DE112004000591T5

DE112004000591T5 - Herstellungsverfahren für Photomaske und Photomaskenrohling

Info

Publication number: DE112004000591T5
Application number: DE112004000591T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Higashiyamato Okubo; Mutsumi Hino Hara
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-04-10
Also published as: US20050019674A1; KR20050119202A; KR20140047163A; US7314690B2; US20100173234A1; KR101394715B1; TWI259329B; JP4920705B2; JP2009080510A; TW200424757A; KR20120055742A; KR101135246B1; JPWO2004090635A1; KR20110067172A; DE112004000591B4; KR101511926B1; KR101161450B1; US7709161B2; US8048596B2; US20080286662A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine Chromstruktur (21) ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Herstellen eines Photomaskenrohlings (11), der auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) mindestens eine Chromschicht (2) zur Ausbildung der Chromstruktur, eine Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht (4) aufweist;
Belichten und Entwickeln der Resistschicht mit einer gewünschten Struktur, um eine Resiststruktur (41) zu bilden;
Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur (31) auszubilden; und
Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur als Maske, um die Chromstruktur (21) auszubilden,
wobei das Trockenätzen der Chromschicht (2) unter einer Bedingung ausgeführt wird, die unter Bedingungen...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Photomaske zur Verwendung bei der Herstellung eines integrierten Halbleiterschaltkreises, einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder dergleichen sowie einen dabei verwendbaren Photomaskenrohling.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Als Folge der hohen Integration von integrierten Halbleiterschaltkreisen, Flüssigkristallanzeigen usw. hat es eine steigende Nachfrage nach einer hohen Strukturgenauigkeit bezüglich Photomasken gegeben, die bei der Feinverarbeitung während des Produktionsprozesses der Schaltkreise usw. eingesetzt werden.
Bei der gegenwärtig verwendeten Photomaske wird eine Struktur durch eine lichtundurchlässige Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat gebildet, und im allgemeinen wird im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit einer hochgenauen Struktur ein Material auf Chrombasis eingesetzt.
In Anbetracht der Nachfrage nach höherer Genauigkeit der Photomaskenstrukturen als Folge der hohen Integration der integrierten Halbleiterschaltkreise usw. ist jedoch klar geworden, daß das derzeitige Verfahren der Ausbildung einer Struktur aus einer lichtundurchlässigen Schicht auf Chrombasis unter Verwendung einer Resiststruktur als Ätzmaske ein Problem mit der Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen (CD) aufwirft, das auf den Ladeeffekt in Verbindung mit einer Photomaske zurückzuführen ist, wobei Strukturbereiche mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses gemischt in der Maskenebene vorhanden sind. Als Photomaske, in der Bereiche mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses gemischt in der Maskenebene vorhanden sind, wird konkret eine Photomaske angeführt, in der viele Arten von verschiedenarti gen Funktionselementen in der Maskenebene angeordnet sind. Als eine derartige Photomaske wird zum Beispiel eine Photomaske mit Strukturen unterschiedlicher Dichte angeführt, die bei der Herstellung eines großintegrierten Schaltkreissystems eingesetzt wird, in dem Speicher, Logikschaltungen und so weiter gemischt montiert sind, oder ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (D-RAM), eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder dergleichen, in denen Speicherzellen oder Pixelbereiche und um diese herum ausgebildete periphere Schaltungen und so weiter gemischt montiert sind. In einer derartigen Photomaske unterscheiden sich beispielsweise die Öffnungsverhältnisse lichtundurchlässiger Strukturen (die Anteile der Abschnitte, wo keine lichtundurchlässigen Schichten ausgebildet sind) zwischen einem Speicherbereich und einem Logikschaltungsbereich. Nach dem gegenwärtigen Stand wird zur Herstellung einer solchen Photomaske zunächst eine gewünschte Resiststruktur auf einer lichtundurchlässigen Schicht auf Chrombasis ausgebildet, dann wird unter Verwendung dieser Resiststruktur die lichtundurchlässige Schicht auf Chrombasis durch Trockenätzen strukturiert, hauptsächlich mit Radikalen unter Anwendung eines chlor- und sauerstoffhaltigen Gasgemischs oder dergleichen. Wenn zum Beispiel Resiststrukturen mit den gleichen Abmessungen in entsprechenden Bereichen mit unterschiedlichem Öffnungsverhältnis in der lichtundurchlässigen Struktur ausgebildet werden, um in der lichtundurchlässigen Schicht auf Chrombasis jeweils Strukturen gleicher Abmessungen auszubilden, dann entsteht das Problem, daß die entsprechenden lichtundurchlässigen Strukturen, die durch Trockenätzen unter Verwendung der Resiststrukturen mit gleichen Abmessungen als Masken ausgebildet werden, verschiedene Abmessungen aufweisen, die auf die Differenz zwischen den Öffnungsverhältnissen in den entsprechenden Bereichen infolge des sogenannten Ladeeffekts zurückzuführen sind, und dadurch eine Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen (CD) verursachen.
Hierbei ist der Ladeeffekt eine Erscheinung wobei sich die Ätzeigenschaften (Ätzgeschwindigkeit, Ansteuerungsverhältnis usw.) in Abhängigkeit von der Größe einer Ätzfläche einer zu ätzenden Schicht ändern, so daß sich eine Verschiebung der kritischen Abmessungen in der Maskenebene ändert (siehe z. B. VSLI Synthetic Dictionary (Science Forum), S. 865 ff.). Genauer gesagt, es handelt sich um die Erscheinung, daß mit zunehmender Ätzfläche der Ausnutzungsgrad von Ätzmitteln abnimmt und die Ätzrate sich vermindert (siehe z. B. Submicron Lithography "Synthetic Technological Material Collection", S. 353 ff.).
Im allgemeinen werden beim Trockenätzen einer Dünnschicht aus einem chromhaltigen Material Chlor und Sauerstoff als Trockenätzgase verwendet, um Chrom durch Erzeugung von Chromylchlorid zu ätzen. Ein Problem ist, daß wegen des großen Beitrags von Radikalen bei dieser Ätzreaktion die Richtwirkung des Ätzfortschritts besonders schwer zu steuern ist.
Als Mittel zur Lösung des Problems mit der Photomaske, das durch die Verminderung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD) infolge des vorstehend beschriebenen Ladeeffekts verursacht wird, gibt es ein Verfahren, wobei die Strukturgenauigkeit beim Ätzen nicht vermindert wird, indem die Ungleichheit der Öffnungsverhältnisse in einem Strukturrandbereich und einem Strukturmittelabschnitt verbessert wird (siehe z. B. die veröffentlichte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. 2001-183809). Konkret handelt es sich dabei um ein Verfahren zum Bereitstellen einer Struktur zur Anpassung des peripheren Öffnungsverhältnisses in einem unbelichteten Bereich, wo bei einem Belichtungsprozeß unter Verwendung einer Photomaske kein Licht aus einer Lichtquelle eingestrahlt wird.
Andererseits gibt es auch ein Verfahren zur Anordnung einer Blindätzstruktur zur Korrektur der Trockenätzrate in einem Strukturbelichtungsbereich oder außerhalb des Strukturbelichtungsbereichs bei der Herstellung einer Phasenverschiebungsphotomaske (siehe z. B. die veröffentlichte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. H8-234410). Bei diesem Verfahren wird als Blindätzstruktur in dem Strukturbelichtungsbereich eine Struktur mit einer Größe benutzt, die nicht größer ist als die Auflösungsgrenze bei der Strukturübertragung.
Bei den herkömmlichen, in JP-A-2001-183809 und JP-A-H8-234410 beschriebenen Verfahren gibt es jedoch das Problem, daß bei Vorhandensein einer lokalen Ungleichheit im Struktur öffnungsverhältnis (d. h. wenn Strukturbereiche mit unterschiedlichen Dichten gemischt existieren) die Bereitstellung einer entsprechenden Ausgleichstruktur kompliziert ist, und daß es schwierig ist, mit der hohen Integration von integrierten Halbleiterschaltkreisen zurande zu kommen. Da ferner die Ausbildung einer Struktur notwendig ist, die normalerweise nicht erforderlich ist, läßt sich eine Vergrößerung der bei der Herstellung einer Photomaske verwendeten Strukturdatenmenge nicht vermeiden. Dies wird zu einem großen Problem bei der in den letzten Jahren erfolgten Produktion von Halbleiterbauelementen mit extrem hoher Integration.
In der Fachliteratur wird in US-A-6 472 107 ein anderes Verfahren zur Unterdrückung des Ladeeffekts beschrieben. Dieses Dokument beschreibt, daß der Ladeeffekt durch Ätzen einer lichtundurchlässigen Schicht unter Verwendung einer harten Maskenschicht aus Ti, TiW, W, Si₃N₄, SiO₂, TiN, aufgeschleudertem Glas oder dergleichen unterdrückt werden kann. Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, wie in JP-A-2001-183809 und JP-A-H8-234410 bei der Herstellung der Photomaske eine normalerweise nicht erforderliche Struktur auszubilden, wie oben beschrieben. Zu beachten ist, daß das Verfahren zum Ätzen der lichtundurchlässigen Schicht unter Verwendung der harten Maskenschicht selbst, wie es in US-A-6 472 107 beschrieben wird, bei Verwendung eines Resists mit geringem Trockenätzwiderstand seit langer Zeit auch als Verfahren zur Lösung des Problems der Verminderung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD) vorgeschlagen worden ist (siehe z. B. die japanische Patentveröffentlichung (JP-B-) Nr. S63-39892). Hinsichtlich der Verbesserung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD) offenbart die veröffentlichte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. H10-69055 beispielsweise als weiteres Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD), daß die Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD) verbessert wird, indem die Dicke einer Chromschicht und die Dicke einer Resistschicht, die etwa die dreifache Dicke der Chromschicht benötigt, verringert werden.
Inzwischen gibt es außer der seit langer Zeit verwendeten, als binäre Maske bezeichneten Photomaske, bei der die lichtundurchlässige Schicht auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet wird, eine Phasenverschiebungsmaske als Photomaske. Die Phasenverschiebungsmaske verbessert den Kontrast eines übertragenen Bildes durch Bereitstellen eines Phasenschieberabschnitts auf der Maske und durch Phasenverschiebung des durch den Phasenschieberabschnitt und einen angrenzenden Abschnitt hindurchtretenden Lichts um 180°, um an einem dazwischenliegenden Grenzabschnitt eine gegenseitige Interferenz des Lichts zu verursachen. Als Art der Phasenverschiebungsmaske werden zum Beispiel ein Levenson-Typ, ein Halbton-Typ, ein chromfreier Typ usw. angegeben. Eine Phasenschieberschicht in der Phasenverschiebungsmaske vom Levenson-Typ wird durch normales Ätzen eines Glases ausgebildet oder besteht aus einer Schicht, die aus einem Material hergestellt wird, das zur Phasenverschiebung dient. Eine Phasenschieberschicht in der Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ besteht aus einer halbdurchlässigen Phasenverschiebungsmaterialschicht. Diese Phasenverschiebungsmasken erfordern an einem Randabschnitt eines Strukturbereichs einen lichtundurchlässigen Ring, um die Streuung von Bestrahlungslicht zu verhindern. Als dieser lichtundurchlässige Ring wird normalerweise eine lichtundurchlässige Schicht auf Chrombasis verwendet. Bei der Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske mit einem solchen lichtundurchlässigen Ring verwendet man normalerweise einen Rohling, in dem eine lichtundurchlässige Schicht auf einer Phasenverschiebungsmaterialschicht ausgebildet ist. Zunächst wird die lichtundurchlässige Schicht geätzt, um eine gewünschte lichtundurchlässige Schichtstruktur auszubilden, dann wird die Phasenverschiebungsmaterialschicht unter Verwendung der lichtundurchlässigen Schichtstruktur als Ätzmaske für die Phasenverschiebungsschicht geätzt, und dann wird die lichtundurchlässige Schicht entfernt, wobei zumindest ein Teil der lichtundurchlässigen Schicht zurückgelassen wird, der als der lichtundurchlässige Ring dienen soll, um dadurch die Phasenverschiebungsmaske herzustellen. Durch Anwendung eines solchen Verfahrens hat die Phasenverschiebungsmaterialschicht im Vergleich zum Ätzen unter Verwendung einer Resistschicht als Maske eine höhere Genauigkeit der kritischen Abmessungen erzielt.
Unterdessen ist in den letzten Jahren die Integration der Halbleiterbauelemente weiter vorangetrieben worden, wobei die auch die Entwicklung der Linienbreite von einer Linienbreite bis zu 130 nm zu einem Wert von 90 nm, 65 nm und weiter bis zu 45 nm diskutiert worden ist, so daß auch eine höhere Strukturverdichtung gefördert wurde. Daher besteht eine Tendenz, daß auch Photomaskenstrukturen noch feiner ausgebildet werden und auch für deren Genauigkeit der kritischen Abmessungen viel strengere Werte erforderlich sind. Außerdem besteht eine Tendenz zur Zunahme von Strukturdichtedifferenzen, da die Diversifikation der Strukturen vorangetrieben worden ist.
Wie oben dargelegt, beschreibt US-A-6 472 107, daß der Ladeeffekt durch Verwendung der harten Maske unterdrückt wird, und JP-B-S63-39892 beschreibt die Verbesserung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen durch Verwendung der harten Maske. Um jedoch den Ladeeffekt zu unterdrücken und die hohe Genauigkeit der kritischen Abmessungen unter den Umständen immer feinerer Ausbildung und fortschreitender Dichteunterschiede der Strukturen zu erreichen, wie oben beschrieben, ist die Verwendung der harten Maske allein nicht ausreichend, und eine weitere technologische Verbesserung ist erforderlich.
Da andererseits hinsichtlich der Verbesserung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen unter den vorstehenden Umständen bei dem in JP-A-H10-69055 beschriebenen Verfahren die lichtundurchlässige Schicht auf Chrombasis eine vorgeschriebene Undurchsichtigkeitseigenschaft erfordert (z. B. eine optische Dichte (OD) von mindestens 3,0), existiert eine Grenze für die Dickenverminderung der lichtundurchlässigen Schicht und folglich auch eine Grenze für die Dickenverminderung des Resists, und daher existiert eine Grenze für die Verbesserung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen.
Bei der Herstellung der Phasenverschiebungsmaske spiegelt sich ferner die Strukturform der lichtundurchlässigen Schicht, die als Ätzmaske dienen soll, direkt in der Strukturform der Phasenverschiebungsmaterialschicht wider, und daher spielt eine Abmessungskontrolle der Struktur der lichtundurchlässigen Schicht eine sehr wichtige Rolle. Insbesondere ist die Phasenverschiebungsmaske eine Maske, die im Vergleich zur binären Maske bei der Feinausbildung einer Struktur in einem Halbleiterbauelement wirksam ist. Da in den letzten Jahren die noch feinere Ausbildung von Strukturen vorangetrieben worden ist, war eine noch strengere Maßgenauigkeit von Phasenverschiebungsmaterialschichten erforderlich. Andererseits existiert auch das Problem, daß in Abhängigkeit vom Ätzzustand der Phasenverschiebungsmaterialschicht die Oberfläche der lichtundurchlässigen Schicht auf Chrombasis beim Ätzen der Phasenverschiebungsmaterialschicht beschädigt wird und erzeugte Teilchen dadurch das Ätzen der Phasenverschiebungsmaterialschicht beeinträchtigen und als Strukturdefekt zurückbleiben, wodurch folglich die Ansteuerungsbreite im Ätzzustand eingeengt wird.
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die vorstehenden Probleme zu lösen.
Konkret besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bereitzustellen, das den Ladeeffekt unterdrücken und beim Ausbilden einer hochgenauen Struktur durch Trockenätzen in einer Photomaske mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses (Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen aufgrund des Ladeeffekts wird ein Problem) eine hohe Genauigkeit der kritischen Abmessungen erzielen kann.
Ferner besteht eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, das eine Struktur mit hoher Genauigkeit der kritischen Abmessungen ausbilden kann, obwohl die vorstehend beschriebenen Bereiche (über die gesamte Oberfläche der Maske) eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses in der Maskenebene aufweisen (Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen wird ein Problem), sowie einen Photomaskenrohling zur Verwendung in dem Verfahren bereitzustellen.
Darüberhinaus besteht eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bereitzustellen, das bei der Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ oder einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ oder vom chromfreien Typ eine Phasenverschiebungsschicht mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses (Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen wird ein Problem) den Ladeef fekt unterdrücken und beim Ätzen einer lichtundurchlässigen Schicht als Ätzmaskenschicht eine hohe Genauigkeit der kritischen Abmessungen erzielen kann.
Offenbarung der Erfindung
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Photomaske bereitgestellt, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine Chromstruktur ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Photomaskenrohlings, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat mindestens eine Chromschicht zur Ausbildung der Chromstruktur, eine Ätzmaskenschicht aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Ätzen der Chromschicht sowie eine Resistschicht aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht mit einer gewünschten Struktur, um eine Resiststruktur auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur auszubilden; und Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur als Maske, um die Chromstruktur auszubilden, wobei das Trockenätzen der Chromschicht unter einer Bedingung ausgeführt wird, die unter Bedingungen ausgewählt ist, die eine Beschädigung der Resiststruktur bis zu einem Grade verursachen, der beim Ätzen der Chromschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske unzulässig ist.
Bei dem vorstehenden Photomaskenherstellungsverfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, daß die Bedingung, die zu einer Beschädigung der Resiststruktur führt, die beim Ätzen der Chromschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske unzulässig ist, eine Bedingung ist, welche die Anisotropie des Trockenätzens erhöht, und/oder eine Bedingung, welche die Ätzmitteldichte beim Ätzen erhöht. Ferner kann die Photomaske eine binäre Maske mit der Chromstruktur auf dem lichtdurchlässigen Substrat sein. Sie kann so konfiguriert sein, daß ferner ein Schritt zum Ablösen der Ätzmaskenstruktur nach der Ausbildung der Chromstruktur einbezogen wird. Ferner kann die Ätzmaskenstruktur auf der Chromstruktur als eine Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion belassen werden. Die Photomaske kann eine Phasenverschiebungsmaske sein, und der Photomaskenrohling kann eine Phasenverschiebungsschicht zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat und der Chromschicht aufweisen und kann so konfiguriert sein, daß ferner ein Schritt zur Ausbildung der Phasenverschiebungsstruktur unter Verwendung der Chromstruktur als Maske nach dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur einbezogen wird. Die Photomaske kann eine Phasenverschiebungsmaske sein und kann so konfiguriert sein, daß nach dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur ein Schritt zur Strukturierung des lichtdurchlässigen Substrats einbezogen wird, um unter Verwendung der Chromstruktur als Maske eine Phasenverschiebungsrille auszubilden.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Photomaskenherstellungsverfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ bereitgestellt, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschichtstruktur ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Photomaskenrohlings, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat mindestens eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht zur Ausbildung der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschichtstruktur, eine Chromschicht zur Ausbildung der Chromstruktur, eine Ätzmaskenschicht aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht mit einer gewünschten Struktur zum Ausbilden einer Resiststruktur; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske zur Ausbildung einer Ätzmaskenstruktur; Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur als Maske zur Ausbildung der Chromstruktur; Anwenden des Tro ckenätzens auf die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht unter Verwendung der Chromstruktur als Maske zur Ausbildung einer halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschichtstruktur; und Entfernen eines gewünschten Teils oder der gesamten Chromschichtstruktur.
Bei dem vorstehenden Photomaskenherstellungsverfahren nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ätzmaskenstruktur beim Trockenätzen der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht abgelöst werden. Die Ätzmaskenstruktur kann als Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion auf der Chromstruktur belassen werden. Die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht kann eine oberste Schicht aus einem Material aufweisen, das Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält. Die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht kann ein Film von einschichtiger Struktur sein, der aus einem Material besteht, das Metall, Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Photomaskenherstellungsverfahren zur Herstellung einer chromfreien Phasenverschiebungsmaske bereitgestellt, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine lichtdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Herstellen eines Photomaskenrohlings, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat mindestens eine Chromschicht zur Ausbildung der Chromstruktur, eine Ätzmaskenschicht aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht mit einer gewünschten Struktur zur Ausbildung einer Resiststruktur; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur als Maske, um die Chromstruktur auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf das lichtdurchlässige Substrat unter Verwendung der Chromstruktur als Maske, um die lichtdurchlässige Phasen verschiebungsstruktur auszubilden; und Entfernen eines gewünschten Teils oder der gesamten Chromstruktur.
Bei dem vorstehenden Photomaskenherstellungsverfahren nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ätzmaskenstruktur beim Trockenätzen des lichtdurchlässigen Substrats abgelöst werden. Ferner kann die Ätzmaskenstruktur als Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion auf der Chromstruktur belassen werden.
Bei den vorstehenden Photomaskenherstellungsverfahren nach dem ersten bis dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren so gestaltet werden, daß es vor dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur einen Schritt zum Ablösen der Resiststruktur einschließt, die in dem Schritt zur Ausbildung der Ätzmaskenstruktur zurückbleibt. Die Ätzmaskenschicht aus dem Material auf anorganischer Basis besteht vorzugsweise aus einem Material, das mindestens eines der Elemente Molybdän, Silicium, Tantal und Wolfram enthält. In dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur ist eine Ätzrate der Chromschicht vorzugsweise mindestens gleich der zehnfachen Ätzrate der Ätzmaskenstruktur.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Photomaskenrohling bereitgestellt, der als Basiselement für die Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ dient, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschichtstruktur mit einer gewünschten Öffnung ausgebildet wird, wobei der Photomaskenrohling dadurch gekennzeichnet ist, daß eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht, eine Chromschicht und eine Ätzmaskenschicht aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Trockenätzen der Chromschicht in dieser Reihenfolge auf das lichtdurchlässige Substrat auflaminiert sind.
In dem vorstehend beschriebenen Photomaskenrohling nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht eine oberste Schicht aufweisen, die aus einem Material besteht, das Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält. Die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht kann ein Film von einschichtiger Struktur sein, der aus einem Material besteht, das Metall, Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält. Die Ätzmaskenschicht kann aus einem Material bestehen, das beim Trockenätzen der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht ablösbar ist. Die Ätzmaskenschicht kann ein Film mit reflexionsverhindernder Funktion sein.
Bei der vorliegenden Erfindung wird als Ätzmaske für die Chromschicht die Ätzmaskenstruktur verwendet, die aus dem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Ätzen der Chromschicht besteht.
Das Trockenätzen wird normalerweise ausgeführt, indem Ionen und Radikale erzeugt werden und diese Ätzmittel mit einem Ätzobjekt zur Reaktion gebracht werden. Im allgemeinen besteht die Ansicht, daß beim Trockenätzen einer Chromschicht unter Verwendung eines Gasgemischs aus einem Gas auf Chlorbasis (z. B. Cl₂) und einem Gas auf Sauerstoffbasis (z. B. O₂) als Trockenätzgas die Reaktion hauptsächlich mit der Wirkung von Radikalen erfolgt. Das hauptsächlich mit Radikalen erfolgende Trockenätzen ist als ein Verfahren definiert, bei dem kontrollierbar mehr Radikale als Ionen als Ätzmittel erzeugt und dann mit einem Ätzobjekt zur Reaktion gebracht werden. Beim Trockenätzen einer Chromschicht besteht die Ansicht, daß bei der Herstellung einer Maske mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses in der Maskenebene der Ladeeffekt erzeugt wird, der auf eine Differenz in der Ätzfläche der Chromschicht und eine Differenz im Beschichtungsverhältnis einer Resiststruktur zurückzuführen ist, verursacht durch Verbrauch von Sauerstoffradikalen infolge isotropen Ätzens eines Resists, das durch isotrope Ätzkomponenten verursacht wird, die Radikale, Sauerstoffradikale usw. sind, und so fort. Wenn andererseits bei der Ausführung des Ätzens einer Chromschicht unter Verwendung einer Ätzmaskenstruktur aus einem Material auf anorganischer Basis als Maske eine Struktur mit geringerem Einfluß des Ladeeffekts und geringerer Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen im Vergleich zu einer unter optimalen Bedingungen durch Trockenätzen gebildeten Chromschichtstruktur als Ätzmaske verwendet wird, kann eine mit einer solchen Strukturform übertragene Chromschichtstruktur einen ge ringeren Einfluß des Ladeeffekts und eine geringere Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen aufweisen als die herkömmliche Struktur. Um eine derartige Ätzmaskenstruktur zu erhalten, werden beispielsweise die folgenden drei Verfahren angeführt.
Als erstes Verfahren wird ein Verfahren angeführt, wo bei der Auswahl eines Materials einer Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis (einer Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis) sowie einer Art und eines Zustands eines Trockenätzgases eine Kombination ausgewählt wird, die ein Trockenätzen ermöglicht, bei dem die Reaktion hauptsächlich mit der Wirkung von Ionen auftritt. Das Trockenätzen hauptsächlich mit Ionen ist als ein Verfahren definiert, bei dem als Ätzmittel kontrollierbar mehr Ionen als Radikale erzeugt und mit einem Ätzobjekt zur Reaktion gebracht werden. Bei dem hauptsächlich mit Ionen erfolgenden Trockenätzen wird im Vergleich zu dem hauptsächlich mit Radikalen erfolgenden Trockenätzen gewöhnlich ein anisotropes Ätzen ausgeführt, und eine Verschiebung der kritischen Abmessungen (CD) kann daher beim Ätzen vermindert werden. Ferner sind bei dem hauptsächlich mit Ionen erfolgenden Trockenätzen die anisotropen Ätzkomponenten größer, und es wird gewöhnlich eine Struktur mit hervorragender Querschnittsform gebildet. Als Gas, das bei einem derartigen, hauptsächlich mit Ionen erfolgenden Trockenätzen zu verwenden ist, kann z. B. ein Gas auf Fluorbasis eingesetzt werden, wie etwa SF₆, CF₄, C₂F₆ oder CHF₃, oder ein Gasgemisch davon mit He, H₂, N₂, Ar, C₂H₄ oder O₂, oder ein Gas auf Chlorbasis, wie z. B. Cl₂ oder CH₂Cl₂, oder ein Gasgemisch davon mit He, H₂, N₂, Ar oder C₂H₄.
Als zweites Verfahren wird ein Verfahren angeführt, wo bei der Auswahl eines Materials einer Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis (einer Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis) sowie einer Art und eines Zustands eines Trockenätzgases das Ätzansteuerungsverhältnis bezüglich der Resistschicht (Ätzrate des Ätzmaskenstrukturmaterials auf anorganischer Basis/Ätzrate des Resists) größer eingestellt wird als das Ätzansteuerungsverhältnis zwischen einer Chromschichtstruktur (Chromschicht) und der Resistschicht unter den optimalen Ätz bedingungen der Chromschicht. Durch Erhöhen des vorstehenden Ansteuerungsverhältnisses wird es möglich, eine Verschiebung der kritischen Abmessungen (CD) der Struktur beim Ätzen zu vermindern. In diesem Fall ist das Verhältnis (Ätzrate der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis/Ätzrate des Resists) vorzugsweise gleich zwei oder mehr.
Als drittes Verfahren wird ein Verfahren angeführt, wobei die Dicke einer Ätzmaskenstruktur kleiner als die Dicke einer Chromschicht eingestellt wird. Da die Chromschicht grundsätzlich unter Verwendung einer Ätzmaskenstruktur als Maske geätzt wird, braucht die Dicke einer Resiststruktur, die für das Ätzen der Chromschicht notwendig ist, nicht berücksichtigt zu werden. Als Ergebnis wird es durch Ausbilden der Ätzmaskenstruktur als dünnere Schicht möglich, die Dicke des Resists zu vermindern, die für das Ätzen der Struktur notwendig ist, so daß man die Ätzmaskenstruktur mit hoher Auflösung erhalten kann. Das heißt, wenn die Resiststruktur dünn ist, kann die Resiststruktur mit einer besseren Strukturquerschnittsform ausgebildet werden, so daß auch die Genauigkeit der kritischen Abmessungen der Ätzmaskenstruktur verbessert wird, die unter Verwendung einer solchen Resiststruktur ausgebildet wird. Ferner kann, wie oben beschrieben, das Trockenätzen für die Chromstruktur grundsätzlich unter ausschließlicher Verwendung der Ätzmaskenstruktur ausgeführt werden, und daher läßt sich das Ätzen der Chromschicht in Gegenwart einer kleinen Resistmenge ausführen, d. h. allein der Reststruktur des dünnen Resists, oder im Zustand ohne Resist, indem der Resistablöseprozeß durchgeführt wird. Dementsprechend kann der Ladeeffekt weiter reduziert werden, als dessen Ursache der Verbrauch von Sauerstoffradikalen durch die Resiststruktur angesehen wird. In diesem Fall wird die Dicke der Ätzmaskenschicht vorzugsweise auf 5 bis 30 nm eingestellt.
Zu beachten ist, daß die vorstehenden ersten bis dritten Verfahren einzeln nacheinander oder kombiniert und gleichzeitig angewandt werden können.
Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung das Trockenätzen auf die Chromschicht angewandt, wobei als Maske die Ätzmaskenstruktur benutzt wird, die eine Struk tur mit einem geringeren Einfluß des Ladeeffekts und hervorragend (niedriger) Genauigkeitsschwankung der kritischen Abmessungen aufweist. Daher wird im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren mit Verwendung einer Resiststruktur als Maske, deren Strukturform während des Trockenätzens der Chromschicht beeinträchtigt wird, die Strukturgenauigkeit (Genauigkeit der kritischen Abmessungen und ihre Schwankung) der Chromstruktur wesentlich verbessert.
Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung das Trockenätzen der Chromschicht unter einer Bedingung ausgeführt, die unter Bedingungen ausgewählt ist, die zur Beschädigung der Resiststruktur in einem Grade führen, der beim Ätzen der Chromschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske unzulässig ist. Als Bedingung, die zu einer starken Beschädigung der Resiststruktur führt, wird eine Bedingung mit hoher Anisotropie des Ätzvorgangs angegeben. Wie oben beschrieben, erfolgt zwar das Ätzen der Chromschicht überwiegend mit Radikalen, die als isotrope Ätzkomponenten angesehen werden, aber es ist möglich, den Ionencharakter durch Steuerung der Trockenätzbedingungen zu verstärken und infolgedessen die Anisotropie zu erhöhen. Da die Erhöhung der Anisotropie die Bedingung ist, welche die Beschädigung der Resiststruktur erleichtert, kann sie beim herkömmlichen Ätzen der Chromschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske nicht angewandt werden. Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung die Ätzmaskenstruktur als Maske dient, braucht die Beschädigung der Resiststruktur nicht berücksichtigt zu werden, so daß eine solche Bedingung angewandt werden kann. Selbst wenn die Erhöhung der Anisotropie nicht nur eine Erhöhung der Rechtwinkligkeit der Strukturquerschnittsform verursacht, sondern wegen eines gewissen Ladeeffekts auch zum Auftreten einer Schwankung der Ätzrate in der Maskenebene führt, da das seitliche Ätzen der Struktur zögernd fortschreitet, wird die Schwankung der Verschiebung der kritischen Abmessungen (CD) in der Ebene vermindert. Da ferner der Grad des seitlichen Ätzens auch klein im Vergleich zum Überätzen ist, das ausgeführt wird, um die Querschnittsform der Chromschichtstruktur rechtwinklig zu machen, kann die Verschiebung der kritischen Parameter (CD) der Struktur, die auf das Überätzen zurückzuführen ist, im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren viel stärker kontrolliert werden.
Als Bedingung, die zu einer starken Beschädigung der Resiststruktur führt, wird ferner eine Bedingung angegeben, welche die Dichte von Ätzmitteln erhöht. Als Verfahren zur Verminderung des Ladeeffekts wird ein Verfahren in Betracht gezogen, das den Ausnutzungsgrad der Ätzmittel in der Ebene durch Anwendung einer Trockenätzbedingung konstant hält, welche die Dichte der Ätzmittel erhöht. Da jedoch diese Bedingung auch die Beschädigung der Resiststruktur erleichtert, kann sie beim herkömmlichen Ätzen der Chromschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske nicht angewandt werden. Insbesondere wird eine derartige Trockenätzbedingung, welche die Dichte der Ätzmittel unter der Bedingung mit Erhöhung der Anisotropie erhöht, niemals angewandt, da eine erhebliche Beschädigung der Resiststruktur verursacht wird. Da bei der vorliegenden Erfindung die Ätzmaskenstruktur als Maske dient, braucht die Beschädigung der Resiststruktur nicht berücksichtigt zu werden, so daß eine derartige Bedingung angewandt werden kann.
Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung die Anwendung der beim herkömmlichen Verfahren nicht anwendbaren Trockenätzbedingung der Chromschicht ermöglicht, die den Ladeeffekt unterdrückt, um die Genauigkeit der kritischen Abmessungen zu verbessern. Infolgedessen wird es möglich, den Bereich der Steuerbarkeit der Trockenätzbedingungen der Chromschicht zu verbreitern.
Zu beachten ist, daß beim Trockenätzen der Chromschicht der Zustand hoher Anisotropie durch Anwendung der Bedingung erreicht werden kann, welche den Ionencharakter bei dem überwiegend mit Radikalen ausgeführten Trockenätzen verstärkt. Die Bedingung, welche den Ionencharakter verstärkt, ist vorzugsweise die Verstärkung des Ionencharakters bis zu einem Grad, wo annähernd gleich viele Ionen und Radikale vorhanden sind.
Beim erfindungsgemäßen Trockenätzen wird als Steuerungsverfahren für die Ätzmittel bei der überwiegend mit Radikalen erfolgenden Ausführung des Trockenätzens, wobei der Ionencharakter verstärkt wird, ein Verfahren zur Steuerung verschiedener Trockenätzbedingungen angegeben (z. B. des Drucks in einer Kammer, der Gasdurchflußgeschwindigkeit und der HF-Leistung). Das heißt, das überwiegend mit Ionen oder Radikalen ausgeführte Trockenätzen wird nicht auf der Basis einer Gasart festgelegt, sondern sogar bei Verwendung der gleichen Gasart ist es durch Steuerung der Trockenätzbedingungen möglich, sowohl das Trockenätzen hauptsächlich mit Ionen als auch das Trockenätzen hauptsächlich mit Radikalen auszuführen. Ferner kann als Verfahren zur Erhöhung der Ätzmitteldichte auch das Verfahren zur Steuerung verschiedener Trockenätzbedingungen angeführt werden (z. B. des Drucks in einer Kammer, der Gasdurchflußgeschwindigkeit und HF-Leistung).
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der Resistschicht von einer Beziehung mit der vorstehend beschriebenen Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis beim Trockenätzen abhängig, und Zusammensetzungen und Dicken der vorstehenden Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis und der vorstehenden lichtundurchlässigen Schicht können berücksichtigt werden. Die Resistschicht benötigt eine solche Dicke, daß die Resistschicht zumindest bis zum Abschluß des Ätzens (einschließlich des Überätzens) der Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis oder danach bestehend bleibt. Die Dicke der Resistschicht kann so festgesetzt werden, daß die Resistschicht bis zum Abschluß des Ätzens (einschließlich des Überätzens) der lichtundurchlässigen Schicht bestehend bleibt. Konkret beträgt die Dicke vorzugsweise 50 nm bis 500 nm.
Die Resiststruktur kann vor der Ausbildung der Chromschichtstruktur entfernt werden. In diesem Fall wird die Chromschichtstruktur unter ausschließlicher Verwendung der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis als Maske ausgebildet.
Bei dem hauptsächlich mit Radikalen ausgeführten Trockenätzen ist das Ätzansteuerungsverhältnis der Chromschicht zu dem Ätzmaskenstrukturmaterial auf anorganischer Basis vorzugsweise gleich 10 oder mehr (die Ätzrate der lichtundurchlässigen Schicht ist mindestens gleich der zehnfachen Ätzrate des Ätzmaskenstrukturmaterials auf anorganischer Basis). Die Dicke des Ätzmaskenstrukturmaterials auf anorganischer Basis ist im Sinne einer Beziehung zum Trockenätzen der Chromschicht von der Dicke der Chromschicht abhängig, und die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis erfordert eine solche Dicke, daß die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis bis zum Abschluß des Ätzens (einschließlich des Überätzens) der Chromschicht oder danach bestehen bleibt. Konkret beträgt die Dicke 5 nm bis 100 nm, und bei Berücksichtigung der Verringerung der Ätzmaskendicke wird sie vorzugsweise auf 5 bis 30 nm festgesetzt.
Die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis kann nach Ausbildung der Chromschichtstruktur durch ein Verfahren wie z. B. Trockenätzen oder Naßätzen entfernt werden. Wenn andererseits die Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis mit einer Zusammensetzung und einer Dicke ausgebildet wird, die reflexionsmindernde Wirkung aufweisen, kann die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis als reflexionsmindernde Schicht verwendet werden, ohne sie zu entfernen. Bei dieser Konfiguration kann der Einfluß der bei der Belichtung hervorgerufenen Mehrfachreflexion in einem Projektionssystem wirksam unterdrückt werden.
Andererseits kann eine reflexionsmindernde Schicht zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat und der lichtundurchlässigen Schicht ausgebildet werden. Bei dieser Konfiguration kann der bei der Belichtung hervorgerufene Einfluß der Mehrfachreflexion in einem Beleuchtungssystem wirksam unterdrückt werden. In diesem Fall wird vorzugsweise der Prozeß der Entfernung der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis unnötig.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die lichtundurchlässige Schicht mit einer Zusammensetzung und einer Dicke konfiguriert, um eine vorgeschriebene Undurchlässigkeitswirkung gegen Bestrahlungslicht aufzuweisen, z. B. Bestrahlungslicht, das man durch einen KrF-Excimerlaser, einen ArF-Excimerlaser oder einen F₂-Excimerlaser erhält. Hierbei beträgt die Wellenlänge des KrF-Excimerlasers etwa 248 nm, die Wellenlänge des ArF-Excimerlasers beträgt etwa 193 nm, und die Wellenlänge des F₂-Excimerlasers beträgt etwa 157 nm.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die lichtundurchlässige Schicht entweder eine Schicht aus einer einheitlichen Zusammensetzung oder eine Schicht mit abgestufter Zusammenset zung und sukzessiver Modulation der Zusammensetzung in Dickenrichtung sein.
Die Chromschicht stellt eine Schicht dar, die hauptsächlich aus Chrom besteht. Die Chromschicht ist nicht auf eine ausschließlich aus Cr bestehende Schicht beschränkt, sondern umfaßt eine Einzelschicht, mehrere Schichten, eine Schicht mit abgestufter Zusammensetzung oder dergleichen aus CrO (wodurch der Einbau von Chrom und Sauerstoff dargestellt und nicht deren Gehalte spezifiziert werden, die im folgenden gültig sein sollen), CrN, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON oder dergleichen.
Als Trockenätzgas werden beim Ätzen der Chromschicht normalerweise ein halogenhaltiges Gas und ein sauerstoffhaltiges Gas verwendet. Als halogenhaltiges Gas ist Cl₂ am beliebtesten, und es werden SiCl₄, HCl, CCl₄ CHCl₃ usw. angeführt. Ferner kann ein Gas verwendet werden, das Brom oder Iod verwendet. Andererseits ist als sauerstoffhaltiges Gas O₂ am beliebtesten, aber CO₂, CO oder dergleichen können auch eingesetzt werden.
Bei den Photomaskenherstellungsverfahren mit den entsprechenden, vorstehend beschriebenen Konfigurationen unterliegen die Verfahren zur Ausbildung verschiedener Schichtarten keiner Beschränkung. Die Schichten können durch Anwendung von Sputtervorrichtungen für Durchlaufverarbeitung, Einzelwaferverarbeitung, Chargenverarbeitung usw. ausgebildet werden. Natürlich können alle Schichten unter Verwendung der gleichen Vorrichtung oder einer Kombination von mehreren Vorrichtungen auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet werden.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Photomaske bereitgestellt, wobei eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis (Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis) aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente Molybdän, Silicium, Tantal und Wolfram enthält.
Als Material der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis werden z. B. Mo allein, MoSi, MoSiO, MoSiN, MoSiON, Si allein, SiO, SiN, SiON, Ta allein, TaB, W, WSi, TaSi oder amorpher Kohlenstoff angeführt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Verfahren zur Herstellung der binären Maske beschränkt, bei dem auf dem lichtdurchlässigen Substrat die lichtundurchlässige Chromstruktur ausgebildet wird, sondern ist auch auf das Verfahren zur Herstellung der Phasenverschiebungsmaske anwendbar, bei dem die Phasenverschiebungsstruktur durch Ätzen unter Verwendung der Chromstruktur als Maske ausgebildet wird.
Als Phasenverschiebungsmaske existiert eine Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ, bei der die Phasenverschiebungsschicht halbdurchlässig ist. Als Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ werden ein einschichtiger Typ oder ein mehrschichtiger Typ angeführt.
In der Phasenverschiebungsmaske vom mehrschichtigen Halbton-Typ wird auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet. Eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis kann zur Ausbildung einer Chromschichtstruktur benutzt werden, die als Maske bei der Ausbildung der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsstruktur verwendet wird (Modus A).
Andererseits kann in dem Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ beispielsweise eine zweischichtige Phasenverschiebungsmaske hergestellt werden, indem die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis mit einer Zusammensetzung und einer Dicke konfiguriert wird, die eine Phasenverschiebungswirkung aufweisen, und indem die Chromschichtstruktur mit einer Zusammensetzung und einer Dicke konfiguriert wird, die eine halbdurchlässige Wirkung aufweisen. (Modus B)
Als weiteres Beispiel der zweischichtigen Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ gibt es eine Maske, in der auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, die aus einer Phasenverschiebungsschicht und einer dünnen Chromschicht besteht. Im Fall dieses Beispiels kann eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis bei der Ausbildung einer dünnen Chromstruktur verwendet werden, die bei der Ausbildung einer Struktur der Phasenverschiebungsschicht in der unteren Schicht verwendet wird. In diesem Fall kann die Ätzmaskenstruktur auf anorgani scher Basis so gewählt werden, daß sie eine lichtundurchlässige Funktion aufweist und die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis teilweise entfernt wird, so daß sie in Abschnitten zurückbleibt, wo die lichtundurchlässige Funktion erforderlich ist. (Modus C)
In der mehrschichtigen Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ ist die halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur mehrschichtig strukturiert und weist in der gesamten mehrschichtigen Struktur eine gewünschte Lichtdurchlässigkeit und Phasendifferenz auf. Als Beispiel für den zweischichtigen Typ existiert eine Maske, in der auf einem lichtdurchlässigen Substrat eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet ist, die aus einer durchlässigkeitsregulierenden Schicht und einer Phasenverschiebungsschicht besteht. Im Fall dieses Beispiels kann eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis bei der Ausbildung einer Chromstruktur benutzt werden, die bei der Ausbildung einer Struktur der obersten Schicht der Phasenverschiebungsschicht verwendet wird. (Modus D)
Ferner kann in der vorliegenden Erfindung auch eine Phasenverschiebungsmaske vom sogenannten Substratätztyp hergestellt werden.
Zum Beispiel kann eine Phasenverschiebungsmaske vom sogenannten Substratätztyp hergestellt werden, indem eine Chromschichtstruktur mit einer Zusammensetzung und einer Dicke konfiguriert wird, die eine halbdurchlässige Wirkung aufweisen, und indem ein Teil oder das gesamte vorkommende lichtdurchlässige Substrat so geätzt wird, daß es in Bezug auf Durchlicht, das durch die Chromstruktur hindurchtritt, eine vorgeschriebene Phasendifferenz aufweist. (Modus E)
Als weiteres Beispiel der Phasenverschiebungsmaske vom sogenannten Substratätztyp existiert ferner eine Phasenverschiebungsmaske vom sogenannten Ätztyp (Levenson-Maske), in der eine Chromschichtstruktur als Linienrasterstruktur auf der Oberfläche erscheint und eine Seite eines angrenzenden lichtdurchlässigen Substrats so geätzt wird, daß es in Bezug auf seine andere Seite eine vorgeschriebene Phasendifferenz aufweist. Eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis kann bei der Ausbildung einer Chromstruktur verwendet werden, die beim Ätzen des Substrats als Maske dient. (Modus F)
Als weiteres Beispiel der Phasenverschiebungsmaske existiert ferner eine Maske, in der unter Verwendung einer halbdurchlässigen Chromschichtstruktur mit einer Phasendifferenz von annähernd null eine Öffnungsstruktur und um diese herum eine Hilfsstruktur ausgebildet werden, und die Hilfsstruktur wird auf dem Substrat so geätzt, daß sie in Bezug auf die Öffnungsstruktur eine Phasendifferenz von annähernd 180° aufweist. In dieser Maske kann eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis für die Ausbildung der Chromstruktur benutzt werden, die als Maske beim Ätzen des Substrats dient. In diesem Fall kann die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis so gewählt werden, daß sie eine lichtundurchlässige Funktion aufweist, und die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis kann teilweise entfernt werden, so daß sie in Abschnitten bestehen bleibt, wo die lichtundurchlässige Funktion benötigt wird. (Modus G)
Als weiteres Beispiel der Phasenverschiebungsmaske gibt es ferner eine Maske, in der auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter Verwendung einer halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht mit einer Phasendifferenz von annähernd 180° eine Öffnungsstruktur und um diese herum eine Hilfsstruktur ausgebildet sind, und die Öffnungsstruktur wird auf dem Substrat so geätzt, daß sie bezüglich der Hilfsstruktur eine Phasendifferenz von etwa 180° aufweist. In dieser Maske kann eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis benutzt werden, um eine Chromstruktur auszubilden, die als Maske beim Ätzen der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht und/oder des Substrats verwendet wird. (Modus H)
Als weiteres Beispiel der Phasenverschiebungsmaske gibt es ferner eine sogenannte chromfreie Phasenverschiebungsmaske, in der ein lichtdurchlässiges Substrat zu einer vorgeschriebenen Strukturform geätzt wird, so daß diese eine vorgeschriebene Phasendifferenz aufweist. Eine Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis kann benutzt werden, um eine Struktur einer Chromschicht auszubilden, die als Maske beim Ätzen des Substrats verwendet. (Modus I) Zu beachten ist, daß die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis in den vorstehenden Modi A, D, E, F, H und I als reflexionsmindernde Schicht belassen werden kann.
Besonders bei der Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ und der Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ wird durch Verwendung der Ätzmaske auf anorganischer Basis eine Verminderung des Ladeeffekts erreicht, und ferner funktioniert die Ätzmaske auf anorganischer Basis beim Ätzen der Phasenverschiebungsschicht oder des Substrats als Schutzschicht für die Chromschicht. Daher wird die Beschädigung der Oberfläche der Chromschicht vermindert, so daß es möglich ist, das Problem, daß dadurch erzeugte Teilchen durch das Ätzen der Phasenverschiebungsmaterialschicht übertragen werden und als Strukturfehler zurückbleiben, erheblich zu vermindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung von Photomaskenherstellungsverfahren nach einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein typisches Diagramm einer in den Ausführungsformen ausgebildeten Resiststruktur.
3 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung von Photomaskenherstellungsverfahren nach einer dritten und einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
[Erste Ausführungsform]
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 ein Photomaskenherstellungsverfahren nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wurde ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und einem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, in der mehrere Chrom-(Cr-)Targets in der gleichen Kammer angeordnet waren, eine lichtundurchlässige Chromschicht 2 auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet (siehe 1(a)).
Konkret wurde zunächst ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) ausgeführt (Ar:N₂ = 72:28 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), um dadurch eine CrN-Schicht mit einer Dicke von 20 [nm] auszubilden.
Anschließend wurde ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Methan (CH₄) ausgeführt (Ar:CH₄ = 96,5:3,5 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), um dadurch eine CrC-Schicht mit einer Dicke von 37 [nm] auf der CrN-Schicht auszubilden.
Anschließend wurde ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoffmonoxid (NO) ausgeführt (Ar:NO = 87,5:12,5 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), tun dadurch eine CrON-Schicht mit einer Dicke von 15 [nm] auf der CrN-Schicht auszubilden.
Die vorstehenden CrN-, CrC- und CrON-Schichten wurden nacheinander unter Verwendung der Durchlaufsputtervorrichtung ausgebildet, so daß die lichtundurchlässige Chromschicht 2, welche diese CrN-, CrC- und CrON-Schichten enthielt, so konfiguriert wurde, daß sich diese Komponenten kontinuierlich in Dickenrichtung der Schicht änderten.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Mo:Si = 20:80 [Mol-%]) ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) ausgeführt (Ar:N₂ = 10:90 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), um dadurch eine anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 92 [nm] auf der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 auszubilden (siehe 1(b)).
Dann wurde nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren (siehe 1(c)) ein elektronenstrahlempfindlicher Positivresist (ZEP7000; hergestellt von der Zeon Corporation) in einer Dicke von 400 [nm] auf die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis aufgebracht.
Nach dem vorstehenden Verfahren wurde ein Photomaskenrohling 11 hergestellt, wobei die lichtundurchlässige Chromschicht 2, die anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf MoSiN-Basis und der Resist 4 in dieser Reihenfolge auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet wurden.
Dann wurde der Resist 4 unter Verwendung des JBX9000-Geräts, hergestellt von JEOL Ltd., mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch eine Resiststruktur 41 (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt (siehe 1(d)).
Die ausgebildete Resiststruktur 41 weist in ihrer Ebene einen Abschnitt A und einen in der gleichen Struktur ausgebildeten Abschnitt B auf. In einem Bereich mit vorgeschriebener Fläche, der den Abschnitt A einschließt, wird der Resist um den Abschnitt A herum nicht entfernt, sondern verbleibt an der Oberfläche, während in einem Bereich (dem weißen Abschnitt in der Figur) mit der gleichen vorgeschriebenen Fläche, der den Abschnitt B einschließt, der Resist um den Abschnitt B herum entfernt wird, so daß die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis auf der Oberfläche erscheint. Das heißt, durch Vergleich der Strukturen in den Abschnitten A und B ist es möglich, die CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) zu beurteilen, die man erhält, wenn Strukturbereiche mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses gemischt in der Ebene einer Maske vorhanden sind.
Dann wurden die Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur 41 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung eines CD-SEM (EMU-220), hergestellt von Holon Inc., gemessen.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41 als Maske das Trockenätzen mit überwiegendem Ionencharakter unter einem Druck von 5 [mmTorr] unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He ausgeführt, um die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis zu ätzen und dadurch eine Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis auszubilden (siehe 1(e)).
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41 und der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis als Masken ein Trockenätzen hauptsächlich mit Radikalen, wobei der Ionencharakter soweit wie möglich erhöht wurde (die Ionizität wurde auf ein Niveau erhöht, wo Ionen- und Radikalgehalt annähernd gleich groß wurden) unter einem Druck von 3 mmTorr unter Verwendung eines Gasgemischs aus Cl₂ und O₂ ausgeführt, um die lichtundurchlässige Chromschicht 2 zu ätzen und dadurch eine lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden (siehe 1(f)).
Dann wurden die Resiststruktur 41 und die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis abgelöst, und danach wurde ein vorgeschriebener Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 zu erhalten (siehe 1(g)).
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 die Abmessungen der erhaltenen lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsumwandlungs- bzw. Abmessungsübertragungsdifferenzen (Abmessungsdifferenzen jeweils zwischen der Resiststruktur 41 und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21) in den Abschnitten A und B überraschenderweise (nur) 5 nm, so daß die Photomaske 10 mit einer ganz hervorragenden Charakteristik der kritischen Abmessungen (CD) hergestellt werden konnte.
[Zweite Ausführungsform]
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 1 ein Photomaskenherstellungsverfahren nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wurde eine Photomaske unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß die lichtundurchlässige Chromschicht 2 nach dem Entfernen der Resiststruktur 41 in der ersten Ausführungsform unter ausschließlicher Verwendung der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis geätzt wurde.
Konkret wurde zunächst ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und einem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat 1 von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, wobei mehrere Chrom-Targets (Cr-Targets) in der gleichen Kammer angeordnet waren, auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 eine lichtundurchlässige Chromschicht 2 ausgebildet (siehe in 1(a)).
Konkret wurde zunächst ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) ausgeführt (Ar:N₂ = 72:28 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), um dadurch eine CrN-Schicht mit einer Dicke von 20 [nm] auszubilden.
Anschließend wurde ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Methan (CH₄) (Ar:CH₄ = 96,5:3,5 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]) ausgeführt, um dadurch eine CrC-Schicht mit einer Dicke von 37 [nm] auf der CrN-Schicht auszubilden.
Anschließend wurde ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoffmonoxid (NO) (Ar:NO = 87,5:12,5 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]) ausgeführt, um dadurch eine CrON-Schicht mit einer Dicke von 15 [nm] auf der CrN-Schicht auszubilden.
Die vorstehenden CrN-, CrC- und CrON-Schichten wurden nacheinander unter Verwendung der Durchlaufsputtervorrichtung ausgebildet, so daß die lichtundurchlässige Chromschicht 2, welche diese CrN-, CrC- und CrON-Schichten enthielt, so konfiguriert wurde, daß sich diese Komponenten in Dickenrichtung der Schicht kontinuierlich änderten.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Mo:Si = 20:80 [Mol-%]) ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) (Ar:N₂ = 10:90 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]) ausgeführt, um dadurch eine anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 92 [nm] auf der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 auszubilden (siehe 1(b)).
Dann wurde nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren (siehe 1(c)) ein elektronenstrahlempfindlicher Positivresist 4 (ZEP7000; hergestellt von der Zeon Corporation) in einer Dicke von 400 [nm] auf die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis aufgebracht.
Durch das vorstehende Verfahren wurde ein Photomaskenrohling 11 hergestellt, in dem die lichtundurchlässige Chromschicht 2, die anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf MoSiN-Basis und der Resist 4 in dieser Reihenfolge auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet wurden.
Dann wurde der Resist 4 unter Verwendung des JBX9000-Geräts, hergestellt von JEOL Ltd., mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch eine Resiststruktur 41 (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt (siehe 1(d)).
Die ausgebildete Resiststruktur 41 wies in ihrer Ebene einen Abschnitt A und einen Abschnitt B auf, die in der gleichen Struktur ausgebildet waren. In einem Bereich mit einer vorgeschriebenen Fläche, der den Abschnitt A einschließt, wird der Resist um den Abschnitt A herum nicht entfernt, sondern verbleibt auf der Oberfläche, während in einem Bereich (dem weißen Abschnitt in der Figur) mit der gleichen vorgeschriebenen Fläche, der den Abschnitt B einschließt, der Resist um den Abschnitt B herum entfernt wird, so daß die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis an der Oberfläche erscheint. Das heißt, durch Vergleich der Strukturen in den Abschnitten A und B ist es möglich, eine CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) zu beurteilen, die man erhält, wenn Strukturbereiche mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses gemischt in der Ebene einer Maske vorhanden sind.
Dann wurden die Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur 41 unter Verwendung eines CD-SEM (EMU-220), hergestellt von Holon Inc., in den Abschnitten A bzw. B gemessen.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41 als Maske ein Trockenätzen mit überwiegendem Ionencharakter unter einem Druck von 5 [mmTorr] unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He ausgeführt, um die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis zu ätzen und dadurch eine Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis auszubilden (siehe 1(e)).
Dann wurde die Resiststruktur 41 entfernt. Danach wurde unter ausschließlicher Verwendung der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis als Maske ein Trockenätzen hauptsächlich mit Radikalen, wobei der Ionencharakter soweit wie möglich er höht wurde (die Ionizität wurde auf ein Niveau erhöht, wo Ionen- und Radikalgehalt annähernd gleich groß wurden) unter einem Druck von 3 mmTorr unter Verwendung eines Gasgemischs aus Cl₂ und O₂ ausgeführt, um die lichtundurchlässige Chromschicht 2 zu ätzen und dadurch eine lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden (siehe 1(f)).
Dann wurde die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis abgelöst, und danach wurde ein vorgeschriebener Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 zu erhalten (siehe 1(g)).
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 Abmessungen der erhaltenen lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsübertragungsdifferenzen (Abmessungsdifferenzen jeweils zwischen der Resiststruktur 41 und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21) in den Abschnitten A und B völlig überraschend 1 nm, so daß die Photomaske 10 mit ganz hervorragender CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) hergestellt werden konnte.
[Erstes Vergleichsbeispiel]
Das erste Vergleichsbeispiel ist ein Verfahren, nach dem bei dem Photomaskenherstellungsverfahren nach der ersten Ausführungsform eine Photomaske ohne Ausbildung der Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis hergestellt wird.
Zunächst wurde ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und wurde einem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat 1 von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform eine lichtundurchlässige Chromschicht 2, die aus einer CrN-Schicht, einer CrC-Schicht und einer CrON-Schicht bestand, unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, in der mehrere Chrom-Targets (Cr-Targets) in der gleichen Kammer angeordnet waren, auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet.
Dann wurde wie in der ersten Ausführungsform nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren ein Resist 4 in einer Dicke von 400 [nm] auf der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 aufgebracht.
Dann wurde der Resist 4 wie in der ersten Ausführungsform mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch wie in der ersten Ausführungsform eine Resiststruktur (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt. Dann wurden unter Verwendung des CD-SEM Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur 41 in den Abschnitten A bzw. B gemessen.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41 als Maske ein herkömmliches Trockenätzen mit niedriger Ionizität unter einem Druck von 8 [mmTorr] unter Verwendung eines Mischgases aus Cl₂ und O₂ ausgeführt, um die lichtundurchlässige Chromschicht 2 zu ätzen und dadurch eine lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden.
Dann wurde wie in der ersten Ausführungsform die Resiststruktur 41 abgelöst, und danach wurde ein vorgeschriebener Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 zu erhalten.
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 Abmessungen der erhaltenen lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsübertragungsdifferenzen (Abmessungsdifferenzen jeweils zwischen der Resiststruktur 41 und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21) in den Abschnitten A und B 30 μm. Daher war die CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) äußerst schlecht im Vergleich zur ersten Ausführungsform, in der die Photomaske durch Ausbildung der Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis hergestellt wurde.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konnte im Vergleich zum ersten Vergleichsbeispiel (herkömmliches Beispiel) der Ladeeffekt außergewöhnlich stark unterdrückt werden, und die Photomaske 10 konnte mit der ganz hervorragenden CD-Charakteristik von 1 nm hergestellt werden, die bei herkömmlichen Verfahren nicht vorstellbar war.
[Dritte Ausführungsform]
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3 ein Photomaskenherstellungsverfahren nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wurde ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und wurde einem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat 1 von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Mo:Si = 20:80 [Mol-%]) ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) (Ar:N₂ = 10:90 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]) ausgeführt, um dadurch eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht 5 auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 100 [nm] auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 auszubilden (siehe 3(a)).
Dann wurde unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, in der mehrere Chrom-Targets (Cr-Targets) in der gleichen Kammer angeordnet waren, eine lichtundurchlässige Chromschicht 2, die aus einer CrN-Schicht, einer CrC-Schicht und einer CrON-Schicht bestand, nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform auf der Phasenverschiebungsschicht 5 ausgebildet (3(b)).
Dann wurde eine anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf Mo-SiN-Basis mit einer Dicke von 92 [nm] nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform auf der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 ausgebildet (3(c)).
Dann wurde wie in der ersten Ausführungsform nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren ein Resist 4 mit einer Dicke von 400 [nm] auf die Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis aufgebracht (3(d)).
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wurde ein Photomaskenrohling 11 vom Halbton-Phasenverschiebungstyp (Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohling) hergestellt, in dem die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht 5 aus einem Material auf MoSiN-Basis, die lichtundurchlässige Chromschicht 2 aus einem Material auf Cr-Basis, die anorganische Ätzmasken schicht 3 aus einem Material auf MoSiN-Basis und der Resist 4 in dieser Reihenfolge auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet wurden (3(d)).
Dann wurde der Resist 4 wie in der ersten Ausführungsform mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch eine Resiststruktur 41 (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt, und Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur 41 wurden in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen ( 3(e)).
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform ein Trockenätzen der Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis ausgeführt, wobei die Resiststruktur 41 als Maske verwendet wurde, um dadurch eine Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis auszubilden (3(f)).
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform ein Trockenätzen der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 ausgeführt, wobei die Resiststruktur 41 und die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis als Masken benutzt wurden, um dadurch die lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden (siehe 3(g)).
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41, der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 als Masken ein Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5 unter einem Druck von 5 mmTorr unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ und He ausgeführt, um dadurch eine Phasenverschiebungsstruktur 51 auszubilden (3(h)). In diesem Fall wird die anorganische Ätzmaskenstruktur 31 auf MoSiN-Basis in ihren Abschnitten dort geätzt, wo der Resist durch das Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5 nachbehandelt wird. Bis zum vollständigen Ätzen schützt jedoch die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis die lichtundurchlässige Chromstruktur gegen das Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5, und daher kann die Stauberzeugung, die durch Beschädigung der lichtundurchlässigen Chromstruktur infolge des Trockenätzens der Phasenverschiebungsschicht 5 verursacht wird, auf ein Niveau vermindert werden, das keinen Einfluß ausübt.
Dann wurden die Resiststruktur 41 und die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis abgelöst, und dann wurde die lichtundurchlässige Chromstruktur 21 um den Übertragungsstrukturbereich herum abgelöst (die lichtundurchlässige Chromstruktur kann in den Abschnitten, die sich im Übertragungsstrukturbereich befinden und die im Hinblick auf einen Belichtungsprozeß unter Verwendung der Photomaske besser verbleiben sollen, belassen werden). Danach wurde der vorgeschriebene Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 vom Halbton-Phasenverschiebungstyp (Halbtyp-Phasenverschiebungsmaske) zu erhalten (3(i)).
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 Abmessungen der erhaltenen Phasenverschiebungsstruktur 51 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsübertragungsdifferenzen (Abmessungsdifferenzen jeweils zwischen der Resiststruktur 41 und der Phasenverschiebungsstruktur 51) in den Abschnitten A und B überraschenderweise 4 nm, so daß die Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit ganz hervorragender CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) hergestellt werden konnte.
Vierte Ausführungsform]
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3 ein Photomaskenherstellungsverfahren nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vierten Ausführungsform wurde eine Photomaske unter den gleichen Bedingungen wie in der dritten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß die lichtundurchlässige Chromschicht 2 nach Entfernen der Resiststruktur 41 in der dritten Ausführungsform unter ausschließlicher Verwendung der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis als Maske geätzt wurde.
Konkret wurde zunächst ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und dem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat 1 von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) (Mo:Si = 20:80 [Mol-%]) ein reaktives Sputtern in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) ausgeführt (Ar:N₂ = 10:90 [Vol.-%], Druck 0,3 [Pa]), um dadurch eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht 5 auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 100 [nm] auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 auszubilden (3(a)).
Dann wurde unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, in der mehrere Chrom-Targets (Cr-Targets) in der gleichen Kammer angeordnet waren, eine lichtundurchlässige Chromschicht 2, die aus einer CrN-Schicht, einer CrC-Schicht und einer CrON-Schicht bestand, nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform auf der Phasenverschiebungsschicht 5 ausgebildet (3(b)).
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform eine anorganische Ätzmaskenschicht 3 auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 92 [nm] auf der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 ausgebildet (3(c)).
Dann wurde wie in der ersten Ausführungsform durch das Schleuderbeschichtungsverfahren ein Resist 4 in einer Dicke von 400 [nm] auf die Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis aufgebracht (3(d)).
Durch das vorstehende Verfahren wurde ein Maskenrohling 11 vom Halbton-Phasenverschiebungstyp (Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohling) hergestellt, in dem die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht 5 aus einem Material auf MoSiN-Basis, die lichtundurchlässige Chromschicht 2 aus einem Material auf Cr-Basis, die anorganische Ätzmaskenschicht 3 aus einem Material auf MoSiN-Basis und der Resist 4 in dieser Reihenfolge auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet wurden (3(d)).
Dann wurde der Resist 4 wie in der ersten Ausführungsform mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch eine Resiststruktur 41 (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt, und unter Verwendung des CD-SEM wurden Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur in den Abschnitten A bzw. B gemessen (3(e)).
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform ein Trockenätzen der Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis ausgeführt, wobei die Resiststruktur 41 als Maske benutzt wurde, um dadurch eine Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis auszubilden (3(f)).
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der zweiten Ausführungsform nach Entfernen der Resiststruktur 41 ein Trockenätzen der lichtundurchlässigen Schicht 2 ausgeführt, wobei ausschließlich die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis als Maske verwendet wurde, um dadurch die lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden (siehe 3(g)).
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41, der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 als Masken ein Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5 unter einem Druck von 5 mmHg ausgeführt, wobei ein Gasgemisch aus SF₆ und He verwendet wurde, um dadurch eine Phasenverschiebungsstruktur 51 auszubilden (3(h)).
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41, der Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 als Masken ein Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5 unter einem Druck von 5 mmHg ausgeführt, wobei ein Gasgemisch aus SF₆ und He verwendet wurde, um dadurch eine Phasenverschiebungsstruktur 51 auszubilden (3(h)).
In diesem Fall wird aufgrund des Trockenätzens der Phasenverschiebungsschicht 5 die anorganische Ätzmaskenstruktur 31 auf MoSiN-Basis geätzt. Bis zum vollständigen Ätzen schützt jedoch die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis die lichtundurchlässige Chromstruktur gegen das Trockenätzen der Phasenverschiebungsschicht 5, und daher kann die Stauberzeugung, die durch Beschädigung der lichtundurchlässigen Chromstruktur infolge des Trockenätzens der Phasenverschiebungsschicht 5 verursacht wird, auf ein Niveau vermindert werden, das keinen Einfluß ausübt.
Dann wurden die Resiststruktur 41 und die Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis abgelöst, und dann wurde die lichtundurchlässige Chromstruktur 21 um einen Übertragungsstrukturbereich herum abgelöst (die lichtundurchlässige Chromstruktur kann in den Abschnitten, die sich im Übertragungsstrukturbereich befinden und die im Hinblick auf einen Belichtungsprozeß unter Verwendung der Photomaske besser bestehen bleiben, belassen werden). Danach wird der vorgeschriebene Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 vom Halbton-Phasenverschiebungstyp (Halbtyp-Phasenverschiebungsmaske) zu erhalten (3(i)).
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 Abmessungen der erhaltenen Phasenverschiebungsstruktur 51 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsübertragungsdifferenzen (Abmessungsdifferenzen jeweils zwischen der Resiststruktur 41 und der Phasenverschiebungsstruktur 51) in den Abschnitten A und B völlig überraschend 2 nm, so daß die Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit ganz hervorragender CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) hergestellt werden konnte.
[Zweites Vergleichsbeispiel]
Das zweite Vergleichsbeispiel ist ein Verfahren, das bei dem Photomaskenherstellungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform eine Photomaske ohne Ausbildung der Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis erzeugt.
Zuerst wurde ein aus Quarz bestehendes Substrat spiegelhochglanzpoliert und wurde dem vorgeschriebenen Waschvorgang ausgesetzt, um dadurch ein lichtdurchlässiges Substrat 1 von 15,24 cm × 15,24 cm × 0,635 cm (6 Zoll × 6 Zoll × 0,25 Zoll) zu erhalten.
Dann wurde wie in der zweiten Ausführungsform eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht auf MoSiN-Basis mit einer Dicke von 100 [nm] auf dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ausgebildet.
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der zweiten Ausführungsform eine lichtundurchlässige Chromschicht 2, die aus einer CrN-Schicht, einer CrC-Schicht und einer CrON-Schicht bestand, unter Verwendung einer Durchlaufsputtervorrichtung, in der mehrere Chrom-Targets (Cr-Targets) in der gleichen Kammer angeordnet waren, auf der Phasenverschiebungsschicht 5 ausgebildet.
Dann wurde wie in der zweiten Ausführungsform nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren ein Resist 4 in einer Dicke von 400 [nm] auf die lichtundurchlässige Chromschicht 2 aufgebracht.
Dann wurde der Resist 4 wie in der zweiten Ausführungsform mittels Elektronenstrahl beschrieben und wurde dann entwickelt, um dadurch eine Resiststruktur (0,4 μm-Linienraster) auszubilden, wie in 2 dargestellt, und Abmessungen der erhaltenen Resiststruktur 41 wurden in den Abschnitten A bzw. B unter Anwendung des CD-SEM gemessen.
Dann wurde nach dem gleichen Verfahren wie im ersten Vergleichsbeispiel das Trockenätzen der lichtundurchlässigen Chromschicht 2 unter Verwendung der Resiststruktur 41 als Maske ausgeführt, um dadurch eine lichtundurchlässige Chromstruktur 21 auszubilden.
Dann wurde unter Verwendung der Resiststruktur 41 und der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 als Masken das Trockenätzen wie in der zweiten Ausführungsform ausgeführt, um dadurch eine Phasenverschiebungsstruktur 51 auszubilden.
Dann wurde die Resiststruktur 41 abgelöst, und anschließend wurde die lichtundurchlässige Chromstruktur 21 um einen Übertragungsstrukturbereich herum abgelöst. Danach wurde der vorgeschriebene Waschvorgang ausgeführt, um eine Photomaske 10 vom Halbton-Phasenverschiebungstyp zu erhalten.
Dann wurden wie bei der Resiststruktur 41 Abmessungen der erhaltenen Phasenverschiebungsstruktur 51 in den Abschnitten A bzw. B unter Verwendung des CD-SEM gemessen. Als Ergebnis betrug eine Differenz zwischen Abmessungsübertragungsdifferenzen in den Abschnitten A und B 35 nm. Daher war die CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) im Vergleich zur zweiten Ausführungsform, in der die Photomaske durch Ausbilden der Ätzmaskenschicht 3 auf anorganischer Basis erzeugt wurde, äußerst schlecht.
[Fünfte Ausführungsform]
Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für eine Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die fünfte Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem eine Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ durch weiteres Ätzen des Substrats unter Verwendung der lichtundurchlässigen Chromschichtstruktur als Maske aus dem Zustand vor dem Ablösen der Ätzmaske auf anorganischer Basis in der zweiten Ausführungsform erzeugt wurde.
Zunächst wurde nach dem gleichen Verfahren wie in der zweiten Ausführungsform eine Photomaske vor dem Ablösen einer Ätzmaske auf anorganischer Basis erzeugt.
Dann wurde unter Verwendung der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 als Maske zusammen mit einer Ätzmaskenstruktur 31 auf anorganischer Basis in der Photomaske 10 ein Substrat auf eine Dicke von 180 nm geätzt, wobei die Phasendifferenz etwa 180° erreichte. Dieses Ätzen wurde unter einem Druck von 0,3 Pa unter Verwendung eines Mischgases aus Cl₂, O₂ und He als Trockenätzgas ausgeführt. In diesem Fall wird die anorganische Ätzmaskenstruktur 31 auf MoSiN-Basis aufgrund des Trockenätzens des Substrats geätzt. Bis zum vollständigen Ätzen schützt jedoch die Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis die lichtundurchlässige Chromstruktur gegen das Trockenätzen des Substrats und daher kann die Stauberzeugung, die durch Beschädigung der lichtundurchlässigen Chromstruktur infolge des Trockenätzens des Substrats verursacht wird, auf ein Niveau vermindert werden, das keinen Einfluß ausübt.
Dann wurde die lichtundurchlässige Chromstruktur so abgelöst, daß zumindest um einen Übertragungsbereich herum eine lichtundurchlässige Chromschicht zurückgelassen wurde (die lichtundurchlässige Chromschicht kann in den Teilen belassen werden, die sich in dem Übertragungsstrukturbereich befinden und im Hinblick auf einen Belichtungsprozeß mit Verwendung der Photomaske besser bestehen bleiben). Danach wurde der vorgeschriebene Waschvorgang ausgeführt, um eine Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ zu erhalten.
Entsprechend der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ wird die CD-Charakteristik der lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 der Photomaske 10 so übertragen, daß die Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ mit einer ganz hervorragenden CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Parameter) hergestellt werden kann.
Ferner wird nach der vorliegenden Ausführungsform die Ätzmaske auf anorganischer Basis gleichzeitig mit dem Ätzen des Substrats geätzt, und daher ist der Ablösevorgang der Ätzmaske auf anorganischer Basis nicht erforderlich.
Wenn in dieser Ausführungsform ein Material und eine Dicke der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis so ausgewählt werden, daß das Ätzen des Substrats und das Ätzen der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis innerhalb der gleichen Ätzdauer beendet werden, ist dies insofern vorzuziehen, als es möglich wird, den Endpunkt des Ätzens des Substrats durch Ermittlung des Endpunktes beim Ätzen der Ätzmaskenstruktur auf anorganischer Basis festzustellen.
[Drittes Vergleichsbeispiel]
Das dritte Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel, wobei durch weiteres Ätzen des Substrats unter Verwendung der lichtundurchlässigen Chromschichtstruktur als Maske aus dem Zustand vor dem Ablösen der Ätzmaske auf anorganischer Basis im ersten Vergleichsbeispiel eine Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ hergestellt wurde.
Zunächst wurde eine Photomaske vor dem Ablösen einer Ätzmaske auf anorganischer Basis nach dem gleichen Verfahren wie im zweiten Vergleichsbeispiel hergestellt.
Dann wurde unter Verwendung einer lichtundurchlässigen Chromstruktur 21 in dieser Photomaske als Maske ein Substrat auf eine Dicke von 180 nm geätzt, wobei die Phasendifferenz etwa 180° erreichte. Dieses Ätzen wurde unter einem Druck von 0,68 Pa unter Verwendung eines Mischgases aus CH₄ und O₂ als Trockenätzgas ausgeführt. In diesem Fall wurde bestätigt, daß Oberflächen von geätzten Abschnitten des Substrats unter dem Einfluß der Stauberzeugung aufgerauht wurden, die durch Beschädigung der lichtundurchlässigen Chromstruktur infolge des Trockenätzens des Substrats verursacht wurde.
Dann wurde die lichtundurchlässige Chromstruktur so abgelöst, daß zumindest um einen Übertragungsbereich herum eine lichtundurchlässige Chromschicht zurückgelassen wurde (die lichtundurchlässige Chromstruktur kann in den Abschnitten belassen werden, die sich im Übertragungsstrukturbereich befinden und die im Hinblick auf einen Belichtungsvorgang mit Verwendung der Photomaske besser bestehen bleiben). Danach wurde der vorgeschriebene Waschvorgang ausgeführt, um eine Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ zu erhalten.
Entsprechend der erhaltenen Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ war die CD-Charakteristik (Charakteristik der kritischen Abmessungen) im Vergleich zur fünften Ausführungsform äußerst schlecht.
In den ersten bis fünften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird bei dem überwiegend mit Ionen erfolgenden Trockenätzen von dem Mischgas aus SF₆ und He Gebrauch gemacht. Durch Festlegen einer geeigneten Trockenätzbedingung kann jedoch unter Verwendung eines Gases wie z. B. CF₄, C₂F₆ oder CHF₃ oder eines Mischgases davon mit He, H₂, N₂, Ar, C₂H₄ oder O₂ eine ähnliche Wirkung erzielt werden.
Ferner wird in den ersten bis fünften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für die Ätzmaskenschicht auf anorganischer Basis von dem Material auf MoSiN-Basis Gebrauch gemacht. Durch Verwendung von Mo allein, MoSi, MoSiO, MoSiN, Mo- SiON, Si allein, SiO, SiN, SiON, Ta allein, TaB, W, WSi, TaSi kann jedoch eine ähnliche Wirkung erzielt werden.
Ferner wird in den ersten bis fünften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei dem hauptsächlich mit Radikalen erfolgenden Trockenätzen von dem Mischgas aus Cl₂ und O₂ Gebrauch gemacht. Durch Einstellung einer geeigneten Trockenätzbedingung kann jedoch unter Verwendung eines Mischgases aus CH₂Cl₂ und O₂ oder eines Mischgases davon mit He, H₂, N₂, Ar oder C₂H₄ eine ähnliche Wirkung erzielt werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Ausbildung einer hochgenauen Struktur durch Trockenätzen in einer Photomaske mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses (Genauigkeitsschwankung der charakteristischen Abmessungen infolge des Ladeeffekts wird ein Problem) möglich, den Ladeeffekt zu unterdrücken und eine hohe Genauigkeit der kritischen Parameter (CD-Genauigkeit) zu erzielen.
Ungeachtet der vorstehend beschriebenen Bereiche (über die gesamte Oberfläche der Maske), die in der Maskenebene eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweisen (Genauigkeitsschwankung der charakteristischen Abmessungen infolge des Ladeeffekts wird ein Problem), ist es möglich, eine Struktur mit einer hohen Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD-Genauigkeit) auszubilden.
Ferner kann die vorliegende Erfindung bei der Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbton-Typ oder einer Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ, die eine Phasenverschiebungsschicht mit einer globalen Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist (Genauigkeitsschwankung der charakteristischen Abmessungen infolge des Ladeeffekts wird ein Problem), beim Ätzen einer lichtundurchlässigen Chromschicht als Ätzmaskenschicht den Ladeeffekt unterdrücken und eine hohe Genauigkeit der kritischen Abmessungen erzielen.
Zusammenfassung
Herstellungsverfahren für Photomaske und Photomaskenrohling
Bei der Herstellung einer Photomaske (10), die aufgrund eines Ladeeffekts unter einem Problem der Verminderung der Genauigkeit der kritischen Abmessungen (CD-Genauigkeit) leidet, bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Unterdrückung des Ladeeffekts. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Photomaske (10), wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine Chromstruktur (21) ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wird als Ätzmaske für eine Chromschicht (2) eine Ätzmaskenstruktur (31) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Ätzen der Chromschicht (2) verwendet. Das Trockenätzen der Chromschicht (2) wird unter einer Bedingung ausgeführt, die unter Bedingungen ausgewählt ist, die eine Beschädigung an einer Resiststruktur (41) in einem Grade verursachen, der beim Ätzen der Chromschicht (2) unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske unzulässig ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine Chromstruktur (21) ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Photomaskenrohlings (11), der auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) mindestens eine Chromschicht (2) zur Ausbildung der Chromstruktur, eine Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht (4) aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht mit einer gewünschten Struktur, um eine Resiststruktur (41) zu bilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur (31) auszubilden; und Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur als Maske, um die Chromstruktur (21) auszubilden, wobei das Trockenätzen der Chromschicht (2) unter einer Bedingung ausgeführt wird, die unter Bedingungen ausgewählt ist, die eine Beschädigung der Resiststruktur (41) in einem Grade verursachen, der beim Ätzen der Chromschicht (2) unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske unzulässig ist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung, die zu einer Beschädigung der Resiststruktur (41) führt, die beim Ätzen der Chromschicht (2) unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske unzulässig ist, eine Bedingung ist, welche die Anisotropie des Trockenätzens erhöht, und/oder eine Bedingung, welche die Ätzmitteldichte beim Ätzen erhöht.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomaske (10) eine binäre Maske mit der Chromstruktur (21) auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner einen Schritt zum Ablösen der Ätzmaskenstruktur (31) nach der Ausbildung der Chromstruktur (21) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenstruktur (31) als Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion auf der Chromstruktur (21) belassen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomaske (10) eine Phasenverschiebungsmaske ist, und daß der Photomaskenrohling (11) eine Phasenverschiebungsschicht (5) zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat (1) und der Chromschicht (2) aufweist; und dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner nach dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) einen Schritt zur Ausbildung einer Phasenverschiebungsstruktur (51) unter Verwendung der Chromstruktur (21) als Maske aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomaske (10) eine Phasenverschiebungsmaske ist, und dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner einen Schritt zum Strukturieren des lichtdurchlässigen Substrats (1) aufweist, um nach dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) unter Verwendung der Chromstruktur (21) als Maske eine Phasenverschiebungsrille auszubilden.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren vor dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) einen Schritt zum Ablösen der im Schritt zur Ausbildung der Ätzmaskenstruktur (31) verbleibenden Resiststruktur (41) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenschicht (3) aus dem Material auf anorganischer Basis aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente Molybdän, Silicium, Tantal und Wolfram enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) eine Ätzrate der Chromschicht (2) mindestens gleich der zehnfachen Ätzrate der Ätzmaskenstruktur (31) ist.
Photomaskenherstellungsverfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaskevom Halbton-Typ, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur (51) ausgebildet wird, die in ihrer Ebene auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Herstellen eines Photomaskenrohlings (11), der auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) mindestens eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) zur Ausbildung der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsstruktur (51), eine Chromschicht (2) zur Ausbildung einer Chromstruktur (21), eine Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht (4) aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht (4) mit einer gewünschten Struktur, um eine Resiststruktur (41) zu bilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht (3) unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur (31) auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht (2) unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur (31) als Maske, um die Chromstruktur (21) auszubilden, Anwenden des Trockenätzens auf die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) unter Verwendung der Chromstruktur (21) als Maske, um die halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur (51) herzustellen; und Entfernen eines gewünschten Teils oder der gesamten Chromstruktur (21).
Photomaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenstruktur (31) beim Trockenätzen der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht (5) abgelöst wird.
Photomaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenstruktur (31) als Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion auf der Chromstruktur (21) belassen wird.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) eine oberste Schicht aus einem Material aufweist, das Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält.
Photomaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) eine Schicht mit einschichtiger Struktur aus einem Material ist, das Metall, Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren vor dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) einen Schritt zum Ablösen der im Schritt zur Ausbildung der Ätzmaskenstruktur (31) zurückbleibenden Resiststruktur (41) aufweist.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenschicht (3) aus dem Material auf anorganischer Basis aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente Molybdän, Silicium, Tantal und Wolfram enthält.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) eine Ätzrate der Chromschicht (2) mindestens gleich der zehnfachen Ätzrate der Ätzmaskenstruktur (31) ist.
Photomaskenherstellungsverfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske vom chromfreien Typ, wobei auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine lichtdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur ausgebildet wird, die in ihrer E bene auf dem lichtdurchlässigen Substrat eine globale Differenz des Öffnungsverhältnisses aufweist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Herstellen eines Photomaskenrohlings (11), der auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) mindestens eine Chromschicht (2) zur Ausbildung einer Chromstruktur (21), eine Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen Ätzen der Chromschicht und eine Resistschicht (4) aufweist; Belichten und Entwickeln der Resistschicht (4) mit einer gewünschten Struktur, um eine Resiststruktur (41) zu bilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Ätzmaskenschicht (3) unter Verwendung der Resiststruktur (41) als Maske, um eine Ätzmaskenstruktur (31) auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf die Chromschicht (2) unter Verwendung der Ätzmaskenstruktur (31) als Maske, um die Chromstruktur (21) auszubilden; Anwenden des Trockenätzens auf das lichtdurchlässige Substrat (1) unter Verwendung der Chromstruktur (21) als Maske, um die lichtdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur auszubilden; und Entfernen eines gewünschten Teils oder der gesamten Chromstruktur (21).
Photomaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenstruktur (31) beim Trockenätzen des lichtdurchlässigen Substrats (1) abgelöst wird.
Photomaskenherstellungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenstruktur (31) als Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion auf der Chromstruktur (21) belassen wird.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren vor dem Schritt zur Ausbildung der Chromstruktur (21) einen Schritt zum Ablösen der im Schritt zur Ausbildung der Ätzmaskenstruktur (31) zurückbleibenden Resiststruktur (41) aufweist.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenschicht (3) aus dem Material auf anorganischer Basis aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente Molybdän, Silicium, Tantal und Wolfram aufweist.
Photomaskenherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt zur Ausbildung der Chromschichtstruktur (21) eine Ätzrate der Chromschicht (2) mindestens gleich der zehnfachen Ätzrate der Ätzmaskenstruktur (31) ist.
Photomaskenrohling (11), der als Basiselement zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske (10) dient, bei dem auf einem lichtdurchlässigen Substrat (1) eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsstruktur (51) mit einer gewünschten Öffnung ausgebildet ist, wobei der Photomaskenrohling dadurch gekennzeichnet ist, daß eine halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5), eine Chromschicht (2) und eine Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material auf anorganischer Basis mit Beständigkeit gegen das Trockenätzen der Chromschicht in dieser Reihenfolge auf dem lichtdurchlässigen Substrat (1) gestapelt sind.
Photomaskenrohling nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) eine oberste Schicht aus einem Material aufweist, das Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält.
Photomaskenrohling nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die halbdurchlässige Phasenverschiebungsschicht (5) eine Schicht mit einschichtiger Struktur aus einem Material ist, das Metall, Silicium und Stickstoff und/oder Sauerstoff enthält.
Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenschicht (3) aus einem Material besteht, das beim Trockenätzen der halbdurchlässigen Phasenverschiebungsschicht (5) ablösbar ist.
Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaskenschicht (3) eine Schicht mit reflexionsverhindernder Funktion ist.