DE10028644A1 - Phasenschiebermaske und Phasenschiebermaskenrohling - Google Patents

Abstract

Es wird ein Halbtonphasenschiebermaskenrohling offenbart, bei dem beispielsweise ein halbtransparenter Film (Halbtonphasenschieberfilm) 2 Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthält und bei dem das Silizium und das Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung dargestellt wird: DOLLAR A Atomprozent Palladium im FilmF / (Atomprozent Palladium im Film) + (Atomprozent Silizium im Film)F x 100 = 10 bis 40(%).

Description

Bezugnahme auf eine verwandte Anmeldung

Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht unter dem Pariser Abkommen der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 11-165902, eingereicht am 11. Juni 1999, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin enthalten ist.

Stand der Technik 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenschiebermaske für die Verwendung bei der Exponierung und Übertragung auf ein feines Muster sowie einen Phasenschiebermaskenrohling als Stammaterial der Maske, insbesondere betrifft sie eine Halbtonphasenschiebermaske und einen Phasenschiebermaskenrohling.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Für die hohe Integration von DRAM, beginnend bei 1 Mbit, ist heutzutage das Massenproduktionssystem von 64 Mbit und 256 Mbit DRAM erstellt worden. Bei dieser technischen Innovation wurde die Wellenlänge der Exponierungslichtquelle von g-Strahlen (436 nm) auf i- Strahlen (365 nm) einer Ultrahochdruck-Quecksilberlampe verkürzt. Bis in die Gegenwart wurde die Verringerung der Exponierungswellenlänge mit dem Ziel einer höheren Integration untersucht. Jedoch wird bei dem herkömmlichen Photolithographieverfahren zwar die Auflösung verbessert, wenn die Exponierungswellenlänge verkürzt wird, die Fokustiefe nimmt hingegen ab. Dies verursacht das Problem, daß die Bürde der Gestaltung des optischen Exponierungssystems vergrößert wird, die Verfahrensstabilität bedeutend verschlechtert wird und der Produktertrag nachteilig beeinflußt wird.

Ein Phasenschieberverfahren ist eines der Ultra- Auflösungsmusterübertragungsverfahren, die für das Problem wirksam anwendbar sind. Bei dem Phasenschieberverfahren wird eine Phasenschiebermaske als Maske für die Übertragung eines feinen Musters verwendet.

Die Phasenschiebermaske besteht beispielsweise aus einem Phasenschieberabschnitt, der einen Musterabschnitt auf der Maske bildet, und einem Nicht-Musterabschnitt (Substratexponierungsabschnitt), bei dem kein Phasenschieber anwesend ist. Durch Verschiebung der Phase eines Lichts um etwa 180°, das durch beide Abschnitte übertragen wird, wird in einem Grenzbereich des Musters eine gegenseitige Lichtinterferenz erzeugt, wodurch der Kontrast des übertragenen Bildes verbessert wird. Weiterhin kann die Fokustiefe durch Verwendung des Phasenschieberverfahrens vergrößert werden, um die nötige Auflösung zu erhalten. Verglichen mit einem Übertragungsverfahren, das die herkömmliche Maske mit einem herkömmlichen Lichtsiebdruckmuster eines Chromfilms und ähnlichem verwendet, kann, selbst wenn Licht mit derselben Wellenlänge verwendet wird, die Auflösung verbessert und zusätzlich die Verfahrensanwendbarkeit erweitert werden.

Die Phasenschiebermaske wird grob in eine Phasenschiebermaske des vollständigen Durchlaßtyps (Shibuya/Levenson-Typ) und in eine Halbtonphasenschiebermaske für die praktische Anwendung gemäß den Lichtdurchlaßeigenschaften des Phasenschieberabschnitts eingeteilt. Bei ersterer ist der Lichtdurchlaßgrad des Phasenschieberabschnitts gleich dem des Nicht-Musterabschnitts (des Substratexponierungsabschnitts), die Maske ist für die Exponierungswellenlänge im wesentlichen transparent, und die Maske gilt im allgemeinen als geeignet für eine Leitungs- und Zwischenraumübertragung. Auf der anderen Seite bewegt sich bei letzterer der Lichtdurchlaßgrad des Phasenschieberabschnitts in der Größenordnung von mehreren Prozentanteilen bis zu mehreren Zehner- Prozentanteilen des Lichtdurchlaßgrads des Nicht- Musterabschnitts (des Substratexponierungsabschnitts), und die Maske gilt als geeignet für die Bildung eines Kontaktlochs oder eines isolierten Musters bei einem Halbleiterherstellungsverfahren.

Fig. 1 zeigt die Grundstruktur eines Halbtonphasenschiebermaskenrohlings, und Fig. 2 zeigt die Grundstruktur einer Halbtonphasenschiebermaske. Weiterhin wurde die Beschreibung einer reflektionsverhindernden Schicht, einer Ätzstoppschicht und ähnlichem für die Verwendung bei dem Lithographieverfahren ausgelassen.

Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling wird gebildet, indem ein halbtransparenter Film (Halbtonphasenschieberfilm) 2 auf einem transparenten Substrat 1 geformt wird. Weiterhin besteht die Halbtonphasenschiebermaske aus einem Phasenschieberabschnitt 3, der einen Musterabschnitt der Maske bildet, und einem Nicht-Musterabschnitt (Substratexponierungsabschnitt) 4, bei dem kein Phasenschieber anwesend ist. Hier verschiebt der Phasenschieberabschnitt 3 die Phase des Exponierungslichts, das in die Nähe einer Kante durchgelassen wird, um die Funktion als Phasenschieber zu erfüllen, und er führt die Funktion eines Lichtsiebs aus, um das Exponierungslicht in bezug auf ein Resist auf einem Übertragungssubstrat im wesentlichen abzufangen.

Die Halbtonphasenschiebermaske umfaßt eine einschichtige Halbtonphasenschiebermaske, die strukturell vereinfacht ist und leicht hergestellt werden kann. Beispiele für die einschichtige Halbtonphasenschiebermaske umfassen: eine Maske, die einen Phasenschieber umfaßt, der aus auf Chrom basierenden Materialien, wie beispielsweise CrO_x, CrN, CrO_xN_y, Cr_xON_yC_z besteht, wie in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 127361/1993 beschrieben, eine Maske, die einen Phasenschieber umfaßt, der aus auf MoSi basierenden Materialien, wie beispielsweise MoSiO und MoSiO_n gebildet ist, wie in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 332152/1994 beschrieben, sowie eine Maske, die einen Phasenschieber umfaßt, der aus auf SiN oder SiO basierenden Materialien besteht, wie in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 261370/1995 beschrieben.

In den letzten Jahren wurde die Halbtonphasenschiebermaske einhergehend mit der Verkürzung der Exponierungswellenlänge vermehrt verwendet, und ein Kryptonfluorid-(KrF)-Excimerlaserlicht (248 nm) wurde als Licht verwendet, das eine kürzere Wellenlänge als die i-Strahlen aufweist. Weiterhin wird die Verwendung eines Argonfluorid-(ArF)- Excimerlaserlichts (193 nm) oder eines Fluordimer-(F₂)- Excimerlaserlichts (157 nm) als Licht mit einer kürzeren Wellenlänge ebenfalls vorgeschlagen.

Bei der Verkürzung der Exponierungswellenlänge spielen die Steuerung des Lichtdurchlaßgrads, die Brechungszahl und andere optische Koeffizienten im Zusammenhang mit der Exponierungswellenlänge für die Anwendung bei der entsprechenden Phasenschiebermaske und dem entsprechenden Phasenschiebermaskenrohling eine wichtige Rolle. Anders als bei den sichtbaren bis annähernd ultravioletten Bereichen, ist es im Bereich mit einer Wellenlänge von weniger als 250 nm schwierig, den gewünschten Lichtdurchlaßgrad zu steuern und zu erhalten, da der Grad der Lichtabsorption bei vielen Substanzen bedeutend zunimmt. Daher kann die Halbtonphasenschiebermaske für die i-Strahlen normalerweise nicht so, wie sie ist, als Halbtonphasenschiebermaske für das Exponierungslicht verwendet werden, das kürzer als 250 nm ist. Der Lichtdurchlaßgrad im Halbtonphasenschieber ist abhängig von der Empfindlichkeit des Resist für die Verwendung bei der Musterübertragung und des Musterverfahrens eingestellt, jedoch ist es beispielsweise bei der Halbtonphasenschiebermaske vorzuziehen, den Lichtdurchlaßgrad des Exponierungslichts in einem Bereich von 3% bis 20% der Filmstärke des Phasenschiebers zu steuern, um die Phase des Exponierungslichts um einen vorherbestimmten Winkel zu verschieben.

Weiterhin kann, selbst wenn die grundlegenden vorgeschriebenen Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl der Exponierungswellenlänge, durch die Verkürzung der Exponierungswellenlänge zufriedenstellend sind, kein Test mit einem hohen Lichtdurchlaßgrad für die Wellenlänge des Testlichts (z. B. 364 nm, 488 nm, 633 nm) durchgeführt werden, was für den praktischen Gebrauch nicht geeignet ist. Daher muß der Lichtdurchlaßgrad für den praktischen Gebrauch auf einen gewünschten Wert hinsichtlich der Wellenlänge des Testlichts eingestellt werden.

Weiterhin müssen die Halbtonphasenschiebermaske und der Halbtonphasenschiebermaskenrohling als Stammaterial für die Bildung der Maske zusätzlich zu den obengenannten Eigenschaften für die Anwendung stabil (lichtbeständig) gegen Excimerlaserstrahlung sein, sie müssen chemisch beständig (chemikalienbeständig) bei einem Reinigungsverfahren sein, das für das Maskenverfahren wesentlich ist, und sie müssen Mikrodefekte im Rohling minimieren (niedrige Fehlerdichte), die die Qualität der Maske bedeutend verschlechtern.

Insbesondere bedeutet die Verkürzung der Exponierungswellenlänge weiterhin, daß die Dichte der Energie, die pro Einheitszeit abgestrahlt wird, zunimmt. Um dem gerecht zu werden, darf das Filmmaterial für die Bildung einer Phasenschieberschicht die Funktion als Phasenschiebermaske durch Schäden, die durch die Hoch- Energiestrahlung hervorgerufen werden, nicht verschlechtern. Mit Schäden sind hier die Veränderung der optischen Eigenschaften (Brechungszahl, Lichtdurchlaßgrad und ähnliches) des Schieberfilms und die Erzeugung von Farbdefekten durch Strahlung, Änderungen der Filmdicke, Verschlechterung der Filmqualität und ähnliches gemeint. Wenn beispielsweise der Excimerlaser mit einer Wellenlänge im tiefen Ultraviolettbereich abstrahlt, werden im Film befindliche Substanzen durch einen doppelten Photonprozeß erregt, wobei es heißt, daß dies Veränderungen der optischen Eigenschaften des Films und der Filmqualität verursache, jedoch Einzelheiten nicht geklärt seien. In jedem Fall besteht eine der unverzichtbaren Bedingungen darin, daß der Phasenschieberfilm mit einer hohen Strahlungsbeständigkeit im Hoch-Energiestrahlungsbereich bei einer Verkürzung der Exponierungswellenlänge ausgestattet ist.

Weiterhin darf der Film, wenn das Material des Schieberfilms vom Standpunkt des Maskenmaterials aus betrachtet wird, durch Reinigung mit Säuren und Laugen bei dem Maskenbildungsverfahren hinsichtlich der Eigenschaften nicht verändert oder aufgelöst werden. Insbesondere erfordert der Phasenschieberfilm die Chemikalienbeständigkeit ungeachtet der Größe der Exponierungswellenlänge.

Wenn weiterhin in Betracht gezogen wird, daß die Phasenschiebermaske ein Werkzeug für die Durchführung einer Feinverarbeitung ist, ist eine Feinverarbeitungstauglichkeit erforderlich, so daß die Verarbeitung des Phasenschiebermaskenrohlings (Mustern, Ätzen und ähnliches) mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden kann, und daher ist es nötig, daß der Phasenschieberfilm homogen ist und kein Defekt im Film vorliegt. Es heißt, daß die Miniaturisierung des Maskenmusters einhergehend mit der Verkürzung der Exponierungswellenlänge weiter fortschreiten wird, wobei der Defekt im Phasenschieberfilm ein wesentliches Problem hervorruft, das die Zuverlässigkeit der Musterübertragung beeinflußt.

Jedoch werden bei der herkömmlichen Halbtonphasenschiebermaske und dem herkömmlichen Halbtonphasenschiebermaskenrohling die grundlegenden vorgeschriebenen Eigenschaften, wie beispielsweise der Lichtdurchlaßgrad und die Brechungszahl bei der Verkürzung der Exponierungswellenlänge, und alle anderen oben beschriebenen vorgeschriebenen Eigenschaften nicht in ausreichender Weise erreicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde unter Einbeziehung des oben beschriebenen Stands der Technik entwickelt, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine höherwertige Halbtonphasenschiebermaske zu schaffen, die für eine verkürzte Exponierungswellenlänge und den Rohling der Maske geeignet ist.

Um die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Strukturen geschaffen.

(Struktur 1) Ein Halbtonphasenschiebermaskenrohling zur Bildung einer Phasenschiebermaske, die gebildet wird, indem auf einem transparenten Substrat ein halbtransparenter Film geformt wird, der die Funktion der Erzeugung eines vorherbestimmten Betrages eines Phasenunterschieds in einem Licht, das durch den halbtransparenten Film durchgelassen wird, im Verhältnis zu einem Licht, das direkt durch das transparente Substrat durchgelassen wird, erfüllt, und der eine Funktion der Abschwächung der Lichtintensität erfüllt, wobei der halbtransparente Film Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthält.

(Struktur 2) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 1, bei dem die Gesamtmenge an Silizium und Palladium in dem halbtransparenten Film im Bereich von 30 bis 67 Atomprozent liegt.

(Struktur 3) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 2, bei dem das Silizium und das Palladium, das in dem halbtransparenten Film enthalten ist, in einem Verhältnis zueinander steht, das durch die folgende Gleichung (I) dargestellt wird:

[Atomprozent Palladium im Film]/[(Atomprozent Palladium im Film) + (Atomprozent Silizium im Film)] × 100 = 10 bis 40(%) Gleichung (I).

(Struktur 4) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 3, bei dem mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, der in dem halbtransparenten Film enthalten ist, eine chemische Bindung mit Silizium bildet.

(Struktur 5) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 4, bei dem der halbtransparente Film Silizium, Palladium und Stickstoff enthält.

(Struktur 6) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 5, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 60 Atomprozent ist.

(Struktur 7) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 6, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 50 Atomprozent ist.

(Struktur 8) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 7, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 0 bis 65 Atomprozent enthält.

(Struktur 9) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 8, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 3 bis 50 Atomprozent enthält.

(Struktur 10) Ein Halbtonphasenschiebermaskenrohling zur Bildung einer Phasenschiebermaske, die gebildet wird, indem auf einem transparenten Substrat ein halbtransparenter Film geformt wird, der eine Funktion des Erzeugens eines bestimmten Phasenverschiebungsbetrages in einem Licht, das durch den halbtransparenten Film durchgelassen wird, im Verhältnis zu einem Licht, das direkt durch das transparente Substrat durchgelassen wird, erfüllt, und der eine Funktion der Abschwächung der Lichtintensität erfüllt, wobei der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus Metallen und Übergangsmetallen (M bezeichnet das von Palladium verschiedene Metall oder Übergangsmetall), Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff ausgewählt wird.

(Struktur 11) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 10, bei dem die Gesamtmenge an Silizium und Palladium in dem halbtransparenten Film im Bereich von 30 bis 67 Atomprozent liegt.

(Struktur 12) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 10 oder 11, bei dem der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus den Metallen und Übergangsmetallen im Bereich von mehr als 0 und nicht mehr als 20 Atomprozent ausgewählt wird.

(Struktur 13) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 12, bei dem das Silizium und das Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung (II) dargestellt wird:

[Atomprozent Palladium im Film]/[(Atomprozent Palladium im Film) + (Atomprozent Silizium im Film)] × 100 = 5 bis 40(%) Gleichung (II).

(Struktur 14) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 10 bis 13, bei dem mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, der in dem halbtransparenten Film enthalten ist, eine chemische Bindung mit Silizium bildet.

(Struktur 15) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 10 bis 14, bei dem mindestens ein Element M, das aus den Metallen oder Übergangsmetallen ausgewählt wird, mindestens ein Element umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kobalt, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Titan, Niob, Zink, Zirkonium, Hafnium, Germanium, Aluminium, Platin, Mangan und Eisen besteht.

(Struktur 16) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 10 bis 15, bei dem der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus den Metallen und Übergangsmetallen, Silizium, Palladium und Stickstoff ausgewählt wird.

(Struktur 17) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 16, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 60 Atomprozent ist.

(Struktur 18) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 17, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 50 Atomprozent ist.

(Struktur 19) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 10 bis 18, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 0 bis 65 Atomprozent enthält.

(Struktur 20) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß Struktur 19, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 3 bis 50 Atomprozent enthält.

(Struktur 21) Der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 20, bei dem der halbtransparente Film einen Lichtdurchlaßgrad von 40% oder weniger im Verhältnis zu einem gewünschten Testlicht mit einer Testlichtwellenlänge von 190 nm bis 650 nm des Phasenschiebermaskenrohlings und der Phasenschiebermaske aufweist.

(Struktur 22) Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbtonphasenschiebermaskenrohlings, das die Schritte umfaßt: Verwendung eines Zerstäubungstarget und eines Gases, das die Bestandteile des halbtransparenten Films gemäß einer der Strukturen 1 bis 21 enthält, und Bildung eines halbtransparenten Films auf einem transparenten Substrat durch ein Zerstäubungsverfahren.

(Struktur 23) Das Verfahren zur Herstellung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings gemäß Struktur 22, bei dem das Zerstäubungstarget Silizium und Palladium enthält.

(Struktur 24) Das Verfahren zur Herstellung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings gemäß Struktur 23, bei dem das Silizium und das Palladium, die in dem Zerstäubungstarget enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung (III) dargestellt wird:

[Atomprozent Palladium]/[(Atomprozent Palladium) + (Atomprozent Silizium)] × 100 = 5 bis 40(%) Gleichung (III).

(Struktur 25) Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenschiebermaske, das die Schritte umfaßt: Anwendung eines Ätzverfahrens auf den halbtransparenten Film in dem Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 21 durch Trockenätzen unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases und/oder eines fluorhaltigen Gases.

(Struktur 26) Eine Halbtonphasenschiebermaske, bei der der Halbtonphasenschiebermaskenrohling gemäß einer der Strukturen 1 bis 21 verwendet wird und ein halbtransparentes Maskenmuster, das auf eine Scheibe übertragen werden soll, auf einem transparenten Substrat gebildet wird.

(Struktur 27) Die Halbtonphasenschiebermaske gemäß Struktur 26, die mit einem Lichtdurchlaßgrad von 3% bis 20% im Verhältnis zu einem gewünschten Exponierungslicht in einem Wellenlängenbereich von 150 nm bis 370 nm versehen ist und die einer optischen Gestaltung unterzogen wird, um die Funktion als Phasenschiebermaske zu erfüllen.

(Struktur 28) Ein Musterübertragungsverfahren, das die Schritte umfaßt: Verwendung der Halbtonphasenschiebermaske gemäß Struktur 26 oder 27, um eine Musterübertragung durchzuführen.

(Struktur 29) Eine Halbleitervorrichtung, die gebildet wird, indem die Halbtonphasenschiebermaske gemäß Struktur 26 oder 27 verwendet wird und die Musterübertragung durchgeführt wird.

Die grundlegende Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Verwendung hinsichtlich des Ultraviolett- bis tiefen Ultraviolettexponierungswellenlängenbereichs möglich ist. Daher muß der Phasenschieberfilm mit einer optischen Durchsichtigkeit hinsichtlich der gewünschten Exponierungswellenlängen ausgestattet sein, wie beispielsweise der Oszillationswellenlänge eines Kryptonfluorid-Excimerlasers mit 248 nm und der Oszillationswellenlänge eines Argonfluorid-Excimerlasers mit 193 nm oder anderen Wellenlängen, und diese optische Durchsichtigkeit muß bei der Bildung des Films steuerbar sein. Weiterhin ist die optische Brechungszahl zusätzlich zur optischen Durchsichtigkeit notwendig, und diese optische Brechungszahl muß ähnlich der optischen Durchsichtigkeit steuerbar sein. Die Brechungszahl steht in Beziehung zu der Filmstärke des Phasenschiebers und bestimmt den Phasenschieberwinkel als wichtige Anforderung der Phasenschiebermaske. Wenn die Brechungszahl beispielsweise 2 beträgt, beträgt die Filmstärke, bei der der Phasenschieberwinkel von 180° erreicht wird, 124 nm (xN: natürliche Zahl) mit einer Wellenlänge von 248 nm und gleichermaßen 96,5 nm (xN: natürliche Zahl) mit einer Wellenlänge von 193 nm. Daher ist die optische Durchsichtigkeit tatsächlich unter der Voraussetzung erforderlich, daß die Filmstärkenbedingung zur Erreichung des festgelegten Phasenschieberwinkels erfüllt ist, wobei es von großer Bedeutung ist, daß die numerischen Werte steuerbar sind.

Auf der anderen Seite kann der halbtransparente Film, der die grundlegenden Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl in bezug auf die Exponierungswellenlänge, erfüllt, und der zusätzlich mit dem gewünschten Lichtdurchlaßgrad hinsichtlich des gewünschten Testlichts im Wellenlängenbereich des Testlichts von 190 nm bis 650 nm versehen ist, bei der vorliegenden Erfindung insbesondere erhalten werden, indem Palladium enthalten ist und die Zusammensetzung des Films (die Bestandteile und das Verhältnis) und die Qualitäten des Films (einschließlich des Bindungszustands und der Filmstruktur) ausgewählt und gesteuert werden.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 1 können alle vorgeschriebenen Eigenschaften der Halbtonphasenschiebermaske erfüllt werden, wenn der halbtransparente Film Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthält. Insbesondere kann der halbtransparente Film der Struktur 1 die grundlegenden, vorgeschriebenen Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl in bezug auf die Exponierungswellenlänge, erfüllen, und er kann alle anderen vorgeschriebenen Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad in bezug auf die Wellenlänge des Testlichts, optische Beständigkeit, chemische Beständigkeit (Chemikalienbeständigkeit) und niedrige Fehlerdichte erfüllen.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 2 ist, wenn die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film weniger als 30 Atomprozent beträgt, der Lichtdurchlaßgrad im Wellenlängenbereich des Testlichts zu hoch, und es wird möglicherweise schwierig, den Film zu testen. Wenn die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film 67 Atomprozent überschreitet, verschlechtert sich möglicherweise der Lichtdurchlaßgrad im Exponierungswellenlängenbereich. Vom selben Standpunkt aus bewegt sich die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 60 Atomprozent.

Zusätzlich bewegt sich der Gehalt an Silizium im halbtransparenten Film vorzugsweise im Bereich von 30 bis 55 Atomprozent und insbesondere im Bereich von 35 bis 50 Atomprozent. Wenn sich der Gehalt an Silizium innerhalb dieses Bereichs befindet, wird die Stärke des halbtransparenten Films stabil gehalten, und der Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad versehen ist, der für das Exponierungslicht geeignet ist, kann leicht gebildet werden.

Weiterhin bewegt sich der Gehalt an Palladium im halbtransparenten Film vorzugsweise im Bereich von 3 bis 20 Atomprozent und insbesondere im Bereich von 4 bis 15 Atomprozent. Wenn sich der Gehalt an Palladium innerhalb dieses Bereichs befindet, können insbesondere die erforderlichen optischen Eigenschaften des halbtransparenten Films, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl in bezug auf das Licht des Exponierungswellenlängenbereichs, leicht erhalten werden, und der Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad versehen ist, der für das Testlicht geeignet ist, kann leicht erhalten werden. Weiterhin ist es einfach, den halbtransparenten Film auch mit höherwertigen elektrischen Eigenschaften, einer besseren chemischen Beständigkeit und ähnlichem zu bilden.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 3 kann, wenn Silizium und Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die Gleichung (I) ausgedrückt wird, der halbtransparente Film leicht alle vorgeschriebenen Eigenschaften der Halbtonphasenschiebermaske erfüllen.

Zusätzlich steigt der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, wenn das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] weniger als 10% beträgt. Auf der anderen Seite beträgt der Lichtdurchlaßgrad im Wellenlängenbereich des Testlichts 40% oder mehr, und es ist äußerst schwierig, den Film zu testen. Wenn der Anteil 40% überschreitet, wird der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, insbesondere nahe der Exponierungswellenlänge, verringert, und die Funktion als Halbtonphasenschieber wird verschlechtert. Wenn der Silizium-Palladium-Anteil auf den oben beschriebenen Bereich festgelegt wird und mindestens entweder Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthalten ist, können die Eigenschaften, wie beispielsweise der Lichtdurchlaßgrad und die Brechungszahl, gesteuert werden.

Gemäß der obenbeschriebenen Struktur 4 umfaßt der halbtransparente Film, der die Anforderungen der oben beschriebenen Strukturen 1 bis 3 erfüllt, vorzugsweise einen Film mit einer amorphen Struktur, der eine Si-N- Bindung, eine Si-O-Bindung, eine Si-H-Bindung enthält, um die vorgeschriebenen Eigenschaften zu steuern und zu verbessern.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 5 wird es, insbesondere wenn Stickstoff als wesentlicher Bestandteil enthalten ist, leicht, den Lichtdurchlaßgrad und die Brechungszahl des halbtransparenten Films zu steuern und die gewünschten Werte zu erhalten.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 6 steigt der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, wenn der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film 60 Atomprozent überschreitet, und es wird schwierig, den Test durchzuführen. Weiterhin steigt der spezifische Widerstand des Films, und es treten während der Zeichnung der Elektronenleitungen auf dem Rohling Probleme auf, wie beispielsweise Aufladungen des Films.

Bei der oben beschriebenen Struktur 7 wird von dem Standpunkt aus, der dem der oben beschriebenen Struktur 6 ähnlich ist, der bevorzugte Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film weiter festgelegt.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 8 steigt, wenn der Gehalt an Sauerstoff im halbtransparenten Film 65 Atomprozent überschreitet, der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich an, und es ist schwierig, den Test durchzuführen. Zusätzlich steigt der spezifische Widerstand des Films, während die Brechungszahl verringert wird und die erforderlichen elektrischen und optischen Eigenschaften nicht erfüllt werden.

Bei der oben beschriebenen Struktur 9 wird von dem Standpunkt aus, der dem der Struktur 8 ähnlich ist, der bevorzugte Gehalt an Sauerstoff im halbtransparenten Film weiter festgelegt. Zusätzlich wird der Gehalt an Sauerstoff auf 3 Atomprozent oder mehr festgelegt. Wenn der Gehalt an Sauerstoff weniger als 3 Atomprozent beträgt, kann die Wirkung des Sauerstoffs, die darin besteht, die optischen Absorptionseigenschaften und die optischen Übertragungseigenschaften in einem guten Gleichgewicht zu steuern, um den gewünschten halbtransparenten Film zu erhalten, nicht in ausreichender Weise erzielt werden.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 10 können alle vorgeschriebenen Eigenschaften der Halbtonphasenschiebermaske erreicht werden, wenn der halbtransparente Film hauptsächlich aus vier oder mehr Elementen, einschließlich dem Metall oder dem Übergangsmetall M, Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, besteht.

Weiterhin können die vorgeschriebenen Eigenschaften in Struktur 10 leicht durch Hinzufügen des Metalls und/oder des Übergangsmetalls gesteuert und verbessert werden.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 11 ist, wenn die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film weniger als 30 Atomprozent beträgt, der Lichtdurchlaßgrad im Wellenlängenbereich des Testlichts zu hoch, und es wird möglicherweise schwierig, den Film zu testen. Wenn die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film 67 Atomprozent überschreitet, verschlechtert sich möglicherweise der Lichtdurchlaßgrad im Exponierungswellenlängenbereich. Von demselben Standpunkt aus bewegt sich die Gesamtmenge an Silizium und Palladium im halbtransparenten Film vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 60 Atomprozent.

Zusätzlich bewegt sich der Gehalt an Silizium im halbtransparenten Film vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 55 Atomprozent und insbesondere in einem Bereich von 35 bis 50 Atomprozent. Wenn sich der Gehalt an Silizium innerhalb dieses Bereichs befindet, wird die Stärke des halbtransparenten Films stabil gehalten, und der Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad versehen ist, der für das Exponierungslicht geeignet ist, kann leicht gebildet werden.

Weiterhin bewegt sich der Gehalt an Palladium im halbtransparenten Film vorzugsweise im Bereich von 3 bis 20 Atomprozent und insbesondere im Bereich von 4 bis 15 Atomprozent. Wenn sich der Gehalt an Palladium innerhalb dieses Bereichs befindet, können insbesondere die erforderlichen optischen Eigenschaften des halbtransparenten Films, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl in bezug auf das Licht des Exponierungswellenlängenbereichs, leicht erhalten werden, und der Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad versehen ist, der für das Testlicht geeignet ist, kann leicht erhalten werden. Weiterhin ist es einfach, den halbtransparenten Film auch mit höherwertigen elektrischen Eigenschaften, einer besseren chemischen Beständigkeit und ähnlichem zu bilden.

Wenn bei der oben beschriebenen Struktur 12 der Gehalt des Metalls oder des Übergangsmetalls (Element M), das von Palladium verschieden ist, 20 Atomprozent übersteigt, wird der Lichtdurchlaßgrad bei dem Exponierungswellenlängenbereich möglicherweise verschlechtert.

Zusätzlich bewegt sich der Gesamtgehalt an Silizium, Palladium und dem Element M im halbtransparenten Film vorzugsweise im Bereich von 30 bis 67 Atomprozent. Wenn sich der Gesamtgehalt in diesem Bereich bewegt, können die erforderlichen optischen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit des halbtransparenten Films leicht gesteuert werden, und der halbtransparente Film, der mit den gewünschten Eigenschaften ausgestattet ist, kann leicht gebildet werden.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 13 der halbtransparente Film das Metall und/oder das Übergangsmetall M, Silizium, Palladium und mindestens entweder Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthält und der Anteil an Silizium und Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, spezifiziert ist, können alle vorgeschriebenen Eigenschaften der Halbtonphasenschiebermaske erreicht werden.

Wenn zusätzlich das Verhältnis [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] weniger als 5% beträgt, steigt die Durchlässigkeit im gesamten Wellenlängenbereich. Andererseits beträgt der Lichtdurchlaßgrad im Testlichtwellenlängenbereich 40% oder mehr, und es ist äußerst schwierig, den Film zu prüfen. Wenn der Anteil 40 % übersteigt, wird der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, insbesondere benachbart zur Exponierungswellenlänge, gesenkt, und die Funktion als Halbtonphasenschieber wird verschlechtert.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 14 umfaßt der halbtransparente Film, der den Anforderungen gemäß einer der oben beschriebenen Strukturen 10 bis 13 entspricht, vorzugsweise den amorphen Film, der die Si-N-Bindung, die Si-O-Bindung, die Si-H-Bindung enthält, um die vorgeschriebenen Eigenschaften zu steuern und zu verbessern.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 15 diese Elemente als Metalle und/oder Übergangsmetalle M verwendet werden, können die gewünschten optischen Eigenschaften erzielt werden, und zusätzlich werden die elektrischen Eigenschaften, die optischen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit des Films wirksam verbessert. Insbesondere ist es möglich, die Verbesserung der Leitfähigkeit des Films als Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, die Steuerung des Lichtdurchlaßgrads bei der Exponierungswellenlänge und die Verbesserung des Lichtdurchlaßgrads im Testlichtwellenlängenbereich als Verbesserung der optischen Eigenschaften sowie die Verbesserung der Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, die bei dem Maskenreinigungsverfahren verwendet werden, als Verbesserung der chemischen Beständigkeit zu erreichen.

Zusätzlich ist unter diesen Elementen vorzugsweise Vanadium (V) enthalten. Wenn Vanadium enthalten ist, kann das Ätzauswahlverhältnis des halbtransparenten Films im Vergleich zum transparenten Substrat, das aus Quartz gebildet ist, weiterhin verbessert werden.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 16 insbesondere Stickstoff als wesentliche Komponente enthalten ist, können der Lichtdurchlaßgrad und die Brechungszahl des halbtransparenten Films leicht gesteuert werden, um die gewünschten Werte zu erhalten.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 17 der Gehalt an Stickstoff in dem halbtransparenten Film 60 Atomprozent übersteigt, steigt der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, und es wird schwierig, den Test durchzuführen. Weiterhin steigt der spezifische Widerstand des Films, und es treten Probleme auf, wie beispielsweise Aufladungen des Films während der Zeichnung der elektronischen Leitungen des Rohlings.

Bei der oben beschriebenen Struktur 18 wird von demselben Standpunkt aus wie bei Struktur 17 der bevorzugte Gehalt an Stickstoff in dem halbtransparenten Film weiterhin definiert.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 19 der Gehalt an Sauerstoff in dem halbtransparenten Film 65 Atomprozent übersteigt, steigt der Lichtdurchlaßgrad im gesamten Wellenlängenbereich, und es wird schwierig, den Test durchzuführen.

Zusätzlich steigt der spezifische Widerstand des Films, die Brechungszahl des Films sinkt, und die erforderlichen elektrischen und optischen Eigenschaften werden nicht erreicht.

Bei der oben beschriebenen Struktur 20 wird von demselben Standpunkt aus wie bei Struktur 19 der bevorzugte Gehalt an Sauerstoff in dem halbtransparenten Film weiterhin definiert. Zusätzlich wird der Gehalt an Sauerstoff auf 3 Atomprozent oder mehr eingestellt. Wenn der Gehalt an Sauerstoff weniger als 3 Atomprozent beträgt, ist es nicht möglich, die Wirkung der Steuerung der optischen Absorptionseigenschaften und der optischen Übertragungseigenschaften in einem guten Gleichgewicht in ausreichender Weise durch Sauerstoff zu erzielen, um den gewünschten halbtransparenten Film zu erhalten.

Wenn gemäß der oben beschriebenen Struktur 21 die Filmzusammensetzung (die Bestandteile und das Verhältnis) und die Filmqualität (einschließlich des Bindungszustands und der Filmstruktur) bei den oben beschriebenen Strukturen 1 bis 20 ausgewählt und gesteuert werden, kann der halbtransparente Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad von 40% oder weniger hinsichtlich des gewünschten Testlichts in dem Testlichtwellenlängenbereich von 190 nm bis 650 nm ausgestattet ist, erreicht werden. Daher kann die Maske so geformt werden, daß der äußerst zuverlässige Test ausgeführt werden kann.

Wenn bei der oben beschriebenen Struktur 22 die Bandbreite der Steuerbarkeit der Filmqualität und der Massenproduktivität in Betracht gezogen wird, wird der halbtransparente Film gegenwärtig vorzugsweise mittels des Zerstäubungsverfahrens gebildet.

Bei der oben beschriebenen Struktur 23 ist das Zerstäubungstarget so definiert, daß vorzugsweise Silizium und Palladium enthalten sind.

Bei der oben beschriebenen Struktur 24 ist definiert, daß Silizium und Palladium, die in dem Zerstäubungstarget enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch Gleichung (III) ausgedrückt wird.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 25 kann die hervorragende Feinverarbeitbarkeit erreicht werden, indem der halbtransparente Film, der bei der vorliegenden Erfindung erzielt wird, mit dem Trockenätzverfahren unter Verwendung des chlorhaltigen Gases und/oder des fluorhaltigen Gases kombiniert wird.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 26 ist es durch Mustern des Rohlings möglich, die Halbtonphasenschiebermaske zu erhalten, die alle vorgeschriebenen Eigenschaften erfüllt.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 27 kann die Halbtonphasenschiebermaske, die mit den gewünschten optischen Eigenschaften ausgestattet ist, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, die Halbtonphasenschiebermaske zu erhalten, die mit den gewünschten optischen Eigenschaften hinsichtlich des Exponierungslichts, wie beispielsweise des Kryptonfluorid-(KrF)-Excimerlaserlichts (248 nm), des Argonfluorid-(ArF)-Excimerlaserlichts (193 nm) und des Fluordimer-(F₂)-Excimerlaserlichts (157 nm), ausgestattet ist.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 28 kann das Übertragungsverfahren für die verkürzte Exponierungswellenlänge durch Verwendung der Halbtonphasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung zur Durchführung der Musterübertragung durchgeführt werden.

Gemäß der oben beschriebenen Struktur 29 werden die Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise das Halbleiterelement, auf das das feine Muster für die verkürzte Exponierungswellenlänge zufriedenstellend übertragen wird, durch Verwendung der Halbtonphasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung zur Durchführung der Musterübertragung erzielt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Aufriß, der einen Halbtonphasenschiebermaskenrohling zeigt.

Fig. 2 ist ein schematischer Aufriß, der eine Halbtonphasenschiebermaske zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das einen spektralen Durchlaßgrad im ultravioletten bis sichtbaren Lichtbereich eines halbtransparenten Films einer ersten Ausführungsform zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Ergebnis einer Zusammensetzungsanalyse in Tiefenrichtung des halbtransparenten Films einer zweiten Ausführungsform zeigt, wobei das Ergebnis durch Messung mit dem XPS-Verfahren erzielt wurde.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das den spektralen Durchlaßgrad im ultravioletten bis sichtbaren Lichtbereich des halbtransparenten Films einer vierten Ausführungsform zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das den spektralen Durchlaßgrad im ultravioletten bis sichtbaren Lichtbereich des halbtransparenten Films in den vergleichenden Beispielen 1 und 2 zeigt.

Fig. 7 ist eine Tabelle, die die Ergebnisse der Versuche der Beispiele 1 bis 4 und der vergleichenden Beispiele 1 bis 5 zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Bei der vorliegenden Erfindung wirken die Hauptbestandteile eines halbtransparenten Films (Halbtonphasenschieberfilm) in synergistischer Weise, daher ist es möglich, die grundlegenden vorgeschriebenen Eigenschaften zu erfüllen, wie beispielsweise den Lichtdurchlaßgrad und die Brechungszahl hinsichtlich einer Exponierungswellenlänge, und alle vorgeschriebenen Eigenschaften als Halbtonphasenschiebermaske, wie beispielsweise den Lichtdurchlaßgrad hinsichtlich einer Testlichtwellenlänge, die optische Beständigkeit hinsichtlich eines Exponierungslichts, die chemische Beständigkeit (Chemikalienbeständigkeit) und die niedrige Defektdichte, jedoch stellen die jeweiligen Elemente hauptsächlich die folgenden Wirkungen allein bereit. Zusätzlich ist es von Bedeutung, das Verhältnis der Bestandteile und die Filmqualität (einschließlich des Bindungszustands, der Filmstruktur und ähnlichem) auszuwählen und zu steuern, um nicht nur die Möglichkeiten, sondern auch die tatsächlichen vorgeschriebenen Eigenschaften zu erfüllen.

Silizium, das in dem halbtransparenten Film enthalten ist, wird mit Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff kombiniert, die in gleicher Weise in dem Film enthalten sind, um Siliziumnitrid, Siliziumoxid und Siliziumhydrid zu bilden, und bildet die Hauptstruktur des halbtransparenten Films, festigt die Filmstruktur und übt eine Wirkung aus, um die thermische und die chemische Stabilität zu verbessern.

Zusätzlich übt Aluminium dieselbe Wirkung aus wie Silizium.

Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, die in dem Film enthalten sind, ändern die Eigenschaften als Halbtonphasenschieberfilm, allein oder als Überlagerung.

Stickstoff dient in dem Film nicht nur zur Steuerung des Lichtdurchlaßgrads, sondern auch zur Änderung der Brechungszahl.

Sauerstoff dient in dem Film hauptsächlich zur Steuerung des Lichtdurchlaßgrads. Insbesondere im ultravioletten Wellenlängenbereich, in dem die Lichtaufnahme bei vielen Materialien auftritt, ist es wirksam, Sauerstoff dem halbtransparenten Film hinzuzugeben, um die optischen Absorptionseigenschaften und die Durchlaßeigenschaften in einem guten Gleichgewicht zu steuern und den gewünschten halbtransparenten Film zu erhalten.

Jedoch steigt der Oxidanteil in dem Film, wenn dem Film zuviel Sauerstoff hinzugegeben wird, was in manchen Fällen eine Abnahme der Brechungszahl des halbtransparenten Films zur Folge hat. Da der Phasenschieberwinkel durch die Brechungszahl und die Filmstärke hinsichtlich der Wellenlänge eines bestimmten Lichts, wie oben beschrieben, bestimmt wird, bedeutet die Abnahme der Brechungszahl eine Zunahme der Filmstärke, die für den Erhalt des Phasenschieberwinkels von 180° nötig ist, und als Ergebnis kann der gewünschte Lichtdurchlaßgrad (Durchlaßmenge) nicht erzielt werden. Daher ist es von Bedeutung, einen ausreichenden Lichtdurchlaßgrad und einen gewissen Grad bei der Brechungszahl zu erreichen, um hinsichtlich der gewünschten Exponierungswellenlänge als Phasenschieber zu wirken. Um die Abnahme der Brechungszahl durch die übermäßige Zugabe von Sauerstoff zu vermeiden, ist es wirksam, dem Film durch die Zugabe von Stickstoff Nitrid beizufügen und so die Brechungszahl zu verbessern.

Wasserstoff dient in dem Film der Steuerung des Lichtdurchlaßgrads, ähnlich dem Stickstoff und dem Sauerstoff, wobei zusätzlich die instabile Bindung der Bestandteile in dem Film wirksam beendet wird und ebenfalls die Stabilität des Films hinsichtlich eines Hochenergielichts mit kurzer Wellenlänge, wie beispielsweise ultraviolettes Licht, wirksam verbessert wird.

Weiterhin ist Wasserstoff in dem Film vorzugsweise zusammen mit Stickstoff und/oder Sauerstoff enthalten. In diesem Fall ist die Wirkung der Zugabe von Wasserstoff in beachtlicher Weise erfüllt. Bei dem halbtransparenten Drei-Komponentenfilm aus Silizium, Palladium und Wasserstoff können die gewünschten optischen Eigenschaften als Halbtonfilm in manchen Fällen nicht erreicht werden, und die Filmstabilität wird möglicherweise verschlechtert.

Zusätzlich muß die Menge des hinzugefügten Wasserstoffs unter Berücksichtigung der thermischen Stabilität und der photochemischen Stabilität in dem Film bestimmt werden.

Palladium in dem Film erfüllt die grundlegenden vorgeschrieben Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtdurchlaßgrad und Brechungszahl hinsichtlich der Exponierungswellenlänge, indem die Zusammensetzung des Films einschließlich Palladium (die Bestandteile und das Verhältnis) und die Filmqualität (einschließlich des Bindungszustands und der Filmstruktur) ausgewählt und gesteuert werden, und Palladium ist besonders wirksam, um den halbtransparenten Film, der mit dem Lichtdurchlaßgrad von 40% oder weniger hinsichtlich des gewünschten Testlichts in dem Testlichtwellenlängenbereich von 190 nm bis 650 nm ausgestattet ist, zu erreichen.

Weiterhin ist Palladium in dem Film allein oder mit den anderen Metallelementen- oder Übergangsmetallelementen für die Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, der optischen Eigenschaften und der chemischen Beständigkeit des Films wirksam. Insbesondere ist es möglich, die Verbesserung der Leitfähigkeit des Films als Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, die Steuerung des Lichtdurchlaßgrads bei der Exponierungswellenlänge und die Verbesserung des Lichtdurchlaßgrads im Testlichtwellenlängenbereich der Maske als Verbesserung der optischen Eigenschaften sowie die Verbesserung der Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, die bei dem Reinigungsverfahren der Maske verwendet werden, als Verbesserung der chemischen Beständigkeit zu erreichen.

Das Metallelement oder Übergangsmetallelement kann in geeigneter Weise als Metallelement oder Übergangsmetallelement M in dem Film ausgewählt werden, so daß die gewünschten optischen Eigenschaften erreicht werden können, und vor allem Kobalt, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Titan, Niob, Zink, Zirkonium, Hafnium, Germanium, Aluminium, Platin, Mangan Eisen und ähnliches dienen der Steuerung und der Verbesserung der elektrischen und optischen Eigenschaften und der chemischen Beständigkeit des Films.

Zusätzlich werden, selbst wenn die Elemente, die in dem Film enthalten sind, und das Verhältnis der Elemente zueinander gleich sind, die optischen und andere Eigenschaften des Films durch die wesentlichen Bindungen, die in dem Film enthalten sind, erreicht, und es ist daher von Bedeutung, die wesentlichen Bindungen, die in dem Film enthalten sind, zu definieren. Weiterhin ist es von Bedeutung, daß diese Bindungen in der vorherbestimmten Menge enthalten sind, um die vorherbestimmten Eigenschaften zu erreichen, daß sie gleichförmig verteilt werden, und daß der Film der amorphen Struktur durch den Bindungszustand gebildet wird.

Insbesondere ist es schwierig, die Filmdichte zu verbessern, wenn beispielsweise die Siliziumbindung an mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff unzureichend ist. Wenn weiterhin der Anteil an Silizium, das allein in dem Film vorhanden ist, steigt, verschlechtern sich möglicherweise die chemische Beständigkeit und die optischen Eigenschaften des Films. Bei den anderen Bindungen werden die Filmdichte, die chemische Beständigkeit, die optischen Eigenschaften und die optische Beständigkeit und ähnliches abhängig von der Anwesenheit bzw. Abwesenheit oder der Menge der Bindungen verschlechtert.

Wenn die Filmstruktur amorph ist, kann die Beanspruchung, die in dem Film erzeugt wird, in geeigneter Weise gesteuert werden, um den gewünschten Wert zu erhalten, und zusätzlich können Doppelbrechung, Streueffekt und andere Phänomene, die die Übertragungseigenschaften verschlechtern, nicht leicht verursacht werden. Weiterhin wird bei dem lithographischen Verfahren, bei dem die Maske zuletzt durch Mustern gebildet wird, die Verarbeitbarkeit des feinen Musters beachtlich verbessert.

Um die wesentlichen Bindungen in dem Film zu beherrschen, ist es nötig, das Verfahren und die Bedingung der Filmbildung sowie die Filmzusammensetzung, die Targetzusammensetzung und ähnliches zu wählen.

Daher enthält der halbtransparente Film bei der vorliegenden Erfindung im wesentlichen mindestens die Pd- Si-Bindung, die Pd-N-Bindung, die Pd-O-Bindung oder die Pd-H-Bindung und die Si-N-Bindung, die Si-O-Bindung oder die Si-H-Bindung, und er enthält im wesentlichen gegebenenfalls die M-Si-Bindung und die M-N-Bindung, und er umfaßt weiterhin den Film mit der amorphen Struktur, der für die Steuerung und die Verbesserung der vorgeschrieben Eigenschaften vorgezogen wird.

Zusätzlich bezeichnet ein Symbol "-" in jedem Bindungstyp die Bindung zwischen Atomen und umfaßt nicht nur eine Einfachbindung, sondern auch eine Mehrfachbindung und andere Bindungszustände (z. B. die mittlere Bindung zwischen der Einfachbindung und einer Doppelbindung).

Bei dem Halbtonphasenschiebermaskenrohling der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls eine reflektionsverhindernde Schicht, eine Ätzstoppschicht, eine Ätzmaskenschicht und andere Schichten gebildet werden. Weiterhin kann das transparente Substrat für das Exponierungslicht und das Testlicht transparent sein, und die Substratmaterialien und ähnliches sind nicht speziell begrenzt.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Beispiele eines Verfahrens zur Bildung des halbtransparenten Films umfassen ein Verfahren zur Bildung eines Zerstäubungsfilms, ein Bedampfungsverfahren, ein chemisches Bedampfungsverfahren (CVD), ein Ionenstrahlbedampfungsverfahren, ein Elektronenstrahlbedampfungsverfahren und verschiedene andere Verfahren zur Bildung von Dünnfilmen.

Wenn die Massenproduktivität und der Produktionsertrag des Maskenmaterials, die Stabilität und ähnliches in Betracht gezogen werden, ist von diesen gegenwärtig das Verfahren zur Bildung eines Zerstäubungsfilms, das das Zerstäubungstarget und das Gas, das die Bestandteile des halbtransparenten Films enthält, wirksam.

Unter den Hauptbestandteilen des halbtransparenten Films gibt es für Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff ein Verfahren für die Einführung dieser Elemente in den Film mit Hilfe eines reaktiven Zerstäubungsverfahrens, das das Zerstäubungsgas verwendet, das diese Elemente enthält, und ein Verfahren zur Aufnahme dieser Elemente in das Target und zur Einführung des Target in den Film.

Bei der Plasmaentladung (reaktives Zerstäubungsverfahren), bei der ein Sauerstoffgas eingeführt wird, erzeugt die abnorme Entladung durch ein isolierendes Oxid, das auf der Oberfläche des Target gebildet wird, oft ein Problem. Die abnorme Entladung wird auf der Oberfläche des Target hervorgerufen, und es werden feine Partikel erzeugt. Die Partikel werden in den halbtransparenten Film befördert und verschlechtern die Qualität des Halbtonphasenschiebers als Defekte im Film beachtlich.

Bei den Materialien der vorliegenden Erfindung kann in dem Target von vornherein ein Oxid enthalten sein. Zum Beispiel können bei dem Silizium- und Palladiumtarget Siliziumoxid und Palladiumoxid in dem Target enthalten sein. Bei einer Hochfrequenzentladung ist die Entladung möglicherweise unabhängig von der Leitfähigkeit des Target, und der Anteil des Oxids ist nicht beschränkt. Bei einer Gleichstromentladung oder einer Wechselstromentladung kann das Oxid in dem Target in einem Leitfähigkeitsbereich aufgenommen werden, der für jedes Entladungssystem geeignet ist. Dadurch, daß das Oxid in dieser Weise in dem Target aufgenommen wird, wird die abnorme Entladung verringert, und zusätzlich kann das Oxid wirksam dem Film beigefügt werden. Zusätzlich wird die abnorme Plasmaentladung, die leicht während der reaktiven Sauerstoffzerstäubung erzeugt wird, durch Hinzufügen von Stickstoff und Wasserstoff anstelle von Sauerstoff verringert, und die Anzahl der Defekte im halbtransparenten Film wird wirksam verringert.

Wenn bei Stickstoff, ähnlich wie bei Sauerstoff, ein Nitrid oder ein Säurenitrid in dem Target enthalten ist, kann das Nitrid wirksam in den Film eingeführt werden.

Zusätzlich können Stickstoff und Wasserstoff über ein Zerstäubungsgas in den Film eingeführt werden, da die abnorme Entladung während der reaktiven Zerstäubung, verglichen mit Sauerstoff, nicht leicht erzeugt wird.

Beispiele für das Zerstäubungsgas umfassen zusätzlich zu Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff Gase, die diese Elemente enthalten, wie beispielsweise Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Distickstoffmonoxid, Lachgas, Ammoniakgas, Ozon und Wasser. Wenn diese Gase allein oder als Mischung verwendet werden oder gemischt und mit Gasen, wie beispielsweise Helium, Argon und Xenon verwendet werden, können Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff leicht in den Film befördert werden. Die Zusammensetzung des Target und die Zusammensetzung des Gases können in angemessener Weise gewählt werden, so daß die beabsichtigte Zusammensetzung und die beabsichtigten Eigenschaften des Films schließlich erzielt werden.

Weiterhin können das Zerstäubungssystem (Gleichstromzerstäubung, Hochfrequenzzerstäubung, Wechselstromzerstäubung und ähnliches) oder die Zerstäubungsbedingungen, wie beispielsweise die Zerstäubungsausgabe, der Gasdruck und die Anwesenheit bzw. die Abwesenheit einer Substratheizvorrichtung, in angemessener Weise gemäß den Materialien des halbtransparenten Films und der beabsichtigten Zusammensetzung und den beabsichtigten Eigenschaften des Films gewählt werden.

Die Halbtonphasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung wird durch Verwendung des oben beschriebenen Halbtonphasenschiebermaskenrohlings der vorliegenden Erfindung und durch Formen des Musters der halbtransparenten Maske, das auf die Scheibe auf dem transparenten Substrat übertragen werden soll, erzielt.

Das lithographische Verfahren wird bei dem Mustern des halbtransparenten Films und ähnlichem auf dem Rohling verwendet. Als lithographisches Verfahren kann das Verfahren zur Verwendung bei einem allgemeinen Maskenherstellungsverfahren angewendet werden, jedoch kann beispielsweise bei dem Mustern des halbtransparenten Films der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Trockenätzsystem verwendet werden, bei dem fluorhaltige Gase, wie beispielsweise CF₄, C₂F₆, CHF₂, SF₄, NF₃, chlorhaltige Gase, wie beispielsweise Cl₂ und CH₂CL₂, sauerstoffhaltige Gase, wie beispielsweise O₂, O₃, H₂O und andere Ätzgase in geeigneter Weise gemischt und verwendet werden. Zusätzlich ist es bei dem Trockenätzen ebenfalls wirksam, die oben beschriebenen Ätzgase mit Argon, Wasserstoff, Helium und anderen Gasen zu mischen und zu verwenden und die Ätzeigenschaften zu steuern.

Beispiele

Im folgenden werden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

In Beispiel 1 wurde durch Verwendung eines Verbundstoffzerstäubungs-Target aus Silizium und Palladium und unter Verwendung des Gases, das durch Mischen von Ar und N2 in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 bezüglich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat durch die Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand wurde die Gesamteinführungsmenge des Mischgases auf 30 cm³ eingestellt, und der Druck in einer Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch einen Druckregler, der direkt oberhalb einer Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. In diesem Fall wurde die Palladiummenge in dem Target so eingestellt, daß das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] etwa 20% betrug. Konkret wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 20% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der in dieser Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit einem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung eines Spektrophotometers gemessen wurde, 709 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 3,5% (Fig. 3). Zudem wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in ähnlicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,36, und es wurde der ausreichende Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm um 180° bei einer Filmstärke von 709 Ångström bestätigt.

Des weiteren wurde der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm in ähnlicher Weise gemessen und betrug 28,1%.

Bei dem gebildeten Halbtonphasenschieberfilm betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 19%. Die Messung wurde mittels eines Röntgenstrahlen-Photoelektronen-Spektralverfahrens (XPS) ausgeführt.

Wenn zudem der gebildete Halbtonphasenschieberfilm in ähnlicher Weise unter Verwendung des XPS gemessen wurde, betrugt die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 56 Atomprozent.

Wenn des weiteren der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug der Silizium-, Palladium- und Stickstoffgehalt im Film jeweils 45 Atomprozent, 11 Atomprozent und 43 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Die chemische Beständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch Eintauchen in eine Säure und eine Veränderung der Filmqualität vor und nach dem Eintauchen bewertet. Nach dem Eintauchen des Halbtonphasenschieberfilms mit einer Filmstärke von 709 Ångström und einem spektralen Durchlaßgrad von 3,5% bei 193 nm in konzentrierte Schwefelsäure, die auf 90°C bis 100°C erhitzt wurde, und der Durchführung einer Messung in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, betrug die Filmstärke 697 Ångström, der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 3,7%, die Abweichung des Phasenschieberwinkels, die durch das Eintauchen in die Säure erzeugt wurde, liegt innerhalb von 3°, und es wurde eine ausreichende Beständigkeit gegen heiße, konzentrierte Schwefelsäure angezeigt. In ähnlicher Weise wurde die ausreichende Beständigkeit gegen die chemische Lösung sogar während des Eintauchens in wäßrige Peroxoschwefelsäure, die durch Mischen einer Wasserstoffperoxidlösung und Schwefelsäure bei einem Verhältnis von 1 : 4 120 Minuten lang bei 120°C erhalten wurde, bestätigt.

Hinsichtlich der Bestrahlungsbeständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms strahlte der ArF-Excimerlaser mit einer Oszillationswellenlänge von 193 nm, und der Lichtdurchlaßgrad des Films, die Brechungszahl und die Filmstärke wurden vor und nach der Bestrahlung bewertet. Als Ergebnis wurde keine bedeutende Veränderung des Lichtdurchlaßgrads, der Brechungszahl und der Filmstärke ermittelt, bevor und nachdem der ArF-Excimerlaser mit einer Bestrahlungsenergiedichte von 1 mJ/cm² pro Einzelimpuls mit 10⁷ Impulsen strahlte, und die Eigenschaften des Halbtonphasenschieberfilms waren sehr stabil.

Das Ätzen des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch ein reaktives Ionenätzen ausgeführt. In diesem Fall wurde das Chlorgas als Ätzgas verwendet. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß das Ätzen bei einem Ätzauswahlverhältnis, das etwa das 3-fache des Verhältnisses des Quartz-Substrats betrug, zufriedenstellend durchgeführt werden konnte. Zudem war eine Ätzmusterseitenwand glatt, da die Filmstruktur amorph war.

Wie oben in Beispiel 1 beschrieben, wurde der Dünnfilm, der sowohl mit der zufriedenstellenden Filmqualität als auch den optischen Eigenschaften ausgestattet war, leicht als Halbtonphasenschieberfilm gebildet.

Zum Vergleich überschritt zudem der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge 40%, wenn das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] weniger als 10% betrug (siehe vergleichendes Beispiel 3).

Beispiel 2

In Beispiel 2 wurde durch Verwendung des Verbundstoffzerstäubungs-Target aus Silizium und Palladium und unter Verwendung des Gases, das durch Mischen von Ar, N₂ und O₂ in einem Verhältnis von etwa 10 : 37 : 3 bezüglich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat durch die Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Mischgases 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. In diesem Fall wurde die Palladiummenge in dem Target so eingestellt, daß das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Film] zu [Atomprozent Palladium in dem Film + Atomprozent Silizium in dem Film] etwa 20% betrug. Konkret wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 20% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 1127 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 9,1%. Zudem wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in ähnlicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) wies einen Wert von 1,88 auf, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit der Wellenlänge von 193 nm um 180° bei der Filmstärke von 1127 Ångström ausreichend war.

Des weiteren wurde der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm in ähnlicher Weise gemessen und betrug 36,2%.

Bei dem gebildeten Halbtonphasenschieberfilm betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 19%. Zudem betrug die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 46 Atomprozent. Der Silizium- und Palladiumgehalt im Film betrug jeweils 37 Atomprozent und 9 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug zudem der Stickstoffgehalt im Film 15 Atomprozent und der Sauerstoffgehalt betrug 37 Atomprozent (Fig. 4). Zusätzlich ist Fig. 4 ein Diagramm, das das Ergebnis der Zusammensetzungsanalyse in einer Tiefenrichtung bei der Messung unter Verwendung des XPS zeigt, die Abszisse zeigt die Zerstäubungszeit (Minuten) an, und die Ordinate zeigt den Gehalt (Atomprozent) an.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Die chemische Beständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch die Veränderungen der Filmqualität und der optischen Eigenschaften vor und nach dem Eintauchen in die Säure in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Als Ergebnis betrugen die Abweichungen des Phasenschieberwinkels vor und nach dem Eintauchen in heiße, konzentrierte Schwefelsäure und wäßrige Peroxoschwefelsäure beide 2° oder weniger, die Veränderung des Lichtdurchlaßgrads betrug 0,1% oder weniger, und die sehr zufriedenstellende Beständigkeit gegen chemische Lösungen wurde bestätigt.

Hinsichtlich der Bestrahlungsbeständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurden die Änderungen des Lichtdurchlaßgrads, der Brechungszahl und der Filmstärke gemessen, bevor und nachdem der ArF-Excimerlaser mit der Oszillationswellenlänge von 193 nm in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 die Bestrahlungsenergiedichte von 1 mJ/cm² pro Einzelimpuls mit 10⁷ Impulsen abstrahlte, jedoch wurde keine bedeutende Veränderung ermittelt, und die Eigenschaften des Halbtonphasenschieberfilms waren sehr stabil.

Das Ätzen des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch reaktives Ionenätzen in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. In diesem Fall wurde das Chlorgas als Ätzgas verwendet. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß das Ätzen bei einem Ätzauswahlverhältnis, das etwa das 2,5-fache des Anteils des Quartz-Substrats betrug, zufriedenstellend durchgeführt werden konnte. Zudem war die Ätzmusterseitenwand glatt, da die Filmstruktur amorph war.

Wie oben in Beispiel 2 beschrieben, wurde der Dünnfilm, der sowohl mit der zufriedenstellenden Filmqualität als auch den optischen Eigenschaften ausgestattet war, leicht als Halbtonphasenschieberfilm gebildet.

Zudem wurde bei Beispiel 2 durch Einführung von Sauerstoff in den Film der Lichtdurchlaßgrad im Exponierungswellenlängenbereich verbessert, und die hohe Brechungszahl wurde durch die Wirkung von Stickstoff im Film aufrecht erhalten. Hier werden durch Einführung einer geeigneten Menge Pd in den Film die optischen Absorptions- und Durchlaßeigenschaften in einem guten Gleichgewicht gesteuert.

Zum Vergleich betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der Exponierungswellenlänge, wenn das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 40% überschritt, weniger als 3% (siehe vergleichendes Beispiel 4).

Beispiel 3

In Beispiel 3 wurde durch Verwendung des Verbundstoffzerstäubungs-Target aus Silizium, Palladium und Vanadium und unter Verwendung des Gases, das durch Mischen von Ar und N₂ in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 bezüglich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat durch die Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Mischgases 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. Zusätzlich wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 8% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 697 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 4,1%. Zudem wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in ähnlicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) wies einen Wert von 2,41 auf, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit der Wellenlänge von 193 nm um 180° bei der Filmstärke von 697 Ångström ausreichend war.

Des weiteren wurde der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm in ähnlicher Weise gemessen und betrug 36,1%.

Bei Messung des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms unter Verwendung des Röntgenstrahlen-Photoelektronen- Spektrahverfahrens (XPS) betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 8%. Zudem betrug die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 45 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug zudem der Gehalt an Silizium, Palladium, Vanadium und Stickstoff im Film jeweils 41 Atomprozent, 4 Atomprozent, 10 Atomprozent und 44 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Die chemische Beständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch die Veränderungen der Filmqualität und der optischen Eigenschaften vor und nach dem Eintauchen in die Säure in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Als Ergebnis betrugen die Abweichungen des Phasenschieberwinkels vor und nach dem Eintauchen in heiße, konzentrierte Schwefelsäure und wäßrige Peroxoschwefelsäure beide 1,5° oder weniger, die Veränderung des Lichtdurchlaßgrads betrug ebenfalls 0,2% oder weniger, und die sehr zufriedenstellende Beständigkeit gegen chemische Lösungen wurde bestätigt.

Hinsichtlich der Bestrahlungsbeständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurden die Änderungen des Lichtdurchlaßgrads, der Brechungszahl und der Filmstärke gemessen, bevor und nachdem der ArF-Excimerlaser mit der Oszillationswellenlänge von 193 nm in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 die Bestrahlungsenergiedichte von 1 mJ/cm² pro Einzelimpuls mit 10⁷ Impulsen abstrahlte, jedoch wurde keine bedeutende Veränderung ermittelt, und die Eigenschaften des Halbtonphasenschieberfilms waren sehr stabil.

Das Ätzen des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durch reaktives Ionenätzen durchgeführt. In diesem Fall wurde das Chlorgas als Ätzgas verwendet. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß das Ätzen bei einem Ätzauswahlverhältnis, das etwa das 8,0-fache des Anteils des Quartz-Substrats betrug, zufriedenstellend durchgeführt werden konnte. Zudem war die Ätzmusterseitenwand glatt, da die Filmstruktur amorph war.

Wie oben in Beispiel 3 beschrieben, erhöhte sich, da das Vier-Elemente-Material verwendet wurde, das Ätzauswahlverhältnis hinsichtlich des Quartz-Substrats, und der Dünnfilm, der sowohl mit der zufriedenstellenden Filmqualität als auch Verarbeitungstauglichkeit ausgestattet war, wurde leicht als Halbtonphasenschieberfilm gebildet.

Zum Vergleich überschritt der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge, wenn das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] weniger als 5% betrug, 40% (siehe vergleichendes Beispiel 5).

Beispiel 4

In Beispiel 4 wurde durch Verwendung des Verbundstoffzerstäubungs-Target aus Silizium, Palladium und Vanadium und unter Verwendung des Gases, das durch Mischen von Ar, N₂ und O₂ in einem Verhältnis von etwa 10 : 38 : 2 bezüglich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat durch die Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Mischgases 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. Zusätzlich wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 8% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der in dieser Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 1006 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 6,0% (Fig. 5). Zudem wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in ähnlicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 1,99, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit der Wellenlänge von 193 nm bei der Filmstärke von 1006 Ångström um 180° ausreichend war.

Des weiteren wurde der spektrale Durchlaßgrad bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm in ähnlicher Weise gemessen und zeigte 39,8%.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des Röntgenstrahlen-Photoelektronen- Spektralverfahrens (XPS) gemessen wurde, betrugt das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 8%. Zudem betrug die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 41 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug zudem der Silizium-, Palladium-, Vanadium-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt im Film jeweils 37 Atomprozent, 4 Atomprozent, 9 Atomprozent, 12 Atomprozent und 38 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Die chemische Beständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch die Veränderungen der Filmqualität und der optischen Eigenschaften vor und nach dem Eintauchen in die Säure in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Als Ergebnis betrugen die Abweichungen des Phasenschieberwinkels vor und nach dem Eintauchen in heiße, konzentrierte Schwefelsäure und wäßrige Peroxoschwefelsäure beide 1° oder weniger, die Veränderung des Lichtdurchlaßgrads betrug ebenfalls 0,1% oder weniger, und die sehr zufriedenstellende Beständigkeit gegen chemische Lösungen wurde bestätigt.

Hinsichtlich der Bestrahlungsbeständigkeit des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurden die Änderungen des Lichtdurchlaßgrads, der Brechungszahl und der Filmstärke gemessen, bevor und nachdem der ArF-Excimerlaser mit der Oszillationswellenlänge von 193 nm in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 die Bestrahlungsenergiedichte von 1 mJ/cm² pro Einzelimpuls mit 10⁷ Impulsen abstrahlte, jedoch wurde keine bedeutende Veränderung ermittelt, und die Eigenschaften des Halbtonphasenschieberfilms waren sehr stabil.

Das Ätzen des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms wurde durch reaktives Ionenätzen in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. In diesem Fall wurde das Chlorgas als Ätzgas verwendet. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß das Ätzen bei einem Ätzauswahlverhältnis, das etwa das 5,1-fache des Anteils des Quartz-Substrats betrug, zufriedenstellend durchgeführt werden konnte. Zudem war die Ätzmusterseitenwand glatt, da die Filmstruktur amorph war.

Wie oben in Beispiel 4 beschrieben, wurden, da das Fünf- Elemente-Material verwendet wurde, die besonders überragende Beständigkeit gegen chemische Lösungen und das zufriedenstellende Ätzauswahlverhältnis hinsichtlich des Quartz-Substrats erzielt, und der Dünnfilm, der sowohl mit der zufriedenstellenden Filmqualität als auch Verarbeitungstauglichkeit ausgestattet war, wurde leicht als Halbtonphasenschieberfilm gebildet.

Zum Vergleich betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der Exponierungswellenlänge, wenn das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 40% überschritt, weniger als 3%.

Beispiel 5

Die Bewertung wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 und 4 durchgeführt, außer daß das Target und die Gaszusammensetzungen unter Verwendung von Wolfram, Molybdän, Titan, Niob, Zirkonium und Hafnium anstelle von Vanadium in geeigneter Weise eingestellt wurden. Als Ergebnis wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 und 4 bestätigt, daß der Dünnfilm, der sowohl mit der zufriedenstellenden Filmqualität als auch den optischen Eigenschaften ausgestattet war, leicht als Halbtonphasenschieberfilm gebildet wurde.

Vergleichendes Beispiel 1

In einem vergleichenden Beispiel 1 wurde unter Verwendung des Zerstäubungstarget aus Silizium und des Gases, das durch Mischen von Ar und N₂ in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 hinsichtlich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat mittels Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Gasgemisches 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde, und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 607 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 14,3% (Fig. 6). Weiterhin wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in gleicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,63, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm bei einer Filmstärke von 607 Ängström um 180° ausreichend war.

Jedoch betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der gleichen Messung bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm 76,6% und überschritt weit den oberen Grenzwert des testfähigen Lichtdurchlaßgrads.

Vergleichendes Beispiel 2

In einem vergleichenden Beispiel 2 wurde unter Verwendung des Zerstäubungstarget aus Silizium und des Gases, das durch Mischen von Ar und N₂ in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 hinsichtlich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat mittels Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Gasgemisches 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 784 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 1,89% (Fig. 6). Weiterhin wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in gleicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,25, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm um 180° bei einer Filmstärke von 784 Ångström ausreichend war.

Um in dem vergleichenden Beispiel 2 den Lichtdurchlaßgrad bei der Test-Lichtwellenlänge des Halbtonphasenschieberfilms gemäß dem vergleichenden Beispiel 1 zu verringern, wurde die Menge an Stickstoff im Film verringert.

Wenn jedoch die Messung bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm, wie oben beschrieben, durchgeführt wurde, betrug der spektrale Durchlaßgrad 62,3% und überschritt weit den oberen Grenzwert des testfähigen Lichtdurchlaßgrads. Weiterhin sank der Lichtdurchlaßgrad bei 193 nm unter den angemessenen unteren Grenzwert des Halbtonphasenschiebers.

Vergleichendes Beispiel 3

In einem vergleichenden Beispiel 3 wurde unter Verwendung des Zerstäubungstarget aus Silizium und Palladium und des Gases, das durch Mischen von Ar und N₂ in einem Verhältnis von etwa 1 : 4 hinsichtlich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat mittels Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Gasgemisches 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. In diesem Fall wurde die Palladiummenge in dem Target so eingestellt, daß das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] etwa 4,5% betrug. Konkret wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 7,7% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 623 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 11%. Weiterhin wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in gleicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,55, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm um 180° bei der Filmstärke von 623 Ångström ausreichend war.

Jedoch betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der gleichen Messung bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm 68% und überschritt weit den oberen Grenzwert des testfähigen Lichtdurchlaßgrads. Dies liegt daran, daß der daraus folgende Anteil an Palladium im Film weniger als 10% beträgt.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des Röntgenstrahlen-Photoelektronen- Spektralverfahrens (XPS) gemessen wurde, betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 4,5%. Zudem betrug die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 44 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm weiterhin unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug der Gehalt an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film jeweils 42 Atomprozent, 2 Atomprozent und 56 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Vergleichendes Beispiel 4

In einem vergleichenden Beispiel 4 wurde unter Verwendung des Verbundzerstäubungs-Target aus Silizium und Palladium und des Gases, das durch Mischen von Ar, N₂ und O₂ in einem Verhältnis von etwa 5 : 5 : 1 hinsichtlich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat mittels Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand betrug die Gesamteinführungsmenge des Gasgemisches 30 cm³, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch den Druckregler, der direkt oberhalb der Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. In diesem Fall wurde die Palladiummenge in dem Target so eingestellt, daß das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] etwa 50% betrug. Konkret wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium in dem Target] zu [Atomprozent Palladium in dem Target + Atomprozent Silizium in dem Target] auf 49% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der auf diese Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 919 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 0%, und der Film konnte nicht als Halbtonphasenschieberfilm wirken. Dies liegt daran, daß der daraus folgende Gesamtanteil an Silizium und Palladium im Film 67% übersteigt und der Anteil an Palladium in dem Film 40% übersteigt. Weiterhin wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in gleicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,05, und es wurde bestätigt, daß der Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm um 180° bei einer Filmstärke von 919 Ångström ausreichend war.

Weiterhin betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der gleichen Messung bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm 0,8%.

Bei Messung des gebildeten Halbtonphasenschieberfilms unter Verwendung des Röntgenstrahlen-Photoelektronen- Spektralverfahrens (XPS) betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 49% und die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film betrug 71 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug zudem der Gehalt an Silizium, Palladium, Stickstoff und Sauerstoff im Film jeweils 36 Atomprozent, 35 Atomprozent, 9 Atomprozent und 20 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Vergleichendes Beispiel 5

In einem vergleichenden Beispiel 5 wurde durch Verwendung eines Verbundstoffzerstäubungs-Target aus Silizium, Palladium und Vanadium und unter Verwendung des Gases, das durch Mischen von Ar und N₂ in einem Verhältnis von etwa 1 : 3 bezüglich des Strömungsverhältnisses als Zerstäubungsgas erhalten wurde, der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) auf dem Quartz-Substrat durch die Gleichstrom-Zerstäubungsfilmbildung gebildet. Im Zerstäubungsgaseinführungszustand wurde die Gesamteinführungsmenge des Mischgases auf 30 cm³ eingestellt, und der Druck in der Vorrichtung während des Zerstäubens wurde durch einen Druckregler, der direkt oberhalb einer Absaugpumpe angeordnet war, auf 3 mTorr eingestellt. Zusätzlich wurde das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Target] zu [Atomprozent Palladium im Target + Atomprozent Silizium im Target] auf 4,9% eingestellt.

Hinsichtlich des Halbtonphasenschieberfilms, der in dieser Weise auf dem Quartz-Substrat gebildet wurde, betrug die Filmstärke, wenn die Filmstärke mit dem Kontaktfingerverfahren gemessen wurde und der Lichtdurchlaßgrad unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurde, 684 Ångström, und der spektrale Durchlaßgrad bei 193 nm betrug 1,0%, und der spektrale Durchlaßgrad bei der Exponierungswellenlänge betrug weniger als 3% und sank unter den angemessenen Wert des Halbtonphasenschiebers. Dies liegt daran, daß der daraus folgende Gehalt an Vanadium in dem Film 20 Atomprozent übersteigt. Zudem wurde die Brechungszahl (n) aus der Brechungszahl, dem Lichtdurchlaßgrad und der Filmstärke des Films, die in ähnlicher Weise unter Verwendung des Spektrophotometers gemessen wurden, berechnet, die Brechungszahl (n) zeigte einen Wert von 2,41, und es wurde der ausreichende Wert für die Verschiebung der Phase des Lichts mit einer Wellenlänge von 193 nm um 180° bei einer Filmstärke von 684 Ångström bestätigt.

Jedoch betrug der spektrale Durchlaßgrad bei der gleichen Messung bei der Testlichtwellenlänge von 364 nm 49% und überschritt den oberen Grenzwert des testfähigen Lichtdurchlaßgrads. Dies liegt daran, daß der Anteil an Palladium im Film weniger als 5% beträgt.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm unter Verwendung des Röntgenstrahlen-Photoelektronen- Spektralverfahrens (XPS) gemessen wurde, betrug das Verhältnis von [Atomprozent Palladium im Film] zu [Atomprozent Palladium im Film + Atomprozent Silizium im Film] 4,9%. Zudem betrug die Gesamtmenge an Silizium, Palladium und Stickstoff im Film 39 Atomprozent.

Wenn der gebildete Halbtonphasenschieberfilm weiterhin unter Verwendung des XPS in ähnlicher Weise gemessen wurde, betrug der Gehalt an Silizium, Palladium, Vanadium u 05088 00070 552 001000280000000200012000285910497700040 0002010028644 00004 04969nd Stickstoff im Film jeweils 39 Atomprozent, 2 Atomprozent, 27 Atomprozent und 33 Atomprozent.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Vergleichendes Beispiel 6

Durch Verwendung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings, der durch Formen des Halbtonphasenschieberfilms (halbtransparenten Films) auf dem Quartz-Substrat in den Beispielen 1 bis 5 und Mustern des Halbtonphasenschieberfilms (halbtransparenten Films) erzielt wurde, wurde die Halbtonphasenschiebermaske gebildet.

Mittels Verwendung dieser Halbtonphasenschiebermasken und des ArF-Excimerlasers (193 nm) als Exponierungslicht und durch Aussetzen der Halbleiterscheibe und anderer Materialien, die zu Musterübertragungsbehandlungen, wie beispielsweise Exponierung und Entwicklung, weitergeleitet werden sollen, konnten die Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise das Halbleiterelement, auf das das feine Muster in zufriedenstellender Weise übertragen worden war, erzielt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft beschrieben, jedoch stellen die oben beschriebenen Beispiele lediglich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar und schränken die vorliegende Erfindung durch die Bedingungen und dargelegten Inhalte nicht ein.

Um beispielsweise die Gleichstromzerstäubung bei der Ausführungsform durchzuführen, ist es eine notwendige Bedingung, daß das Zerstäubungstarget eine gewisse Leitfähigkeit aufweist. Wenn jedoch das Target aus einem Halbisolator, einem Nichtleiter und anderen Materialien besteht, bei denen es schwierig ist, die Gleichstromentladung durchzuführen, kann eine geringe Menge der Materialien, die dem Target Leitfähigkeit verleihen, wie beispielsweise Boron, in solch einem Ausmaß hinzugefügt werden, daß die Eigenschaften des letztendlich gebildeten Films als Halbtonphasenschieber nicht verschlechtert werden. Wenn umgekehrt das Targetmaterial eine hervorragende Leitfähigkeit aufweist, kann das Isolator- oder Halbleitermaterial dem Target in solch einem Ausmaß hinzugefügt werden, daß die Entladungseigenschaften und die Eigenschaften des Films nicht eingeschränkt werden. Als Entladungssystem kann zusätzlich zu dem Hochfrequenzentladungssystem ein Hochfrequenzentladungssystem verwendet werden, bei dem die Plasmaentladung nicht leicht durch die Leitfähigkeit des Target beeinflußt wird, oder es kann im wesentlichen ein Wechselstromentladungssystem verwendet werden. In jedem Fall ist es jedoch von Bedeutung, die Defekte im Film während der Bildung des gewünschten Films zu minimieren.

Weiterhin sind die Substanz und das Mischungsverhältnis des Gases, das für die Zerstäubung verwendet wird, nicht auf die Substanzen und Mischungsverhältnisse der Beispiele beschränkt, und es kann beispielsweise ein Xe- Gas oder ein He-Gas anstelle von Ar, stickstoffhaltige Gase, wie beispielsweise NH₃, NO₂ und NO anstelle von N₂ oder ein Gas, das diese Komponenten enthält, in geeigneter Weise ausgewählt oder gemischt und verwendet werden.

Weiterhin ist das Ätzverfahren des Halbtonphasenschieberfilms nicht auf die Verfahren beschränkt, die in dem Beispiel gezeigt sind, und das Ätzsystem, das Ätzgas, die genaue Ätzbedingung und ähnliches können optimal ausgewählt bzw. festgelegt werden.

Weiterhin können als transparentes Substrat anstelle des Quartz-Substrats Fluorit und verschiedene andere Typen von Glassubstraten (wie z. B. Fluorwasserstoffphosphorsäureglas, Fluoroborsäureglas) verwendet werden.

Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung alle vorgeschrieben Eigenschaften der Halbtonphasenschiebermaske und des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings als Material der Maske erzielt werden.

Insbesondere ist der halbtransparente Film (Halbtonphasenschieberfilm) der vorliegenden Erfindung mit dem gewünschten Lichtdurchlaßgrad und der gewünschten Brechungszahl hinsichtlich der Exponierungswellenlänge von 248 nm oder 193 nm ausgestattet. Daher kann die verkürzte Exponierungswellenlänge im wesentlichen verwendet werden.

Weiterhin ist der halbtransparente Film der vorliegenden Erfindung mit dem gewünschten Lichtdurchlaßgrad hinsichtlich der Testlichtwellenlänge ausgestattet. Daher kann die Maske, die für die praktische Anwendung geeignet ist, gebildet werden, so daß der höchst zuverlässige Test durchgeführt werden kann.

Weiterhin ist der halbtransparente Film der vorliegenden Erfindung gegen das Hochenergiekurzwellenlicht beständig, ausreichend gegen die Chemikalien beständig, die bei dem Herstellungsverfahren der Maske verwendet werden, weist geringe Defekte im Film auf und läßt sich hervorragend feinverarbeiten. Daher kann die hochwertige Phasenschiebermaske, die für die verkürzte Exponierungswellenlänge geeignet ist, leicht mit einer hohen Massenproduzierbarkeit bereitgestellt werden.

Claims (29)

1. Halbtonphasenschiebermaskenrohling zur Bildung einer Phasenschiebermaske, die gebildet wird, indem ein halbtransparenter Film geformt wird, der ein vorherbestimmtes Ausmaß an Phasenunterschied hinsichtlich eines Lichts erzeugt, das direkt durch ein transparentes Substrat durchgelassen wird, und der die Lichtintensität auf dem transparenten Substrat abschwächt, wobei der halbtransparente Film Silizium, Palladium und mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff enthält.

2. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge an Silizium und Palladium in dem halbtransparenten Film im Bereich von 30 bis 67 Atomprozent liegt.

3. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 2, wobei Silizium und Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung (I) ausgedrückt wird:
[Atomprozent Palladium im Film]/((Atomprozent Palladium im Film) + (Atomprozent Silizium im Film)) × 100 = 10 bis 40(%) Gleichung (I).

4. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, das in dem halbtransparenten Film enthalten ist, mit Silizium eine chemische Bindung eingeht.

5. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der halbtransparente Film Silizium, Palladium und Stickstoff enthält.

6. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 5, wobei der Gehalt an Stickstoff in dem halbtransparenten Film mehr als 0 und nicht mehr als 60 Atomprozent beträgt.

7. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 6, wobei der Gehalt an Stickstoff in dem halbtransparenten Film mehr als 0 und nicht mehr als 50 Atomprozent beträgt.

8. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 0 bis 65 Atomprozent enthält.

9. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 8, wobei der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 3 bis 50 Atomprozent enthält.

10. Halbtonphasenschiebermaskenrohling zur Bildung einer Phasenschiebermaske, die gebildet wird, indem ein halbtransparenter Film geformt wird, der ein vorherbestimmtes Ausmaß an Phasenunterschied hinsichtlich eines Lichts erzeugt, das direkt durch ein transparentes Substrat durchgelassen wird, und der die Lichtintensität auf dem transparenten Substrat abschwächt, wobei der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus der Gruppe, bestehend aus Metallen und Übergangsmetallen (M bezeichnet das Metall oder das Übergangsmetall, das von Palladium verschieden ist), Silizium, Palladium und mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, ausgewählt wird.

11. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 10, wobei die Gesamtmenge an Silizium und Palladium in dem halbtransparenten Film im Bereich von 30 bis 67 Atomprozent liegt.

12. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus den Metallen und Übergangsmetallen im Bereich von mehr als 0 und nicht mehr als 20 Atomprozent ausgewählt wird.

13. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 12, bei dem das Silizium und das Palladium, die in dem halbtransparenten Film enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung (II) dargestellt wird:
[Atomprozent Palladium im Film]/[(Atomprozent Palladium im Film) + (Atomprozent Silizium im Film)] × 100 = 5 bis 40(%) Gleichung (II).

14. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem mindestens Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, der in dem halbtransparenten Film enthalten ist, eine chemische Bindung mit Silizium bildet.

15. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem mindestens ein Element M, das aus den Metallen oder Übergangsmetallen ausgewählt wird, mindestens ein Element umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kobalt, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Titan, Niob, Zink, Zirkonium, Hafnium, Germanium, Aluminium, Platin, Mangan und Eisen besteht.

16. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem der halbtransparente Film mindestens ein Element M enthält, das aus den Metallen und Übergangsmetallen, Silizium, Palladium und Stickstoff ausgewählt wird.

17. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 16, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 60 Atomprozent ist.

18. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 17, bei dem der Gehalt an Stickstoff im halbtransparenten Film größer als 0 und nicht größer als 50 Atomprozent ist.

19. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 0 bis 65 Atomprozent enthält.

20. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach Anspruch 19, bei dem der halbtransparente Film Sauerstoff im Bereich von 3 bis 50 Atomprozent enthält.

21. Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem der halbtransparente Film einen Lichtdurchlaßgrad von 40% oder weniger im Verhältnis zu einem gewünschten Testlicht mit einer Testlichtwellenlänge von 190 nm bis 650 nm des Phasenschiebermaskenrohlings und der Phasenschiebermaske aufweist.

22. Verfahren zur Herstellung eines Halbtonphasenschiebermaskenrohlings, das die Schritte umfaßt: Verwendung eines Zerstäubungstarget und eines Gases, das die Bestandteile des halbtransparenten Films nach einem der Ansprüche 1 bis 21 enthält, und Bildung eines halbtransparenten Films auf einem transparenten Substrat durch ein Zerstäubungsverfahren.

23. Verfahren zur Herstellung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings nach Anspruch 22, bei dem das Zerstäubungstarget Silizium und Palladium enthält.

24. Verfahren zur Herstellung des Halbtonphasenschiebermaskenrohlings nach Anspruch 23, bei dem das Silizium und das Palladium, die in dem Zerstäubungstarget enthalten sind, in einem Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung (III) dargestellt wird:

[Atomprozent Palladium]/[(Atomprozent Palladium) + (Atomprozent Silizium)] × 100 = 5 bis 40(%) Gleichung (III).

25. Verfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenschiebermaske, das die Schritte umfaßt: Anwendung eines Ätzverfahrens auf den halbtransparenten Film in dem Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 21 durch Trockenätzen unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases und/oder eines fluorhaltigen Gases.

26. Halbtonphasenschiebermaske, bei der der Halbtonphasenschiebermaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 21 verwendet wird, und bei der ein halbtransparentes Maskenmuster, das auf eine Scheibe übertragen werden soll, auf einem transparenten Substrat gebildet wird.

27. Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 26, die mit einem Lichtdurchlaßgrad von 3% bis 20% im Verhältnis zu einem gewünschten Exponierungslicht in einem Wellenlängenbereich von 150 nm bis 370 nm versehen ist und die einer optischen Gestaltung unterzogen wird, um die Funktion als Phasenschiebermaske zu erfüllen.

28. Musterübertragungsverfahren, das die Schritte umfaßt: Verwendung der Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 26 oder 27, um eine Musterübertragung durchzuführen.

29. Halbleitervorrichtung, die gebildet wird, indem die Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 26 oder 27 verwendet wird und eine Musterübertragung durchgeführt wird.