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 MaskeInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Auf dem EUV-Maskenrohling mit dem darauf aufgebrachten
Elektronenstrahl-Resist wird das Resistmuster unter Verwen
dung einer Elektronenstrahl-Schreibmaschine ausgebildet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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).
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.
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.
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.
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.
Unter Verwendung einer 30 keV-Elektronenstrahl-Schreib
maschine wird das Resistmuster auf dem EUV-Maskenrohling mit
dem darauf aufgebrachten Elektronenstrahl-Resist ausgebil
det.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Übertragen eines Musters auf ein Halbleitersub strat unter Verwendung der reflektierenden Maske für EUV-Belichtung nach Anspruch 2 oder 3.
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