DE10393131B4

DE10393131B4 - Verfahren zum Herstellen von Maskenrohlingen

Info

Publication number: DE10393131B4
Application number: DE10393131T
Authority: DE
Inventors: Masaru Mitsui
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP4488892B2; DE10393131T5; KR101140115B1; JP5409216B2; KR20050052471A; AU2003257547A1; US20050250017A1; JPWO2004017140A1; WO2004017140A1; KR20080086925A; JP2010020335A; US8652306B2; KR20090033270A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings mit einem Dünnfilm zum Bilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, bei dem der Dünnfilm durch ein reaktives DC-Magnetron-Sputterverfahren gebildet wird, das ein metall- und siliciumhaltiges Target unter einer Atmosphäre verwendet, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, und der Dünnfilm die Metalle, Silcium, und den Sauerstoff und/oder den Stickstoff enthält, und wobei das Sputtertarget eine Vickershärte von mindestens 900 HV hat.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings (Mask Blank) mit einem Dünnfilm zum Bilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, ein Verfahren zum Herstellen einer Transfermaske, die durch Strukturieren des Dünnfilms des Maskenrohlings hergestellt wird, sowie ein Sputtertarget, das zum Herstellen des Maskenrohlings verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Die Photolithographie, die ein wesentliches Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung und dergleichen darstellt, besitzt zwei erforderliche zentrale Kennzeichen, wie etwa eine Verbesserung der Auflösung und eine Sicherstellung der Brennpunkttiefe, die einander widersprechen. Es ist z. B. offensichtlich, dass allein eine reine Vergrößerung der numerischen Apertur einer Linse eines Ausrichtgeräts sowie allein eine reine Verringerung der Wellenlänge eines Belichtungslichts die praktische Auflösung nicht verbessern können (siehe die Monatszeitschrift SEMICONDUCTOR WORLD 1990.12, S. 98–102, oder OYO BUTURI (APPLIED PHYSICS), Bd. 60, Nr. 11 (1991), S. 1076–1086 oder dergleichen).
Unter diesen Umständen hat die Phasenschieber-Lithographie als eine Technologie der Photolithographie der nächsten Generation Aufmerksamkeit erregt. Die Phasenschieber-Lithographie ist ein Verfahren zum Verbessern der Auflösung der optischen Lithographie, wobei lediglich eine Maske verändert wird, ohne ein optisches System zu verändern, sowie ein Verfahren, das die gegenseitige Interferenz von Übertragungslichtstrahlen verwendet und die Auflösung von Beleuchtungslichtquellen wesentlich verbessert, indem eine Phasendifferenz zwischen den Belichtungslichtstrahlen eingeführt wird, die die Maske (die nachfolgend als eine Phasenschiebermaske beschrieben wird) mit einem Phasenschiebereffekt durchlassen.
Die Phasenschiebermaske ist eine Maske, die gleichzeitig Lichtintensitätsinforma tionen und Phaseninformationen besitzt, wobei verschiedene Typen der Maske, wie etwa die Levenson-Maske, Maske mit Hilfsmuster, Maske mit Selbstausrichtung (Kantenverbesserung) und dergleichen, bekannt sind. Diese Phasenschiebermasken besitzen eine kompliziertere Struktur und erfordern einen höheren Stand der Technologie in Bezug auf die Herstellung als herkömmliche Photomasken, die lediglich die Lichtintensitätsinformationen tragen.
Als eine der Phasenschiebermasken ist eine Phasenschiebermaske, die als eine so genannte Halbton-Phasenschiebermaske bezeichnet wird, kürzlich entwickelt worden. Die Halbton-Phasenschiebermaske ist mit einem halbdurchlässigen Abschnitt versehen, der gleichzeitig zwei Funktionen besitzt, die Abschirmfunktion, um zu ermöglichen, dass Belichtungslicht mit einer Intensität durchgelassen wird, die nicht wesentlich zur Belichtung beiträgt, sowie eine Phasenschieberfunktion, um zu ermöglichen, dass die Phase des Lichts verschoben (im Allgemeinen umgekehrt) wird. Es ist deswegen nicht erforderlich, dass ein Muster des Abschirmfilms (der in einigen Fällen auch als ein undurchlässiger Film bezeichnet wird) und ein Phasenschiebermuster separat gebildet werden, wobei dadurch eine einfache Struktur und eine leichte Herstellung erreicht werden.
Eine Schnittansicht der Halbton-Phasenschiebermaske ist in 3 gezeigt. Bei einer Halbton-Phasenschiebermaske 5 wird ein Maskenmuster durch einen lichtdurchlässigen Abschnitt 2 und einen für Licht halbdurchlässigen Abschnitt 3 auf einem durchlässigen Substrat 1 gebildet. Der lichtdurchlässige Abschnitt wirkt, um Licht mit einer Intensität durchzulassen, die im Wesentlichen zu einer Belichtung beiträgt, wobei das durchlässige Substrat 1 belichtet wird, wohingegen der für Licht halbdurchlässige Abschnitt wirkt, um Licht mit einer Intensität durchzulassen, die nicht wesentlich zum Belichten beiträgt, wobei darauf ein für Licht halbdurchlässiger Film gebildet ist, um eine Verschiebung der Phase des durchgelassenen Lichts zu ermöglichen. Durch eine Phasenverschiebung des Lichts, das von dem für Licht halbdurchlässigen Abschnitt 3 durchgelassen wird, besitzen ferner die Phase des Lichts, das von dem für Licht halbdurchlässigen Abschnitt 3 durchgelassen wird, und die Phase des Lichts, das von dem lichtdurchlässigen Abschnitt 2 durchgelassen wird, eine im Wesentlichen umgekehrte Beziehung. Dabei löschen sich Lichtstrahlen, die nahe an einer Grenzfläche zwischen dem für Licht halbdurchlässigen Abschnitt 3 und dem lichtdurchlässigen Abschnitt 2 verlaufen und durch ein Brechungsphänomen jeweils in anderen Bereich umgelenkt werden, gegenseitig aus, um die Lichtintensität auf einen Wert von etwa null einzustellen.
Die Halbton-Phasenschiebermaske wird gebildet, indem der Kontrast der Grenzfläche, d. h. die Auflösung der Grenzfläche verbessert wird, indem die Wirkung der Einstellung der Lichtintensität auf einen Wert von etwa null verwendet wird.
Dabei muss der für Licht halbdurchlässige Abschnitt der oben erwähnten Halbton-Phasenschiebermaske optimale Werte besitzen, die sowohl für die Lichtdurchlässigkeit als auch den Betrag der Phasenverschiebung erforderlich sind. Deswegen hat ein Erfinder der vorliegenden Erfindung früher eine Anmeldung eingereicht, die die Phasenschiebermaske betrifft, die die erforderlichen optimalen Werte durch einen einschichtigen, für Licht halbdurchlässigen Abschnitt realisieren kann ( JP 2.837.803 B2 , JP 2.966.369 B2 ).
Bei der Phasenschiebermaske enthält der für Licht halbdurchlässige Abschnitt einen Dünnfilm, der aus Metallen, wie etwa Molybdän, Wolfram und dergleichen, und Silicium, Sauerstoff und/oder Stickstoff als Hauptkomponenten hergestellt ist, wobei er ein Dünnfilm ist, der aus Molybdänsilicid und insbesondere aus oxidiertem Molybdän und Silicium (abgekürzt MoSiO), oxinitridiertem Molybdän und Silicium (abgekürzt MoSiON) oder nitridiertem Molybdän und Silicium (abgekürzt MoSiN) hergestellt ist. Diese Dünnfilme können den Durchlässigkeitsgrad steuern, indem ein Sauerstoffgehalt oder ein Sauerstoff- und Stickstoff gehalt gewählt wird, sowie den Betrag der Phasenverschiebung durch die Dicke des Dünnfilms steuern.
Nicht nur bei der Phasenschiebermaske, sondern auch bei einer allgemeinen Transfermaske, d. h. bei einer Transfermaske, die ein Maskenmuster auf einem Substrat aufweist, wird das Maskenmuster wegen der Steuerungsfähigkeit der Abschirmfunktion des Maskenmusters oder der Funktionsfähigkeit des Maskenmusters häufig aus einem Material hergestellt, das Silicium enthält. Mit anderen Worten, bei einem Maskenrohling als ein Element vor dem Strukturieren der Transfermaske wird häufig ein Abschnitt (ein Film), der das Maskenmuster wird, durch Sputtern gebildet, wobei ein siliciumhaltiges Sputtertarget verwendet wird. Wenn jedoch das siliciumhaltige Target verwendet wird, besteht das Problem, dass während der Ablagerung viele Partikel erzeugt werden. Das ist der Fall, da die Entladung während der Ablagerung unter Verwendung des siliciumhaltigen Targets anfällig ist, instabil zu werden. Wenn die Partikel während der Ablagerung erzeugt werden, tritt eine Mischung der Partikel in dem Film auf. Wenn sich die Partikel während der Reinigung oder dergleichen aus dem Film lösen, wird die Filmdicke kleiner als die ursprünglich benötigte Filmdicke. Bei einem Abschirmfilm kann z. B. in Abhängigkeit von einem Grad der Filmdicke, die dünn wird, keine Abschirmfunktion ausgeübt werden, was gelegentlich einen Weißdefekt zur Folge hat.
Ferner wird bei dem oben erwähnten Rohling der Halbton-Phasenschiebermaske häufig ein Target mit einem großen Siliciumanteil verwendet, um die Durchlässigkeit des für Licht halbdurchlässigen Abschnitts zu steuern, wodurch das Problem der Erzeugung von Partikeln deutlicher auftritt, wenn das siliciumhaltige Target verwendet wird. Ferner wird das Problem dann, wenn die Partikel in den für Licht halbdurchlässigen Film gemischt werden und sich während der Reinigung oder dergleichen daraus lösen, deutlicher auftreten als bei dem oben erwähnten Lichtabschirmfilm. Insbesondere bei dem für Licht halbdurchlässigen Film ändert sich der Betrag der Phasenverschiebung oder der Durchlässigkeitsgrad gemäß einer Filmdicke, die dünner als die ursprünglich benötigte Filmdicke wird, wodurch die Transfercharakteristiken direkt beeinflusst werden. Die Verringerung der Erzeugung der Partikel bei der Verwendung des siliciumhaltigen Targets hat deswegen effektiv einen Einfluss auf die Verringerung der Defekte der Phasenschiebermaske.
Wenn Rohlinge einer Phasenschiebermaske, die ein Element vor der Strukturierung darstellen, vorgesehen werden, bei denen der für Licht halbdurchlässige Abschnitt in der oben beschriebenen Weise aus dem Dünnfilm gebildet ist, kann der in Form eines einzelnen Lagenfilms aus einem einzelnen Material gebildete, für Licht halbdurchlässige Abschnitt erhalten werden. Gemäß dem somit gebildeten, für Licht halbdurchlässigen Abschnitt kann der Ablagerungsprozess stärker vereinfacht werden und ein einziges Ätzmedium kann verwendet werden im Vergleich zu dem Fall der Bildung des für Licht halbdurchlässigen Abschnitts aus einem mehrlagigen Film aus verschiedenen Materialien. Das trägt zur Vereinfachung eines Herstellungsprozesses der Phasenverschiebungsmaske aus dem Rohling der Phasenschiebermaske bei.
Der Dünnfilm aus MoSiO, MoSiON oder MoSiN wird durch reaktives Sputtern in einer Gasatmosphäre, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, unter Verwendung eines Targets, das Molybdän und Silicium enthält, abgelagert. In Übereinstimmung mit der starken Miniaturisierung des Maskenmusters ist die Toleranz eines Defekts, der in dem für Licht halbdurchlässigen Film des Rohlings der Pha senschiebermaske vorhanden ist, äußerst eng geworden.
In dem für Licht halbdurchlässigen Film ist es ferner vom Standpunkt der Entladungsstabilität während der Ablagerung, vom Standpunkt der Veränderung der Wellenlänge des Belichtungslichts von KrF (248 nm) bis ArF (193 nm), von dem Standpunkt, dass der Durchlässigkeitsgrad des für Licht halbdurchlässigen Films ein großer Durchlässigkeitsgrad (9% bis 20%) ist, oder dergleichen schwierig gewesen, die Phasendifferenz und den Durchlässigkeitsgrad zu steuern, indem lediglich der Sauerstoff- und/oder der Stickstoffgehalt während des oben erwähnten reaktiven Sputterns gesteuert wird. Deswegen werden die Phasendifferenz und der Durchlässigkeitsgrad gesteuert, indem ein Target (das nachfolgend mit Silicium als Hauptkomponente beschrieben wird (hoher Siliciumanteil)) verwendet wird, das Metalle und Silicium enthält und eine größere Menge Silicium als eine stöchiometrisch stabile Zusammensetzung enthält. Dabei bedeutet das Silicium als eine Hauptkomponente in der vorliegenden Erfindung Silicium, das 70 Atom-% oder mehr enthält.
Wenn der für Licht halbdurchlässige Film dem reaktiven Sputtern unterzogen wird, wobei zur Ablagerung das oben erwähnte Target verwendet wird, das hauptsächlich Silicium enthält, wird das Problem offensichtlich, dass die Rate der Erzeugung von Defekten, die durch die Partikel in dem für Licht halbdurchlässigen Film bewirkt werden, durch die während der Ablagerung erzeugten Partikel ansteigt. Die Partikel sind feine Partikel mit einem Durchmesser von z. B. 0,3 bis 2 μm oder größer. Wenn die Partikel in den auf diese Weise abgelagerten, für Licht halbdurchlässigen Film gemischt werden, lösen sich die Partikel während eines nach der Ablagerung ausgeführten Reinigungsprozesses aus dem für Licht halbdurchlässigen Film und bilden ein Nadelloch oder ein halbes Nadelloch, wie später beschrieben wird, oder verbleiben in dem für Licht halbdurchlässigen Film, was einen Defekt zur Folge hat. Der Defekt bewirkt die Erzeugung einer Fehlstelle des Musters, die als Weißdefekt bezeichnet wird, während eines Herstellungsprozesses der Phasenschiebermaske durch Strukturieren des für Licht halbdurchlässigen Films.
Dabei wird das Nadelloch gebildet, wenn der für Licht halbdurchlässige Film abgelagert wird, wobei die während der Ablagerung erzeugten Partikel an dem Substrat anhaften, und wenn die auf diese Weise an dem Substrat anhaftenden Partikel sich während des Reinigungsprozesses aus dem für Licht halbdurchlässi gen Film lösen, wird dadurch an der Oberfläche des für Licht halbdurchlässigen Films ein ausgesparter Abschnitt gebildet, wobei der Boden des ausgesparten Abschnitts das Substrat erreicht. Das halbe Nadelloch wird ebenfalls gebildet, wenn die Partikel an dem Substrat anhaften, wobei die Ablagerung des für Licht halbdurchlässigen Films auf dem Substrat in einem gewissen Umfang fortgeschritten ist, und wenn die auf diese Weise an dem Substrat anhaftenden Partikel sich während des Reinigungsprozesses aus dem für Licht halbdurchlässigen Film lösen, wird der ausgesparte Abschnitt auf der Oberfläche des für Licht halbdurchlässigen Films erzeugt, wobei der Boden des ausgesparten Abschnitts das Substrat nicht erreicht.
Wenn, wie oben erläutert wurde, der für Licht halbdurchlässige Film dem reaktiven Sputtern unterzogen wird, wobei das hauptsächlich siliciumhaltige Target verwendet wird, scheint das Problem, das für das Target und das reaktive Sputtern spezifisch ist, die Ursache für die Erzeugung der Partikel während der Ablagerung zu sein. Das Target, das hauptsächlich Silicium enthält, ist im Einzelnen nicht aus einer einzelnen Verbindung gebildet, sondern ist als ein gemischtes Target hergestellt, das aus einer einfachen Substanz (die häufig eine Silicium-Einzelsubstanz enthält) und/oder aus zwei oder mehr Mischungen einer Verbindung hergestellt ist. Das Problem der Gleichförmigkeit der Zusammensetzung oder der Charakteristiken besteht bei dem gemischten Target und deswegen kann dann, wenn die Zusammensetzung und die Charakteristiken nicht gleichförmig sind, keine Entladungsstabilität während der Ablagerung erreicht werden, wodurch die Erzeugung der Partikel bewirkt wird. Ferner wird während des reaktiven Sputterns Sauerstoff und/oder Stickstoff verwendet, um die Phasendifferenz und den Durchlässigkeitsgrad des für Licht halbdurchlässigen Films zu steuern. Wenn Sauerstoff verwendet wird, besteht das Problem jedoch darin, dass die Entladungsstabilität geringer ist.
Bei der Halbton-Phasenschiebermaske ist ferner bekannt, dass die Phasenschiebermaske und der Rohling der Phasenschiebermaske, die in der JP 7-128840 A beschrieben sind, ein Objekt zum Verhindern des Verlustes des Belichtungslichts sind. 4 ist eine Schnittansicht der Phasenschiebermaske, die in der JP 7-128840 A beschrieben ist. Wie in 4 gezeigt ist, wird die in diesem Patent beschriebene Halbton-Phasenschiebermaske gebildet, indem eine halbdurchlässige Schicht gebildet wird, die durch die Bildung eines durchlässigen Abschnitts strukturiert wird, indem ein Teil des auf der gesamten Oberfläche des durchlässigen Substrats gebildeten Film entfernt wird und eine Licht abschirmende Schicht (die in einigen Fällen auch als eine undurchlässige Schicht bezeichnet wird) auf einem wesentlichen Teil mit Ausnahme eines Grenzabschnitts zwischen der halbdurchlässigen Schicht und dem durchlässigen Abschnitt gebildet wird. 5 ist ein Rohling einer Halbton-Phasenschiebermaske zum Herstellen der Halbton-Phasenschiebermaske von 4.
Wenn ein Abschirmfilm (eine abschirmende Schicht) gebildet wird, wobei die Partikel während der Bildung des Rohlings einer Halbton-Phasenschiebermaske von 5 in den für Licht halbdurchlässigen Film (eine durchscheinende Schicht) gemischt werden, wird der Weißdefekt in der oben beschriebenen Weise in dem für Licht halbdurchlässigen Film erzeugt, wenn sich die Partikel während eines Reinigungsprozesses nach der Ablagerung lösen, wobei sich die Partikel beim Ablösen unter Einbeziehung der Licht abschirmenden Schicht aus einer oberen Schicht lösen, wobei sich die Partikel in einigen Fällen unter Einbeziehung der Licht abschirmenden Schicht in den Umfangsbereichen der Partikel ablösen, wodurch das Problem eingeschlossen ist, dass die Licht abschirmende Schicht übermäßig abgelöst wird. Wenn die abschirmende Schicht auf diese Weise übermäßig abgelöst wird, kann der Verlust des Belichtungslichts dann, wenn es zu einer zu übertragenden Basis übertragen wird, nicht verhindert werden, wodurch ein Transferfehler bewirkt wird.
Ferner wird bei der Verbesserung der Transfergenauigkeit versucht, den Durchlässigkeitsgrad des für Licht halbdurchlässigen Abschnitts der Halbton-Phasenschiebermaske auf einen hohen Wert (9% bis 20%) einzustellen. Wenn die Partikel in den für Licht halbdurchlässigen Film der Maske gemischt sind, besteht das Problem darin, dass selbst ein winziger Defekt, der ein solches Ausmaß besitzt, das in einer normalen Maske kein Problem bewirkt, zu einem Defekt wird. Wenn sich die in den für Licht halbdurchlässigen Abschnitt gemischten Partikel während des Reinigungsprozesses lösen, besteht das Problem darin, dass der Durchlässigkeitsgrad eines Defektabschnitts so verringert ist, dass er nur zur Belichtung beiträgt. Bei einer derartigen Maske besitzt der für Licht halbdurchlässige Abschnitt einen hohen Durchlässigkeitsgrad, wodurch die darauf vorgesehene Licht abschirmende Schicht erforderlich ist, wie in 4 gezeigt ist, und das Problem, das durch das übermäßige Ablösen der Licht abschirmenden Schicht bewirkt wird, wird dadurch erzeugt.
In US 5,919,321 A wird ein Metallsilicid-Targetmaterial vorgeschlagen, welches ein Verhältnis von Silicium zu Metall von mehr als 2:1 und welches eine Metallsilicid und freies Silicium umfassende Struktur aufweist. Das Targetmaterial hat ferner eine relative Dichte von 100%, welche durch ein Verhältnis von tatsächlicher Dichte zu einer theoretischen Dichte definiert wird, wobei die theorethische Dichte unter der Annahme erhalten wird, dass das Targetmaterial durch stochiometrisches Silicium und reines Silicium gebildet ist. Das freie Silicium hat ferner eine Vickershärte von weniger als 1.100 HV.
Ein Sputtertarget ist in JP 2001-303 243 A beschrieben, welcher eine Struktur aufweist, die einen Metallsilicid-Abschnitt und einen Silicium-Abschnitt enthält. Der Metallsilicid-Abschnitt ist aus einem Metallsilicid zusammengesetzt und bildet eine Kettenform. Der Silicium-Abschnitt ist durch Bonden von Si-Partikeln gebildet und besteht ununterbrochen in den Zwischenräumen des Metallsilicid-Abschnitts. Das Metallsilicid hat ferner eine Vickershärte von weniger als 1.300 HV und ist in einem Zustand, in dem verbleibende Spannung mit der geringeren Vickershärte gelöst wird.
Weitere(Halbton-)Phasenschiebermasken sind in US 5,942,356 A , US 5,830,607 A und US 2001/0007731 A1 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen des hochwertigen Rohlings der Phasenschiebermaske, mit dem eine große Ausbeute erreicht werden kann, wobei eine Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film so eingestellt werden kann, dass sie kleiner oder gleich einem Sollwert ist, ein Verfahren zum Herstellen der Phasenschiebermaske durch Strukturieren des für Licht halbdurchlässigen Films des Rohlings der Phasenschiebermaske und das Sputtertarget zum Herstellen des Rohlings der Phasenschiebermaske zu schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen, um die oben erwähnten Aufgaben zu lösen. Die Erfindung wird durch den unabhängigen Hauptanspruch 1 und vorteilhafte Ausführungsformen davon werden durch die abhängigen Unteransprüche 2–6 definiert.
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings mit einem Dünnfilm zum Bilden eines Maskenmusters auf einem Substrat geschaffen, wobei der Dünnfilm durch ein Sputterverfahren gebildet wird, das ein siliciumhaltiges Sputtertarget verwendet, wobei das Sputtertarget eine Vickershärte von 900 HV oder größer besitzt.
Das siliciumhaltige Target enthält ein Target, das aus Silicium und einer kleinen Menge von Mehrkomponentengemischen aufgebaut ist. Da das siliciumhaltige Target eine geringe Entladungsstabilität besitzt, besteht ein Problem darin, dass während der Ablagerung Partikel erzeugt werden und die Partikel in den Dünnfilm gemischt werden, was einen Defekt zur Folge hat. Eine Defekterzeugung kann jedoch wesentlich verringert werden, indem die Härte des Targets auf eine Vickershärte von 900 HV oder größer eingestellt wird. Um die Defekterzeugung noch weiter wirkungsvoll zu unterdrücken, ist es vorzuziehen, dass die Vickershärte des Targets auf einen Wert von 980 HV oder größer eingestellt wird, wobei ein Wert von 1100 HV oder größer stärker zu bevorzugen ist. Dadurch kann selbst bei einem reaktiven Sputtern unter Verwendung eines Gases mit geringer Entladungsstabilität die Erzeugung von Defekten unterdrückt werden.
Durch das Einstellen der Vickershärte des Targets auf einen Wert von 1100 HV oder größer kann ferner die Rate der Erzeugung der Defekte, die auf dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden sind, noch wirkungsvoller unterdrückt werden.
Es sollte angemerkt werden, dass die Vickershärte in der vorliegenden Erfindung durch ein Härteprüfverfahren gemessen wird, das durch JIS Z 2244 und ISO 6507 geregelt ist, was eine entsprechende internationale Norm darstellt, und durch das Einstellen einer Prüflast auf einen Wert von 9,807 N gemessen wird.
In einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings gemäß dem ersten Aspekt geschaffen, wobei das Sputtertarget eine Vickershärte mit einem Wert von 980 HV oder größer besitzt.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Defekterzeugung durch Einstellen der Vickershärte des Targets auf einen Wert von 900 HV oder größer wesentlich verringert werden. Um die Defekterzeugung noch wirkungsvoller zu unterdrücken, wird die Härte des Targets vorzugsweise auf einen Wert von 980 HV oder größer eingestellt, wobei eine Vickershärte mit einem Wert von 1100 HV oder größer noch stärker bevorzugt ist.
In einem dritten Aspekt wird das Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt geschaffen, bei dem der Dünnfilm durch reaktives Sputtern in einer Atmosphäre, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, gebildet wird.
Es wird möglich, die Charakteristiken des Dünnfilms, wie etwa ein Durchlässigkeitsgrad und eine Phasendifferenz oder dergleichen, durch das reaktive Sputtern in der Atmosphäre, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, einfach zu steuern. Ferner besteht herkömmlich ein Problem bei dem reaktiven Sputtern unter Verwendung von Sauerstoff darin, dass die Partikel in den Dünnfilm gemischt werden, was durch eine geringe Entladungsstabilität bewirkt wird. Durch den dritten Aspekt wird es jedoch möglich, die Defekterzeugung zu unterdrücken.
In einem vierten Aspekt wird das Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte geschaffen, bei dem das Sputtertarget 70 bis 95 Atom-% Silicium enthält.
Es ist häufig der Fall, dass der Dünnfilm nicht die gewünschten Charakteristiken (Durchlässigkeitsgrad oder dergleichen) besitzt, wenn der Siliciumgehalt kleiner als 70 Atom-% ist, und dass der Dünnfilm keine Entladungsstabilität aufweist, wenn der Siliciumgehalt 95 Atom-% oder größer ist.
In einem fünften Aspekt wird das Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte geschaffen, wobei der Dünnfilm ein für Licht halbdurchlässiger Film ist und der Maskenrohling ein Rohling einer Phasenschiebermaske ist.
Selbst ein solcher Defekt (ein Defekt, der durch ein halbes Nadelloch mit einem solchen Umfang bewirkt wird, dass die Licht abschirmende Funktion aufrechterhalten wird und durch ein Mikronadelloch usw. bewirkt wird), der in dem Licht abschirmenden Film kein Problem verursacht, kann eine Schwankung der Phasendifferenz oder des Durchlässigkeitsgrads in Folge des in dem für Licht halbdurchlässigen Film des Rohlings der Phasenschiebermaske erzeugten Defekt bewirken und das damit verbundene Problem besteht darin, dass der Rohling der Phasenschiebermaske mangelhaft wird. Bei einem Versuch, den Durchlässigkeitsgrad des für Licht halbdurchlässigen Abschnitts auf einen höheren Durchlässigkeitsgrad (9% bis 20%) bei der Tendenz zur größeren Transfergenauigkeit zu verbessern, bestehen die damit verbundenen Probleme darin, dass die Defekterfassungsgenauigkeit in dem für Licht halbdurchlässigen Film weiter stark gefordert ist, wie oben beschrieben wurde, und die Defekte in dem Licht abschirmenden Film erzeugt werden, der ein wesentliches Element des Maskenrohlings darstellt und auf dem für Licht halbdurchlässigen Film gebildet ist.
Durch das Einstellen der Vickershärte des Targets auf einen Wert von 980 HV oder größer wird die Rate der Erzeugung von Defekten mit einer Größe von 1 μm und größer, die in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden sind, auf einen Sollwert oder darunter gesteuert.
Ferner wird durch das Einstellen der Vickershärte auf einen Wert von 1100 HV oder größer die Rate der Erzeugung von Defekten mit einer Größe von 1 μm, die in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden sind, auf einen Sollwert oder darunter gesteuert.
Durch den fünften Aspekt kann das Mischen der Partikel in den für Licht halbdurchlässigen Film wirkungsvoll unterdrückt werden und die Erzeugung des Defekts kann wirkungsvoll unterdrückt werden.
In einem sechsten Aspekt wird das Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte geschaffen, bei dem auf dem Dünnfilm ein Metallfilm gebildet wird.
Wenn in dem sechsten Aspekt die Partikel in den Dünnfilm gemischt werden, besteht das damit verbundene Problem darin, dass der darauf gebildete Metallfilm übermäßig abgelöst wird, wenn sich die Partikel aus dem für Licht halbdurchlässigen Film lösen. Die vorliegende Erfindung kann jedoch die Partikel verringern und das obige Problem kann deswegen gemindert werden. Durch Auswählen des Metallfilms, der aus Materialien, die sich in den Ätzcharakteristiken unterscheiden, bei einer Ätzbedingung zum Bilden des Maskenmusters aus dem Dünnfilm gebildet wird, kann der Dünnfilm ferner mit großer Genauigkeit strukturiert werden. Der Metallfilm ist ferner vorzugsweise aus dem Material und der Dicke ausgewählt, die die Lichtabschirmfunktion besitzen, um einen Verlust eines Belichtungslichts zu vermeiden, damit bewirkt wird, dass der Metallfilm sowohl als ein Maskenmaterial als auch als ein Licht abschirmendes Material dient.
In einem siebten Aspekt wird das Verfahren zum Herstellen der Transfermaske bereitgestellt, bei dem die Transfermaske durch Strukturieren des Dünnfilms des Maskenrohlings hergestellt wird, der durch das Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte hergestellt wird.
Wenn die Transfermaske durch den Maskenrohling hergestellt wird, kann die Transfermaske mit weniger Defekten hergestellt werden. Deswegen kann ein Prozess zum Korrigieren der Defekte usw. wesentlich verkürzt werden, um einen kürzeren Herstellungsprozess zum Herstellen der Transfermaske zu realisieren.
Es gibt Beispiele der Transfermaske, wie etwa eine Maske mit einem Abschirmungsmuster auf einem durchlässigen Substrat, eine Halbton-Phasenschiebermaske mit einem Halbton-Phasenschiebermuster auf dem durchlässigen Substrat, eine das Substrat gravierende Phasenschiebermaske, die mit einem Abschirmfilm oder einem Halbtonfilm versehen ist, sowie eine Maske für Elektronenstrahlen usw. Ferner werden eine Photomaske für einen KrF-Excimerlaser, für einen ArF-Excimerlaser und für einen F₂-Excimerlaser, für EUV, für Röntgenstrahlen usw. als Beispiele angegeben, wobei das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf jede Art der genannten Masken angewendet werden kann.
Bei der Tendenz zu kürzeren Wellenlängen des Belichtungslichts von einem KrF-Excimerlaser (248 nm) zu einem ArF-Excimerlaser (193 nm) und einem F₂-Excimerlaser (157 nm) muss ein Sputtertarget mit großem Siliciumanteil verwendet werden, um die Charakteristiken (Durchlässigkeitsgrad und Betrag der Phasenverschiebung usw.) einzuhalten, die für einen Film erforderlich sind. Wenn der Siliciumanteil groß ist, wie oben beschrieben wurde, besteht das auffällige Problem, dass während der Ablagerung die Partikel erzeugt werden. Es ist deswegen vorzuziehen, die Härte des Targets gemäß der Wellenlänge des Belichtungslichts auszuwählen. Das Target mit der Vickershärte von mindestens 980 HV wird vorzugsweise für die Herstellung des Maskenrohlings für KrF-Excimerlaser verwendet und das Target mit der Vickershärte von mindestens 1100 HV wird für die Herstellung des Maskenrohlings für ArF-Excimerlaser verwendet.
Es sollte angemerkt werden, dass die Härte des Targets der vorliegenden Erfindung gemäß einer Belichtungswellenlänge, verschiedenen Charakteristiken des Films und eines Materials des Targets oder dergleichen ausgewählt wird. Es ist jedoch vorzuziehen, dass die Härte des Targets eine Vickershärte von 1400 HV oder größer besitzt, wobei ein Wert von 1300 HV oder größer stärker bevorzugt ist, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
In einem achten Aspekt wird ein Sputtertarget, das hauptsächlich Silicium enthält, zum Herstellen eines Maskenrohlings geschaffen, wobei die Härte des Targets eine Vickershärte von 900 HV oder größer ist.
Bei dem Target, das hauptsächlich Silicium enthält, besteht ein Problem darin, dass infolge der geringen Entladungsstabilität während der Ablagerung Partikel erzeugt werden und dass die Partikel in den Dünnfilm gemischt werden, was Defekte zur Folge hat. Die Erzeugung der Defekte kann jedoch bedeutend verringert werden, indem die Härte des Targets auf einen Wert der Vickershärte von 900 HV oder größer eingestellt wird. Es ist ferner vorzuziehen, die Härte des Targets auf 980 HV oder größer einzustellen, wobei ein Wert der Vickershärte von 1100 HV oder größer noch stärker vorzuziehen ist, um die Erzeugung der Defekte noch wirkungsvoller zu unterdrücken. Die Erzeugung der Defekte kann somit sogar beim reaktiven Sputtern unter Verwendung eines Gases mit einer geringen Entladungsstabilität unterdrückt werden. Das trägt zur Realisierung der Herstellung eines Maskenrohlings mit bedeutend weniger Defekten bei.
In einem neunten Aspekt wird das Sputtertarget gemäß dem achten Aspekt geschaffen, wobei das Sputtertarget eine Metallsilicid-Verbindung enthält.
In einem neunten Aspekt werden als ein weiteres Herstellungsverfahren des Targets die Siliciumpulver und Metallpulver gesintert, um Pulver aus Metalisilicid-Verbindungen zu erzeugen, woraufhin ein Sintern der Metallsilicidpulver und der Siliciumpulver folgt, um das Target herzustellen. Dabei werden die Pulver aus Metallsilicid-Verbindungen und die Siliciumpulver möglichst gleichförmig gemischt und dispergiert. Das trägt dazu bei, die Entladungsstabilität zu verbessern, wodurch in der Folge die Erzeugung der Defekte unterdrückt wird. Verfahren zum Bilden des Targets mit der Vickershärte von mindestens 980 HV umfassen die folgenden Schritte: gleichförmiges Mischen und Dispergieren der oben erwähnten Pulver; Steuern des Drucks und der Erwärmungstemperatur während eines Drucksinterprozesses bei einem Drucksinterverfahren, bei dem ein Warmpress-(HP)Verfahren oder ein isostatisches Warmpress-(HIP)Verfahren oder dergleichen angewendet wird. Mit der Tendenz zu kürzeren Wellenlängen des Belichtungslichts von einem KrF-Excimerlaser zu einem ArF-Excimerlaser ist es vorzuziehen, das Sputtertarget, das zum Herstellen des Maskenrohlings verwendet wird, mit geringen Defekten zu sintern, indem ein isostatisches Warmpress-Verfahren verwendet wird.
Es gibt ein Verfahren zum Auswählen des Metalls in der Metallsilicid-Verbindung, wobei das Metall ausgewählt wird, um den Durchlässigkeitsgrad des Dünnfilms zu steuern. Mo, Ta, W, Ti, Cr und dergleichen sind Beispiele des Metalls zum Steuern der Durchlässigkeitsgrad des Dünnfilms. Ein Verfahren zum Herstellen des Targets durch Sintern einer gewünschten Menge des Siliciumpulvers und des im Voraus eingestellten Metallsilicid-Pulvers ist als ein Verfahren vorgegeben, um zu ermöglichen, dass die oben beschriebene Metallsilicid-Verbindung in dem Target, das hauptsächlich Silicium enthält, enthalten ist.
In einem zehnten Aspekt wird das Sputtertarget zum Herstellen des Maskenrohlings gemäß dem achten oder dem neunten Aspekt geschaffen, wobei das Sputtertarget das Silicium im Bereich von 70 bis 90 Atom-% enthält.
Es ist häufig der Fall, dass gewünschte Charakteristiken (ein Durchlässigkeitsgrad oder dergleichen) nicht erreicht werden können, wenn ein Siliciumanteil kleiner als 70 Atom-% ist, und dass keine Entladungsstabilität erreicht werden kann, wenn der Siliciumanteil größer als 95 Atom-% ist.
In einem elften Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings einer Phasenschiebermaske geschaffen, bei dem ein Target verwendet wird, das Metall und Silicium enthält, ein für Licht halbdurchlässiger Film, der Metall, Silicium, Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, auf einem durchlässigen Substrat durch Sputtern in einer Atmosphäre, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, gebildet wird, wobei durch die Verwendung einer Korrelation zwischen der Härte des Targets und einer Rate der Erzeugung von Defekten der für Licht halbdurchlässige Film unter Verwendung des Targets mit einer vorgegebenen Härte gebildet wird, die so eingestellt ist, dass die Rate der Erzeugung von Defekten gleich einem Sollwert oder kleiner ist.
Das Target, das das Metall und das Silicium enthält, wird durch Sintern von Metallpulvern und Siliciumpulvern hergestellt. Da jedoch eine Korrelation zwischen der Härte des Targets und der Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden ist, kann die bei dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhandene Rate der Erzeugung von Defekten durch das oben erwähnte Sputtern auf den Sollwert oder einen kleineren Wert gesenkt werden, wobei das Target mit der Härte verwendet wird, die ausreichend ist, um in dem für Licht halbdurchlässigen Film die Rate der Erzeugung von Defekten auf den Sollwert oder einen kleineren Wert zu senken.
Ferner wird die Härte des Targets, das einen größeren Anteil von Silicium enthält als das Target mit einer stöchiometrisch stabilen Zusammensetzung des Metalls und des Siliciums, so eingestellt, dass sie einen vorgegebenen Wert besitzt oder größer ist. Das ergibt einen Rohling der Phasenschiebermaske mit Sollwerten des Durchlässigkeitsgrads und der Phasendifferenz bei einer vorgegebenen Wellenlänge des Belichtungslichts, wobei die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert oder einen kleineren Wert gesenkt wird.
Durch das Einstellen der Härte des Targets auf einen Wert der Vickershärte von 980 HV oder größer kann die Rate der Erzeugung von Defekten von 1 μm und größer, die in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden sind, auf den Sollwert oder einen kleineren Wert gesenkt werden.
Ferner kann durch das Einstellen der Härte des Targets auf einen Wert der Vickershärte von 1100 HV oder größer die Rate der Erzeugung von Defekten von 1 μm und größer, die in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden sind, auf den Sollwert oder einen kleineren Wert gesenkt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Liste der Härte eines Targets und der Anzahl von Defekten der Rohlinge von Phasenschiebermasken, die die vorliegende Erfindung betreffen;
2 ist eine schematische Schnittansicht einer Sputtervorrichtung mit DC-Magnetron;
3 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbton-Phasenschiebermaske;
4 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbton-Phasenschiebermaske mit einem Lichtabschirmfilm; und
5 ist eine schematische Schnittansicht des Rohlings der Halbton-Phasenschiebermaske mit dem Lichtabschirmfilm.

1: durchlässiges Substrat,
2: lichtdurchlässiger Abschnitt,
3: für Licht halbdurchlässiger Abschnitt,
7: durchscheinende Schicht,
8: Lichtabschirmschicht,
10: Sputtervorrichtung,
11: Unterdruckbehälter,
12: Magnetron-Kathode,
14: Target,
19: Gleichstromversorgung.

Beste Art der Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für jeden Prozess eines Target-Herstellungsprozesses und zwar einen Ablagerungsprozess, einen Reinigungsprozess, eine Bewertung von Defekten in einem für Licht halbdurchlässigen Film und einen Strukturierungsprozess erläutert.
Target-Herstellungsprozess
Ein Metall oder mehrere Metalle, die aus Molybdän, Titan, Tantal, Wolfram und Chrom ausgewählt sind, werden vorzugsweise als ein Metall verwendet, das in einem Target zum Sputtern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Außerdem ist die Reinheit des Metalls und des Siliciums, die die Rohmaterialien des Targets werden, vorzugsweise so eingestellt, dass sie 5 N beträgt oder größer ist, und Verunreinigungen, wie etwa Fe, Ni, Cu, Al oder dergleichen, sind so unterdrückt, dass sie einige ppm oder weniger betragen, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Das Target enthält hauptsächlich Silicium (großer Siliciumanteil) in einer Menge, die größer ist als bei einem stöchiometrisch stabilen Verhältnis. Wenn z. B. Molybdän als ein Metall ausgewählt ist, beträgt das stöchiometrisch stabile Verhältnis Molybdän:Silicium = 33:67 (mol%). Die Menge des Siliciums, das in dem Target enthalten sein soll, wird jedoch vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 70 bis 90 mol% eingestellt, wobei ein Wert im Bereich von 78 bis 92 mol% stärker bevorzugt ist.
Das Target mit einer vorgegebenen Härte kann z. B. durch ein Schmelzverfahren, bei dem Elektronenstrahl-Schmelzen (EB-Schmelzen) oder dergleichen angewendet wird, oder ein Pulversinterverfahren, bei dem ein Warmpressen (das nachfolgend als HP bezeichnet wird), ein isostatisches Warmpressen (das nachfolgend als HIP bezeichnet wird) oder dergleichen angewendet wird, hergestellt werden.
Das Pulversinterverfahren, das das HP oder das HIP verwendet, ist vorzugsweise eines der oben erwähnten Verfahren zum Herstellen des Targets vom Standpunkt der freien Steuerung der Dichte, einer Partikelgröße des Siliciums, des Siliciumanteils und dergleichen. Somit kann ein Target mit einer gewünschten Härte erhalten werden, indem der Druck und die Erwärmungstemperatur bei einem Drucksinterprozess des HP oder des HIP gesteuert werden. Die Härte des hergestellten Targets kann vorteilhaft z. B. durch eine Prüfeinrichtung der Vickers härte oder dergleichen gemessen werden.
In dieser Ausführungsform werden zuerst Molybdänpulver und Siliciumpulver, die die Rohmaterialien des Targets sind, in einem Verhältnis der stöchiometrisch stabilen Zusammensetzung eingestellt, und eine Molybdänsilicid-Verbindung (chemische Formel MoSi₂ wird hergestellt. Anschließend wurde die Menge der auf diese Weise erhaltenen Molybdänpulver und Siliciumpulver eingestellt und die Pulver wurden durch HP oder HIP druckgesintert, um das Target herzustellen, das hauptsächlich Silicium enthält und die Härte 1100 HV besitzt. Die Härte des Targets kann gesteuert werden, indem der Druck und die Erwärmungstemperatur beim Drucksintern gesteuert werden. Die Erwärmungstemperatur muss jedoch niedriger sein als der Schmelzpunkt des Siliciums (die bei etwa 1414°C liegt) und vorzugsweise auf 1300°C oder niedriger eingestellt werden, wobei ein Wert von 1250°C oder niedriger stärker bevorzugt ist, um die Erzeugung von Partikeln zu reduzieren. Das Target enthält hauptsächlich Silicium und enthält hauptsächlich Molybdänsilicid-Partikel und Silicium-Partikel.
Ablagerungsprozess
Für das durchlässige Substrat bestehen keine besonderen Beschränkungen, vorausgesetzt, es ist ein durchlässiges Material für die Belichtungswellenlänge, die verwendet werden soll. Es werden jedoch vorzugsweise synthetisches Quarzglas, Fluorit oder verschiedene weitere Glasarten (z. B. Natron-Silikat-Glas, Alumino-Silikat-Glas, Aluminobor-Silikat-Glas oder dergleichen) verwendet.
Ein Prozess zum Ablagern des für Licht halbdurchlässigen Films auf dem durchlässigen Substrat durch Sputtern unter Verwendung des Targets mit der oben erwähnten vorgegebenen Härte wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
2 ist eine schematische Schnittansicht einer Sputtervorrichtung mit DC-Magnetron (die nachfolgend als Sputtervorrichtung beschrieben ist). Eine Sputtervorrichtung 10 enthält einen Unterdruckbehälter 11 und eine Gleichstromversorgung 19, wobei der Unterdruckbehälter 11 mit einem Gasauslass 17 und einem Gaseinlass 18 versehen ist, wobei ferner eine Magnetron-Katode 12 und ein Substrathalter 15 einander gegenüberliegend in einem Innenraum des Unterdruckbehälters 11 angeordnet sind. Ein Target 14 zum Sputtern ist über eine Aufspann platte 13 an der Magnetron-Kathode 12 angebracht und ein durchlässiges Substrat 1 ist an dem Substrathalter 15 befestigt. Der Unterdruckbehälter 11 wird durch eine nicht gezeigte Unterdruckpumpe über den Gasauslass 17 evakuiert. Nachdem eine Atmosphäre in dem Unterdruckbehälter 11 einen Grad des Unterdrucks erreicht, der die Charakteristiken des zu bildenden Films nicht beeinflusst, wird. vom Gaseinlass 18 ein Atmosphärengas eingeleitet und eine negative Spannung wird unter Verwendung der Gleichstromversorgung 19 an die Magnetron-Kathode 12 angelegt, woraufhin das Sputtern erfolgt. Die Gleichstromversorgung 19 besitzt eine Lichtbogenerfassungsfunktion und kann während des Sputterns einen Entladungszustand überwachen. Ein Druck in dem Unterdruckbehälter 11 wird durch eine Druckmesseinrichtung gemessen.
In dieser. Ausführungsform wird sauerstofffreier Stahl für die Aufspannplatte 13 verwendet und Indium wird für die Bindung zwischen dem oben erwähnten Target 14 und der Aufspannplatte 13 verwendet. Die Aufspannplatte 13 wird durch eine nicht gezeigte Wasserkühlungsfunktion direkt oder indirekt gekühlt. Die Aufspannplatte 13 und das Target 14 sind mit der Magnetron-Kathode 12 elektrisch verbunden.
Ein Edelgas, wie etwa Ar, He, und ein Mischgas aus dem Edelgas, wie etwa Ar, He, und einem Sauerstoffgas und/oder einem Stickstoffgas werden während des Sputterns als das Atmosphärengas verwendet. NO-Gas, N₂O-Gas oder CO-Gas, CO₂-Gas können zusätzlich zu O₂-Gas und N₂-Gas für das Sauerstoffgas und/oder das Stickstoffgas verwendet werden.
Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn 0 bis 40% (vorzugsweise 0 bis 20%) Sauerstoff und 0 bis 90% (vorzugsweise 50 bis 80%) Stickstoff während des Sputterns in dem Atmosphärengas vorhanden sind, die Funktionsweise und die Wirkung der vorliegenden Erfindung bemerkenswert erreicht werden können. Ferner ist das Sputtern mit einer größeren Menge Stickstoff als die Menge des Sauerstoffs vom Standpunkt der Entladungsstabilität des Sauerstoffs vorzuziehen.
Die Anteile des Metalls, des Siliciums und des Sauerstoffs und/oder des Stickstoffs in dem für Licht halbdurchlässigen Film, der auf dem durchlässigen Substrat 1 abgelagert wurde, kann vorteilhaft eingestellt werden, um einen gewünschten Lichtdurchlässigkeitsgrad (1 bis 20%) und eine Phasendifferenz bei einer anwendbaren Belichtungswellenlänge der herzustellenden Phasenschiebermaske zu erreichen. Ferner können vom Standpunkt der Verringerung der Filmspannung des für Licht halbdurchlässigen Films vorzugsweise Kohlenstoff, Fluor, Helium oder dergleichen zusätzlich zu Sauerstoff und/oder Stickstoff in dem für Licht halbdurchlässigen Film enthalten sein. In diesem Fall können dem Atmosphärengas Während des Sputterns CO-Gas, CO₂-Gas, CH₄-Gas, He-Gas oder dergleichen zugefügt werden. Der für Licht halbdurchlässige Film, der auf dem durchlässigen Substrat 1 abgelagert wird, kann auf diese Weise erreicht werden.
Reinigungsprozess
Bei einem Verfahren zum Reinigen des auf dem durchlässigen Substrat abgelagerten, für Licht halbdurchlässigen Films bestehen keine speziellen Einschränkungen. Ein Reinigungsverfahren, das im Allgemeinen bei einem Reinigungsprozess des Rohlings der Phasenschiebermaske durchgeführt wird, z. B. ein Reinigungsverfahren, das durch Eintauchen in eine Reinigungslösung ausgeführt wird, die mit Ultraschallwellen beaufschlagt ist, ein Reinigungsverfahren unter Verwendung von funktionellem Wasser, wie etwa hydriertes Wasser oder dergleichen, und ein Scheuerreinigungsverfahren und dergleichen können verwendet werden. Der Rohling der Phasenschiebermaske wird auf diese Weise erreicht.
Bewertung von Defekten im für Licht halbdurchlässigen Film
Der auf diese Weise erhaltene, für Licht halbdurchlässige Film des Rohlings der Phasenschiebermaske wird einer Messung der Anzahl von Defekten (Partikel, Nadellöcher einschließlich halbe Nadellöcher), die jeweils eine Größe von weniger als 0,3 μm, 0,3 μm oder größer, weniger als 0,5 μm, 0,5 μm oder größer sowie weniger als 1 μm und 1 μm oder größer besitzen, durch eine Prüfvorrichtung unterzogen. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass eine Ausbeute des Rohlings der Phasenschiebermaske, die vollkommen ohne Defekte von 1 μm oder größer ist (nachfolgend als ohne 1 μm-Defekten bezeichnet), besser wurde, wenn die Härte des zum Sputtern verwendeten Targets größer wurde. Es wurde außerdem. festgestellt, dass die Ausbeute des Rohlings der Phasenschiebermaske, die vollkommen ohne Defekte von 0,5 μm oder größer ist (nachfolgend als ohne 0,5 μm-Defekten bezeichnet) sowie außerdem die Ausbeute des Rohlings der Phasenschiebermaske, die vollkommen ohne Defekte von 0,3 μm oder größer ist (nachfolgend als ohne 0,3 μm-Defekten bezeichnet) besser wurden, wenn die Härte des Targets größer wurde.
Aus den oben erwähnten Ergebnissen ergibt sich, dass es möglich ist, die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert oder darunter abzusenken, indem die Härte des Targets auf einen größeren Wert als der vorgegebene Wert eingestellt wird. Obwohl der genaue Mechanismus noch unklar ist, wie die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert und darunter abgesenkt werden kann, kann er in der folgenden Weise abgeschätzt werden.
Die Defekte (Partikel, Nadellöcher einschließlich halbe Nadellöcher) des für Licht halbdurchlässigen Films werden hauptsächlich durch die Sintereigenschaften des Targets beeinflusst.
Wie oben beschrieben wurde, wird das Target, das das Metall und das Silicium enthält, hergestellt, indem Metallsilicidpulver und Siliciumpulver gesintert werden (es wird insbesondere hergestellt, indem Metallsilicidpulver, die zuvor aus Metallpulvern und Siliciumpulvern eingestellt wurden, sowie Siliciumpulver gesintert werden). Die Sinterfähigkeit muss jedoch im Allgemeinen gut sein. Es wird insbesondere eingeschätzt, dass dann, wenn die Sinterfähigkeit des Targets schlecht ist, Partikel (insbesondere Metallsilicidpartikel und Siliciumpartikel), die das Target bilden, einen großen Klumpen bilden, aus dem Target herausspringen und an dem Substrat anhaften oder ein fremdes Objekt, das in dem Target enthalten ist, springt aus dem Target und haftet während des Sputterns an dem Substrat an mit dem Ergebnis, dass die Partikel und das fremde Objekt, die auf diese Weise herausspringen, auf dem für Licht halbdurchlässigen Film zurückbleiben und zu Partikeln werden oder wenn sie von dem für Licht halbdurchlässigen Film entfernt werden, werden die Partikel und die fremden Objekte, die auf diese Weise herausspringen, zu den halben Nadellöchern und Nadellöchern.
Wie oben erwähnt wurde, wurde gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein quantitatives Erfassen, ob die Sinterfähigkeit des Targets geeignet oder ungeeignet ist, und durch Steuern der Sinterfähigkeit des Targets festgestellt, dass die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert oder darunter abgesenkt werden kann. Es war jedoch schwierig, quantitativ zu erfassen, ob die Sinterfähigkeit des Targets geeignet oder ungeeignet ist. Es wurde z. B. die Dichte des Targets als Mittel zum quantitativen Erfassen, ob die Sinterfähigkeit des Targets geeignet oder ungeeignet ist, berücksichtigt. Es ist je doch festgestellt worden, dass zwischen der Dichte des Targets und der Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film keine Korrelation vorhanden ist.
Demzufolge wurde die Korrelation zwischen den Defekten des für Licht halbdurchlässigen Films und verschiedenen physikalischen Eigenschaften des Targets untersucht. Es wurde deshalb festgestellt, dass die Vickershärte des Targets ein indirektes Mittel ist, um zu erfassen, ob die Sinterfähigkeit des Targets geeignet oder ungeeignet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde der Rohling der Phasenschiebermaske hergestellt, indem mehrere Targets mit unterschiedlicher Härte verwendet wurden und in dem für Licht halbdurchlässigen Film die Rate der Erzeugung von Defekten, die durch die während des Sputterns erzeugten Partikel verursacht werden, geprüft wurde. Es wurde festgestellt, dass eine Korrelation zwischen der Härte des Targets und der Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film vorhanden ist, derart, dass die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film kleiner wurde, wenn die Härte des Targets zunahm. Auf der Grundlage dieser Korrelation wurde festgestellt, dass die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert oder darunter verkleinert werden kann, indem die Härte des Targets auf den Sollwert oder einen größeren Wert eingestellt wird. Im Einzelnen wurde die Rate der Erzeugung von Defekten der Größe 1 μm und größer verringert, wenn das Target härter wurde. Es war demzufolge möglich, einen hochwertigen Rohling der Phasenschiebermaske herzustellen, wobei die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film bei einer hohen Ausbeute auf den Sollwert und darunter abgesenkt wurde.
Strukturierungsprozess
Ein Resistfilm wurde auf dem für Licht halbdurchlässigen Film des Rohlings der Phasenschiebermaske gebildet und ein Resistmuster wurde gebildet, indem eine Musterbelichtung und Entwicklung ausgeführt wurden. Anschließend wurde das Muster (wie etwa Löcher und Punkte) des für Licht halbdurchlässigen Films erhalten, indem Trockenätzen unter Verwendung von CF₄ + O₂-Gas als einziges Ätzmedium angewendet wurde. Das Resist wurde nach der Bildung des Musters abgeschält und mit 98%iger Schwefelsäure bei 100°C in 15 Minuten durch Ein tauchen abgewaschen und anschließend mit klarem Wasser abgespült. Dann konnten die hochwertigen Phasenschiebermasken bei einer hohen Ausbeute hergestellt werden, wobei die Rate der Erzeugung von Defekten in dem für Licht halbdurchlässigen Film auf den Sollwert und darunter abgesenkt wurde.
Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Rohling der Phasenschiebermaske, der in der Ausführungsform beschrieben wurde, beschränkt ist. Als ein bevorzugtes Beispiel des Rohlings der Phasenschiebermaske wird in einem ersten Fall ein Metallfilm, der eine Maske zum Strukturieren des für Licht halbdurchlässigen Films wird, auf dem für Licht halbdurchlässigen Film gebildet. Als zweiter Fall wird der Metallfilm beim Herstellen der Phasenschiebermaske auf dem für Licht halbdurchlässigen Film gebildet, um als ein Lichtabschirmfilm und Antireflexionsfilm zu dienen. Ein Material, das für den auf diese Weise gebildeten Metallfilm vorzugsweise verwendet wird, enthält das Material, das Ätzcharakteristiken besitzt, die von denen des für Licht halbdurchlässigen Films verschieden sind, wobei dann, wenn Z. B. der für Licht halbdurchlässige Film aus Material auf Molybdän-Silicium-Basis hergestellt wird, kann vorzugsweise ein Material auf Cr-Basis (wie etwa Cr als reines Element oder Cr-Oxid, Cr-Nitrid und Cr-Carbid) verwendet werden.
Beispiel 1
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des Rohlings der Phasenschiebermaske und der Phasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung genauer erläutert.
Zuerst werden Molybdänsilicid-Pulver (mit der chemischen Formel MoSi2) unter Verwendung von Molybdän-Pulvern und Silicium-Pulvern als Rohstoffe so eingestellt, dass ein Mischungsverhältnis des Targets Mo:Si = 8:92 (mol%) beträgt. Dann wurden die auf diese Weise erhaltenen Molybdänsilicid-Pulver mit Silicium-Pulvern gemischt, wobei an dieser Mischung dann das Drucksintern durch das HP-Verfahren bei geeignetem Druck und geeigneter Erwärmungstemperatur ausgeführt wird und auf diese Weise drei Arten von Molybdänsilicid-Targets, die sich in der Härte unterscheiden, hergestellt wurden, wie etwa ein Molybdänsilicid-Target mit einer Vickershärte von 870 HV (Probe 1), ein Molybdänsilicid-Target mit einer Vickershärte von 980 HV (Probe 2) und ein Molybdänsilicid-Target mit einer Vickershärte von 1100 HV (Probe 3). Es wird angemerkt, dass die Härte des Targets mittels einer Prüfeinrichtung der Vickershärte sowie durch ein Prüfverfahren der Vickershärte gemäß JIS Z 2244 und ISO 6507, was eine internationale Norm darstellt, gemessen wurde, wobei die Prüflast auf 9,807 N eingestellt wird. Es wurden fünf Punkte an der Oberfläche des polierten Targets gemessen und der durchschnittliche Wert der fünf Punkte wurde als Messwert erhalten.
Das oben erwähnte Target und ein Quarzglas-Substrat als durchlässiges Substrat wurden in der oben erwähnten Sputtervorrichtung mit DC-Magnetron angeordnet. Dann wurde eine Atmosphäre in der Vorrichtung als eine Mischgas-Atmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂)(Ar:N₂ = 19%:90%, Druck: 0,3 Pa) eingestellt und es wurde durch reaktives Sputtern ein MoSiN-Dünnfilm mit einer Filmdicke von etwa 672 Angström auf dem durchlässigen Substrat als der für Licht halbdurchlässige Film gebildet.
Anschließend wurde das durchlässige Substrat, auf dem der MoSiN-Dünnfilm gebildet wurde, durch Schrubben gereinigt, so dass die Oberfläche des Dünnfilms gereinigt und der Rohling der Phasenschiebermaske hergestellt wurde. Wenn die optischen Charakteristiken des auf diese Weise erhaltenen Dünnfilms gemessen wurden, wurde festgestellt, dass der Dünnfilm einen Durchlässigkeitsgrad von 5,5% und eine Phasendifferenz von 180° bei einer Wellenlänge (193 nm) eines ArF-Excimerlasers aufwies, was optimale optische Charakteristiken für den für Licht halbdurchlässigen Film für den Rohling der Phasenschiebermaske sind. Es wird angemerkt, dass jeweils 100 Platten des Rohlings für die Phasenschiebermaske aus dem Target (Probe 1), aus dem Target (Probe 2) sowie aus dem Target (Probe 3) hergestellt wurden.
Alle Defekte (Partikel, Nadellöcher einschließlich halber Nadellöcher) der MoSiN-Dünnfilme der Rohlinge der Phasenschiebermasken, die auf diese Weise aus den Proben 1 bis 3 hergestellt wurden, wurden mittels einer Defekt-Prüfvorrichtung (GM-1000, hergestellt von Hitachi Electronics Engineering) gemessen. Dabei zählte die Defekt-Prüfvorrichtung die Anzahl der Platten, die ohne Defekte der Größe 0,3 μm waren, die Anzahl der Platten, die ohne Defekte der Größe 0,5 μm waren sowie die Anzahl der Platten, die ohne Defekte der Größe 1 μm waren, bei den Rohlingen der Phasenschiebermaske aus den Proben 1 bis 3. Es wird angemerkt, dass die Größe der Partikel auf der Grundlage von allgemein bekannten mehreren Latex-Partikeln mit vergleichsweise unterschiedlichen Größen berechnet wurden und dass die Größen der Nadellöcher auf der Grundlage von allgemein bekannten Masken mit mehreren Löchern mit vergleichsweise unterschiedlichen Größen berechnet wurden. Das auf diese Weise erhaltene Ergebnis ist in 1 in einer Liste mit der Härte des Targets und der Anzahl der Defekte des Rohlings der Phasenschiebermaske gezeigt. 1 ist eine Liste, in der die Defekte unter den in dem einzelnen Maskenrohling erfassten Defekten durch maximale Größen klassifiziert sind. Zum Beispiel bedeutet ”kleiner als 0,3 μm” einen Maskenrohling ohne Defekte, die 0,3 μm oder größer sind (was bedeutet ”ohne 0,3 μm-Defekte”). Außerdem bedeutet ”ohne 0,5 μm-Defekte” einen Maskenrohling ohne Defekte von 0,5 μm und größer und bedeutet in 1 eine Gesamtzahl von Defekten ”kleiner als 0,3 μm” sowie Defekten ”0,3 μm und größer und kleiner als 0,5 μm”. Gleichfalls bedeutet ”ohne 1 μm-Defekte” einen Maskenrohling ohne Defekte der Größe 1 μm und größer und bedeutet eine Gesamtzahl von Defekten ”kleiner als 0,3 μm”, ”0,3 μm oder größer und kleiner als 0,5 μm” sowie ”0,5 μm oder größer und kleiner als 1 μm”.
Wie in 1 deutlich gezeigt ist, waren dann, wenn die Targets (Probe 1) verwendet wurden, 0 (null) Platten von Rohlingen der Phasenschiebermaske aus der Probe 1, die eine Defektgröße kleiner als 0,3 μm besitzen, vorhanden, es waren 11 Platten mit einer Defektgröße von 0,3 μm und größer sowie kleiner als 0,5 μm vorhanden und es waren 18 Platten mit einer Defektgröße von 0,5 μm und größer sowie kleiner als 1 μm vorhanden; somit waren 29 von 100 Platten ohne 1 μm-Defekt (eine Ausbeute der Platten ohne 1 μm-Defekt von 29%) und die Ausbeute der Platten ohne 0,5 μm-Defekt betrug 11%.
Wenn die Targets (Probe 2) verwendet wurden, waren 16 Platten von Rohlingen der Phasenschiebermaske aus der Probe 1, die eine Defektgröße kleiner als 0,3 μm besitzen, vorhanden, es waren 21 Platten mit einer Defektgröße von 0,3 μm und größer sowie kleiner als 0,5 μm vorhanden und es waren 43 Platten mit einer Defektgröße von 0,5 μm und größer sowie kleiner als 1 μm vorhanden; somit waren 80 von 100 Platten ohne 1 μm-Defekt (eine Ausbeute der Platten ohne 1 μm-Defekt von 80%), die Ausbeute der Platten ohne 0,5 μm-Defekt betrug 40% und die Ausbeute der Platten ohne 0,3 μm-Defekt betrug 16%.
Wenn die Targets (Probe 3) verwendet wurden, waren 52 Platten von Rohlingen der Phasenschiebermaske aus der Probe 1, die eine Defektgröße kleiner als 0,3 μm besitzen, vorhanden, es waren 28 Platten mit einer Defektgröße von 0,3 μm und größer sowie kleiner als 0,5 μm vorhanden und es waren 12 Platten mit einer Defektgröße von 0,5 μm und größer sowie kleiner als 1 μm vorhanden; somit waren 92 von 100 Platten ohne 1 μm-Defekt (eine Ausbeute der Platten ohne 1 μm-Defekt von 92%), die Ausbeute der Platten ohne 0,5 μm-Defekt betrug 80% und die Ausbeute der Platten ohne 0,3 μm-Defekt betrug 52%.
Aus diesen Ergebnissen wurde ermittelt, dass dann, wenn die Härte des Targets ansteigt, die Gesamtzahl der Platten ohne 0,3 μm-Defekt, ohne 0,5 μm-Defekt und ohne 1 μm-Defekt größer wird, wodurch bei jeder defektfreien Größe jeweils die Ausbeute ansteigt sowie ferner der Anteil der Platten mit kleinen Defekten, ohne 0,3 μm-Defekt und ohne 0,5 μm-Defekt ansteigt.
Insbesondere dann, wenn der für Licht halbdurchlässige Film unter Verwendung des Targets mit der Vickershärte von mindestens 980 HV abgelagert wurde, konnte der Rohling der Phasenschiebermaske, der in dem für Licht halbdurchlässigen Film keine Defekte von 1 μm und größer aufweist, mit einer Ausbeute von mindestens 80% hergestellt werden und der Rohling der Phasenschiebermaske, der in dem für Licht halbdurchlässigen Film keine Defekte von 0,5 μm und größer aufweist, konnte mit einer Ausbeute von mindestens 40% hergestellt werden.
Ferner konnte dann, wenn der für Licht halbdurchlässige Film unter Verwendung des Targets mit der Vickershärte von mindestens 1100 HV abgelagert wurde, der Rohling der Phasenschiebermaske, der in dem für Licht halbdurchlässigen Film keine Defekte von 1 μm und größer aufweist, mit einer Ausbeute von mindestens 90% hergestellt werden und der Rohling der Phasenschiebermaske, der in dem für Licht halbdurchlässigen Film keine Defekte von 0,5 μm und größer aufweist, konnte mit einer Ausbeute von mindestens 80% hergestellt werden.
Um die Ausbeute des Rohlings der Phasenschiebermaske ohne 1 μm-Defekte zu erreichen, wurden 1000 Platten unter Verwendung des Targets hergestellt, welches das Zusammensetzungsverhältnis dieser Ausführungsform und eine Vickershärte von 1100 HV besitzt. Dabei wurden 934 Platten von Rohlingen der Phasenschiebermaske ohne 1 μm-Defekt erreicht.
Die Rohlinge der Phasenschiebermaske ohne die oben erwähnten 1 μm-Defekte usw. konnten durch den in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Strukturierungsprozess leicht zu Phasenschiebermasken verarbeitet werden.
Beispiel 2
Der für Licht halbdurchlässige Film, der MoSiN enthält (mit einer Filmdicke von etwa 672 Angström) wurde auf dem durchlässigen Substrat durch das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 gebildet, indem die Targets (die Proben 1, 2, 3) von Beispiel 1 verwendet wurden, wobei anschließend der Film (mit einer Filmdicke von etwa 600 Angström), der Cr und CrO enthält, als ein Metallfilm auf dem MoSiN-Film ununterbrochen ausgebildet wurde. Nachdem der Metallfilm auf diese Weise gebildet wurde, wurde die Oberfläche des Metallfilms durch Schrubben gereinigt, wodurch der Rohling der Phasenschiebermaske hergestellt wurde. Es wird angemerkt, dass der auf diese Weise erhaltene Metallfilm eine Abschirmfunktion besitzt und die Oberfläche des Metallfilms außerdem eine Antireflexionsfunktion bei der Wellenlänge (193 nm) des ArF-Excimerlasers besitzt.
Daraufhin wurde der Resistfilm auf dem Metallfilm des Rohlings der Phasenschiebermaske gebildet und durch seine Entwicklung wurden Resistmuster durch Musterzeichnen gebildet.
Anschließend wurden Metallfilmmuster durch Nassätzen mit einer Ätzlösung, die Cerammoniumnitrat, Perchlorsäure und reines Wasser enthält, gebildet, wobei die Resistmuster als Masken dienten.
Dann wurden MOSiN-Muster durch den in der Ausführungsform erläuterten Strukturierungsprozess gebildet, wobei die Metallfilmmuster als Masken verwendet wurden. Anschließend wurde ein Teil des Metallfilms entfernt und die Phasenschiebermaske wurde erreicht.
Musterdefekte wurden in der unter Verwendung der Targets der Proben 2 und 3 gebildeten Phasenschiebermaske nicht gefunden. Die Partikel hafteten jedoch während der Ablagerung an der unter Verwendung der Targets der Probe 1 gebildeten Phasenschiebermaske an und Musterdefekte wurden geprüft, die durch übermäßiges Abschälen des Metallfilms während des Ablösens der Partikel während des Reinigungsprozesses bewirkt wurden.
Dabei erfolgte die Erläuterung in den oben erwähnten Beispielen z. B. mit Molybdänsilicid als Target. Das Target ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann eine Art von Metall oder mehrere Metalle, die aus Titan, Tantal, Wolfram und Silicium ausgewählt sind, enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings mit einem Dünnfilm zum Ausbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, indem ein Dünnfilm durch Sputtern gebildet wird, wobei ein Target verwendet wird, das Silicium enthält und eine Vickershärte von 900 HV und mehr aufweist, und ein Mischen von Partikeln in den Dünnfilm unterdrückt wird, wird es folglich möglich, einen hochwertigen Maskenrohling zu erhalten, der die Erzeugung von Defekten unterdrücken kann.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Maskenrohlings mit einem Dünnfilm zum Bilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, bei dem der Dünnfilm durch ein reaktives DC-Magnetron-Sputterverfahren gebildet wird, das ein metall- und siliciumhaltiges Target unter einer Atmosphäre verwendet, die Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, und der Dünnfilm die Metalle, Silcium, und den Sauerstoff und/oder den Stickstoff enthält, und wobei das Sputtertarget eine Vickershärte von mindestens 900 HV hat.
Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings nach Anspruch 1, bei dem das Sputtertarget eine Vickershärte von mindestens 980 HV hat.
Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Sputtertarget durch Sintern von Siliciumpulver und Metallsilicid-Pulver gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Sputtertarget Silicium im Bereich von 70 bis 95 Atom-% enthält.
Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Dünnfilm ein für Licht halbdurchlässiger Film ist und der Maskenrohling ein Rohling einer Phasenschiebermaske ist.
Verfahren zum Herstellen des Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem auf dem Dünnfilm ein Metallfilm gebildet wird.