DE60115786T2

DE60115786T2 - Phasenschiebermaske, Rohling sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60115786T2
Application number: DE60115786T
Authority: DE
Inventors: Yukio Nakakubiki-gun Inazuki; Tamotsu Nakakubiki Maruyama; Hideo Nakakubiki Kaneko; Satoshi Nakakubiki Okazaki
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: EP1182504B1; EP1182504A3; KR20020015283A; KR100745940B1; EP1182504A2; DE60115786D1; US20020039690A1; JP2002062632A; TW491965B

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken, die sich z.B. zur Verwendung in der Photolithographie in Zusammenhang mit der Mikrostrukturherstellung von elektronischen Produkten, wie z.B. integrierten Halbleiterschaltungen, ladungsgekoppelten Bauelementen, Farbfiltern für Flüssigkristallanzeigen und Magnetköpfen, eignen. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung solcher Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp, die die Intensität von Licht mit Belichtungswellenlänge mit einem Phasenverschiebungsfilm abschwächen können, und Verfahren zur Herstellung solcher Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken.
Die Photomasken, die in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen verwendet werden, einschließlich bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen (IS) und Chips mit hohem Integrationsgrad (LSI), bestehen grundsätzlich aus einem transparenten Substrat, auf dem eine hauptsächlich aus Chrom bestehende lichtabschirmende Schicht in einer vorgegebenen Struktur ausgebildet worden ist. Die Marktnachfrage nach immer größerer Integration bei integrierten Halbleiterschaltungen hat zu einer raschen Verringerung der Minimalstrukturgröße für Photomaskenstrukturen geführt. Eine solche Miniaturisierung wurde zum Teil durch die Verwendung von Belichtungslicht mit kürzeren Wellenlängen erzielt.
Obgleich Belichtung unter Verwendung von Licht mit kürzeren Wellenlängen die Auflösung verbessert, zieht dies auch eine Reihe ungewünschter Wirkungen nach sich, wie z.B. eine Reduktion der Tiefenschärfe, eine Verringerung der Verfahrensstabilität und eine Beeinträchtigung der Produktausbeute.
Die Phasenverschiebung stellt ein Strukturübertragungsverfahren dar, das bei der Lösung solcher Probleme stets wirksam war. Dabei wird eine Phasenverschiebungsmaske als Maske zur Übertragung mikroskopisch kleiner Schaltungsmuster verwendet.
Wie in den beigefügten 6A und 6B dargestellt, weist eine Phasenverschiebungsmaske (vom Halbtontyp) üblicherweise einen Phasenverschieber 2a, der eine Strukturfläche auf der Maske ausbildet, sowie eine belichtete Substratfläche 1a ohne den Phasenverschieber 2a auf, wobei das Substrat mit einfallendem Licht belichtet wird. Die Phasenverschiebungsmaske verbessert den Kontrast des übertragenen Bildes, wie in 6B dargestellt, durch Bereitstellung eines Phasenunterschieds von 180° zwischen dem durch die Struktur hindurchgehenden Licht und den nicht-strukturierten Flächen und durch den Einsatz der destruktiven Interferenz von Licht an den Grenzbereichen der Struktur, um die Lichtintensität in den Interferenzbereichen auf 0 einzustellen. Die Phasenverschiebung ermöglicht auch eine höhere Tiefenschärfe bei der erforderlichen Auflösung. Verglichen mit einer herkömmlichen Maske mit einer gewöhnlichen Belichtungsstruktur, wie z.B. eine aus Chromfilm bestehende, kann folglich eine Phasenverschiebungsmaske die Auflösung verbessern und den Spielraum im Belichtungsverfahren vergrößern.
Für praktische Zwecke können solche Phasenverschiebungsmasken gemäß den lichtdurchlässigen Eigenschaften des Phasenverschiebens grob in entweder vollständig durchlässige Phasenverschiebungsmasken oder Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp eingeteilt werden. Vollständig durchlässige Phasenverschiebungsmasken sind Masken, worin der Phasenverschieber die gleiche Lichtdurchlässigkeit wie das Substrat aufweist und die somit gegenüber Licht bei Belichtungswellenlänge transparent sind. Bei Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp weist der Phasenverschieber eine Lichtdurchlässigkeit auf, die in einem Bereich von etwa mehreren Prozent bis mehreren Zehntel-Prozent der Durchlässigkeit von belichteten Substratflächen liegt.
1 stellt die Grundstruktur eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings vom Halbtontyp dar, und 2 stellt die Grundstruktur einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbtontyp dar. Der in 1 angeführte Phasenverschiebungsmaskenrohling vom Halbtontyp besteht aus einem Substrat 1, das Belichtungslicht gegenüber transparent ist, und einem Phasenverschiebungsfilm vom Halbtontyp 2, der darauf ausgebildet ist. Die in 2 angeführte Phasenverschiebungsmaske vom Halbtontyp besteht aus einem Phasenverschieber vom Halbtontyp 2a, der die Strukturflächen auf der Maske ausbildet, und der belichteten Substratfläche 1a, worauf kein Phasenverschiebungsfilm vorliegt. Die Anordnung der zwei Flächentypen definiert die Maskenstruktur.
Das durch den Phasenverschieber 2a hindurchgehende Belichtungslicht ist, bezogen auf das Belichtungslicht, welches durch die belichteten Substratflächen 1a hindurchgeht (siehe 6A und 6B), phasenverschoben. Die Durchlässigkeit des Phasenverschiebers 2a wird so ausgewählt, dass das durch den Phasenverschieber 2a hindurchgehende Belichtungslicht eine zu geringe Intensität aufweist, um den Resist auf dem Substrat, worauf die Struktur übertragen wird, lichtempfindlich zu machen. Demzufolge dient der Phasenverschieber 2a dazu, das Belichtungslicht im Wesentlichen abzuschirmen.
Halbton-Phasenverschiebungsmasken vom obigen Typ umfassen Halbton-Phasenverschiebungsmasken mit einem einfachen, aus einer einzelnen Schicht bestehenden Aufbau. Auf dem Gebiet der Erfindung bekannte einschichtige Halbton-Phasenverschiebungsmasken umfassen solche, die in JP-A 7-140635 beschrieben sind und einen Phasenverschiebungsfilm aufweisen, der aus Molybdänsilicidoxid (MoSiO) oder Molybdänsilicidoxidnitrid (MoSiON) besteht. Im US-Patent 5.804.337 ist ein Verfahren zu Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings durch Sputtern eines Targets, umfassend Mo und Si, in einer Argon- und N₂O-Gasatmosphäre, um einen durchsichtigen Phasenverschiebungsfilm, einschließlich Mo, O, N und Si, auf ein transparentes Substrat aufzubringen, offenbart.
Solche Phasenverschiebungsmasken können mittels eines lithographischen Verfahrens hergestellt werden, um einen Phasenverschiebungsmaskenrohling zu strukturieren. Das lithographische Verfahren umfasst üblicherweise das Aufbringen eines Resists auf den Phasenverschiebungsmaskenrohling, das Sensibilisieren der gewünschten Flächen des Resists mit einem Elektronenstrahl oder mittels UV-Licht, das Entwickeln, um die Oberfläche des Phasenverschiebungsfilms zu belichten, und dann das Ätzen der gewünschten Flächen des Phasenverschiebungsfilms durch den strukturierten Resistfilm als Maske, damit das Substrat belichtet wird. Der Resistfilm wird anschließend abgezogen, wodurch die fertige Phasenverschiebungsmaske erhalten wird.
In den oben beschriebenen Phasenverschiebungsmaskenrohlingen und Phasenverschiebungsmasken kann es, wenn der Phasenverschiebungsfilm eine stärkere Filmspannung als erforderlich aufweist, dazu kommen, dass sich ein ursprünglich flaches Substrat nach der Bildung des Phasenverschiebungsfilms zu wölben beginnt, was zu einem Verlust der Flachheit des Phasenverschiebungsmaskenrohlings führt. Wenn der Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat, das sich aufgrund der Filmspannung gewölbt hat, mittels Entfernen der davon ausgewählten Flächen strukturiert wird, ändert sich zudem die Substratwölbung, da die Filmspannung in diesen Flächen freigesetzt wird. Folglich ist die Substratflachheit vor und nach dem Strukturieren unterschiedlich.
Die Substratwölbung kann, bezogen auf die erwartete Spannung im Phasenverschiebungsfilm, voreingestellt werden, sodass die Flachheit des Phasenverschiebungsmaskenrohlings verbessert wird. Der durch das Strukturieren freigesetzte Filmspannungsgrad hängt jedoch stark von der Strukturdichte und -form ab und kann nicht genau bestimmt werden. Somit ist das Erhalten einer flachen Phasenverschiebungsmaske bei einer noch so genauen Wölbungsvorhersage sehr schwierig.
Wenn ein Phasenverschiebungsmaskenrohling mit einem solchen Phasenverschiebungsfilm mit hoher Spannung und eine durch Strukturieren eines solchen Rohlings erhaltene Phasenverschiebungsmaske tatsächlich dafür verwendet werden, eine Schaltungsstruktur zu übertragen, kann das Wölben der Maske dazu führen, dass diese von einer dafür beabsichtigten Position innerhalb des Belichtungssystems abweicht, was zu einer Verschiebung des Brennpunkts führt. Zudem verursacht eine Wölbung der Maske, dass sich die Position der Maskenebene zwischen dem Mittelpunkt des Substrats und dem Maskenrand verändert. Die optimalen Belichtungsbedingungen unterscheiden sich auf der Maske somit von Bereich zu Bereich, und es kommt sogar innerhalb der Ebene der Belichtungsstruktur zu Brennpunktverschiebungen, wodurch Uneinheitlichkeiten in der Strukturebene entstehen. Das Ergebnis ist ein schlechter Belichtungsspielraum. Folglich ist es schwer, Phasenverschiebungsmasken mit hoher Einheitlichkeit in der Ebene stabil herzustellen, die sich zur Verwendung in Belichtungsverfahren eignen. Eine diesbezügliche Verbesserung wäre von großem gewerblichem Wert.
Ein allgemeines Ziel hierin ist die Bereitstellung neuer und nützlicher Phasenverschiebungsmasken, Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Verfahren zur Herstellung derselbigen. Ein bevorzugtes Ziel ist dabei die Bereitstellung von Phasenverschiebungsmaskenrohlingen und Phasenverschiebungsmasken mit hoher Flachheit und hoher Qualität, worin die Filmspannung im Phasenverschiebungsfilm reduziert ist, wodurch die jeweiligen Veränderungen bezüglich der Wölbung durch das Substrat, gefolgt von der Bildung des Phasenverschiebungsfilms, bezogen auf den Zustand vor der Bildung, und gefolgt vom Strukturieren, bezogen auf den Zustand vor dem Strukturieren, minimiert werden können. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung solcher Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken.
Es wurde herausgefunden, dass die Verwendung eines Phasenverschiebungsfilms aus Molybdänsilicidoxidcarbid (MoSiOC) oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid (MoSiONC) in einem Phasenverschiebungsmaskenrohling mit einem transparenten Substrat und zumindest einem Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat die Spannung im Phasenverschiebungsfilm auf nicht mehr als 100 MPa reduziert, wodurch ein Verlust der Substratflachheit nach der Bildung des Phasenverschiebungsfilms vermieden wird und ein Phasenverschiebungsmaskenrohling sowie eine Phasenver schiebungsmaske mit einer guten Flachheit sogar nach der Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms erhalten werden können.
Folglich stellt die Erfindung in einem ersten Aspekt einen Phasenverschiebungsmaskenrohling mit einem transparenten Substrat und zumindest einem Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat bereit, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxidcarbid oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid besteht und eine Filmspannung von nicht mehr als 100 MPa aufweist. Üblicherweise verschiebt der Phasenverschiebungsfilm die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, um 180 ± 5° und weist eine Durchlässigkeit von 3 bis 40% auf.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine Phasenverschiebungsmaske bereit, die durch lithographisches Strukturieren des Phasenverschiebungsmaskenrohlings des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings mit einem transparenten Substrat und zumindest einem Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat bereit. Das reaktive Sputtern wird unter Verwendung eines hauptsächlich Molybdän und Silicium enthaltenden Sputtertargets und eines kohlenstoffhältigen Sputtergases durchgeführt, um einen Phasenverschiebungsfilm mit einer Filmspannung von nicht mehr als 100 MPa auszubilden.
Im obigen Phasenverschiebungsmaskenrohlings-Herstellungsverfahren besteht der resultierende Phasenverschiebungsfilm vorzugsweise aus Molybdänsilicidoxidcarbid oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid. Das reaktive Sputtern erfolgt üblicherweise unter Verwendung von Kohlendioxid als kohlenstoffhältiges Sputtergas. Zudem verschiebt der Phasenverschiebungsfilm die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, vorzugsweise um 180 ± 5° und weist eine Durchlässigkeit von 3 bis 40% auf.
In einem vierten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske bereit, indem der durch das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellte Phasenverschiebungsmaskenrohling lithographisch strukturiert wird.
Die Erfindung reduziert die Filmspannung im Phasenverschiebungsfilm der Halbton-Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Halbton-Phasenverschiebungsmasken auf nicht mehr als 100 MPa. Als Ergebnis können Reduktionen sowohl bezüglich der Wölbungsänderung durch das Substrat nach der Bildung des Phasenverschiebungsfilms während der Herstellung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, bezogen auf den Zustand vor der Filmbildung, als auch bezüglich der Wölbungsänderung durch das Substrat nach dem Strukturieren des Phasenverschiebungsfilms während der Herstellung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, bezogen auf den Zustand vor der Strukturierung, erzielt werden. Solche Reduktionen ermöglichen es, dass hochqualitative Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken mit hoher Flachheit erhalten werden können, die durch Verbesserung der Stabilität des Belichtungsverfahrens und durch die Möglichkeit einer genauen Bildung der gewünschten Feinlinienbreitestruktur zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mit einer kleineren Minimalstrukturgröße und einer höheren Integration verwendet werden können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die nachstehende detaillierte Beschreibung führt zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu einem besseren Verständnis der Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
1 stellt einen Querschnitt des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
2 stellt einen Querschnitt der aus dem gleichen Rohling hergestellten Phasenverschiebungsmaske dar.
3 stellt einen Querschnitt der Phasenverschiebungsmaske gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar.
4 stellt einen Querschnitt des Phasenverschiebungsmaskenrohlings dar, woraus die Phasenverschiebungsmaske aus 3 hergestellt ist.
Die 5A bis 5D stellen Querschnitte dar, die das Verfahren zur Herstellung von Phasenverschiebungsmasken gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 5A stellt einen Maskenrohling dar, auf dem ein Resistfilm 13 ausgebildet ist, 5B stellt ein Maskenwerkstück dar, nachdem der Resistfilm 13 strukturiert worden ist, 5C stellt ein Werkstück nach erfolgtem Ätzen dar, und 5D stellt eine fertige Maske dar, nachdem der Resistfilm 13 entfernt worden ist.
Die 6A und B veranschaulichen das Arbeitsprinzip einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske. 6B stellt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs X in 6A dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf 1 besteht der erfindungsgemäße Phasenverschiebungsmaskenrohling aus einem Substrat 1, das gegenüber Belichtungslicht transparent ist, und einem Phasenverschiebungsfilm 2, der auf dem Substrat 1 ausgebildet ist. Der Phasenverschiebungsfilm 2 weist eine Filmspannung von nicht mehr als 100 MPa auf. Die reduzierte Filmspannung minimiert sowohl die Änderung der Wölbung durch das Substrat nach der Bildung des Phasenverschiebungsfilms während der Herstellung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, bezogen auf den Zustand vor der Filmbildung, als auch die Änderung der Wölbung durch das Substrat nach dem Strukturieren des Phasenverschiebungsfilms während der Herstellung der Phasenverschiebungsmaske, bezogen auf den Zustand vor der Strukturierung. Dadurch ist es möglich, hochqualitative Phasenverschiebungsmaskenrohlinge und Phasenverschiebungsmasken zu erhalten, die zudem eine hohe Flachheit aufweisen.
Vorstellbare Herangehensweisen zum Einstellen der Spannung im Phasenverschiebungsfilm auf nicht mehr als 100 MPa und vorzugsweise nicht mehr als 80 MPa umfassen eine Einstellung der Phasenverschiebungsfilmbildungsbedingungen und eine Einstellung der Phasenverschiebungsfilmzusammensetzung. Eine Veränderung der Filmbildungsbedingungen wird jedoch nicht erwünscht, da die optischen Eigenschaften des Phasenverschiebungsfilms stark von den Filmbildungsbedingungen abhängen. Somit wird die Filmspannung in der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung ohne einen Verlust der optischen Eigenschaften reduziert, indem Elemente zugesetzt werden, die dazu fähig sind, die Filmspannung zu verringern und dadurch die Filmzusammensetzung zu optimieren.
Insbesondere besteht der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxidcarbid (MoSiOC) oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid (MoSiONC). Um die Spannung des Phasenverschiebungsfilm auf nicht mehr als 100 MPa, vorzugsweise nicht mehr als 80 MPa, einzustellen, wird ein Molybdänsilicidoxidcarbid-Film (MoSiOC) mit einer Zusammensetzung von 5 bis 25 Atom-% Molybdän, 10 bis 35 Atom-% Silicium, 30 bis 60 Atom-% Sauerstoff und 3 bis 20 Atom-% Kohlenstoff oder ein Molybdänsilicidoxidnitridcarbid-Film (MoSiONC) mit einer Zusammensetzung von 5 bis 25 Atom-% Molybdän, 10 bis 35 Atom-% Silicium, 30 bis 60 Atom-% Sauerstoff, 5 bis 30 Atom-% Stickstoff und 3 bis 20 Atom-% Kohlenstoff bevorzugt.
Für den Phasenverschiebungsfilm ist es von Vorteil, die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, um 180 ± 5° zu verschieben und eine Durchlässigkeit von 3 bis 40% aufzuweisen.
Vorzugsweise besteht das zusammen mit dem Phasenverschiebungsfilm verwendete Substrat hauptsächlich aus Quarz oder Siliciumdioxid.
In der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung ist der Phasenverschiebungsfilm nicht unbedingt auf eine einzige Schicht eingeschränkt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, können die Phasenverschiebungsmaske und der Phasenverschiebungsmaskenrohling der vorliegenden Erfindung beispielsweise einen lichtabschir menden Film 4 umfassen, der auf dem Phasenverschiebungsfilm 2 ausgebildet ist. Die Verwendung eines Films auf Chrombasis (z.B. CrO, CrN, CrON oder CrCON) als lichtabschirmender Film wird bevorzugt.
Der Phasenverschiebungsfilm wird im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren durch reaktives Sputtern gebildet. Dabei wird ein Sputtertarget verwendet, das hauptsächlich aus Molybdän und Silicium besteht. Das Target kann vollständig aus Molybdän und Silicium bestehen, wobei ein Target, worin ein oder mehrere aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewählte Elemente zum Molybdän zugesetzt sind, dazu verwendet werden kann, die Filmzusammensetzung innerhalb der Filmebene konstant zu halten.
Das Sputterverfahren kann eines sein, bei dem eine Gleichstromquelle (GS-Sputtern) oder eine Hochfrequenzstromquelle (HF-Sputtern) zum Einsatz kommt. Es können entweder Magnetronsputtersysteme oder herkömmliche Sputtersysteme verwendet werden. Das filmbildende System kann entweder ein kontinuierliches System, ein In-line-System oder ein Einzelwerkstückverarbeitungssystem sein.
Zur Erhaltung eines Phasenverschiebungsfilms mit einer gewünschten Zusammensetzung und Filmspannung kann das während der Bildung des Phasenverschiebungsfilms verwendete Sputtergas aus einem Inertgas, wie z.B. Argon, bestehen, zu dem Sauerstoff, Stickstoff, ein Stickoxidgas und ein kohlenstoffhältiges Gas, wie z.B. ein Kohlenstoffoxidgas, entsprechend zugesetzt werden. Beispiele für kohlenstoffhältige Gase umfassen Kohlenwasserstoffgase, wie z.B. Methan, sowie die Kohlenstoffoxidgase Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Die Verwendung von Kohlendioxid wird insbesondere bevorzugt, da dieses zusätzlich dazu, dass es sowohl als Kohlenstoffquelle als auch Sauerstoffquelle dient, ein stabiles Gas mit geringer Reaktivität ist.
Das zur Bildung eines MoSiOC- oder MoSiONC-Films verwendete Sputtergas ist vorzugsweise ein Gemisch aus einem Inertgas, wie z.B. Argon, und einem kohlenstoffhältigen Gas. Andere Gase, wie z.B. Sauerstoff, Stickstoff und Stickoxidgase, kön nen dazu entsprechend zugesetzt werden, um dem gebildeten Phasenverschiebungsfilm die gewünschte Filmzusammensetzung und Filmspannung zu verleihen.
Insbesondere wird die Bildung eines MoSiOC-Films durch reaktives Sputtern unter Einsatz von Molybdänsilicid als Sputtertarget und unter Verwendung eines Sputtergases durchgeführt, das Argon- und Kohlendioxidgase enthält. Die Bildung eines MoSiONC-Films erfolgt vorzugsweise durch reaktives Sputtern unter Einsatz von Molybdänsilicid als Target und unter Verwendung eines Sputtergases, das Argon-, Kohlendioxid- und Stickstoffgase enthält.
Die Durchlässigkeit des sich bildenden Phasenverschiebungsfilms kann erhöht werden, indem die zum Sputtergas zugesetzte Menge der sauerstoff- und stickstoffhältigen Gase erhöht wird oder indem als Sputtertarget ein Molybdänsilicid verwendet wird, zu dem eine große Menge Sauerstoff und Stickstoff zugesetzt worden ist, sodass mehr Sauerstoff und Stickstoff im Film aufgenommen sind.
Durch die Verwendung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der Erfindung kann eine wie in 2 dargestellte Phasenverschiebungsmaske wie folgt hergestellt werden. Nachdem auf dem transparenten Substrat 11 ein Phasenverschiebungsfilm 12 ausgebildet wurde, wurde ein Resistfilm 13 auf dem Phasenverschiebungsfilm 12 ausgebildet (5A). Als Nächstes wird der Resistfilm 13 strukturiert (5B), wonach der Phasenverschiebungsfilm 12 trocken- oder nassgeätzt wird (5C). Der Resistfilm 13 wird anschließend abgezogen (5D). Bei diesem Verfahren kann das Aufbringen des Resistfilms, die Strukturierung (Belichtung und Entwicklung), die Resistfilmentfernung und das Ätzen mittels bekannter Verfahren durchgeführt werden.
In der resultierenden erfindungsgemäßen Phasenverschiebungsmaske weist der Phasenverschiebungsfilm eine geringe Filmspannung auf. Als Ergebnis ist die Änderung der Wölbung durch das Substrat nach dem Strukturieren des Films, bezogen auf den Zustand vor dem Strukturieren, gering, was die Herstellung einer Maske mit hoher Flachheit ermöglicht. Dies stabilisiert wiederum das Belichtungsverfahren, das dadurch zu einem hocheffektiven Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen wird, welches auf eine geringere Minimalstrukturgröße und eine höhere Integration abzielt.
BEISPIEL
Das folgende Beispiel und Vergleichsbeispiel dienen zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Ein MoSiONC-Film wurde auf einem Quarzsubstrat mit einer Dicke von 140 nm ausgebildet, indem reaktives Sputtern in einem Sputtersystem unter Einsatz von Molybdänsilicid als Sputtertarget und unter Verwendung eines Gemischs aus Argon, Kohlendioxid und Stickstoff als Sputtergas durchgeführt wurde.
Die optischen Eigenschaften für Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm, insbesondere der Phasenverschiebungsunterschied und die Durchlässigkeit, der resultierenden Probe wurden gemessen. Es stellte sich heraus, dass der Phasenverschiebungsfilm eine Phasenverschiebung von 182° und eine Durchlässigkeit von 8,3% bereitstellte. Die Zusammensetzung dieses Probenfilms betrug, wie durch röntgenstrahlangeregte Photoelektronenspektroskopie (XPS) bestimmt, 14 Atom-% Molybdän, 23 Atom-% Silicium, 46 Atom-% Sauerstoff, 10 Atom-% Stickstoff und 8 Atom-% Kohlenstoff.
Die Veränderung der Flachheit nach der Bildung des MoSiONC-Films, bezogen auf den Zustand vor der Filmbildung, in einem 144 × 144 mm großen Quadrat auf einem 152 × 152 × 6,35 mm großen Substrat wurde mit einem Flachheitstestgerät FT-900 (hergestellt von Nidek Co., Ltd.) gemessen. Der Wert betrug 0,38 μm. Die Berechnung der Filmspannung ergab zu diesem Zeitpunkt einen Wert von 77 MPa, und die Spannung war druckgerichtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.
Vergleichsbeispiel 1
Abgesehen von der Verwendung von Sauerstoffgas statt Kohlendioxid wurde auf ein Quarzsubstrat ein MoSiON-Film wie in Beispiel 1 in einer Dicke von 130 nm ausgebildet, was einen Phasenverschiebungsfilm ergab, der eine Phasenverschiebung von 182° bereitstellte und eine Durchlässigkeit bei 248 nm von 7,0% aufwies. Die Zusammensetzung dieses Probenfilms betrug, wie mittels XPS bestimmt, 13 Atom-% Molybdän, 26 Atom-% Silicium, 47 Atom-% Sauerstoff und 14 Atom-% Stickstoff. Der Kohlenstoffwert lag unter der Nachweisgrenze.
Die Veränderung der Flachheit nach der Bildung des MoSiON-Films, bezogen auf den Zustand vor der Filmbildung, in einem 144 × 144 mm großen Quadrat auf einem 152 × 152 × 6,35 mm großen Substrat wurde wie in Beispiel 1 gemessen. Der erhaltene Wert betrug 0,59 μm. Die Berechnung der Filmspannung ergab zu diesem Zeitpunkt einen Wert von 125 MPa, und die Spannung war druckgerichtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.
Tabelle 1
Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 geht hervor, dass der MoSiONC-Film in Beispiel 1 eine geringere Filmspannung aufwies als der MoSiON-Film des Vergleichsbeispiels 1, wodurch der Verlust der Substratflachheit reduziert werden kann sowie die Veränderung der Flachheit nach dem Strukturieren, bezogen auf den Zustand vor dem Strukturieren, vermindert werden kann.
Deshalb ist die vorliegende Erfindung, dadurch, dass sie einen aus Molybdänsilicidoxidcarbid oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid bestehenden Phasenverschiebungsfilm aufweist, dazu fähig, die Spannung im Phasenverschiebungsfilm auf nicht mehr als 100 MPa zu reduzieren. Auf diese Weise stellt die Erfindung sowohl hochqualitative Phasenverschiebungsmaskenrohlinge, worin die Flachheit des Substrats während der Bildung der Phasenverschiebungsschicht auf dem Substrat nicht abnimmt, als auch hochqualitative Phasenverschiebungsmasken bereit, die sogar nach der Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms auf dem Rohling eine gute Flachheit behalten.
Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, können viele Modifizierungen und Variationen im Licht der obigen Lehren durchgeführt werden. Es versteht sich daher, dass die Erfindung auch anders als spezifisch in den Beispielen beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Phasenverschiebungsmaskenrohling, umfassend ein transparentes Substrat und zumindest einen Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxidcarbid oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid besteht und eine Filmspannung von nicht mehr als 100 MPa aufweist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1, worin der Phasenverschiebungsfilm 3 bis 20 Atom-% Kohlenstoff enthält.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1, worin der Phasenverschiebungsfilm aus einem Molybdänsilicidoxidcarbid-Film besteht, der 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% O und 3 bis 20 Atom-% C enthält, oder aus einem Molybdänsilicidoxidnitridcarbid-Film, der 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% O, 5 bis 30 Atom-% N und 3 bis 20 Atom-% C enthält.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin ein lichtabschirmender Film auf Chrombasis auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Substrat hauptsächlich aus Quarz oder Siliciumdioxid besteht.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Filmspannung im Phasenverschiebungsfilm nicht mehr als 80 MPa beträgt.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Phasenverschiebungsfilm die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, um 180 ± 5° verschiebt und eine Durchlässigkeit von 3 bis 40% aufweist.
Phasenverschiebungsmaske, die durch lithographische Strukturierung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings mit einem transparenten Substrat und zumindest einem Phasenverschiebungsfilm auf dem Substrat, wobei das Verfahren den Schritt der Durchführung von reaktivem Sputtern unter Verwendung eines hauptsächlich Molybdän und Silicium enthaltenden Sputtertargets und eines kohlenstoffhältigen Sputtergases umfasst, um einen Phasenverschiebungsfilm mit einer Filmspannung von nicht mehr als 100 MPa auszubilden.
Phasenverschiebungsmaskenrohlings-Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, worin das reaktive Sputtern unter Verwendung von Kohlendioxid als kohlenstoffhältiges Sputtergas durchgeführt wird.
Phasenverschiebungsmaskenrohlings-Herstellungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxidcarbid oder Molybdänsilicidoxidnitridcarbid besteht.
Phasenverschiebungsmaskenrohlings-Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, worin der resultierende Rohling einem der Ansprüche 2 bis 7 entspricht.
Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske durch lithographische Strukturierung eines durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 hergestellten Phasenverschiebungsmaskenrohlings.