TWI736171B - 光罩基底、相移光罩及半導體元件之製造方法 - Google Patents

光罩基底、相移光罩及半導體元件之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光罩基底，該光罩基底即便於對形成相移膜之材料應用矽系材料之情形時，上述相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性均高，複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性亦高，進而該光罩基底為低缺陷。 一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜者，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能，上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造，上述低透過層及上述高透過層係由包含矽及氮之材料、或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成，上述低透過層與上述高透過層相比，氮含量相對較少。

Description

光罩基底、相移光罩及半導體元件之製造方法
本發明係關於一種光罩基底、使用該光罩基底製造之相移光罩及其等之製造方法。
一般而言，於半導體元件之製造步驟中，利用光微影法進行微細圖案之形成。又，關於該微細圖案之形成，通常使用幾塊稱為轉印用光罩之基板。將半導體元件之圖案微細化時，除形成於轉印用光罩之光罩圖案之微細化以外，亦需要使光微影中使用之曝光光源之波長短波長化。作為製造半導體裝置時之曝光光源，近年來，自KrF準分子雷射(波長248nm)短波長化至ArF準分子雷射(波長193nm)。
作為轉印用光罩之種類，除先前之於透光性基板上具備包含鉻系材料之遮光膜圖案之二元光罩以外，亦已知有半色調式相移光罩。關於半色調式相移光罩之相移膜，廣泛使用矽化鉬(MoSi)系之材料。然而，近年來判明如下情況：如專利文獻1中揭示般，MoSi系膜相對於ArF準分子雷射之曝光光線之耐性(所謂之ArF耐光性)較低。於專利文獻1中，對形成圖案後之MoSi系膜進行電漿處理、UV(ultraviolet，紫外線)照射處理或加熱處理，於MoSi系膜之圖案之表面形成鈍態膜，藉此，ArF耐光性提高。
於專利文獻2中揭示有一種光罩基底，該光罩基底於透明基板上具有包含如下材料之過渡金屬矽系材料膜，上述材料含有過渡金屬、矽、氧及氮。於該專利文獻2中，亦以如下內容為技術課題：若對形成有圖案之過 渡金屬矽系材料膜長時間照射ArF準分子雷射之曝光光線(ArF曝光光線)，則會產生圖案之線寬發生變化之現象。另一方面，於專利文獻3中揭示有一種包括包含SiNx之相移膜之相移光罩。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-217514號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-58593號公報
[專利文獻3]日本專利特開平8-220731號公報
專利文獻1中之於由MoSi系膜形成之圖案之表面形成鈍態膜之使ArF耐光性提高之方法中，MoSi系膜之內部構造未改變。即，關於MoSi系膜之內部，可謂ArF耐光性與先前同等。因此，不僅需要於MoSi系膜之圖案之上表面之表層形成鈍態膜，亦需要於側壁之表層形成鈍態膜。於專利文獻1中，於MoSi系膜形成圖案之後，藉由進行電漿處理、UV照射處理或加熱處理而形成鈍態膜。然而，形成於MoSi系膜之圖案多數情況下面內之粗密差較大且相鄰之圖案彼此之側壁間之距離亦相差較大。因此，有難以於所有圖案之側壁形成相同厚度之鈍態膜之問題。
認為專利文獻2中之過渡金屬矽系材料膜藉由設為如下構成而能夠使ArF耐光性提高：將膜中之氧含量設為3原子%以上，將矽之含量及過渡金屬之含量設為滿足特定之關係式之範圍內，進而於該過渡金屬矽系材料膜之表層設置有表面氧化層。可期待ArF耐光性較先前之過渡金屬矽系材料膜提高。伴隨ArF準分子雷射之照射而產生的包含過渡金屬矽系材料膜之 圖案中之線寬變化(變粗)之原因在於膜中之過渡金屬因由ArF準分子雷射之照射所引起之光激發而不穩定化的假設有力。因此，即便為專利文獻2之過渡金屬矽系材料膜，既然含有過渡金屬，則亦有ArF耐光性之問題難以充分解決之問題。
又，該專利文獻2中之過渡金屬矽系材料膜需要含有氧。伴隨於膜中含有氧而產生之相對於ArF曝光光線之透過率之上升程度與氮相比大幅度增大。因此，亦有無法避免膜之厚度比不含有氧之過渡金屬矽系材料膜(例如MoSiN等)厚之問題。
另一方面，為專利文獻3中記載般之包含不含有過渡金屬之SiNx之膜，嘗試對在該SiNx膜形成圖案所得者長時間照射ArF準分子雷射時，根據本發明者之驗證而可確認：圖案之寬度之變化(變粗)與過渡金屬矽系材料膜相比非常少而為ArF耐光性較高之膜。然而，並不容易將該SiNx膜應用於適於ArF曝光光線之半色調式相移膜。
半色調式相移膜(以下，簡稱為「相移膜」)需要具有如下功能：使ArF曝光光線以特定之透過率透過，且相對於透過相移膜之ArF曝光光線而言，與於以與該相移膜之厚度相等之距離通過空氣中之光之間產生特定之相位差。於以單層形成相移膜之情形時，需要使用相對於ArF曝光光線之折射率n某種程度地大且消光係數k某種程度地小之材料。矽係具有相對於ArF曝光光線之消光係數k某種程度地大而折射率n非常小之傾向的材料。過渡金屬係具有相對於ArF曝光光線之消光係數k、折射率n均較大之傾向的材料。又，於膜材料中含有氧之情形時，表現出相對於ArF曝光光線之消光係數k大幅降低且折射率n亦降低之傾向。於膜材料中含有氮之情形時，表現出相對於ArF曝光光線之消光係數k降低但折射率n上升之傾 向。
由於為如上所述之各元素之光學特性，故利用先前之過渡金屬矽系材料形成相移膜之情形時，由於含有折射率n及消光係數k均較大之材料即過渡金屬，故即便含有某種程度之氧或者某種程度地減少氮之含量，亦可確保特定之透過率及相位差。與此相對，於利用不含有過渡金屬之矽系材料形成相移膜之情形時，由於矽係折射率n非常小之材料，故需要含有較先前之過渡金屬矽系材料多的作為使折射率上升之元素之氮。又，含有較多之氮導致相移膜之透過率上升，因此，相移膜中之氧之含量需要儘可能地少。若欲如此般利用如SiNx般之不含有過渡金屬之矽系材料形成單層構造之相移膜，則制約比先前多。
一般而言，並不限定於相移膜，光罩基底之圖案形成用之薄膜亦利用濺鍍法而形成。於利用濺鍍法於透光性基板上形成薄膜之情形時，通常進行選定可相對穩定地成膜之條件。例如，於利用濺鍍法成膜SiNx膜之情形時，以如下製程進行，即，於成膜室內配置Si靶，使Ar等稀有氣體與氮氣之混合氣體不斷地循環，並且藉由經電漿化之稀有氣體碰撞於Si靶而飛出之Si粒子於途中取入氮而堆積於透光性基板(一般而言將如上所述之濺鍍稱為「反應性濺鍍」)。SiNx膜之氮含量主要藉由使混合氣體中之氮氣之混合比率增減而調節，藉此，可於透光性基板上成膜各種氮含量之SiNx膜。
然而，根據混合氣體中之氮氣之混合比率，有可進行穩定之成膜之情形與難以進行穩定之成膜之情形。例如，於利用反應性濺鍍成膜SiNx膜之情形時，於形成化學計量穩定之Si3N4或與之接近之氮含量之膜般之混合氣體中之氮氣混合比率之情形(將此種成膜條件之區域稱為「減緩模 式(poison mode)」或「反應模式」，參照圖4)時，可相對穩定地成膜。又，於形成氮含量較少之膜般之混合氣體中之氮氣混合比率之情形(將此種成膜條件之區域稱為「金屬模式」，參照圖4)時，亦可相對穩定地成膜。另一方面，於處於該減緩模式與金屬模式之間之混合氣體中之氮氣混合比率之情形(將此種成膜條件之區域稱為「過渡模式」，參照圖4)時，成膜容易變得不穩定，SiNx膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性較低或者所形成之膜經常產生缺陷。又，亦有對複數個透光性基板分別成膜有SiNx膜之情形時之基板間之SiNx膜之組成及光學特性之均一性變低之傾向。以SiNx之單層構造形成應用ArF曝光光線之相移膜之情形時，多數情況下需要利用成膜容易變得不穩定之過渡模式之區域中之反應性濺鍍來成膜，而成為問題。
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光罩基底，該光罩基底係於透光性基板上具備相移膜者，即便於對形成相移膜之材料應用不含有成為ArF耐光性降低之因素之過渡金屬之矽系材料之情形時，上述相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性亦較高，複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性亦較高，進而該光罩基底為低缺陷。又，本發明之目的在於提供一種使用該光罩基底而製造之相移光罩。進而，本發明之目的在於提供一種製造此種光罩基底及相移光罩之方法。
為了達成上述課題，本發明具有以下構成。
本發明之構成1係一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜者，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且 相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能，上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造，上述低透過層及上述高透過層係由包含矽及氮之材料、或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成，上述低透過層與上述高透過層相比，氮含量相對較少。
本發明之構成2如下所述。即，如構成1之光罩基底，其特徵在於：上述低透過層及上述高透過層包含相同之構成元素。
本發明之構成3如下所述。即，如構成1或2之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜具有2組以上之包含1層上述低透過層與1層上述高透過層之1組積層構造。
本發明之構成4如下所述。即，如構成1至3中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述低透過層及上述高透過層係由包含矽及氮之材料形成。
本發明之構成5如下所述。即，如構成1至4中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述低透過層係由相對於ArF曝光光線之折射率n未達2.5且消光係數k為1.0以上之材料形成，上述高透過層係由相對於ArF曝光光線之折射率n為2.5以上且消光係數k未達1.0之材料形成。
本發明之構成6如下所述。即，如構成1至5中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述低透過層及上述高透過層係於任一層中1層之厚度均為20nm以下。
本發明之構成7如下所述。即，如構成1至6中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜係於距離上述透光性基板最遠之位置具有最上層，該最上層係由包含矽、氮及氧之材料或於該材料中含有選自半金屬元素、 非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。
本發明之構成8如下所述。即，如構成7之光罩基底，其特徵在於：上述最上層係由包含矽、氮及氧之材料形成。
本發明之構成9係一種相移光罩，其特徵在於：於如構成1至8中任一項之光罩基底之上述相移膜形成有轉印圖案。
本發明之構成10係一種光罩基底之製造方法，其特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜之光罩基底之製造方法，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能，上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造，該光罩基底之製造方法包括：低透過層形成步驟，其使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述低透過層；及高透過層形成步驟，其使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體、且氮系氣體之混合比率較上述低透過層形成步驟時高之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述高透過層。
本發明之構成11如下所述。即，如構成10之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述低透過層形成步驟中使用之濺鍍氣體係選定較成為過渡模式之氮系氣體之混合比率之範圍小的氮系氣體之混合比率，上述過渡模式具有成膜變得不穩定之傾向， 上述高透過層形成步驟中使用之濺鍍氣體係選定較成為上述過渡模式之氮系氣體之混合比率之範圍大的氮系氣體之混合比率。
本發明之構成12如下所述。即，如構成10或11之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述低透過層形成步驟係使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成上述低透過層；上述高透過層形成步驟係使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成上述高透過層。
本發明之構成13如下所述。即，如構成10至12中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述低透過層係由相對於ArF曝光光線之折射率n未達2.5且消光係數k為1.0以上之材料形成，上述高透過層係由相對於ArF曝光光線之折射率n為2.5以上且消光係數k未達1.0之材料形成。
本發明之構成14係如構成10至13中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟係使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含稀有氣體之濺鍍氣體中之濺鍍，於上述相移膜之距離上述透光性基板最遠之位置形成最上層。
本發明之構成15係如構成12之光罩基底之製造方法，其特徵在於包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟進行如下處理：使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述相移膜之距離上述透光性基板最遠之位置形成最上層，且使上述最上層之至少表層氧化。
本發明之構成16係一種相移光罩之製造方法，其特徵在於包括如下步驟，即，於利用如構成10至15中任一項之光罩基底之製造方法所製造之光罩基底之上述相移膜形成轉印圖案。
本發明之光罩基底之特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜者，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能，相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造，低透過層及高透過層係由包含矽及氮之材料、或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成，低透過層與上述高透過層相比，氮含量相對較少。藉由設為如上所述之構造之光罩基底，可利用反應性濺鍍，對濺鍍氣體使用氮氣之混合比率較少之混合氣體，於可穩定成膜之成膜條件下成膜包含氮含量較少之材料之低透過層，且可利用反應性濺鍍，對濺鍍氣體使用氮氣之混合比率較多之混合氣體，於可穩定成膜之成膜條件下成膜包含氮含量較多之材料之高透過層。藉此，可提高相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性，亦可提高複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性，進而，可實現低缺陷之光罩基底。
又，本發明之光罩基底之製造方法之特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜之光罩基底之製造方法，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能，相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造，該光罩基底之製造方法包括：低透過層形成步驟，其使用矽靶、或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於透光性基板上形成低透過層；及高透過層形成步驟，其使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺 鍍氣體且氮系氣體之混合比率較低透過層形成步驟時高之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於透光性基板上形成高透過層。藉由設為如上所述之光罩基底之製造方法，可利用反應性濺鍍，對濺鍍氣體使用氮系氣體之混合比率較少之混合氣體，於可穩定成膜之成膜條件下成膜包含氮含量較少之材料之低透過層，且可利用反應性濺鍍，對濺鍍氣體使用氮系氣體之混合比率較多之混合氣體，於可穩定成膜之成膜條件下成膜包含氮含量較多之材料之高透過層。藉此，可提高相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性，亦可提高複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性，進而，可製造低缺陷之光罩基底。
1,301:透光性基板
2,320:相移膜
2a:相移圖案
3,303:遮光膜
3a,3b:遮光圖案
4,304:蝕刻遮罩膜
4a:蝕刻遮罩圖案
5a:第1抗蝕圖案
6b:第2抗蝕圖案
21,321:低透過層
22,322:高透過層
23,323:最上層(氧化層)
30:單片式RF濺鍍裝置
32:真空容器
34:主閥門
35:基板保持器
36:真空泵
40:惰性氣體供給源
42:惰性氣體導入管
44:反應性氣體供給源
46:反應性氣體導入管
48:壓力計
50,60:RF電源
52,62:靶保持器
53,63:背襯板
55,65:靶
56,66:圓筒型之室
100,101,300:光罩基底
200:轉印用光罩
303a:圖案形成區域
303b:外周區域
305:抗蝕膜
320a:由大面積之相移膜構成之轉印圖案
324:積層構造
350:轉印圖案
500:成膜裝置
531:旋轉台
533:濺鍍靶
533s:濺鍍面
535:成膜室
537:氣體導入口
539:排氣口
541:磁控電極
543:背襯板
600:相移光罩
D:低密度區域
D,I:曲線
Doff:偏移距離
F:凹缺陷部
H:垂直距離
M:金屬模式
O:中心
R:反應模式
S:主表面
T:過渡模式
θ:傾斜角
Figure 109107708-A0305-02-0097-8
:旋轉軸
Figure 109107708-A0305-02-0097-9
1:中心軸
Figure 109107708-A0305-02-0097-10
2:直線
圖1係表示第1及第2實施形態中之光罩基底之構成之剖面圖。
圖2係表示第1及第2實施形態中之光罩基底之其他構成之剖面圖。
圖3(a)~(f)係表示第1及第2實施形態中之轉印用光罩之製造步驟的剖面圖。
圖4係用以對利用反應性濺鍍形成薄膜之情形時之成膜模式進行說明的模式圖。
圖5係表示第2實施形態中之光罩基底之製造方法之流程圖。
圖6係表示第2實施形態中之製造方法所使用之RF濺鍍裝置之一例的模式圖。
圖7係表示第3實施形態中之光罩基底之構成之剖面圖。
圖8係表示第3實施形態中之光罩基底之製造方法所使用之成膜裝置之一例的模式圖。
圖9係表示第3實施形態中之光罩基底之製造方法所使用之成膜裝置 中基板與濺鍍靶之位置關係的模式圖。
圖10係表示第3實施形態中之相移光罩之構成之剖面圖。
<第1實施形態>
以下，對本發明之第1實施形態進行說明。
本發明者等人對利用含有矽及氮且不含有過渡金屬之矽系材料膜形成相移膜之情形時，實現膜之厚度方向上之組成及光學特性之均一性較高且為低缺陷之膜的方法進行了銳意研究。於現狀之成膜技術中，為了將含有矽及氮且不含有過渡金屬之矽系材料膜以成為組成及光學特性之均一性較高之狀態之方式形成於基板上，需要應用利用反應性濺鍍之成膜技術。然而，一般而言，於利用反應性濺鍍之薄膜之成膜時，經常產生薄膜之成膜速率及電壓根據成膜室內之反應性氣體之混合比率發生變動之現象。
圖4係對藉由反應性濺鍍成膜薄膜之情形時使成膜室內之包含稀有氣體與反應性氣體之混合氣體中之反應性氣體之混合比率(或混合氣體中之反應性氣體之流量比)變化時產生之成膜速度之變化，模式性地以曲線圖示出一般之傾向者。於圖4中，示出使混合氣體中之反應性氣體之混合比率逐漸增加之情形(增加模式)時之成膜速度之變化之曲線I、及使混合氣體中之反應性氣體之混合比率逐漸減少之情形(減少模式)時之成膜速度之變化之曲線D。一般而言，於混合氣體中之反應性氣體之混合比率較低之區域(圖4中之金屬模式M之區域)及混合氣體中之反應性氣體之混合比率較高之區域(圖4中之反應模式R之區域)中，增加模式及減少模式中伴隨混合氣體中之反應性氣體混合比率之變化而產生之成膜速度之變動幅度均較小。又，混合氣體中之反應性氣體之混合比率相同之增加模式與減少模式 之間之成膜速度之差亦較小。因此，於金屬模式M之區域與反應模式R之區域中，可穩定地成膜薄膜。即，金屬模式M之區域及反應模式R之區域可謂能夠形成組成及光學特性之均一性較高且為低缺陷之薄膜的區域。
另一方面，於圖4中之夾於金屬模式M之區域與反應模式R之區域之間之過渡模式T之區域中，增加模式及減少模式中伴隨混合氣體中之反應性氣體混合比率之變化而產生之成膜速度之變動幅度均較大。又，混合氣體中之反應性氣體之混合比率相同之增加模式與減少模式之間之成膜速度之差亦較大。於過渡模式T之區域中，由成膜室中之混合氣體中之反應性氣體混合比率之微小變化所引起之成膜速度之變動較大，亦產生由因上述混合比率之微小變化而自增加模式向減少模式轉變所引起之成膜速度之變動。因此，於成膜速度不穩定之狀態下形成薄膜。成膜速度之變動影響薄膜中所含有之反應性氣體之成分量。即，過渡模式T之區域可謂難以形成組成及光學特性之均一性較高且為低缺陷之薄膜的區域。
利用反應性濺鍍形成包含不含有過渡金屬之矽系材料膜之單層構造之相移膜之情形時，因所要求之光學特性之制約而於過渡模式T之區域中成膜之必要性較高。亦有如下方法，即，摸索混合氣體中之反應性氣體之混合比率相同之過渡模式T中的增加模式與減少模式之間之成膜速度之差較小之反應性氣體之組合。然而，即便發現如上所述之反應性氣體之組合，過渡模式T內之伴隨混合氣體中之反應性氣體混合比率之變化而產生之成膜速度之變動幅度較大的問題亦未得到解決。
利用基於金屬模式之區域之反應性濺鍍形成含有矽及氮且不含有過渡金屬之矽系材料膜之情形時，若欲確保用以獲得作為相移膜所要求之相位差之膜之厚度，則該形成之膜材料之消光係數k較高，因此，會低於所 要求之相對於ArF曝光光線之透過率。此種膜難以產生相移效果，而不適於相移膜。另一方面，利用基於反應模式之區域之反應性濺鍍形成含有矽及氮且不含有過渡金屬之矽系材料膜之情形時，若欲確保用以獲得作為相移膜所要求之相位差之膜之厚度，則該形成之膜材料之消光係數k較低，因此，會高於所要求之相對於ArF曝光光線之透過率。此種膜雖然可獲得相移效果，但有半導體晶圓上之抗蝕膜因來自產生相移效果之區域以外之圖案部分之透過光而感光之虞，此亦不適於相移膜。
對解決利用含有矽及氮且不含有過渡金屬之矽系材料膜實現適於ArF曝光光線之相移膜時產生之多個技術課題的方法進行了銳意研究，結果得出以下結論：藉由設為利用基於金屬模式之區域之反應性濺鍍形成之矽系材料膜即低透過層、與利用基於反應模式之區域之反應性濺鍍形成之矽系材料膜即高透過層積層而成之構造之相移膜，可解決上述技術課題。
即，本發明係一種於透光性基板上設置有相移膜之光罩基底，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能。本發明光罩基底包括以下特徵。即，上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造。又，上述低透過層及上述高透過層係由包含矽及氮之材料或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。又，上述低透過層與上述高透過層相比，氮含量相對較少。
又，本發明係一種於透光性基板上設置有相移膜之光罩基底之製造方法，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能。上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造。本發明光罩基底之製造方法包括低透過層形成步 驟及高透過層形成步驟。於低透過層形成步驟中，使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述低透過層。於高透過層形成步驟中，使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體且氮系氣體之混合比率較上述低透過層形成步驟時高之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述高透過層。
又，於該光罩基底之製造方法中，低透過層形成步驟中使用之濺鍍氣體較佳為選定較成為過渡模式之氮系氣體之混合比率之範圍小的氮系氣體之混合比率，上述過渡模式具有成膜變得不穩定之傾向。又，於該光罩基底之製造方法中，高透過層形成步驟中使用之濺鍍氣體較佳為選定較成為過渡模式之氮氣之混合比率之範圍大的氮氣之混合比率。
本發明之光罩基底及光罩基底之製造方法中，並非將相移膜設為單層構造，而設為低透過層及高透過層之積層構造。藉由設為此種積層構造，低透過層可利用有形成氮含量較少之膜之傾向之金屬模式之區域之反應性濺鍍而成膜，高透過層可利用有形成氮含量較多之膜之傾向之反應模式之區域之反應性濺鍍而成膜。藉此，可利用低透過層及高透過層成膜時之成膜速率及電壓之變動均較小之成膜條件下的反應性濺鍍來成膜，其結果，可形成組成及光學特性之均一性較高且低缺陷之相移膜。
低透過層及高透過層係由包含矽及氮之材料、或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。於低透過層及高透過層中不含有會成為相對於ArF曝光光線之耐光性降低 之因素之過渡金屬。又，理想的是使低透過層及高透過層不含有除過渡金屬以外之金屬元素。其原因在於：關於除過渡金屬以外之金屬元素，亦無法否定會成為相對於ArF曝光光線之耐光性降低之因素之可能性。低透過層及高透過層除含有矽以外，亦可含有任一種半金屬元素。於該半金屬元素中，較佳為含有選自硼、鍺、銻及碲中之一種以上之元素。其原因在於：藉由將該等元素添加至濺鍍靶，可期待提高濺鍍靶之導電性。
低透過層及高透過層除含有氮以外，亦可含有任一種非金屬元素。於該非金屬元素中，較佳為含有選自碳、氟及氫之一種以上之元素。低透過層中及高透過層中之氧之含量較佳為10原子%以下，更佳為5原子%以下，進而較佳為不積極地含有氧(RBS(Rutherford back scattering spectroscopy，拉塞福逆散射譜法)、XPS(X-ray photoelectron spectroscopy，X射線光電子光譜法)等組成分析之結果為檢測下限值以下)。若使矽系材料膜含有氧，則有消光係數k大幅降低之傾向，而相移膜整體之厚度變厚。透光性基板一般而言由合成石英玻璃等以SiO2為主成分之材料形成。低透過層及高透過層中之任一個與透光性基板之表面接觸地形成之情形時，若矽系材料膜包含氧，則包含氧之矽系材料膜之組成與玻璃之組成之差變小。因此，有時產生如下問題：於在相移膜形成圖案時進行之乾式蝕刻中，難以於矽系材料膜與透光性基板之間獲得蝕刻選擇性。
於包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶中，作為半金屬元素，若含有選自硼、鍺、銻及碲中之一種以上之元素，則較佳。其原因在於：可期待該等半金屬元素提高靶之導電性。尤其，利用DC(Direct Current，直流)濺鍍法形成低透過層及高透過層之情形時，理想的是使靶含有該等半金屬元素而提高靶之導電性。
低透過層及高透過層亦可含有稀有氣體。稀有氣體係因於利用反應性濺鍍成膜薄膜時存在於成膜室內，可加快成膜速度而提高生產性的元素。藉由該稀有氣體電漿化並碰撞於靶而靶構成元素自靶飛出。飛出之靶構成元素係於途中取入反應性氣體，並且積層於透光性基板上而形成薄膜。於該靶構成元素自靶飛出直至附著於透光性基板為止之期間少量取入成膜室中之稀有氣體。關於作為該反應性濺鍍中所需之稀有氣體較佳之氣體，列舉氬、氪及氙。又，為了緩和薄膜之應力，可將原子量較小之氦或氖積極地取入至薄膜中。
於形成相移膜之低透過層之低透過層形成步驟及形成高透過層之高透過層形成步驟中，使濺鍍氣體含有氮系氣體。該氮系氣體只要為含有氮之氣體，則任一種氣體均可應用。如上所述，較佳為將低透過層中及高透過層中之氧含量抑制得較低，因此，較佳為應用不含有氧之氮系氣體，更佳為應用氮氣(N2氣體)。
本發明係一種於透光性基板上設置有相移膜之光罩基底之製造方法，上述相移膜具有使ArF曝光光線以特定之透過率透過且相對於透過之ArF曝光光線產生特定量之相移的功能。上述相移膜包含低透過層及高透過層積層而成之構造。本發明光罩基底之製造方法包含低透過層形成步驟及高透過層形成步驟。低透過層形成步驟包括如下動作：使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述低透過層。高透過層形成步驟包括如下動作：使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體且氮系氣體之混合比率較上 述低透過層形成步驟時高之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述透光性基板上形成上述高透過層。
相移膜中之低透過層及高透過層較佳為不經由其他膜而直接相互接觸地積層之構造。又，本發明之光罩基底較佳為包含含有金屬元素之材料之膜與低透過層及高透過層中之任一個均不接觸的膜構造。其原因在於：若於含有金屬元素之膜與含有矽之膜接觸之狀態下進行加熱處理或ArF曝光光線之照射，則有金屬元素容易擴散至含有矽之膜中之傾向。
低透過層及高透過層較佳為包含相同之構成元素。在低透過層及高透過層中之任一個包含不同之構成元素且該等接觸地積層之狀態下進行加熱處理或ArF曝光光線之照射之情形時，有上述不同之構成元素朝不包含該構成元素之側之層移動並擴散之虞。而且，有低透過層及高透過層之光學特性自成膜當初較大地變化之虞。又，尤其，於上述不同之構成元素為半金屬元素之情形時，需要使用不同之靶成膜低透過層及高透過層。
於本發明之光罩基底中，作為透光性基板之材料，除合成石英玻璃以外，亦列舉石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃及低熱膨脹玻璃(SiO2-TiO2玻璃等)等。合成石英玻璃相對於ArF準分子雷射光(波長193nm)之透過率較高，而作為形成光罩基底之透光性基板之材料尤佳。
相移膜中之低透過層及高透過層之自透光性基板側起之積層順序可為任意順序。於與透光性基板接觸並按照低透過層、高透過層之順序積層所得之相移膜之構造之情形時，由於低透過層為氮含量較少之含矽膜，故有更容易於低透過層與由以SiO2為主成分之材料形成之透光性基板之間獲得蝕刻選擇性的效果。又，藉由乾式蝕刻於含矽系膜形成圖案時，乾式蝕刻中使用之蝕刻氣體一般為氟系氣體，但對於氮含量較少之含矽系膜，亦 可應用氯系氣體作為蝕刻氣體。藉由對低透過層之乾式蝕刻使用氯系氣體，可大幅度提高低透過層與透光性基板之間之蝕刻選擇性。
另一方面，於與透光性基板接觸地按照高透過層、低透過層之順序積層所得之相移膜之構造之情形時，高透過層為氮含量較多之含矽膜。因此，與由以SiO2為主成分之材料形成之透光性基板接觸地形成高透過層之情形時，有容易於透光性基板之表面與高透過層之間獲得較高之密接性的效果。
相移膜中之低透過層及高透過層較佳為不經由其他膜而直接相互接觸地積層之構造。其原因在於：根據上述原因，理想的是含矽膜不為與包含含有金屬元素之材料之膜接觸之狀態。
相移膜較佳為具有2組以上的包含1層低透過層與1層高透過層之1組積層構造。又，較佳為於低透過層及高透過層之任一層中1層之厚度均為20nm以下。低透過層及高透過層係因所要求之光學特性相差較大而兩者之膜中之氮含量之差較大。因此，於低透過層與高透過層之間，氟系氣體之乾式蝕刻之蝕刻速率差增大。相移膜設為包含1層低透過層與1層高透過層之雙層構造之情形時，利用氟系氣體之乾式蝕刻形成圖案時，容易於蝕刻後之相移膜之圖案之剖面產生階差。藉由將相移膜設為具有2組以上的包含1層低透過層與1層高透過層之1組積層構造的構造，低透過層及高透過層之各層(1層)之厚度與上述雙層構造(1組積層構造)之情形相比變薄。因此，可使蝕刻後之相移膜之圖案之剖面上產生之階差變小。又，藉由將低透過層及高透過層中之各層(1層)之厚度限制為20nm以下，可進一步抑制蝕刻後之相移膜之圖案之剖面上產生之階差。
近年來，利用使用電子束照射之缺陷修正(EB(Electron Beam，電子 束)缺陷修正)進行藉由乾式蝕刻於光罩基底之薄膜(相移膜)形成轉印圖案而製作轉印用光罩(相移光罩)時產生之黑點缺陷部分之修正的情況變多。該EB缺陷修正係如下技術，即，一面將XeF2等非激發狀態之物質氣體化並供給至黑點缺陷部分，一面對黑點缺陷部分照射電子束，藉此，使黑點缺陷部分之薄膜變為揮發性之氟化物而將其去除。先前，該EB缺陷修正中使用之XeF2等氟系氣體係以非激發狀態供給，因此，認為未被照射電子束之部分之薄膜不易受到影響。然而，於該光罩基底之薄膜由矽系化合物形成且矽系化合物中之氧或氮之含量較少之情形時，判明上述薄膜被XeF2等非激發狀態之氟系氣體蝕刻。
本發明中之相移膜之低透過層係氮含量較少且不積極地含有氧之矽系材料膜。因此，該低透過層有容易被EB缺陷修正時之XeF2等非激發狀態之氟系氣體蝕刻之傾向。為了避免低透過層之蝕刻，理想的是低透過層設置成XeF2等非激發狀態之氟系氣體難以接觸之狀態。另一方面，高透過層係氮含量較多之矽系材料膜，因此，有不易因XeF2等非激發狀態之氟系氣體而受到影響之傾向。藉由如上述般將相移膜設為具有2組以上的低透過層及高透過層之積層構造之組合之構造，低透過層可設置成夾於2個高透過層之間之構造或者夾於透光性基板與高透過層之間之狀態。藉此，XeF2等非激發狀態之氟系氣體成為如下狀態：雖然有可能在初期與低透過層之側壁接觸而蝕刻低透過層，但之後難以與低透過層接觸(由於低透過層之側壁之表面成為較高透過層之側壁之表面複雜之狀態，故氣體不易進入)。由此，藉由設為如上所述之積層構造，可抑制低透過層被XeF2等非激發狀態之氟系氣體蝕刻。又，藉由將低透過層及高透過層中之各層之厚度限制為20nm以下，可進一步抑制低透過層被XeF2等非激發 狀態之氟系氣體蝕刻。再者，低透過層之厚度較佳為比高透過層之厚度薄。
低透過層及高透過層較佳為利用包含矽及氮之材料形成。又，於該光罩基底之製造方法中，於低透過層形成步驟中，較佳為使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成低透過層。又，於高透過層形成步驟中，較佳為使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成高透過層。
如上所述，使低透過層及高透過層含有過渡金屬會成為相對於ArF曝光光線之耐光性降低之因素。使低透過層及高透過層含有過渡金屬以外之金屬或矽以外之半金屬元素之情形時，有可能所含有之金屬或半金屬元素於低透過層與高透過層之間移動，隨之，低透過層及高透過層之光學特性發生變化。又，藉由使低透過層及高透過層含有非金屬元素，進而使低透過層及高透過層含有氧，相對於ArF曝光光線之透過率大幅降低。若考慮該等情況，則低透過層及高透過層更佳為利用包含矽及氮之材料形成。稀有氣體係即便對薄膜進行如RBS及XPS般之組成分析亦難以檢測的元素。因此，可視為上述包含矽及氮之材料亦包含進而含有稀有氣體之材料。
低透過層較佳為由相對於ArF曝光光線之折射率n未達2.5(較佳為2.4以下，更佳為2.2以下，進而較佳為2.0以下)且消光係數k為1.0以上(較佳為1.1以上，更佳為1.4以上，進而較佳為1.6以上)之材料形成。又，高透過層較佳為由相對於ArF曝光光線之折射率n為2.5以上(較佳為2.6以上)且消光係數k未達1.0(較佳為0.9以下，更佳為0.7以下，進而較佳為0.4以下)之材料形成。以2層以上之積層構造構成相移膜之情形時，低透過層及高透過層之折射率n及消光係數k需分別為上述範圍。其結果，以2層以上之 積層構造構成之相移膜可滿足作為相移膜所要求之特性、即為相對於ArF曝光光線之特定之相位差及特定之透過率的特性。
薄膜之折射率n及消光係數k並非僅由該薄膜之組成決定。該薄膜之膜密度及結晶狀態等亦為對折射率n及消光係數k造成影響之要素。因此，調整利用反應性濺鍍成膜薄膜時之各條件，以該薄膜成為所期望之折射率n及消光係數k之方式成膜。為了使低透過層及高透過層為上述折射率n及消光係數k之範圍，可於利用反應性濺鍍成膜時調整稀有氣體與反應性氣體之混合氣體之比率，但並不限定此。對折射率n及消光係數k造成影響之成膜條件涉及利用反應性濺鍍成膜時之成膜室內之壓力、對靶施加之電力、及靶與透光性基板之間之距離等位置關係等多方面。又，該等成膜條件需要對應各個成膜裝置而最佳化，以所形成之薄膜成為所期望之折射率n及消光係數k之方式適當進行調整。
相移膜較佳為於距離透光性基板最遠之位置具有最上層，該最上層係由包含矽、氮及氧之材料或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。又，於該光罩基底之製造方法中，較佳為包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟係使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含稀有氣體之濺鍍氣體中之濺鍍，於相移膜之距離透光性基板最遠之位置形成最上層。進而，於該光罩基底之製造方法中，更佳為包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟進行如下處理：使用矽靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，於上述相移膜之距離透光性基板最遠之位置形成最上層，並使上述最上層之至少表層氧化。
不積極地含有氧且含有氮之矽系材料膜雖然相對於ArF曝光光線之耐 光性較高，但有耐化學品性低於積極地含有氧之矽系材料膜之傾向。又，構成為配置有不積極地含有氧且含有氮之高透過層或低透過層作為相移膜之與透光性基板側為相反側之最上層的光罩基底之情形時，藉由對利用該光罩基底製作之相移光罩進行光罩清洗及於大氣中進行保管，有時相移膜之表層發生氧化，難以避免其氧化。因相移膜之表層發生氧化，故相移膜之光學特性自薄膜成膜時之光學特性較大地變化。尤其，於設置低透過層作為相移膜之最上層之構成之情形時，因低透過層氧化所引起之透過率之上升幅度變大。藉由相移膜為於低透過層及高透過層之積層構造上進而設置有由包含矽、氮及氧之材料或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成之最上層的構造，可抑制低透過層及高透過層之表面氧化。
由包含矽、氮及氧之材料或於該材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成之最上層，可為於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成或者可為組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成(最上層具有隨著遠離透光性基板而層中之氧含量逐漸增加之組成梯度(composition gradient)之構成)。作為適於在層之厚度方向上為大致相同之組成之構成之最上層之材料，列舉SiO2及SiON。作為組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成之最上層，較佳為如下構成：透光性基板側為SiN，隨著遠離透光性基板而氧含量增加，且表層為SiO2或SiON。
關於最上層之形成，可應用如下之最上層形成步驟：使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮氣、氧氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成。 該最上層形成步驟可應用於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成之最上層、及組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成之最上層中的任一種最上層之形成。又，關於最上層之形成，可應用如下之最上層形成步驟：使用二氧化矽(SiO2)靶或包含在二氧化矽(SiO2)中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含稀有氣體之濺鍍氣體中之濺鍍而形成。該最上層形成步驟亦可應用於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成之最上層及組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成之最上層中的任一種構成之最上層之形成。
關於最上層之形成，可應用進行如下處理之最上層形成步驟：使用矽靶或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料之靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成，進而使該最上層之至少表層氧化。該最上層形成步驟基本上可應用於組成於層之厚度方向上表現出梯度之最上層之形成。作為此情形時之使最上層之表層氧化之處理，列舉大氣中等含有氧之氣體中之加熱處理、使臭氧或氧電漿與最上層接觸之處理等。
相移膜中之低透過層、高透過層及最上層係藉由濺鍍而形成，可應用DC濺鍍、RF(Radio Frequency，射頻)濺鍍及離子束濺鍍等中之任一種濺鍍。於使用導電性較低之靶(矽靶、不含有半金屬元素或含量較少之矽化物靶等)之情形時，較佳為應用RF濺鍍或離子束濺鍍。若考慮成膜速率，則於使用導電性較低之靶之情形時，更佳為應用RF濺鍍。
關於利用濺鍍分別形成相移膜中之低透過層及高透過層之步驟，可應用在同一成膜室形成低透過層及高透過層之情形與在不同之成膜室形成之情形之任一個。又，於同一成膜室形成低透過層及高透過層之情形時， 有利用同一靶形成低透過層及高透過層之情形及利用不同之靶形成之情形，但可應用該等中之任一個。再者，於不同之成膜室形成低透過層及高透過層之情形時，較佳為設為經由例如其他真空室將各成膜室彼此連結之構成。於此情形時，較佳為將大氣中之透光性基板導入至真空室內時所經過之加載互鎖真空室(load lock chamber)連結於真空室。又，較佳為設置用以於加載互鎖真空室、真空室及各成膜室之間搬送透光性基板之搬送裝置(機器手)。
本發明之光罩基底中之相移膜為了使相移效果有效地發揮功能，而相對於ArF曝光光線之透過率較佳為1%以上，更佳為2%以上。又，相移膜相對於ArF曝光光線之透過率較佳為調整為30%以下，更佳為20%以下，進而較佳為18%以下。又，於相移膜中，較佳為相對於透過之ArF曝光光線而言與於空氣中以與該相移膜之厚度相等之距離通過之光之間產生的相位差被調整為170~190度之範圍。
於本發明之光罩基底中，較佳為於相移膜上積層遮光膜。一般而言，於轉印用光罩中，對於形成轉印圖案之區域(轉印圖案形成區域)之外周區域，要求確保特定值以上之光學密度(OD，Optical Density)。其原因在於：為了於已使用曝光裝置對半導體晶圓上之抗蝕膜進行曝光轉印時，抗蝕膜不會受到已透過外周區域之曝光光線之影響。關於該方面，相移光罩之情形時亦同樣。通常，認為理想的是於包含相移光罩之轉印用光罩之外周區域中OD為3.0以上，認為需要至少2.8以上之OD。如上所述，相移膜具有以特定之透過率使曝光光線透過之功能，若僅藉由相移膜，則難以確保特定值之光學密度。因此，理想的是於製造光罩基底之階段中於相移膜上積層遮光膜，以確保不足之光學密度。藉由設為如上所述之光罩基底 之構成，只要於製造相移膜之途中去除使用相移效果之區域(基本上為轉印圖案形成區域)之遮光膜，便可製造對外周區域確保了特定值之光學密度之相移光罩。
遮光膜可應用單層構造及2層以上之積層構造之任一種構造。又，單層構造之遮光膜及2層以上之積層構造之遮光膜之各層可為於膜或層之厚度方向上為大致相同之組成之構成，亦可為組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成。
於遮光膜與相移膜之間未介隔其他膜之情形時，遮光膜必需應用相對於在相移膜形成圖案時所使用之蝕刻氣體具有充分之蝕刻選擇性之材料。於此情形時，遮光膜較佳為利用含有鉻之材料形成。作為形成該遮光膜之含有鉻之材料，除鉻金屬以外，列舉於鉻中含有選自氧、氮、碳、硼及氟之一種以上之元素之材料。一般而言，鉻系材料係利用氯系氣體與氧氣之混合氣體進行蝕刻，但鉻金屬相對於該蝕刻氣體之蝕刻速率不怎麼高。若考慮提高相對於氯系氣體與氧氣之混合氣體之蝕刻氣體之蝕刻速率的方面，則作為形成遮光膜之材料，較佳為使用於鉻中含有選自氧、氮、碳、硼及氟之一種以上之元素之材料。又，亦可於形成遮光膜之含有鉻之材料中含有鉬、銦及錫中之一種以上之元素。藉由含有鉬、銦及錫中之一種以上之元素，可進一步提高相對於氯系氣體與氧氣之混合氣體之蝕刻速率。
另一方面，於本發明之光罩基底中，設為於遮光膜與相移膜之間介隔其他膜之構成之情形時，較佳為設為如下構成：利用上述含有鉻之材料形成上述其他膜(蝕刻終止層兼蝕刻遮罩膜)，且利用含有矽之材料形成遮光膜。含有鉻之材料藉由氯系氣體與氧氣之混合氣體進行蝕刻，但由有機 系材料形成之抗蝕膜被該混合氣體蝕刻。含有矽之材料一般而言利用氟系氣體或氯系氣體進行蝕刻。由於該等蝕刻氣體基本上不含有氧，故與藉由氯系氣體與氧氣之混合氣體進行蝕刻之情形相比，可減少由有機系材料形成之抗蝕膜之減膜量。因此，可減少抗蝕膜之膜厚。
於形成遮光膜之含有矽之材料中，可含有過渡金屬，亦可含有過渡金屬以外之金屬元素。其原因在於：利用該光罩基底製作相移光罩之情形時，於遮光膜形成之圖案基本上為外周區域之遮光帶圖案，因此，照射ArF曝光光線之累計量比轉印圖案形成區域少之情況、及該遮光膜於微細圖案殘留之情況極少，因此，即便ArF耐光性較低，亦不易產生實質性之問題。又，其原因在於：使遮光膜含有過渡金屬之情形時，與不含有過渡金屬之情形相比，遮光膜之遮光性能較大地提高，而可使遮光膜之厚度變薄。作為使遮光膜含有之過渡金屬，列舉鉬(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)等中之任一種金屬或該等金屬之合金。
遮光膜亦可含有選自鉿(Hf)及鋯(Zr)之1種以上之元素與鉭(Ta)，且除其表層以外利用不含有氧之材料形成。此情形時之遮光膜可藉由含有氯系氣體且不含有氧氣之蝕刻氣體而進行乾式蝕刻，且相對於利用含有氟系氣體之蝕刻氣體之乾式蝕刻，於與形成相移膜之材料之間具有蝕刻選擇性。
若考慮以上之蝕刻特性，則更佳為藉由鉭-鉿合金、鉭-鋯合金、鉭-鉿-鋯合金或相對於該等合金而言含有氧以外之元素之化合物而形成遮光膜。作為此情形時之使遮光膜含有之氧以外之元素，例示氮(N)、碳(C)、氫(H)及硼(B)等元素。又，此情形時之遮光膜之材料中亦可包含氦(He)、 氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)等惰性氣體。再者，此情形時之遮光膜之材料係可利用含有氯系氣體且不含有氧氣之蝕刻氣體進行乾式蝕刻之材料，該蝕刻氣體難以蝕刻相移膜。
於在上述相移膜進行積層而包含遮光膜之光罩基底中，更佳為設為如下構成，即，使由相對於蝕刻遮光膜時所使用之蝕刻氣體具有蝕刻選擇性之材料形成之蝕刻遮罩膜進而積層於遮光膜上。由於遮光膜需要具有確保特定之光學密度之功能，故減少其厚度存在極限。蝕刻遮罩膜只要具有能夠於在其正下方之遮光膜形成圖案之乾式蝕刻結束之前之期間作為蝕刻遮罩發揮功能的膜之厚度便足夠，基本上不受光學限制。因此，蝕刻遮罩膜之厚度比起遮光膜之厚度而可大幅地變薄。而且，有機系材料之抗蝕膜只要具有能夠於在該蝕刻遮罩膜形成圖案之乾式蝕刻結束之前之期間作為蝕刻遮罩發揮功能的膜之厚度便足夠，因此，能夠使抗蝕膜之厚度比起先前而大幅地變薄。
於遮光膜由含有鉻之材料形成之情形時，該蝕刻遮罩膜較佳為由上述含有矽之材料形成。再者，此情形時之蝕刻遮罩膜有與有機系材料之抗蝕膜之密接性較低之傾向，因此，較佳為對蝕刻遮罩膜之表面實施HMDS(Hexamethyldisilazane，六甲基二矽氮烷)處理，而使表面之密接性提高。再者，此情形時之蝕刻遮罩膜更佳為由SiO2、SiN、SiON等形成。又，作為遮光膜由含有鉻之材料形成之情形時之蝕刻遮罩膜之材料，除上述材料以外，亦可應用含有鉭之材料。作為此情形時之含有鉭之材料，除鉭金屬以外，列舉於鉭中含有選自氮、氧、硼及碳之一種以上之元素所得之材料等。作為該材料，例如，列舉Ta、TaN、TaON、TaBN、TaBON、TaCN、TaCON、TaBCN及TaBOCN等。另一方面，遮光膜由 含有矽之材料形成之情形時，該蝕刻遮罩膜較佳為由上述含有鉻之材料形成。
於本發明之光罩基底中，亦可於透光性基板與相移膜之間形成包含相對於透光性基板及相移膜均具有蝕刻選擇性之材料(上述含有鉻之材料、例如Cr、CrN、CrC、CrO、CrON及CrC等)之蝕刻終止層膜。
於本發明之光罩基底中，較佳為有機系材料之抗蝕膜與上述蝕刻遮罩膜之表面接觸地以100nm以下之膜厚形成。於與DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體)hp32nm世代對應之微細圖案之情形時，有時於應形成於蝕刻遮罩膜之轉印圖案(相移圖案)設置線寬為40nm之SRAF(Sub-Resolution Assist Feature，次解析輔助特徵)。然而，於此情形時，亦可使抗蝕圖案之剖面縱橫比較低且為1：2.5，因此，可抑制於抗蝕膜之顯影時或沖洗時等抗蝕圖案倒塌或脫離。再者，抗蝕膜更佳為膜厚為80nm以下。
本發明之相移光罩之特徵在於：於上述光罩基底之相移膜形成有轉印圖案。又，本發明之相移光罩之製造方法之特徵在於包括於利用上述製造方法製造之光罩基底之相移膜形成轉印圖案的步驟。由於本發明之相移光罩中構成相移膜之材料本身為相對於ArF曝光光線之耐光性較高之材料，故可於在相移膜形成圖案後省略進行用以使ArF耐光性提高之處理。
圖1係表示作為本發明之一實施形態之光罩基底100之構成的剖面圖。該光罩基底100成為於透光性基板1上積層相移膜2、遮光膜3及蝕刻遮罩膜4而成之構成，上述相移膜2係由低透過層21、高透過層22及最上層23按照該順序積層而成。另一方面，圖2係表示作為本發明之其他實施形態之光罩基底101之構成的剖面圖。該光罩基底101成為於透光性基板1 上積層相移膜2、遮光膜3及蝕刻遮罩膜4而成之構成，上述相移膜2係由高透過層22、低透過層21、高透過層22、低透過層21及最上層23按照該順序積層而成。關於光罩基底100及101之各構成之詳細情況，如上所述。以下，按照圖3所示之製造步驟，對本發明之相移光罩之製造方法之一例進行說明。再者，於該例中，遮光膜係應用含有鉻之材料，蝕刻遮罩膜係應用含有矽之材料。
首先，與光罩基底100中之蝕刻遮罩膜4接觸地利用旋轉塗佈法形成抗蝕膜。繼而，對抗蝕膜曝光描繪應形成於相移膜之轉印圖案(相移圖案)即第1圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，形成具有相移圖案之第1抗蝕圖案5a(參照圖3(a))。繼而，將第1抗蝕圖案5a作為遮罩，進行使用氟系氣體之乾式蝕刻，於蝕刻遮罩膜4形成第1圖案(蝕刻遮罩圖案4a)(參照圖3(b))。
繼而，去除抗蝕圖案5a之後，將蝕刻遮罩圖案4a作為遮罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，於遮光膜3形成第1圖案(遮光膜圖案3a)(參照圖3(c))。繼而，將遮光圖案3a作為遮罩，進行使用氟系氣體之乾式蝕刻，於相移膜2形成第1圖案(相移圖案2a)，且同時亦去除蝕刻遮罩圖案4a(參照圖3(d))。
繼而，利用旋轉塗佈法於光罩基底100上形成抗蝕膜。繼而，對抗蝕膜曝光描繪應形成於遮光膜之圖案(遮光圖案)即第2圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，形成具有遮光圖案之第2抗蝕圖案6b。繼而，將第2抗蝕圖案6b作為遮罩，進行使用氯系氣體與氧氣之混合氣體之乾式蝕刻，於遮光膜3形成第2圖案(遮光圖案3b)(參照圖3(e))。進而，去除第2抗蝕圖案6b，經過清洗等特定之處理，獲得相移光罩200(參照圖3(f))。
作為上述乾式蝕刻中所使用之氯系氣體，只要包含Cl，則並無特別限制。例如，作為氯系氣體，列舉Cl2、SiCl2、CHCl3、CH2Cl2、CCl4及BCl3等。又，作為上述乾式蝕刻中所使用之氟系氣體，只要包含F，則並無特別限制。例如，作為氟系氣體，列舉CHF3、CF4、C2F6、C4F8及SF6等。尤其，不含有C之氟系氣體因相對於玻璃基板之蝕刻速率相對較低而能夠使對於玻璃基板之損傷更小。
本發明之相移光罩即便被累計照射ArF準分子雷射之曝光光線之後，亦可將相移圖案之CD變化(變粗)抑制於較小之範圍。因此，即便將該累計照射後之相移光罩設置於以ArF準分子雷射為曝光光線之曝光裝置之光罩台，而對半導體元件上之抗蝕膜曝光轉印相移圖案，亦能夠以充分滿足設計規格之精度將圖案轉印至半導體元件上之抗蝕膜。
進而，本發明之半導體元件之製造方法之特徵在於：使用上述相移光罩或使用上述光罩基底而製造之相移光罩，對半導體基板上之抗蝕膜曝光轉印圖案。由於本發明之相移光罩及光罩基底具有如上所述之效果，故即便將累計照射ArF準分子雷射之曝光光線後之本發明之相移光罩設置於以ArF準分子雷射為曝光光線之曝光裝置之光罩台，而對半導體元件上之抗蝕膜曝光轉印相移圖案，亦能夠以充分滿足設計規格之精度將圖案轉印至半導體元件上之抗蝕膜。因此，將該抗蝕膜之圖案作為遮罩對下層膜進行乾式蝕刻而形成電路圖案之情形時，可形成不存在由精度不足所引起之配線短路及斷線的高精度之電路圖案。
<第2實施形態>
以下，對本發明之第2實施形態進行說明。
如上所述，藉由反應性濺鍍形成薄膜之情形時，根據反應性氣體之 流量而出現兩個穩定之濺鍍模式。該兩個模式係靶表面以靶材之狀態進行濺鍍之金屬模式、及靶表面以與反應性氣體反應之狀態進行濺鍍之減緩模式。減緩模式與金屬模式相比，對靶施加之陰極施加電壓較高，成膜速度亦較慢。因此，若使濺鍍氣體中之反應性氣體流量增減，則以某流量為界線陰極施加電壓與成膜速度急遽變化，於金屬模式與減緩模式之間產生不穩定之過渡。進而，產生過渡之反應性氣體之流量值係於流量之增加時(圖4之I)與減少時(圖4之D)不同，若將反應性氣體濃度與成膜速度之關係繪製成曲線圖，則產生遲滯(流量之增加時與減少時曲線不一致之現象)(圖4)。若以相當於遲滯之範圍之反應性氣體流量成膜，則施加至靶之電壓及成膜速度變得不穩定，而不形成物性穩定之膜。
如專利文獻3般，使用以矽為靶材之矽靶，利用反應性濺鍍於基板上成膜矽化物之膜之情形時，金屬模式時成膜膜中之組成中所含有之矽之比率較高之膜，減緩模式時成膜接近化學計量之矽化物之膜。例如，形成適於ArF準分子雷射(波長λ=193nm)之半色調式相移光罩之相移膜時，於光罩基底用基板上成膜矽氮化物之情形時，若以反應性氣體之氮氣流量較低之金屬模式成膜，則形成消光係數(k)較大之膜。因此，以金屬模式成膜所得之相移膜係透過率過低而實質上無法獲得基於相位差之干涉效果等。
另一方面，若以反應性氣體之氮氣流量較高之減緩模式成膜，則於基板上形成消光係數(k)較低之膜。因此，以減緩模式成膜所得之相移膜係透過率過高而無法獲得所需之遮光性。為了獲得相移光罩之功能，要求相移膜係以減緩模式成膜之膜與以金屬模式成膜之膜之中間之消光係數(k)。然而，有如下問題：為了獲得上述中間之消光係數(k)之膜，而需要 以不穩定之過渡狀態之氣體流量成膜。
於該第2實施形態中，以提供可解決上述問題及與上述問題關聯地產生之下述問題的光罩基底之製造方法等為目的。又，於該第2實施形態中，尤其，以提供製造如下之光罩基底之方法為目的：於在透光性基板上具備相移膜之光罩基底中，作為相移膜而應用不含有過渡金屬之矽系材料之情形時，上述相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性亦較高，複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性亦高，進而該光罩基底為低缺陷。又，以提供使用利用該製造方法所獲得之光罩基底而製造之相移光罩之製造方法為目的。
為了達成上述問題(課題)，該第2實施形態之發明具有以下構成。
(構成1A)
一種光罩基底之製造方法，其特徵在於：其係包括向真空容器內導入惰性氣體及反應性氣體而利用濺鍍法於透光性基板上形成積層構造之相移膜的步驟者，形成上述相移膜之步驟係於真空容器內配置2個以上的至少包含矽之靶，包括對上述靶中之一個以金屬模式進行濺鍍而形成低透過層之步驟、及對上述靶中之另一個以減緩模式進行濺鍍而形成高透過層之步驟，且包含藉由該等步驟形成按任意順序積層低透過層及高透過層所得之積層構造之相移膜的步驟。
(構成2A)
如構成1A之光罩基底之製造方法，其特徵在於：關於上述反應性氣體，低透過層形成時導入之反應性氣體與高透過層形成時導入之反應性氣 體係同一種氣體。
(構成3A)
如構成1A或2A之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述靶之材料係矽。
(構成4A)
如構成1A至3A中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述反應性氣體係氮氣。
(構成5A)
如構成1A至4A中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述低透過層形成為相對於ArF準分子雷射之曝光光線之折射率n未達2.4且消光係數k為1.0以上的層，上述高透過層形成為相對於ArF準分子雷射之曝光光線之折射率n為2.4以上且消光係數k未達1.0的層。
(構成6A)
如構成1A至5A中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：按任意順序積層上述低透過層及高透過層所得之積層構造係將上述低透過層與上述高透過層交替地積層3層以上而形成。
(構成7A)
如構成1A至6A中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：本發明之光罩基底之製造方法係於按任意順序積層上述低透過層及高透過層所得之積層構造之相移膜之表面形成氧化層。
(構成8A)
一種相移光罩之製造方法，其特徵在於：於利用如構成1A至7A中任 一項之光罩基底之製造方法所製造之光罩基底之上述相移膜形成轉印圖案。
根據上述第2實施形態之各構成之光罩基底之製造方法，可製造一種光罩基底，該光罩基底中相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性可形成得較高，複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性亦可形成得較高，進而該光罩基底為低缺陷。又，藉由使用利用上述第2實施形態之各構成之光罩基底之製造方法所製造之光罩基底而製造相移光罩，可獲得轉印性優異之相移光罩。
於上述第2實施形態之各構成中，「靶材料」只要包含矽即可，有無其他成分不受限定。可在用於成膜半色調式相移光罩之相移膜的靶材料中適當選擇使用包含矽之靶材料。作為用於相移膜之靶，例如，列舉矽靶及包含矽之混合靶。作為此處言及之「包含矽之混合靶」，列舉包含矽與過渡金屬(例如矽及鉬)之混合靶。作為包含矽與過渡金屬之混合靶中之過渡金屬，列舉鉬、鉭、鎢、鈦、鉿、鎳、釩、鋯、鈮、鈀、釕、銠及鉻等。可較佳地應用於第2實施形態之材料之靶係矽靶或包含矽之混合靶，可更佳地應用之靶材料係矽。
再者，於該第2實施形態中，所謂靶材料之「矽」，實質上指含有矽者。表面已自然氧化之矽靶、包含製造靶時混入之雜質元素之矽靶、及包含為了穩定化及濺鍍效率之提高而添加之元素等成分之矽靶包含於此處言及之以「矽」為材料之靶之概念中。又，作為為了提高濺鍍效率而添加之元素，例如，列舉硼、鍺、銻及碲。添加有該等元素之矽靶將濺鍍中之靶表面之導電性維持得較高，因此，於利用DC濺鍍法成膜之情形時可較佳地使用。
於上述第2實施形態之各構成中，「2個靶」中任一個只要含有矽即可，亦可為矽之含量及矽以外之含有物等其他要素不同者。例如，亦可為如下形式：金屬與矽之混合靶設為金屬模式中使用之靶，且矽靶設為減緩模式中使用之靶，而配置於腔室內。又，於2個靶中之任一個均使用矽靶之情形時，亦可僅對減緩模式中使用之矽靶使用添加有賦予導電性之物質者。
於對該等靶材料進行濺鍍而形成之膜中，於金屬模式下成膜之膜與於減緩模式下成膜之膜之消光係數及折射率等光學特性互不相同。例如，準備複數個包含同一材料之靶，按照減緩模式用之靶與金屬模式用之靶而區分使用，按任意順序積層在各個模式下成膜所得之膜，藉此，可成膜具有所期望之光學特性之積層構造之薄膜。
於上述第2實施形態之各構成中，「反應性氣體」只要為與靶材料產生反應而成膜包含反應產物之膜之反應性濺鍍一般而言使用之反應性氣體即可，不限定於特定之氣體種類。作為反應性氣體之具體例，列舉氮、氧、氮氧化物、甲烷、及二氧化碳等。
於上述第2實施形態之各構成中，可用作「惰性氣體」之氣體可列舉氦、氬、氪及氙等稀有氣體類。藉由該惰性氣體進行電漿化並碰撞於靶，構成元素自靶飛出而與反應性氣體反應。反應性氣體與靶之構成元素之反應產物以薄膜之形式成膜於透光性基板上。
於上述第2實施形態之各構成中，所謂「透光性基板」，除合成石英玻璃以外，列舉石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃、低熱膨脹玻璃(SiO2-TiO2玻璃等)等。合成石英玻璃係相對於ArF準分子雷射(波長193nm)之透過率較高，而作為形成光罩基底之透光性基板之材料尤佳。
於上述第2實施形態之各構成中，「濺鍍」方法可應用DC濺鍍、RF濺鍍中之任一種方法。使用導電性較低之矽靶或包含矽之混合靶之情形時，較佳為應用RF濺鍍。考慮成膜速率之情形時，應用RF濺鍍亦較佳。
關於上述第2實施形態之各構成中的相移膜之低透過層及高透過層之自透光性基板側起之積層順序，只要將就透光性基板和與之接觸之層的相關特性而言更佳之層作為透光性基板側之層而形成即可，任一層均可先形成。例如，相較高透過層而低透過層獲得與基板之蝕刻選擇性時，只要將低透過層選擇為與基板接觸之層即可。又，相較低透過層而高透過層與基板之密接性較為優異之情形時，亦可將高透過層選擇為與基板接觸之層。
上述第2實施形態之各構成之特徵之一在於：排列2個以上的至少包含矽之靶，按照以金屬模式成膜者與以減緩模式成膜者而區分使用靶。由此，成膜低透過層及高透過層之任一層時，均僅利用一靶進行濺鍍。對一靶施加了電壓時，不對另一靶施加電壓。
利用同一靶使用金屬模式下之成膜與減緩模式下之成膜之情形時，需要在改變靶表面之物性(模式)之前仔細進行靶之調整。然而，靶之調整係成為真空容器內產生異物之因素之作業。異物係膜之缺陷之原因之一。該等異物之具體例係模式改變時析出於靶表面上之異物、及因調整時使用之擋板(shutter)等之機械性動作而產生之異物。若考慮該等異物，則為了製造低缺陷之光罩基底，較佳為進行靶之調整之次數儘可能地少。
根據上述第2實施形態之各構成，由於區分使用以金屬模式成膜之靶與以減緩模式成膜之靶，故無需伴隨靶之模式變更而進行之頻繁之調整。根據第2實施形態，可於相移膜形成時有效地抑制如上述例般之異物之產生。因此，可製造由異物所引起之缺陷數較少之低缺陷之光罩基底。
又，上述第2實施形態之各構成中之製造方法之特徵之一在於：以金屬模式成膜低透過層、及以減緩模式成膜高透過層。靶於減緩模式時及金屬模式時均可穩定地進行反應性濺鍍，因此，相移膜之面內及膜厚方向上之組成及光學特性之均一性可形成得較高，複數個基板間之相移膜之組成及光學特性之均一性亦可形成得較高。進而，藉由將於減緩模式下成膜之層與於金屬模式下成膜之層組合、及調整各個層之厚度，亦有相移膜之光學設計之自由度較廣之效果。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，上述反應性氣體較佳為低透過層形成時導入之反應性氣體與高透過層形成時導入之反應性氣體為同一種氣體。即，上述反應性氣體較佳為於形成低透過層時與形成高透過層時為同一種氣體。
若反應性氣體之種類於以減緩模式成膜之情形與以金屬模式成膜之情形時相同，則於減緩模式下獲得之高透過層之構成元素與於金屬模式下獲得之低透過層之構成元素相同。因此，於高透過層與低透過層之界面產生之交換反應等副反應未複雜化。因此，即便為積層構造之膜，膜之綜合組成亦保持均一，相移功能不易產生突發變化。再者，於本構成中，只要以金屬模式形成低透過層時導入之反應性氣體與以減緩模式形成高透過層時導入之反應性氣體為同一種氣體即可，導入之反應性氣體之流量及分壓、以及真空容器內之壓力亦可不相同。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，上述靶之材料較佳為矽之構成。即，上述靶較佳為矽靶。根據本構成，所獲得之積層構造之相移膜係由矽與反應性氣體之反應產物構成，不包含過渡金屬等。利用以此種構成成膜所得之相移膜而獲得之相移部即便長時間照射短波長之曝光光 線、具體而言、波長193nm之ArF準分子雷射之曝光光線，圖案尺寸亦不易產生變化。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，上述反應性氣體較佳為氮氣。所謂此處言及之「氮氣」，實質上指可藉由反應性濺鍍形成氮化物層之氣體。具體而言，包含於反應性氣體中之氮氣(N2)為90體積%以上、較佳為99體積%以上之氣體係此處言及之「氮氣」。
形成相對於ArF準分子雷射之曝光光線而言具有光半透過性之相移膜之情形時，選擇氧化物、氮化物及氮氧化物等。矽系之相移膜之情形時，亦選擇氧化物、氮化物及氮氧化物等，但若選擇氧化物或氮氧化物則有折射率(n)變低之傾向。因此，於矽系之相移膜之組成中含有氧之情形時，需要將相移膜形成得較厚。又，於由合成石英玻璃構成之透光性基板上成膜有包含氧之矽系相移膜之情形時，亦有如下問題：於形成光罩圖案時進行之乾式蝕刻中，難以於矽系相移膜與基板之間獲得蝕刻選擇性。根據本構成，可製造具備光學特性優異且與由石英玻璃構成之透光性基板之蝕刻選擇性亦優異之相移膜的光罩基底。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，較佳為上述低透過層成膜為相對於ArF準分子雷射之曝光光線之折射率(n)未達2.4且消光係數(k)為1.0以上的層，且高透過層形成(成膜)為相對於ArF準分子雷射之曝光光線之折射率(n)為2.4以上且消光係數(k)未達1.0的層。藉由積層低透過層及高透過層之折射率(n)及消光係數(k)被調整為上述範圍之層，可成膜具有所期望之光學特性之相移膜。
低透過層之較佳之折射率(n)為2.3以下，更佳為2.2以下，進而較佳為2.0以下。低透過層之較佳之消光係數(k)為1.1以上，更佳為1.4以上， 進而較佳為1.6以上。又，高透過層之較佳之折射率(n)為2.5以上。高透過層之較佳之消光係數(k)為0.9以下，更佳為0.7以下，進而較佳為0.4以下。再者，薄膜之折射率(n)與消光係數(k)並非僅由該薄膜之組成決定，亦根據該薄膜之膜密度及結晶狀態而變動。因此，較佳為調整利用反應性濺鍍成膜薄膜時之各條件，以該薄膜成為所期望之折射率(n)及消光係數(k)之方式成膜。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，按任意順序積層上述低透過層及高透過層所得之積層構造較佳為將上述低透過層與上述高透過層交替地積層3層以上所得的構造。關於低透過層及高透過層，即便構成各個層之元素相同，其組成比亦不同。即便為利用相同之元素構成之膜，若組成比不同，則乾式蝕刻時之蝕刻速率亦不同。例如，利用基於氟系氣體等之乾式蝕刻形成光罩圖案之情形時，若積層有蝕刻速率不同之層，則於圖案之壁面產生階差。為了抑制該現象，有效的是使積層之層之層厚變薄。根據本構成，能夠使構成相移膜之層之膜厚變薄(例如為20nm以下)，因此，能夠使由各個層之蝕刻速率之差異所導致之上述階差變小。
於上述第2實施形態之光罩基底之製造方法中，較佳為於按任意順序積層上述低透過層及上述高透過層所得之積層構造之相移膜之表面形成氧化層。所謂此處言及之「形成氧化層」，例如，係指如下構成：利用濺鍍成膜按任意順序積層低透過層及高透過層所得之積層構造之相移膜之後進行氧化處理而形成氧化層的構成、及於按任意順序積層低透過層及高透過層所得之積層構造之相移膜之表面另外形成例如矽氧化物之薄膜的構成。作為對表面進行氧化處理之方法之例，列舉於大氣中或氧環境中進行加熱之方法、及使臭氧或氧電漿與表面接觸之方法等。作為於上述積層構造之 相移膜之表面另外形成氧化層之方法，列舉將二氧化矽用於靶之濺鍍成膜等。
表面未被氧化之薄膜露出之基板係藉由進行清洗及於大氣中進行保管，而表層容易被氧化。於相移膜之情形時，亦有薄膜之成膜時之光學特性因表面之氧化而較大地改變的情況。尤其，認為於相移膜之最上層設置有低透過層之構成之情形時因低透過層氧化所引起之透過率之上升幅度變大。藉由對相移膜於低透過層與高透過層之積層構造(不按順序)上(表面)形成不對相移膜之光學特性造成影響之氧化物層，可抑制低透過層及高透過層之表面氧化。
以下，列舉上述第2實施形態之實施例中記載之光罩基底之製造方法及相移光罩之製造方法中較佳之形態。
(形態1)
光罩基底係配備有相移膜者，上述相移膜具有相對於ArF準分子雷射之曝光光線產生特定量之相移的功能。又，透光性基板係合成石英玻璃基板。
(形態2)
相移膜之與透光性基板接觸之層係於金屬模式下濺鍍所得之氮化矽層(低透過層)。合成石英玻璃基板係利用與氮化矽層相同之蝕刻氣體進行乾式蝕刻，但於金屬模式下成膜所得之氮含量較少之氮化矽層係蝕刻特性與合成石英玻璃不同，因此，蝕刻選擇性優異。
(形態3)
相移膜之與透光性基板接觸之層係於減緩模式下濺鍍所得之包含氮化矽之高透過層。利用反應性濺鍍於合成石英玻璃基板上形成氮化膜或氧 化膜之情形時，氮化度或氧化度較高之膜具有密接性優異之特徵。藉由使氮化度較高之於減緩模式下成膜所得之氮化矽層(高透過層)為與基板接觸之層，相移膜與透光性基板之密接性提高。
(形態4)
低透過層及高透過層係利用各個靶形成氮化度不同之氮化矽膜。氮化矽層(高透過層)之氮化度與氮化矽層(低透過層)之氮化度相比相對較大。關於氮化矽層(高透過層)之氮化度，包含氮之含量大於50at%且剩餘部分為矽之情形。關於氮化矽層(低透過層)之氮化度，包含氮之含量小於50at%且剩餘部分為矽之情形。
(形態5)
形成相移膜時使用之濺鍍裝置係RF濺鍍裝置。於DC濺鍍中，雖然亦取決於靶之種類，但若以減緩模式進行反應性濺鍍，則靶表面部之導電性變差，而難以施加電壓。因此，有時放電變得不穩定而高透過層不穩定地形成。又，離子束濺鍍有成膜速率較慢之問題。根據RF濺鍍，以減緩模式成膜之情形時，即便於靶表面之導電性嚴重降低之矽靶之情形時，亦能夠以相對較快之成膜速率穩定地成膜。
(形態6)
以金屬模式及減緩模式成膜時之濺鍍氣體之條件係於所使用之單片式RF濺鍍裝置中，預先驗證濺鍍氣體中之惰性氣體及反應性氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於兩種模式之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。
(形態7)
相移光罩基底之相移膜相對於ArF準分子雷射之曝光光線之透過率被 調整為1%以上30%以下之範圍。又，於相移膜中，相對於透過之ArF準分子雷射之曝光光線而言與於空氣中以與該相移膜之厚度相等之距離通過之光之間產生的相位差被調整為170~190度之範圍。藉由製造相移膜之透過率及相位差被調整為上述範圍之光罩基底，可製造轉印精度優異之相移光罩。
(形態8)
相移膜具有2組以上的低透過層與高透過層之積層構造。而且，各個層之厚度為30nm以下。低透過層及高透過層係如上所述，構成層之元素之組成比不同，而乾式蝕刻之蝕刻速率差變大。因此，若利用氟系氣體等進行各向同性乾式蝕刻而形成光罩圖案，則於圖案側壁形成階差。藉由將低透過層及高透過層之各層之厚度限制為30nm以下、較佳為20nm以下，可進一步抑制蝕刻後之相移膜之圖案之側壁上產生之階差。
(形態9)
於光罩基底之製造過程中，於相移膜上形成有遮光膜。於轉印用光罩中，要求形成轉印圖案之區域(轉印圖案形成區域)之外周區域確保特定值以上之光學密度(OD)。其原因在於：為了於已使用曝光裝置對半導體晶圓上之抗蝕膜進行曝光轉印時，抗蝕膜不因已透過外周區域之曝光光線而受到影響。關於該方面，相移光罩之情形時亦同樣。通常，認為理想的是於包含相移光罩之轉印用光罩之外周區域中OD為3.0以上，認為OD需要至少為2.8以上。如上所述，相移膜具有以特定之透過率使曝光光線透過之功能，若僅藉由相移膜，則難以確保特定值之光學密度。因此，理想的是於製造光罩基底之階段中於相移膜上積層遮光膜，以確保不足之光學密度。藉由設為如上所述之光罩基底之構成，只要於製造相移膜之途中去 除使用相移效果之區域(基本上為轉印圖案形成區域)之遮光膜，便可製造對外周區域確保了特定值之光學密度之相移光罩。再者，遮光膜可應用單層構造及2層以上之積層構造中之任一種構造。
(形態10)
遮光膜係由相對於在相移膜形成圖案時所使用之蝕刻氣體具有選擇性之含有鉻之材料形成。作為形成該遮光膜之含有鉻之材料，除金屬鉻以外，列舉於鉻中含有選自氧、氮、碳、硼及氟之一種以上之元素之材料。一般而言，鉻系材料係利用氯系氣體與氧氣之混合氣體而進行蝕刻，但金屬鉻相對於該蝕刻氣體之蝕刻速率不怎麼高。若考慮提高相對於氯系氣體與氧氣之混合氣體之蝕刻氣體之蝕刻速率的方面，則作為形成遮光膜之材料，較佳為於鉻中含有選自氧、氮、碳、硼及氟之一種以上之元素之材料。又，亦可於形成遮光膜之含有鉻之材料中含有選自錫、銦及鉬之一種以上之元素。
(形態11)
於光罩基底之製造過程中，於遮光膜上形成有蝕刻遮罩。所謂此處言及之「蝕刻遮罩」，係指由相對於蝕刻遮光膜時所使用之蝕刻氣體具有蝕刻選擇性之材料形成的薄膜。由於遮光膜需要具有確保特定之光學密度之功能，故減少其厚度存在極限。蝕刻遮罩膜只要具有能夠於在其正下方之遮光膜形成圖案之乾式蝕刻結束之前之期間作為蝕刻遮罩發揮功能的膜之厚度便足夠，基本上不受光學特性之限制。因此，蝕刻遮罩膜之厚度比起遮光膜之厚度而可大幅地變薄。而且，下述有機系材料之抗蝕膜只要具有能夠於在該蝕刻遮罩膜形成圖案之乾式蝕刻結束之前之期間作為蝕刻遮罩發揮功能的膜之厚度便足夠，因此，能夠使厚度比起先前而大幅地變 薄。
作為遮光膜由含有鉻之材料形成之情形時之蝕刻遮罩膜之材料，列舉矽系材料。關於矽系材料之說明於下文進行敍述。再者，於遮光膜由含有鉻之材料形成之情形時，亦可應用含有鉭之材料。作為此情形時之含有鉭之材料，除金屬鉭以外，列舉於鉭中含有選自氮、氧、硼、矽、及碳之一種以上之元素所得之材料等。例如，列舉Ta、TaN、TaON、TaBN、TaBON、TaCN、TaCON、TaBCN、TaBOCN、TaSi、TaSiN及TaSiON等。又，蝕刻遮罩膜係於遮光膜由含有矽之材料形成之情形時，較佳為由含有鉻之材料形成。再者，關於與遮光膜相關之其他事項(包含和與相移膜之積層構造相關之事項等)，與上述第1實施形態之遮光膜相同。
(形態12)
關於與蝕刻遮罩膜相關之其他事項，與上述第1實施形態之蝕刻遮罩膜相同。
(形態13)
於上述蝕刻遮罩之表面形成有有機系材料之抗蝕膜。關於與抗蝕膜相關之其他事項，與上述第1實施形態之抗蝕膜相同。
<第3實施形態>
以下，對本發明之第3實施形態進行說明。
於一般之光罩基底之製造中，藉由單片式濺鍍裝置於透光性基板之主表面成膜如相移膜般之薄膜。尤其，於在透光性基板上包含相移膜之光罩基底及相移光罩中，重要的是相移膜之透過率及相移量於透光性基板面內保持均一性。因此，如日本專利特開2002-90978號公報中揭示般，於透光性基板之主表面上成膜相移膜時，進行應用相對於經旋轉之透光性基 板之主表面使濺鍍靶之濺鍍面傾斜地對向配置之斜入射旋轉濺鍍法的成膜。
然而，於上述光罩基底之製造時，有如下情形：即便透光性基板之主表面存在微小之損傷(缺陷部分)，只要該缺陷部分之位置於形成轉印圖案時未成為較大之障礙，亦判斷為可使用該透光性基板，成膜薄膜而製作光罩基底。其原因在於：只要將與上述透光性基板中之缺陷部分之平面座標與缺陷種類(凸缺陷或凹缺陷)相關之資訊添加並交付給對應之光罩基底，於薄膜形成轉印圖案時，便可將上述缺陷部分調整至對曝光轉印無影響之位置。
然而，已知如下情況：於應用上述斜入射旋轉濺鍍法之相移膜之成膜時，若透光性基板之主表面存在微小之凹缺陷部，則於成膜於該凹缺陷部之相移膜，局部形成密度低於周圍之低密度區域。推測其原因在於：因利用斜入射旋轉濺鍍法之成膜時自濺鍍靶飛散之濺鍍粒子相對於透光性基板之主表面自相對於垂直方向傾斜之方向侵入的情況、凹缺陷部之剖面之形狀帶有弧度的情況較多等原因，而到達至透光性基板之粒子之侵入角度及速度產生偏差。
而且，如上所述之低密度區域成為與周圍之區域相比透過率較高且光學特性不同的區域。利用此種於透光性基板存在凹缺陷部之光罩基底製造相移光罩之情形時，很容易想到藉由利用未利用上述相位差之大面積之相移膜覆蓋凹缺陷部，可設為凹缺陷部不會對微細圖案之曝光轉印造成影響之圖案設計。然而，難以將凹缺陷部中之透過率降低至與周圍之存在轉印圖案之部分中之透過率同等程度，因此，使用已完成之相移光罩對轉印對象物(半導體基板上之抗蝕膜等)進行圖案之曝光轉印之情形時，有因上 述凹缺陷部上之相移膜之透過率較高而產生上述部分被曝光至轉印對象物之轉印不良的情形，而成為問題。
於該第3實施形態中，以提供一種光罩基底及相移光罩、進而提供該光罩基底之製造方法、相移光罩之製造方法及半導體元件之製造方法為目的，該光罩基底即便於透光性基板有微小之凹缺陷部之情形時，亦不具有透過率高於周圍之白點缺陷，藉此，可減少轉印不良之產生。
作為解決上述課題之方法，於該第3實施形態中，具有以下構成。
(構成1B)
一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板之主表面上設置有相移膜者，上述透光性基板係於形成有上述相移膜之側之主表面具有凹缺陷部，上述相移膜包含自透光性基板側起依序積層高透過層及透光率低於該高透過層之低透過層所得之構造，形成於上述凹缺陷部上之部分的上述高透過層之內部區域具有低密度區域，上述低密度區域之密度與形成於不存在上述凹缺陷部之主表面上之部分的上述高透過層之內部區域之密度相比相對較低。
(構成2B)
如構成1B之光罩基底，其特徵在於：上述高透過層及低透過層係由含有矽及氮之材料形成，上述高透過層與上述低透過層相比，氮含量相對較多。
(構成3B)
如構成1B或2B之光罩基底，其特徵在於：上述高透過層及低透過層係由包含矽及氮之材料或於上述材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料形成。
(構成4B)
如構成1B至3B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述高透過層及低透過層包含相同之構成元素。
(構成5B)
如構成1B至4B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜具有2組以上的上述高透過層與低透過層之積層構造之組合。
(構成6B)
如構成1B至5B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述高透過層及低透過層係由包含矽及氮之材料形成。
(構成7B)
如構成1B至6B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述高透過層之膜厚大於上述低透過層。
(構成8B)
如構成1B至7B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜係於距離上述透光性基板最遠之位置包含由含有矽及氧之材料形成之最上層。
(構成9B)
如構成1B至8B中任一項之光罩基底，其特徵在於：上述相移膜係於距離上述透光性基板最遠之位置具有最上層，該最上層係由含有矽及氧之材料、含有矽、氮及氧之材料或者於該等材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料中之任一種材料形成。
(構成10B)
如構成8B或9B之光罩基底，其特徵在於：對上述相移膜進行5分鐘以上之溫水清洗之後，形成於上述凹缺陷部上之上述相移膜亦殘留。
(構成11B)
一種相移光罩，其特徵在於：於如構成1B至10B中任一項之光罩基底之上述相移膜形成有轉印圖案。
(構成12B)
一種光罩基底之製造方法，其特徵在於：其係於透光性基板之主表面上設置有相移膜之光罩基底之製造方法，其包括利用濺鍍法於上述透光性基板之具有凹缺陷部之主表面上成膜上述相移膜的步驟，上述濺鍍法包含如下步驟：使上述透光性基板繞經過主表面之中心之旋轉軸旋轉、及使濺鍍靶之濺鍍面與上述透光性基板之具有凹缺陷部之主表面對向地傾斜配置，成膜上述相移膜之步驟包含如下步驟：高透過層形成步驟，其於上述透光性基板中之具有凹缺陷部之主表面上形成高透過層；及低透過層形成步驟，其於上述高透過層上形成透光率低於上述高透過層之低透過層；利用上述高透過層形成步驟所形成之上述高透過層中形成於上述凹缺陷部上之部分的上述高透過層之內部區域具有低密度區域，上述低密度區域之密度與形成於不存在上述凹缺陷部之主表面上之部分的上述高透過層之內部區域之密度相比相對較低。
(構成13B)
如構成12B之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述高透過層形成步驟係使用包含含有矽之材料之上述濺鍍靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣 體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述高透過層，上述低透過層形成步驟係使用包含含有矽之材料之上述濺鍍靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體且氮系氣體之混合比率較上述高透過層形成步驟時低的濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述低透過層。
(構成14B)
如構成12B或13B之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述高透過層形成步驟係使用包含矽或於矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料的上述濺鍍靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述高透過層，上述低透過層形成步驟係使用包含矽或於矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料的上述濺鍍靶，藉由包含氮系氣體及稀有氣體且氮系氣體之混合比率較上述高透過層形成步驟時低的濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述低透過層。
(構成15B)
如構成12B至14B中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述高透過層形成步驟係使用包含矽之上述濺鍍靶，藉由包含氮氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述高透過層，上述低透過層形成步驟係使用包含矽之上述濺鍍靶，藉由包含氮氣及稀有氣體且氮系氣體之混合比率較上述高透過層形成步驟時低的濺鍍氣體中之反應性濺鍍，而形成上述低透過層。
(構成16B)
如構成12B至15B中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於：上述高透過層形成步驟係藉由減緩模式下之反應性濺鍍而形成上述高透過層 者，上述低透過層形成步驟係藉由金屬模式下之反應性濺鍍而形成上述低透過層者。
(構成17B)
如構成12B至16B中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟係於上述相移膜之距離上述透光性基板最遠之位置形成包含含有矽及氧之材料之最上層。
(構成18B)
如構成12B至17B中任一項之光罩基底之製造方法，其特徵在於包括最上層形成步驟，該最上層形成步驟於上述相移膜之距離上述透光性基板最遠之位置形成最上層，該最上層係由包含矽及氧之材料、包含矽、氮及氧之材料或者於該等材料中含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料中之任一種材料形成。
(構成19B)
一種相移光罩之製造方法，其特徵在於包括如下步驟，即，於利用如構成12B至18B中任一項之光罩基底之製造方法所製造之光罩基底之上述相移膜形成轉印圖案。
(構成20B)
一種半導體元件之製造方法，其特徵在於具備如下步驟，即，使用如構成11B之相移光罩，對基板上之抗蝕膜曝光轉印上述相移光罩之上述轉印圖案。
(構成21B)
一種半導體元件之製造方法，其特徵在於具備如下步驟，即，使用 利用如構成19B之相移光罩之製造方法所製造之相移光罩，對基板上之抗蝕膜曝光轉印上述相移光罩之上述轉印圖案。
根據上述第3實施形態之各構成，藉由構成為於設置於透光性基板側之高透過層形成凹缺陷部上之低密度區域，可主要藉由不包含低密度區域之低透過層控制相移膜之透過率。因此，可實現具有凹缺陷部之透光性基板上之相移膜之透過率之面內均一性之提高，藉此，對於光罩基底及相移光罩之白點缺陷之形成得到抑制，可防止使用相移光罩之轉印不良之產生。
於光罩基底之製造中，於透光性基板之主表面成膜薄膜時，進行應用相對於經旋轉之透光性基板之主表面使濺鍍靶之濺鍍面傾斜地對向配置之斜入射旋轉濺鍍法的成膜。
然而，關於應用如上所述之斜入射旋轉濺鍍法成膜以MoSi系材料為代表之過渡金屬矽化物系材料之薄膜而獲得的光罩基底，判明如下情況：於使用該光罩基底製作轉印用光罩之製程中，有時於薄膜之主表面產生微小尺寸(100nm左右)之針孔缺陷。又，亦判明如下情況：雖然於剛製作轉印用光罩後之光罩缺陷檢查中未檢測到缺陷，但若在將轉印用光罩設置於曝光裝置並使用特定次數之後進行之光罩清洗後進行光罩缺陷檢查，則有時同樣地於薄膜之主表面產生微小尺寸之針孔缺陷。於任一情形時，對成膜薄膜而完成之光罩基底進行缺陷檢查時，均未檢測到如上所述之針孔缺陷。
發明者等人對產生該針孔缺陷之原因進行了銳意研究。其結果，已知如下情況：產生如上所述之針孔缺陷之光罩基底均在上述針孔缺陷部分正下方之透光性基板之主表面存在微小深度(40nm以下)之損傷(凹缺 陷)。繼而，對利用存在微小之凹缺陷之透光性基板所製造之光罩基底，觀察凹缺陷部之剖面TEM(Transmission Electron Microscope，穿透式電子顯微鏡)圖像。其結果，可確認到於凹缺陷部上之薄膜產生成膜不均。
對該成膜不均部分進一步進行研究後，判明如下情況：該成膜不均之部分之密度比其他之薄膜部分低。進而，亦可確認到如下情況：產生上述成膜不均之密度較低之區域(低密度區域)形成為剖面觀察時自透光性基板側朝向薄膜之表面側延伸之形狀，進而於俯視時自凹缺陷部之外周附近朝中心側延伸。
形成如上所述之低密度區域之原因推測為如下：因於利用斜入射旋轉濺鍍法之薄膜之成膜時自濺鍍靶飛散之濺鍍粒子相對於透光性基板之主表面自相對於垂直方向傾斜之方向侵入的情況、凹缺陷部之剖面之形狀帶有弧度的情況較多等原因，而到達至透光性基板之粒子之侵入角度或速度產生偏差。
此處成為問題之處在於：如上所述之薄膜中之低密度區域成為透過率比周圍之薄膜部分高之區域。因此，透光性基板上之薄膜即便由無產生針孔缺陷之擔憂之材料構成，只要該薄膜為相移膜，亦難以保持特定之相移量，並且難以將凹缺陷部之透過率抑制得較低而與其周圍之透過率為同等程度。因此，於透光性基板存在凹缺陷部之相移光罩即便為利用未利用相位差之大面積之相移膜覆蓋凹缺陷部之圖案設計，亦難以將凹缺陷部之透過率抑制得較低而與周圍之存在轉印圖案之部分之透過率為同等程度，成為有產生白點缺陷之危險性者。
因此，於第3實施形態之各光罩基底中，使透光性基板中之主表面上之相移膜具有自透光性基板側起按照高透過層、低透過層之順序進行積層 所得之構成。由於高透過層原本為透過率較高之層，故即便於該高透過層形成局部之低密度區域，由此引起的相移膜之膜厚方向之整體之透過率之上升程度亦較低，即便使用包含此種相移膜之光罩基底製作相移光罩，亦可將由低密度區域造成的對圖案之曝光轉印之影響抑制得較小。
又，利用光罩基底製作相移光罩時，一般而言，以透光性基板之凹缺陷部上之相移膜不成為形成微細之轉印圖案之區域之方式配置圖案。因此，關於凹缺陷部上之相移膜之相移量，即便不在所期望之範圍內，亦不存在實質問題。因此，即便於主要用於相移膜之相移量之調整之高透過層形成局部之低密度區域，亦不易成為製作相移光罩時之障礙。
以下，根據圖式，對上述本發明之詳細構成進行說明。再者，於各圖中對相同之構成要素標註相同之符號而進行說明。
《光罩基底》
圖7係表示第3實施形態之一構成例之光罩基底300之主要部分剖面圖。如該圖所示，光罩基底300係於透光性基板301中之一側之主表面S上設置有半色調式相移膜(以下，相移膜)320的構成。相移膜320具有自透光性基板301側起按照高透過層322、透光率低於高透過層322之低透過層321之順序進行積層所得之積層構造324。又，相移膜320亦可於距離透光性基板301最遠之位置具有最上層323。此種相移膜320係利用之後詳細地說明之斜入射旋轉濺鍍法成膜各層所得者。又，光罩基底300亦可為視需要使遮光膜303、蝕刻遮罩膜304及抗蝕膜305按照該順序積層於相移膜320之上部而成之構成。以下，對光罩基底300之主要構成部之詳細情況進行說明。
<透光性基板301>
透光性基板301係於設置相移膜320之側之主表面S具有微小深度之損傷作為凹缺陷部F。凹缺陷部F之深度例如為40nm以下。
此種透光性基板301包含相對於微影中之曝光步驟中所使用之曝光光線而言透過性良好的材料。若為使用ArF準分子雷射光(波長：約193nm)作為曝光光線之情形，則利用相對於上述ArF準分子雷射光具有透過性之材料構成即可。作為此種材料，使用合成石英玻璃，但除此以外，亦可使用鋁矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃、低熱膨脹玻璃(SiO2-TiO2玻璃等)或其他各種玻璃基板。尤其，石英基板於ArF準分子雷射光或相較該ArF準分子雷射光而言為短波長之區域透明性較高，因此，可尤佳地用於上述第3實施形態之光罩基底。
再者，所謂此處言及之微影中之曝光步驟，係指使用利用該光罩基底1而製作之相移光罩的微影中之曝光步驟，以下，所謂曝光光線，係設為該曝光步驟中所使用之曝光光線。作為該曝光光線，可應用ArF準分子雷射光(波長：193nm)、KrF準分子雷射光(波長：248nm)、i射線光(波長：365nm)中之任一種，但就曝光步驟中之轉印圖案之微細化之觀點而言，理想的是將ArF準分子雷射光應用為曝光光線。因此，以下，對關於將ArF準分子雷射光應用為曝光光線之情形之實施形態進行說明。
<高透過層322、低透過層321>
構成相移膜320之高透過層322及低透過層321中設置於透光性基板301側之高透過層322係主要用於相移膜320之相移量之調整的層。該高透過層322中形成於透光性基板301之凹缺陷部F上之部分之內部區域具有低密度區域D。高透過層322中之低密度區域D與形成於透光性基板301中不存在凹缺陷部F之主表面S上之部分的高透過層322之內部區域之密度相比 相對較低。
又，低透過層321係介隔高透過層322設置於透光性基板301之主表面S側的層，透過率低於高透過層322。此種低透過層321係主要用於相移膜320之透過率之調整的層。又，設為形成於凹缺陷部F上之低密度區域D未到達至該低透過層321。
如上所述之高透過層322及低透過層321係由含有矽及氮之材料形成，高透過層322與低透過層321相比，氮含量相對較多。此種高透過層322及低透過層321由包含矽及氮之材料(1)形成，或者，亦可由相對於該材料(1)而言含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素的材料(2)形成。
高透過層322及低透過層321中所含有之半金屬元素除矽以外，亦可為任一種半金屬元素，其中，係選自硼、鍺、銻及碲之一種以上之元素。該等元素係因利用之後說明之濺鍍法之相移膜320之成膜製程而包含於高透過層322及低透過層321的元素，且係為提高使用矽之濺鍍靶之導電性而導入之元素。
高透過層322及低透過層321中所含有之非金屬元素除氮以外，亦可為任一種非金屬元素。其中，較佳為於高透過層322及低透過層321中含有選自碳、氟及氫之一種以上之元素。另一方面，高透過層322及低透過層321較佳為將氧之含量抑制為10原子%以下，更佳為氧之含量設為5原子%以下，進而較佳為不積極地含有氧而利用例如RBS、XPS等之組成分析之結果為檢測下限值以下。藉由如此般將相對於作為矽系材料膜之高透過層322及低透過層321的氧之含量抑制得較低，可將消光係數k之值保持為某種程度，而可將相移膜320整體之厚度抑制得較薄。
又，於透光性基板301由合成石英玻璃等以SiO2為主成分之材料形成之情形時，藉由將與透光性基板301接觸地設置之高透過層322中之氧之含量抑制得較低，可確保透光性基板301與高透過層322之組成差。藉此，可於將相移膜320圖案化而形成相移光罩時之蝕刻過程中增大相移膜320與透光性基板301之間之蝕刻選擇性。
高透過層322及低透過層321中所含有之稀有氣體係因利用之後說明之濺鍍法之相移膜320之成膜製程而包含於高透過層322及低透過層321的元素。稀有氣體係藉由於利用反應性濺鍍成膜相移膜320時存在於成膜室內而可加快成膜速度使生產性提高的元素。於利用反應性濺鍍之成膜過程中，藉由該稀有氣體電漿化並碰撞於靶，靶構成元素自靶飛出，途中取入反應性氣體並且積層於透光性基板上而形成薄膜。於該靶構成元素自靶飛出直至附著於透光性基板為止之期間少量取入成膜室中之稀有氣體。關於作為該反應性濺鍍中所需之稀有氣體較佳之氣體，列舉氬、氪及氙。又，為了緩和包含所成膜之高透過層322及低透過層321之相移膜320之應力，可使薄膜積極地取入原子量較小之氦及/或氖。
如上所述之高透過層322及低透過層321較佳為不經由其他膜而直接相互接觸地積層之構造。又，本發明之光罩基底300較佳為包含含有金屬元素之材料之膜與高透過層322及低透過層321之任一個均不接觸的膜構造。藉由設為如上所述之構成，在含有金屬元素之膜與含有矽之膜接觸之狀態下進行加熱處理或ArF曝光光線之照射之情形時，金屬元素不會擴散至含有矽之膜中，可將高透過層322及低透過層321之組成之經時變化抑制得較小。
又，高透過層322及低透過層321較佳為包含相同之構成元素。在高 透過層322及低透過層321之任一個包含不同之構成元素且該等接觸地積層之狀態下進行加熱處理或ArF曝光光線之照射之情形時，有上述不同之構成元素朝不包含該構成元素之側之層移動並擴散之虞。而且，有高透過層322及低透過層321之光學特性自成膜當初較大地變化之虞。然而，藉由利用相同之構成元素構成高透過層322及低透過層321，可將如上所述之變化抑制得較小。又，尤其，於上述不同之構成元素為半金屬元素之情形時，需要使用不同之靶而成膜高透過層322及低透過層321，亦無此種必要。
又，亦可於高透過層322及低透過層321中低透過層321中含有過渡金屬，以調整相移膜320之透過率。然而，由於過渡金屬會成為相對於ArF曝光光線之耐光性降低之因素，故只要為不將此種耐光性之降低視為問題之情形，便可使低透過層321含有過渡金屬。低透過層321亦可包含含有過渡金屬且不含有矽之材料。作為低透過層321中所含有之過渡金屬，列舉含有選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鋯(Zr)及鉻(Cr)之1種以上之元素之材料。尤其，含有如上所述之過渡金屬之低透過層321為氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋯(ZrN)及氮化鉻(CrN)中之任一種時更佳。
又，高透過層322及低透過層321較佳為由包含矽及氮之材料形成。藉此，可防止由使高透過層322及低透過層321含有過渡金屬所引起之耐光性之降低，又，可防止伴隨由使高透過層322及低透過層321含有過渡金屬以外之金屬及矽以外之半金屬元素所引起的高透過層322與低透過層321之間之金屬或半金屬元素之移動的光學特性之變化。又，只要為非金屬元素，例如，若使高透過層322及低透過層321含有氧，則相對於ArF曝 光光線之透過率大幅度上升。若考慮該等情況，則高透過層322及低透過層321更佳為由包含矽及氮之材料形成。稀有氣體係即便對如高透過層322及低透過層321般之薄膜進行如RBS及XPS般之組成分析亦難以檢測的元素。因此，可視為上述包含矽及氮之材料中亦包含含有稀有氣體之材料。
又，於包含如上所述之各材料之高透過層322及低透過層321的相移膜320中，由1層高透過層322與1層低透過層321構成之1組積層構造324亦可保持高透過層322與低透過層321之積層順序而積層2組以上。於此情形時，高透過層322及低透過層321較佳為任一層之厚度均為20nm以下。高透過層322及低透過層321因所要求之光學特性相差較大而兩者間之膜中之氮含量之差較大。因此，於高透過層322與低透過層321之間，進行將該等圖案化時之利用氟系氣體之乾式蝕刻之情形時的蝕刻速率之差變大。相移膜320僅具有1組積層構造324之情形時，藉由利用氟系氣體之乾式蝕刻於相移膜320形成轉印圖案時，容易於蝕刻後之相移膜320之圖案之剖面產生階差。藉由相移膜320設為具有2組以上之積層構造324之構造，高透過層322及低透過層321之各層(1層)之厚度與僅具有1組積層構造324之情形相比變薄，因此，能夠使蝕刻後之相移膜320之圖案之剖面上產生之階差變小。又，藉由將高透過層322及低透過層321中之各層(1層)之厚度限制為20nm以下，可將蝕刻後之相移膜320之圖案之剖面上產生之階差抑制得更小。
然而，與透光性基板301最接近地配置之高透過層322較佳為埋入透光性基板301之凹缺陷部F並且覆蓋形成於該凹缺陷部F上之低密度區域D的膜厚。
再者，作為光罩基底300之變化例，亦可設為於透光性基板301上包含如下相移膜之光罩基底之構成，該相移膜於由1層高透過層322與1層低透過層321構成之積層構造324中之低透過層321側進行積層而進而設置有1層高透過層322。與之前說明者同樣地，積層構造324亦可積層2組以上，於此情形時，成為於設置於距離透光性基板301最遠之位置之低透過層321進行積層而設置有1層高透過層322的構成。藉此，光罩基底成為包含於積層構造324與之後說明之最上層323之間夾持有1層高透過層322的構成之相移膜者。
關於如上所述之高透過層322及低透過層321，分別將折射率n及消光係數k設定為特定之範圍，以使藉由該等所構成之相移膜320滿足相對於曝光光線(例如ArF準分子雷射光)而言之特定之相位差及特定之透過率。
高透過層322係主要用於相移膜320之相移量之調整的層。此種高透過層322較佳為由例如相對於ArF準分子雷射光之折射率n為2.5以上(較佳為2.6以上)且消光係數k未達1.0(較佳為0.9以下，更佳為0.7以下，進而較佳為0.4以下)的材料形成。
又，低透過層321係主要用於相移膜320之透過率之調整的層。此種低透過層321較佳為由例如相對於ArF準分子雷射光之折射率n未達2.5(較佳為2.4以下，更佳為2.2以下，進而較佳為2.0以下)且消光係數k為1.0以上(較佳為1.1以上，更佳為1.4以上，進而較佳為1.6以上)的材料形成。
此處，薄膜之折射率n及消光係數k並非僅由該薄膜之組成決定。該薄膜之膜密度及結晶狀態等亦為對折射率n及消光係數k造成影響之要素。因此，藉由成膜構成相移膜320之高透過層322及低透過層321時之各條件經調整之成膜，而該等各層成為所期望之折射率n及消光係數k。
又，於折射率n及消光係數k如上述般設定之高透過層322及低透過層321中，高透過層322之膜厚大於低透過層321之膜厚。再者，若為由1層高透過層322與1層低透過層321構成之積層構造324積層有複數組的構成，則複數個高透過層322之合計膜厚大於複數個低透過層321之合計膜厚。進而，即便為相對於單數或複數個積層構造324積層有1層高透過層322之構成，複數個高透過層322之合計膜厚亦大於複數個低透過層321之合計膜厚。
<最上層323>
相移膜320較佳為於距離透光性基板301最遠之位置包含由含有矽及氧之材料形成之最上層323。此種最上層323由包含矽及氧之材料(3)形成，或者由包含矽、氮及氧之材料(4)形成，或者由相對於該等材料(3)或材料(4)而言含有選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上之元素之材料(5)中之任一種形成。
最上層323中所含有之半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體係與高透過層322及低透過層321中所含有之半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體相同。
包含如上所述之材料之最上層323除於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成以外，亦包含組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成。最上層323中之組成梯度係隨著遠離透光性基板301而層中之氧含量逐漸增加般的組成之變化。作為適於此種構成之最上層323中於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成的材料，列舉SiO2及SiON。又，作為適於組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成的例子，較佳為如下構成：透光性基板301側為SiN，隨著遠離透光性基板301而氧含量增加，且表層為SiO2或 SiON。再者，於該構成之情形時，亦可將使高透過層322或低透過層321之表層氧化而組成表現出梯度之層設為最上層323。
藉由相移膜320包含如上所述之最上層323，可確保相移膜320之耐化學品性。即，高透過層322及低透過層321設為由含有矽及氮之材料形成且將氧之含量抑制得較低者。如此般不積極地含有氧且含有氮之矽系材料膜雖然相對於ArF準分子雷射光之耐光性較高，但有與積極地含有氧之矽系材料膜相比耐化學品性較低之傾向。因此，藉由相移膜320包含由含有矽及氧之材料形成之最上層323，而實現了相移膜320之耐化學品性之提高。
藉由設置有如上所述之最上層323，該光罩基底300即便在對相移膜320進行了5分鐘以上之溫水清洗之後，亦不會於凹缺陷部F上之相移膜320形成針孔缺陷，而相移膜320殘留於凹缺陷部F上。
包含如上所述之各層之相移膜320(包含變化例之相移膜，以下同樣)係為了使相移效果有效地發揮功能，相對於ArF準分子雷射光之透過率較佳為1%以上，更佳為2%以上。又，相移膜320較佳為相對於ArF準分子雷射光之透過率被調整為30%以下，更佳為20%以下，進而較佳為10%以下。又，於相移膜320中，較佳為相對於透過之ArF準分子雷射光而言與於空氣中以與該相移膜320之厚度相等之距離通過之光之間產生的相位差被調整為170~190度之範圍。
<遮光膜303>
上述第3實施形態之光罩基底300(包含變化例之光罩基底，以下同樣)較佳為於相移膜320上積層遮光膜303。關於與遮光膜303相關之其他事項(包含和與相移膜320之積層構造相關之事項等)，與上述第1實施形態 之遮光膜3相同。
<蝕刻遮罩膜304>
於在相移膜320進行積層而包含遮光膜303之光罩基底300中，更佳為設為於遮光膜303上進而積層蝕刻遮罩膜304而成之構成，上述蝕刻遮罩膜304係由相對於蝕刻遮光膜303時所使用之蝕刻氣體而言具有蝕刻選擇性之材料形成。關於與蝕刻遮罩膜304相關之其他事項，與上述第1實施形態之蝕刻遮罩膜4相同。
<抗蝕膜305>
於上述第3實施形態之光罩基底300中，較佳為有機系材料之抗蝕膜305與蝕刻遮罩膜304之表面接觸地以100nm以下之膜厚形成。關於與抗蝕膜305相關之其他事項，與上述第1實施形態之抗蝕膜相同。
《光罩基底之製造方法》
接下來，對上述第3實施形態之光罩基底之製造方法進行說明。
<成膜裝置500>
於圖8中表示第3實施形態之光罩基底300之製造方法中所使用之成膜裝置500之一例的模式圖。該圖所示之成膜裝置500係進行利用斜入射旋轉濺鍍法之成膜之濺鍍成膜裝置。該成膜裝置500係包含載置透光性基板301之旋轉台531、及相對於該旋轉台531以特定狀態配置之濺鍍靶533，且可利用濺鍍法於透光性基板301之主表面S形成薄膜的成膜裝置。於可用於本發明之製造方法之成膜裝置500中，載置於旋轉台531之透光性基板301與濺鍍靶533處於特定之位置關係。
即，於成膜裝置500中，特徵之處在於：濺鍍靶533之濺鍍面533s配置於與旋轉台531上之透光性基板301之主表面S對向且成為斜上方的位 置。該成膜裝置500係包含收納該等旋轉台531及濺鍍靶533之成膜室535且於該成膜室535內於透光性基板301上進行薄膜之濺鍍成膜的構成。成膜室535包含氣體導入口537與排氣口539，具有作為成膜之真空槽之功能。
圖9係表示可用於本發明之製造方法之成膜裝置500之透光性基板301與濺鍍靶533之位置關係的模式圖。成膜過程中，透光性基板301載置於旋轉台531。藉由旋轉台531之旋轉，透光性基板301係以經過主表面S之中心並且與主表面S垂直之旋轉軸
Figure 109107708-A0305-02-0065-1
為中心進行旋轉。
濺鍍靶533係以相對於透光性基板301之主表面S具有特定之傾斜角θ(靶傾斜角θ)之方式配置。即，經過濺鍍靶533之中心O且與濺鍍面533s垂直之相對於濺鍍靶533之濺鍍面533s垂直的中心軸
Figure 109107708-A0305-02-0065-2
1相對於透光性基板301之旋轉軸
Figure 109107708-A0305-02-0065-3
傾斜。
又，濺鍍靶533係以位於透光性基板301之旋轉軸
Figure 109107708-A0305-02-0065-4
與經過濺鍍面533s之中心O且相對於透光性基板301之旋轉軸
Figure 109107708-A0305-02-0065-6
平行之直線
Figure 109107708-A0305-02-0065-7
2以特定之偏移距離Doff錯開之位置的方式配置。
此處，為了提高於透光性基板301之主表面S上成膜之薄膜之膜厚之面內均一性，需要使透光性基板301與濺鍍靶533之位置關係恰當。因此，若對本發明之成膜裝置500中之透光性基板301與濺鍍靶533之位置關係進一步進行說明，則如下所述。
如圖8及圖9所示，於本發明中使用之成膜裝置500中，濺鍍靶533之濺鍍面533s相對於透光性基板301之主表面S之靶傾斜角θ不僅影響成膜於透光性基板301之主表面S之薄膜之膜厚之面內均一性，亦影響成膜速度。具體而言，為了獲得良好之薄膜之膜厚之面內均一性，及為了獲得較 大之成膜速度，靶傾斜角θ適宜為0度至45度。又，較佳之靶傾斜角θ為10度至30度，藉此，可使成膜於透光性基板301之主表面S之薄膜之膜厚之面內均一性提高。
成膜裝置500中之偏移距離Doff可根據應確保成膜於透光性基板301之主表面S之薄膜之膜厚之面內均一性的面積進行調整。一般而言，於應確保良好之面內均一性之面積較大之情形時，所需之偏移距離Doff較大。例如，於152mm見方之透光性基板301之情形時，於薄膜形成轉印圖案之區域通常為以透光性基板301之中心為基準之132mm見方之內側區域。為了於上述132mm見方之內側區域實現薄膜之膜厚分佈為±1nm以內之精度，偏移距離Doff需要為240mm至400mm左右，較佳之偏移距離Doff為300mm至380mm。
又，藉由如此般設置偏移距離Doff，可防止濺鍍成膜時微粒自濺鍍靶533之濺鍍面533s掉落至透光性基板301之主表面S。藉此，可防止微粒混入至成膜於透光性基板301之主表面S之薄膜而導致缺陷，而可將成膜中之缺陷產生率抑制得較低。
成膜裝置500中之濺鍍靶533-透光性基板301間之垂直距離H之最佳範圍根據偏移距離Doff而變化。該垂直距離H設為透光性基板301之高度位置至濺鍍靶533之中心O之高度位置之距離。例如，為了於152mm見方之透光性基板301內確保良好之面內均一性，該垂直距離H需要為200mm至380mm左右，較佳之垂直距離H係210mm至300mm。
又，作為一例，於該成膜裝置500為磁控濺鍍裝置之情形時，濺鍍靶533成為經由背襯板543安裝於磁控電極541之狀態。再者，上述第3實施形態之光罩基底之製造方法係進行利用斜入射旋轉濺鍍法之相移膜之成 膜，但只要為應用斜入射旋轉濺鍍法之濺鍍法，則不限定於磁控濺鍍裝置，亦可為離子束濺鍍裝置。又，於磁控濺鍍之情形時，磁控電源根據濺鍍靶533之材料適當使用直流(DC)電源或高頻(RF)電源即可。例如，於使用導電性較低之靶533(矽靶、及不含有半金屬元素或含量較少之矽化物靶等)之情形時，較佳為應用RF濺鍍或離子束濺鍍。於使用導電性較低之靶533之情形時，若考慮成膜速率，則更佳為應用RF濺鍍。
<光罩基底之製造工序>
上述第3實施形態之光罩基底之製造方法係使用如上所述之構成之成膜裝置500而製造之前利用圖7~圖9所說明之本發明之光罩基底300(包含變化例之光罩基底，以下同樣)的方法。
即，本發明之光罩基底之製造方法係於透光性基板301之包含凹缺陷部F之主表面S上設置有相移膜320之光罩基底300之製造方法。於成膜相移膜320之步驟中，進行利用所謂斜入射旋轉濺鍍法之成膜，該斜入射旋轉濺鍍法包含如下步驟：使透光性基板301繞經過主表面S之中心之旋轉軸進行旋轉、及使濺鍍靶533之濺鍍面與透光性基板301之包含凹缺陷部F之主表面S對向地傾斜配置。
於成膜該相移膜320之步驟中，利用斜入射旋轉濺鍍法，進行如下步驟：高透過層形成步驟，其於透光性基板301之包含凹缺陷部F之主表面S上成膜高透過層322；及低透過層形成步驟，其於高透過層322上形成透光率低於高透過層322之低透過層321。高透過層形成步驟中形成之高透過層322中形成於凹缺陷部F上之部分的高透過層322之內部區域具有低密度區域D，低密度區域D之密度與形成於無凹缺陷部F之主表面S上之部分的高透過層322之內部區域之密度相比相對較低。
<高透過層形成步驟及低透過層形成步驟>
於高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中，使用包含含有矽之材料之濺鍍靶533，進行包含氮系氣體及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍。此處，特徵之處在於：尤其，低透過層形成步驟中之濺鍍氣體中之氮系氣體之混合比低於高透過層形成步驟。藉此，於低透過層形成步驟中，成膜與高透過層形成步驟中成膜之高透過層322相比氮含量相對較少，從而透光率低於高透過層322的低透過層321。
於以上之高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中用作濺鍍氣體之氮系氣體只要為含有氮之氣體，則可應用任一種氣體。如於光罩基底300之構成中進行說明般，高透過層322及低透過層321較佳為將氧含量抑制得較低。因此，為了成膜高透過層322及低透過層321，較佳為應用不含有氧之氮系氣體，更佳為應用氮氣(N2氣體)。
又，作為高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中所使用之含有矽之濺鍍靶533，亦可使用由矽構成之矽靶。又，作為其他例，亦可使用於矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素所得者。藉此，成膜於矽及氮中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素的高透過層322及低透過層321。於此情形時，作為半金屬元素，若含有選自硼、鍺、銻及碲之一種以上之元素，則較佳。該等半金屬元素可期待提高靶533之導電性。因此，尤其，於利用DC濺鍍法形成高透過層322及低透過層321之情形時，理想的是使靶533含有該等半金屬元素。作為非金屬元素，亦可含有選自碳、氟及氫之一種以上之元素。
於以上之高透過層形成步驟與低透過層形成步驟中，可使用同一濺鍍靶533，亦可使用不同組成之濺鍍靶533。然而，於高透過層形成步驟 與低透過層形成步驟中，對低透過層321之形成及高透過層322之形成使用不同之濺鍍靶533更佳。於低透過層321與高透過層322中，氮含量相差較大，濺鍍成膜時之濺鍍氣體之氮系氣體之混合比亦相差較大。因此，濺鍍成膜低透過層321時之濺鍍靶533之表面狀態與濺鍍成膜高透過層322時之濺鍍靶533之表面狀態相差較大。若欲於形成高透過層322後，直接使用此時之表面狀態之濺鍍靶533，改變濺鍍氣體之氮系氣體之混合比，成膜低透過層321，則有來自濺鍍靶533等之異物之產生經常發生而所形成之低透過層321經常產生缺陷之虞。只要對低透過層321之形成及高透過層322之形成使用不同之靶533，則不會產生該擔憂，可提高所形成之膜之缺陷品質。
於對低透過層321之形成與高透過層322之形成使用不同之2個濺鍍靶533之情形時，可應用於1個成膜室內配置2個濺鍍靶533之成膜裝置之構成、及準備2個成膜室且於各成膜室內分別各配置1個濺鍍靶533之成膜裝置之構成。於在不同之成膜室進行高透過層形成步驟與低透過層形成步驟之情形時，較佳為設為使各成膜室彼此經由例如成膜裝置之搬送室而連結之構成。藉此，可不將透光性基板投放於大氣中而於不同之成膜室內進行高透過層形成步驟與低透過層形成步驟。
另一方面，使用於1個成膜室內配置有1個濺鍍靶533之成膜裝置而形成高透過層322及低透過層321之兩者的情形時，較佳為於形成第1層後，對用以形成第2層之濺鍍氣體進行調整之後，對虛設基板成膜，使濺鍍靶533之表面狀態為最佳狀態之後，於第1層上形成第2層。若以如上所述之製程進行，則可提高第2層之缺陷品質。
再者，作為高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中、尤其低透過 層形成步驟中所使用之含有矽之濺鍍靶533，亦可使用於矽中含有過渡元素所得者。藉此，成膜於矽及氮中含有過渡金屬之低透過層321。
進而，作為高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中所使用之含有矽之濺鍍靶533，較佳為於任一步驟中均使用矽靶。藉此，成膜相對於ArF準分子雷射之曝光光線之耐光性良好且光學特性之經時性劣化被防止的包含矽及氮之高透過層322及低透過層321。
又，尤其，於高透過層形成步驟中，成膜氮含量大於低透過層321之高透過層322時，較佳為進行減緩模式下之利用反應性濺鍍法之成膜。於減緩模式下之成膜中，進行利用將氮系氣體之混合比率設定為大於成為過渡模式的氮系氣體之混合比率之範圍的反應性濺鍍法之成膜，上述過渡模式具有成膜變得不穩定之傾向。另一方面，於低透過層形成步驟中，成膜氮含量小於高透過層322之低透過層321時，較佳為進行金屬模式下之利用反應性濺鍍法之成膜。於金屬模式下之成膜中，進行利用將氮系氣體之混合比率設定為小於成為過渡模式的氮系氣體之混合比率之範圍的反應性濺鍍法之成膜，上述過渡模式具有成膜變得不穩定之傾向。
藉此，可利用高透過層322及低透過層321成膜時之成膜速率及電壓之變動均較小之成膜條件下的反應性濺鍍而成膜。其結果，可形成組成及光學特性之均一性較高且為低缺陷之相移膜320。
再者，於透光性基板301上積層複數組由1層高透過層322與1層低透過層321構成之積層構造324的情形時，只要依序重複進行如上所述之高透過層形成步驟及低透過層形成步驟即可。又，若為製作上述變化例之光罩基底300之情形，則對透光性基板301中之主表面S上依序重複進行利用高透過層形成步驟之高透過層322之形成及利用低透過層形成步驟之低透 過層321之形成必需次數之後，進行利用高透過層形成步驟之高透過層322之形成。
又，於如上所述之高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中，需要形成分別將折射率n及消光係數k設定為特定之範圍的高透過層322及低透過層321，以使藉由該等步驟所獲得之相移膜320滿足相對於曝光光線(例如ArF準分子雷射光)而言之特定之相位差及特定之透過率。因此，於高透過層形成步驟及低透過層形成步驟中，對氮系氣體及稀有氣體之混合氣體之比率進行調整。又，除此以外，亦對成膜環境之壓力、對濺鍍靶533施加之功率、濺鍍靶533與透光性基板301之間之距離等位置關係等進行調整，該等成膜條件為成膜裝置500所固有，且以所形成之高透過層322及低透過層321成為所期望之折射率n及消光係數k之方式適當進行調整。
<最上層形成步驟>
相移膜320於距離透光性基板301最遠之位置包含由含有矽及氧之材料形成之最上層323的情形時，於高透過層形成步驟及低透過層形成步驟結束後，進行最上層形成步驟。於該最上層形成步驟中，與高透過層形成步驟及低透過層形成步驟連續地利用斜入射旋轉濺鍍法進行最上層323之成膜。
於最上層形成步驟中，使用矽靶533或包含矽中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料的濺鍍靶533，藉由包含氮氣、氧氣及稀有氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成最上層323。該最上層形成步驟可應用於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成、及組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成中的任一種構成之最上層323之形成。又，於最上層形成步驟中，亦可使用二氧化矽(SiO2)靶533或包含在二氧 化矽(SiO2)中含有選自半金屬元素及非金屬元素中之1種以上之元素之材料的靶533，藉由包含稀有氣體且視需要包含氮系氣體之濺鍍氣體中之反應性濺鍍而形成最上層323。該最上層形成步驟亦可應用於層之厚度方向上為大致相同之組成之構成與組成於層之厚度方向上表現出梯度之構成中的任一種構成之最上層323之形成。
於形成組成表現出梯度之最上層323之情形時，藉由上述反應性濺鍍形成含有矽及氮之材料層之後，追加進行使該材料層之至少表層氧化之處理。藉此，形成組成於層之厚度方向上表現出梯度之最上層323。作為此情形時之使材料層之表層氧化之處理，列舉大氣中等含有氧之氣體中之加熱處理、及使臭氧或氧電漿與最上層接觸之處理等。藉此，亦獲得以隨著遠離透光性基板301而層中之氧含量逐漸增加之方式組成表現出梯度的最上層323。再者，上述含有矽及氮之材料層亦可利用與高透過層322或低透過層321相同之成膜條件下之反應性濺鍍而形成。
又，作為形成組成表現出梯度之構成之最上層323的最上層形成步驟之其他例，亦可應用在上述最上層形成步驟中改變濺鍍氣體中所包含之各氣體成分之混合比的反應性濺鍍。藉此，可形成組成於層之厚度方向上表現出梯度之最上層323。於此情形時，例如，隨著成膜之進行，使濺鍍氣體中之氧之混合比增大。藉此，獲得以隨著遠離透光性基板301而層中之氧含量逐漸增加之方式組成表現出梯度的最上層323。
於本發明之第3實施形態之光罩基底300為於相移膜320上積層有遮光膜303之構成之情形時，於形成相移膜320後進行遮光膜形成步驟。又，於光罩基底300為於遮光膜303上積層有蝕刻遮罩膜304之構成之情形時，於遮光膜形成步驟後進行蝕刻遮罩膜形成步驟。該等遮光膜形成步驟及蝕 刻遮罩膜形成步驟各自之成膜方法不受限定，例如，應用濺鍍法。進而，於光罩基底300為於蝕刻遮罩膜304上積層有抗蝕膜305之構成之情形時，於蝕刻遮罩膜形成步驟後進行抗蝕膜形成步驟。抗蝕膜形成步驟例如應用旋轉塗佈法。
《相移光罩》
圖10係表示第3實施形態之相移光罩之構成之剖面圖。如該圖所示，相移光罩600之特徵在於：於上述第3實施形態之光罩基底300中之相移膜320形成有轉印圖案350。再者，此處，將於利用圖7所說明之光罩基底300之相移膜320形成轉印圖案350後之構成例示於圖10中而進行說明，上述變化例之光罩基底亦同樣地於相移膜形成轉印圖案。
即，相移光罩600係於透光性基板301中之中央部分之轉印圖案形成區域303a具有將相移膜320圖案化而成之轉印圖案350。又，轉印圖案形成區域303a之外周區域303b係由殘留於相移膜320之上部之遮光膜303覆蓋。而且，尤其，透光性基板301中之凹缺陷部F構成為不配置於轉印圖案350中利用相移之形成微細之轉印圖案之區域。即，凹缺陷部F係被由大面積之相移膜構成之轉印圖案320a覆蓋之構成。
此處，於該凹缺陷部F之上部之相移膜320中之最靠近透光性基板301側之高透過層322，如上所述存在密度低於周圍之低密度區域(省略圖示)。然而，由於高透過層322原本為透過率較高之層，故即便該高透過層322形成為低密度，由此引起的相移膜之膜厚方向之整體之透過率之上升程度亦較低。因此，於包含此種相移膜320之相移光罩600中，可將低密度區域對圖案之曝光轉印造成之影響抑制得較小。又，即便該凹缺陷部F上之轉印圖案320a因該低密度區域之存在而成為偏離設定之相移量，亦不 會對利用使用該相移光罩600之圖案曝光的微細之曝光圖案之形成造成影響。
《相移光罩之製造方法》
第3實施形態之相移光罩600之製造方法之特徵在於：包含於利用上述製造方法所製造之光罩基底300之相移膜320形成轉印圖案350的步驟。該第3實施形態之相移光罩600之製造方法與上述第1實施形態之相移光罩之製造方法的不同之處在於：對抗蝕膜曝光描繪應形成於相移膜320之轉印圖案(相移圖案)即第1圖案時，設為透光性基板301之凹缺陷部F由未利用相移之第1抗蝕圖案覆蓋的圖案設計。關於除此以外之部分，與上述第1實施形態之相移光罩之製造方法相同。
《半導體元件之製造方法》
第3實施形態之半導體元件之製造方法之特徵在於：使用上述第3實施形態之相移光罩或使用上述第3實施形態之光罩基底而製造之相移光罩，對基板上之抗蝕膜曝光轉印相移光罩之轉印圖案。關於除此以外之部分，與上述第1實施形態之半導體元件之製造方法相同。
[實施例]
以下，根據實施例1-1~1-2、及比較例1-1，對本發明之第1實施形態更具體地進行說明。
(實施例1-1)
《光罩基底之製造》
準備主表面之尺寸為約152mm×約152mm且厚度約為6.25mm的由合成石英玻璃構成之透光性基板1。該透光性基板1係將端面及主表面研磨成特定之表面粗糙度，然後實施特定之清洗處理及乾燥處理所得者。
繼而，將透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，使用矽(Si)靶，將氬(Ar)及氮氣(N2)之混合氣體(流量比Ar：N2=2：3，壓力=0.035Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為2.8kW，藉由反應性濺鍍(RF濺鍍)，於透光性基板1上以12nm之厚度形成包含矽及氮之低透過層21(Si：N=59at%：41at%)。對其他透光性基板之主表面於相同條件下僅形成低透過層21，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該低透過層21之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.85，消光係數k為1.70。再者，成膜該低透過層21時所使用之條件係於上述所使用之單片式RF濺鍍裝置中，預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於金屬模式之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。再者，低透過層21之組成係藉由利用X射線光電子光譜法(XPS)之測定所獲得之結果。以下，關於其他膜亦同樣。
繼而，將積層有低透過層21之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，使用矽(Si)靶，將氬(Ar)及氮氣(N2)之混合氣體(流量比Ar：N2=1：3，壓力=0.09Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為2.8kW，藉由反應性濺鍍(RF濺鍍)，於低透過層21上以55nm之厚度形成包含矽及氮之高透過層22(Si：N=46at%：54at%)。對其他透光性基板之主表面於相同條件下僅形成高透過層22，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該高透過層22之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為2.52，消光係數k為0.39。再者，成膜該高透過層22時所使用之條件係於上述所使用之單片式RF濺鍍裝置中預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於反應模式(減緩模式)之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。
繼而，將積層有低透過層21及高透過層22之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，使用二氧化矽(SiO2)靶，將氬(Ar)氣體(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為1.5kW，藉由RF濺鍍，於高透過層22上以4nm之厚度形成包含矽及氧之最上層23。再者，對其他透光性基板之主表面於相同條件下僅形成最上層23，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該最上層23之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.56，消光係數k為0.00。
藉由以上之工序，於透光性基板1上形成包含低透過層21、高透過層22及最上層23之相移膜2。利用相移量測定裝置對該相移膜2測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率及相位差，其結果，透過率為5.97%，相位差為177.7度。
繼而，將形成有相移膜2之透光性基板1設置於單片式DC濺鍍裝置內，使用鉻(Cr)靶，將氬(Ar)、二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)及氦(He)之混合氣體(流量比Ar：CO2：N2：He=22：39：6：33，壓力=0.2Pa)設為濺鍍氣體，將DC電源之功率設為1.9kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，於相移膜2上以30nm之厚度形成包含CrOCN之遮光膜3之最下層。
繼而，使用相同之鉻(Cr)靶，將氬(Ar)及氮氣(N2)之混合氣體(流量比Ar：N2=83：17，壓力=0.1Pa)設為濺鍍氣體，將DC電源之功率設為1.4kW，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，於相移膜2上以4nm之厚度形成包含CrOCN之遮光膜3之下層。
繼而，使用相同之鉻(Cr)靶，將氬(Ar)、二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)及氦(He)之混合氣體(流量比Ar：CO2：N2：He=21：37：11：31，壓力=0.2Pa)設為濺鍍氣體，將DC電源之功率設為1.9kW，藉由反應性濺鍍 (DC濺鍍)，於相移膜2上以14nm之厚度形成包含CrOCN之遮光膜3之上層。藉由以上之工序，自相移膜2側起以合計膜厚48nm形成由包含CrOCN之最下層、包含CrN之下層及包含CrOCN之上層之3層構造構成的鉻系材料之遮光膜3。
進而，將積層有相移膜2及遮光膜3之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，使用二氧化矽(SiO2)靶，將氬(Ar)氣體(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為1.5kW，藉由RF濺鍍，於遮光膜3上以5nm之厚度形成包含矽及氧之蝕刻遮罩膜4。藉由以上之工序，製造具備於透光性基板1上積層3層構造之相移膜2、遮光膜3及蝕刻遮罩膜4所得之構造的光罩基底100。
《相移光罩之製造》
繼而，使用該實施例1-1之光罩基底100，利用以下之工序製作實施例1-1之相移光罩200。首先，對蝕刻遮罩膜4之表面實施HMDS處理。繼而，利用旋轉塗佈法，與蝕刻遮罩膜4之表面接觸地以膜厚80nm形成包含電子束繪圖用化學增幅型抗蝕劑之抗蝕膜。繼而，對該抗蝕膜利用電子束描繪應形成於相移膜之相移圖案即第1圖案，並進行特定之顯影處理及清洗處理，而形成具有第1圖案之第1抗蝕圖案5a)(參照圖3(a))。
其次，將第1抗蝕圖案5a作為遮罩，進行使用CF4氣體之乾式蝕刻，於蝕刻遮罩膜4形成第1圖案(蝕刻遮罩圖案4a)(參照圖3(b))。
其次，去除第1抗蝕圖案5a。繼而，將蝕刻遮罩圖案4a作為遮罩，進行使用氯與氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾式蝕刻，於遮光膜3形成第1圖案(遮光圖案3a)(參照圖3(c))。
其次，將遮光圖案3a作為遮罩，進行使用氟系氣體(SF6+He)之乾式 蝕刻，於相移膜2形成第1圖案(相移圖案2a)，且同時去除蝕刻遮罩圖案4a(參照圖3(d))。
其次，利用旋轉塗佈法，於遮光膜圖案3a上以膜厚150nm形成包含電子束繪圖用化學增幅型抗蝕劑之抗蝕膜。其次，對抗蝕膜曝光描繪應形成於遮光膜之圖案(遮光圖案)即第2圖案，進而進行顯影處理等特定之處理，形成具有遮光圖案之第2抗蝕圖案6b。繼而，將第2抗蝕圖案6b作為遮罩，進行使用氯與氧之混合氣體(氣體流量比Cl2：O2=4：1)之乾式蝕刻，於遮光膜3形成第2圖案(遮光圖案3b)(圖3(e)參照)。進而，去除第2抗蝕圖案6b，經過清洗等特定之處理而獲得相移光罩200(參照圖3(f))。
藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例1-1之半色調式相移光罩200進行光罩圖案之檢查，之後確認於距設計值容許範圍內形成有微細圖案。其次，對該實施例1-1之半色調式相移光罩200之相移圖案進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射光之處理。該照射處理前後之相移圖案之CD變化量係2nm左右，係可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射光之照射處理後之實施例1-1之半色調式相移光罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，充分滿足設計規格。根據該結果可認為：即便將以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射後之實施例1-1之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印，最終形成於半導體元件上之電路圖案亦可高精度地形成。
(實施例1-2)
《光罩基底之製造》
利用與實施例1-1相同之工序準備透光性基板1。其次，將透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，形成高透過層22，該高透過層22雖然於與實施例1-1之高透過層22相同之成膜條件下形成但厚度改變為18nm。該高透過層22之光學特性與實施例1-1之高透過層22相同，波長193nm下之折射率n為2.52，消光係數k為0.39。
其次，將積層有高透過層22之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，形成低透過層21，該低透過層21雖然於與實施例1-1之低透過層21相同之成膜條件下形成但厚度改變為7nm。該低透過層21之光學特性與實施例1-1之低透過層21相同，波長193nm下之折射率n為1.85，消光係數k為1.70。
其次，將積層有高透過層22及低透過層21之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，形成高透過層22，該高透過層22雖然於與實施例1-1之高透過層22相同之成膜條件下形成但厚度改變為18nm。該高透過層22之光學特性與第1層高透過層22相同。
其次，將依序積層有高透過層22、低透過層21及高透過層22之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，形成低透過層21，該低透過層21雖然於與實施例1-1之低透過層21相同之成膜條件下形成但厚度改變為7nm。該低透過層21之光學特性與第2層低透過層21相同。
其次，將依序積層有高透過層22、低透過層21、高透過層22及低透過層21之透光性基板1設置於單片式RF濺鍍裝置內，形成最上層23，該最上層23雖然於與實施例1-1之高透過層22相同之成膜條件下形成但厚度改變為18nm。於該時間點，最上層23之光學特性與第1層高透過層22相同。其次，對透光性基板上之最上層23進行使用臭氧之氧化處理，於最上 層23之表層形成氧化層。藉此，最上層成為有隨著遠離透光性基板側而氧含量增加之傾向之組成梯度膜。
藉由以上之工序，於透光性基板1上形成包含高透過層22、低透過層21、高透過層22、低透過層21及最上層23之5層構造之相移膜2。利用相移量測定裝置對該相移膜2測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率及相位差，其結果，透過率為5.91%，相位差為181.2度。
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於相移膜2上以48nm之合計膜厚形成由3層構造構成之鉻系材料之遮光膜3。繼而，利用與實施例1-1相同之工序，於遮光膜3上以5nm之厚度形成包含矽及氧之蝕刻遮罩膜4。藉由以上之工序，製造具備於透光性基板1上積層5層構造之相移膜2、遮光膜3及蝕刻遮罩膜4所得之構造的實施例1-2之光罩基底101。
《相移光罩之製造》
其次，使用該實施例1-2之光罩基底101，利用與實施例1-1相同之工序，製作實施例1-2之相移光罩200。藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例1-2之半色調式相移光罩200進行光罩圖案之檢查，其結果，確認到於距設計值容許範圍內形成有微細圖案。其次，對該實施例1-2之半色調式相移光罩200之相移圖案進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射光之處理。該照射處理前後之相移圖案之CD變化量係2nm左右，係可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射光之照射處理後之實施例1-2之半色調式相移光罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，充分滿足設計規格。根據該結 果可認為：即便將以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射後之實施例1-2之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印，最終形成於半導體元件上之電路圖案亦可高精度地形成。
(比較例1-1)
《光罩基底之製造》
利用與實施例1-1之情形相同之工序，準備主表面之尺寸為約152mm×約152mm且厚度約為6.25mm的由合成石英玻璃構成之透光性基板。其次，將透光性基板設置於單片式DC濺鍍裝置內，使用鉬(Mo)與矽(Si)之混合燒結靶(Mo：Si=12at%：88at%)，將氬(Ar)、氮氣(N2)及氦(He)之混合氣體(流量比Ar：N2：He=8：72：100，壓力=0.2Pa)設為濺鍍氣體，藉由反應性濺鍍(DC濺鍍)，於透光性基板1上以69nm之厚度形成包含鉬、矽及氮之相移膜。
其次，對透光性基板上之相移膜進行大氣中之加熱處理。該加熱處理係以450℃進行1小時。利用相移量測定裝置對進行該加熱處理後之比較例1-1之相移膜測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率及相位差，其結果，透過率為6.02%，相位差為177.9度。
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於相移膜上以48nm之合計膜厚形成由3層構造構成之鉻系材料之遮光膜。繼而，利用與實施例1-1相同之工序，於遮光膜上以5nm之厚度形成包含矽及氧之蝕刻遮罩膜。藉由以上之工序，製造具備於透光性基板上積層包含MoSiN之相移膜、遮光膜及蝕刻遮罩膜所得之構造的比較例1-1之光罩基底。
《相移光罩之製造》
其次，使用該比較例1-1之光罩基底，利用與實施例1-1相同之工 序，製作比較例1-1之相移光罩。藉由光罩檢查裝置對所製作之比較例1-1之半色調式相移光罩進行光罩圖案之檢查，其結果，確認到於距設計值容許範圍內形成有微細圖案。其次，對該比較例1-1之半色調式相移光罩之相移圖案進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射光之處理。該照射處理前後之相移圖案之CD變化量係20nm以上，係較大地超出可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射光之照射處理後之比較例1-1之半色調式相移光罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，因由相移圖案之CD變化所造成之影響而未能滿足設計規格。根據該結果預料到如下情況：將以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射後之比較例1-1之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台而對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印的情形時，最終形成於半導體元件上之電路圖案產生電路圖案之斷線及短路。
以下，根據實施例2-1~2-2及比較例2-1~2-2，對本發明之第2實施形態更具體地進行說明。
(實施例2-1)
《光罩基底之製造》
參照圖1、圖5及圖6對本實施例進行說明。圖1係表示本實施例之光罩基底之剖面圖。圖5係表示本實施例之光罩基底之製造步驟之流程圖。圖6係表示相移膜之成膜時所使用之RF濺鍍裝置之構成的概略圖。
如圖5之流程圖所示，本實施例之光罩基底100之製造方法係以透光性基板之準備(S1)、相移膜之形成(S2)、遮光膜之形成(S3)、及蝕刻遮罩 之形成(S4)為主要之工序。相移膜之形成(S2)之步驟包含低透過層之形成(S21)、高透過層之形成(S22)及氧化層之形成(S23)之步驟。以下，對各步驟詳細地進行敍述。
(透光性基板1之準備：步驟S1)
首先，進行光罩基底中使用之透光性基板1之準備。作為透光性基板1，準備表面尺寸為約152mm×約152mm且厚度約為6.35mm之合成石英玻璃基板。該透光性基板1係將端面及主表面研磨成特定之表面粗糙度，然後實施特定之清洗處理及乾燥處理所得者。
(相移膜之成膜：步驟S2)
繼而，進行相移膜2之成膜(S2)。相移膜2係使用圖6之概略圖所示之單片式RF濺鍍裝置30而成膜。首先，參照圖6對單片式RF濺鍍裝置30進行說明。
單片式RF濺鍍裝置30包含進行濺鍍之真空容器32。真空容器32係經由主閥門34而連接於將真空容器32內排氣之真空泵36。
單片式RF濺鍍裝置30包含可向真空容器32導入惰性氣體之惰性氣體導入管42、及可導入反應性氣體之反應性氣體導入管46。惰性氣體導入管42連通於惰性氣體供給源40，反應性氣體導入管46連通於反應性氣體供給源44。該等導入管42、46係於與惰性氣體供給源40、反應性氣體供給源44之間配備有未圖示之質量流量控制器及各種閥門等。再者，於實施例中，惰性氣體為氬，反應性氣體為氮氣。又，真空容器32內之壓力係藉由壓力計48而測定。
於真空容器32之內部，靶材之表面露出之兩個靶55、65經由背襯板53、63而保持於靶保持器52、62。又，於自靶55、65所釋放之濺鍍粒子到達之特定之位置設置有用以使透光性基板1之被成膜面朝上而保持該透 光性基板1的基板保持器35。基板保持器35係與未圖示之旋轉機構連接，以濺鍍過程中透光性基板1之被成膜面可於水平面進行旋轉之方式構成。
靶55及靶65係相對於透光性基板1之成膜面而言配備於斜上方。於靶保持器52、62，經由未圖示之整合器而連接有施加濺鍍放電用之功率之RF電源50、60。藉由RF電源50、60，對靶55、65施加功率，而形成電漿，藉此，進行濺鍍。靶保持器52、62藉由絕緣體而與真空容器32絕緣。靶保持器52、62為金屬製，於被施加功率之情形時成為電極。
靶55、65係由形成於基板之薄膜之原料構成。於本實施例中，靶55、65均為矽靶。靶保持器52、62收容於真空容器32內之圓筒型之室56、66。藉由將靶保持器52、62收納於該圓筒型之室56、66，可防止使用一靶55、65進行濺鍍時濺鍍粒子附著於另一靶65、55。
接下來，對相移膜2之具體之成膜方法進行說明。
(低透過層21之形成：步驟S21)
首先，將透光性基板1形成面朝上地設置於單片式RF濺鍍裝置30內之基板保持器35上，形成低透過層21(步驟S21)。低透過層21係利用使用矽(Si)靶55之RF濺鍍法而形成。濺鍍氣體使用作為惰性氣體之氬氣(Ar)與作為反應性氣體之氮氣(N2)之混合氣體。該條件係於單片式RF濺鍍裝置30中預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於金屬模式之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。於本實施例中，將混合氣體之流量比設為Ar：N2=2：3且將真空容器32內之壓力設為0.035Pa而成膜。混合氣體之流量係藉由配備於惰性氣體導入管42之質量流量控制器、及配備於反應性氣體導入管46之質量流量控制器而控制。於該狀態下，自RF電源50對靶55施加2.8kW之 功率而開始放電，於透光性基板1上以12nm之厚度形成包含矽及氮之低透過層21(Si：N=59at%：41at%)。
對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成低透過層21，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該低透過層21之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.85，消光係數k為1.70。
(高透過層22之形成：步驟S22)
其次，將真空容器32內之濺鍍氣體條件變更為減緩模式，於低透過層21之表面形成高透過層22(步驟S22)。高透過層22之形成係於形成低透過層21後連續地進行。高透過層22係利用使用矽(Si)靶65之RF濺鍍法而形成。
濺鍍氣體使用作為惰性氣體之氬氣(Ar)與作為反應性氣體之氮氣(N2)之混合氣體。該條件係於單片式RF濺鍍裝置30中預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於減緩模式之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。於本實施例中，將混合氣體之流量比設為Ar：N2=1：3且將真空容器32內之壓力設為0.090Pa而成膜。混合氣體之流量係藉由配備於惰性氣體導入管42之質量流量控制器、及配備於反應性氣體導入管46之質量流量控制器而控制。於該狀態下，自RF電源60對靶65施加2.8kW之功率而開始放電，於透光性基板1上以55nm之厚度形成包含矽及氮之高透過層22(Si：N=46at%：54at%)。
對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成高透過層22，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該高透過層22之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為2.52，消光係數k為0.39。
(氧化層23之形成：步驟S23)
其次，將積層有低透過層21及高透過層22之透光性基板1設置於與單片式RF濺鍍裝置30不同之RF濺鍍裝置之真空容器內，使用二氧化矽(SiO2)靶，將氬氣(Ar)(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為1.5kW，藉由RF濺鍍，於高透過層22上以4nm之厚度形成包含矽及氧之氧化層(最上層)23。再者，對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成氧化層23，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該氧化層23之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.56，消光係數k為0.00。
藉由以上之工序，於透光性基板1上形成包含低透過層21、高透過層22及氧化層23之相移膜2。利用相移量測定裝置(亦可測定透過率)對該相移膜2測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率與相位差，其結果，透過率為5.97%，相位差為177.7度。
(遮光膜之形成：步驟S3)
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於相移膜2之表面形成包含最下層、下層及上層之3層構造之遮光膜3。
(蝕刻遮罩膜之形成：步驟S4)
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於遮光膜3之表面形成蝕刻遮罩膜4。
藉由以上之工序，製造具備於透光性基板1上積層包含低透過層21、高透過層22及氧化層23之3層構造之相移膜2、遮光膜3、蝕刻遮罩膜4所得之構造的實施例2-1之光罩基底100。
《相移光罩之製造》
使用該實施例2-1之光罩基底100，利用與實施例1-1相同之工序製作相移光罩200。
藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例2-1之半色調式相移光罩200進行光罩圖案之檢查，其結果，確認到於距設計值容許範圍內形成有與DRAM hp32nm世代對應之微細圖案。其次，對該實施例2-1之半色調式相移光罩200之相移圖案2a進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射之處理。該照射處理前後之相移圖案2a之CD變化量係2nm左右，係可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射之照射處理後之實施例2-1之半色調式相移光罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，充分滿足設計規格。根據該結果可認為：即便將以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射後之實施例2-1之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印，最終形成於半導體元件上之電路圖案亦可高精度地形成。
(實施例2-2)
參照圖2對實施例2-2之光罩基底101進行說明。圖2係表示本實施例之光罩基底101之構成之模式剖面圖。再者，若將相移膜2之構成除外，則與實施例2-1相同，因此，省略重複之說明。
《光罩基底之製造》
利用與實施例2-1相同之工序準備相同之透光性基板1。其次，使用單片式RF濺鍍裝置30形成相移膜2。單片式RF濺鍍裝置30係與實施例2-1相同之裝置(參照圖6)。
首先，將透光性基板1形成面朝上地設置於單片式RF濺鍍裝置30內之基板保持器35。繼而，於與實施例2-1之高透過層22相同之減緩模式之成膜條件下形成膜厚18nm之高透過層22。該高透過層22之光學特性與實施例2-1之高透過層22相同，波長193nm下之折射率n為2.52，消光係數k為0.39。
其次，於與實施例2-1之低透過層21相同之金屬模式之成膜條件下，形成厚度7nm之低透過層21。低透過層21之光學特性與實施例2-1之低透過層21相同，波長193nm下之折射率n為1.85，消光係數k為1.70。
其次，於與實施例2-1之高透過層22相同之減緩模式之成膜條件下，形成厚度18nm之高透過層22。該高透過層22之光學特性與第1層高透過層22相同。
其次，於與實施例2-1之低透過層21相同之金屬模式之成膜條件下，形成厚度7nm之低透過層21。該低透過層21之光學特性與第2層低透過層21相同。
其次，於與實施例2-1之高透過層22相同之減緩模式之條件下，形成厚度18nm之矽氮化物層。繼而，對位於最表面之矽氮化物層進行使用臭氧之氧化處理，於表層形成氧化層(最上層)23。
藉由以上之工序，於透光性基板1上形成包含高透過層22、低透過層21、高透過層22、低透過層21及氧化層23之5層構造之相移膜2。利用相移量測定裝置(亦可測定透過率)對該相移膜2測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率與相位差，其結果，透過率為5.91%，相位差為181.2度。
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於相移膜2上以48nm之合計膜 厚形成由3層構造構成之鉻系材料之遮光膜3。繼而，利用與實施例1-1相同之工序，於遮光膜3上以5nm之厚度形成包含矽及氧之蝕刻遮罩膜4。藉由以上之工序，製造具備於透光性基板1上積層5層構造之相移膜2、遮光膜3、及蝕刻遮罩膜4所得之構造的實施例2-2之光罩基底101。
《相移光罩之製造》
其次，使用該實施例2-2之光罩基底101，利用與實施例1-1相同之工序，製作實施例2-2之相移光罩200。藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例2-2之半色調式相移光罩200進行光罩圖案之檢查，其結果，確認到於距設計值容許範圍內形成有微細圖案。繼而，對該實施例2-2之半色調式相移光罩200之相移圖案2a進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射之處理。該照射處理前後之相移圖案2a之CD變化量係2nm左右，係可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射之照射處理後之實施例2-2之半色調式相移光罩200，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，充分滿足設計規格。根據該結果可認為：即便將以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射後之實施例2-2之相移光罩設置於曝光裝置之光罩台，對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印，最終形成於半導體元件上之電路圖案亦可高精度地形成。
(比較例2-1)
其次，作為比較例2-1，對在透光性基板上成膜由單層之氮化矽膜構成之半色調式相移膜的情形進行研究。關於透光性基板1、單片式RF濺鍍裝置30，設為與實施例2-1相同。單層之氮化矽膜係利用使用矽(Si)靶55 之RF濺鍍法而形成。濺鍍氣體使用作為惰性氣體之氬氣(Ar)與作為反應性氣體之氮氣(N2)之混合氣體。該條件係於單片式RF濺鍍裝置30中預先對濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係進行驗證。其結果，已知如下情況：為了成膜具有理想之消光係數之單層之氮化矽膜作為單層之半色調式相移膜，需要於濺鍍靶不穩定之「過渡模式」下成膜，而無法穩定地成膜。
(比較例2-2)
其次，作為比較例2-2，對使用1個靶交替地成膜金屬模式與減緩模式之膜之情形進行研究。其結果，已知如下情況：因靶之模式轉換時產生之微粒之影響而膜之缺陷增加。詳細而言，若使用同一靶重複減緩模式成膜(靶表面與反應性氣體鍵結之狀態)與金屬模式成膜(靶表面與反應性氣體未鍵結)，則於靶之模式轉換時產生微粒。作為具體例，有時於減緩模式時已與反應性氣體鍵結之靶材於轉變為金屬模式時剝離，而上述靶材成為微粒之因素。又，若使用同一靶，則需要於使反應性氣體變化時重新進行靶之調整，因此，有時伴隨調整時使用之遮蔽板等之機械性動作而產生微粒。
以下，根據實施例3-1，對本發明之第3實施形態更具體地進行說明。
(實施例3-1)
《光罩基底之製造》
準備主表面之尺寸為約152mm×約152mm且厚度約為6.35mm的由合成石英玻璃構成之透光性基板301。該透光性基板301係將端面及主表面S研磨成特定之表面粗糙度，然後實施特定之清洗處理及乾燥處理所得 者，且係於複數處具有深度為40nm以下之凹缺陷部F者。
其次，將透光性基板301載置於利用圖8~圖9所說明之進行利用斜入射旋轉濺鍍法之成膜的成膜裝置500中之成膜室535內之旋轉台531上。於背襯板543安裝矽(Si)靶作為濺鍍靶533。再者，作為該成膜裝置500，使用如下之裝置，即，濺鍍靶33之濺鍍面533s與透光性基板301之主表面S之靶傾斜角θ設定為15度，濺鍍靶533與透光性基板301之偏移距離Doff設定為340mm，濺鍍靶533-透光性基板301之間之垂直距離(H)設定為280mm。
繼而，經由排氣口539藉由真空泵將成膜室535內排氣，成膜室535內之環境達到不影響形成之薄膜之特性之真空度後，自氣體導入口537導入包含氮之混合氣體，使用RF電源(未圖示)對磁控電極541施加RF功率，進行利用濺鍍之成膜。RF電源具有電弧檢測功能，可監視濺鍍中之放電狀態。成膜室535內部之壓力係藉由壓力計(未圖示)而測定。
繼而，將氬(Ar)及氮氣(N2)之混合氣體(流量比Ar：N2=1：3，壓力=0.09Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為2.8kW，藉由反應性濺鍍(RF濺鍍)，於透光性基板301之主表面S上以55nm之厚度形成包含矽及氮之高透過層322(Si：N=46at%：54at%)。對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成高透過層322，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該高透過層322之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為2.52，消光係數k為0.39。再者，成膜該高透過層322時所使用之條件係於上述所使用之RF濺鍍裝置中預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於反應模式(減緩模式)之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。再者，高透 過層322之組成係藉由利用X射線光電子光譜法(XPS)之測定所獲得之結果。以下，關於其他膜亦同樣。
其次，與高透過層322之成膜連續地，將氬(Ar)及氮氣(N2)之混合氣體(流量比Ar：N2=2：3，壓力=0.035Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為2.8kW，藉由反應性濺鍍(RF濺鍍)，以12nm之厚度形成包含矽及氮之低透過層321(Si：N=59at%：41at%)。對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成低透過層321，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該低透過層321之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.85，消光係數k為1.70。再者，成膜該低透過層321時所使用之條件係於上述所使用之RF濺鍍裝置中預先驗證濺鍍氣體中之Ar氣體與N2氣體之混合氣體中的N2氣體之流量比與成膜速度之關係，選定可於金屬模式之區域穩定地成膜之流量比等成膜條件。
其次，將積層有高透過層322及低透過層321之透光性基板301載置於相同之成膜裝置500中之成膜室535內之旋轉台531上。於背襯板543安裝二氧化矽(SiO2)靶作為濺鍍靶533。繼而，將氬氣(Ar)(壓力=0.03Pa)設為濺鍍氣體，將RF電源之功率設為1.5kW，藉由RF濺鍍，於低透過層321上以4nm之厚度形成包含矽及氧之最上層323。再者，對其他透光性基板之主表面，於相同條件下僅形成最上層323，使用光譜式橢圓儀(J.A.Woollam公司製造M-2000D)測定該最上層323之光學特性，其結果，波長193nm下之折射率n為1.56，消光係數k為0.00。
藉由以上之工序，於透光性基板301上形成包含高透過層322、低透過層321、及最上層323之相移膜320。利用相移量測定裝置對該相移膜320測定ArF準分子雷射光之波長(約193nm)下之透過率及相位差，其結 果，透過率為5.97%，相位差為177.7度。
其次，利用與實施例1-1相同之工序，於相移膜320上以48nm之合計膜厚形成由3層構造構成之鉻系材料之遮光膜303。繼而，利用與實施例1-1相同之工序，於遮光膜303上以5nm之厚度形成包含矽及氧之蝕刻遮罩膜304。繼而，對蝕刻遮罩膜304之表面實施HMDS處理。繼而，利用旋轉塗佈法，與蝕刻遮罩膜304之表面接觸地以膜厚80nm形成包含電子束繪圖用化學增幅型抗蝕劑之抗蝕膜305。藉由以上之工序，製造具備於透光性基板301上依序積層3層構造之相移膜320、遮光膜303、蝕刻遮罩膜304、及抗蝕膜305所得之構造的實施例3-1之光罩基底300。
《相移光罩之製造》
使用該實施例3-1中所製作之光罩基底300，利用與實施例1-1相同之工序製作實施例3-1之相移光罩600。然而，與實施例1-1之情形不同，對抗蝕膜305曝光描繪應形成於相移膜320之相移圖案即第1圖案時，設為透光性基板301之凹缺陷部F由未利用相移之第1抗蝕圖案覆蓋的圖案設計。
藉由光罩檢查裝置對所製作之實施例3-1之半色調式相移光罩600進行光罩圖案之檢查，其結果，確認到於距設計值容許範圍內形成有微細圖案。其次，對該實施例3-1之相移光罩600之相移圖案進行以累計照射量20kJ/cm2照射ArF準分子雷射光之處理。該照射處理前後之相移圖案之CD變化量係2nm左右，係可用作相移光罩之範圍之CD變化量。
對進行ArF準分子雷射光之照射處理後之實施例3-1之半色調式相移光罩600，使用AIMS193(Carl Zeiss公司製造)，進行利用波長193nm之曝光光線對半導體元件上之抗蝕膜進行曝光轉印時的轉印圖像之模擬。對該模擬之曝光轉印圖像進行驗證，其結果，充分滿足設計規格。根據該結 果可認為：即便於透光性基板301之主表面S存在凹缺陷部F，藉由設為利用由未利用相移之大面積之相移膜320構成之轉印圖案320a覆蓋該凹缺陷部F的構成，即便於半導體元件之製造製程中對基板上之抗蝕膜進行曝光轉印，最終形成於半導體元件上之電路圖案亦可高精度地形成。
以上，對本發明之具體例詳細地進行了說明，但該等僅為例示，並不限定申請專利範圍。申請專利範圍記載之技術中包含對以上例示之具體例進行多種變化、變更所得者。作為此種例子中之一個，列舉形成於透光性基板與相移膜之間之蝕刻終止層膜。蝕刻終止層膜係包含相對於透光性基板及相移膜之兩者而言具有蝕刻選擇性之材料的膜。就上述實施例之構成而言，含有鉻之材料例如Cr、CrN、CrC、CrO、CrON及CrC等適於蝕刻遮罩膜。
本說明書或圖式中所說明之技術要素係單獨地或者藉由各種組合而發揮技術上之有用性，不限定於申請時之請求項所記載之組合。又，本說明書或圖式中所例示之技術可同時達成複數個目的，達成其中之一個目的本身便具有技術上之有用性。
1:透光性基板
2:相移膜
3:遮光膜
4:蝕刻遮罩膜
21:低透過層
22:高透過層
23:最上層(氧化層)
100:光罩基底

Claims (10)

  1. 一種光罩基底，其特徵在於：其係於透光性基板上設置有相移膜者， 上述相移膜具有功能如後：使ArF曝光光線以1%以上、30%以下之透過率透過，並使透過上述相移膜之ArF曝光光線，與於空氣中通過與上述相移膜之厚度相等距離之ArF曝光光線之間產生170度以上、190度以下之相位差， 上述相移膜具有含氮層，該含氮層由包含矽及氮之材料，或包含選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上元素與矽及氮之材料形成， 上述含氮層之氧含量以X射線光電子光譜法之組成分析為檢測下限值以下， 上述含氮層對ArF曝光光線之折射率n為2.5以上、且消光係數k未達1.0。
  2. 如請求項1之光罩基底，其中上述含氮層係由包含矽及氮之材料形成。
  3. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜進一步具有其他層，上述其他層對ArF曝光光線之折射率n未達2.5、且消光係數k為1.0以上。
  4. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜係於距離上述透光性基板最遠之位置具備最上層；該最上層係由包含矽、氮及氧之材料，或包含選自半金屬元素、非金屬元素及稀有氣體中之1種以上元素、矽、氮及氧之材料形成。
  5. 如請求項4之光罩基底，其中上述最上層係由包含矽、氮及氧之材料形成。
  6. 如請求項4之光罩基底，其中上述最上層具有隨著遠離上述透光性基板氧含量逐漸增加之組成梯度。
  7. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述相移膜係於距離上述透光性基板最遠之位置具備最上層；該最上層係由包含矽及氧之材料形成。
  8. 如請求項1或2之光罩基底，其中上述含氮層與上述透光性基板之表面接觸。
  9. 一種相移光罩，其特徵在於：於如請求項1至8中任一項之光罩基底之上述相移膜設置有轉印圖案。
  10. 一種半導體元件之製造方法，其特徵在於包括步驟如後：使用如請求項9之相移光罩，對半導體基板上之抗蝕膜曝光轉印上述轉印圖案。
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