光掩模坯和制备光掩模的方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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-A2003-195479专利文献2：JP-A2003-195483专利文献3：JP-U3093632专利文献4：JP-A2001-312043专利文献5：JP-A2007-033470专利文献6：JP-A2014-216407(USP9,299,531)专利文献7：本文档来自技高网...

【技术保护点】
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+ρc/dc   (1)其中α为常数(用cm‑2表示)，ρc为该导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，并且dc为该导电层的厚度(用cm表示)。

【技术特征摘要】
2015.07.27 JP 2015-147819;2016.05.19 JP 2016-100221.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+ρc/dc(1)其中α为常数(用cm-2表示)，ρc为该导电层的电阻率(用Ω·cm表示)，并且dc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。...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹本纮平，深谷创一，稻月判臣，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP