TWI641900B - 光罩底板、其製造方法及光罩 - Google Patents

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Abstract

一種光罩底板，是在透明基板上具有蝕刻阻擋膜及遮光膜及蝕刻遮罩膜，透明基板側的曝光波長下之反射率為35%以下，蝕刻阻擋膜係由配置成和透明基板相接而作用成為反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層、另一方為具有拉伸應力之層。
本發明之光罩底板，在運用由光罩底板製作出的光罩之曝光當中，能夠賦予抑制來自透明基板側的反射而得之良好轉印性，此外，係為具有膜應力低的蝕刻阻擋膜之光罩底板，於光罩的遮罩圖樣形成後之蝕刻阻擋膜的膜應力釋放小，因此能夠形成高精度的光罩圖樣。

Description

光罩底板、其製造方法及光罩
本發明有關作為半導體積體電路、CCD(電荷耦合元件)、LCD(液晶顯示元件)用彩色濾光片、磁頭等的微細加工所使用之光罩的素材之光罩底板、其製造方法及光罩。
近年來，半導體加工中，特別是因大規模積體電路的高度積體化，電路圖樣的微細化愈趨必要，而對於構成電路之配線圖樣的細線化、或構成單元(cell)之層間配線用的接觸孔圖樣的微細化技術之要求益發提高。因此，對於形成該配線圖樣或接觸孔圖樣之光微影中所使用的刻劃有電路圖樣之光罩的製造而言，隨著上述微細化，渴求能夠更微細、且正確地刻劃電路圖樣之技術。
為了將更高精度的光罩圖樣形成於光罩基板上，首先，必須在光罩底板上形成高精度的阻劑圖樣。加工實際的半導體基板時之光微影乃是進行縮小投影，因此光罩圖樣係為實際上必要之圖樣尺寸的4倍程度大小，但 這不代表精度就相應地變得粗糙，倒不如說，對於原版亦即光罩而言，要求的精度係比對於曝光後的圖樣精度之要求還來得高。
又，在目前已施行之微影中，欲描繪之電路圖樣，其尺寸係比所使用的光的波長還小得多，若使用將電路的形狀直接放大成4倍之光罩圖樣，則會因進行實際的光微影時發生之光的干涉等影響，造成阻劑膜上無法轉印如同光罩圖樣般之形狀。鑑此，為了減低這些影響，有時也會發生光罩圖樣必須加工成比實際的電路圖樣還複雜的形狀(運用了所謂的OPC：Optical Proximity Correction(光學鄰近效應修正)等而成之形狀)之情形。因此，在用來獲得光罩圖樣之微影技術中，目前渴求更高精度的加工方法。針對微影性能，有時會以解析度極限來表現，而對於光罩加工工程的微影技術來說，就此解析極限而言，會要求和使用了光罩之半導體加工工程中使用之光微影所必要的解析極限為同等程度、或其以上的解析度極限。
光罩圖樣之形成中，通常，是在於透明基板上具有遮光膜之光罩底板上形成光阻劑膜，以電子線進行圖樣的描繪，經顯影得到阻劑圖樣，然後以得到的阻劑圖樣作為蝕刻遮罩，將遮光膜蝕刻而加工成遮光膜圖樣，但當將遮光膜圖樣微細化的情形下，若欲以將阻劑膜的膜厚維持在和微細化前相同之方式進行加工，則相對於圖樣而言之膜厚的比，即所謂的長寬比會變高，導致阻劑的圖樣 形狀劣化而圖樣轉印無法順利進行，視情況不同還會引發阻劑圖樣倒塌或剝離。因此，隨著微細化，阻劑膜厚亦必須減薄。
另一方面，針對以阻劑作為蝕刻遮罩而進行蝕刻之遮光膜材料，以往已有許多的物質被提出，但多半是對於蝕刻之見解，由於要建立作為標準加工工程，因此實用上總是使用鉻化合物膜。就這樣的物質而言，例如作為以鉻化合物來構成ArF準分子雷射曝光用的光罩底板所必要的遮光膜之物，例如日本特開2003-195479號公報(專利文獻1)、日本特開2003-195483號公報(專利文獻2)、日本登錄實用新案第3093632號公報(專利文獻3)中，記載有膜厚為50~77nm之鉻化合物膜。
然而，鉻化合物膜等鉻系膜的一般性的乾蝕刻條件亦即含有氧之氯系乾蝕刻，多半具有對於有機膜也會蝕刻一定程度之性質，當以薄的阻劑膜進行蝕刻的情形下，難以正確地轉印阻劑圖樣，對阻劑同時要求高解析性與可供高精度蝕刻加工的蝕刻耐性，成為十分棘手的問題。因此，為了達成高解析性與高精度，想法應從僅依賴阻劑性能轉換成讓遮光膜的性能也提升，為此，遮光膜材料的重新檢討成為必要。
針對鉻系以外的遮光膜材料，雖亦已做過許多的探討，但作為ArF準分子雷射曝光用的遮光膜，有使用鉭的例子(專利文獻4：日本特開2001-312043號公報)。
此外，為了減輕乾蝕刻時對於阻劑的負擔，自古即嘗試使用硬遮罩這樣的方法，例如日本特開昭63-85553號公報(專利文獻5)中，記載在MoSi2上形成SiO2膜，並以其作為當使用含氯氣體將MoSi2乾蝕刻時之蝕刻遮罩來使用，此外，還記載SiO2膜亦可作用成為反射防止膜。
又，從許久以前就已探討在由不易對阻劑膜造成損傷之氟系乾蝕刻所致之蝕刻條件下可更容易蝕刻之金屬矽化物膜，特別是鉬矽化物膜，例如記載於日本特開昭63-85553號公報(專利文獻5)、日本特開平1-142637號公報(專利文獻6)、日本特開平3-116147號公報(專利文獻7)等，每一者基本上都使用矽：鉬=2：1之膜。此外，日本特開平4-246649號公報(專利文獻8)中，也提出了金屬矽化物膜，但有實用上的問題，未運用於實際的製造中。實際的製造工程中，乃是藉由以往使用之鉻系遮光膜的改良，來因應微細化。
另一方面，若是半透(half-tone)相位位移型光罩、雷文生(Levenson)相位位移型光罩這般使用超解析技術之光罩，於光罩加工時，當除去令光的相位變化之部分的遮光膜時，必須能夠在下層膜或基板與遮光膜之間做選擇蝕刻，就這一點來說，以往使用的鉻系材料十分優良，因此幾乎無人探討運用其他材料。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-195479號公報
[專利文獻2]日本特開2003-195483號公報
[專利文獻3]日本登錄實用新案第3093632號公報
[專利文獻4]日本特開2001-312043號公報
[專利文獻5]日本特開昭63-85553號公報
[專利文獻6]日本特開平1-142637號公報
[專利文獻7]日本特開平3-116147號公報
[專利文獻8]日本特開平4-246649號公報
[專利文獻9]日本特開2007-241065號公報
[專利文獻10]日本特開平7-140635號公報
作為用來形成更微細的光罩圖樣之方法，例如記載於日本特開2007-241065號公報(專利文獻9)，可舉出以由含有過渡金屬與矽的材料所構成之單層、或由包含1層以上含有過渡金屬與矽的材料所構成之層而成之多層，來構成遮光膜。在此情形下，可確保充分的遮光性，並且減小蝕刻時的疏密相依性，而可達成精密的加工。
作為具體的膜構成的一種，有下述之膜構成，即，在透明基板上，不隔著其他膜，層積對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可以含氯之乾蝕刻加以除去之蝕刻阻擋 膜，而隔著此蝕刻阻擋膜，層積由含有過渡金屬與矽的材料所構成之單層、或由包含1層以上含有過渡金屬與矽的材料所構成之層而成之多層所構成之遮光膜，又在此遮光膜上層積由單層或多層所構成之膜。在此情形下，蝕刻阻擋膜中，例如能夠做成單層或多層之膜，或將構成的元素做成鉻單體、或含有鉻與從氧、氮及碳中選擇之1種以上之鉻化合物。若為此膜構成，則蝕刻阻擋膜作為光罩時不會被除去而會殘留，因此必須考量使用光罩做曝光時之影響。特別是，對光罩加工後，當使用光罩做曝光時，曝光光係由透明基板側照射，此時，當光罩的透明基板側之反射率高的情形下，曝光光會反射，其光會藉由漫射等而回到光罩，造成可能無法得到期望的曝光。
此外，為了在半導體裝置等形成複層構造，在使用光罩之曝光中，當使用複數片光罩的情形下，必須有很高的疊合精度。又，疊合精度，隨著圖樣的微細化，會要求更高的精度。不過，若在蝕刻阻擋膜產生應力，則若從光罩底板經阻劑塗布、曝光、顯影、蝕刻及阻劑剝離之各工程而形成圖樣，蝕刻阻擋膜的膜應力會部分地被釋放，而會讓最終得到的光罩圖樣發生變形。若在光罩有這樣的變形，則光罩的圖樣位置精度會降低。
本發明係為了解決上述問題而研發，目的在於，為了達成使用ArF準分子雷射等200nm以下的曝光波長的光來曝光之光微影中所必要之，從光罩對晶圓等被轉印物之良好轉印性、及形成更微細的光罩圖樣，而在這 樣的光微影中所使用之光罩的製造中，提供一種可兼顧高解析性與高精度的蝕刻加工之光罩底板，具體而言是於蝕刻加工時圖樣的疏密相依性低，而可獲得充分的加工精度之光罩底板、其製造方法、及具有形成於此光罩底板之膜的遮罩圖樣之光罩。
本發明團隊，為解決上述問題而反覆精心研討之結果，發現在具有蝕刻阻擋膜、遮光膜及蝕刻遮罩膜之光罩底板當中，設計成將蝕刻阻擋膜以多層來構成，將蝕刻阻擋膜以配置成和透明基板相接而作用成為透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層，另一方為具有拉伸應力之層，藉此，會減低曝光波長下之透明基板側的反射率，在運用光罩之曝光時，會獲得良好的轉印性，此外，會減小由蝕刻阻擋膜引起之翹曲，減少於光罩的遮罩圖樣形成後之蝕刻阻擋膜的膜應力釋放，而能夠抑制光罩圖樣的變形，進而完成本發明。
是故，本發明提供以下之光罩底板、其製造方法及光罩。
申請專利範圍第1項：
一種光罩底板，係作為光罩的素材之光罩底板，該光罩底板是在透明基板上具有遮罩圖樣，該遮罩圖樣具有對 於曝光光而言透明的區域及實效上不透明的區域，該光罩底板，其特徵為，具有：蝕刻阻擋膜，和透明基板相接而形成，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成而成之多層所構成；及遮光膜，和該蝕刻阻擋膜相接而形成，係由對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去，且由含有矽的材料所構成而成之單層、或由包含1層以上含有矽的材料所構成之層而成之多層所構成；及蝕刻遮罩膜，形成於該遮光膜上，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可以含有氧之氯系乾蝕刻加以除去的材料所構成；透明基板側的曝光波長下之反射率為35%以下，上述蝕刻阻擋膜，係由配置成和上述透明基板相接而作用成為上述透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，上述第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層，另一方為具有拉伸應力之層。
申請專利範圍第2項：
如申請專利範圍第1項所述之光罩底板，其中，上述反射率為30%以下。
申請專利範圍第3項：
如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，構成上述蝕刻阻擋膜之層，各自由鉻單體、或由含有鉻與 從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物、或鉭單體、或由含有鉭且不含有矽之鉭化合物所構成。
申請專利範圍第4項：
如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，構成上述蝕刻阻擋膜之層，各自由鉻單體、或由含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物所構成，構成上述蝕刻阻擋膜之層的至少1層的鉻含有率為未滿50原子%。
申請專利範圍第5項：
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之光罩底板，其中，上述蝕刻阻擋膜的厚度為2nm以上20nm以下。
申請專利範圍第6項：
如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之光罩底板，其中，因在上述透明基板上存在上述蝕刻阻擋膜而肇生之翹曲量為50nm以下。
申請專利範圍第7項：
如申請專利範圍第6項所述之光罩底板，其中，上述翹曲量為30nm以下。
申請專利範圍第8項：
如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之光罩底板，其中，上述蝕刻遮罩膜，係由鉻單體、或由含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物所構成。
申請專利範圍第9項：
如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之光罩底板，其中，係為對被轉印物轉印線寬20nm以下的細線圖樣之光罩用。
申請專利範圍第10項：
如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之光罩底板，其中，在上述遮光膜與上述蝕刻遮罩膜之間，具有單層或多層之反射防止膜，其作用成為遠離上述透明基板之側的反射防止層。
申請專利範圍第11項：
如申請專利範圍第10項所述之光罩底板，其中，上述反射防止膜，包含由含有過渡金屬、與矽、與氧及氮的一方或雙方之過渡金屬矽化合物所構成之層。
申請專利範圍第12項：
如申請專利範圍第10項所述之光罩底板，其中，上述反射防止膜，包含由鉻單體、或由含有鉻、與氧及氮的一方或雙方之鉻化合物所構成之層。
申請專利範圍第13項：
一種光罩底板的製造方法，係製造如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述之光罩底板的方法，其特徵為，包含：在透明基板上形成上述蝕刻阻擋膜之工程；及和蝕刻阻擋膜相接而形成上述遮光膜之工程；及將上述蝕刻阻擋膜及遮光膜，以260~500℃做4小時以上熱處理之工程；及 於該熱處理後，在上述遮光膜上形成上述蝕刻遮罩膜之工程。
申請專利範圍第14項：
一種光罩，係在透明基板上具有遮罩圖樣，該遮罩圖樣具有對於曝光光而言透明的區域及實效上不透明的區域，該光罩，其特徵為：上述遮罩圖樣，具有：蝕刻阻擋膜，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成而成之多層所構成；及遮光膜，和該蝕刻阻擋膜相接而形成，係由對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去，且由含有矽的材料所構成而成之單層、或由包含1層以上含有矽的材料所構成之層而成之多層所構成；透明基板側的曝光波長下之反射率為35%以下，上述蝕刻阻擋膜，係由配置成和上述透明基板相接而作用成為上述透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，上述第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層，另一方為具有拉伸應力之層。
本發明之光罩底板，在運用由光罩底板製作出的光罩之曝光當中，能夠賦予抑制來自透明基板側的反射而得之良好轉印性，此外，係為具有膜應力低的蝕刻阻 擋膜之光罩底板，於光罩的遮罩圖樣形成後之蝕刻阻擋膜的膜應力釋放小，因此能夠形成高精度的光罩圖樣。又，由本發明的光罩底板加工成光罩，藉此能夠使特別是使用於20nm節點以下的微影之光罩的可靠性提升。
1‧‧‧透明基板
1a‧‧‧雕刻部
2‧‧‧蝕刻阻擋膜
2a‧‧‧蝕刻阻擋膜圖樣
21‧‧‧第1層
22‧‧‧第2層
3‧‧‧遮光膜
3a‧‧‧遮光膜圖樣
4‧‧‧蝕刻遮罩膜
4a‧‧‧蝕刻遮罩膜圖樣
5‧‧‧阻劑膜
5a、5b‧‧‧阻劑圖樣
100‧‧‧光罩底板
100a‧‧‧二元型光罩
100b‧‧‧雷文生相位位移型光罩
[圖1]本發明的光罩底板之一例示意截面圖。
[圖2]由本發明的光罩底板製造光罩之工程之一例示意截面圖。
[圖3]由本發明的光罩底板製造光罩之工程之另一例示意截面圖。
以下，針對本發明進一步詳細說明。
本發明的光罩底板，具有和石英基板等透明基板相接而形成之蝕刻阻擋膜、及和蝕刻阻擋膜相接而形成之遮光膜、及在遮光膜上隔著或不隔著其他膜而形成之蝕刻遮罩膜。本發明的光罩底板，是作為光罩的素材，適合作為用來對被轉印物轉印線寬20nm以下的細線圖樣之光罩用，而該光罩素材是在透明基板上具有遮罩圖樣，該遮罩圖樣具有對於曝光光例如波長200nm以下的光而言透明的區域及實效上不透明的區域。特別是，本發明的光罩底板，適合作為用來製造以ArF準分子雷射光(波長193nm)作 為曝光波長之光微影中所使用之光罩的素材。透明基板，合適為152mm見方(6英吋見方)、厚度6.35mm(1/4英吋)之所謂的6025基板。
光罩底板，會形成遮罩圖樣而成為光罩，但若為具有蝕刻阻擋膜之光罩，則會成為蝕刻阻擋膜不被除去而殘留之狀態。當使用光罩做曝光時，曝光光係由透明基板側照射，此時，當光罩的透明基板側之反射率高的情形下，曝光光會反射，其光會藉由漫射等而回到光罩，造成可能無法得到期望的曝光。因此，本發明的光罩底板中，是將蝕刻阻擋膜，以和透明基板相接配置之作用成為透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對於氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層這樣的多層(亦即2層以上)來構成，並設計成使光罩底板的透明基板側的曝光波長下之反射率成為35%以下、較佳為30%以下。藉由將蝕刻阻擋膜如此地構成，會減低透明基板側的曝光波長下之反射率，當使用光罩做曝光時，會成為可以高轉印性達成期望的圖樣的轉印之光罩底板。
此外，若在蝕刻阻擋膜產生應力，則當由光罩底板形成遮罩圖樣時，蝕刻阻擋膜的膜應力會部分地被釋放，而讓最終得到的光罩圖樣發生變形，光罩的圖樣位置精度會降低。因此，本發明的光罩底板中，構成蝕刻阻擋膜之第1層及第2層當中的一方係為具有壓縮應力之層、另一方係為具有拉伸應力之層，較佳是將第1層構成為具有壓縮應力之層、將第2層構成為具有拉伸應力之 層。藉由將蝕刻阻擋膜做成為具有壓縮應力之層、與具有拉伸應力之層的組合，應力會被抵消，能夠減小由蝕刻阻擋膜引起之翹曲，例如能夠將因透明基板上存在蝕刻阻擋膜而肇生之翹曲量做成50nm以下、特別是30nm以下。
當構成蝕刻阻擋膜之層為2層的情形下，可將和透明基板相接之層訂為第1層、遠離透明基板之層訂為第2層，當為3層以上的情形下，可將和透明基板相接之層訂為第1層、遠離透明基板之層訂為同種或異種的2層以上之第2層。
構成本發明的蝕刻阻擋膜之各層，是由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成。作為這樣的材料，可舉出鉻單體，及含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物，及鉭單體，及含有鉭且不含有矽之鉭化合物等。特別是，合適為鉻單體，及含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物，較佳是構成蝕刻阻擋膜之層的至少1層，特別是第1層的鉻含有率為未滿50原子%，特別是40原子%以下。
第1層合適為鉻化合物，惟合適為CrO、CrON等含有氧之鉻化合物，特別是CrON等含有氧及氮之鉻化合物。另一方面，第2層可為鉻單體亦可為鉻化合物，惟合適為CrN、CrON等含有氮之鉻化合物，特別是CrN等含有氮而不含有氧之鉻化合物。
當將作用作為反射防止層之第1層訂為具有 壓縮應力之層、將作用成為對於氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層訂為具有拉伸應力之層的情形下，具有壓縮應力之第1層，較佳是含有氧，較佳是以鉻25原子%以上45原子%以下、氧45原子%以上65原子%以下、氮5原子%以上15原子%以下的含有率含有之CrON來形成。另一方面，具有拉伸應力之第2層，較佳是不含有氧，較佳是以鉻60原子%以上特別是70原子%以上而95原子%以下、氮5原子%以上而35原子%以下特別是25原子%以下的含有率含有之CrN來形成。
蝕刻阻擋膜的厚度較佳是2nm以上特別是3nm以上，而20nm以下特別是12nm以下。其中，較佳是，第1層的厚度為1nm以上而10nm以下特別是6nm以下，第2層(第2層為2層以上的情形下，為它們的合計)的厚度為1nm以上而10nm以下特別是6nm以下。
本發明的遮光膜，對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去，且由含有矽的材料所構成而成之單層，或由包含1層以上含有矽的材料所構成之層而成之多層所構成。作為這樣的材料，可舉出矽單體、過渡金屬單體、過渡金屬矽、含有矽與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之矽化合物、含有過渡金屬與矽與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之過渡金屬矽化合物等。作為過渡金屬，合適為鉬。遮光膜中的各個元素的含有率，係被調整成對於曝光光可獲得期望的遮光性。遮光膜的厚度，較佳是37nm以上特別是40nm以上，而66nm以下特 別是63nm以下。
本發明的蝕刻遮罩膜，是由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成。作為這樣的材料，可舉出鉻單體，及含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物等。蝕刻遮罩膜可為單層亦可為多層。蝕刻遮罩膜中的各個元素的含有率，係被調整成可獲得期望的蝕刻耐性、及視必要而設定之期望的光學特性。蝕刻遮罩膜的厚度，較佳是5nm以上特別是8nm以上，而22nm以下特別是15nm以下。
作為具有這樣的蝕刻阻擋膜、遮光膜及蝕刻遮罩膜之光罩底板，可舉出圖1所示者。圖1為本發明的光罩底板之一例示意截面圖。此光罩底板100中，是在透明基板1上，自基板側依序層積由第1層21及第2層22這2層所構成之蝕刻阻擋膜2、遮光膜3及蝕刻遮罩膜4。
在遮光膜與蝕刻遮罩膜之間，亦可設置單層或多層的反射防止膜，其作用成為遠離透明基板之側的反射防止層。反射防止膜，能夠設計成包含由含有過渡金屬、矽、與氧及氮的一方或雙方之過渡金屬矽化合物所構成之層。在此情形下，反射防止膜，如同遮光膜，係對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去，能夠藉由和遮光膜的蝕刻相同之蝕刻工程加以蝕刻。此外，反射防止膜，能夠設計成包含由鉻單體，或包含由含有鉻、與氧及氮的一方或雙方之鉻化合物所構成之層。 在此情形下，反射防止膜，如同蝕刻阻擋膜及蝕刻遮罩膜，係對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可以含有氧之氯系乾蝕刻加以除去，能夠藉由和蝕刻阻擋膜或蝕刻遮罩膜相同之蝕刻工程加以蝕刻。反射防止膜中的各個元素的含有率，係被調整成可獲得期望的光學特性。反射防止膜的厚度，較佳是5nm以上特別是10nm以上，而30nm以下特別是25nm以下。
本發明的光罩底板，能夠藉由下述方法來製造，該方法包含在透明基板上形成蝕刻阻擋膜之工程、及和蝕刻阻擋膜相接而形成遮光膜之工程、及在遮光膜上形成蝕刻遮罩膜之工程。當設置反射防止膜的情形下，可在遮光膜上形成了反射防止膜後，在反射防止膜上形成蝕刻遮罩膜。
本發明的各個膜及構成其之各層的形成，能夠藉由濺鍍法來進行。濺鍍方式，可為DC濺鍍、RF濺鍍的任一種，例如揭示於日本特開平7-140635號公報(專利文獻10)等，亦可使用周知的任一種方法。
濺鍍，當將膜以含有從氧、氮及氧中選擇的1種以上之化合物來形成的情形下，較佳為反應性濺鍍，作為濺鍍氣體，是使用惰性氣體與反應性氣體，具體而言，較佳是藉由作為惰性氣體之氬氣體(Ar氣體)、氦氣體(He氣體)、氖氣體(Ne氣體)等，及作為反應性氣體之氮氣體(N2氣體)、氧化氮氣體(N2O氣體、NO2氣體)、氧氣體(O2氣體)、氧化碳氣體(CO氣體、CO2 氣體)等的組合，加以調整以便獲得目標組成。此外，為了做成多層膜，作為獲得組成呈階段性地或連續性地變化之膜的方法，例如可舉出一面令所使用的濺鍍氣體的組成呈階段性地或連續性地變化一面成膜的方法。
濺鍍時的氣體壓，可考量膜的應力、耐藥性、洗淨耐性等而適當設定，通常訂為0.01~1Pa、特別是0.03~0.3Pa，藉此耐藥性會提升。此外，各氣體流量，可適當設定以便成為期望的組成，通常可訂為0.1~100sccm。在此情形下，較佳是相對於惰性氣體而言之反應性氣體的流量比為0以上，更佳是5.0以下。又，對濺鍍靶材投入之電力可依靶材大小、冷卻效率、成膜的控制容易度等而適當設定，通常，作為靶材的濺鍍面的單位面積之電力，可訂為0.1~10W/cm2。
當將蝕刻阻擋膜以鉻化合物或鉭化合物來形成的情形下，具體而言，係使用因應由鉻靶材、或鉻中添加了從氧、氮及碳中選擇的1種或2種以上而成之靶材、或鉭靶材、或鉭中添加了從氧、氮及碳中選擇的1種或2種以上而成之靶材等而成膜之膜的組成來選擇出之靶材，而能夠藉由使用了在Ar、He、Ne等稀有氣體中因應成膜之膜的組成而適當添加了從含氧氣體、含氮氣體及含碳氣體中選擇的反應性氣體而成之濺鍍氣體的反應性濺鍍來成膜。
當將遮光膜以矽化合物或過渡金屬矽化合物來形成的情形下，或當將反射防止膜以過渡金屬矽化合物 來形成的情形下，具體而言，係使用因應由矽靶材、或氮化矽靶材、或包含矽與氮化矽雙方之靶材、或鉬靶材等過渡金屬靶材、或鉬矽化物靶材等包含過渡金屬之靶材等而成膜之膜的組成來選擇出之靶材，而能夠藉由使用了在Ar、He、Ne等稀有氣體中因應成膜之膜的組成而適當添加了從含氧氣體、含氮氣體及含碳氣體中選擇的反應性氣體而成之濺鍍氣體的反應性濺鍍來成膜。
當將蝕刻遮罩膜以鉻化合物來形成的情形下，或當將反射防止膜以鉻化合物來形成的情形下，具體而言，係使用因應由鉻靶材、或鉻中添加了從氧、氮及碳中選擇的1種或2種以上而成之靶材等而成膜之膜的組成來選擇出之靶材，而能夠藉由使用了在Ar、He、Ne等稀有氣體中因應成膜之膜的組成而適當添加了從含氧氣體、含氮氣體及含碳氣體中選擇的反應性氣體而成之濺鍍氣體的反應性濺鍍來成膜。
本發明的光罩底板之製造中，較佳是，在形成了蝕刻阻擋膜與遮光膜之階段，或是當設置反射防止膜的情形下則是在形成了蝕刻阻擋膜與遮光膜與反射防止膜之階段，將蝕刻阻擋膜及遮光膜、以及視必要而設置之反射防止膜，在260℃以上而500℃以下特別是400℃以下，做4小時以上熱處理，在此熱處理後，形成蝕刻遮罩膜。藉由實施熱處理，形成於光罩底板之膜的應力會被減緩，特別是在做成光罩後，將殘留於透明基板上之膜亦即蝕刻阻擋膜及遮光膜、以及視必要而設置之反射防止膜的 膜應力加以減緩後，形成蝕刻遮罩膜，藉此，當做成光罩時，能夠排除不存在於光罩上之蝕刻遮罩膜的膜應力的影響，而謀求減低殘留於透明基板上之膜的膜應力。另，熱處理的時間，通常為10小時以下。
由本發明的光罩底板，能夠形成在透明基板上具有上述蝕刻阻擋膜與遮光膜之遮罩圖樣的光罩。由光罩底板，能夠依通常方法製造光罩，例如能夠以下述工程製造光罩。首先，在蝕刻遮罩膜上將電子線阻劑膜成膜，以電子線進行了圖樣描繪後，藉由規定之顯影操作得到阻劑圖樣。接著，以得到的阻劑圖樣作為蝕刻遮罩，進行含有氧之氯系乾蝕刻，對蝕刻遮罩膜轉印阻劑圖樣。接著，以得到的蝕刻遮罩膜圖樣作為蝕刻遮罩，藉由氟系乾蝕刻，對遮光膜轉印圖樣。接著，以得到的遮光膜圖樣作為蝕刻遮罩，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，對蝕刻阻擋膜轉印圖樣，並且除去蝕刻遮罩膜，藉此便能得到光罩。另，當製造在透明基板上具有圖樣之光罩的情形下，更能視必要對於露出之膜或透明基板的不蝕刻部分形成保護該部分之阻劑圖樣後，藉由氟系乾蝕刻在透明基板上形成圖樣，並除去阻劑圖樣，藉此得到光罩。
接著，將由本發明的光罩底板製造光罩之方法揭示於圖2及圖3並具體說明之。圖2為由圖1所示光罩底板製造二元型(binary)光罩之工程之一例示意截面圖。首先，在光罩底板100的蝕刻遮罩膜4上，形成阻劑膜5(圖2(A))，將其圖樣化而形成阻劑圖樣5a(圖2 (B))，以阻劑圖樣5a作為蝕刻遮罩，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，將蝕刻遮罩膜4圖樣化，形成蝕刻遮罩膜圖樣4a(圖2(C))。在此情形下，阻劑圖樣5a的厚度，係被設定成藉由此乾蝕刻處理而消失之程度的厚度。接著，以得到的蝕刻遮罩膜圖樣4a作為蝕刻遮罩，藉由氟系乾蝕刻，將遮光膜3圖樣化，形成遮光膜圖樣3a(圖2(D))。然後，以得到的遮光膜圖樣3a作為蝕刻遮罩，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，將由第1層21及第2層22這2層所構成之蝕刻阻擋膜2圖樣化，形成蝕刻阻擋膜圖樣2a，並且除去蝕刻遮罩膜圖樣4a(圖2(E))。藉由以上工程，便能製造二元型光罩100a。
另一方面，圖3為由圖1所示光罩底板製造雷文生相位位移型光罩之工程之一例示意截面圖。首先，在光罩底板100的蝕刻遮罩膜4上，形成阻劑膜5(圖3(A))，將其圖樣化而形成阻劑圖樣5a(圖3(B))，以阻劑圖樣5a作為蝕刻遮罩，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，將蝕刻遮罩膜4圖樣化，形成蝕刻遮罩膜圖樣4a(圖3(C))。在此情形下，阻劑圖樣5a的厚度，係被設定成藉由此乾蝕刻處理而消失之程度的厚度。接著，以得到的蝕刻遮罩膜圖樣4a作為蝕刻遮罩，藉由氟系乾蝕刻，將遮光膜3圖樣化，形成遮光膜圖樣3a(圖3(D))。接著，形成保護蝕刻遮罩膜圖樣4a之阻劑圖樣5b(圖3(E))，以得到的遮光膜圖樣3a作為蝕刻遮罩，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，將由第1層21及第2層 22這2層所構成之蝕刻阻擋膜2圖樣化，形成蝕刻阻擋膜圖樣2a(圖3(F))。接著，以得到的蝕刻阻擋膜圖樣2a作為蝕刻遮罩，藉由氟系乾蝕刻，將透明基板1圖樣化而形成雕刻部1a(圖3(G))。然後，除去了阻劑圖樣5b後，藉由含有氧之氯系乾蝕刻，除去蝕刻遮罩膜圖樣4a(圖3(H))。藉由以上工程，便能製造雷文生相位位移型光罩100b。
[實施例]
以下揭示實施例及比較例，具體地說明本發明，但本發明並非限定於以下實施例。
〔實施例1〕
在152mm見方、厚度6.25mm的石英基板(6025石英基板)上，藉由濺鍍，形成以由厚度2nm的CrON(Cr：O：N=7：11：2(原子比))所構成之第1層、及由厚度8nm的CrN(Cr：N=9：1(原子比))所構成之第2層這2層所構成之蝕刻阻擋膜，接著，藉由濺鍍，形成由厚度48nm的MoSiN(Mo：Si：N=1：3：1(原子比))所構成之單層的遮光膜。
接著，對透明基板、蝕刻阻擋膜及遮光膜，以285℃實施8小時的熱處理，其後，藉由濺鍍，形成由厚度15nm的CrN(Cr：N=9：1(原子比))所構成之單層的蝕刻遮罩膜，得到了光罩底板。表1揭示曝光波長 193nm下之光罩底板的石英基板側的反射率。
得到的光罩底板，以含有氧之氯系乾蝕刻除去蝕刻遮罩膜，再以氟系乾蝕刻除去遮光膜，藉由平面度測定機(TROPEL公司製Ultra Flat，以下同)測定蝕刻阻擋膜存在的狀態下之翹曲，再藉由含有氧之氯系乾蝕刻除去蝕刻阻擋膜，測定蝕刻阻擋膜不存在的狀態下之翹曲。表1揭示除去蝕刻阻擋膜前後的差(翹曲量)。
〔實施例2〕
除了將蝕刻阻擋膜做成由厚度5nm的CrON(Cr：O：N=7：11：2(原子比))所構成之第1層、及由厚度5nm的CrN(Cr：N=9：1(原子比))所構成之第2層這2層以外，餘如同實施例1，得到了光罩底板。表1揭示曝光波長193nm下之光罩底板的石英基板側的反射率。此外，針對得到的光罩底板，如同實施例1，實施蝕刻與翹曲之測定。表1揭示除去蝕刻阻擋膜前後的差(翹曲量)。
〔實施例3〕
除了將蝕刻阻擋膜做成由厚度5nm的CrON(Cr：O：N=7：11：2(原子比))所構成之第1層、及由厚度2nm的CrN(Cr：N=9：1(原子比))所構成之第2層這2層以外，餘如同實施例1，得到了光罩底板。表1揭示曝光波長193nm下之光罩底板的石英基板側的反射 率。此外，針對得到的光罩底板，如同實施例1，實施蝕刻與翹曲之測定。表1揭示除去蝕刻阻擋膜前後的差(翹曲量)。
〔比較例1〕
除了將蝕刻阻擋膜做成厚度10nm的CrN(Cr：N=9：1(原子比))之單層以外，餘如同實施例1，得到了光罩底板。表1揭示曝光波長193nm下之光罩底板的石英基板側的反射率。此外，針對得到的光罩底板，如同實施例1，實施蝕刻與翹曲之測定。表1揭示除去蝕刻阻擋膜前後的差(翹曲量)。
另，表1中，當翹曲量的前面記載著+的情形下，表示拉伸應力所致之翹曲，當記載著-的情形下，表示壓縮應力所致之翹曲。可知比較例中，翹曲量雖為19nm，但透明基板側的反射率超過35%，反射率過高，而實施例中，透明基板側的反射率為35%以下，翹曲量亦成為50nm以下。

Claims (14)

  1. 一種光罩底板，係作為光罩的素材之光罩底板，該光罩底板是在透明基板上具有遮罩圖樣，該遮罩圖樣具有對於曝光光而言透明的區域及實效上不透明的區域，該光罩底板，其特徵為，具有：蝕刻阻擋膜，和透明基板相接而形成，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成而成之多層所構成；及遮光膜，和該蝕刻阻擋膜相接而形成，係由對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去，且由含有矽的材料所構成而成之單層、或由包含1層以上含有矽的材料所構成之層而成之多層所構成；及蝕刻遮罩膜，形成於該遮光膜上，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可以含有氧之氯系乾蝕刻加以除去的材料所構成；透明基板側的曝光波長下之反射率為35%以下，上述蝕刻阻擋膜，係由配置成和上述透明基板相接而作用成為上述透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，上述第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層，另一方為具有拉伸應力之層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光罩底板，其中，上述反射率為30%以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其 中，構成上述蝕刻阻擋膜之層，各自由鉻單體、或由含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物、或鉭單體、或由含有鉭且不含有矽之鉭化合物所構成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，構成上述蝕刻阻擋膜之層，各自由鉻單體、或由含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物所構成，構成上述蝕刻阻擋膜之層的至少1層的鉻含有率為未滿50原子%。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，上述蝕刻阻擋膜的厚度為2nm以上20nm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，因在上述透明基板上存在上述蝕刻阻擋膜而肇生之翹曲量為50nm以下。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光罩底板，其中，上述翹曲量為30nm以下。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，上述蝕刻遮罩膜，係由鉻單體、或由含有鉻與從氧、氮及碳中選擇的1種以上之鉻化合物所構成。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，係為對被轉印物轉印線寬20nm以下的細線圖樣之光罩用。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之光罩底板，其中，在上述遮光膜與上述蝕刻遮罩膜之間，具有單層或多層之反射防止膜，其作用成為遠離上述透明基板之側的反 射防止層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光罩底板，其中，上述反射防止膜，包含由含有過渡金屬、與矽、與氧及氮的一方或雙方之過渡金屬矽化合物所構成之層。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之光罩底板，其中，上述反射防止膜，包含由鉻單體、或由含有鉻、與氧及氮的一方或雙方之鉻化合物所構成之層。
  13. 一種光罩底板的製造方法，係製造如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述之光罩底板的方法，其特徵為，包含：在透明基板上形成上述蝕刻阻擋膜之工程；及和該蝕刻阻擋膜相接而形成上述遮光膜之工程；及將上述蝕刻阻擋膜及遮光膜，以260~500℃做4小時以上熱處理之工程；及於該熱處理後，在上述遮光膜上形成上述蝕刻遮罩膜之工程。
  14. 一種光罩，係在透明基板上具有遮罩圖樣，該遮罩圖樣具有對於曝光光而言透明的區域及實效上不透明的區域，該光罩，其特徵為，上述遮罩圖樣，具有：蝕刻阻擋膜，係由對於氟系乾蝕刻具有耐性，且可藉由含有氧之氯系乾蝕刻加以除去之材料所構成而成之多層所構成；及遮光膜，和該蝕刻阻擋膜相接而形成，係由對於含有氧之氯系乾蝕刻具有耐性，而可以氟系乾蝕刻加以除去， 且由含有矽的材料所構成而成之單層、或由包含1層以上含有矽的材料所構成之層而成之多層所構成；透明基板側的曝光波長下之反射率為35%以下，上述蝕刻阻擋膜，係由配置成和上述透明基板相接而作用成為上述透明基板側的反射防止層之第1層、及作用成為對氟系乾蝕刻的高耐性層之第2層所構成，上述第1層及第2層當中的一方為具有壓縮應力之層，另一方為具有拉伸應力之層。
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