DE102009043145B4

DE102009043145B4 - Maskenrohling und Verfahren zum Herstellen einer Übertragungsmaske

Info

Publication number: DE102009043145B4
Application number: DE102009043145.4A
Authority: DE
Inventors: Osamu Nozawa
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-09-27
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2029-09-26
Also published as: JP4989800B2; KR20100035677A; TW201020685A; US20100081066A1; DE102009043145A1; JP2010079110A; US8268515B2; TWI436161B

Abstract

Maskenrohling mit einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht (2) aus einem Material, das Chrom enthält, wobei der Maskenrohling dazu geeignet ist, eine Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben zu verwenden, wenn ein Übertragungsmuster in der Lichtabschirmungsschicht (2) ausgebildet wird, wobei der Maskenrohling aufweist:
eine auf einer Oberseite der Lichtabschirmungsschicht ausgebildete Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur;
wobei die Hartmaskenschicht aufweist:
eine Ätzmaskenschicht (3), die aus einem Material
besteht, das Silizium enthält; und
eine auf einer Oberseite der Ätzmaskenschicht (3) ausgebildete leitfähige Maskenschicht (4), die aus einem leitfähigen Material, ausgewählt aus MoN, TiN, VN, NbN, WN, Mo, Ti, V und Nb, hergestellt ist, das durch ein Gas auf Fluorbasis trockenätzbar ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 27. September 2008 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-249338 , auf deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsmaske, die dazu vorgesehen ist, bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements ein Feinmuster zu übertragen, und betrifft ferner einen Maskenrohling als Basiselement einer derartigen Übertragungsmaske.
Im Allgemeinen wird bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements ein Feinmuster durch Fotolithografie ausgebildet. Bei einer derartigen Feinmusterausbildung werden normalerweise mehrere als Fotomasken (Übertragungsmasken) bezeichnete Substrate verwendet. Die Fotomaske weist allgemein ein lichtdurchlässiges Glassubstrat auf, auf dem ein lichtabschirmendes Feinmuster in der Form einer dünnen Metallschicht oder einer ähnlichen Schicht ausgebildet ist, wobei ein Fotolithografieprozess auch bei der Herstellung der Fotomaske verwendet wird.
Bei der Herstellung einer Fotomaske durch Fotolithografie wird ein Maskenrohling mit einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat, z. B. einem Glassubstrat, ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht verwendet. Die Herstellung der Fotomaske unter Verwendung des Maskenrohlings weist einen Schreibprozess zum Schreiben eines erforderlichen Musters in eine auf dem Maskenrohling ausgebildete Resistschicht, einen Entwicklungsprozess zum Entwickeln der Resistschicht zum Ausbilden eines Resistmusters gemäß dem geschriebenen Muster, einen Ätzprozess zum Ätzen der Lichtabschirmungsschicht entlang des Resistmusters und einen Prozess zum Ablösen und Entfernen des verbleibenden Resistmusters auf. Im Entwicklungsprozess wird nach dem Schreiben des erforderlichen Musters in die auf dem Maskenrohling ausgebildete Resistschicht ein Entwickler zugeführt, um einen Abschnitt der Resistschicht zu lösen, die durch den Entwickler lösbar ist, und dadurch das Resistmuster auszubilden. Im Ätzprozess wird unter Verwendung des Resistmusters als eine Maske ein freiliegender Abschnitt der Lichtabschirmungsschicht, in dem das Resistmuster nicht ausgebildet ist, durch Trockenätzen oder Nassätzen gelöst, um ein erforderliches Maskenmuster (Lichtabschirmungsschichtmuster) auf dem lichtdurchlässigen Substrat auszubilden. Auf diese Weise wird die Fotomaske hergestellt.
Um ein Muster eines Halbleiterbauelements zu miniaturisieren, ist es zusätzlich zu einer Miniaturisierung des Maskenmusters der Fotomaske erforderlich, die Wellenlänge von in einem Fotolithografieprozess verwendeten Belichtungslicht zu verkürzen. In den letzten Jahren ist die Wellenlänge von bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements verwendetem Belichtungslicht von KrF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 248 nm) zu ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) verkürzt worden.
Andererseits erfordert hinsichtlich der Fotomaske und des Maskenrohlings die Miniaturisierung des Maskenmusters der Fotomaske eine Verminderung der Dicke des auf dem Maskenrohling ausgebildeten Resistmusters und einen Trockenätzprozess als Strukturierungstechnik bei der Herstellung der Fotomaske.
In Verbindung mit der Verminderung der Resistschichtdicke und dem Trockenätzprozess treten jedoch folgende technische Probleme auf.
Ein Problem besteht darin, dass die Verarbeitungszeit der Lichtabschirmungsschicht eine ernsthafte Einschränkung hinsichtlich der Dicke der auf dem Maskenrohling ausgebildeten Resistschicht darstellt. Als Material für die Lichtabschirmungsschicht wird allgemein Chrom verwendet, und beim Trockenätzen von Chrom wird ein Mischgas aus Chlorgas und Sauerstoffgas als Ätzgas verwendet. Wenn die Lichtabschirmungsschicht durch Trockenätzen unter Verwendung des Resistmusters als Maske strukturiert wird, ist die Resistschicht, weil sie eine organische Schicht ist, die hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, sehr anfällig bezüglich eines eine Trockenätzumgebung bildenden Sauerstoffplasmas. Während der Strukturierung der Lichtabschirmungsschicht durch Trockenätzen sollte das auf der Lichtabschirmungsschicht ausgebildete Resistmuster in einer ausreichenden Dicke erhalten bleiben. Als ein Richtwert muss die Resistschicht, um eine ausgezeichnete Querschnittsform des Maskenmusters zu erhalten, eine Dicke haben, die auch dann erhalten bleibt, wenn die Ätzzeit etwa der doppelten angemessenen Ätzzeit entspricht (100% Überätzung). Beispielsweise beträgt die Ätzselektivität von Chrom als Material der Lichtabschirmungsschicht bezüglich der Resistschicht allgemein 1 oder weniger, so dass die Resistschicht mindestens doppelt so dick sein muss wie die Lichtabschirmungsschicht. Obwohl natürlich die Verminderung der Resistschichtdicke zum Erzielen einer verbesserten Muster-CD-(Critical Dimension (kleinste Strukturgröße))Genauigkeit wünschenswert ist, besteht aus den vorstehend erwähnten Gründen eine Einschränkung hierfür.
Gemäß der in den letzten Jahren erhaltenen Miniaturisierung von Schaltungsmustern wird jedoch die Anforderung an die Fotomasken-CD-Genauigkeit immer strenger. Weil die Integration integrierter Halbleiterschaltungen immer weiter zunimmt, wird die Designregel bei der Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen immer strenger, und insbesondere werden die Anforderungen an die Fotomasken-CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität immer strenger. Außerdem tritt bezüglich der Miniaturisierung von Schaltungsmustern ein Problem dahingehend auf, dass durch Streuung von Belichtungslicht ein Übertragungsmuster verformt wird, wodurch die Musterauflösung verschlechtert wird, wobei, um dieses Problem zu lösen, häufig eine optische Abstandskorrektur(OPC)technik ausgeführt wird, die die Verformung eines Übertragungsmusters durch Simulation vorausbestimmt und korrigiert. Gemäß der OPC-Technik wird die Verformung des Übertragungsmusters dadurch unterdrückt, dass ein feineres Hilfsmuster für das Übertragungsmuster bereitgestellt wird, so dass ein Resistmuster noch feiner wird. Infolgedessen tritt ein Problem dahingehend auf, dass das Verhältnis einer Resistschichtdicke zu einer Musterlinienbreite des Resistmusters (Aspektverhältnis) zunimmt, so dass das Muster kollabiert oder abgelöst wird oder die Zwischenraummusterauflösung fehlt.
Hinsichtlich des vorstehenden Sachverhalts wird im Patentdokument JP-A-2005-62884 (Patentdokument 1) ein Verfahren beschrieben, in dem anstatt eines Resistmusters beim Trockenätzen einer lichtabschirmenden Chromschicht ein Hartmaskenmuster verwendet wird, um die Fotomasken-CD-Gleichmäßigkeit zu verbessern und die Dicke einer Resistschicht zu vermindern. Bei der im Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird eine Hartmaskenschicht verwendet, die aus einer leitfähigen Substanz besteht, die den Vorteil des Hartmaskenmusters und weitere Vorteile dahingehend hat, dass, da sie leitfähig ist, ein Elektronenstrahlschreibprozess geeignet ausgeführt werden kann und eine große Ätzselektivität bezüglich der lichtabschirmenden Chromschicht gewährleistet werden kann. Als Substanz zum Ausbilden der Hartmaskenschicht kommen Mo, MoSi, MoSiON, Hf, Hf-Verbindungen, Zr, Sn, Fe, NiSi, CoSi, Verbindungen davon, usw. in Betracht.
Im Patentdokument 1 wird MoSi oder MoSiON als die die Hartmaskenschicht bildende leitfähige Substanz beschrieben. Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass die Leitfähigkeit einer Substanz, die hauptsächlich Si enthält, gering ist, so dass, auch wenn eine derartige Substanz verwendet wird, die Leitfähigkeit der Hartmaskenschicht unzureichend ist. Beispielsweise wird ein Fall betrachtet, in dem unter Verwendung eines Maskenrohlings mit einer lichtabschirmenden Chromschicht, einer Hartmaskenschicht und einer Resistschicht, die in dieser Folge auf einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet sind, ein Elektronenstrahlschreibprozess auf der Resistschicht ausgeführt wird. In diesem Fall werden, wenn die Leitfähigkeit der Hartmaskenschicht unzureichend ist, die Resistschicht und die Hartmaskenschicht durch aufgestrahlte Elektronen aufgeladen, so dass ein aufgestrahlter Elektronenstrahl durch diese Aufladung abgelenkt und gebogen wird. Infolgedessen tritt ein Problem dahingehend auf, dass ein Schreibvorgang an einer Position ausgeführt wird, die von einer Position versetzt ist, an der der Elektronenstrahlschreibvorgang ursprünglich ausgeführt werden sollte, wodurch die Schreibpositionsgenauigkeit abnimmt. Daher tritt, wenn die Aufladung weiter fortschreitet, ein Problem dahingehend auf, dass der Elektronenstrahlschreibprozess aufgrund der Aufladung nicht ausgeführt werden kann.
Außerdem besteht ein Problem darin, dass eine in Patentdokument 1 beschriebene einlagige Hartmaskenschicht, in der Mo verwendet wird, nicht in ausreichendem Maße als Hartmaskenschicht funktionieren kann. Dies ist der Fall, weil, da Mo die Eigenschaft hat, dass es durch ein zum Trockenätzen einer lichtabschirmenden Chromschicht verwendetes Mischgas aus Chlor und Sauerstoff ätzbar ist, die Ätzselektivität zwischen der Hartmaskenschicht und der lichtabschirmenden Chromschicht während des Trockenätzens der lichtabschirmenden Chromschicht klein ist.
Außerdem bestehen, wenn eine Hartmaskenschicht unter Verwendung eines der in Patentdokument 1 beschriebenen Komponenten Hf, Hf-Verbindungen, Zr, Sn, Fe, NiSi, CoSi, Verbindungen davon, usw. ausgebildet wird, obwohl die Leitfähigkeit gewährleistet ist, gemäß einer Untersuchung der vorliegenden Erfinder die folgenden Probleme. D. h., Zr, Sn und Fe neigen dazu oxidiert zu werden, wobei, wenn sie oxidiert sind, die Leitfähigkeit abnimmt. Andererseits ist, wenn ein Material auf Silizidbasis, wie beispielsweise NiSi, CoSi, MoSi oder MoSiON, zum Ausbilden einer Hartmaskenschicht eines Maskenrohlings verwendet wird, die Benetzbarkeit einer auf einer Oberseite der Hartmaskenschicht ausgebildeten Resistschicht für Elektronenstrahlschreiben bezüglich der Hartmaskenschicht extrem schlecht. Daher kann es vorkommen, dass die Dicke der aufgebrachten Resistschicht ungleichmäßig ist oder die Resistschicht beispielsweise in einem Resistschichtentwicklungsprozess nach dem Schreibprozess abgelöst wird und abfällt. In diesem Fall kann ein Verfahren zum Verbessern des Haftvermögens der Resistschicht in Betracht gezogen werden, indem im Voraus eine Oberflächenbehandlung bezüglich der Hartmaskenschicht unter Verwendung beispielsweise von kommerziell erhältlichem HMDS (Hexamethyldisilazan) ausgeführt wird. Gemäß diesem Verfahren tritt jedoch, weil ein weiterer Herstellungsprozess hinzugefügt wird und ferner die Oberflächenbehandlung in der Atmosphäre ausgeführt wird, ein Nachteil dahingehend auf, dass die Defektrate zu- und damit die Ausbeute abnimmt.
In der US 2005/0042526 A1 wird ein Photomaskenrohling beschrieben, der ein lichtdurchlässiges Substrat, eine auf dem lichtdurchlässigen Substrat angeordnete opake Chromschicht und eine Hartmaskenschicht aufweist, die auf der opaken Chromschicht angeordnet ist.
Die US 2002/0009653 A1 beschreibt, dass bei der Bildung einer Halbtonphasenschiebermaske ein Einlass zum Einführen eines reaktiven Gases und ein Einlass zum Einführen eines inerten Gases so vorgesehen sind, dass die entsprechenden Gase getrennt eingeführt werden, und ein Phasenschieberfilm auf Molybdänsilizidbasis unter Verwendung eines reaktiven Weitwurfsputterverfahrens gebildet wird.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten beiden herkömmlichen Probleme der Leitfähigkeit der Hartmaskenschicht und der Benetzbarkeit der Resistschicht zu lösen. Insbesondere ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Maskenrohling mit einer Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweist und eine ausgezeichnete Benetzbarkeit einer Resistschicht gewährleistet und dazu geeignet ist, eine Maske insbesondere mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität herzustellen.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Übertragungsmaske mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität unter Verwendung des vorstehend erwähnten Maskenrohlings bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst:
Erfindungsgemäß kann ein Maskenrohling bereitgestellt werden, der in der Lage ist, die Verschlechterung der Schreibpositionsgenauigkeit und das Aufladen während des Elektronenstrahlschreibens in die Resistschicht zu unterdrücken, und dazu geeignet ist, eine Maske insbesondere mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität herzustellen. Dieser Maskenrohling weist eine Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur aus einer Ätzmaskenschicht und einer leitfähigen Maskenschicht auf. Die Hartmaskenschicht hat die Funktion einer Hartmaske und bietet den Vorteil, dass, weil sie eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweist, ein Elektronenstrahlschreibprozess geeignet ausgeführt werden kann, und, weil sie eine ausgezeichnete Benetzbarkeit der Resistschicht gewährleistet, das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden kann. Außerdem wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer Übertragungsmaske mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität unter Verwendung des vorstehend erwähnten Maskenrohlings bereitgestellt.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen einer schematischen Struktur einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Maskenrohlings;
2A bis 2D zeigen Querschnittansichten zum Darstellen von Herstellungsprozessen einer Fotomaske unter Verwendung des Maskenrohlings von 1;
3 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen einer schematischen Struktur einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Maskenrohlings; und
4A bis 4H zeigen Querschnittansichten zum Darstellen von Herstellungsprozessen einer Fotomaske unter Verwendung des Maskenrohlings von 3.
1 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen einer schematischen Struktur einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Maskenrohlings.
In 1 weist einen Maskenrohling 10, eine Lichtabschirmungsschicht 2, eine Ätzmaskenschicht 3, eine leitfähige Maskenschicht 4 und eine Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben auf, die in der genannten Folge auf einem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet sind. Hierin wird als lichtdurchlässiges Substrat 1 allgemein ein Glassubstrat verwendet. Weil das Glassubstrat eine ausgezeichnete Flachheit oder Ebenheit und Glattheit aufweist, kann, wenn eine Musterübertragung auf ein Halbleitersubstrat unter Verwendung einer Fotomaske ausgeführt wird, eine hochgradig genaue Musterübertragung ausgeführt werden, ohne dass Spannungen oder ähnliche Belastungen an einem Übertragungsmuster auftreten.
Die Lichtabschirmungsschicht 2 besteht aus einem Material, das hauptsächlich Chrom enthält. Als ein spezifisches Material der Lichtabschirmungsschicht 2 werden vorzugsweise elementares Chrom oder ein chromhaltiges Material und beispielsweise ein Zusatzelement/Zusatzelemente verwendet, das/die dazu geeignet ist/sind, die Trockenätzrate im Vergleich zu elementarem Chrom zu erhöhen. Das Material enthält vorzugsweise beispielsweise Sauerstoff und/oder Stickstoff als Zusatzelement/Zusatzelemente, das/die dazu geeignet ist/sind, die Trockenätzrate im Vergleich zu elementarem Chrom zu erhöhen. Wenn Sauerstoff in der Lichtabschirmungsschicht 2 enthalten ist, liegt der Sauerstoffanteil vorzugsweise im Bereich von 5 bis 80 Atom-%. Wenn der Sauerstoffanteil kleiner ist als 5 Atom-%, ist es schwierig zu erreichen, dass die Trockenätzrate bzw. -geschwindigkeit höher ist als diejenige von elementarem Chrom. Wenn dagegen der Sauerstoffanteil 80 Atom-% überschreitet, nimmt der Absorptionskoeffizient für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger, beispielsweise für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm), ab. Daher muss die Schichtdicke erhöht werden, um die nötige optische Dichte zu erhalten.
Wenn andererseits Stickstoff in der Lichtabschirmungsschicht 2 enthalten ist, liegt der Stickstoffanteil vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 Atom-%. Wenn der Stickstoffanteil kleiner ist als 20 Atom-%, ist es schwierig, zu erreichen, dass die Trockenätzrate bzw. -geschwindigkeit höher wird als diejenige von elementarem Chrom. Wenn dagegen der Stickstoffanteil 80 Atom-% überschreitet, nimmt der Absorptionskoeffizient für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger, beispielsweise für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm), ab. Daher muss die Schichtdicke erhöht werden, um die nötige optische Dichte zu erhalten.
In der Lichtabschirmungsschicht 2 können sowohl Sauerstoff als auch Stickstoff enthalten sein. In diesem Fall wird die Gesamtmenge von Sauerstoff und Stickstoff vorzugsweise auf den Bereich von 10 bis 80 Atom-% festgelegt. Wenn in der Lichtabschirmungsschicht 2 sowohl Sauerstoff als auch Stickstoff enthalten sind, ist das Mengenverhältnis von Sauerstoff und Stickstoff nicht besonders eingeschränkt, es wird allerdings unter Berücksichtigung des Absorptionskoeffizienten und anderer Parameter geeignet festgelegt.
Die Lichtabschirmungsschicht 2, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, kann ferner ein weiteres Element enthalten, wie beispielsweise Kohlenstoff oder Wasserstoff. Die Lichtabschirmungsschicht 2 ist nicht auf eine einlagige Schicht beschränkt, sondern kann eine mehrlagige Struktur aus Lagen verschiedener Zusammensetzungen aufweisen. Alternativ kann die Lichtabschirmungsschicht 2 eine Zusammensetzungsgradientenschicht sein, die entlang ihrer Dickenrichtung einen stufenweisen oder kontinuierlichen Zusammensetzungsgradienten aufweist.
Das Verfahren zum Ausbilden der Lichtabschirmungsschicht 2 ist nicht besonders eingeschränkt, besonders bevorzugt ist jedoch ein Sputter-Schichtausbildungsverfahren. Weil durch das Sputter-Schichtausbildungsverfahren eine Schicht mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung und einer konstanten Dicke ausgebildet werden kann, ist es für die vorliegende Erfindung geeignet. Wenn die Lichtabschirmungsschicht 2 durch das Sputter-Schichtausbildungsverfahren auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 aufgebracht wird, wird als Sputtertarget ein Chrom(Cr)target verwendet, und als in eine Kammer eingeleitetes Sputtergas wird ein Gas verwendet, das durch Mischen eines Gases, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxid, mit Argongas erhalten wird. Wenn das durch Mischen von Sauerstoffgas oder Kohlendioxidgas mit Argongas erhaltene Sputtergas verwendet wird, kann eine Lichtabschirmungsschicht hergestellt werden, die Sauerstoff in Chrom enthält. Wenn das durch Mischen von Stickstoffgas und Argongas erhaltene Sputtergas verwendet wird, kann eine Lichtabschirmungsschicht hergestellt werden, die Stickstoff in Chrom enthält.
Die Dicke der Lichtabschirmungsschicht 2 beträgt vorzugsweise 90 nm oder weniger. Dies ist der Fall, weil es, wenn die Schichtdicke 90 nm überschreitet, aufgrund einer Mikroaufladungserscheinung und ähnlicher Erscheinungen während des Trockenätzens schwierig wird, ein neues Feinmuster im Submikron-Bereich auszubilden. Durch Vermindern der Schichtdicke in einem gewissen Grad kann eine Verminderung des Aspektverhältnisses eines Musters (Verhältnis einer Musterhöhe(-tiefe) zu einer Musterbreite) erzielt werden. Daher kann der durch die allgemeine Aufladungserscheinung und die Mikroaufladungserscheinung verursachte Linienbreitenfehler vermindert werden. Außerdem kann durch Vermindern der Schichtdicke in einem gewissen Grad eine Beschädigung (z. B. ein Kollabieren) eines Musters verhindert werden, insbesondere eines Musters mit einer Mustergröße im Submikron-Bereich. Die Lichtabschirmungsschicht 2 kann erfindungsgemäß bei einer Belichtungswellenlänge von 200 nm oder weniger eine erforderliche optische Dichte (von normalerweise 3,0 oder mehr) erhalten, auch wenn die Schichtdicke auf 90 nm oder weniger reduziert wird. Bezüglich der Dicke der Lichtabschirmungsschicht 2 besteht kein unterer Grenzwert, solange die erforderliche optische Dichte erhalten werden kann.
Die Ätzmaskenschicht 3 wird auf einer Oberseite der Lichtabschirmungsschicht 2 ausgebildet und besteht aus einem Material, das ein Nitrid oder Oxynitrid von Silizium enthält. Als ein spezifisches Material der Ätzmaskenschicht 3 wird vorzugsweise ein Material wie SiN, SiON, MoSiN oder MoSiON verwendet. Die aus einem Material, das das Nitrid oder Oxynitrid von Silizium enthält, hergestellte Ätzmaskenschicht 3 hat die Eigenschaft, dass sie durch ein Mischgas aus Chlor und Sauerstoff, das zum Trockenätzen der hauptsächlich aus Chrom bestehenden Lichtabschirmungsschicht 2 verwendet wird, kaum geätzt wird. Daher hat die Ätzmaskenschicht 3 eine große Ätzselektivität bezüglich der Lichtabschirmungsschicht 2 und kann somit während des Trockenätzens der Lichtabschirmungsschicht 2 als eine Hartmaske dienen.
Wie später beschrieben wird, verbleibt, wenn diese Ausführungsform des Maskenrohlings 10 zum Herstellen einer Fotomaske durch Strukturieren der Lichtabschirmungsschicht 2 verwendet wird, die Ätzmaskenschicht 3 auf der strukturierten Lichtabschirmungsschicht 2 zurück und dient als Antireflexionsschicht (d. h., sie dient sowohl als Ätzmaskenschicht als auch als Antireflexionsschicht). Mit der aus dem Material, das das Nitrid oder Oxynitrid von Silizium enthält, auf der Lichtabschirmungsschicht 2 hergestellten Antireflexionsschicht kann das Reflexionsvermögen bei der Belichtungswellenlänge auf beispielsweise 20% oder weniger, vorzugsweise 15% oder weniger, reduziert werden, was hinsichtlich der Verminderung des Einflusses einer stehenden Welle bei der Verwendung der Fotomaske bevorzugt ist. Außerdem ist es hinsichtlich einer hochgradig genauen Defekterfassung bevorzugt, das Reflexionsvermögen bezüglich einer Wellenlänge von beispielsweise 257 nm, 364 nm oder 488 nm, die für eine Defektprüfung eines Maskenrohlings oder einer Fotomaske verwendet wird, auf beispielsweise 30% oder weniger zu reduzieren. Insbesondere kann, wenn die Ätzmaskenschicht 3 in der Form einer Oxynitridschicht aus SiON, MoSiON, usw. vorliegt, das Reflexionsvermögen bei der Belichtungswellenlänge vermindert werden, und ferner kann das Reflexionsvermögen bei der Prüfwellenlänge (insbesondere 257 nm) auf 20% oder weniger reduziert werden, was bevorzugt ist.
Die leitfähige Maskenschicht 4 wird auf der Oberseite der Ätzmaskenschicht 3 ausgebildet und besteht aus einem leitfähigen Material, das durch ein Gas auf Fluorbasis und ein Gas auf Chlorbasis trockenätzbar ist.
Durch Bereitstellen einer derartigen leitfähigen Maskenschicht 4 auf der Oberseite der Ätzmaskenschicht 3 kann die Leitfähigkeit verbessert werden, wenn die aus dem Material, das das Nitrid oder Oxynitrid von Silizium enthält, hergestellte Ätzmaskenschicht 3 als eine Hartmaske auf der Lichtabschirmungsschicht 2 bereitgestellt wird, und außerdem kann die Benetzbarkeit der auf der Oberseite des Maskenrohlings 10, d. h. auf einer Oberseite der leitfähigen Maskenschicht 4, ausgebildeten Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben verbessert werden. D. h., eine Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur aus der Ätzmaskenschicht 3 und der leitfähigen Maskenschicht 4 hat eine Funktion einer Hartmaske, wobei, weil sie eine ausgezeichnete Leitfähigkeit hat, ein Elektronenstrahlschreibprozess geeignet ausgeführt werden kann, und weil sie eine ausgezeichnete Benetzbarkeit der Resistschicht gewährleistet, kann das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden.
Die leitfähige Maskenschicht 4 wird vorzugsweise aus einem leitfähigen Material hergestellt, das eine oder mehr Komponenten unter Molybdän, Titan, Vanadium, Niobium und Wolfram oder ein Nitrid oder Nitride davon enthält. Als ein spezifisches Material wird vorzugsweise beispielsweise MoN, TiN, VN, NbN, WN, Mo, Ti, V oder Nb verwendet.
Das Verfahren zum Herstellen der Ätzmaskenschicht 3 oder der leitfähigen Maskenschicht 4 ist nicht besonders eingeschränkt, wie im Fall der Lichtabschirmungsschicht 2 wird jedoch vorzugsweise ein Sputter-Schichtausbildungsverfahren verwendet.
Die Dicke der Ätzmaskenschicht 3 kann hinsichtlich der Dicke der Lichtabschirmungsschicht 2 vermindert werden, solange sie als eine Ätzmaske dienen kann. Wenn die Dicke der Ätzmaskenschicht 3 groß ist, muss die Dicke der zum Strukturieren des Laminats aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 verwendeten Resistschicht erhöht werden, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Musterübertragungsgenauigkeit abnimmt. Daher beträgt die Dicke der Ätzmaskenschicht 3 vorzugsweise 5 nm bis 30 nm.
Die Dicke der leitfähigen Maskenschicht 4 liegt vorzugsweise im Bereich von 2 nm bis 20 nm. Dies ist der Fall, weil, wenn die Dicke der leitfähigen Maskenschicht 4 kleiner ist als 2 nm, ein Fall auftreten kann, in dem die erforderliche Leitfähigkeit nicht in ausreichendem Maße erhalten wird, und außerdem die Ungleichmäßigkeit der Schichtdicke bei der Ausbildung der Schicht groß wird. Andererseits muss, wenn die Dicke 20 nm überschreitet, die Dicke der zum Strukturieren des Laminats aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 verwendeten Resistschicht erhöht werden, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Musterübertragungsgenauigkeit abnimmt. Die Dicke des Laminats aus der Ätzmaskenschicht 3 und der leitfähigen Maskenschicht 4 liegt vorzugsweise im Bereich von 7 nm bis 32 nm. Dies ist der Fall, weil, wenn die Gesamtdicke des Laminats kleiner ist als 7 nm, die Funktion als Ätzmaske für die Lichtabschirmungsschicht 2 unzureichend wird, während, wenn die Gesamtdicke des Laminats 32 nm überschreitet, die Dicke der Resistschicht erhöht werden muss, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Musterübertragungsgenauigkeit abnimmt.
Wie in 1 dargestellt ist, kann die vorliegende Ausführungsform des Maskenrohlings in einer Form vorliegen, in der die Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben auf der leitfähigen Maskenschicht 4 ausgebildet ist. Die Resistschicht 5 ist vorzugsweise so dünn wie möglich, um eine ausgezeichnete Mustergenauigkeit (CD-Genauigkeit) des Laminats aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 zu erhalten. Insbesondere beträgt die Dicke der Resistschicht 5 vorzugsweise 300 nm oder weniger, bevorzugter 200 nm oder weniger, und noch bevorzugter 150 nm oder weniger. Der untere Grenzwert der Dicke der Resistschicht 5 wird derart festgelegt, dass die Resistschicht erhalten bleibt, wenn das Laminat aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 unter Verwendung eines Resistmusters als Maske trockengeätzt worden ist, und wird beispielsweise auf 50 nm oder mehr festgelegt. Um eine hohe Auflösung zu erhalten, wird als Material der Resistschicht 5 vorzugsweise ein chemisch verstärktes Resist mit einer hohen Resistempfindlichkeit ausgewählt. Das chemisch verstärkte Resist hat im Vergleich zu einem Polymerresist, das allgemein für einen Elektronenstrahlschreibprozess verwendet worden ist, einen besseren Trockenätzwiderstand, so dass die Dicke der Resistschicht weiter vermindert werden kann.
Nachstehend wird ein Fotomasken(Übertragungsmasken)herstellungsverfahren unter Verwendung des in 1 dargestellten Fotomaskenrohlings 10 beschrieben.
Die 2A bis 2D zeigen Querschnittansichten zum sequenziellen Darstellen von Herstellungsprozessen einer Fotomaske unter Verwendung des Maskenrohlings 10.
Unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung wird ein erforderliches Muster in die auf dem in 1 dargestellten Maskenrohling 10 ausgebildete Resistschicht 5 geschrieben (hierin wird eine positive Resistschicht für Elektronenstrahlschreiben verwendet), und nach dem Schreibprozess wird die Resistschicht 5 entwickelt, um ein Resistmuster 5a auszubilden (vgl. 2A).
In der vorliegenden Ausführungsform kann, weil die Benetzbarkeit der auf der Oberseite der leitfähigen Maskenschicht 4 ausgebildeten Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben ausgezeichnet ist, das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden. Außerdem dient in der vorliegenden Ausführungsform, weil die Hartmaskenschicht mit der Laminatstruktur aus der Ätzmaskenschicht 3 und der leitfähigen Maskenschicht 4 auf der Lichtabschirmungsschicht 2 bereitgestellt wird, die Hartmaskenschicht als eine Hartmaske, und außerdem kann, weil die Hartmaskenschicht eine ausgezeichnete Leitfähigkeit besitzt, ein Elektronenstrahlschreibprozess bezüglich der Reistschicht 5 geeignet ausgeführt werden.
Dann wird unter Verwendung des Resistmusters 5a als Maske das Laminat aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 unter Verwendung eines Gases auf Fluorbasis (z. B. SF₆) trockengeätzt, wodurch ein leitfähiges Maskenschichtmuster 4a und ein Ätzmaskenschichtmuster 3a ausgebildet werden (vgl. 2B). Die leitfähige Maskenschicht 4 und die Ätzmaskenschicht 3 können in der vorliegenden Ausführungsform beide unter Verwendung des Gases auf Fluorbasis geeignet trockengeätzt werden.
Dann wird das verbleibende Resistmuster 5a abgelöst und entfernt (vgl. 2C).
Dann wird die Lichtabschirmungsschicht 2 unter Verwendung des leitfähigen Maskenschichtmusters 4a und des Ätzmaskenschichtmusters 3a als Maske und eines Mischgases aus einer Verbindung auf Chlorbasis (z. B. Cl₂, SiCl₄, HCl, CCl₄ oder CHCl₃) und Sauerstoff trockengeätzt, wodurch ein Lichtabschirmungsschichtmuster 2a hergestellt wird (vgl. 2D).
Weil die leitfähige Maskenschicht 4 in der vorliegenden Ausführungsform aus einem leitfähigen Material besteht, das durch das Gas auf Fluorbasis und das Mischgas aus Chlor und Sauerstoff trockenätzbar ist, wird, wenn die Lichtabschirmungsschicht 2 durch das Mischgas aus Chlor und Sauerstoff trockengeätzt wird, das leitfähige Maskenschichtmuster 4a entfernt, während das Lichtabschirmungsschichtmuster 2a ausgebildet wird.
Auf diese Weise wird eine Fotomaske 20 hergestellt, bei der ein Muster in Form eines Laminats aus dem Lichtabschirmungsschichtmuster 2a und dem Ätzmaskenschichtmuster 3a mit einer Antireflexionsfunktion auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet ist, wie in 2D dargestellt ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, weist die vorliegende Ausführungsform des Maskenrohlings die auf der Lichtabschirmungsschicht ausgebildete Hartmaskenschicht mit der Laminatstruktur aus der Ätzmaskenschicht und der leitfähigen Maskenschicht auf. Diese Hartmaskenschicht realisiert eine Funktion einer Hartmaske, wobei, weil sie eine ausgezeichnete Leitfähigkeit besitzt, ein Elektronenstrahlschreibprozess geeignet ausgeführt werden kann, und weil sie eine ausgezeichnete Benetzbarkeit der Resistschicht gewährleistet, kann das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden. Unter Verwendung dieses Maskenrohlings kann eine Fotomaske insbesondere mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität hergestellt werden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Maskenrohlings unter Bezug auf 3 beschrieben. Diese Ausführungsform betrifft einen Phasenverschiebungsmaskenrohling und eine unter Verwendung eines derartigen Maskenrohlings erhaltene Phasenverschiebungsmaske.
In 3 weist ein Maskenrohling 30 eine Phasenverschiebungsschicht 6, eine Lichtabschirmungsschicht 2, eine Ätzmaskenschicht 3, eine leitfähige Maskenschicht 4 und eine Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben auf, die in der genannten Folge auf einem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet sind. Weil das lichtdurchlässige Substrat 1 das gleiche ist wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, wird es nicht näher beschrieben.
Die Phasenverschiebungsschicht 6 transmittiert Licht mit einer Intensität, die nicht wesentlich zur Belichtung beiträgt (z. B. 1% bis 20% bezüglich einer Belichtungswellenlänge), und ist dazu geeignet, eine vorgegebene Phasendifferenz zu erzeugen. Die Phasenverschiebungsschicht 6 dient zum Bereitstellen einer Beziehung, gemäß der die Phase von Licht, das durch einen halb-lichtdurchlässigen Abschnitt transmittiert wird, der durch Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 6 erhalten wird, bezüglich der Phase von Licht, das durch einen lichtdurchlässigen Abschnitt transmittiert wird, in dem die Phasenverschiebungsschicht 6 entfernt (nicht ausgebildet) ist und der Licht mit einer Intensität transmittiert, die wesentlich zur Belichtung beiträgt, im Wesentlichen invertiert ist. D. h., die Phasenverschiebungsschicht 6 wird derart bereitgestellt, dass Lichtstrahlen, die in der Umgebung eines Grenzabschnitts zwischen dem halb-lichtdurchlässigen Abschnitt und dem lichtdurchlässigen Abschnitt transmittiert werden und durch Streuung in andere Bereiche abgelenkt werden, sich gegenseitig auslöschen, wodurch veranlasst wird, dass die Lichtintensität am Grenzabschnitt ungefähr null beträgt, wodurch der Kontrast, d. h. die Auflösung, am Grenzabschnitt verbessert wird.
Die Phasenverschiebungsschicht 6 besteht vorzugsweise aus einem Material mit Ätzeigenschaften, die von denjenigen der darauf ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht 2 verschieden sind. Beispielsweise wird als Material der Phasenverschiebungsschicht 6 vorzugsweise ein Material verwendet, das ein Oxid, ein Nitrid oder ein Oxynitrid eines Metallsilizids enthält, wie beispielsweise Molybdänsilizid, Tantalsilizid, Wolframsilizid oder Zirkonsilizid. Vorzugsweise wird ein Oxid, Nitrid oder Oxynitrid von Molybdänsilizid verwendet. Die Phasenverschiebungsschicht 6 kann eine einlagige oder eine mehrlagige Struktur haben. Beispielsweise wird eine Phasenverschiebungsschicht mit einer zweilagigen Struktur verwendet, bei der eine Schicht, die hauptsächlich eine Lichtdurchlassgradeinstellfunktion hat, und eine Schicht, die hauptsächlich eine Phasendifferenzeinstellfunktion hat, von der Substratseite her stapelförmig aufeinander angeordnet. Beispielsweise wird eine Phasenverschiebungsschicht mit einer zweilagigen Struktur aus einer TaHf-Schicht, die hauptsächlich eine Lichtdurchlassgradeinstellfunktion hat, und einer SiON-Schicht, die hauptsächlich eine Phasendifferenzeinstellfunktion hat, verwendet.
Die Phasenverschiebungsschicht 6 wird beispielsweise durch das Sputter-Schichtausbildungsverfahren hergestellt, und ihre Dicke wird unter Berücksichtigung des Lichtdurchlassgrades und der Phasendifferenz bezüglich der Belichtungswellenlänge geeignet festgelegt.
Die Lichtabschirmungsschicht 2 ist zwar die gleiche wie in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform, aber in der vorliegenden Ausführungsform weist die Lichtabschirmungsschicht 2 vorzugsweise eine Antireflexionslage an einem Oberflächenschichtabschnitt (oberen Schichtabschnitt) davon auf. In diesem Fall wird als Material der Antireflexionsschicht vorzugsweise beispielsweise CrON, CrO, CrCO oder CrCON verwendet. Hinsichtlich einer Verminderung des Einflusses einer stehenden Welle bei der Verwendung einer Fotomaske ist es bevorzugt, das Reflexionsvermögen bei der Belichtungswellenlänge durch Bereitstellen der Antireflexionslage in der Lichtabschirmungsschicht 2 auf beispielsweise 20% oder weniger, vorzugsweise 15% oder weniger, zu vermindern. Außerdem ist es hinsichtlich einer hochgradig genauen Erfassung von Defekten bevorzugt, das Reflexionsvermögen bezüglich einer Wellenlänge von z. B. 257 nm, 364 nm oder 488 nm, die für eine Defektprüfung eines Maskenrohlings oder einer Fotomaske verwendet wird, beispielsweise auf 30% oder weniger zu reduzieren. Insbesondere kann unter Verwendung einer Kohlenstoff enthaltenden Antireflexionslage das Reflexionsvermögen bei der Belichtungswellenlänge vermindert werden, und außerdem kann das Reflexionsvermögen bei der Prüfwellenlänge (insbesondere 257 nm) auf 20% oder weniger reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ätzmaskenschicht 3 auf einer Oberseite der Lichtabschirmungsschicht 2 ausgebildet und besteht aus einem Silizium enthaltenden Material. Als ein spezifisches Material der Ätzmaskenschicht 3 wird ein Material verwendet, das ein Oxid, ein Nitrid oder ein Oxynitrid von Silizium oder Molybdänsilizid enthält. Beispielsweise wird vorzugsweise ein Material wie SiN, SiON, MoSiN oder MoSiON verwendet.
Die aus einem Silizum enthaltenden Material hergestellte Ätzmaskenschicht 3 hat die Eigenschaft, dass sie durch ein zum Trockenätzen der hauptsächlich aus Chrom bestehenden Lichtabschirmungsschicht 2 verwendetes Mischgas aus Chlor und Sauerstoff kaum geätzt wird. Daher hat die Ätzmaskenschicht 3 eine hohe Ätzselektivität bezüglich der Lichtabschirmungsschicht 2 und kann somit beim Trockenätzen der Lichtabschirmungsschicht 2 als eine Hartmaske dienen.
Wenn eine Fotomaske unter Verwendung der vorliegenden Ausführungsform des Maskenrohlings 30 hergestellt wird, verbleibt die Ätzmaskenschicht 3 nicht auf der strukturierten Lichtabschirmungsschicht 2, so dass es nicht notwendig ist, eine Antireflexionsfunktion für die Ätzmaskenschicht 3 bereitzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die leitfähige Maskenschicht 4 auf einer Oberseite der Ätzmaskenschicht 3 ausgebildet und besteht aus einem leitfähigen Material, das durch ein Gas auf Fluorbasis trockenätzbar ist. Durch Bereitstellen einer derartigen leitfähigen Maskenschicht 4 auf der Oberseite der Ätzmaskenschicht 3 kann die Leitfähigkeit verbessert werden, wenn die aus einem Silizium enthaltenden Material hergestellte Ätzmaskenschicht 3 als eine Hartmaskenschicht auf der Lichtabschirmungsschicht 2 bereitgestellt wird, und kann außerdem die Benetzbarkeit der auf einer Oberseite der leitfähigen Maskenschicht 4 ausgebildeten Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben verbessert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform muss die leitfähige Maskenschicht 4 mindestens durch ein Gas auf Fluorbasis trockenätzbar sein. Beispielsweise besteht die leitfähige Maskenschicht 4 vorzugsweise aus einem leitfähigen Material, das eine oder mehrere Komponenten unter Tantal, Molybdän, Titan, Vanadium, Niobium und Wolfram oder ein Nitrid oder Nitride davon aufweist. Als ein spezifisches Material wird vorzugsweise beispielsweise TaN, MoN, TiN, VN, NbN, WN, Ta, Mo, Ti, V oder Nb verwendet. Unter diesen Komponenten sind Molybdän, Titan, Vanadium, Niobium, Wolfram und Nitride davon nicht nur durch das Gas auf Fluorbasis, sondern auch durch ein Mischgas aus Chlor und Sauerstoff trockenätzbar.
Weil ein Schichtausbildungsverfahren und die Dicke der Ätzmaskenschicht 3 und der leitfähigen Maskenschicht 4 die gleichen sind wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, werden diese nicht näher beschrieben.
Wie in 3 dargestellt ist, kann diese Ausführungsform des Maskenrohlings 30 auch eine Form annehmen, gemäß der die Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben auf der leitfähigen Maskenschicht 4 ausgebildet ist. Die Dicke der Resistschicht 5 ist die gleiche wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
Nachstehend wird ein Fotomasken(Übertragungsmasken)herstellungsverfahren unter Verwendung des in 3 dargestellten Fotomaskenrohlings 30 beschrieben.
Die 4A bis 4H zeigen Querschnittansichten zum sequenziellen Darstellen von Herstellungsprozessen einer Fotomaske unter Verwendung des Maskenrohlings 30.
Unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung wird ein erforderliches Muster in die auf dem in 3 dargestellten Maskenrohling 30 ausgebildete Resistschicht 5 geschrieben (hierin wird eine positive Resistschicht für Elektronenstrahlschreiben verwendet), und nach dem Schreibprozess wird die Resistschicht 5 entwickelt, um ein Resistmuster 5a auszubilden (vgl. 4A).
In der vorliegenden Ausführungsform kann, weil die Benetzbarkeit der auf der Oberseite der leitfähigen Maskenschicht 4 ausgebildeten Resistschicht 5 für Elektronenstrahlschreiben ausgezeichnet ist, das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur aus der Ätzmaskenschicht 3 und der leitfähigen Maskenschicht 4 auf der Lichtabschirmungsschicht 2 ausgebildet, um die Funktionen zu trennen. Die Hartmaskenschicht dient als Hartmaske, und es kann, weil die Hartmaskenschicht eine ausgezeichnete Leitfähigkeit besitzt, ein Elektronenstrahlschreibprozess auf der Resistschicht 5 geeignet ausgeführt werden.
Dann wird das Laminat aus der leitfähigen Maskenschicht 4 und der Ätzmaskenschicht 3 unter Verwendung des Resistmusters 5a als Maske und eines Gases auf Fluorbasis (z. B. SF₆) trockengeätzt, um ein leitfähiges Maskenschichtmuster 4a und ein Ätzmaskenschichtmuster 3a auszubilden (vgl. 4B). Die leitfähige Maskenschicht 4 und die Ätzmaskenschicht 3 können in der vorliegenden Ausführungsform beide unter Verwendung des Gases auf Fluorbasis geeignet trockengeätzt werden.
Dann wird das verbleibende Resistmuster 5a abgelöst und entfernt (vgl. 4C).
Daraufhin wird die Lichtabschirmungsschicht 2 unter Verwendung des leitfähigen Maskenschichtmusters 4a und des Ätzmaskenschichtmusters 3a als Maske und eines Mischgases aus einer Verbindung auf Chlorbasis (z. B. Cl₂, SiCl₄, HCl, CCl₄ oder CHCl₃) und Sauerstoff trockengeätzt, um ein Lichtabschirmungsschichtmuster 2a auszubilden (vgl. 4D).
Wenn die leitfähige Maskenschicht 4 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, das nicht nur durch ein Gas auf Fluorbasis, sondern auch durch das Mischgas aus Chlor und Sauerstoff trockenätzbar ist, wird, wenn die Lichtabschirmungsschicht 2 durch das Mischgas aus Chlor und Sauerstoff trockengeätzt wird, das leitfähige Maskenschichtmuster 4a entfernt, während das Lichtabschirmungsschichtmuster 2a ausgebildet wird.
Dann wird die Phasenverschiebungsschicht 6 unter Verwendung des Lichtabschirmungsschichtmusters 2a als Maske und eines Gases auf Fluorbasis trockengeätzt, um ein Phasenverschiebungsschichtmuster 6a auszubilden (vgl. 4E). In diesem Fall werden auch das freigelegte leitfähige Maskenschichtmuster 4a und das Ätzmaskenschichtmuster 3a (nur das Ätzmaskenschichtmuster 3a, wenn das leitfähige Maskenschichtmuster 4a in dem in 4D dargestellten Prozess bereits entfernt worden ist) durch das Gas auf Fluorbasis geätzt und entfernt.
Dann wird erneut eine Resistschicht aufgebracht, die der vorstehend beschriebenen Resistschicht gleicht, und nach dem Schreiben eines Musters, das zum Entfernen eines unnötigen Abschnitts des Lichtabschirmungsschichtmusters 2a in einem Übertragungsbereich verwendet werden soll, wird die Resistschicht entwickelt, um ein Resistmuster 5b an einem Abschnitt auf dem Lichtabschirmungsschichtmuster 2a auszubilden, der als Lichtabschirmungsband verbleiben soll (vgl. 4F). Daraufhin wird ein Lichtabschirmungsschichtmuster 2b ausgebildet, in dem der unnötige Abschnitt durch Trockenätzen durch ein Mischgas aus Chlor und Sauerstoff entfernt wird (vgl. 4G). Schließlich wird das verbleibende Resistmuster 5b abgelöst, wodurch eine Phasenverschiebungsmaske 40 erhalten wird (vgl. 4H).
Auf diese Weise wird die Phasenverschiebungsmaske 40 hergestellt, bei der das Phasenverschiebungsschichtmuster 6a auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet ist und das Lichtabschirmungsschichtmuster 2b auf dem Phasenverschiebungsschichtmuster 6a an einem Abschnitt davon ausgebildet ist, wie in 4H dargestellt ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, weist die vorliegende Ausführungsform des Maskenrohlings auf der Lichtabschirmungsschicht die Hartmaskenschicht mit der Laminatstruktur aus der Ätzmaskenschicht und der leitfähigen Maskenschicht auf. Diese Hartmaskenschicht realisiert eine Funktion einer Hartmaske, und es kann, weil sie eine ausgezeichnete Leitfähigkeit besitzt, ein Elektronenstrahlschreibprozess geeignet ausgeführt werden, und, weil sie eine ausgezeichnete Benetzbarkeit der Resistschicht gewährleistet, kann das Haftvermögen zwischen dem Maskenrohling und der Resistschicht verbessert werden. Mit diesem Maskenrohling kann, weil das Lichtabschirmungsschichtmuster mit einer hohen CD-Genauigkeit ausgebildet wird und ferner dieses Lichtabschirmungsschichtmuster auf die Phasenverschiebungsschicht übertragen wird, eine Phasenverschiebungsmaske insbesondere mit einer ausgezeichneten CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität hergestellt werden.
Nachstehend werden erfindungsgemäße Maskenrohlinge und Übertragungsmaskenherstellungsverfahren anhand von Beispielen näher beschrieben.
Außerdem werden den Beispielen Vergleichsbeispiele gegenübergestellt.
Beispiel 1
Unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Chromtargets als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff, Kohlendioxid und Helium (Ar: 18 sccm, N₂: 10 sccm, CO₂: 18,8 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine rückseitige Antireflexionslage aus CrOCN mit einer Dicke von 12 nm auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,71 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 13 sccm, NO: 11,1 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine lichtabschirmende Lage aus CrON mit einer Dicke von 55 nm auszubilden. Auf diese Weise wurde eine Lichtabschirmungsschicht, die aus der rückseitigen Antireflexionslage und der lichtabschirmende Lage besteht, mit einer Gesamtdicke von 67 nm hergestellt.
Daraufhin wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil zur Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 8 sccm, NO: 29 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Ätzmaskenschicht aus MoSiON (die auch als Antireflexionsschicht dient und nachstehend als ”Antireflexions-/Ätzmaskenschicht” bezeichnet wird) mit einer Dicke von 15 nm auszubilden.
Beim reaktiven Sputtern wurde eine Impulserzeugungseinheit zwischen einer DC-Spannungsversorgung und einer Sputterkathode eingefügt, um einen DC-Puls-Sputterprozess auszuführen.
Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo-Targets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 0,6 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff (Ar: 24 sccm, N₂: 3 sccm) ausgeführt, um eine leitfähige Maskenschicht aus MoN mit einer Dicke von 3 nm auszubilden.
In der Laminatstruktur aus der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexions-/Ätzmaskenschicht, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, betrug das Reflexionsvermögen für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 5,5%, und es wurde eine Antireflexionsfunktion bereitgestellt, gemäß der die Reflexion von von der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats zurückreflektiertem Licht unterdrückt wurde. Außerdem betrug in der Laminatstruktur aus der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexions-/Ätzmaskenschicht die optische Dichte (OD) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 3,0.
Auf diese Weise wurde ein Binärmaskenrohling hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung dieses Binärmaskenrohlings eine Fotomaske hergestellt.
Zunächst wurde auf dem Maskenrohling eine positive Resistschicht für Elektronenstrahlschreiben (PRL009: hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) in einer Dicke von 150 nm ausgebildet. Die Resistschicht wurde durch Spin-Beschichten unter Verwendung einer Spin-Beschichtungsvorrichtung (Spinner) ausgebildet. Es trat kein Problem hinsichtlich der Benetzbarkeit der Resistschicht auf. Nach dem Aufbringen der Resistschicht wurde eine vorgegebene Temperbehandlung unter Verwendung einer Tempervorrichtung ausgeführt.
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung ein erforderliches Muster in die auf dem Maskenrohling ausgebildete Resistschicht geschrieben, und anschließend wurde die Resistschicht durch einen vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster auszubilden.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters als Maske eine leitfähige Maskenschicht und die Antireflexions-/Ätzmaskenschicht trockengeätzt, um ein leitfähiges Maskenschichtmuster und ein Antireflexions-/Ätzmaskenschichtmuster auszubilden. Als Trockenätzgas wurde mit SF₆ ein Gas auf Fluorbasis verwendet.
Anschließend wurde, nachdem das übrige Resistmuster abgelöst war, die Lichtabschirmungsschicht, die die rückseitige Antireflexionslage und die lichtabschirmende Lage aufweist, unter Verwendung des Antireflexions-/Ätzmaskenschichtmusters als Maske trockengeätzt, um ein Lichtabschirmungsschichtmuster auszubilden. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet. Weil das leitfähige Maskenschichtmuster durch Trockenätzen der Lichtabschirmungsschicht entfernt wurde, wurde das Antireflexions-/Ätzmaskenschichtmuster nach Abschluss des Trockenätzens der Lichtabschirmungsschicht auf einer Oberseite des ausgebildeten Musters freigelegt.
Auf diese Weise wurde die Fotomaske dieses Beispiels erhalten.
Die gemäß diesem Beispiel erhaltene Fotomaske wurde analysiert, indem als CD-Linearität ein Abweichungsmaß zwischen einem Soll- oder Designwert der Musterlinienbreite und einem Messwert der Musterlinienbreite des erhaltenen Lichtabschirmungsschichtmusters hergeleitet wurde. Die CD-Linearität der Fotomaske dieses Beispiels betrug 3 nm. Dieser Wert erfüllte den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt.
Maskenrohlinge wurden auf die gleiche Weise hergestellt wie im vorstehend erwähnten Beispiel 1, außer dass an Stelle des vorstehend erwähnten MoN als Materialien leitfähiger Maskenschichten WN, TiN, VN, NbN, Mo, Ti, V und Nb verwendet wurde. Dann wurden jeweilige Fotomasken unter Verwendung dieser Maskenrohlinge hergestellt. In jeder der Fotomasken wurde ein Lichtabschirmungsschichtmuster mit einer ausgezeichneten CD-Linearität von 3 nm bis 4 nm erhalten. Außerdem wurden Maskenrohlinge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass leitfähige Maskenschichten jeweils aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt wurden und die Dicke jeder leitfähigen Maskenschicht auf 2 nm festgelegt war. Dann wurden jeweilige Fotomasken unter Verwendung dieser Maskenrohlinge hergestellt. Bei jeder der Fotomasken betrug die CD-Linearität 4 nm oder weniger und erfüllte damit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde die CD-Gleichmäßigkeit bei jeder der Fotomasken erfüllt.
Beispiel 2
Unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil zur Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 2,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff und Helium (Ar: 9 sccm, N₂: 81 sccm, He: 76 sccm) ausgeführt, um eine Phasenverschiebungsschicht aus MoSiN mit einer Dicke von 69 nm auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas auszubilden. Diese Phasenverschiebungsschicht wies einen Lichtdurchlassgrad von 6% auf, und das Phasenverschiebungsmaß für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) betrug etwa 180°.
Dann wurde unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Chromtargets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,5 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Kohlendioxid, Stickstoff und Helium (Ar: 20 sccm, CO₂: 35 sccm, N₂: 5 sccm, He: 30 sccm) ausgeführt, um eine rückseitige Antireflexionslage aus CrOCN mit einer Dicke von 30 nm auf der Phasenverschiebungsschicht auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff (Ar: 25 sccm, N₂: 5 sccm) ausgeführt, um eine lichtabschirmende Lage aus CrN mit einer Dicke von 4 nm auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Kohlendioxid, Stickstoff und Helium (Ar: 20 sccm, CO₂: 35 sccm, N₂: 10 sccm, He: 30 sccm) ausgeführt, um eine Antireflexionslage aus CrOCN mit einer Dicke von 14 nm auszubilden. Auf diese Weise wurde eine Lichtabschirmungsschicht, die aus der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexionslage besteht, mit einer Gesamtdicke von 48 nm ausgebildet.
Daraufhin wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil zur Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 8 sccm, NO: 29 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Ätzmaskenschicht aus MoSiON mit einer Dicke von 12 nm auszubilden.
Beim reaktiven Sputtern wurde eine Impulserzeugungseinheit zwischen einer DC-Spannungsversorgung und einer Sputterkathode eingefügt, um einen DC-Puls-Sputterprozess auszuführen.
Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo-Targets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 0,6 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff (Ar: 24 sccm, N₂: 3 sccm) ausgeführt, um eine leitfähige Maskenschicht aus MoN mit einer Dicke von 3 nm auszubilden.
In der Laminatstruktur aus der Phasenverschiebungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht (der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexionslage), die wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, betrug das Reflexionsvermögen für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 23,6%, und es wurde eine Antireflexionsfunktion bereitgestellt, gemäß der die Reflexion von von der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats zurückreflektiertem Licht unterdrückt wurde. Außerdem betrug in der Laminatstruktur aus der Phasenverschiebungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht die optische Dichte (OD) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 3,1.
Auf diese Weise wurde ein Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohling hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung dieses Phasenverschiebungsmaskenrohlings eine Phasenverschiebungsmaske hergestellt.
Zunächst wurde auf dem Maskenrohling eine positive Resistschicht für Elektronenstrahlschreiben (PRL009: hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) in einer Dicke von 150 nm ausgebildet. Die Resistschicht wurde durch Spin-Beschichten unter Verwendung einer Spin-Beschichtungsvorrichtung (Spinner) ausgebildet. Es trat kein Problem hinsichtlich der Benetzbarkeit der Resistschicht auf. Nach dem Aufbringen der Resistschicht wurde eine vorgegebene Temperbehandlung unter Verwendung einer Tempervorrichtung ausgeführt.
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung ein erforderliches Muster in die auf dem Maskenrohling ausgebildete Resistschicht geschrieben, und anschließend wurde die Resistschicht durch einen vorgegebenen Entwickler entwickelt, um ein Resistmuster auszubilden.
Dann wurden unter Verwendung des Resistmusters als Maske die leitfähige Maskenschicht und die Ätzmaskenschicht trockengeätzt, um ein leitfähiges Maskenschichtmuster und ein Ätzmaskenschichtmuster auszubilden. Als Trockenätzgas wurde mit SF₆ ein Gas auf Fluorbasis verwendet.
Anschließend wurde, nachdem das übrige Resistmuster abgelöst wurde, die Lichtabschirmungsschicht in Form eines Laminats aus der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexionslage unter Verwendung des Ätzmaskenschichtmusters als Maske trockengeätzt, um ein Lichtabschirmungsschichtmuster auszubilden. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet. Weil das leitfähige Maskenschichtmuster durch Trockenätzen der Lichtabschirmungsschicht entfernt wurde, wurde das Ätzmaskenschichtmuster nach Abschluss des Trockenätzens der Lichtabschirmungsschicht auf einer Oberseite des ausgebildeten Lichtabschirmungsschichtmusters freigelegt.
Dann wurde unter Verwendung des Lichtabschirmungsschichtmusters als Maske die Phasenverschiebungsschicht trockengeätzt, um ein Phasenverschiebungsschichtmuster auszubilden. Als Trockenätzgas wurde mit SF₆ ein Gas auf Fluorbasis verwendet. Weil das Ätzmaskenschichtmuster durch Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht entfernt wurde, wurde das Lichtabschirmungsschichtmuster nach Abschluss des Trockenätzens der Phasenverschiebungsschicht freigelegt.
Dann wurde eine Resistschicht, die der vorstehend beschriebenen Resistschicht gleicht, erneut aufgebracht, und nach dem Schreiben eines Musters, das zum Entfernen eines unnötigen Abschnitts des Lichtabschirmungsschichtmusters in einem Übertragungsbereich verwendet werden soll, wurde die Resistschicht entwickelt, um ein Resistmuster auszubilden. Dann wurde der unnötige Abschnitt des Lichtabschirmungsschichtmusters durch Trockenätzen durch ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Cl₂:O₂ = 4:1) entfernt, und anschließend wurde das übrige Resistmuster abgelöst, wodurch eine Phasenverschiebungsmaske dieses Beispiels erhalten wurde.
Die CD-Linearität des Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske dieses Beispiels betrug 3 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt. Wie in Beispiel 1 wurden Maskenrohlinge und Fotomasken auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass das Material der leitfähigen Maskenschicht geändert wurde. Bei jeder der Fotomasken wurde ein Lichtabschirmungsschichtmuster mit einer ausgezeichneten CD-Linearität von 3 nm bis 4 nm erhalten. Außerdem wurden Maskenrohlinge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass leitfähige Maskenschichten jeweils aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt wurden und die Dicke jeder leitfähigen Maskenschicht auf 2 nm und die Dicke jeder Ätzmaskenschicht auf 5 nm festgelegt war. Dann wurden unter Verwendung dieser Maskenrohlinge jeweilige Fotomasken hergestellt. Bei jeder der Fotomasken betrug die CD-Linearität weniger als 5 nm und erfüllte damit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde die CD-Gleichmäßigkeit bei jeder der Fotomasken erfüllt.
Beispiel 3
Eine Phasenverschiebungsmaske dieses Beispiels wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass an Stelle der leitfähigen Maskenschicht aus MoN im Phasenverschiebungsmaskenrohling von Beispiel 2 eine auf die folgende Weise ausgebildete leitfähige Maskenschicht aus TaN verwendet wurde.
Unter Verwendung eines Ta-Targets als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,5 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Xenon und Stickstoff (Xe: 11 sccm, N₂: 15 sccm) ausgeführt, um eine leitfähige Maskenschicht aus TaN mit einer Dicke von 3 nm auszubilden.
Unter Verwendung des erhaltenen Phasenverschiebungsmaskenrohlings dieses Beispiels wurde eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2. In diesem Beispiel wurde ein leitfähiges Maskenschichtmuster während des Trockenätzens einer Lichtabschirmungsschicht nicht entfernt. Daher wurden nach Abschluss des Trockenätzens der Lichtabschirmungsschicht ein Ätzmaskenschichtmuster und das leitfähige Maskenschichtmuster auf einer Oberfläche eines ausgebildeten Lichtabschirmungsschichtmusters ausgebildet.
Die CD-Linearität eines Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske des vorliegenden Beispiels betrug 3 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt. Ein Maskenrohling wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 3, außer dass die Dicke einer leitfähigen Maskenschicht auf 2 nm und die Dicke einer Ätzmaskenschicht auf 5 nm festgelegt wurde. Dann wurde unter Verwendung dieses Maskenrohlings eine Fotomaske hergestellt. Als Ergebnis war die CD-Linearität kleiner als 5 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt.
Beispiel 4
Eine Phasenverschiebungsmaske dieses Beispiels wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass an Stelle der Ätzmaskenschicht aus MoSiON im Phasenverschiebungsmaskenrohling von Beispiel 2 eine auf die folgende Weise ausgebildete Ätzmaskenschicht aus SiON verwendet wurde.
Unter Verwendung eines Si-Targets als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 8 sccm, NO: 29 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Ätzmaskenschicht aus SiON mit einer Dicke von 15 nm auszubilden.
Unter Verwendung des erhaltenen Phasenverschiebungsmaskenrohlings dieses Beispiels wurde eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2.
Die CD-Linearität eines Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske des vorliegenden Beispiels betrug 3 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt. Wie in Beispiel 1 wurden Maskenrohlinge und Fotomasken auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 4, außer dass das Material der leitfähigen Maskenschicht geändert wurde. Bei jeder der Fotomasken wurde ein Lichtabschirmungsschichtmuster mit einer ausgezeichneten CD-Linearität von 3 nm bis 4 nm erhalten. Außerdem wurden Maskenrohlinge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, außer dass leitfähige Maskenschichten jeweils aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt wurden, die Dicke jeder leitfähigen Maskenschicht auf 2 nm und die Dicke jeder Ätzmaskenschicht auf 5 nm festgelegt wurde. Dann wurden unter Verwendung dieser Maskenrohlinge jeweilige Fotomasken hergestellt. Bei jeder der Fotomasken war die CD-Linearität kleiner als 5 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem war auch die CD-Gleichmäßigkeit bei jeder der Fotomasken erfüllt.
Beispiel 5
Unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil bezogen auf die Gesamtmenge von Mo und Si betrug 4%) als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff, Sauerstoff und Helium (Ar: 11,5 sccm, N₂: 50 sccm, O₂: 8,1 sccm, He: 100 sccm) ausgeführt, um eine Phasenverschiebungsschicht aus MoSiON mit einer Dicke von 74 nm auf dem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas auszubilden. Diese Phasenverschiebungsschicht war derart ausgebildet, dass für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) ein Lichtdurchlassgrad von 20% erhalten wurde und das Phasenverschiebungsmaß 177,4° betrug.
Dann wurde unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Chromtargets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Kohlendioxid, Stickstoff und Helium (Ar: 18 sccm, CO₂: 18,8 sccm, N₂: 10 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine rückseitige Antireflexionslage aus CrOCN mit einer Dicke von 28 nm auf der Phasenverschiebungsschicht auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,71 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 13 sccm, NO: 11,1 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine lichtabschirmende Lage aus CrON mit einer Dicke von 7 nm auszubilden.
Daraufhin wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff, Kohlendioxid und Helium (Ar: 18 sccm, N₂: 10 sccm, CO₂: 18,8 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Antireflexionslage aus CrOCN mit einer Dicke von 15 nm auszubilden. Auf diese Weise wurde die Lichtabschirmungsschicht, die aus der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexionslage besteht, mit einer Gesamtdicke von 50 nm ausgebildet.
Dann wurden, ähnlich wie in Beispiel 2 eine Ätzmaskenschicht aus MoSiON mit einer Dicke von 12 nm und eine leitfähige Maskenschicht aus MoN mit einer Dicke von 3 nm nacheinander auf der Lichtabschirmungsschicht ausgebildet.
In der Laminatstruktur aus der Phasenverschiebungsschicht und der lichtabschirmenden Schicht (der rückseitigen Antireflexionslage, der lichtabschirmenden Lage und der Antireflexionslage), die wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, betrug das Reflexionsvermögen für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 18,8%, und es wurde eine Antireflexionsfunktion bereitgestellt, gemäß der die Reflexion von von der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats zurückreflektiertem Licht unterdrückt wurde. Außerdem betrug in der Laminatstruktur aus der Phasenverschiebungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht die optische Dichte (OD) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 3,0.
Auf diese Weise wurde ein Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohling dieses Beispiels hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung des erhaltenen Phasenverschiebungsmaskenrohlings dieses Beispiels eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2.
Die CD-Linearität des Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske dieses Beispiels betrug 3 nm und erfüllte somit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde auch die CD-Gleichmäßigkeit erfüllt. Wie in Beispiel 1 wurden Maskenrohlinge auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 5, außer dass das Material der leitfähigen Maskenschicht geändert wurde. In jeder der Fotomasken wurde ein Lichtabschirmungsschichtmuster mit einer ausgezeichneten CD-Linearität von 3 nm bis 4 nm erhalten. Außerdem wurden Maskenrohlinge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 hergestellt, außer dass leitfähige Maskenschichten jeweils aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt wurden, die Dicke jeder leitfähigen Maskenschicht auf 2 nm und die Dicke jeder Ätzmaskenschicht auf 5 nm festgelegt war. Dann wurden jeweilige Fotomasken unter Verwendung dieser Maskenrohlinge hergestellt. Bei jeder der Fotomasken war die CD-Linearität kleiner als 5 nm und erfüllte damit den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem wurde die CD-Gleichmäßigkeit bei jeder der Fotomasken erfüllt.
Vergleichsbeispiel 1
Unter Verwendung einer Inline-DC-Magnetron-Sputtervorrichtung wurde eine Lichtabschirmungsschicht, die aus einer rückseitigen Antireflexionslage und einer Oberflächenlage besteht (einer Lage, die sowohl als lichtabschirmende Lage als auch als Antireflexionslage dient) und eine Gesamtdicke von 73 nm hat, durch kontinuierliche Filmausbildung auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas ausgebildet.
Zunächst wurde unter Verwendung eines Chromtargets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff (Ar: 72 sccm, N₂: 28 sccm) ausgeführt, um eine rückseitige Antireflexionslage aus CrN auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Methan, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar + CH₄: 105 sccm, NO: 3 sccm, He: 40 sccm) ausgeführt, um eine Oberflächenlage einer zweilagigen Struktur mit einer CrCN-Lage als untere Lage und einer CrON-Lage als obere Lage auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischgases aus Mo und Si (der Mo-Anteil bezogen auf die Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 8 sccm, NO: 29 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Ätzmaskenschicht aus MoSiON mit einer Dicke von 15 nm auszubilden.
In der Lichtabschirmungsschicht in der Form einer Laminatstruktur aus der rückseitigen Antireflexionslage und der Oberflächenlage, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, betrug das Reflexionsvermögen für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 19,8%, und die optische Dichte (OD) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) betrug 3,0.
Auf diese Weise wurde ein Binärmaskenrohling dieses Vergleichsbeispiels hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung des erhaltenen Binärmaskenrohlings dieses Vergleichsbeispiels eine Fotomaske auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 1.
Die CD-Linearität eines Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske dieses Vergleichsbeispiels betrug 7 nm und erfüllte somit nicht den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem lag auch hinsichtlich der CD-Gleichmäßigkeit eine große Schwankungsbreite vor, so dass der erforderliche Wert nicht erfüllt wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Unter Verwendung einer DC-Magnetron-Sputtervorrichtung und eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil bezogen auf die Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget wurde ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 2,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff und Helium (Ar: 9 sccm, N₂: 81 sccm, He: 76 sccm) ausgeführt, um eine Phasenverschiebungsschicht aus MoSiN mit einer Dicke von 69 nm auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas auszubilden. Die Phasenverschiebungsschicht war derart, dass für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) ein Lichtdurchlassgrad von 6% erhalten wurde und das Phasenverschiebungsmaß etwa 180° betrug.
Dann wurde unter Verwendung einer Inline-DC-Magnetron-Sputtervorrichtung eine Lichtabschirmungsschicht, die aus einer rückseitigen Antireflexionslage und einer Oberflächenlage besteht (einer Lage, die sowohl als lichtabschirmende Lage als auch als Antireflexionslage dient) und eine Gesamtdicke von 59 nm hat, durch kontinuierliche Filmausbildung auf der Phasenverschiebungsschicht ausgebildet.
Zunächst wurde unter Verwendung eines Chromtargets als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff (Ar: 72 sccm, N₂: 28 sccm) ausgeführt, um eine rückseitige Antireflexionslage aus CrN auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung des Chromtargets ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,7 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Methan, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar + CH₄: 95 sccm, NO: 5 sccm, He: 40 sccm) ausgeführt, um eine Oberflächenlage einer zweilagigen Struktur mit einer CrCN-Lage als untere Lage und einer CrON-Lage als obere Lage auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Mo und Si (der Mo-Anteil bezogen auf die Gesamtmenge von Mo und Si betrug 9,5%) als Sputtertarget ein reaktiver Sputterprozess bei einer Leistung von 1,8 kW in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoffmonoxid und Helium (Ar: 8 sccm, NO: 29 sccm, He: 32 sccm) ausgeführt, um eine Ätzmaskenschicht aus MoSiON mit einer Dicke von 12 nm auszubilden.
In der Laminatstruktur aus der Phasenverschiebungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht (der rückseitigen Antireflexionslage und der Oberflächenlage), die wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, betrug die optische Dichte (OD) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge 193 nm) 3,1.
Auf diese Weise wurde ein Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohling dieses Vergleichsbeispiels hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung des erhaltenen Phasenverschiebungsmaskenrohlings dieses Vergleichsbeispiels eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 2.
Die CD-Linearität eines Phasenverschiebungsschichtmusters in der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske dieses Vergleichsbeispiels betrug 6 nm und erfüllte somit nicht den für eine Fotomaske gemäß der Halbleiter-Designregel für eine DRAM-Strukturbreite (Half Pitch) von 32 nm erforderlichen CD-Linearitätswert. Außerdem lag auch hinsichtlich der CD-Gleichmäßigkeit eine große Schwankungsbreite vor, so dass der erforderliche Wert nicht erfüllt wurde.

Claims

Maskenrohling mit einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht (2) aus einem Material, das Chrom enthält, wobei der Maskenrohling dazu geeignet ist, eine Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben zu verwenden, wenn ein Übertragungsmuster in der Lichtabschirmungsschicht (2) ausgebildet wird, wobei der Maskenrohling aufweist: eine auf einer Oberseite der Lichtabschirmungsschicht ausgebildete Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur; wobei die Hartmaskenschicht aufweist: eine Ätzmaskenschicht (3), die aus einem Material besteht, das Silizium enthält; und eine auf einer Oberseite der Ätzmaskenschicht (3) ausgebildete leitfähige Maskenschicht (4), die aus einem leitfähigen Material, ausgewählt aus MoN, TiN, VN, NbN, WN, Mo, Ti, V und Nb, hergestellt ist, das durch ein Gas auf Fluorbasis trockenätzbar ist.
Maskenrohling nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Maskenschicht (4) durch ein Gas auf Chlorbasis trockenätzbar ist.
Maskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ätzmaskenschicht (3) als Antireflexionsschicht dient.
Maskenrohling nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Maskenschicht (4) eine Dicke von 2 nm bis 20 nm hat.
Maskenrohling nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Laminat aus der Ätzmaskenschicht (3) und der leitfähigen Maskenschicht (4) eine Dicke von 7 nm bis 32 nm hat.
Maskenrohling nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente Stickstoff und Sauerstoff zusammen mit dem Silizium enthält.
Maskenrohling nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die SiN, SiON, MoSiN und MoSiON aufweist.
Maskenrohling nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben mit einer Dicke von 50 nm bis 300 nm auf einer Oberseite der leitfähigen Maskenschicht (4) ausgebildet ist.
Maskenrohling nach Anspruch 1, ferner mit einer Phasenverschiebungsschicht (6) zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat (1) und der Lichtabschirmungsschicht (2).
Maskenrohling nach Anspruch 9, wobei die Phasenverschiebungsschicht (6) aus einem Material besteht, das Molybdän, Silizium und mindestens eines der Elemente Stickstoff und Sauerstoff enthält.
Maskenrohling nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Lichtabschirmungsschicht (2) eine Antireflexionslage an einem Oberflächenabschnitt davon aufweist.
Maskenrohling nach Anspruch 11, wobei die Antireflexionslage aus einer Gruppe ausgewählt ist, die CrON, CrO, CrCO und CrCON aufweist.
Übertragungsmaskenherstellungsverfahren unter Verwendung eines Maskenrohlings mit einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht (2) aus einem Material, das Chrom enthält, wobei der Maskenrohling dazu geeignet ist, eine Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben zu verwenden, wenn ein Übertragungsmuster (2a) in der Lichtabschirmungsschicht ausgebildet wird, wobei der Maskenrohling eine auf einer Oberseite der Lichtabschirmungsschicht (2) ausgebildete Hartmaskenschicht mit einer Laminatstruktur aufweist, wobei die Hartmaskenschicht aufweist: eine Ätzmaskenschicht (3), die aus einem Material besteht, das Silizium enthält und durch ein Gas auf Fluorbasis trockenätzbar ist, eine auf einer Oberseite der Ätzmaskenschicht (3) ausgebildete leitfähige Maskenschicht (4), die aus einem leitfähigen Material, ausgewählt aus MoN, TiN, VN, NbN, WN, Mo, Ti, V und Nb, hergestellt ist, das durch das Gas auf Fluorbasis trockenätzbar ist, und eine auf einer Oberseite der leitfähigen Maskenschicht (4) ausgebildete Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anwenden eines Elektronenstrahlschreibprozesses und eines Entwicklungsprozesses auf die Resistschicht (5) für Elektronenstrahlschreiben, um ein Resistmuster (5a) auszubilden; Trockenätzen der leitfähigen Maskenschicht und der Ätzmaskenschicht (3) durch ein Gas auf Fluorbasis unter Verwendung des Resistmusters (5a) als Maske, um ein leitfähiges Maskenschichtmuster (4a) und ein Ätzmaskenschichtmuster (3a) auszubilden; und Trockenätzen der Lichtabschirmungsschicht (2) durch ein Mischgas aus Chlor und Sauerstoff unter Verwendung des leitfähigen Maskenschichtmusters (4a) und des Ätzmaskenschichtmusters (3a) als Maske, um ein Lichtabschirmungsschichtmuster (2a) auszubilden.
Übertragungsmaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei: die leitfähige Maskenschicht (4) aus einem leitfähigen Material besteht, das außerdem durch ein Gas auf Chlorbasis trockenätzbar ist; und das leitfähige Maskenschichtmuster (4a) entfernt wird, während das Lichtabschirmungsschichtmuster (2a) durch Trockenätzen der Lichtabschirmungsschicht (2) durch das Mischgas aus Chlor und Sauerstoff unter Verwendung des leitfähigen Maskenschichtmusters (4a) und des Ätzmaskenschichtmusters (3a) als Maske ausgebildet wird.
Übertragungsmaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Maskenrohling ferner eine Phasenverschiebungsschicht (6) zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat (1) und der Lichtabschirmungsschicht (2) aufweist; und wobei das Verfahren ferner einen Schritt aufweist, in dem das leitfähige Maskenschichtmuster (4a) und das Ätzmaskenschichtmuster (3a) entfernt werden, während ein Phasenverschiebungsschichtmuster (6a) durch Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht (6) durch ein Gas auf Fluorbasis unter Verwendung des Lichtabschirmungsschichtmusters (2a) als Maske ausgebildet wird.