DE102004035559B4

DE102004035559B4 - Verfahren zur Auswahl von Substraten für Fotomaskenrohlinge

Info

Publication number: DE102004035559B4
Application number: DE102004035559.2A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nakatsu; Tsuneo Numanami; Masayuki Mogi; Masamitsu Itoh; Tsuneyuki Hagiwara; Naoto Kondo
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Toshiba Corp; Nikon Corp; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Nikon Corp; Kioxia Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: US20050019676A1; US7329475B2; KR100604214B1; TWI336023B; JP2005043836A; TW200510919A; KR20050012687A; DE102004035559A1

Abstract

Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling, die viereckig sind und auf jeder Seite eine Länge von mindestens 152,4 mm (6 Zoll) aufweisen, mit der Maßgabe, dass sich ein Paar von streifenförmigen Bereichen (2, 2) zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder des Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes einer Deckfläche (1) eines Substrats erstreckt, auf der eine Maskenstruktur ausgebildet werden soll, wobei an jedem Ende in Längsrichtung ein Kantenabschnitt von 2 mm ausgenommen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Messen der Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate (21) für die streifenförmigen Bereiche (2, 2) auf der Substratdeckfläche (1) und den streifenförmigen Bereichen (2, 2) in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung, und Auswählen eines Substrats als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform, bei dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen Messpunkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl von Substraten für Fotomaskenrohlinge, aus denen Fotomasken zur Verwendung in der Fotolithographie, verbunden mit der Herstellung solcher Produkte wie Halbleitervorrichtungen hergestellt werden können.
Stand der Technik
Da Halbleiteranordnungen laufend höher integriert werden, besteht es ein wachsendes Verlangen nach kleineren Geometrien in der Fotolithographie. Das Entwurfsmaß für Anordnungen ist bereits auf 0,11 μm gesenkt worden, und es ist erforderlich, dass Muster maßgenau bis zu 10 nm oder weniger sind. Diese Entwicklungen haben zu einer Anzahl von technischen Herausforderungen betreffend die Genauigkeit von bei der Halbleiterherstellung angewandten fotolithographischen Verfahren geführt.
Eine solche Herausforderung betrifft die Ebenheit der in der Fotolithographie verwendeten Fotomaske. Die Ebenheit der Fotomaske ist ein wichtiger Faktor zur Erzielung höherer Genauigkeit im Strukturierungsprozess. In dem Maße, in dem die minimale Strukturgröße kleiner wird, wird auch die durch den Fotolack erlaubte Schärfentiefe kleiner, was es unmöglich macht, die Ebenheit des Substrats als Ursache einer Fokusverschiebung außer Acht zu lassen.
Um eine Fokusverschiebung in der Lithographie zu verringern, muss die als Original dienende Maskenstruktur zu einem Grad genau positioniert werden, bei dem die Belichtungsstruktur an einer gegebenen Position und mit einer gegebenen Linienbreite innerhalb des erlaubten Fehlers während der Waferbelichtung geschrieben werden kann. Infolgedessen sollte ein abgeschiedener Film, wie zum Beispiel ein strukturierter Maskierungsfilm oder Phasenverschiebungsfilm, idealerweise auf einem Substrat von außergewöhnlich guter Ebenheit ausgebildet werden. Wenn jedoch eine Fotomaske in einem Waferbelichtungssystem angebracht wird, kann das Halter der Fotomaske mit einer Vakuumansaugvorrichtung auf dem Maskentisch des Belichtungssystems, so wie es in JP 2003-50 458 A offenbart ist, die Gesamtoberflächenform der Fotomaske bedeutend verformen, abhängig von der Oberflächenform des eingespannten Teils der Fotomaske.
Die Fotomaske wird im Allgemeinen hergestellt durch Abscheiden eines Films, wie zum Beispiel eines Maskierungsfilms, eines halbdurchlässigen Films oder eines Phasenverschiebungsfilms oder einer Kombination davon, auf einem durchsichtigen Substrat, um einen Fotomaskenrohling herzustellen. Dann wird ein Fotolack auf den Fotomaskenrohling aufgebracht, um einen Fotolackfilm zu bilden, der lithographisch bearbeitet wird. Unter Verwendung des bearbeiteten Fotolackfilms als Ätzmaske wird eine Maskenstrukturierung ausgebildet. Der Fotolackfilm wird schließlich abgelöst.
Auf diese Weise wird nach dem Durchlaufen einer langen Reihe von Arbeitsschritten eine Fotomaske erhalten. Das in diesem Verfahren als Ausgangsmaterial verwendete durchsichtige Substrat wird durch Abschneiden einer Scheibe aus einem Kristallrohling von synthetischem Quarz und Polieren der Oberflächen der Scheibe hergestellt. Bis jetzt wurde dieser Oberflächenpoliervorgang nur mit der Absicht durchgeführt, Oberflächendefekte zu reduzieren oder ein Verwölben der Substratoberfläche zu minimieren, um für eine flache Oberfläche zu sorgen. Daher war vorher nichts darüber bekannt, wie die Oberflächenform des Fotomaskensubstrats zu verändern ist, um eine noch kleinere minimale Strukturgröße in einem auf einem Wafer geschriebenen Muster zu erhalten; das heißt, insbesondere welche Form der Oberfläche der Fotomaske in dem Fall gegeben werden sollte, wenn sie mit einer Vakuumansaugvorrichtung gehalten wird, basierend auf der Form, die die Fotomaske annimmt, wenn sie durch die Vakuumansaugvorrichtung gehalten wird. Auch war nichts darüber bekannt, welche Art von Verfahren verwendet werden könnte, um eine solche Oberflächenform zu bilden, um die Herstellung von Substraten mit der gewünschten Oberflächenform in guter Ausbeute zu ermöglichen, oder wie die Ausbildung von Defekten auf der Oberfläche selbst oder von Fotomaskendefekten zu unterdrücken, die in dem Substrat begründet sind.
DE 11 2004 000 465 T5 betrifft Substrate für Retikel und Verfahren zum Herstellen der Substrate, wobei die Retikel auf Stepper montiert werden, die zur Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen verwendet werden, und als Masken für Projektionsvorrichtungen mit reduzierter Belichtungsleistung verwendet werden, sowie Maskenrohlinge und Verfahren zum Herstellen der Maskenrohlinge.
US 2003/0 031 890 A1 betrifft eckige Substrate, wobei ein quadratisches Substrat ein Paar von gegenüberliegenden Hauptoberflächen und peripheren Stirnflächen zwischen diesen aufweist, wobei ein sich verjüngender Randabschnitt zwischen der peripheren Stirnfläche und jeder Hauptfläche angeordnet ist, um eine innere Begrenzung mit der Hauptoberfläche zu definieren, und welche eine Breite von 0,2–1 mm von der peripheren Stirnfläche aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, Fotomasken zu ermöglichen, die verwendet werden können, um Strukturierungen mit einer verringerten Minimal-Strukturgröße mit großer Genauigkeit auf einem Wafersubstrat zu entwickeln.
Der Erfinder hat ein Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling entdeckt, die viereckig sind und auf jeder Seite eine Länge von mindestens 6 Zoll aufweisen. Mit der Maßgabe, dass sich ein Paar von streifenförmigen Bereichen zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder eines Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes der Deckfläche eines Substrats erstreckt, auf dem eine Maskenstruktur gebildet werden soll, wobei an jedem Ende in Längsrichtung davon ein Kantenbereich von 2 mm ausgespart wird, die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für die streifenförmigen Bereiche auf der Substratdeckfläche und den streifenförmigen Bereichen in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung gemessen wird, und ein Substrat, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen gemessenen Punkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt, als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform gewählt wird. Alternativ mit der Maßgabe, dass sich ein viereckiger, ringförmiger Bereich zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder Seite entlang des äußeren Randes auf der Substratdeckfläche erstreckt, auf der eine Maskenstruktur gebildet werden soll, die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für den viereckigen, ringförmigen Bereich auf der Substratdeckfläche und dem viereckigen, ringförmigen Bereich in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung gemessen wird, und ein Substrat, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen gemessenen Punkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt, als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform gewählt wird. Durch Verwendung der ausgewählten Substrate, um Fotomaskenrohlinge herzustellen, und anschließendes Verarbeiten der Rohlinge zu Fotomasken wird den Fotomasken während der Verwendung zur Zeit der Waferbelichtung eine gute strukturierte Oberflächenform verliehen. Durch Haltern der resultierenden Fotomasken auf dem Maskentisch eines Waferbelichtungssystems mit einer Vakuumansaugvorrichtung oder dergleichen, wird die strukturierte Oberfläche in einen höchst ebenen Zustand mit minimaler Wölbung gebracht, was es ermöglicht, die Maskenstruktur an einer vorgegebenen Position genau auszurichten, und es damit wiederum zu ermöglichen, dass sehr feine Belichtungsstrukturen mit guten Positions- und Linienbreitegenauigkeiten auf Wafer geschrieben werden können. Solche Fotomasken können in hohen Ausbeuten hergestellt werden.
Das obige Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling bedeutet, dass solche Substrate, die eine gute strukturierte Oberflächenform während der Verwendung zur Zeit der Waferbelichtung hervorbringen, in ihrer Herstellphase effizient ausgewählt werden können. Anders ausgedrückt können solche Substrate, die eine falsche strukturierte Oberflächenform während der Verwendung als Fotomaske hervorbringen, und auf diese Weise bei der Bereitstellung einer gewünschten Strukturbelichtungspräzision versagen, durch wirksame Auswahl im Stadium der Substratherstellung ausgemustert oder entfernt werden. Dies minimiert die Möglichkeit, dass eine Fotomaske an Fehlern aufgrund von strukturmäßigen Defekten auf der strukturierten Oberfläche des Substrats leidet.
In einer Hinsicht bietet die Erfindung ein Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling, die viereckig sind und auf jeder Seite eine Länge von mindestens 6 Zoll aufweisen, mit der Maßgabe, dass sich ein Paar von streifenförmigen Bereichen zwischen 2 nun und 10 mm innerhalb jeder eines Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes der Deckfläche eines Substrats erstreckt, auf dem eine Maskenstruktur gebildet werden soll, wobei an jedem Ende in Längsrichtung davon ein Kantenbereich von 2 mm ausgespart wird, die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für die streifenförmigen Bereiche auf der Substratdeckfläche und den streifenförmigen Bereichen in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung gemessen wird, und ein Substrat, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen gemessenen Punkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt, als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform gewählt wird.
In anderer Hinsicht bietet die Erfindung ein Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling, die viereckig sind und eine Länge von mindestens 6 Zoll auf jeder Seite haben, mit der Maßgabe, dass sich ein viereckiger, ringförmiger Bereich zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder Seite entlang des äußeren Randes auf der Substratdeckfläche erstreckt, auf der eine Maskenstruktur gebildet werden soll, wobei das Verfahren umfasst die Schritte des Messens der Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für den viereckigen, ringförmigen Bereich auf der Substratdeckfläche und dem viereckigen, ringförmigen Bereich in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung, und des Auswählens eines Substrats als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen gemessenen Punkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählte Substrat stellt sicher, dass eine daraus hergestellte Fotomaske während der Verwendung oder zur Zeit der Waferbelichtung eine völlig ebene Oberflächenform bietet. Bei der Verwendung eines solchen Substrats zur Herstellung eines Fotomaskenrohlings, anschließendem Verarbeiten des Rohlings zu einer Fotomaske und Halter der resultierenden Fotomaske auf dem Maskentisch eines Waferbelichtungssystems mit einer Vakuumansaugvorrichtung oder dergleichen, befindet sich die Substratoberfläche in einem höchst ebenen Zustand mit minimaler Wölbung, was es ermöglicht, die Maskenstruktur an einer vorgegebenen Position genau auszurichten, und es damit wiederum zu ermöglichen, dass sehr feine Belichtungsstrukturen mit guten Positions- und Linienbreitegenauigkeiten auf Wafer geschrieben werden können. Dies erfüllt vollständig die Anforderung der Reduzierung der Strukturgröße in der Fotolithographie.
Solche Substrate, die eine gute strukturierte Oberflächenform während der Verwendung zur Zeit der Waferbelichtung hervorbringen, können in ihrer Herstellphase effizient ausgewählt werden. Anders ausgedrückt können solche Substrate, die eine falsche strukturierte Oberflächenform während der Verwendung als Fotomaske hervorbringen, und auf diese Weise bei der Bereitstellung einer gewünschten Strukturbelichtungspräzision versagen, durch wirksame Auswahl im Stadium der Substratherstellung ausgemustert oder entfernt werden. Die Möglichkeit, dass eine Fotomaske an Defekten leidet, die aus einer falsch konfigurierten Oberflächenform des Originalsubstrats entstanden sind, kann im Substratstadium mit dem Vorteil erhöhter Produktivität von Fotomasken minimiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt streifenförmige Bereiche, einen viereckigen, ringförmigen Bereich und Strukturierungsbereiche auf den Deckflächen von Substraten.
2 zeigt Schnittdarstellungen, die die Konzepte einer Ebene der kleinsten Quadrate für eine Oberfläche und einer Höhe von solch einer Ebene der kleinsten Quadrate illustrieren.
3 zeigt Schnittdarstellungen einiger Beispiele von Deckflächenformen auf Substraten.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einseiten-Poliermaschine, wie sie verwendet werden kann, um Substrate mit einer akzeptablen Oberflächenform herzustellen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren zur Auswahl von Substraten für Fotomaskenrohlinge betrifft gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung Substrate für einen Fotomaskenrohling von viereckiger Form, wobei eine Seite eine Länge von mindestens 6 Zoll aufweist. Jedes Substrat weist eine Deckfläche auf, auf der eine Maskenstruktur gebildet werden soll. Ein Paar streifenförmiger Bereiche erstreckt sich zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder eines Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes der Substratdeckfläche, wobei ein Kantenabschnitt von 2 mm an jeder Seite in Längsrichtung ausgenommen wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für die streifenförmigen Bereiche auf der Substratdeckfläche und den streifenförmigen Bereichen in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung gemessen. Es wird ein Substrat, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen Messpunkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt, als ein Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform ausgewählt.
Der Begriff „streifenförmiger Bereich”, wie er hierin verwendet wird, wird unten in Bezug auf 1A erläutert, die die Deckfläche 1 des Substrats zeigt, auf der ein geeigneter Film, wie zum Beispiel ein Film mit Licht abschirmenden Eigenschaften oder eine Filmstruktur davon ausgebildet wird, wenn ein Substrat in einen Fotomaskenrohling oder eine Fotomaske überführt wird. In dem Diagramm erstreckt sich ein Paar streifenförmiger Bereiche 2 zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder eines Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang eines äußeren Randes der Deckfläche 1, nimmt aber an jedem Ende in Längsrichtung davon einen Kantenbereich von 2 mm aus. Diese streifenförmigen Bereiche weisen eine Form und eine Höhe auf, die durch die oben beschriebene Form und Werte charakterisiert ist. Die Filmstruktur (Maskenstruktur) wird in einem Strukturierungsbereich 4 ausgebildet, der zwischen den streifenförmigen Bereichen 2 angeordnet ist und 10 mm innerhalb der entsprechenden Seiten beginnt, die den äußeren Rand der Deckfläche ausmachen. Wenn eine Fotomaske unter Verwendung eines solchen Substrats hergestellt wird und die Fotomaske nahe eines Paares von gegenüberliegenden Seiten auf dem Maskentisch eines Waferbelichtungssystems mit einer Vakuumansaugvorrichtung gehaltert wird, sind die Positionen der Vakuumansaugvorrichtung in diese streifenförmigen Bereiche einbezogen. Infolgedessen bestimmt die Form dieser streifenförmigen Bereiche die Form der gesamten Deckfläche des Substrats während der Waferbelichtung; d. h., die Form der gesamten Deckfläche des Substrats, auf der die Maskenstruktur gebildet wird. Das heißt, dass eine exakte Belichtung der Struktur in Bezug auf Position und Linienbreite erfordert, dass die Deckfläche des Substrats und insbesondere der Strukturierungsbereich eine Form aufweisen, die zu der Zeit der Belichtung der Struktur parallel zum Belichtungslicht ausgerichtet ist, ohne die Maskenstruktur zu neigen. Folglich will die erste Ausführungsform die Form und die Höhe der streifenförmigen Bereiche optimieren, die hauptsächlich die Form der gesamten Deckfläche des Substrats und insbesondere die Form des Strukturierungsbereiches bestimmen.
In dieser Ausführungsform erstrecken sich die streifenförmigen Bereiche zwischen 2 und 10 mm innerhalb jeder eines Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes der Deckfläche des Substrats, nehmen aber an jedem Ende in Längsrichtung davon einen Kantenabschnitt von 2 mm aus. Falls die streifenförmigen Bereiche der oben genannten speziellen Form und Wertebereichen gerecht werden, werden sie der oben beschriebenen Form und den Wertebereichen an den Vakuumansaugpositionen (Substrathaltepositionen) ebenfalls gerecht, was es ermöglicht, dass Ebenheit zu der Zeit der Verwendung der Fotomaske erzielt wird. Alternativ reicht es für die oben beschriebene Form und Wertebereiche aus, dass sie zumindest an den Vakuumansaugpositionen oder den Substrathaltepositionen erfüllt sind.
Es ist für jeden streifenförmigen Bereich als Ganzes wünschenswert, eine Form aufzuweisen, die nach unten in Richtung des Randes des Substrats geneigt ist. Der zwischen den streifenförmigen Bereichen angeordnete Strukturierungsbereich ist jedoch keiner irgendwie gearteten Beschränkung unterworfen und kann verschiedenartige Formen aufweisen, wie zum Beispiel eine ebene Form, eine konvexe Form oder eine konkave Form.
Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe von der Ebene der kleinsten Quadrate für die streifenförmigen Bereiche auf der Deckfläche des Substrats und den streifenförmigen Bereichen selbst beträgt nicht mehr als 0,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm.
Wie in den 2A und 2B gezeigt, bezieht sich die Ebene der kleinsten Quadrate 21 hierin auf eine imaginäre Ebene, die durch Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate erhalten wird, um sich arithmetisch als flache Ebene einer nicht horizontalen Oberfläche 22, wie zum Beispiel einer konkaven Oberfläche, einer konvexen Oberfläche oder einer Oberfläche mit konvexen und konkaven Bereichen anzunähern. Hierin wird die Höhe eines jeden Bereichs in Bezug auf die Ebene der kleinsten Quadrate für diesen jeweiligen Bereich auf der Deckfläche des Substrats angegeben. Aus Gründen der Einfachheit kann jedoch die Ebene der kleinsten Quadrate für den gesamten im Folgenden beschriebenen Hauptoberflächenbereich als Referenzebene für jeden einzelnen Bereich verwendet werden. Die Höhe zwischen dieser Ebene der kleinsten Quadrate 21 und der nicht horizontalen Oberfläche 22 ist die Höhe senkrecht zu dieser Ebene der kleinsten Quadrate 21. In 2 repräsentiert h₁ den Maximalwert für die Höhe und stellt eine positive Zahl oberhalb der Ebene der kleinsten Quadrate 21 dar, h₂ ist der Minimalwert für die Höhe und stellt eine negative Zahl unterhalb der Ebene der kleinsten Quadrate 21 dar. Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten h₁ und h₂ ist somit dieselbe wie die Summe der jeweiligen absoluten Werte für h₁ und h₂.
Dem Strukturierungsabschnitt ist keine spezielle Beschränkung auferlegt, obwohl die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Strukturierungsabschnitts und dem Strukturierungsabschnitt vorzugsweise nicht mehr als 0,5 μm, mehr vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm und höchst vorzugsweise nicht mehr als 0,2 μm beträgt.
Das Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling betrifft gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung Substrate für einen Fotomaskenrohling von viereckiger Form, wobei eine Seite eine Länge von mindestens 6 Zoll aufweist. Jedes Substrat weist eine Deckfläche auf, auf der eine Maskenstruktur gebildet werden soll. Ein viereckiger, ringförmiger Bereich erstreckt sich zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb der jeweiligen Seiten, die den äußeren Rand auf der Substratdeckfläche definieren. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für den viereckigen, ringförmigen Bereich auf der Substratdeckfläche und dem viereckigen, ringförmigen Bereich in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung gemessen. Es wird ein Substrat, in dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen Messpunkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt, als ein Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform ausgewählt.
Der Begriff „viereckiger, ringförmiger Bereich”, wie er hierin verwendet wird, wird unten in Bezug auf 1B erläutert, die die Deckfläche 1 des Substrats zeigt, auf der ein geeigneter Film, wie zum Beispiel ein Film mit Licht abschirmenden Eigenschaften oder eine Filmstruktur davon ausgebildet wird, wenn ein Substrat in einen Fotomaskenrohling oder eine Fotomaske überführt wird. In dem Diagramm erstreckt sich ein viereckiger, ringförmiger Bereich 3 zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb der entsprechenden Seiten, die die den äußeren Rand der Deckfläche ausmachen. Der viereckige, ringförmige Bereich 3 weist eine Form und eine Höhe auf, die durch die oben beschriebene Form und Werte charakterisiert ist. Die Filmstruktur (Maskenstruktur) wird in einem Strukturierungsbereich 4 ausgebildet, der innerhalb des inneren Randes des viereckigen, ringförmigen Bereichs 3 angeordnet ist und 10 mm innerhalb der entsprechenden Seiten beginnt, die den äußeren Rand der Deckfläche ausmachen. Wenn dieses Substrat verwendet wird, um eine Fotomaske herzustellen, und die resultierende Fotomaske nahe des äußeren Randes des Substrats entlang seiner gesamten Umfangslänge oder nur nahe einem Paar von gegenüberliegenden Seiten auf dem Maskentisch eines Waferbelichtungssystems mit einer Vakuumansaugvorrichtung gehaltert wird, wobei die horizontalen und vertikalen Seiten des Substrats austauschbar sind, sind die Positionen der Vakuumansaugvorrichtung in diesen viereckigen, ringförmigen Bereich einbezogen. Infolgedessen bestimmt die Form dieses viereckigen, ringförmigen Bereichs die Form der gesamten Deckfläche des Substrats während der Waferbelichtung; d. h., die Form der gesamten Deckfläche des Substrats, auf dem die Maskenstruktur gebildet wird. Das heißt, dass eine exakte Belichtung der Struktur in Bezug auf Position und Strukturgröße erfordert, dass die Deckfläche des Substrats und insbesondere der Strukturierungsbereich eine Form aufweisen, die zu der Zeit der Belichtung der Struktur parallel zum Belichtungslicht ausgerichtet ist, ohne die Maskenstruktur zu neigen. Folglich will die zweite Ausführungsform die Form und die Höhe des viereckigen, ringförmigen Bereichs optimieren, der hauptsächlich die Form der gesamten Deckfläche des Substrats und insbesondere die Form des Strukturierungsbereiches bestimmt.
Hierbei erstreckt sich der viereckige, ringförmige Bereich zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb der entsprechenden Seiten, die den äußeren Rand der Deckfläche ausmachen. Falls der viereckige, ringförmige Bereich der oben genannten speziellen Form und den Wertebereichen gerecht wird, wird er dieser Form und den Wertebereichen an den Vakuumansaugpositionen ebenfalls gerecht, was es ermöglicht, dass Ebenheit zu der Zeit der Verwendung der Fotomaske erzielt wird. Alternativ reicht es für die oben beschriebene Form und die Wertebereiche aus, dass sie zumindest an den Vakuumansaugpositionen oder den Substrathaltepositionen erfüllt sind.
Es ist für diesen viereckigen, ringförmigen Bereich als Ganzes wünschenswert, eine Form aufzuweisen, die nach unten in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt ist. Der innerhalb des viereckigen, ringförmigen Bereiches angeordnete Strukturierungsbereich ist jedoch keiner irgendwie gearteten Beschränkung unterworfen und kann verschiedenartige Formen aufweisen, wie zum Beispiel eine ebene Form, eine konvexe Form oder eine konkave Form.
Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate für den viereckigen, ringförmigen Bereich und dem viereckigen, ringförmigen Bereich beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,5 μm und mehr vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm.
Dem Strukturierungsabschnitt ist keine spezielle Beschränkung auferlegt, obwohl die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Strukturierungsabschnitts und dem Strukturierungsabschnitt wünschenswerterweise nicht mehr als 0,5 μm, vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm und mehr vorzugsweise nicht mehr als 0,2 μm beträgt.
Bei dem durch das Verfahren der Erfindung ausgewählten Substrat für einen Fotomaskenrohling ist es darüber hinaus wünschenswert, dass die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate für einen Hauptoberflächenbereich, der aus dem viereckigen, ringförmigen Bereich und dem innerhalb des inneren Randes dieses viereckigen, ringförmigen Bereichs angeordneten Strukturierungsbereich besteht, und dem Hauptoberflächenbereich selbst nicht mehr als 0,5 μm und insbesondere nicht mehr als 0,3 μm beträgt.
Die Formen dieser streifenförmigen Bereiche, der viereckigen, ringförmigen Bereiche und der Strukturierungsbereiche auf der Deckfläche des Substrats und ihre Höhen relativ zu der Ebene der kleinsten Quadrate können unter Verwendung einer Vorrichtung wie zum Beispiel eines Ebenheitstesters gemessen und analysiert werden.
Sorgfältige Form- und Höhenmessungen der streifenförmigen Bereiche oder des viereckigen, ringförmigen Bereichs sind notwendig, um die gewünschte Form zu erhalten. Bis heute wurden bei der Herstellung einer Maske Messungen, die insbesondere die Wölbung eines Substrats betreffen, in dem Gebiet durchgeführt, in dem die Strukturierung ausgebildet werden soll. Da jedoch adäquate Messungen nicht auf den streifenförmigen oder dem viereckigen, ringförmigen Bereich durchgeführt wurden, die den Einspannbereich einschließen, war es unmöglich, die Formänderung des Substrats nach dem Vakuumansaugen vorauszusagen. Folglich ist es, wenn man die streifenförmigen Bereiche oder den viereckigen, ringförmigen Bereich auf der Deckfläche des Substrats vermisst, um die Formänderung nach dem Vakuumansaugen vorauszusagen, vorteilhaft, wenn diese Messungen unter den folgenden Bedingungen durchgeführt werden:

(1) Gebiete, in denen die Substratform gemessen wird: Die oben beschriebenen streifenförmigen Bereiche oder der viereckige, ringförmige Bereich werden zusammen mit einer Positions-Information vermessen. Eine unzureichende Positions-Information kann es unmöglich machen, die Form exakt vorauszusagen.
(2) Messintervall: 0,05 bis 0,35 mm. Ein Messintervall, dass zu breit ist, kann es unmöglich machen, eine ausreichend gute Voraussage der Form zu erhalten. Auf der anderen Seite kann ein zu schmales Messintervall die Messung übermäßig mühsam machen.
(3) Messgenauigkeit (Fehler): 0,01 bis 0,1 μm. Ein Messfehler, der zu groß ist, kann es unmöglich machen, eine ausreichend gute Voraussage der Form zu erhalten. Auf der anderen Seite kann ein Messfehler, der zu klein ist, die Messung übermäßig mühsam machen und in einer dürftigen Tauglichkeit resultieren.

Die Messung schließt die Verwendung von Licht-Interferenz ein. Da die Form und die Höhe der Oberfläche basierend auf einer Referenzebene für die Oberfläche bestimmt werden, muss diese Referenzebene einen ausreichenden Grad an Genauigkeit (d. h., einen Fehler von nicht mehr als 0,02 μm, vorzugsweise nicht mehr als 0,01 μm) aufweisen.
Das nach dem Verfahren der Erfindung ausgewählte Substrat für den Fotomaskenrohling kann aus einem geeigneten Material wie zum Beispiel synthetischem Quarz hergestellt sein. Es ist typischerweise ein viereckiges und vorzugsweise quadratisches Substrat mit einer Länge auf einer Seite von mindestens 6 Zoll (mindestens 152 mm) und vorzugsweise 6 Zoll (152 mm). Das Substrat weist eine maximale Größe auf, die, obwohl nicht irgendeiner speziellen Beschränkung unterworfen, aus Gründen des Gewichts des Substrats während der Waferbelichtung und seiner Handhabbarkeit vorzugsweise nicht mehr als 12 Zoll beträgt. Das Substrat weist eine Dicke auf, die, obwohl nicht irgendeiner speziellen Beschränkung unterworfen, vorzugsweise zwischen 3 und 10 mm beträgt.
Manchmal sind Markierungen zur Überprüfung der Orientierung des Substrats auf dem Substrat ausgebildet. Markierungen dieser Art sind im Allgemeinen auf der Rückseite (Bodenfläche) des Substrats angebracht. In Fällen, in denen solche Markierungen auf der Deckfläche des Substrats angebracht sind, sollte das Gebiet der Markierungen jedoch von Überlegungen bzgl. der Form des Substrats gemäß der Erfindung ausgenommen werden.
Durch Verwendung von Substraten für einen Fotomaskenrohling mit streifenförmigen Bereichen oder einem viereckigen, ringförmigen Bereich der obigen Form, um Fotomaskenrohlinge herzustellen, und der Verwendung der resultierenden Fotomaskenrohlinge, um Fotomasken herzustellen, ist es möglich, in guter Ausbeute Masken herzustellen, die nur einer geringen Deformation des Strukturierungsbereichs unterliegen, wenn sie in einem Waferbelichtungssystem eingespannt werden.
Solche Substrate für einen Fotomaskenrohling können beispielsweise durch ein Verfahren wie das folgende hergestellt werden.
Zunächst wird ein Startsubstrat einem anfänglichen Polierschritt unterworfen, um ihm eine spezielle Zwischenform zu verleihen, wonach ein endgültiger Polierschritt ausgeführt wird. Wenn die Substrate keine Stufe durchlaufen, in der sie eine wünschenswerte Zwischenform aufweisen, wird es schwierig sein, Substrate mit einer endgültigen wünschenswerten Form in guter Ausbeute zu erhalten.
Hierbei können, abhängig von der Kombination der verwendeten Poliertechniken, zwei unterschiedliche Arten von wünschenswerten Zwischenprodukten erhalten werden, und so können zwei Verfahren verwendet werden. In einem Verfahren, unten als Herstellverfahren 1 bezeichnet, wird das Substrat unter Bedingungen poliert, bei denen Material schnell vom Zentrum des Substrats entfernt wird, und dann unter Bedingungen poliert, bei denen Material schnell vom Rand des Substrats entfernt wird. Bei dem anderen Verfahren, unten als Herstellverfahren 2 bezeichnet, wird das Substrat unter Bedingungen poliert, bei denen Material schnell vom Rand des Substrats entfernt wird, und dann unter Bedingungen poliert, bei denen Material schnell vom Zentrum des Substrats entfernt wird.
Bei diesem Verfahren zur Herstellung von Substraten ist das anfängliche Polieren ein zweiseitiges Polieren. Die bei diesem Verfahren verwendete Poliermaschine kann eine Zweiseiten-Poliermaschine einer bereits existierenden Art sein. Eine solche Maschine verwendet eine untere Platte und eine obere Platte, um beide Seiten des Startsubstrats gleichzeitig zu polieren. Im Stand der Technik wurde das Polieren nicht durchgeführt, um die Form des Substrats, insbesondere die Form und Höhe der oben beschriebenen streifenförmigen Bereiche oder des viereckigen, ringförmigen Bereichs zu steuern, und daher wurde dieses Stadium des Polierens keiner speziellen Kontrolle unterworfen. Als Ergebnis ergab sich eine beträchtliche Variation in der Oberflächenform der streifenförmigen Bereiche oder des viereckigen, ringförmigen Bereichs auf der Deckfläche des resultierenden Substrats.
Demgegenüber wird das Polieren, wenn ein Substrat unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens hergestellt wird, unter Bedingungen durchgeführt, bei denen im Falle des Herstellverfahrens 1 Material schnell vom Zentrum des Substrats entfernt wird, und unter Bedingungen, bei denen im Falle des Herstellverfahrens 2 Material schnell vom Rand des Substrats entfernt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, das Polieren bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 bis 200 U/min durchzuführen. In dem resultierenden polierten Zwischenprodukt können Form und Höhe des viereckigen, ringförmigen Bereichs oder des Strukturierungsbereichs auf dem polierten Zwischenprodukt durch ein Verfahren (d. h., Vorrichtung und Messbedingungen) wie dem oben beschriebenen gemessen und analysiert werden.
Die Herstellverfahren 1 und 2 werden jeweils unten beschrieben.
[Herstellverfahren 1]
Zunächst wird ein poliertes Zwischenprodukt, in dem die Deckfläche des Substrats (polierte Seite) die Bedingungen für die Zwischenformen 1 und 2 unten erfüllt, durch anfängliches Polieren hergestellt. Das polierte Zwischenprodukt wird dann endgültig unter verschiedenen Polierbedingungen poliert. Auf diese Weise wird ein Substrat mit einer speziellen Form erhalten.
(Zwischenform 1)
Dies ist eine Form, in der die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und dem Hauptoberflächenbereich nicht mehr als 1,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 1,0 μm beträgt und in der der viereckige, ringförmige Bereich nach oben in Richtung auf den äußeren Rand des Substrats geneigt ist.
(Zwischenform 2)
Dies ist eine Form, in der die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und dem Hauptoberflächenbereich nicht mehr als 1,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 1,0 μm beträgt; die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe von der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und den vier Ecken (Eckpunkte) des Hauptoberflächenbereichs (diese Differenz wird hierin manchmal als „CIR” abgekürzt) beträgt nicht mehr als 0,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm; und der viereckige, ringförmige Bereich ist nach oben in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt.
Beispiele von Formen von Substratdeckflächen, in denen der viereckige, ringförmige Bereich nach oben in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt ist, beinhalten Formen, in denen, wie in 3A gezeigt, der Strukturierungsbereich im Zentrum der Substratdeckfläche eben ist, und der viereckige, ringförmige Bereich 3, der vom äußeren Rand des Strukturierungsbereichs 4 durchgehend ist, so geneigt ist, dass er sich nach oben krümmt; und Formen, die, wie in 3B gezeigt, eine konkave Oberfläche aufweisen, die sich von dem Strukturierungsbereich 4 bis zu dem viereckigen, ringförmigen Bereich 3 erstreckt (d. h., Formen, in denen der Hauptoberflächenbereich eine konkave Oberfläche bildet). In 3 bezeichnet die Ziffer 5 den Hauptoberflächenbereich.
Das polierte Zwischenprodukt mit einer solchen Zwischenform wird dann zusätzlich poliert, dieser Arbeitsvorgang kann unter Verwendung einer Einseiten-Poliermaschine wie die in 4 gezeigte durchgeführt werden. 4 zeigt ein Substrat 11, eine untere Platte 12 und einen oberen Ring 13. Im Herstellverfahren 1 kann die spezielle Form der Erfindung wirksamer gebildet werden durch Halter des polierten Zwischenprodukts in der Einseiten-Poliermaschine und Polieren der Seite des Produkts, auf der die Maskenstruktur ausgebildet werden soll, wobei ein verminderter Druck auf die Seite des Substrats gegenüber der polierten Seite wirkt. Darüber hinaus kann in der Poliermaschine eine ebene Platte als untere Platte verwendet werden, obwohl das Polieren mit einer konvexen Platte es erlaubt, ein Substrat von besserer Qualität zu erhalten. Der äußere Rand des viereckigen, ringförmigen Bereichs auf der Deckfläche des Substrats ist im Allgemeinen auf der Außenseite abgeschrägt.
[Herstellverfahren 2]
Zunächst wird ein poliertes Zwischenprodukt, in dem Deckfläche des Substrats (polierte Seite) die Bedingungen für die Zwischenformen 3 und 4 unten erfüllt, durch anfängliches Polieren hergestellt. Das polierte Zwischenprodukt wird dann unter verschiedenen Polierbedingungen endgültig poliert. Auf diese Weise wird ein Substrat mit einer speziellen Form erhalten.
(Zwischenform 3)
Dies ist eine Form, in der die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und dem Hauptoberflächenbereich nicht mehr als 1,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 1,0 μm beträgt und in der der viereckige, ringförmige Bereich nach unten in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt ist.
(Zwischenform 4)
Dies ist eine Form, in der die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und dem Hauptoberflächenbereich nicht mehr als 1,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 1,0 μm beträgt; die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Hauptoberflächenbereichs und den vier Ecken (Eckpunkte) des Hauptoberflächenbereichs (CIR) beträgt nicht mehr als 0,5 μm und vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm; und der viereckige, ringförmige Bereich ist nach unten in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt.
Beispiele von Formen von Substratdeckflächen, in denen der viereckige, ringförmige Bereich nach unten in Richtung auf den Rand des Substrats geneigt ist, beinhalten Formen, in denen, wie in 3C gezeigt, der Strukturierungsbereich im Zentrum der Substratdeckfläche eben ist, und der viereckige, ringförmige Bereich 3, der vom äußeren Rand des Strukturierungsbereichs durchgehend ist, so geneigt ist, dass er sich nach unten krümmt; und Formen, die, wie in 3D gezeigt, eine konvexe Oberfläche aufweisen, die sich von dem Strukturierungsbereich bis zu dem viereckigen, ringförmigen Bereich erstrecken (d. h., Formen, in denen der Hauptoberflächenbereich eine konvexe Oberfläche bildet).
Im Herstellverfahren 2 kann die spezielle Form der Erfindung effektiver gebildet werden durch Halter des polierten Zwischenprodukts in einer Einseiten-Poliermaschine, wie die in 4 gezeigte, und Polieren der Seite des Produkts, auf der eine Maskenstruktur gebildet werden soll, wobei ein Druck auf die Seite des Substrats angewendet wird, die der polierten Seite gegenüberliegt. Darüber hinaus kann in der Poliermaschine eine ebene Platte als untere Platte verwendet werden, obwohl Polieren mit einer konvexen Platte es erlaubt, ein Substrat mit einer besseren Form zu erhalten.
Durch Polieren in zwei Stufen, die Arbeitsvorgänge wie die oben beschriebenen durchlaufen, können Substrate mit einer speziellen Form an gegebenen Stellen auf der Deckfläche des Substrats in guter Ausbeute hergestellt werden. Der äußere Rand des viereckigen, ringförmigen Bereichs ist im Allgemeinen auf der Außenseite abgeschrägt.
In dem Strukturierungsbereich des polierten Zwischenprodukts ist es für die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen der Ebene der kleinsten Quadrate des Strukturierungsbereichs und dem Strukturierungsbereich wünschenswert, dass sie nicht mehr als 0,5 μm, vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm und höchst vorzugsweise nicht mehr als 0,2 μm beträgt. Darüber hinaus kann der Strukturierungsbereich jede geeignete Form aufweisen, einschließlich einer ebenen Form, einer konvexen Form oder einer konkaven Form.
Ein Film mit Licht abschirmenden Eigenschaften, wie zum Beispiel ein Maskierungsfilm oder ein Phasenverschiebungsfilm, wird entsprechend der beabsichtigten Verwendung der Fotomaske in geeigneter Weise ausgewählt und auf dem resultierenden Substrat ausgebildet, um einen Fotomaskenrohling zu ergeben. Maskierungsfilme und Phasenverschiebungsfilme wie zum Beispiel Raster-Phasenverschiebungsfilme werden im Allgemeinen durch einen Sputterprozess gebildet. In dieser Erfindung beinhaltet „ein Film mit Licht abschirmenden Eigenschaften” Filme, die im Wesentlichen den Durchgang von Licht zur Belichtung blockieren, wie zum Beispiel einen Raster-Phasenverschiebungsfilm.
Bei der Herstellung eines Fotomaskenrohlings für eine Binärmaske wird eine Schicht von geeignetem Material als Maskierungsfilm auf dem durch das Verfahren der Erfindung ausgewählten Substrat abgeschieden. Beispiele von für diesen Zweck geeigneten Materialien beinhalten metallisches Chrom; Chromverbindungen wie zum Beispiel Chromoxid, Chromnitrid, Chromoxinitrid und Chromoxinitridcarbid; und Metallsilizidverbindungen wie zum Beispiel Molybdänsilizid, Titansilizid und Zirkonsilizid, als auch Oxide, Nitride, Oxinitride und Oxinitridcarbide davon. Dieser Maskierungsfilm wird im Allgemeinen durch Verwendung von zwei oder mehr Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungszahlen gebildet oder durch Verwendung eines Materials, innerhalb dessen die Komponenten mit einem Komponentengradient versehen wurden, um ihnen so eine Anti-Reflexionsfähigkeit zu verleihen. Die Spannung in diesen Filmen ist vorzugsweise niedrig.
Bei der Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings für eine Raster-Phasenverschiebungsmaske weist das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Substrat einen darauf angeordneten Raster-Phasenverschiebungsfilm auf, der Licht zur Belichtung bis zu einem Grad abschwächt, bei dem das Licht im Wesentlichen nicht den Fotolack sensibilisiert, und der auch die Eigenschaft hat, die Phase des Lichts um 180° zu verschieben. Beispiele solcher Materialien, die verwendet werden können, beinhalten Chromverbindungen wie zum Beispiel Chromoxid, Chromnitrid, Chromoxinitrid und Chromoxinitridcarbid; Metallsilizidverbindungen wie zum Beispiel Molybdänsilizid, Titansilizid und Zirkonsilizid, als auch Oxide, Nitride, Oxinitride und Oxinitridcarbide davon; und ebenso Siliziumnitrid und Siliziumoxid.
Der Raster-Phasenverschiebungsfilm kann ein Einzelschicht- oder ein Mehrschichtfilm sein. Um jedoch sowohl Beständigkeit gegen Nachstrukturierungs-Arbeiten, wie zum Beispiel chemisches Waschen, als auch gute Verarbeitbarkeit zu bieten, ist es bevorzugt, einen Mehrschichtfilm zu verwenden, in dem sich die Materialien oder Zusammensetzungen auf der Oberflächenseite und auf der Substratseite unterscheiden, oder einen Film mit einem Zusammensetzungsgradienten. Wie im Falle des Maskierungsfilms ist es für die Kombination der Materialien, die den Raster-Phasenverschiebungsfilm ausmachen, vorzuziehen, so ausgewählt zu werden, dass sie die Filmspannung minimieren.
Zudem wird der oben beschriebene Maskierungsfilm im Allgemeinen auf dem Raster-Phasenverschiebungsfilm ausgebildet. Wenn die Belichtung an unterschiedlichen Positionen auf einem mit einem Fotolack beschichteten Wafer wiederholt wird, kann der Randabschnitt der Raster-Phasenverschiebungsmaske, wo die Durchlässigkeit verringert wurde, um eine Sensibilisierung zu vermeiden, einer überlappenden Belichtung ausgesetzt werden. Demzufolge werden die überlappenden Gebiete mehrfach belichtet und können sensibilisiert werden, was verhindert werden muss. Zu diesem Zweck ist es im Allgemeinen wünschenswert, einen Maskierungsfilm auf dem Randabschnitt der Raster-Phasenverschiebungsmaske abzuscheiden, wo die Maskenstruktur nicht geschrieben wird. Hinsichtlich der gesamten Reihenfolge der Arbeitsschritte ist es daher wünschenswert, dass der Maskierungsfilm bereits während des Stadiums der Herstellung des Raster-Phasenverschiebungsmaskenrohlings ausgebildet wird. Demzufolge wird der Maskierungsfilm, um diese Art von Maske zu erhalten, zusammen mit dem Raster-Phasenverschiebungsfilm während der Herstellung des Raster-Phasenverschiebungsmaskenrohlings abgeschieden. Darüber hinaus kann eine Phasenverschiebungsmaske durch Abscheiden eines hochdurchlässigen Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat ausgebildet werden, wie es im Falle von Phasenverschiebungsmasken vom Levenson-Typ geschieht. Falls notwendig können ein elektrisch leitender Film und ein Ätzstoppfilm über irgendeinem der obigen Filme abgeschieden werden.
Der auf dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewählten Substrat abgeschiedene Film weist, während er keinen speziellen Beschränkungen unterworfen ist, eine Filmspannung auf, die, wenn sie als der Betrag der Filmwölbung durch das Substrat ausgedrückt wird, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 μm, mehr vorzugsweise nicht mehr als 0,3 μm, noch mehr vorzugsweise nicht mehr als 0,2 μm und höchst vorzugsweise nicht mehr als 0,1 μm beträgt. Bei einer großen Filmspannung kann die Substratdeformation verschlimmert werden, abhängig vom Ausmaß der Abdeckung durch den Film (Strukturierungsgebiet) über der Fotomaske, was möglicherweise dazu führt, dass die gewünschte Ebenheit nicht erreicht wird.
Wenn ein Film wie zum Beispiel ein Maskierungsfilm auf dem Substrat ausgebildet wird, deformiert die Spannung durch den Film das Substrat. Da eine Substratdeformation durch eine solche Filmspannung hauptsächlich eine Änderung in der Wölbung des Substrats verursacht, ändert sie die Form auf der Deckfläche des Substrats. Infolgedessen kann die Maskenherstellung, wenn die Form der Substratdeckfläche durch Vorhersagen in einem Substratstadium vor der Abscheidung des Maskierungsfilms, der Spannung des auszubildenden Films und der Form der Fotomaske, wenn sie durch eine Spannvorrichtung in einem Waferbelichtungssystem gehaltert wird, mit noch besseren Ausbeuten durchgeführt werden.
Die Filmspannung variiert abhängig von Filmart und Zusammensetzung als auch vom Herstellverfahren. So verursacht beispielsweise ein chrombasierter Film eine Zugspannung, während ein MoSi-basierter Film eine Druckspannung erzeugt. Die Deformation der Substratdeckfläche aufgrund von Filmspannung kann bestimmt werden durch Abscheiden eines vorgegebenen Films auf einem Substrat, dessen Deckflächenform und Höhe bereits gemessen wurden, und anschließendes, auf die Filmabscheidung folgendes Messen und Analysieren der Form und der Höhe der Substratdeckfläche. Mithin ist es durch Messung des Betrags an Deformation vor und nach der Abscheidung des Films an verschiedenen Positionen Deckfläche eines Substrats, Vormessung von Spannung und Grad der Deformation und, basierend auf diesen Messungen, Simulation der Form des Substrats, auf dem kein Film abgeschieden wurde, möglich, die Form des Substrats nach der Filmabscheidung vorauszusagen, und auf der Basis der vorausgesagten Form die Form zu bestimmen, die die Fotomaske haben wird, wenn sie in dem Belichtungsgerät eingespannt wird. Eine noch genauere Simulation ist möglich, wenn auch die Filmabdeckung (strukturierter Bereich) auf der Substratdeckfläche berücksichtigt wird, wenn eine Maskenstrukturierung als Fotomaske gebildet wurde. Infolgedessen werden in einem Verfahren, in dem ein oder zwei Schichten, die mindestens eine Maskierungsschicht oder eine Phasenverschiebungsschicht beinhalten, auf einer Deckfläche eines Substrats für einen Fotomaskenrohling abgeschieden werden, um einen Fotomaskenrohling zu bilden, die abgeschiedene Schicht strukturiert wird, um eine Fotomaske zu bilden, und die Fotomaske in ein Belichtungsgerät eingebaut wird, durch Simulation einer Änderung der Form auf der Deckfläche des Substrats von vor der Abscheidung des Films darauf bis zu dem Punkt, an dem die Fotomaske in das Belichtungsgerät eingebaut wird, Bestimmung der Form der Substratdeckfläche vor der Änderung, die der Deckfläche eine ebene Form verleiht, wenn die Fotomaske in das Belichtungsgerät eingebaut wird, und Auswählen eines Substrats als geeignetes Substrat, das diese Deckflächenform vor der Abscheidung aufweist, die Form und die Höhe der Substratdeckfläche in Übereinstimmung mit Bedingungen wie die auf dem Substrat abzuscheidende Filmart und Änderungen in der Form der Substratdeckfläche aufgrund des Films, variiert, was es ermöglicht, Substrate in höherer Ausbeute herzustellen, die in der Lage sind, eine gute Ebenheit zur Zeit der Verwendung der Fotomaske zu verleihen.
Wie oben beschrieben bietet das Substrat, wenn eine unter Verwendung des Substrats der Erfindung hergestellte Fotomaske in ein Waferbelichtungssystem eingespannt wird, eine ausgezeichnete Ebenheit. Es ist daher möglich, die Maskenstruktur an einer vorbestimmten Position genau auszurichten, was es erlaubt, eine Belichtungsstruktur von kleiner minimaler Strukturgröße mit hohen Positions- und Linienbreitegenauigkeiten auf einen Wafer zu schreiben. Ein solches Substrat erfüllt vollständig die Anforderungen für kleinere Strukturgeometrien in der Fotolithographie und ist insbesondere bevorzugt als Substrat für einen Fotomaskenrohling zur Herstellung von in der Belichtung von sehr feinen Strukturen verwendeten Fotomasken mit einer Linienbreite von 0,12 μm oder weniger und insbesondere 0,10 mm oder weniger.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden als Erläuterung und nicht als Beschränkung aufgeführt.
Beispiel 1
Unter Verwendung eines Ebenheitstesters wurde die Höhe eines Hauptoberflächenbereichs auf quadratischen Substraten für einen Fotomaskenrohling von 152 mm (6 Zoll) in Intervallen von 0,3 mm in horizontaler und vertikaler Richtung und mit einer Genauigkeit von 0,1 um oder weniger gemessen. Fünfzig (50) Substrate wurden ausgewählt, bei denen die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für den Hauptoberflächenbereich und dem Hauptoberflächenbereich gleich oder weniger als 0,5 μm betrug und der viereckige, ringförmige Bereich nach unten in Richtung des äußere Randes des Substrats geneigt war.
Durch Sputtern wurde ein 100 nm dicker Chromfilm auf jedes ausgewählte Substrat aufgebracht, um einen Fotomaskenrohling zu bilden. Auf dem Rohling wurde ein Fotolackfilm abgeschieden. Der Fotolackfilm wurde lithographisch bearbeitet, und der bearbeitete Fotolackfilm wurde als Ätzmaske verwendet, um eine Maskenstruktur auszubilden. Der Fotolackfilm wurde dann abgezogen, was in jedem Fall eine Fotomaske mit einer Linienrasterstruktur, die eine Linienbreite von 0,1 μm auf den Wafern während der Belichtung zur Verfügung stellte, und die eine Musterabdeckung (Prozent abgedeckt durch Chrom) in dem Hauptoberflächenbereich des Substrats von 94% aufwies. Als die resultierenden Fotomasken auf dem Maskentisch in einem Waferbelichtungssystem vakuumeingespannt wurden, zeigten 44 von den 50 Fotomasken eine akzeptable Ebenheit.
Vergleichsbeispiel 1
Unter Verwendung eines Ebenheitstesters wurde die Höhe eines Hauptoberflächenbereichs auf quadratischen Substraten für einen Fotomaskenrohling von 152 mm (6 Zoll) in Intervallen von 0,8 mm in horizontaler und vertikaler Richtung und mit einer Genauigkeit von 0,1 um oder weniger gemessen. Fünfzig (50) Substrate wurden ausgewählt, bei denen die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate für den Hauptoberflächenbereich und dem Hauptoberflächenbereich gleich oder weniger als 0,5 μm betrug und der viereckige, ringförmige Bereich nach unten in Richtung des äußere Randes des Substrats geneigt war.
Durch Sputtern wurde ein 100 nm dicker Chromfilm auf jedes ausgewählte Substrat aufgebracht, um einen Fotomaskenrohling zu bilden. Auf dem Rohling wurde ein Fotolackfilm abgeschieden. Der Fotolackfilm wurde lithographisch bearbeitet, und der bearbeitete Fotolackfilm wurde als Ätzmaske verwendet, um eine Maskenstruktur auszubilden. Der Fotolackfilm wurde dann abgezogen, was in jedem Fall eine Fotomaske mit einer Linienrasterstruktur, die eine Linienbreite von 0,1 μm auf den Wafern während der Belichtung zur Verfügung stellte, und die eine Musterabdeckung (Prozent abgedeckt durch Chrom) in dem Hauptoberflächenbereich des Substrats von 94% aufwies. Als die resultierenden Fotomasken auf dem Maskentisch in einem Waferbelichtungssystem vakuumeingespannt wurden, zeigten 34 von den 50 Fotomasken eine akzeptable Ebenheit.

Claims

Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling, die viereckig sind und auf jeder Seite eine Länge von mindestens 152,4 mm (6 Zoll) aufweisen, mit der Maßgabe, dass sich ein Paar von streifenförmigen Bereichen (2, 2) zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder des Paares von gegenüberliegenden Seiten entlang des äußeren Randes einer Deckfläche (1) eines Substrats erstreckt, auf der eine Maskenstruktur ausgebildet werden soll, wobei an jedem Ende in Längsrichtung ein Kantenabschnitt von 2 mm ausgenommen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Messen der Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate (21) für die streifenförmigen Bereiche (2, 2) auf der Substratdeckfläche (1) und den streifenförmigen Bereichen (2, 2) in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung, und Auswählen eines Substrats als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform, bei dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen Messpunkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt.
Verfahren zur Auswahl von Substraten für einen Fotomaskenrohling, die viereckig sind und auf jeder Seite eine Länge von mindestens 152,4 mm (6 Zoll) aufweisen, mit der Maßgabe, dass sich ein viereckiger, ringförmiger Bereich (3) zwischen 2 mm und 10 mm innerhalb jeder Seite entlang des äußeren Randes einer Deckfläche (1) eines Substrats erstreckt, auf der eine Maskenstruktur ausgebildet werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Messen der Höhe zwischen einer Ebene der kleinsten Quadrate (21) für den viereckigen, ringförmigen Bereich (3) auf der Substratdeckfläche (1) und dem viereckigen, ringförmigen Bereich (3) in Intervallen von 0,05 bis 0,35 mm in horizontaler und vertikaler Richtung, und Auswählen eines Substrats als Substrat mit einer akzeptablen Oberflächenform, bei dem die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten für die Höhe unter allen Messpunkten nicht mehr als 0,5 μm beträgt.