TWI735788B - 空白光罩及光罩 - Google Patents

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Abstract

[解決手段] 一種空白光罩，其具有透明基板，與含有鉬、矽及氮之遮光膜，曝光光為ArF準分子雷射光，遮光膜係以由單一組成層及組成傾斜層中選出的1層所構成之單層或2層以上所構成之多層所形成，遮光膜之自基板遠離之側的反射率為40%以下，全部層的於基板側之面與自基板遠離之側之面的折射率n當中，最高之折射率n與最低之折射率n的差為0.2以下，且全部層的於基板側之面與自基板遠離之側之面的消光係數k當中，最高之消光係數k與最低之消光係數k的差為0.5以下。 　　[效果] 可提供具有於光罩加工時及缺陷修正時之蝕刻步驟中，光罩圖型之截面形狀良好，又，光罩圖型之截面形狀不會惡化之遮光膜作為MoSi系遮光膜的空白光罩及光罩。

Description

空白光罩及光罩
本發明係關於半導體積體電路等之微細加工所用之光罩的素材之空白光罩，及光罩。
被用於各種用途之半導體積體電路，為了提高積體度或減低電力消耗量，係演變為進行更微細的電路設計。又，伴隨於此，於使用用以形成電路之光罩的微影術技術中，微細化技術之開發亦由45nm節點進展至32nm節點、進而至20nm節點以下。為了得到更微細之像，曝光光源係演變為使用更短波長者，目前最尖端之實用加工步驟中，曝光光源係使用ArF準分子雷射光(193nm)。又，為了得到更微細之像，高解像度技術有所進展，係使用液浸曝光、變形照明、輔助圖型等。光微影術所用之光罩，亦除了由透光部與遮光部所構成的二元(binary)型光罩以外，係開發有半透光(halftone)相位偏移光罩、列文森(Levenson)型相位偏移光罩、無鉻型相位偏移光罩等，作為利用光的干涉之相位偏移型光罩。
被用作為如此之光罩的素材之空白光罩，係於使曝光光透過的透明基板之上，設置有將曝光光遮光之遮光膜、使曝光光之相位變化的相位偏移膜等之無機膜，光罩係藉由將形成於空白光罩上之遮光膜或相位偏移膜等之無機膜圖型化來製造。作為該無機膜，例如就遮光膜而言，一般係使用含有鉻之鉻系膜或含有鉬與矽之鉬矽系膜等。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-32823號公報
[發明所欲解決之課題]
一般而言，MoSi系遮光膜，係由用以減低反射率之抗反射層與用以確保特定OD之遮光層所構成。此時，為了抑制使用光罩之曝光時的光反射，係於遮光層之上設置提高了氧化或氮化之程度的抗反射層，但如此之抗反射層，N、O與Si之鍵結性高，因此蝕刻速率慢，另一方面，未鍵結之Si多的遮光層，由於蝕刻速率快，故將層合有兩層者進行蝕刻時，於光罩圖型之截面，在兩層之間會產生階差，於極端的例子中會產生底切。又，將透明基板加工時，在抗反射層與遮光層之間會產生蝕刻速率的差異，於光罩加工時及缺陷修正時之蝕刻步驟中，光罩圖型之截面形狀會惡化。
特別是使用193nm之ArF準分子雷射光的20nm節點以下之世代中，粗度對線寬的影響顯著，例如，在抗反射層與遮光層之界面會產生蝕刻速率的差異，光罩圖型之截面形狀會惡化，粗度增高。於極端的例子中，因抗反射層剝離，會產生無法得到如期望之圖型的問題。另一方面，由光罩加工或曝光的觀點來看，膜係較薄者為佳，但使膜為薄時，反射率會增高，曝光時反射光的影響變大，因此反射率亦有必要抑制在特定程度。
本發明係為了解決上述課題而為者，其目的為提供一種空白光罩及光罩，其具有確保了必要之反射率的MoSi系遮光膜，且其係於光罩加工時及缺陷修正時之蝕刻步驟中，光罩圖型之截面形狀良好，又，光罩圖型之截面形狀不會惡化之MoSi系遮光膜。 [用以解決課題之手段]
本發明者等人，為了解決上述課題而重複努力探討的結果，發現於具有透明基板與遮光膜，且曝光光為ArF準分子雷射光之空白光罩中，於使遮光膜為含有鉬、矽及氮之遮光膜，且遮光膜之自基板遠離之側的對曝光光之反射率為40%以下之構成中，藉由成為由於厚度方向之組成為一定之單一組成層及於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層中選出之以1層所構成的單層或以2層以上所構成的多層，此外，遮光膜為由於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層所構成之單層時，於基板側之面與自基板遠離之側之面的對曝光光之折射率n的差為0.2以下，且於基板側之面與自基板遠離之側之面的對曝光光之消光係數k的差為0.5以下，另一方面，遮光膜為多層時，於構成多層之全部層的基板側之面與自基板遠離之側之面的對曝光光之折射率n當中，最高之折射率n與最低之折射率n的差為0.2以下，且於構成多層之全部層的基板側之面與自基板遠離之側之面的對曝光光之消光係數k當中，最高之消光係數k與最低之消光係數k的差為0.5以下，則成為具有於光罩加工時及缺陷修正時之蝕刻步驟中，光罩圖型之截面形狀良好，又，光罩圖型之截面形狀不會惡化之遮光膜作為MoSi系遮光膜的空白光罩及光罩，而完成本發明。
因此，本發明提供以下之空白光罩及光罩。 　　請求項1： 　　一種空白光罩，其係具有透明基板，與含有鉬、矽及氮之遮光膜的空白光罩，其特徵為 　　曝光光為ArF準分子雷射光， 　　上述遮光膜，係以由於厚度方向之組成為一定之單一組成層及於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層中選出的1層所構成之單層或2層以上所構成之多層所形成， 　　上述遮光膜之自上述基板遠離之側的對上述曝光光之反射率為40%以下， 　　上述遮光膜為由於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層所構成之單層時，於上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之折射率n的差為0.2以下，且於上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之消光係數k的差為0.5以下， 　　上述遮光膜為多層時，於構成該多層之全部層的上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之折射率n當中，最高之折射率n與最低之折射率n的差為0.2以下，且於構成上述多層之全部層的上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之消光係數k當中，最高之消光係數k與最低之消光係數k的差為0.5以下。 　　請求項2： 　　如請求項1之空白光罩，其中上述遮光膜為由於厚度方向之組成為一定之單一組成層所構成之單層，上述遮光膜對上述曝光光之折射率n為2.3以下，且對上述曝光光之消光係數k為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。 　　請求項3： 　　如請求項1之空白光罩，其中上述遮光膜，為由於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層所構成之單層，於上述遮光膜中，於上述基板側之面的上述折射率n，較於自上述基板遠離之側之面的上述折射率n更低，且於上述基板側之面的上述消光係數k，較於自上述基板遠離之側之面的上述消光係數k更高。 　　請求項4： 　　如請求項3之空白光罩，其中上述遮光膜對上述曝光光之折射率n為2.3以下，且對上述曝光光之消光係數k為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。 　　請求項5： 　　如請求項1之空白光罩，其中上述遮光膜為多層，於上述遮光膜中，於最接近上述基板之側之層的上述折射率n，較於自上述基板最遠離之側之層的上述折射率n更低，且最接近上述基板之側之層的上述消光係數k，較自上述基板最遠離之側之層的上述消光係數k更高。 　　請求項6： 　　如請求項5之空白光罩，其中上述多層，僅以於厚度方向之組成為一定之單一組成層所構成。 　　請求項7： 　　如請求項5或6之空白光罩，其中於上述遮光膜中，於最接近上述基板之側之面的上述折射率n最低，最接近上述基板之側之層的上述消光係數k最高，且最接近上述基板之側之層的厚度為50nm以下。 　　請求項8： 　　如請求項5至7中任一項之空白光罩，其中上述折射率n均為2.3以下，且上述消光係數k均為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。 　　請求項9： 　　如請求項1至8中任一項之空白光罩，其中構成上述遮光膜之各層的組成，均為鉬及矽之合計含有率為55~75原子%，氮之含有率為25~45原子%，鉬相對於鉬及矽之合計的比率為20原子%以下。 　　請求項10： 　　如請求項1至9中任一項之空白光罩，其中上述遮光膜係鄰接於上述基板而形成，且於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上，或者，隔著1或2個以上之其他膜而形成於上述基板，且上述遮光膜與上述其他膜合計之於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上。 　　請求項11： 　　如請求項10之空白光罩，其中上述其他膜，僅為與上述遮光膜蝕刻特性相異之蝕刻阻擋膜、僅為與上述遮光膜蝕刻特性相同之相位偏移膜，或含有上述蝕刻阻擋膜及上述相位偏移膜雙方。 　　請求項12： 　　如請求項1至11中任一項之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且具有與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。 　　請求項13： 　　一種光罩，其特徵為使用如請求項1至12中任一項之空白光罩所製作。 [發明之效果]
可提供具有於光罩加工時及缺陷修正時之蝕刻步驟中，光罩圖型之截面形狀良好，又，光罩圖型之截面形狀不會惡化之遮光膜，來作為MoSi系遮光膜的空白光罩及光罩。
以下進一步詳細說明本發明。 　　本發明之空白光罩，具有透明基板(相對於曝光光為透明的基板)，與含有鉬、矽及氮之遮光膜。本發明之空白光罩及光罩，曝光光(使用了光罩之曝光中所用的光)，係以ArF準分子雷射光(波長193nm)為對象。
作為透明基板，基板之種類或基板尺寸並無特殊限制，係適用於作為曝光波長使用之波長為透明的石英基板等，例如，以SEMI規格中所規定之6吋見方、厚度0.25吋之稱為6025基板的透明基板為適宜。6025基板，當使用SI單位制時，通常標記為152mm見方、厚度6.35mm之透明基板。
遮光膜係以單層或多層(例如2~10層)所構成。作為單層之空白光罩，具體而言，可列舉如圖1所示之於透明基板1之上形成有遮光膜2者；作為多層之空白光罩，可列舉於透明基板1之上形成有自透明基板1側起以第1層21、第2層22所構成之遮光膜2者。以單層所構成之遮光膜的情況時，可為於厚度方向之組成為一定之單一組成層、亦可為於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層。另一方面，以多層所構成之遮光膜的情況時，係以由於厚度方向之組成為一定之單一組成層及於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層中選出的2層以上所構成，可為僅單一組成層之組合、可為僅組成傾斜層之組合、亦可為單一組成層與組成傾斜層之組合的任意者。組成傾斜層，構成元素可沿厚度方向而增加亦可減少，但就減低遮光膜之自透明基板遠離之側的對曝光光之反射率的觀點而言，較佳為氮之含有率朝向自透明基板遠離之方向增加的組成傾斜。
遮光膜係含有鉬、矽及氮，作為遮光膜之材料，具體而言，可列舉由鉬、矽與氮所構成的鉬矽氮化物(MoSiN)，此外可列舉含有鉬、矽、氮與選自氧及碳之1種以上的鉬矽氮化合物，例如鉬矽氮化氧化物(MoSiNO)、鉬矽氮化碳化物(MoSiNC)、過渡金屬矽氮化氧化碳化物(MoSiNOC)等。
構成遮光膜之各層的組成，均以鉬及矽之合計含有率為55原子%以上、特別是60原子%以上；且75原子%以下、特別是70原子%以下為佳。又，構成遮光膜之各層的組成，均以氮之含有率為25原子%以上、特別是28原子%以上、再特別是30原子%以上；且45原子%以下、特別是35原子%以下為佳。進一步地，構成遮光膜之各層的組成，均以鉬相對於鉬及矽之合計的比率為20原子%以下、特別是18原子%以下為佳。再者，鉬相對於鉬及矽之合計的比率，通常為10原子%以上。
本發明中，遮光膜之自透明基板遠離之側的對曝光光之反射率為40%以下，該反射率係以38%以下、特別是35%以下為佳。本發明之遮光膜中，特別是藉由使該氮含有率為高，來確保空白光罩所必要之遮光性能的光學密度OD，同時將遮光膜之自透明基板遠離之側的對曝光光之反射率抑制在40%以下、特別是38%以下、再特別是35%以下，防止曝光時之鬼影圖型(ghost pattern)的產生。又，藉由使鉬之含有比率為低，環境耐性、洗淨耐性，或雷射照射耐性提高。
遮光膜的對曝光光之折射率，當遮光膜以單層構成時係於該層，當遮光膜以多層構成時係於所有的層，為2.3以下、特別是2.2以下為佳。又，遮光膜的對曝光光之消光係數k，當遮光膜以單層構成時係於該層，當遮光膜以多層構成時係於所有的層，為1.3以上、特別是1.5以上為佳。折射率越低，越可減低反射率，消光係數k越大，越可提高每單位膜厚之光學密度OD，亦即使膜厚為薄。遮光膜之膜厚(遮光膜全體之膜厚)，當考慮到3維效果之減低，或圖型形成時之所需時間之縮短等觀點時，係更薄者為佳，較佳為80nm以下、更佳為60nm以下。再者，遮光膜之膜厚(遮光膜全體之膜厚)，並無特殊限定，通常係40nm以上。
遮光膜為以於厚度方向之組成為一定之單一組成層所構成之單層時，就蝕刻後之光罩圖型的截面形狀成為良好的觀點上為有利。另一方面，遮光膜可為由於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層所構成之單層，但就確保光罩圖型之良好的截面形狀之觀點而言，必需使遮光膜之厚度方向的蝕刻速率之差為小，因此係使於透明基板側之面，與自透明基板遠離之側之面的對曝光光之折射率n的差為0.2以下、較佳為0.1以下，且使於透明基板側之面，與自透明基板遠離之側之面的對曝光光之消光係數k的差為0.5以下、較佳為0.2以下。
此時，係以於透明基板側之面的折射率n較於自透明基板遠離之側之面的折射率n更低，且於透明基板側之面的消光係數k較於自透明基板遠離之側之面的消光係數k更高為佳。
又，遮光膜亦可為由於厚度方向之組成為一定之單一組成層及於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層中選出的以2層以上所構成之多層，但此時，亦就確保光罩圖型之良好的截面形狀之觀點而言，必需使遮光膜之厚度方向的蝕刻速率之差為小，因此構成多層之全部層的於透明基板側之面與自透明基板遠離之側之面的對曝光光之折射率n當中，使最高之折射率n與最低之折射率n的差為0.2以下、較佳為0.1以下，且構成多層之全部層的於透明基板側之面與自透明基板遠離之側之面的對曝光光之消光係數k當中，使最高之消光係數k與最低之消光係數k的差為0.5以下、較佳為0.2以下。
此時，最接近透明基板之側之層的折射率n，較於自透明基板最遠離之側之層的折射率n更低，且最接近透明基板之側之層的消光係數k，較自透明基板最遠離之側之層的消光係數k更高為佳。
遮光膜為多層時，特別是於遮光膜中，於最接近透明基板之側之面(亦即，最接近透明基板之側之層的接近透明基板之側之面)的折射率n最低為佳。又，消光係數k最高之層的厚度係以50nm以下、特別是30nm以下、再特別是10nm以下為佳，更佳為2nm以上。消光係數k最高之層，較佳為最接近透明基板之側，藉由如此設定，蝕刻時之終點的檢測容易。消光係數k最高之層中，例如，係將鉬之含有率，設為較其他層更高，較佳為高1原子%以上、更佳為高5原子%以上即可。
遮光膜可鄰接於透明基板而形成，亦可隔著1或2個以上之其他膜而形成於透明基板。遮光膜鄰接於透明基板而形成時，遮光膜之於曝光光之波長的光學密度OD係以2.8以上、特別是2.9以上、再特別是3以上為佳。另一方面，遮光膜隔著相位偏移膜或蝕刻阻擋膜等之其他膜而形成時，遮光膜與其他膜(形成於透明基板與遮光膜之間的全部之其他膜)合計的於曝光光之波長的光學密度OD係以2.8以上、特別是2.9以上、再特別是3以上為佳。
本發明之遮光膜之單層及多層的各層，較佳為藉由容易得到均質性優良的膜之濺鍍法而成膜，亦可使用DC濺鍍、RF濺鍍之任意方法。靶材與濺鍍氣體，係依層構成或組成而適當選擇。靶材只要使用鉬靶材、鉬矽化物靶材、矽靶材、氮化矽靶材、含有矽與氮化矽雙方的靶材等之含有矽之靶材即可。可藉由使用作為反應性氣體之含氮的氣體於濺鍍氣體，並適當調整導入量進行反應性濺鍍來調整氮之含有率。反應性氣體具體而言，可使用氮氣(N2 氣體)、氧化氮氣體(NO氣體、N2 O氣體、NO2 氣體)等，進一步地，可依需要使用氧氣(O2 氣體)、氧化碳氣體(CO氣體、CO2 氣體)等。進一步地，可使用作為稀有氣體之氦氣、氖氣、氬氣等之惰性氣體於濺鍍氣體，惰性氣體以氬氣較適宜。再者，濺鍍壓力通常係0.01Pa以上、特別是0.03Pa以上，10Pa以下、特別是0.1Pa以下。
本發明之空白光罩，可於形成遮光膜之後，於較自空白光罩製造光罩時之圖型形成步驟所用的溫度更高溫，例如150℃以上來進行熱處理。熱處理之環境，可為氦氣、氬氣等之惰性氣體環境、可為氧氣環境等之氧存在環境、亦可為真空下。
又，為了抑制遮光膜之膜質變化，可設置表面氧化層，作為其表面側(與透明基板遠離之側)的最表面部之層。該表面氧化層之氧含有率可為20原子%以上、進一步亦可為50原子%以上。作為形成表面氧化層之方法，具體而言，可列舉以大氣氧化(自然氧化)之氧化，此外作為強制性氧化處理之方法，可列舉將矽系材料之膜藉由臭氧氣體或臭氧水來處理之方法；於氧氣環境等之氧存在環境中，藉由烘箱加熱、燈退火、雷射加熱等，加熱至300℃以上之方法；藉由濺鍍等而形成氧化膜之方法等。該表面氧化層之厚度係以10nm以下、特別是5nm以下、再特別是3nm以下為佳，通常，以1nm以上可得到作為氧化層之效果。表面氧化層，亦可於濺鍍步驟增加氧量來形成，但為了成為缺陷更少的層，較佳為藉由前述之大氣氧化，或氧化處理來形成。
表面氧化層，係於遮光膜之自透明基板最遠離之側形成，遮光膜為單層時，係作為自該透明基板最遠離之側的一部分而形成，遮光膜為多層時，係作為自透明基板最遠離之側之層的自透明基板最遠離之側的一部分而形成。表面氧化層係作為遮光膜之一部分而形成，表面氧化層之膜厚，係包含於遮光膜全體之膜厚中，遮光膜全體係作為光學密度OD之對象，但表面氧化層本身，可滿足就表面氧化層以外之層而言之上述組成、折射率、消光係數k等之特徵，亦可不滿足。
本發明之空白光罩，鄰接於透明基板而形成遮光膜時，或隔著蝕刻阻擋膜形成遮光膜於透明基板時，可作為二元型之空白光罩；隔著相位偏移膜或蝕刻阻擋膜及相位偏移膜而形成遮光膜於透明基板時，可作為相位偏移型之空白光罩。隔著作為其他膜之蝕刻阻擋膜及相位偏移膜而形成遮光膜時，自透明基板側起，可為蝕刻阻擋膜、相位偏移膜之順序，亦可為相位偏移膜、蝕刻阻擋膜之順序。自二元型之空白光罩可製作二元型之光罩(二元光罩)、自相位偏移型之空白光罩可製作相位偏移型之光罩(相位偏移光罩)。
藉由形成蝕刻阻擋膜，可精度良好地控制蝕刻。蝕刻阻擋膜，只要係蝕刻特性與遮光膜相異者即可，特別是以對使用應用於含矽材料之蝕刻的氟系氣體之氟系乾式蝕刻具有耐性，且能夠以使用含有氧之氯系氣體(氯氧氣體)的氯系乾式蝕刻進行蝕刻之材料所形成的膜為佳。如此之膜較佳為含鉻之材料的膜。蝕刻阻擋膜能夠以單層構成、亦能夠以多層構成。含鉻之材料具體而言可列舉鉻單質、鉻氧化物(CrO)、鉻氮化物(CrN)、鉻碳化物(CrC)、鉻氧化氮化物(CrON)、鉻氧化碳化物(CrOC)、鉻氮化碳化物(CrNC)、鉻氧化氮化碳化物(CrONC)等之鉻化合物等。
蝕刻阻擋膜為以鉻化合物形成之膜時，鉻之含有率係以30原子%以上、特別是35原子%以上，未達100原子%、特別是99原子%以下、再特別是90原子%以下為佳。氮之含有率係以50原子%以下、特別是40原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。氧之含有率係以60原子%以下、特別是55原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。碳之含有率係以30原子%以下、特別是20原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。此時，鉻、氧、氮及碳之合計之含有率係以95原子%以上、特別是99原子%以上、再特別是100原子%為佳。蝕刻阻擋膜之厚度，通常係1nm以上、特別是2nm以上，20nm以下、特別是10nm以下。又，蝕刻阻擋膜，亦可作為對透明基板之蝕刻光罩膜，或作為對相位偏移膜之蝕刻光罩膜而發揮功能。
相位偏移膜之透過率並無特別限制，可為透過率大致100%，亦可為半透光相位偏移膜(例如對曝光光之透過率為5~30%)。相位偏移膜，較佳為蝕刻特性與遮光膜相同者，具體而言，係能夠以使用氟系氣體之氟系乾式蝕刻進行蝕刻的材料，進一步更佳為對使用含有氧之氯系氣體(氯氧氣體)的氯系乾式蝕刻具有耐性之材料的膜。
相位偏移膜能夠以單層構成、亦能夠以多層構成。相位偏移膜較佳為含矽材料之膜，含矽材料可列舉含矽化合物，例如含有矽與由氧及氮中選出的1種以上之含矽化合物，具體而言，係矽氧化物(SiO)、矽氮化物(SiN)、矽氧化氮化物(SiON)等；或過渡金屬矽化合物，例如含有過渡金屬(Me)、矽與由氧、氮及碳中選出的1種以上之過渡金屬矽化合物，具體而言，係過渡金屬矽氧化物(MeSiO)、過渡金屬矽氮化物(MeSiN)、過渡金屬矽碳化物(MeSiC)、過渡金屬矽氧化氮化物(MeSiON)、過渡金屬矽氧化碳化物(MeSiOC)、過渡金屬矽氮化碳化物(MeSiNC)、過渡金屬矽氧化氮化碳化物(MeSiONC)等。過渡金屬(Me)係以由鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)及鎢(W)中選出的1種以上為適宜，就乾式蝕刻加工性之觀點，特佳為鉬(Mo)。
相位偏移膜之膜厚，係設定為對光罩使用時的曝光光，使相位偏移特定量，通常是偏移150°以上、特別是170°以上，200°以下、特別是190°以下之膜厚，通常設定為偏移約180°之膜厚。具體而言，例如以50nm以上、特別是60nm以上，100nm以下、特別是80nm以下為適宜。
本發明之空白光罩，亦可具有鄰接於遮光膜之自透明基板遠離之側，且蝕刻特性與遮光膜不同的硬光罩膜。藉由形成硬光罩膜，可使光阻膜薄膜化，可正確地形成更微細之圖型。硬光罩膜，係對於遮光膜發揮作為蝕刻輔助膜之功能者，其係有助於疏密依賴性之改善(負載效果之減低)等的膜。硬光罩膜，特別是對使用應用於含矽材料之蝕刻的氟系氣體之氟系乾式蝕刻具有耐性，較佳為以能夠以使用含有氧之氯系氣體(氯氧氣體)的氯系乾式蝕刻進行蝕刻之材料所形成的膜。如此之膜，較佳為含鉻材料之膜。硬光罩膜，能夠以單層構成、亦能夠以多層構成。含鉻材料具體而言，可列舉鉻單質、鉻氧化物(CrO)、鉻氮化物(CrN)、鉻碳化物(CrC)、鉻氧化氮化物(CrON)、鉻氧化碳化物(CrOC)、鉻氮化碳化物(CrNC)、鉻氧化氮化碳化物(CrONC)等之鉻化合物等。
硬光罩膜為以鉻化合物形成之膜時，鉻之含有率係以30原子%以上、特別是35原子%以上，未達100原子%、特別是99原子%以下、再特別是90原子%以下為佳。氮之含有率係以50原子%以下、特別是40原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。氧之含有率係以60原子%以下、特別是40原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。碳之含有率係以30原子%以下、特別是20原子%以下為佳，更佳為1原子%以上。此時，鉻、氧、氮及碳之合計之含有率係以95原子%以上、特別是99原子%以上、再特別是100原子%為佳。硬光罩膜之厚度，通常係1nm以上、特別是2nm以上，30nm以下、特別是20nm以下。硬光罩膜可於遮光膜之圖型形成後完全去除，又，亦可於圖型形成後殘留一部分或全部，作為補償遮光性之膜或作為導電膜而發揮功能。再者，本發明之空白光罩，可為含有蝕刻阻擋膜及硬光罩膜雙方者。
以含鉻材料所構成之膜，可使用鉻靶材；於鉻中添加由氧、氮及碳中選出的任1種或2種以上之靶材等，配合所成膜之膜的組成，藉由使用了於氦氣、氖氣、氬氣等之稀有氣體(惰性氣體)中，適當添加由含氧氣體、含氮氣體、含碳氣體等中選出的反應性氣體之濺鍍氣體的反應性濺鍍來成膜。
以含矽材料所構成之膜，可配合所成膜之膜的組成，使用由矽靶材、過渡金屬靶材、過渡金屬矽靶材等中選出的靶材，配合所成膜之膜的組成，藉由使用了於氦氣、氖氣、氬氣等之稀有氣體(惰性氣體)中適當添加由含氧氣體、含氮氣體、含碳氣體等中選出的反應性氣體之濺鍍氣體的反應性濺鍍來成膜。
相位偏移型之空白光罩，可列舉於透明基板上依序形成有相位偏移膜、遮光膜者；於透明基板上依序形成有相位偏移膜、遮光膜、硬光罩膜者；於透明基板上依序形成有相位偏移膜、蝕刻阻擋膜、遮光膜者；於透明基板上依序形成有相位偏移膜、蝕刻阻擋膜、遮光膜、硬光罩膜者等。
本發明之光罩，可使用空白光罩，藉由常規方法製造。例如二元型之光罩時，可由下述步驟製造。首先，於在透明基板之上，鄰接於透明基板而形成有遮光膜的二元型之空白光罩之遮光膜上，塗佈化學增幅型光阻等之光阻而形成光阻膜，將光阻膜以電子束等描繪後，顯影，形成特定之光阻圖型。然後可以光阻圖型為蝕刻光罩，藉由氟系乾式蝕刻將遮光膜圖型化，將光阻圖型藉由常規方法去除，藉以得到二元型之光罩。 [實施例]
以下，敘明實施例及比較例，以具體說明本發明，但本發明不受下述實施例限制。
[實施例1] 　　於濺鍍裝置之腔室內，設置152mm見方、厚度6.35mm之6025石英基板，使用MoSi靶材及Si靶材作為濺鍍靶材，使用氬氣及氮氣(N2 氣體)作為濺鍍氣體，將對MoSi靶材所施加之電力設為150W、對Si靶材所施加之電力設為1,850W、氬氣流量設為20sccm、氮氣流量設為16sccm，使於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層的單層之遮光膜成膜，得到二元空白光罩。
該遮光膜對ArF準分子雷射光的光學密度OD為3.1、膜厚為54nm，組成係Si為62原子%、Mo為8原子%、N為30原子%。又，對ArF準分子雷射光的折射率n為1.7、消光係數k為2.0，對ArF準分子雷射光的自石英基板遠離之側的反射率為37%。接著，將遮光膜以使用XeF2 作為蝕刻氣體的缺陷修正裝置進行蝕刻後，於膜的最表層未殘留帽簷狀之未蝕刻的部位，係良好的截面形狀。
[實施例2] 　　於濺鍍裝置之腔室內，設置152mm見方、厚度6.35mm之6025石英基板，使用MoSi靶材及Si靶材作為濺鍍靶材，使用氬氣及氮氣(N2 氣體)作為濺鍍氣體，將對MoSi靶材所施加之電力設為300W、對Si靶材所施加之電力設為1,850W、氬氣流量設為20sccm、氮氣流量設為16sccm，形成於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層之第1層(厚度5nm)，隨後僅將對MoSi靶材所施加之電力變更為150W，形成於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層之第2層(厚度55nm)，使於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層2層所構成之遮光膜成膜，得到二元空白光罩。
該遮光膜之對ArF準分子雷射光的光學密度OD為3.2、膜厚為57nm，組成係第1層為Si為60原子%、Mo為10原子%、N為30原子%；第2層為Si為62原子%、Mo為8原子%、N為30原子%。又，對ArF準分子雷射光的折射率n，係第1層為1.7、第2層為1.7，消光係數k係第1層為2.1、第2層為1.9，對ArF準分子雷射光的自石英基板遠離之側之反射率為37%。接著，將遮光膜以使用XeF2 作為蝕刻氣體之缺陷修正裝置蝕刻後，於膜的最表層未殘留帽簷狀之未蝕刻的部位，係良好的截面形狀。
[比較例1] 　　於濺鍍裝置之腔室內，設置152mm見方、厚度6.35mm之6025石英基板，使用MoSi靶材及Si靶材作為濺鍍靶材，使用氬氣及氮氣(N2 氣體)作為濺鍍氣體，將對MoSi靶材所施加之電力設為575W、對Si靶材所施加之電力設為1,925W、氬氣流量設為20sccm、氮氣流量設為20sccm，形成於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層之第1層(厚度42nm)，接著，僅將氮氣流量變更為70sccm，形成於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層之第2層(厚度18nm)，使於厚度方向之由MoSiN所構成的組成為一定之單一組成層2層所構成之遮光膜成膜，得到二元空白光罩。
該遮光膜之對ArF準分子雷射光的光學密度OD為3.1、膜厚為60nm，組成係第1層為Si為56原子%、Mo為17原子%、N為27原子%，第2層為Si為46原子%、Mo為10原子%、N為44原子%。又，對ArF準分子雷射光的折射率n係第1層為2.0、第2層為2.2，消光係數k係第1層為2.0、第2層為0.94，對ArF準分子雷射光的自石英基板遠離之側之反射率為11%。接著，將遮光膜以使用XeF2 作為蝕刻氣體的缺陷修正裝置蝕刻後，第2層之自石英基板遠離之側成為帽簷狀，截面形狀不良。
1‧‧‧透明基板2‧‧‧遮光膜21‧‧‧第1層22‧‧‧第2層
[圖1]表示本發明之空白光罩之一例的截面圖。 　　[圖2]表示本發明之空白光罩之其他例子的截面圖。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧遮光膜

Claims (23)

  1. 一種空白光罩，其係具有透明基板，與含有鉬、矽及氮之遮光膜的空白光罩，其特徵為曝光光為ArF準分子雷射光，上述遮光膜，為由於厚度方向之組成為一定之單一組成層所構成之單層，上述遮光膜之自上述基板遠離之側的對上述曝光光之反射率為40%以下，上述遮光膜對上述曝光光之折射率n為2.3以下，且對上述曝光光之消光係數k為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  2. 一種空白光罩，其係具有透明基板，與含有鉬、矽及氮之遮光膜的空白光罩，其特徵為曝光光為ArF準分子雷射光，上述遮光膜，為由於厚度方向之組成連續地變化之組成傾斜層所構成之單層，上述遮光膜之自上述基板遠離之側的對上述曝光光之反射率為40%以下，於上述遮光膜中，於上述基板側之面的上述折射率n，較於自上述基板遠離之側之面的上述折射率n更低，且於上述基板側之面的上述消光係數k，較於自上述基板遠離之側之面的上述消光係數k更高， 於上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之折射率n的差為0.2以下，且於上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之消光係數k的差為0.5以下。
  3. 如請求項2之空白光罩，其中上述遮光膜對上述曝光光之折射率n為2.3以下，且對上述曝光光之消光係數k為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  4. 一種空白光罩，其係具有透明基板，與含有鉬、矽及氮之遮光膜的空白光罩，其特徵為曝光光為ArF準分子雷射光，上述遮光膜為以2層以上所構成之多層，上述遮光膜之自上述基板遠離之側的對上述曝光光之反射率為40%以下，於上述遮光膜中，於最接近上述基板之側之層的上述折射率n，較於自上述基板最遠離之側之層的上述折射率n更低，且最接近上述基板之側之層的上述消光係數k，較自上述基板最遠離之側之層的上述消光係數k更高，於構成上述多層之全部層的上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之折射率n當中，最高之折射率n與最低之折射率n的差為0.2以下，且於構成上述多層之全部層的上述基板側之面與自上述基板遠離之側之面的對上述曝光光之消光係數k當中，最高之消光係數k 與最低之消光係數k的差為0.5以下。
  5. 如請求項4之空白光罩，其中上述多層，僅以於厚度方向之組成為一定之單一組成層所構成。
  6. 如請求項4之空白光罩，其中於上述遮光膜中，於最接近上述基板之側之面的上述折射率n最低，最接近上述基板之側之層的上述消光係數k最高，且最接近上述基板之側之層的厚度為50nm以下。
  7. 如請求項5之空白光罩，其中於上述遮光膜中，於最接近上述基板之側之面的上述折射率n最低，最接近上述基板之側之層的上述消光係數k最高，且最接近上述基板之側之層的厚度為50nm以下。
  8. 如請求項4之空白光罩，其中上述折射率n均為2.3以下，且上述消光係數k均為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  9. 如請求項5之空白光罩，其中上述折射率n均為2.3以下，且上述消光係數k均為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  10. 如請求項6之空白光罩，其中上述折射率n均為2.3以 下，且上述消光係數k均為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  11. 如請求項7之空白光罩，其中上述折射率n均為2.3以下，且上述消光係數k均為1.3以上，上述遮光膜之膜厚為80nm以下。
  12. 如請求項1至11中任一項之空白光罩，其中構成上述遮光膜之各層的組成，均為鉬及矽之合計含有率為55~75原子%，氮之含有率為25~45原子%，鉬相對於鉬及矽之合計的比率為20原子%以下。
  13. 如請求項1至11中任一項之空白光罩，其中上述遮光膜係鄰接於上述基板而形成，且於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上，或者，隔著1或2個以上之其他膜而形成於上述基板，且上述遮光膜與上述其他膜合計之於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上。
  14. 如請求項12之空白光罩，其中上述遮光膜係鄰接於上述基板而形成，且於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上，或者，隔著1或2個以上之其他膜而形成於上述基板，且上述遮光膜與上述其他膜合計之於上述曝光光之波長的光學密度OD為2.8以上。
  15. 如請求項13之空白光罩，其中上述其他膜，僅為與上述遮光膜蝕刻特性相異之蝕刻阻擋膜、僅為與上述遮光膜蝕刻特性相同之相位偏移膜，或含有上述蝕刻阻擋膜及上述相位偏移膜雙方。
  16. 如請求項14之空白光罩，其中上述其他膜，僅為與上述遮光膜蝕刻特性相異之蝕刻阻擋膜、僅為與上述遮光膜蝕刻特性相同之相位偏移膜，或含有上述蝕刻阻擋膜及上述相位偏移膜雙方。
  17. 如請求項1至11中任一項之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。
  18. 如請求項12之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。
  19. 如請求項13之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。
  20. 如請求項14之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之 硬光罩膜。
  21. 如請求項15之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。
  22. 如請求項16之空白光罩，其中具有鄰接於上述遮光膜之自上述基板遠離之側，且與上述遮光膜蝕刻特性相異之硬光罩膜。
  23. 一種光罩，其特徵為使用如請求項1至22中任一項之空白光罩所製作。
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