DE102007023034B4

DE102007023034B4 - Dummy-Rohling und Verfahren zum Bestimmen einer Rohlingschicht

Info

Publication number: DE102007023034B4
Application number: DE102007023034A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr. Dersch; Martin Dr. Sczyrba; Markus Dr. Waiblinger
Original assignee: Advanced Mask Technology Center GmbH and Co KG
Current assignee: Advanced Mask Technology Center GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2027-05-17
Also published as: JP4751900B2; JP2008244452A; DE102007023034A1

Abstract

Dummy-Rohling zum Festlegen von Belichtungsparametern eines Belichtungsverfahrens, wobei der Dummy-Rohling aufweist:
ein Substrat (1);
eine Rohlingsschicht (3) oder ein Rohlingsschichtsystem (31), die zur Nachahmung des Antwortverhaltens eines Schichten aus wenigstens zwei verschiedenen Materialien aufweisenden Multischichtsystems (12) eines vorgegebenen Maskenschichtsystems bei Bestrahlung mit einem Belichtungsstrahl (20) geeignet sind, wobei das Multischichtsystem (12) verschieden ist von dem Rohlingsschichtsystem (31); und
eine Strukturierungsschicht (18), die mit Hilfe des Belichtungsstrahls (20) zu strukturieren ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dummy-Rohling (d. h. ein Dummy-Blank), der zum Festlegen der Belichtungsparameter eines Belichtungsschrittes verwendet werden kann, bei welchem ein Strahl wie ein Elektronenstrahl zum Einsatz kommt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Festlegen einer Zusammensetzung einer Rohlingsschicht oder eines Rohlingsschichtsystems.
Während der Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie Halbleiterspeichern oder integrierten Schaltkreisen werden Halbleitersubstrate und auf dem Halbleitersubstrat abgeschiedene Schichten unter Einsatz herkömmlicher Verfahren strukturiert. Das Strukturieren erfolgt beispielsweise durch Auftragen einer Fotolackschicht auf die zu strukturierende Schicht. Das Fotolackmaterial lässt sich selektiv hinsichtlich dessen chemischer Eigenschaften durch Belichten mit Hilfe einer Fotomaske verändern. Aufgrund dieser geänderten chemischen Eigenschaften werden lediglich die belichteten oder nicht belichteten Gebiete in einem Entwickler löslich. Danach können die belichteten oder nicht belichteten Gebiete selektiv mittels des Entwicklers entfernt werden. Nach einem solchen Entwicklungsprozess wird eine strukturierte Fotolackschicht erzielt, die als Maske während der nächsten Verarbeitungsschritte einer bestimmten Schicht verwendet wird. Derzeit wird eine Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 157 bis 193 nm zum Belichten des Fotolackmaterials mittels einer Fotomaske verwendet. Nichtsdestotrotz wird aufgrund der Erfordernisse nach kleineren Strukturgrößen versucht, Strahlung mit kürzeren Wellenlängen zu verwenden, um die Auflösungsbeschränkungen derzeit verwendeter lithografischer Verfahren zu überwinden. Als Beispiel für kürzere Wellenlängen kann eine Extrem-UV(EUV)-Technologie verwendet werden unter Einsatz von Strahlung mit einer Wellenlänge von 13,4 nm.
Die Strahlung mit einer Wellenlänge von 13,4 nm liegt weit unter der Wellenlänge von sichtbarem Licht und ist nahe am Bereich von Röntgenstrahlen. Da EUV-Strahlung nahezu von jedem Material absorbiert wird, ist es nicht länger möglich, herkömmliche Belichtungssysteme unter Einsatz transparenter Masken und Licht-brechender Optiken wie Linsen zu verwenden. Aus diesem Grund wird EUV-Strahlung durch hoch reflektive Spiegeloptiken abgelenkt und fokussiert und auf die zu strukturierende Scheibe geformt und gerichtet.
Somit weisen EUV-Masken einen bestimmten EUV-Spiegel auf und sind auf einem Substrat mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet, um sicherzustellen, dass diese ihre Form auch bei zunehmender Erwärmung aufrechterhalten. 1 zeigt eine beispielhafte Querschnittsansicht einer EUV-Maske. Auf einer Oberfläche eines Maskensubstrats 11, welches aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, ist ein Multischichtsystem 12 angeordnet. Das Multischichtsystem 12 weist eine Dicke von näherungsweise 280 bis 350 nm auf und besteht aus vielen alternierenden Schichten verschiedener Materialien. Das Multischichtsystem 12 kann beispielsweise 40 bis 120 Schichten bestehend aus einem ersten und einem zweiten Material mit je einer Dicke von 2 bis 5 nm aufweisen. Das erste Material kann beispielsweise Silizium sein, wobei das zweite Material Molybdän sein kann. Weitere Beispiele beinhalten ein System aus Silizium/Beryllium oder ein Multischichtsystem aus alternierenden Schichten von drei oder mehr Materialien wie beispielsweise ein Molybdän/Ruthenium/Silizium-System. Das Multischichtsystem wirkt als reflektierendes System, da ein Teil der Strahlung an jeder Grenzfläche aus ersten und zwei ten Schichten reflektiert wird, so dass im Idealfall über 70% der einfallenden Strahlung reflektiert werden kann.
Auf dem Multischichtsystem 12 ist eine Abdeckungsschicht 16 angeordnet. Auf der Abdeckungsschicht 16 ist eine Mehrzahl von Absorptionsbereichen 13 positioniert. Die Absorptionsbereiche 13 können beispielsweise jeweils aus einem Abdeckungsschichtbereich 161, einem Pufferschichtbereich 171 und einem Absorberschichtbereich 181 aufgebaut sein. Die Absorbergebiete 13 sind als erhöhte Bereiche auf dem Multischichtsystem 12 ausgebildet, wobei Strahlungsreflexionsgebiete 14 des Multischichtsystems 12 zwischen den Absorbergebieten 13 positioniert sind. Die Anordnung der Absorbergebiete 13 und Reflexionsbereiche 14 entspricht dem Muster, das auf die zu verarbeitende Scheibe übertragen werden soll. Gewöhnlich fällt ein Strahl auf die reflektierende Maske unter einem kleinen Winkel bezüglich der Normalen ein.
Zum Herstellen von wie in 1 gezeigten EUV-Masken, wird ein Multischichtsystem 12 mit einem wie oben beschriebenen Aufbau auf einem Substrat 11 angeordnet. Das Substrat 11 besteht aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie ULE(„Ultra Low Expansion”)-Materialien, die z. B. Titan-dotiertes Quarzglas oder Zerodur^® enthalten. Dann wird eine Abdeckungsschicht mit einer Dicke von näherungsweise 11 nm auf dem Multischichtsystem 12 angeordnet. Danach wird eine Pufferschicht 17, die beispielsweise aus SiO₂ bestehen kann, auf die Abdeckungsschicht abgeschieden, wobei die Pufferschicht 17 etwa eine Dicke von ungefähr 50 nm aufweisen kann. Die Pufferschicht 17 dient als Stoppschicht während der Strukturierung der EUV-Maske.
Danach wird eine Absorberschicht 18 abgeschieden. Die Absorberschicht 18 kann beispielsweise Chrom, Tantalnitrid oder weitere Tantalverbindungen Aluminium-Kupfer, Titan oder Titanverbindungen und weitere geeignete Materialien aufweisen. Auf der Rückseite des Maskensubstrats 11 wird eine Rückseitenschicht angeordnet, die aus Chrom bestehen kann. Folglich wird der in 2 gezeigte Maskenrohling 21 erzielt. Danach wird ein Elektronenfotolackmaterial wie z. B. FEP 171 oder FEN 270 auf die Struktur abgeschieden. Das Elektronenfotolackmaterial (nicht gezeigt) wird mit Hilfe eines Elektronenstrahls und Entwicklers strukturiert, gefolgt von geeigneten Ätzschritten, um einen Aufbau zu erzielen, der demjenigen in 1 ähnelt.
Während der Belichtung mit einem beliebigen Strahl, z. B. einem Elektronenstrahl, treffen Elektronen mit einer typischen Energie von 20 bis 100 keV auf den mit dem Fotolack bedeckten Maskenrohling auf. Ein bestimmter Anteil der Primärelektronen reagiert direkt mit dem Fotolackmaterial. Dennoch wird ein Teil der Primärelektronen von der Absorberschicht für die EUV-Maske reflektiert und ein weiterer Teil tritt durch den Maskenrohling zum Substrat hindurch. Eine typische Tiefe, bis zu der die Elektronen eindringen, beträgt einige Hundert Nanometer. Während dieses Eindringprozesses finden verschiedenartige Wechselwirkungen zwischen den Primärelektronen und den Maskenmaterialien des Maskenrohlings statt. Dies führt zu Kollisionskaskaden und der Erzeugung von Sekundärelektronen. Die Sekundärelektronen werden um den auftreffenden Primärstrahl erzeugt und nehmen mit zunehmendem Abstand in der Intensität ab. Typische Bereiche liegen in der Größenordnung von 10 μm. Ein Teil der innerhalb des Rohlings erzeugten Sekundärelektronen verlassen den Rohling und führen zu einer zusätzlichen Fotolackbelichtung. Diese Elektronen werden als gestreute Sekundärelektronen bezeichnet. Hierin liegt der Ursprung für die wohlbekannten Proximity-Effekte. Somit müssen zum Herstellen einer Fotomaske die korrekten Lithografieparameter wie eine optimale Bestrahlungsdosis und Proximity-Effekt-Korrekturfaktoren ermittelt werden. Um diese Faktoren zu bestimmen, wird ein Dummy-Rohling mit Hilfe eines Elektronenstrahls belichtet, wobei der Dummy-Rohling einen Maskenrohling bildet, der später nicht als reelle Fotomaske verwendet wird.
In der Vergangenheit wurde beispielsweise ein Dummy-Rohling mit demselben Aufbau wie zum in 2 gezeigten reellen Maskenrohling als Dummy-Rohling verwendet. Dennoch sind aufgrund des speziellen Maskensubstrats 11, das aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht und aufgrund des bestimmten Multischichtsystems 12 derartige reelle EUV-Maskenrohlinge sehr teuer.
Ein weiterer Versuch wurde auf einen Dummy-Rohling gestützt, der beispielsweise in 3 gezeigt ist. Der in 3 gezeigte Dummy-Rohling weist ein Dummy-Substrat auf, das aus Quarz besteht. Auf dem Quarzsubstrat 1 ist eine Dummy-Schicht aus Si mit einer Dicke von ungefähr 89 nm angeordnet. Auf der Si-Schicht 2 ist eine Abdeckungsschicht 16 mit derselben Dicke wie eine gewöhnliche Abdeckungsschicht eines reellen Maskenrohlings positioniert. Eine Pufferschicht 17, die aus Siliziumdioxid bestehen kann, ist mit einer Dicke von ungefähr 10 nm auf die Abdeckungsschicht 16 aufgebracht, gefolgt von einer Absorberschicht 18, die aus demselben Material wie die Absorberschicht 18 eines reellen Maskenrohlings bestehen kann. Zudem entspricht die Dicke der Absorberschicht 18 der Dicke der Absorberschicht 18 eines reellen Maskenrohlings.
In LETZKUS, F.; [u. a.]: EUVL mask manufacturing: technologies and results; 25^th Annual BACUS Symposium on Photomask Technology; Proc. Of SPIE, 2005, Vol. 5992, S. 742–754 wird ein EUV-Masken-Blank mit einer Dummy-Schicht beschrieben, die den Multilagen-Spiegel ersetzt.
Es wurde gezeigt, dass ein Maskenprozess, der mit Hilfe eines derartigen Dummy-Maskenrohlings entwickelt wurde, nicht zu demselben Leistungsvermögen wie bei Übertragung auf die sehr teuren EUV-Rohlinge führt.
Demnach besteht ein Bedürfnis nach einem preiswerten EUV-Rohlingsmaterial, das dasselbe Maskenstrukturierungs-Lei stungsvermögen aufweist, das sich ergeben würde, falls der Maskenprozess mit dem sehr teuren EUV-Rohlingsmaterial selbst erfolgt. Darüber hinaus besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Bestimmen einer Rohlingsschicht oder eines Rohlingsschichtsystems, das Teil eines derartigen Dummy-Rohlings ausbildet.
Erfindungsgemäß wird ein Dummy-Rohling gemäß dem Patentanspruch 1 bereitgestellt. Darüber hinaus gibt die Erfindung das Verfahren gemäß Patentanspruch 16 an.
Die bevorzugten Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß weist ein Dummy-Rohling zum Festlegen von Belichtungsparametern eines beliebigen Belichtungsstrahlverfahrens ein Substrat, eine Rohlingsschicht oder ein Rohlingsschichtsystem auf, wobei sich der Dummy-Rohling zur Kennzeichnung des Antwortverhaltens eines vorgegebenen Maskenschichtsystems mit Schichten aus wenigstens zwei verschiedenen Materialien bei Bestrahlung mit dem Belichtungsstrahl eignet, wobei das Maskenschichtsystem verschieden ist von dem Rohlingsschichtsystem. Der Dummy-Rohling weist zudem eine Strukturierungsschicht auf, die mit Hilfe des Belichtungsstrahls strukturiert werden soll.
In diesem Zusammenhang betrifft der Ausdruck „vorgegebenes Maskenschichtsystem” ein Multischichtsystem, das gewöhnlich bei einem reellen Maskenrohling vorliegt. Genauer gesagt, sollte der Dummy-Rohling einen reellen Maskenrohling nachahmen. Demnach weist der Dummy-Rohling eine Rohlingsschicht oder ein Rohlingsschichtsystem auf, das zur Abbildung des Antwortverhaltens des einen Teil des reellen Maskenrohlings ausbildenden Multischichtsystems geeignet ist.
Der Belichtungsstrahl kann ein beliebiger Strahl sein, der zur Belichtung eines Fotolackmaterials geeignet ist. Beispielhafte Strahlen schließen Licht oder elektromagnetische Strahlung, z. B. VIS (sichtbares Licht, visible light) oder EUV-Strahlung, Elektronen oder weitere geladene oder ungeladene Partikel ein.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Dummy-Rohling zur Festlegung von Belichtungsparametern eines Belichtungsschrittes unter Verwendung von z. B. einem Elektronenstrahl eine Rohlingsschicht oder ein Rohlingsschichtsystem aufweisen sollte, das sich zur Nachahmung des Antwortverhaltens des Multischichtsystems der EUV-Maske bei Bestrahlung derselben mit dem Belichtungsstrahl eignet.
Dies lässt sich insbesondere dann erzielen, falls das Rohlingsschichtsystem eine Basisschicht und wenigstens eine vergrabene Schicht aufweist, deren Material verschieden ist von dem Material der Basisschicht. Beispielsweise kann die Rohlingsschicht aus Silizium bestehen, wobei eine beliebige der vergrabenen Schichten aus einem Material wie Chrom oder Tantalnitrid aufgebaut sein kann. Darüber hinaus kann die vergrabene Schicht auch aus einem Material bestehen, das Teil des Multischichtsystems ist.
Zudem kann die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem eine Schicht eines Basismaterials mit einem Dotierstoff sein. Beispielsweise kann das Basismaterial Silizium entsprechen und der Dotierstoff kann ein hiervon verschiedenes Material sein. Insbesondere können der Dotierstoff und das Basismaterial aus den Materialien des Maskenschichtsystems ausgewählt sein. Darüber hinaus kann die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem eine Schicht einer Legierung aufweisen, die aus den Materialien des Maskenschichtsystems besteht.
Als weiteres Beispiel kann die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem eine Schicht eines Materials aufweisen, das eine Ordnungszahl hat, die der effektiven Ordnungszahl des Maskenschichtsystems entspricht. In diesem Zusammenhang entspricht der Ausdruck „effektive Ordnungszahl” des Maskenschichtsystems dem gewichteten mittleren Wert der Ordnungszahlen der das Maskenschichtsystem darstellenden Materialien. Insbesondere wird dieser Mittelwert mit Hilfe von z. B. den Werten der verschiedenen Schichtdicken der das Maskenschichtsystem darstellenden Schichten gewichtet. Darüber hinaus kann das Substrat beispielsweise ein Quarzsubstrat sein, um weiter die Kosten des Dummy-Rohlings zu reduzieren. Zudem kann die Strukturierungsschicht denselben Aufbau aufweisen wie diejenige Strukturierungsschicht, welche in einem reellen Maskenrohling verwendet wird.
Ein Verfahren zum Bestimmen einer Rohlingsschicht oder eines Rohlingsschichtsystems, welche Teil eines wie oben definierten Dummy-Rohlings bilden, beinhaltet ein Bestrahlen eines reellen Maskenrohlings mit einem Belichtungsstrahl, Bestimmen einer absorbierten Bestrahlungsdosis in Abhängigkeit vom Abstand in Bezug auf eine Referenzposition, um Referenzeigenschaften zu erzielen, Bereitstellen eines Dummy-Rohlings mit einem Substrat, einer Rohlingsschicht oder eines Rohlingsschichtsystems sowie einer Strukturierungsschicht, Bestrahlen des Dummy-Rohlings mit einem Belichtungsstrahl, Bestimmen einer absorbierten Bestrahlungsdosis in Abhängigkeit vom Abstand in Bezug auf eine Referenzposition zum Erzielen von Dummy-Eigenschaften, Vergleichen der Dummy-Eigenschaften mit den Referenzeigenschaften, um ein Übereinstimmungsmaß zu erhalten, Ändern des Aufbaus der Rohlingsschicht oder des Rohlingsschichtsystems, bis das Übereinstimmungsmaß unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden sowohl der reelle Maskenrohling als auch der Dummy-Rohling mit Strahlung bestrahlt, welche dieselbe Beschaffenheit und dieselben Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise werden der Maskenrohling und der Dummy-Rohling mit einem Elektronenstrahl derselben Energie bestrahlt.
Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es trotz des möglicherweise nicht vollständig bekannten Aufbaus des reellen Maskenrohlings möglich, eine Rohlingsschicht oder ein Rohlingsschichtsystem festzulegen, das sich zur Abbildung des Antwortverhaltens des reellen Maskenrohlings eignet.
Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen erläutert.
1 zeigt eine Querschnittansicht einer herkömmlich verwendeten EUV-Maske;
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Maskenrohlings zum Herstellen der in 1 gezeigten Maske;
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Dummy-Rohlings;
4A zeigt eine Querschnittsansicht eines Dummy-Rohlings gemäß der Erfindung;
4B zeigt eine Querschnittsansicht eines Dummy-Rohlings gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Dummy-Rohlings beim Ausführen eines Elektronenstrahl-Belichtungsverfahrens; und
6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der effektiven Dosis in Abhängigkeit vom Abstand des einfallenden Strahls.
4A zeigt einen Dummy-Rohling 22 gemäß der Erfindung. Auf der Oberfläche eines Substrats 1 ist eine Rohlingsschicht 3 oder ein Rohlingsschichtsystems 31 bereitgestellt. Auf der Rohlingsschicht 3 oder dem Rohlingsschichtsystem 31 ist eine Abdeckungsschicht 16 angeordnet, gefolgt von einer Pufferschicht 17 und einer Absorberschicht 18. Auf der Rückseite des Substrats 1 ist eine Rückseitenschicht angeordnet, die etwa aus Chrom bestehen kann und eine Dicke von 60 nm einnehmen kann.
Das Substrat 1 kann beispielsweise aus Quarz bestehen. Zusätzlich kann die Abdeckungsschicht 16 denselben Aufbau und dieselbe Dicke wie die Abdeckungsschicht eines reellen Maskenrohlings einnehmen. Die Abdeckungsschicht kann etwa aus Silizium bestehen und eine Dicke von ungefähr mehr als 10 nm und z. B. weniger als 15 nm einnehmen. Ebenso kann die Pufferschicht 17 aus SiO₂ bestehen und eine Dicke von ungefähr 8 bis 12 nm einnehmen. Darüber hinaus kann die Absorberschicht aus TaN oder Chrom bestehen und eine Dicke von mehr als 50 und z. B. weniger als 80 nm einnehmen. Die Absorberschicht 18 entspricht der Strukturierungsschicht, welche mit Hilfe des Strahls strukturiert werden soll. Die Dicke und der Aufbau der Rohlingsschicht oder des Rohlingsschichtsystems hängt vom Aufbau und der Dicke des Multischichtsystems des reellen Maskenrohlings ab. Genauer gesagt werden mit Hilfe des Dummy-Rohlings dieser Erfindung die Lithografieparameter wie die Bestrahlungsdosis und der Proximity-Effekt-Korrekturfaktor für ein Strahlbelichtungsverfahren festgelegt und auf ein Verfahren mit dem reellen Maskenrohling übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Rohlingsschichtsystem eine Basisschicht und wenigstens eine vergrabene Schicht aufweisen. Wie beispielsweise in 4B gezeigt ist, kann das Rohlingsschichtsystem 31 beispielsweise eine erste Basisschicht 23, eine vergrabene Schicht 24a und eine zweite Basisschicht 25 aufweisen, wobei die erste und die zweite Basisschicht 23, 25 aus demselben Material oder auch aus verschiedenen Materialien bestehen können. Darüber hinaus können zwei oder mehrere vergrabene Schichten 24a, 24b angegeben werden, wobei die vergrabenen Schichten aus denselben oder aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. Die Basisschichten und die vergrabenen Schichten können insbesondere aus solchen Materialien bestehen, aus denen das Multischichtsystem des reellen Maskenrohlings ausgebildet ist.
Anders ausgedrückt, kann das Multischichtsystem der reellen Maske durch ein vereinfachtes Schichtsystem ersetzt werden, das beispielsweise eine geringere Anzahl von bis zu 10 verschiedenen Schichten anstelle von 40 bis 120 Schichten aufweist, welche gewöhnlich in einem Multischichtsystem eines reellen Maskenrohlings vorliegen. In dieser Ausführungsform kann die Dicke des Rohlingsschichtsystems gleich der Dicke des Multischichtsystems des reellen Maskenrohlings sein. Darüber hinaus können die Dicke der Basisschicht und der vergrabenen Schicht gleich der aufaddierten Dicken der einzelnen Schichten des Multischichtsystems entsprechen. Falls der reelle Maskenrohling beispielsweise 40 Einzelschichten aus Silizium mit einer Dicke von 4,2 nm und 40 Einzelschichten aus Molybdän mit einer Dicke von 2,7 nm aufweist, so weist eine Basisschicht aus Silizium eine Dicke von 168 nm auf und die vergrabene Schicht, welche aus Molybdän besteht, nimmt eine Dicke von 108 nm ein. Ebenso kann das Rohlingsschichtsystem mehr als eine Basisschicht aus Silizium und mehr als eine vergrabene Schicht aus Molybdän aufweisen. In diesem Fall addieren sich die Dicken der einzelnen Basisschichten auf 168 nm und die addierten Schichtdicken der einzelnen vergrabenen Schichten kommen auf 108 nm.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann die Rohlingsschicht eine Basisschicht und einen Dotierstoff aufweisen. Insbesondere sind die Atome des Dotierstoffs stochastisch in der Basisschicht verteilt. Beispielsweise kann die Basisschicht eine Siliziumschicht sein und der Dotierstoff kann aus einem anderen Material bestehen, z. B. einem Material mit einer höheren Ordnungszahl als Silizium. Beispielsweise kann ein Dotierstoff aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Molybdän und Tantal ausgewählt sein. Falls der reelle Maskenrohling darüber hinaus etwa ein Multischichtsystem aus Silizium und Molybdän aufweist, so wird insbesondere ein Dotierstoff aus Molybdän bevorzugt. Eine Dotierstoffkonzentration kann beliebig gewählt sein. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Dotierstoffkonzentration von Molybdän dem Molybdängehalt des Multischichtsystems des reellen Maskenrohlings entspricht. Falls demnach ein Multischichtsystem aus Beryllium oder Silizium oder ein Multischichtsystem aus Mo/Ru/Si in einem reellen Maskenrohling vorliegt, so wird bevorzugt, dass der Dotierstoff Beryllium oder Molybdän und Ruthenium entspricht. Ebenso kann eine entsprechende Legierung der bestimmten Materialien als Rohlingsschicht herangezogen werden, z. B. eine Si/Mo-Legierung oder eine Ru/Si- oder Mo/Ru/Si-Legierung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung kann die Rohlingsschicht aus einem Material mit einer Ordnungszahl aufgebaut sein, die der effektiven Ordnungszahl des Multischichtsystems entspricht. Falls beispielsweise das Multischichtsystem Silizium und Molybdänschichten aufweist, so kann die Rohlingsschicht aus einem Material mit einer Ordnungszahl aufgebaut sein, die zwischen 14 und 42 liegt. Beispielsweise kann ein Material aus der Gruppe bestehend aus Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder Gallium gewählt sein. Darüber hinaus kann die effektive Ordnungszahl des Multischichtsystems ein gewichteter Mittelwert sein unter Berücksichtigung der verschiedenen Anteile der einzelnen in dem Multischichtsystem vorliegenden Materialien. Falls demnach das Verhältnis der in dem Multischichtsystem vorliegenden Atome 3:2 ist, wobei dieses Verhältnis die Anzahl von Siliziumatomen geteilt durch die Anzahl von Molybdänatomen kennzeichnet, so entspricht das gewichtete Mittel 3 × Z(Si) + 2 × Z(Mo)/5 = 25.2 entsprechend einem Material der Rohlingsschicht aus Mangan oder Eisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Rohlingsschichtsystem eine beliebige Kombination einer oder mehrerer Schichten der oben beschriebenen Ausführungsformen sein.
Beim Herstellen einer EUV-Fotomaske ist dem Hersteller der exakte Aufbau des reellen Maskenrohlings gewöhnlich nicht bekannt. Darüber hinaus kann der Aufbau des reellen Maskenrohlings variieren. Demnach ist die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem, welche sich zur Abbildung des Antwortverhaltens des Maskenrohlings eignen, experimentell zu bestimmen.
5 zeigt einen Elektronenstrahlbelichtungsschritt, bei dem der Elektronenstrahl 20 auf eine Elektronenfotolackschicht 19 gerichtet wird, die auf der Absorberschicht 18 positioniert ist. Wie oben erläutert wurde, können verschiedenartige Wechselwirkungen zwischen den Primärelektronen und dem Rohlingsmaterial stattfinden, wobei ebenso Sekundärelektronen erzeugt werden.
Ebenso zeigt 6 ein Diagramm zur Darstellung der im Fotolackmaterial absorbierten Dosis in Abhängigkeit vom Abstand zum eingestrahlten Elektronenstrahl. Wie gezeigt ist, weist ein bestimmter Teil der Elektronen aufgrund der Rückstreuung der Elektronen durch das Multischichtsystem einen großen Abstand vom ursprünglichen Elektronenstrahl auf. Wie festzuhalten ist, hängen diese Eigenschaften von dem Maskenschichtsystem ab. Erfindungsgemäß sollte die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem des Dummy-Rohlings diese Eigenschaften abbilden, welche einem reellen Maskenrohling entnommen sind, mit dem ein Strahlbelichtungsverfahren, z. B. ein Elektronenstahlbelichtungsverfahren, durchgeführt wird.
Demnach kann die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem eines Dummy-Rohlings zunächst durch Bestimmen der absorbierten Dosis beim Bestrahlen des reellen Maskenrohlings mit einem Elektronenstrahl ermittelt werden, gefolgt von einem Bestimmen der Dosiseigenschaften eines Rohlingsschichtsystems, das auf eine solche Weise aufgebaut ist, wie dies in obigen Ausführungsformen erläutert wurde. Nach dem Variieren des Aufbaus der Rohlingsschicht oder des Rohlingsschichtsystems werden die Dosiseigenschaften untersucht. Dann wird die Rohlingsschicht oder das Rohlingsschichtsystem, das das höchste Maß an Übereinstimmung der Dosiseigenschaften aufweist, als Rohlingsschicht oder Rohlingsschichtsystem des Dummy-Rohlings gewählt.

1: Dummy-Substrat
11: Maskensubstrat
12: Multischichtsystem
13: Absorptionsbereich
14: Reflexionsbereich
15: Rückseitenschicht
16: Abdeckungschicht
17: Pufferschicht
171: Pufferschichtbereich
18: Absorberschicht
181: Absorberschichtbereich
19: Elektronenfotolack
2: Siliziumschicht
20: Elektronenstrahl
21: Maskenrohling
22: Dummy-Rohling
23: erste Basisschicht
24a, b: vergrabene Schicht
25: zweite Basisschicht
3: Dummy-Schicht
31: Dummy-Schichtstapel

Claims

Dummy-Rohling zum Festlegen von Belichtungsparametern eines Belichtungsverfahrens, wobei der Dummy-Rohling aufweist: ein Substrat (1); eine Rohlingsschicht (3) oder ein Rohlingsschichtsystem (31), die zur Nachahmung des Antwortverhaltens eines Schichten aus wenigstens zwei verschiedenen Materialien aufweisenden Multischichtsystems (12) eines vorgegebenen Maskenschichtsystems bei Bestrahlung mit einem Belichtungsstrahl (20) geeignet sind, wobei das Multischichtsystem (12) verschieden ist von dem Rohlingsschichtsystem (31); und eine Strukturierungsschicht (18), die mit Hilfe des Belichtungsstrahls (20) zu strukturieren ist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 1, wobei das Substrat (1) ein Quarzsubstrat aufweist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rohlingsschichtsystem (31) eine Basisschicht (23) und wenigstens eine vergrabene Schicht (24a, 24b) aufweist, die aus einem Material besteht, das vom Material der Basisschicht (23) verschieden ist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 3, wobei das Rohlingsschichtsystem wenigstens zwei vergrabene Schichten (24a, 24b) aufweist, die aus verschiedenen Materialien bestehen.
Dummy-Rohling nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine beliebige der vergrabenen Schichten (24a, 24b) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe bestehend aus Chrom und Tantalnitrid ausgewählt ist.
Dummy-Rohling nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Dicke der vergrabenen Schicht (24a, 24b) größer als 100 nm ist.
Dummy-Rohling nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Dicke der vergrabenen Schicht (24a, 24b) kleiner als 500 nm ist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Dicke der vergrabenen Schicht (24a, 24b) größer als 150 nm ist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Dicke der vergrabenen Schicht (24a, 24b) kleiner als 350 nm ist.
Dummy-Rohling nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Basisschicht (23, 25) Silizium aufweist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rohlingsschicht (3) oder das Rohlingsschichtsystem (31) eine Schicht eines Basismaterials mit einem Dotierstoff aufweist.
Dummy-Rohling nach Anspruch 11, wobei der Dotierstoff und das Basismaterial aus den Materialien des Multischichtsystems (12) ausgewählt sind.
Dummy-Rohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rohlingsschicht (3) oder das Rohlingsschichtsystem (31) eine Schicht oder eine Legierung aufweist, die aus den Materialien des Multischichtsystems besteht.
Dummy-Rohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rohlingsschicht (3) oder das Rohlingsschichtsystem (31) eine Schicht eines Materials aufweist, dessen Ordnungszahl der effektiven Ordnungszahl des Multischichtsystems entspricht.
Dummy-Rohling nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Strukturierungsschicht (18) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe bestehend aus Chrom und Tantalnitrid ausgewählt ist.
Verfahren zum Festlegen einer Rohlingsschicht (3) oder eines Rohlingsschichtsystems (31), welche Teil eines Dummy-Rohlings gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bilden, umfassend: (a) Bestrahlen eines Maskenrohlings mit einem Belichtungsstrahl (20); (b) Bestimmen einer absorbierten Bestrahlungsdosis in Abhängigkeit vom Abstand zu einer Referenzposition zur Bestimmung eines Antwortverhaltens des Maskenrohlings; (c) Bereitstellen eines Dummy-Rohlings, der ein Substrat (1), eine Rohlingsschicht (3) oder ein Rohlingsschichtsystem (31) und eine Strukturierungsschicht (18) umfasst; (d) Bestrahlen des Dummy-Rohlings mit einem Belichtungsstrahl (20); (e) Bestimmen einer absorbierten Bestrahlungsdosis in Abhängigkeit vom Abstand zu einer Referenzposition zur Bestimmung eines Antwortverhaltens des Dummy-Rohlings; (f) Vergleichen des Antwortverhaltens des Dummy-Rohlings mit dem Antwortverhalten des Maskenrohlings zur Bestimmung eines Übereinstimmungsmaßes; (g) Ändern des Aufbaus der Rohlingsschicht (3) oder des Rohlingsschichtsystems (31), bis das Übereinstimmungsmaß unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Referenzposition der Position eines einstrahlenden Elektronenstrahls entspricht.