DE4316114A1

DE4316114A1 - Röntgenstrahlen-Maske und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4316114A1
Application number: DE4316114A
Authority: DE
Inventors: Hideki Yabe; Kenji Marumoto; Nobuyuki Yoshioka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2013-05-14
Also published as: DE4316114C2; US5496667A; JPH05343299A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rönt genstrahlen-Maske für die Verwendung in der Röntgen strahlen-Lithographie und auf ihr Herstellungsverfah ren.

Nach dem Stand der Technik wurden als Röntgenstrah len-Absorber für Röntgenstrahlen-Masken Schwermetalle wie Au, W, Ta verwendet. Allerdings war es bei der Verwendung dieser Schwermetalle als Röntgenstrahlen- Absorber schwierig, die Eigenspannung jedes Absorbers zu reduzieren. Um diese Nachteile zu vermeiden, haben die vorliegenden Erfinder eine Röntgenstrahlen-Maske, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift 63- 2 32 425 offenbart ist, entwickelt, bei der eine Schicht aus einer Ti-W-Legierung durch Sputtern bei einer Atmosphäre eines Argongases, dem Stickstoff hinzugefügt wurde, gebildet wurde. Mit dieser Technik war es möglich, eine Schicht des Absorbers zu bilden, die niedrige Eigenspannungen und eine hohe Wiederhol barkeit aufweist.

Dieser bekannte Röntgenstrahlen-Absorber aus einer Ti-W-Legierungsschicht hat geringe Eigenspannungen, aber er weist die Tendenz auf, daß sich eine Stengel kristallstruktur bildet. Für Röntgenstrahlen-Absorber mit der Stengelkristallstruktur neigt das Ätzen dazu, bei jeder Stengeleinheit weiterzugehen. Das bringt den Nachteil mit sich, daß die Abmessungsgenauigkeit des Musters verschlechtert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rönt genstrahlen-Absorber zu schaffen, dessen Eigenspan nungen gering sind und der für die Bildung eines Mu sters mit hoher Genauigkeit geeignet ist, und darüber hinaus ein Verfahren zur Bildung einer Schicht für den Absorber zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, einen Röntgenstrah len-Absorber zu schaffen, der in der Lage ist, die Positionsgenauigkeit sowie den Kontrast beim Transfer zu verbessern.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Röntgenstrahlen-Absorber zu schaffen, der in der Lage ist, das Geometrieverhältnis beim Ätzen zu reduzieren, wodurch das Ätzen vereinfacht wird und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 sowie durch die Merkmale des neben geordneten Verfahrensanspruches gelöst.

Entsprechend der Erfindung wird eine Röntgenstrahlen- Maske mit einem Röntgenstrahlen-Absorber vorgesehen, der Wolfram und Stickstoff, oder Wolfram, Titan und Stickstoff enthält und eine amorphe Struktur auf weist.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Röntgenstrahlen-Maske erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Schritte des Bildens einer Schicht eines Röntgenstrahlen-Absorbers durch Sputtern bei einer Atmosphäre von in Erdgas, dem Stickstoff in einer Menge von 1 % oder mehr und weniger als 30 % hinzuge fügt ist, unter Verwendung eines Targets allein aus Wolfram oder aus Wolfram und Titan.

Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Röntgenstrahlen-Mas ke wird der durch Sputtern erzielte Film bei einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 500°C geglüht.

Weiterhin ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung der Röntgenstrahlen- Maske die Oberflächen-Rauhigkeit des Substrates vor der Schichtbildung des Absorbers in einem Bereich von 0,05 µm oder weniger.

Da die Röntgenstrahlen-Maske nach der Erfindung mit seinem Röntgenstrahlen-Absorber Wolfram und Stick stoff oder Wolfram, Titan oder Stickstoff enthält, können seine Eigenspannungen reduziert werden, wo durch die Lagegenauigkeit des Maskenmusters verbes sert werden kann. Da auch die Struktur des Röntgen strahlen-Absorbers nicht säulen- oder stengelförmig ist, wird die Maßgenauigkeit des Musters verbessert.

Die gleichen Vorteile gelten für das Herstellungsver fahren, wobei die mit dem Verfahren erhaltene amorphe Struktur die dimensionsgerechte Genauigkeit des Mu sters verzerrt wird. Auch ist die Dichte hoch, die zur Verbesserung der Röntgenstrahlen-Absorptionslei stung beiträgt. Somit ist es möglich, den Kontrast im Transfer zu verbessern und die Schichtdicke des Ab sorbers für den gleichen Kontrast zu verringern, wo durch ein Ätzen des Absorbers leichter gemacht wird.

Durch das Glühen im Temperaturbereich von 50°C bis 500°C der Schicht kann die Eigenspannung auf einen noch geringeren Wert gesteuert werden.

Aufgrund der Oberflächen-Rauhigkeit des Substrates vor der Schichtbildung des Absorbers, die 0,05 µm oder weniger beträgt, ist es möglich, leicht die amorphe Struktur zu erzielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung, bei der die Eigenspannun gen von Röntgenstrahlen-Absorbern entspre chend den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit vom Druck dargestellt sind,

Fig. 2 eine Darstellung, in der die Dichten der Röntgenstrahlen-Absorber entsprechend den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 der vorlie genden Erfindung in Abhängigkeit vom Druck dargestellt sind, und

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht, in der das Ergeb nis der Röntgenstrahlen-Beugung für den Röntgenstrahlen-Absorber nach dem Ausfüh rungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Ausführungsbeispiel 1

In der Fig. 1 zeigen die Punkte A und B die Eigen spannungen vor und nach dem Ausglühen während einer Stunde bei 390°C des Films eines Röntgenstrahlen-Ab sorbers, der auf einem Siliciumsubstrat unter Verwen dung eines Targets aus Wolfram, dem 1 Gew.% Titan hinzugefügt ist, bei der Bedingung einer Atmosphäre aus Ar-Gas, dem 7% N₂-Gas hinzugefügt ist, einem Druck von 10,3 mTorr und einer Leistung von 0,5 kW bei der Gleichstrom-Entladung gebildet wird. Zusätz lich zeigt Tabelle 1 die Schichtbildungsbedingung, die Eigenspannung, die Dichte und die Struktur.

Wie aus dem Ergebnis zu erkennen ist, sind die inne ren Spannungen des Absorbers nach dem Glühen im Ver gleich zu denen vor dem Glühen kleiner, und sie lie gen bei 1×10⁸ Pa oder weniger. Darüber hinaus zeigt ein I-Punkt in Fig. 2 die Dichte bei den obigen Be dingungen, die bis zu 16 bis 17 g/cm³ stark ansteigt.

Fig. 3 zeigt das Ergebnis der Röntgenstrahlen-Beugung der bei den obigen Bedingungen erhaltenen Probe. Die Ordinate gibt die relative Spitzenintensität und die Abszisse den Beugungswinkel der Röntgenstrahlen-Beu gung unter Verwendung eines CuK-α-Strahles. Die brei te Spitze (die in dieser Figur mit N bezeichnet ist) wird beobachtet, unterschiedlich zu der Spitze des Silicium-Substrates. Es gibt kein Material, das der Position der breiten Spitze entspricht; allerdings liegen vor und nach dieser Stelle die Peaks oder Spitzen von β-W₂N, W_0,62 (N, O) und die Spitze des Wolframs, und folglich scheint es das aus der Mi schung von Wolfram, Wolfram-Nitrid, Wolfram-Nitrid/- Oxid ungebildete amorphe Material zu sein. Als Ergeb nis der Beobachtung der Querschnittsstruktur durch ein Raster-Elektronen-Mikroskop (SEM) ist die Struk tur nicht säulenförmig sondern amorph.

Darüber hinaus ist bei der Probe, bei der das SiC- Substrat oder dergleichen eine Unregelmäßigkeit von ungefähr 0,1 µm aufweist, eine Reduzierung der inne ren Spannung möglich; allerdings wird bei Beobachtung mit dem SEM die Struktur teilweise amorph. Bei der Probe, bei der das Substrat aus Silicium, SiN, SiO₂, Quarz, SOG, Polyimid und dergleichen eine Unregelmä ßigkeit von 0,05 µm oder weniger aufweist, wurde be obachtet, daß die gesamte Oberfläche amorph wird.

Ausführungsbeispiel 2

In Fig. 1 zeigen die Punkte C und D die Eigenspannun gen einer Schicht eines Röntgenstrahlen-Absorbers vor und nach dem Glühen für eine Stunde bei 300°C, die gebildet ist auf einem Silicium-Substrat unter Ver wendung des gleichen Targets wie im Ausführungsbei spiel 1 bei der Bedingung einer Atmosphäre eines Ar- Gases, dem 7 % eines N₂-Gases hinzugefügt ist, eines Druckes von 12,3 mTorr und einer DC-Entladungslei stung von 0,6 kW. Die Eigenspannung des Absorbers nach dem Glühen ist kleiner geworden als diejenige vor dem Glühen. Darüber hinaus zeigt ein J-Punkt in Fig. 2 die Dichte bei den obigen Bedingungen, die stark bis auf 16 bis 17 g/cm³ gestiegen ist. Die Struktur dieses Beispieles ist gleichfalls amorph wie im Beispiel 1.

Ausführungsbeispiel 3

In Fig. 1 zeigen die Punkte E und F die Eigenspannun gen einer Schicht eines Röntgenstrahlen-Absorbers vor und nach dem Glühen während einer Stunde bei 350°C, die gebildet ist auf einem Silicium-Substrat unter Verwendung des gleichen Targets wie im Ausführungs beispiel 1 bei der Bedingung einer Atmosphäre eines Ar-Gases, dem 7% eines N₂-Gases hinzugefügt ist, ei nes Druckes von 14,4 mTorr und einer DC-Entladungs leistung von 0,8 kW. Die Eigenspannung des Absorbers nach dem Glühen ist im Vergleich mit derjenigen vor dem Glühen kleiner geworden. Folglich wurde gezeigt, daß eine Schicht mit niedrigen Eigenspannungen bei dieser Bedingung erhalten werden kann. Zusätzlich zeigt ein K-Punkt in Fig. 2 die Dichte bei den obigen Bedingungen, die stark bis auf 16 bis 17 g/cm³ ange stiegen ist. Die Struktur dieser Probe ist gleich falls amorph wie in dem Beispiel 1.

Ausführungsbeispiel 4

In Fig. 1 zeigt ein Punkt G die Eigenspannung eines Films eines Röntgenstrahlen-Absorbers, der gebildet ist auf einem Silicium-Substrat unter Verwendung des gleichen Targets wie im Ausführungsbeispiel 1 unter den Bedingungen einer Atmosphäre eines Ar-Gases, dem 5 % eines N₂-Gases hinzugefügt ist, eines Druckes von 15,4 mTorr und einer DC-Entladungsleistung von 0,8 kW. Es wird gezeigt, daß eine Schicht mit niedrigen Eigenspannungen ohne Glühen erzielt werden kann. Gleichfalls zeigt ein L-Punkt in Fig. 2 die Dichte bei den obigen Bedingungen. Es ist offensichtlich, daß der Absorber mit hoher Dichte gebildet wird. Gleichfalls ist die Struktur dieser Probe amorph wie im Ausführungsbeispiel 1.

Ausführungsbeispiel 5

In Fig. 1 zeigt ein Punkt H die internen Spannungen einer Schicht eines Röntgenstrahlen-Absorbers, die geformt sind auf einem Silicium-Substrat unter Ver wendung des gleichen Targets wie im Beispiel 1 unter den Bedingungen einer Atmosphäre eines Ar-Gases, dem 10 % eines N₂-Gases hinzugefügt ist, eines Druckes von 15,4 mTorr und einer Leistung von 0,8 kW der DC- Entladung. Es wird offenbar, daß ein Film mit niedri ger Eigenspannung erhalten werden kann. Zusätzlich zeigt ein M-Punkt in Fig. 2 die Dichte bei den obigen Bedingungen. Es ist erkennbar, daß der Absorber mit hoher Dichte gebildet ist. Darüber hinaus ist diese Struktur gleichfalls amorph wie im Beispiel 1.

In den obigen Ausführungsbeispielen wird ein Target aus Wolfram verwendet, dem 1 Gew.% Titan hinzugefügt ist, dem Argon-Gas ist Stickstoff in einer Menge von 5 bis 10 % hinzugefügt, und die Glühtemperatur ist auf 250 bis 350°C festgesetzt. Allerdings kann die gleiche Wirkung bei den folgenden Bedingungen erzielt werden, wobei nämlich die hinzugefügte Titan-Menge im Bereich von 0 bis 10 Gew.% liegt, die hinzugefügte Menge von Stickstoff zu einem inerten Gas 1 % oder mehr und weniger als 30 % ist und die Glühtemperatur in einem Bereich von 50 bis 500°C liegt.

Weiterhin wurde bei den obigen Ausführungsbeispielen die DC-Entladung verwendet, allerdings kann auch eine RF-Entladung verwendet werden. Gleichfalls wird in den obigen Beispielen ein Target aus W oder W-Ti ge bildet, allerdings kann es von vornherein Stickstoff enthalten.

In der obigen Beschreibung wird die vorliegende Er findung bei der Schichtbildung des Röntgenstrahlen- Absorbers für die Röntgenstrahlen-Maske angewandt. Dieses Herstellungsverfahren kann allerdings nicht nur für die Herstellung der Röntgenstrahlen-Maske, sondern auch in dem Fall angewandt werden, in dem bei anderen Schichtbildungen die inneren Spannungen ge ringer gemacht werden sollen, oder für den Fall, in dem die Struktur amorph sein soll.

Wie oben beschrieben, wird entsprechend der Erfindung der Röntgenstrahler-Absorber mit niedrigen Eigenspan nungen und geeignet für die Bildung von hochgenauen Mustern erhalten, da der Röntgenstrahlen-Absorber für die Röntgenmaske Wolfram und Stickstoff oder Wolfram, Titan und Stickstoff enthält und eine amorphe Struk tur erfährt.

Auch kann bei dem Verfahren zur Herstellung der Rönt genstrahlen-Maske entsprechend der vorliegenden Er findung die innere Spannung produziert werden und somit die Positionsgenauigkeit des Maskenmusters ver bessert werden, da die Schicht des Röntgenstrahlen- Absorbers durch Sputtern bei einer Atmosphäre eines Inertgases, dem Stickstoff in einer Menge von 1 % oder mehr und weniger als 30 % hinzugefügt ist, unter Verwendung eines Targets von nur Wolfram oder Wolfram mit Titan gebildet wird.

Da auch der Absorber amorph wird, kann die Dimen sionsgenauigkeit des Musters beim Ätzen verbessert werden. Darüber hinaus wird die Röntgenstrahlen-Ab sorptionsleistung verbessert, da die Dichte der Schichtbildung groß ist. Somit ist es möglich, den Kontrast bei der Übertragung zu verbessern, und die Schichtdicke des Absorbers kann für den gleichen Kon trast reduziert werden. Das macht eine Verringerung des Geometrieverhältnisses (Verhältnislänge/Breite) für das Ätzen möglich, und somit wird das Ätzen des Absorbers leichter gemacht.

Durch Glühen der so aufgesprühten Schicht bei einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 500°C ist es mög lich, die Eigenspannung auf einen weiter geringeren Wert zu steuern und somit weiter die Positionsgenau igkeit des Maskenmusters zu verbessern.

Weiterhin wird bei dem obigen Herstellungsverfahren die Oberflächenrauhigkeit des Substrates vor der Schichtbildung des Absorbers zu 0,05 µm oder weniger gemacht, wodurch es möglich wird, leicht die amorphe Struktur zu erhalten und dadurch weiter die Dimen sionsgenauigkeit des Musters zu verbessern.

Claims

1. Röntgenstrahlen-Maske mit einem Röntgenstrahlen- Absorber, der Wolfram und Stickstoff enthält und eine amorphe Struktur aufweist.

2. Röntgenstrahlen-Maske mit einem Röntgenstrahlen- Absorber, der Wolfram, Titan und Stickstoff ent hält und eine amorphe Struktur aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Röntgenstrahlen- Maske mit den Schritten: Bilden einer Schicht eines Röntgenstrahlen-Ab sorbers durch Sputtern bei einer Atmosphäre ei nes Inertgases, dem Stickstoff in einer Menge von 1% oder mehr - und weniger als 30% - hinzu gefügt ist, unter Verwendung eines Targets al lein aus Wolfram oder aus Wolfram und Titan.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nach dem Sputtern bei einer Temperatur von 50° bis 500°C geglüht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrau higkeit eines Substrates oder Trägers vor der Schichtbildung des Röntgenstrahlen-Absorbers in einem Bereich von 0,05 µm oder weniger liegt.