DE10230675B4

DE10230675B4 - Verfahren zur Herstellung von Phasenschiebermasken

Info

Publication number: DE10230675B4
Application number: DE10230675A
Authority: DE
Inventors: Christof Matthias Dr. Schilz; Klaus Dr. Eisner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: NL1023803C2; US20060037939A1; US20050191561A1; NL1023803A1; US20070202419A1; US7211355B2; DE10230675A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Phasenschiebermasken für die 157 nm Lithographie, bei dem eine mindestens teilweise auf der Phasenschiebermaske (1) angeordnete Beschichtung (14, 15) aus einem organischen Material mit einem Elektronenstrahl nachgehärtet wird, so dass eine Diffusion organischer Verbindungen aus nicht-bestrahlten Bereichen der Beschichtung einsetzt, wodurch die Nachhärtung verstärkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phasenschiebermasken.

Strukturen, die mittels Lithographie z.B. bei der DRAM Herstellung auf ein Substrat aufgebracht werden, müssen zur Erreichung einer hohen Miniaturisierung immer kleiner ausgebildet werden. Ein technologisch begrenzender Faktor ist dabei die Wellenlänge des bei der Lithographie verwendeten Lichtes. Besonders kleine Strukturen können mit an sich bekannten Phasenschiebermasken (phase shift masks), wie z.B. Halbtonphasenschiebermasken oder starken, alternierenden Phasenschiebermasken hergestellt werden. Dabei wird neben dem üblicherweise bei Masken verwendeten Chrom, gezielt Material auf das Substrat aufgebracht, das eine Phasenverschiebung von bis zu 180° des bei der Lithographie verwendeten Lichtes erzeugt, wobei das Ausmaß der Phasenverschiebung vom Anwendungsfall abhängt. Durch zerstörende Interferenz können dann sehr feine Strukturen erzeugt werden.

Bei der Herstellung der Phasenschiebermasken ist es wichtig, dass diese möglichst defektfrei sind, da Defekte sich auf alle mit der Maske hergestellten Bauelemente übertragen würden. Defekte sind z.B. Löcher in Absorberschichten oder lokal ausgedünnte Phasenschiebermaterialien.

Bei 193 nm Lithographie ist es bekannt, Defekte durch ionenstrahlinduzierte Abscheidung dünner Polymerschichten aus der Gasphase zu reparieren. Dazu wird ein Gallium-Ionenstrahl eines FIB-Geräts (focused ion beam) durch ein organisches Gas gestrahlt. Durch die Variation des Ionenstrahls und der Parameter des Gases können lokal dünne Polymerschichten auf dem Substrat abgeschieden werden. Die Polymerschichten bilden sich aus der Gasphase und decken Hellfelddefekte (z.B. durch fehlendes Halbtonmaterial) ab.

Das Dokument US 5 429 730 A beschreibt eine Methode zur Reparatur von Dunkeldefekten (Bump-Defekten). Dabei wird die Umgebung des Defektes mit einer ersten Materialschicht und der Defekt selbst mit einer zweiten Materialschicht versehen. Die nachträglich aufgebrachten Schichten und der Defekt werden dann mit einem Strahl aus geladenen Teilchen entfernt.

Die nächste Generation der Lithographie verwendet Licht mit einer Wellenlänge von 157 nm. Es hat sich dabei gezeigt, dass die mit Ionenstrahlen abgeschiedenen Polymerschichten unter Einfluss der 157 nm Strahlung ihre Dicke unkontrolliert ändern, insbesondere kann ein Schwund einsetzen. Dies ist nachteilig, da durch den Schwund die optische Transmission der reparierten Stelle erhöht wird. Durch den Einsatz von Gallium-Ionen bei der Abscheidung kommt es zu einer optischen, irreversiblen Schädigung durch Direktimplantation von Gallium-Ionen in das Glasmaterial der Phasenschiebermaske.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine effiziente Herstellung sehr kleiner Strukturen auch bei der 157 nm Lithographie erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass eine mindestens teilweise auf der Phasenschiebermaske angeordnete Beschichtung aus einem organischen Material mit einem Elektronenstrahl nachgehärtet wird, so dass eine Diffusion organischer Verbindungen aus nicht-bestrahlten Bereichen der Beschichtung einsetzt, wodurch die Nachhärtung verstärkt wird.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Phasenschiebermaske in einem Raum mit mindestens einer gasförmigen organischen Verbindung angeordnet wird, mindestens eine Beschichtung aus der organischen Verbindung aus der Gasphase abgeschieden wird, mindestens ein Elektronenstrahl zumindest teilweise auf die Beschichtung der organischen Verbindung gerichtet wird und die Beschichtung durch den Elektronenstrahl zersetzt wird, so dass eine Diffusion organischer Verbindungen aus nicht-bestrahlten Bereichen der Beschichtung einsetzt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Beschichtung gezielt für die Reparatur von Defekten einer Halbtonschicht der Phasenschiebermaske aufgebracht.

Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn nach der Beschichtung mit dem Zersetzungsprodukt eine UV-Reinigung der Phasenschiebermaske vorgenommen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1a bis e schematische Darstellungen einzelner Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1a bis 1e werden einzelne Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Dabei wird von einer Phasenschiebermaske 1 ausgegangen. Die Phasenschiebermaske weist in bekannter Weise ein hier weiß dargestelltes Quarzglas-Substrat 11 und ein hier schraffiert dargestelltes Absorbermaterial 12 auf, das der gezielten Phasenverschiebung dient. Bei dem Herstellungsprozess des Phasenschiebermaterials 12 auf dem Substrat 11 sei hier ein Defekt 13 im Phasenschiebermaterial 12 entstanden.
Im in 1b dargestellten Schritt wird eine Beschichtung 14 aus einem organischen Material aus der Gasphase abgeschieden, die den Defekt 13 überdeckt.
Als organisches Material kommt hier grundsätzliche jede organische Verbindung in Frage, die einen hohen Adsorptionskoeffizient aufweist, damit eine gute Haftung der Beschichtung auf dem Substrat 11 erfolgen kann.
Die organische Verbindung sollte aber frei von Siliziumorganischen Verbindungen sein und einen hohen Kohlenstoffanteil aufweisen, z.B. aromatische Verbindungen. Beispiel für geeignete Verbindungen sind Styrol und PHOST.
Die organischen Verbindungen sollten durch UV-Strahlung in schwach sauerstoffhaltiger Atmosphäre entfernbar sein, so dass halogenhaltige Aromaten als mögliche organische Verbindungen ausscheiden.
Die Abscheidung des organischen Materials als Beschichtung 14 erfolgt hier durch einen Elektronenstrahl. Alternativ kann diese Beschichtung auch durch ein anderes Verfahren abgeschieden werden.
In 1c ist der Ausschnitt X (siehe 1b) dargestellt. Der Defekt wird durch die Beschichtung 14 aus organischem Material relativ weitflächig abgedeckt. Nunmehr wird erfindungsgemäß ein hier nicht dargestellter Elektronenstrahl auf die unmittelbare Region des Defektes 13 gerichtet. Diese Region ist in 1c durch das Feld Y dargestellt. Der Elektronenstrahl tastet dieses Feld zeilen- und/oder spaltenweise ab, was dazu führt, dass das organische Material aushärtet. Durch das entstehende Konzentrationsgefälle in der Beschichtung 14 diffundieren noch nicht reagierte organische Moleküle in das Feld 15 (Oberflächendiffusion), wodurch eine Verstärkung der Aushärtung erreicht wird. Die Diffusion der Moleküle ist in 1c durch Pfeile dargestellt. In 1d ist das Feld 15 im ausgehärteten Zustand dargestellt.
Durch die weitflächige Beschichtung und die nachfolgende Diffusion ist es nicht erforderlich, dass Gase mit extremer Genauigkeit auf die zu reparierende Stelle geführt werden müssen.
Über dem Substrat befindet sich eine gewisse Restmenge an Gas, die abhängig vom Partialdruck ist. Aus dieser Restmenge schlagen sich einzelne Moleküle an den Stellen nieder, an denen Adsorptionsplätze freigeworden sind.
Nunmehr kann die restliche Beschichtung 14 z.B. durch UV-Reinigung entfernt werden, so dass der durch das Feld 15 abgedeckte Defekt 13 übrig bleibt.
Die Verfahrensbedingungen der Nachhärtung hängen von der abgeschiedenen organischen Verbindung ab. Beim erstmaligen Rastern der Defektstelle muss bei niedrigen effektiven Bias- Spannungen von 500 V bis 1.5 kV in der Beschichtungsanlage gearbeitet werden, um eine grenzflächennahe Dislozierung der Energie (geringe Tiefenwirkung des Elektronenstrahls) und damit eine sichere Fixierung der Moleküle zu erreichen. Die Stärke des Probenstroms hängt vom Reparaturbedarf ab und liegt typischerweise zwischen 1 nA bis 10 pA, um eine gut regelbare, aber nicht zu lange dauernde Nachhärtung zu erreichen. Da die Arbeiten in einem Elektronenmikroskop ausgeführt werden, wird bei Drücken von 10^–6 torr gearbeitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Phasenschiebermasken für die 157 nm Lithographie durchgeführt. Die Vorrichtung weist ein Mittel zur Abstrahlung mindestens eines Elektronenstrahls zur Bearbeitung und/oder Erzeugung einer mindestens teilweise auf der Phasenschiebermaske angeordneten Beschichtung auf. Dadurch werden Nachteile, z.B. der Ionenstrahlabscheidung vermieden.
Dabei ist es sinnvoll, wenn das Mittel zur Abstrahlung mindestens eines Elektronenstrahls zur Abscheidung mindestens einer organischen Beschichtung auf einer Phasenschiebermaske ausgebildet ist.
Besonders sinnvoll ist es, wenn das Mittel zur Abstrahlung mindestens eines Elektronenstrahls zeilen- und/oder spaltenweise insbesondere zur Nachhärtung steuerbar ist.

1: Phasenschiebermaske
11: Quarzglassubstrat der Phasenschiebermaske
12: Absorbermaterial
13: Defekt im Absorbermaterial
14: Beschichtung aus organischem Material
15: Feld aus ausgehärtetem organischen Material

Claims

Verfahren zur Herstellung von Phasenschiebermasken für die 157 nm Lithographie, bei dem eine mindestens teilweise auf der Phasenschiebermaske (1) angeordnete Beschichtung (14, 15) aus einem organischen Material mit einem Elektronenstrahl nachgehärtet wird, so dass eine Diffusion organischer Verbindungen aus nicht-bestrahlten Bereichen der Beschichtung einsetzt, wodurch die Nachhärtung verstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Phasenschiebermaske (1) in einem Raum mit mindestens einer gasförmigen organischen Verbindung angeordnet wird, b) mindestens eine Beschichtung (14, 15) aus der organischen Verbindung aus der Gasphase abgeschieden wird, c) mindestens ein Elektronenstrahl zumindest teilweise auf die Beschichtung (14, 15) der organischen Verbindung gerichtet wird, d) die Beschichtung (14, 15) durch den Elektronenstrahl zersetzt wird, so dass eine Diffusion organischer Verbindungen aus nicht-bestrahlten Bereichen der Beschichtung (14, 15) einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14, 15) gezielt für die Reparatur von Defekten einer Halbtonschicht der Phasenschiebermaske (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beschichtung (14, 15) mit dem Zersetzungsprodukt eine UV-Reinigung der Phasenschiebermaske (1) vorgenommen wird.