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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Films und insbesondere einen Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske, der die Verbesserung von übertragenen Muster bezüglich deren Auflösung ermöglicht, indem man einen Phasenunterschied zwischen eingestrahlten Lichtstrahlen, die durch eine Maske fallen, erzeugt, und eine Phasenverschiebungs-Photomaske, die aus dem Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske hergestellt wird, als auch ein Verfahren zum Herstellen des Photomaskenrohlings und der Photomaske und eine Vorrichtung zum Herstellen des Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung betrifft einen sogenannten Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske vom Halbtontyp, eine Phasenverschiebungs-Photomaske als auch ein Verfahren zur Herstellung derselben und eine Vorrichtung zum Herstellen des Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske.
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Im Fall einer Phasenverschiebungs-Photomaske 208, wie in 21(B) gezeigt, ist ein Schaltungsmuster 230, das auf einen Halbleiterträger übertragen werden soll, allgemein unter Verwendung einer Phasenverschiebungs-Photomaske gebildet worden, welche durch Ätzen der Oberfläche eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske 200 hergestellt wurde, welcher aus einem Quarzträger 201 und einem Phasenverschiebungsfilm 204 besteht, wie in 21(A) gezeigt, um einen gewünschten Bereich des Filmes 204 zu entfernen und so die Öffnungen 210, durch die die Oberfläche des Quarzträgers 201 bestrahlt wird, und die Phasenverschiebungsbereiche 205, d. h. die nicht geätzten Bereiche des Filmes 204, die auf dem Träger verbleiben, zu bilden.
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Der Phasenverschiebungsbereich 205 hat Lichttransmissions-Eigenschaften für die eingestrahlten Lichtstrahlen und die Dicke desselben ist auf so eine Art und Weise ausgelegt, daß eine Phase der eingestrahlten Lichtstrahlen, die durch die Öffnung 210 gelangen, einen Phasenunterschied von 180° aufweist, bezogen auf die Lichtstrahlen, die durch den Phasenverschiebungsbereich 205 gelangen. Daher wird, wenn man einen Wafer, wie in 21(C) gezeigt, mit Lichtstrahlen bestrahlt, die Lichtintensität, die auf dem Wafer an der Grenze zwischen der Öffnung 210 und dem Phasenverschiebungsbereich 205 beobachtet wird, Null. Aus diesem Grund würde das unter Verwendung der Phasenverschiebungs-Photomaske 208 übertragene Schaltungsmuster eine hohe Auflösung haben.
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Als Phasenverschiebungsfilm 204 ist allgemein ein Monoschicht- oder ein Mehrschichtfilm verwendet worden, und für den Phasenverschiebungsbereich 205 ist erwünscht, daß er eine Lichttransmission für die eingestrahlten Lichtstrahlen im Bereich von 4% bis 40% aufweist, um eine geeignete Menge von eingestrahlten Lichtstrahlen während der Lithographieabläufe zu erhalten und um die Dicke, die nach der Entwicklung bestimmt wird, eines Schutzlackes, der auf den Wafer aufgebracht wird, zu steuern.
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Bis zum heutigen Tage wird, wenn man einen Monoschicht-Phasenverschiebungsfilm
204 mit einer gewünschten Dicke auf einem Träger, auf dem ein Film abgeschieden wird, (nachfolgend einfach als ”Filmbildungsträger” bezeichnet) bildet, um einen Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske zu bilden, wie in
21(A) gezeigt, unter Verwendung einer Filmbildungsvorrichtung, wobei ein reaktionsfähiges Gas einer Filmbildungskammer zugeführt wird und ein dünner Film auf dem Filmbildungsträger gemäß der reaktiven Sputter-Technik gebildet wird, während man den Träger über ein Sputter-Target führt, wobei ein Film gebildet wird, indem man den Träger nur einmal über das Target führt, indem man die Aufdampfrate (bzw. Abscheidungsrate) des Filmes auf dem Träger und die Transportgeschwindigkeit des Trägers auf so eine Art und Weise steuert, daß eine gewünschte Filmdicke mittels eines einzelnen Durchgangs erhalten werden kann (s. z. B. die
JP H09-17 928 A (nachfolgend als ”J.P. KOKAI” bezeichnet)). Die Offenbarung der obigen Veröffentlichung wird hiermit unter Bezugnahme aufgenommen.
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Eine solche herkömmliche Technik wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 beschrieben. 1 zeigt einen Teil einer Filmbildungskammer 11 einer Filmbildungsvorrichtung. Ein Mischgas, das ein Sputtergas und ein reaktionsfähiges Gas umfaßt, wird der Filmbildungskammer durch eine Gaseinlaßöffnung 14 zugeführt nach einer Vakuumanlegung über eine Auslaßöffnung 15. Eine DC-Spannung, welche im Hinblick auf die Erdung (grounding voltage) negativ ist, wird an ein Sputter-Target 12 (MoSi) angelegt, um so eine Entladungszone in der Nähe des Sputter-Targets zu bilden, und als Ergebnis beginnt das Target 12 Sputtermaterial abzugeben. Wenn ein Filmbildungsquarzträger 101 kontinuierlich entlang eines Transportweges 18, der in einem vorgegebenen Abstand von dem Target 12 angeordnet ist, transportiert wird, wird der gewünschte Film auf dem Träger gebildet.
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Wie oben diskutiert wurde, ist, wenn man den Monoschichtfilm mit einer gewünschten Dicke auf dem Filmbildungssubstrat unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung bildet, wobei das reaktionsfähige Gas der Filmbildungskammer zugeführt wird und der Film auf dem Filmbildungsträger gemäß der reaktiven Sputter-Technik gebildet wird, während man den Träger über das Sputter-Target führt, der dünne Film herkömmlicherweise gebildet worden, indem man den Träger nur einmal über das Target führt, indem man die Aufdampfrate (bzw. Abscheidungsrate) des Films auf dem Träger und die Transportgeschwindigkeit des Trägers auf so eine Art und Weise steuert, daß eine gewünschte Filmdicke mittels eines einzigen Durchganges erhalten werden kann. In diesem Fall weist die Dickenverteilung des Monoschichtfilmes eine Tendenz auf, wie in 1 gezeigt. Genauer gesagt, zeigt 1 die Verteilung der Aufdampfrate der Target-Komponente 19-1 (oder die Dickenverteilung der Target-Komponente, die auf einem ruhenden Träger gebildet wird). Die Verteilung der Target-Komponente entlang eines Transportweges 18 ist nicht gleichmäßig, und daher ist, je größer die Aufdampfrate der Target-Komponente entlang des Transportweges 18 ist, desto größer die Menge an nicht umgesetzter Target-Komponente, wenn man annimmt, daß die Häufigkeit des auf dem Träger 101 auftreffenden reaktionsfähigen Gases entlang des Transportweges 18, wie in 1 gezeigt (s. Linie 19-2) etwa konstant ist. Folglich ist der Gehalt des Reaktionsproduktes in dem sich bildenden Film gering und ein nicht gleichmäßiger Film wird auf dem transportierten Träger gebildet. Wenn eine Öffnung 17-1, die zwischen den Abschirmplatten 17 angeordnet ist, in die Bereiche A, B und C, die entlang des Transportweges 18 angeordnet sind, aufgeteilt wird, wird ein nicht gleichmäßiger Film 31, der in 2 gezeigt ist, auf dem Träger 101 durch eine einzige Vorwärtsbewegung des Trägers 101 in einer horizontalen Richtung über dem Target 12 gebildet. Der nicht gleichmäßige Film wird so auf dem Träger gebildet und dies führt folglich zu verschiedenartigen Nachteilen. Zum Beispiel zeigt der erhaltene Film optische Eigenschaften, welche deutlich verschieden von denen sind, die man bei einem gleichmäßigen Monoschichtfilm erwartet, und zeigt eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien, die deutlich schlechter als die eines gleichmäßigen Filmes ist. Weiterhin kann dieser Film optisch nicht als ein Monoschichtfilm gehandhabt werden und dieses wiederum führt zu solchen Nachteilen, daß dieses die Berechnung der optischen Konstanten sehr schwierig macht, und das Design und die Qualitätskontrolle der Filme wird schwierig. Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man vorgeschlagen, die Öffnungslänge 17-1 der Abschirmplatte und die eines Kamins 13 entlang der Trägertransportrichtung (dies wird als ”Öffnungslänge” bezeichnet) zu verringern, so daß nur der Bereich B (z. B. der Bereich, dessen Aufdampfrate nicht weniger als 90% des maximalen Anteils davon beträgt), bei dem die Aufdampfrate der Target-Komponente annähernd konstant ist, zur Filmbildung beiträgt oder so daß sogar ein Teil des Bereiches A zu der Filmbildung beiträgt. Der erste Vorschlag leidet jedoch unter dem Nachteil der Verringerung des Wirkungsgrades bei der Verwendung des Targets 12 (das Verhältnis der Menge des Targets, die geeignet ist, um bei der Filmbildung verwendet zu werden, zu der insgesamt verbrauchten Menge desselben) und der Produktivität, während der letztere Vorschlag unter dem Nachteil leidet wie beispielsweise der Verringerung des Wirkungsgrads bei der Verwendung des Targets entsprechend der Verringerung bei der Öffnungslänge, der Beeinträchtigung der Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Filmzusammensetzung und einer Komplikation bei den optischen Eigenschaften.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mittels reaktiver Sputtertechnik ist aus der
US 5 804 337 A bekannt.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungs-Photomaske, bei dem Halbtonphasenmasken lithographisch strukturiert und transparente und semitransparente Bereiche gebildet werden, ist aus der
US 5 482 799 A bekannt.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske, bei dem auf einem Quarzsubstrat ein Phasenverschiebungsfilm aus einem Molybdänsilicidoxidfilm oder einem Molybdänsilicidnitridoxidfilm durch ein Sputter-Verfahren gebildet wird, ist aus der
US 5 474 864 A bekannt.
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Ein Sputterverfahren, bei dem in der Beschichtungskammer Argon verwendet wird und eine Relativbewegung zwischen dem Target und dem Trägermaterial erfolgt, ist aus der
US 4 547 279 A bekannt.
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Eine Sputter-Vorrichtung, bei der Schichtträgerplatten von einem Schichtträgerplattenhalter gehalten und der Schichtträgerplattenhalter zur Beschleunigung eines Beschichtungsvorgangs und zur Vereinheitlichung der Schichtdicke um eine feste Achse derart in Rotation versetzt wird, daß die Schichtträgerplatten mehrmals über die Targets geführt werden, ist aus der
JP H01-290 768 A bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske und ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungs-Photomaske zu schaffen, mit denen ein im wesentlichen gleichmäßiger dünner Film, welcher optische Eigenschaften garantieren kann, die sehr ähnlich denen sind, die für einen gleichmäßigen Monoschichtfilm erwartet werden, und dessen Beständigkeit gegenüber Chemikalien nahezu mit denen vergleichbar sind, die für einen gleichmäßigen Monoschichtfilm beobachtet werden, ohne daß man den Wirkungsgrad bei der Verwendung eines Targets und die Produktivität von Filmen beeinträchtigt, und welcher optisch als ein weitgehender Monoschichtfilm gehandhabt werden kann und welcher die Berechnung von optischen Konstanten des Filmes, das Design und die Qualitätskontrolle desselben einfach macht, insbesondere einen Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske und eine Phasenverschiebungs-Photomaske, die im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und im Hinblick auf die optischen Eigenschaften hervorragend ist, bereitgestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.
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Die Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei:
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1 eine schematische Teilansicht zum Erläutern der Filmbildungskammer einer Filmbildungsvorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist;
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2 bis 5 Darstellungen zum Erläutern verschiedenartiger Filmbildungsverfahren, die bei Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind;
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6 ein Schaubild ist, daß die Beziehung zwischen dem Phasenunterschied und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 1 hergestellt wird, beobachtet wurden, zeigt;
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7 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen der Beständigkeit gegenüber einer wäßrigen Ammoniaklösung und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 1 hergestellt wird, beobachtet wurden, ausgedrückt im Hinblick auf die Filmdicke, das Reflexionsvermögens der Filmoberfläche, die Transmission und den Variationsgrad des Phasenunterschieds, zeigt;
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8 ein Schaubild ist, das die Ergebnisse, die durch Analysieren der Filmzusammensetzung der Probe Nr. 1, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, unter Verwendung eines Auger-Elektronenspektrometers erhalten wurden, zeigt;
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9 ein Schaubild ist, das die Ergebnisse, die durch Analysieren der Filmzusammensetzung der Probe Nr. 2, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, unter Verwendung eines Auger-Elektronenspektrometers erhalten wurden, zeigt;
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10 ein Schaubild ist, das die Ergebnisse, die durch Analysieren der Filmzusammensetzung der Probe Nr. 4, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, unter Verwendung eines Auger-Elektronenspektrometers erhalten wurden, zeigt;
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11 ein Schaubild ist, das die Ergebnisse, die durch Analysieren der Filmzusammensetzung einer, gleichmäßigen Filmprobe Nr. 26 (Referenzprobe), die in Beispiel 7 zu Vergleichszwecken angegeben ist, unter Verwendung eines Auger-Elektronenspektrometers erhalten wurde, zeigt;
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12 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Phasenunterschied und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, beobachtet wurde, zeigt;
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13 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Brechungsindex und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, beobachtet wurde, zeigt;
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14 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Extinktionskoeffizienten und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, beobachtet wurde, zeigt;
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15 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Phasenunterschied und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den dünnen Film, der in Beispiel 2 hergestellt wurde, beobachtet wurden, zeigt;
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16 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen der Beständigkeit gegenüber einer wäßrigen Ammoniaklösung und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den Film der Proben Nr. 21 bis 25, die in Beispiel 2 hergestellt wurden, beobachtet wurde, ausgedrückt im Hinblick auf das Reflexionsvermögen der Filmoberfläche, die Transmission und den Variationsgrad des Phasenunterschieds, zeigt;
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17 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Beständigkeit gegenüber einer wäßrigen Ammoniaklösung und der Anzahl von Filmbildungsschritten, die für den Film der Proben Nr. 31 bis 35, die in Beispiel 2 hergestellt wurden, beobachtet wurde, ausgedrückt im Hinblick auf das Reflexionsvermögen der Filmoberfläche, die Transmission und den Variationsgrad des Phasenunterschieds zeigt;
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18 eine schematische Darstellung zum Erläutern der Filmbildungsschritte zeigt, die in Beispiel 5 durchgeführt werden, bei denen (A) eine Querschnittsansicht eines Molybdänsilicidoxynitrid(MoSiON)-Films ist, der in Beispiel 5 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird; und (B) bis (E) jeweils Schaubilder zum Erläutern eines Teils der Schritte in Beispiel 5 sind;
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19 eine Querschnittsansicht eines Quasi-Doppelschichtfilms aus Molybdänsilicidoxynitrid (MoSiON) ist, der in Beispiel 6 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;
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20 ein Schaubild zum Erläutern eines Teils der Schritte, die in Beispiel 6 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, ist;
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21(A) bis (C) Querschnittsansichten eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske, eine Querschnittsansicht einer Phasenverschiebungs-Photomaske und ein Schaubild zum Erläutern der Intensität der eingestrahlten Lichtstrahlen, die auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet werden, sind;
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22(A) bis (D) jeweils ein Schaubild zum Erläutern eines Teils der Schritte sind, die in Beispiel 7 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden;
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23(A) bis (E) jeweils ein Schaubild zum Erläutern eines Teils der Schritte sind, die in Beispiel 8 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden; und
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24(A) und (B) jeweils ein Schaubild zum Erläutern eines Teils der Schritte sind, die in Beispiel 9 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Film gebildet, indem man einen Filmbildungsträger wenigstens viermal über ein Target führt. Daher weist der resultierende Film einen periodischen Aufbau auf, der aus wenigstens vier nicht gleichmäßigen unitarischen (unitary) Filmen besteht, wobei jeder auf dem Träger durch einen einzelnen Filmbildungsschritt gebildet wird, wobei die Verteilung der Zusammensetzungen entlang der Dicke der gebildeten dünnen Filme im wesentlichen ausgeglichen ist, und der resultierende Film würde die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und optische Eigenschaften zeigen, die im wesentlichen zu denen identisch sind, die bei einem gleichmäßigen Film beobachtet werden.
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Das Verfahren zum Herstellen eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet bevorzugt NO-Gas als reaktionsfähiges Gas, ein Target, das aus einer Mischung aus Molybdän und Silicium zusammengesetzt ist, als Sputter-Target und einen transparenten Träger als dünnen Filmbildungsträger, um so einen lichtübertragenden Film, der geeignet ist, Lichtstrahlen mit einer Intensität, welche nicht wesentlich zur Bestrahlung (Belichtung) beitragen kann, zu übertragen, auf dem transparenten Träger zu bilden.
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Weiterhin ist es bei dem vorgenannten Verfahren wünschenswert, daß das Verfahren auf so eine Art und Weise ausgelegt ist, daß sogar die Bereiche, deren Aufdampfrate der Target-Komponente nicht mehr als 90% des maximalen Anteils derselben beträgt, auch zu der Filmbildung beitragen, indem ein Film durch eine Öffnung, die entlang der Trägertransportrichtung eine ausreichend vergrößerte Länge aufweist, gebildet wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Phasenverschiebungs-Photomaske hergestellt werden, indem man einen Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mittels des vorgenannten Herstellungsverfahrens herstellt, einen Teil des lichtdurchlässigen Films des Rohlings entfernt, indem man ihn einer Behandlung zur Musterbildung unterwirft, um so ein Muster zu bilden, das aus den resultierenden lichtdurchlässigen Bereichen undlichtübertragenden Bereichen, die geeignet sind, Licht mit einer Intensität, welche wesentlich zur Bestrahlung (Belichtung) beitragen kann, zu übertragen, besteht.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann die Musterbildung bei dem vorgenannten Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mit jedem Licht-Bestrahlungsverfahren wie beispielsweise mittels Lichtstrahlen- oder Elektronenstrahlen-Bestrahlungssverfahren durchgeführt werden. Wenn man diese Elektronenstrahl-Bestrahlung durchführt, ist es wünschenswert, daß ein metallischer Antistatikfilm direkt auf einem Phasenverschiebungsfilm, der auf dem Träger gebildet wird, abgeschieden wird und dann vor der Elektronenstrahl-Bestrahlung ein Schutzlack für die Elektronenstrahl-Bestrahlung darauf aufgebracht wird oder daß ein Schutzlack für die Elektronenstrahl-Bestrahlung auf einem Phasenverschiebungsfilm gebildet wird (oder ein metallischer Antistatikfilm wird auf dem Phasenverschiebungsfilm aufgebracht, und dann wird ein Schutzlack für die Elektronenstrahl-Bestrahlung darauf aufgebracht), und dann wird ein nichtmetallischer Antistatikfilm darauf gebildet. Deshalb, wenn ein Film, der von jeglicher elektrischer Leitfähigkeit frei ist, wie beispielsweise ein Molybdänsilicidoxynitridfilm, als Phasenverschiebungsfilm verwendet wird und der Phasenverschiebungsfilm der Elektronenstrahl-Bestrahlung ohne jegliche Vorbehandlung unterzogen wird, würde der Phasenverschiebungsfilm eine statische Aufladung verursachen, und folglich wird ein solcher antistatischer Film im voraus aufgebracht. Als solche antistatischen Filme können beispielsweise nichtmetallische Antistatikfilme, wie beispielsweise Espacer 100 und 300 (eingetragene Marke in Japan), erhältlich von Showa Denko K. K. und aqua SAVE-53za, erhältlich von Nitto Chemical Industry Co., Ltd., und metallische Antistatikfilme wie beispielsweise diejenigen, die Mo, Cr, W, Ta, Ti, Si, Al oder ähnliches oder Legierungen davon umfassen, verwendet werden.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Herstellen des Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens der vorliegenden Erfindung entwickelt worden, und insbesondere ist die Vorrichtung auf so eine Art und Weise ausgelegt, daß sogar die Bereiche, deren Aufdampfraten der Target-Komponente nicht mehr als 90% des maximalen Anteils derselben beträgt, auch zur Filmbildung beitragen, indem man die Öffnungslänge entlang der Trägertransportrichtung ausreichend vergrößert.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele als auch auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 bis 5 beschrieben. 1 zeigt einen Teil der Filmbildungskammer 11 einer Filmbildungsvorrichtung. Diese Vorrichtung umfaßt zwei Kathoden, die den gleichen Aufbau haben und benachbart zueinander angeordnet sind und wobei jede verwendet werden kann, aber nur eine 32 von diesen dargestellten Kathoden wird aus Gründen der Einfachheit in der folgenden Beschreibung verwendet, wenn es nicht anders angegeben ist. Nachdem ein Vakuum an die Filmbildungskammer 11 angelegt wurde, wurde eine Gasmischung eines Sputtergases und eines reaktionsfähigen Gases der Kammer durch eine Gaseinlaßöffnung 14 zugeführt. Eine DC-Spannung, welche relativ zur Erdung (grounding voltage) negativ ist, wird an ein Sputter-Target 12 (MoSi) angelegt. So wird eine Entladungszone in der Nähe des Sputter-Targets eingerichtet und als Ergebnis wird Targetmaterial von dem Sputter-Target 12 abgegeben. Wenn Filmbildungs-Quarzträger 101 kontinuierlich in die Kammer entlang eines Transportweges 18, der in einem vorgegebenen Abstand von dem Sputter-Target 12 angeordnet ist, transportiert werden, wird ein unitarischer Film (ein Film, der mittels eines einzelnen Durchgangs gebildet wird) auf dem Träger bei jedem Durchgang des Trägers durch eine Öffnung 17-1 einer Abschirmplatte 17 gebildet. In 1 ist die Länge der Öffnung 17-1 so eingestellt, daß diese in etwa identisch zu einer Öffnung eines Kamins 13 ist, aber die letztere kann kleiner als die erstere sein. In jedem Fall reicht es aus, daß diese Öffnungen auf so eine Art und Weise ausgelegt sind, daß sogar die Bereiche, bei denen die Aufdampfrate des Targetmaterials nicht mehr als 90% des maximalen Anteils desselben beträgt, auch zur Filmbildung beitragen können, indem man die Länge der Öffnung entlang der Trägertransportrichtung ausreichend vergrößert. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 16 eine Grundabschirmung.
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Wie aus der Verteilung 19-1 der Aufdampfrate der Target-Komponente (oder der Dickenverteilung der Target-Komponente in dem Film, der auf dem Träger in Ruhe gebildet wird) ersichtlich ist, wie in 1 gezeigt, wird die Target-Komponente ungleichmäßig entlang des Transportweges 18 verteilt. Daher ist, wenn man annimmt, daß die Häufigkeit des Auftreffens des reaktionsfähigen Gases auf dem Träger 101 entlang des Transportweges 18 in etwa konstant ist, wie durch die Kurve 19-2 gezeigt, je größer die Aufdampfrate der Target-Komponente entlang des Transportweges 18 ist, desto größer die Menge der nicht umgesetzten Target-Komponente und so wird der Gehalt an dem Reaktionsprodukt in dem erhaltenen Film verringert und dieses führt zu der Bildung eines nicht gleichmäßigen Filmes auf dem transportierten Träger.
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Wenn die Öffnung 17-1 der Abschirmplatte 17 in drei Zonen A, B und C entlang des Transportweges 18 aufgeteilt ist, wird ein ungleichmäßiger Film, der mit dem Bezugszeichen 31 in 2 bezeichnet ist, auf dem Träger 101 mittels einer einzelnen Vorwärtsbewegung des Trägers 101 in einer horizontalen Richtung gebildet. Ebenso wird ein nicht gleichmäßiger Film, der in 3 mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet ist, auf dem Träger 101 durch eine einzelne Rückwärtsbewegung des Trägers 101 in der horizontalen Richtung gebildet.
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Ein Film mit einem periodischen Aufbau (der die filmaufbauenden Elemente 51 bis 54 umfaßt), wie in 4 gezeigt, wird durch viermaliges Wiederholen der Vorwärtsbewegung, d. h. durch viermaliges Bewegen des Trägers, gebildet, während, wenn ein Film durch insgesamt viermaliges abwechselndes Wiederholen der Vorwärtsbewegung und der Rückwärtsbewegung gebildet wird, d. h. durch zweimaliges Bewegen des Trägers zurück und nach vorne (ein Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszyklus wird zweimal wiederholt), ein Film mit einem periodischen Aufbau (der die filmaufbauenden Elemente 81 bis 84 umfaßt) erhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele genau beschrieben.
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Beispiel 1
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Tabelle 1 zeigt die Bedingungen zum Herstellen von verschiedenartigen Proben, welches Filme sind, die jeweils einen periodischen Aufbau aufweisen, der durch die Vorwärtsbewegung oder die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegungen gemäß den vorgenannten Verfahren gebildet wurde. Probe Nr. 1 ist ein Film, der durch eine einzelne Vorwärtsbewegung des Trägers gebildet wurde, und die Proben Nr. 2, 3, 4 und 5 sind Filme, die durch zwei-, drei-, vier- bzw. sechsmaliges Wiederholen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen gebildet wurden. Die Probe Nr. 2 entspricht dem Film mit einem Schichtaufbau, wie er in 5 gezeigt ist, und umfaßt einen nicht gleichmäßigen Film, dessen filmaufbauende Elemente mittels der Bezugszeichen 81 bis 84 angegeben sind, der auf dem Träger 101 gebildet wurde.
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Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, die durch Untersuchen von jeder Probe, die in Tabelle 1 aufgeführt ist, im Hinblick auf die Filmdicke, des i-Linien-Phasenunterschieds, des spektralen Reflexionsvermögens und der spektralen Transmission erhalten wurden.
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Tabelle 3 zeigt optische Konstanten der i-Linie (Brechungsindex (n) und Extinktionskoeffizient (k)), die mittels des sogenannten RT-Verfahrens, basierend auf den in Tabelle 2 aufgeführten gemessenen Ergebnissen, bestimmt wurden, zusammen mit dem Phasenunterschied, der aus den so erhaltenen optischen Konstanten und der Filmdicke für Vergleichszwecke mit den experimentell gemessenen Werten berechnet wurde.
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6 ist eine Darstellung, die die gemessenen Werte des Phasenunterschieds zeigt, wobei man diese mit denen vergleicht, die aus den optischen Konstanten und der Filmdicke berechnet wurden, wie in Tabelle 3 gezeigt. In 6 ist der Phasenunterschied (Grd.) auf der Ordinate und die Anzahl der Filmbildungsschritte auf der Abszisse aufgetragen.
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7 ist eine Darstellung der Ergebnisse, die in dem 90-min-Eintauchtest erhalten wurden, wobei die Proben, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, und die Probe Nr. 26 (Referenzbeispiel), die in Tabelle 7 aufgeführt ist, für 90 min in eine 0,5% wäßrige Animoniaklösung eingetaucht wurden.
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In 7 ist der Änderungsgrad (%) bei der Transmission, dem Phasenunterschied, der Filmdicke und dem Reflexionsvermögen, das beobachtet wird, wenn Lichtstrahlen auf die Filmoberfläche auftreffen (im folgenden als ”Filmoberflächen-Reflexionsvermögen” bezeichnet), auf der Ordinate und die Anzahl der Filmbildungsschritte auf der Abszisse aufgetragen. Die Transmission, der Phasenunterschied und das Filmoberflächen-Reflexionsvermögen sind diejenigen, die unter Verwendung von Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge X von 365 nm bestimmt wurden. In dieser Hinsicht wird der Grad der Änderung (%) durch die folgende Gleichung bestimmt: Änderungsgrad (%) = [(Vim – Vin)/Vin] × 100, (1) wobei Vim den Wert darstellt, der nach dem Eintauchen beobachtet wird, Vin den Wert darstellt, der vor dem Eintauchen beobachtet wird.
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Die 8 bis 11 sind jeweils eine Darstellung, die die Ergebnisse zeigen, die durch Analysieren der Filmzusammensetzung der Probe Nr. 1, 2 oder 4 oder der Probe Nr. 26 (Referenzbeispiel), die in Tabelle 7 aufgeführt sind, unter Verwendung eines Auger-Elektronenspektrometers erhalten wurden. Bei diesen Figuren ist der Gehalt von jedem Element (willkürliche Skala) auf der Ordinate und die Sputterzeit (min), d. h. die Position in Richtung entlang der Dicke, auf der Abszisse aufgetragen. In dieser Hinsicht ist die Probe Nr. 26 ein gleichmäßiger Film, der unter Verwendung der üblichen diskontinuierlichen Filmbildungsvorrichtung gebildet wurde und zu Vergleichszwecken angegeben wird.
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Die Ergebnisse, die in den 8, 9 und 10 aufgetragen sind, zeigen eindeutig, daß die Filmzusammensetzung in die Richtung der Filmdicke ausgeglichen werden kann, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt. Die in Tabelle 3 aufgeführten und in 6 aufgetragenen Ergebnisse zeigen, daß die Werte des Phasenunterschiedes, wenn auf der Basis einer solchen Annahme, daß der Film eine gleichmäßige Monoschicht ist, berechnet, man sich den experimentell gemessenen Werten annähert, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt, und dieses gibt eindeutig die Tatsache wieder, daß sich die Filmzusammensetzung in Richtung der Filmdicke mit der Anzahl der Filmbildungsschritte ausgleicht.
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Um diese Tatsache eindeutig darzustellen, wird von dem ungleichmäßigen Film, der in 8 gezeigt ist, angenommen, daß er einer ist, der drei Schichten, wie in 2 aus Gründen der Einfachheit dargestellt, umfaßt und von jeder Schicht wird angenommen, daß diese eine gleichmäßige Schicht ist mit einer Zusammensetzung, die durch A, B oder C wiedergegeben wird. Genauer gesagt, unter der Annahme, daß der Film, der durch die Kombination der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen gebildet wird, verwendet wird, wie in 9 und 10 gezeigt, aus drei gleichmäßigen Filmschichten aufgebaut ist, welche jeweils mittels eines einzelnen Durchgangs (d. h. eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung) gebildet werden wie der ungleichmäßige Film, wie in 5 gezeigt, und weiterhin, daß die Filme verschiedenartige Strukturen aufweisen, wie in Tabelle 4 gezeigt, entsprechend den Proben, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, werden das Reflexionsvermögen, die Transmission, der Phasenunterschied oder ähnliches für diese Filme berechnet. Tabelle 5 zeigt die durch die Berechnung erhaltenen Ergebnisse. Genauer gesagt, Tabelle 5 zeigt die optischen Konstanten und den Phasenunterschied, die miteinander verglichen werden und die mittels des RT-Verfahrens berechnet werden, wobei man annimmt, daß jeder Film eine gleichmäßige Monoschicht ist, obgleich er praktisch ein ungleichmäßiger Film ist. 12, 13 und 14 sind Darstellungen, die die in Tabelle 5 aufgeführten Ergebnisse zeigen. Die in diesen Figuren aufgetragenen Ergebnisse zeigen eindeutig, daß die optischen Konstanten und die Werte des Phasenunterschiedes, welche auf der Basis der Annahme, daß jede Probe ein gleichmäßiger Monoschichtfilm ist, berechnet werden, dazu tendieren, die zutreffenden Werte, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt, zu erreichen. In 12 sind die Daten so aufgetragen, daß diese den in 6 aufgetragenen Daten entsprechen.
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Die in 7 aufgetragenen Daten zeigen eindeutig, daß die Beständigkeit gegenüber Chemikalien von der Probe, welche durch weniger als viermaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte hergestellt wurde, wie mittels eines Tests, bei dem die Probe in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung eingetaucht wird, bestimmt, deutlich schlechter ist als die, die bei der Probe beobachtet wurden, die durch nicht weniger als viermaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte hergestellt wurde.
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Dem ist so, weil der gebildete Film eine beträchtlich dicke Schicht aus Molybdänsilicidoxynitrid umfaßt, welche gegenüber wäßriger Ammoniaklösung empfindlich ist, welche auf dem Film gebildet wird, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte gering ist, wie in 8 gezeigt, und wenn die Schicht durch die wäßrige Ammoniaklösung erodiert wird, wird der gesamte Film durch die Erosion stark beeinträchtigt.
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Wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt, wird die Beständigkeit gegenüber Chemikalien (in diesem Fall wäßriger Ammoniaklösung) des resultierenden Filmes verbessert, wie es aus den in 9 und 10 aufgetragenen Daten ersichtlich ist, da der gesamte Film nur leicht durch die Erosion der Oxynitridschicht, die auf dem Film vorhanden ist, durch die wäßrige Ammoniaklösung aufgrund der geringen Dicke der Oxynitridschicht beeinträchtigt wird, verglichen mit der des gesamten Films, und in anderen Worten, eine Schicht mit einem geringen Gehalt an Oxynitrid und mit einer hohen Beständigkeit gegenüber wäßriger Ammoniaklösung wird exponiert, wenn die Oberflächenschicht des Films erodiert wird, und die Erosion schreitet nicht weiter fort und erreicht nicht das Innere des Filmes.
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Beispiel 2
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Tabelle 6 zeigt die Bedingungen zum Herstellen von verschiedenartigen Proben, die jeweils einen periodischen Aufbau aufweisen. Die Proben wurden hergestellt durch Wiederholen der Vorwärtsbewegung des Trägers unter Verwendung einer Sputter-Vorrichtung, welche sich von der in Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung unterscheidet, aber einen Aufbau aufweist, der identisch mit dem in 1 ist, und mit der die gleichen Abläufe wie in 1 gezeigt ablaufen können. Die Strukturen der Proben Nr. 21 und 22 entsprechen denen, die in 2 bzw. 4 gezeigt sind. Die Proben Nr. 23, 24 und 25 sind die, die durch acht-, zehn- bzw. zwölfmaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte (der Vorwärtsbewegungen) hergestellt wurden. Die Proben Nr. 31 bis 35 sind Filme, die unter den gleichen Bedingungen, die für das Herstellen der Proben Nr. 21 bis 25 entsprechend verwendet wurden, mit Ausnahme der Bedingungen für das Anlassen, hergestellt wurden.
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Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse, die durch Untersuchen der in Tabelle 6 aufgeführten Proben im Hinblick auf die Filmdicke, den i-Linien-Phasenunterschied, das spektrale Reflexionsvermögen und die spektrale Transmission erhalten wurden.
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Tabelle 8 zeigt die i-Linien optischen Konstanten, die erhalten wurden über das sogenannte RT-Verfahren, basierend auf den in Tabelle 7 gezeigten gemessenen Ergebnissen, zusammen mit den Werten für den Phasenunterschied, die aus den so erhaltenen optischen Konstanten und den Filmdicken für Vergleichszwecke mit den experimentell erhaltenen Werten berechnet wurden.
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15 ist eine Darstellung, die die Werte für den Phasenunterschied, die in Tabelle 8 gezeigt sind und die aus den optischen Konstanten des Filmes, der auf den Herstellungsbedingungen, die in Tabelle 6 aufgeführt sind, beruht, und den Filmdicken berechnet sind, zeigt, wobei man diese Werte mit den experimentell gemessenen Ergebnissen vergleicht. In 15 ist der Phasenunterschied auf der Ordinate und die Anzahl der Filmbildungsschritte auf der Abszisse aufgetragen.
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Die 16 und 17 sind jeweils eine Darstellung, die die in dem 90-min-Eintauchtest erhaltenen Ergebnisse darstellen, wobei die Proben Nr. 21 bis 25 und die Proben Nr. 31 bis 35, die in Tabelle 6 aufgeführt sind, für 90 min in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung eingetaucht wurden. In diesen Figuren ist der Änderungsgrad (%) bei der Transmission, dem Phasenunterschied und dem Filmoberflächen-Reflexionsvermögen auf der Ordinate und die Anzahl der Filmbildungsschritte auf der Abszisse aufgetragen. In dieser Hinsicht ist der Änderungsgrad (%) durch die vorgenannte Gleichung (1) definiert.
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Wie oben beschrieben wurde, würde man von den Ergebnissen, die in 8, 9 und 10 gezeigt sind, erwarten, daß sich die Filmzusammensetzung in Richtung der Filmdicke ausgleicht, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt. Die in Tabelle 8 aufgeführten und in 15 aufgetragenen Ergebnisse zeigen, daß sich die Werte für den Phasenunterschied, wenn auf der Basis einer solchen Annahme, daß der Film eine gleichmäßige Monoschicht ist, berechnet, den experimentell gemessenen Werten annähern, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt. Dies gibt deutlich die Tatsache wieder, daß sich die Filmzusammensetzung in Richtung der Filmdicke mit der Anzahl der Filmbildungsschritte ausgleicht.
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Die in diesem Fall beobachteten optischen Eigenschaften können auf die gleiche Art und Weise erklärt werden, wie dies bereits oben in Beispiel 1 diskutiert wurde.
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Das in 16 aufgetragene Ergebnis zeigt deutlich, daß die Beständigkeit gegenüber Chemikalien von der Probe, welche durch weniger als viermaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte hergestellt wurde, wie dies mittels eines Tests, bei dem die Probe in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung eingetaucht wird, bestimmt wurde, bedeutend schlechter ist als die, die bei der Probe, die durch nicht weniger als viermaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte hergestellt wurde, beobachtet wird. Die Beständigkeit gegenüber Chemikalien kann auch auf die gleiche Art und Weise erklärt werden, wie dies bereits oben in Beispiel 1 beschrieben wurde.
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Beispiel 3
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Tabelle 9 zeigt die Bedingungen zum Herstellen von verschiedenartigen Proben, die jeweils einen periodischen Aufbau aufweisen. Diese Proben werden durch Wiederholen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Trägers unter Verwendung der gleichen Sputter-Vorrichtung, wie sie in Beispiel 1 verwendet und in 1 gezeigt ist, hergestellt. In Tabelle 9 entspricht der Begriff ”für die erste Schicht” oder ”für die zweite Schicht”, die in der Spalte auftauchen, die mit ”Zweck des Films” überschrieben ist, der jeweiligen Schicht der quasi zweischichtigen Filmprobe in Beispiel 4, was nachfolgend genau beschrieben wird. Die Proben Nr. 41 bis 44, Proben Nr. 45 bis 47, Proben Nr. 51 bis 54 und die Proben Nr. 55 bis 56 werden durch Ändern der Anzahl der Filmbildungsschritte und der Trägertransportgeschwindigkeit auf so eine Art und Weise hergestellt, daß das Verhältnis der ersteren zu den letzteren konstant ist, um die Filmdicke in diesen Probengruppen konstant zu halten.
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Tabelle 10 zeigt die Ergebnisse, die durch Untersuchen der in Tabelle 9 aufgeführten Proben erhalten wurden, welche nicht nach der Filmbildung angelassen wurden, im Hinblick auf die Filmdicke, den Phasenunterschied (nachfolgend als ”RrF-Phasenunterschied” bezeichnet), der für die KrF-Excimerlaserbestrahlungs-Wellenlänge (nachfolgend einfach als ”KrF-Bestrahlungswellenlänge” bezeichnet) (248 nm) beobachtet wurde, dem i-Linien-Phasenunterschied (365 nm), dem spektralen Reflexionsvermögen und der spektralen Transmission.
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Tabelle 11 zeigt die optischen Konstanten, die für die KrF-Bestrahlungswellenlänge (248 nm) und die i-Linien (365 nm) beobachtet wurden und mittels des sogenannten RT-Verfahrens, basierend auf den in Tabelle 10 gezeigten gemessenen Ergebnissen, bestimmt wurden, zusammen mit den Werten für den Phasenunterschied, die aus den so erhaltenen optischen Konstanten und der Filmdicke für Vergleichszwecke mit den experimentell gemessenen Werten berechnet wurden.
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Tabelle 12 zeigt die in einem 60-min-Eintauchtest erhaltenen Ergebnisse, wobei die in Tabelle 9 aufgeführten Proben in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung für 60 min eingetaucht wurden sowie diejenigen, die in einem 60-min-Eintauchtest, wobei die Proben in Schwefelsäure-Persäure (Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid = 1/1 (Gew.-%)), die bei 100°C gehalten wurde, eingetaucht wurden, erhalten wurden im Hinblick auf die Transmissionswerte und die gemessenen Werte für den Phasenunterschied, der vor und nach der Behandlung beobachtet wurde, und den Änderungsgrad (%) bei der Transmission und dem Phasenunterschied. In dieser Hinsicht ist der Änderungsgrad (%) durch die vorgenannte Gleichung (1) definiert.
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Die Filmstrukturen der in Beispiel 3 und dem folgenden Beispiel 4 erhaltenen Produkte entsprechen in etwa dem gleichmäßigen Monoschichtfilm und dem gleichmäßigen Doppelschichtfilm, der in
JP H08-74 031 A offenbart ist.
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Wie oben diskutiert wurde, würde man von den in 8, 9 und 10 gezeigten Daten erwarten, daß sich die Filmzusammensetzung in Richtung der Filmdicke ausgleicht, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte wie in Beispiel 1 zunimmt. Die in Tabelle 11 aufgeführten und durch Analysieren der unter den in Tabelle 9 angegebenen Bedingungen ohne Anlassen hergestellten Proben erhaltenen Ergebnisse zeigen eindeutig, daß bei den Proben Nr. 41 bis 44, den Proben Nr. 45 bis 47, den Proben Nr. 51 bis 54 und den Proben Nr. 55 bis 56 die optischen Konstanten, wie sie von den in Tabelle 10 aufgeführten gemessenen Ergebnissen in jeder Probengruppe gemäß dem RT-Verfahren bestimmt wurden, und die für den Phasenunterschied berechneten Werte in die Bereiche fallen, die nicht durch die Anzahl der Filmbildungsschritte beeinträchtigt werden. Dies ist das Ergebnis, das von den in Beispiel 1 erhaltenen und in den 6, 12, 13 und 14 dargestellten Daten natürlicherweise erwartet wurde und die Tatsache wiedergibt, daß sich die Filmzusammensetzung in Richtung entlang der Filmdicke ausgleicht, wenn die Anzahl von Filmbildungsschritten zunimmt, um so einen gleichmäßigen Monoschichtfilm und einen äquivalenten quasi gleichmäßigen Monoschichtfilm zu bilden.
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Diese in diesem Fall erhaltenen optischen Eigenschaften können auf die gleiche Art und Weise, wie dies bereits oben in Beispiel 1 diskutiert wurde, erklärt werden.
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Die bei den Beispielen Nr. 41 bis 47 für die erste Schicht erhaltenen Ergebnisse, die in Tabelle 12 aufgeführt sind, zeigen eindeutig, daß die Filme im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie dies durch Eintauchen derselben für 60 min in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung und für 60 min in eine Schwefelsäure-Persäuremischung bei 100°C bestimmt wurde, bedeutend geringwertiger sind, sogar wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte nicht weniger als acht beträgt. Dies würde sich aus den Filmbildungsbedingungen per se für die in Tabelle 9 aufgeführten Proben ergeben, und es ist bekannt, daß sogar ein gleichmäßiger Film manchmal im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Chemikalien (s. z. B. die oben beschriebene
JP H08-74 031 A ) geringwertig ist.
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Die bei den Proben Nr. 51 bis 56 für die zweite Schicht erhaltenen Ergebnisse, die in Tabelle 12 aufgeführt sind, zeigen eindeutig, daß die Filme praktisch eine annehmbare Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie dies durch Eintauchen derselben für 60 min in eine 0,5% wäßrige Ammoniaklösung und für 60 min in eine Schwefelsäure-Persäuremischung bei 100°C bestimmt wurde, aufweisen, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte nicht weniger als acht beträgt, und es ist auch bekannt, daß die gleichmäßigen Filme per se, die gemäß den Filmbildungsbedingungen für diese Proben, die in Tabelle 9 aufgeführt sind, gebildet werden, eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufweisen.
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Diese Filme würden eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien aus dem gleichen Grund, der oben in Beispiel 1 diskutiert wurde (s. z. B. die oben beschriebene
JP H08-74 031 A ) aufweisen.
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Beispiel 4
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Tabelle 13 zeigt die Filmbildungsbedingungen für verschiedenartige Proben, die jeweils einen periodischen Aufbau aufweisen, welcher durch Wiederholen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen unter Verwendung der Sputtervorrichtung, die in Beispiel 1 verwendet und in 1 gezeigt wird, hergestellt wird. Sämtliche der in Tabelle 13 auf geführten Proben sind Filme von der in 5 gezeigten Art und jeder Film wurde durch acht- bis zwölfmaliges Wiederholen der Filmbildungsschritte gebildet. In Tabelle 13 entsprechen die ersten und zweiten Schichten, die in der Spalte, die mit ”Schicht” überschrieben ist, den ersten und zweiten Schichten, die in der Spalte, die mit ”Zweck des Films” in Tabelle 9 entsprechend überschrieben ist, und diese haben nahezu die gleichen Filmzusammensetzungen wie die des letzteren.
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Tabelle 14 zeigt die Ergebnisse der Filmdicke, des KrF-Phasenunterschieds, des i-Linien-Phasenunterschieds, des spektralen Reflexionsvermögens und der spektralen Transmission, die für die in Tabelle 13 aufgeführten Proben, welche keiner Anlaßbehandlung nach der Filmbildung unterworfen wurden, bestimmt wurden.
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Tabelle 15 zeigt die KrF-Bestrahlungswellenlänge und die i-Linien optische Konstante, welche auf Basis der in Tabelle 14 aufgeführten gemessenen Ergebnisse gemäß dem sogenannten RT-Verfahren berechnet wurde, zusammen mit den Vergleichsergebnissen der Phasenunterschiede, die berechnet wurden aus den so erhaltenen optischen Konstanten und den Filmdicken mit den experimentell gefundenen Werten.
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Tabelle 16 zeigt die Ergebnisse des 60-min-Eintauchtests in einer 0,5% wäßrigen Ammoniaklösung und die des 60-min-Eintauchtests in einer Schwefelsäure-Persäure bei 100°C für jede der in Tabelle 13 aufgeführten Proben, ausgedrückt im Hinblick auf die Transmissionswerte, die gemessenen Werte für den Phasenunterschied und den Änderungsgrad, der durch die vorgenannte Formel (1), wie dies vor und nach der Behandlung bestimmt wurde, definiert wird.
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Die ersten und zweiten Schichten von jeder Probe, die in Tabelle 13 aufgeführt sind, werden über das gleiche Verfahren, das zum Erhalten der entsprechenden Schicht in Beispiel 1 oder 3 verwendet wird, gebildet und daher würde man erwarten, daß die Filmzusammensetzung in Richtung entlang der Filmdicke gleichmäßig gemacht wird, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte wie in Beispiel 1 zunimmt. Die in Tabelle 14 gezeigten Analysenergebnisse, die für die anlaßfreien Proben, die in Tabelle 13 aufgeführt sind, erhalten wurden, zeigen eindeutig, daß die optischen Konstanten, wie diese mittels des RT-Verfahrens bestimmt wurden, und die berechneten Werte des Phasenunterschieds in dem Bereich liegen, welcher von der Anzahl der Filmbildungsschritte unabhängig ist. Dies ist das Ergebnis, das auf Basis der in Beispiel 1 erhaltenen und in den 6, 12, 13 und 14 gezeigten Ergebnisse notwendigerweise vorhergesagt wurde und das die Tatsache wiedergibt, daß die Filmzusammensetzung in Richtung entlang der Filmdicke gleichmäßig gemacht wird, wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte zunimmt, um so einen Film zu bilden, der mit einem gleichmäßigen Monoschichtfilm identisch ist.
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Die optischen Eigenschaften dieses Films können auf die gleiche Art und Weise erklärt werden, die für die Erklärung derjenigen, die für den quasi gleichmäßigen Monoschichtfilm in Beispiel 1 beobachtet wurden, verwendet wurden, und folglich können die Einzelheiten desselben hier weggelassen werden.
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Es ist bereits oben bei Beispiel 3 diskutiert worden, daß die Beispiele Nr. 41 bis 47 für die in Tabelle 12 aufgeführte erste Schicht bedeutend geringwertiger sind im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie dies mittels des 60-min-Eintauchtests, der unter Verwendung einer 0,5% wäßrigen Ammoniaklösung durchgeführt wurde, und mittels des 60-min-Eintauchtests, der unter Verwendung einer Schwefelsäure-Persäuremischung, die bei 100°C gehalten wurde, durchgeführt wurde, bestimmt wurde, sogar wenn die Anzahl der Filmbildungsschritte nicht weniger als acht beträgt, während die Proben Nr. 61 bis 67 von diesem Beispiel eine in der Praxis annehmbare Beständigkeit gegenüber Chemikalien zeigen, was aus den in Tabelle 16 aufgeführten Daten ersichtlich ist. Dies kann wie folgt erläutert werden: die erste Schicht von jeder Probe in diesem Beispiel ist im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Chemikalien geringwertig, aber die erste Schicht wird durch einen Film, der die gleiche Qualität wie die der zweiten Schicht der Beispiele
51 bis
56, die in Tabelle 12 aufgeführt sind, aufweist, welcher eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufweist, wie es oben in Beispiel 3 diskutiert wurde (s. z. B. die oben beschriebene
JP H08-74 031 A ), geschützt.
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Beispiel 5
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Ein Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mit dem gleichen Aufbau wie in 18(A) gezeigt, wurde durch Bilden eines Phasenverschiebungsfilms auf einem transparenten Quarzträger mit einer Dicke von 150 nm, einem i-Linien-Phasenunterschied von etwa 180° und einer Transmission von 6% unter etwa den gleichen Filmbildungsbedingungen wie diejenigen, die oben in Beispiel 1 in Verbindung mit der Probe Nr. 4, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, hergestellt. Der resultierende Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske umfaßt einen Molybdänsilicidoxynitridfilm (MoSiON) 104, der auf dem Quarzträger 101 abgeschieden ist.
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Dann wurde ein Schutzlack für die Elektronenstrahl-Bestrahlung (wie beispielsweise ZEP-810S (in Japan eingetragene Marke), erhältlich von Nippon Zeon Co., Ltd.) auf den Molybdänsilicidoxynitridfilm 104, wie in 18(B) gezeigt, aufgebracht, wobei man den resultierenden Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske verwendet, um so einen Schutzlackfilm 105 mit einer Dicke von 5000 nm zu ergeben. Weiterhin besitzt der Molybdänsilicidoxynitridfilm keine elektrische Leitfähigkeit und ist folglich aufgeladen, wenn man ihn einer Elektronenstrahl-Bestrahlung ohne jegliche Behandlung unterwirft. Aus diesem Grund wurde ein nichtmetallischer Antistatikfilm 106 (Espacer 100 (in Japan eingetragene Marke), erhältlich von Showa Denko K. K.) in einer Dicke von etwa 100 Å auf dem Oxynitridfilm gebildet.
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Danach wurde der Schutzlackfilm einer Elektronenstrahl-Bestrahlung unterworfen, gefolgt von einer Entfernung des vorgenannten antistatischen Films 106 durch Waschen mit Wasser und gleichzeitiger Entwicklung des Schutzlackfilms 105, wie in 18(C) gezeigt, um so ein Schutzlackmuster 107 zu bilden.
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Der vorgenannte Phasenverschiebungsfilm 104 wurde durch das vorgenannte Schutzlackmuster 107 als Maske geätzt, indem man den Film mit einer Mischung aus einem CF4-Gas (Fließgeschwindigkeit: 100 sccm) und einem 02-Gas (Fließgeschwindigkeit: 5 sccm) als reaktionsfähigem Gas in einem Parallelplatten-RF-Ionenätzsystem, das unter Bedingungen eines Elektroden-Elektroden-Abstands von 60 mm und einem Arbeitsdruck von 0,4 Torr für 3 min betrieben wurde, um so auf einem Quarzträger 101 ein Schaltbild 108 zu bilden, um es auf einen Halbleiterträger, wie in 18(D) gezeigt, zu übertragen. Dann wurde das vorgenannte Schutzlackmuster 107 entfernt, um eine Phasenverschiebungs-Photomaske 115 mit einem Aufbau, wie in 18(E) gezeigt, zu ergeben.
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Beispiel 6
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Ein Phasenverschiebungsfilm mit einer Dicke von 150 nm wurde auf einem transparenten Quarzträger unter etwa denselben Filmbildungsbedingungen gebildet, wie sie oben in Beispiel 4 in Verbindung mit der Probe Nr. 65, die in Tabelle 13 aufgeführt ist, beschrieben sind, gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 4 verwendet wurde, und wurde dann für 3 Stunden bei 350°C angelassen, um so einen Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mit dem Aufbau, der in 19 gezeigt ist, und mit einem KrF-Phasenunterschied von etwa 180° und mit einer Transmission von 6% zu bilden. Der resultierende Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske umfaßt Molybdänsilicidoxynitrid(MoSiON)-Filme 104 (erste Schicht) und 102 (zweite Schicht), die auf dem Quarzträger 101 abgeschieden sind.
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Dann wurde eine Phasenverschiebungs-Photomaske 215 mit einem Schaltbild 108', wie in 20 gezeigt, aus dem resultierenden Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, hergestellt. Die so hergestellte Phasenverschiebungs-Photomaske 215 umfaßt einen ersten MoSiON-Film 104' und einen zweiten MoSiON-Film 102', abgeschieden auf dem Quarzträger 101, als auch eine Öffnung 110.
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Beispiel 7
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Zuerst wurde ein Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske gebildet, welcher einen Molybdänsilicidoxynitrid(MoSiON)-Film als einen Phasenverschiebungsfilm 104 umfaßt, der auf einem Quarzträger 101 gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, wie in 22(A) gezeigt, abgeschieden ist, und dann wurde ein Schutzlackfilm 105 (in diesem Fall ein Photolackfilm) auf dem Phasenverschiebungsfilm 104 in einer Dicke von etwa 5000 Å gebildet.
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Dann wurde der Schutzlackfilm 105 mit i-Linien bestrahlt, gefolgt von einer Entwicklung des Schutzlackfilms 105, wie in 22(B) gezeigt, um einen Schutzlackfilm 107 zu ergeben, der ein gewünschtes Schutzlackmuster aufweist.
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Danach wurde eine Phasenverschiebungs-Photomaske 115 mit einem Aufbau, wie in 22(D) gezeigt, hergestellt, indem man den Phasenverschiebungsfilm 104 einer RF-Ionenätzung durch den vorgenannten Schutzlackfilm 107 als Maske auf die gleiche Art und Weise, wie in Beispiel 5 verwendet, unterwirft und dann den Schutzlackfilm 107, wie in 22(C) gezeigt, entfernt.
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Beispiel 8
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In diesem Beispiel werden die Schritte für die Herstellung einer Phasenverschiebungs-Photomaske beschrieben, wobei auf die beiliegenden 23(A) bis 23(E) Bezug genommen wird. Zuerst wurde ein Rohling für eine Phasenverschiebungs-Photomaske mit einem Aufbau, wie in 23(A) gezeigt, gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, hergestellt. Genauer gesagt, wurde ein metallischer Antistatikfilm 106', welcher aus einem Molybdänfilm mit einer Dicke von etwa 100 bis 500 Å besteht, auf einem Phasenverschiebungsfilm 104, der auf einem Quarzträger 101 abgeschieden ist, gebildet, und dann wurde ein Schutzlackfilm 105 für die Elektronenstrahl-Bestrahlung auf dem metallischen Antistatikfilm 106' in einer Dicke von 5000 Å gebildet. Der Molybdänfilm wurde gemäß dem gewöhnlichen DC-Magnetron-Sputterverfahren unter Verwendung eines Molybdän-Targets gebildet. Deshalb hat der Phasenverschiebungsfilm 104 keine elektrische Leitfähigkeit.
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Dann wurden, wie in 23(B) gezeigt, die gewünschten Bereiche des Schutzlackfilms 105 einer Elektronenstrahl-Bestrahlung unterworfen, gefolgt von einer Entwicklung desselben, um einen Schutzlackfilm 107 zu bilden, der ein gewünschtes Schutzlackmuster aufweist.
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Danach wurden der metallische Antistatikfilm 106' und der Phasenverschiebungsfilm 104 einer RF-Ionenätzung durch den Schutzlackfilm 107 für die Elektronenstrahl-Bestrahlung als Maske gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, wie in 23(C) gezeigt, unterworfen.
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Als nächstes wurde der Schutzlackfilm 107 beispielsweise durch die 02-Plasmaätztechnik, wie in 23(D) gezeigt, entfernt, gefolgt von einer Entfernung des metallischen Antistatikfilms 106' durch Ätzen des Films mit einer Ätzlösung (H2S04 + H202), wie in 23(E) gezeigt, um eine Phasenverschiebungs-Photomaske 115 mit einem Aufbau, wie in 23(E) gezeigt, zu ergeben.
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Beispiel 9
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Ein Schutzlackfilm 105 wurde gemäß dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 8 verwendet wurde, gebildet, und dann wurde ein nichtmetallischer Antistatikfilm 106 (aqua SAVE-53za, erhältlich von Nitto Chemical Industry Co., Ltd.) auf dem Schutzlackfilm 105 in einer Dicke von etwa 500 bis 1000 Å vor der Elektronenstrahl-Bestrahlung, wie in 24(A) gezeigt, gebildet. Danach wurde der Schutzlackfilm mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, gefolgt von der Entfernung des nichtmetallischen Antistatikfilms 106 durch Waschen mit Wasser gleichzeitig mit der Entwicklung des Schutzlackfilms 105, um ein Schutzlackmuster 107, wie in 24(B) gezeigt, zu ergeben. Dann wurden die gleichen Verfahren, wie in 23(B) bis 23(E) gezeigt und in Beispiel 8 verwendet, wiederholt, um eine Phasenverschiebungs-Photomaske 115 zu bilden.
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In den vorgenannten Beispielen wurde nur eine Kathode 32 der Filmbildungsvorrichtung verwendet, aber eine weitere Kathode (nicht gezeigt), die zu der Kathode 32 benachbart ist und den gleichen Aufbau wie die letztere aufweist, kann gleichzeitig verwendet werden, so daß man einen Träger über diese zwei Kathoden während eines einzelnen Filmbildungsschrittes führt. Weiterhin wurde auch nur eine Kathode 32 in den Beispielen 3 und 4 verwendet, aber eine Kathode, die von der Kathode 32 verschieden ist, kann auf die gleiche Art und Weise verwendet werden, so daß der erste Film, wie in Tabelle 9 und 10 gezeigt, z. B. unter Verwendung einer Kathode 32 gebildet wird, während der zweite Film unter Verwendung der anderen Kathode gebildet wird.
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In den vorgenannten Beispielen ist Molybdän als ein aufbauendes Element oder Metall für den Stoff, der den Phasenverschiebungsbereich des optisch semitransparenten Teils aufbaut, verwendet worden, aber das aufbauende Element ist nicht auf dieses beschränkt, und es können die üblicherweise auf diesem Gebiet verwendeten Elemente wie beispielsweise Ta oder W verwendet werden.
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In den vorgenannten Beispielen 7 bis 9 wurde nur der Phasenschieber mit dem Monoschichtaufbau, wie in 18(A) gezeigt, beschrieben, aber solche mit einem Doppelschichtaufbau, wie in 19 gezeigt, können ebenso ohne jede Probleme verwendet werden.
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In den Beispielen 8 und 9 wurde ein Molybdänfilm als metallischer Antistatikfilm 106' verwendet. Jedoch ist der letztere nicht auf den ersteren beschränkt und kann jeder weitere Metallfilm sein, welcher die Erreichung der gleichen Wirkung, wie beispielsweise Filme aus z. B. Cr, W, Ta, Ti, Si, Al und Legierungen davon, gewährleisten kann.
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In den vorgenannten Beispielen wurde Argongas als Inertgas verwendet. Jedoch kann jedes von Argon verschiedene Inertgas wie beispielsweise Helium, Neon, Krypton und Xenon verwendet werden. Weiterhin wurde NO-Gas als reaktionsfähiges Gas verwendet, aber es ist auch möglich, N20-Gas oder ein Mischgas, das N2-Gas und 02-Gas umfaßt, zu verwenden.
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In den vorgenannten Beispielen wurde der Quarzträger als Träger zum Bilden von Filmen verwendet, aber selbstverständlich können stattdessen weitere transparente Träger verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Film durch wenigstens viermaliges Führen eines Trägers zur Filmbildung über ein Target gebildet, und dieses ermöglicht die Bildung eines dünnen Films mit einem periodischen Aufbau, welcher aus wenigstens vier unitarischen nicht gleichmäßigen Filmen besteht, die jeweils auf dem Träger mittels eines einzelnen Filmbildungsschrittes gebildet werden. Genauer gesagt, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Bildung eines im wesentlichen gleichmäßigen Films, welcher optische Eigenschaften aufweist, die ähnlich denen sind, welche für den gleichmäßigen Monoschichtfilm beobachtet würden, und welcher eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufweist, die im wesentlichen zu der vergleichbar ist, die für den gleichmäßigen Film beobachtet wird, ohne daß man den Wirkungsgrad bei der Verwendung des Targets und die Produktivitätsrate opfert oder beeinträchtigt. In anderen Worten, der resultierende Film der vorliegenden Erfindung, der einen periodischen Aufbau aufweist, kann im wesentlichen als ein Monoschichtfilm gehandhabt werden, was die Berechnung der optischen Konstanten, das Filmdesign und die Qualitätskontrolle des Films sehr einfach macht, und folglich macht die vorliegende Erfindung die Herstellung eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske und einer Phasenverschiebungs-Photomaske sehr einfach. Tabelle 1 (Beispiel 1: Vorwartsbewegung und Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen)
Tabelle 2 (Beispiel 1: Kennzeichnende optische Eigenschaften; Anlassen bei 250°C für eine Stunde; Vorwärtsbewegung und Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen)
Tabelle 3 (Beispiel 1: λ = 365 nm; Anlassen bei 250°C für eine Stunde; Vorwärtsbewegung und Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen)
Tabelle 4 (Erläuterung von Beispiel 1: λ = 365 nm)
Tabelle 5 (Erläuterung von Beispiel 1: λ = 365 nm)
Tabelle 6 (Beispiel 2: Vorwärtsbewegung)
Tabelle 7 (Beispiel 2: Kennzeichnende optische Eigenschaften; Anlassen bei 250°C für eine Stunde (Probennr. 21–26); Anlassen bei 350°C für 3 Stunden (Probennr. 31–36); Vorwärtsbewegung)
Tabelle 8 (Beispiel 2: Anlassen bei 250°C für eine Stunde)
Probe Nr. | Anzahl der Filmbildungsschritte | Für die Berechnung verwendete Filmdicke | optische Konstante | Phasenunterschied |
n | k | gefunden | berechnet |
| nm | | | Grd. | Grd. |
21 | 1 | 150 | 1,682 | 0,4504 | 158,46 | 98,06 |
22 | 4 | 150 | 2,095 | 0,4757 | 163,95 | 158,17 |
23 | 8 | 150 | 2,085 | 0,4546 | 160,61 | 156,81 |
24 | 10 | 150 | 2,099 | 0,4728 | 162,70 | 158,80 |
25 | 12 | 157 | 2,060 | 0,4304 | 161,71 | 160,80 |
26 (Ref) | - | 168 | 2,108 | 0,4154 | 180,50 | 180,60 |
Tabelle 9 (Beispiel 3: Filmbildungsbedingungen für Quasi-Monoschichtfilm für KrF 6%; Vorwärts- und Rückwärtsbewegung)
Tabelle 11 (Beispiel 3: Optische Eigenschaften und Phasenunterschied des anlaßfreien Quasi-Monoschichtfilms für KrF 6%)
Tabelle 13 (Beispiel 4: Filmbildungsbedingungen für Quasi-Monoschichtfilm für KrF 6%; Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen)
Tabelle 15 (Beispiel 4: Optische Eigenschaften und Phasenunterschied des angelassenen Quasi-Doppelschichtproduktes für KrF 6%; Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen)