TWI604269B - Mask base, transfer mask, and transfer mask manufacturing method - Google Patents

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Description

遮罩基底、轉印用遮罩及轉印用遮罩的製造方法
本發明係關於一種遮罩基底、轉印用遮罩及轉印用遮罩的製造方法。
在半導體元件之製造工序中，一般會使用光微影法來進行細微圖案之形成。此細微圖案之形成通常會使用數片被稱為轉印用遮罩之基板。此轉印用遮罩一般係在透光性玻璃基板上設置有金屬薄膜等所構成之細微圖案者。此轉印用遮罩之製造中亦使用有光微影法。
要將光半導體元件之圖案微細化時，除了轉印用遮罩所形成之遮罩圖案的微細化，仍需要光微影所使用之曝光光線波長之短波長化。半導體裝置製造時所使用之曝光光線近年來係由KrF準分子雷射(波長248nm)朝ArF準分子雷射(波長193nm)之短波長化前進。
轉印用遮罩的種類除了以往在透光性基板上具備鉻系材料所構成之遮光膜圖案的二元型遮罩，已知有半透型相位轉移遮罩。此半透型相位轉移遮罩係於透光性基板上具備光半透膜者。此光半透膜(半透型遮罩轉移膜)係具有讓實質上無助於曝光之強度的光線通過，且會讓通過其光半透膜之光線相對於通過同樣距離之空氣中的光線產生既定相位差的功能，藉此，便會產生所謂相位轉移效果。
一般而言，轉印用遮罩中形成有轉印圖案之區域的外周區域會被要求在使用曝光裝置來曝光轉印於半導體晶圓上之阻劑膜時，會以阻劑膜不受到穿過外周區域之曝光光線的影響之方式，來確保既定值以上之光學濃度(OD)。通常，在轉印用遮罩的外周區域中，OD最好是3以上，至少也需要有2.8左右。然而，半透型相位轉移遮罩的光半透膜係具有以既定穿透率來讓曝光光線穿透的功能，而僅靠該光半透膜卻難以確保轉印用遮罩之外周 區域所被要求之光學濃度。因此，如專利文獻1所揭示的相位轉移遮罩基底般，便進行有在相對於曝光光線而有既定相位轉移量及穿透率之半透膜上層積遮光膜(遮光性膜)，而以半透膜與遮光膜之層積構造來確保既定之光學濃度。
另一方面，亦存在有如專利文獻2所揭示之光罩基底。此光罩基底之半透明層積膜係層積有具有會讓通過其膜中之曝光光線的相位較通過空氣中相同距離之曝光光線的相位要加以前進的特性之相位進行膜，以及相反地，具有會讓通過其膜中之曝光光線的相位延遲之特性的相位延遲膜。藉由此般結構，便可讓通過半透明層積膜之曝光光線不會與通過空氣中相同距離的曝光光線之間產生相位差。即便具有此般特性之光透明層積膜，單獨上仍難以確保轉印用遮罩之外周區域所要求之光學濃度。因此，即便專利文獻2所揭示之光罩基底中，仍會在半透明層積膜上層積遮光膜，而以光透明層積膜及遮光膜之層積構造來確保既定之光學濃度。
【先前技術文獻】
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2007-033469號公報
專利文獻2：日本特開2006-215297號公報
專利文獻1或專利文獻2所揭示般以既定穿透率讓曝光光線穿過之薄膜(光半透膜)來形成轉印圖案形式的轉印用遮罩係使用在光半透膜上層積遮光膜之遮罩基底來加以製作。由此遮罩基底所製作之轉印用遮罩中，在基板上形成有轉印圖案之區域除了需要形成遮光塊(patch)等之特定區域外，係僅存在有光半透膜之圖案。另一方面，在需要既定光學濃度之外周區域(blind area)係存在層積有光半透膜及遮光膜狀態之層(遮光帶)。由於需要製作此般結構之轉印用遮罩，在光半透膜及遮光膜為在該等膜間未介設有其他膜來加以層積之結構的情況，便需要以相互不同蝕刻特性之材料來形成光半透膜及遮光膜。
由前述般之遮罩基底來製作轉印用遮罩之順序如下。首先，在遮光膜上設置具有應形成於光半透膜之圖案的第1阻劑圖案。接著，將第1阻劑圖案作為遮罩，蝕刻遮光膜來形成圖案。接著，去除第1阻劑圖案。接著，將遮光膜圖案作為遮罩，蝕刻光半透膜來形成光半透膜圖案。接著，於遮 光膜上設置具有應形成於遮光膜之圖案的第2阻劑圖案。接著，將第2阻劑圖案作為遮罩，蝕刻遮光膜來形成遮光膜圖案(遮光帶)。最後，去除第2阻劑圖案，經由既定洗淨工序而完成轉印用遮罩。
應形成於光半透膜之圖案由於係曝光轉印於半導體晶圓上之阻劑膜，故為非常細微的圖案。但是，因為遮罩基底之光半透膜上層積有遮光膜，故便必須在遮光膜暫時形成應形成於光半透膜之圖案。如前述，對光半透膜而言，大多係兼具有讓曝光光線以既定穿透率穿透以外的功能。然後，為了讓光半透膜具有此般特性，多係適用含矽材料或含矽及過渡金屬之材料。在將微細圖案形成於該等材料所構成之光半透膜的情況，最好是以含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來圖案化。
以藉由含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來將光半透膜圖案化為前提，要實現該轉印用遮罩之製作程序，則遮光膜便需要是對含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻具有耐受性之材料。此外，亦需要可以氟系氣體以外之蝕刻氣體，來在遮光膜形成應形成於光半透膜之微細圖案。又如前述，形成有光半透膜圖案之區域，除了需形成遮光塊等的特定區域外，會將其上之遮光膜完全去除。因此，最好是相對於去除遮光膜時之乾蝕刻所使用之蝕刻氣體，讓光半透膜具有充分的蝕刻選擇性。同時滿足該等條件之遮光膜材料舉出有含鉻材料，係從以往便使用至今。為了讓微細圖案形成於由含鉻材料所構成之遮光膜所使用的蝕刻氣體則係氯系氣體及氧氣的混合氣體。
但是，以一般所使用之有機系材料所形成的阻劑膜，相對氧氣電漿之耐受性會較相對其他氣體電漿之耐受性要大幅低落。因此，以氯系氣體及氧氣之混合氣體來乾蝕刻鉻系材料之遮光膜的情況，阻劑膜的消耗量(蝕刻中所發生之阻劑膜減膜量)便會變多。要以高精度藉由乾蝕刻來在遮光膜形成微細圖案，則在遮光膜之圖案化完成時，便需要殘存有既定以上厚度之阻劑膜。但是，一開始形成圖案之阻劑膜膜厚變厚時，由於阻劑圖案之剖面縱寬比(相對圖案線寬之膜厚比率)會過大，而容易產生阻劑圖案倒塌現象。
即便鉻系材料以外的材料，仍存在有相對於含氟氣體之蝕刻氣體具有耐受性之材料。例如，鉭-鉿合金、鉭-鋯合金、鉭-鉿-鋯合金等(以下將該等稱為鉭-鉿合金等)之材料所形成的薄膜便對含氟氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻 具有耐受性，而可以不含氧之氯系氣體的乾蝕刻來圖案化。形成光半透膜之含矽材料，或含矽及過渡金屬之材料係相對於不含氧之氯系氣體的乾蝕刻而較有耐受性。但是，鉭-鉿合金或鉭-鋯合金等之材料容易氧化，當氧化進行時，便會有所謂不含氧之氯系氣體的乾蝕刻之蝕刻率大幅降低之問題。
在光半透膜上不介設其他膜而以鉭-鉿合金等材料來層積遮光膜之遮罩基底的情況，在將應形成於光半透膜之圖案形成於遮光膜之階段中，由於遮光膜之氧化會較不會進行，故可以不含氧之氯系氣體的乾蝕刻來充分地圖案化。但是，在去除光半透膜圖案上之遮光膜的階段時，遮光膜的氧化便會進行，使得遮光膜相對於不含氧之氯系氣體的乾蝕刻之蝕刻率大幅降低。為了去除進行了此般氧化之鉭-鉿合金等材料的遮光膜，以較通常要高的偏壓來進行氯系氣體之乾蝕刻會有效果。但是，此高偏壓之乾蝕刻係物理作用較大的乾蝕刻，故會有對去除遮光膜時所露出之光半透膜圖案的表層造成傷害之虞的問題。在光半透膜不僅有讓曝光光線以既定穿透率穿透的功能，還兼具有讓穿過其光半透膜之曝光光線與相對於穿過和其光半透膜之厚度相同的空氣中之曝光光線之間產生既定相位差之功能的相位轉移膜的情況，則表層受到傷害的影響會特別大。
解決此般問題的手段，便應該在光半透膜與遮光膜之間設置由含鉻材料所構成之蝕刻阻止膜。在設置此般蝕刻阻止膜的情況，會在將應形成於光半透膜之圖案形成於鉭-鉿合金等材料所構成之遮光膜後，將遮光膜作為遮罩，而進入到形成應形成於光半透膜之圖案於蝕刻阻止膜的乾蝕刻程序。對此蝕刻阻止膜之乾蝕刻所使用的蝕刻氣體係使用氯系氣體及氧氣的混合氣體。此乾蝕刻時，遮光膜表面會暴露於氧氣電漿。因此，較未設置有由含鉻材料所構成之蝕刻阻止膜結構的情況，形成遮光膜之鉭-鉿合金等材料之氧化便無法避免而會加以進行。
在去除上述氧化會大幅進行之鉭-鉿合金等材料的遮光膜情況中的乾蝕刻便需要以較高的偏壓條件來加以進行。但是，此階段在光半透膜形成有圖案的情況，由於透光部之透光性基板表面所露出之部分會暴露在高偏壓之蝕刻，故基板表面會有被蝕刻之虞。
另一方面，可適用於光半透膜及遮光膜之間所設置之蝕刻阻止膜的材料舉出有含矽及氧之材料。此蝕刻阻止膜的情況，在轉印用遮罩完成階段 去除遮光膜區域之蝕刻阻止膜並不會被去除而會殘留。即便此蝕刻阻止膜的情況，在去除氧化大幅進行之鉭-鉿合金等材料的遮光膜所進行之高偏壓乾蝕刻時，則蝕刻阻止膜會有被蝕刻之虞。使此情況之蝕刻阻止膜由於係以與光半透膜之層積構造來有光半透膜圖案之功能，故蝕刻阻止膜被蝕刻時，便有無法從光半透膜及蝕刻阻止膜之層積構造圖案來獲得所欲光學特性之虞。
於是，本發明便係用以解決以往課題者，其目的在於提供一種遮罩基底，係在光半透膜上層積有遮光膜之遮罩基底中，可以高精度將微細圖案形成於光半透膜，且可抑制因去除光半透膜圖案上之遮光膜的乾蝕刻所產生之光半透膜或透光性基板表面之損傷。又，提供一種使用此遮罩基底所製造之轉印用遮罩及其製造方法。
本發明人為了解決上述課題而精心研究的結果，便完成本發明。亦即，為了解決上述課題，本發明具有以下構成。
(構成1)
一種遮罩基底，係具有於透光性基板之主表面上層積有光半透膜及遮光膜之構造的遮罩基底，其中該光半透膜係以可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所形成；該遮光膜係至少含有下層及上層之層積構造；該下層係由含有鉭而實質上不含有鉿、鋯及氧之材料所形成；該上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成；該光半透膜與該下層之間，係設置有相對於含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該下層之間具有蝕刻選擇性的材料所構成之蝕刻阻止膜。
(構成2)
如構成1之遮罩基底，其中該上層係以可由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料，且為相對於含氟氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該光半透膜之間具有蝕刻選擇性之材料所形成。
(構成3)
如構成1或2之遮罩基底，其中該下層係以可由含氯系氣體且不含氧氣 之蝕刻氣體來乾蝕刻，且為可由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料所形成。
(構成4)
如構成1或2之遮罩基底，其中該下層係由含氮材料所構成。
(構成5)
如構成1或2之遮罩基底，其中該上層除其表層外係由不含非金屬元素之材料所構成。
(構成6)
如構成1或2之遮罩基底，其中該光半透膜係由含矽及氮之材料所構成。
(構成7)
如構成1或2之遮罩基底，其中該遮光膜係連接該上層之表層而具有最上層，該最上層係由含鉭而實質上不含鉿、鋯之材料所形成。
(構成8)
如構成7之遮罩基底，其中該最上層係由含氮材料所構成。
(構成9)
如構成1或2之遮罩基底，其係連接該遮光膜表面而設有由有機系材料所構成之阻劑膜。
(構成10)
如構成1或2之遮罩基底，其中該下層厚度係較該上層厚度要厚。
(構成11)
如構成1或2之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由含鉻材料所構成。
(構成12)
如構成11之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由氧含量為20原子%以下之材料所形成。
(構成13)
如構成11之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由鉻含量為55原子%以上之材料所形成。
(構成14)
如構成11之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜厚度為3nm以上，10nm以下。
(構成15)
如構成11之遮罩基底，其中該光半透膜、該蝕刻阻止膜及該遮光膜的層積構造中相對於曝光光線之光學濃度為2.8以上。
(構成16)
如構成1或2之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由含矽及氧之材料所構成。
(構成17)
一種轉印用遮罩，係於如構成1至15中任一者之遮罩基底的該光半透膜形成光半透圖案，於該蝕刻阻止膜及該遮光膜形成遮光帶圖案。
(構成18)
一種轉印用遮罩，係於如構成16之遮罩基底的該光半透膜及該蝕刻阻止膜形成光半透圖案，於該遮光膜形成遮光帶圖案。
(構成19)
一種轉印用遮罩的製造方法，係使用如構成11至15中任一者的遮罩基底之轉印用遮罩的製造方法，其具有：將具有該遮光膜上所形成之轉印圖案的第1阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該第1阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含氯系氣體及氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜形成該光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該遮光膜或該蝕刻阻止膜作為遮罩，藉由含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該光半透膜形成該光半透圖案之工序；將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之第2阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成遮光帶圖案之工序；以及將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之該第2阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含氯系氣體及氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜形成遮光帶圖案之工序。
(構成20)
一種轉印用遮罩的製造方法，係使用如構成16的遮罩基底之轉印用遮罩的製造方法，其具有：將具有該遮光膜上所形成之轉印圖案的第1阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該第1阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜及該光半透膜形成該光半透圖案之工序；以及將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之該第2阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成遮光帶圖案之工序。
(構成21)
如構成19或20之轉印用遮罩的製造方法，其中該遮光膜在至少於上層形成該遮光帶圖案時所進行之乾蝕刻係較在該遮光膜形成該光半透圖案時所進行之乾蝕刻以高偏壓狀態來加以進行。
依本發明，在光半透膜、蝕刻阻止膜及遮光膜之層積構造的遮罩基底中，藉由讓遮光膜構成為至少包含有由含有鉭而實質上不含有鉿、鋯及氧之材料所形成之下層，以及由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成之上層的層積構造，則在以乾蝕刻去除蝕刻阻止膜上之遮光膜時，便不會有蝕刻阻止膜消失之虞，亦可抑制光半透膜表層受到損傷。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧光半透膜
2a‧‧‧具有光半透圖案之光半透膜
3‧‧‧蝕刻阻止膜
3a‧‧‧具有光半透圖案之蝕刻阻止膜
3b‧‧‧具有遮光帶圖案之蝕刻阻止膜
4‧‧‧遮光膜
41‧‧‧下層
42‧‧‧上層
4a‧‧‧具有光半透圖案之遮光膜
4b‧‧‧具有遮光帶圖案之遮光膜
5、6‧‧‧阻劑膜
5a‧‧‧第1阻劑圖案(具有光半透圖案之阻劑膜)
5b‧‧‧第2阻劑圖案(具有遮光帶圖案之阻劑膜)
7‧‧‧硬遮罩膜
7a‧‧‧具有光半透圖案之硬遮罩膜
100、101‧‧‧遮罩基底
200、201‧‧‧轉印用遮罩
圖1係顯示本發明遮罩基底之層構成的剖視圖。
圖2係顯示蝕刻阻止膜中的鉻含有量及氧含有量與相對於氯系氣體之蝕刻率的關係之圖式。
圖3係顯示本發明第1實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序之剖視圖。
圖4係顯示本發明第2實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序之剖視圖。
圖5係顯示本發明第3實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序之剖視。
以下，便詳述本發明第1實施形態。
本發明第1實施形態係在透光性基板主表面上具有層積了光半透膜及遮光膜構造之遮罩基底，具體而言，係如上述構成1般，光半透膜係以可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所形成，遮光膜係至少含有下層及上層之層積構造，下層係由含有鉭而實質上不含有鉿、鋯及氧之材料所形成，上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成，光半透膜與下層之間，係設置有相對於含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該下層之間具有蝕刻選擇性的材料所構成之蝕刻阻止膜。
如前述，具有在光半透膜上不介設其他膜而設置鉭-鉿合金等材料所形成之遮光膜的層積構造之遮罩基底中，在對於材料氧化已進行狀態之遮光膜進行圖案化的情況，必須要使用以高偏壓的不含氧氣之氯氣氣體的乾蝕刻。但是，進行此高偏壓之乾蝕刻時，便會有蝕刻光半透膜表層之虞。
在光半透膜與遮光膜之間設置對不含氧氣之氯系氣體具有蝕刻耐受性的蝕刻阻止膜應該可加以解決。但是，以高偏壓之乾蝕刻針對遮光膜之厚度方向整體進行乾蝕刻的情況，會因面內圖案之稀疏差便難以避免遮光膜先全部被蝕刻，而產生蝕刻阻止膜露出的區域。然後，首先露出蝕刻阻止膜之區域在到殘留有其他遮光膜之區域的蝕刻結束為止，會暴露於高偏壓之乾蝕刻。因此，便會有局部性地蝕刻阻止膜消失之虞。
本發明第1實施形態中，係將遮光膜構成為至少包含上層及下層之層積構造，且以各自不同之材所形成。上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成。此般材料所構成之上層對氟系氣體之乾蝕刻具有高耐受性，能以氯系氣體之乾蝕刻來圖案化。但是，此上層氧化時，由於以不含氧氣之氯系氣體的乾蝕刻之圖案化會變得困難，故需要以高偏壓來進行乾蝕刻。
另一方面，下層係由含有鉭而實質上不含有鉿、鋯及氧之材料所形成。此般材料所構成之下層雖相對於氟系氣體之乾蝕刻會被蝕刻，但相對於形 成上層之材料會較難以氧化，在非高偏壓狀態之氯系氣體之乾蝕刻仍能圖案化。藉由將遮光膜為此般下層及上層之層積構造，即便是上層氧化已進行的情況，仍可進行能以不含氧氣之氯系氣體的高偏壓乾蝕刻來將上層圖案化，並以不含氧氣之氯系氣體的非高偏壓乾蝕刻來將下層圖案化之程序。由於針對下層之乾蝕刻並非高偏壓，故可降低蝕刻阻止膜之被蝕刻現象。
又，即使在以氯氣氣體之高偏壓乾蝕刻來將遮光膜之上層及下層雙方進行圖案化的情況，本發明之遮光膜構成仍會有效地發揮功能。一般而言，以乾蝕刻對薄膜進行圖案化的情況，會因為面內圖案之疏密差，使得圖案化結束時間隨面內區域而有所差異。遮光膜中圖案化較早結束而使得蝕刻阻止膜表面露出的區域，在到遮光膜整體圖案化結束為止期間，其蝕刻阻止膜表面會暴露於高偏壓的乾蝕刻。本發明中的遮光膜下層相對於氯系氣體之高偏壓乾蝕刻的蝕刻率與遮光膜之上層相比要大幅地高。
相較於以上層材料來形成遮光膜整體的情況，本發明之上層及下層之層積構造的遮光膜，則相對於氯系氣體之高偏壓乾蝕刻的蝕刻率會變快。亦即，本發明遮光膜的情況，在其遮光膜圖案化較早結束而使得蝕刻阻止膜表面露出之區域在到遮光膜整體圖案化結束為止期間，其蝕刻阻止膜表面暴露在高偏壓乾蝕刻之時間會變短。因此，即使在對本發明之遮光膜的上層及下層雙方以氯系氣體的高偏壓乾蝕刻來進行圖案化的情況，仍能降低蝕刻阻止膜其因氯系氣體的高偏壓乾蝕刻而被蝕刻的現象。
圖1係顯示本發明第1實施形相關的遮罩基底之層構成的剖視圖。圖1所示本發明遮罩基底100係在透光性基板1上依序層積有光半透膜2、蝕刻阻止膜3及遮光膜4之構造。又，遮光膜4係具備層積有下層41及上層42之構造。
上述透光性基板1只要對所使用之曝光波長具有透明性則無特別限制。本發明中，可使用合成石英玻璃基板、其他各種玻璃基板(例如鈉鈣玻璃、鋁矽酸鹽玻璃等)。要將半導體裝置之圖案微細化，除了形成於光半透膜之遮罩圖案微細化之外，還需要使半導體裝置製造時之光微影所使用的曝光光源波長之短波長化。作為半導體裝置製造時之曝光光源，近年來，係從KrF準分子雷射(波長248nm)朝ArF準分子雷射(波長193nm)的短波長 化進展。由於即便在各種玻璃基板中，特別是合成石英玻璃基板，在ArF準分子雷射或較其更短波長之區域中會有較高的透明性，故適合作為高精細轉印圖案形成所使用之本發明遮罩基底之基板。
該光半透膜2係以可利用含氟氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所形成。光半透膜2係具有以既定穿透率來讓曝光光線穿透之功能的膜。光半透膜2較佳地係相對於曝光光線之穿透率為1%以上。光半透膜2較佳地係用於半透型相位轉移遮罩的相位轉移膜或用於增強型相位轉移遮罩的光半透膜。
半透型相位轉移遮罩基底之光半透膜(相位轉移膜)2係讓實質上無助於曝光之強度的光線(例如，相對曝光波長1%~30%)穿過，且具有既定之相位差(例如180度)。藉由圖案化該光半透膜2後之光半透部，以及讓未形成有光半透膜2而實質上會讓有助於曝光之強度的光線穿透的光透過部，來讓穿透光半透部之光線的相位會與相對於穿過光透過部之光線的相位成為實質上反轉之關係，便會使得穿過光半透部與光透過部之邊界部附近而藉由回折現象互相回射至對方區域的光線互相抵銷，讓邊界部之光強度幾乎為零，來使得邊界部之對比，亦即解析度提升。
另一方面，增強型相位轉移遮罩用之遮罩基底的光半透膜2雖會讓實質上無助於曝光之強度的光線(例如，相對於曝光波長1%~30%)穿過，但亦為讓所穿透之曝光光線產生較小相位差之膜(例如，相位差為30度以下。較佳係0度)，這一點係與半透型相位轉移遮罩基底之光半透膜有所相異。
光半透膜2較佳地係由含矽及氮之材料所構成。又，光半透膜2較佳地係由含矽、過渡金屬及氮之材料所構成。該情況之過渡金屬可舉例有鉬(Mo)、鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉿(Hf)、鎳(Ni)、釩(V)、鋯(Zr)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈮(Nb)及鈀(Pd)等中之任一個以上的金屬或是該等金屬的合金。光半透膜2之材料除了上述元素外，亦可包含有氮(N)、氧(O)、碳(C)、氫(H)及硼(B)等元素。又，光半透膜2之材料亦可包含有氦(He)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等非活性氣體。
該等材料會使得相對於利用含氟氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻之蝕刻速率加快，而容易得到光半透膜2所要求之各種特性。特別是，該等材料最好是作為形成需要嚴密地控制穿透光半透膜2之曝光光線的相位之相位轉移 膜，或是具有層積有相位延遲膜與相位進行膜之構造的增強型相位轉移遮罩用之光半透膜2的材料。光半透膜2在半透型相位轉移膜或半透明層積膜之情況，將膜中的過渡金屬(M)之含量[at%(原子%)]除以過渡金屬(M)與矽(Si)之合計含量[at%]所計算出之百分率[%](以下，稱為M/(M+Si)比率)，較佳地為35%以下，更佳地為25%以下，最佳地為20%以下。過渡金屬相較於矽雖衰退係數較高，但亦為曲折率較高之元素。當形成第1膜之材料的曲折率過高時，因膜厚變動會讓相位的變化量變大，而難以控制相位與穿透率雙方。
遮光膜4之下層41係以由含鉭而實質上不含鉿、鋯及氧之材料所形成。又，較佳地，下層41不僅係以可由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料，且為可由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料所形成。滿足此般特性之材料舉出有鉭金屬所構成之材料、鉭與硼所構成之材料、鉭與碳所構成之材料、鉭與硼與碳所構成之材料，以及於該等材料中含有氧以外之非金屬元素的材料等。下層41之材料亦可含有氦(He)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等非活性氣體。下層41材料較佳係含有氮。藉由於鉭含有氮，與未含氮之鉭的情況相比，可抑制氧化。另一方面，隨著下層41材料中的氮含量變多，則無法避免材料的光學濃度會下降。考慮到該等要點時，則下層41材料中的氮含量較佳為30at%以下，更佳為20at%以下，最佳為10at%以下。
由於下層41必須具有與上層42不同的乾蝕刻特性，故被要求要為實質上不含鉿及鋯之材料。此實質上不含鉿及鋯之材料在材料中之鉿及鋯之合計含量需要至少為5at%以下，較佳為3at%以下，更佳為組成分析中之檢出下限值以下。又，下層41被要求為實質上不含氧的材料。此實質上不含氧的材料在材料中之氧含量需要至少為5at%以下，較佳為3at%以下，更佳為組成分析中之檢出下限值以下。
遮光膜4之上層42係由含有選自鉿(Hf)及鋯(Zr)之一種以上元素及鉭(Ta)且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成。又，較佳地，上層42係以可由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料，且為相對於含氟氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該光半透膜2之間具有蝕刻選擇性之材料所形成。滿足此般特性之材料舉出有鉭-鉿合金、鉭-鋯合金、鉭-鉿-鋯合金， 或該等合金含有氧以外元素之化合物。上層42材料除了碳(C)及硼(B)外，亦可包含氧以外之非金屬元素。又，上層42材料亦可包含氦(He)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等非活性氣體。
鉭-鉿合金等材料所構成之上層42在不含有氧的情況，可得到僅能以含有氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來形成微細圖案之蝕刻率。鉭-鉿合金等材料具有會隨著材料中之氧含量變多，而相對於含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的蝕刻率會大幅降低的特性。上層42表層(從膜表面至5nm以下左右深度之範圍)即使進行了氧化，仍能對表層利用物理性蝕刻作用來在上層42形成微細圖案。但是，上層42整體進行氧化時，要形成微細圖案便會變得困難。因此，上層42除了難以避免氧化之表層外，較佳地係以實質上不含氧的材料來加以形成。此處所謂實質上不含氧的材料不限於完全不含氧的材料，亦包含上層42含有濺鍍成膜時因污染影響等所混入程度之氧的材料(氧含量為5at%以下的材料)。
形成上層42之材料需要有前述蝕刻特性。鉭-鉿合金等材料要有此般蝕刻特性，最好是將材料中之鉿及鋯的合計含量(原子%)除以鉭、鉿及鋯之合計含量(原子%)之比率的百分率(以下稱為(Hf+Zr)/(Ta+Hf+Zr)比率)為10%以上之材料。鉭不僅相對於不含氧之氯系氣體而可乾蝕刻，亦相對於含氟系氣體之蝕刻氣體而可乾蝕刻，僅靠鉭並不能確保相對於含氟系氣體之蝕刻氣體的蝕刻耐受性。(Hf+Zr)/(Ta+Hf+Zr)比率未達10%時，相對於含氟系氣體之蝕刻氣體的耐受性會降低，使得將轉印圖案形成於光半透膜2時在含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻之際要作為蝕刻遮罩的功能便有所困難。另一方面，考量到洗淨轉印用遮罩時相對於洗淨液之耐受性的點，則提高鉭含有比率即可，最好是上層42之(Hf+Zr)/(Ta+Hf+Zr)比率為50%以下。
遮光膜4僅上層42在將微細轉印圖案形成於光半透膜2之乾蝕刻時會作為蝕刻遮罩而發揮功能。形成上層42之材料在鉭-鉿合金等進行氧化時，需要以高偏壓之乾蝕刻來圖案化。高偏壓乾蝕刻時，會有因面內圖案之疏密差導致蝕刻率差變大的傾向。因此，以高偏壓進行乾蝕刻之時間相對於蝕刻遮光膜4整體所需時間的比率最好是較小。
又，如前述，即便以氯系氣體之高偏壓乾蝕刻來圖案化遮光膜4之上層42及下層41雙方的情況，仍是遮光膜4整體中之蝕刻率越快，則越可減低 蝕刻阻止膜3其因氯系氣體之高偏壓乾蝕刻而被蝕刻的現象。考量到該等要點，則較佳地，遮光膜4之下層41厚度係較上層42厚度要厚。
上層42厚度為了在將微細轉印圖案形成於光半透膜之乾蝕刻時發揮蝕刻遮罩功能，較佳是3nm以上，更佳是5nm以上，最佳是7nm以上。又，上層42厚度為了縮短高偏壓乾蝕刻之時間，較佳是20nm以下，更佳是15nm以下，最佳是10nm以下。
上層42相對於遮光膜4整體厚度之比率，較佳是1/10以上，更佳是1/5以上，最佳是1/4以上。上層42相對於遮光膜4整體厚度之比率，較佳是2/3以上，更佳是1/2以上，最佳是1/3以上。
本發明遮罩基底在光半透膜2、蝕刻阻止膜3及遮光膜4之層積構造中相對於曝光光線之光學濃度(OD)最好為2.8以上，較佳地為3.0以上。又，此曝光光線較佳係適用ArF準分子雷射(波長：193nm)。考量到上述層積構造(層積膜)中各膜所要求之功能，最好是較遮光膜4有較高的光學濃度。讓遮光膜4具有較高光學濃度最簡單的方法，就是將膜厚加厚。
遮光膜4僅上層42在將微細轉印圖案形成於光半透膜2之乾蝕刻時會作為蝕刻遮罩而發揮功能。但是，由於遮光膜4係具有下層41及上層42之層積構造，故會將遮光膜4整體所形成之圖案作為蝕刻遮罩來乾蝕刻光半透膜2。為了將微細轉印圖案精度良好地形成於光半透膜2，遮光膜4整體厚度最好係極薄。如上述，為了抑制材料的氧化，較佳地下層41係含有氮，而要提高下層41材料本身之光學濃度便有極限。
另一方面，上層42最好是實質上不含氧，並不特別需要有含有讓材料本身光學濃度下降功能之非金屬元素。因此，較佳地，上層42係由不含有會讓光學濃度降低之非金屬元素的材料來加以形成。此觀點中，較佳地，形成上層42之材料係適用選自鉭-鉿合金、鉭-鋯合金、鉭-鉿-鋯合金之材料。遮光膜4整體厚度較佳為40nm以下，更佳為35nm以下。
蝕刻阻止膜3在轉印用遮罩之製造工序(詳細於後說明)中，需要有在光半透膜2形成有光半透圖案後，於去除光半透圖案上所殘留的遮光膜，且為了形成遮光圖案(遮光帶等圖案)而進行不含氧之氯系氣體的乾蝕刻時，具有防止光半透膜2被蝕刻之功能。此第1實施形態中之蝕刻阻止膜3在轉印用遮罩完成時，會從形成有光半透圖案之光半透膜2去除蝕刻阻止膜3。 因此，對蝕刻阻止膜3進行乾蝕刻所使用之蝕刻氣體必須要是讓光半透膜2具有蝕刻耐受性者。因此，蝕刻阻止膜3便適用以鉻為主成分的材料。
轉印用遮罩之製造工序中，遮光膜4會以乾蝕刻來進行2次圖案化。第1次的乾蝕刻係在將應形成於光半透膜2之轉印圖案(光半透圖案)形成於遮光膜4時所加以進行。第2次之乾蝕刻係在將應形成於遮光膜4之圖案(遮光帶等圖案)形成於遮光膜4時所加以進行。遮光膜4之上層42及下層41的乾蝕刻均係使用含氯系氣體而不含氧氣之蝕刻氣體。在第1次乾蝕刻階段中，上層42除表層以外係幾乎不進行氧化，以物理性作用不那麼強傾向的通常蝕刻偏壓便足夠能在上層42形成圖案。但是，在第2次乾蝕刻階段中，因其前階段程序所進行之洗淨等各種處理，上層42氧化便會進行，若不以物理性作用較強傾向的高偏壓(高偏壓狀態)來進行乾蝕刻，便難以在上層42形成圖案。
第2次的乾蝕刻階段中，雖有必要以高偏壓乾蝕刻對上層42進行圖案化，但對下層42則以通常偏壓之乾蝕刻便可圖案化。但是，在對遮光膜4以含氯系氣體而不含氧之蝕刻氣體的乾蝕刻中，雖可於高偏壓狀態讓上層42圖案化，在途中改變成通常偏壓狀態來將下層41圖案化，但卻有圖案疏密差較大情況等不易控制的情形。
由含鉻材料所構成之蝕刻阻止膜3的情況，最好是考量到對不含氧氣之蝕刻氣體的高偏壓狀態乾蝕刻之耐受性。於是，便就表1所示之鉻系材料的樣品膜7種類，將氯系氣體(Cl2)用為蝕刻氣體而進行了高偏壓狀態乾蝕刻，來進行確認各樣品膜蝕刻率之實驗。各樣品膜相對於氯系氣體(Cl2)之蝕刻率顯示於圖2。另外，此實驗的蝕刻偏壓為50W。
又，圖2結果中，得知當鉻系材料膜中的氧含量較20%要大時，相對於高偏壓狀態之氯系氣體的蝕刻率上升程度會變高，又，蝕刻率本身也會高至6.0nm/分以上。對已進行氧化之鉭-鉿合金等材料所構成之遮光膜4進行乾蝕刻時，在面內中較早去除遮光膜4而露出蝕刻阻止膜3之區域在至遮光膜4圖案化完成為止，會持續暴露於高偏壓狀態的不含氧之氯系氣體。對使用不含氧之氯系氣體的高偏壓狀態乾蝕刻的耐受性較低時，其區域的蝕刻阻止膜3便會消失。其結果，其正下方之光半透膜2表層便會暴露在高偏壓狀態的不含氧之氯系氣體而受到損傷。檢討了圖2實驗結果等，便得到形成蝕刻阻止膜3之鉻系材料膜中的氧含量較佳是20原子%以下的結論。
又，雖不像鉻系材料膜中的氧含量顯著，但由於高偏壓狀態乾蝕刻之物理性作用傾向較強，會因鉻系材料膜中之金屬成分的鉻含量，而改變相對於使用不含氧之氯系氣體的高偏壓狀態乾蝕刻之耐受性。考量到圖2結果等，則形成蝕刻阻止膜3之鉻系材料膜中的鉻含量較佳是55原子%以上。
含有形成蝕刻阻止膜3之鉻的材料與形成遮光膜4之上層的鉭-鉿合金等材料或形成下層41之含鉭而實質上不含鉿、鋯及氧之材料相比，具有對曝光光線之光學濃度較低的傾向。由此第1實施形態的遮罩基底所製作的轉印用遮罩會在蝕刻阻止膜3與遮光膜4之層積構造形成遮光帶。因此，必須確保蝕刻阻止膜3與遮光膜4之層積構造的既定光學濃度。要以較薄的總計膜厚來實現蝕刻阻止膜3與遮光膜4之層積構造的既定光學濃度，最好是讓蝕刻阻止膜3的厚度極薄。另一方面，考量到相對於使用不含氧之氯系氣體的高偏壓狀態乾蝕刻來保護光半透膜2的觀點，蝕刻阻止膜3的膜厚最好是較厚。綜合地考量到該等要點，則蝕刻阻止膜3的厚度較佳是8nm以下。又，蝕刻阻止膜3的厚度更佳是3nm以上。蝕刻阻止膜3的厚度最佳是5nm以上，7nm以下。
遮光膜4除了下層41及上層42之層積構造外，亦可構成為連接上層42表層而設置最上層。此最上層較佳是由含鉭而實質上不含鉿及鋯之材料 所形成。藉由設置最上層，便可抑制上層42表層的氧化。最上層的厚度為了抑制上層42表層的氧化，至少要有3nm以上，較佳是4nm以上。又，最上層的厚度較佳是10nm以下，更佳是8nm以下。
最上層由於為遮光膜4最表層側的層，故在以濺鍍成膜法等形成最上層的階段中，較佳是不含有氧。最上層即使在其形成時以不含氧的方法來形成，在置於大氣中時也會從其表層側進行氧化。因此，在適用不含氧氣之氯系氣體於將微細轉印圖案形成在含最上層之遮光膜4的乾蝕刻的情況，必須至少要以高偏壓條件對最上層來進行。因此，即使是設置最上層的情況，最好是滿足與上層42表層氧化情況之相同的蝕刻阻止膜3等條件。
於遮光膜4設置最上層的情況，較佳地，上層42表層係未氧化。例如，以下層41、上層42、最上層的順序濺鍍成膜，期間以不將透光性基板1置於大氣中的方式便可抑制上層42表層的氧化。
在透光性基板1成膜光半透膜2、蝕刻阻止膜3及遮光膜4的方法，雖較佳能舉出有例如濺鍍成膜法，但本發明並不需限定於濺鍍成膜法。
本發明第1實施形態，亦提供一種在該第1實施形態相關之遮罩基底的光半透膜形成光半透圖案，在蝕刻遮罩膜與遮光膜形成遮光帶圖案之轉印用遮罩及其轉印用遮罩的製造方法。圖3係顯示本發明第1實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序之剖視圖。根據圖3所示之製造工序來說明第1實施形態相關之轉印用遮罩的製造方法。此處所使用之遮罩基底100(圖3(a))的詳細結構則如上述。
首先，連接於該遮罩基底100之上層42表面來形成由有機系材料所構成之第1阻劑膜5(參照圖3(a))。接著，對形成於此遮罩基底100上之第1阻劑膜5進行應形成於光半透膜2之所欲光半透圖案(轉印圖案)的圖案描繪，在描繪後，藉由進行顯影處理，便形成具有所欲光半透圖案之第1阻劑圖案5a(參照圖3(b))。接著，藉由將具有此光半透圖案之第1阻劑圖案5a作為遮罩之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之上層42a及下層41a之層積構造所構成之遮光膜4a(參照圖3(c))。
對本發明由鉭-鉿合金等材料所構成之上層42及下層41，較佳是使用含氯系氣體而不含氧氣之蝕刻氣體，以物理性作用不那麼強傾向的通常蝕刻偏壓來進行乾蝕刻。用於上層42及下層41之乾蝕刻的氯系氣體，例如舉出 有Cl2、SiCl4、CHCl3、CH2Cl2、CCl4及BCl3等。在遮光膜4形成光半透圖案後，便去除殘存的第1阻劑圖案5a。此第1阻劑圖案5a的去除大多為進行氧電漿灰化處理的情況。又，灰化處理後，便進行洗淨處理。藉由該等處理，係無法避免上層42a氧化的進行。
接著，藉由以形成光半透圖案之遮光膜4a為遮罩之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a(參照圖3(d))。此乾蝕刻中，係使用氯系氣體及氧氣的混合氣體為蝕刻氣體。關於氯系氣體，係可適用上述上層等42所使用者。對此蝕刻阻止膜3乾蝕刻時，氧電漿也會碰觸到上層42a，故因此處理會使得上層42a氧化更加進行。
接著，藉由將形成有光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩的乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之光半透膜(光半透圖案)2a(參照圖3(e))。此乾蝕刻中，蝕刻氣體係使用例如含有SF6、CHF3、CF4、C2F6、C4F8等含氟系氣體的蝕刻氣體。即使氟系氣體中，又以SF6與透光性基板1之蝕刻選擇性較高而較佳。
接著，在遮光膜4a上形成第2阻劑膜6，對此第2阻劑膜6進行應形成於遮光膜4之所欲遮光帶圖案(轉印圖案)的圖案描繪，在描繪後藉由進行顯影處理，來形成具有所欲遮光帶圖案之第2阻劑圖案6b(參照圖3(f))。接著，藉由以具有遮光帶圖案之第2阻劑圖案為遮罩的乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(參照圖3(g))。
此乾蝕刻中，所使用之蝕刻氣體本身係與在上層42及下層41形成光半透圖案時所使用者為相同的氯系氣體。但是，此階段之上層42a的材料氧化有一定程度的進行，以形成光半透圖案於上層42時的乾蝕刻之蝕刻偏壓會使得蝕刻率大幅延緩，而難以精度良好地形成遮光帶圖案。因此，形成遮光帶圖案於此上層42a時之乾蝕刻的蝕刻偏壓係較形成光半透圖案於上層42時的乾蝕刻之蝕刻偏壓要大幅高的狀態來加以進行。
另外，關於下層41a，並不是材料的氧化完全不會進行，但蝕刻率的降低程度係較上層42a的情況要小。因此，將遮光帶圖案形成於下層41a時之乾蝕刻的蝕刻偏壓亦可與將光半透圖案形成於下層41a時之乾蝕刻的蝕刻偏壓為相同程度。對此上層42a及下層41a之乾蝕刻時，具有光半透圖案之光半透膜2a表面會由蝕刻阻止膜3a來加以保護。另外，將遮光帶圖案形成 於遮光膜4a後，便去除殘留的第2阻劑圖案6b。\
接著，藉由以形成有遮光帶圖案之遮光膜4b為遮罩之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之蝕刻阻止膜3b。此第1實施形態的轉印用遮罩中，係在蝕刻阻止膜3b與遮光膜4b之層積構造形成遮光帶。之後，藉由施以既定的洗淨，便得到轉印用遮罩200(參照圖3(h))。
如上述說明，本發明第1實施形態之轉印用遮罩，係在本發明第1實施形態之遮罩基底的光半透膜形成光半透圖案，並在蝕刻阻止膜及遮光膜形成遮光帶圖案。
亦即，第1實施形態之轉印用遮罩係具有在透光性基板主表面上具有層積了光半透圖案及遮光帶圖案構造之轉印用遮罩。光半透圖案係由可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料來加以形成。遮光帶圖案係由具有遮光帶圖案之遮光膜圖案，及設置在光半透圖案及遮光帶圖案之間而具有遮光帶圖案的蝕刻阻止膜圖案之層積構造所構成。遮光膜圖案係由下層及上層之層積構造所構成。下層係由含鉭而實質上不含鉿、鋯及氧之材料所構成。上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所構成。然後，蝕刻阻止膜圖案係由含鉻材料所形成。
接著，詳述本發明之第2實施形態。
本發明第2實施形態係在透光性基板1主表面上具有層積了光半透膜2及遮光膜4構造之遮罩基底，除了蝕刻阻止膜3外，係具有與第1實施形態相同的結構。此第2實施形態之遮罩基底係在蝕刻阻止膜3由含矽及氧之材料所形成之要點與第1實施形態之遮罩基底有所不同。以此含矽及氧之材料所形成之蝕刻阻止膜3係相對於對下層41圖案化時所進行之含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻，具有與下層41之間的蝕刻選擇性。
此第2實施形態之遮罩基底的蝕刻阻止膜3在由此遮罩基底製作轉印用遮罩時，會在形成有光半透圖案之光半透膜2上殘留有蝕刻阻止膜3。因此，如第1實施形態之蝕刻阻止膜3般，無須確保蝕刻阻止膜3與光半透膜2之間的蝕刻選擇性。此第2實施形態之蝕刻阻止膜3係在轉印用遮罩完成蝕以和光半透膜2之層積構造來構成光半透圖案。由於該等情事，形成蝕刻阻止膜3之材料需要選定同時能滿足相對於含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻而與下層41之間具有蝕刻選擇性，以及以1層來發揮光半 透圖案之功能的2個條件。
同時滿足該等條件之材料舉出有含矽及氧之材料。含矽及氧之材料相對於曝光光線之穿透率較高，相位轉移量亦較小，對於與光半透膜2之層積構造所構成之光半透圖案的光學特性影響較小。形成蝕刻阻止膜3的材料較佳係不含金屬。這是因為以含金屬之材料來形成蝕刻阻止膜3時，對光半透圖案之光學特性的影響會變大之故。適用於此實施形態2之蝕刻阻止膜3的材料，舉出有選自矽、氧、氮、碳、氫、硼及氟之1種以上元素所構成之材料。即使該等材料中，又以矽及氧所構成之材料，或矽及氧及氮所構成之材料尤佳。
本發明第2實施形態之遮罩基底中，遮光膜4除下層41及上層42之層積構造外，亦可構成為連接上層42表層而設置最上層。關於最上層之其他事項則與第1實施形態的情況相同。
本發明第2實施形態亦提供一種在該第2實施形態相關之遮罩基底的光半透膜及蝕刻阻止膜形成光半透圖案，在遮光膜形成遮光帶圖案之轉印用遮罩及其轉印用遮罩的製造方法。圖4係顯示本發明第2實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序的剖視圖。根據圖4所示之製造工序，來說明第2實施形態相關之轉印用遮罩的製造方法。此處所使用之遮罩基底100(參照圖4(a))的詳細構成則如上述。
首先，連接於上述遮罩基底100之上層42表面來形成由有機系材料所構成之第1阻劑膜5(參照圖4(a))。接著，對此遮罩基底100上所形成之第1阻劑膜5進行應形成於光半透膜2之所欲光半透圖案(轉印圖案)的圖案描繪，在描繪後藉由進行顯影處理，來形成具有所欲光半透圖案之第1阻劑圖案5a(參照圖4(b))。接著，藉由以具有此光半透圖案之第1阻劑圖案5a為遮罩之乾蝕刻，來形成由具有光半透圖案之上層42a與下層之層積構造所構成之遮光膜4a(參照圖4(c))。關於此乾蝕刻之蝕刻氣體等蝕刻條件則與第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法相同。
接著，對蝕刻阻止膜3及光半透膜2進行以形成有光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩的乾蝕刻。藉此，便形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a及光半透膜2a(參照圖4(d))。此乾蝕刻中，係使用在第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法之光半透膜2乾蝕刻所使用的蝕刻氣體。
接著，在遮光膜4a上形成第2阻劑膜6，對此第2阻劑膜6進行應形成於遮光膜4之所欲遮光帶圖案(轉印圖案)之圖案描繪，在描繪後，藉由進行顯影處理，來形成具有所欲遮光帶圖案之第2阻劑圖案6b(參照圖4(e))。接著，藉由以具有遮光帶圖案之第2阻劑圖案為遮罩之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(參照圖4(f))。此乾蝕刻係與第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法在產生遮光帶圖案時的情況相同。
接著，去除殘留的第2阻劑圖案6b。此第2實施形態之轉印用遮罩中，僅在遮光膜4b形成有遮光帶。之後，藉由施以既定之洗淨，便得到轉印用遮罩200(參照圖4(f))。
如以上所說明，本發明第2實施形態之轉印用遮罩係在本發明第2實施形態之遮罩基底的光半透膜及蝕刻阻止膜形成光半透圖案，在遮光膜形成遮光帶圖案。
亦即，第2實施形態之轉印用遮罩係在透光性基板主表面上具有層積了光半透圖案及遮光帶圖案之構造的轉印用遮罩。光半透圖案係由光半透膜圖案及蝕刻阻止膜圖案之層積構造所構成。光半透膜係以可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所構成。蝕刻阻止膜圖案係以含矽及氧之材料所形成。遮光帶圖案係由具有遮光帶之圖案的遮光膜圖案所構成。遮光膜圖案係由下層及上層之層積構造所構成。下層係由含鉭而實質上不含鉿、鋯及氧之材料所構成。上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外不含有氧之材料所構成。
接著，詳述本發明之第3實施形態。
本發明第3實施形態係在構成為第1實施形態或第2實施形態之遮罩基底的遮光膜4之上層42上(在具有最上層的情況，則在最上層上)具備硬遮罩膜7之要點，而與第1實施形態及第2實施形態有所不同(參照圖5(a)。
亦即，本發明第3實施形態係在透光性基板1主表面上具有層積了光半透膜2、遮光膜4及硬遮罩膜7之構造的遮罩基底101，具體而言，光半透膜2係以可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所構成。又，遮光膜4至少含有下層41及上層42之層積構造，下層係由含鉭而實質上不含鉿、鋯及氧之材料所形成，上層42係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成。然後，光半透膜2與下層 41之間，係設置有相對於以含氯氣氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻，會與該下層41之間具有蝕刻選擇性的材料所構成之蝕刻阻止膜3。
此硬遮罩膜7雖係可藉由氟系氣體之乾蝕刻來圖案化的材料，但對氯系氣體之乾蝕刻卻具有高耐受性。亦即，硬遮罩膜7會發揮將圖案形成於遮光膜4時之蝕刻遮罩功能。較佳地，硬遮罩膜7係由相對於圖案化遮光膜4時所進行之含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻，會與遮光膜4之間具有蝕刻選擇性的材料所形成。
阻劑膜5亦會因不含氧之氯系氣體或氟系氣體的乾蝕刻而減膜。又，此減膜不只從阻劑圖案之上面起，亦會從阻劑圖案側壁進行(將此稱為側蝕)。形成於阻劑膜5之圖案寬度會預估因此側蝕之線寬減少量來較廣地形成。實際上，應形成於遮光膜4或硬遮罩膜7之圖案線寬與形成於阻劑膜之圖案線寬的差稱為蝕刻錐度(etching bias)。由於硬遮罩膜7相較於遮光膜4可讓厚度較薄，故可縮短用以形成微細轉印圖案之乾蝕刻的時間。亦即，藉由在遮光膜4上設置由含矽及氧之材料所構成之硬遮罩膜7，便會讓遮罩膜所形成之圖案的蝕刻錐度變小。
藉由設置硬遮罩膜7，便可抑制遮光膜4表層之氧化。硬遮罩膜7厚度被要求至少為3nm以上，較佳為4nm以上。硬遮罩膜7厚度被要求為15nm以下，較佳為10nm以下。較佳地，硬遮罩膜7係由含矽及氧，且含有選自氮、碳、氫、硼及氟之一種以上元素之材料所形成。硬遮罩膜7以矽及氧所構成之材料，或矽及氧及氮所構成之材料來形成尤佳。
硬遮罩膜7在將微細圖案形成於光半透膜2時所進行之利用氟系氣體的乾蝕刻時便會消失。因此，便會因將光半透膜2圖案化後之洗淨處理等，使得遮光膜4從其表面側進行氧化。因此，將遮光帶圖案形成於遮光膜4時所進行之不含氧氣之氯系氣體的乾蝕刻便需要以高偏壓條件來進行。因此，即便是設有硬遮罩膜7的情況，仍最好是滿足與遮光膜4之上層42氧化情況之相同的蝕刻阻止膜3等的條件。
在遮光膜4上設有硬遮罩膜7的情況，較佳地，上層42表層係未氧化。例如，以下層41、上層42、硬遮罩層7的順序濺鍍成膜，期間以不將透光性基板1置於大氣中的方式便可抑制上層42表層的氧化。
本發明第3實施形態亦提供一種轉印用遮罩及其轉印用遮罩的製造方 法。圖5係顯示本發明第3實施形態相關之轉印用遮罩的製造工序的剖視圖。根據圖5所示之製造工序，來說明第3實施形態相關之轉印用遮罩的製造方法。此處所使用之遮罩基底101(參照圖5(a))，係構成為在第2實施形態之遮罩基底(以含矽及氧之材料來形成蝕刻阻止膜3之遮罩基底)的遮光膜4上設有硬遮罩膜7。
首先，連接於上述遮罩基底101之硬遮罩膜7表面來形成由有機系材料所構成之第1阻劑膜5(參照圖5(a))。接著，對此遮罩基底101上所形成之第1阻劑膜5進行應形成於光半透膜2之所欲光半透圖案(轉印圖案)的圖案描繪，在描繪後藉由進行顯影處理，來形成具有所欲光半透圖案之第1阻劑圖案5a(參照圖5(b))。接著，藉由以具有此光半透圖案之第1阻劑圖案5a為遮罩之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之硬遮罩膜7a(參照圖5(b))。關於此乾蝕刻之蝕刻氣體係使用前述氟系氣體。
接著，藉由以具有此光半透圖案之硬遮罩膜7a為遮罩之乾蝕刻，來形成由具有光半透圖案之上層42a及下層41a之層積構造所構成的遮光膜4a。關於此乾蝕刻中之蝕刻氣體等蝕刻條件係與第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法相同。接著，剝離硬遮罩膜7a上所殘留的阻劑膜5a(參照圖5(c))。
接著，對蝕刻阻止膜3及光半透膜2進行以形成光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩的乾蝕刻。藉此，便會形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a及光半透膜2a(參照圖5(d))。此乾蝕刻係與第2實施形態之轉印用遮罩的製造方法相同。另外，因此乾蝕刻，則硬遮罩膜7a會被蝕刻而消失。
接著，在遮光膜4a上形成第2阻劑膜6，對此第2阻劑膜6進行應形成於遮光膜4之所欲遮光帶圖案(轉印圖案)之圖案描繪，在描繪後，藉由進行顯影處理，來形成具有所欲遮光帶圖案之第2阻劑圖案6b(參照圖5(e))。接著，藉由以具有遮光帶圖案之第2阻劑圖案6b為遮罩之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(參照圖5(f))。此乾蝕刻係與第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法在產生遮光帶圖案時的情況相同。
接著，去除殘留的第2阻劑圖案6b。此第3實施形態之轉印用遮罩中，僅在遮光膜4b形成有遮光帶。之後，藉由施以既定之洗淨，便得到轉印用遮罩201(參照圖5(f))。
另外，關於使用第1實施形態遮罩基板中，在遮光膜4上設置硬遮罩膜 7構成之遮罩基底101的轉印用遮罩及其轉印用遮罩的製造方法，除了對蝕刻遮罩膜3圖案化之相關事項(參照第1實施形態之轉印用遮罩的製造方法)外，係與上述情況相同。
如上述說明，本發明第3實施形態之轉印用遮罩係在本發明第3實施形態之遮罩基底的光半透膜及蝕刻阻止膜形成光半透圖案，在遮光膜形成遮光帶圖案。
【實施例】
以下，便藉由實施例來進一步地具體說明本發明之實施形態。
(實施例1)
準備主表面尺寸約152mm×約152mm，厚度約6.35mm之合成石英玻璃所構成的透光性基板1。此透光性基板1係將端面及主表面研磨至既定表面粗度，之後再施以既定洗淨處理及乾燥處理者。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置內，使用鉬(Mo)及矽(Si)之混合靶材(Mo：Si=12at%：88at%)，藉由在氬(Ar)、氮(N2)及氦(He)之混合氣體氛圍之反應性濺鍍(DC濺鍍)，在基板1上形成69nm膜厚之由鉬、矽及氮所構成之光半透膜2(MoSiN膜Mo：12at%，Si：39at%，N：49at%)。另外，MoSiN膜5之組成係以歐傑電子能譜分析(AES)所得到的結果。以下，關於其他膜亦相同。
接著，對形成有上述MoSiN膜(光半透膜2)之透光性基板1，施以於光半透膜2表層形成氧化層之處理。具體而言，係使用加熱爐(電子爐)，在大氣中將加熱溫度為450℃，加熱時間為1小時來進行加熱處理。將加熱後之光半透膜2以歐傑電子能譜分析(AES)來分析，則確認由光半透膜2表面形成有約1.5nm左右厚度之氧化層，其氧化層之氧含量為42at%。對加熱處理後之MoSiN膜(光半透膜2)以相位轉移量測量裝置來測量ArF準分子雷射光之波長(約193nm)中的穿透率及相位差，則穿透率為6.07%，相位差為177.3度。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置內，使用鉻(Cr)靶材，藉由在氬(Ar)、氮(N2)及氦(He)之混合氣體氛圍之反應性濺鍍(DC濺鍍)，連接於光半透膜2表面來形成由鉻及氮所構成之5nm膜厚的蝕刻阻止膜3(CrN膜Cr：81at%，N：19at%)。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置內，使用鉭(Ta)靶材，藉由在氮(N2)及氙(Xe)之氣體氛圍之反應性濺鍍(DC濺鍍)，連接於蝕刻阻止膜3表面來形成由鉭及氮所構成之20nm膜厚的遮光膜4下層41(TaN膜Ta：88.7at%，N：11.3at%)。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置內，使用鉭(Ta)與鉿(Hf)之混合靶材(Ta：Hf=80at%：20at%)，藉由在氙(Xe)氣體氛圍之反應性濺鍍(DC濺鍍)，連接於下層41表面來形成由鉭及鉿所構成之10nm膜厚的遮光膜4上層42(TaHf膜Ta：86.4at%，Hf：13.5at%)。進一步地，施以既定洗淨處理，而獲得實施例1之遮罩基底100。
[轉印用遮罩之製造]
接著，使用實施例1之遮罩基底100，由以下順序來製作實施例1之轉印用遮罩200。首先，以旋轉塗布法連接於遮光膜4(上層42)表面來形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第1阻劑膜5(參照圖3(a))。接著，對第1阻劑膜5電子線描繪應形成於光半透膜2之光半透圖案的DRAM hp32nm世代之轉印圖案(含線寬40nm之SRAF的微細圖案)，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有光半透圖案之第1阻劑膜5(第1阻劑圖案5a)(參照圖3(b))。接著，將第1阻劑圖案5a為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之遮光膜4a(下層41a、上層42a)。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓為15W，係進行通常乾蝕刻範圍之乾蝕刻條件。接著，去除第1阻劑圖案5a(參照圖3(c))。
接著，以形成光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩，進行使用氯及氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a(參照圖3(d))。接著，以形成有光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩，進行使用含氟系氣體之蝕刻氣體(SF6+He)的乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之光半透膜2a(參照圖3(e))。
接著，連接遮光膜4a形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第2阻劑膜6。接著，對阻劑膜6電子線描繪應形成於遮光膜4之遮光帶圖案，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有遮光帶圖案之阻劑膜6b(第2阻劑圖案6b)(參照圖3(f))。接著，將具有遮光帶圖案之第2 阻劑圖案為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(下層41b、上層42b)(參照圖3(g))。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓為50W，可謂係較進行通常乾蝕刻範圍之乾蝕刻的蝕刻偏壓大幅要大的條件。接著，去除第2阻劑圖案6b。
接著，以形成有遮光帶圖案之遮光膜4b為遮罩，進行使用氯及氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之蝕刻阻止膜3b。之後，施以既定洗淨而獲得轉印用遮罩200(參照圖3(h))。
[圖案轉印性能之評估]
對所製作之實施例1的轉印用遮罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)，以波長193nm之曝光光線來進行在半導體元件上之阻劑膜曝光轉印時之轉印影像的模擬。驗證此模擬之曝光轉印影像，並無圖案之短路或斷線，會充分滿足設計規格。由此結果，可謂是即使將此實施例1之轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，來對半導體元件上之阻劑膜曝光轉印，最後仍可以高精度來形成半導體元件上所形成之電路圖案。
(實施例2)
以與實施例1相同的順序，在透光性基板1上形成光半透膜2。但是，此實施例2中，光半透膜2之膜厚為67nm。接著，將形成有光半透膜2之透光性基板1設置於枚葉式RF濺鍍裝置內，使用二氧化矽(SiO2)靶材，藉由在氬(Ar)及氧(O2)之混合氣體氛圍之反應性濺鍍(RF濺鍍)，來連接於光半透膜2表面形成3nm膜厚之矽及氧所構成SiO2膜(蝕刻阻止膜3)。對MoSiN膜(光半透膜2)及SiO2膜(蝕刻阻止膜3)之層積膜，以相位轉移量測量裝置來量測ArF準分子雷射之光波長(約193nm)中的穿透率及相位差，則穿透率為5.98%，相位差為179.2度。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置，使用鉭(Ta)靶材，藉由氮(N2)及氙(Xe)氣體氛圍之濺鍍(DC濺鍍)，來連接於蝕刻阻止膜3表面形成20nm膜厚之鉭及氮所構成之遮光膜4的下層41(TaN Ta：88.7at%，N：11.3at%)。
接著，將透光性基板1設置於枚葉式DC濺鍍裝置內，使用鉭(Ta)與鉿(Hf)之混合靶材(Ta：Hf=80at%：20at%)，藉由在氙(Xe)氣體氛圍之濺鍍(DC濺鍍)，連接於下層41表面來形成由鉭及鉿所構成之10nm膜厚的遮光膜4 上層42(TaHf膜Ta：86.4at%，Hf：13.5at%)。進一步地，施以既定洗淨處理，而獲得實施例2之遮罩基底100。
[轉印用遮罩之製造]
接著，使用實施例1之遮罩基底100，由以下順序來製作實施例2之轉印用遮罩200。首先，以旋轉塗布法連接於遮光膜4(上層42)表面來形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第1阻劑膜5(參照圖4(a))。接著，對第1阻劑膜5電子線描繪應形成於光半透膜2之光半透圖案的DRAM hp32nm世代之轉印圖案(含線寬40nm之SRAF的微細圖案)，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有光半透圖案之第1阻劑膜5(第1阻劑圖案5a)(參照圖4(b))。接著，將第1阻劑圖案5a為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之遮光膜4a(下層41a、上層42a)。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓為15W，係進行通常乾蝕刻範圍之乾蝕刻條件。接著，去除第1阻劑圖案5a(參照圖4(c))。
接著，以形成光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩，進行使用含氟系氣體之蝕刻氣體(SF6+He)的乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a及光半透膜2a(參照圖4(d))。
接著，連接遮光膜4a形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第2阻劑膜6。接著，對阻劑膜6電子線描繪應形成於遮光膜4之遮光帶圖案，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有遮光帶圖案之阻劑膜6b(第2阻劑圖案6b)(參照圖4(e))。接著，將具有遮光帶圖案之第2阻劑圖案為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(下層41b、上層42b)(參照圖4(f))。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓為上層42圖案化時係50W，下層41圖案化時係15W。接著，去除第2阻劑圖案6b。之後，施以既定之洗淨而獲得轉印用遮罩200(參照圖4(f))。
[圖案轉印性能之評估]
對所製作之實施例2的轉印用遮罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)，以波長193nm之曝光光線來進行在半導體元件上之阻劑膜曝光轉印時之轉印影像的模擬。驗證此模擬之曝光轉印影像，並無圖案之短路或斷線，會充分滿足設計規格。由此結果，可謂是即使將此實施例2之轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，來對半導體元件上之阻劑膜曝光轉印，最後仍 可以高精度來形成半導體元件上所形成之電路圖案。
(實施例3)
以與實施例2相同的順序，在透光性基板1上分別形成光半透膜2、蝕刻阻止膜3及遮光膜4之下層41及上層42。接著，將層積有光半透膜2、遮光膜4之透光性基板1設置於枚葉式RF濺鍍裝置內，使用二氧化矽(SiO2)靶材，藉由在氬(Ar)及氧(O2)之混合氣體氛圍之反應性濺鍍(RF濺鍍)，來連接於遮光膜4之上層42表面形成5nm膜厚之矽及氧所構成SiO2膜(硬遮罩膜7)。進一步地，施以既定洗淨處理而獲得實施例3之轉印用遮罩101。
[轉印用遮罩之製造]
接著，使用實施例3之遮罩基底101，由以下順序來製作實施例3之轉印用遮罩201。首先，以旋轉塗布法連接於硬遮罩膜7表面來形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第1阻劑膜5(參照圖5(a))。接著，對第1阻劑膜5電子線描繪應形成於光半透膜2之光半透圖案的DRAM hp32nm世代之轉印圖案(含線寬40nm之SRAF的微細圖案)，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有光半透圖案之第1阻劑膜5(第1阻劑圖案5a)(參照圖5(b))。接著，將第1阻劑圖案5a為遮罩，進行使用氯系氣體(CHF3)之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之硬遮罩膜7a(參照圖5(b))。
接著，以第1阻劑圖案5a及硬遮罩膜7a為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之遮光膜4a(下層41a、上層42a)。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓為15W，係進行通常乾蝕刻範圍之乾蝕刻條件。接著，去除第1阻劑圖案5a(參照圖5(c))。
接著，以形成光半透圖案之遮光膜4a(上層42a)為遮罩，進行使用含氟系氣體之蝕刻氣體(SF6+He)的乾蝕刻，來形成具有光半透圖案之蝕刻阻止膜3a及光半透膜2a(參照圖5(d))。
接著，連接遮光膜4a形成膜厚80nm之由電子線描繪用化學增幅型阻劑所構成之第2阻劑膜6。接著，對阻劑膜6電子線描繪應形成於遮光膜4之遮光帶圖案，進行既定顯影處理及洗淨處理，來形成具有遮光帶圖案之阻劑膜6b(第2阻劑圖案6b)(參照圖5(e))。接著，將具有遮光帶圖案之第2阻劑圖案6b為遮罩，進行使用氯系氣體(Cl2)之乾蝕刻，來形成具有遮光帶圖案之遮光膜4b(下層41b、上層42b)(參照圖5(f))。此乾蝕刻中之蝕刻偏壓 係上層42及下層41圖案化時均為50W。接著，去除第2阻劑圖案6b。之後，施以既定之洗淨而獲得轉印用遮罩201(參照圖5(f))
[圖案轉印性能之評估]
對所製作之實施例3的轉印用遮罩201，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)，以波長193nm之曝光光線來進行在半導體元件上之阻劑膜曝光轉印時之轉印影像的模擬。驗證此模擬之曝光轉印影像，並無圖案之短路或斷線，會充分滿足設計規格。由此結果，可謂是即使將此實施例3之轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，來對半導體元件上之阻劑膜曝光轉印，最後仍可以高精度來形成半導體元件上所形成之電路圖案。
(比較例1)
[遮罩基底1的製造]
除了遮光膜4及蝕刻阻止膜3，係以和實施例1的情況相同之順序來製造遮罩基底。此比較例1之遮罩基底與實施例1之遮罩基底，僅在以33nm之膜厚來形成作為遮光膜4之鉭及鉿所構成之TaHf膜(TaHf膜Ta：86.4at%，Hf：13.5at%)之要點，以及以10nm之膜厚來形成作為蝕刻阻止膜3之鉻、氧、碳及氮所構成之CrOCN膜(Cr：37at%，O：38at%，C：16at%，N：9at%)之要點有所不同。
[轉印用遮罩的製造]
接著，以和實施例1之轉印用遮罩的製造相同之順序，使用比較例1之遮罩基底來製造比較例1之轉印用遮罩。
[圖案轉印性能之評估]
對所製作之比較例1的轉印用遮罩，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製)，以波長193nm之曝光光線來進行在半導體元件上之阻劑膜曝光轉印時之轉印影像的模擬。驗證此模擬之曝光轉印影像，有許多圖案短路處或斷線處，並無法滿足設計規格。由此結果，可謂是即使將此比較例1之轉印用遮罩設置於曝光裝置之遮罩台，來對半導體元件上之阻劑膜曝光轉印，最後仍無法以高精度來形成半導體元件上所形成之電路圖案。又，此比較例1之轉印用遮罩有多數圖案之短路處或斷線處，要以遮罩缺陷修正裝置來做缺陷修正在實務上有所困難。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧光半透膜
3‧‧‧蝕刻阻止膜
4‧‧‧遮光膜
41‧‧‧下層
42‧‧‧上層
100‧‧‧遮罩基底

Claims (21)

  1. 一種遮罩基底，係具有於透光性基板之主表面上層積有光半透膜及遮光膜之構造的遮罩基底，其中該光半透膜係以可藉由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻的材料所形成；該遮光膜係至少含有下層及上層之層積構造；該下層係由含有鉭而實質上不含有鉿、鋯及氧之材料所形成；該上層係由含有選自鉿及鋯之一種以上元素及鉭且除其表層外實質上不含有氧之材料所形成；該光半透膜與該下層之間，係設置有相對於含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該下層之間具有蝕刻選擇性的材料所構成之蝕刻阻止膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之遮罩基底，其中該上層係以可由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料，且為相對於含氟氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻而會在與該光半透膜之間具有蝕刻選擇性之材料所形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該下層係以可由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體來乾蝕刻，且為可由含氟系氣體之蝕刻氣體來乾蝕刻之材料所形成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該下層係由含氮材料所構成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該上層除其表層外係由不含非金屬元素之材料所構成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該光半透膜係由含矽及氮之材料所構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該遮光膜係連接 該上層之表層而具有最上層，該最上層係由含鉭而實質上不含鉿、鋯之材料所形成。
  8. 如申請專利範圍第7項之遮罩基底，其中該最上層係由含氮材料所構成。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其係連接該遮光膜表面而設有由有機系材料所構成之阻劑膜。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該下層厚度係較該上層厚度要厚。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由含鉻材料所構成。
  12. 如申請專利範圍第11項之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由氧含量為20原子%以下之材料所形成。
  13. 如申請專利範圍第11項之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由鉻含量為55原子%以上之材料所形成。
  14. 如申請專利範圍第11項之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜厚度為3nm以上，10nm以下。
  15. 如申請專利範圍第11項之遮罩基底，其中該光半透膜、該蝕刻阻止膜及該遮光膜的層積構造中相對於曝光光線之光學濃度為2.8以上。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之遮罩基底，其中該蝕刻阻止膜係由含矽及氧之材料所構成。
  17. 一種轉印用遮罩，係於如申請專利範圍第1至15項中任一項之遮罩基底的該光半透膜形成光半透圖案，於該蝕刻阻止膜及該遮光膜形成遮光帶圖案。
  18. 一種轉印用遮罩，係於如申請專利範圍第16項之遮罩基底的該光半透膜及該蝕刻阻止膜形成光半透圖案，於該遮光膜形成遮光帶圖案。
  19. 一種轉印用遮罩的製造方法，係使用如申請專利範圍第11至15項中任一項的遮罩基底之轉印用遮罩的製造方法，其具有：將具有該遮光膜上所形成之轉印圖案的第1阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該第1阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含氯系氣體及氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜形成該光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該遮光膜或該蝕刻阻止膜作為遮罩，藉由含氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該光半透膜形成該光半透圖案之工序；將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之第2阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成遮光帶圖案之工序；以及將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之該第2阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含氯系氣體及氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜形成遮光帶圖案之工序。
  20. 一種轉印用遮罩的製造方法，係使用如申請專利範圍第16項的遮罩基底之轉印用遮罩的製造方法，其具有：將具有該遮光膜上所形成之轉印圖案的第1阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成光半透圖案之工序；將具有該光半透圖案之該第1阻劑膜或該遮光膜作為遮罩，藉由含 氟系氣體之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該蝕刻阻止膜及該光半透膜形成該光半透圖案之工序；以及將具有該遮光膜上所形成之遮光帶圖案之該第2阻劑膜作為遮罩，藉由含氯系氣體且不含氧氣之蝕刻氣體的乾蝕刻來在該遮光膜形成遮光帶圖案之工序。
  21. 如申請專利範圍第19或20項之轉印用遮罩的製造方法，其中該遮光膜在至少於上層形成該遮光帶圖案時所進行之乾蝕刻係較在該遮光膜形成該光半透圖案時所進行之乾蝕刻以高偏壓狀態來加以進行。
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