TWI701502B - 光罩基底及光罩之製造方法 - Google Patents

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Abstract

[解決手段]一種光罩基底，其具有：透明基板；被形成在從透眀基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與電阻層之透眀基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿之導電層，電阻層係以由單層或2以上之副層所構成之多層來構成，電阻層中之電阻率和厚度之積的和，即電阻指數A滿足1.5×105≧A×α+ρC/dC(α為常數，ρC為導電層之電阻率，dC為導電層之厚度)。
[效果]於使用電子束描繪裝置，在以更薄膜之疊層膜確保作為光罩之時所需的光學特性的光罩基底，描繪遮罩圖案之時，即使在使用將接地設為點接觸之電子束描繪裝置之情況下，亦可以所需之充分低的電阻值來確保接地，且抑制阻劑膜之電子束描繪時之帶電，而以高的描繪位置精度進行圖案轉印。

Description

光罩基底及光罩之製造方法
本發明係關於成為適合於波長為200nm以下之曝光光線下之圖案轉印的光罩之素材的光罩基底(Photomask Blank)，及使用光罩基底的光罩之製造方法。
為了成為半導體電子元件之高速動作和低消耗電力化等，朝向大規模積體電路之高積體化發展，但在伴隨而來的電路圖案之微細化中，高度之半導體微細加工技術成為極重要之要素技術。作為如此之要素技術，需要例如構成電路之配線圖案之細線化技術，或構成單元之層間之配線用之接觸孔圖案之微細化技術。
高度之微細加工係藉由使用光罩之光微影技術而被進行，光罩與曝光裝置或阻劑材料同時在微細化上成為重要之技術。因此，以實現具有上述被細線化之配線圖案或被微細化之接觸孔圖案之光罩等之目的，已開發了用以在光罩上形成更微細且更正確之圖案的技術。
對半導體基板進行微細加工之時的光微影由於使用縮小投影法，故被形成在光罩之圖案的大小，被設為形成在半導體基板上之圖案尺寸之4倍左右的大小，此係並非被形成在光罩之圖案的精度被緩和之意，而係可要求以高精度形成光罩圖案。
再者，於現在，由於以光微影被描繪在半導體基板上之電路圖案之尺寸，較曝光光線之波長小很多，故即使使用形成有將電路圖案直接地放大4倍之光罩圖案的光罩，來進行縮小曝光，也會因曝光光線之干擾等之影響，不會成為如同光罩圖案般之形狀。
於是，作為高解像遮罩，使用所謂的藉由進行光學鄰近效應補正(Optical Proximity Effect Correction：OPC)，應用補正使轉印特性劣化之光學鄰近效應之技術的OPC遮罩，或使相鄰之圖案之相位變化180°而使射入光之強度分佈成為陡峭的相位移遮罩。例如，在OPC遮罩有形成電路圖案之1/2以下之尺寸的OPC圖案(錘頭或輔助條等)者。再者，相位移遮罩有半色調相位移遮罩或雷文生(Levenson)型、無鉻型等。
為了在光罩基板上形成高精度之光罩圖案，需要以高精度對形成在光罩基底上的阻劑膜進行圖案製作。為了形成遮罩圖案，一般而言，於在透眀基板上具有遮光性膜之光罩基底上形成光阻膜，且對該光阻膜照射電子束或光而進行圖案描繪，顯像光阻膜而取得光阻圖案。而且，藉由將該光阻圖案當作蝕刻遮罩，對遮光性膜進行 圖案製作，而取得光罩圖案。為了取得微細之光罩圖案，藉由下述般之理由，使光阻膜進行薄膜化為具有效果。
當不使阻劑膜變薄，使僅阻劑圖案微細化時，當作遮光性膜之蝕刻遮罩而發揮功能之阻劑部的縱橫比(阻劑膜厚和圖案寬之比)變高。一般而言，當阻劑圖案之縱橫比變高時，其圖案形狀容易劣化，朝向遮光性膜之圖案轉印精度下降。再者，於極端的情況下，也引起阻劑圖案之一部分倒塌或引起發生剝離而產生圖案掉落之情形。因此，隨著光罩圖案之微細化，必須使遮光性膜圖案製作用之當作蝕刻遮罩使用之阻劑的膜厚變薄，而使縱橫比不會成為太高。該縱橫比以3以下為佳，例如為了形成寬度70nm之阻劑圖案，以將阻劑膜厚設為210nm以下為佳。
然而，針對將光阻之圖案當作蝕刻遮罩而進行圖案製作之情況的遮光性膜材料，提案許多材料。尤其，鉻單體膜，或含有鉻和氮、氧及碳之至少一個的鉻化合物膜，當作一般之遮光性膜的材料使用。例如，在日本特開2003-195479號公報(專利文獻1)、日本專利特開2003-1985483號公報(專利文獻2)及日本新型專利第3093632號公報(專利文獻3)，揭示有以鉻化合物膜形成具有ArF準分子雷射曝光用之光罩基底所要求之遮光特性的遮光性膜之光罩基底的構成例。
為鉻化合物膜之遮光性膜，一般而言雖然藉由包含氧之氯系乾蝕刻而被圖案製作，但是在乾蝕刻中， 亦蝕刻光阻等之有機膜至無法忽視之程度的情形為多。因此，當將膜厚比較薄之阻劑膜當作遮罩而蝕刻鉻系化合物膜之遮光性膜時，在該蝕刻中，阻劑受到損傷而使得阻劑圖案之形狀產生變化，難以將原本之阻劑圖案正確地轉印至遮光性膜上。
如此一來，要使有機膜之光阻同時並存高解像性及高圖案製作精度，和蝕刻耐性，在技術上障礙高。因此，為了取得高解像性，必須使光阻膜薄膜化，相反地為了確保遮光性膜之蝕刻工程中的蝕刻耐性，限制了光阻膜之薄膜化，成為在高解像性及高圖案製作精度，和蝕刻耐性之間產生互抵之關係的結果。因此，為了降低對光阻的負荷而謀求薄膜化，形成更高精度之光罩圖案，必須改良成為圖案製作對象之遮光性膜之構造(膜厚或組成等)。
針對遮光性膜材料，已經有很多檢討例，例如在日本特開2001-312043號公報(日本專利文獻4)記載有使用金屬膜，以作為ArF準分子雷射曝光用之遮光性膜的例。其中，例如作為遮光性膜，使用鉭，作為反射防止膜使用氧化鉭，為了降低蝕刻該2層之時的對光阻的負荷，藉由相對於光阻損傷比較少之氟系的氣體電漿，進行該2層之蝕刻。但是，就算選擇如此之蝕刻條件，將僅光阻作為蝕刻遮罩而對遮光性膜和反射防止膜之2層進行蝕刻，在降低對光阻的負荷也有界限，難以充分滿足以高精度形成微細之光罩圖案的要求。
如此一來，在以往之光罩基底之構造中，難以充分對應在遮光性膜上以高精度形成微細之光阻圖案之要求。此在曝光光線波長短，要求高解像度上使用200nm以下之波長(ArF準分子雷射：193m、F2雷射：157nm等)之光當作曝光光線的光微影中尤其嚴重。
再者，為了降低對光阻的負荷，以高精度形成微細之光罩圖案，在氯系乾蝕刻中，作為高的蝕刻率之遮光性膜，提案有以鉻為主成分，且添加輕元素的O、N之遮光性膜(日本特開2007-33470號公報(專利文獻5))，但在含有輕元素之鉻膜中，隨著輕元素之含有量增加，導電性下降。
另外，在光罩製作時之阻劑之圖案製作，藉由電子束(EB)所進行的曝光方法成為主流。再者，針對電子束，為了使能夠更進一步的微細化，採用高加速電壓50keV。而且，阻劑為了取得高解像性，朝低感度化前進，另外從提升生產性之觀點來看，電子束描繪裝置之電子束之電流密度朝向40A/cm2至800A/cm2，進行明顯高密度化。
在對電性浮動之光罩基底，照射電子束之情況下，光罩基底之表面藉由電子積蓄使得帶負電位，且藉由帶電所產生的電場，電子束軌道彎曲，描繪位置精度下降。因此，在上述般高能量並且進行高密度之電子束描繪的電子束描繪裝置中，接地光罩基底而進行電子束描繪，例如在日本特開2014-216407號公報(專利文獻6)，提 案有使用接地銷針而將光罩基底予以接地(earth)的機構。
但是，在接地電阻(earth resistance)大之情況下，僅流入接地之電流和接地電阻之積的部分，就使得光罩基底表面之電位上升，且使描繪位置精度下降。再者，例如在無法充分地確保接地之情況，或在光罩基底不具有導電性之情況下，接地電阻變得非常大，或成為無限大，在該狀態下，實施電子束描繪，有可能會在描繪真空槽內引起異常放電或基板破損而使裝置受到污染。因此，電子束描繪裝置具備在描繪前測量接地電阻之機構，將接地電阻之臨界值設定成例如1.5×105Ω，且具有接地電阻超過臨界值之情況下，於描繪實施前使描繪工程中止的功能。
再者，在與光罩基底接觸而接地之部分，在貫通電子束阻劑之時產生的微粒是問題。對該問題，亦有許多提案，例如在上述日本特開2014-216407號公報(專利文獻6)中，進行藉由包圍接地銷針之蓋部，抑制微粒之飛散的探討。一般而言，為了接地，而貫通電子束阻劑之時留下的接地痕較小之一方在抑制微粒之方面為佳。因此，例如接地銷針之形狀從以線接觸取得接地之刮刀型，進而改良成以點接觸取得接地之銷針型，即使針對接地銷針接觸後，也朝向抑制位置偏移所致的接地痕擴大的改良。
[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]日本新型專利第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2014-216407號公報
[專利文獻7]日本特開昭63-85553號公報
在電子束描繪裝置中，在使接地銷針接觸於光罩基底之情況下，在以往之方法中，由於藉由馬達等使光罩基底、接地銷針或是光罩基底及接地銷針之雙方，機械性移動並使接觸，故在接觸時及接觸後，由於機械性振動等之影響，在光罩基底表面之疊層膜，產生數μm之刮痕狀的痕跡。在此情況下，光罩基底表面之疊層膜，因接地銷針而在其接觸部分被扯破，故若使接地銷針接觸於疊層膜所含之導電層時，容易以所需之充分低的電阻值確保接地。另外，在接地痕以小之點被觀察到，微粒之飛散少之電子束描繪裝置中，確認岀有即使光罩基底之疊層膜含有導電層，也無法以所需之充分低的電阻值來確保接地的 情況。
但是，關於光罩基底及光罩，作成為電子束描繪裝置中之充電之對策，作成為使疊層膜含有藉由四端子所產生的片電阻測量值滿足建議值的導電層者，至今提案有很多個，但是在具有被形成在導電層上之電阻層的疊層膜中，並無從電阻層之電阻率和膜厚之關係，針對電子束描繪裝置中之接地的確保進行探討的例。
本發明係為了解決上述課題而創作岀，其目的在於提供一種光罩基底，及使用光罩基底之光罩之製造方法，其係當使用電子束描繪裝置，在確保作為光罩之時所需之光學特性，例如在曝光波長中之充分的光學濃度，和在較曝光波長長波長側之波長區域中之充分的反射率之光罩基底，描繪遮罩圖案之時，即使在使用例如將接地設為點接觸，且以點被觀察到接地痕之電子束描繪裝置之情況下，亦可以所需之充分低的低電阻值確保接地。
本發明者們為了上述課題精心研究之結果，發現在具有透明基板，和被形成在從透明基板間隔開之側的最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層，和與電阻層之透眀基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿之導電層的光罩基底中，以滿足特定式子之方式構成電阻層及導電層之各個的電阻率和厚度，若從如此之光罩基底製造光罩時，不但確保作為光罩之時所需之光學特性，例如在曝 光波長中之充分的光學濃度，和在較曝光波長長波長側之波長區域中之充分的反射率，並且使用電子束描繪裝置而描繪遮罩圖案之時，即使使用將接地設為點接觸，且以點被觀察到接地痕之電子束描繪裝置之情況下，亦可以所需之充分低的電阻值確保接地，在要求微細圖案之形成之以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩之製造上具有效果，而完成本發明。
因此，本發明提供以下之光罩基底及光罩之製造方法。
請求項1：
一種光罩基底，其係用以製造以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩的素材的光罩基底，其特徵在於：該光罩基底具有：透明基板；被形成在從該透眀基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與該電阻層之上述透明基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿且以含有鉻之材料所形成之導電層，該電阻層係以由單層或2以上之副層所構成的多層來構成，針對上述單層或副層之各個的電阻率(將單位設為Ω．cm，電阻率之值為7.5×105(Ω．cm)以下之情況下，採用其值，超過7.5×105(Ω．cm)之時設為7.5×105(Ω．cm))和厚度(將單位設為cm)，上述電阻層為單層之情況下，為其電阻率和厚度之積，上述電阻層為多層之情 況下，為各個的副層中之電阻率和厚度之積的和，即是電阻指數A滿足下式子(1)，1.5×105≧A×α+ρ C/dC (1)(在式子中，α為常數(將單位設為cm-2)，ρC為導電層之電阻率(將單位設為Ω．cm)，dC為導電層之厚度(將單位設為cm)。
請求項2：
如請求項1所記載之光罩基底，其中，上述導電層之片電阻值為1×104Ω/□以下。
請求項3：
如請求項1或2所記載之光罩基底，其中，在上述透明基板和導電層之間，具有以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成的相位移膜。
請求項4：
如請求項1或2所記載之光罩基底，其中，在上述透明基板和導電層之間，具有以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成的遮光膜。
請求項5：
如請求項1或2所記載之光罩基底，其中，上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料所形成。
請求項6：
如請求項3所記載之光罩基底，其中，上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料 所形成。
請求項7：
如請求項4所記載之光罩基底，其中，上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料所形成。
請求項8：
如請求項1或2所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項9：
如請求項3所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項10：
如請求項4所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項11：
如請求項5所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項12：
如請求項6所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項13：
如請求項7所記載之光罩基底，其中，其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
請求項14：
一種光罩之製造方法，其係從具有透明基板；被形成在從該透眀基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與該電阻層之上述透明基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿且以含有鉻之材料所形成之導電層，且上述電阻層係以由單層或2以上之副層所構成的多層來構成的光罩基底，製造以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩的方法，其特徵在於包含：準備光罩基底之工程，該光罩基底係針對上述單層或副層之各個的電阻率(將單位設為Ω．cm，電阻率之值為 7.5×105(Ω．cm)以下之情況下，採用其值，超過7.5×105(Ω．cm)之時設為7.5×105(Ω．cm))和厚度(將單位設為cm)，上述電阻層為單層之情況下，為其電阻率和厚度之積，上述電阻層為多層之情況下，為各個的副層中之電阻率和厚度之積的和，即是電阻指數A滿足下式子(1)，1.5×105≧A×α+ρ C/dC (1)(在式子中，α為常數(將單位設為cm-2)，ρC為導電層之電阻率(將單位設為Ω．cm)，dC為導電層之厚度(將單位設為cm))；在上述電阻層上形成光阻膜之工程；及使接地端子接觸於上述電阻膜，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而對上述光阻膜進行電子束描繪的工程。
若藉由本發明時，於使用電子束描繪裝置，在以更薄膜之疊層膜確保作為光罩之時所需的光學特性的光罩基底，描繪遮罩圖案之時，即使在使用將接地設為點接觸之電子束描繪裝置之情況下，亦可以所需之充分低的電阻值來確保接地，且抑制阻劑膜之電子束描繪時之帶電，而以高的描繪位置精度進行圖案轉印。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧相位移膜
3‧‧‧背面側反射防止膜
4‧‧‧遮光膜
5‧‧‧表面側反射防止膜
6‧‧‧蝕刻遮罩膜
10‧‧‧光罩基底
21、22‧‧‧探針
23‧‧‧電流路徑
24a、24b、24c‧‧‧電阻
31‧‧‧導電層
32‧‧‧電阻層
圖1本發明之光罩基底之構成之一例的剖面圖。
圖2本發明之光罩基底之構成之其他例的剖面圖。
圖3本發明之光罩基底之構成之另一例的剖面圖。
圖4為使探針接觸於電阻層之表面而測量電特性之時的電流之主要的流動，(A)係在電阻層之表面接觸兩個探針之狀態的俯視圖，(B)為通過兩個探針之中心的縱剖面圖。
圖5為在光罩基底之表面部流動的電路之等效電路的示意圖。
以下，針對本發明進行詳細說明。
本發明之光罩基底係當作用以製造以波長為200nm以下之曝光光線，例如ArF準分子雷射(193nm)、F2雷射(157nm)等進行圖案轉印之光罩的素材使用。再者，在如此以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩中，例如在缺陷檢查中，係適用波長257nm之光線，於對準標記之讀取，係適用波長405nm(固體雷射二極體)之光等。
本發明之光罩基底，係適合於在對光罩進行加工之過程中，使接地端子(接地銷針)接觸於電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和導電層之導通的程度，例如，將電阻值設為1.5×105Ω以下， 予以接地而進行電子束描繪之光罩基底。
本發明之光罩基底以具有下述者為對象：石英基板等之透明基板；被形成在從透眀基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與電阻層之透眀基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿之導電層。電阻層和導電層之組合係若電阻率滿足上述範圍，且滿足兩者對透明基板的位置關係時，構成電阻層及導電層之膜，即使為具有任一功能之膜亦可，例如可舉出遮光膜、反射防止膜、半色調相位移膜等之相位移膜等之光學膜、蝕刻遮罩膜、蝕刻停止膜等之加工輔助膜等。
在本發明中，尤其，將電子描繪裝置之接地端子接觸之層，具體而言，形成電子束阻劑膜之層的電阻率為高之情況視為對象，電阻層係以被配置於最遠離基板之最表部者為對象。電阻層即使以單層構成亦可，即使以2以上之副層所構成之多層來構成亦可，以單層構成之情況下，在其層中，以多層來構成之情況下，在各個副層中，雖然以電阻率為0.1Ω．cm(1×10-1Ω．cm)以上者為對象，但是也以1Ω．cm以上，甚至是10Ω．cm(1×101Ω．cm)以上為對象。
另外，導電層係為於電子描繪裝置之接地端子接觸於電阻層之時，供給用以防止電子描繪時之帶電的導電性之層，故電阻率為0.1Ω．cm(1×10-1Ω．cm)未滿，較佳為1×10-2Ω．cm以下，更佳為1×10-3Ω．cm以下，再者，需要配置成與電阻層相接。該導電層之片電阻值為 1×104Ω/□以下，尤其以5×103Ω/□以下為佳。導電層係即使將多層所構成之膜之一部分，即是與電阻層相接而形成的多層所構成之膜之電阻層側之一部分視為導電層之對象亦可。導電層即使在透明基板上，不隔著其他膜而直接形成亦可，即使隔著其他膜而形成亦可，不管該其他膜的導電性。
構成光罩基底之光學膜或加工輔助膜之材料，係因應所需要之光學特性或蝕刻特性，還有導電性等之電特性，使用鉻(Cr)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)等之遷移金屬、矽(Si)、鍺(Ge)、鋁(Al)等之金屬、該些合金、該些金屬或合金之氧化物、氮化物、碳化物、氧化氮化物、氧化碳化物、氮化碳化物、氧化氮化碳化物等之化合物等之材料。在該些金屬之中，尤其適合使用鉻(Cr)、鉬(Mo)、矽(Si)。
一般而言，金屬、合金、氧、氮、碳等之輕元素之添加量少之金屬或合金之化合物之電阻率低，以將如此之材料所構成之膜作為導電層為佳，藉由光罩基底含有如此之導電層，可以使光罩基底持有導電性。
但是，金屬材料或合金材料藉由增加輕元素之添加量，可以改變光學特性或蝕刻特性。例如，在用以製造以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩的光罩基底中，雖然使用含有鉻之材料，但是在含有鉻之材料中，由於鉻單體，或氧、氮、碳等之輕元素之添加 量少的鉻化合物有效果地供給遮光性，故適合當作遮光膜使用。
另外，含有鉻之材料藉由添加輕元素，可以提高常使用於含有鉻之材料的蝕刻的含氧氯系乾蝕刻中之蝕刻率。依此，能夠進行遮光性膜之高速蝕刻，於使用光阻膜之蝕刻時，可以減輕對當作蝕刻遮罩被使用之化學放大型阻劑等之光阻膜的負荷，為有效。
而且，藉由使含有鉻之材料之輕元素之添加量增加，能取得透過率高之膜。在以鉻單體或輕元素之添加量少之鉻化合物形成之膜中，成為反射率高之膜，有在光罩基底或光罩之缺陷檢查等中成為不利之情形。因此，一般而言，以增加輕元素之添加量的含有鉻之材料所形成之膜係當作反射防止膜使用。具體而言，在遮光膜之透明基板側及從透明基板間隔開之側之一方或雙方，設置反射防止膜。
但是，在金屬材料或合金材料添加輕元素之情況下，由於隨著其添加量增大，電阻率上升，導電性變缺乏，故以如此之材料所形成之膜，被形成在光罩基底之從透明基板間隔開之側之最表部的情況下，具體而言，在作為形成有電子束阻劑膜之層而被形成之情況下，於電子束曝光時，產生了充電，有導致描繪精度下降的問題。尤其，當添加氧以作為輕元素之時，電阻率之上升顯著，容易成為高電阻膜。
圖1所示之光罩基底為如此構成之光罩基底 之一例的剖面圖。該光罩基底10係相位移遮罩基底，在透明基底1上依序疊層相位移膜2、背面側反射防止膜3、遮光膜4及表面側反射防止膜5。在此情況下，例如可以將遮光膜4視為導電層，將表面側反射防止膜5視為以單層構成之電阻層，在此情況下，相位移膜2及背面側反射防止膜3相當於其他膜。作為如此構成之光罩基底，具體而言，導電層以含有鉻之材料所形成者為佳，例如，可舉在石英基板等之透明基板1上，依序疊層以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成之相位移膜2、以鉻化合物所形成之背面側反射防止膜3、以鉻單體或鉻化合物所形成之遮光膜4，及以鉻化合物所形成之表面側反射防止膜5之相位移遮罩基底。
再者，作為遮光膜或反射防止膜之蝕刻中之加工輔助膜，也有進一步設置硬遮罩膜之情形。藉由使用硬遮罩膜，可以使光阻膜變薄，能夠對應於圖案之更加微細化。再者，藉由使光阻變薄，可以縮短電子束描繪之時間，因此由於充電被抑制，故為佳。例如，在以含有鉻之材料形成遮光膜及反射防止膜之情況下，作為硬遮罩膜，使用以氟系乾蝕刻快速被蝕刻，在含有氧之氯系乾蝕刻中，蝕刻速度極慢的材料，即實質上不被蝕刻之材料。作為如此之硬遮罩膜之材料，以含有矽之材料為佳，例如，以矽單體、包含矽和氧、氮、碳等之輕元素之化合物，還有在該些中添加鉻以外之遷移金屬，例如鉬、鉭、鎢、鋯、鈦等之化合物為佳。
但是，即使在硬遮罩膜中，與上述遮光膜或反射防止膜之情況相同，藉由增加對金屬材料或合金材料之輕元素之添加量，有蝕刻特性成為有利之情形，但另一方面，產生了導電性變缺乏之問題。
圖2所示之光罩基底為如此構成之光罩基底之一例的剖面圖。該光罩基底10係相位移遮罩基底，在透明基底1上依序疊層相位移膜2、背面側反射防止膜3、遮光膜4、表面側反射防止膜5及蝕刻遮罩膜6。在此情況下，例如可以將遮光膜4視為導電層，將表面側反射防止膜5及蝕刻遮罩膜6視為以兩個副層所構成之2層構造之電阻層，在此情況下，相位移膜2及背面側反射防止膜3相當於其他膜。作為如此構成之光罩基底，具體而言，導電層以含有鉻之材料所形成者為佳，例如，可舉岀在石英基板等之透明基板1上，依序疊層以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成之相位偏移膜2、以鉻化合物所形成之背面側反射防止膜3、以鉻單體或鉻化合物所形成之遮光膜4，及以鉻化合物所形成之表面側反射防止膜5、及以氧化矽(SiO)所形成之蝕刻遮罩膜6之相位移遮罩基底。
而且，作為遮光膜或反射防止膜之蝕刻中之加工輔助膜，由於有在該些上設置硬遮罩膜之情況，有以金屬單體、合金或輕元素之添加量少之金屬或合金之化合物形成蝕刻遮罩膜之情況，有藉由以如此之材料形成之膜，導電性被確保，但另一方面，成為反射率高之膜，在 光罩基底或光罩之缺陷檢查等中成為不利之情形，故有在蝕刻遮罩膜上進一步形成反射防止膜之情形。即使在此時之反射防止膜中，與上述之以含有鉻之材料所形成之反射防止膜相同，使用增大輕元素之含有量的材料，但是在此情況下，亦藉由增大輕元素之添加量，產生導電性變缺乏之問題。
圖3所示之光罩基底為如此構成之光罩基底之一例的剖面圖。該光罩基底10係二元遮罩用或雷文生型相位移遮罩用之光罩基底，在透明基板1上依序疊層遮光膜4、蝕刻遮罩膜6及表面側反射防止膜5。在此情況下，例如可以將蝕刻遮罩膜6視為導電層，將表面側反射防止膜5視為以單層構成之電阻層，在此情況下，遮光膜4相當於其他膜。作為如此構成之光罩基底，具體而言，導電層以含有鉻之材料所形成者為佳，例如，可舉出在石英基板等之透明基板1上，依序疊層以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成之遮光膜4、以鉻單體或鉻化合物所形成之蝕刻遮罩膜6，及以鉻化合物所形成之表面側反射防止膜5之光罩基底。
在本發明之光罩基底中，在具有如此之電阻層和導電層之光罩基底中，針對構成電阻層之單層或副層之各個的電阻率和厚度，電阻層為單層之情況下，將其電阻率和厚度之積，電阻層為多層之情況下，將各個副層中之電阻率和厚度之積之和視為電阻指數A，以該電阻指數A滿足下式子(1)之方式，構成電阻層和導電層， 1.5×105≧A×α+ρ C/dC (1)(在式子中，α為常數(將單位設為cm-2)，如後述般，為與橫斷電流在電阻層流動之路徑的剖面積S關連之常數，ρc為導電層之電阻率(將單位設為Ω．cm)，dc為導電層之厚度(將單位設為cm))。在此，電阻層之電阻率皆在將單位設為Ω．cm，電阻率之值為7.5×105(Ω．cm)以下之情況下，原樣地適用其值，在超過7.5×105(Ω．cm)之情況下，適用7.5×105(Ω．cm)以作為電阻率之值。再者，厚度之單位設為cm。
當更具體性表示電阻指數A時，可以下述式子(1-1)來表示。
A=ρ I1×dI1+．．．+ρ In×dIn (1-1)(式子中，ρI1係第1層之電阻率(Ω．cm)、dI1係第1層之厚度(cm)、ρIn係第n層之電阻率(Ω．cm)、dIn係第n層之厚度(cm))。即是，在將構成電阻層之層的數量設為n之情況下，因應其數n，存在電阻率和厚度之積，將該些之和視為電阻指數A。藉由構成為使電阻層和導電層滿足上述式子(1)，於以電子束描繪裝置進行加工之時，成為確保高精度之描繪性能之光罩基底，若從如此之光罩基底製造光罩時，可以取得具有尺寸精度更高之遮罩圖案的光罩。
圖4係使探針接觸於圖1之光罩基底般之以單層所構成之電阻層之表面而測量電特性之時之電流的主要流動。圖4(A)係在光罩基底10之電阻層32(表面側 反射防止膜5)之表面接觸兩個探針21、22之狀態的俯視圖，圖4(B)係通過兩個探針21、22之中心的縱剖面圖。在此情況下，使兩個探針21、22接觸之位置係光罩基底10之表面，即是電阻層32之表面之外周緣部，且是正方形狀之電阻層32之相向的一對2片之各個的中央部附近。當兩個探針21、22不機械性地貫通電阻層32而接觸於電阻層32之表面時，兩個探針21、22間之電流路徑23係成為從一方之探針21朝向其正下方之導電層31(遮光膜4)而通過電阻層32而到達導電層31，且在導電層31中朝向另一方之探針22流動，而且在另一方之探針22之正下方通過電阻層32而到達至另一方之探針22的流動。另外，流至電阻層32之電流相對於導電層31，由於電阻層32之電阻率高，故可以忽視。
於圖5表示在如此之光罩基底之表面部流動之電路之等效電路(電阻電路)之示意圖。在圖4中，從一方之探針21垂直通過電阻層32而到達至導電層31之路徑的電阻(RI1(Ω))為24a，通過導電層31中之路徑之電阻(RC(Ω))為24b，從導電層31垂直通過電阻層32而到達至另一方之探針22為止之路徑的電阻(RI1’(Ω))為24c。在此，若對於兩個探針21、22之電阻層32的接觸面積為相同時，由於電阻層32之厚度為一定，故RI1=RI1’。
在此，等效電路為各電阻之串聯電阻電路，由於需要將光罩基底之電阻值設為1.5×105Ω以下，故必 須滿足下述式子(2)1.5×105≧2×RI1+RC (2)。
再者，如圖2所示之光罩基底般，於以兩個副層構成電阻層之2層構造之情況下，由於通過各個副層之路徑之電阻，和通過導電層中之路徑之電阻之和設為5×105Ω以下，故滿足下述式子(2-1)1.5×105≧2×(RI1+RI2)+RC (2-1),而且，於以n個副層構成電阻層之多層構造之情況下，滿足下述式子(2-2) 1.5×105≧2×(RI1+．．．+RIn)+RC (2-2)即可。另外，式子中之RI2及RIn與RI1及RI1’對應，各個為第2層的電阻(Ω)，第n層之電阻(Ω)。
當將各個層之電阻率、膜厚及橫斷電流在電阻層流動之路徑的剖面積S代入上述式子(2-2)時，成為下式(2-3)1.5×105≧2×(ρ I1×dI1+．．．+ρ In×dIn)/S+ρ C/dC (2-3)，設為2/S=α，從上述式子(1-1)導岀本發明之上述式子(1)。在此，通常將兩個探針和電阻層之接觸面積設為相同，剖面積S與一方或另一方之探針的接觸面積一致。例如，作為兩個探針與電阻層之接觸面，若各假設為直徑50μm之圓形面時，剖面積S成為大約2×10-5(cm2)，α成為1×105(cm-2)。α之值例如可以從電子束描繪裝置之接地銷針對於光罩基底之接觸面積之大小來決定，例如若設為1×102~1×108(cm-2)即可。雖然探針 和光罩基底之接觸面積越小越抑制缺陷，但是當接觸面積過小時，有可能使得探針之壽命變短。例如，在對應於30nm以後之世代之光罩的光罩基底中，在α為1×104~1×106(cm-2)，尤其1×105(cm-2)中，以電阻指數A滿足上述式子(1)之方式構成電阻層和導電層為佳。
作為設置在透明基板和導電層之間亦可的其他膜，可舉出遮光膜、反射防止膜、半色調相位移膜等之相位移膜等之光學膜，若為作成為光罩之後，殘留在光罩上而當作光學膜發揮功能之膜，也包含當作蝕刻停止膜或蝕刻遮罩膜等而發揮功能之膜。
作為被設置在透明基板和導電層之間的相位移膜，具體而言，例如在以含有鉻之材料構成導電層之情況下，或以含有鉻之材料構成導電層和電阻層之一部分或全部之情況下，以含有矽之材料，或含有矽，和鉻以外之遷移金屬，尤其鉬之材料所形成之相位移膜為佳。作為如此之材料，以矽單體、包含矽和氧、氮、碳等之輕元素，尤其係氧及氮之一方或雙方之化合物，還有在該些中添加鉻以外之遷移金屬，例如鉬、鉭、鎢、鋯、鈦等，最佳為鉬的化合物為佳。具有如此之相位移膜之光罩基底之情況下，比起不使用相位移膜之光罩基底，可以使遮光膜或反射防止膜之膜厚更薄。此時，將遮光膜或遮光膜及反射防止膜，和相位移膜之合計的光學濃度設為2.0以上，最佳為3.0以上，可以取得光罩所需之遮光性。
再者，作為被設置在透明基板和導電層之間 的遮光膜，具體而言，例如在以含有鉻之材料構成導電層之情況下，或以含有鉻之材料構成導電層和電阻層之一部分或全部之情況下，以含有矽之材料，或含有矽，和鉻以外之遷移金屬，尤其鉬之材料所形成之遮光膜為佳。作為如此之材料，可舉出與上述相位移膜相同之材料。
作為在光罩基底，形成光學膜、加工輔助膜等之薄膜的方法，以藉由可得光學特性之面內之均勻性高，並且缺陷少之膜的濺鍍來形成為佳。
再者，於製作光罩時，為了進行電子束所進行的描繪，在光罩基底形成化學放大型等之阻劑膜而進行圖案製作之時，即使在阻劑膜之表面上設置有機導電性膜亦可，依此可以更抑制電子束描繪時之充電。
在本發明中，光罩可以藉由包含下述工程進行製造：準備上述光罩基底之工程；在電阻層上形成光阻膜之工程；和使接地端子接觸於電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓至能夠取得接地端子和導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪之工程。另外，可以藉由常用方法從被電子束描繪之光阻膜，形成阻劑圖案，被形成在使用阻劑圖案之光罩基底的光學膜、加工輔助膜等之薄膜的圖案製作，可以藉由氯系乾蝕刻或氟系乾蝕刻所致之眾知方法來實施。
雖然為了排岀電子束描繪時之光罩基底表面上的充電，使接地端子接觸於設置在電子束描繪裝置之光罩基底之表面的外周緣部，但是為了有效果地防止電子束 描繪時之缺陷，若剝離光罩基底表面之外周緣部之阻劑膜即可，在設置有機導電性膜之情況下，若剝離光罩基底表面之外周緣部之阻劑膜及有機導電性膜即可。如此一來，可以直接接觸接地端子和電阻層，快速除去充電。具體而言，例如若在光罩基底之表面上，即是在電阻層之表面層形成阻劑膜，剝離電阻層之表面之外周緣部上之阻劑膜，而且形成有機導電性膜，剝離該有機導電性膜之表面之外周緣部即可。
再者，接地端子之連接可以設成將有機導電性膜形成至光罩基底之外周緣部，不剝離該緣部之有機導電性膜，而在該部分接觸電子束曝光機之接地端子的構成，亦可以設成不設置有機導電性膜，而使接地端子接觸於電阻層的構成。
[實施例]
以下，表示實施例及表較例，具體說明本發明。
[實施例1~3、比較例1、2]
藉由DC磁控濺鍍成膜，在152mm見方、厚度6mm之石英基板上，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以10sccm，O2氣體以15sccm，N2氣體以30sccm之流量導入，形成高電阻之半透明之反射防止膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以 10sccm，O2氣體以2sccm，N2氣體以15sccm之流量導入，形成相當於導電層(C層)之導電性之遮光膜。而且，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以11sccm，O2氣體以16sccm，N2氣體以30sccm之流量導入，而形成相當於單層之電阻層(I1層)之高電阻之半透明之反射防止膜，而取得具有由3層所構成之疊層膜的光罩基底。
[實施例4]
藉由DC磁控濺鍍成膜，在152mm見方、厚度6mm之石英基板上，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以10sccm，O2氣體以11sccm，N2氣體以20sccm之流量導入，形成高電阻之半透明之反射防止膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以20sccm，O2氣體以2sccm，N2氣體以2sccm之流量導入，形成相當於導電層(C層)之導電性之遮光膜。而且，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以12sccm，O2氣體以11sccm，N2氣體以30sccm之流量導入，而形成相當於單層之電阻層(I1層)之高電阻之半透明之反射防止膜，而取得具有由3層所構成之疊層膜的光罩基底。
[實施例5]
藉由DC磁控濺鍍成膜，在152mm見方、厚度6mm 之石英基板上，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以10sccm，O2氣體以15sccm，N2氣體以30sccm之流量導入，形成高電阻之半透明之反射防止膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以10sccm，O2氣體以2sccm，N2氣體以15sccm之流量導入，形成相當於導電層(C層)之導電性之遮光膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以11sccm，O2氣體以16sccm，N2氣體以30sccm之流量導入，形成相當於電阻層之副層(I1層)之高電阻之半透明之反射防止膜。而且，在其上方，使用矽靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以18sccm，O2氣體以5sccm之流量導入，而形成相當於電阻層之副層(I2層)之高電阻之蝕刻遮罩膜，而取得具有由4層所構成之疊層膜的光罩基底。
[比較例3]
藉由DC磁控濺鍍成膜，在152mm見方、厚度6mm之石英基板上，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以10sccm，O2氣體以11sccm，N2氣體以20sccm之流量導入，形成高電阻之半透明之反射防止膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以20sccm，O2氣體以2sccm，N2氣體以2sccm之流量導入，形成相當於導電層(C層)之導電性之遮光膜。接著，在其上方，使用金屬鉻靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以12sccm，O2氣體以11sccm，N2氣體以30sccm之流 量導入，形成相當於電阻層之副層(I1層)之高電阻之半透明之反射防止膜。而且，在其上方，使用矽靶材，作為濺鍍氣體，Ar氣體以5sccm，O2氣體以50sccm之流量導入，而形成相當於電阻層之副層(I2層)之高電阻之蝕刻遮罩膜，而取得具有由4層所構成之疊層膜的光罩基底。
另外，在上述實施例及比較例中，C層、I1層及I2層之厚度係調整成膜時間，設為表示於表1之厚度。在表1中表示從使用4端子法而測量的電特性所取得之C層、I1層及I2層之電阻率及片電阻之結果。再者，將從各層之厚度和電阻率，算岀相當於上述式子(1)之右邊之值的結果一起記載於表1中。另外，上述式子(1)中之常數α係依據電子束描繪裝置之接地銷針對於光罩基底的接觸面積設為1×105(cm-2)。如表1所示般，實施例中之任一者雖然滿足式子(1)，但是比較例中之任一者不滿足式子(1)。
接著，使用電子束描繪裝置，對光罩基底接觸接地銷針而測量接地間之電阻值。另外，該電子束描繪裝置係將接地設為點接觸，且以點被觀察到接地痕的電子束描繪裝置。其結果，在實施例中之任一者皆取得1.5×105Ω以下之電阻值，以所需之充分低的電阻值確保接地。另外，在比較例中之任一者皆係電阻值表示較1.5×105Ω高之值的狀態，或無法正確地測量電阻值之狀態。此係表示無法取得所需之充分低的電阻值的接地，為電特性差之狀態之意，在如此之光罩基底中，在描繪真空 槽內引起異常放電，或基板破損，有使裝置污染的可能性。
從上述之結果，可知藉由使導電層之電阻率及厚度，和設置在其上方之電阻層之電阻率及厚度，滿足上述式子(1)，能夠以所需之充分低的電阻值進行接地，可以高精度實施電子束描繪。
Figure 105123587-A0202-12-0030-1
以上，雖然藉由實施例針對本發明進行說明，但是上述實施例，只不過是用以實施本發明之例，本發明並不限定於此。該實施例之各種變形屬於本發明之範圍內，而且從上述記載明顯可知在本發明的範圍內，能夠有其他不同的實施例。
1:透明基板
2:相位移膜
3:背面側反射防止膜
4:遮光膜
5:表面側反射防止膜
10:光罩基底
21:探針
22:探針
23:電流路徑
31:導電層
32:電阻層

Claims (14)

  1. 一種光罩基底，其係用以製造以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩的素材的光罩基底，其特徵在於：該光罩基底具有：透明基板；被形成在從該透明基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與該電阻層之上述透明基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿且以含有鉻之材料所形成之導電層，該電阻層係以由單層或2以上之副層所構成的多層來構成，針對上述單層或副層之各個的電阻率(將單位設為Ω．cm，電阻率之值為7.5×105(Ω．cm)以下之情況下，採用其值，超過7.5×105(Ω．cm)之時設為7.5×105(Ω．cm))和厚度(將單位設為cm)，上述電阻層為單層之情況下，為其電阻率和厚度之積，上述電阻層為多層之情況下，為各個的副層中之電阻率和厚度之積的和，即是電阻指數A滿足下式子(1)，1.5×105≧A×α+ρ C/dC (1)(在式子中，α為常數(將單位設為cm-2)，ρC為導電層之電阻率(將單位設為Ω．cm)，dC為導電層之厚度(將單位設為cm))。
  2. 如請求項1所記載之光罩基底，其中上述導電層之片電阻值為1×104Ω/□以下。
  3. 如請求項1或2所記載之光罩基底，其中 在上述透明基板和導電層之間，具有以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成的相位移膜。
  4. 如請求項1或2所記載之光罩基底，其中在上述透明基板和導電層之間，具有以含有矽之材料或含有矽和鉬之材料所形成的遮光膜。
  5. 如請求項1或2所記載之光罩基底，其中上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料所形成。
  6. 如請求項3所記載之光罩基底，其中上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料所形成。
  7. 如請求項4所記載之光罩基底，其中上述電阻層係由在金屬或合金添加從氧、氮及碳被選出之輕元素的材料所形成。
  8. 如請求項1或2所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  9. 如請求項3所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  10. 如請求項4所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  11. 如請求項5所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  12. 如請求項6所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  13. 如請求項7所記載之光罩基底，其中其係在對光罩進行加工之過程中，使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而進行電子束描繪的光罩基底。
  14. 一種光罩之製造方法，其係從具有透明基板；被形成在從該透明基板間隔開之側之最表部的電阻率為0.1Ω．cm以上之電阻層；和與該電阻層之上述透眀基板側相接而形成的電阻率為0.1Ω．cm未滿且以含有鉻之材料所 形成之導電層，且上述電阻層係以由單層或2以上之副層所構成的多層來構成的光罩基底，製造以波長為200nm以下之曝光光線進行圖案轉印之光罩的方法，其特徵在於包含：準備光罩基底之工程，該光罩基底係針對上述單層或副層之各個的電阻率(將單位設為Ω．cm，電阻率之值為7.5×105(Ω．cm)以下之情況下，採用其值，超過7.5×105(Ω．cm)之時設為7.5×105(Ω．cm))和厚度(將單位設為cm)，上述電阻層為單層之情況下，為其電阻率和厚度之積，上述電阻層為多層之情況下，為各個的副層中之電阻率和厚度之積的和，即是電阻指數A滿足下式子(1)，1.5×105≧A×α+ρ C/dC (1)(在式子中，α為常數(將單位設為cm-2)，ρC為導電層之電阻率(將單位設為Ω．cm)，dC為導電層之厚度(將單位設為cm))；在上述電阻層上形成光阻膜之工程；及使接地端子接觸於上述電阻層，藉由以接地端子，將電阻層推壓成能取得接地端子和上述導電層之導通的程度，予以接地而對上述光阻膜進行電子束描繪的工程。
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