DE102009014609A1

DE102009014609A1 - Fotomaskenrohling, Fotomaske und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102009014609A1
Application number: DE102009014609A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Hashimoto; Hiroyuku Iwashita; Atsushi Kominato
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: TW201003297A; KR101724046B1; US20110318674A1; KR20090104733A; US8029948B2; JP2009244752A; US20090246647A1; JP5530075B2; DE102009014609B4; US8323858B2; KR20160045652A; KR101615284B1; TWI481949B

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Fotomaskenrohling mit einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildeten lichtabschirmenden Schicht beauf: eine lichtabschirmende Lage, die aus Molybdänsilizidmetall hergestellt ist, deren Molybdänanteil größer ist als 20 Atom-% und nicht größer als 40 Atom-%, und die eine Dicke von weniger als 40nm hat, eine auf der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Antireflexionslage, die aus einer Molybdänsilizidverbindung hergestellt ist, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, und eine unter der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen.

Description

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Prioritätsvorteile von der am 31. März 2008 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-093517 , auf deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fotomaskenrohling und eine Fotomaske zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und ähnlichen Elementen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen und ähnlichen Elementen hat den Vorteil, dass eine Verbesserung des Leistungsvermögens und der Funktion (Hochgeschwindigkeitsbetrieb, niedriger Energieverbrauch, usw.) und eine Kostensenkung erzielt werden und schreitet beschleunigt voran. Eine derartige Miniaturisierung wird durch die Lithografietechnik unterstützt. Eine in Verbindung mit einer Belichtungsvorrichtung und einem Resistmaterial verwendete Übertragungsmaske bildet hierbei eine der Schlüsseltechniken.
In den vergangenen Jahren ist die Technologie für eine gemäß der Halbleiter-Designregel definierte 45 nm- bis 32 nm-Generation (Strukturbreite (Half Pitch (hp)) von 45 nm bis 32 nm) entwickelt worden. Die Strukturbreite von 45 nm bis 32 nm entspricht 1/4 bis 1/6 der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht. Insbesondere ist in der 45 nm-Generation und darunter die Anwendung ausschließlich der RET-Technik (Resolution Enhancement Technology (auflö sungsverbessernde Technologie)), wie beispielsweise einer herkömmlichen Phasenverschiebungstechnik, einer Beleuchtung unter schrägem Lichteinfall und einer Pupillenfilterung, und der OPC-Technik (Optical Proximity Correction (optische Abstandskorrektur)) unzureichend geworden. Daher sind die Hyper-NA-(numerische Apertur)Technik (Immersionslithografie) und die Doppelbelichtungs (Doppelstrukturierungs) technik erforderlich.
Bei der Phasenverschiebungstechnik wird Belichtungslicht, das durch einen Phasenverschiebungsabschnitt transmittiert wird, eine vorgegebene Phasendifferenz aufgeprägt. Unter Verwendung der Lichtinterferenzwirkung wird die Auflösung eines Übertragungsmusters verbessert.
Als Fotomasken mit einer durch die Phasenverschiebungstechnik verbesserten Auflösung ist ein Substratabtragungstyp bekannt, bei dem ein Quarzsubstrat durch Ätzen oder ein ähnliches Verfahren abgetragen wird, um einen Phasenverschiebungsabschnitt auszubilden. Außerdem ist ein anderer Typ bekannt, bei dem eine auf einem Substrat ausgebildete Phasenverschiebungsschicht strukturiert wird, um einen Phasenverschiebungsabschnitt auszubilden.
Als Fotomasken des Substratabtragungstyps sind eine Phasenverschiebungsmaske des Levenson-Typs, eine auflösungsverbessernde Phasenverschiebungsmaske, eine chromfreie Phasenverschiebungsmaske, usw. bekannt. Die chromfreie Phasenverschiebungsmaske wird in einen Typ klassifiziert, bei dem eine lichtabschirmende Lage linienweise vollständig entfernt ist, und in einen anderen Typ (einen sogenannten Zebra-Typ), bei dem eine lichtabschirmende Lage auf einer Linie strukturiert ist. Die Phasenverschiebungsmaske des Levenson-Typs oder die chromfreie Phasenverschiebungsmaske eines Typs, bei dem eine lichtabschirmende Lage in einem Übertragungsbereich vollständig entfernt ist, kann auch als alternativer Phasen schieber bezeichnet werden. Bei einer derartigen Phasenverschiebungsmaske wird 100% Belichtungslicht durch einen Phasenverschiebungsabschnitt transmittiert. Die auflösungsverbessernde Phasenverschiebungsmaske weist einen Lichtabschirmungsabschnitt, einen Lichtdurchlassgradsteuerungsabschnitt (Phasenverschiebung von 360° = 0°) und einen 180°-Phasenverschiebungsabschnitt auf, der durch Abtragen eines Glassubstrats ausgebildet wird. Bei jedem der vorstehend erwähnten Typen muss ein Lichtabschirmungsbereich in einem Umfangsabschnitt (Außenumfangsbereich) entlang vier Seiten der Fotomaske (Retikel) ausgebildet werden.
Als Fotomaske des Typs, bei dem ein Phasenverschiebungsabschnitt durch Strukturieren einer auf einem Substrat ausgebildeten Phasenverschiebungsschicht ausgebildet wird, ist eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske oder eine ähnliche Maske bekannt.
Als ein Fotomaskenrohling zum Herstellen der vorstehend erwähnten chromfreien Phasenverschiebungsmaske ist ein Fotomaskenrohling bekannt, bei dem eine lichtabschirmende CrO/Cr-Schicht (lichtabschirmende Schicht) auf einem transparenten Substrat ausgebildet ist, wobei die lichtabschirmende Schicht aus einer Laminatstruktur aus einer lichtabschirmenden Cr-Lage und einer obersten Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen (Antireflexionslage) besteht. Die lichtabschirmende Schicht hat eine Gesamtdicke von 70 bis 100 nm (vergl. Abschnitt [0005] des Patentdokuments JP-A-2007-241136 (Patentdokument 1)). Ein Verfahren zum Herstellen der chromfreien Phasenverschiebungsmaske wird folgendermaßen implementiert. Ein Substrat wird unter Verwendung eines lichtabschirmenden Schichtmusters als Ätzmaske abgetragen, und ein zum Ausbilden des lichtabschirmenden Schichtmusters verwendetes Resistmusters wird entfernt. Daraufhin wird ein Resist erneut aufgebracht, und es werden ein Belichtungs- und Entwicklungsprozess ausgeführt, um einen Abschnitt einer lichtabschirmenden Schicht zu schützen, der nicht entfernt werden soll. Dann wird ein unnötiger Abschnitt der lichtabschirmenden Schicht durch Ätzen entfernt. Dadurch wird eine Fotomaske mit einem Lichtabschirmungsbereich in einem Außenumfangsbereich des Substrats und, falls erwünscht, ein lichtabschirmendes Muster in einem Übertragungsbereich erhalten. Daher erfüllt die lichtabschirmende Schicht sowohl eine Funktion als eine Ätzmaske (die als harte Maske bezeichnet werden kann) als auch eine weitere Funktion als eine lichtabschirmende Schicht zum Ausbilden eines Lichtabschirmungsbereichs oder eines lichtabschirmenden Musters.
Im Allgemeinen ist es zum Verbessern der kleinsten Strukturgröße CD (Critical Dimension) einer Fotomaske zweckdienlich, die Dicke einer lichtabschirmenden Schicht und die Dicke eines zum Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht verwendeten Resistmaterials zu vermindern. Wenn die Dicke der lichtabschirmenden Schicht vermindert wird, nimmt jedoch ein OD-(optische Dichte)Wert ab. Um einen allgemein erforderlichen OD-Wert von 3 zu erhalten, muss die vorstehend erwähnte lichtabschirmende CrO/Cr-Schicht mindestens eine Gesamtdicke von etwa 60 nm haben. Daher ist eine wesentliche Verminderung der Dicke schwierig. Wenn die Dicke der lichtabschirmenden Schicht nicht vermindert werden kann, kann aufgrund der Ätzselektivität zwischen der lichtabschirmenden Schicht und dem Resistmaterial auch die Dicke der Resistschicht nicht vermindert werden. Daher kann keine wesentliche Verbesserung des CD-Wertes erwartet werden.
In Patentdokument 1 wird ein Verfahren zum Lösen des das vorstehend erwähnten Problems vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren wird ein Maskenrohling mit einem Substrat, einer zweiten Ätzmaskenschicht auf Cr-Basis, einer lichtabschirmenden Schicht auf MoSi-Basis und einer ersten Ätz maskenschicht auf Cr-Basis (die auch als Antireflexionsschicht dient) verwendet (vergl. Abschnitt [0038] in Patentdokument 1), die nacheinander auflaminiert sind. Unter Verwendung der zweiten Ätzmaskenschicht auf Cr-Basis mit einer verminderten Dicke wird das Substrat mit einer hohen Genauigkeit abgetragen (vergl. Abschnitt [0039] in Patentdokument 1). Außerdem kann unter Verwendung der ersten Ätzmaskenschicht auf Cr-Basis mit einer verminderten Dicke die Dicke der Resistschicht vermindert werden, wodurch die CD-Genauigkeit der lichtabschirmenden Schicht verbessert wird (vergl. Abschnitte [0049] und [0035] von Patentdokument 1). Gleichzeitig wird gewährleistet, dass die lichtabschirmende Schicht einen OD-Wert von 3 aufweist (vergl. Abschnitt [0046] in Patentdokument 1).
Das vorstehend erwähnte Verfahren hat jedoch zum Ziel, den CD-Wert durch Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht und der Ätzmaskenschicht als getrennte Schichten aus verschiedenen Materialien und unter Verwendung der Ätzmaskenschicht, die eine sehr kleine Dicke und im Vergleich zur Resistschicht eine hohe Ätzselektivität aufweist, als Ätzmaske für die lichtabschirmende Schicht zu verbessern. Dadurch wird die Dicke der lichtabschirmenden Schicht selbst nicht vermindert.
Außerdem wird durch das vorstehend erwähnte Verfahren keine Verbesserung hinsichtlich einer Beständigkeit der lichtabschirmenden Schicht bezüglich einer Wärmebehandlung, einer chemischen Beständigkeit (Maskenreinigungsbeständigkeit) der lichtabschirmenden Schicht, einer Schichtspannung jeder der Schichten und Lagen, wie beispielsweise der lichtabschirmenden Schicht und der Ätzmaskenschicht, einer Flachheitsschwankung des Substrats vor und nach der Herstellung der Fotomaske (Musterpositionsgenauigkeit), usw. erzielt.
Insofern nicht die Dicke der lichtabschirmenden Schicht selbst vermindert und die vorstehend erwähnte Verbesserung erzielt wird, ist die Fotomaske für eine ArF-Lithografie mit ultrahoher numerischer Apertur (NA) und eine Doppelstrukturierung nicht anwendbar. Um eine erforderliche Auflösung (SRAF-(Sub-Resolution Assist Feature) Auflösungen von 60 nm und 42 nm sind für Strukturbreiten (Half Pitch) von 45 nm bzw. 32 nm erforderlich: gemäß ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) 2006) und die erforderliche CD-Genauigkeit zu erhalten, ist es erwünscht, eine lichtabschirmende Schicht zu erhalten, die mit einer Resistschichtdicke von 200 nm oder weniger, vorzugsweise 150 nm oder weniger, verarbeitbar ist. Es ist allerdings schwierig, einen Fotomaskenrohling und eine Fotomaske mit praktischer Qualität bereitzustellen.
Der vorstehende Sachverhalt trifft auch beispielsweise auf einen Fotomaskenrohling mit einem Substrat, einer Phasenverschiebungsschicht auf MoSi-Basis, einer zweiten Ätzmaskenschicht auf Cr-Basis, einer lichtabschirmenden Schicht auf MoSi-Basis und einer ersten Ätzmaskenschicht auf Cr-Basis (die auch als Antireflexionsschicht dient) zu, die nacheinander auflaminiert sind (vergl. Abschnitt [0174] des Patentdokuments JP-A-2007-241065 (Patentdokument 2)).
Der vorstehende Sachverhalt trifft außerdem auf eine sogenannte binäre Fotomaske zu, die eine lichtabschirmende Schicht mit einer Laminatstruktur aus einem Material auf MoSi-Basis aufweist, z. B. eine Laminatstruktur aus einer primären lichtabschirmenden MoSiN-Lage und einer MoSiON-Antireflexionslage, die von einer Substratseite nacheinander auflaminiert sind (vergl. JP-A-2006-78825 (Patentdokument 3)).
Um ein Feinmuster mit einer DRAM-Strukturbreite (Half Pitch (hp)) von 45 nm und darunter gemäß der Halbleiter- Designregel auszubilden, muss ein Belichtungsverfahren mit ultrahoher numerischer Apertur (NA) mit einer numerischen Apertur NA von mehr als 1 (NA > 1) verwendet werden, z. B. ein Immersionsbelichtungsverfahren.
Das Immersionsbelichtungsverfahren ist ein Belichtungsverfahren, bei dem ein Zwischenraum zwischen einem Wafer und einer untersten Linse einer Belichtungsvorrichtung mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Bei der Immersionsbelichtung wird im Vergleich zu dem Fall, in dem der Zwischenraum mit Luft mit einem Brechungsindex von 1 gefüllt ist, die numerische Apertur NA proportional zu einem Brechungsindex der Flüssigkeit erhöht, so dass die Auflösung verbessert wird. Die numerische Apertur NA ist durch NA = n·x·sinθ gegeben, wobei θ einen Winkel zwischen einer optischen Achse und einem äußersten Lichtstrahl bezeichnet, der auf die unterste Linse der Belichtungsvorrichtung auftrifft (maximaler Einfallswinkel), und n stellt einen Brechungsindex eines Mediums zwischen dem Wafer und der untersten Linse der Belichtungsvorrichtung dar.
In dem Fall, in dem ein Feinmuster mit einer DRAM-Strukturbreite (hp) von 45 nm und darunter gemäß der Halbleiter-Designregel unter Verwendung des Immersionsbelichtungsverfahrens mit einer numerischen Apertur NA von mehr als 1 (NA > 1) ausgebildet wird, hat sich jedoch gezeigt, dass die erwartete Auflösung und die CD-Genauigkeit (einschließlich der Linearität) nicht erhalten werden können.
Der Grund hierfür ist folgender. Wenn eine Musterbreite eines Maskenmusters kleiner ist als eine Belichtungswellenlänge, sind, wenn ein Einfallswinkel auf eine Fotomaske (ein Winkel, der durch eine Normale zu einem Substrat und dem einfallenden Licht gebildet wird) klein ist (im Fall eines näherungsweise normalen Lichteinfalls), Austrittswinkel von gebrochenen Lichtstrahlen der ±1. Ordnung, die von der Fo tomaske emittiert werden, groß, so dass die gebrochenen Lichtstrahlen der ±1. Ordnung nicht mehr länger auf eine Linse mit einem endlichen Durchmesser auftreffen. In diesem Fall wird das Maskenmuster nicht aufgelöst. Um das vorstehend erwähnte Problem zu vermeiden, wird der Einfallswinkel auf die Fotomaske vergrößert (schräger Lichteinfall). Dann werden die Austrittswinkel der gebrochenen Lichtstrahlen der ±1. Ordnung, die von der Fotomaske emittiert werden, klein, so dass die gebrochenen Lichtstrahlen der ±1. Ordnung auf die Linse mit einem endlichen Durchmesser auftreffen. Dadurch wird das Maskenmuster aufgelöst.
Wenn der Einfallswinkel auf die Fotomaske vergrößert wird, tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, dass eine Abschattung auftritt, die die Auflösung nachteilig beeinflusst. Insbesondere wird, wie in 13 dargestellt ist, vorausgesetzt, dass das Belichtungslicht EL schräg auf eine Seitenwand eines lichtabschirmenden Musters 130 auftrifft. In diesem Fall wird aufgrund der dreidimensionalen Struktur (insbesondere der Höhe) des lichtabschirmenden Musters ein Schatten erzeugt. Aufgrund des Vorhandenseins des Schattens kann die Größe des Maskenmusters auf der Fotomaske nicht exakt übertragen werden und wird die Lichtmenge vermindert (die Leuchtkraft wird vermindert).
Wie vorstehend beschrieben wurde, führt, wenn ein Muster unter Verwendung einer von einem Fotomaskenrohling hergestellten Fotomaske auf einen Gegenstand, z. B. einen Wafer, übertragen wird, eine Verminderung der Breite des Musters zu einem Problem hinsichtlich einer Abnahme der Auflösung aufgrund der Höhe der Seitenwand des Musters. Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, muss die Dicke eines Übertragungsmusters vermindert werden. Daher muss die Dicke der lichtabschirmenden Schicht vermindert werden.
Jedes der in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschriebenen Verfahren zielt jedoch darauf ab, den CD-Wert durch Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht und der Ätzmaskenschicht als separate Schichten aus verschiedenen Materialien und unter Verwendung der Ätzmaskenschicht, die eine sehr kleine Dicke und im Vergleich zur Resistschicht eine hohe Ätzselektivität hat, als Ätzmaske für die lichtabschirmende Schicht zu verbessern. Daher wird die Dicke der lichtabschirmenden Schicht selbst nicht vermindert. Infolgedessen ist die Verminderung der Dicke des Übertragungsmusters unzureichend.
Daher ist es schwierig, einen Fotomaskenrohling und eine Fotomaske bereitzustellen, die dazu geeignet sind, eine Verminderung der Dicke der lichtabschirmenden Schicht zu erzielen (und damit eine Verminderung der Dicke des Übertragungsmusters), was für eine 45 nm-DRAM-Generation und darunter (Strukturbreite von 45 nm und weniger), insbesondere für eine 32 nm- bis 22 nm-DRAM-Generation, gemäß der Halbleiter-Designregel erforderlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material für eine Generation bereitzustellen, die eine Resistschichtdicke von 200 nm oder weniger (allgemein 45 nm oder weniger) und insbesondere eine Resistschichtdicke von 150 nm oder weniger (allgemein 32 nm oder weniger) anstrebt.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dickenverminderung einer lichtabschirmenden Schicht zu erreichen, die für eine ultrahohe NA-Technik und eine Doppelstrukturierung geeignet ist, die für eine 45 nm-DRAM-Generation und darunter, insbesondere eine 32 nm- bis 22 nm-DRAM-Generation gemäß der Halbleiter-Designregel erforderlich ist.
Es ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fotomaskenrohling bereitzustellen, der dazu ge eignet ist, eine Auflösung von 50 nm oder weniger eines Musters auf einer Maske zu erzielen.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß kann ein Fotomaskenrohling und eine Fotomaske bereitgestellt werden, die jeweils eine praktische Qualität haben, die für eine Generation erforderlich ist, die eine Resistschichtdicke von 200 nm oder weniger oder sogar eine Resistschichtdicke von 150 nm oder weniger anstrebt.
Erfindungsgemäß kann außerdem ein Fotomaskenrohling und eine Fotomaske bereitgestellt werden, durch die eine Verminderung der Dicke einer primären lichtabschirmenden Schicht (und damit eine Verminderung der Dicke eines Übertragungsmusters) erreichbar sind, und die für eine ultrahohe NA-Technik und eine Doppelstrukturierung geeignet sind, die für eine 45 nm-DRAM-Generation und darunter, insbesondere für eine 32 nm- bis 22 nm-DRAM-Generation, gemäß der Halbleiter-Designregel geeignet sind.
Erfindungsgemäß kann außerdem ein Fotomaskenrohling und eine Fotomaske bereitgestellt werden, die dazu geeignet sind, eine Auflösung von 50 nm oder weniger eines Musters auf einer Maske zu erzielen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
1 eine schematische Querschnittansicht eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings;
2 eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings;
3 eine schematische Querschnittansicht eines dritten Beispiels eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings;
4 eine schematische Querschnittansicht eines vierten Beispiels eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings;
5A bis 5E schematische Querschnittansichten zum Beschreiben eines Prozesses zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß dem ersten Beispiel;
6A bis 6K schematische Querschnittansichten zum Beschreiben eines Prozesses zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß dem zweiten Beispiel;
7A bis 7J schematische Querschnittansichten zum Beschreiben eines Prozesses zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß dem dritten Beispiel;
8A bis 8M schematische Querschnittansichten zum Beschreiben eines Prozesses zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß dem vierten Beispiel;
9A bis 9J schematische Querschnittansichten zum Beschreiben eines Prozesses zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß einem fünften Beispiel;
10 eine schematische Querschnittansicht eines Fotomaskenrohlings gemäß einem Referenzbeispiel 1;
11 eine schematische Querschnittansicht eines Fotomaskenrohlings gemäß einem Referenzbeispiel 2;
12 eine schematische Querschnittansicht eines Fotomaskenrohlings gemäß einem Vergleichsbeispiel 1;
13 eine schematische Querschnittansicht zum Beschreiben eines Abschattungsproblems;
14 eine Ansicht zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Molybdänanteilverhältnis in einer dünnen Schicht aus einem Molybdänsilizidmetall und einer optischen Dichte pro Dickeneinheit;
15 eine Ansicht, die mit der Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens einer lichtabschirmenden Schicht in Beziehung steht, nach einer Wärmebehandlung der erfindungsgemäßen Fotomaske gemäß dem ersten Beispiel; und
16 eine Ansicht, die mit der Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens einer lichtabschirmenden Schicht in Beziehung steht, nach einer Wärmebehandlung der Fotomaske gemäß dem Referenzbeispiel 1.
Ein erfindungsgemäßer Fotomaskenrohling dient zum Herstellen einer Fotomaske für eine ArF-Excimerlaserbelichtung und weist ein lichtdurchlässiges Substrat und eine auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildete lichtabschirmende Schicht auf. Die lichtabschirmende Schicht weist eine lichtabschirmende Lage, die aus einem Molybdänsilizidmetall mit einem Molybdänanteil von mehr als 20 Atom-% und nicht mehr als 40 Atom-% gebildet wird und eine Dicke von weniger als 40 nm hat, eine auf der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Antireflexionslage, die eine Molybdänsilizidverbindung aufweist, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, und eine unter der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen auf (Struktur 1).
Der vorliegende Erfinder hat festgestellt, dass die aus einem Molybdänsilizidmetall mit einem Molybdänanteil von mehr als 20 Atom-% und nicht mehr als 40 Atom-% ausgebildete lichtabschirmende Lage im Vergleich zu einer Zusammensetzung (mit einem Molybdänanteil von nicht mehr als 20 Atom-% oder mehr als 40 Atom-%), die außerhalb des vorstehend erwähnten Bereichs liegt, ein relativ großes Lichtabschirmungsvermögen für durch einen ArF-Excimerlaser emittiertes Belichtungslicht hat, wie in 14 dargestellt ist; dass ein vorgegebenes Lichtabschirmungsvermögen (optische Dichte) erhalten wird, wenn die lichtabschirmende Lage eine Dicke von weniger als 40 nm hat, die wesentlich kleiner ist als eine herkömmliche Dicke; und dass durch Kombinieren der lichtabschirmenden Lage mit einer Antireflexionslage und einer Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen, die ein einem herkömmlichen Wert entsprechendes Lichtabschirmungsvermögen aufweist, ein Lichtabschirmungsvermögen erhalten wird, das für eine licht abschirmende Schicht einer Fotomaske für eine ArF-Excimerlaserbelichtung ausreichend ist. Basierend auf diesen Ergebnissen ist die erfindungsgemäße Struktur 1 entwickelt worden.
Durch die erfindungsgemäße Struktur 1 werden folgende Wirkungen erzielt.

(1) Durch Vermindern der Dicke der lichtabschirmenden Schicht (Vermindern der Dicke eines Übertragungsmusters) werden folgende Wirkungen erzielt.
1) Ein Kollabieren eines Musters während eines Maskenreinigungsprozesses wird verhindert.
2) Infolge der Dickenverminderung der lichtabschirmenden Schicht wird die Höhe einer Seitenwand eines Maskenmusters vermindert. Dadurch wird die Mustergenauigkeit insbesondere in einer Seitenwandhöhenrichtung verbessert, wodurch die CD-Genauigkeit (insbesondere die Linearität) erhöht wird.
3) Insbesondere bei einer für eine hohe NA-(Immersions)Generation verwendeten Fotomaske muss die Dicke des Maskenmusters vermindert werden (muss die Höhe der Seitenwand des Maskenmusters vermindert werden), um eine Abschattung zu verhindern. Diese Bedingung ist erfüllt.
(2) Wenn der Mo-Anteil der lichtabschirmenden Lage innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegt, werden die folgenden Wirkungen erzielt.
1) Im Vergleich zu einer außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegenden Zusammensetzung wird während eines Trockenätzprozesses unter Verwendung eines Gases auf Fluorbasis eine relativ hohe Ätzrate erhalten.

Erfindungsgemäß bezeichnet eine aus Molybdänsilizidmetall hergestellte lichtabschirmende Lage eine lichtabschirmende Lage, die im Wesentlichen aus Molybdän und Silizium besteht (eine Metallschicht, die im Wesentlichen sauerstoff- und stickstofffrei ist). ”Im Wesentlichen sauerstoff- und stickstofffrei“ bedeutet, dass Sauerstoff und Stickstoff innerhalb eines Bereichs enthalten sind, gemäß dem sich die erfindungsgemäßen Wirkungen entfalten können (der Anteil von Sauerstoff und Stickstoff ist jeweils kleiner als 5 Atom-% des Gesamtanteils der Komponenten der lichtabschirmenden Lage). Hinsichtlich des Lichtabschirmungsvermögens ist es bevorzugt, wenn die lichtabschirmende Lage weder Sauerstoff noch Stickstoff enthält. Sauerstoff und Stickstoff werden jedoch häufig während eines Schichtausbildungsprozesses oder eines Fotomaskenherstellungsprozesses als Verunreinigungen beigemischt. Daher sind Sauerstoff und Stickstoff innerhalb eines Bereichs zulässig, in dem das Lichtabschirmungsvermögen nicht wesentlich beeinflusst wird.
Erfindungsgemäß kann die aus Molybdänsilizidmetall hergestellte lichtabschirmende Lage ein anderes Element oder andere Elemente (Kohlenstoff, Helium, Wasserstoff, Argon, Xenon, usw.) innerhalb eines Bereichs enthalten, in dem die vorstehend erwähnten Eigenschaften und Wirkungen nicht beeinträchtigt werden.
Erfindungsgemäß hat die lichtabschirmende Lage vorzugsweise eine Dicke von nicht weniger als 30 nm und weniger als 40 nm, bevorzugter eine Dicke im Bereich von 33 nm bis 38 nm.
Der erfindungsgemäße Fotomaskenrohling ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflexionslage Molybdän in einem Anteil von mehr als 0 Atom-% und nicht mehr als 10 Atom-% enthält (Struktur 2).
Der vorliegende Erfinder hat festgestellt, dass durch Kombinieren der lichtabschirmenden Lage mit einem relativ hohen Mo-Anteil und der Antireflexionslage mit einem relativ niedrigen Mo-Anteil eine Lagenstruktur der lichtabschirmenden Schicht erhalten wird, die die Anforderungen hinsichtlich der optischen Eigenschaften und der chemischen Bestän digkeit erfüllt. Basierend auf diesen Ergebnissen ist die erfindungsgemäße Struktur 2 entwickelt worden.
Durch die erfindungsgemäße Struktur 2 werden folgende Wirkungen erzielt.

(1) Wenn der Mo-Anteil der Antireflexionslage innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegt, werden die folgenden Wirkungen erzielt.
1) Im Vergleich zu einer außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegenden Zusammensetzung ist die chemische Beständigkeit (Reinigungsbeständigkeit) der Antireflexionslage ausgezeichnet.
2) Im Vergleich zu einer außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegenden Zusammensetzung ist die Wärmebehandlungsbeständigkeit der Antireflexionslage ausgezeichnet.

Insbesondere wird verhindert, dass sich die Antireflexionslage der Struktur 2 durch eine Wärmebehandlung und durch eine Verschlechterung der Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens trübt.
Erfindungsgemäß kann als Material der Antireflexionslage, die aus einer Molybdänsilizidzusammensetzung hergestellt ist, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC und MoSiOCN verwendet werden. MoSiO und MoSiON sind unter anderem hinsichtlich der chemischen Beständigkeit und der Wärmebeständigkeit bevorzugt, und MoSiON ist hinsichtlich der Defektqualität von Maskenrohlingen bevorzugt.
Erfindungsgemäß nimmt, wenn MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC und MoSiOCN oder eine ähnliche Zusammensetzung als Material der Antireflexionslage eine größere Menge Mo enthält, die Reinigungsbeständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegen ein Alkalki (Ammoniakwasser oder ein ähnliches Alkali) oder heißes Wasser ab. Hinsichtlich des vorstehenden Sachverhalts ist der Mo-Anteil von MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC und MoSiOCN oder einer ähnlichen Zusammensetzung als Material der Antireflexionslage vorzugsweise so klein wie möglich.
Wenn eine Wärmebehandlung (Glühbehandlung) für eine Spannungssteuerung bei einer hohen Temperatur ausgeführt wird, wird durch einen größeren Mo-Anteil eine Trübung einer Schichtoberfläche verursacht. Dies hat seine Ursache vermutlich darin, dass sich auf der Oberfläche MoO anlagert. Um die vorstehend erwähnte Erscheinung zu verhindern, ist es bevorzugt, wenn in MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC und MoSiOCN oder einer ähnlichen Zusammensetzung als Material der Antireflexionslage der Mo-Anteil in der Antireflexionslage kleiner ist als 10 Atom-%. Wenn der Mo-Anteil jedoch zu gering ist, tritt während eines DC-Sputterprozesses eine deutliche abnormale Entladung auf und nimmt die Häufigkeit von Defekten zu. Daher ist es erwünscht, dass der Mo-Anteil innerhalb eines Bereichs liegt, gemäß dem ein Sputterprozess normal ausgeführt wird. In Abhängigkeit von einer Aufbringungstechnik kann eine Schichtausbildung auch ausgeführt werden, ohne dass Mo verwendet wird.
Erfindungsgemäß hat die Antireflexionslage vorzugsweise eine Dicke von 5 nm bis 15 nm, bevorzugter von 8 nm bis 12 nm.
Erfindungsgemäß ist eine Schichtspannung der lichtabschirmenden MoSi-Lage durch Einstellen eines Ar-Gasdrucks, eines He-Gasdrucks und von Wärmebehandlungsbedingungen frei steuerbar auf eine Zugspannung oder eine Druckspannung. Beispielsweise wird durch Steuern der Schichtspannung der lichtabschirmenden MoSi-Lage auf eine Zugspannung eine Druckspannung der Antireflexionslage (die beispielsweise aus MoSiON besteht) mit der Zugspannung der lichtabschirmenden MoSi-Lage ausgeglichen. Daher gleichen sich die Spannungen der jeweiligen Lagen der lichtabschirmenden Schicht gegenseitig aus, so dass die gesamte Schichtspannung der lichtab schirmenden Schicht minimiert wird (im Wesentlichen Null ist)
Wenn die lichtabschirmende Lage aus MoSiN besteht, ist die Schichtspannung der MoSiN-Lage dagegen eine Druckspannung, so dass eine Spannungssteuerung der lichtabschirmenden Lage schwierig ist. Daher ist es schwierig, ein Gleichgewicht mit der Druckspannung der Antireflexionslage (die beispielsweise aus MoSiON besteht) zu erhalten.
Erfindungsgemäß weist der Fotomaskenrohling vorzugsweise eine Ätzmaskenschicht auf, die auf der lichtabschirmenden Schicht und in Kontakt damit ausgebildet ist und aus einem Material besteht, das als eine Hauptkomponente Chrom enthält (Struktur 3). Mit dieser Struktur wird eine Verminderung der Resistschichtdicke erreicht.
Erfindungsgemäß besteht die Ätzmaskenschicht vorzugsweise aus einem Material, das eine der folgenden Komponenten als eine Hauptkomponente enthält: Chromnitrid, Chromoxid, Chromoxynitrid und Chromoxycarbonitrid (Struktur 4). Diese Materialien haben eine hohe Ätzselektivität bezüglich der Antireflexionslage oder der lichtabschirmenden Lage, die unter der Ätzmaskenschicht und in Kontakt damit ausgebildet ist und aus einer Molybdänsilizidverbindung hergestellt ist. Daher kann die unnötig gewordene Ätzmaskenschicht entfernt werden, ohne dass die anderen Lagen beschädigt werden.
Erfindungsgemäß kann die Ätzmaskenschicht unter Verwendung eines Materials wie beispielsweise elementarem Chrom oder einer Kombination aus Chrom und mindestens einem der Elemente hergestellt werden, die aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff ausgewählt werden (Cr-haltiges Material). Als eine Schichtstruktur der Ätzmaskenschicht wird häufig eine einzelne Lage des vorstehend erwähnten Schichtmaterials verwendet. Alternativ kann eine mehrlagige Struktur verwendet werden. Die mehrlagige Struktur kann eine mehrlagige Struktur mit stufenweise verschiedenen Zusammensetzungen oder eine Schichtstruktur mit einer sich kontinuierlich ändernden Zusammensetzung sein.
Unter anderem ist Chromoxycarbonitrid (CrOCN) hinsichtlich der Spannungssteuerbarkeit (es kann eine Schicht mit geringer Schichtspannung erzeugt werden) als Material der Ätzmaskenschicht bevorzugt.
Erfindungsgemäß hat die Ätzmaskenschicht vorzugsweise eine Dicke von 5 nm bis 30 nm.
Erfindungsgemäß wird die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen (rückseitige Antireflexionslage) aus einer Molybdänsilizidverbindung gebildet, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält (Struktur 5). Mit dieser Struktur kann eine Reflexion auf einer Rückseite der lichtabschirmenden Schicht (auf einer einem lichtdurchlässigen Substrat benachbarten Seite) verhindert werden. Wenn die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen und die lichtabschirmende Lage unter Verwendung von Targets mit dem gleichen Anteilsverhältnis von Mo und Si hergestellt werden, wird die Schichtausbildung einfach und kostengünstig ausgeführt. Außerdem haben die vorstehend erwähnte Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen und die lichtabschirmende Lage das gleiche Anteilsverhältnis von Mo und Si, so dass die Ätzraten dieser Lagen einander gleich sind. Daher ist eine Ausbildung dieser Lagen unter Verwendung von Targets mit dem gleichen Anteilsverhältnis von Mo und Si hinsichtlich einer Verbesserung der Genauigkeit in der Richtung der Seitenwand (Querschnitt) des Musters der lichtabschirmenden Schicht bevorzugt.
Der erfindungsgemäße Fotomaskenrohling dient zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske mit einem lichtdurchlässigen Substrat, auf dem ein Phasenverschiebungsabschnitt bereitgestellt wird, der durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasendifferenz aufprägt. Vorzugsweise ist der Phasenverschiebungsabschnitt ein Abtragungsabschnitt, der durch Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats von einer als Abtragungsoberfläche bezeichneten Oberfläche des Substrats bis zu einer Tiefe ausgebildet wird, gemäß der eine vorgegebene Phasendifferenz bezüglich Belichtungslicht erzeugt wird, das durch das lichtdurchlässige Substrat in einem Bereich transmittiert wird, in dem der Phasenverschiebungsabschnitt nicht ausgebildet ist, und die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen wird aus einem Material mit einer Ätzselektivität für ein Ätzgas ausgebildet, das zum Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats durch Trockenätzen verwendet wird, und wird in Kontakt mit der Abtragungsfläche des lichtdurchlässigen Substrats ausgebildet (Struktur 6).
Durch Ausbilden der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen unter Verwendung des Materials mit einer Ätzselektivität für das Ätzgas, z. B. ein Gas auf Fluorbasis, das zum Trockenätzen des lichtdurchlässigen Substrats verwendet wird, dient die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen auch als eine Ätzmaske, wenn das lichtdurchlässige Substrat abgetragen wird. Mit dieser Struktur kann die Verarbeitungsgenauigkeit bei der Verarbeitung des durch Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats ausgebildeten Phasenverschiebungsabschnitts verbessert werden.
Mit der vorstehend erwähnten Struktur 6 kann ein Fotomaskenrohling mit einem Phasenverschiebungsabschnitt eines Substratabtragungstyps bereitgestellt werden, der eine praktische Qualität aufweist, die für eine Generation erforderlich ist, die eine Resistschichtdicke von 200 nm oder weniger oder sogar eine Resistschichtdicke von 150 nm oder weniger zum Ziel hat.
Der erfindungsgemäße Fotomaskenrohling dient zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske mit einem lichtdurch lässigen Substrat, auf dem ein Phasenverschiebungsabschnitt bereitgestellt wird, der durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasendifferenz aufprägt. Vorzugsweise ist der Phasenverschiebungsabschnitt eine Phasenverschiebungsschicht, die durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasenverschiebung aufprägt, und die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen wird aus einem Material mit einer Ätzselektivität für ein Ätzgas ausgebildet, das zum Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht verwendet wird, und wird in Kontakt mit der Oberfläche der Phasenverschiebungsschicht ausgebildet (Struktur 7).
Durch Ausbilden der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen unter Verwendung des Materials mit einer Ätzselektivität für das Ätzgas, z. B. ein Gas auf Fluorbasis, das zum Trockenätzen des lichtdurchlässigen Substrats verwendet wird, dient die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen auch als eine Ätzmaske, wenn das lichtdurchlässige Substrat abgetragen wird. Mit dieser Struktur kann die Verarbeitungsgenauigkeit bei der Verarbeitung des durch Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats ausgebildeten Phasenverschiebungsabschnitts verbessert werden. Außerdem kann durch Ausbilden der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen unter Verwendung des Materials mit einer Ätzselektivität für das Ätzgas, wie beispielsweise ein Gas auf Fluorbasis, das zum Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht verwendet wird, die Verarbeitungsgenauigkeit bei der Verarbeitung des durch Verarbeiten der Phasenverschiebungsschicht ausgebildeten Phasenverschiebungsabschnitts verbessert werden.
Mit der vorstehend erwähnten Struktur 7 kann ein Fotomaskenrohling mit einem durch Verarbeiten einer Phasenverschiebungsschicht ausgebildeten Phasenverschiebungsabschnitt bereitgestellt werden, der eine praktische Qualität auf weist, die für eine Generation erforderlich ist, die eine Resistschichtdicke von 200 nm oder weniger oder sogar eine Resistschichtdicke von 150 nm oder weniger zum Ziel hat.
In der vorliegenden Erfindung kann die Phasenverschiebungsschicht aus einem Material hergestellt sein, das als eine Hauptkomponente eine der folgenden Komponenten enthält: Molybdänsilizid, Molybdänsilizidnitrid, Molybdänsilizidoxid, Molybdänsilizidoxynitrid und Molybdänsilizidoxycarbonitrid. Mit dieser Struktur kann eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit einem Lichtdurchlassgrad von etwa 2% bis 20% bezüglich der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht erhalten werden.
In der vorliegenden Erfindung kann die Phasenverschiebungsschicht eine Laminatstruktur aus einer Phasensteuerungslage und einer Lichtdurchlassgradsteuerungslage aufweisen. Mit dieser Struktur kann beispielsweise eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske eines Typs mit hohem Lichtdurchlassgrad erhalten werden, ohne dass das Substrat abgetragen wird.
Hierbei kann als Material der Lichtdurchlassgradsteuerungslage eine Schicht verwendet werden, die aus einer Materialart oder aus zwei Materialarten hergestellt ist, die aus einem Metall und Silizium ausgewählt werden, oder eine Schicht, die aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Oxynitrid oder einem Carbid davon hergestellt ist. Insbesondere kann als Material der Lichtdurchlassgradsteuerungslage eine Schicht verwendet werden, die aus einer Materialart oder zwei Materialarten hergestellt ist, die aus Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Zirkon, Niobium, Molybdän, Lanthal, Tantal, Wolfram, Silizium und Hafnium ausgewählt werden, oder eine Schicht, die aus einem Nitrid, einem Oxid, einem Oxynitrid oder einem Carbid davon hergestellt ist. Als Phasensteuerungslage ist eine Schicht auf Siliziumbasis bevor zugt, die aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid oder einem ähnlichen Material besteht, weil bezüglich Belichtungslicht in einem Ultraviolettbereich leicht ein relativ hoher Lichtdurchlassgrad erzielt wird.
Erfindungsgemäß kann die Phasenverschiebungsschicht eine Phasensteuerungslage, die aus einem Material hergestellt ist, das Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid als eine Hauptkomponente enthält, und eine Lichtdurchlassgradsteuerungslage aufweisen, die Tantal oder eine Tantal-Hafnium-Legierung als eine Hauptkomponente enthält.
Erfindungsgemäß wird die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine der Komponenten Chrom, Chromnitrid, Chromoxid, Chromoxynitrid, Chromoxycarbonitrid, Tantal-Hafnium und Tantal-Zirkon als eine Hauptkomponente enthält (Struktur 8). Dies ist der Fall, weil hierdurch eine ausgezeichnete Verarbeitungsgenauigkeit erhalten wird. Außerdem haben die vorstehend erwähnten Materialien eine hohe Ätzselektivität bezüglich jenen Lagen, die über oder unter der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen und in Kontakt damit ausgebildet sind, so dass die Ätzmaskenschicht, die unnötig geworden ist, entfernt werden kann, ohne dass die anderen Lagen beschädigt werden.
Erfindungsgemäß kann die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen unter Verwendung eines Materials wie beispielsweise Chrom oder einer Kombination aus Chrom und mindestens einem Element hergestellt werden, das aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff ausgewählt wird (Cr-haltiges Material). Als eine Schichtstruktur der Ätzmaskenschicht wird häufig eine einzelne Lage des vorstehend erwähnten Schichtmaterials verwendet. Alternativ kann eine mehrlagige Struktur verwendet werden. Die mehrlagige Struktur kann eine mehrlagige Struktur mit stufenweise verschiedenen Zusammen setzungen oder eine Schichtstruktur mit einer sich kontinuierlich ändernden Zusammensetzung sein.
Die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen kann aus einem Material hergestellt sein, das Tantal-Hafnium oder Tantal-Zirkon als eine Hauptkomponente enthält. Diese Materialien werden durch ein Gas auf Chlorbasis trockengeätzt, das im Wesentlichen keinen Sauerstoff enthält, werden aber durch ein Gas auf Fluorbasis nicht wesentlich trockengeätzt. Daher haben diese Materialien eine Ätzselektivität bezüglich der Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und des lichtdurchlässigen Substrats, die durch das Gas auf Fluorbasis geätzt werden.
Unter anderem ist Chromoxycarbonitrid (CrOCN) hinsichtlich der Spannungssteuerung als Material der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen bevorzugt. Hinsichtlich eines leichten Ausgleichs der Schichtspannungen zwischen der Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen und der lichtabschirmenden Lage oder der Antireflexionslage als eine obere Lage ist auch Chromnitrid (CrN) bevorzugt. Außerdem ist im Fall des Fotomaskenrohlings mit der Phasenverschiebungsschicht die Funktion als Ätzmaske (Ätzselektivität) wichtiger als eine Antireflexionsfunktion. Hinsichtlich der Ätzselektivität ist Chromnitrid (CrN) besonders bevorzugt.
Erfindungsgemäß hat die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen vorzugsweise eine Dicke von 10 nm bis 30 nm.
Eine erfindungsgemäße Fotomaske wird unter Verwendung des vorstehend erwähnten erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings (Struktur 9) hergestellt.
Daher werden auch in der Fotomaske ähnliche Wirkungen erhalten wie in Verbindung mit den Strukturen 1 bis 8 beschrieben wurde.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Fotomaske verwendet den vorstehend erwähnten erfindungsgemäßen Fotomaskenrohling (Struktur 10).
Daher werden auch im Verfahren zum Herstellen einer Fotomaske ähnliche Wirkungen erzielt wie in Verbindung mit den Strukturen 1 bis 8 beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß wird das Trockenätzen der dünnen Schicht auf Chrombasis vorzugsweise unter Verwendung eines Trockenätzgases ausgeführt, das ein Gas auf Chlorbasis oder ein Mischgas enthält, das ein Gas auf Chlorbasis und ein Sauerstoffgas enthält. Der Grund hierfür ist folgender. Für die dünne Schicht auf Chrombasis, die aus einem Material hergestellt ist, das Chrom und ein anderes Element oder andere Elemente enthält, wie beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff, kann die Trockenätzrate erhöht werden, um eine Trockenätzzeit zu verkürzen, und kann ein lichtabschirmendes Schichtmuster mit einer ausgezeichneten Querschnittsform ausgebildet werden, indem ein Trockenätzprozess unter Verwendung des vorstehend erwähnten Trockenätzgases ausgeführt wird. Beispielsweise kann das als Trockenätzgas verwendete Gas auf Chlorbasis Cl₂, SiCl₄, HCl, CCl₄, CHCl₃ oder ein ähnliches Gas sein.
Erfindungsgemäß kann zum Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats oder zum Ausführen eines Trockenätzprozesses bezüglich einer siliziumhaltigen Schicht oder einer dünnen Schicht auf Metallsilizidbasis ein Gas auf Fluorbasis verwendet werden, wie beispielsweise SF₆, CF₄, C₂F₆ und CHF₃, ein Mischgas aus dem Gas auf Fluorbasis und He, H₂, N₂, Ar, C₂H₄, O₂, usw., ein Gas auf Chlorbasis, wie beispielsweise Cl₂, CH₂Cl₂ oder ein Mischgas aus dem Gas auf Chlorbasis und He, H₂, N₂, Ar, C₂H₄, usw.
Erfindungsgemäß kann das lichtdurchlässige Substrat ein synthetisches Quarzsubstrat, ein CaF₂-Substrat, ein Soda- Kalk-Substrat, ein alkalifreies Glassubstrat, ein Glassubstrat mit geringer Wärmeausdehnung, ein Aluminoquarzglassubstrat, usw. sein.
Erfindungsgemäß ist der Fotomaskenrohling ein Phasenverschiebungsmaskenrohling, ein binärer Fotomaskenrohling ohne Verwendung eines Phasenverschiebungseffekts oder ein Maskenrohling zum Bedrucken oder Prägen. Der Fotomaskenrohling kann auch ein Maskenrohling mit einer Resistschicht sein.
Erfindungsgemäß ist die Fotomaske eine Phasenverschiebungsmaske oder eine binäre Fotomaske ohne Verwendung eines Phasenverschiebungseffekts. Die Fotomaske weist ein Retikel auf. Die Phasenverschiebungsmaske beinhaltet einen Fall, in dem der Phasenverschiebungsabschnitt durch Abtragen des Substrats ausgebildet wird.
Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele beschrieben. In den Beispielen und Vergleichsbeispielen werden die lichtabschirmende Schicht, die Ätzmaskenschicht und die Phasenverschiebungsschicht jeweils durch Sputtern als Schichtausbildungstechnik und eine DC-Magnetron-Sputtervorrichtung als Sputtervorrichtung ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die erwähnte Schichtausbildungstechnik und die vorstehend erwähnte Sputtervorrichtung beschränkt, sondern es kann eine andersartige Sputtervorrichtung, z. B. eine HF-Magnetron-Sputtervorrichtung, verwendet werden.
Beispiel 1
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 1 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings gemäß Beispiel 1 beschrieben. In 1 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurden eine MoSiON-Schicht 11 (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen), eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als eine lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet.
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 7 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MOSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets, eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 35 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 4:96 [Atom-%-Verhältnis]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 4:96 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 52 nm. Die lichtabschirmende Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 400°C für 30 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (1). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar, CO₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:CO₂:N₂:He = 21:37:11:31) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 15 nm dicke CrOCN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wurde durch Glühen der CrOCN-Schicht bei einer Temperatur, die niedriger ist als eine Glühtemperatur der vorstehend erwähnten lichtabschirmenden MoSi-Schicht, eine Schichtspannung der CrOCN-Schicht auf einen minimalen Wert gesteuert (der vorzugsweise im Wesentlichen Null beträgt), ohne dass die Schichtspannung der lichtabschirmenden MoSi-Schicht beeinträchtigt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter zusätzlichem Bezug auf die 5A bis 5E die Herstellung einer Fotomaske gemäß Beispiel 1 beschrieben. Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (1, 5A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem Musterschreib vorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (5B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (5C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurde unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die lichtabschirmende Schicht 10 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um ein lichtabschirmendes Schichtmuster 10a auszubilden (5D).
Dann wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a unter Verwendung eines Mischgases aus Cl₂ und O₂ durch Trockenätzen entfernt (5E), und es wurde ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurde das Resistmuster 50a gelöst und entfernt, nachdem das Ätzmaskenschichtmuster 20a ausgebildet war. Der Grund hierfür ist folgender. Wenn das lichtabschirmende Schichtmuster 10a im nächsten Prozess in der lichtabschirmenden Schicht 10 ausgebildet wird, ist es bevorzugt, wenn die Höhe der Seitenwand des Maskenmusters (= Höhe der Seitenwand des Ätzmaskenschichtmusters 20a) niedriger ist, weil eine höhere CD-Genauigkeit, eine geringere Mikroaufladung und eine bessere Verarbeitungsgenauigkeit erzielt werden. Bei der Herstellung einer Fotomaske, die keine verbesserte Verarbeitungsgenauigkeit aufweisen muss, oder in einem Fall, in dem die Ätzmaskenschicht eine Antireflexionsfunktion für das Belichtungslicht aufweisen muss, kann das Re sistmuster 50a gelöst und entfernt werden, nachdem das lichtabschirmende Schichtmuster 10a ausgebildet ist.
Referenzbeispiel 1
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 10 die Herstellung eines Fotomaskenrohlings gemäß Referenzbeispiel 1 beschrieben. In 10 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurden eine MoSiON-Schicht 11 (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen), eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als eine lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet.
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 7 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets, eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 35 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets, eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sau erstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 52 nm. Die lichtabschirmende Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 400°C für 30 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (10). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputtergases aus N₂ mit einem Druck von 0,2 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 15 nm dicke CrN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
Das in 10 dargestellte Referenzbeispiel 1 ist dem in 1 dargestellten Beispiel 1 ähnlich, außer dass das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 sich von etwa 4:96 auf etwa 21:79 geändert hat und die Zusammensetzung der Ätzmaskenschicht 20 sich von CrCON auf CrN geändert hat.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die zum Beschreiben des Beispiels 1 verwendeten 5A bis 5E die Herstellung einer Fotomaske gemäß Referenzbeispiel 1 beschrieben.
Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (10, 5A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (5B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (5C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt. Dann wurde unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die lichtabschirmende Schicht 10 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um ein lichtabschirmendes Schichtmuster 10a auszubilden (5D).
Dann wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a unter Verwendung eines Mischgases aus Cl₂ und O₂ durch Trockenätzen entfernt (5E), und es wurde ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 12 die Herstellung eines Fotomaskenrohlings gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschrieben. In 12 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurden eine MoSiON-Schicht 11 (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen), eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als eine lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet.
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 7 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 10:90 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,2 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 44 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 10:90 beträgt). Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets, eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 10:90 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 61 nm. Die lichtabschirmende Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 400°C für 30 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (12). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines N₂-Sputter gases mit einem Druck von 0,2 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 15 nm dicke CrN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
Das in 12 dargestellte Vergleichsbeispiel 1 ist dem in 1 dargestellten Beispiel 1 ähnlich, außer dass das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 und der lichtabschirmenden Lage 12 sich von etwa 21:79 auf 10:90 geändert hat und die Zusammensetzung der Ätzmaskenschicht 20 sich von CrCON auf CrN geändert hat.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die zum Beschreiben des Beispiels 1 verwendeten 5A bis 5E die Herstellung einer Fotomaske gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschrieben.
Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (12, 5A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (5B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (5C). Als Trockenätz gas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurde unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die lichtabschirmende Schicht 10 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um ein lichtabschirmendes Schichtmuster 10a auszubilden (5D).
Dann wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a unter Verwendung eines Mischgases aus Cl₂ und O₂ durch Trockenätzen entfernt (5E), und es wurde ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Beispiel 2
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 2 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings gemäß Beispiel 2 beschrieben. In 2 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurde eine CrN-Schicht 30 ausgebildet, die als eine Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen einer lichtabschirmenden Schicht 10 und als Ätzmaskenschicht dient. Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar und N₂ (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂ = 4:1) mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,3 kW die CrN-Schicht 30 in einer Dicke von 20 nm ausgebildet.
Dann wurden auf der CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als die lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet.
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 25 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 4:96 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 4:96 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 55 nm.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 250°C für 5 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (2). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus CO₂ und N₂ mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis CO₂:N₂ = 7:2) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 18 nm dicke CrOCN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Schichtspannung der CrOCN-Schicht auf einen minimalen Wert gesteuert (der vorzugsweise im Wesentlichen Null beträgt).
Die lichtabschirmende Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter zusätzlichem Bezug auf die 6A bis 6K die Herstellung einer Fotomaske gemäß Beispiel 2 beschrieben. Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (2, 6A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (6B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (6C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurden unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und die MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um Schichtmuster 12a und 13a auszubilden (6D).
Dann wurde die CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 unter Verwendung der Schichtmuster 12a und 13a als Masken trockengeätzt, um ein Schichtmuster 30a auszubilden. Gleichzeitig wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a aus CrOCN durch Ätzen entfernt (6E). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 51 (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) erneut in einer Dicke von 300 nm aufgebracht (6F).
Daraufhin wurde die Resistschicht 51 unter Verwendung der Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster 51a auszubilden (6G). Hierbei wurde das Resistmuster 51a zum Ausbilden eines Lichtabschirmungsbereichs im Außenumfangsbereich des Substrats oder zum Ausbilden eines großflächigen pflasterförmigen Musters eines lichtabschirmenden Abschnitts oder eines Zebramusters zum Steuern des Lichtdurchlassgrades ausgebildet.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske die Schichtmuster 12a und 13a durch Trockenätzen entfernt (6H). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet, wodurch eine relativ hohe Selektivität zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat 1 und den Schichtmustern 12a und 13a erhalten wird, die Molybdänsilizid als eine Hauptkomponente enthalten.
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a und des Schichtmusters 30a als Masken das lichtdurchlässige Substrat 1 unter Verwendung eines Mischgases aus CHF₃ und He trockengeätzt, um ein Phasenverschiebungsmuster eines Substratabtragungstyps auszubilden (6I). Zu diesem Zeitpunkt wurde das Substrat bis zu einer Tiefe (von etwa 170 nm) abgetragen, die dazu geeignet ist, eine Phasendifferenz von 180° bereitzustellen.
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske das Schichtmuster 30a durch Trockenätzen entfernt (6J). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche dünne Resistmuster 51a entfernt (6K) und ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a vollständig entfernt. Es ist jedoch manchmal erwünscht, dass das Ätzmaskenschichtmuster 20a alleine oder in Kombination mit der Antireflexionslage 13 der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Antireflexionsfunktion für das Belichtungslicht hat, so dass für diesen Zweck ein entsprechender Teil des Ätzmaskenschichtmusters 20a in der Fotomaske verbleibt. In diesem Fall kann, nachdem das Ätzmaskenschichtmuster 20a ausgebildet ist (zwischen dem Prozess von 6C und dem Prozess von 6D) das Schichtmuster 30a ausgebildet werden, ohne das Resistmuster 50a zu entfernen. In diesem Fall muss, nachdem das Resistmuster 51a ausgebildet wurde (zwischen dem Prozess von 6G und dem Prozess von 6H) ein Prozess zum Entfernen des Ätzmaskenmusters 20a mit Ausnahme eines durch das Resistmuster 51a geschützten Bereichs durch Trockenätzen unter Verwendung eines Mischgases aus Chlor und Sauerstoff hinzugefügt werden.
Referenzbeispiel 2
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 11 die Herstellung eines Fotomaskenrohlings gemäß Referenzbeispiel 2 beschrieben. In 11 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurde eine als Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen einer lichtab schirmenden Schicht 10 und als eine Ätzmaske dienende CrN-Schicht 30 ausgebildet. Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar und N₂ (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:N₂ = 4:1) mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,3 kW eine 20 nm dicke CrN-Schicht 30 ausgebildet. Dann wurden auf der CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet.
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 25 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung des gleichen Targets, eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 55 nm.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 250°C für 5 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (11). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputtergases aus N₂ mit einem Druck von 0,2 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 18 nm dicke CrN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet.
Die lichtabschirmende Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
Das in 11 dargestellte Referenzbeispiel 2 ist dem in 2 dargestellten Beispiel 2 ähnlich, außer dass das Atom Verhältnis von Mo und Si in der MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 sich von etwa 4:96 auf etwa 21:79 geändert hat und die Zusammensetzung der Ätzmaskenschicht 20 sich von CrCON auf CrN geändert hat.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die zum Beschreiben des Beispiels 2 verwendeten 6A bis 6K die Herstellung einer Fotomaske gemäß Referenzbeispiel 2 beschrieben.
Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (11, 6A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (6B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (6C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurde unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und die MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um Schichtmuster 12a und 13a auszubilden (6D).
Dann wurde die CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 unter Verwendung der Schichtmuster 12a und 13a als Masken trockengeätzt, um ein Schichtmuster 30a auszubilden. Gleichzeitig wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a aus CrN durch Ätzen entfernt (6E). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 51 (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) erneut in einer Dicke von 300 nm aufgebracht (6F).
Daraufhin wurde die Resistschicht 51 unter Verwendung der Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster 51a auszubilden (6G). Hierbei wurde das Resistmuster 51a zum Ausbilden eines Lichtabschirmungsbereichs im Außenumfangsbereich des Substrats oder zum Ausbilden eines großflächigen pflasterförmigen Musters eines lichtabschirmenden Abschnitts oder eines Zebramusters zum Steuern des Lichtdurchlassgrades ausgebildet.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters 51 als Maske die Schichtmuster 12a und 13a durch Trockenätzen entfernt (6H). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet, wodurch eine relativ hohe Selektivität zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat 1 und den Schicht mustern 12a und 13a erhalten wird, die Molybdänsilizid als eine Hauptkomponente enthalten.
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a und des Schichtmusters 30a als Masken das lichtdurchlässige Substrat 1 unter Verwendung eines Mischgases aus CHF₃ und He trockengeätzt, um eine Phasenverschiebungsschicht eines Substratabtragungstyps auszubilden (6I). Zu diesem Zeitpunkt wurde das Substrat bis zu einer Tiefe (von etwa 170 nm) abgetragen, die dazu geeignet ist, eine Phasendifferenz von 180° bereitzustellen.
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske das Schichtmuster 30a durch Trockenätzen entfernt (6J). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche dünne Resistmuster 51a entfernt (6K) und ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Beispiel 3
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 3 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings gemäß Beispiel 3 beschrieben. In 3 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurde eine Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 auf MoSiN-Basis ausgebildet. Insbesondere wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 10:90 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂ = 10:90) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW die halb-lichtdurchlässige Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 auf MoSiN-Basis in ei ner Dicke von 69 nm ausgebildet. Hierbei wurde die Dicke der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 derart eingestellt, dass für eine Belichtungslichtwellenlänge von 193 nm eine Phasendifferenz von 180° erhalten wurde. Die Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 wies für die Belichtungslichtwellenlänge von 193 nm einen Lichtdurchlassgrad von 6% auf.
Dann wurde eine CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 auf der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 ausgebildet (3). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar und N₂ mit einem Druck von 0,1 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂ = 4:1) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,3 kW die CrN-Schicht 30 in einer Dicke von 15 nm ausgebildet.
Dann wurden auf der CrN-Schicht 30 eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als die lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet (3)
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 11 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 4:96 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 4:96 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 36 nm.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 250°C für 5 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (3). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus CO₂ und N₂ (Gasdurchflussratenverhältnis CO₂:N₂ = 7:2) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 15 nm dicke CrOCN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Schichtspannung der CrOCN-Schicht auf einen minimalen Wert gesteuert (der vorzugsweise im Wesentlichen Null beträgt).
Eine laminierte Schichtstruktur mit der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 und der lichtabschirmenden Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die 7A bis 7J die Herstellung einer Fotomaske gemäß Beispiel 3 beschrieben. Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (3, 7A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (7B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (7C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurden unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und die MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um Schichtmuster 12a und 13a auszubilden (7D).
Dann wurde die CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 unter Verwendung der Schichtmuster 12a und 13a als Masken trockengeätzt, um ein Schichtmuster 30a auszubilden. Gleichzeitig wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a aus CrOCN durch Ätzen entfernt (7E). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 51 (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) erneut in einer Dicke von 300 nm aufgebracht (7F).
Daraufhin wurde die Resistschicht 51 unter Verwendung der Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster 51a auszubilden (7G). Hierbei wurde das Resistmuster 51a zum Ausbilden eines Lichtabschirmungsbereichs im Außenumfangsbereich des Substrats ausgebildet.
Dann wurden unter Verwendung des Schichtmusters 30a als Maske die Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um ein Halbton-Phasenverschiebungsschichtmuster 40a auszubilden. Gleichzeitig wurden die Schichtmuster 12a und 13a aus MoSi bzw. MoSiON durch Ätzen entfernt (7H).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske das Schichtmuster 30a durch Trockenätzen entfernt (7I). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche dünne Resistmuster 51a entfernt (7J) und ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten.
Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a vollständig entfernt. Es ist jedoch manchmal erwünscht, dass das Ätzmaskenschichtmuster 20a alleine oder in Kombination mit der Antireflexionslage 13 der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Antireflexionsfunktion für das Belichtungslicht hat, so dass für diesen Zweck ein entsprechender Teil des Ätzmaskenschichtmusters 20a in der Fotomaske erhalten bleibt. In diesem Fall kann, nachdem das Ätzmaskenschichtmuster 20a ausgebildet ist (zwischen dem Prozess von 7C und dem Prozess von 7D) das Schichtmuster 30a ausgebildet werden, ohne das Resistmuster 50a zu entfernen. In diesem Fall muss, nachdem das Resistmuster 51a ausgebildet wurde (zwischen dem Prozess von 7G und dem Prozess von 7H) ein Prozess zum Entfernen des Ätzmaskenmusters 20a mit Ausnahme eines durch das Resistmuster 51a geschützten Bereichs durch Trockenätzen unter Verwendung eines Mischgases aus Chlor und Sauerstoff hinzugefügt werden.
Beispiel 4
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 4 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings gemäß Beispiel 4 beschrieben. In 4 wurde ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurde eine Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 mit hohem Lichtdurchlassgrad ausgebildet, die eine laminierte Schichtstruktur aus einer TaHf-Lichtdurchlassgradsteuerungslage 41 und einer SiON-Phasensteuerungslage 42 aufweist. Insbesondere wurde unter Verwendung eines TaHf-Targets (Ta:Hf = 80:20 [Atom-%]) und eines Ar-Sputtergases die TaHf-Schicht 41 (wobei das Atom-%-Verhältnis von Ta und Hf in der Lichtdurchlassgradsteuerungslage etwa 80:20 beträgt) in einer Dicke von 12 nm ausgebildet. Dann wurde unter Verwendung eines Si-Targets, eines Sputter-Mischgases aus Argon (Ar) und Stickstoffoxid (NO) (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:NO = 20:80) und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW die SiON-Schicht (Phasensteuerungslage) 42 in einer Dicke von 112 nm ausgebildet. Hierbei wurde die Dicke jeder Lage der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 derart eingestellt, dass für eine Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine Phasendifferenz von 180° erhalten wurde. Die Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 wies für die Belichtungslichtwellenlänge von 193 nm einen Lichtdurchlassgrad von 20% auf.
Dann wurde eine CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 auf der SiON-Schicht 42 ausgebildet (4). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar und N₂ (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂ = 4:1) mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 1,3 kW die CrN-Schicht 30 in einer Dicke von 20 nm ausgebildet.
Dann wurden auf der CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als die lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet (4).
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 14 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 4:96 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 4:96 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 44 nm.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 250°C für 5 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (4). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus CO₂ und N₂ mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis CO₂:N₂ = 7:2) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 18 nm dicke CrOCN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Schichtspannung der CrOCN-Schicht auf einen minimalen Wert gesteuert (der vorzugsweise im Wesentlichen Null beträgt).
Eine laminierte Schichtstruktur mit der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 und der lichtabschirmenden Schicht 10 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die 8A bis 8M die Herstellung einer Fotomaske gemäß Beispiel 4 beschrieben. Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (4, 8A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (8B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (8C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurden unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und die MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um Schichtmuster 12a und 13a auszubilden (8D).
Dann wurde die CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 unter Verwendung der Schichtmuster 12a und 13a als Masken trockengeätzt, um ein Schichtmuster 30a aus zubilden. Gleichzeitig wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a aus CrOCN durch Ätzen entfernt (8E). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 51 (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) erneut in einer Dicke von 300 nm aufgebracht (8F).
Daraufhin wurde die Resistschicht 51 unter Verwendung der Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster 51a auszubilden (8G). Hierbei wurde das Resistmuster 51a zum Ausbilden eines Lichtabschirmungsbereichs im Außenumfangsbereich des Substrats ausgebildet.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske die Schichtmuster 12a und 13a durch Trockenätzen entfernt (8H). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet.
Dann wurde unter Verwendung des Schichtmusters 30a als Maske die SiON-Schicht (Phasensteuerungslage) 42 unter Verwendung eines Gases auf Fluorbasis (Mischgas aus CHF₃ und He) trockengeätzt, um ein Schichtmuster 42a auszubilden (8I).
Dann wurde unter Verwendung der Schichtmuster 30a und 42a als Masken die TaHf-Schicht (Lichtdurchlassgradsteuerungslage) 41 unter Verwendung eines Gases auf Chlorbasis (Cl₂-Gas) trockengeätzt, das im Wesentlichen keinen Sauerstoff enthält, um ein Schichtmuster 41a auszubilden (8J).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske das Schichtmuster 30a durch Trockenätzen entfernt (8K). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche dünne Resistmuster 51a entfernt (8L) und ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten (8M). Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a vollständig entfernt. Es ist jedoch manchmal erwünscht, dass das Ätzmaskenschichtmuster 20a alleine oder in Kombination mit der Antireflexionslage 13 der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Antireflexionsfunktion für das Belichtungslicht hat, so dass für diesen Zweck ein entsprechender Teil des Ätzmaskenschichtmusters 20a in der Fotomaske erhalten bleibt. In diesem Fall kann, nachdem das Ätzmaskenschichtmuster 20a ausgebildet ist (zwischen dem Prozess von 8C und dem Prozess von 8D) das Schichtmuster 30a ausgebildet werden, ohne das Resistmuster 50a zu entfernen. In diesem Fall muss, nachdem das Resistmuster 51a ausgebildet wurde (zwischen dem Prozess von 8G und dem Prozess von 8H) ein Prozess zum Entfernen des Ätzmaskenschichtmusters 20a mit Ausnahme eines durch das Resistmuster 51a geschützten Bereichs durch Trockenätzen unter Verwendung eines Mischgases aus Chlor und Sauerstoff hinzugefügt werden.
Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurden die Schichtmuster 12a und 13a aus MoSi und MoSiON unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt (8H), und die SiON-Schicht (Phasensteuerungslage) 42 wurde unter Verwendung eines Mischgases aus CHF₃ und He trockengeätzt, um das Schichtmuster 42a auszubilden (8I). Alternativ können die SiON-Schicht (Phasensteuerungslage) 42 und die Schichtmuster 12a und 13a aus MoSi bzw. MoSiON unter Verwendung eines Mischgases aus CHF₃ und He gleichzeitig trockengeätzt werden.
Beispiel 5
(Herstellung eines Fotomaskenrohlings)
Nachstehend wird unter Bezug auf 3, die zum Beschreiben von Beispiel 3 verwendet wurde, die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fotomaskenrohlings gemäß Beispiel 5 beschrieben.
Ein synthetisches Quarzsubstrat mit der Größe 152 mm × 152 mm (6 Zoll × 6 Zoll) und der Dicke 6,35 mm (0,25 Zoll) wurde als ein lichtdurchlässiges Substrat 1 verwendet. Auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 wurde eine Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 auf MoSiN-Basis ausgebildet. Insbesondere wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 10:90 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Helium (He) mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂:He = 5:50:45) und einer DC-Leistungsversorgung von 3,0 kW die halb-lichtdurchlässige Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 auf MoSi-Basis in einer Dicke von 40 nm ausgebildet (3). Hierbei wurde der Lichtdurchlassgrad der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 auf 20% eingestellt.
Dann wurde eine CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 ausgebildet (3). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus Ar und N₂ mit einem Druck von 0,1 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis Ar:N₂ = 4:1) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,3 kW die CrN-Schicht 30 in einer Dicke von 20 nm ausgebildet.
Dann wurden auf der CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und eine MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 als die lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet (3).
Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 21:79 [Atom-%-Verhältnis]), eines Ar-Sputtergases mit einem Druck von 0,1 Pa und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 14 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän und Silizium enthält (MoSi-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 21:79 beträgt). Dann wurde unter Verwendung eines MoSi-Targets (Mo:Si = 4:96 [Atom-%]), eines Sputter-Mischgases aus Ar, O₂, N₂ und He mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis: Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) und einer DC-Leistungsversorgung von 2,0 kW eine 10 nm dicke Schicht ausgebildet, die Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält (MoSiON-Schicht, wobei das Atom-%-Verhältnis von Mo und Si in der Schicht etwa 4:96 beträgt). Die Gesamtdicke der lichtabschirmenden Schicht 10 betrug 44 nm.
Dann wurde das vorstehend erwähnte Substrat bei einer Temperatur von 250°C für 5 Minuten wärmebehandelt (geglüht).
Dann wurde auf der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet (3). Insbesondere wurde unter Verwendung eines Chromtargets, eines Sputter-Mischgases aus CO₂ und N₂ mit einem Druck von 0,2 Pa (Gasdurchflussratenverhältnis CO₂:N₂ = 7:2) und einer DC-Leistungsversorgung von 1,8 kW eine 15 nm dicke CrOCN-Schicht als Ätzmaskenschicht 20 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Schichtspannung der CrOCN-Schicht auf einen minimalen Wert gesteuert (der vorzugsweise im Wesentlichen Null beträgt).
Eine laminierte Schichtstruktur mit der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40, der lichtabschirmenden Schicht 10 und der Ätzmaskenschicht 20 hatte bei der Wellenlänge von 193 nm von ArF-Excimerlaser-Belichtungslicht eine optische Dichte (OD) von 3.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde der Fotomaskenrohling mit der lichtabschirmenden Schicht für eine ArF-Excimerlaserbelichtung erhalten.
(Herstellung einer Fotomaske)
Nachstehend wird unter Bezug auf die 9A bis 9J die Herstellung einer Fotomaske gemäß Beispiel 5 beschrieben. Auf die Ätzmaskenschicht 20 des Fotomaskenrohlings wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 50 (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) in einer Dicke von 150 nm aufgebracht (3, 9A).
Dann wurde die Resistschicht 50 unter Verwendung einer Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend unter Verwendung eines vorgegebenen Entwicklers entwickelt, um ein Resistmuster 50a auszubilden (9B).
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 50a als Maske die Ätzmaskenschicht 20 trockengeätzt, um ein Ätzmaskenschichtmuster 20a auszubilden (9C). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche Resistmuster 50a durch eine chemische Lösung gelöst und entfernt.
Dann wurden unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters 20a als Maske die MoSi-Schicht (lichtabschirmende Lage) 12 und die MoSiON-Schicht (Antireflexionslage) 13 unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He trockengeätzt, um Schichtmuster 12a und 13a auszubilden (9D).
Dann wurde die CrN-Schicht (Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen) 30 unter Verwendung der Schichtmuster 12a und 13a als Masken trockengeätzt, um ein Schichtmuster 30a aus zubilden. Gleichzeitig wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a aus CrOCN durch Ätzen entfernt (9E). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde ein chemisch verstärktes positives Resist 51 (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) für Elektronenstrahllithografie (einen Belichtungsprozess) durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin Coating) erneut in einer Dicke von 300 nm aufgebracht (9F).
Daraufhin wurde die Resistschicht 51 unter Verwendung der Elektronenstrahllithografievorrichtung einem gewünschten Musterschreibvorgang unterzogen und anschließend mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster 51a auszubilden (9G). Hierbei wurde das Resistmuster 51a zum Ausbilden eines großflächigen pflasterförmigen Musters eines lichtabschirmenden Abschnitts, eines Lichtdurchlassgradsteuerungsabschnitts und eines Lichtabschirmungsbereichs in einem Außenumfangsbereich des Substrats ausgebildet.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters 51a als Maske die Schichtmuster 12a und 13a durch Trockenätzen entfernt (9H). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet.
Dann wurden unter Verwendung des Schichtmusters 30a als Maske die Halbton-Phasenverschiebungsschicht 40 und das lichtdurchlässige Substrat 1 unter Verwendung eines Mischgases aus CHF₃ und He aufeinanderfolgend trockengeätzt, um ein Halbton-Phasenverschiebungsmuster 40a und ein Phasenverschiebungsmuster eines Substratabtragungstyps auszubilden (9I). Zu diesem Zeitpunkt wurde das Substrat bis zu einer Tiefe abgetragen, gemäß der als Ergebnis der Kombination aus dem Halbton-Phasenverschiebungsmuster 40a und dem Phasenverschiebungsmuster eines Substratabtragungstyps (das lichtdurchlässige Substrat 1 wurde bis zu einer Tiefe von etwa 70 nm abgetragen) eine Phasendifferenz von 180° erhalten wurde. Gleichzeitig wurden die Schichtmuster 12a und 13a aus MoSi bzw. MoSiON durch Ätzen entfernt.
Dann wurde unter Verwendung des Resistmusters 51 als Maske das Schichtmuster 30a durch Trockenätzen entfernt (9I). Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde das restliche dünne Resistmuster 51a entfernt und ein vorgegebener Reinigungsprozess ausgeführt, um die Fotomaske 100 zu erhalten (9J).
Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurde das Ätzmaskenschichtmuster 20a vollständig entfernt. Es ist jedoch manchmal erwünscht, dass das Ätzmaskenschichtmuster 20a alleine oder in Kombination mit der Antireflexionslage 13 der lichtabschirmenden Schicht 10 eine Antireflexionsfunktion für das Belichtungslicht hat, so dass für diesen Zweck ein entsprechender Teil des Ätzmaskenschichtmusters 20a in der Fotomaske erhalten bleibt. In diesem Fall kann, nachdem das Ätzmaskenschichtmuster 20a ausgebildet ist (zwischen dem Prozess von 9C und dem Prozess von 9D) das Schichtmuster 30a ausgebildet werden, ohne das Resistmuster 50a zu entfernen. In diesem Fall muss, nachdem das Resistmuster 51a ausgebildet wurde (zwischen dem Prozess von 9G und dem Prozess von 9H) ein Prozess zum Entfernen des Ätzmaskenschichtmusters 20a mit Ausnahme eines durch das Resistmuster 51a geschützten Bereichs durch Trockenätzen unter Verwendung eines Mischgases aus Chlor und Sauerstoff hinzugefügt werden.
Im vorstehend beschriebenen Beispiel zum Herstellen der Fotomaske wurden die Schritte zum Ausbilden des Halbton-Phasenverschiebungsschichtmusters 40a und des Phasenverschiebungsmusters des Substratabtragungstyps und zum Entfernen der Schichtmuster 12a und 13a aus MoSi bzw. MoSiON unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He nacheinander aus geführt. Die Schritte zum Ausbilden des Halbton-Phasenverschiebungsschichtmusters 40a und zum Entfernen der Schichtmuster 12a und 13a können jedoch durch Trockenätzen unter Verwendung eines Mischgases aus SF6 und He gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden.
(Auswertung)
Jede der gemäß den vorstehend erwähnten Verfahren erhaltenen Fotomasken wurde analysiert. Die Ergebnisse werden nachstehend beschrieben.
(Verminderung der Dicke)
Zunächst wird ein Vergleich zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 1, Referenzbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 als Fotomaskenrohlinge des Typs vorgenommen, der zum Herstellen einer binären Fotomaske verwendet wird, in der kein Phasenverschiebungseffekt verwendet wird.
Bei dem Fotomaskenrohling von Vergleichsbeispiel 1 muss die lichtabschirmende Schicht 10 eine Dicke von 60 nm oder mehr haben, um einen OD-Wert von 3 oder mehr zu erhalten. Die lichtabschirmende Schicht 12 muss eine Dicke von 44 nm oder mehr haben.
Andererseits kann die Dicke der lichtabschirmenden Schicht 10 bei der Fotomaske von Beispiel 1 und Referenzbeispiel 1 kleiner oder gleich 55 nm sein (und könnte insbesondere gleich 52 nm betragen). Die Dicke der lichtabschirmenden Lage 12 kann kleiner sein als 40 nm (und könnte insbesondere gleich 35 nm betragen).
(Verbesserung der Wärmebehandlungsbeständigkeit)
Nachdem die lichtabschirmende Schicht 10 ausgebildet war, wurde eine Wärmebehandlung ausgeführt. Es wurde ein Vergleich der Beständigkeit der lichtabschirmenden Schichten 10 bezüglich der Wärmebehandlung vorgenommen. Insbesondere wurde ein Vergleich zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 1 und Referenzbeispiel 1 und zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 2 und Referenzbeispiel 2 vorgenommen. Bei jedem Paar wurde die lichtabschirmende Schicht 10 unter den gleichen Bedingungen hergestellt, außer dass der Molybdänanteil der Antireflexionslage 13 verschieden war.
15 zeigt eine Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens der lichtabschirmenden Schicht, nachdem die Fotomaske von Beispiel 1 wärmebehandelt wurde (die lichtabschirmende Schicht von Beispiel 2 hatte die gleiche Struktur wie die lichtabschirmende Schicht von Beispiel 1, so dass sie die gleiche Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens aufwies wie in 15 dargestellt).
16 zeigt dagegen eine Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens der lichtabschirmenden Schicht, nachdem die Fotomaske von Referenzbeispiel 1 wärmebehandelt wurde (die lichtabschirmende Schicht von Referenzbeispiel 2 hatte die gleiche Struktur wie die lichtabschirmende Schicht von Referenzbeispiel 1, so dass sie die gleiche Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens aufwies wie in 16 dargestellt).
Die lichtabschirmende Schicht 10 der Fotomaskenrohlinge der Referenzbeispiele 1 und 2 waren getrübt, weil sich aufgrund der Wärmebehandlung MoO auf der Oberfläche anlagerte.
Außerdem war, wie in 16 dargestellt ist, die Verteilung des Oberflächenreflexionsvermögens infolge der Anlagerung von MoO verschlechtert (ein Unterschied zwischen einem höchsten Wert und einem niedrigsten Wert des Oberflächenreflexionsvermögens betrug 2,2%).
Andererseits wurden die lichtabschirmenden Schichten 10 der Fotomaskenrohlinge der Beispiele 1 und 2 durch die Wärmebehandlung nicht getrübt, und die Verteilung des Oberflä chenreflexionsvermögens wurde nicht verschlechtert (ein Unterschied zwischen einem höchsten Wert und einem niedrigsten Wert des Oberflächenreflexionsvermögens betrug 0,86% und lag damit innerhalb des Toleranzbereichs).
(Maskenreinigungsbeständigkeit)
Es wurde ein Vergleich bezüglich der Beständigkeit der lichtabschirmenden Schicht 10 für einen Fall vorgenommen, in dem die vom Fotomaskenrohling hergestellte Fotomaske einer chemischen Reinigung oder einer Reinigung mit heißem Wasser unterzogen wurde. Insbesondere wurde ein Vergleich zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 1 und Referenzbeispiel 1 und zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 2 und Referenzbeispiel 2 vorgenommen. In jedem Paar wurden die lichtabschirmenden Schichten 10 unter den gleichen Bedingungen hergestellt, außer dass der Molybdänanteil der Antireflexionslage 13 verschieden war. Beim Vergleich bezüglich der chemischen Reinigung wurde die Fotomaske unter Verwendung eines Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Gemischs (Mischungsverhältnis [Volumenverhältnis] NH₄OH:H₂O₂:H₂O = 1:1:5). Beim Vergleich hinsichtlich einer Reinigung mit heißem Wasser wurde die Reinigung unter Verwendung von heißem Wasser mit einer Temperatur von 90°C ausgeführt.
Bei den Referenzbeispielen 1 und 2 wurde sowohl bei der chemischen Reinigung als auch bei der Reinigung mit heißem Wasser die vorderseitige Antireflexionslage beim Fotomaskenreinigungsprozess aufgrund des hohen Molybdänanteils abgelöst. Infolgedessen änderten sich die optischen Eigenschaften, der CD-Wert und die Querschnittsform und verschlechterten sich derart, dass sie außerhalb des Toleranzbereichs lagen.
Andererseits war der Molybdänanteil in den Beispielen 1 und 2 minimal. Dadurch wurde sowohl bei der chemischen Rei nigung als auch bei der Reinigung mit heißem Wasser eine Ablösung der vorderseitigen Antireflexionslage aufgrund des Fotomaskenreinigungsprozesses minimiert. Die Änderung der optischen Eigenschaften, des CD-Wertes und der Querschnittsform wurden auf Werte innerhalb des Toleranzbereichs unterdrückt.
(Verbesserung der Positionsgenauigkeit)
Es wurde ein Vergleich hinsichtlich eines Unterschieds der Positionsgenauigkeit nach der Herstellung der Fotomaske in Abhängigkeit von der auf einer oberen Fläche der lichtabschirmenden Schicht 10 ausgebildeten Ätzmaskenschicht 20 vorgenommen. Insbesondere wurde ein Vergleich zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 1 und Referenzbeispiel 1 und zwischen den Fotomaskenrohlingen von Beispiel 2 und Referenzbeispiel 2 vorgenommen. In jedem Paar wurden die Fotomaskenrohlinge unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen hergestellt, außer dass die Schichtzusammensetzung der Ätzmaskenschicht 20 verschieden war.
Bei den Fotomaskenrohlingen der Referenzbeispiele 1 und 2 war die Schichtspannung (Zugspannung) der Ätzmaskenschicht 20 aus CrN relativ groß. Daher betrug die Änderung der Substratflachheit durch Entfernen der Ätzmaskenschicht 20 nach der Herstellung der Fotomaske etwa 0,1 μm. Es zeigte sich, dass es schwierig war, die für ein Doppelmuster mit einer Strukturbreite (hp) von 45 nm und darunter erforderliche Positionsgenauigkeit zu erzielen.
Andererseits kann die Schichtspannung der Ätzmaskenschicht aus CrOCN in den Beispielen 1 und 2 im Vergleich zu derjenigen der Ätzmaskenschicht aus CrN klein sein. Daher wurde die Änderung der Substratflachheit als Ergebnis der Entfernung der CrON-Schicht 20 nach der Herstellung der Fotomaske auf etwa 0,05 μm unterdrückt. Dadurch wurde eine für ein Doppelmuster mit einer Strukturbreite (hp) von 45 nm oder darunter erforderliche Positionsgenauigkeit erzielt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde erfindungsgemäß eine für eine 45 nm-Generation und sogar für eine 32 nm- bis 22nm-Generation geeignete hochwertige Fotomaske erhalten.
Erfindungsgemäß kann hinsichtlich einer Auflösung eines auf der Fotomaske ausgebildeten Übertragungsmusters ein Übertragungsmuster von 50 nm aufgelöst werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf mehrere Beispiele beschrieben worden ist, ist der technische Umfang der Erfindung nicht darauf beschränkt. Für Fachleute ist ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen bezüglich den vorstehend beschriebenen Beispielen vorgenommen werden können. Anhand der beigefügten Patentansprüche ist deutlich, dass diese Änderungen und Verbesserungen innerhalb des technischen Umfangs der Erfindung eingeschlossen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-093517 [0001]
- JP 2007-241136 A [0009]
- JP 2007-241065 A [0015]
- JP 2006-78825 A [0016]

Claims

Fotomaskenrohling zur Verwendung bei der Herstellung einer Fotomaske für eine ArF-Excimerlaserbelichtung, wobei der Fotomaskenrohling ein lichtdurchlässiges Substrat und eine auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildete lichtabschirmende Schicht aufweist: wobei die lichtabschirmende Schicht aufweist: eine lichtabschirmende Lage, die aus Molybdänsilizidmetall mit einem Molybdänanteil von mehr als 20 Atom-% und nicht mehr als 40 Atom-% besteht und eine Dicke von weniger als 40 nm hat, eine auf der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Antireflexionslage aus einer Molybdänsilizidverbindung, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, und eine unter der lichtabschirmenden Lage und in Kontakt damit ausgebildete Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen.
Fotomaskenrohling nach Anspruch 1, wobei der Molybdänanteil der Antireflexionslage größer ist als 0 Atom-% und nicht größer als 10 Atom-%.
Fotomaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer auf der lichtabschirmenden Schicht und in Kontakt damit ausgebildeten Ätzmaskenschicht, die aus einem Material hergestellt ist, das als eine Hauptkomponente Chrom enthält.
Fotomaskenrohling nach Anspruch 3, wobei die Ätzmaskenschicht aus einem Material hergestellt ist, das als eine Hauptkomponente eine der folgenden Komponenten ent hält: Chromnitrid, Chromoxid, Chromoxynitrid und Chromoxycarbonitrid.
Fotomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen aus einer Molybdänsilizidverbindung hergestellt ist, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält.
Fotomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verwendung bei der Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske, mit einem lichtdurchlässigen Substrat, das einen Phasenverschiebungsabschnitt aufweist, der durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasendifferenz verleiht, wobei: der Phasenverschiebungsabschnitt ein Abtragungsabschnitt ist, der durch Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats von einer seiner Oberflächen bis zu einer Tiefe ausgebildet wird, gemäß der die vorgegebene Phasendifferenz bezüglich Belichtungslicht erzeugt wird, das in einem Bereich außerhalb des Phasenverschiebungsabschnitts durch das lichtdurchlässige Substrat transmittiert wird, und die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen aus einem Material mit einer Ätzselektivität für ein beim Abtragen des lichtdurchlässigen Substrats durch Trockenätzen verwendetes Ätzgas hergestellt wird, und wobei die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen in Kontakt mit der abgetragenen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats ausgebildet wird.
Fotomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verwendung bei der Herstellung einer Phasenverschie bungsmaske, mit einem lichtdurchlässigen Substrat, das einen Phasenverschiebungsabschnitt aufweist, der durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasendifferenz verleiht, wobei: der Phasenverschiebungsabschnitt eine Phasenverschiebungsschicht ist, die durch den Phasenverschiebungsabschnitt transmittiertem Belichtungslicht eine vorgegebene Phasenverschiebung verleiht; und die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen aus einem Material mit einer Ätzselektivität für ein beim Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht verwendetes Ätzgas hergestellt wird, und wobei die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen in Kontakt mit einer Oberfläche der Phasenverschiebungsschicht ausgebildet wird.
Fotomaskenrohling nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Lage mit niedrigem Reflexionsvermögen aus einem Material hergestellt ist, das als eine Hauptkomponente eine der folgenden Komponenten enthält: Chrom, Chromnitrid, Chromoxid, Chromoxynitrid, Chromoxycarbonitrid, Tantal-Hafnium und Tantal-Zirkon.
Fotomaske, die unter Verwendung eines Fotomaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Fotomaske unter Verwendung des Fotomaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 8.