TWI479257B - 光罩基板、光罩及其製造方法 - Google Patents

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Description

光罩基板、光罩及其製造方法
本申請案係基於2008年6月30日申請之日本專利申請案第2008-170305號並主張享有其優先權，其揭露之內容係全部併入本文中作為參考。
本發明係有關一種用於製造半導體裝置等的光罩基板、光罩及其製造方法等。
半導體裝置等之微細化係可帶來性能、功能之提高(高速運作或低消耗電力化等)或低成本化等優點，故微細化係逐漸地加快。而支撐著該微細化演進的正是微影技術，故轉印用遮罩、曝光裝置、光阻材料皆成為了關鍵技術。
近年來，半導體裝置之設計規格已發展至半間距(hp)45nm～32nm之世代。其係約等於ArF準分子雷射曝光光線(以下稱為ArF曝光光線)之波長193nm的1/4～1/6。特別是於hp45nm以後之世代若僅使用習知的相位偏移法、離軸照明法或瞳孔濾光片等解析度增強技術(Resolution Enhancement Technology：RET)與光學鄰近校正(Optical Proximity Correction：OPC)技術係已變得不夠充足，而必須搭配超高NA技術(浸潤式微影)或雙重曝光(double patterning)。
另外，於製造半導體所需之電路圖樣係藉由複數之光罩(標線片；reticle)圖樣而於半導體晶圓上依序曝光。例如，裝設有特定標線片的縮小投影曝光裝置，在不斷地寸步移動晶圓上之被投影區域的同時反覆地進行圖樣投影曝光(步進法；step and repeat)。或者，相對於投影光學系統同步掃描標線片與晶圓，並反覆地進行圖樣投影曝光(步進掃描法；step and scan)。藉以於半導體晶圓内形成特定個數之積體電路晶片區域。
光罩(標線片)係具有形成有轉印圖樣的區域及其外圍的區域。該外圍區域係指於光罩(標線片)中沿其四邊而成之邊緣區域，當不斷地寸步移動晶圓上之被投影區域而使光罩上之轉印圖樣依序曝光時，為了增加積體電路晶片之形成個數，會使該等外圍區域互相重疊進行曝光、轉印。為了防止因此等重覆曝光而使得晶圓上之光阻感光，故於光罩之外圍區域藉由光罩加工製成一遮光帶(遮光體帶、遮光體環)。
相位偏移法係一種使得穿透相位偏移部的曝光光線可產生特定之相位差，並利用光之干涉作用來提高轉印圖樣之解析度的方法。
藉由相位偏移法而提升解析性的光罩中，可分為藉由蝕刻等鑿入石英基板而設置一移相部(shifter)的基板鑿入式，以及將形成於基板上的相位偏移膜進行圖樣成形(patterning)而設置一移相部(shifter)的類型。
無鉻相位偏移光罩係為一種基板鑿入(雕刻)式的光罩。無鉻相位偏移光罩可分為將非鑿掘部之遮光層完全去除的類型，以及於非鑿掘部之遮光層進行圖樣成形的類型(所謂之斑馬紋類型)。將無鉻相位偏移光罩之轉印區域之遮光層完全去除的類型亦係稱為交替相位偏移器(Alternative phase shifter)，是通過相位偏移部的曝光光線幾乎可100%穿透之類型的相位偏移光罩基板。無鉻相位偏移光罩係必須於光罩(標線片)中沿其四邊的邊緣區域，亦即轉印圖樣區域之外圍區域(遮蔽區域)處形成一遮光帶。
已知一種用以製造該等無鉻相位偏移光罩的光罩基板係於透明基板上具有一由Cr所組成之遮光層及由CrO所組成之低反射層所層積而成的CrO/Cr遮光膜，膜厚總計為70nm～100nm(例如，參照日本特開第2007-241136號公報(專利文獻1)中[0005]欄)。又，無鉻相位偏移光罩的製程係以遮光膜圖樣作為蝕刻遮罩來進行基板鑿掘，並且在將用以形成該遮光膜圖樣的光阻圖樣去除後，再次塗佈光阻並進行曝光、顯影來保護遮光膜中欲留下之部位後，將遮光膜中不需要的部位藉由蝕刻去除以得到一具有基板外圍區域(遮蔽區域)之遮光帶以及視需要之轉印圖樣區域之遮光圖樣的光罩。換句話說，遮光膜係兼具有蝕刻遮罩(亦稱作硬遮罩)的功能以及用以形成遮光帶或遮光圖樣之層的功能(確保遮光性能的功能)。
一般而言，將遮光膜及用以形成該遮光膜之光阻薄膜化對於改善光罩之臨界尺寸(CD；Critical Dimension)效能係為有效的。但是，若將遮光膜薄膜化，OD值(光學濃度)則會減少。前述之CrO/Cr遮光膜中，為了達到一般所需之OD=3，最低限度仍需要60nm左右之總膜厚，因此大幅度之薄膜化係有困難的。又，當遮光膜無法薄膜化時，因為其與光阻之選擇比故光阻亦無法薄膜化。因此，無法期待大幅度之CD改善。
作為解決方法係舉出專利文獻1之方法。該方法係藉由將遮光功能層與蝕刻遮罩層以不同材料形成，而試圖滿足前述要求。
專利文獻1之方法中，層結構係例如，基板/Cr系第2蝕刻遮罩膜/MoSi系遮光膜/Cr系第1蝕刻遮罩膜(兼反射防止膜)，而使用Cr系材料來作為離基板最遠之最上層表面的第1蝕刻遮罩膜(參考專利文獻1[0038]欄)。藉此，塗佈於第1蝕刻遮罩膜上面的光阻膜，其最低限度僅需能將圖樣轉印至第1蝕刻遮罩膜，故可達成一定程度之光阻膜的薄膜化。但是，Cr系材料之第1蝕刻遮罩膜，必須以氯與氧之混合氣體來進行乾蝕刻，其與光阻之選擇比較低(光阻之消耗量較多)。因此，將光阻之膜厚大幅地薄膜化(達成光阻膜厚為200nm以下，甚至於150nm以下)係為困難的，且CD精度亦難以達成在遮罩上之圖樣解析度為約65nm以下，甚至於50nm以下之高精度。
又，專利文獻1之方法中，由於層結構係於MoSi系遮光膜上下設置有2層Cr系蝕刻遮罩膜的結構，使得製造光罩基板時之程序變為繁雜。
再者，由於層結構較多故加工程序亦變得繁雜。例如，該方法之層結構係必須使用，基板/Cr系第2蝕刻遮罩膜/MoSi系遮光膜/Cr系第1蝕刻遮罩膜(兼反射防止膜)之基板(參考專利文獻1[0038]欄)，由於薄層結構較多而使得加工程序變為繁雜。
前述問題於使用例如基板/MoSi系相位偏移膜/Cr系第2蝕刻遮罩膜/MoSi系遮光膜/Cr系第1蝕刻遮罩膜(兼反射防止膜)之基板時亦同樣地(參考日本特開第2007-241065號公報(專利文獻2)中[0174]欄等)，由於薄層結構複雜而使得加工程序變為繁雜。
本發明係可同時達成於半導體設計準則中DRAM半間距(hp；half pitch)45nm以後之世代，特別是32～22nm世代所需要之蝕刻遮罩層的薄膜化、以及確保遮光帶之光學濃度設計的自由度為目的。
又，本發明係提供一種以較少之層結構來達成(1)相對於蝕刻遮罩層CD(Critical Dimension)，被蝕刻層CD之偏移量(相對於蝕刻遮罩層圖樣尺寸的被蝕刻層之圖樣尺寸的尺寸變化量)未達5nm；(2)遮光帶之光學濃度OD≧3；(3)遮罩上之圖樣的解析度50nm之3個課題(1)～(3)的光罩基板及光罩為目的。
本發明人並非如專利文獻1所記載之方法般，以不同材料來形成遮光功能層與蝕刻遮罩層的層積結構，而是找出藉由讓基板內面側具有遮光功能(例如，於內面側設置形成遮光帶用之專用層)即可達成前述之目的，因而完成本發明。
再者，日本特開第2006-285122號公報(專利文獻3)中[0008]欄所記載的習知方法，係關於一種於基板兩面鑿入之製作全像圖(hologram)用的雙面遮罩，與本發明之課題完全不同。又，專利文獻3及日本特開第2005-148514號公報(專利文獻4)所記載之方法，並未具有基板之鑿掘加工用的蝕刻遮罩膜、抑或加工相位偏移膜用的蝕刻遮罩膜。又，專利文獻3及專利文獻4中所記載之方法，皆為一種用以使基板上面的遮光膜薄膜化且滿足特定之遮光功能，而於基板之兩面設置遮光膜並以該兩面之遮光膜來達成特定之遮光功能，藉此使各面之遮光膜之膜厚較習知技術更薄，且其中於該兩面之遮光膜係形成相同之轉印圖樣。並非如本發明般，於基板表面設置一具有蝕刻遮罩之功能的蝕刻遮罩膜，並於基板內面側設置一僅形成於單面側並具有充份遮光功能的遮光膜結構。
本發明係具有下述結構。
(結構1)
一種光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一自該透光性基板表面鑿入的鑿掘部，且相對於穿透該透光性基板之未設置有該相位偏移部之部分的曝光光線，其鑿掘深度係可產生一特定相位差；於該透光性基板之鑿掘側之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由以氯系氣體可實質地進行乾蝕刻、且以氟系氣體無法實質地進行乾蝕刻的材料所製成，並於形成該鑿掘部時，至少於達到該鑿掘深度為止仍具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部(遮光帶)。
(結構2)
一種光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一針對穿透之曝光光線而提供一特定量之相位變化的相位偏移膜；於該相位偏移膜之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由以鉻作為主成分，並至少於藉由氟系氣體乾蝕刻而於相位偏移膜形成一轉印圖樣為止係具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部(遮光帶)。
(結構3)
如結構1或2之光罩基板，其中該遮光膜係由可使用該透光性基板對其具有蝕刻耐性的蝕刻液來進行濕蝕刻的材料所形成的。
(結構4)
如結構1至3中任一者之光罩基板，其中該遮光膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的。
(結構5)
如結構1至4中任一者之光罩基板，其中該遮光膜之膜厚係為60nm至100nm。
(結構6)
如結構1至5中任一者之光罩基板，其中該蝕刻遮罩膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的。
(結構7)
如結構1至6中任一者之光罩基板，其中該蝕刻遮罩膜的膜厚係為5nm至40nm。
(結構8)
如結構2至7中任一者之光罩基板，其中該相位偏移膜係由矽化鉬、矽化鉬之氮化物、矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物中任一者為主成份之材料所形成的。
(結構9)
如結構2至7中任一者之光罩基板，其中該相位偏移膜係由一以矽氧化物或矽氮氧化物為主成份之材料所形成的相位調整層，以及一以鉭或鉭-鉿合金為主成份的穿透率調整層所組成的。
(結構10)
一種光罩，其係使用如結構1至9中任一者之光罩基板所製作而成的。
(結構11)
一種光罩之製造方法，其中係使用了如結構1或結構3至9中任一者之光罩基板，其特徵為具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部(遮光帶)；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該透光性基板之乾蝕刻，而自該透光性基板表面鑿入並形成一可產生特定相位差之鑿掘深度的鑿掘部。
(結構12)
一種光罩之製造方法，其中係使用了如結構2至9中任一者之光罩基板，其特徵為具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部(遮光帶)；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該相位偏移膜之乾蝕刻而形成相位偏移膜圖樣。
依本發明，藉由於基板之形成有相位偏移部的表面側設置一於形成該相位偏移部時具有蝕刻遮罩功能的蝕刻遮罩膜，並於基板之內面側設置一具有阻隔曝光光線之功能的遮光膜之結構，係具有下列之效果。
習知的於蝕刻遮罩膜上面層積有遮光膜之結構的光罩基板中，將欲轉印至形成有光阻膜之相位偏移部(基板之鑿掘部、相位偏移膜)的微細轉印圖樣轉印到蝕刻遮罩膜時，必需進行一先將光阻膜之微細轉印圖樣轉印至遮光膜，其次將轉印至遮光膜的轉印圖樣再轉印至蝕刻遮罩膜的程序。因此，遮光膜之膜厚亦成為影響轉印圖樣之CD精度的主要原因，遮光膜之薄膜化或使遮光膜成為多層構造，皆必須以多段蝕刻程序來進行轉印圖樣之轉印。
(i)藉由於基板之內面側設置一具有遮光功能的遮光膜，可於在形成該設置於基板表面側之相位偏移部為止係具有作為蝕刻遮罩之最低限度功能之膜厚的蝕刻遮罩膜之上方一面，層積一光阻膜並可將微細轉印圖樣直接轉印至蝕刻遮罩膜。因此，相較於習知技術係可使CD或圖樣解析度大幅度地提高。
(ii)形成於遮光膜之轉印圖樣區域外側的遮光帶或校正記號等圖樣係不需要具有如相位偏移部般的CD或圖樣解析度。當遮光膜係設置於基板內面側時，則僅需滿足其用以形成遮光帶所需之最低限度的遮光功能之條件(OD≧3、2.8、2.5等)即可，不受遮光膜之膜厚的限制或構成該遮光膜之材料的制約。
(iii)因為形成於遮光膜的遮光帶等之圖樣不需要具有如相位偏移部圖樣般的高CD或圖樣解析度，故不需由與遮光膜具有蝕刻選擇比的不同材料來構成複數層而進行多段式蝕刻。因此，由光罩基板製造成光罩所需的程序變少，係可達到低成本及省工化(labor saving)。
(iv)因為形成於遮光膜的圖樣不需具有如相位偏移部圖樣般的高CD或圖樣解析度，故於遮光膜形成遮光帶等圖樣時亦可使用溼蝕刻，而可低成本地進行。
(v)能以相同材料來形成基板表面側之蝕刻遮罩膜與基板內面側之遮光膜。因此，僅有單一成膜室的成膜裝置亦可形成該蝕刻遮罩膜與遮光膜。
以下，詳細說明本發明。
本發明之光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一自該透光性基板表面鑿入的鑿掘部，且相對於穿透該透光性基板之未設置有該相位偏移部之部分的曝光光線，其鑿掘深度係可產生一特定相位差；於該透光性基板之鑿掘側之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由以氯系氣體可實質地進行乾蝕刻、且以氟系氣體無法實質地進行乾蝕刻的材料所製成，並於形成該鑿掘部時，至少於達到該鑿掘深度為止仍具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部(遮光帶)(結構1)。
依前述結構，係提供一種具有基板鑿入式之相位偏移部的光罩基板，並可同時達成於半導體設計準則中DRAM半間距(hp)45nm以後之世代，特別是32～22nm世代所必需之蝕刻遮罩層的薄膜化、以及確保遮光帶之光學濃度設計的自由度。
本發明中，於透光性基板之反面側之表面(亦即內面)具備一遮光膜(以下，稱作形成遮光帶用的遮光膜)，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部，亦即遮光帶。
圖1係顯示本發明第1實施樣態相關的光罩基板之一例。
圖1顯示之光罩基板係用以製作一基板鑿入式相位偏移光罩的基板。
該光罩基板係於透明基板1之表面(一側之面)側依序具備有蝕刻遮罩膜10、光阻膜50，而於透明基板1之內面(另一側之面)側依序具備有形成遮光帶用的遮光膜20、光阻膜51。
圖5I顯示基板鑿入式相位偏移光罩之一例。
本發明之另一光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一針對穿透之曝光光線而提供一特定量之相位變化的相位偏移膜；於該相位偏移膜之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由可用氯系氣體進行乾蝕刻、且無法用氟系氣體進行乾蝕刻的材料所製成，並至少於藉由氟系氣體乾蝕刻而於相位偏移膜形成一轉印圖樣為止係具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部(遮光帶)(結構2)。
依前述結構，係提供一種對基板上之相位偏移膜進行圖像成形而形成一具有相位偏移部的光罩基板，並可同時達成於半導體設計準則中DRAM半間距(hp)45nm以後之世代，特別是32～22nm世代所必需之蝕刻遮罩層的薄膜化、以及確保遮光帶之光學濃度設計的自由度。
本發明中，於透光性基板之反面側之表面(亦即內面)具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部，亦即遮光帶。
圖2係顯示本發明第2實施樣態相關的光罩基板之一例。
圖2所顯示之光罩基板，係用以製作一基本上未鑿入基板而是藉由半透光型(half tone)相位偏移膜來形成相位偏移部之類型的相位偏移光罩。
該光罩基板係於透明基板1之表面側，依序具備半透光型相位偏移膜30、蝕刻遮罩膜10、光阻膜50，而於透明基板1之內面側依序具備形成遮光帶用之遮光膜20、光阻膜51。
圖6I係顯示該類型的相位偏移光罩之一例。
圖3係顯示本發明第3實施樣態相關的光罩基板之一例。
圖3所示之光罩基板係用以製作一具備半透光型相位偏移膜，並藉由鑿入基板而形成高穿透率的相位偏移部之類型的相位偏移光罩。
該光罩基板係於透明基板1之表面側依序具備半透光型相位偏移膜31、蝕刻遮罩膜10、光阻膜50，而於透明基板1之內面側，依序具備形成遮光帶用之遮光膜20、光阻膜51。
圖7I係顯示該類型的相位偏移光罩之一例。該類型之相位偏移光罩中，如圖7I所示，係於基板之鑿掘部1a上具有一由厚度較薄之結構的半透光相位偏移膜圖樣31a所形成的相位偏移部。如第2實施樣態所示之單層相位偏移膜中，為了同時達成針對曝光光線產生一特定量之相位差(相位偏移量)與控制該曝光光線至一特定之穿透率，則必須具有一特定以上之膜厚。因此，該第3實施樣態相關的光罩基板，藉由使單層相位偏移膜之膜厚變薄，來達成對曝光光線之高穿透率，再者，因膜厚變薄後不足量之相位偏移量，則藉由在未形成有半透光相位偏移膜圖樣31a之基板露出部分處，以配合該不足量之相位偏移量的深度來設置一鑿掘部1a，進而達成針對曝光光線而施加一特定相位差。
圖4係顯示本發明第4實施樣態相關的光罩基板之一例。
圖4所示之光罩基板，係用以製作一未鑿入基板之類型，並藉由具備高穿透率之半透光型相位偏移膜而形成高穿透率之相位偏移部之類型的相位偏移光罩。為了獲得高穿透率，該半透光型相位偏移部係為相位控制層與穿透率控制層之2層結構。
該光罩基板係於透明基板1之表面側依序具備有：由相位控制層33與穿透率控制層32所組成的半透光型相位偏移膜34、蝕刻遮罩膜10、光阻膜50，而於透明基板1之內面側則依序具備有：形成遮光帶用之遮光膜20、光阻膜51。
圖8I係顯示該類型之相位偏移光罩之一例。
本發明中，形成遮光帶用之遮光膜係可使用含有金屬之金屬膜。而作為該含有金屬之金屬膜係可列舉出：鉻、鉭、鉬、鈦、鉿、鎢等過渡金屬；或含有該等元素之合金；抑或含有該等元素或該等合金的材料(例如，除了含有該等元素或該等合金之材料之外並包含有氧、氮、矽、碳中至少一者的膜)所組成之膜，亦可為一由不同之組成以階段式所形成的複數層結構、抑或一連續地改變其組成的複數層構造。
本發明之蝕刻遮罩膜係可使用鉻單體、抑或於鉻中包含有氧、氮、碳、氫所組成之元素中至少一種(含有Cr之材料)等的材料。
較佳地，本發明之蝕刻遮罩層係為一可藉由乾蝕刻或溼蝕刻剝離且不會對基板或其他層造成損害者。
較佳地，於本發明中，蝕刻遮罩膜相對於基板或其他層的蝕刻選擇比(蝕刻遮罩膜之蝕刻速度/基板或其他層之蝕刻速度)係為1/5以下。
較佳地，於本發明中，形成有蝕刻遮罩膜之基板的薄片電阻係為500Ω/□以下。其係為了於對該接觸蝕刻遮罩膜所形成之光阻膜進行電子束描繪時，讓光罩基板具有不會產生電荷殘留(charged up)之程度的導電性。
較佳地，本發明之相位偏移膜係由以氟系氣體可實質地進行乾蝕刻、且以氯系氣體無法實質地進行乾蝕刻的材料所製成。
本發明之相位偏移膜係可使用例如含有矽的含矽膜。而作為該含矽膜係可列舉出：矽膜；含有矽與鉻、鉭、鉬、鈦、鉿、鎢之金屬的金屬矽化物膜；抑或於矽膜或金屬矽化物膜中含有氧、氮、碳中至少一者的膜。
本發明之相位偏移膜係可使用例如，以過渡金屬矽氧化物、過渡金屬矽氮化物、過渡金屬矽氮氧化物、過渡金屬矽氧碳化物、過渡金屬矽氮碳化物或過渡金屬矽氧氮碳化物為主成份的膜。該相位偏移膜係可使用例如，鉬系(MoSiON、MoSiN、MoSiO等)、鎢系(WSiON、WSiN、WSiO等)、矽系(SiN、SiON等)等半透光膜。
本發明之相位偏移膜係可使用例如，由主要用以控制曝光光線之相位的相位調整層、主要具有控制曝光光線之穿透率功能的穿透率調整層等2層所組成的半透光膜。
本發明之相位偏移膜係可使用例如，由主要用以控制曝光光線之相位的相位調整層、主要具有控制曝光光線之穿透率功能的穿透率調整層等2層所組成的半透光膜(請參考日本特開第2003-322947號公報)。此處，該穿透率調整層之材料可使用：選自由金屬及矽所組成之群組中一種或二種以上所組成的膜；抑或該等之氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物等。具體說明，係選自由鋁、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鑭、鉭、鎢、矽及鉿所組成之群組中一種或二種以上之材料所組成的膜；抑或該等之氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等。又，作為相位調整層，由於氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等以矽為母體之薄膜對於紫外光區之曝光光線容易獲得較高之穿透率，故為較佳者。
較佳地，本發明之該遮光膜係由可使用該透光性基板對其具有蝕刻耐性之蝕刻液來進行濕蝕刻的材料所形成的(結構3)。
依前述結構，係可藉由濕蝕刻而低成本地進行基板內面之遮光帶的形成。
較佳地，本發明之遮光膜由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的(結構4)。
依前述結構，該遮光膜可使用該透光性基板對其具有蝕刻耐性之蝕刻液來進行濕蝕刻之材料而形成。
本發明之遮光膜係可使用鉻單體、抑或於鉻中包含有氧、氮、碳、氫所組成之元素中至少一種者(含有Cr之材料)等材料。該遮光膜之膜構造係可為由前述膜材料所組成之單層、複數層構造。該複數層構造可為一由不同之組成以階段式所形成的複數層構造、抑或一連續地改變其組成的複數層構造。
具體說明，於複數層構造之情況係可為例如，氮化鉻膜(CrN膜)及碳氮化鉻膜(CrCN膜)所組成之遮光層、於鉻中含有氧及氮之膜(CrON膜)所組成之反射防止層的積層膜。該氮化鉻膜係以氮化鉻(CrN)為主成份之層，並具有例如10～20nm之膜厚。碳氮化鉻膜係以碳氮化鉻(CrCN)為主成份之層，並具有例如25～60nm之膜厚。而於鉻中含有氧及氮之膜(CrON膜)具有例如15～30nm之膜厚。
較佳地，本發明之該遮光膜的膜厚為60nm至100nm(結構5)。
依前述結構，可賦予基板內面之遮光帶充足的光學濃度。
又，本發明中，構成該遮光膜的前述鉻系以外之膜材料係可使用例如，鉭單體、抑或於鉭中包含有氧、氮、碳、氫、硼所組成之元素中至少1種的材料。該遮光膜之膜構造係可為單層、複數層構造。該複數層構造可為一由不同之組成以階段式所形成的複數層構造、抑或一連續地改變其組成的膜構造。
具體說明，於複數層構造之情況係可為例如，氮化鉭(TaN膜)所組成之遮光層(具有例如40～70nm之膜厚)、氧化鉭(TaO膜)所組成之反射防止層(具有例如10～30nm之膜厚)的積層膜。較佳者，此時構成該遮光膜之膜的膜厚總計為50nm至100nm。
再者，本發明中，構成該遮光膜之膜材料係可使用過渡金屬與矽所組成之過渡金屬矽化物、抑或於該過渡金屬矽化物中含有氧、氮、碳、氫所組成之元素中至少1種的材料。前述過渡金屬中更佳者係為鋁、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鑭、鉭、鎢、矽、鉿等。該遮光膜之膜構造係可為單層、複數層構造。該複數層構造可為一由不同之組成以階段式所形成的複數層構造、抑或一連續地改變其組成的膜構造。
具體說明，於複數層構造之情況係可為例如，矽化鉬(MoSi膜)所組成之遮光層(具有例如30～50nm之膜厚)、氧氮化鉬(MoSiON膜)所組成之反射防止層(具有例如10～30nm之膜厚)的積層膜。較佳者，此時構成該遮光膜之膜的膜厚總計為40nm至80nm。
含有過渡金屬矽化物的遮光膜係一與透光性基板之蝕刻選擇性較低之材料，故必須於透光性基板面與遮光膜之間，使用對透光性基板與遮光膜兩者皆具有蝕刻選擇性的材料來設置一蝕刻停止膜。該蝕刻停止膜之材料係可使用例如，鉻單體、抑或於鉻中含有氧、氮、碳、氫所組成之元素中至少1種的材料(含有Cr之材料)等。其中，就應力之控制性(可形成一低應力膜)的觀點來說，氮氧碳化鉻(CrOCN)係為更佳者。該蝕刻遮罩膜之膜構造通常係為由前述膜材料所組成之單層構造，但其亦可為一複數層構造。又，該複數層構造可為一由不同之組成以階段式所形成之複數層構造、抑或一連續地改變其組成的膜構造。又，較佳者，該蝕刻遮罩膜之膜厚係為5nm至40nm。再者，當膜厚為5nm至20nm時，可使該蝕刻遮罩膜之膜應力更加地減低。
較佳地，本發明之蝕刻遮罩膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的(結構6)。
依前述結構，可將蝕刻遮罩層薄膜化。又，加工精度亦較優秀。再者，對於鄰接該蝕刻遮罩膜上下所形成之層的蝕刻選擇性較高，因此不會對基板或其他之層造成損害，即可將已不再需要的蝕刻遮罩膜去除。
本發明之該蝕刻遮罩膜係可使用例如，鉻單體、抑或於鉻中含有氧、氮、碳、氫所組成之元素中至少1種的材料(含有Cr之材料)等。該蝕刻遮罩膜之膜構造一般係為由前述膜材料所組成之單層構造，但亦可為複數層構造。又，該複數層構造可為一由不同之組成以階段式所形成的複數層構造、抑或一連續地改變其組成的膜構造。
就應力之控制性(可形成一低應力膜)的觀點來說，於前述之材料中，蝕刻遮罩層之材料較佳係為氮氧碳化鉻(CrOCN)。
本發明之該蝕刻遮罩膜的膜厚較佳為5nm至40nm(結構7)。
依前述結構，可獲得一相對於蝕刻遮罩層CD(臨界尺寸；Critical Dimension)，被蝕刻層之CD的偏移量(相對於蝕刻遮罩層圖樣尺寸之被蝕刻層圖樣尺寸的尺寸變化量)未滿5nm的光罩。再者，當該蝕刻遮罩膜的膜厚為5nm至20nm時，可使該蝕刻遮罩膜之膜應力更加地減低。
本發明之該相位偏移膜係可為由矽化鉬、矽化鉬之氮化物、矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物中任一者為主成份之材料所形成的樣態(結構8)。
依前述結構，可獲得一例如對ArF曝光光線之穿透率為3%～20%左右之半透光相位偏移光罩。
本發明之該相位偏移膜係可為由一以矽氧化物或矽氮氧化物為主成份之材料所形成的相位調整層、以及一以鉭或鉭-鉿合金為主成份的穿透率調整層所組成的樣態(結構9)。
依前述結構，可獲得一例如雖無基板鑿掘部、對ArF曝光光線之穿透率仍達20%以上之高穿透率型的半透光相位偏移光罩。
本發明之光罩係使用如前述本發明相關之光罩基板所製作而成的(結構10)。
依前述結構，可獲得一具有前述結構1～9相同之作用效果的光罩。
本發明的光罩之製造方法係為使用了如前述本發明相關之光罩基板的光罩之製造方法，並具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部(遮光帶)；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該透光性基板之乾蝕刻，而自該透光性基板表面鑿入並形成一可產生特定相位差之鑿掘深度的鑿掘部(結構11)。
依前述結構，製造程序係可有效率地獲得一如前述結構1～9相同之作用效果的光罩。
前述結構10或11中，當於轉印圖樣區域以外之區域形成有遮光部(遮光帶)的遮光膜、以及該蝕刻遮罩膜係由相同材料系(例如同樣為Cr系材料)所組成時，則可為下列步驟。
(1)於本發明中進行表面、內面之成膜步驟後，可於進行表面側之加工後，再將內面側之形成遮光帶用的遮光膜蝕刻加工而形成遮光帶。
如此一來，於進行表面側之加工後再形成內面側之遮光帶之情況，表面側無需保護便可進行溼蝕刻加工。
另外，於進行表面側之加工後再形成內面側之遮光帶之情況，如欲進行乾蝕刻加工，則必須將已預先形成之表面側朝下並安裝於乾蝕刻裝置來進行加工，而將已預先形成之表面側朝下並安裝於乾蝕刻裝置時，於遮罩品質上係有發生缺陷之慮，並不推薦。
(2)於本發明中進行表面、內面之成膜步驟後，可於表面側形成保護膜，其次，將內面側之形成遮光帶用的遮光膜溼蝕刻加工而形成遮光帶，並於剝離該保護膜後於表面側塗佈一光阻，來進行表面側之加工步驟。表面側之加工步驟係以一般乾蝕刻來進行的。
(3)本發明之形成遮光帶用的遮光膜，可於進行表面側之成膜步驟前，以濕蝕刻加工而預先形成一遮光帶。
(4)於本發明中進行表面側之成膜步驟前，可將內面側之形成遮光帶用的遮光膜以溼蝕刻或乾蝕刻加工而預先形成一遮光帶，然後，再進行表面側之成膜步驟、加工步驟。表面側之加工步驟係以一般乾蝕刻來進行的。
本發明其他的光罩之製造方法係為使用了如前述本發明相關之光罩基板的光罩之製造方法，並具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部(遮光帶)；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該相位偏移膜之乾蝕刻而形成相位偏移膜圖樣(結構12)。
依前述結構，製造程序係可有效率地獲得一如前述結構1～9相同之作用效果的光罩。
另外，本發明之蝕刻遮罩膜中，所謂(實質地)可進行乾蝕刻之材料係指於進行該形成轉印圖樣的乾蝕刻時，具有可形成良好精度之轉印圖樣的蝕刻特性之材料，而(實質地)無法進行乾蝕刻之材料係指對透光性基板進行乾蝕刻時，具有於達到特定之鑿掘深度而形成該鑿掘部為止(下層為相位偏移膜時，係於相位偏移膜形成該轉印圖樣為止)仍可維持其蝕刻遮罩之功用的蝕刻特性之材料。
較佳地，本發明中鉻系薄膜之乾蝕刻係使用由含有氯系氣體與氧氣之混合氣體所組成的乾蝕刻氣體。其理由係因為，針對由包含鉻與氧、氮等元素之材料所組成的鉻系薄膜而使用前述乾蝕刻氣體進行乾蝕刻時，係可提高乾蝕刻速度並縮短乾蝕刻時間，且可形成一剖面形狀良好之遮光性膜圖樣。用於乾蝕刻氣體的氯系氣體係可列舉出例如Cl2 、SiCl4 、HCl、CCl4 、CHCl3 等。
本發明中，基板鑿入、或含有矽的含矽膜、或金屬矽化物系薄膜等之乾蝕刻係可使用例如，SF6 、CF4 、C2 F6 、CHF3 等之氟系氣體或其與He、H2 、N2 、Ar、C2 H4 、O2 等之混合氣體、抑或Cl2 、CH2 Cl2 等之氯系氣體或其與He、H2 、N2 、Ar、C2 H4 等之混合氣體。
較佳地，本發明之光阻係為化學增幅型光阻。因其較適合高精度之加工。
本發明之光阻膜厚為200nm以下，更進一步，可適用於要求光阻膜厚為150nm之世代的光罩基板。
較佳地，本發明之光阻係為電子束描繪用的光阻。因其較適合高精度之加工。
本發明可適用於藉由電子束描繪來形成光阻圖樣的電子束描繪用光罩基板。
本發明之基板係可列舉出合成石英基板、CaF2 基板、鈉玻璃(soda lime glass)基板、無鹼玻璃(alkali free glass)基板、低熱膨脹玻璃基板、鋁矽酸鹽(aluminosilicate)玻璃基板等。
本發明之光罩基板係包含有前述各種相位偏移光罩基板以及具有光阻膜之遮罩基板。
本發明中，於光罩包含有前述各種相位偏移光罩。光罩亦包含標線片。相位偏移光罩係包含藉由基板鑿入而形成相位偏移部之情況。
以下，說明本發明實施例及比較例。另外，各實施例中的遮光膜或蝕刻遮罩膜、相位偏移膜等各膜，其成膜法係由濺鍍法來進行的、其濺鍍裝置係使用DC磁電管濺鍍裝置來成膜的。但是，用作實施本發明並非特別限定於該成膜法或成膜裝置，亦可使用RF磁電管濺鍍裝置等、或其他方法之濺鍍裝置。
(第1實施例)
第1實施例係關於一種用以製造具備有基板鑿入式相位偏移部類型之相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
[製作光罩基板]
參照圖5A～圖5I來說明本發明第1實施例的光罩基板及光罩之製造方法。
首先，對由合成石英所組成之基板進行鏡面研磨並施加一特定之洗淨，而獲得6inch×6inch×0.25inch之透光性基板1(圖5A)。
(內面側成膜)
其次，於透光性基板1之內面側(一側之面)上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式(in-line)濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之形成遮光帶用的遮光膜20(圖5A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =72：28[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚20[nm]之CrN膜。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )之混合氣體氛圍(Ar：CH4 =96.5：3.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrN膜上形成一膜厚37[nm]之CrC膜。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=87.5：12.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一膜厚15[nm]之CrON膜。以上之CrN膜、CrC膜及CrON膜係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，包含該等CrN、CrC及CrON所形成之形成遮光帶用的遮光膜20，係為一朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，形成遮光帶用之遮光膜20於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3.5以上。
(表面側成膜)
其次，於透光性基板1之表面側(另一側之面)上，使用DC磁電管濺鍍裝置來形成一蝕刻遮罩膜10(圖5A)。具體說明，使用鉻濺鍍靶並於導入氣體及其流量：Ar=18sccm、CO2 =18sccm、N2 =10sccm、濺鍍電力：1.7kW之條件下，形成一膜厚40nm之CrOCN膜。此時，應儘可能地調整而降低CrOCN膜之膜應力(較佳係使膜應力實質上為零)。
另外，對已形成蝕刻遮罩膜10階段之樣品測量薄片電阻之結果係為500Ω/□以下。
[製作光罩]
(加工表面側)
如圖5A所示，使用前述所製作之遮罩基板，首先，於形成遮光帶用之膜20上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正光阻(positive resist)(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖5B)。其次，將光罩基板上下反轉並使蝕刻遮罩膜10朝上，並藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為120[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正光阻(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)的光阻膜50(圖5B)。另外，於此階段時仍可稱作光罩基板。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖5C)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行蝕刻遮罩膜10之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣10a(圖5D)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，藉由藥液將殘留之光阻圖樣50a剝離去除。
其次，以蝕刻遮罩圖樣10a作為遮罩，並使用CHF3 與He之混合氣體來進行透光性基板1之乾蝕刻，而獲得一基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)(圖5E)。此時，以可使得ArF曝光光線(193nm)產生180°相位差的深度(具體而言為170nm之深度)來蝕刻透光性基板1，而於透光性基板1形成一鑿掘部1a，以設置該相位偏移圖樣(相位偏移部)。
其次，以Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)進行乾蝕刻並將蝕刻遮罩圖樣10a剝離(圖5F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖5G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，對形成遮光帶用之遮光膜20進行溼蝕刻，而於基板之內面側作成一遮光帶20a(圖5H)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖5I)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，第1實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimension)，基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)之CD的偏移量為4nm。
又，遮光帶20a之光學濃度為OD=3.5以上，係可充分地確保OD≧3。
再者，關於形成於光罩上之基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)的解析度，可進行50nm的相位偏移膜圖樣之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，獲得第1實施例之圖5E所示樣態後若不實施圖5F之步驟而直接進行後續步驟，則可獲得一於基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)上具有由鉻系之遮光性材料所組成的蝕刻遮罩圖樣10a、亦即類似所謂斑馬紋式的光罩。但是，此時由鉻系之遮光性材料所組成之蝕刻遮罩圖樣10a的光學濃度未達3。
該光罩之製造程序中，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
該第1實施例之光罩製造程序中，雖然係以溼蝕刻加工遮光膜20而製成遮光帶20a，但其亦可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來進行乾蝕刻加工。
該光罩製造程序中，雖然係於該兩面塗佈光阻膜50、51並先行製作一相位偏移圖樣後，才製作遮光帶20a，但亦可先行製作該遮光帶20a。此時，必須用保護膜等來覆蓋該蝕刻遮罩膜10，使得於蝕刻該遮光膜20時不會蝕刻到該蝕刻遮罩膜10。此時的保護膜宜為樹脂膜基材，並可列舉出例如聚對苯二甲酸伸乙酯、聚醯亞胺等。
(第2實施例)
第2實施例係關於一種用以製造基本上不鑿掘基板而是藉由半透光型相位偏移膜來形成相位偏移部之類型的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
[製作光罩基板]
參照圖6A～圖6I來說明本發明第2實施例的光罩基板及光罩之製造方法。
首先，對由合成石英所組成之基板進行鏡面研磨並施加一特定之洗淨，而獲得6inch×6inch×0.25inch之透光性基板1(圖6A)。
(內面側成膜)
其次，於透光性基板1之內面側(一側之面)上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之形成遮光帶用的遮光膜20(圖6A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =72：28[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚20[nm]之CrN膜。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )之混合氣體氛圍(Ar：CH4 =96.5：3.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrN膜上形成一膜厚37[nm]之CrC膜。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=87.5：12.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一膜厚15[nm]之CrON膜。以上之CrN膜、CrC膜及CrON膜係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，包含該等CrN、CrC及CrON所形成之形成遮光帶用的遮光膜20，係為一朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，形成遮光帶用之膜20於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為4以上。
(表面側成膜)
其次，於透光性基板1之表面側(另一側之面)上，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合濺鍍靶(Mo：Si=1：9[原子%])並於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =10：90[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚69[nm]之MoSiN系的半透光性之相位偏移膜30(圖6A)。此時，調整相位偏移膜30之膜厚以獲得180°之相位差。對ArF曝光光線(波長193nm)之穿透率為6%。
其次，於相位偏移膜30上，使用DC磁電管濺鍍裝置來形成一蝕刻遮罩膜10(圖6A)。具體說明，使用鉻濺鍍靶並於導入氣體及其流量：Ar=18sccm、CO2 =18sccm、N2 =10sccm、濺鍍電力：1.7kW之條件下，形成一膜厚30nm之CrOCN膜。此時，應儘可能地調整而降低CrOCN膜之膜應力(較佳係使膜應力實質上為零)。
另外，對已形成蝕刻遮罩膜10階段之樣品測量薄片電阻之結果係為500Ω/□以下。
[製作光罩]
(加工表面側)
如圖6A所示，使用前述所製作之遮罩基板，首先，於形成遮光帶用之膜20上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正光阻(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖6B)。其次，將光罩基板上下反轉並使蝕刻遮罩膜10朝上，並藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為120[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正光阻(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)的光阻膜50(圖6B)。另外，於此階段時仍可稱作光罩基板。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖6C)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行蝕刻遮罩膜10之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣10a(圖6D)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，藉由藥液將殘留之光阻圖樣50a剝離去除。
其次，以蝕刻遮罩圖樣10a作為遮罩，並使用SF6 與He之混合氣體來對相位偏移膜30進行乾蝕刻，而形成相位偏移膜圖樣30a(圖6E)。
其次，以Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)進行乾蝕刻並將蝕刻遮罩圖樣10a剝離(圖6F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖6G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，對形成遮光帶用之遮光膜20進行溼蝕刻，而於基板之內面側作成一遮光帶20a(圖6H)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖6I)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，第2實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimonsion)，MoSiN系半透光相位偏移膜圖樣(相位偏移部)30a之CD的偏移量為3nm。
又，遮光帶20a之光學濃度為OD=3.5以上，係可充分地確保OD≧3。
關於形成於光罩上之轉印圖樣的解析度，可進行50nm的MoSiN系半透光相位偏移膜圖樣30a之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，前述第2實施例中，除內面側之遮光帶20a外，亦可於表面側形成一由相位偏移膜30所形成的遮光帶。此時，由於亦可使用表面側之相位偏移膜30的OD，故可讓內面側之遮光帶20a的膜厚變薄。
該光罩之製造程序，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
該第2實施例之光罩製造程序中，雖然係以溼蝕刻加工遮光膜20而製成遮光帶20a，但其亦可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來進行乾蝕刻加工。
該光罩製造程序中，雖然係於該兩面塗佈光阻膜50、51並先行製作一相位偏移圖樣後，才製作遮光帶20a，但亦可先行製作該遮光帶20a。此時，必須用保護膜等來覆蓋該蝕刻遮罩膜10，使得於蝕刻該遮光膜20時不會蝕刻到該蝕刻遮罩膜10。此時的保護膜宜為樹脂膜基材，並可列舉出例如聚對苯二甲酸伸乙酯、聚醯亞胺等。
(第3實施例)
第3實施例係關於一種用以製造具備有半透光型相位偏移膜，且更進一步藉由鑿掘該基板來形成高穿透率之相位偏移部之類型的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
[製作光罩基板]
參照圖7A～圖7I來說明本發明第3實施例的光罩基板及光罩之製造方法。
首先，對由石英所組成之基板進行鏡面研磨並施加一特定之洗淨，而獲得6inch×6inch×0.25inch之透光性基板1(圖7A)。
(內面側成膜)
其次，於透光性基板1之內面側(一側之面)上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之形成遮光帶用的遮光膜20(圖7A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =72：28[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚20[nm]之CrN膜。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )之混合氣體氛圍(Ar：CH4 =96.5：3.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrN膜上形成一膜厚37[nm]之CrC膜。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=87.5：12.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一膜厚15[nm]之CrON膜。以上之CrN膜、CrC膜及CrON膜係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，包含該等CrN、CrC及CrON所形成之形成遮光帶用的遮光膜20，係為一朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，形成遮光帶用之遮光膜20於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3.5以上。
(表面側成膜)
其次，於透光性基板1之表面側(另一側之面)上，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合濺鍍靶(Mo：Si=1：9[原子%])並於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =10：90[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚38[nm]之MoSiN系的半透光性之相位偏移膜31(圖7A)。此時，調整相位偏移膜31之膜厚，使得其對ArF曝光光線(波長193nm)之穿透率係為20%。
其次，使用枚葉式濺鍍裝置而於相位偏移膜31上形成一蝕刻遮罩膜10(圖7A)。具體說明，使用鉻濺鍍靶並於導入氣體及其流量：Ar=18sccm、CO2 =18sccm、N2 =10sccm、濺鍍電力：1.7kW之條件下，形成一膜厚40nm之CrOCN膜。此時，應儘可能地調整而降低CrOCN膜之膜應力(較佳係使膜應力實質上為零)。
另外，對已形成蝕刻遮罩膜10階段之樣品測量薄片電阻之結果係為500Ω/□以下。
[製作光罩]
(加工表面側)
如圖7A所示，使用前述所製作之遮罩基板，首先，於形成遮光帶用之膜20上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正光阻(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖7B)。其次，將光罩基板上下反轉並使蝕刻遮罩膜10朝上，並藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為150[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正光阻(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)的光阻膜50(圖7B)。另外，於此階段時仍可稱作光罩基板。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖7C)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行蝕刻遮罩膜10之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣10a(圖7D)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，藉由藥液將殘留之光阻圖樣50a剝離去除。
其次，以蝕刻遮罩圖樣10a作為遮罩，並使用CHF3 與He之混合氣體來依次地對相位偏移膜31及透光性基板1進行乾蝕刻，且各別形成相位偏移膜圖樣31a及透光性基板1之鑿掘部1a，以形成相位偏移圖樣(相位偏移部)(圖7E)。此時，係鑿掘該基板至可使得相位偏移膜圖樣31a與透光性基板1之鑿掘部1a加總後產生180°相位差的深度(具體而言為76nm之深度)。
其次，以Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)進行乾蝕刻並將蝕刻遮罩圖樣10a剝離(圖7F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖7G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，對形成遮光帶用之遮光膜20進行溼蝕刻，而於基板之內面側作成一遮光帶20a(圖7H)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖7I)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，第3實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimension)，相位偏移膜圖樣31a及基板鑿入式相位偏移圖樣之CD的偏移量為4nm。
又，遮光帶之光學濃度為OD=3.5以上，係可充分地確保OD≧3。
再者，關於形成於光罩上之基板鑿入式相位偏移圖樣的解析度，可進行50nm的相位偏移膜圖樣之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，該第3實施例之光罩製造程序中，雖然係以溼蝕刻加工遮光膜20而製成遮光帶20a，但其亦可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來進行乾蝕刻加工。
該光罩之製造程序，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
該光罩製造程序中，雖然係於該兩面塗佈光阻膜50、51並先行製作一相位偏移圖樣後，才製作遮光帶20a，但亦可先行製作該遮光帶20a。此時，必須用保護膜等來覆蓋該蝕刻遮罩膜10，使得於蝕刻該遮光膜20時不會蝕刻到該蝕刻遮罩膜10。此時的保護膜宜為樹脂膜基材，並可列舉出例如聚對苯二甲酸伸乙酯、聚醯亞胺等。
(第4實施例)
第4實施例係關於一種用以製造未鑿掘該基板的類型，且藉由具備高穿透率之半透光型相位偏移膜來形成高穿透率相位偏移部的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
[製作光罩基板]
參照圖8A～圖8I來說明本發明第4實施例的光罩基板及光罩之製造方法。
首先，對由合成石英所組成之基板進行鏡面研磨並施加一特定之洗淨，而獲得6inch×6inch×0.25inch之透光性基板1(圖8A)。
(內面側成膜)
其次，於透光性基板1之內面側(一側之面)上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之形成遮光帶用的遮光膜20(圖8A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =72：28[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚20[nm]之CrN膜。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )之混合氣體氛圍(Ar：CH4 =96.5：3.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrN膜上形成一膜厚37[nm]之CrC膜。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=87.5：12.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一膜厚15[nm]之CrON膜。以上之CrN膜、CrC膜及CrON膜係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，包含該等CrN、CrC及CrON所形成之形成遮光帶用的膜20，係為一朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，形成遮光帶用之膜20於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3.5以上。
(表面側成膜)
再次，於透光性基板1之表面側(另一側之面)上，使用DC磁電管濺鍍裝置來形成一由TaHf形成之穿透率調整層32與SiON形成之相位調整層33的積層膜所組成之高穿透率型半透光相位偏移膜34。具體說明，使用Ta：Hf=80：20(原子%比)濺鍍靶並以Ar作為濺鍍氣體來形成一膜厚12nm的由鉭及鉿所組成的膜32(TaHf膜：膜中Ta與Hf之原子%比約為80：20)，其次，使用Si濺鍍靶並於氬(Ar)、氮(N2 )及氧(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 ：O2 =20：57：23[體積%])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚112[nm]的SiON膜33(圖8A)。此時，調整各層之厚度以使得相位偏移膜34對ArF曝光光線(波長193nm)可得到180°之相位差。該相位偏移膜34之穿透率，對ArF曝光光線(波長193nm)係達20%的高穿透率。
其次，於相位偏移膜上，使用DC磁電管濺鍍裝置來形成一蝕刻遮罩膜10(圖8A)。具體說明，使用鉻濺鍍靶並於導入氣體及其流量：Ar=18sccm、CO2 =18sccm、N2 =10sccm、濺鍍電力：1.7kW之條件下，形成一膜厚25nm之CrOCN膜。此時，應儘可能地調整而降低CrOCN膜之膜應力(較佳係使膜應力實質上為零)。
另外，對已形成蝕刻遮罩膜10階段之樣品測量薄片電阻之結果係為500Ω/□以下。
[製作光罩]
(加工表面側)
如圖8A所示，使用前述所製作之遮罩基板，首先，於形成遮光帶用之膜20上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正光阻(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖8B)。其次，將光罩基板上下反轉並使蝕刻遮罩膜10朝上，並藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為150[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正片光阻(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)的光阻膜50(圖8B)。另外，於此階段時仍可稱作光罩基板。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖8C)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行蝕刻遮罩膜10之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣10a(圖8D)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，藉由藥液將殘留之光阻圖樣50a剝離去除。
其次，以蝕刻遮罩圖樣10a作為遮罩，並使用SF6 與He之混合氣體來對由SiON所組成之相位調整層33進行乾蝕刻，而形成相位調整層圖樣33a(圖8E)。再者，以蝕刻遮罩圖樣10a等作為遮罩並使用Cl2 氣體來對TaHf所組成之穿透率調整層32進行乾蝕刻而形成穿透率調整層圖樣32a，進而形成該相位偏移膜圖樣34a(圖8E)。
其次，以Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)進行乾蝕刻並將蝕刻遮罩圖樣10a剝離(圖8F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖8G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，對形成遮光帶用之遮光膜20進行溼蝕刻，而於基板之內面側作成一遮光帶20a(圖8H)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖8I)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，第4實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimension)，高穿透率型半透光相位偏移膜圖樣(相位偏移部)34a之CD的偏移量為4nm。
又，遮光帶20a之光學濃度為OD=3.5以上，係可充分地確保OD≧3。
再者，關於形成於光罩上之轉印圖樣的解析度，可進行50nm的高穿透率型半透光相位偏移膜圖樣34a之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，前述第4實施例中，除內面側之遮光帶20a外，亦可於表面側形成一由相位偏移膜34所形成的遮光帶。由於此時，亦可使用表面側之相位偏移膜34的OD，故可讓內面側之遮光帶20a的膜厚變薄。
另外，該第4實施例之光罩製造程序中，雖然係以溼蝕刻加工遮光膜20而製成遮光帶20a，但其亦可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來進行乾蝕刻加工。
該光罩之製造程序，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
該光罩製造程序中，雖然係於該兩面塗佈光阻膜50、51並先行製作一相位偏移圖樣後，才製作遮光帶20a，但亦可先行製作該遮光帶20a。此時，必須用保護膜等來覆蓋該蝕刻遮罩膜10，使得於蝕刻該遮光膜20時不會蝕刻到該蝕刻遮罩膜10。此時的保護膜宜為樹脂膜基材，並可列舉出例如聚對苯二甲酸伸乙酯、聚醯亞胺等。
另外，前述第1～4實施例所使用的光罩基板之特徵在於，其係於基板表面側(一側之面)具有用以形成蝕刻遮罩圖樣的膜，而於基板內面側(另一側之面)具有形成遮光帶用的膜。
又，前述第1～4實施例所使用的光罩基板之特徵在於，形成遮光帶用的遮光膜與蝕刻遮罩膜係由同樣之Cr系材料所組成的，且用以形成蝕刻遮罩圖樣的膜之厚度為40nm以下，而形成遮光帶用的膜之厚度為60nm以上。
(第5實施例)
第5實施例係關於一種用以製造，具備基板鑿入式相位偏移部之類型的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法，其中遮光膜係使用了以鉭(Ta)為主成份的材料。
[製作光罩基板]
沿用圖5A～圖5I來說明本發明第5實施例之光罩基板及光罩之製造方法。
以與第1實施例相同之順序來獲得透光性基板1(圖5A)。
(內面側成膜)
使用DC磁電管濺鍍裝置而於透光性基板1之內面側(一側之面)上，形成一層積有氮化鉭(TaN)與氧化鉭(TaO)的2層構造之遮光膜20(圖5A)。
具體說明，使用Ta濺鍍靶並於導入氣體及其流量：XE=11sccm、N2 =15sccm、濺鍍電力：1.5kW之條件下，形成一膜厚45[nm]且由氮化鉭(TaN)所組成的層。其次，使用同一Ta濺鍍靶並於導入氣體及其流量：Ar=58sccm、O2 =32.5sccm、濺鍍電力：0.7kW之條件下，形成一膜厚10[nm]且由氧化鉭(TaO)所組成的層。此時，形成遮光帶用的遮光膜20於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3以上。
(表面側成膜)
於與第1實施例相同之條件下形成蝕刻遮罩膜10(圖5A)。
[製作光罩]
(加工表面側)
使用了基板表面側之蝕刻遮罩膜10的相位偏移部之加工係以與第1實施例相同之順序來進行的(圖5C～圖5F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖5G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，並使用CHF3 與He之混合氣體來對遮光膜20之TaO層進行乾蝕刻，再次，使用Cl2 氣體來對遮光膜20之TaN層進行乾蝕刻，而於基板之內面側製成遮光帶20a(圖5H)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖5I)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，第5實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimension)，基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)之CD的偏移量為4nm。
又，遮光帶20a之光學濃度為OD=3以上，係可充分地確保OD≧3。
再者，關於形成於光罩上之基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)的解析度，可進行50nm的相位偏移膜圖樣之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，雖然該第5實施例中係說明有關具有基板鑿入式相位偏移部的光罩及用以製作該光罩的光罩基板，本發明並未限定於此，第2實施例乃至第4實施例所記載之具有各相位偏移部的光罩及用以製作該光罩的光罩基板，亦可適用於以鉭為主成份之材料來形成遮光膜及遮光帶的情況。
該光罩之製造程序，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
(第6實施例)
第6實施例係關於一種用以製造具備基板鑿入式相位偏移部之類型的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法，其中遮光膜係使用了以矽化鉬(MoSi)為主成份的材料。
[製作光罩基板]
參照圖9A～圖9圖J來說明本發明第6實施例的光罩基板及光罩之製造方法。
以與第1實施例相同之順序來獲得透光性基板1(圖9A)。
(內面側成膜)
使用DC磁電管濺鍍裝置而於透光性基板1之內面側(一側之面)上，形成一具有內面反射防止層功能之蝕刻停止膜60的CrN膜(圖9A)。具體說明，使用鉻濺鍍靶且以濺鍍氣體壓力0.1Pa(氣體流量比Ar：N2 =4：1)導入Ar與N2 ，並於濺鍍電力1.3kW下形成膜厚20nm。
其次，使用DC磁電管濺鍍裝置，於蝕刻停止膜60上形成一由矽化鉬(MoSi)層與氮氧化矽鉬(MoSiON)層所積層而成的遮光膜21(圖9A)。
具體說明，首先，使用Mo：Si=21：79(原子%比)濺鍍靶且以濺鍍氣體壓力0.1Pa導入Ar，並於濺鍍電力2.0kW下形成膜厚25nm的MoSi層。其次，使用Mo：Si=4：96(原子%比)濺鍍靶且以濺鍍氣體壓力0.2Pa(氣體流量比Ar：O2 ：N2 ：He=5：4：49：42)導入Ar與O2 與N2 與He，並於濺鍍電力3.0kW下形成膜厚10nm。
該第6實施例中，係由蝕刻停止膜60與遮光膜21來形成該遮光帶。且該蝕刻停止膜60與遮光膜21之層積膜於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3以上。
(表面側成膜)
於與第1實施例相同之條件下形成蝕刻遮罩膜10(圖9A)。
[製作光罩]
(加工表面側)
使用了基板表面側之蝕刻遮罩膜10的相位偏移部之加工係以與第1實施例相同之順序來進行的(圖9C～圖9F)。
(製作內面遮光帶)
其次，將光罩基板上下反轉，且使用雷射描繪裝置對光阻膜51來描繪曝光出所期望之遮光帶圖樣並進行顯影，而形成光阻圖樣51a(圖9G)。
其次，以該光阻圖樣51a作為遮罩，並使用SF6 與He之混合氣體來對遮光膜21之MoSiON層與MoSi層進行乾蝕刻，而形成遮光膜圖樣21a(圖9H)。
其次，藉由藥液將殘留之光阻圖樣50a剝離去除，並以遮光膜圖樣21a作為遮罩，使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來對蝕刻停止膜60進行乾蝕刻以形成蝕刻停止膜圖樣60a，而製成一由遮光膜圖樣21a與蝕刻停止膜圖樣60a所組成的遮光帶70a(圖9I)。
最後，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一光罩100(圖9J)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。其結果，第6實施例之光罩中，相對於蝕刻遮罩圖樣10a之CD(Critical Dimension)，基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)之CD的偏移量為4nm。
又，遮光帶70a之光學濃度為OD=3以上，係可充分地確保OD≧3。
再者，關於形成於光罩上之基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)的解析度，可進行50nm的相位偏移膜圖樣之解析。
由前述結果，係可獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
該第6實施例中，雖然係於透光性基板1與遮光膜21之間設置有一蝕刻停止膜60，其係於使用以矽化鉬為代表之能以氟系氣體進行乾蝕刻的材料來作為遮光膜21之情況，為了於以氟系氣體進行乾蝕刻時用以保護該透光性基板1不受蝕刻所設置的。因此，該第6實施例之結構特別適用於，當使用能以氟系氣體進行乾蝕刻之其他材料來作為遮光膜21的情況。
男外，再者，雖然該第6實施例中係說明有關具有基板鑿入式相位偏移部的光罩及用以製作該光罩的光罩基板，本發明並未限定於此，第2實施例乃至第4實施例所記載之具有各相位偏移部的光罩及用以製作其光罩的光罩基板，亦可適用於以鉬為主成份之材料來形成遮光膜及遮光帶的情況。
該光罩之製造程序，雖然其係於最初階段中塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50與內面遮光帶形成側的光阻膜51兩者，取而代之，亦可為一先僅塗佈相位偏移部形成側的光阻膜50，於形成相位偏移部後，再塗佈內面遮光帶形成側的光阻膜51，以形成內面遮光帶的光罩製造程序。依前述方法，特別適用於當進行光阻膜50、51之塗佈步驟的場所與進行相位偏移部或內面遮光帶之形成步驟的場所之間距離較遠的情況(遮罩基板之搬送距離較長之情況)。
(比較例1)
比較例1係關於一種用以製造具備基板鑿入式相位偏移部之類型的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
圖10顯示比較例1相關的光罩基板之一例。該光罩基板係於透明基板1上具備有一用作蝕刻遮罩兼形成遮光帶用之層的遮光膜80。
[製作光罩基板]
參照圖12A～圖12H來說明比較例1的光罩基板及光罩之製造方法。
相位偏移膜30上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之可兼用蝕刻遮罩膜與形成遮光帶用的遮光膜80(圖12A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =72：28[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一CrN膜。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )之混合氣體氛圍(Ar：CH4 =96.5：3.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一CrC膜。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=87.5：12.5[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一CrON膜。以上3層之層積膜的遮光膜80係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，整體膜厚為73nm且朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，遮光膜80於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為3.5以上。
[製作光罩]
其次，如圖12A所示，於遮光膜80上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為300[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正片光阻50(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之特定圖樣後(對應hp45世代之解析度50nm的圖樣)，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖12B)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行遮光膜80之乾蝕刻而形成遮光膜圖樣80a(圖12C)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，以光阻圖樣50a及遮光膜圖樣80a作為遮罩，並使用CHF3 與He之混合氣體對透光性基板1進行乾蝕刻，以獲得基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)(圖12D)。此時，以可使得ArF曝光光線(193nm)產生180°相位差的深度(具體而言為170nm之深度)來蝕刻透光性基板1，而於透光性基板1形成一鑿掘部1a，以設置該相位偏移圖樣(相位偏移部)。
其次，將光阻圖樣50a剝離，並於遮光膜圖樣80a上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正光阻(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖12E)。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜51描繪曝光出遮光帶圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣51a(圖12F)，以該光阻圖樣51a作為遮罩，藉由乾蝕刻並使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)來對遮光膜80a進行蝕刻，而製成一遮光帶80c(圖12G)。
其次，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一於基板表面側具有遮光帶80c的光罩100(圖12H)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，比較例1之遮罩中，於基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)之一部份產生了圖樣誤差部1b。其係由於細線圖樣部分中光阻圖樣50a之寬高比(aspect ratio)(光阻寬度與高度之比例)較高而於顯影時造成的光阻傾倒及光阻剝離，進而產生的剝離部50b所造成的。因此，係於遮光膜圖樣80a產生了圖樣缺陷部80b，而將遮光膜圖樣80a作為蝕刻遮罩圖樣於基板1進行乾蝕刻的結果，便鑿掘出該圖樣誤差部。又，可兼用蝕刻遮罩圖樣的遮光膜圖樣80a之膜厚因厚達73nm，而於其部份處產生了相位偏移圖樣1a之鑿掘深度並未達到足以產生充分的相位偏移效果之深度的部分。因前述理由，關於形成於光罩上之基板鑿入式相位偏移圖樣(相位偏移部)的解析度，已知該相位偏移膜圖樣之解析係為困難的。
另外，遮光帶80c之光學濃度為OD=3.5以上，係可充分地確保OD≧3。
由前述結果，已知由該比較例1之光罩基板，係難以獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
(比較例2)
比較例2係關於一種用以製造未鑿掘基板的類型，且藉由具備高穿透率之半透光型相位偏移膜來形成高穿透率相位偏移部膜圖樣的相位偏移光罩的光罩基板及光罩之製造方法。
圖13顯示比較例2相關的光罩基板之一例。該光罩基板係於透明基板1上依序具備有一半透光型相位偏移膜30、一用作蝕刻遮罩兼形成遮光帶用之層的遮光膜40、一遮光膜40之蝕刻遮罩膜41及一光阻膜50。
[製作光罩基板]
參照圖11來說明比較例2的光罩基板之製造方法。
首先，於透光性基板1之表面側，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合濺鍍靶(Mo：Si=1：9[原子%])並藉由於氬(Ar)與氮(N2 )之混合氣體氛圍(Ar：N2 =10：90[體積%]、壓力0.3[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚69[nm]之MoSiN系半透光性相位偏移膜30(圖11)。此時，調整相位偏移膜31之膜厚以獲得180°之相位差。對ArF曝光光線(波長193nm)之穿透率為6%。又，於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為1.2。
其次，相位偏移膜30上，使用於同一處理室内設置有複數個鉻(Cr)濺鍍靶的連續式濺鍍裝置，來形成一由CrN膜、CrC膜及CrON膜所組成之蝕刻遮罩兼形成遮光帶用的遮光膜40(圖12A)。
具體說明，首先，藉由於氬(Ar)與氮(N2 )與氦(He)之混合氣體氛圍(Ar：N2 ：He=30：30：40[體積%]、壓力0.17[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一CrN層。接著，藉由於氬(Ar)與甲烷(CH4 )與氦(He)之混合氣體氛圍(Ar：CH4 ：He=49：11：40[體積%]、壓力0.52[Pa])中進行反應性濺鍍，而形成一CrC層。接著，藉由於氬(Ar)與一氧化氮(NO)之混合氣體氛圍(Ar：NO=90：10[體積%]、壓力0.52[Pa])中進行反應性濺鍍，而於CrC膜上形成一CrON層。以上3層之層積膜的遮光膜40係使用連續式濺鍍裝置而連續成膜的，整體膜厚為48nm且朝其厚度方向連續地改變該等成份的結構。此時，遮光膜40於ArF曝光光線(波長193nm)中OD係為1.9。
其次，使用枚葉式濺鍍裝置而於遮光膜40上形成一蝕刻遮罩41(圖11)。具體說明，使用Si濺鍍靶並藉由於氬(Ar)與氮(N2 )與氧(O2 )之混合氣體氛圍中進行反應性濺鍍，而形成一膜厚15nm的SiON。
另外，對已形成蝕刻遮罩膜41階段之樣品測量薄片電阻之結果係為100Ω/□。
再次，如圖11所示，於蝕刻遮罩膜40上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為250[nm]之電子束描繪(曝光)用化學增幅型正光阻50(PRL009：富士電子材料股份有限公司製)。
[製作光罩]
如圖13A所示，使用前述所製作之遮罩基板，首先，使用電子束描繪裝置對光阻膜50描繪所期望之圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣50a(圖13B)。
其次，以光阻圖樣50a作為遮罩，進行蝕刻遮罩膜41之乾蝕刻而形成一蝕刻遮罩膜圖樣41a(圖13C)。乾蝕刻氣體可使用SF6 與He之混合氣體。
其次，以光阻圖樣50a及蝕刻遮罩膜圖樣(圖中未顯示)作為遮罩，進行遮光膜40之乾蝕刻而行成一遮光膜圖樣40a(圖13C)。乾蝕刻氣體可使用Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)。
其次，將光阻圖樣50a剝離後，以遮光膜圖樣40a作為遮罩並使用SF6 與He之混合氣體對相位偏移膜30進行乾蝕刻，而形成相位偏移膜圖樣30a(圖13D)。另外，藉由此時之乾蝕刻，亦同時將蝕刻遮罩膜圖樣41a剝離。
其次，將光阻圖樣50a剝離(圖13E)，並於遮光膜圖樣40a上，藉由旋轉塗佈法來塗佈一膜厚為465[nm]之雷射描繪(曝光)用正片光阻(THMR-IP3500：東京應化工業股份有限公司製)的光阻膜51(圖13E)。
其次，使用電子束描繪裝置對光阻膜51描繪曝光出遮光帶圖樣後，以特定之顯影液進行顯影而形成光阻圖樣51a(圖13F)，以該光阻圖樣51a作為遮罩，以Cl2 與O2 之混合氣體(Cl2 ：O2 =4：1)對遮光膜40a進行乾蝕刻，而製成一遮光帶40b(圖13G)。
其次，將光阻圖樣51a剝離後，進行特定之洗淨而獲得一於基板表面側具有遮光帶的光罩100(圖13H)。
[評鑑]
對依前述所獲得之光罩進行評鑑。
其結果，比較例2之遮罩中，相對於遮光膜40a之CD(Critical Dimension)，MoSiN系半透光相位偏移膜圖樣30a之CD的偏移量為5nm。
又，遮光帶之光學濃度，遮光膜40a與相位偏移膜圖樣30a合計OD係為3.1。
再者，關於形成於遮罩上之轉印圖樣的解析度，50nm之MoSiN系半透光相位偏移膜圖樣30a的解析係為困難的。
由前述結果，係無法獲得一能適用於hp45nm世代、甚至於hp32～22nm世代的光罩。
另外，藉由該比較例2所記載之方法，於hp45nm以前的世代中，可形成CD精度正常之主要圖樣，亦可確保遮光帶之OD≧3。因此，到hp45nm世代為止，使用金屬蝕刻遮罩層來形成遮光帶係為合理的(使用金屬蝕刻遮罩層兼遮光帶形成層係為合理的)。
以上，雖係使用實施樣態或實施例來說明本發明，但本發明之技術範圍並非限定於前述實施樣態或實施例所記載之範圍內。熟悉該行業者可得知對前述實施樣態或實施例施以各種變更或改良是可能的。根據專利申請範圍內之記載，可得知該等施以變更或改良之樣態亦包含於本發明之技術範圍內。
1‧‧‧透明基板
1a‧‧‧鑿掘部
1b‧‧‧圖樣誤差部
10‧‧‧蝕刻遮罩膜
10a‧‧‧蝕刻遮罩圖樣
20‧‧‧遮光膜
20a‧‧‧遮光帶
21‧‧‧遮光膜
21a‧‧‧遮光膜圖樣
30‧‧‧相位偏移膜
30a‧‧‧相位偏移膜圖樣
31‧‧‧相位偏移膜
31a‧‧‧相位偏移膜圖樣
32‧‧‧穿透率調整層
32a‧‧‧穿透率調整層圖樣
33‧‧‧位相調整層
33a‧‧‧相位調整層圖樣
34‧‧‧相位偏移膜
34a‧‧‧相位偏移膜圖樣
40‧‧‧遮光膜
40a‧‧‧遮光膜圖樣
40b‧‧‧遮光帶
41‧‧‧蝕刻遮罩膜
41a‧‧‧蝕刻遮罩膜圖樣
50‧‧‧光阻膜
50a‧‧‧光阻圖樣
51‧‧‧光阻膜
51a‧‧‧光阻圖樣
60‧‧‧蝕刻停止膜
60a‧‧‧蝕刻停止膜圖樣
70a‧‧‧遮光帶
80‧‧‧遮光膜
80a‧‧‧遮光膜圖樣
80b‧‧‧圖樣缺陷部
80c‧‧‧遮光帶
100‧‧‧光罩
圖1係本發明第1實施例相關的光罩基板之一例的模型剖面。
圖2係本發明第2實施例相關的光罩基板之另一例的模型剖面。
圖3係本發明第3實施例相關的光罩基板之一例的模型剖面。
圖4係本發明第4實施例相關的光罩基板之另一例的模型剖面。
圖5A~圖5I係用以說明本發明第1實施例相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖6A~圖6I係用以說明本發明第2實施例相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖7A~圖7I係用以說明本發明第3實施例相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖8A~圖8I係用以說明本發明第4實施例相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖9A~圖9J係用以說明本發明第6實施例相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖10係比較例1相關的光罩基板之一例的模型剖面。
圖11係比較例2相關的光罩基板之另一例的模型 剖面。
圖12A~圖12H係用以說明比較例1相關的光罩之製造方法之模型剖面。
圖13A~圖13I係用以說明比較例2相關的光罩之製造方法之模型剖面。
1．．．透明基板
1a．．．鑿掘部
10．．．蝕刻遮罩膜
10a．．．蝕刻遮罩圖樣
20．．．遮光膜
20a．．．遮光帶
50．．．光阻膜
50a．．．光阻圖樣
51．．．光阻膜
51a．．．光阻圖樣
100．．．光罩

Claims (14)

  1. 一種光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一自該透光性基板表面鑿入的鑿掘部，且相對於穿透該透光性基板之未設置有該相位偏移部之部分的曝光光線，其鑿掘深度係可產生一特定相位差；於該透光性基板之鑿掘側之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由以氯系氣體可實質地進行乾蝕刻、且以氟系氣體無法實質地進行乾蝕刻的材料所製成，並於形成該鑿掘部時，至少於達到該鑿掘深度為止仍具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部；該蝕刻遮罩膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的。
  2. 一種光罩基板，其係用以製作一於透光性基板上設置有針對穿透之曝光光線可產生一特定相位差之相位偏移部的相位偏移光罩，其特徵為：該相位偏移部係為一針對穿透之曝光光線而提供一特定量之相位變化的相位偏移膜；於該相位偏移膜之表面係具備一蝕刻遮罩膜，其係由 可用氯系氣體進行乾蝕刻、且無法用氟系氣體進行乾蝕刻的材料所製成，並至少於藉由氟系氣體乾蝕刻而於相位偏移膜形成一轉印圖樣為止係具有蝕刻遮罩之功用；且於該透光性基板之反面側之表面係具備一遮光膜，其係藉由蝕刻而於轉印圖樣區域以外之區域中形成有一用以阻隔穿透該透光性基板之曝光光線的遮光部；該蝕刻遮罩膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該遮光膜係由可使用該透光性基板具有蝕刻耐性之蝕刻液來進行濕蝕刻的材料所形成的。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該遮光膜係由鉻、氮化鉻、氧化鉻、氮氧化鉻、氮氧碳化鉻中任一者為主成份之材料所形成的。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該遮光膜之膜厚係為60nm至100nm。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該蝕刻遮罩膜係使用鉻濺鍍靶而採使用了二氧化碳氣體、氮氣以及稀有氣體之混合氣體的DC濺鍍法所形成之以氮氧碳化鉻為主成份之材料所構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該蝕刻遮罩膜之膜厚係為5nm至40nm。
  8. 如申請專利範圍第2項之光罩基板，其中該相位偏移膜係由矽化鉬、矽化鉬之氮化物、矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物中任一者為主成份之材料所形成的。
  9. 如申請專利範圍第2項之光罩基板，其中該相位偏移膜係由一以矽氧化物或矽之氮氧化物為主成份之材料所形成的位相調整層、以及一以鉭或鉭-鉿合金為主成份的穿透率調整層所組成的。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該相位偏移光罩之相位偏移部具有DRAM半間距45nm以後之世代的相位偏移圖樣。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之光罩基板，其中該蝕刻遮罩膜能以膜厚150nm以下之光阻圖樣為遮罩之乾蝕刻，來形成具備DRAM半間距45nm以後之世代的相位偏移圖樣的蝕刻遮罩膜圖樣。
  12. 一種光罩，其係使用如申請專利範圍第1或2項之光罩基板所製作而成的。
  13. 一種光罩之製造方法，其中係使用了如申請專利範圍第1項之光罩基板，其特徵為具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該透光性基板之乾 蝕刻，而自該透光性基板表面鑿入並形成一可產生特定相位差之鑿掘深度的鑿掘部。
  14. 一種光罩之製造方法，其中係使用了如申請專利範圍第2項之光罩基板，其特徵為具有下列步驟：以光阻膜圖樣為遮罩來蝕刻該遮光膜而於轉印圖樣區域以外的區域中形成該遮光部；以光阻膜圖樣為遮罩來進行該蝕刻遮罩膜之乾蝕刻而形成蝕刻遮罩膜圖樣；以及以蝕刻遮罩膜圖樣為遮罩來進行該相位偏移膜之乾蝕刻而形成相位偏移膜圖樣。
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