光掩模坯料及其制造方法、光掩模、图案转印方法及溅射装置.pdf

本发明涉及光掩模坯料及其制造方法、光掩模、图案转印方法及溅射装置。本发明提供光学浓度等特性的偏差小且缺陷少品质高、并且具有高蚀刻速度的功能性膜的制造技术。本发明的光掩模坯料的制造方法中，在制造透明衬底上具备至少一层功能性膜的光掩模坯料时，功能性膜由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成，在形成该功能性膜的工序中，使铬靶(靶A)和以至少一种所述金属元素作为主要成分的靶(靶B)同时溅射(共溅射：Co-Sputtering)。另外，除了可以采用上述靶A和靶B各使用一个的方式以外，还可以采用其中任意一种靶使用多个的方式或两种靶都使用多个的方式。

1.  一种光掩模坯料的制造方法，其为在透明衬底上具备至少一层功能性膜的光掩模坯料的制造方法，其特征在于，
所述功能性膜由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成，
在形成所述功能性膜的工序中，使铬靶即靶A和以至少一种所述金属元素作为主要成分的靶即靶B同时溅射，即，使靶A和靶B共溅射。

2.  如权利要求1所述的光掩模坯料的制造方法，其中，在所述功能性膜的成膜工序中，所述靶A和靶B中的至少一种使用多个。

3.  如权利要求1或2所述的光掩模坯料的制造方法，其中，将所述靶A的总表面积设为S_A、将所述靶B的总表面积设为S_B时，使S_B＜S_A。

4.  如权利要求3所述的光掩模坯料的制造方法，其中，使所述总表面积S_A与S_B之比即S_B/S_A为0.7以下。

5.  如权利要求4所述的光掩模坯料的制造方法，其中，使所述总表面积S_A与S_B之比即S_B/S_A为0.01以上。

6.  如权利要求1、2、4、5中任一项所述的光掩模坯料的制造方法，其中，所述功能性膜包含遮光膜、防反射膜、蚀刻掩模膜和蚀刻阻挡膜中的至少一种。

7.  如权利要求1、2、4、5中任一项所述的光掩模坯料的制造方法，其中，所述功能性膜包含遮光膜或防反射膜的任意一种。

8.  如权利要求1、2、4、5中任一项所述的光掩模坯料的制造方 法，其中，所述功能性膜为遮光膜。

9.  一种光掩模坯料，通过权利要求1、2、4、5中任一项所述的方法制造，其特征在于，所述功能性膜中铬元素Cr和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素Me的含有比率即[Me]/[Cr]以原子比计为0.7以下。

10.  一种光掩模，其通过在权利要求9所述的光掩模坯料上形成图案而得到。

11.  一种图案转印方法，其中，使用权利要求10所述的光掩模进行曝光，从而将所述图案转印到光致抗蚀剂上。

12.  一种溅射装置，其特征在于，
具备铬靶即靶A和以与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素作为主要成分的靶即靶B作为分开的成膜用靶，
对所述成膜用靶独立地供给功率，
所述靶B的表面积S_B被设计得比所述靶A的表面积S_A小。

13.  如权利要求12所述的溅射装置，其特征在于，所述靶A和靶B中的至少一种配置有多个。

14.  如权利要求12或13所述的溅射装置，其特征在于，所述靶B的总表面积S_B与所述靶A的总表面积S_A之比即S_B/S_A为0.01以上且0.7以下。

15.  如权利要求12或13所述的溅射装置，其特征在于，
所述溅射装置具备以能够在面内旋转的方式构成的支架，
溅射成膜用衬底以成膜面与所述靶的表面相对的状态保持于所述支架上。

光掩模坯料及其制造方法、光掩模、图案转印方法及溅射装置
技术领域
本发明涉及光掩模坯料及其制造方法、由该光掩模坯料得到的光掩模、以及使用其的图案转印方法。
背景技术
在半导体技术领域中，正在进行用于图案的进一步微细化的研究开发。特别是近年来，随着大规模集成电路的高集成化，进行电路图案的微细化、布线图案的细线化、或者用于构成存储单元(cell)的层间布线的接触孔图案的微细化等，对微细加工技术的要求日益增高。
随之，在微细加工时的光刻工序中使用的光掩模的制造技术领域中，也要求开发用于形成更微细并且正确的电路图案(掩模图案)的技术。
通常，通过光刻技术在半导体衬底上形成图案时，进行缩小投影。因此，形成在光掩模上的图案的尺寸达到形成在半导体衬底上的图案的尺寸的4倍左右。但是，这并不意味着形成在光掩模上的图案所要求的精度与形成在半导体衬底上的图案相比变得宽松。对于形成在作为原版的光掩模上的图案而言，反而要求曝光后得到的实际的图案以上的高精度。
在目前的光刻技术领域中，描绘的电路图案的尺寸远远低于曝光中使用的光的波长。因此，在单纯地使电路图案的尺寸达到4倍而形成光掩模的图案的情况下，由于在曝光时产生的光的干涉等的影响而得到不能将本来的形状转印到半导体衬底上的抗蚀剂膜上的结果。
因此，通过使形成在光掩模上的图案形成为比实际的电路图案更复杂的形状，有时也会减轻上述光的干涉等的影响。作为这样的图案形状，例如，有对实际的电路图案实施了光学邻近效应校正(OPC：Optical Proximity Correction)的形状。
这样，随着电路图案尺寸的微细化，在用于形成光掩模图案的光刻技术中，也要求更高精度的加工方法。光刻性能有时用极限分辨率表现，但如上所述，对形成在作为原版的光掩模上的图案要求曝光后得到的实际的图案以上的高精度。因此，用于形成光掩模图案的分辨极限也要求与在半导体衬底上进行图案形成时的光刻所需要的分辨极限同等程度或其以上的分辨极限。
形成光掩模图案时，通常，在透明衬底上设置有遮光膜的光掩模坯料的表面上形成抗蚀剂膜，并利用电子束进行图案的描绘(曝光)。然后，对曝光后的抗蚀剂膜进行显影而得到抗蚀剂图案后，将该抗蚀剂图案作为掩模对遮光膜进行蚀刻，从而得到遮光(膜)图案。这样得到的遮光(膜)图案成为光掩模图案。
此时，上述抗蚀剂膜的厚度需要根据遮光图案的微细化的程度变薄。这是由于，在维持抗蚀剂膜的厚度的状态下要形成微细的遮光图案的情况下，抗蚀剂膜厚与遮光图案尺寸之比(深宽比)增大，由于抗蚀剂图案的形状变差而不能良好地进行图案转印，或者抗蚀剂图案倒塌或产生剥落。
作为设置在透明衬底上的遮光膜的材料，至今提出了很多材料，但从对蚀刻的见解多等理由出发，在实际应用中使用铬化合物。
铬系材料膜的干蚀刻通常通过氯类干蚀刻进行。但是，氯类干蚀刻多数对于有机膜也具有一定程度的蚀刻能力。因此，在薄抗蚀剂膜上形成抗蚀剂图案并将其作为掩模对遮光膜进行蚀刻时，通过氯类干 蚀刻，抗蚀剂图案也被蚀刻至不能无视的程度。结果，应该转印到遮光膜上的本来的抗蚀剂图案没有被正确地转印。
为了避免这样的不良情况，要求蚀刻耐性优良的抗蚀剂材料，但尚未获知这种抗蚀剂材料。出于这样的理由，需要用于得到高分辨力的遮光(膜)图案的、加工精度高的遮光膜材料。
关于与以往的材料相比加工精度更优良的遮光膜材料，报道了通过使铬化合物中仅含有特定量的轻元素而使遮光膜的蚀刻速度提高的尝试。
例如，专利文献1(国际公开WO2007/74806号公报)中公开了如下技术：使用主要含有铬(Cr)和氮(N)并且利用X射线衍射得到的衍射峰实质上为CrN(200)的材料，通过将其作为遮光膜材料来提高干蚀刻速度，减少氯类干蚀刻时抗蚀剂的膜减薄。
另外，在专利文献2(日本特开2007-33470号公报)中公开了如下光掩模坯料的发明：通过将铬系化合物的遮光性膜的组成设定为与以往的膜相比富含轻元素/低铬的组成来实现干蚀刻的高速化，并且适当地设计用于得到期望的透射率T和反射率R的组成、膜厚、层叠结构。
专利文献1：国际公开WO2007/74806号公报
专利文献2：日本特开2007-33470号公报
专利文献3：日本特开平7-140635号公报
专利文献4：日本特开2007-241060号公报
专利文献5：日本特开2007-241065号公报
在使用铬系化合物中添加有轻元素的遮光膜用材料的情况下，由于遮光膜为光学膜，因此，不仅需要提高其蚀刻速度，而且还需要确保预定的光学特性，但同时满足两者的膜设计的自由度不一定高。
另外，即使使用铬系化合物中添加有轻元素的材料作为用于加工遮光膜的硬掩模形成用的膜材料而不是作为遮光膜用材料的情况下，为了确保其功能方面，可添加的轻元素量的范围自然也会受到限制，因此，膜设计的自由度仍然不一定高。
即，从确保预定的光学特性并且实现蚀刻速度的提高的观点出发，添加轻元素这样的现有方法存在极限，期望利用与此不同的方法进行研究。在这样的背景下，本发明人研究了将添加有在形成与铬的混合体系时该混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料作为光学膜使用的技术。
通过溅射形成这种由铬系材料构成的光学膜时，需要使上述光学膜中的铬元素与上述添加金属元素的含有比率为适当的范围来得到期望的光学特性。这种情况下，一般的做法是准备不含有大量上述金属元素的铬靶并使用该铬靶进行溅射成膜。但是，采用这种成膜方法时，会产生如下所述的问题。
通常，通过烧结制造用于溅射成膜的铬靶，但上述添加金属元素在形成与铬的混合体系的情况下成为液相的温度为400℃以下。因此，在以使膜的光学特性达到期望值并且使蚀刻速度提高的程度将上述金属元素添加到铬靶中的情况下，其烧结温度必然为400℃以下。但是，即使在这种较低的温度下进行烧结，烧结可能也不能充分进行。结果，可能会形成烧结密度不充分的靶或者组成分布不均匀的靶。
在使用烧结密度不充分的靶进行成膜时，由靶产生的异物可能会使膜中产生缺陷。另外，使用组成分布不均匀的靶进行成膜时，膜的面内至面间的组成分布也变得不均匀，可能会引起不能充分发挥作为光学膜的功能的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供光学浓度等特性的偏差小且缺陷少品质高、并且具有高蚀刻速度的光学膜(功能性膜)的制造技术，并且提供使用该技术的光掩模坯料的制造方法等。
为了解决上述问题，本发明提供一种光掩模坯料的制造方法，其为在透明衬底上具备至少一层功能性膜的光掩模坯料的制造方法，其特征在于，上述功能性膜由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成，在形成上述功能性膜的工序中，使铬靶(靶A)和以至少一种上述金属元素作为主要成分的靶(靶B)同时溅射(共溅射)。
也可以为如下方式：在上述功能性膜的成膜工序中，上述靶A和靶B中的至少一种使用多个。
优选将上述靶A的总表面积设为S_A、将上述靶B的总表面积设为S_B时，使S_B＜S_A。
此时，优选使上述总表面积S_A与S_B之比(S_B/S_A)为0.7以下。
另外，优选使上述总表面积S_A与S_B之比(S_B/S_A)为0.01以上。
上述功能性膜包含遮光膜、防反射膜、蚀刻掩模膜和蚀刻阻挡膜中的至少一种。
或者，上述功能性膜包含遮光膜或防反射膜的任意一种。
或者，上述功能性膜为遮光膜。
本发明提供一种光掩模坯料，通过上述方法制造，其特征在于， 上述功能性膜中铬元素(Cr)和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素(Me)的含有比率([Me]/[Cr])以原子比计为0.7以下。
另外，本发明的光掩模是通过在上述光掩模坯料上形成图案而得到的光掩模。
另外，本发明的图案转印方法中，使用上述光掩模进行曝光，从而将上述图案转印到光致抗蚀剂上。
发明效果
本发明中，使用含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料形成功能性膜，在形成该功能性膜的工序中，使面积为S_A的铬靶(靶A)和以至少一种上述金属元素作为主要成分的面积为S_B(＜S_A)的靶(靶B)同时溅射(共溅射)，因此，能够充分抑制来自靶的异物的产生，能够得到稳定品质的功能性膜。
这种功能性膜的光学浓度等特性的偏差小且缺陷少，并且显示出高的蚀刻速度，因此，能够确保预定的光学特性并且能够实现蚀刻速度的提高。
附图说明
图1是用于说明通过本发明的方法制造光掩模坯料时使用的装置的构成例的图。
标号说明
100 溅射成膜系统
101 腔
102A 靶A
102B 靶B
103A、103B 电源
104 透明衬底
105 支架
106 气体导入线路
107 排气线路
具体实施方式
下面，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，但本发明不限于这些方式。
在对本发明进行说明之前，先对本发明人完成本发明的经过进行说明。
如上所述，本发明人研究了将添加有在形成与铬的混合体系时该混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料作为光学膜使用的技术。
在该过程中，本发明人认识到应当解决的问题如下：在以使膜的光学特性达到期望值并且使蚀刻速度提高的程度将上述金属元素添加到铬靶中的情况下，其烧结温度必然为400℃以下，结果，可能会形成烧结密度不充分的靶或者组成分布不均匀的靶。
为了解决该问题，认为通过与铬靶(靶A)分开准备含有至少一种以上的上述金属元素作为主要成分的靶(靶B)并使它们同时溅射(共溅射)来形成功能性膜的方法是有效的。
基于上述见解，在本发明的光掩模坯料的制造方法中，制造在透明衬底上具备至少一层功能性膜的光掩模坯料时，使功能性膜由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成，在形成该功能性膜的工序中，使铬靶(靶A)和以至少一种上述金属元素作为主要成分的靶(靶B)同时溅射(共溅射： Co-Sputtering)。
另外，本发明的光掩模坯料的制造方法除了可以采用上述靶A和靶B各使用一个的方式以外，还可以采用其中任意一种靶使用多个的方式或两种靶都使用多个的方式。
但是，即使在进行如上所述的共溅射的情况下，从铬靶(靶A)飞来的铬微粒附着于含金属元素的靶(靶B)的表面，该铬微粒成为核而产生结块(形成于靶B的块状物质)，由此引起使成膜中的功能性膜产生缺陷这样的新问题。
如果在某种程度上增大供给至靶B的溅射功率密度(W/cm²)，则能够将这种铬微粒除去。但是，用于得到具有期望的光学特性的功能性膜时该膜中的上述金属元素含量并不那么高，因此，需要将供给至靶B的溅射功率(W)设定为较低的值。换言之，从对靶B供给溅射功率的观点出发，得到具有期望的光学特性的功能性膜与除去铬微粒而抑制功能性膜的缺陷产生处于相反的关系。
因此，与供给至靶A的溅射功率密度(W/cm²)无关，要求适当地控制供给至靶B的溅射功率密度(W/cm²)。
但是，为了将供给至靶B的溅射功率(W)设定为较低的值而降低供给功率密度(W/cm²)时，可能会产生放电本身变得不稳定的问题。为了解决该问题，只要实现即使将供给至靶B的溅射功率(W)设定为较低的值也能够得到稳定的放电的供给功率密度(W/cm²)即可。
因此，本发明中，为了实现即使将供给至靶B的溅射功率(W)设定为较低的值也不会使放电不稳定的供给功率密度(W/cm²)，通过减小靶B的总表面积来实现对靶B的适当的供给功率密度(W/cm²)。即，使靶A的总表面积(S_A)与靶B的总表面积(S_B)不同，设定为S_B＜S_A，以 最佳的功率密度分别对两靶A和B施加功率。通过减小靶B的总表面积(S_B)，即使将供给至靶B的溅射功率(W)设定为较低的值，也能够实现在不会使放电不稳定的范围内的供给功率密度(W/cm²)。
优选使这样的总表面积S_A与S_B之比(S_B/S_A)为0.7以下，并且优选为0.01以上。
通过这种方法成膜的功能性膜包含例如设置在光掩模坯料上的、遮光膜、防反射膜、蚀刻掩模膜和蚀刻阻挡膜中的至少一种。或者，上述功能性膜包含遮光膜或防反射膜的任意一种。或者，上述功能性膜为遮光膜。
通过这种方法，能够得到例如上述功能性膜中铬元素(Cr)和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素(Me)的含有比率([Me]/[Cr])以原子比计为0.7以下的光掩模坯料。
使用在这样的光掩模坯料上形成图案而得到的光掩模进行曝光，从而将该图案转印到光致抗蚀剂上。
图1是用于说明通过上述方法制造光掩模坯料时使用的装置的构成例的图。
[溅射成膜系统]
在该图所示的溅射成膜系统100中使用的腔101内，配置有各为一个的铬靶(靶A：102A)和以与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素作为主要成分的靶(靶B：102B)。由电源103A和103B独立地分别对上述靶102A和102B供给功率。另外，在该图中，示出了靶A和靶B各为一个的图示，但也可以将至少一种靶配置多个。
功能性膜的成膜用衬底即透明衬底104以成膜面与靶的表面相对 的状态保持于以能够旋转的方式构成的支架105上。作为这种透明衬底104，可以例示例如：石英、CaF₂等对曝露光透明的衬底。在腔101内设置有用于导入溅射用气体的气体导入线路106和排气线路107。
靶B的表面积S_B设计得比靶A的表面积S_A小。在存在多个靶A的情况下，上述S_A为这些靶A的总表面积。同样，在存在多个靶B的情况下，上述S_B为这些靶B的总表面积。
通过将靶B的总表面积设定为S_B＜S_A，即使在需要减小供给至靶B的功率(W)的情况下，也能够进行稳定的放电并且能够事先防止靶B的结块产生。
此外，优选使上述总表面积之比(S_B/S_A)为0.7以下，并且优选使其为0.01以上。如果将总表面积比设定为大于0.7的值，则在设定为使靶A稳定放电的条件的情况下，靶B的放电有可能变得不稳定。另一方面，如果将总表面积比设定为小于0.01的值，则在设定为使靶A稳定放电的条件的情况下，靶B的放电过剩，可能会产生结合材料熔化等不良现象。
[溅射用气体]
溅射气体根据功能性膜的组成适当选择。作为溅射用的惰性气体，优选氖气、氩气、氪气等惰性气体。更优选与这些惰性气体一起导入选自含氧气体、含氮气体和含碳气体中的至少一种反应性气体。这些反应性气体作为溅射用气体使用的情况下，通过反应性的共溅射进行成膜。
上述中，作为含氧气体，有CO₂、NO、O₂等。作为含氮气体，有NO、NO₂、N₂等。作为含碳气体，有CH₄、CO₂、CO等。使用何种反应性气体取决于目标功能性膜的组成。
例如，在含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料不含轻元素的情况下，仅使用氩气等惰性气体作为溅射用气体即可。在形成含有轻元素的功能性膜的情况下，可以在氮气、氧化氮气体、氧气、氧化碳气体、烃气体等反应性气体中的一种以上、或者这些反应性气体与氩气等惰性气体的混合气体中进行反应性溅射(例如，参考专利文献3(日本特开平7-140635号公报))。
适当调节溅射气体的流量。气体流量在成膜工序中可以固定，在希望使氧量、氮量沿膜的厚度方向变化时，可以根据目标组成进行变化。
此外，本发明中使用的溅射方式没有特别的限制，可以采用DC溅射、RF溅射、磁控溅射等。另外，在溅射工序中使透明衬底的与靶相对的被溅射面旋转时，可以期待提高所得的功能性膜的特性的面内均匀性的效果。
[靶B]
形成含有这些金属元素的功能性膜时使用的靶B是以上述金属元素为主要成分的靶，是铟靶、锡靶、铋靶、铟锡靶、铟铋靶等。另外，也可以在这些靶中含有轻元素。可以列举例如：由铟和氧或由铟和氮等构成的铟和轻元素的靶；由锡和氧或锡和氮等构成的由锡和轻元素构成的靶；或者由铋和氮或铋和氧等铋和轻元素构成的靶等。这样的靶中，最优选由锡或锡和氧构成的靶。
此外，作为上述靶中含有的轻元素，也可以是碳等。另外，作为靶中含有的轻元素，也可以包含氮、氧、碳中的一种以上。
含有至少一种与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素(Me)作为主要成分的靶B中上述金属元素的含量(Me与Me以外的元素的组成比：[Me]/[Me以外的元素])以原子比计优选为0.5以上。 该原子比更优选为0.7以上，进一步优选为1.00以上。
此外，该组成比的值没有上限，在含有多种与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的情况下，以使这些金属元素的总量满足上述组成比的方式制作靶B。
这样的靶B也可以使用多个组成不同的靶。例如也可以使用铟靶和锡靶，或者使用由铟构成的靶和由锡和氧构成的靶。这样，通过将靶B设定为多个靶，能够将功能性膜的厚度方向的组成分布设计得多种多样。
(对靶施加的功率)
供给至各个靶A和靶B的功率密度(W/cm²)可以分开控制，对于靶A和靶B中的任意一个，均设定为使放电稳定的值。通常，对铬靶(靶A)供给的功率密度为0.5W/cm²以上且20.0W/cm²以下。对以与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的至少一种金属元素为主要成分的靶(靶B)供给的功率密度也同样，通常为5W/cm²以上且20.0W/cm²以下。
供给至靶的功率密度低于上述范围时，靶的放电容易变得不稳定，功能性膜的缺陷可能增加。另一方面，供给至靶的功率密度高于上述范围时，容易产生靶的放电过剩而产生异常放电或者将靶固定在背板上的结合材料熔化等不良现象，可能会使功能性膜的品质降低。
[功能性膜]
这样得到的功能性膜由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成。该功能性膜中铬元素(Cr)和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素(Me)的含有比率([Me]/[Cr])以原子比计优选为0.7以下。更优选的原子比为0.4以下，进一步优选为0.3以下。该原子比可以为0.2以下。另外，该原 子比的下限为对功能性膜干蚀刻时的蚀刻速率与现有功能性膜大致同等的原子比，含有比率为下限，通常为0.01以上。
另外，形成在透明衬底上的功能性膜不限于单层结构的功能性膜，也可以是层叠有多层的功能性膜。
另外，功能性膜中含有的与铬的混合体系成为液相的温度(T_L)为400℃以下的金属元素不限于一种，也可以含有多种上述金属元素。
作为这样的金属元素，可以例示铟、锡、铋、铊、锂、钠、钾、汞等。其中，优选铟(T_L=157℃)、锡(T_L=232℃)、铋(T_L=271℃)，特别优选铟(T_L=157℃)、锡(T_L=232℃)。
本发明的由铬系材料构成的功能性膜由在铬系材料中含有与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成。作为这样的铬系材料，除铬金属以外，还可以例示：氧化铬、氮化铬、碳化铬、氮氧化铬、碳氧化铬、碳氮化铬、碳氮化氧化铬等铬化合物。其中，特别优选氮化铬、氮氧化铬、碳氮化氧化铬。
将本发明的由铬系材料构成的功能性膜作为遮光膜(参考专利文献1、2)、硬掩模膜(专利文献4：日本特开2007-241060号公报)或蚀刻阻挡膜(专利文献5：日本特开2007-241065号公报)等使用时，具备与现有的铬系材料膜同等的特性，并且能够得到干蚀刻速度得到提高的膜。结果，能够在不对铬系材料膜进行特别的设计变更的情况下提高无机材料膜的图案形成精度。
[遮光膜]
在将本发明的功能性膜作为遮光膜的情况下，该膜可以为由仅含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成的膜，优选由铬与上述金属元素的氧化物、氮化物、 碳化物、氮氧化物、碳氮化氧化物或碳氮化物的铬系材料构成。特别优选为氧、氮、碳的含量比化学计算量少的富含金属的组成的膜(不饱和金属化合物膜)。
如上所述，作为上述金属元素，可以例示铟、锡、铋、铊、锂、钠、钾、汞等。其中，优选铟(T_L=157℃)、锡(T_L=232℃)、铋(T_L=271℃)，特别优选铟(T_L=157℃)、锡(T_L=232℃)。
根据本发明人的研究，遮光膜中的上述金属元素的含量优选为0.01原子%以上。在一般的氯类干蚀刻条件下，这种遮光膜的蚀刻速度显著提高。
另外，为了使在一般的条件下进行氯类干蚀刻时遮光膜的蚀刻速度提高，在厚度方向的特定区域，上述金属元素的含量为0.01原子%以上即可。另外，金属元素的含量优选为0.5原子%以上，进一步优选为1原子%以上。
上述金属元素的含量没有特别的上限，含量过剩时，难以得到期望的特性。该值通常为40原子%以下，优选为20原子%以下。
另外，遮光膜中的上述金属元素的厚度方向的分布(深度方向分布)不需要固定，也可以为在膜的厚度方向(深度方向)具有浓度变化的分布。例如，在形成从遮光膜的衬底侧朝向表面侧上述金属元素的浓度缓慢降低的分布时，可以使进行氯类干蚀刻时的截面形状良好。
遮光膜的结构可以有各种方式。例如，也可以将由含有与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成的层和由不含该金属元素的铬系材料构成的层层叠而成的膜作为遮光膜使用。
例如，如果形成使上层为由不含与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成的层且使下层为含有与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成的层的层叠结构，则能够仅使下层(衬底侧)的蚀刻速度相对于上层(表面侧)的蚀刻速度提高，能够使氯类干蚀刻时的截面形状良好。
这种层叠结构也有多种变形。例如，可以形成层叠有上述金属元素的含量彼此不同的铬系材料构成的多层的结构。在形成这种层叠结构的情况下，对靶A和靶B施加的功率也控制在使各靶的放电稳定的范围内。另外，可以暂时不需要进行靶B的溅射，但这种情况下，可以在不完全停止对靶B供给功率的情况下供给不会使放电不稳定的限度的功率。由此，能够防止再次开始暂时停止的功率供给时异常放电的产生。
在形成层叠结构的遮光膜为层叠有防反射层和遮光层的结构(遮光性膜)的情况下，可以是仅对于防反射层将上述金属元素的含量设定为0.01原子%以上或者相反地仅对于遮光层将上述金属元素的含量设定为0.01原子%以上等的方式。
另外，在使用本发明的由铬系材料构成的功能性膜作为构成光掩模坯料的遮光膜的情况下，与现有的无机膜同样，为了确保期望的光学功能和化学功能，根据需要适当添加氧、氮、以及碳和氢等轻元素。
这种情况下，为了形成半间距40nm的节点的图案，可以将遮光膜的膜厚设定为75nm以下并将抗蚀剂的膜厚设定为150nm以下。
[硬掩模膜]
由含有铬元素和与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬系材料构成的功能性膜例如可以作为光掩模坯料的细微加工用的硬掩模膜使用。这种情况下，作为该优选的方式，除了可以 例示以一种以上的与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素作为主要成分的铬金属膜以外，还可以例示含有与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的铬与含有选自氧、氮和碳中的一种以上轻元素的铬化合物的膜。
作为用于这种硬掩模膜的铬系材料，可以列举：氧化铬、氮化铬、氮氧化铬、碳氧化铬、碳氮化铬或碳氮化氧化铬。
在使用由这种铬系材料构成的功能膜作为形成在用于形成50nm以下的抗蚀剂图案的光掩模制造用光掩模坯料上的硬掩模膜的情况下，优选膜厚为1～30nm，特别优选为1～10nm。
[蚀刻阻挡膜]
在使用本发明的由铬系材料构成的功能膜作为光掩模坯料的蚀刻阻挡膜的情况下，可以选择与上述硬掩模膜同样的材料。
另外，在将这种材料的蚀刻阻挡膜的厚度设定为1～30nm时，在蚀刻阻挡膜的加工中不会产生由疏密依赖性引起的问题。而且，对设置在蚀刻阻挡膜的下方的膜、透明衬底进行加工时的蚀刻屏蔽效果也良好。因此，能够提高设置在蚀刻阻挡膜的下方的膜、透明衬底的蚀刻加工精度。另外，使蚀刻阻挡膜的厚度为2～20nm时，能够得到更良好的蚀刻屏蔽效果。
[干蚀刻]
与不含与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素的现有的铬系材料膜同样，由通过本发明得到的铬系材料构成的功能性膜可以利用含氧的氯类气体进行干蚀刻。与现有的铬系材料膜相比，该功能性膜在同一条件下的蚀刻速度显著高。
这种干蚀刻例如可以通过将氯气与氧气的混合比(Cl₂气体:O₂气体) 以体积流量比计设定为1:2～20:1并根据需要使用混合有He等惰性气体的气体来进行。
下面，通过实施例对本发明更具体地进行说明。
实施例
[实施例]在本实施例中，在一边为152mm且厚度为6mm的矩形石英衬底上准备直径为6英寸的铬(Cr)靶(靶A)和直径为5英寸的锡(Sn)靶(靶B)。因此，靶A与靶B的总表面积之比(S_B/S_A)为25/36(约0.694)。对这些靶施加不同的功率，通过DC溅射法进行共溅射，以44nm的厚度形成含有Sn的CrON膜。该CrON膜的组成为Cr:Sn:O:N=4:1:5:2(原子比)。因此，膜中的Cr与Sn的含有比率([Sn]/[Cr])以原子比计为0.25。
CrON膜中的锡含量通过将铬靶和锡靶的施加功率分别设定为1000W和400W来控制。另外，溅射气体为Ar:O₂:N₂=5:3:6的混合气体。溅射时的腔内的气压为0.1Pa。
实施10次上述CrON膜的成膜，对所得的10个样品评价光学浓度的偏差和缺陷数。
对于光学浓度的偏差而言，对上述10个样品测定膜中央部的波长193nm下的光学浓度，评价样品之间的偏差。结果，光学浓度的偏差为±0.02%。
缺陷数的评价中，利用日立电子工程株式会社制造的GM-1000对上述10个样品计数0.2μm以上的缺陷，并求出平均值。结果，缺陷数为0.8个/样品。
通过本发明得到的功能性膜的光学浓度等特性的偏差小且缺陷少，并且显示出高蚀刻速度。因此，能够确保预定的光学特性并且能 够实现蚀刻速度的提高。
这种功能性膜可以利用本发明的溅射装置进行成膜。
本发明的溅射装置具备铬靶(靶A)和以与铬的混合体系成为液相的温度为400℃以下的金属元素作为主要成分的靶(靶B)作为分开的成膜用靶，对上述成膜用靶独立地供给功率，上述靶B的表面积S_B被设计得比上述靶A的表面积S_A小。
本发明的溅射装置也可以采用上述靶A和靶B中的至少一种配置有多个的方式。
优选上述靶B的总表面积S_B与上述靶A的总表面积S_A之比(S_B/S_A)为0.01以上且0.7以下。
另外，本发明的溅射装置可以采用具备以能够在面内旋转的方式构成的支架、溅射成膜用衬底以成膜面与上述靶的表面相对的状态保持于上述支架上的方式。
产业上的可利用性
本发明提供光学浓度等特性的偏差小且缺陷少并且显示出高蚀刻速度的功能性膜。根据本发明，提供能够确保预定的光学特性并且能够实现蚀刻速度的提高的功能性膜。