本發(fā)明涉及加工為適于使用200nm以下的波長的曝光光進行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯和由該坯制備光掩模的方法。

背景技術(shù)：

為了如微電子設(shè)備的較高速度的運轉(zhuǎn)和低電力消耗這樣的目標(biāo)，而不斷挑戰(zhàn)大規(guī)模集成電路的更高集成度。為了滿足對電路圖案的微細化不斷增長的要求，先進的半導(dǎo)體微加工技術(shù)變得重要。例如，電路構(gòu)建配線圖案的微細化的技術(shù)和用于單元構(gòu)建層間連接的接觸孔圖案的微細化的技術(shù)變得必要。

先進的微加工技術(shù)依賴于使用光掩模的光刻。如光刻系統(tǒng)和抗蝕劑材料那樣，光掩模是小型化技術(shù)的一個重要的領(lǐng)域。為了得到具有上述的精細尺寸配線圖案或精細尺寸接觸孔圖案的光掩模，努力開發(fā)在光掩模上形成更為精細和精確的圖案的技術(shù)。

由于用于微加工半導(dǎo)體基材的光刻采用縮微投影，因此在光掩模上形成的圖案的尺寸為半導(dǎo)體基材上形成的圖案的尺寸的約4倍。這并不意味著因此放松光掩模上形成的圖案的精度。必須以高精度形成光掩模圖案。

目前，通過光刻在半導(dǎo)體基材上寫入的電路圖案的尺寸遠小于曝光光的波長。如果使用具有電路圖案的僅4倍放大率的圖案的光掩模進行縮微曝光，由于曝光光的干涉和其他影響，因此無法忠實地將光掩模圖案轉(zhuǎn)印于抗蝕劑膜。

解決該問題的超分辨率掩模包括：OPC掩模，其中將所謂的光學(xué)鄰近校正(OPC)，即，用于對使轉(zhuǎn)印性能降低的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正的技術(shù)應(yīng)用于光掩模；和相移掩模，該相移掩模引起鄰近圖案特征之間180°的相移以建立入射光的尖銳的強度分布。例如，一些OPC掩模中，形成具有小于電路圖案的一半的尺寸的OPC圖案(錘頭、輔助條等)。相移掩模包括半色調(diào)型、Levenson型和無鉻型。

為了以高精度在光掩模基材上形成光掩模圖案，必須以高精度將光掩模坯上形成的抗蝕劑膜圖案化。通常，通過如下所述形成光掩模圖案：起始于在透明基材上具有遮光膜的光掩模坯，在該光掩模坯上形成光致抗蝕劑膜，將該光致抗蝕劑膜曝光或暴露于電子束(EB)以寫入圖案，之后將該光致抗蝕劑膜顯影以形成光致抗蝕劑圖案。然后，利用該光致抗蝕劑圖案制成的掩模，對該遮光膜進行蝕刻或圖案化以形成光掩模圖案。為了得到精細的光掩模圖案，由于下述原因，使光致抗蝕劑膜的厚度減小(即，較薄的抗蝕劑膜)是有效的。

如果只使抗蝕劑圖案縮小而沒有減小抗蝕劑膜的厚度，則作為遮光膜的蝕刻掩模發(fā)揮功能的抗蝕劑圖案特征具有較高的縱橫比(抗蝕劑膜厚度與特征寬度之比)。通常，當(dāng)抗蝕劑圖案特征的縱橫比變高時，圖案輪廓更可能劣化。于是使經(jīng)由抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模將圖案轉(zhuǎn)印于遮光膜的精度減小。在極端的情況下，抗蝕劑圖案部分地坍塌或剝落，導(dǎo)致圖案缺失。與光掩模圖案的收縮相關(guān)聯(lián)，必須使遮光膜的圖案化過程中用作蝕刻掩模的抗蝕劑膜變薄以防止縱橫比變得太高。通常推薦3以下的縱橫比。為了形成具有70nm的特征寬度的抗蝕劑圖案，例如優(yōu)選210nm以下的抗蝕劑膜厚度。

另一方面，對于使用光致抗蝕劑的圖案作為蝕刻掩模蝕刻的遮光膜，已提出了許多材料。特別地，純鉻膜和含有鉻、和氮、氧和碳中的至少一種的鉻化合物膜通常用作遮光膜材料。例如，專利文獻1-3公開了光掩模坯，其中形成鉻化合物膜作為遮光膜，該遮光膜具有對于用于ArF準(zhǔn)分子激光光刻的光掩模坯所必需的遮光性能。

通常通過含氧的氯系干蝕刻進行鉻化合物膜形式的遮光膜的圖案化，在含氧的氯系干蝕刻期間有機膜、典型地光致抗蝕劑膜能夠常常以顯著的程度被蝕刻。如果使用較薄的抗蝕劑膜制成的掩模來蝕刻鉻化合物膜形式的遮光膜，則在該蝕刻過程中損傷抗蝕劑膜以致使抗蝕劑圖案變形。于是難以將該抗蝕劑圖案精確地轉(zhuǎn)印于該遮光膜。

對光致抗蝕劑或有機膜賦予高分辨率和高圖案化精度以及耐蝕刻性的嘗試遇到了技術(shù)障礙。為了高分辨率的目標(biāo)，必須減小光致抗蝕劑膜的厚度，而為了在遮光膜的蝕刻過程中確保耐蝕刻性，必須限制光致抗蝕劑膜的薄化。結(jié)果，在高分辨率/圖案化精度和耐蝕刻性之間存在折中關(guān)系。為了減輕對光致抗蝕劑的負荷以使膜厚度能夠減小以最終形成較高精度的光掩模圖案，必須改善待圖案化的遮光膜的構(gòu)成(包括厚度和組成)。

關(guān)于遮光膜材料，已進行了大量的研究。例如，專利文獻4公開了金屬膜作為用于ArF準(zhǔn)分子激光光刻的遮光膜。具體地，將鉭用作遮光膜并且將氧化鉭用作減反射膜。為了減輕在這兩個層的蝕刻過程中對光致抗蝕劑施加的負荷，用對該光致抗蝕劑產(chǎn)生較少損傷的氟系氣體等離子體將這些層蝕刻。盡管選擇這樣的蝕刻條件，但當(dāng)只使用光致抗蝕劑作為蝕刻掩模蝕刻兩層即遮光膜和減反射膜時，對該光致抗蝕劑的負荷的減輕受到限制。難以完全地滿足以以高精度形成精細尺寸光掩模圖案的要求。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)光掩模坯結(jié)構(gòu)難以完全滿足在遮光膜上以高精度形成精細尺寸光掩模圖案的要求。對于采用較短波長的曝光光并且要求較高分辨率的光刻法(典型地有200nm以下的波長的光(193nm的ArF準(zhǔn)分子激光、157nm的F₂激光))，該問題變得更為嚴(yán)重。

作為在氯系干蝕刻過程中顯示高蝕刻速率的遮光膜能夠減輕對光致抗蝕劑的負荷以最終以高精度形成精細尺寸的光掩模圖案，專利文獻5記載了基于鉻并且具有添加到其中的輕元素O和N的遮光膜。隨著輕元素的含量增加，含有輕元素的鉻膜使其電導(dǎo)率減小。

另一方面，對于光掩模的制造，使用電子束(EB)的曝光方法為抗蝕劑圖案化的主流。對于EB發(fā)射，為了能夠進一步小型化，采用50keV的高加速電壓。盡管為了實現(xiàn)較高的分辨率，存在抗蝕劑減小其感度的傾向，但從生產(chǎn)率提高的方面出發(fā)，EB光刻系統(tǒng)中EB的電流密度經(jīng)歷從40A/cm²到800A/cm²的顯著躍升。

將EB導(dǎo)向電漂浮光掩模坯時，電子在該光掩模坯的表面上積累以將其充以負電位。起因于該充電的電場使EB軌跡彎曲，導(dǎo)致寫入位置的低精度。為了避免這樣的缺點，設(shè)計適于高能/高密度EB寫入的EB光刻系統(tǒng)以致用接地的光掩模坯進行EB寫入。例如，專利文獻6公開用于使用接地插腳將光掩模坯接地的接地機構(gòu)。

但是，如果接地電阻明顯，光掩模坯表面的電位以接地電流和接地電阻的乘積增大，并因此使寫入位置的精度降低。而且，在沒有建立充分的接地或者光掩模坯不導(dǎo)電的實例中，接地電阻非常高或無限高。如果在這種狀態(tài)下進行EB寫入，在成像真空室內(nèi)能夠發(fā)生異常的放電或基材故障，引起對該系統(tǒng)的污染。因此EB光刻系統(tǒng)裝備有用于在寫入步驟之前測定接地電阻的機構(gòu)。將接地電阻的閾值設(shè)定為例如1.5×10⁵Ω。當(dāng)測定的接地電阻超過該閾值時，寫入步驟在其開始前就被中斷。

對于與接地用光掩模坯接觸的系統(tǒng)的部分，存在使銷針穿過EB抗蝕劑膜時產(chǎn)生顆粒的問題。為了克服該問題，提出了幾個方案。例如，專利文獻6中，將蓋成形以包圍接地銷針以防止顆粒分散。銷針的穿過后，在EB抗蝕劑膜中留下接地標(biāo)記。通常，隨著接地標(biāo)記越小，顆粒的產(chǎn)生越得以抑制。一個例示性改進是將該接地部件的形狀從適于通過線接觸建立接地的葉片型變?yōu)橥ㄟ^點接觸建立接地的銷針型。進行了另一改進以在接地銷針的接觸后抑制因位置移動導(dǎo)致的接地標(biāo)記的任何擴大。

引用文獻列表

專利文獻1：JP-A 2003-195479

專利文獻2：JP-A 2003-195483

專利文獻3：JP-U 3093632

專利文獻4：JP-A 2001-312043

專利文獻5：JP-A 2007-033470

專利文獻6：JP-A 2014-216407(USP 9,299,531)

專利文獻7：JP-A S63-85553

技術(shù)實現(xiàn)要素：

使用EB光刻系統(tǒng)時，使接地銷針與該光掩模坯接觸?，F(xiàn)有技術(shù)的方法中，通過馬達或其他機械設(shè)備移動該光掩模坯或接地銷針或該光掩模坯和接地銷針這兩者以接觸。于是由于該接觸的過程中或之后振動或機械運動的影響，在光掩模坯表面上沉積的多層膜上產(chǎn)生幾微米的劃痕。在該接觸區(qū)域中該接地銷針使在該光掩模坯表面上的多層膜中產(chǎn)生破裂。通過使該接地銷針與該多層膜中的任何導(dǎo)電層接觸，以必要的充分低的電阻值容易地建立接地。另一方面，在其中接地標(biāo)記觀察為小點并且使較少的顆粒分散的EB光刻系統(tǒng)中，即使該光掩模坯上的多層膜包括導(dǎo)電層，有時也無法以必要的充分低的電阻值建立接地。

但是，關(guān)于該光掩模坯和光掩模，該EB光刻系統(tǒng)中電荷累積的對策是必要的。提出這樣的幾個方案：在該多層膜中包括導(dǎo)電層，其中通過四端子法測定的薄層電阻滿足推薦的值。結(jié)合導(dǎo)電層上包括電阻層的多層膜，由該電阻層的電阻率與厚度的關(guān)系研究如何在EB光刻系統(tǒng)中建立接地的工作還未做過。

本發(fā)明的目的是提供加工為光掩模的光掩模坯，該光掩模具有必要的光學(xué)性能，例如在曝光波長下充分的光學(xué)密度和在比曝光波長長的波長區(qū)域中充分的反射率，并且使用EB光刻系統(tǒng)在該光掩模坯上寫入掩模圖案時確保以必要的充分低的電阻值建立接地，所述光刻系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計以使作為點接觸建立接地并且接地標(biāo)記觀察為點。另一目的是提供由該光掩模坯制備光掩模的方法。

本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)：在光掩模坯中，該光掩模坯包括透明基材、在遠離該基材的一側(cè)的最外層設(shè)置的具有至少0.1Ω·cm的電阻率的電阻層、和與該電阻層的基材鄰近表面相接設(shè)置的具有小于0.1Ω·cm的電阻率的導(dǎo)電層，選擇該電阻層和該導(dǎo)電層的電阻率和厚度以滿足特定的等式；由該光掩模坯制備的光掩模具有必要的光學(xué)性質(zhì)，例如，在曝光波長下充分的光學(xué)密度和在比曝光波長長的波長區(qū)域中充分的反射率；使用經(jīng)設(shè)計以使作為點接觸建立接地并且接地標(biāo)記觀察為點的EB光刻系統(tǒng)在該光掩模坯上寫入掩模圖案時，該光掩模坯確保以必要的充分低的電阻值建立接地。于是該光掩模坯可以被加工為適于使用波長200nm以下的曝光光的圖案轉(zhuǎn)印的光掩模以形成具有精細特征尺寸的圖案。

一方面，本發(fā)明提供加工為適于使用波長200nm以下的曝光光進行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯，其包括透明基材、在遠離該基材的一側(cè)的最外層設(shè)置并且具有至少0.1Ω·cm的電阻率的電阻層、和與該電阻層的鄰近該基材的表面鄰接設(shè)置并且具有小于0.1Ω·cm的電阻率的導(dǎo)電層。該電阻層為單層或由至少兩個子層組成的多層結(jié)構(gòu)，該單層或每個子層具有電阻率(用Ω·cm表示)和厚度(用cm表示)，條件是電阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm時，該電阻率等于該電阻率值，并且電阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm時，該電阻率等于7.5×10⁵Ω·cm。電阻指數(shù)A，當(dāng)該電阻層為單層時其為電阻率和厚度的乘積，或者當(dāng)該電阻層為多層結(jié)構(gòu)時其為子層的電阻率和厚度的乘積之和，滿足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α為常數(shù)(用cm^-2表示)，ρ_c為導(dǎo)電層的電阻率(用Ω·cm表示)，并且d_c為導(dǎo)電層的厚度(用cm表示)。

優(yōu)選的實施方案中，該導(dǎo)電層具有不大于1×10⁴Ω/□的薄層電阻。

優(yōu)選的實施方案中，該光掩模坯在該基材和該導(dǎo)電層之間還包括相移膜，該相移膜由含硅材料或含硅和鉬的材料形成。

優(yōu)選的實施方案中，該光掩模坯在該基材和該導(dǎo)電層之間還包括遮光膜，該遮光膜由含硅材料或含硅和鉬的材料形成。

最經(jīng)常地，該導(dǎo)電層由含鉻材料形成。

典型地，通過使接地端子與該導(dǎo)電層接觸，以在該接地端子與該導(dǎo)電層之間建立導(dǎo)電的程度對該接地端子施力來按壓該導(dǎo)電層，在該接地狀態(tài)下進行EB寫入，從而將該光掩模坯加工為光掩模。

另一方面，本發(fā)明提供由光掩模坯制備光掩模的方法，包括如下步驟：提供以上限定的光掩模坯；在該電阻層上形成光致抗蝕劑膜；使接地端子與該電阻層接觸；以在該接地端子與該導(dǎo)電層之間建立導(dǎo)電的程度對該接地端子施力來按壓該電阻層；和在該接地狀態(tài)下在該光致抗蝕劑膜上進行EB寫入。這樣得到的光掩模適合使用波長200nm以下的曝光光的圖案轉(zhuǎn)印。

本發(fā)明的有利效果

盡管光掩模坯包括厚度減小的多層膜，但該坯可被加工成具有必要的光學(xué)性能的光掩模。即使采用EB光刻系統(tǒng)(其被設(shè)計成作為點接觸建立接地)在該光掩模坯上寫入掩模圖案時，該光掩模(坯)確保以必要的、充分低的電阻值建立接地并且防止抗蝕劑膜在EB寫入過程中被帶電，于是能夠以高的寫入位置精度進行圖案轉(zhuǎn)印。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施方案中的光掩模坯的橫截面圖。

圖2為本發(fā)明的另一實施方案中的光掩模坯的橫截面圖。

圖3為本發(fā)明的又一實施方案中的光掩模坯的橫截面圖。

圖4(A)和4(B)表示用與電阻層的表面接觸的探針測定電性能時電流流動的主要路徑，圖4(A)為兩個探針與電阻層表面接觸的平面圖和圖4(B)為沿連接兩個探針的中心的線所取的橫截面圖。

圖5為表示光掩模坯的表面下方的電流流動的等效電路的圖。

具體實施方式

本發(fā)明的光掩模坯待加工成適于使用波長200nm以下的曝光光(典型地為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光或157nm的F₂激光)進行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模。對于適于使用波長200nm以下的曝光光進行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模，例如，將波長257nm的光用于缺陷檢查，并且將波長405nm(固態(tài)激光二極管)的光用于對準(zhǔn)標(biāo)記的讀出。

優(yōu)選地，通過使接地端子(或接地銷針)與該電阻層接觸，以在該接地端子與該導(dǎo)電層之間建立導(dǎo)電(典型地達到1.5×10⁵Ω以下的電阻率)的程度對該接地端子施力來按壓該電阻層，和在該接地狀態(tài)下進行EB寫入，從而將該光掩模坯加工成光掩模。

該光掩模坯包括：透明基材，典型地為石英基材；在該基材上并且在遠離該基材的一側(cè)的最外層設(shè)置的電阻層，該電阻層具有至少0.1Ω·cm的電阻率；和在該基材上設(shè)置并且與該電阻層的鄰近設(shè)置于該基材的表面相接的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層具有小于0.1Ω·cm的電阻率。該導(dǎo)電層可以與該基材相接地設(shè)置或者與該基材分開地設(shè)置。關(guān)于該電阻層和該導(dǎo)電層的組合，構(gòu)成該電阻層和該導(dǎo)電層的膜可以是具有任何功能的膜，只要它們的電阻率落入該范圍內(nèi)并且它們的位置相對于該透明基材滿足上述限定的關(guān)系。例如，構(gòu)成該電阻層和該導(dǎo)電層的膜可以是任何光學(xué)膜例如遮光膜、減反射膜、和相移膜，典型地為半色調(diào)相移膜、和輔助加工膜例如蝕刻掩模膜和蝕刻阻止膜。

使EB光刻系統(tǒng)的接地端子與層接觸時，合適的層為在其上形成EB抗蝕劑膜的高電阻率層。該電阻層為在遠離該基材而分隔的一側(cè)的最外層設(shè)置的層。該電阻層可以是單層或由兩個以上的子層組成的多層結(jié)構(gòu)。在單層的電阻層的情況下，具有至少0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)的電阻率的層是合適的。多層結(jié)構(gòu)的電阻層的情況下，具有至少0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)的電阻率的子層是合適的。然而具有至少1Ω·cm、甚至至少10Ω·cm(即，1×10¹Ω·cm)的電阻率的(子)層也是合適的。

另一方面，該導(dǎo)電層是使EB光刻系統(tǒng)的接地端子與該電阻層接觸時提供導(dǎo)電以防止在EB寫入期間充電的層。該導(dǎo)電層應(yīng)具有小于0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)、優(yōu)選地1×10^-2Ω·cm以下、更優(yōu)選地1×10^-3Ω·cm以下的電阻率并且與該電阻層相接地設(shè)置。該導(dǎo)電層應(yīng)優(yōu)選地具有1×10⁴Ω/□以下、更優(yōu)選地5×10³Ω/□以下的薄層電阻。該導(dǎo)電層可以是多層膜的一個子層，即，與該電阻層相接設(shè)置的多層膜的一個電阻層鄰近子層。該導(dǎo)電層可以直接(沒有其他插入層)或經(jīng)由其他插入層而設(shè)置在該透明基材上。其他層是否導(dǎo)電并不重要。

制造構(gòu)成該光掩模坯的光學(xué)膜和輔助加工膜的材料可選自過渡金屬、金屬、其合金、和這些金屬或合金的化合物，這取決于必要的光學(xué)性能和蝕刻性能以及電性能例如導(dǎo)電性。適合的過渡金屬包括鉻(Cr)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、鎳(Ni)和鈷(Co)；適合的金屬包括硅(Si)、鍺(Ge)和鋁(Al)；并且適合的化合物包括氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物、氧碳化物、氮化碳化物和氧化氮化碳化物。金屬中，優(yōu)選鉻(Cr)、鉬(Mo)和硅(Si)。

通常，金屬、合金和具有低含量的輕元素例如氧、氮或碳的金屬或合金的化合物具有低的電阻率。優(yōu)選將由這樣的材料組成的膜用作導(dǎo)電層。通過將這樣的導(dǎo)電層引入光掩模坯，從而對該光掩模坯賦予導(dǎo)電性。

通過增加添加到其中的輕元素的量，可以改變金屬材料或合金材料的光學(xué)性能或蝕刻性能。例如，在待加工為適于使用波長200nm以下的曝光光進行圖案轉(zhuǎn)印的光掩模的光掩模坯中，使用含鉻材料。在該含鉻材料中，優(yōu)選使用鉻單質(zhì)和具有低含量的輕元素例如氧、氮或碳的鉻化合物作為遮光膜，原因在于它們發(fā)揮顯著的遮光效果。

另一方面，通過將輕元素添加到該含鉻材料中，可以增加含有氧的氯系干蝕刻(通常用于含鉻材料的蝕刻)過程中含鉻材料的蝕刻速率。這能夠進行遮光膜的高速蝕刻，產(chǎn)生如下的優(yōu)點：通過掩模來蝕刻遮光膜時，可以減輕對用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑膜(典型地化學(xué)增幅型抗蝕劑膜)的負擔(dān)。

進而，通過增加其中添加的輕元素的量，從而得到具有高透射率的含鉻材料的膜。由鉻單質(zhì)或具有低輕元素含量的鉻化合物形成的膜為具有高反射率的膜，其在對光掩模坯或光掩模的缺陷檢查中是不利的。因此，由具有增加的輕元素含量的含鉻材料制成的膜通常用作減反射膜。具體地，將減反射膜設(shè)置在遮光膜的與該基材鄰近設(shè)置的一側(cè)和遠離設(shè)置的一側(cè)中的一者或兩者。

但是，將輕元素添加到金屬材料或合金材料時，隨著輕元素的量的增加，其電阻率增大并且其電導(dǎo)率降低。在該光掩模坯的遠離該透明基材設(shè)置的一側(cè)的最外層形成由這樣的材料制成的膜，具體地作為其上形成EB抗蝕劑膜的層時，在EB寫入過程中其上發(fā)生電荷積累，招致寫入精度的下降。特別地，將氧作為輕元素添加時，招致電阻率的顯著增大，結(jié)果形成高電阻膜。

圖1為這樣的構(gòu)成的一個例示光掩模坯的橫截面圖。光掩模坯10為相移掩模坯，該相移掩模坯包括在透明基材1上依次堆疊的相移膜2、后側(cè)減反射膜3、遮光膜4和前側(cè)減反射膜5。該實施方案中，例如，遮光膜4為導(dǎo)電層，并且前側(cè)減反射膜5為單層結(jié)構(gòu)的電阻層。在此，相移膜2和后側(cè)減反射膜3相當(dāng)于其他層。該構(gòu)成的光掩模坯優(yōu)選為包括含鉻材料的導(dǎo)電層的坯。實例為包括在透明基材1(典型地為石英基材)上依次堆疊的含硅材料或含硅/鉬的材料的相移膜2、鉻化合物的后側(cè)減反射膜3、鉻單質(zhì)或鉻化合物的遮光膜4、和鉻化合物的前側(cè)減反射膜5的相移掩模坯。

進而，也可形成硬掩模膜作為遮光膜或減反射膜的蝕刻過程中使用的輔助加工膜。通過使用硬掩模膜，可減薄該光致抗蝕劑膜，以符合進一步的圖案小型化。該光致抗蝕劑膜的薄化能夠縮短EB寫入的時間，于是抑制電荷積累。例如，該遮光膜或減反射膜由含鉻材料形成時，該硬掩模膜由下述材料形成，該材料在氟系干蝕刻時被迅速地蝕刻，但在含有氧的氯系干蝕刻時具有極低的蝕刻速率，即，基本上不被蝕刻。作為形成硬掩模膜的材料，優(yōu)選含硅材料，例如硅單質(zhì)、含有輕元素例如氧、氮或碳的硅化合物、以及具有進一步添加到其中的過渡金屬(鉻以外)例如鉬、鉭、鎢、鋯或鈦的類似的硅化合物。

但是，與上述的遮光膜或減反射膜同樣的是，盡管隨著添加到該金屬材料或合金材料中的輕元素的量增加產(chǎn)生有利的蝕刻性能，但該硬掩模膜具有導(dǎo)電性變差的問題。

圖2為這樣的構(gòu)成的例示光掩模坯的橫截面圖。光掩模坯10為相移掩模坯，該相移掩模坯包括在透明基材1上依次堆疊的相移膜2、后側(cè)減反射膜3、遮光膜4、前側(cè)減反射膜5、和蝕刻掩模膜6。本實施方案中，例如，遮光膜4為導(dǎo)電層，并且前側(cè)減反射膜5和蝕刻掩模膜6為兩層結(jié)構(gòu)的電阻層，即，由兩個子層組成。在此，相移膜2和后側(cè)減反射膜3相當(dāng)于其他層。該構(gòu)成的光掩模坯優(yōu)選為包括含鉻材料的導(dǎo)電層的坯。實例為相移掩模坯，該相移掩模坯包括在透明基材1(典型地為石英基材)上依次堆疊的含硅材料或含有硅/鉬的材料的相移膜2、鉻化合物的后側(cè)減反射膜3、鉻單質(zhì)或鉻化合物的遮光膜4、鉻化合物的前側(cè)減反射膜5、和氧化硅(S iO)的蝕刻掩模膜6。

進而，作為在遮光膜或減反射膜的蝕刻過程中使用的輔助加工膜，可在其上形成硬掩模膜。該蝕刻掩模膜由金屬單質(zhì)、合金、或者添加有微量的輕元素的金屬或合金化合物形成時，這樣的材料的膜無疑具有導(dǎo)電性，但具有高反射率，這在某一情形例如光掩模坯或光掩模的缺陷檢查中可能是不利的。在這樣的情況下，在該蝕刻掩模膜上可形成減反射膜。與上述的由含鉻材料形成的減反射膜同樣的是，本文中使用的減反射膜由具有含量增加的輕元素的材料形成。這種情況下，該減反射膜也具有隨著添加的輕元素的量增加而導(dǎo)電性變差的問題。

圖3為這樣的構(gòu)成的例示光掩模坯的橫截面圖。光掩模坯10為待加工為雙重掩?；騆evenson型相移掩模的光掩模坯，包括在透明基材1上依次堆疊的遮光膜4、蝕刻掩模膜6和前側(cè)減反射膜5。該實施方案中，例如，蝕刻掩模膜6為導(dǎo)電層，并且前側(cè)減反射膜5為單層結(jié)構(gòu)的電阻層。在此，遮光膜4相當(dāng)于其他層。該構(gòu)成的光掩模坯優(yōu)選為包括含鉻材料的導(dǎo)電層的坯。實例為包括在透明基材1(典型地為石英基材)上依次堆疊的含硅材料或含硅/鉬的材料的遮光膜4、鉻單質(zhì)或鉻化合物的蝕刻掩模膜6、和鉻化合物的前側(cè)減反射膜5的光掩模坯。

本發(fā)明的光掩模坯為包括上述的電阻層和導(dǎo)電層的光掩模坯，其中該電阻層和該導(dǎo)電層經(jīng)構(gòu)成以滿足下述條件，該電阻層的單層或每個子層具有電阻率和厚度，并且電阻指數(shù)A當(dāng)該電阻層為單層時為電阻率和厚度的乘積，或者當(dāng)電阻層由多個子層組成時為各子層的電阻率和厚度的乘積之和，電阻指數(shù)A滿足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α為與橫穿流經(jīng)電阻層的電流的路徑的橫截面積S相關(guān)聯(lián)的常數(shù)(用cm^-2表示)，對于其將后述，ρ_c為導(dǎo)電層的電阻率(用Ω·cm表示)，d_c為導(dǎo)電層的厚度(用cm表示)。其中，當(dāng)電阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm時，電阻層的電阻率(用Ω·cm表示)等于該電阻率值，并且當(dāng)電阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm時，電阻層的電阻率等于7.5×10⁵Ω·cm。用單位cm表示厚度。

具體地，電阻指數(shù)A由式(1-1)表示：

A＝ρ_I1×d_I1+···+ρ_In×d_In (1-1)

其中ρ_I1為第一個子層的電阻率(Ω·cm)，d_I1為第一個子層的厚度(cm)，ρ_In為第n個子層的電阻率(Ω·cm)，d_In為第n個子層的厚度(cm)。假設(shè)該電阻層由多個(n個)子層組成，則存在對應(yīng)于個數(shù)(n)的電阻率和厚度的乘積，并且這些乘積之和為電阻指數(shù)A。由于該電阻層和該導(dǎo)電層經(jīng)構(gòu)成以滿足式(1)，在采用EB光刻系統(tǒng)加工時該光掩模坯確保高精度的成像性能。由該光掩模坯制備光掩模時，該光掩模帶有具有高尺寸精度的掩模圖案。

圖4表示探針接觸如圖1的光掩模坯中那樣由單層組成的電阻層的表面測定電性能時電流流動的主要路徑。圖4(A)為表示兩個探針21、22接觸光掩模坯10中的電阻層32(前側(cè)減反射膜5)的表面的平面圖。圖4(B)為沿連接兩個探針21、22的中心的線所取的橫截面圖。兩個21、22的接觸的位置在光掩模坯10的表面上，具體地具有一對相對邊并且在相對邊的中心附近的正方形的電阻層32的表面的外周上。當(dāng)使兩個探針21、22與電阻層32的表面接觸而沒有穿過電阻層32時，在兩個探針21和22之間產(chǎn)生電流路徑23，其始于一個探針21，向著探針21下方的導(dǎo)電層31(遮光膜4)通過電阻層32，到達導(dǎo)電層31，向著另一個探針22而流過導(dǎo)電層31，通過探針22下方的電阻層32，到達另一個探針22。應(yīng)指出地是，由于電阻層32的電阻率顯著地高于導(dǎo)電層31的電阻率，因此流經(jīng)電阻層32的電流可忽略。

圖5為表示光掩模坯的表面下方的電流流動的等效電路(電阻器電路)的圖。從探針21穿過電阻層32流至導(dǎo)電層31的路徑區(qū)段為具有電阻R_I1(Ω)的電阻器24a，經(jīng)過導(dǎo)電層31的路徑區(qū)段為具有電阻R_C(Ω)的電阻器24b，并且從導(dǎo)電層31穿過電阻層32流至另一個探針22的路徑區(qū)段為具有電阻R_I1’(Ω)的電阻器24c。如果兩個探針21、22與電阻層32的接觸面積相等，由于電阻層32的厚度恒定，于是R_I1＝R_I1’。等效電路為電阻器的串聯(lián)電路。由于該光掩模坯的電阻應(yīng)不大于1.5×10⁵Ω，因此應(yīng)滿足下式(2)。

1.5×10⁵≥2×R_I1+R_C (2)

電阻層如圖2的光掩模坯中那樣為由兩個子層組成的兩層結(jié)構(gòu)時，經(jīng)過子層的路徑的電阻和經(jīng)過導(dǎo)電層的路徑的電阻之和應(yīng)不大于1.5×10⁵Ω，應(yīng)滿足下式(2-1)。

1.5×10⁵≥2×(R_I1+R_I2)+R_C (2-1)

電阻層為由多個(n個)子層組成的多層結(jié)構(gòu)時，應(yīng)滿足下式(2-2)。

1.5×10⁵≥2×(R_I1+···+R_In)+R_C (2-2)

應(yīng)指出地是，R_I2和R_In分別對應(yīng)于R_I1和R_I1’，即，第二個子層的電阻(Ω)和第n個子層的電阻(Ω)。

將子層的電阻率和厚度、以及將電流流經(jīng)電阻層的路徑橫切的截面積S代入式(2-2)中，則將該式改寫為式(2-3)。

1.5×10⁵≥2×(ρ_I1×d_I1+···+ρ_In×d_In)/S+ρ_c/d_c(2-3)

將2/S＝α和式(1-1)代入式(2-3)時，得到式(1)。在此，兩個探針與電阻層的接觸面積通常相等，并且橫截面積S與一個或另一個探針的接觸面積一致。如果每個探針與該電阻層的接觸面積為具有例如50μm的直徑的圓，則橫截面積S為約2×10^-5(cm²)，并且α為1×10⁵(cm^-2)。盡管α的值由例如EB光刻系統(tǒng)的接地插腳與光掩模坯的接觸面積確定，但其可設(shè)定在1×10²至1×10⁸(cm^-2)的范圍內(nèi)。隨著探針與光掩模坯的接觸面積變小，缺陷的數(shù)目也變少。如果接觸面積太小，則該探針可能具有較短的壽命。對于對應(yīng)于例如30nm以下結(jié)點代的光掩模的那些光掩模坯，電阻層和導(dǎo)電層優(yōu)選以電阻指數(shù)A可滿足式(1)，同時α在1×10⁴至1×10⁶(cm^-2)的范圍內(nèi)、特別地為1×10⁵(cm^-2)的方式構(gòu)成。

可在透明基材和導(dǎo)電膜之間形成的其他膜可選自包括遮光膜、減反射膜、和相移膜、典型地半色調(diào)相移膜的光學(xué)膜。作為蝕刻阻止膜或蝕刻掩模膜發(fā)揮功能的膜也包括在內(nèi)，只要將光掩模坯加工為光掩模后，該膜殘留在該光掩模上并且將作為光學(xué)膜發(fā)揮功能。

導(dǎo)電層由含鉻材料形成或者導(dǎo)電層和電阻層的一部分或全體由含鉻材料形成時，在透明基材和導(dǎo)電膜之間形成的相移膜優(yōu)選為由含有硅的材料或含有硅和過渡金屬(鉻以外)、特別是鉬的材料形成的相移膜。適合的材料包括硅單質(zhì)、含有硅和輕元素例如氧、氮或碳、特別是氧和/或氮的化合物，和具有進一步添加到其中的過渡金屬(鉻以外)例如鉬、鉭、鎢、鋯或鈦、優(yōu)選地鉬的類似的化合物。具有這樣的相移膜的光掩模坯的情況下，與沒有相移膜的光掩模坯相比，可以進一步減小遮光膜或減反射膜的厚度。這種情況下，將遮光膜或遮光膜和減反射膜、和相移膜的總光學(xué)密度設(shè)定為至少2.0、優(yōu)選地至少3.0時，可獲得作為光掩模所必需的遮光能力。

導(dǎo)電層由含鉻材料形成或者導(dǎo)電層和電阻層的一部分或全體由含鉻材料形成時，在透明基材和導(dǎo)電膜之間形成的遮光膜優(yōu)選為由含有硅的材料或含有硅和過渡金屬(鉻以外)、特別是鉬的材料形成的遮光膜。適合的材料與以上對于相移膜所述的那些相同。

在光掩模坯上沉積薄膜例如光學(xué)膜或輔助加工膜的優(yōu)選的方法為通過濺射的膜沉積，原因在于可獲得具有光學(xué)性能的高面內(nèi)均勻性和較少缺陷的膜。

通過在光掩模坯上形成化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物的抗蝕劑膜以能夠用EB進行圖像寫入和將該抗蝕劑膜進行圖案化的步驟來由光掩模坯制備光掩模時，可在該抗蝕劑膜的表面上形成有機導(dǎo)電膜。該有機導(dǎo)電膜對于進一步防止EB寫入過程中的任何電荷積累有效。

本發(fā)明的另一實施方案為制備光掩模的方法，其包括下述的步驟：提供以上限定的光掩模坯；在該電阻層上形成光致抗蝕劑膜；使接地端子與該電阻層接觸；以在該接地端子與該導(dǎo)電層之間建立導(dǎo)電的程度對該接地端子施力來按壓該電阻層；和在該接地狀態(tài)下在該光致抗蝕劑膜上進行EB寫入。在該光致抗蝕劑膜上進行EB寫入的步驟后，可以以常規(guī)的方式形成抗蝕劑圖案。然后，使用該抗蝕劑圖案將該光掩模坯上形成的包括光學(xué)膜和輔助加工膜的薄膜圖案化?？梢圆捎萌魏喂募夹g(shù)例如氯系干蝕刻和氟系干蝕刻來進行圖案化步驟。

為了對EB寫入過程中來自光掩模坯表面的電荷進行釋放，將接地端子與在EB光刻系統(tǒng)上安裝的光掩模坯的表面的外周接觸。為了有效地防止在EB寫入過程中有缺陷形成，可以將光掩模坯表面的外周上的抗蝕劑膜剝離。如果形成有機導(dǎo)電膜，可以將光掩模坯表面的外周上的抗蝕劑膜和有機導(dǎo)電膜剝離。然后，可以使接地端子與電阻層直接接觸，使得電荷迅速地釋放。具體地，抗蝕劑膜可形成在光掩模坯的表面上，即，電阻層的表面上，將電阻層表面的外周上的一部分抗蝕劑膜剝離，在其上形成有機導(dǎo)電膜，將該有機導(dǎo)電膜的外周部分剝離。

通過在光掩模坯的外周部上形成有機導(dǎo)電膜并且使EB光刻系統(tǒng)的接地端子與有機導(dǎo)電膜的周部接觸而不剝離該有機導(dǎo)電膜的外周部，或者通過使該接地端子與電阻層接觸而不形成有機導(dǎo)電膜，也可實現(xiàn)接地端子的連接。

實施例

以下通過例示而不是通過限制來給出實施例和比較例。

實施例1-3和比較例1、2

在152mm見方和6mm厚的石英基材上進行DC磁控管濺射沉積。通過濺射金屬鉻的靶并且供給10sccm(流量)的Ar氣、15sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在基材上沉積具有高電阻率的半透明減反射膜。然后通過濺射金屬鉻靶并且供給10sccm的Ar氣、2sccm的O₂氣和15sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于導(dǎo)電層(C層)的導(dǎo)電性遮光膜。接下來，通過濺射金屬鉻靶并且供給11sccm的Ar氣、16sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于單層電阻層(I 1層)的具有高電阻率的半透明減反射膜。以這種方式，得到了具有三層的多層膜的光掩模坯。

實施例4

在152mm見方和6mm厚的石英基材上進行DC磁控管濺射沉積。通過濺射金屬鉻靶并且供給10sccm的Ar氣、11sccm的O₂氣和20sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在基材上沉積具有高電阻率的半透明減反射膜。然后通過濺射金屬鉻靶并且供給20sccm的Ar氣、2sccm的O₂氣和2sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于導(dǎo)電層(C層)的導(dǎo)電性遮光膜。接下來，通過濺射金屬鉻靶并且供給12sccm的Ar氣、11sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于單層電阻層(I 1層)的具有高電阻率的半透明減反射膜。以這種方式，得到了具有三層的多層膜的光掩模坯。

實施例5

在152mm見方和6mm厚的石英基材上進行DC磁控管濺射沉積。通過濺射金屬鉻靶并且供給10sccm的Ar氣、15sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在基材上沉積具有高電阻率的半透明減反射膜。然后通過濺射金屬鉻靶并且供給10sccm的Ar氣、2sccm的O₂氣和15sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于導(dǎo)電層(C層)的導(dǎo)電性遮光膜。接下來，通過濺射金屬鉻靶并且供給11sccm的Ar氣、16sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于電阻層的子層(I 1層)的半透明高電阻率減反射膜。進而，通過濺射硅靶并且供給18sccm的Ar氣和5sccm的O₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于電阻層的子層(I2層)的高電阻率蝕刻掩模膜。以這種方式，得到了具有四層的多層膜的光掩模坯。

比較例3

在152mm見方和6mm厚的石英基材上進行DC磁控管濺射沉積。通過濺射金屬鉻靶并且供給10sccm的Ar氣、11sccm的O₂氣和20sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在基材上沉積具有高電阻率的半透明減反射膜。然后通過濺射金屬鉻靶并且供給20sccm的Ar氣、2sccm的O₂氣和2sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于導(dǎo)電層(C層)的導(dǎo)電性遮光膜。接下來，通過濺射金屬鉻靶并且供給12sccm的Ar氣、11sccm的O₂氣和30sccm的N₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于電阻層的子層(I1層)的半透明高電阻率減反射膜。進而，通過濺射硅靶并且供給5sccm的Ar氣和50sccm的O₂氣作為濺射氣體，從而在其上形成相當(dāng)于電阻層的子層(I2層)的高電阻率蝕刻掩模膜。以這種方式，得到了具有四層的多層膜的光掩模坯。

實施例和比較例中，通過調(diào)節(jié)沉積時間，從而將C層、I1層和I2層沉積為表1中所示的厚度。通過四端子法測定C層、I1層和I2層的電性能，由其計算C層、I1層和I2層的電阻率和薄層電阻并且記載于表1中。由每層的厚度和電阻率，計算式(1)的右側(cè)的值并且記載于表1中。應(yīng)指出地是，根據(jù)EB光刻系統(tǒng)的接地插腳與光掩模坯的接觸面積計算，式(1)中的常數(shù)α為1×10⁵(cm^-2)。由表1可以看到，所有實施例滿足式(1)，而所有比較例都不滿足式(1)。

接下來，將該光掩模坯安裝到EB光刻系統(tǒng)上。使接地插腳與該光掩模坯接觸，測定該接地插腳之間的電阻。設(shè)計該EB光刻系統(tǒng)以致作為點接觸建立接地并且作為點觀察到接地標(biāo)記。結(jié)果，在所有實施例中都測定到了小于1.5×10⁵Ω的電阻值，表明以必要的充分低的電阻值建立了接地。比較例中，測定到了大于1.5×10⁵Ω的電阻值或者不能精確地測定電阻值。即，沒有以必要的充分低的電阻值建立接地，表明電性能差。采用這樣的光掩模坯，在成像真空室內(nèi)能夠發(fā)生異常放電或基材故障，對該系統(tǒng)產(chǎn)生污染。

由這些結(jié)果可知，只要選擇該導(dǎo)電層的電阻率和厚度以及其上形成的電阻層的電阻率和厚度以滿足式(1)，就能夠以必要的充分低的電阻值建立接地。能夠以高精度進行EB寫入。

表1

應(yīng)指出地是，本發(fā)明并不限于上述的實施方案。盡管這些實施方案只是例示，但認為具有與下述權(quán)利要求中給出的技術(shù)概念基本上相同的構(gòu)成并且發(fā)揮等同的功能和結(jié)果的任何實施方案都在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)。