理而變質的薄膜圖案之表層之厚度為10nm以下。
  4. 如請求項2之光罩之製造方法，其中經上述處理而變質的薄膜圖案之表層之厚度為10nm以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之光罩之製造方法，其中上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的半透光膜。
  6. 如請求項1至4中任一項之光罩之製造方法，其中上述薄膜係包括含有過渡金屬矽化物之化合物之材料的遮光膜。
  7. 如請求項5之光罩之製造方法，其中上述過渡金屬矽化物係矽化鉬。
  8. 如請求項6之光罩之製造方法，其中上述過渡金屬矽化物係矽化鉬。
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