TWI639050B - 空白光罩之設計方法及空白光罩 - Google Patents

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Abstract

〔解決手段〕本發明係一種空白光罩之設計方法，其係在透明基板上形成有光學膜的空白光罩之設計方法，其中，空白光罩係成為使曝光光線透過，將形成於透明基板上的膜圖型進行轉印的透過型光罩之材料的空白光罩，光學膜之選定係以該光學膜之反射率除以厚度的每單位厚度之反射率作為指標。
〔效果〕本發明可有效率地選定最適於確保於曝光波長的充分的光學密度、與在較曝光波長更長波長側之波長範圍之充分的反射率，遮光膜薄膜化，而且可抑制光阻之電子束描繪時之帶電的空白光罩的導電性反射膜等之光學膜。

Description

空白光罩之設計方法及空白光罩
本發明係關於使曝光光線透過而進行圖型轉印的光罩之材料的空白光罩之設計方法及空白光罩。
因為高速動作和低消耗電力化等，所以大規模積體電路之高積體化有所進展，但在伴隨於此的電路圖型的微細化方面，高度之半導體微細加工技術係成為極其重要的要素技術。例如，構成電路的配線圖型之細線化技術、或用於構成單元的層間之配線的接觸孔圖型之微細化技術係成為必須。
如此的高度微細加工，其係藉由使用光罩的光微影技術而形成，光罩係與曝光裝置或光阻材料一起成為用以微細化的重要技術。因此，以實現具有前述之細線化的配線圖型或微細化的接觸孔圖型的光罩等為目的，用以將更微細，而且更正確的圖型形成在空白光罩上之技術開發正在進行。
為了將高精度之光罩圖型形成於光罩基板上，其係需要將形成於空白光罩上的光阻圖型，以高精度 進行圖型化。在將半導體基板進行微細加工時之光微影技術，其係因為使用縮小投影法，被形成在光罩的圖型之尺寸係成為形成於半導體基板上的圖型尺寸之4倍左右之大小，但此並非意味著形成於光罩的圖型之精度被放寬，而是要求以高精度形成光罩圖型。
另外，目前以光微影描繪於半導體基板上的電路圖型之尺寸，其係因為比曝光光線之波長小得多，所以即使使用形成有將電路圖型直接放大至4倍的光罩圖型的光罩而進行縮小曝光，也因曝光光線之干涉等之影響，而無法形成依照光罩圖型之形狀。
於是，作為超解析光罩，藉由進行所謂的光學鄰近效應修正(Optical Proximity Effect Correction：OPC)，運用有：適用了讓轉印特性劣化的光學鄰近效應之修正技術的OPC光罩、或使相鄰的圖型之相位180。變化而將入射光之強度分布陡峭化的相位偏移光罩。例如，在OPC光罩中，有形成電路圖型之1/2以下之尺寸之OPC圖型(錘頭(Hammerhead)或輔助線等)者。另外，在相位偏移光罩中，有半色調相位偏移光罩或力文森型、無鉻型等。
為了形成光罩圖型，一般而言，在透明基板上於具有遮光性膜的空白光罩上形成光阻膜，在此光阻膜上照射電子束或光而進行圖型描繪，將光阻膜顯像而得到光阻圖型。然後，將此光阻圖型作為蝕刻遮罩而將遮光性膜圖型化，以得到光罩圖型。為了得到微細的光罩圖型， 因以下般的理由，將光阻膜薄膜化係有效的。
若不把光阻膜變薄而僅把光阻圖型微細化，則作為遮光性膜之蝕刻遮罩而發揮功能的光阻部之長寬比(光阻膜厚與圖型寬度之比)會變高。一般而言，若光阻圖型之長寬比變高，則該圖型形狀容易劣化，對遮光性膜之圖型轉印精度下降。另外，在極端的場合中，亦產生光阻圖型之一部分倒塌或發生剝離而產生圖型掉落之情事。因此，隨著光罩圖型之微細化，有將作為遮光性膜圖型化用之蝕刻遮罩而使用的光阻之膜厚變薄，使長寬比不過高之必要。此長寬比係3以下被認為最佳，例如為了形成寬70nm之光阻圖型，其係將光阻膜厚設為210nm以下為最佳。
而關於在將光阻之圖型作為蝕刻遮罩而進行圖型化的情況之遮光性膜材料，已被提案有許多的材料。特別是，鉻單質膜、或是含有鉻，且含有氮、氧及碳之至少1者的鉻化合物膜係作為一般性的遮光性膜之材料而被使用。例如，日本特開2003-195479號公報(專利文獻1)、日本特開2003-195483號公報(專利文獻2)及日本登錄實用新案第3093632號公報(專利文獻3)中，揭示有將具備了ArF準分子雷射曝光用之空白光罩所要求的遮光特性的遮光性膜，以鉻化合物膜形成的空白光罩之構成例。
作為鉻化合物膜的遮光性膜，一般而言係藉由含氧的氯系乾式蝕刻而圖型化，但亦多有光阻等之有機 膜被蝕刻到不能無視的程度的情事。因此，若將膜厚較薄的光阻膜作為遮罩而蝕刻鉻系化合物膜的遮光性膜，則在此蝕刻中光阻受到損害而光阻圖型之形狀會變化，變得難以將本來之光阻圖型正確地轉印至遮光性膜上。
如此地，在有機膜的光阻中，使高解析性及高圖型化精度、與蝕刻耐性同時併存係在技術上的障礙很高。因此，為了得到高解析性，必需將光阻膜薄膜化，但另一方面，為了擔保在遮光性膜之蝕刻步驟的蝕刻耐性，其係變得限制光阻膜之薄膜化，在高解析性及高圖型化精度、與蝕刻耐性之間變得產生取捨關係的結果。
因此，為了使對光阻之負荷降低而謀求薄膜化，形成更高精度之光罩圖型，變為有必要改良作為圖型化對象的遮光性膜之構造(膜厚或組成等)。
關於遮光性膜材料，已經有很多的研討例，例如在日本特開2001-312043號公報(專利文獻4)，其係報告有作為ArF準分子雷射曝光用之遮光性膜，使用了金屬膜的例子。例如，作為遮光性膜有使用鉭，作為防反射膜有使用氧化鉭者。為了降低在蝕刻此2層時之對光阻之負荷，所以利用對於光阻較少損傷的氟系之氣體電漿，來進行此2層之蝕刻。然而，即使選擇如此的蝕刻條件，僅將光阻作為蝕刻遮罩而將遮光性膜與防反射膜之2層進行蝕刻，對光阻之負荷降低亦有其界限，難以充分滿足將微細的光罩圖型以高精度形成的要求。
如此地，在先前之空白光罩之構造中，其係 難以充分回應將微細的光罩圖型在遮光性膜上以高精度形成的要求。此情事係在將曝光波長短，要求高解析度的200nm以下之波長(ArF準分子雷射：193nm、F2雷射：157nm等)之光作為曝光光線而使用的光微影中為特別嚴重。
為了降低對光阻之負荷，將微細的光罩圖型以高精度形成，所以作為在氯系乾式蝕刻中為高蝕刻率的遮光性膜，提案有以鉻作為主成分，添加了輕元素的O、N的遮光性膜(日本特開2007-33470號公報(專利文獻5))。另外，作為在氯系乾式蝕刻中為高蝕刻率的遮光性膜，亦提案有將鉻作為主成分，添加了低融點金屬的Sn、In等的鉻化合物膜(日本特開2013-238777號公報(專利文獻6))。
另一方面，空白光罩之缺陷檢查係一般而言是基於空白光罩之反射而成。為了測出微小的缺陷，有將檢查波長變短的必要，目前係使用257nm波長之光。為了正確地進行ArF準分子雷射曝光用空白光罩之缺陷檢查，於此波長之光需要有10~20%左右之反射率。
然而，含有輕元素的鉻化合物膜於200nm以上之波長範圍，透過率上昇，反射率下降。因此，在對準標記之讀取中利用400nm以上之波長範圍之透過光或反射光的光罩之位置調整上，係有位置調整變得不安定的問題，另外，因為為了得到必要的光學密度，會成為厚的膜，所以對圖型之微細化亦變得不利。
而且，隨著輕元素之含有量增加，遮光性膜之導電性下降。在尖端之技術中，為了將由光罩轉印的晶圓上之圖型微細化，所以在光罩製作時之光阻之圖型化方面，取代藉由雷射光束的曝光方法，而以電子束(EB)的曝光方法成為主流。另外，關於EB，為了可更加微細化，所以採用高加速電壓50keV。而且，光阻係為了得到高解析性而向低感度化前進，另一方面由生產性提高的觀點，正研討著將電流密度係由40A/cm2向400A/cm2之顯著地高密度化。因此，在藉由增加輕元素之含有量而高蝕刻率化的鉻化合物膜方面，其係產生光阻之以EB之曝光時產生帶電，招致描繪精度之下降(CD之增加、或描繪位置偏移)的問題。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2003-195479號公報
〔專利文獻2〕日本特開2003-195483號公報
〔專利文獻3〕日本登錄實用新案第3093632號公報
〔專利文獻4〕日本特開2001-312043號公報
〔專利文獻5〕日本特開2007-33470號公報
〔專利文獻6〕日本特開2013-238777號公報
〔專利文獻7〕日本特開昭63-85553號公報
本發明係用以解決前述課題而為者，其目的為提供在確保作為遮光性膜之必要的光學特性、與在缺陷檢查或對準標記之讀取的高精度之位置調整所必要的反射率之下，可降低在使用光阻的蝕刻時對光阻之負荷的具有薄膜化的光學膜的空白光罩，更進一步，提供防止光阻之以電子束曝光時之帶電，可進行高精度之電子束描繪的空白光罩。又，本發明，其目的為提供在如此的空白光罩之設計上，合適的空白光罩之設計方法。
使用於空白光罩之遮光膜等的鉻膜，其係為了正確地形成更微細的圖型，有必要極薄，而且在確保必要的遮光度之下加快蝕刻速度。為了加快蝕刻速度，在鉻中添加輕元素等為有效，但在藉由200nm以下之曝光波長而進行圖型形成的空白光罩中，在長於曝光波長的波長之500nm以下之波長中，反射率低下而透過率增加。另外，在使用了鉻膜的光罩中，因為遮罩對準變得困難，所以有必要將膜厚變厚，確保必要的光學密度。而且，因輕元素等之添加，亦有變得缺乏導電性的問題。
本發明者們係為了解決前述課題而專心致力重複研討的結果，發現了於透過型光罩用之空白光罩中，藉由提高對於曝光光線及比曝光光線長的波長之光的反射率，發現可提高實效上的光學密度，作為形成於空白光罩 的光學膜，一起使用遮光膜，與含有金屬作為主成分，且將反射率除以膜厚而求得的每單位膜厚之反射率高的導電性反射膜，可實現高蝕刻率化，且還可不使膜厚過度地增加，可有效率地提高反射率與光學密度，另外，把如此的將反射率除以膜厚而求得的每單位膜厚之反射率作為指標，藉由將其應用於具有光學膜的空白光罩之設計，可有效率地選定對應於前述的課題的光學膜。
然後，發現到藉由將前述的導電性反射膜，配置在相對於透明基板為離開遮光膜的一側，理想為接觸遮光膜而配置，而可有效地提高表面側(由透明基板離開的一側)之反射率，而且，若將此導電性反射膜設為空白光罩之最表層，則可改善設置在空白光罩之最表層上的光阻之電子束描繪時之帶電，進而完成本發明。
因而，本發明係提供下述之空白光罩之設計方法及空白光罩。
請求項1.
一種空白光罩之設計方法，其係在透明基板上形成有光學膜的空白光罩之設計方法，其特徵為前述空白光罩係成為使曝光光線透過，轉印形成在透明基板上的膜圖型的透過型光罩之材料的空白光罩，以將前述光學膜之反射率除以厚度的每單位厚度之反射率作為指標而選定前述光學膜。
請求項2.
如請求項1之空白光罩之設計方法，其中，前述空白光罩係具有透明基板、遮光膜、與含有金屬作為主成分的導電性反射膜，作為前述光學膜，係選定以對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上，且薄片電阻為2,000Ω/□以下的膜，作為前述導電性反射膜。
請求項3.
一種空白光罩，其係成為在透明基板上，形成具有對200nm以下之波長的曝光光線的遮光部及透光部的膜圖型，由前述透光部使前述曝光光線透過而轉印前述膜圖型的透過型光罩之材料的空白光罩，其特徵為具有將透明基板、遮光膜、與含有金屬作為主成分，將對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上，且薄片電阻為2,000Ω/□以下的導電性反射膜。
請求項4.
如請求項3之空白光罩，其中，前述導電性反射膜之膜厚為10nm以下。
請求項5.
如請求項3或4所記載之空白光罩，其中，前述導電性反射膜之組成係金屬為40原子%以上，氮及氧之合計為15原子%以下。
請求項6.
如請求項3至5中任1項之空白光罩，其中，前述遮光膜係形成於前述透明基板與導電性反射膜之間。
請求項7.
如請求項3至6中任1項之空白光罩，其中，前述遮光膜與導電性反射膜係相接而形成。
請求項8.
如請求項3至7中任1項之空白光罩，其中，前述導電性反射膜係作為空白光罩之由前述透明基板分離之側之最表層而形成。
請求項9.
如請求項6至8中任1項之空白光罩，其中，空白光罩所包含的含有金屬的膜之合計之光學密度為2.0以上。
請求項10.
如請求項9之空白光罩，其中，在前述透明基板與遮光膜之間，進一步具有其他之光學膜。
請求項11.
如請求項10之空白光罩，其中，前述其他之光學膜為相位偏移膜。
請求項12.
如請求項11之空白光罩，其中，前述遮光膜與相位偏移膜之合計之光學密度為2.0以上。
請求項13.
如請求項3至12中任1項之空白光罩，其中，前述 金屬為鉻。
依照本發明，則可效率良好地選定最適於可確保在曝光波長的充分的光學密度、與在較曝光波長更長波長側之波長範圍之充分的反射率，遮光膜薄膜化，而且可抑制光阻之電子束描繪時之帶電的空白光罩的導電性反射膜等之光學膜。
另外，依照本發明，則在由透過光而曝光微細的圖型的光罩用之空白光罩，藉由設置將反射率除以膜厚而求出的每單位膜厚之反射率為2.5%/nm以上之導電性反射膜，而可提供在透明基板上，設置可確保必要的光學密度，反射率高，膜厚薄的光學膜的空白光罩。
而且，依照本發明，可提供對於曝光光線與較曝光光線更長波長之光而具有高反射率，而且亦具有高導電性的空白光罩，可正確地進行光罩製作時及使用時之對準，而且，亦可抑制光阻之電子束曝光時之空白光罩之帶電，所以能提供可高精度地形成微細的光罩圖型的空白光罩。
〔第1圖〕表示實施例1之金屬鉻膜之膜厚與金屬鉻膜之表面側之反射率之關係的圖。
〔第2圖〕表示實施例1之金屬鉻膜之膜厚與每1nm該膜厚之反射率之關係的圖。
〔第3圖〕表示實施例1之金屬鉻膜之膜厚與薄片電阻之關係的圖。
以下，關於本發明加以詳細地說明。
作為本發明之空白光罩，理想係為在透明基板上，形成具有對於200nm以下之波長之曝光光線的遮光部及透光部的膜圖型，由透光部使前述曝光光線透過而轉印膜圖型的透過型光罩之材料的空白光罩。然後，作為本發明之空白光罩，合適者係具有透明基板、遮光膜、與含有金屬作為主成分，將對於與遮光膜對向之側之曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上的導電性反射膜者。作為在本發明的前述特定波長之典型例，其係可舉出例如曝光波長193nm(ArF準分子雷射)、157nm(F2雷射)、缺陷檢查波長257nm、作為對準標記之讀取波長之一例的405nm(固體雷射二極體)等。
藉此，可提供為薄膜且導電性優異，可高速蝕刻的遮光性膜，也就是，具有賦予遮光性的光學膜的空白光罩。在此作為被含有在導電性反射膜的金屬，可舉過渡金屬或矽(Si)、鍺(Ge)等，理想為由鉻(Cr)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵 (Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鋁(Al)所選擇1種以上之金屬作為主成分，較理想為鉻。
關於將鉻作為主成分的遮光性膜，其係藉由添加輕元素，可提高在實施含氧的氯系乾式蝕刻的情況之蝕刻率。藉此，能夠進行遮光性膜之高速蝕刻，可減輕使用光阻的蝕刻時對作為遮罩而被使用的化學增幅型光阻等之光阻之負荷。
然而，在光罩之製造步驟及使用步驟，一般而言在對準標記之偵測會使用較曝光光線更長波長的光，但在對含有鉻的遮光膜等之以金屬作為主成分的遮光膜中，進行添加輕元素的情況時，因為對於波長為200nm以上之光的透過率變高，反射率降低，所以在這些步驟中可能變得有難以對準的缺點。
另外，在對含有鉻的遮光膜等之以金屬作為主成分的遮光膜進行輕元素添加的情況中，因為阻抗率上昇，變得缺乏導電性，所以在光阻之電子束曝光時會產生帶電，招致描繪精度之低落，而此情事會變成問題。特別是，在添加氧時，阻抗率之上昇顯著，容易成為絕緣膜。
在對於板狀或膜狀材料，自相當於厚度方向的表面之法線方向使光入射的情況中，若將材料之吸收率設為α、反射率設為r、透過率設為t時，此等係滿足以1=α+r+t所表示之式。因此，於欲提高光學密度時，透過率會變小，所以由t=1-α-r，需要提高吸收率和反射率。
在具有本發明之導電性反射膜的空白光罩 中，其係藉由一起使用遮光膜與含有金屬作為主成分，將對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上的導電性反射膜，而成為薄膜且具有導電性，而且具有充分的遮光性者。
又，由更為薄膜且提高反射率，抑制光阻之電子束曝光時之帶電的觀點來看，相對於遮光膜而言，較佳為將導電性反射膜配置在與透明基板分離的一側，也就是在形成有光阻的情況時係靠近其的遮光膜表層側。換言之，此係意味著遮光膜係形成於透明基板與導電性反射膜之間。另外，由前述觀點，遮光膜與導電性反射膜係相接而形成為理想，導電性反射膜係作為空白光罩之由透明基板離開之側之最表層而形成為理想。更進一步，由抑制光阻之電子束曝光時之帶電的觀點，導電性反射膜之薄片電阻為2,000Ω/□以下為理想，較理想為1,500Ω/□以下，更理想為1,000Ω/□以下。例如，在EB之電流密度為400A/cm2之情況，若空白光罩最表層之薄片電阻為1,000Ω/□以下，則對於EB描繪時之帶電，可得充分的效果。因此，作為如此的空白光罩之導電性反射膜，其適當的膜厚理想為2nm以上，較理想為4nm以上。
在導電性反射膜之形成中，為了確保更高的導電性與反射率，作為反應性氣體不使用N2氣體或O2氣體，僅以惰性氣體進行成膜為理想。另外，在導電性反射 膜之形成中，若不進行至朝向成膜速度顯著降低的化合物之成膜之過渡區域，則為了調整膜之應力而亦可添加反應性氣體。特別是，關於O2氣體，因為使濺鍍膜之導電性顯著降低，所以不使用，或是抑制在成膜時使用的濺鍍氣體，將包含於導電性反射膜的氧含有量設為15原子%以下為較理想。另外，導電性反射膜係輕元素之含有率，例如氧、氮及碳之合計含有率，設為低於遮光膜之輕元素之含有率為理想，特別是將導電性反射膜中之氮與氧之合計設為未達40原子%為理想，特別是20原子%以下，尤其是15原子%以下為較理想。
作為含有於導電性反射膜的金屬，由Cr、Zr、Ta、Ti、Mo、W、Fe、Ni、Co、Al及Si所選擇1種以上之金屬為理想，較理想為Cr。含有於導電性反射膜的金屬之合計之含有率為60原子%以上為理想，80原子%以上，特別是85原子%以上為較理想。作為導電性反射膜，可舉出金屬單質、在金屬添加了由氧、氮及碳所選擇的輕元素，特別是添加了由氧及氮所選擇的輕元素的金屬化合物等。
導電性反射膜之膜厚係10nm以下為理想，例如關於在含有氧的氯系乾式蝕刻的蝕刻率，相較於含有輕元素的鉻化合物膜等之金屬化合物膜，因為金屬鉻膜等之金屬膜之蝕刻率較低，所以導電性反射膜係儘可能變薄為理想。再者，為了充分得到導電性反射膜之效果，膜厚為2nm以上為理想。
另一方面，與導電性反射膜一起被使用的遮光膜，其係在形成於空白光罩的光學膜之中，對遮光性貢獻最多的膜(光學密度最高的膜)，對金屬添加了由氧、氮及碳所選擇的輕元素，特別是添加了由氧及氮所選擇的輕元素的金屬化合物為理想。作為此金屬化合物之金屬，其係作為導電性反射膜之金屬而例示者為合適，較佳為含有與包含於導電性反射膜的金屬為相同的金屬。
遮光膜之金屬含有率係15原子%以上，特別是20原子%以上為佳，且係40原子%以下，特別是37原子%以下為理想。遮光膜之氧含有率係0.1原子%以上，特別是3原子%以上為佳，且係65原子%以下，特別是60原子%以下為理想。遮光膜之氮含有率係15原子%以上，特別是30原子%以上為佳，且係65原子%以下，特別是60原子%以下為理想。更進一步，遮光膜中之氮和氧之合計為超過15原子%，特別是30原子%以上為理想。遮光膜之膜厚係30nm以上，特別是40nm以上為佳，且係70nm以下，特別是60nm以下為理想。
在本發明之空白光罩中，含有空白光罩所含之金屬的膜之合計之光學密度為2.0以上，特別是3.0以上為理想。
在將曝光波長短，高解析度所要求的200nm以下之波長之光(例如，ArF準分子雷射：193nm、F2雷射：157nm)作為曝光光線而使用的光微影用光罩中，為了偵測出微小的缺陷，其係在200nm以上之波長範圍之 檢查波長中，進行在前述曝光波長使用的曝光用遮罩之缺陷檢查，但藉由將空白光罩以前述之方式構成，可得到於此檢查波長之光用以正確地進行曝光用遮罩的缺陷檢查之充分的反射率。另外，薄片電阻降低，光阻之在電子束曝光時產生帶電被抑制。而且，在缺陷檢查以外亦為了控制光罩之位置，於構成空白光罩的膜係形成對準標記，但對於此對準標記之偵測，係使用400nm以上之波長之光，此偵測亦需要充分的反射率，而藉由將空白光罩以前述之方式構成，於此對準標記之偵測亦可得到充分的反射率。在遮罩之缺陷檢查及對準標記之偵測，反射率係20%以上為理想，較理想為30%以上，更理想為35%以上。
在本發明中，為了降低空白光罩之阻抗率，在空白光罩之最表層配置有導電性反射膜時，亦可於導電性反射膜進一步設置膜厚為100nm以下之保護膜。另外，在光罩製作時，為了進行以電子束所作的描繪，於在前述構成之空白光罩配置化學增幅型光阻而進行圖型化時，藉由在該表面上設置有機導電性膜，而可更抑制電子束描繪時之帶電。
另外，為了釋放此電子束描繪時之空白光罩表面上之電荷，在設置於電子束描繪裝置的空白光罩之端部係安裝接地端子，但為了更有效地防止在電子束描繪時之缺陷，若剝離空白光罩端部之光阻，則因為藉由導電性反射膜之效果，電荷會快速地被除去，故為理想。在此情況中，例如剝離空白光罩之端部之光阻，在其上形成有機 導電性膜，更進一步，剝離此有機導電性膜之端部，藉此可有效地抑制缺陷。有機導電性膜，較佳為直接相接於導電性反射膜，特別是於空白光罩之端部相接為理想。例如，藉由將有機導電性膜之剝離寬度，設為窄於光阻之剝離寬度，而可形成有機導電性膜與導電性反射膜直接接觸的部分。藉由如此的方式進行，在缺陷之防止、和防止帶電均可得到期望的效果。
另外，接地端子之連接，其係可設為將有機導電性膜形成至空白光罩之端部為止，不剝離該端部之有機導電性膜，於此部分連接電子束曝光機之接地端子的構成，亦可設為不設置有機導電性膜，於導電性反射膜連接接地端子的構成。
為了導電性反射膜之蝕刻，在導電性反射膜上設置硬遮罩膜亦為理想。藉由使用硬遮罩膜，可將光阻變薄，變得可對應於圖型之更微細化。另外，藉由將光阻變薄，可縮短電子束描繪之時間，因此可抑制帶電，故為理想。
作為硬遮罩膜，例如，在使用鉻作為導電性反射膜之金屬，特別是作為導電性反射膜及遮光膜之金屬時，可使用以氟系乾式蝕刻而被快速蝕刻，以氯系乾式蝕刻係蝕刻速度非常慢的膜。作為如此的硬遮罩膜，包含矽者為合適，例如矽單質，含有矽與由氧、氮及碳所選擇至少1種的化合物，更進一步，以於這些成分之中，添加鉻以外之過渡金屬，例如添加了Mo、Ta、W、Zr、Ti等之 化合物為合適。
另外，在透明基板與遮光膜之間，更進一步，亦可設置其他之光學膜。作為此其他之光學膜，例如可舉出防反射膜、半色調相位偏移膜等之相位偏移膜等。另外，該其他之膜中，只要係成為光罩之後，留在光罩上而作為光學膜而發揮功能的膜，則亦包含蝕刻阻止膜或蝕刻遮罩膜等。
作為相位偏移膜，例如在使用鉻作為導電性反射膜，理想為作為導電性反射膜及遮光膜之金屬時，含有矽者為合適，例如矽單質，含有矽與由氧、氮及碳所選擇至少1種的化合物，更進一步，以於這些成分之中，添加鉻以外之過渡金屬，例如添加了Mo、Ta、W、Zr、Ti等之化合物為合適。在此情況，相較於未使用相位偏移膜的光罩之情況，可更薄地設定遮光膜之膜厚，該結果，亦可將導電性反射膜之膜厚變更薄。此情況，將遮光膜與相位偏移膜之合計之光學密度設為2.0以上，理想係設為3.0以上，藉此可擔保要求光罩之遮光性的區域之遮光性。
依照本發明，則藉由將輕元素之添加率低的金屬系薄膜，特別是將輕元素之添加率低的Cr系薄膜作為導電性反射膜，且將此膜設置在Cr系遮光膜等之金屬系遮光膜之與透明基板分離的一側，則可提供確保在曝光波長的充分光學密度、與在較曝光波長更長波長之波長範圍，例如在500nm以下之波長範圍之充分的反射率，遮 光膜薄膜化，而且可抑制光阻之電子束描繪時之帶電的空白光罩。
而且，在作為使曝光光線透過，將形成於透明基板上的膜圖型轉印的透過型光罩之材料之於透明基板上形成有光學膜的空白光罩之設計中，藉由選定前述的導電性反射膜等之光學膜時，以將光學膜之反射率除以厚度的每單位厚度之反射率作為指標而進行選定，而可有效率地選定最適於確保於曝光波長的充分的光學密度、與在較曝光波長更長波長之波長範圍，例如在500nm以下之波長範圍之充分的反射率，遮光膜薄膜化，而且可抑制光阻之電子束描繪時之帶電的空白光罩的光學膜。
例如，在將193nm(ArF準分子雷射)作為曝光波長的金屬鉻膜，對於以薄膜更有效率地提高反射率，其係以未達30nm之膜厚，設計導電性反射膜即可。在此情況，若選定每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上者，則在為了謀求反射率之增大而設置導電性反射膜的情況時，相對於膜厚之增大率而可有利地增大反射率。另外，因為是金屬鉻膜，所以在膜厚10nm亦抑制在100Ω/□以下之薄片電阻。因而，在空白光罩中，藉由將每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上之金屬鉻膜之導電性反射膜，例如配置在含有輕元素的高蝕刻率之遮光膜的鉻化合物膜之與透明基板分離之側，可確保空白光罩之遮光性、反射率與導電性。
〔實施例〕
於以下，表示實施例及比較例而具體地說明本發明。
〔實施例1〕
藉由DC磁控濺鍍成膜，於152mm見方、厚度6mm之石英基板，使用金屬鉻靶，作為濺鍍氣體而供給惰性氣體之Ar氣體20sccm，將不同膜厚之金屬鉻膜以各自相異的濺鍍時間成膜。將僅以惰性氣體成膜的金屬鉻膜之膜厚，與波長193nm、248nm及488nm之光之反射率之關係表示於第1圖。另外，將膜厚，與將第1圖之反射率除以各自膜厚而得之每1nm膜厚之反射率之關係，表示於第2圖。
由第1圖，在金屬鉻膜，於具有30nm以上之膜厚的膜，其係無關於膜厚而具有一定之反射率。另一方面，在未達30nm之膜厚，依照膜厚之減少，反射率逐漸下降。因而，亦如於第2圖所示，可知欲以薄膜更有效率地提高反射率，其係以未達30nm之膜厚，來設計導電性反射膜即可，可知在此情況，如選定每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上者，則在為了謀求反射率之增大而設置導電性反射膜時，相對於膜厚之增大率而可有利地增大反射率。
另外，將所得的金屬鉻膜之膜厚與薄片電阻之關係表示於第3圖。在此情況，因為是金屬鉻膜，所以 在膜厚10nm亦抑制在100Ω/□以下之薄片電阻。再者，在薄片電阻值之測定中，係使用依四端子法的電阻測定器(三菱化學Analytech公司製Loresta GP MCP-T610)。
〔實施例2〕
藉由DC磁控濺鍍成膜，於152mm見方、厚度6mm之石英基板上，將由MoSiON所構成的厚度72nm，對於曝光光線(波長193nm)的透過率6.0%，相位差177°之半色調相位偏移膜進行成膜。接著，在此半色調相位偏移膜之上，藉由DC磁控濺鍍成膜，使用金屬鉻靶，作為反應性氣體而供給氮氣氣體50sccm及甲烷氣體5sccm、作為惰性氣體供給Ar氣體10sccm，作為遮光膜而將CrNC膜以46nm之厚度成膜。更進一步，在此遮光膜之上，藉由DC磁控濺鍍成膜，使用金屬鉻靶，作為反應性氣體而供給氮氣氣體35sccm、作為惰性氣體供給Ar氣體20sccm，作為導電性反射膜而將CrN膜(Cr：N=9：1(原子比))以3nm之厚度成膜。
對於此導電性反射膜之曝光光線(波長193nm)的反射率係26.9%，對於波長500nm之光的反射率為38.2%，薄片電阻為598Ω/□。
〔比較例1〕
藉由DC磁控濺鍍成膜，於152mm見方、厚度6mm 之石英基板上，將由MoSiON所構成的厚度72nm，對於曝光光線(波長193nm)的透過率6.0%，相位差177°之半色調相位偏移膜進行成膜。接著，在此半色調相位偏移膜之上，藉由DC磁控濺鍍成膜，使用金屬鉻靶，作為反應性氣體而供給氮氣氣體50sccm及甲烷氣體5sccm、作為惰性氣體供給Ar氣體10sccm，作為遮光膜而將CrNC膜以46nm之厚度成膜。更進一步，在此遮光膜之上，藉由DC磁控濺鍍成膜，使用金屬鉻靶，作為反應性氣體而供給氮氣氣體50sccm及氧氣氣體10sccm、作為惰性氣體供給Ar氣體10sccm，作為導電性反射膜而將CrON膜(Cr：O：N=5：6：3(原子比))以3nm之厚度成膜。
對於此導電性反射膜之曝光光線(波長193nm)的反射率係21.2%，對於波長500nm之光的反射率為35.9%，但薄片電阻為高至38,200Ω/□。以此膜之構成，其係薄片電阻高，即使在空白光罩塗布電子束光阻，實施描繪，亦因為基板帶電，所以無法得到所期望之高精度之描繪位置精度。
由以上之結果，可知在空白光罩中，藉由將每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上之金屬鉻膜之導電性反射膜，例如配置在含有輕元素的高蝕刻率之遮光膜的鉻化合物膜之與透明基板分離之側，而能確保空白光罩之遮光性、反射率與導電性。
以上，藉由實施例而說明本發明，但前述實施例係不過是用以實施本發明之例，本發明係不限於此。 將此實施例進行各式各樣的變化之情事，其係在本發明之範圍內，更進一步，在本發明之範圍內，可為其他各式各樣的實施例，其係由前述記載而自明。

Claims (35)

  1. 一種空白光罩之設計方法，其係具有透明基板與其上所形成的具備反射率與厚度之光學膜的空白光罩之設計方法，前述空白光罩係被加工為具有光學膜圖型之透過型光罩，使得曝光光線透過該光罩時，會轉印該膜圖型，該方法包含以前述光學膜之反射率除以厚度的每單位厚度之反射率作為指標而選定前述光學膜。
  2. 如請求項1之空白光罩之設計方法，其中，前述空白光罩係具有透明基板、遮光膜、與含有金屬作為主成分的導電性反射膜，前述光學膜包含前述導電性反射膜，且選定以對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚(nm)而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上，且薄片電阻為2,000Ω/□以下的膜，作為前述導電性反射膜。
  3. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述遮光膜之金屬含有率為15原子%以上且40原子%以下，前述導電性反射膜的金屬之合計含有率為60原子%以上。
  4. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述遮光膜中之氮及氧之合計含有率為30原子%以上，前述導電性反射膜的金屬之合計含有率為80原子%以上。
  5. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述導電性反射膜之膜厚為10nm以下。
  6. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述導電性反射膜中氮及氧之合計為15原子%以下。
  7. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述遮光膜之膜厚為30nm以上。
  8. 如請求項2之空白光罩之設計方法，其中，前述波長包含157nm、193nm、257nm及405nm的波長，且選定相對於前述全部波長的光而言，前述每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上的膜，作為前述導電性反射膜。
  9. 一種空白光罩，其被加工為包含透明基板與膜圖型之光罩，該膜圖型具有對200nm以下之波長的曝光光線的遮光部及透光部，使前述曝光光線透過前述光罩的前述透光部時會轉印前述膜圖型，該空白光罩具有透明基板、金屬含有率為15原子%以上且40原子%以下的遮光膜、與金屬之合計含有率為60原子%以上，將對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚(nm)而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上，且薄片電阻為2,000Ω/□以下的導電性反射膜。
  10. 如請求項9之空白光罩，其中，前述導電性反射膜之膜厚為10nm以下。
  11. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述導電性反射膜中氮及氧之合計為15原子%以下。
  12. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述遮光膜係形成於前述透明基板與前述導電性反射膜之間。
  13. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述遮光膜與前述導電性反射膜係相接而形成。
  14. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述導電性反射膜係作為空白光罩之由前述透明基板分離之側之最表層而形成。
  15. 如請求項12之空白光罩，其中，前述空白光罩所包含的前述遮光膜及前述導電性反射膜之合計之光學密度為2.0以上。
  16. 如請求項12之空白光罩，其中，在前述透明基板與前述遮光膜之間，進一步具有其他之光學膜。
  17. 如請求項16之空白光罩，其中，前述其他之光學膜為相位偏移膜。
  18. 如請求項17之空白光罩，其中，前述遮光膜與前述相位偏移膜之合計之光學密度為2.0以上。
  19. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述金屬為鉻。
  20. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述遮光膜之膜厚為30nm以上。
  21. 如請求項9或10之空白光罩，其中，前述波長包含157nm、193nm、257nm及405nm的全部波長，且相對於前述全部波長的光而言，前述導電性反射膜的前述每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上。
  22. 一種空白光罩，其被加工為包含透明基板與膜圖型之光罩，該膜圖型具有對200nm以下之波長的曝光光線的遮光部及透光部，使前述曝光光線透過前述光罩的前述透光部時會轉印前述膜圖型，該空白光罩具有透明基板、氮及氧之合計含有率為30原子%以上的遮光膜、與金屬之合計含有率為60原子%以上，將對於與前述遮光膜對向之側之前述曝光光線之波長以上且波長500nm以下之特定波長之光的反射率除以膜厚(nm)而求出之每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上，且薄片電阻為2,000Ω/□以下的導電性反射膜。
  23. 如請求項22之空白光罩，其中，前述導電性反射膜之膜厚為10nm以下。
  24. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述導電性反射膜中氮及氧之合計為15原子%以下。
  25. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述遮光膜係形成於前述透明基板與前述導電性反射膜之間。
  26. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述遮光膜與前述導電性反射膜係相接而形成。
  27. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述導電性反射膜係作為空白光罩之由前述透明基板分離之側之最表層而形成。
  28. 如請求項25之空白光罩，其中，前述空白光罩所包含的前述遮光膜及前述導電性反射膜之合計之光學密度為2.0以上。
  29. 如請求項25之空白光罩，其中，在前述透明基板與前述遮光膜之間，進一步具有其他之光學膜。
  30. 如請求項29之空白光罩，其中，前述其他之光學膜為相位偏移膜。
  31. 如請求項30之空白光罩，其中，前述遮光膜與前述相位偏移膜之合計之光學密度為2.0以上。
  32. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述金屬為鉻。
  33. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述遮光膜之膜厚為30nm以上。
  34. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述導電性反射膜的金屬之合計含有率為80原子%以上。
  35. 如請求項22或23之空白光罩，其中，前述波長包含157nm、193nm、257nm及405nm的全部波長，且相對於前述全部波長的光而言，前述導電性反射膜的前述每1nm膜厚之反射率為2.5%/nm以上。
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