DE10206143A1 - Reflektierender Maskenrohling und reflektierende Maske für EUV-Belichtung und Verfahren zum Herstellen der Maske - Google Patents

Reflektierender Maskenrohling und reflektierende Maske für EUV-Belichtung und Verfahren zum Herstellen der Maske

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Abstract

In einem reflektierenden Maskenrohling für EUV-Belichtung ist eine mehrlagige Schicht auf einem Substrat ausgebildet, um EUV-Licht zu reflektieren. Eine Zwischenschicht ist auf der mehrlagigen Schicht ausgebildet. Eine Absorptionsschicht ist auf der Zwischenschicht ausgebildet, um das EUV-Licht zu absorbieren. Die Zwischenschicht wird aus einem Material hergestellt, das Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine in einem Halbleiterfertigungsprozeß verwendete Belichtungstech­ nik und insbesondere einen reflektierenden Maskenrohling für EUV-(Extrem-Ultraviolett-)Belichtung, eine reflektierende Maske für EUV-Belichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Maske sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halblei­ terbausteins unter Verwendung der Maske.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete EUV-Licht ist eine Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb eines Be­ reichs weicher Röntgenstrahlung oder eines Vakuum-Ultra­ violettbereichs, insbesondere mit einer Wellenlänge inner­ halb eines Bereichs von 0,2 bis 100 nm.
In der Halbleiterindustrie wird eine integrierte Schal­ tung (IC) mit feinen Mustern unter Verwendung einer Muster­ übertragungstechnik auf einem Si-Substrat ausgebildet. Als Musterübertragungstechnik wurden typischerweise Photolitho­ graphieverfahren unter Verwendung von sichtbarem Licht oder Ultraviolettlicht verwendet. Gemäß der sich beschleunigenden Entwicklung von Halbleiterbausteinen mit immer feineren Mu­ stern sind als Belichtungswellenlängen immer kürzere Wellen­ längen erforderlich, um eine höhere Auflösung zu erreichen. Andererseits sind dem Erreichen solcher kurzer Wellenlängen durch vorhandene optische Belichtungstechniken, in denen das vorstehend erwähnte Photolithographieverfahren verwendet wird, Grenzen gesetzt, so daß die dadurch erreichbare Auflö­ sung sich einem Grenzwert nähert.
Im Fall eines Photolithographieverfahrens ist bekannt, daß ein Auflösungsgrenzwert für das Muster im allgemeinen der halben Belichtungswellenlänge gleicht. Selbst wenn ein F2-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 157 nm verwendet wird, wird der Auflösungsgrenzwert voraussichtlich in der Größenordnung von 70 nm liegt. Als eine Belichtungstechnik, die in der Lage ist, eine Auflösung von weniger als 70 nm zu erreichen, ist ein EUV-Lithographieverfahren (das nachste­ hend abgekürzt als EUVL bezeichnet wird), in dem EUV-Licht verwendet wird, vielversprechend, weil EUV-Licht eine Wel­ lenlänge von 13 nm hat, d. h. eine wesentlich kürzere Wellen­ länge aufweist als der F2-Laserstrahl. Das EUVL-Verfahren ist dem Photolithographieverfahren bezüglich des Prinzips der Bilderzeugung ähnlich. Für EUV-Licht weisen jedoch alle Substanzen ein hohes Absorptionsvermögen auf, und der Bre­ chungsindex beträgt im wesentlichen 1. Daher können im EUVL- Verfahren die im Photolithographieverfahren verwendeten re­ fraktiven optischen Systeme nicht verwendet werden, sondern stattdessen wird ausschließlich ein reflektierendes opti­ sches System verwendet.
Als im EUVL-Verfahren verwendete Maske ist kürzlich ei­ ne transmittierende Maske mit einer Membran vorgeschlagen worden. Diese transmittierende Maske ist jedoch dahingehend nachteilig, daß kein ausreichender Durchsatz gewährleistet werden kann, weil die Membran für EUV-Licht ein hohes Ab­ sorptionsvermögen aufweist, so daß die Belichtungszeit lang wird. Unter diesen Umständen wird gegenwärtig im allgemeinen eine reflektierende Maske für die Belichtung verwendet.
Nachstehend werden unter Bezug auf Fig. 1 erste bis dritte herkömmliche Verfahren zum Herstellen der vorstehend erwähnten reflektierenden Maske für eine EUV-Belichtung kurz beschrieben. Anschließend wird beschrieben, daß es notwendig ist, in einem Fertigungsprozeß der reflektierenden Maske ei­ ne Ätzstoppschicht zu verwenden.
Erstes herkömmliches Verfahren
Der Fertigungsprozeß zum Herstellen der reflektierenden Maske für EUV-Belichtung weist auf: (1) einen Schritt zum Vorbereiten eines Substrats, (2) einen Schritt zum Aufbrin­ gen einer mehrlagigen Schicht auf das Substrat, (3) einen Schritt zum Aufbringen einer Zwischenschicht; (4) einen Schritt zum Aufbringen einer Absorptionsschicht, (5) einen Schritt zum Aufbringen eines Elektronenstrahl-Resists, (6) einen Elektronenstrahl-Resist-Schreibschritt, (7) einen Trockenätzschritt und (8) einen Schritt zum Entfernen der Zwischenschicht. Jeder der vorstehend erwähnten Schritte wird nachstehend erläutert.
1) Schritt zum Vorbereiten eines Substrats
Vorzugsweise weist das Substrat 11 einen niedrigen Wär­ meausdehnungskoeffizienten auf und hat hervorragende Eigen­ schaften hinsichtlich der Glattheit, der Ebenheit und der Beständigkeit bezüglich eines zum Reinigen der ETAT-Maske verwendeten Reinigungsverfahrens. Als Substrat 11 wird im allgemeinen ein Glas mit einem niedrigen Wärmeausdehnungsko­ effizienten verwendet.
2) Schritt zum Aufbringen einer mehrlagigen Schicht
Die mehrlagige Schicht 12 enthält in vielen Fällen Mo und Si.
Es wird als Beispiel vorausgesetzt, daß eine Einperi­ odendicke für Mo und Si 28 Å bzw. 42 Å beträgt. Dann kann die mehrlagige Schicht durch Ausbilden einer Laminatstruktur von mindestens 30 Perioden erhalten werden, die EUV-Licht mit einer Peakwellenlänge von 13,4 nm reflektiert. Im Fall einer mehrlagigen Schicht, die Mo und Si enthält, wird eine Si-Schicht als oberste Lage aufgebracht.
3) Schritt zum Aufbringen einer Zwischenschicht
Auf der mehrlagigen Schicht 12 zum Reflektieren des EUV-Lichts wird eine eine Zwischenschicht bildende SiO2- Schicht als Ätzstoppschicht aufgebracht. Beispielsweise kann die Aufbringung durch HF-Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines SiO2-Targets ausgeführt werden.
4) Schritt zum Aufbringen einer Absorptionsschicht
Die Absorptionsschicht 14 zum Absorbieren des EUV- Lichts wird durch Sputtern aufgebracht. Als aufzubringendes Material kann Ta oder Cr verwendet werden. Beispielsweise kann die Aufbringung durch DC-Magnetronsputtern ausgeführt werden. Durch diesen Schritt wird ein EUV-Maskenrohling erhalten.
5) Schritt zum Aufbringen eines Elektronenstrahl- Resists
Durch Ausbilden eines Resistmusters auf der Absorpti­ onsschicht 14 des derart erhaltenen EUV-Maskenrohlings kann die EUV-Maske hergestellt werden. Das Elektronenstrahl- Resist wird auf dem in Schritt (4) erhaltenen EUV- Maskenrohling aufgebracht und bei 200°C getrocknet.
6) Elektronenstrahl-Resist-Schreibschritt
Auf dem EUV-Maskenrohling mit dem darauf aufgebrachten Elektronenstrahl-Resist wird das Resistmuster unter Verwen­ dung einer Elektronenstrahl-Schreibmaschine ausgebildet.
7) Trockenätzschritt
Unter Verwendung des vorstehend erwähnten Resistmusters als Maske wird die EUV-Absorptionsschicht 14 mit Chlor troc­ kengeätzt, um ein Muster auf der Absorptionsschicht auszu­ bilden.
8) Schritt zum Entfernen der Zwischenschicht
Die auf der EUV-Reflexionsfläche verbleibende Zwischen­ schicht, d. h. die Ätzstoppschicht 23, die die SiO2-Schicht aufweist, wird unter Verwendung einer verdünnten bzw. schwa­ chen HF-Lösung entfernt. Dadurch wird die reflektierende Maske für EUV-Belichtung fertiggestellt.
Notwendigkeit der Ätzsstoppschicht und damit verbunde­ ne Probleme
Die das EUV-Licht reflektierende mehrlagige Schicht 12 muß nach Abschluß der Herstellung der Maske ein hohes Refle­ xionsvermögen aufweisen. Daher muß verhindert werden, daß die das EUV-Licht reflektierende mehrlagige Schicht 12 wäh­ rend des Fertigungsprozesses beschädigt wird. Insbesondere muß während des Musterherstellungs- bzw. Strukturierungs­ schritts der Strukturierungsvorgang ausgeführt werden, ohne daß die mehrlagige Schicht 12 beschädigt wird, d. h. ohne daß ihre Schichtdicke reduziert oder ihre Oberfläche aufgerauht wird.
Bei der Strukturierung der das EUV-Licht absorbierenden Absorptionsschicht 14 kann durch Trockenätzen eine hohe Maß­ genauigkeit oder Maßhaltigkeit erhalten werden. Der Ätzvor­ gang kann jedoch nicht ausgeführt werden, ohne daß eine un­ ter der das EUV-Licht absorbierenden Absorptionsschicht 14 angeordnete Schicht beschädigt wird. Hinsichtlich des vor­ stehenden Sachverhalts ist es daher notwendig, die Ätzstopp­ schicht 23 als Zwischenschicht zwischen der mehrlagigen Schicht 12 und der EUV-Absorptionsschicht 14 anzuordnen.
Als Ätzstoppschicht 23 wird im allgemeinen eine SiO2- Schicht mit einer Schichtdicke von nicht weniger als mehre­ ren hundert Ångström verwendet. Diese Schicht dient beim Trockenätzen mit Cl2-Gas in ausreichendem Maße als Ätzstopp­ schicht. Wenn die in einem unstrukturierten Bereich verblei­ bende SiO2-Schicht nach Abschluß des Strukturierungsschritts nicht sorgfältig entfernt wird, nimmt das Reflexionsvermögen der das EUV-Licht reflektierenden mehrlagigen Schicht 12 je­ doch wesentlich ab.
Daher muß die SiO2-Schicht sorgfältig entfernt werden. Wenn ein Trockenätzprozeß ausgeführt wird, um die SiO2- Schicht zu entfernen, wird jedoch die Si-Schicht als oberste Lage der das EUV-Licht reflektierenden mehrlagigen Schicht 12 unvermeidlich geätzt. Dadurch wird ebenfalls ein niedri­ ges Reflexionsvermögen erhalten. Aus diesem Grunde muß die SiO2-Schicht durch Naßätzen mit einer HF-Lösung oder einer ähnlichen Lösung entfernt werden. Naßätzen mit einer HF- Lösung oder einer ähnlichen Lösung ist effektiv, weil die Si-Schicht als die unter der SiO2-Schicht liegende Schicht nicht beschädigt wird. Andererseits weist der Naßätzprozeß mit der HF-Lösung eine isotrope Ätzbarkeit auf, so daß das Muster lateral abgetragen und möglicherweise abgeschält wird.
Außerdem weist die SiO2-Schicht, die eine Schichtdicke von nicht weniger als mehrere hundert Ångström aufweist, ei­ ne große Oberflächenrauhigkeit sowie eine hohe Druckbean­ spruchung oder -spannung auf. Außerdem tritt während der Aufbringung der SiO2-Schicht durch Sputtern leicht eine ab­ normale Entladung auf. Daher ist es schwierig, eine für die EUV-Maske erforderliche niedrige Fehler- oder Ausschußrate zu erhalten.
Zweites herkömmliches Verfahren
In der JP-A-08-213303 wird eine reflektierende Röntgen­ maske beschrieben, in der eine Zwischenschicht, die Cr oder Ti als Hauptkomponenten enthält und bezüglich einer Absorp­ tionsschicht ein Ätzverhältnis von 5 oder mehr aufweist, auf einer mehrlagigen Schicht ausgebildet ist. Gemäß dieser Ver­ öffentlichung dient die Zwischenschicht als Ätzstoppschicht sowie als Schutzschicht für die mehrlagige Reflexions­ schicht, wenn das Muster durch Ätzen auf der Absorptions­ schicht ausgebildet wird. Nachdem das Muster auf der Absorp­ tionsschicht ausgebildet wurde, wird die in einem Reflexi­ onsbereich angeordnete Zwischenschicht entfernt.
Drittes herkömmliches Verfahren
In der JP-A-07-333829 wird eine Technik beschrieben, gemäß der eine Zwischenschicht unter Verwendung eines Mate­ rials (z. B. Cr, Al und Ni) mit einem niedrigen Absorptions­ vermögen für Belichtungslicht, z. B. Röntgenstrahlung und Ex­ trem-Ultraviolett-Licht, und mit einer Ätzrate, die geringer ist als diejenige der Absorptionsschicht, zwischen einer Ab­ sorptionsschicht und einer mehrlagigen Schicht aufgebracht wird. Dadurch kann eine Zunahme des Reflexionsvermögens der mehrlagigen Schicht verhindert werden, ohne daß die Zwi­ schenschicht entfernt wird, nachdem das Muster durch Ätzen auf der Absorptionsschicht ausgebildet wurde.
Jede der in Verbindung mit den ersten bis dritten her­ kömmlichen Verfahren beschriebenen Zwischenschichten (SiO2, Cr, Al, Ni usw.) weist eine ungenügend glatte und aufge­ rauhte Oberfläche auf. Daher weist die Absorptionsschicht, die auf der Zwischenschicht aufgebracht wird, die eine sol­ che aufgerauhte Oberfläche aufweist, ebenfalls eine Oberflä­ che auf, die genauso rauh oder rauher ist als diejenige der Zwischenschicht. Dadurch weist das Absorptionsmuster unver­ meidlich einen rauhen Rand auf, wodurch die Übertragungsge­ nauigkeit der reflektierenden Maske für EUV-Belichtung nachteilig beeinflußt wird.
Außerdem wurde durch die vorliegenden Erfinder festge­ stellt, daß in der in Verbindung mit dem dritten herkömmli­ chen Verfahren beschriebenen reflektierenden Maske für EUV- Belichtung, d. h. in der reflektierenden Maske mit einer Struktur, in der die Zwischenschicht nach der Ausbildung des Musters durch Ätzen verbleibt, die aufgerauhte Oberfläche der Zwischenschicht einen wesentlichen Einfluß auf die Über­ tragungsgenauigkeit der reflektierenden Maske für EUV- Belichtung hat.
Insbesondere wenn ein Material (z. B. Cr, Al und Ni) mit einer großen Oberflächenrauhigkeit als im Reflexionsbereich verbleibende Zwischenschicht verwendet wird, wird das Be­ lichtunglicht auf der Oberfläche der Zwischenschicht ge­ streut, wodurch das Reflexionsvermögen abnimmt.
Außerdem wird, wenn das Material der Zwischenschicht, z. B. Cr, Al und Ni, nicht gegen ein chemisches Mittel be­ ständig ist, das in einem Schritt zum Reinigen der reflek­ tierenden Maske für EUV-Belichtung verwendet wird, veran­ laßt, daß die Qualität der Zwischenschicht abnimmt oder das Muster sich ablöst, so daß das Belichtungslicht ungleichmä­ ßig reflektiert wird.
Wenn das Zwischenschichtmaterial eine hohe Schichtspan­ nung aufweist, kann sich die reflektierende Oberfläche der reflektierenden Maske für die EUV-Belichtung krümmen, wo­ durch die Übertragungsgenauigkeit des Musters beeinträchtigt wird.
In der Vergangenheit sind diese Probleme nicht betrach­ tet worden, und es sind keine Materialien gefunden worden, durch die diese Probleme gelöst werden.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen reflektierenden Maskenrohling für EUV-Belichtung be­ reitzustellen, der in der Lage ist, ein Muster mit hoher Ge­ nauigkeit auszubilden, und eine reflektierende Maske für EUV-Belichtung, die ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Maske.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbausteins be­ reitzustellen, gemäß dem ein Muster unter Verwendung der vorstehend erwähnten reflektierenden Maske für EUV-Belich­ tung, die ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, auf ein Halbleitersubstrat übertragen werden kann.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentan­ sprüche gelöst.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Herstellungsprozesses einer EUV-Maske gemäß einem ersten herkömmlichen Verfahren;
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Herstellungsprozesses einer Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen EUV-Maske; und
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Musterübertragungsvorrichtung zum Ausführen eines Mu­ sterübertragungsprozesses unter Verwendung der Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen EUV-Maske.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden eine reflektieren­ de Maske für EUV-Belichtung als EUV-Maske und ein reflektie­ render Maskenrohling für EUV-Belichtung als EUV-Masken­ rohling bezeichnet.
Nachstehend werden zunächst unter Bezug auf Fig. 2 ein Herstellungsprozeß der EUV-Maske und eine Musterübertragung auf ein Halbleitersubstrat unter Verwendung einer Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen EUV-Maske beschrieben.
Hierin bezeichnen die gleichen Bezugszeichen in den Fig. 1 und 2 sich entsprechende Abschnitte.
Der Herstellungsprozeß der EUV-Maske und die Muster­ übertragung auf das Halbleitersubstrat unter Verwendung der EUV-Maske weisen auf: (1) einen Schritt zum Vorbereiten ei­ nes Substrats, (2) einen Schritt zum Aufbringen einer mehr­ lagigen Schicht auf das Substrat, (3) einen Schritt zum Auf­ bringen einer Zwischenschicht, (4) einen Schritt zum Auf­ bringen einer Absorptionsschicht, (5) einen Schritt zum Auf­ bringen eines Elektronenstrahl-Resists, (6) einen Elektro­ nenstrahl-Resist-Schreibschritt, (7) einen Trockenätz­ schritt, (8) einen Schritt zum Entfernen der Zwischenschicht und (9) einen Musterübertragungsschritt zum Übertragen eines Musters auf ein Halbleitersubstrat unter Verwendung der EUV- Maske.
1) Schritt zum Vorbereiten des Substrats
Vorzugsweise weist das Substrat 11 einen niedrigen Wär­ meausdehnungskoeffizienten auf und hervorragende Eigenschaf­ ten hinsichtlich der Glattheit, der Ebenheit und der Bestän­ digkeit bezüglich einer zum Reinigen der EIN-Maske verwende­ te Reinigungsflüssigkeit. Im allgemeinen wird ein Glas mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet, z. B. Glas auf SiO2-TiO2-Basis.
Das Substrat 11 ist jedoch nicht auf ein solches Glas beschränkt, sondern es können auch verschiedene andere Mate­ rialien verwendet werden, z. B. Kristallglas mit einer darin präzipitierten festen β-Quarzlösung, ein Silikaglas, Silizi­ um und Metall. Als ein Beispiel eines Metallsubstrats kann eine Invar-Legierung (Legierung auf Fe-Ni-Basis) verwendet werden.
Das Substrat 11 weist vorzugsweise eine glatte Oberflä­ che mit einer Rauhigkeit von 0,2 nm (rms) (mittlere quadra­ tische Rauhigkeit) oder weniger sowie eine Ebenheit von 100 nm oder weniger auf, um ein hohes Reflexionsvermögen und ei­ ne hohe Übertragungsgenauigkeit zu erhalten.
2) Schritt zum Aufbringen der mehrlagigen Schicht
In vielen Fällen wird als mehrlagige Schicht 12 eine mehrlagige Schicht aus Mo und Si verwendet. Alternativ kann eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeordneten Ru/Si- Lagen, eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeordneten Mo/Be-Lagen, eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeord­ neten Lagen von Mo-Verbindungen/Si-Verbindungen, eine mehr­ lagige Schicht mit periodisch angeordneten Si/Nb-Lagen, eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeordneten Si/Mo/Ru- Lagen, eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeordneten Si/Mo/Ru/Mo-Lagen und eine mehrlagige Schicht mit periodisch angeordneten Si/Ru/Mo/Ru-Lagen als Material mit hohem Refle­ xionsvermögen in einem spezifischen Wellenlängenbereich ver­ wendet werden. Hierbei ist die optimale Schichtdicke vom Ma­ terial abhängig.
Im Fall einer mehrlagigen Schicht, die Mo und Si ent­ hält, erfolgt die Aufbringung durch DC-Magnetron-Sputtern. Zunächst wird eine Si-Schicht unter Verwendung eines Si- Targets in einer Ar-Gasatmosphäre aufgebracht. Anschließend wird eine Mo-Schicht unter Verwendung eines Mo-Targets in einer Ar-Gasatmosphäre aufgebracht. Die vorstehend erwähnte Aufbringung der einzelnen Si-Schicht und der einzelnen Mo- Schicht wird als eine Periode definiert. Durch Wiederholen des Aufbringungungsvorgangs werden 30-60, vorzugsweise 40, Perioden laminiert. Schließlich wird eine weitere Si-Schicht aufgebracht.
3) Schritt zum Aufbringen einer Zwischenschicht
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, haben die vorlie­ genden Erfinder Untersuchungen angestellt und festgestellt, daß ein Material der Ätzstoppschicht 13 als Zwischenschicht zwischen der mehrlagigen Schicht 12 und der EUV- Absorptionsschicht 14 die folgenden Bedingungen erfüllen muß.
Erstens muß das Material eine hohe Ätzselektivität von 10 oder mehr bezüglich der EUV-Absorptionsschicht 14 aufwei­ sen, die Ta als Hauptkomponente enthält.
Zweitens muß durch das Material eine ausreichend nied­ rige Oberflächenrauhigkeit der nach der Aufbringung erhalte­ nen Ätzstoppschicht 13 erreicht werden.
Drittens muß das Material gegen ein chemisches Mittel, z. B. eine heiße, starke Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid­ lösung und eine Ammoniak/Wasserstoffperoxidlösung, die im Fertigungsprozeß der EUV-Maske als Reinigungsflüssigkeit verwendet wird, beständig sein.
Viertens muß durch das Material eine niedrige Schicht­ spannung der nach der Aufbringung erhaltenen Ätzstoppschicht 13 erzielt werden.
Daher muß das Material der Ätzstoppschicht 13 die vor­ stehend erwähnten Bedingungen erfüllen.
Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß als Material, das die vorstehend erwähnten Bedingungen erfüllt, ein Material verwendbar ist, das Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C enthält.
Insbesondere wird das Material, das Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C enthält, als aufzubringendes Material für die Zwischenschicht verwendet. Dadurch kann ei­ ne EUV-Maske erhalten werden, die dazu geeignet ist, ein hochgradig präzises Muster zu erzeugen.
Wenn das Element N gewählt wird, so daß das Material durch Cr1-xNx dargestellt werden kann, wird insbesondere die Säurebeständigkeit erhöht. Dadurch kann die Beständigkeit gegen die Reinigungsflüssigkeit im Herstellungsprozeß der EUV-Maske verbessert werden.
Wenn das Element O gewählt wird, so daß das Material durch Cr1-xOx dargestellt werden kann, wird insbesondere die Beherrschbarkeit niedriger Beanspruchungen oder Spannungen während der Aufbringung verbessert.
Wenn das Element C gewählt wird, so daß das Material durch Cr1-xCx dargestellt werden kann, wird insbesondere die Trockenätzbeständigkeit verbessert.
Wie nachstehend erläutert wird, durchdringt das Belich­ tungslicht die Zwischenschicht, wenn die Maske mit der auf einem Reflexionsbereich der Maske (d. h. auf einem Bereich, in dem das Muster der Absorptionsschicht nicht ausgebildet ist) verbleibenden Zwischenschicht verwendet wird. Hinsicht­ lich des vorstehenden Sachverhalts ist es bevorzugt, daß das Material der Zwischenschicht einen möglichst kleinen Absorp­ tionskoeffizienten aufweist, um eine Reduzierung des Refle­ xionsvermögens zu vermeiden.
Insbesondere ist es erwünscht, daß das Material für das Belichtungslicht (mit einer Wellenlänge von 13 nm innerhalb des EUV-Bereichs) einen Absorptionskoeffizienten von nicht mehr als 0,05, vorzugsweise von nicht mehr als 0,035, auf­ weist.
Andererseits muß, wenn das Muster der Absorptions­ schicht unter Verwendung einer FIB-Technik (Focused Ion Beam) modifiziert wird, die Zwischenschicht relativ dick sein, z. B. 30 nm oder mehr, um zu verhindern, daß die mehr­ lagige Schicht beschädigt wird. In diesem Fall hat das Mate­ rial vorzugsweise einen relativ hohen Absorptionskoeffizien­ ten, weil die Zwischenschicht auf dem Reflexionsbereich der Maske entfernt werden muß.
In der reflektierenden Maske fällt das Belichtungslicht im allgemeinen nicht senkrecht zur Maske, sondern unter ei­ nem Einfallwinkel von mehreren Grad bezüglich der Maske ein. Daher wird unvermeidlich ein Schatten des Musters erzeugt, so daß das reflektierte Bild nicht fokussiert ist. Ein sol­ ches Schattenproblem des Musters nimmt immer mehr zu, je di­ cker das Muster ist. Außerdem wird, wenn das Muster dick ist, eine Ätzzeit zum Ausbilden des Musters ebenfalls lang, wodurch die Formgenauigkeit des Musters beeinträchtigt wird. Dadurch wird die Formgenauigkeit des auf das Halbleitersub­ strat übertragenen Musters beeinträchtigt. Daher ist das Maskenmuster so dünn wie möglich. D. h., daß die Gesamt­ schichtdicke der Absorptionsschicht und der Zwischenschicht reduziert werden muß, weil ein Absorptionsmusterbereich der Maske eine Laminatstruktur aufweist, die die Absorptions­ schicht und die Zwischenschicht aufweist.
Zu diesem Zweck haben sowohl die Absorptionsschicht als auch die Zwischenschicht die Funktion zum Absorbieren von Belichtungslicht, so daß das Belichtungslicht durch eine Kombination aus der Absorptionsschicht und der Zwischen­ schicht ausreichend absorbiert wird. Basierend auf dem vor­ stehend erwähnten Konzept wird die Schichtdicke der Zwi­ schenschicht und der Absorptionsschicht geeignet festgelegt.
Außerdem kann, wenn für die Zwischenschicht ein Materi­ al mit einem relativ hohen Absorptionskoeffizienten verwen­ det wird, die Dicke der Zwischenschicht reduziert werden. Andererseits kann, wenn die Dicke der Zwischenschicht nicht geändert wird, die Dicke der Absorptionsschicht reduziert werden, weil das Absorptionsvermögen der Zwischenschicht besser ist.
Infolgedessen kann die Gesamtschichtdicke der Zwischen­ schicht und der Absorptionsschicht reduziert werden, um das Schattenproblem des Musters zu unterdrücken. Vorzugsweise ist die Gesamtschichtdicke der Zwischenschicht und der Ab­ sorptionsschicht nicht größer als 100 nm.
Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn die Zwischen­ schicht im Reflexionsbereich der Maske entfernt ist, das Problem des Musterschattens unterdrückt werden, indem für die Zwischenschicht ein Material mit einem relativ hohen Ab­ sorptionskoeffizienten verwendet wird. Aus diesem Gesichts­ punkt ist es bevorzugt, daß, wenn die Zwischenschicht ent­ fernt werden kann, das Material einen Absorptionskoeffizien­ ten von nicht weniger als 0,030 für das Belichtungslicht aufweist.
Nachstehend werden spezifische Beispiele der bevorzug­ ten Zwischenschicht erläutert.
Für Cr1-xNx
Die Zwischenschicht wird beispielsweise durch DC- Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cr-Targets in ei­ ner Mischgasatmosphäre aufgebracht, die Ar und 10-60% N2 enthält.
Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 4 und 10 nm. Wenn die Zwischenschicht später entfernt werden soll, liegt die Schichtdicke vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 3 und 50 nm, bevorzugter zwischen 4 und 40 nm.
Hinsichtlich des vorstehend erwähnten Problems des Mu­ sterschattens ist es bevorzugt, daß die Gesamtschichtdicke der Zwischenschicht und der Absorptionsschicht nicht mehr als 100 nm beträgt und vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 50 nm liegt.
Der Wert x in Cr1-xNx liegt vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 0,05 und 0,5, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,05 ≦ x ≦ 0,5), und bevorzugter im Bereich zwischen 0,07 und 0,4, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,07 ≦ x ≦ 0,4). Ein Wert x von weniger als 0,05 ist nicht bevorzugt, weil die Bela­ stung oder Spannung hoch wird und die Oberflächenrauhigkeit groß ist. Ein Wert x von mehr als 0,5 ist aus dem Gesichts­ punkt der Ätzselektivität nicht bevorzugt.
Wenn der N-Anteil zunimmt, werden die Oberflächenrau­ higkeit sowie der Absorptionskoeffizient tendenziell gerin­ ger oder kleiner. Wenn die Zwischenschicht nicht entfernt wird, ist es wünschenswert, den Absorptionskoeffizienten der Zwischenschicht zu vermindern, um die Reduzierung des Refle­ xionsvermögens zu unterdrücken.
Aus einem anderen Gesichtspunkt ist es jedoch vorteil­ haft, daß die Zwischenschicht einen hohen Absorptionskoeffi­ zienten aufweist, um die Gesamtschichtdicke der Zwischen­ schicht und der Absorptionsschicht zu reduzieren und dadurch das vorstehend beschriebene Problem des Musterschattens zu unterdrücken. Daher wird, wenn die Zwischenschicht ent­ fernt werden kann, der N-Anteil vorzugsweise vermindert, in­ sofern die gewünschte Oberflächenrauhigkeit gewährleistet ist. Aus diesem Grunde liegt, wenn die Zwischenschicht ent­ fernt wird, der N-Anteil vorzugsweise im Bereich zwischen 5 und 20% (d. h., der Wert x liegt im Bereich zwischen 0,05 und 0,2), vorzugsweise zwischen 5 und 15% (d. h., der Wert x liegt im Bereich zwischen 0,05 und 0,15).
Für Cr1-xOx
Die Zwischenschicht wird beispielsweise durch DC- Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cr-Targets in ei­ ner Mischgasatmosphäre aufgebracht, die Ar und Sauerstoff enthält. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 4 und 12 nm. Wenn die Zwischenschicht später entfernt werden soll, liegt die Schichtdicke vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 50 nm, bevorzugter zwischen 4 und 30 nm. Der Wert x liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 und 0,6, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,05 ≦ x ≦ 0,6).
Für Cr1-xCx
Die Zwischenschicht wird beispielsweise durch DC- Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cr-Targets in ei­ ner Mischgasatmosphäre aufgebracht, die Ar und Methangas enthält. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 4 und 10 nm. Wenn die Zwischenschicht später entfernt werden soll, liegt die Schichtdicke vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 50 nm, bevorzugter zwischen 4 und 30 nm. Der Wert x liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 und 0,4, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,05 ≦ x ≦ 0,4).
Für Cr1-x-yNxCy
Die Zwischenschicht wird beispielsweise durch DC- Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cr-Targets in ei­ ner Mischgasatmosphäre aufgebracht, die Ar und Stickstoff und Methangas enthält. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 4 und 10 nm. Wenn die Zwischenschicht später entfernt werden soll, liegt die Schichtdicke vorzugs­ weise im Bereich zwischen 3 und 50 nm, bevorzugter zwischen 4 und 30 nm. Der Wert x liegt vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 0,05 und 0,45, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,05 ≦ x ≦ 0,4), während der Wert y vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 0,01 und 0,3 liegt, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,01 ≦ y ≦ 0,3) liegt.
(Für Cr1-x-y-zNxOyCz)
Die Zwischenschicht wird beispielsweise durch DC- Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cr-Targets in ei­ ner Mischgasatmosphäre aufgebracht, die Ar und Stickstoff, Sauerstoff und Methangas enthält. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 4 und 12 nm. Wenn die Zwi­ schenschicht später entfernt werden soll, liegt die Schicht­ dicke vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 50 nm, bevor­ zugter zwischen 4 und 30 nm.
Der Wert x liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 und 0,40, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,05 ≦ x ≦ 0,40), der Wert y liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,02 und 0,3, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,02 ≦ y ≦ 0,3), und der Wert z liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,01 und 0,2, beide Werte eingeschlossen (d. h., 0,01 ≦ z ≦ 0,2).
In der beschriebenen Ausführungsform wird als Beispiel Cr1-xNx als Zwischenschicht verwendet. Mit einer solchen Struktur weist die erhaltene Zwischenschicht einen Absorpti­ onskoeffizienten im Bereich zwischen 0,032 und 0,038 bezüg­ lich des Belichtungslichts mit der Wellenlänge 13,4 nm auf.
4) Schritt zum Aufbringen der Absorptionsschicht
Als Material der EUV-Absorptionsschicht 14 wird vor­ zugsweise verwendet: (1) ein Material, das als Hauptkompo­ nente Ta enthält, (2) ein Material, das Ta als Hauptkompo­ nente und mindestens B enthält, (3) ein Material mit einer amorphen Struktur, das Ta als Hauptkomponente enthält, (4) ein Material mit einer amorphen Struktur, das Ta als Haupt­ komponente und mindestens B enthält (z. B. ein Material mit einer amorphen Struktur, das etwa 25% B enthält und durch Ta4B dargestellt wird), und (5) ein Material, das Ta, B und N enthält (z. B. ein Material mit einer amorphen Struktur, das als Hauptkomponente Ta, etwa 15% B und etwa 10% N ent­ hält).
Das Material der EUV-Absorptionsschicht 14 ist jedoch nicht auf die vorstehend erwähnten Materialien beschränkt, sondern es können verschiedene andere Materialien verwendet werden, z. B. TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, WN, Cr und TiN.
Wenn eine Dünnschicht aus einer TaB-Verbindung als Ma­ terial der EUV-Absorptionsschicht 14 verwendet wird, wird vorzugsweise eine Ta4B-Schicht durch DC-Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Ta4B-Targets in einer Ar-Gasatmosphä­ re aufgebracht. Durch diesen Schritt wird der EUV-Maskenroh­ ling erhalten.
5) Schritt zum Aufbringen eines Elektronenstxahl- Resists
Die EUV-Maske kann durch Ausbilden des Musters auf der Absorptionsschicht 14 des derart erhaltenen EUV- Maskenrohlings hergestellt werden. Das Elektronenstrahl- Resist wird auf dem in Schritt (5) erhaltenen EUV- Maskenrohling aufgebracht und bei 200°C getrocknet.
6) Elektronenstrahl-Resist-Schreibschritt
Unter Verwendung einer 30 keV-Elektronenstrahl-Schreib­ maschine wird das Resistmuster auf dem EUV-Maskenrohling mit dem darauf aufgebrachten Elektronenstrahl-Resist ausgebil­ det.
7) Trockenätzschritt
Unter Verwendung einer ICP-RIE-Vorrichtung und des Re­ sistmusters als Maske wird die EUV-Absorptionsschicht 14 bei einer Substrattemperatur von 20°C mit Chlor trockengeätzt, um das Muster auf der Absorptionsschicht 14 auszubilden. Während dieses Schritts wird eine Cr1-xNx-Schicht als darun­ terliegende Schicht leicht geätzt, so daß ihre Schichtdicke auf einen Bereich zwischen 3 und 6 nm reduziert wird. Außer­ dem wird das auf dem Muster der Absorptionsschicht 14 ver­ bleibende Resist unter Verwendung einer heißen, starken Schwefelsäure bei 100°C entfernt.
8) Schritt zum Entfernen der Zwischenschicht
Die auf der EUV-Reflexionsfläche verbleibende Ätzstopp­ schicht 13 wird durch Naßätzen mit (NH4Ce)(NO3)6 + HClO4 + H2O entfernt. Dadurch wird die EUV-Maske erhalten.
Wie in Schritt (3) beschrieben, weist die Ätzstopp­ schicht 13, die Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C aufweist, für Licht mit der Wellenlänge (13 nm) im EIN-Bereich einen Absorptionskoeffizienten von nicht mehr als 0,05 auf. Außerdem ist die Oberflächenrauhigkeit in der Ätzstoppschicht 13 nach der Aufbringung ausreichend gering und die Schichtspannung nach der Aufbringung klein.
Aufgrund der vorstehend erwähnten Vorteile der Ätz­ stoppschicht 13 kann, auch wenn die Ätzstoppschicht auf der EUV-Reflexionsfläche verbleibt, eine geeignete EUV-Maske er­ halten werden.
In diesem Fall wird die Zwischenschicht vorzugsweise durch ein Material mit einem niedrigen Absorptionskoeffi­ zient gebildet, um die Reduzierung des Reflexionsvermögen möglichst weitgehend zu verhindern.
In dieser Ausführungsform ist es hinsichtlich der Fer­ tigungszeit vorteilhaft, daß die Zwischenschicht verbleibt, weil der vorstehend erwähnte Schritt (8) weggelassen werden kann.
9) Musterübertragung auf das Halbleitersubstrat unter Verwendung der EUV-Maske
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 3 die Musterüber­ tragung auf das Halbleitersubstrat unter Verwendung der EUV- Maske beschrieben.
Eine Musterübertragungsvorrichtung weist eine Laser- Plasma-Röntgenquelle 31, eine EUV-Maske 32 und ein verklei­ nerndes optisches System 33 auf.
Mit dieser Struktur fällt das durch die Laser-Plasma- Röntgenquelle 31 erzeugte EUV-Licht (weiche Röntgenstrah­ lung) auf die EUV-Maske 32 ein und wird durch die EUV-Maske 32 reflektiert und durch das verkleinernde optische System 33 auf ein Si-Wafer-Substrat 34 übertragen.
Als das verkleinernde optische System 33 kann ein Rönt­ genstrahlungs-Reflexionsspiegel verwendet werden. Das durch die EUV-Maske 32 reflektierte Muster wird durch das verklei­ enrnde optische System 33 typischerweise auf 1/4 verklei­ nert. Die Übertragung des Musters auf das Si-Wafer-Substrat 34 kann durch Belichten des Musters auf der auf dem Si- Wafer-Substrat 34 ausgebildeten Resistschicht und Entwickeln des belichteten Musters ausgeführt werden.
Wenn ein Wellenlängenbereich von 13-14 nm als Belich­ tungswellenlänge verwendet wird, wird der Übertragungsvor­ gang im allgemeinen so ausgeführt, daß ein optischer Weg in Vakuum angeordnet ist. Als ein für den Wellenlängenbereich von 13-14 nm geeignetes Material der mehrlagigen Schicht kann eine mehrlagige Mo/Si-Schicht mit einer Peakwellenlänge im vorstehend erwähnten Wellenlängenbereich verwendet wer­ den.
Daher kann durch Ausbilden des Musters auf dem Si- Wafer-Substrat unter Verwendung der in der Ausführungsform erhaltenen EUV-Maske ein hochintegrierter Halbleiterbau­ stein, z. B. ein LSI-Baustein, hergestellt werden.
Erstes Beispiel
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 2 ein erstes Bei­ spiel des Herstellungsprozesses des EDV-Maskenrohlings sowie der EUV-Maske beschrieben. In Fig. 2 ist der Herstellungs­ prozeß gemäß dem ersten Beispiel durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Als das Glassubstrat 11 wurde ein Glas auf SiO2-TiO2- Basis mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten und mit ei­ ner Außenabmessung von 38,71 cm2 (6 Zoll2) und einer Dicke von 6,3 mm verwendet. Das Glassubstrat 11 wurde mechanisch poliert, so daß es eine glatte Oberfläche mit einer Rauhig­ keit von 0,12 nm (rms) bezogen auf 10 µm2 und eine Ebenheit von 100 nm oder weniger bezogen auf 142 mm2 aufwies.
Mo und Si wurden als mehrlagige Schicht 12 laminiert. Durch DC-Magnetron-Sputtern wurde zunächst unter Verwendung eines Si-Targets unter einem Ar-Gasdruck von 0,1 Pa eine Si- Schicht in einer Dicke von 4,2 nm aufgebracht. Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo-Targets unter einem Ar- Gasdruck von 0,1 Pa eine Mo-Schicht in einer Dicke von 2,8 nm aufgebracht. Die vorstehend erwähnte Aufbringung der ein­ zelnen Si-Schicht und der einzelnen Mo-Schicht ist als eine Periode definiert. Durch Wiederholen des Aufbringungsvor­ gangs wurden 40 Perioden laminiert. Schließlich wurde eine weitere Si-Schicht in einer Dicke von 4 nm aufgebracht. Hierbei hatte die mehrlagige Schicht eine Oberflächenrauhig­ keit von 0,12 nm (rms).
Anschließend wurde durch DC-Magnetron-Sputtern die Ätz­ stoppschicht 13, die die Cr1-xNx-Schicht aufwies, unter Ver­ wendung eines Cr-Targets und eines Sputtergases, das Ar und 20% Stickstoff enthielt, in einer Dicke von 6 nm auf die mehrlagige Schicht 12 aufgebracht. Dadurch wurde die Ätz­ stoppschicht 13 als Zwischenschicht ausgebildet.
In der aufgebrachten Cr1-xNx-Schicht betrug der Wert x = 0,25. Ein Absorptionskoeffizient bei einer Wellenlänge von 13,4 nm betrug 0,035. Die Schichtspannung betrug +40 MPa, bezogen auf die Schichtdicke von 100 nm. Außerdem betrug die Oberflächenrauhigkeit 0,23 nm (rms).
Auf der Ätzstoppschicht 13, die die Cr1-xNx-Schicht auf­ wies, wurde eine Schicht, die Ta und B enthielt, durch DC- Magnetron-Sputtern als EUV-Absorptionsschicht 14 in einer Dicke von 0,1 µm aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Belastung oder Spannung der EUV-Absorptionsschicht 14 durch Steuern der Sputterbedingungen auf +50 MPa reduziert.
Anschließend wurde unter Verwendung des EUV-Masken­ rohlings die EUV-Maske mit einem Muster für einen 16 Gbit DRAM mit einer Designregel von 0,07 µm auf folgende Weise hergestellt.
Zunächst wurde der vorstehend erwähnte EUV-Masken­ rohling mit einem Elektronenstrahl-Resist beschichtet. Dann wurde ein Resistmuster durch Elektronenstrahl-Schreiben und Entwickeln ausgebildet. Unter Verwendung des Resistmusters als Maske wurde die EUV-Absorptionsschicht 14 mit Chlor tro­ ckengeätzt, so daß das Absorptionsmuster auf dem EUV- Maskenrohling ausgebildet wurde. Dadurch wird die EUV-Maske erhalten.
Während des Ätzens wurde die Ätzstoppschicht 13, die die Cr1-xNx-Schicht aufweist, als Zwischenschicht unter der Absorptionsschicht 14 durch Überätzen einem Chlorplasma aus­ gesetzt. Dadurch wurde die Dicke der Ätzstoppschicht 13 auf 4 nm reduziert.
Das Reflexionsvermögen wurde hierbei unter Verwendung von EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm und unter einem Einfallwinkel von 2 Grad ohne Entfernen der Ätzstopp­ schicht 13 gemessen. Als Ergebnis wurde in einem Bereich von 130 mm2 ein ausgezeichnetes Reflexionsvermögen innerhalb ei­ nes Bereichs von 55% ± 0,5% beobachtet.
Das Muster der Absorptionsschicht 14 der durch den vor­ stehend erwähnten Prozeß erhaltenen Maske hatte eine aus­ reichend geringe Randrauhigkeit. Außerdem wurde das Muster durch Belichtung durch das EUV-Licht unter Verwendung der Musterübertragungsvorrichtung auf das Halbleitersubstrat übertragen, wie in Fig. 3 dargestellt. Dadurch wurde bestä­ tigt, daß die EUV-Maske eine ausreichende Belichtungscharak­ teristik sowie eine Genauigkeit von 16 nm oder weniger auf­ wies, was für die Designregel von 70 nm erforderlich ist.
Zweites Beispiel
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 2 ein zweites Beispiel des Herstellungsprozesses des EUV-Maskenrohlings sowie der EDV-Maske beschrieben. In Fig. 2 ist der Herstel­ lungsprozeß gemäß dem zweiten Beispiel durch eine strich­ punktierte Linie dargestellt.
Als Glassubstrat 11 wurde ein Glas auf SiO2-TiO2-Basis mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten und mit einer Au­ ßenabmessung von 38,71 cm (6 Zoll) und einer Dicke von 6,3 mm verwendet. Das Glassubstrat 11 wurde mechanisch poliert, so daß es eine glatte Oberfläche mit einer Rauhigkeit von 0,12 nm (rms) und eine Ebenheit von 100 nm oder weniger auf­ wies.
Mo und Si wurden als mehrlagige Schicht 12 laminiert. Durch DC-Magnetron-Sputtern wurde zunächst unter einem Ar- Gasdruck von 0,1 Pa eine Si-Schicht in einer Dicke von 4,2 nm aufgebracht. Anschließend wurde unter einem Ar-Gasdruck von 0,1 Pa eine Mo-Schicht in einer Dicke von 2,8 nm aufge­ bracht. Die vorstehend erwähnte Aufbringung der einzelnen Si-Schicht und der einzelnen Mo-Schicht ist als eine Periode definiert. Durch Wiederholen des Aufbringungsvorgangs wurden 40 Perioden laminiert. Schließlich wurde eine weitere Si- Schicht in einer Dicke von 4 nm aufgebracht. Hierbei hatte die mehrlagige Schicht eine Oberflächenrauhigkeit von 0,12 nm (rms).
Anschließend wurde durch DC-Magnetron-Sputtern die Ätz­ stoppschicht 13 unter Verwendung eines Cr-Targets und eines Sputtergases, das Ar und 30% Stickstoff enthielt, als Zwi­ schenschicht, die die Cr1-xNx-Schicht aufwies, in einer Dicke von 15 nm auf die mehrlagige Schicht 12 aufgebracht.
In der aufgebrachten Cr1-xNx-Schicht betrug der Wert x = 0,4. Der Absorptionskoeffizient bei der Wellenlänge von 13,4 nm betrug 0,033. Die Schichtspannung betrug bezogen auf die Schichtdicke von 100 nm +30 MPa. In diesem Fall betrug die Oberflächenrauhigkeit der Cr1-xNx-Schicht 0,14 nm (rms).
Auf der Ätzstoppschicht 13, die die Cr1-xNx-Schicht auf­ wies, wurde eine Schicht, die Ta und B enthielt, durch DC- Magnetron-Sputtern als EUV-Absorptionsschicht 14 in einer Dicke von 100 nm aufgebracht. Dadurch wurde der EUV- Maskenrohling erhalten.
In diesem Fall betrug die Belastung oder Spannung der TaB-Schicht bezogen auf die Schichtdicke von 100 nm +30 MPa. Außerdem betrug die Oberflächenrauhigkeit der TaB-Schicht 0,18 nm (rms).
Anschließend wurde unter Verwendung des EUV-Masken­ rohlings die EUV-Maske mit einem Muster für einen 16 Gbit DRAM mit einer Designregel von 70 nm auf folgende Weise her­ gestellt.
Zunächst wurde der vorstehend erwähnte EUV-Masken­ rohling mit einem Elektronenstrahl-Resist beschichtet. Dann wurde ein Resistmuster durch Elektronenstrahl-Schreiben aus­ gebildet. Unter Verwendung des Resistmusters als Maske wurde die EUV-Absorptionsschicht 14 mit Chlor trockengeätzt, so daß das Absorptionsmuster auf dem EUV-Maskenrohling ausge­ bildet wurde. Außerdem wurde die Cr1-xNx-Schicht durch Naßät­ zen entfernt. Dadurch wurde die EUV-Maske erhalten. Für die derart erhaltene EUV-Maske wurde das Reflexionsvermögen un­ ter Verwendung von EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm unter einem Einfallwinkel von 2 Grad gemessen. Als Ergeb­ nis wurde ein ausgezeichnetes Reflexionsvermögen von 65% er­ halten.
Das Muster der Absorptionsschicht 14 der EDV-Maske hat­ te eine ausreichend geringe Randrauhigkeit. Außerdem wurde die Musterübertragung auf das Halbleitersubstrat durch Be­ lichtung durch das EUV-Licht unter Verwendung der Muster­ übertragungsvorrichtung ausgeführt, wie in Fig. 3 darge­ stellt. Dadurch wurde bestätigt, daß die EUV-Maske eine aus­ reichende Belichtungscharakteristik sowie eine Genauigkeit von 16 nm oder weniger aufwies, was für die Designregel von 70 nm erforderlich ist.
Drittes Beispiel
Im dritten Beispiel wurden der EUV-Maskenrohling und die EUV-Maske auf ähnliche Weise hergestellt wie im ersten Beispiel, außer daß als Ätzstoppschicht 13 eine Cr1-xCx- Schicht (x = 0,2) verwendet wurde.
Die Zwischenschicht wurde durch DC-Magnetron-Sputtern in einer Atmosphäre aus Ar (90%) und Methangas (10%) aufge­ bracht und hatte eine Dicke von 50 nm.
Die derart aufgebrachte Zwischenschicht wies einen Ab­ sorptionskoeffizienten von 0,034 für Licht mit einer Wellen­ länge von 13,4 nm auf. Außerdem wies die Zwischenschicht be­ zogen auf eine Schichtdicke von 100 nm eine Belastung oder Spannung von +20 MPa auf. In diesem Fall wies die Zwischen­ schicht eine Oberflächenrauhigkeit von 0,25 nm (rms) auf.
Die Dicke der Ätzstoppschicht 13 war nach dem Ätzen durch Überätzen während der Herstellung des Absorptionsmu­ sters auf 40 nm reduziert.
Das Reflexionsvermögen wurde unter Verwendung von EUV- Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm unter einem Einfall­ winkel von 2 Grad ohne Entfernen der Ätzstoppschicht 13 ge­ messen. Als Ergebnis wurde bezogen auf einen Bereich von 130 mm2 ein ausgezeichnetes Reflexionsvermögen in einem Bereich von 57% ± 0,5% erhalten.
Viertes Beispiel
Auf ähnliche Weise wie im zweiten Beispiel wurde die mehrlagige Schicht 12, die Mo und Si aufweist, auf dem Glas­ substrat 11 ausgebildet. Anschließend wurde durch DC- Magnetron-Sputtern die Ätzstoppschicht 13 als Zwischen­ schicht, die die Cr1-xNx-Schicht enthält, unter Verwendung eines Cr-Targets und eines Sputtergases, das Ar und Stick­ stoff enthält, in einer Dicke von 40 nm auf der mehrlagigen Schicht 12 aufgebracht.
In diesem Fall betrug der Wert x = 0,08. Außerdem wies die Cr1-xNx-Schicht für Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm einen Absorptionskoeffizienten von 0,036 auf. Die Ober­ flächenrauhigkeit der Zwischenschicht betrug 0.28 nm (rms).
Auf der Ätzstoppschicht 13, die die Cr1-xNx-Schicht auf­ weist, wurde eine Schicht, die Ta und B aufweist, durch DC- Magnetron-Sputtern in einer Dicke von 55 nm aufgebracht.
Die Gesamtschichtdicke der Zwischenschicht und der Ab­ sorptionsschicht betrug 95 nm. Der Anteil von B in der TaB- Schicht betrug 15 Atomprozent (at-%), und die Oberflächenrau­ higkeit der TaB-Schicht betrug 0,3 nm (rms). Außerdem wies die TaB-Schicht für Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm einen Absorptionskoeffizienten von 0,039 auf. Dadurch wurde der EUV-Maskenrohling gemäß diesem Beispiel erhalten.
Anschließend wurde unter Verwendung des EUV-Masken­ rohling die EUV-Maske mit einem Muster für einen 16 Gbit DRAM mit einer Designregel von 70 nm auf die folgende Weise hergestellt.
Zunächst wurde der vorstehend erwähnte EUV-Masken­ rohling mit einem Elektronenstrahl-Resist beschichtet. Dann wurde das Resistmuster durch Elektronenstrahl-Schreiben aus­ gebildet. Unter Verwendung des Resistmusters als Maske wurde die EUV-Absorptionsschicht 14 mit Chlor trockengeätzt, um das Absorptionsmuster auszubilden.
Das auf der Absorptionsschicht verbleibende Resist wur­ de durch heiße, starke Schwefelsäure entfernt. Außerdem wur­ de die Cr1-xNx-Schicht auf dem Reflexionsbereich der Maske durch Trockenätzen mit Chlor und Sauerstoff entfernt. Da­ durch wurde die EUV-Maske erhalten.
Für die derart erhaltene EUV-Maske wurde das Reflexi­ onsvermögen unter Verwendung von EUV-Licht mit einer Wellen­ länge von 13,4 nm unter einem Einfallwinkels von 2 Grad ge­ messen. Als Ergebnis wurde ein ausgezeichnetes Reflexions­ vermögen von 65% erhalten.
In der derart erhaltenen EUV-Maske war die Randhauhig­ keit der Absorptionsschicht 14 ausreichend gering. Außerdem konnte die Gesamtschichtdicke der Absorptionsschicht und der Zwischenschicht, d. h. die Höhe des Absorptionsmusters, auf 95 nm reduziert werden. Dadurch kann das Problem reduziert werden, daß das Muster während der Belichtung nicht fokus­ siert ist. Es wurde bestätigt, daß die EUV-Maske bei der Mu­ sterübertragung auf das Halbleitersubstrat gemäß Fig. 3 eine ausgezeichnete Belichtungscharakteristik aufwies. Außerdem wies die EUV-Maske eine Genauigkeit von 16 nm oder weniger auf, was für die Designregel von 70 nm erforderlich ist.
Vergleichsbeispiel
Unter Bezug auf Fig. 2 wird ein Vergleichsbeispiel der Herstellung eines EUV-Maskenrohlings und einer EUV-Maske be­ schrieben. In Fig. 2 ist der Herstellungsprozeß des EUV- Maskenrohlings gemäß dem Vergleichsbeispiel durch eine ge­ strichelte Linie dargestellt.
Als Glassubstrat 11 wurde ein Glas auf SiO2-TiO2-Basis mit einer Außenabmessung von 38,71 cm2 (6 Zoll2) und einer Dicke von 6,3 mm verwendet. Das Glassubstrat 11 wurde mecha­ nisch poliert, so daß es eine glatte Oberfläche mit einer Rauhigkeit von 0,12 nm (rms) und eine Ebenheit von 100 nm oder weniger aufwies.
Mo und Si wurden als mehrlagige Schicht 12 laminiert. Durch DC-Magnetron-Sputtern wurde zunächst unter Verwendung eines Si-Targets bei einem Ar-Gasdruck von 0,1 Pa eine Si- Schicht in einer Dicke von 4,2 nm aufgebracht. Anschließend wurde unter Verwendung eines Mo-Targets bei einem Ar- Gasdruck von 0,1 Pa eine Mo-Schicht in einer Dicke von 2,8 nm aufgebracht. Die vorstehend erwähnte Aufbringung der ein­ zelnen Si-Schicht und der einzelnen Mo-Schicht ist als eine Periode definiert. Durch Wiederholen des Aufbringungsvor­ gangs wurden 40 Perioden laminiert. Schließlich wurde eine weitere Si-Schicht in einer Dicke von 4 nm aufgebracht. Hierbei wies die mehrlagige Schicht eine Oberflächenrauhig­ keit von 0,12 nm (rms) auf.
Anschließend wurde durch DC-Magnetron-Sputtern eine Cr- Schicht als Ätzstoppschicht 13 unter Verwendung eines Cr- Targets und eines Ar-Gases als Sputtergas in einer Dicke von 15 nm auf die mehrlagige Schicht 13 aufgebracht.
In diesem Fall wies die Cr-Schicht bei einer Wellenlän­ ge von 13,4 einen Absorptionskoeffizienten von 0,039 auf, und die Schichtspannung betrug bezogen auf eine Schichtdicke von 100 nm +500 MPa. In diesem Fall betrug die Oberflächen­ rauhigkeit der Cr-Schicht 0,29 nm (rms).
Auf der Ätzstoppschicht 13 wurde eine Schicht, die Ta und B enthielt, durch DC-Magnetron-Sputtern als EUV-Absorp­ tionsschicht 14 in einer Dicke von 100 nm aufgebracht. Da­ durch wurde der EUV-Maskenrohling erhalten.
In diesem Fall betrug die Belastung oder Spannung der Cr-Schicht als EUV-Absorptionsschicht 14 bezogen auf eine Schichtdicke von 100 nm +40 MPa. Außerdem betrug die Ober­ flächenrauhigkeit der EUV-Absorptionsschicht 14 0,45 nm (rms).
Anschließend wurde unter Verwendung des EUV-Masken­ rohlings die EUV-Maske mit einem Muster für einen 16 Gbit DRAM mit einer Designregel von 70 nm auf folgende Weise her­ gestellt.
Zunächst wurde der vorstehend erwähnte EUV-Masken­ rohling mit einem Elektronenstrahl-Resist beschichtet. Dann wurde ein Resistmuster durch Elektronenstrahl-Schreiben aus­ gebildet. Unter Verwendung des Resistmusters als Maske wurde die EUV-Absorptionsschicht 14 mit Chlor trockengeätzt, um das Absorptionsmuster auf dem EUV-Maskenrohling auszubilden. Außerdem wurde die Cr-Schicht durch Naßätzen entfernt, um die EUV-Maske herzustellen. Für die derart erhaltene EUV- Maske wurde das Reflexionsvermögen unter Verwendung von EUV- Licht mit einer Wellenlänge von 13,4 nm und einem Einfall­ winkel von 2 Grad gemessen. Als Ergebnis wurde durch Entfer­ nen der Cr-Schicht ein ausgezeichnetes Reflexionsvermögen von 65% erhalten.
Hinsichtlich der Positionsgenauigkeit der EUV-Maske wurde als Ergebnis der hohen Belastung oder Spannung der Cr- Schicht eine Verzerrung von 25 nm beobachtet. Außerdem nahm die Randrauhigkeit durch die rauhe Oberfläche der EUV- Absorptionsschicht 14 zu, die sich durch die Oberflächenrau­ higkeit der Cr-Schicht ergibt. Die Übertragung auf das Halb­ leitersubstrat durch Belichtung wurde gemäß Fig. 3 unter Verwendung der Musterübertragungsvorrichtung und von EUV- Licht ausgeführt. Dabei wurde bestätigt, daß die gemäß dem Vergleichsbeispiel hergestellte EUV-Maske keine ausreichende Belichtungscharakteristik aufwies.
Erfindungsgemäß wird ein Material, das Cr und minde­ stens eines der Elemente N, O und C enthält, als Zwischen­ schicht verwendet, um eine EUV-Maske herzustellen, die dazu geeignet ist, im Herstellungsprozeß der EUV-Maske ein hoch­ gradig präzises Muster zu erzeugen. Dadurch kann die hoch­ gradig präzise EUV-Maske hergestellt sowie ein hohes Refle­ xionsvermögen erreicht werden. Außerdem kann ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbausteins realisiert werden, in dem das Muster unter Verwendung der vorstehend erwähnten EUV-Maske auf das Halbleitersubstrat übertragen wird.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausfüh­ rungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist für Fach­ leute leicht erkennbar, daß die Erfindung auf verschiedene andere Weisen in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims (5)

1. Reflektierender Maskenrohling für EUV-Belichtung mit:
einem Substrat;
einer auf dem Substrat ausgebildeten mehrlagigen Schicht zum Reflektieren von EUV-Licht;
einer auf der mehrlagigen Schicht ausgebildeten Zwischenschicht; und
einer auf der Zwischenschicht ausgebildeten Ab­ sorptionsschicht zum Absorbieren des EUV-Lichts;
wobei die Zwischenschicht aus einem Material ge­ bildet wird, das Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C aufweist.
2. Reflektierende Maske für EUV-Belichtung, mit:
einem Substrat;
einer auf dem Substrat ausgebildeten mehrlagigen Schicht zum Reflektieren von EUV-Licht;
einer auf der mehrlagigen Schicht ausgebildeten Zwischenschicht; und
einer auf der Zwischenschicht ausgebildeten Ab­ sorptionsschicht mit einem Muster zum Absorbieren des EUV-Lichts;
wobei die Zwischenschicht aus einem Material ge­ bildet wird, das Cr und mindestens eines der Elemente N, O und C aufweist.
3. Maske nach Anspruch 2, wobei die Absorptionsschicht aus einem Material gebildet wird, das Ta enthält.
4. Verfahren zum Herstellen einer reflektierenden Maske für EUV-Belichtung unter Verwendung des reflektierenden Maskenrohlings für EIN-Belichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3.
5. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbausteins mit dem Schritt:
Übertragen eines Musters auf ein Halbleitersub­ strat unter Verwendung der reflektierenden Maske für EUV-Belichtung nach Anspruch 2 oder 3.
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