CN106406022B - 光掩模坯和制备光掩模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光掩模坯和制备光掩模的方法。在包括透明基材、电阻层和导电层的光掩模坯中，选择该导电层的电阻率和厚度与该电阻层的电阻率和厚度以满足特定的式(1)。在EB光刻中，能够以必要的充分低的电阻值建立接地并且能够以高精度进行EB写入。

Description

光掩模坯和制备光掩模的方法

技术领域

本发明涉及加工为适于使用200nm以下的波长的曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯和由该坯制备光掩模的方法。

背景技术

为了如微电子设备的较高速度的运转和低电力消耗这样的目标，而不断挑战大规模集成电路的更高集成度。为了满足对电路图案的微细化不断增长的要求，先进的半导体微加工技术变得重要。例如，电路构建配线图案的微细化的技术和用于单元构建层间连接的接触孔图案的微细化的技术变得必要。

先进的微加工技术依赖于使用光掩模的光刻。如光刻系统和抗蚀剂材料那样，光掩模是小型化技术的一个重要的领域。为了得到具有上述的精细尺寸配线图案或精细尺寸接触孔图案的光掩模，努力开发在光掩模上形成更为精细和精确的图案的技术。

由于用于微加工半导体基材的光刻采用缩微投影，因此在光掩模上形成的图案的尺寸为半导体基材上形成的图案的尺寸的约4倍。这并不意味着因此放松光掩模上形成的图案的精度。必须以高精度形成光掩模图案。

目前，通过光刻在半导体基材上写入的电路图案的尺寸远小于曝光光的波长。如果使用具有电路图案的仅4倍放大率的图案的光掩模进行缩微曝光，由于曝光光的干涉和其他影响，因此无法忠实地将光掩模图案转印于抗蚀剂膜。

解决该问题的超分辨率掩模包括：OPC掩模，其中将所谓的光学邻近校正(OPC)，即，用于对使转印性能降低的光学邻近效应校正的技术应用于光掩模；和相移掩模，该相移掩模引起邻近图案特征之间180°的相移以建立入射光的尖锐的强度分布。例如，一些OPC掩模中，形成具有小于电路图案的一半的尺寸的OPC图案(锤头、辅助条等)。相移掩模包括半色调型、Levenson型和无铬型。

为了以高精度在光掩模基材上形成光掩模图案，必须以高精度将光掩模坯上形成的抗蚀剂膜图案化。通常，通过如下所述形成光掩模图案：起始于在透明基材上具有遮光膜的光掩模坯，在该光掩模坯上形成光致抗蚀剂膜，将该光致抗蚀剂膜曝光或暴露于电子束(EB)以写入图案，之后将该光致抗蚀剂膜显影以形成光致抗蚀剂图案。然后，利用该光致抗蚀剂图案制成的掩模，对该遮光膜进行蚀刻或图案化以形成光掩模图案。为了得到精细的光掩模图案，由于下述原因，使光致抗蚀剂膜的厚度减小(即，较薄的抗蚀剂膜)是有效的。

如果只使抗蚀剂图案缩小而没有减小抗蚀剂膜的厚度，则作为遮光膜的蚀刻掩模发挥功能的抗蚀剂图案特征具有较高的纵横比(抗蚀剂膜厚度与特征宽度之比)。通常，当抗蚀剂图案特征的纵横比变高时，图案轮廓更可能劣化。于是使经由抗蚀剂图案作为蚀刻掩模将图案转印于遮光膜的精度减小。在极端的情况下，抗蚀剂图案部分地坍塌或剥落，导致图案缺失。与光掩模图案的收缩相关联，必须使遮光膜的图案化过程中用作蚀刻掩模的抗蚀剂膜变薄以防止纵横比变得太高。通常推荐3以下的纵横比。为了形成具有70nm的特征宽度的抗蚀剂图案，例如优选210nm以下的抗蚀剂膜厚度。

另一方面，对于使用光致抗蚀剂的图案作为蚀刻掩模蚀刻的遮光膜，已提出了许多材料。特别地，纯铬膜和含有铬、和氮、氧和碳中的至少一种的铬化合物膜通常用作遮光膜材料。例如，专利文献1-3公开了光掩模坯，其中形成铬化合物膜作为遮光膜，该遮光膜具有对于用于ArF准分子激光光刻的光掩模坯所必需的遮光性能。

通常通过含氧的氯系干蚀刻进行铬化合物膜形式的遮光膜的图案化，在含氧的氯系干蚀刻期间有机膜、典型地光致抗蚀剂膜能够常常以显著的程度被蚀刻。如果使用较薄的抗蚀剂膜制成的掩模来蚀刻铬化合物膜形式的遮光膜，则在该蚀刻过程中损伤抗蚀剂膜以致使抗蚀剂图案变形。于是难以将该抗蚀剂图案精确地转印于该遮光膜。

对光致抗蚀剂或有机膜赋予高分辨率和高图案化精度以及耐蚀刻性的尝试遇到了技术障碍。为了高分辨率的目标，必须减小光致抗蚀剂膜的厚度，而为了在遮光膜的蚀刻过程中确保耐蚀刻性，必须限制光致抗蚀剂膜的薄化。结果，在高分辨率/图案化精度和耐蚀刻性之间存在折中关系。为了减轻对光致抗蚀剂的负荷以使膜厚度能够减小以最终形成较高精度的光掩模图案，必须改善待图案化的遮光膜的构成(包括厚度和组成)。

关于遮光膜材料，已进行了大量的研究。例如，专利文献4公开了金属膜作为用于ArF准分子激光光刻的遮光膜。具体地，将钽用作遮光膜并且将氧化钽用作减反射膜。为了减轻在这两个层的蚀刻过程中对光致抗蚀剂施加的负荷，用对该光致抗蚀剂产生较少损伤的氟系气体等离子体将这些层蚀刻。尽管选择这样的蚀刻条件，但当只使用光致抗蚀剂作为蚀刻掩模蚀刻两层即遮光膜和减反射膜时，对该光致抗蚀剂的负荷的减轻受到限制。难以完全地满足以以高精度形成精细尺寸光掩模图案的要求。

如上所述，现有技术光掩模坯结构难以完全满足在遮光膜上以高精度形成精细尺寸光掩模图案的要求。对于采用较短波长的曝光光并且要求较高分辨率的光刻法(典型地有200nm以下的波长的光(193nm的ArF准分子激光、157nm的F₂激光))，该问题变得更为严重。

作为在氯系干蚀刻过程中显示高蚀刻速率的遮光膜能够减轻对光致抗蚀剂的负荷以最终以高精度形成精细尺寸的光掩模图案，专利文献5记载了基于铬并且具有添加到其中的轻元素O和N的遮光膜。随着轻元素的含量增加，含有轻元素的铬膜使其电导率减小。

另一方面，对于光掩模的制造，使用电子束(EB)的曝光方法为抗蚀剂图案化的主流。对于EB发射，为了能够进一步小型化，采用50keV的高加速电压。尽管为了实现较高的分辨率，存在抗蚀剂减小其感度的倾向，但从生产率提高的方面出发，EB光刻系统中EB的电流密度经历从40A/cm²到800A/cm²的显著跃升。

将EB导向电漂浮光掩模坯时，电子在该光掩模坯的表面上积累以将其充以负电位。起因于该充电的电场使EB轨迹弯曲，导致写入位置的低精度。为了避免这样的缺点，设计适于高能/高密度EB写入的EB光刻系统以致用接地的光掩模坯进行EB写入。例如，专利文献6公开用于使用接地插脚将光掩模坯接地的接地机构。

但是，如果接地电阻明显，光掩模坯表面的电位以接地电流和接地电阻的乘积增大，并因此使写入位置的精度降低。而且，在没有建立充分的接地或者光掩模坯不导电的实例中，接地电阻非常高或无限高。如果在这种状态下进行EB写入，在成像真空室内能够发生异常的放电或基材故障，引起对该系统的污染。因此EB光刻系统装备有用于在写入步骤之前测定接地电阻的机构。将接地电阻的阈值设定为例如1.5×10⁵Ω。当测定的接地电阻超过该阈值时，写入步骤在其开始前就被中断。

对于与接地用光掩模坯接触的系统的部分，存在使销针穿过EB抗蚀剂膜时产生颗粒的问题。为了克服该问题，提出了几个方案。例如，专利文献6中，将盖成形以包围接地销针以防止颗粒分散。销针的穿过后，在EB抗蚀剂膜中留下接地标记。通常，随着接地标记越小，颗粒的产生越得以抑制。一个例示性改进是将该接地部件的形状从适于通过线接触建立接地的叶片型变为通过点接触建立接地的销针型。进行了另一改进以在接地销针的接触后抑制因位置移动导致的接地标记的任何扩大。

引用文献列表

专利文献1：JP-A 2003-195479

专利文献2：JP-A 2003-195483

专利文献3：JP-U 3093632

专利文献4：JP-A 2001-312043

专利文献5：JP-A 2007-033470

专利文献6：JP-A 2014-216407(USP 9,299,531)

专利文献7：JP-A S63-85553

发明内容

使用EB光刻系统时，使接地销针与该光掩模坯接触。现有技术的方法中，通过马达或其他机械设备移动该光掩模坯或接地销针或该光掩模坯和接地销针这两者以接触。于是由于该接触的过程中或之后振动或机械运动的影响，在光掩模坯表面上沉积的多层膜上产生几微米的划痕。在该接触区域中该接地销针使在该光掩模坯表面上的多层膜中产生破裂。通过使该接地销针与该多层膜中的任何导电层接触，以必要的充分低的电阻值容易地建立接地。另一方面，在其中接地标记观察为小点并且使较少的颗粒分散的EB光刻系统中，即使该光掩模坯上的多层膜包括导电层，有时也无法以必要的充分低的电阻值建立接地。

但是，关于该光掩模坯和光掩模，该EB光刻系统中电荷累积的对策是必要的。提出这样的几个方案：在该多层膜中包括导电层，其中通过四端子法测定的薄层电阻满足推荐的值。结合导电层上包括电阻层的多层膜，由该电阻层的电阻率与厚度的关系研究如何在EB光刻系统中建立接地的工作还未做过。

本发明的目的是提供加工为光掩模的光掩模坯，该光掩模具有必要的光学性能，例如在曝光波长下充分的光学密度和在比曝光波长长的波长区域中充分的反射率，并且使用EB光刻系统在该光掩模坯上写入掩模图案时确保以必要的充分低的电阻值建立接地，所述光刻系统经设计以使作为点接触建立接地并且接地标记观察为点。另一目的是提供由该光掩模坯制备光掩模的方法。

本发明人已发现：在光掩模坯中，该光掩模坯包括透明基材、在远离该基材的一侧的最外层设置的具有至少0.1Ω·cm的电阻率的电阻层、和与该电阻层的基材邻近表面相接设置的具有小于0.1Ω·cm的电阻率的导电层，选择该电阻层和该导电层的电阻率和厚度以满足特定的等式；由该光掩模坯制备的光掩模具有必要的光学性质，例如，在曝光波长下充分的光学密度和在比曝光波长长的波长区域中充分的反射率；使用经设计以使作为点接触建立接地并且接地标记观察为点的EB光刻系统在该光掩模坯上写入掩模图案时，该光掩模坯确保以必要的充分低的电阻值建立接地。于是该光掩模坯可以被加工为适于使用波长200nm以下的曝光光的图案转印的光掩模以形成具有精细特征尺寸的图案。

一方面，本发明提供加工为适于使用波长200nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯，其包括透明基材、在远离该基材的一侧的最外层设置并且具有至少0.1Ω·cm的电阻率的电阻层、和与该电阻层的邻近该基材的表面邻接设置并且具有小于0.1Ω·cm的电阻率的导电层。该电阻层为单层或由至少两个子层组成的多层结构，该单层或每个子层具有电阻率(用Ω·cm表示)和厚度(用cm表示)，条件是电阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于该电阻率值，并且电阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于7.5×10⁵Ω·cm。电阻指数A，当该电阻层为单层时其为电阻率和厚度的乘积，或者当该电阻层为多层结构时其为子层的电阻率和厚度的乘积之和，满足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α为常数(用cm^-2表示)，ρ_c为导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，并且d_c为导电层的厚度(用cm表示)。

优选的实施方案中，该导电层具有不大于1×10⁴Ω/□的薄层电阻。

优选的实施方案中，该光掩模坯在该基材和该导电层之间还包括相移膜，该相移膜由含硅材料或含硅和钼的材料形成。

优选的实施方案中，该光掩模坯在该基材和该导电层之间还包括遮光膜，该遮光膜由含硅材料或含硅和钼的材料形成。

最经常地，该导电层由含铬材料形成。

典型地，通过使接地端子与该电阻层接触，以在该接地端子与该导电层之间建立导电的程度对该接地端子施力来按压该电阻层，在该接地状态下进行EB写入，从而将该光掩模坯加工为光掩模。

另一方面，本发明提供由光掩模坯制备光掩模的方法，包括如下步骤：提供以上限定的光掩模坯；在该电阻层上形成光致抗蚀剂膜；使接地端子与该电阻层接触；以在该接地端子与该导电层之间建立导电的程度对该接地端子施力来按压该电阻层；和在该接地状态下在该光致抗蚀剂膜上进行EB写入。这样得到的光掩模适合使用波长200nm以下的曝光光的图案转印。

本发明的有利效果

尽管光掩模坯包括厚度减小的多层膜，但该坯可被加工成具有必要的光学性能的光掩模。即使采用EB光刻系统(其被设计成作为点接触建立接地)在该光掩模坯上写入掩模图案时，该光掩模(坯)确保以必要的、充分低的电阻值建立接地并且防止抗蚀剂膜在EB写入过程中被带电，于是能够以高的写入位置精度进行图案转印。

附图说明

图1为本发明的一个实施方案中的光掩模坯的横截面图。

图2为本发明的另一实施方案中的光掩模坯的横截面图。

图3为本发明的又一实施方案中的光掩模坯的横截面图。

图4(A)和4(B)表示用与电阻层的表面接触的探针测定电性能时电流流动的主要路径，图4(A)为两个探针与电阻层表面接触的平面图和图4(B)为沿连接两个探针的中心的线所取的横截面图。

图5为表示光掩模坯的表面下方的电流流动的等效电路的图。

具体实施方式

本发明的光掩模坯待加工成适于使用波长200nm以下的曝光光(典型地为193nm的ArF准分子激光或157nm的F₂激光)进行图案转印的光掩模。对于适于使用波长200nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模，例如，将波长257nm的光用于缺陷检查，并且将波长405nm(固态激光二极管)的光用于对准标记的读出。

优选地，通过使接地端子(或接地销针)与该电阻层接触，以在该接地端子与该导电层之间建立导电(典型地达到1.5×10⁵Ω以下的电阻率)的程度对该接地端子施力来按压该电阻层，和在该接地状态下进行EB写入，从而将该光掩模坯加工成光掩模。

该光掩模坯包括：透明基材，典型地为石英基材；在该基材上并且在远离该基材的一侧的最外层设置的电阻层，该电阻层具有至少0.1Ω·cm的电阻率；和在该基材上设置并且与该电阻层的邻近设置于该基材的表面相接的导电层，该导电层具有小于0.1Ω·cm的电阻率。该导电层可以与该基材相接地设置或者与该基材分开地设置。关于该电阻层和该导电层的组合，构成该电阻层和该导电层的膜可以是具有任何功能的膜，只要它们的电阻率落入该范围内并且它们的位置相对于该透明基材满足上述限定的关系。例如，构成该电阻层和该导电层的膜可以是任何光学膜例如遮光膜、减反射膜、和相移膜，典型地为半色调相移膜、和辅助加工膜例如蚀刻掩模膜和蚀刻阻止膜。

使EB光刻系统的接地端子与层接触时，合适的层为在其上形成EB抗蚀剂膜的高电阻率层。该电阻层为在远离该基材而分隔的一侧的最外层设置的层。该电阻层可以是单层或由两个以上的子层组成的多层结构。在单层的电阻层的情况下，具有至少0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)的电阻率的层是合适的。多层结构的电阻层的情况下，具有至少0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)的电阻率的子层是合适的。然而具有至少1Ω·cm、甚至至少10Ω·cm(即，1×10¹Ω·cm)的电阻率的(子)层也是合适的。

另一方面，该导电层是使EB光刻系统的接地端子与该电阻层接触时提供导电以防止在EB写入期间充电的层。该导电层应具有小于0.1Ω·cm(即，1×10^-1Ω·cm)、优选地1×10^-2Ω·cm以下、更优选地1×10^-3Ω·cm以下的电阻率并且与该电阻层相接地设置。该导电层应优选地具有1×10⁴Ω/□以下、更优选地5×10³Ω/□以下的薄层电阻。该导电层可以是多层膜的一个子层，即，与该电阻层相接设置的多层膜的一个电阻层邻近子层。该导电层可以直接(没有其他插入层)或经由其他插入层而设置在该透明基材上。其他层是否导电并不重要。

制造构成该光掩模坯的光学膜和辅助加工膜的材料可选自过渡金属、金属、其合金、和这些金属或合金的化合物，这取决于必要的光学性能和蚀刻性能以及电性能例如导电性。适合的过渡金属包括铬(Cr)、锆(Zr)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)；适合的金属包括硅(Si)、锗(Ge)和铝(Al)；并且适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。金属中，优选铬(Cr)、钼(Mo)和硅(Si)。

通常，金属、合金和具有低含量的轻元素例如氧、氮或碳的金属或合金的化合物具有低的电阻率。优选将由这样的材料组成的膜用作导电层。通过将这样的导电层引入光掩模坯，从而对该光掩模坯赋予导电性。

通过增加添加到其中的轻元素的量，可以改变金属材料或合金材料的光学性能或蚀刻性能。例如，在待加工为适于使用波长200nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模的光掩模坯中，使用含铬材料。在该含铬材料中，优选使用铬单质和具有低含量的轻元素例如氧、氮或碳的铬化合物作为遮光膜，原因在于它们发挥显著的遮光效果。

另一方面，通过将轻元素添加到该含铬材料中，可以增加含有氧的氯系干蚀刻(通常用于含铬材料的蚀刻)过程中含铬材料的蚀刻速率。这能够进行遮光膜的高速蚀刻，产生如下的优点：通过掩模来蚀刻遮光膜时，可以减轻对用作蚀刻掩模的光致抗蚀剂膜(典型地化学增幅型抗蚀剂膜)的负担。

进而，通过增加其中添加的轻元素的量，从而得到具有高透射率的含铬材料的膜。由铬单质或具有低轻元素含量的铬化合物形成的膜为具有高反射率的膜，其在对光掩模坯或光掩模的缺陷检查中是不利的。因此，由具有增加的轻元素含量的含铬材料制成的膜通常用作减反射膜。具体地，将减反射膜设置在遮光膜的与该基材邻近设置的一侧和远离设置的一侧中的一者或两者。

但是，将轻元素添加到金属材料或合金材料时，随着轻元素的量的增加，其电阻率增大并且其电导率降低。在该光掩模坯的远离该透明基材设置的一侧的最外层形成由这样的材料制成的膜，具体地作为其上形成EB抗蚀剂膜的层时，在EB写入过程中其上发生电荷积累，招致写入精度的下降。特别地，将氧作为轻元素添加时，招致电阻率的显著增大，结果形成高电阻膜。

图1为这样的构成的一个例示光掩模坯的横截面图。光掩模坯10为相移掩模坯，该相移掩模坯包括在透明基材1上依次堆叠的相移膜2、后侧减反射膜3、遮光膜4和前侧减反射膜5。该实施方案中，例如，遮光膜4为导电层，并且前侧减反射膜5为单层结构的电阻层。在此，相移膜2和后侧减反射膜3相当于其他层。该构成的光掩模坯优选为包括含铬材料的导电层的坯。实例为包括在透明基材1(典型地为石英基材)上依次堆叠的含硅材料或含硅/钼的材料的相移膜2、铬化合物的后侧减反射膜3、铬单质或铬化合物的遮光膜4、和铬化合物的前侧减反射膜5的相移掩模坯。

进而，也可形成硬掩模膜作为遮光膜或减反射膜的蚀刻过程中使用的辅助加工膜。通过使用硬掩模膜，可减薄该光致抗蚀剂膜，以符合进一步的图案小型化。该光致抗蚀剂膜的薄化能够缩短EB写入的时间，于是抑制电荷积累。例如，该遮光膜或减反射膜由含铬材料形成时，该硬掩模膜由下述材料形成，该材料在氟系干蚀刻时被迅速地蚀刻，但在含有氧的氯系干蚀刻时具有极低的蚀刻速率，即，基本上不被蚀刻。作为形成硬掩模膜的材料，优选含硅材料，例如硅单质、含有轻元素例如氧、氮或碳的硅化合物、以及具有进一步添加到其中的过渡金属(铬以外)例如钼、钽、钨、锆或钛的类似的硅化合物。

但是，与上述的遮光膜或减反射膜同样的是，尽管随着添加到该金属材料或合金材料中的轻元素的量增加产生有利的蚀刻性能，但该硬掩模膜具有导电性变差的问题。

图2为这样的构成的例示光掩模坯的横截面图。光掩模坯10为相移掩模坯，该相移掩模坯包括在透明基材1上依次堆叠的相移膜2、后侧减反射膜3、遮光膜4、前侧减反射膜5、和蚀刻掩模膜6。本实施方案中，例如，遮光膜4为导电层，并且前侧减反射膜5和蚀刻掩模膜6为两层结构的电阻层，即，由两个子层组成。在此，相移膜2和后侧减反射膜3相当于其他层。该构成的光掩模坯优选为包括含铬材料的导电层的坯。实例为相移掩模坯，该相移掩模坯包括在透明基材1(典型地为石英基材)上依次堆叠的含硅材料或含有硅/钼的材料的相移膜2、铬化合物的后侧减反射膜3、铬单质或铬化合物的遮光膜4、铬化合物的前侧减反射膜5、和氧化硅(SiO)的蚀刻掩模膜6。

进而，作为在遮光膜或减反射膜的蚀刻过程中使用的辅助加工膜，可在其上形成硬掩模膜。该蚀刻掩模膜由金属单质、合金、或者添加有微量的轻元素的金属或合金化合物形成时，这样的材料的膜无疑具有导电性，但具有高反射率，这在某一情形例如光掩模坯或光掩模的缺陷检查中可能是不利的。在这样的情况下，在该蚀刻掩模膜上可形成减反射膜。与上述的由含铬材料形成的减反射膜同样的是，本文中使用的减反射膜由具有含量增加的轻元素的材料形成。这种情况下，该减反射膜也具有随着添加的轻元素的量增加而导电性变差的问题。

图3为这样的构成的例示光掩模坯的横截面图。光掩模坯10为待加工为双重掩模或Levenson型相移掩模的光掩模坯，包括在透明基材1上依次堆叠的遮光膜4、蚀刻掩模膜6和前侧减反射膜5。该实施方案中，例如，蚀刻掩模膜6为导电层，并且前侧减反射膜5为单层结构的电阻层。在此，遮光膜4相当于其他层。该构成的光掩模坯优选为包括含铬材料的导电层的坯。实例为包括在透明基材1(典型地为石英基材)上依次堆叠的含硅材料或含硅/钼的材料的遮光膜4、铬单质或铬化合物的蚀刻掩模膜6、和铬化合物的前侧减反射膜5的光掩模坯。

本发明的光掩模坯为包括上述的电阻层和导电层的光掩模坯，其中该电阻层和该导电层经构成以满足下述条件，该电阻层的单层或每个子层具有电阻率和厚度，并且电阻指数A当该电阻层为单层时为电阻率和厚度的乘积，或者当电阻层由多个子层组成时为各子层的电阻率和厚度的乘积之和，电阻指数A满足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α为与横穿流经电阻层的电流的路径的横截面积S相关联的常数(用cm^-2表示)，对于其将后述，ρ_c为导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，d_c为导电层的厚度(用cm表示)。其中，当电阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm时，电阻层的电阻率(用Ω·cm表示)等于该电阻率值，并且当电阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm时，电阻层的电阻率等于7.5×10⁵Ω·cm。用单位cm表示厚度。

具体地，电阻指数A由式(1-1)表示：

A＝ρ_I1×d_I1+···+ρ_In×d_In (1-1)

其中ρ_I1为第一个子层的电阻率(Ω·cm)，d_I1为第一个子层的厚度(cm)，ρ_In为第n个子层的电阻率(Ω·cm)，d_In为第n个子层的厚度(cm)。假设该电阻层由多个(n个)子层组成，则存在对应于个数(n)的电阻率和厚度的乘积，并且这些乘积之和为电阻指数A。由于该电阻层和该导电层经构成以满足式(1)，在采用EB光刻系统加工时该光掩模坯确保高精度的成像性能。由该光掩模坯制备光掩模时，该光掩模带有具有高尺寸精度的掩模图案。

图4表示探针接触如图1的光掩模坯中那样由单层组成的电阻层的表面测定电性能时电流流动的主要路径。图4(A)为表示两个探针21、22接触光掩模坯10中的电阻层32(前侧减反射膜5)的表面的平面图。图4(B)为沿连接两个探针21、22的中心的线所取的横截面图。两个21、22的接触的位置在光掩模坯10的表面上，具体地具有一对相对边并且在相对边的中心附近的正方形的电阻层32的表面的外周上。当使两个探针21、22与电阻层32的表面接触而没有穿过电阻层32时，在两个探针21和22之间产生电流路径23，其始于一个探针21，向着探针21下方的导电层31(遮光膜4)通过电阻层32，到达导电层31，向着另一个探针22而流过导电层31，通过探针22下方的电阻层32，到达另一个探针22。应指出地是，由于电阻层32的电阻率显著地高于导电层31的电阻率，因此流经电阻层32的电流可忽略。

图5为表示光掩模坯的表面下方的电流流动的等效电路(电阻器电路)的图。从探针21穿过电阻层32流至导电层31的路径区段为具有电阻R_I1(Ω)的电阻器24a，经过导电层31的路径区段为具有电阻R_C(Ω)的电阻器24b，并且从导电层31穿过电阻层32流至另一个探针22的路径区段为具有电阻R_I1’(Ω)的电阻器24c。如果两个探针21、22与电阻层32的接触面积相等，由于电阻层32的厚度恒定，于是R_I1＝R_I1’。等效电路为电阻器的串联电路。由于该光掩模坯的电阻应不大于1.5×10⁵Ω，因此应满足下式(2)。

1.5×10⁵≥2×R_I1+R_C (2)

电阻层如图2的光掩模坯中那样为由两个子层组成的两层结构时，经过子层的路径的电阻和经过导电层的路径的电阻之和应不大于1.5×10⁵Ω，应满足下式(2-1)。

1.5×10⁵≥2×(R_I1+R_I2)+R_C (2-1)

电阻层为由多个(n个)子层组成的多层结构时，应满足下式(2-2)。

1.5×10⁵≥2×(R_I1+···+R_In)+R_C (2-2)

应指出地是，R_I2和R_In分别对应于R_I1和R_I1’，即，第二个子层的电阻(Ω)和第n个子层的电阻(Ω)。

将子层的电阻率和厚度、以及将电流流经电阻层的路径横切的截面积S代入式(2-2)中，则将该式改写为式(2-3)。

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

将2/S＝α和式(1-1)代入式(2-3)时，得到式(1)。在此，两个探针与电阻层的接触面积通常相等，并且横截面积S与一个或另一个探针的接触面积一致。如果每个探针与该电阻层的接触面积为具有例如50μm的直径的圆，则横截面积S为约2×10^-5(cm²)，并且α为1×10⁵(cm^-2)。尽管α的值由例如EB光刻系统的接地插脚与光掩模坯的接触面积确定，但其可设定在1×10²至1×10⁸(cm^-2)的范围内。随着探针与光掩模坯的接触面积变小，缺陷的数目也变少。如果接触面积太小，则该探针可能具有较短的寿命。对于对应于例如30nm以下结点代的光掩模的那些光掩模坯，电阻层和导电层优选以电阻指数A可满足式(1)，同时α在1×10⁴至1×10⁶(cm^-2)的范围内、特别地为1×10⁵(cm^-2)的方式构成。

可在透明基材和导电膜之间形成的其他膜可选自包括遮光膜、减反射膜、和相移膜、典型地半色调相移膜的光学膜。作为蚀刻阻止膜或蚀刻掩模膜发挥功能的膜也包括在内，只要将光掩模坯加工为光掩模后，该膜残留在该光掩模上并且将作为光学膜发挥功能。

导电层由含铬材料形成或者导电层和电阻层的一部分或全体由含铬材料形成时，在透明基材和导电膜之间形成的相移膜优选为由含有硅的材料或含有硅和过渡金属(铬以外)、特别是钼的材料形成的相移膜。适合的材料包括硅单质、含有硅和轻元素例如氧、氮或碳、特别是氧和/或氮的化合物，和具有进一步添加到其中的过渡金属(铬以外)例如钼、钽、钨、锆或钛、优选地钼的类似的化合物。具有这样的相移膜的光掩模坯的情况下，与没有相移膜的光掩模坯相比，可以进一步减小遮光膜或减反射膜的厚度。这种情况下，将遮光膜或遮光膜和减反射膜、和相移膜的总光学密度设定为至少2.0、优选地至少3.0时，可获得作为光掩模所必需的遮光能力。

导电层由含铬材料形成或者导电层和电阻层的一部分或全体由含铬材料形成时，在透明基材和导电膜之间形成的遮光膜优选为由含有硅的材料或含有硅和过渡金属(铬以外)、特别是钼的材料形成的遮光膜。适合的材料与以上对于相移膜所述的那些相同。

在光掩模坯上沉积薄膜例如光学膜或辅助加工膜的优选的方法为通过溅射的膜沉积，原因在于可获得具有光学性能的高面内均匀性和较少缺陷的膜。

通过在光掩模坯上形成化学增幅型抗蚀剂组合物的抗蚀剂膜以能够用EB进行图像写入和将该抗蚀剂膜进行图案化的步骤来由光掩模坯制备光掩模时，可在该抗蚀剂膜的表面上形成有机导电膜。该有机导电膜对于进一步防止EB写入过程中的任何电荷积累有效。

本发明的另一实施方案为制备光掩模的方法，其包括下述的步骤：提供以上限定的光掩模坯；在该电阻层上形成光致抗蚀剂膜；使接地端子与该电阻层接触；以在该接地端子与该导电层之间建立导电的程度对该接地端子施力来按压该电阻层；和在该接地状态下在该光致抗蚀剂膜上进行EB写入。在该光致抗蚀剂膜上进行EB写入的步骤后，可以以常规的方式形成抗蚀剂图案。然后，使用该抗蚀剂图案将该光掩模坯上形成的包括光学膜和辅助加工膜的薄膜图案化。可以采用任何公知的技术例如氯系干蚀刻和氟系干蚀刻来进行图案化步骤。

为了对EB写入过程中来自光掩模坯表面的电荷进行释放，将接地端子与在EB光刻系统上安装的光掩模坯的表面的外周接触。为了有效地防止在EB写入过程中有缺陷形成，可以将光掩模坯表面的外周上的抗蚀剂膜剥离。如果形成有机导电膜，可以将光掩模坯表面的外周上的抗蚀剂膜和有机导电膜剥离。然后，可以使接地端子与电阻层直接接触，使得电荷迅速地释放。具体地，抗蚀剂膜可形成在光掩模坯的表面上，即，电阻层的表面上，将电阻层表面的外周上的一部分抗蚀剂膜剥离，在其上形成有机导电膜，将该有机导电膜的外周部分剥离。

通过在光掩模坯的外周部上形成有机导电膜并且使EB光刻系统的接地端子与有机导电膜的周部接触而不剥离该有机导电膜的外周部，或者通过使该接地端子与电阻层接触而不形成有机导电膜，也可实现接地端子的连接。

实施例

以下通过例示而不是通过限制来给出实施例和比较例。

实施例1-3和比较例1、2

在152mm见方和6mm厚的石英基材上进行DC磁控管溅射沉积。通过溅射金属铬的靶并且供给10sccm(流量)的Ar气、15sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在基材上沉积具有高电阻率的半透明减反射膜。然后通过溅射金属铬靶并且供给10sccm的Ar气、2sccm的O₂气和15sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于导电层(C层)的导电性遮光膜。接下来，通过溅射金属铬靶并且供给11sccm的Ar气、16sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于单层电阻层(I1层)的具有高电阻率的半透明减反射膜。以这种方式，得到了具有三层的多层膜的光掩模坯。

实施例4

在152mm见方和6mm厚的石英基材上进行DC磁控管溅射沉积。通过溅射金属铬靶并且供给10sccm的Ar气、11sccm的O₂气和20sccm的N₂气作为溅射气体，从而在基材上沉积具有高电阻率的半透明减反射膜。然后通过溅射金属铬靶并且供给20sccm的Ar气、2sccm的O₂气和2sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于导电层(C层)的导电性遮光膜。接下来，通过溅射金属铬靶并且供给12sccm的Ar气、11sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于单层电阻层(I1层)的具有高电阻率的半透明减反射膜。以这种方式，得到了具有三层的多层膜的光掩模坯。

实施例5

在152mm见方和6mm厚的石英基材上进行DC磁控管溅射沉积。通过溅射金属铬靶并且供给10sccm的Ar气、15sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在基材上沉积具有高电阻率的半透明减反射膜。然后通过溅射金属铬靶并且供给10sccm的Ar气、2sccm的O₂气和15sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于导电层(C层)的导电性遮光膜。接下来，通过溅射金属铬靶并且供给11sccm的Ar气、16sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于电阻层的子层(I1层)的半透明高电阻率减反射膜。进而，通过溅射硅靶并且供给18sccm的Ar气和5sccm的O₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于电阻层的子层(I2层)的高电阻率蚀刻掩模膜。以这种方式，得到了具有四层的多层膜的光掩模坯。

比较例3

在152mm见方和6mm厚的石英基材上进行DC磁控管溅射沉积。通过溅射金属铬靶并且供给10sccm的Ar气、11sccm的O₂气和20sccm的N₂气作为溅射气体，从而在基材上沉积具有高电阻率的半透明减反射膜。然后通过溅射金属铬靶并且供给20sccm的Ar气、2sccm的O₂气和2sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于导电层(C层)的导电性遮光膜。接下来，通过溅射金属铬靶并且供给12sccm的Ar气、11sccm的O₂气和30sccm的N₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于电阻层的子层(I1层)的半透明高电阻率减反射膜。进而，通过溅射硅靶并且供给5sccm的Ar气和50sccm的O₂气作为溅射气体，从而在其上形成相当于电阻层的子层(I2层)的高电阻率蚀刻掩模膜。以这种方式，得到了具有四层的多层膜的光掩模坯。

实施例和比较例中，通过调节沉积时间，从而将C层、I1层和I2层沉积为表1中所示的厚度。通过四端子法测定C层、I1层和I2层的电性能，由其计算C层、I1层和I2层的电阻率和薄层电阻并且记载于表1中。由每层的厚度和电阻率，计算式(1)的右侧的值并且记载于表1中。应指出地是，根据EB光刻系统的接地插脚与光掩模坯的接触面积计算，式(1)中的常数α为1×10⁵(cm^-2)。由表1可以看到，所有实施例满足式(1)，而所有比较例都不满足式(1)。

接下来，将该光掩模坯安装到EB光刻系统上。使接地插脚与该光掩模坯接触，测定该接地插脚之间的电阻。设计该EB光刻系统以致作为点接触建立接地并且作为点观察到接地标记。结果，在所有实施例中都测定到了小于1.5×10⁵Ω的电阻值，表明以必要的充分低的电阻值建立了接地。比较例中，测定到了大于1.5×10⁵Ω的电阻值或者不能精确地测定电阻值。即，没有以必要的充分低的电阻值建立接地，表明电性能差。采用这样的光掩模坯，在成像真空室内能够发生异常放电或基材故障，对该系统产生污染。

由这些结果可知，只要选择该导电层的电阻率和厚度以及其上形成的电阻层的电阻率和厚度以满足式(1)，就能够以必要的充分低的电阻值建立接地。能够以高精度进行EB写入。

表1

应指出地是，本发明并不限于上述的实施方案。尽管这些实施方案只是例示，但认为具有与下述权利要求中给出的技术概念基本上相同的构成并且发挥等同的功能和结果的任何实施方案都在本发明的主旨和范围内。

Claims (7)

1.光掩模坯，用于加工成适于使用波长200nm以下的曝光光进行图案转印的光掩模，该光掩模坯包括透明基材、在远离该基材的一侧的最外层设置并且具有至少0.1Ω·cm的电阻率的电阻层、和与该电阻层的邻近该基材的表面相接地设置并且具有小于0.1Ω·cm的电阻率的导电层，其中，

所述电阻层为单层或由至少两个子层组成的多层结构，该单层或每个子层具有电阻率(用Ω·cm表示)和厚度(用cm表示)，条件是电阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于该电阻率值，并且电阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于7.5×10⁵Ω·cm，

电阻指数A，当该电阻层为单层时其为电阻率和厚度的乘积，或者当该电阻层为多层结构时其为各子层的电阻率和厚度的乘积之和，满足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α为处于1×10²至1×10⁸的范围内的常数(用cm^-2表示)，ρ_c为该导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，并且d_c为该导电层的厚度(用cm表示)。

2.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中该导电层具有不大于1×10⁴Ω/□的薄层电阻。

3.根据权利要求1所述的光掩模坯，在该基材和该导电层之间还包括相移膜，该相移膜由含硅材料或者含硅和钼的材料形成。

4.根据权利要求1所述的光掩模坯，在该基材和该导电层之间还包括遮光膜，该遮光膜由含硅材料或者含硅和钼的材料形成。

5.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中该导电层由含铬材料形成。

6.根据权利要求1所述的光掩模坯，其中通过使接地端子与该电阻层接触，以在该接地端子与该导电层之间建立导电的程度对该接地端子施力来按压该电阻层，在该接地状态下进行EB写入，从而将该光掩模坯加工为光掩模。

7.由光掩模坯制备光掩模的方法，该光掩模适于使用波长200nm以下的曝光光进行图案转印，该光掩模坯包括透明基材、在远离该基材的一侧的最外层设置并且具有至少0.1Ω·cm的电阻率的电阻层、和与该电阻层的邻近该基材的表面相接地设置并且具有小于0.1Ω·cm的电阻率的导电层，该电阻层为单层或者由至少两个子层组成的多层结构，

所述方法包括如下步骤：提供该光掩模坯，其中该单层或每个子层具有电阻率(用Ω·cm表示)和厚度(用cm表示)，条件是电阻率值不大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于该电阻率值，并且电阻率值大于7.5×10⁵Ω·cm时，该电阻率等于7.5×10⁵Ω·cm，并且电阻指数A，当该电阻层为单层时其为电阻率和厚度的乘积，或者当该电阻层为多层结构时其为各子层的电阻率和厚度的乘积之和，满足式(1)：

1.5×10⁵≥A×α+ρ_c/d_c (1)

其中α为处于1×10²至1×10⁸的范围内的常数(用cm^-2表示)，ρ_c为该导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，并且d_c为该导电层的厚度(用cm表示)，

所述方法还包括如下步骤：在该电阻层上形成光致抗蚀剂膜，使接地端子与该电阻层接触，以在该接地端子与该导电层之间建立导电的程度对该接地端子施力来按压该电阻层，和在该接地状态下在该光致抗蚀剂膜上进行EB写入。

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