DE102009053586A1

DE102009053586A1 - Photomaskenrohling, Herstellungsverfahren für Photomaskenrohling und Herstellungsverfahren für Photomaske

Info

Publication number: DE102009053586A1
Application number: DE102009053586A
Authority: DE
Inventors: Masaru Tanabe
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US8709683B2; US8197992B2; US20120214093A1; JP5356784B2; KR20100056404A; TW201109829A; US20100124711A1; JP2010122409A; TWI453535B; KR101676031B1

Abstract

Herstellungsverfahren für Photomaskenrohlinge, mit dem auf einem lichtdurchlässigen Substrat ein Dünnfilm zur Ausbildung einer Übertragungsstruktur gebildet wird, wobei ein dünnfilmbeschichtetes Substrat entsteht, das dann gepresst wird. Das Pressen wird zum Beispiel durch ein kaltes isostatisches Pressverfahren in einem Druckbereich von 1.000 bis 10.000 atm ausgeführt.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der JP-A 2008-295142 , eingereicht am 19. November 2008, deren Offenbarung hierin insgesamt durch Verweis einbezogen wird.
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings und einer Photomaske mit verbesserter Lichtbeständigkeit und betrifft insbesondere ein Herstellungsverfahren eines Photomaskenrohlings zur Verwendung bei der Herstellung einer Photomaske, die auf geeignete Weise in einer Belichtungsvorrichtung zu verwenden ist, die Belichtungslicht mit einer kurzen Wellenlänge von 200 nm oder weniger nutzt, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Photomaske.
Im allgemeinen wird die Feinstrukturierung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements durch Photolithographie ausgeführt. Für die Bildung solcher Feinstrukturen werden normalerweise eine Anzahl von Substraten verwendet, die Photomasken genannt werden. Die Photomaske weist im allgemeinen ein lichtdurchlässiges Glassubstrat auf, das eine Feinstruktur trägt, die aus einem Metalldünnfilm oder dergleichen besteht. Die Photolithographie wird auch bei der Herstellung einer Photomaske angewandt.
Bei der Herstellung einer Photomaske durch Photolithographie wird ein Photomaskenrohling benutzt, der einen Dünnfilm (z. B. eine lichtabschirmende Schicht) zur Ausbildung einer Übertragungsstruktur (Maskenstruktur) auf einem lichtdurchlässigen Substrat, wie z. B. einem Glassubstrat, aufweist. Die Herstellung der Photomaske unter Verwendung des Photomaskenrohlings beinhaltet ein Belichtungsverfahren zum Schreiben einer erforderlichen Struktur auf eine Resistschicht, die auf dem Photomaskenrohling ausgebildet ist, ein Entwicklungsverfahren zum Entwickeln der Resistschicht, um eine der geschriebenen Struktur entsprechende Resiststruktur auszubilden, ein Ätzverfahren zum Ätzen des Dünnfilms entlang der Resiststruktur und ein Verfahren zum Ablösen und Entfernen der verbleibenden Resiststruktur. In dem Entwicklungsverfahren wird nach dem Schreiben der erforderlichen Struktur auf die auf dem Photomaskenrohling ausgebildete Resistschicht ein Entwickler zugeführt, um einen in dem Entwickler löslichen Teil der Resistschicht aufzulösen, wodurch die Resiststruktur gebildet wird. In dem Ätzverfahren wird unter Verwendung der Resiststruktur als Maske ein belichteter Teil des Dünnfilms, wo die Resiststruktur nicht ausgebildet ist, durch Trockenätzen oder Naßätzen aufgelöst, wodurch eine erforderliche Maskenstruktur auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet wird. Auf diese Weise wird die Photomaske hergestellt.
Für die Miniaturisierung einer Struktur eines Halbleiterbauelements ist es notwendig, zusätzlich zur Miniaturisierung der Maskenstruktur der Photomaske die Wellenlänge von Belichtungslicht zur Verwendung bei der Photolithographie zu verkürzen. In den letzten Jahren ist die Wellenlänge von Belichtungslicht zur Verwendung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements von KrF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 248 nm) auf ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) verkürzt worden.
Als Photomaskentyp ist, abgesehen von einer herkömmlichen Binärmaske mit einer lichtabschirmenden Schichtstruktur, die aus einem Material auf Chrombasis auf einem lichtdurchlässigen Substrat besteht, eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske bekannt. Diese Halbton-Phasenverschiebungsmaske ist so konfiguriert, daß sie eine Phasenverschiebungsschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat aufweist. Diese Phasenverschiebungsschicht besteht zum Beispiel aus einem Material, das eine Molybdänsilicid-Verbindung enthält und so angepaßt ist, daß es Licht mit einer Intensität durchläßt, die nicht wesentlich zur Belichtung beiträgt (z. B. 1% bis 20% bezüglich einer Belichtungslichtwellenlänge), und eine vorgegebene Phasendifferenz erzeugt. Durch Verwendung von halbdurchlässigen Abschnitten, die durch Musterung oder Strukturierung der Phasenverschiebungsschicht ausgebildet werden, und lichtdurchlässigen Abschnitten, die ohne Phasenverschiebungsschicht ausgebildet werden und so angepaßt sind, daß sie Licht mit einer Intensität durchlassen, die wesentlich zur Belichtung beiträgt, bewirkt die Halbton-Phasenverschiebungsmaske, daß die Phase des Lichts, das durch die halbdurchlässigen Abschnitte durchgelassen wird, im wesentlichen bezüglich der Phase des durch die lichtdurchlässigen Abschnitte durchgelassenen Lichts umgekehrt wird, so daß die Lichtanteile, die in der Nähe der Grenzen zwischen den halbdurchlässigen Abschnitten und den lichtdurchlässigen Abschnitten durchgelassen und durch Beugung in die jeweils anderen Bereiche abgelenkt werden, einander auslöschen. Dadurch wird die Lichtintensität an den Grenzen nahezu gleich null gemacht, um dadurch den Kontrast, d. h. die Auflösung, an den Grenzen zu verbessern.
In den letzten Jahren sind auch eine Binärmaske mit einem Material, das eine Molybdänsilicid-Verbindung als lichtabschirmende Schicht enthält, und dergleichen aufgetreten.
Hinsichtlich der Photomaske und des Photomaskenrohlings erfordert die Miniaturisierung der Maskenstruktur der Photomaske eine Dickenreduktion der auf dem Photomaskenrohling ausgebildeten Resistschicht und Trockenätzen als Musterungs- oder Strukturierungsverfahren bei der Herstellung der Photomaske.
Die Dickenreduktion der Resistschicht und das Trockenätzen weisen jedoch die folgenden technischen Probleme auf.
Ein Problem ist, daß zum Beispiel die Verarbeitungszeit der lichtabschirmenden Schicht als eine schwerwiegende Beschränkung für die Dickenreduktion der Resistschicht auf der Photomaske existiert. Als Material der lichtabschirmenden Schicht wird im allgemeinen Chrom verwendet, und beim Trockenätzen von Chrom wird ein Mischgas aus Chlorgas und Sauerstoffgas als Ätzgas benutzt. Wenn die lichtabschirmende Schicht durch Trockenätzen unter Verwendung der Resiststruktur als Maske strukturiert wird, ist die Resistschicht, da sie eine hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehende organische Schicht ist, sehr schwach gegen ein Sauerstoffplasma, das ein Trockenätzmilieu bildet. Beim Strukturieren der lichtabschirmenden Schicht durch Trockenätzen sollte die auf der lichtabschirmenden Schicht ausgebildete Resiststruktur mit einer ausreichenden Dicke übrig bleiben. Als ein Index muß die Resistschicht, um ein vorzügliches Profil der Maskenstruktur herzustellen, eine Dicke aufweisen, die auch dann noch gleichmäßig bleibt, wenn die Ätzdauer etwa zweimal so groß ist wie eine angemessene Ätzdauer (100% Überätzung). Da zum Beispiel im allgemeinen die Ätzselektivität von Chrom als Material der lichtabschirmenden Schicht zur Resistschicht höchstens gleich 1 ist, muß die Dicke der Resistschicht mindestens zweimal so groß wie die der lichtabschirmenden Schicht sein. Daher ist es notwendig, die Verarbeitungszeit der lichtabschirmenden Schicht zu verkürzen, um die Dicke der Resistschicht zu verringern, und zu diesem Zweck ist es wichtig, die Dicke der lichtabschirmenden Schicht zu verringern.
Die Strukturminiaturisierung ist so weit fortgeschritten, daß sie eine Strukturlinienbreite erfordert, die kleiner ist als eine Belichtungslichtwellenlänge (ArF-Excimerlaserlicht: 193 nm), so daß Hyper-NA-Belichtung mit einer numerischen Apertur NA > 1, beispielsweise Immersionsbelichtung, entwickelt worden ist und mit ihrer Anwendung begonnen wurde.
Die Immersionsbelichtung ist ein Belichtungsverfahren, das die Auflösung durch Einfüllen einer Flüssigkeit zwischen einem Wafer und einer untersten Linse einer Belichtungsvorrichtung so verbessern kann, daß die numerische Apertur um den Brechungsindex der Flüssigkeit als Faktor gegenüber derjenigen im Fall von Luft mit dem Brechungsindex 1 vergrößert wird. Die numerische Apertur ist gegeben durch NA = nxsinθ, wobei θ einen Winkel darstellt, der zwischen einem auf die unterste Linse der Belichtungsvorrichtung an ihrem äußersten Abschnitt auffallenden Lichtstrahl und der optischen Achse gebildet wird, und n einen Brechungsindex eines Mediums zwischen einem Wafer und der untersten Linse der Belichtungsvorrichtung darstellt.
Bei dieser Immersionsbelichtung muß ein Einfallswinkel von Belichtungslicht auf eine Photomaske (ein Winkel, der zwischen einer Normalen eines Substrats und einfallendem Licht gebildet wird) vergrößert werden (schräger Einfall). Wenn jedoch dieser Einfallswinkel zur Photomaske vergrößert wird, entsteht ein Problem der Abschirmungswirkung (Abschattung), welche die Auflösung beeinträchtigt. Konkret wird bei schrägem Einfall des Belichtungslichts auf eine Seitenwand einer Struktur der Photomaske aufgrund einer dreidimensionalen Struktur (insbesondere der Höhe) des Musters ein Schatten gebildet. Wegen dieses Schattens kann die Größe der Struktur der Photomaske nicht genau übertragen werden, und die Lichtmenge wird vermindert (weniger hell).
Daher ist es notwendig, die Höhe der Seitenwand der Struktur, d. h. die Dicke der lichtabschirmenden Schicht zu verringern.
Im Anschluß an die Verkürzung der Belichtungslichtwellenlänge in den letzten Jahren ist jedoch der Güteverlust der Maske aufgrund wiederholter Verwendung einer Photomaske bemerkbar geworden. Besonders im Fall einer Phasenverschiebungsmaske tritt eine Erscheinung auf, bei der sich die Lichtdurchlässigkeit und die Phasendifferenz ändern und sich ferner wegen Bestrahlung mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) die Linienbreite ändert (zunimmt). Im Fall der Phasenverschiebungsmaske stellen derartige Änderungen der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz ernste Probleme dar, die das Maskenverhalten beeinflussen. Besonders wenn die Änderung der Phasendifferenz groß wird, ist der Phasenverschiebungseffekt an den Strukturgrenzen schwer zu erreichen, so daß der Kontrast an den Strukturgrenzen vermindert wird und daher die Auflösung erheblich reduziert wird. Ferner verschlechtert die Änderung der Linienbreite die CD-Genauigkeit (Genauigkeit der kritischen Abmessungen) der Photomaske und verschlechtert schließlich die CD-Genauigkeit eines Wafers mit übertragener Struktur.
Das Problem des Maskengüteverlusts aufgrund wiederholter Verwendung der Photomaske ist wesentlich besonders im Fall der Phasenverschiebungsmaske, wie oben beschrieben, aber auch im Fall einer Binärmaske mit einer Chrom-Lichtabschirmungsschicht entsteht ein Problem der Verschlechterung der CD-Genauigkeit infolge einer Änderung (Zunahme) der Linienbreite der Chrom-Lichtabschirmungsschicht.
Entsprechend der Untersuchung des Erfinders wird folgender Hintergrund dieses Problems angenommen. Herkömmlicherweise wird zum Beispiel, wenn eine Verunreinigung der Wafer oberfläche entsteht, eine Reinigung zum Entfernen der Verunreinigung ausgeführt, aber ein Schichtverlust (Auflösung) infolge der Reinigung kann nicht vermieden werden, und daher bestimmt die Zahl der Reinigungen annähernd die Lebensdauer der Maske. Da jedoch die Zahl der Reinigungen in den letzten Jahren aufgrund einer Verbesserung der Verunreinigung verringert worden ist, verlängert sich die Zeitspanne der wiederholten Verwendung einer Photomaske, und folglich verlängert sich entsprechend die Belichtungszeit, und daher ist das Problem der Lichtbeständigkeit, besonders gegenüber kurzwelligem Licht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, von neuem aktuell geworden.
Gleichfalls herkömmlicherweise werden, zum Beispiel um die Lichtbeständigkeit eines Phasenverschiebungselements oder einer lichtabschirmenden Schicht zu verbessern, die Schichtbildungsbedingungen eingestellt, um die Eigenschaften der Schicht zu verändern, oder nach der Schichtbildung wird das Tempern in einer Sauerstoffatmosphäre ausgeführt, um an einer Oberfläche der Schicht eine Oxidschicht (Sperrschicht) zu bilden (Patentdokument 1: JP-A 2002-156742 ). Im Verlauf der Verkürzung der Wellenlänge von Belichtungslicht in den letzten Jahren wurde jedoch eine weitere Verbesserung der Lichtbeständigkeit einer Schicht gegen Belichtungslicht erforderlich.
Andererseits ist, wie oben beschrieben, die Dickenverringerung einer lichtabschirmenden Schicht zur Verbesserung der Auflösung bei der Photomaskenfertigung und zur Anpassung an das Problem der Immersionsbelichtung erforderlich. Da ferner die Fertigungskosten der Photomaske im Anschluß an die Strukturminiaturisierung gestiegen sind, besteht ein steigender Bedarf für eine längere Lebensdauer einer Photomaske, und folglich ist auch für die Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit der Photomaske eine weitere Verbesserung notwendig.
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um mindestens eines der oben erwähnten Probleme zu lösen, und hat erstens die Aufgabe, Fertigungsverfahren für Photomaskenrohlinge und Photomasken bereitzustellen, welche die Lichtbeständigkeit einer Phasenverschiebungsschicht oder einer lichtabschirmenden Schicht für Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger verbessern können und dadurch die Lebensdauer einer Photomaske verlängern.
Zweitens besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Fertigungsverfahren für Photomaskenrohlinge und Photomasken bereitzustellen, die eine Dickenreduktion einer Phasenverschiebungsschicht oder einer lichtabschirmenden Schicht ermöglichen.
Der Erfinder ist von der folgenden Ursache des Qualitätsverlusts einer Photomaske infolge ihrer wiederholten Verwendung ausgegangen, der als Folge der Verkürzung der Wellenlänge von Belichtungslicht bemerkbar wird.
Als Ergebnis der Untersuchung einer Phasenverschiebungsschichtstruktur einer Phasenverschiebungsmaske, die wegen ihrer wiederholten Verwendung Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz und einer Veränderung (Vergrößerung) der Linienbreite unterliegt, hat der Erfinder festgestellt, daß auf der Oberflächenschichtseite einer MoSi-Schicht eine modifizierte Schicht gebildet wird, die SiO₂ enthält, und daß dies eine der Hauptursachen der Veränderungen von Lichtdurchlässigkeit, Phasendifferenz und Linienbreite ist. Für die Bildung einer solchen modifizierten Schicht wird der folgende Grund in Betracht gezogen. Das heißt, es besteht die Ansicht, daß die herkömmliche gesputterte MoSi-Schicht (Phasenverschiebungsschicht) strukturelle Lücken aufweist und selbst dann, wenn nach der Schichtbildung getempert wird, die Strukturänderung der MoSi-Schicht gering ist und daher beispielsweise im Verlauf der Verwendung der Photomaske zur Ausbildung der modifizierten Schicht auf der Oberflächenschichtseite der MoSi-Schicht Sauerstoff, Wasser oder dergleichen in die Lücken eindringen und wegen der Einstrahlung von Belichtungslicht (besonders von kurzwelligem Licht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht) die Dicke der modifizierten Schicht allmählich zunimmt (das Besetzungsverhältnis der modifizierten Schicht in der MoSi-Schicht allmählich zunimmt). Diese Erscheinung der Bildung der modifizierten Oxidschicht wird im Fall von kurzwelligem Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, mit der notwendigen Energie zur Umwandlung von Sauerstoff in Ozon signifikant beobachtet.
Der Erfinder hat die vorliegende Erfindung als Ergebnis weiter andauernder intensiver Untersuchungen auf der Grundlage der erläuterten Tatsache und der oben beschriebenen Betrachtung vervollständigt.
Die oben erwähnten Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Wie in Anspruch 7 dargestellt, ist ein Fertigungsverfahren für Photomaskenrohlinge gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings mit einem lichtdurchlässigen Substrat und einem auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildeten Dünnfilm, der so angepaßt ist, daß er eine Übertragungsstruktur bildet, und beinhaltet die Ausbildung des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat, um ein dünnfilmbeschichtetes Substrat zu erzeugen, und anschließendes Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats, das durch Ausbilden des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat erzeugt wird, der Dünnfilm so zusammengepreßt, daß die Dünnfilmstruktur dicht wird (die Schichtdichte zunimmt), und daher ist der Dünnfilm kaum anfällig für den oben erwähnten Angriff durch Sauerstoff, Wasser oder dergleichen, und folglich kann die Bildung der oben erwähnten modifizierten Schicht unterdrückt werden. Dementsprechend werden auch bei wiederholter Verwendung einer Photomaske mit kurzwelligem Licht als Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit, Phasendifferenz und Linienbreite beispielsweise einer Phasenverschiebungsschicht unterdrückt. Ferner werden auch die Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit verbessert.
Da durch Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats die Schichtstruktur des Dünnfilms dicht wird (die Filmdichte zunimmt), erhält man beispielsweise im Fall einer lichtabschirmenden Schicht eine vorgegebene optische Dichte, selbst wenn ihre Dicke geringer ist als herkömmlich, und daher eignet sie sich für eine Dickenreduktion einer Resistschicht und folglich für die Bildung einer Feinstruktur. Da die Höhe einer Strukturseitenwand der lichtabschirmenden Schicht nach der Maskenfertigung verringert werden kann, eignet sie sich für eine Photomaske zur Verwendung beim Immersionsbelichtungsverfahren.
Wie in Anspruch 1 dargestellt, ist ein Photomaskenrohling mit einem lichtdurchlässigen Substrat und einem Dünnfilm, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet und so angepaßt ist, daß er eine erfindungsgemäße Übertragungsstruktur bildet, so beschaffen, daß beim Pressen des Dünnfilms mit einem Druck von 4000 atm das Dickenreduktionsverhältnis des Dünnfilms nach dem Pressen 2% oder weniger beträgt. Im Fall des Photomaskenrohlings, den man durch einmaliges Pressen eines dünnfilmbeschichteten Substrats erhält, das durch Ausbilden des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat erzeugt wird, wird auch bei nochmaligem Pressen des Dünnfilms mit einem Druck von 4000 atm das Dickenreduktionsverhältnis des Dünnfilms nach dem Pressen sehr klein, d. h. 2% oder weniger.
Wie in Anspruch 8 angegeben, wird das Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats vorzugsweise durch das kalte isostatische Preßverfahren im Druckbereich von 1000 bis 10000 atm ausgeführt. Da gemäß dem kalten isostatischen Preßverfahren die gesamten Oberflächen des dünnfilmbeschichteten Substrats unter Verwendung einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, als Druckmedium bei einem hohen isostatischen Druck gepreßt werden, wird die einheitliche Schichtstruktur von hoher Dichte ausgebildet, die sich für die vorliegende Erfindung eignet. Vorzugsweise wird das Dickenreduktionsverhältnis des Dünnfilms durch das Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats auf 2% oder weniger eingestellt.
Daher eignet sich die vorliegende Erfindung zur Herstellung eines Photomaskenrohlings für die Fertigung einer Photomaske zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung, die Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger nutzt, wie in Anspruch 2 oder 9 dargestellt.
Zum Beispiel eignet sich die vorliegende Erfindung für die Fertigung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings, in dem der Dünnfilm eine Phasenverschiebungsschicht aus einem Material ist, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält, wie in Anspruch 3 oder 10 dargestellt, oder einer Binärmaske, in welcher der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht aus einem Material ist, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält, wie in Anspruch 4 oder 11 dargestellt. Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung für die Fertigung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings oder eines Binärmaskenrohlings unter Verwendung einer Phasenverschiebungsschicht oder einer lichtabschirmenden Schicht aus einem Material, das eine unter Übergangsmetallsiliciden ausgewählte Molybdänsilicid-Verbindung enthält (Anspruch 5 oder 12).
Die vorliegende Erfindung eignet sich außerdem für die Fertigung eines Binärmaskenrohlings, in dem der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht ist, die aus einem chromhaltigen Material besteht, wie in Anspruch 6 oder 13 dargestellt.
Durch ein Photomaskenfertigungsverfahren, das einen Schritt zum Strukturieren durch Ätzen des Dünnfilms in dem durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Photomaskenrohling aufweist, wie in Anspruch 14 dargestellt, erhält man eine Photomaske mit verbesserter Lichtbeständigkeit gegen kurzwelliges Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, und folglich mit erheblich verbesserter Maskenlebensdauer.
Durch ein Verfahren zur Fertigung einer Photomaske mit einer Übertragungsstruktur auf einem lichtdurchlässigen Substrat, das die Ausbildung eines Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat zur Herstellung eines Photomaskenrohlings, Strukturierung des Dünnfilms durch Ätzen zur Ausbildung der Übertragungsstruktur und anschließendes Pressen der Übertragungsstruktur aufweist, wie in Anspruch 15 dargestellt, erzielt man die gleiche Funktionsweise und Wirkung wie durch Pressen des Dünnfilms in dem oben beschriebenen dünnfilmbeschichteten Substrat.
Vorzugsweise wird in diesem Fall das Pressen gleichfalls durch das kalte isostatische Preßverfahren im Druckbereich von 1000 bis 10000 atm ausgeführt, wie in Anspruch 16 dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch Pressen eines dünnfilmbeschichteten Substrats oder einer Übertragungsstruktur eines auf einem Substrat ausgebildeten Dünnfilms unter Verwendung des dünnfilmbeschichteten Substrats erstens möglich, Fertigungsverfahren für Photomaskenrohlinge und Photomasken bereitzustellen, welche die Schichtstruktur des Dünnfilms dichter machen können (die Filmdichte erhöhen können), um die Lichtbeständigkeit einer Phasenverschiebungsschicht oder einer lichtabschirmenden Schicht gegen Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger zu verbessern und dadurch die Lebensdauer einer Photomaske zu verlängern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es zweitens möglich, Fertigungsverfahren für Photomaskenrohlinge und Photomasken bereitzustellen, die eine Dickenreduktion einer Phasenverschiebungsschicht oder einer lichtabschirmenden Schicht ermöglichen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich erläutert.
1 zeigt ein Strukturschema einer Vorrichtung zur Ausführung des Pressens durch ein kaltes isostatisches Preßverfahren;
2 zeigt ein Schema zur Reflexionsintensität von Röntgenstrahlung bei einem dünnfilmbeschichteten Photomaskenrohling vor und nach dem Pressen;
3 zeigt ein Schema zum Reflexionsintensitätsspektrum eines dünnfilmbeschichteten Photomaskenrohlings vor und nach dem Pressen; und
4 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings darstellt.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings mit einem lichtdurchlässigen Substrat und einem Dünnfilm, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet und so angepaßt ist, daß er eine Übertragungsstruktur bildet, und weist auf: Ausbildung des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat zur Herstellung eines dünnfilmbeschichteten Substrats und anschließendes Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats durch ein kaltes isostatisches Preßverfahren (als CIP-Verfahren bezeichnet) in einem Druckbereich von 1000 bis 10000 atm ausgeführt.
1 zeigt ein Strukturschema einer Vorrichtung zur Ausführung des Pressens durch das kalte isostatische Preßverfahren.
Ziffer 1 bezeichnet einen Hochdruckzylinder mit oberen bzw. unteren Öffnungen, die mit oberen bzw. unteren Abdeckungen 2 und 3 abgedeckt sind, und in den Hochdruckzylinder 1 wird ein Druckmedium 4 eingefüllt. Als Druckmedium 4 wird eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser oder Alkohol, verwendet. Falls ein Material eines Kontaktabschnitts mit dem Druckmedium 4 innerhalb des Hochdruckzylinders 1 anfällig für Eisenrost oder dergleichen ist (leicht korrodiert), enthält das Druckmedium 4 vorzugsweise ein Rostschutzmittel. Ziffer 5 bezeichnet eine zu pressende Probe, die in das Druckmedium 4 eingebracht wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist diese Probe das oben erwähnte dünnfilmbeschichtete Substrat. Das dünnfilmbeschichtete Substrat 5 ist in einem Harzbehälterbeutel 6 versiegelt, der entsprechend elastisch kompressibel ist und mit einem Kontaktdruckmedium 7, wie z. B. Wasser, gefüllt ist, wodurch ein direkter Kontakt mit dem Druckmedium 4 verhindert wird. Dann wird mit der Bewegung der oberen Abdeckung 2 ein vorgegebener Druck an das Druckmedium 4 angelegt, und dieser Druck wird durch den Behälterbeutel 6 auf das Kontaktdruckmedium 7 übertragen, so daß das dünnfilmbeschichtete Substrat 5 durch das Kontaktdruckmedium 7 gepreßt wird. Als Kontaktdruckmedium 7 wird vorzugsweise ein Medium verwendet, das keine chemische Veränderung an dem Dünnfilm verursacht, wie z. B. hochreines Wasser, das im wesentlichen keine Verunreinigungen enthält, aber Filtratwasser, das durch eine UF-Membran (Ultrafiltrationsmembran), eine MF-Membran (Mikrofiltrationsmembran) oder dergleichen gefiltert wird, kann ausreichend sein. Zur weiteren Erhöhung der Filmdichte durch das Pressen ist es stärker bevorzugt, daß Wasser, das eine hochmolekulare Verbindung (eine polymere organische Substanz, Zucker, Isopropylalkohol oder dergleichen), die keine chemische Veränderung an dem Dünnfilm verursacht, oder Alkohol, Öl, Ethylenglycol, Glycerin oder dergleichen mit einem hohen Molekulargewicht und einem höheren Siedepunkt als dem von Wasser enthält, verwendet wird.
Da gemäß dem oben beschriebenen kalten isostatischen Preßverfahren die gesamten Oberflächen des dünnfilmbeschichteten Substrats 5 unter Verwendung der Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, als Druckmedium mit einem hohen isostatischen Druck gepreßt werden, wird die hochdichte einheitliche Filmstruktur ausgebildet.
Das Pressen wird in diesem Fall vorzugsweise im Druckbereich von beispielsweise 1000 bis 10000 atm ausgeführt, um die durch die vorliegende Erfindung angestrebte Wirkung richtig zu erzielen. Die Preßdauer ist je nach der Preßkraft unterschiedlich, beträgt aber im allgemeinen vorzugsweise etwa 15 Minuten für einen Druckanstieg auf einen vorgegebenen Druck, etwa 30 Minuten in einem Zustand, wo der vorgegebene Druck gehalten wird, und etwa 5 Minuten für einen Druckabfall von dem vorgegebenen Druck auf einen Anfangsdruck. In diesem Fall kann das Pressen kontinuierlich während einer vorgegebenen Zeit ausgeführt werden (z. B. 60 Minuten bei einem Druck von 4000 atm), oder das Pressen kann während einer relativ kurzen Zeit ausgeführt werden, dann kann der Druck einmal entspannt und das Pressen dann nochmals ausgeführt werden, und dieser Zyklus kann mehrmals wiederholt werden (z. B. wird das Halten eines Drucks von 4000 atm über 10 Minuten fünf- oder sechsmal wiederholt). Stärker bevorzugt wird die Anwendung einer herkömmlichen Wärmebehandlung auf den Dünnfilm vor oder nach dem Pressen oder vor und nach dem Pressen.
Ferner kann eine Heizvorrichtung außerhalb des Hochdruckzylinders 1 vorgesehen werden, um diesen, wenn notwendig, gleichzeitig mit dem Pressen von einer niedrigen Temperatur bzw. Raumtemperatur auf etwa 80°C zu erhitzen.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird durch Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats, das durch Ausbilden des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat erzeugt wird, der Dünnfilm so zusammengepreßt, daß die Filmstruktur dicht wird (die Filmdichte zunimmt) und daher der Dünnfilm kaum anfällig ist für den oben beschriebenen Angriff durch Sauerstoff, Wasser oder dergleichen und die Diffusion von Komponentenmolekülen des Dünnfilms unterdrückt wird, so daß die Bildung der oben beschriebenen, herkömmlicherweise ausgebilde ten modifizierten Schicht unterdrückt wird. Als Ergebnis werden auch bei wiederholter Verwendung einer Photomaske mit kurzwelligem Licht als Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, Änderungen der Lichtdurchlässigkeit, Phasenverschiebung und Linienbreite beispielsweise einer Phasenverschiebungsschicht unterdrückt. Ferner werden auch die Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit verbessert. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Maske wesentlich verlängert werden.
Da durch Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats die Schichtstruktur des Dünnfilms dicht wird, erhält man z. B. im Fall einer lichtabschirmenden Schicht eine vorgegebene optische Dichte, selbst wenn ihre Dicke kleiner ist als im herkömmlichen Fall, und daher eignet sie sich für eine Dickenreduktion einer Resistschicht und folglich für die Ausbildung einer Feinstruktur. Da die Höhe einer Strukturseitenwand der lichtabschirmenden Schicht nach der Photomaskenfertigung verringert werden kann, eignet sie sich für eine Photomaske zur Verwendung im Immersionsbelichtungsverfahren.
Daher eignet sich die vorliegende Erfindung zur Herstellung eines Photomaskenrohlings für die Fertigung einer Photomaske zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung, die Belichtungslicht mit einer kurzen Wellenlänge von 200 nm oder weniger nutzt. Zum Beispiel eignet sich die vorliegende Erfindung für die Herstellung der folgenden Photomaskenrohlinge.
(1) Phasenverschiebungsmaskenrohling, in dem der Dünnfilm eine Phasenverschiebungsschicht aus einem Material ist, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung (insbesondere Molybdänsilicid) enthält.
Wenn im Fall des nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Phasenverschiebungsmaskenrohlings eine Phasenverschiebungsmaske unter Verwendung dieses Phasenverschiebungsmaskenrohlings hergestellt wird, dann werden auch bei wiederholter Verwendung der Photomaske mit kurzwelligem Licht als Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, Änderungen der Lichtdurchlässigkeit, Phasendifferenz und Linienbreite der Phasenverschiebungsschicht unterdrückt. Ferner werden auch die Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit verbes sert. Daher verschlechtert sich die Leistung nicht, so daß die Lebensdauer der Photomaske wesentlich verlängert werden kann.
Ein derartiger Phasenverschiebungsmaskenrohling hat zum Beispiel, wie in 4 dargestellt, eine Struktur, in der eine Halbton-Phasenverschiebungsschicht 11 auf einem lichtdurchlässigen Substrat 10 ausgebildet wird und auf der Halbton-Phasenverschiebungsschicht 11 eine lichtabschirmende Schicht 12 ausgebildet wird.
Die Phasenverschiebungsschicht ist so angepaßt, daß sie Licht mit einer Intensität durchläßt, die nicht wesentlich zur Belichtung beiträgt (z. B. 1% bis 20% bezüglich einer Belichtungslichtwellenlänge), und eine vorgegebene Phasendifferenz erzeugt (z. B. 180 Grad). Durch Verwendung von halbdurchlässigen Abschnitten, die durch Strukturierung der Phasenverschiebungsschicht ausgebildet werden, und von lichtdurchlässigen Abschnitten, die ohne Phasenverschiebungsschicht ausgebildet werden und so angepaßt sind, daß sie Licht mit einer Intensität durchlassen, die wesentlich zur Belichtung beiträgt, bewirkt die Phasenverschiebungsmaske, daß die Phase des von den halbdurchlässigen Abschnitten durchgelassenen Lichts bezüglich der Phase des von den lichtdurchlässigen Abschnitten durchgelassenen Lichts im wesentlichen invertiert wird, so daß die Lichtanteile, die in der Nähe der Grenzen zwischen den halbdurchlässigen Abschnitten und den lichtdurchlässigen Abschnitten durchgelassen und durch Beugung in die Bereiche der jeweils anderen Abschnitte abgelenkt worden sind, einander auslöschen. Dies läßt die Lichtintensität an den Grenzen annähernd gleich null werden, um dadurch den Kontrast, d. h. die Auflösung, an den Grenzen zu verbessern.
Die Phasenverschiebungsschicht wird aus einem Material hergestellt, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält, und kann daher als ein Material angeführt werden, das hauptsächlich aus Übergangsmetallsilicid und Sauerstoff und/oder Stickstoff besteht. Als Übergangsmetall können Molybdän, Tantal, Wolfram, Titan, Chrom, Hafnium, Nickel, Vanadium, Zirconium, Ruthenium, Rhodium oder dergleichen verwendet werden. Die Phasenverschiebungsschicht kann in Form einer einzelnen Schicht oder mehrerer Schichten ausgebildet sein.
(2) Binärmaskenrohling, in dem der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht aus einem Material ist, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung (insbesondere Molybdänsilicid) enthält.
Wenn im Fall des Binärmaskenrohlings mit der erfindungsgemäß hergestellten lichtabschirmenden Schicht auf Übergangsmetallsilicid-Basis eine Binärmaske unter Verwendung dieses Binärmaskenrohlings hergestellt wird, dann werden auch bei wiederholter Verwendung der Photomaske mit kurzwelligem Licht als Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, eine Verringerung der lichtabschirmenden Eigenschaften der lichtabschirmenden Schicht und eine Veränderung ihrer Linienbreite unterdrückt. Ferner werden auch die Chemikalienbeständigkeit und die Heißwasserbeständigkeit verbessert. Daher verschlechtert sich die Leistung nicht, so daß die Lebensdauer der Photomaske erheblich verlängert werden kann.
Ein solcher Binärmaskenrohling hat eine Struktur, in der die lichtabschirmende Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet ist. Die lichtabschirmende Schicht besteht aus einem Material, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält, und kann als ein Material angeführt werden, das hauptsächlich aus Übergangsmetallsilicid und Sauerstoff und/oder Stickstoff besteht. Als Übergangsmetall können Molybdän, Tantal, Wolfram, Titan, Chrom, Hafnium, Nickel, Vanadium, Zirconium, Ruthenium, Rhodium oder dergleichen verwendet werden.
Insbesondere wenn die lichtabschirmende Schicht aus Molybdänsilicid-Verbindungen besteht und eine zweischichtige Struktur aus einer lichtabschirmenden Schicht (MoSi, MoSiN oder dergleichen) und einer vorderseitigen Antireflexionsschicht (MoSiON oder dergleichen) oder eine dreischichtige Struktur aufweist, die ferner eine rückseitige Antireflexionsschicht (MoSiON oder dergleichen) zwischen der lichtabschirmenden Schicht und einem Substrat aufweist, ist der Gehalt an Mo und Si in der Molybdänsilicid-Verbindung der lichtabschirmenden Schicht im Hinblick auf die lichtabschirmenden Eigenschaften so gewählt, daß Mo vorzugsweise mindestens 9% und höchstens 40% (stärker bevorzugt mindestens 15% und höchstens 40%, und noch stärker bevorzugt mindestens 20% und höchstens 40%) beträgt.
(3) Binärmaskenrohling, in dem der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht aus einem chromhaltigen Material ist
Wenn im Fall des Binärmaskenrohlings mit der erfindungsgemäß hergestellten lichtabschirmenden Schicht auf Chrombasis eine Binärmaske unter Verwendung dieses Binärmaskenrohlings hergestellt wird, dann werden auch bei wiederholter Verwendung der Photomaske mit kurzwelligem Licht als Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, eine Verringerung der lichtabschirmenden Eigenschaften der lichtabschirmenden Schicht und eine Änderung ihrer Linienbreite unterdrückt. Ferner werden auch die Chemikalienbeständigkeit und die Heißwasserbeständigkeit verbessert. Daher verschlechtert sich die Leistung nicht, so daß die Lebensdauer der Photomaske wesentlich verlängert werden kann.
Ein solcher Binärmaskenrohling hat eine Struktur, in der die lichtabschirmende Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet ist. Die lichtabschirmende Schicht besteht aus einem chromhaltigen Material, und es können Chrom allein oder ein Material angeführt werden, das Chrom und Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff oder dergleichen enthält. Die lichtabschirmende Schicht kann die Form einer Einzelschicht oder mehrerer Schichten haben (z. B. einer Laminatstruktur aus einer lichtabschirmenden Schicht und einer Antireflexionsschicht). Wenn die lichtabschirmende Schicht durch Laminieren der lichtabschirmenden Schicht und der Antireflexionsschicht gebildet wird, kann die Antireflexionsschicht aus einem Material auf Chrombasis oder einem Material auf Übergangsmetallsilicid-Basis bestehen (z. B. SiO₂, SiON, MSiO oder MSiON (M ist ein Übergangsmetall, wie Z. B. Molybdän)).
Zwischen einem lichtdurchlässigen Substrat und einer Phasenverschiebungsschicht, zwischen einem lichtdurchlässigen Substrat und einer lichtabschirmenden Schicht oder zwischen einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht kann eine Ätzstoppschicht mit Ätzwiderstand gegen die Phasenverschiebungsschicht oder die lichtabschirmende Schicht vorgesehen werden. Ferner kann auf der lichtabschirmenden Schicht eine Ätzmaskenschicht mit Ätzwiderstand gegen die lichtabschirmende Schicht vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung bietet außerdem ein Photomaskenfertigungsverfahren, das einen Schritt zum Strukturieren durch Ätzen des Dünnfilms in dem durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Photomaskenrohling aufweist. Als Ätzen wird in diesem Fall vorzugsweise Trockenätzen zur Ausbildung einer Feinstruktur angewandt.
Gemäß einem solchen Photomaskenfertigungsverfahren erhält man eine Photomaske mit verbesserter Lichtbeständigkeit gegen kurzwelliges Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit, so daß auch bei wiederholter Verwendung der Photomaske die Verschlechterung der Eigenschaften durch Bestrahlen mit Belichtungslicht unterdrückt und die Lebensdauer der Photomaske erheblich verlängert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Fertigung einer Photomaske mit einer Übertragungsstruktur auf einem lichtdurchlässigen Substrat zur Verfügung, das die Ausbildung eines Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat zur Herstellung eines Photomaskenrohlings, Strukturieren des Dünnfilms durch Ätzen zur Ausbildung der Übertragungsstruktur und anschließendes Pressen der Übertragungsstruktur aufweist. Als Ätzen wird in diesem Fall vorzugsweise das Trockenätzen angewandt, das die Ausbildung einer Feinstruktur bewirkt.
Gemäß einem solchen Photomaskenfertigungsverfahren werden die gleiche Funktionsweise und Wirkung erzielt wie durch Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats in der Phase, wo das dünnfilmbeschichtete Substrat erzeugt wird, und folglich erhält man eine Photomaske mit verbesserter Lichtbeständigkeit gegen kurzwelliges Belichtungslicht, wie z. B. ArF-Excimerlaserlicht, verbesserter Chemikalienbeständigkeit und Heißwasserbeständigkeit, so daß eine Verschlechterung der Eigenschaften durch Bestrahlen mit Belichtungslicht auch bei wiederholter Verwendung der Photomaske unterdrückt und die Lebensdauer der Photomaske erheblich verlängert wird. Das Pressen wird auch in diesem Fall vorzugsweise ausgeführt, um die Übertra gungsstruktur nach dem kalten isostatischen Preßverfahren mit einem Druck im Bereich von 1000 bis 10000 atm zu pressen.
Beispiele
Nachstehend wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Außerdem wird eine Beschreibung eines Vergleichsbeispiels bezüglich der Beispiele gegeben.
Beispiel 1
Unter Verwendung einer Einzelwafer-Sputtervorrichtung und eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Verhältnis in Atom Mo:Si = 10:90) als Sputtertarget wurde ein reaktives Sputtern (Gleichstromsputtern) ausgeführt, indem in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) (Gasdruck 0,2 Pa, Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:N₂ = 10:90) die Leistung einer GS-Stromversorgung auf 3,0 kW eingestellt wurde, wodurch auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas eine Phasenverschiebungsschicht für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in Form einer Einzelschicht ausgebildet wurde, die hauptsächlich aus Molybdän, Silicium und Stickstoff bestand und eine Dicke von 69 nm hatte. Die Phasenverschiebungsschicht hatte eine Lichtdurchlässigkeit von 5,24% und eine Phasendifferenz von 173,85 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm).
Dann wurde unter Verwendung einer Reihensputtervorrichtung und mit einem Chromtarget als Sputtertarget reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Stickstoff und Helium (Gasdruck 0,2 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:N₂:He = 30:30:40) ausgeführt, wodurch eine lichtabschirmende Schicht mit einer Dicke von 24 nm gebildet wurde. Dann wurde reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Methan und Helium (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CH₄:He = 63:2:40) ausgeführt, und reaktives Sputtern wurde kontinuierlich in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Methan, Stickstoffmonoxid und Helium (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CH₄:NO:He = 63:2:3:40) ausgeführt, wodurch eine Antireflexionsschicht mit einer Dicke von 24 nm gebildet wurde. Durch die oben beschriebenen Prozesse wurde eine lichtab schirmende Schicht gebildet, welche die lichtabschirmende Schicht und die Antireflexionsschicht aufwies und eine Gesamtdicke von 48 nm hatte. Die lichtabschirmende Schicht hatte eine optische Dichte (OD) von 3,1 in der Schichtstruktur mit der Phasenverschiebungsschicht.
Dann wurde ein so gewonnener Phasenverschiebungsmaskenrohling (dünnfilmbeschichteter Maskenrohling) mit der in 1 dargestellten Vorrichtung gepreßt. Als Druckmedium wurde Wasser mit Rostschutzmittelzusatz verwendet, und als Kontaktdruckmedium wurde Ethylenglycol verwendet. In diesem Beispiel wurde das Pressen durchgeführt, indem kurzzeitig gepreßt wurde, dann der Preßdruck einmal entspannt wurde und dann das Pressen nochmals ausgeführt wurde, was mehrmals wiederholt wurde, so daß konkret ein Druck von 9000 atm 10 Minuten bei 40°C gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke der Dünnfilme (Dicke der Phasenverschiebungsschicht + Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 113 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Dünnfilme vor dem Pressen 117 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Reduktion der Schichtdicke von 4 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 3,4%) erzielt. Hierin ist das Schichtdickenreduktionsverhältnis ein Wert, der wie folgt definiert ist: {(Schichtdicke vor dem Pressen – Schichtdicke nach dem Pressen)/Schichtdicke vor dem Pressen} × 100 (%). Ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der mit einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen geformt und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt wurde, wurde nochmals einem Pressen ausgesetzt, bei dem ein Druck von 4000 atm bei 40°C 10 Minuten gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde, wodurch sich eine Schichtdickenänderung von weniger als 1 nm ergab. Das heißt, wenn das oben erwähnte Pressen ausgeführt wird, dann ist auch dann, wenn die Dünnfilme nochmals gepreßt werden, beispielsweise bei einem Druck von 4000 atm, die Dickenänderung der Dünnfilme nach dem Pressen sehr klein.
Ferner wurde ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der nur mit einer Phasenverschiebungsschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen geformt wurde, hergestellt und dem Pressen unter den gleichen Preßbedingungen ausgesetzt. Dann wurde bestätigt, daß, während die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht vor dem Pressen 3,23 g/cm³ betrug, die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht nach dem Pressen 3,28 g/cm³ betrug und daher um 1,5% erhöht wurde.
Dann wurde unter Verwendung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, der wie oben beschrieben gepreßt wurde, eine Phasenverschiebungsmaske hergestellt. Zunächst wurde eine chemisch verstärkte Positivresistschicht zum Strukturieren mit Elektronenstrahl (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) auf dem Maskenrohling ausgebildet. Die Resistschicht wurde durch Schleuderbeschichten mit einer Schleuder (Schleuderbeschichtungsvorrichtung) ausgebildet. Nach dem Auftrag der Resistschicht wurde eine vorgegebene Heißlufttrocknungsbehandlung mit einem Heißlufttrockner ausgeführt.
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung eine erforderliche Struktur auf die auf dem Maskenrohling ausgebildete Resistschicht geschrieben, und danach wurde die Resistschicht mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, wodurch eine Resiststruktur ausgebildet wurde.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur als Maske die aus der lichtabschirmenden Schicht und der Antireflexionsschicht bestehende lichtabschirmende Schicht trocken geätzt und dadurch eine lichtabschirmende Schichtstruktur ausgebildet. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ (Gasdurchflußmengenverhältnis Cl₂:O₂ = 4:1) verwendet.
Dann wurde unter Verwendung der lichtabschirmenden Schichtstruktur als Maske die Phasenverschiebungsschicht trocken geätzt, wodurch eine Phasenverschiebungsschichtstruktur ausgebildet wurde. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet.
Dann wurde nach dem Ablösen der verbleibenden Resiststruktur nochmals eine Resistschicht aufgetragen, welche die gleiche war wie die oben beschriebene, und nach dem Schreiben einer Struktur, die zum Entfernen eines unnötigen Teils der lichtabschirmenden Schichtstruktur in einer Übertragungsfläche verwendet werden sollte, wurde die Resistschicht entwickelt, wodurch eine Resiststruktur ausgebildet wurde. Dann wurde der unnötige Teil der lichtabschirmenden Schichtstruktur durch Trockenätzen entfernt, und dann wurde die verbleibende Resiststruktur abgelöst, wodurch man eine Phasenverschiebungsmaske erhielt. Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht zeigten im Vergleich zu den Werten zum Zeitpunkt der Schichtbildung nahezu keine Veränderung.
Die erhaltene Phasenverschiebungsmaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt. Die Dosis von 30 kJ/cm² (Energiedichte: etwa 25 mJ/cm²) entspricht einer etwa 100000-maligen Verwendung einer Photomaske und entspricht einer Einsatzdauer von etwa drei Monaten bei normaler Einsatzhäufigkeit einer Photomaske.
Die Lichtdurchlässigkeit und die Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht nach der Bestrahlung wurden gemessen. Als Ergebnis betrug die Lichtdurchlässigkeit 5,85%, und die Phasendifferenz betrug 172,83 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm). Daher waren die Änderungsbeträge der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz nach der Bestrahlung so beschaffen, daß die Lichtdurchlässigkeit um 0,61% erhöht und die Phasendifferenz um 1,02 Grad vermindert war, und folglich wurden die Änderungsbeträge auf kleine Werte gedämpft, und die Änderungsbeträge auf diesem Niveau beeinflussen die Leistung der Photomaske nicht. Ferner wurde ein Schnitt der Phasenverschiebungsschichtstruktur mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht nicht ausdrücklich bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite wurde kaum bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): kleiner als 1 nm).
Vergleichsbeispiel
Eine Phasenverschiebungsschicht, die gleiche wie in Beispiel 1, wurde auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas ausgebildet, dann wurde eine Wärmebehandlung über 60 Minuten bei 280°C durchgeführt, und dann wurde auf der Phasenverschiebungsschicht eine lichtabschirmende Schicht mit einer Schichtstruktur aus einer lichtabschirmenden Schicht und einer Antireflexionsschicht ausgebildet, welche die gleichen waren wie die in Beispiel 1, wodurch man einen Phasenverschiebungsmaskenrohling (dünnfilmbeschichteten Maskenrohling) erhielt. Das in Beispiel 1 durchgeführte Pressen wurde jedoch nicht ausgeführt.
Dann wurde mit dem der oben beschriebenen Wärmebehandlung ausgesetzten Phasenverschiebungsmaskenrohling eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Phasenverschiebungsschicht hatte eine Lichtdurchlässigkeit von 6,16% und eine Phasendifferenz von 177,2 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm).
ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) wurde kontinuierlich auf die erhaltene Phasenverschiebungsmaske eingestrahlt, so daß die Gesamtdosis 30 kJ/cm² betrug (Energiedichte: etwa 25 mJ/cm²), und dann wurden Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht nach der Bestrahlung gemessen. Als Ergebnis betrug die Lichtdurchlässigkeit 9,12%, und die Phasendifferenz betrug 170,2 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm). Daher waren die Änderungsbeträge der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz nach der Bestrahlung so beschaffen, daß die Lichtdurchlässigkeit um 2,96% erhöht und die Phasendifferenz um 7,0 Grad vermindert war, und folglich waren die Änderungsbeträge sehr groß, und wenn Änderungsbeträge in einer solchen Höhe auftreten, kann die Phasenverschiebungsmaske nicht länger als Photomaske genutzt werden. Ferner wurde ein Schnitt einer Phasenverschiebungsschichtstruktur mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite durch die modifizierte Schicht wurde bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): 6 nm).
Beispiel 2
Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling (dünnfilmbeschichteter Maskenrohling) mit einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat wurde unter den gleichen Bedingungen hergestellt wie in Beispiel 1, und das Pressen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der in 1 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Die Preßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der gehaltene Druck auf 4000 atm eingestellt wurde. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke der Dünnfilme (Dicke der Phasenverschiebungsschicht + Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 114,5 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Dünnfilme vor dem Pressen 117 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Verminderung der Schichtdicke von 2,5 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 2,1%) erzielt.
Es wurde ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der nur mit einer Phasenverschiebungsschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet wurde, hergestellt und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt. Dann wurde bestätigt, daß, während die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht vor dem Pressen 3,23 g/cm³ betrug, die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht nach dem Pressen 3,26 g/cm³ betrug und daher um 0,9% erhöht war.
Ferner wurde ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der mit einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt wurde, nochmals einem Pressen ausgesetzt, bei dem ein Druck von 4000 atm bei 40°C 10 Minuten gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde, wodurch sich eine Schichtdickenänderung von weniger als 1 nm ergab.
Dann wurde mit dem Phasenverschiebungsmaskenrohling, der dem oben beschriebenen Pressen ausgesetzt wurde, eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die erhaltene Phasenverschiebungsmaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt, und dann wurden Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht nach der Bestrahlung gemessen. Als Ergebnis betrug die Lichtdurchlässigkeit 6,51%, und die Phasendifferenz betrug 172,06 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm). Daher waren die Änderungsbeträge der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz nach der Bestrahlung so beschaffen, daß die Lichtdurchlässigkeit um 1,27% erhöht und die Phasendifferenz um 1,79 Grad vermindert war, und folglich wurden die Änderungsbeträge auf kleine Werte gedrückt, wobei Änderungsbeträge auf diesem Niveau die Leistung der Photomaske nicht beeinflussen. Ferner wurde mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) ein Schnitt einer Phasenverschiebungsschichtstruktur im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht nicht ausdrücklich bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite wurde kaum bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): kleiner als 1 nm).
Beispiel 3
Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling (dünnfilmbeschichteter Maskenrohling) mit einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, und das Pressen wurde mit der in 1 dargestellten Vorrichtung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Preßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1, außer daß Isopropylalkohol anstelle von Ethylenglycol als Kontaktdruckmedium verwendet wurde. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke der Dünnfilme (Dicke der Phasenverschiebungsschicht + Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 113 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Dünnfilme vor dem Pressen 117 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Verminderung der Schichtdicke von 4 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 3,4%) erzielt.
Es wurde ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der nur mit einer Phasenverschiebungsschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet wurde, hergestellt und unter den glei chen Preßbedingungen gepreßt. Dann wurde bestätigt, daß, während die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht vor dem Pressen 3,23 g/cm³ betrug, die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht nach dem Pressen 3,32 g/cm³ betrug und folglich um 2,8% erhöht war.
Ferner wurde ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling, der mit einer Phasenverschiebungsschicht und einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt wurde, nochmals einem Pressen ausgesetzt, bei dem ein Druck von 4000 atm bei 40°C 10 Minuten gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde, wodurch sich eine Schichtdickenänderung von weniger als 1 nm ergab.
Dann wurde mit dem Phasenverschiebungsmaskenrohling, der dem oben beschriebenen Pressen ausgesetzt wurde, eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die erhaltene Phasenverschiebungsmaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt, und dann wurden Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht nach der Bestrahlung gemessen. Als Ergebnis betrug die Lichtdurchlässigkeit 6,11%, und die Phasendifferenz betrug 172,64 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm). Daher waren die Änderungsbeträge der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz nach der Bestrahlung so beschaffen, daß die Lichtdurchlässigkeit um 0,87% erhöht und die Phasendifferenz um 1,21 Grad vermindert war, und folglich wurden die Änderungsbeträge auf kleine Werte reduziert, wobei die Änderungsbeträge auf diesem Niveau die Leistung der Photomaske nicht beeinflussen. Ferner wurde mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) ein Schnitt einer Phasenverschiebungsschichtstruktur im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht nicht ausdrücklich bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite wurde kaum bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): kleiner als 1 nm).
Beispiel 4
Unter Verwendung einer Einzelwafer-Sputtervorrichtung und eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Verhältnis in Atom Mo:Si = 21:79) als Sputtertarget wurde reaktives Sputtern (Gleichstromsputtern) ausgeführt, indem in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar), Sauerstoff, Stickstoff und Helium (Gasdruck 0,2 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 5:4:49:42) die Leistung einer GS-Stromversorgung auf 3,0 kW eingestellt wurde, wodurch auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas eine MoSiON-Schicht (rückseitige Antireflexionsschicht) mit einer Dicke von 7 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo/Si-Targets mit dem gleichen Mischungsverhältnis reaktives Sputtern ausgeführt, indem in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Helium (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:He = 20:120) die Leistung der GS-Stromversorgung auf 2,0 kW eingestellt wurde, wodurch eine MoSi-Schicht (lichtabschirmende Schicht) mit einer Dicke von 30 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo/Si-Targets (Verhältnis in Atom Mo:Si = 4:96) reaktives Sputtern ausgeführt, indem in einer Mischgasatmosphäre aus Argon, Sauerstoff, Stickstoff und Helium (Gasdruck 0,1 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:O₂:N₂:He = 6:5:11:16) die Leistung der GS-Stromversorgung auf 3,0 kW eingestellt wurde, wodurch eine MoSiON-Schicht (vorderseitige Antireflexionsschicht) mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurde eine lichtabschirmende Schicht (Gesamtdicke: 52 nm) für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm)) mit einer Schichtstruktur aus der MoSiON-Schicht, der MoSi-Schicht und der MoSiON-Schicht gebildet. Diese lichtabschirmende Schicht hatte eine optische Dichte von 3,0 für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm).
Dann wurde ein auf diese Weise erhaltener Binärmaskenrohling (dünnfilmbeschichteter Photomaskenrohling) unter Verwendung der in 1 dargestellten Vorrichtung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gepreßt. Die Preßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke der Dünnfilme (Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 50 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Dünnfilme vor dem Pressen 52 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Verminderung der Schichtdicke von 2 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 3,8%) erzielt. Außerdem wurde bestätigt, daß die Schichtdichte der Dünnfilme durch das Pressen erhöht wurde.
Ferner wurde ein weiterer Binärmaskenrohling, der mit einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt wurde, nochmals einem Pressen ausgesetzt, bei dem ein Druck von 4000 atm bei 40°C 10 Minuten gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde, wodurch sich eine Schichtdickenänderung von weniger als 1 nm ergab.
Dann wurde unter Verwendung des dem oben beschriebenen Pressen ausgesetzten Binärmaskenrohlings eine Binärmaske hergestellt. Zunächst wurde eine chemisch verstärkte Positivresistschicht zum Strukturieren mit Elektronenstrahl (PRL009, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) auf dem Maskenrohling ausgebildet.
Dann wurde mit einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung eine erforderliche Struktur auf die Resistschicht geschrieben, und danach wurde die Resistschicht mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, wodurch eine Resiststruktur ausgebildet wurde.
Dann wurde mit der Resiststruktur als Maske die lichtabschirmende Schicht mit der Schichtstruktur aus der MoSiON-Schicht, der MoSi-Schicht und der MoSiON-Schicht trocken geätzt, wodurch eine lichtabschirmende Schichtstruktur gebildet wurde. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus SF₆ und He verwendet.
Dann wurde die verbleibende Resiststruktur abgelöst, wodurch man eine Binärmaske erhielt. Die lichtabschirmende Schicht wies nahezu keine Änderung der Lichtdurchlässigkeit im Vergleich zu derjenigen zum Zeitpunkt der Schichtbildung auf.
Die erhaltene Photomaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt, und dann wurde die optische Dichte der lichtabschirmenden Schicht nach der Bestrahlung gemessen.
Als Ergebnis betrug die optische Dichte 3,0 für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm), und folglich trat keine Änderung auf. Das vorderseitige Reflexionsvermögen und das rückseitige Reflexionsvermögen der lichtabschirmenden Schicht für Belichtungslicht betrugen 21,2% bzw. 29,1%; dies waren ausreichend niedrige Reflexionswerte, welche die Strukturübertragung nicht beeinflussen. Ferner wurde mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) ein Schnitt der lichtabschirmenden Schichtstruktur im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite aufgrund der modifizierten Schicht wurde bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): 1 nm), wobei jedoch die Genauigkeit für eine Photomaske nach der Halbleiterentwurfsregel hp32nm und die nachfolgenden Generationen ausreicht.
Beispiel 5
Unter Verwendung einer Reihensputtervorrichtung und mit einem Chromtarget als Sputtertarget wurde reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff ausgeführt (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:N₂ = 72:28), um eine CrN-Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat aus Quarzglas auszubilden; danach wurde reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Methan ausgeführt (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:CH₄ = 97:8), um eine CrC-Schicht auszubilden, wonach reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoffmonoxid ausgeführt wurde (Gasdruck 0,3 Pa; Gasdurchflußmengenverhältnis Ar:NO = 97:3), um eine CrON-Schicht auszubilden, wodurch eine lichtabschirmende Schicht mit einer Gesamtdicke von 73 nm ausgebildet wurde. Diese lichtabschirmende Schicht hatte eine optische Dichte von 3,0 für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm).
Anschließend wurde ein auf diese Weise erhaltener Binärmaskenrohling auf Chrombasis (dünnfilmbeschichteter Photomaskenrohling) mit der in 1 dargestellten Vorrichtung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gepreßt. Die Preßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke der Dünnfilme (Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 69 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Dünnfilme vor dem Pressen 73 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Verminderung der Schichtdicke um 4 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 5,8%) erzielt. Ferner wurde vor und nach dem Pressen eine XRR-Messung unter Verwendung von Röntgenstrahlung zum Messen der Reflexionsintensität durchgeführt. Als Ergebnis wurde, wie in 2 dargestellt, eine Änderung der gesamten Dünnfilmstruktur aufgrund des Pressens als Differenz in der Reflexionsintensitäts-Wellenform bestätigt. Ferner wurde vor und nach dem Pressen eine Messung des Reflexionsspektrums der Dünnfilme durchgeführt. Als Ergebnis wurde, wie in 3 dargestellt, eine Änderung der gesamten Dünnfilmstruktur als Differenz im Reflexionsintensitätsspektrum bestätigt, und es wurde bestätigt, daß die Schichtdichte der Dünnfilme durch das Pressen erhöht wurde.
Ferner wurde ein weiterer Binärmaskenrohling, der mit einer lichtabschirmenden Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet und unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt wurde, nochmals einem Pressen ausgesetzt, bei dem ein Druck von 4000 atm bei 40°C 10 Minuten gehalten und dieser Vorgang sechsmal wiederholt wurde, woraus sich eine Schichtdickenänderung von weniger als 1 nm ergab.
Dann wurde unter Verwendung des dem oben beschriebenen Pressen ausgesetzten Photomaskenrohlings eine Binärmaske hergestellt. Zunächst wurde eine chemisch verstärkte Positivresistschicht zum Strukturieren mit Elektronenstrahl (FEP171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) auf dem Photomaskenrohling ausgebildet.
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahlschreibvorrichtung eine erforderliche Struktur auf die Resistschicht geschrieben, und danach wurde die Resistschicht mit einem vorgegebenen Entwickler entwickelt, wodurch eine Resiststruktur ausgebildet wurde.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur als Maske die lichtabschirmende Schicht mit einer Schichtstruktur aus der CrN-Schicht, der CrC-Schicht und der CrON-Schicht trocken geätzt, wodurch eine lichtabschirmende Schichtstruktur gebildet wurde. Als Trockenätzgas wurde ein Mischgas aus Cl₂ und O₂ verwendet (Gasdurchflußmengenverhältnis Cl₂:O₂ = 4:1).
Dann wurde die verbleibende Resiststruktur abgelöst, wodurch man eine Binärmaske erhielt. Die Lichtdurchlässigkeit der lichtabschirmenden Schicht wies im Vergleich zu derjenigen zum Zeitpunkt der Schichtbildung nahezu keine Änderung auf.
Die erhaltene Photomaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt, und dann wurde die optische Dichte der lichtabschirmenden Schicht nach der Bestrahlung gemessen. Als Ergebnis betrug die optische Dichte 3,0 für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm), und folglich trat keine Änderung auf. Das vorderseitige Reflexionsvermögen der lichtabschirmenden Schicht für Belichtungslicht betrug 17,4%, was ein ausreichend niedriger Reflexionswert war, der die Strukturübertragung nicht beeinflußt. Ferner wurde mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) ein Schnitt der lichtabschirmenden Schichtstruktur im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite durch die modifizierte Schicht wurde bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): 2 nm), wobei jedoch die Genauigkeit für eine Photomaske nach der Halbleiterentwurfsregel hp80nm und nachfolgende Generationen ausreicht.
Beispiel 6
Eine Phasenverschiebungsschicht und eine lichtabschirmende Schicht wurden auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgebildet, wodurch ein Phasenverschiebungsmaskenrohling (dünnfilmbeschichteter Maskenrohling) hergestellt wurde, ohne das Pressen nach der Schichtbildung auszuführen. Dann wurde unter Verwendung des so hergestellten Phasenverschiebungsmaskenrohlings eine Phasenverschiebungsmaske auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Anschließend wurde die so hergestellte Phasenverschiebungsmaske unter Verwendung der in 1 dargestellten Vor richtung gepreßt. Die Preßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1. Nach dem Pressen wurde die Gesamtdicke einer Übertragungsstruktur (Dünnfilme) (Dicke der Phasenverschiebungsschicht + Dicke der lichtabschirmenden Schicht) mit 113 nm gemessen. Da die Gesamtdicke der Übertragungsstruktur (Dünnfilme) vor dem Pressen 117 nm betrug, wurde durch das Pressen eine Verminderung der Schichtdicke von 4 nm (Schichtdickenreduktionsverhältnis von 3,4%) erzielt.
Ein weiterer Phasenverschiebungsmaskenrohling wurde hergestellt, der nur mit einer Phasenverschiebungsschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter den gleichen Schichtbildungsbedingungen ausgebildet wurde; dann wurde eine Strukturierung auf die Phasenverschiebungsschicht angewandt, um eine Phasenverschiebungsmaske herzustellen, und dann wurde diese Phasenverschiebungsmaske unter den gleichen Preßbedingungen gepreßt. Dann wurde bestätigt, daß, während die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht vor dem Pressen 3,23 g/cm³ betrug, die Schichtdichte der Phasenverschiebungsschicht nach dem Pressen 3,26 g/cm³ betrug und folglich um 0,9% erhöht war.
Die dem Pressen ausgesetzte Phasenverschiebungsmaske wurde kontinuierlich mit ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm) in einer Gesamtdosis von 30 kJ/cm² bestrahlt, und dann wurden Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz der Phasenverschiebungsschicht nach der Bestrahlung gemessen. Als Ergebnis betrug die Lichtdurchlässigkeit 6,53%, und die Phasendifferenz betrug 172,09 Grad für ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge: 193 nm). Daher waren die Änderungsbeträge der Lichtdurchlässigkeit und der Phasendifferenz nach der Bestrahlung so beschaffen, daß die Lichtdurchlässigkeit um 1,29% erhöht und die Phasendifferenz um 1,76 Grad vermindert war, und folglich wurden die Änderungsbeträge auf kleine Werte reduziert, wobei die Änderungsbeträge auf diesem Niveau die Leistung der Photomaske nicht beeinflussen. Ferner wurde mit einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) ein Schnitt einer Phasenverschiebungsschichtstruktur im Detail beobachtet. Als Ergebnis wurde eine modifizierte Schicht nicht ausdrücklich bestätigt, und eine Vergrößerung der Linienbreite wurde kaum bestätigt (Änderung der kritischen Abmessungen (CD): kleiner als 1 nm).
Die vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben worden, ist aber nicht darauf beschränkt. Verschiedene, für den Fachmann verständliche Änderungen können an den Strukturen und Details der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem in den Patentansprüchen beschriebenen Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-295142 A [0001]
- JP 2002-156742 A [0018]

Claims

Photomaskenrohling, der aufweist: ein lichtdurchlässiges Substrat und einen Dünnfilm, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet und so angepaßt ist, daß er eine Übertragungsstruktur bildet, wobei, wenn der Dünnfilm mit einem Druck von 4000 atm gepreßt wird, das Dickenreduktionsverhältnis des Dünnfilms nach dem Pressen 2% oder weniger beträgt.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1, wobei der Photomaskenrohling ein Photomaskenrohling ist, aus dem eine Photomaske zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung hergestellt wird, die Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger nutzt.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dünnfilm eine Phasenverschiebungsschicht ist, die aus einem Material besteht, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht ist, die aus einem Material besteht, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält.
Photomaskenrohling nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Übergangsmetallsilicid Molybdänsilicid ist.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht aus einem chromhaltigen Material ist.
Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings, der ein lichtdurchlässiges Substrat und einen Dünnfilm aufweist, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet und so angepaßt ist, daß er eine Übertragungsstruktur bildet, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden des Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat, um ein dünnfilmbeschichtetes Substrat herzustellen; und Pressen des dünnfilmbeschichteten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Pressen durch ein kaltes isostatisches Preßverfahren in einem Druckbereich von 1000 bis 10000 atm ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Photomaskenrohling ein Photomaskenrohling ist, aus dem eine Photomaske zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung hergestellt wird, die Belichtungslicht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger nutzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Dünnfilm eine Phasenverschiebungsschicht ist, die aus einem Material besteht, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht ist, die aus einem Material besteht, das eine Übergangsmetallsilicid-Verbindung enthält.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Übergangsmetallsilicid Molybdänsilicid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Dünnfilm eine lichtabschirmende Schicht ist, die aus einem chromhaltigen Material besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, das einen Schritt zum Strukturieren durch Ätzen des Dünnfilms in dem Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder durch Fertigung nach einem der Ansprüche 7 bis 13 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, die eine Übertragungsstruktur auf einem lichtdurchlässigen Substrat aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden eines Dünnfilms auf dem lichtdurchlässigen Substrat zur Herstellung eines Photomaskenrohlings; Strukturieren des Dünnfilms durch Ätzen, um die Übertragungsstruktur auszubilden; und Pressen der Übertragungsstruktur.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Pressen durch ein kaltes isostatisches Preßverfahren in einem Druckbereich von 1000 bis 10000 atm ausgeführt wird.