TWI522731B - 光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Description

光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
本發明係關於一種光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法、及半導體裝置之製造方法。特別是關於一種可較佳地應用利用帶電粒子照射之缺陷修正技術，並且可使因電磁場(EMF：ElectroMagnetics Field)效應引起之偏壓變小的光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法、及半導體裝置之製造方法。
通常，於半導體裝置之製造步驟中係使用光微影法進行微細圖案之形成。於該微細圖案之形成中通常使用多片被稱為轉印用光罩(Photomask)之基板。該轉印用光罩係通常於透光性之玻璃基板上設置有由金屬薄膜等構成等之微細圖案者，且於該轉印用光罩之製造中，亦使用光微影法。
於利用光微影法之轉印用光罩之製造中，使用有於玻璃基板等透光性基板上具有用以形成轉印圖案(光罩圖案)之薄膜(例如遮光膜等)的光罩基底。使用有該光罩基底之轉印用光罩之製造具有並進行如下步驟：曝光步驟，其係對形成於光罩基底上之光阻膜，實施所需之圖案描繪；顯影步驟，其係根據所需之圖案描繪，對上述光阻膜進行顯影從而形成光阻圖案；蝕刻步驟，其係根據光阻圖案對上述薄膜進行蝕刻；及剝離去除步驟，其係對所殘留之光阻圖案進行剝離去除。於上述顯影步驟中，在對形成於光罩基底上之光阻膜實施所需之圖案描繪後，供給顯影液，來使 可溶於顯影液之光阻膜之部位溶解，從而形成光阻圖案。又，於上述蝕刻步驟中，將該光阻圖案作為光罩，藉由乾式蝕刻或濕式蝕刻，使露出未形成有光阻圖案之薄膜之部位溶解，藉此將所需之光罩圖案形成於透光性基板上。以此方式，完成轉印用光罩。
於將半導體裝置之圖案微細化時，除對形成於轉印用光罩上之光罩圖案進行微細化處理外，需要對光微影中所使用之曝光用光源波長進行短波長化處理。作為半導體裝置製造時之曝光光源，近年來自KrF準分子雷射(波長248nm)向ArF準分子雷射(波長193nm)推進短波長化。
又，作為轉印用光罩之種類，除先前之於透光性基板上具有由鉻系材料構成之遮光膜圖案之二元光罩外，近年來出現如日本專利特開2007-292824號公報(專利文獻1)中所記載之、將以MoSiN等過渡金屬與矽作為主要之成分、進而含有氮之材料用作遮光膜之二元光罩等。
另外，自以前以來，以如下方式對轉印用光罩進行缺陷修正，該轉印用光罩係藉由如下方法而形成：使用光罩基底，將藉由電子束描繪及顯影處理而形成於光阻膜上之光阻圖案、或形成於蝕刻遮罩膜上之蝕刻遮罩圖案作為遮罩，藉由乾式蝕刻而於遮光膜上形成轉印圖案，從而形成轉印用光罩。上述缺陷修正方式係，使用圖案檢測機，對設計上之轉印圖案與形成於遮光膜上之轉印圖案進行比較，對於與設計上之轉印圖案相比而殘留有多餘之遮光膜之缺陷(所謂，黑點缺陷)部分，藉由使用奈米切削或聚焦 離子束FIB(Focused Ion Beam)之物理加工來進行缺陷修正。然而，於此種物理加工中，存在需要花費時間進行黑點缺陷修正等問題。又，於通常之FIB處理中，Ga離子之照射量變大，故殘留於QZ基板上之Ga污斑(stain)成為問題。因此，為了提高反應性並抑制Ga照射量，報告有進行氣體支援之方法等(參照日本專利特開2000-10260號公報(專利文獻2))。
另一方面，於日本專利特表2004-537758號公報(專利文獻3)中，揭示有如下之缺陷修正技術：對遮光膜之黑點缺陷部分供給二氟化氙(XeF2)氣體，進而對該部分照射電子束而對黑點缺陷部分進行蝕刻去除(以下，將一面供給二氟化氙氣體等含氟之物質、一面照射如電子束等帶電粒子而進行的缺陷修正簡稱為EB(Electron Beam，電子束)缺陷修正)。該EB缺陷修正最初係用於EUV(Extreme Ultraviolet，遠紫外線)微影用反射型光罩之吸收體膜上之黑點缺陷部分的修正，但亦開始用於MoSi系之半色調光罩之缺陷修正。
本發明者等人試著使用如專利文獻1中所揭示之、形成有由將過渡金屬與矽作為主要成分進而含有氮之材料所構成的積層構造之遮光膜的二元型光罩基底，來製作於遮光膜上形成有轉印圖案之轉印用光罩，並對所製作之轉印用光罩進行缺陷檢測，從而對黑點缺陷部分進行如專利文獻3中所揭示之EB缺陷修正，即向黑點缺陷部分之XeF2氣體 供給與利用電子束等帶電粒子照射之蝕刻。其結果，可明確，藉由積層構造之上下各層之膜組成之關係，有時會產生如下之問題。
通常，作為遮光膜，為了抑制膜之表面反射，較之基板側之層(下層)之材料而提高表面側之層(上層)的材料之氧化或氮化之程度，藉此降低遮光膜之表面反射率。另一方面，於二元型光罩基底中，遮光膜需要特定值以上(例如光學濃度(OD(Optical Density))2.8以上)之遮光性能，但若提高材料中之氧化或氮化之程度，則遮光膜之遮光性能趨於下降。另一方面，藉由近年之轉印圖案之微細化，逐漸需要使用斜入射照明法或液浸曝光技術。又，伴隨轉印圖案之微細化，輔助圖案之微細化‧複雜化較為明顯。為了與該等技術對應，逐步開始需要遮光膜之薄膜化。因此，就基板側之層(下層)而言，為了以極其薄之膜厚來確保遮光性能，需要儘量抑制氧化或氮化之程度。另一方面，遮光膜之基板側之表面之反射率(背面反射率)雖達不到表面側之反射率(表面反射率)程度，但亦需要抑制為特定值以下，且需要按照某種程度進行氧化或氮化。
作為矽之各向同性蝕刻氣體，已知有XeF2氣體，藉由表面吸附、分離成Xe與F、矽之高次氟化物之生成、揮發等流程而推進蝕刻。然而，若矽為如Si3N4、SiO2、SiON、SiC等經氮化、氧化、或者碳化之矽，則難以形成揮發性較高之高次之氟化物，故有對XeF2氣體等氟系氣體具有較高之蝕刻耐性之傾向。於EB缺陷修正中，進行電子束等帶 電粒子之照射，藉此，XeF2氣體之蝕刻速率飛躍性地提高，從而可對黑點缺陷部分進行選擇性之各向異性蝕刻。然而，於該情形時，亦有如下傾向：隨著遮光膜中之經氧化、氮化、或者碳化之矽之比率變多，蝕刻速率下降。如上所述，於上層，為了降低表面反射率而使用氧化或氮化之程度較高之材料，故上下層之蝕刻速率差變大，從而產生階差。於極端之情形時，會產生較大之底切。
進而，如上所述，於遮光膜之上層中使用氧化或氮化之程度較高之材料，故上層之蝕刻速率會低於下層之蝕刻速率。因此，於利用EB照射對黑點缺陷部分進行修正時，上層之蝕刻會花費很長時間，從而於對該上層進行蝕刻之期間，鄰接於應修正之黑點缺陷部分之圖案部分之下層(例如，同一圖案之鄰接於黑點缺陷部分的部分之下層、或鄰接於具有黑點缺陷部分之圖案的圖案之下層)受到蝕刻(其原因在於，即便係受到EB照射之部分以外的部分，亦處於易於以某種程度受到蝕刻之狀況)。其結果，經蝕刻之下層之圖案側壁減退，另一方面，減退之部分之上層的EB缺陷修正之蝕刻速率大幅緩慢，故圖案側壁成為受到圖案化處理時之狀態。藉此，於除應修正之黑點缺陷部分外之部分(正常之圖案部分)，亦產生較大之底切。
再者，於最近之EB缺陷修正技術中，使用藉由供給水分而使蝕刻速率下降之Water Passivation(水鈍化)等Passivation技術(除水分外，亦供給氧化物系氣體等)，藉此即便於遮光膜之上層與下層之間，存在某種程度之蝕刻 速率差，亦可減少不良狀況，但此種蝕刻速率控制存在可能之極限。又，若蝕刻速率過度地下降，則修正時間變長，與包含合成石英等之透光性基板之間蝕刻選擇性下降，從而產生基板之表面粗糙、或局部性地受到蝕刻而形成凹部等問題。因此，需要極端地降低下層之蝕刻速率之遮光膜的積層構造並不佳。
另外，於半導體裝置之設計規格中所言之DRAM半間距(hp)為32nm以下之這一代二元光罩中，轉印用光罩上之轉印圖案之線寬小於ArF曝光用光的波長193nm，又，藉由採用用以與此對應之超解像技術，若轉印圖案區域(主圖案區域)之遮光膜圖案之膜厚較厚，則會產生因電磁場(EMF：ElectroMagnetics Field)效應引起之偏壓變大等問題。此處，所謂「因EMF效應引起之偏壓」係指，用以對因EMF效應產生之轉印圖案形狀之偏移進行校正的校正量。即，係指用以對形成於轉印用光罩上之設計上之轉印圖案、與使用該轉印用光罩而轉印至晶圓上之光阻的實際之轉印圖案的因EMF效應引起之偏移進行校正的校正量。因EMF效應引起之偏壓會對晶圓上之光阻上的轉印圖案線寬之CD精度產生較大之影響。因此，進行考慮到EMF效應之模擬，需要預先計算因EMF效應引起之偏壓，為了使轉印至晶圓上之光阻上的實際之轉印圖案與設計上的轉印圖案一致，對轉印用光罩之轉印圖案之線寬進行校正、或除轉印圖案以外進一步追加OPC(Optical Proximity Correction，光接近效應校正)或SRAF(Sub-Resolution Assist Feature，次分辨率輔助特徵)等輔助圖案。該轉印圖案之校正計算會隨著因EMF效應引起之偏壓之增大而變得複雜化。又，校正後之轉印圖案亦會隨著因EMF效應引起之偏壓之增大而變得複雜化，從而對轉印用光罩之製作施加較大之負擔。因為因EMF效應引起之偏壓變大，故產生了該等新的課題。
二元光罩之光罩設計上之光學模擬之主要目的在於：為了使所設計之轉印圖案如設計般曝光轉印至被轉印體(晶圓上之光阻等)上，而算出應追加配置之OPC或SRAF等校正圖案之形狀、或圖案線寬之校正量(偏壓量)等。作為該光罩設計之光學模擬之一，有TMA(Thin Mask Analysis，薄膜分析值)。TMA係如下者：假設轉印用光罩之遮光膜係膜厚為零且具有特定之光學濃度的理想之膜，計算校正圖案之形狀或圖案線寬之校正量。由於係利用理想之膜進行之簡易性之模擬，故有模擬之計算負擔較小等較大的優點。然而，由於係未考慮到EMF效應之模擬，故於EMF效應之影響變大的近年之微細圖案中，僅依據TMA之模擬結果並不充分。
因此，本發明係為了解決先前之課題而完成者，其目的在於提供一種可較佳地應用利用帶電粒子照射之缺陷修正技術，並且可使因電磁場(EMF：ElectroMagnetics Field)效應引起之偏壓變小的光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法、及半導體裝置之製造方法。
本發明者等人對如下課題進行了銳意研究：使用先前之 形成有由將過渡金屬與矽作為主要之成分、進而含有氮之材料所構成之積層構造之遮光膜的二元型光罩基底，對於在遮光膜上形成有轉印圖案之轉印用光罩，應用EB缺陷修正技術來對黑點缺陷部分進行修正之情形時的課題。
又，本發明者等人對因EMF效應引起之偏壓進行銳意研究。
首先，若為EMF效應之影響較小之遮光膜，則易於利用TMA之模擬，從而著眼於可使用以使實際之轉印圖案與設計上之轉印圖案一致的校正計算之負擔變小。進而，對於EMF效應之影響較小之遮光膜進行研究，結果發現：藉由將二元光罩之遮光膜之材料中所含之氮的含量調整至特定範圍內，不僅可使因EMF效應引起之偏壓變小，而且同時可解決應用先前之EB缺陷修正技術之情形時之底切的問題。
而且，本發明者等人對各種材料進行研究，結果發現，於包括包含將包含過渡金屬、矽、及氮之材料作為主成分之下層、與將包含過渡金屬、矽、及氮之材料作為主成分之上層的至少二層構造的遮光膜之光罩基底中，以上述下層之材料之氮含量成為21原子%以上、且下層之折射率n變為1.9以下之方式進行調整，以折射率成為2.1以下之方式對上述上層進行調整，且以成為14原子%以上之方式對難以避免氧之含有之上層的表層之氮含量進行調整，藉此可解決對先前之遮光膜應用EB缺陷修正技術之情形時之課題，再者可使因EMF效應引起之偏壓變小，從而完成本發 明。
為了解決上述課題，本發明具有以下之構成。
(構成1)
一種光罩基底，其特徵在於其係為了作成應用ArF準分子雷射曝光用光之轉印用光罩而使用，且係於透光性基板上具有用以形成轉印圖案之遮光膜者，且上述遮光膜自透光性基板側起包含下層與上層之至少二層構造，上述下層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且氮含量為21原子%以上，且折射率n為1.9以下之材料構成，上述上層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且折射率n為2.1以下之材料構成，上述上層之表層含有氧，且氮含量為14原子%以上。
(構成2)
如構成1之光罩基底，其中上述下層實質上不含有氧。
(構成3)
如構成1或2之光罩基底，其中上述上層之材料之折射率n大於上述下層之材料的折射率n。
(構成4)
如構成1至3中任一構成之光罩基底，其中上述上層係由消光係數k為1.6以下之材料構成，上述下層係由消光係數k為2.2以上之材料構成。
(構成5)
如構成1至4中任一構成之光罩基底，其中將上述下層中 之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上述上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差為4%以下。
(構成6)
如構成1至5中任一構成之光罩基底，其中上述上層中之過渡金屬之含量為10原子%以下。
(構成7)
如構成1至6中任一構成之光罩基底，其中上述遮光膜之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。
(構成8)
如構成1至7中任一構成之光罩基底，其中將上述下層之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率與氮含量係處於滿足下述式(1)之條件之範圍內，式(1)於將使過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率設為CMo，將氮含量設為CN時，CN≧-0.00526 CMo 2-0.640 CMo+26.624。
(構成9)
如構成1至8中任一構成之光罩基底，其中上述遮光膜之膜厚為52nm以下。
(構成10)
如構成1至9中任一構成之光罩基底，其中於上述遮光膜之上表面設置有蝕刻遮罩膜，該蝕刻遮罩膜中，除了鉻之 外，亦包含氮、氧中之至少一種成分，且該蝕刻遮罩膜中之鉻之含量為50原子%以上。
(構成11)
一種轉印用光罩，其特徵在於使用如構成1至10中任一構成之光罩基底而製作。
(構成12)
一種轉印用光罩，其特徵在於其係應用ArF準分子雷射曝光用光，於透光性基板上具有形成有轉印圖案之遮光膜而成者，且上述遮光膜自透光性基板側起包含下層與上層之至少二層構造，上述下層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且氮含量為21原子%以上，且折射率n為1.9以下之材料構成，上述上層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且折射率n為2.1以下之材料構成，上述上層之表層含有氧，且氮含量為14原子%以上。
(構成13)
如構成12之轉印用光罩，其中上述下層實質上不含有氧。
(構成14)
如構成12或13之轉印用光罩，其中上述上層之材料之折射率n大於上述下層之材料的折射率n。
(構成15)
如構成12至14中之任一構成之轉印用光罩，其中上述上 層係由消光係數k為1.6以下之材料構成，上述下層係由消光係數k為2.2以上之材料構成。
(構成16)
如構成12至15中之任一構成之轉印用光罩，其中將上述下層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上述上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差為4%以下。
(構成17)
如構成12至16中之任一構成之轉印用光罩，其中上述上層中之過渡金屬之含量為10原子%以下。
(構成18)
如構成12至17中之任一構成之轉印用光罩，其中上述遮光膜之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。
(構成19)
如構成12至18中之任一構成之轉印用光罩，其中將上述下層之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率與氮含量係處於滿足下述式(1)之條件之範圍內，式(1)於將使過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率設為CMo，將氮含量設為CN時，CN≧-0.00526 CMo 2-0.640 CMo+26.624。
(構成20)
如構成12至19中之任一構成之轉印用光罩，其中在形成 於上述遮光膜上之轉印圖案中，包含半間距為40nm以下之線與間隙圖案。
(構成21)
一種轉印用光罩之製造方法，其特徵在於其係使用如構成1至10中之任一構成之光罩基底的轉印用光罩之製造方法，且包含如下步驟：於上述光罩基底之遮光膜上形成轉印圖案之步驟；及將設計上之轉印圖案與形成於上述遮光膜上之轉印圖案進行比較，對殘留有遮光膜之缺陷部分供給含氟之物質，且照射帶電粒子而進行蝕刻之缺陷修正步驟。
(構成22)
一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於使用如構成12至20中之任一構成之轉印用光罩，於半導體晶圓上形成電路圖案。
(構成23)
一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於使用藉由如構成21之轉印用光罩之製造方法而製造之轉印用光罩，於半導體晶圓上形成電路圖案。
(構成24)
如構成22或23之半導體裝置之製造方法，其中在形成於半導體晶圓上之電路圖案中，包含半間距為40nm以下之線與間隙圖案。
根據本發明，可提供一種可較佳地應用利用帶電粒子照射之缺陷修正技術，並且可使因電磁場(EMF： ElectroMagnetics Field)效應引起之偏壓變小的光罩基底、轉印用光罩、轉印用光罩之製造方法、及半導體裝置之製造方法。
以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行詳述。
本發明係一種光罩基底，其係為了作成應用有ArF準分子雷射曝光用光之轉印用光罩而使用，且係於透光性基板上具有用以形成轉印圖案之遮光膜者，其特徵在於：上述遮光膜自透光性基板側起包含下層與上層之至少二層構造；上述下層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且包含氮含量為21原子%以上，且折射率n為1.9以下之材料構成；上述上層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，包含折射率n為2.1以下之材料構成；上述上層之表層含有氧，且氮含量為14原子%以上。
圖1係本發明之實施形態之光罩基底之剖面圖。如圖1所示，本發明之一實施形態之光罩基底10中，於透光性基板1上設有遮光膜2。透光性基板1只要為對於ArF準分子雷射具有透過性者，則無特別限制。於本發明中，可使用合成石英基板、CaF2、鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、其他各種玻璃基板，但其中合成石英基板對於ArF準分子雷射之透過性較高，因此尤其適於本發明。
EB缺陷修正中之上層及下層之蝕刻速率有隨著層中之氧或氮之含量之增多而減少之傾向。即，EB缺陷修正中之上層及下層之蝕刻速率較大地受到層中之氧及氮的含量之 影響。特別是，因含有氧引起之EB缺陷修正中之蝕刻速率之下降較之含有氮的情形更為明顯。
又，作為遮光膜之下層，為了使整個遮光膜上以較薄之整體膜厚實現特定之遮光性能(例如光學濃度(OD)2.8以上)，需要選定遮光性能較高之材料。因此，下層中需要儘可能地避免含有具有提高透過率之特性(較大地降低遮光性能之特性)的氧。
因此，於本發明中，上層及下層均將包含過渡金屬、矽、及氮之材料作為主成分。即，上層及下層均至少於成膜時儘量不含有氧。藉此，可一面使EB缺陷修正中之上層及下層之蝕刻速率差變小，一面使遮光膜之整體膜厚變得更薄(例如，52nm以下)。
於上述下層之材料之氮含量小於21原子%之情形時，EB缺陷修正中之上層之蝕刻速率與下層之蝕刻速率相比大幅地變緩。於利用EB照射對黑點缺陷部分進行修正時，若需要花費時間來對上層進行蝕刻，則較大地受到EB照射之影響之鄰接於該黑點缺陷部分的圖案部分之下層(同一圖案之鄰接於黑點缺陷部分之部分的下層、或鄰接於具有黑點缺陷部分之圖案的圖案之下層)易於受到蝕刻。藉此，該圖案部分之下層之側壁較所預定之位置有大幅減退，從而呈現較之上層而下層向橫方向減退之狀態(底切)。
為了使因EMF效應引起之偏壓變小，較佳為儘可能地使透過遮光膜2之曝光用光、與僅按照與該遮光膜2之膜厚相同之距離透過空氣中之曝光用光之間的相位差變小。為了 儘可能地減小相位差，較佳為儘可能地減小遮光膜2之上層及下層之材料之折射率n。若以此種觀點對下層之材料之折射率n進行研究，則下層需要由折射率n為1.9以下之材料形成。為了將下層之折射率n設為1.9以下，較佳為將下層中之氮含量例如設為28原子%以下。然而，即便過渡金屬之含量增加，下層之折射率亦會提高。因此，只要根據下層中之過渡金屬之含量，使下層中之氮含量之上限於±2原子%左右之範圍內變動即可。
另一方面，上層即便於例如不含氧之環境下成膜，亦難以避免至少其表層部分含有氧。通常，遮光膜2成膜後，對遮光膜2表面進行清洗處理。此時，遮光膜2之表層(即、上層之表層)無法避免被氧化。又，於在透光性基板1上形成遮光膜2後，為了降低該遮光膜2之膜應力，有時對該遮光膜2於大氣中以例如450℃之溫度進行加熱處理(退火處理)。於該退火處理中，上層之表層部分不可避免地與大氣中之氧結合，即被氧化。被氧化之上層之膜厚即便較厚亦僅為3nm，較佳為2nm以下。
僅藉上述程度之上層之表層氧化，難以使遮光膜2對於曝光用光(ArF準分子雷射)之表面反射率降至特定值以下(例如、40%以下)。然而，若於上層過多地含有氧，則存在EB缺陷修正時之上層之蝕刻速率大幅下降等問題。又，若於上層過多地含有氧，則上層之遮光性能(消光係數k)亦大幅下降，從而遮光膜2之整體膜厚變得較厚。若遮光膜2之整體膜厚變厚，則亦存在因EMF效應引起之偏壓變大之 問題。當考慮該等情形時，較佳為藉由使上層含有氮而具有防表面反射功能。然而，氮具有隨著材料中之含量增加而上層之折射率n逐漸提高等特性。如上所述，為了降低因EMF效應引起之偏壓，較佳為亦儘可能地減小上層之折射率n，但為了使上層具有防反射功能，上層之折射率n需要大於下層之折射率n。當考慮該等情形時，上層之折射率n需要為2.1以下。
為了使上層之折射率n達到2.1以下，較佳為使上層中之氮含量達到例如30原子%以下。然而，上層之折射率係根據過渡金屬及氧之含量而變動。因此，只要根據上層中之過渡金屬及氧之含量，使上層中之氮含量之上限於±2原子%左右之範圍內變動即可。又，較佳為上層中之氮含量大於21原子%。
另一方面，於EB缺陷修正時，上層之表面持續暴露於如二氟化氙氣體等含氟之物質中。上層之表面具有於以上述方式進行清洗處理或退火處理等各流程時受到表面氧化之程度的氧含量，且進一步少之氮之含量之情形時，可能會藉由二氟化氙氣體等含氟之物質自上層之表面起進行蝕刻，從而上層會出現膜減少等現象，因此於上層之表面會產生針孔等缺陷。進而，上層係基本上作為防表面反射層而發揮功能之膜，故表面反射率之面內均勻性下降，結果，於利用所完成之轉印用光罩向半導體晶圓上之光阻膜等進行曝光轉印時，有產生不良影響之虞。當考慮該等情形時，上層之表層不僅需要含有氧，而且需要使氮含量達 到14原子%以上。
為了使上層之表層之氮含量成為14原子%以上，需要使表層以外之部分具有至少該14原子%以上之氮含量。藉此，上層之材料中之氮含量過少，故可避免EB缺陷修正中之上層之蝕刻速率變得過快。進而，於下層之蝕刻中，對上層之轉印圖案之邊緣部分進行蝕刻，從而亦可避免線邊緣粗糙度惡化之虞。
如上所述，構成遮光膜2之上層及下層中之下層實質上不含有氧。此處，所謂「實質上不含有氧」係指不積極地含有氧，且亦包含因污染(contamination)等而不可避免地含有氧之情形，並且氧之含量至少為5原子%以下。又，較理想的是，於除上層之表層外之部分中，亦實質上不含有氧。
如上所述，遮光膜2中，上層之材料之折射率n為2.1以下，下層之材料之折射率n為1.9以下。若上層及下層之折射率n處於該範圍內，則根據之後說明之模擬之結果可知，能使向形成於遮光膜2上之半間距為40nm之線與間隙圖案照射利用輪帶照明(Annular Illumination)之曝光用光時之因EMF效應引起的偏壓達到20nm以下。又，能使向形成於遮光膜2上之半間距為40nm之線與間隙圖案照射由2極照明(Dipole Illumination)產生之曝光用光時之因EMF效應引起的偏壓達到3.0nm以下。
又，為了減小因EMF效應引起之偏壓，上層較佳為由消光係數k為1.6以下之材料構成，下層較佳為由消光係數k 為2.2以上之材料構成。若消光係數k處於該範圍內，則根據下文說明之模擬之結果可知，能使向形成於遮光膜2上之半間距為40nm之線與間隙圖案照射由輪帶照明(Annular Illumination)產生之曝光用光時之因EMF效應引起之偏壓達到20nm以下。
將下層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差較佳為4%以下。藉由如上所述儘可能地使上層及下層之材料之組成接近，能夠儘可能地使EB缺陷修正中之下層之蝕刻速率相對於上層之蝕刻速率之比接近1.0，從而於上層之蝕刻中，下層之側壁較所預定之位置大幅減退，藉此可防止產生下層較之上層而向橫方向大幅減退之狀態(底切)。又，將下層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差更佳為3%以下，若為2%以下則更佳。
就下層中所包含之氮之含量而言，若僅考慮遮光性能，則較理想的是氮含量較少。其原因在於，若氮含量變大，則雖不會達到含有氧之情形時之程度，但下層之遮光性能亦會下降。然而，於考慮到EB缺陷修正之情形時，下層中亦需要含有特定量以上之氮。其原因在於，因上層之材料中含有氮，故需要使下層之材料中亦含有氮，藉此使EB缺陷修正中之下層之蝕刻速率相對於上層之蝕刻速率之比儘可能地接近1.0。
於圖3中，表示如下範圍：於由除鉬與矽之外進而含有氮之材料構成的薄膜(遮光膜之下層或上層)中，於未對含氟之物質照射電子束等帶電粒子之狀態下之蝕刻速率成為0.3nm/sec以下之範圍。圖3之圖表之橫軸係將薄膜中之鉬之含量[原子%]除以鉬與矽之合計含量[原子%]所得的比率(即，將薄膜中之鉬與矽之合計含量[原子%]設為100時之鉬的含量[原子%]之比率以百分率[%]進行表示者，以下，稱為Mo/(Mo+Si)比率)。於圖3之圖表中，左側之縱軸係薄膜中之氮之含量[原子%]。於具有位於圖3之「■0.3nm/sec」之描繪之近似曲線上方的圖表區域內之Mo/(Mo+Si)比率與氮含量之範圍之薄膜中，於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率成為0.3nm/sec以下。
於對黑點缺陷部分進行EB缺陷修正之期間，含氟之物質以氣體之狀態被供給至該黑點缺陷部分。因此，含氟之物質之氣體以黑點缺陷部分為中心而擴散，從而與周圍之遮光膜之圖案側壁接觸。即便不照射帶電粒子，亦藉由含氟之物質之氣體進行蝕刻。若此時之遮光膜之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率大於0.3nm/sec，則於進行黑點缺陷部分之EB缺陷修正之期間，圖案側壁可能會受到蝕刻。上層中，為了具有降低表面反射率之作用，故較多地含有氮。因此，上層之氮含量基本上處於如下之範圍內：於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。
然而，下層之氮含量並不限定於如下之範圍內：於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。因此，需要使下層之氮含量處於如下之範圍內，即，於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。圖3中之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下之範圍內的近似曲線式中，於將遮光膜中之Mo/(Mo+Si)比率設為CMo，將氮之含量設為CN時，例如為CN=-0.00526 CMo 2-0.640 CMo+26.624。再者，該近似曲線係以圖中之5點之描繪為基礎而分別算出之近似曲線式，故會根據算出方式而略微有變動，但滿足因該近似曲線式之變動而產生之特定蝕刻速率之各組成比的邊界線之移動對於蝕刻速率之影響較小，且處於容許之範圍內。
又，遮光膜2中，需要使下層實質性地具有所需之遮光性能(光學濃度)。為了使下層確保遮光膜2整體之幾乎所有光學濃度，較理想的是，下層中所使用之材料之每單位膜厚之光學濃度(OD)為0.06nm-1(波長：193nm)以上，更佳為0.065nm-1(波長：193nm)以上。於圖3中，表示有如下者：對每單位膜厚之光學濃度為特定值(0.06nm-1，0.065nm-1)之遮光膜(下層)之Mo/(Mo+Si)比率、及氮的含量進行描繪，並繪製近似曲線。
於該圖3中，例如表示包含0.06nm-1之近似曲線(「●0.06OD/nm」之描繪之近似曲線)上之下側之區域係可形成0.06nm-1以上的光學濃度之遮光膜(下層)之組成範圍。該近似 曲線式係例如CN=-3.63×10-7 CMo 5+7.60×10-5 CMo 4-4.67×10-3 CMo 3+5.06×10-2 CMo 2+2.082 CMo+1.075。又，對於可形成每單位膜厚之光學濃度為0.065nm-1以上之遮光膜(下層)的Mo/(Mo+Si)比率及氮之含量，亦只要滿足包含圖3所示之0.065nm-1之近似曲線(「◆0.065OD/nm」之描繪之近似曲線)上的下側之區域之組成範圍之條件即可。該近似曲線式係例如CN=-3.0×10-7 CMo 5+7.0×10-5 CMo 4-5.0×10-3 CMo 3+8.2×10-2 CMo 2+1.722 CMo-6.621。再者，該等近似曲線係以圖中之5點之描繪為基礎而分別算出之近似式，故會根據算出方式而略微有變動，但滿足因該近似式之變動而產生之特定之光學濃度的各組成比之邊界線之移動對於光學濃度之影響較小，且處於容許之範圍內。
根據圖3之近似曲線可知，為了同時滿足每單位膜厚之光學濃度為0.060nm-1以上、以及於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之遮光膜(下層)之蝕刻速率成為0.3nm/sec以下該等2個條件，Mo/(Mo+Si)比率需要為9%以上。又，為了同時足每單位膜厚之光學濃度為0.065nm-1以上、以及於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之遮光膜(下層)之蝕刻速率成為0.3nm/sec以下該等2個條件，Mo/(Mo+Si)比率需要為12%以上。
於上述下層之材料中所包含之過渡金屬中，可應用鉬、鉭、鎢、鈦、鉻、鉿、鎳、釩、鋯、釕、銠、鈮、鈀等。關於將下層中之過渡金屬之含量[原子%]除以過渡金屬與矽之合計含量[原子%]所得的比率(即，以%表示將遮光膜 中之過渡金屬與矽之合計含量[原子%]設為100時之過渡金屬的含量[原子%]之比率，以下，稱為M/(M+Si)比率。其中，M：過渡金屬)，於上述例中，已對鉬進行了敍述，但其他所列舉之過渡金屬亦表現大致相同之傾向。
遮光膜2較理想的是將整體之膜厚抑制為52nm以下，更理想的是51nm以下。藉此，可抑制因EMF效應引起之偏壓。若該因EMF效應引起之偏壓較大，則會對半導體晶圓上之光阻上的轉印圖案線寬之CD精度產生較大之影響。為了將遮光膜2之整體膜厚設為52nm以下，較佳為將下層之每單位膜厚之光學濃度設為0.06nm-1以上，更佳為設為0.065nm-1以上。又，如上所述，上層需要具有防表面反射功能，且需要選定折射率n高於下層之材料。因此，上層之膜厚較理想的是設為小於5nm。進而理想的是4nm以下。為了使上層對於ArF曝光用光具有某種程度以上之防表面反射功能，上層之膜厚需要為至少2nm以上，較佳為3nm以上。
為了使遮光膜2整體之膜厚變薄並且降低表面反射率，較理想的是形成為利用光之干涉效應之膜構造。所謂利用光之干涉效應係指，於由上層與空氣之界面反射之曝光用光、與通過上層與空氣之界面並由上層與下層之界面反射之曝光用光之間產生干涉而衰減，藉此降低來自遮光膜2表面之曝光用光的反射。為了產生該干涉效應，要求上層之與下層側之界面附近、與下層之上層側之界面附近的各組成不同(上層與下層之界面需要以某種程度明確)。又， 為了利用該干涉效應，較佳為除上層之表層以外之部分於膜厚方向上之組成傾斜較小，更理想的是除因成膜流程要因或退火處理等引起之表面氧化之外，無組成傾斜。
作為於進行EB缺陷修正時供給至對象部分(黑點缺陷部分)之含氟之物質，可應用XeF2、XeF4、XeF6、XeOF2、XeOF4、XeO2F2、XeO3F2、XeO2F4、ClF3、ClF、BrF5、BrF、IF3、IF5、KrF、ArF等，特別是XeF2較佳。較理想的是，其等係以氣體狀態供給至對象部分。
再者，於含有過渡金屬與矽之薄膜中，就對應於薄膜中之氧含量及氮含量的蝕刻速率之變化之傾向而言，於EB缺陷修正之蝕刻之情形時、與利用經電漿化之氟系氣體之蝕刻即通常之乾式蝕刻之情形時不同。於EB缺陷修正之情形時，若薄膜中之氧或氮之含量增加，即矽之氧化物或氮化物之含量增加，則存在蝕刻速率下降之傾向。與此相對，於利用通常之氟系氣體電漿之乾式蝕刻之情形時，或有即便薄膜中之氧或氮之含量增加，蝕刻速率亦幾乎不發生變化之傾向、或根據過渡金屬之含量而上升之傾向。藉此，利用激發狀態(電漿狀態)下之氟系氣體對於含有過渡金屬與矽之薄膜進行乾式蝕刻的情形時之蝕刻速率之傾向，難以作為用以對於一面供給非激發狀態之氟系氣體一面照射帶電粒子之EB缺陷修正中的蝕刻速率進行調整之情形時的參考。
作為上層中之材料中所包含之過渡金屬，可應用鉬、鉭、鎢、鈦、鉻、鉿、鎳、釩、鋯、釕、銠等，但其中較 佳為鉬。又，該上層中之過渡金屬之含量較佳為10原子%以下。若上層之過渡金屬之含量多於10原子%，則有於自該光罩基底製作轉印用光罩時，對於光罩清洗(利用氨水過氧化氫混合物等之鹼清洗或、溫水清洗)之耐性較低，從而導致因上層之溶解引起的光學特性之變化(表面反射率之上升)、因轉印圖案邊緣部分之形狀變化引起的線邊緣粗糙度之下降、或CD精度之惡化之虞。該傾向於在上層之過渡金屬中使用鉬之情形時特別顯著。特別是，於在上層之過渡金屬中使用鉬之情形時，若為了遮光膜之應力控制而於高溫下進行加熱處理(退火處理)，則於上層(防表面反射層)之過渡金屬之含量較高之情形時，表面會產生較白且變模糊(白濁)的現象。認為其原因在於表面析出鉬之氧化物。為了抑制此種現象，較佳亦為上層之過渡金屬之含量亦為10原子%以下。於圖3中，表示有如下者：對鉬之含量為10原子%之遮光膜(上層)之Mo/(Mo+Si)比率、與除鉬與矽外之元素之含量進行作圖，並繪製曲線。該曲線上，於將遮光膜中之除鉬與矽以外之元素之含量設為COthers時，COthers=100~1000/CMo。該圖3中表示，於包含曲線「▲Mo含量10原子%」上之左側之區域中，遮光膜(上層)中之鉬之含量為10原子%以下。
含有氮或氧之矽係具有導電率較低之(薄片電阻值較高)傾向。因此，於除過渡金屬與矽以外進而含有氮或氧之遮光膜中，為了提高導電率，需要增加膜中之過渡金屬之含量。如圖2A~圖2C所示，於自光罩基底製作轉印用光罩 時，在遮光膜2上(蝕刻遮罩膜3上)塗佈光阻膜4，且於光阻膜4上曝光轉印設計圖案，對光阻膜4進行顯影‧清洗，從而形成光阻圖案4a。近年來，一直使用如下方法：於該光阻膜中應用電子束描繪曝光用光阻，照射電子束而進行描繪(電子束曝光描繪)，藉此對設計圖案進行曝光。
於該電子束描繪曝光中，自描繪位置精度或充電之觀點而言，光阻膜4下之薄膜(於包括遮光膜2、蝕刻遮罩膜3之構成之情形時，遮光膜2或蝕刻遮罩膜3中之至少一個膜)需要具有導電性。即，較理想的是，於遮光膜2及蝕刻遮罩膜3中之至少一個膜中，薄片電阻值為3kΩ/□以下。
作為二元光罩基底中使用之遮光膜之光學濃度，至少需要為2.3以上，較佳需要為2.5以上。然而，就用以製作雙曝光技術等中所使用之二元轉印用光罩之二元光罩基底而言，存在如下情形：於光學濃度為2.3或2.5時，在晶圓上之光阻之重疊曝光部分產生因漏光引起之問題。當考慮該方面時，遮光膜之光學濃度較佳為2.8以上，更佳為3.0以上。
本發明之遮光膜需要具有上層與下層之至少2層構造，但亦可為3層以上之積層構造。例如，於最下層、中間層、最上層之3層積層構造之情形時，亦可分別將最上層應用作本發明之上層，將中間層應用作本發明之下層，且將本發明之上層與下層之關係應用為最上層與中間層之關係。又，亦可分別將中間層應用作本發明之上層，將最下層應用為本發明之下層，且將本發明之上層與下層之關係 應用為中間層與最下層之關係。
本發明亦提供一種具有如下步驟之轉印用光罩之製造方法：蝕刻步驟，其係利用蝕刻而將藉由上述本發明所獲得之光罩基底上的上述遮光膜圖案化；及缺陷修正步驟，其係藉由EB缺陷修正技術，對黑點缺陷部分進行修正。蝕刻步驟中之蝕刻可較佳地使用可有效形成微細圖案之乾式蝕刻。
如圖1所示，本發明之光罩基底亦可為如下之光罩基底10：於透光性基板1上設有遮光膜2，進而於該遮光膜2上設有蝕刻遮罩膜3。
於本發明中，作為上述蝕刻遮罩膜3，為了可對於用以形成轉印圖案之圖案化時之乾式蝕刻確保與遮光膜2之蝕刻選擇性，較佳為例如使用除鉻以外亦包含氮、氧中之至少任一種成分之材料。藉由將此種蝕刻遮罩膜3設置於遮光膜2上，可謀求形成於光罩基底上之光阻膜之薄膜化。又，亦可使蝕刻遮罩膜中進而含有碳等成分。具體而言，例如可列舉CrN、CrON、CrOC、CrOCN等材料。
近年來，使用如下方法：於光阻膜4中，應用電子束描繪曝光用之光阻，並照射電子束而進行描繪(電子束曝光描繪)，藉此對設計圖案進行曝光。於該電子束描繪曝光中，自描繪位置精度或充電之觀點而言，遮光膜2或蝕刻遮罩膜3中之至少任一方需要具有某種程度以上之導電性。即，較理想的是，於遮光膜2及蝕刻遮罩膜3中之至少一方之膜中，薄片電阻值為3kΩ/□以下。於圖3中，表示 有如下者：對薄片電阻值為3kΩ/□以下之遮光膜(下層)之Mo/(Mo+Si)比率及氮含量進行描繪，並繪製近似直線(「×薄片電阻值3kΩ/□」之描繪之近似曲線)。該近似直線式係例如CN=2.593 CMo-24.074。於該圖3中表示，該近似直線之右側之區域係可形成3kΩ/□以下之薄片電阻值的遮光膜(下層)之組成範圍。
於遮光膜2之薄片電阻值為3kΩ/□以下之情形時，即便蝕刻遮罩膜之薄片電阻值較高，亦可進行電子束描繪而不會產生充電。為了光阻膜4之薄膜化，更理想的是提高蝕刻遮罩膜3之對應於氯與氧之混合氣體之乾式蝕刻的蝕刻速率。因此，將金屬成分(鉻)之含量設為小於50原子%，較佳為45原子%以下，更佳為40原子%以下。
另一方面，於遮光膜2之薄片電阻值大於3kΩ/□之情形時，需要將蝕刻遮罩膜3之薄片電阻值設為3kΩ/□以下。於該情形時，在蝕刻遮罩膜3為單層構造之情形時，蝕刻遮罩膜3中之鉻含量較佳為50原子%以上，更佳為60原子%以上。又，於蝕刻遮罩膜3為複數層之積層構造之情形時，較佳為至少與光阻膜4接觸之側之層的鉻含量設為50原子%以上(較佳為60原子%以上)，遮光膜2側之層的鉻含量設為小於50原子%(較佳為45原子%以下，更佳為40原子%以下)。進而，蝕刻遮罩膜3亦可設為鉻含量自遮光膜2側向與光阻膜4接觸之側(然而，與不可避免因表面氧化引起之鉻含量之下降之光阻膜4接觸的表層除外)逐漸增加之組成傾斜構造。於該情形時，較佳為蝕刻遮罩膜3之鉻含量 最少為小於50原子%(較佳為45原子%以下，更佳為40原子%以下)，鉻含量最多為50原子%以上(較佳為60原子%以上)。
又，上述蝕刻遮罩膜3較佳為膜厚為5nm以上20nm以下。若膜厚小於5nm，則存在如下之虞：於將蝕刻遮罩膜圖案作為光罩而對於遮光膜進行之乾式蝕刻完成之前，蝕刻遮罩膜於圖案邊緣方向減少，從而對於轉印於遮光膜上之圖案之設計圖案的CD精度會大幅下降。另一方面，若膜厚厚於20nm，則於向蝕刻遮罩膜上轉印設計圖案時所需之光阻膜厚變厚，從而難以將微細圖案高精度地轉印至蝕刻遮罩膜上。
[實施例]
以下，藉由實施例，進一步具體地對本發明之實施形態進行說明。並且，亦對與實施例對應之比較例進行說明。
(實施例1)
於包含合成石英玻璃之透光性基板1上，使用葉片式濺鍍裝置，於濺鍍靶材中使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，在氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC(Direct Current，直流)濺鍍)，以膜厚47nm形成MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而，使用Mo/Si靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚4nm形成MoSiN膜(上層(防表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長為193nm)用遮光膜2(總膜厚為51nm)。
接著，對於包括遮光膜2之基板1進行如下處理：以450℃進行30分鐘加熱處理(退火處理)，降低遮光膜2之膜應力。再者，按照相同之順序製造進行至退火處理為止之包含遮光膜2之基板1，並藉由X射線光電子光譜分析(ESCA，Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)進行分析(其中，對分析值進行RBS(Rutherford back scattering spectroscopy，拉塞福逆散射譜法)校正，以下，其他分析亦相同)，結果可確認為下層(Mo：9.2原子%、Si：68.3原子%、N：22.5原子%)、下層側附近之上層(Mo：5.8原子%、Si：64.4原子%、N：27.7原子%、O：2.1原子%)之膜組成。再者，對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係，氮為14.4原子%，氧為38.3原子%。又，該遮光膜2之下層之折射率n為1.88，消光係數k為2.20。上層之折射率n為2.07，消光係數k為1.14。
(實施例2)
於包含合成石英玻璃之透光性基板1上，使用葉片式濺鍍裝置，於濺鍍靶材中使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，並於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以膜厚46nm形成MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而，使用Mo/Si靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚3nm形成MoSiN膜(上層(防表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長為193nm)用遮光膜2(總膜厚為49nm)。
接著，對包括遮光膜2之基板1進行如下處理：以450℃ 進行30分鐘加熱處理(退火處理)，降低遮光膜2之膜應力。再者，按照相同之順序製造進行至退火處理為止之包含遮光膜2之基板1，並藉由X射線光電子光譜分析(ESCA)進行分析，結果可確認為下層(Mo：9.5原子%、Si：68.7原子%、N：21.8原子%)、下層側附近之上層(Mo：6.1原子%、Si：67.7原子%、N：21.7原子%、O：4.5原子%)之膜組成。再者，對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係，氮為14.4原子%，氧為38.3原子%。又，該遮光膜2之下層之折射率n為1.81，消光係數k為2.22。上層之折射率n為1.97，消光係數k為1.59。
(參考例1)
於包含合成石英玻璃之透光性基板1上，使用葉片式濺鍍裝置，於濺鍍靶材中使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，並於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以膜厚47nm形成MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而，使用Mo/Si靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚13nm形成MoSiN膜(上層(防表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長為193nm)用遮光膜2(總膜厚為60nm)。
接著，對包括遮光膜2之基板1進行如下處理：以450℃進行30分鐘加熱處理(退火處理)，降低遮光膜2之膜應力。再者，按照相同之順序製造進行至退火處理為止之包含遮光膜2之基板1，並藉由X射線光電子光譜分析(ESCA)進行分析，結果可確認為下層(Mo：9.0原子%、Si：63.6原子%、 N：27.4原子%)、下層側附近之上層(Mo：6.2原子%、Si：54.0原子%、N：39.8原子%)之膜組成。再者，對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係，氮為21.2原子%，氧為22.3原子%。又，該遮光膜2之下層之折射率n為2.28，消光係數k為2.00。上層之折射率n為2.37，消光係數k為0.98。
(比較例1)
於包含合成石英玻璃之透光性基板1上，使用葉片式濺鍍裝置，於濺鍍靶材中使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，並於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以膜厚32nm形成MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而，使用Mo/Si靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚12nm形成MoSiN膜(上層(防表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長為193nm)用遮光膜2(總膜厚為44nm)。
接著，對包括遮光膜2之基板1進行如下處理：以300℃進行30分鐘加熱處理(退火處理)，降低遮光膜2之膜應力。再者，按照相同之順序製造進行至退火處理為止之包含遮光膜2之基板1，並藉由X射線光電子光譜分析(ESCA)進行分析，結果可確認為下層(Mo：10.8原子%，Si：79.0原子%、N：10.2原子%)、下層側附近之上層(Mo：6.6原子%、Si：73.8原子%、N：19.6原子%)之膜組成。再者，對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係，氮為12.7原子%，氧為31.1原子%。又，該遮光膜2之下層之折射率 n為1.64，消光係數k為2.60。上層之折射率n為2.26，消光係數k為2.11。
(比較例2)
於包含合成石英玻璃之透光性基板1上，使用葉片式濺鍍裝置，於濺鍍靶材中使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，並於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以膜厚44nm形成MoSiN膜(下層(遮光層))，繼而，使用Mo/Si靶材(原子%比為Mo：Si=13：87)，於氬與氮之混合氣體環境下，以膜厚4nm形成MoSiN膜(上層(防表面反射層))，藉此形成ArF準分子雷射(波長為193nm)用遮光膜2(總膜厚為48nm)。
接著，對包括遮光膜2之基板1進行如下處理：以450℃進行30分鐘加熱處理(退火處理)，降低遮光膜2之膜應力。再者，按照相同之順序製造進行至退火處理為止之包含遮光膜2之基板1，並藉由X射線光電子光譜分析(ESCA)進行分析，結果可確認為下層(Mo：9.8原子%、Si：70.4原子%、N：19.8原子%)、下層側附近之上層(Mo：6.3原子%、Si：69.4原子%、N：20.9原子%、O：3.4原子%)之膜組成。再者，對上層之表層之X射線光電子光譜分析(ESCA)之結果係，氮為14.2原子%，氧為37.9原子%。又，該遮光膜2之下層之折射率n為1.63，消光係數k為2.37。上層之折射率n為1.94，消光係數k為1.23。
接著，於在上述之實施例1、2、參考例1及比較例1、2中所獲得之各遮光膜2之上表面上，形成蝕刻遮罩膜3。具 體而言，利用葉片式濺鍍裝置，使用鉻(Cr)靶材，並於氬與氮之混合氣體環境下，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，以膜厚5nm形成CrN膜(膜組成比為Cr：75.3原子%，N：24.7原子%)。進而，以低於上述遮光膜2之退火處理之溫度對蝕刻遮罩膜3(CrN膜)進行退火，藉此能以使蝕刻遮罩膜3之應力變得極低(較佳為，膜應力實質上為零)之方式進行調整而不會影響遮光膜2之膜應力。藉由以上之順序，獲得實施例1、2、參考例1及比較例1、2之各二元型光罩基底10。
接著，對在上述之實施例1、2、參考例1及比較例1、2中所獲得之各光罩基底10之遮光膜2，算出EMF偏壓而進行光學模擬。
於光學模擬中，將於上述各實施例及比較例中所獲得之折射率n、消光係數k、及膜厚d用作輸入值。
作為應用於光學模擬中之設計圖案，應用DRAM半間距(hp)為40nm之線與間隙圖案。
作為應用於光學模擬中之曝光用光之照明條件，設定2極照明(Dipole Illumination)、及輪帶照明(Annular Illumination)該2個條件。
EMF偏壓係藉由獲取根據TMA之光學模擬所算出之偏壓(校正量)、與根據考慮到EMF效應之模擬所算出之偏壓(校正量)之差而算出。
於以下之表1中，表示光學模擬之結果。
根據表1所示之結果可知，關於實施例1、實施例2及比較例2中所獲得之遮光膜2，2極照明下之EMF偏壓變為3.0[nm]以下，且輪帶照明下之EMF偏壓變為20.0[nm]以下，結果為EMF偏壓較小。
與此相對，關於參考例1、比較例1中所獲得之遮光膜2，2極照明下之EMF偏壓變得大於3.0[nm]，且輪帶照明下之EMF偏壓變得大於20.0[nm]，結果為EMF偏壓較大。即，可知於使用具有參考例1、比較例1中之遮光膜2之光罩基底作成應用輪帶照明之轉印用光罩之情形時，無法形成包含DRAM半間距(hp)為40nm之線與間隙(L&S)的圖案。
接著，使用以上述方式製作之實施例1、2、參考例1及比較例1、2之各光罩基底10，製作二元型之轉印用光罩。於圖2A~圖2F中，表示製造步驟。再者，形成於各轉印用光罩之遮光膜2上之轉印圖案係應用包含DRAM hp為40nm之L&S圖案的電路圖案。然而，考慮到進行EB缺陷修正之驗證，於轉印圖案中，亦含有程式缺陷部分(成為黑點缺陷之部分)。又，考慮到上述之光學模擬結果，設為利用實施例1、實施例2、比較例2之光罩基底10製作應用輪帶照明之轉印用光罩，且設為利用參考例1、比較例1之光罩 基底10製作應用2極照明之轉印用光罩。進而，根據上述條件，考慮到各個遮光膜2之EMF偏壓而進行轉印圖案之校正，且藉由電子束描繪裝置轉換成描繪於光阻膜上之描繪資料。
首先，於上述光罩基底10上，形成電子束描繪用化學增幅型正性光阻膜4(Fuji Film Electronic Materials公司製造，PRL009)(參照圖2A)。
接著，於使用電子束描繪裝置對上述光阻膜4進行所需之圖案描繪後(參照圖2B)，以特定之顯影液進行顯影從而形成光阻圖案4a(參照圖2C)。
接著，將上述光阻圖案4a作為光罩，對於包含CrN膜之蝕刻遮罩膜3進行乾式蝕刻，從而形成蝕刻遮罩膜圖案3a(參照圖2D)。作為乾式蝕刻氣體，使用氧與氯之混合氣體(O2：Cl2=1：4)。
接著，於藉由灰化處理等去除所殘留之上述光阻圖案4a後，將上述蝕刻遮罩膜圖案3a作為光罩，對遮光膜2進行乾式蝕刻，從而形成遮光膜圖案2a(參照圖2E)。作為乾式蝕刻氣體，使用SF6與He之混合氣體。最後，使用氧與氯之混合氣體(O2：Cl2=1：4)去除蝕刻遮罩膜圖案3a(參照圖2F)。
以上述方式獲得二元型之轉印用光罩20(參照圖2F)。
接著，對於該二元型轉印用光罩20之程式缺陷部分(殘留有遮光膜之黑點缺陷部分)進行如下之EB缺陷修正，即，供給含氟之物質即XeF2氣體，進而向該部分照射電子 束(5.0keV)，蝕刻去除黑點缺陷部分。
經過此種EB缺陷修正之後，關於實施例1、2、及參考例1中所獲得之遮光膜2，可良好地對黑點缺陷進行修正，而不會產生下層之底切等不良狀況。又，於EB缺陷修正時，亦不會於上層之表面上產生針孔等缺陷。
與此相對，關於於具有比較例1及比較例2中所獲得之遮光膜2之轉印用光罩20，其圖案部分之下層之側壁較所預定之位置大幅減退，從而呈現下層較之上層而向橫方向減退之狀態(底切)。又，蝕刻至不應修正之部位為止，無法僅對黑點缺陷部分良好地進行修正，從而除形成有黑點缺陷之部分以外的圖案部分之下層會產生底切等不良狀況。
又，關於具有比較例1中所獲得之遮光膜2之轉印用光罩20，於未照射EB之部分(即除黑點缺陷部分外之部分)中，亦藉由存在於周圍之XeF2氣體而自上層之表面進行蝕刻，從而上層之減少，藉此，於上層之表面上產生複數個針孔。
接著，使用所獲得之二元型轉印用光罩20進行如下步驟：對於作為轉印對象物之半導體晶圓上之光阻膜，對轉印圖案進行曝光轉印。作為曝光裝置，對於實施例1、實施例2、比較例2之轉印用光罩係採用使用將ArF準分子雷射作為光源之輪帶照明(Annular Illumination)的液浸式曝光裝置。又，對於參考例1、比較例1之轉印用光罩，係採用使用將ArF準分子雷射作為光源之2極照明(Dipole Illumination)的液浸式曝光裝置。具體而言，於曝光裝置 之光罩臺上，組裝各實施例、參考例、比較例之二元型轉印用光罩20，對半導體晶圓上之ArF液浸曝光用光阻膜進行曝光轉印。對曝光後之光阻膜進行特定之顯影處理，從而形成光阻圖案。進而，使用光阻圖案，於半導體晶圓上形成包含DRAM半間距(hp)為40nm之線與間隙(L&S)圖案的電路圖案。
藉由電子顯微鏡(TEM)對所獲得之半導體晶圓上之電路圖案進行確認後可知，關於使用具有上述之實施例1、2、參考例1中所獲得之遮光膜2之轉印用光罩20而形成的電路圖案，充分滿足DRAM半間距(hp)為40nm之線與間隙圖案的規格。
與此相對，關於使用具有上述之比較例1、2中所獲得之遮光膜2之轉印用光罩20而形成的電路圖案，在線與間隙圖案部分產生多個短路部位或斷線部位，從而小於足DRAM半間距(hp)為40nm之規格。
根據以上內容，藉由以遮光膜2之下層之材料之氮含量為21原子%以上且折射率n為1.9以下之方式進行調整，且以折射率n為2.1以下之方式對上層之材料進行調整，進而，以上層之表層含有氧、且氮含量為14原子%以上之方式進行調整，可解決對遮光膜2之黑點缺陷部分應用EB缺陷修正技術之情形時的底切等問題，同時可證實可減小因EMF效應引起之偏壓。
以上，已使用實施形態對本發明進行了說明，但本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態中所記載之範圍。業 者應當瞭解，可對上述實施形態進行多種變更或改良。根據專利申請範圍之記載可明確，經過此種變更或改良後之形態亦包含於本發明之技術範圍內。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧遮光膜
2a‧‧‧遮光膜圖案
3‧‧‧蝕刻遮罩膜
3a‧‧‧蝕刻遮罩膜圖案
4‧‧‧光阻膜
4a‧‧‧光阻圖案
10‧‧‧光罩基底
20‧‧‧轉印用光罩
圖1係本發明之光罩基底之一實施形態之剖面圖。
圖2A~圖2F係表示使用本發明之光罩基底之一實施形態而製造轉印用光罩之步驟的剖面圖。
圖3係表示滿足特定之每單位膜厚之光學濃度等的Mo/(Mo+Si)比率與氮含量的關係之圖。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧遮光膜
3‧‧‧蝕刻遮罩膜
10‧‧‧光罩基底

Claims (25)

  1. 一種光罩基底，其特徵在於其係為了作成應用ArF準分子雷射曝光用光之轉印用光罩而使用，且係於透光性基板上包含用以形成轉印圖案之遮光膜者；且上述遮光膜自透光性基板側起包含下層與上層之至少二層構造，上述下層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，氮含量為21原子%以上，且折射率n為1.9以下之材料構成，上述上層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，折射率n為2.1以下之材料構成，上述上層之表層含有氧，且氮含量為14原子%以上。
  2. 如請求項1之光罩基底，其中上述下層實質上不含有氧。
  3. 如請求項1之光罩基底，其中上述上層之材料之折射率n大於上述下層之材料之折射率n。
  4. 如請求項1之光罩基底，其中上述上層係由消光係數k為1.6以下之材料構成，上述下層係由消光係數k為2.2以上之材料構成。
  5. 如請求項1之光罩基底，其中將上述下層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上述上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差為4%以下。
  6. 如請求項1之光罩基底，其中上述上層中之過渡金屬之含量為10原子%以下。
  7. 如請求項1之光罩基底，其中上述遮光膜之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。
  8. 如請求項1之光罩基底，其中將上述下層之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率與氮含量係處於滿足下述式(1)之條件之範圍內，式(1)於將過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率設為CMo，將氮含量設為CN時，CN≧-0.00526 CMo 2-0.640 CMo+26.624。
  9. 如請求項1之光罩基底，其中上述遮光膜之膜厚為52nm以下。
  10. 如請求項1之光罩基底，其中於上述遮光膜之上表面設置有蝕刻遮罩膜，該蝕刻遮罩膜中，除了鉻之外，亦包含氮、氧中之至少任一成分，且該蝕刻遮罩膜中之鉻之含量為50原子%以上。
  11. 一種轉印用光罩，其特徵在於使用如請求項1之光罩基底而製作。
  12. 一種轉印用光罩，其特徵在於其係應用ArF準分子雷射曝光用光，於透光性基板上具有形成有轉印圖案之遮光膜而成者；且上述遮光膜自透光性基板側起包含下層與上層之至少二層構造，上述下層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且氮 含量為21原子%以上，且折射率n為1.9以下之材料構成，上述上層係由將過渡金屬、矽及氮作為主成分，且折射率n為2.1以下之材料構成，上述上層之表層含有氧，且氮含量為14原子%以上。
  13. 如請求項12之轉印用光罩，其中上述下層實質上不含有氧。
  14. 如請求項12之轉印用光罩，其中上述上層之材料之折射率n大於上述下層之材料之折射率n。
  15. 如請求項12之轉印用光罩，其中上述上層係由消光係數k為1.6以下之材料構成，上述下層係由消光係數k為2.2以上之材料構成。
  16. 如請求項12之轉印用光罩，其中將上述下層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率、與將上述上層中之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率之差為4%以下。
  17. 如請求項12之轉印用光罩，其中上述上層中之過渡金屬之含量為10原子%以下。
  18. 如請求項12之轉印用光罩，其中上述遮光膜之於未對含氟之物質照射帶電粒子之狀態下之蝕刻速率為0.3nm/sec以下。
  19. 如請求項12之轉印用光罩，其中將上述下層之過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率與氮含量係處於滿足下述式(1)之條件， 式(1)於將使過渡金屬之含量除以過渡金屬及矽之合計含量所得的比率設為CMo，將氮含量設為CN時，CN≧-0.00526 CMo 2-0.640 CMo+26.624。
  20. 如請求項12之轉印用光罩，其中於形成在上述遮光膜上之轉印圖案中，包含半間距為40nm以下之線與間隙圖案。
  21. 一種轉印用光罩之製造方法，其特徵在於其係使用如請求項1之光罩基底的轉印用光罩之製造方法，且包含如下步驟：於上述光罩基底之遮光膜上形成轉印圖案之步驟；及將設計上之轉印圖案與形成於上述遮光膜上之轉印圖案進行比較，對殘留有遮光膜之缺陷部分供給含氟之物質，且照射帶電粒子而進行蝕刻之缺陷修正步驟。
  22. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於使用如請求項12之轉印用光罩，於半導體晶圓上形成電路圖案。
  23. 如請求項22之半導體裝置之製造方法，其中於形成在半導體晶圓上之電路圖案中，包含半間距為40nm以下之線與間隙圖案。
  24. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於使用藉由如請求項21之轉印用光罩之製造方法而製造之轉印用光罩，於半導體晶圓上形成電路圖案。
  25. 如請求項24之半導體裝置之製造方法，其中於形成在半導體晶圓上之電路圖案中，包含半間距為40nm以下之線與間隙圖案。
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