DE4316114C2 - Röntgenstrahlen-Maske und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Röntgenstrahlen-Maske und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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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
63-232425 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 Muster verschlechtert wird.
Die JP 03101217 A1 offenbart einen Röntgenstrahl-
Absorber aus einer dünnen Schicht, die Titan, Wolfram
und Stickstoff enthält und anschließend geglüht wird.
Die JP 63076325 A1 offenbart einen Röntgenstrahl-
Absorber aus einer dünnen Schicht, die Wolfram oder
Tantal und Stickstoff enthält. Diese Schicht wird
durch Sputtern bei tiefer Temperatur aufgetragen, so
daß sich eine amorphe Struktur ausbildet.
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-Absorber durch Sputtern in einer
Atmosphäre von Inertgas, 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 der Röntgenstrahl-Absorber gemäß der Erfindung
Wolfram und Stickstoff oder Wolfram, Titan oder
Stickstoff enthält, können seine Eigenspannungen
reduziert werden, wodurch die Lagegenauigkeit des
Maskenmusters verbessert werden kann. Da auch die
Struktur des Röntgenstrahlen-Absorber nicht säulen-
oder stengelförmig ist, wird die Maßgenauigkeit des
Musters verbessert.
Die gleichen Vorteile gelten für das Herstellungsver
fahren, wobei durch die mit dem Verfahren erhaltene
amorphe Struktur die dimensionsgerechte Genauigkeit
des Musters verbessert wird. Auch ist die Dichte
hoch, die zur Verbesserung der Röntgenstrahlen-Ab
sorptionsleistung beiträgt. Somit ist es möglich, den
Kontrast im Transfer zu verbessern und die Schicht
dicke des Absorbers für den gleichen Kontrast zu
verringern, wodurch 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-Absorber 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 vorliegenden 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.
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
Abrisse 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, Wo62 (N, O) und die Spitze des
Wolframs, und folglich scheint es das aus der Mi
schung von Wolfram, Wolfram-Nitrid, Wolfram-Nitrid/Oxid
gebildete amorphe Material zu sein. Als Ergebnis
der Beobachtung der Querschnittsstruktur durch ein
Raster-Elektronen-Mikroskop (SEM) ist die Struktur
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, Polyamid und dergleichen eine Unregelmä
ßigkeit von 0,05 µm oder weniger aufweist, wurde be
obachtet, daß die gesamte Oberfläche amorph wird.
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.
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.
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.
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 aufweist.
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-
Absorptionsleistung 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 (Verhältnis-Länge/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
möglich, die Eigenspannung auf einen weiter gerin
geren Wert zu steuern und somit weiter die Positions
genauigkeit des Maskenmusters zu verbessern.
Weiterhin wird bei dem obigen Herstellungsverfahren
die Oberflächen-Rauhigkeit 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 (7)
1. Röntgenstrahlen-Maske mit einem Röntgenstrahlen-
Absorber, der Wolfram und Sticksotff enthält und
eine amorphe Struktur nach dem Glühen aufweist,
wobei die amorphe Struktur auch nach dem Glühen
bestehen bleibt.
2. Röntenstrahlen-Maske mit einem Röntgenstrahlen-
Absorber, der Wolfram, Titan und Stickstoff
enhält und eine amorphe Struktur aufweist, wobei
die amorphe Struktur auch nach dem Glühen
bestehen bleibt.
3. Röntgenstrahlen-Maske nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maske nach dem
Glühen eine vollständig amorphe Struktur
aufweist.
4. Röntgenstrahlen-Maske nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maske unmittel
bar, nachdem sie gebildet ist, und vor dem
Glühen eine amorphe Struktur aufweist.
5. Röntenstrahlen-Maske nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maske Sauerstoff
enthält.
6. Verfahren zur Herstellung einer Röntgenstrahlen-
Maske mit den Schritten:
Bilden einer Schicht eines Röntgenstrahlen-
Absorbers mit einer amorphen Struktur auf einem
Substrat oder Träger 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 allein aus Wolfram oder aus Wolfram und
Titan, wobei die Schicht nach dem Sputtern bei
einer Temperatur von 50° bis 500°C geglüht
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit des
Substrates oder Trägers vor der Schichtbildung
des Röntgenstrahlen-Absorbers in einem Bereich
von 0,05 µm oder weniger liegt.
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