TWI572972B - 空白光罩、光罩及半導體積體電路之製造方法 - Google Patents

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Description

空白光罩、光罩及半導體積體電路之製造方法
本發明係關於空白光罩、光罩及空白光罩之製造方法。
通常，在LSI等之高密度半導體積體電路、CCD(電荷耦合元件)、LCD(液晶顯示元件)用之彩色濾光片、磁頭等的製程中，係採用使用光罩之光微影技術來進行微細加工。
該微細加工係使用將空白光罩之遮光膜形成為預定的圖案之光罩，該空白光罩之遮光膜係在石英玻璃、矽酸鋁玻璃等之透光性基板上，以濺射或真空蒸鍍等形成一般由鉻膜等之金屬薄膜所構成的遮光膜而成。
使用該空白光罩之光罩係經由下列步驟而製造：對於形成在空白光罩上之光阻膜，實施所期望之圖案曝光的曝光步驟、對形成在空白光罩上之光阻膜實施所期望之圖案曝光後供給顯像液，於顯像液溶解可溶之光阻膜的部位，形成光阻圖案之顯像步驟、將所得之光阻圖案作為遮罩，藉由使用硝酸鈰銨與過氯酸之混合水 溶液所構成的蝕刻液之濕蝕刻、使用氯氣之乾蝕刻等蝕刻，除去未形成光阻圖案之遮光膜露出的部位，將規定之遮罩圖案形成在透光性基板上之蝕刻步驟、及剝離除去殘存之光阻圖案的剝離除去步驟。
將遮光膜在蝕刻步驟予以圖案化之間，在該遮光膜上所形成的光阻圖案必須留下充分的膜厚，但是光阻膜厚增厚時，尤其是形成微細圖案時，縱橫比變大，而產生圖案倒塌等問題。因此，為使在光罩所形成之遮罩圖案微細化，形成於空白光罩之光阻膜必須予以薄膜化。
針對此點，日本專利公開公報2007-33470號(專利文獻1)中揭示一種空白光罩，其係使遮光膜的膜厚為100nm以下，具有高蝕刻速度之鉻系化合物的膜厚佔70%以上之構成，藉以縮短蝕刻時間並實現光阻的薄膜化。具體而言，專利文獻1係揭示在透光性基板上積層半透明膜、CrON膜、Cr膜及CrON膜，上述CrON膜的膜厚佔70%以上之空白光罩。
然而，上述CrON膜僅能設定在波長450nm的每單位膜厚之光學濃度，無法針對ArF準分子雷射光以下的曝光光線予以最適化。尤其是超高NA微影術，因為對光罩之光入射角度變淺，因此發生經微細化的遮罩圖案本身係在轉印圖像產生陰影(蔭蔽(shadowing)))的問題。遮光膜為厚時，因蔭蔽導致之光量降低(對比惡化)的影響大。而且剖面形狀亦容易偏差，與蔭蔽一起成為使CD(Critical Dimension)轉印精度惡化的主要原因。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特許公開公報2007-33470號
在上述狀況之下，尋求可形成微細遮罩圖案之空白光罩。又，尋求可將形成在遮光膜上之光阻膜薄化、結果不易發生圖案倒塌的轉印精度良好之空白光罩。具體而言，為了防止光阻圖案倒塌，藉由使光阻膜薄膜化而減低光阻圖案的縱橫比，來尋求具有hp45nm、hp32nm以下程度的解像性之光罩。
在空白光罩為了將光阻膜薄膜化，必須縮短遮光膜的蝕刻時間(ET)，亦即，必須變更遮光膜的構成。
蝕刻時間(ET)係藉由蝕刻速度(ER)、遮光膜的膜厚(d)及遮光膜圖案之剖面角度調整時間(過量蝕刻時間)(OET)加以決定。此等之關係係如下式。
ET=d/ER+OET=CET+OET···(1)
(式(1)中，「CET」為透明酸蝕刻(clear etching)(適量蝕刻(just etching))時間，監控圖案(一般為數mm見方的大型去除圖案)的蝕刻為到達基板或相位移膜等下層膜的時間。
因此，由於謀求蝕刻速度(ER)之高速化、遮光膜膜厚(d)之薄膜化、過量蝕刻時間(OET)之縮短化等 ，故尋求具有蝕刻時間(ET)短的遮光膜之空白光罩。
為了縮短過量蝕刻時間(OET)，必須減少負載(loading)導致之剖面形狀偏差，惟若蝕刻速度(ER)太快時，過量蝕刻中發生底切(Under-cut)，另一方面，蝕刻速度(ER)太慢時，蝕刻時間(ET)變長。因此，尋求可控制縱方向之蝕刻速度(各層的蝕刻速度)，結果上能縮短過量蝕刻時間(OET)之空白光罩。
為使蝕刻速度(ER)高速化，通常必須降低金屬的含有率。然而，若降低抑制金屬的含有率時，每單位膜厚之光學濃度會降低，結果，遮光膜為了得到預定之光學濃度，而使必要膜厚變大。因此，尋求具有蝕刻速度(ER)為高速，且膜厚較薄而有充分光學濃度之遮光膜的空白光罩。
又，藉由例如防止非期望的蝕刻(例如Under-cut)等，尋求一種不隨圖案密度變化，蝕刻後之遮光膜剖面的角度均形成為對基板垂直，而且，蝕刻後之遮光膜剖面可形成光滑形狀之空白光罩。
尤其是將光阻圖案作為遮罩，蝕刻下層的Cr系(所含有金屬的主成分為Cr)膜時，由於光阻對含O2之蝕刻的耐性低，因此光阻膜緣為大，無法精度良好地蝕刻。因此，要求具有可對應薄膜光阻且蝕刻時間短的Cr系膜之空白光罩。
[1]一種空白光罩，其係用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩，其中 在透光性基板上具有多層構造之薄膜，前述薄膜的最上層係由含鉻、與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成的非晶構造。
[2]如[1]所記載之空白光罩，其中前述薄膜的最上層之表面粗度Ra為0.50nm以下。
[3]如[1]或[2]所記載之空白光罩，其中前述薄膜的最上層係鉻的含量為50atom%以下，氮與氧的含量合計為40atom%以上。
[4]如[1]至[3]中任一項所記載之空白光罩，其中前述薄膜係具有從靠近前述透光性基板側起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成的遮光膜防表面反射層為前述薄膜的最上層。
[5]如[4]所記載之空白光罩，其中前述防內面反射層係由含鉻與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成之非晶構造。
[6]如[4]或[5]所記載之空白光罩，其中前述遮光膜中遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚之30%以下。
[7]如[4]至[6]中任一項所記載之空白光罩，其中前述遮光膜中遮光層的膜厚為防內面反射層的膜厚之40%以下。
[8]如[1]至[3]中任一項所記載之空白光罩，其中前述薄膜具有遮光膜與蝕刻遮罩膜，蝕刻遮罩膜為前述薄膜的最上層。
[9]如[1]至[8]中任一項所記載之空白光罩，其中前述薄膜具有相位移膜與遮光膜， 相位移膜係配置於透光性基板與遮光膜之間。
[10]一種光罩，其係用如[1]至[9]中任一項所記載之空白光罩所製作。
在本說明書中，「薄膜」係指包括遮光膜、任意地含蝕刻遮罩膜、相位移膜等之膜。
又，本發明之空白光罩亦包括形成有光阻膜之空白光罩或未形成有光阻膜之空白光罩。因此，本說明書之「薄膜」係不論在空白光罩是否形成有光阻膜，並非僅指含光阻膜者。
本發明較佳態樣的空白光罩之遮光膜薄膜化為可能的，藉此可縮短透明酸蝕刻時間(CET)、同時亦縮短過量蝕刻時間(OET)。尤其是本發明較佳態樣的空白光罩係在複數層(尤其是3層)構造之遮光膜中設置Cr等金屬之含有率高的遮光層(吸收層)，藉此遮光膜之薄膜化成為可能，可縮短透明酸蝕刻時間(CET)與過量蝕刻時間(OET)。
又，本發明較佳態樣的空白光罩係組合高蝕刻速度(ER)的含金屬(例如Cr)膜(防反射層)與低蝕刻速度(ER)的含金屬膜(吸收層)，而且使高蝕刻速度(ER)的層與低蝕刻速度(ER)的層之膜厚為規定之平衡，同時將低蝕刻速度(ER)的層配置在規定位置，藉此可縮短過量蝕刻時間(OET)。
本發明較佳態樣的空白光罩係可縮短透明酸蝕刻時間(CET)、過量蝕刻時間(OET)或兩者，而可薄化 形成在遮光膜上之光阻。藉此，本發明較佳態樣的空白光罩係不容易發生圖案倒塌等問題，可形成微細遮罩圖案。
又，本發明較佳態樣的空白光罩藉由具有以規定之膜厚積層金屬含量相異之複數層的構造，因此遮光膜整體之蝕刻速度(ER)為高速，並且可提供具有規定之膜厚且具有充分光學濃度的遮光膜之空白光罩。
1‧‧‧防表面反射層
2‧‧‧遮光層
3‧‧‧防內面反射層
5‧‧‧相位移膜
10‧‧‧透光性基板
第1圖實施例1所製造之空白光罩的示意圖。
第2圖實施例2所製造之空白光罩的示意圖。
第3圖顯示在DC濺射中，形成電漿狀態的電壓與氣體流量之關係圖表。
[實施發明之形態]
1第1態樣
本發明第1態樣之空白光罩係一種空白光罩，其係用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩，其中在透光性基板上具有多層構造之薄膜，前述薄膜的最上層係由含鉻、與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成的非晶構造。
1.1透光性基板
透光性基板若為具有透光性之基板則無特別限定，可使用石英玻璃基板、矽酸鋁玻璃基板、氟化鈣基板、 氟化鎂基板等。此等之中，由於石英玻璃基板係平坦度及平滑度高、使用光罩而在半導體基板上進行圖案轉印時，不易產生轉印圖案之歪斜而可進行高精度之圖案轉印，因而較佳。
1.2薄膜
本發明第1態樣之空白光罩的薄膜係指包括遮光膜、任意地含蝕刻遮罩膜、相位移膜等之膜。不論在空白光罩是否形成有光阻膜，該薄膜並不包含光阻膜。
因此，薄膜之構成，可舉出例如(1)Cr系遮光膜所構成的膜、(2)相位移膜與Cr系遮光膜所構成的膜、(3)遮光膜與Cr系蝕刻遮罩膜所構成的膜、(4)相位移膜、蝕刻終止膜、遮光膜與Cr系蝕刻遮罩膜所構成的膜。
在本發明第1態樣之空白光罩，薄膜的最上層係由含鉻、與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成的非晶構造。
因此，薄膜係由Cr系遮光膜所構成之空白光罩中，遮光膜的最上層為非晶構造。
薄膜係由依序設有相位移膜與Cr系遮光膜的膜所構成之空白光罩中，遮光膜的最上層為非晶構造。
薄膜係由依序設有遮光膜與Cr系蝕刻遮罩膜的膜所構成之空白光罩中，薄膜最上層之蝕刻遮罩膜為非晶構造。
薄膜係由依序設有相位移膜、蝕刻終止膜、遮光膜與Cr系蝕刻遮罩膜的膜所構成之空白光罩中，薄膜最上層之蝕刻遮罩膜為非晶構造。
1.2.1Cr系遮光膜
針對本發明第1態樣之空白光罩的薄膜係含Cr系遮光膜的情形加以說明。
上述Cr系遮光膜較佳為具有從靠近透光性基板側起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成之積層構造。遮光膜若為具有防內面反射層、遮光層及防表面反射層之至少3層即可，亦可進一步具有1層以上的層。
防內面反射層係在形成遮光膜的層之中，設於遮光層下側(靠近透光性基板側)的層。防內面反射層較佳為除了控制遮光膜的遮光性及蝕刻特性以外，尚控制防止反射功能、或與相位移膜等之密著性的構成。防內面反射層只要是能將從形成有遮光膜側的相反側之透光性基板所入射的曝光光線，藉由防內面反射層反射至曝光光線源側，在不影響轉印特性的程度，抑制內面反射率的程度即可，相對於ArF準分子雷射光的波長宜為40%以下、較佳為30%以下、進一步較佳為20%以下。
遮光層係在形成遮光膜的層之中，設於防內面反射層與防表面反射層之間的層。遮光層係控制遮光膜的遮光性及蝕刻特性。又，較佳為在多層膜中具有最高遮光性的層。
防表面反射層係在形成遮光膜的層之中，設於遮光層上側(離透光性基板遠側)的層。防表面反射層較佳為除了控制遮光膜的遮光性及蝕刻特性以外，尚控制對於在空白光罩、光罩的洗淨之耐藥性的構成。又，防 表面反射層係作為光罩使用時，可達成防止來自半導體基板等被轉印物的反射光再次返回被轉印物而使圖案精度惡化之效果，表面反射率對ArF準分子雷射光的波長宜為30%以下、較佳為25%以下、進一步較佳為20%以下。
防表面反射層較佳為具有含鉻、與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成的非晶構造鉻，更佳為防內面反射層亦具有非晶構造。
非晶因反應面積大，可加速蝕刻速度，因此可縮短前述遮光膜之蝕刻時間。
亦即，將光阻圖案作為遮罩來乾蝕刻Cr系遮光膜時，由於光阻對含O2之蝕刻的耐性低，因此光阻膜緣變大，藉由使前述遮光膜之防表面反射層及/或防內面反射層成為非晶構造，可縮短遮光膜的蝕刻時間，因此能夠使光阻薄膜化。
又，將遮光膜作為3層構造，使防表面反射層及/或防內面反射層成為蝕刻速度快的非晶構造，能夠減短過量蝕刻時間，可縮短遮光膜整體的蝕刻時間。
而且，藉由使防表面反射層及/或防內面反射層成為非晶構造，可使遮光膜的膜應力變小。
防表面反射層及防內面反射層較佳係由以CrOCN(氧碳化氮化鉻)、CrOC(氧碳化鉻)、CrON(氧氮化鉻)、CrN(氮化鉻)之任一者為主成分的材料所形成。
此種Cr系材料，對氯系氣體的蝕刻速度可加快至經氧化材料的程度。又，儘管不能達到經氧化材料的程度，但對氯系氣體的蝕刻速度亦可加快至經氮化材 料的程度。
因此，宜使防表面反射層及防內面反射層的Cr含有比率為50atom%以下、更佳為40atom%以下、N與O合計為40atom%以上、更佳為50atom%以上使高氧化或高氮化。Cr的含量超過50atom%、或N與O的含量合計小於40atom%時，會有遮光膜的蝕刻時間變長的情形。
此外，從改善膜的缺陷品質之觀點來看，防表面反射層及防內面反射層較佳為CrOCN、CrOC。又，從非晶構造的形成、應力之控制性(可形成低應力膜)之觀點來看，較佳為CrOCN。
防表面反射層及防內面反射層的主成分為CrOCN或CrOC時，較佳為使用鉻標靶、使用含CO2氣體之混合氣體。具體而言，宜使用含CO2氣體、N2氣體及稀有氣體之混合氣體、或含CO2氣體及稀有氣體之混合氣體的遲滯小之氣體。
又，為了在DC濺射中能夠安定地製造蝕刻速度快的膜，故防表面反射層及防內面反射層較佳為以從金屬形態(metal mode)開始轉移往反應形態(reaction mode)附近的條件、或靠近反應形態的條件進行成膜。
詳言之，如第3圖所示，在DC濺射中，在形成有電漿之狀態，調查縱軸的電壓[V](對應於成膜速率)、與橫軸所示之各氣體流量之關係。
使橫軸所示之各氣體流量從0增加到50sccm為止時(去的路徑)係與從50減少至0sccm為止時(返回的路徑)不一致，即顯示所謂的遲滯。
金屬形態係指維持高電壓(例如330~350V)之範圍(在Ar，Cr為離子濺射之範圍)，遷移範圍係指電壓急速下降之範圍，反應形態係指經急速下降之電壓急速下降後的範圍(將急速下降後的電壓維持在290~310V之範圍)(氣體為活性化且顯示反應性之範圍)。
金屬形態係在第3圖(1)中0~30sccm之範圍、在第3圖(2)中0~25sccm之範圍、在第3圖(3)中0~32sccm之範圍。
遷移範圍係在第3圖(1)中的增加形態35~50sccm之範圍、在第3圖(2)中的增加形態35~50sccm之範圍、在第3圖(3)中的增加形態43~50sccm之範圍。
反應範圍係在第3圖(1)中的減少形態50~35sccm之範圍、在第3圖(2)中的減少形態50~35sccm之範圍、在第3圖(3)中的減少形態48~32sccm之範圍。
在金屬形態係氧化度、氮化度非常低之鉻進行成膜，在反應形態係氧化、氮化度高的鉻進行成膜，在金屬形態與反應形態之中間模式(金屬形態與反應形態之遷移範圍)因條件不安定，故通常不使用。
雖有各種使鉻氧化、氮化之氣體系，惟如第3圖(3)所示，使用遲滯大的氣體系(NO氣體+稀有氣體)時，由於難以用DC濺射將經氧化、氮化的鉻在反應形態安定且低缺陷的進行成膜，因而不佳。使用O2氣體+稀有氣體時亦因遲滯變大而不佳。
相對於此，如第3圖(1)及第3圖(2)所示，使用遲滯小的氣體系時(第3圖(1)係使用「CO2氣體+稀有氣體 」、第3圖(2)係使用「CO2氣體+N2氣體+稀有氣體」)，能夠用DC濺射將經氧化、氮化之鉻在反應形態(第3圖(1)係40~30sccm的減少形態之範圍、第3圖(2)係35~25sccm的減少形態之範圍)安定且低缺陷的進行成膜，而且所得之經氧化、氮化的鉻可以非晶構造製造蝕刻速度快的膜。尤其是在第3圖(1)或第3圖(2)中流量35sccm附近之增加形態與減少形態稍微偏移的位置(條件)，亦即，藉由以從金屬形態往反應形態進行附近的條件(從金屬形態往反應形態之移動開始附近(接近)的條件)進行成膜，與其他條件相比，能夠用DC濺射安定且低缺陷地製造相對地蝕刻速度快之經氧化、氮化的非晶構造之鉻膜。
在此，若使上述用DC濺射進行成膜時的氣體壓力低至0.2Pa以下時，容易形成非晶，因而較佳。
又，為了防止光阻塗布前之加熱處理導致平坦度變化，較佳為在遮光膜成膜後預先以150~300℃實施加熱處理。又，對應於存在多種之光阻材料，宜為200℃以上。若超過300℃，則容易變成不是非晶構造而變為結晶質。
Cr系遮光膜的情況下，加熱處理後之平坦度較佳為10nm以下。
本發明中所記載之平坦度係以TIR(Total Indicated Reading)所表示的表面翹曲(變形量)的值。此外，在本發明係將在6吋基板的中心之142×142mm區域內之測定值當作平坦度。
又，若防表面反射層之表面粗度Ra為0.50nm 以下時，可縮小遮光膜圖案的LER(Line Edge Roughness)，同時遮光膜圖案之剖面形狀亦為良好，因而較佳。
此外，在本說明書，表面粗度係用原子力顯微鏡(AFM)測定，依據10nm見方範圍之高度數據求得Ra(中心線表面粗度)。
較佳為遮光層與防表面反射層相比，蝕刻速度較慢。因此，藉由使蝕刻速度慢的遮光層之膜厚為全體膜厚的30%以下，可縮短遮光膜整體的蝕刻時間。若遮光層的膜厚超過遮光膜整體膜厚的30%，雖然遮光膜的膜厚可薄膜化，但蝕刻速度快的內面或防表面反射層之比例變少，因此無法縮短蝕刻時間而不佳。
又，藉由使遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚之30%以下，能夠緩和於蝕刻遮光層之間，在上層之防表面反射層所發生之負載所導致的剖面形狀偏差。之後，由於以第1蝕刻速度高速地蝕刻防內面反射層，因此在蝕刻防內面反射層之間，可抑制進一步蝕刻在防表面反射層等之不欲蝕刻的部分，而使圖案的剖面形狀為良好。而且，藉由使遮光層之導入位置最適化，可使剖面形狀更為良好。
再者，若使遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚的20%以下、進一步為10%以下時，可更縮短蝕刻時間，且剖面形狀亦更為良好，因而較佳。蝕刻速度慢的中間層為厚時，在中間層之幅度為大，因其影響而使下層的防內面反射層的蝕刻面積亦變窄，總蝕刻時間增長，中間層為薄時，在中間層之幅度為小，不會妨礙下層蝕刻 的進行，因而較佳。
又，薄化遮光層方面，若使防內面反射層的膜厚增厚時，可使圖案剖面的角度形成更接近垂直的角度。 換言之，在遮光膜中，藉由控制蝕刻速度慢的遮光層之位置，可使剖面形狀良好，且使圖案的再現性良好。
因此，遮光層的膜厚較佳為防內面反射層的膜厚之40%以下、更佳為15%以下。
1.2.2Cr系蝕刻遮罩膜
針對本發明第1態樣之空白光罩的薄膜為含Cr系蝕刻遮罩膜的情形加以說明。
上述遮光膜為Cr系時，在將光阻膜作為遮罩進行遮光膜之乾蝕刻之際，也會蝕刻消耗光阻膜，其對策除了如上述改善遮光膜的方法之外，有如下方法。
例如，使用在基板上依序設有MoSi系遮光膜與Cr系蝕刻遮罩膜之空白光罩。然後，藉由使用膜厚度薄的Cr系蝕刻遮罩膜，可減輕對光阻的負擔，改善將遮罩圖案轉印於Cr系蝕刻遮罩膜時解像性之降低。藉此構成，可使光阻膜薄膜化。
然而，本發明人發現光阻膜厚為100nm以下時，圖案形狀顯著惡化，將遮罩圖案轉印於蝕刻遮罩膜時的LER劣化，因此必須縮短蝕刻遮罩膜之蝕刻時間。
作為蝕刻遮罩膜，藉由具有由含鉻、與氮、氧及碳之中的至少一者之材料所構成的非晶構造，可使蝕刻遮罩膜的蝕刻速度變快，而可縮短蝕刻遮罩膜的蝕刻時間，因而較佳。
蝕刻遮罩膜的較佳材料、組成比及成膜條件係與上述Cr系遮光膜中的防表面反射層或防內面反射層相同。
又，藉由使蝕刻遮罩膜為非晶構造，能夠減小膜應力。
又，為了防止光阻塗布前的加熱處理導致之平坦度變化，較佳為將蝕刻遮罩膜成膜後，以與上述Cr系遮光膜同樣的條件進行加熱處理。蝕刻遮罩膜的情況亦以加熱處理後之平坦度為10nm以下為較佳。
又，蝕刻遮罩膜之表面粗度Ra為0.50nm以下時，能夠減小蝕刻遮罩圖案之LER，同時蝕刻遮罩圖案的剖面形狀亦為良好，因而較佳。
作為蝕刻遮罩膜的膜構造，雖然大多為由上述膜材料所構成的單層，但亦可為複數層構造。又，複數層構造可以是以相異的組成分段地形成之複數層構造、或連續地組成變化之膜構造。
蝕刻遮罩膜為Cr系材料時，設於蝕刻遮罩膜之下的遮光膜較佳為MoSi系材料。具體而言，遮光膜較佳為膜厚度60nm以下，依序形成有遮光層及防表面反射層之2層構造、或依序形成有防內面反射層、遮光層及防表面反射層之3層構造。遮光層較佳為MoSi或MoSiN，防反射層較佳為MoSiON、MoSiN或MoSiO。又，此等中亦可含碳或氫。遮光層之Mo含量較佳為20~40atom%，防反射層之Mo含量為15atom%以下、較佳為5atom%。
又，遮光膜亦可為Ta系材料。
再者，藉由設置相位移膜，亦可作為半色調型相位轉移空白光罩。在此情形，可在透光性基板上依序設置相位移膜、蝕刻終止膜、上述遮光膜及上述蝕刻遮罩膜。相位移膜較佳為MoSiN或MoSiON等之MoSi系膜，蝕刻終止膜較佳為CrN、CrON等之Cr系膜。
2第2態樣
本發明的發明人發現下列事項，而完成了第1態樣之空白光罩的發明：進行形成在透光性基板上的遮光膜之加工時，(1)在遮光層及防表面反射層之2層構造中，以蝕刻速度慢的材料形成下層的遮光層時，過量蝕刻時間必須為長，會使總蝕刻時間增長，另一方面，以蝕刻速度快的材料形成下層時，可縮短透明酸蝕刻時間，但因負載(loading)會有使過量蝕刻時間變長的情形，因此2層構造係難以縮短蝕刻時間；(2)為了縮短過量蝕刻時間，做成防內面反射層、遮光層及防表面反射層之3層構造，在最下層的防內面反射層較佳為使用蝕刻速度比遮光層快的材料；(3)作為3層構造時，為了縮短過量蝕刻時間，而且使遮光膜圖案的剖面形狀為良好，較佳為將蝕刻速度慢的中間層的膜厚調整成整體膜厚的30%以下。
本發明第2態樣的用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩，其特徵為在透光性基板上具有遮光膜，前述遮光膜係具有從靠近透光性基板側起依序積層 防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成的積層構造，且遮光膜整體膜厚為60nm以下，防內面反射層係由含有金屬的膜構成，具有第1蝕刻速度，防表面反射層係由含有金屬的膜構成，具有第3蝕刻速度，遮光層係由含有與防內面反射層或防表面反射層中所含的金屬相同之金屬的膜構成，具有比第1蝕刻速度及第3蝕刻速度慢的第2蝕刻速度，遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚的30%以下。
在第2態樣之空白光罩，由於蝕刻速度慢的遮光層之膜厚為整體膜厚的30%以下，因此可縮短遮光膜整體的蝕刻時間。若遮光層的膜厚超過遮光膜整體膜厚的30%時，雖然遮光膜的膜厚可薄膜化，但由於蝕刻速度快的內面或防表面反射層的比例變少，蝕刻時間太短，因而不佳。
又，在第2態樣之空白光罩，由於遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚的30%以下，能夠緩和於蝕刻遮光層之間，在上層之防表面反射層所發生之負載所導致的剖面形狀偏差。之後，由於以高速蝕刻防內面反射層，因此在蝕刻防內面反射層之間，可抑制進一步蝕刻在防表面反射層等之不欲蝕刻的部分，而使圖案的剖面形狀為良好。而且，藉由使遮光層之導入位置最適化，可使剖面形狀更為良好。
在第2態樣之空白光罩中，使遮光層的膜厚為遮光膜整體膜厚的20%以下、進一步為10%以下時，能更縮短蝕刻時間，且剖面形狀亦更為良好，因而較佳。蝕刻速度慢的中間層為厚時，在中間層之幅度為大，因其影響而使得下層的防內面反射層的蝕刻面積亦變窄，總蝕刻時間增長，在第2態樣之空白光罩，中間層為薄時，在中間層之幅度為小，不會妨礙下層蝕刻的進行，因而較佳。
又，使遮光層變薄，一方面使下層的防內面反射層之膜厚增厚時，可使圖案剖面的角度形成更接近垂直的角度。換言之，在遮光膜中，藉由控制蝕刻速度慢的遮光層之位置，可使剖面形狀良好，且使圖案的再現性良好。
因此，在第2態樣之空白光罩，遮光層的膜厚較佳為防內面反射層的膜厚的40%以下、更佳為15%以下。
遮光層與防表面反射層的膜厚比值超過1.0/0.7時，防表面反射層變得太薄，會無法具有期望的防止反射功能，又，膜厚比值小於1.0/7.0時，會無法縮短過量蝕刻時間。
因此，第2態樣之空白光罩中，遮光層與防表面反射層的膜厚比為1.0：0.7~1.0：7.0，較佳為1.0：2.0~1.0：7.0。藉由具有如此膜厚比，能夠抑制進一步蝕刻不欲蝕刻之部分，因此剖面形狀良好且圖案再現性為良好。
在第2態樣之空白光罩，遮光層的膜厚為前述 遮光膜整體膜厚的0.5%以上、更佳為3%以上。藉此，微細圖案與比較大的圖案產生蝕刻速度差(微負載)，因此雖然遮光層過薄時微負載導致CD線性惡化，但能夠防止其發生。
3第3態樣
使含有構成遮光膜的金屬之層中含有氧時，雖然蝕刻速度上昇，但每單位膜厚之光學濃度變小，因此遮光層的膜厚變厚。又，在縱方向沒有蝕刻速度差的單一速度之膜係容易產生負載導致之剖面形狀偏差。
又，以ArF準分子雷射光曝光之光罩時，為了防止來自半導體基板等被轉印物的反射光再次返回被轉印物而使圖案精度惡化，較佳為具有防內面反射層及防表面反射層之構成。然而，藉由該積層構造，遮光膜係有一定膜厚(例如60nm)以下的限制，進行膜設計時，若遮光層的膜厚變厚，則內面或防表面反射層的膜厚必須變薄，但是僅單純地變薄係無法確保整體遮光性、反射率等光學特性。
因此，本發明第3態樣之用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩的特徵係在透光性基板上具有遮光膜，前述遮光膜為具有從靠近前述透光性基板側起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成的積層構造，且遮光膜整體膜厚為60nm以下，內面防止反射層係由含有金屬的膜而成，具有第1 蝕刻速度，防表面反射層係由含有金屬的膜而成，具有第3蝕刻速度，遮光層係由與防內面反射層或防表面反射層所含之金屬相同的金屬及含有氮之金屬氮化膜而成，具有比第1蝕刻速度及第3蝕刻速度慢的第2蝕刻速度。
藉由使金屬經過氮化，產生結晶構造之變化或膜密度的降低，因此遮光層為金屬氮化膜的第3態樣之空白光罩與純金屬膜的情況相比，能夠緩和拉伸應力、可容易調整膜應力。
在第3態樣之空白光罩，藉由使遮光層為蝕刻速度慢的金屬氮化膜，能夠維持光學濃度為高，同時可使遮光膜薄膜化。藉此，能夠輕易地設計積層構造且整體膜厚為一定膜厚以下之具有期望的光學特性之遮光膜，可實現光阻膜之薄膜化。
又，若根據第3態樣之空白光罩，金屬氮化膜的第2蝕刻速度係比防內面反射層、防表面反射層的蝕刻速度慢，因此可對縱方向之蝕刻賦予變化。亦即，在將蝕刻速度慢的金屬氮化膜予以蝕刻之間，可緩和在蝕刻速度快的防表面反射層所產生之負載所導致的剖面形狀之偏差。遮光層之蝕刻結束後，由於以第1蝕刻速度高速地蝕刻防內面反射層，因此在蝕刻防內面反射層之間，可抑制進一步蝕刻在防表面反射層等之不欲蝕刻的部分，而使圖案的剖面形狀為良好。
4第4態樣
(1)本發明第4態樣之用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩的特徵為在透光性基板上具有遮光膜，遮光膜係具備遮光層與至少一層之防反射層，遮光膜整體之光學濃度為1.8~3.1，遮光層之光學濃度與全部防反射層之光學濃度的總和之比為1：5~1：19，遮光層係由含有金屬的膜所構成，防反射層係由與遮光層所含之金屬相同的金屬且含有N及O的膜所構成，N與O的含量合計為40~65atom%。
第4態樣之空白光罩係遮光膜整體之光學濃度為1.8~3.1之範圍，遮光層之光學濃度與全部防反射層之光學濃度的總和之比為1：5~1：19，藉由防反射層擔任大部分遮光膜整體之光學濃度的構成。光學濃度係與組成及膜厚相關，由於防反射層的N與O的含量之合計為40~65atom%，因此為了得到希望的光學濃度，膜厚係變為較厚，但蝕刻速度為快。藉此，蝕刻速度快的層之膜厚比例變大，故可縮短蝕刻時間，結果可使光阻膜薄膜化。
在第4態樣之空白光罩，當前述遮光層之光學濃度與防反射層之光學濃度的比值大於1/5時，防反射層的蝕刻速度變慢，另一方面，若上述比值小於1/19則防反射層的膜厚變得太厚。又，在第4態樣之空白光罩，若防反射層的N含量與O含量合計超過65atom%時，膜厚變厚 ，另一方面，上述合計小於40atom%則蝕刻速度變慢。
此外，在本說明書中，光學濃度(OD)係滿足下述關係。
OD(遮光膜全體)=OD(防表面反射層)+OD(遮光層)+OD(防反射層)
又，在本說明書中，「每單位膜厚之光學濃度」係滿足下述關係。
每單位膜厚之OD(nm-1)=膜(層)之OD/膜(層)厚
(2)在第4態樣之空白光罩，以防反射層的每單位膜厚之光學濃度為0.04nm-1以下，遮光層的每單位膜厚之光學濃度為0.05nm-1以上為較佳。
前述遮光膜係包括下列態樣：具有從靠近透光性基板起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成之積層構造，防內面反射層之光學濃度為1.1~1.3，遮光層之光學濃度為0.1~0.3，防表面反射層之光學濃度為0.4~0.6。
該態樣之空白光罩係藉由使各層之光學濃度在此等範圍內，而能夠容易得到具有期望的膜厚、蝕刻速度及光學特性之遮光膜。
在第4態樣之空白光罩，防內面反射層之光學濃度小於1.1時，光學濃度為不足，因此必須增厚各層之任一者的膜厚，另一方面，該光學濃度大於1.3時，由於蝕刻速度變慢，故各薄膜化係為困難。
又，在第4態樣之空白光罩，遮光層之光學濃 度小於0.1時，由於遮光膜整體之光學濃度為不足，因此必須增厚各層之任一者的膜厚，並且在遮光層之反射降低而無法得到充分的干涉效果。其結果，表面反射率變高而無法得到希望的反射率。又，遮光層之該光學濃度大於0.3時，則蝕刻時間變長，光阻薄膜化係為困難。
再者，在第4態樣之空白光罩，防表面反射層之光學濃度小於0.4時，反射率變得過低並且整體膜厚變厚，該光學濃度大於0.6時，反射率變得過高。
(3)在第4態樣之空白光罩係包括下列態樣：遮光膜具有從靠近透光性基板起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成之積層構造，防內面反射層之N與O的含量合計為40~55atom%，遮光層之N與O的含量合計為30atom%以下，防表面反射層之N與O的含量合計為45~65atom%。
該態樣之空白光罩係藉由使各層之N與O的含量為規定之範圍內，而能夠容易地得到具有期望的膜厚、蝕刻速度及光學特性之遮光膜。
在第4態樣之空白光罩，防內面反射層之N與O的含量合計為小於40atom%時，則蝕刻速度變慢，N與O的含量合計為大於55atom%時，則光學濃度變小(膜厚增厚)，各薄膜化係為困難。
又，在第4態樣之空白光罩，遮光層之N與O的含量合計為大於30atom%時，則蝕刻速度變慢，薄膜化係為困難。
再者，在第4態樣之空白光罩，防表面反射層 之N與O的含量合計為小於45atom%時，蝕刻速度變慢，N與O的含量合計為大於65atom%時，則光學濃度變小(膜厚增厚)，各薄膜化係為困難。
在第4態樣之空白光罩，以防內面反射層的每單位膜厚之光學濃度為0.03~0.04nm-1，遮光層的每單位膜厚之光學濃度為0.05~0.06nm-1為較佳。
5第5態樣
本發明第5態樣之用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩的特徵為在透光性基板上具有遮光膜，前述遮光膜具有從靠近透光性基板側起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成之積層構造，防內面反射層係使用Cr標靶，在惰性氣體為45~65vol%、CO2氣體為30~50vol%、N2氣體為1~15vol%之混合氣體環境中所形成的CrOCN膜而成，遮光層係使用Cr標靶，在惰性氣體為70~90vol%、N2氣體為5~25vol%之混合氣體環境中所形成的CrN膜而成，防表面反射層係使用Cr標靶，在惰性氣體為40~60vol%、CO2氣體為25~45vol%、N2氣體為5~20vol%之混合氣體環境中所形成的CrOCN膜而成。
第5態樣之空白光罩係膜厚為60nm以下、具有期望的光學特性之積層構造之空白光罩。
又，在第5態樣之空白光罩，形成防反射層時雖可使用O2氣體、NO氣體，惟若欲形成氧化度高的膜時 ，為使電漿安定化，必須在氣體壓力較高的狀態進行濺射。如此進行所得的膜係脆化，已附著於反應室內的膜係剝離而附著至成膜中的基板，因此缺陷品質係容易惡化。
相對於此，使用CO2氣體時，在氣體壓力較低的狀態可控制氧化度，可在膜質不會脆化的程度之氣體流量下進行成膜。
因此，由改善缺陷品質的點來看，第5態樣之空白光罩，較佳為使用CO2氣體來作為用於形成構成遮光膜之相所用的環境氣體。
(2)在第5態樣之空白光罩係包括用以形成防內面反射層之惰性氣體係由10~30vol%之Ar氣體、與20~40vol%之He氣體而成，用以形成防表面反射層之惰性氣體係由10~30vol%之Ar氣體、與20~40vol%之He氣體而成的態樣。
若根據該態樣之空白光罩，當在環境氣體放入He氣體時，在Cr系遮光膜的情況下，所得層的壓縮應力增加，因此可控制膜應力，又，由於He氣體主要僅作用於膜應力之控制，使膜應力設計變得容易，因而較佳。
6第6態樣
(1)本發明第6態樣之用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩的特徵為在透光性基板上具有遮光膜，前述遮光膜具有從靠近透光性基板側起依序積層防內面反射層、遮光層及防表面反射層而成之積層構造， 防內面反射層的金屬含量為25~50atom%，N與O的含量合計為35~65atom%，及光學濃度為1.1~1.3，遮光層係含金屬與N，金屬的含量為50~90atom%，膜厚為2~6nm，及光學濃度為0.1~0.3，防表面反射層的金屬含量為25~50atom%，N與O的含量合計為45~65atom%，及光學濃度為0.4~0.6。
第6態樣之空白光罩中，若在防內面反射層，金屬含量為小於25atom%、或N與O的含量合計為大於65atom%；在遮光層，金屬的含量為小於50atom%；或在防表面反射層，金屬含量為小於25atom%、或N與O的含量合計為大於65atom%時，會無法得到作為遮光膜整體之充分光學濃度。另一方面，若在防內面反射層，金屬的含量為大於50atom%、或N與O的含量合計為小於35atom%；在遮光層，金屬含量為大於90atom%；或在防表面反射層，金屬的含量為大於50atom%、或N與O的含量合計為小於45atom%時，遮光膜的蝕刻時間會變長。
又，在第6態樣之空白光罩的防表面反射層，若金屬的含量為大於50atom%、或N與O的含量合計為小於45atom%時，表面反射率會變得過高，而無法得到對ArF準分子雷射光而言所要求之約20%以下的表面反射率。另一方面，在防表面反射層，若金屬的含量為小於25atom%、或N與O的含量合計為大於65atom%時，缺陷品質會惡化。
又，在第6態樣之空白光罩，若遮光層的N含量為3~25atom%，能在一定的膜厚得到較大之光學濃度 ，因而較佳。
在第6態樣之空白光罩的遮光層，N的含量較佳為3~25atom%。再者，在空白光罩之遮光層，每單位膜厚之光學濃度較佳為0.05~0.06nm-1。
(2)第6態樣之空白光罩係包括下列態樣：防內面反射層係Cr的含量為30~40atom%、N與O的含量合計為40~55atom%，並且光學濃度為1.1~1.3，遮光層係Cr的含量為50~90atom%、N的含量為3~25atom%，並且光學濃度為0.1~0.3，防表面反射層係Cr的含量為30~40atom%、N與O的含量合計為50~60atom%，並且光學濃度為0.4~0.6。
該態樣之空白光罩中，若在防內面反射層，Cr的含量為小於30atom%、或N與O的含量合計為大於55atom%；在遮光層，Cr的含量為小於50atom%、或N的含量為大於25atom%；或在防表面反射層，Cr的含量為小於30atom%、或N與O的含量合計為大於60atom%時，則會無法得到作為遮光膜整體之充分光學濃度。另一方面，若在防內面反射層，Cr的含量為大於40atom%、或N與O的含量合計為小於40atom%；在遮光層，Cr的含量為大於90atom%、或N的含量合計為小於3atom%；或在防表面反射層，Cr的含量為大於40atom%、或N與O的含量合計為小於50atom%時，遮光膜的蝕刻時間會變長。
(3)在第6態樣之空白光罩，包括遮光膜的膜厚為60nm以下之態樣。
(4)又，在第6態樣之空白光罩，包括防內面反射層的厚度為23~33nm、遮光層的厚度為2~6nm及防表面反射層的厚度為11~17nm之態樣。
該態樣之空白光罩中，遮光膜的膜厚較佳為60nm以下。因此，若構成遮光膜之遮光層的膜厚越大，防內面反射層與防表面反射層的合計膜厚有變小的傾向，另一方面，若構成遮光膜之遮光層的膜厚變小，防內面反射層與防表面反射層的合計膜厚有變大的傾向。又，防內面反射層與防表面反射層係基於金屬含量等組成之性質，與遮光層相比，雖然蝕刻速度為快，但有每單位膜厚之光學濃度為小的傾向。
因此，在第6態樣之空白光罩，在遮光膜的膜厚為60nm以下之限制下，即使防內面反射層為大於33nm的厚度，且防表面反射層為大於17nm之厚度，若遮光層為小於2nm的厚度時，會無法得到作為遮光膜整體之充分光學濃度。另一方面，在遮光膜的膜厚為60nm以下之限制下，即使防內面反射層為小於23nm的厚度，且防表面反射層為小於11nm的厚度，若遮光層為大於17nm之厚度時，遮光膜整體的蝕刻時間會變長。
(5)在第6態樣之空白光罩，係包括防內面反射層係具有第1蝕刻速度，防表面反射層係具有第3蝕刻速度，遮光層係具有比第1蝕刻速度及第3蝕刻速度慢的第2蝕刻速度之態樣。
7第1~第6態樣之空白光罩中的較佳態樣
7.1蝕刻速度
在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩、及第2~第6態樣之空白光罩，若為「第2蝕刻速度<第1蝕刻速度≦第3蝕刻速度」之關係時，圖案剖面之角度係接近於垂直，因而較佳。又，若為第1蝕刻速度<第3蝕刻速度，則圖案剖面之角度更接近於垂直，因而更佳。
又，較佳為第3蝕刻速度與第2蝕刻速度的比為1.0：1.1~1.0：2.0。當第2蝕刻速度大於第1蝕刻速度的2.0倍時，在防反射層與遮光層之剖面會產生段差，一方面，小於1.1倍時，會無法縮短整體的蝕刻時間。又，以前述第3蝕刻速度為0.67nm/sec以上，前述第2蝕刻速度為0.44nm/sec以下為較佳。
7.2遮光膜的組成
在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，防反射層含防內面反射層與防表面反射層時，防內面反射層或防表面反射層係Cr含量為50atom%以下、至少含O、C、N之任一者的層，遮光層較佳係Cr含量為50atom%以上之膜。因為藉由具有此種構成，可容易形成具有第2蝕刻速度<第1或第3蝕刻速度之關係的膜。
遮光層係由CrN、CrON、CrO、CrC、CrCO或CrOCN構成，更佳為CrN或CrON所構成。
防內面反射層或防表面反射層係由CrOCN構成時，較佳為混合有Cr-Cr鍵結成份與CrOxNy成分之態樣。又，遮光層係由CrN構成時，較佳為Cr-Cr鍵結成份為 主體、CrOxNy成分為少量之態樣。藉由增多CrOxNy成分，能夠使蝕刻速度變快。
又，較佳為碳係鉻碳化物(Cr-C)為主體、混合存在其他成分C-C、C-O、C-N之狀態。
又，防內面反射層與防表面反射層係彼此組成相同，組成比與膜厚互異者為佳。藉由具有此種構成，由於能使形成防內面反射層與表面防止反射相時的環境氣體相同，因此遮光膜的成膜步驟為容易。此時，調整氧化度以使防表面反射層之缺陷品質為良好，且調整防內面反射層使光學濃度提高、同時降低反射率係為容易。
7.3遮光膜之光學濃度
在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，較佳為對ArF準分子雷射光之遮光層的每單位膜厚之光學濃度為0.05nm-1以上。
7.4光阻膜．Cr系以外之蝕刻遮罩膜
在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，亦可在遮光膜上設置膜厚為200nm以下、更佳為150nm以下之光阻膜。
又，在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，亦可在遮光膜上設置蝕刻遮罩膜。遮光膜係含Cr時，乾蝕刻加工通常係在蝕刻氣體使用氯及氧，以二氯二氧化鉻(chromyl chloride)的形態使其昇華，惟由於光阻的主成分為碳，故對氧電漿而言光阻係非常弱。因此，藉由設置蝕刻遮罩膜，能 夠減低對光阻膜之負荷，故可使光阻膜比100nm以下更加地薄膜化。遮光膜係以Cr為主成分時，蝕刻遮罩膜較佳為以5~20nm的膜厚設置選擇比高的SiON、SiN、SiO2、MoSiON、MoSiN等。又，即使是含有20%以上之Si的有機膜，藉由使膜厚為20~40nm，亦可作為蝕刻遮罩膜設置。
在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，藉由在遮光膜上設置蝕刻遮罩膜，能夠使光阻更加薄膜化。具體而言，本發明人發現若使光阻膜厚為100nm以下時，圖案形狀顯著惡化，由於將遮罩圖案轉印於蝕刻遮罩膜時的LER惡化，因此必須縮短蝕刻遮罩膜的蝕刻時間。上述遮光膜由於蝕刻時間短，故可使蝕刻遮罩膜的膜厚變薄，能夠縮短蝕刻遮罩膜的蝕刻時間。
又，在第1態樣之薄膜為Cr系遮光膜之空白光罩，及第2~第6態樣之空白光罩，若在遮光膜之防表面反射層或防內面反射層具有非晶構造時，由於其表面粗度為小，故能夠使上層蝕刻遮罩膜之表面粗度減小，因而較佳。其結果，蝕刻蝕刻遮罩膜時的剖面形狀及LER變為良好，因此將蝕刻遮罩膜圖案作為遮罩蝕刻下層之遮光膜時，能夠防止遮光膜之剖面形狀及LER惡化。
7.5關於本發明之空白光罩等
在本說明書中，「空白光罩」係包括二元式空白光罩及半色調型相位轉移空白光罩，又，「光罩」係包括二元式遮罩及相位轉移遮罩之概念。
半色調型相位轉移空白光罩係在透光性基板與遮光膜之間具有半色調型相位移膜。
半色調型相位轉移空白光罩中相位移膜的透過率較佳為2~40%。
又，在半色調型相位轉移空白光罩，以遮光膜整體膜厚為50nm以下，相位移膜之透過率為2~6%的空白光罩為較佳。另一方面，為了提高所轉印之圖案的解像性，相位移膜之透過率較佳為7~20%。
設置相位移膜時，較佳為MoSiN或MoSiON所構成的材料。藉由在此等材料而成的相位移膜上設置本實施形態之遮光膜，與先前設置Cr系遮光膜的情形相比，可使相位移膜圖案的LER變為良好。
具體而言，先前的Cr系遮光膜為多空隙狀柱狀構造，因此Cr系遮光膜圖案的LER變大，故儘管相位移膜為非晶構造，當乾蝕刻相位移膜時，由於Cr系遮光膜的LER會使相位移膜圖案之LER惡化。然而，在本發明之較佳態樣，由於遮光膜中的防表面反射層或防內面反射層為非晶構造，故乾蝕刻遮光膜時遮光膜圖案的LER能夠減小。其結果，將遮光膜圖案作為遮罩乾蝕刻相位移膜時，不會使相位移膜圖案的LER惡化，可使相位移膜之LER成為良好。
8光罩及其製造方法
針對由本發明之空白光罩所得之光罩及其製造方法加以說明。
首先，在形成有遮光膜之空白光罩塗布光阻 、並乾燥而得到光阻膜。光阻必須選擇對應所使用之描繪裝置的適當之物，惟通常使用之EB描繪用係在聚合物中具有芳香族骨架之正型或負型光阻，又，作為本發明特別有效使用之微細圖案用的光罩製造用，宜使用化學增幅型光阻。
必須在光阻膜厚為可得良好圖案形狀之範圍，且可達成作為蝕刻遮罩之功能的範圍，特別地，作為ArF曝光用遮罩形成微細圖案時，膜厚較佳為200nm以下、更佳為150nm以下。此外，利用藉由使用矽系樹脂之光阻與使用芳香族系樹脂之下層膜的組合之2層光阻法、或組合芳香族系化學增幅型光阻與矽系表面處理劑之表面成像法時，亦能更減低膜厚。塗布條件、乾燥方法係依照所使用之各光阻適當地選擇適合方法。
此外，為了減低微細光阻圖案的剝離、倒塌等問題的發生，亦可在塗布光阻前，於空白光罩之表面上形成樹脂層。又，代替樹脂層之形成，亦可在塗布光阻前，進行用以降低基板(空白光罩)表面之表面能量的表面處理。作為表面處理之方法，可舉出例如在半導體製程常用之HMDS或以其他有機矽系表面處理劑將表面予以烷基矽烷化之方法。
接著，在形成有光阻膜之空白光罩中對光阻之描繪係有藉由EB照射之方法、藉由光照射之方法，惟一般藉由EB照射之方法為用以形成微細圖案的較佳方法。使用化學增幅型光阻時，通常利用3~40μC/cm2範圍的能量進行描繪，描繪後進行加熱處理，之後將光阻膜 進行顯像處理而得到光阻圖案。
將上述所得之光阻圖案當作蝕刻遮罩進行遮光膜或遮光膜與其他膜(相位移膜等)之蝕刻加工。蝕刻加工係依照遮光膜(表面層、遮光層、防反射層等)或其他膜的組成可使用眾所周知的氯系或氟系乾蝕刻。
藉由蝕刻得到遮光圖案後，以規定之剝離液剝離光阻時，可得形成有遮光膜圖案之光罩。
9圖案轉印
本發明之光罩特別有用於作為利用開口數為NA>1之曝光方法及200nm以下之曝光光線波長，形成半導體設計規則中DRAM半節距(hp)45nm以下之微細圖案的圖案轉印方法中所使用之遮罩。
本發明之空白光罩係用以於空白光罩上形成小於100nm線寬之光阻圖案的情況下特別有效。作為此種空白光罩，可舉出具有OPC構造之遮罩。在該OPC遮罩中，為使主要圖案的解像性提升而設置在主要圖案周圍之補助圖案之寬度為最狹窄，故在使用具有此等圖案之光罩的圖案轉印中特別有用。
[實施例]
以下使用實施例具體地說明本發明，惟本發明係不受下述實施例限制。
[實施例1]
(空白光罩之製作)
在本實施例，製造於透光性基板10上設有相位移膜5、與3層所構成之遮光膜的半色調型相位轉移空 白光罩(參照第1圖)。
首先，在尺寸6吋見方、厚度0.25吋之石英玻璃所構成的透光性基板10上，使用疊層式濺射裝置，形成以Mo、Si及N為主要構成要素之單層構成的ArF準分子雷射(波長193nm)用半色調型相位移膜5(膜厚69nm)。
如表1所示，濺鍍(DC濺鍍)的條件如下。
濺射標靶：Mo與Si之混合標靶(Mo：Si=8：92mol%)
濺射氣體：Ar、N2與He之混合氣體環境(Ar：9sccm、N2：81sccm、He：76sccm)
放電中之氣體壓力：0.3Pa
施加電力：2.8kW
在ArF準分子雷射(波長193nm)，所得之相位移膜5的透過率係分別為5.5%、相位轉移量為約180°。
接著，使用與形成相位移膜5之裝置同樣的濺射裝置，形成CrOCN所構成的防內面反射層3(膜厚30nm)。濺鍍(DC濺鍍)的條件係如表1所示。
之後，使用與形成防內面反射層3之裝置同樣的濺射裝置，形成CrN所構成之遮光層2(膜厚4nm)。濺鍍(DC濺鍍)的條件係如表1所示。
進一步使用與形成遮光層2之裝置同樣的濺射裝置，形成CrOCN所構成的表面層1(膜厚14nm)，濺鍍(DC濺鍍)的條件係如表1所示。
此外，若表1中的濺射氣體流量係換算成體積百分率時，係如下所示。
防表面反射層1：Ar=21.0vol%、CO2=36.8vol%、 N2=10.5vol%、He=31.6vol%
遮光層2：Ar=83.3vol%、N2=16.7vol%
防內面反射層3：Ar=22.0vol%、CO2=38.9vol%、N2=5.6vol%、He=33.3vol%
如此進行，而得在石英玻璃構成的透光性基板上依序積層有相位移膜5、防內面反射層3、遮光層2、表面層1之空白光罩。由防內面反射層3、遮光層2及表面層1所構成之遮光膜對波長193.4nm的光之光學濃度(O.D.)為1.9。又，各層之光學濃度係如表1所示。
又，利用RBS(Rutherford Backscattering Spectrometry)分析所得空白光罩之表面層1、遮光層2與防內面反射層3的組成及原子數密度。RBS係對於面密度(atoms/cm2)之表面組成在深度方向進行分析之方法，若每層的膜厚為已知，可由下式算出原子數密度(atoms/cm3)。
原子數密度=面密度/膜厚
藉由上述方法，算出表面層1之原子數密度。
其結果，表面層1(膜厚14nm)的膜組成係Cr為34atom%、C為11atom%、O為39atom%及N為16atom%。又，表面層1之鉻比係C/Cr為0.3、O/Cr為1.2、N/Cr為0.5。再者，表面層1的原子數密度為10.5×1022atoms/cm3。
遮光層2(膜厚4nm)的膜組成係Cr至少為64atom%以上、N至少為8atom%以上。
又，防內面反射層3(膜厚30nm)的膜組成係Cr為36atom%、C為15atom%、O為39atom%及N為9atom%。 又，防內面反射層3的鉻比係C/Cr為0.4、O/Cr為1.1、N/Cr為0.3。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，表面層1的顆粒大小為1~2nm之非晶構造。使用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度，Ra=0.45nm。
接著，對本實施例所得之空白光罩，以流量1.4L/分鐘供給濃度50ppm之臭氧水60分鐘、邊以搖臂裝置(swing arm)搖動邊供給至基板表面，分別測定遮光膜接觸臭氧水液體後之遮光膜的膜厚、表面反射率及光學濃度之變化量，來進行耐藥性之評價。
結果，遮光膜之膜厚係不因臭氧水的噴霧而改變。又，表面反射率係在波長193nm的光係變化+0.82%。遮光膜之光學濃度係變化-0.04。
又，藉由濺鍍在玻璃基板直接形成與本實施例之防表面反射層1完全相同的層，對防表面反射層1以濃度50ppm之臭氧水噴霧60分鐘，測定其反射率之變化量。此外，本實施例之測定係以分光光度計(日立High Technology製：U-4100)，在臭氧水噴霧前後測定反射光譜，計算其變化量。
結果，波長193nm的光係變化+0.7%、257nm的光係變化+1.5%、365nm係變化+2.0%、488nm係變化+1.2%。本說明書中，「+」係表示反射率增加，「-」係表示反射率減少。
如此確認本實施例之遮光膜係對臭氧處理具 有高耐藥性。
(光罩之製作)
在所得空白光罩上藉由旋轉塗布法，以膜厚成為150nm的方式塗布電子線描繪(曝光)用化學增幅型正型光阻(PRL009：富士電子材料公司製)。對所形成之光阻膜用電子線描繪裝置進行所期望之圖案描繪後，以規定之顯像液進行顯像而形成光阻圖案。
接著，沿著上述光阻圖案，進行由防內面反射層3、遮光層2及防表面反射層1構成之遮光膜的乾蝕刻，以形成遮光膜圖案。使用Cl2與O2(Cl2：O2=4：1)之混合氣體作為乾蝕刻氣體。
在上述遮光膜之乾蝕刻，各層的蝕刻速度係如表1。遮光膜整體的透明酸蝕刻時間為84.5sec，確認與後述比較例1相比有約8%的縮短。又，使用SEM(Scanning Electron Microscopy)剖面觀察遮光膜圖案，遮光膜的剖面角度係良好的對基板形成為垂直。再者，確認即使縮短過量蝕刻時間亦可得垂直的剖面形狀，總蝕刻時間與比較例1相比可縮短約20%。
接著，將上述光阻圖案及遮光膜圖案當作遮罩進行相位移膜之蝕刻，形成相位移膜圖案。在該相位移膜的蝕刻中，雖影響上述遮光膜圖案的剖面形狀，但遮光膜圖案的剖面形狀為良好，因此相位移膜圖案的剖面形狀亦為良好。
之後，剝離殘存之光阻圖案，再度塗布光阻膜，進行圖案曝光以去除轉印範圍內之不需要的遮光膜 圖案後，將該光阻膜顯像而形成光阻圖案。接著，進行濕蝕刻去除不需要的遮光膜圖案，剝離殘存之光阻圖案而得光罩。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜的解像性為良好，遮光膜圖案之解像性為小於60nm(相當於DRAM hp32nm)。
[實施例2]
在本實施例，製造於透光性基板10上設有3層所構成之遮光膜的二元式空白光罩(參照第2圖)。
亦即，除了將濺鍍的條件設定為如表1所示以外，以與實施例1相同條件進行反應性濺鍍。
此外，若表1中的濺射氣體流量係換算成體積百分率時，係如以下所示。
防表面反射層1：Ar=21.0vol%、CO2=36.8vol%、N2=10.5vol%、He=31.6vol%
遮光層2：Ar=30.8vol%、NO=23.1vol%、He=46.2vol%
防內面反射層3：Ar=23.5vol%、CO2=29.4vol%、N2=11.8vol%、He=35.3vol%
如此進行，如第2圖所示，得到在石英玻璃所構成的透光性基板10上依序積層有防內面反射層3、遮光層2、防表面反射層1之空白光罩。此外，由防內面反射層3、遮光層2及防表面反射層1構成的遮光膜對波長193.4nm的光之光學濃度(OD)為3。又，各層之光學濃度係如表1所示。
接著，與實施例1同樣地，藉由RBS分析所得防表面反射層1、遮光層2及防內面反射層3的組成與表面層1的原子數密度。
結果，表面層1(膜厚14nm)的膜組成係Cr為32atom%、C為16atom%、O為37atom%及N為16atom%。又，表面層1的鉻比係C/Cr為0.5、O/Cr為1.2、N/Cr為0.5。再者，表面層1的原子數密度為11.0×1022atoms/cm3。
遮光層2(膜厚25nm)的膜組成係Cr為87atom%、O為9atom%及N為4atom%。又，遮光層2的鉻比係O/Cr為0.1、N/Cr為0.05。
又，防內面反射層3(膜厚25nm)的膜組成係Cr為49atom%、C為11atom%、O為26atom%及N為14atom%。又，防內面反射層3的鉻比係C/Cr為0.2、O/Cr為0.5、N/C為0.3。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，表面層1的顆粒大小為1~2nm之非晶構造。用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度時，Ra=0.28nm。
對本實施例所得之空白光罩，以流量1.4L/分鐘供給濃度50ppm之臭氧水60分鐘、邊以搖臂裝置(swing arm)搖動邊供給至基板表面，分別測定遮光膜接觸臭氧水液體後之遮光膜的膜厚、表面反射率及光學濃度之變化量，來進行耐藥性之評價。
結果，遮光膜之膜厚係不因臭氧水的噴霧而改變。又，表面反射率為波長193nm的光係變化-0.02% 。遮光膜之光學濃度係變化-0.06。
又，藉由濺鍍在玻璃基板直接形成與本實施例之防表面反射層1完全相同的層，藉由與實施例1相同的測定方法，對防表面反射層1以濃度50ppm之臭氧水噴霧60分鐘，測定其反射率之變化量。
結果，波長193nm的光係變化+0.5%、257nm的光係變化+2.1%、365nm係變化+5.3%、488nm係變化+4.6%。
如此可確認本實施例之遮光膜係對臭氧處理具有高耐藥性。
在所得空白光罩上藉由旋轉塗布法，以膜厚成為200nm的方式塗布電子線描繪(曝光)用化學增幅型正型光阻(PRL009：富士電子材料公司製)。對所形成之光阻膜用電子線描繪裝置進行所期望之圖案描繪後，以規定之顯像液進行顯像而形成光阻圖案。
接著，沿著上述光阻圖案，進行由防內面反射層3、遮光層2及防表面反射層1構成之遮光膜的乾蝕刻，以形成遮光膜圖案。使用Cl2與O2(Cl2：O2=4：1)之混合氣體作為乾蝕刻氣體。之後，剝離殘存的光阻圖案而得到光罩。
在上述遮光膜之乾蝕刻，各層的蝕刻速度係如表1。又，與實施例1同樣地觀察遮光膜圖案，有稍微的錐形，但遮光膜的剖面角度對基板而言係良好地形成為垂直再者，確認即使縮短過量蝕刻時間亦可得垂直的剖面形狀，總蝕刻時間與比較例2相比可縮短約25%。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜的解像性為良好，遮光膜圖案之解像性為小於70nm(相當於DRAM hp45nm)。
[實施例3]
在本實施例除了變更在實施例2中遮光層2之成膜條件及膜厚、防內面反射層的膜厚以外，製造與實施例2同樣的二元式空白光罩。
亦即，除了將濺鍍的條件設定為如表1所示以外，係以與實施例2相同條件進行反應性濺鍍。
此外，若表1中的濺射氣體流量係換算成體積百分率時，係如以下所示。
防表面反射層1：Ar=21.0vol%、CO2=36.8vol%、N2=10.5vol%、He=31.6vol%
遮光層2：Ar=27.2vol%、NO=18.2vol%、He=54.5vol%
防內面反射層3：Ar=23.5vol%、CO2=29.4vol%、N2=11.8vol%、He=35.3vol%
如此進行，如第2圖所示，得到在石英玻璃所構成的透光性基板10上依序積層有防內面反射層3、遮光層2、防表面反射層1之空白光罩。又，由防內面反射層3、遮光層2及表面層1構成的遮光膜對波長193.4nm的光之光學濃度(OD)為3.1。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，表面層1的顆粒大小為1~2nm之非晶構造。用原子力顯微鏡(AFM)測定 表面粗度時，Ra=0.28nm。
又，與實施例2同樣地進行空白光罩耐藥性之評價，分別測定遮光膜的膜厚、表面反射率及光學濃度之變化量。
結果，遮光膜之膜厚係因臭氧水的噴霧而改變。又，表面反射率為波長193nm的光係變化-0.02%。遮光膜之光學濃度係變化-0.06。
如此可確認本實施例之遮光膜係對臭氧處理具有高耐藥性。
之後與實施例2同樣地進行，得到光罩。
在上述遮光膜之乾蝕刻，各層的蝕刻速度係如表1。
又，與實施例1同樣地觀察遮光膜圖案，遮光膜的剖面角度係對於基板而言良好地形成為垂直。再者，確認即使縮短過量蝕刻時間亦可得垂直的剖面形狀，總蝕刻時間與比較例2相比可縮短約25%。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜的解像性為良好，遮光膜圖案之解像性為小於70nm(相當於DRAM hp45nm)。
[比較例1]
在本比較例係製造具有由2層構成之遮光膜的半色調型相位轉移空白光罩。
具體而言，係使用串聯型濺射裝置，在與實施例1同樣的相位移膜上形成遮光層。亦如表1所示，濺鍍(DC濺鍍)的條件如下。
濺射標靶：Cr
濺射氣體：Ar、N2與He之混合氣體環境(Ar：30sccm、N2：30sccm、He：40sccm)
放電中之氣體壓：0.2Pa
施加電力：0.8kW
之後，在遮光層上形成表面層。濺鍍(DC濺鍍)的條件如下。
濺射標靶：鉻(Cr)
濺射氣體：氬(Ar)與甲烷(CH4)之混合氣體(CH4：3.5體積%)、混合有NO及He之氣體(Ar+CH4：65sccm、NO：3sccm、He：40sccm)
放電中之氣體壓力：0.3Pa
施加電力：0.3kW
如此進行，得到在石英玻璃所構成的透光性基板上依序積層有相位移膜、遮光層及防表面反射層之遮光膜厚48nm之空白光罩。又，由遮光層及防表面反射層構成之遮光膜對波長193.4nm的光之光學濃度(O.D.)為1.9。
接著，與實施例1同樣地藉由RBS分析所得防 表面反射層與遮光層的組成與防表面反射層的原子數密度。
結果，表面層(膜厚24nm)的膜組成係Cr為34atom%、O為32atom%及N為23atom%。又，表面層的鉻比係O/Cr為0.9及N/Cr為0.7。而且，表面層之原子數密度為7.4×1022atoms/cm3。
遮光層(膜厚24nm)的膜組成係Cr為59atom%及N為39atom%。又，遮光層的鉻比係N/Cr為0.7。此外，由於使用串聯型濺射裝置，因此遮光層及防表面反射層係在各膜厚方向組成傾斜之傾斜膜。因此，上述膜組成為平均值。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，表面層為密度低的多空隙狀柱狀構造。用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度時，Ra=0.70nm。
然後，與實施例1同樣地進行本比較例所得之空白光罩的耐藥性之評價。
結果，遮光膜之膜厚係因臭氧水的噴霧而膜厚減少5.8nm。又，表面反射率為波長193nm的光係變化+2.72%變化。遮光膜之光學濃度係變化-0.38。
又，藉由濺鍍在玻璃基板上直接形成與本比較例之防表面反射層完全相同的層，且以與實施例1相同的測定方法，測定反射率之變化量。
波長193nm的光係變化+2.5%(19.8%→22.3%)、257nm的光係變化+9.1%(16.4%→25.5%)、365nm係變化 +13.9%(19.9%→33.8%)、488nm係變化+11.0%(29.9%→40.9%)。
藉此，與實施例1與2，確認本比較例之遮光膜係對臭氧處理之耐藥性低。
與實施例1同樣地，在所得空白光罩上，以膜厚成為150nm的方式塗布電子線描繪(曝光)用化學增幅型正型光阻，與實施例1同樣地進行得到光罩。
在上述遮光膜的乾蝕刻，蝕刻速度係比實施例1慢。遮光膜整體的透明酸蝕刻時間為92.0sec。又，與實施例1同樣地觀察遮光膜圖案，遮光膜的剖面角度係沒有對基板形成為垂直。因此，相位移膜圖案的剖面形狀亦非良好。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜之解像性差、蝕刻不良，因此遮光膜圖案之解像性為80nm以上。
[比較例2]
在本比較例係製造具有由2層構成之遮光膜的二元式空白光罩。
具體而言，使用串聯型濺射裝置在透光性基板上形成遮光層。濺鍍(DC濺鍍)的條件如下。
濺射標靶：Cr
濺射氣體：Ar、N2與He之混合氣體環境(Ar：72sccm、N2：28sccm)
放電中之氣體壓力：0.3Pa
施加電力：0.6kW
之後，在遮光層上形成防表面反射層。濺鍍 (DC濺鍍)的條件如下。
濺射標靶：鉻(Cr)
濺射氣體：氬(Ar)與甲烷(CH4)之混合氣體(CH4：8體積%)、及混合有NO與He之氣體(Ar+CH4：105sccm、NO：3sccm)
放電中之氣體壓力：0.3Pa
施加電力：1.1kW
如此進行，製得在石英玻璃所構成的透光性基板上依序積層有遮光層及防表面反射層的遮光膜厚73nm之空白光罩。又，由遮光層及防表面反射層構成之遮光膜對波長193.4nm的光之光學濃度(O.D.)為3.0。
接著，與實施例1同樣地藉由RBS分析所得防表面反射層與遮光層的組成與防表面反射層的原子數密度。
結果，防表面反射層的膜組成係Cr為48atom%、O及N合計為50atom%。遮光層2的膜組成係Cr為60atom%、O及N合計為30atom%。又，由於使用串聯型濺射裝置，因此遮光層及防表面反射層係在各膜厚方向組成傾斜之傾斜膜。因此，上述膜組成為平均值。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，表面層為密度低的多空隙狀柱狀構造。用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度時，Ra=0.60nm。
然後，與實施例1同樣地進行本比較例所得之空白光罩的耐藥性之評價。
結果，遮光膜之膜厚係因臭氧水的噴霧而膜厚減少4.2nm。又，表面反射率為波長193nm的光係變化+5.30%變化。遮光膜之光學濃度係變化-2.60。
與實施例2同樣地，在所得空白光罩上，以膜厚成為200nm的方式塗布電子線描繪(曝光)用化學增幅型正型光阻，與實施例2同樣地進行得到光罩。
在上述遮光膜之乾蝕刻，蝕刻速度係比實施例2慢。又，與實施例1同樣地觀察遮光膜圖案，與實施例2相比，遮光膜的剖面角度係不對基板形成為垂直。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜之解像性差、蝕刻不良，因此遮光膜圖案之解像性為80nm以上。
[實施例4]
在本實施例，將遮光膜由Cr系變更為MoSi系，製造在該遮光膜上設有Cr系蝕刻遮罩膜的二元式空白光罩。分別形成MoSiON膜(防內面反射層)、MoSi膜(遮光層)、MoSiON膜(防表面反射層)作為遮光膜，CrOCN膜作為蝕刻遮罩膜。
具體而言，使用Mo與Si之混合標靶(Mo：Si=21mol%：79mol%)，在Ar、O2、N2與He之混合氣體環境(氣體流量比Ar：O2；N2：H=5：4：49：42)，使氣體壓力為0.2Pa、DC電源電力為3.0kW，形成膜厚7nm的由鉬、矽、氧、氮所構成之膜(Mo：13.0atom%、Si：36.3atom%、O：3.1atom%、N：47.7atom%)，且形成MoSiON膜(防內面反射層)。
接著，使用Mo：Si=21mol%：79mol%之標 靶，使Ar為濺鍍氣體壓力：0.1Pa、DC電源的電力為2.0kW，形成膜厚30nm的由鉬及矽所構成之膜(Mo：21.0atom%、Si：79.0atom%)，而形成MoSi膜(遮光層)。
接著，使用Mo：Si=4mol%：96mol%之標靶，在Ar、O2、N2與He之混合氣體環境(氣體流量比Ar：O2；N2：H=6：5：11：16)，使氣體壓力為0.1Pa、DC電源電力為3.0kW，形成膜厚15nm的由鉬、矽、氧、氮所構成之膜(Mo：2.6atom%、Si：57.1atom%、O：15.9atom%、N：24.1atom%)、且形成MoSiON膜(防內面反射層)。
遮光膜之合計膜厚為52nm。遮光膜之光學濃度(O.D.)在ArF準分子雷射曝光光線的波長193nm中為3.0。
之後，以與實施例1之防表面反射層相同的條件，形成膜厚15nm之由CrOCN(Cr：34atom%、C：11atom%、O：39atom%、N：16atom%)構成的蝕刻遮罩膜。
如上進行，製作本實施例之空白光罩。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，蝕刻膜顆粒大小為1~2nm之非晶構造。使用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度，Ra=0.45nm。
在所得空白光罩的蝕刻膜上藉由旋轉塗布法，以膜厚成為100nm的方式塗布電子線描繪(曝光)用化學增幅型正型光阻(PRL009：富士電子材料公司製)。
接著，對所形成之光阻膜用電子線描繪裝置進行所期望之圖案描繪後，以規定之顯像液進行顯像而 形成光阻圖案。然後，將光阻圖案當作遮罩，進行蝕刻遮罩膜之乾蝕刻。使用Cl2與O2之混合氣體(Cl2：O2=4：1)作為乾蝕刻氣體。
接著，藉由藥液剝離除去殘留之光阻圖案。
接著，將蝕刻遮罩膜圖案當作遮罩，使用SF6與He的混合氣體，乾蝕刻遮光膜以形成遮光膜圖案。接著，將蝕刻遮罩膜圖案以Cl2與O2之混合氣體進行乾蝕刻而剝離，實施規定之洗淨而得光罩。
在該光罩之製作例，係在形成蝕刻遮罩膜圖案後剝離除去光阻圖案，其係在其後之製程在遮光膜形成遮光膜圖案時，遮罩圖案的側壁高度(=蝕刻遮罩膜圖案之側壁高度)為低者，可更提高CD精度、且更減小微負載，而可使加工精度更優異之故。又，在製造不要求達到此加工精度之光罩時、或在蝕刻遮罩膜不具有對曝光光線防止反射的功用時，亦可在將光阻圖案形成遮光膜圖案後進行剝離除去。
對所得光罩進行解像性評價。光阻膜之解像性為良好，又，蝕刻遮罩膜之LER亦為良好，在所得光罩的遮光膜圖案之解像性為小於40nm(相當於DRAM hp22nm)。
[實施例5]
本實施例，除了關於遮光膜係不形成MoSiON膜(防內面反射層)，關於遮光膜中的MoSi膜(遮光層)及MoSiON膜(防表面反射層)係以下述條件進行成膜，且將MoSi膜(遮光層)變更為MoSiN膜(遮光層)，使該膜厚及膜 中之Si含有率改變、使MoSiON膜(防表面反射層)的膜厚改變、且使遮光膜的合計膜厚改變以外，係與實施例4相同。
遮光膜中的MoSiN膜(遮光層)係形成膜厚52nm的由鉬、矽及氮所構成之膜(Mo：7.1atom%、Si：71.7atom%、N：18.2atom%)。又，遮光膜中的MoSiON膜(防表面反射層)係形成膜厚8nm的由鉬、矽、氧、氮所構成之膜(Mo：2.6atom%、Si：57.1atom%、O：15.9atom%、N：24.1atom%)。
遮光膜之合計膜厚為60nm。遮光膜之光學濃度(O.D.)在ArF準分子雷射曝光光線的波長193nm中為3.0。
之後，使用鉻標靶，使Ar與NO之濺鍍氣體壓力為0.2Pa(氣體流量比Ar：NO：He=18：80：32)、DC電源之電力為1.8kW，形成15nm之由CrON膜(膜中之Cr含有率：35原子%)所成的蝕刻遮罩膜。
如上進行來製作本實施例之二元式空白光罩。
以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，蝕刻膜的顆粒大小為1~2nm之非晶構造。使用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度，Ra=0.48nm。
與實施例4同樣地進行而得光罩。對所得光罩進行解像性評價。光阻膜之解像性為良好，又，蝕刻遮罩膜之LER亦為良好，所得光罩的遮光膜圖案之解像性為小於40nm(相當於DRAM hp22nm)。
[比較例3]
本比較例除了將蝕刻遮罩膜變更為CrN外，係與實施例5相同。亦即，使用鉻標靶，使Ar與N2之濺鍍氣體壓力為0.2Pa(氣體流量比Ar：N2：He=18：18：32)、DC電源之電力為1.8kW，形成15nm之由CrN膜(膜中之Cr含有率：90原子%)所成的蝕刻遮罩膜。
又，以TEM(透射型電子顯微鏡)及X射線繞射裝置(XRD)觀察所得空白光罩的剖面，防表面反射層為密度低的多空隙狀柱狀構造。用原子力顯微鏡(AFM)測定表面粗度時，Ra=0.70nm。
與實施例4同樣地進行而得光罩。對所得光罩進行解像性評價。光阻膜之解像性為差，又，蝕刻遮罩膜之LER亦為大，所得光罩的遮光膜圖案之解像性為70nm。
[產業上之可利用性]
本發明較佳態樣的空白光罩由於可抑制蔭蔽，因此可用於高NA之微影術、亦可用於短波長的曝光光線之微影術。因此，藉由使用本發明較佳態樣的空白光罩，可形成極微細遮罩圖案。
又，本發明較佳態樣的空白光罩可使用於例如超高NA-ArF微影術中hp45nm、hp32nm程度以下之空白光罩。
1‧‧‧防表面反射層
2‧‧‧遮光層
3‧‧‧防內面反射層
5‧‧‧相位移膜
10‧‧‧透光性基板

Claims (7)

  1. 一種空白光罩，其係用於製作適用ArF準分子雷射光的光罩之空白光罩，其係在透光性基板上具有多層構造之薄膜，該薄膜具有遮光膜及蝕刻遮罩膜，該遮光膜係由接近該透光性基板的側上依序形成遮光層及防表面反射層(front-surface antireflection layer)而成，該遮光層含有鉻及氮，該防表面反射層係由含有鉻、氮及氧的材料所形成的非晶構造，該蝕刻遮罩膜係由含有SiON、SiN、SiO2、MoSiON、或MoSiN的膜形成，或由含有20%以上的Si的有機膜形成，該蝕刻遮罩膜之膜厚為5~20nm。
  2. 如請求項1之空白光罩，其中該防表面反射層中的鉻含量為40atom%以下，且氮與氧的含量之合計為50atom%以上。
  3. 如請求項1之空白光罩，其中該防表面反射層之膜厚為11~17nm。
  4. 如請求項1之空白光罩，其中該薄膜具有相位移膜，該相位移膜被配置於該透光性基板與該遮光膜之間。
  5. 如請求項1之空白光罩，其中於該蝕刻遮罩膜上具有光阻膜。
  6. 一種光罩，其係使用如請求項1之空白光罩所製作。
  7. 一種半導體積體電路的製造方法，其係使用如請求項6之光罩，在半導體基板上進行圖案轉印。
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