TWI468851B - 光罩之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於半導體積體電路、CCD(電荷耦合元件)、LCD(液晶顯示元件)用彩色濾光片、磁性磁頭等之微細加工所使用的光罩之製造方法。
近年來，在半導體加工中，尤其因大規模積體電路的高積體化，電路圖案的微細化日益變為所需，對於構成電路的配線圖案的細線化、或供構成單元(cell)之層間的配線之用的接觸孔圖案的微細化技術的要求日益增高。因此，在形成該等配線圖案或接觸孔圖案的光微影中所被使用之已寫入電路圖案的光罩的製造中，亦隨著上述微細化，圖求一種可更加微細而且正確地寫入電路圖案的技術。
為了將更高精度的光罩圖案形成在光罩基板上，首先必須在光罩素材上形成高精度的阻劑圖案。在實際進行半導體基板之加工時的光微影，由於進行縮小投影，因此光罩圖案係實際所需圖案尺寸之4倍左右的大小，但是並非以此精度即會變差，反而在屬於原版的光罩求出比曝光後的圖案精度所求者為更高的精度。
此外，在目前正在進行的微影中，所欲描繪的電路圖案係形成為相當低於所使用之光之波長的尺寸，若使用將電路的形狀按原狀地形成為4倍的光罩圖案時，因在進行實際的光微影時所產生的光的干渉等的影響，按照光罩圖案的形狀並未被轉印至阻劑膜。因此為了減小該等的影響，光罩圖案亦會有必須加工成比實際的電路圖案更為複雜的形狀(適用所謂OPC：Optical Proximity Effect Correction(光學近接效果補正)等的形狀)的情形。因此，在供獲得光罩圖案之用的微影技術中，亦謀求比目前為更高精度的加工方法。關於微影性能，係有以極限解析度來表現的情形，但是以該解析限度而言，在光罩加工工程的微影技術中謀求與使用光罩之半導體加工工程中所使用之光微影所需的解析限度為同等程度、或該限度以上的限度解析精度。
在光罩圖案之形成中，通常在透明基板上具有遮光膜的光罩素材上形成光阻膜，進行藉由電子線所為之圖案的描繪，經由顯影而得阻劑圖案，接著將所得的阻劑圖案作為蝕刻遮罩，將遮光膜進行蝕刻而加工成遮光圖案，但是在將遮光圖案微細化時，若欲將阻劑膜的膜厚維持在與微細化前為相同程度下直接進行加工時，對圖案之膜厚的比，亦即所謂縱橫比會變大，而會發生阻劑的圖案形狀劣化而變得無法順利進行圖案轉印，或依情形會發生阻劑圖案倒毀或剝離。因此，必須隨著微細化而使阻劑膜厚變薄。
另一方面，以遮光膜材料而言，與自以往一直被使用的鉻系材料相比較，含矽材料、含有矽與遷移金屬的材料等矽系材料係對200nm以下之曝光光的遮光特性佳，而且可利用不易對阻劑圖案造成損傷的氟系乾式蝕刻來進行加工，可進行更高精度的加工(專利文獻1：日本特開2007-241065號公報)。此外，發現為了進行更高精度的加工，藉由與使用藉由鉻系材料所得之硬式遮罩的技術加以組合，可進行更高精密的加工(專利文獻2：日本特開2007-241064號公報)。因此，以次世代的遮光膜材料而言，使用藉由矽系材料所得之膜的遮光膜被視為大有可為。
[專利文獻1]日本特開2007-241065號公報
[專利文獻2]日本特開2007-241060號公報
[專利文獻3]日本特開2006-146152號公報
[專利文獻4]日本特開昭63-85553號公報
[專利文獻5]日本特開2001-27799號公報
[專利文獻6]日本特開2006-078807號公報
但是，當對光罩圖求更加微細化、高精度化時，遮罩加工所使用的阻劑膜係被要求提高蝕刻耐性，俾以獲得高解析性及高轉印性能，但是如上所述，阻劑膜係亦必須同時薄膜化。另一方面，使用藉由上述鉻系材料所得之蝕刻遮罩的矽系材料的遮光膜的圖案加工係必須使用在蝕刻時對阻劑膜負荷較大之含有氧的氯系氣體，因此在謀求比目前更為提升的阻劑薄膜化或高精度化時，係有高精度化成為限度的可能性。
本發明係為解決上述課題而研創者，目的在提供一種將具有更佳的光學特性且可高精度加工之具有以含有遷移金屬的矽系材料層為主體的遮光膜的光罩素材，以更高精度，尤其在使用更為薄膜的阻劑時亦可精密加工的光罩素材的加工方法。
以至目前為止所被提出之光罩之遮光膜材料而言，係有：鉻或鉭等遷移金屬、或在其含有氧、氮、碳之類的輕元素的遷移金屬化合物等的金屬或金屬化合物材料、或矽或金屬矽化合物或在該等含有氧、氮、碳之類的輕元素的化合物等的矽系材料。作為將該等進行乾式蝕刻時的條件所具代表性的方法係有：使用含有氟的化合物氣體的氟系乾式蝕刻、或使用氯或含有氯的化合物氣體的氯系乾式蝕刻。
此外，該等之中，如鉭或鎢的金屬材料、或矽化合物或含有遷移金屬的矽化合物般的矽系材料的乾式蝕刻所使用的氟系乾式蝕刻係不會對一般的有機系阻劑造成負擔的較佳方法。
因此，若導入如日本特開2007-241060號公報(專利文獻2)所記載之硬式遮罩技術時，在硬式遮罩係使用可利用氟系乾式蝕刻來進行加工的材料，在遮光膜則係使用可利用含有氧的氯系乾式蝕刻來進行加工的材料，但是逐漸考慮到適於經更加薄膜化的阻劑所致之加工。但是，將屬於可將矽系化合物作為硬式遮罩來進行加工的典型材料的鉻系膜作為遮光膜的主要層加以使用時，鉻系膜係受到側蝕刻，而確認出加工後的圖案的尺寸精度會降低(專利文獻3：日本特開2006-146152號公報)。
另一方面，日本特開昭63-85553號公報(專利文獻4)係揭示出在進行鉬矽化物遮光膜的加工時，可使用氧化矽(Sim
On
)作為硬式遮罩，但是當以工業上的生產為目的時，氧化矽係在濺鍍成膜時容易發生微細異物的材料，因此以具有供在圖案最小線寬為50nm的微影時所使用的微細構造的光罩製作用而言，係難以適用。
本發明人等為達成上述目的，針對含有遷移金屬之矽系材料之選擇蝕刻的可能性不斷檢討的結果，發現當在含有遷移金屬之2種矽系材料(矽化合物材料)之間，在氧及氮的含有量有差異時，使用含有氧的氯系乾式蝕刻，來調整蝕刻氣體所含氧量，藉此可將氧及氮的合計含有量較少者的材料進行選擇性蝕刻。
此外，本發明人等為了將上述選擇蝕刻方法應用在硬式遮罩技術而加以檢討的結果，發現對含有遷移金屬且氧及氮的含有量為不同的矽系材料作為上下層予以層積的遮光膜，利用氟系乾式蝕刻將至少包含氧與氮的合計含有量較高的上層全部的遮光膜的一部分進行加工，將經加工而殘留下來的部分作為硬式遮罩，藉由含有氧的氯系乾式蝕刻將遮光膜的殘留部分進行蝕刻，藉此可進行缺陷少、而且高精度的加工，尤其即使使用150nm以下、甚至100nm以下之膜厚的阻劑膜，亦可進行遮光膜之精度高的加工，而完成本發明。
因此，本發明係提供以下之光罩之製造方法。
請求項1：
一種光罩之製造方法，係由具有：透明基板；及由含有遷移金屬之矽系材料所成的上層及下層所構成，該上下層之中至少上層含有氧及/或氮，而且上層之氧與氮的合計含有量比下層為高的遮光膜的光罩素材(mask blank)來製造光罩的方法，其特徵為包含：將上述遮光膜，以第1階段之蝕刻工程而言，將形成在遮光膜上的阻劑圖案作為蝕刻遮罩，進行藉由氟系乾式蝕刻氣體所為之乾式蝕刻，以殘留上述下層之至少透明基板側的一部分的方式，去除僅有上層全部、或上述上層全部與上述下層之與上述透明基板分離之側的一部分，接著，以第2階段的蝕刻工程而言，進行藉由含有氧的氯系乾式蝕刻氣體所為之乾式蝕刻，將在第1階段的蝕刻工程中未被去除的遮光膜的殘部予以去除，藉此將遮光膜的圖案進行加工的工程。
請求項2：
如申請專利範圍第1項之光罩之製造方法，其中，上述上層及下層藉由濺鍍予以成膜，藉由控制成膜時的反應性氣體，以上層比下層的氧與氮的合計含有量變得較高的方式予以成膜。
請求項3：
如申請專利範圍第1項之光罩之製造方法，其中，上述上層係藉由將遮光膜之表面側的一部分進行氧化處理，以相較於屬於殘部的上述下層，氧與氮的合計含有量變得較高的方式所形成者。
請求項4：
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光罩之製造方法，其中，使用構成上述上層的材料的氮及氧的合計含有率C1
(莫耳%)、及構成上述下層的材料的氮及氧的合計含有率C2
(莫耳%)的差(C1
-C2
)為5以上的光罩素材，將第2階段之蝕刻工程中之乾式蝕刻的氯系氣體與氧氣的比率(氧氣/氯系氣體(莫耳比))設為0.001～1來進行乾式蝕刻。
請求項5：
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之光罩之製造方法，其中，含有上述遷移金屬的矽系材料係選自含有遷移金屬、矽、氧及/或氮的材料；及含有遷移金屬、矽，未含有氧及氮的材料者。
請求項6：
如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之光罩之製造方法，其中，上述遷移金屬為選自鈦、釩、鈷、鎳、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭及鎢之1種以上。
在本發明中，上層作為蝕刻遮罩層而發揮功能，藉由含有遷移金屬的矽系材料層所得之蝕刻遮罩層係與氧化矽層不同，可成膜為缺陷較少的膜，因此尤其適於具有最小線寬為50nm以下之微細圖案的光罩的製造。
此外，藉由使用本發明之光罩之製造方法，在乾式蝕刻時，即使未使用必須以對阻劑膜容易造成損傷之含有氧的氯系乾式蝕刻條件來進行加工的鉻系材料，亦可對具有含有遷移金屬之矽系材料層的遮光膜，適用使用蝕刻遮罩的乾式蝕刻加工手法。
尤其，當將加工所使用的阻劑膜的膜厚設為150nm以下、甚至100nm以下時，亦由於藉由氟系乾式蝕刻來進行作為蝕刻遮罩層而發揮功能的上層的加工，因此可高精度進行供形成最小線寬50nm以下之阻劑圖案之用的微影所使用的光罩的加工。
以下針對本發明更加詳細說明。
在光罩的製造中，為了將成膜在透明基板上的遮光膜進行加工，在遮光膜上形成藉由如具備有芳香族骨架之樹脂般碳含量較高的有機膜所致之阻劑圖案，將其作為蝕刻遮罩來進行由無機材料所構成的遮光膜的蝕刻。尤其使用藉由異方性乾式蝕刻所為之加工，俾以形成目前所被需求的微細圖案的遮光部。
以半導體裝置等之製造為代表之藉由光微影所為之微細加工所使用的光罩係被要求具備更為微細而且高精度的遮光圖案，但是為形成該微細的遮光圖案所使用的阻劑膜係因如上所述之縱橫比的問題等，而隨著圖案的微細化而使用較薄的膜。此外，阻劑圖案雖然較佳為使用側壁垂直性較高者，但是若進行乾式蝕刻，即使為氯系的乾式蝕刻，而且即使為氟系的乾式蝕刻，亦會由圖案的端部慢慢被削切，而使圖案後退。因此，隨著所使用的阻劑膜變薄，阻劑圖案與經加工的遮光膜的尺寸誤差的問題會變得更為明顯。
用以抑制因該乾式蝕刻中的阻劑圖案的後退所造成的尺寸誤差的方法之一，已知一種使用硬式遮罩的方法。在使用硬式遮罩的方法中，其係將阻劑圖案暫時轉印至對被加工膜的乾式蝕刻條件具有充分蝕刻耐性的薄膜，將所得的硬式遮罩圖案作為蝕刻遮罩而將被加工膜進行蝕刻加工的方法。在該方法中，若可將阻劑圖案高精度地僅轉印在較薄的硬式遮罩膜即可，因此與以阻劑圖案將遮光膜全體進行蝕刻的情形相比，對阻劑圖案之蝕刻時的負荷會變得相當小。使用該硬式遮罩的方法在遮罩加工中，亦有日本特開2007-241060號公報(專利文獻2)、日本特開昭63-85553號公報(專利文獻4)所記載之適用例。
以可精密加工且供予較佳光學特性的遮光膜材料而言，含有遷移金屬的矽系材料備受矚目。但是，為了將由該材料所得之遮光膜進行加工，如日本特開2007-241060號公報(專利文獻2)之記載，若使用鉻系材料作為硬式遮罩時，由於在該材料的蝕刻係使用不會對阻劑膜造成損傷之含有氧的氯系乾式蝕刻，因此在使用較薄的阻劑膜的案例中，會有因乾式蝕刻中之阻劑圖案的損傷而使尺寸精度降低的可能性。因此，如日本特開昭63-85553號公報(專利文獻4)之記載，以在成膜時發生缺陷時會有問題的氧化矽為不同的硬式遮罩材料而言，較佳為由含有遷移金屬的矽系材料所得之硬式遮罩材料，來作為具備有較佳成膜性，而且可利用不易對阻劑造成損傷的蝕刻條件來進行加工的遮光膜材料。
以習知所使用的乾式蝕刻所致之蝕刻選擇性而言，大致上可考慮如以下所示。
(1)鉻化合物係藉由氯系乾式蝕刻而得有效的蝕刻速度，但是對氟系乾式蝕刻係具有較強的蝕刻耐性。
(2)鉭化合物係藉由不含有氧的氯系乾式蝕刻或氟系乾式蝕刻而得有效的蝕刻速度，但是對於含有氧的氯系乾式蝕刻係具有較強的蝕刻耐性。
(3)矽化合物或遷移金屬矽化合物係藉由氟系乾式蝕刻而得有效的蝕刻速度，但是對於含有氧的氯系乾式蝕刻係具有較強的蝕刻耐性。
另一方面，日本特開2001-27799號公報(專利文獻5)所示之半色調相移膜的加工中，詳細組成雖然不清楚，但是揭露出在MoSiON膜含有氧的氯系乾式蝕刻條件中，可在相當大的含氧範圍下進行蝕刻。其結果顯示含有遷移金屬、與氧及/或氮的矽系材料層可利用含有氧的氯系乾式蝕刻條件來進行蝕刻，但是另一方面，在含有遷移金屬、與氧及/或氮的矽系材料間，則預測會不易獲得蝕刻選擇性，將含有氧的氯系乾式蝕刻適用於含有遷移金屬、與氧及/或氮的矽系材料而應用在硬式遮罩技術則有其困難。
但是，本發明人等為了針對以往大致上被掌握住的蝕刻選擇性再次重新評估，製作出各種測試取樣，針對各種蝕刻條件與藉由組成變化所得之選擇比來進行檢討，結果與根據日本特開2001-27799號公報(專利文獻5)所示結果的預測不同，發現如後所述適當選擇含有遷移金屬的矽系材料的氧與氮的含有量，且適當控制添加於氯系乾式蝕刻氣體的氧量，藉此在氧及/或氮之含有量不同之含有遷移金屬的矽系材料層之間可進行選擇蝕刻。
若將該蝕刻選擇性應用在硬式遮罩技術，形成組成不同的多層(在本發明中，例如成分的濃度在層的深度方向產生變化的層構成亦設為多層)遮光膜來作為含有遷移金屬的矽系材料層，將該等之中的表層側(上層)形成為含有遷移金屬且氧與氮的合計含有量為較高的矽系材料層，藉由氟系乾式蝕刻僅將該上層進行加工後，將所得的上層圖案作為硬式遮罩，藉由依含有適當濃度的氧的氯系乾式蝕刻條件所為之蝕刻，可進行含有基板側(下層)的遷移金屬且氧與氮的合計含有量為較低的矽系材料層的加工。
此外，將遮光膜由藉由鉻系材料所得之上層與藉由矽系材料所得之下層所構成，藉由上述蝕刻特性的差異，將上層的鉻系材料作為硬式遮罩而將下層進行加工已在日本特開2006-078807號公報(專利文獻6)中被提出，揭示出藉此可利用膜厚250nm左右的阻劑膜來進行精密的遮罩加工，但是對於如上所示之遮光膜的下層，亦可適用本發明之含有遷移金屬之矽系材料間的選擇蝕刻，若將該下層另外以上層與下層所構成，該上層由於藉由不易對阻劑膜造成損傷的氟系乾式蝕刻予以加工，因此實現更高精度的加工。
本發明之光罩之製造所使用的光罩素材的遮光膜係在石英基板等透明基板上直接或隔著其他膜而設，以二元式遮罩(binary mask)用而言，可為在透明基板上直接成膜出遮光膜者，以半色調相移遮罩用而言，可為成膜在半色調相移膜上者。此外，在光罩素材可設置反射防止膜、蝕刻擋止件膜等。以遮光膜的光學特性而言，若為二元式遮罩用，在使用光罩時之光學濃度相對曝光光，以遮光膜全體而言較佳為2以上、4以下，更佳為2.5以上、4以下者，此外，若在半色調相移膜上使用時，合計遮光膜與半色調相移膜，光學濃度較佳為2以上、4以下，更佳為2.5以上、4以下者。
本發明之光罩之製造方法所使用之光罩素材的遮光膜係由上層與下層所構成，上層下層可均為單層構成，亦可為多層構成，另外亦可在上層與下層之間有組成移行領域。此外，任何層均由含有遷移金屬的矽系材料所構成，上層材料必定含有氧及/或氮，下層材料可含有氧及/或氮，亦可未含有氧及氮之雙方。但是，在上層材料與下層材料之間，為了獲得因含有氧的氯系乾式蝕刻所致之蝕刻選擇性，必須在氧及氮的合計含有率具有差異。該上層材料中的氮及氧的合計含有率C1
(莫耳%)、與下層材料中的氮及氧的合計含有率C2
(莫耳%)的差(C1
-C2
)以5以上為佳，較佳為10以上，更佳為20以上。此外，藉由加高該氧與氮的合計含有率，可使上層作為遮光膜中具有防止反射機能的層或負責防止反射機能的一部分的層來發揮機能。
此外，ArF準分子雷射光用二元式遮罩所使用時的遮光膜的膜厚為30～100nm左右，上層的膜厚雖然亦依上層及下層的材料選擇而異，但是若下限為0.5nm以上，較佳為1.0nm以上，而且上限為20nm以下，較佳為10nm以下，更佳為5nm以下的厚度，尤其可實現精密的加工。
以上述遮光膜所含之遷移金屬而言，為選自鈦、釩、鈷、鎳、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭及鎢之1種以上為較佳材料，但是由乾式蝕刻加工性的方面來看，尤以鉬為佳。此外，遷移金屬的含有量係在進行濺鍍成膜時，若含有可得不會發生不適於供50nm以下的圖案形成之用的微影用遮罩的微粒之程度的成膜性的程度即可，以較佳含有量而言，係可列舉相對矽原子為1～50原子%的範圍。
遮光膜的組成較佳為選自：矽為10原子%以上、95原子%以下，尤其為30原子%以上、95原子%以下，氧為0原子%以上、50原子%以下，尤其為0原子%以上、30原子%以下，氮為0原子%以上、40原子%以下，尤其為0原子%以上、20原子%以下，碳為0原子%以上、20原子%以下，尤其為0原子%以上、5原子%以下，遷移金屬為0.5原子%以上、35原子%以下，尤其為1原子%以上、20原子%以下，但是如上所述，在上層與下層之間，選擇材料以使氧與氮的含有量合計形成差異。
含有上述遷移金屬的矽系材料層係可藉由如周知(例如日本特開2007-241065號公報(專利文獻1)、日本特開2007-241060號公報(專利文獻2)、日本特開2006-146152號公報(專利文獻3))所記載的濺鍍法來進行成膜，當使其含有氧及/或氮時，係可藉由反應性濺鍍來進行成膜。氧與氮的合計含有量係可利用成膜時含有氧及/或氮的反應性氣體的種類及量的選擇來進行控制。
此外，以其他控制方法而言，列舉一種方法係對遮光膜，使用臭氧氣體、氧電漿、臭氧水、過氧化氫水等，將遮光膜之表面側的一部分進行氧化處理，藉此形成上層，以使氧與氮的合計含有量比屬於殘部之上述下層為更高。此時，可在將作為遮光膜的層全層成膜後，進行氧化處理。
本發明中所使用之含有氧的氯系乾式蝕刻所造成之上層與下層的選擇蝕刻條件係可利用例如以下所示之方法來決定。
首先，在光罩基板所使用之石英基板等透明基板上，將含有遷移金屬的矽系材料的膜成膜預定量，對該膜，將藉由氧氣含有量為預定的(氧氣與氯系氣體為預定比率的)氯系氣體所為的乾式蝕刻，改變氧氣含有量(改變氧氣與氯系氣體的比率)來實施複數次，求出該等的蝕刻完成時間，藉此可得對氧添加量的蝕刻速度。
該蝕刻完成時間係除了可測定出蝕刻中含有遷移金屬之矽系材料之膜的反射率而求出以外，亦可使用當在蝕刻中可觀察矽系材料的膜時，藉由目測的方法、蝕刻腔室中的電漿發光頻譜等的解析所致之電漿中的離子或元素的分析的方法等。此外，並非為蝕刻完成時間，而是將矽系材料遮蔽一部分，蝕刻預定時間後，即使藉由使用觸針式膜厚計或透過率的方法、橢圓偏光儀(ellipsometry)等光學方法，測定經蝕刻去除的膜厚的方法，亦可求出蝕刻速度，該等亦可組合適用。
在本發明之光罩之製造方法中，在將光罩素材加工時，成為硬式遮罩之上層的蝕刻加工係藉由屬於含有遷移金屬之矽系材料之一般蝕刻條件的氟系乾式蝕刻來進行。相對於此，下層係將上層作為硬式遮罩，藉由含有氧的氯系乾式蝕刻予以蝕刻。尤其，藉由含有氧的氯系乾式蝕刻，將含有遷移金屬的矽系材料進行蝕刻的下層的蝕刻條件的選擇乃極為重要。
在此所使用的含有氧的氯系乾式蝕刻係使用氯氣(Cl2
)等，典型而言，可利用在將光罩素材的鉻系材料膜進行蝕刻時所使用的一般乾式蝕刻條件，調整氧添加量(調整氧氣與氯系氣體的比率)來實施。
具體而言，氯系氣體與氧氣的比率(氧氣/氯系氣體(莫耳比))較佳為0.001～1，更佳為0.003～0.5，尤其佳為0.005～0.3。更具體而言，例如可適用氯氣100～300sccm、氧氣0.1～100sccm、氣壓1～10mtorr等條件。此外，亦可添加氦氣1～20sccm。
在本發明中，在彼此相接的2層矽系材料的膜，若在膜中的氧及氮的合計含有率有差異(若下層中的氮及氧的合計含有率低於上層中的氮及氧的合計含有率)，使用上述氯系乾式蝕刻，即可得蝕刻選擇性。如上所述，上層中的氮及氧的合計含有率C1
(莫耳%)、與下層中的氮及氧的合計含有率C2
(莫耳%)的差(C1
-C2
)若有5以上、較佳為10以上、更佳為20以上，藉由使用上述方法而適整為適當的氧添加量，即可使下層的蝕刻速度大於上層的蝕刻速度，尤其可得10倍以上的蝕刻速度差，而可得獲得選擇性所需之充分的蝕刻速度差。
本發明之光罩之製造方法中之遮罩素材的加工製程係可如下所述來進行。
首先，在上述光罩素材上形成阻劑膜，藉由利用以電子線為代表的高能量線所為之圖案曝光而得阻劑圖案。該獲得阻劑圖案的工程若為阻劑圖案具有較佳的耐性，且可得高解析性的方法，即可使用任何方法，但是藉由本發明之方法，可利用膜厚為150nm以下的阻劑膜來進行蝕刻，另外藉由膜厚為100nm以下的阻劑膜，亦可進行具有充分精度的加工。其中，阻劑膜膜厚的下限通常為30nm左右以上。
接著，實施第1階段的蝕刻工程。在該工程中，將阻劑圖案轉印至屬於上層之具有高於下層之氧與氮之合計含有率之含有遷移金屬的矽系材料層。該轉印係使用屬於矽系材料之一般乾式蝕刻條件的氟系乾式蝕刻，但是此係使用含氟氣體的乾式蝕刻。含氟氣體係指若含有氟元素的氣體即可，氟氣、CF4
、C2
F6
之類之含有碳與氟的氣體、SF6
之類之含有硫磺與氟的氣體、甚至含有氫原子的氣體均可，另外亦可為氦等未含有氟的氣體與含氟氣體的混合氣體。此外，亦可視需要而添加氧等氣體。
以蝕刻條件而言，較佳為使用含有氧氣的氣體，例如，可將含氟的氣體與氧氣的比率(氧氣/含氟的氣體(莫耳比))設為0.001～1000，具體而言，含氟氣體1～1000sccm，較佳為10～100sccm，氧氣1～1000sccm，較佳為10～100sccm，此外，若將氣壓設為1～20mtorr即可。其中，在此之氟系乾式蝕刻所為之加工中，與日本特開昭63-85553號公報(專利文獻4)所示之將氧化矽膜作為蝕刻遮罩的情形相比較，如本發明所示，若矽系材料含有遷移金屬，較佳為含有鉬時，蝕刻會變得更為容易，大大有助於利用薄阻劑膜的精密加工。
在該蝕刻中，若僅將上層完全蝕刻去除即可，但是亦可連同上層一起將下層的一部分(上部)予以蝕刻。在第1階段的蝕刻工程中，若以殘留下層的至少透明基板側的一部分的方式予以蝕刻即可，若去除僅有上層全部、或上層全部與下層之與透明基板分離之側的一部分即可。此外，若在上層與下層之間有組成的移行部時，若蝕刻至露出充分取得上述氧及氮的合計含有率差的部分的程度的深度為止即可。
接著，使用藉由上述蝕刻所得之上層的圖案，來實施第2階段的蝕刻工程。在該工程中，藉由上述含有氧的氯系乾式蝕刻，來進行在第1階段的蝕刻工程中未被去除的遮光膜的殘部(下層全部、或下層的殘部)的蝕刻加工。如上所述，在上層與下層之間由於有充分的蝕刻速度差，因此在阻劑膜的端部因蝕刻而一部分開始後退時，亦使上層所承受的損傷較小，而可實現高精度的圖案轉印。
[實施例]
以下顯示實驗例及實施例，具體說明本發明，惟本發明並未受限於下述實施例。
[實驗例1]
為了使用由形成在石英基板上的膜厚75nm的MosiON(Mo：si：O：N=1：4：1：4(莫耳比)、氧與氮的合計含有率為50莫耳%)所構成的矽系材料的膜，來評估以氯系乾式蝕刻條件下之蝕刻氣體中的氧量與蝕刻速度，按照下述條件，使氧量在0～10.0sccm之間變化，經時測定出對波長675nm之檢査光之反射率變化。將所得結果顯示於第1圖。其中，第3圖中顯示所使用的蝕刻裝置的概略。第3圖中，1為腔室，2為接地，3為下部電極，4為天線線圈，5為被處理基板，RF1、RF2為高頻電源。
RF1(RIE：反應離子蝕刻)：脈衝 700V
RF2(ICP：感應耦合電漿)：CW(連續放電)400W
壓力：6mTorr
Cl2
：185sccm
O2
：0～10.0sccm
He：9.25sccm
根據第1圖所示之反射率對乾式蝕刻時間的變化，可知蝕刻前之膜表面的反射率為40左右，相對於此，若蝕刻進行，則反射率會降低，若膜的蝕刻結束，則反射率會成為10左右。此外，可知在此所使用的氧與氮的合計含有率為50莫耳%的MosiON膜中，若將乾式蝕刻中的雰圍氣氣體的氧量設為1sccm以上(將氧氣/氯氣(莫耳比)設為1/185以上)，幾乎未被蝕刻。
[實驗例2]
將膜形成為由膜厚46nm的MoSiN(Mo：Si：N=1：3：1.5(莫耳比)、及氧與氮的合計含有率為27莫耳%)所構成的矽系材料的膜，與實驗例1同樣地經時性測定出反射率變化。將所得結果顯示於第2圖。
如第2圖所示，確認出若將氧量形成為2sccm(將氧氣/氯氣(莫耳比)形成為2/185)時，係以約5nm/分鐘予以蝕刻，而且若形成為55sccm(將氧氣/氯氣(莫耳比)形成為55/185)時，則完全不進行蝕刻。
[實施例1]
在石英基板上備妥具有：形成有由膜厚50nm的MosiN(Mo：si：N=1：3：1.5(莫耳比))所構成的下層，在其上形成有由膜厚10nm的MosiON(Mo：si：O：N=1：4：1：4(莫耳比))所構成的上層之由上層及下層所構成之遮光膜的光罩素材，在其上使用旋塗機而形成有膜厚150nm的EB曝光用化學放大型阻劑膜。在該阻劑膜，以EB曝光裝置進行線寬400nm的圖案描繪後，進行顯影，而形成有保護殘留遮光膜之部位的阻劑圖案。
接著，將阻劑圖案作為蝕刻遮罩，利用下述蝕刻條件1的氟系乾式蝕刻來進行蝕刻。以該蝕刻條件，去除上層的全部，另外去除下層的上層側的一部分。
[蝕刻條件1]
RF1(RIE)：CW 54V
RF2(ICP)：CW 325W
RF2(ICP)：CW 325W
壓力：5mTorr
SF6
：18sccm
O2
：45sccm
蝕刻時間：10秒鐘
之後，將上層作為遮罩，利用下述蝕刻條件2的氯系乾式蝕刻來對下層的殘部進行蝕刻。
[蝕刻條件2]
RF1(RIE)：脈衝 700V
RF2(ICP)：CW 400W
壓力：6mTorr
Cl2
：185sccm
O2
：2sccm
He：9.25 sccm
蝕刻時間：15分鐘
藉由進行該等條件1及2的蝕刻，可將遮光膜精度佳地形成為預定的圖案形狀。
1．．．腔室
2．．．接地
3．．．下部電極
4．．．天線線圈
5．．．被處理基板
RF1、RF2．．．高頻電源
第1圖係顯示在實驗例1中改變O2
流量所測定出之膜的反射率相對蝕刻時間的變化的曲線圖。
第2圖係顯示在實驗例2中改變O2
流量所測定出之膜的反射率相對蝕刻時間的變化的曲線圖。
第3圖係顯示在實驗例及實施例中所使用之乾式蝕刻裝置的概略圖。
Claims (6)
- 一種光罩之製造方法，係由具有：透明基板；及由含有遷移金屬之矽系材料所成的上層及下層所構成，該上下層之中至少上層含有氧及/或氮，而且上層之氧與氮的合計含有量比下層為高的遮光膜的光罩素材來製造光罩的方法，其特徵為包含：將上述遮光膜，以第1階段之蝕刻工程而言，將形成在遮光膜上的阻劑圖案作為蝕刻遮罩，進行藉由氟系乾式蝕刻氣體所為之乾式蝕刻，以殘留上述下層之至少透明基板側的一部分的方式，去除僅有上層全部、或上述上層全部與上述下層之與上述透明基板分離之側的一部分，接著，以第2階段的蝕刻工程而言，進行藉由含有氧的氯系乾式蝕刻氣體所為之乾式蝕刻，將在第1階段的蝕刻工程中未被去除的遮光膜的殘部予以去除，藉此將遮光膜的圖案進行加工的工程，使用構成上述上層的材料的氮及氧的合計含有率C1 (莫耳%)、及構成上述下層的材料的氮及氧的合計含有率C2 (莫耳%)的差(C1 -C2 )為5以上的光罩素材，將第2階段之蝕刻工程中之乾式蝕刻的氯系氣體與氧氣的比率(氧氣/氯系氣體(莫耳比))設為0.001~1來進行乾式蝕刻。
- 如申請專利範圍第1項之光罩之製造方法，其中，上述上層及下層藉由濺鍍予以成膜，藉由控制成膜時的反 應性氣體，以上層比下層的氧與氮的合計含有量變得較高的方式予以成膜。
- 如申請專利範圍第1項之光罩之製造方法，其中，上述上層係藉由將遮光膜之表面側的一部分進行氧化處理，以相較於屬於殘部的上述下層，氧與氮的合計含有量變得較高的方式所形成者。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光罩之製造方法，其中，含有上述遷移金屬的矽系材料係選自含有遷移金屬、矽、氧及/或氮的材料；及含有遷移金屬、矽，未含有氧及氮的材料者。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光罩之製造方法，其中，上述遷移金屬為選自鈦、釩、鈷、鎳、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭及鎢之1種以上。
- 如申請專利範圍第4項之光罩之製造方法，其中，上述遷移金屬為選自鈦、釩、鈷、鎳、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭及鎢之1種以上。
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